JP4780637B2 - エレクトロルミネッセンスデバイス - Google Patents
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Description
エレクトロルミネッセンスデバイスを製造する方法であって、
基板として、その表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域を含む基板を提供する工程と、
該基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程と
を包含し、
該エレクトロルミネッセンス層は、該p + 領域及びn + 領域に、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れるよう逆バイアス電圧が印加されたとき、高エネルギー粒子が注入されるよう、該p + 領域及びn + 領域に跨るよう配置されている、方法。
上記基板内にp+/n+接合を形成する工程をさらに包含し、
上記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、該p+/n+接合をオーバーレイする該エレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板を提供する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる該基板を提供する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板を提供する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを包む群から選択される該基板を提供する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えば、ZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、10nm〜300nmの範囲にある厚みを有するエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目5に記載の方法。
上記基板と上記エレクトロルミネッセンス層との間にはさまれた絶縁膜を形成する工程をさらに包含する、項目1に記載の方法。
上記基板と上記エレクトロルミネッセンス層との間にはさまれた絶縁膜を形成する工程が、SiO2、ならびに例えば、HfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を包む群から選択される材料からなる該絶縁層を形成する工程を包含する、項目7に記載の方法。
上記絶縁層を形成する工程が、12nmよりも薄い厚みを有する絶縁層を形成する工程を包含する、項目7に記載の方法。
上記基板内にp+/n+接合を形成する工程が、複数のp+/n+接合を形成する工程を包含し、上記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、該複数のp + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目2に記載の方法。
上記複数のp+/n+接合を形成する工程が、上記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を形成する工程を包含する、項目10に記載の方法。
上記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内における複数のp+領域を形成する工程が、該n+領域と該p+領域との間のギャップを形成する工程を包含し、該ギャップは0μm〜2μmの幅を有する、項目11に記載の方法。
上記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内における複数のp+領域を形成する工程が、該n+領域と該p+領域との間のギャップを形成する工程を包含し、該ギャップは0.4μm〜0.5μmの幅を有する、項目12に記載の方法。
上記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を形成する工程が、
基板のアクティブ領域を酸化する工程と、
該アクティブ領域の第1のパターニングされた領域にドナー材料の注入する程と、
該アクティブ領域の第2のパターニングされた領域にアクセプター材料の注入する工程およびアニールする工程と
を包含する、項目11に記載の方法。
上記第1のパターニングされた領域および第2のパターニングされた領域にドナー材料およびアクセプター材料を注入する工程は、それぞれ、上記p+領域および上記n+領域の抵抗率が0.5ohm・cm以下であるに十分な不純物注入量およびエネルギー準位を有する注入工程を包含する、項目14に記載の方法。
上記アニール工程が、レーザーアニール工程および600℃よりも高温における熱アニール工程を含む群から選択されるプロセスを包含する、項目14に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程をさらに包含する、項目1に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程が、透明な電極を形成する工程を包含する、項目17に記載の方法。
上記透明な電極を形成する工程が、ITOおよびZnAlOを含む群から選択される材料からなる電極を形成する工程を包含する、項目17に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体を形成する工程をさらに包含する、項目1に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体を形成する工程が、SiO2、プラズマCVD(PECVD) TEOS、ならびに例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を含む群から選択される材料からなる中間レベル誘電体を形成する工程を包含する、項目20に記載の方法。
エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする放射変換層を形成する工程をさらに包含し、該放射変換層は蛍光色素および燐光色素を含む群から選択される色素を含む、項目1に記載の方法。
上記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程は、dcスパッタリング、無線周波数(RF)スパッタリング、原子層堆積(ALD)、有機金属化学気相成長法(MOCVD)およびソルゲル前駆物質を用いたスピンオン(spin−on)堆積を含む群から選択されたプロイセスを用いてエレクトロルミネッセンス層を堆積する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、
Znをdcスパッタリング堆積する工程と、
クリーンドライエア雰囲気中において、300℃よりも高温において該Znを酸化する工程と
を包含する、項目1に記載の方法。
上記p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、上記p+/n+接合を形成する工程が、IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程を包含する、項目25に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる基板を提供する工程を包含する、項目25に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、項目25に記載の方法。
上記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマーおよびII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含し、該II−VI族材料は例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであることを特徴とする、項目25に記載の方法。
前記基板の表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域は、ダイオードを構成しており、
前記エレクトロルミネッセンス層を形成する工程は、該ダイオードをオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目1に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、
上記ダイオードを形成する工程が、該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程を包含する、請求項30に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる基板を提供する工程を包含する、項目30に記載の方法。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、項目30に記載の方法。
上記ダイオードをオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびにZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、項目30に記載の方法。
上記基板はSi基板であり、
上記エレクトロルミネッセンス層は、ZnO層である、項目1に記載の方法。
上記ダイオードと上記ZnO層との間にはさまれた絶縁層を形成する工程をさらに包含する、項目35に記載の方法。
上記ZnO層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程をさらに包含する、項目35に記載の方法。
上記Si基板内にダイオードを形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、項目35に記載の方法。
エレクトロルミネッセンスデバイスを操作する方法であって、
p+/n+接合のn+領域へ第1のdc電圧を印加する工程と、
該p+/n+接合のp+領域へ基準電圧を印加する工程と、
該p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程と
を包含し、
該p + 領域及びn + 領域は、基板の表面の隣接する領域に形成されており、
該p + 領域及びn + 領域には、該第1のdc電圧及び基準電圧の印加により、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れて高エネルギー粒子が該エレクトロルミネッセンス層に注入されるよう逆バイアス電圧が印加される、方法。
上記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、上記基準電圧よりも少なくとも3.4V大きなdc電圧を印加する工程を包含する、項目39に記載の方法。
上記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択されたエレクトロルミネッセンス材料から光を放射する工程を包含する、項目40に記載の方法。
上記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、350nm〜700nmの波長の光を放射する工程を包含する、項目39に記載
の方法。
上記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、370nm〜390nmの波長の光を放射する工程を包含する、項目42に記載の方法。
上記エレクトロルミネッセンスをオーバーレイする電極への、第1のdc電圧の40%〜60%の範囲にあるバイアス電圧を印加する工程と、
該バイアス電圧に応じた放射光を変調する工程とをさらに包含する、項目39に記載の方法。
放射光の放射変換層を通過する工程および400nmよりも短波長を有する放射光を400nmよりも長波長を有する光へ変換する工程をさらに包含し、該放射変換層が、蛍光性色素および燐光性色素を含む群から選択される色素を含む、項目39に記載の方法。
上記n+領域への第1のdc電圧を印加および上記p+領域への基準電圧の印加に応じた、上記p + /n + 接合内にホットキャリアを生成する工程と、
該p+/n+接合内のアバラッシェ降伏電流を生成する工程と、
上記エレクトロルミネッセンス層へのホットキャリアを注入する工程と
をさらに包含し、
該p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、該エレクトロルミネッセンス層内のホットキャリアの放射的な再結合に応じて光を放射する工程を包含する、項目39に記載の方法。
上記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、1ギガヘルツ(GHz)以下の第1のレートで変調されたdc電圧を印加する工程を包含し、該p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、該第1のレートでの放射光を変調する工程を包含する、項目39に記載の方法。
上記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、複数のn+領域への該dc電圧を同時印加する工程を包含し、該p+/n+接合のp+領域への基準電圧を印加する工程が、該n+領域にインターリーブされた複数のp+領域への該基準電圧を同時印加する工程を包含する、項目39に記載の方法。
上記第1のdc電圧を印加する工程が、上記インターリーブされたn+領域とp+領域との間のギャップに対応するdc電位を印加する工程を包含する、項目48に記載の方法。
上記インターリーブされたn+領域とp+領域との間のギャップに対応するdc電位を印加する工程が、約0.6μmのギャップに応じた7Vの電圧を印加する工程を包含する、項目49に記載の方法。
上記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、10ナノ秒よりも短い立上り時間および立下り時間を有するインパルス状の信号を印加する工程を包含する、項目39に記載の方法。
基板と、
該基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層と
を備え、
該基板は、その表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域を含み、
該p + 領域及びn + 領域には、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れて高エネルギー粒子が該エレクトロルミネッセンス層に注入されるよう逆バイアス電圧が印加される、エレクトロルミネッセンスデバイス。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる、項目52に記載のデバイス。
上記基板は、IV族半導体基板であり、該IV族半導体基板が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板である、項目52に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、項目52に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層の厚みが、10nm〜300nmの範囲にある、項目55に記載のデバイス。
上記基板と上記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、項目52に記載のデバイス。
上記絶縁膜が、SiO2と、例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体とを含む群から選択された材料からなる、項目57に記載のデバイス。
上記絶縁層の厚みが12nmよりも薄い、項目57に記載のデバイス。
複数のp+/n+接合が上記基板内に形成され、上記エレクトロルミネッセンス層は該複数のp+/n+接合をオーバーレイする、項目52に記載のデバイス。
多数の上記p+/n+接合が、上記基板内の複数のn+領域および、インターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を含む、項目60に記載のデバイス。
上記隣接したn+領域とp+領域との間のギャップの幅が、0μm〜2μmの範囲にある、項目61に記載のデバイス。
上記隣接したn+領域とp+領域との間のギャップの幅が、0.4μm〜0.5μmの範囲にある、項目62に記載のデバイス。
上記複数のn+領域およびp+領域の抵抗率が、0.5ohm・cm以下である、項目61に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、項目52に記載のデバイス。
上記導電性電極が透明である、項目65に記載のデバイス。
上記透明な電極が、ITOおよびZnAlOを含む群から選択される材料からなる、項目66に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体をさらに備える、項目52に記載のデバイス。
上記中間レベル誘電体が、SiO2、プラズマCVD(PECVD) TEOS、ならびに例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を含む群から選択される材料からなる、項目68に記載のデバイス。
蛍光性色素および燐光性色素を含む群から選択される色素を含む上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする放射変換層をさらに備える、項目52に記載のデバイス。
上記基板と上記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、項目52に記載のデバイス。
上記p+/n+接合が、IV族半導体基板内に形成されている、項目71に記載のデバイス。
上記IV族半導体が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる、項目71に記載のデバイス。
上記p+/n+接合が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるIV族半導体基板内に形成されている、項目71に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、項目71に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、項目71に記載のデバイス。
上記基板の表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域は、ダイオードを構成している、項目52に記載のデバイス。
上記ダイオードが、IV族半導体基板内に形成されている、項目77に記載のデバイス。
上記ダイオードが、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなるIV族半導体内に形成されている、項目77に記載のデバイス。
上記ダイオードが、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるIV族半導体基板内に形成されている、項目77に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、項目77に記載のデバイス。
上記基板と上記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、項目77に記載のデバイス。
上記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、項目77に記載のデバイス。
上記基板はSi基板であり、
上記エレクトロフミネッセンス層はZnO層である、請求項52に記載のデバイス。
上記p+/n+接合と上記ZnO層との間にはさまれた絶縁層をさらに備える、項目85に記載のデバイス。
上記ZnO層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、項目84に記載のデバイス。
上記p+/n+接合が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるSi基板内に形成されている、項目84に記載のデバイス。
(摘要)
エレクトロルミネッセンスデバイスを形成する方法を提供する。この方法は、IV族半導体基板を供給する工程と、基板内にp+/n+接合を形成する工程と、主に複数のインターリーブされたp+/n+接合を形成する工程と、基板のp+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成とを含む。IV族半導体基板は、Si、C、Ge、SiGe またはSiCであり得る。例えば、この基板は、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiまたはプラスチック上のSiであり得る。エレクトロルミネッセンス層は、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマーといった材料、あるいはZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよび CdSといったII−VI族の材料であり得る。ある局面では、この方法は、基板とエレクトロルミネッセンス層との間に置かれる絶縁膜の形成をさらに含む。別の局面では、この方法は、エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極の形成を含む。
Vbr〜(Ecr 2Kse0/2q)*[(Na+Nd)/NaNd] (1)
