JP3027101B2 - 多孔質シリコンの形成方法 - Google Patents
多孔質シリコンの形成方法Info
- Publication number
- JP3027101B2 JP3027101B2 JP29993194A JP29993194A JP3027101B2 JP 3027101 B2 JP3027101 B2 JP 3027101B2 JP 29993194 A JP29993194 A JP 29993194A JP 29993194 A JP29993194 A JP 29993194A JP 3027101 B2 JP3027101 B2 JP 3027101B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous silicon
- silicon
- hydrogen peroxide
- solution
- mixed solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Weting (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔質シリコンの形成方
法に関し、より詳細には発光ダイオード、レーザなどの
発光素子、ニューラルネットワーク、シリコンチップ中
の光配線、３次元集積化など光接続を用いた集積化技術
に用い得る多孔質シリコンの形成方法に関する。
法に関し、より詳細には発光ダイオード、レーザなどの
発光素子、ニューラルネットワーク、シリコンチップ中
の光配線、３次元集積化など光接続を用いた集積化技術
に用い得る多孔質シリコンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シリコ
ン半導体は資源が豊富な上、結晶作製技術、デバイス設
計・作製技術が高いため、大電力の制御から電気信号の
高速処理に至るまで電子素子として幅広く利用されてい
る。しかしながら単結晶シリコンはエネルギーギャップ
が１．１ｅＶの間接遷移型半導体であるため、可視光領
域では光らず、光素子としての活躍はこれまで化合物半
導体に譲ってきた。
ン半導体は資源が豊富な上、結晶作製技術、デバイス設
計・作製技術が高いため、大電力の制御から電気信号の
高速処理に至るまで電子素子として幅広く利用されてい
る。しかしながら単結晶シリコンはエネルギーギャップ
が１．１ｅＶの間接遷移型半導体であるため、可視光領
域では光らず、光素子としての活躍はこれまで化合物半
導体に譲ってきた。
【０００３】ところが１９９０年、シリコン基板をフッ
酸溶液中で陽極化成した際に表面に形成される多孔質シ
リコン薄膜が、光励起や電子注入により室温で可視発光
することが観測された（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５７，１９９０，ｐ１０４６）。
これは結晶サイズがシリコン中の電子のドブロイ波束の
拡がりよりも小さくなったため、エネルギー準位が量子
化されてエネルギーギャップが増加することと伝導帯が
変化することに起因するものである。これを応用すれば
シリコンという単一電子材料を用いて電子素子と光素子
との融合が可能となり、高集積化の促進が期待され、工
業的価値はきわめて高い。
酸溶液中で陽極化成した際に表面に形成される多孔質シ
リコン薄膜が、光励起や電子注入により室温で可視発光
することが観測された（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５７，１９９０，ｐ１０４６）。
これは結晶サイズがシリコン中の電子のドブロイ波束の
拡がりよりも小さくなったため、エネルギー準位が量子
化されてエネルギーギャップが増加することと伝導帯が
変化することに起因するものである。これを応用すれば
シリコンという単一電子材料を用いて電子素子と光素子
との融合が可能となり、高集積化の促進が期待され、工
業的価値はきわめて高い。
【０００４】しかし現時点では、オプトエレクトロニク
ス要素材料として実用に供するためには、自然酸化や光
照射による発光強度の経時変化、すなわち信頼性に大き
な問題がある上、発光強度も十分とは言えない。これ
は、シリコンの微細構造自体の不安定性に起因するもの
である。従って、微細孔表面にパッシベーションを施
し、表面のシリコン原子を他の原子と結合させることに
よりダングリングボンドをターミネートする必要があ
る。
ス要素材料として実用に供するためには、自然酸化や光
照射による発光強度の経時変化、すなわち信頼性に大き
な問題がある上、発光強度も十分とは言えない。これ
は、シリコンの微細構造自体の不安定性に起因するもの
である。従って、微細孔表面にパッシベーションを施
し、表面のシリコン原子を他の原子と結合させることに
よりダングリングボンドをターミネートする必要があ
る。
【０００５】通常、一部のダングリングボンドは、陽極
化成時に電界溶液中の水素により自然にターミネートさ
れるが、その後水素抜けが生じ輝度の低下をもたらす。
そこでよりターミネートされるが、その後水素抜けが生
じ輝度の低下をもたらす。そこでより初期発光輝度が高
く、しかも輝度の経時変化が少ない多孔質シリコンを得
るためには、水素よりも電気陰性度の高い原子で積極的
にターミネートする方法が有効である。電気陰性度の高
い元素はフッ素、酸素、塩素、窒素、臭素などである
が、この中で酸素は電気陰性度が全原子中２番目に大き
い上、資源が豊富で取り扱いも簡単である。そこで多孔
質シリコンの微細孔表面のパッシベーションには酸化処
理が有力と考えられる。
化成時に電界溶液中の水素により自然にターミネートさ
れるが、その後水素抜けが生じ輝度の低下をもたらす。
そこでよりターミネートされるが、その後水素抜けが生
じ輝度の低下をもたらす。そこでより初期発光輝度が高
く、しかも輝度の経時変化が少ない多孔質シリコンを得
るためには、水素よりも電気陰性度の高い原子で積極的
にターミネートする方法が有効である。電気陰性度の高
い元素はフッ素、酸素、塩素、窒素、臭素などである
が、この中で酸素は電気陰性度が全原子中２番目に大き
い上、資源が豊富で取り扱いも簡単である。そこで多孔
質シリコンの微細孔表面のパッシベーションには酸化処
理が有力と考えられる。
【０００６】具体的な酸化法としては、気相中で行う方
法と液相中で行う方法とに大別される。このうち前者、
すなわち陽極化成後に酸素雰囲気中で加熱処理を施す方
法は、高温プロセスであるために発光層自体が熱による
構造変化を起こす恐れがある上（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ
３９，１９８９，１１０２８）、将来のハイブリッド化
を考えた場合もあまり得策とは言えない。
法と液相中で行う方法とに大別される。このうち前者、
すなわち陽極化成後に酸素雰囲気中で加熱処理を施す方
法は、高温プロセスであるために発光層自体が熱による
構造変化を起こす恐れがある上（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ
３９，１９８９，１１０２８）、将来のハイブリッド化
を考えた場合もあまり得策とは言えない。
【０００７】一方、酸化溶液による液相中酸化処理法
は、既に過酸化水素水あるいは硝酸を用いた場合の硬化
が指摘されているが（特開平６−２１５０９）、発光輝
度の増加は各々１．２倍および９倍といずれも１０倍以
下に止まっている。本発明は上記課題に鑑みなされたも
のであり、多孔質シリコンの発光特性の改善、すなわち
多孔質シリコンの微細表面のパッシベーションの改善を
実現することができる多孔質シリコンの製造方法を提供
することを目的とする。
は、既に過酸化水素水あるいは硝酸を用いた場合の硬化
が指摘されているが（特開平６−２１５０９）、発光輝
度の増加は各々１．２倍および９倍といずれも１０倍以
下に止まっている。本発明は上記課題に鑑みなされたも
のであり、多孔質シリコンの発光特性の改善、すなわち
多孔質シリコンの微細表面のパッシベーションの改善を
実現することができる多孔質シリコンの製造方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、陽極化
成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した後、塩
酸と過酸化水素水とを含む混合溶液により酸化処理を施
す多孔質シリコンの形成方法が提供される。また、陽極
化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した後、
アンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液により酸
化処理を施す多孔質シリコンの形成方法が提供される。
成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した後、塩
酸と過酸化水素水とを含む混合溶液により酸化処理を施
す多孔質シリコンの形成方法が提供される。また、陽極
化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した後、
アンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液により酸
化処理を施す多孔質シリコンの形成方法が提供される。
【０００９】出願人は、複数の酸化溶液を組み合わせる
ことにより、更に効果的な酸素パッシベーションを実現
する可能性について検討した。その結果、塩酸と過酸化
水素の混合溶液あるいはアンモニア水と過酸化水素水の
混合溶液が、発光特性の向上に有効であることを見いだ
した。すなわち、陽極化成法により結晶質シリコン表面
を多孔質化した後、塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶
液あるいはアンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶
液中で酸化処理を施すことにより、高品質多孔質シリコ
ン薄膜が形成される。
ことにより、更に効果的な酸素パッシベーションを実現
する可能性について検討した。その結果、塩酸と過酸化
水素の混合溶液あるいはアンモニア水と過酸化水素水の
混合溶液が、発光特性の向上に有効であることを見いだ
した。すなわち、陽極化成法により結晶質シリコン表面
を多孔質化した後、塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶
液あるいはアンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶
液中で酸化処理を施すことにより、高品質多孔質シリコ
ン薄膜が形成される。
【００１０】本発明で用いる結晶質シリコンとしては、
Ｐ型又はＮ型のいずれかのシリコンを用いることが好ま
しい。Ｐ型の結晶質シリコンは、予めホウ素等を１×１
０15〜１×１０18ｃｍ-3程度となるようなドープ量でド
ーピングすることにより得ることができる。また、Ｎ型
の結晶質シリコンは、予めリン、砒素、アンチモン等を
１×１０15〜１×１０18ｃｍ-3程度となるようなドープ
量でドーピングすることにより得ることができる。
Ｐ型又はＮ型のいずれかのシリコンを用いることが好ま
しい。Ｐ型の結晶質シリコンは、予めホウ素等を１×１
０15〜１×１０18ｃｍ-3程度となるようなドープ量でド
