JP5026490B2 - 高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムの製造方法および発光素子 - Google Patents
高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムの製造方法および発光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5026490B2 JP5026490B2 JP2009236167A JP2009236167A JP5026490B2 JP 5026490 B2 JP5026490 B2 JP 5026490B2 JP 2009236167 A JP2009236167 A JP 2009236167A JP 2009236167 A JP2009236167 A JP 2009236167A JP 5026490 B2 JP5026490 B2 JP 5026490B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- sio
- silicon
- light emitting
- bottom electrode
- 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
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
上記底部電極上に、シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルム(X+Y<2であり、Y>0である)を堆積する工程と;上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程と;632nmにて測定された0.001未満の消衰係数(k)および20%を超えるPL量子効率(PLQE)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムを形成する工程とを含むことを特徴としている。
高密度(HD)プラズマ化学気相成長(PECVD)法を用いることによって、上記底部電極上にSiOXNYフィルムを堆積する工程と;13.56〜300メガヘルツ(MHz)の周波数、および、5ワット/平方センチメートル(W/cm2)未満の電力密度にて、頂部電極に電力を供給する工程とを含むことが好ましい。
50KHz〜13.56MHzの周波数、および、最大3W/cm2の電力密度にて、底部電極に電力を供給し、
1〜500mTorrの範囲にて大気圧力を適用して、
空気、H2、または、H2および不活性ガスを供給する。
本願は、Pooran Joshiらによって発明された、「FABRICATION OF A SEMICONDUCTOR NANOPARTICLE EMBEDDED INSULATING FILM ELECTROLUMINESCENCE DEVICE」に係る米国特許出願第12/187,605(代理人 Docket,No.SLA2401, 2008年8月7日出願)の一部継続出願である。米国特許出願第12/187,605は、Huangらによって発明された、「LIGHT EMITTING DEVICE WITH A NANOCRYSTALLINE SILICON EMBEDDEDINSULATOR FILM」に係る継続中の米国特許出願第12/126,430(代理人 Docket,No.SLA2270、2008年5月23日出願)の一部継続出願である。
2 高周波電力源
3 底部電極
4 低周波電力源
5 マッチング回路
7 ハイパスフィルター
9 ローパスフィルター
11 整合変成器
100 発光素子
102 底部電極
104 SiOXNYフィルム
106 頂部電極
Claims (27)
- 発光用途に関する、高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムを備える発光素子の製造方法において:
上記発光素子の底部電極を供給する工程と;
上記底部電極上に、シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルム(X+Y<2であり、Y>0である)を堆積する工程と;
上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程と;
632nmにて測定された0.001未満の消衰係数(k)および20%を超える光ルミネセンス量子効率を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階と;
を含み、
上記シリコンナノ粒子を含有するSiO X N Y フィルムを堆積する工程は、
シリコン前駆体および水素を導入する工程と;
高密度プラズマ化学気相成長法を用いることによって、上記底部電極上にSiO X N Y フィルムを堆積する工程と;
13.56〜300MHzの周波数、および、5W/cm 2 未満の電力密度にて、上記高密度プラズマ化学気相成長法に用いられる頂部電極に電力を供給する工程とを含むことを特徴とする製造方法。 - 50KHz〜13.56MHzの波長、および、最大3W/cm2の電力密度にて、発光素子の底部電極に電力を供給する工程を含み、
上記シリコン前駆体および水素を導入する工程は、1〜500mTorrの大気圧にてなされ、酸素源ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 上記酸素源ガスを供給する工程は、N2O、NO、O2またはO3からなる群から選ばれた1種の酸素源ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
- 上記シリコン前駆体および水素を導入する工程は、不活性な希ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
- 上記酸素源ガスを供給する工程を含む、シリコン前駆体および水素を導入する工程は、
SiH4、N2O酸素源ガス、H2、および不活性ガスを、
N2Oに対するSiH4は0.1〜10の比率;
SiH4に対するH2は、0.02〜100の比率;
SiH4に対する不活性ガスは、0〜10の比率;
H2に対するN2Oは、0.02〜20の比率;
および、H2に対する不活性ガスは、0〜40の比率にて導入する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。 - 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程する工程は、150〜600nm、および、9〜11μmからなる群から選ばれた1種の発光波長を有する熱源を用いる、フラッシュアニール処理またはレーザーアニール処理する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記高密度プラズマ化学気相成長法を用いることによって、SiOXNYフィルムを堆積する工程は、電子温度が10eV未満であり、プラズマ濃度が1×1011cm−3を超えるプラズマが用いられることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記酸素源ガスを供給する工程を含む、シリコン前駆体および水素を導入する工程は、
SiH4、O2酸素源ガス、H2、および不活性ガスを、
O2に対するSiH4は0.1〜10の比率;
SiH4に対するH2は、0.02〜100の比率;
SiH4に対する不活性ガスは、0〜10の比率;
H2に対するO2は、0.02〜20の比率;
および、H2に対する不活性ガスは、0〜40の比率にて導入する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の製造方法。 - 上記シリコン前駆体および水素を導入する工程は、SinH2n+2またはSiHXR4−Xのシリコン前駆体を供給する工程を含み、
SinH2n+2においてnは1〜4にて変更可能であり、SiHXR4−Xにおいて、Rは、Cl、BrまたはIであり、Xは0〜3にて変更可能であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 上記高密度プラズマ化学気相成長法を用いることによって、SiOXNYフィルムを堆積する工程は、誘導結合プラズマ源が用いられる工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記底部電極上にSiOXNYフィルムを堆積する工程は、400℃未満の温度にて基礎となる基板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程は、400℃を超える温度にて、基礎となる基板を加熱する工程と;
10〜300分間加熱を継続する工程と;
酸素および水素、酸素、水素、並びに、不活性ガスからなる群から選ばれる雰囲気下にて、加熱を行う工程とを含み、
上記アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階では、上記アニール処理する工程におけるアニール処理温度または時間に応じて、上記シリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルム中のシリコン粒子のサイズが変更されていることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 上記底部電極を供給する工程は、
ガラス、金属化基板およびプラスチックからなる群から選ばれる1種の温度感受性の基板上に発光素子の底部電極を供給する工程を含み、
上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程は、650℃未満の温度にてアニール処理する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程は、固有のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルム、または、ドープされたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムからなる群から選ばれたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムを形成する工程を含んでおり、
さらに、上記ドープされたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムは、遠紫外線から遠赤外線までの波長において、スペクトル応答性を示すことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 400℃未満の基板温度のH2雰囲気下において、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルム上に高密度プラズマ処理を行う工程と;
上記アニール処理されたシリコンナノ粒子を含有するSiOXNYフィルムを水素化する工程とを含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 高密度プラズマ処理を用いて、上記アニール処理されたシリコンナノ粒子を含有するSiOXNYフィルムを水素化する工程は、
13.56〜300MHzの周波数、および、最大10W/cm2の電力密度にて上記頂部電極に電力を供給する工程と;
50KHz〜13.56MHzの周波数、および、最大3W/cm2の電力密度にて、発光素子の底部電極に電力を供給する工程と;
1〜500mTorrの圧力を適用する工程と;
H2および不活性ガス、並びに、H2からなる群から選ばれる1種のガスを供給する工程とを含むことを特徴とする請求項15に記載の製造方法。 - 上記アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階では、
50%を超えるPLQEを有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムを堆積する工程は、上記底部電極上に多層のSiOXNYフィルムを堆積する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階では、勾配を有する消衰係数(k)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 上記勾配を有する消衰係数(k)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階では、
連続的、段階的または周期的からなる群から選ばれる関数である勾配を有する消衰係数(k)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成されることを特徴とする請求項19に記載の製造方法。 - 上記勾配を有する消衰係数(k)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階では、
上記底部電極からアニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムまでの距離が変化することに伴って変化する値を有し、勾配を有する消衰係数(k)を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成されることを特徴とする請求項19に記載の製造方法。 - 発光用途に関する、高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムを備える発光素子の製造方法において:
上記発光素子の底部電極を供給する工程と;
上記底部電極上に、シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルム(X+Y<2であり、Y>0である)を堆積する工程と;
上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムをアニール処理する工程と;
632nmにて測定された約1.6〜1.9の屈折率(n)および20%を超える光ルミネセンス量子効率を有する、アニール処理されたシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムが形成される段階と;
を含み、
上記シリコンナノ粒子を含有するSiO X N Y フィルムを堆積する工程は、
シリコン前駆体および水素を導入する工程と;
高密度プラズマ化学気相成長法を用いることによって、上記底部電極上にSiO X N Y フィルムを堆積する工程と;
13.56〜300MHzの周波数、および、5W/cm 2 未満の電力密度にて、上記高密度プラズマ化学気相成長法に用いられる頂部電極に電力を供給する工程とを含むことを特徴とする製造方法。 - 発光用途に関する、高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムを含む発光素子において:
シリコン前駆体および水素を導入する工程と;
高密度プラズマ化学気相成長法を用いることによって、上記発光素子の底部電極上にSiO X N Y フィルムを堆積する工程と;
13.56〜300MHzの周波数、および、5W/cm 2 未満の電力密度にて、上記高密度プラズマ化学気相成長法に用いられる頂部電極に電力を供給する工程とにより製造され、
発光素子の底部電極と;
上記底部電極上に配置された、シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルム(X+Y<2であり、Y>0である)と;
上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルム上に配置された上記頂部電極とを含み、
上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムは、632nmにて測定された1.6〜1.9の屈折率(n)および20%を超えるPL量子効率を有することを特徴とする発光素子。 - 475〜900nmの波長において、光学発光/吸収特性を有することを特徴とする請求項23に記載の発光素子。
- 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムは、632nmにて測定された、0.001未満の消衰係数(k)を有していることを特徴とする請求項23に記載の発光素子。
- 上記シリコンナノ粒子を含有する不定比のSiOXNYフィルムのシリコンナノ粒子は、直径が1〜10nmであることを特徴とする請求項23に記載の発光素子。
- 上記シリコンナノ粒子含有SiO X N Y フィルムは、475nm〜900nmでの波長において、スペクトル応答性を示すことを特徴とする請求項23に記載の発光素子。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/249,911 US7902088B2 (en) | 2004-03-15 | 2008-10-11 | High quantum efficiency silicon nanoparticle embedded SiOXNY luminescence device |
US12/249,911 | 2008-10-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010098311A JP2010098311A (ja) | 2010-04-30 |
JP5026490B2 true JP5026490B2 (ja) | 2012-09-12 |
Family
ID=42259738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009236167A Expired - Fee Related JP5026490B2 (ja) | 2008-10-11 | 2009-10-13 | 高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムの製造方法および発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5026490B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6351079B2 (ja) * | 2016-10-04 | 2018-07-04 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | 集積回路の水素パッシベーション |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6902960B2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-06-07 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Oxide interface and a method for fabricating oxide thin films |
US7087537B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-08-08 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method for fabricating oxide thin films |
-
2009
- 2009-10-13 JP JP2009236167A patent/JP5026490B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010098311A (ja) | 2010-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7544625B2 (en) | Silicon oxide thin-films with embedded nanocrystalline silicon | |
US7807225B2 (en) | High density plasma non-stoichiometric SiOxNy films | |
US9222169B2 (en) | Silicon oxide-nitride-carbide thin-film with embedded nanocrystalline semiconductor particles | |
Tneh et al. | The structural and optical characterizations of ZnO synthesized using the “bottom-up” growth method | |
JP2006228732A (ja) | シリコンエレクトロルミネセンス素子およびその製造方法、並びに短波長光を放射させる方法。 | |
Nadarajah et al. | Influence of annealing on properties of spray deposited ZnO thin films | |
Ma et al. | Effect of post-annealing treatment on the microstructure and optical properties of ZnO/PS nanocomposite films | |
Marwoto et al. | Growth of europium-doped gallium oxide (Ga 2 O 3: Eu) thin films deposited by homemade DC magnetron sputtering | |
US7998884B2 (en) | Method of forming a light emitting device with a nanocrystalline silicon embedded insulator film | |
Tai et al. | Wavelength-shifted yellow electroluminescence of Si quantum-dot embedded 20-pair SiNx/SiOx superlattice by Ostwald ripening effect | |
Das et al. | Controlling the opto-electronic properties of nc-SiOx: H films by promotion of< 220> orientation in the growth of ultra-nanocrystallites at the grain boundary | |
JP2009290196A (ja) | 光検出器、および半導体ナノ粒子埋め込みSi絶縁膜の製造方法 | |
JP5026490B2 (ja) | 高量子効率のシリコンナノ粒子含有SiOXNYフィルムの製造方法および発光素子 | |
CN101299513A (zh) | 电场诱导光抽运硅基氧化锌薄膜随机激光器及其制备方法 | |
US8007332B2 (en) | Fabrication of a semiconductor nanoparticle embedded insulating film electroluminescence device | |
KR100980325B1 (ko) | 직류 바이어스를 이용한 수소화된 나노결정 실리콘 박막의 제조방법 | |
US7902088B2 (en) | High quantum efficiency silicon nanoparticle embedded SiOXNY luminescence device | |
CN108417481B (zh) | 氮化硅介电层的处理方法、薄膜晶体管和显示装置 | |
JP4949419B2 (ja) | 半導体ナノ粒子を埋め込んだ絶縁膜を有するエレクトロルミネセンス素子およびその製造方法 | |
JP4949423B2 (ja) | ナノ結晶性シリコン含有絶縁膜を有する発光素子、当該発光素子の製造方法および発光方法 | |
Jamei et al. | The preparation of nanocrystalline silicon by plasma-enhanced hydrogenation for the fabrication of light-emitting diodes | |
US8349745B2 (en) | Fabrication of a semiconductor nanoparticle embedded insulating film luminescence device | |
US8133822B2 (en) | Method of forming silicon nanocrystal embedded silicon oxide electroluminescence device with a mid-bandgap transition layer | |
JP6777246B2 (ja) | 光変換部材及びその製造方法、太陽電池モジュールと太陽電池 | |
RU2692406C2 (ru) | Способ формирования упорядоченного массива нанокристаллов или нанокластеров кремния в диэлектрической матрице |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111226 |
|
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: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120620 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5026490 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |