JP2003068703A - 結晶基板への孔形成方法及び装置、並びに結晶基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱的あるいは機械的衝撃から素子を守ること
ができ、サイドブランチが形成されにくい、結晶基板へ
の孔形成方法及び装置、並びに結晶基板を提供するこ
と。 【解決手段】 電解槽２１に、処理対象ＷＯを表面１０
ａが上側になるように固定する。次に、電解槽２１を第
１電解液ＥＬ1で満たす。この第１電解液ＥＬ1は、２．
５ｗｔ％程度の弗酸（ＨＦ）溶液である。次に、光照射
装置３０からの紫外域のレーザ光ＬＢを、窓部材２２ｂ
を介して処理対象ＷＯの裏面に入射させる。次に、処理
対象ＷＯの裏面電極を陽極とし、白金陰極２３との間に
ＤＣ電圧を印加すると、ウェハ１０中のホールは、凹部
ＤＰの主に先端に引き寄せられてここに収束する。この
ようにして集まったホールによる正電荷によって、この
部分でシリコンの電解研磨すなわち選択的なエッチング
が進行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元積層回路の
層間配線や、光集積回路での三次元導波路等の形成を目
的として、結晶基板に貫通孔や深細孔等の孔を形成する
ための方法及び装置、並びに、かかる貫通孔、深細孔等
を備える結晶基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話に代表されるように、携帯電子
機器の高機能化や小型化は、製品の寿命や売上高を決め
る重要な要因である。今後さらに発展するマルチメディ
ア時代には、この傾向はますます強くなると考えられ
る。これを解決するためには、電子素子の高集積化とパ
ッケージを含めた素子の小型化とを達成する必要があ
る。

【０００３】このような背景の下、現在は、パターンの
微細化によって平面での素子密度を上げる努力が行われ
ているが、それも限界にきている。そのため、素子を高
密度化するには、今後三次元方向に積層した素子構造が
採用されるものと推定される。このとき必要となる要素
技術は、層間配線のための貫通孔形成と、Ｓｉ基板積層
のための接合技術である。

【０００４】上記のような層間配線のための貫通孔形成
方法として、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)
法やレーザ法が以前から存在する。

【０００５】前者のＤｅｅｐ ＲＩＥ法は、複数の特殊
ガスを交互に流し、エッチング反応とＳｉＯ_２の堆積反
応とを交互に行う異方性エッチングである。すなわち、
孔の壁面にＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法で薄
いＳｉＯ_２膜を堆積させて、壁面方向（横方向）へのエ
ッチングを防ぎ、深さ方向だけにエッチングすることで
アスペクト比の大きい孔を形成している。

【０００６】後者のレーザ法では、Ｓｉを熱で溶かして
孔形成を行う。すなわち、Ｓｉ基板の適所に適当なサイ
ズのレーザ光を照射し、このレーザ光の照射位置で、レ
ーザ光によるアブレーションを生じさせてＳｉを除去し
つつ孔を形成する。

【０００７】さらに、層間配線のための別の貫通孔形成
方法として、特開平１０−２５６２２７号公報に開示の
技術もある。この貫通孔形成方法では、光電界研磨法を
利用して、アスペクト比の大きい貫通孔を形成してい
る。具体的には、予めシリコン基板の表裏面の対応する
位置にＫＯＨにより断面Ｖ字の溝を双方向から形成し、
このシリコン基板をＨＦを含む電解液の電解槽に入れ
る。そして、シリコン基板の表面及び裏面と電解槽中の
カソード電極との間に直流電圧を印加しつつ、シリコン
基板の表面及び裏面から励起光を当てて、表裏面の双方
向から垂直方向に貫通孔を形成する。

【０００８】

【発明が解決使用とする課題】しかしながら、Ｄｅｅｐ
ＲＩＥ法では、化学反応によるエッチング作用を利用
しているので、反応箇所から反応生成物を取り除き、新
しい反応ガスを供給しないと深さ方向への孔形成は進ま
ない。このため口径が小さく、しかも深さ方向の距離が
長くなると新旧ガス（反応種）の交換が不充分となり、
孔形成が進行しなくなる。さらに、特殊ガスを使用して
いるので、環境汚染対策や防爆・火災対策に高額な投資
が必要である。

【０００９】また、レーザ法では、Ｓｉを熱で溶かして
いるため、溶けて飛び散ったＳｉ破片が孔の周りに散乱
する。したがって、このＳｉ破片の除去に余分な工程が
必要になる。また、熱で溶かしているため、出来上がっ
た孔壁面の凹凸が激しくなったり、孔周辺に破砕層が形
成される。また、レーザ法で一度に複数の孔形成を行う
と、中心より外に行くほど出来た孔はＳｉ表面に対し斜
めに形成される。この様な多くの欠点があるので、高い
加工精度を要求される層間配線や光導波路用貫通孔には
使用することが出来ない。

【００１０】また、特開平１０−２５６２２７号公報の
貫通孔形成方法では、熱的あるいは機械的衝撃から素子
を守ることができるが、滑らかな壁面の貫通孔形成する
ことが容易でない。すなわち、貫通孔の壁面から横方向
にエッチングが進行してサイドブランチが形成されてし
まうといった問題がある。

【００１１】そこで、本発明は、熱的あるいは機械的衝
撃から素子を守ることができ、サイドブランチが形成さ
れにくい、結晶基板への孔形成方法及び装置、並びに結
晶基板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る結晶基板への孔形成方法は、所定の単
結晶材料で形成されるとともに面方位（１１０）の対向
する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主面
上に、絶縁性を有するとともに所定位置に開口を有する
膜を形成する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に
所定の電解液を供給する工程と、前記結晶基板の前記第
１主面側に電界を形成しつつ、前記結晶基板の前記第２
主面にキャリア生成用の光を照射することによって、前
記所定位置に（１１１）面を側面とする孔を形成する工
程とを備える。

【００１３】上記孔形成方法では、前記所定位置に（１
１１）面を側面とする孔を形成するので、電気化学反応
を利用した選択的エッチングに際して、孔の側面からサ
イドブランチが形成されてしまうことを防止できる。す
なわち、（１１１）面は、（１００）面、（１１０）面
等に比較してエッチング速度が小さいため、（１１１）
面の側面から横方向に局所的なエッチングが進行するこ
とを回避できる。よって、熱的あるいは機械的衝撃から
結晶基板（これに形成された集積回路等の素子を含む）
を保護しつつ、結晶基板に滑らかな壁面の貫通孔や深細
孔等の孔を形成することができる。なお、ここで「深細
孔」とは、貫通孔のように結晶基板を貫通していない
が、細くて深い穴を意味する。

