JPH0653543A - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
発光素子およびその製造方法Info
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- JPH0653543A JPH0653543A JP20369292A JP20369292A JPH0653543A JP H0653543 A JPH0653543 A JP H0653543A JP 20369292 A JP20369292 A JP 20369292A JP 20369292 A JP20369292 A JP 20369292A JP H0653543 A JPH0653543 A JP H0653543A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンを用いた発光素子および均一な形状
の発光素子を容易に形成することができる発光素子の製
造方法を提供すること。 【構成】 単結晶シリコンを素材とし、断面が円、楕
円、あるいは多角形でその断面積が１０００ｎｍ2 以下
の柱状構造を持つことを特徴とする発光素子およびシリ
コン基板上に形成された第１のマスク材料内のエッチン
グ窓を通してシリコン基板をエッチングし、エッチング
側面を露出させ、前記エッチング側面に第２のマスク材
料を形成する工程と、前記第１のマスク材料をパターニ
ングし、、前記第１のマスク材料が除去された部分を通
してシリコン基板をエッチングする工程と、前記第１お
よび第２のマスク材料を除去する工程と、該シリコン基
板上に酸化シリコン膜を成膜する工程と、該酸化シリコ
ン膜表面をエッチバックし、シリコンの一部を露出する
工程と、該酸化シリコン膜上に導電性膜を成膜する工程
とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
の発光素子を容易に形成することができる発光素子の製
造方法を提供すること。 【構成】 単結晶シリコンを素材とし、断面が円、楕
円、あるいは多角形でその断面積が１０００ｎｍ2 以下
の柱状構造を持つことを特徴とする発光素子およびシリ
コン基板上に形成された第１のマスク材料内のエッチン
グ窓を通してシリコン基板をエッチングし、エッチング
側面を露出させ、前記エッチング側面に第２のマスク材
料を形成する工程と、前記第１のマスク材料をパターニ
ングし、、前記第１のマスク材料が除去された部分を通
してシリコン基板をエッチングする工程と、前記第１お
よび第２のマスク材料を除去する工程と、該シリコン基
板上に酸化シリコン膜を成膜する工程と、該酸化シリコ
ン膜表面をエッチバックし、シリコンの一部を露出する
工程と、該酸化シリコン膜上に導電性膜を成膜する工程
とを具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子およびその製
造方法に関する。特に、単結晶シリコンを素材とした発
光素子およびその製造方法に関する。
造方法に関する。特に、単結晶シリコンを素材とした発
光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の発光素子としては、エレクトロル
ミネッセンス、発光ダイオード、レーザダイオード等が
あり、これらはいずれも２〜６族および３〜５族の化合
物半導体を用いたものである。従来、シリコン（Ｓ
ｉ）、特に単結晶シリコンを用いた発光素子はなく、単
結晶シリコンは発光素子の材料にはなり得ないというの
が一般的であった。しかしながら、単結晶シリコンは多
くの半導体素子に用いられており、製造技術の進歩によ
り微細な各種の加工がなされ、また、製造コストも比較
的安い優れた材料となり、発光素子においてもこの単結
晶シリコンにより形成することが望まれている。
ミネッセンス、発光ダイオード、レーザダイオード等が
あり、これらはいずれも２〜６族および３〜５族の化合
物半導体を用いたものである。従来、シリコン（Ｓ
ｉ）、特に単結晶シリコンを用いた発光素子はなく、単
結晶シリコンは発光素子の材料にはなり得ないというの
が一般的であった。しかしながら、単結晶シリコンは多
くの半導体素子に用いられており、製造技術の進歩によ
り微細な各種の加工がなされ、また、製造コストも比較
的安い優れた材料となり、発光素子においてもこの単結
晶シリコンにより形成することが望まれている。
【０００３】単結晶シリコンによる発光現象について、
固体物理(Vol.27, No.2, P152 〜158, 1992)に、Ｓｉで
もナノメータ構造の量子効果により、Ｓｉによる発光が
得られることが開示されている。これには、単結晶Ｓｉ
を電極として、ＨＦ水溶液中で、一定電流の下で陽極化
成することにより、図１８に示すような多孔質のＳｉ層
１０１を形成し、２〜５０ｎｍの残留Ｓｉ１０２によっ
て量子効果を得ることにより、Ｓｉによる可視光の発光
の可能性を確認している。しかしながら、この多孔質Ｓ
ｉによる方法では、均一なＳｉ細線を得ることはでき
ず、再現性がないため、これによって得られる量子効果
も不確定なものであり、発光素子として用いるには実用
的とはいえない。
固体物理(Vol.27, No.2, P152 〜158, 1992)に、Ｓｉで
もナノメータ構造の量子効果により、Ｓｉによる発光が
得られることが開示されている。これには、単結晶Ｓｉ
を電極として、ＨＦ水溶液中で、一定電流の下で陽極化
成することにより、図１８に示すような多孔質のＳｉ層
１０１を形成し、２〜５０ｎｍの残留Ｓｉ１０２によっ
て量子効果を得ることにより、Ｓｉによる可視光の発光
の可能性を確認している。しかしながら、この多孔質Ｓ
ｉによる方法では、均一なＳｉ細線を得ることはでき
ず、再現性がないため、これによって得られる量子効果
も不確定なものであり、発光素子として用いるには実用
的とはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、実用性のある単結晶シリコン発光素子および均
一な形状で、再現性よく単結晶シリコンによる発光素子
を得るための製造方法を提供することである。
目的は、実用性のある単結晶シリコン発光素子および均
一な形状で、再現性よく単結晶シリコンによる発光素子
を得るための製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、単結晶シ
リコンを素材とし、断面が円、楕円、あるいは多角形で
その断面積が１０００ｎｍ2 以下の柱状構造を持つこと
を特徴とする発光素子により達成される。
リコンを素材とし、断面が円、楕円、あるいは多角形で
その断面積が１０００ｎｍ2 以下の柱状構造を持つこと
を特徴とする発光素子により達成される。
【０００６】また上記諸目的は、シリコン基板上に形成
された第１のマスク材料内のエッチング窓を通してシリ
コン基板をエッチングし、エッチング側面を露出させる
工程と、前記エッチング側面に第２のマスク材料を形成
する工程と、前記第１のマスク材料をパターニングする
工程と、前記第１のマスク材料が除去された部分を通し
てシリコン基板をエッチングする工程と、前記第１のマ
スク材料および第２のマスク材料を除去する工程と、該
シリコン基板上に酸化シリコン膜を成膜する工程と、該
酸化シリコン膜表面をエッチバックし、シリコンの一部
を露出する工程と、該酸化シリコン膜上に導電性膜を成
膜する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製
造方法により達成される。
された第１のマスク材料内のエッチング窓を通してシリ
コン基板をエッチングし、エッチング側面を露出させる
工程と、前記エッチング側面に第２のマスク材料を形成
する工程と、前記第１のマスク材料をパターニングする
工程と、前記第１のマスク材料が除去された部分を通し
てシリコン基板をエッチングする工程と、前記第１のマ
スク材料および第２のマスク材料を除去する工程と、該
シリコン基板上に酸化シリコン膜を成膜する工程と、該
酸化シリコン膜表面をエッチバックし、シリコンの一部
を露出する工程と、該酸化シリコン膜上に導電性膜を成
膜する工程とを具備することを特徴とする発光素子の製
造方法により達成される。
【０００７】
【作用】本発明の発光素子は、単結晶シリコンにより、
断面積が１０００ｎｍ2 以下の柱状構造とすることによ
り、量子効果を発現させ、この柱状構造の部分に電圧を
印加することにより発光せしめるもので、これまで、シ
リコンでは得ることのできなかった発光素子を得ること
ができるものである。
断面積が１０００ｎｍ2 以下の柱状構造とすることによ
り、量子効果を発現させ、この柱状構造の部分に電圧を
印加することにより発光せしめるもので、これまで、シ
リコンでは得ることのできなかった発光素子を得ること
ができるものである。
【０００８】本発明の発光素子の製造方法は、発光素子
本体のシリコンの柱状構造の形状を均一に再現性よく形
成するために、まずシリコン基板上に比較的大きな断面
積を持つ単結晶シリコンの四角柱の構造を形成し、しか
るのち熱酸化によって柱状の単結晶シリコンを外側から
適当な深さまで酸化シリコン膜に変えていき、量子効果
が顕著に現れるような断面積を持つ単結晶シリコンの柱
状構造を製造する。
本体のシリコンの柱状構造の形状を均一に再現性よく形
成するために、まずシリコン基板上に比較的大きな断面
積を持つ単結晶シリコンの四角柱の構造を形成し、しか
るのち熱酸化によって柱状の単結晶シリコンを外側から
適当な深さまで酸化シリコン膜に変えていき、量子効果
が顕著に現れるような断面積を持つ単結晶シリコンの柱
状構造を製造する。
【０００９】一般に単結晶シリコンの柱状構造を形成す
る場合、単結晶シリコン基板上に方形状のマスクを形成
した後、単結晶シリコンをエッチングしていく。しかし
ながらウェトエッチングでアスペクト比の非常に大きな
柱状構造を形成する場合、マスクの角の部分からもエッ
チングが進行し、マスク直下のシリコン基板もエッチン
グしてしまうので、深くエッチングが進むにつれて単結
晶シリコンの柱状構造は細くなっていき、実際には大き
なアスペクト比の柱状構造は形成できない。
る場合、単結晶シリコン基板上に方形状のマスクを形成
した後、単結晶シリコンをエッチングしていく。しかし
ながらウェトエッチングでアスペクト比の非常に大きな
柱状構造を形成する場合、マスクの角の部分からもエッ
チングが進行し、マスク直下のシリコン基板もエッチン
グしてしまうので、深くエッチングが進むにつれて単結
晶シリコンの柱状構造は細くなっていき、実際には大き
なアスペクト比の柱状構造は形成できない。
【００１０】アンダーエッチングを小さくするために
は、異方性エッチングが有用である。ウェットエッチン
グによる異方性エッチングは、一般に（１１１）面に対
するエッチングレートが他の面方位に対するエッチング
レートに比べて非常に遅いことを利用している。（１１
０）基板では、（１１１）面が（１１０）面に垂直に交
差しており、しかも図１７に示すように、たがいに同一
平面上にない４種の（１１１）面を側面にもつ、断面が
平行四辺形の四角柱構造ができている。従って、（１１
１）面に対して非常に遅いエッチングレートをもつ異方
性エッチング液を利用すれば、前述したような側面が
（１１１）面の四角柱構造にエッチングできる。しか
し、同一平面上にない（１１１）面同士が交差する部分
が露出していると、その部分からエッチングが進行して
まい、シリコン基板上の平面マスクでは、異方性エッチ
ング液を利用してシリコン基板に垂直にエッチングを進
行させようとしても、パターンの角の部分からアンダー
エッチングが進行し柱状構造は形成できない。従って、
（１１１）面同士が露出しないようにエッチングする必
要がある。
は、異方性エッチングが有用である。ウェットエッチン
グによる異方性エッチングは、一般に（１１１）面に対
するエッチングレートが他の面方位に対するエッチング
レートに比べて非常に遅いことを利用している。（１１
０）基板では、（１１１）面が（１１０）面に垂直に交
差しており、しかも図１７に示すように、たがいに同一
平面上にない４種の（１１１）面を側面にもつ、断面が
平行四辺形の四角柱構造ができている。従って、（１１
１）面に対して非常に遅いエッチングレートをもつ異方
性エッチング液を利用すれば、前述したような側面が
（１１１）面の四角柱構造にエッチングできる。しか
し、同一平面上にない（１１１）面同士が交差する部分
が露出していると、その部分からエッチングが進行して
まい、シリコン基板上の平面マスクでは、異方性エッチ
ング液を利用してシリコン基板に垂直にエッチングを進
行させようとしても、パターンの角の部分からアンダー
エッチングが進行し柱状構造は形成できない。従って、
（１１１）面同士が露出しないようにエッチングする必
要がある。
【００１１】この問題を解決するために、本発明による
製造方法では、４つの（１１１）面の側面の内、まず１
組の対面する（１１１）面を異方性エッチングにより露
出させ、次にもう一方の１組の対面する（１１１）面を
露出させる前に、最初に露出させた（１１１）面はエッ
チングに対して保護してしまう。このように１組の対面
する側面を保護することによって、（１１１）面同士が
交差する線をエッチング液にさらすことなしにもう一方
の側面を形成することが可能になるわけである。
製造方法では、４つの（１１１）面の側面の内、まず１
組の対面する（１１１）面を異方性エッチングにより露
出させ、次にもう一方の１組の対面する（１１１）面を
露出させる前に、最初に露出させた（１１１）面はエッ
チングに対して保護してしまう。このように１組の対面
する側面を保護することによって、（１１１）面同士が
交差する線をエッチング液にさらすことなしにもう一方
の側面を形成することが可能になるわけである。
【００１２】図面を用いてより具体的に説明すれば、ま
ず図２に示すように、（１１０）基板上に形成されたマ
スク材３内に設けたエッチング窓４を通して、単結晶シ
リコン基板を異方性エッチングする。このとき図２のＡ
Ａ´断面では図５に示すように（１１１）面をもつ側面
５が基板に対して垂直に形成される。そして、次の工程
では図６に示すように、その側面をマスク材６によって
保護する。次に図３に示すように、マスク材３を柱状構
造の上面部だけ残しエッチング除去し、再び異方性エッ
チングを行う。これにより図３のＢＢ´断面では図７に
示すように、図５中の断面５と隣接する（１１１）面の
側面７が形成される。以上の工程によって結局側面５お
よび側面７で囲まれた単結晶シリコンの柱状構造が形成
されるわけである。最後にこの単結晶シリコンの柱状構
造を適当な厚さだけ酸化し、所定の断面積を持つ単結晶
シリコンの柱状構造を形成する。その断面積は量子効果
が顕著に現れるように、１０００ｎｍ2 以下、好ましく
は、３００ｎｍ2 以下がよい。
ず図２に示すように、（１１０）基板上に形成されたマ
スク材３内に設けたエッチング窓４を通して、単結晶シ
リコン基板を異方性エッチングする。このとき図２のＡ
Ａ´断面では図５に示すように（１１１）面をもつ側面
５が基板に対して垂直に形成される。そして、次の工程
では図６に示すように、その側面をマスク材６によって
保護する。次に図３に示すように、マスク材３を柱状構
造の上面部だけ残しエッチング除去し、再び異方性エッ
チングを行う。これにより図３のＢＢ´断面では図７に
示すように、図５中の断面５と隣接する（１１１）面の
側面７が形成される。以上の工程によって結局側面５お
よび側面７で囲まれた単結晶シリコンの柱状構造が形成
されるわけである。最後にこの単結晶シリコンの柱状構
造を適当な厚さだけ酸化し、所定の断面積を持つ単結晶
シリコンの柱状構造を形成する。その断面積は量子効果
が顕著に現れるように、１０００ｎｍ2 以下、好ましく
は、３００ｎｍ2 以下がよい。
【００１３】一般に単結晶シリコンの酸化は膜厚制御性
が極めてよいので、３００ｎｍ2 以下の柱状の量子細線
が形成できる。この柱状の量子細線の断面の形状は、エ
ッチングによって形成する単結晶シリコンの柱状構造の
断面形状と、その後の熱酸化の条件によって制御する。
単結晶シリコンの柱状構造の断面は上述したように平行
四辺形であるが、高温の熱酸化を行うと角ばった部分は
丸みをおびてくる。従って、断面の平行四辺形の隣合う
２つの辺の長さが同等の場合には、高温の熱酸化によっ
て円状の形状になり、それらの辺の長さが異なれば楕円
形の断面形状の量子細線が形成される。一方、比較的低
温（１０００℃以下）で熱酸化を行うと、元の単結晶シ
リコンの形状を保ったまま酸化される。従って、低温で
の熱酸化においては細線構造のエミッタの断面形状は多
角形状となる。
が極めてよいので、３００ｎｍ2 以下の柱状の量子細線
が形成できる。この柱状の量子細線の断面の形状は、エ
ッチングによって形成する単結晶シリコンの柱状構造の
断面形状と、その後の熱酸化の条件によって制御する。
単結晶シリコンの柱状構造の断面は上述したように平行
四辺形であるが、高温の熱酸化を行うと角ばった部分は
丸みをおびてくる。従って、断面の平行四辺形の隣合う
２つの辺の長さが同等の場合には、高温の熱酸化によっ
て円状の形状になり、それらの辺の長さが異なれば楕円
形の断面形状の量子細線が形成される。一方、比較的低
温（１０００℃以下）で熱酸化を行うと、元の単結晶シ
リコンの形状を保ったまま酸化される。従って、低温で
の熱酸化においては細線構造のエミッタの断面形状は多
角形状となる。
【００１４】上述のようにして柱状構造が形成されたシ
リコン基板上に、酸化シリコン膜を成膜し、エッチバッ
ク等により柱状構造のシリコン先端部分を露出して、さ
らにこの酸化シリコン膜上に電極となる導電性膜、例え
ばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ等を成膜して、パターニングすること
により、発光素子が完成する。
リコン基板上に、酸化シリコン膜を成膜し、エッチバッ
ク等により柱状構造のシリコン先端部分を露出して、さ
らにこの酸化シリコン膜上に電極となる導電性膜、例え
ばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ等を成膜して、パターニングすること
により、発光素子が完成する。
【００１５】
【実施例】実施例１ 図１は、本発明の実施例１によって形成される発光素子
のシリコン柱状構造部分の斜視図であり、図２から図１
４は本実施例１による電子銃の製造方法を説明するため
のものである。ここで図４から図６は図２内の破線ＡＡ
´で示す位置における断面図であり、図７、図８、図１
１〜図１４は図３内の破線ＢＢ´で示す位置における断
面図である。さらに図９および図１０は図３内の破線Ｃ
Ｃ´で示す位置における断面図である。
のシリコン柱状構造部分の斜視図であり、図２から図１
４は本実施例１による電子銃の製造方法を説明するため
のものである。ここで図４から図６は図２内の破線ＡＡ
´で示す位置における断面図であり、図７、図８、図１
１〜図１４は図３内の破線ＢＢ´で示す位置における断
面図である。さらに図９および図１０は図３内の破線Ｃ
Ｃ´で示す位置における断面図である。
【００１６】前記図面において、１はシリコン基板であ
り、その面方位は（１１０）のものが好ましいが、後述
する単結晶シリコンの柱状構造を基板に対して垂直に形
成する必要がなければ（１１０）からオフした基板を利
用してもよい。本実施例１では面方位（１１０）のｎ型
基板を利用した。
り、その面方位は（１１０）のものが好ましいが、後述
する単結晶シリコンの柱状構造を基板に対して垂直に形
成する必要がなければ（１１０）からオフした基板を利
用してもよい。本実施例１では面方位（１１０）のｎ型
基板を利用した。
【００１７】２は単結晶シリコンの柱状構造であり、そ
の長さは原理的に利用する単結晶シリコン基板の厚さ程
度のものが製造可能である。また、その断面形状は後述
するように、平行四辺形を断面に持つ単結晶シリコンの
柱状構造を、熱酸化によって細くした結果形成される形
状になるので、酸化条件等で若干異なるが円形あるいは
楕円形、または多角形を断面に持つ形状になる。その断
面積は量子効果が顕著に現れるように、１０００ｎｍ2
以下、好ましくは、３００ｎｍ2 以下がよい。本実施例
１では長さ３μｍ、断面積約２５０ｎｍ2 の柱状構造を
形成した。
の長さは原理的に利用する単結晶シリコン基板の厚さ程
度のものが製造可能である。また、その断面形状は後述
するように、平行四辺形を断面に持つ単結晶シリコンの
柱状構造を、熱酸化によって細くした結果形成される形
状になるので、酸化条件等で若干異なるが円形あるいは
楕円形、または多角形を断面に持つ形状になる。その断
面積は量子効果が顕著に現れるように、１０００ｎｍ2
以下、好ましくは、３００ｎｍ2 以下がよい。本実施例
１では長さ３μｍ、断面積約２５０ｎｍ2 の柱状構造を
形成した。
【００１８】３はエッチングマスクであり、利用するエ
ッチング液に対して長時間耐性があることが好ましい。
その膜厚も十分にエッチングマスクとして働くように設
定する。本実施例１では窒化シリコン膜を３００ｎｍ形
成した。
ッチング液に対して長時間耐性があることが好ましい。
その膜厚も十分にエッチングマスクとして働くように設
定する。本実施例１では窒化シリコン膜を３００ｎｍ形
成した。
【００１９】４はエッチング窓であり、形状は方形状が
好ましく、エッチングマスクを間に残すように２箇所対
に平行に設ける。その間隔は後述する単結晶シリコンの
柱状構造を形成する際のエッチング時間および熱酸化の
膜厚制御性等を考慮し決定しなければならないが、０．
１μｍから５μｍ程度が好ましい。また、エッチング窓
の大きさは、製造する単結晶シリコンの柱状構造の本数
によって決定し、基本的には２対のエッチング窓の間隔
より対向している辺の長さは長いことが要求される。上
述の辺に隣接する辺の長さに対しては基本的には制限は
ないが、エッチング液の循環を十分行えるような間隔に
とる。本実施例１では２対のエッチング窓の対向してい
る辺の長さを２μｍ、それに隣接する辺の長さが２μｍ
の正方形とした。
好ましく、エッチングマスクを間に残すように２箇所対
に平行に設ける。その間隔は後述する単結晶シリコンの
柱状構造を形成する際のエッチング時間および熱酸化の
膜厚制御性等を考慮し決定しなければならないが、０．
１μｍから５μｍ程度が好ましい。また、エッチング窓
の大きさは、製造する単結晶シリコンの柱状構造の本数
によって決定し、基本的には２対のエッチング窓の間隔
より対向している辺の長さは長いことが要求される。上
述の辺に隣接する辺の長さに対しては基本的には制限は
ないが、エッチング液の循環を十分行えるような間隔に
とる。本実施例１では２対のエッチング窓の対向してい
る辺の長さを２μｍ、それに隣接する辺の長さが２μｍ
の正方形とした。
【００２０】５はエッチング側面であり、通常（１１
１）面が露出している。２つのエッチング側面は互いに
平行に形成される。
１）面が露出している。２つのエッチング側面は互いに
平行に形成される。
【００２１】６はエッチングマスクであり、その材質は
単結晶シリコン基板をエッチングするエッチング液に対
して十分な耐性があるものならなんでもよく、また、膜
厚もエッチングに対する耐性から決定する。本実施例１
においては、酸化シリコン膜を１μｍ形成した。
単結晶シリコン基板をエッチングするエッチング液に対
して十分な耐性があるものならなんでもよく、また、膜
厚もエッチングに対する耐性から決定する。本実施例１
においては、酸化シリコン膜を１μｍ形成した。
【００２２】７は２回目の単結晶シリコン基板のエッチ
ングの結果露出するエッチング側面であり、２つのエッ
チング側面は平行であり、前述のエッチング側面５と隣
接して形成される。エッチング側面５とエッチング側面
７の交差する角度は７０．５度と１０９．５度である。
ングの結果露出するエッチング側面であり、２つのエッ
チング側面は平行であり、前述のエッチング側面５と隣
接して形成される。エッチング側面５とエッチング側面
７の交差する角度は７０．５度と１０９．５度である。
【００２３】８は２回目の単結晶シリコン基板エッチン
グに対するエッチングマスクであり、前述のエッチング
マスク３をエッチングし、適当な大きさとして利用す
る。従って、材質および膜厚はエッチングマスク３と同
様である。その形状は４つの（１１１）面のつくる断面
と同じものがよい。従って、内角がそれぞれ７０．５度
と１０９．５度の平行四辺形が好ましい。実際は楕円形
や種々の４辺形でも可能である。本実施例１では前述の
内角を持つ平行四辺形とした。
グに対するエッチングマスクであり、前述のエッチング
マスク３をエッチングし、適当な大きさとして利用す
る。従って、材質および膜厚はエッチングマスク３と同
様である。その形状は４つの（１１１）面のつくる断面
と同じものがよい。従って、内角がそれぞれ７０．５度
と１０９．５度の平行四辺形が好ましい。実際は楕円形
や種々の４辺形でも可能である。本実施例１では前述の
内角を持つ平行四辺形とした。
【００２４】９は２回の単結晶シリコン基板のエッチン
グにより形成された単結晶シリコンの四角柱構造であ
り、その側面はすべて（１１１）面であり断面は内角が
７０．５度と１０９．５度の平行四辺形である。
グにより形成された単結晶シリコンの四角柱構造であ
り、その側面はすべて（１１１）面であり断面は内角が
７０．５度と１０９．５度の平行四辺形である。
【００２５】１０は酸化シリコン膜であり、その膜厚に
よって柱状構造の細線の太さを制御する。
よって柱状構造の細線の太さを制御する。
【００２６】次に本実施例１による発光素子の製造方法
を説明する。まず、図２および図４に示すように、シリ
コン（１１０）基板上に、例えば熱酸化法、ＬＰＣＶＤ
法またはスパッタリング法等でエッチングマスク３を形
成し、リソグラフィーによりエッチング窓４を形成す
る。エッチングマスク３のエッチングは、例えばリアク
ティブイオンエッチング法またはウェットエッチング法
等で行う。
を説明する。まず、図２および図４に示すように、シリ
コン（１１０）基板上に、例えば熱酸化法、ＬＰＣＶＤ
法またはスパッタリング法等でエッチングマスク３を形
成し、リソグラフィーによりエッチング窓４を形成す
る。エッチングマスク３のエッチングは、例えばリアク
ティブイオンエッチング法またはウェットエッチング法
等で行う。
【００２７】次に前記エッチング窓を通して１回目の単
結晶シリコン基板１をエッチングする。このエッチング
はウェットエッチングによる異方性エッチング液を利用
する。それらの異方性エッチング液には、例えば水酸化
カリウム水溶液、エチレンジアミンピロカテコール水溶
液、ヒドラジン水溶液、あるいは水酸化アンモニウム水
溶液等がある。本実施例１では７０℃の４０％水酸化カ
リウム水溶液を利用し、約３μｍエッチングした。
結晶シリコン基板１をエッチングする。このエッチング
はウェットエッチングによる異方性エッチング液を利用
する。それらの異方性エッチング液には、例えば水酸化
カリウム水溶液、エチレンジアミンピロカテコール水溶
液、ヒドラジン水溶液、あるいは水酸化アンモニウム水
溶液等がある。本実施例１では７０℃の４０％水酸化カ
リウム水溶液を利用し、約３μｍエッチングした。
【００２８】次に図６に示すように、例えばＬＰＣＶＤ
法、スパッタリング法、あるいは熱酸化法等でエッチン
グマスク６を形成する。本実施例１では熱酸化法により
エッチングマスク６を形成した。
法、スパッタリング法、あるいは熱酸化法等でエッチン
グマスク６を形成する。本実施例１では熱酸化法により
エッチングマスク６を形成した。
【００２９】次に図３に示すように、リソグラフィーに
よりエッチングマスク３をさらにパターニングし、エッ
チングマスク８を形成し、２回目の単結晶シリコン基板
のエッチングを行う。これにより図７に示すように、単
結晶シリコンの四角柱構造が形成される。
よりエッチングマスク３をさらにパターニングし、エッ
チングマスク８を形成し、２回目の単結晶シリコン基板
のエッチングを行う。これにより図７に示すように、単
結晶シリコンの四角柱構造が形成される。
【００３０】次に図８に示すように、エッチングマスク
８を例えばリアクティブイオンエッチング法、ウェット
エッチング法等により除去し、その後熱酸化を行う。本
実施例では、図１１に示すように、２μｍの酸化シリコ
ン膜１０を形成した。
８を例えばリアクティブイオンエッチング法、ウェット
エッチング法等により除去し、その後熱酸化を行う。本
実施例では、図１１に示すように、２μｍの酸化シリコ
ン膜１０を形成した。
【００３１】次に、図１２に示すように、該酸化シリコ
ン膜上に、さらに、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜１１
を堆積した。
ン膜上に、さらに、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜１１
を堆積した。
【００３２】次に図１３に示すように、酸化シリコン膜
１１をエッチバックして、その表面を平坦化すると共
に、シリコンの柱状構造２の先端部分２ａを露出させ
る。
１１をエッチバックして、その表面を平坦化すると共
に、シリコンの柱状構造２の先端部分２ａを露出させ
る。
【００３３】次に図１４に示すように、この酸化シリコ
ン膜１１上に、電極となるＡｌ膜１２をスパッタ法によ
り成膜した。そして、このＡｌ膜１２をパターニングし
た。
ン膜１１上に、電極となるＡｌ膜１２をスパッタ法によ
り成膜した。そして、このＡｌ膜１２をパターニングし
た。
【００３４】以上の工程によって、長さ約３μｍ、断面
積約２５０ｎｍ2 の単結晶シリコンの柱状構造２と電極
１２を持つ発光素子が形成できた。
積約２５０ｎｍ2 の単結晶シリコンの柱状構造２と電極
１２を持つ発光素子が形成できた。
【００３５】実施例２ 実施例１で述べた工程において、図２に示した１回目の
単結晶シリコン基板のエッチングに対するエッチング窓
４を、図１５に示すように複数本並列に横に長くして形
成し、さらに、２回目の単結晶シリコン基板のエッチン
グに対するエッチングマスク８を、図１６に示すよう
に、複数個形成することによって、単結晶シリコンの柱
状構造をアレイ状に複数本形成した。本実施例２では、
縦横２μｍ間隔で２５００本の単結晶シリコンの柱状構
造を形成し、これに電極を実施例１と同様に設けること
により、広い範囲を発光させることのできる発光素子を
形成することが可能である。
単結晶シリコン基板のエッチングに対するエッチング窓
４を、図１５に示すように複数本並列に横に長くして形
成し、さらに、２回目の単結晶シリコン基板のエッチン
グに対するエッチングマスク８を、図１６に示すよう
に、複数個形成することによって、単結晶シリコンの柱
状構造をアレイ状に複数本形成した。本実施例２では、
縦横２μｍ間隔で２５００本の単結晶シリコンの柱状構
造を形成し、これに電極を実施例１と同様に設けること
により、広い範囲を発光させることのできる発光素子を
形成することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における発
光素子は、これまで発光素子として用いることができな
いとされていたシリコンを用いて発光素子を得ることが
でき、さらに本発明の発光素子の製造方法では、シリコ
ン基板に対して直立している柱状構造の発光素子を再現
性よく、かつ均一に形成できる。
光素子は、これまで発光素子として用いることができな
いとされていたシリコンを用いて発光素子を得ることが
でき、さらに本発明の発光素子の製造方法では、シリコ
ン基板に対して直立している柱状構造の発光素子を再現
性よく、かつ均一に形成できる。
【図１】 本発明における発光素子の柱状構造部分の斜
視図である。
視図である。
【図２】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図３】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図４】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図５】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図６】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図７】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図８】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図９】 本発明による実施例１を説明するための断面
図である。
図である。
【図１０】 本発明による実施例１を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１１】 本発明による実施例１を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１２】 本発明による実施例１を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１３】 本発明による実施例１を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１４】 本発明による実施例２を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１５】 本発明による実施例２を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１６】 本発明による実施例２を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１７】 たがいに同一平面上にない４種の（１１
１）面を側面にもつ平行四辺形の四角柱構造の断面図で
ある。
１）面を側面にもつ平行四辺形の四角柱構造の断面図で
ある。
【図１８】 従来の製造方法を説明するための断面図で
ある。
ある。
１…シリコン基板、 ２…単結晶シリコンの柱
状構造、３…エッチングマスク、 ４…エッチング
窓、５…１回目のエッチングによって露出するエッチン
グ側面、６…エッチング保護膜、７…２回目のエッチン
グによって露出するエッチング側面、８…エッチングマ
スク、 ９…単結晶シリコンの柱状構造、１０，１
１…酸化シリコン膜、 １２…Ａｌ膜、
状構造、３…エッチングマスク、 ４…エッチング
窓、５…１回目のエッチングによって露出するエッチン
グ側面、６…エッチング保護膜、７…２回目のエッチン
グによって露出するエッチング側面、８…エッチングマ
スク、 ９…単結晶シリコンの柱状構造、１０，１
１…酸化シリコン膜、 １２…Ａｌ膜、
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶シリコンを素材とし、断面が円、
楕円、あるいは多角形でその断面積が１０００ｎｍ2 以
下の柱状構造を持つことを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 シリコン基板上に形成された第１のマス
ク材料内のエッチング窓を通してシリコン基板をエッチ
ングし、エッチング側面を露出させる工程と、前記エッ
チング側面に第２のマスク材料を形成する工程と、前記
第１のマスク材料をパターニングする工程と、前記第１
のマスク材料が除去された部分を通してシリコン基板を
エッチングする工程と、前記第１のマスク材料および第
２のマスク材料を除去する工程と、該シリコン基板上に
酸化シリコン膜を成膜する工程と、該酸化シリコン膜表
面をエッチバックし、シリコンの一部を露出する工程
と、該酸化シリコン膜上に導電性膜を成膜する工程とを
具備することを特徴とする発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20369292A JPH0653543A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20369292A JPH0653543A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653543A true JPH0653543A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16478267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20369292A Withdrawn JPH0653543A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653543A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053422A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Hitachi Maxell Ltd | 結晶シリコン素子及び結晶シリコン素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20369292A patent/JPH0653543A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053422A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Hitachi Maxell Ltd | 結晶シリコン素子及び結晶シリコン素子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |