JPH0536608A - アモルフアスシリコン膜の形成方法 - Google Patents
アモルフアスシリコン膜の形成方法Info
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- JPH0536608A JPH0536608A JP3190134A JP19013491A JPH0536608A JP H0536608 A JPH0536608 A JP H0536608A JP 3190134 A JP3190134 A JP 3190134A JP 19013491 A JP19013491 A JP 19013491A JP H0536608 A JPH0536608 A JP H0536608A
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- disilane
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ４３０℃以下の低温で安全かつ低コストにて
アモルファスシリコン膜形成を行なう。 【構成】 ジシランあるいは稀釈したジシランを流通反
応室中にて、２７０〜４３０℃で加熱した後、膜形成室
にて３５０〜４３０℃で熱分解させる。
アモルファスシリコン膜形成を行なう。 【構成】 ジシランあるいは稀釈したジシランを流通反
応室中にて、２７０〜４３０℃で加熱した後、膜形成室
にて３５０〜４３０℃で熱分解させる。
Description
【０００１】
【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、及びＬＳＩ用途でのポリシリコン
形成用前駆体等に用いられるアモルファスシリコン（以
下「ａ−Ｓｉ」という）に関する。
ランジスタ、感光体、及びＬＳＩ用途でのポリシリコン
形成用前駆体等に用いられるアモルファスシリコン（以
下「ａ−Ｓｉ」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ａ−Ｓｉ膜の形成方法としては、
反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ（Chemical V
apor Deposition ）法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などが
試みられており、一般的にはプラズマＣＶＤ法が広く用
いられ企業化されている。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。熱ＣＶＤ法
では他の方法と比較して複雑で高価な装置を必要とせず
に容易に実施が可能である。さらに粉発生が極めて少な
いため、装置の汚染も少なく、また得られた膜もピンホ
ールフリーであり、反応デバイスにおける歩留まりも大
幅に向上する等の大きな利点を有する。
反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ（Chemical V
apor Deposition ）法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などが
試みられており、一般的にはプラズマＣＶＤ法が広く用
いられ企業化されている。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。熱ＣＶＤ法
では他の方法と比較して複雑で高価な装置を必要とせず
に容易に実施が可能である。さらに粉発生が極めて少な
いため、装置の汚染も少なく、また得られた膜もピンホ
ールフリーであり、反応デバイスにおける歩留まりも大
幅に向上する等の大きな利点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、モノシラン
を用いた熱ＣＶＤ法は５５０℃以上の高温を必要とする
ため光電変換装置、薄膜トランジスタ等に用いる際は、
ａ−Ｓｉ膜を堆積する基板の材質が高価な石英ガラス、
サファイア等に限定される。さらに得られたａ−Ｓｉ膜
は５５０℃以上の高温のためにＳｉの微結晶化が生じて
おり、その電気的及び光学的特性は不十分なものであっ
た。一方、ジシランを用いた熱ＣＶＤ法においては４３
０℃〜５００℃で実用的な成膜が可能であり、この場合
はかかる微結晶化は起こらず、得られた膜はモノシラン
の熱ＣＶＤ法によって得られた膜と異なる組成構造を持
ち、膜特性もモノシランを用いた熱ＣＶＤ法による膜と
比較して優れたものが得られる。このため、さらに得ら
れた膜をポリシリコン形成用前駆体として用いて、アニ
ーリング法等によりポリシリコンを形成する場合モノシ
ランを用いた熱ＣＶＤ法による膜と比較して優れた特性
のポリシリコン膜が得られる。
を用いた熱ＣＶＤ法は５５０℃以上の高温を必要とする
ため光電変換装置、薄膜トランジスタ等に用いる際は、
ａ−Ｓｉ膜を堆積する基板の材質が高価な石英ガラス、
サファイア等に限定される。さらに得られたａ−Ｓｉ膜
は５５０℃以上の高温のためにＳｉの微結晶化が生じて
おり、その電気的及び光学的特性は不十分なものであっ
た。一方、ジシランを用いた熱ＣＶＤ法においては４３
０℃〜５００℃で実用的な成膜が可能であり、この場合
はかかる微結晶化は起こらず、得られた膜はモノシラン
の熱ＣＶＤ法によって得られた膜と異なる組成構造を持
ち、膜特性もモノシランを用いた熱ＣＶＤ法による膜と
比較して優れたものが得られる。このため、さらに得ら
れた膜をポリシリコン形成用前駆体として用いて、アニ
ーリング法等によりポリシリコンを形成する場合モノシ
ランを用いた熱ＣＶＤ法による膜と比較して優れた特性
のポリシリコン膜が得られる。
【０００４】しかしながら、一般には１５０℃〜３５０
℃の温度が用いられるプラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ
膜と比較すると、ジシランガスの熱ＣＶＤ温度は４３０
℃〜５００℃と高いために、光電気伝導度、電子及びホ
ール移動度等の物性において劣る面があり、また使用す
る基板もプラズマＣＶＤ法と比較して耐熱性等の面から
限定される等、ａ−Ｓｉ応用デバイスとしての光電変換
装置、薄膜トランジスタ、感光体等に用いる際は問題が
あった。
℃の温度が用いられるプラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ
膜と比較すると、ジシランガスの熱ＣＶＤ温度は４３０
℃〜５００℃と高いために、光電気伝導度、電子及びホ
ール移動度等の物性において劣る面があり、また使用す
る基板もプラズマＣＶＤ法と比較して耐熱性等の面から
限定される等、ａ−Ｓｉ応用デバイスとしての光電変換
装置、薄膜トランジスタ、感光体等に用いる際は問題が
あった。
【０００５】しかるに、トリシランを用いた熱ＣＶＤ法
においては４３０℃以下の比較的低温で膜形成が可能で
あることがＨ．Ｋａｎｏｈら（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
２９（１１）巻（１９９０年）第２３５８頁〜第２３６
４頁）によって報告されている。これによると３９５℃
にて約１０００Å／ｈｒの成膜速度で高特性のａ−Ｓｉ
膜が得られている。またこの膜は、水素ラジカルアニー
リングの手法により光電気伝導度等の物性がさらに向上
することがＹ．Ｕｃｈｉｄａら（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
２９（１２）巻（１９９０年）Ｌ第２１７１頁〜Ｌ第２
１７３頁）によって報告されている。
においては４３０℃以下の比較的低温で膜形成が可能で
あることがＨ．Ｋａｎｏｈら（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊ
ｏｕｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
２９（１１）巻（１９９０年）第２３５８頁〜第２３６
４頁）によって報告されている。これによると３９５℃
にて約１０００Å／ｈｒの成膜速度で高特性のａ−Ｓｉ
膜が得られている。またこの膜は、水素ラジカルアニー
リングの手法により光電気伝導度等の物性がさらに向上
することがＹ．Ｕｃｈｉｄａら（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ．
２９（１２）巻（１９９０年）Ｌ第２１７１頁〜Ｌ第２
１７３頁）によって報告されている。
【０００６】しかしながら、トリシラン以上の高次シラ
ンガスは常温では液体であり蒸気圧が大気圧以下である
ため稀釈ガスを入れないかぎり常温では充填容器は減圧
状態となる。このため、高次シランガスの一定速度での
供給は困難である。またさらに高次シランガスは自然発
火性であるため、減圧状態でガスを供給する場合は、大
気の漏れ込みによる爆発の危険性があり、安全上に大き
な問題点がある。また、トリシランは高価でかつ入手困
難なガスであり、原料コスト面でも大きな問題点があ
る。本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、４３
０℃以下の比較的低温で安全かつ低コストにてａ−Ｓｉ
膜形成を行なうことを目的としている。
ンガスは常温では液体であり蒸気圧が大気圧以下である
ため稀釈ガスを入れないかぎり常温では充填容器は減圧
状態となる。このため、高次シランガスの一定速度での
供給は困難である。またさらに高次シランガスは自然発
火性であるため、減圧状態でガスを供給する場合は、大
気の漏れ込みによる爆発の危険性があり、安全上に大き
な問題点がある。また、トリシランは高価でかつ入手困
難なガスであり、原料コスト面でも大きな問題点があ
る。本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、４３
０℃以下の比較的低温で安全かつ低コストにてａ−Ｓｉ
膜形成を行なうことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意検討した結果、ジシランあるいは稀
釈したジシランを流通反応室中にて、２７０℃〜４３０
℃、好ましくは３００℃〜４００℃の加熱温度で流通加
熱した後、膜形成室に導入すると、３５０℃〜４３０℃
の比較的低温で熱分解により基板上に堆積させることが
でき、高特性のａ−Ｓｉが安全に低コストで形成できる
ことを発見した。
的を達成すべく鋭意検討した結果、ジシランあるいは稀
釈したジシランを流通反応室中にて、２７０℃〜４３０
℃、好ましくは３００℃〜４００℃の加熱温度で流通加
熱した後、膜形成室に導入すると、３５０℃〜４３０℃
の比較的低温で熱分解により基板上に堆積させることが
でき、高特性のａ−Ｓｉが安全に低コストで形成できる
ことを発見した。
【０００８】すなわち上記の条件でジシランあるいは稀
釈したジシランを流通加熱すると、トリシラン及びそれ
以上の高次シランを含むシランの混合ガスの状態とな
り、この混合ガスを用い熱ＣＶＤにてａ−Ｓｉ膜形成を
行なうと、公知文献の報告と同程度の、ジシランでは
従来実用的でない温度にても、同等あるいはそれ以上の
成膜速度を得ることができ、かつ高特性のａ−Ｓｉ膜を
安全に低コストで得られることを見い出した。
釈したジシランを流通加熱すると、トリシラン及びそれ
以上の高次シランを含むシランの混合ガスの状態とな
り、この混合ガスを用い熱ＣＶＤにてａ−Ｓｉ膜形成を
行なうと、公知文献の報告と同程度の、ジシランでは
従来実用的でない温度にても、同等あるいはそれ以上の
成膜速度を得ることができ、かつ高特性のａ−Ｓｉ膜を
安全に低コストで得られることを見い出した。
【０００９】一般に流通加熱後のジシランからの高次シ
ランへの転化率は、流通反応室中の加熱温度が３００℃
〜４００℃では、トリシランへは約５〜４０％、テトラ
シランへは約２〜３０％、ペンタシランへは約２〜２０
％、ヘキサシラン以上へは１０％以下であった。加熱温
度が２７０℃〜３００℃では、トリシランへは約２〜１
０％、テトラシランへは約１〜１０％、ペンタシランへ
は約１〜１５％、ヘキサシラン以上へは１０％以下であ
った。加熱温度が４００℃〜４３０℃では、トリシラン
へは約２〜２０％、テトラシランへは約１〜１０％、ペ
ンタシランへは約１〜１０％、ヘキサシラン以上へは５
％以下であった。
ランへの転化率は、流通反応室中の加熱温度が３００℃
〜４００℃では、トリシランへは約５〜４０％、テトラ
シランへは約２〜３０％、ペンタシランへは約２〜２０
％、ヘキサシラン以上へは１０％以下であった。加熱温
度が２７０℃〜３００℃では、トリシランへは約２〜１
０％、テトラシランへは約１〜１０％、ペンタシランへ
は約１〜１５％、ヘキサシラン以上へは１０％以下であ
った。加熱温度が４００℃〜４３０℃では、トリシラン
へは約２〜２０％、テトラシランへは約１〜１０％、ペ
ンタシランへは約１〜１０％、ヘキサシラン以上へは５
％以下であった。
【００１０】また本発明の方法では、原料ガスとしてジ
シランあるいは稀釈したジシランを用いるため、膜形成
室までは常圧ないし加圧にてのガス供給が可能となり安
全で操作性に優れた運転を行なうことができる。以下本
発明の方法を説明する。本発明で用いるジシランは、無
稀釈で用いても稀釈して用いてもかまわない。稀釈する
場合稀釈ガスとしては、水素、窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどのジシランと不活性なガスが用いられる。稀釈の
割合は、好ましくはジシランが２〜８０容量％、より好
ましくは５〜５０容量％である。ジシランの純度として
は、いかなるグレードのものでもかまわないが、高特性
のａ−Ｓｉを得るためには高純度のジシランを用いるこ
とが好ましい。
シランあるいは稀釈したジシランを用いるため、膜形成
室までは常圧ないし加圧にてのガス供給が可能となり安
全で操作性に優れた運転を行なうことができる。以下本
発明の方法を説明する。本発明で用いるジシランは、無
稀釈で用いても稀釈して用いてもかまわない。稀釈する
場合稀釈ガスとしては、水素、窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどのジシランと不活性なガスが用いられる。稀釈の
割合は、好ましくはジシランが２〜８０容量％、より好
ましくは５〜５０容量％である。ジシランの純度として
は、いかなるグレードのものでもかまわないが、高特性
のａ−Ｓｉを得るためには高純度のジシランを用いるこ
とが好ましい。
【００１１】流通反応室はジシランまたは稀釈されたジ
シランを原料ガスとすると、原料ガスを送入しながら同
時に反応を行ない、さらに同時に生成物及び未反応原料
ガスを取り出すような形式のものであればいかなるもの
でもかまわないが、好ましくは、いわゆる管型反応器が
用いられる。流通反応室は、独自に反応室を加熱できる
形式であれば、膜形成室とチューブなどの配管により接
続する方式でも、膜形成室と直結して一体の反応器と成
す方式でもかまわない。後者の直結する方式の場合は、
一般には膜形成室との仕切り弁として、ゲート弁または
バタフライ弁などを用いて流通反応室の圧力を調節する
が、流通反応室を膜形成室と同じ圧力で使用する場合は
上記の仕切り弁は無くてもかまわない。
シランを原料ガスとすると、原料ガスを送入しながら同
時に反応を行ない、さらに同時に生成物及び未反応原料
ガスを取り出すような形式のものであればいかなるもの
でもかまわないが、好ましくは、いわゆる管型反応器が
用いられる。流通反応室は、独自に反応室を加熱できる
形式であれば、膜形成室とチューブなどの配管により接
続する方式でも、膜形成室と直結して一体の反応器と成
す方式でもかまわない。後者の直結する方式の場合は、
一般には膜形成室との仕切り弁として、ゲート弁または
バタフライ弁などを用いて流通反応室の圧力を調節する
が、流通反応室を膜形成室と同じ圧力で使用する場合は
上記の仕切り弁は無くてもかまわない。
【００１２】流通加熱温度は一般に２７０℃〜４３０
℃、好ましくは３００℃〜４００℃である。２７０℃以
下では、高次シランの生成が十分でない場合がある。ま
た４３０℃以上では分解により流通反応室中に固体状の
ポリマーあるいはシリコンの堆積が起きる場合がある。
加熱は流通反応室を流通するガスが加熱される形であれ
ば、流通反応室の形状や加熱方式は問わないが、一般に
は流通反応室をヒーターによって加熱する形式が好まし
い。流通反応器は一定の加熱温度が得られれば、内部に
充填物を入れる形式であっても、空塔形式であってもか
まわない。
℃、好ましくは３００℃〜４００℃である。２７０℃以
下では、高次シランの生成が十分でない場合がある。ま
た４３０℃以上では分解により流通反応室中に固体状の
ポリマーあるいはシリコンの堆積が起きる場合がある。
加熱は流通反応室を流通するガスが加熱される形であれ
ば、流通反応室の形状や加熱方式は問わないが、一般に
は流通反応室をヒーターによって加熱する形式が好まし
い。流通反応器は一定の加熱温度が得られれば、内部に
充填物を入れる形式であっても、空塔形式であってもか
まわない。
【００１３】流通反応室での反応圧力は、常圧、加圧、
減圧のいずれにおいても反応を行なうことができるが、
好ましくは常圧下ないし２気圧（ゲージ圧）以下の加圧
下、より好ましくは０．５気圧（ゲージ圧）以下の微加
圧下で反応を行なう。微加圧状態で反応を行なう場合に
は、大気の系内への漏れ込みによる爆発の恐れがなく、
また容器を高耐圧性にする必要もなく安全な運転が可能
となる。流通加熱室を通気したガスは膜形成室に導入さ
れ熱分解によりａ−Ｓｉ膜を基板上に形成する。
減圧のいずれにおいても反応を行なうことができるが、
好ましくは常圧下ないし２気圧（ゲージ圧）以下の加圧
下、より好ましくは０．５気圧（ゲージ圧）以下の微加
圧下で反応を行なう。微加圧状態で反応を行なう場合に
は、大気の系内への漏れ込みによる爆発の恐れがなく、
また容器を高耐圧性にする必要もなく安全な運転が可能
となる。流通加熱室を通気したガスは膜形成室に導入さ
れ熱分解によりａ−Ｓｉ膜を基板上に形成する。
【００１４】本発明における熱ＣＶＤ温度は一般には３
５０℃〜４３０℃、より高特性のａ−Ｓｉ膜を得るため
には３７０℃〜４１０℃が好ましい。熱ＣＶＤ法の反応
圧力は、流通反応器と等しいか、あるいはそれ以下の圧
力であればいかなる圧力をも採用できる。以下に実施例
により本発明を詳細に説明するが、本発明を限定するも
のではない。
５０℃〜４３０℃、より高特性のａ−Ｓｉ膜を得るため
には３７０℃〜４１０℃が好ましい。熱ＣＶＤ法の反応
圧力は、流通反応器と等しいか、あるいはそれ以下の圧
力であればいかなる圧力をも採用できる。以下に実施例
により本発明を詳細に説明するが、本発明を限定するも
のではない。
【００１５】
【実施例】本発明に用いる装置の例を示せば図１、図２
または図３のようになる。図１は流通反応室１と膜形成
室２とをチューブ配管で接続した例で中間の弁７によっ
て仕切られている。図２と図３は流通反応室１１または
２１と膜形成室１２または２２と直結して一体の反応器
と成した例である。図２の例では中間の弁１７によって
仕切られているが、流通反応室２１を膜形成室２２と同
じ圧力で使用する場合の図３の例では仕切り弁は設置さ
れていない。流通反応器１、１１または２１はヒーター
加熱により内部が所定の温度に設定される。流通反応室
１、１１または２１は内部に充填物を入れる形式であっ
ても、空塔形式であってもかまわない。
または図３のようになる。図１は流通反応室１と膜形成
室２とをチューブ配管で接続した例で中間の弁７によっ
て仕切られている。図２と図３は流通反応室１１または
２１と膜形成室１２または２２と直結して一体の反応器
と成した例である。図２の例では中間の弁１７によって
仕切られているが、流通反応室２１を膜形成室２２と同
じ圧力で使用する場合の図３の例では仕切り弁は設置さ
れていない。流通反応器１、１１または２１はヒーター
加熱により内部が所定の温度に設定される。流通反応室
１、１１または２１は内部に充填物を入れる形式であっ
ても、空塔形式であってもかまわない。
【００１６】膜形成器２、１２または２２は内部に抵抗
加熱式の基板台３、１３または２３が設けられ、この基
板台３、１３または２３の上にはホウケイ酸ガラス、石
英ガラス、シリコン、ＳＵＳ等によって作られた基板
４、１４または２４がセットされている。上記説明で
は、加熱方式を抵抗加熱としたが、所定の基板温度が得
られれば、加熱方式の制限はない。原料ジシランガス
は、ジシランガス流量計５、１５または２５を通り、稀
釈ガスを用いる場合、稀釈ガス流量計６、１６または２
６を通る稀釈ガスと所定の稀釈率に混合され、流通反応
器１、１１または２１に導入される。熱ＣＶＤに用いら
れたガスは、排気系８、１８または２８を通って排出さ
れる。
加熱式の基板台３、１３または２３が設けられ、この基
板台３、１３または２３の上にはホウケイ酸ガラス、石
英ガラス、シリコン、ＳＵＳ等によって作られた基板
４、１４または２４がセットされている。上記説明で
は、加熱方式を抵抗加熱としたが、所定の基板温度が得
られれば、加熱方式の制限はない。原料ジシランガス
は、ジシランガス流量計５、１５または２５を通り、稀
釈ガスを用いる場合、稀釈ガス流量計６、１６または２
６を通る稀釈ガスと所定の稀釈率に混合され、流通反応
器１、１１または２１に導入される。熱ＣＶＤに用いら
れたガスは、排気系８、１８または２８を通って排出さ
れる。
【００１７】上記装置を用いて熱ＣＶＤを行なうには、
流通反応器１、１１または２１の内部温度と基板台３、
１３または２３を所定の温度に設定した後、ジシラン
と、稀釈ガスを用いる場合稀釈ガスを所定の流量にて混
合したガスを流通反応器１、１１または２１中に通気し
た後、膜形成器２、１２または２２に導入し、熱ＣＶＤ
を行ない基板４、１４または２４上にａ−Ｓｉ膜を堆積
せしめる。
流通反応器１、１１または２１の内部温度と基板台３、
１３または２３を所定の温度に設定した後、ジシラン
と、稀釈ガスを用いる場合稀釈ガスを所定の流量にて混
合したガスを流通反応器１、１１または２１中に通気し
た後、膜形成器２、１２または２２に導入し、熱ＣＶＤ
を行ない基板４、１４または２４上にａ−Ｓｉ膜を堆積
せしめる。
【００１８】以下実施例、比較例を示して本発明を説明
する。得られた膜の特性として、電気伝導度は金蒸着に
よりコプレーナー型のセルを形成して測定した。光電気
伝導度は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 の光照射下
で行なった。また光学ギャップ（Ｅｇ）は、光吸収係数
αより｛平方根（ａｈν）−ｈν｝のプロットの切片の
として求めた。
する。得られた膜の特性として、電気伝導度は金蒸着に
よりコプレーナー型のセルを形成して測定した。光電気
伝導度は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 の光照射下
で行なった。また光学ギャップ（Ｅｇ）は、光吸収係数
αより｛平方根（ａｈν）−ｈν｝のプロットの切片の
として求めた。
【００１９】実施例１ 実験装置として図１に示した装置を使用した。先ず内径
２cm×長さ７cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積２０
ccのＳＵＳ製管型流通反応器１の内部温度を３５０℃に
設置する。次にジシランガスを０．１気圧（ゲージ圧）
の圧力にて、流量を１Ｌ／ｈｒとして流通反応器１に導
入する。流通反応器１を通過したガスの一部を抜き出し
てガスクロマトグラフで分析したところ、ガス中の高次
シラン類の濃度は、トリシランが１５容量％、テトラシ
ランが７容量％、ペンタシランが５容量％、ヘキサシラ
ン以上が２容量％であった。ジシランの転化率であらわ
すと、トリシランへは２２％、テトラシランへは１４
％、ペンタシランへは１２％、ヘキサシラン以上へは６
％であった。流通反応器１を通過したガスは内容積１０
Ｌの膜形成器２に導入される。ホウケイ酸ガラス製の基
板４上の温度を基板台３の加熱により３９０℃に設定
し、１００torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行ないａ−
Ｓｉ膜を堆積せしめた。基板を取り出した後、水素ラジ
カルアニールを別容器中基板温度２５０℃にて３０分間
行なった。
２cm×長さ７cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積２０
ccのＳＵＳ製管型流通反応器１の内部温度を３５０℃に
設置する。次にジシランガスを０．１気圧（ゲージ圧）
の圧力にて、流量を１Ｌ／ｈｒとして流通反応器１に導
入する。流通反応器１を通過したガスの一部を抜き出し
てガスクロマトグラフで分析したところ、ガス中の高次
シラン類の濃度は、トリシランが１５容量％、テトラシ
ランが７容量％、ペンタシランが５容量％、ヘキサシラ
ン以上が２容量％であった。ジシランの転化率であらわ
すと、トリシランへは２２％、テトラシランへは１４
％、ペンタシランへは１２％、ヘキサシラン以上へは６
％であった。流通反応器１を通過したガスは内容積１０
Ｌの膜形成器２に導入される。ホウケイ酸ガラス製の基
板４上の温度を基板台３の加熱により３９０℃に設定
し、１００torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行ないａ−
Ｓｉ膜を堆積せしめた。基板を取り出した後、水素ラジ
カルアニールを別容器中基板温度２５０℃にて３０分間
行なった。
【００２０】実施例２ 流通反応器１の内部温度を３１０℃、ジシラン流量を
０．２Ｌ／ｈｒとした他は、実施例１と同じにして熱Ｃ
ＶＤを１ｈｒ行なった。
０．２Ｌ／ｈｒとした他は、実施例１と同じにして熱Ｃ
ＶＤを１ｈｒ行なった。
【００２１】実施例３ ジシラン流量を０．３Ｌ／ｈｒ、稀釈ガスとして水素を
流量０．７Ｌ／ｈｒで導入した他は、実施例１と同じに
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
流量０．７Ｌ／ｈｒで導入した他は、実施例１と同じに
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
【００２２】実施例４ 流通反応器１の内部温度を３９０℃、ジシラン流量を８
Ｌ／ｈｒとした他は、実施例１と同じにして熱ＣＶＤを
１ｈｒ行なった。
Ｌ／ｈｒとした他は、実施例１と同じにして熱ＣＶＤを
１ｈｒ行なった。
【００２３】実施例５ 基板４の温度を３７５℃とした他は、実施例１と同じに
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
【００２４】実施例６ 実験装置として図２に示した装置を使用した。先ず内径
３cm×長さ１２cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積８
０ccのＳＵＳ製管型流通反応器１１の内部温度を３５０
℃に設置する。次に０．１気圧（ゲージ圧）の圧力に
て、ジシランガス流量を１Ｌ／ｈｒ、稀釈ガスとして水
素を流量３Ｌ／ｈｒとして流通反応器１１に導入する。
流通反応器１１を通過したガスを内容積１０Ｌの膜形成
器１２に導入する。ホウケイ酸ガラス製の基板１４上の
温度を基板台１３の加熱により３９０℃に設定し、１０
０torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行ないａ−Ｓｉ膜を
堆積せしめた。基板を取り出した後、水素ラジカルアニ
ールを別容器中基板温度２５０℃にて３０分間行なっ
た。
３cm×長さ１２cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積８
０ccのＳＵＳ製管型流通反応器１１の内部温度を３５０
℃に設置する。次に０．１気圧（ゲージ圧）の圧力に
て、ジシランガス流量を１Ｌ／ｈｒ、稀釈ガスとして水
素を流量３Ｌ／ｈｒとして流通反応器１１に導入する。
流通反応器１１を通過したガスを内容積１０Ｌの膜形成
器１２に導入する。ホウケイ酸ガラス製の基板１４上の
温度を基板台１３の加熱により３９０℃に設定し、１０
０torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行ないａ−Ｓｉ膜を
堆積せしめた。基板を取り出した後、水素ラジカルアニ
ールを別容器中基板温度２５０℃にて３０分間行なっ
た。
【００２５】実施例７ 実験装置として図３に示した装置を使用した。先ず内径
３cm×長さ１２cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積８
０ccのＳＵＳ製管型流通反応器２１の内部温度を３５０
℃に設置する。次に大気圧にて、ジシランガス流量を
０．４Ｌ／ｈｒ、稀釈ガスとして水素を流量６Ｌ／ｈｒ
として流通反応器２１に導入する。ホウケイ酸ガラス製
の基板２４上の温度を基板台２３の加熱により３９０℃
に設定し、１００torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行な
いａ−Ｓｉ膜を堆積せしめた。流通反応器２１を通過し
たガスを内容積１０Ｌの膜形成器２２に導入される。基
板を取り出した後、水素ラジカルアニールを別容器中基
板温度２５０℃にて３０分間行なった。
３cm×長さ１２cmの空塔で外部ヒーターにて加熱容積８
０ccのＳＵＳ製管型流通反応器２１の内部温度を３５０
℃に設置する。次に大気圧にて、ジシランガス流量を
０．４Ｌ／ｈｒ、稀釈ガスとして水素を流量６Ｌ／ｈｒ
として流通反応器２１に導入する。ホウケイ酸ガラス製
の基板２４上の温度を基板台２３の加熱により３９０℃
に設定し、１００torrの圧力にて１ｈｒ熱ＣＶＤを行な
いａ−Ｓｉ膜を堆積せしめた。流通反応器２１を通過し
たガスを内容積１０Ｌの膜形成器２２に導入される。基
板を取り出した後、水素ラジカルアニールを別容器中基
板温度２５０℃にて３０分間行なった。
【００２６】実施例８ 基板として１００ｎｍの熱酸化膜を形成したシリコン単
結晶基板４を用い、実施例１と同じ条件にてａ−Ｓｉ膜
を堆積せしめた。基板を取り出した後、Ａｌ蒸着により
ソース及びドレイン電極を形成し、チャンネル長１００
μm 、チャンネル幅２００μm の薄膜トランジスタを作
成した後、水素ラジカルアニールを別容器中基板温度２
５０℃にて３０分間行なった。得られたトランジスタの
特性を測定したところ、電界効果移動度は、電子移動度
が２．３ｃｍ2 ／Ｖｓ、ホール移動度が０．２ｃｍ2 ／
Ｖｓであった。オン電流とオフ電流の比は、ｎチャネル
側で１０7 、ｐチャネル側で１０6 であった。
結晶基板４を用い、実施例１と同じ条件にてａ−Ｓｉ膜
を堆積せしめた。基板を取り出した後、Ａｌ蒸着により
ソース及びドレイン電極を形成し、チャンネル長１００
μm 、チャンネル幅２００μm の薄膜トランジスタを作
成した後、水素ラジカルアニールを別容器中基板温度２
５０℃にて３０分間行なった。得られたトランジスタの
特性を測定したところ、電界効果移動度は、電子移動度
が２．３ｃｍ2 ／Ｖｓ、ホール移動度が０．２ｃｍ2 ／
Ｖｓであった。オン電流とオフ電流の比は、ｎチャネル
側で１０7 、ｐチャネル側で１０6 であった。
【００２７】比較例１ 流通反応器１の内部温度を４５０℃とした他は、実施例
１と同じにして熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
１と同じにして熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
【００２８】比較例２ 流通反応器１の内部温度を２５０℃とした他は、実施例
１と同じにして熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
１と同じにして熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
【００２９】比較例３ 基板４の温度を３４０℃とした他は、実施例１と同じに
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。
【００３０】比較例４ 基板４の温度を４７０℃とした他は、実施例１と同じに
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。上記実施例、及び比較
例において堆積したａ−Ｓｉ膜の膜厚と物性を測定し、
結果を表１、表２に示した。比較例１〜３においては膜
形成速度が非常に遅く、物性を測定するのに十分な膜厚
の膜が作成できなかった。
して熱ＣＶＤを１ｈｒ行なった。上記実施例、及び比較
例において堆積したａ−Ｓｉ膜の膜厚と物性を測定し、
結果を表１、表２に示した。比較例１〜３においては膜
形成速度が非常に遅く、物性を測定するのに十分な膜厚
の膜が作成できなかった。
【００３１】実施例１〜７の結果を表１に、比較例１〜
４の結果を表２にまとめて示した。
４の結果を表２にまとめて示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】表１の結果より、得られた膜の物性上の特
徴として、光電気伝導度が５×１０-5〜１×１０-4Ω-1
cm-1、光感度が１．０×１０5 〜３．５×１０5 と高く
光電気特性が優れている。また光学ギャップが約１．６
ｅＶと小さく波長感度幅が広い。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。またトランジスタ特性として、電界効果
移動度は、電子移動度が２．３ｃｍ2 ／Ｖｓ、ホール移
動度が０．２ｃｍ2 ／Ｖｓと高く、またオン電流とオフ
電流の比は、ｎチャネル側で１０7 、ｐチャネル側で１
０6 と高かった。これらの利点から薄膜トランジスタ等
の電界効果を利用したデバイスとして用いる場合にも非
常に優れた方法である。
徴として、光電気伝導度が５×１０-5〜１×１０-4Ω-1
cm-1、光感度が１．０×１０5 〜３．５×１０5 と高く
光電気特性が優れている。また光学ギャップが約１．６
ｅＶと小さく波長感度幅が広い。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。またトランジスタ特性として、電界効果
移動度は、電子移動度が２．３ｃｍ2 ／Ｖｓ、ホール移
動度が０．２ｃｍ2 ／Ｖｓと高く、またオン電流とオフ
電流の比は、ｎチャネル側で１０7 、ｐチャネル側で１
０6 と高かった。これらの利点から薄膜トランジスタ等
の電界効果を利用したデバイスとして用いる場合にも非
常に優れた方法である。
【００３５】本発明では、原料ガスとしてジシランある
いは稀釈したジシランを用いるため、安全で操作性に優
れた運転を行なうことができ、また従来ジシランでは得
られなかった比較的低温にて実用可能な成膜速度が得ら
れる。さらにジシランは比較的安価なため、低い原料コ
ストでａ−Ｓｉ膜形成が可能となる。
いは稀釈したジシランを用いるため、安全で操作性に優
れた運転を行なうことができ、また従来ジシランでは得
られなかった比較的低温にて実用可能な成膜速度が得ら
れる。さらにジシランは比較的安価なため、低い原料コ
ストでａ−Ｓｉ膜形成が可能となる。
【００３６】さらには、熱ＣＶＤでは粉の発生が極めて
少ないため装置の汚染も少なく、得られた膜もピンホー
ルフリーでありデバイスの歩留まりも大幅に向上する。
また、複雑で高価な反応装置を必要としないため、デバ
イス作成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、ａ−Ｓｉ応用デバ
イスとしての光電変換装置、薄膜トランジスタ、感光体
等の製造方法、あるいはポリシリコン形成用前駆体のａ
−Ｓｉ形成方法として広く利用でき、ａ−Ｓｉ膜の利用
分野の飛躍的な拡大が期待できる。
少ないため装置の汚染も少なく、得られた膜もピンホー
ルフリーでありデバイスの歩留まりも大幅に向上する。
また、複雑で高価な反応装置を必要としないため、デバ
イス作成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、ａ−Ｓｉ応用デバ
イスとしての光電変換装置、薄膜トランジスタ、感光体
等の製造方法、あるいはポリシリコン形成用前駆体のａ
−Ｓｉ形成方法として広く利用でき、ａ−Ｓｉ膜の利用
分野の飛躍的な拡大が期待できる。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ジシ
ランを流通反応器中にて流通加熱した後、膜形成器に導
入して熱ＣＶＤさせると、従来のジシランの実用的な熱
ＣＶＤ温度より低温で光電気特性及びトランジスタ特性
の優れたａ−Ｓｉ膜を安全に低コストで形成できる。
ランを流通反応器中にて流通加熱した後、膜形成器に導
入して熱ＣＶＤさせると、従来のジシランの実用的な熱
ＣＶＤ温度より低温で光電気特性及びトランジスタ特性
の優れたａ−Ｓｉ膜を安全に低コストで形成できる。
【図１】本発明に用いる例でチューブ配管で接続した説
明図である。
明図である。
【図２】本発明に用いる例で直結されているが中間の弁
がある説明図である。
がある説明図である。
【図３】本発明に用いる例で直結されている説明図であ
る。
る。
１、１１、２１ 流通反応器 ２、１２、２２ 膜形成器 ３、１３、２３ 基板台 ４、１４、２４ 基板 ５、１５、２５ ジシランガス流量計 ６、１６、２６ 稀釈ガス流量計 ７、１７ 弁 ８、１８、２８ 排気系
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ジシランあるいは稀釈したジシランを流
通反応室中にて、２７０℃〜４３０℃の加熱温度で流通
加熱した後、膜形成室に導入して、３５０℃〜４３０℃
の温度で熱分解により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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190134A JPH0536608A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190134A JPH0536608A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536608A true JPH0536608A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16252963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3190134A Pending JPH0536608A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536608A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06275524A (ja) * | 1993-03-24 | 1994-09-30 | G T C:Kk | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| KR100243191B1 (ko) * | 1996-07-25 | 2000-02-01 | 윤종용 | 광 기록 재생 장치 |
| US6934960B2 (en) | 2002-05-31 | 2005-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical disk apparatus |
| US7278148B2 (en) | 1999-12-03 | 2007-10-02 | Ricoh Company, Ltd. | Data recording/reproduction apparatus |
| JP2009135157A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Nuflare Technology Inc | 気相成長装置及び気相成長方法 |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3190134A patent/JPH0536608A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06275524A (ja) * | 1993-03-24 | 1994-09-30 | G T C:Kk | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| KR100243191B1 (ko) * | 1996-07-25 | 2000-02-01 | 윤종용 | 광 기록 재생 장치 |
| US7278148B2 (en) | 1999-12-03 | 2007-10-02 | Ricoh Company, Ltd. | Data recording/reproduction apparatus |
| US6934960B2 (en) | 2002-05-31 | 2005-08-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical disk apparatus |
| JP2009135157A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Nuflare Technology Inc | 気相成長装置及び気相成長方法 |
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