JP3352118B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L33/34—Materials of the light emitting region containing only elements of Group IV of the Periodic Table
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光もしくはセンシン
グの機能等を有する電子素子、光学素子、及びそれらの
集積回路等の半導体装置及びその製造方法に関し、特に
多孔質領域を有する半導体装置及びその製造方法に関す
るものである。
グの機能等を有する電子素子、光学素子、及びそれらの
集積回路等の半導体装置及びその製造方法に関し、特に
多孔質領域を有する半導体装置及びその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、素子の活性構成要素に用いる新し
い機能性材料として、多孔質材料が注目を集めている。
い機能性材料として、多孔質材料が注目を集めている。
【０００３】IV族半導体結晶の多孔質構造を例に採って
みれば、古くは高速な酸化が可能である性質を利用した
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）
構造の形成方法（参照例：Ｔ．Ｕｎａｇａｍｉ ａｎｄ
Ｍ．Ｓｅｋｉ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．１２５，１３３９（１９７８））などのように、原
材料の有する電子・光学的な諸特性とは無縁の、構造部
材的な用途が主であった。
みれば、古くは高速な酸化が可能である性質を利用した
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）
構造の形成方法（参照例：Ｔ．Ｕｎａｇａｍｉ ａｎｄ
Ｍ．Ｓｅｋｉ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．１２５，１３３９（１９７８））などのように、原
材料の有する電子・光学的な諸特性とは無縁の、構造部
材的な用途が主であった。
【０００４】しかし、最近になって、多孔性による表面
積の大きさを利用したガスセンサーの活性領域材料への
応用（参照例：本橋章他、応用物理学会学術講演会（秋
期）予稿集、２９ｐ−ＺＢ−９（１９８６））や、ま
た、キャリアの量子閉じ込め効果が期待できるほどの微
細構造に起因する発光現象の発見（参照例：Ｌ．Ｔ．Ｃ
ａｎｈａｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６，１
０４６（１９９０））に端を発した、発光素子への応用
等の研究開発が盛んに行なわれている。これら多孔質材
料の機能的応用は、一般に、多孔質構造自体が原材料へ
の加工によって容易に形成できることからも、幾つかの
実用上の諸問題を克服できるなら、大変魅力的な新技術
となり得る可能性を秘めている。
積の大きさを利用したガスセンサーの活性領域材料への
応用（参照例：本橋章他、応用物理学会学術講演会（秋
期）予稿集、２９ｐ−ＺＢ−９（１９８６））や、ま
た、キャリアの量子閉じ込め効果が期待できるほどの微
細構造に起因する発光現象の発見（参照例：Ｌ．Ｔ．Ｃ
ａｎｈａｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６，１
０４６（１９９０））に端を発した、発光素子への応用
等の研究開発が盛んに行なわれている。これら多孔質材
料の機能的応用は、一般に、多孔質構造自体が原材料へ
の加工によって容易に形成できることからも、幾つかの
実用上の諸問題を克服できるなら、大変魅力的な新技術
となり得る可能性を秘めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の、多孔質材料の
機能的応用の実現を阻む問題のうち、最大の問題点は、
材料の構造的安定性の不足にある。
機能的応用の実現を阻む問題のうち、最大の問題点は、
材料の構造的安定性の不足にある。
【０００６】多孔質材料は、その名が示すとおり、本来
充填されているべき空間が空隙状態で多数存在している
構造であるから、原材料に比べてその構造強度が低下す
ることは不可避である。また、強度の絶対値が、残留構
造の大きさ・形状及び密度等に依存することは言うまで
もない。より微細な多孔質構造は、粗大なものよりも概
ね脆いのである。したがって、応用目的として所望する
機能が、粗大な多孔質構造でも十分発揮される範囲では
良いかも知れないが、より微細な構造が要求される場
合、その不安定性は一挙に問題となる。
充填されているべき空間が空隙状態で多数存在している
構造であるから、原材料に比べてその構造強度が低下す
ることは不可避である。また、強度の絶対値が、残留構
造の大きさ・形状及び密度等に依存することは言うまで
もない。より微細な多孔質構造は、粗大なものよりも概
ね脆いのである。したがって、応用目的として所望する
機能が、粗大な多孔質構造でも十分発揮される範囲では
良いかも知れないが、より微細な構造が要求される場
合、その不安定性は一挙に問題となる。
【０００７】前述のIV族半導体結晶の例を再び引けば、
ガスセンサーの感度を向上させるには、表面積の拡大の
ために構造の微細化が望まれるし、可視発光現象の利用
に至っては、そもそも数ｎｍに満たないような超微細構
造なくしては発現しない。後者の例に於て、発光波長の
更なる短波長化を目指すなら、より一層の微細化が必要
である。
ガスセンサーの感度を向上させるには、表面積の拡大の
ために構造の微細化が望まれるし、可視発光現象の利用
に至っては、そもそも数ｎｍに満たないような超微細構
造なくしては発現しない。後者の例に於て、発光波長の
更なる短波長化を目指すなら、より一層の微細化が必要
である。
【０００８】しかしながら、実際のところ、そのような
極微細構造を持った多孔質材料は、僅かに触れただけで
たちまち崩れ落ちるほど、極めて脆弱な構造体である。
従って、有限の素子サイズで、そのような不安定な材料
を実用に供し得ることは極めて困難であるという問題が
ある。
極微細構造を持った多孔質材料は、僅かに触れただけで
たちまち崩れ落ちるほど、極めて脆弱な構造体である。
従って、有限の素子サイズで、そのような不安定な材料
を実用に供し得ることは極めて困難であるという問題が
ある。
【０００９】多孔質材料の機能的応用におけるもう一つ
の問題点は、多孔質活性領域とその外部との間の信号伝
達の難しさにある。
の問題点は、多孔質活性領域とその外部との間の信号伝
達の難しさにある。
【００１０】能動素子たるには、なんらかの方法で多孔
質領域へ、信号もしくはエネルギーを伝えるか、或は引
き出さねばならない。ところが、目的とする多孔質材料
の機能が要求する多孔質構造・組成は、それら伝達機能
にとっては必ずしも相応しくない場合が往々にしてあ
る。
質領域へ、信号もしくはエネルギーを伝えるか、或は引
き出さねばならない。ところが、目的とする多孔質材料
の機能が要求する多孔質構造・組成は、それら伝達機能
にとっては必ずしも相応しくない場合が往々にしてあ
る。
【００１１】例えば、前述の発光素子に於て、多孔質活
性領域にキャリアを注入すべく電極を形成しても、構造
強度の不足による難しさもさることながら、接触抵抗が
大きすぎて十分な注入効率が得られない、といった問題
が発生する。
性領域にキャリアを注入すべく電極を形成しても、構造
強度の不足による難しさもさることながら、接触抵抗が
大きすぎて十分な注入効率が得られない、といった問題
が発生する。
【００１２】この問題を更に一般化して捉えるなら、信
号・エネルギー伝達に限らず、その他複数の機能を共存
・両立すると言う将来的課題が、ここに表われていると
言える。
号・エネルギー伝達に限らず、その他複数の機能を共存
・両立すると言う将来的課題が、ここに表われていると
言える。
【００１３】以上の二点が、本発明の解決しようとする
従来技術の問題点である。
従来技術の問題点である。
【００１４】（発明の目的） 本発明の目的は、微細な多孔質領域を有する半導体装置
の構造的強度を高めるとともに、微細多孔質領域の信号
・エネルギー伝達機能を向上した半導体装置を実現する
ことにあり、更に広くは、構造・組成の異なる多孔質領
域を複数形成することにより、一種類の多孔質領域だけ
では得られない複数の機能を共存両立させた半導体装置
及びその製造方法を実現することにある。
の構造的強度を高めるとともに、微細多孔質領域の信号
・エネルギー伝達機能を向上した半導体装置を実現する
ことにあり、更に広くは、構造・組成の異なる多孔質領
域を複数形成することにより、一種類の多孔質領域だけ
では得られない複数の機能を共存両立させた半導体装置
及びその製造方法を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、多孔質部材を活性領域と
して有する半導体装置の製造方法において、 非多孔質の
支持基板上に互いに構造の異なる複数の多孔質領域を、
粗構造の第２の多孔質領域が、微細構造の第１の多孔質
領域の上にあり、該第２の多孔質領域と該支持基板との
間に該第１の多孔質領域が介在するように、形成する工
程を含み、 該工程は、陽極化成時の電流密度を変えるこ
とによって行われることを特徴とする半導体装置の製造
方法を提供するものである。
を解決するための手段として、多孔質部材を活性領域と
して有する半導体装置の製造方法において、 非多孔質の
支持基板上に互いに構造の異なる複数の多孔質領域を、
粗構造の第２の多孔質領域が、微細構造の第１の多孔質
領域の上にあり、該第２の多孔質領域と該支持基板との
間に該第１の多孔質領域が介在するように、形成する工
程を含み、 該工程は、陽極化成時の電流密度を変えるこ
とによって行われることを特徴とする半導体装置の製造
方法を提供するものである。
【００１６】また更に、このような方法によって製造さ
れた半導体装置を提供するものである。
れた半導体装置を提供するものである。
【００１７】
【作用】本発明による半導体装置では、構造もしくは組
成を異にする複数の多孔質領域を共存させることによ
り、ある活性領域では装置が主目的とする機能を発揮す
る微細な多孔質構造をとり、その他の領域では、前記微
細な多孔質領域を構造的に支持すべく十分な強度を持っ
た粗大構造の多孔質領域とすることができる。これによ
り目的とする機能を損なうことなく、実用に供し得る多
孔質機能材料による半導体装置を提供することができ
る。
成を異にする複数の多孔質領域を共存させることによ
り、ある活性領域では装置が主目的とする機能を発揮す
る微細な多孔質構造をとり、その他の領域では、前記微
細な多孔質領域を構造的に支持すべく十分な強度を持っ
た粗大構造の多孔質領域とすることができる。これによ
り目的とする機能を損なうことなく、実用に供し得る多
孔質機能材料による半導体装置を提供することができ
る。
【００１８】また同時に、前記その他の領域を主たる多
孔質領域とは異なった機能・特性を発揮する構造・組成
の多孔質とすることが可能である為に、主目的とする機
能を損なうことなく、多機能な多孔質能動素子からなる
半導体装置を提供することができる。
孔質領域とは異なった機能・特性を発揮する構造・組成
の多孔質とすることが可能である為に、主目的とする機
能を損なうことなく、多機能な多孔質能動素子からなる
半導体装置を提供することができる。
【００１９】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、非多孔質材料への加工によって多孔質化されるに際
し、予め非多孔質材料に付与された材質的相違か、もし
くは加工条件の相違を与えることによって、構造もしく
は組成を異にする複数の多孔質領域が共存する半導体装
置を、実際に製造することができる。
は、非多孔質材料への加工によって多孔質化されるに際
し、予め非多孔質材料に付与された材質的相違か、もし
くは加工条件の相違を与えることによって、構造もしく
は組成を異にする複数の多孔質領域が共存する半導体装
置を、実際に製造することができる。
【００２０】（実施態様例） 以下に、図面を併用して、本発明による半導体装置及び
その製造方法の実施態様例について詳しく説明する。
その製造方法の実施態様例について詳しく説明する。
【００２１】（半導体装置の構造） 先ず、図１（ａ）は、本発明による半導体装置における
複数の構造、組成の異なる多孔質領域を概念的に示した
図である。
複数の構造、組成の異なる多孔質領域を概念的に示した
図である。
【００２２】図１（ａ）において、本発明の半導体装置
の多孔質領域は、少なくとも二種類以上の構造もしくは
組成の異なった多孔質領域１，２，３…から構成され
る。
の多孔質領域は、少なくとも二種類以上の構造もしくは
組成の異なった多孔質領域１，２，３…から構成され
る。
【００２３】ここで領域２が、装置の目的とする機能を
発揮し得る微細な構造もしくは組成からなる多孔質領域
であるとすれば、領域１は、十分な構造強度を有するよ
うな構造、組成とする。これにより、領域１が領域２を
支持することによって、領域２のみでは不十分な構造強
度を補い、素子に実用的な安定性を与えることが出来
る。
発揮し得る微細な構造もしくは組成からなる多孔質領域
であるとすれば、領域１は、十分な構造強度を有するよ
うな構造、組成とする。これにより、領域１が領域２を
支持することによって、領域２のみでは不十分な構造強
度を補い、素子に実用的な安定性を与えることが出来
る。
【００２４】また、領域２が、装置の目的とする機能を
発揮し得る微細な構造もしくは組成からなる多孔質領域
とし、領域１は、領域２とは異なる機能・特性を有する
多孔質領域にすることにより、領域２の主たる機能を損
なうことなく、双方の機能・特性を共存・両立すること
が可能である。
発揮し得る微細な構造もしくは組成からなる多孔質領域
とし、領域１は、領域２とは異なる機能・特性を有する
多孔質領域にすることにより、領域２の主たる機能を損
なうことなく、双方の機能・特性を共存・両立すること
が可能である。
【００２５】また図１（ｂ）は、多孔質領域１、２間の
差異を構造・組成パラメータの空間変化として表したも
のである。
差異を構造・組成パラメータの空間変化として表したも
のである。
【００２６】図１（ｂ）に示すように、この変化は急峻
で不連続的なものでも良いし、また図１（ｃ）の如く連
続的であっても良い。前者の場合、領域間の界面特性を
素子機能として利用することが可能であり、後者では、
領域間の不整合に基づく諸弊害を緩和し得る。
で不連続的なものでも良いし、また図１（ｃ）の如く連
続的であっても良い。前者の場合、領域間の界面特性を
素子機能として利用することが可能であり、後者では、
領域間の不整合に基づく諸弊害を緩和し得る。
【００２７】領域３以降は、領域１、２とはまた異なる
構造・組成の多孔質領域であってもよいし、同じであっ
ても良い。更に言えば、領域３以降は、多孔質構造以外
の、構造強度もしくは外部との信号・エネルギー伝達に
優れた構成領域であっても良い。
構造・組成の多孔質領域であってもよいし、同じであっ
ても良い。更に言えば、領域３以降は、多孔質構造以外
の、構造強度もしくは外部との信号・エネルギー伝達に
優れた構成領域であっても良い。
【００２８】図２は、上述の素子構成概念の、より具体
的な実施形態を示した半導体装置の模式的断面図であ
り、図２（ａ）は、支持基板上に基板面と平行な層とし
て異なる構造、組成の多孔質領域を形成した例を示す断
面図である。
的な実施形態を示した半導体装置の模式的断面図であ
り、図２（ａ）は、支持基板上に基板面と平行な層とし
て異なる構造、組成の多孔質領域を形成した例を示す断
面図である。
【００２９】図２において、多孔質領域は、非多孔質の
支持基板０上に形成されており、互いに構造・組成の異
なる多孔質領域１及び２から構成されている。
支持基板０上に形成されており、互いに構造・組成の異
なる多孔質領域１及び２から構成されている。
【００３０】ここで、多孔質領域１が素子の活性領域を
なし、且つ構造強度的に脆弱な構造を有しているとして
も、多孔質領域２が堅牢な構造であれば、図２の方法
で、素子全体の構造安定性を維持することが出来る。
なし、且つ構造強度的に脆弱な構造を有しているとして
も、多孔質領域２が堅牢な構造であれば、図２の方法
で、素子全体の構造安定性を維持することが出来る。
【００３１】また、多孔質領域２への直接的な信号・エ
ネルギーの伝達が、多孔質領域１の性質上困難であって
も、多孔質領域２が伝達機能に優れていれば、そこを介
しての多孔質領域１への伝達が可能となる。
ネルギーの伝達が、多孔質領域１の性質上困難であって
も、多孔質領域２が伝達機能に優れていれば、そこを介
しての多孔質領域１への伝達が可能となる。
【００３２】図２には、多孔質領域が２種類から構成さ
れている場合を例示したが、図１で説明したとおり、更
に異なった多孔質領域が、共存していてもよいことは言
うまでもない。
れている場合を例示したが、図１で説明したとおり、更
に異なった多孔質領域が、共存していてもよいことは言
うまでもない。
【００３３】（製造方法） 次に、本発明による半導体装置の製造方法について、複
数の多孔質領域を形成する工程を、図２に示した素子構
成を例にとって説明する。
数の多孔質領域を形成する工程を、図２に示した素子構
成を例にとって説明する。
【００３４】一般に、非多孔質材料をエッチング等の加
工によって多孔質化する場合、形成される多孔質材料の
空間的構造は、非多孔質材料の構造・組成もしくは加工
条件に大きく依存する。例えば、結晶シリコンの陽極化
成で多孔質シリコンを形成するときは、結晶シリコン中
に含まれる不純物の種類や濃度、陽極化成液の組成・濃
度、陽極化成時の電流密度等によって、多孔質シリコン
の残留構造の大きさとして、大は数μｍから小は数ｎｍ
に至るまで変化し、また孔の網目構造も千差万別のもの
となるのである。
工によって多孔質化する場合、形成される多孔質材料の
空間的構造は、非多孔質材料の構造・組成もしくは加工
条件に大きく依存する。例えば、結晶シリコンの陽極化
成で多孔質シリコンを形成するときは、結晶シリコン中
に含まれる不純物の種類や濃度、陽極化成液の組成・濃
度、陽極化成時の電流密度等によって、多孔質シリコン
の残留構造の大きさとして、大は数μｍから小は数ｎｍ
に至るまで変化し、また孔の網目構造も千差万別のもの
となるのである。
【００３５】（製造例１） また、多孔質化の加工条件を異ならせることによっても
本発明の複数の異なる多孔質領域を形成することが可能
である。
本発明の複数の異なる多孔質領域を形成することが可能
である。
【００３６】図２（ａ）の素子構造を実現する工程を、
各々図３（ａ）に示した。
各々図３（ａ）に示した。
【００３７】先ず、組成の均一な非多孔質材料０を用意
する（図３（ａ−１））。
する（図３（ａ−１））。
【００３８】次に、ある条件Ａでの加工６によって多孔
質化を行なうことにより、多孔質領域２が形成される
（図３（ａ−２））。
質化を行なうことにより、多孔質領域２が形成される
（図３（ａ−２））。
【００３９】さて次に、条件Ａとは異なる条件Ｂでの加
工７によって、更なる多孔質化を行なう（図３（ａ−
３））。
工７によって、更なる多孔質化を行なう（図３（ａ−
３））。
【００４０】これにより、素子構成（ａ−３）において
は、多孔質領域２はそのままに、より深い領域に多孔質
化が進行し、異なる多孔質領域１が形成される（図３
（ａ−３））。
は、多孔質領域２はそのままに、より深い領域に多孔質
化が進行し、異なる多孔質領域１が形成される（図３
（ａ−３））。
【００４１】最初に述べたとおり、加工条件の相違は、
少なくとも構造の、また、場合によっては組成も異なる
多孔質材料を形成することができるため、多孔質領域２
と多孔質領域１には各々異なった構造・組成を与えるこ
とが可能となる。したがって、以上の工程によって、複
数の異なった多孔質領域を有する素子を製造することが
可能である。
少なくとも構造の、また、場合によっては組成も異なる
多孔質材料を形成することができるため、多孔質領域２
と多孔質領域１には各々異なった構造・組成を与えるこ
とが可能となる。したがって、以上の工程によって、複
数の異なった多孔質領域を有する素子を製造することが
可能である。
【００４２】図３を用いて説明した、本発明による半導
体装置の製造方法では、非多孔質原材料の組成もしくは
加工条件の相違を各々単独に利用した例を示したが、そ
の両者を併用することも勿論可能である。
体装置の製造方法では、非多孔質原材料の組成もしくは
加工条件の相違を各々単独に利用した例を示したが、そ
の両者を併用することも勿論可能である。
【００４３】またここでは、１種類の多孔質領域を有す
る素子の製造方法として説明したが、より多種類の、或
は多重の素子構造も、同様な工程で形成可能なことは明
らかである。
る素子の製造方法として説明したが、より多種類の、或
は多重の素子構造も、同様な工程で形成可能なことは明
らかである。
【００４４】更に、構造・組成の異なる多孔質領域間に
おける構造・組成の変化を、不連続的な急峻な変化とす
るか、或は連続的でなめらかな変化とするかは、上述の
素子形成方法に於て、非多孔質原材料に予め形成した異
種構造・組成の領域間の空間的変化、もしくは、加工条
件の時間・空間的変化を制御することにより、容易に選
択することが可能である。
おける構造・組成の変化を、不連続的な急峻な変化とす
るか、或は連続的でなめらかな変化とするかは、上述の
素子形成方法に於て、非多孔質原材料に予め形成した異
種構造・組成の領域間の空間的変化、もしくは、加工条
件の時間・空間的変化を制御することにより、容易に選
択することが可能である。
【００４５】
【実施例】以下に、本発明による半導体装置の素子構成
及びその製造方法を、実際の材料及び素子に適用した代
表的な例について説明する。
及びその製造方法を、実際の材料及び素子に適用した代
表的な例について説明する。
【００４６】（第１実施例） 第１実施例には、図２（ａ）に示した素子構造を有す
る、多孔質シリコンによる発光素子を、図３（ａ）に示
した作製方法で作製した例を述べる。
る、多孔質シリコンによる発光素子を、図３（ａ）に示
した作製方法で作製した例を述べる。
【００４７】まず始めに、面方位＜ｌｌｌ＞、ボロンド
ープ、抵抗率１Ω・ｃｍのシリコン単結晶ウェハを用意
し、支持基板及び非多孔質原材料とした。
ープ、抵抗率１Ω・ｃｍのシリコン単結晶ウェハを用意
し、支持基板及び非多孔質原材料とした。
【００４８】次に、スパッタ法でウェハ裏面全面に４０
０ｎｍ厚のアルミ膜を形成し、水素雰囲気中４０００Ｃ
で、３０分間のアニールを行なった。
０ｎｍ厚のアルミ膜を形成し、水素雰囲気中４０００Ｃ
で、３０分間のアニールを行なった。
【００４９】次に、ウェハ表面のみを弗酸水・アルコー
ル溶液に晒し、溶液中で対向する白金電極を陽極、ウェ
ハ裏面のアルミ膜を陰極にして陽極化成を行なった。但
し、エッチング液の弗酸濃度は３５％、電流密度及び化
成時間は下表のとおり７段階に変化させた。
ル溶液に晒し、溶液中で対向する白金電極を陽極、ウェ
ハ裏面のアルミ膜を陰極にして陽極化成を行なった。但
し、エッチング液の弗酸濃度は３５％、電流密度及び化
成時間は下表のとおり７段階に変化させた。
【００５０】
【表１】 このようにして陽極化成されたシリコンウェハ表面で
は、簸割れ等の欠陥は見られず、依然として鏡面状態は
維持しているものの、多孔質化による変色が観察され
た。観察用試料の断面観察の結果、全厚約１０μｍ程の
多孔質層の最表面近傍は粗構造の多孔質であるが、その
下は微細構造となっていた。詳しく観察すると、微細構
造多孔質層は更に６層に分かれており、最表面層との間
の差異ほど明瞭ではないものの、各層間に微妙な構造の
差が見られた。言うまでもなく、これら層間の構造の差
異は、各々の多孔質層の形成時における気流密度の相違
によるものである。
は、簸割れ等の欠陥は見られず、依然として鏡面状態は
維持しているものの、多孔質化による変色が観察され
た。観察用試料の断面観察の結果、全厚約１０μｍ程の
多孔質層の最表面近傍は粗構造の多孔質であるが、その
下は微細構造となっていた。詳しく観察すると、微細構
造多孔質層は更に６層に分かれており、最表面層との間
の差異ほど明瞭ではないものの、各層間に微妙な構造の
差が見られた。言うまでもなく、これら層間の構造の差
異は、各々の多孔質層の形成時における気流密度の相違
によるものである。
【００５１】次に、ウェハ表面の多孔質層が十分安定で
あることを確認してから、ウェハ表面に膜厚２０ｎｍの
金薄膜をマスク蒸着した。
あることを確認してから、ウェハ表面に膜厚２０ｎｍの
金薄膜をマスク蒸着した。
【００５２】こうして作製した本実施例の素子につい
て、ウェハ表裏の電極間に直流電流を通電したところ、
裏面電極側を陽極とした電流方向を順方向とする整流特
性を示し、閾値電圧を１０Ｖ付近に置いて暖色系ながら
も白色の可視光発光が得られた。この発光は、金電極と
のショットキー型接合界面を介した、極微細構造多孔質
シリコン層への電流注入に基づくエレクトロルミネッセ
ンスによるものと思われる。
て、ウェハ表裏の電極間に直流電流を通電したところ、
裏面電極側を陽極とした電流方向を順方向とする整流特
性を示し、閾値電圧を１０Ｖ付近に置いて暖色系ながら
も白色の可視光発光が得られた。この発光は、金電極と
のショットキー型接合界面を介した、極微細構造多孔質
シリコン層への電流注入に基づくエレクトロルミネッセ
ンスによるものと思われる。
【００５３】また、作成した素子の発光スペクトルを分
光してみると、５００ｎｍから８００ｎｍ以上の波長領
域に亙って、比較的平坦な発光強度を示していることが
分かった。微細構造多孔質シリコンの形成条件を一定に
した場合、発光スペクトルはブロードでありながらも、
ある波長でピークを示し、且つそのピーク波長は、多孔
質構造が微細になるほど短波長化する傾向を有すること
から考えて、第３実施例に於て作成した発光素子の白色
性は、構造の大きさの異なる複数の多孔質層からの発光
スペクトルが、上手に重畳した結果であると思われる。
光してみると、５００ｎｍから８００ｎｍ以上の波長領
域に亙って、比較的平坦な発光強度を示していることが
分かった。微細構造多孔質シリコンの形成条件を一定に
した場合、発光スペクトルはブロードでありながらも、
ある波長でピークを示し、且つそのピーク波長は、多孔
質構造が微細になるほど短波長化する傾向を有すること
から考えて、第３実施例に於て作成した発光素子の白色
性は、構造の大きさの異なる複数の多孔質層からの発光
スペクトルが、上手に重畳した結果であると思われる。
【００５４】この意味に於て、本素子の複数の多孔質層
は、自らの機能を損なうことなく複数の機能を発揮する
ために共存していることになり、本発明の第二の目的を
果たしていると言える。また、最表面の粗構造多孔質層
が、下部にある脆弱な極微細層を機械的に支持し、素子
の構造安定性を与えている点では、第一の目的も同時に
満たしている。
は、自らの機能を損なうことなく複数の機能を発揮する
ために共存していることになり、本発明の第二の目的を
果たしていると言える。また、最表面の粗構造多孔質層
が、下部にある脆弱な極微細層を機械的に支持し、素子
の構造安定性を与えている点では、第一の目的も同時に
満たしている。
【００５５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による半導体
装置は、構造もしくは組成を異にする複数の多孔質領域
を共存させることにより、ある多孔質領域では装置が主
目的とする機能を発揮する微細な多孔質構造をとり、他
の領域では、前記微細な多孔質領域を構造的に支持すべ
く十分な強度を持った粗大構造の多孔質領域とすること
が可能である。
装置は、構造もしくは組成を異にする複数の多孔質領域
を共存させることにより、ある多孔質領域では装置が主
目的とする機能を発揮する微細な多孔質構造をとり、他
の領域では、前記微細な多孔質領域を構造的に支持すべ
く十分な強度を持った粗大構造の多孔質領域とすること
が可能である。
【００５６】この為、目的とする機能を損なうことな
く、実用上、十分な強度を持った多孔質機能材料による
半導体装置を実現することができるという効果が得られ
る。
く、実用上、十分な強度を持った多孔質機能材料による
半導体装置を実現することができるという効果が得られ
る。
【００５７】また、複数の多孔質領域を共存させること
により、それぞれの多孔質領域の持つ特性により、多機
能な半導体装置を実現できるという効果も得られる。
により、それぞれの多孔質領域の持つ特性により、多機
能な半導体装置を実現できるという効果も得られる。
【００５８】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、非多孔質材料に予め部分的に改質加工をした後、多
孔質化するか、又は多孔質化する際の処理条件を変える
こと等により、構造もしくは組成を異にする複数の多孔
質領域が共存する半導体装置を、容易に、制御性良く製
造することができるという効果が得られる。
は、非多孔質材料に予め部分的に改質加工をした後、多
孔質化するか、又は多孔質化する際の処理条件を変える
こと等により、構造もしくは組成を異にする複数の多孔
質領域が共存する半導体装置を、容易に、制御性良く製
造することができるという効果が得られる。
【図１】本発明による、複数の異なる多孔質領域を有す
る半導体装置の構造を説明するための概念図。
る半導体装置の構造を説明するための概念図。
【図２】本発明による半導体装置の素子構成を示す模式
的断面図。
的断面図。
【図３】本発明による半導体装置の他の製造方法を示す
模式的工程断面図。
模式的工程断面図。
【符号の説明】
０ 支持基板（非多孔質材料）
１ 多孔質領域
２ 多孔質領域１とは構造もしくは組成の異なる多孔
質領域 ３ その他の多孔質領域 ６ 条件Ａでの多孔質化加工 ７ 条件Ｂでの多孔質化加工
質領域 ３ その他の多孔質領域 ６ 条件Ａでの多孔質化加工 ７ 条件Ｂでの多孔質化加工
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/02
Claims (7)
- 【請求項１】 多孔質部材を活性領域として有する半導
体装置の製造方法において、 非多孔質の支持基板上に互いに構造の異なる複数の多孔
質領域を、粗構造の第２の多孔質領域が、微細構造の第
１の多孔質領域の上にあり、該第２の多孔質領域と該支
持基板との間に該第１の多孔質領域が介在するように、
形成する工程を含み、 該工程は、陽極化成時の電流密度を変えることによって
行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記電流密度を段階的に変化させる請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記陽極化成は弗酸を含む溶液中で行わ
れる請求項１〜２のいずれかに記載の方法。 - 【請求項４】 前記基板は単結晶半導体からなる請求項
１〜３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 前記基板は単結晶シリコンからなる請求
項１〜４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 前記陽極化成の前に、前記基板の一面に
金属膜を形成し、次いで、前記陽極化成は、前記基板に
対向して陽極を配置し、前記金属膜を陰極として、これ
らの陽極と陰極との間に電流を流すことによって行うこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の方法に
よって製造された半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24717592A JP3352118B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体装置及びその製造方法 |
| EP93113472A EP0584777B2 (en) | 1992-08-25 | 1993-08-24 | Semiconductor device and process for producing the same |
| DE69329635T DE69329635T3 (de) | 1992-08-25 | 1993-08-24 | Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US08/846,501 US5970361A (en) | 1992-08-25 | 1997-04-28 | Process for producing semiconductor device having porous regions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24717592A JP3352118B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677102A JPH0677102A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3352118B2 true JP3352118B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17159558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24717592A Expired - Fee Related JP3352118B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5970361A (ja) |
| EP (1) | EP0584777B2 (ja) |
| JP (1) | JP3352118B2 (ja) |
| DE (1) | DE69329635T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7148119B1 (en) | 1994-03-10 | 2006-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for production of semiconductor substrate |
| US20030087503A1 (en) * | 1994-03-10 | 2003-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for production of semiconductor substrate |
| CA2182442C (en) * | 1995-08-02 | 2000-10-24 | Kiyofumi Sakaguchi | Semiconductor substrate and fabrication method for the same |
| CN1132223C (zh) * | 1995-10-06 | 2003-12-24 | 佳能株式会社 | 半导体衬底及其制造方法 |
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| FR2797093B1 (fr) * | 1999-07-26 | 2001-11-02 | France Telecom | Procede de realisation d'un dispositif comprenant un empilement de plans de boites quantiques sur un substrat de silicium ou germanium monocristallin |
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