本發(fā)明涉及半導體
技術領域：
，具體涉及一種提高多孔硅物理結構和光學特性均勻性的新方法。
背景技術：
：自Uhlir在氫氟酸(HF)溶液中對硅片進行電化學拋光處理時發(fā)現(xiàn)了多孔硅材料以來；多孔硅材料已經在光電子材料、光學器件、太陽能電池以及傳感器技術等方面廣泛地研究并應用，但急需解決的瓶頸問題之一是多孔硅膜（尤其是厚膜多孔硅）物理結構和光學特性不均勻性。由于其物理結構和光學特性均勻性一直沒有得到有效改善，限制其廣泛應用。據有關文獻報道，多孔硅材料的特性如多孔度、折射率、物理厚度、均勻性、表面和界面平整度、孔徑和微結構等強烈依賴于陽極腐蝕參數，這些參數包括腐蝕液的組成成分、腐蝕電流的密度、腐蝕時間、硅片的類型和電阻率等，從已有的文獻歸納出如下結論：在正常的恒電流密度的腐蝕條件下，隨腐蝕深度的增加，多孔度變大或折射率變??；導致多孔硅沿縱向方向物理結構和光學特性的不均勻性，也導致多孔硅多層膜界面的界面性能和平整性變差?，F(xiàn)階段，為了得到多孔硅物理結構和光學特性均勻性的多孔硅膜，一般采用遞減腐蝕電流密度的方法等來改善多孔硅縱向物理結構均勻性，這些方法雖然改善了多孔硅縱向方向物理結構和光學特性均勻性，但增加了實驗設備的復雜性，有待進一步改善。技術實現(xiàn)要素：為了克服目前采用遞減腐蝕電流密度法等對多孔硅處理所存在的設備復雜性、物理結構縱向均勻性有待進一步改善的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種提高多孔硅物理結構和光學特性均勻性的新方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案：一種提高多孔硅物理結構和光學特性均勻性的方法，其特征在于，該方法是在腐蝕液中添加臭氧，在制備多孔硅過程中，一方面，由臭氧中的氧原子將多孔硅內表面硅柱上硅原子的懸空鍵或氫鍵用氧原子取代，在多孔硅內表面形成一層硅-氧鍵構成的膜，一方面，腐蝕液中的氫氟酸與多孔硅內表面的硅-氧鍵反應，腐蝕掉部分內表面的硅-氧鍵，從而導致在多孔硅膜沿縱向方向上的隨腐蝕深度增加而腐蝕的硅-氧鍵減少的特點。優(yōu)選地，上述臭氧的添加量為10-150ppm。優(yōu)選地，在腐蝕電路中串聯(lián)一個矩形脈沖電子開關，以產生一矩形恒流腐蝕電流。在無電流期間，加大臭氧中的氧原子與硅的懸空鍵結合的形成硅氧鍵的概率。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具備的有益效果：通過在腐蝕液中添加少量的臭氧；電路串聯(lián)一個矩形脈沖電子開關，以產生一矩形恒流腐蝕電流，在制備多孔硅過程中，一方面，由臭氧（）中的氧原子將多孔硅內表面硅柱上硅原子的懸空鍵或氫鍵用氧原子取代，在多孔硅內表面形成一層硅-氧鍵構成的膜，一方面，腐蝕液中的氫氟酸與多孔硅內表面的硅-氧鍵反應，腐蝕掉部分內表面的硅-氧鍵，因此提高了多孔硅薄膜的縱向物理微結構和光學特性的均勻性；而且有利于探索穩(wěn)定性、均勻性和界面平整度改善后的多孔硅多層膜用于光子器件中實現(xiàn)方案，有可能制備和實現(xiàn)穩(wěn)定性較強或均勻性較高的多孔硅多層器件或多孔硅微腔。具體實施方式下面結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
技術領域：
的技術人員可能利用本發(fā)明公開的技術內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)明方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以下實施例做簡單修改或等同變化，均應落在本發(fā)明的保護范圍內。實施例一本發(fā)明的這種提高多孔硅物理結構和光學特性均勻性的方法，具體包括如下步驟：1、連接好電路：即在腐蝕槽內放有腐蝕液，在腐蝕槽內的一端設有硅片，在腐蝕槽內的另一端設有鉑片，硅片和鉑片浸泡在腐蝕液中，在腐蝕槽外設有恒流源；電路串聯(lián)一個頻率為10赫茲、占空比為25%的矩形脈沖電子開關，以產生一矩形恒流腐蝕電流，恒流源是通過TekVisaAFG3101任意波形發(fā)生器產生的，該恒流源的正極通過導線與硅片連接，恒流源的負極通過導線與鉑片連接，工作時，電流源的正負極通過腐蝕液形成電流回路；2、選用類型為P100、電阻率為0.01Ω.cm的硅片作為電化學腐蝕的陽極，薄鉑片作為電化學腐蝕的陰極；硅片和薄鉑片全部浸沒在電解腐蝕液中進行電腐蝕，腐蝕時間為15min，電解腐蝕液是按氫氟酸：無水乙醇和去離子水（臭氧含量80ppm）以體積比為1:1:2配制的；3、為了研究問題的方便，我們選擇了兩組實驗，其實驗參數和對應的數據如下：編號腐蝕電流（mA/cm2）腐蝕時間(Min)多孔度多孔硅厚度(μm)⑴51556%~1.35⑵101559%~2.604、根據相關文獻并結合上述的實驗條件，得到所形成的兩片多孔硅膜的多孔度分別約為56%、59%，厚度大約分別為1.35μm、2.60μm；5、制備完畢后，使用去離子水沖洗，最后在空氣中干燥；6、多孔硅樣品通過反射譜、光致發(fā)光譜和SEM進行分析研究；7、檢驗合格后即為成品。實施例二本實施例的這種能提高多孔硅物理結構和光學特性均勻性的方法，具體包括如下步驟：1、連接好電路：即在腐蝕槽內放有腐蝕液，在腐蝕槽內的一端設有硅片，在腐蝕槽內的另一端設有鉑片，硅片和鉑片浸泡在腐蝕液中，在腐蝕槽外設有恒流源；電路串聯(lián)一個頻率為20赫茲、占空比為25%的矩形脈沖電子開關，以產生一矩形恒流腐蝕電流，恒流源是通過TekVisaAFG3101任意波形發(fā)生器產生的，該恒流源的正極通過導線與硅片連接，恒流源的負極通過導線與鉑片連接，工作時，電流源的正負極通過腐蝕液形成電流回路；2、選用類型為P100、電阻率為0.01Ω.cm的硅片作為電化學腐蝕的陽極，薄鉑片作為電化學腐蝕的陰極；硅片和薄鉑片全部浸沒在電解腐蝕液中進行電腐蝕，腐蝕時間為10min，電解腐蝕液是按氫氟酸：無水乙醇和去離子水（臭氧含量100ppm）以體積比為1:1:2配制的；3、為了研究問題的方便，我們選擇了兩組實驗，其實驗參數和對應的數據如下：編號腐蝕電流（mA/cm2）腐蝕時間(Min)多孔度多孔硅厚度(μm)⑴101058%~1.8⑵151061%~2.654、根據相關文獻并結合上述的實驗條件，得到所形成的兩片多孔硅膜的多孔度分別約為58%、61%，厚度大約分別為1.8μm、2.65μm；5、制備完畢后，使用去離子水沖洗，最后在空氣中干燥；6、多孔硅樣品通過反射譜、光致發(fā)光譜和SEM進行分析研究；7、檢驗合格后即為成品。當前第1頁1 2 3