JPH0195515A - ヘテロ接合素子の製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合素子の製造方法Info
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- JPH0195515A JPH0195515A JP62252896A JP25289687A JPH0195515A JP H0195515 A JPH0195515 A JP H0195515A JP 62252896 A JP62252896 A JP 62252896A JP 25289687 A JP25289687 A JP 25289687A JP H0195515 A JPH0195515 A JP H0195515A
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、主にある特定の波長領域の光もしくはある特
定エネルギー範囲の放射線を感知し、電気信号に変換す
るための半導体ヘテロ接合素子の製造方法に関する。
定エネルギー範囲の放射線を感知し、電気信号に変換す
るための半導体ヘテロ接合素子の製造方法に関する。
従来の技術
従来、半導体を用いた接合型素子は可視光、赤外光や放
射線などを電気信号に変換する装置として幅広く用いら
れているが、それらは主として単結晶シリコン基板に熱
拡散やイオン注入法によってｐｎ接合やｐｉｎ接合を形
成したダイオードに逆方向バイアスを印加したときの空
乏層を感知層として使用するものである。しかしながら
このようなｐｎもしくはｐｌｎ接合を形成する工程は９
００℃以上の高温処理が必要でありこれに基ずく熱誘起
欠陥が生じたり、イオン注入法による場合は注入時にお
いて生じた打ち込みによる基板損傷が熱処理によっても
取り除ききれない場合が多い。
射線などを電気信号に変換する装置として幅広く用いら
れているが、それらは主として単結晶シリコン基板に熱
拡散やイオン注入法によってｐｎ接合やｐｉｎ接合を形
成したダイオードに逆方向バイアスを印加したときの空
乏層を感知層として使用するものである。しかしながら
このようなｐｎもしくはｐｌｎ接合を形成する工程は９
００℃以上の高温処理が必要でありこれに基ずく熱誘起
欠陥が生じたり、イオン注入法による場合は注入時にお
いて生じた打ち込みによる基板損傷が熱処理によっても
取り除ききれない場合が多い。
その結果再結合リーク電流が増大しＳ／Ｎ比が取れにく
いと言う問題があった。 そこでこの問題を避ける
ため、最近では不純物拡散で接合を形成するかわりに単
結晶シリコン上に高周波または直流プラズマＣＶＤ法に
よって非晶質シリコンカーバイドを２００〜３００℃の
比較的低温工程によって堆積形成し、ヘテロ接合ダイオ
ード構成を取ることによって欠陥の誘起を低減しかつヘ
テロ効果によってリーク電流を低減しようと試みられて
いる。
いと言う問題があった。 そこでこの問題を避ける
ため、最近では不純物拡散で接合を形成するかわりに単
結晶シリコン上に高周波または直流プラズマＣＶＤ法に
よって非晶質シリコンカーバイドを２００〜３００℃の
比較的低温工程によって堆積形成し、ヘテロ接合ダイオ
ード構成を取ることによって欠陥の誘起を低減しかつヘ
テロ効果によってリーク電流を低減しようと試みられて
いる。
よ
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、この様な従来のプラズマＣＶＤ法ではプ
ラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの低エネルギーか
ら１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広い範囲に渡って
いるため高いエネルギーで加速されたイオンによる基板
との界面に損傷が生じ結晶シリコンと非晶質シリコンカ
ーバイトとの界面において再結合の原因となる準位を形
成してしまう。また形成時の基板加熱工程が必要であり
、この基板加熱なしでは良質な非晶質シリコンカーバイ
トが得られない。そのため依然として熱を加えながら膜
形成を行うことによるストレスの発生が結晶シリコンと
非晶質シリコンカーバイトとの界面において再結合の原
因となる準位を形成してしまい、ヘテロ効果を生かせな
いでいるという問題点もあり、このようなヘテロ接合素
子の実用化を妨げていた。
ラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの低エネルギーか
ら１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広い範囲に渡って
いるため高いエネルギーで加速されたイオンによる基板
との界面に損傷が生じ結晶シリコンと非晶質シリコンカ
ーバイトとの界面において再結合の原因となる準位を形
成してしまう。また形成時の基板加熱工程が必要であり
、この基板加熱なしでは良質な非晶質シリコンカーバイ
トが得られない。そのため依然として熱を加えながら膜
形成を行うことによるストレスの発生が結晶シリコンと
非晶質シリコンカーバイトとの界面において再結合の原
因となる準位を形成してしまい、ヘテロ効果を生かせな
いでいるという問題点もあり、このようなヘテロ接合素
子の実用化を妨げていた。
本発明は、この様な問題点を解決することを目的として
いる。
いる。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明では従来の高周波
や直流のプラズマＣＶＤ法によって形成していた非晶質
シリコンカーバイトをマイクロ波電子サイクロトロン共
鳴吸収（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法を用いて形成するこ
とによって上記問題点が解決できることを見いだした。
や直流のプラズマＣＶＤ法によって形成していた非晶質
シリコンカーバイトをマイクロ波電子サイクロトロン共
鳴吸収（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法を用いて形成するこ
とによって上記問題点が解決できることを見いだした。
本発明は上記手段により高性能なヘテロ接合素子を提供
するものである。
するものである。
作用
上記した手段を用いることによって生ずる本発明の作用
は次のようなものである。まず第一に、従来のプラズマ
ＣＶＤ法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの
低エネルギーから１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広
い範囲に渡っているため高いエネルギーで加速されたイ
オンによる基板との界面に損傷が生じていたが、ＥＣＲ
放電ではそのプラズマの特性から、ｌＯ〜３０ｅＶのエ
ネルギーにそろっているためそのような高エネルギーイ
オンによる損傷が低減される。また第二に従来の方法で
は、２００℃以上に基板加熱する必要があったため生じ
ていた界面準位を、形成温度が低くても良質な非晶質シ
リコンカーバイドが得られるマイクロ波ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法を用いることによってさらに低減することがで
き、良質な界面特性を得られる。また第三に、従来のプ
ラズマＣＶＤ法による非晶質シリコンカーバイトではエ
ネルギーバンドギャブが２．ＯｅＶ程度であったものが
、ＥＣＲ法による場合は２．４ｅＶ以上と非常に広いた
めヘテロ効果が増大する。特に低温形成膜では広いバン
ドギャップが得られ易く、ヘテロ効果がさらに増大する
。この様な作用が、従来問題であフた界面特性の悪さ、
素子の逆方向リーク電流の悪さを解決するものである。
は次のようなものである。まず第一に、従来のプラズマ
ＣＶＤ法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの
低エネルギーから１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広
い範囲に渡っているため高いエネルギーで加速されたイ
オンによる基板との界面に損傷が生じていたが、ＥＣＲ
放電ではそのプラズマの特性から、ｌＯ〜３０ｅＶのエ
ネルギーにそろっているためそのような高エネルギーイ
オンによる損傷が低減される。また第二に従来の方法で
は、２００℃以上に基板加熱する必要があったため生じ
ていた界面準位を、形成温度が低くても良質な非晶質シ
リコンカーバイドが得られるマイクロ波ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法を用いることによってさらに低減することがで
き、良質な界面特性を得られる。また第三に、従来のプ
ラズマＣＶＤ法による非晶質シリコンカーバイトではエ
ネルギーバンドギャブが２．ＯｅＶ程度であったものが
、ＥＣＲ法による場合は２．４ｅＶ以上と非常に広いた
めヘテロ効果が増大する。特に低温形成膜では広いバン
ドギャップが得られ易く、ヘテロ効果がさらに増大する
。この様な作用が、従来問題であフた界面特性の悪さ、
素子の逆方向リーク電流の悪さを解決するものである。
実施例
以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例を示す。第
１図は本発明の一実施例として、金電極Ｎ／単結晶シリ
コン基板／非晶質シリコンカーバイド層／金属電極層構
造とした場合のヘテロ接合素子の模式断面図である。
１１が単結晶シリコン基板、１２がＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成された非晶質シリコンカーバイド膜で
、例えばシラン（ＳｉＨ４）とメタン（ＣＨ４）の混合
ガスを原料ガスとして例えば５ｉＨａ対ＣＨａの比を５
対ｌ程度とし、例えば１００℃の基板温度で５００Ａ〜
１μｍ程度形成する。１３が第一の金属電極で例えばＡ
１等の金属を例えば真空蒸着法にて形成する。１４が第
二の金属電極で例えばＡＩ等の金属を例えば真空蒸着法
にて形成する。このようにして本発明のヘテロ接合素子
が形成される。
１図は本発明の一実施例として、金電極Ｎ／単結晶シリ
コン基板／非晶質シリコンカーバイド層／金属電極層構
造とした場合のヘテロ接合素子の模式断面図である。
１１が単結晶シリコン基板、１２がＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成された非晶質シリコンカーバイド膜で
、例えばシラン（ＳｉＨ４）とメタン（ＣＨ４）の混合
ガスを原料ガスとして例えば５ｉＨａ対ＣＨａの比を５
対ｌ程度とし、例えば１００℃の基板温度で５００Ａ〜
１μｍ程度形成する。１３が第一の金属電極で例えばＡ
１等の金属を例えば真空蒸着法にて形成する。１４が第
二の金属電極で例えばＡＩ等の金属を例えば真空蒸着法
にて形成する。このようにして本発明のヘテロ接合素子
が形成される。
第２図は、本発明にｉ用したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
概略図である。２０が真空チャンバーで、排気孔２１よ
り真空に排気される。導波管２２を通してマイクロ波発
振器２３からマイクロ波がプラズマ発生室２４へ導入さ
れる。電磁石２５によりプラズマ発生室２４に磁界が印
加される。２６はガス導入口でＳｉＨ４とＣＨａ等の原
料ガスが導入される。プラズマ発生室の磁界の強さを電
子サイクロトロン共鳴条件を満たすように設定すること
により、解離度の高いプラズマ２７が発生する。
概略図である。２０が真空チャンバーで、排気孔２１よ
り真空に排気される。導波管２２を通してマイクロ波発
振器２３からマイクロ波がプラズマ発生室２４へ導入さ
れる。電磁石２５によりプラズマ発生室２４に磁界が印
加される。２６はガス導入口でＳｉＨ４とＣＨａ等の原
料ガスが導入される。プラズマ発生室の磁界の強さを電
子サイクロトロン共鳴条件を満たすように設定すること
により、解離度の高いプラズマ２７が発生する。
発生したプラズマ２７はプラズマ引出し窓２８を通過し
て基板ホルダー２９に達し非晶質シリコンカーバイト膜
として単結晶シリコン基板３０上に堆積する。第３図に
本実施例によって１００℃の形成温度で実現されたヘテ
ロ接合素子の電流電圧特性を示しである。比較のために
従来のプラズマＣＶＤ法によって２００℃の形成温度で
作成された素子の特性も点線で示しである０図から明ら
かなように本発明の素子では、順方向電流の立ち上がり
が良好で、また逆方向リーク電流も従来の方法と比べて
１１５以下と低減されている。これは従来のプラズマＣ
ＶＤ法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの低
エネルギーから１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広い
範囲に渡っているため高いエネルギーで加速されたイオ
ンによる基板との界面に損傷が生じていたが、ＥＣＲ放
電ではそのプラズマの特性から、１０〜３０ｅＶのエネ
ルギーにそろっているためそのような損傷が低減される
。また第二に従来の方法では、２００℃以上に基板加熱
する必要があったため生じていた界面準位を、形成温度
が低くても良質な非晶質シリコンが得られるマイクロ波
ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いることによってさらに低
減することができ、良質な界面特性を得られた結果であ
る。
て基板ホルダー２９に達し非晶質シリコンカーバイト膜
として単結晶シリコン基板３０上に堆積する。第３図に
本実施例によって１００℃の形成温度で実現されたヘテ
ロ接合素子の電流電圧特性を示しである。比較のために
従来のプラズマＣＶＤ法によって２００℃の形成温度で
作成された素子の特性も点線で示しである０図から明ら
かなように本発明の素子では、順方向電流の立ち上がり
が良好で、また逆方向リーク電流も従来の方法と比べて
１１５以下と低減されている。これは従来のプラズマＣ
ＶＤ法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数ｅＶの低
エネルギーから１００ｅＶ以上の高エネルギーまで広い
範囲に渡っているため高いエネルギーで加速されたイオ
ンによる基板との界面に損傷が生じていたが、ＥＣＲ放
電ではそのプラズマの特性から、１０〜３０ｅＶのエネ
ルギーにそろっているためそのような損傷が低減される
。また第二に従来の方法では、２００℃以上に基板加熱
する必要があったため生じていた界面準位を、形成温度
が低くても良質な非晶質シリコンが得られるマイクロ波
ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いることによってさらに低
減することができ、良質な界面特性を得られた結果であ
る。
第４図に非晶質シリコンカーバイドの形成温度を変化さ
せたときの逆方向リーク電流の変化を示す。５０℃では
基板の結晶シリコン表面に吸着した水分等が残留し易く
リークが多いが１００℃にするとリーク電流が低減され
る。さらに形成温度を増加させて行くと、非晶質シリコ
ンカーバイト中の水素含有量が減少しバンドギャップが
小さくなってしまいヘテロ効果が少なくなってしまうの
で、リーク電流は逆に増加する。
せたときの逆方向リーク電流の変化を示す。５０℃では
基板の結晶シリコン表面に吸着した水分等が残留し易く
リークが多いが１００℃にするとリーク電流が低減され
る。さらに形成温度を増加させて行くと、非晶質シリコ
ンカーバイト中の水素含有量が減少しバンドギャップが
小さくなってしまいヘテロ効果が少なくなってしまうの
で、リーク電流は逆に増加する。
なお本実施例では、不純物を添加していない非晶質シリ
コンカーバイトの場合について説明したが、ｎ型基板の
場合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを、ｎ型基板の場
合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを用いると順方向の
電流の立ち上がりは一層改善するされる。いかしこの場
合、比較的低抵抗な非晶質シリコンカーバイトとなるの
でその非晶質シリコンカーバイトは電極より大きくしす
ぎると横方向のリーク電流が増大する問題が生ずるので
注意を要する。
コンカーバイトの場合について説明したが、ｎ型基板の
場合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを、ｎ型基板の場
合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを用いると順方向の
電流の立ち上がりは一層改善するされる。いかしこの場
合、比較的低抵抗な非晶質シリコンカーバイトとなるの
でその非晶質シリコンカーバイトは電極より大きくしす
ぎると横方向のリーク電流が増大する問題が生ずるので
注意を要する。
発明の効果
本発明の効果は次のようなものである。
先ず第一に、第３図で示した通り、本発明の素子では、
順方向電流の立ち上がりが良好で、また逆方向リーク電
流も従来の方法と比べて１／３以下と低減されている。
順方向電流の立ち上がりが良好で、また逆方向リーク電
流も従来の方法と比べて１／３以下と低減されている。
いわゆるリーク電流が低減されヘテロ接合ダイード素子
として実用上好ましい特性が得られた。
として実用上好ましい特性が得られた。
第二の効果として、素子の作製時に於ける基板加熱温度
が低くなり工程における時間短縮がはかられた。このた
め生産性も向上し、デバイスとして実用化する際に非常
に有利であると言うことが上げられる。
が低くなり工程における時間短縮がはかられた。このた
め生産性も向上し、デバイスとして実用化する際に非常
に有利であると言うことが上げられる。
第１図は本発明のヘテロ接合素子の一実施例の断面図、
第２図は本発明のヘテロ接合素子を形成するのに用いた
マイクロ波ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置概略図、第３図は
本発明によるヘテロ接合素子と従来のヘテロ接合素子と
の電流電圧特性を比較図、第４図は形成温度を変化させ
たときの逆方向リーク電流の変化を示した図である。 ｌｌ・・・単結晶シリコン基板、１２・・・非晶質シリ
コンカーバイト膜、１３．１４・・・金属電極膜、２０
ψ・・真空チャンバー、２１・・・排気孔、２２・・・
導波管、２３・・・マイクロ波発振器、２４・・・プラ
ズマ発生室、２５・・・電磁石、２６・・・原料ガス導
入口、２７・・・プラズマ、２８・・・プラズマ引出し
窓、２９・０基板ホルダー、３０・・・基板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 １２伸晶簀シリコン刀−へイド膜 第３図 印 、２ＩＯｇタ スｂ ＜Ｖノ
第２図は本発明のヘテロ接合素子を形成するのに用いた
マイクロ波ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置概略図、第３図は
本発明によるヘテロ接合素子と従来のヘテロ接合素子と
の電流電圧特性を比較図、第４図は形成温度を変化させ
たときの逆方向リーク電流の変化を示した図である。 ｌｌ・・・単結晶シリコン基板、１２・・・非晶質シリ
コンカーバイト膜、１３．１４・・・金属電極膜、２０
ψ・・真空チャンバー、２１・・・排気孔、２２・・・
導波管、２３・・・マイクロ波発振器、２４・・・プラ
ズマ発生室、２５・・・電磁石、２６・・・原料ガス導
入口、２７・・・プラズマ、２８・・・プラズマ引出し
窓、２９・０基板ホルダー、３０・・・基板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 １２伸晶簀シリコン刀−へイド膜 第３図 印 、２ＩＯｇタ スｂ ＜Ｖノ
Claims (4)
- （１）単結晶シリコン基板上に少なくとも一層以上の非
晶質シリコンカーバイト層を積層し、単結晶シリコンと
接触する第一の電極層、前記非晶質シリコンカーバイト
層と接触する第二の電極層を順次積層した構成を有する
ヘテロ接合素子の製造において、前記非晶質シリコンカ
ーバイト層をマイクロ波電子サイクロトロン共鳴吸収（
ＥＣＲ）を利用したプラズマＣＶＤ法を用いて形成する
ことを特徴とするヘテロ接合素子の製造方法。 - （２）非晶質シリコンカーバイト層を２００℃以下の温
度で形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のヘテロ接合素子の製造方法。 - （３）非晶質シリコンカーバイト層の原料ガスとして少
なくともシラン（ＳｉＨ＿４）とメタン（ＣＨ＿４）の
混合ガス、シランとエチレン（Ｃ＿２Ｈ＿４）の混合ガ
ス、シランとアセチレン（Ｃ＿２Ｈ＿２）の混合ガス、
さらにそれらの混合ガスを用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のヘテロ接合素子の製造方法。 - （４）非晶質シリコンカーバイト層にＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法で形成したｎ型又はＰ型非晶質シリコンカーバイ
トを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のヘテロ接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252896A JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252896A JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195515A true JPH0195515A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0732135B2 JPH0732135B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17243674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62252896A Expired - Fee Related JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732135B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6372304B1 (en) * | 1996-07-10 | 2002-04-16 | Suzuki Motor Corporation | Method and apparatus for forming SiC thin film on high polymer base material by plasma CVD |
| JP2019003029A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825226A (ja) * | 1982-07-19 | 1983-02-15 | Shunpei Yamazaki | プラズマ気相反応装置 |
| JPS60152971A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPS613476A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非晶質シリコン光センサ− |
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| JPS6289874A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS62222074A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-30 | Toshiba Corp | セラミツクスが被着された部材の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP62252896A patent/JPH0732135B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732135B2 (ja) | 1995-04-10 |
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