專利名稱：一種用于全面積器件轉(zhuǎn)移的制備多孔硅的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于全面積器件轉(zhuǎn)移的制備多孔硅的裝置，通過制備雙層多孔硅或孔隙率逐漸增大的多孔硅，可以實(shí)現(xiàn)外延器件無邊界轉(zhuǎn)移。屬于制備多孔硅的裝置。
背景技術(shù)：
由于單晶硅片對于在其上沉積的薄膜有優(yōu)異的誘導(dǎo)作用，因此，在單晶硅上外延薄膜在半導(dǎo)體薄膜器件的制備中得到了廣泛的應(yīng)用。然而在這種方法制備半導(dǎo)體薄膜器件過程中，單晶硅片只能使用一次，而且單晶硅片本身的制造成本較高，從而導(dǎo)致了半導(dǎo)體薄膜器件的成本偏高。層轉(zhuǎn)移技術(shù)是一種既保持了單晶硅表面完整晶格結(jié)構(gòu)，又可以使單晶硅片循環(huán)多次使用的技術(shù)，可以有效降低半導(dǎo)體薄膜器件的成本。基于電化學(xué)法腐蝕單晶硅片制備多孔硅的層轉(zhuǎn)移技術(shù)由于具有設(shè)備簡單，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，在眾多層轉(zhuǎn)移技術(shù)中脫穎而出，引起人們廣泛關(guān)注。電化學(xué)法腐蝕單晶硅片制備多孔硅一般以背面鍍一層金屬的單晶硅片作為陽極， 以鉬或者石墨作為陰極。整體置于氫氟酸水溶液或者酒精溶液中，通以一定的電流進(jìn)行陽極氧化，可以在硅片的表面形成一層多孔硅。通過電化學(xué)法腐蝕單晶硅片制備多孔硅進(jìn)行器件轉(zhuǎn)移主要可以通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)
1、分兩步加大腐蝕電流密度，在單晶硅片上形成表面小孔隙率，內(nèi)部大孔息率的雙層多孔硅結(jié)構(gòu)，然后將該結(jié)構(gòu)在壓氣氛下高溫退火。退火過程中表層小孔隙率層孔洞會逐漸閉合形成準(zhǔn)單晶層作為外延器件的模板，而內(nèi)部的大孔隙層孔洞會變大使該層機(jī)械性能降低，這一層是器件轉(zhuǎn)移的分離層。退火完成后在表面準(zhǔn)單晶層上外延器件，完成器件的制備工作后通過施加一定的機(jī)械力即可實(shí)現(xiàn)對外延器件的轉(zhuǎn)移。2、分多步逐漸加大腐蝕電流密度，在單晶硅表面由外向內(nèi)孔隙率逐漸增大的多孔硅層，當(dāng)腐蝕電流增大到一定程度時，多孔硅層會自動從硅片上脫離，將脫離下來多孔硅層在在吐氣氛下高溫退火，使表面小孔隙率層的孔洞閉合，形成準(zhǔn)單晶層作為外延器件的模板，然后在上面外延器件。目前，電化學(xué)法制備多孔硅的方法主要有單槽法和雙槽法。兩種方法中，硅片均是由一定的夾具或類似夾具的機(jī)械裝置固定，由于固定裝置的遮擋，在腐蝕過程中不能保證硅片整個正面被腐蝕，在后續(xù)器件轉(zhuǎn)移過程中，只能實(shí)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)移。該現(xiàn)象一方面導(dǎo)致了單晶硅片的利用不完全，造成材料上的浪費(fèi)；另一方面由于多孔硅區(qū)域邊緣連結(jié)著完整晶格的單晶硅，器件轉(zhuǎn)移的過程中將需要較大的外力才能將器件剝離，這樣，在外力作用下多孔硅薄膜可能會沿解理面開裂，損壞在其上外延的器件的完整性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于全面積薄膜器件轉(zhuǎn)移的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)對硅片全面積電化學(xué)腐蝕，實(shí)現(xiàn)薄膜器件全面積轉(zhuǎn)移，并且通過使用不同直徑的氟橡膠圈可以在不同大小及形狀的單晶硅片上制備多孔硅。
