DE69233120T2 - Ätzlösung für das Ätzen von porösem Silizium, Ätzmethode unter Verwendung der Ätzlösung und Verfahren zur Vorbereitung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung der Ätzlösung - Google Patents

Ätzlösung für das Ätzen von porösem Silizium, Ätzmethode unter Verwendung der Ätzlösung und Verfahren zur Vorbereitung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung der Ätzlösung Download PDF

Info

Publication number
DE69233120T2
DE69233120T2 DE1992633120 DE69233120T DE69233120T2 DE 69233120 T2 DE69233120 T2 DE 69233120T2 DE 1992633120 DE1992633120 DE 1992633120 DE 69233120 T DE69233120 T DE 69233120T DE 69233120 T2 DE69233120 T2 DE 69233120T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon
porous
layer
substrate
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1992633120
Other languages
English (en)
Other versions
DE69233120D1 (de
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of DE69233120D1 publication Critical patent/DE69233120D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69233120T2 publication Critical patent/DE69233120T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Weting (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Ätzlösung für poröses Silizium, ein Ätzverfahren unter Verwendung der Ätzlösung sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines Halbleiterelements unter Verwendung der Ätzlösung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen eines Halbleiterelements, das geeignet ist, um dielektrische Materialien oder elektronischer Vorrichtungen sowie auf einer monokristallinen Halbleiterschicht auf einem isolierenden Material hergestellte integrierte Schaltungen zu trennen.
  • Stand der Technik
  • Die Ausbildung einer monokristallinen Silizium-Halbleiterschicht auf einem isolierenden Material ist weithin als die Silizium auf Isolator-Technologie (SOI – engl.: silicon on insulator) bekannt, und da eine große Anzahl von Vorteilen einer die SOI-Struktur verwendenden Vorrichtung zukommen, die durch Massiv-Siliziumsubstrate zur Herstellung bekannter integrierter Silizium-Schaltungen nicht erreicht werden können, wurden sehr viele Untersuchungen durchgeführt. Durch die Verwendung der SOI-Struktur können im Einzelnen die nachstehenden Vorteile erhalten werden:
    • 1. Eine dielektrische Isolation kann zur Ermöglichung eines hohen Integrationsgrades leicht durchgeführt werden;
    • 2. Die Strahlungsfestigkeit ist ausgezeichnet;
    • 3. Die Streukapazität ist reduziert, um eine hohe Geschwindigkeit zu erzielen;
    • 4. Der Wannenausbildungsschritt kann weggelassen werden;
    • 5. Ein Durchzünden kann verhindert werden;
    • 6. Ein vollständig verarmter Feldeffekttransistor kann durch Dünnschichtausbildung ausgebildet werden.
  • Zur Realisierung der vielen vorstehend angeführten Vorteile bei den Vorrichtungseigenschaften wurden Untersuchungen über das Verfahren zur Ausbildung der SOI-Struktur seit einigen 10 Jahren durchgeführt. Die Inhalte sind beispielsweise in der nachstehend aufgeführten Literatur zusammengefasst:
  • Special Issue: "Single-crystal silicon on non-single- crystal insulators"; Herausgeber G. W. Cullen, Journal of Crystal Growth, Band 63, Nr. 3, Seiten 429–590 (1983).
  • Außerdem ist seit langer Zeit bekannt, die SOS-Struktur (engl.: silicon on sapphire – Silizium auf Saphir) durch die Heteroepitaxie von Silizium auf einem monokristallinen Saphirsubstrat durch ein CVD-Verfahren (engl.: chemical vapor deposition – chemische Gasphasenabscheidung) auszubilden. Dies war zu einem gewissen Ausmaß als die ausgereifteste SOI-Technik erfolgreich, aber aus Gründen wie etwa einem großen Ausmaß an Kristallfehlern aufgrund einer Gitterfehlanpassung an der Grenzfläche zwischen der Siliziumschicht und dem Saphirsubstrat, dem Eindringen von Aluminium von dem Saphirsubstrat in die Siliziumschicht und vor allem den hohen Kosten des Substrats und die Verzögerung bei der Vergrößerung der Substratwafergröße hielten sie von einer breiten Anwendung ab. In letzter Zeit wurden Versuche unternommen, die SOI-Struktur ohne die Verwendung eines Saphirsubstrats zu verwirklichen. Derartige Versuche können grob wie nachstehend angeführt klassifiziert werden:
    • (1) Nach der Oberflächenoxidation eines monokristallinen Siliziumsubstrats wird ein Fenster ausgebildet, um das Siliziumsubstrat teilweise freizulegen, und ein epitaktisches Wachstum wird in der Lateralrichtung fortgeführt, wobei der freigelegte Abschnitt als Keimling zur Ausbildung einer monokristallinen Siliziumschicht auf SiO2 dient. (Dies wird dabei von der Abscheidung einer Siliziumschicht auf SiO2 begleitet.)
    • (2) Durch die Verwendung des monokristallinen Siliziumsubstrats selbst als aktive Schicht wird SiO2 darunter ausgebildet. (Dieses Verfahren wird von keiner Abscheidung einer Siliziumschicht begleitet.)
  • Als Einrichtung zur Verwirklichung des vorstehenden Punktes (1) ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine monokristalline Siliziumschicht unmittelbar durch laterales epitaktisches Wachstum durch einen CVD-Vorgang ausgebildet wird, wobei amorphes Silizium abgeschieden und einem lateralen Festphasen-Epitaxiewachstum durch Wärmebehandlung unterzogen wird, eine amorphe oder polykristalline Siliziumschicht mit einem Energiestrahl wie etwa einem Elektronenstrahl, Laserstrahl usw. konvergent bestrahlt wird, und eine monokristalline Schicht auf SiO2 durch Schmelzen und Rekristallisieren aufgewachsen wird, sowie ein Schmelzbereich in einer Zonenform durch eine stabförmige Erwärmungseinrichtung abgetastet wird (Zonenschmelz-Rekristallisierung). Diese Verfahren weisen sowohl Vorteile als auch Nachteile auf, und sie zeigen noch immer Probleme bezüglich der Steuerbarkeit, der Produktivität, der Homogenität und der Qualität, und keine von ihnen wurde bis heute industriell angewendet. Das CVD-Verfahren erfordert beispielsweise eine Opferoxidation bei der flachen Dünnschichtausbildung, während die Kristallinität bei dem Festphasen-Wachstumsverfahren schlecht ist. Andererseits bringt das Strahlausheilungs-Verfahren Probleme bei der Steuerbarkeit wie etwa der Behandlungszeit durch die konvergierte Strahlabtastung, die Weise der Strahlüberlappung, der Fokuseinstellung usw. mit sich. Unter diesen ist das Zonenschmelz- Rekristallisierungsverfahren das am weitesten entwickeltste, und eine relativ groß skalierte integrierte Schaltung wurde versuchsweise ausgebildet, aber es blieben noch immer eine große Anzahl an Kristallfehlern wie etwa Punktdefekte, Liniendefekte, Ebenendefekte (Sub-Grenze), usw., und es wurde keine durch Minoritätsladungsträger angesteuerte Vorrichtung hergestellt.
  • Hinsichtlich des Verfahrens ohne die Verwendung eines Siliziumsubstrats als Keimling für das Epitaxiewachstum, was das vorstehend angeführte Verfahren (2) ist, können die nachstehend aufgeführten Verfahren angeführt werden.
    • 1. Eine Oxidschicht wird auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat mit auf der Oberfläche anisotropisch geätzten V-Nuten ausgebildet, eine polykristalline Siliziumschicht wird so dick wie das Siliziumsubstrat auf der Oxidschicht abgeschieden, und danach werden durch einen Poliervorgang von der Rückoberfläche des Siliziumsubstrats monokristalline Siliziumbereiche ausgebildet, die dielektrisch getrennt sind, indem sie mit den V-Nuten auf der dicken polykristallinen Siliziumschicht umgeben sind. Obwohl die Kristallinität bei diesem Verfahren gut ist, gibt es Probleme bezüglich der Steuerbarkeit und Produktivität bei dem Schritt zur Abscheidung des polykristallinen Siliziums in der Dicke von einigen hundert Mikrometern und dem Schritt, bei dem das monokristalline Siliziumsubstrat von der Rückoberfläche poliert wird, um lediglich die getrennte aktive Siliziumschicht übrig zu lassen.
    • 2. Weiterhin gibt es das SIMOX (engl.: separation by ionimplanted oxygen – Trennung durch Ionen implantierten Sauerstoff) genannte Verfahren, bei dem eine SiO2-Schicht durch die Ionenimplantation von Sauerstoff in ein monokristallines Siliziumsubstrat ausgebildet wird, welches eines der am weitest entwickeltsten Verfahren aufgrund der guten Anpassung zu dem Si-IC-Vorgang (engl.: integrated circuit – integrierte Schaltung) ist. Zur Ausbildung der SiO2-Schicht müssen jedoch 1018 Ionen/cm2 oder mehr Sauerstoff-Ionen implantiert werden, die Implantationszeit ist sehr lange für eine hohe Produktivität, und die Waferkosten sind außerdem hoch. Zudem verbleiben sehr viele Kristallfehler, und vom industriellen Standpunkt gesehen wurde kein ausreichendes Niveau an Qualität erzielt, mit dem eine durch Minoritätsladungsträger angesteuerte Vorrichtung hergestellt werden kann.
    • 3. Ferner gibt es das Verfahren zur Ausbildung einer SOI-Struktur durch dielektrische Isolation gemäß der Oxidation von porösem Silizium. Dies ist ein Verfahren, bei dem eine N-Silizium-Schicht auf der Oberfläche eines monokristallinen P-Siliziumsubstrats in der Form von Inseln mittels eines Protonenionenimplantationsvorgangs (Imai et al., Journal of Crystal Growth, Band 63, 537 (1983)), oder durch Epitaxie-Wachstum und Strukturierung ausgebildet wird; wobei lediglich das P-Siliziumsubstrat durch Anodisierung in einer HF-Lösung porös gemacht wird, so dass die Siliziuminseln von der Oberfläche umgeben werden; und sodann die N-Siliziuminseln durch beschleunigte Oxidation dielektrisch isoliert werden. Bei diesem Verfahren wird der separierte Siliziumbereich vor den Vorrichtungsschritten bestimmt, wodurch das Problem entsteht, dass der Freiheitsgrad bei der Ansteuerung und dem Schaltungsentwurf bei einigen Fällen beschränkt sein kann.
  • Ein lichtdurchlässiges Substrat ist zur Ausbildung eines als Lichtempfangsvorrichtung dienenden Kontaktsensors und einer Flüssigkristallbild-Anzeigevorrichtung der Projektionsbauart wichtig. Zur weiteren Erhöhung der Dichte, Auflösung und Definition der Bildelemente eines derartigen Sensors oder Anzeigevorrichtung ist eine Ansteuerungsvorrichtung mit hoher Qualität erforderlich. Folglich ist es nötig, eine Vorrichtung zu erzeugen, die auf einem lichtdurchlässigen Substrat unter Verwendung einer monokristallinen Schicht mit ausgezeichneter Kristallinität bereitgestellt wird.
  • Falls jedoch eine Siliziumschicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat wie etwa einem Glassubstrat usw. abgeschieden wird, ist die Siliziumschicht im Allgemeinen eine amorphe Schicht oder bestenfalls eine polykristalline Schicht, weil die Siliziumschicht die Störung der Kristallstruktur des Substrats wiedergibt, und somit kann keine Vorrichtung von hoher Qualität durch Verwendung der Siliziumschicht ausgebildet werden. Der Grund ist, dass das Substrat eine amorphe Kristallstruktur aufweist, und somit eine monokristalline Schicht von hoher Qualität durch einfache Abscheidung der Siliziumschicht nicht leicht erhalten werden kann. Daher ist es schwierig, eine Ansteuerungsvorrichtung mit für die derzeitigen oder zukünftige Anforderungen ausreichenden Eigenschaften zu erzeugen, weil die Kristallstruktur von amorphem Silizium oder polykristallinem Silizium viele Fehler aufweist.
  • Zudem ist jedes der Verfahren unter Verwendung eines monokristallinen Siliziumsubstrats ungeeignet, um eine gute monokristalline Schicht auf einem lichtdurchlässigen Substrat zu erhalten.
  • Takao Yonehara, einer der vorliegenden Erfinder, schlug bereits ein Verfahren zur Ausbildung eines Halbleitersubstrats in der Druckschrift JP-A-2-206 548 vor, das zur Lösung der vorstehenden Probleme in der Lage ist.
  • Das Verfahren zur Ausbildung eines Halbleitersubstrats gemäß der Druckschrift JP-A-2-206 548 umfasst die Ausbildung eines Substrats mit einer nicht-porösen monokristallinen Halbleiterschicht und einer porösen Halbleiterschicht, dem Verbinden eines weiteren Substrats mit einer isolierenden Materialoberfläche mit der Oberfläche der monokristallinen Schicht, und dem Entfernen der porösen Halbleiterschicht durch einen Ätzvorgang.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte zur Verbesserung der in der Druckschrift JP-A-2-206 548 offenbarten Erfindung.
  • Das Verfahren zur Ausbildung eines Halbleitersubstrats gemäß der Druckschrift JP-A-2-206 548 umfasst den Schritt zur Entfernung von porösem Silizium durch selektives Ätzen.
  • Nachstehend wird poröses Silizium beschrieben.
  • Poröses Silizium wurde im Verlaufe der Erforschung von elektrolytischem Polieren eines Halbleiters entdeckt, was von Uhlir et el 1956 durchgeführt wurde (A. Uhlir, Bell Syst. Tech. J., Band 35, Seite 333 (1956)).
  • Unagami et al. untersuchten die Zersetzungsreaktion von Silizium während der Anodisierung und berichteten, dass die anodische Reaktion von Silizium in einer HF-Lösung positive Löcher erfordert, und dass die Reaktion wie folgt ausgedrückt werden kann (T. Unagami, Journal of the Electrochemical Society, Band 127, Seite 476 (1980)): Si + 2HF + (2-n)e+ → SiF2 + 2H+ + ne– (1) SiF2 + 2HF → SiF4 + H2 (2) SiF4 + 2HF → H2SiF6 (3)oderSi + 4HF + (4-λ)e+ → SiF4 + 4H+ + λe– (4 ) SiF4 + 2HF → H2SiF6 (5),wobei e+ und e– ein positives Loch bzw. ein Elektron bezeichnen, und n und λ jeweils die Anzahl der zum Lösen eines Siliziumatoms erforderliche Anzahl positiver Löcher bezeichnet. Poröses Silizium kann ausgebildet werden, wenn die Bedingung n > 2 oder λ > 4 erfüllt ist.
  • Daher zeigt sich, dass positive Löcher zur Ausbildung von porösem Silizium erforderlich sind, und dass P-Silizium leichter porös gemacht werden kann als N-Silizium. Es ist jedoch ebenfalls bekannt, dass N-Silizium porös gemacht werden kann, falls Löcher hinein implantiert werden (R. P. Holmstrom und J. Y. Chi, Applied Physics Letters, Band 42, 386 (1983)).
  • Die Dichte der porösen Siliziumschicht kann im Bereich von 1,1 bis 0,6 g/cm3 im Vergleich zu der Dichte von 2,33 g/cm3 von monokristallinem Silizium verändert werden, indem die Konzentration der HF-Lösung von 50–20% verändert wird. Die poröse Siliziumschicht weist Poren mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 60 nm auf, was durch Beobachtung mit einem Transmissionselektronenmikroskop gemessen wurde. Obwohl die poröse Siliziumschicht eine Dichte aufwies, welche halb so groß oder kleiner als die von monokristallinem Silizium ist, wird die Monokristallinität aufrechterhalten, und eine monokristalline Siliziumschicht kann auf der porösen Schicht durch Epitaxiewachstum ausgebildet werden.
  • Obwohl das Volumen eines Siliziummonokristalls im Allgemeinen durch Oxidation um das 2,2-fache erhöht wird, kann die Volumenausdehnung durch Steuerung der Dichte des porösen Siliziums unterdrückt werden, so dass das Auftreten einer Krümmung bei dem Substrat oder das Auftreten eines Bruchs bei der auf der Oberfläche verbleibenden monokristallinen Schicht während des Oxidationsvorgangs vermieden werden kann. Das Volumenverhältnis R des monokristallinen Siliziums zum porösen Silizium nach der Oxidation kann wie folgt ausgedrückt werden: R = 2,2 × (A/2,33) (6),wobei A die Dichte von porösem Silizium bezeichnet. Falls R = 1 ist, d. h. dass es keine Volumenausdehnung nach der Oxidation gibt, so beträgt A = 1,06 (g/cm3). Genauer kann ein Volumenanstieg, der durch Oxidation verursacht wird, unterdrückt werden, falls die Dichte der porösen Siliziumschicht 1,06 beträgt.
  • Man kann sagen, dass derzeit poröses Silizium als solches unmittelbar nachfolgenden Schritten (epitaktisches Wachstum und Oxidation) unterzogen wird, nachdem es erzeugt wird, und das poröse Silizium selbst nicht verarbeitet wird. Der Grund hierfür ist, dass das poröse Silizium nicht leicht mit guter Steuerbarkeit verarbeitet oder entfernt werden kann. Genauer wurde noch nicht berichtet, dass poröses Silizium mit guter Steuerbarkeit geätzt wird.
  • Im Übrigen bezeichnet das durch die nachstehende Gleichung allgemein ausgedrückte P die Porosität: P = (2, 33 – A)/2, 33 (7)
  • Wenn der Wert der Porosität während der Anodisierung auf 30 bis 55% eingestellt wird, können die Eigenschaften von oxidiertem porösen Silizium jenen einer monokristallinen Siliziumoxidschicht gleich sein. Die Porosität wird wie folgt ausgedrückt: P = (m1 – m2)/(m1 – m3) (8)oderP = (m1 – m2)/pRt (9),wobei m1: das Gesamtgewicht vor der Anodisierung bezeichnet
    m2: das Gesamtgewicht nach der Anodisierung bezeichnet
    m3: das Gesamtgewicht nach der Entfernung des porösen Siliziums bezeichnet
    p: die Dichte von monokristallinem Silizium bezeichnet
    A: die Fläche von porösem Silizium bezeichnet
    t: die Dicke von porösem Silizium bezeichnet
  • Die Fläche des porösen Bereichs kann jedoch in vielen Fällen nicht genau berechnet werden. Obwohl Gleichung (8) gilt, muss das poröse Silizium dabei zum Messen des Werts von m3 geätzt werden.
  • Während des epitaktischen Wachstums des porösen Siliziums ist zudem das poröse Silizium in der Lage, einer während des heteroepitaktischen Wachstums erzeugten Störung abzuhelfen sowie das Auftreten von Defekten zu unterdrücken. Da jedoch klar ist, dass die Porosität ein sehr wichtiger Parameter ist, ist die Messung der Porosität dabei nötig und unerlässlich.
  • Bekannte Verfahren zum Ätzen von porösem Silizium sind die nachstehend angeführten Verfahren (1) und (2):
    • (1) Das Verfahren zum Ätzen porösen Siliziums mit einer wässrigen NaOH-Lösung (G. Bonchil, R. Herino, K. Barla und J. C. Pfister, Journal of the Electrochemical Society, Band 130, Nr. 7, 1611 (1983)).
    • (2) Das Verfahren zum Ätzen von porösem Silizium mit einer Ätzlösung, die zum Ätzen von nicht-porösem Silizium befähigt ist.
  • Bei dem vorstehend angeführten Verfahren (2) wird im Allgemeinen eine Ätzlösung der Fluorsalpetersäureart verwendet, und das Ätzen von Silizium schreitet wie folgt voran: Si + 20 → SiO2 (10) SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O (11)
  • Gemäß den vorstehenden angeführten Reaktionsformeln wird Silizium zu SiO2 oxidiert, und das erzeugte SiO2 wird mit Flusssäure geätzt.
  • Beispiele für Ätzlösungen für nicht-poröses Silizium beinhalten die vorstehend angeführte Ätzlösung der Fluorsalpetersäure-Art, sowie Ätzlösungen der Ethylenediamin-Art, der KOH-Art und der Hydrazin-Art und dergleichen.
  • Erfindungsgemäß ist es bei dem selektiven Ätzen von porösem Silizium nötig, eine Ätzlösung zu wählen, die zum Ätzen von porösem Silizium befähigt ist, ungleich den vorstehend angeführten Ätzlösungen für nicht-poröses Silizium. Das poröse Silizium wird im Allgemeinen durch das vorstehend angeführte Verfahren (1) selektiv geätzt, das eine wässrige NaOH-Lösung als Ätzlösung verwendet.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung wird sowohl poröses als auch nicht-poröses Silizium mit der Ätzlösung der Fluorsalpetersäure-Art geätzt.
  • Andererseits werden bei dem bekannten Verfahren zum selektiven Ätzen von porösem Silizium mit einer wässrigen NaOH-Lösung Natrium-Ionen unvermeidlich auf der geätzten Oberfläche adsorbiert. Da die Natrium-Ionen eine Verunreinigungskontamination verursachen, beweglich sind und nachteilige Effekte wie etwa die Ausbildung von Grenzflächenzuständen aufweisen, dürfen die Ionen nicht in die Halbleiterverarbeitung eingeführt werden.
  • In der Druckschrift "Silicon Quantum Wire Array Fabrication by Electrochemical and Chemical Dissolution of Wafers" von L. T. Chanham, veröffentlicht in: Applied Physics Letters, Band 57, Nr. 10, 3. September 1990, New York, Seiten 1046–1048, ist ein Verfahren zum Ätzen von porösem Silizium unter Verwendung einer Lösung aus konzentrierter Flusssäure beschrieben. In dieser Druckschrift wird verdeutlicht, dass die Ätzrate von porösem Silizium größer als die Ätzrate von nicht-porösem Silizium ist, wenn konzentrierte Flusssäure als Ätzmittel verwendet wird, wobei jedoch die Gesamtätzraten niedrig sind, und das Verhältnis der Ätzrate des porösen Siliziums zu der Ätzrate des nicht-porösen Siliziums relativ gering ist (dies bedeutet, dass die Ätzrate des porösen Siliziums lediglich etwa das Fünffache der Ätzrate des nicht-porösen Siliziums beträgt).
  • ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ätzlösung bereitzustellen, die poröses Silizium effizient, homogen, selektiv und chemisch ätzt, ohne den Halbleitervorgang zu beeinflussen und nicht-poröses Silizium zu ätzen.
  • Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements unter Verwendung einer Ätzlösung zum homogenen und selektiven Ätzen von porösem Silizium bereitgestellt.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Ätzen des porösen Siliziums eines Elements mit nicht-porösem Silizium und porösem Silizium bereitgestellt, ohne das nicht-poröse Silizium wesentlich zu ätzen, wobei das Verfahren die Verwendung einer chemischen Ätzlösung als Ätzmittel aufweist, aus:
    • a) Flusssäure und Wasserstoffperoxid; oder
    • b) Flusssäure, Wasserstoffperoxid und einem Alkohol; oder
    • c) gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid, oder
    • d) gepufferter Flusssäure, Wasserstoffperoxid und einem Alkohol.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements bereitgestellt, mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Substrats mit einer ersten porösen monokristallinen Siliziumschicht und einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht; Verbinden des ersten Substrats mit einem zweiten Substrat, so dass das erste und das zweite Substrat durch eine isolierende Schicht getrennt sind, die entweder auf der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht oder dem zweiten Substrat ausgebildet ist, wobei die nicht-poröse monokristalline Siliziumschicht eine innere Schicht der resultierenden Vielschichtstruktur ausbildet; und chemisches Ätzen der porösen monokristallinen Siliziumschicht unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1A und 1B zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines Ätzschritts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung;
  • die 2A und 2B zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines Ätzschritts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung;
  • die 3A bis 3C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines Ätzschritts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung;
  • die 4A bis 4C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines Ätzschritts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung;
  • die 5A bis 5D zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines Ätzschritts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung;
  • die 6A bis 6H zeigen grafische Ansichten der Ätzeigenschaften von porösem und nicht-porösem Silizium, wenn jeweils erfindungsgemäße Ätzlösungen verwendet werden;
  • die 7A bis 7H zeigen grafische Ansichten der Zusammenhänge zwischen der Ätzdicke (Ätztiefe) von porösem Silizium und der Ätzzeit, wenn jeweils erfindungsgemäße Ätzlösungen verwendet werden;
  • die 8A bis 8C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements;
  • die 9A bis 9D zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements;
  • die 10A bis 10C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements;
  • die 11A bis 11D zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements;
  • die 12A bis 12C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements;
  • die 13A bis 13C zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements; und
  • die 14A bis 14D zeigen schematische Ansichten zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Vorgangs zur Herstellung eines Halbleiterelements.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt diese eine chemische Ätzlösung zum Ätzen von porösem Silizium bereit.
  • Ein erstes Vergleichsbeispiel einer chemischen Ätzlösung ist Flusssäure.
  • Ein zweites Vergleichsbeispiel einer chemischen Ätzlösung ist eine Mischung, die Flusssäure und einen Alkohol enthält.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen chemischen Ätzlösung ist eine Mischung, die Flusssäure und Wasserstoffperoxid enthält.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der chemischen Ätzlösung ist eine Mischung, die Flusssäure, einen Alkohol und Wasserstoffperoxid enthält.
  • Ein drittes Vergleichsbeispiel einer chemischen Ätzlösung ist gepufferte Flusssäure.
  • Ein viertes Vergleichsbeispiel einer chemischen Ätzlösung ist eine Mischung, die gepufferte Flusssäure und einen Alkohol enthält.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der chemischen Ätzlösung ist eine Mischung, die gepufferte Flusssäure und Wasserstoffperoxid enthält.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel der chemischen Ätzlösung ist eine Mischung aus gepufferter Flusssäure, einem Alkohol und Wasserstoffperoxid.
  • Das erfindungsgemäße Ätzverfahren umfasst das selektive Ätzen von porösem Silizium unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzlösung.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt diese ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements bereit.
  • Ein erstes Vergleichsbeispiel ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit den Schritten Ausbilden eines Substrats mit einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht und einer porösen Siliziumschicht, Verbinden eines weiteren Substrats mit einer Oberfläche aus einem isolierenden Material mit der Oberfläche der monokristallinen Schicht, und Ätzen der porösen Siliziumschicht, indem diese in Flusssäure eingetaucht wird.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements verwendet jede der ersten bis vierten Form der erfindungsgemäßen Ätzlösung anstelle der Verwendung von Flusssäure als Ätzlösung bei der ersten Form des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements umfasst die Schritte Porösmachen eines Siliziumsubstrats, Ausbilden einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösgemachten Siliziumsubstrat, Verbinden eines lichtdurchlässigen Glassubstrats mit der Oberfläche der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht, und selektives Ätzen des porösen Siliziums zur Entfernung des porösen Siliziums durch chemisches Ätzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Ätzlösung durch Eintauchen des porösgemachten Siliziumsubstrats.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements umfasst die Schritte Porösmachen eines Siliziumsubstrats, Ausbilden einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösgemachten Siliziumsubstrat, Verbinden eines weiteren Siliziumsubstrats mit einer isolierenden Schicht auf seiner Oberfläche mit der Oberfläche der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht, und selektives Ätzen des porösen Siliziums zum Entfernen des porösen Siliziums durch chemisches Ätzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Ätzlösung durch Eintauchen des porösgemachten Siliziumsubstrats.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements umfasst die Schritte Porösmachen eines Siliziumsubstrats, Ausbilden einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösgemachten Siliziumsubstrat, Ausbilden einer Oxidschicht auf der Oberfläche der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht, Verbinden eines lichtdurchlässigen Substrats mit der Oberfläche der Oxidschicht und selektives Ätzen des porösgemachten Siliziumsubstrats zu dessen Entfernung durch chemisches Ätzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Ätzlösung durch Eintauchen des porösgemachten Siliziumsubstrats.
  • Ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements umfasst die Schritte Porösmachen eines Siliziumsubstrats, Ausbilden einer nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösgemachten Siliziumsubstrat, Ausbilden einer Oxidschicht auf der Oberfläche der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht, Verbinden eines weiteren Siliziumsubstrats mit einer isolierenden Schicht auf dessen Oberfläche mit der auf der nicht-porösen monokristallinen Siliziumschicht ausgebildeten Oxidschicht, und selektives Ätzen des porösgemachten Siliziumsubstrats zu dessen Entfernung durch chemisches Ätzen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Ätzlösung durch Eintauchen des porösgemachten Siliziumsubstrats.
  • Bei jedem der vorstehend angeführten Ausführungsbeispiele gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements kann der Ätzschritt ausgeführt werden, wenn die von der Oberfläche der porösgemachten Siliziumschicht verschiedene Oberfläche mit einem Schutzmaterial vor dem Ätzvorgang beschichtet wird.
  • Die erfindungsgemäße Ätzlösung für poröses Silizium ist zum homogenen und effizienten Ätzen von porösem Silizium ohne die Gefahr der Kontaminierung des Halbleitervorgangs befähigt.
  • Das erfindungsgemäße Ätzverfahren kann auf übliche Halbleitervorgänge angewendet werden, und ist zum selektiven Ätzen des porösen Siliziums, das auf demselben Substrat mit nicht-porösem Silizium bereitgestellt ist, mit hoher Genauigkeit befähigt, um das poröse Silizium zu entfernen, weil eine chemische Ätzlösung verwendet wird, die nicht-poröses Silizium nicht ätzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements stellt eine ausgezeichnete Produktivität, Homogenität, Steuerbarkeit und Ökonomie zur Ausbildung einer kristallinen Siliziumschicht bereit, die vergleichbar zu der eines monokristallinen Wafers auf isolierenden Substraten wie etwa lichtdurchlässigen isolierenden Substraten ist, wie sie durch ein Glassubstrat repräsentiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements ist dazu in der Lage, die Vorteile von bekannten SOI-Vorrichtungen zu verwirklichen und kann auf vielen Gebieten eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements kann außerdem anstelle des teuren SOS- oder SIMOX-Vorgangs verwendet werden, die zur Erzeugung einer großskalierten integrierten Schaltung mit der SOI-Struktur verwendet werden.
  • Zudem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements die Schritte des chemischen Entfernens des unteren Abschnitts eines monokristallinen Siliziumsubstrats von hoher Qualität, das als Startmaterial verwendet wird, wobei lediglich eine monokristalline Schicht auf dessen Oberfläche belassen wird, und Verbinden des Substrats mit einer isolierenden Schicht, und ermöglicht somit die Durchführung vieler Behandlungen in einer kurzen Zeit und weist eine ausgezeichnete Produktivität und Ökonomie auf.
  • Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements eine chemische Ätzlösung verwendet werden, die eine schlechte Wirkung auf den Halbleitervorgang beim Ätzen von porösem Silizium aufweist und ein Ätzselektionsverhältnis von einem fünfstelligen Wert oder mehr von porösem Silizium zu nicht-porösem Silizium zeigt und eine ausgezeichnete Steuerbarkeit und Produktivität aufweist.
  • ÄTZMITTEL
  • I. Nachstehend wird die erfindungsgemäße Ätzlösung beschrieben.
  • ERSTES ERLÄUTERNDES BEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(1) Nachstehend wird zunächst unter besonderer Bezugnahme auf 7A der Fall beschrieben, bei dem Flusssäure als nicht-elektrische nasschemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird.
  • 7A zeigt die Ätzzeitabhängigkeit der geätzten Dicke von porösem Silizium, wenn Letzteres durch Untertauchen in Flusssäure geätzt wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren eines monokristallinen Siliziums ausgebildet. Die Anodisierungsbedingungen sind nachstehend gezeigt. Dabei sei jedoch angemerkt, dass das Startmaterial zum Erzeugen von porösem Silizium durch Anodisieren nicht auf monokristallines Silizium beschränkt ist, und Silizium einer anderen kristallinen Struktur kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Auf diese Art hergestellte Teststücke des porösen Siliziums wurden in einer 49%igen Flusssäurelösung (weiße Kreise) und in einer 20%igen Flusssäurelösung (schwarze Kreise) jeweils bei Raumtemperatur eingetaucht, und die Lösungen wurden geschüttelt. Die Reduktion bei der Dicke dieser Teststücke des porösen Siliziums wurden sodann gemessen. Eine große Ätzrate wurde beobachtet: genauer waren es 90 μm in 40 Minuten, im Falle der 49%igen Flusssäurelösung, und 72 μm in 40 Minuten, im Falle der 20%igen Flusssäurelösung. Nach Ablauf von 80 Minuten waren die porösen Siliziumteststücke μm 205 μm mit einem hohen Grad an Oberflächenzuständen im Falle der 49%igen Flusssäurelösung geätzt, wohingegen im Falle der 20%igen Flusssäurelösung nach Ablauf von 80 Minuten die Ätztiefe 164 μm betrug.
  • Die Ätzrate zeigt Abhängigkeiten von der Konzentration der Ätzlösung und der Temperatur. Die Ätzlösungskonzentration und Temperatur werden innerhalb von praktischen Bereichen geeignet bestimmt. Obwohl vorstehend eine Ätzlösungskonzentration von 49% bzw. 20% und Raumtemperatur angeführt sind, ist dies lediglich erläuternd angegeben und nicht beschränkend gedacht. Die Konzentration der Flusssäure liegt vorzugsweise zwischen 5% und 95% und die Temperatur der Lösung wird auf ein Niveau eingestellt, das gewöhnlich auf diesem Technologiegebiet verwendet wird.
  • Die geätzten Teststücke von porösem Silizium wurden sodann mit Wasser gespült, und die Oberflächen wurden nach dem Spülen durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Nachstehend werden die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium unter besonderer Bezugnahme auf 6A beschrieben, wenn Flusssäure als Ätzlösung verwendet wird, gefolgt von einer Beschreibung eines Beispiels des Ätzens eines nicht-porösen Siliziumsubstrats in Verbindung mit den 1A und 1B, dessen eine Seitenoberfläche vollständig poröses Silizium aufweist.
  • 6A, zeigt eine grafische Darstellung der Zeitabhängigkeit der Ätztiefe von porösem Silizium und monokristallinem Silizium, wie sie beobachtet wird, wenn diese in eine Flusssäureätzlösung eingetaucht werden. Poröses Silizium wurde durch Anodisieren von monokristallinem Silizium unter denselben Bedingungen wie den vorstehend angeführten ausgebildet. Auch in diesem Fall ist die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Anodisierung lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Teststücke des somit hergestellten porösen Siliziums wurden in eine 49%ige Flusssäureätzlösung (weiße Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht und die Lösungen wurden geschüttelt. Die Reduktion in der Dicke wurde bei diesen Teststücken aus porösem Silizium sodann gemessen. Es wurde eine große Ätzrate beobachtet: genauer waren es 90 um in 40 Minuten im Falle der 49%igen Flusssäureätzlösung und nach dem Ablauf von 80 Minuten waren die porösen Siliziumteststücke um 205 μm mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Die Ätzrate zeigte Abhängigkeiten von der Konzentration der Ätzlösungen und der Temperatur. Die Ätzlösungskonzentration und Temperatur werden innerhalb von praktischen Bereichen geeignet bestimmt. Trotz der vorstehend angeführten Lösungsdichte von 49% und Raumtemperatur sind diese lediglich zur Erläuterung angegeben und nicht beschränkend gedacht. Die Konzentration der Flusssäure liegt vorzugsweise zwischen 5% und 95% und die Temperatur der Lösung wird auf ein Niveau eingestellt, das gewöhnlich auf diesem Technologiegebiet verwendet wird.
  • Ein Teststück aus nicht-porösem Silizium von 500 um Dichte wurde in eine 49%ige Flusssäurelösung (schwarze Kreise) eingetaucht, wonach die Lösung geschüttelt wurde. Die Reduktion der Dicke wurde sodann gemessen. Dabei wurde das Teststück aus nicht-porösem Silizium lediglich um 10 nm oder weniger nach Ablauf von 120 Minuten geätzt.
  • Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungskonzentration und Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzen mit Wasser gespült und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Gemäß 1A wurde eine monokristallines Siliziumsubstrat 22 lediglich auf einer seiner Seiten anodisiert, so dass es lediglich auf dieser mit 21 bezeichneten einen Seite eine poröse Siliziumstruktur aufwies. Danach wurde das Substrat mit der porösen Siliziumstruktur bzw. monokristallinen Siliziumstruktur in Flusssäure eingetaucht. In der Folge wurde lediglich der poröse Siliziumabschnitt durch den Ätzvorgang entfernt, während das monokristalline Siliziumsubstrat 22 alleine ungeätzt verblieb. Es ist somit möglich, poröses Silizium unter Verwendung von monokristallinem Silizium als Ätzstopper selektiv zu ätzen.
