JPH04266019A - 成膜方法 - Google Patents
成膜方法Info
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- JPH04266019A JPH04266019A JP9145591A JP4559191A JPH04266019A JP H04266019 A JPH04266019 A JP H04266019A JP 9145591 A JP9145591 A JP 9145591A JP 4559191 A JP4559191 A JP 4559191A JP H04266019 A JPH04266019 A JP H04266019A
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- microcrystalline
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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
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】本発明は微結晶薄膜の堆積方法に
関するものであり、特にデバイス作製時に非晶質薄膜上
に微結晶薄膜を堆積・接合させる方法に関する。
関するものであり、特にデバイス作製時に非晶質薄膜上
に微結晶薄膜を堆積・接合させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、微結晶(μc)シリコン(以下μ
c−Siと略記)膜即ち粒径30〜500Å程度の微小
な結晶が非晶質中に分散されている膜、及び非晶質(a
)シリコン(以下a−Siと略記)膜の製造方法として
は、SiH4 とH2 とを原料ガスとする高周波プラ
ズマCVD法やマイクロ波プラズマCVD法などが用い
られてきた。この様な、プラズマCVD法の特徴は、必
要に応じてガス濃度などの放電条件を制御して、13.
56MHzまたは、2.54GHzの高周波により原料
ガスを分解して反応性のある活性種を作り、基板上に必
要に応じてa−Si膜またはμc−Si膜を堆積できる
ことである。更に、原料ガス中にPH3 ,B2 H6
などのドーピングガスを混合することにより、n型ま
たはp型の価電子制御が可能となる。
c−Siと略記)膜即ち粒径30〜500Å程度の微小
な結晶が非晶質中に分散されている膜、及び非晶質(a
)シリコン(以下a−Siと略記)膜の製造方法として
は、SiH4 とH2 とを原料ガスとする高周波プラ
ズマCVD法やマイクロ波プラズマCVD法などが用い
られてきた。この様な、プラズマCVD法の特徴は、必
要に応じてガス濃度などの放電条件を制御して、13.
56MHzまたは、2.54GHzの高周波により原料
ガスを分解して反応性のある活性種を作り、基板上に必
要に応じてa−Si膜またはμc−Si膜を堆積できる
ことである。更に、原料ガス中にPH3 ,B2 H6
などのドーピングガスを混合することにより、n型ま
たはp型の価電子制御が可能となる。
【0003】これを利用して様々なデバイスが作成され
てきた。μc−Siやa−Siの場合には単結晶(c)
シリコン(以下c−Siと略記)と異なり、低温基板や
ガラス基板に成膜することができ、大面積化も可能なた
め、c−Siとは異なる利用分野が開けた。主なデバイ
スとしては太陽電池、ラインセンサー、液晶ディスプレ
ー用のTFTなどがある。
てきた。μc−Siやa−Siの場合には単結晶(c)
シリコン(以下c−Siと略記)と異なり、低温基板や
ガラス基板に成膜することができ、大面積化も可能なた
め、c−Siとは異なる利用分野が開けた。主なデバイ
スとしては太陽電池、ラインセンサー、液晶ディスプレ
ー用のTFTなどがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記デ
バイスを作成する場合、そのプロセスは、基板の洗浄か
ら、電極の成膜、p,i,n型などの各半導体層の成膜
、あるいはそれらの積層、更に各層のパターニングなど
多岐にわたる。これらの中でも最もデバイス特性に影響
を与えるプロセスは各層の積層過程である。従って、各
層の積層過程を安定化させ、また、各層の接合を改善す
ることがデバイス特性を向上させるために重要となる。
バイスを作成する場合、そのプロセスは、基板の洗浄か
ら、電極の成膜、p,i,n型などの各半導体層の成膜
、あるいはそれらの積層、更に各層のパターニングなど
多岐にわたる。これらの中でも最もデバイス特性に影響
を与えるプロセスは各層の積層過程である。従って、各
層の積層過程を安定化させ、また、各層の接合を改善す
ることがデバイス特性を向上させるために重要となる。
【0005】例えば、従来の逆スタガー型のTFTでは
