JPH02228024A - アモルファスシリコン膜の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光電変換装置、薄膜トランジスタ。

感光体等に用いられるアモルファスシリコン（以下ｒａ
−ＳｉＪという）に関するものである。

（従来の技術） 従来、アモルファスシリコン膜の形成方法としては１反
応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ（ＣＩ＋ｅｍｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法、光
ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等が試みられており、−収約には
プラズマＣＶＤ法が広く用いられ企業化されている。

しかるに、プラズマＣＶＤ法においては、プラズマの制
御性に困難があるため、荷電粒子の衝突による膜質の劣
化、デバイスにおける界面状態の劣化等のａ−Ｓｉ膜の
物性上の問題点が生じる。

さらに、粉の発生が多いため、装置の汚染及び洗浄、デ
バイスの歩留り等の問題点も生じる。

光ＣＶＤ法によるａ−３ｉ膜の形成では、荷電粒子が存
在せず光エネルギーによるラジカル反応のみであるため
、膜の損傷が起きず高品質な膜が得られる。また装置も
高周波発生装置等複雑で高価な装置を必要とせず、制御
が容易てあり、大面積化も容易である等の大きな利点を
有する。

（発明が解決しようとする課題） しかるに従来の光ＣＶＤ法では、光源としては例えば低
圧水銀ランプを用いる方法（特開昭５９−８９４０７号
公報参照）や、エキシマレーザーを用いた方法が知られ
ている。この場合光源が大気中にあるため、大気中の酸
素により光分解反応に有効である紫外線の吸収が起こり
、紫外線の反応室内への導入効率が悪く、そのため反応
速度が遅かった。また反応室を減圧にする場合、反応室
への光透過窓に大気圧との差圧が加わるため、透過窓の
面積を大きくすることが困難であり、大きくする場合は
透過窓の厚みを増加させなければならず、光透過率は一
層悪くなる。また−収約に基板の垂直上方より光照射を
行なった場合、照射光と同じ面積以上の膜は形成できな
かった。光源が大気中にない例としては、マイクロ波放
電を用い透過窓を通して照射する方法（特開昭６０−７
４４２６号参照）が知られている。しかし以上のいずれ
の場合においても、光源からの光を透過窓を通して導入
するように構成されているため、光分解によって生じた
ケイ素の一部が透過窓の内側に付着して照射光を吸収し
、反応ガスへの照射光強度が著しく低下するという欠点
があった。以上の問題点により、従来の光ＣＶＤ法は膜
表面に損傷を与えないという利点を有しながらもプロセ
スとして実用化されるに至っていない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光ＣＶＤ法
により高品質なａ−５ｉ膜を大面積に効率良く提供する
ことを目的としている。

（課題を解決する手段） 本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意努力し
た結果、シランガスを反応ガスとして用い、マイクロ波
放電室で発生する放電光を、直接透過窓なしで反応室内
に導入し、反応室内の反応ガスを光分解することにより
、高品質なａ−３ｉ膜を大面積に効率良く形成できるこ
とを発見した。

以下１本発明の詳細な説明する。

反応ガスとして本発明で使用するシランガスは、モノシ
ラン（ＳｉＨ，）　、ジシラン（ＳｉＪｓ　）　。

トリシラン（ＳｉｉＨａ　）　、またはテトラシラン（
５１４ＨＩ。）か好適である。これらのシランガスは、
１種用いても２種以上を同時に用いてもよい。ペンタシ
ラン（Ｓ！ｓＨ＋□）以上の高次シランは蒸気圧の非常
に小さい液状化合物てあり、取扱いか困難であるため一
般には用いられない。

シランガスは、無希釈あるいは希釈のいずれでもかまわ
ない。希釈する場合、希釈ガスとして、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、窒素、水素などの、シランガスとは不活
性なガスが用いられる。

反応ガスは、マイクロ波放電室と別系列の配管により、
直接反応室へ導入される。

放電光は、マイクロ波放電室においてマイクロ波放電に
よって励起された光源用ガスの放電光を用いる。光源用
ガスとして例えば、Ｈ２（１０，２ｅＶ）　、　Ｄ２　
（１０，２ｅＶ）　、　Ａｒ　（１０，６ｅＶ、１１．
８ｅＶ）　、　Ｋｒ（１０，ＯｅＶ、　１０．６ｅＶ）
　、　Ｘｅ　（８，４ｅＶ、９．６ｅＶ）等を用いるこ
とができる。これにより１０ｅＶ程度のエネルギーを持
つ真空紫外光を発生させることができる。マイクロ波放
電室は反応室に直結して設けられ、両者の間には、光透
過窓等の遮断物は設けず、放電光は反応室内に直接導入
される。マイクロ波放電光を利用する場合、放電室の断
面積は基板台の面積に比べ十分率さいが、驚くべきこと
に膜の形成は基板台上全面で均一に行なわれる。

本発明における膜堆積の反応室の圧力は、マイクロ波放
電室の圧力と等しく、減圧であることが必要である。良
好な膜形成とマイクロ波放電を維持するためには、通常
０．０１〜１００ｔｏｒｒ、特に０、　１〜１ｏｔｏｒ
ｒが好ましい。

また本発明における形成温度は、通常１００〜４００℃
、特に１５０〜３５０℃が好ましい。

（作用） シランガスを反応ガスとして用い、マイクロ波放電室で
発生する放電光を、直接透過窓なしで反応室内に導入し
、反応室内の反応ガスを光分解することにより、光電気
伝導度等の物性が優れた高品質なａ−３ｉ膜が形成でき
る。

他のａ−３ｉ膜を形成する方法と比べて本発明では複雑
で高価な装置を必要とせず、さらに従来の光ＣＶＤ法で
は困難であった大面積基板にも効率良く高品質なａ−Ｓ
ｉ膜が形成できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図を参考にして説明する
。

本発明に用いる装置の一例を示せば第１図のようになる
０反応室ｌとマイクロ波放電室２は直結して設けられて
いる０反応室１内にはヒーター等によって加熱可能な基
板台３（３００ｍｍφ）が設けられ、その上に基板４が
置かれる。マイクロ波放電室２は３０ｍｍφの透明石英
管からなり、マイクロ波入力を受ける導波管５を有し、
この導波管５からのマイクロ波は、光源用ガス流量計６
を通って導入される光源用ガスとともにマイクロ波放電
を起こさせ放電光を発生する。このようにして発生した
放電光は直接反応室ｌ内に照射される０反応ガスとして
用いられるシランガスは。

シランガス流量計７を通って、マイクロ波放電室２と別
系列の配管により直接反応室ｌへ導入される６反応室ｌ
において、反応ガスは放電光を照射され光分解して、基
板４上にａ−Ｓｉ膜を堆積させる。反応に用いられたガ
スは、排気系８を通って排出される。

以下実施例、比較例を示して本発明を説明する。

実施例、比較例において、次の物性について測定を行な
い結果を表１に示した。

光電気伝導度−ＡＭ−１，５、１００ｇ＊Ｗ／ｃｒｎ”
の光照射下で行ない、電気伝導度 はＡＩ蒸着により、コプレー ナー型のセルを形成して測定し た。

光劣化・・・・・・・・・・・・上記の光照射を３時間
行ない、前後の光電気伝導度を比較し た。

光学ギャップ・・・光吸収係数αより、「Ｔ「７−ｈシ
ブロットの切辺として求め た。

実施例　ｌ 実験装置として第１図に示した装置を使用した。まず基
板台３を２５０°Ｃと設定した後、反応ガスとしてモノ
シランガスを１５ｃｃ／ｓｉｎで反応室１に導入し、光
源用ガスとしてＨ２を２０ｃｃ／ｓｉｎでマイクロ波放
電室２に導入し、圧力な０．５ｔｏｒｒに設定した。し
かる後、マイクロ波電力をｓｏｏｗとしてマイクロ波を
導波管５に入力し、放電光を発生させ、モノシランガス
を光分解して、基板４上にａ−Ｓｉ膜を堆積せしめた。

基板４としてｌｏｘ３０ｍｍのコーニング社の７０５９
ガラスを用いた。

実施例　２ 反応ガスとしてジシランガスを用い、流量をＬＯｃｃ／
■ｉｎとした他は、実施例１と同じにしてａ−Ｓｉ膜を
堆積せしめた。

比較例 市販のプラズマＣＶＤ装置を用い、反応ガスとしてモノ
シランを用いプラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ膜を堆積
せしめた。

表１から明らかなように、本発明により堆積したａ−５
ｉＭは、プラズマＣＶＤ法により得られた膜と比較して
、光感度、および光劣化特性において１桁近くの向上が
みられた。また堆積速度は、−収約な光ＣＶＤ法と比較
して十分に速いものとなっている。基板台３上の基板４
の位置による堆積速度の分布は１０％以内であり、特性
についてもほとんど変わらなかった。

（以下余白） 〔発明の効果〕 以」二述べたように本発明によれば、シランガスを反応
ガスとして用い、マイクロ波放電室で発生する放電光を
、直接透過窓なしで反応室内に導入し、反応室内の反応
ガスを光分解することにより、高品質なａ−Ｓｉ膜を大
面積に効率良く形成てきる。

膜の形成では、プラズマＣＶＤ法と異なり荷電粒子か存
在せず光エネルギーによるラジカル反応のみであるため
膜の損傷が起きず、物性上の特性として光感度が高く光
劣化か小さい高品質な膜か得られる。また、従来の光Ｃ
ＶＤ法ては困難であった大面植基板にも効率良く高品質
なａ−３ｉ膜が形成できる。これらの利点から、太陽電
池等の光電変換装置として用いる場合には非常に優れた
方法である。

さらに、複雑で高価な反応装置を必要としないため、半
導体材料装置における設備費を極めて小さくできる等の
長所を有する。

以上のことより本発明は、応用デバイスとじての光電変
換装置から、さらに薄膜トランジスタ、感光体等の製造
方法として非常に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する装置の一例を示す図
である。 １・・・・・・反応室　　　　２・・・・・・マイクロ
波放電室３・・・・・・基板台　　　　４・・・・・・
基板５・・・・・・導波管　　　　６・・・・・・光源
用ガス流量計７・・・・・・シランガス流量計 ８・・・・・・排気系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一般式Ｓｉ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿２（ただし、ｎはｎ≧
   １の整数）であらわされるシランガスを用いて、光分解
   により基板上に堆積させる際に、反応室に直結して設け
   られたマイクロ波放電室で発生する放電光を、直接光透
   過窓なしで反応室内に導入し、反応室内のシランガスを
   光分解して基板上に堆積させることを特徴とするアモル
   ファスシリコン膜の形成方法