JPH09191127A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

発光ダイオードの製造方法

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JPH09191127A
JPH09191127A JP32382396A JP32382396A JPH09191127A JP H09191127 A JPH09191127 A JP H09191127A JP 32382396 A JP32382396 A JP 32382396A JP 32382396 A JP32382396 A JP 32382396A JP H09191127 A JPH09191127 A JP H09191127A
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Gil-Young Chung
吉龍 鄭
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Samsung Electron Devices Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光効率に優れた発光ダイオードを簡単に製
造できる発光ダイオードの製造方法を提供する。 【解決手段】 まず一面に接触層１が形成されているｐ
型又はｎ型シリコン基板の他面をフッ化水素酸溶液に浸
して、バルクシリコン層２と多孔質シリコン層３を形成
する( 図１Ａ) 。次に、多孔質シリコン層３の上に不純
物を含む溶液を塗布した後、熱処理して、不純物のドー
ピングされた多孔質層４を形成する( 図１Ｂ) 。ここ
で、不純物を含む溶液は、シリコン基板がｎ型とｐ型の
うちどちらかにより異なるようになる。ｎ型の場合には
３族元素イオンを含む溶液を用い、ｐ型の場合には５族
元素イオンを含む溶液を用いる。また、熱処理温度は３
００乃至６００℃程度が望ましく、更に望ましくは５０
０乃至６００℃程度である。ｐｎ接合が形成されると、
通常的な方法にて多孔質層４上に接触層５を形成するこ
とにより、発光ダイオードが製造される( 図１Ｃ) 。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードの製
造方法に係り、特に発光効率に優れたダイオードを比較
的低温下で簡単に製造できる発光ダイオードの製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在液晶表示素子は省エネルギーかつ軽
量化できるという長所を有するために多用されている
が、大型化及びカラー化を実現しにくいという欠点があ
る。かかる液晶表示素子における欠点により、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）に対する関心が高まりつつある。
【０００３】発光ダイオードは電気エネルギーが加えら
れる時に可視光線を放出するものであり、このような現
象を電子発光（ＥＬ）という。詳しくは、順方向バイア
スｐｎ接合の場合、まず接合の付近で正孔と電子が結合
する。この際、高エネルギーの自由電子は必ずエネルギ
ーを放出しながら正孔と容易に結合できる状態である。
あらゆるｐｎ接合ダイオードにおいて、このエネルギー
の一部は熱や光の形に放出されるが、このうち発光ダイ
オードは可視光線の放出特性を有するのである。
【０００４】電界発光を用いるダイオードは必ず多孔質
シリコン層と接触層とを含んでなり、接触層材質として
は金属、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、炭化珪素、導電性
ポリマーなどが用いられる。
【０００５】現在開発されているダイオードのうち、最
新の構造は多孔質領域内にｐｎ接合を有する形である。
多孔質シリコンは、外部から与えられる電子に対して放
出される光子の比である量子効率に優れるという長所を
有する。そして、ダイオードの発光効率は多孔質層内に
不純物を注入する場合に著しく向上される。
【０００６】例えば、ｐ型半導体はホウ素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウムのような３族元素を多孔質シ
リコン内に適切な割合でドーピングすることにより製造
され、ｎ型半導体は燐、ヒ素、アンチモンのような不純
物をドーピングすることにより製造される。
【０００７】多孔質領域内にｐｎ接合を有するダイオー
ドを製造する場合において、従来は注入法や拡散法を用
いてｐｎ接合を形成した後、適切な処理を施してシリコ
ンを多孔質化したり、又はシリコンを多孔質化した後、
多孔質層の上に不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成
するのが一般的であった。
【０００８】ところが、すでに形成されたｐｎ接合を多
孔質化すると、途中にｐｎ接合が変形されてダイオード
の発光効率が落ちる恐れがある。その反面、すでに形成
された多孔質内に不純物をドーピングする場合には、拡
散法やインプランテーション(implantation)法が用いら
れるが、このうち拡散法は９００℃以上の高温の熱処理
が要り、インプランテーション法は２ステップに細分化
されて工程自体が複雑になる短所がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき
従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、発光効率に優れた発光ダイオードを簡単に製
造できる発光ダイオードの製造方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ｐ型シリコン基板の一面を多孔質化する
ステップと、前記ステップで形成された多孔質シリコン
層内にｎ型不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成する
ステップと、前記多孔質シリコン層上に接触層を形成す
るステップとを含む発光ダイオードの製造方法におい
て、前記ｎ型不純物ドーピングは前記多孔質シリコン層
上に５族元素イオンを含む溶液をコーティングした後、
熱処理することにより行われることを特徴とする。
【００１１】また、前記目的を達成するために、本発明
は、ｎ型シリコン基板の一面を多孔質化するステップ
と、前記ステップで形成された多孔質シリコン層内にｐ
型不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成するステップ
と、前記多孔質シリコン層上に接触層を形成するステッ
プとを含む発光ダイオードの製造方法において、前記p
型不純物ドーピングは前記多孔質シリコン層上に３族元
素イオンを含む溶液をコーティングした後、熱処理する
ことにより行われることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発光ダイオー
ドの製造方法の実施の形態を添付した図面に基づき更に
詳細に説明する。
【００１３】まず一面に接触層１が形成されているｐ型
又はｎ型シリコン基板の他面をフッ化水素酸溶液に浸す
と、浸された面が多孔質化されるので、バルクシリコン
層２と多孔質シリコン層３とからなる構造が形成される
( 図１Ａ) 。ダイオードが優れた発光特性を有するため
には、形成される気孔のサイズが数ナノメートル程度に
保たれなければならない。従って、多孔質層の形成過程
で紫外線を照射する必要がある。
【００１４】形成された多孔質シリコン層３の上に不純
物を含む溶液を塗布した後、熱処理すると、不純物のド
ーピングされた多孔質層４が形成される( 図１Ｂ) 。こ
こで、不純物を含む溶液は、シリコン基板がｎ型とｐ型
のうちどちらかにより異なるようになる。ｎ型の場合に
は３族元素イオンを含む溶液を用い、ｐ型の場合には５
族元素イオンを含む溶液を用いる。また、熱処理温度は
３００乃至６００℃程度が望ましく、更に望ましくは５
００乃至６００℃程度である。
【００１５】本発明では、３族元素イオンを含む溶液と
してはホウ素、アルミニウム、ガリウム又はインジウム
が酸か塩基水溶液に溶解されているものを用いる。例え
ば、アルミニウム、ガリウム、インジウムは硝酸水溶液
に溶解させ、ホウ素は過酸化水素又は水酸化アンモニウ
ム水溶液に溶解させて用いることができる。また、酸か
塩基水溶液は酸又は塩基の濃度が１乃至１０％であるこ
とが望ましい。
【００１６】５族元素を含む溶液としては、燐又はアン
チモンが酸水溶液に溶解されているものを用いる。例え
ば、燐は硝酸水溶液に溶解させ、アンチモンは塩酸水溶
液に溶解させて用いる。硝酸又は塩酸の濃度は１乃至１
０％であることが望ましい。
【００１７】ｐｎ接合が形成されると、通常的な方法に
て多孔質層上に接触層５を形成することにより、本発明
の発光ダイオードが製造される( 図１Ｃ) 。接触層の材
質としては金やアルミニウムのような金属、ＩＴＯ、炭
化珪素、導電性ポリマーなどがあるが、このような材料
は接触層の材質に要求される透明性、導電性、表面安定
性などの特性を有する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、シリ
コンを多孔質化させてからｐｎ接合を形成するので、ｐ
ｎ接合が変形されなくなり、発光効率に優れた発光ダイ
オードを製造することができる。また、インプランテー
ション法に比べて工程が簡単な上、熱処理温度も比較的
低く、製造しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ乃至Ｃは本発明の一実施形態による発光ダイ
オードの製造方法を概略的に示した図。
【符号の説明】
１ 接触層 ２ バルクシリコン層 ３ 多孔質シリコン層 ４ 多孔質層 ５ 接触層

