(57)【要約】  本開示は、多孔質炭化ケイ素構造などの多孔質構造を製造する方法に関する。本方法は、多孔質にされる構造を提供する工程と、エッチング溶液を提供する工程とを含むことができる。本方法はまた、構造を電気化学的にエッチングして、構造の少なくとも一領域を貫通する細孔を形成し、その結果、多孔質構造を形成する工程を含むことができる。多孔質構造の形態は、エッチング溶液の強度および／または印加電圧など、電気化学的エッチングプロセスの一つまたは複数のパラメータによって制御することができる。
2020515033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された形態を有する多孔質炭化ケイ素構造を製造する方法であり：
炭化ケイ素構造を提供するステップ；
還元剤および酸化剤を含むエッチング溶液を提供するステップ；
多孔質炭化ケイ素構造を形成するために、前記炭化ケイ素構造の領域を通る細孔を形成するように、前記エッチング溶液で前記炭化ケイ素構造を電気化学的にエッチングするステップであって、前記炭化ケイ素構造の前記領域を通る電流密度を生成するように、前記炭化ケイ素構造の表面に電圧を印加することを含む前記炭化ケイ素構造を電気化学的にエッチングするステップ；および、
前記選択された形態を達成するために、前記炭化ケイ素構造の前記領域を通る前記エッチング溶液のエッチング伝播速度を制御するステップであって、前記選択された形態は、実質的に均一な多孔質構造を含む前記エッチング溶液のエッチング伝播速度を制御するステップ；
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記炭化ケイ素構造が、３Ｃ、４Ｈ、または６Ｈポリタイプの炭化ケイ素を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭化ケイ素構造が、炭化ケイ素半導体を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化ケイ素構造が、所定の電子キャリア濃度を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記炭化ケイ素構造が、所定の結晶名（crystalline designation）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸化剤が、水、アルコール、過酸化水素、またはそれらの混合物を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤が、フッ化水素酸を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記フッ化水素酸の濃度が、約１体積％〜約５０体積％、約１体積％〜約２０体積％、約１体積％〜約１５体積％、約１体積％〜約１０体積％、約１体積％〜約５体積％、または約２体積％〜約５体積％である、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング伝播速度は、前記フッ化水素酸の濃度に依存する、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記フッ化水素酸の濃度が前記多孔質炭化ケイ素構造の多孔率に反比例する、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記エッチング溶液が、界面活性剤をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧が、約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、または約２０Ｖ〜約２６Ｖである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電流密度は、材料の除去速度に比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電流密度は、電気化学エッチングする前記ステップの間に実質的に一定の速度で減少する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択された形態が、選択された平均細孔直径、選択された細孔壁厚、または選択された多孔率のうちの少なくとも一つを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記選択された形態が、約２ｎｍ〜約２００ｎｍの平均細孔壁厚を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記選択された形態が、約０．１μｍ〜約３μｍの平均細孔直径を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記選択された形態が、約０．１μｍ〜約３μｍの平均細孔直径、および約２ｎｍ〜約２００ｎｍの平均細孔壁厚を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択された形態が、約６０％〜約９６％の多孔率を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択された形態が、実質的に均一な材料密度を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記エッチング伝播速度を制御するステップは：
還元剤の濃度を選択すること；および、
電圧を選択すること；
を含み、
前記エッチング伝播速度は、選択された前記濃度および選択された前記電圧における形態の多孔率に反比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
選択された前記濃度が、約１体積％〜約５０体積％、約１体積％〜約２０体積％、約１体積％〜約１５体積％、約１体積％〜約１０体積％、約１体積％〜約５体積％、または約２体積％〜約５体積％であり、選択された前記電圧が、約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、または約２０Ｖ〜約２６Ｖである、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記炭化ケイ素構造が、「Ｓｉ」面から始まって電気化学的にエッチングされる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭化ケイ素構造が、「Ｃ」面から始まって電気化学的にエッチングされる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
多孔質構造体を製造する方法であり：
多孔質性にされる出発構造を提供するステップ；
選択された還元剤および酸化剤を含むエッチング溶液を提供するステップ；
多孔質構造を形成するために、前記出発構造の領域を通る細孔を形成するように、エッチング溶液で前記出発構造を電気化学的にエッチングするステップであって、前記構造の前記領域を通る電流密度を生成するように、前記構造の表面に電圧を印加することを含む前記構造を電気化学的にエッチングするステップ；および、
