Формирование наноструктурированного анодного оксида на поверхности кремния

Актуальность и цели. В современной микроэлектронике кремний остается основным материалом в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Это во многом связано с физико-химическими свойствами оксида кремния - $SiO_{2}$, что обусловливает широкий спектр его применения в качестве универсального диэлектрика. За счет возможности формирования пористых слоев кремний также является перспективным материалом при создании литий ионных аккумуляторов, суперконденсаторов, солнечных элементов и др. Одним из основных способов подготовки кремния для подобных целей является метод электрохимического анодного травления. Закономерности формирования покрытий данным методом во многом определяются режимами анодной обработки и микроструктурой обрабатываемой поверхности. Материалы и методы. Для анализа особенностей роста пленок анодного оксида использовались монокристаллические образцы Si n-типа. В качестве электролита использовалась дистиллированная вода. Для получения в поверхностном слое кремния большей концентрации дефектов часть образцов подвергалась изотермическому отжигу при температуре 900$^{\circ}$C в течение 90 мин под четырехопорной нагрузкой 4,8 н. Анализ топологии поверхности оксидных пленок проводился методом атомно-силовой микроскопии. Результаты. Показано, что в результате анодной обработки поверхность кремния покрывается наноструктурированной оксидной пленкой. Поверхность пленки представлена в виде островков с размером оснований 180-600 нм и высотой 25-80 нм. Непланарный характер оксидного слоя связан с образованием оксидных островков на электрических активных местах, а именно выходе дислокаций на поверхность. Подобный характер роста пассивирующего слоя на кремнии открывает возможность простого управляемого роста структурированных тонких пленок как за счет изменения дефектности подложки, так и состава используемого электролита для анодирования. Выводы. Таким образом, в работе исследована морфология оксида кремния, формируемого электрохимическим анодным окислением. Показано, что пленка носит непланарный характер и покрыта множеством оксидных островков. Причем образование островков происходит в местах выхода дислокаций на поверхность, что подтверждается данными анализа образцов с разной плотностью дислокаций. Наблюдаемая кинетика роста оксида кремния открывает возможность формирования наноструктурированных слоев с контролируемой морфологией. Обнаруженное в работе избирательное за счет дефектов растворение Si подложки при смене рабочего раствора может приводить и к образованию макропористого кремния, который по-прежнему остается перспективным и активно исследуемым материалом для электродов литий-ионных аккумуляторов.