Metal-assisted chemical etching of silicon: A review

Advanced Materials

Volumn 23, Issue 2, 2011, Pages 285-308

  Huang, Zhipeng ^a,b   Geyer, Nadine ^a   Werner, Peter ^a   De Boor, Johannes ^a   Gösele, Ulrich ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUTE OF MICROSTRUCTURE PHYSICS   (Germany)

^b JIANGSU UNIVERSITY   (China)

Author keywords

metal assisted chemical etching; nanostructures; nanowires; semiconductors; silicon

Indexed keywords

ANODIC ALUMINUM OXIDE; DOPING LEVELS; INTERFERENCE LITHOGRAPHY; INTRINSIC PROPERTY; ISOTROPIC ETCHING; METAL-ASSISTED CHEMICAL ETCHING; NANO SPHERE LITHOGRAPHY; NOBLE METALS; POTENTIAL APPLICATIONS; SEMICONDUCTORS; SI NANOSTRUCTURES; SILICON SUBSTRATES; TEMPLATE-BASED;

METALS; NANOWIRES; PRECIOUS METALS; SEMICONDUCTING SILICON COMPOUNDS; SEMICONDUCTOR DOPING;

ANISOTROPIC ETCHING;

METAL; SILICON;

CHEMISTRY; ILLUMINATION; METHODOLOGY; NANOTECHNOLOGY; REVIEW; SEMICONDUCTOR; TEMPERATURE;

LIGHTING; METALS; NANOTECHNOLOGY; SEMICONDUCTORS; SILICON; TEMPERATURE;

EID: 78650811764     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201001784     Document Type: Review

References (121)

1. V. Schmidt, H. Riel, S. Senz, S. Karg, W. Riess, U. Gösele, Small 2005, 2, 85.
2. J. Goldberger, A. I. Hochbaum, R. Fan, P. Yang, Nano Lett. 2006, 6, 973
3. B. Tian, X. Zheng, T. J. Kempa, Y. Fang, N. Yu, G. Yu, J. Huang, C. M. Lieber, Nature 2007, 449, 885.
4. K. Q. Peng, Y. Xu, Y. Wu, Y. J. Yan, S. T. Lee, J. Zhu, Small 2005, 1, 1062.
5. H. Fang, X. D. Li, S. Song, Y. Xu, J. Zhu, Nanotechnology 2008, 19, 255703
6. E. C. Garnett, P. D. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9224.
7. K. Q. Peng, X. Wang, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 163103.
8. Y. J. Hwang, A. Boukai, P. D. Yang, Nano Lett. 2009, 9, 410.
9. V. Sivakov, G. Andra, A. Gawlik, A. Berger, J. Plentz, F. Falk, S. H. Christiansen, Nano Lett. 2009, 9, 1549.
10. C. K. Chan, H. L. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X. F. Zhang, R. A. Huggins, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 31.
11. K. Peng, J. Jie, W. Zhang, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 033105
12. Y. Cui, Q. Wei, H. Park, C. M. Lieber, Science 2001, 293, 1289.
13. F. Patolsky, G. Zheng, C. M. Lieber, Nat. Protoc. 2006, 1, 1711.
14. A. K. Buin, A. Verma, A. Svizhenko, M. P. Anantram, Nano Lett. 2008, 8, 760.
15. K. H. Hong, J. Kim, S. H. Lee, J. K. Shin, Nano Lett. 2008, 8, 1335.
16. S. G. Cloutier, C. H. Hsu, P. A. Kossyrev, J. Xu, Adv. Mater. 2006, 18, 841.
17. D. M. Lyons, K. M. Ryan, M. A. Morris, J. D. Holmes, Nano Lett. 2002, 2, 811.
18. D. D. D. Ma, C. S. Lee, F. C. K. Au, S. Y. Tong, S. T. Lee, Science 2003, 299, 1874.
19. V. Schmidt, S. Senz, U. Gosele, Nano Lett. 2005, 5, 931.
20. Z. Huang, T. Shimizu, S. Senz, Z. Zhang, N. Geyer, U. Gösele, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 10683.
21. Z. P. Huang, T. Shimizu, S. Senz, Z. Zhang, X. X. Zhang, W. Lee, N. Geyer, U. Gösele, Nano Lett. 2009, 9, 2519.
22. W. K. Choi, T. H. Liew, M. K. Dawood, Nano Lett. 2008, 8, 3799.
23. J. de Boor, N. Geyer, J. V. Wittemann, U. Gösele, V. Schmidt, Nanotechnology 2010, 21, 095302.
24. V. Lehmann, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 2836.
25. P. Kleimann, X. Badel, J. Linnros, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 183108.
26. A. I. Hochbaum, R. K. Chen, R. D. Delgado, W. J. Liang, E. C. Garnett, M. Najarian, A. Majumdar, P. D. Yang, Nature 2008, 451, 163.
27. B. H. Zhang, H. S. Wang, L. H. Lu, K. L. Ai, G. Zhang, X. L. Cheng, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2348.
28. M. L. Zhang, C. Q. Yi, X. Fan, K. Q. Peng, N. B. Wong, M. S. Yang, R. Q. Zhang, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 043116.
29. M. W. Cao, X. Y. Song, J. Zhai, J. B. Wang, Y. L. Wang, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13072.
30. F. Shi, Y. Y. Song, H. Niu, X. H. Xia, Z. Q. Wang, X. Zhang, Chem. Mater. 2006, 18, 1365.
31. Y. Xiu, L. Zhu, D. W. Hess, C. P. Wong, Nano Lett. 2007, 7, 3388.
32. D. Dimova Malinovska, M. Sendova Vassileva, N. Tzenov, M. Kamenova, Thin Solid Films 1997, 297, 9.
33. X. Li, P. W. Bohn, Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 2572.
34. K. Tsujino, M. Matsumura, Electrochem. Solid St. Lett. 2005, 8, C193.
35. S. Chattopadhyay, X. L. Li, P. W. Bohn, J. App. Phys. 2002, 91, 6134.
36. K. Q. Peng, H. Fang, J. J. Hu, Y. Wu, J. Zhu, Y. J. Yan, S. Lee, Chem.-Eur. J. 2006, 12, 7942.
37. C. Y. Chen, C. S. Wu, C. J. Chou, T. J. Yen, Adv. Mater. 2008, 20, 3811.
38. C. L. Lee, K. Tsujino, Y. Kanda, S. Ikeda, M. Matsumura, J. Mater. Chem. 2008, 18, 1015.
39. C. Chartier, S. Bastide, C. Levy-Clement, Electrochimica Acta 2008, 53, 5509.
40. K. Peng, A. Lu, R. Zhang, S. T. Lee, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3026.
41. M. L. Zhang, K. Q. Peng, X. Fan, J. S. Jie, R. Q. Zhang, S. T. Lee, N. B. Wong, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4444.
42. T. Unagami, J. Electrochem. Soc. 1980, 127, 476.
43. E. S. Kooij, K. Butter, J. J. Kelly, Electrochem. Solid St. Lett. 1999, 2, 178.
44. Y. Harada, X. L. Li, P. W. Bohn, R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8709.
45. S. Yae, Y. Kawamoto, H. Tanaka, N. Fukumuro, H. Matsuda, Electrochem. Commun. 2003, 5, 632.
46. K. Q. Peng, Y. J. Yan, S. P. Gao, J. Zhu, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 127.
47. T. Hadjersi, Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 4156.
48. K. Tsujino, M. Matsumura, Electrochimica Acta 2007, 53, 28.
49. X. H. Xia, C. M. A. Ashruf, P. J. French, J. J. Kelly, Chem. Mater. 2000, 12, 1671.
50. K. Q. Peng, Y. Wu, H. Fang, X. Y. Zhong, Y. Xu, J. Zhu, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2737.
51. K. Q. Peng, J. J. Hu, Y. J. Yan, Y. Wu, H. Fang, Y. Xu, S. T. Lee, J. Zhu, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 387.
52. H. Asoh, S. Sakamoto, S. Ono, J. Colloid Interface Sci. 2007, 316, 547.
53. S. Ono, A. Oide, H. Asoh, Electrochim. Acta 2007, 52, 2898.
54. D. R. Turner, J. Electrochem. Soc. 1960, 107, 810.
55. T. Hadjersi, N. Gabouze, E. S. Kooij, A. Zinine, A. Ababou, W. Chergui, H. Cheraga, S. Belhousse, A. Djeghri, Thin Solid Films 2004, 459, 271.
56. S. Cruz, A. Honig-dOrville, J. Muller, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, C418.
57. K. Tsujino, M. Matsumura, Adv. Mater. 2005, 17, 1045.
58. Q. W. Chen, X. J. Li, Y. H. Zhang, High Pressure Res. 2001, 20, 1.
59. M. Nahidi, K. W. Kolasinski, J. Electrochem. Soc. 2006, 153, C19.
60. K. S. Nahm, Y. H. Seo, H. J. Lee, J. App. Phys. 1997, 81, 2418.
61. Y. H. Seo, K. S. Nahm, K. B. Lee, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 1453.
62. V. Lehmann, Electrochemistry of Silicon: Instrumentation, Science, Materials, and Applications, Wiley-VCH, 2002.
63. J. C. Huang, R. K. Sen, E. Yeager, J. Electrochem. Soc. 1979, 126, 786.
64. S. Gottesfeld, I. D. Raistrick, S. Srinivasan, J. Electrochem. Soc. 1987, 134, 1455.
65. Y. J. Li, R. Lenigk, X. Z. Wu, B. Gruendig, S. J. Dong, R. Renneberg, Electroanalysis 1998, 10, 671.
66. X. H. Cai, K. Kalcher, G. Kolbl, C. Neuhold, W. Diewald, B. Ogorevc, Electroanalyis 1995, 7, 340.
67. R. Zeis, T. Lei, K. Sieradzki, J. Snyder, J. Erlebacher, J. Catal. 2008, 253, 132.
68. G. Flatgen, S. Wasle, M. Lubke, C. Eickes, G. Radhakrishnan, K. Doblhofer, G. Ertl, Electrochim. Acta 1999, 44, 4499.
69. A. Hiraki, M-A. Nicolet, J. W. Mayer, Appl. Phys. Lett. 1971, 18, 178.
70. A. Cros, J. Derrien, F. Salvan, Surf. Sci. 1981, 110, 471.
71. T. Xie, V. Schmidt, E. Pippel, S. Senz, U. Gösele, Small 2008, 4, 64.
72. P. Werner, C. C. Buttner, L. Schubert, G. Gerth, N. D. Zakarov, U. Gosele, Int. J. Mater. Res. 2007, 98, 1066.
73. C. C. Buttner, N. D. Zakharov, E. Pippel, U. Gosele, P. Werner, Semicond. Sci. Technol. 2008, 23.
74. H. Fang, Y. Wu, J. H. Zhao, J. Zhu, Nanotechnology 2006, 17, 3768.
75. Z. P. Huang, Y. Wu, H. Fang, N. Deng, T. L. Ren, J. Zhu, Nanotechnology 2006, 17, 1476.
76. Z. P. Huang, H. Fang, J. Zhu, Adv. Mater. 2007, 19, 744.
77. Z. P. Huang, X. X. Zhang, M. Reiche, L. F. Liu, W. Lee, T. Shimizu, S. Senz, U. Gosele, Nano Lett. 2008, 8, 3046.
78. S. W. Chang, V. P. Chuang, S. T. Boles, C. A. Ross, C. V. Thompson, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2495.
79. S. Chattopadhyay, P. W. Bohn, J. App. Phys. 2004, 96, 6888.
80. Y. H. Ogata, K. Kobayashi, M. Motoyama, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2006, 10, 163.
81. K. Q. Peng, J. Zhu, J. Electroanal. Chem. 2003, 558, 35.
82. Y. Y. Song, Z. D. Gao, J. J. Kelly, X. H. Xia, Electrochem. Solid St. 2005, 8, C148.
83. T. Qiu, X. L. Wu, G. G. Siu, P. K. Chu, J. Electron. Mater. 2006, 35, 1879.
84. K. Q. Peng, J. Zhu, Electrochim. Acta 2004, 49, 2563.
85. T. Qiu, X. L. Wu, Y. F. Mei, G. J. Wan, P. K. Chu, G. G. Siu, J. Cryst. Growth 2005, 277, 143.
86. T. Selvaraju, R. Ramaraj, J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 321.
87. S. You, M. Choi, J. Aerosol Sci. 2007, 38, 1140.
88. J. P. Sullivan, R. T. Tung, M. R. Pinto, W. R. Graham, J. Appl. Phys. 1991, 70, 7403.
89. K. Q. Peng, Z. P. Huang, J. Zhu, Adv. Mater. 2004, 16, 73.
90. K. Q. Peng, Y. J. Yan, S. P. Gao, J. Zhu, Adv. Mater. 2002, 14, 1164.
91. L. Koker, A. Wellner, P. A. J. Sherratt, R. Neuendorf, K. W. Kolasinski, J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4424.
92. J. Frayret, A. Castetbon, G. Trouve, M. Potin-Gautier, Chem. Phys. Lett. 2006, 427, 356.
93. S. L. Cheng, C. H. Chung, H. C. Lee, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, D711.
94. K. Q. Peng, M. L. Zhang, A. J. Lu, N. B. Wong, R. Q. Zhang, S. T. Lee, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 163123
95. Y. M. Yang, P. K. Chu, Z. W. Wu, S. H. Pu, T. F. Hung, K. F. Huo, G. X. Qian, W. J. Zhang, X. L. Wu, Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 5648.
96. H. Morinaga, M. Suyama, T. Ohmi, J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 2834.
97. X. H. Xia, C. M. A. Ashruf, P. J. French, J. Rappich, J. J. Kelly, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5722.
98. X. G. Zhang, Electrochemistry of Silicon and Its Oxide., Kluwer Academic/Plenum Publisher, New York 2001.
99. P. M. M. C. Bressers, J. J. Kelly, J. G. E. Gardeniers, M. Elwenspoek, J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1744.
100. M. Schade, N. Geyer, B. Fuhrmann, F. Heyroth, H. S. Leipner, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2009, 95, 325.
101. A. I. Hochbaum, D. Gargas, Y. J. Hwang, P. Yang, Nano Lett. 2009, 9, 3550.
102. X. Wang, K. L. Pey, W. K. Choi, C. K. F. Ho, E. Fitzgerald, D. Antoniadis, Electrochem. Solid St. Lett. 2009, 12, K37.
103. N. Geyer, Z. Huang, B. Fuhrmann, S. Grimm, M. Reiche, T.-K. Nguyen-Duc, J. de Boor, H. S. Leipner, P. Werner, U. Gösele, Nano Lett. 2009, 9, 3106.
104. H. Asoh, F. Arai, S. Ono, Electrochem. Commun. 2007, 9, 535.
105. K. Zhu, T. B. Vinzant, N. R. Neale, A. J. Frank, Nano Lett 2007, 7, 3739.
106. Y. Q. Liang, C. G. Zhen, D. C. Zou, D. S. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16338.
107. H. Masuda, K. Fukuda, Science 1995, 268, 1466.
108. A. P. Li, F. Muller, A. Birner, K. Nielsch, U. Gosele, J. App. Phys. 1998, 84, 6023.
109. Y. Lei, W. K. Chim, Chem. Mater. 2005, 17, 580.
110. R. C. Rossi, M. X. Tan, N. S. Lewis, Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 2698.
111. J. M. Heck, C. G. Keller, A. E. Franke, L. Muller, T.-J. King, R. T. Howe, " High Aspect Ratio Polysilicon-Germanium Microstructures ", presented at Proc. 10th Int. Conf. on Solid-State Sensors and Actuators, Sendai, Japan, 1999.
112. M. Aizawa, A. M. Cooper, M. Malac, J. M. Buriak, Nano Lett. 2005, 5, 815.
113. Y. Yasukawa, H. Asoh, S. Ono, Electrochem. Commun. 2008, 10, 757.
114. Y. Yasukawa, H. Asoh, S. Ono, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, H777.
115. X. L. Li, K. Y.-W., P. W. Bohn, I. Adesida, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 980.
116. D. J. Diaz, T. L. Williamson, I. Adesida, P. W. Bohn, R. J. Molnar, J. Vac. Sci. Technol., B 2002, 20, 2375.
117. D. J. Diaz, T. L. Williamson, I. Adesida, P. W. Bohn, R. J. Molnar, J. Appl. Phys. 2003, 94, 7526.
118. T. L. Rittenhouse, P. W. Bohn, I. Adesida, Solid State Commun 2003, 126, 245.
119. K. Tsujino, M. Matsumura, Y. Nishimoto, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 100.
120. Y. J. Yang, G. W. Meng, X. Y. Liu, L. D. Zhang, Z. Hu, C. Y. He, Y. M. Hu, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20126.
121. C. X. Zhang, P. Chen, J. Liu, Y. H. Zhang, W. Shen, H. L. Xu, Y. Tang, Chem. Commun. 2008, 3290.