選択された多孔率を達成するために、前記構造の前記領域を通る前記エッチング溶液のエッチング伝播速度を制御するステップであって、選択された前記多孔率は、９０％よりも大きいステップ；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記構造が、炭化ケイ素を含む、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記還元剤が、フッ化水素酸を含む、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記エッチング伝播速度を制御するステップは：
還元剤の濃度を選択すること；および、
電圧を選択すること；
を含み
前記エッチング伝播速度は、選択された前記濃度および選択された前記電圧における多孔率に反比例する、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
選択された前記濃度が、約１％〜約５０％、約１％〜約２０％、約１％〜約１５％、約１％〜約１０％、約１％〜約５％、または約２％〜約５％であり、選択された前記電圧が、約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、または約２０Ｖ〜約２６Ｖである、ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記構造が、「Ｓｉ」面から始まって電気化学的にエッチングされる、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記構造が、「Ｃ」面から始まって電気化学的にエッチングされる、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
電気化学的エッチングプロセスによって多孔質半導体構造を製造する方法であり：
半導体構造を提供するステップ；
還元剤および酸化剤を含むエッチング溶液を提供するステップ；
前記還元剤の濃度を選択するステップ；および、
多孔質半導体構造を形成するために、前記半導体構造の領域を通る細孔を形成するように、前記エッチング溶液で前記半導体構造を電気化学的にエッチングするステップであって、前記半導体構造の前記領域を通る電流密度を生成するように、電圧を選択して、前記半導体構造の表面に選択された前記電圧を印加することを含む前記半導体構造を電気化学的にエッチングするステップ；を含み、
前記多孔質半導体構造は、選択された多孔率を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記半導体構造が、炭化ケイ素を含む、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
選択された前記多孔率を達成するために、前記半導体構造の前記領域を通る前記エッチング溶液のエッチング伝播速度を制御するステップであって、前記エッチング伝播速度は、選択された前記濃度および選択された前記電圧における多孔率に反比例するステップ、
をさらに含む、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
選択された前記濃度が、約１体積％〜約５０体積％、約１体積％〜約２０体積％、約１体積％〜約１５体積％、約１体積％〜約１０体積％、約１体積％〜約５体積％、または約２体積％〜約５体積％であり、選択された前記電圧が、約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、または約２０Ｖ〜約２６Ｖである、ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
エッチング伝播速度が、選択された前記濃度に依存する、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記多孔質半導体構造が、選択された平均細孔直径を含む、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
電気化学エッチングする前記ステップ中の前記電流密度を監視するステップ、
をさらに含む、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多孔質炭化ケイ素構造などの多孔質構造を製造（fabricating）または生産（manufacturing）する方法に関する。本方法は、制御および／または選択された形態（morphology）を有する多孔質構造を形成するために、電気化学エッチングを使用することができる。
【発明の概要】
【０００２】
本開示は、炭化ケイ素構造などの多孔質構造を製造または生産する方法に関する。本方法は、制御および／または選択された形態を有する多孔質構造を形成するために、電気化学エッチングを使用することができる。いくつかの実施形態で、本方法は、多孔質にされる構造を提供するステップと、エッチング溶液を提供するステップと、前記構造を電気化学的にエッチングして、前記構造の少なくとも一領域を貫通する細孔（pore）を形成するステップとを含む。
【０００３】
得られる多孔質構造は、所望に応じて選択および／または制御することができる形態を含むことができる。例えば、細孔直径（pore diameter）、細孔壁厚（pore wall thickness）、および多孔率（porosity）などの形態の様々な特性は、一つまたは複数の製造パラメータを選択、変化、および／または調整することによって制御することができる。さらに、形態の様々な特性は、所望に応じて選択的におよび／または独立して制御することができる。
【０００４】
様々な実施形態で、選択された形態を、電気化学的エッチングプロセス中に構造を通って進むときのエッチングフロント（etch front）の伝播速度を制御することによって達成することができる。伝播速度は、還元剤の濃度および／または印加電圧を選択、変化、および／または調整することによって制御することができる。伝播速度は、達成される多孔率に逆相関（inversely related）または反比例（inversely proportional）することができる。
【０００５】
特定の実施形態では、本明細書に開示される方法が実質的に均一な形態を有する多孔質構造を製造することをさらに提供する。本方法はまた、電気化学的エッチングプロセス中の細孔形成を監視することを提供することができる。
【０００６】
他の実施形態では、本明細書に開示される方法が炭化ケイ素構造のいずれかの側をエッチングすることも提供する。例えば、「Ｓｉ」および／または「Ｃ」面は、実質的に均一な形態を有する多孔質構造を形成するために、本明細書に開示される原理に従ってエッチングされ得る。
【０００７】
前述の概要は、例示に過ぎず、決して限定することを意図するものではない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本明細書の書面による開示は、限定的ではなく、網羅的ではない例示的な実施形態を説明する。図面に描かれているそのような例示的な実施形態のいくつかを参照する：
【図１Ａ】本開示の実施形態に従って製造された様々な多孔質炭化ケイ素構造の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面画像である。
【図１Ｂ】本開示の実施形態に従って製造された様々な多孔質炭化ケイ素構造の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面画像である。
【図１Ｃ】本開示の実施形態に従って製造された様々な多孔質炭化ケイ素構造の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面画像である。
【図２Ａ】前記多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図２Ｂ】前記多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図２Ｃ】前記多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、多孔質炭化ケイ素構造の表面の平面画像である。
【図３Ａ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図３Ｂ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図３Ｃ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、多孔質炭化ケイ素構造の表面の平面画像である。
【図４Ａ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図４Ｂ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、断面画像である。
【図４Ｃ】別の多孔質炭化ケイ素構造のＳＥＭ画像であり、多孔質炭化ケイ素構造の表面の平面画像である。
【図５Ａ】本開示の別の実施形態による、多孔質炭化ケイ素構造の断面ＳＥＭ画像である。
【図５Ｂ】図５Ａに示される構造の製造に使用される電気化学的エッチングプロセスに対応する陽極酸化電流対時間のプロットである。
【図６Ａ】比較の多孔質炭化ケイ素構造の断面ＳＥＭ画像である。
【図６Ｂ】図６Ａに示された比較構造の製造に使用された電気化学的エッチングプロセスに対応する陽極酸化電流対時間のプロットである。
【図７】本開示の別の実施形態による、多孔質炭化ケイ素構造の断面ＳＥＭ画像である。
【図８Ａ】本開示の別の実施形態による、多孔質炭化ケイ素構造の断面ＳＥＭ画像である。
【図８Ｂ】本開示の別の実施形態による、多孔質炭化ケイ素構造の断面ＳＥＭ画像である。
【図８Ｃ】図８Ａ〜８Ｂに示す構造の製造に使用される電気化学的エッチングプロセスに対応する陽極酸化電流対時間のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定することを意図しない。他の実施形態を利用することができ、また、ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の変更を行うことができる。
【００１０】
従って、本開示の方法の実施形態の、以下の詳細な説明は、特許請求されるような本開示の範囲を限定することを意図するものではなく、単に可能な実施形態を代表するものである。さらに、方法のステップは、必ずしも特定の順序で実行される必要はなく、連続して実行される必要もなく、また、ステップは一度だけ実行される必要もない。
【００１１】
規則的な形態を有する多孔質炭化ケイ素構造などの多孔質構造は、既存の技術の改善を可能にし、新しい技術の機能性を提供することができる、物理的、化学的、および電子的特性を有する。例えば、それらは、化学的および生物学的検出および除去、触媒作用、および電子放出表面（冷陰極または電界エミッタ）のためのセンサおよびフィルタとして有用であり得る。しかし、多孔質構造はまた、均一性および規則正しさ（order）のような用途に依存する構造物性、ならびに細孔壁厚および細孔直径のような特定の微細構造物性を必要とし得る。さらに、いくつかの用途では、多孔質構造の多孔率が最終デバイスの最適な性能のために、高い、例えば、９０％を超える（質量または同等の体積を単位として）必要があり得る。
【００１２】
例えば、十分なスループットを有する生物学的フィルタは、巨視的には高い多孔率によって透過性が得られる領域（area）である構造を必要とし得る。そのような用途では、細孔直径の制御が濾過における選択性を可能にするのであろう。
【００１３】
別の例として、触媒構造は、特定の活性表面領域（active surface area）を必要とし得る。このような場合、多孔質構造における有効表面積（effective surface area）の制御は、設計された触媒反応速度を可能にする。
【００１４】
別の例では、電界エミッタ（field emitter）を多孔質構造（例えば、多孔質半導体構造）から製造することができる。そのような用途では、構造の均一性は、デバイスが動作中に摩耗するときに一貫した性能を可能にする。さらに、電場増強因子（field enhancement factor）は、細孔壁厚および細孔直径に依存し得る。
【００１５】
ポリタイプ（例えば、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈポリタイプ）を含む炭化ケイ素（ＳｉＣ）（例えば、炭化ケイ素半導体）は、上述の用途の多くに有用な材料である。炭化ケイ素は、耐火性であり、高いヤング率を有する。炭化ケイ素はまた、極端に高い温度で頑強であり、多くの環境での動作を可能にする。また、炭化ケイ素の特性は、熱または化学剤による自己清浄（self-cleaning）を可能にし、生物学的および化学的センサで使用される場合に再使用（reusability）を可能にする。さらに、４Ｈおよび６Ｈポリタイプの炭化ケイ素は、ワイドバンドギャップ（wide band gap）半導体であり、電界発光用途では、この特性が電子親和力効果によって低下した仕事関数を介した発光の増強をもたらすことができる。従って、制御された形態を有する多孔質炭化ケイ素構造を製造する方法が、多くの点で望ましい価値があり有益である。
【００１６】
本開示は、そのような方法を提供する。特に、本開示は、多孔質炭化ケイ素構造などの多孔質構造を製造または生産する方法を提供する。以下に詳述するように、この方法は、制御された様式で、電気化学エッチング、または「電気エッチング（electroetching）」もしくは「陽極酸化（anodization）」を使用して、多孔質構造の形成をもたらす構造の領域を通る細孔を形成する。特定の実施形態では、この方法が制御された、選択された、および／または所望の形態を有する多孔質構造を製造することを提供する。本明細書で使用する場合、「形態」という用語は多孔質構造の様々な特性を指すことができ、これには細孔直径、細孔壁厚、多孔率、および／または細孔配置が含まれるが、これらに限定されない。この形態は、電気化学的エッチングプロセスの一つまたは複数の製造パラメータを選択、変化、および／または調整することによって、所望に応じて変化および／または制御することができる。例えば、細孔の直径、細孔壁の厚さ、多孔質構造の多孔率、および細孔の配置（例えば、規則正しい）は、それぞれ、本明細書に開示される原理に従って選択的におよび／または独立して制御することができる。
【００１７】
一実施形態で、製造方法は、エッチングおよび／または多孔質性にされる構造または材料を提供するステップを含む。この構造はまた、出発構造または出発材料と呼ぶことができる。様々なタイプの構造および材料を、本明細書に開示される方法に従って多孔質にすることができ、半導体構造および材料（半導体または半導体ウェハまたはスライスとも呼ばれ得る）、ならびに炭化ケイ素構造および材料（例えば、炭化ケイ素半導体を含む）を含むが、これらに限定されない。他のタイプの構造および材料も、本明細書に開示される方法に従って多孔質にすることができる。
【００１８】
多孔質にされる構造および材料は、様々な形状、サイズ、および／または厚さを有することができることが期待される。例えば、多孔性にされる構造は、実質的に立方体形状、実質的に直方体形状、実質的にプリズム形状（例えば、六角プリズム形状）、または実質的に円筒形状であり得る。円筒形状の構造は、慣習的な半導体ウェハおよび／またはスライス、または基板を含むが、これらに限定されない。所望に応じて、他の形状を有する構造を多孔質にすることもできる。さらに、本明細書に開示される方法は、いかなる特定の形状、サイズ、および／または厚さの構造にも限定されないことを理解されたい。
【００１９】
いくつかの実施形態で、多孔質性にされる構造が一つ以上の特性を含み、その各々は、事前に規定され得るか、または構造に従って規定され得る。例えば、一実施形態では、多孔質にされる構造が規定された電気キャリア濃度を含む。ｎ型ドープの炭化ケイ素構造の例示的なキャリア濃度は、約１．１×１０１８ｃｍ−３〜約１．８×１０１８ｃｍ−３、または約１．２×１０１８ｃｍ−３〜約１．４×１０１８ｃｍ−３の濃度を含むことができるが、これらに限定されない。
【００２０】
多孔質にされる構造は、特定の結晶構造または名称（designation）を含むこともできる。例えば、いくつかの実施形態で、構造は結晶構造を含む。特定の実施形態で、構造はポリタイプの炭化ケイ素を含む。例示的なポリタイプの炭化ケイ素には、３Ｃ、４Ｈ、または６Ｈポリタイプが含まれるが、これらに限定されない。他のポリタイプまたは結晶構造の炭化ケイ素および他の材料も使用することができる。
【００２１】
特定の実施形態で、多孔質にされる構造または材料の特性は、電気化学的エッチングプロセスおよび／または選択された製造パラメータに作用し得る、および／または別の方法で影響を及ぼし得る。例えば、キャリア濃度は、細孔直径および／またはエッチング伝播速度（etch propagation rate）に影響を及ぼし得る。一実施形態では、キャリア濃度がエッチングプロセス中に電界線が遮蔽される長さの尺度を設定または定義する。そのような実施形態では、細孔直径がキャリア濃度の増加と共に減少する。別の実施形態では、キャリア濃度が材料の導電率を設定または定義する。そのような実施形態では、陽極酸化電流（またはエッチング速度）がキャリア濃度の増加と共に増加する。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、構造または材料の特定の特性を説明することができる。例えば、構造または材料の特性（例えば、キャリア濃度および／または結晶構造）は、電気化学的エッチングプロセスの前に測定、分析、および／または他の方法で知ることができる。次いで、電気化学的エッチングプロセスの製造パラメータ（例えば、還元剤の濃度、界面活性剤の使用、および／または電圧など）は、選択されたまたは所望の形態を達成するために、多孔質性にされる構造または材料の特性に従って選択され得る。
【００２２】
本明細書に開示される製造方法は、電解質溶液または陽極酸化溶液とも呼ばれ得るエッチング溶液を提供する工程をさらに含む。いくつかの実施形態では、エッチング溶液が酸化剤（または酸化性物質）および還元剤（または還元性物質）を含む。特定の実施形態で、エッチング溶液は、界面活性剤を含むがこれに限定されない、一つ以上の追加構成または添加剤をさらに含む。以下でさらに詳細に説明するように、エッチング溶液は、電気化学的エッチングプロセス中に印加電圧と共に作用して、多孔質性にされる構造の領域内に、および／または領域を通る細孔を形成することができる。
【００２３】
理解され得るように、酸化剤は、電気化学的エッチングプロセス中に電圧が印加されると、エッチングされる構造の材料（例えば、炭化ケイ素）と反応して、化学酸化物（chemical oside）（例えば、酸化ケイ素）を形成し得る。例えば、酸化剤は、電圧が印加されると、エッチングおよび除去される構造の材料内に追い込まれる酸素原子の供給源となって、化学酸化物を形成し得る。水、アルコール（例えば、エタノール、メタノールなど）、過酸化水素、酢酸または他の酸ベースの酸化剤、またはそれらの混合物を含むが、これらに限定されない、様々なタイプの酸化剤を使用することができる。特定の実施形態では、エッチング溶液は水を含む。例えば、純水（deionized water）または蒸留水を使用することができる。理解され得るように、純水は、汚染物質をほとんど含まず、それによって、電気化学的エッチングプロセスの間の望ましくない副生成物の形成を最少化および／または排除する。純水は、蒸留水よりも導電性が低いこともある。特定の実施形態では、水（例えば、純水）を使用して、比較的ランダムに配置された細孔を含む多孔質構造（例えば、ランダムな多孔質構造）と比較して、比較的規則正しく配置された細孔を含む多孔質構造（例えば、規則正しい多孔質構造）を形成することができる。
【００２４】
還元剤は、酸化剤によって形成された化学酸化物を除去するために使用することができる。様々なタイプの還元剤を使用することができ、これには酸性還元剤が含まれるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、還元剤はフッ化水素酸を含む。様々な強度および／または濃度のフッ化水素酸を使用することができる。例えば、還元剤は、約１％〜約５０％、約１％〜約２０％、約１％〜約１５％、約１％〜約１０％、約１％〜約５％、または約２％〜約５％の体積濃度（ｖ／ｖ％）のフッ化水素酸を含むことができる。
【００２５】
前述のように、特定の実施形態では、エッチング溶液が界面活性剤をさらに含む。界面活性剤を使用して、エッチング溶液の粘度を低下させることができる。いくつかの実施形態では、界面活性剤で粘度を低下させることにより、エッチング速度を増加させ、より制御された均一な多孔質構造の形成を助けることができる。例えば、エッチング溶液の粘度を低下させることにより、エッチングプロセス中に、酸化剤および／または還元剤が多孔質構造を通ってより速く拡散することを可能にすることができる。使用することができる例示的な界面活性剤には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（polyoxyalkylene alkyl ether）を含む界面活性剤が含まれるが、これらに限定されない。特定の実施形態において、電気化学的状態で安定であり容易に分解しない界面活性剤が使用される（例えば、フッ化水素酸の溶液および／または高電圧に曝された場合に容易に分解しない界面活性剤）。
【００２６】
本明細書に開示される製造方法はさらに、構造を電気化学的にエッチングして材料を除去し、構造の少なくとも一領域を通る細孔を形成して多孔質構造を形成するステップを含む。理解され得るように、電気化学エッチングのステップは、種々の異なる技術および装置を使用して実施され得る。例えば、一実施形態では、電気化学的にエッチングされる構造を、電流源（例えば、直流源）の正電極（positive electrode）または正極（positive pole）と電気的に接続した状態にすることができる。負電極（negative elactrode）を設け、電源と電気的に連絡した状態にすることもできる。例えば、白金電極は、回路との電気的接続を容易にするための負電極として使用することができ、エッチング溶液に浸漬することができる。次に、エッチングされる構造またはその一部をエッチング溶液に浸漬することができる。次に、白金電極と構造との間に電圧を印加することができる。