、絶縁層としてa−SiN薄膜、半導体層としてμc−
Si薄膜、オーミックコンタクト層としてリンをドープ
したn+ 型μc−Si薄膜を積層している。この積層
プロセスにおけるa−SiN薄膜/i型μc−Si薄膜
の接合の良否は、S/N比、信頼性などTFT特性に大
きな影響を及ぼす。また、従来のギャップ型光センサー
では絶縁層としてa−SiN薄膜、光導電層としてi型
a−Si薄膜、オーミックコンタクト層としてリンをド
ープしたn+ 型μc−Si薄膜を積層しており、同様
に、積層プロセスにおけるi型a−Si薄膜/n+ 型
μc−Si薄膜の接合の良否は光応答、光電流などの諸
特性に影響を及ぼす。
、絶縁層としてa−SiN薄膜、半導体層としてμc−
Si薄膜、オーミックコンタクト層としてリンをドープ
したn+ 型μc−Si薄膜を積層している。この積層
プロセスにおけるa−SiN薄膜/i型μc−Si薄膜
の接合の良否は、S/N比、信頼性などTFT特性に大
きな影響を及ぼす。また、従来のギャップ型光センサー
では絶縁層としてa−SiN薄膜、光導電層としてi型
a−Si薄膜、オーミックコンタクト層としてリンをド
ープしたn+ 型μc−Si薄膜を積層しており、同様
に、積層プロセスにおけるi型a−Si薄膜/n+ 型
μc−Si薄膜の接合の良否は光応答、光電流などの諸
特性に影響を及ぼす。
【0006】通常、μc−Si薄膜を成膜する場合、初
期膜はa−Si薄膜となり、μc−Siの生成が困難で
ある。しかし、堆積が進んで膜厚が増大するにつれて、
μc−Si薄膜が生成される。同様に、リンまたはホウ
素を不純物としてドープしたμc−Si薄膜においても
、不純物濃度は膜の成長過程(膜厚)に無関係であるが
、堆積初期はa−Si膜が成長する。しかし、堆積が進
んで膜厚が増大するにつれて、μc−Si薄膜が成長す
る。例えば、リンを不純物としてドープしたμc−Si
薄膜のフェルミ準位の移動は、膜厚が10nmと薄い場
合には不十分でドーピング効率が悪く、30nm以上で
の膜厚でなければフェルミ準位の移動の大きな薄膜を得
ることはできない。即ち、ドーピングの有無に関わらず
μc−Si薄膜の成膜初期にはa−Si薄膜が成長する
。そして、それはデバイス特性に大きな影響を与えてい
る。
期膜はa−Si薄膜となり、μc−Siの生成が困難で
ある。しかし、堆積が進んで膜厚が増大するにつれて、
μc−Si薄膜が生成される。同様に、リンまたはホウ
素を不純物としてドープしたμc−Si薄膜においても
、不純物濃度は膜の成長過程(膜厚)に無関係であるが
、堆積初期はa−Si膜が成長する。しかし、堆積が進
んで膜厚が増大するにつれて、μc−Si薄膜が成長す
る。例えば、リンを不純物としてドープしたμc−Si
薄膜のフェルミ準位の移動は、膜厚が10nmと薄い場
合には不十分でドーピング効率が悪く、30nm以上で
の膜厚でなければフェルミ準位の移動の大きな薄膜を得
ることはできない。即ち、ドーピングの有無に関わらず
μc−Si薄膜の成膜初期にはa−Si薄膜が成長する
。そして、それはデバイス特性に大きな影響を与えてい
る。
【0007】従って、本発明の目的は、安定したデバイ
スを提供することにあり、特に、積層膜の接合特性を向
上させることにより、従来よりも光導電性やキャリア輸
送性の高いデバイスの製造を可能とする成膜方法を提供
することにある。
スを提供することにあり、特に、積層膜の接合特性を向
上させることにより、従来よりも光導電性やキャリア輸
送性の高いデバイスの製造を可能とする成膜方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的は、非晶質または微結晶の薄膜上に微結晶薄膜
を堆積・接合する成膜方法において、少なくとも微結晶
薄膜を堆積させる過程と該微結晶薄膜に水素プラズマを
照射する過程とを交互に複数回行うことを特徴とする微
結晶薄膜の成膜方法、により達成される。
如き目的は、非晶質または微結晶の薄膜上に微結晶薄膜
を堆積・接合する成膜方法において、少なくとも微結晶
薄膜を堆積させる過程と該微結晶薄膜に水素プラズマを
照射する過程とを交互に複数回行うことを特徴とする微
結晶薄膜の成膜方法、により達成される。
【0009】本発明において、微結晶薄膜としてはシリ
コンを含んでなるものが例示でき、また微結晶薄膜に不
純物をドーピングすることができる。
コンを含んでなるものが例示でき、また微結晶薄膜に不
純物をドーピングすることができる。
【0010】本発明は、例えばシリコン含有の薄膜の積
層において、特に非晶質薄膜上に微結晶シリコン薄膜を
堆積・接合する段階で、以下の方法を用いることにより
なされる。即ち、基板上に微結晶半導体薄膜を成膜する
過程とその薄膜に水素プラズマ照射を行う過程とを交互
に複数回繰り返して行うのである。本方法により堆積初
期にもa−Si薄膜を生成することなく、直ちにμc−
Si薄膜を成長できる。この時、微結晶半導体薄膜を成
膜する1回の堆積膜厚は100Å以下であり、望ましく
は10Å以下であること、及び、水素プラズマ照射を行
う際の基板温度は200℃以上、望ましくは300℃以
上に保持する。
層において、特に非晶質薄膜上に微結晶シリコン薄膜を
堆積・接合する段階で、以下の方法を用いることにより
なされる。即ち、基板上に微結晶半導体薄膜を成膜する
過程とその薄膜に水素プラズマ照射を行う過程とを交互
に複数回繰り返して行うのである。本方法により堆積初
期にもa−Si薄膜を生成することなく、直ちにμc−
Si薄膜を成長できる。この時、微結晶半導体薄膜を成
膜する1回の堆積膜厚は100Å以下であり、望ましく
は10Å以下であること、及び、水素プラズマ照射を行
う際の基板温度は200℃以上、望ましくは300℃以
上に保持する。
【0011】本発明で薄膜を堆積する手順は、その一例
を図1に示すように、一定時間tD の間に堆積を行っ
た後に、この堆積膜に対して別の一定時間tA だけ水
素プラズマ照射を行う。この一組のステップを複数回繰
り返す。この時、tD ,tA は各ステップにおいて
同一とは限らず、また、放電は第一ステップの堆積過程
より投入される。水素プラズマ照射の方法としては、種
々可能であるが、ここで重要なことは、原子状水素を堆
積膜の表面に輸送することであり、通常用いられる平行
平板型の高周波グロー放電に限らず、マイクロ波プラズ
マなども使用可能である。μc−Si膜を堆積する方法
として平行平板型プラズマCVD装置を利用する場合に
は、水素プラズマも同一の装置により極めて容易に得ら
れ、薄膜堆積と水素プラズマ処理を行うことが可能とな
る。具体的には、μc−Si薄膜を堆積するときの原料
ガスであるSiH4 とH2 からSiH4 ガスの流
れをオン・オフ制御するだけで可能となる。成膜ガス濃
度は10%以下、望ましくは2%以下である。放電条件
は、概ね通常用いられている範囲で達成可能である。
を図1に示すように、一定時間tD の間に堆積を行っ
た後に、この堆積膜に対して別の一定時間tA だけ水
素プラズマ照射を行う。この一組のステップを複数回繰
り返す。この時、tD ,tA は各ステップにおいて
同一とは限らず、また、放電は第一ステップの堆積過程
より投入される。水素プラズマ照射の方法としては、種
々可能であるが、ここで重要なことは、原子状水素を堆
積膜の表面に輸送することであり、通常用いられる平行
平板型の高周波グロー放電に限らず、マイクロ波プラズ
マなども使用可能である。μc−Si膜を堆積する方法
として平行平板型プラズマCVD装置を利用する場合に
は、水素プラズマも同一の装置により極めて容易に得ら
れ、薄膜堆積と水素プラズマ処理を行うことが可能とな
る。具体的には、μc−Si薄膜を堆積するときの原料
ガスであるSiH4 とH2 からSiH4 ガスの流
れをオン・オフ制御するだけで可能となる。成膜ガス濃
度は10%以下、望ましくは2%以下である。放電条件
は、概ね通常用いられている範囲で達成可能である。
【0012】勿論、不純物をドーピングしたμc−Si
薄膜を作成する場合においても、原料ガスであるSiH
4 とPH3 またはB2 H6 などをオン・オフす
ることにより可能となる。
薄膜を作成する場合においても、原料ガスであるSiH
4 とPH3 またはB2 H6 などをオン・オフす
ることにより可能となる。
【0013】
【実施例】(実施例1)
本発明方法を用いて、図2の構成の電界効果型薄膜トラ
ンジスタを作製した。図2において、絶縁性基板201
上にゲート電極202が形成されており、更にその上に
絶縁層203と半導体層204が積層されている。半導
体層204上には、オーミックコンタクト層205を介
してソース・ドレイン電極206が形成されている。
ンジスタを作製した。図2において、絶縁性基板201
上にゲート電極202が形成されており、更にその上に
絶縁層203と半導体層204が積層されている。半導
体層204上には、オーミックコンタクト層205を介
してソース・ドレイン電極206が形成されている。
【0014】次に、この電界効果型薄膜トランジスタの
作製方法を記す。第1に、コーニング製7059ガラス
基板にスパッタリング装置により、Cr電極(約500
Å厚)を形成した。第2に、プラズマCVD装置(図3
及び図4)により、a−SiN薄膜(約3000Å厚)
を成膜し、次いで、i型μc−Si薄膜(約500Å厚
)及びn+ 型μc−Si薄膜(約1000Å厚)を同
一装置で順次成膜した。第3に、スパッタリング装置に
より、Al電極(約1μ厚)を形成した。チャンネル幅
Wとチャンネル長LはW/L=100とした。第4に、
リアクティブ・イオン・エッチングにより、不要なn+
型μc−Si層をエッチングし、更に不要なa−Si