ーピングすることにより得ることができる。また、Ｎ型
の結晶質シリコンは、予めリン、砒素、アンチモン等を
１×１０15〜１×１０18ｃｍ-3程度となるようなドープ
量でドーピングすることにより得ることができる。
【００１１】本発明における陽極化成法としては、公知
の方法で行うことができる。例えば、まず、陽極側に上
記結晶質シリコンを接続し、陰極として白金、タングス
テン等を用い、電解溶液中に両電極を浸す。この際の電
解溶液としては、フッ酸、フッ酸とメチルアルコール、
フッ酸とエチルアルコール等を使用することができる
が、なかでもフッ酸を使用することが好ましい。上記の
電解溶液を構成する物質のうち、例えばフッ酸を用いる
場合、その濃度は２〜７０％程度が好ましく、４０〜６
０％程度がより好ましい。また、メチルアルコールを用
いる場合には、その濃度は９０〜１００％程度が好まし
く、９５〜１００％程度がより好ましい。さらに、エチ
ルアルコールを用いる場合には、その濃度は９０〜１０
０％程度が好ましく、９５〜１００％程度がより好まし
い。電解溶液としてフッ酸を用いる場合には、ＨＦ：Ｈ
2 Ｏ＝１：０．５〜１．５（容量比）、好ましくはＨ
Ｆ：Ｈ 2 Ｏ＝１：１（容量比）であり、フッ酸とメチル
アルコールを用いる場合にはＨＦ：ＣＨ3 ＯＨ＝１：１
〜３（容量比）、フッ酸とエチルアルコールを用いる場
合にはＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ＝１：１〜３（容量比）が好
ましい。
の方法で行うことができる。例えば、まず、陽極側に上
記結晶質シリコンを接続し、陰極として白金、タングス
テン等を用い、電解溶液中に両電極を浸す。この際の電
解溶液としては、フッ酸、フッ酸とメチルアルコール、
フッ酸とエチルアルコール等を使用することができる
が、なかでもフッ酸を使用することが好ましい。上記の
電解溶液を構成する物質のうち、例えばフッ酸を用いる
場合、その濃度は２〜７０％程度が好ましく、４０〜６
０％程度がより好ましい。また、メチルアルコールを用
いる場合には、その濃度は９０〜１００％程度が好まし
く、９５〜１００％程度がより好ましい。さらに、エチ
ルアルコールを用いる場合には、その濃度は９０〜１０
０％程度が好ましく、９５〜１００％程度がより好まし
い。電解溶液としてフッ酸を用いる場合には、ＨＦ：Ｈ
2 Ｏ＝１：０．５〜１．５（容量比）、好ましくはＨ
Ｆ：Ｈ 2 Ｏ＝１：１（容量比）であり、フッ酸とメチル
アルコールを用いる場合にはＨＦ：ＣＨ3 ＯＨ＝１：１
〜３（容量比）、フッ酸とエチルアルコールを用いる場
合にはＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ＝１：１〜３（容量比）が好
ましい。
【００１２】陽極と陰極との間に流す電流は、得ようと
する多孔質化されたシリコンの層厚又は孔径によって適
宜選択することができるが、例えば、電流密度２〜２０
０ｍＡ・ｃｍ2 で１〜１００分間電流を流すことが好ま
しい。この反応は正孔が反応を制御しているので、電圧
をかけさえすればいくらでも膜厚を厚くすることができ
るが、微細な孔を制御よく均一に形成するためには、膜
厚１〜５０μｍ程度、孔径１〜５０ｎｍ程度であること
が好ましい。
する多孔質化されたシリコンの層厚又は孔径によって適
宜選択することができるが、例えば、電流密度２〜２０
０ｍＡ・ｃｍ2 で１〜１００分間電流を流すことが好ま
しい。この反応は正孔が反応を制御しているので、電圧
をかけさえすればいくらでも膜厚を厚くすることができ
るが、微細な孔を制御よく均一に形成するためには、膜
厚１〜５０μｍ程度、孔径１〜５０ｎｍ程度であること
が好ましい。
【００１３】多孔質化されたシリコンに酸化処理を施す
方法は、塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶液又はアン
モニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液により行うこ
とができる。具体的には、多孔質化されたシリコンを上
記混合溶液に浸漬することにより酸化処理を行うことが
できる。塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶液を用いる
場合には、塩酸は、１０〜７０％程度、より好ましくは
２０〜５０％程度の濃度で用いることが好ましく、過酸
化水素水は１０〜７０％程度、より好ましくは２０〜５
０％程度の濃度で用いることが好ましい。また、これら
の混合比は、ＨＣｌ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：０．１〜２（容量
比）、より好ましくは１：０．２〜１（容量比）であ
る。アンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液を用
いる場合には、アンモニア水は、１０〜７０％程度、よ
り好ましくは２０〜５０％程度の濃度で用いることが好
ましく、過酸化水素水は１０〜７０％程度、より好まし
くは２０〜５０％程度の濃度で用いることが好ましい。
これらの混合比は、ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：０．２
〜５（容量比）、より好ましくはＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ 2
＝１：１／３〜３（容量比）である。この際の上記混合
溶液は５〜３０℃程度の温度範囲で用いることが好まし
く、浸漬時間は１〜１００分間程度が好ましい。
方法は、塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶液又はアン
モニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液により行うこ
とができる。具体的には、多孔質化されたシリコンを上
記混合溶液に浸漬することにより酸化処理を行うことが
できる。塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶液を用いる
場合には、塩酸は、１０〜７０％程度、より好ましくは
２０〜５０％程度の濃度で用いることが好ましく、過酸
化水素水は１０〜７０％程度、より好ましくは２０〜５
０％程度の濃度で用いることが好ましい。また、これら
の混合比は、ＨＣｌ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：０．１〜２（容量
比）、より好ましくは１：０．２〜１（容量比）であ
る。アンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液を用
いる場合には、アンモニア水は、１０〜７０％程度、よ
り好ましくは２０〜５０％程度の濃度で用いることが好
ましく、過酸化水素水は１０〜７０％程度、より好まし
くは２０〜５０％程度の濃度で用いることが好ましい。
これらの混合比は、ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：０．２
〜５（容量比）、より好ましくはＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ 2
＝１：１／３〜３（容量比）である。この際の上記混合
溶液は５〜３０℃程度の温度範囲で用いることが好まし
く、浸漬時間は１〜１００分間程度が好ましい。
【００１４】
【作用】本発明の多孔質シリコンの形成方法によれば、
陽極化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した
後、塩酸と過酸化水素水又はアンモニア水と過酸化水素
水とを含む混合溶液により酸化処理を施すので、発光に
寄与する微結晶構造を損なうことなく、かつシリコンと
の結合が水素よりも強固である酸素により微細孔表面の
ダングリングボンドが十分にターミネートされることと
なる。従って、光照射による発光強度が十分改善された
多孔質シリコンが得られる。
陽極化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質化した
後、塩酸と過酸化水素水又はアンモニア水と過酸化水素
水とを含む混合溶液により酸化処理を施すので、発光に
寄与する微結晶構造を損なうことなく、かつシリコンと
の結合が水素よりも強固である酸素により微細孔表面の
ダングリングボンドが十分にターミネートされることと
なる。従って、光照射による発光強度が十分改善された
多孔質シリコンが得られる。
【００１５】
【実施例】以下に、本発明である多孔質シリコンの製造
方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施
例においては、特に示さないかぎり％は重量％である。 実施例１ まず、ホウ素をドーピングしたｐ型シリコン基板の表面
層を陽極化成法を用いて多孔質シリコン層に変成した。
方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施
例においては、特に示さないかぎり％は重量％である。 実施例１ まず、ホウ素をドーピングしたｐ型シリコン基板の表面
層を陽極化成法を用いて多孔質シリコン層に変成した。
【００１６】この陽極化成法は図１に示した方法で行っ
た。反応セル１中に、多孔質化しようとする部分以外を
プラスチックコート７で被覆したｐ型シリコン２からな
る陽極と、白金電極３からなる陰極を、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝
１：１（容積比）のフッ酸溶液４中に浸した。そして、
陽極と陰極の間に４５０ｍＡの電流を５分間通電するこ
とにより電気化学反応が生じ、ｐ型シリコン２の表面に
厚さ約３０μｍの多孔質シリコンを形成した。
た。反応セル１中に、多孔質化しようとする部分以外を
プラスチックコート７で被覆したｐ型シリコン２からな
る陽極と、白金電極３からなる陰極を、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝
１：１（容積比）のフッ酸溶液４中に浸した。そして、
陽極と陰極の間に４５０ｍＡの電流を５分間通電するこ
とにより電気化学反応が生じ、ｐ型シリコン２の表面に
厚さ約３０μｍの多孔質シリコンを形成した。
【００１７】次に得られた多孔質シリコンを、ＨＣ１
（３５％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積比）の
溶液中に１０分間浸漬した。図２は塩酸−過酸化水素混
合溶液で処理する前後の多孔質シリコンの赤外透過スペ
クトルである。塩酸−過酸化水素混合溶液で浸漬処理す
ることにより、Ｓｉ−Ｈ結合が減少し、代わりにＳｉ−
Ｏ結合が増加している。すなわち、酸素パッシベーショ
ンが実現していることが分かる。
（３５％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積比）の
溶液中に１０分間浸漬した。図２は塩酸−過酸化水素混
合溶液で処理する前後の多孔質シリコンの赤外透過スペ
クトルである。塩酸−過酸化水素混合溶液で浸漬処理す
ることにより、Ｓｉ−Ｈ結合が減少し、代わりにＳｉ−
Ｏ結合が増加している。すなわち、酸素パッシベーショ
ンが実現していることが分かる。
【００１８】また、１００ｍＷのＡｒイオンレーザ（波
長４８８０Å）で照射したときに観測されるフォトルミ
ネッセンススペクトルを図３に示す。酸化溶液処理を施
すことにより、約１８倍の輝度上昇が図られていること
が分かる。すなわち、先行技術（特開平６−２１５０
９）と比較してより効果的であることが分かった。 実施例２ 実施例１と同様の方法で多孔質シリコン層を形成した
後、ＮＨ4 ＯＨ（３０％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝１：
１（容積比）の溶液中に１０分間浸漬した。これを１０
０ｍＷのＡｒイオンレーザ（波長４８８０Å）で照射し
たときに観測されるフォトルミネッセンススペクトルを
図４に示す。酸化溶液処理を施すことにより、約１８倍
の輝度上昇が図られており、やはり先行技術（特開平６
−２１５０９）と比較してより効果的であることが分か
る。 比較例１ 塩酸以外の他の酸性溶液と過酸化水素水との混合溶液に
より、多孔質シリコン薄膜を処理した場合の結果を図５
に示す。用いた処理溶液は硫酸と過酸化水素水（Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 （９７％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積
比））の混合溶液および硝酸と過酸化水素水（ＨＮＯ3
（６０％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積比））
の混合溶液である。いずれも未処理のものと比較して２
倍程度の輝度上昇しか得られていない。 比較例２ 塩酸、過酸化水素水、硫酸、フッ酸の溶液により、多孔
質シリコン薄膜を処理した場合の結果を図６に示す。用
いた処理溶液は、塩酸（３５％）、過酸化水素水（３１
％）、硫酸（９７％）、フッ酸（５０％）である。いず
れも未処理のものと比較して４倍程度以下の輝度上昇し
か得られていない。
長４８８０Å）で照射したときに観測されるフォトルミ
ネッセンススペクトルを図３に示す。酸化溶液処理を施
すことにより、約１８倍の輝度上昇が図られていること
が分かる。すなわち、先行技術（特開平６−２１５０
９）と比較してより効果的であることが分かった。 実施例２ 実施例１と同様の方法で多孔質シリコン層を形成した
後、ＮＨ4 ＯＨ（３０％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝１：
１（容積比）の溶液中に１０分間浸漬した。これを１０
０ｍＷのＡｒイオンレーザ（波長４８８０Å）で照射し
たときに観測されるフォトルミネッセンススペクトルを
図４に示す。酸化溶液処理を施すことにより、約１８倍
の輝度上昇が図られており、やはり先行技術（特開平６
−２１５０９）と比較してより効果的であることが分か
る。 比較例１ 塩酸以外の他の酸性溶液と過酸化水素水との混合溶液に
より、多孔質シリコン薄膜を処理した場合の結果を図５
に示す。用いた処理溶液は硫酸と過酸化水素水（Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 （９７％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積
比））の混合溶液および硝酸と過酸化水素水（ＨＮＯ3
（６０％）：Ｈ2 Ｏ2 （３１％）＝３：１（容積比））
の混合溶液である。いずれも未処理のものと比較して２
倍程度の輝度上昇しか得られていない。 比較例２ 塩酸、過酸化水素水、硫酸、フッ酸の溶液により、多孔
質シリコン薄膜を処理した場合の結果を図６に示す。用
いた処理溶液は、塩酸（３５％）、過酸化水素水（３１
％）、硫酸（９７％）、フッ酸（５０％）である。いず
れも未処理のものと比較して４倍程度以下の輝度上昇し
か得られていない。
【００１９】上記の実施例及び比較例から、酸性溶液、
酸性溶液と過酸化水素水又はアルカリ性溶液と過酸化水
素水との任意の組み合わせが、多孔質シリコン薄膜の発
光輝度向上に有効なのではなく、本発明の塩酸と過酸化
水素水の混合溶液又はアンモニアスイと過酸化水素水の
混合溶液でのみ顕著な効果が得られることが分かる。
酸性溶液と過酸化水素水又はアルカリ性溶液と過酸化水
素水との任意の組み合わせが、多孔質シリコン薄膜の発
光輝度向上に有効なのではなく、本発明の塩酸と過酸化
水素水の混合溶液又はアンモニアスイと過酸化水素水の
混合溶液でのみ顕著な効果が得られることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の多孔質シリコンの形成方法によ
れば、陽極化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質
化した後、塩酸と過酸化水素水又はアンモニア水と過酸
化水素水とを含む混合溶液により酸化処理を施すので、
発光に寄与する微結晶構造を損なうことなく、微細孔表
面のダングリングボンドが酸素により十分にターミネー
トすることができる。従って、多孔質シリコンの発光特
性の向上が図られ、今後オプトエレクトロニクス要素材
料として光素子への幅広い応用が可能となる。
れば、陽極化成法により結晶質シリコンの表面を多孔質
化した後、塩酸と過酸化水素水又はアンモニア水と過酸
化水素水とを含む混合溶液により酸化処理を施すので、
発光に寄与する微結晶構造を損なうことなく、微細孔表
面のダングリングボンドが酸素により十分にターミネー
トすることができる。従って、多孔質シリコンの発光特
性の向上が図られ、今後オプトエレクトロニクス要素材
料として光素子への幅広い応用が可能となる。
【図１】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例に
用いた陽極化成装置を示す概略図である。
用いた陽極化成装置を示す概略図である。
【図２】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例１
で得られた多孔質シリコンを酸化処理する前後の赤外透
過スペクトルを示す図である。
で得られた多孔質シリコンを酸化処理する前後の赤外透
過スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例１
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを示
す図である。
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを示
す図である。
【図４】本発明の多孔質シリコンの形成方法の実施例２
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを示
す図である。
で得られた多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを示
す図である。
【図５】本発明に対する比較例として酸性処理溶液にお
ける混合種を変えた場合の多孔質シリコンのフォトルミ
ネッセンスを示す図である。
ける混合種を変えた場合の多孔質シリコンのフォトルミ
ネッセンスを示す図である。
【図６】本発明に対する比較例として酸性処理溶液種を
変えた場合の多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを
示す図である。
変えた場合の多孔質シリコンのフォトルミネッセンスを
示す図である。
１ 陽極化成反応セル ２ ｐ型シリコン ３ 白金電極 ４ フッ酸溶液 ５ 直流電源 ７ プラスチックコート
フロントページの続き (72)発明者 宇城 共子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 大野 公隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 赤木 与志郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−77528（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−275866（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−268255（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏ ｌ．93，Ｎｏ．369，ｐｐ．15−20 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/306 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 陽極化成法により結晶質シリコンの表面
を多孔質化した後、塩酸と過酸化水素水とを含む混合溶
液により酸化処理を施すことを特徴とする多孔質シリコ
ンの形成方法。 - 【請求項２】 陽極化成法により結晶質シリコンの表面
を多孔質化した後、アンモニア水と過酸化水素水とを含
む混合溶液により酸化処理を施すことを特徴とする多孔
質シリコンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29993194A JP3027101B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 多孔質シリコンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29993194A JP3027101B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 多孔質シリコンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162668A JPH08162668A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3027101B2 true JP3027101B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17878668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29993194A Expired - Fee Related JP3027101B2 (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 多孔質シリコンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027101B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6165808A (en) | 1998-10-06 | 2000-12-26 | Micron Technology, Inc. | Low temperature process for sharpening tapered silicon structures |
| TW436837B (en) | 1998-11-16 | 2001-05-28 | Matsushita Electric Works Ltd | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof and display using the electron source |
| ES2505322T3 (es) * | 2007-07-26 | 2014-10-09 | Universität Konstanz | Método para producir una célula solar de silicio con un emisor decapado por grabado así como una célula solar correspondiente |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP29993194A patent/JP3027101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．９３，Ｎｏ．３６９，ｐｐ．１５−２０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08162668A (ja) | 1996-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4879050B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| KR101073287B1 (ko) | 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 | |
| US5458735A (en) | Process for the production of electroluminescent silicon structures | |
| JP2012508979A (ja) | ナノ構造デバイス | |
| Van de Lagemaat et al. | Enhancement of the light‐to‐current conversion efficiency in an n‐SiC/solution diode by porous etching | |
| Arita | Formation and oxidation of porous silicon by anodic reaction | |
| Ramizy et al. | The effect of porosity on the properties of silicon solar cell | |
| TW201003961A (en) | Solar cell spin-on based process for simultaneous diffusion and passivation | |
| US6017773A (en) | Stabilizing process for porous silicon and resulting light emitting device | |
| KR101383940B1 (ko) | 실리콘 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| JP3027101B2 (ja) | 多孔質シリコンの形成方法 | |
| US4388383A (en) | Devices having chemically modified p-type InP surfaces | |
| Cao et al. | Vertical-aligned silicon nanowire arrays with strong photoluminescence fabricated by metal-assisted electrochemical etching | |
| KR101401887B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101370107B1 (ko) | 실리콘 태양전지의 에미터층 형성 방법 | |
| Gomyou et al. | Effect of electrochemical treatments on the photoluminescence from porous silicon | |
| Propst et al. | Luminescent characteristics of a novel porous silicon structure formed in a nonaqueous electrolyte | |
| JP3259247B2 (ja) | ポーラス・シリコンおよびその製造方法 | |
| Li et al. | Facile fabrication of Si nanowire arrays for solar cell application | |
| KR101709021B1 (ko) | 전기화학적 수소생산용 광전극의 제조방법 | |
| JP2002344012A (ja) | 多孔性シリコン基板及びそれを用いた発光素子並びに多孔性シリコン基板の製造方法 | |
| JPH0689891A (ja) | 多孔質シリコン層の加工方法 | |
| US20230076324A1 (en) | Stripping Method and Stripping Device for Silicon Carbide Single Crystal Wafers | |
| JPH10256225A (ja) | 薄膜基板の陽極化成処理方法及びフォトルミネッセンス特性をもつ半導体薄膜 | |
| Dittrich et al. | Preparation of thin nanoporous silicon layers on n-and p-Si |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |