JPH0690018A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents
発光素子及びその製造方法Info
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- JPH0690018A JPH0690018A JP23914192A JP23914192A JPH0690018A JP H0690018 A JPH0690018 A JP H0690018A JP 23914192 A JP23914192 A JP 23914192A JP 23914192 A JP23914192 A JP 23914192A JP H0690018 A JPH0690018 A JP H0690018A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、シリコン基板上に多孔質シリコン層
が形成された発光素子に関し、発光効率を向上させた多
孔質シリコン層の発光素子を提供することを目的とす
る。 【構成】ｐ形シリコン基板２上部表面に多孔質シリコン
層４が形成されている。多孔質シリコン層４上に厚さ２
ｎｍの酸化膜である絶縁膜６が形成されている。絶縁膜
６上にＡｌが厚さ９ｎｍ堆積された半透明電極８が形成
されている。シリコン基板２下部にＡｌ電極１０が形成
されているように構成する。
が形成された発光素子に関し、発光効率を向上させた多
孔質シリコン層の発光素子を提供することを目的とす
る。 【構成】ｐ形シリコン基板２上部表面に多孔質シリコン
層４が形成されている。多孔質シリコン層４上に厚さ２
ｎｍの酸化膜である絶縁膜６が形成されている。絶縁膜
６上にＡｌが厚さ９ｎｍ堆積された半透明電極８が形成
されている。シリコン基板２下部にＡｌ電極１０が形成
されているように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上に多孔
質シリコン層が形成された発光素子及びその製造方法に
関する。
質シリコン層が形成された発光素子及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、多孔質シリコン層を用いた発光素
子の研究が進められている。従来より半導体発光素子と
して用いられている半導体結晶は、ＧａＡｓ等のIII-Ｖ
族化合物半導体を代表とする直接遷移形半導体に限られ
ている。一般にシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇ
ｅ）等の間接遷移形半導体の場合は、伝導帯の底に励起
された電子は間接遷移を生じるまでに結晶欠陥等を介し
て非発光再結合してしまうので発光素子として用いられ
ることはない。
子の研究が進められている。従来より半導体発光素子と
して用いられている半導体結晶は、ＧａＡｓ等のIII-Ｖ
族化合物半導体を代表とする直接遷移形半導体に限られ
ている。一般にシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇ
ｅ）等の間接遷移形半導体の場合は、伝導帯の底に励起
された電子は間接遷移を生じるまでに結晶欠陥等を介し
て非発光再結合してしまうので発光素子として用いられ
ることはない。
【０００３】通常間接遷移形半導体である単結晶シリコ
ンは、非常に弱いフォトルミネッセンスしか示さない。
ところが、この単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化
成させて表面が多孔質に形成された多孔質シリコン層と
した場合は、強いフォトルミネッセンスを示すことがわ
かり、単結晶シリコンの発光素子への応用に関心が高ま
っている。
ンは、非常に弱いフォトルミネッセンスしか示さない。
ところが、この単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化
成させて表面が多孔質に形成された多孔質シリコン層と
した場合は、強いフォトルミネッセンスを示すことがわ
かり、単結晶シリコンの発光素子への応用に関心が高ま
っている。
【０００４】多孔質シリコン層は、単結晶シリコン基板
上部の単結晶シリコンに多数の孔を有する多孔質部が形
成されているものである。多孔質部の突起部の幅は数ｎ
ｍ程度である。また、多孔質部の突起部の高さ（穴の深
さ）は数μｍ〜数十μｍ程度である。多孔質シリコン層
の発光メカニズムは、多孔質部の突起部における量子サ
イズ効果によるものと考えられている。
上部の単結晶シリコンに多数の孔を有する多孔質部が形
成されているものである。多孔質部の突起部の幅は数ｎ
ｍ程度である。また、多孔質部の突起部の高さ（穴の深
さ）は数μｍ〜数十μｍ程度である。多孔質シリコン層
の発光メカニズムは、多孔質部の突起部における量子サ
イズ効果によるものと考えられている。
【０００５】単結晶シリコン基板上の多孔質シリコン層
は、単結晶シリコン基板を陽極とし、白金等のフッ酸に
侵されない導体を陰極としてフッ酸溶液中で電流を流し
てシリコン基板表面を化学反応させる陽極化成を行うこ
とにより形成する。
は、単結晶シリコン基板を陽極とし、白金等のフッ酸に
侵されない導体を陰極としてフッ酸溶液中で電流を流し
てシリコン基板表面を化学反応させる陽極化成を行うこ
とにより形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】多孔質シリコン層の形
成されたシリコン基板を発光素子として用いる場合に
は、多孔質シリコン層上に直接半透明電極を形成し、シ
リコン基板裏面にＡｌ電極を形成して、半透明電極とＡ
ｌ電極との間に電圧を印加して電流を流すことにより多
孔質シリコン層を発光させるようにしている。
成されたシリコン基板を発光素子として用いる場合に
は、多孔質シリコン層上に直接半透明電極を形成し、シ
リコン基板裏面にＡｌ電極を形成して、半透明電極とＡ
ｌ電極との間に電圧を印加して電流を流すことにより多
孔質シリコン層を発光させるようにしている。
【０００７】しかし、上記の方法で半透明電極とＡｌ電
極との間に電圧を印加しても、多孔質シリコン層に高い
エネルギの電子を注入することができないことから、多
孔質シリコン層からの発光は非常に弱いものしか得られ
ない。従って、多孔質シリコン層を用いた発光素子では
良好な発光効率が得られないという問題があった。
極との間に電圧を印加しても、多孔質シリコン層に高い
エネルギの電子を注入することができないことから、多
孔質シリコン層からの発光は非常に弱いものしか得られ
ない。従って、多孔質シリコン層を用いた発光素子では
良好な発光効率が得られないという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、発光効率を向上させた多
孔質シリコン層の発光素子及びその製造方法を提供する
ことにある。
孔質シリコン層の発光素子及びその製造方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、シリコン基
板と、前記シリコン基板表面に形成された多孔質シリコ
ン層と、前記多孔質シリコン層上に形成され、前記多孔
質シリコン層よりも広いバンドギャップを有する物質層
と、前記物質層上に形成された電極と、前記シリコン基
板裏面に形成された電極とを有することを特徴とする発
光素子によって達成される。
板と、前記シリコン基板表面に形成された多孔質シリコ
ン層と、前記多孔質シリコン層上に形成され、前記多孔
質シリコン層よりも広いバンドギャップを有する物質層
と、前記物質層上に形成された電極と、前記シリコン基
板裏面に形成された電極とを有することを特徴とする発
光素子によって達成される。
【００１０】また上記目的は、シリコン基板表面に多孔
質シリコン層を形成し、前記多孔質シリコン層及び前記
シリコン基板を加熱することなく前記多孔質シリコン層
よりも広いバンドギャップを有する物質層を形成し、前
記物質層上及び前記シリコン基板裏面に電極を形成する
ことを特徴とする発光素子の製造方法によって達成され
る。
質シリコン層を形成し、前記多孔質シリコン層及び前記
シリコン基板を加熱することなく前記多孔質シリコン層
よりも広いバンドギャップを有する物質層を形成し、前
記物質層上及び前記シリコン基板裏面に電極を形成する
ことを特徴とする発光素子の製造方法によって達成され
る。
【００１１】
【作用】本発明によれば、多孔質シリコン層と電極との
間に多孔質シリコン層よりも広いバンドギャップを有す
る物質層を形成し、高エネルギの電子を多孔質シリコン
層中にトンネル効果により注入することができるので、
発光効率を向上させた多孔質シリコン層の発光素子を実
現できる。
間に多孔質シリコン層よりも広いバンドギャップを有す
る物質層を形成し、高エネルギの電子を多孔質シリコン
層中にトンネル効果により注入することができるので、
発光効率を向上させた多孔質シリコン層の発光素子を実
現できる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例による発光素子を図１を用
いて説明する。裏面にボロン（Ｂ）を高濃度にドープし
て活性化したｐ形シリコン基板２上部表面に多孔質シリ
コン層４が形成されている。多孔質シリコン層４上に厚
さ２ｎｍの酸化膜である絶縁膜６が形成されている。絶
縁膜６上に例えばＡｌが厚さ９ｎｍ堆積された半透明電
極８が形成されている。シリコン基板２下部にＡｌ電極
１０が形成されている。
いて説明する。裏面にボロン（Ｂ）を高濃度にドープし
