JPH05267190A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH05267190A JPH05267190A JP4064329A JP6432992A JPH05267190A JP H05267190 A JPH05267190 A JP H05267190A JP 4064329 A JP4064329 A JP 4064329A JP 6432992 A JP6432992 A JP 6432992A JP H05267190 A JPH05267190 A JP H05267190A
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- JP
- Japan
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- semiconductor thin
- thin film
- silicon carbide
- carbide semiconductor
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- 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】
【目的】 半導体薄膜のうち、電気的、光学的特性の優
れた微結晶相を含むシリコンカーバイド薄膜を製造する
方法を提供する。 【構成】 プラズマ化学気相成長装置に水素ガスライン
１と原料ガスライン２とを設け、圧空バルブ３、４をタ
イマー制御することによって、シリコン元素及び炭素元
素を含む原料ガスを用いて基板上にシリコンカーバイド
半導体薄膜を成長させた後、前記原料ガスを反応室から
除去し、水素ガスを導入して前記シリコンカーバイド半
導体薄膜を水素プラズマ処理する。 【効果】 均一で、大面積の微結晶相を含むシリコンカ
ーバイド半導体薄膜を容易に得ることができる。
れた微結晶相を含むシリコンカーバイド薄膜を製造する
方法を提供する。 【構成】 プラズマ化学気相成長装置に水素ガスライン
１と原料ガスライン２とを設け、圧空バルブ３、４をタ
イマー制御することによって、シリコン元素及び炭素元
素を含む原料ガスを用いて基板上にシリコンカーバイド
半導体薄膜を成長させた後、前記原料ガスを反応室から
除去し、水素ガスを導入して前記シリコンカーバイド半
導体薄膜を水素プラズマ処理する。 【効果】 均一で、大面積の微結晶相を含むシリコンカ
ーバイド半導体薄膜を容易に得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子や受光
素子あるいは太陽電池に用いられる微結晶相を含むシリ
コンカーバイド半導体薄膜の製膜方法に関する。
素子あるいは太陽電池に用いられる微結晶相を含むシリ
コンカーバイド半導体薄膜の製膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微結晶相を含むシリコンカーバイド半導
体薄膜は、半導体薄膜発光素子や受光素子あるいは太陽
電池に用いられて、それらの性能を向上し得ることが知
られている。ところが、その有効な製膜方法としては電
子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長装置（以
下、「ECR-pCVD装置」と略す）という特殊な装置を用い
て、シラン（SiH4）、メタン（CH4）、ジボラン（B
2H6）あるいはホスフィン（PH3）、水素（H2）の混合ガ
スを電子サイクロトロン共鳴プラズマにより同時に分解
し製膜する方法しか知られていなかった。
体薄膜は、半導体薄膜発光素子や受光素子あるいは太陽
電池に用いられて、それらの性能を向上し得ることが知
られている。ところが、その有効な製膜方法としては電
子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長装置（以
下、「ECR-pCVD装置」と略す）という特殊な装置を用い
て、シラン（SiH4）、メタン（CH4）、ジボラン（B
2H6）あるいはホスフィン（PH3）、水素（H2）の混合ガ
スを電子サイクロトロン共鳴プラズマにより同時に分解
し製膜する方法しか知られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このEC
R-pCVD装置を用いた方法では、装置自体が一般の半導体
製造プロセスにはあまり用いられていないうえに、半導
体薄膜を応用した薄膜半導体素子を製造する場合の大き
な製造プロセス上の利点である大面積化が、すでに普及
している通常のプラズマCVD（例えば、高周波プラズマC
VD）装置に比べると容易ではないという問題があった。
R-pCVD装置を用いた方法では、装置自体が一般の半導体
製造プロセスにはあまり用いられていないうえに、半導
体薄膜を応用した薄膜半導体素子を製造する場合の大き
な製造プロセス上の利点である大面積化が、すでに普及
している通常のプラズマCVD（例えば、高周波プラズマC
