(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、
(a) 基板を提供し、
(b) 該基板上にアモルファスシリコン(amorphous silicon) を犠牲層として堆積させ、
(c) エッチング液で該アモルファスシリコン層及び該基板をエッチングし、すなわち該アモルファスシリコン層を該エッチング液により完全に除去し、並びに該基板も続けてエッチングし、
(d) 脱イオン水により該基板を洗い、
(e) 窒素を送り乾かし、
(f) 熱乾燥させて残留水分を取り除き、
そのうち、(c)のステップは、超音波振動により該基板表面のエッチングの均一性と表面粗さ度を維持するステップを包含することを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の作製方法において、前記ステップ(a) の基板は、シリコン基板であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(a) の基板は、シリコンウェハーであることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(b) の堆積法は、物理気相堆積法もしくは化学気相堆積法であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(b) におけるアモルファスシリコン層の厚さ範囲は、0.5 μｍ〜5 μｍであることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(c) におけるエッチング液は、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、塩酸もしくは燐酸であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記アンチリフレクション層の反射率範囲は1 ％以下であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、製造された前記アンチリフレクション層を具える基板の外部量子効率は、300 ｎｍ〜900 ｎｍである場合、70％〜90％間となることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、製造された前記アンチリフレクション層を具える基板の外部量子効率は、400 ｎｍ〜800 ｎｍである場合、80％以上となることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンチリフレクション層基板に関するものであり、特に、高表面粗さのアンチリフレクション層基板を提案する。
【背景技術】
【０００２】
一般のオプトエレクトロニック部品のエネルギー源は、オプトエレクトロニック効果で電子を発生させて、光エネルギーを電気エネルギーに変換するもので、これにより使用される部品は、反射される光が少なければ少ない程（吸収される光が多い程）、多量のエネルギーを獲得できる。よって、高効率アンチリフレクション層の製造は、オプトエレクトロニック部品において非常に重要な技術となっている。
【０００３】
従来技術においては、アンチリフレクション膜によりオプトエレクトロニック部品表面に入射する光の浸透率を増加させるか、直接基板上にエッチングをし、エッチングによりできた隙間を利用して吸収される光の表面積を増加させている。
【０００４】
基板表面に直接エッチングを行う方法は、以下の数種類を含む。ポリシリコンドライエッチングは、ポリシリコン膜上に熱酸化層を形成し、高密度のプラズマエッチングの進行を助ける。しかし、この設備は普及しておらず、別にポリ材料を製造しなければならないことから、機械コストと製造工程の複雑な問題の克服が難しい。また、ポリウェットエッチングは、ドライエッチングと同様の難題を抱える。前述二種方式により行うエッチング方式の吸収率は図１、図２に示すとおりである。図１はポリシリコンドライエッチング後の基板表面吸収率であり、図２はポリウェットエッチング後の基板表面吸収率であり、二者は同様に波長が700 ｎｍである場合にのみ良好の吸収特性を発揮し、広範な波長範囲における吸収はできない故、応用上の制限がある。
【０００５】
直接ウェットエッチングは、シリコンウェハー基板上に直接ウェットエッチングを行う方法であるが、エッチングレベルがコントロールできない為、基板表面の過度エッチングが発生し易く、表面粗さが最後にはほぼ平坦になってしまう。
【０００６】
また、基板表面に直接アンチリフレクション層を製造する方法もあり、これは即ちエレクトロケミカル方式によってウェハー下方にバイアス電圧を通じさせ、方向性を与え、直接シリコンウェハーにエレクトロケミカルエッチングを施す方法である。
しかし、この方法での欠点は同様に、基板表面の過度エッチングが発生し易く、表面粗さが最後にはほぼ平坦になってしまうことである。
【０００７】
前述した直接エッチング方式は、エッチングレベルをコントロールできず、製造工程の難度がアップし、且つ、前記製造した部品では高吸収率である波長範囲が比較的狭く、実際の使用において良好な効率が得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明のアンチリフレクション層を具える基板、及びその製造方法を提供することにある。本発明によると、アンチリフレクション層を具える基板の製造方法は、(a) 基板を提供し、(b) 基板上にアモルファスシリコンを堆積させ、及び(c) エッチング液でアモルファスシリコン層及び基板をエッチングし、且つアモルファスシリコン層をエッチング液により除去し、以上のステップを包含する。
【０００９】
本発明の方法において、ステップ(a) の基板材料は無制限であるが、良好な実施例としては、シリコン基板、ガラス基板、金属基板、もしくはプラスチック基板とされる。そのうち、シリコン基板は、堆積するアモルファスシリコン薄膜で完全に基板上を覆うことができる故、ステップ(a) 中の最良基板はシリコンウェハーである。
【００１０】
アモルファスシリコン薄膜を基板上に堆積させる為に、ステップ(b) で適用する堆積方法は従来のいかなる方式でもよいが、良好な実施例は、物理気相堆積法もしくは化学気相堆積法である。ステップ(b) におけるアモルファスシリコン層の厚さ範囲には制限はないが、良好なのは、0.5 μｍ-5μｍである。
【００１１】
また、本発明方法のステップ(c) におけるエッチング液は、堆積するアモルファスシリコン薄膜をエッチングするものであり、この薄膜は犠牲層となり、基板も共にエッチングされ、最後にアモルファスシリコン薄膜を完全に除去する。そのうち、本発明のエッチング法に適用される有機酸は、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、塩酸もしくは燐酸である。この他、本発明方法に適用されるエッチング方式は、従来のいかなるものでもよいが、良好なのはウェットエッチングである。
【００１２】
本発明の方法により完成した基板のアンチリフレクション層反射率良好範囲は、1 ％以下であり、同時に、本方法で製造されたアンチリフレクション層基板の外部量子効率は、300 〜900 ｎｍ間となり90％以上のかなり高い値となる。
【００１３】
本発明が提供するアンチリフレクション層製造方法は、そのステップが簡単、且つ、従来のアンチリフレクション膜よりも優れた効果が得られることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、アンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、
(a) 基板を提供し、
(b) 該基板上にアモルファスシリコン(amorphous silicon) を犠牲層として堆積させ、
(c) エッチング液で該アモルファスシリコン層及び該基板をエッチングし、すなわち該アモルファスシリコン層を該エッチング液により完全に除去し、並びに該基板も続けてエッチングし、
(d) 脱イオン水により該基板を洗い、
(e) 窒素を送り乾かし、
(f) 熱乾燥させて残留水分を取り除き、
そのうち、(c)のステップは、超音波振動により該基板表面のエッチングの均一性と表面粗さ度を維持するステップを包含することを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の作製方法において、前記ステップ(a) の基板は、シリコン基板であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(a) の基板は、シリコンウェハーであることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(b) の堆積法は、物理気相堆積法もしくは化学気相堆積法であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(b) におけるアモルファスシリコン層の厚さ範囲は、0.5 μｍ〜5μｍであることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記ステップ(c) におけるエッチング液は、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、塩酸もしくは燐酸であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、前記アンチリフレクション層の反射率範囲は1 ％以下であることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項８の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、製造された前記アンチリフレクション層を具える基板の外部量子効率は、300 ｎｍ〜900 ｎｍである場合、70％〜90％間となることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法において、製造された前記アンチリフレクション層を具える基板の外部量子効率は、400 ｎｍ〜800 ｎｍである場合、80％以上となることを特徴とするアンチリフレクション層を具える基板の製造方法としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法は、簡単なステップで、波長範囲が広く高吸収率のアンチリフレクション層を具えた基板を製造できることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[ 実施例１]
シリコン基板を本発明のアンチリフレクション層を具える基板の製造方法の範例となす。まず、物理気相堆積システムにおいて70℃〜90℃の温度条件の下、厚さ約1 μｍのアモルファスシリコン薄膜を堆積、このアモルファスシリコン薄膜は犠牲層となる。続いてシリコンエッチング液（ＨＦ：ＨＮＯ3 ）を用いてポーラスシリコン(porous silicon)  のエッチングを行う。エッチングしている間は、同時に超音波振動により表面のエッチング均一性及び表面粗さ度を維持する。
続いて、脱イオン水によりテストサンプルを洗い、窒素を送り乾かし、最後に熱乾燥させて残留水分を取り除くことにより、アンチリフレクション層の製造が完了する。
また、従来のポーラスシリコンを提供するが、それは、ウェハー上にアモルファスシリコン層を堆積した後、アニール再結晶処理を行い、多結晶シリコン膜を形成、続いて、前述方式と同様にエッチングを行ってアンチリフレクション基板を作り、比較対照させる。
図３は、アモルファスシリコン薄膜にエッチングを行った後に完成した基板の表面吸収率である。
【００１７】
[ 実施例２]
実施例１で完成した基板のアンチリフレクション効果をテストする為に、本実施例では更に、スキャン式電子顕微鏡によって測定を行う。
スキャン式電子顕微鏡は、電子銃により電子ビームを発生させ、電磁レンズが成す電子光学システムを通して、微小な電子ビームを集めてテストサンプル表面に照射し、並びに表面に発生する信号を集めて拡大処理した後、同時にスキャンする陰極線管に入力して、テストサンプルの表面映像をディスプレイする。
実施例１に示したアモルファスシリコン薄膜基板と多結晶シリコン基板をＳＥＭ測定後、結果は図４に示す如きとなる。図４の(a) は、従来のポーラスシリコン構造（1,000 倍率）、(b) はシリコン内結晶粒子穴構造（10,000倍率）。結果からわかることは、基板上にアモルファスシリコン薄膜を堆積し、エッチングした後の表面は、均一的な高エントロピー（entropy ）となった。
【００１８】
[ 実施例３]
実施例１で完成した基板のアンチリフレクション効果をテストする為に、本実施例では更に、原子力顕微鏡により測定を行う。原子力顕微鏡は通常測定材料表面で用い、主要基本原理は、特性の微小探針を使用し、微小探針とテストサンプル表面間の原子力もしくは付近の電磁波等交互作用を観察した後、三軸推移の圧電セラミックスキャナーを使用、テストサンプル表面において微小探針に前後スキャンさせ表面形態を観察する。
実施例１に示すアモルファスシリコン薄膜基板と多結晶シリコン基板にＡＦＭ測定を行った結果は、図５に示すとおりである。図５(a) は従来の多結晶シリコン基板が形成した穴構造表面である。図５(b) はアモルファスシリコン内結晶粒の穴構造表面である。結果からわかるように、アモルファスシリコン薄膜基板はエッチング後に形成される凹凸表面は、従来の多結晶シリコン基板の表面に比べて更に均一であり、この均一の凹凸表面は光の屈折とばらつきを助け、更に光線を反射させず、アンチリフレクションの効果を達成する。
【００１９】
[ 実施例４]
実施例１で完成した基板のアンチリフレクション効果を測定する為に、本実施例では、更に分光計(fluorescence spectrometer) により測定を行う。
図６と図７は、分光計により反射率分析を行ったデジタル図である。本実施例においては、異なる材料を使用したアンチリフレクション基板と、実施例（1 ）の本発明基板を比較する。図６は、本発明基板と伝統的なポーラスシリコン基板の反射率を比較したグラフである。結果図から、従来のポーラスシリコン基板は300 〜800 ｎｍの波長範囲における反射率は約10％前後であり、非常に不安定な反射現象が見て取れる。しかし、本発明の基板は、1 ％以下を常に保ち、波長は300 ｎｍから800 ｎｍにかけて、その反射率は常に1％以下に安定保持されている。
図７は、本発明の方法により製造されたアンチリフレクション基板、及びその他従来のアンチリフレクション基板を示す。例えば、PECVD Oxide とは、プラズマ補助化学気相堆積システムの酸化シリコン、PECVD Nitride とは、プラズマ補助化学気相堆積システムの窒化シリコン、Sputter oxide とは、スパッタリング堆積の酸化シリコン、Thermal oxide は熱成長の酸化シリコン、及び実施例１で述べた従来のポーラスシリコンのアンチリフレクション基板等の反射率比較を示す。図７から、異なる波長の下の各材料の反射率が観察できる。そのうちただ本発明のアンチリフレクション基板のみが、300 〜900 ｎｍの異なる波長の下、1 ％以下の反射率となっており、本発明の方法で製造したものが高吸光率のアンチリフレクション層であることを証明している。
【００２０】
[ 実施例５]
外部量子効率により実施例１中で完成させた基板のアンチリフレクション効果を測定する。本発明の方法により製造したアンチリフレクション基板の他、ウェットエッチングウェハー及び従来のポーラスシリコンアンチリフレクション基板もまた比較対照としてテストを行う。
図８の結果からわかるように、本発明のアンチリフレクション基板の外部量子効率は300 〜900 ｎｍ間ですべて90％以上であった。これより、従来のポーラスシリコンアンチリフレクション基板及びウェットエッチングウェハーより優れた結果であることが明らかにわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に関する、ポリシリコンドライエッチング法によりエッチングを行った基板の吸光状況である。
【図２】従来技術に関する、ポリシリコンウェットエッチング法によりエッチングを行った後の基板の吸光状況である。
【図３】本発明実施例１に関する、アンチリフレクション基板の吸光状況である。
【図４】本発明実施例２に関する、スキャン式電子顕微鏡の結果図である。(a) は、従来のポーラスシリコン構造（1,000 倍率）、(b) は、本発明の構造（10,000倍率）。
【図５】本発明実施例３に関する、原子力顕微鏡図である。(a) は、従来の多結晶シリコン基板が形成した穴表面構造。(b) は、本発明の表面構造。
【図６】本発明実施例４に関する、本発明のアンチリフレクション基板と従来のポーラスシリコン基板のアンチリフレクション率比較図である。
【図７】本発明実施例４に関する、本発明のアンチリフレクション基板と異なる材料で製造したアンチリフレクション基板のアンチリフレクション率比較図である。
【図８】本発明実施例５に関する、本発明のアンチリフレクション基板、ウェットエッチングウェハー及び従来のポーラスシリコンアンチリフレクション基板が得た外部量子効率の比較図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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