JP2659394B2 - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、高品質の非晶質シシコンカーバイド半導体
薄膜の製造方法に関する。
薄膜の製造方法に関する。
［背景技術］ 非晶質シリコン太陽電池は、製造コストが安く製造に
必要なエネルギーが少なくてすみ、さらに大面積に容易
なため、クリーンなエネルギー源として注目を集めてい
る。その光電変換効率を高めることが急務とされてい
る。
必要なエネルギーが少なくてすみ、さらに大面積に容易
なため、クリーンなエネルギー源として注目を集めてい
る。その光電変換効率を高めることが急務とされてい
る。
［従来技術とその問題点］ しかして、従来技術においては、非晶質シリコン太陽
電池の窓材料として、ｐ型の非晶質シリコンカーバイド
半導体薄膜が用いられている。
電池の窓材料として、ｐ型の非晶質シリコンカーバイド
半導体薄膜が用いられている。
かかる太陽電池の窓材料たるｐ型の非晶質シリコンカ
ーバイド半導体薄膜の製造方法として、通常シラン化合
物、および炭素含有化合物の放電エネルギーを利用した
化学気相堆積法（以下略してプラズマCVD法とよぶ）が
用いられている。
ーバイド半導体薄膜の製造方法として、通常シラン化合
物、および炭素含有化合物の放電エネルギーを利用した
化学気相堆積法（以下略してプラズマCVD法とよぶ）が
用いられている。
この従来技術の問題点として、半導体薄膜の光学的禁
制帯（以下略してバンドギャプと呼ぶ）を増大させる
と、導電率が低下することがあった。
制帯（以下略してバンドギャプと呼ぶ）を増大させる
と、導電率が低下することがあった。
これは、バンドギャップを増大すると半導体薄膜中の
ダングリングボンド等による多くの欠陥が発生し、半導
体薄膜の膜質が著しく低下し、導電率を低下させていた
のである。
ダングリングボンド等による多くの欠陥が発生し、半導
体薄膜の膜質が著しく低下し、導電率を低下させていた
のである。
これに対し、本発明者等は、鋭意検討の結果、この非
晶質のシリコンカーバイド半導体薄膜の膜質を飛躍的に
向上させる方法を見いだしたので、ここに該新規技術を
公開するとともに、特許法の趣旨に基づき、その代償と
して、独占排他権たる特許権の付与（特許法第１条）を
請求するものである。
晶質のシリコンカーバイド半導体薄膜の膜質を飛躍的に
向上させる方法を見いだしたので、ここに該新規技術を
公開するとともに、特許法の趣旨に基づき、その代償と
して、独占排他権たる特許権の付与（特許法第１条）を
請求するものである。
［発明の開示］ 本発明は、シラン化合物と炭素含有化合物、および水
素を少なくとも含有する混合気体の放電分解による半導
体薄膜形成と、該形成された半導体薄膜の水素放電処理
を、放電を停止せずに、しかも混合気体の混合の割合の
変化を行わしめることにより、少なくとも一回行うこと
を特徴とする非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜の製
造方法、であり、より好ましくは、該半導体薄膜形成
と、該形成された半導体薄膜の水素放電処理を繰り返し
行う方法、である。
素を少なくとも含有する混合気体の放電分解による半導
体薄膜形成と、該形成された半導体薄膜の水素放電処理
を、放電を停止せずに、しかも混合気体の混合の割合の
変化を行わしめることにより、少なくとも一回行うこと
を特徴とする非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜の製
造方法、であり、より好ましくは、該半導体薄膜形成
と、該形成された半導体薄膜の水素放電処理を繰り返し
行う方法、である。
以下、本発明を詳細に説明する。
シラン化合物と炭素含有化合物、および水素を少なく
とも含有する混合気体の放電分解による半導体薄膜形成
と該形成された半導体薄膜の水素放電処理を、放電を停
止せずに、しかも混合気体の混合の変化を行わしめるこ
とにより、少なくとも一回、好ましくは、繰り返し行う
ことを特徴とする非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜
の製造方法、を要旨とするものである。
とも含有する混合気体の放電分解による半導体薄膜形成
と該形成された半導体薄膜の水素放電処理を、放電を停
止せずに、しかも混合気体の混合の変化を行わしめるこ
とにより、少なくとも一回、好ましくは、繰り返し行う
ことを特徴とする非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜
の製造方法、を要旨とするものである。
本発明において、非晶質シリコンカーバイド半導体薄
膜は、基本的に、シラン化合物と炭素含有化合物、およ
び水素を少なくとも含有する混合気体のプラズマCVD法
で形成される。
膜は、基本的に、シラン化合物と炭素含有化合物、およ
