JP2003124185A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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- JP2003124185A JP2003124185A JP2001320703A JP2001320703A JP2003124185A JP 2003124185 A JP2003124185 A JP 2003124185A JP 2001320703 A JP2001320703 A JP 2001320703A JP 2001320703 A JP2001320703 A JP 2001320703A JP 2003124185 A JP2003124185 A JP 2003124185A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＥＬ発光素子、太陽電池、量子効果デバイス
等に適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体
基板を製造する。 【解決手段】 半導体基板１の一方の面に透明導電膜５
を被着する。次に、透明導電膜５を被着した面の側から
半導体基板１に光を照射しながら、透明導電膜５を陽極
として陽極化成により半導体基板１に通電する。
等に適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体
基板を製造する。 【解決手段】 半導体基板１の一方の面に透明導電膜５
を被着する。次に、透明導電膜５を被着した面の側から
半導体基板１に光を照射しながら、透明導電膜５を陽極
として陽極化成により半導体基板１に通電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＬ発光素子、太
陽電池、量子効果デバイス等に適用する半導体基板を製
造する方法に関する。
陽電池、量子効果デバイス等に適用する半導体基板を製
造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板上の微細構造、即ち薄膜、細
線、ドット等には、それぞれに固有のサイズの領域に電
子が閉じ込められ、特徴的な電気的、光学的、化学的性
質を示すことから、このような微細構造を有する半導体
基板を各種の機能性材料に応用する試みがなされてい
る。例えば、半導体基板上に微細構造を形成し、その微
細構造をベースとしてさらに新たな微細構造を形成する
等して、半導体基板に新たな特性を付与する試みがなさ
れている。この手法は、従来にない特性を備えた微細構
造を有する半導体基板が製造できる可能性があることか
ら、現在、数多くの研究がなされつつある。
線、ドット等には、それぞれに固有のサイズの領域に電
子が閉じ込められ、特徴的な電気的、光学的、化学的性
質を示すことから、このような微細構造を有する半導体
基板を各種の機能性材料に応用する試みがなされてい
る。例えば、半導体基板上に微細構造を形成し、その微
細構造をベースとしてさらに新たな微細構造を形成する
等して、半導体基板に新たな特性を付与する試みがなさ
れている。この手法は、従来にない特性を備えた微細構
造を有する半導体基板が製造できる可能性があることか
ら、現在、数多くの研究がなされつつある。
【０００３】従来、半導体基板に、このような微細構造
を形成する方法としては、フォトリソグラフィー、Ｘ線
露光法、電子線露光法、陽極化成等が知られている。フ
ォトリソグラフィーに属する方法として、２光束干渉露
光を用いた方法が知られており、本方法によれば、大面
積・短時間に周期的なパターンを有する微細構造を形成
することができる。また、本方法で得られる微細構造の
パターンは、用いる光の半波長程度の間隔をおいて繰り
返される。
を形成する方法としては、フォトリソグラフィー、Ｘ線
露光法、電子線露光法、陽極化成等が知られている。フ
ォトリソグラフィーに属する方法として、２光束干渉露
光を用いた方法が知られており、本方法によれば、大面
積・短時間に周期的なパターンを有する微細構造を形成
することができる。また、本方法で得られる微細構造の
パターンは、用いる光の半波長程度の間隔をおいて繰り
返される。
【０００４】陽極化成は、半導体基板上に微細構造を安
定に形成できる手法として知られている。この方法で
は、溶液にフッ酸を添加し、シリコンウエハ等の半導体
基板に通電すると同時に、微細構造を形成する面と反対
の側から半導体基板に光を照射する（例：Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．［６７］ ｐ１８７７ １９９
５）。このとき、半導体基板にホールが発生し、このホ
ールが足がかりとなって、シリコンと溶液中のフッ酸と
が反応する。そして、半導体基板において、光を照射す
る領域に対応する領域の表面が微弱な速度で溶解するよ
うになり、当該領域に微細構造が形成される。この微細
構造は、直径が数μｍ〜数十μｍの微細孔やドットから
構成される。この微細孔は、高いアスペクト比を有して
おり、その断面の径も一様であるため、マイクロマシン
の加工技術やＤＮＡ等を採取するフィルター、内部に貫
通孔が形成された微細細管に応用することができる。ま
た、陽極化成によれば、通電する時間を調節すること
で、形成される微細孔の深さの制御が行えるメリットも
ある。
定に形成できる手法として知られている。この方法で
は、溶液にフッ酸を添加し、シリコンウエハ等の半導体
基板に通電すると同時に、微細構造を形成する面と反対
の側から半導体基板に光を照射する（例：Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．［６７］ ｐ１８７７ １９９
５）。このとき、半導体基板にホールが発生し、このホ
ールが足がかりとなって、シリコンと溶液中のフッ酸と
が反応する。そして、半導体基板において、光を照射す
る領域に対応する領域の表面が微弱な速度で溶解するよ
うになり、当該領域に微細構造が形成される。この微細
構造は、直径が数μｍ〜数十μｍの微細孔やドットから
構成される。この微細孔は、高いアスペクト比を有して
おり、その断面の径も一様であるため、マイクロマシン
の加工技術やＤＮＡ等を採取するフィルター、内部に貫
通孔が形成された微細細管に応用することができる。ま
た、陽極化成によれば、通電する時間を調節すること
で、形成される微細孔の深さの制御が行えるメリットも
ある。
【０００５】以下、従来の、陽極化成によって、表面に
微細構造を有する半導体基板を製造する方法について図
を用いて説明する。図６は、微細構造の形成過程を示す
断面図である。
微細構造を有する半導体基板を製造する方法について図
を用いて説明する。図６は、微細構造の形成過程を示す
断面図である。
【０００６】図６（ａ）に示すように、低圧プラズマＣ
ＶＤ法によりシリコンウエハ１上のシリコン窒化膜２に
エッチングにより凹部３を形成し、さらにシリコンウエ
ハ１にピット４を形成する。
ＶＤ法によりシリコンウエハ１上のシリコン窒化膜２に
エッチングにより凹部３を形成し、さらにシリコンウエ
ハ１にピット４を形成する。
【０００７】次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ１において、微細構造を形成する面と反対の側の
一部の領域に、シリコンウエハ１の界面における抵抗値
を下げて陽極化成の効率を高めるためオーミックコンタ
クトをとってＧａ-Ｉｎ電極２０を接続する。Ｇａ-Ｉｎ
電極２０は、Ｇａ-Ｉｎ合金をペースト塗布して形成し
たものである。
ウエハ１において、微細構造を形成する面と反対の側の
一部の領域に、シリコンウエハ１の界面における抵抗値
を下げて陽極化成の効率を高めるためオーミックコンタ
クトをとってＧａ-Ｉｎ電極２０を接続する。Ｇａ-Ｉｎ
電極２０は、Ｇａ-Ｉｎ合金をペースト塗布して形成し
たものである。
【０００８】続いて、図６（ｃ）に示すように、シリコ
ンウエハ１の表面に陽極化成により微細孔６を形成す
る。陽極化成は、図７に示す装置を用いて次のように行
う。即ち、まず、Ｇａ-Ｉｎ電極２０が接続された面を
下側にしてシリコンウエハ１をシリコンウエハ台１１上
に載置して所定位置に固定する。次に、シリコンウエハ
1上に溶液１４の漏れを防ぐシール用のＯリング１２
（フッ素ゴム製）を載せ、さらにその上に円柱形状の溶
液槽１３（”テフロン”［デュポン社登録商標］製）を
設置する。そして溶液槽１３中に陽極化成に用いる溶液
１４を貯溜する。溶液１４は、エチルアルコールとフッ
酸水溶液（５％）が１：１の比率からなる。エチルアル
コールは、陽極化成時にシリコンウエハ１の表面に生じ
る水素の気泡を除去するために配合する。さらに、定電
流源１５の陽極側をＧａ-Ｉｎ電極２０に、また、定電
流源１５の陰極側を白金電極１７に、それぞれ導電線１
６を用いて接続する。導電線１６は、タングステンラン
プ１８によるシリコンウエハ１の光照射を遮らないよう
にして接続する。そして、白金電極１７を溶液１４内に
浸漬する。
ンウエハ１の表面に陽極化成により微細孔６を形成す
る。陽極化成は、図７に示す装置を用いて次のように行
う。即ち、まず、Ｇａ-Ｉｎ電極２０が接続された面を
下側にしてシリコンウエハ１をシリコンウエハ台１１上
に載置して所定位置に固定する。次に、シリコンウエハ
1上に溶液１４の漏れを防ぐシール用のＯリング１２
（フッ素ゴム製）を載せ、さらにその上に円柱形状の溶
液槽１３（”テフロン”［デュポン社登録商標］製）を
設置する。そして溶液槽１３中に陽極化成に用いる溶液
１４を貯溜する。溶液１４は、エチルアルコールとフッ
酸水溶液（５％）が１：１の比率からなる。エチルアル
コールは、陽極化成時にシリコンウエハ１の表面に生じ
る水素の気泡を除去するために配合する。さらに、定電
流源１５の陽極側をＧａ-Ｉｎ電極２０に、また、定電
流源１５の陰極側を白金電極１７に、それぞれ導電線１
６を用いて接続する。導電線１６は、タングステンラン
プ１８によるシリコンウエハ１の光照射を遮らないよう
にして接続する。そして、白金電極１７を溶液１４内に
浸漬する。
【０００９】この後、定電流源１５を用い、電極面積に
対する電流を１〜５０ｍＡ／ｃｍ2の間の一定値として
通電をしてシリコンウエハ１に陽極化成を施す。通電の
際、シリコンウエハ１で微細構造を形成する面と反対の
側から、タングステンランプ１８（１００Ｗ）を用い、
シリコンウエハ１の略全面に一様に光を照射する。この
とき、シリコンウエハ１が、ランプにより過加熱される
のを防止するため、シリコンウエハ１との間に赤外カッ
トフィルター１９を設ける。
対する電流を１〜５０ｍＡ／ｃｍ2の間の一定値として
通電をしてシリコンウエハ１に陽極化成を施す。通電の
際、シリコンウエハ１で微細構造を形成する面と反対の
側から、タングステンランプ１８（１００Ｗ）を用い、
シリコンウエハ１の略全面に一様に光を照射する。この
とき、シリコンウエハ１が、ランプにより過加熱される
のを防止するため、シリコンウエハ１との間に赤外カッ
トフィルター１９を設ける。
【００１０】陽極化成終了後、図６（ｄ）に示すよう
に、シリコンウエハ１から、Ｇａ-Ｉｎ電極２０を除去
し、さらに、シリコン窒化膜２をドライエッチングによ
り除去する。このドライエッチングは、三フッ化窒素
（濃度３０ｓｃｃｍ）と塩素（濃度６０ｓｃｃｍ）の混
合ガスを真空プラズマ中で励起し、生じた活性反応種を
シリコンウエハ１上に配置した反応容器まで輸送して行
う。
に、シリコンウエハ１から、Ｇａ-Ｉｎ電極２０を除去
し、さらに、シリコン窒化膜２をドライエッチングによ
り除去する。このドライエッチングは、三フッ化窒素
（濃度３０ｓｃｃｍ）と塩素（濃度６０ｓｃｃｍ）の混
合ガスを真空プラズマ中で励起し、生じた活性反応種を
シリコンウエハ１上に配置した反応容器まで輸送して行
う。
【００１１】このような陽極化成によって製造される半
導体基板において、さらに微細孔の深さが基板上で一様
であり、均一な微細構造を有するものは、量子効果によ
る発光特性が発現する、構造上の特異な特性が付与され
る、さらには、表面積が拡大する等によって、ＥＬ発光
素子、太陽電池、フィルタ、ガスセンサ等、様々な用途
に応用される。さらに将来的には、量子効果デバイス、
分子センサ等への応用も期待されている。
導体基板において、さらに微細孔の深さが基板上で一様
であり、均一な微細構造を有するものは、量子効果によ
る発光特性が発現する、構造上の特異な特性が付与され
る、さらには、表面積が拡大する等によって、ＥＬ発光
素子、太陽電池、フィルタ、ガスセンサ等、様々な用途
に応用される。さらに将来的には、量子効果デバイス、
分子センサ等への応用も期待されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した方法
によれば、半導体基板上で電極が存在する領域では、光
の照射がされず、当該領域で形成される微細孔の深さが
浅くなり、その結果、微細構造が基板上で全体として不
均一な状態になっていた。
によれば、半導体基板上で電極が存在する領域では、光
の照射がされず、当該領域で形成される微細孔の深さが
浅くなり、その結果、微細構造が基板上で全体として不
均一な状態になっていた。
【００１３】本発明は、従来技術のこのような問題点を
解決し、ＥＬ発光素子、太陽電池、量子効果デバイス等
に適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体基
板を製造する方法を提供することを目的とする。
解決し、ＥＬ発光素子、太陽電池、量子効果デバイス等
に適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体基
板を製造する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の半導体基板の製造方法においては、半
導体基板の一方の略全面に透明導電膜を被着する。次
に、透明導電膜を被着した面の側から半導体基板に光を
照射しながら、その透明導電膜を陽極として陽極化成に
より半導体基板に通電する。
ために、本発明の半導体基板の製造方法においては、半
導体基板の一方の略全面に透明導電膜を被着する。次
に、透明導電膜を被着した面の側から半導体基板に光を
照射しながら、その透明導電膜を陽極として陽極化成に
より半導体基板に通電する。
【００１５】これにより、半導体基板の略全面に光が照
射されるようになり、均一な微細構造を有する半導体基
板が製造できる。
射されるようになり、均一な微細構造を有する半導体基
板が製造できる。
【００１６】また、透明導電膜を半導体基板の一部の領
域に被着させるのが好ましい。
域に被着させるのが好ましい。
【００１７】これにより、当該領域にのみ、微細構造が
選択的に形成されるようになり、半導体基板において、
微細構造を形成する領域の制御が可能となる。
選択的に形成されるようになり、半導体基板において、
微細構造を形成する領域の制御が可能となる。
【００１８】また、透明導電膜を、Ａｕを主成分とする
ものとし、その膜厚を５〜２０μｍとするのが好まし
い。
ものとし、その膜厚を５〜２０μｍとするのが好まし
い。
【００１９】これにより、基板に光が効率よく吸収され
るようになり、微細構造の形成速度が高められる。
るようになり、微細構造の形成速度が高められる。
【００２０】また、透明導電膜を、ＩＴＯを主成分とす
るものとし、その膜厚を０．１〜０．６μｍとするのが
好ましい。
るものとし、その膜厚を０．１〜０．６μｍとするのが
好ましい。
【００２１】これにより、基板に光が効率よく吸収され
るようになり、微細構造の形成速度が高められる。
るようになり、微細構造の形成速度が高められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態によ
る、表面に微細構造を有する半導体基板を製造する方法
について図を用いて説明する。図１は、微細構造の形成
過程を示す断面図である。
る、表面に微細構造を有する半導体基板を製造する方法
について図を用いて説明する。図１は、微細構造の形成
過程を示す断面図である。
【００２３】図１（ａ）に示すように、シリコンウエハ
１に、前記した従来例と同様にして凹部３とピット４を
形成する。シリコンウエハ１は、サイズ：１００ｍｍ
Φ、ｎ型比抵抗：０．７〜１．２Ω・ｃｍであり、結晶
方位で表面に（１００）面が現れるようにしたものであ
る。ここでは、まず、シリコン窒化膜２（１５０ｎｍ
厚）は、予めＲＣＡ洗浄により、シリコンウエハ１の表
面に付着したパーティクル類、細かな有機、無機の塵埃
類を除去した後、低圧プラズマＣＶＤ法により温度７５
０℃で蒸着する。次に、フォトリソグラフィによりシリ
コン窒化膜２の表面に凹部３のパターニングを行う。続
いて、三フッ化窒素（濃度３０ｓｃｃｍ）を真空プラズ
マ中で励起し、生じた活性反応種をシリコンウエハ１上
に配置された反応容器まで輸送する。そうすると、上記
したパターニングに従って、シリコン窒化膜２の所定部
分に、純粋なガス−固体化学反応エッチングによって凹
部３が形成される。さらに、シリコンウエハ１を濃度１
０％の水酸化カリウム水溶液に浸漬すると、凹部３の延
長上に平均開孔径約１．２μｍ、各ピット間の間隔約２
μm、深さ約２μｍのピット４が形成される。ここで
は、シリコンウエハ１上でピット４を形成しない部分
は、シリコン窒化膜２によって水酸化カリウム水溶液か
らマスクされ、保護されている。
１に、前記した従来例と同様にして凹部３とピット４を
形成する。シリコンウエハ１は、サイズ：１００ｍｍ
Φ、ｎ型比抵抗：０．７〜１．２Ω・ｃｍであり、結晶
方位で表面に（１００）面が現れるようにしたものであ
る。ここでは、まず、シリコン窒化膜２（１５０ｎｍ
厚）は、予めＲＣＡ洗浄により、シリコンウエハ１の表
面に付着したパーティクル類、細かな有機、無機の塵埃
類を除去した後、低圧プラズマＣＶＤ法により温度７５
０℃で蒸着する。次に、フォトリソグラフィによりシリ
コン窒化膜２の表面に凹部３のパターニングを行う。続
いて、三フッ化窒素（濃度３０ｓｃｃｍ）を真空プラズ
マ中で励起し、生じた活性反応種をシリコンウエハ１上
に配置された反応容器まで輸送する。そうすると、上記
したパターニングに従って、シリコン窒化膜２の所定部
分に、純粋なガス−固体化学反応エッチングによって凹
部３が形成される。さらに、シリコンウエハ１を濃度１
０％の水酸化カリウム水溶液に浸漬すると、凹部３の延
長上に平均開孔径約１．２μｍ、各ピット間の間隔約２
μm、深さ約２μｍのピット４が形成される。ここで
は、シリコンウエハ１上でピット４を形成しない部分
は、シリコン窒化膜２によって水酸化カリウム水溶液か
らマスクされ、保護されている。
【００２４】次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン
ウエハ１の一方の略全面にインジウムと錫の複合酸化物
（以下、ＩＴＯという）からなる透明導電膜５を被着す
る。ここでは、前記した従来例で用いたＧａ-Ｉｎ電極
２０は使用せず、その代わりに透明導電膜５を用いる。
透明導電膜５は、ＩＴＯターゲット（酸化錫１０重量％
含有、直径５インチ）を用い、圧力０．３１ＰａのＲＦ
プラズマ中、ガス流量をアルゴン／酸素＝３４０／１の
比率にし、ＲＦ出力３００Ｗで３０分間、スパッタ蒸着
し、さらに減圧下、アニールして形成する。ここで、ス
パッタ蒸着時、ＩＴＯターゲットとシリコンウエハ１と
の距離を１７．５ｃｍとし、シリコンウエハ１の表面の
温度は室温（２５℃）に設定する。そうすると、シリコ
ンウエハ１上に膜厚約１５０ｎｍ、４５０〜８００ｎｍ
における可視光線透過率約７０％、表面抵抗約７５Ω／
□の、ＩＴＯからなる透明導電膜５がシリコンウエハ１
に被着する。また、アニールは、透明導電膜５を２７Ｐ
ａの減圧下、３００℃で１０分間行う。このようにし
て、シリコンウエハ１上に４５０〜８００ｎｍにおける
可視光線透過率約７５％、表面抵抗が約３０Ω／□の透
明導電膜５が形成される。
ウエハ１の一方の略全面にインジウムと錫の複合酸化物
（以下、ＩＴＯという）からなる透明導電膜５を被着す
る。ここでは、前記した従来例で用いたＧａ-Ｉｎ電極
２０は使用せず、その代わりに透明導電膜５を用いる。
透明導電膜５は、ＩＴＯターゲット（酸化錫１０重量％
含有、直径５インチ）を用い、圧力０．３１ＰａのＲＦ
プラズマ中、ガス流量をアルゴン／酸素＝３４０／１の
比率にし、ＲＦ出力３００Ｗで３０分間、スパッタ蒸着
し、さらに減圧下、アニールして形成する。ここで、ス
パッタ蒸着時、ＩＴＯターゲットとシリコンウエハ１と
の距離を１７．５ｃｍとし、シリコンウエハ１の表面の
温度は室温（２５℃）に設定する。そうすると、シリコ
ンウエハ１上に膜厚約１５０ｎｍ、４５０〜８００ｎｍ
における可視光線透過率約７０％、表面抵抗約７５Ω／
□の、ＩＴＯからなる透明導電膜５がシリコンウエハ１
に被着する。また、アニールは、透明導電膜５を２７Ｐ
ａの減圧下、３００℃で１０分間行う。このようにし
て、シリコンウエハ１上に４５０〜８００ｎｍにおける
可視光線透過率約７５％、表面抵抗が約３０Ω／□の透
明導電膜５が形成される。
【００２５】なお、ここでは、透明導電膜5の材料にＩ
ＴＯを用いているが、ＩＴＯの代わりに、薄膜化により
光透過性を発現するＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、およびＣｒからなる群から選ばれる少なくと
も１種を含む単体金属または合金を用い、スパッタ蒸
着、イオンプレーティング、湿式メッキ等の方法により
シリコンウエハ１に被着しても良い。また、酸化インジ
ウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化ズス（ＳｎＯ2）、および酸化
亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選ばれる少なくとも１種
の金属酸化物または複合酸化物を用いることもできる。
ＴＯを用いているが、ＩＴＯの代わりに、薄膜化により
光透過性を発現するＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、およびＣｒからなる群から選ばれる少なくと
も１種を含む単体金属または合金を用い、スパッタ蒸
着、イオンプレーティング、湿式メッキ等の方法により
シリコンウエハ１に被着しても良い。また、酸化インジ
ウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化ズス（ＳｎＯ2）、および酸化
亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選ばれる少なくとも１種
の金属酸化物または複合酸化物を用いることもできる。
【００２６】続いて、図１（ｃ）に示すように、シリコ
ンウエハ１の表面に陽極化成により微細孔６を形成す
る。陽極化成は、図２に示す装置を用い、Ｇａ-Ｉｎ電
極２０の代わりに、シリコンウエハ１の略全面に被着し
た透明導電膜５を電極に使用する以外は、前述した従来
例と同様に行う。本装置では、シリコンウエハ１から微
細構造が形成されるときに生じる水素を通過させるため
白金電極１７は網目状としている。また、このように陰
極には白金電極１７を用いているが、耐フッ酸性を示
し、かつ十分に高い導電性を有するものであれば、白金
以外の材料を用いても良い。また、シリコンウエハ１に
照射する光の波長は、シリコンに光吸収がみられる範囲
である２００〜１２００ｎｍが好ましい。
ンウエハ１の表面に陽極化成により微細孔６を形成す
る。陽極化成は、図２に示す装置を用い、Ｇａ-Ｉｎ電
極２０の代わりに、シリコンウエハ１の略全面に被着し
た透明導電膜５を電極に使用する以外は、前述した従来
例と同様に行う。本装置では、シリコンウエハ１から微
細構造が形成されるときに生じる水素を通過させるため
白金電極１７は網目状としている。また、このように陰
極には白金電極１７を用いているが、耐フッ酸性を示
し、かつ十分に高い導電性を有するものであれば、白金
以外の材料を用いても良い。また、シリコンウエハ１に
照射する光の波長は、シリコンに光吸収がみられる範囲
である２００〜１２００ｎｍが好ましい。
【００２７】こうして陽極化成を進めると、シリコンウ
エハ１上で、溶液１４に接する側の、光が照射される領
域に対応する領域において、通電の時間にほぼ比例した
深さｄ（μｍ）の微細孔６が形成される。このとき、微
細孔６の形成速度は、深さ方向に約０．５μｍ／ｍｉｎ
となる。また、微細構造が形成される領域の形状は、半
径約４０ｍｍの円形状となり、その面積は約５０００ｍ
ｍ2となる。
エハ１上で、溶液１４に接する側の、光が照射される領
域に対応する領域において、通電の時間にほぼ比例した
深さｄ（μｍ）の微細孔６が形成される。このとき、微
細孔６の形成速度は、深さ方向に約０．５μｍ／ｍｉｎ
となる。また、微細構造が形成される領域の形状は、半
径約４０ｍｍの円形状となり、その面積は約５０００ｍ
ｍ2となる。
【００２８】陽極化成終了後、図１（ｄ）に示すよう
に、シリコンウエハ１から透明導電膜５をミリング処理
により除去し、さらに、前記した従来例と同様にして、
シリコン窒化膜２をドライエッチングにより除去する。
に、シリコンウエハ１から透明導電膜５をミリング処理
により除去し、さらに、前記した従来例と同様にして、
シリコン窒化膜２をドライエッチングにより除去する。
