JP2723548B2 - Formation method of carbon-containing silicon microcrystalline thin film - Google Patents

Formation method of carbon-containing silicon microcrystalline thin film

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JP2723548B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は炭素含有シリコン微結晶薄膜の形成法に関す
るものであり、とくに、広い禁制帯幅を有する炭素含有
シリコン微結晶薄膜の形成法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a carbon-containing silicon microcrystalline thin film, and more particularly to a method for forming a carbon-containing silicon microcrystalline thin film having a wide band gap.

〔背景技術〕(Background technology)

シリコン微結晶薄膜はp型半導体、n型半導体の性質
を付与できることが知られており、シリコン太陽電池を
はじめとして、薄膜半導体装置への適用が検討されてい
る。
It is known that a silicon microcrystalline thin film can impart properties of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and application to a thin-film semiconductor device such as a silicon solar cell is being studied.

しかして、このシリコン微結晶薄膜の光学的特性の変
更や最適化のために炭素含有シリコン微結晶薄膜(以下
μc−SiCxと略称する)が検討されている。従来、μc
−SiCxはモノシランとメタンのRFグロー放電分解や電子
サイクロトロン共鳴マイクロ波放電分解により、形成さ
れることがInternational PVSEC−3(Tokyo,1987)で
報告されている。これらの形成条件は、いずれも高水素
希釈でかつ、高放電電力を必要とする苛酷な条件である
ために、当該薄膜を用いる半導体装置を構成する他の部
分に水素原子による化学反応や高エネルギー電子やイオ
ン等の衝突による損傷等の悪影響を及ぼすことが考えら
れている。この結果として、当該薄膜単味の性能向上
が、半導体装置の特性向上に大きく貢献することなく、
いまだ、課題を残している。
Thus, a carbon-containing silicon microcrystalline thin film (hereinafter abbreviated as μc-SiCx) has been studied for changing and optimizing the optical characteristics of the silicon microcrystalline thin film. Conventionally, μc
It is reported in International PVSEC-3 (Tokyo, 1987) that -SiCx is formed by RF glow discharge decomposition of monosilane and methane or electron cyclotron resonance microwave discharge decomposition. Since these formation conditions are all severe conditions requiring high hydrogen dilution and high discharge power, other parts of the semiconductor device using the thin film are subjected to a chemical reaction due to hydrogen atoms or high energy. It has been considered that adverse effects such as damage due to collisions of electrons and ions are considered. As a result, the performance improvement of the thin film alone does not greatly contribute to the improvement of the characteristics of the semiconductor device.
There are still issues left.

〔発明の開示〕[Disclosure of the Invention]

本発明者等は、かかる観点に鑑み鋭意検討した結果、
原料として、不飽和炭化水素基を分子内に有するアルキ
ルシランおよびフッ化シランの混合ガスを用いることに
より、かかる苛酷な条件を用いることなくμc−SiCxを
形成できることを見出して本課題を解決することができ
た。
The present inventors have conducted intensive studies in view of such a viewpoint,
To solve this problem by finding that μc-SiCx can be formed without using such harsh conditions by using a mixed gas of an alkylsilane having an unsaturated hydrocarbon group in a molecule and a fluorinated silane as a raw material. Was completed.

本発明は、ラジカル重合可能の不飽和基を有するシリ
コン化合物、フッ化シラン、および当該シリコンの化合
物の2容量倍以上で50容量倍以下の水素を少なくとも含
むう混合ガスを、プラズマを用いて分解することを特徴
とする炭素含有シリコン微結晶薄膜(μc−SiCx)の形
成法を要旨とするものである。
The present invention uses a plasma to decompose a mixed gas containing a silicon compound having a radically polymerizable unsaturated group, a fluorinated silane, and at least 2 times and 50 times or less hydrogen of the silicon compound. A method for forming a carbon-containing silicon microcrystalline thin film (μc-SiCx), characterized in that:

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明において使用する、ラジカル重合可能の不飽和
基を有するシリコン化合物、すなわち、ラジカル重合可
能の不飽和炭化水素基を分子内に有するシラン(以下U
−シランと略称する)は、一般式RnSimH2m+2-n(ただ
し、Rはラジカル重合が可能である炭素数2〜10程度の
不飽和炭化水素基、m,nは自然数である。mは1または
2であり、m=1のとき、n=1,2,3または4でありm
=2のとき、n=1,2,3,4,5,または6である)で表示さ
れるシラン化合物である。
The silicon compound having a radically polymerizable unsaturated group used in the present invention, that is, a silane having a radically polymerizable unsaturated hydrocarbon group in its molecule (hereinafter referred to as U)
- abbreviated as silane) of the general formula R n Si m H 2m + 2 -n ( wherein, R is an unsaturated hydrocarbon group having about 2 to 10 carbon atoms are possible radical polymerization, m, n is a natural number M is 1 or 2, and when m = 1, n = 1, 2, 3, or 4 and m
= 2, n = 1,2,3,4,5, or 6).

このU−シランの具体的な示例としては、ビニルシラ
ン、ジビニルシラン、トリビニルシラン、ビニルジシラ
ン、ジビニルジシラン、トリビニルジシラン、1−プロ
ペニルシラン、2−プロペニルシラン、イソプロペニル
シラン、1−ブテニルシラン、2−ブテニルシラン、2
−ペンテニルシラン、エテニルシラン等の珪素化合物が
好ましいものとして挙げられる。
Specific examples of the U-silane include vinyl silane, divinyl silane, trivinyl silane, vinyl disilane, divinyl disilane, trivinyl disilane, 1-propenyl silane, 2-propenyl silane, isopropenyl silane, 1-butenyl silane, Butenyl silane, 2
-Silicon compounds such as pentenyl silane and ethenyl silane are preferred.

本発明で使用するに有用なフッ化シランは、SiaH
2a+2-bFb(aは1または2であり、bはa=1のとき1,
2,3,または4であり、a=2のとき1,2,3,4,5,または6
である。)の一般式であらわされるシリコン化合物であ
る。このフッ化シランの具体的な示例としては、モノフ
ルオロシラン、ジフルオロシラン、トリフルオロシラ
ン、テトラフルオロシラン、モノフルオロジシラン、ジ
フルオロジシラン、トリフルオロジシラン、テトラフル
オロジシラン、ペンタフルオロジシラン、ヘキサフルオ
ロジシラン等を有効に用いることができる。
Fluorinated silanes useful in the present invention include Si a H
2a + 2-b F b (a is 1 or 2, b is 1, when a = 1
2, 3, or 4, and when a = 2, 1, 2, 3, 4, 5, or 6
It is. ) Is a silicon compound represented by the general formula: Specific examples of the fluorinated silane include monofluorosilane, difluorosilane, trifluorosilane, tetrafluorosilane, monofluorodisilane, difluorodisilane, trifluorodisilane, tetrafluorodisilane, pentafluorodisilane, and hexafluorodisilane. Can be used effectively.

U−シランとフッ化シランとの混合比率は特に限定さ
れるものではないが、フッ化シランをU−シランにたい
して、0.1容量倍から2容量倍程度で用いるのが好まし
い。
Although the mixing ratio of U-silane and fluorinated silane is not particularly limited, it is preferable to use fluorinated silane at about 0.1 times to 2 times the volume of U-silane.

本発明においては、さらに原料ガスとして、U−シラ
ンとフッ化シランと共に、水素を用いるものであるが、
水素は上記のシリコンの化合物に対して、好ましくは、
2容量倍以上で50容量倍以下で用いられる。また更に好
ましくは、4容量倍以上で10容量倍以下である。水素量
が50容量倍よりも大きい条件においても、従来技術と同
様にμc−SiCxは形成されるが、半導体デバイスの作製
において、このような高水素量のμc−SiCx作製条件
は、半導体デバイスの特性を低下させることになって好
ましい条件ではない。一方、水素量が、2容量倍よりも
少ない条件では、μc−SiCxの特性低下が著しい。とく
に、p型やn型の導電性を与えるために導入する不純物
の効果が低下する。
In the present invention, hydrogen is used as a raw material gas together with U-silane and fluorinated silane,
Hydrogen is preferably, for the compound of silicon described above,
It is used at 2 times or more and 50 times or less. More preferably, it is 4 times or more and 10 times or less. Even under conditions where the amount of hydrogen is greater than 50 times the volume, μc-SiCx is formed in the same manner as in the prior art. This is not a preferable condition because the characteristics are deteriorated. On the other hand, under the condition that the amount of hydrogen is smaller than twice the capacity, the characteristics of μc-SiCx are remarkably deteriorated. In particular, the effect of impurities introduced for imparting p-type or n-type conductivity is reduced.

本発明においては、かかる混合ガスを、プラズマ分解
するものであるが、プラズマ分解の手法としては、分解
反応中にシリコンを有する各種のラジカル種を生成しう
る手法であれば、本発明においていずれも有効に用いる
ことができる。具体的には、グロー放電分解を用いるプ
ラズマCVD(プラズマ化学堆積法)、マイクロ波を分解
に利用するマイクロ波CVDやECRCVD(電子サイクロトロ
ン共鳴化学堆積法)等を用いることができる。
In the present invention, such a mixed gas is subjected to plasma decomposition, and any method of plasma decomposition may be used as long as it can generate various radical species having silicon during the decomposition reaction. It can be used effectively. Specifically, plasma CVD (plasma chemical deposition) using glow discharge decomposition, microwave CVD using microwaves for decomposition, ECRCVD (electron cyclotron resonance chemical deposition), or the like can be used.

本発明において、薄膜形成の条件は、原料であるシリ
コン化合物と水素の混合比のほかには、とくに、限定さ
れるものはない。本発明においては従来技術に比較し
て、はるかに低放電電力、低基板温度においてμc−Si
Cxを得ることができる。これは本発明の別の特徴であ
る。さらに、本発明者らが見出したところによると、モ
ノシラン、ジシラン等の水素化シリコンをU−シランと
混合して使用することにより、μc−SiCxの炭素含有量
の変化が可能であり、光学的バンドギャップを変更する
ことができる。さらに、不純物のドーピングによりp
型、n型の半導体の性質を付与することもできる。p
型、およびn型の性質を付与するには、それぞれ、ジボ
ラン、およびホスフィンのような硼素およびリンを含有
する化合物を原料ガスとともに、プラズマ分解すればよ
い。
In the present invention, the conditions for forming the thin film are not particularly limited, other than the mixing ratio between the silicon compound as the raw material and hydrogen. In the present invention, compared with the prior art, μc-Si at much lower discharge power and lower substrate temperature is used.
You can get Cx. This is another feature of the present invention. Furthermore, according to the findings of the present inventors, it is possible to change the carbon content of μc-SiCx by using silicon hydride such as monosilane, disilane, and the like mixed with U-silane, so The band gap can be changed. Further, by doping impurities, p
The properties of a type and n-type semiconductor can also be imparted. p
In order to impart the type and n-type properties, compounds containing boron and phosphorus, such as diborane and phosphine, may be plasma-decomposed together with the raw material gas.

本発明において、μc−SiCx作製時の基板温度、反応
圧力、原料ガス流量、放電電力等の具体的な成膜条件と
しては、用いるプラズマ分解方法により、最適条件が異
なるものであり、分解手法に応じて適宜決定されるもの
であるが、その場合の有効な指針となりうる点を以下に
あげておくことにする。
In the present invention, specific film forming conditions such as a substrate temperature, a reaction pressure, a source gas flow rate, and a discharge power during the production of μc-SiCx are different depending on the plasma decomposition method used, and the optimum conditions are different. Although it is determined appropriately according to the situation, points that can be effective guidelines in that case are described below.

基板温度はμc−SiCxの光学的あるいは電気的性質を
変更する。基板温度は通常100℃以上、350℃以下である
が、好ましくは150℃以上、300℃以下であり、さらに、
好ましくは、175℃以上、250℃以下である。p型、n型
の半導体の性質を付与するときに、温度の低下は光透過
率を大きくするが、電気抵抗が大きくなりすぎて、半導
体装置に用いるに好ましくない。また、温度上昇に伴い
光学的バンドギャップが減少し、さらに、μc−SiCxが
基板から剥離する傾向があらわれるために、好ましくな
い。
The substrate temperature changes the optical or electrical properties of μc-SiCx. The substrate temperature is usually 100 ° C or higher and 350 ° C or lower, preferably 150 ° C or higher and 300 ° C or lower,
Preferably, it is 175 ° C or higher and 250 ° C or lower. When imparting the properties of p-type and n-type semiconductors, a decrease in temperature increases the light transmittance, but the electrical resistance becomes too large, which is not preferable for use in a semiconductor device. In addition, the optical band gap decreases with an increase in temperature, and further, μc-SiCx tends to peel off from the substrate, which is not preferable.

