JPH0677528A - Method for processing semiconductor material - Google Patents
Method for processing semiconductor materialInfo
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- JPH0677528A JPH0677528A JP22387892A JP22387892A JPH0677528A JP H0677528 A JPH0677528 A JP H0677528A JP 22387892 A JP22387892 A JP 22387892A JP 22387892 A JP22387892 A JP 22387892A JP H0677528 A JPH0677528 A JP H0677528A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体材料の処理方法、
特に陽極化成されたポーラス半導体材料の処理方法に関
する。ポーラス半導体材料は、量子サイズ効果を用いた
発光素子に使用して好適であり、その量子サイズを決定
する結晶粒子サイズの制御や完成した結晶表面を化学的
に安定化する技術についても良好な方法が求められてい
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for processing semiconductor materials,
In particular, it relates to a method for treating anodized porous semiconductor materials. The porous semiconductor material is suitable for use in a light emitting device using the quantum size effect, and is also a good method for controlling the crystal grain size that determines the quantum size and chemically stabilizing the completed crystal surface. Is required.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、ポーラス表面が得られる半導体材
料として代表的なシリコンについて説明する。従来、ポ
ーラスシリコンの結晶粒子のサイズを制御する方法とし
ては、シリコンを陽極化成してポーラスシリコンを得る
際の条件を変化させる方法がとられてきた。具体的には
陽極化成に用いるシリコン基板の抵抗値を変化させた
り、陽極化成時の電流密度を変化させたり、陽極化成に
用いる弗酸濃度を変化させたりしていた。2. Description of the Related Art Silicon, which is a typical semiconductor material for obtaining a porous surface, will be described below. Conventionally, as a method of controlling the size of crystalline particles of porous silicon, a method of changing the conditions for obtaining porous silicon by anodizing silicon has been used. Specifically, the resistance value of the silicon substrate used for the anodization was changed, the current density during the anodization was changed, and the hydrofluoric acid concentration used for the anodization was changed.
【０００３】また、陽極化成後にポーラスシリコンをフ
ッ酸中に浸してエッチングする方法や作成されたポーラ
スシリコンを高温で熱酸化したり、酸素雰囲気中で紫外
線を照射して酸化する方法も考えられている。特に上記
酸化の方法によれば、酸化されることで実質的な結晶粒
子のサイズが縮小されて制御されるとともに、表面が酸
化シリコンによって覆われるため、表面の安定性が向上
する。Further, a method of immersing porous silicon in hydrofluoric acid after anodization and etching, a method of thermally oxidizing the prepared porous silicon at a high temperature, or a method of irradiating ultraviolet rays in an oxygen atmosphere to oxidize the porous silicon are also considered. There is. Particularly, according to the above-mentioned oxidation method, the size of the crystal grains is reduced and controlled by being oxidized, and the surface is covered with silicon oxide, so that the surface stability is improved.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したように、酸化
によって結晶粒子の大きさを制御する方法は、安定な表
面を得ることが出来る方法でもあり、注目すべきであ
る。しかしながら、ポーラスシリコンを高温で熱酸化す
る方法では、ポーラスシリコン内のシリコン原子の移動
も同時に起こるため、結晶粒子のサイズが大きくなりサ
イズ制御が困難になると言う欠点がある。As described above, the method of controlling the size of crystal grains by oxidation is also a method capable of obtaining a stable surface and should be noted. However, the method of thermally oxidizing porous silicon at a high temperature has a drawback that the size of crystal grains becomes large and size control becomes difficult because silicon atoms in the porous silicon also move at the same time.
【０００５】また、酸素雰囲気中でポーラスシリコンの
表面に紫外線を照射して表面を酸化する方法において
は、ポーラスシリコンの表面に非常に多くのダングリン
グ・ボンドが生じ、非発光性のパスが生じて発光効率が
低下してしまう。この様に、ポーラス半導体材料の結晶
粒子のサイズの制御性を保ちつつ、また、発光効率も低
下させずに表面の組成を安定なものにする方法は、未だ
に確立されていない。Further, in the method of irradiating the surface of porous silicon with ultraviolet rays in an oxygen atmosphere to oxidize the surface, a large number of dangling bonds are formed on the surface of the porous silicon, and non-luminous paths are generated. As a result, the luminous efficiency decreases. As described above, a method for stabilizing the composition of the surface while maintaining the controllability of the size of the crystal particles of the porous semiconductor material and without lowering the luminous efficiency has not yet been established.
【０００６】本発明は、上記の如き問題を解決すること
を目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するため、陽極化成によりポーラス化された半導
体材料に対し、真空または実質的に水素と結合しない不
活性ガスの雰囲気中においてエネルギービームを照射し
た後、当該表面に酸化ガスを供給することで、前記ポー
ラス半導体材料表面を酸化する工程を採用するものであ
る。In the present invention, in order to achieve the above object, the semiconductor material porous by anodization is subjected to energy in a vacuum or in an atmosphere of an inert gas which does not substantially bond with hydrogen. After irradiating the beam, a step of oxidizing the surface of the porous semiconductor material by adopting an oxidizing gas to the surface is adopted.
【０００８】[0008]
【作用】本発明では、陽極化成によって形成されること
で表面が水素で終端しているポーラス半導体材料を真空
または実質的に水素と結合しない不活性ガスの雰囲気中
においてエネルギービームを照射して処理している。こ
の処理によれば、ポーラス半導体材料表面の水素元素が
除去されるため、後の酸化工程では清浄なポーラス半導
体材料の表面に酸化ガスが供給されることになり、均一
で安定な酸化表面を得ることができる。また、酸化に際
して高温処理を必要としないため、結晶粒子のサイズが
大きくなることもない。According to the present invention, a porous semiconductor material whose surface is terminated by hydrogen by being formed by anodization is irradiated with an energy beam in a vacuum or in an atmosphere of an inert gas which does not substantially bond with hydrogen. is doing. According to this treatment, the hydrogen element on the surface of the porous semiconductor material is removed, so that the oxidizing gas is supplied to the clean surface of the porous semiconductor material in the subsequent oxidation step, and a uniform and stable oxidized surface is obtained. be able to. Further, since the high temperature treatment is not required for the oxidation, the size of the crystal particles does not increase.
【０００９】また、本発明では上記酸化表面を選択的に
除去することで、正確に酸化層一層の単位で結晶粒子サ
イズを制御することが可能である。Further, in the present invention, by selectively removing the oxidized surface, it is possible to accurately control the crystal grain size in units of one oxide layer.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
では、ポーラス半導体材料としてシリコンを採用してい
る。先ず、陽極化成によりシリコンウエハの表面をポー
ラスシリコンに変換する。陽極化成の方法は一般に知ら
れており、例えば特願平４−１７８６８１号に記載され
ている。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In this embodiment, silicon is used as the porous semiconductor material. First, the surface of a silicon wafer is converted into porous silicon by anodization. The method of anodizing is generally known and is described, for example, in Japanese Patent Application No. 4-178681.
【００１１】次に本実施例では、上記形成されたポーラ
スシリコンの表面を酸化する。酸化の工程は次のとおり
である。 （第１工程）先ず真空中で、ポーラスシリコンの表面に
エネルギービームを照射する。条件はつぎのとおりであ
る。 圧力・・・・・・・・１．３３×１０-6（Ｐａ） エネルギービーム・・・軌道放射光（ＳＲ光） 照射強度・・・・・・０．８Ｗ／ｃｍ2 照射時間・・・・・・３００秒 この工程により、水素で終端しているポーラスシリコン
表面の水素元素が除去される。Next, in this embodiment, the surface of the porous silicon thus formed is oxidized. The oxidation process is as follows. (First Step) First, the surface of porous silicon is irradiated with an energy beam in a vacuum. The conditions are as follows. Pressure: 1.33 × 10 -6 (Pa) Energy beam: Orbital synchrotron radiation (SR light) Irradiation intensity: 0.8 W / cm 2 Irradiation time: ... 300 seconds By this step, the hydrogen element on the surface of the porous silicon terminated with hydrogen is removed.
【００１２】なお、エネルギービームは紫外線などでも
適用可能であり、処理雰囲気は水素と結合しがたい不活
性な元素の雰囲気、たとえばアルゴン，ヘリウム，ネオ
ンなどであっても良い。 （第２工程）次に、酸化ガスを供給してポーラスシリコ
ンの表面を酸化する。It should be noted that the energy beam may be applied to ultraviolet rays and the like, and the treatment atmosphere may be an atmosphere of an inert element which is difficult to combine with hydrogen, such as argon, helium or neon. (Second step) Next, an oxidizing gas is supplied to oxidize the surface of the porous silicon.
【００１３】条件は次のとおりである。 酸化ガス・・・・・酸素 圧力・・・・・・・１．３３×１０-3Ｐａ 時間・・・・・・・１０００秒 以上の工程によれば、清浄なポーラスシリコンの表面が
酸化されるため、均一で安定した酸化表面を得ることが
できる。The conditions are as follows. Oxidizing gas: Oxygen pressure: 1.33 × 10 -3 Pa time: 1000 seconds The above process oxidizes the surface of clean porous silicon. Therefore, a uniform and stable oxidized surface can be obtained.
【００１４】図１はポーラスシリコンのフォト・ルミネ
ッセンス強度を示すものである。図１において、（ａ）
は陽極化成直後のフォト・ルミネッセンス強度を示して
おり、（ｂ）は、本実施例による酸化膜形成後のフォト
・ルミネッセンス強度を示している。本実施例によるポ
ーラスシリコンは結晶粒子のサイズが表面に形成された
酸化膜の分だけ縮小される。したがって、図１の（ｂ）
で示される酸化後のポーラスシリコンのフォト・ルミネ
ッセンスのピークの波長は、（ａ）で示される陽極化成
直後のフォト・ルミネッセンスのピーク波長よりも短波
長側にシフトしており、ピーク強度自体も僅かながら大
きくなっている。FIG. 1 shows the photoluminescence intensity of porous silicon. In FIG. 1, (a)
Shows the photoluminescence intensity immediately after anodization, and (b) shows the photoluminescence intensity after the oxide film formation according to the present example. In the porous silicon according to the present embodiment, the size of crystal grains is reduced by the amount of the oxide film formed on the surface. Therefore, in FIG.
The wavelength of the photoluminescence peak of the porous silicon after oxidation shown by is shifted to a shorter wavelength side than the peak wavelength of the photoluminescence immediately after anodization shown in (a), and the peak intensity itself is slightly While getting bigger.
【００１５】また、本実施例によるポーラスシリコンの
表面は、均一に酸化されることから、この酸化膜を選択
的に除去すれば、酸化膜一層単位での結晶粒子サイズの
制御が可能である。図１の（ｃ）は、酸化膜除去後のポ
ーラスシリコンのフォト・ルミネッセンス強度を示して
いる。（強度の倍率は（ａ），（ｂ）の場合の２０分の
１である）酸化膜の除去は弗酸による還元工程により行
った。図１から明らかなように、酸化膜除去後のポーラ
スシリコンのフォト・ルミネッセンス強度のピーク波長
は、（ｂ）で示される酸化膜形成直後のものよりも短波
長側にシフトしており、強度自体も大きくなっているこ
とが分かる。Further, since the surface of the porous silicon according to the present embodiment is uniformly oxidized, it is possible to control the crystal grain size in units of one oxide film by selectively removing this oxide film. FIG. 1C shows the photoluminescence intensity of the porous silicon after the oxide film is removed. (The strength magnification is 1/20 of that in the cases of (a) and (b)) The oxide film was removed by a reduction process with hydrofluoric acid. As is clear from FIG. 1, the peak wavelength of the photoluminescence intensity of the porous silicon after the oxide film is removed is shifted to the shorter wavelength side than that immediately after the oxide film is formed, which is shown in (b). You can see that
【００１６】以上説明したとおり、本実施例によればポ
ーラスシリコンの表面に均一でかつ安定した酸化膜が形
成できることから、結晶粒子サイズの制御性が向上し、
また、良好な表面保護膜を得ることができる。また、本
実施例ではポーラス半導体材料としてシリコンを使用し
たが、これに限るものではなく、ゲルマニウムなどを使
用しても良い。As described above, according to the present embodiment, since a uniform and stable oxide film can be formed on the surface of porous silicon, the controllability of crystal grain size is improved,
In addition, a good surface protective film can be obtained. Although silicon is used as the porous semiconductor material in this embodiment, the material is not limited to this, and germanium or the like may be used.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ポー
ラス半導体材料の結晶粒子サイズを酸化膜一層単位で広
範囲にわたり制御する事が可能になり、また表面に安定
した保護膜を形成することが可能になるため、ポーラス
半導体材料を発光材料として用いるための道が大きく開
けた。As described above, according to the present invention, the crystal grain size of the porous semiconductor material can be controlled over a wide range in units of one oxide film, and a stable protective film can be formed on the surface. Therefore, the use of a porous semiconductor material as a light emitting material opens a great way.
【図１】ポーラスシリコンのフォト・ルミネッセンス強
度を示す図FIG. 1 is a diagram showing the photoluminescence intensity of porous silicon.
Claims (3)
料に対し、真空または実質的に水素と結合しない不活性
ガスの雰囲気中においてエネルギービームを照射した
後、当該表面に酸化ガスを供給することで、前記ポーラ
ス半導体材料表面を酸化することを特徴とする半導体材
料の処理方法。1. A semiconductor material that has been made porous by anodization is irradiated with an energy beam in a vacuum or in an atmosphere of an inert gas that does not substantially bond with hydrogen, and then an oxidizing gas is supplied to the surface. A method for treating a semiconductor material, comprising oxidizing the surface of the porous semiconductor material.
記ポーラス半導体材料の表面を露出し、ポーラス半導体
材料の結晶粒子のサイズを縮小することを特徴とする半
導体材料の処理方法。2. A method for treating a semiconductor material, wherein the surface of the porous semiconductor material is exposed by removing the oxidized surface to reduce the size of crystal grains of the porous semiconductor material.
面を請求項２記載の方法によって除去する工程を繰り返
すことでポーラス半導体材料の結晶粒子のサイズを制御
することを特徴とする半導体材料の処理方法。3. The size of the crystalline particles of the porous semiconductor material is controlled by repeating the step of removing the surface oxidized by the method of claim 1 by the method of claim 2. Processing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22387892A JPH0677528A (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Method for processing semiconductor material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22387892A JPH0677528A (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Method for processing semiconductor material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677528A true JPH0677528A (en) | 1994-03-18 |
Family
ID=16805127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22387892A Withdrawn JPH0677528A (en) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | Method for processing semiconductor material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677528A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4905317A (en) * | 1986-04-03 | 1990-02-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Path memory control method in Viterbi decoder |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP22387892A patent/JPH0677528A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4905317A (en) * | 1986-04-03 | 1990-02-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Path memory control method in Viterbi decoder |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |