(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を製造する方法であって、
シリカガラス基板を提供する工程、
加熱された不活性雰囲気内で金属ガスを前記シリカガラス基板と反応させて、該ガラス基板の表面に沿って金属・酸素複合体を形成することによって、該ガラス基板の原子組成から酸素を取り出す工程であって、前記不活性雰囲気が、前記酸素の取出しを促進するのに十分な反応温度に加熱される工程、
前記シリカガラス基板の表面から前記金属・酸素複合体を除去して、該シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分を生成する工程、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の上に、１つ以上の追加の層を形成して、前記多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を形成する工程、および、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分を追加のガラス層または金属酸化物層で被覆し、金属ガスを前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分と前記反応温度で反応させて、緻密化酸素基板を生成することにより、前記寸法のあるシリカ系基板または構造を緻密化する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記寸法のあるシリカ系基板または構造が、半導体または結晶質材料を含む被覆層を含み、
前記方法が、前記被覆層のエピタキシャル成長または堆積のためのシード層として前記多孔質シリコン層を使用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記被覆層が、単結晶シリコン層、微結晶シリコン層、多結晶シリコン層、またはアモルファスシリコン層を含み、
前記方法が、結晶化を向上させ、前記被覆層の粒径を増加させるのに十分な温度と期間で該被覆層を徐冷することによって、該被覆層を再結晶化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、絶縁体上シリコン構造のエピタキシャル製造のためのシード層として、前記多孔質シリコン層を使用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記多孔質シリコン層を含む前記シリカガラス基板が、下層のシリカガラス基板および該下層のシリカガラス基板から前記構造の残りの部分への不純物の移行を妨げるように構成された介在する分離層の上に形成されていることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記シリカガラス基板がＮ型またはＰ型ドーパントを含み、
前記酸素の取出しおよび前記金属・酸素複合体の除去の各工程が、前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分中に十分な量のドーパントを残すように調節されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記シリカガラス基板が、前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の厚さ、気孔率または結晶特徴を制御するための局所膜を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、前記金属ガスと前記シリカガラス基板とを反応させる前に、１以上の不活性遮断層を前記シリカガラス基板の上に設ける、パターン形成工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を製造する方法であって、
シリカガラス基板を提供する工程、
加熱された不活性雰囲気内で金属ガスを前記シリカガラス基板と反応させて、該ガラス基板の表面に沿って金属・酸素複合体を形成することによって、該ガラス基板の原子組成から酸素を取り出す工程であって、前記不活性雰囲気が、前記酸素の取出しを促進するのに十分な反応温度に加熱される工程、
前記シリカガラス基板の表面から前記金属・酸素複合体を除去して、該シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分を生成する工程、および、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の上に、１つ以上の追加の層を形成して、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を形成する工程、
を有してなる方法であって、
前記方法が、還元剤ドーピング工程であって、前記シリカガラス基板の前記表面に還元剤を染み込ませ、前記金属ガスと前記シリカガラス基板との反応を向上させるために、前記シリカガラス基板がガス状還元剤で前処理される工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記シリカガラス基板が熱歪み点により特徴付けられ、前記不活性雰囲気が、前記シリカガラス基板の熱歪み点より低い反応温度に加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記金属ガスがＭｇを含み、前記シリカガラス基板との反応が、
２Ｍｇ＋ＳｉＯ2  →  Ｓｉ＋２ＭｇＯ
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記金属ガスが、化学量論的反応条件を満たすのに十分な量準備されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記金属ガスと前記シリカガラス基板との反応が、反応副生成物を生成し、前記方法が、１つ以上の反応副生成物除去工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を製造する方法であって、
シリカガラス基板を提供する工程、
加熱された不活性雰囲気内で金属ガスを前記シリカガラス基板と反応させて、該ガラス基板の表面に沿って金属・酸素複合体を形成することによって、該ガラス基板の原子組成から酸素を取り出す工程であって、前記不活性雰囲気が、前記酸素の取出しを促進するのに十分な反応温度に加熱される工程、
前記シリカガラス基板の表面から前記金属・酸素複合体を除去して、該シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分を生成する工程、および、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の上に１つ以上の追加の層を形成して、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を形成する工程、
を有してなる方法であって、
前記シリカガラス基板が、前記金属ガスとの反応の際に、マイクロ波またはＲＦに暴露されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を製造する方法であって、
シリカガラス基板を提供する工程、
加熱された不活性雰囲気内で金属ガスを前記シリカガラス基板と反応させて、該ガラス基板の表面に沿って金属・酸素複合体を形成することによって、該ガラス基板の原子組成から酸素を取り出す工程であって、前記不活性雰囲気が、前記酸素の取出しを促進するのに十分な反応温度に加熱される工程、
前記シリカガラス基板の表面から前記金属・酸素複合体を除去して、該シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分を生成する工程、および、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の上に１または複数の追加の層を形成して、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を形成する工程、
を有してなる方法であって、
前記シリカガラス基板が、前記金属ガスとの反応の前に、電子ビーム照射を受けることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記金属ガスと前記シリカガラス基板との反応が、加えて、前記シリカガラス基板の表面に沿って、金属・非酸素複合体が形成されること、および、
前記方法が、前記反応温度を超える反応後温度での不活性雰囲気における反応後熱処理をさらに含み、当該反応後熱処理が前記金属・非酸素複合体を蒸発させるのに十分な期間に亘り維持されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、さらに、前記金属・酸素複合体またはアモルファスシリコンを除去するための反応後酸エッチング工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記寸法のあるシリカ系基板または構造が、半導体または結晶質材料を含む被覆層を含み、
前記方法が、
反応後酸エッチング工程により、前記シリカガラス基板の表面から前記金属・酸素複合体を除去して、前記シリカガラス基板の結晶質多孔質表面部分を生成する工程、および、
前記シリカガラス基板の前記結晶質多孔質シリコン表面部分の上に前記被覆層を形成する工程であって、前記多孔質結晶層をエピタキシャル成長または堆積のためのシード層として使用して、前記多孔質結晶層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造を生成する工程、を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、２０１０年８月２４日に出願された米国特許出願第６１／３７６３７９号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵、および２０１１年５月４日に出願された米国特許出願第１３／１００５９３号の米国法典第３５編第１２０条の下での優先権の恩恵を主張するものであり、その両方の出願がここに引用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、寸法のある(dimensional)シリカ系多孔質シリコン構造に関し、より詳しくは、その構造の製造方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の１つの実施の形態によれば、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系構造を製造する方法が提供される。この方法によれば、加熱された不活性雰囲気内で金属ガスをシリカガラス基板と反応させて、その基板の表面に沿って金属・酸素複合体を形成することによって、その基板の原子組成物から酸素を取り出す。この金属・酸素複合体はシリカガラス基板の表面から除去されて、結晶質多孔質シリコン表面部分を生成し、シリカガラス基板のこの結晶質多孔質シリコン表面部分上に１つ以上の追加の層が形成されて、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系基板または構造が生成される。基板がガラス系であるが、必ずしもシリカ系ガラス基板ではない実施の形態も検討されている。追加の実施の形態が開示され、請求されている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本開示の特別な実施の形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号により示されている、以下の図面と共に読んだときに、最もよく理解できる。
【図１】本開示の１つの実施の形態による寸法のあるシリカ系多孔質シリコン構造を製造する方法の説明図
【図２】本開示の１つの実施の形態による寸法のあるシリカ系多孔質シリコン構造を製造する方法の説明図
【図３】本開示の１つの実施の形態による寸法のあるシリカ系多孔質シリコン構造を製造する方法の説明図
【図４】本開示の代わりの実施の形態による寸法のあるシリカ系多孔質シリコン構造を製造する方法の説明図
【図５】本開示によるシリカ系多孔質シリコン層が組み込まれた絶縁体上シリコン構造の説明図
【図６】本開示によるシリカ系多孔質シリコン層が組み込まれた光電池の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本開示の図１〜３は、シリカガラス基板およびＭｇ系金属熱還元法に関する本開示の製造方法論を説明するが、本開示の範囲は、特定の金属熱還元法をはるかに超えて広がる。より詳しくは、図示される製造方法論によれば、多孔質シリコン層を含む寸法のあるシリカ系構造は、シリカガラス基板１０の原子組成物から酸素を取り出すことによって製造できる。このシリカガラス基板１０は、高純度の溶融シリカ基板、アルカリ土類アルミナホウケイ酸塩ガラス、またはシリカを含む任意のタイプのガラスであってよい。加熱された不活性雰囲気２０内で金属ガスＭｇをシリカガラス基板１０と反応させることによって、シリカガラス基板１０から酸素を取り出して、シリカガラス基板１０の表面に沿って金属・酸素複合体３０を形成する。
【０００６】
酸素の取出しを促進するために、不活性雰囲気２０を反応温度Ｔまで加熱する。この温度は、多くのシリカガラス基板の場合には、約６５０℃と約７５０℃の間である。例えば、制限なく、アルカリ土類アルミナホウケイ酸塩ガラスについて、適切な反応温度Ｔは、約６７５℃またはそれよりわずかに低く、約２時間に亘り維持して差し支えない。ほとんどの場合、シリカガラス基板１０は熱歪み点により特徴付けることができ、不活性雰囲気２０は、シリカガラス基板１０の熱歪み点より低い反応温度まで加熱することができる。例えば、制限なく、約６６９℃の歪み点を有するガラスについて、不活性雰囲気は約６６０℃まで加熱することができる。低圧反応槽について、低下した反応温度が考えられる。
【０００７】
シリカガラス基板１０は、以下に限られないが、高純度溶融シリカ、エーロゲルガラス、アルカリ土類アルミナホウケイ酸塩ガラスを含むどのようなタイプのシリカ系ガラスからなってもよく、これらのガラスは、ホウ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウム等の酸化物を含んでよく、添加されたヒ素、アンチモン、バリウム、およびハロゲン化物を含まないように製造されても、されなくてもよい。本発明を説明し、定義する目的に関して、ここでの「高純度溶融シリカ」への言及は、当該技術分野に広く認識された高純度溶融シリカの組成および純度レベルを包含することが意図されていることに留意されたい。高純度の溶融シリカの場合、ガラスは、ロールツーロール(roll-to-roll)製造のためのシリコン基板またはシリコン積層基板のためのリドローされた柔軟なガラス板であり得るフュージョンドローされたガラス板として提示されることが考えられる。
【０００８】
本開示の実施の形態は、主にシリカ系ガラスと金属ガスとしてのＭｇの使用を参照して説明されるが、基板がガラス系であるが、必ずしもシリカ系ガラス基板ではない実施の形態も考えられる。例えば、ホウ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウムの酸化物、および他の金属酸化物などの非シリカガラス形成材を使用した、代わりのガラス基板が提供されることも考えられる。さらに、本開示の範囲から逸脱せずに、様々な適切な還元ガスを使用することも考えられる。例えば、制限なく、金属還元ガスが、Ｍｇ、Ｎａ、Ｒｂ、またはそれらの組合せを含んでもよいと考えられる。金属ガスがＭｇを含む、単純化された、いくぶん理想的な場合には、シリカガラス基板との対応する化学量論的反応は、以下のとおりである：
２Ｍｇ＋ＳｉＯ2  →  Ｓｉ＋２ＭｇＯ
同様の還元ガスについて、類似の反応が特徴的であろう。
【０００９】
非化学量論的な場合、すなわちより複雑な場合、Ｍｇ2Ｓｉなどの反応副生成物が生成され、上述した還元工程の後に、ここに記載される副生成物除去工程が続くことがある。副生成物の生成および副生成物の除去工程の必要性を避けるために、金属ガスが、副生成物を生成するのに十分ではない量で提供されるように、反応の化学量論を調節することが考えられる。しかしながら、多くの場合、ガラスの組成は、余計な反応副生成物の生成が避けられないようなものであり、そのような場合、これらの余計な副生成物は、ここに記載されたエッチング工程および副生成物熱除去工程によって、除去することができる。
【００１０】
還元を向上させるために、金属ガスをシリカガラス基板１０と反応させながら、基板１０にマイクロ波またはＲＦ暴露を行うことができる。金属ガスは、金属ガスの形成を誘発するために、例えば、マイクロ波、プラズマまたはレーザ昇華、電流、またはプラズマアークを含む従来の供給源またはまだ開発されていない供給源に由来していて差し支えない。金属ガスが金属供給源に由来する場合、さらに還元を向上させるために、金属ガスをシリカガラス形成と反応させながら、金属供給源の組成を変えることが考えられる。
【００１１】
シリカガラス基板の表面に電子を照射することによって、この基板に追加の欠陥を形成することができる。結果として生じた欠陥は、金属熱還元ガス剤による、より手軽で広域な酸素の取出しを可能にし、それ自体、上述した金属熱還元法の前に、ガラス基板に電子ビーム照射を行うことにより、酸素の取出しを向上させるために使用することができる。考えられる線量としては、以下に限られないが、約１２５ＫＶの加速電圧で、約１０ｋＧｙから約７５ｋＧｙまでの線量が挙げられる。より高い線量および加速電圧が検討され、都合がよさそうであると考えられる。
【００１２】
図２に示されるように、シリカガラス基板１０の表面に沿って形成された金属・酸素複合体３０が、シリカガラス基板１０の表面から除去されて、多孔質シリコン層４０を形成する結晶質多孔質シリコン表面部分が生成される。本開示の様々な実施の形態は特定の除去プロセスに限られないが、金属・酸素複合体３０は、反応後酸エッチング工程を実施することによって、シリカガラス基板１０の表面から除去できることに留意されたい。例えば、制限なく、反応後酸エッチング工程は、少なくとも２時間に亘り１ＭのＨＣｌ溶液（モル比でＨＣｌ：Ｈ2Ｏ：ＥｔＯＨ＝０．６６：４．７２：８．８８）内で行ってよい。ガラスの気孔率に応じて、ガラス内にいくらかの余計なＭｇＯが補足されることがあり、酸性混合物を何回もフラッシングすることによる、長期間の追加のエッチングが必要かもしれない。
