一种光辅助电化学刻蚀装置

本技术涉及硅微细加工的，具体涉及一种光辅助电化学刻蚀装置。

背景技术：

1、随着信息社会的不断发展，电子器件小型化的需求不断增加。而电容器作为一种主要的无源器件，通过刻蚀可以在基底表面形成三维图形，以提升其电容密度。这种3d电容器通常采用硅有序大孔阵列作为3d基底材料。其中，硅有序大孔阵列是一类特殊的多孔硅结构，相较于孔尺寸和孔形态复杂多变、难以精准控制的多孔硅，硅有序大孔阵列要求孔尺寸均匀且具有垂直光滑的侧壁。硅有序大孔阵列的制备方法主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀两大类，前者依赖昂贵的设备导致成本大幅度提高，后者主要通过电化学刻蚀可以低成本地获得所需样品，因此被广泛用于硅有序大孔阵列的制备。

2、具体地，湿法刻蚀装置根据刻蚀槽的结构一般可划分为单槽装置和双槽装置。在单槽装置中，硅片作为阳极，在进行电化学刻蚀前，硅片背面沉积欧姆接触层。然而，此类装置中，为了形成良好的欧姆接触，通常采用扩散掺杂或金属沉积等方式，易对硅片造成污染且增加了工艺步骤和成本，并且光源直接照射硅片，导致硅片发热，影响刻蚀均匀性，需要对含氢氟酸溶液的反应液进行循环控温或者将整个反应槽放置在大型温控装置中，这无疑提高了工艺难度和成本。

3、相对于此，双槽装置分别设导电液槽和反应槽两个电解槽，可以显著改善以上问题。但双槽装置目前主要应用于多孔硅和p型硅有序大孔阵列的制备，难以制备均匀且高深宽比的n型硅有序大孔阵列。这是由于n型硅和氢氟酸反应界面难以获得稳定且充足的空穴，既保证大孔阵列均匀生长，且孔通道垂直光滑。因此，如何有效增加硅片反应界面的空穴浓度，是制备均匀生长且侧壁光滑的n型硅有序大孔阵列必须要解决的技术问题。

技术实现思路

1、发明要解决的问题：

2、针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种的光辅助电化学刻蚀装置，实现硅有序大孔阵列的简便且低成本的制备。

3、解决问题的技术手段：

4、本实用新型提供一种光辅助电化学刻蚀装置，是用于光辅助电化学刻蚀制备硅大孔阵列的双槽装置，包括：双槽主体、电源单元、光源单元、循环单元和搅拌单元，其中，所述双槽主体包括：盛装刻蚀液的反应槽、邻接所述反应槽且盛装导电液的导电液槽以及位于所述反应槽和所述导电液槽之间的硅片；所述光源单元以从所述导电液槽侧照射所述硅片的形式位于所述双槽主体外侧；所述循环单元与所述双槽主体的所述导电液槽连通；所述搅拌单元安装于所述双槽主体的所述反应槽内部；所述电源单元以与所述导电液槽和所述反应槽和所述硅片形成电回路的形式连接。

5、也可以是，在本实用新型中，所述光源单元包括光源和透光玻璃；所述透光玻璃安装于所述导电液槽的侧面开口上；所述光源位于在所述导电液槽外侧；所述光源、所述透光玻璃、所述硅片三者中心对齐地配置。

6、也可以是，在本实用新型中，所述光源为高功率的卤素灯或激光器，所述透光玻璃为透光率高的石英玻璃。

7、也可以是，在本实用新型中，所述电源单元包括：放置在所述导电液槽内的铂网阳极、放置在所述反应槽内的铂网阴极以及与所述铂网阳极和所述铂网阴极分别电连接的电源；所述铂网阳极、所述铂网阴极、所述硅片三者中心对齐地配置。

8、也可以是，在本实用新型中，盛装刻蚀液的所述反应槽、盛装导电液的所述导电液槽、所述硅片、所述铂网阳极、所述铂网阴极以及所述电源构成了刻蚀回路。

9、也可以是，在本实用新型中，所述循环单元包括：与所述导电液槽连通的回流管；与所述回流管连通且盛装循环液的循环槽；用于抽取循环液使之循环的泵；与所述循环槽连通且与所述泵连接的吸液管；与所述导电液槽连通且与所述泵连接的输入管；以及用于冷却所述循环槽内的循环液的控温装置。

10、也可以是，在本实用新型中，所述搅拌单元包括设于所述反应槽内的电动搅拌器。

11、发明效果：

12、本实用新型能提供一种光辅助电化学刻蚀装置，在传统双槽装置进行了改良，引入了可控的温控装置和搅拌装置，在成本可接受的范围内有效提升刻蚀的均匀性，同时采用外置大功率光源照射硅片背面，提高空穴浓度和降低空穴运输损耗，促进孔底端获取充足空穴。由此，能通过简单且低廉的装备制备出均匀生长且侧壁光滑的n型和p型硅大孔阵列。

技术特征：

1.一种光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的光辅助电化学刻蚀装置，其特征在于，

技术总结本技术的目的在于提供一种的光辅助电化学刻蚀装置，实现硅有序大孔阵列的简便且低成本的制备。包括：双槽主体、电源单元、光源单元、循环单元和搅拌单元，其中，所述双槽主体包括：盛装刻蚀液的反应槽、邻接所述反应槽且盛装导电液的导电液槽以及位于所述反应槽和所述导电液槽之间的硅片；所述光源单元以从所述导电液槽侧照射所述硅片的形式位于所述双槽主体外侧；所述循环单元与所述双槽主体的所述导电液槽连通；所述搅拌单元安装于所述双槽主体的所述反应槽内部；所述电源单元以与所述导电液槽和所述反应槽和所述硅片形成电回路的形式连接。技术研发人员：刘志甫,张静,张发强,马名生受保护的技术使用者：中国科学院上海硅酸盐研究所技术研发日：20231228技术公布日：2024/9/19