JPH11274615A - Semiconductor for light emitting element and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor for light emitting element and manufacture thereofInfo
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- JPH11274615A JPH11274615A JP9408498A JP9408498A JPH11274615A JP H11274615 A JPH11274615 A JP H11274615A JP 9408498 A JP9408498 A JP 9408498A JP 9408498 A JP9408498 A JP 9408498A JP H11274615 A JPH11274615 A JP H11274615A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、
半導体レーザ等の発光素子の材料となる発光素子用半導
体及びその製造方法に関する。The present invention relates to a light emitting diode,
The present invention relates to a light emitting element semiconductor used as a material of a light emitting element such as a semiconductor laser and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩ等の材料と
なる半導体としては、次の理由によりシリコンが最も普
及している。．化合物ではないので組成が安定してい
る。．良質の酸化膜を容易に形成できる。．地球上
に豊富に存在する。．融点が高いため製造上の高熱処
理に十分に耐え得る。．廃棄物として無害である。2. Description of the Related Art Silicon is most widely used as a semiconductor material for transistors, ICs, LSIs and the like for the following reasons. . The composition is stable because it is not a compound. . A good quality oxide film can be easily formed. . Abundant on Earth. . Since it has a high melting point, it can withstand high heat treatment in production. . Harmless as waste.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンは、このような利点を持つにもかかわらず、典型的な
間接遷移形半導体であるため、発光素子には用いられて
いない。そのため、発光素子用半導体としては、ガリウ
ム砒素，ガリウムリン等のIII-Ｖ族化合物半導体が専ら
用いられている。However, despite its advantages, silicon is not used in light emitting devices because it is a typical indirect transition semiconductor. For this reason, III-V group compound semiconductors such as gallium arsenide and gallium phosphide are mainly used as light emitting element semiconductors.
【０００４】[0004]
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、さまざまな利
点を有するシリコンを主体として発光素子を実現可能と
する、発光素子用半導体及びその製造方法を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a semiconductor for a light emitting device and a method for manufacturing the same, which can realize a light emitting device mainly composed of silicon having various advantages.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る発光素子用
半導体は、希土類元素を発光中心として含む多孔質シリ
コンと、この多孔質シリコンの表面に形成されたシリコ
ン窒化膜とを備えたものである。本発明に係る発光素子
用半導体の製造方法は、単結晶シリコンを陽極化成法に
より多孔質シリコンとする第一工程と、この多孔質シリ
コンに希土類元素を導入する第二工程と、この希土類元
素が導入された多孔質シリコンの表面にシリコン窒化膜
を形成する第三工程とを備えたものである。A semiconductor for a light emitting device according to the present invention comprises porous silicon containing a rare earth element as a light emission center and a silicon nitride film formed on the surface of the porous silicon. is there. The method for manufacturing a semiconductor for a light-emitting element according to the present invention includes a first step of converting single crystal silicon to porous silicon by anodization, a second step of introducing a rare earth element into the porous silicon, A third step of forming a silicon nitride film on the surface of the introduced porous silicon.
【０００６】例えば、希土類元素はエルビウム（Ｅｒ）
としてもよい。この場合、第二工程は、多孔質シリコン
にエルビウムを電気化学的に付着させるものとしてもよ
く、より具体的には、三塩化エルビウム溶液を電気分解
することにより、多孔質シリコンにエルビウムを電気化
学的に付着させるものとしてもよい。For example, the rare earth element is erbium (Er).
It may be. In this case, in the second step, erbium may be electrochemically adhered to the porous silicon. More specifically, erbium is electrochemically deposited on the porous silicon by electrolyzing an erbium trichloride solution. It may be made to adhere to the surface.
【０００７】また、第二工程は、スパッタリング又は蒸
着等により多孔質シリコンに希土類元素を付着させるも
のとしてもよいし、イオン注入や熱拡散により多孔質シ
リコンに希土類元素を導入するものとしてもよい。希土
類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ又は
Ｌｕ等でもよい。第三工程におけるシリコン窒化膜形成
方法は、光ＣＶＤ(chemical vaper deposition) が低温
プロセスであるため最も好ましいが、熱ＣＶＤ、プラズ
マＣＶＤ、スパッタリング等でもよい。In the second step, the rare earth element may be attached to the porous silicon by sputtering or vapor deposition, or the rare earth element may be introduced into the porous silicon by ion implantation or thermal diffusion. Rare earth elements are Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm,
It may be Sm, Eu, Gd, Td, Dy, Ho, Tm, Yb or Lu. The method of forming a silicon nitride film in the third step is most preferable because optical CVD (chemical vapor deposition) is a low-temperature process, but thermal CVD, plasma CVD, sputtering, or the like may be used.
