[發(fā)明專利]一種硅基凸面反射鏡的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810936487.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN109052313B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍永福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南文理學(xué)院
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 常德市源友專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 43208
• 代理人: 江妹

本發(fā)明公開了一種硅基凸面反射鏡的制備方法，該方法是將常規(guī)作為電極的薄鉑片做成空心球體并把從空心球體上截得的一個(gè)球冠做成陰極，圓形硅片為陽(yáng)極，球冠形薄鉑片的凸面背離著硅片；先采用恒流源對(duì)硅片進(jìn)行電化學(xué)腐蝕，在硅片靠近球冠形薄鉑片的一側(cè)面上形成剖面為凸形的多孔硅膜；再采用化學(xué)腐蝕的方法腐蝕掉多孔硅膜，從而形成硅基凸面反射鏡。通過本發(fā)明的方法，能獲得硅基凸面反射鏡，能廣泛應(yīng)用于微光機(jī)電系統(tǒng)，為微光機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域作出了重大的貢獻(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)和光學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種硅基凸面反射鏡的制備方法。

背景技術(shù)

1956年，Uhlir對(duì)硅片在HF溶液中進(jìn)行電化學(xué)拋光處理時(shí)發(fā)現(xiàn)了多孔硅的存在；1990年，Canham發(fā)現(xiàn)了多孔硅在室溫下發(fā)出可見光，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為多孔硅的研究開辟了新紀(jì)元，即室溫下發(fā)光多孔硅研究階段；多孔硅在室溫下的發(fā)光展示了硅在光電子學(xué)、光學(xué)器件以及顯示技術(shù)等方面廣闊的應(yīng)用前景。特別是1996年，Hirschman首次實(shí)現(xiàn)硅基光電集成原型器件是多孔硅應(yīng)用研究的一個(gè)里程碑。

多孔硅薄膜是一種海綿狀的有著巨大比表面積的多孔材料。這種材料同時(shí)具有造價(jià)低廉、生物兼容性好并且能和現(xiàn)有集成電路工藝完全兼容。盡管多孔硅從20世紀(jì)90年代以來作為一種優(yōu)質(zhì)的傳感器材料受到人們廣泛的關(guān)注，但至今對(duì)使用多孔硅材料制備光學(xué)器件還較少，在光機(jī)電一體化研究方面尤其少見。

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)和微機(jī)械等。是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源、微能源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口和通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)，尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。

近年來，隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子器件、MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS光學(xué)傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器的尺寸越來越小。微光機(jī)電系統(tǒng)集成研究正在快速發(fā)展，硅基微光、機(jī)、電及集成技術(shù)正受到高度重視，而透鏡、棱鏡和反射鏡等微光學(xué)元件是微光機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分，它們可以對(duì)微光路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳輸和處理，以達(dá)到光的發(fā)射、聚集、偏振、干涉和散射的目的，但使用多孔硅材料制備微透鏡、棱鏡和反射鏡等微光學(xué)元件研究還很少。

已經(jīng)有文獻(xiàn)研究基于納米多孔硅Bragg反射鏡并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，但硅基凸面反射鏡的研究更少。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)硅基微光、機(jī)、電微系統(tǒng)集成，本發(fā)明的目的是提供一種硅基凸面反射鏡的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種硅基凸面反射鏡的制備方法，其特征在于，該方法是將常規(guī)作為電極的薄鉑片做成空心球體并把從空心球體上截得的一個(gè)球冠做成陰極，圓形硅片為陽(yáng)極，球冠形薄鉑片的凸面背離著硅片；硅片和球冠形薄鉑片底平行放置，且硅片中心軸線、球冠形薄鉑片的圓心與球冠形薄鉑片的中心軸線三者重合；先采用恒流源對(duì)硅片進(jìn)行電化學(xué)腐蝕，在硅片靠近球冠形薄鉑片的一側(cè)面上形成剖面為凸形的多孔硅膜；再采用化學(xué)腐蝕的方法腐蝕掉多孔硅膜，從而形成硅基凸面反射鏡。

本發(fā)明的原理是：硅基凸面反射鏡的制備分2個(gè)過程，首先，使用恒流腐蝕電流對(duì)硅片進(jìn)行電化學(xué)腐蝕形成多孔硅薄膜，一方面，在正常的恒流腐蝕電流密度條件下，在對(duì)硅片上形成多孔硅薄膜，另一方面，由于使用的是恒腐蝕電流且是球冠形薄鉑片電極，以球冠形薄鉑片的圓心與球冠形薄鉑片底垂線的延長(zhǎng)線為中心軸，離中心軸越遠(yuǎn)，腐蝕電流密度越大，對(duì)硅片的電化學(xué)腐蝕形成多孔硅速度越快，從而形成以硅片中心軸為中心，離中心軸越遠(yuǎn)，多孔硅薄膜越厚，導(dǎo)致在硅片上面對(duì)著球冠形薄鉑片的那側(cè)面形成剖面凸形多孔硅薄膜。其次，在凸形多孔硅薄膜制備完成后，使用氫氧化鈉溶液對(duì)形成的剖面為凸形的多孔硅薄膜進(jìn)行腐蝕，將多孔硅薄膜腐蝕掉，形成硅基凸面反射鏡。