JPH0690019A - Silicon luminous display device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、シリコン発光表示デ
バイスに関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、ホトルミネッセンス、エレクトロルミネッセンスに
よる大面積発光表示デバイスとして有用な新しいシリコ
ン発光表示デバイスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon light emitting display device. More specifically, the present invention relates to a novel silicon light emitting display device useful as a large area light emitting display device by photoluminescence or electroluminescence.
【０００２】[0002]
【従来の技術とその課題】ホトルミネッセンス、エレク
トロルミネッセンス等の光表示については、その高輝度
発光と大面積化のための素材構成が検討されてきている
が、従来の表示デバイスには今後の高度エレクトロニク
ス、オプトエレクトロニクスの発展にとっては限界があ
るものと考えられていた。2. Description of the Related Art For optical displays such as photoluminescence and electroluminescence, the material composition for high-luminance emission and large area has been studied. It was thought that there were limits to the development of electronics and optoelectronics.
【０００３】このような状況において、シリコンデバイ
スの発光表示が可能となる新しい現象が見出され、注目
されている。すなわち、単結晶シリコンをＨＦ水溶液中
で１０〜８０ｍＡ／ｃｍ2 の低電流密度で陽極化成を行
うとシリコンが局所的にエッチングされて、無数の微細
孔と数ｎｍの微細寸法の残留シリコンとによる多孔質(p
orous)シリコンが形成され、この多孔質シリコンにＵＶ
光を照射、あるいは金などによる電極からの注入によっ
て可視の発光を行うことが見出されている(N. Koshida,
et al. Appl. Phys.Lett. 60 (1992) 347)。In such a situation, a new phenomenon has been found that makes it possible to display the light emission of the silicon device, and it is attracting attention. That is, when single crystal silicon is anodized in a HF aqueous solution at a low current density of 10 to 80 mA / cm 2 , silicon is locally etched, resulting in countless fine holes and residual silicon having fine dimensions of several nm. Porous (p
orous) silicon is formed, and UV is applied to this porous silicon.
It has been found that visible light is emitted by irradiating light or injecting from electrodes such as gold (N. Koshida,
et al. Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 347).
【０００４】通常のシリコン結晶における発光の波長は
エネルギ禁制帯巾に対応する赤外領域で、効率も小さい
ものであるが、この多孔質シリコンによる発光は可視領
域で、効率も高く、表示装置としての有効性を示してい
る。しかしながら、この多孔質シリコンにおいては用い
る結晶が単結晶であることから、表示の面積は必然的に
作り得る単結晶の面積に制限されることになる。このた
め表示装置としてはその面積が限られ、その用途も制約
されるという欠点があった。また大面積単結晶を用いよ
うとすると、価格は極めて高価となり、この点からも実
用的には大きな制限があった。The wavelength of light emitted from a normal silicon crystal is in the infrared region corresponding to the energy band gap, and the efficiency is low. However, the light emitted by this porous silicon is in the visible region and has a high efficiency, and is used as a display device. Shows the effectiveness of. However, since the crystal used in this porous silicon is a single crystal, the display area is necessarily limited to the area of the single crystal that can be formed. For this reason, the display device has a drawback that its area is limited and its use is restricted. In addition, if a large-area single crystal is used, the price becomes extremely expensive, and from this point, there is a practical limit.
【０００５】この発明はこれらの欠点を解消し、大面積
化が可能で、低価格で高性能な発光表示デバイスの実現
を可能とする新しいシリコン発光表示デバイスを提供す
ることを目的としている。It is an object of the present invention to solve these drawbacks, to provide a new silicon light emitting display device capable of realizing a large area, low cost and high performance.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、多孔質多結晶シリコンからなる
ことを特徴とするシリコン発光表示デバイスを提供す
る。さらに詳しくは、この発明は、多数の結晶方位の微
細寸法構造を有するシリコン発光表示デバイス、そし
て、多結晶ＴＦＴと一体構造としたシリコン発光表示デ
バイス、その一態様としての多孔質多結晶シリコンによ
り発光領域と絶縁領域とを構成してなるシリコン発光表
示デバイスや、さらには、多結晶シリコンを陽極化成す
ることを特徴とする多孔質多結晶シリコン発光表示デバ
イスの製造法をも提供する。In order to solve the above problems, the present invention provides a silicon light emitting display device characterized by being made of porous polycrystalline silicon. More specifically, the present invention relates to a silicon light emitting display device having a fine dimension structure with a large number of crystal orientations, a silicon light emitting display device integrated with a polycrystalline TFT, and light emission by porous polycrystalline silicon as one embodiment thereof. There is also provided a silicon light emitting display device including a region and an insulating region, and a method for manufacturing a porous polycrystalline silicon light emitting display device characterized by anodizing polycrystalline silicon.
