JPH0590156A - P-type semiconductor thin film - Google Patents

P-type semiconductor thin film

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JPH0590156A
JPH0590156A JP3245737A JP24573791A JPH0590156A JP H0590156 A JPH0590156 A JP H0590156A JP 3245737 A JP3245737 A JP 3245737A JP 24573791 A JP24573791 A JP 24573791A JP H0590156 A JPH0590156 A JP H0590156A
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JP
Japan
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thin film
gas
film
silicon
group iii
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Pending
Application number
JP3245737A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Miyaji
賢司 宮地
Yoshinori Ashida
芳徳 芦田
Noriyuki Yanagawa
紀行 柳川
Nobuhiro Fukuda
信弘 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE:To obtain a p-type semiconductor thin film having crystallinity in an extremely thin film state and a high carrier density so as to enhance the performance of an amorphous solar cell. CONSTITUTION:A step of forming a thin film while irradiating a grown surface with ions generated by discharging including gas of group III element compound and a step of irradiating only with ions are repeated to obtain a p-type crystalline semiconductor thin film in which the thickness of the film formed by the one repetition of the respective steps is a range of 1 to 100Angstrom and the entire thickness is 300Angstrom or less. Thus, a crystalline semiconductor thin film having a high carrier density and a thickness of 300Angstrom or less and which was impossible according to conventional technique can be formed. The thin film is applied to the p-type layer of an amorphous solar cell thereby to improve a photoelectric conversion efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高性能の非晶質太陽電池
に於ける、低抵抗で、かつ、高キャリア密度のp型結晶
性半導体薄膜を極薄膜状態で形成する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for forming a p-type crystalline semiconductor thin film having a low resistance and a high carrier density in an extremely thin film state in a high performance amorphous solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】非晶質太陽電池は、電卓や時計を駆動す
るための出力の小さいエネルギー供給源として既に実用
化されている。しかしながら、太陽光発電用途のよう
に、 0.1W以上のような出力の大きいエネルギー供給源
としては、性能および安定性に関しては十分とはいえ
ず、性能向上をめざして、各種の検討が実施されてい
る。しかして、太陽電池の光電変換効率は開放端電圧、
短絡光電流ならびに曲線因子の積で表される。各種の検
討の結果、短絡光電流ならびに曲線因子については、現
在の達成値は理論的に予想される値に近づいてきたが、
こと開放端電圧は未だ充分改善されていない。
2. Description of the Related Art Amorphous solar cells have already been put to practical use as a low-output energy supply source for driving calculators and watches. However, it cannot be said that the performance and stability are sufficient as an energy supply source with a large output of 0.1 W or more, such as solar power generation applications, and various studies have been carried out with the aim of improving performance. There is. Then, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is the open circuit voltage,
It is represented by the product of short circuit photocurrent and fill factor. As a result of various studies, regarding the short-circuit photocurrent and the fill factor, the currently achieved values have come close to the theoretically expected values,
That is, the open-circuit voltage has not been sufficiently improved.

【0003】太陽電池の信頼性向上のために、近年、光
入射側にp層を設けたpin型非晶質太陽電池が検討さ
れている。この非晶質太陽電池において、開放端電圧を
改善するためには、p型半導体薄膜の光電特性を改善せ
ねばならず、特に、光学的バンドギャップの拡大と電気
導電率の向上を同時に行わねばならないところに、技術
の困難性があった。
In order to improve the reliability of the solar cell, a pin type amorphous solar cell having a p-layer on the light incident side has been studied in recent years. In order to improve the open-circuit voltage in this amorphous solar cell, the photoelectric characteristics of the p-type semiconductor thin film must be improved, and in particular, the optical bandgap and the electrical conductivity must be increased at the same time. Where it didn't happen, there was technical difficulty.

【0004】これらを満足する材料として、微結晶薄膜
が提案されているが、プラズマCVD法などの従来技術
を用いて、透明電極上にp型微結晶薄膜を形成すべき成
膜条件で薄膜の形成を試みても、結果的には非晶質太陽
電池の開放端電圧は向上していない。この理由として、
pin型非晶質太陽電池のp層として必要十分な50〜30
0Åの膜厚において、透明電極上にp型微結晶薄膜を形
成することが困難なためであることが報告されている
(例えば、ビー.ゴールドスタイン他「通常のRFグロ
ー放電によって成膜されたp型 SiC:H微結晶薄膜の特
性」、アプライドフィジックス レター、53巻、2672〜
2674頁、1988年発行(B.Goldstein et al.,"Properties
of p+ microcrystalline films of SiC:H deposited by
conventional rf glow discharge", Applied Physics
letters, 53, p2672〜2674 (1988))。つまり、50〜 300
Åの膜厚においては結晶化せず、高抵抗化しており、曲
線因子も低く、開放端電圧の改善も得られない。一方、
ECR(Electron Cyclotron Resonane) プラズマCVD
法を用いてp層を形成した場合は、開放端電圧の改善お
よび光電変換効率の向上が報告されているが、本法では
イオン衝撃による下地材料への損傷が激しく、本法によ
って得られるp型微結晶薄膜の特性を十分に引き出せて
いないのが現状である(例えば、ユタカ.ハットリ他
「ECR−CVDで形成したp型微結晶 SiC膜を用いた
高効率アモルファスヘテロ接合太陽電池」テクニカル
ダイジェスト オブ インターナショナル PVSEC−3、
171 〜174 頁、1987年発行(Y.Hattori et al., "High E
fficiency Amorphous HeterojunctionSolar cell Emplo
ying ECR-CVD Produced p-Type Microcrystalline SiC
Film", Technical Digest of the International PVSEC
-3 、p.171 〜174(1987) 参照のこと) 。
A microcrystalline thin film has been proposed as a material satisfying these requirements. However, a thin film of a thin film is formed under the film forming conditions in which a p-type microcrystalline thin film should be formed on a transparent electrode by using a conventional technique such as plasma CVD. Even if the formation is attempted, the open circuit voltage of the amorphous solar cell is not improved as a result. The reason for this is
50 to 30 which is necessary and sufficient as the p layer of the pin type amorphous solar cell
It has been reported that it is difficult to form a p-type microcrystalline thin film on a transparent electrode at a film thickness of 0 Å (for example, "B. Goldstein et al." Formed by ordinary RF glow discharge. Characteristics of p-type SiC: H microcrystalline thin film ", Applied Physics Letter, 53, 2672-
2674, 1988 (B. Goldstein et al., "Properties
of p + microcrystalline films of SiC: H deposited by
conventional rf glow discharge ", Applied Physics
letters, 53, p2672-2674 (1988)). That is, 50 to 300
At the film thickness of Å, it does not crystallize and has high resistance, the fill factor is low, and the improvement of open-circuit voltage cannot be obtained. on the other hand,
ECR (Electron Cyclotron Resonane) Plasma CVD
It has been reported that when the p-layer is formed by using the method, the open-end voltage is improved and the photoelectric conversion efficiency is improved. It is the current situation that the characteristics of p-type microcrystalline thin films have not been fully extracted (for example, "High-efficiency amorphous heterojunction solar cell using p-type microcrystalline SiC film formed by ECR-CVD" by Yutaka Hattori et al.
Digest of International PVSEC-3,
171-174, published in 1987 (Y. Hattori et al., "High E
fficiency Amorphous HeterojunctionSolar cell Emplo
ying ECR-CVD Produced p-Type Microcrystalline SiC
Film ", Technical Digest of the International PVSEC
-3, p. 171-174 (1987)).

【0005】近年、成膜後、該膜を、マイクロ波プラズ
マや高周波プラズマ等で発生させた原子状水素で処理す
ることを繰り返すことにより、微結晶薄膜が得られるこ
とは報告されているが、これらについては、全膜厚が 3
00Å以下でも微結晶化が可能であるかは言及されていな
い(例えば、エー.アサノ「水素化アモルファスシリコ
ンおよび微結晶シリコン薄膜の網目構造に対する水素原
子の影響」、アプライド フィジックス レター、56
巻、533 〜535 頁、1990年発行 (A.Asano, "Effects of
hydrogen atoms on the network structure of hydro
genated amorphous and microcrystalline silicon thi
n films", Applied Physics letters, 56,p.533〜535
(1990))、イサム.シミズ他「低基板温度での結晶性シ
リコンの成長に対する化学反応制御」、マテリアル リ
サーチ ソサエティー シンポジウム プロシーディン
グ、164 巻、195 〜204 頁、1990年発行(I.Shimizu et
al.,"Control of Chemical Reactions for Growth of C
rystalline Si at Low Substrate Temperature , Matir
ials Research Society Symposium Proceeding Vol.16
4, p.195 〜204 (1990)))。
In recent years, it has been reported that a microcrystalline thin film can be obtained by repeatedly treating the film with atomic hydrogen generated by microwave plasma or high frequency plasma after the film formation. For these, the total film thickness is 3
It is not mentioned whether microcrystallization is possible even below 00Å (for example, A. Asano, "Effect of hydrogen atoms on the network structure of hydrogenated amorphous silicon and microcrystalline silicon thin films", Applied Physics Letter, 56).
Volume, pp. 533-535, published in 1990 (A. Asano, "Effects of
hydrogen atoms on the network structure of hydro
genated amorphous and microcrystalline silicon thi
n films ", Applied Physics letters, 56, p.533-535
(1990)), Isamu. Shimizu et al., "Chemical reaction control for growth of crystalline silicon at low substrate temperature", Material Research Society Symposium Proceedings, 164, 195-204, published in 1990 (I. Shimizu et al.
al., "Control of Chemical Reactions for Growth of C
rystalline Si at Low Substrate Temperature, Matir
ials Research Society Symposium Proceeding Vol.16
4, p.195-204 (1990))).

【0006】また、900 〜1000Åのシリコン薄膜を形成
後、イオンビームで処理することにより、微結晶薄膜が
得られることも報告されているが、これらの場合、keV
〜MeV オーダーの高エネルギ−のイオンを照射しなけれ
ばならず(例えば、ジェー.エス.イム他「アモルファ
スシリコン薄膜内でのイオン照射による結晶核生成」ア
プライド フィジックス レター、57巻、1766〜1768
頁、1990年発行 (J.S.Imet al., "Ion irradiation enh
anced crystal nucleation in amorphous Si thin film
s", Applied Physics letters, 57, p.1766 〜1768 (19
90))、シー.スピネラ他「化学気相堆積法によるアモル
ファスシリコンへのイオンビーム照射下での粒成長機
構」アプライド フィジックス レター、57巻、554 〜
556 頁、1990年発行(C.Spinella et al., "Grain growt
h kinetics during ion beam irradiation of chemical
vapor deposited amorphous silicon", Applied Physi
cs letters, 57, p.554 〜556 (1990)))、下地材料への
損傷が生じること、並びに、装置が極めて大型で高価な
ものになり、実用的でない。
It has also been reported that a microcrystalline thin film can be obtained by treating with an ion beam after forming a 900-1000Å silicon thin film. In these cases, keV
It is necessary to irradiate high-energy ions in the order of ~ MeV (for example, JS Im et al., "Crystal Nucleation by Ion Irradiation in Amorphous Silicon Thin Films", Applied Physics Letters, 57, 1766-1768).
Page, published in 1990 (JSImet al., "Ion irradiation enh
anced crystal nucleation in amorphous Si thin film
s ", Applied Physics letters, 57, p.1766 ~ 1768 (19
90)), Sea. Spinella et al. "Grain Growth Mechanism of Ion Beam Irradiation on Amorphous Silicon by Chemical Vapor Deposition" Applied Physics Letters, 57, 554-
556, published in 1990 (C. Spinella et al., "Grain growt
h kinetics during ion beam irradiation of chemical
vapor deposited amorphous silicon ", Applied Physi
cs letters, 57, p. 554-556 (1990))), damage to the base material, and the device being extremely large and expensive, which is not practical.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来不可能
であった極薄膜状態(300Å以下)で結晶性を有し、か
つ、低抵抗で、高キャリア密度の特性を有するp型半導
体薄膜を得ることを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a p-type semiconductor thin film which has crystallinity in an extremely thin film state (300 Å or less), which has been impossible in the past, and which has low resistance and high carrier density. Aim to get.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意検討した結果、イオン発生装置内
にIII 族元素化合物のガスを含むガスを導入し、成長表
面へ好ましくは1keV以下の低エネルギーイオンを照射し
ながら 100Å以下の極薄膜を形成後、更にイオン照射を
継続することにより膜の結晶化が促進され、その工程を
繰り返すことにより、300 Å以下の膜厚でも結晶性を有
し、かつ、低抵抗、高キャリア密度のp型半導体薄膜を
形成することが可能であることを見出し、本発明を完成
した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the above problems, and as a result, introduced a gas containing a gas of a group III element compound into an ion generator, and preferably introduced the gas onto the growth surface. After forming an ultra-thin film of 100 Å or less while irradiating low-energy ions of 1 keV or less, crystallization of the film is promoted by continuing ion irradiation, and by repeating the process, crystallization of even a film thickness of 300 Å or less It has been found that it is possible to form a p-type semiconductor thin film having high properties, low resistance, and high carrier density, and completed the present invention.

【0009】本発明は、III 族元素化合物と非堆積性の
ガスの混合ガスを放電させて得られた荷電粒子を含む雰
囲気で、シリコン系薄膜形成原料を供給してシリコン系
薄膜形成を行う工程(以下、成膜工程と略称する)と、
該シリコン系薄膜形成原料の供給を停止して、III 族元
素化合物と非堆積性のガスの混合ガスを放電させて得ら
れた荷電粒子を含む雰囲気に当該薄膜形成表面をさらす
工程(以下、改質工程と略称する)とを繰り返し、か
つ、その一回の繰り返しにおいて形成されるシリコン系
薄膜の厚みが1から 100Åである全膜厚が 300Å以下の
p型結晶性半導体薄膜、を要旨とするものである。
According to the present invention, a step of supplying a silicon-based thin film forming material to form a silicon-based thin film in an atmosphere containing charged particles obtained by discharging a mixed gas of a group III element compound and a non-depositing gas (Hereinafter, abbreviated as a film forming step),
The step of exposing the thin film forming surface to an atmosphere containing charged particles obtained by stopping the supply of the silicon-based thin film forming raw material and discharging a mixed gas of a Group III element compound and a non-depositing gas (hereinafter, referred to as (Abbreviated as "quality process"), and the total thickness of the p-type crystalline semiconductor thin film is 300 Å or less, and the thickness of the silicon-based thin film is 1 to 100 Å. It is a thing.

【0010】本発明において、成膜工程は、その薄膜成
長をIII 族元素化合物と非堆積性のガスの混合ガスを放
電せしめて生成する荷電粒子を含む雰囲気で行うことに
最大の特徴を有し、薄膜形成原料の供給手段、ひいては
成膜手段自体は、特に限定されるものではない。具体的
には、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティン
グなどの物理的成膜方法や光CVD、プラズマCVDな
どの化学気相成膜(CVD)法により実施される。荷電
粒子を含む雰囲気とは、III 族元素化合物と非堆積性の
ガスの混合ガスを放電せしめて生成する、III 族元素お
よび/または非堆積性ガスの陽イオンまたは陰イオンを
含む雰囲気である。本発明においては、これを基板にバ
イアス電圧を印加する等の手段により、成膜工程中に、
基板上に形成された薄膜表面に導く(衝突させる) もの
である。
In the present invention, the greatest feature of the film forming step is that the thin film growth is carried out in an atmosphere containing charged particles produced by discharging a mixed gas of a Group III element compound and a non-depositing gas. The means for supplying the thin film forming raw material, and further, the film forming means itself are not particularly limited. Specifically, it is carried out by a physical film forming method such as vacuum deposition, sputtering or ion plating, or a chemical vapor deposition (CVD) method such as photo CVD or plasma CVD. The atmosphere containing charged particles is an atmosphere containing cations or anions of a group III element and / or non-depositing gas, which is generated by discharging a mixed gas of a group III element compound and a non-depositing gas. In the present invention, by means such as applying a bias voltage to the substrate during the film forming process,
It guides (collides against) the surface of the thin film formed on the substrate.

【0011】一方、改質工程とは、成膜工程での薄膜形
成原料の供給を停止し、III 族元素化合物と非堆積性の
ガスの混合ガスを放電せしめて生成する荷電粒子を含む
雰囲気のみ継続させ、基板上に形成された薄膜形成表面
に導き(さらし)、成膜工程で形成された半導体薄膜の
性質を改質する工程である。なお、この際、III 族元素
化合物の分解生成種が薄膜表面を覆っても、なんら本発
明の効果を妨げるものではない。
On the other hand, the reforming step is only an atmosphere containing charged particles produced by stopping the supply of the thin film forming raw material in the film forming step and discharging the mixed gas of the group III element compound and the non-depositing gas. This is a step of continuing and leading (exposing) to the thin film formation surface formed on the substrate to modify the properties of the semiconductor thin film formed in the film forming step. At this time, even if the decomposition product species of the Group III element compound covers the surface of the thin film, the effect of the present invention is not hindered.

【0012】以下に、まず、効果的な物理的成膜方法を
説明する。前述したように、成膜工程でのIII 族元素化
合物と非堆積性のガスの混合ガスを放電せしめて生成す
る荷電粒子を含む雰囲気の発生は、これから説明する物
理的成膜方法や化学気相成膜法と併せて行われるもので
あるが、独立に制御できるものである。しかして、これ
は、改質工程での、III 族元素化合物と非堆積性のガス
の混合ガスを放電せしめて生成する荷電粒子を含む雰囲
気の発生方法と同じ発生方法であるので、効果的な発生
法などについては、後述する改質工程の具体的な項で説
明する。
First, an effective physical film forming method will be described below. As described above, the generation of the atmosphere containing charged particles generated by discharging the mixed gas of the group III element compound and the non-depositing gas in the film forming process is caused by the physical film forming method or the chemical vapor phase described below. Although it is performed together with the film forming method, it can be controlled independently. Since this is the same generation method as the generation method of the atmosphere containing the charged particles generated by discharging the mixed gas of the group III element compound and the non-depositing gas in the reforming step, it is effective. The generation method and the like will be described in the specific section of the reforming step described later.

【0013】成膜のための出発原料として、シリコン、
炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン−ゲルマニウム
合金または複合粉末、シリコン−錫合金または複合粉末
などシリコンの元素や化合物、合金を効果的に用いるこ
とができる。
Silicon as a starting material for film formation,
Silicon elements, compounds or alloys such as silicon carbide, silicon nitride, silicon-germanium alloy or composite powder, silicon-tin alloy or composite powder can be effectively used.

【0014】成膜条件は、薄膜成長中に荷電粒子を含む
雰囲気にさらしながら成膜を行う以外には、とくに限定
されるものではなく、アルゴン、キセノン、ヘリウム、
ネオン、クリプトン等の希ガス、水素、炭化水素、フッ
素、窒素、酸素ガス等の雰囲気で成膜することができ
る。具体的な条件として、ガス流量は、0.1 〜 100scc
m、反応圧力は、0.0001mtorr〜100mtorrの範囲である。
また、成膜速度に応じて、流量、圧力、電力等の成膜条
件は適宜選択される。
The film forming conditions are not particularly limited, except that the film is formed while exposing it to an atmosphere containing charged particles during thin film growth. Argon, xenon, helium,
Film formation can be performed in an atmosphere of a rare gas such as neon or krypton, hydrogen, hydrocarbon, fluorine, nitrogen, oxygen gas, or the like. As a specific condition, the gas flow rate is 0.1 to 100scc
m, the reaction pressure is in the range of 0.0001 mtorr to 100 mtorr.
Further, the film forming conditions such as the flow rate, the pressure and the electric power are appropriately selected according to the film forming rate.

【0015】成膜温度の管理は、成膜中の基板温度を管
理することで行われる。温度範囲は、基本的には制約を
うけるものではないが、改質工程に適合させて温度を設
定することが好ましい。具体的には、500 ℃以下の温度
範囲で選択される。
The film formation temperature is controlled by controlling the substrate temperature during film formation. The temperature range is not basically limited, but it is preferable to set the temperature in conformity with the reforming process. Specifically, it is selected in the temperature range of 500 ° C or lower.

【0016】次に、効果的な化学気相成膜法の具体的示
例をに示す。
Next, a concrete example of an effective chemical vapor deposition method will be shown.

【0017】 成膜のための原料ガスとして、一般式Si
nH2n+2(nは自然数)で表されるモノラン、ジシラン、
トリシラン、テトラシランなどシラン化合物やフッ化シ
ラン、有機シラン、炭化水素、ゲルマン化合物などが用
いられる。また、希釈ガスとして、水素、重水素、フッ
素、塩素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、ク
リプトン、窒素などのガスを原料ガスとともに導入して
も良い。これらのガスを用いる場合には、原料ガスに対
して、0.01〜100 %(容積比率)の範囲で用いると効果
的であり、成膜速度や膜特性を考慮して適宜選択される
ものである。
[0017] As a source gas for film formation, the general formula Si
monosilane represented by n H 2n + 2 (n is a natural number), disilane,
Silane compounds such as trisilane and tetrasilane, fluorinated silanes, organic silanes, hydrocarbons, germane compounds and the like are used. Further, as a diluting gas, a gas such as hydrogen, deuterium, fluorine, chlorine, helium, argon, neon, xenon, krypton, or nitrogen may be introduced together with the source gas. When these gases are used, it is effective to use them in the range of 0.01 to 100% (volume ratio) with respect to the raw material gas, and they are appropriately selected in consideration of the film formation rate and film characteristics. ..

【0018】成膜条件については、物理的成膜方法と同
様に、薄膜成長中に荷電粒子を含む雰囲気で成膜を行う
こと以外にはとくに限定されるものではない。具体的な
条件を以下に開示する。
Similar to the physical film forming method, the film forming conditions are not particularly limited except that the film formation is performed in an atmosphere containing charged particles during thin film growth. The specific conditions are disclosed below.

【0019】光CVDは、低圧水銀ランプや重水素ラン
プや希ガスランプなどの、波長350nm以下の紫外光源を
用いて原料ガスを分解し成膜が行われる。成膜時の条件
として、ガス流量1〜 100sccm、反応圧力15mtorr 〜大
気圧、基板温度 200〜 600℃、基板の耐熱性、成膜速度
から考えられる成膜時間、改質工程の温度等を考慮する
と、より好ましくは、300 〜 500℃の範囲において適宜
選択される。
In photo-CVD, a raw material gas is decomposed by using an ultraviolet light source having a wavelength of 350 nm or less such as a low pressure mercury lamp, a deuterium lamp or a rare gas lamp to form a film. As film formation conditions, consider gas flow rate of 1 to 100 sccm, reaction pressure of 15 mtorr to atmospheric pressure, substrate temperature of 200 to 600 ° C, heat resistance of substrate, film formation time considered from film formation speed, temperature of reforming process, etc. Then, more preferably, it is appropriately selected in the range of 300 to 500 ° C.

【0020】また、プラズマCVDについて、以下に具
体的に示すとおりである。
The plasma CVD will be specifically described below.

【0021】放電の方式として、高周波放電、直流放
電、マイクロ波放電、ECR放電等の方式を有効に用い
ることができる。原料ガスの流量1〜 900sccm、反応圧
力0.001mtorr〜大気圧、電力1mW/ cm2 〜 10W/ cm2
範囲で十分である。これらの成膜条件は成膜速度、放電
方法に応じ適宜変更されるものである。基板温度は 200
〜 600℃であり、より好ましくは、 300〜 500℃であ
る。
As the discharge method, high frequency discharge, direct current discharge, microwave discharge, ECR discharge, etc. can be effectively used. A raw material gas flow rate of 1 to 900 sccm, a reaction pressure of 0.001 mtorr to atmospheric pressure, and an electric power of 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 are sufficient. These film forming conditions are appropriately changed depending on the film forming rate and the discharging method. Substrate temperature is 200
It is ~ 600 ° C, more preferably 300 ~ 500 ° C.

【0022】本発明において、改質工程及び成膜工程に
おけるIII 族元素化合物と非堆積性のガスの混合ガスを
放電せしめて得られたこれらの荷電粒子を含む雰囲気と
は、III 族元素化合物と非堆積性ガスの混合ガスを用い
た放電により、III 族元素化合物および/ または非堆積
性ガスの陽イオンまたは陰イオンからなる荷電粒子を発
生させ、成長表面に暴露した雰囲気である。その雰囲気
中にイオン化されていないものが存在していても、なん
ら本発明の効果を妨げるものではない。この放電雰囲気
に基板( 上の薄膜 )を暴露するとともに、基板にバイア
ス電圧を印加し、イオン化した成分を効果的に基板上に
導くことは改質方法としてより好ましい手段である。し
かして、放電を発生させる方式は高周波放電、直流放
電、マイクロ波放電、ECR放電等を有効に利用するこ
とができる。又、イオン発生装置により、効果的にイオ
ンを発生せしめ、これを基板表面に導くことも本発明に
おいては有用な方法である。具体的には、カウフマン型
イオン銃やECRイオン銃など種々のイオン発生装置が
用いられる。
In the present invention, the atmosphere containing these charged particles obtained by discharging the mixed gas of the group III element compound and the non-depositing gas in the reforming step and the film forming step means a group III element compound and It is an atmosphere in which charged particles composed of a group III element compound and / or cations or anions of the non-depositing gas are generated by discharge using a mixed gas of the non-depositing gas, and exposed to the growth surface. The presence of non-ionized substances in the atmosphere does not hinder the effect of the present invention. It is a more preferable means as a reforming method to expose the substrate (the upper thin film) to this discharge atmosphere and apply a bias voltage to the substrate to effectively introduce the ionized components onto the substrate. Therefore, as a method of generating discharge, high frequency discharge, direct current discharge, microwave discharge, ECR discharge, etc. can be effectively utilized. It is also a useful method in the present invention to effectively generate ions by an ion generator and guide the ions to the substrate surface. Specifically, various ion generators such as a Kauffman type ion gun and an ECR ion gun are used.

【0023】本発明において、III 族元素化合物のガス
とは、ジボランなどのホウ素水素化物、三フッ化ホウ素
などのハロゲン化ホウ素、トリメチルホウ素などの有機
ホウ素化合物、三塩化アルミニウムなどのハロゲン化ア
ルミニウム、トリメチルアルミニウムなどの有機アルミ
ニウム化合物などであり、これらのガスに必要に応じて
非堆積性ガス、すなわち、水素ガス、重水素ガス、フッ
化水素ガス、フッ素ガス、三フッ化窒素、四フッ化炭
素、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス、キセノ
ンガス、クリプトンガスなどと混合することは、本発明
の妨げとはならず、むしろより好ましい態様である。II
I 族元素化合物のガスとそれ以外のガスとの混合比は、
欲する薄膜の導電率、キャリア密度に併せて、適時、選
択されるが、通常、10ppm 〜20%、より好ましくは、20
0ppm〜5%の範囲に混合される。この混合比が低すぎる
場合は、III 族元素の不足のため、キャリア密度の高い
膜が得られず、高抵抗の膜となる。また、この混合比が
高すぎる場合は、結晶化が阻害され、やはり、キャリア
密度の低い膜しか得られず、高抵抗の膜となる。
In the present invention, the gas of the group III element compound is a boron hydride such as diborane, a boron halide such as boron trifluoride, an organic boron compound such as trimethylboron, an aluminum halide such as aluminum trichloride, and the like. Organoaluminum compounds such as trimethylaluminum, etc., and non-depositing gases such as hydrogen gas, deuterium gas, hydrogen fluoride gas, fluorine gas, nitrogen trifluoride, and carbon tetrafluoride as needed for these gases. Mixing with argon gas, neon gas, helium gas, xenon gas, krypton gas, etc. does not hinder the present invention, but is a more preferable embodiment. II
The mixing ratio between the group I element compound gas and other gases is
It is properly selected in accordance with the desired conductivity and carrier density of the thin film, but usually 10 ppm to 20%, more preferably 20 ppm.
It is mixed in the range of 0 ppm to 5%. If this mixing ratio is too low, a film with a high carrier density cannot be obtained due to a shortage of group III elements, and a high resistance film is obtained. On the other hand, if the mixing ratio is too high, crystallization is hindered, and only a film having a low carrier density can be obtained, and the film has a high resistance.

【0024】次に、改質工程の具体的な条件を開示す
る。放電を用いる場合には、放電電力1〜500W、III 族
元素化合物と非堆積性ガスの混合ガスを流量5〜 500sc
cm、圧力0.001mtorr〜大気圧の範囲において、発生維持
される。イオン銃を用いる場合には、III 族元素化合物
と非堆積性ガスとの混合ガスの流量 0.1〜 50sccm 、圧
力0.0001mtorr 〜100mtorrであり、イオンの発生ならび
に十分の寿命を有する圧力範囲が用いられる。また、イ
オンエネルギーとしては、10〜1000eVの範囲で十分であ
り、好ましくは 100〜 600eVである。イオンのエネルギ
ーをこの範囲を越えて高くすると、改質の効果よりも、
イオンによる損傷やスパッタリング現象が激しくなり効
果的でない。
Next, specific conditions for the reforming process will be disclosed. When using discharge, the discharge power is 1 to 500 W and the mixed gas of group III element compound and non-depositing gas is 5 to 500 sc
It is generated and maintained in the range of cm, pressure 0.001 mtorr to atmospheric pressure. When an ion gun is used, the flow rate of the mixed gas of the group III element compound and the non-depositing gas is 0.1 to 50 sccm, the pressure is 0.0001 mtorr to 100 mtorr, and the pressure range that produces ions and has a sufficient life is used. The ion energy is sufficient in the range of 10 to 1000 eV, preferably 100 to 600 eV. If the energy of ions is increased beyond this range, the effect of modification will be
It is not effective because the ion damage and the sputtering phenomenon become severe.

【0025】改質工程における温度条件は基板の温度で
管理・制御される。この基板温度は、成膜工程の基板温
度と同じかあるいはより低い温度であり、室温から600
℃、好ましくは、200 〜500 ℃である。
The temperature condition in the reforming process is controlled / controlled by the temperature of the substrate. This substrate temperature is the same as or lower than the substrate temperature in the film forming process, and is from room temperature to 600 ° C.
C., preferably 200 to 500.degree.

【0026】一回の成膜工程においては、1〜 100Å、
好ましくは3〜50Åの膜厚に形成される。膜厚が 100Å
を越える場合には、本発明の効果が低下する。また、1
Å未満の膜厚においては、実用性の観点から成膜、改質
の繰り返し回数が増加するので好ましくない。1サイク
ルに要する時間は、特に限定される要件ではないが、10
00秒以内である。
In one film forming process, 1 to 100Å,
The thickness is preferably 3 to 50 Å. Film thickness is 100Å
If it exceeds, the effect of the present invention decreases. Also, 1
A film thickness less than Å is not preferable because the number of repetitions of film formation and modification increases from the viewpoint of practicality. The time required for one cycle is not particularly limited, but 10
Within 00 seconds.

【0027】本発明の半導体薄膜が形成される基板は、
本発明のプロセス温度に耐えること以外には限定される
条件はない。青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラ
ス等の透光性の材料や金属、セラミックス、耐熱性高分
子材料等を基板として使用できる。また、太陽電池やセ
ンサー等に用いられる電極が形成された基板も本発明に
おいて有効に用いられることは勿論である。
The substrate on which the semiconductor thin film of the present invention is formed is
There are no limiting conditions other than withstanding the process temperatures of the present invention. A transparent material such as soda lime glass, borosilicate glass, and quartz glass, metal, ceramics, heat-resistant polymer material, or the like can be used as the substrate. Further, it goes without saying that a substrate on which electrodes used for solar cells, sensors, etc. are formed is also effectively used in the present invention.

【0028】なお、本発明を実施するために好ましい半
導体薄膜製造装置の一例を図1に示した。ここで、1は
電子ビーム蒸着装置、2はイオンビーム発生装置、3は
シャッター、4は基板、5は基板ヒーター、6はターボ
分子ポンプ、7は油回転ポンプ、8はガス流量計、9は
基板バイアス電源をそれぞれ示す。以下の実施例、比較
例は、この装置を使用して実験を行った。
An example of a semiconductor thin film manufacturing apparatus preferable for carrying out the present invention is shown in FIG. Here, 1 is an electron beam vapor deposition apparatus, 2 is an ion beam generator, 3 is a shutter, 4 is a substrate, 5 is a substrate heater, 6 is a turbo molecular pump, 7 is an oil rotary pump, 8 is a gas flow meter, and 9 is Each of the substrate bias power supplies is shown. In the following examples and comparative examples, experiments were conducted using this device.

【0029】[0029]

【実施例】実施例1 本発明を実施するための装置を図1に示す。装置は、シ
リコンを堆積するための電子ビーム蒸着装置1及びイオ
ンを発生するためのイオン発生装置2から構成されてい
る。電子ビーム蒸着装置とイオン発生装置にシャッター
3を設け、このシャッターの開閉により、成膜と改質を
繰り返すことができる。出発原料として、高純度シリコ
ンをるつぼにセットし、電子ビームを入射し、蒸発させ
た。基板温度は、次の改質工程の温度である 200℃に設
定した。イオン発生装置に、水素ガス10sccm、III 族元
素化合物として、2%ジボラン/水素ガス 0.5sccm導入
し、圧力1×10-3 torr に調整し、イオンビーム電圧30
0V、加速電圧50V印加し、イオンビームを発生させ、イ
オンビームのシャッターを開き、基板4にイオンビーム
を照射した。ここで、プローブにより、基板表面近傍に
イオンが存在すること、すなわち、基板表面が荷電粒子
を含む雰囲気となっていることを確認した。同時に、電
子ビーム蒸着装置のシャッターを20秒開き、基板上に20
Åシリコン薄膜を蒸着した( 成膜工程 )。次に、電子ビ
ーム蒸着装置のシャッターを閉じ、イオンビーム照射の
みを10秒行った( 改質工程 )。こうして、電子ビーム蒸
着装置のシャッターの開閉を各々の時間間隔で繰り返し
た。10回の繰り返しにより約 200Åの薄膜を得た。ここ
で用いた基板は、石英ガラス基板又は酸化スズがコート
されたガラス基板を用いた。これらの試料の結晶化の有
無を調べるために、ラマン散乱スペクトルによる評価を
行った。その結果を図2に示す。図から明らかなよう
に、本試料は、シリコン結晶に起因する 520cm-1のラマ
ン散乱スペクトルが観測され、 200Åの膜厚においても
結晶性の薄膜を得られることが確認できた。また、この
薄膜の暗導電率、キャリア密度、ホ−ル移動度の測定を
行ったところ、各々、2.5 S/cm、5×1019cm-3、1 cm2/
Vsと高導電率、高キャリア密度、高ホ−ル移動度である
ことを確認できた。
EXAMPLE 1 An apparatus for carrying out the present invention is shown in FIG. The apparatus is composed of an electron beam vapor deposition apparatus 1 for depositing silicon and an ion generator 2 for generating ions. A shutter 3 is provided in the electron beam evaporation apparatus and the ion generator, and film formation and reforming can be repeated by opening and closing the shutter. As a starting material, high-purity silicon was set in a crucible, an electron beam was incident thereon, and the silicon was evaporated. The substrate temperature was set to 200 ° C, which is the temperature for the next reforming process. Hydrogen gas 10sccm, 2% diborane / hydrogen gas 0.5sccm as a group III element compound were introduced into the ion generator, and the pressure was adjusted to 1 × 10 -3 torr, and the ion beam voltage 30
An ion beam was generated by applying 0 V and an acceleration voltage of 50 V, the ion beam shutter was opened, and the substrate 4 was irradiated with the ion beam. Here, it was confirmed by the probe that ions exist near the substrate surface, that is, the substrate surface is in an atmosphere containing charged particles. At the same time, open the shutter of the electron beam evaporation system for 20 seconds,
Å A silicon thin film was deposited (deposition process). Next, the shutter of the electron beam evaporation apparatus was closed and only ion beam irradiation was performed for 10 seconds (reforming step). In this way, opening and closing of the shutter of the electron beam vapor deposition apparatus was repeated at each time interval. A thin film of about 200 Å was obtained by repeating 10 times. The substrate used here was a quartz glass substrate or a tin oxide-coated glass substrate. In order to investigate the presence or absence of crystallization of these samples, evaluation by Raman scattering spectrum was performed. The result is shown in FIG. As is clear from the figure, in this sample, a Raman scattering spectrum of 520 cm −1 due to a silicon crystal was observed, and it was confirmed that a crystalline thin film could be obtained even at a film thickness of 200 Å. The dark conductivity, carrier density and hole mobility of this thin film were measured and found to be 2.5 S / cm, 5 × 10 19 cm -3 and 1 cm 2 /, respectively.
It was confirmed that Vs was high conductivity, high carrier density, and high hole mobility.

【0030】実施例2 実施例1において、一回当たりの蒸着厚みならびに改質
時間のみ変更し、それぞれ、約4Åおよび6秒とした。
蒸着厚みの変更は、電子ビーム蒸着装置のシャッターを
開く時間を変更することにより実施した。実施例1にお
いて、電子ビーム蒸着による蒸着速度が約1Å/秒と判
明したので、本実施例においては一回の成膜時間を4秒
とした。蒸着工程−改質工程の50回の繰り返しにより約
200Åの薄膜を得た。実施例1と同様のラマン散乱スペ
クトルを測定した結果、実施例1と同様に 520cm-1での
シリコン結晶特有のラマン散乱スペクトルを得た。本実
施例は、非常に効果的であるが、成膜−改質の回数が実
施例1の5倍以上と多くなっり、かつ、アモルファスシ
リコンに起因する480cm -1のラマン散乱スペクトルに対
する 520cm-1のラマン散乱スペクトルの比が半分に減少
したことから、結晶化率が減少していると判断される。
また、結晶化率の低減のため、暗導電率が1桁、キャリ
ア密度、ホ−ル移動度も約半分の値であった。
Example 2 In Example 1, only the vapor deposition thickness and modification time per change were changed to about 4Å and 6 seconds, respectively.
The vapor deposition thickness was changed by changing the opening time of the shutter of the electron beam vapor deposition apparatus. In Example 1, the deposition rate by electron beam evaporation was found to be about 1 Å / sec. Therefore, in this Example, the film formation time was set to 4 seconds. Approximately 50 times between vapor deposition process and modification process
A 200Å thin film was obtained. As a result of measuring the same Raman scattering spectrum as in Example 1, a Raman scattering spectrum peculiar to the silicon crystal at 520 cm −1 was obtained in the same manner as in Example 1. This example is very effective, but the number of times of film formation-modification is more than five times that of example 1, and 520 cm − with respect to the Raman scattering spectrum of 480 cm −1 due to amorphous silicon. Since the ratio of the Raman scattering spectrum of 1 was reduced by half, it is considered that the crystallization rate was reduced.
Further, due to the reduction of the crystallization rate, the dark conductivity was one digit, the carrier density and the hole mobility were about half the values.

【0031】実施例3 実施例1において、一回当たりの蒸着厚みならびに改質
時間のみ変更し、それぞれ、約80Åおよび10秒とした。
蒸着厚みの変更は電子ビーム蒸着装置のシャッターを開
く時間を変更することにより実施した。実施例1におい
て、電子ビーム蒸着による蒸着速度が約1Å/秒と判明
したので、本実施例においては一回の成膜時間を80秒と
した。蒸着工程−改質工程の3回の繰り返しにより約 2
40Åの薄膜を得た。実施例1と同様のラマン散乱スペク
トルを測定した結果、実施例1と同様に 520cm-1でのシ
リコン結晶特有のラマン散乱スペクトルを得た。本実施
例は非常に効果的であり、成膜−改質の回数が実施例1
の約 1/3で工程短縮が可能であるが、アモルファスシリ
コンに起因する480cm -1のラマン散乱スペクトルに対す
る 520cm-1のラマン散乱スペクトルの比が 1/4に減少し
たことから、結晶化率が減少していると判断され、暗導
電率が約2桁、キャリア密度、ホ−ル移動度が約1桁低
下した。
Example 3 In Example 1, only the vapor deposition thickness and the reforming time per change were changed to about 80 Å and 10 seconds, respectively.
The vapor deposition thickness was changed by changing the opening time of the shutter of the electron beam vapor deposition apparatus. In Example 1, the deposition rate by electron beam evaporation was found to be about 1 Å / sec. Therefore, in this example, the deposition time for one time was set to 80 seconds. Approximately 2 by repeating vapor deposition process-modification process 3 times
A 40Å thin film was obtained. As a result of measuring the same Raman scattering spectrum as in Example 1, a Raman scattering spectrum peculiar to the silicon crystal at 520 cm −1 was obtained in the same manner as in Example 1. This example is very effective, and the number of times of film formation-reforming is the same as that of the example 1.
Although the process can be shortened by about 1/3 of that, the ratio of the Raman scattering spectrum at 520 cm -1 to the Raman scattering spectrum at 480 cm -1 due to amorphous silicon was reduced to 1/4, so the crystallization rate was reduced. It was determined that the dark conductivity was decreased, and the dark conductivity was decreased by about 2 digits, and the carrier density and the hole mobility were decreased by about 1 digit.

【0032】比較例1 実施例1において、成膜を中断したイオン照射のみでの
改質工程を経ることなく( すなわち、イオン照射と成膜
を中断せずに行った。) 、200Åの厚みにまで形成し
た。すなわち、イオンビーム蒸着装置と電子ビーム蒸着
装置のシャッターを同時に開き、実施例1において、電
子ビーム蒸着による蒸着速度が約1Å/秒と判明したの
で、 200秒後に両方のシャッターを閉じて形成を終了し
た。本試料も実施例と同様にラマン散乱スペクトルを測
定したところ、図3に示すように、520cm-1でのシリコ
ン結晶特有のラマン散乱スペクトルを認められなかっ
た。この薄膜の暗導電率は3×10-5 S/cm 、キャリア密
度7×1017cm-3、ホ−ル移動度0.002 cm2/Vsと高抵抗、
低キャリア密度、低ホ−ル移動度の特性であった。本比
較例は、成膜とイオン照射のみによる改質を繰り返すこ
とが、全膜厚 300Å以下の状態で結晶性薄膜を得る上で
必須であることを明らかにしている。
Comparative Example 1 In Example 1, a thickness of 200 Å was obtained without passing through the modification process of only ion irradiation in which film formation was interrupted (that is, without performing ion irradiation and film formation). Formed up. That is, the shutters of the ion beam vapor deposition apparatus and the electron beam vapor deposition apparatus were opened at the same time, and in Example 1, the vapor deposition rate by electron beam vapor deposition was found to be about 1Å / sec. Therefore, after 200 seconds, both shutters were closed to complete the formation. did. When the Raman scattering spectrum of this sample was measured in the same manner as in the example, the Raman scattering spectrum peculiar to the silicon crystal at 520 cm -1 was not recognized as shown in FIG. The dark conductivity of this thin film is 3 × 10 -5 S / cm, the carrier density is 7 × 10 17 cm -3 , the hole mobility is 0.002 cm 2 / Vs, and the high resistance,
The characteristics were low carrier density and low hole mobility. This comparative example clarifies that repeated film formation and modification by only ion irradiation are essential for obtaining a crystalline thin film in a state where the total film thickness is 300 Å or less.

【0033】比較例2 実施例1において、イオン発生装置にジボランガスを導
入しないで、他の条件は全く同じにして、薄膜を形成し
た。本条件により得られた薄膜のラマン散乱スペクトル
は、実施例1と同様なスペクトルが得られ、結晶薄膜を
得られたことは確認されたが、III 族元素化合物が導入
されていないために、暗導電率2×10-7S/cm、キャリア
密度6×1013cm-3と極めて、高抵抗、低キャリア密度の
特性であった。本比較例は、結晶性薄膜を得るには、成
膜とイオン照射による改質の繰り返しでよいが、低抵
抗、高キャリア密度の特性を得るには、III 族元素化合
物の導入が必要であることを示している。
Comparative Example 2 In Example 1, a thin film was formed under the same conditions except that diborane gas was not introduced into the ion generator. The Raman scattering spectrum of the thin film obtained under these conditions was similar to that of Example 1, and it was confirmed that a crystalline thin film was obtained, but since the group III element compound was not introduced, it was dark. The electrical conductivity was 2 × 10 −7 S / cm and the carrier density was 6 × 10 13 cm −3, which were extremely high resistance and low carrier density. In this comparative example, film formation and modification by ion irradiation may be repeated to obtain a crystalline thin film, but introduction of a Group III element compound is required to obtain characteristics of low resistance and high carrier density. It is shown that.

【0034】比較例3 実施例1において、Si薄膜を 200Åの厚みにまで形成し
た後、イオン照射のみを継続した。照射のみの時間は10
00秒とした。本条件により得られた薄膜のラマン散乱ス
ペクトルも、 520cm-1でのシリコン結晶特有のスペクト
ルは認められなかった。そのため、電気的特性は、高抵
抗、低キャリア密度の特性であった。本比較例は成膜−
改質工程の繰り返しにおいて、一回当たりの膜厚に上限
があることを示すものである。
Comparative Example 3 In Example 1, after the Si thin film was formed to a thickness of 200Å, only ion irradiation was continued. Irradiation only time is 10
00 seconds. The Raman scattering spectrum of the thin film obtained under these conditions also did not show the spectrum peculiar to the silicon crystal at 520 cm -1 . Therefore, the electrical characteristics were high resistance and low carrier density. This comparative example is a film-
It shows that the film thickness per one time has an upper limit when the modification step is repeated.

【0035】比較例4 実施例1において、成膜工程でイオン照射を行わずに膜
形成を実施した。すなわち、電子ビーム蒸着装置のシャ
ッターを20秒開き、基板上に20Åシリコン薄膜を蒸着後
( 成膜工程 )、電子ビーム蒸着装置のシャッターを閉じ
るとともに、イオンビームのシャッターを開き、イオン
ビーム照射を10秒行った( 改質工程 )。次に、イオンビ
ームのシャッターを閉じるとともに、電子ビーム蒸着装
置のシャッターを再び開けて成膜を行う。この成膜と改
質の繰り返しを10回繰り返すことにより、約 200Åの薄
膜を得た。本条件で形成した薄膜をラマン散乱スペクト
ルで測定した結果、 520cm-1でのシリコン結晶特有のラ
マン散乱スペクトルは認められなかった。また、電気的
特性は、高抵抗、低キャリア密度の特性であることがわ
かった。本比較例は、一回当たりの成膜厚みの条件を本
発明で規定する範囲に選択して、成膜−改質工程を繰り
返しても、成膜工程において、イオン照射がない場合
は、その効果が現れないことを明らかにしている。
Comparative Example 4 In Example 1, film formation was carried out without ion irradiation in the film formation step. That is, open the shutter of the electron beam evaporation system for 20 seconds, and after depositing a 20Å silicon thin film on the substrate.
(Film forming step) While the shutter of the electron beam vapor deposition apparatus was closed, the ion beam shutter was opened, and the ion beam irradiation was performed for 10 seconds (reforming step). Next, the shutter for the ion beam is closed and the shutter for the electron beam vapor deposition apparatus is opened again to form a film. By repeating this film formation and reforming 10 times, a thin film of about 200 Å was obtained. As a result of measuring the thin film formed under these conditions by Raman scattering spectrum, the Raman scattering spectrum peculiar to silicon crystal at 520 cm -1 was not recognized. It was also found that the electrical characteristics are high resistance and low carrier density. In this comparative example, even if the condition of the film thickness for one time is selected within the range specified in the present invention and the film formation-reforming process is repeated, if there is no ion irradiation in the film forming process, It is revealed that the effect does not appear.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の実施例ならびに比較例から明らか
なように、本方法を用いて作製した半導体薄膜は、 300
Å以下の膜厚においても、結晶性を有する薄膜であり、
かつ、低抵抗で高キャリア密度、高ホ−ル移動度の特性
を有することが確認できた。このことは、従来、困難で
あった微結晶半導体薄膜の非晶質太陽電池のp層への適
用を可能にするものであり、非晶質太陽電池の光電変換
効率の改善ならびに信頼性の向上につながるものであ
る。したがって、本発明は電力用太陽電池に要求される
高変換効率ならびに高信頼性を可能にする有力な技術を
提供できるものであり、エネルギー産業にとって、きわ
めて有用な発明であると云わざるを得ない。なお、本発
明により開示された技術的事項は、本発明の属する技術
分野の当業者にとっても、極めてインパクトの大きいも
のであると信ずる。
As is clear from the above examples and comparative examples, the semiconductor thin film produced by this method is
Å It is a thin film with crystallinity even at film thickness below
In addition, it was confirmed that it has low resistance, high carrier density, and high hole mobility. This enables the application of a microcrystalline semiconductor thin film to the p-layer of an amorphous solar cell, which has been difficult in the past, and improves the photoelectric conversion efficiency and the reliability of the amorphous solar cell. Will lead to. Therefore, the present invention can provide a promising technology that enables high conversion efficiency and high reliability required for a solar cell for electric power, and it must be said that the present invention is an extremely useful invention for the energy industry. .. It is believed that the technical matters disclosed by the present invention have a great impact on those skilled in the technical field to which the present invention belongs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を実施するための、半導体薄膜製造装置
の例を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a semiconductor thin film manufacturing apparatus for carrying out the present invention.

【図2】実施例1で示した方法で形成された半導体薄膜
のラマン散乱スペクトルチャート。
2 is a Raman scattering spectrum chart of the semiconductor thin film formed by the method shown in Example 1. FIG.

【図3】比較例1で示した条件で形成された半導体薄膜
のラマン散乱スペクトルチャート。
3 is a Raman scattering spectrum chart of a semiconductor thin film formed under the conditions shown in Comparative Example 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子ビーム蒸着装置 2 イオンビーム発生装置 3 シャッター 4 基板 5 基板ヒーター 6 ターボ分子ポンプ、 7 油回転ポンプ、 8 ガス流量計、 1 Electron Beam Vapor Deposition Device 2 Ion Beam Generator 3 Shutter 4 Substrate 5 Substrate Heater 6 Turbo Molecular Pump, 7 Oil Rotary Pump, 8 Gas Flowmeter,

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年1月10日[Submission date] January 10, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Name of item to be corrected] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 信弘 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuhiro Fukuda 1190 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 III 族元素化合物と非堆積性のガスの混
合ガスを放電させて得られた荷電粒子を含む雰囲気で、
シリコン系薄膜形成原料を供給してシリコン系薄膜形成
を行う工程と、該シリコン系薄膜形成原料の供給を停止
して、III 族元素化合物と非堆積性のガスの混合ガスを
放電させて得られた荷電粒子を含む雰囲気に当該薄膜形
成表面をさらす工程とを繰り返し、かつ、その一回の繰
り返しにおいて形成されるシリコン系薄膜の厚みが1か
ら 100Åである全膜厚が 300Å以下のp型結晶性半導体
薄膜。
1. An atmosphere containing charged particles obtained by discharging a mixed gas of a Group III element compound and a non-depositing gas,
It is obtained by supplying a silicon-based thin film forming material to form a silicon-based thin film, stopping the supply of the silicon-based thin film forming material, and discharging a mixed gas of a Group III element compound and a non-depositing gas. P-type crystal with a total film thickness of 300Å or less, in which the step of exposing the thin film forming surface to an atmosphere containing charged particles is repeated, and the thickness of the silicon-based thin film formed in one cycle is 1 to 100Å Thin semiconductor film.
【請求項2】 イオン発生装置内に、III 族元素化合物
と非堆積性のガスの混合ガスを導入し、1〜100 Åの薄
膜を、該薄膜形成表面へ低エネルギーイオンを照射しな
がら形成する工程と、該堆積性ガスの供給を停止して、
更に該イオン照射を継続する工程とをくりかえす請求項
1記載の薄膜。
2. A mixed gas of a Group III element compound and a non-depositing gas is introduced into the ion generator to form a thin film of 1 to 100 Å while irradiating the thin film forming surface with low energy ions. Stopping the process and the supply of the deposition gas,
The thin film according to claim 1, wherein the step of continuing the ion irradiation is repeated.
【請求項3】 薄膜成長表面へ照射する低エネルギーイ
オンが1KeV 以下である請求項3記載の薄膜。
3. The thin film according to claim 3, wherein the low-energy ions irradiated to the thin film growth surface are 1 KeV or less.
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