JPH06275866A - ポーラス半導体発光装置と製造方法 - Google Patents
ポーラス半導体発光装置と製造方法Info
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- JPH06275866A JPH06275866A JP6059593A JP6059593A JPH06275866A JP H06275866 A JPH06275866 A JP H06275866A JP 6059593 A JP6059593 A JP 6059593A JP 6059593 A JP6059593 A JP 6059593A JP H06275866 A JPH06275866 A JP H06275866A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 細線状のポーラス化によって発光機能を得る
ポーラス半導体発光装置と製造方法に関し、ポーラス化
による量子細線構造を有する発光半導体装置の新規な製
造方法を提供する。 【構成】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液中で
陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工程
と、前記ポーラス半導体層を超音波を印加した純水中に
浸漬する工程とを含む。また、ＳｉまたはＳｉＣの半導
体層表面に反応性イオンを照射する工程と、前記半導体
層を弗酸溶液中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成
する陽極酸化工程とを含む。
ポーラス半導体発光装置と製造方法に関し、ポーラス化
による量子細線構造を有する発光半導体装置の新規な製
造方法を提供する。 【構成】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液中で
陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工程
と、前記ポーラス半導体層を超音波を印加した純水中に
浸漬する工程とを含む。また、ＳｉまたはＳｉＣの半導
体層表面に反応性イオンを照射する工程と、前記半導体
層を弗酸溶液中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成
する陽極酸化工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置と製造
方法に関し、特に細線状のポーラス化によって発光機能
を得るポーラス半導体発光装置とその製造方法に関す
る。
方法に関し、特に細線状のポーラス化によって発光機能
を得るポーラス半導体発光装置とその製造方法に関す
る。
【０００２】従来、不可能と考えられていたＳｉを用い
た発光素子が、弗酸によるポーラス化によって実現され
ようとしている。Ｓｉ発光素子は、Ｓｉウエハ上の光電
子集積回路の実現を容易にし、さらにはウエハ間の光結
合等にも道を開く。さらに、ＳｉＣにおいても、ポーラ
ス化による発光素子が実現されようとしている。
た発光素子が、弗酸によるポーラス化によって実現され
ようとしている。Ｓｉ発光素子は、Ｓｉウエハ上の光電
子集積回路の実現を容易にし、さらにはウエハ間の光結
合等にも道を開く。さらに、ＳｉＣにおいても、ポーラ
ス化による発光素子が実現されようとしている。
【０００３】
【従来の技術】シリコン（Ｓｉ）は、間接遷移型のバン
ド構造を有し、発光素子材料としては一般的には不適当
である。このため、発光素子材料としては、直接遷移型
バンド構造を持つＧａＡｓやＩｎＰ等が用いられてき
た。
ド構造を有し、発光素子材料としては一般的には不適当
である。このため、発光素子材料としては、直接遷移型
バンド構造を持つＧａＡｓやＩｎＰ等が用いられてき
た。
【０００４】ところが、Ｓｉを弗酸水溶液中で陽極酸化
し、表面に細線状のポーラス構造を形成すると、Ｓｉが
発光機能を示すことが発見された。Ｓｉを直径１００Å
以下の柱状に成形すると、２次元方向で量子化が生じ、
バンド構造が変化する。
し、表面に細線状のポーラス構造を形成すると、Ｓｉが
発光機能を示すことが発見された。Ｓｉを直径１００Å
以下の柱状に成形すると、２次元方向で量子化が生じ、
バンド構造が変化する。
【０００５】このようなポーラスＳｉに励起光を照射す
ると、１．４〜１．６ｅＶ程度の発光が認められた（L.
T. Canham, Appl. Phys. Lett., 57(10), 1046(1990),
V.Lehmann and U. Gosele, Appl. Phys. Lett., 58
(8), 856(1991) N. Koshida and H. Koyama, Jpn. J. A
ppl. Phys., 30(7B), L1221(1991) ）。
ると、１．４〜１．６ｅＶ程度の発光が認められた（L.
T. Canham, Appl. Phys. Lett., 57(10), 1046(1990),
V.Lehmann and U. Gosele, Appl. Phys. Lett., 58
(8), 856(1991) N. Koshida and H. Koyama, Jpn. J. A
ppl. Phys., 30(7B), L1221(1991) ）。
【０００６】また、ＳｉＣにおいても同様に、細線化を
行なうことにより、発光現象が観察された。これらの現
象を利用すると、ＳｉやＳｉＣ等を用いて発光半導体装
置を実現することができる。
行なうことにより、発光現象が観察された。これらの現
象を利用すると、ＳｉやＳｉＣ等を用いて発光半導体装
置を実現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ポーラス化による量子
細線構造を利用することにより、ＳｉやＳｉＣを用いて
発光半導体装置を形成することが可能であるが、その製
造技術は未だ十分開発されたとは言えない。
細線構造を利用することにより、ＳｉやＳｉＣを用いて
発光半導体装置を形成することが可能であるが、その製
造技術は未だ十分開発されたとは言えない。
【０００８】本発明の目的は、ポーラス化による量子細
線構造を有する発光半導体装置の新規な製造方法を提供
することである。本発明の他の目的は、ポーラス化によ
る量子細線構造を有する新規な発光半導体装置を提供す
ることである。
線構造を有する発光半導体装置の新規な製造方法を提供
することである。本発明の他の目的は、ポーラス化によ
る量子細線構造を有する新規な発光半導体装置を提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のポーラス半導体
発光装置の製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を
弗酸溶液中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する
陽極酸化工程と、前記ポーラス半導体層を超音波を印加
した純水中に浸漬する工程とを含む。
発光装置の製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を
弗酸溶液中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する
陽極酸化工程と、前記ポーラス半導体層を超音波を印加
した純水中に浸漬する工程とを含む。
【００１０】また、本発明のポーラス半導体発光装置の
製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液中
で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工
程と、前記ポーラス半導体層を弗素ガスに曝す工程とを
含む。
製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液中
で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工
程と、前記ポーラス半導体層を弗素ガスに曝す工程とを
含む。
【００１１】また、本発明のポーラス半導体発光装置の
製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層表面に反応性
イオンを照射する工程と、前記半導体層を弗酸溶液中で
陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工程
とを含む。
製造方法は、ＳｉまたはＳｉＣの半導体層表面に反応性
イオンを照射する工程と、前記半導体層を弗酸溶液中で
陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化工程
とを含む。
【００１２】また、本発明のポーラス半導体発光装置
は、ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層と、前記ポー
ラス半導体層の表面上に形成され、ポーラス半導体層の
面積より著しく小さな面積の透明導電膜と、前記ポーラ
ス半導体層の前記透明導電膜の逆の側に形成され、前記
透明導電膜よりも著しく大きい面積を有する導電膜とを
有する。
は、ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層と、前記ポー
ラス半導体層の表面上に形成され、ポーラス半導体層の
面積より著しく小さな面積の透明導電膜と、前記ポーラ
ス半導体層の前記透明導電膜の逆の側に形成され、前記
透明導電膜よりも著しく大きい面積を有する導電膜とを
有する。
【００１３】また、本発明のポーラス半導体発光装置
は、ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層と、前記ポー
ラス半導体層に対向して配置された電子のフィールドエ
ミッタとを有する。
は、ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層と、前記ポー
ラス半導体層に対向して配置された電子のフィールドエ
ミッタとを有する。
【００１４】
【作用】弗酸中で陽極酸化したポーラス半導体層を、超
音波を印加した純水中に浸漬することにより、ポーラス
半導体層の発光機構を効率的に変化させることができ
る。
音波を印加した純水中に浸漬することにより、ポーラス
半導体層の発光機構を効率的に変化させることができ
る。
【００１５】弗酸中で陽極酸化したポーラス半導体層
を、弗素ガスに曝すことにより、良好な表面が得られ、
良好な発光現象を得ることができる。半導体層表面に反
応性イオンを照射した後、弗酸溶液中で半導体層を陽極
酸化すると、紫外線を照射しなくてもポーラス化を進行
させることができる。イオン照射によって生じた半導体
層表面の微小な凹凸を基にポーラス化が進行するものと
考えられる。
を、弗素ガスに曝すことにより、良好な表面が得られ、
良好な発光現象を得ることができる。半導体層表面に反
応性イオンを照射した後、弗酸溶液中で半導体層を陽極
酸化すると、紫外線を照射しなくてもポーラス化を進行
させることができる。イオン照射によって生じた半導体
層表面の微小な凹凸を基にポーラス化が進行するものと
考えられる。
【００１６】ポーラス半導体層の１表面に、著しく大き
い面積を有する導電層を形成し、他の表面に著しく小さ
な面積を有する透明導電膜を形成することにより、効率
的な発光を行なわせることができる。透明導電膜側で電
界が集中するためと考えられる。
い面積を有する導電層を形成し、他の表面に著しく小さ
な面積を有する透明導電膜を形成することにより、効率
的な発光を行なわせることができる。透明導電膜側で電
界が集中するためと考えられる。
【００１７】電子のフィールドエミッタからポーラス半
導体層に電子を注入することにより、ポーラス半導体層
から発光を行なわせることができる。
導体層に電子を注入することにより、ポーラス半導体層
から発光を行なわせることができる。
【００１８】
【実施例】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、ポーラス半導体層の
作成を示す概略断面図である。図１（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板１の裏面上にＡｕ、Ａｌ、ＩＴＯ（インジ
ウム錫酸化物）等の基板電極３を形成し、ＰｔやＡｕ等
で形成された対向電極４と共に、弗酸水溶液５中に浸漬
し、対向電極４を陰極、基板電極３を陽極として陽極酸
化を行なう。
作成を示す概略断面図である。図１（Ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板１の裏面上にＡｕ、Ａｌ、ＩＴＯ（インジ
ウム錫酸化物）等の基板電極３を形成し、ＰｔやＡｕ等
で形成された対向電極４と共に、弗酸水溶液５中に浸漬
し、対向電極４を陰極、基板電極３を陽極として陽極酸
化を行なう。
【００１９】たとえば、Ｓｉ基板１は、比抵抗１０Ωｃ
ｍ程度のｐ型（１００）面基板である。弗酸水溶液５
は、１０〜５０％ＨＦ水溶液、たとえば４８％ＨＦ水溶
液である。対向電極４、基板電極３の間に直流電源Ｅ、
スイッチＳＷを接続し、Ｓｉ基板１に、たとえば電流密
度２０〜１００ｍＡ／ｃｍ2 程度の電流を流す。たとえ
ば、４８％ＨＦ水溶液中で２５ｍＡ／ｃｍ2 の電流を流
し、２０秒間陽極酸化を行なう。この陽極酸化により、
膜厚約０．４μｍのポーラスＳｉ層２が形成される。こ
のポーラスＳｉ層２は、量子細線の集合であり、発光を
行なうことができるようになる。
