JPH06216113A - 多孔性シリコンを有するデバイスの製造方法 - Google Patents
多孔性シリコンを有するデバイスの製造方法Info
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- JPH06216113A JPH06216113A JP25256593A JP25256593A JPH06216113A JP H06216113 A JPH06216113 A JP H06216113A JP 25256593 A JP25256593 A JP 25256593A JP 25256593 A JP25256593 A JP 25256593A JP H06216113 A JPH06216113 A JP H06216113A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多孔性シリコンを確実に接触化することを保
証するデバイスの製造方法を提供する。 【構成】 一枚のシリコンウェハ中に２つの高ドープ領
域１２、１４とその間に配置される１つの弱ドープ領域
１３を形成する。ドーパント濃度はその後に行われる陽
極エッチングの際に弱ドープ領域１３中に多孔性シリコ
ンが生じるように調整されている。このようにして発光
ダイオード又は光制御バイポーラトランジスタを製造す
る。
証するデバイスの製造方法を提供する。 【構成】 一枚のシリコンウェハ中に２つの高ドープ領
域１２、１４とその間に配置される１つの弱ドープ領域
１３を形成する。ドーパント濃度はその後に行われる陽
極エッチングの際に弱ドープ領域１３中に多孔性シリコ
ンが生じるように調整されている。このようにして発光
ダイオード又は光制御バイポーラトランジスタを製造す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔性シリコンを有する
デバイスを製造する方法に関する。
デバイスを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンは１．１ｅＶのエネルギーギャ
ップを有する間接ギャップ半導体である。従ってシリコ
ンをベースとする可視スペクトル範囲内の光を放射する
半導体構造物を製造することは不可能である。
ップを有する間接ギャップ半導体である。従ってシリコ
ンをベースとする可視スペクトル範囲内の光を放射する
半導体構造物を製造することは不可能である。
【０００３】レーマン（Ｖ．Ｌｅｈｍａｎｎ）、ゲゼレ
（Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ）による論文「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１９９１年）」第８５６頁から多
孔性シリコンの製造に関する研究は公知である。シリコ
ンウェハを陽極として接続されているフッ化物含有酸性
電解液中で単結晶シリコンを陽極エッチングすることに
よりシリコンウェハの表面に多孔性シリコンが形成され
る。多孔性シリコンは細孔又はチャネルを有する。チャ
ネルの直径はシリコンウェハのドーピングに関係する。
１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲内でシリコンウェハをドー
プした場合１〜２ｎｍの直径のチャネルが生じる。１０
19ｃｍ-3以上にドープされているシリコン中には１０ｎ
ｍ〜１００ｎｍの直径を有するチャネルが生じる。
（Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ）による論文「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１９９１年）」第８５６頁から多
孔性シリコンの製造に関する研究は公知である。シリコ
ンウェハを陽極として接続されているフッ化物含有酸性
電解液中で単結晶シリコンを陽極エッチングすることに
よりシリコンウェハの表面に多孔性シリコンが形成され
る。多孔性シリコンは細孔又はチャネルを有する。チャ
ネルの直径はシリコンウェハのドーピングに関係する。
１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲内でシリコンウェハをドー
プした場合１〜２ｎｍの直径のチャネルが生じる。１０
19ｃｍ-3以上にドープされているシリコン中には１０ｎ
ｍ〜１００ｎｍの直径を有するチャネルが生じる。
【０００４】１０15〜１０18ｃｍ-3のドーパント濃度を
有する弱くドープされたシリコンから製造され、従って
直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多孔性シリコンが約
１．７ｅＶのエネルギーギャップを有し、可視スペクト
ル範囲のフォトルミネセンスを示すことが発見された
（これに関してはレーマン（Ｖ．Ｌｅｈｍａｎｎ）、ゲ
ゼレ（Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ）の論文「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１９９１年）」第８５６頁、キャ
ンハム（Ｌ．Ｔ．Ｃａｎｈａｍ）の論文「Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７（１９９０年）」第１０４６頁
及びコシダ（Ｎ．Ｋｏｓｈｉｄａ）その他の論文「Ｊａ
ｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３０（１９９１年）」第