て活性化したｐ形シリコン基板２上部表面に多孔質シリ
コン層４が形成されている。多孔質シリコン層４上に厚
さ２ｎｍの酸化膜である絶縁膜６が形成されている。絶
縁膜６上に例えばＡｌが厚さ９ｎｍ堆積された半透明電
極８が形成されている。シリコン基板２下部にＡｌ電極
１０が形成されている。
【００１３】このように本実施例による発光素子の素子
構造は、多孔質シリコン層４上に絶縁膜６を介して半透
明電極８を形成したことに特徴を有している。多孔質シ
リコン層４の形成面と反対面であるシリコン基板２裏面
のＡｌ電極１０に正電圧を印加し、絶縁膜６上の半透明
電極８に負電圧を印加して、電子を絶縁膜６を通してト
ンネル効果により多孔質シリコン層４中に注入する。こ
の時同時にシリコン基板２側から正孔が多孔質シリコン
層４中に注入される。この電子、正孔が結合することに
より多孔質シリコン層４を発光させることができる。多
孔質シリコン層４と半透明電極８との間に挟まれて形成
される層は、多孔質シリコン層４よりも広いバンドギャ
ップを有する層であればよく、本実施例においては絶縁
膜６を用いている。
構造は、多孔質シリコン層４上に絶縁膜６を介して半透
明電極８を形成したことに特徴を有している。多孔質シ
リコン層４の形成面と反対面であるシリコン基板２裏面
のＡｌ電極１０に正電圧を印加し、絶縁膜６上の半透明
電極８に負電圧を印加して、電子を絶縁膜６を通してト
ンネル効果により多孔質シリコン層４中に注入する。こ
の時同時にシリコン基板２側から正孔が多孔質シリコン
層４中に注入される。この電子、正孔が結合することに
より多孔質シリコン層４を発光させることができる。多
孔質シリコン層４と半透明電極８との間に挟まれて形成
される層は、多孔質シリコン層４よりも広いバンドギャ
ップを有する層であればよく、本実施例においては絶縁
膜６を用いている。
【００１４】本実施例による発光素子の半透明電極８に
負電圧を印加し、シリコン基板２下部のＡｌ電極１０に
正電圧を印加して２０Ｖの電位差を与えることにより発
光効率の優れた発光を得ることができた。本発明の一実
施例による発光素子の製造方法を図２及び図３を用いて
説明する。まずシリコン基板２表面に多孔質シリコン層
４を形成する（図２（ａ））。このシリコン基板２表面
に多孔質シリコン層４を形成する方法を図３に示す多孔
質シリコン層の製造装置を用いて説明する。
負電圧を印加し、シリコン基板２下部のＡｌ電極１０に
正電圧を印加して２０Ｖの電位差を与えることにより発
光効率の優れた発光を得ることができた。本発明の一実
施例による発光素子の製造方法を図２及び図３を用いて
説明する。まずシリコン基板２表面に多孔質シリコン層
４を形成する（図２（ａ））。このシリコン基板２表面
に多孔質シリコン層４を形成する方法を図３に示す多孔
質シリコン層の製造装置を用いて説明する。
【００１５】例えば抵抗率が９〜１１Ωｃｍのｐ形のシ
リコン基板２の裏面にボロン（Ｂ）を高濃度にドープし
て活性化し、ＡｌをコーティングしたＡｌ電極１０を形
成して陽極とし、このシリコン基板２を台２０上に載置
し、Ｏリング２６を介して例えば円筒型の容器壁２２を
シリコン基板２上に乗せて止具２４で台２０に固定す
る。容器壁２２内に２０％フッ酸溶液３０を満たし、陰
極となる例えば白金（Ｐｔ）のメッシュ電極２８を陽極
であるシリコン基板２に対向させて溶液中に浸す。シリ
コン基板２の裏面のＡｌ電極１０にＤＣ電源３２の正側
を接続し、負側をメッシュ電極２８に接続する。このよ
うにして、ＤＣ電源３２から２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流を
２分間供給することにより陽極化成され、シリコン基板
２表面に多孔質シリコン層４が形成される（図２
（ａ））。 このようにして形成された多孔質シリコン
層４上に絶縁膜６として例えばシリコン酸化膜を蒸着に
より厚さ２ｎｍ程度形成する（図２（ｂ））。
リコン基板２の裏面にボロン（Ｂ）を高濃度にドープし
て活性化し、ＡｌをコーティングしたＡｌ電極１０を形
成して陽極とし、このシリコン基板２を台２０上に載置
し、Ｏリング２６を介して例えば円筒型の容器壁２２を
シリコン基板２上に乗せて止具２４で台２０に固定す
る。容器壁２２内に２０％フッ酸溶液３０を満たし、陰
極となる例えば白金（Ｐｔ）のメッシュ電極２８を陽極
であるシリコン基板２に対向させて溶液中に浸す。シリ
コン基板２の裏面のＡｌ電極１０にＤＣ電源３２の正側
を接続し、負側をメッシュ電極２８に接続する。このよ
うにして、ＤＣ電源３２から２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流を
２分間供給することにより陽極化成され、シリコン基板
２表面に多孔質シリコン層４が形成される（図２
（ａ））。 このようにして形成された多孔質シリコン
層４上に絶縁膜６として例えばシリコン酸化膜を蒸着に
より厚さ２ｎｍ程度形成する（図２（ｂ））。
【００１６】絶縁膜６としてのシリコン酸化膜は、多孔
質シリコン層４を熱酸化することによっても形成するこ
とができる。しかし、熱酸化時に用いる高温度により多
孔質シリコン層４の発光効率が低下してしまう。そこ
で、多孔質シリコン層４を高温にすることなくその表面
に絶縁膜６を形成するためにシリコン酸化膜の形成を蒸
着により行っている。
質シリコン層４を熱酸化することによっても形成するこ
とができる。しかし、熱酸化時に用いる高温度により多
孔質シリコン層４の発光効率が低下してしまう。そこ
で、多孔質シリコン層４を高温にすることなくその表面
に絶縁膜６を形成するためにシリコン酸化膜の形成を蒸
着により行っている。
【００１７】さらに絶縁膜６上にＡｌを厚さ９ｎｍ程度
スパッタ法により堆積して半透明電極８を形成すること
により本実施例による発光素子が完成する（図２
（ｃ））。このように本実施例の発光素子の製造方法に
よれば、多孔質シリコン層４上に形成する絶縁膜６を蒸
着により形成するので、絶縁膜６を通して高エネルギの
電子を多孔質シリコン層４中にトンネル効果により注入
することができると共に、熱による多孔質シリコン層４
の発光効率の低下を阻止することができる。
スパッタ法により堆積して半透明電極８を形成すること
により本実施例による発光素子が完成する（図２
（ｃ））。このように本実施例の発光素子の製造方法に
よれば、多孔質シリコン層４上に形成する絶縁膜６を蒸
着により形成するので、絶縁膜６を通して高エネルギの
電子を多孔質シリコン層４中にトンネル効果により注入
することができると共に、熱による多孔質シリコン層４
の発光効率の低下を阻止することができる。
【００１８】本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例においては、多孔質
シリコン層４上に絶縁膜６としてシリコン酸化膜を形成
したが、絶縁膜６はこれに限られるものではなく例えば
シリコン窒化膜等を用いることも可能である。また、上
記実施例においては絶縁膜６上に形成した半透明電極８
の材料にＡｌを用いたが、この半透明電極８は必ずしも
Ａｌに限られることなく、ごく薄く形成することによっ
て透明としたＡｌ以外の金属材料を用いることも可能で
ある。
が可能である。例えば、上記実施例においては、多孔質
シリコン層４上に絶縁膜６としてシリコン酸化膜を形成
したが、絶縁膜６はこれに限られるものではなく例えば
シリコン窒化膜等を用いることも可能である。また、上
記実施例においては絶縁膜６上に形成した半透明電極８
の材料にＡｌを用いたが、この半透明電極８は必ずしも
Ａｌに限られることなく、ごく薄く形成することによっ
て透明としたＡｌ以外の金属材料を用いることも可能で
ある。
【００１９】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多孔質シ
リコン層の発光効率を向上させた発光素子を実現でき
る。
リコン層の発光効率を向上させた発光素子を実現でき
る。
【図１】本発明の一実施例による発光素子を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例による発光素子の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図３】多孔質シリコン層の製造装置を示す図である。
２…シリコン基板 ４…多孔質シリコン層 ６…絶縁膜 ８…半透明電極 １０…Ａｌ電極 ２０…台 ２２…容器壁 ２４…止具 ２６…Ｏリング ２８…メッシュ電極 ３０…フッ酸溶液 ３２…ＤＣ電源
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン基板と、 前記シリコン基板表面に形成された多孔質シリコン層
と、 前記多孔質シリコン層上に形成され、前記多孔質シリコ
ン層よりも広いバンドギャップを有する物質層と、 前記物質層上に形成された電極と、 前記シリコン基板裏面に形成された電極とを有すること
を特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の発光素子において、 前記物質層は絶縁膜であることを特徴とする発光素子。
- 【請求項３】 請求項２記載の発光素子において、 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする発
光素子。 - 【請求項４】 シリコン基板表面に多孔質シリコン層を
形成し、 前記多孔質シリコン層及び前記シリコン基板を加熱する
ことなく前記多孔質シリコン層よりも広いバンドギャッ
