本發(fā)明涉及半導(dǎo)體
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種改善多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的新方法。
背景技術(shù)：
：自1990年Canham等報道了多孔硅材料在室溫下光致發(fā)光現(xiàn)象以來，多孔硅材料已經(jīng)在許多應(yīng)用領(lǐng)域展開了大量的研究工作，如多孔硅在光電子學(xué)、光學(xué)器件、太陽能電池和傳感器技術(shù)等方面廣泛的應(yīng)用。特別是1996年，Hirschman首次實現(xiàn)硅基光電集成原型器件是多孔硅應(yīng)用研究的一個里程碑。大量的已有研究工作集中在研究陽極腐蝕參數(shù)對多孔硅特性的影響，獲得了一些有價值的經(jīng)驗規(guī)律，但是，這些研究工作基本上都局限于多孔硅表面的微結(jié)構(gòu)及特點，對多孔硅內(nèi)部微結(jié)構(gòu)及其特性至今研究還比較少。從已有的文獻得出如下結(jié)論：在恒電流密度的腐蝕條件下，隨著離腐蝕中心越遠，SEM圖像表明：多孔硅樣品的物理厚度緩慢變小，在腐蝕邊緣，有文獻報道：在徑向58μm距離里，薄膜的物理厚度從2.48μm減少到1.72μm；此外，徑向折射率n增加，即多孔度變小，同時，反射光譜強度顯示出干涉振蕩減弱，這意味著多孔硅薄膜的均勻性和界面的平整度變壞。光致發(fā)光光譜的包絡(luò)線顯示藍移的趨勢，顯示納米微粒的尺寸減少，導(dǎo)致多孔硅沿徑向方向物理微結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的不均勻性，也導(dǎo)致多孔硅多層膜界面的界面性能和平整性變差?，F(xiàn)階段，為了制備得到多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的多孔硅膜，還很少有文獻提及相關(guān)方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服在恒電流密度的腐蝕條件下，隨著離腐蝕中心越遠，SEM圖像表明：多孔硅樣品的物理厚度緩慢變小，徑向折射率n增加，即多孔度變小的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種改善多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的新方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種改善多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的新方法，其特征在于，該方法是將常規(guī)作為陰極的圓形薄鉑片，以圓形薄鉑片中心為圓心，沿著圓形薄鉑片半徑剪開，然后將圓形薄鉑片卷起構(gòu)成一個圓錐形的薄鉑片，圓錐形薄鉑片的內(nèi)表面面向硅片作為陰極。在制備多孔硅過程中，一方面，在正常的恒流腐蝕電流下，以硅片腐蝕中心為圓心，腐蝕液的反應(yīng)物向外擴散呈現(xiàn)一定梯度，越靠近腐蝕中心反應(yīng)物越多，相反，越靠近硅片腐蝕中心，氫氟酸濃度越小，造成向下腐蝕能力增強，引起以硅片腐蝕中心為圓心，離腐蝕中心越遠，腐蝕深度越淺，造成多孔硅多孔度徑向的不均勻性；另一方面，由于采用錐形薄鉑片的內(nèi)表面作為陰極，以圓錐底部面中心為圓心，沿徑向方向離圓心越遠，陰極鉑片離硅片的實際距離越近；在恒電流密度的腐蝕條件下，導(dǎo)致以硅片腐蝕中心為圓心，離腐蝕中心越遠，腐蝕電流面密度越大，從而引起在多孔硅膜沿徑向方向上隨離硅片腐蝕中心越遠而腐蝕越深，在一定條件下，二者達到動態(tài)平衡，從而導(dǎo)致多孔硅薄膜沿徑向方向其物理厚度保持一致。優(yōu)選地，上述圓錐形薄鉑片的制作方法是沿著常規(guī)圓形薄鉑片的半徑剪開一個半徑長的口子，然后將圓形薄鉑片卷起，構(gòu)成一個圓錐形的薄鉑片；在制作時，扇形重疊部分的角度為5°~120°。優(yōu)選地，圓錐形鉑片底部面中心（其實是一個虛擬底面）與硅片腐蝕中心之間距離是硅片的腐蝕部分直徑的3~20倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的有益效果：將常規(guī)作為陰極的圓形薄鉑片，以圓形鉑片中心為圓心，沿著圓鉑片半徑剪開，鉑片卷起構(gòu)成一個圓錐形的薄鉑片，扇形重疊部分可調(diào)，錐形薄鉑片的內(nèi)表面面向硅片作為陰極。在制備多孔硅的過程中，一方面，由于采用錐形薄鉑片的內(nèi)表面作為陰極，以圓錐底部面中心為圓心，沿徑向方向離圓心越遠，陰極鉑片離硅片的實際距離越近，在恒電流密度的腐蝕條件下，導(dǎo)致以硅片腐蝕中心為圓心，離中心越遠，腐蝕電流面密度越大，從而引起在多孔硅膜沿徑向方向上隨離硅片腐蝕中心越遠而腐蝕越深；另一方面，在正常的恒流腐蝕電流下，以硅片中心為圓心，腐蝕液的反應(yīng)物向外擴散呈現(xiàn)一定梯度，越靠近腐蝕中心反應(yīng)物越多，相反，越靠近硅片中心，氫氟酸濃度越小，造成向下腐蝕能力增強，引起以硅片腐蝕中心為圓心，離腐蝕中心越遠，腐蝕深度越淺。通過調(diào)節(jié)薄鉑片扇形重疊部分的角度和錐形薄鉑片的內(nèi)表面與硅片的距離，在一定條件下，二者達到動態(tài)平衡，從而導(dǎo)致多孔硅薄膜沿徑向方向其物理厚度保持一致。附圖說明圖1為本發(fā)明所涉及到的電解腐蝕槽結(jié)構(gòu)示意圖其中，1、腐蝕槽，2、硅片，3、圓錐形薄鉑片，I、圓錐形鉑片底部面中心。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。以下所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員可能利用本發(fā)明公開的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實施例。故凡是未脫離本發(fā)明方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以下實施例做簡單修改或等同變化，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。實施例一本發(fā)明的這種改善多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的新方法，具體包括如下步驟：1、將常規(guī)作為陰極的圓形薄鉑片，以圓形薄鉑片中心為圓心，沿著圓形薄鉑片半徑剪開，然后將圓形薄鉑片卷起，從而構(gòu)成一個圓錐形的薄鉑片，扇形重疊部分可調(diào)，將薄鉑片扇形重疊部分的夾角調(diào)至20°，圓錐形薄鉑片的內(nèi)表面面向硅片作為陰極。2、如圖1所示，連接好電路：即在腐蝕槽1內(nèi)放有腐蝕液，在腐蝕槽1內(nèi)的一端設(shè)有硅片2，在腐蝕槽1內(nèi)的另一端設(shè)有圓錐形薄鉑片3（厚度為500um），圓錐形薄鉑片3底部面中心I與硅片2腐蝕中心之間距離（10厘米）是硅片的腐蝕部分直徑的10倍，硅片和圓錐形鉑片（硅片的腐蝕直徑和圓錐形的薄鉑片底部面直徑相等，均為1厘米）浸泡在腐蝕液中，在腐蝕槽1外設(shè)有恒流源；恒流源是通過TekVisaAFG3101任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的，該恒流源的正極通過導(dǎo)線與硅片2連接，恒流源的負極通過導(dǎo)線與圓錐形薄鉑片3連接，工作時，恒流源的正負極通過腐蝕液形成電流回路。3、選用類型為P100、電阻率為0.01Ω.cm的硅片2作為電化學(xué)腐蝕的陽極，圓錐形薄鉑片3作為電化學(xué)腐蝕的陰極；硅片2和圓錐形薄鉑片3全部浸沒在電解腐蝕液中進行電腐蝕，腐蝕時間為5min，電解腐蝕液是按氫氟酸：無水乙醇和去離子水以體積比為1:1:2配制的。4、為了研究問題的方便，我們選擇了兩組實驗，其實驗參數(shù)和對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下：編號腐蝕電流（mA/cm2）腐蝕時間(Min)多孔度多孔硅厚度(μm)⑴5555%~1.50⑵10557%~2.805、根據(jù)相關(guān)文獻并結(jié)合上述的實驗條件，得到所形成的兩片多孔硅膜的多孔度分別約為55%、57%，厚度大約分別為1.50μm、2.80μm；6、制備完畢后，使用去離子水沖洗，最后在空氣中干燥；7、多孔硅樣品通過反射譜、光致發(fā)光譜和SEM進行分析研究；8、檢驗合格后即為成品。實施例二本發(fā)明的這種改善多孔硅徑向物理微結(jié)構(gòu)均勻性的新方法，具體包括如下步驟：1、將常規(guī)作為陰極的圓形薄鉑片，以圓形薄鉑片中心為圓心，沿著圓形薄鉑片半徑剪開一個半徑長的口子，然后將圓形薄鉑片卷起構(gòu)成一個圓錐形的薄鉑片，扇形重疊部分可調(diào)，將薄鉑片扇形重疊部分的夾角調(diào)節(jié)至30°，錐形薄鉑片的內(nèi)表面面向硅片作為陰極。2、如圖1所示，連接好電路：即在腐蝕槽1內(nèi)放有腐蝕液，在腐蝕槽1內(nèi)的一端設(shè)有硅片2，在腐蝕槽1內(nèi)的另一端設(shè)有圓錐形薄鉑片3（厚度為500um），圓錐形薄鉑片3底部面中心I與硅片2腐蝕中心之間距離（10厘米）是硅片2的腐蝕部分直徑的10倍，硅片和錐形鉑片（硅片的腐蝕直徑和圓錐形的薄鉑片底部面直徑相等，均為1厘米）浸泡在腐蝕液中，在腐蝕槽外設(shè)有恒流源；恒流源是通過TekVisaAFG3101任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的，該恒流源的正極通過導(dǎo)線與硅片2連接，恒流源的負極通過導(dǎo)線與圓錐形薄鉑片3連接，工作時，恒流源的正負極通過腐蝕液形成電流回路。3、選用類型為P100、電阻率為0.01Ω.cm的硅片2作為電化學(xué)腐蝕的陽極，圓錐形薄鉑片3作為電化學(xué)腐蝕的陰極；硅片2和圓錐形薄鉑片3全部浸沒在電解腐蝕液中進行電腐蝕，腐蝕時間為3min，電解腐蝕液是按氫氟酸：無水乙醇和去離子水以體積比為1:1:2配制的。4、為了研究問題的方便，我們選擇了兩組實驗，其實驗參數(shù)和對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下：編號腐蝕電流（mA/cm2）腐蝕時間(Min)多孔度多孔硅厚度(μm)⑴15360%~2.60⑵20363%~3.105、根據(jù)相關(guān)文獻并結(jié)合上述實驗條件，得到所形成的兩片多孔硅膜多孔度分別約為60%、63%，厚度大約分別為2.60μm、3.10μm；6、制備完畢后，使用去離子水沖洗，最后在空氣中干燥；7、多孔硅樣品通過反射譜、光致發(fā)光譜和SEM進行分析研究；8、檢驗合格后即為成品。當前第1頁1 2 3