Способ получения тонких пластин кремния

(51) 01 33/02 (2010.01) 01 33/021 (2010.01) 01 4/02 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ образца позволяет получать простым экономичным электрохимическим методом тонкие пластины кремния, что может быть использовано для формирования различных приборов и приборных структур, в том числе, структур кремний на изоляторе, КНИ, с высокими структурными и электрическими параметрами. Способ получения тонких пластин кремния путем отделения от исходного образца, основан на особенностях сочетания режимов электрополировки, образования и накопления электролитического водорода, и вытравливания пор вблизи поверхности отделяемой пластины.(72) Тныштыкбаев Курбангали Байназарович Рябикин Юрий Алексеевич Токмолдин Серикбол Жарылгапович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ(57) Способ получения тонких пластин кремния путем электрохимического отделения от исходного 23446 Изобретение относится к областям нанотехнологии, микро- и наноэлектроники,солнечной и водородной энергетики, и может быть использовано в приборостроении,материаловедении и т.д. Известен способ получения тонких слоев кремния при протонном облучении кремния(Герасименко Н.Н. Кремний,облученный протонами. // Современные проблемы ядерной физики, физики и химии конденсированных сред. // Труды 1-й Московской Международной школы физики ИТЭФ. 17-26 февраля 1998 г., Звенигород,Московской обл. 1998. С. 173 - 179. Д.В.Киланов,В.П.Попов,Л.Н.Сафронов,А.И.Никифоров,Р.Шольц. Водородно-индуцированное скалывание в кремнии по заглубленному слою,сильно легированному бором //Физика и техника полупроводников, 2003, т.37,6, с. 644-648 //,когда протонное облучение приводит к накоплению водорода в локальной области объема кремния, в результате чего происходит отслаивание тонкой пластины кремния. Недостатком данного способа является образование радиационных дефектов в процессе протонного облучения кремния, нарушающих периодичность кристаллической решетки и его электронные свойства и необходимость послерадиационного отжига при высоких температурах нагрева. К тому же данный способ предполагает использование дорогостоящего оборудования-ускорителя заряженных частиц, что удорожает стоимость получаемой пластины. Известен способ получения тонких кремниевых пластин путем облучения слитков кремния ионами водорода, дейтерия, гелия (Реутов В.Ф., Ибрагимов Ш.Ш. Способ изготовления тонких пластин кремния. Авторское свидетельство СССР 1282757, 30.12.1983), как наиболее близкий к предлагаемому изобретению и который взят за прототип. Получение тонких кремниевых пластин происходит путем облучения слитков кремния ионами водорода, дейтерия, гелия дозами 1015 - 1017 ион/см 2 и отжига при температуре нагрева не менее 700 К при дозе 1016 ион/см 2 и не менее 840 К при дозе 1015 ион/см. В результате такой обработки в образцах кремния на глубине, равной длине пробега ионов,формируется область расширения,обеспечивающая отделение пластин кремния заданной толщины. Недостатком данного способа является также образование радиационных дефектов в процессе протонного облучения кремния и использование дорогостоящего оборудования ускорителя заряженных частиц,и проведение послерадиационного отжига при высоких температурах нагрева. Предлагаемый способ получения тонких пластин кремния путем электрохимического их отделения от исходного образца кремния устраняет отмеченные недостатки, позволяя получить технический результат, состоящий в том, что получение тонких пластин кремния происходит в результате 2 накопления электролитического водорода,образующегося в режиме электрополировки и электролиза раствора фтористого водорода, его диффузии в объем кремния под действием электрического поля области пространственного обеднения зарядов полупроводника,и вытравливания пор в объеме образца вблизи поверхности. Это позволяет формировать на тонких пластинах кремния,полученных путем электрохимического отделения, различные приборы и приборные структуры, в том числе, и структуры КНИ (кремний на изоляторе) с улучшенными электрическими и структурными параметрами. Таким образом,предлагается простой,экономичный способ получения тонких пластин кремния путем электрохимического отделения,который основан на особенностях сочетания режимов электрополировки,образования и накопления электролитического водорода, и вытравливания пор вблизи поверхности отделяемой пластины. Таким образом, задачей изобретения является разработка способа получения бездефектных тонких пластин кремния простым, экономичным способом. Техническим результатом является получение бездефектных тонких пленок и пластин кремния. Это достигается тем, что получение бездефектных тонких пленок и пластин происходит в результате их отделения от исходного образца кремния в процессе его электрохимического анодного травления при сочетании особенностей режимов электрополировки, образования и накопления электролитического водорода, и вытравливания пор вблизи поверхности отделяемой пластины. Пример 1. Для получения тонкой пластины кремния образцы кремния р-типа проводимости толщиной 500 мкм подвергались электрохимическому анодному травлению во фторопластовой ячейке при комнатной температуре. Электрохимическое травление проводилось при постоянном токе в режиме электрополировки в водном растворе плавиковой кислоты. В результате травления получена отделяемая от кремниевой матрицы тонкая пластина кремния с толщиной от 1 мкм до 100 мкм и более в зависимости от параметров образца и режимов травления. Травление производилось только с одной стороны. Пример 2. Для получения тонкой пластины кремния образцы кремния п-типа проводимости толщиной 500 мкм подвергались электрохимическому анодному травлению во фторопластовой ячейке при комнатной температуре с дополнительной подсветкой. Электрохимическое травление проводилось при постоянном токе в режиме электрополировки в водном растворе плавиковой кислоты. В результате травления получена отделяемая от кремниевой матрицы тонкая пластина кремния с толщиной от 1 мкм до 100 мкм и более в зависимости от параметров образца и режимов травления. Травление производилось только с одной стороны. Пример 3. Для получения тонкой пластины кремния образцы кремния р- типа проводимости 23446 толщиной 500 мкм подвергались электрохимическому анодному травлению во фторопластовой ячейке при комнатной температуре без дополнительной подсветки. Электрохимическое травление проводилось при постоянном токе в режиме электрополировки в спиртовом растворе плавиковой кислоты. В результате травления получена отделяемая от кремниевой матрицы тонкая пластина кремния с толщиной от 1 мкм до 100 мкм и более в зависимости от параметров образца и режимов травления. Травление производилось только с одной стороны. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения тонких пластин кремния,включающий их отделение от исходного образца,отличающийся тем, что отделение тонкой пластины кремния происходит в результате накопления электролитического водорода,образующего в режиме электрополировки и электролиза раствора фтористого водорода, его диффузии в объем кремния под действием электрического поля области пространственного обеднения зарядом полупроводника,и вытравливания пор в объеме образца вблизи поверхности.