ｍ程度のｐ型（１００）面基板である。弗酸水溶液５
は、１０〜５０％ＨＦ水溶液、たとえば４８％ＨＦ水溶
液である。対向電極４、基板電極３の間に直流電源Ｅ、
スイッチＳＷを接続し、Ｓｉ基板１に、たとえば電流密
度２０〜１００ｍＡ／ｃｍ2 程度の電流を流す。たとえ
ば、４８％ＨＦ水溶液中で２５ｍＡ／ｃｍ2 の電流を流
し、２０秒間陽極酸化を行なう。この陽極酸化により、
膜厚約０．４μｍのポーラスＳｉ層２が形成される。こ
のポーラスＳｉ層２は、量子細線の集合であり、発光を
行なうことができるようになる。
【００２０】弗酸溶液中の陽極酸化により、量子細線化
したポーラスＳｉ層２を純水中に浸漬すると、ポーラス
Ｓｉ層からの発光機構が変化する。図１（Ｂ）は、陽極
酸化したポーラスＳｉ層に対する純水処理の２つの形態
を示す。図１（Ｂ）左側の図に示す形態においては、超
音波発生器１１から超音波が純水６中に発射され、超音
波を受けながら純水処理が行なわれる。
したポーラスＳｉ層２を純水中に浸漬すると、ポーラス
Ｓｉ層からの発光機構が変化する。図１（Ｂ）は、陽極
酸化したポーラスＳｉ層に対する純水処理の２つの形態
を示す。図１（Ｂ）左側の図に示す形態においては、超
音波発生器１１から超音波が純水６中に発射され、超音
波を受けながら純水処理が行なわれる。
【００２１】なお、陽極酸化したポーラスＳｉ層２を純
水中に浸漬すると、その表面から気泡を発生しながら反
応を進める。超音波を印加することにより、発生した気
泡は速やかに表面から離脱し、均一な反応が進行する。
なお、気泡の離脱を容易にするために、ポーラスＳｉ層
２は上側に向けて配置される。
水中に浸漬すると、その表面から気泡を発生しながら反
応を進める。超音波を印加することにより、発生した気
泡は速やかに表面から離脱し、均一な反応が進行する。
なお、気泡の離脱を容易にするために、ポーラスＳｉ層
２は上側に向けて配置される。
【００２２】図１（Ｂ）右側の形態においては、純水６
がヒータ１２によって加熱されている。純水の温度を制
御することにより、ポーラスＳｉ層２と純水の反応の反
応速度を制御することが可能となる。
がヒータ１２によって加熱されている。純水の温度を制
御することにより、ポーラスＳｉ層２と純水の反応の反
応速度を制御することが可能となる。
【００２３】図１（Ｃ）は、純水処理に代わるその他の
処理を示す。図１（Ｃ）左側の図においては、Ｓｉ基板
１をヒータ１３によって加熱し、水蒸気を含む雰囲気中
で酸化を行なわせる。なお、水蒸気を含む雰囲気として
は、水蒸気を含む空気、水蒸気を含む酸素等、水蒸気を
含む種々のガス雰囲気を用いることができる。
処理を示す。図１（Ｃ）左側の図においては、Ｓｉ基板
１をヒータ１３によって加熱し、水蒸気を含む雰囲気中
で酸化を行なわせる。なお、水蒸気を含む雰囲気として
は、水蒸気を含む空気、水蒸気を含む酸素等、水蒸気を
含む種々のガス雰囲気を用いることができる。
【００２４】図１（Ｃ）右側の図においては、ポーラス
Ｓｉ層２に弗素ガス、たとえばＦ2５％、Ｎ2 ９５％の
稀釈弗素ガスを接触させ、ポーラスＳｉ層２と弗素ガス
の反応を行なわせる。
Ｓｉ層２に弗素ガス、たとえばＦ2５％、Ｎ2 ９５％の
稀釈弗素ガスを接触させ、ポーラスＳｉ層２と弗素ガス
の反応を行なわせる。
【００２５】図２は、純水処理および弗素ガス処理の実
験結果を示す表である。まず、試料であるＳｉ基板に、
４８％ＨＦ水溶液中で、１００秒間２５ｍＡ／ｃｍ2 の
電流の陽極酸化を行ない、約２μｍのポーラスＳｉ層を
形成する。
験結果を示す表である。まず、試料であるＳｉ基板に、
４８％ＨＦ水溶液中で、１００秒間２５ｍＡ／ｃｍ2 の
電流の陽極酸化を行ない、約２μｍのポーラスＳｉ層を
形成する。
【００２６】試料１は、このポーラスＳｉ層を２４℃の
純水中に浸漬し、超音波を印加しながら６０分純水処理
を行なって作成した。ホトルミネッセンスのピーク波長
は７１０ｎｍであった。超音波を印加しない場合、同様
の条件で同様の結果を得るには、４時間の純水処理が必
要であった。
純水中に浸漬し、超音波を印加しながら６０分純水処理
を行なって作成した。ホトルミネッセンスのピーク波長
は７１０ｎｍであった。超音波を印加しない場合、同様
の条件で同様の結果を得るには、４時間の純水処理が必
要であった。
【００２７】試料２は、４５℃の純水中にポーラスＳｉ
層を浸漬し、超音波を印加しながら純水処理を３０分間
行なった試料であり、ホトルミネッセンスピークのピー
ク波長は６７５ｎｍであった。試料１と較べ、ピーク波
長は短波長化している。
層を浸漬し、超音波を印加しながら純水処理を３０分間
行なった試料であり、ホトルミネッセンスピークのピー
ク波長は６７５ｎｍであった。試料１と較べ、ピーク波
長は短波長化している。
【００２８】試料３は、４５℃の純水中に超音波を印加
しながらポーラスＳｉ層を６０分間浸漬した試料であ
り、ホトルミネッセンスのピーク波長は６２０ｎｍと、
さらに短波長化した。
しながらポーラスＳｉ層を６０分間浸漬した試料であ
り、ホトルミネッセンスのピーク波長は６２０ｎｍと、
さらに短波長化した。
【００２９】試料４は、７０℃に加熱した純水中にポー
ラスＳｉ層を３分間浸漬した試料であり、ホトルミネッ
センスのピーク波長は６１０ｎｍであった。これら４つ
の試料から純水処理の効果をＰＬピーク波長を基準にし
て判断すると、超音波を印加すると、純水処理の速度は
約４倍に増加した。また、純水の温度を上昇させると、
反応速度はさらに向上する。
ラスＳｉ層を３分間浸漬した試料であり、ホトルミネッ
センスのピーク波長は６１０ｎｍであった。これら４つ
の試料から純水処理の効果をＰＬピーク波長を基準にし
て判断すると、超音波を印加すると、純水処理の速度は
約４倍に増加した。また、純水の温度を上昇させると、
反応速度はさらに向上する。
【００３０】たとえば、７０℃に純水を加熱すると、超
音波を印加しなくても３分間で著しく反応が進行してい
ることが判る。ただし、この反応速度は速過ぎて、きめ
細かな制御を行なうには適していない。発光半導体装置
を形成するためには、純水温度は約４５℃以下とするこ
とが好ましい。
音波を印加しなくても３分間で著しく反応が進行してい
ることが判る。ただし、この反応速度は速過ぎて、きめ
細かな制御を行なうには適していない。発光半導体装置
を形成するためには、純水温度は約４５℃以下とするこ
とが好ましい。
【００３１】なお、純水の温度が低過ぎると、純水処理
の反応がなかなか進まない。このような場合にも、超音
波を印加すると反応を進行させることができる。超音波
を用いる場合の純水温度は２０−４５℃程度、超音波を
印加しない場合の純水温度は３０−４５℃程度が好まし
い。
の反応がなかなか進まない。このような場合にも、超音
波を印加すると反応を進行させることができる。超音波
を用いる場合の純水温度は２０−４５℃程度、超音波を
印加しない場合の純水温度は３０−４５℃程度が好まし