プを有する物質層を前記多孔質シリコン層上に形成し、 前記物質層上及び前記シリコン基板裏面に電極を形成す
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 |
|---|---|---|---|
| JP23914192A JPH0690018A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23914192A JPH0690018A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690018A true JPH0690018A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17040378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23914192A Withdrawn JPH0690018A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690018A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100338140B1 (ko) * | 1998-09-25 | 2002-05-24 | 이마이 기요스케 | 전계 방사형 전자원 |
| KR20030032133A (ko) * | 2001-10-10 | 2003-04-26 | 유종훈 | 비정질실리콘 박막층이 증착된 다공질실리콘 반도체의제조방법 |
| JP2004228134A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| KR100483481B1 (ko) * | 2000-03-09 | 2005-04-15 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 광전자재료 및 응용소자, 및 광전자재료의 제조방법 |
| KR100491305B1 (ko) * | 2001-09-25 | 2005-05-24 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 전계방사형 전자원 |
| KR100596189B1 (ko) * | 1998-11-16 | 2006-07-05 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 전계 방사형 전자원 및 그 제조방법 및 상기 전자원을이용한디스플레이 |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP23914192A patent/JPH0690018A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100338140B1 (ko) * | 1998-09-25 | 2002-05-24 | 이마이 기요스케 | 전계 방사형 전자원 |
| KR100596189B1 (ko) * | 1998-11-16 | 2006-07-05 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 전계 방사형 전자원 및 그 제조방법 및 상기 전자원을이용한디스플레이 |
| KR100483481B1 (ko) * | 2000-03-09 | 2005-04-15 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 광전자재료 및 응용소자, 및 광전자재료의 제조방법 |
| KR100491305B1 (ko) * | 2001-09-25 | 2005-05-24 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 전계방사형 전자원 |
| KR20030032133A (ko) * | 2001-10-10 | 2003-04-26 | 유종훈 | 비정질실리콘 박막층이 증착된 다공질실리콘 반도체의제조방법 |
| JP2004228134A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Sharp Corp | 酸化物半導体発光素子およびその製造方法 |
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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: 19991130 |