JPH04266015A - 水素化非晶質シリコン膜の作成方法 - Google Patents
水素化非晶質シリコン膜の作成方法Info
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- JPH04266015A JPH04266015A JP3026575A JP2657591A JPH04266015A JP H04266015 A JPH04266015 A JP H04266015A JP 3026575 A JP3026575 A JP 3026575A JP 2657591 A JP2657591 A JP 2657591A JP H04266015 A JPH04266015 A JP H04266015A
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- amorphous silicon
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
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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
- 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】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質シリコン太陽電
池や非晶質シリコン薄膜トランジスタなどの材料となる
水素化非晶質シリコン膜の作成方法に関する。
池や非晶質シリコン薄膜トランジスタなどの材料となる
水素化非晶質シリコン膜の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体素子の分野では薄膜の利用
分野が拡大している。中でもグロー放電によりシラン系
のガスから堆積された水素化非晶質シリコン （以下、
ａ−Ｓｉ：Ｈ） と略記） は、ｐｎ制御が可能なこと
から、太陽電池， 薄膜トランジスタなどに適用されて
いる。
分野が拡大している。中でもグロー放電によりシラン系
のガスから堆積された水素化非晶質シリコン （以下、
ａ−Ｓｉ：Ｈ） と略記） は、ｐｎ制御が可能なこと
から、太陽電池， 薄膜トランジスタなどに適用されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうしたａ−Ｓｉ：Ｈ
素子において重要となるのは、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の特性の
向上である。例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池においては
、長波長も吸収して変換効率を向上させるために光学ギ
ャップの狭い材料の開発が重要な課題となる。こうした
目的のためにＳｉにＧｅを混合し、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈに
する方法が行われる。しかし、この方法は、Ｇｅの混合
に伴い、膜質が低下するという問題があり、良好なデバ
イスはなかなか得られないという問題がある。別の方法
として、例えば岡本，浜川「応用物理」４７巻 （昭５
３） ８７２ ページに記載のようにａ−Ｓｉ：Ｈ成膜
時の基板温度を上げる方法がある。基板温度を上げるこ
とは、同時に前記文献で公知のように、光伝導度， 暗
伝導度を高め、高品質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を得ることので
きる効果もある。しかし、実際に素子を作る場合、透明
電極や各半導体層間の不純物の相互拡散の問題から、膜
堆積時に３００ ℃以上に基板温度を上げることは難し
い。
素子において重要となるのは、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の特性の
向上である。例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池においては
、長波長も吸収して変換効率を向上させるために光学ギ
ャップの狭い材料の開発が重要な課題となる。こうした
目的のためにＳｉにＧｅを混合し、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈに
する方法が行われる。しかし、この方法は、Ｇｅの混合
に伴い、膜質が低下するという問題があり、良好なデバ
イスはなかなか得られないという問題がある。別の方法
として、例えば岡本，浜川「応用物理」４７巻 （昭５
３） ８７２ ページに記載のようにａ−Ｓｉ：Ｈ成膜
時の基板温度を上げる方法がある。基板温度を上げるこ
とは、同時に前記文献で公知のように、光伝導度， 暗
伝導度を高め、高品質のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を得ることので
きる効果もある。しかし、実際に素子を作る場合、透明
電極や各半導体層間の不純物の相互拡散の問題から、膜
堆積時に３００ ℃以上に基板温度を上げることは難し
い。
【０００４】一方、高速成膜が期待できるジシラン （
Ｓｉ２ Ｈ６ ） を原料ガスとして用いたａ−Ｓｉ：
Ｈ成膜においては、一般にシランガスを用いて堆積され
た膜に比べ、特性が劣るという問題点が指摘されていた
。
Ｓｉ２ Ｈ６ ） を原料ガスとして用いたａ−Ｓｉ：
Ｈ成膜においては、一般にシランガスを用いて堆積され
た膜に比べ、特性が劣るという問題点が指摘されていた
。
【０００５】本発明の目的は、シラン， ジシランの各
々の原料ガスを使う場合において、上記に述べたような
問題点を解決し、ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体素子の性能向上に
役立つ光学ギャップが狭く、あるいは伝導度の高い特性
のよいａ−Ｓｉ：Ｈ膜の作成方法を提供することである
。
々の原料ガスを使う場合において、上記に述べたような
問題点を解決し、ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体素子の性能向上に
役立つ光学ギャップが狭く、あるいは伝導度の高い特性
のよいａ−Ｓｉ：Ｈ膜の作成方法を提供することである
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、反応室内で減圧された原料ガス中にグ
ロー放電を発生させてａ−Ｓｉ：Ｈを基体上に堆積させ
る方法において、３００ ℃未満の温度の基体を収容し
た反応室に加熱された原料ガスを供給するものとする。 原料ガスの加熱は、反応室に開口する導入管を加熱して
おき、その導入管を通して原料ガスを反応室に供給する
ことによるのが効果的である。そして、原料ガスとして
はモノシラン， ジシランの双方あるいはそれらと水素
との混合ガスのいずれも有効に用いることができ、その
場合原料ガスの加熱温度を３００ ℃以上にすることが
望ましい。
めに、本発明は、反応室内で減圧された原料ガス中にグ
ロー放電を発生させてａ−Ｓｉ：Ｈを基体上に堆積させ
る方法において、３００ ℃未満の温度の基体を収容し
た反応室に加熱された原料ガスを供給するものとする。 原料ガスの加熱は、反応室に開口する導入管を加熱して
おき、その導入管を通して原料ガスを反応室に供給する
ことによるのが効果的である。そして、原料ガスとして
はモノシラン， ジシランの双方あるいはそれらと水素
との混合ガスのいずれも有効に用いることができ、その
場合原料ガスの加熱温度を３００ ℃以上にすることが
望ましい。
【０００７】
【作用】原料ガスを加熱すると、原料ガス分子は振動励
起される。その結果、放電中で電子衝突により解離され
、発生する成膜前駆体の種類が、ガスを加熱しない場合
に比べて異なることが期待される。また、振動励起され
たガスが膜堆積表面に衝突し、その際振動エネルギーを
成長表面の原子に与えることにより膜特性が変化する。 したがって、原料ガスの加熱条件を適切に選ぶことによ
り、３００ ℃以上に基体を加熱することなしに、３０
０ ℃以上に基体を加熱した場合と同等の高品質のａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の作成が実現される。
起される。その結果、放電中で電子衝突により解離され
、発生する成膜前駆体の種類が、ガスを加熱しない場合
に比べて異なることが期待される。また、振動励起され
たガスが膜堆積表面に衝突し、その際振動エネルギーを
成長表面の原子に与えることにより膜特性が変化する。 したがって、原料ガスの加熱条件を適切に選ぶことによ
り、３００ ℃以上に基体を加熱することなしに、３０
０ ℃以上に基体を加熱した場合と同等の高品質のａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の作成が実現される。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明を実施するために用いた成膜
装置の断面図である。一端に排気系に連通する排気口１
１を備えた反応室１０の内部には高周波電源３に接続さ
れた電極１と接地電極２が上下に対向配置されている。 電極１は金属メッシュでできており、接地電極２はヒー
タ４を備え、基板５を設置できるサセプタとなっている
。原料ガス６は、出口部分に加熱用ヒータ７を備えた複
数のガス導入管８より供給される構造となっている。こ
れにより、原料ガスは導入管の出口付近で加熱され、グ
ロー放電部９に供給することができる。
装置の断面図である。一端に排気系に連通する排気口１
１を備えた反応室１０の内部には高周波電源３に接続さ
れた電極１と接地電極２が上下に対向配置されている。 電極１は金属メッシュでできており、接地電極２はヒー
タ４を備え、基板５を設置できるサセプタとなっている
。原料ガス６は、出口部分に加熱用ヒータ７を備えた複
数のガス導入管８より供給される構造となっている。こ
れにより、原料ガスは導入管の出口付近で加熱され、グ
ロー放電部９に供給することができる。
【０００９】本装置により、モノシラン （ＳｉＨ４
） を原料ガスとしてａ−Ｓｉ：Ｈ膜を作成したところ
、以下の結果が得られた。図２は、得られた膜の光学ギ
ャップをガス導入管８のヒータ７の温度、すなわち導入
ガス温度に対して示したものである。この例では、原料
ガスとしては、モノシランのみの場合とモノシラン１０
％， 水素９０％の混合ガスを用いた場合について、ガ
ス圧を０．３ Ｔｏｒｒとし、ガラス基板の温度が２２
０ ℃， １３．５６ＭＨｚの高周波電力が２．５ Ｗ
の一定の条件で膜堆積を行った。この図から、原料ガス
温度を上げるに従い、光学ギャップが減少することが分
かる。得られた膜の光伝導度は１０−５ （Ｓ／ｃｍ）
台、暗伝導度は１０−１０ （ Ｓ／ｃｍ） 台であ
り、ガス温度に対する顕著な依存性は見られなかったが
、どれも素子に適用可能な値をもつ良好な膜である。
） を原料ガスとしてａ−Ｓｉ：Ｈ膜を作成したところ
、以下の結果が得られた。図２は、得られた膜の光学ギ
ャップをガス導入管８のヒータ７の温度、すなわち導入
ガス温度に対して示したものである。この例では、原料
ガスとしては、モノシランのみの場合とモノシラン１０
％， 水素９０％の混合ガスを用いた場合について、ガ
ス圧を０．３ Ｔｏｒｒとし、ガラス基板の温度が２２
０ ℃， １３．５６ＭＨｚの高周波電力が２．５ Ｗ
の一定の条件で膜堆積を行った。この図から、原料ガス
温度を上げるに従い、光学ギャップが減少することが分
かる。得られた膜の光伝導度は１０−５ （Ｓ／ｃｍ）
台、暗伝導度は１０−１０ （ Ｓ／ｃｍ） 台であ
り、ガス温度に対する顕著な依存性は見られなかったが
、どれも素子に適用可能な値をもつ良好な膜である。
【００１０】この結果から、導入ガス温度が２００ ℃
を越えると光学ギャップは急激に減少し、伝導度特性を
犠牲にすること無く狭ギャップの膜が得られる。この効
果はガス温度が３００ ℃を越えると特に顕著になるこ
とが分かる。
を越えると光学ギャップは急激に減少し、伝導度特性を
犠牲にすること無く狭ギャップの膜が得られる。この効
果はガス温度が３００ ℃を越えると特に顕著になるこ
とが分かる。
【００１１】次に、図１の装置において原料ガスとして
高速成膜が可能なジシラン （Ｓｉ２ Ｈ６ ） を用
いてａ−Ｓｉ：Ｈ膜を作成した結果を図３に示す。この
図は基板温度を２２０ ℃， 高周波電力を２．５ Ｗ
， ガス圧を０．７ Ｔｏｒｒ一定とし、光伝導度と暗
伝導度を導入ガス温度に対してプロットしたものである
。これから、導入ガス温度が２００℃を越えると光伝導
度は向上し始め、３００ ℃以上になると１０−５ （
Ｓ／ｃｍ） を越え、急速に改善される。ただし、この
場合には、前記シランガスの場合と異なり、光学ギャッ
プはガス温度に対して約１．７５ｅＶとほぼ一定である
。
高速成膜が可能なジシラン （Ｓｉ２ Ｈ６ ） を用
いてａ−Ｓｉ：Ｈ膜を作成した結果を図３に示す。この
図は基板温度を２２０ ℃， 高周波電力を２．５ Ｗ
， ガス圧を０．７ Ｔｏｒｒ一定とし、光伝導度と暗
伝導度を導入ガス温度に対してプロットしたものである
。これから、導入ガス温度が２００℃を越えると光伝導
度は向上し始め、３００ ℃以上になると１０−５ （
Ｓ／ｃｍ） を越え、急速に改善される。ただし、この
場合には、前記シランガスの場合と異なり、光学ギャッ
プはガス温度に対して約１．７５ｅＶとほぼ一定である
。
【００１２】以上、導入ガスの温度を上げると膜特性が
改善されることを示した。本発明は、電極１， ２の面
積を大きくし、ヒータ７を備えた導入管８を複数本分散
配置し、印加高周波電力を大きくすることにより、大面
積基板に対しても実施することができる。
改善されることを示した。本発明は、電極１， ２の面
積を大きくし、ヒータ７を備えた導入管８を複数本分散
配置し、印加高周波電力を大きくすることにより、大面
積基板に対しても実施することができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、成膜を行うグロー放電
部に加熱した原料ガスを導入することにより、光学ギャ
ップの制御や膜特性の改善を行うことができる。そのた
め、基板の温度は通常の条件にしたままで膜質制御が可
能となり、太陽電池のような薄膜素子を作る場合に問題
となる、基板の温度を上げることにより生ずる不純物相
互拡散等も発生しない。したがって、薄膜素子への適用
上の制約がなく、素子の性能向上を図ることができる。 また、高品質の膜はＳｉ２Ｈ６ を原料ガスに用いても
作成でき、高速成膜が可能になる。
部に加熱した原料ガスを導入することにより、光学ギャ
ップの制御や膜特性の改善を行うことができる。そのた
め、基板の温度は通常の条件にしたままで膜質制御が可
能となり、太陽電池のような薄膜素子を作る場合に問題
となる、基板の温度を上げることにより生ずる不純物相
互拡散等も発生しない。したがって、薄膜素子への適用
上の制約がなく、素子の性能向上を図ることができる。 また、高品質の膜はＳｉ２Ｈ６ を原料ガスに用いても
作成でき、高速成膜が可能になる。
【図１】本発明の実施例のための成膜装置の断面図
【図
２】原料ガスとしてＳｉＨ４ を用いた場合の導入ガス
の温度と光学ギャップの関係線図
２】原料ガスとしてＳｉＨ４ を用いた場合の導入ガス
の温度と光学ギャップの関係線図
【図３】原料ガスとしてＳｉ２ Ｈ６ を用いた場合の
導入ガスの温度と伝導度との関係線図
導入ガスの温度と伝導度との関係線図
１ 金属メッシュ電極
２ 接地電極
３ 高周波電源
５ 基板
６ 原料ガス
７ ヒータ
８ ガス導入管
９ グロー放電部
１０ 反応室
１１ 排気口
Claims (5)
- 【請求項１】反応室内で減圧された原料ガス中にグロー
放電を発生させて水素化非晶質シリコンを基体上に堆積
させる方法において、３００ ℃未満の温度の基体を収
容した反応室に加熱された原料ガスを供給することを特
徴とする水素化非晶質シリコン膜の作成方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、反応室に開
口する導入管を加熱しておき、その導入管を通して原料
ガスを反応室に供給する水素化非晶質シリコン膜の作成
方法。 - 【請求項３】請求項１あるいは２記載の方法において、
原料ガスとしてモノシランあるいはモノシランと水素の
混合ガスを用いる水素化非晶質シリコン膜の作成方法。 - 【請求項４】請求項１あるいは２記載の方法において、
原料ガスとしてジシランあるいはジシランと水素の混合
ガスを用いる水素化非晶質シリコン膜の作成方法。 - 【請求項５】請求項３あるいは４記載の方法において、
原料ガスの加熱温度を３００ ℃以上にする水素化非晶
質シリコン膜の作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026575A JPH04266015A (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 水素化非晶質シリコン膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026575A JPH04266015A (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 水素化非晶質シリコン膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04266015A true JPH04266015A (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=12197354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026575A Pending JPH04266015A (ja) | 1991-02-21 | 1991-02-21 | 水素化非晶質シリコン膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04266015A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069656A2 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-20 | Mattson Thermal Products Inc. | Localized heating and cooling of substrates |
| US20110070370A1 (en) * | 2008-05-28 | 2011-03-24 | Aixtron Ag | Thermal gradient enhanced chemical vapour deposition (tge-cvd) |
-
1991
- 1991-02-21 JP JP3026575A patent/JPH04266015A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069656A2 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-20 | Mattson Thermal Products Inc. | Localized heating and cooling of substrates |
| WO2001069656A3 (en) * | 2000-03-17 | 2002-03-14 | Mattson Thermal Products Inc | Localized heating and cooling of substrates |
| US20110070370A1 (en) * | 2008-05-28 | 2011-03-24 | Aixtron Ag | Thermal gradient enhanced chemical vapour deposition (tge-cvd) |
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