シリコン上へのマクロポアの生成とその応用

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フォトリソグラフィーによってプレパターンを形成したp型シリコン基板をフッ酸溶液中で陽極酸化することにより、4μmの孔径を有する規則的なマクロ孔配列を作製した。この試料を用いて、マクロ孔内への金属析出を試みた。0.1M硫酸銅水溶液中に浸漬するとシリコン上に置換めっきによって銅がマクロ孔壁上に析出する。一方、電解析出させると、孔底から析出が進行した。析出物断面観察の結果、やや欠陥が残っていた。電析条件を変えることにより、欠陥生成を避けることが可能と考えられ、本材料のテンプレートへの応用の可能性を示すものである。構造制御されたマクロ孔生成を実現するために、安定なマクロ孔構造が生成する条件を検討した。その結果、以下の知見を得た。フッ酸溶液の溶媒の種類が大きな影響を与える。ジメチルホルムアミドとジメチルスルホキシドでは1μm程度の孔径をもつランダムに配列したマクロ孔の形成が観察され、アセトニトリル溶液中からは縞麗なマクロ孔生成が得られない。マクロ孔構造は0.1Ωcm以上の抵抗率のシリコンで実現する。また、孔径と孔間隔は抵抗率の増大に伴い大きくなるが、陽極酸化電流密度に対する大きな依存性は見られない。低濃度のフッ酸溶液では多孔質層の化学溶解が顕著となりマクロ孔構造生成に適さない。また、作製したマクロ孔構造試料を用いて置換めっきによる銀析出を行い、孔壁への均一な析出を観察した。さらに、析出が価電子帯へのホール注入により進行することを明らかにした。