JPH0573250B2 - - Google Patents
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- JPH0573250B2 JPH0573250B2 JP61265339A JP26533986A JPH0573250B2 JP H0573250 B2 JPH0573250 B2 JP H0573250B2 JP 61265339 A JP61265339 A JP 61265339A JP 26533986 A JP26533986 A JP 26533986A JP H0573250 B2 JPH0573250 B2 JP H0573250B2
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水素化シリコン、水素化シリコンゲ
ルマニウム、水素化シリコンカーバイド、水素化
シリコンナイトライド等のシリコン合金の非晶質
膜の製造方法およびその装置に関し、特に良質の
非晶質シリコン合金膜を高速で製造するのに適し
たグロー放電プラズマCVD法およびその装置に
関する。
ルマニウム、水素化シリコンカーバイド、水素化
シリコンナイトライド等のシリコン合金の非晶質
膜の製造方法およびその装置に関し、特に良質の
非晶質シリコン合金膜を高速で製造するのに適し
たグロー放電プラズマCVD法およびその装置に
関する。
従来、SiH4等の原料ガスの反応室内に導入し、
高周波電源により発生させたグロー放電を用いて
分解させて、電極上に設けた基板上に非晶質シリ
コン合金膜を製造する方法および装置が知られて
いる。
高周波電源により発生させたグロー放電を用いて
分解させて、電極上に設けた基板上に非晶質シリ
コン合金膜を製造する方法および装置が知られて
いる。
前記従来のグロー放電プラズマCVD法の成膜
速度の向上法として、以下の２つの手段が考えら
れて来た。まず初めは放電電圧を大きくしてプラ
ズマ中のガス分解に寄与する高エネルギー電子の
数を増やす方法であり、第２には、ガス圧力を高
くして分解に寄与する原料ガスの濃度を上げる方
法である。上記どちらかの方法あるいは両方法を
同時に適用しても成膜速度の向上を計ることがで
きる。
速度の向上法として、以下の２つの手段が考えら
れて来た。まず初めは放電電圧を大きくしてプラ
ズマ中のガス分解に寄与する高エネルギー電子の
数を増やす方法であり、第２には、ガス圧力を高
くして分解に寄与する原料ガスの濃度を上げる方
法である。上記どちらかの方法あるいは両方法を
同時に適用しても成膜速度の向上を計ることがで
きる。
しかしながら、上記２つの方法により作成した
非晶質シリコン薄膜は光電特性が悪く、又ピンホ
ールや異常成長等の膜欠陥が多く、作成しようと
するデバイスの歩留および性能を低下させる原因
となつていた。又非晶質シリコン薄膜構造に伴つ
て多量の粉末が発生するための粉末除去の操作が
必要となり、装置の稼動率が思うように上げられ
ないという問題点があつた。
非晶質シリコン薄膜は光電特性が悪く、又ピンホ
ールや異常成長等の膜欠陥が多く、作成しようと
するデバイスの歩留および性能を低下させる原因
となつていた。又非晶質シリコン薄膜構造に伴つ
て多量の粉末が発生するための粉末除去の操作が
必要となり、装置の稼動率が思うように上げられ
ないという問題点があつた。
本発明は上記問題点を解決するために、反応室
内へ導入された原料ガスを反応室内の基板側電極
および放電電力供給側電極の間に生じたグロー放
電により反応させて基板側電極上に設けられた基
板上に非晶質シリコン合金を堆積させる非晶質シ
リコン合金の堆積法において、放電電力供給側電
極に内蔵されたヒーターおよび／または放電電力
供給側電極周りに設けられたアースシールドに内
蔵されたヒーターを200〜400℃に加熱することに
より、放電電力供給側電極および／または放電電
力供給側電極近傍を加熱しておくことにより、原
料ガス濃度を低くし、放電電力供給側電極に集中
して生じる放電を防止している。
内へ導入された原料ガスを反応室内の基板側電極
および放電電力供給側電極の間に生じたグロー放
電により反応させて基板側電極上に設けられた基
板上に非晶質シリコン合金を堆積させる非晶質シ
リコン合金の堆積法において、放電電力供給側電
極に内蔵されたヒーターおよび／または放電電力
供給側電極周りに設けられたアースシールドに内
蔵されたヒーターを200〜400℃に加熱することに
より、放電電力供給側電極および／または放電電
力供給側電極近傍を加熱しておくことにより、原
料ガス濃度を低くし、放電電力供給側電極に集中
して生じる放電を防止している。
上記方法は、例えば原料ガス導入口ならびに排
気口ならびにグロー放電を生ぜしめる基板保持側
電極および放電電力供給側電極ならびに任意によ
り放電電力供給側電極の周りに設けられたアース
シールドとを備えた非晶質シリコン合金堆積装置
の放電電力供給側電極および／またはアースシー
ルド内部にヒーターを設け、該ヒーターを加熱す
ることにより実施することができる。
気口ならびにグロー放電を生ぜしめる基板保持側
電極および放電電力供給側電極ならびに任意によ
り放電電力供給側電極の周りに設けられたアース
シールドとを備えた非晶質シリコン合金堆積装置
の放電電力供給側電極および／またはアースシー
ルド内部にヒーターを設け、該ヒーターを加熱す
ることにより実施することができる。
該放電電力供給側電極および／または放電電力
供給側電極近傍を加熱する加熱手段は上記内蔵ヒ
ーターによるものでなくてもかまわないが、内蔵
ヒーターによつて行なう事が操作上及び装置の構
成上好ましい。
供給側電極近傍を加熱する加熱手段は上記内蔵ヒ
ーターによるものでなくてもかまわないが、内蔵
ヒーターによつて行なう事が操作上及び装置の構
成上好ましい。
該ヒーターを例えば200〜600℃に加熱し、放電
電力供給側電極および／又はアースシールドを
200〜600℃に加熱することが、本発明の効果を発
し、かつ熱による装置の負担を少なくするために
好まれる。放電電力供給側電極および／またはア
ースシールドの温度が200℃未満では、成膜速度
の向上および電気的特性の向上にほとんど効果を
発揮しない。また前記温度が600℃を越えると基
板温度が300℃を越えて膜質を劣化させるおそれ
がある。
電力供給側電極および／又はアースシールドを
200〜600℃に加熱することが、本発明の効果を発
し、かつ熱による装置の負担を少なくするために
好まれる。放電電力供給側電極および／またはア
ースシールドの温度が200℃未満では、成膜速度
の向上および電気的特性の向上にほとんど効果を
発揮しない。また前記温度が600℃を越えると基
板温度が300℃を越えて膜質を劣化させるおそれ
がある。
本発明は従来の高速グロー放電プラズマCVD
法において起こつていた粉末発生や膜質劣化が放
電電力供給側電極に集中して生じる放電により生
成することに鑑みなされたものであり、放電電力
供給側電極近傍の原料ガスの濃度を加熱手段によ
り低くし、放電を防止している。このことはボイ
ルシヤルルの法則：pV＝nRTで、ｐ、Ｖ＝一定
よりＴ（温度）を前記加熱手段により大きくする
ことは、ｎを小さくすること、すなわち原料ガス
の濃度を低くすることになり、理解することがで
きる。
法において起こつていた粉末発生や膜質劣化が放
電電力供給側電極に集中して生じる放電により生
成することに鑑みなされたものであり、放電電力
供給側電極近傍の原料ガスの濃度を加熱手段によ
り低くし、放電を防止している。このことはボイ
ルシヤルルの法則：pV＝nRTで、ｐ、Ｖ＝一定
よりＴ（温度）を前記加熱手段により大きくする
ことは、ｎを小さくすること、すなわち原料ガス
の濃度を低くすることになり、理解することがで
きる。
高分子化した粉末および作成された膜内に取り
こまれて膜質を劣化させる鎖状結合分子（例えば
（SiH2）ｎ）等は高エネルギー電子により生じた
原料ガスのラジカル生成物が他の原料ガスと反応
して生じ、鎖長又は大きさが大きくなるにしたが
つて短い電極間での放電を促進し相乗的速度で生
成、成長する。該反応は特に高エネルギー電子が
集中する放電電力供給側電極（カソード電極）付
近において発生しやすく、該放電電力供給側電極
近傍の原料ガス濃度を低下させれば該反応は防止
することができる。
こまれて膜質を劣化させる鎖状結合分子（例えば
（SiH2）ｎ）等は高エネルギー電子により生じた
原料ガスのラジカル生成物が他の原料ガスと反応
して生じ、鎖長又は大きさが大きくなるにしたが
つて短い電極間での放電を促進し相乗的速度で生
成、成長する。該反応は特に高エネルギー電子が
集中する放電電力供給側電極（カソード電極）付
近において発生しやすく、該放電電力供給側電極
近傍の原料ガス濃度を低下させれば該反応は防止
することができる。
本発明実施のために第１図に示す非晶質シリコ
ン合金膜製造装置を作成した。
ン合金膜製造装置を作成した。
非晶質シリコン合金膜製造装置１は、概ね原料
ガス導入管２、排気口３が設けられた反応室４、
および反応室内に設けられた基板側電極５、放電
電力供給側電極６（直径100mm）、該放電電力供給
側電極６の周りの基板側電極５方向以外を囲うよ
うに放電電力供給側電極６近くに設けられたアー
スシールド７とからなる。又基板側電極５の内に
は基板加熱ヒーター８が、放電電力供給側電極６
およびアースシールド７内にはそれぞれシースヒ
ーター９，１０がそれぞれ内蔵され、原料ガス導
入管２には流量調節計およびガスボンベ（図示せ
ず）、排気口３には真空ポンプ（図示せず）、両電
極５，６には高周波マツチング回路および電源１
１が接続されている。又基板側電極５、反応室４
およびアースシールド７はアース状態とされてい
る。
ガス導入管２、排気口３が設けられた反応室４、
および反応室内に設けられた基板側電極５、放電
電力供給側電極６（直径100mm）、該放電電力供給
側電極６の周りの基板側電極５方向以外を囲うよ
うに放電電力供給側電極６近くに設けられたアー
スシールド７とからなる。又基板側電極５の内に
は基板加熱ヒーター８が、放電電力供給側電極６
およびアースシールド７内にはそれぞれシースヒ
ーター９，１０がそれぞれ内蔵され、原料ガス導
入管２には流量調節計およびガスボンベ（図示せ
ず）、排気口３には真空ポンプ（図示せず）、両電
極５，６には高周波マツチング回路および電源１
１が接続されている。又基板側電極５、反応室４
およびアースシールド７はアース状態とされてい
る。
上記非晶質シリコン合金膜製造装置１の基板側
電極５上にガラス基板１２を取り付けた後一担反
応室内を真空にした後、原料ガス導入管２から
Si2H6原料ガスを30SCCMの流量で反応室内へ導
入した。反応室内を0.2Torrに保持しつつ、基板
加熱ヒーター８を加熱し基板温度を300℃とし、
シースヒーター９，１０も加熱して放電電力供給
側電極６とその近傍を加熱した。その後4MHz、
80Wの高周波電力を両電極５，６間に印加して
グロー放電を開始した。
電極５上にガラス基板１２を取り付けた後一担反
応室内を真空にした後、原料ガス導入管２から
Si2H6原料ガスを30SCCMの流量で反応室内へ導
入した。反応室内を0.2Torrに保持しつつ、基板
加熱ヒーター８を加熱し基板温度を300℃とし、
シースヒーター９，１０も加熱して放電電力供給
側電極６とその近傍を加熱した。その後4MHz、
80Wの高周波電力を両電極５，６間に印加して
グロー放電を開始した。
シースヒーター９，１０を300℃とし、放電電
力供給側電極６およびアースシールド７を300℃
とした場合、放電電力供給側電極６を水冷しなが
ら成膜する方法（従来法）とくらべると、光電導
度が10倍高い非晶質水素化シリコン薄膜が1.5倍
の成膜速度で得られた。又放電電力供給側電極６
を水冷している場合に発生していた反応室内の粉
末は、放電電力供給側電極６およびアースシール
ド７を300℃に加熱するとほとんど発生しなくな
つた。
力供給側電極６およびアースシールド７を300℃
とした場合、放電電力供給側電極６を水冷しなが
ら成膜する方法（従来法）とくらべると、光電導
度が10倍高い非晶質水素化シリコン薄膜が1.5倍
の成膜速度で得られた。又放電電力供給側電極６
を水冷している場合に発生していた反応室内の粉
末は、放電電力供給側電極６およびアースシール
ド７を300℃に加熱するとほとんど発生しなくな
つた。
第２図に放電電力供給側電極６およびアースシ
ールド７の温度を変化させた場合の成膜速度（ｎ
ｍ／ｓ）および光電導度（光源AM1、光量100ｍ
Ｗ／cm2）（Ω−１cm−１）および暗電導度の変化
を示す。
ールド７の温度を変化させた場合の成膜速度（ｎ
ｍ／ｓ）および光電導度（光源AM1、光量100ｍ
Ｗ／cm2）（Ω−１cm−１）および暗電導度の変化
を示す。
本発明によれば第２図のグラフから分かるよう
に、成膜速度が増大しても光電導度および暗電導
度は高いレベルで飽和しており、光電特性を一定
水準に維持しているので、従来の方法とくらべ良
質の薄膜を高速で得られることがわかる。
に、成膜速度が増大しても光電導度および暗電導
度は高いレベルで飽和しており、光電特性を一定
水準に維持しているので、従来の方法とくらべ良
質の薄膜を高速で得られることがわかる。
本実施例においてはグロー放電を発生させるた
めに4MHzの高周波が用いられたが、この周波数
は4MHzに限るものではなく13.56Mz等の他の周
波数を用いてもよく、また直流グロー放電であつ
てもよい。又原料ガスもSi2H6に限る必要は無
く、SiH4等を用いてもよくまた水素化シリコン
ゲルマニウム、水素化シリコカーバイド、水素化
シリコンナイトライド等のSiを主成分とする合金
系を作成するためにSi、Ｈ以外の構成元素を含む
原料ガス及び希釈用ガス（H2、He、Ar、Ne等）
を同時に流してもよい。実施例の成膜装置として
は放電電力供給電極及びそのアースシールドを加
熱する構成としたが、他の電界集中部が生ずるよ
うな形状の装置場合にその電界集中部を局所的に
加熱することによつて同様の効果が得られること
は言うまでもない。
めに4MHzの高周波が用いられたが、この周波数
は4MHzに限るものではなく13.56Mz等の他の周
波数を用いてもよく、また直流グロー放電であつ
てもよい。又原料ガスもSi2H6に限る必要は無
く、SiH4等を用いてもよくまた水素化シリコン
ゲルマニウム、水素化シリコカーバイド、水素化
シリコンナイトライド等のSiを主成分とする合金
系を作成するためにSi、Ｈ以外の構成元素を含む
原料ガス及び希釈用ガス（H2、He、Ar、Ne等）
を同時に流してもよい。実施例の成膜装置として
は放電電力供給電極及びそのアースシールドを加
熱する構成としたが、他の電界集中部が生ずるよ
うな形状の装置場合にその電界集中部を局所的に
加熱することによつて同様の効果が得られること
は言うまでもない。
又本発明の非晶質シリコン合金膜の製造方法は
シリコン合金微結晶をその内に含む非晶質シリコ
ン合金膜の製造に対しても適用されるものであ
り、本質的な非晶質に限定されるものではない。
シリコン合金微結晶をその内に含む非晶質シリコ
ン合金膜の製造に対しても適用されるものであ
り、本質的な非晶質に限定されるものではない。
本発明によれば、実施例からもあきらかなとう
り良質の非晶質合金膜を高速で製造することがで
きる。又反応室内に粉末等も発生しにくいので装
置の操業効率をも向上させることができる。
り良質の非晶質合金膜を高速で製造することがで
きる。又反応室内に粉末等も発生しにくいので装
置の操業効率をも向上させることができる。
第１図は本発明の実施例で使用した非晶質シリ
コン膜製造装置の概略断面図、第２図は実施例で
作成した非晶質シリコン膜の成膜時の放電電力供
給側電極温度と成膜速度および明暗導電率との関
係を示す図である。
コン膜製造装置の概略断面図、第２図は実施例で
作成した非晶質シリコン膜の成膜時の放電電力供
給側電極温度と成膜速度および明暗導電率との関
係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応室内へ導入された原料ガスを基板側電極
および放電電力供給側電極の間に生じたグロー放
電により反応させて基板側電極に保持された基板
上に非晶質シリコン合金を堆積させる非晶質シリ
コン合金の堆積法において、放電電力供給側電極
に内蔵されたヒーターおよび／または放電電力供
給側電極周りに設けられたアースシールドに内蔵
されたヒーターを200〜400℃に加熱することによ
り、放電電力供給側電極および／または放電電力
供給側電極近傍を加熱しておくことにより、原料
ガス濃度を低くし、放電電力供給側電極に集中し
て生じる放電を防止することを特徴とする非晶質
シリコン合金堆積法。 ２ 原料ガス導入口ならびに排気口ならびにグロ
ー放電を生ぜしめる基板保持側電極および放電電
力供給側電極ならびに任意に設けられた放電電力
供給側電極周りのアースシールドとを備えた非晶
質シリコン合金堆積装置において、放電電力供給
側電極および／またはアースシールドの内部に
200〜400℃に加熱することができるヒーターを設
けたことを特徴とする非晶質シリコン合金堆積装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26533986A JPS63119520A (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 非晶質シリコン合金堆積法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26533986A JPS63119520A (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 非晶質シリコン合金堆積法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119520A JPS63119520A (ja) | 1988-05-24 |
| JPH0573250B2 true JPH0573250B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=17415812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26533986A Granted JPS63119520A (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 非晶質シリコン合金堆積法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63119520A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2874175B2 (ja) * | 1989-03-08 | 1999-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0341848U (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-22 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58104015A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-21 | Canon Inc | 堆積膜の製造装置 |
| JPS61119030A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-06 | Nippon Soken Inc | 水素化アモルフアス半導体薄膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP26533986A patent/JPS63119520A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58104015A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-21 | Canon Inc | 堆積膜の製造装置 |
| JPS61119030A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-06 | Nippon Soken Inc | 水素化アモルフアス半導体薄膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63119520A (ja) | 1988-05-24 |
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