一种用于制备硅纳米线结构的腐蚀液及其应用方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种硅纳米线结构的腐蚀液及该腐蚀液的应用方法。

背景技术：

在当前的半导体领域，硅纳米线结构因其在半导体微器件、硅基太阳能电池等领域展现出的极为诱人的潜在应用价值而受到业界的普遍关注，其中利用湿法化学刻蚀法制备硅纳米线结构的研究最近几年来已有陆续报道，但该方法仍存在很多待改进的问题，比如：制备出的纳米线结构不明显、纳米线与硅衬底之间所成角度较为杂乱等。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述湿法化学刻蚀法现有技术存在的缺陷，提供一种制备效果较好的腐蚀液及其应用方法。

本发明的方案可以通过以下技术方案来实现：

一种湿法化学刻蚀法制备硅纳米线结构的腐蚀液，其特征在于，该腐蚀液的配方为以下组分及浓度含量：

氢氟酸2.3-9.2mol/l；

硝酸银0.005-0.08mol/l；

其中所述的氢氟酸浓度优选为4.4-4.6mol/l，硝酸银浓度优选为0.02-0.03mol/l。

一种用于湿法化学刻蚀法制备硅纳米线结构的腐蚀液的应用方法，将待制备纳米线结构的硅片清洗后置于腐蚀液中，然后取出用去离子水清洗，其特征在于：所示硅片为p型[111]晶向；腐蚀液的配方为以下组分及浓度含量：氢氟酸2.3-4.6mol/l、硝酸银0.015-0.05mol/l；腐蚀时间为15-30分钟，腐蚀也温度为40-55摄氏度。

进一步地，该应用方法可利用一下技术方案：

所述的氢氟酸浓度优选为4.4-4.6mol/l，硝酸银浓度优选为0.02-0.03mol/l。

所述腐蚀时间为28-30分钟。

所述腐蚀温度为48-50摄氏度。

本方案的优点在于：制备的硅纳米线结构长度、均匀性较好；不同纳米线之间独立性较高，集束现象少；纳米线结构与硅衬底的垂直性好。

附图说明

图1为腐蚀液中氢氟酸、酸硝酸银浓度分别为4.6mol/l、0.02mol/l，腐蚀温度为50摄氏度，腐蚀时间为30分钟得到的sem照片；

图2为图1的近景sem照片；图3为图1所述实施例中纳米线长度与腐蚀时间的关系。

具体实施方式

下面结合附图1和本实施例对本发明进行详细说明。

将p型[111]向厚约0.5毫米，电阻率为1-10ω·cm的硅片清洗后，置入氢氟酸、酸硝酸银浓度分别为4.6mol/l、0.02mol/l，腐蚀温度为50摄氏度的腐蚀液中进行湿法化学刻蚀法，腐蚀时间为30分钟。最后将腐蚀后的硅片用去离子水进行清洗得到的sem照片如图1和图2所示，其中硅片的清洗步骤为本领域技术人员熟知技术，在此不再赘述。

由附图1可见，生长温度为50℃时，样品具有典型的纳米线结构，比较其他温度制备的硅纳米线，样品硅纳米线阵列明显，纳米线垂直硅表面。

由附图2可见，当生长温度为50℃时，纳米线结构的顶部发生一定的集束现象但并不严重，硅纳米线直径在20nm左右，长度约15um。

关于纳米线结构的顶部发生一定的集束现象随着腐蚀时间的增加会严重，但减少腐蚀时间会影响纳米线的长度，因此本实施例采用了折中的优选时间：30分钟。当腐蚀时间超过30分钟后，集束现象的愈发严重会影响硅纳米线阵列的结构效果。

关于在本实施所述腐蚀液成分和温度的情况下，纳米线长度与腐蚀时间的关系如说明书附图3所示，该表可由专业技术人员在已知本实施例中腐蚀液成分和温度的情况下通过有限次实验得到。

上面具体描述了本发明技术方案的应用实例，它仅作为例子给出，不视为本发明的应用限制。凡操作条件的等同替换，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种湿法化学刻蚀法制备硅纳米线结构的腐蚀液及其使用方法，其特征在于，该腐蚀液的配方为以下组分及浓度含量：氢氟酸2.3‑9.2mol/L；硝酸银0.005‑0.08mol/L。其应用方法为将待制备纳米线结构的P型[111]晶向硅片清洗后置于氢氟酸2.3‑4.6mol/L、硝酸银0.015‑0.05mol/L的腐蚀液中；腐蚀时间为15‑30分钟，腐蚀也温度为40‑55摄氏度，然后取出用去离子水清洗。制备的硅纳米线结构长度、均匀性较好；不同纳米线之间独立性较高，集束现象少；纳米线结构与硅衬底的垂直性好。

技术研发人员：徐庆君;许亮
受保护的技术使用者：枣庄学院
技术研发日：2017.04.11
技术公布日：2017.08.29