[发明专利]大面积薄型单晶硅的制作技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积薄型单晶硅的制造技术，特别是涉及一种利用金属辅助蚀刻技术在硅基板或硅晶圆上制作微米结构或纳米结构以及剥离硅基板或硅晶圆，并回收重复利用硅基板或硅晶圆的方法。

背景技术

近年来，薄型单晶硅，例如硅微米结构与硅纳米结构(简称硅微纳米结构)，被广泛地应用于许多领域。举例来说，光电领域的波导或激光、太阳能电池的抗反射层或PN接面、及半导体工艺的电子元件(例如电晶体)等，很多都是采用硅微纳米结构。这些硅微纳米结构大多都是在硅晶圆(或硅基板)上制作而成的。有许多方法可以在硅晶圆上制作硅微纳米结构，一般来说，可分为由底往上(bottom-up)和由顶往下(top-down)两种方式，由底往上成长型的采取vapor-liquid-solid(VLS)法、化学气相沉积法(chemical vapor deposition)、热蒸镀法(thermal evaporation)、或是溶液法(solution method)等需要在高真空状态下或高温高压状态下，且需要昂贵机台的方法进行制作。

由顶往下的方式包括了干蚀刻(dry etching)与湿蚀刻(wet etching)，干蚀刻法也需要在高真空状态下，且需要昂贵机台的方法进行制作。相较于上述方法，湿式蚀刻法或称化学蚀刻法具有低成本的优势，例如将硅浸泡氢氧化钾(KOH)溶液进行蚀刻，或是金属辅助化学蚀刻法(metal-assistedetching)，将硅浸泡硝酸银与氢氟酸溶液进行蚀刻。然而，不管是上述昂贵的工艺方法或是低成本的湿式蚀刻法，大部分晶格品质优越的硅微纳米结构都需要制作在硅基板上。如果能够以低成本的湿式蚀刻法制作硅微纳米结构在硅基板上，且能够将这些硅微纳米结构移植到其他基板上，或者形成独立的硅薄膜，而剩下的硅基板可以重复用来制作硅微纳米结构，这将可以大幅降低材料的浪费与增加硅微纳米结构的应用范围。目前能够做到将微纳米结构或薄片结构半导体材料从基板上移植出来，并使基板能够重复使用，大多需要有多层结构，例如三五族半导体材料的多层多晶层，其中有一层是蚀刻牺牲层，以选择性蚀刻去这层材料，才能将上面的结构脱离原基板。或者使用SOI(Silicon On Insulator)晶圆，蚀刻去基板中间的二氧化硅层，而能够使上面的硅结构脱离基板。

有鉴于上述现有的薄型单晶硅的制作技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的薄型单晶硅的制作技术，能够改进一般现有的薄型单晶硅的制作技术，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的薄型单晶硅的制作技术存在的缺陷，而提供一种大面积薄型单晶硅制作方法，可以借由简单的步骤在基板上制作微纳米结构，并且能够将硅微纳米结构移植至其他基板或单独形成硅薄片，使得基板可以再利用或重复使用，进而减少硅基板材料的浪费与降低硅微纳米结构的制作成本。

根据本发明的目的，及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的供一种薄型单晶硅制作方法，其包含下列步骤:(1)提供单一种材料基板;(2)制作设计过的图案化金属阻挡层在该基板上，而定义出该基板上的蚀刻区域图形遮罩;(3)沉积或附着金属催化剂在该基板上;(4)将该基板浸入第一蚀刻溶液中进行纵向蚀刻而形成微米结构或纳米结构;(5)将该基板浸入第二蚀刻溶液中进行侧向蚀刻而侵蚀该微米结构或纳米结构的底部，使得该微米结构或纳米结构的底部与该基板分离;(6)将该微米结构或纳米结构由该基板上转移;(7)处理该基板表面使其可再制作微米结构或纳米结构在其上;以及重复上述(1)-(7)以重复进行微米结构或结构的制作。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的薄型单晶硅制作技术，其中在该步骤(7)后，重复上述(1)-(7)以回收的基板重复进行微米结构或纳米结构的制作。

前述的薄型单晶硅制作技术，其中该基板为硅晶圆或硅基板。

前述的薄型单晶硅制作技术，其中该金属催化剂选自由金、银、铂、铜、铁、锰、与钴作为氧化还原媒介的金属所组成的群组。

前述的薄型单晶硅制作技术，其中步骤(3)是以无电极式金属沉积法、溅镀、电子束蒸镀法或热蒸镀法将金属催化剂沉积或附着于该基板上。