JPH0779016A - 多孔質シリコン膜の製造方法 - Google Patents
多孔質シリコン膜の製造方法Info
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- JPH0779016A JPH0779016A JP22410093A JP22410093A JPH0779016A JP H0779016 A JPH0779016 A JP H0779016A JP 22410093 A JP22410093 A JP 22410093A JP 22410093 A JP22410093 A JP 22410093A JP H0779016 A JPH0779016 A JP H0779016A
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- Japan
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- porous silicon
- silicon film
- atoms
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化成す
ることにより多孔質シリコン膜を形成した後、イオンド
ーピング法により水素をイオン注入することによる自己
アニール効果により、多孔質シリコンのダングリングボ
ンドを水素でターミネートし、更に低温で多孔質層の結
晶性を向上させることによって、フォトルミネッセンス
光を短波長化し、発光輝度を増大させる。 【構成】 フッ酸溶液中で陽極化成することによって単
結晶シリコン表面に多孔質シリコン層を作製し、そのあ
と多孔質層に水素イオンをイオンドーピング法により１
００ｋｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入する。
ることにより多孔質シリコン膜を形成した後、イオンド
ーピング法により水素をイオン注入することによる自己
アニール効果により、多孔質シリコンのダングリングボ
ンドを水素でターミネートし、更に低温で多孔質層の結
晶性を向上させることによって、フォトルミネッセンス
光を短波長化し、発光輝度を増大させる。 【構成】 フッ酸溶液中で陽極化成することによって単
結晶シリコン表面に多孔質シリコン層を作製し、そのあ
と多孔質層に水素イオンをイオンドーピング法により１
００ｋｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質シリコン膜のフ
ォトルミネッセンス光を短波長化し、更に、発光輝度を
増大させることを多孔質シリコン膜の製造方法に関する
ものである。
ォトルミネッセンス光を短波長化し、更に、発光輝度を
増大させることを多孔質シリコン膜の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】単結晶シリコン及び白金板を、フッ酸を
主成分とする化成溶液中に入れ、単結晶シリコンを陽極
に、白金板を陰極に保ち、単結晶シリコンを陽極化成す
ると、陽極電流密度がある値以上の場合、鏡面状の電界
研磨が生じるが、多孔質シリコン層が形成される。この
多孔質シリコンは、通常のシリコンではみられないフォ
トルミネッセンスが観測される。このフォトルミネッセ
ンス光の短波長化と発光輝度の増大のための方法とし
て、化成後いったん大気中に放置し、再びフッ酸溶液に
浸漬することによって、多孔質シリコンのダングリング
ボンドを水素あるいは酸素でターミネートし、更に多孔
質層の結晶性を向上させる方法が知られている。
主成分とする化成溶液中に入れ、単結晶シリコンを陽極
に、白金板を陰極に保ち、単結晶シリコンを陽極化成す
ると、陽極電流密度がある値以上の場合、鏡面状の電界
研磨が生じるが、多孔質シリコン層が形成される。この
多孔質シリコンは、通常のシリコンではみられないフォ
トルミネッセンスが観測される。このフォトルミネッセ
ンス光の短波長化と発光輝度の増大のための方法とし
て、化成後いったん大気中に放置し、再びフッ酸溶液に
浸漬することによって、多孔質シリコンのダングリング
ボンドを水素あるいは酸素でターミネートし、更に多孔
質層の結晶性を向上させる方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来法では結
晶性の向上が不十分なため、更なるフォトルミネッセン
ス光の短波長化と発光輝度の増大は望めない。
晶性の向上が不十分なため、更なるフォトルミネッセン
ス光の短波長化と発光輝度の増大は望めない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述する課題を
解決するためになされたもので、単結晶シリコンをフッ
酸溶液中で陽極化成することにより多孔質シリコン膜を
形成した後、イオンドーピング法により、１０ｋｅＶ以
上５００ｅＶ以下の加速電圧で１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2以上１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下の水素をイ
オン注入する多孔質シリコン膜の製造方法を提供するも
のである。
解決するためになされたもので、単結晶シリコンをフッ
酸溶液中で陽極化成することにより多孔質シリコン膜を
形成した後、イオンドーピング法により、１０ｋｅＶ以
上５００ｅＶ以下の加速電圧で１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2以上１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下の水素をイ
オン注入する多孔質シリコン膜の製造方法を提供するも
のである。
【０００５】また、前記イオン注入の工程の直後、新た
な熱処理が不要である多孔質シリコン膜の製造方法を提
供するものである。
な熱処理が不要である多孔質シリコン膜の製造方法を提
供するものである。
【０００６】
【作用】上述の如く、イオンドーピング法で水素を供給
することにより、多孔質シリコンのダングリングボンド
をより減らすことが可能となり、また熱処理が不要なた
め、低温で結晶性の高い多孔質シリコンを製造すること
が可能となる。
することにより、多孔質シリコンのダングリングボンド
をより減らすことが可能となり、また熱処理が不要なた
め、低温で結晶性の高い多孔質シリコンを製造すること
が可能となる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
【０００８】図１は陽極化成を説明するための要部断面
図である。反応セル４に満たされたＨＦ：Ｈ2Ｏ＝１：
１（容積比）のフッ酸溶液３中にｐ型シリコン基板１か
らなる陽極と、白金電極２からなる陰極を陽極と陰極に
浸す。電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2で、約２分間一定電流
を流すことによって電気化学反応が生じ、ｐ型シリコン
基板１の表面層に厚さ１μｍの多孔質シリコン層が形成
される。続いてイオンドーピング装置を用いて水素イオ
ンを１００ｋｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
してダングリングボードが充分ターミネートされた多孔
質シリコンを得る（サンプル１）。一般にイオンドーピ
ングの後は熱処理を行うが、本実施例では行わない。
図である。反応セル４に満たされたＨＦ：Ｈ2Ｏ＝１：
１（容積比）のフッ酸溶液３中にｐ型シリコン基板１か
らなる陽極と、白金電極２からなる陰極を陽極と陰極に
浸す。電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2で、約２分間一定電流
を流すことによって電気化学反応が生じ、ｐ型シリコン
基板１の表面層に厚さ１μｍの多孔質シリコン層が形成
される。続いてイオンドーピング装置を用いて水素イオ
ンを１００ｋｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
してダングリングボードが充分ターミネートされた多孔
質シリコンを得る（サンプル１）。一般にイオンドーピ
ングの後は熱処理を行うが、本実施例では行わない。
【０００９】比較例として、陽極化成により形成された
多孔質シリコン（サンプル２）、陽極化成の後、大気中
で２時間放置し、再び前記フッ酸溶液３と同濃度の溶液
に１０分間浸漬した多孔質シリコン（サンプル３）を準
備する。
多孔質シリコン（サンプル２）、陽極化成の後、大気中
で２時間放置し、再び前記フッ酸溶液３と同濃度の溶液
に１０分間浸漬した多孔質シリコン（サンプル３）を準
備する。
【００１０】サンプル１，２，３をそれぞれＸ線２結晶
法により多孔質層の結晶性を調べたところ、サンプル
１，サンプル２，サンプル３の順で結晶性が良く、水素
イオン注入により、多孔質層の結晶性が向上することを
確認した。
法により多孔質層の結晶性を調べたところ、サンプル
１，サンプル２，サンプル３の順で結晶性が良く、水素
イオン注入により、多孔質層の結晶性が向上することを
確認した。
【００１１】また、フーリエ変換赤外分光法及び電子ス
ピン共鳴法より、Ｓｉ−Ｈ結合及びダングリングボード
を調べたところ、図２の如く、サンプル１が最もＳｉ−
Ｈ結合が多く、ダングリングボードが少ないことを確認
した。
ピン共鳴法より、Ｓｉ−Ｈ結合及びダングリングボード
を調べたところ、図２の如く、サンプル１が最もＳｉ−
Ｈ結合が多く、ダングリングボードが少ないことを確認
した。
【００１２】更に、サンプル１，２，３の多孔質層断面
に波長４８８ｎｍ，パワー０．５ｍＷ，ビーム径１μｍ
のアルゴンレーザを照射し、フォトルミネッセンス光の
波長及び発光強度を調べたところ、図３の如く、サンプ
ル１が最もフォトルミネッセンス光の短波長化及び発光
強度の向上が図れることを確認した（図中１２はサンプ
ル１，１３はサンプル２，１４はサンプル３）。
に波長４８８ｎｍ，パワー０．５ｍＷ，ビーム径１μｍ
のアルゴンレーザを照射し、フォトルミネッセンス光の
波長及び発光強度を調べたところ、図３の如く、サンプ
ル１が最もフォトルミネッセンス光の短波長化及び発光
強度の向上が図れることを確認した（図中１２はサンプ
ル１，１３はサンプル２，１４はサンプル３）。
【００１３】上記本実施例では、水素イオンを１００ｋ
ｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（ＳＩＭＳ分析の
結果、ピーク濃度は５×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
したが、本実施例では１０ｋｅＶ以上５００ｋｅＶ以下
の加速電圧で１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上１×１
０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下の範囲に収めることが必要
である。この範囲以外では多孔質シリコンの結晶性が損
なわれ、発光強度が減少する。
ｅＶで５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（ＳＩＭＳ分析の
結果、ピーク濃度は５×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
したが、本実施例では１０ｋｅＶ以上５００ｋｅＶ以下
の加速電圧で１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上１×１
０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下の範囲に収めることが必要
である。この範囲以外では多孔質シリコンの結晶性が損
なわれ、発光強度が減少する。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、多孔質シリコンの結晶性
が向上するため、フォトルミネッセンス光の更なる短波
長化及び発光輝度の増大が可能となる。
が向上するため、フォトルミネッセンス光の更なる短波
長化及び発光輝度の増大が可能となる。
【図１】陽極化成を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明の１実施例と従来例との電子スピン共鳴
法による実験結果を示す図である。
法による実験結果を示す図である。
【図３】本発明の１実施例と従来例とのフォトルミネッ
センス光の波長及び発光強度を示す図である。
センス光の波長及び発光強度を示す図である。
１ ｐ型シリコン基板 ２ 白金電極 ３ フッ酸溶液 ４ テフロン陽極化成反応セル ５ 一定直流電源
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶シリコンをフッ酸溶液中で陽極化
成することにより多孔質シリコン膜を形成した後、イオ
ンドーピング法により１０ｋｅＶ以上５００ｋｅＶ以下
の加速電圧で１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上１×１
０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下の水素をイオン注入するこ
とを特徴とする多孔質シリコン膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記イオン注入の工程の直後、新たな熱
処理が不要であることを特徴とする多孔質シリコン膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22410093A JP2972066B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 多孔質シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22410093A JP2972066B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 多孔質シリコン膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779016A true JPH0779016A (ja) | 1995-03-20 |
| JP2972066B2 JP2972066B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=16808550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22410093A Expired - Fee Related JP2972066B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 多孔質シリコン膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2972066B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0767486A2 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor substrate and producing method thereof |
| US7148119B1 (en) | 1994-03-10 | 2006-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for production of semiconductor substrate |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP22410093A patent/JP2972066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7148119B1 (en) | 1994-03-10 | 2006-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for production of semiconductor substrate |
| EP0767486A2 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor substrate and producing method thereof |
| EP0767486A3 (en) * | 1995-10-06 | 1997-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor substrate and producing method thereof |
| US5854123A (en) * | 1995-10-06 | 1998-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing semiconductor substrate |
| US6246068B1 (en) | 1995-10-06 | 2001-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor article with porous structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2972066B2 (ja) | 1999-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |