JP3154772B2 - シリコン薄膜 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン薄膜に関す
る。
る。
【0002】
【従来の技術】近年、アモルファスシリコン(a‐S
i)薄膜は、薄膜トランジスタ等の半導体素子の材料と
して多くの関心が寄せられている。このような用途のa
‐Si薄膜は、一般に、シリコン等からなる支持基板上
に、プラズマCVD法によって形成されている。この場
合、プラズマ形成時に発生する荷電粒子により、支持基
板がダメ−ジを受け、支持基板とa‐Si薄膜との界面
に多くの欠陥が発生する恐れがある。そこで、初期放電
パワ−密度を32mW/cm2より低い値に設定し、こ
のまま放電パワ−密度を変えずにa‐Si薄膜膜を形成
する方法が提案されている(91年春期応用物理学会予
稿集28P−S−8,P753、91年春期応用物理学
会予稿集28P−S−4,P752)。
i)薄膜は、薄膜トランジスタ等の半導体素子の材料と
して多くの関心が寄せられている。このような用途のa
‐Si薄膜は、一般に、シリコン等からなる支持基板上
に、プラズマCVD法によって形成されている。この場
合、プラズマ形成時に発生する荷電粒子により、支持基
板がダメ−ジを受け、支持基板とa‐Si薄膜との界面
に多くの欠陥が発生する恐れがある。そこで、初期放電
パワ−密度を32mW/cm2より低い値に設定し、こ
のまま放電パワ−密度を変えずにa‐Si薄膜膜を形成
する方法が提案されている(91年春期応用物理学会予
稿集28P−S−8,P753、91年春期応用物理学
会予稿集28P−S−4,P752)。
【0003】しかしながら、本発明者等が先に提案した
a‐Si薄膜における界面の評価方法(Extende
d Abstract of the 22nd(19
90International)Conferenc
e on Solid State Device a
nd Materials,1990,pp681−6
84)を用いると、上記プラズマCVD法によりa‐S
i薄膜を形成した場合でも、プラズマによるダメ−ジに
より、a‐Si薄膜と支持基板との界面に多くの欠陥が
発生していることが明らかになった。
a‐Si薄膜における界面の評価方法(Extende
d Abstract of the 22nd(19
90International)Conferenc
e on Solid State Device a
nd Materials,1990,pp681−6
84)を用いると、上記プラズマCVD法によりa‐S
i薄膜を形成した場合でも、プラズマによるダメ−ジに
より、a‐Si薄膜と支持基板との界面に多くの欠陥が
発生していることが明らかになった。
【0004】このような界面における多数の欠陥は、a
‐Si薄膜を用いたデバイスの特性劣化の原因となる。
特に、支持基板とa‐Si薄膜との界面を活性層とする
薄膜トランジスタの場合、従来のプラズマCVD法によ
って、バルクの膜としては欠陥密度が小さいa‐Si薄
膜を、酸化膜(SiO2 )や窒化シリコン膜(Si 3N
4)上に形成しても、そのデバイス特性が界面の存在す
る欠陥密度によって決まるので、致命的な問題となる。
‐Si薄膜を用いたデバイスの特性劣化の原因となる。
特に、支持基板とa‐Si薄膜との界面を活性層とする
薄膜トランジスタの場合、従来のプラズマCVD法によ
って、バルクの膜としては欠陥密度が小さいa‐Si薄
膜を、酸化膜(SiO2 )や窒化シリコン膜(Si 3N
4)上に形成しても、そのデバイス特性が界面の存在す
る欠陥密度によって決まるので、致命的な問題となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のプ
ラズマCVD法によって支持基板上にa‐Si薄膜を形
成した場合、支持基板とa‐Si薄膜との界面に多くの
欠陥が生じ、これが薄膜トランジスタ等の半導体素子の
デバイス特性劣化の原因となっていた。
ラズマCVD法によって支持基板上にa‐Si薄膜を形
成した場合、支持基板とa‐Si薄膜との界面に多くの
欠陥が生じ、これが薄膜トランジスタ等の半導体素子の
デバイス特性劣化の原因となっていた。
【0006】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、界面欠陥が少ないシリ
コン薄膜を提供することにある。
ので、その目的とするところは、界面欠陥が少ないシリ
コン薄膜を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のシリコン薄膜は、支持基板上に形成され
た水素を含むシリコン薄膜であって、前記支持基板との
界面からの距離が20nm以内の領域において水素含有
量の最大値がある第1のシリコン薄膜を有することを特
徴とする。
めに、本発明のシリコン薄膜は、支持基板上に形成され
た水素を含むシリコン薄膜であって、前記支持基板との
界面からの距離が20nm以内の領域において水素含有
量の最大値がある第1のシリコン薄膜を有することを特
徴とする。
【0008】なお、シリコン薄膜が、光CVD法により
形成された水素化a‐Si(a‐Si:H)膜からなる
支持基体上のa‐Si:H薄膜の場合、支持基体との界
面からT1 [nm](0<T1 ≦20)離れたところの
a‐Si:H薄膜の水素含有量をHT1とし、支持基体と
の界面からT2 [nm](T1 <T2 ,0<T2 ≦5
0)離れたところのa‐Si:H薄膜の水素含有量をH
T2とすると、HT1/HT2≧1.4であることが望まし
い。更に、水素含有量HT2は1×1022[atoms/
cc]以上であることが望ましい。
形成された水素化a‐Si(a‐Si:H)膜からなる
支持基体上のa‐Si:H薄膜の場合、支持基体との界
面からT1 [nm](0<T1 ≦20)離れたところの
a‐Si:H薄膜の水素含有量をHT1とし、支持基体と
の界面からT2 [nm](T1 <T2 ,0<T2 ≦5
0)離れたところのa‐Si:H薄膜の水素含有量をH
T2とすると、HT1/HT2≧1.4であることが望まし
い。更に、水素含有量HT2は1×1022[atoms/
cc]以上であることが望ましい。
【0009】また、本発明のシリコン薄膜の形成方法
は、放電パワ−密度が所定値以上のプラズマCVD法に
より、支持基体上にシリコンを堆積する工程と、前記放
電パワ−密度を前記所定値よりも下げて、引き続き、シ
リコンの堆積を行なう工程とを備えたことを特徴とす
る。
は、放電パワ−密度が所定値以上のプラズマCVD法に
より、支持基体上にシリコンを堆積する工程と、前記放
電パワ−密度を前記所定値よりも下げて、引き続き、シ
リコンの堆積を行なう工程とを備えたことを特徴とす
る。
【0010】なお、支持基体として光CVD法で形成さ
れたa‐Si:Hからなる基板を用い、シリコン薄膜と
してa‐Si:H薄膜を形成する場合、支持基体からT
1 [nm](0<T1 ≦20)離れたところまでは、放
電パワ−密度を100mW/cm2 以上に設定してa‐
Si:H薄膜を形成することが望ましい。
れたa‐Si:Hからなる基板を用い、シリコン薄膜と
してa‐Si:H薄膜を形成する場合、支持基体からT
1 [nm](0<T1 ≦20)離れたところまでは、放
電パワ−密度を100mW/cm2 以上に設定してa‐
Si:H薄膜を形成することが望ましい。
【0011】また、支持基体として光CVD法で形成さ
れたa‐Si:Hからなる基板を用い、シリコン薄膜と
し積層構造のa‐Si:H膜を形成する場合、放電パワ
−密度を100mW/cm2 以上に設定して第1層のa
‐Si:H薄膜を形成し、引き続き、放電パワ−密度を
100mW/cm2 未満に設定して第2層以降のa‐S
i:H薄膜を形成することが望ましい。
れたa‐Si:Hからなる基板を用い、シリコン薄膜と
し積層構造のa‐Si:H膜を形成する場合、放電パワ
−密度を100mW/cm2 以上に設定して第1層のa
‐Si:H薄膜を形成し、引き続き、放電パワ−密度を
100mW/cm2 未満に設定して第2層以降のa‐S
i:H薄膜を形成することが望ましい。
【0012】
【作用】本発明者等は、支持基体上に形成されたシリコ
ン薄膜の水素含有量分布が、支持基体とシリコン薄膜と
の界面近傍で山型のピ−クを有する場合に、支持基体と
シリコン薄膜との界面における欠陥密度が十分小さくな
ることを見い出だした。したがって、このような水素含
有量分布を有するシリコン薄膜を用いることにより、素
子特性の変動や信頼性の低下などの問題が起こり難い半
導体装置が得られる。
ン薄膜の水素含有量分布が、支持基体とシリコン薄膜と
の界面近傍で山型のピ−クを有する場合に、支持基体と
シリコン薄膜との界面における欠陥密度が十分小さくな
ることを見い出だした。したがって、このような水素含
有量分布を有するシリコン薄膜を用いることにより、素
子特性の変動や信頼性の低下などの問題が起こり難い半
導体装置が得られる。
【0013】また、本発明のシリコン薄膜の形成方法に
よれば、シリコン薄膜の水素含有量分布を、支持基体と
シリコン薄膜との界面近傍で山型のピ−クとすることが
できるので、素子特性の変動や信頼性の低下などの問題
が起こり難い半導体装置を得ることができる。
よれば、シリコン薄膜の水素含有量分布を、支持基体と
シリコン薄膜との界面近傍で山型のピ−クとすることが
できるので、素子特性の変動や信頼性の低下などの問題
が起こり難い半導体装置を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
る。
【0015】図1は、本発明の第1の実施例に係わるa
‐Siダイオ−ドの製造工程断面図である。
‐Siダイオ−ドの製造工程断面図である。
【0016】まず、図1(a)に示す如く、蒸着法を用
いてガラスなどからなる基板1上にTi電極2を形成す
る。次いで図2に示すCVD装置の光CVD室11内に
基板1を搬入・装着する。
いてガラスなどからなる基板1上にTi電極2を形成す
る。次いで図2に示すCVD装置の光CVD室11内に
基板1を搬入・装着する。
【0017】次にヒ−タ12により基板1を200℃に
昇温した後、水銀溜め13を通り、水銀蒸気を含んだ流
量7.6SCCMのSiH4 ガスを光CVD室11内に
導入すると共に、光CVD室11内のガス圧力を0.2
Torrに設定する。
昇温した後、水銀溜め13を通り、水銀蒸気を含んだ流
量7.6SCCMのSiH4 ガスを光CVD室11内に
導入すると共に、光CVD室11内のガス圧力を0.2
Torrに設定する。
【0018】次にガス圧力が0.2Torrになり、基
板1の温度が十分安定した後、低圧水銀ランプ14を点
灯し、石英窓15を介して波長185nmの光と波長2
54nmの光とを光CVD室11内に照射する。この結
果、これら光と水銀増感反応とにより、SiH4 ガスが
分解される。このような水銀増感光CVD法を用いて図
1(b)に示すように、Ti電極2上に厚さ1μmのa
‐Si:H膜からなる支持基体3を形成する。
板1の温度が十分安定した後、低圧水銀ランプ14を点
灯し、石英窓15を介して波長185nmの光と波長2
54nmの光とを光CVD室11内に照射する。この結
果、これら光と水銀増感反応とにより、SiH4 ガスが
分解される。このような水銀増感光CVD法を用いて図
1(b)に示すように、Ti電極2上に厚さ1μmのa
‐Si:H膜からなる支持基体3を形成する。
【0019】次に基板1をベルトコンベア18により移
動させ、第1のプラズマCVD室16a内に真空状態で
搬入・装着する。次いでヒ−タ12aにより基板1の温
度を200℃に昇温すると共に、流量75SCCMのS
iH4 ガスと流量75SCCMのH2 ガスとの混合ガス
をプラズマCVD室16a内に導入する。
動させ、第1のプラズマCVD室16a内に真空状態で
搬入・装着する。次いでヒ−タ12aにより基板1の温
度を200℃に昇温すると共に、流量75SCCMのS
iH4 ガスと流量75SCCMのH2 ガスとの混合ガス
をプラズマCVD室16a内に導入する。
【0020】基板1の温度が200℃になり、プラズマ
CVD室16a内のガス圧力が0.4Torrと十分安
定した後、高周波発生源17aにより13.56MHz
の高周波を発生させ、これによってSiH4 ガスとH2
ガスとの混合ガスを分解し、図1(c)に示すように、
支持基体3上に、厚さ15nmの第1のa‐Si:H薄
膜4a,厚さ5nmの第2のa‐Si:H薄膜4b,厚
さ1μmの第3のa‐Si:H薄膜4cからなる積層構
造のa‐Si:H薄膜4を形成する。ここで、a‐S
i:H薄膜4a,4b,4cの成膜条件は、放電パワ−
密度が異なるだけである。
CVD室16a内のガス圧力が0.4Torrと十分安
定した後、高周波発生源17aにより13.56MHz
の高周波を発生させ、これによってSiH4 ガスとH2
ガスとの混合ガスを分解し、図1(c)に示すように、
支持基体3上に、厚さ15nmの第1のa‐Si:H薄
膜4a,厚さ5nmの第2のa‐Si:H薄膜4b,厚
さ1μmの第3のa‐Si:H薄膜4cからなる積層構
造のa‐Si:H薄膜4を形成する。ここで、a‐S
i:H薄膜4a,4b,4cの成膜条件は、放電パワ−
密度が異なるだけである。
【0021】即ち、放電開始から10秒までの放電パワ
−密度を所定値として150mW/cm2 に設定して第
1のa‐Si:H薄膜4aを形成し、次いで、1秒毎に
10mW/cm2 ほど放電パワ−密度を減少させながら
第2のa‐Si:H薄膜4bを形成し、そして放電開始
から23秒後、放電パワ−密度が20mW/cm2 にな
ったところで、放電パワ−密度を固定し、120分間そ
のままの条件で第3のa‐Si:H薄膜4cの成膜を行
なう。なお、第1のa‐Si:H薄膜4aは、形成途中
で150mW/cm2 以上にて形成しても良い。
−密度を所定値として150mW/cm2 に設定して第
1のa‐Si:H薄膜4aを形成し、次いで、1秒毎に
10mW/cm2 ほど放電パワ−密度を減少させながら
第2のa‐Si:H薄膜4bを形成し、そして放電開始
から23秒後、放電パワ−密度が20mW/cm2 にな
ったところで、放電パワ−密度を固定し、120分間そ
のままの条件で第3のa‐Si:H薄膜4cの成膜を行
なう。なお、第1のa‐Si:H薄膜4aは、形成途中
で150mW/cm2 以上にて形成しても良い。
【0022】次に基板1をベルコンベア18により移動
させ、第2のプラズマCVD室16b内に真空状態で搬
入・装着する。次いでヒ−タ12bにより基板1の温度
を200℃に昇温すると共に、SiH4 ガスとSiH2
ガスとCH4 ガスとB2 H6 ガスとの混合ガスをプラズ
マCVD室16b内に導入する。
させ、第2のプラズマCVD室16b内に真空状態で搬
入・装着する。次いでヒ−タ12bにより基板1の温度
を200℃に昇温すると共に、SiH4 ガスとSiH2
ガスとCH4 ガスとB2 H6 ガスとの混合ガスをプラズ
マCVD室16b内に導入する。
【0023】次に高周波発生源17bにより13.56
MHzの高周波を発生させ、これによって上記混合ガス
を分解して、図1(d)に示すように、第3のa‐S
i:H薄膜4c上に、ホウ素がド−プされたa‐Si:
H薄膜(Bド−プa‐Si:H薄膜)5を形成する。
MHzの高周波を発生させ、これによって上記混合ガス
を分解して、図1(d)に示すように、第3のa‐S
i:H薄膜4c上に、ホウ素がド−プされたa‐Si:
H薄膜(Bド−プa‐Si:H薄膜)5を形成する。
【0024】最後に、基板1をスパッタ装置に搬入・装
着した後、ITO(IndiumTin Oxide)
からなる厚さ35nmの透明電極6をBド−プa‐S
i:H薄膜5上に形成してa‐Siダイオ−ドが完成す
る。
着した後、ITO(IndiumTin Oxide)
からなる厚さ35nmの透明電極6をBド−プa‐S
i:H薄膜5上に形成してa‐Siダイオ−ドが完成す
る。
【0025】以上述べた方法で得られたa‐Siダイオ
−ドの支持基体(光CVDa‐Si:H膜)3と第1の
a‐Si薄膜(プラズマCVDa‐Si:H薄膜)4a
との界面における欠陥密度をquasi-staticC−V法を用
いて調べてみた。
−ドの支持基体(光CVDa‐Si:H膜)3と第1の
a‐Si薄膜(プラズマCVDa‐Si:H薄膜)4a
との界面における欠陥密度をquasi-staticC−V法を用
いて調べてみた。
【0026】なお、この測定は、測定温度が室温,印加
電圧が図3に示すような波形、つまり、スタ−ト電圧が
0.0[V],ストップ電圧が−3.0[V],ステッ
プ電圧が50[mV],ランプレ−ト(傾き)が5[m
V/sec],ホ−ルド時間が30[sec]という条
件で行なった。また、比較のため、従来法の場合の欠陥
密度も同法で調べた。即ち、水銀増感光CVD法で形成
したa‐Si:H薄膜と、このa‐Si:H薄膜上に2
0mW/cm2 のプラズマCVD法で形成されたa‐S
i:H薄膜上との界面の欠陥密度を調べた。
電圧が図3に示すような波形、つまり、スタ−ト電圧が
0.0[V],ストップ電圧が−3.0[V],ステッ
プ電圧が50[mV],ランプレ−ト(傾き)が5[m
V/sec],ホ−ルド時間が30[sec]という条
件で行なった。また、比較のため、従来法の場合の欠陥
密度も同法で調べた。即ち、水銀増感光CVD法で形成
したa‐Si:H薄膜と、このa‐Si:H薄膜上に2
0mW/cm2 のプラズマCVD法で形成されたa‐S
i:H薄膜上との界面の欠陥密度を調べた。
【0027】図4は、その測定結果で、界面からの距離
と欠陥密度との関係を示す特性図である。この図から、
従来法の場合、界面で欠陥密度がピ−クなり、その値も
高いことが分かる。一方、本実施例の場合、界面からの
距離よらず略一定で、その値も十分小さいことが分か
る。
と欠陥密度との関係を示す特性図である。この図から、
従来法の場合、界面で欠陥密度がピ−クなり、その値も
高いことが分かる。一方、本実施例の場合、界面からの
距離よらず略一定で、その値も十分小さいことが分か
る。
【0028】また、本発明者等は、支持基体3(光CV
Da‐Si:H膜)と第1のa‐Si:H薄膜4a(プ
ラズマCVDa‐Si:H薄膜)との界面における水素
含有量を2次イオン質量分析(SIMS)法を用いて調
べてみた。また、比較のため、従来法の場合についても
調べてみた。
Da‐Si:H膜)と第1のa‐Si:H薄膜4a(プ
ラズマCVDa‐Si:H薄膜)との界面における水素
含有量を2次イオン質量分析(SIMS)法を用いて調
べてみた。また、比較のため、従来法の場合についても
調べてみた。
【0029】図5は、その測定結果で、界面からの距離
と水素含有量との関係を示す特性図である。この図か
ら、従来法で得られたa‐Siダイオ−ドの場合、プラ
ズマCVDa‐Si:H薄膜から界面にかけて一様に水
素含有量が増加しているが、本実施例のa‐Siダイオ
−ドの場合、界面からプラズマCVDa‐Si:H薄膜
側へ20nm以内の領域で、水素含有量が急激に高くな
り、そのピ−クは1×1022[atoms/cc]を越
えている。つまり、第1のa‐Si:H4薄膜aの水素
含有量は、界面から50nm以内の第2,第3のa‐S
i:H薄膜4b,4cの水素含有量の1.4倍以上であ
る。
と水素含有量との関係を示す特性図である。この図か
ら、従来法で得られたa‐Siダイオ−ドの場合、プラ
ズマCVDa‐Si:H薄膜から界面にかけて一様に水
素含有量が増加しているが、本実施例のa‐Siダイオ
−ドの場合、界面からプラズマCVDa‐Si:H薄膜
側へ20nm以内の領域で、水素含有量が急激に高くな
り、そのピ−クは1×1022[atoms/cc]を越
えている。つまり、第1のa‐Si:H4薄膜aの水素
含有量は、界面から50nm以内の第2,第3のa‐S
i:H薄膜4b,4cの水素含有量の1.4倍以上であ
る。
【0030】このように、成膜初期で放電パワ−密度が
高いプラズマCVD法でa‐Si:H薄膜を形成したに
も係わらず、界面での欠陥密度が低いのは、多量の水素
による成膜初期のa‐Si薄膜の活性化が1つの原因だ
と考えられる。
高いプラズマCVD法でa‐Si:H薄膜を形成したに
も係わらず、界面での欠陥密度が低いのは、多量の水素
による成膜初期のa‐Si薄膜の活性化が1つの原因だ
と考えられる。
【0031】かくして本実施例によれば、最初、高い放
電パワ−密度で第1のa‐Si:H薄膜4aの成膜を行
ない、途中で、放電パワ−密度を除去に減少させて第
2,第3のa‐Si:H薄膜4b,4cの成膜を行なう
ことで、支持基体3との界面で欠陥密度が小さい積層構
造のa‐Si:H薄膜4を形成でき、もって、高性能,
高信頼性のa‐Siダイオ−ドが得られる。
電パワ−密度で第1のa‐Si:H薄膜4aの成膜を行
ない、途中で、放電パワ−密度を除去に減少させて第
2,第3のa‐Si:H薄膜4b,4cの成膜を行なう
ことで、支持基体3との界面で欠陥密度が小さい積層構
造のa‐Si:H薄膜4を形成でき、もって、高性能,
高信頼性のa‐Siダイオ−ドが得られる。
【0032】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、13.56
MHzの高周波を用いたが、他の周波数の高周波を用い
ても良い。
るものではない。例えば、上記実施例では、13.56
MHzの高周波を用いたが、他の周波数の高周波を用い
ても良い。
【0033】また、上記実施例では、1秒毎に10mW
/cm2 ほど放電パワ−密度を減少させて第1のa‐S
i:H薄膜4aを形成したが、より大きい割合で放電パ
ワ−密度を減少させたり、一度放電パワ−密度を増加さ
せたり、放電パワ−密度を振幅させたりしても良い。ま
た、所定値として、放電パワ−密度を150mW/cm
2 に設定したが、100mW/cm2 以上であれば同様
な効果が得られる。
/cm2 ほど放電パワ−密度を減少させて第1のa‐S
i:H薄膜4aを形成したが、より大きい割合で放電パ
ワ−密度を減少させたり、一度放電パワ−密度を増加さ
せたり、放電パワ−密度を振幅させたりしても良い。ま
た、所定値として、放電パワ−密度を150mW/cm
2 に設定したが、100mW/cm2 以上であれば同様
な効果が得られる。
【0034】更に、所要のa‐Si:H薄膜を形成した
後、一度膜形成を止め、再びa‐Si薄膜を形成する間
欠型のCVD法を用いる場合においても、そのa‐Si
薄膜の形成時における初期段階の放電パワ−密度を10
0mW/cm2 以上に選択・設定し、厚さ20nm以下
の高い水素含有量のa‐Si:H薄膜を形成すること
で、同様な効果が得られる。
後、一度膜形成を止め、再びa‐Si薄膜を形成する間
欠型のCVD法を用いる場合においても、そのa‐Si
薄膜の形成時における初期段階の放電パワ−密度を10
0mW/cm2 以上に選択・設定し、厚さ20nm以下
の高い水素含有量のa‐Si:H薄膜を形成すること
で、同様な効果が得られる。
【0035】更にまた、上記実施例では、支持基体3と
してa‐Si:H薄膜を用いたが、その代わりに、非晶
質窒化珪素膜や、アルミナ,酸化珪素等の酸化膜や、炭
化珪素膜等を用いても良い。
してa‐Si:H薄膜を用いたが、その代わりに、非晶
質窒化珪素膜や、アルミナ,酸化珪素等の酸化膜や、炭
化珪素膜等を用いても良い。
【0036】また、上記実施例では、a‐Siダイオ−
ドの場合について説明したが、本発明は、図6,図7に
示すようなa‐Si薄膜トランジスタ,図8に示すよう
なa‐Si太陽電池,図9に示すようなa‐Si超格子
デバイス等の他の半導体装置にも適用できる。例えば、
本発明を図6のa‐Si薄膜トランジスタを適用した場
合、絶縁膜20と活性層としてのa‐Si:H薄膜4と
の界面における欠陥密度を減少でき、また、図7のa‐
Si薄膜トランジスタを適用した場合、つまり、活性層
がa‐Si:H薄膜4,21の積層構造の場合、各層間
の界面での欠陥密度も減少でき、もって、トランジスタ
特性の改善や、信頼性の向上を図ることができる。な
お、図6,図7において、19はソ−ス・ドレイン電極
としてのpド−プa‐Si:薄膜であり、22はゲ−ト
電極である。
ドの場合について説明したが、本発明は、図6,図7に
示すようなa‐Si薄膜トランジスタ,図8に示すよう
なa‐Si太陽電池,図9に示すようなa‐Si超格子
デバイス等の他の半導体装置にも適用できる。例えば、
本発明を図6のa‐Si薄膜トランジスタを適用した場
合、絶縁膜20と活性層としてのa‐Si:H薄膜4と
の界面における欠陥密度を減少でき、また、図7のa‐
Si薄膜トランジスタを適用した場合、つまり、活性層
がa‐Si:H薄膜4,21の積層構造の場合、各層間
の界面での欠陥密度も減少でき、もって、トランジスタ
特性の改善や、信頼性の向上を図ることができる。な
お、図6,図7において、19はソ−ス・ドレイン電極
としてのpド−プa‐Si:薄膜であり、22はゲ−ト
電極である。
【0037】更に、上記実施例では、シリコン薄膜とし
てa‐Si薄膜を用いた場合について説明したが、他の
シリコン薄膜、例えば、多結晶シリコン薄膜を用いても
同様な効果が期待できる。
てa‐Si薄膜を用いた場合について説明したが、他の
シリコン薄膜、例えば、多結晶シリコン薄膜を用いても
同様な効果が期待できる。
【0038】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
で、種々変形して実施できる。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、支
持基体とシリコン薄膜との界面における欠陥密度が十分
小さいシリコン薄膜が得られるので、これを用いること
で素子特性や信頼性の改善を図り得る。
持基体とシリコン薄膜との界面における欠陥密度が十分
小さいシリコン薄膜が得られるので、これを用いること
で素子特性や信頼性の改善を図り得る。
【図1】本発明の第1の実施例に係わるa‐Siダイオ
−ドの製造工程断面図。
−ドの製造工程断面図。
【図2】本発明の第1の実施例に係わるCVD装置の概
略構成図。
略構成図。
【図3】C−V法測定における印加電圧の波形図
【図4】界面からの距離と欠陥密度との関係を示す特性
図。
図。
【図5】界面からの距離と水素含有量との関係を示す特
性図。
性図。
【図6】本発明の変形例に係わるa‐Si薄膜トランジ
スタの断面図。
スタの断面図。
【図7】本発明の変形例に係わるa‐Si薄膜トランジ
スタの断面図。
スタの断面図。
【図8】本発明の変形例に係わるa‐Si太陽電池の断
面図。
面図。
【図9】本発明の変形例に係わるa‐Si超格子デバイ
スの断面図。
スの断面図。
1…ガラス基板、2…Ti電極、3…支持基体、4…積
層a‐Si:H薄膜、4a…第1のa‐Si:H薄膜、
4b…第2のa‐Si:H薄膜,4c……第3のa‐S
i:H薄膜、5…Bド−プa‐Si:H薄膜、6…透明
電極、11…光CVD室、12,12a,12b…ヒ−
タ、13…水銀溜め、14…低圧水銀ランプ、15…石
英窓、16a,16b…プラズマCVD室、17a,1
7b…高周波発生源、18…ベルトコンベア、19…p
ド−プa‐Si:H薄膜、20…絶縁膜、21…a‐S
i:H薄膜、22…ゲ−ト電極。
層a‐Si:H薄膜、4a…第1のa‐Si:H薄膜、
4b…第2のa‐Si:H薄膜,4c……第3のa‐S
i:H薄膜、5…Bド−プa‐Si:H薄膜、6…透明
電極、11…光CVD室、12,12a,12b…ヒ−
タ、13…水銀溜め、14…低圧水銀ランプ、15…石
英窓、16a,16b…プラズマCVD室、17a,1
7b…高周波発生源、18…ベルトコンベア、19…p
ド−プa‐Si:H薄膜、20…絶縁膜、21…a‐S
i:H薄膜、22…ゲ−ト電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−164074(JP,A) 特開 昭60−213021(JP,A) 特開 昭64−81310(JP,A) 特開 平1−106470(JP,A) 特開 平2−252235(JP,A) 特開 昭63−131512(JP,A) 特開 昭58−137840(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 31/08 C23C 16/00
Claims (6)
- 【請求項1】支持基板上に形成された水素を含むシリコ
ン薄膜であって、前記支持基板との界面からの距離が2
0nm以内の領域において水素含有量の最大値があり、
かつ山型のピークを持つ水素含有量濃度分布を有する第
1のシリコン薄膜を有することを特徴とするシリコン薄
膜。 - 【請求項2】前記水素含有量の最大値は、1×10
22[atoms/cc]を越えていることを特徴とする請求項
1に記載のシリコン薄膜。 - 【請求項3】前記第1のシリコン薄膜上に第2のシリコ
ン薄膜、第3のシリコン薄膜が順次積層され、これらの
シリコン薄膜において、前記支持基板との界面からの距
離が20nm以内の領域の前記第1のシリコン薄膜中に
水素含有量の最大値があることを特徴とする請求項1に
記載のシリコン薄膜。 - 【請求項4】前記水素含有量の最大値は、前記支持基板
との界面からの距離が50nm以内の領域の前記第2お
よび第3のシリコン薄膜の水素含有量の1.4倍以上で
あることを特徴とする請求項3に記載のシリコン薄膜。 - 【請求項5】前記支持基板は、水素化アモルファスシリ
コン膜、窒化珪素膜、アルミナもしくは酸化珪素からな
る酸化膜、または炭化珪素膜であることを特徴とする請
求項1に記載のシリコン薄膜。 - 【請求項6】前記シリコン薄膜は、水素化アモルファス
シリコン薄膜または多結晶シリコン薄膜であることを特
徴とする請求項1に記載のシリコン薄膜。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31708491A JP3154772B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-11-29 | シリコン薄膜 |
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