１２２１頁参照）。この物質はシリコンからなる光学半
導体デバイスを製造するのに適していることが判明して
いる。
有する弱くドープされたシリコンから製造され、従って
直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多孔性シリコンが約
１．７ｅＶのエネルギーギャップを有し、可視スペクト
ル範囲のフォトルミネセンスを示すことが発見された
（これに関してはレーマン（Ｖ．Ｌｅｈｍａｎｎ）、ゲ
ゼレ（Ｕ．Ｇｏｅｓｅｌｅ）の論文「Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１９９１年）」第８５６頁、キャ
ンハム（Ｌ．Ｔ．Ｃａｎｈａｍ）の論文「Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７（１９９０年）」第１０４６頁
及びコシダ（Ｎ．Ｋｏｓｈｉｄａ）その他の論文「Ｊａ
ｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３０（１９９１年）」第
１２２１頁参照）。この物質はシリコンからなる光学半
導体デバイスを製造するのに適していることが判明して
いる。
【０００５】従来多孔性シリコンを有する光学半導体デ
バイスとしては、多孔性シリコンからなる層をショット
キー接合で金を蒸着することにより設けることが提案さ
れている（１９９１年８月２９日付けの南ドイツ新聞
（ＳｕｅｄｄｅｕｔｓｃｈｅＺｅｉｔｕｎｇ）第１９９
号、第３７頁の記事「Ｐｒｅｓｓｅｍｅｌｄｕｎｇｄ．
Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔ．ＩＦＴ」参照）。し
かし多孔性シリコンはその気孔性の故に金属を蒸着する
ことは困難である。
バイスとしては、多孔性シリコンからなる層をショット
キー接合で金を蒸着することにより設けることが提案さ
れている（１９９１年８月２９日付けの南ドイツ新聞
（ＳｕｅｄｄｅｕｔｓｃｈｅＺｅｉｔｕｎｇ）第１９９
号、第３７頁の記事「Ｐｒｅｓｓｅｍｅｌｄｕｎｇｄ．
Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔ．ＩＦＴ」参照）。し
かし多孔性シリコンはその気孔性の故に金属を蒸着する
ことは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多孔性シリ
コンを確実に接触化することを保証する多孔性シリコン
を有するデバイスの製造方法を提供することを課題とす
る。
コンを確実に接触化することを保証する多孔性シリコン
を有するデバイスの製造方法を提供することを課題とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、単結晶シリコンからなるシリコンウェハ中に１０15
〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有する弱ドー
プ領域と１０19〜１０21ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度
を有する高ドープ領域を形成し、その際少なくとも高ド
ープ領域を弱ドープ領域の導電型と反対の導電型により
ドープし、また高ドープ領域を高ドープ領域間の電流が
弱ドープ領域を横切るように配置し、シリコンウェハと
接触しまたそのシリコンウェハを陽極として接続するフ
ッ化物含有酸性電解液中で、弱ドープ領域中のシリコン
を多孔性シリコンに変換する陽極エッチングを行い、高
ドープ領域にそれぞれ接触部を備える、多孔性シリコン
を有するデバイスにより解決される。
り、単結晶シリコンからなるシリコンウェハ中に１０15
〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有する弱ドー
プ領域と１０19〜１０21ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度
を有する高ドープ領域を形成し、その際少なくとも高ド
ープ領域を弱ドープ領域の導電型と反対の導電型により
ドープし、また高ドープ領域を高ドープ領域間の電流が
弱ドープ領域を横切るように配置し、シリコンウェハと
接触しまたそのシリコンウェハを陽極として接続するフ
ッ化物含有酸性電解液中で、弱ドープ領域中のシリコン
を多孔性シリコンに変換する陽極エッチングを行い、高
ドープ領域にそれぞれ接触部を備える、多孔性シリコン
を有するデバイスにより解決される。
【０００８】本発明ではシリコンウェハ中にまず２つの
高ドープ領域とそれらの間に配置して１つの弱ドープ領
域を形成する。その際ドーパント濃度を弱ドープ領域中
では１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲に調整する。高ドープ
領域中ではドーパント濃度を１０19ｃｍ-3以上の値に調
整する。シリコンウェハと接触しておりまたシリコンウ
ェハを陽極として接続しているフッ化物含有酸性電解液
中で陽極エッチングを行うと、弱ドープ領域中のシリコ
ンは多孔性シリコンに変換される。その際弱ドープ領域
中のドーパント濃度によりチャネル直径１〜２ｎｍの多
孔性シリコンが生じる。高ドープ領域のドーパント濃度
により場合によってはチャネル直径が１０ｎｍ〜１００
ｎｍの範囲で生じる高ドープ領域は弱ドープ領域内の多
孔性シリコンと固く接続されている。従って高ドープ領
域はそれらの間にある多孔性シリコン中の電子又は正孔
注入用接続部として適している。高ドープ領域はそれぞ
れ接触部を備えている。
高ドープ領域とそれらの間に配置して１つの弱ドープ領
域を形成する。その際ドーパント濃度を弱ドープ領域中
では１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲に調整する。高ドープ
領域中ではドーパント濃度を１０19ｃｍ-3以上の値に調
整する。シリコンウェハと接触しておりまたシリコンウ
ェハを陽極として接続しているフッ化物含有酸性電解液
中で陽極エッチングを行うと、弱ドープ領域中のシリコ
ンは多孔性シリコンに変換される。その際弱ドープ領域
中のドーパント濃度によりチャネル直径１〜２ｎｍの多
孔性シリコンが生じる。高ドープ領域のドーパント濃度
により場合によってはチャネル直径が１０ｎｍ〜１００
ｎｍの範囲で生じる高ドープ領域は弱ドープ領域内の多
孔性シリコンと固く接続されている。従って高ドープ領
域はそれらの間にある多孔性シリコン中の電子又は正孔
注入用接続部として適している。高ドープ領域はそれぞ
れ接触部を備えている。
【０００９】陽極エッチングは有利には少なくともＨＦ
５重量％の希釈されたフッ化水素酸中で行われる。電流
密度は１〜１０００ｍＡ／ｃｍ2 の範囲に調整されてお
り、数ボルトの電圧はこの調整された電流密度に関係す
る。
５重量％の希釈されたフッ化水素酸中で行われる。電流
密度は１〜１０００ｍＡ／ｃｍ2 の範囲に調整されてお
り、数ボルトの電圧はこの調整された電流密度に関係す
る。
【００１０】弱ドープ領域がｐドープされている場合に
は、陽極エッチング中にシリコンウェハを裏側から照射
するのが有利である。
は、陽極エッチング中にシリコンウェハを裏側から照射
するのが有利である。
【００１１】本発明の一実施態様によれば、シリコンウ
ェハの表面に第１高ドープ領域として、第一導電型によ
りドープされまた少なくとも１０19ｃｍ-3のドーパント
濃度を有する第１層を形成する。エピタキシャル成長に
よりこの第１層上に第一導電型とは反対の第二導電型に
よりドープされまた１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドー
パント濃度を有する第２層を形成する。この第２層は弱
ドープ領域を構成する。第２高ドープ領域を、第二導電
型によりドープされまた少なくとも１０19ｃｍ-3のドー
パント濃度を有する第３層として形成する。陽極エッチ
ングには第３層の表面を電解液と接触させる。その際第
３層中に直径約１０ｎｍ〜１００ｎｍのチャネルが生じ
る。第２層中でこれらのチャネルは直径１〜２ｎｍの範
囲のチャネルに分岐される。このようにして第２層は多
孔性シリコンに変換される。第１層の接続には例えばマ
スキング注入によって深いところまで達する接続部を第
３層及び第２層を通して第一導電型によりドープする。
シリコン基板を第二導電型によりドープすることにより
デバイスは基板から分離される。
ェハの表面に第１高ドープ領域として、第一導電型によ
りドープされまた少なくとも１０19ｃｍ-3のドーパント
濃度を有する第１層を形成する。エピタキシャル成長に
よりこの第１層上に第一導電型とは反対の第二導電型に
よりドープされまた１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドー
パント濃度を有する第２層を形成する。この第２層は弱
ドープ領域を構成する。第２高ドープ領域を、第二導電
型によりドープされまた少なくとも１０19ｃｍ-3のドー
パント濃度を有する第３層として形成する。陽極エッチ
ングには第３層の表面を電解液と接触させる。その際第
３層中に直径約１０ｎｍ〜１００ｎｍのチャネルが生じ
る。第２層中でこれらのチャネルは直径１〜２ｎｍの範
囲のチャネルに分岐される。このようにして第２層は多
孔性シリコンに変換される。第１層の接続には例えばマ
スキング注入によって深いところまで達する接続部を第
３層及び第２層を通して第一導電型によりドープする。
シリコン基板を第二導電型によりドープすることにより
デバイスは基板から分離される。
【００１２】本発明の他の実施態様によれば、高ドープ
領域を１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を
有するドープシリコン層中に拡散させる。その際第１高
ドープ領域は第２高ドープ領域により環状に囲まれる。
第１高ドープ領域と第２高ドープ領域との間に配置され
るドープされたシリコン層の部分は弱ドープ領域を構成
する。この第１高ドープ領域はドープシリコン層の厚さ
よりも浅い。第２高ドープ領域はほぼドープシリコン層
の厚さに相当する厚さを有する。陽極エッチングする前
に高ドープ領域の表面に弱ドープ領域は覆わずに残して
パターン化された保護層を形成する。この保護層は陽極
エッチングの際に高ドープ領域の表面へのエッチング作
用を阻止する。このようにして弱ドープ領域のみが多孔
性シリコンに変換される。弱ドープ領域と高ドープ領域
との境界面のみに直径１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチ
ャネルが形成されることになる。
領域を１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を
有するドープシリコン層中に拡散させる。その際第１高
ドープ領域は第２高ドープ領域により環状に囲まれる。
第１高ドープ領域と第２高ドープ領域との間に配置され
るドープされたシリコン層の部分は弱ドープ領域を構成
する。この第１高ドープ領域はドープシリコン層の厚さ
よりも浅い。第２高ドープ領域はほぼドープシリコン層
の厚さに相当する厚さを有する。陽極エッチングする前
に高ドープ領域の表面に弱ドープ領域は覆わずに残して
パターン化された保護層を形成する。この保護層は陽極
エッチングの際に高ドープ領域の表面へのエッチング作
用を阻止する。このようにして弱ドープ領域のみが多孔
性シリコンに変換される。弱ドープ領域と高ドープ領域
との境界面のみに直径１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチ
ャネルが形成されることになる。
【００１３】高ドープ領域を反対の導電型によりドープ
した場合には、発光ダイオードが形成される。これに対
して両方の高ドープ領域を同じ導電型によりドープし、
弱ドープ領域を反対の導電型によりドープした場合に
は、形成されるデバイスを相応する接触部を施すことに
よりバイポーラトランジスタとして作動させることがで
きる。
した場合には、発光ダイオードが形成される。これに対
して両方の高ドープ領域を同じ導電型によりドープし、
弱ドープ領域を反対の導電型によりドープした場合に
は、形成されるデバイスを相応する接触部を施すことに
よりバイポーラトランジスタとして作動させることがで
きる。
【００１４】
【実施例】本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述
する。
する。
【００１５】図１に示すように、シリコン基板１１の表
面にまず第１層１２を形成する。シリコン基板１１は例
えばｐドープされており、１０15〜１０18ｃｍ-3のドー
パント濃度を有する。
面にまず第１層１２を形成する。シリコン基板１１は例
えばｐドープされており、１０15〜１０18ｃｍ-3のドー
パント濃度を有する。
【００１６】第１層１２は例えばｎ+ドープされてお
り、１０19〜１０21ｃｍ-3 のドーパント濃度を有す
る。第１層１２は第１高ドープ領域を構成する。第１層
１２を例えばエピタキシャル成長、注入又は被覆により
形成する。この第１層１２は例えば４００ｎｍ〜１０μ
ｍの厚さを有する。
り、１０19〜１０21ｃｍ-3 のドーパント濃度を有す
る。第１層１２は第１高ドープ領域を構成する。第１層
１２を例えばエピタキシャル成長、注入又は被覆により
形成する。この第１層１２は例えば４００ｎｍ〜１０μ
ｍの厚さを有する。
【００１７】第１層１２上に第２層１３をエピタキシャ
ル成長により施す。第２層１３は例えばｐドープされて
おり、１０15〜１０18ｃｍ-3のドーパント濃度を有す
る。第２層１３は例えば１００ｎｍ〜２μｍ、有利には
６００ｎｍの厚さを有する。
ル成長により施す。第２層１３は例えばｐドープされて
おり、１０15〜１０18ｃｍ-3のドーパント濃度を有す
る。第２層１３は例えば１００ｎｍ〜２μｍ、有利には
６００ｎｍの厚さを有する。
【００１８】第２層１３の表面に第３層１４を例えばエ
ピタキシャル成長、注入又は被覆により形成する。第３
層１４はｐ+ ドープされており、１０19ｃｍ-3以上のド
ーパント濃度を有する。第３層１４の厚さは例えば１０
０ｎｍ〜６００ｎｍ、有利には４００ｎｍの厚さを有す
る。
ピタキシャル成長、注入又は被覆により形成する。第３
層１４はｐ+ ドープされており、１０19ｃｍ-3以上のド
ーパント濃度を有する。第３層１４の厚さは例えば１０
０ｎｍ〜６００ｎｍ、有利には４００ｎｍの厚さを有す
る。
【００１９】第１層１２、第２層１３及び第３層１４を
有する基板１１をフッ化物含有酸性電解液と接触させ、
それにより第３層１４の表面を完全に濡らす。シリコン
基板１１を陽極として接続し、電解液を陰極として接続
する。陽極エッチングを行い、第３層１４中に直径１０
ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチャネルを形成する。第２層
１３中でこれらのチャネルは第２層の低いドーパント濃
度により直径１〜２ｎｍのチャネルに分岐される。陽極
エッチングを第２層１３が完全に多孔性シリコンに変換
されるまで行う。
有する基板１１をフッ化物含有酸性電解液と接触させ、
それにより第３層１４の表面を完全に濡らす。シリコン
基板１１を陽極として接続し、電解液を陰極として接続
する。陽極エッチングを行い、第３層１４中に直径１０
ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチャネルを形成する。第２層
１３中でこれらのチャネルは第２層の低いドーパント濃
度により直径１〜２ｎｍのチャネルに分岐される。陽極
エッチングを第２層１３が完全に多孔性シリコンに変換
されるまで行う。
【００２０】第１層１２を第３層１４の表面から接触化
できるようにするには、例えばマスキング注入により第
３層１４及び第２層１３を通して第１層１２上まで達す
る深い接続部１５を形成する（図２参照）。
できるようにするには、例えばマスキング注入により第
３層１４及び第２層１３を通して第１層１２上まで達す
る深い接続部１５を形成する（図２参照）。
【００２１】第３層１４及び接続部１５の表面にそれぞ
れ接触部１６を例えば金の蒸着により形成する。
れ接触部１６を例えば金の蒸着により形成する。
【００２２】各接触部１６間に２〜１０Ｖの正電圧を印
加することにより直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多
孔性シリコンからなる第２層１３が電子及び正孔で満た
され、光の放射が生じる。
加することにより直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多
孔性シリコンからなる第２層１３が電子及び正孔で満た
され、光の放射が生じる。
【００２３】シリコン基板１１及び第１層１２はデバイ
スをシリコン基板１１から分離するｐｎ接合を構成して
いる。このような分離を行わずにシリコン基板１１をｎ
ドープすることもできる。
スをシリコン基板１１から分離するｐｎ接合を構成して
いる。このような分離を行わずにシリコン基板１１をｎ
ドープすることもできる。
【００２４】例えばｐドープされ１０15〜１０18ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する単結晶シリコンからなる基板
２１上に埋込層２２を形成する（図３参照）。埋込層２
２は例えばｎ+ ドープされている。この層は１０19〜１
０20ｃｍ-3のドーパント濃度を有する。埋込層２２は例
えばエピタキシャル成長、注入又は被覆により形成され
る。
のドーパント濃度を有する単結晶シリコンからなる基板
２１上に埋込層２２を形成する（図３参照）。埋込層２
２は例えばｎ+ ドープされている。この層は１０19〜１
０20ｃｍ-3のドーパント濃度を有する。埋込層２２は例
えばエピタキシャル成長、注入又は被覆により形成され
る。
【００２５】埋込層２２の表面にエピタキシャル成長に
よりドープシリコン層２３を形成する。ドープシリコン
層２３は例えばｐドープされており、１０15〜１０18ｃ
ｍ-3のドーパント濃度を有する。
よりドープシリコン層２３を形成する。ドープシリコン
層２３は例えばｐドープされており、１０15〜１０18ｃ
ｍ-3のドーパント濃度を有する。
【００２６】ドープシリコン層２３中に第１高ドープ領
域２４を例えば拡散により形成する。この第１高ドープ
領域２４は例えばｐ+ ドープされており、少なくとも１
０19ｃｍ-3 のドーパント濃度を有する。
域２４を例えば拡散により形成する。この第１高ドープ
領域２４は例えばｐ+ ドープされており、少なくとも１
０19ｃｍ-3 のドーパント濃度を有する。
【００２７】このドープシリコン層２３中に第２高ドー
プ領域２５を例えば拡散により形成する。第２高ドープ
領域２５は例えば第１高ドープ領域２４を環状に囲んで
いる。第２高ドープ領域２５は例えばｎ+ドープされて
おり、少なくとも１０19ｃｍ- 3 のドーパント濃度を有
する。第１高ドープ領域２４と第２高ドープ領域２５と
の間に配置されているドープされたシリコン層２３の部
分は弱ドープ領域２６を構成する。高ドープ領域２４、
２５の表面に例えばフォトレジストからなるパターン化
保護層２７を形成する。パターン化保護層２７は弱ドー
プ領域２６の表面は覆わずに残す。
プ領域２５を例えば拡散により形成する。第２高ドープ
領域２５は例えば第１高ドープ領域２４を環状に囲んで
いる。第２高ドープ領域２５は例えばｎ+ドープされて
おり、少なくとも１０19ｃｍ- 3 のドーパント濃度を有
する。第１高ドープ領域２４と第２高ドープ領域２５と
の間に配置されているドープされたシリコン層２３の部
分は弱ドープ領域２６を構成する。高ドープ領域２４、
２５の表面に例えばフォトレジストからなるパターン化
保護層２７を形成する。パターン化保護層２７は弱ドー
プ領域２６の表面は覆わずに残す。
【００２８】第１高ドープ領域２４はドープされたシリ
コン層２３よりも浅いため、第１高ドープ領域２４はド
ープシリコン層２３によって埋込層２２と分離されてい
る。第２高ドープ領域２５はほぼドープシリコン層２３
に相応する厚さを有するため埋込層２２と接続してい
る。
コン層２３よりも浅いため、第１高ドープ領域２４はド
ープシリコン層２３によって埋込層２２と分離されてい
る。第２高ドープ領域２５はほぼドープシリコン層２３
に相応する厚さを有するため埋込層２２と接続してい
る。
【００２９】弱ドープ領域２６と保護層２７の表面は酸
性フッ化物含有電解液と接触させられている。その際基
板２１は陽極として、また電解液は陰極として接続され
ている。陽極エッチングが行われ、弱ドープ領域２６は
直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多孔性シリコンに変
換される。それと共に弱ドープ領域２６と高ドープ領域
２４及び２５との間の境界面に直径１０ｎｍ〜１００ｎ
ｍのチャネルが生じる。陽極エッチングは有利には次の
パラメータ、 フッ化物濃度：１０％ 電流密度：３０ｍＡ／ｃｍ2 エッチング時間：例えば２０秒間で６００ｎｍ 裏側からの照射：約１００ｍＷ／ｃｍ2 （白色光） で行われる。
性フッ化物含有電解液と接触させられている。その際基
板２１は陽極として、また電解液は陰極として接続され
ている。陽極エッチングが行われ、弱ドープ領域２６は
直径１〜２ｎｍのチャネルを有する多孔性シリコンに変
換される。それと共に弱ドープ領域２６と高ドープ領域
２４及び２５との間の境界面に直径１０ｎｍ〜１００ｎ
ｍのチャネルが生じる。陽極エッチングは有利には次の
パラメータ、 フッ化物濃度：１０％ 電流密度：３０ｍＡ／ｃｍ2 エッチング時間：例えば２０秒間で６００ｎｍ 裏側からの照射：約１００ｍＷ／ｃｍ2 （白色光） で行われる。
【００３０】保護層２７の除去後（図示せず）第１高ド
ープ領域２４及び第２高ドープ領域２５の表面に接触部
を例えばアルミニウムの蒸着により形成する。
ープ領域２４及び第２高ドープ領域２５の表面に接触部
を例えばアルミニウムの蒸着により形成する。
【００３１】完成デバイスは基板２１と埋込層２７との
間の境界面のｎ+ｐ接合により基板２１内で分離されて
いる。
間の境界面のｎ+ｐ接合により基板２１内で分離されて
いる。
【００３２】例えばｐドープされ１０15〜１０18ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する単結晶シリコンからなる基
板３１上に埋込層３２を形成する（図４参照）。埋込層