【００２７】
本明細書に開示される特定の実施形態で、電気化学的にエッチングする工程は、エッチングされるか、または多孔質にされる構造の選択された領域に電圧を印加することを含む。この電圧は、構造の選択された領域を通る電流密度を生成することができる。約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、および／または約２０Ｖ〜約２６Ｖの範囲を含むが、これらに限定されない、様々な電圧を使用することができる。以下でさらに詳細に説明するように、電流密度は、電気化学的エッチングプロセス中に監視されて、形成されている最中の多孔質構造に関する情報を提供することができる。電流密度はまた、電気化学的エッチングプロセス全体にわたって閾値を超えて維持されるように監視されることができる。
【００２８】
電気化学的エッチングステップが実施される時間は、細孔および空隙（void）のサイズ、密度、および構成、ならびに結果として生じる構造の多孔率など、エッチングされる構造の所望の特性に依存し得る。電気化学エッチングのための例示的な時間は、約１分間〜約８時間、約５分間〜約４時間、または約５分間〜約１５分間である。より長時間および／またはより短時間にすることもできる。さらに、エッチング工程は、連続的または断続的であってもよく、エッチング工程は、一つ以上の面（例えば、「Ｓｉ」面および／または「Ｃ」面）上、または構造の一部または全面上で実行されてもよいことが期待される。
【００２９】
電気化学的エッチング工程は、環境温度を含むが、これに限定されない様々な温度で行うこともできる。環境温度は、一般に約６５°Ｆ（１８℃）〜約７５°Ｆ（２４℃）の範囲内であると考えられる。電気化学的エッチングステップは、エッチング溶液の凝固点と沸点との間の温度範囲で行うこともできる。
【００３０】
構造を電気化学的エッチングステップに供した後、構造は多孔質にされる。特定の実施形態では、高度に多孔性の構造を得ることができる。例えば、いくつかの実施形態では、多孔質構造の多孔率は、約６０％超、約６５％超、約７０％超、約７５％超、約８０％超、約８５％超、または約９０％超である。さらなる実施形態では、多孔質構造の多孔率は、所望に応じて、約６０％〜約９６％、約７０％〜約８０％、約８０％〜約９０％、または約７０％〜約９４％である。特定の実施形態では、多孔率がナノ多孔質（nanoporous）として特徴付けられることがある。本明細書で使用される「ナノ多孔質」という用語は、およそナノメートルの範囲内のサイズを有する多数の細孔壁を含む構造を指す。
【００３１】
前述のように、特定の実施形態で、本明細書に開示される方法は、制御された、選択された、および／または所望の形態を有する多孔質構造を製造することを提供する。例えば、多孔質構造の形態の特性は、電気化学的エッチングプロセスの一つまたは複数の製造パラメータを選択、変化、および／または調整することによって制御することができる。製造パラメータは、還元剤、酸化剤、および任意選択で界面活性剤の種類および／または濃度などのエッチング溶液の成分を含むことができる。製造パラメータはまた、電気化学的エッチングプロセス中に印加される電圧を含むことができる。
【００３２】
特定の実施形態で、制御された形態は、制御または選択された細孔直径、細孔壁厚、多孔率、細孔配置（例えば、規則正しい）、またはそれらの組み合わせのうちの一つ以上を含む。例えば、特定の実施形態では、制御された形態が制御された細孔直径を含む。このような実施形態では、多孔質構造の細孔直径を所望に応じて選択および制御することができる。例えば、所望に応じて、より大きなまたはより小さな細孔を形成することができる。いくつかの実施形態では、多孔質構造の平均細孔直径が、約０．１μｍ〜約３μｍなどの特定の範囲内にあるように選択することができる。さらなる実施形態では、多孔質構造の細孔直径が、多孔質構造の多孔質領域全体にわたって実質的に均一であるように選択することができる。
【００３３】
多孔質構造の細孔は、それらが実質的に円筒形状であるように選択されることができる。多孔質構造の細孔は、実質的に樹枝状の形状であるように選択されることもできる。さらに、特定の実施形態で、多孔質構造全体にわたる個々の細孔の壁を、個々の細孔がもはや存在しないか、または観察できないように、エッチングまたは分解することができる。そのような実施形態では、細孔壁の残りの部分が互いに切り離され、針または実質的に細長いセグメントのように見えるので、残りの細孔壁の部分は外観が針状である多孔質構造を形成することができる。
【００３４】
別の実施形態では、制御された形態が制御された細孔壁厚を含む。このような実施形態では、多孔質構造の細孔壁厚を所望に応じて選択および制御することができる。例えば、一実施形態では、多孔質構造の細孔壁厚が、約２ｎｍ〜約２００ｎｍの間であるように選択することができる。所望に応じて、他の細孔壁厚を達成することもできる。さらなる実施形態では、多孔質構造の細孔壁厚さを、多孔質構造の多孔質領域全体にわたって実質的に均一であるように選択することができる。
【００３５】
別の実施形態では、制御された形態が制御された多孔率を含む。このような実施形態では、多孔質構造の多孔率を所望に応じて選択し、制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、多孔質構造の多孔率が、約６０％超、約６５％超、約７０％超、約７５％超、約８０％超、約８５％超、または約９０％超であるように選択される。さらなる実施形態では、多孔質構造の多孔率が、約６０％〜約９６％、約７０％〜約８０％、約８０％〜約９０％、または約７０％〜約９４％であるように選択される。所望に応じて、他の多孔率を達成することもできる。さらなる実施形態では、制御された形態が選択された材料密度を含む。
【００３６】
別の実施形態では、制御された形態が制御された細孔配置を含む。このような実施形態では、よりランダムに分布するものと比較して規則正しくなるように多孔質構造の細孔配列を選択することができる。例えば、いくつかの実施形態では、細孔が互いに実質的に整列および／または平行であり得る。細孔はまた、実質的に均一な様式で規則化（例えば、物理的に規則化）および／または配列され得る。例えば、細孔は、多孔質領域全体にわたって、均一に分布され、および／または互いに間隔を置いて配置され得る。細孔壁の厚さおよび細孔直径は、多孔質領域全体にわたって実質的に同様および／または均一であってもよい。
【００３７】
規則構造は、円筒形状の細孔を含むことができる。さらなる実施形態では、制御された形態が樹枝状細孔を含む規則構造を含む。例えば、特定の実施形態では、より低い電圧を用いて、樹枝状規則構造を含む多孔質構造を形成することができる。他の実施形態では、制御された形態が針状構造を含む。例えば、特定の実施形態では、より高い電圧を使用して、前述の針状構造などの針状構造を含む多孔質構造を形成することができる。
【００３８】
さらなる実施形態では、制御された形態が実質的に均一な形態または多孔質構造を含む。例えば、形態は、多孔質構造の多孔質領域全体にわたって実質的に均一であるように選択することができる。さらに、本明細書に開示される方法はまた、比較的厚い構造において実質的に均一な形態を達成することを提供する。例えば、いくつかの実施形態では、約１０μｍ、約２０μｍ、またはそれ以上の厚さを有する構造において、実質的に均一な形態を得ることができる。例えば、いくつかの実施形態では、２０μｍ以上の厚さを有する構造において、一定のエッチング条件またはパラメータの下で、実質的に均一な形態を達成することができる。さらなる実施形態では、エッチングパラメータの制御された変化によって、実質的に均一な形態を達成することができる。例えば、化学成分の濃度（例えば、還元剤の濃度）を、実質的に均一な形態を達成するために、電気化学的エッチングプロセス中に変化させることができる。以下にさらに詳述するように、細孔形成を電気化学的エッチングプロセス全体にわたって監視することができ、エッチングパラメータの制御された変化を助ける。
【００３９】
形態の制御は、様々な方法で達成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、選択された形態を、電気化学的エッチングプロセスのエッチングパラメータのうちの一つまたは複数を制御することによって達成することができる。例えば、選択された形態を、多孔質にされる構造を通って進むときのエッチングフロントの伝播速度を制御することによって達成することができる。用語「エッチングフロント」は、電気化学的エッチングプロセス中にエッチング溶液によってエッチングされている最中の構造の領域を指すことができる。エッチングフロントが構造を通って進むにつれて、細孔が形成される。伝播速度（エッチング速度）は、陽極酸化電流によって明らかにすることができ、エッチングが伝播するにつれて時間と共に単調に減少することができる。場合によっては、この低下が細孔構造の閉じ込められた幾何学的形状（confined geometry）のために、細孔を通る化学成分の拡散がより困難になることに起因し得る。界面化学成分が消耗するとき、特定のエッチング条件に依存する閾値レベルに達することができる。この閾値レベルでは、陽極酸化電流対時間曲線の勾配が変化し、時間に伴う除去速度の不連続な変化を反映する。この信号の不連続性はまた、形態の変化を示す。
【００４０】
理解され得るように、エッチングプロセス中、エッチングフロントは、構造（例えば、半導体ウェハ）内を伝播する二次元平面である。エッチングフロントが内側を伝播するにつれて、構造は、伝播方向に平行かつエッチングフロントを含む二次元平面に垂直な長軸を有し、実質的に円筒形状の細孔（または所望であれば樹枝状の細孔など）を形成することができる。炭化ケイ素構造では、固有の面内エッチング速度が細孔の長軸に沿ったエッチング速度よりも高い。従って、伝播速度が低下すると、より多くの材料が面内で除去され、固定電圧（孔径）に対して、より薄い細孔壁およびより高い多孔性を可能にする。
【００４１】
いくつかの実施形態では、エッチングフロントの伝播速度を、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の濃度および／または印加電圧を選択、変化、および／または調整することによって（および／または任意選択で界面活性剤の使用によって）制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、選択された濃度（または濃度範囲）の還元剤（例えば、フッ化水素酸）を、選択された印加電圧（または電圧の範囲）と共に使用して、エッチングフロントの伝播速度がサイズおよび形状が実質的に均一である細孔を形成するようにすることができる。さらなる実施形態では、還元剤の濃度を増加させることにより、エッチングフロントの伝播速度を増加させることができる。同様に、還元剤の濃度を低下させることにより、エッチングフロントの伝播速度を低下させることができる。
【００４２】
特定の実施形態では、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の濃度（または濃度範囲）および／または印加電圧（または印加電圧の範囲）は、多孔質構造の多孔率がエッチングフロントの伝播速度に逆相関または反比例するように選択される。例えば、高い伝播速度（高い陽極酸化電流）では、エッチングフロントが材料内を急速に移動し、細孔内の横方向（広がり）エッチングが減少する。その結果、細孔の方向に沿ってエッチングされた長さ当たりに除去される材料が少なくなり、より密な構造が形成され、多孔率が減少する。同様に、伝播速度が減少するにつれて、より多くの材料が除去され、その結果、多孔率が増加する。
【００４３】
特定の実施形態では、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の濃度（または濃度範囲）および／または印加電圧（または印加電圧の範囲）は、多孔質構造の多孔率が還元剤（例えば、フッ化水素酸）の濃度に逆相関または反比例するように選択される。例えば、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の濃度または強度が増加するにつれて、細孔の方向に沿ってエッチングされた長さ当たりの除去される材料が少なくなり、より密な構造が形成され、多孔率が減少する。同様に、濃度または強度が減少するにつれて、より多くの材料が除去され、その結果、多孔率が増加する。
【００４４】
細孔直径はまた、印加電圧を選択、変化、および／または調節することによって制御することもできる。例えば、いくつかの実施形態では、電圧を増加させることにより、多孔質構造に形成される細孔の平均直径を増加させる。同様に、電圧を低下させることにより、多孔質構造に形成される平均細孔直径を減少させることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、還元剤の濃度および電圧の選択された組み合わせを使用することができる。例えば、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の選択された濃度は、約１体積％〜約５０体積％、約１体積％〜約２０体積％、約１体積％〜約１５体積％、約１体積％〜約１０体積％、約１体積％〜約５体積％、または約２体積％〜約５体積％であり得、選択された電圧は、約２０Ｖ〜約４０Ｖ、約２０Ｖ〜約３０Ｖ、または約２０Ｖ〜約２６Ｖであり得る。さらに、特定の実施形態では、還元剤（例えば、フッ化水素酸）の選択された濃度および／または選択された電圧は、エッチングされるかまたは多孔質性にされる構造の一つ以上の特性に依存する。例えば、濃度および／または電圧は、選択された形態が達成され得るように、既知または所定のキャリア濃度および／または結晶構造を有する構造に対応するように選択され得る。
【００４６】
前述のように、いくつかの実施形態では、エッチングフロントの伝播速度を監視して、実質的に絶えず減少するエッチング速度および／または実質的に均一な細孔形成を確実にすることができる。例えば、多孔質性にされる構造を横切る電流密度は、実質的に絶えず減少するエッチング速度を確実にするために監視され得る。例えば、陽極酸化電流対時間プロットにおいて、任意の特定の時間における電流の値は、エッチングプロセスの除去速度に正比例する。このプロットの一定の勾配は、材料の除去速度が絶えず減少し、実質的に均一な細孔形成をもたらすことを示す。この勾配の変化は、エッチング速度の減少速度の変化を示し、これはまた、細孔形成または形態の変化を示す。いくつかの実施形態では、陽極酸化勾配を監視することにより、化学成分（例えば、フッ化水素酸）の強度を変更するなど、エッチングプロセス中に調整を行って、陽極酸化電流対時間プロットの一定の勾配、および実質的に均一な細孔形成を提供することができる。
【００４７】
本開示の別の実施形態では、本方法が多孔質構造中のより高密度の表面層の最少化および／または除去を提供する。例えば、いくつかの慣習的なエッチングプロセスでは、多孔質構造の形態が多孔質構造の表面で異なる。例えば、場合によっては、多孔質構造が表面においてより高い密度を有する。一つ以上のエッチングパラメータを制御することによって、より高密度な表面層を回避または最少化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、エッチング溶液のバックグラウンド界面誘電率を例えば、特定の酸化剤および／または界面活性剤の使用によって、あるいは印加電圧の経時的な選択的変化によって、変更することができる。所望であれば、反応性イオンエッチングによって、より高密度な表面層を除去することもできる。
【００４８】
さらに別の実施形態では、本開示が炭化ケイ素構造の「Ｓｉ」面または「Ｃ」面のいずれかからエッチングする方法を提供する。理解できるように、炭化ケイ素は圧電材料である。圧電材料として、炭化ケイ素構造は、応力または歪みの存在下で形成される内部電場を示すことができる。炭化ケイ素では、構造内の固有応力が電界に直交する二つの表面の化学的および物理的特性の差をもたらす内部電場をもたらす可能性がある。これらの二つの表面は、「Ｓｉ」面および「Ｃ」面と呼ぶことができる。
【００４９】
「Ｓｉ」面および「Ｃ」面の異なる特性は、電気化学的エッチングプロセスに影響を及ぼし得る。例えば、「Ｃ」面では、内部電場が電気化学的エッチングプロセス中の酸化を高めることができ、対照的に「Ｓｉ」面では、酸化速度が低減されることができる。従って、「Ｃ」面からエッチングすると、慣習的に、より速いエッチングおよびより規則正しく均一な構造が得られた。しかし、一つ以上のエッチングパラメータを制御することによって、本明細書に開示される方法は、炭化ケイ素構造の「Ｓｉ」面または「Ｃ」面のいずれからエッチングしても（例えば、いずれから始めても）、高度に多孔質で、規則正しく、実質的に均一な構造を得るために使用することができる。
【００５０】
様々な実施形態では、本明細書に開示される方法はまた、多孔質構造の形態を適格化および／または定量化するのを助けるための画像化ステップを含む。例えば、この方法は例えば、走査型電子顕微鏡を用いて多孔質構造を画像化する工程を含み得る。次いで、これらに限定されないが、細孔壁厚、平均細孔直径、多孔率、およびエッチング深さを含む、形態の様々な特性を評価することができる。形態の特性を評価するために、当技術分野で知られている他の方法を使用することもできる。
【００５１】
例えば、いくつかの実施形態では、多孔率を、質量測定技術を使用して測定することができる。このような実施形態では、多孔率を、多孔質にされる前後の構造の質量を比較することによって測定することができる。多孔率は、電気化学的エッチングプロセス中に使用される電流および／または電荷を分析することによっても測定することができる。例えば、陽極酸化電流対時間プロット下の面積から、プロセスで使用される全電荷を求めることができる。電荷は、除去された原子の数に比例し、除去された質量の尺度でもあり、構造の多孔率を決定するために使用することができる。
【００５２】
（実施例）
以下の実施例は、上述した本開示の実施形態を例示するものであり、決して限定することを意図するものではない。
【００５３】
実施例１：
三つの炭化ケイ素構造（サンプルＡ〜Ｃ）を、本明細書に開示される原理に従って電気化学的にエッチングして、エッチングフロントの伝播速度の制御によって達成される多孔率および細孔壁厚の変化を実証した。各炭化ケイ素構造は、実質的に同じサイズ、形状、および厚さであり、各構造に適用された電気化学的エッチングプロセスは、実質的に同じであった。各試料の電気化学的エッチングプロセス中に印加された電圧は、約２０Ｖであった。電気化学的プロセスにおける唯一の変数は、還元剤（フッ化水素酸）の強度または濃度であった。各試料に用いたエッチング溶液を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2020515033.tif 000003
【００５５】
試料をエッチングした後、電気化学的エッチングプロセスで使用した電荷を分析し、試料の多孔率を決定した。各試料の多孔率を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2020515033.tif 000004
【００５７】
表１〜２に示すように、多孔率は、フッ化水素酸還元剤の強度または濃度に逆相関または反比例した。フッ化水素酸の濃度が増加するにつれて、多孔率は減少した。
【００５８】
濃度と多孔率との間の逆の関係（inverse relationship）は、試料を撮影したＳＥＭ画像においても観察することができる。図１Ａは、試料Ａの断面ＳＥＭ画像であり、図１Ｂは、試料Ｂの断面ＳＥＭ画像であり、図１Ｃは、試料Ｃの断面ＳＥＭ画像である。図１Ａ〜１Ｃに示すように、フッ化水素酸の濃度が増加するにつれて、細孔壁厚は増加し、その結果、多孔率が減少し、密度が増加した。
【００５９】
図１Ａ〜１Ｃにさらに示すように、個々の試料の各々における形態は、実質的に均一であった。例えば、細孔の直径および細孔壁厚は、多孔質構造全体にわたって実質的に一定のままである。細孔はまた、各試料において規則正しい。
【００６０】
実施例２：
さらに三つの炭化ケイ素構造を、本明細書に開示される原理に従って電気化学的にエッチングして、電気化学的エッチングプロセス中に印加される電圧の制御によって達成される多孔率および細孔直径の変化を実証した。各炭化ケイ素構造は、実質的に同じサイズ、形状、および厚さであり、フッ化水素酸還元剤の濃度は同じままであった。各試料に用いたエッチング溶液は同じであり、表３に示す。
【００６１】
【表３】
2020515033.tif 000005
【００６２】
電気化学的プロセスにおける唯一の変数は、印加電圧の大きさであり、これは、表４に示されるように、２０Ｖと２４Ｖとの間で変化した。試料をエッチングした後、電気化学的エッチングプロセスで使用した電荷を分析し、試料の多孔率を決定した。各試料の多孔率を表４に示す。
【００６３】
【表４】
2020515033.tif 000006
【００６４】
表４に示すように、多孔率は、印加電圧の大きさに正比例していた。電圧が増加するにつれて、多孔率は増加した。
【００６５】
また、印加電圧と細孔直径および多孔率との間の比例関係は、試料を撮影したＳＥＭ画像においても観察することができる。図２Ａ〜２Ｃは、試料ＤのＳＥＭ画像であり、図３Ａ〜３Ｃは、試料ＥのＳＥＭ画像であり、図４Ａ〜４Ｃは、試料ＦのＳＥＭ画像である。より具体的には、図２Ａ〜２Ｂは、試料Ｄの断面ＳＥＭ画像であり、図２Ｃは、試料Ｄの表面ＳＥＭ画像であり、図３Ａ〜３Ｂは、試料Ｅの断面ＳＥＭ画像であり、図３Ｃは、試料Ｅの表面ＳＥＭ画像であり、図４Ａ〜４Ｂは、試料Ｆの断面ＳＥＭ画像であり、図４Ｃは、試料Ｆの表面ＳＥＭ画像である。図２Ａ〜２Ｂ、３Ａ〜３Ｂ、および４Ａ〜４Ｂに示すように、細孔直径および多孔率は、電圧の増加に伴って増加する。多孔率と同様に、細孔直径は、印加された電圧に正比例していた。より高い電圧は、より大きな平均細孔直径を生じた。
