[发明专利]一种用于全面积器件转移的制备多孔硅的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于全面积器件转移的制备多孔硅的装置，通过制备双层多孔硅或孔隙率逐渐增大的多孔硅，可以实现外延器件无边界转移。属于制备多孔硅的装置。

背景技术

    由于单晶硅片对于在其上沉积的薄膜有优异的诱导作用，因此，在单晶硅上外延薄膜在半导体薄膜器件的制备中得到了广泛的应用。然而在这种方法制备半导体薄膜器件过程中，单晶硅片只能使用一次，而且单晶硅片本身的制造成本较高，从而导致了半导体薄膜器件的成本偏高。层转移技术是一种既保持了单晶硅表面完整晶格结构，又可以使单晶硅片循环多次使用的技术，可以有效降低半导体薄膜器件的成本。基于电化学法腐蚀单晶硅片制备多孔硅的层转移技术由于具有设备简单，操作简便等优点，在众多层转移技术中脱颖而出，引起人们广泛关注。

电化学法腐蚀单晶硅片制备多孔硅一般以背面镀一层金属的单晶硅片作为阳极，以铂或者石墨作为阴极。整体置于氢氟酸水溶液或者酒精溶液中，通以一定的电流进行阳极氧化，可以在硅片的表面形成一层多孔硅。通过电化学法腐蚀单晶硅片制备多孔硅进行器件转移主要可以通过以下两种方式实现：

1、分两步加大腐蚀电流密度，在单晶硅片上形成表面小孔隙率，内部大孔息率的双层多孔硅结构，然后将该结构在H₂气氛下高温退火。退火过程中表层小孔隙率层孔洞会逐渐闭合形成准单晶层作为外延器件的模板，而内部的大孔隙层孔洞会变大使该层机械性能降低，这一层是器件转移的分离层。退火完成后在表面准单晶层上外延器件，完成器件的制备工作后通过施加一定的机械力即可实现对外延器件的转移。

2、分多步逐渐加大腐蚀电流密度，在单晶硅表面由外向内孔隙率逐渐增大的多孔硅层，当腐蚀电流增大到一定程度时，多孔硅层会自动从硅片上脱离，将脱离下来多孔硅层在在H₂气氛下高温退火，使表面小孔隙率层的孔洞闭合，形成准单晶层作为外延器件的模板，然后在上面外延器件。

目前，电化学法制备多孔硅的方法主要有单槽法和双槽法。两种方法中，硅片均是由一定的夹具或类似夹具的机械装置固定，由于固定装置的遮挡，在腐蚀过程中不能保证硅片整个正面被腐蚀，在后续器件转移过程中，只能实现部分转移。该现象一方面导致了单晶硅片的利用不完全，造成材料上的浪费；另一方面由于多孔硅区域边缘连结着完整晶格的单晶硅，器件转移的过程中将需要较大的外力才能将器件剥离，这样，在外力作用下多孔硅薄膜可能会沿解理面开裂，损坏在其上外延的器件的完整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于全面积薄膜器件转移的电化学法制备多孔硅的装置，该装置可以实现对硅片全面积电化学腐蚀，实现薄膜器件全面积转移，并且通过使用不同直径的氟橡胶圈可以在不同大小及形状的单晶硅片上制备多孔硅。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：一种用于全面积薄膜器件转移的制备多孔硅的装置，包括槽体，其特征在于：在所述的槽体上方开设有腐蚀槽，在槽体的下方开设有真空室，在所述的腐蚀槽与真空室之间开设有通孔，在所述的腐蚀槽底面设置有橡胶垫，所述的通孔位于橡胶垫的圈内，在所述的腐蚀槽内还设置有铂网阴电极；在所述的真空室内设置有金属探针电极，金属探针电极的上端穿出所述的通孔位于腐蚀槽内，在真空室内设置有抽真空气口。

在所述的槽体的下端开设有真空槽，在真空槽的下端设置有一底板，所述的底板与槽体密封连接形成所述的真空室，所述的抽真空气口开设在该底板上，在底板上还设置有插座，所述的金属探针电极与该插座电连接。

在所述的槽体底板上还设置有一中心活塞，所述的金属探针电极连接在该中心活塞上。

在所述的腐蚀槽底面上开设有至少一个凹槽，所述的橡胶垫位于其中一个凹槽内。

所述的凹槽为环形，且至少为两个。

所述的底板与槽体采用螺栓连接，在底板与槽体的连接面上设置有密封圈。

本发明的优点在于：结构简单，操作方便，能实现对单晶硅片正面的全面积腐蚀，从而实现外延器件整体转移的目的，并且能腐蚀多种尺寸的单晶硅片，腐蚀后的单晶硅片经过处理可以循环多次使用。采用此装置制备多孔硅，其过程是通过真空室抽真空将待腐蚀的单晶硅片吸附固定在腐蚀槽底部，同时，使真空室底部的活塞上升将金属探针接触单晶硅片底部电极，使电流沿金属探针/单晶硅片/腐蚀液/铂电极/形成通路，在单晶硅片正面整个面积上腐蚀出一层均匀的多孔硅。

附图说明

图1为本发明结构示意图。