JPH0136695B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0136695B2 JPH0136695B2 JP57199052A JP19905282A JPH0136695B2 JP H0136695 B2 JPH0136695 B2 JP H0136695B2 JP 57199052 A JP57199052 A JP 57199052A JP 19905282 A JP19905282 A JP 19905282A JP H0136695 B2 JPH0136695 B2 JP H0136695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- gas
- current
- amorphous silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 34
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高光導電率アモルフアスシリコン
薄膜の製造方法に関するものである。
薄膜の製造方法に関するものである。
アモルフアスシリコン薄膜（以下単にａ―si膜
と称す）は、太陽電池、薄膜トランジスタ等に多
く用いられつつある。特にその光導電率の改善が
注目され、各方面で研究されている。
と称す）は、太陽電池、薄膜トランジスタ等に多
く用いられつつある。特にその光導電率の改善が
注目され、各方面で研究されている。
ａ―si膜の作製方法としてプラズマ分解法があ
る。このプラズマ分解法は真空反応室中でSiH4、
Si2H6、SiF4などの原料ガスを直流または高周波
のグロー放電によつて分解し、基板上へ薄膜状の
ａ―Si膜を成長させる方法である。このプラズマ
分解法によるａ―Si膜の作製の特徴は、その分解
反応が衝突電子による電気エネルギーによつて行
われていることである。したがつて、熱分解や水
素還元にみられるようなガスの温度が分解反応に
効くのではなく、電場の印加、すなわち直流グロ
ーか高周波グローかあるいは基板に対する電界の
極性などがことの本質と関係してくる。このこと
から多くの研究が試みられているが、従来のプラ
ズマ分解法によると、基板上に成長するａ―Si膜
中に高次の水素結合あるいは高次の弗素結合がで
きたり、さらに、結合水素および結合弗素の不均
一分布を生じたりSiの不飽和結合ができたり、ま
た、結合にあづからない水素や弗素ができるた
め、それがａ―Si膜の光導電率改善の障害となつ
ていた。
る。このプラズマ分解法は真空反応室中でSiH4、
Si2H6、SiF4などの原料ガスを直流または高周波
のグロー放電によつて分解し、基板上へ薄膜状の
ａ―Si膜を成長させる方法である。このプラズマ
分解法によるａ―Si膜の作製の特徴は、その分解
反応が衝突電子による電気エネルギーによつて行
われていることである。したがつて、熱分解や水
素還元にみられるようなガスの温度が分解反応に
効くのではなく、電場の印加、すなわち直流グロ
ーか高周波グローかあるいは基板に対する電界の
極性などがことの本質と関係してくる。このこと
から多くの研究が試みられているが、従来のプラ
ズマ分解法によると、基板上に成長するａ―Si膜
中に高次の水素結合あるいは高次の弗素結合がで
きたり、さらに、結合水素および結合弗素の不均
一分布を生じたりSiの不飽和結合ができたり、ま
た、結合にあづからない水素や弗素ができるた
め、それがａ―Si膜の光導電率改善の障害となつ
ていた。
この発明は、上述の点にかんがみてなされたも
ので、SiH4、Si2H6、SiF4などの原料ガスのグロ
ー放電分解によつてａ―Si膜を作製する過程にお
いて、そのａ―Si膜の膜面に沿つて直流あるいは
交流電流を流すことによつて、成膜中のSi原子と
水素原子との結合状態、あるいは弗素原子との結
合状態を制御し、これによつて、高次の水素結合
あるいは高次の弗素結合ができることを防ぎ、さ
らに、Siの不飽和結合を減らしてギヤツプ局在準
位密度を減らすとともに、結合水素量と結合弗素
量の調節及びそれらの分布の均一化をはかり、こ
れによつて、膜面が平滑で高い光導電率をもつ優
れた膜質のａ―Si膜を作製する方法を提供するこ
とを目的とする。以下、この発明を図面に基づい
て説明する。
ので、SiH4、Si2H6、SiF4などの原料ガスのグロ
ー放電分解によつてａ―Si膜を作製する過程にお
いて、そのａ―Si膜の膜面に沿つて直流あるいは
交流電流を流すことによつて、成膜中のSi原子と
水素原子との結合状態、あるいは弗素原子との結
合状態を制御し、これによつて、高次の水素結合
あるいは高次の弗素結合ができることを防ぎ、さ
らに、Siの不飽和結合を減らしてギヤツプ局在準
位密度を減らすとともに、結合水素量と結合弗素
量の調節及びそれらの分布の均一化をはかり、こ
れによつて、膜面が平滑で高い光導電率をもつ優
れた膜質のａ―Si膜を作製する方法を提供するこ
とを目的とする。以下、この発明を図面に基づい
て説明する。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための
ａ―Si膜の作製装置を示す概略図である。原料ガ
スとしてSiH4を使用する場合を例により、以下
に実施例を説明する。同図において、１は反応室
で内部は真空ポンプ（図示せず）により減圧され
ている。２は基板ホルダで、この基板ホルダ２の
下面には試料基板（絶縁物基板）３が保持されて
いる。４はプラズマ用の電極、５，６はプラズマ
を基板ホルダ２と電極４の間にとじ込めるための
石英円筒、７，８は前記試料基板３の表面に成長
するａ―Si膜に直流あるいは交流のバイアス電流
を膜面に沿つて流すため、試料基板３上に対向し
て設けられた電極からなる電流バイアス端子、９
は原料ガスの供給を調節するパイプ、１０はプラ
ズマ発生を行うために電極４に高周波あるいは直
流の電圧を印加するための交流または直流の電源
である。１１は前記試料基板３の表面に成長する
ａ―Si膜に交流あるいは直流電流を供給するため
の交流あるいは直流の電源、１２は前記基板ホル
ダ２にバイアス電圧を印加するための直流あるい
は交流の電源である。なお、この電圧１２は取り
除いて基板ホルダ２を接地してもよい。
ａ―Si膜の作製装置を示す概略図である。原料ガ
スとしてSiH4を使用する場合を例により、以下
に実施例を説明する。同図において、１は反応室
で内部は真空ポンプ（図示せず）により減圧され
ている。２は基板ホルダで、この基板ホルダ２の
下面には試料基板（絶縁物基板）３が保持されて
いる。４はプラズマ用の電極、５，６はプラズマ
を基板ホルダ２と電極４の間にとじ込めるための
石英円筒、７，８は前記試料基板３の表面に成長
するａ―Si膜に直流あるいは交流のバイアス電流
を膜面に沿つて流すため、試料基板３上に対向し
て設けられた電極からなる電流バイアス端子、９
は原料ガスの供給を調節するパイプ、１０はプラ
ズマ発生を行うために電極４に高周波あるいは直
流の電圧を印加するための交流または直流の電源
である。１１は前記試料基板３の表面に成長する
ａ―Si膜に交流あるいは直流電流を供給するため
の交流あるいは直流の電源、１２は前記基板ホル
ダ２にバイアス電圧を印加するための直流あるい
は交流の電源である。なお、この電圧１２は取り
除いて基板ホルダ２を接地してもよい。
第１図において、真空ポンプで反応室１を高い
真空度にした後、バルブ９を開放調節して数
100mTorr〜数Torr程度にSiH4あるいはこれと
希釈用ガスとして水素または不純物添加用ガス等
との混合ガスを供給する。次に、電極４に電源１
０より交流または直流の電圧を印加してグロー放
電を発生させ、前記SiH4あるいは不純物添加用
ガスを分解し試料基板３の表面上に不純物を含ま
ないａ―Si膜あるいは不純物を含むａ―Si膜を成
長させる。このａ―Si膜成長過程において、ａ―
Si膜に交流または直流のバイアス電流Isubを電源
１１から供給する。
真空度にした後、バルブ９を開放調節して数
100mTorr〜数Torr程度にSiH4あるいはこれと
希釈用ガスとして水素または不純物添加用ガス等
との混合ガスを供給する。次に、電極４に電源１
０より交流または直流の電圧を印加してグロー放
電を発生させ、前記SiH4あるいは不純物添加用
ガスを分解し試料基板３の表面上に不純物を含ま
ないａ―Si膜あるいは不純物を含むａ―Si膜を成
長させる。このａ―Si膜成長過程において、ａ―
Si膜に交流または直流のバイアス電流Isubを電源
１１から供給する。
第２図は一例として、VH＝０とし、電源１１
からの直流バイアス電圧Vsub＝−100（Ｖ）で、ａ
―Si膜の成長時間Ｔ（min）とバイアス電流Isub
（mA）の関係を示す図で、バイアス電圧Vsubは
一定であるが、ａ―Si膜が成長し厚くなるにつれ
てその抵抗値が減少し、バイアス電流Isubは増加
する。
からの直流バイアス電圧Vsub＝−100（Ｖ）で、ａ
―Si膜の成長時間Ｔ（min）とバイアス電流Isub
（mA）の関係を示す図で、バイアス電圧Vsubは
一定であるが、ａ―Si膜が成長し厚くなるにつれ
てその抵抗値が減少し、バイアス電流Isubは増加
する。
ここで、量子効果をη、キヤリア移動度をμ、
キヤリア寿命をτとすると、光導電率の良さは
ημτで表される。第１図に示す実施例に基づいて
試料基板３の表面に設けた電流バイアス端子７，
８間に電源１１より直流バイアス電圧を印加し、
第２図に示すようなａ―Si膜の成長過程を通して
ａ―Si膜のバイアス電流を流して作製したａ―Si
膜においては、バイアス電流を流さないで作製し
た場合に比較して２桁程度のημτの改善が得られ
ることが実験的に確認された。
キヤリア寿命をτとすると、光導電率の良さは
ημτで表される。第１図に示す実施例に基づいて
試料基板３の表面に設けた電流バイアス端子７，
８間に電源１１より直流バイアス電圧を印加し、
第２図に示すようなａ―Si膜の成長過程を通して
ａ―Si膜のバイアス電流を流して作製したａ―Si
膜においては、バイアス電流を流さないで作製し
た場合に比較して２桁程度のημτの改善が得られ
ることが実験的に確認された。
第３図はガラス基板上に平行電極を設け、これ
らの平行電極間に直流あるいは交流電圧Vsubを加
えて電流を流した状態で行つた実験例のημτの特
性図である。作製条件は100％SiH4、ガス圧0.3〜
1Torr、流量２〜6SCCM、RF電力0.1〜0.7W／
cm2、基板温度200〜350℃である。
らの平行電極間に直流あるいは交流電圧Vsubを加
えて電流を流した状態で行つた実験例のημτの特
性図である。作製条件は100％SiH4、ガス圧0.3〜
1Torr、流量２〜6SCCM、RF電力0.1〜0.7W／
cm2、基板温度200〜350℃である。
この図から成長するａ―Si膜に膜面に沿つて電
源１１より直流あるいは交流のバイアス電流を流
せば膜質の改善が大きく図られることが理解でき
る。
源１１より直流あるいは交流のバイアス電流を流
せば膜質の改善が大きく図られることが理解でき
る。
以上説明したようにこの発明に係る高光導電率
アモルフアスシリコン薄膜の製造方法は、アモル
フアスシリコン薄膜を成長させる過程において、
膜中に高次の水素結合あるいは高次の弗素結合が
できるのを防ぐことができ、高い光導電率のアモ
ルフアスシリコン薄膜の製造ができるという極め
て優れた効果を有する。
アモルフアスシリコン薄膜の製造方法は、アモル
フアスシリコン薄膜を成長させる過程において、
膜中に高次の水素結合あるいは高次の弗素結合が
できるのを防ぐことができ、高い光導電率のアモ
ルフアスシリコン薄膜の製造ができるという極め
て優れた効果を有する。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための
ａ―Si膜の製造装置を示す概略図、第２図はａ―
Si膜成長時間とバイアス電流との関係を示す図、
第３図はガラス基板上に対向して設けられた電流
バイアス端子間に印加した直流バイアス電圧と膜
の良さとの関係を示す図である。 図中、１は反応室、２は基板ホルダ、３は試料
基板、４は電極、５，６は石英円筒、７，８は電
流バイアス端子、９はバルブ、１０，１１，１２
は電源である。
ａ―Si膜の製造装置を示す概略図、第２図はａ―
Si膜成長時間とバイアス電流との関係を示す図、
第３図はガラス基板上に対向して設けられた電流
バイアス端子間に印加した直流バイアス電圧と膜
の良さとの関係を示す図である。 図中、１は反応室、２は基板ホルダ、３は試料
基板、４は電極、５，６は石英円筒、７，８は電
流バイアス端子、９はバルブ、１０，１１，１２
は電源である。
Claims (1)
- １ SiH4、Si2H6、SiF4それぞれの単独ガス、あ
るいはこれらの内、２種あるいは３種の混合ガ
ス、あるいはこれらの希釈用ガスとして水素、炭
化水素系ガスまたは不純物添加用ガス等との混合
ガスの分解によつてアモルフアスシリコン薄膜を
基板上に成長させる過程において、前記基板とし
て絶縁性のものを用い、前記アモルフアスシリコ
ン薄膜に直流あるいは交流電流を膜面に沿つて流
して前記アモルフアスシリコン薄膜を高い光導電
率にすることを特徴とする高光導電率アモルフア
スシリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199052A JPS5989406A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 高光導電率アモルフアスシリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199052A JPS5989406A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 高光導電率アモルフアスシリコン薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5989406A JPS5989406A (ja) | 1984-05-23 |
| JPH0136695B2 true JPH0136695B2 (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=16401305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57199052A Granted JPS5989406A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 高光導電率アモルフアスシリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5989406A (ja) |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57199052A patent/JPS5989406A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5989406A (ja) | 1984-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4576829A (en) | Low temperature growth of silicon dioxide on silicon | |
| US4406765A (en) | Apparatus and process for production of amorphous semiconductor | |
| US6720037B2 (en) | Plasma processing method and apparatus | |
| US7521341B2 (en) | Method of direct deposition of polycrystalline silicon | |
| JP3137760B2 (ja) | 多結晶半導体薄膜の製造法 | |
| RU2258764C1 (ru) | Способ и устройство для осаждения по меньшей мере частично кристаллического кремниевого слоя на подложку | |
| JPH10265212A (ja) | 微結晶および多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
| JPH0136695B2 (ja) | ||
| JP3201576B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法及びその製造方法を用いたプラズマｃｖｄ装置 | |
| US4761302A (en) | Fluorination of amorphous thin-film materials with xenon fluoride | |
| JPS6348817A (ja) | エピタキシヤル成長方法 | |
| JP2002164290A (ja) | 多結晶シリコン膜の製造方法 | |
| JPS5927522A (ja) | アモルフアス半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS6383271A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造法 | |
| JPH03146673A (ja) | 薄膜堆積法及び薄膜堆積装置 | |
| JP2521953B2 (ja) | 半導体化炭素薄膜の製造方法 | |
| JPS63236708A (ja) | 炭素薄膜あるいは炭素粒子の気相合成法 | |
| JP2011021256A (ja) | ナノ結晶シリコン薄膜の成膜方法及びナノ結晶シリコン薄膜、並びに該薄膜を成膜する成膜装置 | |
| JPH06207274A (ja) | 立方晶窒化硼素膜の合成方法 | |
| JPH0487325A (ja) | 多結晶膜の作製法 | |
| JPH0661192A (ja) | 半導体薄膜素子の製造方法 | |
| JPS62243767A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH02192489A (ja) | 膜成長装置および成長方法 | |
| JPH0465145B2 (ja) | ||
| JPH05343713A (ja) | 非晶質太陽電池の製造方法 |