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｐ型シリコン基板の一面を多孔質化する
    ステップと、前記ステップで形成された多孔質シリコン
    層内にｎ型不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成する
    ステップと、前記多孔質シリコン層上に接触層を形成す
    るステップとを含む発光ダイオードの製造方法におい
    て、 前記ｎ型不純物ドーピングは前記多孔質シリコン層上に
    ５族元素イオンを含む溶液をコーティングした後、熱処
    理することにより行われることを特徴とする発光ダイオ
    ードの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記接触層は金、アルミニウム、ＩＴ
    Ｏ、炭化珪素及び伝導性高分子からなる群から選択され
    た一つよりなることを特徴とする請求項１に記載の発光
    ダイオードの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記５族元素イオンを含む溶液は燐が溶
    解されている硝酸水溶液であることを特徴とする請求項
    １に記載の発光ダイオードの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記５族元素を含む溶液はアンチモンが
    溶解されている塩酸水溶液であることを特徴とする請求
    項１に記載の発光ダイオードの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記熱処理は３００乃至６００℃の温度
    で行われることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイ
    オードの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記熱処理は５００乃至６００℃の温度
    で行われることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイ
    オードの製造方法。
  7. 【請求項７】 ｎ型シリコン基板の一面を多孔質化する
    ステップと、前記ステップで形成された多孔質シリコン
    層内にｐ型不純物をドーピングしてｐｎ接合を形成する
    ステップと、前記多孔質シリコン層上に接触層を形成す
    るステップとを含む発光ダイオードの製造方法におい
    て、 前記ｐ型不純物ドーピングは前記多孔質シリコン層の上
    に３族元素イオンを含む溶液をコーティングした後、熱
    処理することにより行われることを特徴とする発光ダイ
    オードの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記接触層は金、アルミニウム、ＩＴ
    Ｏ、炭化珪素及び伝導性高分子からなる群から選択され
    た一つよりなることを特徴とする請求項７に記載の発光
    ダイオードの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記３族元素イオンを含む溶液はアルミ
    ニウム、ガリウム、インジウムからなる群から選ばれた
    一つが硝酸水溶液に溶解されていることを特徴とする請
    求項７に記載の発光ダイオードの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記３族元素イオンを含む溶液はホウ
    素が過酸化水素及び水酸化アンモニウムからなる群から
    選ばれた一つの水溶液に溶解されていることを特徴とす
    る請求項７に記載の発光ダイオードの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記熱処理は３００乃至６００℃の温
    度で行われることを特徴とする請求項７に記載の発光ダ
    イオードの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記熱処理は５００乃至６００℃の温
    度で行われることを特徴とする請求項１１に記載の発光
    ダイオードの製造方法。
JP32382396A 1995-12-30 1996-12-04 発光ダイオードの製造方法 Pending JPH09191127A (ja)

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GB2308918B (en) 2000-02-23
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