一方、反応圧力は、グロー放電分解を用いるプラズマ
CVD(プラズマ化学堆積法やマイクロ波を分解に利用す
るマイクロ波CVD法においては、0.01torrから10torr程
度の範囲であり、好ましくは、0.02torrから2.0torrの
範囲である。またマイクロ波を分解に利用する方式にお
いても電子サイクロトロン共鳴を励起に利用するECRCVD
法においてはさらに低圧の条件でよく、0.01mtorrから5
0mtorr程度で充分である。
On the other hand, the reaction pressure is plasma using glow discharge decomposition
In the case of CVD (plasma chemical deposition or microwave CVD using microwaves for decomposition, the pressure is in the range of about 0.01 torr to 10 torr, preferably in the range of 0.02 torr to 2.0 torr. ECRCVD using electron cyclotron resonance for excitation
In the method, even lower pressure conditions may be used, from 0.01 mtorr to 5
About 0mtorr is enough.

また、原料ガス流量や放電電力は成膜装置の成膜室や
放電電極の大きさ、基板の大きさ、目的とする炭素含有
量、成膜速度等によって、適宜選択される。原料ガス流
量としては、シリコン化合物においては、1から1000sc
cmで充分であり、水素は上記したとおり、その2倍から
50倍の範囲で用いられる。放電電力は、従来技術におけ
るメタンとモノシランの分解に比べて、低下させること
ができ、5Wから150Wで充分であり、好ましくは、10Wか
ら100W、さらに、好ましくは10Wから60W程度である。
In addition, the flow rate of the source gas and the discharge power are appropriately selected depending on the size of the film forming chamber and the discharge electrode of the film forming apparatus, the size of the substrate, the target carbon content, the film forming speed, and the like. The raw material gas flow rate is 1 to 1000 sc for silicon compounds.
cm is sufficient, and hydrogen is twice as large as described above.
Used in a range of 50 times. The discharge power can be reduced as compared with the decomposition of methane and monosilane in the prior art, and 5 W to 150 W is sufficient, preferably 10 W to 100 W, more preferably about 10 W to 60 W.

〔作用〕[Action]

珪素化合物のプラズマ分解においては、シリコン関連
の各種のラジカル種が形成されることが、一般的に認識
されている。本発明のU−シランが特に有効に作用する
のは、これらシリコン関連のラジカルと本発明のU−シ
ラン中の不飽和炭化水素基とはラジカル反応を起こしう
るので、ペンダントとして、残存する炭化水素基が少な
くなり、炭素がシリコンのネットワーク中に効果的に取
り込まれるために、従来技術におけるがごとき苛酷な条
件を用いずにμc−SiCxが形成されるものと考えられ
る。
It is generally recognized that various plasma-related radical species are formed during the plasma decomposition of silicon compounds. The U-silane of the present invention works particularly effectively because these silicon-related radicals and the unsaturated hydrocarbon group in the U-silane of the present invention can cause a radical reaction. It is believed that μc-SiCx is formed without the harsh conditions as in the prior art due to the reduced number of groups and the effective incorporation of carbon into the silicon network.