び水素を少なくとも含有する混合気体のプラズマCVD法
で形成される。
プラズマCVD装置として、容量結合型の並行平板型の
装置を用いる。
装置を用いる。
本発明において使用するシラン化合物としては、一般
式SinH2n+2（とくにｎ＝１および２）で表わされる水素
化シリコンが好ましいものとしてあげられる。ここでｎ
＝１および２はそれぞれ具体的に、モノシラン（SiH4）
およびジシラン（Si2H6）に対応する。
式SinH2n+2（とくにｎ＝１および２）で表わされる水素
化シリコンが好ましいものとしてあげられる。ここでｎ
＝１および２はそれぞれ具体的に、モノシラン（SiH4）
およびジシラン（Si2H6）に対応する。
また炭素含有化合物としては、メタン、エタン、プロ
パン等の飽和炭化水素；アセチレンン等の不飽和炭化水
素；モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシ
ラン、テトラメチルシラン、 ジエチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシ
ラン等のアルキルシランである。これらのなかで、メタ
ン、アセチレン、モノメチルシランを用いることが特に
好ましい。
パン等の飽和炭化水素；アセチレンン等の不飽和炭化水
素；モノメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシ
ラン、テトラメチルシラン、 ジエチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシ
ラン等のアルキルシランである。これらのなかで、メタ
ン、アセチレン、モノメチルシランを用いることが特に
好ましい。
なお、本発明においては、該薄膜は窓材料として使用
することを企図しており、特にｐ型の導電性を付与して
使用することが好ましいが、かかるｐ型の導電性を付与
するガスとしては、ジボラン、トリメチルボロン、トリ
メチルインジュウム、トリメチルアルミニュウム、トリ
メチルガリュウム、トリエチルボロン、トリエチルイン
ジュウム、トリエチルガリュウム等が用いられる。この
なかで、ジボラン、トリメチルボロンを用いることが特
に好ましい。
することを企図しており、特にｐ型の導電性を付与して
使用することが好ましいが、かかるｐ型の導電性を付与
するガスとしては、ジボラン、トリメチルボロン、トリ
メチルインジュウム、トリメチルアルミニュウム、トリ
メチルガリュウム、トリエチルボロン、トリエチルイン
ジュウム、トリエチルガリュウム等が用いられる。この
なかで、ジボラン、トリメチルボロンを用いることが特
に好ましい。
上記シラン化合物および炭素含有化合物のほか、少な
くとも水素を用いる。
くとも水素を用いる。
非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜の製造条件とし
ては以下のようである。すなわち、 基板温度、圧力、放電電力は、それぞれ25〜400℃、
0.01〜10Torr、0.00001〜1W/cm2、程度である。
ては以下のようである。すなわち、 基板温度、圧力、放電電力は、それぞれ25〜400℃、
0.01〜10Torr、0.00001〜1W/cm2、程度である。
また、シラン化合物と炭素含有化合物の全流量は、0.
1〜100sccm、水素の流量は、0.1〜100sccm程度である。
1〜100sccm、水素の流量は、0.1〜100sccm程度である。
上記の製造条件下で、該非晶質シリコンカーバイド半
導体薄膜の厚みを、一回の体積操作で５〜50Å程度とな
るように薄膜を堆積・形成する。なお、該半導体薄膜の
全体としての厚みは特に制限はないが、例えば窓材料と
して使用する場合を企図すると通常５〜5000Å程度であ
る。
導体薄膜の厚みを、一回の体積操作で５〜50Å程度とな
るように薄膜を堆積・形成する。なお、該半導体薄膜の
全体としての厚みは特に制限はないが、例えば窓材料と
して使用する場合を企図すると通常５〜5000Å程度であ
る。
次に、実質的に水素のみの放電に切り替え、斯くして
形成した上記半導体薄膜の水素放電処理を行う。このと
き、放電は停止しないで行うことが好ましいのである。
形成した上記半導体薄膜の水素放電処理を行う。このと
き、放電は停止しないで行うことが好ましいのである。
しかして、水素のみの放電に切り替える方法として、
シラン化合物および炭素含有化合物、および水素を含有
する混合気体の混合の割合を変化して行うことが望まし
い。
シラン化合物および炭素含有化合物、および水素を含有
する混合気体の混合の割合を変化して行うことが望まし
い。
混合気体の混合を変えるためには、それぞれの成分の
流量を制御することにより行えばよいのである。
流量を制御することにより行えばよいのである。
水素放電処理の条件として、基盤温度、流量、圧力、
放電電力は、それぞれ25℃〜400℃、0.1〜1000sccm、0.
001〜10Torr、0.001〜10W/cm2程度であり、より好まし
くは、100〜250℃、１〜100sccm、0.01〜1Torr、0.01〜
0.1W/cm2、程度である。水素放電処理を行う時間は、1m
in以上もあれば十分である。
放電電力は、それぞれ25℃〜400℃、0.1〜1000sccm、0.
001〜10Torr、0.001〜10W/cm2程度であり、より好まし
くは、100〜250℃、１〜100sccm、0.01〜1Torr、0.01〜
0.1W/cm2、程度である。水素放電処理を行う時間は、1m
in以上もあれば十分である。
次に、好ましくは、再度半導体薄膜を形成するため、
シラン化合物と炭素含有化合物および水素をすくなくと
も含有する混合気体に切り替える。この時も放電は停止
しないのである。
シラン化合物と炭素含有化合物および水素をすくなくと
も含有する混合気体に切り替える。この時も放電は停止
しないのである。
混合気体に切り替える方法として、流量を制御して行
うことが好ましい。
うことが好ましい。
上記で示したように、本発明においては、半導体薄膜
の堆積と水素放電処理を、放電を停止せずに、少なくと
も一回、好ましくは、二回以上、連続して繰り返すこと
により、半導体薄膜を製造するのである。
の堆積と水素放電処理を、放電を停止せずに、少なくと
も一回、好ましくは、二回以上、連続して繰り返すこと
により、半導体薄膜を製造するのである。
第１図には、本発明を実施するための薄膜製造システ
ムの一例を示す。
ムの一例を示す。
該装置は、放電を停止せずに薄膜製造を行うために、
混合気体の流量制御を行いうるように構成されている。
混合気体の流量制御を行いうるように構成されている。
すなわち、製造装置は、水素ガスボンベ（１）、シラ
ンとアセチレンの混合ガスボンベ（２）、配管（３）、
流量制御器（４）、通常の容量結合型平行平板型のプラ
ズマCVD装置等のごときプラズマCVD反応器（５）、高周
波電力を印加する電極（６）、接地された絶縁性の基板
を保持する電極（７）、高周波電源（８）、電線
（９）、排気用の配管（10）、真空排気装置（11）等か
ら主として構成されている。また、流量と放電電力の制
御を行うために、電子計算機（12）が設置されている。
ンとアセチレンの混合ガスボンベ（２）、配管（３）、
流量制御器（４）、通常の容量結合型平行平板型のプラ
ズマCVD装置等のごときプラズマCVD反応器（５）、高周
波電力を印加する電極（６）、接地された絶縁性の基板
を保持する電極（７）、高周波電源（８）、電線
（９）、排気用の配管（10）、真空排気装置（11）等か
ら主として構成されている。また、流量と放電電力の制
御を行うために、電子計算機（12）が設置されている。
シランとアセチレン、および水素を含む混合ガスは、
配管（３）、流量制御器（４）を通してプラズマ反応器
（５）に導入され、排気用の配管を通じて、真空排気装
置（11）にて排気される。また、流量と放電電力の制御
は、電子計算機（12）からの制御信号をケーブル（1
3）、（14）、（15）を通じて電源（８）、と流量制御
器（４）に送り制御される。
配管（３）、流量制御器（４）を通してプラズマ反応器
（５）に導入され、排気用の配管を通じて、真空排気装
置（11）にて排気される。また、流量と放電電力の制御
は、電子計算機（12）からの制御信号をケーブル（1
3）、（14）、（15）を通じて電源（８）、と流量制御
器（４）に送り制御される。
第２図は、放電電力、シランとアセチレンの混合ガス
の流量、水素の流量、ドーピングガスたるジボランガス
の流量の時間に対する変化の一実施例をそれぞれ示すも
ので、図において、t1は半導体薄膜の堆積・形成時間
を、t2は該形成された薄膜の水素放電処理時間をそれぞ
れ示す。この例では、半導体薄膜の堆積と水素放電処理
を、放電を停止せずに、二回以上、連続して繰り返すこ
とにより、半導体薄膜を製造する例を示している。放電
電力は薄膜体積と放電処理において同一としてもよい
し、図に示すように変更してもよい。
の流量、水素の流量、ドーピングガスたるジボランガス
の流量の時間に対する変化の一実施例をそれぞれ示すも
ので、図において、t1は半導体薄膜の堆積・形成時間
を、t2は該形成された薄膜の水素放電処理時間をそれぞ
れ示す。この例では、半導体薄膜の堆積と水素放電処理
を、放電を停止せずに、二回以上、連続して繰り返すこ
とにより、半導体薄膜を製造する例を示している。放電
電力は薄膜体積と放電処理において同一としてもよい
し、図に示すように変更してもよい。
以下、実施例により、本発明の好ましい実施の態様の
一例を説明する。
一例を説明する。
［実施例］ 半導体薄膜製造装置として、通常の容量結合型平行平
板型のプラズマCVD装置を用い、放電を停止せずに、薄
膜製造を行うために、混合気体の流量制御を行った。す
なわち、第１図に示したような、流量制御可能な製造装
置システムを使用した。製造装置の構成は、すでに説明
したとおり、水素ガスボンベ（１）、シランとアセチレ
ンの混合ガスボンベ（２）、配管（３）流量制御器
（４）、容量結合型平行平板型のプラズマCVD反応器
（５）、高周波電力を印加する電極（６）、接地された
絶縁性の基板を保持する電極（７）、高周波電源
（８）、電線（９）、排気用の配管（10）、真空排気装
置（11）である。
板型のプラズマCVD装置を用い、放電を停止せずに、薄
膜製造を行うために、混合気体の流量制御を行った。す
なわち、第１図に示したような、流量制御可能な製造装
置システムを使用した。製造装置の構成は、すでに説明
したとおり、水素ガスボンベ（１）、シランとアセチレ
ンの混合ガスボンベ（２）、配管（３）流量制御器
（４）、容量結合型平行平板型のプラズマCVD反応器
（５）、高周波電力を印加する電極（６）、接地された
絶縁性の基板を保持する電極（７）、高周波電源
（８）、電線（９）、排気用の配管（10）、真空排気装
置（11）である。
シランとアセチレン、および水素を含む混合ガスは、
配管（３）、流量制御器（４）を通してプラズマ反応器
（５）に導入され、排気用の配管を通じて、真空排気装
置（11）にて排気される。流量と放電電力の制御は、電
子計算機（12）からの制御信号をケーブル（13）、（1
4）、（15）を通じて電源（８）、と流量制御器（４）
に送り制御した。
配管（３）、流量制御器（４）を通してプラズマ反応器
（５）に導入され、排気用の配管を通じて、真空排気装
置（11）にて排気される。流量と放電電力の制御は、電
子計算機（12）からの制御信号をケーブル（13）、（1
4）、（15）を通じて電源（８）、と流量制御器（４）
に送り制御した。
半導体薄膜を形成する基板は、コーニング社製の7059
のガラス基板（16）である。
のガラス基板（16）である。
この基板を、プラズマ反応室の接地された電極に設置
した。プラズマ反応室のはい圧は、10-6（Torr）以下と
した。
した。プラズマ反応室のはい圧は、10-6（Torr）以下と
した。
原料ガスとしては、シラン、アセチレン、水素、ジボ
ランの混合ガスを用いた。
ランの混合ガスを用いた。
シランとアセチレンとジボラン、および水素の混合ガ
スの流量を変えて、半導体薄膜形成と水素放電処理を実
施した。
スの流量を変えて、半導体薄膜形成と水素放電処理を実
施した。
半導体薄膜形成と水素放電処理は、放電を停止せずに
行った。なお、ここで採用した放電電力は、0.003W/cm2
で実質的に一定とした。
行った。なお、ここで採用した放電電力は、0.003W/cm2
で実質的に一定とした。
導体薄膜形成条件を以下に説明する。
第２図に、放電電力、シランとアセチレンの混合ガス
の流量、水素の流量、ドーピングガスたるジボランガス
の流量の時間に対する変化を示す。シランとアセチレン
の混合ガスの流量は、０と6.5（＝f1）sccm;水素流量
は、10（＝f2）と16（＝f3）sccm;ドーピングガスたる
ジボランガスの流量は、０と0.1（＝f4）sccmのそれぞ
れ２値に設定した。基板温度は、250℃である。反応器
内圧力は、0.2Torrである。
の流量、水素の流量、ドーピングガスたるジボランガス
の流量の時間に対する変化を示す。シランとアセチレン
の混合ガスの流量は、０と6.5（＝f1）sccm;水素流量
は、10（＝f2）と16（＝f3）sccm;ドーピングガスたる
ジボランガスの流量は、０と0.1（＝f4）sccmのそれぞ
れ２値に設定した。基板温度は、250℃である。反応器
内圧力は、0.2Torrである。
半導体薄膜の堆積時間（第２図ではt1とした）、水素
放電処理時間（第２図ではt2とした）は、それぞれt1＝
50sec、t2＝2minである。半導体薄膜の堆積速度から求
められる一回の堆積での膜厚は、20Åである。なお、薄
膜全体としての厚みは0.2μｍすなわち2000Åであり、
上記の操作を100回繰り返したことになる。
放電処理時間（第２図ではt2とした）は、それぞれt1＝
50sec、t2＝2minである。半導体薄膜の堆積速度から求
められる一回の堆積での膜厚は、20Åである。なお、薄
膜全体としての厚みは0.2μｍすなわち2000Åであり、
上記の操作を100回繰り返したことになる。
上記の製造条件で製造した非晶質シリコンカーバイド
半導体薄膜の評価を行い結果を表１に示した。比較例と
して、水素の放電処理を行わない半導体薄膜の評価結果
を合わせて表１に示す。
半導体薄膜の評価を行い結果を表１に示した。比較例と
して、水素の放電処理を行わない半導体薄膜の評価結果
を合わせて表１に示す。
本発明を実施することにより、光学的禁制帯幅の値が
2.0（eV）と大きいにもかかわらず、光導電率が２ケタ
ほど著しく向上し、高品位なｐ型非晶質半導体膜が得ら
れることがわかった。
2.0（eV）と大きいにもかかわらず、光導電率が２ケタ
ほど著しく向上し、高品位なｐ型非晶質半導体膜が得ら
れることがわかった。
本発明は、太陽電池や光センサーなどの光電変換素子
の窓材料として工業的に有用である。
の窓材料として工業的に有用である。
第１図は本発明を実施するに適した半導体薄膜製造装置
の一例を示す説明図であり、第２図は、放電電力、シラ
ンとアセチレンの混合ガスの流量、水素の流量、ドーピ
ングガスたるジボランガスの流量の時間に対する変化を
示す説明図である。
の一例を示す説明図であり、第２図は、放電電力、シラ
ンとアセチレンの混合ガスの流量、水素の流量、ドーピ
ングガスたるジボランガスの流量の時間に対する変化を
示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−40841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−254621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−158316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−269511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−25518（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】シラン化合物と炭素含有化合物、および水
素を少なくとも含有する混合気体の放電分解による半導
体薄膜形成と、該形成された半導体薄膜の水素放電処理
を、放電を停止せずに、しかも混合気体の混合の割合の
変化を行わしめることにより、少なくとも一回行うこと
を特徴とする非晶質シリコンカーバイド半導体薄膜の製
造方法。 - 【請求項２】半導体薄膜形成と、該形成された半導体薄
膜の水素放電処理を繰り返し行う特許請求の範囲第１項
記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110409A JP2659394B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110409A JP2659394B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281720A JPH01281720A (ja) | 1989-11-13 |
| JP2659394B2 true JP2659394B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14535051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110409A Expired - Fee Related JP2659394B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659394B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2406582A (en) * | 2002-08-13 | 2005-04-06 | Trikon Technologies Ltd | Acoustic resonators |
-
1988
- 1988-05-09 JP JP63110409A patent/JP2659394B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01281720A (ja) | 1989-11-13 |
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