Hydrogen–Induced Cleavage of Silicon Wafers by Electrochemical Etching
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-4-40-44
Abstract
This paper presents the method for obtaining hidden layers of porous and nonporous silicon and the results of a study of their structure depending on the conditions of electrochemical anodic etching and the parameters of the samples. We show that the formation of hidden layers during high voltage etching may occur as a result of the establishment of avalanche breakdown in the local area of the clamping contact at the beginning of etching, wherein etching occurs during the avalanche ionization of the major carriers as a result of the breakdown at the sample edges. The separating upper layer is not disturbed and retains the initial crystalline structure.
The critical role in the formation of hidden defect layers belongs to the point defects and electrolytic hydrogen which form during silicon etching.
About the Authors
K. B. Tynyshtykbaev
Physical and Technical Institute of the Ministry of Education and Science, Republic of Kazakhstan
Russian Federation
Russian Federation
Yu. A. Ryabikin
Physical and Technical Institute of the Ministry of Education and Science, Republic of Kazakhstan
Russian Federation
Russian Federation
S. Zh. Tokmoldin
Physical and Technical Institute of the Ministry of Education and Science, Republic of Kazakhstan
Russian Federation
Russian Federation
B. A. Rakhmetov
Physical and Technical Institute of the Ministry of Education and Science, Republic of Kazakhstan
Russian Federation
Russian Federation
T. Aitmukan
Physical and Technical Institute of the Ministry of Education and Science, Republic of Kazakhstan
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Turner, D. R. The Electrochemistry of Semiconductors. / D. R. Turner. − London : Academic Press, 1962. − P. 179.
2. Solanki, C. S. New approach for the formation and separation of a thin porous silicon layer / C. S. Solanki, R. R. Bilyalov, H. Bender, J. Poortmans / Phys. status solidi (a). − 2000. − V. 182, N 1. − P. 97—101.
3. Горячев, Д. Н. Свободные люминесцирующие слои пористого кремния / Д. Н. Горячев, Л. В. Беляков, О. М. Сресели // ФТП. − 2010. − Т. 44, вып. 12. − С. 1636—1639.
4. Горячев, Д. Н. Формирование толстых слоев пористого кремния при недостаточной концентрации неосновных носителей / Д. Н. Горячев, Л. В. Беляков, О. М. Сресели // Там. же. − 2004. − Т. 38, вып. 6. − С. 739—744.
5. Емельянов, В. И. Квазиодномерное распределение макропор при анодном травлении одноосно−напряженной пластины кремния / В. И. Емельянов, К. И. Еремин, В. В. Старков, Е. Ю. Гаврилин // Письма в ЖТФ. − 2003. − Т. 29, вып. 6. − С. 19—25.
6. Ратников, В. В. Рентгеновская дифрактометрия и электронная микроскопия слоев пористого Si на разных стадиях окисления на воздухе / В. В. Ратников, Л. М. Сорокин, В. И. Соколов, А. Е. Калмыков // ФТТ. − 2009. − Т. 51, вып. 12. С. 2289—2295.
7. Астрова, Е. А. Исследование деформаций и дефектов кристаллической решетки, возникающих при окислении макропористого кремния / Е. А. Астрова, В. В. Ратников, А. Д. Ременюк, И. Л. Шульпина // ФТП. − 2002. Т. 36, вып. 9. − С. 1111—1121.
8. Гусаков, В. Е. Формирование и диффузия собственных межузельных атомов в кристаллах кремния при гидростатическом давлении: квантово−химическое моделирование / В. Е. Гусаков, В. И. Белько, Н. Н. Дорожкин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. − 2009. − № 8. − С. 71—75.
9. Старков, В. В. Перераспределение макропор и их структура при анодном травлении одноосно−напряженной поверхности кремния / В. В. Старков, Е. Ю. Гаврилин, А. Ф. Вяткин, В. И. Емельянов, К. И. Еремин // Перспективные материалы. − 2003. − № 6. − С. 25—32.
10. Bilyalov, R. Role of hydrogen in the separation of a porous Si layer in a layer transfer process / R. Bilyalov, C. S. Solanki, J. Poortmans, A. Ulyashin, R. Job and W. Fahrner // Phys. status solidi (a). − 2003. − V. 197, N 1. − P. 128—131.
11. Soltanovich, O. A. Hydrogen−related defects in high−resistivity silicon / O. A. Soltanovich, O. V. Feklisova, E. B. Yakimov / Solid State Phenomena. − 2002. − V. 82–84. − P. 150—154.
12. Феклисова, О. В. Образование электрически активных дефектов при химическом травлении высокоомного кремния/О. В. Феклисова, О. А. Солтанович. // Тез. докл. 3−й Росс. конф. По материаловедению «Кремний−2003». − М., 2003. − Ч. 1, С. 149.
13. Феклисова, О. В. Проникновение водорода в кремний р−типа в процессе жидкостного химического травления: экспериментальное исследование и моделирование / О. В. Феклисова, Е. Б. Якимов. / Там же. − М., 2003. − Ч. 1. − С. 150.
14. Ярыкин, Н. Взаимодействие водорода с радиационными дефектами / Н. Ярыкин // Там же. − М., 2003. − Ч. 1. − С. 172.
15. Киланов, Д. В. Водородно−индуцированное скалывание в кремнии по заглубленному слою, сильнолегированному бором / Д. В. Киланов, В. П. Попов, Л. Н. Сафронов, А. И. Никифоров, Р. Шольц // ФТП. − 2003. − Т. 37, вып. 6. − С. 644—648.
16. Valance, A. Porous silicon formation: Stability analysis of the silicon−electrolyte interface / A. Valance // Phys. Rev. B. − 1995. − V. 52, N 11.− P. 8323—8336.
17. Компан, М. Е. О механизме самоформирования наноразмерных структур пористого кремния при бестоковом водном травлении / М. Е. Компан, И. Ю. Шабанов // ФТП. − 1995. −Т. 29, твып. 10. − С. 1859—1869.
18. А. С. РК № 65010. Способ получения скрытых слоев пористого кремния. / К. Б. Тыныштыкбаев, Ю. А. Рябикин, Ж. С. Токмолдин. Инновационный патент РК № 22831 от 06.03.2009.
19. А. С. РК № 66418. Способ получения тонких пластин кремния. / К. Б. Тыныштыкбаев, Ю. А. Рябикин, Ж. С. Токмолдин. Инновационный патент РК № 23446 от 08.05.2009.
20. А. С. СССР № 980562. Способ изготовления скрытых слоев. / Н. Н. Герасименко, Л. С. Смирнов, В. Ф. Стась, К. Б. Тныштыкбаев. от 13.04.1981 г.
21. А. С. СССР № 1282757. Способ изготовления тонких пластин кремния. / В. Ф. Реутов, Ш. Ш. Ибрагимов. от 30.12. 1983 г.
22. Герасименко, H. H. Образование радиационных дефектов в кремнии р−типа, содержащем атомы водорода / H. H. Герасименко, К. Б. Тныштыкбаев // ФТП. − 1980. − Т. 14, вып. 9. − С. 1673—1676.
23. Герасименко, H. H. Свойства дефектных центров в кремнии, облученном протонами / H. H. Герасименко, Л. C. Смирнов, В. Ф. Стась, К. Б. Тныштыкбаев // ФТП. − 1981. − Т. 15, вып. 10. − С. 1934—1938.
24. Реутов, В. Ф. Влияние плотности ионизационных потерь энергии высокоэнергетичных ионов висмута, криптона и ксенона на развитие водородных блистеров в кремнии /В. Ф. Реутов, А. Г. Залужный, А. П. Кобзев, А. С. Сохацкий // ЖТФ. − 2009. − Т. 79, вып. 9. − С. 63—70.
Review
For citations:
Tynyshtykbaev K.B., Ryabikin Yu.A., Tokmoldin S.Zh., Rakhmetov B.A., Aitmukan T. Hydrogen–Induced Cleavage of Silicon Wafers by Electrochemical Etching. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2012;(4):40-44. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-4-40-44
Views:
891
Email this article 