【０００７】すなわち、この発明においては、単結晶シ
リコンとは異なる多結晶シリコンによって発光表示デバ
イスを構成するものであって、その特徴は、多孔質シリ
コン体を多結晶シリコンによって形成し、多くの結晶方
位の微小寸法構造を有するシリコン可視領域発光表示デ
バイスとするものである。そのための手段としては、陽
極化成が一つの手段として例示される。極微小細孔の形
成による量子サイズ効果によるホトルミネッセンス、エ
レクトロルミネッセンス表示作用が可能となる。That is, according to the present invention, the light emitting display device is constituted by polycrystalline silicon different from single crystalline silicon, which is characterized in that the porous silicon body is formed by polycrystalline silicon and many crystalline materials are formed. A silicon visible region light emitting display device having an azimuth minute dimension structure. As a means for this, anodization is exemplified as one means. The photoluminescence and electroluminescence display effects due to the quantum size effect due to the formation of very small pores are possible.
【０００８】素材としての多結晶シリコンは各種の方法
によって製造したものでよく、陽極化成についても公知
の条件等によって実施することができる。以下、実施例
を示し、さらに詳しくこの発明の発光表示デバイスにつ
いて説明する。Polycrystalline silicon as a material may be produced by various methods, and anodization can be carried out under known conditions. Examples will be shown below to describe the light-emitting display device of the present invention in more detail.
【０００９】[0009]
【実施例】実施例１ キャスト法による多結晶シリコン（平均径数ｍｍ、抵抗
率約１．５Ωｃｍ、ｐ形のシリコン母材）を用いて陽極
化成を行った。陽極化成の条件は、５５％ＨＦ水溶液中
で、２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で３分間とした。EXAMPLES Example 1 Anodization was performed using polycrystalline silicon (average diameter of several mm, resistivity of about 1.5 Ωcm, p-type silicon base material) by the casting method. The conditions for the anodization were a 55% HF aqueous solution and a current density of 20 mA / cm 2 for 3 minutes.
【００１０】図１はこの陽極化成前後の結晶主面のｘ線
回折測定の結果を示したスペクトル強度図である。この
図１より、陽極化成後も化成前の母材の結晶方位分布が
そのまま保存されていることがわかる。実施例２ 実施例１により得られた多孔質多結晶シリコンを用いて
フォトルミネッセンス特性を評価した。図２はその結果
を示したものである。FIG. 1 is a spectrum intensity chart showing the result of the x-ray diffraction measurement of the crystal main surface before and after the anodization. From FIG. 1, it can be seen that the crystal orientation distribution of the base material before anodization is preserved as it is after anodization. Example 2 Using the porous polycrystalline silicon obtained in Example 1, the photoluminescence characteristics were evaluated. FIG. 2 shows the result.
【００１１】この図２より明らかなように、この発明の
多孔質多結晶シリコンの場合には、単結晶原料による多
孔質シリコンとほぼ同等の発光効率を示している。多結
晶の場合、主面が（１００）となっていないが、このこ
とは、逆に特徴のある有利な点である。それと言うの
も、多孔質の各々の細孔が結晶方位依存性を有するから
である。不純物濃度が甚だしく大きくない範囲では細孔
は〈１００〉方向に進む傾向があり、このような結晶方
位依存性により、多結晶においては、結晶粒界において
新しい角度の細孔が生じ、より微細なる網目状の構造を
形成することができるからである。実施例３ さらに大面積化を目ざす方法としてはＣＶＤなどの気相
析出による多結晶シリコン母材を用いることが有効であ
ることから、熱ＣＶＤにより多結晶シリコン母材を製造
し、次いで実施例１に沿って陽極化成を行った。図３は
この熱ＣＶＤによる多孔質多結晶シリコンによるフォト
ルミネセンス特性を示したものである。As is clear from FIG. 2, the porous polycrystalline silicon of the present invention exhibits substantially the same luminous efficiency as that of the porous silicon made of the single crystal raw material. In the case of polycrystals, the principal plane is not (100), which is, on the contrary, a characteristic advantage. This is because each porous micropore has a crystal orientation dependency. In the range where the impurity concentration is not extremely large, the pores tend to advance in the <100> direction. Due to such crystal orientation dependence, in the polycrystal, pores with a new angle are generated at the grain boundaries, and the pores become finer. This is because a mesh structure can be formed. Example 3 As a method for further increasing the area, it is effective to use a polycrystalline silicon base material by vapor deposition such as CVD. Therefore, a polycrystalline silicon base material is manufactured by thermal CVD, and then the first embodiment is used. Anodization was performed according to. FIG. 3 shows the photoluminescence characteristics of the porous polycrystalline silicon formed by the thermal CVD.
【００１２】なお、多結晶母材による多孔質シリコン
は、単結晶シリコンを母材としたものと同様に注入発光
を行うこともできた。実施例４ この発明によれば多結晶シリコンから高性能な発光表示
素子を作ることができることから、多結晶シリコンを部
分的に陽極化成し、他の部分を多結晶ＴＦＴにするなど
の方法によって論理回路と表示素子とを同一基板上に作
り込むことができ、経済的で高性能なる集積を行うこと
ができる。図４の断面図および図５の平面図は、このよ
うな目的で発光素子とＴＦＴを一体化した回路の一部を
例示したものである。陽極化成時にＴＦＴ部のシリコン
は絶縁膜上にあるから自己整合的に化成されないで残る
こと、一度の処理によって形成された多孔質シリコン領
域の内、発光用電極をつけた部分は発光領域として働
き、他の部分は簡単に酸化することによってほぼ絶縁膜
として使って分離目的に使えることは、製造上の極めて
有利な点である。It should be noted that the porous silicon made of the polycrystalline base material was also capable of emitting light by injection as in the case of using the single crystal silicon as the base material. Embodiment 4 According to the present invention, since a high-performance light emitting display device can be made from polycrystalline silicon, a method such as partially anodizing polycrystalline silicon and forming a polycrystalline TFT in the other portion is adopted. The circuit and the display element can be formed on the same substrate, and economical and high-performance integration can be performed. The sectional view of FIG. 4 and the plan view of FIG. 5 exemplify a part of a circuit in which a light emitting element and a TFT are integrated for such a purpose. During the anodization, the silicon in the TFT part remains on the insulating film without being formed in a self-aligned manner, and the part of the porous silicon region formed by a single treatment that has the light emitting electrode functions as the light emitting region. It is an extremely advantageous point in manufacturing that the other part can be used as a substantially insulating film by being easily oxidized and used for the purpose of separation.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よって多結晶シリコンを母材とする多孔質シリコンによ
って高性能な発光表示素子が提供される。表示に重要な
大面積素子構造を経済的に作り得ること、およびＴＦＴ
との集積化が可能であることから、オプトエレクトロニ
クス素子として極めて有用である。As described above in detail, according to the present invention, a high-performance light emitting display device is provided by using porous silicon having polycrystalline silicon as a base material. Being able to economically make a large-area device structure important for display, and TFT
Therefore, it is extremely useful as an optoelectronic element because it can be integrated with.
【図１】この発明の実施例としての陽極化成前後の結晶
主面のＸ線回折測定スペクトル図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction measurement spectrum diagram of a crystal main surface before and after anodization as an example of the present invention.
【図２】実施例としてのキャスト法による多結晶シリコ
ンからの多孔質シリコンによるホトルミネッセンスのス
ペクトル図である。FIG. 2 is a spectrum diagram of photoluminescence by porous silicon from polycrystalline silicon by a casting method as an example.
【図３】実施例としての熱ＣＶＤによる多結晶シリコン
からの多孔質シリコンによるホトルミネッセンスのスペ
クトル図である。FIG. 3 is a spectrum diagram of photoluminescence by porous silicon from polycrystalline silicon by thermal CVD as an example.
【図４】発光素子とＴＦＴとを一体化した回路の部分断
面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a circuit in which a light emitting element and a TFT are integrated.
【図５】図４についての部分平面図である。5 is a partial plan view of FIG. 4. FIG.
Claims (5)
徴とするシリコン発光表示デバイス。1. A silicon light-emitting display device, which is made of porous polycrystalline silicon.
請求項１のシリコン発光表示デバイス。2. The silicon light emitting display device according to claim 1, wherein the silicon light emitting display device has a fine dimensional structure having a plurality of crystal orientations.
または２のシリコン発光表示デバイス。3. An integrated structure with a polycrystalline TFT.
Or 2 silicon light emitting display device.
絶縁領域とを構成してなる請求項３のシリコン発光表示
デバイス。4. The silicon light emitting display device according to claim 3, wherein the light emitting region and the insulating region are made of porous polycrystalline silicon.
徴とする多孔質多結晶シリコン発光表示デバイスの製造
法。5. A method for manufacturing a porous polycrystalline silicon light emitting display device, which comprises anodizing polycrystalline silicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23855992A JPH0690019A (en) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | Silicon luminous display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23855992A JPH0690019A (en) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | Silicon luminous display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690019A true JPH0690019A (en) | 1994-03-29 |
Family
ID=17032042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23855992A Pending JPH0690019A (en) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | Silicon luminous display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690019A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940087B2 (en) | 2002-03-08 | 2005-09-06 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Quantum device |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP23855992A patent/JPH0690019A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940087B2 (en) | 2002-03-08 | 2005-09-06 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Quantum device |
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