【００１３】
図３に示されるように、シリカガラス基板１０の結晶質多孔質シリコン表面部分の上に１つ以上の追加の層５０を形成して、多孔質シリコン層４０を含む寸法のあるシリカ系構造１００を形成することができる。一般に、追加の層５０は半導体または結晶質被覆層を構成し、多孔質シリコン層４０は、被覆層のエピタキシャル成長または堆積のためのシード層として使用される。エピタキシャル成長したまたは堆積された層は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、または別の半導体または結晶質材料であることが考えられる。
【００１４】
追加の層５０が、単結晶シリコン層、微結晶シリコン層、多結晶シリコン層、またはアモルファスシリコン層を含む場合、前記方法は、結晶化を向上させ、被覆層の粒径を増加させるのに十分な温度と期間で層５０を徐冷することによって、追加の層５０を再結晶化する工程をさらに含んでもよい。従来の徐冷構成並びに局所的なレーザまたはトーチ徐冷が適しているであろうと考えられる。一般に、多孔質シリコン層４０は、エピタキシャル成長したまたは堆積されたシリコン層５０の結晶化度を増加させる。多結晶シリコン成長の場合、ガラステンプレート上の多孔質シリコンの上にエピタキシャル成長したまたは堆積されたシリコンは、２０μｍ超などの、約１０ｎｍから数十マイクロメートルまでの粒径を有するであろう。本発明を説明し定義する目的について、単結晶シリコンは、結晶構造が材料の全体に亘り均質である形態であることに留意されたい。配向、格子パラメータ、および電子特性は、材料の全体に亘り一定である。多結晶シリコンは、様々な結晶方位の多くのより小さなシリコン粒子からなる。時にはナノ結晶シリコンとしても知られている、微結晶シリコンは、非晶相を有する点で、アモルファスシリコンと類似の多孔質シリコンの形態である。しかしながら、微結晶シリコンは、非晶相内の結晶シリコンの小さな粒子を有する。このことは、粒界により隔てられている、結晶シリコン粒子のみからなる多結晶シリコンとは対照的である。
【００１５】
図４に示された寸法のあるシリカ系構造１００’を参照すると、多くの場合、構造１００’は、高純度溶融シリカではない下層のシリカガラス基板７０、すなわち、ドーパント、添加剤、または他の不純物を含むシリカガラス基板の上に形成されることに留意されたい。例えば、制限なく、アルミナホウケイ酸塩ガラス基板が、当該業界で広く使用されている対象である。他の検討されたシリカガラス基板は、ホウ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウムなどの添加剤を含む。これらの場合、下層のガラス基板７０から構造１００’の残りの部分にこれらの不純物が移行するのを妨げるために、分離層６０を使用することがしばしば望ましい。例えば、分離層６０は、窒化ケイ素誘電体層を構成してよい。
【００１６】
絶縁体上単結晶シリコン構造を形成するために、様々な追加の層が配置されている、図５に示された絶縁体上シリコンの薄膜トランジスタ構造２００を参照すると、多孔質シリコン層４０が、多孔質シリコン層４０を含む絶縁体上シリコン構造のエピタキシャル製造のためのシード層として使用される。光電池３００（図６）、熱電池、および他の類似の構造を形成するために、本開示による寸法のあるシリカ系構造を構成することも考えられる。シリコン系光電気デバイス、例えば、発光素子、導波路、光結晶、または太陽電池を形成するために、本開示による寸法のあるシリカ系構造を構成することも考えられる。上述した実施の形態の多くにおいて、前記構造は、アルミナホウケイ酸塩ガラスなどの、ドーパント、添加剤または他の不純物を多量に含むシリカガラス基板の上に形成される。これらの場合と他の場合において、図４を参照して先に記載された分離層と類似の分離層が前記構造に含まれることも考えられる。
【００１７】
その上、本発明を説明し、定義する目的で、空気、水、外部物体などの外部の環境要素を変える、それにより変えられる、または他の様式でインターフェースをとるように構成されたデバイスである、環境インターフェースデバイスを形成するために、本開示による寸法のあるシリカ系構造を構成することも考えられる。例えば、制限なく、環境インターフェースデバイスは、マイクロリアクタ、ろ材、またはガスセンサであってよく、その場合、環境インターフェースデバイスの活性構造における多孔質シリコン層は、触媒、ゼオライト、またはデバイスの他の活性層を含むであろう。多孔質シリコン層が、疎水性層、防指紋接触層、化学的耐性または強化表面層として構成されている、追加の環境インターフェースデバイスが考えられる。
【００１８】
本開示のいくつかの実施の形態において、シリカガラス基板は、Ｎ型またはＰ型ドーパントを含むように構成され、酸素の取出し工程および金属・酸素複合体除去工程は、シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分中に多量のドーパントを残すように調節される。これらのドーパントは、十分な量で存在すると、ドーパントを、シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分の上に形成された追加の層に与えることができる。例えば、一般的なドーパントとしては、以下に限られないが、Ａｌ、Ｐ、Ｂ、およびＡｓが挙げられる。あるいは、Ｎ型またはＰ型ドーパントは、従来の拡散またはイオン注入技法によって、シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分中に導入することも考えられる。
【００１９】
本開示の別の実施の形態において、シリカガラス基板に、シリカガラス基板の結果として得られた結晶質多孔質シリコン表面部分の厚さ、気孔率または結晶特徴を制御するための局所膜を設けることも考えられる。これらの局所膜は、ケイ酸塩、リン酸塩、または以下に限られないが、ホウ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ジルコニウム、バナジウムの酸化物、および他の金属酸化物を含む、任意のガラス形成材であり得ると考えられる。例えば、制限なく、局所膜は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）およびその変種（ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＡＰＣＶＤなどの）、分子線蒸発（ＭＢＥ）、スパッタ堆積などにより、ガラス上に形成できる。シリカガラス基板の表面に、溝、隆起特徴構造または他のテキスチャーを提供して、光散乱などの、特別な光学的性質または光電子工学特性を生じさせることも考えられる。熱処理能力を向上させるために、出発基板のガラス組成を調節してもよいと考えられ、例えば、ＪＡＤＥ（商標）ガラスは、バリウムを含有し、７２５℃まで安定である。その上、光透過性、分極率、または衝撃抵抗を向上させるために、ガラス組成を選択することも考えられる。
【００２０】
本開示のさらに別の実施の形態において、寸法のあるシリカ系構造は、シリカガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分を追加のガラス層または金属酸化物層で被覆し、金属ガスをガラス基板の結晶質多孔質シリコン表面部分と反応温度で反応させて、緻密化酸素基板を生成することによって、緻密化させることも考えられる。このプロセスは、ここに記載された様々な金属熱反応条件下で、比較的薄い、例えば、１０ｎｍから３００ｎｍのガラス層または金属酸化物層に複数回繰り返しても差し支えない。
【００２１】
金属ガスをシリカガラス基板と反応させる前に、シリカガラス基板の上に１つ以上の不活性遮断層を設けて、被覆層のパターン形成を容易にすることができる。例えば、制限なく、パターン形成工程において、黒鉛遮断層を使用して差し支えない。本開示による製造方法は、シリカガラス基板の表面に還元剤を染み込ませ、金属ガスとシリカガラス基板との反応を向上させるために、シリカガラス基板がガス状還元剤で前処理される、還元剤ドーピング工程を含むことも考えられる。例えば、より速く、より完全な局所還元のために、Ｐａｒｒ容器内でシリカガラス基板を加圧水素および不活性搬送ガスに暴露してもよい。
【００２２】
本開示による製造方法は、多孔質シリコンからアモルファスシリコンを除去するために、例えば、ＨＦエッチングもしくは他の従来の酸エッチングプロトコルまたはまだ開発されていない酸エッチングプロトコルによる、反応後酸エッチング工程を含んでも差し支えない。反応後酸エッチング工程は、多くの場合、優先＜１１１＞結晶方位が優位を占める、Ｘ線回折スペクトルにより特徴付けられる結晶質多孔質シリコンを生成することが考えられる。
【００２３】
本開示による製造方法は、１つ以上の反応後熱処理工程をさらに含んで差し支えない。例えば、制限なく、本開示による多孔質シリコン層を含む基板は、反応温度を超える反応後温度で不活性雰囲気内において処理することができる。より詳しくは、２時間に亘り６７５℃で処理され、１ＭのＨＣｌ中において２時間に亘りエッチングされた基板に、７２５℃での６時間に亘るＡｒ中における反応後熱処理を施すことができる。約６５０℃と約７５０℃の間の反応温度に不活性雰囲気が加熱されるほとんどの場合、反応後温度は、７００℃超、例えば、７２５℃と７５０℃の間であり、数時間に亘り維持される。高純度溶融シリカの場合、反応後処理は、一般に、Ｍｇ2Ｓｉの完全な除去のために、約６時間に亘り維持される。添加されるヒ素、アンチモン、バリウム、およびハロゲン化物を含まないように製造されることもある、アルカリ土類アルミナホウケイ酸塩ガラスについて、反応後処理は、一般に、約１８時間超に亘り維持され、６時間の中間処理工程で、断続的に行っても差し支えない。金属ガスとシリカガラス基板との反応により、加えて、シリカガラス基板の表面に沿って金属・非酸素複合体が形成される場合、この金属・非酸素複合体を同様に蒸発させるのに十分な期間に亘り、反応後熱処理を維持することができる。
【００２４】
本発明を説明し、定義する目的について、「寸法のある(dimensional)」基板または「寸法のある」構造は、基板または構造の寸法が、所定の実用形状と実用サイズ、すなわち、特定の実用性のために設計された形状とサイズを有するものである。寸法のある基板および構造は、完全に機能的な構造、中間体構造、部分的に機能的な構造、前駆体基板または構造、もしくは中間体、部分的または完全に機能的な構造を形成するためのシード基板または構造であってよい。寸法のある基板および構造は、例えば、粉末、粒子、もしくは未定義の、疑似ランダム、または他の様式の中間体形状の他のタイプの粗いまたは微細な粒状物質から区別できる。寸法のある基板および構造は、ナノ構造またはナノ粒子からも区別できる。寸法のある基板および構造の例としては、以下に限られないが、構造の成長のためのシード基板またはシート層、薄膜トランジスタ、光電池、熱電池、発光素子、導波路、光結晶、太陽電池、および他の類似の構造が挙げられる。その上、多孔質シリコンは、微細構造内にナノスケールサイズの空隙の分布を有する化学元素のケイ素の形態でり、比較的大きい表面積対体積比、ある場合には、５００ｍ2／ｇ超となることに留意されたい。ここでの「少なくとも１つの」構成要素、要素などの列挙は、代わりに単数形の使用により、単一の構成要素、要素などに制限されるものとするという推論を形成するために使用されるものではないことにも留意されたい。
【００２５】
「好ましくは」、「広く(commonly)」、および「一般に(typically)」などの用語は、ここで使用される場合、請求された特許請求の範囲を制限するため、または特定の特徴が、請求された発明の構造または機能にとって重要である、必須である、または重要でさえあるということを暗示するために利用されないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本開示の実施の形態の特定の態様を識別すること、または本開示の特定の実施の形態に利用されてもされなくてもよい代わりのまたは追加の特徴を強調することが単に意図されている。
【００２６】
本発明を説明し、定義する目的について、「約」という用語は、定量的な比較、値、測定、または他の表示に起因するであろう固有の不確実性の度合いを表すためにここに利用されていることに留意されたい。「実質的に」という用語も、定量的な表示が、問題となっている主題の基本的機能を変化させずに、指定された基準から変動してもよい程度を表すために使用される。
【００２７】
本開示の主題を詳細に、その特別な実施の形態を参照して説明してきたが、ここに開示された様々な詳細は、特定の要素が、本説明を伴う図面の各々に示されている場合でさえ、ここに記載された様々な実施の形態の必須構成要素である要素に関連することを暗示するように解釈されるものではないことに留意されたい。むしろ、ここに付随する特許請求の範囲は、本開示の範囲およびここに記載された様々な発明の対応する範囲の単なる表示として解釈すべきである。さらに、付随の請求項に定義された本発明の範囲から逸脱せずに、改変および変更が可能であることが明らかである。より詳しくは、本開示のいくつかの態様は、ここで、好ましいまたは特に都合よいと識別されているが、本開示は、必ずしも、これらの態様に制限されるものではないと考えられる。
【符号の説明】
【００２８】
１０    シリカガラス基板
２０    不活性雰囲気
３０    金属・酸素複合体
４０    多孔質シリコン層
５０    追加の層
１００，１００’    シリカ系構造
２００    薄膜トランジスタ構造
３００    光電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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