JP2002500275A - 電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法 - Google Patents
電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法を提供する。
【解決手段】 深さエッチング速度の所望の経過に対応するエッチングマスクを使用する。このようなエッチングマスクとして深さエッチング速度の連続的な経過の形成をするために、楔形に形成されたエッチングマスクを選択する。
Description
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念による電気化学的エッチング処理による多孔質層
の製造方法に関する。加えて、本発明は請求項５に従った光学的な構成要素に関
する。
の製造方法に関する。加えて、本発明は請求項５に従った光学的な構成要素に関
する。
【０００２】 次いで、この電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法、並びにエ
ッチング速度に影響を及ぼす方法を、多孔質シリコンに基づいた本発明の制約な
しに述べる。
ッチング速度に影響を及ぼす方法を、多孔質シリコンに基づいた本発明の制約な
しに述べる。
【０００３】
従来技術として、例えばコンピュータチップの生産で使用するために、シリコ
ンウエハの電気化学的エッチングによって多孔質シリコンを製造することが知ら
れている。このように形成された層は、スポンジのような構造を有し、多数の興
味深い特性を備えている。
ンウエハの電気化学的エッチングによって多孔質シリコンを製造することが知ら
れている。このように形成された層は、スポンジのような構造を有し、多数の興
味深い特性を備えている。
【０００４】 多孔質シリコンに対する適用分野は光学的な構成要素への使用である。従来技
術として、層システムの使用のもとに多孔質シリコンから、導波体、透過フィル
タ、反射鏡又は反射防止膜を製造することが、例えばドイツ連邦共和国特許出願
第４３１９４１３．３−３３号明細書又は「Ｔｈｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ
」２７６巻（１９９６年）１４３〜１４６頁から知られている。層システムの光
学的な特性は異なる光学厚さを有する単一層の順序によって適切に変更すること
ができる。
術として、層システムの使用のもとに多孔質シリコンから、導波体、透過フィル
タ、反射鏡又は反射防止膜を製造することが、例えばドイツ連邦共和国特許出願
第４３１９４１３．３−３３号明細書又は「Ｔｈｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ
」２７６巻（１９９６年）１４３〜１４６頁から知られている。層システムの光
学的な特性は異なる光学厚さを有する単一層の順序によって適切に変更すること
ができる。
【０００５】 これらの単一層の光学厚さは、所定のドーピングの際に単一層の多孔質性及び
厚さによって影響される。多孔質性及び厚さは所定のドーピングの際に電流密度
によって、もしくは電気化学的エッチングの時間によって制御される。単にエッ
チングの時間によって、−所定の基体及び所定の電流密度の際に−所望の層厚さ
を調節することができる。
厚さによって影響される。多孔質性及び厚さは所定のドーピングの際に電流密度
によって、もしくは電気化学的エッチングの時間によって制御される。単にエッ
チングの時間によって、−所定の基体及び所定の電流密度の際に−所望の層厚さ
を調節することができる。
【０００６】 他の構成要素と統合された多孔質シリコンを使用可能にするために、このよう
な構造の形成をするためにエッチングすべき面を定義しなければならない。エッ
チングマスクによる多孔質層の製造をする前の公知の基体の構造化は、製造の際
に多孔質シリコン／基体のインターフェイスを湾曲にする（図１）。実験の際、
１ｃｍの長さとそれぞれ次の帯域の間隔に相当する幅の帯域が調査される。図１
からわかるように、２つの湾曲が存在する。帯域の内部の湾曲とすべての帯域に
わたる湾曲とである。これらの湾曲は都合の悪いことに層の不均質さを生じる（
図５参照）。
な構造の形成をするためにエッチングすべき面を定義しなければならない。エッ
チングマスクによる多孔質層の製造をする前の公知の基体の構造化は、製造の際
に多孔質シリコン／基体のインターフェイスを湾曲にする（図１）。実験の際、
１ｃｍの長さとそれぞれ次の帯域の間隔に相当する幅の帯域が調査される。図１
からわかるように、２つの湾曲が存在する。帯域の内部の湾曲とすべての帯域に
わたる湾曲とである。これらの湾曲は都合の悪いことに層の不均質さを生じる（
図５参照）。
【０００７】 単一構造が１００μｍ又はそれ以下であれば、多孔質シリコン／基体のインタ