【００２９】この結果、形成される微細孔６は、孔の径
ａ＝約1μｍ、深さｄ＝約5μｍとなる。孔の径ａは、ベ
ースとなるシリコンウエハ１の比抵抗によって左右さ
れ、０．１〜数１０μｍの範囲となる。図３に、本実施
の形態によって形成される微細孔６の深さ（μｍ）のシ
リコンウエハ１上における面内分布を示す。微細孔６の
深さは、シリコンウエハ１の中央部分の断面のＳＥＭ写
真を撮像することにより測定した。このように、シリコ
ンウエハ１の略全面に被着した透明導電膜５を電極に用
いると、微細孔６がそれに対応してシリコンウエハ１の
略全面に形成され、かつその深さもほぼ一様となるた
め、好ましい。さらに、こうすれば、シリコンウエハ１
の比抵抗が高い場合であっても、シリコンウエハ１の表
面に対して垂直に電界がかかるようになり、微細孔６の
深さの一様性が確保され、好ましい。
ａ＝約1μｍ、深さｄ＝約5μｍとなる。孔の径ａは、ベ
ースとなるシリコンウエハ１の比抵抗によって左右さ
れ、０．１〜数１０μｍの範囲となる。図３に、本実施
の形態によって形成される微細孔６の深さ（μｍ）のシ
リコンウエハ１上における面内分布を示す。微細孔６の
深さは、シリコンウエハ１の中央部分の断面のＳＥＭ写
真を撮像することにより測定した。このように、シリコ
ンウエハ１の略全面に被着した透明導電膜５を電極に用
いると、微細孔６がそれに対応してシリコンウエハ１の
略全面に形成され、かつその深さもほぼ一様となるた
め、好ましい。さらに、こうすれば、シリコンウエハ１
の比抵抗が高い場合であっても、シリコンウエハ１の表
面に対して垂直に電界がかかるようになり、微細孔６の
深さの一様性が確保され、好ましい。
【００３０】なお、透明導電膜５をシリコンウエハ１の
略全面に被着させる代わりに、微細構造を形成する一部
の領域に付着すれば、当該領域にのみ、微細構造が選択
的に形成され、微細構造を形成する領域の制御ができる
ようになり、好ましい。
略全面に被着させる代わりに、微細構造を形成する一部
の領域に付着すれば、当該領域にのみ、微細構造が選択
的に形成され、微細構造を形成する領域の制御ができる
ようになり、好ましい。
【００３１】本実施の形態に従い、透明導電膜５にＩＴ
Ｏを用いて、シリコンウエハ１に微細孔６を形成した。
図４に、透明導電膜５の膜厚（μｍ）と深さ方向におけ
る微細孔６の形成速度（μｍ／ｍｉｎ）との関係を示
す。図４より、透明導電膜５にＩＴＯを用いた場合、そ
の膜厚が０．１〜０．６μｍの範囲では、微細孔６が約
０．５μｍ／ｍｉｎと高い速度で形成されることが判
る。したがって、この場合、透明導電膜５の膜厚は、
０．１〜０．６μｍの範囲にするのが好ましい。膜厚が
０．１μｍより薄いと、透明導電膜５の抵抗値が増加し
て微細孔６の形成速度が下がり、膜厚が０．６μｍより
厚いと、光の透過率が低下してホールの発生量が減少
し、微細孔６の形成速度が下がることがある。なお、Ｉ
ＴＯの代わりに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む複合酸化物
（ＺｎＯ−Ｉｎ2Ｏ3系、ＺｎＯ−ＳｎＯ2系酸化物等）
を用いる場合でも、透明導電膜５の膜厚は同様な範囲と
するのが好ましい。一方、透明導電膜５に酸化スズ（Ｓ
ｎＯ2）を用いる場合は、透明導電膜５の膜厚は０．３
〜０．６μｍの範囲にするのが好ましい。なお、この場
合、透明導電膜５の表面に約０．１μｍの微細な凸凹が
形成される。そして、この凹凸により生じる表面のテク
スチャによって入射する光がさらに効率よく吸収される
ようになり、微細孔６の形成速度が約０．６μｍ／ｍｉ
ｎに高められ、好ましい。
Ｏを用いて、シリコンウエハ１に微細孔６を形成した。
図４に、透明導電膜５の膜厚（μｍ）と深さ方向におけ
る微細孔６の形成速度（μｍ／ｍｉｎ）との関係を示
す。図４より、透明導電膜５にＩＴＯを用いた場合、そ
の膜厚が０．１〜０．６μｍの範囲では、微細孔６が約
０．５μｍ／ｍｉｎと高い速度で形成されることが判
る。したがって、この場合、透明導電膜５の膜厚は、
０．１〜０．６μｍの範囲にするのが好ましい。膜厚が
０．１μｍより薄いと、透明導電膜５の抵抗値が増加し
て微細孔６の形成速度が下がり、膜厚が０．６μｍより
厚いと、光の透過率が低下してホールの発生量が減少
し、微細孔６の形成速度が下がることがある。なお、Ｉ
ＴＯの代わりに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む複合酸化物
（ＺｎＯ−Ｉｎ2Ｏ3系、ＺｎＯ−ＳｎＯ2系酸化物等）
を用いる場合でも、透明導電膜５の膜厚は同様な範囲と
するのが好ましい。一方、透明導電膜５に酸化スズ（Ｓ
ｎＯ2）を用いる場合は、透明導電膜５の膜厚は０．３
〜０．６μｍの範囲にするのが好ましい。なお、この場
合、透明導電膜５の表面に約０．１μｍの微細な凸凹が
形成される。そして、この凹凸により生じる表面のテク
スチャによって入射する光がさらに効率よく吸収される
ようになり、微細孔６の形成速度が約０．６μｍ／ｍｉ
ｎに高められ、好ましい。
【００３２】本実施の形態に従い、透明導電膜５に、ス
パッタ蒸着により形成したＡｕ単体金属を用い、シリコ
ンウエハ１に微細孔６を形成した。図５に、透明導電膜
５の膜厚（μｍ）と深さ方向における微細孔６の形成速
度（μｍ／ｍｉｎ）との関係を示す。微細孔６の深さ
は、ＩＴＯの場合と同様、シリコンウエハ１の中央部分
の断面のＳＥＭ写真を撮像することにより測定した。図
５より、Ａｕ単体金属を透明導電膜５に用いた場合、そ
の膜厚が５〜２０μｍの範囲では、微細孔６が約０．５
μｍ／ｍｉｎと高い速度で形成されることが判る。した
がって、この場合、透明導電膜５の膜厚は、５〜２０μ
ｍの範囲にするのが好ましい。膜厚が０．１μｍより薄
いと、透明導電膜５の抵抗値が増加して微細孔６の形成
速度が下がり、膜厚が０．６μｍより厚いと、光の透過
率が低下してホールの発生量が減少し、微細孔６の形成
速度が下がることがある。なお、Ａｕ単体金属の代わり
に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＰｄおよびＣｒか
らなる群から選ばれる少なくとも１種を含む単体単体ま
たは合金を用いる場合でも、透明導電膜５の膜厚は同様
な範囲とするのが好ましい。
パッタ蒸着により形成したＡｕ単体金属を用い、シリコ
ンウエハ１に微細孔６を形成した。図５に、透明導電膜
５の膜厚（μｍ）と深さ方向における微細孔６の形成速
度（μｍ／ｍｉｎ）との関係を示す。微細孔６の深さ
は、ＩＴＯの場合と同様、シリコンウエハ１の中央部分
の断面のＳＥＭ写真を撮像することにより測定した。図
５より、Ａｕ単体金属を透明導電膜５に用いた場合、そ
の膜厚が５〜２０μｍの範囲では、微細孔６が約０．５
μｍ／ｍｉｎと高い速度で形成されることが判る。した
がって、この場合、透明導電膜５の膜厚は、５〜２０μ
ｍの範囲にするのが好ましい。膜厚が０．１μｍより薄
いと、透明導電膜５の抵抗値が増加して微細孔６の形成
速度が下がり、膜厚が０．６μｍより厚いと、光の透過
率が低下してホールの発生量が減少し、微細孔６の形成
速度が下がることがある。なお、Ａｕ単体金属の代わり
に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、ＰｄおよびＣｒか
らなる群から選ばれる少なくとも１種を含む単体単体ま
たは合金を用いる場合でも、透明導電膜５の膜厚は同様
な範囲とするのが好ましい。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板の一方の面
に、光の透過性と電気導電性を有する透明導電膜を被着
し、その透明導電膜が被着された面側から光を照射しな
がら、当該透明導電膜を陽極に用いて陽極化成すること
から、ＥＬ発光素子、太陽電池、量子効果デバイス等に
適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体基板
が製造できる。
に、光の透過性と電気導電性を有する透明導電膜を被着
し、その透明導電膜が被着された面側から光を照射しな
がら、当該透明導電膜を陽極に用いて陽極化成すること
から、ＥＬ発光素子、太陽電池、量子効果デバイス等に
適用して有用となる均一な微細構造を有する半導体基板
が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による、微細構造の形成過程を示す断
面図
面図
【図２】 本発明において陽極化成に用いる装置の概略
図
図
【図３】 本発明によって、シリコンウエハに形成され
た微細孔の深さ（μｍ）の面内分布を示すグラフ
た微細孔の深さ（μｍ）の面内分布を示すグラフ
【図４】 本発明による、ＩＴＯ透明導電膜の膜厚と、
微細孔の形成速度との関係を示すグラフ
微細孔の形成速度との関係を示すグラフ
【図５】 本発明による、Ａｕ透明導電膜の膜厚と、微
細孔の形成速度との関係を示すグラフ
細孔の形成速度との関係を示すグラフ
【図６】 従来技術による、微細構造の形成過程を示す
断面図
断面図
【図７】 従来技術において陽極化成に用いる装置の概
略図
略図
１ シリコンウエハ（ｎ型）
２ シリコン窒化膜
３ 凹部
４ ピット
５ 透明導電膜（ＩＴＯ）
６ 微細孔
１１ シリコンウエハ台
１２ Ｏリング（フッ素ゴム製）
１３ 溶液槽
１４ 溶液
１５ 定電流源
１６ 導電線
１７ 白金電極
１８ タングステンランプ
１９ 赤外カットフィルター
２０ Ｇａ-Ｉｎ電極
Claims (9)
- 【請求項１】 表面に微細構造を有する半導体基板を製
造する方法であって、前記半導体基板の一方の略全面に
透明導電膜を被着し、前記透明導電膜を被着した面の側
から前記半導体基板に光を照射しながら、前記透明導電
膜を陽極として陽極化成によって前記半導体基板に通電
することを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記透明導電膜を半導体基板の一部の領
域に被着させることを特徴とする請求項１に記載の半導
体基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記光の波長が２００〜１２００ｎｍで
あることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記透明導電膜が、酸化インジウム（Ｉ
ｎ2Ｏ3）、酸化ズス（ＳｎＯ2）、および酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属酸
化物または複合酸化物を含むことを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記透明導電膜が、ＩＴＯを主成分とす
ることを特徴とする請求項４に記載の半導体基板の製造
方法。 - 【請求項６】 前記透明導電膜の膜厚が０．１〜０．６
μｍであることを特徴とする請求項５に記載の半導体基
板の製造方法。 - 【請求項７】 前記透明導電膜が、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、およびＣｒからなる群から選
ばれる少なくとも１種の金属を含むことを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。 - 【請求項８】 前記透明導電膜が、Ａｕを主成分とする
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体基板の製造方
法。 - 【請求項９】 前記透明導電膜の膜厚が５〜２０ｎｍで
あることを特徴とする請求項８に記載の半導体基板の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320703A JP2003124185A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001320703A JP2003124185A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124185A true JP2003124185A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19138049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001320703A Pending JP2003124185A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003124185A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007086805A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| JP2007108776A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| JP2007108777A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| WO2011145439A1 (ja) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板のエッチング方法及びコンピュータ記憶媒体 |
-
2001
- 2001-10-18 JP JP2001320703A patent/JP2003124185A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007086805A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| JP2007108776A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| JP2007108777A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-26 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体レンズの製造方法 |
| JP4586798B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2010-11-24 | パナソニック電工株式会社 | 半導体レンズの製造方法 |
| JP4586797B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2010-11-24 | パナソニック電工株式会社 | 半導体レンズの製造方法 |
| JP4586796B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2010-11-24 | パナソニック電工株式会社 | 半導体レンズの製造方法 |
| WO2011145439A1 (ja) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板のエッチング方法及びコンピュータ記憶媒体 |
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