JPH077180A - Light emitting element - Google Patents

Light emitting element

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JPH077180A
JPH077180A JP14458093A JP14458093A JPH077180A JP H077180 A JPH077180 A JP H077180A JP 14458093 A JP14458093 A JP 14458093A JP 14458093 A JP14458093 A JP 14458093A JP H077180 A JPH077180 A JP H077180A
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JP
Japan
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silicon substrate
porous silicon
light emitting
single crystal
porous
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Application number
JP14458093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Isomura
雅夫 磯村
Yasuki Harada
康樹 原田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH077180A publication Critical patent/JPH077180A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a light emitting element made of porous silicon in which high degree of freedom is ensured in the selection of emission spectrum while realizing emission characteristics which can not be achieved conventionally. CONSTITUTION:The light emitting element comprises a porous silicon substrate 21 obtained through anodic oxidation of a single crystal silicon substrate having a plurality of regions in which at least one of the type or the concentration of dopant is different in the planar direction, and electrodes 22, 24 formed, directly or indirectly, on the opposite sides of the porous silicon substrate 21 in order to apply voltage to the porous silicon substrate.

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、発光素子に関し、特
に、陽極酸化により表面を多孔質化してなる多孔質シリ
コン基板を用いて構成された発光素子の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to improvement of a light emitting device constructed by using a porous silicon substrate having a surface made porous by anodic oxidation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、EL(エレクトロルミネセンス)
素子、発光ダイオード、レーザーダイオード等の発光素
子としては、直接遷移型の化合物半導体が主として用い
られてきているが、近年、間接遷移型の単結晶シリコン
を出発材料として得られた多孔質シリコンが発光素子用
材料として研究されている(Appl. Phys.L
ett.第57巻、第1046頁〜第1048頁(19
90)等)。
2. Description of the Related Art Conventionally, EL (electroluminescence)
Direct transition type compound semiconductors have been mainly used as light emitting elements such as elements, light emitting diodes, and laser diodes, but in recent years, porous silicon obtained by using indirect transition type single crystal silicon as a starting material emits light. It has been studied as a material for devices (Appl. Phys. L
ett. Vol. 57, pp. 1046-1048 (19
90) etc.).

【0003】結晶シリコンは、間接遷移型の狭いバンド
ギャップを有するため、通常は可視発光しない。しかし
ながら、単結晶シリコンをフッ化水素(HF)水溶液中
において、電解研磨の領域よりも小さい電流密度で陽極
酸化することにより表面に形成される多孔質シリコン層
は、室温において可視発光することが明らかにされてい
る。この場合、出発材料としては、均質なp型またはn
型の単結晶シリコン基板が用いられている。
Since crystalline silicon has a narrow band gap of indirect transition type, it does not normally emit visible light. However, it is clear that the porous silicon layer formed on the surface by anodizing single crystal silicon in an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF) at a current density lower than that of the electrolytic polishing region emits visible light at room temperature. Has been In this case, the starting material is homogeneous p-type or n-type.
A single crystal silicon substrate of the type is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の多孔質シリコン
を用いた発光素子では、上記のように均質なp型または
n型の単結晶シリコン基板が出発材料として用いられて
いる。従って、得られた多孔質シリコンの発光スペクト
ルは、面内においてほぼ一様であり、大きな面積の発光
装置を構成しようとした場合、得られる発光スペクトル
の選択の自由度が小さいという問題があった。
In a conventional light emitting device using porous silicon, a homogeneous p-type or n-type single crystal silicon substrate as described above is used as a starting material. Therefore, the emission spectrum of the obtained porous silicon is substantially uniform in the plane, and when a light emitting device having a large area is to be constructed, there is a problem that the degree of freedom in selecting the obtained emission spectrum is small. .

【0005】本発明の目的は、発光スペクトルの選択の
自由度を増大させることができ、従来得ることができな
かった発光特性を実現し得る、多孔質シリコンを用いた
発光素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a light emitting device using porous silicon, which can increase the degree of freedom in selection of an emission spectrum and can realize light emitting characteristics which could not be obtained in the past. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
多孔質シリコンを用いた発光素子であり、下記の構成を
備えることを特徴とし、それによって上記課題を達成す
るものである。
The present invention is a light emitting device using the above-described porous silicon, and is characterized by having the following constitution, thereby achieving the above object.

【0007】すなわち、本発明は、面内方向においてド
ーパントの種類及び濃度の少なくとも一方が異ならされ
た複数の領域を有する結晶系シリコン基板を陽極酸化に
より表面を多孔質化してなる多孔質シリコン基板と、該
多孔質シリコン基板の両面に直接または間接に形成され
ており、かつ多孔質シリコンに電圧を印加するための電
極とを備える。
That is, the present invention provides a porous silicon substrate having a surface made porous by anodic oxidation of a crystalline silicon substrate having a plurality of regions in which at least one of the type and concentration of the dopant is different in the in-plane direction. An electrode that is formed directly or indirectly on both surfaces of the porous silicon substrate and that applies a voltage to the porous silicon.

【0008】[0008]

【作用】多孔質シリコンの発光スペクトルはガウス型の
形状を有するが、そのピーク位置及び半値幅は、陽極酸
化により形成される多孔質シリコンの状態に依存する。
本発明は、上記のように多孔質シリコンの発光特性が、
多孔質シリコンの状態に依存することに鑑み、同じ基板
内において面内方向にドーパント濃度やドーパントの種
類が異なる複数の領域を有する結晶系シリコン基板を陽
極酸化することにより、多孔質シリコンの状態の異なる
複数の領域を面内方向に有する多孔質シリコン基板を構
成し、それによって面内方向において発光特性の異なる
複数の領域を構成したことに特徴を有する。
The emission spectrum of porous silicon has a Gaussian shape, but its peak position and full width at half maximum depend on the state of porous silicon formed by anodic oxidation.
The present invention, as described above, the luminescent characteristics of porous silicon,
In view of dependence on the state of porous silicon, by anodizing a crystalline silicon substrate having a plurality of regions having different dopant concentrations and types of dopant in the in-plane direction within the same substrate, It is characterized in that a porous silicon substrate having a plurality of different regions in the in-plane direction is formed, and thereby a plurality of regions having different emission characteristics in the in-plane direction is formed.

【0009】すなわち、本発明の発光素子では、面内方
向においてドーパントの種類及び濃度の少なくとも一方
が異ならされた複数の領域を有する結晶系シリコン基板
を出発材料として用いて構成されているため、陽極酸化
により形成された多孔質シリコンが、面内方向において
異なる発光特性を発揮する。
That is, since the light emitting device of the present invention is constituted by using as a starting material a crystalline silicon substrate having a plurality of regions in which at least one of the kind and the concentration of the dopant is different in the in-plane direction, Porous silicon formed by oxidation exhibits different emission characteristics in the in-plane direction.

【0010】よって、結晶系シリコン基板の上記複数の
領域におけるドーパントの種類及び濃度を工夫すること
により、多孔質シリコン基板における上記複数の領域に
おける発光特性が異ならされるので、全体としてはこれ
らの異なる発光特性の和として得られる発光特性が実現
される。従って、従来の均質な結晶系シリコン基板を出
発材料として用いた多孔質シリコン発光素子では得られ
なかった発光特性を実現することができる。
Therefore, by devising the type and concentration of the dopant in the plurality of regions of the crystalline silicon substrate, the emission characteristics in the plurality of regions of the porous silicon substrate are made different, so that these are different as a whole. The light emission characteristic obtained as the sum of the light emission characteristics is realized. Therefore, it is possible to realize the light emitting characteristics which cannot be obtained by the conventional porous silicon light emitting device using the homogeneous crystalline silicon substrate as the starting material.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明するこ
とにより、本発明を明らかにする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be clarified by describing embodiments with reference to the drawings.

【0012】図1(a)〜(d)は、多孔質シリコンの
出発材料として用意した4種類の単結晶シリコン基板を
説明するための模式的平面図である。図1(a)〜
(d)に示す単結晶シリコン基板は、(111)単結晶
シリコン基板を用いて構成されている。また、各単結晶
シリコン基板1〜4は、それぞれ、その一方表面側から
不純物がドーピングされているが、一様にドーピングさ
れているのではなく、16分割された各領域が、それぞ
れ、図示の記号a〜dで示す条件でドーピングされてい
る。このドーピングa〜dの詳細は、下記の表1に示す
通りである。
FIGS. 1 (a) to 1 (d) are schematic plan views for explaining four types of single crystal silicon substrates prepared as starting materials for porous silicon. 1 (a)-
The single crystal silicon substrate shown in (d) is configured using a (111) single crystal silicon substrate. Further, although each of the single crystal silicon substrates 1 to 4 is doped with impurities from one surface side thereof, it is not uniformly doped, and each of the 16 divided regions is shown in the drawing. Doping is carried out under the conditions shown by symbols a to d. Details of the dopings a to d are shown in Table 1 below.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】上記表1及び図1から明らかなように、例
えば単結晶シリコン基板1を例にとると、aの条件でド
ーピングされた領域と、bの条件でドーピングされた領
域とが図示のように混在されている。すなわち、面内方
向において、p型のドーパントであるBの濃度が異なる
複数の領域が構成されている。同様に、他の単結晶シリ
コン基板2〜4についても、面内方向においてドーパン
ト濃度やドーパントの種類が異なる複数の領域が混在さ
れている。
As is clear from Table 1 and FIG. 1, for example, when the single crystal silicon substrate 1 is taken as an example, a region doped under the condition a and a region doped under the condition b are illustrated. Are mixed in. That is, a plurality of regions having different concentrations of B, which is a p-type dopant, are formed in the in-plane direction. Similarly, with respect to the other single crystal silicon substrates 2 to 4, a plurality of regions having different dopant concentrations and types of dopants are mixed in the in-plane direction.

【0015】上記のようなドーピングa〜dは、公知の
ドーピング技術に従って行うことができ、代表的には下
記の4種類の方法が挙げられる。 集束イオンビーム(FIB)法…この方法は、例え
ば、200KeVの加速エネルギーで、5×1013〜1
×1015/cm2 の濃度でBもしくはPをドーピングし
た後に、600℃の温度で1時間アニールすることによ
り行い得る。
The above-mentioned dopings a to d can be carried out according to known doping techniques, and typically, the following four kinds of methods can be mentioned. Focused ion beam (FIB) method ... This method uses, for example, 5 × 10 13 to 1 at an acceleration energy of 200 KeV.
This can be performed by doping B or P at a concentration of × 10 15 / cm 2 and then annealing at 600 ° C. for 1 hour.

【0016】レーザードーピング法…この方法は、例
えば、B2 6 またはPH3 ガスを真空チャンバー内に
満たし、基板温度を200℃程度の温度で一定とし、ド
ーピングすべき領域にエキシマレーザー(波長325n
m)を照射することによりドーピングを行い、900℃
〜1000℃の温度で熱拡散を行うことにより達成し得
る。なお、BあるいはPの濃度は、抵抗率にして1〜3
0Ωcmとなる領域で制御することにより、表1に示す
抵抗率を実現することができる。
Laser doping method: In this method, for example, B 2 H 6 or PH 3 gas is filled in a vacuum chamber, the substrate temperature is kept constant at about 200 ° C., and an excimer laser (wavelength 325 n
m) is irradiated to perform doping, and the temperature is 900 ° C.
This can be achieved by performing thermal diffusion at a temperature of ~ 1000 ° C. The concentration of B or P is 1 to 3 in terms of resistivity.
By controlling in the region of 0 Ωcm, the resistivity shown in Table 1 can be realized.

【0017】イオン注入法…レジストにより非注入領
域を覆い、イオン注入装置により、例えば200KeV
の加速エネルギーにより、5×1013〜1×1015/c
2程度の濃度でBまたはPをドーピングした後、60
0℃の温度で1時間熱アニールすることにより行い得
る。
Ion implantation method: A non-implanted region is covered with a resist, and an ion implantation apparatus is used to, for example, 200 KeV.
5 × 10 13 to 1 × 10 15 / c depending on the acceleration energy of
After doping B or P at a concentration of about m 2 , 60
This can be done by thermal annealing at a temperature of 0 ° C. for 1 hour.

【0018】スクリーン印刷+熱拡散法…スクリーン
印刷法により、液状のSiO2 にBまたはPを含有する
レジストで注入領域を覆い、900℃〜1000℃程度
の温度で熱拡散を行う。BまたはPの濃度は、抵抗率に
して1〜30Ωcmとなる領域で制御することにより、
表1に示した抵抗率を実現することができる。
Screen printing + thermal diffusion method: By a screen printing method, the injection region is covered with a resist containing B or P in liquid SiO 2 and thermal diffusion is performed at a temperature of about 900 ° C to 1000 ° C. By controlling the concentration of B or P in the region where the resistivity is 1 to 30 Ωcm,
The resistivity shown in Table 1 can be realized.

【0019】本実施例では、上記〜で示した各ドー
ピング方法のうち、FIB法により図1に示した各単
結晶シリコン基板1〜4を用意した。他方、上記ドーピ
ングa〜dで一様にドーピングされた4種の単結晶シリ
コン基板を用意し、多孔質化を行った。この多孔質化の
工程を図2を参照して説明する。
In this example, among the doping methods shown in the above 1 to 4, the single crystal silicon substrates 1 to 4 shown in FIG. 1 were prepared by the FIB method. On the other hand, four types of single crystal silicon substrates uniformly doped with the above dopings a to d were prepared and made porous. The process of making porous will be described with reference to FIG.

【0020】図2において、45重量%HF水溶液5内
に、表1の条件aでドーピングされた単結晶シリコン基
板6が浸漬されている。単結晶シリコン基板6の背面に
は、p+ 型単結晶シリコン基板7及びアルミニウムより
なる電極8がこの順序で積層されている。また、9は合
成樹脂もしくはワックス等よりなる支持部材を示す。
In FIG. 2, a single crystal silicon substrate 6 doped under the condition a in Table 1 is immersed in a 45 wt% HF aqueous solution 5. On the back surface of the single crystal silicon substrate 6, a p + -type single crystal silicon substrate 7 and an electrode 8 made of aluminum are laminated in this order. Reference numeral 9 indicates a support member made of synthetic resin or wax.

【0021】多孔質化にあたっては、同じくHF水溶液
5中に浸漬された白金よりなる電極10と電極8との間
に電流を流し、電流密度25mA/cm2 の電流密度で
単結晶シリコン基板6を陽極化成した。また、多孔質S
i化を促進するために、500Wのタングステンランプ
により光を照射した。
In order to make porous, an electric current is passed between the electrode 10 and the electrode 8 made of platinum, which are also immersed in the HF aqueous solution 5, and the single crystal silicon substrate 6 is applied at a current density of 25 mA / cm 2. Anodized. In addition, porous S
In order to promote i conversion, light was irradiated by a 500 W tungsten lamp.

【0022】上記のようにして、ドーピングされた単結
晶シリコン基板6の表面を多孔質シリコン化し、多孔質
シリコン基板を得た。得られた多孔質シリコン基板を用
い、図4に示す発光素子を構成した。
As described above, the surface of the doped single crystal silicon substrate 6 was made into porous silicon to obtain a porous silicon substrate. Using the obtained porous silicon substrate, the light emitting device shown in FIG. 4 was constructed.

【0023】図4において、11は上記のようにして得
られた多孔質シリコン基板を示し、その露出している表
面側が上記陽極化成により多孔質シリコン化されてい
る。また、多孔質シリコン基板11の背面側には、単結
晶シリコン基板に不純物をドーピングして得られたp+
層を構成するための単結晶シリコン基板7及びアルミニ
ウムよりなる電極8がこの順序で積層されている。ま
た、12はAuを主成分とする透明電極である。
In FIG. 4, reference numeral 11 denotes the porous silicon substrate obtained as described above, and the exposed surface side thereof is made porous silicon by the anodization. On the back side of the porous silicon substrate 11, p + obtained by doping a single crystal silicon substrate with impurities.
A single crystal silicon substrate 7 for forming layers and an electrode 8 made of aluminum are laminated in this order. Further, 12 is a transparent electrode containing Au as a main component.

【0024】表1のドーピング条件b〜dに従って一様
にドーピングされた各単結晶シリコン基板を用い、表面
を上記と同様にして陽極化成することにより多孔質シリ
コン化し、得られた多孔質シリコン基板を用いて、それ
ぞれ、図4に示した構造の発光素子を構成した。
Using each of the single crystal silicon substrates uniformly doped according to the doping conditions b to d in Table 1, the surface was anodized in the same manner as described above to form porous silicon, and the obtained porous silicon substrate was obtained. Were used to form light emitting devices having the structures shown in FIG.

【0025】上記のようにしてドーピング条件a〜dで
ドーピングされた単結晶シリコン基板を出発材料とした
4種類の多孔質シリコン発光素子を作製した後、それぞ
れの発光スペクトルを測定した。結果を図3に示す。
Four types of porous silicon light-emitting devices were manufactured using the single crystal silicon substrates doped under the doping conditions a to d as described above as starting materials, and the emission spectra of each were measured. The results are shown in Fig. 3.

【0026】図3(a)〜(d)は、それぞれ、上記ド
ーピング条件a〜dで多孔質シリコン化された単結晶シ
リコン基板を出発材料として構成された発光素子の発光
スペクトルを示す。図3(a)及び(b)を比較すれば
明らかなように、p型のドーパントであるBの濃度を異
ならせて抵抗率を高めることにより発光スペクトルのピ
ーク位置が短波長側にシフトすることがわかる。同様
に、図3(c)及び(d)の比較から、n型のドーパン
トであるPの濃度を変化させて抵抗率を高めた場合にお
いても、発光スペクトルのピーク位置が短波長側にシフ
トすることがわかる。よって、p型及びn型の導電型の
如何に関わらず、高抵抗の単結晶シリコン基板を用いる
ことにより、発光スペクトルのピーク位置を短波長側に
シフトさせ得ることがわかる。
FIGS. 3 (a) to 3 (d) show emission spectra of a light emitting device constituted by using as a starting material a single crystal silicon substrate which is porous siliconized under the above doping conditions a to d, respectively. As is clear from comparison between FIGS. 3A and 3B, the peak position of the emission spectrum is shifted to the short wavelength side by increasing the resistivity by changing the concentration of B which is a p-type dopant. I understand. Similarly, from the comparison between FIGS. 3C and 3D, the peak position of the emission spectrum shifts to the short wavelength side even when the resistivity is increased by changing the concentration of P, which is an n-type dopant. I understand. Therefore, it is understood that the peak position of the emission spectrum can be shifted to the short wavelength side by using the high-resistance single crystal silicon substrate regardless of the p-type and n-type conductivity types.

【0027】また、図3(a)及び(b)の発光スペク
トルと、図3(c)及び(d)の発光スペクトルの比較
から明らかなように、n型の多孔質シリコンの方がp型
の多孔質シリコンよりも発光スペクトルのピーク位置が
短波長側に存在することがわかる。
Further, as is clear from the comparison between the emission spectra of FIGS. 3 (a) and 3 (b) and the emission spectra of FIGS. 3 (c) and 3 (d), the n-type porous silicon is more p-type. It can be seen that the peak position of the emission spectrum is on the shorter wavelength side than that of the porous silicon.

【0028】従って、図3(a)〜(d)の結果から明
らかなように、ドーパントの種類及び濃度が異なるよう
に構成された単結晶シリコン基板を用いることにより、
発光スペクトルのピーク位置を制御し得ることがわか
る。
Therefore, as is clear from the results shown in FIGS. 3A to 3D, by using the single crystal silicon substrate configured so that the kind and the concentration of the dopant are different,
It can be seen that the peak position of the emission spectrum can be controlled.

【0029】本実施例の発光素子は、上記のような知見
に基づきなされたものであり、前述した図1(a)〜
(d)に示したように、各単結晶シリコン基板1〜4の
一方表面を16分割し、各領域を上記ドーピング条件a
〜dのいずれかでドーピングし、面内方向においてドー
パントの種類及び濃度が異なる複数の領域を構成したも
のを用いている。
The light emitting device of this embodiment is based on the above knowledge, and is shown in FIG.
As shown in (d), one surface of each of the single crystal silicon substrates 1 to 4 is divided into 16 regions, and each region is subjected to the doping condition a.
To d are used to form a plurality of regions having different types and concentrations of dopants in the in-plane direction.

【0030】図5は、本発明の一実施例にかかる発光素
子の断面図である。21は多孔質シリコン基板を示し、
図1(a)に示すように各領域がドーピング条件aまた
はbでドーピングされた単結晶シリコン基板1を出発材
料として、上記と同様にして陽極化成することにより、
表面が多孔質シリコン化されている。該多孔質シリコン
基板21の背面には、p+ 層としての単結晶シリコン基
板23及びアルミニウムよりなる電極24がこの順序で
積層されており、多孔質シリコン基板21の表面側には
Auよりなる透明電極22が形成されている。
FIG. 5 is a sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 21 indicates a porous silicon substrate,
As shown in FIG. 1A, the single crystal silicon substrate 1 in which each region is doped under the doping condition a or b is used as a starting material, and anodization is performed in the same manner as described above.
The surface is made of porous silicon. On the back surface of the porous silicon substrate 21, a single crystal silicon substrate 23 as a p + layer and an electrode 24 made of aluminum are laminated in this order, and on the surface side of the porous silicon substrate 21, a transparent made of Au is formed. The electrode 22 is formed.

【0031】上記のようにして構成された発光素子25
の発光スペクトルを図6(a)に示す。図6(a)から
明らかなように、図1(a)に示した単結晶シリコン基
板1を用いて多孔質化して得られた多孔質シリコン基板
を用いることにより、図3(a)及び(b)に示した発
光スペクトルの和に相当する発光スペクトルが実現され
ることがわかる。すなわち、ドーピング条件a及びbで
示されている複数の領域が混在されている単結晶シリコ
ン基板1を出発材料として多孔質シリコン基板を得た場
合、該多孔質シリコン基板を用いて構成された発光素子
の発光スペクトルは、ドーピング条件aの多孔質シリコ
ンの発光スペクトルと、ドーピング条件bの多孔質シリ
コンの発光スペクトルとの和になることがわかる。
Light-emitting element 25 constructed as described above
The emission spectrum of is shown in FIG. As is clear from FIG. 6A, by using the porous silicon substrate obtained by making the single crystal silicon substrate 1 shown in FIG. It can be seen that an emission spectrum corresponding to the sum of the emission spectra shown in b) is realized. That is, when a porous silicon substrate is obtained by using the single crystal silicon substrate 1 in which a plurality of regions indicated by the doping conditions a and b are mixed as a starting material, a light emission formed by using the porous silicon substrate. It can be seen that the emission spectrum of the device is the sum of the emission spectrum of the porous silicon under the doping condition a and the emission spectrum of the porous silicon under the doping condition b.

【0032】同様に、図1(b)〜(d)に示すよう
に、各領域がドーピングされている単結晶シリコン基板
2〜4をそれぞれ出発材料として用い、同様にして図5
に示した構造の発光素子を構成し、発光スペクトルを測
定した。結果を図6(b)〜(d)に示す。
Similarly, as shown in FIGS. 1 (b) to 1 (d), single crystal silicon substrates 2 to 4 in which the respective regions are doped are used as starting materials, respectively.
A light emitting device having the structure shown in was constructed and the emission spectrum was measured. The results are shown in FIGS. 6 (b) to 6 (d).

【0033】図6(b)〜(d)から明らかなように、
これらの発光素子の発光スペクトルは、それぞれ、出発
材料として用いた単結晶シリコン基板2〜4における各
領域のドーピング条件、すなわち陽極化成により得られ
た多孔質シリコンの状態に応じて、それらが総合して、
図6(b)〜(d)に示す発光スペクトルを示してい
る。
As is apparent from FIGS. 6 (b) to 6 (d),
The emission spectra of these light-emitting elements are respectively combined according to the doping conditions of each region in the single crystal silicon substrates 2 to 4 used as starting materials, that is, the state of porous silicon obtained by anodization. hand,
The emission spectra shown in FIGS. 6B to 6D are shown.

【0034】このように、本実施例の発光素子では、出
発材料として用いる単結晶シリコン基板として、面内方
向においてドーパントの種類及び濃度が異なる複数の領
域が設けられているものを用いている。従って、上記陽
極化成により表面を多孔質シリコン化した場合、得られ
た多孔質シリコン層の状態が上記ドーピング条件によっ
て変化されているため、得られた多孔質シリコン基板で
は発光特性の異なる複数の領域が構成されている。
As described above, in the light emitting device of the present embodiment, the single crystal silicon substrate used as the starting material is provided with a plurality of regions having different kinds and concentrations of the dopant in the in-plane direction. Therefore, when the surface is made porous silicon by the above-mentioned anodization, the state of the obtained porous silicon layer is changed by the above doping conditions, so that the obtained porous silicon substrate has a plurality of regions having different emission characteristics. Is configured.

【0035】よって、図6(a)〜(d)に示されてい
るように、上記複数の領域のドーピング条件を選択する
ことにより、また複数の領域の組み合わせ方を工夫する
ことにより、さまざまな発光特性を実現することができ
る。
Therefore, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), various doping conditions can be selected by selecting the doping conditions of the plurality of regions and by devising a method of combining the plurality of regions. It is possible to realize light emission characteristics.

【0036】なお、本願発明者らの実験によれば、上記
FIB法に代えて、前述した〜で示したドーピング
法を用いた場合においても、上記実施例の場合と同様
に、n型のドーパントを用いることにより、p型のドー
パントを用いた場合よりも発光スペクトルのピーク位置
を短波長側にシフトさせることができ、また抵抗率を高
めることより発光スペクトルのピーク位置を短波長側に
シフトさせることができ、さらに上記実施例と同様にさ
まざまな発光特性を有する発光素子を構成し得ることが
確かめられた。
According to the experiments conducted by the inventors of the present application, even when the doping methods shown in 1 to 3 are used instead of the FIB method, the n-type dopant is used as in the case of the above embodiment. By using, it is possible to shift the peak position of the emission spectrum to the short wavelength side as compared with the case of using a p-type dopant, and by increasing the resistivity, the peak position of the emission spectrum is shifted to the short wavelength side. It was confirmed that a light emitting element having various light emitting characteristics can be constructed similarly to the above-mentioned embodiment.

【0037】図7は、本発明の一応用例を示し、薄膜ト
ランジスタ(以下、TFTと略す。)と組み合わせるこ
とによりマトリクス状の表示装置を構成した例を示す分
解斜視図である。図7において、透光性のガラス基板3
1上に、発光素子を駆動するための、例えばITOより
なる透明電極32がマトリクス状に複数形成されてい
る。また、各透明電極32には、それぞれ一個のTFT
33が接続されている。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing an application example of the present invention and showing an example in which a matrix display device is constructed by combining with a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT). In FIG. 7, the translucent glass substrate 3
A plurality of transparent electrodes 32 made of, for example, ITO for driving the light emitting element are formed on the substrate 1 in a matrix. Further, each transparent electrode 32 has one TFT.
33 is connected.

【0038】他方、上方のアルミニウムよりなる電極3
4上には、本発明の実施例にかかる複数の発光素子35
がマトリクス状に固定されている。図7に示した表示装
置は、多孔質シリコンを用いた各発光素子35の下方
に、それぞれ、一個の多結晶シリコンよりなるTFTが
配置されており、ビーズフィーダーにより両者の間の空
間を満たし、側面を液状のSiO2 で塗り固めて固定す
ることにより作製される。配線は、発光部及びTFT3
3からそれぞれ外部に引出せばよい。
On the other hand, the upper electrode 3 made of aluminum
4, a plurality of light emitting elements 35 according to the embodiment of the present invention are provided.
Are fixed in a matrix. In the display device shown in FIG. 7, one TFT made of polycrystalline silicon is arranged below each light emitting element 35 made of porous silicon, and a bead feeder fills a space between them. It is manufactured by coating the side surface with liquid SiO 2 and fixing it. The wiring is the light emitting part and the TFT3.
It is sufficient to pull out from 3 respectively.

【0039】このように、本発明にかかる発光素子は、
TFTを用いたマトリクス型の表示装置を構成する場合
に各単位発光素子を構成するのに好適に用いることがで
きる。
Thus, the light emitting device according to the present invention is
It can be preferably used for forming each unit light emitting element when forming a matrix type display device using a TFT.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、面内方向においてドー
パントの種類及び濃度の少なくとも一方が異ならされた
複数の領域を有する結晶系シリコン基板を出発材料と
し、該結晶系シリコン基板を陽極酸化することにより表
面が多孔質化されてなる多孔質シリコン基板を用いて発
光素子が構成されているため、該多孔質シリコン基板の
上記ドーパントの種類及び濃度の少なくとも一方が異な
らされている複数の領域において多孔質シリコンの表面
状態が異ならされる。
According to the present invention, a crystalline silicon substrate having a plurality of regions having different types and / or concentrations of dopants in the in-plane direction is used as a starting material, and the crystalline silicon substrate is anodized. Since the light-emitting element is configured by using a porous silicon substrate whose surface is made porous, in a plurality of regions in which at least one of the type and concentration of the dopant of the porous silicon substrate is different. The surface state of the porous silicon is made different.

【0041】従って、表面状態の異なる複数の多孔質シ
リコン領域が、それぞれ異なる発光特性を発揮するた
め、全体としては、上記異なる発光特性の和となる発光
スペクトルが実現されるため、上記複数の領域における
ドーパントの種類及び濃度並びに複数の領域の配置等を
工夫することにより、従来得られなかった発光特性を有
する発光素子を提供することができ、発光スペクトルの
選択の自由度を拡大することができる。
Therefore, a plurality of porous silicon regions having different surface states exhibit different emission characteristics, and as a whole, an emission spectrum which is the sum of the above different emission characteristics is realized. By devising the kind and concentration of the dopant and the arrangement of a plurality of regions in the above, it is possible to provide a light emitting device having a light emission characteristic which has not been obtained hitherto, and it is possible to expand the degree of freedom in selecting an emission spectrum. .

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

【図1】(a)〜(d)は、それぞれ、本発明の実施例
において出発材料として用いられる単結晶シリコン基板
表面の各領域のドーピング条件を説明するための模式的
平面図。
1A to 1D are schematic plan views for explaining doping conditions of respective regions of a surface of a single crystal silicon substrate used as a starting material in Examples of the present invention.

【図2】陽極化成の工程を説明するための断面図。FIG. 2 is a sectional view for explaining a process of anodizing.

【図3】(a)〜(d)は、それぞれ、表1に示したド
ーピング条件a〜dでドーピングされた単結晶シリコン
基板を用いて構成された多孔質シリコンの発光スペクト
ルを示す図。
3 (a) to (d) are diagrams showing emission spectra of porous silicon formed by using a single crystal silicon substrate doped under the doping conditions a to d shown in Table 1, respectively.

【図4】図3に示した発光スペクトルを測定するために
構成した発光素子を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a light emitting device configured to measure the emission spectrum shown in FIG.

【図5】本発明の一実施例の発光素子を説明するための
断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(d)は、それぞれ、図1(a)〜
(d)に示したように各領域がドーピングされた単結晶
シリコン基板を出発材料として作製された多孔質シリコ
ン基板を用いた実施例の発光素子の発光スペクトルを示
す図。
6A to 6D are respectively FIG. 1A to FIG.
The figure which shows the emission spectrum of the light emitting element of the Example which used the porous silicon substrate produced from the single crystal silicon substrate which each region doped as shown in (d) as a starting material.

【図7】本発明の一応用例としての表示装置を説明する
ための分解斜視図。
FIG. 7 is an exploded perspective view for explaining a display device as an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4…単結晶シリコン基板 11…多孔質シリコン基板 7…電極 12…電極 21…多孔質シリコン基板 22…電極 24…電極 25…発光素子 35…発光素子 34…電極 1 to 4 ... Single crystal silicon substrate 11 ... Porous silicon substrate 7 ... Electrode 12 ... Electrode 21 ... Porous silicon substrate 22 ... Electrode 24 ... Electrode 25 ... Light emitting element 35 ... Light emitting element 34 ... Electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 面内方向においてドーパントの種類及び
濃度の少なくとも一方が異ならされた結晶系シリコン基
板を、陽極酸化により表面を多孔質化してなる多孔質シ
リコン基板と、 前記多孔質シリコン基板の両面に直接または間接に形成
されており、かつ前記多孔質シリコン基板に電圧を印加
するための電極とを備える、発光素子。
1. A porous silicon substrate having a surface made porous by anodic oxidation of a crystalline silicon substrate in which at least one of a kind and a concentration of a dopant is different in an in-plane direction, and both surfaces of the porous silicon substrate. A light emitting element, which is directly or indirectly formed on the porous silicon substrate and has an electrode for applying a voltage to the porous silicon substrate.
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