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JPH06275866A - Porous semiconductor light-emitting device and manufacture thereof - Google Patents

Porous semiconductor light-emitting device and manufacture thereof

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
porous semiconductor
porous
light emitting
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6059593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Yamada
雅雄 山田
Tetsuro Tamura
哲朗 田村
Akira Takazawa
章 高沢
Jiei Korinzu Jiyooji
ジェイ コリンズ ジョージ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP6059593A priority Critical patent/JPH06275866A/en
Priority to US08/053,562 priority patent/US5331180A/en
Priority to US08/179,038 priority patent/US5427977A/en
Publication of JPH06275866A publication Critical patent/JPH06275866A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To efficiently change the light-emitting mechanism of a porous semiconductor layer by a method wherein an Si or SiC semiconductor layer is anodized in a hydrofluoric acid solution to form the porous semiconductor layer and the porous semiconductor layer is immersed in pure water to which ultrasonic waves have been applied. CONSTITUTION:A substrate electrode 3 composed of Au, Al, an ITO (an indium- tin oxide) or the like is formed on the back of an Si substrate 1, it is immersed in a hydrofluoric acid solution 5 together with a counter electrode 4 formed of Pt, Au or the like, and an anodic oxidation operation is performed by using the counter electrode 4 as a cathode and by using the substrate electrode 3 as an anode. By the anodic oxidation operation, a porous Si layer 2 is formed, it is the aggregate of quantum wires, and it can emit light. When the porous Si layer 2 which is composed of the quantum wires is immersed in pure water to which ultrasonic waves have been applied, a light-emitting mechanism from the porous Si layer can be changed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a porous semiconductor light emitting device which obtains a light emitting function by forming a thin wire into a porous structure and a method for manufacturing the same.

【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。
Light emitting devices using Si, which have been considered impossible in the past, are about to be realized by making porous with hydrofluoric acid. The Si light emitting device facilitates the realization of an optoelectronic integrated circuit on a Si wafer, and also opens the way for optical coupling between wafers. Furthermore, even in SiC, a light emitting element is being realized by making it porous.

【0003】[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。
2. Description of the Related Art Silicon (Si) has an indirect transition type band structure and is generally unsuitable as a light emitting device material. Therefore, GaAs or InP having a direct transition band structure has been used as a light emitting element material.

【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。
However, it has been discovered that when Si is anodized in an aqueous solution of hydrofluoric acid to form a thin linear porous structure on the surface, Si exhibits a light emitting function. Si 100 Å
When formed into the following columns, quantization occurs in the two-dimensional direction,
The band structure changes.

【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) )。
When such porous Si was irradiated with excitation light, light emission of about 1.4 to 1.6 eV was observed (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。
Similarly, in SiC, a light emission phenomenon was observed by thinning. By utilizing these phenomena, a light emitting semiconductor device can be realized using Si, SiC, or the like.

【0007】[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。
It is possible to form a light emitting semiconductor device by using Si or SiC by utilizing the quantum wire structure by porosification, but it is said that the manufacturing technique has not been sufficiently developed. I can not say.

【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。
An object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a light emitting semiconductor device having a quantum wire structure by making it porous. Another object of the present invention is to provide a novel light emitting semiconductor device having a quantum wire structure by making it porous.

【0009】[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。
A method of manufacturing a porous semiconductor light emitting device according to the present invention comprises an anodizing step of forming a porous semiconductor layer by anodizing a semiconductor layer of Si or SiC in a hydrofluoric acid solution, and the porous layer. Immersing the semiconductor layer in pure water to which ultrasonic waves are applied.

【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。
Further, the method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device of the present invention comprises an anodizing step of forming a porous semiconductor layer by anodizing a semiconductor layer of Si or SiC in a hydrofluoric acid solution, and forming the porous semiconductor layer with fluorine. Exposing to gas.

【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。
The method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device according to the present invention comprises the steps of irradiating the surface of a semiconductor layer of Si or SiC with reactive ions, and anodizing the semiconductor layer in a hydrofluoric acid solution to form a porous semiconductor layer. And an anodic oxidation step for forming.

【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。
Further, the porous semiconductor light emitting device of the present invention includes a porous semiconductor layer of Si or SiC, a transparent conductive film formed on the surface of the porous semiconductor layer and having an area significantly smaller than the area of the porous semiconductor layer, And a conductive film formed on the opposite side of the transparent conductive film to the porous semiconductor layer and having a significantly larger area than the transparent conductive film.

【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。
Further, the porous semiconductor light emitting device of the present invention has a porous semiconductor layer of Si or SiC, and an electron field emitter arranged so as to face the porous semiconductor layer.

【0014】[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。
By immersing the porous semiconductor layer anodized in hydrofluoric acid in pure water to which ultrasonic waves are applied, the light emitting mechanism of the porous semiconductor layer can be efficiently changed.

【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。
By exposing the porous semiconductor layer anodized in hydrofluoric acid to fluorine gas, a good surface can be obtained,
A good light emission phenomenon can be obtained. After irradiating the surface of the semiconductor layer with reactive ions and then anodizing the semiconductor layer in a hydrofluoric acid solution, porosity can be promoted without irradiation of ultraviolet rays. It is considered that the porosity progresses based on the minute irregularities on the surface of the semiconductor layer generated by the ion irradiation.

【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。
Efficient light emission can be achieved by forming a conductive layer having a remarkably large area on one surface of the porous semiconductor layer and forming a transparent conductive film having a remarkably small area on the other surface. . It is considered that the electric field is concentrated on the transparent conductive film side.

【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。
By injecting electrons from the field emitter of electrons into the porous semiconductor layer, it is possible to emit light from the porous semiconductor layer.

【0018】[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。
EXAMPLES FIGS. 1A to 1C are schematic sectional views showing the formation of a porous semiconductor layer. As shown in FIG. 1 (A), a substrate electrode 3 made of Au, Al, ITO (indium tin oxide) or the like is formed on the back surface of the Si substrate 1, and together with a counter electrode 4 made of Pt, Au, or the like, It is dipped in a hydrofluoric acid aqueous solution 5 and anodized with the counter electrode 4 as a cathode and the substrate electrode 3 as an anode.

【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。
For example, the Si substrate 1 has a specific resistance of 10 Ωc.
It is a p-type (100) plane substrate of about m. Hydrofluoric acid aqueous solution 5
Is a 10-50% HF aqueous solution, for example a 48% HF aqueous solution. DC power supply E between the counter electrode 4 and the substrate electrode 3,
The switch SW is connected to allow a current having a current density of about 20 to 100 mA / cm 2 to flow through the Si substrate 1. For example, a current of 25 mA / cm 2 is passed in a 48% HF aqueous solution, and anodization is performed for 20 seconds. By this anodization,
A porous Si layer 2 having a film thickness of about 0.4 μm is formed. The porous Si layer 2 is a set of quantum wires and is capable of emitting light.

【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。
When the quantum wire thinned porous Si layer 2 is immersed in pure water by anodic oxidation in a hydrofluoric acid solution, the light emission mechanism from the porous Si layer changes. FIG. 1B shows two forms of pure water treatment for anodized porous Si layers. In the configuration shown on the left side of FIG. 1B, ultrasonic waves are emitted from the ultrasonic wave generator 11 into the pure water 6, and the pure water treatment is performed while receiving the ultrasonic waves.

【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。
When the anodized porous Si layer 2 is immersed in pure water, the reaction proceeds while generating bubbles from the surface. By applying ultrasonic waves, the generated bubbles are quickly separated from the surface, and a uniform reaction proceeds.
The porous Si layer 2 is arranged so as to face upward in order to facilitate the removal of bubbles.

【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。
In the form on the right side of FIG. 1 (B), pure water 6
Are heated by the heater 12. By controlling the temperature of pure water, the reaction rate of the reaction between the porous Si layer 2 and pure water can be controlled.

【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。
FIG. 1C shows another treatment which replaces the pure water treatment. In the diagram on the left side of FIG. 1C, the Si substrate 1 is heated by the heater 13 to be oxidized in an atmosphere containing water vapor. As the atmosphere containing water vapor, various gas atmospheres containing water vapor such as air containing water vapor and oxygen containing water vapor can be used.

【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。
[0024] In FIG. 1 (C) the right figure, fluorine gas to the porous Si layer 2, for example, F 2 5%, by contacting the N 2 95% dilution fluorine gas, the reaction of the porous Si layer 2 and the fluorine gas Let me do it.

【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
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。
FIG. 2 is a table showing experimental results of pure water treatment and fluorine gas treatment. First, on the Si substrate that is the sample,
Anodic oxidation with a current of 25 mA / cm 2 is performed for 100 seconds in a 48% HF aqueous solution to form a porous Si layer of about 2 μm.

【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。
Sample 1 was prepared by immersing the porous Si layer in pure water at 24 ° C. and performing pure water treatment for 60 minutes while applying ultrasonic waves. The peak wavelength of photoluminescence was 710 nm. When ultrasonic waves were not applied, pure water treatment for 4 hours was required to obtain similar results under the same conditions.

【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。
Sample 2 is porous Si in pure water at 45.degree.
This was a sample in which the layer was immersed and treated with pure water for 30 minutes while applying ultrasonic waves, and the peak wavelength of the photoluminescence peak was 675 nm. The peak wavelength is shorter than that of Sample 1.

【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。
Sample 3 is a sample in which the porous Si layer was immersed in pure water at 45 ° C. for 60 minutes while applying ultrasonic waves, and the peak wavelength of photoluminescence was 620 nm.
The wavelength was further shortened.

【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。
Sample 4 is a sample in which the porous Si layer was immersed in pure water heated to 70 ° C. for 3 minutes, and the peak wavelength of photoluminescence was 610 nm. When the effect of pure water treatment was judged from these four samples based on the PL peak wavelength, when ultrasonic waves were applied, the speed of pure water treatment increased about four times. Also, when the temperature of pure water is raised,
The reaction rate is further improved.

【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。
For example, it can be seen that when pure water is heated to 70 ° C., the reaction significantly progresses in 3 minutes without applying ultrasonic waves. However, this reaction rate is too fast and is not suitable for fine control. In order to form a light emitting semiconductor device, the pure water temperature is preferably about 45 ° C. or lower.

【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。
If the temperature of pure water is too low, the reaction of pure water treatment does not proceed easily. Even in such a case, the reaction can be advanced by applying ultrasonic waves. The pure water temperature when ultrasonic waves are used is preferably about 20-45 ° C, and the pure water temperature when ultrasonic waves are not applied is preferably about 30-45 ° C.

【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。
FIG. 3 shows changes in the infrared absorption spectrum when the pure water treatment corresponding to Sample 1 was performed. In the figure, the horizontal axis represents the wave number in cm −1 , and the vertical axis represents the transmittance on an arbitrary scale.

【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。
Curve a shows the absorption spectrum of the sample immediately after anodic oxidation, curve b shows the absorption spectrum of the sample treated with pure water for 1 hour, and curve c shows the absorption spectrum of the sample treated with pure water for 3 hours. The spectrum is shown.

【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。
Area of 500-750 cm -1 and 200
The absorption observed in the region of 0 to 2200 cm −1 is considered to be the absorption due to the vibration of SiH, SiH 2 , and SiH x , respectively. The absorption observed in the region of 900 to 1000 cm −1 can be identified as SiH 3 and SiH 2, and the absorption amount decreases as the pure water treatment progresses.

【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。
The absorption appearing at about 1100 to 1250 cm -1 is fixed to the absorption due to the vibration of Si-O-Si, and the absorption amount increases as the pure water treatment progresses. Furthermore, the sample of curve a produces a faint emission at wavelengths of 800 nm and above, the sample of curve b produces an emission of wavelength 690 nm and the sample of curve c produces a more distinct emission at a wavelength of 630 nm.

【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。
From such experimental data, it is considered that the pure water treatment plays a role of controlling the size of the quantum wire and a surface state. The increase in Si—O absorption as a result of pure water treatment can be attributed to the fact that the oxidized state of the surface is more favorable for light emission of short wavelength.

【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。
Returning to FIG. 2, sample 5 shows a case where fluorine gas treatment is performed instead of pure water treatment. 24 samples
When the temperature was kept at 0 ° C. and the fluorine gas was flowed for 10 minutes, the emission wavelength of photoluminescence changed to 600 nm.

【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。
When fluorine gas is brought into contact with the Si quantum wires,
Silicon oxide that may be present on the Si surface is etched,
It is considered that a clean Si surface is exposed. Upon removal of this sample in air, the clean Si surface will immediately oxidize and an oxidized surface will develop. From the viewpoint of shortening the emission wavelength, the fluorine gas treatment can be as effective as the pure water treatment.

【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。
FIG. 4 shows an absorption spectrum of a quantum wire subjected to a fluorine gas treatment. The horizontal axis shows the wave number in cm -1 ,
The vertical axis represents the transmittance on an arbitrary scale. The absorption of Si—O observed at about 1000 to 1250 cm −1 when the pure water treatment progressed is also observed in the fluorine gas treated sample. The absorption spectrum of the sample treated with fluorine gas is similar to that of the thermal oxide film of silicon.

【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。
By such pure water treatment, steam treatment, or fluorine gas treatment, a porous semiconductor layer having suitable light emitting performance can be formed. FIG. 5 shows a porous semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Figure 5
(A) shows a cross-sectional view of a porous semiconductor light emitting device using Si.

【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。
Current density 25 mA in 48% HF aqueous solution
/ In cm 2 by 20 seconds anodizing, the (100) plane p-type Si surface of the substrate 1 of the specific resistance 10 .OMEGA.cm, forming a porous semiconductor layer 2 having a thickness of about 0.4 .mu.m,
While applying ultrasonic waves, the porous semiconductor layer 2 is prepared by immersing in pure water at 45 ° C. for about 1 hour.

【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。
An n-type IT is formed on the surface of the porous semiconductor layer 2.
About 3000 Å of O (indium tin oxide film) 7 is deposited by sputtering. A region 7a to be an electrode is left in the central portion, and the ITO film 7 around it is removed by etching,
An insulating film 8 such as SiO 2 is formed. ITO film 7a in the center
The electrode 9 that contacts the substrate is formed, and the substrate electrode 3 is also formed on the back surface of the Si substrate 1. The size of the ITO film 7a is significantly smaller than that of the electrode 3 on the back surface. For example, when the electrode 3 on the back surface has a size of 5 to 10 mm square, the size of the ITO film 7a on the front surface is about 0.5 mm square.

【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。
As described above, by limiting the size of the electrode on the light emitting surface, light emission can be efficiently generated at a relatively low voltage. FIG. 5B schematically shows a distribution of lines of electric force in the semiconductor light emitting device shown in FIG. Since the size of the upper electrode 7a is significantly smaller than that of the lower electrode 3, the lines of electric force from the lower electrode 3 toward the upper electrode 7a are rapidly concentrated near the upper electrode 7a.

【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。
Due to the concentration of the lines of electric force, a strong electric field is generated in the vicinity of the upper electrode 7a. Therefore, a high electric field can be generated by a relatively low voltage, and light emission can be efficiently generated.

【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。
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the semiconductor light emitting device shown in FIG. FIG. 6 (A) shows the IV characteristic, and FIG. 6 (B) shows the wavelength distribution of the emission intensity. Figure 6
As shown in (A), this semiconductor light emitting device exhibits characteristics like a Schottky diode, and increases the current value almost linearly as the forward voltage is applied. When applying 8V,
A current of about 0.3 A flows, and about 17 V is applied, about 0.68
A current flows.

【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。
FIG. 6B shows a light emission intensity distribution when a forward bias of 12 V is applied to the semiconductor light emitting device. The peak wavelength of light emission is about 510 nm. Light emission of a short wavelength, which is difficult to obtain from a conventional Si light emitting device, is obtained.

【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。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a porous semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention. The porous semiconductor layer 2 is formed on the surface of the Si substrate 1, and the plurality of ITO electrodes 7a to 7e separated by the insulating film 8 on the surface thereof.
Are formed.

【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。
An electrode 3 formed on the back surface of the Si substrate 1,
Any of the ITO electrodes formed on the surface of the porous semiconductor layer 2 is connected to the DC power source E via the switches SWa to SWe.
It is possible to generate light emission from the vicinity of the selected ITO electrode by connecting to. It can be used for communication, display, etc.

【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。
Although the case where the porous semiconductor layer is formed of Si has been described, the effect of this embodiment is considered to be caused by electric field concentration, and the porous semiconductor layer is formed of Si.
It is considered that the same effect can be obtained even if it is formed of C or the like.

【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。
Inside the porous semiconductor layer, light is emitted by electron-hole recombination. The generation of electron-holes does not necessarily have to be by current injection. FIG. 7 is a schematic sectional view of a porous semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【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。
On the surface of the quartz substrate 11 (lower side in the figure), IT
An O film 12 is formed, and a polycrystalline Si layer is formed on this. The polycrystalline semiconductor layer is anodized in an aqueous solution of hydrofluoric acid to form the porous semiconductor layer 13. In addition,
The area around the light emitting region is not anodized and is left as it is.

【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。
The anodic oxidation is performed, for example, in a 10 to 50% HF aqueous solution at a current density of 20 to 100 mA / cm 2 to form a porous layer having a thickness of several hundred nm to several μm. After anodic oxidation, HF cleaning is performed, and then sufficient water cleaning is performed. After that, 800 to 90 in an oxygen atmosphere of several torr
Annealing is performed at 0 ° C. for several tens of minutes. By this annealing, an extremely thin oxide film is formed on the surface and the surface is stabilized.

【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。
On the other hand, the Si electron emitter 21 having a sharp tip and the field emitter 20 formed on the opening 17 formed in the Si substrate 16 are hermetically bonded to the porous semiconductor layer 13 by the oxide film 22. . The surface of the Si substrate 16 is covered with an oxide film 18, a metal electrode 19 such as W is formed in the opening 17, and is electrically connected to the electron emitter 21.

【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。
By applying a strong electric field to the chip of the electron emitter 21 to a certain extent or more, electrons are emitted from the chip and injected into the porous semiconductor layer 13. An electron-hole pair is formed in the porous semiconductor layer 13 by electron injection, and recombination causes light emission.

【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。
FIG. 9 shows a method of forming the field emitter 20. As shown in FIG. 9A, an SOI substrate 24 in which a Si substrate 16, an oxide film 18a, and a Si layer 23 are stacked is prepared, and a mask having a rectangular opening is formed on the Si substrate 16. The opening 17 is formed by performing anisotropic etching with KOH on the opening.

【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。
Further, the opening 17 is formed into the Si layer 23 by etching the oxide film 18a in a diluted HF solution.
To reach. After that, the mask is removed, and the exposed Si surface is oxidized to form an oxide film 18b. After the portions other than the opening are covered with the mask, reactive ion etching (RIE) is performed to form the opening 17 of the opening 17. The oxide film on the window is etched to expose the Si layer 23.
After that, the mask is removed.

【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。
Next, as shown in FIG. 9B, the opening 1
A wiring 19 is formed by forming a metal layer covering 7 and patterning it. This metal layer is formed of, for example, W.

【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。
Next, as shown in FIG. 9C, the Si layer 2
A silicon oxide film is grown to a thickness of about 0.5 μm on the film 3 and patterned to form an oxide film mask 25. Next, as shown in FIG. 9D, the Si layer 23 is etched by reactive ion etching (RIE) using CF 4 , leaving a substantially conical Si region 23 under the oxide film mask 25. The Si layer in the portion of is removed.

【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。
Further, the exposed surface of the Si region 23 is oxidized to leave the Si chip 23 having a sharp tip. After that, as shown in FIG. 9E, an oxide film 22 is deposited by CVD.

【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。
Next, as shown in FIG. 9 (F), diluted HF
By etching the oxide film by using
Along with 5, the oxide film 22a thereon is lifted off. In this step, the oxide film on the surface of the Si chip 23 is also removed.

【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。
In this way, the Si emitter 23 having a sharp tip is formed. The Si emitter 23
Is surrounded by a thick oxide film 22. The Si emitter thus formed is arranged on the porous semiconductor layer and adhered in a vacuum to form a field emitter having a vacuum inside. A large number of such field emitters may be formed in an array on the SOI substrate.

【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。
Although the structure in which the field emitter is arranged in the Si porous semiconductor layer has been described, the structure in which the field emitter is arranged in the SiC porous semiconductor layer can be formed in the same manner.

【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。
In order to form a porous SiC semiconductor layer, hitherto, strong ultraviolet irradiation has been performed during anodization. However, the etching efficiency at the time of anodic oxidation of SiC is very sensitive to the ultraviolet intensity, and it is not easy to stably control the fine structure size of the porous SiC (β-SiC) layer under the ultraviolet irradiation.

【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。
10 and 11 are schematic cross-sectional views for explaining a method capable of forming a β-SiC porous semiconductor layer without needing to perform ultraviolet irradiation. First, as shown in FIG. 10A, C is formed on a (111) plane p-type Si substrate 31 having a substrate temperature of about 1000 ° C. using trichlorosilane, propane as a source gas and hydrogen as a carrier gas.
By performing VD, the β-SiC layer 3 having a thickness of several μm is formed.
2 is formed into a film.

【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。
Next, the surface layer of the β-SiC layer 32 is subjected to ion irradiation treatment using a reactive ion etching device. Here, the ion species for irradiation is ions having reactivity with SiC, such as CF 4 and Cl 2 .

【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。
By the ion irradiation, the surface layer 32a affected by the ion irradiation is formed on the surface of the SiC layer 32. It is considered that minute unevenness is generated in the surface layer 32a due to the irradiation of the reactive ions.

【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。
FIG. 10B shows an ion implantation step for controlling the porosity in the SiC layers 32, 32a. The SiC layer 3 that has been subjected to ion irradiation as shown in FIG.
P-type impurities, for example, B ions are ion-implanted into 2, 32a. For example, the acceleration voltage is several tens to several hundreds ke.
The V and dose amounts are about 10 15 cm -2 or less. In anodic oxidation in hydrofluoric acid, the semiconductor layer to be anodized is preferably p-type.

【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。
Further, the size of the quantum wire structure formed by the p-type impurity concentration can be controlled. Here, fine quantum wires are formed by limiting the dose amount of ion implantation.

【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。
After ion-implanting p-type impurities, Au is sputter-deposited on the back surface of the Si substrate 31 to form an ohmic electrode 35. The wafer thus prepared is immersed in an HF aqueous solution and anodized. By anodic oxidation,
The SiC layers 32 and 32a are made porous, as shown in FIG.
A porous semiconductor layer 36 as shown in is formed.

【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。
Subsequently, in order to form a pn junction in the porous semiconductor layer 36, p-type impurities such as B + ions are ion-implanted. The implantation conditions are, for example, an acceleration voltage of 150.
KeV and dose amount are about 10 15 cm -2 .

【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。
Next, as shown in FIG. 11B, the porous β-SiC layer 36 in which p-type impurities are ion-implanted is washed in pure water, and n-type S is formed by CVD, sputtering or the like.
The iC layer 38 is formed by several thousand Å.

【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。
Instead of the n-type SiC layer 38, a metal such as Au may be formed by sputtering or the like. n type β
-After forming the SiC layer 38, A
A contact electrode 39 such as u is formed.

【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。
Light is emitted from the porous SiC layer 36 by applying a forward bias voltage between the electrodes 35 and 39. Note that the formation rate of the porous semiconductor layer is accelerated by about 1.5 to 2.0 times when the ion irradiation is performed as compared with the case where the ion irradiation step shown in FIG. 10A is not performed.

【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。
It is considered that the step of treating the surface with reactive ions prior to the anodizing step for making it porous is effective not only for SiC but also for other semiconductor layers.

【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。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.

【0076】[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。
As described above, according to the present invention,
A method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device including a novel process is provided.

【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。
Further, according to the present invention, a porous semiconductor light emitting device having a novel structure is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining production of a porous semiconductor layer.

【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。
FIG. 2 is a table for explaining characteristics of porous semiconductor layers in various samples.

【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。
FIG. 3 is a graph showing the results of pure water treatment by infrared absorption spectrum.

【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。
FIG. 4 is a graph showing the effect of F 2 gas treatment by infrared absorption spectrum.

【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。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a porous semiconductor light emitting device according to an example of the present invention.

【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。
6 is a graph showing characteristics of the porous semiconductor light emitting device shown in FIG.

【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。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a porous semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 8 is a sectional view schematically showing the structure of a porous semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the field emitter used in the porous semiconductor light emitting device shown in FIG.

【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。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the porous semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the porous semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.

【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[Explanation of Codes] 1 Si substrate 2 Porous Si layer 3 Substrate electrode 4 Counter electrode 5 Hydrofluoric acid aqueous solution 6 Pure water 11 Ultrasonic generator 12, 13 Heater

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年10月27日[Submission date] October 27, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【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。
FIG. 2 is a chart for explaining characteristics of porous semiconductor layers in various samples.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor George Jay Collins United States Colorado, Fort Collins, Shore Road 3007

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A process of anodizing a semiconductor layer of Si or SiC in a hydrofluoric acid solution to form a porous semiconductor layer, and a process of immersing the porous semiconductor layer in pure water to which ultrasonic waves are applied. A method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device including:
【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。
2. A porous layer including a step of anodizing a semiconductor layer of Si or SiC in a hydrofluoric acid solution to form a porous semiconductor layer, and a step of immersing the porous semiconductor layer in heated pure water. Manufacturing method of semiconductor light emitting device.
【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。
3. A porous layer including a step of anodizing a semiconductor layer of Si or SiC in a hydrofluoric acid solution to form a porous semiconductor layer, and a step of annealing the porous semiconductor layer in an atmosphere containing water vapor. Manufacturing method of semiconductor light emitting device.
【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。
4. A porous semiconductor light emitting device comprising: an anodization step of forming a porous semiconductor layer by anodizing a Si or SiC semiconductor layer in a hydrofluoric acid solution; and a step of exposing the porous semiconductor layer to fluorine gas. Production method.
【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。
5. A porous semiconductor light emission comprising: a step of irradiating a surface of a semiconductor layer of Si or SiC with reactive ions; and an anodizing step of forming a porous semiconductor layer by anodizing the semiconductor layer in a hydrofluoric acid solution. Device manufacturing method.
【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。
6. The reactive ion is CF 4 or Cl 2
6. The method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the plasma is the ions generated.
【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。
7. The method according to claim 5, further comprising a step of ion-implanting a p-type impurity into the semiconductor layer before the anodizing step.
Alternatively, the method for manufacturing the porous semiconductor light emitting device according to the sixth aspect.
【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。
8. The method for manufacturing a porous semiconductor light emitting device according to claim 5, further comprising a step of ion-implanting p-type impurities into the semiconductor layer after the anodizing step.
【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。
9. A porous semiconductor layer of Si or SiC, a transparent conductive film formed on the surface of the porous semiconductor layer and having an area significantly smaller than the area of the porous semiconductor layer, and the transparent conductive film of the porous semiconductor layer. And a conductive film formed on the opposite side of the transparent conductive film and having a significantly larger area than the transparent conductive film.
【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。
10. The porous semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein a large number of the transparent conductive films are arranged on the porous semiconductor layer.
【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。
11. A porous semiconductor light emitting device having a porous semiconductor layer of Si or SiC, and a field emitter of electrons arranged to face the porous semiconductor layer.
【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。
12. The electron field emitter is S
The porous semiconductor light emitting device according to claim 11, which has a sharp protrusion formed of i.
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