JP2965094B2 - 堆積膜形成方法 - Google Patents
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンを含む機能性堆
積膜、殊に半導体デバイス、太陽電池、感光デバイス、
画像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用い
る結晶性シリコンの堆積膜を形成するのに好適な方法に
関する。
積膜、殊に半導体デバイス、太陽電池、感光デバイス、
画像入力用のラインセンサー、撮像デバイスなどに用い
る結晶性シリコンの堆積膜を形成するのに好適な方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、多結晶シリコン膜の形成は主
として常圧CVD法、LPCVD法、プラズマCVD法
などが用いられており、一般的には、LPCVD法が広
く用いられ企業化されている。
として常圧CVD法、LPCVD法、プラズマCVD法
などが用いられており、一般的には、LPCVD法が広
く用いられ企業化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ばLPCVD法では基体温度が高く安価なガラス基体な
どは用いることができず、高融点の石英基体などが用い
られているが、その高コストのためより低温での薄膜形
成が必要とされている。
ばLPCVD法では基体温度が高く安価なガラス基体な
どは用いることができず、高融点の石英基体などが用い
られているが、その高コストのためより低温での薄膜形
成が必要とされている。
【0004】また、結晶成長温度の低温化に関して、E
CRプラズマ、MBE法、およびバイアススパッタ法な
ど研究が栄んに行なわれているが、より低温で良質な結
晶を得るために、ガスの供給設備、成膜装置のクリーン
度の向上などが必須の要素であり、高い運転コストおよ
び繁雑な管理を必要としている。
CRプラズマ、MBE法、およびバイアススパッタ法な
ど研究が栄んに行なわれているが、より低温で良質な結
晶を得るために、ガスの供給設備、成膜装置のクリーン
度の向上などが必須の要素であり、高い運転コストおよ
び繁雑な管理を必要としている。
【0005】また、3次元集積回路の開発に向けて、S
OI技術の一つとしてシリコン結晶の選択成長が研究さ
れている。たとえば、SiH2 Cl2 −HCl系のLP
CVD法で、SiO2 上への核形成を防ぐために成長/
エッチングのサイクル法が試みられている。これは、S
iO2 上に核が形成される際に遅延時間が生じることに
鑑み、この遅延時間内に原料のSiH2 Cl2 を導入し
て成長させ、次にHClに切換えてSiO2 上の多結晶
シリコン核のみを除去して洗浄化を行ない、必要な膜厚
がシリコン基体上に堆積するまで繰り返す方法である
(L.Jastrzebski,J. F. Corboy, J. T. McGinn and R.
Pagliars, J. Electrochem. Soc. 130(1983)P.P.157
1)。しかしながら、成長/エッチングサイクルの時間配
分や成長温度は欠陥密度に影響を与え、主に双晶、転移
欠陥、積層欠陥、ボイドを多数発生し、実用化には至っ
ていない。
OI技術の一つとしてシリコン結晶の選択成長が研究さ
れている。たとえば、SiH2 Cl2 −HCl系のLP
CVD法で、SiO2 上への核形成を防ぐために成長/
エッチングのサイクル法が試みられている。これは、S
iO2 上に核が形成される際に遅延時間が生じることに
鑑み、この遅延時間内に原料のSiH2 Cl2 を導入し
て成長させ、次にHClに切換えてSiO2 上の多結晶
シリコン核のみを除去して洗浄化を行ない、必要な膜厚
がシリコン基体上に堆積するまで繰り返す方法である
(L.Jastrzebski,J. F. Corboy, J. T. McGinn and R.
Pagliars, J. Electrochem. Soc. 130(1983)P.P.157
1)。しかしながら、成長/エッチングサイクルの時間配
分や成長温度は欠陥密度に影響を与え、主に双晶、転移
欠陥、積層欠陥、ボイドを多数発生し、実用化には至っ
ていない。
【0006】以上の様な核密度の制御および粒径拡大技
術には、その工程の複雑性、制御性、特殊性、容易性に
幾多の問題がある。またプロセス温度が高温となるた
め、安価なガラス基体などを用いることができないとい
った問題もあり、大粒径かつ少粒界の多結晶シリコン膜
を容易に大面積で形成するには不適当である。
術には、その工程の複雑性、制御性、特殊性、容易性に
幾多の問題がある。またプロセス温度が高温となるた
め、安価なガラス基体などを用いることができないとい
った問題もあり、大粒径かつ少粒界の多結晶シリコン膜
を容易に大面積で形成するには不適当である。
【0007】本発明は、この様な問題点を解決し、形成
される膜の諸特性、成膜速度、再現性の向上、および膜
品質の均一化を図りながら、膜の大面積比に適し、膜の
生産性の向上および量産化を容易に達成することのでき
る堆積膜形成法を提供することにある。
される膜の諸特性、成膜速度、再現性の向上、および膜
品質の均一化を図りながら、膜の大面積比に適し、膜の
生産性の向上および量産化を容易に達成することのでき
る堆積膜形成法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の化学気
相法による堆積膜形成方法における諸問題を解決し、上
述の目的を達成すべく鋭意研究をつづけた結果完成しも
のであり、その骨子とするところは、基体上に気相反応
薄膜形成法を用いて多結晶膜を形成する堆積膜形成方法
において、前記堆積膜を形成するのに先立ち、前記基体
上に薄膜層を形成する工程と、この薄膜層にエッチング
処理を施す工程と、結晶核を前記基体表面に残留させた
後、結晶核を成長させる工程とを具備することにある。
相法による堆積膜形成方法における諸問題を解決し、上
述の目的を達成すべく鋭意研究をつづけた結果完成しも
のであり、その骨子とするところは、基体上に気相反応
薄膜形成法を用いて多結晶膜を形成する堆積膜形成方法
において、前記堆積膜を形成するのに先立ち、前記基体
上に薄膜層を形成する工程と、この薄膜層にエッチング
処理を施す工程と、結晶核を前記基体表面に残留させた
後、結晶核を成長させる工程とを具備することにある。
【0009】本発明において、基体の表面上に形成され
る薄膜層は、好ましくはシリコン原子とハロゲン原子と
を含む化合物で構成される。このような化合物として
は、たとえば鎖状または環状水素化ケイ素化合物の水素
原子の一部または全部をハロゲン原子で置換した化合物
が用いられ、具体的には、たとえば、Siu Y2u+2(u
は1以上の整数、YはF、Cl、BrおよびIより選択
された元素である)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、
Siv Y2v(vは3以上の整数、Yは前述の意味を有す
る)で示される環状ハロゲン化ケイ素、SiU HX YY
(uおよびYは前述の意味を有し、x+y=2uまたは
2u+2である)で示される鎖状または環状化合物など
が挙げられる。
る薄膜層は、好ましくはシリコン原子とハロゲン原子と
を含む化合物で構成される。このような化合物として
は、たとえば鎖状または環状水素化ケイ素化合物の水素
原子の一部または全部をハロゲン原子で置換した化合物
が用いられ、具体的には、たとえば、Siu Y2u+2(u
は1以上の整数、YはF、Cl、BrおよびIより選択
された元素である)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、
Siv Y2v(vは3以上の整数、Yは前述の意味を有す
る)で示される環状ハロゲン化ケイ素、SiU HX YY
(uおよびYは前述の意味を有し、x+y=2uまたは
2u+2である)で示される鎖状または環状化合物など
が挙げられる。
【0010】具体的には、たとえばSiF4 、(SiF
2 )5 、(SiF2 )6 、(SiF2 )4 、Si
2 F6 、Si3 F8 、Si4 F10、SiHF3 、SiH
2 F2 、SiH3 F、SiCl4 、(SiCl2 )5 、
SiBr4 、(SiBr2)5 、Si2 Cl6 、Si3
Cl8 、Si2 Br6 、Si3 Br8 、SiHCl3 、
SiH2 Cl2 、SiHBr3 、SiH2 Br2 、Si
HI3 、SiH2 I2 、SiH3 F3 、SiCl3 F3
などの、常温でガス状の、または容易にガス化し得るも
のが挙げられる。これらシリコン原子を含む化合物は1
種で用いても、あるいは2種以上を併用してもよい。
2 )5 、(SiF2 )6 、(SiF2 )4 、Si
2 F6 、Si3 F8 、Si4 F10、SiHF3 、SiH
2 F2 、SiH3 F、SiCl4 、(SiCl2 )5 、
SiBr4 、(SiBr2)5 、Si2 Cl6 、Si3
Cl8 、Si2 Br6 、Si3 Br8 、SiHCl3 、
SiH2 Cl2 、SiHBr3 、SiH2 Br2 、Si
HI3 、SiH2 I2 、SiH3 F3 、SiCl3 F3
などの、常温でガス状の、または容易にガス化し得るも
のが挙げられる。これらシリコン原子を含む化合物は1
種で用いても、あるいは2種以上を併用してもよい。
【0011】またシリコン原子とハロゲン原子を含む化
合物と、ゲルマニウム原子とハロゲン原子を含む化合物
とを併用することも可能であり、たとえば鎖状または環
状水素化ゲルマニウム化合物の水素の一部あるいは全部
をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的に
はたとえばGeu Y2u+2(uは1以上の整数、YはF、
Cl、BrおよびIより選択された元素である)で示さ
れる鎖状ハロゲン化ゲルマニウム、Gev Y2v(vは3
以上の整数、Yは前述の意味を有する)で示される環状
ハロゲン化ゲルマニウム、Geu Hx Yy (uおよびy
は前述の意味を有し、x+y=2uまたは2u+2であ
る)で示される鎖状または環状化合物などが挙げられ
る。
合物と、ゲルマニウム原子とハロゲン原子を含む化合物
とを併用することも可能であり、たとえば鎖状または環
状水素化ゲルマニウム化合物の水素の一部あるいは全部
をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体的に
はたとえばGeu Y2u+2(uは1以上の整数、YはF、
Cl、BrおよびIより選択された元素である)で示さ
れる鎖状ハロゲン化ゲルマニウム、Gev Y2v(vは3
以上の整数、Yは前述の意味を有する)で示される環状
ハロゲン化ゲルマニウム、Geu Hx Yy (uおよびy
は前述の意味を有し、x+y=2uまたは2u+2であ
る)で示される鎖状または環状化合物などが挙げられ
る。
【0012】具体的にたとえばGeF4 、(GeF2 )
5 、(GeF2 )6 、(GeF2 )4 、(Ge
2 F6 )、Ge3 F8 、GeHF3 、GeH2 F2 、G
eH3 F、GeCl4 、(GeCl2 )5 、GeHCl
3 、GeHBr3 、GeHI3 、Ge2 Cl3 F3 など
のガス状態または容易にガス化し得るものが挙げられ
る。これらのゲルマニウム化合物は1種用いても2種以
上併用してもよい。これらの原料となる気体をガス
(A)と記す。
5 、(GeF2 )6 、(GeF2 )4 、(Ge
2 F6 )、Ge3 F8 、GeHF3 、GeH2 F2 、G
eH3 F、GeCl4 、(GeCl2 )5 、GeHCl
3 、GeHBr3 、GeHI3 、Ge2 Cl3 F3 など
のガス状態または容易にガス化し得るものが挙げられ
る。これらのゲルマニウム化合物は1種用いても2種以
上併用してもよい。これらの原料となる気体をガス
(A)と記す。
【0013】本発明で用いられる活性種は、水素ガスお
よび/またはハロゲン化合物(たとえばF2 ガス、Cl
2 ガス、ガス化したBr2 、I2 など)が有利に用いら
れる。またこれらのガスに加えて、たとえばヘリウム、
アルゴン、ネオンなどの不活性ガスを用いることもでき
る。これら活性種の複数を用いる場合には、予めこれら
のガスを混合して活性化させてから前駆体と会合させて
も良いし、あるいはそれぞれ独立に複数のガスを活性化
させて前駆体を会合させることもできる。これらの活性
種の原料となる気体をガス(B)と記す。ガス(A)お
よびガス(B)を励起する方法としては、使用される装
置の形式や操作条件を考慮して、マイクロ波、RF、低
周波、直流などの電磁エネルギー、ヒーター加熱、赤外
線加熱などによる熱エネルギー、光エネルギーなどの励
起エネルギーが使用されるが、所望により上記励起エネ
ルギーに加えて、触媒との接触または添加を行っても良
い。前述したシリコン原子あるいはゲルマニウム原子と
ハロゲン原子を含む化合物に熱、光、放電などの励起エ
ネルギーを加えることにより、所望により触媒の作用下
で前駆体が形成可能である。
よび/またはハロゲン化合物(たとえばF2 ガス、Cl
2 ガス、ガス化したBr2 、I2 など)が有利に用いら
れる。またこれらのガスに加えて、たとえばヘリウム、
アルゴン、ネオンなどの不活性ガスを用いることもでき
る。これら活性種の複数を用いる場合には、予めこれら
のガスを混合して活性化させてから前駆体と会合させて
も良いし、あるいはそれぞれ独立に複数のガスを活性化
させて前駆体を会合させることもできる。これらの活性
種の原料となる気体をガス(B)と記す。ガス(A)お
よびガス(B)を励起する方法としては、使用される装
置の形式や操作条件を考慮して、マイクロ波、RF、低
周波、直流などの電磁エネルギー、ヒーター加熱、赤外
線加熱などによる熱エネルギー、光エネルギーなどの励
起エネルギーが使用されるが、所望により上記励起エネ
ルギーに加えて、触媒との接触または添加を行っても良
い。前述したシリコン原子あるいはゲルマニウム原子と
ハロゲン原子を含む化合物に熱、光、放電などの励起エ
ネルギーを加えることにより、所望により触媒の作用下
で前駆体が形成可能である。
【0014】本発明において、成膜空間に導入される前
記ガス(B)と前記ガス(A)との量の割合は、成膜条
件、活性膜の種類などに従ってで適宜決められるが、好
ましくは20:1〜1:20(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは10:1〜1:10の範囲である。
記ガス(B)と前記ガス(A)との量の割合は、成膜条
件、活性膜の種類などに従ってで適宜決められるが、好
ましくは20:1〜1:20(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは10:1〜1:10の範囲である。
【0015】また本発明の方法により形成される堆積膜
は、成膜中または成膜後に不純物元素でドーピングする
ことが可能である。使用する不純物元素としては、p型
不純物として、周期律表第III 族Aの元素、たとえば
B、Al、Ga、In、Tl等が好適なものとして挙げ
られ、n型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、
たとえばP、As、Sb、Bi等が好適なものとして挙
げられるが、特にB、Ga、P、Sb等が最適である。
ドーピングされる不純物の量は、所望される電気的・光
学的特性に応じて適宜決定される。
は、成膜中または成膜後に不純物元素でドーピングする
ことが可能である。使用する不純物元素としては、p型
不純物として、周期律表第III 族Aの元素、たとえば
B、Al、Ga、In、Tl等が好適なものとして挙げ
られ、n型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、
たとえばP、As、Sb、Bi等が好適なものとして挙
げられるが、特にB、Ga、P、Sb等が最適である。
ドーピングされる不純物の量は、所望される電気的・光
学的特性に応じて適宜決定される。
【0016】このような不純物元素を成分として含む物
質(不純物導入用物質)としては、常温常圧でガス状で
あるか、あるいは少なくとも活性化条件下で気体にな
り、適宜の気化装置で容易に気化し得る化合物を選択す
るのが好ましい。この様な化合物としては、PH3 、P
2 H4 、PF3 、PF5 、PCl3 、AsH3 、AsF
3 、AsF5 、AsCl3 、SbH3 、SbF5 、BF
3 、BCl3 、BBr3 、B2 H6 、B4 H10、B3 H
9 、B5 H11、B6 H10 、B6 H12、AlCl、ある
いはP(CH3 )3 、P(C2 H5 )3 、As(C
H3 )3 、As(C2 H5 )3 、B(CH3 )3 、B
(C2 H5 )3 、Al(CH3 )3、Al(C2 H5 )
3 等の有機化合物等を挙げることができる。不純物元素
を含む化合物は、1種で用いても、2種以上を併用して
もよい。
質(不純物導入用物質)としては、常温常圧でガス状で
あるか、あるいは少なくとも活性化条件下で気体にな
り、適宜の気化装置で容易に気化し得る化合物を選択す
るのが好ましい。この様な化合物としては、PH3 、P
2 H4 、PF3 、PF5 、PCl3 、AsH3 、AsF
3 、AsF5 、AsCl3 、SbH3 、SbF5 、BF
3 、BCl3 、BBr3 、B2 H6 、B4 H10、B3 H
9 、B5 H11、B6 H10 、B6 H12、AlCl、ある
いはP(CH3 )3 、P(C2 H5 )3 、As(C
H3 )3 、As(C2 H5 )3 、B(CH3 )3 、B
(C2 H5 )3 、Al(CH3 )3、Al(C2 H5 )
3 等の有機化合物等を挙げることができる。不純物元素
を含む化合物は、1種で用いても、2種以上を併用して
もよい。
【0017】不純物導入用物質は、活性化空間(A)お
よび(または)活性化空間(B)に、活性種および前駆
体のそれぞれを生成する物質と共に導入して活性化して
も良いし、あるいは活性化空間(A)および活性化空間
(B)とは別の第3の活性化空間(C)において活性化
しても良い。
よび(または)活性化空間(B)に、活性種および前駆
体のそれぞれを生成する物質と共に導入して活性化して
も良いし、あるいは活性化空間(A)および活性化空間
(B)とは別の第3の活性化空間(C)において活性化
しても良い。
【0018】不純物導入用物質と前述の活性化エネルギ
ーを適宜選択して採用することができる。不純物導入用
物質を活性化して生成される活性種(PN)は活性種お
よび(または)前駆体と予め混合されて、または独立に
成膜空間に導入される。
ーを適宜選択して採用することができる。不純物導入用
物質を活性化して生成される活性種(PN)は活性種お
よび(または)前駆体と予め混合されて、または独立に
成膜空間に導入される。
【0019】本発明において、堆積膜を形成するのに先
立ち、基体上にシリコン原子およびゲルマニウム原子を
含む薄膜層を形成するが、この薄膜層の形成方法として
は、抵抗加熱および、電子ビームによる真空蒸着法、シ
リコン原子およびゲルマニウム原子を含む気体を高周波
および直流の電磁エネルギーの付与により分解して薄膜
を形成する化学気相法(CVD法)、シリコン原子およ
びゲルマニウム原子を含むターゲットを不活性ガスおよ
び反応性ガスの高周波および直流の電磁エネルギーの付
与によるスパッタリング法などにより作製することが可
能であり、さらにシリコン原子とハロゲン原子を含む化
合物を分解することにより生成される活性種(A)と、
この活性種(A)と化合相互作用をする成膜用化学物質
より生成される活性種(B)とをそれぞれ別個に成膜空
間に導入して化学反応させる堆積膜の形成方法によって
も作製可能である。
立ち、基体上にシリコン原子およびゲルマニウム原子を
含む薄膜層を形成するが、この薄膜層の形成方法として
は、抵抗加熱および、電子ビームによる真空蒸着法、シ
リコン原子およびゲルマニウム原子を含む気体を高周波
および直流の電磁エネルギーの付与により分解して薄膜
を形成する化学気相法(CVD法)、シリコン原子およ
びゲルマニウム原子を含むターゲットを不活性ガスおよ
び反応性ガスの高周波および直流の電磁エネルギーの付
与によるスパッタリング法などにより作製することが可
能であり、さらにシリコン原子とハロゲン原子を含む化
合物を分解することにより生成される活性種(A)と、
この活性種(A)と化合相互作用をする成膜用化学物質
より生成される活性種(B)とをそれぞれ別個に成膜空
間に導入して化学反応させる堆積膜の形成方法によって
も作製可能である。
【0020】このようにして作製されるシリコン原子お
よびゲルマニウム原子を含む薄膜層は、水素原子、およ
びハロゲン原子を含んでいても含んでいなくても構わな
い。また本発明において、このシリコン原子およびゲル
マニウム原子を含む薄膜層のシリコン原子およびゲルマ
ニウム原子の組成比は、適用された作製方法に応じて実
験条件を適宜変化させることにより連続的に変化させる
ことが可能であり、その組成比は、ゲルマニウム原子の
シリコン原子に対する濃度が10-4at%から50at%の
範囲であり、後に述べる水素プラズマ処理の条件に合わ
せて適宜選択することが可能である。
よびゲルマニウム原子を含む薄膜層は、水素原子、およ
びハロゲン原子を含んでいても含んでいなくても構わな
い。また本発明において、このシリコン原子およびゲル
マニウム原子を含む薄膜層のシリコン原子およびゲルマ
ニウム原子の組成比は、適用された作製方法に応じて実
験条件を適宜変化させることにより連続的に変化させる
ことが可能であり、その組成比は、ゲルマニウム原子の
シリコン原子に対する濃度が10-4at%から50at%の
範囲であり、後に述べる水素プラズマ処理の条件に合わ
せて適宜選択することが可能である。
【0021】このシリコン原子およびゲルマニウム原子
を含む薄膜層の層厚は1原子層であってもよく、また島
状であっても連続膜であっても構わない。構造はアモル
ファス、微結晶、多結晶、単結晶のいずれでもよく、水
素プラズマ処理の条件を適宜選択することにより所望の
結晶核密度を形成することが可能である。
を含む薄膜層の層厚は1原子層であってもよく、また島
状であっても連続膜であっても構わない。構造はアモル
ファス、微結晶、多結晶、単結晶のいずれでもよく、水
素プラズマ処理の条件を適宜選択することにより所望の
結晶核密度を形成することが可能である。
【0022】本発明において、「水素プラズマ処理」と
は、水素ガスに高周波および直流の電磁エネルギーを付
与することによって分解生成される化学種を、先に述べ
たシリコン原子およびゲルマニウム原子を含む薄膜層の
表面を導入処理することであり、この活性種によるゲル
マニウム原子のエッチング速度がシリコン原子のエッチ
ング速度に比べて遅いため、ゲルマニウム原子が基体表
面に点在し、結晶核として残存させることが可能であ
る。このようにして基体表面に残存するゲルマニウム原
子を主成分とした結晶核の密度は、ゲルマニウムの薄膜
層内の組成比および薄膜層の膜構造、および層厚に対す
る水素プラズマ条件を適宜選択することにより制御する
ことが可能である。
は、水素ガスに高周波および直流の電磁エネルギーを付
与することによって分解生成される化学種を、先に述べ
たシリコン原子およびゲルマニウム原子を含む薄膜層の
表面を導入処理することであり、この活性種によるゲル
マニウム原子のエッチング速度がシリコン原子のエッチ
ング速度に比べて遅いため、ゲルマニウム原子が基体表
面に点在し、結晶核として残存させることが可能であ
る。このようにして基体表面に残存するゲルマニウム原
子を主成分とした結晶核の密度は、ゲルマニウムの薄膜
層内の組成比および薄膜層の膜構造、および層厚に対す
る水素プラズマ条件を適宜選択することにより制御する
ことが可能である。
【0023】本発明において、基体としては、導電物
質、絶縁物質、透光性および遮光性物質のいずれであっ
てもよく、また可撓性物質でもよい。
質、絶縁物質、透光性および遮光性物質のいずれであっ
てもよく、また可撓性物質でもよい。
【0024】このような基体の表面に、上述したゲルマ
ニウム原子を主成分とした結晶核を形成した後に、結晶
核を中心に結晶成長を行なうためには、選択成長条件が
必要であり、シリコン原子とハロゲン原子を含む化合物
を分解することにより生成される活性種(A)と、この
活性種(A)を化学的相互作用をする成膜用化学物質よ
り生成される活性種(B)とをそれぞれ別個に成膜空間
に導入して化学反応させて、この成膜空間に設置された
基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、堆
積膜の堆積速度が活性種(B)の濃度で律速される領域
であることが必要である。
ニウム原子を主成分とした結晶核を形成した後に、結晶
核を中心に結晶成長を行なうためには、選択成長条件が
必要であり、シリコン原子とハロゲン原子を含む化合物
を分解することにより生成される活性種(A)と、この
活性種(A)を化学的相互作用をする成膜用化学物質よ
り生成される活性種(B)とをそれぞれ別個に成膜空間
に導入して化学反応させて、この成膜空間に設置された
基体上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、堆
積膜の堆積速度が活性種(B)の濃度で律速される領域
であることが必要である。
【0025】さらに、選択性向上のために、核形成密度
の低い層をシリコン原子およびゲルマニウム原子を含む
薄膜層を形成するのに先立ち形成することも可能であ
る。具体的には、酸化ケイ素膜、フッ化カルシウム膜な
どを適宜形成しておくことも可能である。
の低い層をシリコン原子およびゲルマニウム原子を含む
薄膜層を形成するのに先立ち形成することも可能であ
る。具体的には、酸化ケイ素膜、フッ化カルシウム膜な
どを適宜形成しておくことも可能である。
【0026】なお、ここで言う「選択性」とは、ゲルマ
ニウム原子を主成分とする結晶核の成長速度と核形成密
度の低い面に出現する結晶核の発生速度との比と定義す
る。図1は本発明の実験例を示す装置の略図である。同
図において、1はシリコン原子とハロゲン原子を含む化
合物を導入するガス導入管、2はシリコン原子とハロゲ
ン原子を含む化合物を分解することにより生成される活
性種(A)と化学反応する成膜用化学物質より生成され
る活性種(B)を導入するガス導入管、3は基体、4は
基体3を保持するホルダーであり、基体温度を適宜設定
できる様にヒーターが内蔵されている。ガス導入管1お
よび2より導入される各ガスのうち、成膜に利用されな
かった残余ガスは、未反応または反応生成物を含め、真
空ポンプ(図示せず)で排気される。
ニウム原子を主成分とする結晶核の成長速度と核形成密
度の低い面に出現する結晶核の発生速度との比と定義す
る。図1は本発明の実験例を示す装置の略図である。同
図において、1はシリコン原子とハロゲン原子を含む化
合物を導入するガス導入管、2はシリコン原子とハロゲ
ン原子を含む化合物を分解することにより生成される活
性種(A)と化学反応する成膜用化学物質より生成され
る活性種(B)を導入するガス導入管、3は基体、4は
基体3を保持するホルダーであり、基体温度を適宜設定
できる様にヒーターが内蔵されている。ガス導入管1お
よび2より導入される各ガスのうち、成膜に利用されな
かった残余ガスは、未反応または反応生成物を含め、真
空ポンプ(図示せず)で排気される。
【0027】ガス導入管1より導入されるシリコン原子
とハロゲン原子を含む化合物は、高周波電力発生装置の
制御により、一部または全てが分解され会合空間5へ導
入される。一方、ガス導入管2より活性種(B)となる
ガスを導入し、高周波電力発生装置によりプラズマ分解
され、活性種(B)を生成し、会合空間5へ導入され
る。会合空間5において、シリコン原子とハロゲン原子
を含む化合物の分解生成物である活性種(A)と、これ
と化学反応する活性種(B)とが化学反応をすると共
に、基体3へと輸送され、基体表面反応を経て、堆積膜
を形成する。3の基体としてガラス基体を用い、堆積に
先立って次のような方法によりアモルファスシリコンゲ
ルマニウム(以下a−SiGe膜と略す)膜を形成し
た。
とハロゲン原子を含む化合物は、高周波電力発生装置の
制御により、一部または全てが分解され会合空間5へ導
入される。一方、ガス導入管2より活性種(B)となる
ガスを導入し、高周波電力発生装置によりプラズマ分解
され、活性種(B)を生成し、会合空間5へ導入され
る。会合空間5において、シリコン原子とハロゲン原子
を含む化合物の分解生成物である活性種(A)と、これ
と化学反応する活性種(B)とが化学反応をすると共
に、基体3へと輸送され、基体表面反応を経て、堆積膜
を形成する。3の基体としてガラス基体を用い、堆積に
先立って次のような方法によりアモルファスシリコンゲ
ルマニウム(以下a−SiGe膜と略す)膜を形成し
た。
【0028】即ち、従来のRFグロー放電のプラズマC
VD装置によりSiH4 、GeH4 およびH2 ガスの分
解によってa−SiGeを作製した。作製条件を後記の
表1に示す。
VD装置によりSiH4 、GeH4 およびH2 ガスの分
解によってa−SiGeを作製した。作製条件を後記の
表1に示す。
【0029】膜厚が10Åになるように、堆積時間を1
0秒とした。GeH4 流量は0.1〜1sccmの範囲で選
択し、Ge濃度の異なるa−SiGe膜を複数個作製し
た。次に、これらの膜を図1に示した装置のホルダー4
にセットして水素プラズマ処理を行なった。この処理に
おいて、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導入し、
真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を20 mTo
rrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電して基体
温度を300℃に保持し、安定するのを待って高周波電
力(図示せず)を投入する。このときのパワーは300
Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生し、H2
ガスがプラズマ分解され、これが活性種としてa−Si
Ge膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に高
周波電力およびヒーターの各通電を停止し、H2 ガスの
供給を停止した後、Arガスに切換え、成膜空間を大気
圧に戻してから基体3を取り出す。
0秒とした。GeH4 流量は0.1〜1sccmの範囲で選
択し、Ge濃度の異なるa−SiGe膜を複数個作製し
た。次に、これらの膜を図1に示した装置のホルダー4
にセットして水素プラズマ処理を行なった。この処理に
おいて、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導入し、
真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を20 mTo
rrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電して基体
温度を300℃に保持し、安定するのを待って高周波電
力(図示せず)を投入する。このときのパワーは300
Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生し、H2
ガスがプラズマ分解され、これが活性種としてa−Si
Ge膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に高
周波電力およびヒーターの各通電を停止し、H2 ガスの
供給を停止した後、Arガスに切換え、成膜空間を大気
圧に戻してから基体3を取り出す。
【0030】基体3の表面のTEM写真観察を行なった
ところ、ゲルマニウム結晶核が表面に点在しているのが
確認された。この結晶核は、高倍率の格子イメージよ
り、ゲルマニウム結晶であることがわかり、結晶核の大
きさは、前記の水素プラズマ条件下では約300Åで、
形状はほぼ球形であることが確認された。このようにし
て得られた結晶核の密度と、水素プラズマ処理前のa−
SiGe膜のGe濃度との関係を図2に示す。Ge濃度
の制御は、GeH4 ガス流量を表1に示した範囲で適宜
選択することにより可能であり、図2においてGe濃度
に対して水素プラズマ処理を実施することで結晶核密度
Nの制御が可能であることがわかる。
ところ、ゲルマニウム結晶核が表面に点在しているのが
確認された。この結晶核は、高倍率の格子イメージよ
り、ゲルマニウム結晶であることがわかり、結晶核の大
きさは、前記の水素プラズマ条件下では約300Åで、
形状はほぼ球形であることが確認された。このようにし
て得られた結晶核の密度と、水素プラズマ処理前のa−
SiGe膜のGe濃度との関係を図2に示す。Ge濃度
の制御は、GeH4 ガス流量を表1に示した範囲で適宜
選択することにより可能であり、図2においてGe濃度
に対して水素プラズマ処理を実施することで結晶核密度
Nの制御が可能であることがわかる。
【0031】このように本発明では、結晶核密度の制御
が可能であり、水素プラズマ処理を実施した後、図1の
装置において大気圧に戻すことなく直ちに結晶核の成長
を行なうことが可能である。先に述べた水素プラズマ処
理を終えた後、各ガス導入管より所定のガスを後記の表
2に示す流量で流すとともに、高周波電力、基体温度、
圧力を適宜調整して結晶シリコンの成長を行なうことが
可能である。
が可能であり、水素プラズマ処理を実施した後、図1の
装置において大気圧に戻すことなく直ちに結晶核の成長
を行なうことが可能である。先に述べた水素プラズマ処
理を終えた後、各ガス導入管より所定のガスを後記の表
2に示す流量で流すとともに、高周波電力、基体温度、
圧力を適宜調整して結晶シリコンの成長を行なうことが
可能である。
【0032】さらに結晶シリコンの成長を行なう際に基
体表面の結晶核の存在する以外の表面に核形成密度の低
い層を設けることも可能である。核形成密度の低い材料
としては、酸化ケイ素およびフッ化カルシウム膜が挙げ
られるが、酸化ケイ素膜は、熱酸化法、化学気相法、プ
ラズマ化学気相法などの各方法により適宜作製でき、フ
ッ化カルシウム膜は主に抵抗加熱、電子ビーム蒸着によ
り容易に作製可能である。
体表面の結晶核の存在する以外の表面に核形成密度の低
い層を設けることも可能である。核形成密度の低い材料
としては、酸化ケイ素およびフッ化カルシウム膜が挙げ
られるが、酸化ケイ素膜は、熱酸化法、化学気相法、プ
ラズマ化学気相法などの各方法により適宜作製でき、フ
ッ化カルシウム膜は主に抵抗加熱、電子ビーム蒸着によ
り容易に作製可能である。
【0033】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
【0034】(実施例1)本実施例では、前述の図1の
実験例で得られた、Ge結晶核を有する基体上に結晶シ
リコンを成長させ、その結果の評価をHall測定によ
り行なった。実験例で説明したように、基体3として、
ガラス基体上にRFプラズマCVD装置で作製したa−
SiGe膜10Å、膜中Ge濃度1×10-2at%のもの
を堆積する。
実験例で得られた、Ge結晶核を有する基体上に結晶シ
リコンを成長させ、その結果の評価をHall測定によ
り行なった。実験例で説明したように、基体3として、
ガラス基体上にRFプラズマCVD装置で作製したa−
SiGe膜10Å、膜中Ge濃度1×10-2at%のもの
を堆積する。
【0035】次に、この基体を図1に示した装置のホル
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、内圧を20 mTorrに真空排気バルブ(図示せず)
を調整して保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
し、基体温度を300℃に保持し安定するのを待って高
周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワーは
300Wである。パワー投入後、数秒でプラズマが発生
してH2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−S
iGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に
高周波電力の通電を停止し、H2 ガスの供給を停止した
後、表2に示す条件に設定し、さらにHall測定用に
SiF4 に代えてPH3 /SiF4 混合ガス(濃度3pp
m)をガス導入管より流し、シリコン結晶の堆積を行なっ
た。堆積時間5分で膜厚は1.0μm となる。このよう
にして作製された結晶シリコン膜を、その表面にAl電
極を真空蒸着で作製し、van der Pauw法によるHall
測定を行なったところ、電子キャリア濃度4.0×10
17cm-3、Hall移動度90cm2/v.s の良好な値を得
た。また得られた結晶シリコン膜をラマン散乱分光法に
より観測したところ、Si−SiのTOモードピーク
(520cm-1)のみにピークが確認され、多結晶である
ことがわかった。
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、内圧を20 mTorrに真空排気バルブ(図示せず)
を調整して保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
し、基体温度を300℃に保持し安定するのを待って高
周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワーは
300Wである。パワー投入後、数秒でプラズマが発生
してH2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−S
iGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に
高周波電力の通電を停止し、H2 ガスの供給を停止した
後、表2に示す条件に設定し、さらにHall測定用に
SiF4 に代えてPH3 /SiF4 混合ガス(濃度3pp
m)をガス導入管より流し、シリコン結晶の堆積を行なっ
た。堆積時間5分で膜厚は1.0μm となる。このよう
にして作製された結晶シリコン膜を、その表面にAl電
極を真空蒸着で作製し、van der Pauw法によるHall
測定を行なったところ、電子キャリア濃度4.0×10
17cm-3、Hall移動度90cm2/v.s の良好な値を得
た。また得られた結晶シリコン膜をラマン散乱分光法に
より観測したところ、Si−SiのTOモードピーク
(520cm-1)のみにピークが確認され、多結晶である
ことがわかった。
【0036】(比較例1)a−SiGeの堆積と水素プ
ラズマ処理の工程を行なわない場合、即ち、ガラス基体
上に直接結晶シリコン膜を〔実施例1〕と同一の条件で
堆積させると、電子キャリア濃度5.5×1017cm-3、
Hall移動度10cm2/v.s となり、またラマン散乱分
光法で520cm-1ピークと480cm-1に裾を持つマイク
ロクリスタル構造になっていることが確認できた。
ラズマ処理の工程を行なわない場合、即ち、ガラス基体
上に直接結晶シリコン膜を〔実施例1〕と同一の条件で
堆積させると、電子キャリア濃度5.5×1017cm-3、
Hall移動度10cm2/v.s となり、またラマン散乱分
光法で520cm-1ピークと480cm-1に裾を持つマイク
ロクリスタル構造になっていることが確認できた。
【0037】(実施例2)次にガラス基体上に、図3に
示すMIS構造の多結晶シリコン太陽電池を作製する例
を示す。
示すMIS構造の多結晶シリコン太陽電池を作製する例
を示す。
【0038】図3において、301はガラス基体、30
2はグリット型のAl電極、303は酸化ケイ素層、3
04は多結晶シリコン層、305はAl電極であり、光
入射はガラス基体より行なう構造である。
2はグリット型のAl電極、303は酸化ケイ素層、3
04は多結晶シリコン層、305はAl電極であり、光
入射はガラス基体より行なう構造である。
【0039】まず、ガラス基体上に真空蒸着でAl電極
を作製し、その上に酸化ケイ素膜を低温酸化法で作製す
る。作製条件は後記の表3に示す。この条件下では、堆
積時間10秒で30の酸化ケイ素膜が堆積可能である。
を作製し、その上に酸化ケイ素膜を低温酸化法で作製す
る。作製条件は後記の表3に示す。この条件下では、堆
積時間10秒で30の酸化ケイ素膜が堆積可能である。
【0040】次に前述の実験例と同様にしてRFプラズ
マCVD法で基体を作製した。a−SiGe膜の膜厚は
10Å、膜中のGe濃度は1×10-2at%である。
マCVD法で基体を作製した。a−SiGe膜の膜厚は
10Å、膜中のGe濃度は1×10-2at%である。
【0041】次に、この基体を図1に示した装置のホル
ダー4にセットし、水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
0 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
し、基体温度を300℃に保持し安定するのを待って高
周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワーは
300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生し
てH2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−Si
Ge膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に高
周波電力の通電を停止しH2 ガスの供給を停止した後、
表2に示す条件に設定しさらにHall測定用にSiF
4 に代えてPH3 /SiF4 混合ガス(濃度0.5pp
m)をガス導入管より流し、シリコン結晶の堆積を行な
った。堆積時間は100分で20μmとなる。このよう
にして作製された結晶シリコン膜上にAl電極を真空蒸
着で作製した。このようにして作製されたMISシリコ
ン太陽電池の諸特性は、AM1.5、照射強度100mw
/cm2における開放電圧VOC=575mV、短絡電流JSC=
30mA/cm2、FF=73%、変換効率η=12.6%と
良好な値であった。なお、これは光閉じ込め構造を持た
ないときのものであり、反射防止層およびテクスチャー
化の工夫によりさらに特性改善が期待される。
ダー4にセットし、水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
0 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
し、基体温度を300℃に保持し安定するのを待って高
周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワーは
300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生し
てH2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−Si
Ge膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に高
周波電力の通電を停止しH2 ガスの供給を停止した後、
表2に示す条件に設定しさらにHall測定用にSiF
4 に代えてPH3 /SiF4 混合ガス(濃度0.5pp
m)をガス導入管より流し、シリコン結晶の堆積を行な
った。堆積時間は100分で20μmとなる。このよう
にして作製された結晶シリコン膜上にAl電極を真空蒸
着で作製した。このようにして作製されたMISシリコ
ン太陽電池の諸特性は、AM1.5、照射強度100mw
/cm2における開放電圧VOC=575mV、短絡電流JSC=
30mA/cm2、FF=73%、変換効率η=12.6%と
良好な値であった。なお、これは光閉じ込め構造を持た
ないときのものであり、反射防止層およびテクスチャー
化の工夫によりさらに特性改善が期待される。
【0042】(比較例2)実施例2において、a−Si
Ge膜の作製および水素プラズマ処理工程を含まない従
来の作製技術に従がい、他の条件は同一として作製した
太陽電池の諸特性は、VOC=550meV 、JSC=28mA
/cm2、FF=65%、η=10.0%に止まっていた。
Ge膜の作製および水素プラズマ処理工程を含まない従
来の作製技術に従がい、他の条件は同一として作製した
太陽電池の諸特性は、VOC=550meV 、JSC=28mA
/cm2、FF=65%、η=10.0%に止まっていた。
【0043】(実施例3)次にステンレス基体上に図4
に示す結晶シリコンゲルマニウム(以下c−SiGeと
略す)を用いたP−N接合型太陽電池の作製例を示す。
に示す結晶シリコンゲルマニウム(以下c−SiGeと
略す)を用いたP−N接合型太陽電池の作製例を示す。
【0044】図4において、401はステンレス基体、
402はN型c−SiGe、403はP型結晶シリコ
ン。404は透明導電膜、405は集電電極である。
402はN型c−SiGe、403はP型結晶シリコ
ン。404は透明導電膜、405は集電電極である。
【0045】前述の実験例で説明したように、ステンレ
ス基体401上にRFプラズマCVD法で作製したa−
SiGe膜(厚さ10Å、膜中のGe濃度1×10-2at
%)を堆積する。
ス基体401上にRFプラズマCVD法で作製したa−
SiGe膜(厚さ10Å、膜中のGe濃度1×10-2at
%)を堆積する。
【0046】次に、この基体を図1に示した装置のホル
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
00 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
して基体温度を300℃に保持し、安定するのを待って
高周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワー
は300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生
してH2 ガスがプラズマ分解され、これが活性種として
a−SiGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5
秒後に高周波電力の通電を停止し、H2 ガスの供給を停
止した後、後記の表3に示す条件でSiF4 ガスに代え
てGeF4 /Si2 F6 混合ガス(GeF4 :SiF4
=40:60かつPH3 /(GeF4 +Si2 F6 )=
1ppm )を20sccmガス導入管1より導入する。
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
00 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
して基体温度を300℃に保持し、安定するのを待って
高周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワー
は300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生
してH2 ガスがプラズマ分解され、これが活性種として
a−SiGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5
秒後に高周波電力の通電を停止し、H2 ガスの供給を停
止した後、後記の表3に示す条件でSiF4 ガスに代え
てGeF4 /Si2 F6 混合ガス(GeF4 :SiF4
=40:60かつPH3 /(GeF4 +Si2 F6 )=
1ppm )を20sccmガス導入管1より導入する。
【0047】堆積時間90分で膜厚は2μm となる。次
に高周波電力の通電および各ガスの供給を停止した後、
表3に示す条件でSiF4 ガスに代えてBF3 /SiF
4 混合ガス(BF3 /SiF4 =10ppm )を76sccm
ガス導入管1より導入する。この条件下で200Åのc
−SiP層を堆積させ、透明導電膜および集電電極を形
成させ太陽電池の特性を測定した。AM1.5、照射強
度100mW/cm2において、VOC=490mV、JSC=3
0.5mA/cm2、FF=62%、η=9.3%の良好な値
を得た。
に高周波電力の通電および各ガスの供給を停止した後、
表3に示す条件でSiF4 ガスに代えてBF3 /SiF
4 混合ガス(BF3 /SiF4 =10ppm )を76sccm
ガス導入管1より導入する。この条件下で200Åのc
−SiP層を堆積させ、透明導電膜および集電電極を形
成させ太陽電池の特性を測定した。AM1.5、照射強
度100mW/cm2において、VOC=490mV、JSC=3
0.5mA/cm2、FF=62%、η=9.3%の良好な値
を得た。
【0048】(比較例3)実施例3において、a−Si
Ge膜の作製および水素プラズマ処理工程を行なわず、
他の条件は同一として作製した太陽電池の諸特性は、V
OC=420mV、JSC=28.2mA/cm2、FF=58%、
η=6.7%に止まっている。
Ge膜の作製および水素プラズマ処理工程を行なわず、
他の条件は同一として作製した太陽電池の諸特性は、V
OC=420mV、JSC=28.2mA/cm2、FF=58%、
η=6.7%に止まっている。
【0049】(実施例4)ガラス基体上に、図5に示す
TFTを作製した例について説明する。図5において5
01ガラス基体、502はソース電極、503はドレイ
ン電極、504はゲート電極、505は酸化ケイ素膜、
506は結晶シリコン膜である。
TFTを作製した例について説明する。図5において5
01ガラス基体、502はソース電極、503はドレイ
ン電極、504はゲート電極、505は酸化ケイ素膜、
506は結晶シリコン膜である。
【0050】ガラス基体上にAlのゲート電極を真空蒸
着により作製し、次に酸化ケイ素膜を実施例2の表3で
用いた作製条件で作製する。但し堆積時間は500秒で
1500Åの層膜とした。
着により作製し、次に酸化ケイ素膜を実施例2の表3で
用いた作製条件で作製する。但し堆積時間は500秒で
1500Åの層膜とした。
【0051】次に、この基体を図1に示した装置のホル
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
00 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
して基体温度を300℃に保持し、安定するのを待って
高周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワー
は300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生
し、H2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−S
iGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に
高周波電力の通電を停止してH2 ガスの供給を停止した
後、表2に示す条件において堆積時間は45秒で150
0Åの結晶シリコンを堆積した。次にソース電極502
およびドレイン電極503を、Alの真空蒸着および所
定のホトリソグラフィ技術により作製する。このように
して作製されたTFTの移動度を測定したところ、μ=
130cm2/v・s と良好な値を得ることができた。
ダー4にセットして水素プラズマ処理を行なった。この
処理において、ガス導入管2よりH2 ガス20sccmを導
入し、真空排気バルブ(図示せず)を調整して内圧を2
00 mTorrに保持する。基体ホルダーのヒーターに通電
して基体温度を300℃に保持し、安定するのを待って
高周波電力(図示せず)を投入する。このときのパワー
は300Wである。パワー投入後数秒でプラズマが発生
し、H2 ガスがプラズマ分解され、活性種としてa−S
iGe膜表面に供給される。プラズマ発生から5秒後に
高周波電力の通電を停止してH2 ガスの供給を停止した
後、表2に示す条件において堆積時間は45秒で150
0Åの結晶シリコンを堆積した。次にソース電極502
およびドレイン電極503を、Alの真空蒸着および所
定のホトリソグラフィ技術により作製する。このように
して作製されたTFTの移動度を測定したところ、μ=
130cm2/v・s と良好な値を得ることができた。
【0052】(従来例)実施例4において、a−SiG
e膜の作製および水素プラズマ処理工程を行なわず、他
の条件は同一として作製したTFTの移動度は10cm2/
v・s に止まっている。
e膜の作製および水素プラズマ処理工程を行なわず、他
の条件は同一として作製したTFTの移動度は10cm2/
v・s に止まっている。
【0053】
【表1】 RFパワー 1W 圧力 500mTorr 基体温度 320℃ 堆積速度 1Å/sec
【0054】
【表2】 高周波電力 2.45GHz、400W 基体温度 300℃ 圧力 100mTorr
【0055】
【表3】 基体温度 320℃ 圧力 100mTorr
【0056】
【発明の効果】以上述べたように本発明により非晶質基
体上に300℃程度の低温で良質の結晶シリコンあるい
はシリコンゲルマニウム結晶が得られるようになり、こ
れによって太陽電池では変換効率の向上が、またTFT
では電子の移動度の向上が達成される。
体上に300℃程度の低温で良質の結晶シリコンあるい
はシリコンゲルマニウム結晶が得られるようになり、こ
れによって太陽電池では変換効率の向上が、またTFT
では電子の移動度の向上が達成される。
【図1】本発明の実施例で用いられた成膜装置の模式的
断面図。
断面図。
【図2】水素プラズマ処理による堆積膜中のGe濃度と
結晶核密度との変化を示すグラフ。
結晶核密度との変化を示すグラフ。
【図3】本発明方法にしたがって作製されたMIS型太
陽電池の縦断面図。
陽電池の縦断面図。
【図4】本発明方法にしたがって作製されたP−N型太
陽電池の縦断面図。
陽電池の縦断面図。
【図5】本発明方法にしたがって作製されたTFTの縦
断面図。
断面図。
1 ガス導入管 2 ガス導入管 3 基体 4 ホルダー 5 会合空間 301 ガラス基体 302 Al電極 303 酸化ケイ素層 304 多結晶シリコン層 305 Al電極 401 ステンレス基体 402 N型c−SiGe層 403 P型c−Si 404 透明導電膜 405 集電電極 501 ガラス基体 502 ソース電極 503 ドレイン電極 504 ゲート電極 505 酸化ケイ素膜 506 結晶シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 H01L 21/3065
Claims (7)
- 【請求項1】 基体上に気相反応薄膜形成法を用いて多
結晶膜を形成する堆積膜形成方法において、前記堆積膜
を形成するのに先立ち、前記基体上に薄膜層を形成する
工程と、この薄膜層にエッチング処理を施す工程と、結
晶核を前記基体表面に残留させた後、結晶核を成長させ
る工程とを具備することを特徴とする堆積膜形成方法。 - 【請求項2】 前記薄膜層がシリコン原子およびゲルマ
ニウム原子を含む薄膜層であることを特徴とする請求項
1記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項3】 前記エッチング処理が水素プラズマ処理
であることを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載
の堆積膜形成方法。 - 【請求項4】 前記気相反応薄膜形成法が、シリコン原
子およびハロゲン原子を含む化合物を分解することによ
り生成される活性種(A)と、この活性種(A)と化学
的相互作用をする成膜用化学物質より生成される活性種
(B)とをそれぞれ別個に成膜空間に導入して化学反応
させ、前記成膜空間に設置された基体上に堆積膜を形成
する方法であることを特徴とする請求項1から3のいず
れか1項に記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項5】 前記堆積膜の堆積速度が前記活性種
(B)の濃度により律速されていることを特徴とする請
求項4記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項6】 前記堆積膜を成形するのに先立ち、前記
基体上にシリコン原子およびゲルマニウム原子を含む薄
膜層を形成し、ついで水素プラズマ処理を施す工程を含
むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記
載の堆積膜形成方法。 - 【請求項7】 前記基体上にシリコン原子およびゲルマ
ニウム原子を含む薄膜層を形成するに先立ち、前記基体
表面に酸化ケイ素膜或いは、フッ化カルシウム膜から成
る層を有することを特徴とする請求項1から5のいずれ
か1項に記載の堆積膜形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184158A JP2965094B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 堆積膜形成方法 |
| US07/903,939 US5246886A (en) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Process for depositing a silicon-containing polycrystalline film on a substrate by way of growing Ge-crystalline nucleus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184158A JP2965094B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 堆積膜形成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513347A JPH0513347A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2965094B2 true JP2965094B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=16148382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3184158A Expired - Fee Related JP2965094B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 堆積膜形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2965094B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7154147B1 (en) * | 1990-11-26 | 2006-12-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and driving method for the same |
| EP0541033A3 (en) * | 1991-11-08 | 1993-06-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Process of fabrication of thin-film polycristalline silicon solar cells |
| JP3144032B2 (ja) * | 1992-03-30 | 2001-03-07 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| US5976992A (en) * | 1993-09-27 | 1999-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of supplying excited oxygen |
| US5624873A (en) * | 1993-11-12 | 1997-04-29 | The Penn State Research Foundation | Enhanced crystallization of amorphous films |
| JP3152328B2 (ja) * | 1994-03-22 | 2001-04-03 | キヤノン株式会社 | 多結晶シリコンデバイス |
| US5985703A (en) * | 1994-10-24 | 1999-11-16 | Banerjee; Sanjay | Method of making thin film transistors |
| US5646073A (en) * | 1995-01-18 | 1997-07-08 | Lsi Logic Corporation | Process for selective deposition of polysilicon over single crystal silicon substrate and resulting product |
| JP3319550B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2002-09-03 | キヤノン株式会社 | 多結晶Si薄膜の堆積法 |
| CA2147198A1 (en) * | 1995-04-18 | 1996-10-19 | Chettypalayam R. Selvakumar | Low temperature ion-beam assisted deposition method for realizing sige/si heterostructures |
| JP2616741B2 (ja) * | 1995-04-27 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 多結晶シリコン−ゲルマニウム薄膜トランジスタの製造方法 |
| US6017434A (en) | 1995-05-09 | 2000-01-25 | Curagen Corporation | Apparatus and method for the generation, separation, detection, and recognition of biopolymer fragments |
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| FR2765245B1 (fr) * | 1997-06-25 | 1999-09-17 | France Telecom | Procede d'obtention d'une couche de silicium-germanium polycristallin sur un substrat et son application a la microelectronique |
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| US8591650B2 (en) * | 2007-12-03 | 2013-11-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming crystalline semiconductor film, method for manufacturing thin film transistor, and method for manufacturing display device |
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| US7989325B2 (en) * | 2009-01-13 | 2011-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing crystalline semiconductor film and method for manufacturing thin film transistor |
| DE102009056731A1 (de) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Rev Renewable Energy Ventures, Inc. | Halogenierte Polysilane und Polygermane |
| US8940580B2 (en) | 2012-06-28 | 2015-01-27 | International Business Machines Corporation | Textured multi-junction solar cell and fabrication method |
| US9105775B2 (en) | 2012-06-28 | 2015-08-11 | International Business Machines Corporation | Textured multi-junction solar cell and fabrication method |
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| JPS58137218A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-15 | Nec Corp | シリコン単結晶基板の処理方法 |
| JPS59123226A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造装置 |
| DE3429899A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-03-07 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zur bildung eines abscheidungsfilms |
| JPH0746729B2 (ja) * | 1985-12-26 | 1995-05-17 | キヤノン株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US4992134A (en) * | 1989-11-14 | 1991-02-12 | Advanced Micro Devices, Inc. | Dopant-independent polysilicon plasma etch |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3184158A patent/JP2965094B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-26 US US07/903,939 patent/US5246886A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5246886A (en) | 1993-09-21 |
| JPH0513347A (ja) | 1993-01-22 |
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