JPH0219618B2 - - Google Patents
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- JPH0219618B2 JPH0219618B2 JP55009526A JP952680A JPH0219618B2 JP H0219618 B2 JPH0219618 B2 JP H0219618B2 JP 55009526 A JP55009526 A JP 55009526A JP 952680 A JP952680 A JP 952680A JP H0219618 B2 JPH0219618 B2 JP H0219618B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は化学修飾された非晶質半導体に関する
ものであり、さらに詳しくは、化学修飾された非
晶質シリコンを主体とする非晶質半導体に関する
ものである。 真空蒸着法や水素等を含まない条件でのスパツ
タリング法により薄膜形成された非晶質シリコン
は、ボイドなどの欠陥を多量に含み、抵抗率が低
く（〜103Ωcm）電導度コントロールができず、
光電導性及び発光もほとんど示さないために、応
用の可能性は全くなかつた。ところが非晶質シリ
コンのエネルギーギヤツプ内の電子、正孔の捕獲
準位（gap state）を減少させる元素即ち水素又
は／及びフツ素を含む非晶質シリコン（以下ａ−
SiHとする）は、高い抵抗率（108〜9Ωcm）、大き
な光電導度を示し、発光を示すという特徴が生
じ、そのESR値が小さくなることが知られてい
る。しかも重要な事は、かかるａ−SiHは結晶シ
リコンと同様不純物ドーピングによる電導度制御
が可能なことが明らかになり、（例えばW.E.
Spear and P.G.Le Comber著：“Solid State
Communication”、17巻（1975年）1193頁からに
記載されている。）例えばD.E.Carlson and C.R.
Wronski著“Applied Physics Letters”、28巻、
（1976年）、671頁からに記載の如き、光起電力素
子への応用を中心に基礎分野、応用分野で大変注
目されるに至つている。 ａ−SiHの現在における技術的課題は以下のよ
うに要約される。即ち、 エネルギーギヤツプ内に種々の構造的欠陥に
由来する電子、正孔の捕獲準位（gap state）
密度は水素及び／又はフツ素等の捕獲準位を減
少せしめる元素の添加によつてこれらの元素を
含まない非晶質シリコンに比べてかなり低下す
ることはできたが、光起電力素子、トランジス
タやIC等のデバイス、電子写真用感光体等々
への実用のためにはさらに捕獲準位を減少せし
める技術が必要である事。及び 電導度制御のための不純物（特にｐ型のため
のホウ素）により新しい欠陥準位が生成してし
まうこと（例えばR.A.Street、J.C.Knights、
and D.K.Biegelsen著；“Physical Review”
B18巻、（1978年）、1880ページ乃至1891ページ
に記載されている）を制限する技術が必要であ
る事である。 これらの技術的課題は、ａ−SiHの化学的修飾
という形で、未知のある元素の導入による改良に
よりなされる可能性が有り、例えば特開昭54−
145539号及び特開昭54−145540号各公報に記載さ
れている如く、酸素、チツ素、炭素等の元素を導
入してその効果を調べるといつた形で研究がなさ
れつつある。 しかしながら、かかる酸素、窒素、炭素等の化
学修飾剤は、ａ−SiHの光学ギヤツプを増加させ
ることにより暗電導度の低下をもたらすものの、
この暗電導度の低下に伴なつて、光電導度が低下
してしまうという不都合が有る。 一方、ａ−SiHにホウ素等を微量（NB2H6／
NSiH4＝10-4〜10-5）ドープして、ａ−SiHの暗
電導度を約３桁抵下し、イントリンジツクな状態
を実現することも行なわれているが、この場合前
記の化学修飾剤の添加と同様に光電導度はホウ素
量の増加に伴ない低下してしまうという不都合が
有る。 本発明者らは、ａ−SiHの化学修飾剤について
鋭意研究を重ねた結果、微量のセレンをａ−SiH
に含ませることにより暗電導度が0.5〜１桁低下
し、かつ光電導度がセレンを増加するにつれ0.5
〜１桁上昇する、つまりSN比が１〜２桁も上昇
するという好ましい結果を得た。 従つて、本発明目的は化学修飾によつて良好な
光電特性を有する非晶質半導体を提供することに
ある。 本発明のかかる目的は、エネルギーギヤツプ内
の捕獲準位を減少させる元素を含んだ非晶質シリ
コンを主体とする非晶質半導体に更に化学修飾物
質として0.1原子パーセント以下、10-4原子パー
セント以上の微小量のセレンを含むことを特徴と
する非晶質半導体なる構成によつて達成される。 本発明の非晶質半導体を作成するには、従来の
ａ−SiHを作成する方法と類似するグロー放電分
解法（GD法）、スパツタリング法、イオンプレ
ーテイング法及びCVD法を用いることができる。 例えばグロー放電分解法は不活性ガス、シラン
あるいはシラン誘導体ガスに更にガス状のセレン
もしくはガス状のセレン化合物を混合してこれら
のガスを放電分解すればよい。 ここでカルコゲン元素を含む珪素即ち、シリコ
ンカルコゲナイドは例えば米国特許USP3615266
号明細書や文献J.Lebreton著“Journal of
Physics”Ｂ第８巻 L141〜L142ページなどに見
られるが、これらは全て結晶性のシリコンとカル
コゲンの化合物に関する記載であつて、非晶質シ
リコンの化学修飾物質としてセレンを含ませる本
発明とは全く異なり、更に本発明の必須の要件で
あるところの水素及び／又はフツ素等のエネルギ
ーギヤツプ内の電子、正孔の捕獲準位を減少させ
る元素を含む非晶質シリコンに、更に微量のセレ
ンを化学修飾物質として含ませることによつて従
来達成し得なかつた暗電導度の低下及び光電導度
の上昇を行なわせ、これによつてSN比を１〜２
桁も上昇させる本発明は、前記結晶性シリコン・
カルコゲナイドとは異なることはおのずから明ら
かである。 本発明の非晶質半導体を製造する方法として
は、従来のａ−SiHを製造する方法、即ち、例
えば「Advance Physics」（vol26、No.６、312頁
から、1977年発行）に記載されている如く、シラ
ン又はシラン誘導体等のガスを放電分解してａ−
SiHを作るグロー放電分解法（GD法）、例えば
「Solid State Communications」（vol20、969頁
から、1976年発行）に記載されている如く、水素
を含むガス中で珪素ターゲツトをスパツターして
ａ−SiHを作るスパツタリング法、珪素蒸気を
水素を含むガス放電雰囲気を通過させてａ−SiH
を通過させてａ−SiHを作るイオンプレーテイン
グ法、シランガスを熱分解してａ−SiHを作る
CVD法、などを用いることができ、これらの方
法において得られた非晶質半導体に更に微小量の
セレンを含ませるような製造方法が用いられる。 例えばグロー放電分解法においては、不活性ガ
ス、シラン又はシラン誘導体ガスに更にセレンを
含むガスを適切な比率で混合して反応させるので
ある。 グロー放電分解法において用いられるシラン又
はシラン誘導体等のガスはシラン、ジシラン、ト
リシラン、テトラシラン、シリコエチレン、シリ
コアセチレン、ハロゲン化シラン、テトラクロル
シラン、ヘキサクロルジシラン、オクタクロルト
リシラン、デカクロルテトラシラン、ドデカクロ
ルペンタシラン、クロルシラン、ジクロルシラ
ン、トリクロルシラン、SiBrCl3、SiBr2Cl2、
SiBr3Cl、SiCl3SH、（SiCl3）2O、SiClF3、
SiCl2F2、SiCL3F、SiICl3、SiI2Cl2、SiI3Cl、四
臭化ケイソ、Si2Br6、Si3Br8、Si4Br10、
SiBrCl3、SiBr2Cl2、SiBr3Cl、SiFCl2Br、
SiFClBr2、SiF3Br、SiF2Br2、SiFBr3、四フツ
化ケイソ、Si2F6、ジフルオルシラン、トリフル
オルシラン、SiHCl2F、SiHClF2、ヨードシラ
ン、SiH2I2、SiHI3、プロムシラン、SiH2Br2、
SiHBr3、Si2I6、SiICl3、SiI2Cl2、SiI3Cl、ジシロ
キサン、シリルアミン、トリクロルメチルシラン
等が挙げられる。これらの材料は単独に又は複数
の材料あるいは他の材料と混合して用いられる。
（特に上記の材料が元素として水素及び／又はフ
ツ素を含まない場合には水素及び／又はF2、HF
等と混合して用いる必要がある） これらのガス単体あるいは、He、Ne、Ar、
Kr、Xe等の不活性ガスで稀釈したガスと、
H2Se、セレン化アリール、セレン化アルキル等
のガス状もしくはガス化得るセレン化合物または
ガス状セレンの少なくとも１種以上のガスをグロ
ー放電分解装置内に導入して高周波あるいは直流
電力によりグロー放電を生起させ、導入ガスを分
解反応させ、非晶質半導体を形成するものであ
る。 またスパツタリング法においては所望のセレン
を含むシリコン単結晶又は多結晶のターゲツト
材、あるいはシリコン単独のターゲツト材を高周
波あるいは直流グロー放電により生起されたAr
等のイオン衝撃によつてスパツターし、ターゲツ
ト組成物をさらに導入された前記のガス状セレン
又は、ガス状セレン化合物、有機ガス、フツ素系
ガス、H2ガスと反応させて光電導膜を形成する
ものである。さらに公知のイオンインプランテー
シヨン法でも水素、フツ素及びセレン等のイオン
を非晶質シリコン膜に打ち込むことにより形成す
ることができる。 本発明におけるシリコンのエネルギーギヤツプ
内の電子、正孔の捕獲準位を減少させる元素を含
有する非晶質シリコンに化学修飾剤としてセレン
を含んでなる非晶質半導体は上記の方法を単独に
あるいはこれらを併用することにより形成するこ
とが可能である。 シリコンのエネルギーギヤツプ内の電子、正孔
の捕獲準位を減少させる元素を含有する母体に対
して、セレンの量は微量であり、0.1原子パーセ
ント以下で、実施例に示したように10-4原子パー
セントのオーダーで充分な効果を有している。 本発明の非晶質半導体に添加するフツ素の量は
１原子％乃至30原子％より好ましくは５原子％乃
至20原子％であることが望ましい。また水素の量
は１原子％乃至40原子％より好ましくは５原子％
乃至30原子％であることが望ましい。特に添加す
る水素及び／又はフツ素の量を制御するには、基
板温度を制御するか、あるいは装置系内へ導入す
る水素及び／又はフツ素の量を制御するか又はこ
れらを適宜組合せれば良い。 本発明の非晶質半導体は必要に応じていわゆる
ドーピングにより電導度制御が可能である。ドー
ピングされる不純物としては、Ｐ型にする場合に
は、周期律表第族の元素、例えばＢ、Al、Ga、
In、Tl等が好適なものとしてあげられ、ｎ型に
する場合には、周期律表第族の元素、例えば、
Ｎ、Ｐ、As、Sb、Bi等が好適なものとして挙げ
られる。これ等の不純物は含有される量が微量で
あるので光電導層を構成する主物質程その公害性
に注意を払う必要はないが、出来る限り公害性の
ないものが好ましい。この様な観点からすれば、
形成される光電導層の電気的・光学的特性を加味
して、例えば、Ｂ、Ｐ等が最適である。 本発明の非晶質半導体中に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が、周期律表第族の不純物
の場合には、通常10-6乃至５原子％、好適には
10-5乃至１原子％、周期律表第族の不純物の場
合には、通常10-6乃至１原子％、好適には10-4乃
至10-1原子％とされるのが望ましい。 しかしながら、前記ドーピングされる不純物の
量は基板温度等の条件で異なり、特に臨界的意味
を有するものではない。 これ等不純物のドーピング方法は、非晶質半導
体を形成する製造法によつて異なるものであつ
て、例えばグロー放電分解法ではB2H6、AsH3、
PH3、SbCl5等のガスを導入してグロー放電によ
り活性化させて非晶質半導体形成時あるいは形成
後雰囲気ガスに晒してドーピングを行なう。また
スパツタリング法では、グロー放電分解法と同様
にドーピングを行なうか、あるいはドーピング原
子単体を同時にスパツタしてドーピングを行な
う。またイオン・インプランテーシヨン法では
各々のドーピング原子のイオンを打ち込んでやれ
ば良い。 又、本発明の非晶質半導体はシリコンを主体と
するものであるが、必要に応じてこれに適当な量
の炭素及びゲルマニウムを含んでいるものであつ
てもよい。 本発明の非晶質半導体は、光電導性に優れ、従
来のａ−SiHよりもセレン水素による化学修飾の
ゆえに禁制帯中のトラツプや再結合準位が減少し
ていると考えられ、その用途は光起電力素子、静
電写真用感光体、フオトリセプター、イメージセ
ンサー、撮像管用ターゲツト、光センサー等であ
りこれらにおいて従来よりもより高い性能となり
得るものである。 実施例 １ 日電バリアン社製の平行平板型スパツター装置
SPF−332のカソードとアノード間距離を4.5cmに
調節し、アノードに0.2μｍ厚のアルミニウム導電
層を櫛形電極として設けた10mm×25mm×0.8mm、
カソード上に10cm×10cm×0.8mmのコーニング社
製7059ガラス板を設置した。チヤンバー内を10-6
トール以上の真空度に排気した後、日本酸素社製
のシラン100％ガスおよびセレン化水素とアルゴ
ンとの混合ガス（H2Se濃度267ppm）をチヤンバ
ー内に導びいた。シランとセレン化水素の混合比
はマスフローコントローラーの設定を変えること
により調節した。調圧弁（日本酸素社製1301P）、
ガス流量計（日本タイラン、マスフローコントロ
ーラー）ストツプバルブおよび1/4インチステン
レスパイプの組み合わせで導入経路を構成した。
混合ガス出口には金〓と衝立を設置しガス流速を
緩和した。チヤンバー内の圧力は、チヤンバーか
らのガス出口をロータリーポンプで排気している
時、導入されるガス量を調整する事により調節
し、1.0トールとした。カソードに高周波
（13.56MHz）を進行波40W、反射波10W、差分
30Wの電力で投入し放電を行なつた。アノード側
にはヒーターおよび温水コントローラーを設置
し、基板温度を300℃に一定に保つた。 表１に示すごとくセレン化水素とシランの混合
比を変化させた時にアノード側に得られる非晶質
半導体膜の暗電導度σdはセレンが添加されると
減少し、一方キセノンシヨートアークランプに赤
外フイルターを設置した白色光源からの光を照射
した際の電導度変化ΔσlおよびSN比＝Δσl／σd
は、セレンの混合比が増すほど増加してゆくこと
が見出された。
ものであり、さらに詳しくは、化学修飾された非
晶質シリコンを主体とする非晶質半導体に関する
ものである。 真空蒸着法や水素等を含まない条件でのスパツ
タリング法により薄膜形成された非晶質シリコン
は、ボイドなどの欠陥を多量に含み、抵抗率が低
く（〜103Ωcm）電導度コントロールができず、
光電導性及び発光もほとんど示さないために、応
用の可能性は全くなかつた。ところが非晶質シリ
コンのエネルギーギヤツプ内の電子、正孔の捕獲
準位（gap state）を減少させる元素即ち水素又
は／及びフツ素を含む非晶質シリコン（以下ａ−
SiHとする）は、高い抵抗率（108〜9Ωcm）、大き
な光電導度を示し、発光を示すという特徴が生
じ、そのESR値が小さくなることが知られてい
る。しかも重要な事は、かかるａ−SiHは結晶シ
リコンと同様不純物ドーピングによる電導度制御
が可能なことが明らかになり、（例えばW.E.
Spear and P.G.Le Comber著：“Solid State
Communication”、17巻（1975年）1193頁からに
記載されている。）例えばD.E.Carlson and C.R.
Wronski著“Applied Physics Letters”、28巻、
（1976年）、671頁からに記載の如き、光起電力素
子への応用を中心に基礎分野、応用分野で大変注
目されるに至つている。 ａ−SiHの現在における技術的課題は以下のよ
うに要約される。即ち、 エネルギーギヤツプ内に種々の構造的欠陥に
由来する電子、正孔の捕獲準位（gap state）
密度は水素及び／又はフツ素等の捕獲準位を減
少せしめる元素の添加によつてこれらの元素を
含まない非晶質シリコンに比べてかなり低下す
ることはできたが、光起電力素子、トランジス
タやIC等のデバイス、電子写真用感光体等々
への実用のためにはさらに捕獲準位を減少せし
める技術が必要である事。及び 電導度制御のための不純物（特にｐ型のため
のホウ素）により新しい欠陥準位が生成してし
まうこと（例えばR.A.Street、J.C.Knights、
and D.K.Biegelsen著；“Physical Review”
B18巻、（1978年）、1880ページ乃至1891ページ
に記載されている）を制限する技術が必要であ
る事である。 これらの技術的課題は、ａ−SiHの化学的修飾
という形で、未知のある元素の導入による改良に
よりなされる可能性が有り、例えば特開昭54−
145539号及び特開昭54−145540号各公報に記載さ
れている如く、酸素、チツ素、炭素等の元素を導
入してその効果を調べるといつた形で研究がなさ
れつつある。 しかしながら、かかる酸素、窒素、炭素等の化
学修飾剤は、ａ−SiHの光学ギヤツプを増加させ
ることにより暗電導度の低下をもたらすものの、
この暗電導度の低下に伴なつて、光電導度が低下
してしまうという不都合が有る。 一方、ａ−SiHにホウ素等を微量（NB2H6／
NSiH4＝10-4〜10-5）ドープして、ａ−SiHの暗
電導度を約３桁抵下し、イントリンジツクな状態
を実現することも行なわれているが、この場合前
記の化学修飾剤の添加と同様に光電導度はホウ素
量の増加に伴ない低下してしまうという不都合が
有る。 本発明者らは、ａ−SiHの化学修飾剤について
鋭意研究を重ねた結果、微量のセレンをａ−SiH
に含ませることにより暗電導度が0.5〜１桁低下
し、かつ光電導度がセレンを増加するにつれ0.5
〜１桁上昇する、つまりSN比が１〜２桁も上昇
するという好ましい結果を得た。 従つて、本発明目的は化学修飾によつて良好な
光電特性を有する非晶質半導体を提供することに
ある。 本発明のかかる目的は、エネルギーギヤツプ内
の捕獲準位を減少させる元素を含んだ非晶質シリ
コンを主体とする非晶質半導体に更に化学修飾物
質として0.1原子パーセント以下、10-4原子パー
セント以上の微小量のセレンを含むことを特徴と
する非晶質半導体なる構成によつて達成される。 本発明の非晶質半導体を作成するには、従来の
ａ−SiHを作成する方法と類似するグロー放電分
解法（GD法）、スパツタリング法、イオンプレ
ーテイング法及びCVD法を用いることができる。 例えばグロー放電分解法は不活性ガス、シラン
あるいはシラン誘導体ガスに更にガス状のセレン
もしくはガス状のセレン化合物を混合してこれら
のガスを放電分解すればよい。 ここでカルコゲン元素を含む珪素即ち、シリコ
ンカルコゲナイドは例えば米国特許USP3615266
号明細書や文献J.Lebreton著“Journal of
Physics”Ｂ第８巻 L141〜L142ページなどに見
られるが、これらは全て結晶性のシリコンとカル
コゲンの化合物に関する記載であつて、非晶質シ
リコンの化学修飾物質としてセレンを含ませる本
発明とは全く異なり、更に本発明の必須の要件で
あるところの水素及び／又はフツ素等のエネルギ
ーギヤツプ内の電子、正孔の捕獲準位を減少させ
る元素を含む非晶質シリコンに、更に微量のセレ
ンを化学修飾物質として含ませることによつて従
来達成し得なかつた暗電導度の低下及び光電導度
の上昇を行なわせ、これによつてSN比を１〜２
桁も上昇させる本発明は、前記結晶性シリコン・
カルコゲナイドとは異なることはおのずから明ら
かである。 本発明の非晶質半導体を製造する方法として
は、従来のａ−SiHを製造する方法、即ち、例
えば「Advance Physics」（vol26、No.６、312頁
から、1977年発行）に記載されている如く、シラ
ン又はシラン誘導体等のガスを放電分解してａ−
SiHを作るグロー放電分解法（GD法）、例えば
「Solid State Communications」（vol20、969頁
から、1976年発行）に記載されている如く、水素
を含むガス中で珪素ターゲツトをスパツターして
ａ−SiHを作るスパツタリング法、珪素蒸気を
水素を含むガス放電雰囲気を通過させてａ−SiH
を通過させてａ−SiHを作るイオンプレーテイン
グ法、シランガスを熱分解してａ−SiHを作る
CVD法、などを用いることができ、これらの方
法において得られた非晶質半導体に更に微小量の
セレンを含ませるような製造方法が用いられる。 例えばグロー放電分解法においては、不活性ガ
ス、シラン又はシラン誘導体ガスに更にセレンを
含むガスを適切な比率で混合して反応させるので
ある。 グロー放電分解法において用いられるシラン又
はシラン誘導体等のガスはシラン、ジシラン、ト
リシラン、テトラシラン、シリコエチレン、シリ
コアセチレン、ハロゲン化シラン、テトラクロル
シラン、ヘキサクロルジシラン、オクタクロルト
リシラン、デカクロルテトラシラン、ドデカクロ
ルペンタシラン、クロルシラン、ジクロルシラ
ン、トリクロルシラン、SiBrCl3、SiBr2Cl2、
SiBr3Cl、SiCl3SH、（SiCl3）2O、SiClF3、
SiCl2F2、SiCL3F、SiICl3、SiI2Cl2、SiI3Cl、四
臭化ケイソ、Si2Br6、Si3Br8、Si4Br10、
SiBrCl3、SiBr2Cl2、SiBr3Cl、SiFCl2Br、
SiFClBr2、SiF3Br、SiF2Br2、SiFBr3、四フツ
化ケイソ、Si2F6、ジフルオルシラン、トリフル
オルシラン、SiHCl2F、SiHClF2、ヨードシラ
ン、SiH2I2、SiHI3、プロムシラン、SiH2Br2、
SiHBr3、Si2I6、SiICl3、SiI2Cl2、SiI3Cl、ジシロ
キサン、シリルアミン、トリクロルメチルシラン
等が挙げられる。これらの材料は単独に又は複数
の材料あるいは他の材料と混合して用いられる。
（特に上記の材料が元素として水素及び／又はフ
ツ素を含まない場合には水素及び／又はF2、HF
等と混合して用いる必要がある） これらのガス単体あるいは、He、Ne、Ar、
Kr、Xe等の不活性ガスで稀釈したガスと、
H2Se、セレン化アリール、セレン化アルキル等
のガス状もしくはガス化得るセレン化合物または
ガス状セレンの少なくとも１種以上のガスをグロ
ー放電分解装置内に導入して高周波あるいは直流
電力によりグロー放電を生起させ、導入ガスを分
解反応させ、非晶質半導体を形成するものであ
る。 またスパツタリング法においては所望のセレン
を含むシリコン単結晶又は多結晶のターゲツト
材、あるいはシリコン単独のターゲツト材を高周
波あるいは直流グロー放電により生起されたAr
等のイオン衝撃によつてスパツターし、ターゲツ
ト組成物をさらに導入された前記のガス状セレン
又は、ガス状セレン化合物、有機ガス、フツ素系
ガス、H2ガスと反応させて光電導膜を形成する
ものである。さらに公知のイオンインプランテー
シヨン法でも水素、フツ素及びセレン等のイオン
を非晶質シリコン膜に打ち込むことにより形成す
ることができる。 本発明におけるシリコンのエネルギーギヤツプ
内の電子、正孔の捕獲準位を減少させる元素を含
有する非晶質シリコンに化学修飾剤としてセレン
を含んでなる非晶質半導体は上記の方法を単独に
あるいはこれらを併用することにより形成するこ
とが可能である。 シリコンのエネルギーギヤツプ内の電子、正孔
の捕獲準位を減少させる元素を含有する母体に対
して、セレンの量は微量であり、0.1原子パーセ
ント以下で、実施例に示したように10-4原子パー
セントのオーダーで充分な効果を有している。 本発明の非晶質半導体に添加するフツ素の量は
１原子％乃至30原子％より好ましくは５原子％乃
至20原子％であることが望ましい。また水素の量
は１原子％乃至40原子％より好ましくは５原子％
乃至30原子％であることが望ましい。特に添加す
る水素及び／又はフツ素の量を制御するには、基
板温度を制御するか、あるいは装置系内へ導入す
る水素及び／又はフツ素の量を制御するか又はこ
れらを適宜組合せれば良い。 本発明の非晶質半導体は必要に応じていわゆる
ドーピングにより電導度制御が可能である。ドー
ピングされる不純物としては、Ｐ型にする場合に
は、周期律表第族の元素、例えばＢ、Al、Ga、
In、Tl等が好適なものとしてあげられ、ｎ型に
する場合には、周期律表第族の元素、例えば、
Ｎ、Ｐ、As、Sb、Bi等が好適なものとして挙げ
られる。これ等の不純物は含有される量が微量で
あるので光電導層を構成する主物質程その公害性
に注意を払う必要はないが、出来る限り公害性の
ないものが好ましい。この様な観点からすれば、
形成される光電導層の電気的・光学的特性を加味
して、例えば、Ｂ、Ｐ等が最適である。 本発明の非晶質半導体中に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が、周期律表第族の不純物
の場合には、通常10-6乃至５原子％、好適には
10-5乃至１原子％、周期律表第族の不純物の場
合には、通常10-6乃至１原子％、好適には10-4乃
至10-1原子％とされるのが望ましい。 しかしながら、前記ドーピングされる不純物の
量は基板温度等の条件で異なり、特に臨界的意味
を有するものではない。 これ等不純物のドーピング方法は、非晶質半導
体を形成する製造法によつて異なるものであつ
て、例えばグロー放電分解法ではB2H6、AsH3、
PH3、SbCl5等のガスを導入してグロー放電によ
り活性化させて非晶質半導体形成時あるいは形成
後雰囲気ガスに晒してドーピングを行なう。また
スパツタリング法では、グロー放電分解法と同様
にドーピングを行なうか、あるいはドーピング原
子単体を同時にスパツタしてドーピングを行な
う。またイオン・インプランテーシヨン法では
各々のドーピング原子のイオンを打ち込んでやれ
ば良い。 又、本発明の非晶質半導体はシリコンを主体と
するものであるが、必要に応じてこれに適当な量
の炭素及びゲルマニウムを含んでいるものであつ
てもよい。 本発明の非晶質半導体は、光電導性に優れ、従
来のａ−SiHよりもセレン水素による化学修飾の
ゆえに禁制帯中のトラツプや再結合準位が減少し
ていると考えられ、その用途は光起電力素子、静
電写真用感光体、フオトリセプター、イメージセ
ンサー、撮像管用ターゲツト、光センサー等であ
りこれらにおいて従来よりもより高い性能となり
得るものである。 実施例 １ 日電バリアン社製の平行平板型スパツター装置
SPF−332のカソードとアノード間距離を4.5cmに
調節し、アノードに0.2μｍ厚のアルミニウム導電
層を櫛形電極として設けた10mm×25mm×0.8mm、
カソード上に10cm×10cm×0.8mmのコーニング社
製7059ガラス板を設置した。チヤンバー内を10-6
トール以上の真空度に排気した後、日本酸素社製
のシラン100％ガスおよびセレン化水素とアルゴ
ンとの混合ガス（H2Se濃度267ppm）をチヤンバ
ー内に導びいた。シランとセレン化水素の混合比
はマスフローコントローラーの設定を変えること
により調節した。調圧弁（日本酸素社製1301P）、
ガス流量計（日本タイラン、マスフローコントロ
ーラー）ストツプバルブおよび1/4インチステン
レスパイプの組み合わせで導入経路を構成した。
混合ガス出口には金〓と衝立を設置しガス流速を
緩和した。チヤンバー内の圧力は、チヤンバーか
らのガス出口をロータリーポンプで排気している
時、導入されるガス量を調整する事により調節
し、1.0トールとした。カソードに高周波
（13.56MHz）を進行波40W、反射波10W、差分
30Wの電力で投入し放電を行なつた。アノード側
にはヒーターおよび温水コントローラーを設置
し、基板温度を300℃に一定に保つた。 表１に示すごとくセレン化水素とシランの混合
比を変化させた時にアノード側に得られる非晶質
半導体膜の暗電導度σdはセレンが添加されると
減少し、一方キセノンシヨートアークランプに赤
外フイルターを設置した白色光源からの光を照射
した際の電導度変化ΔσlおよびSN比＝Δσl／σd
は、セレンの混合比が増すほど増加してゆくこと
が見出された。
【表】
一方、同一条件下でカソード上に微粉末非晶質
珪素が得られる。該粉末を圧縮形成し、電導度測
定をすると表２に示すごとくセレンの混合比が増
すにつれ、暗電導度は低下し、光電導度は増加
し、従つてSN比が増加することが見出された。
珪素が得られる。該粉末を圧縮形成し、電導度測
定をすると表２に示すごとくセレンの混合比が増
すにつれ、暗電導度は低下し、光電導度は増加
し、従つてSN比が増加することが見出された。
【表】
実施例 ２
基板温度を300℃に一定に保ち、高周波電力を
進行波70W、反射波10W、差分60Wで投入し、放
電時の圧力を5.0メートルとした以外は実施例１
と全く同様にして放電分解によりSeを含む非晶
質シリコンを作成した。表３に示すごとく、実施
例１と同様セレンが添加されると暗電導度は減少
し、一方、光電導度はセレンの混合比が増すほど
増加してゆくことが見出された。
進行波70W、反射波10W、差分60Wで投入し、放
電時の圧力を5.0メートルとした以外は実施例１
と全く同様にして放電分解によりSeを含む非晶
質シリコンを作成した。表３に示すごとく、実施
例１と同様セレンが添加されると暗電導度は減少
し、一方、光電導度はセレンの混合比が増すほど
増加してゆくことが見出された。
【表】
実施例 ３
シランガスに対しセレン化水素ガスを混合比
1.32×10-5に一定に保ち、Ｐ型電導用のドーピン
グ物質としてホウ素をB2H6の形で加えていつた
場合の暗電導度および光電導度の変化を表４に示
した。
1.32×10-5に一定に保ち、Ｐ型電導用のドーピン
グ物質としてホウ素をB2H6の形で加えていつた
場合の暗電導度および光電導度の変化を表４に示
した。
【表】
ホウ素を５×10-5程度にドープすると暗比抵抗
が大巾に低下する。それ以上ドープするとＰ型電
導を示すことはａ−SiHと同様であるが、光電導
度Δσlがホウ素ドープにより低下しない点は注目
すべきである。 実施例 ４ 実施例３と同様シランガスに対しセレン化水素
ガスを一定の混合比に保ち、ｎ型ドーピング物質
としてリンをPH3の形で加えていつた場合Δσlは
ａ−SiHの時より高い値を示した。
が大巾に低下する。それ以上ドープするとＰ型電
導を示すことはａ−SiHと同様であるが、光電導
度Δσlがホウ素ドープにより低下しない点は注目
すべきである。 実施例 ４ 実施例３と同様シランガスに対しセレン化水素
ガスを一定の混合比に保ち、ｎ型ドーピング物質
としてリンをPH3の形で加えていつた場合Δσlは
ａ−SiHの時より高い値を示した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エネルギーギヤツプ内の捕獲準位を減少させ
る元素を含んだ非晶質シリコンを主体とする非晶
質半導体に、更に化学修飾物質として0.1原子パ
ーセント以下、10-4原子パーセント以上の微少量
のセレンを含むことを特徴とする非晶質半導体。 ２ 周期率表第族の元素がｐ型電導のためのド
ーピング元素として含まれている事を特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の非晶質半導体。 ３ 周期率表第族の元素がｎ型電導のためのド
ーピング元素として含まれている事を特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の非晶質半導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP952680A JPS56107551A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Amorphous semiconductor having chemical modification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP952680A JPS56107551A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Amorphous semiconductor having chemical modification |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56107551A JPS56107551A (en) | 1981-08-26 |
| JPH0219618B2 true JPH0219618B2 (ja) | 1990-05-02 |
Family
ID=11722704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP952680A Granted JPS56107551A (en) | 1980-01-30 | 1980-01-30 | Amorphous semiconductor having chemical modification |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56107551A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122784A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-21 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 太陽電池 |
| JPS58191477A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-08 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 太陽電池の製法 |
| JPH065764B2 (ja) * | 1982-07-16 | 1994-01-19 | 三井東圧化学株式会社 | 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 |
| JPS5989410A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相反応方法 |
| JPS5989409A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 気相反応用反応性気体 |
| JPS59147427A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Agency Of Ind Science & Technol | シリコン半導体の製法 |
| US8115203B2 (en) | 2009-01-26 | 2012-02-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Photoconductors for mid-/far-IR detection |
-
1980
- 1980-01-30 JP JP952680A patent/JPS56107551A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| D.E.CARLSON AND C.R.WRONSKI=1979 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56107551A (en) | 1981-08-26 |
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