Ecrは臨界降伏電場であり、所定の半導体に固有の物理定数である。半導体を変更すると、異なる臨界電場と誘電率になる。しかし、定量的には変わるものの、主要なデバイスの動作は実質的には同じままである。
102、306、406、504 IV族半導体基板
104、304、404 エレクトロルミネッセンス層
106、108、110、302、502 p+/n+接合
114、508 絶縁層
124、510 電極
120、122 厚さ
130 中間レベル層
140 放射変換層
200 n+領域
202 p+領域
206 ギャップ幅
402 ダイオード
106 p+/n+接合
506 ZnO層
Claims (87)
- エレクトロルミネッセンスデバイスを製造する方法であって、
基板として、その表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域を含む基板を提供する工程と、
該基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程と
を包含し、
該エレクトロルミネッセンス層は、該p + 領域及びn + 領域に、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れるよう逆バイアス電圧が印加されたとき、高エネルギー粒子が注入されるよう、該p + 領域及びn + 領域に跨るよう配置されている、方法。 - 前記基板内にp+/n+接合を形成する工程をさらに包含し、
前記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、該p+/n+接合をオーバーレイする該エレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板を提供する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる該基板を提供する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板を提供する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを包む群から選択される該基板を提供する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えば、ZnO、 ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、10nm〜300nmの範囲にある厚みを有するエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項5に記載の方法。
- 前記基板と前記エレクトロルミネッセンス層との間にはさまれた絶縁膜を形成する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記基板と前記エレクトロルミネッセンス層との間にはさまれた絶縁膜を形成する工程が、SiO2、ならびに例えば、HfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を包む群から選択される材料からなる該絶縁層を形成する工程を包含する、請求項7に記載の方法。
- 前記絶縁層を形成する工程が、12nmよりも薄い厚みを有する絶縁層を形成する工程を包含する、請求項7に記載の方法。
- 前記基板内にp+/n+接合を形成する工程が、複数のp+/n+接合を形成する工程を包含し、前記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、該複数のp + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項2に記載の方法。
- 前記複数のp+/n+接合を形成する工程が、前記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を形成する工程を包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内における複数のp+領域を形成する工程が、該n+領域と該p+領域との間のギャップを形成する工程を包含し、該ギャップは0μm〜2μmの幅を有する、請求項11に記載の方法。
- 前記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内における複数のp+領域を形成する工程が、該n+領域と該p+領域との間のギャップを形成する工程を包含し、該ギャップは0.4μm〜0.5μmの幅を有する、請求項12に記載の方法。
- 前記基板内における複数のn+領域およびインターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を形成する工程が、
基板のアクティブ領域を酸化する工程と、
該アクティブ領域の第1のパターニングされた領域にドナー材料の注入する程と、
該アクティブ領域の第2のパターニングされた領域にアクセプター材料の注入する工程およびアニールする工程と
を包含する、請求項11に記載の方法。 - 前記第1のパターニングされた領域および第2のパターニングされた領域にドナー材料およびアクセプター材料を注入する工程は、それぞれ、前記p+領域および前記n+領域の抵抗率が0.5ohm・cm以下であるに十分な不純物注入量およびエネルギー準位を有する注入工程を包含する、請求項14に記載の方法。
- 前記アニール工程が、レーザーアニール工程および600℃よりも高温における熱アニール工程を含む群から選択されるプロセスを包含する、請求項14に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程が、透明な電極を形成する工程を包含する、請求項17に記載の方法。
- 前記透明な電極を形成する工程が、ITOおよびZnAlOを含む群から選択される材料からなる電極を形成する工程を包含する、請求項17に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体を形成する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体を形成する工程が、SiO2、プラズマCVD(PECVD) TEOS、ならびに例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を含む群から選択される材料からなる中間レベル誘電体を形成する工程を包含する、請求項20に記載の方法。
- エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする放射変換層を形成する工程をさらに包含し、該放射変換層は蛍光色素および燐光色素を含む群から選択される色素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程は、dcスパッタリング、無線周波数(RF)スパッタリング、原子層堆積 (ALD)、有機金属化学気相成長法(MOCVD)およびソルゲル前駆物質を用いたスピンオン(spin−on)堆積を含む群から選択されたプロイセスを用いてエレクトロルミネッセンス層を堆積する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、
Znをdcスパッタリング堆積する工程と、
クリーンドライエア雰囲気中において、300℃よりも高温において該Znを酸化する工程と
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
前記p+/n+接合を形成する工程が、該IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程を包含する、請求項25に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる基板を提供する工程を包含する、請求項25に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板内にp+/n+接合を形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、請求項25に記載の方法。 - 前記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマーおよびII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含し、該II−VI族材料は例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSe およびCdSであることを特徴とする、請求項25に記載の方法。
- 前記基板の表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域は、ダイオードを構成しており、
前記エレクトロルミネッセンス層を形成する工程は、該ダイオードをオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
前記ダイオードを形成する工程が、該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程を包含する、請求項30に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる基板を提供する工程を包含する、請求項30に記載の方法。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板内にダイオードを形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、請求項30に記載の方法。 - 前記ダイオードをオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層を形成する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびにZnO、 ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなるエレクトロルミネッセンス層を形成する工程を包含する、請求項30に記載の方法。
- 前記基板はSi基板であり、
前記エレクトロルミネッセンス層は、ZnO層である、請求項1に記載の方法。 - 前記ダイオードと前記ZnO層との間にはさまれた絶縁層を形成する工程をさらに包含する、請求項35に記載の方法。
- 前記ZnO層をオーバーレイする導電性電極を形成する工程をさらに包含する、請求項35に記載の方法。
- 前記Si基板内にダイオードを形成する工程が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板を提供する工程を包含する、請求項35に記載の方法。
- エレクトロルミネッセンスデバイスを操作する方法であって、
p+/n+接合のn+領域へ第1のdc電圧を印加する工程と、
該p+/n+接合のp+領域へ基準電圧を印加する工程と、
該p+/n+接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程と
を包含し、
該p + 領域及びn + 領域は、基板の表面の隣接する領域に形成されており、
該p + 領域及びn + 領域には、該第1のdc電圧及び基準電圧の印加により、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れて高エネルギー粒子が該エレクトロルミネッセンス層に注入されるよう逆バイアス電圧が印加される、方法。 - 前記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、前記基準電圧よりも少なくとも3.4V大きなdc電圧を印加する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
- 前記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択されたエレクトロルミネッセンス材料から光を放射する工程を包含する、請求項40に記載の方法。
- 前記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、350nm〜700nmの波長の光を放射する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
- 前記p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、370nm〜390nmの波長の光を放射する工程を包含する、請求項42に記載の方法。
- 前記エレクトロルミネッセンスをオーバーレイする電極への、第1のdc電圧の40%〜60%の範囲にあるバイアス電圧を印加する工程と、
該バイアス電圧に応じた放射光を変調する工程とをさらに包含する、請求項39に記載の方法。 - 放射光の放射変換層を通過する工程および400nmよりも短波長を有する放射光を400nmよりも長波長を有する光へ変換する工程をさらに包含し、該放射変換層が、蛍光性色素および燐光性色素を含む群から選択される色素を含む、請求項39に記載の方法。
- 前記n+領域への第1のdc電圧を印加および前記p+領域への基準電圧の印加に応じた、前記p+/n+接合内にホットキャリアを生成する工程と、
該p+/n+接合内のアバラッシェ降伏電流を生成する工程と、
前記エレクトロルミネッセンス層へのホットキャリアを注入する工程と
をさらに包含し、
該p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、該エレクトロルミネッセンス層内のホットキャリアの放射的な再結合に応じて光を放射する工程を包含する、請求項39に記載の方法。 - 前記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、1ギガヘルツ(GHz)以下の第1のレートで変調されたdc電圧を印加する工程を包含し、該p + /n + 接合をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層から光を放射する工程が、該第1のレートでの放射光を変調する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
- 前記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、複数のn+領域への該dc電圧を同時印加する工程を包含し、該p+/n+接合のp+領域への基準電圧を印加する工程が、該n+領域にインターリーブされた複数のp+領域への該基準電圧を同時印加する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
- 前記第1のdc電圧を印加する工程が、前記インターリーブされたn+領域とp+領域との間のギャップに対応するdc電位を印加する工程を包含する、請求項48に記載の方法。
- 前記インターリーブされたn+領域とp+領域との間のギャップに対応するdc電位を印加する工程が、約0.6μmのギャップに応じた7Vの電圧を印加する工程を包含する、請求項49に記載の方法。
- 前記p+/n+接合のn+領域への第1のdc電圧を印加する工程が、10ナノ秒よりも短い立上り時間および立下り時間を有するインパルス状の信号を印加する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
- 基板と、
該基板をオーバーレイするエレクトロルミネッセンス層と
を備え、
該基板は、その表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域を含み、
該p + 領域及びn + 領域には、これらが形成するp + /n + 接合にアバランシェ降伏電流が流れて高エネルギー粒子が該エレクトロルミネッセンス層に注入されるよう逆バイアス電圧が印加される、エレクトロルミネッセンスデバイス。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる、請求項52に記載のデバイス。 - 前記基板は、IV族半導体基板であり、
該IV族半導体基板が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択される基板である、請求項52に記載のデバイス。 - 前記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、請求項52に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層の厚みが、10nm〜300nmの範囲にある、請求項55に記載のデバイス。
- 前記基板と前記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、請求項52に記載のデバイス。
- 前記絶縁膜が、SiO2と、例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体とを含む群から選択された材料からなる、請求項57に記載のデバイス。
- 前記絶縁層の厚みが12nmよりも薄い、請求項57に記載のデバイス。
- 複数のp+/n+接合が前記基板内に形成され、前記エレクトロルミネッセンス層は該複数のp+/n+接合をオーバーレイする、請求項52に記載のデバイス。
- 多数の前記p+/n+接合が、前記基板内の複数のn+領域および、インターリーブされ隣接した該基板内の複数のp+領域を含む、請求項60に記載のデバイス。
- 前記隣接したn+領域とp+領域との間のギャップの幅が、0μm〜2μmの範囲にある、請求項61に記載のデバイス。
- 前記隣接したn+領域とp+領域との間のギャップの幅が、0.4μm〜0.5μmの範囲にある、請求項62に記載のデバイス。
- 前記複数のn+領域およびp+領域の抵抗率が、0.5ohm・cm以下である、請求項61に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、請求項52に記載のデバイス。
- 前記導電性電極が透明である、請求項65に記載のデバイス。
- 前記透明な電極が、ITOおよびZnAlOを含む群から選択される材料からなる、請求項66に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする中間レベル誘電体をさらに備える、請求項52に記載のデバイス。
- 前記中間レベル誘電体が、SiO2、プラズマCVD(PECVD) TEOS、ならびに例えばHfO2、ZrO2、TiO2、SiNおよびAl2O3であるhigh−k誘電体を含む群から選択される材料からなる、請求項68に記載のデバイス。
- 蛍光性色素および燐光性色素を含む群から選択される色素を含む前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする放射変換層をさらに備える、請求項52に記載のデバイス。
- 前記基板と前記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、請求項52に記載のデバイス。
- 前記p+/n+接合が、IV族半導体基板内に形成されている、請求項71に記載のデバイス。
- 前記IV族半導体が、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなる、請求項71に記載のデバイス。
- 前記p+/n+接合が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるIV族半導体基板内に形成されている、請求項71に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、請求項71に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、請求項71に記載のデバイス。
- 前記基板の表面の隣接する領域に形成されたp + 領域及びn + 領域は、ダイオードを構成している、請求項52に記載のデバイス。
- 前記基板が、IV族半導体基板である、請求項77に記載のデバイス。
- 前記ダイオードが、Si、C、Ge、SiGeおよびSiCを含む群から選択される材料からなるIV族半導体内に形成されている、請求項77に記載のデバイス。
- 前記ダイオードが、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるIV族半導体基板内に形成されている、請求項77に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層が、ナノ結晶Si、ナノ結晶Ge、蛍光性ポリマー、ならびに例えばZnO、ZnS、ZnSe、CdSeおよびCdSであるII−VI族材料を含む群から選択される材料からなる、請求項77に記載のデバイス。
- 前記基板と前記エレクトロルミネッセンス層の間にはさまれた絶縁膜をさらに備える、請求項77に記載のデバイス。
- 前記エレクトロルミネッセンス層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、請求項77に記載のデバイス。
- 前記基板はSi基板であり、
前記エレクトロフミネッセンス層はZnO層である、請求項52に記載のデバイス。 - 前記p+/n+接合と前記ZnO層との間にはさまれた絶縁層をさらに備える、請求項84に記載のデバイス。
- 前記ZnO層をオーバーレイする導電性電極をさらに備える、請求項84に記載のデバイス。
- 前記p+/n+接合が、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)、バルクSi、ガラス上のSiおよびプラスチック上のSiを含む群から選択されるSi基板内に形成されている、請求項84に記載のデバイス。
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