JPS5841422B2 - 光吸収基体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽エネルギー吸収用に有用な光吸収材料に係
る。

太陽光から導かれるエネルギーを集めることは、魅力あ
る問題である。

太陽エネルギー利用に考えられる一つの方法は、太陽光
吸収率に用いられる黒色材料である吸収材により、太陽
エネルギーを吸収することを通して、熱を発生させるこ
とである。

集成体は典型的な場合、効率のよい熱伝導体である基板
上に、吸収材料を堆積させることにより製作される。

太陽エネルギーは光学系により、吸収体上に向けられる
。

吸収により生じた熱は、基板を通して伝わり、熱交換媒
体で変換されるか、あるいは直接用いられる。

各種の材料が太陽吸収体として提案されてきた。

（シー・エム−ランバート（Ｃ，Ｍ、 Ｌａｍｂｅｒｔ
）、ソラー・エナジー・マテリアルズ（ＳｏｌａｒＥｎ
ｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ） 、 １．３１９（１９
７９）、参照）。

これらの吸収材の例は、電解メッキされた黒色クロム（
クロムと酸化クロムの複雑な混合物）、蒸着された白金
−酸化アルミニウム混合物及び樹脂状タングステン材料
である。

（ソラー・エナジー（ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ）、 １
７． １１９（１９７５）、ソラー・エナジー・マテリ
アルズ（Ｓ ｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓ
）、 １． １０５ （１９７５）、及びアプライド・
フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｊ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２６，５５７（１９７５）に
それぞれ述べられている。

）これらの例としてあげた材料のそれぞれは望ましい特
性をもつが、それぞれまた何らかの限界をもつ。

太陽集光器（太陽光の焦点を吸収材上に集める）を用い
ることが、熱生成の効率を増しかつ化学反応に直接用い
るためのより高温を得るために考えられてきた。

３００℃以下では、クロム混合物及び樹脂状タングステ
ンは、典型的な場合有用である。

しかし、高温では両方の材料とも劣化する。クロム／酸
化クロム組成は３００℃以上の温度により分解する。

タングステン材料は３００℃以上の不活性雰囲気中では
安定であるが、空気のような酸化媒体が存在すると、こ
れらの温度でも著しく劣化する。

従って、はとんどのより新しい吸収材料は１サンの太陽
エネルギー吸収の場合有用であることがわかるが、太陽
集光器を用いた時に経験する温度に対応するより高密度
の太陽エネルギーにかいて、それらは重要な問題を呈す
る。

白金／酸化アルミニウム組成はより良好な安定性を示す
が、一般に約５００℃以上では有用ではない。

太陽集光器に伴う問題のほかに、先に述べた材料を含む
多くの吸収材料は、許容しうる効率を有するが、吸収し
たエネルギーの本質的な部分を再放射する問題がある。

この再放射は太陽光変換効率を低下させる原因となる。

加えて、蒸着した白金／酸化アルミニウム混合物のよう
な現在得られる材料は、高価で太陽エネルギーが経済的
であるような応用を、著しく制約している。

低熱放射率（熱赤外すなわち２μｍより長い波長で、再
放射が低い）で８５パーセントに上る太陽光吸収率を有
する材料が作られた。

これらの材料は所望の吸収を生ずるための、特定のチャ
ネル構造に依存する。

このチャネル構造は０．４μｍ程度又はそれより深い深
さと本質的に垂直な壁を有する穴の生成を含む。

一般に、所望のチャネル構造を生成するための好捷しい
製作プロセスは、非等方性エツチングとともに特別に設
計されたエッチマスクの形成を必要とする。

好ましい実施例に釦いて、本発明の材料はスパッタ基板
すなわちスパッタリングを受けるアルミニウムのような
材料を含む基体上に、試料材料を置き、基板からスパッ
タされた材料と低融点化合物を形成し、かつ試料材料を
非等方的にエッチするエッチャントガスを導入すること
により作られる。

たとえば、試料材料がシリコンの場合、適当なガスはＣ
Ｃｌ２Ｆ２で、適当な基板はアルミニウムである。

Ｇ ａ Ａ ｓ ｓＧｅ又はシリコンのような半導体試
料を用い、約０．２μｍないし２．０μｍの太陽光範囲
中で高い吸収率を有し、約２．０μｍより長い波長であ
る熱赤外領域で高い反射率を有する材料が作られた。

半導体級の高品質材料は必要でないから、これらの材料
は比較的安い。

金属のような材料からも高吸収組成を作ることが可能で
ある。

しかし、これらの材料は赤外領域の放射が著しいので、
非常に有用ではあるが、一般に対応する半導体材料はど
効率はよくない。

本発明の高吸収率材料は、吸収材料中に特装の構造を生
成することから得られる。

この構造はチャネル材料、すなわち材料の表面と交差す
る空孔を含む材料を含む。

空孔はたとえば、１）結合していないアレイ又は２）網
状構造又は３）２つの組合せを形成するような配置をと
ったもので、局在した領域すなわち一辺が１０μｍで規
定された任意の領域中の空孔の壁は、相互に平行である
が、壁の平均方向から２０度以下、好１しくは１０度以
下である。

この場合、壁の方向は空孔壁の中間点に引いた仮想の接
点により、決められる。

局在した領域中の壁上の中間点を決定するため、平均化
操作を用いる。

（この操作は各局在領域毎に、別々に行われる。

）第１に、第２図中の空孔出現部８で材料の表面と交差
し、かつチャネル部１０下の材料領域とも交差するよう
に、面が引かれる。

この交差によって、曲線１１が決る。

この曲線に対する最小二乗曲線１３が、次に引かれる。

この操作は多数の最小二乗曲線が生じる１で、異なる交
差平面に対してくり返される。

局在領域中のこの一連の線に対する最小二乗面が、次に
探知される。

（明らかに、この最小二乗プロヤスに用いる線の数が多
ければ多いほどあわせはより綿密になる。

しかし、一般に１０ないし２０本の線で、実験誤差内の
精度が得られる。

）このように決められた平面が空孔の壁を切る点は、角
度測定のための中間点である。

比較的平坦な材料の場合、このプロセスはやっかいであ
ることがわかるであろう。

しかし、本発明は１れ荒れた表面の存在も対象とし、球
又は管のような曲面も含１れるがその場合方向及び距離
の概念はより複雑で、あい１いさを避けるためにこのプ
ロセスが必要である。

ある種の空孔壁に釦ける角度の必要条件からのある程度
のずれは、材料の吸収特性に本質的に影響を与えること
なく、明らかに許容できる。

一般に、与えられた局在した領域内で所望の壁の方向が
満されていれば、本発明の目的には十分である。

すなわち、壁の方向は壁の長さの少くとも７５パ一セン
ト以上に渡り、２０度以内であればよい。

壁の長さとは、壁に沿った規定された中間的を結ぶこと
により生ずる線に沿った距離である。

（空孔の無秩序な形態が望ましいが、対称な形態も除外
されない。

）独立１−たアレイ、網状構造及び組合せの一般的な形
状の例が、それぞれ第１、第２及び第３図に示されてい
る。

吸収に影響を与える本質的な要因は、吸収材料／雰囲気
界面にかげる屈折率の大きな変化である。

この大きな屈折率変化により生じた反射による損失を軽
減するため、この屈折率変化の大きさを減少させるチャ
ネルが用いられる。

屈折率変化のこの減少は、入射光の波長より小さな断面
寸法を有するチャネルで、最も有利に実現される。

（入射光はそれぞれが異なる強度の複数の波長から成る
ことを理解すべきである。

本発明の目的のためには、このスペクトルの波長は入射
光の全強度の少くとも０．１パーセントを構成する最も
短波長の光と考えられる。

１０倍１で断面寸法の大きなものもなか吸収を減少させ
るから除外されない。

たとえば、太陽光（エアマス２）の場合、最も有利なチ
ャネルの寸法は０．３μｍ以下であるが、３μｍ以下、
好１しくは１μｍ以下のチャネル寸法も吸収を増し、本
発明の考慮内にある。

もしチャネル寸法の条件が満されるならば、入ってくる
放射は雰囲気／吸収材料界面に釦ける平均の屈折率に合
い、それはチャネルが存在しない場合に経験するであろ
うものより小さい。

（金属と半導体のような材料の屈折率は異なることを認
識すべきである。

従って、これら材料の場合の最適のチャネル断面積及び
深さは、幾分具なる。

しかし、与えられた範囲内のチャネルは優れた結果を生
じ、与えられた材料に対する最善の値を決定するため、
制御された試料が用いられる。

）本発明の目的のためのチャネル断面寸法すなわちチャ
ネル寸法は、最小二乗面に沿ってランダムに線を引くこ
とにより得られる寸法である。

最小二乗面は、各空孔を横切るこの線に沿った距離を測
り、これら空孔の平均値を計算することにより、局在領
域中の空孔の壁上の中間点を決定する。

チャネルの深さ及びチャネルの密度がまた平均屈折率差
従って反射率の大きさに、著しい影響を与える。

平均チャネル深さは入射放射の波長とほぼ同等かあるい
はそれより深くすべきである。

０．４μｍ好１しくは０．８μｍより深い一般的なチャ
ネルが望ましい。

しかし、５μｍより深いチャネルは、除外されないが、
構造的な不安定性が起るため、一般的に有利である。

（空孔深さは中間点を規定する局在領域中の平面に垂直
に測定した、空孔底部及び空孔開口間の垂直方向の距離
である。

）実効的な屈折率差がより小さく、従って反射光量が対
応して小さくなるように、高密度のチャネルを有するこ
とも有利である。

一般に、チャネル密度すなわち平均深さ１で測定したチ
ャネル領域の全体積中の空孔体積の割合が、２０パーセ
ントないし８０パーセントの範囲のものが用いられる。

（チャネル密度はチャネル領域の体積割合として与えら
れる。

その理由は、材料の一部のみがチャネルになった材料を
作ることが可能だからであも）もしチャネル密度があ捷
り大きくなると、与えられた領域中の材料の量が、好１
しくないほど少〈なり、従って光の吸収に不可欠な材料
の量が、著しく減少する。

この理由により、８０パーセントより大きなチャネル密
度も通常型１しくない。

工ないし２μｍの範囲に光吸収端を有する半導体材料を
用いることが望ｌしい。

（光吸収端とは、吸収に鋭い変化が起る波長である。

）結晶半導体材料の場合、これは１．２ないし０．６ｅ
Ｖの範囲の禁制帯を有する半導体に対応する。

これらの半導体材料は、赤外放射に対して比較的低吸収
断面積を有すると有利である。

従って、赤外放射の放出も対応して低い。

しかし、禁制］帯より大きなエネルギーを有する光は、
効率よく吸収される。

半導体材料中の各種の減衰プロセスを通して、吸収され
たエネルギーは材料中に熱をもたらす半導体材料中の状
態に、変換される。

好ましい実施例にかげる半導体材料中の赤外放射の吸収
は低いため、これら周波数での光の放出は同様に低く、
従って赤外光の放出により熱は放散されない。

そのため、半導体材料は効率良く光を吸収し、この光を
効率良く熱エネルギーに変えるが、この熱エネルギーを
再放出赤外光の形で放出することはない。

吸収の量はまた、吸収材料の厚さに依存する。

一般に、適当な禁制帯を有する半導体材料の場合、入射
紫外、可視及び近赤外光は、表面の１μｍ以内で吸収さ
れる。

その結果、この厚さより著しく大きな厚さは、本質的に
使用できる放射を増すことはなく、熱赤外放射の吸収（
従って放出）を増す。

従って、半導体材料の厚さを５μｍ以下に制限すると有
利である。

同様に、もし吸収材料用に裏面材料を用いるならば、そ
れはまた熱赤外放出に影響を与える。

たとえば、もし裏面が金属表面、特に高度に研磨された
金属表面を吸収材料に隣接６して有するならば、赤外光
は効率良く反射され、同様に再放射を効率良く防止する
。

そのため、裏面材料は再放射を通して熱損失に寄与する
ことはない。

シリコンは本発明の構造に対し、特に有利である。

この材料は豊富である。加えて、半導体級の材料は必要
なく、従って比較的安価な吸収体を製作することが可能
である。

先に述べたチャネルを有する時、高度な吸収を示す典型
的な他の半導体材料は、ＧａＡｓ及びＧｅである。

２μｍより長い吸収端を有する小禁制帯半導体材料及び
金属のような材料は、それらの厚さにかかわらず、赤外
光を容易に吸収する。

従って、赤外でのそれらの放射は渣た本質的である。

その結果、これらの材料は赤外光の本質的な再放出なし
に、容易に熱を発生するという利点はもっていない。

それにもかかわらず、上に述べたようなチャネルを有す
る金属又は小禁制帯半導体材料は、比較的高い吸収率を
示し、本発明の考慮内にある。

金属又は半導体類の外部に個別のスペクトルを有する材
料は、除外されない。

これら材料の個別吸収スペクトル内に入る光吸収は、可
能である。

これら材料中に生じるチャネルは、先に述べた寸法であ
るべきである。

本発明のチャネル材料は非等方性エツチングにより、有
利に生成される。

すなわち、表面に平行な除去速度の少くとも２倍の速さ
で、表面と垂直な方向に材料を除去し、かつこれらの速
度を少くとも０．４μｍ好１しくは０．８μｍの深さ１
で維持することができるエッチプロセスである。

（除去速度は本質的に平坦な制御用試料を用いて、決定
される。

各種材料に対する非等方性エラチャントノ概略について
は、エイチ・ダヴリュ・レーマン（Ｈ，Ｗ、 Ｌ ｅｈ
ｍ ａｎｎ ） 、及びアー／１／−ヴイドマー（Ｒ
，Ｗｉｄｍｅｒ） 、ジャーナル・オプ・バキュウムサ
イエンス・テクノロジー（Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｖａｃ
ｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、
１５ 、 ３１９． （１９７８）、に見出される。

）非等方性エツチング中、試料は材料に所望の空孔寸法
と密度を生じるパターンに、マスクされる。

試料全体の厚さが、エツチングプロセスで除去される訳
ではない。

好ましいエツチング工程に卦いて、エッチマスクはエツ
チングプロセス中その場で形成される。

これはたとえばスパッタリングを行うことのできる雰囲
気中でエツチングすることにより、実現される。

すなわち、この雰囲気は測定可能なスパッタ電界を生じ
るものである。

（スパッタ電界を決定する適当な方法については、ハン
ドブック・オブ・スイン・フィルム・テクノロジー（Ｈ
ａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｔ ｈｉｎ Ｆ ｉ ｌ ｍ
Ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ）、エル・アイマイセ＃ （
Ｌ、 １． Ｍａｉｓｓｅｌ）、及びアール・ブラング
（Ｒ，Ｇ ｌａｎｇ）、マグロ−・ヒ＃（ＭｃＧｒａｗ
Ｈｉｌｌ）、ニューヨーク（１９７０）３−１５頁参照
のこと）エッチすべき材料すなわち試料材料を大面積の
スパッタ可能な基板上又はその付近に置き、基板の少く
とも一部が露出されるようにする。

（スパッタ可能な基板というのは、選ばれた非等方性エ
ツチングプロセスとともに用いたとき、測定可能なスパ
ッタ電界を有する組成を意味する。

好ましい実施例にふ・いて、プラズマエツチングプロセ
ス中に導入される反応性ガスは、試料材料を非特方的に
エッチするように、かつ同時に基板材料とともに化合物
を形成するように選択される。

実際、好ましい実施例にふ・いて、一度プラズマｈ″−
起されると、試料上でエツチングが始り、同時にプラズ
マは基板表面からスパッタリングを起させる。

スパッタされる基板のある程度は、試料上に再堆積する
。

スパッタ可能な基板は再堆積した材料が、存在するガス
と反応し、低蒸気圧を有する組成を形成するように選択
される。

（あるいは、スパッタされる試料は気相で反応でき、試
料表面上に濃縮するか又はスパッタされる材料のみが、
雰囲気に対し不活性でありしかも所望の結果を生ずる適
当な特性を有するものである。

正確な手順は重要ではない。

）１０’Ｔｏｒｒ程度の低圧力が、マスク材料従って試
料表面上に蓄積させる組成の十分な特性を得るために必
要である。

組成は試料表面上にかた１す、反応性エツチングマスク
として働く、堆積したものは試料の一部のエツチングを
阻止し、チャネルが形成される。

考えられているマスク材料の例は、アルミニウム、マグ
ネシウム及びステンレス・スチールのような基板とＣＣ
Ｃ１２Ｆのような塩素を含むガスにより生じた塩素との
反応により生じた化合物である。

プラズマは試料材料上に所望のマスクを生成するような
条件下、すなわちスパッタリングを起すのに十分なエネ
ルギーをもった粒子を有する雰囲気中で起すべきである
。

一般に、０．２ないし２．５ワツト／ｃ戻ノ範囲のパフ
密度を用いて生じたプラズマが適当である。

エッチャントの圧力は試料中で非等方性エツチングを起
すのに十分でなければならない。

一般に、非等方性エッチャントとしては、２ないし４０
μｍＨ９の範囲の圧力が用いられる。

各エッチャント組成は実際にエツチングを起す物質を発
生する。

たとえば、ＣＣｌ２Ｆ２は塩素及びフッ素を発生し、こ
れらはシリコンをエッチする。

そのエッチャント組成のみ又は他の組成とともに組合せ
て用いることが可能である。

たとえば、プラズマを安定化するためにアルゴン又はヘ
リウムのような不活性ガスを加えること父は実際のエツ
チング物質の生成を増すため、材料を加えることが可能
である。

一般に、エツチング組成は全エッチャントの５ないし１
００パーセントにすべきである。

深さ及びチャネル寸法はエッチャント組成の圧力、パワ
密度及びエッチ時間を変えることにより、制御される。

与えられた材料中に所望のチャネル深さ及び断面寸法な
生成するのに必要な具体的な組合せは、制御用試料を用
いることにより決定される。

たとえば、アルミニウム基板及びシリコン試料を用いた
時、等比率の０２ ｓ Ａ ｒ及びＣＣｌ２Ｆ２から成
るエッチャントとともに、５ないし４゜μｍＨｒの範囲
の全ガス圧は、３０ナノメータ（３００オングストロー
ム）ないし２μｍの範囲のチャネル深さと、５０ナノメ
ータ（５００オングストローム）ないし５００ナノメー
タ（５０，００オングストローム）の範囲の断面寸法を
生ずる。

これらの圧力にわいて、安定なプラズマは、０．２Ｗ／
ｃａｔないし２．５ｗ７ｃ、、、の範囲のパワを用いて
維持できる。

適当なエツチングはエツチング組成、たとえばＣＣｌ２
Ｆ２のみを用いて起せるが、より速くかつより安定なプ
ラズマは、このエッチャントをＡｒのような不活性ガス
及び０２と組合せた時得られる。

好ましい実施例に釦いて、１：１０ないしに１の範囲の
比率でＣＣｌ２Ｆ２を含む酸素を用いることにより、非
等方性エツチングの程度を幾分増し、１：１０ないし１
：１の範囲の割合でＣＣｌ２Ｆ２にＡｒを加えると、Ｃ
Ｃ１２Ｆ ２が全ガス圧の少くとも８パーセントをなす
時、より安定なプラズマが発生することがわかった。

試料のその表面にかげる温度はまた、チャネル寸法に影
響を与える。

一般に、この温度をモニタすることはできない。

しかしながら、温度は調整できる。

たとえば、試料を絶縁するか熱放散すると、温度に影響
がある。

熱放散又は絶縁をＣＣｌ２Ｆ２／Ａｒ１０２混合物とと
もに用いると、同じプロセス条件下で、断面の場合前者
で約２００ナノメータ（２０００オングストローム）か
ら、後者で約４００ナノメータ（４０００オングストロ
ーム）から変えられた。

具体的な温度制御手段の効果は、制御された試料により
決定される。

好ましい実施例にふ・いて、支持基板上の薄膜はエッチ
ャントマスクのその場形成により処理される。

しかし、厚い試料たとえば２μｍ以上の厚さもまた、所
望のチャネルを生成するための処理に適している。

加えて、エツチング工程を始める前にマスクを堆積させ
ることにより、適当なマスクを生成させることが可能で
ある。

これはたとえばシリコン上に、鉛を２５℃ないし１００
℃の範囲の温度で、５０ナノメータ（５００オングスト
ローム）ないし１５０ナノメータ（１５００オングスト
ローム）の範囲の厚さに蒸着することにより行える。

以下の例は本発明内で高吸収材料を生成するのに用いら
れる適当なパラメータの例である。

例１ 局部的な平滑さが１０ナノメータ（１０オングストロー
ム）より微細に、片面が研磨された２、５４ｃ廓ｘ １
．２７ｃｍＸ０．０５１ｃｆｎ（１インチ×０．５イン
チｘｏ、０２０インチ）のシリコン基板を、高温の水／
清浄剤溶液中に浸すことにより、浄化した。

溶液は超音波で約１０分間かくはんした。次に、基板を
清浄溶液からとり出し、続いて高温の水中で洗い脱イオ
ン水で洗浄した。

次に、基板は脱イオン水中でリントのない泡そうし棒で
、こすり洗いした水を除くため、基板はイソプロピル・
アルコール蒸気を伴う気体脱脂剤で、処理した。

基板はイオン真空ポンプ容器中に置いた。

基板は多るつぼ３ＫＷ電子ビ一ム蒸発源上約１２．７ｃ
ｍ（５インチ）に置いた。

約１４０ナノメータ（１４００オングストローム）のタ
ングステン層が、約１ ／ ３ ｃｒＡのタングステン
片を含むるつぼにエネルギーを与えることにより、基板
上に堆積した。

堆積中の厚さは標準の石英結晶薄膜厚測定装置を用いて
、測定及びモニタされた。

タングステン堆積中、イオンポンプに加えチタン昇華ポ
ンプ及び液体窒素冷却パネルを用いることにより、１０
’Ｔｏｒｒ程度に維持された。

タングステンは１秒間当り約１．２ナノメータ（１２オ
ングストローム）の速度で堆積した。

タングステンの堆積に続き、約２．２μｍ厚のシリコン
層が、１秒当り約２ナノメータ（２０オングストローム
）の速度で、同様にして堆積された。

しかし、この場合薄膜の全厚は、蒸着間の少くとも３０
分の待ち時間で、３層に堆積された。

これは基板及び真空系部品の加熱を防止するために行わ
れた。

真空系中の圧力は、シリコン堆積巾約１×１０−８ない
し４ｘｌＯ−７Ｔｏｒｒに変化した。

約４０℃に冷却した後、シリコンで被覆した基板は、以
下のエツチングのため堆積システムから取り出した。

反応性イオンエツチングプロセスは通常のダイオードス
パッタリングシステムを用いて行った。

システムは光学的に高密度の水冷調節板を有する油拡散
ポンプを用いた。

プラズマは直径１２．７ ｃｒｎ（５インチ）の２個の
平行水冷電極に接続された１３．５６ＭＨ２のｒｆ発生
器で、発生させた。

上にエッチすべき諸料がある電極に、パワのすべてを供
給するため、スパッタシステム上のｒｆ同調回路を調整
した。

その上で試料がエッチされた電極は、直径１２．７ｃｍ
（５インチ）のアルミニウム板で被覆され、アルミニウ
ム板は水冷電極に熱的に接続されている。

第２の電極は溶融石英であった。

スパッタシステムを通る反応性ガスの流れは、圧力及び
流量比ザーボ系の両方を用いて制御した。

圧力をモニタするために、容量マノメータを用いた。

このマノメータからの信号は、ＣＣｅ２Ｆ２の流れを調
整するために用いた。

（これは主ガスとして設計ｊ〜でもよい。

）他の２つのガス、０２及びＡｒの流れは、流量比制御
器により制御した。

この手段により、二次ガスの流れ又は主ガス流に対する
それらの流量の比は、一定に保つことができた。

全ガスの流速は、フルスケール感度が１分当り１００標
準立方センチメートル（ＳＣＣＭ）である熱マスフロー
メータを用いてモニタした。

ガスは系に導入する前に、外部多岐管中で混合した。

多岐管は壁へのガスの吸着を減すため、約４８℃に加熱
した。

洗浄されたシリコン試料は、堆積されたシリコンを上方
にしてアルミニウム板の中心に置かれ、システムは１μ
ｍ以下の圧力にポンプで引かれた。

アルゴン、ＣＣｌ２Ｆ２及び酸素は上に述べた流量制御
系を用り一て、３．７ＳＣＣＭの等速度で容器内に供給
された。

（等速度は等モル分率と等価ではないこと及びガスの相
対ポンプ速度が、プラズマ中の実際のモル分率を決定す
ることに、注意すべきである。

）容器中の全圧力は、２０μｍになるよう制御された。

ｒｆパワは７０Ｗにされ、７／Ｉ／□ニウム板に一５４
０Ｖの自己バイアスがかかった。

パワは全部で９分間印加した。Ｓｉ薄膜の表面は、走査
電子顕微鏡を用いて観察したところ、円柱状エッチパタ
ーンを有した。

（電子顕微鏡写真は第４図に示されて釦り、４５度での
写真は３０で、また７０度の角度でとったへき開面の顕
微鏡写真は３１で示されている。

）シリコン上の空孔は約１００ナノメータ（１０００オ
ングストローム）のチャネル寸法を有した。

垂直の深さは約５００ナノメータ（５０００オングスト
ローム）であった。

肉眼に対してこの吸収薄膜は、暗い黒に見える。

二重ビームスベクトルフォトメータをもった市販の反射
アタッチメントを用いて、スペクトル反射率を測定した
。

この測定された反射から、第５図に示されるように、可
視スペクトルすなわち０．４μｍないし０．７μｍの波
長範囲での吸収は、 ９９．５パ一セント以上である。

太陽光吸収率すなわち太陽スペクトルに渡る重みづけを
した平均の薄膜吸収率は、８５パ一セント以上である。

【図面の簡単な説明】

第１図ト第３図は本発明の材料を示す図、第４図は本発
明によるＳｉ薄膜表面の組織の走査電子顕微鏡写真の図
、第５図は達成可能な光学特性を示す図である。 主要部分の符号の説明、空孔出現部・・・・・・８、チ
ャネル部・・・・・・１０゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の開いた空孔を含むチャネル部分を有する基体
   から成る光吸収基体に釦いて、 該空孔の平均深さは、少くとも０．３μｍで、該平均深
   さ１で計られたチャネル部分の２０ないし８０パーセン
   トの体積は、空孔を構成し、該空孔のチャネル寸法は３
   μｍ以下、−辺が１０μｍの正方形で規定された任１局
   在領域内の壁の長さの７５パ一セント以上についての方
   向は局在領域中の該壁の平均方向から２０度以内にある
   ことを特徴とする基体。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された光吸収基体ニフ
   ・いて、該基体の少くともチャネル部分は、半導体を構
   成する材料から成ることを特徴とする基体。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載された光吸
   収基体に公いて、 該材料は少くともシリコン、Ｇｅ及びＧａＡｓの一つか
   ら成ることを特徴とする基体。 ４ 特許請求の範囲第１、第２又は第３項に記載された
   光吸収基体に分いて、 壁の方向は該平均壁方向の１０度以内にあることを特徴
   とする基体。 ５ 特許請求の範囲第１、第２、第３又は第４項に記載
   された光吸収基体にｔ−いて、 該空孔のチャネル寸法は１μｍ以下であることを特徴と
   する基体。 ６ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又
   は第５項に記載された光吸収基体に釦いて、該基体は金
   属表面と密接に接触していることを特徴とする基体。 ７ 多数の空孔を生成するように、乾燥エツチング媒体
   に基体をさらすことから成る多数の空孔を含むチャネル
   部分を有する基体の製作方法に卦いて、 スパッタ可能な組成の少くとも一部が露出されるように
   、基体をスパッタ可能な組成の近くに置き、基体上にそ
   の場でマスクを形成するように、スパッタ可能な組成か
   らスパッタをさせ、該材料の非等方的なエツチングによ
   り、形成すべき空孔のパターンヲマスクが規定すること
   を特徴とする方法。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載された製作方法に釦い
   て、 該基体は半導体から成る材料で構成されることを特徴と
   する方法。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載された製作方法にかい
   て 該半導体としてシリコン、Ｇｅ及びＧａＡｓのうちの少
   くとも一つを用いることを特徴とする方法。 １０特許請求の範囲第７項、第８項又は第９項に記載さ
   れた方法にふ・いて、 該スパッタ可能な組成は、アルミニウム、マグネシウム
   及びステンレススチールのうちの少くとも一つから戒る
   ことを特徴とする方法。 １１特許請求の範囲第７項、第８項、第９項又は第１０
   項に記載された製作方法に卦いて、スパッタ可能な組成
   とともに、低融点化合物を形成しうるエッチャントガス
   を導入することにより、該マスクを形成することを特徴
   とする方法。 １２特許請求の範囲第７項、第８項、第９項、第１０項
   又は第１１項に記載された製作方法にかいて ＣＣｌ２Ｆ３から戒る雰囲気を用いて、該乾燥エツチン
   グを行うことを特徴とする方法。 １３特許請求の範囲第７項、第８項、第９項、第１０項
   、第１１項又は第１２項に記載された製作方法にかいて
   、 ０２、ＣＣｌ２Ｆ３及びアルゴン又はヘリウムの一方又
   は両方から成るような不活性ガスの混合物から戒る雰囲
   気を用いて、該エツチングを行うことを特徴とする方法
   。