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本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的一種用于全面積薄膜器件轉(zhuǎn)移的制備多孔硅的裝置，包括槽體，其特征在于在所述的槽體上方開設(shè)有腐蝕槽，在槽體的下方開設(shè)有真空室，在所述的腐蝕槽與真空室之間開設(shè)有通孔，在所述的腐蝕槽底面設(shè)置有橡膠墊， 所述的通孔位于橡膠墊的圈內(nèi)，在所述的腐蝕槽內(nèi)還設(shè)置有鉬網(wǎng)陰電極；在所述的真空室內(nèi)設(shè)置有金屬探針電極，金屬探針電極的上端穿出所述的通孔位于腐蝕槽內(nèi)，在真空室內(nèi)設(shè)置有抽真空氣口。在所述的槽體的下端開設(shè)有真空槽，在真空槽的下端設(shè)置有一底板，所述的底板與槽體密封連接形成所述的真空室，所述的抽真空氣口開設(shè)在該底板上，在底板上還設(shè)置有插座，所述的金屬探針電極與該插座電連接。在所述的槽體底板上還設(shè)置有一中心活塞，所述的金屬探針電極連接在該中心活
^^上ο在所述的腐蝕槽底面上開設(shè)有至少一個凹槽，所述的橡膠墊位于其中一個凹槽內(nèi)。所述的凹槽為環(huán)形，且至少為兩個。所述的底板與槽體采用螺栓連接，在底板與槽體的連接面上設(shè)置有密封圈。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對單晶硅片正面的全面積腐蝕， 從而實(shí)現(xiàn)外延器件整體轉(zhuǎn)移的目的，并且能腐蝕多種尺寸的單晶硅片，腐蝕后的單晶硅片經(jīng)過處理可以循環(huán)多次使用。采用此裝置制備多孔硅，其過程是通過真空室抽真空將待腐蝕的單晶硅片吸附固定在腐蝕槽底部，同時，使真空室底部的活塞上升將金屬探針接觸單晶硅片底部電極，使電流沿金屬探針/單晶硅片/腐蝕液/鉬電極/形成通路，在單晶硅片正面整個面積上腐蝕出一層均勻的多孔硅。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為槽體，2為氟橡膠圈，3為待腐蝕單晶硅片，4為底板，5為螺栓，6為密封圈，7為中心活塞，8為金屬探針電極，9為航空插座，10為抽真空氣口，11為鉬網(wǎng)陰電極。圖2為在圖1中未放置硅片時的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。槽體1選用Φ150πιπιΧ100πιπι的聚四氟乙烯棒料通過機(jī)加工將兩端分別加工 Φ120ι πιΧ50πιπι和Φ90ι πιΧ40mm兩個凹槽，其中Φ 120mmX50mm的凹槽為腐蝕槽，另一個為真空室。兩個凹槽中間隔板的中心位置打一個Φ5πιπι的通孔，供金屬探針8通過。在腐蝕槽底部以槽體的軸線為圓心加工多個不同直徑和寬度的凹槽，配合相應(yīng)尺寸的氟橡膠圈2， 以實(shí)現(xiàn)對不同尺寸的硅片進(jìn)行陽極氧化處理。在真空室端的端面，以槽體軸線為圓心加工一個內(nèi)徑Φ98. 8mm寬3. Imm的凹槽，與相應(yīng)尺寸的橡膠密封圈6配合對真空室進(jìn)行密封， 再在距軸線65mm的圓內(nèi)均勻打四個M6的螺孔。底板4采用Φ 150mmX 8mm的PVC板，在以底板中心為圓心Φ 130mm的圓上均勻打四個Φ6. 5的通孔，與槽體底部的四個螺孔配合，并用螺栓5擰緊密封。在底板的圓心打一個Φ14πιπι的孔，以固定中心活塞7。距離該中心孔兩側(cè)各30mm的位置分別打一個Φ 16的螺紋孔，配合航空插座9將真空室里面的導(dǎo)線連接至電源，和一個Φ IOmm的通孔，配合抽真空氣口 10將真空室抽真空。本發(fā)明裝置的尺寸不僅僅限于上述尺寸，根據(jù)實(shí)際需要可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。