Porous silicon is a unique material that is a network of void space in a silicon matrix. It has attracted particular attention due to the fact that it is silicon based, which facilitates device integration into a standard microelectronics and it is porous, which allows for tuning of its optical properties. In this thesis, we fabricated micro- and macro- porous silicon using electrochemical etching. Microporous silicon whose morphology is sponge-like has been formed in 30mA/㎠ constant current density using highly doped p-type (100) silicon wafer. Microporous silicon exhibits strong broad visible(red to orange) photoluminescence at room temperature in accordance with hydrofluoric acid concentrations and constant current densities. Random macroporous silicon whose pores are deep and straight has been formed in 100 ~30mA/㎠ constant current density using lowly doped p-type (100) silicon wafer. We demonstrated the fabrication of ordered macropore array using standard lithography and the surface activation of silicon pillars.
다공성 실리콘은 실리콘 내부에 빈 공간이 네트워크적으로 결합되어 있는 물질이다. 실리콘을 주재료로 사용하기 때문에 실리콘 기반의 기술들을 쉽게 이용할 수 있고 구멍이 뚫려서 있다는 점 때문에 빈 공간을 활용하여 실리콘의 광학적 특성을 바꾸어 줄 수 있다는 측면에서 큰 주목을 받고 있다. 우리는 이 논문에서 전기화학적 식각을 통해 Microporous 실리콘과 Macroporous 실리콘을 제작하였다. Microporous 실리콘은 미세 구멍이 망상조직처럼 뚫려있는 구조를 가지며 도핑이 많이 된 (100) P-type 실리콘에 30mA/㎠의 일정한 전류를 흘려주어서 만들었다. Microporous 실리콘은 상온에서 흘려주는 일정전류와 전해액의 농도에 따라서 매우 강한 붉은색에서 오렌지색의 빛을 방출한다. 무작위 Macroporous 실리콘은 깊게 파인 구멍이 일정한 규칙 없이 파져 있는 구조를 가지며 도핑이 조금 된 (100) P-type 실리콘에 먼저 강하게 100 mA/㎠ 전류를 흘려주어 초기 구멍 조건을 만들어주고 다음으로 30mA/㎠ 의 일정한 전류를 흘려주어서 만들었다. 주기적은 구멍 배열을 얻기 위해서 lithography를 통해 패턴을 만들어 주었고 이것은 초기 구멍의 위치를 결정하는데 가장 결정적인 영향을 미쳤다. 또한 각각의 구멍이 아닌 연결된 형태의 실리콘 기둥들을 만들어 줌으로써 다른 물질이 더욱 쉽게 침투시킬 수 있도록 하여 표면 활성화를 최대화 할 수 있다는 가능성을 열었다.