N/i型μc−Si/n+ 型μc−Si層をアイソレ
ーションした。
作製方法を記す。第1に、コーニング製7059ガラス
基板にスパッタリング装置により、Cr電極(約500
Å厚)を形成した。第2に、プラズマCVD装置(図3
及び図4)により、a−SiN薄膜(約3000Å厚)
を成膜し、次いで、i型μc−Si薄膜(約500Å厚
)及びn+ 型μc−Si薄膜(約1000Å厚)を同
一装置で順次成膜した。第3に、スパッタリング装置に
より、Al電極(約1μ厚)を形成した。チャンネル幅
Wとチャンネル長LはW/L=100とした。第4に、
リアクティブ・イオン・エッチングにより、不要なn+
型μc−Si層をエッチングし、更に不要なa−Si
N/i型μc−Si/n+ 型μc−Si層をアイソレ
ーションした。
【0015】ここで、本発明のポイントとなる接合・堆
積プロセスについて詳細に述べる。上述の第2で述べた
様に、a−SiN薄膜成膜後のi型μc−Si薄膜の成
膜及びi型μc−Si薄膜成膜後のn+ 型μc−Si
薄膜の成膜は、各々図3及び図4に示したプラズマCV
D装置により行われた。各図は同一の装置をそれぞれ異
なる部分を省略して示すものである。各図において、3
01〜305はそれぞれ真空チャンバーであり、排気ポ
ンプ311〜315が付いている。301は基板の搬入
室である。302,303,304はそれぞれa−Si
N,i型μc−Si,n+ 型μc−Siの成膜室であ
る。305室は基板の搬出室である。306,307,
308,309は各室を仕切るゲートバルブである。基
板搬送機構(不図示)により基板の搬送を行い、成膜順
に従って各室を移動する様になっている。
積プロセスについて詳細に述べる。上述の第2で述べた
様に、a−SiN薄膜成膜後のi型μc−Si薄膜の成
膜及びi型μc−Si薄膜成膜後のn+ 型μc−Si
薄膜の成膜は、各々図3及び図4に示したプラズマCV
D装置により行われた。各図は同一の装置をそれぞれ異
なる部分を省略して示すものである。各図において、3
01〜305はそれぞれ真空チャンバーであり、排気ポ
ンプ311〜315が付いている。301は基板の搬入
室である。302,303,304はそれぞれa−Si
N,i型μc−Si,n+ 型μc−Siの成膜室であ
る。305室は基板の搬出室である。306,307,
308,309は各室を仕切るゲートバルブである。基
板搬送機構(不図示)により基板の搬送を行い、成膜順
に従って各室を移動する様になっている。
【0016】先ず、図3において、基板は301室より
搬入され、a−SiN薄膜約3000Åを302室(電
源などは不図示)にて、基板温度350℃、圧力0.2
Torr,原料ガスSiH4 ,NH3 ,H2を各々
10,280,90sccm導入し、放電パワー30W
、tA =0にて連続的に成膜した。成膜後同室で基板
温度が250℃となるまで冷却した後、303室へ移動
しi型μc−Si薄膜を成膜した。341は電極を兼ね
た基板支持台で、加熱ヒーター340が内蔵されている
。342は高周波電源であり、343はマッチングボッ
クスである。原料ガスは、353,354のH2 ,S
iH4 のガスボンベから351,352のそれぞれの
マスフローコントローラーにより一定流量を供給された
。SiH4 ガスのオン・オフは、排気ポンプ345と
切り換え三方弁344により切り換え、成膜を行った。 基板温度は前述の様に250℃、圧力は0.5Torr
、放電パワーは200W、H2 ,SiH4 はそれぞ
れ200,3sccmを供給した。tD ,tA はそ
れぞれ20,60secであった。このステップを80
回繰り返して、約500Åのi型μc−Si薄膜を堆積
した。具体的に、各原料ガスの切換のタイミングを図5
に示す。時間は放電開始からの時間である。
搬入され、a−SiN薄膜約3000Åを302室(電
源などは不図示)にて、基板温度350℃、圧力0.2
Torr,原料ガスSiH4 ,NH3 ,H2を各々
10,280,90sccm導入し、放電パワー30W
、tA =0にて連続的に成膜した。成膜後同室で基板
温度が250℃となるまで冷却した後、303室へ移動
しi型μc−Si薄膜を成膜した。341は電極を兼ね
た基板支持台で、加熱ヒーター340が内蔵されている
。342は高周波電源であり、343はマッチングボッ
クスである。原料ガスは、353,354のH2 ,S
iH4 のガスボンベから351,352のそれぞれの
マスフローコントローラーにより一定流量を供給された
。SiH4 ガスのオン・オフは、排気ポンプ345と
切り換え三方弁344により切り換え、成膜を行った。 基板温度は前述の様に250℃、圧力は0.5Torr
、放電パワーは200W、H2 ,SiH4 はそれぞ
れ200,3sccmを供給した。tD ,tA はそ
れぞれ20,60secであった。このステップを80
回繰り返して、約500Åのi型μc−Si薄膜を堆積
した。具体的に、各原料ガスの切換のタイミングを図5
に示す。時間は放電開始からの時間である。
【0017】次に、基板は304室に移され、n+ 型
μc−Si薄膜を成膜した。図4において、361は電
極を兼ねた基板支持台で、加熱ヒーター360が内蔵さ
れている。362は高周波電源であり、363はマッチ
ングボックスである。原料ガスは、374,375,3
76のH2 ,SiH4 ,PH3 (H2 希釈)の
ガスボンベから371,372,373のそれぞれのマ
スフローコントローラーにより一定流量を供給された。 これらは図3と同様である。SiH4 ,PH3 のオ
ン・オフは、排気ポンプ365と切り換え三方弁364
により切り換え、成膜した。基板温度は250℃、圧力
は0.5Torr、放電パワーは200W、SiH4
,H2 はそれぞれ3,150sccmであり、PH3
/SiH4 は約5000ppmである。tD ,t
A はそれぞれ20,60secであった。このステッ
プを160回繰り返して、約1000Åのn+ 型μc
−Si薄膜を堆積した。具体的に、各原料ガスの切換の
タイミングを図6に示す。時間は放電開始からの時間で
ある。成膜後、基板は305室を通って取り出され、次
工程へと移行した。
μc−Si薄膜を成膜した。図4において、361は電
極を兼ねた基板支持台で、加熱ヒーター360が内蔵さ
れている。362は高周波電源であり、363はマッチ
ングボックスである。原料ガスは、374,375,3
76のH2 ,SiH4 ,PH3 (H2 希釈)の
ガスボンベから371,372,373のそれぞれのマ
スフローコントローラーにより一定流量を供給された。 これらは図3と同様である。SiH4 ,PH3 のオ
ン・オフは、排気ポンプ365と切り換え三方弁364
により切り換え、成膜した。基板温度は250℃、圧力
は0.5Torr、放電パワーは200W、SiH4
,H2 はそれぞれ3,150sccmであり、PH3
/SiH4 は約5000ppmである。tD ,t
A はそれぞれ20,60secであった。このステッ
プを160回繰り返して、約1000Åのn+ 型μc
−Si薄膜を堆積した。具体的に、各原料ガスの切換の
タイミングを図6に示す。時間は放電開始からの時間で
ある。成膜後、基板は305室を通って取り出され、次
工程へと移行した。
【0018】本実施例により作成された素子は、tA
=0即ち連続的にμc−Si薄膜を堆積した素子と比較
した場合、明らかにS/N比及びバイアス印加時のVt
hシフトの改善が見られた。同時に、この様な成膜方法
により堆積したサンプルのSIMS分析、断面TEM観
察の結果、i型μc−Si薄膜は堆積初期よりμc−S
iの成長が認められた。更に、n+ 型μc−Si薄膜
の電気伝導度の膜厚依存を電気伝導度の活性化エネルギ
ーより求めた結果、著しい膜厚依存性は見られなかった
。
=0即ち連続的にμc−Si薄膜を堆積した素子と比較
した場合、明らかにS/N比及びバイアス印加時のVt
hシフトの改善が見られた。同時に、この様な成膜方法
により堆積したサンプルのSIMS分析、断面TEM観
察の結果、i型μc−Si薄膜は堆積初期よりμc−S
iの成長が認められた。更に、n+ 型μc−Si薄膜
の電気伝導度の膜厚依存を電気伝導度の活性化エネルギ
ーより求めた結果、著しい膜厚依存性は見られなかった
。
【0019】(実施例2)
本発明方法を用いて、図7の光センサーを作成した。図
7において、501はコーニング製7059ガラス基板
、502はゲート電極、503はa−SiNゲート絶縁
膜、504は活性層であるi型a−Si薄膜、505は
オーミック層であるn+ 型μc−Si薄膜、506は
ソース・ドレイン電極、507はa−SiNパッシベー
ション層である。
7において、501はコーニング製7059ガラス基板
、502はゲート電極、503はa−SiNゲート絶縁
膜、504は活性層であるi型a−Si薄膜、505は
オーミック層であるn+ 型μc−Si薄膜、506は
ソース・ドレイン電極、507はa−SiNパッシベー
ション層である。
【0020】次に、この光センサーの作成方法の概略を
下記に示す。第1に、コーニング製7059ガラス基板
にスパッタリング装置により、Cr電極(約1000Å
厚)を形成した。第2に、プラズマCVD装置により、
a−SiN薄膜(約3000Å厚)を成膜し、次いで、
i型a−Si薄膜(約6000Å厚)及びn+ 型μc
−Si薄膜(約1500Å厚)を順次成膜した。第3に
、スパッタリング装置により、Al電極(約1μ厚)を
形成した。第4に、リアクティブ・イオン・エッチング
により、不要なn+ 型μc−Si層をエッチングし、
更に不要なa−SiN/i型a−Si/n+ 型μc−
Si層をアイソレーションした。第5に、プラズマCV
D装置により、a−SiNパッシベーション層を成膜し
た。
下記に示す。第1に、コーニング製7059ガラス基板
にスパッタリング装置により、Cr電極(約1000Å
厚)を形成した。第2に、プラズマCVD装置により、
a−SiN薄膜(約3000Å厚)を成膜し、次いで、
i型a−Si薄膜(約6000Å厚)及びn+ 型μc
−Si薄膜(約1500Å厚)を順次成膜した。第3に
、スパッタリング装置により、Al電極(約1μ厚)を
形成した。第4に、リアクティブ・イオン・エッチング
により、不要なn+ 型μc−Si層をエッチングし、
更に不要なa−SiN/i型a−Si/n+ 型μc−
Si層をアイソレーションした。第5に、プラズマCV
D装置により、a−SiNパッシベーション層を成膜し
た。
【0021】ここで、本発明のポイントとなる接合・堆
積方法について詳細に述べる。上述の第2で述べた様に
、基板は実施例1と同様に、基板温度350℃、圧力0
.2Torr,SiH4 ,NH3 ,H2 はそれぞ
れ10,280,90sccm,放電パワー30Wにて
a−SiN薄膜約3000ÅをtA =0で連続的に成
膜した。続いて、基板温度250℃、圧力0.5Tor
r,SiH4 ,H2 はそれぞれ60,540scc
m,放電パワー60Wにて、i型a−Si薄膜約600
0ÅをtA =0で連続的に成膜した。そして、n+
型μc−Si薄膜を成膜した。i型a−Si薄膜の成膜
後のn+ 型μc−Si薄膜の成膜は、実施例1と同様
に、基板温度は250℃、圧力は0.5Torr、放電
パワーは200W、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,
150sccm、PH3 /SiH4 は約5000p
pmであり、図3及び図4に示した同種のプラズマCV
D装置により行なわれた。原料ガスSiH4 ,H2
,PH3 (H2 希釈)の内、SiH4 ,PH3
ガスを240回オン・オフすることによりn+ 型μc
−Si薄膜約1500Åを積層した。tD ,tA は
それぞれ20,60secであった。
積方法について詳細に述べる。上述の第2で述べた様に
、基板は実施例1と同様に、基板温度350℃、圧力0
.2Torr,SiH4 ,NH3 ,H2 はそれぞ
れ10,280,90sccm,放電パワー30Wにて
a−SiN薄膜約3000ÅをtA =0で連続的に成
膜した。続いて、基板温度250℃、圧力0.5Tor
r,SiH4 ,H2 はそれぞれ60,540scc
m,放電パワー60Wにて、i型a−Si薄膜約600
0ÅをtA =0で連続的に成膜した。そして、n+
型μc−Si薄膜を成膜した。i型a−Si薄膜の成膜
後のn+ 型μc−Si薄膜の成膜は、実施例1と同様
に、基板温度は250℃、圧力は0.5Torr、放電
パワーは200W、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,
150sccm、PH3 /SiH4 は約5000p
pmであり、図3及び図4に示した同種のプラズマCV
D装置により行なわれた。原料ガスSiH4 ,H2
,PH3 (H2 希釈)の内、SiH4 ,PH3
ガスを240回オン・オフすることによりn+ 型μc
−Si薄膜約1500Åを積層した。tD ,tA は
それぞれ20,60secであった。
【0022】本実施例により作成された素子は、tA
=0即ち連続的にn+ 型μc−Si薄膜を堆積した素
子と比較した場合、明らかに光電流・光応答の改善が確
認された。
=0即ち連続的にn+ 型μc−Si薄膜を堆積した素
子と比較した場合、明らかに光電流・光応答の改善が確
認された。
【0023】(実施例3)
本発明方法を用いて図8のpin型光起電力素子(太陽
電池)を作成した。図8において、601は基板、60
2は下部電極、603はn型半導体、604はi型半導
体、605はp型半導体、606は上部電極、607は
集電電極を表す。
電池)を作成した。図8において、601は基板、60
2は下部電極、603はn型半導体、604はi型半導
体、605はp型半導体、606は上部電極、607は
集電電極を表す。
【0024】次に、この光起電力素子の作成方法の概略
を以下に記す。第1に、ステンレス基板に、スパッタリ
ング装置により、Agを5000Å堆積した後、さらに
ZnOを5000Å堆積して、下部電極を形成した。第
2に、プラズマCVD装置により、n型μc−Si薄膜
(約400Å厚)を成膜し、次いで、i型a−Si薄膜
(約6000Å厚)、p型μc−Si薄膜(約100Å
厚)を順次成膜した。第3に、スパッタリング装置によ
り、透明導電膜ITO(約700Å厚)電極を形成した
。第4に、リアクティブ・イオン・エッチングにより、
不要なp型μc−Si/i型a−Si/n型μc−Si
層をアイソレーションした。第5に、スパッタリング装
置により、Al電極を形成した。
を以下に記す。第1に、ステンレス基板に、スパッタリ
ング装置により、Agを5000Å堆積した後、さらに
ZnOを5000Å堆積して、下部電極を形成した。第
2に、プラズマCVD装置により、n型μc−Si薄膜
(約400Å厚)を成膜し、次いで、i型a−Si薄膜
(約6000Å厚)、p型μc−Si薄膜(約100Å
厚)を順次成膜した。第3に、スパッタリング装置によ
り、透明導電膜ITO(約700Å厚)電極を形成した
。第4に、リアクティブ・イオン・エッチングにより、
不要なp型μc−Si/i型a−Si/n型μc−Si
層をアイソレーションした。第5に、スパッタリング装
置により、Al電極を形成した。
【0025】ここで、本発明のポイントとなる接合プロ
セスについて詳細に述べる。上述の第2で述べた様に、
p/i/n各層の成膜は、実施例1と同様に、図3及び
図4に示した様な同種のロードロック型プラズマCVD
装置により行われた。先ず、n型μc−Si薄膜を成膜
した。成膜は、基板温度250℃、圧力0.5Torr
、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,150sccm、
PH3 /SiH4 は約3000ppm、放電パワー
200Wであり、原料ガスSiH4 ,H2 ,PH3
(H2 希釈)の内、SiH4 ,PH3 ガスをtD
,tA それぞれ20,60secで65回オン・オ
フし、約400Åのn型μc−Si薄膜を成膜した。次
に、次室において、実施例2と同様に基板温度250℃
、圧力0.5Torr、SiH4 ,H2 はそれぞれ
60,540sccm,放電パワー60Wにて、i型a
−Si薄膜約6000ÅをtA =0で連続的に成膜し
た。更に次室へ搬送され、p型μc−Si薄膜約100
Åを成膜した。成膜方法は、基板温度250℃、圧力0
.5Torr、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,15
0sccm、B2 H6 /SiH4 は約3000p
pm、放電パワー200Wであった。原料ガスSiH4
,H2 ,B2 H6 (H2 希釈)の内、SiH
4 ,B2 H6 ガスをtD ,tA それぞれ20
,60secで15回オン・オフすることにより同様に
達成できた。
セスについて詳細に述べる。上述の第2で述べた様に、
p/i/n各層の成膜は、実施例1と同様に、図3及び
図4に示した様な同種のロードロック型プラズマCVD
装置により行われた。先ず、n型μc−Si薄膜を成膜
した。成膜は、基板温度250℃、圧力0.5Torr
、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,150sccm、
PH3 /SiH4 は約3000ppm、放電パワー
200Wであり、原料ガスSiH4 ,H2 ,PH3
(H2 希釈)の内、SiH4 ,PH3 ガスをtD
,tA それぞれ20,60secで65回オン・オ
フし、約400Åのn型μc−Si薄膜を成膜した。次
に、次室において、実施例2と同様に基板温度250℃
、圧力0.5Torr、SiH4 ,H2 はそれぞれ
60,540sccm,放電パワー60Wにて、i型a
−Si薄膜約6000ÅをtA =0で連続的に成膜し
た。更に次室へ搬送され、p型μc−Si薄膜約100
Åを成膜した。成膜方法は、基板温度250℃、圧力0
.5Torr、SiH4 ,H2 はそれぞれ3,15
0sccm、B2 H6 /SiH4 は約3000p
pm、放電パワー200Wであった。原料ガスSiH4
,H2 ,B2 H6 (H2 希釈)の内、SiH
4 ,B2 H6 ガスをtD ,tA それぞれ20
,60secで15回オン・オフすることにより同様に
達成できた。
【0026】本実施例により作成された素子は、tA
=0即ち連続的にp層及びn層を堆積した素子と比較し
た場合、明らかに光電変換効率等の改善が確認された。
=0即ち連続的にp層及びn層を堆積した素子と比較し
た場合、明らかに光電変換効率等の改善が確認された。
【0027】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば微結
晶薄膜の成膜方法において、特に、デバイス作成時、非
晶質薄膜に微結晶シリコン薄膜を接合する場合、成膜初
期のa−Si層を作成することなく直ちに微結晶シリコ
ンを堆積できる。そのため、電界効果型トランジスタ、
光センサー、太陽電池などのデバイスにおいて、従来よ
りも光導電性、キャリア輸送性などの特性が向上する。 更に、堆積膜厚を小さくできるなどの生産性に対する利
点もある。
晶薄膜の成膜方法において、特に、デバイス作成時、非
晶質薄膜に微結晶シリコン薄膜を接合する場合、成膜初
期のa−Si層を作成することなく直ちに微結晶シリコ
ンを堆積できる。そのため、電界効果型トランジスタ、
光センサー、太陽電池などのデバイスにおいて、従来よ
りも光導電性、キャリア輸送性などの特性が向上する。 更に、堆積膜厚を小さくできるなどの生産性に対する利
点もある。
【図1】本発明の手順を示す図。
【図2】本発明の実施例1で示した電界効果型トランジ
スタの構成を示す図。
スタの構成を示す図。
【図3】本発明を実施するための装置の一例を示す図。
【図4】本発明を実施するための装置の一例を示す図。
【図5】本発明の実施例1における手順を示す図。
【図6】本発明の実施例1における手順を示す図。
【図7】本発明の実施例2で示した光センサーの構成を
示す図。
示す図。
【図8】本発明に実施例3で示したpin型光起電力素
子の構成を示す図。
子の構成を示す図。
201 ガラス基板
202 ゲート電極
203 ゲート絶縁層
204 i型半導体層
205 n+ 型半導体層
206 ソース・ドレイン電極
301,302,303,304,305 真
空チャンバー311,312,313,314,315
,345,365 排気ポンプ306,307
,308,309 仕切り弁340,360
基板加熱ヒーター341,361 アノー
ド電極 342,362 RF電源 343,363 マッチングボックス344,3
64 三方切換弁 351,352,371,372,373 マ
スフローコントローラー353,354,374,37
5,376 ガスボンベ501 ガラス
基板 502 ゲート電極 503 ゲート絶縁層 504 i型半導体層 505 n+ 型半導体層 506 ソース・ドレイン電極 507 パッシベーション層 601 ステンレス基板 602 下部電極 603 n型半導体層 604 i型半導体層 605 p型半導体層 606 上部電極 607 集電電極
空チャンバー311,312,313,314,315
,345,365 排気ポンプ306,307
,308,309 仕切り弁340,360
基板加熱ヒーター341,361 アノー
ド電極 342,362 RF電源 343,363 マッチングボックス344,3
64 三方切換弁 351,352,371,372,373 マ
スフローコントローラー353,354,374,37
5,376 ガスボンベ501 ガラス
基板 502 ゲート電極 503 ゲート絶縁層 504 i型半導体層 505 n+ 型半導体層 506 ソース・ドレイン電極 507 パッシベーション層 601 ステンレス基板 602 下部電極 603 n型半導体層 604 i型半導体層 605 p型半導体層 606 上部電極 607 集電電極
Claims (3)
- 【請求項1】 非晶質または微結晶の薄膜上に微結晶
薄膜を堆積・接合する成膜方法において、少なくとも微
結晶薄膜を堆積させる過程と該微結晶薄膜に水素プラズ
マを照射する過程とを交互に複数回行うことを特徴とす
る微結晶薄膜の成膜方法。 - 【請求項2】 前記微結晶薄膜がシリコンを含んでな
ることを特徴とする、請求項1に記載の成膜方法。 - 【請求項3】 前記微結晶薄膜が不純物ドーピングさ
れていることを特徴とする、請求項1に記載の成膜方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9145591A JPH04266019A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9145591A JPH04266019A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 成膜方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04266019A true JPH04266019A (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=12723595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9145591A Pending JPH04266019A (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 成膜方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04266019A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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- 1991-02-20 JP JP9145591A patent/JPH04266019A/ja active Pending
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