JP4058794B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4058794B2 JP4058794B2 JP07472098A JP7472098A JP4058794B2 JP 4058794 B2 JP4058794 B2 JP 4058794B2 JP 07472098 A JP07472098 A JP 07472098A JP 7472098 A JP7472098 A JP 7472098A JP 4058794 B2 JP4058794 B2 JP 4058794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- manufacturing
- semiconductor light
- silicon
- substrate
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 116
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 123
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 75
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 68
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims description 53
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 31
- -1 alkylsilane compound Chemical class 0.000 claims description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 15
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 10
- PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N phenylsilane Chemical compound [SiH3]C1=CC=CC=C1 PARWUHTVGZSQPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 claims description 4
- GVLGDGJKSOERIG-UHFFFAOYSA-N disilanyl(trimethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)[SiH2][SiH3] GVLGDGJKSOERIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)C PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 239000010979 ruby Substances 0.000 claims description 3
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 155
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 48
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 48
- 239000010408 film Substances 0.000 description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 5
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical group CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002971 CaTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910005451 FeTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007562 Li2SiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017676 MgTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020698 PbZrO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009973 Ti2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000005260 alpha ray Effects 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical class O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical class O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子に係り、特に多孔質シリコンを用いた半導体発光素子の製造方法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１９９０年に、英国国防研究所のカンハムがシリコン表面に形成された多孔質シリコン（porus silicon）または多結晶シリコン（poly-crystalline silicon）が可視波長領域の室温フォトルミネッセンスを示すことが報告して以来、多孔質シリコンを用いた半導体発光素子の研究がされてきた。カンハムの報告は、Appl. Phys. Lett. 57, 1046(1990)に開示されている。ルベン・コリンズ（Reuben Collins）等による半導体発光素子に関する文献、「発光する多孔質シリコン」パリティ Vol. 12, No. 09, 1997-09, pp18-27によれば、多孔質シリコン膜を形成する有効な方法として、シリコンウェハーの表面を電気化学的に陽極化成処理することによってシリコンの網目構造を作るという方法がいままでのところ有効な方法とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、陽極化成によって多孔質シリコンを作るのでは幾つかの不都合が考えられる。上記文献によれば多孔質シリコンを使用した半導体発光素子の発光波長はシリコン結晶粒の径に相関関係があるとされているが、陽極化成ではシリコン結晶粒の径を制御することが困難である。また仮に陽極化成によりシリコン結晶の粒径が調整できたとしても、カラー発光素子のために複数の発光色が必要な場合には発光色ごとにマスクをして陽極化成をさせなければならず、カラー表示用の発光素子を製造するためには複雑かつ困難な工程管理が必要であると予想される。
【０００４】
またシリコン単結晶の表面を陽極化成させる方法ではあまり大きな面積に多孔質シリコンを形成できない。大型表示パネル等に対する需要が高まっている昨今では大型の発光素子が必要とされるところ多孔質シリコンを用いた発光素子の用途が限られてしまう。半導体発光素子を大型化しようとすればシリコンウェハ径も大きくしなければならないため、採算がとれる発光素子を製造できないと考えられる。
【０００５】
ところで、本願発明者が熟練している技術であるインクジェット方式によれば、シリコンを含んだ流動体を任意の位置に任意の量で塗布することができる。また本願発明者の先行研究（“Japanese Journal of Applied Physics”, Vol. 30, No. 12B, 12-1991, pp3733-3740、 “Japanese Journal of Applied Physics”, Vol. 34(1995), pp921-926, Part 1, No. 2B, 2-1995）により低圧下における蒸着でシリコンを多孔質化できることが判っている。
【０００６】
そこで本願発明者は、従来使用されてきた陽極酸化に代わる新しい多孔質シリコンの製造方法を提供することを目的として、本願発明者が熟練している技術であるインクジェット方式その他の真空蒸着方式で多孔質シリコンを製造することを提案する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、シリコン化合物が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程と、レーザを照射する、もしくは、エキシマランプの光を数分間照射することにより、前記シリコン化合物における結合を変化させアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程と、光、熱または電子線のいずれかにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させて、多孔質シリコンを形成し、前記発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記溶媒に溶解する前記シリコン化合物の濃度を調整することにより前記発光層の発光波長を調整してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を前記基板に塗布する工程は、コーティング法もしくは印刷法により行われてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を前記基板に塗布する工程は、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法により行われてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を基板に塗布する工程において、インクジェット方式により適量の前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、圧電体により前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、発熱体を発熱させてできた気泡により、前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン、トリメチルトリシラン、フェニルモノシランまたはポリシランのいずれかであってもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物を溶解させる溶媒は、ペンタン（Ｃ ５ Ｈ １２ ）であってもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物としてのフェニルモノシランを前記溶媒としてのペンタン（Ｃ ５ Ｈ １２ ）にほぼ等量溶解させた前記流動体を使用してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、レーザ光を照射する、ランプから光を照射する、加熱する、もしくは、電子線を照射して発熱させることにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、Ａｒイオンレーザ、エキシマレーザＹＡＧレーザ、ルビーレーザのいずれかを用いてレーザ光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、エキシマランプから光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記発光層を駆動するための駆動回路を製造する工程と、前記駆動回路上に前記発光層を形成する工程と、前記発光層上に上部電極を形成する工程と、を備えてもよい。
（請求項１６）
請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記発光層を駆動するための駆動回路を形成する工程と、
前記基板から前記駆動回路を剥離する工程と、
前記発光層と剥離した前記駆動回路とを電気的に接触されるように貼り合わせる工程と、を備えた半導体発光素子の製造方法。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記基板に設けられた層の上に前記駆動回路を形成し、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線、熱線、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線のいずれかを、前記層に照射し、前記層の内部もしくは界面において剥離を生じさせ、前記基板から前記駆動回路を剥離してもよい。
すなわち本発明の第１の課題は、シリコン化合物の溶解液から多孔質シリコンを形成する半導体発光素子の製造方法を提供することにより、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明の第２の課題は、蒸着法により多孔質シリコンを形成する半導体発光素子の製造方法を提供することにより、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明の第３の課題は、新しい製造方法で製造された半導体発光素子を備えた表示装置を提供することにより、明るい大型の表示装置を安価に提供することである。
上記第１の課題を解決する発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
ａ）シリコン化合物が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程。
【０００８】
ｂ）塗布された前記流動体にエネルギーを加えて前記シリコン化合物における結合を化させアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程。
【０００９】
ｃ）アモルファスシリコンの粒塊に一定時間エネルギーを加えて結晶化させ、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００１０】
ここで「流動体」とは、塗布可能な程度の粘度を備えた媒体をいう。溶媒などが水のように極性基を有する分子で構成されているか極性基のない分子で構成されているかは問わない。一定の流動性（粘度）を備えていれば十分で、化合物が溶解していても微粒子が混入していてもよい。流動性は例えばその流動体の接触角により測ることができる。流動体を塗布させる方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法等各種のコーディング法や印刷法等を適用できる。「多孔質シリコン」はナノメータレベルの径を備えたシリコン結晶粒が粒界で互いに接して形成されるシリコンである。
【００１１】
本発明によれば、前記溶媒に溶解する前記シリコン化合物の濃度を調整することにより前記発光層の発光波長を調整することができる。濃度に比例して析出するアモルファスシリコンの粒塊径が変化し、多孔質シリコンの結晶粒の径はアモルファスシリコンの粒塊径に相関するからである。半導体発光素子の発光波長は多孔質シリコンの結晶径に相関する。
【００１２】
例えば流動体を基板に塗布する工程では、インクジェット方式により適量の前記流動体を吐出させることは好ましい。上記文献には、酸化されたシリコンでは発光効率が悪くなる旨が記載されている。インクジェット方式によれば、酸素の混入量を低く抑えながら塗布ができる。またインクジェット方式によれば、安価な設備で広い面積に任意の厚さで流動体を付着させる。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、熱の印加により急激に蒸気が発生することにより流動体を吐出させる方式であってもよい。
【００１３】
上記シリコン化合物はシリコン原子を含んだものであれば何でもよいが、塗布と析出がさせやすいものであることが好ましい。例えばシリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用する。具体的には、アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン、トリメチルトリシラン、フェニルモノシランまたはポリシランのいずれかである。またシリコン化合物を溶解させる溶媒は、シリコン化合物を等を一定の粘度で溶解可能でシリコン化合物に作用しない化学的物理的に安定なものであればよい。例えばペンタン（Ｃ５Ｈ１２）が挙げられる。一例として、流動体は、シリコン化合物としてのフェニルモノシランを溶媒としてのペンタン（Ｃ５Ｈ１２）にほぼ等量溶解させたものは、発熱等がなく安定な流動体であり好ましい。
【００１４】
またアモルファスシリコンを生成する工程は、前記エネルギーとして、シリコン化合物の結合を切り、単体のシリコンの粒塊を析出させることができるものであればよく、例えば特定波長を有するエキシマランプ等の光を数分間照射する。
【００１５】
また上記第１の課題を解決する他の発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
【００１６】
ａ）一定径のシリコン結晶粒が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程。
【００１７】
ｂ）シリコン結晶粒に一定時間エネルギーを加えて、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００１８】
本発明では、溶媒に溶解させるシリコン粒子の径を調整することにより当該発光層の発光波長を調整する。シリコン粒子を核として結晶が成長し多結晶化するので、流動体に含まれるシリコン粒子と多孔質シリコンの粒径とは相関するからである。ここで、シリコン粒子を溶解させる溶媒は、塗布可能な粘度を有し、シリコンに影響を与えない化学的かつ物理的に安定なものであればよい。例えばエトキシエタノールが挙げられる。
【００１９】
上記第２の課題を解決する発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
【００２０】
ａ）低圧雰囲気下においてシリコン化合物を導入ガスとし一定条件において化学気相成長法によりシリコン層を形成する工程。
【００２１】
ｂ）シリコン層に水素イオンを注入する工程。
【００２２】
ｃ）水素イオンが注入されたシリコン層に一定時間エネルギーを加えて、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００２３】
ここで前記シリコン層を形成する工程は、低圧化学気相成長法を使用し温度が４００℃〜７００℃であって気圧が０．０１〜４０ｍＴｏｒｒの雰囲気下で前記シリコン層を形成する。上記条件であれば多孔質シリコンが生成されるからである。上記シリコン層を形成する工程では、例えば導入ガスにＳｉＨ４等のシラン類ガスを使用する。シリコン層を形成する工程では、前記導入ガスの分圧または流量を変化させることにより、前記シリコン層を構成する粒塊の径を変化させ、もって当該発光層の発光波長を調整する。上記文献に記載してあるように、導入ガスの分圧により単体のシリコン粒塊の径が変わり、この粒塊が成長して多結晶化するため、ガスの分圧が多孔質シリコンの発光波長が定められるからである。
【００２４】
発光層を形成する工程は、前記エネルギーとして光、熱または電子線のいずれかを加えることにより前記多孔質シリコンを形成する。シリコンはエネルギー付与により結晶化が促進され、互いの粒塊が密着した多孔質シリコンとなる。
【００２５】
本発明は、さらに発光層を駆動するための駆動基板を製造する工程を経た後、上記方法により駆動基板上に発光層を形成し、その後発光層上に上部電極を形成する。本発明の発光層を製造した場合に駆動基板に熱などの影響を与えない場合に適用される方法である。
【００２６】
本発明は、さらに基板上に前記発光層を駆動するための駆動基板を形成する工程と、前記基板から前記駆動基板を剥離する工程と、を経た後、上記方法で形成した発光層と剥離した前記駆動基板とを電気的に接触されるように貼り合わせる。本発明の発光層を製造する場合に生ずる熱により駆動基板を痛めずに半導体発光素子の製造ができる。好ましくは、駆動基板を形成する工程では一定のエネルギー照射によりアブレーションを生じさせる材料で構成された剥離層を基板上に設けてから前記駆動基板を形成し、前記駆動基板を剥離する工程では当該剥離層において当該駆動基板を剥離する。剥離層により容易に基板を剥離させることができる。
【００２７】
本発明の第３の課題は、上記半導体発光素子の製造方法により形成された半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を変調可能に設けられた変調装置と、を備えている表示装置である。変調装置とは、半導体発光装置からの光を画素情報に対応させて画素単位で遮断または透過可能に構成されていればよい。例えば透過型の液晶表示装置が適用可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、半導体発光素子の駆動回路上に本発明の製造方法により半導体発光素子の層構造を形成するものである。
図１および図２に、本実施形態における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、駆動基板形成工程、バンク形成工程、流動体塗布工程、第１加熱工程、照射工程、第２加熱工程、発光層形成工程および上部電極形成工程を備えている。以下順番に説明する。なお、以下の断面図に示す駆動基板の構造や発光層を挟む層構造は例示であり、種々に変更が可能である。また図上では層構造を理解しやすくするために薄膜トランジスタを画素領域に比べ極端に大きく示してある。
【００２９】
駆動基板形成工程（図１（ａ））： 駆動基板形成工程は、本発明の発光層を駆動する電力を供給するための駆動基板を形成する工程である。駆動回路の回路構造および駆動基板の層構造は公知のものを種々に適用可能であるが、ここでは一般的な薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を例示する。薄膜トランジスタは本発明の半導体発光素子のような平板型の素子を駆動するのに適する。
【００３０】
薄膜トランジスタ３００は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法等による薄膜形成、リバースエッチング法、ホトエッチング法、マスク法、リソグラフィ法等によるパターニングを繰り返すことにより製造される。例えば、真空蒸着装置により半導体膜や絶縁膜を蒸着し、この薄膜上にリソグラフィ法によりレジストの塗布、露光・現像、エッチング装置での不要な薄膜の除去を行ってパターンを得る、という方法を繰り返す。薄膜トランジスタ３００は、上記工程を繰り返すことにより、基板２００上にゲート３０１，絶縁膜３０２、半導体膜３０３、ソース３０４、ドレイン３０５、絶縁膜３０６が形成されて構成されている。基板２００上の画素領域（表示装置において光を透過する領域）には画素電極２０１が形成されている。
【００３１】
基板２００はガラスや石英、樹脂等であって一定の光透過性と応力や熱等物理的に耐えられる安定なもので構成する。画素電極２０１は光透過性と導電性を有するもので、例えばメサ、ＩＴＯが適用される。この薄膜トランジスタ３００や画素電極２０１は本発明の発光層１０３形成の工程によって悪影響を受けない程度の耐性を有するものとする。
【００３２】
バンク形成工程（図１（ｂ））： バンク形成工程は、駆動基板上にバンクを形成する工程である。バンクとは、画素領域を区切る仕切部材である。バンクはカラー発光素子における各カラー画素（赤、緑および青等）を区分け可能に構成される。バンクで囲まれる画素領域にいずれかの原色で発光する発光層が設けられる。バンク２０２は例えばポリイミドや絶縁有機材料などで形成される。バンク２０２の高さは、半導体発光素子を形成するのに十分なシリコン化合物を含んだ流動体１００を充填可能な高さとする。バンク２０２を流動体に対して非親和性になるように調整することで、図１（ｃ）のようにバンクの高さを超えて流動体１００を充填させることができる。バンク２０２は各種コーティング法による材料の塗布とリソグラフィ法等によるパターニング、または印刷法による直接形成によって形成される。
【００３３】
流動体塗布工程（図１（ｃ））： 流動体塗布工程は、シリコン化合物を含んだ流動体を基板に塗布する工程である。流動体１００はシリコン化合物を含む溶質を溶媒に溶かして形成される。シリコン化合物はシリコン原子を含んだものであれば何でもよい。例えばシリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用する。具体的には、アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン（化１）、トリメチルトリシラン（化２）、フェニルモノシラン（化３）またはポリシラン（化４：Ｒ１およびＲ２は任意のアルキル基）のいずれかを使用可能である。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
【化３】
【００３７】
【化４】
【００３８】
これらの化合物は常温で安定であり、レーザ照射等のエネルギー付与でアモルファスシリコンを析出可能だからである。溶媒はシリコン化合物等を一定の粘度で溶解可能でシリコン化合物に作用しない化学的物理的に安定なものであればよく、例えばペンタン（Ｃ５Ｈ１２）が挙げられる。溶媒は易燃性や発火性を示すシラン類について燃焼を防止しつつ、粘性や表面張力等の流体的特性を調整するためにある。発火を防止するために、溶解液の調合は例えば窒素雰囲気下で行うことが好ましい。フェニルモノシランをペンタンにほぼ等量溶解させて製造した流動体は、発熱等がなく安定であり好ましい。
【００３９】
流動体を塗布する方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法等各種のコーディング法や印刷法等を適用できるが、ここではインクジェット方式を用いる。インクジェット方式によれば、酸素の混入量を低く抑えることができ、製造後の多孔質シリコンの発光効率を損ねることがないからである。インクジェット方式には圧電体により流動体を吐出するオンデマンド方式のいわゆるピエゾジェット方式と発熱体を発熱させてできた気泡により吐出する方式があるが、前者が好ましい。熱によりシリコン化合物に等に影響を与えないからである。
【００４０】
具体的にはインクジェット式記録ヘッド１を画素領域に移動し、シリコン化合物を含んだ流動体１００を吐出させる。ここでシリコン化合物の濃度を変えた流動体を原色の数だけ用意しておく。原色ごとに吐出する流動体中のシリコン化合物濃度を変える。シリコン化合物の濃度が高いほど後のレーザ照射により径の大きなアモルファスシリコンの粒塊が生成される。アモルファスシリコンの粒塊の径が大きいほどシリコン結晶粒の径が大きくなる。シリコン結晶粒の径は、発光される光の波長と相関関係がある。したがって波長の長い赤を発色させる発光層にシリコン化合物濃度の高い流動体１００ｒを吐出し、波長の短い青を発色させる発光層にシリコン化合物濃度の低い流動体１００ｂを吐出する。緑色を発色させる発光層にはその間のシリコン化合物濃度の流動体１００ｇを吐出する。流動体１００の吐出量は、シリコン化合物濃度によって異なる。一定強度の光を得るために必要な厚みで発光層を形成可能な量のシリコン化合物を含んだ流動体を吐出する。
【００４１】
なお、シリコンを上記のように化合物として流動体に含ませる代わりに、シリコンの微粒子を溶媒に散在させた流動体を用いてもよい。このとき発光色に応じて微粒子の径を変える。発光層形成工程においてシリコンを結晶化させる場合に、この微粒子の径に対応する大きさの結晶粒が得られるからである。シリコンの微粒子はナノメートルレベルの微粒子にする必要がある。シリコンの微粒子を使用した場合には、照射工程によりシリコンの粒界を生成させる必要はなくなる。
【００４２】
第１加熱工程（図１（ｄ））： 第１加熱工程は基板に吐出したままの流動体１００では流動体が高すぎてアモルファスシリコンの析出が容易に行えない場合に行う工程である。流動体１００中の溶媒が蒸発しやすい場合にはこの工程は不要である。例えば電気炉を使用して一定温度（３００℃等）で一定時間（３０分間等）加熱する。この工程により溶媒成分が蒸発する。なお画素ごとにシリコン化合物濃度を調整した異なる流動体１００を充填してある場合には、各画素とも均等な溶媒蒸発量になるように調整する必要がある。逆に総ての画素領域に同一のシリコン化合物濃度で流動体を充填しても、この加熱工程で画素領域ごとに溶媒蒸発量を制御するのであれば、画素領域ごとに異なるシリコン化合物濃度の流動体１００を充填させたことと等価である。
【００４３】
照射工程（図２（ａ））： 照射工程は、画素領域に充填された流動体１００に対して高エネルギーを供給してシリコン化合物の結合を断ち単体のアモルファス状態のシリコンを析出させる工程である。付与するエネルギーとしては波長の揃った光束が好ましく、例えばＸｅ−Ｘｅエキシマランプにより波長１７２ｎｍの光を１分間程度供給することが挙げられる。このような光照射によりシリコン化合物のアルキル基とシリコンとの結合が断たれる。アルキル鎖が断たれたシリコン原子は周辺のシリコン原子と集合してアモルファスシリコンの粒塊１０１となるが、シリコン化合物の濃度によって粒塊の径が異なる。すなわちシリコン化合物濃度の高い流動体ほど大きな径の粒塊１０１となる。赤を発色する発光層の粒塊１０１ｒが一番大きく、青を発色する発光層の粒塊１０１ｂが一番小さい。緑を発色する発光層の粒塊１０１ｇはその中間の大きさである。この状態では溶媒１０２とシリコン粒塊１０１が混在した状態となる。
【００４４】
第２加熱工程（図２（ｂ））： 第２加熱工程は、シリコン粒塊が散在する流動体中からさらに溶媒を蒸発させるために加熱する工程である。ただし溶媒が残っていてもシリコン結晶化が可能である場合には、この工程は不要である。例えば電気炉を使用して一定温度（３００℃等）で一定時間（３０分間等）加熱する。この工程により溶媒成分が蒸発する。
【００４５】
発光層形成工程（図２（ｃ））： 発光層形成工程は、アモルファスシリコンの粒塊に対しアニーリングすることにより結晶化させ、多孔質シリコンの発光層を形成する工程である。アモルファス状態のシリコンを一定条件によって加熱すると各粒塊中のシリコンが結晶化する。そして溶媒の喪失と共に粒塊同士が粒界で密着し全体として一層の多孔質シリコンの発光層１０３が形成される。シリコンの粒塊１０１が大きいほど多孔質シリコンの結晶粒の径も大きくなる。
【００４６】
アニールの方法としては、レーザ光を照射するレーザアニール、ランプから光を照射するランプアニール、炉の中で加熱する炉アニールまたは電子線を照射して発熱させる電子線アニールなど種々の方法を適用可能である。レーザアニールでは、Ａｒイオンレーザを連続発振させて一定の速度（１０ｍ／ｓ等）で走査させる。エキシマレーザ（ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦ等）やＹＡＧレーザ、ルビーレーザは一定エネルギー（１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２等）で一定のパルス幅（数十ｎｓ等）でパルス発振させる。ランプアニールはエキシマランプ等で一定温度（８００℃等）で短時間（１ｓｅｃ等）発熱さえる。炉アニールでは一定温度（６００℃等）で長時間（１０時間等）基板を加熱する。
【００４７】
上記アニーリングによりナノメートルサイズの結晶粒が粒界で接する多孔質シリコンの発光層１０３が形成される。結晶粒が接しても溶媒１０２が蒸発することにより、発光層１０３には多数の空隙が含まれる。この空隙があることにより発光層の多孔度（全体積に対する空隙体積の割合）は５０％〜９０％となる。多孔度の高い方が効率よく発光する旨が報告されている。
【００４８】
上部電極形成工程（図２（ｄ））： 上部電極形成工程は、以上の工程で製造された発光層１０上に共通電極と保護層を設ける工程である。発光層１０３に密着させて共通電極２０３をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。図の上の方向に光りを照射させる場合には共通電極を透明なＩＴＯ等で形成する。さらに発光面を保護したり機械的な強度を担保するために、保護層２０４を設ける。保護層としてガラスや石英を用いる場合には、共通電極と保護層とを貼り合わせる。保護層として樹脂を用いる場合には、樹脂を共通電極２０３上に塗布する。以上の工程で本発明の半導体発光素子が完成する。
【００４９】
（作用）
上記半導体発光素子において、共通電極２０３に一定電位を与え、薄膜トランジスタ３００のゲート３０１に制御信号を与えると、画素電極２０１に一定電位が現れ、発光層１０３に電流が流れる。発光層１０３を構成する多孔質シリコンは微小なシリコン結晶粒で構成されているため、結晶粒における量子閉じ込め効果の結果、電子がバンドギャップを超えて移動し、効率よく発光する。そのとき結晶径が減少していくに従って発光スペクトルは高エネルギー側（短い波長側）に移行している。本実施形態の各発光層１０３ｒ、ｇおよびｂはそれぞれの結晶粒径を調整してあるので、それぞれ赤色、緑色および青色で発光する。
【００５０】
上記したように本実施形態１によれば、シリコン化合物を基板に塗布することにより多孔質シリコンを形成することが可能である。インクジェット方式等の塗布方法を用いれば塗布面積に制限無く塗布できるので、広い面積の発光素子を製造するのに適する。またシリコン化合物の濃度を変えれば発光色を変えることができるので、発光色制御が容易である。
【００５１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、上記実施形態１とは異なる方法で半導体発光素子を製造するものである。特に、駆動基板などに発光層製造における熱の影響を与えることなく製造する方法に関する。
図３および図４に、本実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、剥離層形成工程、流動体塗布工程、加熱工程、照射工程、駆動基板貼り合わせ工程および剥離工程を備えている。以下順番に説明する。
【００５２】
剥離層形成工程（図３（ａ））： 剥離層形成工程は、基台に剥離層を形成する工程である。画素電極２１２は透明電極でありＩＴＯ等により構成する。バンク２０２については上記実施形態１（図１（ｂ））と同様である。ただし本実施形態ではバンクを金等の導電材料で形成するものとする。バンク２０２と画素電極２１２は電気的に接続されている。基台２１０および剥離層２１１は本実施形態の特徴部分であり、以下に詳しく説明する。
【００５３】
基台２１０は、照射光が透過しうる透光性を有するものであって、発光層製造プロセスに使用しうる耐熱性および耐食性を備えるものであればよい。照射光の透過率は１０％以上であることがことましく、５０％以上であることがより好ましい。透過率が低すぎると照射光の減衰が大きくなり、剥離層を剥離させるのにより大きなエネルギーを要するからである。耐熱性については、整形プロセスによって、例えば４００℃〜９００℃以上となることがあるため、これらの温度に耐えられる性質を備えていることが好ましい。基台が耐熱性に優れていれば、圧電体素子の成形条件において、温度設定が自由に行えるからである。このような材料としては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ―２等の耐熱性ガラスがある。特に、石英ガラスは、耐熱性に優れる。その歪点は、通常のガラスが４００℃〜６００℃であるのに対し、１０００℃である。
【００５４】
基台の厚さには、大きな制限要素はないが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。基板の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、逆に厚すぎると基台の透過率が低い場合に照射光の減衰を招くからである。ただし、基台の照射光の透過率が高い場合には、前記上限値を越えてその厚みを厚くすることができる。照射光を均等に剥離層に届かせるために、基台の厚みは均一であることが好ましい。
【００５５】
剥離層２１１は、レーザ光等の照射光により当該層内や界面において剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）を生ずるものである。一定の強度の光を照射することにより、構成物質を構成する原子または分子における原子間または分子間の結合力が消失しまたは減少し、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を起こすものである。また、照射光の照射により、剥離層から気体が放出され、分離に至ることによっても剥離される。剥離層に含有されていた成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。このような剥離層の組成としては、以下が考えられる。
【００５６】
１) 非晶質シリコン(ａ−Ｓｉ)
この非晶質シリコン中には、Ｈ（水素）が含有されていてもよい。水素の含有量は、２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０ａｔ％であることがさらに好ましい。水素が含有されていると、光の照射により水素が放出されることにより剥離層に内圧が発生し、これが剥離を促進するからである。水素の含有量は、成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入する光のパワー等の条件を適宜設定することによって調整する。
【００５７】
２) 酸化ケイ素若しくはケイ酸化合物、酸化チタン若しくはチタン酸化合物、酸化ジルコニウム若しくはジルコン酸化合物、酸化ランタン若しくはランタン酸化合物等の各種酸化物セラミックス、または誘電体あるいは半導体
酸化珪素としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ２が挙げられる。珪酸化合物としては、例えばＫ２Ｓｉ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＣａＳｉＯ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｎａ２ＳＯ３が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２が挙げられる。チタン酸化合物としては、例えばＢａＴｉＯ４、ＢａＴｉＯ３、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、ＢａＴｉ５Ｏ１１、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉ３，ＭｇＴｉＯ３、ＺｒＴｉ２，ＳｎＴｉＯ４，Ａｌ２Ｔｉ５，ＦｅＴｉＯ３が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ２が挙げられる。ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＳｉＯ４、ＰｂＺｒＯ３、ＭｇＺｒＯ３、Ｋ２ＺｒＯ３が挙げられる。
３) 窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
４) 有機高分子材料
有機高分子材料としては、―ＣＨ２−、−ＣＯ−（ケトン）、−ＣＯＮＨ−（アド）、−ＮＨ−（イミド）、−ＣＯＯ−（エステル）、−Ｎ＝Ｎ−（アゾ）、−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）等の結合（光の照射によりこれらの原子間結合が切断される）を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば、他の組成であってもよい。また有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素（１または２以上のベンゼン環またはその縮合環）を有するものであってもよい。このような有機高分子材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００５８】
５) 金属
金属としては、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｇｄ若しくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。
【００５９】
剥離層２１１の厚さとしては、通常１ｎｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１０ｎｍ〜２μｍ程度であるのがより好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度であるのがさらに好ましい。剥離層の厚みが薄すぎると、形成された膜厚の均一性が失われて剥離にむらが生ずるからであり、剥離層の厚みが厚すぎると、剥離に必要とされる照射光のパワー（光量）を大きくする必要があったり、また、剥離後に残された剥離層の残渣を除去するのに時間を要したりするからである。
【００６０】
剥離層の形成方法は、均一な厚みで剥離層を形成可能な方法であればよく、剥離層の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ―ＣＶＤ含む）法、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ（ディッピング）、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち２種以上の方法を組み合わせてもよい。
【００６１】
特に剥離層の組成が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。また剥離層をゾルーゲル(sol-gel)法によりセラミックを用いて成膜する場合や有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。
【００６２】
なお、剥離層２１１と画素電極２１２との間に、中間層を形成することは好ましい。この中間層は、例えば製造時または使用時において被転写層を物理的または化学的に保護する保護層、絶縁層、被転写層へのまたは被転写層からの成分の移行（毎グレーション）を阻止するバリア層、反射層としての機能のうち少なくとも一つを発揮するものである。この中間層の組成は、その目的に応じて適宜選択されえる。例えば非晶質シリコンで構成された剥離層と被転写層との間に形成される中間層の場合には、ＳｉＯ２等の酸化珪素が挙げられる。また、他の中間層の組成としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉまたはこれらを主成分とする合金のような金属が挙げられる。
【００６３】
中間層の厚みは、その形成目的に応じて適宜決定される。通常は、１０ｎｍ〜５μｍ程度であるのが好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度であるのがより好ましい。
【００６４】
中間層の形成方法としては、前記剥離層で説明した各種の方法が適用可能である。中間層は、一層で形成する他、同一または異なる組成を有する複数の材料を用いて二層以上形成することもできる。
【００６５】
塗布工程（図３（ｂ））： 塗布工程は、上記基板のバンク２０２で囲まれた画素領域に流動体を吐出する工程であり、具体的には上記実施形態１の塗布工程（図（ｃ））と同様である。
加熱工程（図３（ｃ））： 加熱工程は、充填された流動体１００の溶媒成分を蒸発させるために加熱する工程であり、具体的には上記実施形態１の第１加熱工程（図１（ｄ））と同様である。
照射工程（図３（ｄ））： 照射工程は、画素領域に充填された流動体１００に対して高エネルギーを供給しアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程であり、具体的には上記実施形態１（図２（ａ））と同様である。
【００６６】
発光層形成工程（図４（ａ））： 発光層形成工程は、アモルファスシリコンの粒塊に対しアニーリングして結晶化させ、多孔質シリコンの発光層を形成する工程であり、上記実施形態１の発光層形成工程（図２（ｃ））と同様である。
【００６７】
駆動基板貼り合わせ工程（図４（ｂ））： 駆動基板貼り合わせ工程は別途製造された駆動基板と上記工程で製造された発光層とを貼り合わせる工程である。駆動基板は例えば上記実施形態１と同様に薄膜トランジスタ３００が基板２２０上に共通電極２２１を介して形成されたものとする。本実施形態では駆動基板側に共通電極があり発光層側に画素電極があるように説明しているが、共通電極と画素電極との関係を反転してもよい。
【００６８】
発光層側と駆動基板との貼り合わせは、接着層を介して行う。ただしバンク２０２が薄膜トランジスタ３００のドレインと電気的に接続されるように貼り合わせる。接着層としては、反応性硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げられ得る。このような接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなる接着剤でも適用することが可能である。接着剤は例えばコーティング法によって塗布する。
【００６９】
剥離工程（図４（ｃ））： 剥離工程は、基台の裏側から照明光を照射して剥離層でアブレーションを生じさせ、基台を剥離する工程である。照射光３としては、剥離層に層内剥離および／または界面剥離を起こさせるものであればいかなるものでもよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波等の各波長の光が適用できる。また電子線であっても放射線（α線、β線、γ線）等であってもよい。それらの中でも、剥離層にアブレーションを生じさせ易いという点で、レーザ光が好ましい。このレーザ光としては、各種気体レーザ、個体レーザ（半導体レーザ）等が挙げられるが、特にエキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等が好ましく、その中でもエシキマレーザが特に好ましい。エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層にアブレーションを生じさせることができる。このため隣接する層や近接する層に温度上昇を生じさせることがほとんどなく、層の劣化や損傷を可能な限り少なくして剥離を達成することができる。
【００７０】
剥離層２１１にアブレーションを生じる波長依存性がある場合、照射されるレーザ光の波長は１００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度であることが好ましい。剥離層に、ガス放出、気化または昇華等の層変化を起こさせるためには、照射されるレーザ光の波長は、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍ程度であることが好ましい。また、照射されるレーザ光のエネルギー密度は、エキシマレーザの場合、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２程度とするのが好ましく、特に１００〜５２９９ｍＪ／ｃｍ２程度とするのがより好ましい。１〜１０００ｎｓｅｃ程度とするのが好ましく、１０〜１００ｎｓｅｃ程度とするのがより好ましい。エネルギー密度が低いか照射時間が短いと、十分なアブレーションが生ぜず、エネルギー密度が高いか照射時間が長いと、剥離層や中間層を透過した照射光により、被転写層へ悪影響を及ぼすことがある。
【００７１】
光の照射はその強度が均一となるように照射するのが好ましい。光の照射方向は、剥離層に対し垂直な方向に限らず、剥離層に対し所定角傾斜した方向であってもよい。また剥離層の面積が照射光１回の照射面積より大きい場合には、剥離層全領域に対し、複数回に分け光を照射してもよい。また同一箇所に複数回照射してもよい。また異なる種類、異なる波長（波長域）の光を同一領域または異なる領域に複数回照射してもよい。
【００７２】
以上のような照射光の照射によって基台２１０が剥離される（図４（ｄ））。その後は必要に応じて画素電極２１２や発光層１０３を保護する保護層を、実施形態１の保護層２０４と同様にして形成する。
【００７３】
上記しように本実施形態２によれば、上記実施形態１と同様の効果を備える他、駆動基板を発光層の形成後に貼り合わせるので、発光層の製造過程で高温になっても駆動基板を痛めることがない。
【００７４】
（実施形態３）
本発明の実施形態３は、上記各実施形態とは異なる方法で半導体発光素子を製造するものである。
図５に、本実施形態３における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、真空成膜工程、酸化膜形成工程、水素イオン注入工程および発光層形成工程を備えている。以下順番に説明する。
【００７５】
真空成膜工程（図５（ａ））： 真空成膜工程は、低圧化学気相成長（低圧ＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition））法により基板の表面に多結晶シリコン膜を形成する工程である。基板２３０としてはシリコン、ガラスまたは石英等の素材を用いる。ある程度の機械的強度と熱に対する耐性があることが必要である。真空蒸着のために低圧ＣＶＤ装置を使用する。この装置はチャンバ４１とヒータ４２とを備える。シリコンを蒸着させるための基板２３０をチャンバ４１中に入れる。導入ガスとしてＳｉＨ４等のシラン系ガスを使用する。一定範囲の温度、一定範囲の気圧で導入ガスによる化学的成長を行われる。例えば温度が４００℃〜７００℃であって気圧が０．０１〜４０ｍＴｏｒｒの雰囲気下で前記シリコン層を形成すると、多孔質シリコン膜２３１が基板２３０の回りに生成される。このとき、導入ガスの分圧または流量を変化させることにより、多孔質シリコン膜２３１を構成する結晶粒の径を変化させることができる。したがってこれにより発光層の発光波長を調整することができる。
【００７６】
酸化膜形成工程（図５（ｂ））： 酸化膜形成工程は、水素イオンを注入する前に水素イオンのドーズ量を調整するための酸化膜を形成する工程である。例えば上記多孔質シリコン膜２３１の表面を熱酸化することによりまたは蒸着法を用いることにより数μｍのＳｉＯ２層（酸化膜）２３２を形成する。
【００７７】
水素イオン注入工程（図５（ｃ））： 水素イオン注入工程は、発光層における発光効率を上げるために水素イオンを多孔質シリコン膜２３１の表面に入入する工程である。例えばイオン注入装置等を用いて、１０１５〜１０１７／ｃｍ２のドーズ量で打ち込む。打ち込むの深さは酸化膜の厚みと加速電圧によって定まる。打ち込まれた水素イオンは、シリコンの結合を切り、シリコン結合を終端する。すなわち水素は表面のシリコン原子と結合してダングリングボンド（格子欠陥の一種）の発生を防ぐ。水素での終端は効率の良い発光層形成に重要である。
【００７８】
発光層形成工程（図５（ｄ））： 発光層形成工程では、上記実施形態１と同様にアニーリングによる結晶化の促進を行う工程である。水素で終端されたシリコンは活性が高く酸化されやすいので、酸化膜２３２を除去するなら、迅速に電極の形成とコーティングを行う必要がある。酸化膜２３２を設けたままでもある程度の発光効率を維持できるのならば、酸化膜２３２を除去しなくてもよい。
【００７９】
多孔質シリコン膜２３１が結晶化できたらば、最後に上記実施形態で述べたように電極形成や駆動基板の貼り合わせを行って半導体発光素子の構造を作る。この実施形態で製造される多孔質シリコンは基板ごとにその結晶粒の径が決まるので、単色の表示装置用発光素子に適する。
【００８０】
上記したように本実施形態３によれば、ＣＶＤ法を適用することにより半導体発光素子を形成することが可能である。ＣＶＤ法によれば、導入ガスの分圧や粒々により所望の色で発光する半導体発光素子を製造することができる。
【００８１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４は、上記各実施形態の製法法で製造された半導体発光素子を利用した表示装置の構造を提供するものである。
図６に、本実施形態４の表示装置の構造を説明する断面図を示す。本表示装置は、図６に示すように、本発明の半導体発光素子２と変調装置４とを備える。半導体発光素子２は上記各実施形態で製造される多孔質シリコンを用いた発光素子であり、ここでは特に実施形態１で製造した半導体発光素子を例示する。変調装置４は透過型の液晶表示装置であり、液晶層４０１、共通電極４０２、画素電極４０３、透明基板４０４・４０５および偏光板４０６・４０７を備えている。これらにより構成される変調装置は一般的な液晶表示装置としての構成を備えていれば十分であり、他の構成を備えていてももちろんよい。本実施形態ではＴＮ型液晶表示装置であるものとして説明する。
【００８２】
液晶層４０１はネマティック（Ｎ）相の液晶材料で構成されており、透明基板４０４・４０５間に封入されている。共通電極４０２は総ての画素に共通の電位を与える電極であり、導電性のある透明基板、例えばネサまたはＩＴＯ等により構成されている。画素電極４０３は画素ごとに駆動可能に構成された電極であり、図示しない駆動回路に接続されている。なお、本実施形態の半導体発光素子２は画素単位に発光の有無を制御可能に構成されているので、変調装置４側に駆動手段を設けなくても画像表示可能であるが、半導体発光素子２における画素ごとの駆動は画像変調とは異なる目的に使用（例えば全体の明るさを制御）するものとして、それぞれに駆動手段を備えているものとする。共通電極４０２と画素電極４０３の表面は配向制御処理がされている。すなわちポリイミド等の高分子を着けた刷毛状のもので一定方向に擦ることで、高分子の微小な襞ができている。透明電極４０４や４０５は、共通電極４０２や画素電極４０３、駆動回路の台となるものであり、光透過性があって機械的強度の高い材料、例えばガラスや石英で形成されている。偏光板４０６・４０７は、照射された光のうち一定方向の偏光状態の光のみを透過可能に構成されている。偏光板４０６と４０７とはその透過可能な偏光方向が、一定の角度をなすように配置されている。
【００８３】
上記構成において、液晶層４０１の液晶分子は長い分子鎖を有しており、電極に配向（ラビング）処理がしてあると、配向ベクトル（分子長軸方向）がラビング方向に向いてしまう。その液晶分子と接する他の液晶分子は配向した液晶分子と一定の角度をなして配向する。その結果、分子長軸が電極から離れるに連れて捩れることになる。偏向板４０６と４０７のなす角度を液晶層４０１の全幅における捩れ角と合わせておくと、偏光板４０７から入射した一定偏光の光がこの液晶分子により旋光面回転させられ、再び偏光板４０６を透過して反対側に射出される。
【００８４】
一方、共通電極４０２と画素電極４０３との間に電圧を印加すると、液晶分子が電界と平行な方向に向く。つまり電極面から垂直方向に向く。この状態では一方の偏光板４０７から入射した光は旋光面回転することなく反対側の偏光板４０６に到達する。しかし偏光板４０６を透過可能な光の偏光方向は偏光板４０７を通過可能な光の偏光方向とずれいてるので、液晶層４０１を通過した光は偏光板４０６を通過できない。
【００８５】
したがって、明るく表示させたい画素（オン状態の画素）に電圧を印加せず、暗く表示させたい画素（オフ状態の画素）に電圧を印加することで、光の変調が行えるのである。画素情報に併せて画素の電圧印加を制御すれば画像表示が行える。半導体発光素子は大型化が可能なので、大型の表示装置を提供可能である。なお半導体発光素子２における各画素を変調装置とは別個に制御してもよい。半導体発光素子２の画素電圧をゼロにすれば光が射出されないので、変調装置４における電圧印加の有無にかかわらず暗く表示される。したがって一部の領域のみ発光させたり特定色の画素のみ発光させたりすることで、一部のみの表示させたり特定の色で表示させたりが行える。
【００８６】
上記したように本実施形態４によれば、本発明の半導体発光素子を備えるので、大型化の表示装置を提供できる。また半導体発光素子を画素ごとに（またはブロックごとに）発光制御することにより、画像情報によらずに表示制御を行うことができる。
【００８７】
（その他の変形例）
本発明は上記実施形態によらず種々に変形して適用することが可能である。例えば半導体発光素子の層構造や表示素子の構造は上記実施形態に限らず適用可能である。また、製造工程において、流動体と基板やバンクとの密着性が悪い場合には、基板やバンクに表面処理をしてもよい。下地となる面が親和性を備えるように表面改質する処理としては、流動体が極性分子を含む場合（水分を含む場合等）は、シランカップリング剤を塗布する方法、アルゴン等で逆スパッタをかける方法、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理、脱脂処理等、公知の種々の方法を適用する。流動体が極性分子を含まない場合には、シランカップリング剤を塗布する方法、酸化アルミニウムやシリカ等の多孔質膜を形成する方法、アルゴン等で逆スパッタをかける方法、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理、脱脂処理等、公知の種々の方法を適用可能である。表面処理を行えば、流動体の酸化膜に対する密着性を制御できるので、所望の形状に誘電体薄膜を形成することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン化合物の溶解液から多孔質シリコンを形成するので、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することができる。
本発明によれば、真空成膜法により多孔質シリコンを形成するので、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明によれば、上記製造方法で製造された半導体発光素子を備えたので、明るい大型の表示装置を経済的に製造することが可能である。
特にインクジェット方式により半導体素子を製造すれば、シリコン化合物やシリコン材料の無駄が少なく、材料の浪費を防止して製造コストをさらに下げることができる。また産業廃液を大幅に減少させるので、環境保護に大きく貢献できる。またインクジェット方式を採用すれば、一般家庭に設置可能な小型の装置で半導体発光素子の製造工程の一部を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における半導体発光素子の製造工程断面図（その１）である。
【図２】実施形態１における半導体発光素子の製造工程断面図（その２）である。
【図３】実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図（その１）である。
【図４】実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図（その２）である。
【図５】実施形態３における半導体発光素子の製造工程断面図である。
【図６】実施形態４における表示装置の構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…インクジェット式記録ヘッド
２…半導体発光素子
３…レーザ光
４…変調装置
１００…流動体
１０１…アモルファスシリコン粒塊
１０２…溶媒
１０３…発光層
２００、２３０…基板
２０１、２１２，４０３…画素電極
２０２…バンク
２０３、２２１，４０２…共通電極
２１０…基台
２１１…剥離層
２３１…多孔質シリコン膜
２３２…酸化膜
３００…薄膜トランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子に係り、特に多孔質シリコンを用いた半導体発光素子の製造方法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１９９０年に、英国国防研究所のカンハムがシリコン表面に形成された多孔質シリコン（porus silicon）または多結晶シリコン（poly-crystalline silicon）が可視波長領域の室温フォトルミネッセンスを示すことが報告して以来、多孔質シリコンを用いた半導体発光素子の研究がされてきた。カンハムの報告は、Appl. Phys. Lett. 57, 1046(1990)に開示されている。ルベン・コリンズ（Reuben Collins）等による半導体発光素子に関する文献、「発光する多孔質シリコン」パリティ Vol. 12, No. 09, 1997-09, pp18-27によれば、多孔質シリコン膜を形成する有効な方法として、シリコンウェハーの表面を電気化学的に陽極化成処理することによってシリコンの網目構造を作るという方法がいままでのところ有効な方法とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、陽極化成によって多孔質シリコンを作るのでは幾つかの不都合が考えられる。上記文献によれば多孔質シリコンを使用した半導体発光素子の発光波長はシリコン結晶粒の径に相関関係があるとされているが、陽極化成ではシリコン結晶粒の径を制御することが困難である。また仮に陽極化成によりシリコン結晶の粒径が調整できたとしても、カラー発光素子のために複数の発光色が必要な場合には発光色ごとにマスクをして陽極化成をさせなければならず、カラー表示用の発光素子を製造するためには複雑かつ困難な工程管理が必要であると予想される。
【０００４】
またシリコン単結晶の表面を陽極化成させる方法ではあまり大きな面積に多孔質シリコンを形成できない。大型表示パネル等に対する需要が高まっている昨今では大型の発光素子が必要とされるところ多孔質シリコンを用いた発光素子の用途が限られてしまう。半導体発光素子を大型化しようとすればシリコンウェハ径も大きくしなければならないため、採算がとれる発光素子を製造できないと考えられる。
【０００５】
ところで、本願発明者が熟練している技術であるインクジェット方式によれば、シリコンを含んだ流動体を任意の位置に任意の量で塗布することができる。また本願発明者の先行研究（“Japanese Journal of Applied Physics”, Vol. 30, No. 12B, 12-1991, pp3733-3740、 “Japanese Journal of Applied Physics”, Vol. 34(1995), pp921-926, Part 1, No. 2B, 2-1995）により低圧下における蒸着でシリコンを多孔質化できることが判っている。
【０００６】
そこで本願発明者は、従来使用されてきた陽極酸化に代わる新しい多孔質シリコンの製造方法を提供することを目的として、本願発明者が熟練している技術であるインクジェット方式その他の真空蒸着方式で多孔質シリコンを製造することを提案する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、シリコン化合物が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程と、レーザを照射する、もしくは、エキシマランプの光を数分間照射することにより、前記シリコン化合物における結合を変化させアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程と、光、熱または電子線のいずれかにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させて、多孔質シリコンを形成し、前記発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記溶媒に溶解する前記シリコン化合物の濃度を調整することにより前記発光層の発光波長を調整してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を前記基板に塗布する工程は、コーティング法もしくは印刷法により行われてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を前記基板に塗布する工程は、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法により行われてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記流動体を基板に塗布する工程において、インクジェット方式により適量の前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、圧電体により前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、発熱体を発熱させてできた気泡により、前記流動体を吐出させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン、トリメチルトリシラン、フェニルモノシランまたはポリシランのいずれかであってもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物を溶解させる溶媒は、ペンタン（Ｃ ５ Ｈ １２ ）であってもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記シリコン化合物としてのフェニルモノシランを前記溶媒としてのペンタン（Ｃ ５ Ｈ １２ ）にほぼ等量溶解させた前記流動体を使用してもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、レーザ光を照射する、ランプから光を照射する、加熱する、もしくは、電子線を照射して発熱させることにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、Ａｒイオンレーザ、エキシマレーザＹＡＧレーザ、ルビーレーザのいずれかを用いてレーザ光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、エキシマランプから光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させてもよい。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記発光層を駆動するための駆動回路を製造する工程と、前記駆動回路上に前記発光層を形成する工程と、前記発光層上に上部電極を形成する工程と、を備えてもよい。
（請求項１６）
請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記発光層を駆動するための駆動回路を形成する工程と、
前記基板から前記駆動回路を剥離する工程と、
前記発光層と剥離した前記駆動回路とを電気的に接触されるように貼り合わせる工程と、を備えた半導体発光素子の製造方法。
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法であって、前記基板に設けられた層の上に前記駆動回路を形成し、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線、熱線、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線のいずれかを、前記層に照射し、前記層の内部もしくは界面において剥離を生じさせ、前記基板から前記駆動回路を剥離してもよい。
すなわち本発明の第１の課題は、シリコン化合物の溶解液から多孔質シリコンを形成する半導体発光素子の製造方法を提供することにより、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明の第２の課題は、蒸着法により多孔質シリコンを形成する半導体発光素子の製造方法を提供することにより、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明の第３の課題は、新しい製造方法で製造された半導体発光素子を備えた表示装置を提供することにより、明るい大型の表示装置を安価に提供することである。
上記第１の課題を解決する発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
ａ）シリコン化合物が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程。
【０００８】
ｂ）塗布された前記流動体にエネルギーを加えて前記シリコン化合物における結合を化させアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程。
【０００９】
ｃ）アモルファスシリコンの粒塊に一定時間エネルギーを加えて結晶化させ、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００１０】
ここで「流動体」とは、塗布可能な程度の粘度を備えた媒体をいう。溶媒などが水のように極性基を有する分子で構成されているか極性基のない分子で構成されているかは問わない。一定の流動性（粘度）を備えていれば十分で、化合物が溶解していても微粒子が混入していてもよい。流動性は例えばその流動体の接触角により測ることができる。流動体を塗布させる方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法等各種のコーディング法や印刷法等を適用できる。「多孔質シリコン」はナノメータレベルの径を備えたシリコン結晶粒が粒界で互いに接して形成されるシリコンである。
【００１１】
本発明によれば、前記溶媒に溶解する前記シリコン化合物の濃度を調整することにより前記発光層の発光波長を調整することができる。濃度に比例して析出するアモルファスシリコンの粒塊径が変化し、多孔質シリコンの結晶粒の径はアモルファスシリコンの粒塊径に相関するからである。半導体発光素子の発光波長は多孔質シリコンの結晶径に相関する。
【００１２】
例えば流動体を基板に塗布する工程では、インクジェット方式により適量の前記流動体を吐出させることは好ましい。上記文献には、酸化されたシリコンでは発光効率が悪くなる旨が記載されている。インクジェット方式によれば、酸素の混入量を低く抑えながら塗布ができる。またインクジェット方式によれば、安価な設備で広い面積に任意の厚さで流動体を付着させる。インクジェット方式としては、圧電体素子の体積変化により流動体を吐出させるピエゾジェット方式であっても、熱の印加により急激に蒸気が発生することにより流動体を吐出させる方式であってもよい。
【００１３】
上記シリコン化合物はシリコン原子を含んだものであれば何でもよいが、塗布と析出がさせやすいものであることが好ましい。例えばシリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用する。具体的には、アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン、トリメチルトリシラン、フェニルモノシランまたはポリシランのいずれかである。またシリコン化合物を溶解させる溶媒は、シリコン化合物を等を一定の粘度で溶解可能でシリコン化合物に作用しない化学的物理的に安定なものであればよい。例えばペンタン（Ｃ５Ｈ１２）が挙げられる。一例として、流動体は、シリコン化合物としてのフェニルモノシランを溶媒としてのペンタン（Ｃ５Ｈ１２）にほぼ等量溶解させたものは、発熱等がなく安定な流動体であり好ましい。
【００１４】
またアモルファスシリコンを生成する工程は、前記エネルギーとして、シリコン化合物の結合を切り、単体のシリコンの粒塊を析出させることができるものであればよく、例えば特定波長を有するエキシマランプ等の光を数分間照射する。
【００１５】
また上記第１の課題を解決する他の発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
【００１６】
ａ）一定径のシリコン結晶粒が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程。
【００１７】
ｂ）シリコン結晶粒に一定時間エネルギーを加えて、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００１８】
本発明では、溶媒に溶解させるシリコン粒子の径を調整することにより当該発光層の発光波長を調整する。シリコン粒子を核として結晶が成長し多結晶化するので、流動体に含まれるシリコン粒子と多孔質シリコンの粒径とは相関するからである。ここで、シリコン粒子を溶解させる溶媒は、塗布可能な粘度を有し、シリコンに影響を与えない化学的かつ物理的に安定なものであればよい。例えばエトキシエタノールが挙げられる。
【００１９】
上記第２の課題を解決する発明は、多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、以下の工程を備える。
【００２０】
ａ）低圧雰囲気下においてシリコン化合物を導入ガスとし一定条件において化学気相成長法によりシリコン層を形成する工程。
【００２１】
ｂ）シリコン層に水素イオンを注入する工程。
【００２２】
ｃ）水素イオンが注入されたシリコン層に一定時間エネルギーを加えて、多孔質シリコンの前記発光層を形成する工程。
【００２３】
ここで前記シリコン層を形成する工程は、低圧化学気相成長法を使用し温度が４００℃〜７００℃であって気圧が０．０１〜４０ｍＴｏｒｒの雰囲気下で前記シリコン層を形成する。上記条件であれば多孔質シリコンが生成されるからである。上記シリコン層を形成する工程では、例えば導入ガスにＳｉＨ４等のシラン類ガスを使用する。シリコン層を形成する工程では、前記導入ガスの分圧または流量を変化させることにより、前記シリコン層を構成する粒塊の径を変化させ、もって当該発光層の発光波長を調整する。上記文献に記載してあるように、導入ガスの分圧により単体のシリコン粒塊の径が変わり、この粒塊が成長して多結晶化するため、ガスの分圧が多孔質シリコンの発光波長が定められるからである。
【００２４】
発光層を形成する工程は、前記エネルギーとして光、熱または電子線のいずれかを加えることにより前記多孔質シリコンを形成する。シリコンはエネルギー付与により結晶化が促進され、互いの粒塊が密着した多孔質シリコンとなる。
【００２５】
本発明は、さらに発光層を駆動するための駆動基板を製造する工程を経た後、上記方法により駆動基板上に発光層を形成し、その後発光層上に上部電極を形成する。本発明の発光層を製造した場合に駆動基板に熱などの影響を与えない場合に適用される方法である。
【００２６】
本発明は、さらに基板上に前記発光層を駆動するための駆動基板を形成する工程と、前記基板から前記駆動基板を剥離する工程と、を経た後、上記方法で形成した発光層と剥離した前記駆動基板とを電気的に接触されるように貼り合わせる。本発明の発光層を製造する場合に生ずる熱により駆動基板を痛めずに半導体発光素子の製造ができる。好ましくは、駆動基板を形成する工程では一定のエネルギー照射によりアブレーションを生じさせる材料で構成された剥離層を基板上に設けてから前記駆動基板を形成し、前記駆動基板を剥離する工程では当該剥離層において当該駆動基板を剥離する。剥離層により容易に基板を剥離させることができる。
【００２７】
本発明の第３の課題は、上記半導体発光素子の製造方法により形成された半導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光を変調可能に設けられた変調装置と、を備えている表示装置である。変調装置とは、半導体発光装置からの光を画素情報に対応させて画素単位で遮断または透過可能に構成されていればよい。例えば透過型の液晶表示装置が適用可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、半導体発光素子の駆動回路上に本発明の製造方法により半導体発光素子の層構造を形成するものである。
図１および図２に、本実施形態における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、駆動基板形成工程、バンク形成工程、流動体塗布工程、第１加熱工程、照射工程、第２加熱工程、発光層形成工程および上部電極形成工程を備えている。以下順番に説明する。なお、以下の断面図に示す駆動基板の構造や発光層を挟む層構造は例示であり、種々に変更が可能である。また図上では層構造を理解しやすくするために薄膜トランジスタを画素領域に比べ極端に大きく示してある。
【００２９】
駆動基板形成工程（図１（ａ））： 駆動基板形成工程は、本発明の発光層を駆動する電力を供給するための駆動基板を形成する工程である。駆動回路の回路構造および駆動基板の層構造は公知のものを種々に適用可能であるが、ここでは一般的な薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を例示する。薄膜トランジスタは本発明の半導体発光素子のような平板型の素子を駆動するのに適する。
【００３０】
薄膜トランジスタ３００は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法等による薄膜形成、リバースエッチング法、ホトエッチング法、マスク法、リソグラフィ法等によるパターニングを繰り返すことにより製造される。例えば、真空蒸着装置により半導体膜や絶縁膜を蒸着し、この薄膜上にリソグラフィ法によりレジストの塗布、露光・現像、エッチング装置での不要な薄膜の除去を行ってパターンを得る、という方法を繰り返す。薄膜トランジスタ３００は、上記工程を繰り返すことにより、基板２００上にゲート３０１，絶縁膜３０２、半導体膜３０３、ソース３０４、ドレイン３０５、絶縁膜３０６が形成されて構成されている。基板２００上の画素領域（表示装置において光を透過する領域）には画素電極２０１が形成されている。
【００３１】
基板２００はガラスや石英、樹脂等であって一定の光透過性と応力や熱等物理的に耐えられる安定なもので構成する。画素電極２０１は光透過性と導電性を有するもので、例えばメサ、ＩＴＯが適用される。この薄膜トランジスタ３００や画素電極２０１は本発明の発光層１０３形成の工程によって悪影響を受けない程度の耐性を有するものとする。
【００３２】
バンク形成工程（図１（ｂ））： バンク形成工程は、駆動基板上にバンクを形成する工程である。バンクとは、画素領域を区切る仕切部材である。バンクはカラー発光素子における各カラー画素（赤、緑および青等）を区分け可能に構成される。バンクで囲まれる画素領域にいずれかの原色で発光する発光層が設けられる。バンク２０２は例えばポリイミドや絶縁有機材料などで形成される。バンク２０２の高さは、半導体発光素子を形成するのに十分なシリコン化合物を含んだ流動体１００を充填可能な高さとする。バンク２０２を流動体に対して非親和性になるように調整することで、図１（ｃ）のようにバンクの高さを超えて流動体１００を充填させることができる。バンク２０２は各種コーティング法による材料の塗布とリソグラフィ法等によるパターニング、または印刷法による直接形成によって形成される。
【００３３】
流動体塗布工程（図１（ｃ））： 流動体塗布工程は、シリコン化合物を含んだ流動体を基板に塗布する工程である。流動体１００はシリコン化合物を含む溶質を溶媒に溶かして形成される。シリコン化合物はシリコン原子を含んだものであれば何でもよい。例えばシリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用する。具体的には、アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン（化１）、トリメチルトリシラン（化２）、フェニルモノシラン（化３）またはポリシラン（化４：Ｒ１およびＲ２は任意のアルキル基）のいずれかを使用可能である。
【００３４】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
これらの化合物は常温で安定であり、レーザ照射等のエネルギー付与でアモルファスシリコンを析出可能だからである。溶媒はシリコン化合物等を一定の粘度で溶解可能でシリコン化合物に作用しない化学的物理的に安定なものであればよく、例えばペンタン（Ｃ５Ｈ１２）が挙げられる。溶媒は易燃性や発火性を示すシラン類について燃焼を防止しつつ、粘性や表面張力等の流体的特性を調整するためにある。発火を防止するために、溶解液の調合は例えば窒素雰囲気下で行うことが好ましい。フェニルモノシランをペンタンにほぼ等量溶解させて製造した流動体は、発熱等がなく安定であり好ましい。
【００３９】
流動体を塗布する方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法等各種のコーディング法や印刷法等を適用できるが、ここではインクジェット方式を用いる。インクジェット方式によれば、酸素の混入量を低く抑えることができ、製造後の多孔質シリコンの発光効率を損ねることがないからである。インクジェット方式には圧電体により流動体を吐出するオンデマンド方式のいわゆるピエゾジェット方式と発熱体を発熱させてできた気泡により吐出する方式があるが、前者が好ましい。熱によりシリコン化合物に等に影響を与えないからである。
【００４０】
具体的にはインクジェット式記録ヘッド１を画素領域に移動し、シリコン化合物を含んだ流動体１００を吐出させる。ここでシリコン化合物の濃度を変えた流動体を原色の数だけ用意しておく。原色ごとに吐出する流動体中のシリコン化合物濃度を変える。シリコン化合物の濃度が高いほど後のレーザ照射により径の大きなアモルファスシリコンの粒塊が生成される。アモルファスシリコンの粒塊の径が大きいほどシリコン結晶粒の径が大きくなる。シリコン結晶粒の径は、発光される光の波長と相関関係がある。したがって波長の長い赤を発色させる発光層にシリコン化合物濃度の高い流動体１００ｒを吐出し、波長の短い青を発色させる発光層にシリコン化合物濃度の低い流動体１００ｂを吐出する。緑色を発色させる発光層にはその間のシリコン化合物濃度の流動体１００ｇを吐出する。流動体１００の吐出量は、シリコン化合物濃度によって異なる。一定強度の光を得るために必要な厚みで発光層を形成可能な量のシリコン化合物を含んだ流動体を吐出する。
【００４１】
なお、シリコンを上記のように化合物として流動体に含ませる代わりに、シリコンの微粒子を溶媒に散在させた流動体を用いてもよい。このとき発光色に応じて微粒子の径を変える。発光層形成工程においてシリコンを結晶化させる場合に、この微粒子の径に対応する大きさの結晶粒が得られるからである。シリコンの微粒子はナノメートルレベルの微粒子にする必要がある。シリコンの微粒子を使用した場合には、照射工程によりシリコンの粒界を生成させる必要はなくなる。
【００４２】
第１加熱工程（図１（ｄ））： 第１加熱工程は基板に吐出したままの流動体１００では流動体が高すぎてアモルファスシリコンの析出が容易に行えない場合に行う工程である。流動体１００中の溶媒が蒸発しやすい場合にはこの工程は不要である。例えば電気炉を使用して一定温度（３００℃等）で一定時間（３０分間等）加熱する。この工程により溶媒成分が蒸発する。なお画素ごとにシリコン化合物濃度を調整した異なる流動体１００を充填してある場合には、各画素とも均等な溶媒蒸発量になるように調整する必要がある。逆に総ての画素領域に同一のシリコン化合物濃度で流動体を充填しても、この加熱工程で画素領域ごとに溶媒蒸発量を制御するのであれば、画素領域ごとに異なるシリコン化合物濃度の流動体１００を充填させたことと等価である。
【００４３】
照射工程（図２（ａ））： 照射工程は、画素領域に充填された流動体１００に対して高エネルギーを供給してシリコン化合物の結合を断ち単体のアモルファス状態のシリコンを析出させる工程である。付与するエネルギーとしては波長の揃った光束が好ましく、例えばＸｅ−Ｘｅエキシマランプにより波長１７２ｎｍの光を１分間程度供給することが挙げられる。このような光照射によりシリコン化合物のアルキル基とシリコンとの結合が断たれる。アルキル鎖が断たれたシリコン原子は周辺のシリコン原子と集合してアモルファスシリコンの粒塊１０１となるが、シリコン化合物の濃度によって粒塊の径が異なる。すなわちシリコン化合物濃度の高い流動体ほど大きな径の粒塊１０１となる。赤を発色する発光層の粒塊１０１ｒが一番大きく、青を発色する発光層の粒塊１０１ｂが一番小さい。緑を発色する発光層の粒塊１０１ｇはその中間の大きさである。この状態では溶媒１０２とシリコン粒塊１０１が混在した状態となる。
【００４４】
第２加熱工程（図２（ｂ））： 第２加熱工程は、シリコン粒塊が散在する流動体中からさらに溶媒を蒸発させるために加熱する工程である。ただし溶媒が残っていてもシリコン結晶化が可能である場合には、この工程は不要である。例えば電気炉を使用して一定温度（３００℃等）で一定時間（３０分間等）加熱する。この工程により溶媒成分が蒸発する。
【００４５】
発光層形成工程（図２（ｃ））： 発光層形成工程は、アモルファスシリコンの粒塊に対しアニーリングすることにより結晶化させ、多孔質シリコンの発光層を形成する工程である。アモルファス状態のシリコンを一定条件によって加熱すると各粒塊中のシリコンが結晶化する。そして溶媒の喪失と共に粒塊同士が粒界で密着し全体として一層の多孔質シリコンの発光層１０３が形成される。シリコンの粒塊１０１が大きいほど多孔質シリコンの結晶粒の径も大きくなる。
【００４６】
アニールの方法としては、レーザ光を照射するレーザアニール、ランプから光を照射するランプアニール、炉の中で加熱する炉アニールまたは電子線を照射して発熱させる電子線アニールなど種々の方法を適用可能である。レーザアニールでは、Ａｒイオンレーザを連続発振させて一定の速度（１０ｍ／ｓ等）で走査させる。エキシマレーザ（ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦ等）やＹＡＧレーザ、ルビーレーザは一定エネルギー（１００〜２００ｍＪ／ｃｍ２等）で一定のパルス幅（数十ｎｓ等）でパルス発振させる。ランプアニールはエキシマランプ等で一定温度（８００℃等）で短時間（１ｓｅｃ等）発熱さえる。炉アニールでは一定温度（６００℃等）で長時間（１０時間等）基板を加熱する。
【００４７】
上記アニーリングによりナノメートルサイズの結晶粒が粒界で接する多孔質シリコンの発光層１０３が形成される。結晶粒が接しても溶媒１０２が蒸発することにより、発光層１０３には多数の空隙が含まれる。この空隙があることにより発光層の多孔度（全体積に対する空隙体積の割合）は５０％〜９０％となる。多孔度の高い方が効率よく発光する旨が報告されている。
【００４８】
上部電極形成工程（図２（ｄ））： 上部電極形成工程は、以上の工程で製造された発光層１０上に共通電極と保護層を設ける工程である。発光層１０３に密着させて共通電極２０３をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。図の上の方向に光りを照射させる場合には共通電極を透明なＩＴＯ等で形成する。さらに発光面を保護したり機械的な強度を担保するために、保護層２０４を設ける。保護層としてガラスや石英を用いる場合には、共通電極と保護層とを貼り合わせる。保護層として樹脂を用いる場合には、樹脂を共通電極２０３上に塗布する。以上の工程で本発明の半導体発光素子が完成する。
【００４９】
（作用）
上記半導体発光素子において、共通電極２０３に一定電位を与え、薄膜トランジスタ３００のゲート３０１に制御信号を与えると、画素電極２０１に一定電位が現れ、発光層１０３に電流が流れる。発光層１０３を構成する多孔質シリコンは微小なシリコン結晶粒で構成されているため、結晶粒における量子閉じ込め効果の結果、電子がバンドギャップを超えて移動し、効率よく発光する。そのとき結晶径が減少していくに従って発光スペクトルは高エネルギー側（短い波長側）に移行している。本実施形態の各発光層１０３ｒ、ｇおよびｂはそれぞれの結晶粒径を調整してあるので、それぞれ赤色、緑色および青色で発光する。
【００５０】
上記したように本実施形態１によれば、シリコン化合物を基板に塗布することにより多孔質シリコンを形成することが可能である。インクジェット方式等の塗布方法を用いれば塗布面積に制限無く塗布できるので、広い面積の発光素子を製造するのに適する。またシリコン化合物の濃度を変えれば発光色を変えることができるので、発光色制御が容易である。
【００５１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、上記実施形態１とは異なる方法で半導体発光素子を製造するものである。特に、駆動基板などに発光層製造における熱の影響を与えることなく製造する方法に関する。
図３および図４に、本実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、剥離層形成工程、流動体塗布工程、加熱工程、照射工程、駆動基板貼り合わせ工程および剥離工程を備えている。以下順番に説明する。
【００５２】
剥離層形成工程（図３（ａ））： 剥離層形成工程は、基台に剥離層を形成する工程である。画素電極２１２は透明電極でありＩＴＯ等により構成する。バンク２０２については上記実施形態１（図１（ｂ））と同様である。ただし本実施形態ではバンクを金等の導電材料で形成するものとする。バンク２０２と画素電極２１２は電気的に接続されている。基台２１０および剥離層２１１は本実施形態の特徴部分であり、以下に詳しく説明する。
【００５３】
基台２１０は、照射光が透過しうる透光性を有するものであって、発光層製造プロセスに使用しうる耐熱性および耐食性を備えるものであればよい。照射光の透過率は１０％以上であることがことましく、５０％以上であることがより好ましい。透過率が低すぎると照射光の減衰が大きくなり、剥離層を剥離させるのにより大きなエネルギーを要するからである。耐熱性については、整形プロセスによって、例えば４００℃〜９００℃以上となることがあるため、これらの温度に耐えられる性質を備えていることが好ましい。基台が耐熱性に優れていれば、圧電体素子の成形条件において、温度設定が自由に行えるからである。このような材料としては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ―２等の耐熱性ガラスがある。特に、石英ガラスは、耐熱性に優れる。その歪点は、通常のガラスが４００℃〜６００℃であるのに対し、１０００℃である。
【００５４】
基台の厚さには、大きな制限要素はないが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。基板の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、逆に厚すぎると基台の透過率が低い場合に照射光の減衰を招くからである。ただし、基台の照射光の透過率が高い場合には、前記上限値を越えてその厚みを厚くすることができる。照射光を均等に剥離層に届かせるために、基台の厚みは均一であることが好ましい。
【００５５】
剥離層２１１は、レーザ光等の照射光により当該層内や界面において剥離（「層内剥離」または「界面剥離」ともいう）を生ずるものである。一定の強度の光を照射することにより、構成物質を構成する原子または分子における原子間または分子間の結合力が消失しまたは減少し、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を起こすものである。また、照射光の照射により、剥離層から気体が放出され、分離に至ることによっても剥離される。剥離層に含有されていた成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。このような剥離層の組成としては、以下が考えられる。
【００５６】
１) 非晶質シリコン(ａ−Ｓｉ)
この非晶質シリコン中には、Ｈ（水素）が含有されていてもよい。水素の含有量は、２ａｔ％程度以上であることが好ましく、２〜２０ａｔ％であることがさらに好ましい。水素が含有されていると、光の照射により水素が放出されることにより剥離層に内圧が発生し、これが剥離を促進するからである。水素の含有量は、成膜条件、例えば、ＣＶＤ法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入する光のパワー等の条件を適宜設定することによって調整する。
【００５７】
２) 酸化ケイ素若しくはケイ酸化合物、酸化チタン若しくはチタン酸化合物、酸化ジルコニウム若しくはジルコン酸化合物、酸化ランタン若しくはランタン酸化合物等の各種酸化物セラミックス、または誘電体あるいは半導体
酸化珪素としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ２が挙げられる。珪酸化合物としては、例えばＫ２Ｓｉ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＣａＳｉＯ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｎａ２ＳＯ３が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２が挙げられる。チタン酸化合物としては、例えばＢａＴｉＯ４、ＢａＴｉＯ３、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、ＢａＴｉ５Ｏ１１、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉ３，ＭｇＴｉＯ３、ＺｒＴｉ２，ＳｎＴｉＯ４，Ａｌ２Ｔｉ５，ＦｅＴｉＯ３が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ２が挙げられる。ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ３、ＺｒＳｉＯ４、ＰｂＺｒＯ３、ＭｇＺｒＯ３、Ｋ２ＺｒＯ３が挙げられる。
３) 窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
４) 有機高分子材料
有機高分子材料としては、―ＣＨ２−、−ＣＯ−（ケトン）、−ＣＯＮＨ−（アド）、−ＮＨ−（イミド）、−ＣＯＯ−（エステル）、−Ｎ＝Ｎ−（アゾ）、−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）等の結合（光の照射によりこれらの原子間結合が切断される）を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば、他の組成であってもよい。また有機高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素（１または２以上のベンゼン環またはその縮合環）を有するものであってもよい。このような有機高分子材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００５８】
５) 金属
金属としては、例えば、Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｇｄ若しくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。
【００５９】
剥離層２１１の厚さとしては、通常１ｎｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１０ｎｍ〜２μｍ程度であるのがより好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度であるのがさらに好ましい。剥離層の厚みが薄すぎると、形成された膜厚の均一性が失われて剥離にむらが生ずるからであり、剥離層の厚みが厚すぎると、剥離に必要とされる照射光のパワー（光量）を大きくする必要があったり、また、剥離後に残された剥離層の残渣を除去するのに時間を要したりするからである。
【００６０】
剥離層の形成方法は、均一な厚みで剥離層を形成可能な方法であればよく、剥離層の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ―ＣＶＤ含む）法、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ（ディッピング）、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち２種以上の方法を組み合わせてもよい。
【００６１】
特に剥離層の組成が非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。また剥離層をゾルーゲル(sol-gel)法によりセラミックを用いて成膜する場合や有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。
【００６２】
なお、剥離層２１１と画素電極２１２との間に、中間層を形成することは好ましい。この中間層は、例えば製造時または使用時において被転写層を物理的または化学的に保護する保護層、絶縁層、被転写層へのまたは被転写層からの成分の移行（毎グレーション）を阻止するバリア層、反射層としての機能のうち少なくとも一つを発揮するものである。この中間層の組成は、その目的に応じて適宜選択されえる。例えば非晶質シリコンで構成された剥離層と被転写層との間に形成される中間層の場合には、ＳｉＯ２等の酸化珪素が挙げられる。また、他の中間層の組成としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉまたはこれらを主成分とする合金のような金属が挙げられる。
【００６３】
中間層の厚みは、その形成目的に応じて適宜決定される。通常は、１０ｎｍ〜５μｍ程度であるのが好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度であるのがより好ましい。
【００６４】
中間層の形成方法としては、前記剥離層で説明した各種の方法が適用可能である。中間層は、一層で形成する他、同一または異なる組成を有する複数の材料を用いて二層以上形成することもできる。
【００６５】
塗布工程（図３（ｂ））： 塗布工程は、上記基板のバンク２０２で囲まれた画素領域に流動体を吐出する工程であり、具体的には上記実施形態１の塗布工程（図（ｃ））と同様である。
加熱工程（図３（ｃ））： 加熱工程は、充填された流動体１００の溶媒成分を蒸発させるために加熱する工程であり、具体的には上記実施形態１の第１加熱工程（図１（ｄ））と同様である。
照射工程（図３（ｄ））： 照射工程は、画素領域に充填された流動体１００に対して高エネルギーを供給しアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程であり、具体的には上記実施形態１（図２（ａ））と同様である。
【００６６】
発光層形成工程（図４（ａ））： 発光層形成工程は、アモルファスシリコンの粒塊に対しアニーリングして結晶化させ、多孔質シリコンの発光層を形成する工程であり、上記実施形態１の発光層形成工程（図２（ｃ））と同様である。
【００６７】
駆動基板貼り合わせ工程（図４（ｂ））： 駆動基板貼り合わせ工程は別途製造された駆動基板と上記工程で製造された発光層とを貼り合わせる工程である。駆動基板は例えば上記実施形態１と同様に薄膜トランジスタ３００が基板２２０上に共通電極２２１を介して形成されたものとする。本実施形態では駆動基板側に共通電極があり発光層側に画素電極があるように説明しているが、共通電極と画素電極との関係を反転してもよい。
【００６８】
発光層側と駆動基板との貼り合わせは、接着層を介して行う。ただしバンク２０２が薄膜トランジスタ３００のドレインと電気的に接続されるように貼り合わせる。接着層としては、反応性硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げられ得る。このような接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなる接着剤でも適用することが可能である。接着剤は例えばコーティング法によって塗布する。
【００６９】
剥離工程（図４（ｃ））： 剥離工程は、基台の裏側から照明光を照射して剥離層でアブレーションを生じさせ、基台を剥離する工程である。照射光３としては、剥離層に層内剥離および／または界面剥離を起こさせるものであればいかなるものでもよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波等の各波長の光が適用できる。また電子線であっても放射線（α線、β線、γ線）等であってもよい。それらの中でも、剥離層にアブレーションを生じさせ易いという点で、レーザ光が好ましい。このレーザ光としては、各種気体レーザ、個体レーザ（半導体レーザ）等が挙げられるが、特にエキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、ＣＯ２レーザ、ＣＯレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等が好ましく、その中でもエシキマレーザが特に好ましい。エキシマレーザは、短波長域で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層にアブレーションを生じさせることができる。このため隣接する層や近接する層に温度上昇を生じさせることがほとんどなく、層の劣化や損傷を可能な限り少なくして剥離を達成することができる。
【００７０】
剥離層２１１にアブレーションを生じる波長依存性がある場合、照射されるレーザ光の波長は１００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度であることが好ましい。剥離層に、ガス放出、気化または昇華等の層変化を起こさせるためには、照射されるレーザ光の波長は、３５０ｎｍ〜１２００ｎｍ程度であることが好ましい。また、照射されるレーザ光のエネルギー密度は、エキシマレーザの場合、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２程度とするのが好ましく、特に１００〜５２９９ｍＪ／ｃｍ２程度とするのがより好ましい。１〜１０００ｎｓｅｃ程度とするのが好ましく、１０〜１００ｎｓｅｃ程度とするのがより好ましい。エネルギー密度が低いか照射時間が短いと、十分なアブレーションが生ぜず、エネルギー密度が高いか照射時間が長いと、剥離層や中間層を透過した照射光により、被転写層へ悪影響を及ぼすことがある。
【００７１】
光の照射はその強度が均一となるように照射するのが好ましい。光の照射方向は、剥離層に対し垂直な方向に限らず、剥離層に対し所定角傾斜した方向であってもよい。また剥離層の面積が照射光１回の照射面積より大きい場合には、剥離層全領域に対し、複数回に分け光を照射してもよい。また同一箇所に複数回照射してもよい。また異なる種類、異なる波長（波長域）の光を同一領域または異なる領域に複数回照射してもよい。
【００７２】
以上のような照射光の照射によって基台２１０が剥離される（図４（ｄ））。その後は必要に応じて画素電極２１２や発光層１０３を保護する保護層を、実施形態１の保護層２０４と同様にして形成する。
【００７３】
上記しように本実施形態２によれば、上記実施形態１と同様の効果を備える他、駆動基板を発光層の形成後に貼り合わせるので、発光層の製造過程で高温になっても駆動基板を痛めることがない。
【００７４】
（実施形態３）
本発明の実施形態３は、上記各実施形態とは異なる方法で半導体発光素子を製造するものである。
図５に、本実施形態３における半導体発光素子の製造工程断面図を示す。本実施形態における半導体発光素子の製造方法は、真空成膜工程、酸化膜形成工程、水素イオン注入工程および発光層形成工程を備えている。以下順番に説明する。
【００７５】
真空成膜工程（図５（ａ））： 真空成膜工程は、低圧化学気相成長（低圧ＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition））法により基板の表面に多結晶シリコン膜を形成する工程である。基板２３０としてはシリコン、ガラスまたは石英等の素材を用いる。ある程度の機械的強度と熱に対する耐性があることが必要である。真空蒸着のために低圧ＣＶＤ装置を使用する。この装置はチャンバ４１とヒータ４２とを備える。シリコンを蒸着させるための基板２３０をチャンバ４１中に入れる。導入ガスとしてＳｉＨ４等のシラン系ガスを使用する。一定範囲の温度、一定範囲の気圧で導入ガスによる化学的成長を行われる。例えば温度が４００℃〜７００℃であって気圧が０．０１〜４０ｍＴｏｒｒの雰囲気下で前記シリコン層を形成すると、多孔質シリコン膜２３１が基板２３０の回りに生成される。このとき、導入ガスの分圧または流量を変化させることにより、多孔質シリコン膜２３１を構成する結晶粒の径を変化させることができる。したがってこれにより発光層の発光波長を調整することができる。
【００７６】
酸化膜形成工程（図５（ｂ））： 酸化膜形成工程は、水素イオンを注入する前に水素イオンのドーズ量を調整するための酸化膜を形成する工程である。例えば上記多孔質シリコン膜２３１の表面を熱酸化することによりまたは蒸着法を用いることにより数μｍのＳｉＯ２層（酸化膜）２３２を形成する。
【００７７】
水素イオン注入工程（図５（ｃ））： 水素イオン注入工程は、発光層における発光効率を上げるために水素イオンを多孔質シリコン膜２３１の表面に入入する工程である。例えばイオン注入装置等を用いて、１０１５〜１０１７／ｃｍ２のドーズ量で打ち込む。打ち込むの深さは酸化膜の厚みと加速電圧によって定まる。打ち込まれた水素イオンは、シリコンの結合を切り、シリコン結合を終端する。すなわち水素は表面のシリコン原子と結合してダングリングボンド（格子欠陥の一種）の発生を防ぐ。水素での終端は効率の良い発光層形成に重要である。
【００７８】
発光層形成工程（図５（ｄ））： 発光層形成工程では、上記実施形態１と同様にアニーリングによる結晶化の促進を行う工程である。水素で終端されたシリコンは活性が高く酸化されやすいので、酸化膜２３２を除去するなら、迅速に電極の形成とコーティングを行う必要がある。酸化膜２３２を設けたままでもある程度の発光効率を維持できるのならば、酸化膜２３２を除去しなくてもよい。
【００７９】
多孔質シリコン膜２３１が結晶化できたらば、最後に上記実施形態で述べたように電極形成や駆動基板の貼り合わせを行って半導体発光素子の構造を作る。この実施形態で製造される多孔質シリコンは基板ごとにその結晶粒の径が決まるので、単色の表示装置用発光素子に適する。
【００８０】
上記したように本実施形態３によれば、ＣＶＤ法を適用することにより半導体発光素子を形成することが可能である。ＣＶＤ法によれば、導入ガスの分圧や粒々により所望の色で発光する半導体発光素子を製造することができる。
【００８１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４は、上記各実施形態の製法法で製造された半導体発光素子を利用した表示装置の構造を提供するものである。
図６に、本実施形態４の表示装置の構造を説明する断面図を示す。本表示装置は、図６に示すように、本発明の半導体発光素子２と変調装置４とを備える。半導体発光素子２は上記各実施形態で製造される多孔質シリコンを用いた発光素子であり、ここでは特に実施形態１で製造した半導体発光素子を例示する。変調装置４は透過型の液晶表示装置であり、液晶層４０１、共通電極４０２、画素電極４０３、透明基板４０４・４０５および偏光板４０６・４０７を備えている。これらにより構成される変調装置は一般的な液晶表示装置としての構成を備えていれば十分であり、他の構成を備えていてももちろんよい。本実施形態ではＴＮ型液晶表示装置であるものとして説明する。
【００８２】
液晶層４０１はネマティック（Ｎ）相の液晶材料で構成されており、透明基板４０４・４０５間に封入されている。共通電極４０２は総ての画素に共通の電位を与える電極であり、導電性のある透明基板、例えばネサまたはＩＴＯ等により構成されている。画素電極４０３は画素ごとに駆動可能に構成された電極であり、図示しない駆動回路に接続されている。なお、本実施形態の半導体発光素子２は画素単位に発光の有無を制御可能に構成されているので、変調装置４側に駆動手段を設けなくても画像表示可能であるが、半導体発光素子２における画素ごとの駆動は画像変調とは異なる目的に使用（例えば全体の明るさを制御）するものとして、それぞれに駆動手段を備えているものとする。共通電極４０２と画素電極４０３の表面は配向制御処理がされている。すなわちポリイミド等の高分子を着けた刷毛状のもので一定方向に擦ることで、高分子の微小な襞ができている。透明電極４０４や４０５は、共通電極４０２や画素電極４０３、駆動回路の台となるものであり、光透過性があって機械的強度の高い材料、例えばガラスや石英で形成されている。偏光板４０６・４０７は、照射された光のうち一定方向の偏光状態の光のみを透過可能に構成されている。偏光板４０６と４０７とはその透過可能な偏光方向が、一定の角度をなすように配置されている。
【００８３】
上記構成において、液晶層４０１の液晶分子は長い分子鎖を有しており、電極に配向（ラビング）処理がしてあると、配向ベクトル（分子長軸方向）がラビング方向に向いてしまう。その液晶分子と接する他の液晶分子は配向した液晶分子と一定の角度をなして配向する。その結果、分子長軸が電極から離れるに連れて捩れることになる。偏向板４０６と４０７のなす角度を液晶層４０１の全幅における捩れ角と合わせておくと、偏光板４０７から入射した一定偏光の光がこの液晶分子により旋光面回転させられ、再び偏光板４０６を透過して反対側に射出される。
【００８４】
一方、共通電極４０２と画素電極４０３との間に電圧を印加すると、液晶分子が電界と平行な方向に向く。つまり電極面から垂直方向に向く。この状態では一方の偏光板４０７から入射した光は旋光面回転することなく反対側の偏光板４０６に到達する。しかし偏光板４０６を透過可能な光の偏光方向は偏光板４０７を通過可能な光の偏光方向とずれいてるので、液晶層４０１を通過した光は偏光板４０６を通過できない。
【００８５】
したがって、明るく表示させたい画素（オン状態の画素）に電圧を印加せず、暗く表示させたい画素（オフ状態の画素）に電圧を印加することで、光の変調が行えるのである。画素情報に併せて画素の電圧印加を制御すれば画像表示が行える。半導体発光素子は大型化が可能なので、大型の表示装置を提供可能である。なお半導体発光素子２における各画素を変調装置とは別個に制御してもよい。半導体発光素子２の画素電圧をゼロにすれば光が射出されないので、変調装置４における電圧印加の有無にかかわらず暗く表示される。したがって一部の領域のみ発光させたり特定色の画素のみ発光させたりすることで、一部のみの表示させたり特定の色で表示させたりが行える。
【００８６】
上記したように本実施形態４によれば、本発明の半導体発光素子を備えるので、大型化の表示装置を提供できる。また半導体発光素子を画素ごとに（またはブロックごとに）発光制御することにより、画像情報によらずに表示制御を行うことができる。
【００８７】
（その他の変形例）
本発明は上記実施形態によらず種々に変形して適用することが可能である。例えば半導体発光素子の層構造や表示素子の構造は上記実施形態に限らず適用可能である。また、製造工程において、流動体と基板やバンクとの密着性が悪い場合には、基板やバンクに表面処理をしてもよい。下地となる面が親和性を備えるように表面改質する処理としては、流動体が極性分子を含む場合（水分を含む場合等）は、シランカップリング剤を塗布する方法、アルゴン等で逆スパッタをかける方法、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理、脱脂処理等、公知の種々の方法を適用する。流動体が極性分子を含まない場合には、シランカップリング剤を塗布する方法、酸化アルミニウムやシリカ等の多孔質膜を形成する方法、アルゴン等で逆スパッタをかける方法、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理、脱脂処理等、公知の種々の方法を適用可能である。表面処理を行えば、流動体の酸化膜に対する密着性を制御できるので、所望の形状に誘電体薄膜を形成することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン化合物の溶解液から多孔質シリコンを形成するので、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することができる。
本発明によれば、真空成膜法により多孔質シリコンを形成するので、大型の発光素子であっても容易にかつ経済的に半導体発光素子を製造することである。
本発明によれば、上記製造方法で製造された半導体発光素子を備えたので、明るい大型の表示装置を経済的に製造することが可能である。
特にインクジェット方式により半導体素子を製造すれば、シリコン化合物やシリコン材料の無駄が少なく、材料の浪費を防止して製造コストをさらに下げることができる。また産業廃液を大幅に減少させるので、環境保護に大きく貢献できる。またインクジェット方式を採用すれば、一般家庭に設置可能な小型の装置で半導体発光素子の製造工程の一部を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における半導体発光素子の製造工程断面図（その１）である。
【図２】実施形態１における半導体発光素子の製造工程断面図（その２）である。
【図３】実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図（その１）である。
【図４】実施形態２における半導体発光素子の製造工程断面図（その２）である。
【図５】実施形態３における半導体発光素子の製造工程断面図である。
【図６】実施形態４における表示装置の構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…インクジェット式記録ヘッド
２…半導体発光素子
３…レーザ光
４…変調装置
１００…流動体
１０１…アモルファスシリコン粒塊
１０２…溶媒
１０３…発光層
２００、２３０…基板
２０１、２１２，４０３…画素電極
２０２…バンク
２０３、２２１，４０２…共通電極
２１０…基台
２１１…剥離層
２３１…多孔質シリコン膜
２３２…酸化膜
３００…薄膜トランジスタ
Claims (17)
- 多孔質シリコンで構成された発光層を備える半導体発光素子の製造方法であって、
シリコン化合物が溶媒に溶解された流動体を基板に塗布する工程と、
レーザを照射する、もしくは、エキシマランプの光を数分間照射することにより、前記シリコン化合物における結合を変化させアモルファスシリコンの粒塊を生成する工程と、
光、熱または電子線のいずれかにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させて、多孔質シリコンを形成し、前記発光層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記溶媒に溶解する前記シリコン化合物の濃度を調整することにより前記発光層の発光波長を調整する、請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記流動体を前記基板に塗布する工程は、コーティング法もしくは印刷法により行われる、請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記流動体を前記基板に塗布する工程は、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法により行われる、請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記流動体を基板に塗布する工程において、インクジェット方式により適量の前記流動体を吐出させる、請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 圧電体により前記流動体を吐出させる、請求項５に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 発熱体を発熱させてできた気泡により、前記流動体を吐出させる、請求項５に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記シリコン化合物としてアルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物を使用する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記アルキルシラン化合物またはフェニルシラン化合物は、トリメチルモノシラン、トリメチルトリシラン、フェニルモノシランまたはポリシランのいずれかである、請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記シリコン化合物を溶解させる溶媒は、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）である、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記シリコン化合物としてのフェニルモノシランを前記溶媒としてのペンタン（Ｃ５Ｈ１２）にほぼ等量溶解させた前記流動体を使用する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- レーザ光を照射する、ランプから光を照射する、加熱する、もしくは、電子線を照射して発熱させることにより、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- Ａｒイオンレーザ、エキシマレーザＹＡＧレーザ、ルビーレーザのいずれかを用いてレーザ光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- エキシマランプから光を照射し、前記アモルファスシリコンの粒塊を結晶化させる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記発光層を駆動するための駆動回路を製造する工程と、
前記駆動回路上に前記発光層を形成する工程と、
前記発光層上に上部電極を形成する工程と、を備えた半導体発光素子の製造方法。 - 請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に前記発光層を駆動するための駆動回路を形成する工程と、
前記基板から前記駆動回路を剥離する工程と、
前記発光層と剥離した前記駆動回路とを電気的に接触されるように貼り合わせる工程と、を備えた半導体発光素子の製造方法。 - 前記基板に設けられた層の上に前記駆動回路を形成し、
Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線、熱線、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線のいずれかを、前記層に照射し、前記層の内部もしくは界面において剥離を生じさせ、前記基板から前記駆動回路を剥離する、請求項１６に記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07472098A JP4058794B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07472098A JP4058794B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274506A JPH11274506A (ja) | 1999-10-08 |
| JP4058794B2 true JP4058794B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=13555352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07472098A Expired - Fee Related JP4058794B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4058794B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001332392A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Sony Corp | 両面発光型有機エレクトロルミネッセンス素子、両面発光型有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び電子機器 |
| US6956324B2 (en) | 2000-08-04 | 2005-10-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| JP4632337B2 (ja) * | 2000-11-10 | 2011-02-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光装置 |
| JP2002158089A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Toppan Printing Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス表示素子及びその製造方法 |
| US7242441B2 (en) * | 2002-06-10 | 2007-07-10 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing electro-optical device, and electro-optical device and electronic device manufactured with this manufacturing method |
| US7071022B2 (en) * | 2003-07-18 | 2006-07-04 | Corning Incorporated | Silicon crystallization using self-assembled monolayers |
| JP6329123B2 (ja) * | 2015-12-18 | 2018-05-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP07472098A patent/JP4058794B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11274506A (ja) | 1999-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101385064B1 (ko) | 반도체 장치의 제조방법 | |
| JP4619462B2 (ja) | 薄膜素子の転写方法 | |
| JP3809733B2 (ja) | 薄膜トランジスタの剥離方法 | |
| TWI316753B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP4619461B2 (ja) | 薄膜デバイスの転写方法、及びデバイスの製造方法 | |
| KR101207441B1 (ko) | 반도체장치의 제작 방법 | |
| US8558227B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
| US9280007B2 (en) | Method of manufacturing flexible display device | |
| JPH11243209A (ja) | 薄膜デバイスの転写方法、薄膜デバイス、薄膜集積回路装置、アクティブマトリクス基板、液晶表示装置および電子機器 | |
| TWI312377B (ja) | ||
| JP3738798B2 (ja) | アクティブマトリクス基板の製造方法及び液晶パネルの製造方法 | |
| US7381633B2 (en) | Method of making a patterned metal oxide film | |
| US20040262272A1 (en) | Sequential lateral solidification device | |
| TW200539253A (en) | Method for doping impurities, methods for producing semiconductor device and applied electronic apparatus | |
| JP5314857B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| TW200425248A (en) | Drop discharge apparatus, method for forming pattern and method for manufacturing semiconductor device | |
| US7242441B2 (en) | Method for manufacturing electro-optical device, and electro-optical device and electronic device manufactured with this manufacturing method | |
| JP4058794B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3809710B2 (ja) | 薄膜素子の転写方法 | |
| JP2003031778A (ja) | 薄膜装置の製造方法 | |
| JP3809739B2 (ja) | フィルタ付き表示装置の製造方法 | |
| JP2004095953A (ja) | 窒化シリコンの堆積膜形成方法 | |
| JP2000031463A (ja) | 透明電極の形成方法 | |
| JP3447859B2 (ja) | シリコン系発光材料の製造方法 | |
| JP2006100661A (ja) | 薄膜半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070703 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071127 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101228 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070703 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101228 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111228 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111228 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121228 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121228 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131228 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |