(57)【要約】【課題】所望の波長を持つ光を高効率で引き出せる結晶シリコン素子を得ることができる。【解決手段】一対の表面を持つ単結晶シリコン基板１０と、単結晶シリコン基板１０の一方の主表面に形成された複数個の結晶シリコン１５と、結晶シリコン１５上に形成されたシリコン薄膜１８と、単結晶シリコン基板１０の他表面側に位置する金属電極２０と、金属電極２０とともに一対の電極を形成し、シリコン薄膜１８上に位置する透明電極１９と、結晶シリコン１５の側面を取り囲むシリコン酸化膜１６を有する結晶シリコン素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の表面を持つ単結晶シリコン基板と、
前記単結晶シリコン基板の一方の主表面に形成された複数個の結晶シリコンと、
前記結晶シリコン上に形成されたシリコン薄膜と、
前記単結晶シリコン基板の他表面側に位置する金属電極と、
前記金属電極とともに一対の電極を形成し、前記シリコン薄膜上に位置する透明電極と、
前記結晶シリコンの側面を取り囲むシリコン酸化膜と、
を有することを特徴とする結晶シリコン素子。
【請求項２】
前記結晶シリコンおよび前記単結晶シリコン基板は、第１導電型であり、前記シリコン薄膜は、第２導電型であることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項３】
前記結晶シリコンおよび前記単結晶シリコン基板は、同一の結晶軸を有してホモ接続することを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項４】
前記単結晶シリコン基板と前記金属電極とはオーミック接続し、前記シリコン薄膜と前記透明電極とはオーミック接続することを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項５】
前記シリコン薄膜は、多結晶または非晶質であることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項６】
前記シリコン薄膜は、厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項７】
前記結晶シリコンは、当該結晶シリコンと前記シリコン薄膜とが接する領域で、第２導電型に置換されていることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【請求項８】
前記結晶シリコンは、直径４ｎｍ以下であり、かつ高さが直径の２倍〜５０倍の円柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の結晶シリコン素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶シリコン素子に関し、より詳しくは、ナノ結晶シリコンから構成された発光素子等の結晶シリコン素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流制御素子が真空管から固体半導体に置き換わったように、近年、照明素子も蛍光管からＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体等の固体発光素子に急速に置き換わりつつある。今後も発光素子の固体化の進展は疑う余地が無い。
しかし、現在主流であるＧａ系化合物半導体では、高価なサファイヤ基板への低欠陥エピタキシャル成長が必要である。また、ｐｎ接合や量子井戸構造を形成することが必要となる。そのために、発光素子の構造を、Ａｌ、Ｐ、Ｉｎ、Ｎ等を含む複雑な多層膜構造にしなければならない等の点で、安価な素子の提供が難しい。
【０００３】
かかる課題に対し、地球上に最も豊富に存在する材料であるシリコン（Ｓｉ）を用いて、安価な発光素子を得る試みがなされている。Ｓｉは、間接遷移型であり発光効率が低く、さらにバンドギャップが近赤外領域にあるため、可視光の発光材料としては不向きであると考えられてきた。
しかし、例えば、陽極酸化によって形成したポーラスＳｉから可視発光が得られることが報告され、それ以後、ナノサイズの結晶Ｓｉ（以下、ナノＳｉと略す）が可視発光素子の有力候補として注目されるようになった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ナノＳｉによる発光現象は、Ｓｉ結晶をナノサイズに縮小して起こる量子閉じ込め効果（バンドギャップの拡大）と考えられている。ナノＳｉ発光素子の具現化には、発光効率を実用レベルに高めることが不可欠である。このためには、ナノＳｉ内部あるいは表面でのキャリアの非発光中心の低減（再結合効率の向上）と、ナノＳｉへのキャリア注入の低損失化（注入効率の向上）が最大の課題となる。
【０００５】
前述のような陽極酸化法を用いたポーラスＳｉは、特異な酸化作用によってＳｉ表面をポーラス状に侵食するものである。そのため、結晶自体の品質は比較的良いが、表面積が非常に大きく、発光特性の不安定性（再結合効率の低下）が指摘されている。さらに、形状を制御することができないので、発光波長も制御できない問題がある。
これら問題点を解決する手段として、これまでいくつかの方法が提案されている。例えば、イオン注入法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて、基板上に粒状Ｓｉ結晶を形成し、さらにこの粒状Ｓｉ結晶をシリコン酸化物（ＳｉＯ２）等の安定な材料中に埋め込む工夫がなされている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００６】
【非特許文献１】アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、１９９０年、５７巻、１０４６頁
【特許文献１】特開平８−１７５７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６７８１号公報
【特許文献３】特開平８−３０７０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の方法は、何れもＳｉあるいはＳｉ化合物を注入または堆積させて形成するものであることから、ナノＳｉの形は粒状等に制御できるものの、依然として表面積が大きく結晶性にも課題があり、再結合効率を十分に高めることができなかった。またシリコン酸化物（ＳｉＯ２）等を介してキャリア（電子、正孔）を注入する構造のため、注入効率が低かった。従って、高効率の発光素子の実現は困難であった。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、キャリアの再結合効率と注入効率を向上させることにより、所望の波長を持つ光を高効率で引き出せる結晶シリコン素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明者等は、発光効率を実用的に高めるには、ナノＳｉの表面積を少なくするとともに、その周囲構造の選定が極めて重要であることを見出した。即ち、ナノＳｉにキャリア注入する界面は、キャリアに対する障壁が低く尚且つ非発光中心となる準位がないこと、そして、それ以外の界面は、キャリアに対する障壁が高く、尚且つ非発光中心となる準位が少ないことが発光効率の向上に不可欠である。
本発明者等は、鋭意検討の結果、この周囲構造として、ナノＳｉにキャリア注入する領域をナノＳｉと同一部材のシリコンとし、それ以外の領域をシリコン酸化膜とする構造が最適であることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明が適用される結晶シリコン素子は、一対の表面を持つ単結晶シリコン基板と、単結晶シリコン基板の一方の主表面に形成された複数個の結晶シリコンと、結晶シリコン上に形成されたシリコン薄膜と、単結晶シリコン基板の他表面側に位置する金属電極と、金属電極とともに一対の電極を形成し、シリコン薄膜上に位置する透明電極と、結晶シリコンの側面を取り囲むシリコン酸化膜とを備えて構成される。
従来のように粒状ナノＳｉがシリコン酸化物中に埋もれた構造ではなく、例えば、円柱状の結晶シリコンを使用し、この結晶シリコンの上面および底面をこれと同一部材のシリコンで挟み込み、側面をシリコン酸化膜で取り囲む構造とする。これにより、キャリアの再結合効率と注入効率が従来に比べて優れ、発光効率を格段に向上させることができる。
更に、結晶シリコンの側面は、安定性の高い絶縁体（バンドギャップが大きい）であるシリコン酸化膜で覆われているので、界面での非発光中心となる再結合が少ない。よって、量子閉じ込め効果も大きくできる。
【００１１】
ここで、結晶シリコンおよび単結晶シリコン基板は、第１導電型であり、シリコン薄膜は、第２導電型であることが好ましい。
結晶シリコンの上面が反対導電型のシリコン薄膜に接続（ｐｎ接合）されるので、透明電極からシリコン薄膜を介して結晶シリコンに注入される少数キャリアは、非発光中心となる再結合が極めて少なく高効率で安定した注入が得られる。
【００１２】
また、結晶シリコンおよび単結晶シリコン基板は、同一の結晶軸を有してホモ接続することが更に好ましい。
発光層となる結晶シリコンが、その底面が同一導電型の単結晶シリコン基板とホモ接続されると、金属電極から単結晶シリコン基板を介して結晶シリコンへ供給される多数キャリアに仕事関数の差による障壁は無い。そのため、非発光中心となる界面準位も存在しなくなる。
【００１３】
更に、単結晶シリコン基板と金属電極とはオーミック接続し、シリコン薄膜と透明電極とはオーミック接続することが好ましい。
【００１４】
一方、シリコン薄膜は、複数個の結晶シリコンの上面を接続する一体の薄膜である。このようにすれば、透明電極との接触面積が大きいので接触抵抗を十分に小さくできる。即ち、結晶シリコンに透明電極が直に接する場合に比べて一層発光効率を高めることができる。
【００１５】
このシリコン薄膜は、多結晶または非晶質であるのが好ましいが、抵抗率と光吸収が小さくできる多結晶の方がより好ましい。
またシリコン薄膜の厚みは、結晶シリコンから発する光の吸収を低減する観点から１００ｎｍ以下が好ましい。
【００１６】
そして、結晶シリコンは、結晶シリコンとシリコン薄膜とが接する領域で、第２導電型に置換されているのが好ましい。
シリコン薄膜はできるだけ低抵抗（高不純物濃度）層であることが望ましいが、加えて、シリコン薄膜に添加される不純物を結晶シリコンに染み出させることで、第２導電型に置換させ、ｐｎ接合面を結晶シリコンの内部に設けるようにした方が望ましい。
この場合、注入される少数キャリアの再結合が結晶シリコン内部で起こるようになるので、シリコン薄膜内あるいは結晶シリコンとの界面で生じる非発光中心となる再結合がより減少し、一層の発光効率向上と安定化が図れる。
【００１７】
また更に、結晶シリコンは、直径が４ｎｍ以下であって、高さが直径の２倍〜５０倍の円柱形状であることが好ましい。
結晶シリコンの高さが直径の２倍より低い場合には、十分な量子閉じ込め効果が発現しにくくなる。一方、結晶シリコンが過度に高い場合には、単結晶シリコン基板から結晶シリコンに流れ込む多数キャリアが再結合領域に移動する抵抗成分が増大するため発光効率の低下を招きやすくなる。
【００１８】
上記のような構成の結晶シリコン素子は、可視領域の単色光を発光させるサイズに制御されたことを特徴とすることができ、少なくとも３原色を含む光を発するサイズに混在させた形状を有することを特徴とすれば、高効率の白色発光素子が実現できる点で優れている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、所望の波長を持つ光を高効率で引き出せる結晶シリコン素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、発明の実施形態）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る結晶シリコン素子を説明するための部分断面図である。
また、図２は、図１に示した結晶シリコン素子の部分鳥瞰図である。
なお、この図２では、結晶シリコン素子の構成の理解を助けるために、透明電極とシリコン薄膜の一部を切り抜いた状態で示している。
図１および図２に示した結晶シリコン素子は、一対の表面を持つ単結晶からなるｐ型の単結晶シリコン基板１０（図１では、「単結晶Ｓｉ基板」と表示した。）と、この単結晶シリコン基板１０の一方の表面（主表面）側に、これと同一導電型の略垂直に立つ複数個のナノＳｉ柱（結晶シリコン）１５が形成されている。
ナノＳｉ柱１５は、単結晶シリコン基板１０と直に接してホモ接合を形成して、単結晶シリコン基板１０の主表面に対して略垂直な円筒状の柱状突起の形態を成している。また、単結晶シリコン基板１０の主表面には、ナノＳｉ柱１５の上面以外の領域にシリコン酸化膜１６と絶縁膜１７が形成されている。また、ナノＳｉ柱１５の上面と接するように設けられた多結晶シリコンからなるｎ型のシリコン薄膜１８が形成されている。更にシリコン薄膜１８にオーミック接続された透明電極（例えば、ＩＴＯ）１９が設けられている。単結晶シリコン基板１０の他方の表面（他表面）側には、単結晶シリコン基板１０とオーミック接続されるように金属電極（例えば、アルミニウム）２０が形成されている。
このように構成される結晶シリコン素子は、透明電極１９を陰極、金属電極２０を陽極として通電することで、高効率の発光素子として動作する。
【００２２】
図３は、図１および図２に示した結晶シリコン素子の動作原理を説明するためのバンド構造とキャリアの流れを示す説明図である。
図３に示すように、透明電極１９からシリコン薄膜１８を経由してナノＳｉ柱１５に注入した電子と、金属電極２０（図１参照）から単結晶シリコン基板１０を経由してナノＳｉ柱１５に注入した正孔は、ナノＳｉ柱１５の中で再結合中心に捕獲されて発光する。
【００２３】
結晶シリコン素子を本実施の形態のような構成とすることで、キャリアの再結合効率と注入効率が従来に比べて優れるので発光効率を格段に向上せさることができる。即ち、ナノＳｉ柱１５の底面は、同じ材料および導電型である単結晶シリコン基板１０と接続されるので、金属電極２０から単結晶シリコン基板１０を経由してナノＳｉ柱１５へ供給される多数キャリアに仕事関数の差による障壁は無い。そのため、非発光中心となる界面準位も存在しなくなる。
更にナノＳｉ柱１５の上面は、反対導電型のシリコン薄膜１８に接続（ｐｎ接合）されるので、透明電極１９からシリコン薄膜１８を経由してナノＳｉ柱１５に注入される少数キャリアは、非発光中心となる再結合が極めて少なく高効率で安定した注入が得られる。一方、ナノＳｉ柱１５の側面は、安定性の高い絶縁体（バンドギャップが大きい）であるシリコン酸化膜１６で覆われているので、量子閉じ込め効果が発現し易く界面での非発光中心となる再結合も少ない。
また、シリコン薄膜１８は、複数個のナノＳｉ柱１５の上面を接続する一体の薄膜となっているので、透明電極１９との接触面積が大きく、接触抵抗を十分に小さくできる。
更に、ナノＳｉ柱１５は後述のように極めて結晶性のよい単結晶シリコン基板１０から作り込まれたものであるから、殆ど欠陥のない結晶性を持つことができる。
以上のような理由によって、本実施の形態における結晶シリコン素子は、従来にない極めて高い効率の発光素子として動作する。
【００２４】
図４は、図１および図２で示した結晶シリコン素子の変形例を示す部分断面図である。
ここでは、説明の重複を避けるため、図１に示す例とは異なる部分を説明する。
【００２５】
図１に示した結晶シリコン素子では、ナノＳｉ柱１５がｐ型、シリコン薄膜１８がｎ型であって、それらの界面でｐｎ接合を形成するものであった。
一方、図４に示す結晶シリコン素子では、シリコン薄膜１８に添加するｎ型不純物をナノＳｉ柱１５に染み出させることで、ｐｎ接合面をナノＳｉ柱１５の内部に設けるようにした。換言すれば、ナノＳｉ柱１５の上面部にｎ型導電層２１を設けるようにしている。
この形態において、注入される少数キャリアの再結合がナノＳｉ柱１５の内部で起こるようになるので、シリコン薄膜１８の内部あるいはナノＳｉ柱１５との界面で生じる非発光中心となる再結合がより減少し、一層の発光効率向上と安定化が図れる。なお、ｐ型、ｎ型の位置関係が逆であっても構わないのは勿論である。
【００２６】
シリコン薄膜１８に添加される不純物（通常、砒素あるいは燐）はシリコン薄膜１８が縮退（金属伝導様態）する程の高濃度であることが望ましい。また、シリコン薄膜１８は、非晶質であっても構わないが、抵抗率と光吸収が小さくできる多結晶の方が望ましい。更に、シリコン薄膜１８の厚みは、ナノＳｉ柱１５から発する光の吸収を低減する観点から１００ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以下が更に好ましい。
一方、ナノＳｉ柱１５は、その直径が量子閉じ込め効果が発現する４ｎｍ以下であって、高さが直径の２倍〜５０倍に構成することが望ましい。ナノＳｉ柱１５の高さが直径の２倍より低い場合には、十分な量子閉じ込め効果が発現しにくくなる。一方、ナノＳｉ柱１５が過度に高い場合には、単結晶シリコン基板１０からナノＳｉ柱１５に流れ込む多数キャリアが再結合領域に移動する抵抗成分が増大するため発光効率の低下を招きやすくなる。
更に、シリコン酸化膜１６の厚さは、通常５ｎｍ〜５０ｎｍであって、１０ｎｍ〜３０ｎｍが望ましい。
【００２７】
次に、本実施の形態が適用される結晶シリコン素子の製造方法について説明する。
図５は、本実施の形態に係る結晶シリコン素子の製造方法を示す部分断面図であり、製造工程順に製造方法が示されている。
ここでは、まず（１００）面から成る一対の表面を持つｐ型単結晶シリコン基板１０を用意し、一方の表面（主表面）側にスピンコートによりブロック共重合体（例えばポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の共重合体）から成る薄膜ポリマー１１を約２５ｎｍの厚みで塗布した後、２２０℃で３時間ベーキング処理することで、ＰＳ層１１ａの薄膜中に球状のＰＭＭＡ層１１ｂを有する相分離構造を形成する。
例えば、ＰＳとＰＭＭＡがそれぞれ約９０,０００、約２０,０００の分子量から成る共重合ポリマーを用いた場合では、ピッチが約４０ｎｍで、球状のＰＭＭＡ層１１ｂの直径が約２０ｎｍから成る六回対称の相分離構造となった。ピッチおよび球体の直径はブロック共重合ポリマーの分子量およびその比率を調整することにより様々なサイズに制御できる。（図５（ａ））。
【００２８】
次に、ＰＳとＰＭＭＡのエッチング速度差を利用した酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）法により、薄膜ポリマー１１の表面にナノサイズで６回対称の平面パターンを持つ細孔１２が形成できる。これは、酸素のプラズマ中では、ＰＭＭＡ層１１ｂがＰＳ層１１ａよりも３〜５倍エッチング速度が速いことによる。（図５（ｂ））。
【００２９】
次に、無機系ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）をスピンコートによって塗布し、所定のベークを施すことで無機材から成る無機膜１３ａを形成する。ＳＯＧの粘度を適当に選択することによって、細孔が埋まって平坦化された無機膜１３ａを形成することができる（図５（ｃ））。
【００３０】
次に、ＲＩＥ法を用いて無機膜１３ａの表面を軽くエッチング（エッチバック）することにより、細孔１２にのみ残した無機膜１３ｂを形成する。次に、ＲＩＥ法を用いてエッチングし、無機膜１３ａで覆われていない領域のＰＳ層１１ａを除去して開口部１４ａを形成する（図５（ｄ））。
【００３１】
次に、無機膜１３ｂをマスクとして、単結晶シリコン基板１０の上層部（例えば１００ｎｍの深さ）を、ＲＩＥ法を用いてドライエッチングし、円筒状突起部（ナノＳｉ柱１５）と溝部１４ｂとを形成する（図５（ｅ））。
【００３２】
その後、例えばフッ酸系水溶液などでウェット処理して無機膜１３ｂを除去した後、８５０℃の酸化性雰囲気中で熱処理することにより、溝部１４ｂの底部およびナノＳｉ柱１５の表面にシリコン酸化膜１６を設ける。この時、シリコン酸化膜１６を所望厚みにすることにより、ナノＳｉ柱１５の直径を約２．５ｎｍに制御した。
【００３３】
次に、無機系ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）をスピンコートによって塗布し、所定のベークを施した後に、全面をエッチバックすることで無機材から成る絶縁膜１７を形成するとともに、ナノＳｉ柱１５の上面を露出させる（図５（ｆ））。
【００３４】
次に、燐が添加された多結晶シリコンを通常のＣＶＤ法によって堆積することにより、厚みが約３０ｎｍのｎ型シリコン薄膜１８を形成する（図５（ｇ））。
【００３５】
最後に、ナノＳｉ柱１５が設けられた主表面側に酸化インジウム系化合物からなる透明電極（ＩＴＯ）１９を形成し、他表面側にアルミニウムからなる金属電極２０を形成して（図５（ｈ））、図１に示すような結晶シリコン素子を得ることができる。
【００３６】
以上のような工程で作製した結晶シリコン素子のナノＳｉ柱１５のサイズは、直径約２．５ｎｍ、高さ約８０ｎｍであった。また、金属電極２０を陽極、透明電極１９を陰極として通電した時、ピーク波長が約５４０ｎｍの緑色の発光を確認できた。
【００３７】
尚、ナノＳｉ柱１５は、ブロック共重合ポリマーの相分離によって得られる直径の揃った細孔１２をエッチングマスクの原型として加工すること、およびその後の酸化工程によって直径の微細化を制御するので、大きさの均一性に優れた結晶シリコン素子が形成できる。このため、従来技術に比較して発光波長の制御性が格段に優れている。実験によれば、サイズのばらつきを５％以下に抑えることができた。
また、ナノＳｉ柱１５を取り囲むシリコン酸化膜１６は、透明電極１９との電気的絶縁分離を果たすと共に、ナノＳｉ柱１５の機械的強度を強化する効果もある。よって、波長の制御性に優れた高効率発光素子を高い歩留で安価に提供することができる。
【００３８】
尚、透明電極１９はＩＴＯを例示したが、可視光に対して透明性を維持し電気導電性を有するものであれば、特に制限はない。また、金属電極２０はアルミニウムを例示したが、電気導電性に優れ単結晶シリコン基板とオーミック接続できる材料であれば、特に制限はない。
更に、以上の実施の形態は単結晶シリコン基板１０にｐ導電型を用いる例を示したが、ｎ導電型であってもよい。この場合には、シリコン薄膜１８はｐ型となり、陰極と陽極の関係も逆になる。
また、無機膜１３ｂを形成するための無機系ＳＯＧは、シリコンエッチングのマスクとして機能するものであれば制限はないが、チタン（Ｔｉ）系メタロキサンポリマーが望ましい。この結果形成される無機膜１３ｂは酸化チタン（ＴｉＯ２）が望ましい。
更に、ナノＳｉ柱１５を形成するための反応性イオンエッチングは、所望アスペクト比を持つＳｉ柱が形成できるものであれば制限はないが、上記マスク材との組み合わせにおいて六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを用いた低温（−１２０〜−１４０℃）エッチングが適している。
【００３９】
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、所望の可視光を高効率で引き出せる結晶シリコン素子を安価に提供できる。
尚、図１、図２、図４に示した実施の形態では、ナノＳｉ柱１５を用いた発光素子を例示したが、同一の構成で発電素子（光起電力素子）に応用することもできる。即ち、透明電極側からナノＳｉに光を照射するとキャリア（電子・正孔対）が生成し、一対の電極から電力を取り出すことができる。特に、可視光〜紫外光に対して高感度な発電素子が実現できる。
また、本実施の形態が適用される結晶シリコン素子は、通常のＩＣ製造に幾つかの製造工程を付加するだけで、容易かつ任意形状にて形成することができる。そこで、制御回路、増幅回路、メモリ回路、保護回路等と組み合わせて１チップ化してもよい。
即ち、各種回路と結晶シリコンを同一基板状でＩＣ化することにより、様々な機能付加および機能向上、あるいは低コスト化を図ることができる。その応用は、発光素子や発電素子に留まらず、レーザー、レーダー、通信、メモリ、センサあるいは電子エミッタやディスプレイ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態に係る結晶シリコン素子を説明するための部分断面図である。
【図２】図１に示した結晶シリコン素子の部分鳥瞰図である。
【図３】図１および図２に示した結晶シリコン素子の動作原理を説明するためのバンド構造とキャリアの流れを示す説明図である。
【図４】図１および図２で示した結晶シリコン素子の変形例を示す部分断面図である。
【図５】本実施の形態に係る結晶シリコン素子の製造方法を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…単結晶シリコン基板、１５…結晶シリコン（ナノＳｉ柱）、１６…シリコン酸化膜、１７…絶縁膜、１８…シリコン薄膜、１９…透明電極、２０…金属電極、２１…ｎ型導電層
【図１】
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【図２】
2008306135.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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