【００１４】上記方法の具体的な態様では、前記開口が
＜１００＞方向を長辺方向とする菱形である。この場
合、菱形の各辺が（１１１）面と平行或いは平行に近く
なるので、開口から下方に延びて（１１１）面を側面と
する孔の形成が容易となる。

【００１５】上記方法の別の具体的な態様では、前記第
１主面上であって前記開口の内側に窪み状の欠陥を形成
する工程をさらに備える。この場合、この欠陥にキャリ
アを集中させることで（１１０）面に垂直な方向へのエ
ッチングを迅速に進行させることができるようになるの
で、（１１１）面を側面とする孔を簡易かつ効率的に形
成することができる。

【００１６】本発明に係る別の結晶基板への孔形成方法
は、所定の単結晶材料で形成されるとともに面方位（１
１０）の対向する第１及び第２主面を有する結晶基板の
前記第１主面上の所定点に、窪み状の欠陥を形成する工
程と、絶縁性を有するとともに、前記第１主面上の前記
欠陥の周囲を囲むような形状の開口を有する膜を形成す
る工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解
液を供給する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に
電界を形成しつつ、前記結晶基板の前記第２主面にキャ
リア生成用の光を照射する工程とを備える。

【００１７】上記孔形成方法では、面方位（１１０）の
対向する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１
主面上の所定点に窪み状の欠陥を形成するので、この欠
陥にキャリアを集中させることができる。つまり、熱的
あるいは機械的衝撃から結晶基板を保護することができ
るという特徴を有する電気化学反応を利用した選択的エ
ッチングに際して、（１１０）面に垂直な方向へのエッ
チングを迅速に進行させることができるようになるの
で、（１１１）面を側面とする孔を簡易かつ効率的に形
成することができる。

【００１８】本発明に係る別の結晶基板への孔形成方法
は、所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１
及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主面上の所定
点に、凹部を形成する工程と、前記第１主面上の前記所
定点の周囲の所定領域に（例えば環状や菱形状であって
周囲を囲む）拡散層を形成する工程と、前記第１主面上
であって前記所定領域の周辺部及び当該周辺部の外側を
含む領域の表面に絶縁性を有する膜を形成する工程と、
前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
る工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成
しつつ、前記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用
の光を照射する工程とを備える。

【００１９】上記孔形成方法では、前記第１主面上の前
記所定点の周囲の所定領域に拡散層を形成し、前記所定
領域の周辺部及び当該周辺部の外側を含む領域の表面に
絶縁性を有する膜を形成するので、電気化学反応を利用
した選択的エッチングに際して、この拡散層及びその周
辺に空乏層を形成することができる。よって、拡散層や
その周辺に局所的なエッチングが進行することを回避で
き、結晶基板に滑らかな壁面の孔を形成することができ
る。

【００２０】本発明に係る別の結晶基板への孔形成方法
は、所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１
及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主面上に、絶
縁性を有するとともに所定位置に開口を有する膜を形成
する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電
解液を供給する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側
に電界を形成しつつ、前記結晶基板の第２主面に紫外光
を照射する工程とを備える。

【００２１】上記孔形成方法では、前記結晶基板の第２
主面に紫外光を照射するので、結晶基板にキャリアを効
率的に生成することができる。よって、第１主面上に形
成した膜の開口位置において、電気化学反応を利用した
選択的エッチングを効率的に生じさせることができ、こ
この結晶基板の部分に孔を迅速かつ効率的に形成するこ
とができる。

【００２２】本発明に係る別の結晶基板への孔形成方法
は、所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１
及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主面上に、絶
縁性を有するとともに所定位置に開口を有する膜を形成
する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電
解液を供給する工程と、前記結晶基板の前記第１主面側
に電界を形成する工程と、前記結晶基板の前記第２主面
にキャリア生成用の光を（例えば間欠的に）照射する工
程とを備える。

【００２３】上記孔形成方法では、前記結晶基板の前記
第２主面にキャリア生成用の光を照射するので、電気化
学反応を利用した選択的エッチングに際して、エッチン
グに必要なキャリアのみを必要なタイミングで生成する
ことができ、生成したキャリアを効率的に利用すること
ができる。

【００２４】上記方法の具体的な態様では、複数の結晶
基板に前記キャリア生成用の光を交互に照射する。この
場合、単一の光源を利用して複数の結晶基板に対して電
気化学反応を利用した選択的エッチングを施すことがで
きる。

【００２５】上記方法の具体的な態様では、前記第２主
面の部分領域に前記キャリア生成用の光を照射しつつ、
当該部分領域を移動させて前記第２主面の全体に前記キ
ャリア生成用の光で照射する。この場合、光源からの光
線を無理に拡大することなく結晶基板全面に比較的均一
に前記キャリア生成用の光を照射することができ、光源
の経済的な利用を図ることができる。

【００２６】本発明に係る別の結晶基板への孔形成方法
は、所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１
及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主面上に、絶
縁性を有するとともに所定位置に開口を有する膜を形成
する工程と、所定の電解液を収容する電解槽と当該電解
槽を水層を介して収容する外側槽との間の隔壁として、
前記第１主面が前記電解液に接し前記第２主面が前記水
層に接するように前記結晶基板を配置する工程と、前記
結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前記結
晶基板の第２主面にキャリア生成用の光を照射する工程
とを備える。

【００２７】上記孔形成方法では、電解槽と外側槽との
間の隔壁として、前記第１主面が前記電解液に接し前記
第２主面が前記水層に接するように前記結晶基板を配置
するので、電気化学反応を利用した選択的エッチングに
よって結晶基板に貫通孔を形成する際に、電解液の処理
が簡単になる。すなわち、前記結晶基板の前記第１主面
側の電解液の圧を前記第２主面側の水層の圧よりわずか
に高くしておけば、結晶基板に貫通孔が形成された段階
で貫通孔を介して電解液が水層側に流れ出すので、孔の
完成まで効率的にエッチングを進行させつつ、電解液に
よって基板の裏面や電解槽の外部等に意図しないダメー
ジが生じることを簡易に防止できる。

【００２８】上記方法の具体的な態様では、前記所定の
電解液の濃度を増大させる工程をさらに備える。この場
合、最初の低濃度の状態で選択的エッチングを進行さ
せ、次の高濃度の状態で孔の内面すなわち壁面のポーラ
ス化処理を行うことができる。

【００２９】上記方法の別の具体的な態様では、前記所
定の電解液の濃度を増大させる工程の後に、前記所定の
電解液を酸化用の他の電解液に置換する工程をさらに備
える。この場合、ポーラス化された孔の壁面を陽極酸化
することができ、孔の壁面に容易に絶縁膜を形成するこ
とが可能になる。すなわち、結晶材料と孔とを電気的に
アイソレーションできる。

【００３０】本発明に係る結晶基板への孔形成装置は、
所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１及び
第２主面を有し、絶縁性を有するとともに所定位置に開
口を有する膜を第１主面上に有する結晶基板を、少なく
とも前記第１主面が電解液に接するように支持する電解
槽と、前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成する
電極手段と、前記結晶基板の前記第２主面に紫外光を照
射する光照射手段とを備える。

【００３１】上記孔形成装置では、光照射手段が前記結
晶基板の第２主面に紫外光を照射するので、結晶基板に
キャリアを効率的に生成することができ、電気化学反応
を利用した選択的エッチングを効率的に生じさせること
ができ、ここの結晶基板の部分に孔を迅速かつ効率的に
形成することができる。

【００３２】本発明に係る別の結晶基板への孔形成装置
は、所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１
及び第２主面を有し、絶縁性を有するとともに所定位置
に開口を有する膜を第１主面上に有する結晶基板を、少
なくとも前記第１主面が所定の電解液に接するように支
持する電解槽と、前記結晶基板の前記第１主面側に電界
を形成する電極手段と、前記結晶基板の前記第２主面に
間欠的にキャリア生成用の光を照射する光照射手段とを
備える。

【００３３】上記孔形成装置では、光照射手段が前記結
晶基板の前記第２主面に間欠的にキャリア生成用の光を
照射するので、電気化学反応を利用した選択的エッチン
グに際して、エッチングに必要なキャリアのみを必要な
タイミングで生成することができ、生成したキャリアを
効率的に利用することができる。

【００３４】本発明に係る別の結晶基板への孔形成装置
は、所定の電解液を収容する電解槽と、前記電解槽を水
層を介して収容する外側槽と、所定の結晶材料で形成さ
れるとともに対向する第１及び第２主面を有し、絶縁性
を有するとともに所定位置に開口を有する膜を第１主面
上に有する結晶基板を、前記電解槽と前記外側槽との間
の隔壁として支持する支持手段と、前記結晶基板の前記
第１主面側に電界を形成する電極手段と、前記結晶基板
の前記第２主面にキャリア生成用の光を照射する光照射
手段とを備える。

【００３５】上記孔形成装置では、支持手段が結晶基板
を前記電解槽と前記外側槽との間の隔壁として支持する
ので、電気化学反応を利用した選択的エッチングによっ
て結晶基板に貫通孔を形成する際に、電解液の処理が簡
単になる。

【００３６】上記装置の具体的な態様では、前記水層中
に浸漬されて当該水層のＰＨ値を検出するＰＨセンサを
さらに備える。この場合、ＰＨ値のモニタによって貫通
孔の形成タイミングを確実に検出することができる。

【００３７】上記装置の別の具体的な態様では、前記水
層中に浸漬される超音波発生器をさらに備え、前記外側
槽が、複数の前記電解槽を収容しており、前記支持手段
が、各電解槽と前記外側槽との間の隔壁として前記結晶
基板を支持する。この場合、複数の結晶基板に超音波を
並行して印加することができ、電気化学反応を利用した
選択的エッチングを効率的に進行させることができる。

【００３８】上記装置の別の具体的な態様では、前記電
解槽中の前記所定の電解液を他の電解液に置換する処理
液切替手段をさらに備える。この場合、最初の電解液で
選択的エッチングを進行させ、次に他の電解液で孔の内
面のポーラス化処理を行ったり、ポーラス化された孔の
内面を陽極酸化することができる。

【００３９】本発明に係る結晶基板は、面方位がともに
（１１０）で、互いに対向する第１及び第２主面と、前
記第１主面側に電界を形成しつつ前記第２主面にキャリ
ア生成用の光を照射することによって、所定位置に（１
１１）面を側面として形成される孔とを有する。

【００４０】上記結晶基板では、前記第１主面側に電界
を形成しつつ前記第２主面にキャリア生成用の光を照射
するので、熱的あるいは機械的衝撃から結晶基板を保護
しつつ電気化学反応を利用した選択的エッチングを第１
主面に対して行うことができる。さらに、所定位置に
（１１１）面を側面とする孔を有するので、選択的エッ
チングを経ても孔の側面からサイドブランチが形成され
ておらず、結晶基板に滑らかな壁面の貫通孔や深細孔等
の孔を形成することができる。

【００４１】本発明に係る別の結晶基板は、互いに対向
する第１及び第２主面と、前記第１主面上の所定領域に
形成された（例えば環状や菱形状であって周囲を囲む）
拡散層と、前記第１主面側に電界を形成しつつ前記第２
主面にキャリア生成用の光を照射することによって、前
記所定領域の内側の所定位置に形成される孔とを有す
る。

【００４２】上記結晶基板では、拡散層が前記第１主面
上の所定領域に形成されているので、前記所定領域の周
辺部及び当該周辺部の外側を含む領域の表面に絶縁性を
有する膜を形成することで、電気化学反応を利用した選
択的エッチングに際して、この拡散層及びその周辺に空
乏層を形成することができる。よって、拡散層やその周
辺に局所的なエッチングが進行することを回避でき、結
晶基板に滑らかな壁面の孔を形成することができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、本発明の
第１実施形態に係る結晶基板への孔形成装置及び方法に
ついて説明する。

【００４４】図１は、孔形成装置の全体構造を説明する
図である。この孔形成装置は、結晶基板である処理対象
ＷＯをその表面が電解液ＥＬに接するように収容する処
理槽２０と、処理槽２０の底面側から処理対象ＷＯの裏
面にキャリア形成用のレーザ光ＬＢを照射するための光
照射手段である光照射装置３０と、処理槽２０に対し電
解液ＥＬを切り換えつつ供給する電解液供給装置４０
と、処理槽２０の外側にを溜めた水層ＷＬの水を新鮮な
水に置換する水置換装置５０と、処理槽２０に設けた水
層ＷＬに超音波を供給する超音波発振装置６０と、処理
槽２０の水層ＷＬのＰＨ値を検出するＰＨ検出装置７０
とを備える。

【００４５】処理槽２０は、処理対象ＷＯを下部に支持
する一対の電解槽２１と、両電解槽２１を水層ＷＬを介
して収容する外側槽２２とからなる。各電解槽２１は、
電解液ＥＬを収容する槽本体２１ａと、処理対象ＷＯを
槽本体２１ａの底部に設けた開口に固定する支持手段で
あるチャック２１ｂと、電極手段である白金陰極２３を
電解液ＥＬ中で処理対象ＷＯに対向して支持するホルダ
２１ｃとを有する。一方、外側槽２２は、水層ＷＬを収
容する槽本体２２ａと、光照射装置３０からの励起光で
あるレーザ光ＬＢを透過させて各処理対象ＷＯの裏面に
入射させるＰＭＭＡ樹脂板等からなる一対の窓部材２２
ｂとを有する。ここで、各電解槽２１には、電解液供給
装置４０からの電解液ＥＬが切り換えつつ供給され、処
理対象ＷＯの表面に各種電気化学反応を進行させること
ができる。また、外側槽２２には、水置換装置５０から
の新鮮な水が常時供給されており、穿孔によって処理対
象ＷＯの裏面側に漏れ出す電解液ＥＬを除去して、処理
対象ＷＯの裏面側で電気化学反応が生じることや、光照
射装置３０の腐食・損傷等の弊害を防止する。

【００４６】光照射装置３０は、励起光として紫外域の
レーザ光ＬＢを発生する光源３１と、光源３１からのレ
ーザ光ＬＢを適当な角度で反射して外側槽２２の両窓部
材２２ｂに入射させるためのミラー３２と、ミラー３２
を水平な軸の回りに回転させる駆動装置３３とを備え
る。ここで、駆動装置３３の動作を制御してミラー３２
の角度を実線で示す位置と一点鎖線で示す位置との間で
調節することにより、両処理対象ＷＯの裏面に交互にレ
ーザ光ＬＢを入射させることができる。なお、光源３１
は、適当な光学系を備えており、各処理対象ＷＯの裏面
全体をほぼ均一に照明することができる。また、光源３
１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等からのレーザ光を高調波発
生装置で第３高調波に短波長化して使用している。

【００４７】電解液供給装置４０は、処理液切替手段と
して、３つの電解液貯留槽４１、４２、４３と、各電解
液貯留槽４１、４２、４３からいずれかの電解液ＥＬ1
〜ＥＬ3を切り換えて吐出させる第１切替弁４４と、こ
の第１切替弁４４からの電解液ＥＬ1〜ＥＬ3を両電解槽
２１に圧送する第１ポンプ４５と、両電解槽２１からの
電解液ＥＬを吸引する第２ポンプ４６と、第２ポンプ４
６からの電解液ＥＬを切り換えていずれかの電解液貯留
槽４１、４２、４３に戻す第２切替弁４７とを備える。
これにより、両電解槽２１に収容する電解液ＥＬを、ま
ず第１電解液ＥＬ1とし、次に第１電解液ＥＬ1を第２電
解液ＥＬ2に置換し、最後に第２電解液ＥＬ2を第３電解
液ＥＬ3に置換するという各種電解液の変更が可能にな
る。つまり、両電解槽２１に取り付けられた処理対象Ｗ
Ｏに対し第１〜第３電解液ＥＬ1〜ＥＬ3による処理を順
次施すことができる。

【００４８】以下、図２及び図３を用いて、図１の孔形
成装置等を用いた具体的な孔形成工程について説明す
る。

【００４９】まず、結晶基板であるシリコンウェハ１０
を準備し、その第１主面すなわち表面１０ａにＳｉ窒化
膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）７１を成膜し、写真（フォトリソ）工
程とエッチング工程処理を行って、Ｓｉ窒化膜７１に菱
形の開口ＡＰを形成する（図２（ａ））。ここで、ウェ
ハ１０は、ｎ型のシリコン単結晶を切り出して加工した
ものであり、対向する表面１０ａ及び裏面１０ｂが（１
１０）面となっている。一方、Ｓｉ窒化膜７１は、絶縁
性の窒化シリコンをＣＶＤ等の手法を用いて成膜した誘
電体膜であり、フォトリソグラフィ技術、ドライエッチ
ング等を用いて必要個所すなわち貫通孔を形成すべき位
置に開口ＡＰが形成される。このようなＳｉ窒化膜７１
にして、開口ＡＰの位置にのみ確実に電流を流すことが
できる。なお、以上のようなウェハ１０は、表面１０ａ
側にすでに電子回路や光学素子を作り込む加工を終了し
たものとすることができる。

【００５０】図４は、Ｓｉ窒化膜７１の開口ＡＰの形状
を概念的に説明する図である。なお、説明の便宜のた
め、開口ＡＰのサイズは拡大して示してある。ウェハ１
０の表面１０ａには、Ｓｉ窒化膜７１がほぼ全面に亘っ
て形成されている。Ｓｉ窒化膜７１の適当な個所に形成
された開口ＡＰは、菱形になっており、この部分で露出
するウェハ１０の表面１０ａは、上述したように面方位
（１１０）となっている。また、開口ＡＰの菱形の長辺
方向ＬＤは、ウェハ１０の＜１００＞方向すなわちオリ
フラの方向と平行になっている。

【００５１】図２に戻って、次に図２（ｂ）に示すよう
に、Ｓｉ窒化膜７１を被覆するように金・ニッケル合金
の保護層７２を形成する。この際、Ｓｉ窒化膜７１の開
口ＡＰに対応させて、蒸着、リフトオフ等の各種手法を
利用して保護層７２にも開口ＡＰを形成する。なお、保
護層７２は、電解液ＥＬによる浸食からＳｉ窒化膜７１
を保護するためのものであり、また、ウェハ１０の表面
側で受ける電荷が均一に流れるようにし、保護が金属で
あるため到達した電荷をスムーズに開口ＡＰ側に供給す
ることによって、開口ＡＰの位置における電気化学反応
を促進する役割も有する。

