JP2850047B2 - Doping method of a-SiC film - Google Patents
Doping method of a-SiC filmInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、p型もしくはn型のa−SiC膜のドーピン
グ方法に関する。The present invention relates to a method for doping a p-type or n-type a-SiC film.
非晶質半導体であるa−Siを主体とする光起電力装置
において、通常,光入射側のp層に、太陽光の有効利用
のため、a−Siよりもバンドギャップの広いa−SiCの
薄膜が用いられる。In a photovoltaic device mainly composed of a-Si, which is an amorphous semiconductor, an a-SiC having a wider band gap than a-Si is usually provided in a p-layer on the light incident side for effective use of sunlight. A thin film is used.
このp型a−SiC膜は、従来、SiH4(シラン)を含む
原料ガス中にB2H6(シボラン)等のドーピングガスを混
入させて高周波(RF)グロー放電法により形成されてい
る。Conventionally, this p-type a-SiC film is formed by a radio frequency (RF) glow discharge method in which a doping gas such as B 2 H 6 (sibolane) is mixed into a source gas containing SiH 4 (silane).
ここで、太陽光をさらに有効に利用するためには、現
状よりもp型−SiC膜のバンドギャップを広げることが
考えられるが、J.Electrochem.Soc.,130(8)(1983)
1749にも述べられているように、現状よりも膜中のC
(カーボン)量を増やしてバンドギャップを広くする
と、同時に導電率が低下するため、広いバンドギャップ
を持つp型a−SiC膜を得ることは困難であった。Here, in order to use sunlight more effectively, it is conceivable to widen the band gap of the p-type SiC film more than the current situation. J. Electrochem. Soc., 130 (8) (1983)
As described in 1749, C in the film is
If the band gap is widened by increasing the amount of (carbon), the conductivity is also lowered at the same time, so that it has been difficult to obtain a p-type a-SiC film having a wide band gap.
前述したように、p型a−SiC膜のバンドギャップ
は、膜中のC量を増やすと広がるものの、同時に導電率
が低下するため、バンドギャップの広いp型a−SiC膜
を形成することができないといった問題がある。As described above, the band gap of the p-type a-SiC film increases as the amount of C in the film increases, but at the same time, the conductivity decreases, so that a p-type a-SiC film having a wide band gap can be formed. There is a problem that can not be.
また、RFグロー放電ではドーピングガス(原料ガス)
を分解するために、処理温度を高くしなければならず、
この場合、下地層が高温にさらされて下地層からの不純
物拡散等が生じ、光電変換効率が低下する問題もある。In RF glow discharge, doping gas (source gas)
To decompose, the processing temperature must be increased,
In this case, there is also a problem that the underlying layer is exposed to a high temperature and impurity diffusion from the underlying layer occurs, and the photoelectric conversion efficiency is reduced.
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
バンドギャップが広くかつ導電率の高いp型(n型)a
−SiCのドーピング膜を、下地層からの不純物の拡散等
が生じないように、低い処理温度での効率的なポストド
ープ処理により短時間に得ることができるようにするこ
とにある。The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and the purpose thereof is to:
P-type (n-type) a with wide band gap and high conductivity
An object of the present invention is to make it possible to obtain a SiC-doped film in a short time by efficient post-doping at a low processing temperature so as to prevent diffusion of impurities from an underlayer.
前記の課題を達成するために、本発明のa−SiC膜の
ドーピング方法においては、あらかじめC量が20%以上
のノンドープのa−SiC膜を形成し、ECR放電法又はマイ
クロ波放電法で形成したドーピングガスのプラズマ中に
前記ノンドープのa−SiC膜をさらし、ドーピングす
る。In order to achieve the above object, in the method of doping an a-SiC film of the present invention, a non-doped a-SiC film having a C content of 20% or more is formed in advance and formed by an ECR discharge method or a microwave discharge method. The non-doped a-SiC film is exposed to the plasma of the doped gas to be doped.
したがって、本発明のa−SiC膜のドーピング方法に
よれば、C量が多い(20%以上)ノンドープのa−SiC
膜を、通常のRFグロー放電法よりもガス分解効率の高い
ECR放電法又はマイクロ波放電法で形成したドーピング
ガス(原料ガス)のプラズマ中にさらしてドーピング処
理するため、ドーピング効率が高くなり、バンドギャッ
プが広く導電率の高いp型(n型)a−SiCのドーピン
グ膜を形成でき、その際、ECR放電法又はマイクロ波放
電法によるドーピングガスの分解効率が高く、低い処理
温度で効率的にポストドープ処理が行えるとともに処理
時間が短くてすみ、下地層からの不純物拡散等が生じる
こともない。Therefore, according to the a-SiC film doping method of the present invention, a non-doped a-SiC film having a large C content (20% or more) is used.
Higher gas decomposition efficiency than ordinary RF glow discharge method
Since the doping process is performed by exposing to a plasma of a doping gas (raw material gas) formed by an ECR discharge method or a microwave discharge method, the doping efficiency is increased, the p-type (n-type) a− having a wide band gap and high conductivity is used. A SiC doping film can be formed, in which case the doping gas decomposition efficiency by the ECR discharge method or the microwave discharge method is high, post-doping can be performed efficiently at a low processing temperature, and the processing time can be shortened. There is no impurity diffusion or the like from occurring.
p型a−SiC膜を形成する実施例につき、図面を参照
して説明する。An embodiment for forming a p-type a-SiC film will be described with reference to the drawings.
まず、通常の平行平板型RFグロー放電法において、RF
電極下部に電磁石を設置し、磁場を印加することにより
原料ガスの分解効率を高めて、通常よりもSi−C結合が
多いノンドープa−SiC膜を形成する。First, in the ordinary parallel plate RF glow discharge method, RF
An electromagnet is provided below the electrodes, and a magnetic field is applied to increase the decomposition efficiency of the source gas to form a non-doped a-SiC film having more Si-C bonds than usual.
このノンドープ膜の形成条件を第1表に示す。 Table 1 shows the conditions for forming the non-doped film.
つぎに、前述のようにしてあらかじめ形成されたノン
ドープ膜を、第2表に示したポストドープ条件によって
形成されたドーピングガスのプラズマで処理してポスト
ドープし、p型a−SiC膜を形成する。 Next, the non-doped film previously formed as described above is post-doped by processing with a plasma of a doping gas formed under the post-doping conditions shown in Table 2 to form a p-type a-SiC film. .
この形成には、従来のRFグロー放電法(磁場強度0)
とノンドープ膜形成に用いた磁場印加による方法とを用
いた。For this formation, a conventional RF glow discharge method (magnetic field intensity 0)
And a method by applying a magnetic field used for forming a non-doped film.
そして、第1図は、このようにして形成されたp型a
−SiC膜の暗導電率を、従来方法で形成したp型a−SiC
膜の結果と併せて示したものである。 FIG. 1 shows the p-type a thus formed.
-P-type a-SiC formed by conventional method
This is shown together with the result of the film.
なお、従来のp型a−SiC膜の形成条件を第3表に示
す。Table 3 shows conditions for forming a conventional p-type a-SiC film.
また、第1,第2,第3表において、CH4はH2希釈10%,B2
H6はH2希釈0.1%である。 The first, second, in Table 3, CH 4 is diluted with H 2 to 10%, B 2
H 6 is H 2 dilution of 0.1%.
そして、第1図より明らかなように、あらかじめ形成
したノンドープ膜をポストドープ処理してドーピング膜
を形成すると、従来のものに比べ2桁以上導電率の高い
p型a−SiC膜が得られることがわかる。As is apparent from FIG. 1, when a doping film is formed by post-doping a previously formed non-doped film, a p-type a-SiC film having a conductivity higher by at least two orders of magnitude than that of a conventional film can be obtained. I understand.
さらに、ポストドープ処理に際し、通常のRFグロー放
電法よりもガス分解効率の高い磁場印加による方法を用
いた方がこの処理時間が短くてすむことがわかる。Further, it can be seen that, in the post-doping treatment, the treatment time can be shortened by using a method by applying a magnetic field having higher gas decomposition efficiency than the ordinary RF glow discharge method.
また、前述のようにして磁場印加による方法を用いて
ポストドープ処理したドーピング膜と,従来方法で形成
した膜との光吸収特性を調べたところ、第2図に示す結
果が得られた。Further, when the light absorption characteristics of the doped film subjected to the post-doping process using the method by applying a magnetic field as described above and the film formed by the conventional method were examined, the results shown in FIG. 2 were obtained.
この第2図より明らかなように、本発明の方法で形成
した膜の方が、同じ導電率(3×10-7Ω-1・cm-1)で低
吸収の膜を得ることができる。As is clear from FIG. 2, the film formed by the method of the present invention can obtain a film having the same conductivity (3 × 10 −7 Ω −1 · cm −1 ) and low absorption.
つぎに、ポストドープ処理の方法として種々の方法を
比較した結果を第3図に示す。Next, FIG. 3 shows the result of comparing various methods as a method of the post doping treatment.
同図は、ポストドープ処理時間を30分(一定)にして
従来のRFグロー放電法(□印),第1,第2表で示した磁
場印加による方法(○印),マイクロ波放電法(△印)
および電子サイクロトロン共鳴(ECR)放電法(●印)
それぞれを用いた場合の処理温度と暗導電率との関係を
示す。The figure shows the conventional RF glow discharge method (square mark) with the post-doping time set to 30 minutes (constant), the method by applying a magnetic field shown in Tables 1 and 2 (square mark), the microwave discharge method (square mark). △)
And electron cyclotron resonance (ECR) discharge method (●)
The relationship between the processing temperature and the dark conductivity when each is used is shown.
この第3図より明らかなように、同じ導電率を得るた
めに必要な処理温度は、ECR放電法が最も低く、マイク
ロ波放電法,磁場印加による方法,従来法の順に高くな
る。As is clear from FIG. 3, the processing temperature required to obtain the same conductivity is the lowest in the ECR discharge method, and is higher in the order of the microwave discharge method, the method by applying a magnetic field, and the conventional method.
これは、ECR放電法やマイクロ波放電法では,従来のR
Fグロー放電法よりも原料ガスの分解効率が高く、低い
処理温度で効率的にポストドープ処理できるためであ
る。This is because conventional ECR and microwave discharge methods use the conventional R
This is because the decomposition efficiency of the source gas is higher than that of the F glow discharge method, and post-doping can be performed efficiently at a lower processing temperature.
このことは、実際の光起電力装置のドーピング膜の形
成に適用する場合、ポストドープ処理をECR放電法又は
マイクロ波放電法で行うと、p型a−SiC膜の下地層を
高温にさらさずにすむとともに、処理時間が短くてすむ
ことを示しており、下地層からの不純物の拡散等が生じ
ることもない。This means that when applied to the formation of a doping film of an actual photovoltaic device, if the post-doping treatment is performed by the ECR discharge method or the microwave discharge method, the underlying layer of the p-type a-SiC film is not exposed to high temperatures. This indicates that the processing time is short as well as that the diffusion of impurities from the underlayer does not occur.
そして、とくにC量が20%以上(膜中のC/(Si+C)
≧20%以上)のノンドープa−SiC膜を、ECR放電法又は
マイクロ波放電法で形成したドーピングガスのプラズマ
中にさらすことにより、低い処理温度で短時間にバンド
ギャップが広くかつ高導電率のa−SiCのドーピング膜
が得られ、その際、下地層からの不純物の拡散等が生じ
ることもなく、このドーピング膜を光起電力装置の窓層
として用いるとその光電変換特性が著しく向上する。And, especially, the amount of C is 20% or more (C / (Si + C)
≧ 20%) by exposing the non-doped a-SiC film to a plasma of a doping gas formed by an ECR discharge method or a microwave discharge method, so that the band gap is wide and the high conductivity is short at a low processing temperature. An a-SiC doping film is obtained. At this time, diffusion of impurities from the underlying layer does not occur, and when this doping film is used as a window layer of a photovoltaic device, its photoelectric conversion characteristics are significantly improved.
なお、前記実施例では、p型a−SiC膜の場合につい
て述べたが、n型a−SiC膜を形成する場合にも本発明
を同様に適用でき、例えば、あらかじめ形成したa−Si
Cのノンドープ膜を、ECR放電法又はマイクロ波放電法で
形成したPH3(ホスフィン)のドーピングガスのプラズ
マ中にさらして処理すればよい。In the above embodiment, the case of the p-type a-SiC film has been described. However, the present invention can be similarly applied to the case of forming the n-type a-SiC film.
The non-doped C film may be exposed to a plasma of a doping gas of PH 3 (phosphine) formed by an ECR discharge method or a microwave discharge method.
以上説明したように、本発明のa−SiC膜のドーピン
グ方法によると、あらかじめ形成したC量が20%以上
(膜中のC/(Si+C)≧20%以上)のノンドープのa−
SiC膜をECR放電法又はマイクロ波放電法で形成したドー
ピングガスのプラズマ中にさらしてドーピング膜を形成
したため、ドーピング効率が向上し、従来よりも広いバ
ンドギャップで高導電率のa−SiC膜を得ることがで
き、その際、ECR放電法又はマイクロ波放電法によりド
ーピングガスが効率よく分解され、低い処理温度で効率
的にポストドープ処理が行えるとともに、処理時間も短
くてすみ、下地層からの不純物の拡散等が生じることも
ない。As described above, according to the doping method of the a-SiC film of the present invention, the non-doped a- film having a previously formed C content of 20% or more (C / (Si + C) ≧ 20% or more in the film).
Since the doping film was formed by exposing the SiC film to the plasma of the doping gas formed by the ECR discharge method or the microwave discharge method, the doping efficiency was improved, and the a-SiC film having a wider band gap and higher conductivity than before was formed. At that time, the doping gas is efficiently decomposed by the ECR discharge method or the microwave discharge method, the post-doping process can be performed efficiently at a low processing temperature, the processing time can be shortened, and the There is no diffusion of impurities.
したがって、この膜を光起電力装置の窓層として用い
ることにより、その光電変換特性を著しく向上すること
ができる。Therefore, by using this film as a window layer of a photovoltaic device, its photoelectric conversion characteristics can be significantly improved.
図面は本発明をp型a−SiC膜の形成に適用した場合を
示し、第1図は暗導電率の特性図、第2図は光吸収特性
図、第3図は種々の形成法によるポストドープ処理温度
と暗導電率との関係図である。The drawings show the case where the present invention is applied to the formation of a p-type a-SiC film. FIG. 1 is a characteristic diagram of dark conductivity, FIG. 2 is a light absorption characteristic diagram, and FIG. FIG. 4 is a relationship diagram between a doping temperature and dark conductivity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 信哉 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−11317(JP,A) 特開 昭64−22027(JP,A) 特開 平2−162719(JP,A) 特開 昭61−26219(JP,A) 特開 平1−196815(JP,A) 特開 昭64−53462(JP,A) 特開 昭63−194326(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/265 H01L 21/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Shinya Tsuda 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-64-11317 (JP, A) JP-A Sho 64-22027 (JP, A) JP-A-2-162719 (JP, A) JP-A-61-26219 (JP, A) JP-A-1-196815 (JP, A) JP-A 64-53462 (JP, A A) JP-A-63-194326 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/265 H01L 21/22
Claims (1)
a−SiC膜を形成し、ECR放電法又はマイクロ波放電法で
形成したドーピングガスのプラズマ中に前記ノンドープ
のa−SiC膜をさらし、ドーピングすることを特徴とす
るa−SiC膜のドーピング方法。A non-doped a-SiC film having a C content of 20% or more is formed in advance, and said non-doped a-SiC film is exposed to a plasma of a doping gas formed by an ECR discharge method or a microwave discharge method. A method for doping an a-SiC film, comprising doping.
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1990
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