ーフェイスは直線である（図２）。このことは、インターフェイスを湾曲にする
過程が、これらの小さな構造をもはや溶解しないことによって確認された。この
値以下の多孔質シリコンの適用に対して、インターフェイスの湾曲に基づいたフ
ィルタ及び反射鏡の不均質の問題は解消した。
ーフェイスは直線である（図２）。このことは、インターフェイスを湾曲にする
過程が、これらの小さな構造をもはや溶解しないことによって確認された。この
値以下の多孔質シリコンの適用に対して、インターフェイスの湾曲に基づいたフ
ィルタ及び反射鏡の不均質の問題は解消した。
【０００８】 図２で、光学塗料による構造化がエッチングマスクの顕著な下方エッチングに
導くことが認められる。この下方エッチングは他のエッチングマスク材料によっ
て、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）によって回避される「Ｍ．クリューガー他、
Ｔｈｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ ２７６巻（１９９６年）２５７〜２６０頁
」。このマスク技術により、多孔質シリコン／基体の直線的なインターフェイス
を介しても処理でき、また垂直なエッチング側面を介しても処理できる多孔質シ
リコンから構造を製造することが可能である。この前提により、その特性をあら
かじめ設定することができる多孔質シリコンからなる層システムの製造が可能で
ある。
導くことが認められる。この下方エッチングは他のエッチングマスク材料によっ
て、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）によって回避される「Ｍ．クリューガー他、
Ｔｈｉｎ ｓｏｌｉｄ ｆｉｌｍｓ ２７６巻（１９９６年）２５７〜２６０頁
」。このマスク技術により、多孔質シリコン／基体の直線的なインターフェイス
を介しても処理でき、また垂直なエッチング側面を介しても処理できる多孔質シ
リコンから構造を製造することが可能である。この前提により、その特性をあら
かじめ設定することができる多孔質シリコンからなる層システムの製造が可能で
ある。
【０００９】 同じウエハ上に複数の多孔質な領域を製造することに対して、これらの領域が
同じ特性をも有すべき場合には、このことはこれまで同時に行うことができた。
それとは逆に、ピクセルが異なる特性を、例えば多孔質の層システムからなるフ
ィルタ配列を有すべきであれば、これらの領域は同時にエッチングすることはで
きなかった。このことは都合の悪いことに、これらの領域を新しいピクセルのエ
ッチングの際その特性を保持させるために、既に製造された多孔質層を被膜しな
ければならなくなる。この過程は、実現することが非常に困難で費用がかかるこ
とであり、今まで尚不可能なことである。何故ならば、多孔質層に影響を与えず
にこの被膜を残渣なく除去しなければならないからである。
同じ特性をも有すべき場合には、このことはこれまで同時に行うことができた。
それとは逆に、ピクセルが異なる特性を、例えば多孔質の層システムからなるフ
ィルタ配列を有すべきであれば、これらの領域は同時にエッチングすることはで
きなかった。このことは都合の悪いことに、これらの領域を新しいピクセルのエ
ッチングの際その特性を保持させるために、既に製造された多孔質層を被膜しな
ければならなくなる。この過程は、実現することが非常に困難で費用がかかるこ
とであり、今まで尚不可能なことである。何故ならば、多孔質層に影響を与えず
にこの被膜を残渣なく除去しなければならないからである。
【００１０】
本発明の課題は、従って上記の欠点を回避する、電気化学的エッチング処理に
よる多孔質層の製造方法を提供することである。
よる多孔質層の製造方法を提供することである。
【００１１】
この課題は、請求項１に記載の特長全体による方法によって解決される。更に
、この課題は請求項５に記載の特長全体による光学的な構成要素によって解決さ
れる。更に有効又は有利な実施例もしくは応用例が、それぞれの請求項に関係し
た従属請求項において認められる。
、この課題は請求項５に記載の特長全体による光学的な構成要素によって解決さ
れる。更に有効又は有利な実施例もしくは応用例が、それぞれの請求項に関係し
た従属請求項において認められる。
【００１２】 本発明の骨子においては、それ自身公知の方法で材料の多孔質化のためのエッ
チングが行われる。その際、適当な形状のエッチングマスクが、所望の深さエッ
チングと同調された反応によって形成されること、及び本発明による方法で使用
されることが認められる。
チングが行われる。その際、適当な形状のエッチングマスクが、所望の深さエッ
チングと同調された反応によって形成されること、及び本発明による方法で使用
されることが認められる。
【００１３】 加えて本発明の骨子においては、各ピクセルのエッチング速度が、単に外側か
ら当てられた電流密度によって設定されているだけでなく、ピクセルの異なる周
囲によっても尚決定される場合、異なる特性を有する多孔質化可能な構造の内部
の複数のピクセルを同時に製造することが１つの作業工程において可能である。
ピクセルの周囲はエッチングマスクによって、ピクセルが異なる電流密度及びそ
れにより異なるエッチング速度を有するように形成される。このようにして所望
の異なる特性を得ることができる。
ら当てられた電流密度によって設定されているだけでなく、ピクセルの異なる周
囲によっても尚決定される場合、異なる特性を有する多孔質化可能な構造の内部
の複数のピクセルを同時に製造することが１つの作業工程において可能である。
ピクセルの周囲はエッチングマスクによって、ピクセルが異なる電流密度及びそ
れにより異なるエッチング速度を有するように形成される。このようにして所望
の異なる特性を得ることができる。
【００１４】 このように本発明による方法は、複数の、特に多数の作業工程を適当な構成の
唯一つの工程に置き換えることが可能である。この方法の更なる利点は、多孔質
層の特性を連続的に変化させることも可能である点にある。この方法は全ての電
気化学的エッチング方法に対して使用できる。
唯一つの工程に置き換えることが可能である。この方法の更なる利点は、多孔質
層の特性を連続的に変化させることも可能である点にある。この方法は全ての電
気化学的エッチング方法に対して使用できる。
【００１５】 特許請求項１によれば、電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法
は、深さエッチング速度の所望の経過に対応するエッチングマスクの使用を含ん
でいる。
は、深さエッチング速度の所望の経過に対応するエッチングマスクの使用を含ん
でいる。
【００１６】 特許請求項２によれば、本発明による方法は、深さエッチング速度の連続的な
経過を形成するために、楔形のエッチングマスクが選択されることによって有利
に形成される。
経過を形成するために、楔形のエッチングマスクが選択されることによって有利
に形成される。
【００１７】 特許請求項３によれば、本発明による方法は、深さエッチング速度の不連続な
経過を形成するために、１つ又は複数の楔形の段状の構造を備えたエッチングマ
スクが選択されることによって有利に形成される。
経過を形成するために、１つ又は複数の楔形の段状の構造を備えたエッチングマ
スクが選択されることによって有利に形成される。
【００１８】 特許請求項４によれば、本発明による方法は、多孔質層の形成をするための原
料としてシリコン、ゲルマニウム又はアルミニウムが選択されることによって有
利に形成される。これらの材料は、エッチングに関するそれらの反応において同
様によく知られている。
料としてシリコン、ゲルマニウム又はアルミニウムが選択されることによって有
利に形成される。これらの材料は、エッチングに関するそれらの反応において同
様によく知られている。
【００１９】 本発明による層を用いた光学的な構成要素は請求項５により請求されている。
【００２０】
本発明を主に図面と実施例によって更に詳細に説明する。
【００２１】 図１に、苛性ソーダ溶液（ＮａＯＨ）によって多孔質シリコンを除去した後で
表面形状測定器によって測定された、本発明によりエッチングされた多孔質の帯
域の深さが図示されている。ここに示された構造の帯域の幅は、１０００、５０
０もしくは２５０μｍである。
表面形状測定器によって測定された、本発明によりエッチングされた多孔質の帯
域の深さが図示されている。ここに示された構造の帯域の幅は、１０００、５０
０もしくは２５０μｍである。
【００２２】 図２に、苛性ソーダ溶液によって多孔質層を除去した後で測定された、本発明
による多孔質の帯域の深さが示されている。１００μｍの帯域の幅の場合には、
唯一の帯域のインターフェイスももはや湾曲してはおらず、直線的に形成されて
いることが認められる。下方エッチングも１００μｍ程度の幅であるマスクの下
に認めることができる。
による多孔質の帯域の深さが示されている。１００μｍの帯域の幅の場合には、
唯一の帯域のインターフェイスももはや湾曲してはおらず、直線的に形成されて
いることが認められる。下方エッチングも１００μｍ程度の幅であるマスクの下
に認めることができる。
【００２３】 図３に、エッチング速度の連続的な変化を得るための本発明によるエッチング
マスクが図示されている。このマスクは、エッチングされるべき表面に位置取り
される。その際、本発明によるエッチングマスクの黒色領域の下の表面領域は被
膜され、表面の白色領域はエッチングされる。このように、２つの楔構造間の帯
域で、エッチング速度が連続的に調節可能又は変更可能であることが得られる。
書き入れられた線ＡＢＣＤに沿って、このように製造された本発明による多孔質
層の深さ形状は測定される。
マスクが図示されている。このマスクは、エッチングされるべき表面に位置取り
される。その際、本発明によるエッチングマスクの黒色領域の下の表面領域は被
膜され、表面の白色領域はエッチングされる。このように、２つの楔構造間の帯
域で、エッチング速度が連続的に調節可能又は変更可能であることが得られる。
書き入れられた線ＡＢＣＤに沿って、このように製造された本発明による多孔質
層の深さ形状は測定される。
【００２４】 図４に、本発明による多孔質の領域をエッチングした後で測定された、この表
面形状測定が結果として図示されている。多孔質シリコンと結晶シリコンとの間
のインターフェイスを認めることができる。エッチング速度が横からの構造化に
よって連続的に変更するように形成された領域は、点Ｂと点Ｃとの間に与えられ
ている。
面形状測定が結果として図示されている。多孔質シリコンと結晶シリコンとの間
のインターフェイスを認めることができる。エッチング速度が横からの構造化に
よって連続的に変更するように形成された領域は、点Ｂと点Ｃとの間に与えられ
ている。
【００２５】 本発明による方法によって、エッチング速度の不連続な変更も、連続的な変更
も得られる可能性が与えられている。実施例は、図３に図示されたエッチングマ
スクによるエッチング速度の連続的な変化を示す。効果が現れた領域は、２つの
楔構造間で、それにより点Ｂと点Ｃとの間で見られる。この領域において、エッ
チングされてない２つの楔形の領域は、図４からわかるように連続的にエッチン
グ速度を変更する。
も得られる可能性が与えられている。実施例は、図３に図示されたエッチングマ
スクによるエッチング速度の連続的な変化を示す。効果が現れた領域は、２つの
楔構造間で、それにより点Ｂと点Ｃとの間で見られる。この領域において、エッ
チングされてない２つの楔形の領域は、図４からわかるように連続的にエッチン
グ速度を変更する。
【図１】 苛性ソーダ溶液（ＮａＯＨ）によって多孔質シリコンを除去した後で表面形状
測定器によって測定された、従来技術として知られている、エッチングされた多
孔質な帯域の深さを示す。
測定器によって測定された、従来技術として知られている、エッチングされた多
孔質な帯域の深さを示す。
【図２】 苛性ソーダ溶液によって多孔質層を除去した後で測定された、図１による多孔
質な帯域の深さを示す。
質な帯域の深さを示す。
【図３】 エッチング速度を連続的に変化させるための本発明によるエッチングマスクを
示す。
示す。
【図４】 多孔質の領域をエッチングした後で測定された、本発明による表面形状測定を
示す。
示す。
【図５】 深さ形状測定の測定原理を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月７日（２０００．１．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリューガー・ミヒャエル ドイツ連邦共和国、Ｄ−72072 テュービ ンゲン、ゴットロープ−ブロイニング−ス トラーセ、６ (72)発明者 テーニッセン・マルクス ドイツ連邦共和国、Ｄ−41334 ネッテタ ール、リングストラーセ、64 (72)発明者 リュート・ハンス ドイツ連邦共和国、Ｄ−52076 アーヘン、 オイペナー・ストラーセ、299ベー Ｆターム(参考） 2K009 AA00 BB01 DD12 EE00 5F043 AA02 AA05 AA24 DD14 DD30 FF01 5F073 CA24 DA35
Claims (5)
- 【請求項１】 電気化学的エッチング処理による多孔質層の製造方法におい
て、 深さエッチング速度の所望の経過に対応するエッチングマスクを使用すること
を特徴とする方法。 - 【請求項２】 深さエッチング速度の連続的な経過の形成をするために、少
なくとも１つの楔形のエッチングマスクを選択することを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 深さエッチング速度の不連続な経過の形成をするために、１
つ又は複数の楔形の段状の構造を備えたエッチングマスクを選択することを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 多孔質層の形成をするための原料として、シリコン、ゲルマ
ニウム又はアルミニウムを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
つに記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４による方法のいずれか１つに記載の方法によっ
て製造された１つ又は複数の多孔質層を有する光学的な構成要素。
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