【００６６】
図２Ａ〜２Ｂ、３Ａ〜３Ｂ、および４Ａ〜４Ｂにさらに示すように、個々の試料の各々における形態は、実質的に均一であった。例えば、細孔の直径および細孔壁厚は、多孔質構造全体にわたって実質的に一定のままである。細孔はまた、各試料において規則正しい。
【００６７】
実施例３：
別の炭化ケイ素構造を、本明細書に開示される原理に従って電気化学的にエッチングして、実質的に均一な形態を有する多孔質炭化ケイ素構造（試料Ｇ）を作製した。使用したエッチング溶液を表５に示し、電気化学的エッチングプロセスで使用した電圧は約２４Ｖであった。
【００６８】
【表５】
2020515033.tif 000007
【００６９】
得られた多孔質構造体（試料Ｇ）の断面ＳＥＭ画像を、図５Ａに示す。図５Ａに示すように、多孔質炭化ケイ素構造の形態は、多孔質領域全体にわたって実質的に均一であった。例えば、細孔の直径および細孔壁厚は、多孔質領域全体にわたって実質的に同じである。細孔はまた、規則正しい。
【００７０】
試料Ｇの制御された均一な多孔率は、図５Ｂに示される陽極酸化電流対時間プロットによっても証明される。図５Ｂに示されるように、約５０秒間の開始時間があり、その後、電流は経時的に実質的に一定の速度で減少し、細孔形成が電気化学的エッチングプロセス全体にわたって実質的に均一であることを示す。
【００７１】
実施例４：
実施例３で論じた炭化ケイ素構造と比較するために、炭化ケイ素構造を電気化学的にエッチングした。比較用の炭化ケイ素構造（試料Ｈ）は、図６Ａに示される断面ＳＥＭ画像に示されるように、不均一な形態を含んでいた。図６Ａに示すように、多孔率は、構造の上部から底部にかけて明確に変化する。不均一な多孔率は、図６Ｂに示す陽極酸化電流対時間プロットによっても証明される。図６Ｂに示すように、陽極酸化電流の勾配は約１５０秒で変化し、形態の変化を示している。
【００７２】
本明細書で論じられる特定の実施形態では、勾配の変化が観察されるときに製造パラメータを修正または調整することができる。例えば、還元剤の強度または濃度は、その形態および均一性をより良好に制御するために、増加または調節され得る。
【００７３】
実施例５：
別の炭化ケイ素構造を、本明細書に開示される原理に従って電気化学的にエッチングして、多孔質領域全体にわたって実質的に均一な密度を有する多孔質炭化ケイ素構造（試料Ｉ）を作製した。特に、製造パラメータは、多孔質構造が上面で著しくより高密度な層を示さないように選択および／または制御された。使用したエッチング溶液を表６に示し、電気化学的エッチングプロセスで使用した電圧は約２０Ｖであった。
【００７４】
【表６】
2020515033.tif 000008
【００７５】
得られた多孔質構造体（試料Ｉ）の断面ＳＥＭ像を、図７に示す。図７に示すように、多孔質炭化ケイ素構造の形態は、多孔質領域全体にわたって実質的に均一であった。例えば、細孔の直径および細孔壁厚は、多孔質領域全体にわたって実質的に同じである。細孔はまた、規則正しい。より高密度な上部表面層もまた最少化され、大幅に回避され、多孔率は構造全体にわたって実質的に一定であった。
【００７６】
実施例６：
別の炭化ケイ素構造を、本明細書に開示される原理に従って電気化学的にエッチングして、炭化ケイ素構造の「Ｓｉ」面からの電気化学的エッチングを実証した（試料Ｊ）。使用したエッチング溶液を表７に示し、電気化学的エッチングプロセスで使用した電圧は約２８Ｖであった。
【００７７】
【表７】
2020515033.tif 000009
【００７８】
得られた多孔質構造（試料Ｊ）の断面ＳＥＭ画像を図８Ａ〜８Ｂに示し、図８Ｂは、図８Ａの部分拡大画像である。図８Ａ〜８Ｂに示すように、「Ｓｉ」面からエッチングしたときに、実質的に均一な形態を有する制御された多孔質炭化ケイ素構造が達成された。制御された均一な形態は、図８Ｃに示される陽極酸化電流対時間プロットによっても証明される。図８Ｃに示すように、電流は時間の経過と共に実質的に一定の速度で減少し、これは、細孔形成が電気化学的エッチングプロセス全体にわたって実質的に均一であることを示している。
【００７９】
本明細書を通して、「実施形態（an embodiment）」または「実施形態（the embodiment）」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも一つの実施形態に含まれることを意図する。従って、本明細書全体にわたって列挙される引用された句、またはその変化は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではない。
【００８０】
同様に、実施形態の前記説明では、開示を合理化する目的で、様々な特徴が、単一の実施形態、図、またはそれらの説明に一緒にグループ化されることがあることを理解されたい。しかし、この開示方法は、任意の請求項が、その請求項に明確に列挙されたよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の態様は、任意の単一の前述の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴の組み合わせにある。
【００８１】
本書の開示に続く特許請求の範囲は、本書の開示に明示的に組み込まれ、各特許項は別個の実施形態としてそれ自体で成立している。本開示は、独立請求項とその従属請求項とのすべての置換を含む。さらに、以下の独立請求項および従属請求項から導き出すことができる他の実施形態も、本明細書に明確に組み込まれる。
【００８２】
様々な態様および実施形態が本明細書で開示されてきたが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書で開示される様々な態様および実施形態は、例示を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示される。
【００８３】
【図１Ａ】
2020515033.tif 000010
【図１Ｂ】
2020515033.tif 000011
【図１Ｃ】
2020515033.tif 000012
【図２Ａ】
2020515033.tif 000013
【図２Ｂ】
2020515033.tif 000014
【図２Ｃ】
2020515033.tif 000015
【図３Ａ】
2020515033.tif 000016
【図３Ｂ】
2020515033.tif 000017
【図３Ｃ】
2020515033.tif 000018
【図４Ａ】
2020515033.tif 000019
【図４Ｂ】
2020515033.tif 000020
【図４Ｃ】
2020515033.tif 000021
【図５Ａ】
2020515033.tif 000022
【図５Ｂ】
2020515033.tif 000023
【図６Ａ】
2020515033.tif 000024
【図６Ｂ】
2020515033.tif 000025
【図７】
2020515033.tif 000026
【図８Ａ】
2020515033.tif 000027
【図８Ｂ】
2020515033.tif 000028
【図８Ｃ】
2020515033.tif 000029
【国際調査報告】
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