采用上述裝置制備多孔硅的過程如下，首先將底板用螺栓固定在槽體上擰緊密封，將一定尺寸的待腐蝕硅片3背面朝下放到腐蝕槽內(nèi)的氟橡膠圈2上，用真空泵通過抽真空氣口 10抽真空室真空，通過真空吸附固定待腐蝕硅片3，同時中心活塞7自動上升將彈簧探針8頂至接觸到單晶硅片背面自動停止，將配好的腐蝕液倒入腐蝕槽中，腐蝕液由40%的氫氟酸和無水乙醇按照1:1配比組成。將鉬網(wǎng)陰電極11水平放入腐蝕液中待腐蝕硅片的正上方并與其平行，接通電流開始腐蝕。腐蝕結(jié)束后，倒出腐蝕液，真空室放氣，取下硅片， 更換硅片，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于全面積薄膜器件轉(zhuǎn)移的制備多孔硅的裝置，包括槽體，其特征在于在所述的槽體上方開設(shè)有腐蝕槽，在槽體的下方開設(shè)有真空室，在所述的腐蝕槽與真空室之間開設(shè)有通孔，在所述的腐蝕槽底面設(shè)置有橡膠墊，所述的通孔位于橡膠墊的圈內(nèi)，在所述的腐蝕槽內(nèi)還設(shè)置有鉬網(wǎng)陰電極；在所述的真空室內(nèi)設(shè)置有金屬探針電極，金屬探針電極的上端穿出所述的通孔位于腐蝕槽內(nèi)，在真空室內(nèi)設(shè)置有抽真空氣口。
2.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，其特征在于在所述的槽體的下端開設(shè)有真空槽，在真空槽的下端設(shè)置有一底板，所述的底板與槽體密封連接形成所述的真空室，所述的抽真空氣口開設(shè)在該底板上，在底板上還設(shè)置有插座，所述的金屬探針電極與該插座電連接。
3.按權(quán)利要求2所述的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，其特征在于在所述的槽體底板上還設(shè)置有一中心活塞，所述的金屬探針電極連接在該中心活塞上。
4.按權(quán)利要求3所述的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，其特征在于在所述的腐蝕槽底面上開設(shè)有至少一個凹槽，所述的橡膠墊位于其中一個凹槽內(nèi)。
5.按權(quán)利要求4所述的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，其特征在于所述的凹槽為環(huán)形， 且至少為兩個。
6.按權(quán)利要求5所述的電化學(xué)法制備多孔硅的裝置，其特征在于所述的底板與槽體采用螺栓連接，在底板與槽體的連接面上設(shè)置有密封圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于全面積薄膜器件轉(zhuǎn)移的制備多孔硅的裝置，包括槽體，其特征在于在所述的槽體上方開設(shè)有腐蝕槽，在槽體的下方開設(shè)有真空室，在所述的腐蝕槽與真空室之間開設(shè)有通孔，在所述的腐蝕槽底面設(shè)置有橡膠墊，所述的通孔位于橡膠墊的圈內(nèi)，在所述的腐蝕槽內(nèi)還設(shè)置有鉑網(wǎng)陰電極；在所述的真空室內(nèi)設(shè)置有金屬探針電極，金屬探針電極的上端穿出所述的通孔位于腐蝕槽內(nèi)，在真空室內(nèi)設(shè)置有抽真空氣口。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對單晶硅片正面的全面積腐蝕，從而實(shí)現(xiàn)外延器件整體轉(zhuǎn)移的目的，并且能腐蝕多種尺寸的單晶硅片，腐蝕后的單晶硅片經(jīng)過處理可以循環(huán)多次使用。
文檔編號H01L21/67GK102418138SQ20111022542
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者張磊, 沈鴻烈 申請人:南京航空航天大學(xué)