JPS6345385A - 大表面積基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば光低反射基、板または半導体素子実
装における放熱板等として用いるのに好適な大表面積基
板とその製造方法に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 例えば光低反射基板、半導体素子実装における放熱板、
化学工業の触媒反応における反応基板およびガス分子吸
着を応用したガス検知センサ等の技術分野では、光に対
する反射率が低いもの、または単位基板面積当りの表面
積ができるだけ大きいものが求められる。

このような従来の表面積拡大基板としては、例えば第３
図に示すようなものがある。

第３図中、２１は突起支持部で、この突起支持部２１上
に、直交する複数の加工溝２２により、多数個の四角柱
突起２３が設けられ、この多数個の四角柱突起２３によ
り表面積が拡大された表面積拡大基板２ｏが形成されて
いる。

直交する複数の加工溝２２は、ダイヤモンドを焼結した
厚さの薄いダイヤモンドカッターを用いて機械的に加工
される。

このような表面積拡大基板２０において、単位基板面積
当りの表面積をできるだけ大きくするためには、各四角
柱突起２３の縦、横の寸法を小さくして四角柱突起２３
の立設密度を増大させるとともに、その高さを高くする
ことが必要である。

しかしながら上記の表面積拡大基板２０にあっては、四
角柱突起２３形成のための加工溝２２を、ダイヤモンド
カッターを用いて機械的に穿設加工していたため、この
溝加工時における四角柱突起２３の破損防止を図る必要
があり、この破損に対する四角柱突起２３の強度は、そ
の縦、横の寸法を大きくして、高さを低くするほど高め
られる。

したがって破損に対する強度増大を図るための四角柱突
起２３の寸法形状は、表面積の増大を図るためのそれと
相反する傾向となり、また四角柱突起２３の立設密度は
、加工溝２２を施すためのダイヤモンドカッターの厚さ
によっても制限を受ける。

このため四角柱突起２３の立設密度を増大させることが
困難で、表面積を十分大きくすることが難しいという問
題点があった。

また、表面積拡大基板の用途によっては、表面積拡大部
を、基板の中央部等に局部的に設けたものが必要とされ
る場合がある。

しかしながら、従来の表面積拡大基板は、加工溝２２の
穿設をダイヤモンドカッターを用いて行なっていたため
、ダイヤモンドカッターは基板の一端から他端まで通さ
ねばならず、表面積拡大部を基板上に局部的に形成する
ことが困難であるという問題点があった。

さらに、従来の表面積拡大基板２０は、加工溝２２の穿
設をダイヤモンドカッターを用いて行なっていたため、
加工対象とする基板は、平坦な基板のみに限られ、曲面
や段差を有する表面積拡大基板は形成することができず
、この点でも用途が制限されてしまうという問題点があ
った。

さらにはまた、機械的加工により、１本づつ加工溝２２
を穿設していたため、基板面積が広くなると、その製造
に時間がかかり生産性が悪いという問題点があった。

［発明の目的］ この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、基板
表面積を十分に増大させることができるとともに、寸法
形状等に製作上の制限を受けることが少なく、広い用途
を有する大表面積基板とその製造方法を提供することを
目的とする。

し発明の′ＩＡ要〕 上記目的を達成するために、第１の発明は、硬質基板の
表面に、表面積拡大用のシリコンの＠細な針状突起を無
数に形成することにより、単位基板面積当りの表面積が
十分増大されるようにしたものである。

また、第２の発明は、硬質基板の表面に、化学気相成長
法により柱状構造のシリコン多結晶膜を成長させ、この
シリコン多結晶膜を弗酸を含む化学エツチング液でエツ
チングし、硬質基板の表面に表面積拡大用のシリコンの
微細な針状突起を無数に形成することにより、寸法形状
等に製造上の制限を受けるとか少なく、広い用途を有す
る大表面積基板が製造できるようにしたものである。

［発明の実施例］ 実施例１ 第１図には、この実施例に適用する製造装置の一例を示
す。

この実施例は、石英ガラス基板を用いた硬質基板上に、
レーザ化学気相成長法（以下レーザＣｖＤ法のようにい
う）により柱状構造のシリコン多結晶膜を成長させ、こ
れを弗酸を含む化学エツチング液でエツチングして、石
英ガラス基板上に表面積拡大用のシリコンの微細な針状
突起を無数に形成したものである。

まず製造装置の構成から説明すると、第１図中、４はＸ
Ｙステージで、このＸＹステージ４上に真空容器５が装
着されている。真空容器５の内底部のほぼ中央には、基
台６が設けられ、対向した左右の側壁部には、Ｓ！）１
４を含む混合ガス７の導入口８および排気口９が設けら
れている。排気口９側に図示省略の真空回転ポンプが取
付けられている。

