JPH04137525A - シリコン薄膜剥離防止方法 - Google Patents
シリコン薄膜剥離防止方法Info
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- JPH04137525A JPH04137525A JP2400243A JP40024390A JPH04137525A JP H04137525 A JPH04137525 A JP H04137525A JP 2400243 A JP2400243 A JP 2400243A JP 40024390 A JP40024390 A JP 40024390A JP H04137525 A JPH04137525 A JP H04137525A
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Links
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Classifications
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (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
[0001]
本発明は四弗化ケイ素を含むガスを原料としてシリコン
薄膜半導体を製造する方法に関し、より詳しくは酸化物
基核上にシリカ薄膜を良好に被着させる方法に関するも
のである。 種々のシラン系のガスSll xmyo (x、Y;H
もしくはハロゲン、12m。 n;整数)を用いてグロー放電分解をおこない、基板上
にシリコン薄膜を形成させたものは非晶質あるいは微結
晶の形をとり、pn制御が可能なことがらシリコン薄膜
半導体として太陽電池、電子写真感光体、薄膜トランジ
スター センサーへとその用途は急速にひろまっている
。 [0002] かかるシリコン薄膜にうちモノシランガス(SiH2)
あるいは高次シランガス(Si2H6等)をグロー放電
分解して得られるSi : H膜よりも、四弗化ケイ素
子シラン(SIF +5IH4)あるいは四弗化ケイ
素+水素(SiF4+H2)がら得られるSi : H
: F膜は太陽電池における光照射による特性劣化が少
ないといわれている(Nature vol、2763
0 November 19780vshinskい。 これはシリコン薄膜中のSiのダンプリングボンドをH
でなくFでターミネイトしているためと考えられている
。また四弗化ケイ素+シランの混合ガスから得なSi
: H: F薄膜中のギャプ内の状態密度分布は従来の
Si : H薄膜よりもきれいなことが知られている(
第43回名物学会29−p−w−61982松田)。こ
のようなことがら四弗化ケイ素を原料にしたシリコン薄
膜はその長所からおおいに応用が期待されるものである
が、ガラス基板をはじめとする酸化物基板上に特に四弗
化ケイ素子水素からSi : H: F薄膜を形成する
場合得られた膜が吸湿性を有する場合があり、膜が剥離
してしまう現象が多く認められている。また、四弗化ケ
イ素+シランから膜を形成する場合においても、四弗化
ケイ素+水素の場合はど顕著ではないが同様の現象が認
められる。 前記した剥離現象はグロー放電条件が密接
に関与するものであり、剥離現象が認められるグロー放
電条件を示すと、四弗化ケイ素+水素ガス系ではガス圧
力100〜1000m100O、基板温度200〜40
0℃、放電出力2〜50Wの範囲でおこりやすく、組成
としては四弗化ケイ素が増すほどその傾向が強い。また
剥離現象には膜厚依存性がみられ、0.2〜0.3μ以
下の薄い膜でも1μ程度になると、剥離がおこりにくく
、同一条件で得た膜でも1μ程度になると、剥離しやす
くなる。この剥離現象はグロー放電後プラズマCVD装
置から空気中にSi:H:F薄膜を取り出す場合に生じ
ることが多い。従ってこれらの条件範囲外で膜形成する
ことにより剥離現象を回避することも可能であるが、条
件が極端になりまたSi:H:F膜の特性が生かされな
い可能性があり、好ましいものではない。 [0003] 膜剥離の原因としてはSi:H:F膜中に空気中の水分
で分解してしまう5i−OF基が存在すること、あるい
は膜と酸化物基板との界面での四弗化ケイ素もしくはH
F分子の存在が考えられる。むろん膜作成時に生ずる膜