特に、成膜に要する放電電力を、上記したごとく従来
技術におけるよりも大幅に低下できることは、半導体デ
バイス、たとえば、薄膜太陽電池、発光素子、光センサ
ー等を形成する時に死活的に好ましい条件を提供できる
こととなる。けだし、半導体デバイスは、電極ならびに
数種類の薄膜半導体で形成されることが、ほとんどであ
るところ、従来技術におけるがごとく、μc−SiCxの形
成に際し、放電電力が高い形成条件を採用せざるを得な
い状況では、すでに形成されている電極や半導体薄膜に
大きなプラズマ損傷を与えざるを得ないことが、当業者
には周知の事実となっており、このために、分解に要す
る電力を低下させる各種の試みが必死に模索されている
にもかかわらず、これを突破する技術的飛躍は今までな
し遂げられていなかったからである。
In particular, the fact that the discharge power required for film formation can be significantly reduced as compared with the related art as described above provides a vitally favorable condition when forming a semiconductor device, for example, a thin film solar cell, a light emitting element, an optical sensor, and the like. You can do it. However, most semiconductor devices are formed of electrodes and several types of thin film semiconductors.However, as in the prior art, when forming μc-SiCx, it is necessary to adopt a forming condition with a high discharge power. It is well known to those skilled in the art that, in some situations, the electrodes and semiconductor thin films that have already been formed must be severely damaged by plasma, and therefore, various methods of reducing the power required for decomposition are required. Despite the desperate search for an attempt, the technological breakthrough that has not been achieved has been achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により、本発明の実施の態様をさらに具
体的に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

〔実施例1〕 薄膜形成装置としては、原料流量制御手段を有する
原料供給手段、原料を分解するための放電を発生する
ための手段,10torr以下の圧力に薄膜形成雰囲気を保
持するための真空排気手段、その上にμc−SiCx薄膜
が形成される基板を薄膜形成室内に挿入するための手
段、当該基板を保持する手段、当該基板の加熱手
段、圧力、温度等の形成条件を測定する手段を少なくと
も備えた薄膜形成室を有する当該装置を用いて、μc−
SiCx薄膜の形成を実施した。原料ガスとしては、Uシラ
ンとして、モノビニルシラン;フッ化シランとして、ジ
フルオロシランおよび水素の混合ガスを用いた。μc−
SiCxの特定測定のために、基板は石英ガラスを用いた。
薄膜形成温度は200℃とした。モノビニルシラン5sccm、
ジフルオロシランを5sccm、水素を40sccm(流量水素混
合量をシリコン化合物に対し4容量倍供給)で薄膜形成
室に供給しながら、真空排気手段により、当該薄膜形成
室の圧力を50mtorrに保持した。使用周波数は13.56MHz
であり、放電電力は20Wで実施した。
Example 1 As a thin film forming apparatus, a raw material supply means having a raw material flow rate control means, a means for generating a discharge for decomposing a raw material, and a vacuum exhaust for maintaining a thin film forming atmosphere at a pressure of 10 torr or less. Means, means for inserting a substrate on which a μc-SiCx thin film is to be formed into a thin film forming chamber, means for holding the substrate, means for heating the substrate, means for measuring the formation conditions such as pressure and temperature. Using the apparatus having at least a thin film forming chamber,
A SiCx thin film was formed. As a raw material gas, monovinylsilane was used as U silane; a mixed gas of difluorosilane and hydrogen was used as fluorinated silane. μc−
For specific measurement of SiCx, quartz glass was used as the substrate.
The thin film forming temperature was 200 ° C. Monovinylsilane 5sccm,
While supplying difluorosilane at 5 sccm and hydrogen at 40 sccm (flow rate of hydrogen mixed with the silicon compound by 4 times the volume of the silicon compound), the pressure in the thin film formation chamber was maintained at 50 mtorr by vacuum evacuation means. Use frequency 13.56MHz
And the discharge power was 20 W.

得られた薄膜は1μmの厚みに形成した。光学的バン
ドギャップは2.3eVであった。また、ラマン散乱スペク
トルには、740cm-1および520cm-1にピークを観測するこ
とができた。これらのピークはそれぞれキュービックSi
C結晶、結晶シリコンに特有のラマンピークであり、本
発明のμc−SiCxは微結晶シリコンカーバイド(微結晶
SiC)および微結晶シリコンを含む炭素含有シリコン微
結晶薄膜であることを確認した。
The obtained thin film was formed to a thickness of 1 μm. The optical band gap was 2.3 eV. Further, the Raman scattering spectra, it was possible to observe a peak in the 740 cm -1 and 520 cm -1. Each of these peaks is cubic Si
It is a Raman peak peculiar to C crystal and crystalline silicon, and μc-SiCx of the present invention is microcrystalline silicon carbide (microcrystalline silicon).
It was confirmed to be a carbon-containing silicon microcrystalline thin film containing SiC) and microcrystalline silicon.

〔実施例2〕 実施例1において、原料ガスにさらに、ジボラン1容
量%を添加して、p型μc−SiCx薄膜の形成を試みた。
他の条件は同一とした。光学バンドギャップは、2.2e
V、導電率は25S/cmであった。このように、光透過性で
かつ、低抵抗のp型薄膜の形成ができた。
Example 2 In Example 1, 1% by volume of diborane was further added to the raw material gas to try to form a p-type μc-SiCx thin film.
Other conditions were the same. Optical band gap is 2.2e
V, conductivity was 25 S / cm. Thus, a light-transmissive and low-resistance p-type thin film could be formed.

〔実施例3〕 実施例2において、太陽電池の光入射側に使用できる
性能を有していることが、明らかとなったので、該n型
薄膜を用いてpin型のアモルファス太陽電池の形成を試
みた。p型μc−SiCxを透明電極上に150Å形成後、プ
ラズマ分解(プラズマCVD)によりi型アモルファス
膜、n型μc−Siの順序でそれぞれの膜厚を5000Å、30
0Å形成した。さらに、金属電極を形成して、AM1,100mW
/cm2の擬似太陽光を照射して、太陽電池の性能を測定し
た。太陽電池の開放端電圧が0.98Vを示し、従来技術で
一般的な0.8V台に比べて、きわめて高いことが明らかと
なった。これは、本発明のμc−SiCx形成条件が温和な
ために、透明電極を与える影響が軽減された結果を表す
ものである。
Example 3 In Example 2, it was clarified that the solar cell had performance that could be used on the light incident side of the solar cell. Therefore, a pin-type amorphous solar cell was formed using the n-type thin film. Tried. After forming p-type μc-SiCx on the transparent electrode at 150 °, the thickness of each of the i-type amorphous film and the n-type μc-Si is set to 5000 °, 30 μm by plasma decomposition (plasma CVD).
0 ° formed. Furthermore, a metal electrode is formed and AM1,100mW
The performance of the solar cell was measured by irradiating artificial sunlight at / cm 2 . The open-circuit voltage of the solar cell was 0.98 V, which was significantly higher than that of the conventional technology of 0.8 V. This indicates a result that the influence on the transparent electrode was reduced because the conditions for forming μc-SiCx of the present invention were mild.

〔実施例4〕 実施例2において、水素希釈率の影響を調べるため
に、水素混合量を2容量倍に低下せしめて、μc−SiCx
を形成した。得られた薄膜の光学的バンドギャップは約
2.35eVであり、また暗導電率は8×10-1S/cmと依然とし
て、良好な光電特性を示した。このように、薄膜の導電
率を大きく低下させずに、水素の希釈量を低下せしめ得
ることは、半導体装置を作製するときの放電あるいは水
素原子による反応等による損傷を軽減する上できわめて
有利であり、本発明の大きい利点である。
[Example 4] In Example 2, in order to investigate the influence of the hydrogen dilution rate, the hydrogen mixing amount was reduced to twice the volume, and μc-SiCx
Was formed. The optical band gap of the obtained thin film is about
2.35 eV, and the dark conductivity was still 8 × 10 −1 S / cm, showing good photoelectric characteristics. As described above, the ability to reduce the dilution amount of hydrogen without significantly lowering the conductivity of the thin film is extremely advantageous in reducing damage due to discharge or reaction due to hydrogen atoms when manufacturing a semiconductor device. Yes, a great advantage of the present invention.

〔実施例5〕 実施例2において、ジボランのかわりに、ホスフィン
を用いた。ホスフィンの供給量はシリコン化合物にたい
して0.5容量%で実施した。放電電力は15Wとした。得ら
れた薄膜の光学的バンドギャップは約2.35eV、暗導電率
は70S/cm以上であり、n型の半導体薄膜として、極めて
優れたドーピング特性を示すことが明らかとなった。
[Example 5] In Example 2, phosphine was used instead of diborane. The supply of phosphine was carried out at 0.5% by volume with respect to the silicon compound. The discharge power was 15 W. The obtained thin film had an optical band gap of about 2.35 eV and a dark conductivity of 70 S / cm or more, and it was revealed that the n-type semiconductor thin film exhibited extremely excellent doping characteristics.

〔比較例1〕 実施例1におけるUシランたるモノビニルシランのか
わりに、メタンを用いた。当該薄膜の光学的バンドギャ
ップは約1.9eVであり、ラマン散乱スペクトルにおいて
は、480cm-1にアモルファスシリコンに特有のピークを
得るのみであった。このように、原料を変更することに
より、μc−SiCxの形成が困難になることが明らかとな
った。
[Comparative Example 1] Instead of monovinylsilane as U silane in Example 1, methane was used. The optical band gap of the thin film was about 1.9 eV, and only a peak specific to amorphous silicon was obtained at 480 cm −1 in the Raman scattering spectrum. Thus, it became clear that the formation of μc-SiCx becomes difficult by changing the raw material.

〔比較例2〕 比較例1において、従来技術で行われているように、
放電電力を200Wに変更し、薄膜を形成した。放電電力を
200Wにすることにより、μc−SiCxの形成が出来ないば
かりか、薄膜は基板から剥離してしまった。
[Comparative Example 2] In Comparative Example 1, as performed in the related art,
The discharge power was changed to 200 W to form a thin film. Discharge power
By setting the power to 200 W, not only was it impossible to form μc-SiCx, but also the thin film was peeled off from the substrate.

〔発明の効果および産業上の利用可能性〕[Effect of the invention and industrial applicability]

以上の実施例から明らかなように、本発明の原料混合
物を用いることにより、広い光学的バンドギャップで、
かつ、高い導電率を示す電気特性にすぐれた炭素含有シ
リコン微結晶薄膜を与えるものである。また、放電分解
時のプラズマ損傷についても、放電電力を顕著に低下せ
しめ得ることが可能である。このように、本発明の原料
混合物を使用する方法は、薄膜を利用する半導体デバイ
ス、たとえば、薄膜太陽電池、発光素子、光センサー、
薄膜トランジスタ、PPC用感光体等を形成するための方
法としてすぐれたものであることが明らかである。
As is clear from the above examples, by using the raw material mixture of the present invention, with a wide optical band gap,
Further, the present invention provides a carbon-containing silicon microcrystalline thin film having high electrical conductivity and excellent electrical characteristics. Also, regarding the plasma damage at the time of discharge decomposition, it is possible to remarkably reduce the discharge power. Thus, the method of using the raw material mixture of the present invention is a semiconductor device utilizing a thin film, for example, a thin-film solar cell, a light-emitting element, an optical sensor,
It is clear that this method is excellent as a method for forming a thin film transistor, a photoconductor for PPC, and the like.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ラジカル重合可能の不飽和基を有するシリ
コン化合物、フッ化シラン、および当該シリコンの化合
物の2容量倍以上で50容量倍以下の水素を少なくとも含
む混合ガスを、プラズマを用いて分解することを特徴と
する炭素含有シリコン微結晶薄膜の形成法。
1. A method comprising the steps of: decomposing a mixed gas containing a radically polymerizable silicon compound having an unsaturated group, a fluorinated silane, and hydrogen at least 2 times and up to 50 times the volume of the silicon compound using plasma. Forming a carbon-containing silicon microcrystalline thin film.
【請求項2】請求項1記載の薄膜の形成法において、該
混合ガスにp型の導電性をあたえる不純物を添加して分
解する炭素含有シリコン微結晶p型薄膜の形成法。
2. The method of forming a thin film according to claim 1, wherein said mixed gas is decomposed by adding an impurity imparting p-type conductivity to said mixed gas.
【請求項3】請求項1記載の薄膜の形成法において、該
混合ガスにn型の導電性をあたえる不純物を添加して分
解する炭素含有シリコン微結晶n型薄膜の形成法。
3. The method of forming a thin film according to claim 1, wherein said mixed gas is decomposed by adding an impurity imparting n-type conductivity to said mixed gas.
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