【０００８】更に、第三工程の次に、シリコン窒化膜が
形成された多孔質シリコンにアニール処理を施す第四工
程を備えたものとしてもよい。例えば、アニール温度は
1000〜1300℃が好ましく、アニール時間は40〜80秒が好
ましい。The method may further include, after the third step, a fourth step of annealing the porous silicon having the silicon nitride film formed thereon. For example, the annealing temperature is
The temperature is preferably from 1000 to 1300 ° C., and the annealing time is preferably from 40 to 80 seconds.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に係る発光素子用半導体及
びその製造方法の一実施形態を、以下に説明する。図１
は本実施形態の発光素子用半導体を示す概略断面図、図
２は本実施形態の製造方法を示す工程図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a semiconductor for a light emitting device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below. FIG.
2 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor for a light emitting element of this embodiment, and FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing method of this embodiment.
【００１０】本実施形態の発光素子用半導体１０は、図
１に示すように、エルビウム（図示せず）を発光中心と
して含む多孔質シリコン１２と、多孔質シリコン１２の
表面に形成されたシリコン窒化膜１４とを備えたもので
ある。なお、図１では、本実施形態の製造方法において
用いられるシリコン基板１６及びアルミニウム電極１８
が、多孔質シリコン１２の下に示されている。As shown in FIG. 1, a semiconductor 10 for a light emitting device according to the present embodiment includes a porous silicon 12 containing erbium (not shown) as a light emission center, and a silicon nitride formed on the surface of the porous silicon 12. And a film 14. In FIG. 1, the silicon substrate 16 and the aluminum electrode 18 used in the manufacturing method of this embodiment are shown.
Is shown below the porous silicon 12.
【００１１】発光素子用半導体１０は、図２に示すよう
に、次の工程〜により製造する。まず、単結晶シリ
コンとして、ＣＺウェーハ、面方位(111) 、Ｐ型（ボロ
ン含有）、抵抗率3.0 〜5.0 Ωcm、厚さ525 μｍのシリ
コン基板１６を用意する。．真空蒸着によりシリコン
基板１６の裏面にアルミニウムを被着させた後、窒素雰
囲気中で400 ℃及び５分間の熱処理によりアルミニウム
とシリコンとのオーミック接触を得る。このようにし
て、アルミニウム電極１８を形成する。．シリコン基
板１６の表面を陽極化成法を用いて多孔質化することに
より、多孔質シリコン１２を形成する。．多孔質シリ
コン１２に、エルビウムを電気化学的に付着させる。
．エルビウムを付着させた多孔質シリコン１２に、光
ＣＶＤ法でシリコン窒化膜１４を形成する。．シリコ
ン窒化膜１４が形成された多孔質シリコン１２に対し
て、ラピッド・サーマル・アニール（rapid thermal an
nealling）等のアニール処理を施す。アニール温度は11
00℃一定、アニール時間はアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で
60秒である。As shown in FIG. 2, the light emitting element semiconductor 10 is manufactured through the following steps. First, a silicon substrate 16 having a CZ wafer, a plane orientation (111), a P type (containing boron), a resistivity of 3.0 to 5.0 Ωcm, and a thickness of 525 μm is prepared as single crystal silicon. . After aluminum is deposited on the back surface of the silicon substrate 16 by vacuum evaporation, ohmic contact between aluminum and silicon is obtained by heat treatment at 400 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere. Thus, the aluminum electrode 18 is formed. . The surface of the silicon substrate 16 is made porous using an anodizing method to form the porous silicon 12. . Erbium is electrochemically deposited on the porous silicon 12.
. A silicon nitride film 14 is formed on the porous silicon 12 to which erbium is attached by a photo-CVD method. . The porous silicon 12 on which the silicon nitride film 14 is formed is subjected to rapid thermal annealing.
Nealling). Annealing temperature is 11
00 ° C constant, annealing time in argon (Ar) atmosphere
60 seconds.
