DE69231985T2

DE69231985T2 - Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Gold-Filmes

Info

Publication number: DE69231985T2
Application number: DE69231985T
Authority: DE
Inventors: Ken Eguchi; Tsutomu Ikeda; Hideo Kato; Haruki Kawada; Masahiko Miyamoto; Taichi Sugimoto; Toshihiko Takeda; Kiyoshi Takimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2012-05-09
Also published as: ATE204099T1; US5320703A; DE69231985D1; EP0513693A1; EP0513693B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines kristallinen Goldfilms und insbesondere auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Goldkristallen, der für die Herstellung von elektronischen Vorrichtungen, optischen Vorrichtungen, piezoelektrischen Vorrichtungen usw. für integrierte Schaltungen im Halbleiterbereich, für optische integrierte Schaltungen, magnetischen Schaltungen, usw. oder zur Herstellung von Elektronen emittierenden Vorrichtungen, Elektroden für Aufzeichnungsmedien usw. geeignet ist.

Verwandter Stand der Technik

Vormals wurden Dünnfilme aus Gold weitgehend zur Verzierung von Accessoires wie etwa Armbänder für Uhren usw., für Leitungsnetze oder für Elektroden auf dem Gebiet von dicken Filmen, wie etwa Bleirahmen, HIC, usw., oder in Dünnfilmleitungsnetzen für GaAs-Halbleiter eingesetzt. Kürzlich kam es bei der Elektromigration von Al-Leitungsnetzen zu einem ernsthaften Problem aufgrund der Anforderungen für eine höhere Dichte von Si- Halbleitervorrichtungen. Somit wurde Gold, da es ein Schwermetall ist, als ein vielversprechendes Leitungsnetzmaterial betrachtet. Insbesondere war ein Dünnfilm aus Goldkristallen gefragt, der eine Gruppe von Monokristallen mit großen Korngrößen umfasste, und welcher eine ausgezeichnete Anti-Elektromigrations- und Anti-Korrosionseigenschaft, einen geringen Widerstand, eine gute Anti-Schmelzeigenschaft, usw. aufwies.
Aus diesem Hintergrund wurden Versuche zur Entwicklung eines Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen durchgeführt. Ein Dampfabscheidungsverfahren im Vakuum, ein CVD-Verfahren, ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren und ein nicht elektronisches Abscheidungsverfahren sind als Verfahren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Goldkristallen auf einem Substrat bekannt.
Das Dampfabscheidungsverfahren im Vakuum umfasst das Erwärmen eines Substrats aus Si, SiO&sub2;, SiN, GaAs, Saphir, Cr, Ti oder Cu auf eine Temperatur von 500 bis 700ºC mittels eines Elektronenstrahls oder Widerstandserwärmung und dann das Einführen von Gold dazu, das in Dampfphase vorliegt, im Vakuum von gewöhnlicher Weise nicht mehr als. 106 Torr, um dadurch das Gold auf dem Substrat abzuscheiden. Es wurde berichtet, dass Monokristalle aus Gold mit solch großen Korngrößen von einigen 10 um auf Mika durch das Dampfabscheidungsverfahren im Vakuum erzeugt werden können (Dennis J. Trevor et al.: Physical Review Letters Vol. 162, No. 8, 20. Feb. 1989).
Es wurde ebenso berichtet, dass ein polykristalliner Dünnfilm aus Gold auf Si mittels einem heißen CVD- Verfahren und einem PECVD-Verfahren erzeugt werden kann (N. Misawa et al.: Nr. 37 Symposium on Semiconductor- Integrated Circuit Technology, 7. Dez. 1989).
Das elektrolytische Abscheidungsverfahren und das nicht elektronische Abscheidungsverfahren sind alte Verfahren, die zur Erzeugung von verzierenden Dünnfilmen aus Gold oder Abscheidungen auf Bleirahmen verwendet werden und umfassen das Erzeugen einer Schicht aus Gold, Kupfer oder Nickel auf der Oberfläche eines Substrats im voraus und darauf dann das Erzeugen eines Dünnfilms aus Gold.
Weiterhin ist in den japanischen Patentanmeldungen Kokai (Offenglegungsschriften) mit den Nrn. JP-A-56-38 406 und JP-A-55-54 509 eine Technik zur Abscheidung von Goldpulver für eine elektroleitfähige Goldpaste in einem suspendierten Zustand in einem System durch Verwendung eines Phänomens der Goldübersättigung in der Lösung aufgrund der Zersetzung von Goldkomplexen offenbart.
Gemäß dem Dampfabscheidungsverfahren im Vakuum und dem CVD-Verfahren kann ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit großen Korngrößen zusammensetzt, auf einem inerten Substrat aus Mika oder hochorientiertem Graphit erzeugt werden, aber auf einem Halbleitermaterial aus Si oder GaAs oder auf Keramiken aus SiO&sub2;, SiN oder Al&sub2;O&sub3; wird nur ein Dünnfilm, der sich aus einer Gruppe aus Monokristallen mit Korngrößen im Submikrometerbereich zusammensetzt, oder ein polykristalliner Film aus Gold erzeugt.
Weiterhin benötigen das Dampfabscheidungsverfahren im Vakuum und das CVD-Verfahren eine erhöhte Substrattemperatur und somit besitzen die Vorrichtungen, die nicht bei einer erhöhten Temperatur angeordnet werden können, viele Einschränkungen. Zum Beispiel wird bei der Erzeugung eines Dünnfilms aus Gold auf Si eine Au-Si- Legierung durch Schmelzen erzeugt und somit kann die Substrattemperatur niemals über der eutektischen Temperatur von 363ºC liegen.
Gemäß dem elektrolytischen Abscheidungsverfahren und dem nicht elektronischen Abscheidungsverfahren wird nur ein polykristalliner Film und kein monokristalliner Film erhalten, und es ist notwendig, eine Vorrichtung aus Gold, Kupfer oder Nickel auf der elektroleitfähigen Oberfläche zu erzeugen.
Die in den vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldungen Kokai (Offenlegungsschriften) mit den Nrn. JP-A-56-38 406 und JP-A-55-54 509 offenbarten Verfahren zielen nur auf die Erzeugung von Gold in einem pulvrigen Zustand ab und es gibt nirgendwo eine Lehre oder einen Vorschlag für die Erzeugung von Gold in einem Filmzustand auf einem gewünschten Substrat.
Die EP-A-0 219 788 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Gold auf einem Substrat, in dem eine wässrige Lösung für eine nicht elektronische Goldabscheidung, die ein Halogenaurat (z. B. NaAuI&sub4;) und eine Thiosulfatmischung enthält, eingesetzt wird. Die wässrige Lösung für die nicht elektronische Goldabscheidung umfasst des weiteren ein Reduktionsmittel ein pH-Einstellmittel bzw. einen pH-Puffer und ein Stabilisierungsmittel. In dieser Lösung zur Goldabscheidung wird ein Thiosulfato-Gold(I)-Komplex erzeugt, welcher das Gold für die Abscheidung auf der Substratoberfläche zur Verfügung stellt.
Somit hat die Erzeugung von Filmen aus Goldkristallen, die Monokristalle einschließen, und welche für elektronische Vorrichtungen, optische Vorrichtungen usw. anwendbar sind, auf einem Substrat bei einer niedrigen Temperatur noch weiteren Spielraum für Verbesserungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die technischen Probleme aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Erzeugung von Goldkristallen in einem Filmzustand auf einem Substrat bei einer niedrigen Temperatur vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Goldkristallen vorzusehen, welche einen Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit großen Korngrößen zusammensetzt, der ausgezeichnete Anti- Elektromigrations-, Anti-Korrosions- und Anti- Schmelzeigenschaften und einen geringen Widerstand aufweist, auf einem Substrat aus Keramiken oder einem Halbleiter unter atmosphärischem Druck bei einer niedrigen Temperatur, die nahe bei der gewöhnlichen Temperatur liegt, und ohne Verwendung eines speziellen Gerätes erzeugt werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur selektiven Erzeugung eines Films aus Goldkristallen hinsichtlich der Unterschiede der Materialien oder Zusammensetzungen, die eine Substratoberfläche aufbauen, vorzusehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A bis 1D sind schematische Ansichten, die jeweils eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 2A bis 2C sind schematische Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 3A und 3B sind schematische Ansichten, die jeweils eine andere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 4A und 4B sind schematische Ansichten, die jeweils noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 5A und 5B sind schematische Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die jeweils eine noch weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 7A bis 7D sind schematische Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 8A bis 8C sind schematische Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 9A und 9B sind schematische Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines Films aus Goldkristallen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es ist ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Goldkristallen vorzusehen, wie es in dem angehängten Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung sind in den angehängten abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Dünnfilm aus Goldkristallen bei atmosphärischem Druck und einer Temperatur, die nahe bei der gewöhnlichen Temperatur liegt, ohne Verwendung irgendeines speziellen Gerätes durch eine Zersetzungsbehandlung eines Goldkomplexes erzeugt werden, um dadurch das Gold in einer Lösung auf einen übersättigten Zustand zu überführen. Weiterhin kann ein Goldkristall selektiv auf einem Substrat erzeugt werden und ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen zusammensetzt und der eine sehr glatte Oberfläche aufweist, kann durch die Auswahl der gelösten Spezies des zu wachsenden Systems erhalten werden.
Die Korngröße der Kristalle kann durch die Auswahl der Spezies des Substratoberflächenmaterials und der Goldkomplexe eingestellt werden oder kann durch die Konzentration der Spezies zum Ätzen, die auf die Substratmaterialien einwirkt, eingestellt werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Dünnfilm aus Goldkristallen ist durch die Einstellung auf die (111)-Orientierung gekennzeichnet. Somit kann selbst dann ein Dünnfilm erzeugt werden, wenn die Monokristalle eine große Korngröße aufgrund einer sehr hohen Wachstumsrate in der lateralen Richtung aufweisen. Im Falle einer Laminierung bzw. Schichtung eines piezoelektrischen Films auf einen Dünnfilm aus Goldkristallen kann eine sukzessive (111)-Orientierung aufrecht erhalten werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Dünnfilm aus Goldkristallen enthält Monokristalle mit großen Korngrößen, welche eine ausgezeichnete Anti- Elektromigrations-, Anti-Korrosions- und Anti- Schmelzeigenschaft aufweisen und einen geringen Widerstand aufweisen und somit als elektronische Vorrichtungen, optische Vorrichtungen und piezoelektronische Vorrichtungen in integrierten Schaltungen mit Halbleitern, optischen integrierten Schaltungen und magnetischen Schaltungen oder als elektronenemittierende Vorrichtungen und Elektroden für Aufzeichnungsmedien verwendet werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.

Ausführungsform 1-1

Eine Erläuterung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D abgegeben, in denen Goldkristalle auf einem SiO&sub2;-Substrat 101 aus einem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; mittels einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zersetzungsbehandlung erzeugt werden.
Als erstes werden Kaliumiodid und Iod in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige Iodlösung zu erzeugen, und dann wird Gold in die resultierende Lösung gegeben, um eine Goldkomplexlösung zu erzeugen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Es scheint, dass die resultierende Lösung I&sub3;&supmin; und K&spplus; neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Eine wässrige Iodlösung kann ebenso durch Auflösung von anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel von Ammoniumiodid, hergestellt werden. Eine alkoholische Iodlösung mit Alkohol als einem Lösungsmittel oder eine wässrige alkoholische Lösung mit einer Lösungsmittelmischung aus Alkohol und Wasser kann ebenso in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Menge des gelösten Golds hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab.
Dann wird die Oberfläche 102 des SiO&sub2;-Substrats 101 mit der Lösung in Kontakt gebracht und dann wird die Lösung auf 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponente zu fördern. Es scheint, dass in der Lösung der Zerfall aufgrund der Verdampfung von Iodkomponenten, die in einem I&sub3;&supmin;-Zustand vorkommen, und der nachfolgenden Dissoziation von I-Verbindungen aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung oder aufgrund der direkten Verdampfung von Iodkomponenten, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; in dem Komplex auftreten, voranschreitet und als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht.
Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung scheidet sich als statistische Keime 103 auf der Substratoberfläche ab (Fig. 1A). Es ist für das vorliegende Verfahren kennzeichnend, dass die Keime selbstkonform wachsen, während sie auf einer niedrigen Keimbildungsdichte gehalten werden.
Die Keimbildungsdichte hängt von den Spezies der Substratoberflächematerialien, den Komplexen, den Wachstumsbedingungen und insbesondere stark von den Substratoberflächenmaterialien ab.
Ungefähr 3 Minuten nach Beginn des Wachstums wachsen die Kristalle 103 auf Korngrößen von ungefähr 30 um (Fig. 1B). Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die so erzeugten Kristalle fehlstellenfreie Monokristalle mit (111)-Orientierung sind. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Wachstumsratenverhältnis von der Längsrichtung zu der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt.
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden und die gesamte Substratoberfläche zu bedecken. Somit kann ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe aus Monokristallen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 500 um zusammensetzt, erzeugt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.
Der in dieser Ausführungsform hergestellte Dünnfilm aus kristallinem Gold kann als ein Dünnfilmleitungsnetz, das sich aus einer Gruppe aus Goldmonokristallen zusammensetzt, durch Nassätzen oder Trockenätzen unter Einsatz eines Resists verwendet werden.

Ausführungsform 1-2

Eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem SiO&sub2;-Substrat 102 aus einem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; durch Verwendung eines Reduktionsmittels als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung ist nachstehend erklärt.
Eine Goldkomplexlösung, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält, wird auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1-1 hergestellt. Dann wird eine wässrige Lösung aus Na&sub2;SO&sub3; als ein Reduktionsmittel langsam zu der Goldkomplexlösung hinzugetropft, während die Lösung auf Raumtemperatur gehalten wird. Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Ionisierung von Iodkomponenten, die im 12- Zustand vorhanden sind, in 2I&supmin; und der nachfolgenden Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands in der Lösung voranschreitet, und als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime 103 werden statistisch auf der Substratoberfläche erzeugt (Fig. 1A). Es ist für das vorliegende Verfahren kennzeichnend, dass die Keime selbstkonform wachsen, während sie bei einer niedrigen Keimbildungsdichte gehalten werden.
Die Keimbildungsdichte hängt von den Spezies der Substratoberflächenmaterialien, den Komplexen, den Wachstumsbedingungen und insbesondere stark von den Substratöberflächenmaterialien ab. Wenn ein Reduktionsmittel als ein Mittel zur Zerfallbehandlung wie in dieser Ausführungsform verwendet wird, und wenn die Konzentration des Reduktionsmittels hoch ist, werden die Keime in der Lösung erzeugt und es kommt zu keiner Kristallbildung auf der Substratoberfläche oder es werden feine Polykristalle auf der Substratoberfläche erzeugt.
Ungefähr 3 Minuten nach Beginn des Wachstums wachsen die Kristalle 103 auf eine Korngröße von ungefähr 30 um (Fig. 1B). Die so erhaltenen Kristalle weisen ähnliche Kristallstrukturen und -formen wie die aus der Ausführungsform 1-1 auf.
Mit fortsetzendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden und die gesamte Substratoberfläche zu bedecken. Somit kann ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 200 um zusammensetzt, erzeugt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 1-3

Eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem SiO&sub2;-Substrat 101 aus [AuI&sub4;]&supmin; als einem Goldkomplex durch eine Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für die Zerfallbehandlung wird nachstehend erklärt.
Eine Goldkomplexlösung, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält, wird auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1-1 hergestellt. Dann wird die Oberfläche 102 des Si-Substrats 101 mit der Lösung in Kontakt gebracht und dann wird die Lösung auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
In der Lösung schreitet aufgrund der Verdampfung der Iodkomponenten, die in einem I&sub3;&supmin;-Zustand vorhanden sind, und der nachfolgenden Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands in der Lösung oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus den Komplexen, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden sind, voran, und als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime 103 werden statistisch auf der Substratoberfläche erzeugt (Fig. 1A).
Ungefähr 3 Minuten nach Beginn des Wachstums wachsen die Kristalle auf eine Korngröße von maximal ungefähr 10 um (Fig. 1B). Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die so erzeugten Kristalle fehlstellenfreie Monokristalle in einer dreieckigen und sechseckigen Form als dominante Formen und mit einer (111)-Orientierung sind. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt.
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden und die gesamte Substratoberfläche zu bedecken. Somit kann ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 25 um zusammensetzt, erzeugt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 1-4

Nachstehend wird eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem Si-Substrat aus [AuCl&sub4;]&supmin; als Goldkomplex durch Hinzugeben eines Reduktionsmittels als einem Mittel für die Zerfallbehandlung erläutert.
Als erstes wird Königswasser durch Vermischen von Salzsäure und Salpetersäure in einem Verhältnis von 3 : 1 von der ersteren in Bezug auf die letztere hergestellt. Gold wird in das Königswasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung, die [AuCl&sub4;]&supmin; enthält, zu erzeugen, wobei es scheint, dass die resultierende Lösung AuCl&sub3; NOCl, NOCl und Cl&sub2; neben dem Goldkomplex [AuCl&sub4;]&supmin; enthält.
Dann wird langsam eine wässrige NaOH-Lösung dazu hinzugetropft, während die Lösung bei Raumtemperatur gehalten wird. In der Lösung schreitet der Zerfall mit dem direkten Zerfall von [AuCl&sub4;]&supmin; voran, und somit wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime 103 werden statistisch auf der Substratoberfläche erzeugt (Fig. 1A).
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden und die gesamte Substratoberfläche zu bedecken, wodurch ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 4 um zusammensetzt, erzeugt werden kann.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Nitrosylchlorid eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 1-5

Eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem Ti-Substrat aus [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung wird erläutert.
Als erstes wird eine Goldkomplexlösung, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält, auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 hergestellt, dann wird die Oberfläche 102 eines 11- Substrats 101 in Kontakt mit der resultierenden Lösung gebracht und dann wird die Lösung auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um eine Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem I&sub3;&supmin;-Zustand vorhanden sind, und der nachfolgenden Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus dem Komplex, der in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden ist, voranschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime 103 werden statistisch auf der Substratoberfläche erzeugt (Fig. 1A)
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden, wodurch ein Dünnfilm aus kristallinem Gold die gesamte Substratoberfläche bedeckt. Somit kann ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 2 um zusammensetzt, erzeugt werden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.
Die Werte der durchschnittlichen Korngröße und der Keimbildungsdichte, die sich durch 1/(durchschnittliche Korngröße)2 ergibt, welche experimentell durch Variierung der Spezies des Substratoberflächenmaterials, der Komplexe und der Wachstumsbedingungen erhalten werden, sind in Tabelle 1 angegeben. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hängt die Keimbildungsdichte von der Spezies der Substratoberflächenmaterialien, den Komplexen, den Wachstumsbedingungen und insbesondere stark von den Spezies der Substratoberflächenmaterialien ab.

Ausführungsform 2-1

Nachstehend wird ein Verfahren zur selektiven Erzeugung von Goldkristallen unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2C erklärt. Das heißt, dass eine Ausführungsform zur Durchführung der vorliegenden Erfindung unter Einsatz einer Oberfläche, die sich aus Ti als einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, einer Oberfläche, die sich aus SiO&sub2; als einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung erläutert wird.
Als erstes wird ein Si-Wafer 201 getempert und ein thermisch oxidierter Film 205 aus SiO&sub2; wird auf der Si- Waferoberfläche erzeugt. Dann wird Ti auf dem gesamten oxidierten Film 205 dampfabgeschieden und die Dünnfilme 202 aus Ti, zum Beispiel Rechtecke mit 30 · 50 um, wurden in einem Matrixmuster in Abständen von 200 um auf dem SiO&sub2;-Film erzeugt, wie in Fig. 2A gezeigt ist, wodurch ein Substrat erhalten wird. Zur Unterdrückung der Keimbildung auf dem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte ist der Abstand der Keimbildungsoberflächen wünschenswerter Weise in einem solchen Bereich, dass keine Keime durch Fernordnung erzeugt werden können, d. h. der Abstand beträgt nicht mehr als die durchschnittliche Korngröße, falls der Dünnfilm auf der gesamten Oberfläche auf dem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte erzeugt wird.
Kaliumiodid und Iod werden in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige Iodlösung zu erzeugen, und dann wird Gold darin hineingegeben und unter Rühren gelöst um eine Goldkomplexlösung zu erzeugen, die den Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin; und K&spplus; neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Eine wässrige lodlösung kann durch Auflösung von anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel von Ammoniumiodid, hergestellt werden. Eine alkoholische Iodlösung mit Alkohol als einem Lösungsmittel oder eine wässrige alkoholische Iodlösung in einer Lösungsmittelmischung aus Alkohol und Wasser kann ebenso in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Menge an gelöstem Gold hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab.
Dann wird die Oberfläche des Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht und dann wird die Lösung auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem I&sub3;&supmin;-Zustand vorhanden sind, und der nachfolgenden Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus dem Komplex, der in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden ist, voranschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht.
Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung scheidet sich als statistische Keime 203 nur auf der Oberfläche des 11-Films 202 mit der größeren Keimbildungsdichte ab (Fig. 2B).
Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die so erzeugten Kristalle fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)- Orientierung sind. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt.
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, wie in der Fig. 2C gezeigt ist, um Korngrenzen 104 auszubilden und die Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, zu bedecken. Somit kann ein Dünnfilm aus kristallinem Gold, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 2 um und einer maximalen Korngröße von ungefähr 5 um zusammensetzt, selektiv gebildet werden. Überhaupt keine Keimbildung wird auf den Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, gefunden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.
In dieser Ausführungsform sind die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, und die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, nicht eingeschränkt und müssen untereinander einen relativen Unterschied in der Keimbildungsdichte aufweisen.
Der maximale Anordnungsabstand der individuellen Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, ist wünschenswerter Weise innerhalb einer durchschnittlichen Korngröße, falls die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, aus der gesamten Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend erzeugt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es bevorzugt, ein Isoliermaterial mit einer besonders kleinen Keimbildungsdichte wie etwa SiO&sub2;, SiN, SiC oder Al&sub2;O&sub3; einzusetzen, um einen maximalen Verteilungsabstand zu erhalten. Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Material mit der größeren Keimbildungsdichte schließt elektrisch leitende Materialien und Halbleitermaterialien wie etwa Au, Ti, Cu, W, WSi, MoSi, Fe, Si und Ge ein.
Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Goldkomplex schließt Goldkomplexe wie etwa [AuI&sub4;]&supmin;, [AuCl&sub4;]&supmin;, [Au(CN)&sub2;]&supmin;, [Au(CN)&sub3;]&supmin; ein.
Eine Verdampfung oder ein Reduktionsmittel kann in der vorliegenden Erfindung als das Mittel für die Zerfallbehandlung eingesetzt werden. Das Reduktionsmittel schließt Substanzen mit einer Reduktionswirkung in einer Lösung ein, wie etwa Hydrochinon, Pyrogallol, Pyrocatechol, Glycin, Metolhydrochinon, Amidol, Metol, Natriumsulfit und Natriumthiosulfat ein.
Alle vorstehend erwähnten Materialien können in allen anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

Ausführungsform 2-2

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz einer Oberfläche, die sich aus Si zusammensetzt, als eine Oberfläche, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, einer Oberfläche, die sich aus SiO&sub2; zusammensetzt, als eine Oberfläche, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und Verdampfung als einem Mittel für die Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B erläutert.
Als erstes wird ein Si-Wafer 301 einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film 305 aus SiO&sub2; auf der Oberfläche des Si- Wafers 301 zu erzeugen. Dann werden Si-Oberflächen 302 mit einer quadratischen Größe von ungefähr 100 · 100 um von dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist freigelegt, wie in Fig. 3A gezeigt ist, wodurch ein Substrat mit den freigelegten Si-Oberflächen 302 in einem Matrixmuster mit Abständen von beispielsweise 300 um erhalten wird.
In dieser Ausführungsform wird die Si-Waferoberfläche als Oberfläche, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, und die SiO&sub2;-Oberfläche, die durch thermische Oxidation erzeugt wird, als Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, eingesetzt.
Dann wird das Substrat in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um den Oberflächenoxidfilm von der Si- Oberfläche zu entfernen, und dann wird das Kristallwachstum von [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex durch eine Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 2-1 durchgeführt. Mit dem weiteren Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 304 auszubilden, wie in Fig. 3B gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 20 um und einer maximalen Korngröße von ungefähr 40 um zusammensetzt, selektiv erhalten werden kann. Überhaupt keine Keimbildung wird auf den SiO&sub2;-Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Ausführungsform 2-3

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz einer Oberfläche, die sich aus Si zusammensetzt, als Ebene, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, einer Oberfläche, die sich aus SiO&sub2; zusammensetzt, als Oberfläche, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einem Reduktionsmittel als einem Mittel für die Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 4A und 4B erläutert.
Als erstes wird ein Si-Wafer 401 einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film 405 aus SiO&sub2; auf der Oberfläche des Si- Wafers zu erzeugen. Dann wird ein poly-Si-Film (P-Si-Film) auf der gesamten Oberfläche des SiO&sub2;-Films 405 durch beispielsweise LP-CVD erzeugt. Die P-Si-Oberflächen 402, von denen jede eine Größe von ungefähr 100 · 100 um aufweist, werden in einem Matrixmuster mit Abständen von beispielsweise 400 um auf dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist zurückgehalten, wie in Fig. 4A gezeigt ist, um ein Substrat zu erzeugen.
In dieser Ausführungsform werden die P-Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, und die SiO&sub2;- Oberflächen, die durch thermische Oxidation erhalten werden, als Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, eingesetzt.
Das Substrat wird in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um den Oberflächenoxidfilm von der Oberfläche der P-Si-Oberflächen zu entfernen, und wird dann mit einer Goldkomplexlösung in Kontakt gebracht. Dann wird langsam eine wässrige Hydrochinonlösung tropfenweise hinzugegeben, um das Kristallwachstum einzuleiten.
Mit dem Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 404 auszubilden und die Oberflächen der Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, zu bedecken, wodurch ein Dünnfilm 403 aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 15 um und einer maximalen Korngröße von ungefähr 20 um zusammensetzt, selektiv erzeugt werden kann. Keine Keimbildung wird auf den Oberflächen der Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, d. h. SiO&sub2;, beobachtet.

Ausführungsform 2-4

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B erläutert.
Ti wird auf der gesamten Oberfläche eines Si-Wafers 501 dampfabgeschieden und dann wird ein SiO&sub2;-Film 505 auf der gesamten Oberfläche des so abgeschiedenen Ti-Films 502 mittels ECR-CVD erzeugt. Dann werden die Oberflächen 502 mit einer quadratischen Größe von 50 · 50 um in einem Matrixmuster in Abständen von 200 um aus dem SiO&sub2;-Film 505 durch Ätzen mit einem Resist freigelegt, wie in Fig. 5A gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform werden die freigelegten Ti- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, und die SiO&sub2;-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzten, eingesetzt. Dann wird das Kristallwachstum auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 2-1 unter Einsatz von [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung durchgeführt.
Mit dem Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 504 auszubilden, wie in Fig. 5B gezeigt ist.

Ausführungsform 3-1

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B und 7A bis 7D erläutert.
Das heißt, dass nachstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Ti-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen mit einer kleineren Keimbildungsdichte, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen und Verdampfung als einem Mittel zum Zerfall erläutert wird. Als erstes wird ein Si-Wafer 601 einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film 605 oder 705 auf der Oberfläche des Si- Wafers zu erzeugen. Dann wird Ti auf der gesamten Oberfläche des Oxidfilms dampfabgeschieden, und die Ti- Oberflächen 602 oder 702, als Quadrat mit 1 · 1 um, werden in einem Matrixmuster mit Abständen von 50 um auf dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist erzeugt, wie in den Fig. 6A und 7A gezeigt ist, um ein Substrat zu erhalten.
In der vorliegenden Erfindung kann die Keimbildung durch die Bereitstellung von Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, welche eine hinreichend kleine Fläche aufweisen, mit nur einem einzelnen Keim durchgeführt werden. Die Größe der individuellen Oberfläche liegt bevorzugt bei 10 um oder weniger und weiter bevorzugt bei 5 um oder weniger.
Der Abstand der Keimbildungsoberflächen liegt bevorzugt innerhalb eines solchen Bereiches, dass kein Keim durch Fernordnung erzeugt werden kann, um die Keimbildung auf den Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, zu unterdrücken, d. h. dass der Abstand kleiner als die durchschnittliche Korngröße ist, falls der Dünnfilm auf der gesamten Oberfläche der Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, erzeugt wird.
Kaliumiodid und Iod werden in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige lodlösung zu ergeben, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung zu erzeugen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin; und K&spplus; neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Eine wässrige Iodlösung kann ebenso durch Auflösen von anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel von Ammoniumiodid, in destilliertem Wasser hergestellt werden. Eine alkoholische Iodlösung, die Alkohol als ein Lösungsmittel einsetzt, oder eine alkoholische wässrige Iodlösung, die eine Mischung aus Alkohol und Wasser als ein Lösungsmittel einsetzt, kann ebenso eingesetzt werden. Die Menge des gelösten Golds hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab.
Dann wird die Oberfläche des Substrats in Kontakt mit der Lösung gebracht und die Lösung wird auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung, wobei die Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem 19- Zustand vorhanden sind, kompensiert wird, oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus dem Komplex, der in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden ist, voranschreitet. Als Ergebnis wird Gold in einen übersättigten Zustand gebracht. Das Gold im übersättigten Zustand in der Lösung lagert sich als einzelne Keime 603 und 703 nur auf den Oberflächen der Ti-Oberflächen mit der größeren Keimbildungsdichte ab, wie in den Fig. 6B und 7B gezeigt ist. Überhaupt keine Keimbildung wird auf den Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, beobachtet.
Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass die erzeugten Kristalle fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)- Orientierung sind. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt.
Mit fortschreitendem Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 604 und 704 bei annähernd mittleren Positionen zwischen den benachbarten Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, auszubilden, wie in den Fig. 6C und 7C sowie 7D gezeigt ist, und um die Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, zu bedecken, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 50 um zusammensetzt, erzeugt werden kann. Die Lage der zu erzeugenden Goldmonokristalle (die Lage der Kristalle und der Korngrenzen) können wie gewünscht in der vorliegenden Erfindung geändert werden.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den wachsenden Goldkristallen aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 3-2

Nachstehend wir eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einem Reduktionsmittel als einem Mittel zur Zerfallbehandlung erläutert.
Als erstes wird ein Si-Wafer einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film aus SiO&sub2; auf der Oberfläche des Si-Wafers zu erzeugen. Dann wird ein poly-Si-Film (P-Si-Film) auf der gesamten Oberfläche des SiO&sub2;-Films mittels LP-CVD erzeugt. Runde P-Si-Oberflächen, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 5 um, werden in einem Matrixmuster in Abständen von 50 um auf dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist zurückgehalten, um ein Substrat zu erhalten.
Dann wird das Substrat in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um den Oberflächenoxidfilm von den P-Si- Oberflächen zu entfernen, und dann wird es mit einer Goldkomplexlösung in Kontakt gebracht. Dann wird eine wässrige Hydrochinonlösung langsam tropfenweise dazu hinzugegeben, um das Kristallwachstum einzuleiten. Mit dem Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen auszubilden und die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, zu bedecken, wodurch Monokristalle mit einer durchschnittlichen Korngröße von 50 um selektiv erzeugt werden können.

Ausführungsform 3-3

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen, als Oberflächen die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel zur Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 8A bis 8C erläutert.
Ein Si-Wafer 801 wird einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film 805 aus SiO&sub2; auf der Oberfläche des Si- Wafers 801 zu erzeugen. Dann werden die runden Si- Oberflächen 802, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 10 um, in einem Matrixmuster in Abständen von 30 um auf dem SiO&sub2;-Film 805 durch Ätzen mit einem Resist freigelegt, wie in Fig. 8A gezeigt ist, um ein Substrat zu erhalten. Dann wird das Substrat in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um den Oberflächenoxidfilm zu entfernen, und das Kristallwachstum wird auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 3-1 eingeleitet. Mit fortschreitendem Kristallwachstum kommen die Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 804 bei annähernd mittleren Positionen zwischen den benachbarten Oberflächen, die sich aus einem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, auszubilden, wie in Fig. 8C gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von 30 um zusammensetzt, erzeugt werden kann.

Ausführungsform 3-4

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Ti-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel zur Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9B erläutert.
Als erstes wird Ti auf der gesamten Oberfläche eines Si- Wafers 901 dampfabgeschieden und dann wird ein SiO&sub2;-Film 905 auf der gesamten Oberfläche des Ti-Films mittels ECR- CVD erzeugt. Dann werden runde Ti-Oberflächen 902 mit einem Durchmesser von 1 um, in einem Matrixmuster mit Abständen von 10 um auf dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist freigelegt, wie in Fig. 9A gezeigt ist, um ein Substrat zu erhalten.
Das Kristallwachstum wird auf dem Substrat auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 3-1 eingeleitet, wodurch Goldmonokristalle 903 in die Aussparungen gefüllt werden, wie in Fig. 9B gezeigt ist.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert, in denen ein Film aus Goldkristallen durch Hinzugeben einer Spezies zum Ätzen mit einer Ätzwirkung auf das Substratmaterial zu einer Goldkomplexlösung und durch Kontrollieren der Zahl der erzeugten Keime und der Größe der Kristallkörner erzeugt wird.
Ein Verfähren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Gold, der sich aus einer Gruppe von Goldmonokristallen zusammensetzt, auf einem Substrat durch eine Zerfallbehandlung eines Goldkomplexes in einer Goldkomplexlösung in Gegenwart einer Spezies zum Ätzen, die auf das Substratmaterial einwirkt, um das Gold in der Lösung in einen übersättigten Zustand zu überführen, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen zur Erzeugung des Dünnfilms unter Einsatz eines SiO&sub2;- Substrats, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplex und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung und ebenso unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D erläutert.
Als erstes wird Kaliumiodid und Iod in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige lodlösung herzustellen, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung zu erzeugen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Dann wird Fluorwasserstoffsäure tropfenweise zu der Lösung hinzugegeben und damit vermischt. Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin;, K&spplus; und F&supmin; als Hauptkomponenten neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Dann wird die Oberfläche 102 des SiO&sub2;-Substrats 101 mit der Lösung in Kontakt gebracht und die Lösung wird auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung, wobei die Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem 19- Zustand vorhanden sind, kompensiert wird, oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponente aus den Komplexen, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden ist, voranschreitet. Und als Ergebnis wird Gold in einen übersättigten Zustand gebracht.
Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung lagert sich als statistische Keime 103 auf der Oberfläche 102 des Substrats 101 ab, wie in Fig. 1A gezeigt ist. Dann setzt sich die Keimbildung für eine gewisse Zeit fort. Aber falls eine gewisse Keimanzahl erzeugt worden ist, bricht der Anstieg der Keimzahl ab und die Keime wachsen selbstanpassend in Monokristalle, wie in Fig. 1B gezeigt. Mit fortschreitendem Kristallwachstum kommen die individuellen Monokristalle miteinander in Kontakt, um Korngrenzen auszubilden, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist. Die Korngröße der individuellen Monokristalle hängt von der Substratspezies, dem Goldkomplex und ebenso von der Menge der Spezies zum Ätzen der Substratoberfläche ab. Das Ergebnis der Bestimmung des Einflusses der Konzentration der Fluorwasserstoffsäure auf die Korngröße des Goldmonokristalls ist in Tabelle 1 gezeigt. Das Vorhandensein der Spezies zum Ätzen (Fluorwasserstoffsäure), die auf die Substratoberfläche einwirkt, kann die Korngröße der Monokristalle maximal um ungefähr das Dreifache der Größe ansteigen lassen, wenn keine solche Spezies zum Ätzen vorhanden ist. Bei einer zu geringen Konzentration der Spezies zum Ätzen tritt keine Ätzwirkung auf, wohingegen bei einer zu großen Konzentration keine Keimbildung auf der Substratoberfläche auftritt.

Ausführungsform 4-1

Nachstehend wird eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem SiO&sub2;-Substrat 101 unter Einsatz von [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D erläutert.
Als erstes werden Kaliumiodid und Iod in destilliertes Wasser gegeben, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung herzustellen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Dann wird tropfenweise Fluorwasserstoffsäure zu der Lösung hinzugegeben und damit vermischt. Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin;, K&spplus; und F&supmin; als die Hauptkomponenten neben den Goldkomplexen [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Eine wässrige Iodlösung kann ebenso durch Auflösung von anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel von Ammoniumiodid, hergestellt werden. Eine alkoholische Iodlösung mit Alkohol als einem Lösungsmittel oder eine alkoholische wässrige Lösung mit einer Lösungsmittelmischung von Alkohol und Wasser kann ebenso in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Menge an aufgelöstem Gold hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab, und die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure besitzt einen Einfluss auf die Korngröße der Goldmonokristalle.
Dann wird die Oberfläche 102 eines SiO&sub2;-Substrats 101 mit der Lösung in Kontakt gebracht, und dann wird die Lösung auf eine Temperatur 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung, wobei die Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem I&sub3;&supmin;-Zustand vorhanden sind, kompensiert wird, oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus den Komplexen, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden sind, voranschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht.
Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung lagert sich als statistische Keime 103 auf der Substratoberfläche 102 ab, wie in Fig. 1A gezeigt ist.
Ungefähr drei Minuten nach Beginn des Wachstums wachsen die Kristalle auf Korngrößen von maximal ungefähr 40 um, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Die somit erzeugten Kristalle sind fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)-Orientierung. Die Wachstumsrate tritt in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1 : 100-200 auf.
Mit fortschreitendem Wachstum kommen die individuellen Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 104 auszubilden und die Substratoberfläche zu bedecken, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,5 mm zusammensetzt, erzeugt werden kann. Die durchschnittliche Korngröße hängt von der Konzentration der Fluorwasserstoffsäure ab. Bei einer zu geringen Konzentration tritt keine Ätzwirkung auf und keine größeren Kristalle wachsen, wohingegen bei einer zu geringen Konzentration keine Keimbildung vorkommt.
In dieser Ausführungsform kann eine Gruppe von Goldmonokristallen mit sehr großen Korngrößen erzeugt werden, da es scheint, dass die Fluorwasserstoffsäure in der Lösung auf das SiO&sub2;- Substrat 101 wirkt, um die Substratoberfläche 102 Stück für Stück zu ätzen. Es scheint, dass die Ätzwirkung auf die Substratoberfläche die Keimbildungsrate der Goldkristalle auf der Substratoberfläche 102 unterdrückt, und als Ergebnis ist die Korngröße der auf der Substratoberfläche 102 erzeugten Goldmonokristalle größer als die der Goldmonokristalle, die ohne Ätzen der Substratoberfläche 102 erzeugt werden, wodurch sich ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Goldmonokristallen mit größeren Korngrößen zusammensetzt, erzeugen lässt.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 4-2

Nachstehend wird eine Ausführungsform zur Erzeugung von Goldkristallen auf einem SiO&sub2;-Substrat 101 unter Einsatz von [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen und einem Reduktionsmittel als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung erläutert.
Eine Goldkomplexlösung, die [AuI&sub4;]&supmin; und Fluorwasserstoffsäure enthält, wird auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 4-1 hergestellt. Dann wird die Oberfläche 102 des SiO&sub2;-Substrats 101 mit der Lösung in Kontakt gebracht, und dann wird eine wässrige Na&sub2;SO&sub3;-Lösung als ein Reduktionsmittel langsam tropfenweise zu der Lösung hinzugegeben, während sie bei Raumtemperatur gehalten wird. Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtzustands der Lösung, wobei die Ionisation der Iodkomponenten, die in dem I&sub2;- Zustand vorhanden sind, in 2I&supmin; kompensiert wird, voranschreitet, und als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime 103 werden statistisch auf der Substratoberfläche 102 erzeugt, wie in der Fig. 1A gezeigt ist.
Wenn, wie in dieser Ausführungsform, ein Reduktionsmittel als ein Mittel für eine Zerfallbehandlung eingesetzt wird, werden die Keime in der Lösung bei einer hohen Konzentration an Reduktionsmittel erzeugt und somit werden keine Kristalle auf der Substratoberfläche erzeugt oder es werden sehr feine Polykristalle erzeugt.
Ungefähr drei Minuten nach Beginn des Wachstums wachsen die Kristalle 103 mit Korngrößen von maximal ungefähr 40 um, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Mit fortschreitendem Wachstum kommen die individuellen Kristalle miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 104 auszubilden und die Substratoberfläche zu bedecken, wie in den Fig. 1C und 1D gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Monokristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,6 mm zusammensetzt, erzeugt werden kann. Die Struktur und die Form der somit erhaltenen Kristalle sind die gleichen wie in Ausführungsform 4-1. Die durchschnittliche Korngröße hängt von der Konzentration der Fluorwasserstoffsäure ab, und es kommt bei einer zu geringen Konzentration zu keiner Ätzwirkung, wohingegen es bei einer zu hohen Konzentration zu keiner Keimbildung kommt.
In dieser Ausführungsform kann eine Gruppe von Goldmonokristallen mit sehr großen Korngrößen erzeugt werden, da es scheint, dass die Fluorwasserstoffsäure in der Lösung auf das SiO&sub2;- Substrat 101 einwirkt, um die Substratoberfläche 102 Stück für Stück zu ätzen, wie in der Ausführungsform 4-1. Es scheint, dass die Ätzwirkung auf die Substratoberfläche die Keimbildungsrate der Goldkristalle auf der Substratoberfläche unterdrückt und als Ergebnis ist die Korngröße der auf der Substratoberfläche erzeugten Goldmonokristalle größer als die Korngröße der Kristalle, die erzeugt werden, falls keine Ätzwirkung auf der Substratoberfläche 102 vorhanden ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Goldmonokristallen mit größeren Korngrößen zusammensetzt, erzeugt wird. Diese Ausführungsform ist ebenso zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 4-3

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen, HF (Fluorwasserstoffsäure) als eine Spezies zum Ätzen und einer Verdampfungsbehandlung als ein Zerfallmittel beziehungsweise als ein Mittel für eine Zerfallbehandlung und unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2C erläutert.
Ein poly-Si-Film (P-Si-Film) wird mittels LP-CVD auf der gesamten Oberfläche des thermisch oxidierten Films aus SiO&sub2;, der auf der Oberfläche eines Si- Wafers erzeugt worden ist, erzeugt und dann wird P- Si 202 in einer Inselform, in einem Matrixmuster auf dem SiO&sub2;-Film 205 erzeugt, wie in Fig. 2A gezeigt ist, um ein Substrat herzustellen.
Kaliumiodid und Iod werden in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige Iodlösung zu erzeugen, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und unter Rühren darin aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung herzustellen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Dann wird Fluorwasserstoffsäure tropfenweise zu der Lösung hinzugegeben und damit vermischt. Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin;, K&spplus; und F&supmin; als Hauptkomponenten neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Eine wässrige Iodlösung kann ebenso mit anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel mit Ammoniumiodid, hergestellt werden oder eine alkoholische Iodlösung in Alkohol als einem Lösungsmittel oder eine alkoholische wässrige lodlösung in einer Lösungsmittelmischung aus Alkohol und Wasser kann ebenso in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Menge des aufgelösten Golds hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab. Die hinzugegebene Fluorwasserstoffsäure ätzt die SiO&sub2;-Oberfläche als Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, oberflächlich an, wobei die Keimbildungsdichte des Golds auf der Oberfläche viel kleiner wird, als wenn keine Fluorwasserstoffsäure hinzugegeben wird. Eine weitere Unterdrückung der Keimbildungsdichte bedeutet, dass ein größerer Abstand zwischen den Positionen des Materials mit der größeren Keimbildungsdichte, welches in dem Matrixmuster geschaffen ist, vorgesehen werden kann. Je größer die Konzentration an Fluorwasserstoffsäure ist, um so größer ist der Effekt der Unterdrückung der Keimbildungsdichte. Jedoch werden die SiO&sub2;- Oberflächen bei einer zu hohen Konzentration schnell geätzt, und somit ist die Konzentration hinsichtlich der Korrelation zwischen der Dicke des SiO&sub2;-Films und des Effekts der Unterdrückung der Keimbildungsdichte begrenzt.
Dann wird die Oberfläche 205 des Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht und dann wird die Lösung auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtzustands der Lösung, wobei die Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem 13 Zustand vorhanden sind, kompensiert wird, oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus den Komplexen, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden sind, voranschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht.
Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung lagert sich als statistische Keime 203 nur auf der P-Si-Oberfläche 202 mit der größeren Keimbildungsdichte ab, wie in Fig. 2B gezeigt ist. Die somit erzeugten Kristalle sind fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)-Orientierung. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt. Mit fortschreitendem Wachstum kommen die individuellen Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 204 auszubilden und die Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, zu bedecken, wie in Fig. 2C gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen zusammensetzt, selektiv erzeugt werden kann.
Diese Ausführungsform ist zur Erzeugung von Goldmonokristallen mit sehr glatten Oberflächen effektiv, da es scheint, dass das in der Lösung vorhandene Iod eine weitere Keimbildung auf den Goldkristallen im Wachstumsschritt aufgrund seiner goldlösenden Wirkung unterdrückt.

Ausführungsform 4-4

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte, SiO&sub2;-Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen, HF (Fluorwasserstoffsäure) als einer Spezies zum Ätzen und einem Reduktionsmittel als einem Mittel für eine Zerfallbehandlung unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B erläutert.
Löcher werden durch den thermisch oxidierten Film 305 hergestellt, der auf der Oberfläche eines Si- Wafers 301 durch Ätzen erzeugt worden ist, wie in Fig. 3A gezeigt ist, um ein Substrat mit freigelegten Si-Oberflächen 302 herzustellen.
Kaliumiodid und Iod werden in destilliertes Wasser auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 4-3 gegeben, um eine wässrige lodlösung herzustellen, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung herzustellen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Dann wird Fluorwasserstoffsäure zu der Lösung tropfenweise hinzugegeben und damit vermischt.
Dann wird die Oberfläche des Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht, und dann wird eine wässrige Natriumsulfitlösung tropfenweise langsam dazu hinzugegeben, um ein Kristallwachstum einzuleiten.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung, wobei die Ionisierung der Iodkomponenten, die in dem I&sub2; I&supmin;-Zustand vorhanden sind, in 3I&supmin; kompensiert wird, voranschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht und die Keime werden statistisch auf den Oberflächen mit einer größeren Keimbildungsdichte erzeugt. Mit fortschreitendem Wachstum kommen die individuellen Kristalle miteinander selbst in Kontakt, um Korngrenzen 304 auszubilden und die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte-zusammensetzt, zu bedecken, wie in Fig. 3B gezeigt ist, wodurch ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe aus Monokristallen zusammensetzt, selektiv erzeugt werden kann. Zu keiner Keimbildung kommt es auf den Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen. Die somit erzeugten Kristalle sind fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)-Orientierung. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Kristallwachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt.

Ausführungsform 4-5

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen, Fluorwasserstoffsäure als einer Spezies zum Ätzen und einer Verdampfungsbehandlung als einem Mittel für die Zerfallbehandlung und unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6C und 7A bis 7D erläutert.
Ein poly-Si-Film (P-Si-Film) wird mittels LP-CVD auf der gesamten Oberfläche des thermisch oxidierten Filmes 605 und 705 aus SiO&sub2;, die auf der Oberfläche ein Si-Wafers 601 erzeugt worden sind, erzeugt und dann werden die P-Si-Filme 602 und 702 als 10-um- Quadrat in einem Matrixmuster mit Abständen von 1,5 mm auf dem SiO&sub2;-Film durch Ätzen mit einem Resist erzeugt, wie in den Fig. 6A und 7A gezeigt ist, um ein Substrat herzustellen.
Kaliurüiodid und Iod werden in destilliertes Wasser gegeben, um eine wässrige Iodlösung herzustellen und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, um eine Goldkomplexlösung herzustellen, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Dann wird die Fluorwasserstoffsäure tropfenweise zu der Lösung hinzugegeben und damit vermischt. Es scheint, dass die Lösung I&sub3;&supmin;, K&spplus; und F&supmin; neben dem Goldkomplex [AuI&sub4;]&supmin; enthält.
Dann wird die Oberfläche des Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht und die Lösung wird auf eine Temperatur von 30ºC bis 100ºC erwärmt, um die Verdampfung der Iodkomponenten zu fördern.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtzustands der Lösung, wobei die Verdampfung der Iodkomponenten, die in dem I&sub3;&supmin;-Zustand vorhanden sind, oder aufgrund der direkten Verdampfung der Iodkomponenten aus den Komplexen, die in der Form von [AuI&sub4;]&supmin; vorhanden sind, fortschreitet. Als Ergebnis wird das Gold in einen übersättigten Zustand gebracht. Das Gold in dem übersättigten Zustand lagert sich in der Lösung als einzelne Keime 603 oder 703 nur auf den Oberflächen der Si-Oberfläche mit der größeren Keimbildungsdichte ab, wie in den Fig. 6B und 7B gezeigt ist.
Die somit erzeugten Kristalle sind fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)-Orientierung. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt. Mit fortschreitendem Wachstum kommen die individuellen Kristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen 604 oder 704 bei annähernd mittleren Positionen zwischen den benachbarten Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, auszubilden und die Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, zu bedecken, wie in den Fig. 6C, 7C und 7D gezeigt ist, wodurch sich ein Dünnfilm 603 oder 703 aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen zusammensetzt, erzeugt werden kann. Die Lage der zu erzeugenden Goldmonokristalle, das heißt, dass die Lage der Kristalle und der Korngrenzen in der vorliegenden Erfindung wie gewünscht geändert werden kann. Ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus einer Gruppe von Goldmonokristallen zusammensetzt und der gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, kann als ein Dünnfilmleitungsnetz in integrierten Schaltungen für Halbleiter verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann die Keimbildung von nur einzelnen Keimen derart erhalten werden, dass die Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, jeweils eine hinreichend viel kleinere Fläche aufweisen. Die Größe der Fläche liegt bevorzugt bei 10 um oder weniger und weiter bevorzugt bei 5 um oder weniger.
Eine wässrige lodlösung kann ebenso mit anderen Iodverbindungen als Kaliumiodid, zum Beispiel mit Ammoniumiodid, hergestellt werden. Eine alkoholische lodlösung in Alkohol als einem Lösungsmittel oder eine alkoholische wässrige Iodlösung in einer Lösungsmittelmischung von Alkohol und Wasser kann ebenso in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Menge des gelösten Golds hängt von der Konzentration von Iod und der Iodverbindung in der Lösung ab. Die hinzugegebene Fluorwasserstoffsäure ätzt die SiO&sub2;-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, oberflächlich, und somit wird die Keimbildungsdichte von Gold auf der Oberfläche viel kleiner als diejenige, falls keine Fluorwasserstoffsäure zugegeben wird. Eine weitere Unterdrückung der Keimbildungsdichte bedeutet, dass größere Wechselseitige Abstände für das Material mit einer größeren Keimbildungsdichte vorgesehen werden können. Je höher die Konzentration an Fluorwasserstoffsäure ist, umso höher ist der Effekt der Unterdrückung der Keimbildungsdichte. Jedoch werden die SiO&sub2;-Oberflächen bei einer zu hohen Konzentration schnell geätzt und somit wird die- Konzentration hinsichtlich der Korrelation zwischen der Dicke des SiO&sub2;-Films und dem Effekt der Unterdrückung der Keimbildungsdichte bestimmt.

Ausführungsform 4-6

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Si-Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, SiO&sub2;- Oberflächen als Oberflächen, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzen, [AuI&sub4;]&supmin; als Goldkomplexen, Fluorwasserstoffsäure als eine Spezies zum Ätzen und einem Reduktionsmittel als einem Mittel für die Zerfallbehandlung erläutert.
Löcher werden durch den thermisch oxidierten Film hindurch vorgesehen, der auf der Oberfläche eines Si- Wafers durch Ätzen zur Freilegung der Si-Oberfläche erzeugt worden ist, wodurch ein Substrat hergestellt wird.
Kaliumiodid und Iod werden in destilliertes Wasser auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 4-5 gegeben, um eine wässrige Iodlösung herzustellen, und dann wird Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst, wodurch eine Goldkomplex-Lösung hergestellt wird, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält. Dann wird die Fluorwasserstoffsäure tropfenweise zu der Lösung hinzugegeben und damit vermischt.
Dann wird die Oberfläche des Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht und dann wird langsam eine wässrige Hydrochinonlösung tropfenweise hinzugegeben, um das Kristallwachstum einzuleiten.
Es scheint, dass der Zerfall in der Lösung aufgrund der Ionisation der Iodkomponenten, die in dem I&sub2; I&supmin;-Zustand vorhanden sind, zu 3 I&supmin; und der danach folgenden Dissoziation der Iodkomponenten aus [AuI&sub4;]&supmin; zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtszustands der Lösung voranschreitet. Als Ergebnis wird Gold in einen übersättigten Zustand gebracht. Das Gold in dem übersättigten Zustand in der Lösung lagert sich als einzelne Keime nur auf den Oberflächen der Si-Oberflächen mit der größeren Keimbildungsdichte ab.
Die somit erzeugten Kristalle sind fehlstellenfreie Monokristalle mit einer (111)-Orientierung. Das Ergebnis der Beobachtung der Wachstumsrate zeigt, dass das Wachstum in einem Verhältnis der Wachstumsrate in Längsrichtung zu der Wachstumsrate in der lateralen Richtung von 1: 100-200 auftritt. Mit fortschreitendem Wachstum werden die Löcher mit den Kristallen gefüllt.
Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Ausführungsformen als den vorstehend erwähnten Ausführungsformen durchgeführt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche, die sich aus einem Material mit einer kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, und die Oberfläche, die sich aus einem Material mit einer größeren Keimbildungsdichte zusammensetzt, nicht beschränkt und müssen einen relativ großen Unterschied in der Keimbildungsdichte aufweisen. Und das Material mit der größeren Keimbildungsdichte kann eine Oberfläche von hinreichend kleiner Fläche erzeugen, um so einen einzelnen Keim zu erzeugen, und die Lösung muss eine Spezies zum Ätzen enthalten, die auf das Material mit der kleineren Keimbildungsdichte einwirkt.
Es ist erwünscht, dass der maximale Abstand, mit dem die Oberflächen, die sich aus dem Material mit der größeren Keimbildungsdichte zusammensetzen, vorgesehen sind, innerhalb der durchschnittlichen Korngröße liegt, falls ein Film nur auf der gesamten Oberfläche, die sich aus dem Material mit der kleineren Keimbildungsdichte zusammensetzt, unter den gleichen Bedingungen erzeugt wird. In anderen Worten ausgedrückt, ist es bevorzugt, ein Isolationsmaterial mit einer besonders kleineren Keimbildungsdichte, wie etwa SiO&sub2;, SiN, SiC und Al&sub2;O&sub3; als das Material mit der kleineren Keimbildungsdichte einzusetzen, um einen solchen maximalen Abstand zu erhalten.
Als das Material mit der größeren Keimbildungsdichte können Halbleitermaterialien und elektrisch leitfähige Materialien, wie etwa Au, Ag, Cu, W, WSi, MoSi, Fe, Si und Ge eingesetzt werden.
Als der Goldkomplex können [AuI&sub4;]&supmin;, [AuCl&sub4;]&supmin;, [Au(CN)&sub2;]&supmin;, [Au(CN)&sub3;]&supmin; und [AuBr&sub3;]²&supmin; eingesetzt werden.
Als die Spezies zum Ätzen können die sauren Lösungen, wie etwa Fluorwasserstoffsäure, Salzsäure, Salpetersäure und Schwefelsäure bevorzugt eingesetzt werden.
Als das Mittel für eine Zerfallbehandlung können Verdampfung mittels Erwärmung und ein Reduktionsmittel eingesetzt werden. Als das Reduktionsmittel können Hydrochinon, Pyrogallol, Pyrocatechol, Glycin, Metolhydrochinon, Amidol, Metol, Natriumsulfit, Natriumthiosulfat, usw. und andere Substanzen mit einer Reduktionswirkung in Lösung eingesetzt werden.
Die Lösungen, Materialien, usw., die bisher erläutert wurden, können ebenso in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert, ist aber nicht darauf beschränkt.

Beispiel 1

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. 3 g Gold wurden in die resultierende Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auslösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in ein Reaktorgefäß eingetragen und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser dazu gerührt. Die Oberfläche eines Si-Wafersubstrats mit einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf der Oberfläche erzeugt worden war, wurde mit der Lösung in Kontakt gebracht. Dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und bei dieser Temperatur stehen gelassen. Eine Stunde nach dem Kontakt wurde das Substrat aus der Lösung herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem thermisch oxidierten Film erzeugt worden war und dass die Korngrenzen zwischen den Monokristallen erzeugt worden waren. Es wurde gefunden, dass die durchschnittliche Korngröße 560 um betrug und die Filmdicke der Gruppe der Monokristalle etwa 2 um betrug. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM (scanning tunnel microscope, Rastertunnelmikroskop) zeigte, dass die Oberflächen-Irregularität der individuellen Monokristalle bei 5 Å in einem Quadrat mit 1 um lag.

Beispiel 2

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. 3 g Gold wurden in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt. Dann wurden 50 ml einer wässrigen Lösung, die 100 ml darin aufgelöstes Hydrochinon enthielt, langsam zu der Lösung hinzügegeben. Die Oberfläche eines Si-Substrats, von dem ein Oberflächenoxidfilm mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure entfernt worden war, wurde in Kontakt mit der Lösung gebracht und so wie sie war bei Raumtemperatur stehen gelassen. 3 Stunden danach wurde das Substrat aus der Lösung herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Oberflächen auf dem Si-Substrat erzeugt worden waren und dass die durchschnittliche Korngröße 15 um betrug und die Dicke der Gruppe der Monokristalle etwa 0,2 um betrug.

Beispiel 3

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 2 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt. Dann wurde die Oberfläche eines Si- Substrats, von dem ein Oberflächenoxidfilm mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure entfernt worden war, in Kontakt mit der Lösung gebracht, während die Lösung auf 80ºC erwärmt worden war. Eine Stunde danach wurde das Substrat aus der Lösung entnommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem Si-Substrat erzeugt worden war, dass die durchschnittliche Korngröße 20 um betrug und dass die Dicke der Gruppe der Monokristalle etwa 0,3 um betrug.

Beispiel 4

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt. Die Oberfläche eines Si-Wafersubstrats mit einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf der Oberfläche erzeugt worden war, wurde in Kontakt mit der Lösung gebracht, während die Lösung auf 80ºC erwärmt worden war, und wurde so wie sie war stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat aus der Lösung entnommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem thermisch oxidierten Film erzeugt worden war, und Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße betrug 560 um, und die Dicke der Gruppe der Monokristalle betrug etwa 2 um.
Ein Resistmuster wurde auf der Gruppe der Monokristalle erzeugt und ein 3 um breites Leitungsnetz aus der Gruppe der Gold-Monokristalle wurde in einem Spiralmuster mittels Ionenätzen mit einem Ar-Gas erzeugt. Das Dünnfilm-Leitungsnetz der Gruppe aus Gold-Monokristallen hatte Korngrenzen mit einem Abstand von 560 um im Durchschnitt und hatte bei der Messung einen ausreichend geringen elektrischen Widerstand von 2,3 10&supmin;&sup6; cm.

Beispiel 5

Königswasser wurde durch Vermischen von 30 ml Salzsäure und 10 ml Salpetersäure hergestellt, und 2 g Gold wurden dazu gegeben und unter Rühren aufgelöst. 10 ml der Lösung wurden entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 100 ml destilliertem Wasser gerührt. Dann wurde eine wässrige Lösung, die 10 g Natriumhydroxid (NaOH) enthielt, langsam zu der Lösung hinzugegeben und ein mit einem Siliciumnitridfilm beschichtetes Si-Substrat wurde in die resultierende Lösung gegeben. Die Lösung wurde bei 40ºC stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat aus der Lösung entnommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem Film aus Si-Nitrid auf dem Si-Substrat erzeugt worden war und dass die durchschnittliche Korngröße der individuellen Monokristalle bei etwa 220 um lag.

Beispiel 6

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt. Dann wurde die Oberfläche eines Ti- Substrats mit der Lösung in Kontakt gebracht, während die Lösung auf 80ºC erwärmt wurde, und so wie sie war stehen gelassen. 30 Minuten danach wurde das Substrat aus der Lösung herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem Ti-Substrat erzeugt worden war und dass Grenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße betrug 2 um und die Dicke der Gruppe der Monokristalle betrug etwa 0,1 um.

Beispiel 7

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 0,1 um dicker Ti-Film wurde auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film auf einem Si-Wafer mittels EB- Dampfabscheidung erzeugt. Eine Resistschicht wurde auf dem Ti-Film erzeugt, mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, der Ti- Film wurde mittels reaktiver Ionenätzung mit einem CF4- Gas unter Verwendung des Resistmusters als einer Maske gemustert, und dann wurde die Resistschicht davon entfernt. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus Rechtecken mit 30 · 50 um und einem Abstand von 200 um bestand.
Die Oberfläche der Substrate wurde in Kontakt mit der Lösung für das Kristallwachstum gebracht, und dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und so wie sie war stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat aus der Lösung heraus genommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf den Ti-Oberflächen erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle betrug etwa 2 um und die Dicke des Kristallfilms betrug etwa 100 nm. Das Ergebnis der STM zeigte, dass die Irregularität der Oberfläche der individuellen Monokristalle bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der SiO&sub2;- Filmoberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 8

40 g Ammoniumiodid und 10 g Tod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Eine Resistschicht wurde auf einem 0,3 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt, und der Wafer wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, der thermisch oxidierte Film wurde mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz der Resistmusters als einer Maske zum Freilegen der Si- Oberfläche entfernt, und dann wurde die Resistschicht entfernt. Das Muster was ein Matrixmuster, das aus Quadraten mit 100 · 100 um und einem Abstand von 300 um bestand.
Dann wurde das Substrat in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um den Oberflächenoxidfilm von der Si-Oberfläche zur entfernen, und dann wurde es mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht. Dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und so wie sie war stehen gelassen. 1,5 Stunden danach wurde das Substrat aus der Lösung heraus genommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit einer (111)-Ebene auf dem Si erzeugt worden war und dass die Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße des Monokristalls betrug etwa 20 um, und die Dicke des Kristallfilms betrug etwa 300 nm. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die vertikale Irregularität der monokristallinen Oberfläche bei 5 Å in einem 1 um-Quadrat lag. Keine Keimbildung wurde auf der SiO&sub2;-Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte gefunden.

Beispiel 9

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen,, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 0,1 um dicker poly-Si-Film (p-Si-Film) wurde mittels LP-CVD auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt. Eine Resistschicht wurde auf dem p-Si-Film erzeugt und das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der p- Si-Film mittels RIE mit einem SF&sub6;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und die Reistschicht dann entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus Quadraten mit 100 · 100 um und Abständen von 400 um bestand.
Das Substrat wurde in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um einen Oberflächen-Oxidfilm von der p-Si- Oberfläche zu entfernen. Und dann wurde die Substratoberfläche mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht, während 30 ml einer wässrigen Lösung, die 100 mg darin aufgelöstes Hydrochinone enthielt, hinzugegeben wurden und die Lösung so wie sie war stehen gelassen wurde. 3 Stunden danach wurde das Substrat aus der Lösung heraus genommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf dem p-Si-Film erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle lag bei etwa 15 um, und die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 150 nm. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1 um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der SiO&sub2;-Filmoberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 10

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 0,2 um dicker Ti-Film wurde mittels EB- Dampfabscheidung auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt. Und dann wurde ein 0,3 um dicker oxidierter 51-Film darauf nachfolgend mittels ECR-CVD erzeugt. Eine Resistschicht wurde auf dem oxidierten Si-Film erzeugt, das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der oxidierte Si-Film mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Ti-Oberfläche entfernt wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus Quadraten mit 50 · 50 um und Abständen von 200 um bestand.
Die somit hergestellten Substratoberflächen wurden mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht, und dann wurde die Lösung auf 60ºC erwärmt und so wie sie war stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)- Ebenen auf der Ti-Oberfläche erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle lag bei etwa 2 um und die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 100 um. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf dem oxidierten Si-Film mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 11

Königswasser wurde durch Vermischen von 60 ml Salzsäure und 20 ml Salpetersäure hergestellt, und dann wurden 4 g Gold in das Königswasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 30 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 300 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Eine Resistschicht wurde auf einem 0,3 um dicken Siliciumnitridfilm, der auf der gesamten Oberfläche eines Si-Wafers erzeugt worden war, erzeugt. Und der Wafer wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der Siliciumnitridfilm mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Si-Oberfläche entfernt wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus Quadraten mit 50 · 50 um und Abständen mit 200 um bestand.
Das somit hergestellte Substrat wurde in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um einen Oberflächenoxidfilm zu entfernen, und dann wurde es mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht. Dann wurde die Lösung auf 40ºC erwärmt, und eine wässrige Lösung, die 30 g darin aufgelöstes Kaliumhydroxid enthielt, langsam dazu hinzugegeben, Und dann wurde die Lösung so wie sie war stehen gelassen. 1,5 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit (111)-Ebenen auf der Si-Oberfläche erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle lag bei etwa 6 um und die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 200 um. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag. Keine Keimbildung wurde auf der Siliciumnitridoberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 12

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 50 nm dicker Ti-Film wurde mittels EB- Dampfabscheidung auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt und eine Resistschicht wurde auf dem Ti-Film erzeugt. Das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der Ti-Film mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus Quadraten mit 1 · 1 um und Abständen vom 50 um bestand.
Die somit hergestellte Substratoberfläche wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht, und dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und so wie sie war stehen gelassen. 50 Minuten danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen mit Korngrößen von etwa 50 um und (111)- Ebenen mit Mittelpunkten, die im Wesentlichen auf dem Ti- Film lagen, zusammensetzte, erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Kristallen erzeugt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 200 nm und das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag.

Beispiel 13

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 50 nm dicker poly-Si-Film (p-Si-Film) wurde mittels LP-CVD auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt und eine Resistschicht wurde auf dem p-Si-Film erzeugt. Das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der p- Si-Film mittels RIE mit einem SF&sub6;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, mit 5 um im Durchmesser, bei einem Abstand von 5 um.
Das somit hergestellte Substrat wurde in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um einen Oberflächenoxidfilm von der p-Si-Oberfläche zu entfernen, und die Substratoberfläche wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht. Und dann wurden 30 ml einer wässrigen Lösung, die 100 mg von darin aufgelösten Hydrochinon enthielt, langsam dazu hinzugegeben. Die Lösung wurde so wie sie war stehen gelassen. Vier Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass Monokristalle mit Korngrößen von etwa 50 um und (111)- Ebenen, die Mittelpunkte im Wesentlichen auf der p-Si- Oberfläche aufwiesen, erzeugt worden waren und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 150 nm. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1-um- Quadrat lag.

Beispiel 14

14 g Ammoniumiodid und 10 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen. Eine Resistschicht wurde auf einem 0,3 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt. Und der Wafer wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der thermisch oxidierte Film mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Si- Oberfläche gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, mit 5 um im Durchmesser, bei Abständen von 100 um.
Das somit hergestellte Substrat wurde in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht, um einen Oberflächenoxidationsfilm von der Si-Oberfläche zu entfernen, und dann wurde die Substratoberfläche mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht. Die Lösung wurde auf 80ºC erwärmt und dann so wie sie war stehen. gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass die runden Vertiefungen auf der Si-Oberfläche mit Monokristallen mit (111)-Ebenen aufgefüllt wurden.
Mit fortschreitendem Wachstum kamen die individuellen Goldmonokristalle selbst miteinander in Kontakt, um Korngrenzen bei angenährten mittleren Positionen zwischen den individuellen Si-Oberflächen zu erzeugen. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 0,4 um.

Beispiel 15

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 0,2 um dicker Ti-Film wurde mittels EB- Dampfabscheidung auf einem 0,5 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt. Und dann wurde nacheinander ein 0,3 um dicker oxidierter Si-Film mittels ECR-CVD auf dem Ti-Film erzeugt. Dann wurde eine Resistschicht auf dem oxidierten Si-Film erzeugt und das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der oxidierte Si-Film mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Ti- Oberfläche gemustert wurde und die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, mit 1 um im Durchmesser, bei Abständen von 50 um.
Die somit hergestellte Substratoberfläche wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht und dann wurde die Lösung auf 60ºC erwärmt und so wie sie war stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass die runden Vertiefungen auf der Ti- Oberfläche mit Monokristallen mit (111)-Ebenen aufgefüllt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 100 nm und es wurde keine Keimbildung auf der Oberfläche des oxidierten Si-Films beobachtet.

Beispiel 16

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. 100 ml der Lösung wurden entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Dann wurde die Lösung auf 80ºC auf einer heißen Platte erwärmt, und als die Farbe der Lösung sich von braun nach hellgelb geändert hatte, wurde das Substrat mit der Lösung in Kontakt gebracht. Das eingesetzte Substrat war ein Siliciumwafer mit einem 5000 Å dicken thermisch oxidierten Film und mit Punkten aus elementarem Gold, mit einem Durchmesser von 0,5 um, in einem Matrixmuster mit Abständen von 30 um, die in dem Siliciumwafer durch Ionenimplantation unter solchen Bedingungen wie einem bonenstrom von 30 pA und einer Ionenimplantationsdichte von 5 · 10¹&sup5; Ionen/cm² in einem FIB Gerät (JIBL-100A, Marke eines Geräts von JEOL) erzeugt worden waren. Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Goldmonokristallen erzeugt worden war, die jeweils eine Korngröße von etwa 30 um und (111)-Ebenen mit Mittelpunkten im Wesentlichen an den Au- Implantationsstellen aufwiesen, und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 200 nm. Das Ergebnis der Untersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen monokristallinen Oberflächen bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag.

Beispiel 17

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Dann wurde die Lösung auf 80ºC auf einer heißen Platte erwärmt und als sich die Farbe der Lösung von braun nach hellgelb geändert hatte, wurde das Substrat in Kontakt mit der Lösung gebracht. Das eingesetzte Substrat war ein Si-Wafer mit Punkten aus elementarem Au, mit einem Durchmesser von etwa 20 nm und mit 8 nm Dicke in einem Matrixmuster bei Abständen von 5 um, die darauf mittels eines Raster-Tunnelmikroskops (STM) erzeugt worden waren. Die Bildung eines Au-Musters mittels STM wurde unter solchen Bedingungen wie einer Pulsgebungsspannung von 3,5 V und einer Pulszeit von 1 us durchgeführt, nachdem der Si-Wafer mit einer hinreichenden Elektroleitfähigkeit in verdünnte Fluorwasserstoffsäure eingetaucht worden war, um einen oberflächenoxidischen Film davon zu entfernen. Dann wurde das somit hergestellte Substrat unter Luftatmosphäre für 3 Tage stehen gelassen, um einen oxidierten Oberflächenfilm auf der Si-Oberfläche zu erzeugen, um ein Substrat für das Kristallwachstum vorzusehen.
Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen, die jeweils eine Korngröße von etwa 5 um und (111)-Ebenen mit Mittelpunkten im Wesentlichen an den Au-Implantationsstellen aufwiesen, erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 100 nm. Das Ergebnis der Unersuchung mittels STM zeigte, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 1-um-Quadrat lag.

Beispiel 18

Das Königswasser wurde durch Vermischen von 60 ml Salzsäure und 20 ml Salpetersäure hergestellt, und dann wurden 4 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 30 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 300 ml destilliertem Wasser gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Eine Resistschicht wurde auf einem 0,5 um dicken Siliciumnitridfilm, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt und das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt. Das heißt, dass der Siliciumnitridfilm mittels RIE mit einem CF&sub4;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Si- Oberfläche geätzt wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit 3 um im Durchmesser bei Abständen von 100 um bestand.
Dann wurde das Substrat mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht, und dann wurde eine wässrige Lösung, die 30 g Natriumhydroxid (NaOH) enthielt, langsam dazu hinzugegeben. Die Lösung wurde bei 40ºC stehen gelassen. Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass die runden Vertiefungen auf der Si- Oberfläche mit Monokristallen mit (111)-Ebenen aufgefüllt worden waren. Keine Keimbildung wurde auf der Siliciumnitridoberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte gefunden.

Beispiel 19

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 2,5 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,5 ml Fluorwasserstoffsäure gerührt. Die Oberfläche eines Si-Wafersubstrats mit einem 1 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf der Oberfläche erzeugt worden war, wurde mit der Lösung in Kontakt gebracht, dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und stehen gelassen. 2 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersücht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Goldmonokristallen auf dem thermisch oxidierten Film erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die durchschnittliche Korngröße lag bei 1,51 mm und die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 20 um. Als Ergebnis der Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, eine Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)- Ebenen und die individuellen Monokristalle keine Fehlstellen aufwiesen. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberfläche mittels eines Raster-Tunnelmikroskops (STM) wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5- pm-Quadrat lag.

Beispiel 20

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,3 ml Fluorwasserstoffsäure gerührt. Dann wurde die Oberfläche eines Si-Wafers mit einem 1 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf der Oberfläche erzeugt worden war, mit der Lösung in Kontakt gebracht. Und 50 ml einer wässrigen Lösung, die 100 mg darin aufgelöstes Hydrochinon enthielt, wurden langsam dazu hinzugegeben und dann wurde die Lösung bei Raumtemperatur stehen gelassen. Drei Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass ein Dünnfilm, der sich aus einer Gruppe von Goldmonokristallen, die jeweils eine durchschnittliche Korngröße von 650 um aufwiesen und eine Filmdicke von etwa 6 um aufwiesen, auf dem thermisch oxidierten Film erzeugt worden war. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer Xray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)-Ebenen aufwiesen und die individuellen Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberflächen mittels STM, wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5-um-Quadrat lag.

Beispiel 21

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 2,5 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 1 ml Fluorwasserstoffsäure gerührt. Die Oberfläche eines Si-Wafersubstrats mit einem 0,5 um dicken Siliciumnitridfilm, der auf der Oberfläche erzeugt worden war, wurde mit der Lösung in Kontakt gebracht, dann wurde die Lösung auf 70ºC erwärmt und stehen gelassen. 2 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Goldmonokristallen auf dem Siliciumnitridfilm erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren, wobei die durchschnittliche Korngröße bei 800 um und die Dicke des Kristallfilms bei etwa 10 um lag. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, eine Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und eine Xray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Goldmonokristalle (111)-Ebenen aufwiesen und die individuellen Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberfläche mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5-um-Quadrat lag.
Dann wurde ein Resistmuster auf der Gruppe der Monokristalle erzeugt und ein 3 um breites Leitungsnetz, dass sich aus der Gruppe aus Goldmonokristallen zusammensetzte, wurde spiralförmig mittels Ionenätzung mit einem Ar-Gas erzeugt. Als Ergebnis der Messung des elektrischen Widerstands des Leitungsnetzes aus Goldkristallen wurde gefunden, dass der elektrische Widerstand mit 2,3 · 10&supmin;&sup6; cm·Ω hinreichend gering war.

Beispiel 22

40 g Kaliumiodid und 6 g Tod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,5 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein Si-Wafer wurde einer Behandlung mit thermischer Oxidation unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film aus SiO&sub2; auf der Oberfläche zu erzeugen. Dann wurde ein 0,1 um dicker poly-Si-Film (p-Si-Film) mittels LP-CVD auf der gesamten Oberfläche des thermisch oxidierten Films erzeugt. Eine Resistschicht wurde dann auf dem p-Si-Film erzeugt und das Substrat wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der p-Si-Film mittels Reaktivionenätzung (RIE) mit einem SF&sub6; -Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit einem Durchmesser von 50 um bei einem Abstand von 1,5 mm bestand.
Die Oberfläche des somit herstellten Substrats wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht, und dann wurde die Lösung auf 60ºC erwärmt und stehen gelassen, Eine Stunde danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen auf der p-Si-Oberfläche erzeugt worden war, dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren und dass die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle bei etwa 25 um und die Dicke des Kristallfilms bei etwa 100 nm lag. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray- Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)-Ebenen aufwies und die individuellen Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberfläche mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5- um-Quadrat lag. Keine Keimbildung wurde auf der SiO&sub2;- Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte gefunden.

Beispiel 23

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,5 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Eine Resistschicht wurde auf einem 1 um dicken thermisch oxidierten Film, der auf einem Si-Wafer erzeugt worden war, erzeugt und der Wafer wurde mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der thermisch oxidierte Film mittels RIE mit einem CF&sub4; -Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster mit einem Quadrat von 100 um bei Abständen von 1,2 mm.
Die Oberfläche des somit hergestellten Substrats wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht und 30 ml einer wässrigen Lösung, die 100 mg darin aufgelöstes Hydrochinon enthielt, wurde langsam dazu hinzugegeben, und die Lösung wurde stehen gelassen. 3 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen in den Vertiefungen auf der Si-Oberfläche erzeugt worden war, dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren und dass die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle bei etwa 15 um und die Dicke des Kristallfilms bei etwa 300 nm lagen. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray- Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)-Ebenen aufwies und dass die Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberfläche mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5- um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der SiO&sub2;-Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 24

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,5 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 1 um dicker Siliciumnitridfilm wurde mittels LP-CVD auf einem Si-Wafer erzeugt, und eine Resistschicht wurde auf dem Siliciumnitridfilm erzeugt. Dann wurde das Substrat mit Licht bestrahlt und entwickelt, um eine Musterbildung durchzuführen. Das heißt, dass der Siliciumnitridfilm mittels RIE mit einem SF&sub6;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske zur Freilegung der Si-Oberfläche gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit 100 um im Durchmesser bei Abständen von 1,7 mm bestand.
Die Oberfläche des somit hergestellten Substrats wurde in die Lösung für das Kristallwachstum eingebracht und dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und stehen gelassen. 2 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen auf der Si-Oberfläche erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den Monokristallen erzeugt worden waren, wobei die durchschnittliche Korngröße der Monokristalle bei etwa 20 um und die Dicke des Kristallfilms bei etwa 100 nm lag. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle eine (111)-Ebene aufwies und die Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberflächen mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5- um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der Siliciumnitridoberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 25

40 g Kaliumiodid und 6 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 2,4 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der. Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,3 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein Wafer wurde einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen, um einen thermisch oxidierten Film aus SiO&sub2; auf der Oberfläche zu erzeugen. Dann wurde ein 1 um dicker poly-Si-Film (p-Si-Film) mittels LP-CVD auf dem thermisch oxidierten Film erzeugt, und eine Resistschicht wurde auf dem p-Si-Film erzeugt. Dann wurde das Substrat mittels Licht bestrahlt und entwickelt, um ein Resistmuster zu erzeugen. Das heißt, dass der p-Si-Film mittels RIE mit einem SF&sub6;-Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit 8 um Durchmesser bei Abständen von 1,0 mm bestand.
Die Oberfläche des somit hergestellten Substrats wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht und dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und stehen gelassen. 2 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht, und es wurde gefunden, dass ein Dünnfilm aus Goldkristallen, der sich aus Monokristallen mit Korngrößen von etwa 1 mm und mit Mittelpunkten im Wesentlichen auf den p-Si-Ebenen zusammensetzte, erzeugt worden war und dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 20 um. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)- Ebenen aufwies und dass die individuellen Monokristalloberflächen im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberflächen mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5-um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der SiO&sub2;-Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 26

50 g Kaliumiodid und 7 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,4 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Eine Resistschicht wurde auf einem 50 nm dicken thermisch oxidierten Film auf einem Si-Wafer erzeugt, dann wurde das Substrat mit Licht bestrahlt und entwickelt, um ein Resistmuster zu erzeugen. Das heißt, dass der thermisch oxidierte Film mittels RIE mit einem SF&sub6; -Gas unter Einsatz des Resistmusters als einer Maske gemustert wurde und dann die Resistschicht entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit einem Durchmesser von 5 um bei Abständen von 0,5 mm auf der Si- Oberfläche bestand.
Die Oberfläche des somit hergestellten Substrats wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht und 30 ml einer wässrigen Lösung, die 10 mg darin aufgelöstes Natriumhydrogensulfit enthielt, wurde langsam dazu hinzugegeben, und die Lösung wurde stehen gelassen. 4 Stunden danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass eine Gruppe von Monokristallen mit Korngrößen von 0,5 mm und mit Mittelpunkten im Wesentlichen auf den Si- Oberflächen erzeugt worden war, dass Korngrenzen zwischen den individuellen Monokristallen erzeugt worden waren und dass die Dicke des Kristallfilms bei etwa 10 um lag. Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)- Ebenen aufwies und die individuellen Monokristalloberflächen im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberflächen mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5-um-Quadrat lag. Und es wurde keine Keimbildung auf der SiO&sub2;-Oberfläche mit der kleineren Keimbildungsdichte beobachtet.

Beispiel 27

40 g Ammoniumiodid und 10 g Iod wurden in 500 ml destilliertes Wasser gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Dann wurden 3 g Gold in die Lösung gegeben und darin unter Rühren aufgelöst. Nach der Auflösung wurden 100 ml der Lösung entnommen, in einem Reaktorgefäß platziert und während der Zugabe von 500 ml destilliertem Wasser und 0,5 ml Fluorwasserstoffsäure (46%) gerührt, um eine Lösung für das Kristallwachstum herzustellen.
Ein 1 um dicker Siliciumnitridfilm wurde mittels LP-CVD auf der gesamten Oberfläche eines Si-Wafers erzeugt, und eine Resistschicht wurde auf dem Siliciumnitridfilm erzeugt. Dann wurde das Substrat mit Licht bestrahlt und entwickelt, um ein Resistmuster zu erzeugen. Das heißt, dass der Siliciumnitridfilm mittels RIE mit einem SF&sub6;-Gas zur Freilegung der Si-Oberfläche geätzt wurde und dann das Resistmuster entfernt wurde. Das Muster war ein Matrixmuster, das aus runden Stellen mit 10 um im Durchmesser bei Abständen von 1,5 mm bestand.
Die Oberfläche des somit hergestellten Substrats wurde mit der Lösung für das Kristallwachstum in Kontakt gebracht und dann wurde die Lösung auf 80ºC erwärmt und stehen gelassen. 30 Minuten danach wurde das Substrat herausgenommen und untersucht. Es wurde gefunden, dass die Vertiefungen auf den Si-Oberflächen mit Monokristallen mit (111)-Ebenen aufgefüllt worden waren. Die Dicke des Kristallfilms lag bei etwa 1 um und es wurde keine Keimbildung auf der Siliciumnitridoberfläche beobachtet.
Als Ergebnis des Kontrasts der Kanalbildung mittels Elektronenstrahl, einer Kanalmusterbildung mittels Elektronenstrahl und einer X-ray-Diffraktionsanalyse, wurde gefunden, dass die Gruppe der Monokristalle (111)- Ebenen aufwies und die individuellen Monokristalle im Wesentlichen fehlstellenfrei waren. Als Ergebnis der Untersuchung der Kristalloberflächen mittels STM wurde gefunden, dass die Irregularität der individuellen Monokristalloberflächen bei 5 Å in einem 5 um-Quadrat lag. Tabelle 1 Abhängigkeit der durchschnittlichen Korngröße und der Keimbildungsdichte von den Wachstumsbedingungen Tabelle 2 Abhängigkeit der durchschnittlichen Korngröße und der Keimbildungsdichte von den Wachstumsbedingungen

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines Dünnfilms aus Gold, welches das folgende umfasst:

Ausführen einer Zerfallbehandlung von [AuI&sub4;]&supmin; oder von [AuCl&sub4;]&supmin; als einem Goldkomplex, entweder durch eine Verdampfungsbehandlung einer Lösung, die [AuI&sub4;]&supmin; enthält, oder durch die Zugabe eines Reduktionsmittels zu einer Lösung die [AuI&sub4;]&supmin; oder [AuCl&sub4;]&supmin; enthält, um dadurch die Halogenkomponenten aus dem Goldkomplex zu dissoziieren, wobei eine übersättigte Goldlösung erzeugt wird,

Herstellen eines Kontakts von der Substratoberfläche mit der Lösung,

um dadurch einen Dünnfilm aus kristallinem Gold, der aus einer Gruppe von Monokristallen besteht, auf der Oberfläche dieses Substrats abzulagern.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Dünnfilm aus kristallinem Gold aus einer Gruppe von Monokristallen mit (111)-Orientierung besteht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oberfläche des strats aus einem Isolatormaterial besteht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Substrats aus einem Halbleitermaterial besteht.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Substrats aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat eine erste Oberfläche mit einer hinreichend kleinen Fläche, so dass nur ein einzelner Keim erzeugt wird, die eine erste Goldkeimbildungsdichte aufweist, und eine zweite Oberfläche aufweist, die zu der ersten Oberfläche benachbart ist und die aus einem Material mit einer kleineren Goldkeimbildungsdichte als die erste Goldkeimbildungsdichte besteht.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Material mit der ersten Goldkeimbildungsdichte ein Halbleitermaterial ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Material mit der ersten Goldkeimbildungsdichte ein elektrisch leitfähiges Material ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Material mit der kleineren Goldkeimbildungsdichte ein Isolatormaterial ist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Gruppe der Monokristalle Korngrößen von 1 um oder mehr aufweist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Zerfallbehandlung in Gegenwart einer Spezies zum Ätzen, die auf ein Substratmaterial einwirkt, durchgeführt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Spezies zum Ätzen Fluorwasserstoffsäure ist.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Gruppe der Monokristalle aus Monokristallen mit Größen von 3 um oder mehr besteht.