シリコン・イオン注入した酸化膜を持つMOS構造による可視発光素子の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560280
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 松田 敏弘 富山県立大学, 工学部・電子情報工学科, 助教授 (70326073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩坪 聡 富山県工業技術センター, 主任研究員 ; 大曽根 隆志 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (60223822) ; 岩田 栄之 富山県立大学, 工学部・電子情報工学科, 助手 (80223402)
• Keywords: イオン注入 / MOS容量 / 発光 / エレクトロルミネッセンス / イオン・ビーム・スパッタ / 透明電極

Research Abstract

シリコン・イオン注入したゲート酸化膜を持つMOS構造による可視発光素子(以下、シリコン・イオン注入型MOS発光素子)に関する以下の研究を行った。
1.シリコン・イオン注入型MOS発光素子の電気的特性、EL特性の解析可視光領域エレクトロルミネッセンス(EL)を観測し、イオン注入条件が電気的およびEL特性に与える影響を調べた。イオン注入エネルギー25keV、ドーズ量3x10^<16>cm^<-2>)において、最も大きな発光強度が得られた。ゲート電流はドーズ量とともに増加し、C-V特性のヒステリシスも大きくなり、シリコン・イオン注入によってトラップ準位が生成されることが推定できる。ポリシリコンをゲート電極とした発光素子でについて、交流駆動によるEL発光特性を測定した。駆動周波数が大きく(100kHz)なると、長波長成分が増加し発光色は赤味を帯びた。
2.短波長領域解析のための透明電極の形成短波長領域でのEL測定のため、Au薄膜透明電極を形成した。デュアル・イオン・ビーム方式のスパッタリングにより、膜厚が薄くても低抵抗で高透過率の薄膜の形成が可能となり、厚さ15mn Au薄膜において、抵抗率が約3μΩcmで、波長300nm以上の透過率が約40%の電極が得られた。
3.上記2.の電極を用いて、短波長領域解析のためのシリコン・イオン注入型MOS発光素子をp型シリコン基板を用いて作製した。直流電圧を印加し、EL発光を確認した。Au透明電極を用いたことにより、従来のポリシリコン電極では困難であった、短波長領域の発光特性の観測が可能となり、青色の発光を確認した。EL発光には、hν=1.25,1.6,1.9,2.4,2.8eVの波長成分が含まれる。

Research Products

• [Publications] T.Matsuda, M.Kawabe K.Nishihara, H.Iwata, S.Iwatsubo, T.Ohzone: "Blue Electroluminescence from MOS Capacitors with Si-Implanted SiO_2"Proc.International Semiconductor Device Research Symposium. 94-95 (2003)