  • Nachstehend wird ein Fall beschrieben, wo sowohl ein poröser Siliziumabschnitt als auch ein monokristalliner Siliziumabschnitt auf einer Seite des Substrats bereitgestellt werden.
  • Gemäß 2A wurde ein Abschnitt einer Seite eines monokristallinen Siliziumsubstrats 32 anodisiert, um zu einer porösen Siliziumstruktur 31 zu werden. Da die für die Anodisierung nötigen Werte von Strom und Spannung in Abhängigkeit von der Ladungsträgerkonzentration variieren, ist es möglich, eine poröse Siliziumstruktur durch lokale Variation der Ladungsträgerkonzentration in der monokristallinen Siliziumoberflächenschicht durch Implantation von Protonen oder Dotierstoffen selektiv auszubilden. Das Substrat mit der porösen Siliziumstruktur bzw. monokristallinen Siliziumstruktur wurde sodann in Flusssäure eingetaucht. Im Ergebnis wurde lediglich der poröse Siliziumabschnitt entfernt, während das monokristalline Siliziumsubstrat 32 ungeätzt verblieb. Es ist somit möglich, poröses Silizium selektiv zu ätzen.
  • Nachstehend wird der Fall beschrieben, wo eine poröse Siliziumstruktur und eine polykristalline Struktur in Schichten auf einer Seite des Substrats ausgebildet werden.
  • Gemäß 3A wurde eine polykristalline Siliziumschicht 41 durch Abscheidung auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat 42 ausgebildet, und die Oberflächenschicht dieses polykristallinen Siliziums wurde in eine poröse Siliziumschicht 43 durch Anodisierung verändert, wie es in 3D gezeigt ist. Das Substrat mit der Struktur poröses Silizium/polykristallines Silizium/monokristallines Silizium wurde in einer Flusssäurelösung eingetaucht, wodurch die poröse Siliziumstruktur alleine durch den Ätzvorgang entfernt wurde, während das monokristalline Siliziumsubstrat 42 und die polykristalline Siliziumschicht 41 ungeätzt blieben. Es war somit möglich, das poröse Silizium unter Verwendung von polykristallinem Silizium als Ätzstopper selektiv zu ätzen.
  • Nachstehend wird ein Fall beschrieben, wo ein poröser Siliziumabschnitt in der Oberfläche einer polykristallinen Siliziumschicht ausgebildet wird, die auf einer Seite des Substrats ausgebildet ist.
  • Gemäß 4A wurde eine polykristalline Siliziumschicht 51 durch Abscheidung bei einem monokristallinen Siliziumsubstrat 52 ausgebildet, und ein Abschnitt dieser polykristallinen Siliziumschicht wurde in eine poröse Siliziumschicht 53 durch Anodisierung verändert. Sodann wurde das Substrat mit der Struktur poröses Silizium/polykristallines Silizium/monokristallines Silizium in eine Flusssäurelösung eingetaucht, so dass das poröse Silizium alleine entfernt wurde, während das monokristalline Siliziumsubstrat 52 und die polykristalline Siliziumschicht 51 ungeätzt blieben. Es war somit möglich, das poröse Silizium selektiv zu ätzen.
  • ZWEITES ERLÄUTERNDES BEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(2) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7B der Fall beschrieben, bei dem eine Mischung aus Flusssäure und einem Alkohol als die nicht-elektrische nasschemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird.
  • 7B zeigt die Zeitabhängigkeit der Ätzdicke von porösem Silizium, wie sie beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in eine Flüssigkeitsmischung aus Flusssäure und Ethylalkohol eingetaucht wird, ohne die Flüssigkeit zu schütteln. Das poröse Silizium wurde durch Anodisierung von monokristallinem Silizium unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zum Ausbilden der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke der porösen Schicht 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Teststücke des wie vorstehend beschrieben hergestellten porösen Siliziums wurden ohne einen Schüttelvorgang in einer Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – weiße Kreise) und in einer Lösungsmischung aus 20% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktion in den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurde sodann gemessen. Es wurden große Ätzraten bei dem porösen Silizium beobachtet. Genauer wurde im Falle der Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) das poröse Silizium um 85 μm geätzt, und im Falle der Lösungsmischung aus 20% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) wurde das poröse Silizium um 68 μm in. etwa 40 Minuten geätzt. Nach dem Ablauf von 80 Minuten war das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 195 um im Falle der Lösungsmischung von 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) und bis zu 156 μm selbst im Falle der Lösungsmischung aus 20% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) mit einem hohen Grad an Zuständen der geätzten Oberflächen geätzt.
  • Die Ätzrate zeigt Abhängigkeiten von der Konzentration der Flusssäurelösung sowie von der Temperatur. Das Hinzufügen von Alkohol dient zur Entfernung von Blasen der als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Reaktionsproduktgase von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung, ohne ein Schütteln zu erfordern, womit eine hohe Effizienz und Homogenität des Ätzvorgangs sichergestellt wird.
  • Die Lösungskonzentration und die Temperatur werden derart bestimmt, dass eine praktische Ätzgeschwindigkeit beim Herstellungsvorgang erhalten wird, und die Wirkung des Hinzufügens von Alkohol ist spürbar. Obwohl vorstehend Lösungsmischungen aus 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) und 20% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur genannt sind, sind diese Lösungsdichtungen sowie die Temperatur lediglich erläuternd angegeben und nicht beschränkend gedacht.
  • Die HF-Konzentration bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise zwischen 1 und 95%, noch bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80%. Die Konzentration von Alkohol bezüglich der Ätzlösung beträgt vorzugsweise 80% oder weniger, bevorzugter 60% oder weniger und am Bevorzugtesten 40% oder weniger, und wird so bestimmt, dass ein spürbarer Effekt des Hinzufügens von Alkohol bereitgestellt wird. Die Temperatur wird ausgewählt, um vorzugsweise zwischen 0 und 100°C zu liegen, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C.
  • Obwohl vorstehend Ethylalkohol im Einzelnen genannt wurde, schließt die Erfindung nicht die Verwendung anderer Alkohole wie etwa Isopropylalkohol aus, das beim Herstellungsvorgang keine Nachteile verursacht und einen spürbaren Effekt der Hinzufügung eines derartigen Alkohols bereitstellt.
  • Das poröse Silizium wurde nach dem Ätzvorgang mit Wasser gespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Nachstehend werden die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium unter besonderer Bezugnahme auf 6B beschrieben, wenn sie durch eine Lösungsmischung aus Flusssäure und Ethylalkohol geätzt werden.
  • 6B zeigt die Zeitabhängigkeiten der geätzten Dicken von porösem Silizium und von monokristallinem Silizium, wie sie beobachtet werden, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in einer Lösungsmischung aus Flusssäure und Ethylalkohol ohne einen Schüttelvorgang eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch eine Anodisierung aus monokristallinem Silizium ausgebildet, die unter denselben Bedingungen wie den vorstehend beschriebenen durchgeführt wurde. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein gemäß vorstehender Beschreibung hergestelltes Teststück aus porösem Silizium wurde ohne einen Schüttelvorgang in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – weiße Kreise) eingetaucht, und eine Reduktion in der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: genauer in einer Dicke von 85 μm in 40 Minuten, und 195 μm in 80 Minuten mit einem hohen Grad an Oberflächenqualität und Homogenität.
  • Die Ätzrate hängt von der Konzentration und der Temperatur der Flusssäureätzlösung ab.
  • Das Hinzufügen von Alkohol dient zur Entfernung von als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen der Reaktionsproduktgase von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung, ohne einen Schüttelvorgang zu erfordern, womit eine hohe Effizienz und Homogenität des Ätzvorgangs sichergestellt wird.
  • Ein Teststück aus einem nicht porösen Silizium von 500 um Dicke wurde in einer Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – schwarze Kreise) eingetaucht, ohne die Lösung zu schütteln. Dabei wurde das Teststück aus nicht porösem Silizium lediglich um 10 nm oder weniger selbst nach dem Ablauf von 120 Minuten geätzt. Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungskonzentration und Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzvorgang mit Wasser gespült, und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Natürlich können die in Verbindung mit I unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und die 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ätzverfahren ebenfalls bei dem Fall verwirklicht werden, wo die Lösungsmischung aus Flusssäure und Alkohol als Ätzmittel für poröses Silizium verwendet wird.
  • ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(3) Nachstehend wird unter besonderer Bezugnahme auf 7C der Fall beschrieben, wo eine Mischung aus Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid (nachstehend auch mit "Wasserstoffperoxid" bezeichnet) als die nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird.
  • 7C zeigt die Zeitabhängigkeit der geätzten Dicke von porösem Silizium, wie sie beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in einer Flüssigkeitsmischung aus Flusssäure und Wasserstoffperoxid unter Schütteln der Flüssigkeit eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren von monokristallinem Silizium unter den nachstehend angeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke von porösem Silizium 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Teststücke des gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten porösen Siliziums wurden ohne einen Schüttelvorgang in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 5 – weiße Kreise) sowie in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 1 – schwarze Kreise) eingetaucht.
  • Sodann wurde die Reduktion bei den Dicken der porösen Siliziumteststücke gemessen. Für das poröse Silizium wurden große Ätzraten beobachtet: Genauer wurde im Falle der 1 : 5-Lösung das poröse Silizium um 112 μm und im Falle der 1 : 1-Lösung das poröse Silizium um 135 μm in etwa 40 Minuten geätzt. Nach Ablauf von 80 Minuten wurde das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 256 μm im Falle der 1 : 5-Lösung und 307 μm im Falle der 1 : 1-Lösung mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Die Konzentration des Wasserstoffperoxid betrug in diesem Fall 30%, aber die Wasserstoffperoxidkonzentration kann in einem Bereich bestimmt werden, der einen spürbaren Effekt des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid bereitstellt, und der keine praktischen Probleme beim Herstellungsvorgang verursacht.
  • Die Ätzrate zeigt Abhängigkeiten von der Dichte der Flusssäurelösung sowie von deren Temperatur. Das Hinzufügen von Wasserstoffperoxid dient zur Beschleunigung der Oxidation von Silizium, womit die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Fall erhöht wird, wenn Wasserstoffperoxid nicht verwendet wird. Es ist außerdem möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit durch geeignete Auswahl des Wasserstoffperoxidgehalts zu steuern.
  • Die Lösungskonzentration und die Lösungstemperatur werden derart bestimmt, dass eine praktische Ätzgeschwindigkeit beim Herstellungsvorgang erhalten wird, und die Wirkung der Flusssäure und des Wasserstoffperoxids spürbar ist. Obwohl vorstehend Mischlösungen von 49% Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 5) und 49% Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 1) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur angegeben sind, sind diese Lösungskonzentrationen und die Temperatur lediglich erläuternd angegeben und nicht zur Beschränkung des Erfindungsbereichs gedacht.
  • Die HF-Konzentration bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80%. Die Konzentration von H2O2 bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 10 und 80% ausgewählt, und wird so bestimmt, dass sie einen spürbaren Effekt des Hinzufügens des Wasserstoffperoxids bereitstellt. Die Temperatur wird so ausgewählt, dass sie vorzugsweise zwischen 0 und 100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C liegt.
  • Nach dem Ätzvorgang wurde das poröse Silizium mit Wasser gespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Nachstehend wird eine Beschreibung der Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium unter besonderer Bezugnahme auf 6C angegeben, wenn diese durch eine Lösungsmischung aus Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid geätzt werden. 6C zeigt die Zeitabhängigkeiten der Ätztiefe von porösem Silizium und monokristallinem Silizium, wie sie beobachtet werden, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in einer Lösungsmischung aus Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch eine unter den vorstehend angeführten Bedingungen durchgeführte Anodisierung des monokristallinen Siliziums ausgebildet. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Anodisierung ist lediglich erläuternd und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein Teststück von gemäß vorstehender Beschreibung hergestelltem porösem Silizium wurde, von einem Schüttelvorgang gefolgt, in eine Lösungsmischung von 49% Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid (weiße Kreise) eingetaucht, und die Reduktion in der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: Genauer in einer Dicke von 112 μm in 40 Minuten und 256 μm in 80 Minuten, mit einem hohen Grad an Oberflächenqualität und Homogenität. Obwohl dabei die Konzentration des wässrigen Wasserstoffperoxids 30% betrug, kann die Konzentration von Wasserstoffperoxid innerhalb eines Bereichs geeignet bestimmt werden, der die Wirkung des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid nicht verschlechtert, und der keine praktischen Probleme bei der Herstellung verursacht.
  • Die Ätzrate hängt von der Konzentration und der Temperatur der Flusssäure und des wässrigen Wasserstoffperoxids ab.
  • Das Hinzufügen von Wasserstoffperoxid dient zur Beschleunigung der Oxidation von Silizium, womit die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zum dem Fall, wenn Wasserstoffperoxid nicht hinzugefügt wird, erhöht wird. Zudem kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch geeignete Auswahl des Wasserstoffperoxidgehalts gesteuert werden.
  • Ein Teststück aus nicht-porösem Silizium mit 500 μm Dicke wurde in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid (1 : 5 – schwarze Kreise) eingetaucht, wonach die Lösung geschüttelt wurde. Die Reduktion bei der Dicke des porösen Siliziums wurde sodann gemessen. Das Teststück aus nicht-porösem Silizium wurde dabei lediglich μm 10 nm oder weniger selbst nach Ablauf von 120 Minuten geätzt. Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungskonzentration und der Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch die nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzvorgang mit Wasser abgespült, und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Natürlich können die in Verbindung mit I unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele ebenfalls in dem Fall verwirklicht werden, wenn die Lösungsmischung aus Flusssäure und wässrigem Wasserstoffperoxid als Ätzlösung verwendet wird.
  • ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(4) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7D der Fall beschrieben, bei dem eine Mischung aus Flusssäure, einem Alkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid als nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird.
  • 7D zeigt die Zeitabhängigkeit der geätzten Dicke von porösem Silizium, wie es beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in einer Flüssigkeitsmischung aus Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid ohne Schütteln der Flüssigkeit eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren des monokristallinen Siliziums unter den vorstehend angeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke von porösem Silizium 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Teststücke des gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten porösen Siliziums wurden ohne einen Schüttelvorgang in einer Lösungsmischung aus 49% Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50 – weiße Kreise) und in einer Lösungsmischung aus 49% Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (10 : 2 : 10 – schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktionen in den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurden sodann gemessen. Es wurden große Ätzraten des porösen Siliziums beobachtet. Genauer wurde das poröse Silizium im Falle der 10 : 6 : 50-Lösung um 107 μm geätzt, und im Falle der 10 : 2 : 10-Lösung wurde das poröse Silizium μm 128 um in etwa 40 Minuten geätzt. Nach dem Ablauf von 80 Minuten war das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 244 μm im Falle der 10 : 6 : 50-Lösung und 292 μm im Falle der 10 : 2 : 10-Lösung mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Dabei betrug die Konzentration des wässrigen Wasserstoffperoxids 30%, aber die Wasserstoffperoxidkonzentration kann in einem Bereich bestimmt werden, der einen spürbaren Effekt des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid bereitstellt, und der kein praktisches Problem beim Herstellungsvorgang verursacht.
  • Die Ätzrate weist Abhängigkeiten von der Dichte der Flusssäurelösung sowie von dessen Temperatur auf. Das Hinzufügen von Alkohol dient zur Beschleunigung der Oxidation von Silizium, womit die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Fall erhöht wird, wo Wasserstoffperoxid nicht verwendet wird. Es ist außerdem möglich, die Reaktionsgeschwindigkeit zu steuern, indem der Gehalt von Wasserstoffperoxid geeignet ausgewählt wird. Andererseits dient das Hinzufügen von Alkohol zur Entfernung von als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen des Reaktionsgases von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung, ohne ein Schütteln der Lösung zu erfordern, womit ein hohes Ausmaß an Effizienz und Homogenität des Ätzvorgangs des porösen Siliziums geboten wird.
  • Die Lösungsdichte und die Lösungstemperatur werden derart bestimmt, dass eine praktische Ätzgeschwindigkeit erhalten wird, sowie dass die Wirkung der Verwendung von Flusssäure, Alkohol und Wasserstoffperoxid spürbar ist. Obwohl Lösungsmischungen von 49% Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50) und 49% Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (10 : 2 : 10) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur angeführt sind, sind diese Lösungsdichten und Temperaturen lediglich darstellend und nicht dazu gedacht, den Erfindungsbereich zu beschränken.
  • Die HF-Konzentration bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80%. Die Konzentration von H2O2 bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 10 und 80%, und wird so bestimmt, dass sie einen spürbaren Effekt des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid bereitstellt. Die Konzentration des Alkohols bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise zu 80% oder weniger bestimmt, bevorzugter 60% oder weniger und am Bevorzugtesten 40% oder weniger, und wird so ausgewählt, dass sie einen spürbaren Effekt des Hinzufügens von Alkohol bereitstellt. Die Temperatur wird in einem Bereich von 0–100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C ausgewählt.
  • Der erfindungsgemäß zu verwendende Alkohol ist nicht auf Ethylalkohol beschränkt und beinhaltet jene Alkohole wie etwa Isopropylalkohol, die beim Herstellungsvorgang praktisch verwendet werden können, und die Wirkung des Hinzufügens von Alkohol gemäß vorstehender Beschreibung erreichen.
  • Das poröse Silizium wurde nach dem Ätzvorgang mit Wasser abgespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Diese Art von Ätzlösung ist dahingehend vorteilhaft, dass als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugte Blasen der Reaktionsproduktgase ohne Verzögerung von der geätzten Oberfläche entfernt werden können, ohne ein Schütteln zu erfordern, so dass die Oberfläche mit einem hohen Grad an Glattheit und Homogenität selbst bis zu den Böden kleiner Vertiefungen geätzt wird, die in der geätzten Oberfläche vorliegen können.
  • Nachstehend werden die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium unter besonderer Bezugnahme auf 6D beschrieben, wie sie beobachtet werden, wenn sie durch eine Lösungsmischung aus Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid geätzt werden.
  • 6D zeigt die Zeitabhängigkeiten der geätzten Dicke von porösem Silizium und monokristallinem Silizium wie es beobachtet wird, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in einer Lösungsmischung aus Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid ohne einen Schüttelvorgang eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch eine unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen durchgeführte Anodisierung von monokristallinem Silizium ausgebildet. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein Teststück aus porösem Silizium wurde gemäß vorstehender Beschreibung ohne einen Schüttelvorgang in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50 – weiße Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, und die Reduktion in der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: Genauer μm eine Dicke von 107 μm in 40 Minuten und 244 μm in 80 Minuten, wobei eine hohe Oberflächenqualität und Homogenität vorlag. Obwohl dabei die Konzentration des wässrigen Wasserstoffperoxids 30% war, kann der Gehalt von Wasserstoffperoxid innerhalb eines Bereichs geeignet bestimmt werden, der die Wirkung des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid nicht stört, und der keine praktischen Probleme bei der Herstellung verursacht.
  • Die Ätzrate hängt von der Konzentration und der Temperatur der Flusssäure und des wässrigen Wasserstoffperoxids ab.
  • Das Hinzufügen von Wasserstoffperoxid dient der Beschleunigung der Oxidation von Silizium, womit die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Fall, wenn Wasserstoffperoxid nicht hinzugefügt wird, verbessert wird. Zudem kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch geeignete Auswahl des Gehalts des Wasserstoffperoxids gesteuert werden. Ferner dient Alkohol zum verzögerungslosen Entfernen der als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen des Reaktionsproduktgases, ohne einen Schüttelvorgang zu erfordern, womit ein hohes Ausmaß an Homogenität des Ätzvorgangs des porösen Siliziums sichergestellt wird.
  • Ein Teststück aus nicht-porösem Silizium von 500 μm Dicke wurde in eine Lösungsmischung aus 49% Flusssäure, Ethylalkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50 – schwarze Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, ohne die Lösung zu schütteln. Die Reduktion in der Dicke wurde sodann gemessen. Das Teststück aus nicht-porösem Silizium wurde dabei lediglich um 10 nm oder weniger selbst nach Ablauf von 120 Minuten geätzt. Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungskonzentration und der Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch die nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzvorgang mit Wasser gespült, und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Natürlich können die in Verbindung mit I unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele ebenfalls in dem Fall verwirklicht werden, bei dem die Lösungsmischung aus Flusssäure, Alkohol und wässrigem Wasserstoffperoxid als Ätzmittel für poröses Silizium verwendet wird.
  • DRITTES ERLÄUTERNDES BEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • (I-5) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7E der Fall beschrieben, bei dem eine gepufferte Flusssäure als nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird. Als gepufferte Flusssäure wird beispielsweise eine wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) verwendet.
  • 7E zeigt die Zeitabhängigkeit der Ätzdicke von porösem Silizium, wie sie beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in der gepufferten Flusssäure, gefolgt von einem Schüttelvorgang, eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren von monokristallinem Silizium unter den nachstehend gezeigten Bedingungen anodisiert. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke des porösen Siliziums 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Teststücke des gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten porösen Siliziums wurden, von einem Schüttelvorgang gefolgt, in die gepufferte Flusssäure (weiße Kreise) und in eine 20% verdünnte gepufferte Flusssäure (schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktionen in den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurden sodann gemessen. Dabei wurden große Ätzraten bei dem porösen Silizium beobachtet: Genauer wurde im Falle der gepufferten Flusssäure das poröse Silizium um 70 μm und im Falle der 20% verdünnten gepufferten Flusssäure das poröse Silizium um 56 μm in etwa 40 Minuten geätzt. Nach dem Ablauf von 120 Minuten war das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 118 μm im Falle der gepufferten Flusssäure und um 94 μm im Falle der um 20% verdünnten gepufferten Flusssäure mit einem hohen Grad an Oberflächenzuständen geätzt.
  • Die Ätzrate zeigte Abhängigkeiten von der Dichte der Flusssäurelösung sowie von deren Temperatur. Die Dichte der Lösung und ihre Temperatur werden so bestimmt, dass sie innerhalb von Bereichen fallen, die keine praktischen Probleme bereiten. Obwohl vorstehend die gepufferte Flusssäure, die eine wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) ist, und die 20% verdünnte gepufferte Flusssäure sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur angeführt sind, sind diese Lösungskonzentrationen und die Temperatur lediglich erläuternd und nicht als beschränkend gedacht.
  • Die HF-Konzentration in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 1 und 85% und am Bevorzugtesten zwischen 1 und 70%. Die Konzentration von NH4 in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80% ausgewählt. Die Temperatur wird bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C gewählt.
  • Nach dem Ätzvorgang wurde das poröse Silizium mit Wasser gespült und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Nachstehend werden die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium unter besonderer Bezugnahme auf 6E beschrieben, die beobachtet werden, wenn sie durch die gepufferte Flusssäure geätzt werden. 6E zeigt Zeitabhängigkeiten des Ätzvorgangs von porösem Silizium und monokristallinem Silizium, die beobachtet werden, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in die gepufferte Flusssäure eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch Anodisierung von monokristallinem Silizium ausgebildet, die unter den vorstehend angeführten Bedingungen ausgeführt wurde. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Anodisierung ist lediglich erläuternd wiedergegeben, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein gemäß vorstehender Beschreibung hergestelltes Teststück aus porösem Silizium wurde, gefolgt von einen Schüttelvorgang, in die gepufferte Flusssäure (weiße Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, und die Reduktion in der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: Genauer μm eine Dicke von 70 μm in 40 Minuten und 118 μm in 120 Minuten mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenqualität und Homogenität.
  • Die Ätzrate zeigte Abhängigkeiten von der Dichte der Flusssäurelösung sowie von deren Temperatur. Die Dichte der Lösung und deren Temperatur werden innerhalb der Bereiche bestimmt, die keine praktischen Probleme verursachen würden. Obwohl die gepufferte Flusssäure vorstehend als wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) und Raumtemperatur als Lösungstemperatur angegeben sind, sind diese Lösungsdichten und die Temperatur lediglich erläuternd und nicht beschränkend gedacht.
  • Ein Teststück aus einem nicht-porösen Silizium von 500 um Dicke wurde in der gepufferten Flusssäure (schwarze Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, wonach die Lösung geschüttelt wurde. Die Reduktion der Dicke wurde sodann gemessen. Das Teststück aus nicht-porösem Silizium wurde dabei lediglich um 10 nm oder weniger selbst nach Ablauf von 120 Minuten geätzt. Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungsdichte und Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzvorgang mit Wasser gespült und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Offensichtlich können die vorstehend in Verbindung mit (1) unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C, sowie 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ätzverfahren auch in dem Fall verwirklicht werden, wenn die gepufferte Flusssäure als Ätzlösung verwendet wird.
  • VIERTES ERLÄUTERNDES BEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(6) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7F der Fall beschrieben, bei dem eine Flüssigkeitsmischung aus einer gepufferten Flusssäure und einem Alkohol als die nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird. Es wird beispielsweise eine wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) als die gepufferte Flusssäure verwendet.
  • 7F zeigt die Zeitabhängigkeit der Ätzdicke von porösem Silizium, die beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in die Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol ohne Schütteln eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren von monokristallinem Silizium unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke des porösen Siliziums 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Teststücke aus dem porösen Silizium wurden ohne einen Schüttelvorgang in eine Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – weiße Kreise) und in eine Lösungsmischung aus 20% verdünnter gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktionen bei den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurden sodann gemessen. Große Ätzraten des porösen Siliziums wurden beobachtet: Genauer wurde bei der Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) das poröse Silizium um 67 μm und im Falle der Lösungsmischung aus der 20% verdünnten gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) das poröse Silizium um 54 μm in etwa 40 Minuten geätzt. Nach Ablauf von 120 Minuten wurde das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 112 μm im Falle der Lösungsmischung der gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) und 90 um im Falle der Lösungsmischung aus 20% verdünnter gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Die Ätzrate zeigte Abhängigkeiten von der Dichte der Flusssäurelösung sowie von deren Temperatur. Das Hinzufügen von Alkohol diente zur Entfernung von als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen des Reaktionsproduktgases von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung, ohne einen Schüttelvorgang zu erfordern, womit ein Ätzen des porösen Siliziums mit einem hohen Ausmaß an Homogenität und Effizienz ermöglicht wurde.
  • Die Dichte der Lösung und deren Temperatur werden innerhalb der Bereiche bestimmt, die keine praktischen Probleme verursachen würden. Obwohl vorstehend eine Lösungsmischung der gepufferten Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) und eine Lösungsmischung aus 20% verdünnter gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur angeführt sind, sind diese Lösungsdichten und die Temperatur lediglich erläuternd.
  • Die HF-Konzentration in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 1 und 85% und am Bevorzugtesten zwischen 1 und 70%. Die Konzentration von NH4 in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80% ausgewählt. Die Konzentration des Alkohols bezüglich der Ätzlösung beträgt vorzugsweise 80% oder weniger, bevorzugter 60% oder weniger und am Bevorzugtesten 40% oder weniger, und wird bestimmt, um die Wirkung des Hinzufügens des Alkohols spürbar zu machen. Die Temperatur wird im Bereich von 0–100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C ausgewählt.
  • Obwohl Ethylalkohol im Einzelnen angeführt ist, können andere Alkohole wie etwa Isopropylalkohol, das keine Probleme bei der kommerziellen Herstellung erzeugt, und das eine spürbare Wirkung des Hinzufügens eines derartigen Alkohols bereitstellen kann, als bei dieser Art von Ätzlösung verwendetem Alkohol verwendet werden.
  • Nach dem Ätzvorgang wurde das poröse Silizium mit Wasser abgespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Bei dieser Ätzlösung können durch das Hinzufügen des Alkohols die als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen des Reaktionsproduktgases ohne Verzögerung entfernt werden, und ohne einen Schüttelvorgang der Lösung zu erfordern, so dass die Böden von kleinen Vertiefungen mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität ausgebildet werden können.
  • Nachstehend werden unter besonderer Bezugnahme auf 6F die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium beschrieben, die beobachtet werden, wenn sie durch die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol geätzt werden. 6F zeigt die Zeitabhängigkeiten der Ätzdicke von porösem Silizium und monokristallinem Silizium, die beobachtet werden, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in der Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch einen gemäß den vorstehend angeführten Bedingungen durchgeführten Anodisierungsvorgang von monokristallinem Silizium ausgebildet. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein gemäß vorstehender Beschreibung hergestelltes Teststück aus porösem Silizium wurde ohne einen Schüttelvorgang in der Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – weiße Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, und die Reduktion der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: Genauer um eine Dicke von 67 μm in 40 Minuten und 112 μm in 120 Minuten mit hohem Ausmaß an Oberflächenqualität und Homogenität.
  • Ein Teststück aus nicht-porösem Silizium von 500 μm Dicke wurde in die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol (10 : 1 – schwarze Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, ohne die Lösung zu schütteln. Die Reduktion in der Dicke des nicht-porösen Siliziums wurde sodann gemessen. Dabei wurde das Teststück aus nicht-porösem Silizium lediglich um 10 nm oder weniger selbst nach Ablauf von 120 Minuten geätzt. Die Ätzrate zeigte nahezu keine Abhängigkeit von der Lösungsdichte und der Temperatur.
  • Sowohl die porösen als auch nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzen mit Wasser abgespült, und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Offensichtlich können die in Verbindung mit (1) unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C sowie 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ätzverfahren ebenso in dem Fall verwirklicht werden, wenn die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Alkohol als Ätzlösung verwendet wird.
  • DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(7) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7G der Fall beschrieben, bei dem eine Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird. Es wird beispielsweise eine wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) als gepufferte Flusssäure verwendet.
  • 7G zeigt die Zeitabhängigkeit der Ätzdicke von porösem Silizium, die beobachtet wird, wenn das poröse Silizium in der Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid bei einem nachfolgenden Schüttelvorgang eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch eine Anodisierung von monokristallinem Silizium unter den nachstehend angeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Anodisierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke von porösem Silizium 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Teststücke aus porösem Silizium wurden, gefolgt von einem Schüttelvorgang, in einer Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 5 – weiße Kreise) und in einer Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid (5 : 1 – schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktionen in den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurden sodann gemessen. Es wurden große Ätzraten bei dem porösen Silizium beobachtet: genauer wurde das poröse Silizium im Falle der 1 : 5-Lösungsmischung um 88 μm und im Falle der 5 : 1-Lösungsmischung um 105 μm in etwa 40 Minuten geätzt.
  • Nach dem Ablauf von 120 Minuten war das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 147 μm im Falle der 1 : 5-Mischung und um 177 μm im Falle der 5 : 1-Lösungsmischung mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Die Konzentration von Wasserstoffperoxid betrug dabei 30%.
  • Dies ist jedoch lediglich erläuternd, und die Konzentration von Wasserstoffperoxid wird innerhalb eines Bereichs geeignet ausgewählt, der die Wirkung der Hinzufügung von Wasserstoffperoxid nicht verschlechtert.
  • Die Ätzrate zeigt Abhängigkeiten von den Lösungsdichten der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid sowie von dessen Temperatur. Das Hinzufügen von Wasserstoffperoxid beschleunigt die Oxidation von Silizium, womit eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Fall erzielt wird, wenn Wasserstoffperoxid nicht hinzugefügt wird. Ferner kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch eine geeignete Bestimmung des Gehalts von Wasserstoffperoxid gesteuert werden.
  • Die Dichte der Lösung und deren Temperatur werden innerhalb der Bereiche bestimmt, die keine praktischen Probleme bei der kommerziellen Herstellung verursachen würden. Obwohl die Lösungsmischung der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 5) und die Lösungsmischung der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid (5 : 1) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur vorstehend angeführt sind, sind diese Lösungsdichten und die Temperatur lediglich erläuternd und nicht zur Beschränkung des Erfindungsbereichs gedacht.
  • Die HF-Konzentration in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 1 und 85% und am Bevorzugtesten zwischen 1 und 70%. Die Konzentration von NH4 in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80% ausgewählt. Die Konzentration von H2O2 bezüglich der Ätzlösung beträgt vorzugsweise 1 bis 95%, bevorzugter 5 bis 90% und am Bevorzugtesten 10–80%, und wird bestimmt, um die Wirkung des Hinzufügens des Wasserstoffperoxids spürbar zu machen. Die Temperatur wird vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 bis 100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten in einem Bereich zwischen 5 und 60°C ausgewählt.
  • Nach dem Ätzvorgang wurde das poröse Silizium mit Wasser abgespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Nachstehend werden unter besonderer Bezugnahme auf 6G die Ätzeigenschaften von porösem Silizium und nicht-porösem Silizium beschrieben, die beobachtet werden, wenn sie durch die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid geätzt werden. 6G zeigt die Zeitabhängigkeiten der Ätzdicke von porösem Silizium und monokristallinem Silizium, die beobachtet werden, wenn das poröse Silizium und das monokristalline Silizium in der Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid eingetaucht werden. Das poröse Silizium wurde durch Analysierung von monokristallinem Silizium ausgebildet, was unter den vorstehend angeführten Bedingungen durchgeführt wurde. Die Verwendung von monokristallinem Silizium als Startmaterial zur Ausbildung von porösem Silizium durch Analysierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
  • Ein gemäß vorstehender Beschreibung hergestelltes Teststück aus porösem Silizium wurde gefolgt durch einen Schüttelvorgang in die Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid (1 : 5 – weiße Kreise) bei Raumtemperatur eingetaucht, und die Reduktion in der Dicke des porösen Siliziums wurde gemessen. Das poröse Silizium wurde rasch geätzt: genauer um eine Dicke von 88 μm in 40 Minuten und 147 μm in 120 Minuten mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenqualität und Homogenität. Obwohl dabei die Konzentration von Wasserstoffperoxid 30% betrug, ist dies lediglich erläuternd und der Gehalt von Wasserstoffperoxid wird innerhalb eines Bereichs geeignet ausgewählt, der keine praktischen Nachteile verursacht, und der den durch die Hinzufügung von Wasserstoffperoxid erzeugten Effekt nicht verschlechtert.
  • Sowohl die porösen als auch nicht-porösen Siliziumteststücke wurden nach dem Ätzvorgang mit Wasser abgespült, und die Oberflächenzustände dieser Teststücke wurden durch Mikroanalyse mit Sekundärionen untersucht, aber es wurden keine Verunreinigungen erfasst.
  • Offensichtlich können die in Verbindung mit (1) unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C sowie 4A bis 4C beschriebenen verschiedenen Ätzverfahren ebenfalls in dem Fall verwirklicht werden, wenn die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure und Alkohol als Ätzlösung verwendet wird.
  • VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL – ÄTZMITTEL
  • I-(8) Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7H der Fall beschrieben, wenn eine Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure, einem Alkohol und Wasserstoffperoxid als nicht-elektrische nass-chemische Ätzlösung für poröses Silizium verwendet wird. Es wird beispielsweise eine wässrige Lösung mit 36,2 Ammoniumfluorid (NH4F) und 4,5% Flusssäure (HF) als gepufferte Flusssäure verwendet.
  • 7H zeigt die Zeitabhängigkeit der Ätzdicken von porösem Silizium, die beobachtet werden, wenn das poröse Silizium in der Lösungsmischung aus der gepufferten Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid ohne Schütteln eingetaucht wird. Das poröse Silizium wurde durch Anodisieren von monokristallinem Silizium unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgebildet. Die Verwendung des monokristallinen Siliziums als Startmaterial zur Ausbildung der porösen Siliziumstruktur durch Analysierung ist lediglich erläuternd, und Silizium anderer kristalliner Strukturen kann als Startmaterial verwendet werden.
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 2,4 (Stunden)
    Dicke von porösem Silizium 300 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Teststücke aus porösem Silizium wurden ohne Schütteln in eine Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50 – weiße Kreise) und in eine Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (50 : 6 : 10 – schwarze Kreise) eingetaucht. Die Reduktionen bei den Dicken der porösen Siliziumteststücke wurden sodann gemessen. Es wurden große Ätzraten des porösen Siliziums beobachtet: Genauer wurde das poröse Silizium im Fall der 10 : 6 : 50-Lösungsmischung um 83 μm und im Fall der 50 : 6 : 10-Lösungsmischung um 100 μm in etwa 40 Minuten geätzt. Nach dem Ablauf von 120 Minuten wurde das poröse Silizium um eine Dicke von bis zu 140 μm im Falle der 10 : 6 : 50-Mischung und 168 μm im Falle der 50 : 6 : 10-Lösungsmischung mit einem hohen Ausmaß an Oberflächenzuständen geätzt. Dabei betrug die Konzentration von Wasserstoffperoxid 30%. Dies ist jedoch lediglich erläuternd, und die Konzentration von Wasserstoffperoxid wird innerhalb eines Bereichs geeignet ausgewählt, der die Wirkung des Hinzufügens von Wasserstoffperoxid nicht verschlechtert. Die Ätzrate weist Abhängigkeiten von den Konzentrationen der gepufferten Flusssäure und Wasserstoffperoxid sowie von deren Temperatur auf. Das Hinzufügen von Wasserstoffperoxid beschleunigt die Oxidation von Silizium, womit eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem Fall erzielt wird, bei dem Wasserstoffperoxid nicht hinzugefügt wird. Ferner kann die Reaktionsgeschwindigkeit durch eine geeignete Bestimmung des Verhältnisses von Wasserstoffperoxid gesteuert werden. Das Hinzufügen von Alkohol ermöglicht ein Entfernen der als Ergebnis des Ätzvorgangs erzeugten Blasen von Reaktionsproduktgasen von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung und ohne einen Schüttelvorgang, womit ein homogenes und hocheffizientes Ätzen des porösen Siliziums ermöglicht wird.
  • Die Konzentrationen der Lösung und die Temperatur der Lösung werden innerhalb der Bereiche bestimmt, welche die vorstehend angeführten Wirkungen der Verwendung der gepufferten Flusssäure, des Wasserstoffperoxids und des Alkohols bereitstellen, und die keine praktischen Probleme bei der kommerziellen Herstellung verursachen würden. Obwohl vorstehend eine Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (10 : 6 : 50) und eine Mischlösung aus gepufferter Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid (50 : 6 : 10) sowie Raumtemperatur als Lösungstemperatur angeführt sind, sind diese Lösungsverhältnisse und die Temperatur lediglich erläuternd und nicht dazu gedacht, den Erfindungsbereich zu beschränken.
  • Die HF-Konzentration in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 1 und 85% und am Bevorzugtesten zwischen 1 und 70%. Die Konzentration von NH4F in der gepufferten Flusssäure bezüglich der Ätzlösung wird vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 80% ausgewählt. Die Konzentration von H2O2 bezüglich der Ätzlösung liegt vorzugsweise zwischen 1 und 95%, bevorzugter zwischen 5 und 90% und am Bevorzugtesten zwischen 10 und 80%, und wird bestimmt, um die Wirkung des Hinzufügens von Alkohol spürbar zu machen. Die Konzentration des Alkohols bezüglich der Ätzlösung beträgt vorzugsweise 80% oder weniger, bevorzugter 60% oder weniger und am Bevorzugtesten 40% und weniger, und wird bestimmt, um die Wirkung des Hinzufügens von Alkohol spürbar zu machen. Die Temperatur wird vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 und 100°C, bevorzugter zwischen 5 und 80°C und am Bevorzugtesten zwischen 5 und 60°C ausgewählt.
  • Obwohl Ethylalkohol im Einzelnen angeführt ist, können andere Alkohole wie etwa Isopropylalkohol, das keine Probleme bei der kommerziellen Herstellung verursacht, und das eine spürbare Wirkung der Hinzufügung eines derartigen Alkohols verursacht, als bei dieser Art von Ätzlösung verwendetem Alkohol verwendet werden.
  • Nach dem Ätzvorgang wurde das poröse Alkohol mit Wasser abgespült, und die gespülte Oberfläche wurde durch Mikroanalyse unter Verwendung von Sekundärionen untersucht, aber es wurde keine Verunreinigung erfasst.
  • Diese Ätzlösung ermöglicht das Entfernen von durch den Ätzvorgang erzeugten Blasen der Reaktionsproduktgase von der geätzten Oberfläche ohne Verzögerung und ohne ein Schütteln zu erfordern, so dass der Ätzvorgang mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität an den Böden von kurzen Vertiefungen der zu ätzenden Oberfläche durchgeführt werden kann.
  • Die vorstehend bei (1) unter Bezugnahme auf die 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 4A bis 4C beschriebenen Ausführungsbeispiele können ebenso bei dem Fall verwirklicht werden, wo die Lösungsmischung aus gepufferter Flusssäure, Alkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzlösung verwendet wird.
  • HALBLEITERELEMENT-HERSTELLUNGSVERFAHREN
  • II. Nachstehend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements beschrieben.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung weist das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterelements die nachstehend aufgeführten Merkmale auf.
  • Genauer umfasst das erste Vergleichsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements die Schritte: Ausbilden eines Elements mit einer monokristallinen nicht-porösen Siliziumschicht und einer porösen Siliziumschicht; Verbinden der monokristallinen Schicht mit einem Element mit einer isolierenden Materialoberfläche; und Entfernen der porösen Siliziumschicht durch einen Ätzvorgang, indem sie in Flusssäure eingetaucht wird.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung verwendet das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements dieselben Schritte wie bei dem Verfahren des ersten erläuternden Beispiels, außer dass anstelle der bei dem ersten erläuternden Beispiel verwendeten Flusssäure eine Ätzlösung gemäß einem der vorstehend angeführten Ausführungsbeispiele eins bis vier verwendet wird.
  • Die dritten bis sechsten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements, die ebenfalls vorstehend beschrieben sind, sind eher praktische Ausführungsbeispiele des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements wird nachstehend unter Bezugnahme auf die dritten bis sechsten Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • II-(1) Das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • FÜNFTES ERLÄUTERNDES BEISPIEL
  • Nachstehend wird zunächst ein Verfahren beschrieben, bei dem das gesamte Element in eine poröse Struktur verändert wird, und sodann eine monokristalline Schicht auf der porösen Struktur durch ein epitaktisches Wachstumsverfahren ausgebildet wird. Die 8A bis 8C zeigen Schnittansichten des Halbleiterelements zur Darstellung jeder der Schritte des Verfahrens.
  • Bezugnehmend auf 8A wird als erster Schritt ein monokristallines Siliziumhalbleiterelement 11 hergestellt und vollständig in eine poröse Struktur umgewandelt, und dann wird ein epitaktisches Wachstumsverfahren auf eine Oberfläche des porösen Elements angewendet, wodurch eine dünne Schicht aus einer monokristallinen Siliziumschicht 12 ausgebildet wird. Die poröse Struktur eines Siliziumelements wird beispielsweise durch einen Anodisierungsvorgang ausgebildet, der eine HF-Lösung verwendet. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in ein poröses Siliziumelement umgewandelt werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird.
  • Unter nachstehender Bezugnahme auf 8B wird ein lichtdurchlässiges Substrat 13 hergestellt, das typischerweise ein Glasstück ist, und auf der Oberfläche der monokristallinen Siliziumschicht 12 auf dem porösen Siliziumelement verbunden. Nachfolgend wird eine Si3N4-Schicht 14 durch Abscheidung als Antiätzschicht zur Bedeckung des aus der Schicht 12 und dem Substrat 13 zusammengesetzten gesamten Elements ausgebildet, und die Si3N4-Schicht auf dem porösen Siliziumelement 11 wird entfernt. Obwohl eine Si3N4-Schicht als Antiätzschicht geeignet verwendet wird, ist es möglich, andere Materialien wie etwa Apiezonwachs als Material für die Antiätzschicht zu verwenden. Das poröse Siliziumelement 11 wird sodann in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches chemisches Ätzen geätzt wird, wodurch eine dünnere nicht-poröse monokristalline Siliziumschicht 12 auf dem lichtdurchlässigen Substrat 13 verbleibt.
  • 8C zeigt das durch den vorliegenden Vorgang erhaltene Halbleiterelement. Dabei wird als Ergebnis der Entfernung der antiätzenden Si3N4-Schicht 14 bei dem in 8B gezeigten Schritt eine monokristalline Siliziumschicht 12 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf dem lichtdurchlässigen Substrat 13 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einen die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • SECHSTES DARSTELLENDES BEISPIEL
  • Nachstehend wird ein Vorgang beschrieben, bei dem eine N-Schicht ausgebildet wird, bevor das Anfangselement in eine poröse Struktur verändert wird, und nachfolgend zu der Ausbildung der P-Schicht eine selektive Anodisierung ausgeführt wird, um lediglich das P-Substrat in eine poröse Struktur zu verändern.
  • Bezugnehmend auf 9A wird als erster Schritt eine Schicht 32 einer geringen Verunreinigungskonzentration auf der Oberfläche eines monokristallinen P-Siliziumsubstrats 31 durch epitaktisches Wachstum ausgebildet. Alternativ kann eine monokristalline N-Schicht 32 auf der Oberfläche des monokristallinen P-Siliziumsubstrats 31 durch Ionenimplantation mit Protonen ausgebildet werden.
  • Dann wird gemäß 9B das monokristalline P-Siliziumsubstrat 31 in ein poröses Siliziumsubstrat 33 verändert, indem auf der Rückseite des monokristallinen P-Siliziumsubstrats 31 eine Anodisierung unter Verwendung von beispielsweise einer HF-Lösung ausgeführt wird. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in ein poröses Element verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 9C wird nunmehr ein lichtdurchlässiges Substrat 34 hergestellt, das typischerweise eine Glasschicht ist, und das mit der Oberfläche der monokristallinen Siliziumschicht 32 auf dem porösen Siliziumelement verbunden ist. Nachfolgend wird eine Si3N4-Schicht 35 durch Abscheidung als Antiätzschicht zur Abdeckung des aus der Schicht 32 und dem Substrat 34 zusammengesetzten gesamten Elements ausgebildet, und die Si3N4-Schicht auf dem porösen Siliziumelement 33 wird entfernt. Obwohl die Si3N4-Schicht geeignet als die Antiätzschicht verwendet wird, ist es möglich, andere Materialien wie etwa Apiezonwachs als Material der Antiätzschicht zu verwenden. Das poröse Siliziumsubstrat 33 wird sodann in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht, und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches chemisches Ätzen geätzt wird, wobei eine dünnere nicht-poröse monokristalline Siliziumschicht 32 auf dem lichtdurchlässigen Substrat 34 verbleibt.
  • 9D zeigt das durch den vorliegenden Vorgang erhaltene Halbleiterelement. Dabei wird als Ergebnis der Entfernung der antiätzenden Si3N4-Schicht bei dem in 9D gezeigten Schritt eine monokristalline Siliziumschicht 32 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf dem lichtdurchlässigen Substrat 34 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einem die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • Gemäß dem Ergebnis einer Beobachtung durch ein Transmissionselektronenmikroskop sind Mikroporen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 60 nm in der porösen Siliziumschicht ausgebildet, so dass die Dichte der Schicht um die Hälfte oder weniger gegenüber monokristallinem Silizium reduziert wurde.
  • Trotzdem wird die Monokristallinität noch immer erhalten, so dass es möglich ist, eine monokristalline Siliziumschicht auf der porösen Schicht durch epitaktisches Wachstum aufzuwachsen. Wenn die Temperatur 1000°C überschreitet, tritt eine Neuanordnung der internen Poren auf, was die Beschleunigung des Ätzvorgangs behindert. Aus diesem Grund wird das epitaktische Wachstum der Siliziumschicht vorzugsweise durch ein Niedertemperatur-Wachstumsverfahren wie etwa beispielsweise ein Molekularstrahlepitaxie-Wachstumsverfahren, ein CVD-Verfahren wie etwa ein Plasma-CVD-Verfahren, ein Niederdruck-CVD-Verfahren oder ein Foto-CVD-Verfahren, ein Bias-Sputter-Verfahren oder ein Flüssigphasen-Wachstumsverfahren bewirkt.
  • II-(2) Das vierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • SIEBTES DARSTELLENDES BEISPIEL
  • Nachstehend wird zunächst beschrieben, wie das gesamte P- oder hochdichte N-Substrat in eine poröse Struktur verändert wird und sodann eine monokristalline Schicht auf der porösen Struktur durch ein epitaktisches Wachstumsverfahren ausgebildet wird. Die 10A bis 10C zeigen schematische Schnittansichten des Halbleiterelements, wobei jeder Vorgangsschritt dargestellt ist.
  • Bezugnehmend auf 10A wird als erster Schritt ein P-leitendes (oder hochdichtes N-leitendes) monokristallines Siliziumhalbleiterelement 11 hergestellt und vollständig in eine poröse Struktur verändert, und dann wird ein epitaktisches Wachstum durch ein geeignetes Verfahren auf der Oberfläche des porösen Elements bewirkt, wodurch eine dünne Schicht aus einer monokristallinen Siliziumschicht 12 ausgebildet wird. Die poröse Struktur wird beispielsweise durch einen Anodisierungsvorgang unter Verwendung einer HF-Lösung ausgebildet. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in ein poröses Element verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 10B wird ein weiteres Siliziumsubstrat 13 hergestellt, und eine isolierende Schicht (Siliziumoxidschicht) 14 wird auf der Oberfläche dieses Siliziumsubstrats 13 ausgebildet. Nachfolgend wird die Oberfläche der isolierenden Schicht 14 des Siliziumsubstrats 13 mit der Oberfläche der monokristallinen Schicht 12 auf dem porösen Siliziumsubstrat verbunden. Die aus den Substraten und Schichten bis 14 zusammengesetzte gesamte Struktur 11 bis 14 wird sodann in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht, und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches nass-chemisches Ätzen geätzt wird, wodurch eine dünne nicht-poröse monokristalline Siliziumschicht 12 auf der isolierenden Schicht 14 verbleibt.
  • 10C zeigt das durch den vorliegenden Vorgang erhaltene Halbleiterelement. Dabei wird die monokristalline Siliziumschicht 12 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf der isolierenden Schicht 14 auf dem Siliziumsubstrat 13 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einen die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Nachstehend wird ein Vorgang beschrieben, bei dem eine N-Schicht ausgebildet wird, bevor das anfängliche Element in eine poröse Struktur verändert wird, und bei der nachfolgend zu der Ausbildung der N-Schicht eine selektive Anodisierung durchgeführt wird, um lediglich das P-Substrat oder das hochdichte N-Substrat in eine poröse Struktur zu verändern. Die 11A bis 11D zeigen in Schnittansichten das Halbleiterelement bei verschiedenen Schritten des Herstellungsvorgangs.
  • Bezugnehmend auf 11A wird als erster Schritt eine Schicht 22 mit einer geringen Dotierstoffkonzentration auf der Oberfläche eines monokristallinen P- (oder hochdichten N-) Siliziumsubstrats 21 durch ein Epitaxiewachstum ausgebildet, das durch ein geeignetes Verfahren durchgeführt wird. Alternativ kann eine monokristalline N-Schicht 22 auf der Oberfläche des monokristallinen P-Siliziumsubstrats 21 durch Ionenimplantation mit Protonen ausgebildet werden.
  • Dann wird gemäß 11B das monokristalline P-Siliziumsubstrat 21 in ein poröses Siliziumsubstrat 23 verändert, indem auf der Rückseite des monokristallinen P-Substrats 21 eine Anodisierung unter Verwendung von beispielsweise einer HF-Lösung bewirkt wird. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in ein poröses Element verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 verändert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird.
  • Bezugnehmend auf 11C wird ein weiteres Siliziumsubstrat 24 hergestellt, und eine isolierende Schicht 25 (Siliziumoxidschicht) wird auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 24 ausgebildet. Dann wird die isolierende Schicht 25 auf dem Siliziumsubstrat 24 mit der Oberfläche der monokristallinen Siliziumschicht 22 auf dem porösen Substrat verbunden. Nachfolgend wird die aus den Substraten und den Schichten 22 bis 25 zusammengesetzte gesamte Struktur in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht, und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches chemisches Ätzen geätzt wird, wodurch eine dünnere nicht-poröse monokristalline Siliziumschicht 22 auf der isolierenden Schicht 25 verbleibt.
  • 11D zeigt das durch den vorliegenden Vorgang erhaltene Halbleiterelement. Dabei wird eine monokristalline Siliziumschicht 22 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf der isolierenden Schicht 25 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einem die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierenden elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • II-(3) Das fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird beschrieben, wie das gesamte Siliziumsubstrat in eine poröse Struktur verändert wird, und sodann eine monokristalline Schicht auf der porösen Struktur durch ein Epitaxie-Wachstumsverfahren ausgebildet wird.
  • ACHTES DARSTELLENDES BEISPIEL
  • Unter Bezugnahme auf 12A wird als erster Schritt ein monokristallines Siliziumsubstrat 11 hergestellt und vollständig in eine poröse Struktur verändert, und dann wird ein Epitaxiewachstum durch ein geeignetes Verfahren auf der Oberfläche des porösen Substrats durchgeführt, wodurch eine monokristalline Dünnschichtlage 12 ausgebildet wird. Die poröse Struktur wird beispielsweise durch eine Anodisierung unter Verwendung einer HF-Lösung ausgebildet. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in eine poröse Siliziumschicht verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird. Die poröse Schicht wird in einem P-Siliziumsubstrat ausgebildet. Eine transmissionselektronenmikroskopische Beobachtung zeigte, dass die somit ausgebildete poröse Siliziumschicht Mikroporen mit einem Durchschnittsdurchmesser von etwa 60 nm aufwies.
  • Unter Bezugnahme auf 12B wird nunmehr ein lichtdurchlässiges Substrat 13 hergestellt, das typischerweise eine Glasschicht ist. Dann wird die Oberfläche der monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösen Siliziumsubstrat oxidiert, um eine Oxidschicht 14 auszubilden. Das vorstehend angeführte lichtdurchlässige Substrat 13 wird sodann mit der Oberfläche der Oxidschicht 14 verbunden. Diese Oxidschicht spielt eine wichtige Rolle bei der Vorrichtungsausbildung. Mit einer derartigen Oxidschicht kann nämlich das an der Grenzfläche unter der aktiven Siliziumschicht erzeugte Grenzflächenniveau im Vergleich zu der Glasgrenzfläche niedriger ausgebildet werden, so dass die Eigenschaften der elektronischen Vorrichtung bedeutend verbessert werden können.
  • Ferner wird auf 12B Bezug genommen, wobei eine Si3N4-Schicht 15 als Antiätzschicht (Schutzmaterial) zur Bedeckung des aus den beiden miteinander verbundenen Substraten zusammengesetzten gesamten Elements abgeschieden wird, und die Si3N4-Schicht auf der Oberfläche des porösen Siliziumsubstrats entfernt wird. Obwohl eine Si3N4-Schicht als Antiätzschicht geeignet verwendet wird, ist es möglich, andere Materialien wie etwa Apiezonwachs als Material der Antiätzschicht zu verwenden. Das poröse Siliziumsubstrat 11 wird sodann in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht und bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches chemisches Ätzen geätzt wird, wodurch eine dünnere monokristalline Siliziumschicht auf dem lichtdurchlässigen Substrat 13 verbleibt.
  • 12C zeigt das durch den beschriebenen Vorgang erhaltene Halbleiterelement. Es ist ersichtlich, dass als Ergebnis der Entfernung der antiätzenden Si3N4-Schicht 15 bei dem in 12B gezeigten Schritt eine monokristalline Siliziumschicht 12 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf dem lichtdurchlässigen Substrat 13 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einem die gesamte Oberfläche des Wafers abdeckenden weiten Bereich ausgebildet wird.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • II-(4) Das sechste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelements wird nachstehend beschrieben.
  • NEUNTES DARSTELLENDES BEISPIEL
  • Nachstehend wird beschrieben, wie das gesamte Siliziumsubstrat in eine poröse Struktur verändert wird und dann eine monokristalline Schicht durch ein epitaktisches Wachstumsverfahren ausgebildet wird.
  • Die 13A bis 13C zeigen aufeinanderfolgende Schritte des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
  • Bezugnehmend auf 13A wird als erster Schritt ein monokristallines Siliziumsubstrat hergestellt und vollständig in eine poröse Struktur (11) verändert. Sodann wird ein epitaktisches Wachstum durch ein geeignetes Verfahren auf der Oberfläche des porösen Substrats durchgeführt, wodurch eine Dünnschicht einer monokristallinen Schicht 12 ausgebildet wird. Die poröse Struktur wird beispielsweise durch eine Anodisierung unter Verwendung einer HF-Lösung ausgebildet. Das anfängliche monokristalline Silizium mit der Dichte von 2,33 g/cm3 kann in eine poröse Siliziumschicht verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird. Eine transmissionselektronenmikroskopische Beobachtung zeigte, dass die somit ausgebildete poröse Siliziumschicht Mikroporen mit einem Durchschnittsdurchmesser von etwa 60 nm aufwies.
  • Unter Bezugnahme auf 13B wird nunmehr ein weiteres Siliziumsubstrat 13 hergestellt, und ein isolierendes Material 14 wird auf der Oberfläche ausgebildet. Sodann wird das Siliziumsubstrat mit dem isolierenden Material 14 mit der Oberfläche einer Oxidschicht 15 verbunden, die auf der durch das poröse Siliziumsubstrat getragenen monokristallinen Siliziumschicht ausgebildet wird. Das isolierende Material 14 kann ein abgeschiedenes Siliziumoxid, Nitrid, nitriertes Oxid oder Tantal sein, ganz zu schweigen von der isolierenden Schicht von Silizium. Der Verbindungsschritt kann durchgeführt werden, indem die gespülten Oberflächen eng aneinandergehaftet werden, und beide Substrate in einer Sauerstoffatmosphäre oder einer Stickstoffatmosphäre erhitzt werden. Die Oxidschicht 15 wird zum Zwecke der Reduktion des Grenzflächenniveaus der monokristallinen Schicht 12 ausgebildet, was die finale aktive Schicht ist.
  • Dann wird gemäß 13C das poröse Siliziumsubstrat 11 in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch einen nicht-elektrischen nass-chemischen Ätzvorgang geätzt wird, so dass eine dünnere monokristalline Siliziumschicht auf dem isolierenden Material belassen wird. 13C zeigt das erfindungsgemäß erhaltene Halbleitersubstrat. Folglich wird eine monokristalline Siliziumschicht 12 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf dem isolierten Substrat 13 durch das zwischengeschaltete isolierende Material 14 und die Oxidschicht 15 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einen die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • ZEHNTES DARSTELLENDES BEISPIEL
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Die 14A bis 14D zeigen in Schnittansichten das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel.
  • Unter Bezugnahme auf 14A wird als erster Schritt eine Schicht 32 einer geringen Dotierstoffkonzentration auf der Oberfläche eines monokristallinen P-Siliziumsubstrats 31 durch ein Epitaxiewachstum ausgebildet, das durch ein geeignetes Verfahren durchgeführt wird. Alternativ kann eine monokristalline N-Schicht 32 auf der Oberfläche des monokristallinen P-Siliziumsubstrats 21 durch die Implantation von Protonen ausgebildet werden.
  • Sodann wird gemäß 14B das monokristalline P-Siliziumsubstrat 31 in ein poröses Siliziumsubstrat 33 verändert, indem auf der Rückseite des monokristallinen P-Siliziumsubstrats 31 ein Anodisierungsvorgang unter Verwendung von beispielsweise einer HF-Lösung durchgeführt wird. Das anfängliche monokristalline Silizium mit einer Dichte von 2,33 g/cm3 kann in ein poröses Element verändert werden, dessen Dichte innerhalb des Bereichs zwischen 1,1 und 0,6 g/cm3 variiert werden kann, indem die HF-Konzentration der Ätzlösung zwischen 50% und 20% variiert wird. Gemäß vorstehender Beschreibung wird diese poröse Schicht in dem P-Substrat ausgebildet.
  • Unter Bezugnahme auf 14C wird nunmehr ein weiteres Siliziumsubstrat 34 hergestellt, und eine isolierende Schicht 35 wird auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 34 ausgebildet. Sodann wird das Siliziumsubstrat 34 mit der isolierenden Schicht 35 mit der Oberfläche der auf der monokristallinen Siliziumschicht auf dem porösen Siliziumsubstrat ausgebildeten Oxidschicht 36 verbunden. Sodann wird das poröse Siliziumsubstrat in die erfindungsgemäße Ätzlösung eingetaucht, und die Lösung wird bewegt, so dass lediglich das poröse Silizium durch nicht-elektrisches chemisches Ätzen geätzt wird, wodurch eine dünnere nicht-poröse kristalline Siliziumschicht auf der isolierenden Schicht verbleibt.
  • 14D zeigt das durch den beschriebenen Vorgang erhaltene Halbleitersubstrat. Dabei ist ersichtlich, dass eine monokristalline Siliziumschicht 32 mit einer zu der eines Siliziumwafers äquivalenten Kristallinität auf dem isolierenden Substrat 34 durch das Zwischenschalten der Oxidschicht 36 und der isolierenden Schicht 35 mit einem hohen Ausmaß an Glattheit und Homogenität und mit einer geringen Dicke über einem die gesamte Oberfläche des Wafers bedeckenden weiten Bereich ausgebildet wird.
  • Das somit erhaltene Halbleiterelement ist im Hinblick auf die Herstellung einer isolierten elektronischen Vorrichtung vorteilhaft.
  • Die vorstehend beschriebenen Abläufe sind von der Art, bei der die N-Schicht ausgebildet wird, bevor sie in eine poröse Struktur verändert wird, und sodann lediglich das P-Substrat selektiv in eine poröse Struktur durch einen Anodisierungsvorgang verändert wird.
  • III. Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, außer es ist in den beigefügten Patentansprüchen definiert.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Eine poröse Siliziumschicht 21 wurde mit einer Dicke von 50 μm (t2 = 50 μm) auf die Gesamtheit einer der Hauptoberflächen eines monokristallinem Siliziumsubstrats 22 durch Anodisierung ausgebildet (1A).
  • Die Anodisierung wurde unter den nachstehend angeführten Bedingungen durchgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 0,4 (Stunden)
    Dicke des porösen Siliziums 50 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Danach wurde das poröse Silizium-/monokristalline Siliziumsubstrat einem selektiven Ätzvorgang unter Verwendung einer 49%igen HF-Lösung unterzogen. In dreiunddreißig Minuten war das poröse Silizium selektiv geätzt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das monokristalline Silizium verblieb, wie es in 1B gezeigt ist.
  • VERGLEICHSBEIEPIEL 2
  • Vor dem Anodisierungsvorgang wurden Bor-Ionen in eine der Oberflächen des monokristallinen Siliziumsubstrats 32 mit einer durchschnittlichen Konzentration von 1,0 × 1019cm–3 in Streifen mit einem Abstand von 100 μm voneinander implantiert. Gemäß 2A wurde poröses Silizium 31 durch eine Anodisierung in Streifen mit einem Abstand (b3 = 100 μm) von 100 μm voneinander ausgebildet, wobei jeder Streifen eine Breite (a3 = 100 μm) von 100 μm und eine Dicke (t3 = 1 μm) von 1 μm aufwies.
  • Die Anodisierung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Dicke von porösem Silizium 1 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Danach wurde das poröse Silizium-/monokristalline Siliziumsubstrat einem selektiven Ätzvorgang unter Verwendung einer 49%igen HF-Lösung unterzogen. In zwei Minuten wurde das poröse Silizium selektiv geätzt, wobei gemäß 2B lediglich das monokristalline Silizium verblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 3
  • Eine 3 μm (u4 = 3 μm) dicke polykristalline Siliziumschicht 41 wurde auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat 42 durch einen CVD-Vorgang ausgebildet (3A). Gemäß 3B wurde eine Oberflächenschicht von 2 μm (t4 = 2 um) der polykristallinen Siliziumschicht 41 durch Anodisierung zur Ausbildung einer porösen Siliziumschicht 43 porös ausgebildet.
  • Die Anodisierung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Dicke von porösem Silizium 2 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Danach wurde das poröse Silizium-/polykristalline Silizium-/monokristalline Siliziumsubstrat einem selektiven Ätzvorgang unter Verwendung einer 49%igen HF-Lösung unterzogen. In vier Minuten war das poröse Silizium selektiv geätzt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium verblieben, wie es in 3C gezeigt ist.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 4
  • Eine 3 μm (u5 = 3 μm) dicke polykristalline Siliziumschicht 51 wurde auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat 52 durch einen CVD-Vorgang ausgebildet. Vor der Anodisierung wurden Bor-Ionen in die Oberfläche der polykristallinen Siliziumschicht 51 mit einer Dosis von 1,0 × 1019cm–3 in Streifen mit einem Abstand von 20 um voneinander implantiert. Gemäß 4A wurde das poröse Silizium 53 durch eine Anodisierung in Streifen mit einem Abstand (b5 = 20 μm) von 20 μm voneinander ausgebildet, wobei jeder Streifen eine Breite (a5 = 20 μm) von 20 μm und eine Dicke (t5 = 1 μm) von 1 μm aufwies.
  • Die Anodisierung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Dicke von porösem Silizium 1 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Danach wurde das poröse Silizium-/polykristalline Silizium-/monokristalline Siliziumsubstrat einem selektiven Ätzvorgang unter Verwendung einer 49%igen HF-Lösung unterzogen. In zwei Minuten war das poröse Silizium selektiv geätzt, wobei lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium verblieben, wie in 4B gezeigt ist.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 5
  • Eine poröse Siliziumschicht 61 wurde mit einer Dicke von 50 μm (t6 = 50 μm) auf der Gesamtheit einer der Hauptoberflächen eines monokristallinen Siliziumsubstrats 62 durch Anodisierung ausgebildet (5A).
  • Die Anodisierung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 0,4 (Stunden)
    Dicke des porösen Siliziums 50 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Gemäß 5B wurde ein Fotolack 63 in Streifen mit einem Abstand (b6 = 100 μm) von 100 μm voneinander strukturiert, wobei jeder Streifen eine Breite (a6 = 100 μm) von 100 μm aufwies.
  • Danach wurde das poröse Silizium-/monokristalline , Siliziumsubstrat einem selektiven Ätzvorgang unter Verwendung einer 49%igen HF-Lösung unterzogen. In dreiunddreißig Minuten war das poröse Silizium entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß
  • 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • VERGLEICHSBEISPIEL 6
  • Ein Ätzvorgang wurde in derselben Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass eine Mischlösung (10 : 1) von 49%iger Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In neunundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs wurde das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 7
  • Ein Ätzvorgang wurde in derselben Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 mit der Ausnahme durchgeführt, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus 49%iger Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In nullkommasieben Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium zurückblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 8
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 mit der Ausnahme durchgeführt, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus 49%iger Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In dreikommavier Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte, und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium zurückblieben, wie es in 3C gezeigt ist.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 9
  • Ein Ätzvorgang wurde in derselben Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 mit der Ausnahme durchgeführt, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus 49%iger Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In einskommasieben Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium zurückblieben, wie es in 4B gezeigt ist.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 10
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 mit der Ausnahme durchgeführt, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus 49%iger Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In neunundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium zurückblieb, wie es in 5C gezeigt ist. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • BEISPIEL 1
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus 49%iger Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In einundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium entfernt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das monokristalline Silizium zurückblieb, wie es in 1B gezeigt ist.
  • BEISPIEL 2
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus 49%iger Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In einskommadrei Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich monokristallines Silizium zurückblieb, wie es in 2B gezeigt ist.
  • BEISPIEL 3
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus 49%iger Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zweikommasechs Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • BEISPIEL 4
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus 49%iger Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In einskommadrei Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium entfernt, wobei lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B zurückblieben.
  • BEISPIEL 5
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus 49%iger Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. Bei diesem Ätzvorgang wurde lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium zurückblieb, wie es in 5C gezeigt ist. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • BEISPIEL 6
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus 49%iger Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In sechsundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das verbleibende monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte, wie es in 1B gezeigt ist.
  • BEISPIEL 7
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus 49%iger Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In einskommavier Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 2B zurückblieb.
  • BEISPIEL 8
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus 49%iger Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zweikommaacht Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte, und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • BEISPIEL 9
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus 49%iger Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In einskommavier Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B zurückblieben.
  • BEISPIEL 10
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus 49%iger Flusssäure, Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In achtundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • VERGLEICHSBEISPIEL 11
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine gepufferte Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%) als Ätzmittel verwendet wurde. In neunzehn Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium gemäß 1B als Ätzstopper wirkte.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 12
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass gepufferte Flusssäure (NH4F: 36,2, HF: 4,5%) als Ätzmittel verwendet wurde. In sieben Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium gemäß 2B zurückblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 13
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine gepufferte Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%) als Ätzmittel verwendet wurde. In vierzehn Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 14
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine gepufferte Flusssäure (NH4F: 36,2, HF: 4,5%) als Ätzmittel verwendet wurde. In sieben Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B verblieben.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 15
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine gepufferte Flusssäure (NH4F: 36,2, HF: 4,5%) als Ätzmittel verwendet wurde. In neunzehn Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • VERGLEICHSBEISPIEL 16
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In einundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das monokristalline Silizium gemäß 1B zurückblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 17
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In sieben Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium gemäß 2B zurückblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 18
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In vierzehn Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 19
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In sieben Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B zurückblieben.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 20
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 1) aus gepufferter Flusssäure und Ethylalkohol als Ätzmittel verwendet wurde. In einundzwanzig Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • BEISPIEL 11
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In neun Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das monokristalline Silizium gemäß 1B zurückblieb.
  • BEISPIEL 12
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In fünf Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium gemäß 2B zurückblieb.
  • BEISPIEL 13
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zehn Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • BEISPIEL 14
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In fünf Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B zurückblieben.
  • BEISPIEL 15
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (1 : 5) aus gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In neun Minuten war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • BEISPIEL 16
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus gepufferter Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%), Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zehn Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das monokristalline Silizium gemäß 1B zurückblieb.
  • BEISPIEL 17
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus gepufferter Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%) , Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In sechs Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das monokristalline Silizium gemäß 2B zurückblieb.
  • BEISPIEL 18
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus gepufferter Flusssäure (NH4F: 36,2, HF: 4,5%), Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zwölf Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium als Ätzstopper wirkte und lediglich das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 3C zurückblieben.
  • BEISPIEL 19
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus gepufferter Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%), Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In sechs Sekunden nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war lediglich das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei das polykristalline Silizium und das monokristalline Silizium gemäß 4B zurückblieben.
  • BEISPIEL 20
  • Ein Ätzvorgang wurde auf dieselbe Weise wie bei Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Mischlösung (10 : 6 : 50) aus gepufferter Flusssäure (NH4F: 36,2%, HF: 4,5%) , Ethylalkohol und Wasserstoffperoxid als Ätzmittel verwendet wurde. In zehn Minuten nach der Initialisierung des Ätzvorgangs war das poröse Silizium selektiv entfernt, wobei lediglich das monokristalline Silizium gemäß 5C zurückblieb. Schließlich wurde der Fotolack entfernt (5D).
  • VERGLEICHSBEISPIEL 21
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 durchgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 0,5 μm wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur mit einem Molekularstrahlepitaxievorgang (MBE) aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–9 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Danach wurde ein optisch poliertes geschmolzenes Silikatglassubstrat auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde sodann auf 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erwärmt, um die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde zu einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren zur Bedeckung der verbundenen Substrate abgeschieden, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere Nanometer) im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht entfernt wurde, mit dem Ergebnis, dass die auf dem Glassubstrat ausgebildete 0,5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop beobachtet. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristallfehler neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur zeigte.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 22
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 durchgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es brauchte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 5,0 μm wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch einen Plasma-CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt
    Gas SiH4
    Hochfrequenzleistung 100 W
    Temperatur 800°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 2,5 nm/s
  • Sodann wurde ein optisch poliertes Glassubstrat mit einem Erweichungspunkt von etwa 500°C auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 450°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde mit einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann die Menge der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere zehn A) im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat und nachfolgend die Si3N4-Schicht entfernt wurde, mit dem Ergebnis, dass die auf dem Glassubstrat mit einem geringen Erweichungspunkt ausgebildete 5,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht verblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 23
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 durchgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 1,0 μm wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch Bias-Sputtern aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    HF-Frequenz 100 MHz
    Hochfrequenzleistung 600 W
    Temperatur 300°C
    Argon-Gasdruck 1 Pa (8 × 10–3 Torr)
    Wachstumsrate 120 Minuten
    Target-Vorspannung –200 V
    Substrat-Vorspannung +5 V
  • Danach wurde ein optisch poliertes Glassubstrat mit einem Erweichungspunkt von etwa 500°C auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 450°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde mit einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann die Menge der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige zehn A) im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht entfernt wurde, mit dem Ergebnis, dass die 1,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf dem Glassubstrat mit einem geringen Erweichungspunkt verblieb.
  • Im Falle einer Beschichtung mit Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle der Si3N4-Schicht wurde derselbe Effekt erhalten, und lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat wurde vollständig entfernt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 24
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen N-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 durchgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, μm das 200 μm dicke N-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 10 um wurde auf dem porösen N-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch ein Flüssigphasen-Wachstumverfahren unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen aufgewachsen:
    Lösungsmittel Sn,
    gelöste Substanz Si
    Wachstumstemperatur 900°C
    Wachstumsatmosphäre H2
    Wachstumszeit 20 Minuten
  • Dann wurde ein optisch poliertes Glassubstrat mit einem Erweichungspunkt von etwa 800°C auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 750°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde in einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und danach wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Sodann wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und das nachfolgend die Si3N4-Schicht entfernt wurde, mit dem Ergebnis, dass die 10 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf dem Glassubstrat verblieb.
  • Eine Beschichtung mit Apiexonwachs anstelle der Si3N4-Schicht war ebenso effektiv und stellte eine vollständige Entfernung lediglich des porösen Siliziumsubstrats sicher.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 25
  • Eine Anodisierung wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 ausgeführt.
  • Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es brauchte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 1,0 μm wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch einen Niederdruck-CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Quellgas SiH4 800 SCCM
    Trägergas H2 150 Liter/min
    Temperatur 850°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 3,3 nm/s
  • Anschließend wurde ein optisch poliertes geschmolzenes Silikatglassubstrat auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde in einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten wurde das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm nicht-poröses monokristallines Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann die Menge der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 1,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf dem Silikatglassubstrat verblieb.
  • Wenn SiH2Cl2 als Quellgas verwendet wurde, musste die Wachstumstemperatur μm einige zehn Grad höher sein. Die hochschnelle Ätzcharakteristik des porösen Substrats wurde jedoch nicht verschlechtert.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 26
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 1,0 μm wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch einen CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Reaktivgas-Flussrate SiH4 1000 SCCM H2 230 Liter/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 9,9 × 104 Pa (760 Torr)
    Zeit 2 Minuten
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf dem Substrat in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 ausgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt gab es keine Veränderung bei der Siliziumepitaxieschicht.
  • Sodann wurde ein optisch poliertes geschmolzenes Silikatglassubstrat auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde in einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, um die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Sodann wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig entfernt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 ist, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht entfernt wurde, mit dem Ergebnis, dass die 1,0 μm monokristalline Siliziumschicht auf dem Silikatglassubstrat verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristalldefekte neu in die Siliziumschicht eingefügt wurden und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 27
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 0,5 um wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch ein CVD-Verfahren aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Reaktivgasflussrate SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 Liter/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 1 × 10–4 Pa (80 Torr)
    Zeit 1 Minute
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf dem Substrat in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm3 ausgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, μm das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Gemäß vorstehender Beschreibung wurde durch den Anodisierungsvorgang lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, und es gab keine Veränderung bei der Siliziumepitaxieschicht.
  • Danach wurde ein optisch poliertes geschmolzenes Silikatglassubstrat auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde in einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, μm die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm nicht-poröses monokristallines Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 0,5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf dem Silikatglassubstrat verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es ergab sich, dass keine Kristallfehler neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 28
  • Eine N-Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch Protonenimplantation ausgebildet. Die Implantationsrate von H+ betrug 5 × 1015 (Ionen/cm2).
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf dem Substrat in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 ausgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es dauerte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Gemäß vorstehender Beschreibung wurde bei dem Anodisierungsvorgang lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, und es gab keine Veränderung bei der N-Siliziumschicht.
  • Danach wurde ein optisch poliertes geschmolzenes Silikatglassubstrat auf der Oberfläche der N-Siliziumschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Si3N4 wurde mit einer Dicke von 0,1 μm durch ein Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, μm die beiden verbundenen Substrate zu bedecken, und dann wurde lediglich die Nitridschicht auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionenätzen entfernt.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In achtundsiebzig Minuten wurde das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in achtundsiebzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat entfernt wurde, und nachfolgend die Si3N4-Schicht mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 1 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf dem Silikatglassubstrat verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristalldefekte neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 29
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer HF-Lösung unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    angelegte Spannung 2,6 (V)
    Stromdichte 30 (mA·cm–2)
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 (Stunden)
    Dicke des porösen Siliziums 200 (μm)
    Porosität 56 (%)
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 0,5 um wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm (50 A) des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die auf der SiO2-Schicht ausgebildete 0,5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristallfehler in die Siliziumschicht neu eingeführt wurden und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 30
  • Eine Anodisierung wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer HF-Lösung auf dieselbe Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel 29 ausgeführt.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 0,5 um wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch ein Plasma-CVD-Verfahren aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Gas SiH4
    Hochfrequenzleistung 100 W
    Temperatur 800°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 2,5 nm/s
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und lediglich die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht- porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 oder mehr beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige nm), im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 0,5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 31
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer HF-Lösung auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 49 ausgeführt.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 0,5 um wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch Bias-Sputtern aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen durchgeführt:
    HF-Frequenz 100 MHz
    Hochfrequenzleistung 600 W
    Temperatur 300°C
    Argon-Gasdruck 1 Pa (8 × 10–3 Torr)
    Wachstumszeit 60 Minuten
    Target-Vorspannung –200 V
    Substrat-Vorspannung +5 V
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 5000 A dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, um die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere nm), beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 0,5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 32
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen N-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer HF-Lösung auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 49 ausgeführt.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 5 um wurde auf dem porösen N-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch einen Flüssigphasen-Wachstumsvorgang unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen aufgewachsen:
    Lösungsmittel Sn
    gelöste Substanz Si
    Wachstumstemperatur 900°C
    Wachstumsatmosphäre H2
    Wachstumsrate 10 Minuten
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, um die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere Nanometer), beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 5 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 33
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf einem monokristallinen P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm in einer HF-Lösung auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 49 ausgeführt.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 1,0 um wurde auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) bei einer geringen Temperatur durch einen Niederdruck-CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Quellgas SiH4
    Trägergas H2
    Temperatur 850°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 3,3 nm/s
  • Nachstehend wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Danach wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm von nicht-porösem monokristallinen Silizium in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer) beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 1,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • Wenn SiH2Cl2 als Quellgas verwendet wurde, musste die Wachstumstemperatur um einige zehn Grad höher sein. Die Hochgeschwindigkeits-Ätzcharakteristik für das poröse Substrat verschlechterte sich jedoch nicht.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 34
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 1 μm wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch einen Niederdruck-CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Reaktiv-Gasflussrate SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 Liter/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 1 × 104 Pa (80 Torr)
    Zeit 2 min
  • Die Anodisierung wurde auf dem Substrat in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 ausgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es brauchte somit vierundzwanzig Minuten, um das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Gemäß vorstehender Beschreibung bildete der Anodisierungsvorgang lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös aus, und beeinflusste die Siliziumepitaxieschicht gar nicht.
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, um die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Sodann wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten wurde das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte, während die monokristalline Siliziumschicht verblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige Nanometer), im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 1,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristallfehler neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 35
  • Eine Siliziumepitaxieschicht mit einer Dicke von 5 um wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch einen atmosphärischen CVD-Vorgang aufgewachsen. Die Abscheidung wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen ausgeführt:
    Reaktiv-Gasflussrate SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 Liter/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 9,9 × 104 Pa (760 Torr)
    Zeit 1 min
  • Der Anodisierungsvorgang wurde auf dem Substrat in einer HF-Lösung auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 49 ausgeführt. Gemäß vorstehender Beschreibung bildete der Anodisierungsvorgang lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös aus und beeinflusste die Siliziumepitaxieschicht gar nicht.
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der Epitaxieschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, um die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Sodann wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten entfernt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (einige nm), im praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 5,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristallfehler neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 36
  • Eine N-Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm wurde auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm durch Protonenimplantation ausgebildet. Die Implantationsrate von H+ betrug 5 × 1015 (Ionen/cm2).
  • Ein Anodisierungsvorgang wurde auf dem Substrat in einer 50%igen HF-Lösung bei einer Stromdichte von 100 mA/cm2 ausgeführt. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und es brauchte somit vierundzwanzig Minuten, μm das 200 μm dicke P-Siliziumsubstrat (100) vollständig porös auszubilden. Gemäß vorstehender Beschreibung bildete der Anodisierungsvorgang lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös aus, und veränderte die N-Siliziumschicht nicht.
  • Danach wurde ein zweites Siliziumsubstrat mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten 500 nm dicken oxidierten Schicht auf der Oberfläche der N-Siliziumschicht angeordnet. Die gesamte Struktur wurde bei 800°C in einer Sauerstoffatmosphäre für 0,5 Stunden erhitzt, μm die beiden Substrate fest miteinander zu verbinden.
  • Sodann wurde ein selektiver Ätzvorgang auf den verbundenen Substraten in einer 49%igen Flusssäurelösung ausgeführt, während die Lösung gerührt wurde. In zweiundsechzig Minuten war das poröse Siliziumsubstrat vollständig geätzt, wobei die monokristalline Siliziumschicht als Ätzstopper wirkte und die monokristalline Siliziumschicht zurückblieb.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums war so gering, dass lediglich maximal 5 nm des nicht-porösen monokristallinen Siliziums in zweiundsechzig Minuten geätzt wurden. Da das Verhältnis der Ätzrate des nicht-porösen monokristallinen Siliziums zu dem der porösen Schicht 1 : 105 beträgt, kann das Ausmaß der nicht-porösen Schicht, die geätzt wird (mehrere nm), beim praktischen Betrieb ignoriert werden. Dies bedeutet, dass das 200 μm dicke poröse Siliziumsubstrat mit dem Ergebnis entfernt wurde, dass die 1,0 μm dicke monokristalline Siliziumschicht auf der SiO2-Schicht verblieb.
  • Der Querschnitt der monokristallinen Siliziumschicht wurde durch ein Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es wurde herausgefunden, dass keine Kristallfehler neu in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und somit die Siliziumschicht eine ausgezeichnete Kristallstruktur aufwies.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 37
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (monokristallin) (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug dabei 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug etwa 8,4 μm/min und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahlverfahren) wurde eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm bei einer geringeren Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Bedingungen für die Abscheidungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 107 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein Substrat aus geschmolzenem Silikatglas, das mit einer optischen Polierung verarbeitet wurde, wurde mit der thermisch oxidierten Membran (d. h. Schichtlage) verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in Sauerstoffatmosphäre stark miteinander verbunden.
  • Gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren wurde Si3N4 zu 0,1 μm abgeschieden, wodurch die verbundenen zwei Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran (Schichtlage) auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. In achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die Einkristall-Siliziumschicht ohne geätzt zu sein, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls (Monokristall) mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst achtundsiebzig Minuten später etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Siliziumeinkristalls bis zu 105 oder mehr war. Das Ausmaß des Ätzvorgangs bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine neuen Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität beibehalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 38
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 5 μm wurde gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren bei einer geringeren Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidebedingungen waren wie folgt:
    Gas SiH4
    Hochfrequenzleistung 100 W
    Temperatur 800°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 2,5 nm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Glassubstrat mit einem Erweichungspunkt μm 500°C wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und beide Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 450°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde μm 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. In achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst achtundsiebzig Minuten später etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die Ätzmenge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung in der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 5 μm auf dem Glassubstrat mit einem niedrigen Aufweichungspunkt ausgebildet wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 39
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxie-Schicht von 5 μm wurde gemäß dem thermischen CVD-Verfahren bei einer geringeren Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Gas SiH4 (0,6 l/min), H2 (100 l/min)
    Temperatur 850°C
    Druck 6,5 × 103 Pa (50 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 μm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Glassubstrat mit einem Aufweichungspunkt μm die 500°C wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und beide Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 450°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst achtundsiebzig Minuten später etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 5 μm auf dem Glassubstrat mit einem niedrigen Aufweichungspunkt ausgebildet wurde.
  • Eine ähnliche Wirkung kann unter Verwendung von Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle von Si3N4 erhalten werden, so dass lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat vollständig entfernt werden kann.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 40
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur war etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 um wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxie-Schicht von 1,0 μm wurde gemäß dem Bias-Sputter-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    HF-Frequenz 100 MHz
    Hochfrequenzleistung 600 W
    Temperatur 300°C
    Argon-Gasdruck 1 Pa (8 × 10–3 Torr)
    Wachstumszeit 120 Minuten
    Target-Vorspannung –200 V
    Substrat-Vorspannung +5 V
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Glassubstrat mit einem Aufweichungspunkt μm die 500°C wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und beide Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 450°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm auf dem Glassubstrat mit einem geringen Schmelzpunkt ausgebildet wurde.
  • Eine ähnliche Wirkung kann durch Verwendung von Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle von Si3N4 erhalten werden, so dass lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat vollständig entfernt werden kann.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 41
  • Ein einkristallines N-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min und das N-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxie-Schicht von 10 μm wurde gemäß dem Flüssigphasen-Wachstumsverfahren bei einer geringeren Temperatur auf dem porösen N-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Lösungsmittel Sn
    gelöstes Substanz Si
    Wachstumstemperatur 900°C
    Wachstumsatmosphäre H2
    Wachstumszeit 20 Minuten
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Glassubstrat mit einem Aufweichungspunkt μm die 800°C wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und beide Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 750°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr war. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 10 μm auf dem Glassubstrat mit einem niedrigen Aufweichungspunkt ausgebildet wurde.
  • Eine ähnliche Wirkung kann unter Verwendung von Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle von Si3N4 erhalten werden, so dass lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat vollständig entfernt werden kann.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 42
  • Eine Siliziumepitaxie-Schicht von 0,5 μm wurde gemäß einem CVD-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf einem P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Reaktive Gasflussrate SiH2C2 1000 SCCM H2 230 l/min)
    Temperatur 1080°C
    Druck 1 × 104 Pa (80 Torr)
    Zeit 1 Minute
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit in vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet. Gemäß vorstehender Beschreibung bildete die vorliegende Anodisierung lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös aus, aber es wurde keine Veränderung bei der Siliziumepitaxieschicht beobachtet.
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr war. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Glassubstrat ausgebildet wurde.
  • Eine ähnliche Wirkung kann unter Verwendung von Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle von Si3N4 erhalten werden, so dass lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat vollständig entfernt werden kann.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität beibehalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 43
  • Eine N-Siliziumschicht von 1 μm wurde auf der Oberfläche eines P-Siliziumsubstrats (100) mit einer Dicke von 200 um durch Ionenimplantation mit Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2. Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet. Nachfolgend wurde die Oberfläche der einkristallinen N-Schicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und die beiden Substrate wurden durch Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht wurde eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm auf dem Glassubstrat ausgebildet.
  • Eine ähnliche Wirkung kann unter Verwendung von Apiezonwachs oder Elektronenwachs anstelle von Si3N4 erhalten werden, so dass lediglich das porös ausgebildete Siliziumsubstrat vollständig entfernt werden kann.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 44
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert.
  • Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 200 μm
    Porosität 56%
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 1000 A auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch eine Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht wurde eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem SiO2 ausgebildet. Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine neuen Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 45 Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer HF-Lösung anodisiert.
  • Die Anodisierungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 200 μm
    Porosität 56%
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) ausgebildet. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Gas SiH4
    Hochfrequenzleistung 100 W
    Temperatur 800°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 2,5 nm/s
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch eine Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem SiO2 ausgebildet wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 46
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer HF-Lösung anodisiert.
  • Die Anodisierungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 200 μm
    Porosität 56%
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem Bias-Sputter-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    HF-Frequenz 100 MHz
    Hochfrequenzleistung 600 W
    Temperatur 300°C
    Argon-Gasdruck 1 Pa (8 × 10–3 Torr)
    Wachstumszeit 60 Minuten
    Target-Vorspannung –200 V
    Substrat-Vorspannung +5 V
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate mit einer 49%igen Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde. Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das Selektionsverhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium- Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem SiO2 ausgebildet wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 47
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer HF-Lösung anodisiert.
  • Die Anodisierungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 200 μm
    Porosität 56%
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 5 μm wurde gemäß dem Flüssigphasen-Wachstumsverfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen N-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Wachstumsbedingungen sind wie folgt:
    Lösungsmittel Sn
    gelöste Substanz Si
    Wachstumstemperatur 900°C
    Wachstumsatmosphäre H2
    Wachstumsperiode 10 Minuten
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate mit einer 49%igen Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Lediglich die einkristalline Siliziumschicht verblieb ohne Ätzvorgang nach achtundsiebzig Minuten, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 um, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem SiO2 ausgebildet wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 48
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer HF-Lösung anodisiert.
  • Die Anodisierungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke des porösen Siliziums 200 μm
    Porosität 56%
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 1,0 μm wurde gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen.
  • Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Quellgas SiH4
    Trägergas H2
    Temperatur 850°C
    Druck 1,3 Pa (1 × 10–2 Torr)
    Wachstumsrate 3,3 nm/s
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem SiO2 ausgebildet wurde. Wenn SiH2Cl2 als Quellgas verwendet wurde, war es erforderlich, die Wachstumstemperatur durch einige zehn Grad zu erhöhen. Trotzdem wurde die beschleunigte Ätzcharakteristik bezüglich poröser Substrate aufrechterhalten.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 49
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 1 μm wurde gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf einem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    reaktive Gasflussrate SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 1 × 104 Pa (80 Torr)
    Zeit 2 min.
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate für die poröse Struktur betrug 8,4 μm/min und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet. Gemäß vorstehender Beschreibung bildete die vorliegende Anodisierung lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös aus, aber bei der Siliziumepitaxieschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch eine Erwärmung in einer Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet war, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf dem SiO2 ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 50
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 5 μm wurde gemäß einem Atmosphärendruck-CVD-Verfahren bei einer geringen Temperatur auf einem P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    reaktive Gasflussrate SiH2Cl2 1000 SCCM H2 230 l/min
    Temperatur 1080°C
    Druck 9,9 × 104 Pa (760 Torr)
    Zeit 1 min
  • Das Siliziumsubstrat wurde in einer HF-Lösung anodisiert.
