JPH0537013A - 注入形発光素子及びその製造方法 - Google Patents
注入形発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規なシリコンを用いた注入形発光素子を提
供することにある。 【構成】 直接遷移型多孔質シリコン８はｐｎ接合を有
する。直接遷移型多孔質シリコン８のｐｎ接合の両側に
は、電極１０，１１が配置されている。そして、電極間
の電圧印加により、直接遷移型多孔質シリコン８に少数
キャリアの注入が起こりｐｎ接合部でキャリアの再結晶
が起こり発光する。
供することにある。 【構成】 直接遷移型多孔質シリコン８はｐｎ接合を有
する。直接遷移型多孔質シリコン８のｐｎ接合の両側に
は、電極１０，１１が配置されている。そして、電極間
の電圧印加により、直接遷移型多孔質シリコン８に少数
キャリアの注入が起こりｐｎ接合部でキャリアの再結晶
が起こり発光する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は注入形発光素子に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、可視の発光素子は、III −Ｖ族半
導体を代表とする化合物半導体材料によってのみ実現さ
れてきた。
導体を代表とする化合物半導体材料によってのみ実現さ
れてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、化合物半導体
は材料のもつ機械的脆さ、毒性、安定な表面保護膜のな
いこと等が理由で、その特異な高機能が備わっているに
もかかわらず、シリコン半導体デバイスの如き爆発的な
技術進展並びに応用展開が図られてこなかった。従っ
て、もしシリコン半導体材料を用いて発光素子を実現で
きれば高度に進化したシリコンＵＬＳＩ技術に支えられ
て発光素子の急速なシリコン化が図られ、安全かつ低コ
スト化の革新が遂げられることは疑う余地がない。
は材料のもつ機械的脆さ、毒性、安定な表面保護膜のな
いこと等が理由で、その特異な高機能が備わっているに
もかかわらず、シリコン半導体デバイスの如き爆発的な
技術進展並びに応用展開が図られてこなかった。従っ
て、もしシリコン半導体材料を用いて発光素子を実現で
きれば高度に進化したシリコンＵＬＳＩ技術に支えられ
て発光素子の急速なシリコン化が図られ、安全かつ低コ
スト化の革新が遂げられることは疑う余地がない。
【０００４】この発明の目的は、新規なシリコンを用い
た注入形発光素子を提供することにある。
た注入形発光素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ｐｎ接合
を有する直接遷移型多孔質シリコンと、前記直接遷移型
多孔質シリコンのｐｎ接合の両側に配置された電極とを
備えた注入形発光素子をその要旨とする。
を有する直接遷移型多孔質シリコンと、前記直接遷移型
多孔質シリコンのｐｎ接合の両側に配置された電極とを
備えた注入形発光素子をその要旨とする。
【０００６】第２の発明は、ｐｎ接合を有する単結晶シ
リコン基板を形成する第１工程と、前記ｐｎ接合部を含
む前記単結晶シリコン基板に陽極化成処理を行い、ｐｎ
接合を有する直接遷移型多孔質シリコンを形成する第２
工程と、前記直接遷移型多孔質シリコンの端部及び単結
晶シリコン基板にそれぞれ電極を形成する第３工程とを
備えた注入形発光素子の製造方法をその要旨とするもの
である。
リコン基板を形成する第１工程と、前記ｐｎ接合部を含
む前記単結晶シリコン基板に陽極化成処理を行い、ｐｎ
接合を有する直接遷移型多孔質シリコンを形成する第２
工程と、前記直接遷移型多孔質シリコンの端部及び単結
晶シリコン基板にそれぞれ電極を形成する第３工程とを
備えた注入形発光素子の製造方法をその要旨とするもの
である。
【０００７】
【作用】第１の発明は、ｐｎ接合に対し順バイアスとな
るように、電極間に電圧を印加すると、直接遷移型多孔
質シリコンに少数キャリアの注入が起こり、ｐｎ接合部
でキャリアの再結合が起こり発光する。
るように、電極間に電圧を印加すると、直接遷移型多孔
質シリコンに少数キャリアの注入が起こり、ｐｎ接合部
でキャリアの再結合が起こり発光する。
【０００８】第２の発明は、第１工程によりｐｎ接合を
有する単結晶シリコン基板が形成され、第２工程により
ｐｎ接合部を含む単結晶シリコン基板に陽極化成処理が
行われ、ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリコンが
形成される。さらに、第３工程により直接遷移型多孔質
シリコンの端部及び単結晶シリコン基板に電極がそれぞ
れ形成される。その結果、第１の発明の注入形発光素子
が製造される。
有する単結晶シリコン基板が形成され、第２工程により
ｐｎ接合部を含む単結晶シリコン基板に陽極化成処理が
行われ、ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリコンが
形成される。さらに、第３工程により直接遷移型多孔質
シリコンの端部及び単結晶シリコン基板に電極がそれぞ
れ形成される。その結果、第１の発明の注入形発光素子
が製造される。
【０００９】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には本実施例の注入形発光素子
を示す。又、図２〜図６にはその製造工程を示す。
に従って説明する。図１には本実施例の注入形発光素子
を示す。又、図２〜図６にはその製造工程を示す。
【００１０】まず、図２に示すように、ｎ型又はｐ型単
結晶シリコン基板１を用意し、単結晶シリコン基板１の
表面層に公知のイオン注入技術又は熱拡散技術によって
基板と反対の導電型の導電層２を形成してｐｎ接合を形
成する。その後、単結晶シリコン基板１を洗浄液（硫酸
４：過酸化水素水１）にて洗浄する。
結晶シリコン基板１を用意し、単結晶シリコン基板１の
表面層に公知のイオン注入技術又は熱拡散技術によって
基板と反対の導電型の導電層２を形成してｐｎ接合を形
成する。その後、単結晶シリコン基板１を洗浄液（硫酸
４：過酸化水素水１）にて洗浄する。
【００１１】引き続き、図３に示すように、単結晶シリ
コン基板１の裏面側にアルミ電極板３を配置し、導電層
２の表面が露出するように、アルミ電極板３をアルミ保
護用ワックス４で覆う。さらに、このようにした単結晶
シリコン基板１を濃度約２５％のフッ酸５に浸し、白金
電極６を対向配置する。そして、単結晶シリコン基板１
を陽極とし、白金電極６を陰極として定電流源７から電
流を流して、単結晶シリコン基板１の表面部分を陽極化
成処理する。
コン基板１の裏面側にアルミ電極板３を配置し、導電層
２の表面が露出するように、アルミ電極板３をアルミ保
護用ワックス４で覆う。さらに、このようにした単結晶
シリコン基板１を濃度約２５％のフッ酸５に浸し、白金
電極６を対向配置する。そして、単結晶シリコン基板１
を陽極とし、白金電極６を陰極として定電流源７から電
流を流して、単結晶シリコン基板１の表面部分を陽極化
成処理する。
【００１２】これは、フッ酸５中において、Ｏ2-とＯＨ
- が単結晶シリコン基板１に引きつけられ、単結晶シリ
コン基板１の表面においてＯ2-とＯＨ- の電子が奪われ
活性な酸素が発生する。そして、この活性な酸素にてＳ
ｉＯ2 が形成され、このＳｉＯ2 がフッ酸５にて溶解さ
れる。このようなメカニズムのもとに陽極化成処理が行
われ、図４に示すように、ｐｎ接合部を含む単結晶シリ
コン基板１に、径が５０Å程度の柱状の直接遷移型多孔
質シリコン８が形成される。この直接遷移型多孔質シリ
コン８内にｐｎ接合を有することとなる。尚、図３中、
１３は電流計である。
- が単結晶シリコン基板１に引きつけられ、単結晶シリ
コン基板１の表面においてＯ2-とＯＨ- の電子が奪われ
活性な酸素が発生する。そして、この活性な酸素にてＳ
ｉＯ2 が形成され、このＳｉＯ2 がフッ酸５にて溶解さ
れる。このようなメカニズムのもとに陽極化成処理が行
われ、図４に示すように、ｐｎ接合部を含む単結晶シリ
コン基板１に、径が５０Å程度の柱状の直接遷移型多孔
質シリコン８が形成される。この直接遷移型多孔質シリ
コン８内にｐｎ接合を有することとなる。尚、図３中、
１３は電流計である。
【００１３】尚、ｐｎ接合部が逆バイアスとなる場合に
はシリコン基板１の表面に光を照射し、陽極化成に必要
な電流を流すようにすればよい。
はシリコン基板１の表面に光を照射し、陽極化成に必要
な電流を流すようにすればよい。
【００１４】次に、希フッ酸中に単結晶シリコン基板１
を浸漬して直接遷移型多孔質シリコン８の表面に残って
いる酸化皮膜を除去する。引き続き、図５に示すよう
に、直接遷移型多孔質シリコン８を酸化して直接遷移型
多孔質シリコン８の空間に絶縁性充填材としてのＳｉＯ
2 ９を満たし固定化する。尚、ＳｉＯ2 ９の代わりに絶
縁コーティング材を用いてもよい。
を浸漬して直接遷移型多孔質シリコン８の表面に残って
いる酸化皮膜を除去する。引き続き、図５に示すよう
に、直接遷移型多孔質シリコン８を酸化して直接遷移型
多孔質シリコン８の空間に絶縁性充填材としてのＳｉＯ
2 ９を満たし固定化する。尚、ＳｉＯ2 ９の代わりに絶
縁コーティング材を用いてもよい。
【００１５】さらに、図６に示すように、直接遷移型多
孔質シリコン８の表面を露出させる。そして、図１に示
すように、蒸着法により直接遷移型多孔質シリコン８の
表面に金属よりなる電極１０を形成する。この電極１０
は、ＩＴＯや金等による透明導電性薄膜が使用される。
さらに、単結晶シリコン基板１の裏面に電極１１を形成
する。尚、図１中、１２は直接遷移型多孔質シリコン８
を覆う保護膜である。
孔質シリコン８の表面を露出させる。そして、図１に示
すように、蒸着法により直接遷移型多孔質シリコン８の
表面に金属よりなる電極１０を形成する。この電極１０
は、ＩＴＯや金等による透明導電性薄膜が使用される。
さらに、単結晶シリコン基板１の裏面に電極１１を形成
する。尚、図１中、１２は直接遷移型多孔質シリコン８
を覆う保護膜である。
【００１６】次に、上記のように構成した注入形発光素
子の作用を説明する。両電極１０，１１を通してｐｎ接
合に順バイアスを印加すれば、直接遷移型多孔質シリコ
ン８でのそれぞれの領域に少数キャリアの注入が起こ
り、ｐｎ接合付近ではそれらの再結合が起こり、発光す
る。発光波長は図７に示すように、直接遷移型多孔質シ
リコン８のバンド間遷移に基づく発光（イ）、ドナー電
子と自由正孔の再結合に基づく発光（ロ）、自由電子と
アクセプタ正孔の再結合に基づく発光（ハ）のそれぞれ
単独又は合成の発光が得られる。
子の作用を説明する。両電極１０，１１を通してｐｎ接
合に順バイアスを印加すれば、直接遷移型多孔質シリコ
ン８でのそれぞれの領域に少数キャリアの注入が起こ
り、ｐｎ接合付近ではそれらの再結合が起こり、発光す
る。発光波長は図７に示すように、直接遷移型多孔質シ
リコン８のバンド間遷移に基づく発光（イ）、ドナー電
子と自由正孔の再結合に基づく発光（ロ）、自由電子と
アクセプタ正孔の再結合に基づく発光（ハ）のそれぞれ
単独又は合成の発光が得られる。
【００１７】このように本実施例では、ｐｎ接合を有す
る単結晶シリコン基板１を形成し（第１工程）、ｐｎ接
合部を含む単結晶シリコン基板１に陽極化成処理を行
い、ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリコン８を形
成し（第２工程）、直接遷移型多孔質シリコン８の端部
及び単結晶シリコン基板１にそれぞれ電極１０，１１を
形成した（第３工程）。
る単結晶シリコン基板１を形成し（第１工程）、ｐｎ接
合部を含む単結晶シリコン基板１に陽極化成処理を行
い、ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリコン８を形
成し（第２工程）、直接遷移型多孔質シリコン８の端部
及び単結晶シリコン基板１にそれぞれ電極１０，１１を
形成した（第３工程）。
【００１８】その結果、ｐｎ接合を有する直接遷移型多
孔質シリコン８と、直接遷移型多孔質シリコン８のｐｎ
接合の両側に配置された電極１０，１１とを備えた注入
形発光素子が製造される。この素子においては、電極間
の電圧印加により、直接遷移型多孔質シリコン８に少数
キャリアの注入が起こり、ｐｎ接合部でキャリアの再結
合が起こり発光する。このようにして、新規なシリコン
を用いた注入形発光素子とすることができる。
孔質シリコン８と、直接遷移型多孔質シリコン８のｐｎ
接合の両側に配置された電極１０，１１とを備えた注入
形発光素子が製造される。この素子においては、電極間
の電圧印加により、直接遷移型多孔質シリコン８に少数
キャリアの注入が起こり、ｐｎ接合部でキャリアの再結
合が起こり発光する。このようにして、新規なシリコン
を用いた注入形発光素子とすることができる。
【００１９】又、直接遷移型多孔質シリコン８の空間に
はＳｉＯ2 ９（絶縁性充填材）が満たされ固定化してい
るので、直接遷移型多孔質シリコン８の強度を強くする
ことができる。
はＳｉＯ2 ９（絶縁性充填材）が満たされ固定化してい
るので、直接遷移型多孔質シリコン８の強度を強くする
ことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
新規なシリコンを用いた注入形発光素子を提供すること
ができる優れた効果を発揮する。
新規なシリコンを用いた注入形発光素子を提供すること
ができる優れた効果を発揮する。
【図１】実施例の注入形発光素子を示す図である。
【図２】注入形発光素子の製造工程図である。
【図３】注入形発光素子の製造工程図である。
【図４】注入形発光素子の製造工程図である。
【図５】注入形発光素子の製造工程図である。
【図６】注入形発光素子の製造工程図である。
【図７】エネルギーバンド図である。
１ 単結晶シリコン基板
８ 直接遷移型多孔質シリコン
９ 絶縁性充填材としてのＳｉＯ2
１０ 電極
１１ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリ
コンと、 前記直接遷移型多孔質シリコンのｐｎ接合の両側に配置
された電極とを備えたことを特徴とする注入形発光素
子。 - 【請求項２】 前記直接遷移型多孔質シリコンは、その
空間が絶縁性充填材にて満たされ固定化されているもの
である請求項１に記載の注入形発光素子。 - 【請求項３】 ｐｎ接合を有する単結晶シリコン基板を
形成する第１工程と、 前記ｐｎ接合部を含む前記単結晶シリコン基板に陽極化
成処理を行い、ｐｎ接合を有する直接遷移型多孔質シリ
コンを形成する第２工程と、 前記直接遷移型多孔質シリコンの端部及び単結晶シリコ
ン基板にそれぞれ電極を形成する第３工程とを備えたこ
とを特徴とする注入形発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190388A JPH0537013A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 注入形発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190388A JPH0537013A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 注入形発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537013A true JPH0537013A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16257340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3190388A Pending JPH0537013A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 注入形発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537013A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6033928A (en) * | 1993-11-02 | 2000-03-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing aggregate of semiconductor micro-needles |
| US6734451B2 (en) | 1993-11-02 | 2004-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aggregate of semiconductor micro-needles and method of manufacturing the same, and semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
| JP2008187038A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Hitachi Maxell Ltd | 結晶シリコン素子 |
| ITUB20152264A1 (it) * | 2015-07-17 | 2017-01-17 | St Microelectronics Srl | Dispositivo ad emissione di luce in silicio poroso e relativo metodo di fabbricazione |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3190388A patent/JPH0537013A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6033928A (en) * | 1993-11-02 | 2000-03-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing aggregate of semiconductor micro-needles |
| US6087197A (en) * | 1993-11-02 | 2000-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aggregate of semiconductor micro-needles and method of manufacturing the same, and semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
| US6177291B1 (en) | 1993-11-02 | 2001-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of making aggregate of semiconductor micro-needles |
| US6489629B1 (en) | 1993-11-02 | 2002-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aggregate of semiconductor micro-needles and method of manufacturing the same, and semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
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