３２は例えばｎ+ドープされ、少なくとも１０19ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する。埋込層３２は例えばエピタ
キシャル成長、注入又は被覆により例えば４００ｎｍ〜
２μｍの厚さに形成される。埋込層３２上にエピタキシ
ャル成長によりドープシリコン層３３を施す。ドープシ
リコン層３３は例えばｐドープされており、１０15〜１
０18ｃｍ-3 の範囲のドーパント濃度を有する。
のドーパント濃度を有する単結晶シリコンからなる基
板３１上に埋込層３２を形成する（図４参照）。埋込層
３２は例えばｎ+ドープされ、少なくとも１０19ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する。埋込層３２は例えばエピタ
キシャル成長、注入又は被覆により例えば４００ｎｍ〜
２μｍの厚さに形成される。埋込層３２上にエピタキシ
ャル成長によりドープシリコン層３３を施す。ドープシ
リコン層３３は例えばｐドープされており、１０15〜１
０18ｃｍ-3 の範囲のドーパント濃度を有する。
【００３３】拡散によりドープシリコン層３３の表面に
第１高ドープ領域３４を形成する。第１高ドープ領域３
４はｎ+ ドープされており、少なくとも１０19ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する。第１高ドープ領域３４はド
ープシリコン層３３よりも厚みがないため、ドープシリ
コン層３３により埋込層３２から分離されている。
第１高ドープ領域３４を形成する。第１高ドープ領域３
４はｎ+ ドープされており、少なくとも１０19ｃｍ-3
のドーパント濃度を有する。第１高ドープ領域３４はド
ープシリコン層３３よりも厚みがないため、ドープシリ
コン層３３により埋込層３２から分離されている。
【００３４】拡散により第２高ドープ領域３５をドープ
シリコン層３３内に形成する。第２高ドープ領域３５は
ｎ+ ドープされており、少なくとも１０19 ｃｍ-3のド
ーパント濃度を有する。この第２高ドープ領域３５は第
１高ドープ領域３４を環状に囲んでいる。第２高ドープ
領域３５はほぼドープシリコン層３３に相当する厚さを
有する。従って第２高ドープ領域３５は埋込層３２と接
続している。第１高ドープ領域３４と第２高ドープ領域
３５との間に配置されているドープシリコン層３３の部
分は弱ドープ領域３６を構成する。
シリコン層３３内に形成する。第２高ドープ領域３５は
ｎ+ ドープされており、少なくとも１０19 ｃｍ-3のド
ーパント濃度を有する。この第２高ドープ領域３５は第
１高ドープ領域３４を環状に囲んでいる。第２高ドープ
領域３５はほぼドープシリコン層３３に相当する厚さを
有する。従って第２高ドープ領域３５は埋込層３２と接
続している。第１高ドープ領域３４と第２高ドープ領域
３５との間に配置されているドープシリコン層３３の部
分は弱ドープ領域３６を構成する。
【００３５】第１高ドープ領域３４と第２高ドープ領域
３５の表面に例えばフォトレジストからなるパターン化
保護層（図示せず）を形成する。この保護層は弱ドープ
領域３６の表面を覆わずに残す。弱ドープ領域３６と保
護層の表面をフッ化物含有酸性電解液と接触させる。そ
の際電解液は陰極として、また基板３１は陽極として接
続されている。陽極エッチングにより弱ドープ領域３６
内に直径１〜２ｎｍの範囲のチャネルが形成される。即
ち多孔性シリコンが形成される。パターン化保護層は第
１高ドープ領域３４と第２高ドープ領域３５の表面をエ
ッチング作用を受けないようにする。その際弱ドープ領
域３６と第１高ドープ領域３４及び第２高ドープ領域３
５との境界面に直径１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチャ
ネルが形成される。
３５の表面に例えばフォトレジストからなるパターン化
保護層（図示せず）を形成する。この保護層は弱ドープ
領域３６の表面を覆わずに残す。弱ドープ領域３６と保
護層の表面をフッ化物含有酸性電解液と接触させる。そ
の際電解液は陰極として、また基板３１は陽極として接
続されている。陽極エッチングにより弱ドープ領域３６
内に直径１〜２ｎｍの範囲のチャネルが形成される。即
ち多孔性シリコンが形成される。パターン化保護層は第
１高ドープ領域３４と第２高ドープ領域３５の表面をエ
ッチング作用を受けないようにする。その際弱ドープ領
域３６と第１高ドープ領域３４及び第２高ドープ領域３
５との境界面に直径１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のチャ
ネルが形成される。
【００３６】陽極エッチングを有利には以下のパラメー
タ、 ＨＦ濃度：１０％ 電流密度：３０ｍＡ／ｃｍ2 電圧：電流密度に関係して数ボルト エッチング時間：例えば２０秒間で６００ｎｍ 裏側からの照射：約１００ｍＶ／ｃｍ2 で行う。
タ、 ＨＦ濃度：１０％ 電流密度：３０ｍＡ／ｃｍ2 電圧：電流密度に関係して数ボルト エッチング時間：例えば２０秒間で６００ｎｍ 裏側からの照射：約１００ｍＶ／ｃｍ2 で行う。
【００３７】保護層の除去後第１高ドープ領域３４、弱
ドープ領域３６及び第２高ドープ領域３５の表面に接触
部３７を施す。接触部３７は例えばアルミニウムの蒸着
により形成される。
ドープ領域３６及び第２高ドープ領域３５の表面に接触
部３７を施す。接触部３７は例えばアルミニウムの蒸着
により形成される。
【００３８】図４に示された完成デバイスはバイポーラ
トランジスタとして作動することができる。その際第１
高ドープ領域３４はコレクタとして、陽極エッチングの
際に多孔性シリコンに変換された弱ドープ領域３６はベ
ースとして、また第２高ドープ領域３５はエミッタとし
て用いられる。弱ドープ領域３６上の接触部３７及び第
２高ドープ領域３５上の接触部３７はそれぞれ互いに接
続されている。このバイポーラトランジスタはベース上
の光の照射により制御可能である。
トランジスタとして作動することができる。その際第１
高ドープ領域３４はコレクタとして、陽極エッチングの
際に多孔性シリコンに変換された弱ドープ領域３６はベ
ースとして、また第２高ドープ領域３５はエミッタとし
て用いられる。弱ドープ領域３６上の接触部３７及び第
２高ドープ領域３５上の接触部３７はそれぞれ互いに接
続されている。このバイポーラトランジスタはベース上
の光の照射により制御可能である。
【図１】高ドープ領域及び弱ドープ領域を垂直配列で備
えられている多孔性シリコンを有するデバイスの断面
図。
えられている多孔性シリコンを有するデバイスの断面
図。
【図２】第３層及び第２層を通して第１層に達する接続
部、更にその上に接触部を施された図１のデバイスの断
面図。
部、更にその上に接触部を施された図１のデバイスの断
面図。
【図３】高ドープ領域及び弱ドープ領域を横方向に配列
されているデバイスの断面図。
されているデバイスの断面図。
【図４】本発明によるバイポーラトランジスタの断面
図。
図。
１１、２１、３１ シリコン基板 １２ 高ドープ領域（第１層） １３ 弱ドープ領域（第２層） １４ 高ドープ領域（第３層） １５ 接続部 １６ 接触部 ２２、３２ 埋込層 ２３、３３ ドープシリコン層 ３４、３５ 高ドープ領域 ２６、３６ 弱ドープ領域 ２７ 保護層 ３７ 接触部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウオルフガング ヘーンライン ドイツ連邦共和国 8025 ウンターハツヒ ング ルートヴイツヒ‐トーマ‐シユトラ ーセ 60 (72)発明者 フオルカー レーマン ドイツ連邦共和国 8000 ミユンヘン 21 ガイエルシユペルガーシユトラーセ 53 (72)発明者 アンドレアス シユピツツアー ドイツ連邦共和国 8012 オツトーブルン モーツアルトシユトラーセ 52 ツエー
Claims (10)
- 【請求項１】 単結晶シリコンからなるシリコンウェハ
中に１０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有
する弱ドープ領域（１３、２６、３６）と１０19〜１０
21ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有する高ドープ領域
（１２、１４；２４、２５；３４、３５）を形成し、そ
の際少なくとも高ドープ領域を弱ドープ領域の導電型と
反対の導電型によりドープし、また高ドープ領域を高ド
ープ領域間の電流が弱ドープ領域を横切るように配置
し、 シリコンウェハと接触しまたそのシリコンウェハを陽極
として接続するフッ化物含有酸性電解液中で、弱ドープ
領域中のシリコンを多孔性シリコンに変換する陽極エッ
チングを行い、 高ドープ領域にそれぞれ接触部を備えることを特徴とす
る多孔性シリコンを有するデバイスの製造方法。 - 【請求項２】 陽極エッチングをＨＦ溶液中で、 ＨＦ溶液濃度：５〜５０重量％ 電流密度：１〜１０００ｍＡ／ｃｍ2 電圧：数ボルト のパラメータでかつシリコンウェハの裏側を照射しなが
ら行うことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 シリコン基板（１１）の表面に第一導電
型によりドープされかつ１０19〜１０21ｃｍ-3の範囲の
ドーパント濃度を有する第１層（１２）を形成し、 エピタキシャル成長により第１層（１２）上に、第一導
電型と反対の第二導電型によりドープされかつ１０15〜
１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有する第２層
（１３）を形成し、 この第２層（１３）上に少なくとも１０19ｃｍ-3 のド
ーパント濃度を有する第二導電型によりドープされてい
る第３層（１４）を形成し、 第１層（１２）及び第３層（１４）が高ドープ領域の作
用をし、第２層（１３）が弱ドープ領域の作用をし、 陽極エッチングのために第３層（１４）の表面を電解液
と接触させることを特徴とする請求項１又は２記載の方
法。 - 【請求項４】 第１層（１２）を４００ｎｍ〜１０μｍ
の範囲の厚さに形成し、 第２層（１３）を１００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の厚さ
に形成し、 第３層（１４）を１００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の厚さ
に形成することを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 シリコンウェハを第二導電型によりドー
プすることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。 - 【請求項６】 第３層（１４）及び第２層（１３）を通
して第１層（１２）を接触化することのできる第１層に
対する接続部（１５）を形成することを特徴とする請求
項３ないし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 第一導電型によりドープされているシリ
コン基板（２１、３１）の表面に埋込層（２２、３２）
を形成し、 この埋込層（２２、３２）は第一導電型と反対の１０18
ｃｍ-3 以上のドーパント濃度を有する第二導電型によ
りドープされており、 埋込層（２２、３２）上にエピタキシャル成長により１
０15〜１０18ｃｍ-3の範囲のドーパント濃度を有するド
ープされたシリコン層（２３、３３）を施し、 このドープシリコン層（２３、３３）中に高ドープ領域
を拡散し、その際第１高ドープ領域（２４、３４）は第
二導電型によりドープされている第２高ドープ領域（２
５、３５）により環状に囲まれており、第１高ドープ領
域（２４、３４）と第２高ドープ領域（２５、３５）と
の間に配置されたドープシリコン層（２３、３３）の部
分が弱ドープ領域（２６、３６）を構成しており、また
第１高ドープ領域（２４、３４）がドープシリコン層
（２３、３３）よりも厚さが薄くまた第２高ドープ領域
（２５、３５）がほぼドープシリコン層（２３、３３）
の厚さに相当する厚さを有しており、 高ドープ領域（２４、２５；３４、３５）の表面に弱ド
ープ領域（２６、３６）は覆わずにそのまま残してパタ
ーン化された保護層（２７）を形成し、 陽極エッチングのために弱ドープ領域（２６、３６）及
び保護層（２７）の表面を電解液と接触させ、その際保
護層（２７）が高ドープ領域（２４、２５；３４、３
５）の表面に対するエッチング作用を阻止し、 この保護層（２７）を接触部（３７）を施す前に除去す
ることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項８】 フォトレジストからなる保護層（２７）
を形成することを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 第１高ドープ領域（２４）を第一導電型
によりドープし、シリコン層（２３）を第二導電型によ
りドープすることを特徴とする請求項７又は８記載の方
法。 - 【請求項１０】 第１高ドープ領域（３４）を第二導電
型によりドープし、シリコン層（３３）を第一導電型に
よりドープし、 高ドープ領域（３４、３５）に対する接触部（３７）に
対して付加的に弱ドープ領域（２６）に対する接触部
（３７）を形成することを特徴とする請求項７又は８記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4231310A DE4231310C1 (de) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes mit porösem Silizium |
| DE4231310.4 | 1992-09-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216113A true JPH06216113A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=6468298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25256593A Withdrawn JPH06216113A (ja) | 1992-09-18 | 1993-09-13 | 多孔性シリコンを有するデバイスの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5360759A (ja) |
| EP (1) | EP0588296B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06216113A (ja) |
| DE (2) | DE4231310C1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125780B2 (en) | 2003-12-12 | 2006-10-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric isolation type semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US7417296B2 (en) | 2004-04-21 | 2008-08-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric isolation type semiconductor device |
| US7485943B2 (en) | 2005-05-09 | 2009-02-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric isolation type semiconductor device and manufacturing method therefor |
| JP2009529795A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-20 | インスティチュート フュア ミクロエレクトロニク シュトゥットガルト | 集積回路を製造する方法 |
| US7851873B2 (en) | 2007-11-16 | 2010-12-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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| EP0666595B1 (de) * | 1994-02-07 | 1998-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer kubisch integrierten Schaltungsanordnung |
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