また真空容器５の上面部には、外部から当該真空容器５
内にレーザビーム１１を導入するためのＫＣ文単結晶板
からなる窓１２が取付けられている。

次に上記の製造装置を用いた大表面積基板の製造方法お
よび作用を説明する。

石英ガラス基板２は、基台６上に固定される。

Ｓ　！　Ｈ４および他の所要ガスをそれぞれボンベから
取出して混合し、このＳ　ｉ　Ｈ４を含む混合ガス７を
、導入口８から真空容器５内に導入する。

５ｉＨ４ＬＢよび他の所要ガスの流量をマスフローコン
トローラによって正確に制御し、また排気口９から真空
回転ポンプで排気することにより、真空容器５内のＳ　
ｉ　Ｈ４を含む混合ガス７のガス圧を、はぼ一定に保つ
。

次いで、外部から窓１２を通してＣＯ２レーザによるレ
ーザビーム１１を真空容器５内に導入し、これを石英ガ
ラス基板２に垂直に照射する。このレーザビーム１１の
照射により、石英ガラス基板２が加熱され、ＳｉＨ＋が
熱分解して、当該石英ガラス基板２上にシリコン多結晶
膜が堆積される。

このとき、ＳｔＨ＋を含む混合ガス７のガス圧およびレ
ーザビーム１１の照射による加熱温度を所要値に設定し
て堆積速度を大にすることにより、針状または柱状構造
を有するシリコン多結晶膜３が堆積される。

レーザビーム１１を照射しつつ、ＸＹステージ４を適宜
に操作し、石英ガラス基板２上へのレーザビーム１１の
照射位置を変えると、所望の位置に所望パターンの柱状
構造を有するシリコン多結晶膜３を堆積することができ
る。

このシリコン多結晶膜３の堆積は、石英ガラス基板２が
、段差を有するものであったり、または曲面を有するも
のであっても、何等支障なく行なわれる。

このあと、石英ガラス基板２を真空容器５から取出し、
弗酸を含む化学エツチング液でエツチングすると、結晶
の粒界部分が選択的にエツチングされて、石英ガラス基
板２上に、シリコンの微細な針状突起が無数に形成され
た大表面積基板が得られる。

具体例を述べると、Ｓ　ｉ　Ｈ４を含む混合ガス圧７の
ガス圧を１３３０Ｐａ、レーザビーム１１のビームパワ
ーを２０Ｗに設定して、レーザＣＶＤ法を行なったとこ
ろ、石英ガラス基板２上に柱状構造を有するシリコン多
結晶膜３が堆積された。

このあと、石英ガラス基板２を真空容器５から取出し、
シリコンの結晶欠陥検査液として知られるＨＦ５ＨＮＯ
３を含むライト液に浸漬した。この結果、シリコン多結
晶の粒界部分が選択的にエツチングされて、石英ガラス
基板２上にシリコンの微ｌ１ｌＩな針状突起が無数に形
成された大表面ｖ４基板が得られた。

上記の製造方法によって製造された大表面積基板は、任
意形状の石英ガラス基板２上にシリコンの微細な針状突
起が無数に形成されているので、光低反射基板として広
く用いることができる。

また石英ガラス基板２の表面は、表面積が顕著に増大さ
れているので、例えば化学工業の触媒反応における反応
基板、またはガス分子吸着を応用したガス検知センサ等
に利用すると、極めて良好な反応特性または検知特性が
得られる。

実施例２ 第２図には、この実施例に適用する製造装置の一例を示
す。

この実施例は、石英ガラス基板を用いた硬質基板上に、
減圧ＣＶＤ法により柱状構造のシリコン多結晶膜を成長
させ、これを弗酸を含む化学エツチング液でエツチング
して、石英ガラスｌｆｆ１上に表面積拡大用のシリコン
の微細な針状突起を無数に形成したものである。

まず製造装置の構成から説明すると、第２図中、１３は
石英管、１４は高周波加熱コイル、１５は石英ボートで
ある。

石英管１３には、その一端側からＳｉ　Ｈ４を含む混合
ガス７が導入される。石英管１３の他端側には、前記実
施例１の場合と同様に排気用の図示省略の真空回転ポン
プが取付けられる。石英管１３内の５ｉ０４を含む混合
ガス７のガス圧は、この真空回転ポンプの排気により所
要圧力値に減圧される。

次に上記の製造装置を用いた大表面積基板の製造方法お
よび作用を説明する。

石英ガラス基板２は、石英ボート１５上にセットされて
適宜に移動可能とされる。石英ガラス基板２のセット後
、石英管１３内を真空回覧ポンプで排気し、次いで高周
波コイル］４で、石英管１３、石英ボート１５および石
英基板２を加熱する。

加熱温度は、シリコン多結晶膜の堆積速度を大にするた
め、１０００℃以上に設定される。

次に石英管１３内に、その一端側からＳｉＨ４を含む混
合ガス７を導入し、当該混合ガス７による減圧状態に保
持すると、ｓ　ｒ　Ｈ４が熱分解して、石英ガラス基板
２上に柱状構造を有するシリコン多結晶膜３がｊ／を積
される。

この実施例においても、石英ガラス基板２の形状には制
限を受けることなく、その表面の全面に柱状構造を有す
るシリコン多結晶膜３がほぼ均一に堆積される。

このあと、石英ガラス基板２を石英管１３から取出し、
前記実施例と同様にして、ライト液等の弗酸を含む化学
エツチング液でエツチングすることにより、石英ガラス
基板２上にシリコンの微細な針状突起が無数に形成され
た大表面積基板が得られる。

この実施例によると、石英ガラス基板２の表面の全面に
、一度に柱状構造を有するシリコン多結晶膜３が、はぼ
均一に堆積されるので、生産性が向上するという利点が
ある。

なお、上述の各実施例では、硬質基板として石英ガラス
基板を用いたが、これに代えて金属またはセラミック材
質製の硬質基板を用いても、石英ガラス基板の場合と、
はぼ同様に当該基板上に表面積拡大用のシリコンの微細
な針状突起を無数に形成することができる。

また、柱状構造のシリコン多結晶膜をエツチングするた
めの弗酸を含む化学エツチング液としては、前記の各実
施例で使用したライト液の他に、ジルトル液として知ら
れる他の弗酸を含む化学エツチング液も使用することが
できる。

さらに、ＣＶＤ法についても、レーザＣＶＤ法および減
圧ＣＶＤ法の他にプラズマＣＶＤ法等も適用することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように第１の発明によれば、硬質基板の表
面に、表面積拡大用のシリコンの微細な針状突起が無数
に形成されているので、単位基板面積当りの表面積が十
分に増大されて、光に対する低反射基板、半導体素子実
装における放熱板、化学工業の触媒反応における反応基
板およびガス分子吸着を応用したガス検知センサ等の広
い分野において、極めて良好な特性を有する基板とじて
利用することができるという利点がある。

また、第２の発明によれば、硬質基板の表面に、化学気
相成長法により柱状構造のシリコン多結晶膜を成長させ
、このシリコン多結晶膜を弗酸を含む化学エツチング液
でエツチングし、ｔａｉｍｉの表゛面に表面積拡大用の
シリコンの微細な針状突起を無数に形成するようにした
ので一１基板が段差または曲面等を有する等任意形状の
ものであっても、製造上の制限を受けることなくこれら
の基板を大表面積基板とすることができて、一層広い用
途を有する大表面積基板を提供できるという利点がある
。さらに表面積拡大用のシリコンの微細な針状突起は、
化学気相成長法とエツチング法により形成されるので、
量産性に富み、生産性が向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る大表面積基板の製造方法の一実
施例に適用する製造装買例を示す構成図、第２図はこの
発明の製造方法の他の実施例に適用する製造装■例を示
す構成図、第３図は従来の表面積拡大基板を示す斜視図
である。 ２：石英ガラス基板（硬質基板）、 ３：柱状構造を有するシリコン多結晶膜、５：真空容器
、 ７：Ｓ：Ｈ４を含む混合ガス、 １１：レーザビーム、 １３：石英管、 １４：高周波加熱コイル。 代理人　　弁理士　　三　好　　保　男第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）硬質基板の表面に、表面積拡大用のシリコンの微
   細な針状突起を無数に形成したことを特徴とする大表面
   積基板。
2. （２）前記硬質基板は、金属、セラミックまたはガラス
   の何れかの材質からなる基板であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の大表面積基板。
3. （３）硬質基板の表面に、化学気相成長法により柱状構
   造のシリコン多結晶膜を成長させ、該シリコン多結晶膜
   を弗酸を含む化学エッチング液でエッチングし、前記硬
   質基板の表面に表面積拡大用のシリコンの微細な針状突
   起を無数に形成することを特徴とする大表面積基板の製
   造方法。
4. （４）前記硬質基板は、金属、セラミックまたはガラス
   の何れかの材質からなる基板であることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の大表面積基板の製造方法。
5. （５）前記化学気相成長法は、レーザ化学気相成長法ま
   たは減圧化学気相成長法の何れかであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項または第４項に記載の大表面積
   基板の製造方法。