VD）装置に比べると容易ではないという問題があった。
【０００４】そこで、本発明は半導体薄膜製造装置とし
てすでに広く普及し大面積化が比較的容易な通常のプラ
ズマ化学気相成長装置（例えば、高周波プラズマCVD装
置等）を用い、容易に大面積の微結晶相を含むシリコン
カーバイド半導体薄膜を製造することのできる半導体薄
膜の製造方法を提供することを目的とする。
てすでに広く普及し大面積化が比較的容易な通常のプラ
ズマ化学気相成長装置（例えば、高周波プラズマCVD装
置等）を用い、容易に大面積の微結晶相を含むシリコン
カーバイド半導体薄膜を製造することのできる半導体薄
膜の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明はプラズマ化学気相成長装置を用いる半導体
薄膜の製造方法において、シリコン元素及び炭素元素を
含む原料ガスを用いて基板上にシリコンカーバイド半導
体薄膜を成長させた後、前記原料ガスを反応室から除去
し、水素ガスを導入して前記シリコンカーバイド半導体
薄膜を水素プラズマ処理することを特徴とする半導体薄
膜の製造方法である。
め、本発明はプラズマ化学気相成長装置を用いる半導体
薄膜の製造方法において、シリコン元素及び炭素元素を
含む原料ガスを用いて基板上にシリコンカーバイド半導
体薄膜を成長させた後、前記原料ガスを反応室から除去
し、水素ガスを導入して前記シリコンカーバイド半導体
薄膜を水素プラズマ処理することを特徴とする半導体薄
膜の製造方法である。
【０００６】また、前記シリコンカーバイド半導体薄膜
を所望の厚みだけ形成するためには、適当な厚みのシリ
コンカーバイド半導体薄膜を形成した後、水素プラズマ
処理する上述の方法を必要な回数繰り返すことによっ
て、必要な膜厚のシリコンカーバイド半導体薄膜を得る
ことができる。
を所望の厚みだけ形成するためには、適当な厚みのシリ
コンカーバイド半導体薄膜を形成した後、水素プラズマ
処理する上述の方法を必要な回数繰り返すことによっ
て、必要な膜厚のシリコンカーバイド半導体薄膜を得る
ことができる。
【０００７】
【作用】一般に、微結晶シリコン薄膜は、原料ガスを十
分に水素ガスで希釈し高い高周波電力をかければ製膜で
きることが知られているが、これは、膜の成長表面を十
分に水素原子で被覆することによってシリコン関連のラ
ジカルが膜成長表面で十分に拡散できる様になるためと
考えられている。一方、カーボン関連ラジカルは、この
成長表面被覆水素を剥ぎ取る効果を持つために、微結晶
シリコン薄膜の製膜条件の延長上では微結晶シリコンカ
ーバイド薄膜を得ることが難しい。かかる製膜機構に基
づき、シリコンカーバイド薄膜の成長表面を十分に水素
被覆するために、本発明のように数原子層ないしは数百
原子層毎に水素プラズマ処理を施すことにすれば、微結
晶シリコンカーバイド薄膜を成長させることが可能とな
る。
分に水素ガスで希釈し高い高周波電力をかければ製膜で
きることが知られているが、これは、膜の成長表面を十
分に水素原子で被覆することによってシリコン関連のラ
ジカルが膜成長表面で十分に拡散できる様になるためと
考えられている。一方、カーボン関連ラジカルは、この
成長表面被覆水素を剥ぎ取る効果を持つために、微結晶
シリコン薄膜の製膜条件の延長上では微結晶シリコンカ
ーバイド薄膜を得ることが難しい。かかる製膜機構に基
づき、シリコンカーバイド薄膜の成長表面を十分に水素
被覆するために、本発明のように数原子層ないしは数百
原子層毎に水素プラズマ処理を施すことにすれば、微結
晶シリコンカーバイド薄膜を成長させることが可能とな
る。
【０００８】
【実施例】本発明に係る半導体薄膜の製造方法及び本方
法を実施するための装置の例を図１、２を用いて説明す
る。図１は、本発明の半導体薄膜の製造方法を実施する
ための製膜装置の概略図である。通常の容量結合型高周
波プラズマCVD装置に原料ガスおよびドーピングガスの
導入ラインと水素ガス導入ラインの２つのガス導入ライ
ンを設け、原料ガスおよびドーピングガスの導入ライン
は電磁リレー方式によって、圧空バルブ３が開で圧空バ
ルブ４が閉時には原料ガスおよびドーピングガスが反応
室に導入され、逆に圧空バルブ４が開で圧空バルブ３が
閉時に原料ガスおよびドーピングガスは直接排気ポンプ
（圧空バルブ４の先にある。図示していない。）により
チャンバーへ送られずに排気されるようになっている。
法を実施するための装置の例を図１、２を用いて説明す
る。図１は、本発明の半導体薄膜の製造方法を実施する
ための製膜装置の概略図である。通常の容量結合型高周
波プラズマCVD装置に原料ガスおよびドーピングガスの
導入ラインと水素ガス導入ラインの２つのガス導入ライ
ンを設け、原料ガスおよびドーピングガスの導入ライン
は電磁リレー方式によって、圧空バルブ３が開で圧空バ
ルブ４が閉時には原料ガスおよびドーピングガスが反応
室に導入され、逆に圧空バルブ４が開で圧空バルブ３が
閉時に原料ガスおよびドーピングガスは直接排気ポンプ
（圧空バルブ４の先にある。図示していない。）により
チャンバーへ送られずに排気されるようになっている。
【０００９】圧空バルブ３、４の開閉をタイマーにより
リレー制御することで、任意の設定時間原料ガスおよび
ドーピングガスを反応室に導入し、これに引き続く任意
の設定時間は水素ガスのみが反応室に導入される。この
ような系で高周波電力をアノード電極とカソード電極間
にかけておけば原料ガスおよびドーピングガスが反応室
に導入されている時間にプラズマ分解され半導体薄膜が
成長し、次の水素ガスのみが反応室に導入されている時
間に半導体薄膜は水素プラズマ処理されることになる。
このようなシーケンスを繰り返すことにより所望の膜厚
の微結晶シリコンカーバイド薄膜を得ることができる。
リレー制御することで、任意の設定時間原料ガスおよび
ドーピングガスを反応室に導入し、これに引き続く任意
の設定時間は水素ガスのみが反応室に導入される。この
ような系で高周波電力をアノード電極とカソード電極間
にかけておけば原料ガスおよびドーピングガスが反応室
に導入されている時間にプラズマ分解され半導体薄膜が
成長し、次の水素ガスのみが反応室に導入されている時
間に半導体薄膜は水素プラズマ処理されることになる。
このようなシーケンスを繰り返すことにより所望の膜厚
の微結晶シリコンカーバイド薄膜を得ることができる。
【００１０】１回の製膜で成長するシリコンカーバイド
半導体薄膜の厚みは１Å乃至１０００Å程度の範囲で適
宜選択することができる。
半導体薄膜の厚みは１Å乃至１０００Å程度の範囲で適
宜選択することができる。
【００１１】また、１回の製膜で適当な厚みのシリコン
カーバイド半導体薄膜を生長した後水素プラズマ処理
し、この製膜とプラズマ処理とを任意の回数繰り返すこ
とによって所望の膜厚のシリコンカーバイド半導体薄膜
を得ることもできる。
カーバイド半導体薄膜を生長した後水素プラズマ処理
し、この製膜とプラズマ処理とを任意の回数繰り返すこ
とによって所望の膜厚のシリコンカーバイド半導体薄膜
を得ることもできる。
【００１２】このような装置を用いて、原料ガス流量と
してシラン（SiH4）１sccm、メタン（CH4）１sccm、ド
ーピングガスとしてジボラン（B2H6）をガスドーピング
比で１％とし、又水素（H2）流量を１００sccmとして、
１サイクルあたり２０Åの膜を成長させ、１サイクルあ
たりの水素プラズマ処理時間をパラメータとして、製膜
実験を行った。図２は、横軸に水素プラズマ処理時間を
とって、縦軸に膜の暗導電率をプロットしたものであ
る。膜の暗導電率は水素プラズマ処理時間５０秒程度で
約７桁急激に向上し、この水素プラズマ処理によって膜
が微結晶化することがわかる。また、組成分析、ラマン
分光法あるいはＸ線回折によって膜が微結晶を含むシリ
コンカーバイド膜であることも確認できた。
してシラン（SiH4）１sccm、メタン（CH4）１sccm、ド
ーピングガスとしてジボラン（B2H6）をガスドーピング
比で１％とし、又水素（H2）流量を１００sccmとして、
１サイクルあたり２０Åの膜を成長させ、１サイクルあ
たりの水素プラズマ処理時間をパラメータとして、製膜
実験を行った。図２は、横軸に水素プラズマ処理時間を
とって、縦軸に膜の暗導電率をプロットしたものであ
る。膜の暗導電率は水素プラズマ処理時間５０秒程度で
約７桁急激に向上し、この水素プラズマ処理によって膜
が微結晶化することがわかる。また、組成分析、ラマン
分光法あるいはＸ線回折によって膜が微結晶を含むシリ
コンカーバイド膜であることも確認できた。
【００１３】ドーピングガスとしてホスフィン（PH3）
ガス等を用いればn 型の微結晶シリコンカーバイド膜と
なり、ドーピングガスを用いなければ真性型（i 型）の
微結晶シリコンカーバイド膜となることは、自明であ
る。
ガス等を用いればn 型の微結晶シリコンカーバイド膜と
なり、ドーピングガスを用いなければ真性型（i 型）の
微結晶シリコンカーバイド膜となることは、自明であ
る。
【００１４】上記の製膜法のように水素原子を含むガス
を用いれば膜中に水素原子が混入しフッ素系ガス（例え
ばSiF4あるいはCF4など）を用いればフッ素原子も膜中
に取り込まれる。
を用いれば膜中に水素原子が混入しフッ素系ガス（例え
ばSiF4あるいはCF4など）を用いればフッ素原子も膜中
に取り込まれる。
【００１５】真性型シリコンカーバイド膜においては、
移動度が大きくなる。又、p型シリコンカーバイド膜に
おいては、暗導電率の温度依存性の活性化エネルギーが
微結晶では０.１eV以下と非晶質の場合の約０.４eVと比
較して大きく改善されており、フェルミレベルがより価
電子帯に近づき、p型としての特性が改善されている。
このため半導体装置、例えば太陽電池、薄膜トランジス
タ、フォトダイオード、カラーセンサ、ラインセンサ、
面センサ、複写機用感光ドラム等に用いることにより性
能を向上できる。
移動度が大きくなる。又、p型シリコンカーバイド膜に
おいては、暗導電率の温度依存性の活性化エネルギーが
微結晶では０.１eV以下と非晶質の場合の約０.４eVと比
較して大きく改善されており、フェルミレベルがより価
電子帯に近づき、p型としての特性が改善されている。
このため半導体装置、例えば太陽電池、薄膜トランジス
タ、フォトダイオード、カラーセンサ、ラインセンサ、
面センサ、複写機用感光ドラム等に用いることにより性
能を向上できる。
【００１６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
通常のプラズマCVD装置に２系統のガスラインを設け、
電磁リレー方式の圧空バルブをタイマーリレー制御する
だけで、微結晶相を含むシリコンカーバイド半導体薄膜
を得ることができる。すなわち、本願発明によれば軽微
の設備投資により均一で、大面積の微結晶相を含むシリ
コンカーバイド半導体薄膜を容易に得ることができるの
で、高性能の薄膜半導体素子を低いコストで製造するこ
とが可能となる。
通常のプラズマCVD装置に２系統のガスラインを設け、
電磁リレー方式の圧空バルブをタイマーリレー制御する
だけで、微結晶相を含むシリコンカーバイド半導体薄膜
を得ることができる。すなわち、本願発明によれば軽微
の設備投資により均一で、大面積の微結晶相を含むシリ
コンカーバイド半導体薄膜を容易に得ることができるの
で、高性能の薄膜半導体素子を低いコストで製造するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の半導体薄膜の製造方法の実施に用いる
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図２】本発明の半導体薄膜の製造方法によって製造さ
れた半導体薄膜の特性を示す図である。
れた半導体薄膜の特性を示す図である。
１ 水素ガスライン ２ 原料ガスライン ３、４ 圧空バルブ ５ アノード電極 ６ カソード電極 ７ 基板 ８ プラズマ
フロントページの続き (72)発明者 三宮 仁 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 伊藤 学 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 千田 純 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 横田 晃敏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマ化学気相成長装置を用いる半導
体薄膜の製造方法において、シリコン元素及び炭素元素
を含む原料ガスを用いて基板上にシリコンカーバイド半
導体薄膜を成長させた後、前記原料ガスを反応室から除
去し、水素ガスを導入して前記シリコンカーバイド半導
体薄膜を水素プラズマ処理することを特徴とする半導体
薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記シリコンカーバイド半導体薄膜の成
長と水素ガスによるプラズマ処理とを繰り返すことによ
って微結晶相を含むシリコンカーバイド半導体薄膜を所
望の厚み形成することを特徴とする請求項１記載の半導
体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064329A JPH05267190A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064329A JPH05267190A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267190A true JPH05267190A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13255095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4064329A Pending JPH05267190A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018105349A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 東京エレクトロン株式会社 | ＳｉＣ膜の成膜方法 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP4064329A patent/JPH05267190A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018105349A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | 東京エレクトロン株式会社 | ＳｉＣ膜の成膜方法 |
| JP2018098304A (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-21 | 東京エレクトロン株式会社 | ＳｉＣ膜の成膜方法 |
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