DE10362083B4 - Process for the preparation of membranes with continuous pores - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Membranen aus Halbleitermaterialien mit durchgängigen Poren unter elektrochemischer Ätzung von Makroporen an einer Flachseite eines im wesentlichen flächigen Halbleiters, dadurch gekennzeichnet, dass von der gegenüberliegenden Flachseite des Halbleiters Mikroporen mit kleinerem Durchmesser als die Makroporen der ersten Flachseite zur Erzeugung einer Opferschicht geätzt werden, wobei wenigstens ein im Inneren des Halbleiters zwischen den Poren der Vorder- und Rückseite liegender Schichtbereich, eine ungeätzte Schicht, zunächst ungeöffnet verbleibt und nach Entfernung der Opferschicht die ungeätzte Schicht entfernt wird.method for the production of membranes of semiconductor materials with continuous pores below electrochemical etching of macropores on a flat side of a substantially planar semiconductor, characterized in that from the opposite flat side of the Semiconductor micropores with smaller diameter than the macropores the first flat side are etched to produce a sacrificial layer, wherein at least one in the interior of the semiconductor between the pores the front and back lying layer region, an unetched layer, initially unopened remains and after removal of the sacrificial layer, the unetched layer is removed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Membranen mit durchgängigen Poren ausHalbleitermaterialien unter Ätzung wie Si, Ge, GaAs, GaP oder InP nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Es ist für die mechanische Handhabung der so erzeugten Membranen wichtig, daß immer solides (nichtporöses) Material die Membranen berandet oder Bereiche vorhanden sind, die die Membranen durchsetzen, um mechanische Stabilität zu gewährleisen.The The invention relates to a process for the preparation of membranes with consistent Pores of semiconductor materials under etching such as Si, Ge, GaAs, GaP or InP according to the preamble of the main claim. It is for the mechanical Handling of the membranes thus produced always important solid (nonporous) Material the membranes bounded or areas are present penetrate the membranes to ensure mechanical stability.
Die Porosität wird durch bekannte elektrochemische Prozesse erzeugt; einen Überblick über die derzeit bekannten Techniken gibt der Review-Artikel H. Föll, M. Christopher sen, J. Carstensen und G. Hasse "Formation and application of porous Si", Materials Science & Engineering R: Reports, Vol. R39 (2002) p. 93–141 für z. B. Silizium.The porosity is generated by known electrochemical processes; an overview of the currently known techniques, the review article H. Föll, M. Christopher sen, J. Carstensen and G. Hasse "Formation and application of porous Si ", Materials Science & Engineering R: Reports, Vol. R39 (2002) p. 93-141 for z. B. silicon.
Weiter
sind die
Für die verschiedenen Halbleitermaterialien lassen sich je nach detaillierter Spezifikation (insbesondere Dotiertyp (n oder p) und Leitfähigkeit) und Ätzbedingungen (insbesondere Elektrolytart, Stromdichte, Spannung und Temperatur) viele verschiedenartige Porenstrukturen erzeugen. Porengeometrien umfassen Dimensionen (Durchmesser d und mittlere Abstände) von wenigen nm bis > 10 μm (die Bezeichnungen Mikroporen für d < 10 nm, Mesoporen für 10 nm < d < 50 nm, Makroporen für d > 50 nm sind genormt und werden im folgenden verwendet).For the different ones Semiconductor materials can be customized according to the detailed specification (in particular doping type (n or p) and conductivity) and etching conditions (especially type of electrolyte, current density, voltage and temperature) create many different pore structures. pore geometries include dimensions (diameter d and mean distances) of few nm to> 10 μm (the designations Micropores for d <10 nm, mesopores for 10 nm <d <50 nm, macropores for d> 50 nm are standardized and will be used below).
Porenmorphologien umfassen:
- – dreidimensionale Netzwerke („Schwämme"),
- – Poren, die immer in spezifischen kristallographischen Richtungen wachsen,
- – Poren, die immer in Richtung des lokalen Stromflusses wachsen,
- – Poren mit glatten oder rauen Wänden sowie
- – Poren mit vielen Seitenporen.
- - three-dimensional networks ("sponges"),
- Pores always growing in specific crystallographic directions
- - pores, which always grow in the direction of the local current flow,
- - Pores with smooth or rough walls as well
- - pores with many side pores.
Allen Porenarten gemeinsam ist jedoch, dass ihr Wachstum grundsätzlich endet, bevor die jeweilige Rückseite des Halbleiters erreicht wird. Membranen, d.h. flächige Körper mit Poren, die auf beiden Seiten offen sind, lassen sich deshalb nur mit der Porenätzung grundsätzlich nicht erzeugen. Elektrochemische Ätzverfahren für Makroporen müssen zudem vermeiden, daß die meist von den starken Säuren leicht angreifbaren Elektroden an der Rückseite der Halbleitermaterialien mit der Säure in Kontakt kommen. Für viele Anwendungen poröser Halbleiter werden jedoch Membranen mit durchgängigen Poren benötigt, deren Herstellung immer viel Aufwand und zahlreiche Arbeitsschritte erfordert.all Pore types in common is that their growth basically ends, before the respective back of the semiconductor is achieved. Membranes, i. flat body with Pores that are open on both sides can therefore be only with the pore etching in principle do not produce. Electrochemical etching methods for macropores have to In addition, avoid that the mostly from strong acids easily vulnerable electrodes on the back the semiconductor materials come into contact with the acid. For many Applications more porous Semiconductors, however, membranes with continuous pores are needed whose Manufacturing always requires a lot of effort and numerous work steps.
Naheliegend wäre nun, und dies wird in Labors auch durchgeführt, ein mechanisches Abschleifen der nicht porösen Schicht. Schleifen ist jedoch ein uneleganter Prozess, der viel Erfahrung benötigt und sehr leicht zur Zerstörung der porösen und deshalb sehr zerbrechlichen Schicht führt. Weiterhin gibt es keine einfache Endpunkterkennung, d.h. der Zeitpunkt des Erreichens der Poren ist nicht erkennbar.obvious would be, and this is also done in laboratories, a mechanical grinding the non-porous Layer. However, sanding is an inelegant process that matters a lot Experience needed and very easy to destroy the porous one and therefore leads to a very fragile layer. There is no further simple endpoint detection, i. the time of reaching the Pores are not recognizable.
Ein weitere Nachteil besteht darin, dass keine lokale Anpassung der Schleiftiefe an die oft nicht ganz homogene und nur im nachhinein erfassbare Porentiefe möglich ist.One Another disadvantage is that no local adaptation of Grinding depth to the often not completely homogeneous and only in hindsight detectable pore depth possible is.
Rein chemische Rückätzung des nicht porösen Teils ist ebenfalls möglich und wird gelegentlich angewendet. Hier ist aber prinzipiell immer damit zu rechnen, dass die poröse Schicht sehr schnell aufgelöst wird, sobald die Ätzfront die tiefsten Poren erreicht. Rein chemische Rückätzung ist damit im allgemeinen nicht praktikabel ohne aufwendige Verfahren zum Schutz der Porenwände (wie sie im folgenden noch näher erläutert werden).Purely chemical etching back of the non-porous Part is also possible and is used occasionally. Here is basically always to be expected that the porous Layer dissolved very quickly as soon as the etching front reaches the deepest pores. Pure chemical etching is thus in general impractical without elaborate methods for protecting the pore walls (such they will be closer in the following explained become).
Standard-Plasmaätzverfahren vermeiden diesen Hauptnachteil der chemischen Ätzung bis zu einem gewissen Grad, sie sind aber generell so langsam, dass sie für die Entfernung von Schichten mit mehr als einigen wenigen μm Dicke nicht in Frage kommen.Standard plasma etching avoid this major drawback of chemical etching to some extent Degree, but they are generally so slow that they are for the distance of layers with more than a few microns thickness out of the question.
Ein Verfahren bei dem die Porenwände von Makroporen (= Poren mit Durchmessern > 50 nm, typischerweise aber um 1 μm) in Silizium durch ein CVD-Verfahren mit Siliziumnitrid beschichtet, danach das überschüssige Silizium rein chemisch, z. B. in KOH aufgelöst wird, wobei die Nitridschicht als Schutzschicht wirkt und eine schnelle Auflösung des Si im porösen Teil des Si verhindert, ist im Prinzip möglich aber viel zu aufwendig für größere Produktionen. Zudem ist es keineswegs trivial nach erfolgter Rückätzung wieder die Nitridschicht zu entfernen.One Process in which the pore walls of macropores (= pores with diameters> 50 nm, but typically around 1 μm) in silicon coated with silicon nitride by a CVD method, then the excess silicon purely chemical, z. B. dissolved in KOH, wherein the nitride layer acts as a protective layer and a rapid dissolution of the Si in the porous part of Si is possible in principle but too expensive for larger productions. Moreover, it is by no means trivial after etching back again, the nitride layer to remove.
Das Verfahren ist außerdem sehr kostenträchtig und nur für Makroporen in Si geeignet. Die Anwendung auf Mikroporen oder auf Poren in anderen Halbleitern ist nicht, oder nur sehr stark eingeschränkt möglich.The Procedure is as well very expensive and only for Macropores in Si suitable. The application to micropores or on Pores in other semiconductors is not, or only very limited possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Membranen definierter Dicke, die stabilisierende nichtporöse Teile enthalten, für verschiedene Porensorten und Halbleitermaterialien zu schaffen. Diese Verfahren müssen an die Dotierung und an die von der Vorderseite her geätzte Porenart angepaßt werden.task The invention is a process for producing membranes defined thickness containing stabilizing non-porous parts for different Create pores and semiconductor materials. This procedure have to adapted to the doping and to the etched from the front pore.
Da sich von der Rückseite nicht einfach die gleichen Poren und ein Kontakt bilden werden, ist dies nicht ohne weiteres möglich. Generell werden Poren, die aufeinander zuwachsen, z.B. weil man Vorder- und Rückseite in einer elektrolytischen Doppelzelle gleichzeitig ätzt, sich nicht durchdringen. Der Grund dafür ist, daß in fast allen Fällen des Porenwachstums sich vor der Porenspitze einer nicht mehr wachsenden Pore eine Raumladungszone befindet, die eine wachsende Pore nicht durchdringen kann, da der für die Ätzung erforderliche Ladungsträgertransport verhindert wird.There from the back not just the same pores and make a contact, this is not possible without further ado. Generally, pores that grow towards each other, e.g. because you and back simultaneously etches in an electrolytic double cell do not penetrate. The reason for this is that in almost all cases of Pore growth in front of the pore tip of a no longer growing Pore is a space-charge zone that does not have a growing pore can penetrate, since the for the etching required load carrier transport is prevented.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs vorgeschlagen. Dabei kann die von Mikroporen (kleineren Poren) durchsetzte Schicht in den gewünschten Bereichen mit verschiedenen Methoden erzeugt werden, so daß die in den Unteransprüchen als bevorzugte Ausführungsformen genannten Verfahrensmerkmale dem Verfahren eine Endpunkterkennung für den Prozeß bieten, und die weitere, die Opferschicht abtragenden Schritte, von der Rückseite auch eine nur von Makroporen durchsetzte Schicht zu erzeugen, ermöglichen.According to the invention is a Method proposed with the features of the main claim. there can penetrate the micropores (smaller pores) interspersed layer in the wished Areas can be created with different methods, so that the in the dependent claims as preferred embodiments method features mentioned the method endpoint detection for the Provide process, and the other, the sacrificial layer erosive footsteps of the back also to produce a penetrated only by macropores layer, allow.
Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Opferschicht zu erzeugen, deren Poren dicht an die Makroporen heranreichen und anschließend eine – vergleichsweise kurze und kostengünstige – Plasmaätzung vorzunehmen. Wollte man dagegen nur Plasmaätzen, wäre für einen einzigen geldstückgroßen Filter ein vielstündiger Plasmaätzvorgang mit hohen Kosten nötig. Mit der jetzt vorgeschlagenen Entfernung einer Opferschicht ist die zu entfernende ungeätzte Schicht so dünn, daß sie u.U. schon durch einen Luftstoß durchgängig gemacht werden kann.Especially it is advantageous to produce a sacrificial layer whose pores are dense close to the macropores and then a - comparatively short and cost-effective - plasma etching to make. On the other hand, if you only wanted plasma etching, would be for one single punt sized filter a many hours plasma etching necessary with high costs. With the now proposed removal of a sacrificial layer the unetched to be removed Layer so thin that she u.U. already made through a puff of air can be.
Sobald der erste Kontakt von Poren stattgefunden hat, entsteht ein durchgängiger Kanal der die Elektrolyten auf Vorder- und Rückseite verbindet. Dies ist messtechnisch sehr leicht festzustellen; die Methode kann damit mit einer Endpunkterkennung betrieben werden.As soon as the first contact of pores has taken place, creates a continuous channel which connects the electrolytes on front and back. This is very easy to determine by measurement; the method can do that be operated with an endpoint detection.
Übliche Verfahren der photo(elektro)chemischen Ätzung können dabei die zu bearbeitenden Bereiche selektieren. Porenfreie Bereiche sind sehr leicht zu erhalten, indem durch geeignete (lithographische) Verfahren diese Bereiche auf der Vorderseite durch Maskierung vor der Ätzung geschützt werden. Gegebenenfalls kann dies spiegelbildlich auch auf der Rückseite erfolgen.Usual procedures the photo (electro) chemical etching can select the areas to be edited. Non-porous areas are very easy to obtain by using suitable (lithographic) Mask these areas on the front by masking the etching protected become. If necessary, this can also be mirrored on the back respectively.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich im Nachfolgenden anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigtFurther Advantages and features of the invention will become apparent below with the attached Drawing. It shows
Besonders geeignete Verfahren sind:
- – Die Bildung von Mikroporen in n- und p-Silizium. Verfahren zur Erzeugung dieser Mikroporen sind sehr gut bekannt und in zahlreichen Arbeiten ausführlich beschrieben.
- – Die Bildung feinporöser Schichten (Mischung von Mikro und Mesoporen), der sogenannten „kristallographischen" Poren in III–V Halbleitern.
- - The formation of micropores in n- and p-silicon. Methods for producing these micropores are well known and described in detail in numerous papers.
- - The formation of fine-porous layers (mixture of micro and mesopores), the so-called "crystallographic" pores in III-V semiconductors.
In
allen Fällen
wird die Opferschicht elektrochemisch erzeugt. Der Prozess stoppt
beim Erreichen der primären
Poren; allenfalls wird die Opferschicht noch langsam zwischen den
Primärporen weiterwachsen
(siehe
Nach Entfernung der Opferschicht bleibt stets nur noch eine sehr dünne, ungeöffnete Schicht zurück, die nun sehr leicht und schnell mit einer kurzen Plasmaätzbehandlung entfernt werden kann; alternativ kann auch rein chemisches Ätzen in einer Lösung mit sehr geringer Ätzrate (und dadurch sehr geringem Angriff der Primärporen) durchgeführt werden oder es ist sogar möglich, auf einfachst-mechanischem Weg mit einem Druckluftstoß die Schicht abzuheben.To Removal of the sacrificial layer is always left only a very thin, unopened layer, the now very light and fast with a short plasma etching treatment can be removed; Alternatively, purely chemical etching in a solution with very low etching rate (and thus very little attack of the primary pores) or it is even possible in the simplest mechanical way with a blast of compressed air the layer withdraw.
Zur selektiven Entfernung der Opferschichtporen können verschiedene Methoden verwendet werden, insbesondere bietet sich an:
- – Selektive Ätzung der hochporösen Opferschicht. Im Falle von Mikroporen in Si lasst sich dies schon mit H2O2 erreichen; weiterhin können aber auch KOH oder sogenanntes Defektätzen verwendet werden. Grundsätzlich sind alle Ätzlösungen verwendbar, die bei Volumen-Si nur sehr schwachen Abtrag zeigen.
- – Elektrochemische Ablösung der gesamten Opferschicht nachdem die notwendige Dicke erreicht ist. Dies lässt sich im Falle von Mikroporen in Si z.B. durch einen kurzen Strompuls erreichen.
- – Plasmaätzung; die Selektivität ist durch die in porösen Materialien sehr viel höhere Ätzrate bedingt.
- – Photo(elektro)chemisches Rückätzen; in n-Typ Halbleitern muß für eine elektrochemische Ätzung die Konzentration der Löcher an der Grenzfläche Halbleiter – Elektrolyt durch spezielle Maßnahmen um viele Größenordnungen erhöht werden. Lawinendurchbruch durch große elektrische Feldstärken ist eine mögliche Methode, Löchergeneration durch Beleuchtung ist eine andere. Beleuchtung der Vorder- oder Rückseite wird auch in vielen Fällen verwendet.
- Selective etching of the highly porous sacrificial layer. In the case of micropores in Si, this can already be achieved with H 2 O 2 ; furthermore, however, it is also possible to use KOH or so-called defect etching become. Basically, all etching solutions can be used, which show only very weak removal in volume Si.
- - Electrochemical detachment of the entire sacrificial layer after the necessary thickness is reached. This can be achieved in the case of micropores in Si, for example by a short current pulse.
- - Plasma etching; the selectivity is due to the much higher etching rate in porous materials.
- - Photo (electro) chemical etching back; In n-type semiconductors, for electrochemical etching, the concentration of holes at the semiconductor-electrolyte interface must be increased many orders of magnitude by special measures. Avalanche breakdown due to large electric field strengths is one possible method, hole generation by illumination is another. Lighting the front or back is also used in many cases.
Ein Vorteil der Beleuchtung im Sinne der Erfindung ist die Möglichkeit, Löcher nur in unmittelbarere Nähe der zu ätzenden Fläche zu erzeugen, was sowohl die zur Ätzung notwendigen Löcher zur Verfügung stellt, vor allem jedoch aufgrund der Ladungskonzentration eine induzierte Photospannung an der Oberfläche aufbaut, die je nach Umständen ausreicht, um eine photoelektrochemische Reaktion zur Bildung von mikroporösem Si zu erlauben. Dadurch kann die Auflösungsreaktion auf die beleuchtete Schicht (Seite) beschränkt werden. Im Sinne der Erfindung sind folgende photochemische Verfahren einsetzbar:
- – Elektropolieren der Rückseite für alle n-Typ Halbleiter. Der Polierstrom wird dabei durch eine geeignete Beleuchtung der Rückseite unmittelbar an der Rückseite erzeugt. Bei Erreichen der Primärporenfront wird dadurch vermieden, dass wie bei einer rein chemischen Ätzung jetzt sofort die Porenzwischenräume sehr schnell aufgelöst werden. Wiederum wird das Erreichen der Primärporen im äußeren Stromkreis durch Parameteränderungen signalisiert, so dass (im Gegensatz zur rein chemischen Ätzung) eine Endpunktserkennung möglich ist.
- – Rein photochemische Ätzung, getrieben nur durch die beleuchtungsinduzierte Photospannung in einer geeigneten Ätzlösung. Dieses Verfahren bietet sich schon bei der Ätzung der Vorderseite, insbesondere aber bei der Ätzung der zweiten Flachseite (Rückseite) an.
- - Electropolishing the back for all n-type semiconductors. The polishing current is generated by a suitable illumination of the back directly to the back. When the primary pore front is reached, it is avoided that, as in the case of a purely chemical etching, the pore spaces are now dissolved very quickly. Again, the achievement of the primary pores in the external circuit is signaled by parameter changes, so that (in contrast to the purely chemical etching) an end point detection is possible.
- - Purely photochemical etching, driven only by the illumination-induced photovoltage in a suitable etching solution. This method is already suitable for the etching of the front side, but especially for the etching of the second flat side (rear side).
Zur Herstellung von Membranen mit durchgängigen Poren aus Halbleitermaterialien unter elektrochemischer Ätzung von zunächst Makroporen an einer Flachseite eines im wesentlichen flächigen Halbleiters ein einseitigporöses Werkstück geschaffen, daß da es nicht mechanisch bearbeitet werden kann, nur mit dem Kunstgriff von der gegenüberliegenden Flachseite des Halbleiters Mikroporen mit kleinerem Durchmesser als die Makroporen der ersten Flachseite zu ätzen bearbeitbar wird. Dabei muß wenigstens ein im Inneren des Halbleiters zwischen den Poren der Vorder- und Rückseite liegender Schichtbereich im wesentlichen intakt verbleiben. Durchschläge würden sofort die Strukturen der ersten Seite zerstören.to Production of membranes with continuous pores made of semiconductor materials under electrochemical etching from first Macropores on a flat side of a substantially flat semiconductor a one-sided porous workpiece created that there it can not be machined mechanically, only with the artifice from the opposite Flat side of semiconductor micropores with smaller diameter as the macropores of the first flat side becomes machinable. there at least one inside the semiconductor between the pores of the front and back lying layer region remain substantially intact. Punches would be instant destroy the structures of the first page.
Beim Ätzen an der zweiten Flachseite sollten insbesondere Bereiche um die Spitzen der von der ersten Seitenfläche geätzten Makroporen von den von der zweiten Flachseite geätzten Mikroporen undurchdrungen verbleiben. Es ist dabei durchaus gewollt, daß die Mikroporen in das zwischen den Makroporen der anderen Seite verbleibende intakte Gebiet eindringen.When etching on The second flat side should especially areas around the tips the one from the first side etched Macropores from the micropores etched from the second flat side are impenetrable remain. It is quite deliberate that the micropores in between penetrate the intact area remaining on the macropores of the other side.
Während des Ätzens kann eine Endpunkterkennung für das Ätzen über eine Kontrolle der Kontaktierung der Poren zwischen Vorder- und Rückseite durch Überwachung des Potentials des Elektrolyten erfolgt.During the etching can an endpoint detection for the etching over one Control of the contact between the pores between front and back by monitoring the potential of the electrolyte takes place.
Vorteilhaft ist insbesondere, daß die Konzentration der Löcher an der Grenzfläche Halbleiter – Elektrolyt durch Lawinendurchbruch mittels hoher elektrischer Feldstärken erhöht ist. Dies erlaubt schnellere Herstellung in Großserie.Advantageous is in particular that the Concentration of the holes at the interface Semiconductor - electrolyte is increased by avalanche breakdown by means of high electric field strengths. This allows faster production in mass production.
Schließlich kann die sich von der Rückseite ausbreitende von Mikroporen durchdrungene Schicht in einem weiteren Schritt elektrochemisch abgetragen werden und anschließend die verbleibende, mit Raumladungsträgern im Bereich der Spitzen der Makroporen versehene Schicht durch einen schnellen Plasmaätz-Schritt unter hohem Materialabtrag abgetragen werden.Finally, can the spreading from the back microporous layer penetrated electrochemically in a further step be removed and then the remaining, with space carriers in the area of the tips the macroporous layer provided by a rapid plasma etching step be removed under high material removal.
Da, wie schon erwähnt, die für die Ätzung lediglich einer Flachseite nötigen Ladungsträger und/oder auch die notwendige elektrochemische Ätzspannung durch Beleuchtung der Rückseite zur Verfügung gestellt werden, kann einfach seitenselektiv geätzt werden.There, as already mentioned, the for the etching only a flat side necessary Charge carriers and / or also the necessary electrochemical etching voltage through illumination the back to disposal can be easily etched by the partselectively.
Claims (5)
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Publications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US7692926B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-04-06 | Progressive Cooling Solutions, Inc. | Integrated thermal systems |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820756C1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-11 | Siemens Ag | Perforated workpiece especially an optical or mechanical filter with micron or sub-micron size pores |
| DE10014723A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Juergen Carstensen | Device for producing three dimensional photonic crystals made from silicon comprises producing a two dimensional photonic macrophotonic macropore crystals with built-in defects, and etching a microporous sequence of layers |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820756C1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-11 | Siemens Ag | Perforated workpiece especially an optical or mechanical filter with micron or sub-micron size pores |
| DE10014723A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Juergen Carstensen | Device for producing three dimensional photonic crystals made from silicon comprises producing a two dimensional photonic macrophotonic macropore crystals with built-in defects, and etching a microporous sequence of layers |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| H. Föll et al.: "Formation and application of porous silicon", in: Materials Science and En- gineering R, 2002, Vol. 39, S. 93-141 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692926B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-04-06 | Progressive Cooling Solutions, Inc. | Integrated thermal systems |
| US7705342B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-04-27 | University Of Cincinnati | Porous semiconductor-based evaporator having porous and non-porous regions, the porous regions having through-holes |
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| US7723760B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-05-25 | University Of Cincinnati | Semiconductor-based porous structure enabled by capillary force |
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