Морфологические особенности зарождения пор в процессе формирования макропористого кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Гаврилин, Евгений Юрьевич

• Гаврилин, Евгений Юрьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Гаврилин, Евгений Юрьевич

Введение.

Глава 1. Способы получения, механизмы формирования и области применения макропористого кремния.

1.1 Способы получения пористого кремния и классификация пор.

1.2 Механизмы электрохимического травления кремния.

1.3 Формирование макропористых пленок на кремнии п- и р-типа проводимости.

1.4 Выбор электролита при глубоком анодном травлении кремния р-типа проводимости.

1.5 Структура, состав и свойства пористого кремния.

1.6 Области применения пористого кремния.

1.7 Способы получения и проблемы формирования упорядоченных структур на основе макропористого кремния.

1.8 Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Оборудование, методика приготовления и исследования образцов.

2.1. Отмывка пластин и сушка.

2.2. Микроструктурирование кремния при помощи анизотропного щелочного травления.

2.3. Создание центров нуклеации на поверхности кремния при помощи сфокусированного ионного пучка.

2.4. Создание контакта на обратной стороне пластины кремния.

2.5. Оборудование для анодного травления кремния.

2.6. Оборудование для исследования образцов.

2.7. Методика приготовления плоских и косых шлифов пористых структур.

2.8. Особенности сушки мезопористых пленок кремния.

2.9. Методика изучения первой стадии анодного травления кремния.

Глава 3. Исследование особенностей формирования нуклеационных центров в процессе анодного травления кремния.

Введение.

3.1. Анодизация в растворах с формированием кратера травления на начальной стадии глубокого анодного травления.

3.2. Анодное травление кремния в различных растворах на основе плавиковой кислоты.

3.3. Применение микро- Рамановской спектроскопии для изучения механических напряжений, возникающих на границе пористый слой-кремний.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Структура и перераспределение макропор при анодном травлении изотропной и одноосно напряженной поверхности кремния. 110 Введение.

4.1. Топологическая структура макропор при анодном травлении изотропной поверхности кремния.

4.2. Переход к квазиодномерному (щелевому) порядку распределения макропор при анодном травлении поверхности кремния, находящейся под воздействием механических напряжений.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Использование сфокусированного ионного пучка для управления процессом зарождения макропор на первой стадии глубокого анодного травления кремния.

Введение.

5.1. Стимулированное ионной обработкой глубокое анодное травление кремния.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Морфологические особенности зарождения пор в процессе формирования макропористого кремния»

Первые упоминания о пористом кремнии встречаются уже в конце пятидесятых годов прошлого столетия. Так Uhlir и Turner в своих работах [1, 2] впервые показали, что поверхность кремния покрывается пленкой коричневого цвета во время анодной обработки в растворах на основе фтористоводородной кислоты. Единственным на тот момент объяснением о причинах данного поведения было предположение о росте субфлюоридной (SiF2)x пленки на поверхности во время анодирования. Позднее Memming и Sckwandt [3] предложили, что данная пленка является результатом растворения и осаждения аморфного кремния (81°ам0рф.) в результате двустадийной реакции диспропорционирования. Дальнейшие, более интенсивные исследования процесса анодного травления кремния были продолжены лишь в начале семидесятых годов, после применения пористого кремния в качестве материала для формирования диэлектрических разделительных областей при создании глубоких изолирующих слоев [4].

Пористый кремний - материал, который формируется в процессе химической или электрохимической обработки монокристаллического кремния в растворах на основе фтористоводородной кислоты. Применение данной кислоты приводит к избирательному вытравливанию пор на изначально гладкой поверхности кремния. В результате процесса травления на поверхности кремниевой пластины возникает пористый слой с большим количеством каналов внутри данного слоя и соответственно с большим значением удельной поверхности этого материала в сравнении с исходным монокристаллическим кремнием.

Существует, по крайней мере, два способа формирования пористой структуры на поверхности кремния. Первый - заключается в получении пористого кремния при травлении в химическом растворе без приложения электрического потенциала. Данный способ травления называют SEпроцессом (Stain Etching) или неоднородным химическим травлением. В SE-процессе получаются в основном нанопористые пленки, толщина которых не превышает одного микрона [5]. Отличием же второго метода получения пористого кремния, является применение электрического потенциала во время электрохимической обработки кремния. Это обстоятельство дает дополнительную возможность изменять структуру и глубину получаемых пленок во время процесса травления. Так как пластина кремния в этой схеме получения пористого кремния выступает в качестве анода, то данный процесс называют анодным травлением (anodic etching), а в случае получения глубоких пористых слоев - глубоким анодным травлением (deep anodic etching).

Основными параметрами пленок пористого кремния являются их толщина, пористость (или плотность) и скорость роста. Зависимость этих параметров от продолжительности анодной обработки, плотности анодного тока, концентрации электролита, температуры, а также других условий проведения процесса электрохимического травления, представляет научный и практический интерес.

Изучение свойств пористого кремния привело в 70-80-х годах к разработке целого ряда технологических решений, позволяющих изготовлять полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы с улучшенными характеристиками. Преимущества использования пористого кремния по сравнению с традиционными материалами особенно ярко проявляются в таких направлениях как: создание глубоких изолирующих слоев для формирования диэлектрических разделительных областей, получение глубоких сильнолегированных областей с высокой электропроводностью, создание трехмерных интегральных схем, геттерирование нежелательных примесей и др. [6].

Следующим шагом на пути изучения свойств пористого кремния, было получение в 1990 году макропористого кремния с упорядоченной структурой пор на образцах n-типа проводимости [7]. Lehmann и Foil получили регулярную структуру макропор с характерным размером пор в микрометровом диапазоне в водных растворах фтористоводородной кислоты. В это же самое время появилась сенсационная статья о наблюдении видимой фотолюминесценции от мезопористого кремния при комнатной температуре [8]. Canham впервые вводит такое понятие как «инженерия зонной структуры» («band-structure engineering»), а также новый подход к созданию видимого источника света на кремнии. Кремний, будучи непрямозонным материалом, не обладает сколько-нибудь заметной люминесценцией. Напротив, пористый кремний, созданный по технологии анодного травления и доведенный до необходимого уровня посредством обычного химического травления, показал высокую способность к фотолюминесценции, которая видна даже невооруженным глазом. Автор статьи связывает данное свойство пористого кремния с двумерным квантоворазмерным эффектом, возникающим в условиях ограничения носителей заряда внутри кремниевых нанопроволок, которые получаются в результате электрохимической обработки кремниевой пластины.

Помимо перечисленных выше открытий, следует вспомнить, что еще в 1987 году Yablonovitch описал механизм подавления спонтанного излучения в твердотельной электронике [9]. Сущность этого механизма заключается в создании трехмерной периодической структуры внутри электронного прибора с запрещенной зоной в его электромагнитном спектре, которая перекрывает край электронной зоны в твердом теле. Таким образом, в начале 90-х годов возникают предпосылки для создания новых оптоэлектронных приборов на основе пористого кремния.

Дальнейшие исследования в области электрохимии привели к тому, что макропористые слои были обнаружены также и на р-типе кремния, сначала в органических [10], а потом и в водных растворах фтористоводородной кислоты [11]. Следовательно, с помощью анодного травления кремния, стало возможным получать пористые слои с различной структурой и свойствами на различных типах подложек. Впервые, после стольких лет изучения кремния, появился уникальный шанс говорить об оптоэлектронике, как о промежуточном шаге между традиционной микроэлектроникой и фотоникой. В пользу этого свидетельствует тот факт, что со времени открытия фотолюминесценции, на пористом кремнии были созданы такие оптоэлектронные приборы как: светоизлучающие диоды [12], фотодетекторы [13], оптические фильтры [14], волноводы [15, 16] и т.д.

Кроме этого, стоит упомянуть, что широкое развитие за последние десять лет получили приборы, которые используют свойства высокой химической активности и высокой удельной поверхности пористого кремния. К таким приборам можно отнести весь ряд сенсорных устройств [17-19], а также устройств по разделению различного типа газовых и жидкостных смесей [20].

Особое внимание следует уделить такой новой и динамично развивающейся области науки и техники как микромеханика. MEMS -технология (Micro- Electro- Mechanical Systems) позволяет перейти на качественно новый уровень использования кремниевых структур и приборов на их основе, нежели обычная планарная VLSI-технология. Это связано, прежде всего, с тем, что открывается возможность структурировать поверхность кремния не только в приповерхностном слое, но и в глубину кремниевой пластины. Пористый кремний в этом случае является тем самым материалом, который позволяет применять стандартные хорошо известные методы по отношению к новым микромеханическим структурам [21].

Отдельное место в области применения макропористого кремния занимаю так называемые топливные элементы (Fuel Cells). К достоинствам этих систем можно отнести их способность эффективно превращать химическую энергию, заключенную в веществе, в электрическую. Данный эффект достигается за счет разделения электрических зарядов, например на протонно-обменной мембране, и пропускания электрического тока через внешнюю цепь с подключенной к этой цепи нагрузкой. Предположение о «чистых» источниках питания было высказано еще в 19-м веке В. Оствальдом, однако возможность получения компактных топливных элементов появилась только сейчас [20].

Таким образом, пористый кремний обладает огромным потенциалом в современной микроэлектронике с возможностью создавать интегрированные оптико-механические системы не только в тонком приповерхностном слое, но и в объеме кремния, эффективно используя всю глубину кремниевой пластины.

Тем не менее, не смотря на успехи в области применения различных типов пористых структур для конкретных оптических и электронных приборов, единого мнения по поводу механизма формирования пористых слоев на поверхности кремния не существует и по сей день.

Начиная с момента открытия пористого кремния, высказывалось большое количество идей, объясняющих формирование пористой структуры в монокристаллическом кремнии. Однако, по мере расширения экспериментальной базы и получения пористого кремния в новых режимах анодного травления или на других типах кремниевых подложек, данные теории оказывались несостоятельными, что опять заставляло исследователей пересматривать старые механизмы порообразования или искать новые объяснения полученным результатам. Туманным во многих теориях остается процесс инициации пор с самого начального момента анодного травления. Это связано с тем, что за начальную точку отсчета в объяснении процесса анодного травления, иногда принимается существование пространственной неоднородности на поверхности кремния, что само по себе в большинстве случаев не является очевидным.

Множество дебатов вызывает влияние состава электролита и его физико-химических свойств на результаты травления кремния. К параметрам электролита обычно относят: концентрацию фтористоводородной кислоты, тип и концентрацию других компонентов составляющих раствор, окислительную способность, рН, удельное сопротивление электролита, вязкость, смачиваемость и многое другое. Таким образом, количество параметров, ответственных за процесс анодного травления слишком велико. Поэтому, на сегодняшний день, нет строгого определения количественного влияния каждого из них на полученный результат.

Важным пунктом в анодном травлении кремния остается вопрос о выборе маскирующего слоя, который смог бы обеспечить селективность травления по поверхности пластины. Известно, что основным компонентом в растворе для травления кремния выступает фтористоводородная кислота. Это очень агрессивная среда не только по отношению к возможным маскам, но даже и к материалам конструкции электрохимической ячейки. И если для конструкционных материалов найдено приемлемое решение - фторопласт, то для маскирующего слоя вопрос остается открытым. Обычные маски из диоксида или нитрида кремния не обладают достаточной прочностью и стабильностью по отношению к фтористоводородной кислоте и поэтому быстро растворимы. Маски из широко известных фоторезистов типа ПММА также весьма ненадежны и не обеспечивают длительной защиты для глубокого анодного травления. Применение масок из металлов не всегда является эффективным, так как агрессивная среда плюс воздействие электрического тока дают в итоге отрицательный результат. Таким образом, существует проблема при выборе материала маски, способного обеспечить длительную защиту в тех местах на поверхности кремния, где это необходимо.

При этом, существуют альтернативные способы управления процессом зарождения пор на поверхности кремниевой подложки. К этим способам можно отнести: ионную имплантацию, диффузионное легирование, с образованием областей большей (п+) или инверсной (р-тип) проводимости, щелочное травление с созданием на поверхности кремния искусственных центров нуклеации пор и др. Однако, абсолютное большинство из перечисленных методов подходит более для n-типа кремния, нежели для р-типа. Это связано, прежде всего, с отсутствием в n-типе кремния положительных носителей заряда - дырок — основы для протекания электрохимической реакции в полупроводнике. Данное обстоятельство, с одной стороны, усложняет процесс анодирования пластин п-типа проводимости, так как требует генерации неосновных носителей заряда, например с помощью света, а с другой - упрощает, так как появляется мощный рычаг в управлении процессом электрохимического травления. Следовательно, встает вопрос о поиске эффективных методов управления процессом глубокого анодного травления на кремнии р-типа проводимости.

Таким образом, пористый кремний является весьма перспективным материалом для применения в современной микроэлектронике, оптоэлектронике, микросенсорике, микросистемной технике и т. д.

В тоже время необходимо отметить, что процесс порообразования при анодном травлении кремния изучен не в полной степени. Необходимо проведение дополнительных исследований, позволяющих расширить представления о механизмах образования и развития пор при анодном травлении, а также развить методы управления процессом электрохимического травления кремния.

Большинство параметров макропористых слоев закладывается на стадии формирования нуклеационных (затравочных) центров, поэтому актуальность темы диссертационной работы связана с необходимостью исследования начальной стадии формирования морфологии пористой структуры на полированной поверхности кремния, с выявлением закономерностей, влияющих на характеристики получаемых макропор.

Целью диссертационной работы является исследование морфологических особенностей зарождения и топологии макропор на и начальной стадии формирования пористых слоев при глубоком анодном травлении кремния р-типа проводимости.

Научная новизна работы

1. Экспериментально установлено, что процесс формирования макропористого кремния является двухстадийным (стадия нуклеации и стадия роста макропор).

2. Экспериментально подтверждены модельные представления о гексагональном (квазигексагональном) расположении нуклеационных центров на начальной стадии анодного травления кремния. Обнаружено влияние параметров глубокого анодного травления (время травления, состав электролита) и возникающих механических напряжений на морфологию пористого слоя на стадии нуклеации макропор.

3. Впервые экспериментально установлено влияние величины и направления одноосных напряжений на перераспределение нуклеационных центров на начальной стадии анодного травления кремния.

4. Определены режимы и параметры воздействия на поверхность кремния сфокусированным ионным зондом, необходимые для создания нуклеационных центров и последующего роста макропор.

Практическая значимость

1. Разработана методика для изучения нуклеационной стадии анодного травления кремния. Экспериментально установлено влияние параметров процесса на стадию нуклеации макропор и морфологию получаемых в результате макропористых структур. Полученные результаты можно использовать для формирования пористых структур различной морфологии и применения этих структур в сенсорных устройствах, в качестве электродов топливных элементов и др.

2. Практически реализована методика формирования нуклеационных центров порообразования с применением остросфокусированного ионного зонда. Методика может быть применена для создания фотонно-кристаллических структур или шаблонов в нанотехнологии и МСТ.

3. Разработана технология формирования макропор с заданной топологией при помощи фоторезиста SU-8. Предложенная технология отличается возможностью получения локальных областей макропор с практически вертикальной границей между пористым и монокристаллическим кремнием в открытых и защищенных фоторезистом областях. Технология может применяться для изготовления устройств или приборов где необходимо локальное формирование макропор в кремниевой подложке.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты, подтверждающие двухстадийность процесса формирования макропористого слоя. Методика изучения первой (нуклеационной) стадии при глубоком анодном травлении кремния.

2. Результаты исследований по влиянию механических напряжений на расположение нуклеационных центров и морфологию макропор при анодном травлении кремния.

3. Применение сфокусированного ионного зонда для локального формирования нуклеационных центров на начальной стадии анодного траления кремния.

4. Характеристики кремния и режимы анодного травления, определенные по результатам работы, для получения макропористых слоев с различной морфологией пористой структуры.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения и заключения. Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Гаврилин, Евгений Юрьевич

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. V. V. Starkov, Е. Yu. Gavrilin, J. Konle, H. Presting, A. F. Vyatkin, U. Konig, "SU8 photoresist as an etch mask for local deep anodic etching of silicon", Materials of the 3d International Conference "PSST-2002", Puerto de la Cruz, 1015 March 2002, p. 179-180.

2. В. В. Старков, E. Ю. Гаврилин, Ю. Б. Горбатов, А. Ф. Вяткин, "Стимулированное ионной обработкой глубокое анодное травление кремния", Труды 12-ого Международного совещания „Радиационная физика твердого тела", Севастополь, 1-6 июля 2002, стр. 330-332.

3. А. Ф. Вяткин, Е. Ю. Гаврилин, В. В. Старков, Ю. Б. Горбатов, "Локальное изменение свойств поверхности кремния ионным облучением", 6-ой Всероссийский семинар Тезисы докладов "Физические и физико-химические основы ионной имплантации", Н. Новгород, 15-17 октября 2002, стр.13-15.

4. В. В. Старков, Е. Ю. Гаврилин, А. Ф. Вяткин, С. В. Дубонос, М. А. Князев, "Исследование структуры пор в зависимости от условий формирования упорядоченных пористых слоев кремния"; В. В. Старков, Е. Ю. Гаврилин, А. Ф. Вяткин, "Исследование нуклеационной стадии процесса анодного травления кремния р-типа проводимости"; В. В. Старков, Е. Ю. Гаврилин, А. Ф. Вяткин, В. И. Емельянов, К. И. Еремин, "Переход от квазигексагонального к одномерному порядку расположения макропор при анодном травлении одноосно напряженной поверхности кремния", Тезисы докладов Третьей Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам техгологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе "Кремний-2003", Москва МИСиС, 26-30 мая 2003, стр. 402-403, стр. 404-406, стр. 407-409.

5. Е. Yu. Gavrilin, Yu. В. Gorbatov, V. V. Starkov and A. F. Vyatkin, "Two-dimensional ordered porous structures for photonic crystals obtained using deep anodic etching and focused ion beam techniques", 11-th International Symposium "Nanostructures: physics and technology "Nano-2003", St. Petersburg, 23-28 June 2003, p. 168-169.

6. V. V. Starkov, E. Yu. Gavrilin, A. F. Vyatkin, S. V. Dubonos, and M. A. Knyasev, "Quality of silicon macropores produced by deep anodic etching (DAE) depending on silicon wafer resistivity and parameters of the DAE procedure"; V. V. Starkov, E. Yu. Gavrilin, and A. F. Vyatkin, "Investigation of a nucleation stage of macropore formation in p-type silicon", V. V. Starkov, E. Yu. Gavrilin, A. F.

Vyatkin, V. I. Emel'yanov, and К. I. Eremin, "Transition from quasi-hexagonal to quasi-one dimensional pores distribution during deep anodic etching of uniaxialle stressed silicon plate", The International Conference "Micro- and nanoelectronics-2003", Zvenigorod, 6-10 October 2003, P2-72, P2-73, P2-74.

7. А. Ф. Вяткин, E. Ю. Гаврилин, В. В. Старков, Ю. Б. Горбатов, "Формирование двумерных структур фотонных кристаллов в кремнии для ближнего ИК диапазона с использованием остросфокусированных ионных пучков", "Нанофотоника" Материалы совещания, Н. Новгород, 17-20 марта 2003, стр. 288-291.

8. V. V. Starkov, Е. Yu. Gavrilin, A. F. Vyatkin, V. I. Emel'yanov, "Nucleation stage of macropore formation in silicon"; A. F. Vyatkin, V. V. Starkov, E. Yu. Gavrilin, Yu. B. Gorbatov, V. V. Sirotkin, "The model of initial stage of macropore formation in p-type silicon", Materials of the 4-th International Conference "PSST-2004", Cullera-Valencia, 14-19 March, 2004. p. 36-37, p. 212213.

9. E. Ю. Гаврилин, В. В. Старков, А. Ф. Вяткин, "Глубокое анодное травление как метод создания упорядоченных периодических структур на поверхности кремния. Методы маскирования и управления ростом пор", Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии НМТ-2004", Москва (МАТИ), 17-19 ноября 2004, Том 2, стр. 152-153.

10. В.И. Емельянов, К.И. Еремин, В.В. Старков, Е.Ю. Гаврилин, "Квазиодномерное распределение макропор при анодном травлении одноосно напряженной пластины кремния", Письма в ЖТФ, том 29, вып. 6, стр. 19-25 (2003).

11. V.V. Starkov, E.Yu. Gavrilin, J. Konle, H. Presting, A.F. Vyatkin, U. Konig, "SU8 photoresist as an etch mask for local deep anodic etching of silicon", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, No. 1, p. 150-157 (2003).

12. V.I. Emel'yanov, K.I. Eremin, V.V. Starkov, and E.Yu. Gavrilin, "Defect-deformation mechanism of the formation of a pore ensemble in semiconductor and metal etching: theory and experiment", Laser Physics ,V. 13, No. 11, p. 1442-1452 (2003).

13. B.B. Старков, Е.Ю. Гаврилин, А.Ф. Вяткин, В.И. Емельянов, К.И. Еремин, "Перераспределение макропор и их структура при анодном травлении одноосно напряженной поверхности кремния", Перспективные материалы, №6, стр. 25-32 (2003).

14. В.В. Старков, Е.Ю. Гаврилин, Ю.Б. Горбатов, А.Ф. Вяткин, "Создание структур фотонных кристаллов на кремнии с применением остросфокусированного ионного зонда", Перспективные материалы, №3, стр. 5-9 (2003).

15. V.I. Emel'yanov, K.I. Eremin, V. V. Starkov, and E.Yu. Gavrilin, "Quasi-one-dimensional distribution of macropores in anodically etched uniaxially stressed silicon plates", Technical Physics Letters, V. 29 (3), p. 226-229 (2003).

16. E.Yu. Gavrilin, Yu.B. Gorbatov, V.V. Starkov, and A.F. Vyatkin, "Two-dimensional ordered porous structures for photonic crystals obtained using deep anodic etching and focused ion beam techniques", International Journal of Nanoscience, V. 3, No. 1-2, p. 81-85 (2004).

17. V.V. Starkov, E.Y. Gavrilin, A.F. Vyatkin, V.I. Emel'yanov, K. Eremin, "Transition from quasi-hexagonal to quasi-one dimensional pores distribution during deep anodic etching of uniaxialle stressed silicon plate", Proceedings of SPIE, V. 5401, p. 225-234 (2004).

18. А.Ф. Вяткин, Е.Ю. Гаврилин, Ю.Б. Горбатов, В.В. Старков, В.В. Сироткин, "Формирование двумерных структур фотонных кристаллов в кремнии для ближнего ИК диапазона с использованием остросфокусированных ионных пучков", Физика твердого тела, том 46, №1, стр. 35-38 (2004).

19. V.V. Starkov, E.Y. Gavrilin, A.F. Vyatkin, "Investigation of a nucleation stage of macropore formation in /?-type silicon", Proceedings of SPIE, V. 5401, p. 219-224 (2004).

20. A.F. Vyatkin, E.Yu. Gavrilin, Yu.B. Gorbatov, V.V. Starkov, and V.V. Sirotkin, "Formation of two-dimensional photonic-crystal structures in silicon for near-infrared region using sharp focused ion beams", Physics of the Solid State, V. 46, No. 1, p.32-34 (2004).

21. B.B. Старков, Е.Ю. Гаврилин, А.Ф. Вяткин, "Исследование нуклеационной стадии процесса анодного травления кремния", Микросистемная техника, No. 12, стр. 23-26 (2004).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность литературных и экспериментальных данных, полученных в работе, позволяет сделать ряд выводов общего характера, касающихся природы и механизмов электрохимического травления кремния, о приводящего к формированию макропористой структуры.

Во-первых, формирование пористой структуры происходит только тогда, когда анодное травление проводится в режиме дефицита плотности электрических зарядов, поставляемых из внешней цепи на межфазную границу кремний / электролит. Во-вторых, плотность пор в формирующемся пористом слое всегда прямо пропорциональна концентрации легирующей примеси в кремнии, независимо от типа проводимости кремния. В-третьих, определяющей стадией химической реакции травления кремния во фтористоводородной кислоте является стадия разрыва связи кремний -кремний и образования связи кремний - фтор. В-четвертых, процесс анодного травления кремния при формировании макропор четко разбивается на две стадии: стадию формирования нуклеационных центров, из которых происходит в последующем рост макропор, и собственно стадию роста макропор. Формирующаяся морфология пористой структуры определяется процессами травления, происходящими на первой стадии анодного травления.

Очевидно, что в условиях дефицита плотности заряда на межфазной границе процесс травления начинается в некоторых выделенных «слабых» местах, с точки зрения химического травления, на поверхности кристалла. Таковыми в совершенном кристалле кремния могут быть локальные области или вблизи собственных точечных или протяженных дефектов, или области вблизи примесных дефектов. Так как концентрация собственных дефектов в совершенном кристалле кремния мала, то наиболее вероятными источниками «слабых» мест должны быть примесные дефекты.

В чем природа такого влияния примесей на процесс анодного травления кремния? Во-первых, примесь отличается от атома кремния своей химической природой и поэтому вполне уместно ожидать другой скорости химического травления атома примеси. Однако различные по природе примеси (бор, фосфор или аргон, например) подобным образом влияют на процесс травления, в большинстве случаев ускоряя его. Поэтому химическая природа примеси, скорее всего, не является единственной причиной такого влияния. Во-вторых, любая примесь является центром дисторсии кристаллической решетки, то есть центром, вокруг которого в решетке кремния создаются локальные поля напряжений, приводящие к искажению длин и углов связей атомов кремния в решетке. Возникающие поля напряжений довольно быстро спадают по величине с расстоянием от атома примеси, -1/г3 [148], поэтому область значительных искажений длин и углов связей распространяется не далее, чем на атомы первой и второй координационных сфер. При плотностях поверхностной концентрации примеси равной ~Ю10 ат/см2, характерной для образцов кремния, с которыми проводились основные эксперименты в данной работе (р-тип, 5-10 Ом*см), суммарная площадь поверхности кристалла с измененными свойствами будет составлять не более 0,1% общей площади кристалла, то есть доля «ослабленных» мест на поверхности кристалла по-прежнему остается невысокой, оставляя возможность локального травления кремния в выделенных областях.

Таким образом, можно было бы ожидать для исследованных образцов in "} кремния плотности макропор порядка 10 ат/см . На практике же получается, что плотность макропор в кремнии на два порядка меньше, чем поверхностная плотность примеси. Однако, такая плотность пор характерна для сформировавшейся структуры макропор в кремнии, то есть тогда, когда завершены обе стадии процесса травления. Если же проанализировать начальную плотность мест зарождения макропор на первой стадии процесса травления (см. рис. 2.2в), то видно, что число начальных попыток зарождения пор примерно на два порядка больше плотности макропор на финишной стадии процесса травления. Почему же не все попытки зарождения пор оказываются продуктивными? Первая стадия процесса травления как раз и является стадией, когда из всех попыток травления статистически отбираются наиболее вероятные.

Для подтверждения такого сценария процесса травления была предложена простая статистическая модель процесса. В основу модели положено предположение о статистическом характере распределения примесей в каждом монослое кристалла. Скорость травления кремния в области вокруг примесных атомов принималась выше на двадцать процентов, чем в невозмущенных областях. Компьютерное моделирование показывает, что при принятых допущениях процесс формирования пор локализуется в некоторых направлениях вглубь кристалла, на которых вероятность встречи примесных областей в каждом последующем монослое выше некоторой средней. Как результат модельная картина развития пористой структуры качественно хорошо соответствует реальной картине (см. рис. 2.2в). Подтверждением рассмотренной модели процесса являются данные главы 5, в которой исследованы процессы формирования макропор локально в местах, в которых зарождение пор стимулировано введением дополнительного числа примесей и дефектов из остросфокусированного ионного пучка.

Данные экспериментов, приведенные в главе 4 свидетельствуют о влиянии механических напряжений в кристалле на развитие пористой структуры при анодном травлении кремния. В случае произвольного формирования макропор в кремнии (то есть без предварительного формирования на поверхности кристалла мест зарождения) на первой стадии происходит упорядочение макропор в гексагональную структуру. Процесс развивается подобным образом тогда, когда формирующийся на первой стадии слой пористого кремния не теряет механической связи с основным кристаллом кремния. В развитой совместно с коллективом исследователей из МГУ модели, базирующейся на теории упругости твердых тел, показано, что в случае формирования двухслойной напряженной структуры, что характерно для нашего случая, в ней происходит перераспределение полей механических напряжений, и рост пористого слоя с гексагональной структурой макропор [152]. Данные главы 4, в которой исследованы процессы формирования макропор при анодном травлении кремния в условиях изменяющихся внешних напряжений, подтверждают влияние механических напряжений на зарождение и рост макропор.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Гаврилин, Евгений Юрьевич, 2006 год

1. A. Uhlir, "Electronic shaping of germanium and silicon", Bell Syst. Techn., V. 35, p. 333-347 (1956).

2. D. Turner, "Electropolishing silicon in hydrofluoric acid solutions", J. Electrochem. Soc., V. 5, p. 402-405 (1958).

3. R. Memming, G. Sckwandt, "Anodic dissolution of silicon in hydrofluoric acid solutions", Surface Science, V. 4, p. 109-124 (1966).

4. K. Imai, H. Unno, "FIPOS Technology and its Application to LST's", IEEE Trans. Electron Dev., V. ED-31, N. 3, p. 297-302 (1984).

5. M. I. J. Beale, J. D. Benjamin, M. J. Uren, N. G. Chew, and A. G. Cullis, "The formation of porous silicon by chemical stain etches", J. Crystal Growth, V. 75, p. 408-414(1986).

6. К. П. Николаев, Л. H Немировский, "Особенности получения и области применения пористого кремния в электронной технике", Обзоры по электронной технике, серия 2, вып. 9 (1989).

7. V. Lehmann, Н. Foil "Formation mechanism and properties of electrochemically etched tranches in n-type silicon" J. Electrochem. Soc., V. 137, p. 653-659 (1990).

8. L. T. Canham, "Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers", Appl. Phys. Lett., V. 57, No. 10, p. 1046-1048 (1990).

9. E. Yablonovitch, "Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics", Phys. Rev. Lett., V. 58, p. 2059-2062 (1987).

10. E. K. Propst and P. A. Kohl, "The electrochemical oxidation of silicon and formation of porous silicon in acetonitrile", J. Electrochem. Soc., V. 141, p. 1006-1013 (1994).

11. V. Lehmann and S. Ronnebeck, "The physics of macropore formation in low-doped p-type silicon", J. Electrochem. Soc., V. 146, p. 2968-2975 (1999).

12. G. Barillaro, A. Diligenti, M. Piotto, M. Allegrini, F. Fuso, L. Pardi, "Non-constant anodization current effects on spectra of porous silicon LEDs", Materials Science and Engineering В, V. 101, p. 266-269 (2003).

13. L. A. Balagurov, S. C. Bayliss, D. G. Yarkin, S. Ya. Andrushin, V. S. Kasatochkin, A. F. Orlov, E. A. Petrova, "Low noise photosensitive device structures based on porous silicon", Solid-State Electronics, V. 47, p. 65-69 (2003).

14. V. Torres-Costa, R. Gago, R. J. Martin-Palma, M. Vinnichenko, R. Grotzschel, J. M. Martinez-Duart, "Development of interference filters based on multilayer porous silicon structures", Materials Science and Engineering С, V. 23, p. 1043-1046 (2003).

15. A. M. Rossi, S. Borini, L. Boarino, and G. Amato, "Lateral structuring of porous silicon: application to waveguides", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, p. 284287 (2003).

16. L. Boarino, C. Baratto, F. Geobaldo, G. Amato, E. Comini, A. M. Rossi, G. Faglia, G. Lerondel, G. Sberveglieri, "NO2 monitoring at room temperature by a porous silicon gas sensor", Materials Science and Engineering B, V. 69-70, p. 210-214 (2000).

17. D. G. Yarkin, "Impedance of humidity sensitive metal/porous silicon/n-Si structures", Sensors and Actuators A, V. 107, p. 1-6 (2003).

18. H. Luth, M. Thust, A. Steffen, P. Kordos, M. J. Schoning, "Biochemical sensors with structured and porous silicon capacitors", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 104-108 (2000).

19. H. Presting, J. Konle, V. Starkov, A. Vyatkin, U. Konig, "Porous silicon for micro-sized fuel cell reformer units", Materials Science and Engineering В, V. 108 p. 162-165 (2004).

20. W. Lang, "Silicon microstructuring technology", Materials Science and Engineering R, V. 17 p. 1-55 (1996).

21. X. G. Zhang, S. D. Collins, R. L. Smith, "Porous silicon formation and electropolishing of silicon by anodic polarization in HF solution", J. Electrochem. Soc., V. 136, No. 5, p. 1561-1565 (1989).

22. G. Di. Francia and A. Citarella, "Kinetic of the growth of chemically etched porous silicon", J. Appl. Phys, V. 77 (7), p.3549-3552 (1995).

23. R. W. Fathauer, T. George, A. Ksendzov, and R. P. Vasques, "Visible luminescence from silicon wafers subjected to stain etches", Appl. Phys. Lett., V. 60, No. 3, p.995-998 (1992).

24. S. Shih, К. H. Jung, T. Y. Hsieh, J. Sarathy, J. C. Campbell, and D. 1. Kwong, "Photoluminescence and formation of chemically etched silicon", Appl. Phys. Lett., V. 60 (15), p.1863-1865 (1992).

25. J. N. Kidder, P. S. Williams, and T. P. Pearsall, "Comparison of light emission from stain-etch and anodic-etch silicon films, Appl. Phys. Lett., V.61 (24), p.2896-2898 (1992).

26. M. I. J. Beale, N. G. Chew, M. J. Uren, A. G. Cullis, and J. D.Benjamin., "Microstructure and formation mechanism of porous silicon", Appl Phys. Lett., V.46, No.l, p.86-88 (1985).

27. Д. H. Горячев, JI. В. Беляков, О. М. Сресели, "Электролитический способ приготовления кремния с использованием внутреннего источника тока", Физика и техника полупроводников, Том. 37, №4, стр. 494-498, (2003).

28. С. М. A. Ashruf, P. J. French, Р. М. М. С. Bressers, J. J. Kelly, "Galvanic porous silicon formation without external contacts", Sensors and Actuators, V. 74, p. 118-122 (1999).

29. A. Splinter, J. Sturmann, W. Benecke, "New porous silicon technology using internal current generation with galvanic elements", Sensors and Actuators A, V. 92, p. 394-399(2001).

30. M. M. Rieger, P. A. Kohl, "Mechanism of (111) silicon etching in HF-acetonitrile", J. Electrochem. Soc., V. 142, p. 1490-1495 (1995).

31. H. Ohji, P.J. French, K. Tsutsumi, "Fabrication of mechanical structures in p-type silicon using electrochemical etching", Sensors and Actuators, V. 82, p. 254-258 (2000).

32. M. M. Rieger, J. C. Flake, and P. A. Kohl, "Alternatives to hydrogen fluoride for photoelectrochemical etching of silicon", J. Electrochem. Soc., V. 146, p. 4485-4489(1999).

33. J. C. Flake, M. M. Rieger, G. M. Schmid and P. A. Kohl, "Electrochemical etching of silicon in nonaqueous electrolytes containing hydrogen fluoride or fluoroborate", J. Electrochem. Soc., V. 146, p. 1960-19651999).

34. A. M. Rossi, G. Amato, L. Boarino, C. Novero, "Realisation of membranes for atomic beam collimator by macropore micromachining technique (MMT)", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 66-69, (2000).

35. В. А. Мямлин, Ю. В. Плесков, «Электрохимия полупроводников», Москва, Наука, 1965, 338 стр.

36. Н. Foil, М. Christophersen, J. Carstensen, G. Hasse, "Formation and application of porous silicon", Materials Science and Engineering R, V. 39, p. 93141 (2002).

37. V. Lehmann, "Electrochemistry of silicon. Instrumentation, science, materials and application", Weinheim, Wiley-VCH, 2002, p.277.

38. J. Carstensen, M. Christophersen, H. Foil, "Pore formation mechanisms for the Si-HF system", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 23-282000).

39. J.-N. Chazalviel, R.B. Wehrspohn, F. Ozanam, "Electrochemical preparation of porous semiconductors: from phenomenology to understanding", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 1-10 (2000).

40. A. Valance, "Theoretical model for early stages of porous silicon formationfrom n- and p-type silicon substrates", Phys. Rev. В, V. 55, p. 9706-9715 (1997).

41. Y. Kang and J. Jorne, "Dissolution mechanism for p-Si during porous silicon formation", J. Electrochem. Soc., V. 144, p. 3104-3110 (1997).

42. V. I. Emel'yanov, К. I. Eremin, V. V. Starkov, "Defect-deformation mechanism of spontaneous nucleation of an ensemble of pores in solids and its experimental verification", Quantum Electronics, V. 32, p. 473-475 (2002).

43. В. И. Емельянов, "Самоорганизация упорядоченных дефектно-деформационных микро- и наноструктур на поверхности твердых тел под действием лазерного излучения", Квант, электроника, том. 28 (7), стр. 2-18 (1999).

44. D. Walgraef, N. М. Ghoniem and J. Lauzeral, "Deformation patterns in thin films under uniform laser irradiation", Phys. Rev. В, V. 56, No. 23, p. 15361-15377(1997).

45. V. I. Emel'yanov, "Generation-Diffusion-Deformational Instabilities and Formation of Ordered Defect Structures on Surfaces of Solids under the Action of Strong Laser Beams", Laser Physics, V. 2, No. 4, p. 389-466 (1992).

46. M. E. Kompan, E. G. Kuzminov, V. Kulik, "Observation of a compressed state of the quantum wire material in porous silicon by the method of Raman scattering", JETP Letters, V. 64, p. 748-753 (1996).

47. V. V. Starkov, E. A. Starostina, A. F. Vyatkin, and V. T. Volkov, "Dielectric porous layer formation in Si and Si/Ge by local stain etching", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 93-96 (2000).

48. V. Lehmann, "The physics of macropore formation in low doped n-type silicon", J. Electrochem. Soc., V. 140, No.10, p. 2836-2843 (1993).

49. X. G. Zhang, "Mechanism of pore formation on n-silicon", J. Electrochem. Soc., V. 138, p. 3750-3757 (1991).

50. V. Lehmann, U. Gosele, "Porous silicon formation: A quantum wire effect", Appl. Phys. Lett., V. 58, p. 856-858 (1991).

51. R. L. Smith, S. D. Collins. "Generalized model for the diffusion-limited aggregation and Eden models of cluster growth", Phys. Rev. A, V. 39, p. 54095413 (1989).

52. T. A. Witten, L. M. Sander, "Diffusion-limited aggregation" Phys. Rev. В, V. 27, p. 5686-5697(1983).

53. V. P. Parkhutik, V. I. Shershulsky, "Theoretical modeling of porous oxide growth on aluminium", J. Phys. D, V. 25, p. 1258-1263 (1992).

54. J. Carstensen, R. Prange and H. Foil, "A model for current-voltage oscillations at the silicon electrode and comparison with experimental results", J. Electrochem. Soc., V. 146, p. 1134-1140 (1999).

55. P. Kleimann, J. Linnros, and S. Petersson, "Formation of wide and deep pores in silicon by electrochemical etching", Mater. Sci. Eng., В, V. 69-70, p. 2933 (2000).

56. H. Masuda, H. Yamada, M. Satoh, H. Asoh, M. Nakao, and T. Tamamura, "Highly ordered nanochannel-array architecture in anodic alumina", Appl. Phys. Lett., V. 71, p. 2770-2772 (1997).

57. V. Lehmann, R. Stengl, A. Luigart, "On the morphology and the electrochemical formation mechanism of mesoporous silicon", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 11-22 (2000).

58. E. A. Ponomarev, C. Levy-Clement, "Macropore formation on p-type Si in fluoride containing organic electrolytes", Electrochem. Solid-State Lett., V. 1, p. 42-45(1998).

59. R. B. Wehrspohn, J.-N. Chazalviel, F. Ozanam, "Macropore Formation in Highly Resistive p-Type Crystalline Silicon", J. Electrochem. Soc., V. 145, p. 2958-2961 (1998).

60. M. Christophersen, J. Carstensen, S. Ronnebeck, C. Jager, W. Jager, and H. Foil, "Crystal orientation dependence and anisotropic properties of macropore formation of p- and n-type silicon", J. Electrochem. Soc., V. 148, p. E267-E275 (2001).

61. M. Christophersen, J. Carstensen, A. Feuerhake, H. Foil, "Crystal orientation and electrolyte dependence for macropore nucleation and stable growth on p-type Si", Materials science and engineering В, V. 69-70, p. 194-198 (2000).

62. M. Christophersen, J. Carstensen, H. Foil, "Crystal orientation dependence of macropore formation in p-type silicon using organic electrolytes", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 103-107 (2000).

63. M. Christophersen, J. Carstensen, H. Foil, "Crystal orientation dependence of macropore formation in n-type silicon using organic electrolytes", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 601-606 (2000).

64. S. Ronnebeck, J. Carstensen, S. Ottow, and H. Foil, "Crystal orientation dependence of macropore growth in n-type silicon", Electrochemical and Solid-State Letters, V. 2, No. 3, p. 126-128 (1999).

65. S. Ronnebeck, S. Ottow, J. Carstensen, and H. Foil, "Crystal orientation dependence of macropore formation in n-Si with backside-illumination in HF-electrolyte", Journal of Porous Materials, V. 7, p. 353-356 (2000).

66. D. Hamm, J. Sasano, T. Sakka, and Y. H. Ogata, "Silicon anodization in HF ethanoic solutions, competition between pore formation and homogeneous dissolution", J. Electrochem. Soc., V. 149, No. 6, p. C331-C337 (2002).

67. E. A. Ponomarev and C. Levy-Clement, "Macropore formation on p-type silicon" J. Porous Mater., V. 7, p. 51-56 (2000).

68. M. Christophersen, J. Carstensen, K. Voigt, and H. Foil, "Organic and aqueous electrolytes used for etching macro-and mesoporous silicon", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, No. 1, p. 34-38 (2003).

69. S. Lust and C. Levy-Clement, "Chemical limitations of macropore formation on medium-doped p-type silicon", J. Electrochem. Soc., V. 149, p.1. С338-С344 (2002).

70. Т* 71. S. Lust and С. Levy-Clement, "Macropore formation on medium-dopedp-type silicon", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 17-21 (2000).

71. K. J. Chao, S. С. Kao, С. M. Yang, M. S. Hseu, and T. G. Tsai, "Formation of high aspect ratio macropore array on p-type silicon", Electrochemical and Solid-State Letters, V. 3, p. 489-492 (2000).

72. J. E. A. M. van den Meerakker, R. J. G. Elfrink, W. M. Weeda, and F. Roozeboom, "Anodic silicon etching; the formation of uniform arrays of macropores or nanowires", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, No. 1, p. 57-60 (2003).

73. M. Niwano, T. Miura, Y. Kimura, R. Tajima, N. Miyamoto, "Real-time, in situ infrared study of etching of Si(100) and (111) surfaces in dilute hydrofluoric acid solution", J. Appl. Phys., V. 79, p.3708-3713 (1996).

74. Z. Yamani, W. H. Thompson, L. Abu-Hassan, M. H. Nayfeh, "Ideal anodization of silicon", Appl. Phys. Lett., V. 70, p, 3404-3406 (1997).

75. W. Theiss, M. Arntzen, S. Hilbrich, M. Wernke, R. Arens-Fischer, "From minutes to months: ageing of porous silicon single layers and superlattices", Phys. Stat. Sol. (b), V. 190, p. 15-20 (1995).

76. N. A. Hill and К. B. Whaley, "Theoretical analysis of the geometries of the luminescent regions in porous silicon", Appl. Phys. Lett., V. 67, p. 1125-1127 (1995).

77. L. T. Canham, M. R. Houlton, W. Y. Leong, C. Pickering, J. M. Keen, "Atmospheric impregnation of porous silicon at room temperature", J. Appl. Phys., V. 70, p. 422-431 (1991).

78. T. Maruyama, S. Ohtani, "Photoluminescence of porous silicon exposed to ambient air", Appl. Phys. Lett., V. 65, p. 1346-1348 (1994).

79. В. А. Киселев, С. В. Полисадин, А. В. Постников, "Изменение оптических свойств пористого кремния вследствие термического отжига в вакууме", Физика и техника полупроводников, том 31, № 7, стр. 830-8351. ЦК- (1997).

80. S. Kalem, M. Rosenbauer, "Optical and structural investigation of stain-^ etched silicon", Appl. Phys. Lett., V. 67, p.2551-2553 (1995).

81. A. G. Cullis and L. T. Canham, "Visible light emission due to quantum size effects in highly porous crystalline silicon", Letters to Nature, V. 353, N. 26, p.336-338 (1991).

82. L. T. Canham, "Luminescence bands and their proposed origins in highly porous silicon", Phys. Stat. Sol. (b), V. 190. p. 9-14 (1995).

83. S. Lazarouk, S. Katsouba, A. Tomlinson, S. Benedetti, C. Mazzoleni, V. Mulloni, G. Mariotto, L. Pavesi, "Optical characterization of reverse biased porous silicon light emitting diode", Materials Science and Engineering В, V. 6970, p. 114-117(2000).

84. H. E. Корсунская, Т. В. Торчинская, Б. Р. Джумаев, Л. Ю. Хоменкова, Б. М. Булах, "Два источника возбуждения фотолюминесценции пористого кремния", Физика и техника полупроводников, том 31, № 8,стр.908-911 (1997).

85. О. К. Andersen, Т. Frello, and Е. Veje, "Photoinduced synthesis of porous silicon without anodization", J. Appl. Phys., V. 78 (10), p.6189-6191 (1995).

86. R. L. Smith and S. D. Collins, "Porous silicon formation mechanisms", J. Appl. Phys., V. 71(8), p. R1-R22 (1992).

87. R. P. Vasquez, R. W. Fathauer, T. George, A. Ksendzov, and T. L. Lin "Electronic structure of light-emitting porous Si", Appl. Phys. Lett., V. 60 (8), p.1004-1006 (1991).

88. H. Sugiyama and O. Nittini, "Microstructure and lattice distortion of anodized porous silicon layers", Crystal Growth, V. 103, p.156-163 (1990).

89. K. Barla, R. Herino, G. Bomchil, J. C. Pfister, A. Freund, "Determination of lattice parameter and elastic properties of porous silicon by X-ray diffraction", J. Crystal Growth, V. 68, 727-732 (1984).

90. О. Belmont, С. Faivre, D. Bellet, Y. Brechet, "About the origin and the mechanisms involved in the cracking of highly porous silicon layers under capillary stresses", Thin Solid Films, V. 276, p.219-222 (1996).

91. Д. И. Биленко, H. П. Абаньшин, Ю. H. Галишникова, Г. E. Маркелова, И. Б. Мысенко, Е. И. Хасина, "Электрофизические и оптические свойства пористого кремния", Физика и техника полупроводников, том. 11, стр. 2090-2092(1983).

92. V. Petrova-Koch, Т. Muschic, А. Ких, В. К. Meyer, F. Koch, V. Lehmann, "Rapid-thermal oxidated porous Si the superior photoluminescent Si", Appl. Phys. Lett., V. 61, p. 943-945 (1992).

93. U. Frotscher, U. Rossow, "Investigation of different oxidation processes for porous silicon studied by spectroscopic ellipsometry", Thin Solid Films, V. 276, p.36-42 (1995).

94. С. П. Зимин, "Классификация электрических свойств пористого кремния", Физика и техника полупроводников, том. 34, стр. 359-363 (2000).

95. Н. Bender, S. Jin, J. Poortmans, L. Stalmans, "Morphological properties of porous-Si layers for n+-emitter applications", Appl. Surf. Sci., V. 147, p. 187— 200 (1999).

96. V. Lehmann, W. Honlein, H. Reisinger, A. Spitzer, H. Wendt, J. Wilier, "A novel capacitor technology based on porous silicon", Thin Solid Films, V. 276, p. 138-142(1996).

97. M. Lipinski, S. Bastide, P. Panek, and C. Levy-Clement, "Porous silicon antireflection coating by electrochemical and chemical etching for silicon solar cell manufacturing", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, p. 512-517 (2003).

98. Т. F. Krauss, R. M. De La Rue, "Photonic crystals in the optical regime- past, present and future", Progress in Quantum Electronics, V. 23, p. 51-96 (1999).

99. V. V. Starkov, "Ordered macropore formation in silicon", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, p. 22-26 (2003).

100. P. Steiner, W. Lang, "Micromachining applications of porous silicon", Thin Solid Films, V. 255, p. 52-58 (1995).

101. G. Kaltsas, A. G. Nassiopoulos, "Bulk silicon micromachining using porous silicon sacrificial layers", Microelectronic Engineering ,V. 35, p. 397-400 (1997).

102. Y. Watanabe, Y. Arita, T. Yoroyama, Y. Igarashi, "Formation and properties of porous silicon and its application", J. Electrochem. Soc., V. 122, No 10, p.1351-1355 (1975).

103. X. Xie, N. Zhang, C. Men, W. Liu, Q. Lin, Z. An, C. Lin, "Fabrication of silicon-on-insulator structure with Si3N4 as buried insulating films by epitaxial layer transfer", J. Crystal Growth, V. 245, p. 207-211 (2002).

104. T. Boufaden, N. Chaaben, M. Christophersen, B. El Jani, "GaN growth on porous silicon by MOVPE", Microelectronics Journal, V. 34, p. 843848 (2003).

105. N. Lalic, J. Linnros, "A porous silicon light-emitting diode with a high quantum efficiency during pulsed operation", Thin Solid Films, V. 276, p. 155-158 (1996).

106. S. Strehlke, S. Bastide, J. Guillet, C. Levy-Clement, "Design of porous silicon antireflection coatings for silicon solar cells", Materials Science and Engineering В, V. 69-70, p. 81-86 (2000).

107. В. В. Старков, В. В. Аристов, А. М. Желтков, С. А. Магницкий, А. В. Тарасишин, "Создание фотонных кристаллов методами глубокого анодного травления кремния", Микросистемная Техника, No. 9, стр. 37-40 (2001).

108. P. Bettotti, L. Dal Negro, Z. Gaburro, L. Pavesi, A. Lui, M. Galli, M. Patrini, and F. Marabelli, "P-type macroporous silicon for two-dimensional photonic crystals", J. Appl. Phys., V. 92 (12), p.6966-6972 (2002).

109. C. Tsamis, A.G. Nassiopoulou, A. Tserepi, "Thermal properties of suspended porous silicon micro-hotplates for sensor applications", Sensors and Actuators В, V. 95, p. 78-82 (2003).

110. H. Ohji, P. J. French, K. Tsutsumi, "Fabrication of mechanical structures in p-type silicon using electrochemical etching", Sensors and Actuators, V. 82, p. 254-258 (2000).

111. T. Djenizian, L. Santinacci 1, H. Hildebrand, P. Schmuki, "Electron beam induced carbon deposition used as a negative resist for selective porous silicon formation", Surf. Sci. V. 524, p. 40-48 (2003).

112. J. Buhler, F.-P. Steiner and H. Baltes, "Silicon dioxide sacrificial layer etching in surface micromachining", J. Micromech. Microeng., V. 7, p. R1-R13 (1997).

113. M. Christophersen, P. Merz, J. Quenzer, J. Carstensen, and H. Foil, „А new way to silicon microstructuring with electrochemical etching", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 561-566 (2000).

114. D. Pagonis, G. Kaltsas, and A. G. Nassiopoulou, "Implantation masking technology for selective porous silicon formation", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, p. 241-245 (2003).

115. S. Uehara, J. Sugimoto, D. Yono, and T. Matsubara, "Micro-tip array fabrication by selective anodization of p+-type Si substrate", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, p. 275-278 (2003).

116. W. Lang, H. Sandmaier, P. Steiner, "Porous silicon: A novel material for microsystems", Sensors and Actuators A, V. 51, p. 31-36 (1995).

117. M. O. S. Dantas, E. Galeazzo, H. E. M. Peres, F. J. Ramirez-Fernandez, A. Errachid, "HI-PS technique for MEMS fabrication", Sensors and Actuators A, V. 115, p. 608-616 (2004).

118. J. E. A. M. van den Meerakker, R. J. G. Elfrink, F. Roozeboom, and J. F. С. M. Verhoeven, "Etching of deep macropores in 6 in. Si wafers", J. Electrochem. Soc., V. 147, No. 7, p. 2757-2761 (2000).

119. V. Lehmann, S. Ronnebeck, "MEMS techniques applied to the fabrication of anti-scatter grids for X-ray imaging", Sensors and Actuators A, V. 95, p. 202-207 (2002).

120. E. V. Astrova and T. N. Vasunkina, "Formation of macropore nucleation centers in silicon by ion implantation", Semiconductors, V. 36, No. 5, p. 564-567 (2002).

121. В. В. Старков, E. А. Старостина, И. Конли, X. Престинг, У. Кёниг, А.Ф. Вяткин, "Упорядоченное формирование макропор в кремнии р-типа", Микросистемная Техника, No. 8, стр. 34-38 (2001).

122. A. Vyatkin, V. Starkov, V. Tzeitlin, Н. Presting, J. Konle, and U. Konig, "Random and ordered macropore formation in p-type silicon", J. Electrochem. Soc., V. 149, No. 1, p. G70-G76 (2002).

123. V. Lehmann, U. Gruning, "The limits of macropore array fabrication", Thin Solid Films, V. 297, p. 13-17 (1997).

124. S. Manotas, F. Agullo-Rueda, J. D. Moreno, F. Ben-Hander, J. M. Martonez-Duart, "Lattice-mismatch induced-stress in porous silicon films", Thin Solid Films, V. 401, p. 306-309 (2001).

125. V. V. Aristov, V. V. Starkov, L. G. Shabel'nikov, S. M. Kuznetsov, A. P. Ushakova, M. V. Grigoriev, V. M. Tseitlin, "Short-focus silicon parabolic lenses for hard X-rays", Optics Communications", V. 161, p. 203-208 (1999).

126. В. В. Аристов, JI. Г. Шабельников, В. В. Старков, В. М. Цейтлин,

127. С. М. Кузнецов, М. В. Григорьев, А. Снигирев, И. Снигирева, К. Pay, "Матрицы короткофокусных параболических линз для жесткого рентгеновского излучения", Микросистемная Техника, No. 8, стр. 39-42 (2001).

128. F. Muller, A. Birner, J. Schilling, А.-Р. Li, К. Nielsch, U. Gosele, V. Lehmann, "High aspect ratio microstructures based on anisotropic porous materials", Microsys. Tech. V. 8, p. 7-9 (2002).

129. В. В. Старков, E. А. Старостина, А. Ф. Вяткин, Ю. Б. Горбатов, "Формирование локальных диэлектрических областей в Si-Si/Ge-структурах имплантацией и последующим неоднородным химическим травлением", Микроэлектроника, том 29, №5, стр. 333-338 (2000).

130. М. Hejjo А1 Rifai, М. Christophersen, S. Ottow, J. Carstensen, and H. Foil, "Dependence of macropore formation in n-Si on potential, temperature, and doping", J. Electrochem. Soc., V. 147, No. 2, p. 627-635 (2000).

131. J. M. Lopez-Villegas, M. Navarro, D. Papadimitriou, J. Bassas, J. Samitier, "Structure and non-uniform strain analysis on p-type porous silicon by X-ray reflectometry and X-ray diffraction", Thin Solid Films, V. 276, p. 238-240 (1996).

132. V. Paillard, P. Puech, P. R. Cabarrocas, "Measurement of stress gradient in hudrogenated microcrystalline silicon thin films using Raman spectroscopy", J. Non-Cryst. Solid. V. 299-302, p. 280-283 (2002).

133. D. Bellet, G. Dolino, "X-ray diffraction studies of porous silicon", Thin Solid Films, V. 276, p. 1-6 (1996).

134. M. D. Mason, D. J. Sirbuly, S. K. Buratto, "Correlation between bulk morphology and luminescence in porous silicon investigated by pore collapse resulting from drying", Thin Solid Films,V. 406, p. 151-158 (2002).

135. D. Papadimitriou, J. Bitsakis, J. M. Lopez-Villegas, J. Samitier, J. R. Morante, "Depth dependence of stress and porosity in porous silicon: a micro-Raman study", Thin Solid Films, V. 349, p. 293-297 (1999).

136. Ю. А. Концевой, Ю. М. Литвинов, Э. А. Фаттахов, "Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур", Москва, "Радио и связь", (1982), 240 стр.

137. О. Jessensky, F. Mttller, and Gosele, "Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina", Appl. Phys. Lett., V. 72, No. 10, p. 1173-1175(1998).

138. H. Foil, J. Carstensen, S. Langa, M. Christophersen, and I. M. Tiginyanu, "Porous III-V compound semiconductors: formation, properties, and comparison to silicon", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, No. 1, p. 61-70 (2003).

139. V. I. Emel'yanov, К. I. Eremin, and V. V. Starkov, "Defect-Deformational Mechanism ofNucleation of Ensemble of Pores in Semiconductors and Metals", Laser Physics, V. 12, No. 12, p. 1432-1436 (2002).

140. F. Hedrich, S. Billat, W. Lang, "Structuring of membrane sensors using sacrificial porous silicon", Sensors and Actuators, V. 84, p. 315-323 (2000).

141. S. Milita, P. Maccagnani, R. Angelucci, and M. Servidori, "X-Ray synchrotron topography investigation of porous silicon formed by patterning in localized areas", J. Electrochem. Soc., V. 148, No. 8, p. G439-G446 (2001).

142. U. Schlierf, G. Champion, G. I. Sproule, S. Moisa, J. W. Fraser, M. J. Graham, and P. Schmuki, "Selective porosification of n-InP(100) after focused ion beam implantation of Si^", Phys. Stat. Sol. (a), V. 197, No. 1, p. 180-185 (2003).

143. P. Schmuki, L. E. Erickson, D. J. Lockwood, B. F. Mason, J. W. Fraser, G. Champion, and H. J. Labbe, "Predefined initiation of porous GaAs using focused ion beam surface sensitization", J. Electrochem. Soc., V. 146, No. 2, p. 735-740(1999).

144. A. Spiegel, L. E. Erickson, and P. Schmuki, "Selective Growth of Porous Silicon on Focused Ion Beam Patterns", J. Electrochem. Soc., V. 147, No. 8, p. 2993-2998 (2000).

145. M.A. Makeev, A. Madhukar, "Stress and strain fields from an array of spherical inclusions in semi-infinite elastic media: Ge nanoinclusions in Si", Phys. Rev. В, V. 67, p. 073201 (2003).

146. J. Charrier, M. Guendouz, L. Hall, and P. Joubert, "Porosity gradient resulting from localised formation of porous silicon: the effect on waveguiding", Phys. Stat. Sol. (a), V. 182, p. 431-436 (2000).

147. J. O'Brien, P. J. Hughes, M. Brunet, B. O'Neill, J. Alderman, B. Lane, A. O'Riordan, and C. O'Driscoll, "Advanced photoresist technologies for microsystems", J. Micromech. Microeng., V. 11, p. 353-358 (2001).

148. J. D. L. Shapley and D. A. Barrow, "Novel patterning method for the electrochemical production of etched silicon" Thin Solid Films, V. 388, p. 134-137 (2001).

149. V.I. Emel'yanov, K.I. Eremin, V.V. Starkov, and E.Yu. Gavrilin, "Defect-deformation mechanism of the formation of a pore ensemble in semiconductor and metal etching: theory and experiment", Laser Physics ,V. 13, No. 11, p. 1442-1452(2003).