JPH07144999A - 針状単結晶体及びその製法 - Google Patents
針状単結晶体及びその製法Info
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- JPH07144999A JPH07144999A JP5291937A JP29193793A JPH07144999A JP H07144999 A JPH07144999 A JP H07144999A JP 5291937 A JP5291937 A JP 5291937A JP 29193793 A JP29193793 A JP 29193793A JP H07144999 A JPH07144999 A JP H07144999A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 キンク及びブランチが殆どない、針状単結晶
体を得る。 【構成】 アンモニア及び過酸化水素を含む水溶液で処
理した単結晶基板上に形成せしめたことを特徴とする、
ブランチ及びキンクが殆どない、ほぼ直立した針状単結
晶体及びその製法。
体を得る。 【構成】 アンモニア及び過酸化水素を含む水溶液で処
理した単結晶基板上に形成せしめたことを特徴とする、
ブランチ及びキンクが殆どない、ほぼ直立した針状単結
晶体及びその製法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば微少真空デバイ
スや電子銃、或いは走査型トンネル顕微鏡や電子間力顕
微鏡をはじめとする走査プローブ顕微鏡のプローブ及び
その他電子デバイスに使用できる単結晶体、特に針状単
結晶体に関するものである。
スや電子銃、或いは走査型トンネル顕微鏡や電子間力顕
微鏡をはじめとする走査プローブ顕微鏡のプローブ及び
その他電子デバイスに使用できる単結晶体、特に針状単
結晶体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、本発明の理解を容易にするために
本発明の背景技術となる、基板の所定の位置に針状結晶
を形成する方法について説明する。この方法は、R. S.
Wagnerand W. C. Ellis：Appl. Phys Letters4 (1964)
89 に開示されているものである。図１はかかる針状結
晶の形成方法を説明するための図である。図１（ａ）に
示すように、表面が（１１１）面であるシリコン単結晶
基板１の所定の位置にAu粒子２を載置する。これをSiH
4、SiCl4 などのシリコンを含むガスの雰囲気の中でSi
−Au合金の融点以上に加熱する。Si−Au合金はその融点
が低いため、Au粒子２は載置された部分にこの合金の液
滴が出来る。この時、ガスの熱分解により、シリコンが
雰囲気中より取り込まれるが、液状体は他の固体状態に
比べてシリコン原子を取り込み易く、Si−Au合金の液滴
中には次第にシリコンが過剰になる。この過剰シリコン
はシリコン基板１上にエピタキシャル成長し同図（ｂ）
に示すように＜１１１＞軸方向に沿って、頂部にSi−Au
合金液滴５を有しつつ、針状結晶３が成長する。また、
針状結晶３は単結晶であり、基板１の結晶方位と同一方
位を有する。また、針状結晶３の直径は液滴の直径とほ
ぼ同一である。尚、以上の結晶成長機構はＶＬＳ（Vapo
r −Liquid−Solid ）成長と呼ばれており、以下ＶＬＳ
成長と記す。
本発明の背景技術となる、基板の所定の位置に針状結晶
を形成する方法について説明する。この方法は、R. S.
Wagnerand W. C. Ellis：Appl. Phys Letters4 (1964)
89 に開示されているものである。図１はかかる針状結
晶の形成方法を説明するための図である。図１（ａ）に
示すように、表面が（１１１）面であるシリコン単結晶
基板１の所定の位置にAu粒子２を載置する。これをSiH
4、SiCl4 などのシリコンを含むガスの雰囲気の中でSi
−Au合金の融点以上に加熱する。Si−Au合金はその融点
が低いため、Au粒子２は載置された部分にこの合金の液
滴が出来る。この時、ガスの熱分解により、シリコンが
雰囲気中より取り込まれるが、液状体は他の固体状態に
比べてシリコン原子を取り込み易く、Si−Au合金の液滴
中には次第にシリコンが過剰になる。この過剰シリコン
はシリコン基板１上にエピタキシャル成長し同図（ｂ）
に示すように＜１１１＞軸方向に沿って、頂部にSi−Au
合金液滴５を有しつつ、針状結晶３が成長する。また、
針状結晶３は単結晶であり、基板１の結晶方位と同一方
位を有する。また、針状結晶３の直径は液滴の直径とほ
ぼ同一である。尚、以上の結晶成長機構はＶＬＳ（Vapo
r −Liquid−Solid ）成長と呼ばれており、以下ＶＬＳ
成長と記す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のＶＬＳ成長法に
よって単結晶体を成長させる際に、以下のような問題点
が存在する。個々のパターン部に対応して生成した柱
状、あるいは針状結晶がその成長の過程でキンク（折れ
曲がり）やブランチ（枝分かれ）を生じる等の問題があ
る。本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであっ
て、単結晶基板上の所望のパターン部に対応して、キン
ク（折れ曲がり）やブランチ（枝分かれ）の無い単結晶
を成長させた針状単結晶体を提供することを目的とする
ものである。
よって単結晶体を成長させる際に、以下のような問題点
が存在する。個々のパターン部に対応して生成した柱
状、あるいは針状結晶がその成長の過程でキンク（折れ
曲がり）やブランチ（枝分かれ）を生じる等の問題があ
る。本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであっ
て、単結晶基板上の所望のパターン部に対応して、キン
ク（折れ曲がり）やブランチ（枝分かれ）の無い単結晶
を成長させた針状単結晶体を提供することを目的とする
ものである。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】本発明の第１の発明
は、アンモニア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少な
くとも処理した単結晶基板上に形成せしめたことを特徴
とする、ブランチ及びキンクが殆んどない、ほぼ直立し
た針状単結晶体である。本発明の第２の発明は、（Ａ）
アンモニア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少なくと
も処理した単結晶基板上の所望の位置に、（ａ）前記単
結晶と合金を形成する金属層又は前記単結晶よりも融点
の低い金属層のパターン部を形成した（以下（Ａ）の工
程をＡ工程と略す）後、又は（ｂ）Ａ工程実施後に、単
結晶基板上を前記水溶液で処理した後、（Ｂ）前記単結
晶を形成する元素を含む原料ガス雰囲気内で、前記パタ
ーン部の金属層により形成される液滴内に、前記単結晶
を構成する元素をとり込み前記単結晶基板上に形成させ
ることを特徴とする針状単結晶体の製法を提供するもの
である。
は、アンモニア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少な
くとも処理した単結晶基板上に形成せしめたことを特徴
とする、ブランチ及びキンクが殆んどない、ほぼ直立し
た針状単結晶体である。本発明の第２の発明は、（Ａ）
アンモニア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少なくと
も処理した単結晶基板上の所望の位置に、（ａ）前記単
結晶と合金を形成する金属層又は前記単結晶よりも融点
の低い金属層のパターン部を形成した（以下（Ａ）の工
程をＡ工程と略す）後、又は（ｂ）Ａ工程実施後に、単
結晶基板上を前記水溶液で処理した後、（Ｂ）前記単結
晶を形成する元素を含む原料ガス雰囲気内で、前記パタ
ーン部の金属層により形成される液滴内に、前記単結晶
を構成する元素をとり込み前記単結晶基板上に形成させ
ることを特徴とする針状単結晶体の製法を提供するもの
である。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いられる単結晶基板としては、Ｓｉ、ＬａＢ6 、Ｇ
ｅ、αーＡｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＭｇＯ、Ｎｉ
Ｏ、ＳｉＣ、ＩｎＡｓ等の単結晶が基板表面に厚さ３μ
ｍ以上あるものが用いられる。単結晶基板の厚さの上限
の制限はないが、通常５ｍｍ以下のものが用いられる。
特に好ましくは、Ｓｉ等の単結晶基板及びＳＯＩ基板等
である。
用いられる単結晶基板としては、Ｓｉ、ＬａＢ6 、Ｇ
ｅ、αーＡｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＭｇＯ、Ｎｉ
Ｏ、ＳｉＣ、ＩｎＡｓ等の単結晶が基板表面に厚さ３μ
ｍ以上あるものが用いられる。単結晶基板の厚さの上限
の制限はないが、通常５ｍｍ以下のものが用いられる。
特に好ましくは、Ｓｉ等の単結晶基板及びＳＯＩ基板等
である。
【０００６】本発明の単結晶基板上に、パターン部を形
成する金属としては、単結晶を構成する元素と合金を形
成するもの、又、単結晶より融点の低い金属がもちいら
れる。これらは、基板上で液滴を形成する金属であり、
Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ及びＧａであり、特に好
ましくは、Ａｕ及びＰｔである。本発明の単結晶として
は、ＶＬＳ成長によって形成できるものが使用できる。
具体的には、Ｓｉ、ＬａＢ6 、Ｇｅ、αーＡｌ2 Ｏ3 、
ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＳｉＣ、ＩｎＡｓ
等である。特に好ましくは、Ｓｉ等である。通常、ＶＬ
Ｓ成長によって形成される単結晶は、基板上にほぼ直立
して形成される。
成する金属としては、単結晶を構成する元素と合金を形
成するもの、又、単結晶より融点の低い金属がもちいら
れる。これらは、基板上で液滴を形成する金属であり、
Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ及びＧａであり、特に好
ましくは、Ａｕ及びＰｔである。本発明の単結晶として
は、ＶＬＳ成長によって形成できるものが使用できる。
具体的には、Ｓｉ、ＬａＢ6 、Ｇｅ、αーＡｌ2 Ｏ3 、
ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＳｉＣ、ＩｎＡｓ
等である。特に好ましくは、Ｓｉ等である。通常、ＶＬ
Ｓ成長によって形成される単結晶は、基板上にほぼ直立
して形成される。
【０００７】本発明で用いるアンモニア、過酸化水素及
び水は不純物を含まないものが好ましい。水としては、
純粋及び超純粋を使用することが好ましい。アンモニ
ア、過酸化水素を含む水溶液において、アンモニア、過
酸化水素及び水の含有比率は、特に制限はないが、重量
比でアンモニア：過酸化水素：水＝０．１〜２．５：
０．１〜２．５：１０の範囲が好ましい。処理温度は、
特に制限はなく、水溶液を加熱して用いる方法も可能で
ある。また、処理時間は工業的に生産できる範囲なら
ば、特に制限はない。本発明のアンモニア及び過酸化水
素を含む水溶液で処理する際に、超音波処理を併用する
ことができる。超音波処理の周波数としては、１０ＫHz
〜数メガHzの範囲が望ましい。更に、本発明のアンモニ
アと過酸化水素を含む水溶液の予備処理として、有機溶
剤洗浄、プラズマ処理、焼成処理、紫外線照射処理及び
酸（硫酸、塩酸、硝酸）等と過酸化水素を含む水溶液処
理などを実施することもできる。
び水は不純物を含まないものが好ましい。水としては、
純粋及び超純粋を使用することが好ましい。アンモニ
ア、過酸化水素を含む水溶液において、アンモニア、過
酸化水素及び水の含有比率は、特に制限はないが、重量
比でアンモニア：過酸化水素：水＝０．１〜２．５：
０．１〜２．５：１０の範囲が好ましい。処理温度は、
特に制限はなく、水溶液を加熱して用いる方法も可能で
ある。また、処理時間は工業的に生産できる範囲なら
ば、特に制限はない。本発明のアンモニア及び過酸化水
素を含む水溶液で処理する際に、超音波処理を併用する
ことができる。超音波処理の周波数としては、１０ＫHz
〜数メガHzの範囲が望ましい。更に、本発明のアンモニ
アと過酸化水素を含む水溶液の予備処理として、有機溶
剤洗浄、プラズマ処理、焼成処理、紫外線照射処理及び
酸（硫酸、塩酸、硝酸）等と過酸化水素を含む水溶液処
理などを実施することもできる。
【０００８】
【作用】図２にＶＬＳ成長法における単結晶の形成過程
を示す。（ａ）はSi基板１上にAuの薄膜を島状に形成し
た断面図である。ここでAuのドット２の直径をＤとす
る。この基板をAuとSiの共晶点以上に水素雰囲気中で加
熱すると図２（ｂ）に示すようにAuのドットはSi基板と
接している部分のSi基板と相互に融解し合ってAu−Si合
金の液滴５を生じる。
を示す。（ａ）はSi基板１上にAuの薄膜を島状に形成し
た断面図である。ここでAuのドット２の直径をＤとす
る。この基板をAuとSiの共晶点以上に水素雰囲気中で加
熱すると図２（ｂ）に示すようにAuのドットはSi基板と
接している部分のSi基板と相互に融解し合ってAu−Si合
金の液滴５を生じる。
【０００９】この時、Au−Si合金液滴はAuドットの半径
Ｄの大きさを保持してSi基板上に濡れ広がるのではな
く、重力と表面張力によりその体積に見合う大きさと形
状の液滴を生じる。このAu−Si合金が凝集した液滴を形
成する際、図２（ｂ’）に示すように液滴中に不純物４
を取り込んでしまう場合がある。
Ｄの大きさを保持してSi基板上に濡れ広がるのではな
く、重力と表面張力によりその体積に見合う大きさと形
状の液滴を生じる。このAu−Si合金が凝集した液滴を形
成する際、図２（ｂ’）に示すように液滴中に不純物４
を取り込んでしまう場合がある。
【００１０】この状態で、例えば四塩化珪素と水素の混
合ガスを導入するとAu−Si合金液滴表面は他の固体表面
よりも還元反応の効率が著しく高く、Au−Si合金液滴中
にSiが取り込まれ液滴中のSiは過飽和状態になる。その
結果図２（ｃ）−（ｄ）に示すようにAu−Si合金液滴と
接するSi基板表面にSiが析出しAu−Si合金液滴の下にテ
ーパー状に固体Siが形成される。さらにSiの析出が進行
すると、図２（ｅ）に示すようにテーパー状部分の形成
は終端しAu−Si合金液滴はほぼ半球状の形状になり柱状
のSiを析出し続ける。
合ガスを導入するとAu−Si合金液滴表面は他の固体表面
よりも還元反応の効率が著しく高く、Au−Si合金液滴中
にSiが取り込まれ液滴中のSiは過飽和状態になる。その
結果図２（ｃ）−（ｄ）に示すようにAu−Si合金液滴と
接するSi基板表面にSiが析出しAu−Si合金液滴の下にテ
ーパー状に固体Siが形成される。さらにSiの析出が進行
すると、図２（ｅ）に示すようにテーパー状部分の形成
は終端しAu−Si合金液滴はほぼ半球状の形状になり柱状
のSiを析出し続ける。
【００１１】ところで、前述したキンクやブランチは多
数形成されたテーパー状のSi部に図２（ｅ’）に示すよ
うに生じる。また、これらはランダムに生じる。この理
由を以下に述べる。ＶＬＳ成長におけるテーパー部、柱
状といった形態の変化は図３に示すように気相、液相お
よび固相間の表面張力の釣合によって支配されている。
表面張力は気相組成、温度、圧力、液相組成、固相組成
および固相が単結晶ならばその面方位により異なる。し
たがって、図３（ａ）、（ｃ）のはそれぞれの状態下で
表面張力は釣り合っているが、 図３（ｂ）に示すテーパー部の形成段階は不釣り合い の状態に置かれ、結果としてAu−Si合金液滴は非常に不
安定な状態下に曝されている。この時不純物を取り込ん
だAu-Si 合金がテーパー部の形成段階から作用しキンク
やブランチを生じる。
数形成されたテーパー状のSi部に図２（ｅ’）に示すよ
うに生じる。また、これらはランダムに生じる。この理
由を以下に述べる。ＶＬＳ成長におけるテーパー部、柱
状といった形態の変化は図３に示すように気相、液相お
よび固相間の表面張力の釣合によって支配されている。
表面張力は気相組成、温度、圧力、液相組成、固相組成
および固相が単結晶ならばその面方位により異なる。し
たがって、図３（ａ）、（ｃ）のはそれぞれの状態下で
表面張力は釣り合っているが、 図３（ｂ）に示すテーパー部の形成段階は不釣り合い の状態に置かれ、結果としてAu−Si合金液滴は非常に不
安定な状態下に曝されている。この時不純物を取り込ん
だAu-Si 合金がテーパー部の形成段階から作用しキンク
やブランチを生じる。
【００１２】本発明では、アンモニア、過酸化水素及び
水を含む水溶液で少なくとも処理した単結晶基板上に形
成せしめたことを特徴とする、ブランチ及びキンクが殆
んどない、ほぼ直立した針状単結晶体が得られ、又前記
のキンクやブランチを無くすために、（Ａ）アンモニ
ア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少なくとも処理し
た単結晶基板上の所望の位置に、（ａ）前記単結晶と合
金を形成する金属層又は前記単結晶よりも融点の低い金
属層のパターン部を形成した（以下（Ａ）の工程をＡ工
程と略す）後、又は（ｂ）Ａ工程後に、単結晶基板上を
前記水溶液で少なくとも処理した後、（Ｂ）前記単結晶
を形成する元素を含む原料ガス雰囲気内で、前記パター
ン部の金属層により形成される液滴内に、前記単結晶を
構成する元素をとり込み前記単結晶基板上に形成させる
針状単結晶体の製造方法が用いられる。又、本発明の前
記製造法において、単結晶基板上の所望の位置に、金属
層のパターン部を形成した後、前記パターン部を周囲よ
り凸状に加工した後、前記単結晶を形成する元素を含む
原料ガス雰囲気内で、前記パターン部の金属層により形
成される液滴内に、前記単結晶を構成する元素をとり込
み前記単結晶基板上に針状単結晶体を形成させる製造方
法が好ましい。
水を含む水溶液で少なくとも処理した単結晶基板上に形
成せしめたことを特徴とする、ブランチ及びキンクが殆
んどない、ほぼ直立した針状単結晶体が得られ、又前記
のキンクやブランチを無くすために、（Ａ）アンモニ
ア、過酸化水素及び水を含む水溶液で少なくとも処理し
た単結晶基板上の所望の位置に、（ａ）前記単結晶と合
金を形成する金属層又は前記単結晶よりも融点の低い金
属層のパターン部を形成した（以下（Ａ）の工程をＡ工
程と略す）後、又は（ｂ）Ａ工程後に、単結晶基板上を
前記水溶液で少なくとも処理した後、（Ｂ）前記単結晶
を形成する元素を含む原料ガス雰囲気内で、前記パター
ン部の金属層により形成される液滴内に、前記単結晶を
構成する元素をとり込み前記単結晶基板上に形成させる
針状単結晶体の製造方法が用いられる。又、本発明の前
記製造法において、単結晶基板上の所望の位置に、金属
層のパターン部を形成した後、前記パターン部を周囲よ
り凸状に加工した後、前記単結晶を形成する元素を含む
原料ガス雰囲気内で、前記パターン部の金属層により形
成される液滴内に、前記単結晶を構成する元素をとり込
み前記単結晶基板上に針状単結晶体を形成させる製造方
法が好ましい。
【００１３】
実施例１ ＜１１１＞方位のシリコン単結晶基板を、アセトン中で
５分間超音波洗浄した後、９８％硫酸（硫酸含量、９８
ｗｔ％）３０００ｍｌ，３０％過酸化水素水（過酸化水
素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌを混合し、７５℃に
保った水溶液に１０分間浸漬処理し、超純粋で洗浄し
た。その後、希フッ酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ
％）で処理後、超純粋で洗浄した。次に、３０％過酸化
水素水（過酸化水素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌ、
２５％アンモニア水（アンモニア含量、２５ｗｔ％）１
０００ｍｌ及び超純水５０００ｍｌを個々に７５℃に加
熱し混合した水溶液（以下処理液Ａと略す）中に１０分
間浸積処理し、洗浄した。更に超純水で洗浄し、希フッ
酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水
で洗浄し、乾燥させる。その後フォトリソグラフ法、エ
ッチング法およびメッキなどの方法で多数のAuドットを
形成する。形成したAuドットは、直径が30μｍで厚みが
2μｍであり、Auドット間距離は50μｍピッチである。
このAuのドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形
成される。このAuドットをマスクとして基板上のSi単結
晶薄膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。こ
の時異方性を有するエッチング法を採用し、エッチング
によるアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結
果、凸状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍで
あった。その後、前記処理液Ａ中に１０分間浸積処理
し、洗浄した。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液
（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄
し、乾燥させた。
５分間超音波洗浄した後、９８％硫酸（硫酸含量、９８
ｗｔ％）３０００ｍｌ，３０％過酸化水素水（過酸化水
素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌを混合し、７５℃に
保った水溶液に１０分間浸漬処理し、超純粋で洗浄し
た。その後、希フッ酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ
％）で処理後、超純粋で洗浄した。次に、３０％過酸化
水素水（過酸化水素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌ、
２５％アンモニア水（アンモニア含量、２５ｗｔ％）１
０００ｍｌ及び超純水５０００ｍｌを個々に７５℃に加
熱し混合した水溶液（以下処理液Ａと略す）中に１０分
間浸積処理し、洗浄した。更に超純水で洗浄し、希フッ
酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水
で洗浄し、乾燥させる。その後フォトリソグラフ法、エ
ッチング法およびメッキなどの方法で多数のAuドットを
形成する。形成したAuドットは、直径が30μｍで厚みが
2μｍであり、Auドット間距離は50μｍピッチである。
このAuのドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形
成される。このAuドットをマスクとして基板上のSi単結
晶薄膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。こ
の時異方性を有するエッチング法を採用し、エッチング
によるアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結
果、凸状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍで
あった。その後、前記処理液Ａ中に１０分間浸積処理
し、洗浄した。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液
（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄
し、乾燥させた。
【００１４】このように多数のAuをパターン化した基板
を反応管内で加熱し、四塩化珪素と水素の混合ガスを流
すと個々のAuドットの位置に針状結晶が形成される。こ
のようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立し
直径が約16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また、初めに形成した個々のAuドットの位
置に対し、得られた針状結晶の位置は正確に同一の位置
であり、キンク、ブランチおよび隣接するAu−Siの接触
は認められなかった。尚、本実施例においてSi基板上の
所望の位置に多数針状結晶を形成させたものは、多数有
する電気回路あるいは半導体素子と外部の配線基板、多
数有する電気回路あるいは半導体素子を電気的に接続す
る際の端子及びその他電子デバイスとして利用できる。
を反応管内で加熱し、四塩化珪素と水素の混合ガスを流
すと個々のAuドットの位置に針状結晶が形成される。こ
のようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立し
直径が約16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また、初めに形成した個々のAuドットの位
置に対し、得られた針状結晶の位置は正確に同一の位置
であり、キンク、ブランチおよび隣接するAu−Siの接触
は認められなかった。尚、本実施例においてSi基板上の
所望の位置に多数針状結晶を形成させたものは、多数有
する電気回路あるいは半導体素子と外部の配線基板、多
数有する電気回路あるいは半導体素子を電気的に接続す
る際の端子及びその他電子デバイスとして利用できる。
【００１５】実施例２ ＜１１１＞方位のシリコン単結晶基板をアセトン中で５
分間超音波洗浄した後、３０％過酸化水素水（過酸化水
素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌ、２５％アンモニア
水（アンモニア含量、２５ｗｔ％）１０００ｍｌ及び超
純水８０００ｍｌを混合した水溶液（以下処理液Ｂと略
す）中に浸積し、室温で１０分間超音波処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。その後フォトリソグラフ法、エッチング法およびメ
ッキなどの方法で多数のAuドットを形成する。形成した
Auドットの直径は30μｍで厚みは 2μｍであって、Auド
ット間距離は50μｍピッチである。このAuのドットの位
置に後で述べる工程で針状結晶が形成される。このAuド
ットをマスクとして基板のSi単結晶薄膜を10μｍの深さ
にエッチングにより除去した。この時異方性を有するエ
ッチング法を採用し、エッチングによるアンダーカット
を約 7μｍに制御した。その結果、凸状部として残った
Ｓｉの上端面の直径は16μｍであった。
分間超音波洗浄した後、３０％過酸化水素水（過酸化水
素含量、３０ｗｔ％）１０００ｍｌ、２５％アンモニア
水（アンモニア含量、２５ｗｔ％）１０００ｍｌ及び超
純水８０００ｍｌを混合した水溶液（以下処理液Ｂと略
す）中に浸積し、室温で１０分間超音波処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。その後フォトリソグラフ法、エッチング法およびメ
ッキなどの方法で多数のAuドットを形成する。形成した
Auドットの直径は30μｍで厚みは 2μｍであって、Auド
ット間距離は50μｍピッチである。このAuのドットの位
置に後で述べる工程で針状結晶が形成される。このAuド
ットをマスクとして基板のSi単結晶薄膜を10μｍの深さ
にエッチングにより除去した。この時異方性を有するエ
ッチング法を採用し、エッチングによるアンダーカット
を約 7μｍに制御した。その結果、凸状部として残った
Ｓｉの上端面の直径は16μｍであった。
【００１６】このように多数のAuをパターン化した基板
を反応管内で加熱し、四塩化珪素と水素の混合ガスを流
すと個々のAuドットの位置に針状結晶が形成される。こ
のようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立し
直径が約16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また、初めに形成した個々のAuドットの位
置に対し、得られた針状結晶の位置は正確に同一の位置
であり、キンク、ブランチおよび隣接するAu−Siの接触
は認められなかった。尚、本実施例においてSi基板上の
所望の位置に多数針状結晶を形成させたものは、多数有
する電気回路あるいは半導体素子と外部の配線基板、多
数有する電気回路あるいは半導体素子を電気的に接続す
る際の端子及びその他電子デバイスとして利用できる。
を反応管内で加熱し、四塩化珪素と水素の混合ガスを流
すと個々のAuドットの位置に針状結晶が形成される。こ
のようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立し
直径が約16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また、初めに形成した個々のAuドットの位
置に対し、得られた針状結晶の位置は正確に同一の位置
であり、キンク、ブランチおよび隣接するAu−Siの接触
は認められなかった。尚、本実施例においてSi基板上の
所望の位置に多数針状結晶を形成させたものは、多数有
する電気回路あるいは半導体素子と外部の配線基板、多
数有する電気回路あるいは半導体素子を電気的に接続す
る際の端子及びその他電子デバイスとして利用できる。
【００１７】実施例３ ウェハ張り合わせ法により、SiO2層（絶縁層）を有する
＜１１１＞方位シリコンのＳＯＩ基板を作製する。この
ＳＯＩ基板の上部のシリコン層を機械研磨、エッチング
法などの方法で厚さ10μｍを残し除去する。＜１１１＞
方位のシリコン単結晶基板をアセトン中で５分間超音波
洗浄した後、処理液Ａ中で１０分間浸積処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。この基板上にフォトリソグラフ法、エッチング法お
よびメッキ法などの方法でAuドットを形成した。形成し
たAuドットの直径は30μｍで厚さは 2μｍである。この
Auドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形成され
る。このAuのドットをマスクとして基板上のSi単結晶薄
膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。この時
異方性を有するエッチング法を採用し、エッチングによ
るアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結果、凸
状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍであっ
た。その後、処理液Ａ中で１０分間浸積処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。
＜１１１＞方位シリコンのＳＯＩ基板を作製する。この
ＳＯＩ基板の上部のシリコン層を機械研磨、エッチング
法などの方法で厚さ10μｍを残し除去する。＜１１１＞
方位のシリコン単結晶基板をアセトン中で５分間超音波
洗浄した後、処理液Ａ中で１０分間浸積処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。この基板上にフォトリソグラフ法、エッチング法お
よびメッキ法などの方法でAuドットを形成した。形成し
たAuドットの直径は30μｍで厚さは 2μｍである。この
Auドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形成され
る。このAuのドットをマスクとして基板上のSi単結晶薄
膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。この時
異方性を有するエッチング法を採用し、エッチングによ
るアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結果、凸
状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍであっ
た。その後、処理液Ａ中で１０分間浸積処理し、洗浄し
た。更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含
量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させ
た。
【００１８】このようにAuをパターン化したＳＯＩ基板
を反応管内で950 ℃に加熱し、四塩化珪素と水素の混合
ガスを流すと金ドットの位置に針状結晶が形成される。
このようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立
し直径が16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また初めに形成した金ドットの位置に対
し、得られた柱状結晶の位置は正確に同一の位置であ
り、キンクやブランチは認められなかった。尚、本実施
例においてパターン化したＳＯＩ基板の所望の位置に針
状結晶を形成させたものは、多数有する電気回路あるい
は半導体素子と外部の配線基板、多数有する電気回路あ
るいは半導体素子を電気的に接続する際の端子及びその
他電子デバイスとして利用できる。
を反応管内で950 ℃に加熱し、四塩化珪素と水素の混合
ガスを流すと金ドットの位置に針状結晶が形成される。
このようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立
し直径が16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また初めに形成した金ドットの位置に対
し、得られた柱状結晶の位置は正確に同一の位置であ
り、キンクやブランチは認められなかった。尚、本実施
例においてパターン化したＳＯＩ基板の所望の位置に針
状結晶を形成させたものは、多数有する電気回路あるい
は半導体素子と外部の配線基板、多数有する電気回路あ
るいは半導体素子を電気的に接続する際の端子及びその
他電子デバイスとして利用できる。
【００１９】実施例４ ウェハ張り合わせ法により、SiO2層（絶縁層）を有する
＜１１１＞方位シリコンのＳＯＩ基板を作製する。この
ＳＯＩ基板の上部のシリコン層を機械研磨、エッチング
法などの方法で厚さ10μｍを残し除去する。＜１１１＞
方位のシリコン単結晶基板をアセトン中で５分間超音波
洗浄した後、処理液Ｂ中に浸漬して、室温で１０分間超
音波処理（９５０ＫHz、３Ｗ／ｃｍ2 ）し、洗浄した。
更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含量、１
０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させる。こ
の基板上にフォトリソグラフ法、エッチング法およびメ
ッキなどチング法などの方法でAuドットを形成する。形
成したAuドットの直径は30μｍで厚さは 2μｍである。
このAuドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形成
される。この金のドットをマスクとして基板上のSi単結
晶薄膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。こ
の時異方性を有するエッチング法を採用し、エッチング
によるアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結
果、凸状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍで
あった。その後、処理液Ｂ中に浸積して室温で１０分間
超音波処理し、洗浄した。更に超純水で洗浄後、希フッ
酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水
で洗浄し、乾燥させた。
＜１１１＞方位シリコンのＳＯＩ基板を作製する。この
ＳＯＩ基板の上部のシリコン層を機械研磨、エッチング
法などの方法で厚さ10μｍを残し除去する。＜１１１＞
方位のシリコン単結晶基板をアセトン中で５分間超音波
洗浄した後、処理液Ｂ中に浸漬して、室温で１０分間超
音波処理（９５０ＫHz、３Ｗ／ｃｍ2 ）し、洗浄した。
更に超純水で洗浄後、希フッ酸水溶液（フッ酸含量、１
０ｗｔ％）で処理後、超純水で洗浄し、乾燥させる。こ
の基板上にフォトリソグラフ法、エッチング法およびメ
ッキなどチング法などの方法でAuドットを形成する。形
成したAuドットの直径は30μｍで厚さは 2μｍである。
このAuドットの位置に後で述べる工程で針状結晶が形成
される。この金のドットをマスクとして基板上のSi単結
晶薄膜を10μｍの深さにエッチングにより除去した。こ
の時異方性を有するエッチング法を採用し、エッチング
によるアンダーカットを約 7μｍに制御した。その結
果、凸状部として残ったＳｉの上端面の直径は16μｍで
あった。その後、処理液Ｂ中に浸積して室温で１０分間
超音波処理し、洗浄した。更に超純水で洗浄後、希フッ
酸水溶液（フッ酸含量、１０ｗｔ％）で処理後、超純水
で洗浄し、乾燥させた。
【００２０】このようにAuをパターン化したＳＯＩ基板
を反応管内で950 ℃に加熱し、四塩化珪素と水素の混合
ガスを流すとAuドットの位置に針状結晶が形成される。
このようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立
し直径が16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また初めに形成したAuドットの位置に対
し、得られた柱状結晶の位置は正確に同一の位置であ
り、キンクやブランチは認められなかった。尚、本実施
例においてパターン化したＳＯＩ基板の所望の位置に針
状結晶を形成させたものは、多数有する電気回路あるい
は半導体素子と外部の配線基板、多数有する電気回路あ
るいは半導体素子を電気的に接続する際の端子及びその
他電子デバイスとして利用できる。
を反応管内で950 ℃に加熱し、四塩化珪素と水素の混合
ガスを流すとAuドットの位置に針状結晶が形成される。
このようにして得られた針状結晶は、基板上にほぼ直立
し直径が16μｍで、その周辺に微細な針状結晶の随伴は
認められず、また初めに形成したAuドットの位置に対
し、得られた柱状結晶の位置は正確に同一の位置であ
り、キンクやブランチは認められなかった。尚、本実施
例においてパターン化したＳＯＩ基板の所望の位置に針
状結晶を形成させたものは、多数有する電気回路あるい
は半導体素子と外部の配線基板、多数有する電気回路あ
るいは半導体素子を電気的に接続する際の端子及びその
他電子デバイスとして利用できる。
【００２１】比較例１ 実施例１において、Auドット形成前後において、処理液
Ａによる処理を行わない以外は同様におこなった。キン
クやブランチが多数発生し、隣接するAu−Siの接触が認
められ、実用的でなかった。
Ａによる処理を行わない以外は同様におこなった。キン
クやブランチが多数発生し、隣接するAu−Siの接触が認
められ、実用的でなかった。
【００２２】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば単結晶基
板上に、キンク及びブランチの無い単結晶体を形成させ
ることができる。該単結晶体は、たとえば高精度の電子
顕微鏡や電子露光装置などに有用な高品質の微小真空デ
バイス、電気回路および半導体素子テスト用プローブカ
ード及びその他電子デバイス、或いは走査プローブ顕微
鏡のプローブとして使用できる単結晶体である。
板上に、キンク及びブランチの無い単結晶体を形成させ
ることができる。該単結晶体は、たとえば高精度の電子
顕微鏡や電子露光装置などに有用な高品質の微小真空デ
バイス、電気回路および半導体素子テスト用プローブカ
ード及びその他電子デバイス、或いは走査プローブ顕微
鏡のプローブとして使用できる単結晶体である。
【図１】従来のＶＬＳ成長法の工程を示す図である。
【図２】従来のＶＬＳ成長法における単結晶の形成過程
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の原理の説明図である。
１ 単結晶基板 ２ Auドット ３ 針状単結晶 ４ 不純物 ５ Au−Si合金液滴 ６ キンク（折れ曲がり） ７ ブランチ（枝分かれ） ８ 気相−液相界面の表面張力 ９ 気相−固相界面の表面張力 10 液相−固相界面の表面張力
Claims (2)
- 【請求項１】 アンモニア、過酸化水素及び水を含む水
溶液で少なくとも処理した単結晶基板上に形成せしめた
ことを特徴とする、ブランチ及びキンクが殆んどない、
ほぼ直立した針状単結晶体。 - 【請求項２】 （Ａ）アンモニア、過酸化水素及び水を
含む水溶液で少なくとも処理した単結晶基板上の所望の
位置に、（ａ）前記単結晶と合金を形成する金属層又は
前記単結晶よりも融点の低い金属層のパターン部を形成
した（以下（Ａ）の工程をＡ工程と略す）後、又は
（ｂ）Ａ工程実施後に、単結晶基板上を前記水溶液で処
理した後、（Ｂ）前記単結晶を形成する元素を含む原料
ガス雰囲気内で、前記パターン部の金属層により形成さ
れる液滴内に、前記単結晶を構成する元素をとり込み前
記単結晶基板上に形成させることを特徴とする針状単結
晶体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291937A JPH07144999A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 針状単結晶体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291937A JPH07144999A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 針状単結晶体及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07144999A true JPH07144999A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=17775391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291937A Pending JPH07144999A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 針状単結晶体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07144999A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010004073A (ja) * | 2009-09-29 | 2010-01-07 | Tadahiro Omi | 炭化珪素製品、その製造方法、及び、炭化珪素製品の洗浄方法 |
| JP2010167560A (ja) * | 2001-03-30 | 2010-08-05 | Regents Of The Univ Of California | ナノ構造及びナノワイヤーの組立方法並びにそれらから組立てられた装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5291374A (en) * | 1976-01-27 | 1977-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | Three phase crystal grown method |
| JPS5787144A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof |
| JPH0574751A (ja) * | 1991-09-17 | 1993-03-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH05198636A (ja) * | 1992-01-21 | 1993-08-06 | Toshiba Corp | 回路測定用端子およびその製造方法 |
| JPH05215774A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路測定用端子およびその製造方法 |
| JPH05217981A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-27 | Canon Inc | 半導体部材および半導体装置 |
| JPH05218156A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路測定用端子およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP5291937A patent/JPH07144999A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5291374A (en) * | 1976-01-27 | 1977-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | Three phase crystal grown method |
| JPS5787144A (en) * | 1980-11-19 | 1982-05-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof |
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| JPH05217981A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-27 | Canon Inc | 半導体部材および半導体装置 |
| JPH05215774A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路測定用端子およびその製造方法 |
| JPH05218156A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路測定用端子およびその製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010167560A (ja) * | 2001-03-30 | 2010-08-05 | Regents Of The Univ Of California | ナノ構造及びナノワイヤーの組立方法並びにそれらから組立てられた装置 |
| US7834264B2 (en) | 2001-03-30 | 2010-11-16 | The Regents Of The University Of California | Methods of fabricating nanostructures and nanowires and devices fabricated therefrom |
| US9881999B2 (en) | 2001-03-30 | 2018-01-30 | The Regents Of The University Of California | Methods of fabricating nanostructures and nanowires and devices fabricated therefrom |
| JP2010004073A (ja) * | 2009-09-29 | 2010-01-07 | Tadahiro Omi | 炭化珪素製品、その製造方法、及び、炭化珪素製品の洗浄方法 |
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