【００１２】図３は図２における工程を示す説明図、
図４は図２における工程を示す説明図である。なお、
図３及び図４では、便宜上、シリコン基板１６のみ示
し、多孔質シリコン１２、アルミニウム電極１８等は省
略する。FIG. 3 is an explanatory view showing the steps in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the steps in FIG. In addition,
3 and 4, only the silicon substrate 16 is shown for convenience, and the porous silicon 12, the aluminum electrode 18 and the like are omitted.
【００１３】工程について、図３に基づき詳しく説明
する。ビーカ２０は、ポリテトラフルオロエチレン製で
あり、底面２０ａに透孔２０ｂが穿設されている。ビー
カ２０内のエッチング液２２は、20〜50wt％のフッ酸
（ＨＦ）をエチルアルコール（Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ）によって
50％に希釈したものである。ビーカ２０の底面２０ａ
は、Ｏリング２４を介して、シリコン基板１６の表面１
６ａに対向している。したがって、エッチング液２２
は、透孔２０ｂを通ってシリコン基板１６の表面１６ａ
に接触している。シリコン基板１６の裏面１６ｂは銀ペ
ースト等によって銅板２８に貼り付けられている。陽極
化成は、銅板２８が陽極でプラチナ板２０が陰極となる
ように電流源３２を接続し、電流密度10mA/cm2、時間30
分、かつ水銀ランプ照射下の条件により行った。これに
より、シリコン基板１６の表面１６ａが多孔質化され
た。なお、水銀ランプの代わりに、室内照明、無照明、
キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いてもよい。ま
た、シリコン基板１６の裏面１６ｂは、四本のねじ等に
よって銅板２８に押さえ付けるようにしてもよい。The steps will be described in detail with reference to FIG. The beaker 20 is made of polytetrafluoroethylene, and has a through hole 20b formed in the bottom surface 20a. The etching solution 22 in the beaker 20 is prepared by converting 20 to 50% by weight of hydrofluoric acid (HF) with ethyl alcohol (C 2 H 5 OH).
It is diluted to 50%. Bottom surface 20a of beaker 20
Is the surface 1 of the silicon substrate 16 via the O-ring 24.
6a. Therefore, the etching solution 22
Passes through the through-hole 20b to the surface 16a of the silicon substrate 16.
Is in contact with The back surface 16b of the silicon substrate 16 is attached to the copper plate 28 with silver paste or the like. Anodizing, copper plate 28 connects the current source 32 as a platinum plate 20 becomes a cathode with an anode current density 10 mA / cm 2, time 30
And irradiation under a mercury lamp. Thereby, the surface 16a of the silicon substrate 16 was made porous. In addition, instead of a mercury lamp, indoor lighting, no lighting,
A xenon lamp, a halogen lamp, or the like may be used. Further, the back surface 16b of the silicon substrate 16 may be pressed against the copper plate 28 with four screws or the like.
【００１４】工程について、図４に基づき詳しく説明
する。ビーカ２０内の三塩化エルビウム溶液４０は、三
塩化エルビウム（ＥｒＣｌ3 ）をエチルアルコール（Ｃ
2 Ｈ5 ＯＨ）に溶解したものである。多孔質化したシリ
コン基板１６の表面１６ａに、三塩化エルビウム溶液４
０を接触させ、工程とは逆に銅板２８が陰極でプラチ
ナ板３０が陽極となるように電流源３２を接続して、三
塩化エルビウム溶液４０を電気分解した。これにより、
シリコン基板１６の表面１６ａにエルビウムが析出し
た。The steps will be described in detail with reference to FIG. The erbium trichloride solution 40 in the beaker 20 converts erbium trichloride (ErCl 3 ) into ethyl alcohol (C).
2 H 5 OH). An erbium trichloride solution 4 is applied to the surface 16a of the porous silicon substrate 16.
The current source 32 was connected so that the copper plate 28 was the cathode and the platinum plate 30 was the anode, and the erbium trichloride solution 40 was electrolyzed. This allows
Erbium was deposited on the surface 16a of the silicon substrate 16.
【００１５】また、工程では、Ｏリング２４を用い
ることにより、シリコン基板１６の表面１６ａにのみ、
エッチング液２２又は三塩化エルビウム溶液４０を接触
させるようにしている。したがって、シリコン基板１６
全体をエッチング液２２又は三塩化エルビウム溶液４０
に浸漬する方法に比べて、洗浄が容易であるとともに、
シリコン基板１６の裏面１６ｂ側の保護膜が不要であ
る。Further, in the process, by using the O-ring 24, only the surface 16a of the silicon substrate 16 is formed.
The etching solution 22 or the erbium trichloride solution 40 is brought into contact. Therefore, the silicon substrate 16
Etching solution 22 or erbium trichloride solution 40
Washing is easier than immersing in
The protective film on the back surface 16b side of the silicon substrate 16 is unnecessary.
【００１６】このようにして、本実施形態に係る試料Ａ
を作製した。また、比較のために、工程，を除いた
ものを試料Ｂ、工程を除いたものを試料Ｃとして作製
した。すなわち、試料Ｂは、多孔質シリコン１２にエル
ビウムを付着させた直後のものである。試料Ｃは、アニ
ール処理を施してはあるが、シリコン窒化膜１４がない
ものである。As described above, the sample A according to this embodiment is
Was prepared. Further, for comparison, a sample excluding the process was prepared as a sample B, and a sample excluding the process was prepared as a sample C. That is, the sample B is immediately after the erbium is attached to the porous silicon 12. The sample C has not been subjected to the annealing treatment but has no silicon nitride film 14.
【００１７】これらの試料Ａ〜Ｃについてフォトルミネ
ッセンス（以下「ＰＬ」という。）法により評価した結
果を、図５乃至図７に示す。ＰＬ法よる評価は、試料を
クライオスタットに取付け、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長32
5nm ）又はアルゴンイオンレーザ（波長488nm ）の光に
より試料を励起し、試料から発するＰＬ光をダブルモノ
クロメータにより分光し、液体窒素で冷却したゲルマニ
ウム検出器（p-i-n ダイオード）でＰＬスペクトルを受
光することにより行った。The results of evaluation of these samples A to C by the photoluminescence (hereinafter referred to as "PL") method are shown in FIGS. In the evaluation by the PL method, a sample was attached to a cryostat, and a He-Cd laser (wavelength 32) was used.
5nm) or argon ion laser (wavelength 488nm) to excite the sample, split the PL light emitted from the sample with a double monochromator, and receive the PL spectrum with a germanium detector (pin diode) cooled with liquid nitrogen. Was performed.
【００１８】図５及び図６は試料ＢにおけるＰＬ強度を
示し、図５は励起波長依存性を示すグラフ、図６は発光
の傾向をまとめた図表である。試料Ｂの発光は、エルビ
ウムが活性化していないので、母体である多孔質シリコ
ンそのものの発光である。Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長325n
m ）で励起した場合、547nm にピークを持つ緑色発光の
スペクトルが得られた。一方、アルゴンイオンレーザ
（波長488nm ）で励起した場合、ＰＬ光は、極めて微弱
であり、ピークの位置が571nm であった。この結果か
ら、多孔質シリコンの吸収端は、アルゴンイオンレーザ
の波長488nm 以下であるが、その存在は一つではなく複
数あると考えられる。母体である多孔質シリコンの発光
は、作製条件によりバラツキがあるが、図６のような傾
向を示す。FIGS. 5 and 6 show the PL intensity in sample B, FIG. 5 is a graph showing the excitation wavelength dependence, and FIG. 6 is a table summarizing the tendency of light emission. The light emission of the sample B is light emission of the porous silicon itself, which is a base material, since erbium is not activated. He-Cd laser (wavelength 325n
m), a green emission spectrum having a peak at 547 nm was obtained. On the other hand, when excited by an argon ion laser (wavelength: 488 nm), the PL light was extremely weak, and the peak position was 571 nm. From this result, it is considered that the absorption edge of the porous silicon has a wavelength of 488 nm or less of the argon ion laser, but the existence thereof is not one but a plurality. The light emission of the porous silicon as a base varies depending on the manufacturing conditions, but shows a tendency as shown in FIG.
【００１９】図７は、試料ＡにおけるＰＬ強度の温度依
存性を示すグラフである。図７では、Ｈｅ−Ｃｄレーザ
（波長325nm ）で試料Ａを励起している。試料Ａの発光
は、測定温度に関係なくピーク位置が一定であり、1540
nm近傍に大きいＰＬ強度が認められた。そして、測定温
度300KにおけるＰＬ強度は、測定温度18K におけるＰＬ
強度の約40％を維持した。このように、試料Ａは極めて
強い室温発光を示した。FIG. 7 is a graph showing the temperature dependence of the PL intensity in Sample A. In FIG. 7, the sample A is excited by a He-Cd laser (wavelength: 325 nm). The peak position of the luminescence of Sample A was constant regardless of the measurement temperature, and 1540
A large PL intensity was observed near nm. The PL intensity at the measurement temperature of 300K is the PL intensity at the measurement temperature of 18K.
About 40% of the strength was maintained. Thus, Sample A exhibited extremely strong room temperature emission.
【００２０】試料Ｃについては、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波
長325nm ）で励起したところ、多孔質シリコン（母体）
及びエルビウムのどちらからも発光しなかった。ただ
し、アルゴンイオンレーザ（波長488nm ）で励起したと
ころ、低温にて1.5 μｍ帯の発光が見られた。この発光
は、エルビウムが直接励起されたものと考えられる。な
ぜなら、図５に示すように、アルゴンイオンレーザでは
多孔質シリコン（母体）からはほとんど発光しないから
である。Sample C was excited with a He-Cd laser (wavelength 325 nm), and was found to be porous silicon (base).
And erbium did not emit light. However, when excited by an argon ion laser (wavelength: 488 nm), emission in the 1.5 μm band was observed at a low temperature. This emission is considered to be due to the direct excitation of erbium. This is because, as shown in FIG. 5, the argon ion laser hardly emits light from porous silicon (base).
【００２１】試料Ａが室温で極めて強く発光した理由
は、次の(1) 〜(4) の相乗作用によると考えられる。
(1).単結晶シリコンを多孔質化したことにより、バンド
ギャップが広がったので、温度上昇に起因する消光現象
が改善された。(2).多孔質シリコンの表面に析出したエ
ルビウムが、アニール処理によって多孔質シリコン中に
拡散していき、発光中心を形成した。(3).シリコン窒化
膜が、エルビウムをドーピングした多孔質シリコンに対
する、良好な保護膜として作用した。(4).シリコン窒化
膜形成時に多孔質シリコン中に窒素が入り込み、この窒
素がエルビウムとともに発光中心を形成した。The reason why the sample A emitted light very strongly at room temperature is considered to be due to the synergistic action of the following (1) to (4).
(1). Since the band gap was widened by making the single crystal silicon porous, the quenching phenomenon caused by the temperature rise was improved. (2). Erbium deposited on the surface of the porous silicon diffused into the porous silicon by the annealing treatment to form a luminescent center. (3) The silicon nitride film acted as a good protective film for the porous silicon doped with erbium. (4). Nitrogen entered porous silicon during the formation of the silicon nitride film, and this nitrogen formed an emission center together with erbium.
【００２２】なお、本発明は、いうまでもないが、上記
実施形態に限定されるものではない。例えば、図３及び
図４に示す工程において、プラチナ板３０の代わり
に、シリコン基板１６の表面１６ａに平行なプラチナ板
４２（図８）としてもよい。この場合は、プラチナ板４
２とシリコン基板１６との間に生じる電気力線が平行と
なるので、より均一な処理が可能となる。同じく工程
において、スターラ等を用いてビーカ２０内のエッチ
ング液２２又は三塩化エルビウム溶液４０を撹拌するこ
とにより、エッチング液２２又は三塩化エルビウム溶液
４０の濃度を均一化するようにしてもよい。この場合
は、エッチング液２２又は三塩化エルビウム溶液４０の
濃度が均一化するので、より均一な処理が可能となる。
また、プラチナ板３０，４２は、上記実施形態と異な
り、平板状ではなく網状としてもよい。It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the steps shown in FIGS. 3 and 4, instead of the platinum plate 30, a platinum plate 42 (FIG. 8) parallel to the surface 16a of the silicon substrate 16 may be used. In this case, the platinum plate 4
Since the lines of electric force generated between the silicon substrate 2 and the silicon substrate 16 are parallel to each other, more uniform processing can be performed. Similarly, in the process, the concentration of the etching solution 22 or the erbium trichloride solution 40 may be made uniform by stirring the etching solution 22 or the erbium trichloride solution 40 in the beaker 20 using a stirrer or the like. In this case, since the concentration of the etching solution 22 or the erbium trichloride solution 40 becomes uniform, more uniform processing can be performed.
Further, the platinum plates 30, 42 may be formed in a net shape instead of a flat plate shape, different from the above embodiment.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明に係る発光素子用半導体及びその
製造方法によれば、希土類元素を発光中心として含む多
孔質シリコンの表面に、シリコン窒化膜を形成したこと
により、希土類元素を発光中心として含むだけの単結晶
シリコン又は多孔質シリコンに比べて、室温でのＰＬ強
度を飛躍的に向上できる。したがって、さまざまな利点
を有するシリコンを主体として、発光素子を実現でき
る。また、シリコンは高集積度のＬＳＩの材料として普
及しているので、高集積度の光電子集積回路（ＯＥＩ
Ｃ）を実現できる。According to the semiconductor for a light emitting device and the method for manufacturing the same of the present invention, a silicon nitride film is formed on the surface of porous silicon containing a rare earth element as a light emission center, so that the rare earth element is used as a light emission center. The PL intensity at room temperature can be dramatically improved as compared with single crystal silicon or porous silicon that only contains silicon. Therefore, a light-emitting element can be realized mainly using silicon having various advantages. In addition, since silicon has been widely used as a material for highly integrated LSIs, highly integrated optoelectronic integrated circuits (OEIs) have been developed.
C) can be realized.
【００２４】請求項３乃至７記載の発光素子用半導体及
びその製造方法によれば、エルビウムを発光中心として
多孔質シリコンに含ませたことにより、Ｅｒ3+の4f殻の
4I13 /2→4I15/2による発光波長が石英系ファイバの最低
損失波長1.54μｍに一致するため、光通信用発光素子の
材料として好適に用いることができる。According to the semiconductor for a light emitting device and the method of manufacturing the same according to the third to seventh aspects, the erbium is contained in the porous silicon as the luminescent center, so that the Er 3+ 4f shell is formed.
4 since the light emission wavelength due to I 13/2 → 4 I 15/2 matches the minimum loss wavelength 1.54μm in silica-based fibers, can be suitably used as a material for optical communication light emitting element.
【００２５】請求項５乃至９記載の発光素子用半導体の
製造方法によれば、多孔質化シリコンにエルビウムを電
気化学的に導入することにより、イオン注入、ＭＢＥ、
ＭＯＣＶＤ等よりも安価な設備で、しかも簡単に多孔質
シリコン中にエルビウムを導入できる。したがって、請
求項５乃至９記載の発光素子用半導体の製造方法は、大
量生産に好適である。According to the method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to the fifth to ninth aspects, erbium is electrochemically introduced into the porous silicon, so that ion implantation, MBE,
Erbium can be easily introduced into porous silicon with less expensive equipment than MOCVD or the like. Therefore, the method for manufacturing a semiconductor for a light emitting element according to claims 5 to 9 is suitable for mass production.
【図１】本発明に係る発光素子用半導体の一実施形態を
示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a semiconductor for a light emitting device according to the present invention.
【図２】本発明に係る発光素子用半導体の製造方法の一
実施形態を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to the present invention.
【図３】図１の工程図における工程の一例を示す説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a process in the process diagram of FIG. 1;
【図４】図１の工程図における工程の一例を示す説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a process in the process diagram of FIG. 1;
【図５】比較用の試料ＢにおけるＰＬ強度の励起波長依
存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the excitation wavelength dependence of PL intensity in Comparative Sample B.
【図６】比較用の試料Ｂにおける発光の傾向をまとめた
図表である。FIG. 6 is a table summarizing the tendency of light emission in Sample B for comparison.
【図７】本発明に係る試料ＡにおけるＰＬ強度の温度依
存性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing temperature dependence of PL intensity in sample A according to the present invention.
【図８】図１の工程図における工程の他例を示す説
明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing another example of the process in the process diagram of FIG. 1;
１０ 発光素子用半導体 １２ 多孔質シリコン １４ シリコン窒化膜 １６ シリコン基板 １８ アルミニウム電極 Reference Signs List 10 semiconductor for light emitting element 12 porous silicon 14 silicon nitride film 16 silicon substrate 18 aluminum electrode
Claims (11)
シリコンと、この多孔質シリコンの表面に形成されたシ
リコン窒化膜とを備えた発光素子用半導体。1. A light emitting element semiconductor comprising: porous silicon containing a rare earth element as a light emitting center; and a silicon nitride film formed on the surface of the porous silicon.
質シリコンとする第一工程と、この多孔質シリコンに希
土類元素を導入する第二工程と、この希土類元素が導入
された多孔質シリコンの表面にシリコン窒化膜を形成す
る第三工程とを備えた、請求項１記載の発光素子用半導
体の製造方法。2. A first step of converting single-crystal silicon into porous silicon by anodization, a second step of introducing a rare earth element into the porous silicon, and a surface of the porous silicon into which the rare earth element has been introduced. 3. The method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to claim 1, further comprising: a third step of forming a silicon nitride film on the substrate.
シリコンと、この多孔質シリコンの表面に形成されたシ
リコン窒化膜とを備えた発光素子用半導体。3. A light emitting element semiconductor comprising: porous silicon containing erbium as a light emission center; and a silicon nitride film formed on the surface of the porous silicon.
質シリコンとする第一工程と、この多孔質シリコンにエ
ルビウムを導入する第二工程と、このエルビウムが導入
された多孔質シリコンの表面にシリコン窒化膜を形成す
る第三工程とを備えた、請求項３記載の発光素子用半導
体の製造方法。4. A first step of converting single-crystal silicon into porous silicon by anodization, a second step of introducing erbium into the porous silicon, and a step of forming silicon on the surface of the porous silicon into which the erbium has been introduced. 4. The method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to claim 3, comprising a third step of forming a nitride film.
前記エルビウムを電気化学的に付着させるものである、
請求項４記載の発光素子用半導体の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the second step electrochemically attaches the erbium to the porous silicon.
A method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to claim 4.
を電気分解することにより、前記多孔質シリコンに前記
エルビウムを電気化学的に付着させるものである、請求
項５記載の発光素子用半導体の製造方法。6. The light emitting device semiconductor according to claim 5, wherein the second step electrochemically attaches the erbium to the porous silicon by electrolyzing an erbium trichloride solution. Production method.
表面に光ＣＶＤ法によって前記シリコン窒化膜を形成す
る、請求項４記載の発光素子用半導体の製造方法。7. The method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to claim 4, wherein in the third step, the silicon nitride film is formed on a surface of the porous silicon by a photo CVD method.
膜が形成された多孔質シリコンにアニール処理を施す第
四工程を備えた、請求項２又は４記載の発光素子用半導
体の製造方法。8. The method for manufacturing a semiconductor for a light emitting device according to claim 2, further comprising a fourth step of annealing the porous silicon on which the silicon nitride film is formed, after the third step. .
1300℃であり、かつアニール時間が40〜80秒である、請
求項８記載の発光素子用半導体の製造方法。9. The method according to claim 4, wherein the annealing temperature is 1000 to 1000.
The method for producing a semiconductor for a light emitting device according to claim 8, wherein the temperature is 1300 ° C and the annealing time is 40 to 80 seconds.
質シリコンと、この多孔質シリコンの表面に形成された
絶縁膜とを備えた発光素子用半導体。10. A light emitting element semiconductor comprising: porous silicon containing a rare earth element as a light emission center; and an insulating film formed on the surface of the porous silicon.
ンの表面に形成されたシリコン窒化膜とを備えた発光素
子用半導体。11. A semiconductor for a light emitting device comprising porous silicon and a silicon nitride film formed on the surface of the porous silicon.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411613B1 (en) * | 2001-02-26 | 2003-12-18 | 한국표준과학연구원 | Silicon thin film structures for optoelectronic device and manufacturing method thereof |
| KR100442062B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-07-30 | 주식회사 럭스퍼트 | Thin film for optical applications, light-emitting structure using the same and the fabrication method thereof |
| KR100483481B1 (en) * | 2000-03-09 | 2005-04-15 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | Optoelectronic material and device application, and method for manufacturing optoelectronic material |
| US8436333B2 (en) * | 2006-04-25 | 2013-05-07 | Hitachi, Ltd. | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser and its manufacturing method |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP9408498A patent/JP4194129B2/en not_active Expired - Fee Related
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| KR100442062B1 (en) * | 2002-01-29 | 2004-07-30 | 주식회사 럭스퍼트 | Thin film for optical applications, light-emitting structure using the same and the fabrication method thereof |
| US8436333B2 (en) * | 2006-04-25 | 2013-05-07 | Hitachi, Ltd. | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser and its manufacturing method |
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