  • Die Anodisierungsbedingungen waren wie folgt:
    angelegte Spannung 2,6 V
    Stromdichte 30 mA·cm–2
    Anodisierungslösung HF : H2O : C2H5OH = 1 : 1 : 1
    Zeit 1,6 Stunden
    Dicke von porösem Silizium 200 μm
    Porosität 56%
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der Siliziumepitaxieschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der Epitaxieschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch eine Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit 49%iger Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 5 um auf dem SiO2 ausgebildet wurde. Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität aufrechterhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 51
  • Eine N-Siliziumschicht von 1 μm wurde auf der Oberfläche eines P-Siliziumsubstrats (100; mit einer Dicke von 200 um durch Ionenimplantation mit Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2. Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte lag bei 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur betrug 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet. Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde eine oxidierte Schicht von 100 nm auf der Oberfläche der N-Siliziumschicht ausgebildet, und ein weiteres Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 50 nm ausgebildet war, wurde mit der oxidierten Oberfläche verbunden. Durch eine Erwärmung in einer Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer 49%igen Flusssäure unter Rühren selektiv geätzt. Nach achtundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne einen Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate für den nicht-porösen Silizium-Einkristall mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach achtundsiebzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf SiO2 ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Beobachtung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 52
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumexpitaxieschicht wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Verfahren) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und beide Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm durch das Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt. Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer gemischten Lösung aus 49%iger Flusssäure und Alkohol (10 : 1) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach zweiundachzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweiundachzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Glases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Beobachtung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 53 BIS 66
  • Derselbe Ablauf wie bei den Beispielen 42 bis 55 wurde bewirkt, wobei die bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 verwendete Ätzlösung mit der bei dem Vergleichsbeispiel 52 verwendeten ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Vergleichsbeispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem geringen Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 67
  • Eine N-Siliziumschicht von 1 μm wurde auf der Oberfläche eines P-Siliziumsubstrats (100) mit einer Dicke von 200 um durch Ionenimplantation mit Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2.
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet. Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde ein zweites Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet war, mit der Oberfläche der N-Siliziumschicht verbunden. Durch eine Erwärmung in einer Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Siliziumsubstrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus 49% Flusssäure und Alkohol (10 : 1) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach zweiundachtzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne einen Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweiundachtzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet war, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf der SiO2-Schicht ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 68 BIS 82
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 mit der bei Vergleichsbeispiel 52 ersetzt wurde. In allen vorliegenden Vergleichsbeispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 21
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus 49% Flusssäure und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (1 : 5) unter Rühren selektiv geätzt. Nach zweiundsechzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne einen Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweiundsechzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht wurde eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Glases ausgebildet.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 22 BIS 36
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 mit der von Beispiel 21 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 37
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte war 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus 49% Flusssäure und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (1 : 5) selektiv geätzt. Nach zweiundsechzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne einen Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweiundsechzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis der Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 38 BIS 51
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 mit der von Beispiel 21 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem geringen Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 52
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus 49% Flusssäure, Alkohol und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (10 : 6 : 50) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach fünfundsechzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, wie etwa selbst nach fünfundsechzig Minuten annähernd leicht weniger als 4 nm, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 53 BIS 66
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 mit der bei Beispiel 52 ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Beispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 67
  • Eine N-Siliziumschicht von 1 μm wurde auf der Oberfläche eines P-Siliziumsubstrats (100) mit einer Dicke von 200 um durch Ionenimplantation von Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2.
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde ein zweites Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 5000 A ausgebildet war, mit der Oberfläche der N-Siliziumschicht verbunden. Durch Erwärmung in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Substrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus 49% Flusssäure, Alkohol und wässriger 30%iger Wasserstoffperoxidlösung (10 : 6 : 50) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach fünfundsechzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach fünfundsechzig Minuten etwa 50 A oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf der SiO2-Schicht ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 68 BIS 82
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 mit der bei Beispiel 52 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 83
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 um wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Verfahren) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang bearbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate unter Rühren mit gepufferter Flusssäure selektiv geätzt. In zweihundertachtundfünfzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst zweihundertachtundfünfzig Minuten später etwa 10 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der nicht-porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Glases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine neuen Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 84 BIS 98
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 mit der bei Vergleichsbeispiel 83 ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Vergleichsbeispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem geringen Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 99
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit für vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Verfahren) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei. 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest. miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate in gepufferte Flusssäure eingetaucht und gerührt. Nach zweihundertachtundfünfzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während die porösen Siliziumsubstrate mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurden.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweihundertachtundfünfzig Minuten etwa 10 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (einige nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 um, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristalldefekt in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 100 BIS 113
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 wurde bewirkt, indem die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 mit der bei Vergleichsbeispiel 83 ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Vergleichsbeispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 114
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit für vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus einem geschmolzenen Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde zu 0,1 μm gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate in einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure und Alkohol (10 : 1) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach zweihundertfünfundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach zweihundertfünfundsiebzig Minuten etwa 10 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Glases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 115 BIS 128
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 mit der bei Vergleichsbeispiel 114 ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Vergleichsbeispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 129
  • Eine N-Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm wurde auf der Oberfläche einer P-Siliziumschicht von 200 μm Dicke durch Ionenimplantation von Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2.
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das N-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde ein zweites Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 5000 Å ausgebildet war, mit der Oberfläche der N-Siliziumschicht verbunden. Durch Erwärmung in einer Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Substrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure (HF: 4,46, NH9F: 36,20 und Ethylalkohl (10 : 1) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach zweihundertfünfundsiebzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, wie etwa selbst nach zweihundertfünfundsiebzig Minuten ungefähr etwas weniger als 4 nm, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf der SiO2-Schicht ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass keine neuen Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurden, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 130 BIS 144
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 57 mit der bei Vergleichsbeispiel 114 ersetzt wurde. Bei jedem der vorliegenden Vergleichsbeispiele wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 83
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte lag bei 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren zu 0,1 μm abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate in einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (1 : 5) mit Rühren selektiv geätzt. Nach einhundertneunzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach hundertneunzig Minuten etwa 5 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls bis zu 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht parösen Schicht (mehrere nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristalldefekt in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität aufrechterhalten wurde.
  • BEISPIELE 84 BIS 98
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 36 mit der bei Beispiel 83 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 99
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei etwa 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in seiner Gesamtheit nach vierundzwanzig Minuten porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxieschicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde die Oberfläche der Epitaxieschicht in einer Tiefe von 50 nm thermisch oxidiert. Ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas wurde mit der thermisch oxidierten Membran verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Gemäß dem Niederdruck-CVD-Verfahren wurde Si3N4 zu 0,1 μm abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate in einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (1 : 5) eingetaucht und gerührt. Nach einhundertneunzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und sodann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, selbst nach einhundertneunzig Minuten etwa 7 nm oder weniger, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere nm) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 110 BIS 113
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 38 bis 51 mit der bei Beispiel 99 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 114
  • Ein einkristallines P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde nach vierundzwanzig Minuten in seiner Gesamtheit porös ausgebildet.
  • Eine Siliziumepitaxie-Schicht von 0,5 μm wurde gemäß dem MBE-Verfahren (Molekularstrahl-Epitaxie) bei einer geringen Temperatur auf dem porösen P-Siliziumsubstrat (100) aufgewachsen. Die Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:
    Temperatur 700°C
    Druck 1,3 × 10–7 Pa (1 × 10–9 Torr)
    Wachstumsrate 0,1 nm/s
  • Nachfolgend wurde ein mit einem optischen Poliervorgang verarbeitetes Substrat aus geschmolzenem Silikatglas mit der Oberfläche der Epitaxieschicht verbunden, und die beiden Substrate wurden durch eine Erwärmung bei 800°C für 0,5 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre fest miteinander verbunden.
  • Si3N4 wurde gemäß dem Plasma-CVD-Verfahren zu 0,1 um abgeschieden, wodurch die beiden verbundenen Substrate beschichtet wurden. Danach wurde lediglich die Nitridmembran auf dem porösen Substrat durch reaktives Ionen-Ätzen entfernt.
  • Dann wurden die verbundenen Substrate in einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure, Alkohol und wässriger Wasserstoffperoxidlösung (10 : 6 : 50) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach zweihundertfünf Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, wie etwa selbst nach zweihundertfünf Minuten ungefähr etwas weniger als 4 nm, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Verringerung bei der Membrandicke. Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und nach der Entfernung der Si3N4-Schicht eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 0,5 μm auf dem Substrat des Silikatglases ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 115 BIS 128
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 22 bis 35 mit der bei Beispiel 144 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.
  • BEISPIEL 129
  • Eine N-Siliziumschicht mit einer Dicke von 1 μm wurde auf der Oberfläche eines P-Siliziumsubstrats (100) mit einer Dicke von 200 μm durch Ionenimplantation von Protonen ausgebildet. Die implantierte Menge von H+ betrug 5 × 1015 Ionen/cm2 .
  • Das Substrat wurde in einer 50%igen HF-Lösung anodisiert. Die Stromdichte betrug 100 mA/cm2. Die Ausbildungsrate der porösen Struktur lag bei 8,4 μm/min, und das P-Siliziumsubstrat (100) mit einer Dicke von 200 μm wurde nach vierundzwanzig Minuten in seiner Gesamtheit porös ausgebildet.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Anodisierung wurde lediglich das P-Siliziumsubstrat (100) porös ausgebildet, aber bei der N-Siliziumschicht wurde keine Veränderung beobachtet.
  • Nachfolgend wurde ein zweites Siliziumsubstrat, auf dessen Oberfläche eine oxidierte Schicht von 500 nm ausgebildet wurde, mit der Oberfläche der N-Siliziumschicht verbunden. Durch Erwärmung in einer Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 0,5 Stunden wurden die beiden Substrate fest miteinander verbunden.
  • Sodann wurden die verbundenen Substrate mit einer Mischlösung aus gepufferter Flusssäure (HF: 4,46, NH4F: 36,2), Ethylalkohol und 30% wässriger Wasserstoffperoxidlösung (10 : 6 : 50) ohne Rühren selektiv geätzt. Nach einhundertachtzig Minuten verblieb lediglich die einkristalline Siliziumschicht ohne Ätzvorgang, während das poröse Siliziumsubstrat mit dem einkristallinen Silizium als Ätzstoppmaterial selektiv geätzt und dann vollständig entfernt wurde.
  • Die Ätzrate des nicht-porösen Silizium-Einkristalls mit der Ätzlösung war extrem gering, wie etwa selbst nach hundertachtzig Minuten ungefähr leicht weniger als 4 nm, so dass das selektive Verhältnis der Ätzrate der porösen Schicht zu der des nicht-porösen Silizium-Einkristalls 105 oder mehr betrug. Die geätzte Menge bei der nicht-porösen Schicht (mehrere Nanometer) ist eine praktisch vernachlässigbare Abnahme bei der Membrandicke.
  • Dies bedeutet, dass das Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 200 μm, das porös ausgebildet wurde, entfernt wurde, und eine einkristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 1,0 μm auf der SiO2-Schicht ausgebildet wurde.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung des Abschnitts unter einem Transmissionselektronenmikroskop wurde bestätigt, dass kein neuer Kristallfehler in die Siliziumschicht eingeführt wurde, und dass eine ausgezeichnete Kristallinität erhalten wurde.
  • BEISPIELE 130 BIS 144
  • Derselbe Ablauf wie bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 wurde bewirkt, wobei die Ätzlösung bei den Vergleichsbeispielen 37 bis 51 mit der bei Beispiel 129 ersetzt wurde. Bei allen vorliegenden Beispielen wurde konsequenterweise eine einkristalline Siliziumschicht mit extrem wenig Kristallfehlern auf isolierenden Materialien ausgebildet.

Claims (15)

  1. Verfahren zum selektiven Ätzen des porösen Siliziums eines Elements mit nicht porösem Silizium und porösem Silizium, ohne das nicht poröse Silizium wesentlich zu ätzen, wobei das Verfahren die Verwendung einer chemischen Ätzlösung als Ätzmittel aufweist, welche Flusssäure beinhaltet; dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzmittel eine Lösung ist, aus: a) Flusssäure und Wasserstoffperoxid; oder b) Flusssäure, Wasserstoffperoxid und einem Alkohol; oder c) gepufferter Flusssäure und Wasserstoffperoxid, oder d) gepufferter Flusssäure, Wasserstoffperoxid und einem Alkohol.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements, mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Substrats mit einer porösen monokristallinen Siliziumschicht (11) und einer nicht porösen monokristallinen Siliziumschicht (12); Verbinden des ersten Substrats mit einem zweiten Substrat (13), so dass das erste und das zweite Substrat durch eine isolierende Schicht getrennt sind, die entweder auf der nicht porösen monokristallinen Siliziumschicht (12) oder dem zweiten Substrat (13) ausgebildet ist, wobei die nicht poröse monokristalline Siliziumschicht (11) eine innere Schicht der resultierenden Vielschichtstruktur ausbildet; und chemisches Ätzen der porösen monokristallinen Siliziumschicht (11) unter Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, welches die Bereitstellung eines aus Silizium oder lichtdurchlässigem Glas oder Quarz ausgebildeten Substrats als dem zweiten Substrat umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, welches die Ausbildung des zweiten Substrats und der isolierenden Schicht durch die Oxidierung einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, welches die Ausbildung der isolierenden Schicht durch Oxidieren einer Oberfläche der nicht porösen monokristallinen Siliziumschicht des ersten Substrats umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, mit den weiteren Schritten Ausbilden der isolierenden Schicht durch Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht durch Oxidieren einer Oberfläche der nicht porösen monokristallinen Siliziumschicht des ersten Substrats, und Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht durch Bereitstellen des zweiten Substrats als Siliziumsubstrat und Oxidieren einer Oberfläche des Siliziumsubstrats.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, mit dem Schritt Bereitstellen eines Substrats mit Glas oder Quarz als dem zweiten Substrat.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt Bereitstellen des ersten Substrats, indem ein Siliziumsubstrat zur Ausbildung der porösen monokristallinen Siliziumschicht porös gemacht wird, und indem eine nicht poröse monokristalline Siliziumschicht auf der porösen monokristallinen Siliziumschicht epitaktisch aufgewachsen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Siliziumsubstrat unter Verwendung eines Anodisierungsvorgangs porös ausgebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, mit dem Schritt Aufwachsen der nicht porösen monokristallinen Siliziumschicht unter Verwendung eines Molekularstrahlepitaxieverfahrens, eines Plasma-CVD- Verfahrens, eines Niederdruck-CVD-Verfahrens, eines Atmosphärendruck-CVD-Verfahrens, eines Flüssigphasenepitaxieverfahrens oder eines Biassputterverfahrens.
  11. Verfahren nach Anspruch 2, mit den Schritten Bereitstellen des ersten Substrats, indem ein Siliziumsubstrat teilweise porös ausgebildet wird, die poröse monokristalline Siliziumschicht bereitzustellen, und Verwenden des nicht porösen Abschnitts des Siliziumsubstrats als nicht poröse monokristalline Siliziumschicht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, mit den Schritten Bereitstellen des ersten Substrats durch Bereitstellung eines p-Siliziumsubstrats, Bestrahlen eines Teils des Siliziumsubstrats mit Protonen zur Ausbildung einer n-Siliziumschicht, und sodann Anodisieren des p-Abschnitts des Siliziumsubstrats zur Ausbildung der porösen Siliziumschicht.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, mit den Schritten Bereitstellen des ersten Substrats durch Bereitstellung eines p-Siliziumsubstrats, epitaktisches Aufwachsen einer intrinsischen monokristallinen Siliziumschicht auf dem Siliziumsubstrat, und wobei der p-Abschnitt des Siliziumsubstrats zur Ausbildung der porösen Siliziumschicht porös ausgebildet wird.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Alkohol Ethylalkohol ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Puffer Ammoniumfluorid ist.
DE1992633120 1991-02-15 1992-02-14 Ätzlösung für das Ätzen von porösem Silizium, Ätzmethode unter Verwendung der Ätzlösung und Verfahren zur Vorbereitung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung der Ätzlösung Expired - Lifetime DE69233120T2 (de)

Applications Claiming Priority (20)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4221391 1991-02-15
JP4221391 1991-02-15
JP4221291 1991-02-15
JP4221291 1991-02-15
JP5561491 1991-02-28
JP5561491 1991-02-28
JP5560291 1991-02-28
JP5560191 1991-02-28
JP5560391 1991-02-28
JP5561391 1991-02-28
JP5560691 1991-02-28
JP5560291 1991-02-28
JP5560591 1991-02-28
JP5560591 1991-02-28
JP5560391 1991-02-28
JP5560491 1991-02-28
JP5560191 1991-02-28
JP5560691 1991-02-28
JP5560491 1991-02-28
JP5561391 1991-05-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69233120D1 DE69233120D1 (de) 2003-08-14
DE69233120T2 true DE69233120T2 (de) 2004-05-13

Family

ID=27618016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1992633120 Expired - Lifetime DE69233120T2 (de) 1991-02-15 1992-02-14 Ätzlösung für das Ätzen von porösem Silizium, Ätzmethode unter Verwendung der Ätzlösung und Verfahren zur Vorbereitung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung der Ätzlösung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE69233120T2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115161032A (zh) * 2022-07-05 2022-10-11 北京师范大学 一种适用于单晶硅片的腐蚀溶液及方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69233120D1 (de) 2003-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69133359T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines SOI-Substrats
DE69333619T2 (de) Herstellungsverfahren für Halbleitersubstrate
DE69728355T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergegenstands
DE69333294T2 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69631233T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats
DE69233314T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Produkten
DE69332960T2 (de) Halbleiteranordnung
DE60125952T2 (de) Verfahren für die herstellung eines halbleiterartikels mittels graduellem epitaktischen wachsen
DE3219441C2 (de)
DE69432784T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats
DE19840421C2 (de) Verfahren zur Fertigung von dünnen Substratschichten und eine dafür geeignete Substratanordnung
DE69728022T2 (de) Vefahren zum Herstellen eines Halbleiterartikels unter Verwendung eines Substrates mit einer porösen Halbleiterschicht
EP0010624B1 (de) Verfahren zur Ausbildung sehr kleiner Maskenöffnungen für die Herstellung von Halbleiterschaltungsanordnungen
DE69728950T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergegenstands
DE4229628C2 (de) Halbleitereinrichtung mit Stapelstruktur und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE69930700T2 (de) Halbleitersubstrat und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69628505T2 (de) Halbleitendes Substrat und dessen Herstellungsverfahren
DE69826053T2 (de) Halbleitersubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0475378A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Substraten für elektronische, elektrooptische und optische Bauelemente
DE102008051494A1 (de) SOI-Substrate mit einer feinen vergrabenen Isolationsschicht
DE602004007940T2 (de) Bildung einer silicium-germanium-auf-isolator-struktur durch oxidation einer vergrabenen porösen siliciumschicht
EP0538279A1 (de) Verfahren zum dünnätzen von substraten.
DE19936941B4 (de) Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere Dünnschichtsolarzellen, auf einem Trägersubstrat
DE19654791B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Trennen einer Halbleiterschicht von einem Substrat
DE2738961A1 (de) Verfahren zur herstellung einer integrierten halbleiterschaltung mit luftisolation

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition