シリコン上へのマクロポアの生成とその応用

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シリコンをフッ酸中で陽極酸化することにより多孔質層が形成される。その孔径は条件により数ナノメートルから数マイクロメートルと変化する。本年度は期間が短かったため、まず文献調査によりp型シリコン上へのマクロポア生成の条件を検討した。多孔質シリコンは通常フッ酸溶液中で単結晶基板を陽極酸化することにより生成する。普通、多孔質層はメソポーラスと分類される孔径数ナノメートルの微細孔からなる。通常のフッ酸水溶液中からでは、高い抵抗率基板を用い、低い電流密度で陽極酸化すると孔径がマイクロメートル前後のマクロポアが得られる。ジメチルスルホキシド(DMSO)やジメチルホルムアミドなどの溶媒系有機物が存在するとマクロ孔生成条件が広がる。水とDMSO混合溶媒を用いたフッ酸水溶液中で中程度の抵抗率(10-20Ωcm)のシリコン基板を用いて5mA/cm^2で陽極酸化を行ったところ、1-2μm程度の孔径をもつマクロポアが生成し、その分布はランダムであった。フォトリソグラフィーでパターニングしてエッチピット(1μm幅)を形成したシリコン基板を用いて、同一条件下で陽極酸化するとプレパターンどおりに規則的に配列したマクロポアが得られた。孔径はランダム孔より広がり、4μmに達した。プレパターン基板から始めることによって規則的なマクロポア形成が得られたので、次年度での孔内への金属析出研究の準備が整った。また、ランダムポアも併用して両者における金属析出挙動の相違についても検討を加える。