【００５２】次に、図２（ｃ）に示すように、その第２
主面すなわち裏面１０ｂに菱形の開口ＡＰ’を有する膜
７３を形成する。膜７３は、紫外線を全く透過させない
導電材料（例えばＡｌ）を成膜したものであり、両開口
ＡＰ、ＡＰ’は、互いにアライメントされて形成されて
いる。

【００５３】次に、図３（ａ）に示すように、開口ＡＰ
の中央に露出するウェハ１０の表面１０ａに窪み状の欠
陥である凹部ＤＰを形成することにより、電解液で処理
すべき処理対象ＷＯの準備を終了する。この凹部ＤＰ
は、ウェハ１０中のマイノリティキャリアを集めるため
のものであり、深さ方向先端が尖っていれば、ある程度
任意の形状とすることができ、レーザ光を照射すること
によって簡易に形成することができる。

【００５４】図５は、図３（ａ）の凹部ＤＰの配置を説
明する平面図である。図からも明らかなように、菱形の
開口ＡＰの部分でウェハ１０の表面１０ａが露出してお
り、この開口ＡＰの中央にレーザ加工によって凹部ＤＰ
が形成されている。なお、具体的な実施例において、凹
部ＤＰの直径は、開口ＡＰの短辺方向の長さより短けれ
ばよく、例えば０．１〜１０．０μｍ程度とした。ま
た、凹部ＤＰは、先端が鋭角であれば良く、深さ問題と
ならない。

【００５５】図３に戻って、次に図３（ｂ）に示すよう
に、図３（ａ）に示す処理対象ＷＯの凹部ＤＰを起点し
て、貫通孔ＴＨを形成する。具体的には、図１に示す孔
形成装置の電解槽２１に、処理対象ＷＯを表面１０ａが
上側になるように固定する。次に、切替弁４４、４７、
ポンプ４５、４６等を適宜動作させて、電解槽２１を電
解液貯留槽４１からの電気化学反応用の第１電解液ＥＬ
1で満たす。この第１電解液ＥＬ1は、２．５ｗｔ％程度
の弗酸（ＨＦ）溶液である。次に、光照射装置３０から
の紫外域のレーザ光ＬＢを、窓部材２２ｂを介して処理
対象ＷＯの裏面に入射させる。これにより、処理対象Ｗ
Ｏのウェハ１０中にホールと電子のペアが効率的に対生
成される。次に、処理対象ＷＯの裏面電極を陽極とし、
白金陰極２３との間にＤＣ電圧を印加すると、ウェハ１
０の白金電極２３との間に電界が形成され、ウェア１０
がｎ型基板の場合、少数キャリアであるホールは、陰極
である白金電極に向かってウェハ１０の中を移動する。
移動中のホールはウェハ１０の表面近傍にある凹部ＤＰ
の先端に主に引き寄せられてここに収束する。このよう
にして集まったホールによる正電荷によって、凹部ＤＰ
先端の内面で第１電解液ＥＬ1とシリコン結晶とが反応
し、シリコンの結合が優先的に切断され、この部分でシ
リコンの電気化学反応すなわち選択的なエッチングが進
行する。なお、レーザ光ＬＢは各処理対象ＷＯに間欠的
に入射するが、ホールは一定の寿命を有して保持される
ので、ホール密度が高ければ、選択的なエッチングは連
続的に進行する。

【００５６】さらに、凹部ＤＰの電気化学反応が進行す
ると、ウェハ１０の結晶構造に起因して異方性エッチン
グの効果が生じる。具体的に説明すると、ウェハ１０の
表面１０ａは（１１０）面であり、凹部ＤＰは＜１１０
＞方向に成長するので、凹部ＤＰの壁面は（１００）面
や（１１１）面となる可能性がある。しかしながら、
（１１１）面は、（１００）面等に比してエッチング速
度が極めて遅いので、凹部ＤＰの内壁は、結果的に（１
１１）面が残りやすくなる。つまり、図３（ｂ）に示す
ように、図３（ａ）の凹部ＤＰが成長して貫通孔ＴＨに
なった際には、貫通孔ＴＨの内壁は、当初の凹部ＤＰに
ほぼ外接する（１１１）面となる。そして、貫通孔ＴＨ
の内壁は、サイドブランチといった、枝状の分岐孔が全
くない滑らかな面となる。

【００５７】以上のような貫通孔ＴＨの形成に際して
は、図１の超音波発振装置６０を動作させて処理対象Ｗ
Ｏに超音波振動を与える。これにより、凹部ＤＰや貫通
孔ＴＨの先端部に発生した反応物を速やかに除去しつつ
新鮮な電解液を供給することができ、滑らかな内壁の貫
通孔ＴＨを迅速に形成することができる。さらに、貫通
孔ＴＨの形成に際しては、図１のＰＨ検出装置７０を動
作させて水層ＷＬのＰＨ値を監視する。つまり、第１電
解液ＥＬ1側の圧を水層ＷＬ側の圧よりもわずかに高く
しておくことにより、処理対象ＷＯに貫通孔ＴＨが形成
された場合には、電解槽２１中の第１電解液ＥＬ1が水
層ＷＬ中に流入することになるので、貫通孔ＴＨの形成
を簡易かつ迅速に検出することできる。

【００５８】図６は、ウェハ１０に形成される貫通孔Ｔ
Ｈの配置や形状を説明する図である。図からも明らかな
ように、Ｓｉ窒化膜７１等に設けた菱形の開口ＡＰの部
分でウェハ１０の表面１０ａが露出しており、この開口
ＡＰの中心に開口と相似形状の貫通孔ＴＨが形成されて
いる。この貫通孔ＴＨは、当初の凹部ＤＰにほぼ外接す
る菱形の断面を有し、その内壁Ｈａは、４つの（１１
１）面で形成される。なお、電気化学反応がさらに進行
するとＳｉ地肌の部分を通して電流が流れるので、凹部
ＤＰの内壁Ｈａも徐々にエッチングされる。このため、
Ｓｉ窒化膜７１の形状にほぼ対応する断面の貫通孔ＴＨ
に拡大させることもできる。

【００５９】次に、図３（ｂ）に示す貫通孔ＴＨの内壁
表面をポーラス化する。具体的には、切替弁４４、４
７、ポンプ４５、４６等を適宜動作させて、電解槽２１
の第１電解液ＥＬ1を電解液貯留槽４１に戻し、電解槽
２１を電解液貯留槽４２からの第２電解液ＥＬ2で満た
す。この第２電解液ＥＬ2は、５０ｗｔ％程度のＨＦ溶
液である。次に、処理対象ＷＯの裏面電極を陽極とし、
白金陰極２３との間にＤＣ電圧を印加すると陽極化成反
応となり、隣貫通孔ＴＨの内壁表面で第２電解液ＥＬ2
とシリコン結晶とが反応し、この部分でシリコンがポー
ラス化する。具体的には、電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ^２
にして３分４５秒陽極化成すると、表面の約２．０μｍ
程度の厚さの部分が多孔質シリコンとなる。このような
多孔質シリコンは、数ｎｍ〜数十ｎｍの孔を無数に有す
るので、表面積が非常に大きく化学的に活性になってい
る。

【００６０】次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔Ｔ
Ｈの内壁表面を酸化する。具体的には、切替弁４４、４
７、ポンプ４５、４６等を適宜動作させて、電解槽２１
の第２電解液ＥＬ2を電解液貯留槽４２に戻し、電解槽
２１を電解液貯留槽４３からの酸化用の第３電解液ＥＬ
3で満たす。この第３電解液ＥＬ3は、２．０ｗｔ％程度
のシュウ酸溶液である。この際、第３電解液ＥＬ3側の
圧と水層ＷＬ側の圧とをほぼ均衡させておく。次に、処
理対象ＷＯの裏面電極を陽極とし、白金陰極２３との間
にＤＣ電圧を印加すると、貫通孔ＴＨの内壁表面で第３
電解液ＥＬ3と多孔質シリコンとが反応する陽極化成す
なわち陽極酸化が進行し、この部分にシリコン酸化膜Ｏ
Ｌが形成される。すなわち、６ＶのＤＣ電圧を印加して
３０分間陽極酸化を行うと、誘電率が焼く４．４のＳｉ
Ｏ_２が形成される。

【００６１】以上のように、本実施形態の孔形成方法に
よれば、熱的あるいは機械的衝撃からウェハ１０やこれ
に形成された集積回路等を保護しつつ、ウェハ１０の適
所に滑らかな壁面の多数（例えば数百万個以上／8-inch
wafer）の貫通孔ＴＨを形成することができる。さら
に、このようにして得た貫通孔ＴＨは、アスペクト比を
例えば１００以上と高くすることができ、表面１０ａに
垂直な方向に対する内壁面の傾きもほとんど生じない。
さらに、以上の工程は、電解液による化学反応を利用し
ているので、公害対策も安価で済む。このような貫通孔
ＴＨには、ウェハ１０絶縁した状態で導電性の金属を充
填することができ、３次元的な配線形成が可能になる。

【００６２】図７は、ウェハ１０の表面における電気化
学反応を参考的に説明するためのグラフである。横軸は
表面１０ａにおける電流密度を示し、縦軸は弗酸等の電
解液の濃度を示す。グラフ中にプロットされた点は、電
流密度及び電解液濃度を変更しながらシリコンウェハ１
０の表面１０ａに生じる陽極化成の特性を実験したもの
である。グラフにおいて、「●」は、柱状のＳｉが残り
結晶工学的には単結晶構造をもつ良好な品質のポーラス
Ｓｉが得られた条件を示し、「○」は、砂状のＳｉが残
り、わずかの振動でＳｉ基板からはがれ落ちるような壊
れやすいポーラスＳｉが得られた条件を示し、「■」
は、電解研磨が進行した条件を示す。つまり、電流密度
を調節しつつ電解液濃度をある範囲から適宜増大させる
工程を行うことにより、ウェハ１０に当初電気化学反応
による研磨領域で選択的エッチングを施し、その後形成
された貫通孔や深細孔の内壁の表面をポーラス化するこ
とができる。

【００６３】〔第２実施形態〕以下、第２実施形態の孔
形成装置について説明する。第２実施形態の装置は、第
１実施形態の装置を変形したものであり、同一部分には
同一の符号を付して重複部分の説明を省略する。この場
合、第１実施形態の場合と異なり、処理対象ＷＯを縦置
きして処理するタイプの処理槽１２０となっている。具
体的に説明すると、処理槽１２０は、一対の電解槽１２
１に分かれており、各電解槽１２１は、内部に電解液Ｅ
Ｌをそれぞれ収容するとともに、側壁に光照射装置３０
からのレーザ光ＬＢを透過させる窓部材１２２ｂをそれ
ぞれ有する。処理対象ＷＯは、裏面を窓部材１２２ｂに
密着させた状態で電解槽１２１側壁側に固定される。電
解槽１２１中には、処理対象ＷＯの表面に対向して白金
陰極２３が配置されている。なお、処理対象ＷＯの裏面
には、金属又は透明電極ＴＥが形成されている。

【００６４】この場合、電解液供給装置４０から電解液
ＥＬ1を電解槽１２１に導入することにより、処理対象
ＷＯを縦置きにした状態で選択的エッチングによる孔形
成が可能になる。その後、電解液供給装置４０からの電
解液ＥＬ1から他の電解液ＥＬ2、ＥＬ3に切り換えて両
電解槽１２１に導入することにより、孔内面にポーラス
なシリコン層を形成することができ、さらに、ポーラス
なシリコン層を酸化して絶縁層を孔内面に形成すること
ができる。

【００６５】〔第３実施形態〕以下、第３実施形態の孔
形成装置について説明する。第３実施形態の装置は、第
１実施形態の装置を変形したものである。この場合、第
１実施形態の場合と異なり、処理対象ＷＯを下向きに配
置して処理するタイプの処理槽２２０となっている。具
体的に説明すると、処理槽２２０は、一対の電解槽２２
１に分かれており、各電解槽２２１は、内部に電解液Ｅ
Ｌをそれぞれ収容するとともに、上部に光照射装置３０
からのレーザ光ＬＢを透過させる窓部材２２２ｂをそれ
ぞれ有する。処理対象ＷＯは、裏面を窓部材２２２ｂに
密着させた状態で電解槽２２１上部側に固定される。電
解槽２２１中には、処理対象ＷＯの表面に対向して白金
陰極２３が下部に配置されている。なお、処理対象ＷＯ
の裏面には、透明電極が形成されている。

【００６６】この場合、処理対象ＷＯを下向きに配置し
て、選択的エッチングによる孔形成が可能になる。その
後、電解液ＥＬ1を他の電解液ＥＬ2、ＥＬ3に切り換え
て両電解槽１２１に導入することにより、孔内面にポー
ラスなシリコン層を形成することができ、さらに、ポー
ラスなシリコン層を酸化して絶縁層を孔内面に形成する
ことができる。

【００６７】〔第４実施形態〕以下、第４実施形態の孔
形成装置について説明する。この実施形態では、サイド
ブランチを防止するため、ウェハ１０上のＳｉ窒化膜７
１等の内側に拡散層を形成する。

【００６８】具体的な工程は、図２及び図３に示すもの
とほぼ一致する。ただし、図２（ａ）に示す工程の直後
に、拡散層形成の工程が追加される。さらに、ウェハ１
０として、第１主面である表面１０ａの面方位が（１０
０）タイプのものを使用する。ＫＯＨを用いた単なる異
方性エッチングによって貫通孔の形成位置に凹部を形成
し、その凹部の深さは前記拡散層より深くする。

【００６９】図１０は、第４実施形態の処理対象ＷＯを
説明する断面図である。図からも明らかなように、ウェ
ハ１０の表面１０ａには、異方性エッチングによって凹
部ＤＰが形成されている。この凹部ＤＰは、（１１１）
面が露出した状態となっている。また、凹部ＤＰの周囲
には、環状の拡散層ＤＬが熱拡散によって形成されてい
る。さらに、拡散層ＤＬの周辺部及びその外側部分上に
はＳｉ窒化膜７１が形成されている。さらに、Ｓｉ窒化
膜７１を覆うように保護層７２が形成されている。つま
り、Ｓｉ窒化膜７１及び保護層７２に設けた開口ＡＰの
部分に凹部ＤＰが露出しており、凹部ＤＰの周囲は、環
状の拡散層ＤＬに囲まれている。

【００７０】上記実施形態の処理対象ＷＯすなわちウェ
ハ１０では、環状の拡散層ＤＬが表面１０ａに形成され
ており、拡散層ＤＬの周辺部及びその外側を含む領域の
表面に絶縁性を有するＳｉ窒化膜７１を形成している。
したがって、電気化学反応を利用した選択的エッチング
で孔を形成するに際して、この拡散層ＤＬには逆バイア
スがかかるため空乏層を形成することができる。このた
め、拡散層ＤＬやその周辺に局所的なエッチングが進行
することを回避できる。よって、ウェハ１０には、（１
００）面につくった孔でありながらサイドブランチのな
い貫通孔や深細孔等の孔を形成することができる。

【００７１】以上実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、一対の処理対象ＷＯの裏面
全体に交互にレーザ光ＬＢを入射させているが、各処理
対象ＷＯの裏面にレーザ光を走査しながら入射させるこ
ともできる。すなわち、処理対象ＷＯの裏面に線状の紫
外レーザ光を入射させ、ミラー３２の角度を徐々に変更
することによって線状の紫外レーザ光の入射位置を徐々
に移動させる。これによっても、一対の処理対象ＷＯの
裏面全体を走査しつつ間欠的に照明することができ、各
処理対象ＷＯに励起光を効率的に照射することができ
る。なお、光源３１からのレーザ光ＬＢをハーフミラー
等で分岐して両処理対象ＷＯの裏面全体に一括して同時
にレーザ光を照射することもできる。

【００７２】また、上記実施形態では、ウェハ１０とし
てシリコンを用いているが、例えばＧａＡｓＰ等の化合
物半導体基板についても、図１に示すような装置を用い
て貫通孔等を形成することができる。

【００７３】また、上記実施形態では、ウェハ１０の裏
面１０ｂに透明なマスク７３を形成しているが、これに
代えて、ウェハ１０の裏面１０ｂの周囲に環状の電極を
形成することもでき、これによってもウェハ１０を陽極
電位とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る結晶基板への孔形成装置の
全体構造を説明する図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、結晶基板への孔形成方法の
一例を概念的に説明する側方断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、結晶基板への孔形成方法の
一例を概念的に説明する側方断面図である。

【図４】図２（ａ）の工程で、マスクに形成される開口
の形状を説明する平面図である。

【図５】図３（ａ）の工程で、ウェハに形成される凹部
の配置を説明する平面図である。

【図６】図３（ｂ）の工程で、ウェハに形成される貫通
孔を説明する平面図である。

【図７】ウェハの表面における電気化学反応を説明する
グラフである。

【図８】第２実施形態に係る結晶基板への孔形成装置の
全体構造を説明する図である。

【図９】第３実施形態に係る結晶基板への孔形成装置の
全体構造を説明する図である。

【図１０】第４実施形態に係る結晶基板を説明する断面
図である。

【符号の説明】

１０ ウェハ １０ａ 表面 １０ｂ 裏面 ２０ 処理槽 ２１ 電解槽 ２２ 外側槽 ２３ 白金陰極 ３０ 光照射装置 ３１ 光源 ３２ ミラー ４０ 電解液供給装置 ４１，４２，４３ 電解液貯留槽 ５０ 水置換装置 ６０ 超音波発振装置 ７０ ＰＨ検出装置 ７１ マスク ７２ 保護層 ＡＰ 開口 ＤＬ 拡散層 ＤＰ 凹部 ＥＬ 電解液 ＬＢ レーザ光 ＴＨ 貫通孔 ＷＬ 水層 ＷＯ 処理対象

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２５Ｆ 7/00 Ｃ３０Ｂ 33/08 Ｃ３０Ｂ 33/08 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｌ Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｂ Ｊ Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AB02 BA04 FG08 FH08 4K057 WA02 WB06 WB12 WB17 WC05 WC10 WD01 WD03 WE07 WJ10 WM15 WN01 5F043 AA02 BB02 CC05 DD08 DD14 EE02 EE14 EE21 EE24 EE35 FF06 GG03 GG10

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の単結晶材料で形成されるとともに
   面方位（１１０）の対向する第１及び第２主面を有する
   結晶基板の前記第１主面上に、絶縁性を有するとともに
   所定位置に開口を有する膜を形成する工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
   る工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前
   記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用の光を照射
   することによって、前記所定位置に（１１１）面を側面
   とする孔を形成する工程とを備える結晶基板への孔形成
   方法。
2. 【請求項２】 前記開口は、＜１００＞方向を長辺方向
   とする菱形であることを特徴とする請求項１記載の結晶
   基板への孔形成方法。
3. 【請求項３】 前記第１主面上であって前記開口の内側
   に窪み状の欠陥を形成する工程をさらに備えることを特
   徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記載の結晶基
   板への孔形成方法。
4. 【請求項４】 所定の単結晶材料で形成されるとともに
   面方位（１１０）の対向する第１及び第２主面を有する
   結晶基板の前記第１主面上の所定点に、窪み状の欠陥を
   形成する工程と、 絶縁性を有するとともに、前記第１主面上の前記欠陥の
   周囲を囲むような形状の開口を有する膜を形成する工程
   と、 前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
   る工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前
   記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用の光を照射
   する工程とを備える結晶基板への孔形成方法。
5. 【請求項５】 所定の結晶材料で形成されるとともに対
   向する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主
   面上の所定点に、凹部を形成する工程と、 前記第１主面上の前記所定点の周囲の所定領域に拡散層
   を形成する工程と、 前記第１主面上であって前記所定領域の周辺部及び当該
   周辺部の外側を含む領域の表面に絶縁性を有する膜を形
   成する工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
   る工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前
   記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用の光を照射
   する工程とを備える結晶基板への孔形成方法。
6. 【請求項６】 所定の結晶材料で形成されるとともに対
   向する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主
   面上に、絶縁性を有するとともに所定位置に開口を有す
   る膜を形成する工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
   る工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前
   記結晶基板の第２主面に紫外光を照射する工程とを備え
   る結晶基板への孔形成方法。
7. 【請求項７】 所定の結晶材料で形成されるとともに対
   向する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１主
   面上に、絶縁性を有するとともに所定位置に開口を有す
   る膜を形成する工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に所定の電解液を供給す
   る工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成する工程
   と、 前記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用の光を照
   射する工程とを備える結晶基板への孔形成方法。
8. 【請求項８】 複数の結晶基板に前記キャリア生成用の
   光を交互に照射することを特徴とする請求項７記載の結
   晶基板への孔形成方法。
9. 【請求項９】 前記第２主面の部分領域に前記キャリア
   生成用の光を照射しつつ、当該部分領域を移動させて前
   記第２主面の全体に前記キャリア生成用の光で照射する
   ことを特徴とする請求項７記載の結晶基板への孔形成方
   法。
10. 【請求項１０】 所定の結晶材料で形成されるとともに
    対向する第１及び第２主面を有する結晶基板の前記第１
    主面上に、絶縁性を有するとともに所定位置に開口を有
    する膜を形成する工程と、 所定の電解液を収容する電解槽と当該電解槽を水層を介
    して収容する外側槽との間の隔壁として、前記第１主面
    が前記電解液に接し前記第２主面が前記水層に接するよ
    うに前記結晶基板を配置する工程と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成しつつ、前
    記結晶基板の第２主面にキャリア生成用の光を照射する
    工程とを備える結晶基板への孔形成方法。
11. 【請求項１１】 前記所定の電解液の濃度を増大させる
    工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０
    のいずれか記載の結晶基板への孔形成方法。
12. 【請求項１２】 前記所定の電解液の濃度を増大させる
    工程の後に、前記所定の電解液を酸化用の他の電解液に
    置換する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１
    １記載の結晶基板への孔形成方法。
13. 【請求項１３】 所定の結晶材料で形成されるとともに
    対向する第１及び第２主面を有し、絶縁性を有するとと
    もに所定位置に開口を有する膜を第１主面上に有する結
    晶基板を、少なくとも前記第１主面が所定の電解液に接
    するように支持する電解槽と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成する電極手
    段と、 前記結晶基板の前記第２主面に紫外光を照射する光照射
    手段とを備える結晶基板への孔形成装置。
14. 【請求項１４】 所定の結晶材料で形成されるとともに
    対向する第１及び第２主面を有し、絶縁性を有するとと
    もに所定位置に開口を有する膜を第１主面上に有する結
    晶基板を、少なくとも前記第１主面が所定の電解液に接
    するように支持する電解槽と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成する電極手
    段と、 前記結晶基板の前記第２主面に間欠的にキャリア生成用
    の光を照射する光照射手段とを備える結晶基板への孔形
    成装置。
15. 【請求項１５】 所定の電解液を収容する電解槽と、 前記電解槽を水層を介して収容する外側槽と、 所定の結晶材料で形成されるとともに対向する第１及び
    第２主面を有し、絶縁性を有するとともに所定位置に開
    口を有する膜を第１主面上に有する結晶基板を、前記電
    解槽と前記外側槽との間の隔壁として支持する支持手段
    と、 前記結晶基板の前記第１主面側に電界を形成する電極手
    段と、 前記結晶基板の前記第２主面にキャリア生成用の光を照
    射する光照射手段とを備える結晶基板への孔形成装置。
16. 【請求項１６】 前記水層中に浸漬されて当該水層のＰ
    Ｈ値を検出するＰＨセンサをさらに備えることを特徴と
    する請求項１５記載の結晶基板への孔形成装置。
17. 【請求項１７】 前記水層中に浸漬される超音波発生器
    をさらに備え、前記外側槽は、複数の前記電解槽を収容
    しており、前記支持手段は、各電解槽と前記外側槽との
    間の隔壁として前記結晶基板を支持することを特徴とす
    る請求項１５及び１６のいずれか記載の結晶基板への孔
    形成装置。
18. 【請求項１８】 前記電解槽中の前記所定の電解液を他
    の電解液に置換する処理液切替手段をさらに備えること
    を特徴とする請求項１３から１７のいずれか記載の結晶
    基板への孔形成装置。
19. 【請求項１９】 面方位がともに（１１０）で、互いに
    対向する第１及び第２主面と、 前記第１主面側に電界を形成しつつ前記第２主面にキャ
    リア生成用の光を照射することによって、所定位置に
    （１１１）面を側面として形成される孔とを有する結晶
    基板。
20. 【請求項２０】 互いに対向する第１及び第２主面と、 前記第１主面上の所定領域に形成された拡散層と、 前記第１主面側に電界を形成しつつ前記第２主面にキャ
    リア生成用の光を照射することによって、前記所定領域
    の内側の所定位置に形成される孔とを有する結晶基板。