自身の内部応力も剥離の引き金となっている。また酸化
物基板自身も四弗化ケイ素を含むガスのグロー放電によ
ってF原子による攻撃を受け、空気中の水分に不安定な
官能基をつくってしまうことも剥離の原因と考えられる
。EPMAの測定によれば剥がれた膜下のガラス基板表
面にFの存在が認められた。 [0004] 本発明者らは極端なグロー放電条件をとることなく四弗
化ケイ素の長所を生かして剥離を抑止し、良好な膜形成
をおこなうべく鋭意検討した結果、水素やArをはじめ
とする不活性ガスによるスパッタリング等のプラズマ処
理をおこないアノード極板上の酸化物基板表面の−M−
〇−結合(M : Si、 Sn等の酸化物の被酸素原
子)を切断し、未結合手を有する被酸素原子だけに基板
表面を改質してから、その後四弗化ケイ素+水素ガスの
グロー放電分解することにより目的のSi : H:F
膜が得られることを見出し本発明に到達したものである
。すなわち本発明は酸化物基板上に四弗化ケイ素を含む
ガスを原料としてグロー放電分解により薄膜半導体を製
造する方法において、予め酸化物基板を水素または不活
性ガスによりプラズマ処理することを特徴とするシリコ
ン薄膜剥離防止方法である。 [0005] 本発明の方法による処理においては水素または不活性ガ
スを用いるものであり、不活性ガスとしてAr、 Ne
、 He、 Xe等が用いられる。 またこのプラズマ処理が弱いと基板表面に酸素原子が残
り、十分な改質がおこなわれないことからプラズマ条件
の選択が重要であり、処理ガスガス圧力、放電出力、放
電時間、処理ガス流速に余裕をもたせることが必要であ
る。特に放電出力は数WよりはIOW以上でおこなうこ
とが好ましい。またHgのプラズマ処理によるスパッタ
リングをおこなった場合にはかかる処理をおこない引き
続きSi F 4を供給していき、順次所期の5IF4
+水素ガスの比となるようにして膜形成をおこなうこと
もでき効率的である。 [0006] 本発明においては膜形成と同一の装置にてこの処理をお
こなうことができるなめ操作も簡便であり、容易に剥離
防止がおこなえるものである。 本発明において酸化物基板とはガラス基板(石英ガラス
、ホウケイ酸塩ガラスソーダガラス、リン酸塩ガラス等
)あるいは金属酸化物(Sn、 Ti、 Fe、 Co
、 Ni、 Se。 Zr、 Ru、 Rh、 Pd、 Te、 Be、 M
g、 Zn、 Cd、 Hg、 Cu、 Ag、 Au
、 Pt、 Os、 Ir、 Pb、 W、 AI、
Ga、 In、 Ti、 Ge、 As、 Sb、 B
i等)を意味しておりグロー放電分解によるフッ素原子
と反応する酸素原子を有する形態のものが挙げられる。 [0007]
薄膜半導体を製造する方法に関し、より詳しくは酸化物
基核上にシリカ薄膜を良好に被着させる方法に関するも
のである。 種々のシラン系のガスSll xmyo (x、Y;H
もしくはハロゲン、12m。 n;整数)を用いてグロー放電分解をおこない、基板上
にシリコン薄膜を形成させたものは非晶質あるいは微結
晶の形をとり、pn制御が可能なことがらシリコン薄膜
半導体として太陽電池、電子写真感光体、薄膜トランジ
スター センサーへとその用途は急速にひろまっている
。 [0002] かかるシリコン薄膜にうちモノシランガス(SiH2)
あるいは高次シランガス(Si2H6等)をグロー放電
分解して得られるSi : H膜よりも、四弗化ケイ素
子シラン(SIF +5IH4)あるいは四弗化ケイ
素+水素(SiF4+H2)がら得られるSi : H
: F膜は太陽電池における光照射による特性劣化が少
ないといわれている(Nature vol、2763
0 November 19780vshinskい。 これはシリコン薄膜中のSiのダンプリングボンドをH
でなくFでターミネイトしているためと考えられている
。また四弗化ケイ素+シランの混合ガスから得なSi
: H: F薄膜中のギャプ内の状態密度分布は従来の
Si : H薄膜よりもきれいなことが知られている(
第43回名物学会29−p−w−61982松田)。こ
のようなことがら四弗化ケイ素を原料にしたシリコン薄
膜はその長所からおおいに応用が期待されるものである
が、ガラス基板をはじめとする酸化物基板上に特に四弗
化ケイ素子水素からSi : H: F薄膜を形成する
場合得られた膜が吸湿性を有する場合があり、膜が剥離
してしまう現象が多く認められている。また、四弗化ケ
イ素+シランから膜を形成する場合においても、四弗化
ケイ素+水素の場合はど顕著ではないが同様の現象が認
められる。 前記した剥離現象はグロー放電条件が密接
に関与するものであり、剥離現象が認められるグロー放
電条件を示すと、四弗化ケイ素+水素ガス系ではガス圧
力100〜1000m100O、基板温度200〜40
0℃、放電出力2〜50Wの範囲でおこりやすく、組成
としては四弗化ケイ素が増すほどその傾向が強い。また
剥離現象には膜厚依存性がみられ、0.2〜0.3μ以
下の薄い膜でも1μ程度になると、剥離がおこりにくく
、同一条件で得た膜でも1μ程度になると、剥離しやす
くなる。この剥離現象はグロー放電後プラズマCVD装
置から空気中にSi:H:F薄膜を取り出す場合に生じ
ることが多い。従ってこれらの条件範囲外で膜形成する
ことにより剥離現象を回避することも可能であるが、条
件が極端になりまたSi:H:F膜の特性が生かされな
い可能性があり、好ましいものではない。 [0003] 膜剥離の原因としてはSi:H:F膜中に空気中の水分
で分解してしまう5i−OF基が存在すること、あるい
は膜と酸化物基板との界面での四弗化ケイ素もしくはH
F分子の存在が考えられる。むろん膜作成時に生ずる膜
自身の内部応力も剥離の引き金となっている。また酸化
物基板自身も四弗化ケイ素を含むガスのグロー放電によ
ってF原子による攻撃を受け、空気中の水分に不安定な
官能基をつくってしまうことも剥離の原因と考えられる
。EPMAの測定によれば剥がれた膜下のガラス基板表
面にFの存在が認められた。 [0004] 本発明者らは極端なグロー放電条件をとることなく四弗
化ケイ素の長所を生かして剥離を抑止し、良好な膜形成
をおこなうべく鋭意検討した結果、水素やArをはじめ
とする不活性ガスによるスパッタリング等のプラズマ処
理をおこないアノード極板上の酸化物基板表面の−M−
〇−結合(M : Si、 Sn等の酸化物の被酸素原
子)を切断し、未結合手を有する被酸素原子だけに基板
表面を改質してから、その後四弗化ケイ素+水素ガスの
グロー放電分解することにより目的のSi : H:F
膜が得られることを見出し本発明に到達したものである
。すなわち本発明は酸化物基板上に四弗化ケイ素を含む
ガスを原料としてグロー放電分解により薄膜半導体を製
造する方法において、予め酸化物基板を水素または不活
性ガスによりプラズマ処理することを特徴とするシリコ
ン薄膜剥離防止方法である。 [0005] 本発明の方法による処理においては水素または不活性ガ
スを用いるものであり、不活性ガスとしてAr、 Ne
、 He、 Xe等が用いられる。 またこのプラズマ処理が弱いと基板表面に酸素原子が残
り、十分な改質がおこなわれないことからプラズマ条件
の選択が重要であり、処理ガスガス圧力、放電出力、放
電時間、処理ガス流速に余裕をもたせることが必要であ
る。特に放電出力は数WよりはIOW以上でおこなうこ
とが好ましい。またHgのプラズマ処理によるスパッタ
リングをおこなった場合にはかかる処理をおこない引き
続きSi F 4を供給していき、順次所期の5IF4
+水素ガスの比となるようにして膜形成をおこなうこと
もでき効率的である。 [0006] 本発明においては膜形成と同一の装置にてこの処理をお
こなうことができるなめ操作も簡便であり、容易に剥離
防止がおこなえるものである。 本発明において酸化物基板とはガラス基板(石英ガラス
、ホウケイ酸塩ガラスソーダガラス、リン酸塩ガラス等
)あるいは金属酸化物(Sn、 Ti、 Fe、 Co
、 Ni、 Se。 Zr、 Ru、 Rh、 Pd、 Te、 Be、 M
g、 Zn、 Cd、 Hg、 Cu、 Ag、 Au
、 Pt、 Os、 Ir、 Pb、 W、 AI、
Ga、 In、 Ti、 Ge、 As、 Sb、 B
i等)を意味しておりグロー放電分解によるフッ素原子
と反応する酸素原子を有する形態のものが挙げられる。 [0007]
以下実施例により本発明を説明する。
実施例1.2、比較例1
第1表で示す前処理をおこなったガラス基板を用いて1
3.56 MHz高周波電源を有するプラズマCVD装
置(電極間隔20mm、カソード電極径90mmφ)に
てガス組成H:5iF4=1:9、ガス流速1103C
C、ガス圧力1000m100O、基板温度400℃、
放電出力10Wなる条件にてグロー放電をおこない膜形
成をおこなった。それぞれのものにつき膜の剥離状況を
観察するとともに得られた膜の物性を測定し第1表に示
した。 [0008] なお、用いたガラス基板はコーニング 7059である。 [0009]
3.56 MHz高周波電源を有するプラズマCVD装
置(電極間隔20mm、カソード電極径90mmφ)に
てガス組成H:5iF4=1:9、ガス流速1103C
C、ガス圧力1000m100O、基板温度400℃、
放電出力10Wなる条件にてグロー放電をおこない膜形
成をおこなった。それぞれのものにつき膜の剥離状況を
観察するとともに得られた膜の物性を測定し第1表に示
した。 [0008] なお、用いたガラス基板はコーニング 7059である。 [0009]
【表1】
表 1
[0010]
前処理なしの比較例1ではチャンバー内から空気中に取
り出されたSi:H:F薄膜が、ガラス基板からほとん
ど瞬時に剥離したのに対して、実施例1のArガスでの
スパッタリングによる前処理ではSi:H:F薄膜の剥
離が皆無であり経事変化もまったく認められなかった。 また実施例2のH2ガスによる前処理では実施例1はと
ではないが、比較例に比べて剥離防止の効果が認められ
た。 [0011] 【発明の効果1
り出されたSi:H:F薄膜が、ガラス基板からほとん
ど瞬時に剥離したのに対して、実施例1のArガスでの
スパッタリングによる前処理ではSi:H:F薄膜の剥
離が皆無であり経事変化もまったく認められなかった。 また実施例2のH2ガスによる前処理では実施例1はと
ではないが、比較例に比べて剥離防止の効果が認められ
た。 [0011] 【発明の効果1
Claims (1)
- 【請求項1】 酸化物基板上に四弗化ケイ素を含むガスを原料としてグ
ロー放電分解により薄膜半導体を製造する方法において
、予め酸化物基板を水素または不活性ガスによりプラズ
マ処理することを特徴とするシリコン薄膜剥離防止方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2400243A JPH04137525A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | シリコン薄膜剥離防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2400243A JPH04137525A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | シリコン薄膜剥離防止方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58089230A Division JPS59215719A (ja) | 1983-05-23 | 1983-05-23 | シリコン薄膜剥離防止方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04137525A true JPH04137525A (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=18510153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2400243A Pending JPH04137525A (ja) | 1990-12-03 | 1990-12-03 | シリコン薄膜剥離防止方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04137525A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0592227A2 (en) * | 1992-10-07 | 1994-04-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Fabrication of a thin film transistor and production of a liquid crystal display apparatus |
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