い。
【００３２】図３は、試料１に相当する純水処理を行な
った時の赤外線吸収スペクトルの変化を示す。図中、横
軸は波数をｃｍ-1で示し、縦軸は透過率を任意スケール
で示す。
った時の赤外線吸収スペクトルの変化を示す。図中、横
軸は波数をｃｍ-1で示し、縦軸は透過率を任意スケール
で示す。
【００３３】曲線ａは、陽極酸化直後の試料の吸収スペ
クトルを示し、曲線ｂは純水処理を１時間行なった試料
の吸収スペクトルを示し、曲線ｃは純水処理を３時間行
なった試料の吸収スペクトルを示す。
クトルを示し、曲線ｂは純水処理を１時間行なった試料
の吸収スペクトルを示し、曲線ｃは純水処理を３時間行
なった試料の吸収スペクトルを示す。
【００３４】５００〜７５０ｃｍ-1の領域および２００
０〜２２００ｃｍ-1の領域に見られる吸収は、それぞれ
ＳｉＨ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨx の振動に基づく吸収と考え
られる。９００〜１０００ｃｍ-1の領域に見られる吸収
は、ＳｉＨ3 とＳｉＨ2 と同定でき、純水処理が進行す
るにしたがって吸収量は減少している。
０〜２２００ｃｍ-1の領域に見られる吸収は、それぞれ
ＳｉＨ、ＳｉＨ2 、ＳｉＨx の振動に基づく吸収と考え
られる。９００〜１０００ｃｍ-1の領域に見られる吸収
は、ＳｉＨ3 とＳｉＨ2 と同定でき、純水処理が進行す
るにしたがって吸収量は減少している。
【００３５】１１００〜１２５０ｃｍ-1程度に表れる吸
収は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの振動による吸収と固定され、純
水処理が進行するにつれて吸収量は増大している。さら
に、曲線ａのサンプルは、８００ｎｍ以上の波長で微か
に発光を生じ、曲線ｂのサンプルは波長６９０ｎｍで発
光を生じ、曲線ｃのサンプルは、６３０ｎｍの波長にお
いてより明瞭な発光を生じる。
収は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの振動による吸収と固定され、純
水処理が進行するにつれて吸収量は増大している。さら
に、曲線ａのサンプルは、８００ｎｍ以上の波長で微か
に発光を生じ、曲線ｂのサンプルは波長６９０ｎｍで発
光を生じ、曲線ｃのサンプルは、６３０ｎｍの波長にお
いてより明瞭な発光を生じる。
【００３６】このような実験データから、純水処理は量
子細線のサイズを制御する役割と、表面状態を制御する
役割を果たしているものと考えられる。純水処理にした
がって、Ｓｉ−Ｏの吸収が増加することは、表面が酸化
された状態の方が短波長の発光に好都合であるものと介
することができる。
子細線のサイズを制御する役割と、表面状態を制御する
役割を果たしているものと考えられる。純水処理にした
がって、Ｓｉ−Ｏの吸収が増加することは、表面が酸化
された状態の方が短波長の発光に好都合であるものと介
することができる。
【００３７】図２に戻って、試料５は、純水処理に代え
て弗素ガス処理を行なった場合を示す。サンプルを２４
℃に保ち、弗素ガスを１０分間流した時、ホトルミネッ
センスの発光波長は６００ｎｍに変化した。
て弗素ガス処理を行なった場合を示す。サンプルを２４
℃に保ち、弗素ガスを１０分間流した時、ホトルミネッ
センスの発光波長は６００ｎｍに変化した。
【００３８】弗素ガスをＳｉ量子細線に接触させると、
Ｓｉ表面に存在し得る酸化シリコンはエッチングされ、
清浄なＳｉ表面が露出するものと考えられる。このサン
プルを空気中に取り出すと、清浄なＳｉ表面は直ちに酸
化され、酸化表面が発生するであろう。発光波長の短波
長化の面からは、弗素ガス処理も純水処理と同様に効果
的となり得る。
Ｓｉ表面に存在し得る酸化シリコンはエッチングされ、
清浄なＳｉ表面が露出するものと考えられる。このサン
プルを空気中に取り出すと、清浄なＳｉ表面は直ちに酸
化され、酸化表面が発生するであろう。発光波長の短波
長化の面からは、弗素ガス処理も純水処理と同様に効果
的となり得る。
【００３９】図４は、弗素ガス処理を行なった量子細線
の吸収スペクトルを示す。横軸は波数をｃｍ-1で示し、
縦軸は透過率を任意スケールで示す。純水処理を進行し
た時に、１０００〜１２５０ｃｍ-1程度において観察さ
れたＳｉ−Ｏの吸収が、弗素ガス処理のサンプルにおい
ても観察されている。なお、弗素ガス処理のサンプルの
吸収スペクトルは、シリコンの熱酸化膜のスペクトルに
似たものである。
の吸収スペクトルを示す。横軸は波数をｃｍ-1で示し、
縦軸は透過率を任意スケールで示す。純水処理を進行し
た時に、１０００〜１２５０ｃｍ-1程度において観察さ
れたＳｉ−Ｏの吸収が、弗素ガス処理のサンプルにおい
ても観察されている。なお、弗素ガス処理のサンプルの
吸収スペクトルは、シリコンの熱酸化膜のスペクトルに
似たものである。
【００４０】このような純水処理または水蒸気処理また
は弗素ガス処理により、好適な発光性能を有するポーラ
ス半導体層を形成することができる。図５は、本発明の
実施例によるポーラス半導体発光装置を示す。図５
（Ａ）は、Ｓｉを用いたポーラス半導体発光装置の断面
図を示す。
は弗素ガス処理により、好適な発光性能を有するポーラ
ス半導体層を形成することができる。図５は、本発明の
実施例によるポーラス半導体発光装置を示す。図５
（Ａ）は、Ｓｉを用いたポーラス半導体発光装置の断面
図を示す。
【００４１】４８％ＨＦ水溶液中で、電流密度２５ｍＡ
／ｃｍ2 において２０秒間陽極酸化することにより、比
抵抗率１０Ωｃｍの（１００）面ｐ型Ｓｉ基板１の表面
に、膜厚約０．４μｍのポーラス半導体層２を形成し、
超音波を印加しながら４５℃の純水に約１時間浸漬して
ポーラス半導体層２を調製する。
／ｃｍ2 において２０秒間陽極酸化することにより、比
抵抗率１０Ωｃｍの（１００）面ｐ型Ｓｉ基板１の表面
に、膜厚約０．４μｍのポーラス半導体層２を形成し、
超音波を印加しながら４５℃の純水に約１時間浸漬して
ポーラス半導体層２を調製する。
【００４２】ポーラス半導体層２の表面上に、ｎ型ＩＴ
Ｏ（インジウム錫酸化膜）７をスパッタリングにより約
３０００Å堆積する。中央部に電極とすべき領域７ａを
残し、その周囲のＩＴＯ膜７をエッチングして除去し、
ＳｉＯ2 等の絶縁膜８を形成する。中央のＩＴＯ膜７ａ
に接触する電極９を形成し、Ｓｉ基板１裏面上にも基板
電極３を形成する。ＩＴＯ膜７ａの寸法は、裏面上の電
極３と比べて著しく小さなものとする。たとえば、裏面
上の電極３が５〜１０ｍｍ四方の大きさを有する時、表
面上のＩＴＯ膜７ａの寸法は約０．５ｍｍ四方程度とす
る。
Ｏ（インジウム錫酸化膜）７をスパッタリングにより約
３０００Å堆積する。中央部に電極とすべき領域７ａを
残し、その周囲のＩＴＯ膜７をエッチングして除去し、
ＳｉＯ2 等の絶縁膜８を形成する。中央のＩＴＯ膜７ａ
に接触する電極９を形成し、Ｓｉ基板１裏面上にも基板
電極３を形成する。ＩＴＯ膜７ａの寸法は、裏面上の電
極３と比べて著しく小さなものとする。たとえば、裏面
上の電極３が５〜１０ｍｍ四方の大きさを有する時、表
面上のＩＴＯ膜７ａの寸法は約０．５ｍｍ四方程度とす
る。
【００４３】このように、発光面上の電極の寸法を制限
することにより、比較的低い電圧で効率的に発光を生じ
させることができる。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す
半導体発光装置における電気力線の分布を概略的に示
す。下部電極３と較べて、上部電極７ａの寸法が著しく
小さいため、下部電極３から上部電極７ａに向かう電気
力線は、上部電極７ａ付近で急激に集中する。
することにより、比較的低い電圧で効率的に発光を生じ
させることができる。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す
半導体発光装置における電気力線の分布を概略的に示
す。下部電極３と較べて、上部電極７ａの寸法が著しく
小さいため、下部電極３から上部電極７ａに向かう電気
力線は、上部電極７ａ付近で急激に集中する。
【００４４】電気力線の集中により、上部電極７ａ近傍
においては、強い電界が発生する。したがって、比較的
低い電圧によって高い電界を発生させることができ、効
率的に発光を生じさせることができる。
においては、強い電界が発生する。したがって、比較的
低い電圧によって高い電界を発生させることができ、効
率的に発光を生じさせることができる。
【００４５】図６は、図５（Ａ）に示す半導体発光装置
の特性を示すグラフである。図６（Ａ）は、ＩＶ特性を
示し、図６（Ｂ）は、発光強度の波長分布を示す。図６
（Ａ）に示すように、この半導体発光装置は、ショット
キダイオード的特性を示し、順方向電圧の印加にしたが
ってほぼリニアに電流値を増大させる。８Ｖ印加の時、
約０．３Ａの電流が流れ、１７Ｖ印加の時、約０．６８
Ａの電流が流れる。
の特性を示すグラフである。図６（Ａ）は、ＩＶ特性を
示し、図６（Ｂ）は、発光強度の波長分布を示す。図６
（Ａ）に示すように、この半導体発光装置は、ショット
キダイオード的特性を示し、順方向電圧の印加にしたが
ってほぼリニアに電流値を増大させる。８Ｖ印加の時、
約０．３Ａの電流が流れ、１７Ｖ印加の時、約０．６８
Ａの電流が流れる。
【００４６】図６（Ｂ）は、半導体発光装置に１２Ｖの
順方向バイアスを印加した時の発光強度分布を示す。発
光のピーク波長は約５１０ｎｍである。従来のＳｉ発光
装置からは得にくい短波長の発光が得られている。
順方向バイアスを印加した時の発光強度分布を示す。発
光のピーク波長は約５１０ｎｍである。従来のＳｉ発光
装置からは得にくい短波長の発光が得られている。
【００４７】図７は、本発明の他の実施例によるポーラ
ス半導体発光装置の概略断面図を示す。Ｓｉ基板１表面
上に、ポーラス半導体層２が形成され、その表面上に絶
縁膜８によって分離された複数のＩＴＯ電極７ａ〜７ｅ
が形成されている。
ス半導体発光装置の概略断面図を示す。Ｓｉ基板１表面
上に、ポーラス半導体層２が形成され、その表面上に絶
縁膜８によって分離された複数のＩＴＯ電極７ａ〜７ｅ
が形成されている。
【００４８】Ｓｉ基板１裏面上に形成された電極３と、
ポーラス半導体層２表面上に形成されたＩＴＯ電極のい
ずれかを、スイッチＳＷａ〜ＳＷｅを介して直流電源Ｅ
に接続することにより、選択したＩＴＯ電極近傍から発
光を生じさせることができる。通信、ディスプレイ等に
利用することができる。
ポーラス半導体層２表面上に形成されたＩＴＯ電極のい
ずれかを、スイッチＳＷａ〜ＳＷｅを介して直流電源Ｅ
に接続することにより、選択したＩＴＯ電極近傍から発
光を生じさせることができる。通信、ディスプレイ等に
利用することができる。
【００４９】なお、Ｓｉによってポーラス半導体層を形
成する場合を説明したが、本実施例の効果は電界集中に
よって生じるものと考えられ、ポーラス半導体層をＳｉ
Ｃ等によって形成しても同様の効果が得られるものと考
えられる。
成する場合を説明したが、本実施例の効果は電界集中に
よって生じるものと考えられ、ポーラス半導体層をＳｉ
Ｃ等によって形成しても同様の効果が得られるものと考
えられる。
【００５０】ポーラス半導体層は、その内部において電
子−正孔の再結合により発光を生じる。電子−正孔の生
成は、必ずしも電流注入によるものでなくてもよい。図
７は、本発明の他の実施例によるポーラス半導体発光装
置の概略断面図を示す。
子−正孔の再結合により発光を生じる。電子−正孔の生
成は、必ずしも電流注入によるものでなくてもよい。図
７は、本発明の他の実施例によるポーラス半導体発光装
置の概略断面図を示す。
【００５１】石英基板１１表面（図中下側）上に、ＩＴ
Ｏ膜１２が形成され、この上に多結晶Ｓｉ層が形成され
る。この多結晶Ｓｉ層を、弗酸水溶液中で陽極酸化する
ことにより、ポーラス半導体層１３を形成する。なお、
発光させる領域の周囲は陽極酸化せず、元のまま残す。
Ｏ膜１２が形成され、この上に多結晶Ｓｉ層が形成され
る。この多結晶Ｓｉ層を、弗酸水溶液中で陽極酸化する
ことにより、ポーラス半導体層１３を形成する。なお、
発光させる領域の周囲は陽極酸化せず、元のまま残す。
【００５２】陽極酸化は、たとえば１０〜５０％ＨＦ水
溶液中、２０〜１００ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で行な
い、数百ｎｍ〜数μｍ厚のポーラス層を作る。陽極酸化
に続いて、ＨＦ洗浄を行ない、引続き水洗を十分行な
う。その後、数ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で８００〜９０
０℃、数十分のアニールを行なう。このアニールで表面
に極薄酸化膜が形成され、表面が安定化される。
溶液中、２０〜１００ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で行な
い、数百ｎｍ〜数μｍ厚のポーラス層を作る。陽極酸化
に続いて、ＨＦ洗浄を行ない、引続き水洗を十分行な
う。その後、数ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で８００〜９０
０℃、数十分のアニールを行なう。このアニールで表面
に極薄酸化膜が形成され、表面が安定化される。
【００５３】一方、鋭いチップを有するＳｉ電子エミッ
タ２１が、Ｓｉ基板１６に形成された開口部１７上に形
成されたフィールドエミッタ２０が、酸化膜２２によっ
てポーラス半導体層１３に気密に接着されている。な
お、Ｓｉ基板１６の表面は、酸化膜１８によって覆わ
れ、開口部１７にはＷ等の金属電極１９が形成され、電
子エミッタ２１に電気的に接続されている。
タ２１が、Ｓｉ基板１６に形成された開口部１７上に形
成されたフィールドエミッタ２０が、酸化膜２２によっ
てポーラス半導体層１３に気密に接着されている。な
お、Ｓｉ基板１６の表面は、酸化膜１８によって覆わ
れ、開口部１７にはＷ等の金属電極１９が形成され、電
子エミッタ２１に電気的に接続されている。
【００５４】電子エミッタ２１のチップに、ある程度以
上の強電界を作用させることにより、チップより電子が
発射し、ポーラス半導体層１３に注入される。電子注入
によりポーラス半導体層１３内に電子−正孔対が形成さ
れ、再結合することによって発光を生じる。
上の強電界を作用させることにより、チップより電子が
発射し、ポーラス半導体層１３に注入される。電子注入
によりポーラス半導体層１３内に電子−正孔対が形成さ
れ、再結合することによって発光を生じる。
【００５５】図９は、フィールドエミッタ２０の形成方
法を示す。図９（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板１６、酸
化膜１８ａ、Ｓｉ層２３を積層したＳＯＩ基板２４を準
備し、Ｓｉ基板１６上に矩形開口を有するマスクを形成
する。開口部にＫＯＨによる異方性エッチングを行なっ
て開口１７を形成する。
法を示す。図９（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板１６、酸
化膜１８ａ、Ｓｉ層２３を積層したＳＯＩ基板２４を準
備し、Ｓｉ基板１６上に矩形開口を有するマスクを形成
する。開口部にＫＯＨによる異方性エッチングを行なっ
て開口１７を形成する。
【００５６】さらに、稀釈ＨＦ液中で、酸化膜１８ａの
エッチングを行なうことにより、開口１７をＳｉ層２３
にまで到達させる。その後、マスクを除去し、露出した
Ｓｉ表面を酸化することにより、酸化膜１８ｂを形成
し、開口部以外をマスクで覆った後、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を行なうことにより、開口部１７の窓
部の酸化膜をエッチングし、Ｓｉ層２３を露出させる。
その後、マスクは除去する。
エッチングを行なうことにより、開口１７をＳｉ層２３
にまで到達させる。その後、マスクを除去し、露出した
Ｓｉ表面を酸化することにより、酸化膜１８ｂを形成
し、開口部以外をマスクで覆った後、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を行なうことにより、開口部１７の窓
部の酸化膜をエッチングし、Ｓｉ層２３を露出させる。
その後、マスクは除去する。
【００５７】次に、図９（Ｂ）に示すように、開口部１
７を覆って金属層を形成し、パターニングすることによ
って配線１９を形成する。この金属層は、たとえばＷ等
によって形成する。
７を覆って金属層を形成し、パターニングすることによ
って配線１９を形成する。この金属層は、たとえばＷ等
によって形成する。
【００５８】次に、図９（Ｃ）に示すように、Ｓｉ層２
３上に酸化シリコン膜を約０．５μｍ成長し、パターニ
ングすることによって酸化膜マスク２５を形成する。次
に、図９（Ｄ）に示すように、ＣＦ4 を用いたリアクテ
ィブイオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳｉ層２３をエ
ッチングし、酸化膜マスク２５下にほぼ円錐状のＳｉ領
域２３を残して他の部分のＳｉ層を除去する。
３上に酸化シリコン膜を約０．５μｍ成長し、パターニ
ングすることによって酸化膜マスク２５を形成する。次
に、図９（Ｄ）に示すように、ＣＦ4 を用いたリアクテ
ィブイオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳｉ層２３をエ
ッチングし、酸化膜マスク２５下にほぼ円錐状のＳｉ領
域２３を残して他の部分のＳｉ層を除去する。
【００５９】さらに、露出したＳｉ領域２３表面を酸化
することにより、先端が鋭く尖ったＳｉチップ２３を残
す。その後、図９（Ｅ）に示すように、ＣＶＤにより酸
化膜２２を堆積する。
することにより、先端が鋭く尖ったＳｉチップ２３を残
す。その後、図９（Ｅ）に示すように、ＣＶＤにより酸
化膜２２を堆積する。
【００６０】次に、図９（Ｆ）に示すように、稀釈ＨＦ
を用いて酸化膜をエッチングすることにより、酸化膜２
５と共に、その上の酸化膜２２ａをリフトオフする。な
お、この工程において、Ｓｉチップ２３表面上の酸化膜
も除去される。
を用いて酸化膜をエッチングすることにより、酸化膜２
５と共に、その上の酸化膜２２ａをリフトオフする。な
お、この工程において、Ｓｉチップ２３表面上の酸化膜
も除去される。
【００６１】このようにして、先端が鋭く尖ったＳｉエ
ミッタ２３が形成される。なお、このＳｉエミッタ２３
は、周囲を厚い酸化膜２２によって囲まれている。この
ようにして形成したＳｉエミッタを、ポーラス半導体層
上に配置し、真空中で接着することにより、内部を真空
に保ったフィールドエミッタが形成される。ＳＯＩ基板
に、このようなフィールドエミッタを多数アレイ状に形
成してもよい。
ミッタ２３が形成される。なお、このＳｉエミッタ２３
は、周囲を厚い酸化膜２２によって囲まれている。この
ようにして形成したＳｉエミッタを、ポーラス半導体層
上に配置し、真空中で接着することにより、内部を真空
に保ったフィールドエミッタが形成される。ＳＯＩ基板
に、このようなフィールドエミッタを多数アレイ状に形
成してもよい。
【００６２】なお、Ｓｉポーラス半導体層に対して、フ
ィールドエミッタを配した構成を説明したが、ＳｉＣポ
ーラス半導体層に対してフィールドエミッタを配置した
構成も同様に形成することができる。
ィールドエミッタを配した構成を説明したが、ＳｉＣポ
ーラス半導体層に対してフィールドエミッタを配置した
構成も同様に形成することができる。
【００６３】ポーラスＳｉＣ半導体層を形成するために
は、従来は陽極酸化時に強力な紫外線照射を行なってい
た。ところが、ＳｉＣの陽極酸化時のエッチング効率
は、紫外線強度に非常に敏感であり、紫外線照射下でポ
ーラスＳｉＣ（β−ＳｉＣ）層の微細構造サイズを安定
に制御するのは容易でない。
は、従来は陽極酸化時に強力な紫外線照射を行なってい
た。ところが、ＳｉＣの陽極酸化時のエッチング効率
は、紫外線強度に非常に敏感であり、紫外線照射下でポ
ーラスＳｉＣ（β−ＳｉＣ）層の微細構造サイズを安定
に制御するのは容易でない。
【００６４】図１０、図１１は、紫外線照射を行なう必
要なく、β−ＳｉＣのポーラス半導体層を形成すること
のできる方法を説明するための概略断面図を示す。ま
ず、図１０（Ａ）に示すように、トリクロルシラン、プ
ロパンをソースガス、水素をキャリアガスとして基板温
度約１０００℃の（１１１）面ｐ型Ｓｉ基板３１上にＣ
ＶＤを行なうことにより、厚さ数μｍのβ−ＳｉＣ層３
２を成膜する。
要なく、β−ＳｉＣのポーラス半導体層を形成すること
のできる方法を説明するための概略断面図を示す。ま
ず、図１０（Ａ）に示すように、トリクロルシラン、プ
ロパンをソースガス、水素をキャリアガスとして基板温
度約１０００℃の（１１１）面ｐ型Ｓｉ基板３１上にＣ
ＶＤを行なうことにより、厚さ数μｍのβ−ＳｉＣ層３
２を成膜する。
【００６５】次に、β−ＳｉＣ層３２表面層に、反応性
イオンエッチング装置を用い、イオン照射処理を行な
う。ここで、照射するイオン種は、ＳｉＣに対して反応
性を有するイオン、たとえばＣＦ4 、Ｃｌ2 等とする。
イオンエッチング装置を用い、イオン照射処理を行な
う。ここで、照射するイオン種は、ＳｉＣに対して反応
性を有するイオン、たとえばＣＦ4 、Ｃｌ2 等とする。
【００６６】イオン照射により、ＳｉＣ層３２表面に
は、イオン照射の影響を受けた表面層３２ａが形成され
る。反応性イオンの照射により、表面層３２ａにおいて
は、微小な凹凸が発生しているものと考えられる。
は、イオン照射の影響を受けた表面層３２ａが形成され
る。反応性イオンの照射により、表面層３２ａにおいて
は、微小な凹凸が発生しているものと考えられる。
【００６７】図１０（Ｂ）は、ＳｉＣ層３２、３２ａに
おけるポーラス化を制御するためのイオン注入工程を示
す。図１０（Ａ）のイオン照射を行なったＳｉＣ層３
２、３２ａに対し、ｐ型不純物、たとえばＢイオン、を
イオン注入する。たとえば、加速電圧は数十〜数百ｋｅ
Ｖ、ドーズ量は１０15ｃｍ-2以下程度とする。弗酸中の
陽極酸化においては、陽極酸化される半導体層がｐ型で
あることが好ましい。
おけるポーラス化を制御するためのイオン注入工程を示
す。図１０（Ａ）のイオン照射を行なったＳｉＣ層３
２、３２ａに対し、ｐ型不純物、たとえばＢイオン、を
イオン注入する。たとえば、加速電圧は数十〜数百ｋｅ
Ｖ、ドーズ量は１０15ｃｍ-2以下程度とする。弗酸中の
陽極酸化においては、陽極酸化される半導体層がｐ型で
あることが好ましい。
【００６８】さらに、ｐ型不純物濃度によって作成され
る量子細線構造のサイズを制御することができる。ここ
で、イオン注入するドーズ量を制限することにより、微
細な量子細線を形成する。
る量子細線構造のサイズを制御することができる。ここ
で、イオン注入するドーズ量を制限することにより、微
細な量子細線を形成する。
【００６９】ｐ型不純物をイオン注入した後、Ｓｉ基板
３１裏面上に、Ａｕをスパッタ蒸着し、オーミック電極
３５を形成する。このように作成したウエハを、ＨＦ水
溶液中に浸漬し、陽極酸化を行なう。陽極酸化により、
ＳｉＣ層３２、３２ａはポーラス化され、図１１（Ａ）
に示すようなポーラス半導体層３６が形成される。
３１裏面上に、Ａｕをスパッタ蒸着し、オーミック電極
３５を形成する。このように作成したウエハを、ＨＦ水
溶液中に浸漬し、陽極酸化を行なう。陽極酸化により、
ＳｉＣ層３２、３２ａはポーラス化され、図１１（Ａ）
に示すようなポーラス半導体層３６が形成される。
【００７０】引続き、ポーラス半導体層３６にｐｎ接合
を形成するため、ｐ型不純物、たとえばＢ+ イオンをイ
オン注入する。注入条件は、たとえば、加速電圧１５０
ＫｅＶ、ドーズ量１０15ｃｍ-2程度とする。
を形成するため、ｐ型不純物、たとえばＢ+ イオンをイ
オン注入する。注入条件は、たとえば、加速電圧１５０
ＫｅＶ、ドーズ量１０15ｃｍ-2程度とする。
【００７１】次に、図１１（Ｂ）に示すように、ｐ型不
純物をイオン注入したポーラスβ−ＳｉＣ層３６を純水
中で洗浄し、ＣＶＤ、スパッタリング等により、ｎ型Ｓ
ｉＣ層３８を数千Å成膜する。
純物をイオン注入したポーラスβ−ＳｉＣ層３６を純水
中で洗浄し、ＣＶＤ、スパッタリング等により、ｎ型Ｓ
ｉＣ層３８を数千Å成膜する。
【００７２】なお、ｎ型ＳｉＣ層３８に代え、スパッタ
リング等によりＡｕ等の金属を成膜してもよい。ｎ型β
−ＳｉＣ層３８を形成した後は、その一部表面上に、Ａ
ｕ等のコンタクト電極３９を形成する。
リング等によりＡｕ等の金属を成膜してもよい。ｎ型β
−ＳｉＣ層３８を形成した後は、その一部表面上に、Ａ
ｕ等のコンタクト電極３９を形成する。
【００７３】電極３５、３９間に順バイアス電圧を印加
することにより、ポーラスＳｉＣ層３６から発光が生じ
る。なお、図１０（Ａ）に示すイオン照射工程を行なわ
なかった場合と比べ、イオン照射を行なった場合は、ポ
ーラス半導体層の形成速度が１．５〜２．０倍程度促進
される。
することにより、ポーラスＳｉＣ層３６から発光が生じ
る。なお、図１０（Ａ）に示すイオン照射工程を行なわ
なかった場合と比べ、イオン照射を行なった場合は、ポ
ーラス半導体層の形成速度が１．５〜２．０倍程度促進
される。
【００７４】なお、ポーラス化のための陽極酸化工程の
前に、反応性イオンで表面を処理する工程は、ＳｉＣに
限らず、他の半導体層に対しても有効であるものと考え
られる。
前に、反応性イオンで表面を処理する工程は、ＳｉＣに
限らず、他の半導体層に対しても有効であるものと考え
られる。
【００７５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新規な工程を含むポーラス半導体発光装置の製造方法が
提供される。
新規な工程を含むポーラス半導体発光装置の製造方法が
提供される。
【００７７】また、本発明によれば、新規な構成を有す
るポーラス半導体発光装置が提供される。
るポーラス半導体発光装置が提供される。
【図１】ポーラス半導体層の作成を説明するための概略
断面図である。
断面図である。
【図２】種々のサンプルにおけるポーラス半導体層の特
性を説明するための表である。
性を説明するための表である。
【図３】純水処理の結果を赤外線吸収スペクトルで示す
グラフである。
グラフである。
【図４】Ｆ2 ガス処理の効果を赤外線吸収スペクトルで
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】本発明の実施例によるポーラス半導体発光装置
の構成を示す概略断面図である。
の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５に示すポーラス半導体発光装置の特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】本発明の他の実施例によるポーラス半導体発光
装置の構成を示す概略断面図である。
装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるポーラス半導体発光
装置の構成を概略的に示す断面図である。
装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図９】図８に示すポーラス半導体発光装置に用いるフ
ィールドエミッタの製造工程を示す概略断面図である。
ィールドエミッタの製造工程を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例によるポーラス半導体発光装
置の製造工程を説明するための概略断面図である。
置の製造工程を説明するための概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例によるポーラス半導体発光装
置の製造工程を説明するための概略断面図である。
置の製造工程を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】 １ Ｓｉ基板 ２ ポーラスＳｉ層 ３ 基板電極 ４ 対向電極 ５ 弗酸水溶液 ６ 純水 １１ 超音波発生器 １２、１３ ヒータ
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】種々のサンプルにおけるポーラス半導体層の特
性を説明するための図表である。
性を説明するための図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ジェイ コリンズ アメリカ合衆国 コロラド，フォートコリ ンズ，ショアロード 3007
Claims (12)
- 【請求項１】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液
中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化
工程と、 前記ポーラス半導体層を超音波を印加した純水中に浸漬
する工程とを含むポーラス半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項２】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液
中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化
工程と、 前記ポーラス半導体層を加熱した純水中に浸漬する工程
とを含むポーラス半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項３】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液
中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化
工程と、 前記ポーラス半導体層を水蒸気を含む雰囲気中でアニー
ルする工程とを含むポーラス半導体発光装置の製造方
法。 - 【請求項４】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層を弗酸溶液
中で陽極酸化し、ポーラス半導体層を形成する陽極酸化
工程と、 前記ポーラス半導体層を弗素ガスに曝す工程とを含むポ
ーラス半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項５】 ＳｉまたはＳｉＣの半導体層表面に反応
性イオンを照射する工程と、 前記半導体層を弗酸溶液中で陽極酸化し、ポーラス半導
体層を形成する陽極酸化工程とを含むポーラス半導体発
光装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記反応性イオンがＣＦ4 またはＣｌ2
のプラズマが生成するイオンである請求項５記載のポー
ラス半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項７】 さらに、前記陽極酸化工程前に前記半導
体層にｐ型不純物をイオン注入する工程を含む請求項５
または６記載のポーラス半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項８】 さらに、前記陽極酸化工程後に、前記半
導体層にｐ型不純物をイオン注入する工程を含む請求項
５〜７のいずれかに記載のポーラス半導体発光装置の製
造方法。 - 【請求項９】 ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層
と、 前記ポーラス半導体層の表面上に形成され、ポーラス半
導体層の面積より著しく小さな面積の透明導電膜と、 前記ポーラス半導体層の前記透明導電膜との逆の側に形
成され、前記透明導電膜よりも著しく大きい面積を有す
る導電膜とを有するポーラス半導体発光装置。 - 【請求項１０】 前記透明導電膜が前記ポーラス半導体
層上に多数配置されている請求項９記載のポーラス半導
体発光装置。 - 【請求項１１】 ＳｉまたはＳｉＣのポーラス半導体層
と、 前記ポーラス半導体層に対向して配置された電子のフィ
ールドエミッタとを有するポーラス半導体発光装置。 - 【請求項１２】 前記電子のフィールドエミッタは、Ｓ
ｉで形成された鋭い突起部を有する請求項１１記載のポ
ーラス半導体発光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059593A JPH06275866A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | ポーラス半導体発光装置と製造方法 |
| US08/053,562 US5331180A (en) | 1992-04-30 | 1993-04-28 | Porous semiconductor light emitting device |
| US08/179,038 US5427977A (en) | 1992-04-30 | 1994-01-06 | Method for manufacturing porous semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059593A JPH06275866A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | ポーラス半導体発光装置と製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275866A true JPH06275866A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13146753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6059593A Withdrawn JPH06275866A (ja) | 1992-04-30 | 1993-03-19 | ポーラス半導体発光装置と製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275866A (ja) |
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