JPH06140327A - 多結晶シリコン薄膜およびその形成法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜およびその形成法Info
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- JPH06140327A JPH06140327A JP4312800A JP31280092A JPH06140327A JP H06140327 A JPH06140327 A JP H06140327A JP 4312800 A JP4312800 A JP 4312800A JP 31280092 A JP31280092 A JP 31280092A JP H06140327 A JPH06140327 A JP H06140327A
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 形成できる基板の種類に特に制限はなく、し
かも安価な基板上に形成できる大粒径の多結晶シリコン
薄膜およびその形成法を提供する。 【構成】 本発明の多結晶シリコン薄膜３は微結晶シリ
コンの核２が形成されてなる基板１上に形成されてなる
ものであり、本発明の多結晶シリコン薄膜３の形成法
は、基板１上に微結晶シリコンの核２を生成させたの
ち、多結晶シリコン薄膜３を形成するものである。
かも安価な基板上に形成できる大粒径の多結晶シリコン
薄膜およびその形成法を提供する。 【構成】 本発明の多結晶シリコン薄膜３は微結晶シリ
コンの核２が形成されてなる基板１上に形成されてなる
ものであり、本発明の多結晶シリコン薄膜３の形成法
は、基板１上に微結晶シリコンの核２を生成させたの
ち、多結晶シリコン薄膜３を形成するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜太陽電池に応用可能
な大粒径の多結晶シリコン薄膜およびその形成法に関す
る。
な大粒径の多結晶シリコン薄膜およびその形成法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタや薄膜太陽電池の製造
プロセスの簡素化および製造コストの低減のために多結
晶シリコン薄膜が用いられている。この多結晶シリコン
は、単結晶シリコンの多くの結晶粒子がいろいろの方位
をもった集合体であり、粒子間に結晶粒界が存在する。
この結晶粒界において、半導体物性の重要なパラメータ
である移動度は、単結晶のそれに比べると小さくなる。
この移動度の低下は、結晶粒径を大きくすることで改善
できることが知られている。
プロセスの簡素化および製造コストの低減のために多結
晶シリコン薄膜が用いられている。この多結晶シリコン
は、単結晶シリコンの多くの結晶粒子がいろいろの方位
をもった集合体であり、粒子間に結晶粒界が存在する。
この結晶粒界において、半導体物性の重要なパラメータ
である移動度は、単結晶のそれに比べると小さくなる。
この移動度の低下は、結晶粒径を大きくすることで改善
できることが知られている。
【０００３】従来、この大粒径の多結晶シリコン薄膜
は、（１）その一部が酸化膜で覆われたシリコン基板を
用いて、エピタキシャル成長により形成されたり、
（２）耐熱性に優れしかも高純度のガラス基板を用いて
ＣＶＤ法により形成されたり、（３）（２）と同様のガ
ラス基板を用いて、例えばエキシマレーザによるアニー
リング法により形成されたりしてきている。
は、（１）その一部が酸化膜で覆われたシリコン基板を
用いて、エピタキシャル成長により形成されたり、
（２）耐熱性に優れしかも高純度のガラス基板を用いて
ＣＶＤ法により形成されたり、（３）（２）と同様のガ
ラス基板を用いて、例えばエキシマレーザによるアニー
リング法により形成されたりしてきている。
【０００４】しかしながら、（１）による形成法におい
ては、使用できる基板が限定されるという問題があり、
（２）および（３）による形成法においては、使用する
基板が高価であるという問題がある。また、いずれの形
成法においても、９００℃程度の高温での処理が必要で
あるという問題もある。
ては、使用できる基板が限定されるという問題があり、
（２）および（３）による形成法においては、使用する
基板が高価であるという問題がある。また、いずれの形
成法においても、９００℃程度の高温での処理が必要で
あるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、形成できる基
板の種類に特に制限がなく、しかも安価な基板上に形成
できる大粒径の多結晶シリコン薄膜およびその形成法を
提供することを目的としている。
術の問題点に鑑みなされたものであって、形成できる基
板の種類に特に制限がなく、しかも安価な基板上に形成
できる大粒径の多結晶シリコン薄膜およびその形成法を
提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の多結晶シリコン
薄膜は、微結晶シリコンの核が形成されてなる基板上に
成膜されてなることを特徴としている。
薄膜は、微結晶シリコンの核が形成されてなる基板上に
成膜されてなることを特徴としている。
【０００７】本発明の多結晶シリコン薄膜においては、
前記微結晶シリコンの核が、基板上に成膜されたａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜から生成されてな
るのが好ましく、またその膜厚が５００Å以下であるの
が好ましい。そして、前記ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜のＣ量
が、１０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であり、また前
記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が、１０≦Ｎ≦７０（ａ
ｔｏｍｉｃ％）であるのが好ましい。
前記微結晶シリコンの核が、基板上に成膜されたａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜から生成されてな
るのが好ましく、またその膜厚が５００Å以下であるの
が好ましい。そして、前記ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜のＣ量
が、１０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であり、また前
記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が、１０≦Ｎ≦７０（ａ
ｔｏｍｉｃ％）であるのが好ましい。
【０００８】また、本発明の多結晶シリコン薄膜におい
ては、前記微結晶シリコンの核の前記ａ−ＳｉＣ：Ｈま
たはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの生成が、該薄膜をエッ
チングすることによりなされるのが好ましい。そして、
そのエッチングがドライエッチングであり、しかも水素
プラズマまたはフッ素を含む水素プラズマによりなされ
るのがさらに好ましい。
ては、前記微結晶シリコンの核の前記ａ−ＳｉＣ：Ｈま
たはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの生成が、該薄膜をエッ
チングすることによりなされるのが好ましい。そして、
そのエッチングがドライエッチングであり、しかも水素
プラズマまたはフッ素を含む水素プラズマによりなされ
るのがさらに好ましい。
【０００９】本発明の多結晶シリコン薄膜の形成法は、
基板上に微結晶シリコンの核を生成した後、該基板上に
多結晶シリコン薄膜を形成することを特徴としている。
基板上に微結晶シリコンの核を生成した後、該基板上に
多結晶シリコン薄膜を形成することを特徴としている。
【００１０】本発明の多結晶シリコン薄膜の形成法にお
いては、前記微結晶シリコンの核の生成が、基板上にａ
−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜した
後、該薄膜から微結晶シリコン以外のものを除去するこ
とによりなされるのが好ましく、またその膜厚が５００
Å以下であるのが好ましい。そして、前記ａ−ＳｉＣ：
Ｈの薄膜のＣ量が１０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）で
あり、また前記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が１０≦Ｎ
≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であるのが好ましい。
いては、前記微結晶シリコンの核の生成が、基板上にａ
−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜した
後、該薄膜から微結晶シリコン以外のものを除去するこ
とによりなされるのが好ましく、またその膜厚が５００
Å以下であるのが好ましい。そして、前記ａ−ＳｉＣ：
Ｈの薄膜のＣ量が１０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）で
あり、また前記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が１０≦Ｎ
≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であるのが好ましい。
【００１１】また、本発明の多結晶シリコン薄膜の形成
法においては、前記基板上に形成されたａ−ＳｉＣ：Ｈ
またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの微結晶シリコン以外
のものの除去が、エッチングによりなされるのが好まし
い。そして、そのエッチングがドライエッチングであ
り、しかも、水素プラズマまたはフッ素を含む水素プラ
ズマによりなされるのがさらに好ましい。
法においては、前記基板上に形成されたａ−ＳｉＣ：Ｈ
またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの微結晶シリコン以外
のものの除去が、エッチングによりなされるのが好まし
い。そして、そのエッチングがドライエッチングであ
り、しかも、水素プラズマまたはフッ素を含む水素プラ
ズマによりなされるのがさらに好ましい。
【００１２】
【作用】本発明の多結晶シリコン薄膜は、前記の如く構
成されているので、大粒径の微粒子を含有しているにも
かかわらず、形成される基板に特に限定はなく、しかも
低温で形成することができる。また、基板上の微結晶シ
リコンの粒径および密度を調整することにより、多結晶
シリコン薄膜中に含有されている微粒子の粒径および密
度をコントロールすることができる。
成されているので、大粒径の微粒子を含有しているにも
かかわらず、形成される基板に特に限定はなく、しかも
低温で形成することができる。また、基板上の微結晶シ
リコンの粒径および密度を調整することにより、多結晶
シリコン薄膜中に含有されている微粒子の粒径および密
度をコントロールすることができる。
【００１３】一方、本発明の多結晶シリコン薄膜の形成
法によれば、安価な基板上に大粒径の微粒子を含有して
いる多結晶シリコン薄膜を低温で形成できる。また、基
板上の微結晶シリコンの粒径および密度を調整すること
により、多結晶シリコン薄膜中に含有されている微粒子
の粒径および密度をコントロールしながら、多結晶シリ
コン薄膜を形成することができる。
法によれば、安価な基板上に大粒径の微粒子を含有して
いる多結晶シリコン薄膜を低温で形成できる。また、基
板上の微結晶シリコンの粒径および密度を調整すること
により、多結晶シリコン薄膜中に含有されている微粒子
の粒径および密度をコントロールしながら、多結晶シリ
コン薄膜を形成することができる。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明を実
施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例にの
み限定されるものではない。
施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例にの
み限定されるものではない。
【００１５】図１は本発明の多結晶シリコン薄膜が形成
される基板の概略図、図２は図１に示す基板上に形成さ
れてなる本発明の一実施例の概略図、図３〜図５は本発
明の多結晶シリコン薄膜の形成法の説明図である。図に
おいて、１は基板、２は微結晶シリコンの核、３は大粒
径の粒子を含有する多結晶シリコン薄膜、４はａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜、５は残存ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜、６はａ−Ｓｉ：Ｈ
の薄膜を示す。
される基板の概略図、図２は図１に示す基板上に形成さ
れてなる本発明の一実施例の概略図、図３〜図５は本発
明の多結晶シリコン薄膜の形成法の説明図である。図に
おいて、１は基板、２は微結晶シリコンの核、３は大粒
径の粒子を含有する多結晶シリコン薄膜、４はａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜、５は残存ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜、６はａ−Ｓｉ：Ｈ
の薄膜を示す。
【００１６】図２に概略が示されている本発明の多結晶
シリコン薄膜は、図１示にされているような、微結晶シ
リコンの核が生成されている基板１上に形成されてなる
ものである。
シリコン薄膜は、図１示にされているような、微結晶シ
リコンの核が生成されている基板１上に形成されてなる
ものである。
【００１７】基板１としては、例えばガラス基板、金属
基板、セラミック基板などが用いられる。これらは、い
ずれも安価であるため、本発明の多結晶シリコン薄膜の
製造コストの低減に大きく寄与する。
基板、セラミック基板などが用いられる。これらは、い
ずれも安価であるため、本発明の多結晶シリコン薄膜の
製造コストの低減に大きく寄与する。
【００１８】基板１上に形成されている微結晶シリコン
の核２は、基板１上に微結晶シリコンを含有するａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈおよび／またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜
（図３参照）して、微結晶シリコン以外のものを除去す
ることにより形成される（図４参照）。
の核２は、基板１上に微結晶シリコンを含有するａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈおよび／またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜
（図３参照）して、微結晶シリコン以外のものを除去す
ることにより形成される（図４参照）。
【００１９】形成されるａ−ＳｉＣ：Ｈおよび／または
ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜の膜厚は、得ようとする微結晶シ
リコンのサイズによって適宜選定されるが、一般的には
５００Å以下とされるが、２５０Å以下とされるのが好
ましい。
ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜の膜厚は、得ようとする微結晶シ
リコンのサイズによって適宜選定されるが、一般的には
５００Å以下とされるが、２５０Å以下とされるのが好
ましい。
【００２０】また、ａ−ＳｉＣ：Ｈおよび／またはａ−
ＳｉＮ：Ｈの薄膜中の微結晶シリコンの密度は、これら
膜中のＣ量および／またはＮ量を変化させることにより
コントロールすることが可能である。Ｃ量および／また
はＮ量の増加を伴い、核発生密度は減少する。これはａ
−ＳｉＣ：Ｈおよび／またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜中に
存在するシリコン原子の減少に対応する。
ＳｉＮ：Ｈの薄膜中の微結晶シリコンの密度は、これら
膜中のＣ量および／またはＮ量を変化させることにより
コントロールすることが可能である。Ｃ量および／また
はＮ量の増加を伴い、核発生密度は減少する。これはａ
−ＳｉＣ：Ｈおよび／またはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜中に
存在するシリコン原子の減少に対応する。
【００２１】好ましいＣ，Ｎ量は１０≦Ｃ≦７０，１０
≦Ｎ≦７０（いずれもａｔｏｍｉｃ％）で、Ｃ量，Ｎ量
が７０％を超えるとａ−ＳｉＣ：Ｈおよび／またはａ−
ＳｉＮ：Ｈの薄膜中のシリコン原子の減少から微結晶シ
リコンが形成されなくなる。またＣ量，Ｎ量が１０％以
下では、微結晶シリコンの発生密度がコントロールでき
なくなる。
≦Ｎ≦７０（いずれもａｔｏｍｉｃ％）で、Ｃ量，Ｎ量
が７０％を超えるとａ−ＳｉＣ：Ｈおよび／またはａ−
ＳｉＮ：Ｈの薄膜中のシリコン原子の減少から微結晶シ
リコンが形成されなくなる。またＣ量，Ｎ量が１０％以
下では、微結晶シリコンの発生密度がコントロールでき
なくなる。
【００２２】微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ
−ＳｉＮ：Ｈの薄膜の形成法の主なものは下記の３つで
ある。 （１）プラズマＣＶＤ法にてａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈの原料であるＳｉＨ4 ＋ＣＨ4 ，ＳｉＨ4 ＋ＮＨ
3 の所要量をそれぞれＨ2 にて２０倍以上に希釈し、基
板温度を１００℃〜４００℃として形成する方法。この
際用いるＲＦパワー密度は０．１Ｗ／ｃｍ2 以上が好ま
しい。そして、ｐ型の膜形成に用いるときはＢ2 Ｈ6 を
添加し、ｎ型の膜形成に用いるときはＰＨ3を添加す
る。
−ＳｉＮ：Ｈの薄膜の形成法の主なものは下記の３つで
ある。 （１）プラズマＣＶＤ法にてａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈの原料であるＳｉＨ4 ＋ＣＨ4 ，ＳｉＨ4 ＋ＮＨ
3 の所要量をそれぞれＨ2 にて２０倍以上に希釈し、基
板温度を１００℃〜４００℃として形成する方法。この
際用いるＲＦパワー密度は０．１Ｗ／ｃｍ2 以上が好ま
しい。そして、ｐ型の膜形成に用いるときはＢ2 Ｈ6 を
添加し、ｎ型の膜形成に用いるときはＰＨ3を添加す
る。
【００２３】（２）プラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの堆積（５Å〜４０Å）と水素
原子処理（水素原子フラックス１×１０16ａｔｏｍ／ｃ
ｍ2・ｓｅｃ以上）の繰返しにより形成する方法。
Ｃ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの堆積（５Å〜４０Å）と水素
原子処理（水素原子フラックス１×１０16ａｔｏｍ／ｃ
ｍ2・ｓｅｃ以上）の繰返しにより形成する方法。
【００２４】（３）プラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜し、 ついでエ
キシマーレーザアニール法により微結晶シリコンを含む
ａ−ＳｉＣ： Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を形成する方
法。この際の最適なエキシマーレーザの エネルギー
は、５０ｍＪ／ｃｍ2 〜１５０ｍＪ／ｃｍ2 である。
Ｃ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成膜し、 ついでエ
キシマーレーザアニール法により微結晶シリコンを含む
ａ−ＳｉＣ： Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈ膜を形成する方
法。この際の最適なエキシマーレーザの エネルギー
は、５０ｍＪ／ｃｍ2 〜１５０ｍＪ／ｃｍ2 である。
【００２５】なお、前記各形成法における具体的な条件
は、微結晶シリコンの核発生密度に応じて適宜選定され
る。その一部については実施例において説明されてい
る。
は、微結晶シリコンの核発生密度に応じて適宜選定され
る。その一部については実施例において説明されてい
る。
【００２６】次に、このようにして得られた微結晶シリ
コンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜から
微結晶シリコン以外の不要物を除去して、基板上１に微
結晶シリコンの核を生成させる。ただし、不要物の除去
は完全に行う必要はなく、微結晶シリコンの核の一部が
基板表面に露出する程度に除去され、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，
ａ−ＳｉＮ：Ｈが薄膜状あるいは島状に残っていても、
その電気抵抗が無視し得る程度に小さければよい（図４
参照）。なお、図４において、符号５は残存ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を示す。
コンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜から
微結晶シリコン以外の不要物を除去して、基板上１に微
結晶シリコンの核を生成させる。ただし、不要物の除去
は完全に行う必要はなく、微結晶シリコンの核の一部が
基板表面に露出する程度に除去され、ａ−ＳｉＣ：Ｈ，
ａ−ＳｉＮ：Ｈが薄膜状あるいは島状に残っていても、
その電気抵抗が無視し得る程度に小さければよい（図４
参照）。なお、図４において、符号５は残存ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を示す。
【００２７】このａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄
膜の膜中の不要物の除去はエッチングにより行う。用い
るエッチングとしては、ドライエッチングおよびウエッ
トエッチングのいずれでもよい。
膜の膜中の不要物の除去はエッチングにより行う。用い
るエッチングとしては、ドライエッチングおよびウエッ
トエッチングのいずれでもよい。
【００２８】ドライエッチングとしては、例えばプラズ
マにより発生した水素原子を用いるものが挙げられる。
このドライエッチングは、結晶シリコンとアモルファス
シリコンとにおけるエッチング速度の違いを利用して、
アモルファスシリコンを選択的に除去するものである。
ちなみに、アモルファスシリコンのエッチング速度は、
結晶シリコンのそれの１０倍以上である。
マにより発生した水素原子を用いるものが挙げられる。
このドライエッチングは、結晶シリコンとアモルファス
シリコンとにおけるエッチング速度の違いを利用して、
アモルファスシリコンを選択的に除去するものである。
ちなみに、アモルファスシリコンのエッチング速度は、
結晶シリコンのそれの１０倍以上である。
【００２９】また、ウェットエッチングは、例えば５％
程度のＮａＯＨ水溶液にディップすることにより、ドラ
イエッチングと同様にエッチング速度の違いを利用し
て、アモルファスシリコンのみを選択的に除去するもの
である。
程度のＮａＯＨ水溶液にディップすることにより、ドラ
イエッチングと同様にエッチング速度の違いを利用し
て、アモルファスシリコンのみを選択的に除去するもの
である。
【００３０】ただし、ウエットエッチングを採用した場
合には、エッチング後水洗を念いりに行い次のプロセス
に移る必要がある。
合には、エッチング後水洗を念いりに行い次のプロセス
に移る必要がある。
【００３１】この様にして、微結晶シリコンの核が生成
された基板１上に、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング
法等によりａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜６を成膜する（図６参
照）。
された基板１上に、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング
法等によりａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜６を成膜する（図６参
照）。
【００３２】しかる後５００℃〜６５０℃にて熱アニー
ルし多結晶シリコン薄膜３を得る（図２参照）。
ルし多結晶シリコン薄膜３を得る（図２参照）。
【００３３】以下。より具体的な実施例に基づいて本発
明をさらに詳細に説明する。
明をさらに詳細に説明する。
【００３４】実施例１ 石英ガラス基板上に多結晶シリコン薄膜を下記手順によ
り形成した。
り形成した。
【００３５】第１段階として、微結晶シリコンの核を発
生させた。この核の発生は、石英ガラス基板上に、プラ
ズマＣＶＤ法にて微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ
の薄膜を成膜することにより行った。このときの成膜条
件は、基板温度は１５０℃とし、Ｈ2 流量は４００ＳＣ
ＣＭ、ＳｉＨ4 流量は４ＳＣＣＭ、ＰＨ3 （１０００ｐ
ｐｍに希釈したもの）流量は２ＳＣＣＭ、ＣＨ4 流量は
１０ＳＣＣＭ、ＲＦパワー密度は０．２Ｗ／ｃｍ2 とし
た。得られたａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜の膜中のＣ量は３０
ａｔｏｍｉｃ％であり、また膜厚は１００Åであった。
生させた。この核の発生は、石英ガラス基板上に、プラ
ズマＣＶＤ法にて微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ
の薄膜を成膜することにより行った。このときの成膜条
件は、基板温度は１５０℃とし、Ｈ2 流量は４００ＳＣ
ＣＭ、ＳｉＨ4 流量は４ＳＣＣＭ、ＰＨ3 （１０００ｐ
ｐｍに希釈したもの）流量は２ＳＣＣＭ、ＣＨ4 流量は
１０ＳＣＣＭ、ＲＦパワー密度は０．２Ｗ／ｃｍ2 とし
た。得られたａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜の膜中のＣ量は３０
ａｔｏｍｉｃ％であり、また膜厚は１００Åであった。
【００３６】第２段階として、得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ
の薄膜をエッチングした。ここでは、ＥＣＲ水素プラズ
マ法によるドライエッチングを用いた。このときの水素
プラズマ発生条件は、Ｈ2 流量を２００ＳＣＣＭ、ＥＣ
Ｒパワーを４００Ｗ、圧力を２０ｍＴｏｒｒとして、５
分間処理した。このとき得られた水素フラックスは、５
×１０16ａｔｏｍ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ以上であった。
の薄膜をエッチングした。ここでは、ＥＣＲ水素プラズ
マ法によるドライエッチングを用いた。このときの水素
プラズマ発生条件は、Ｈ2 流量を２００ＳＣＣＭ、ＥＣ
Ｒパワーを４００Ｗ、圧力を２０ｍＴｏｒｒとして、５
分間処理した。このとき得られた水素フラックスは、５
×１０16ａｔｏｍ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ以上であった。
【００３７】なお、この際ＥＣＲソースにはメシュを取
り付け、ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜が形成された基板にはイ
オンが到達しないようにした。
り付け、ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜が形成された基板にはイ
オンが到達しないようにした。
【００３８】第３段階として、ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜が
形成された基板上にａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、膜厚１μ
ｍの膜を形成した。この形成は、基板温度を４００℃と
して、ＳｉＨ4 流量を４０ＳＣＣＭ、ＰＨ3 （１０００
ｐｐｍに希釈したもの）流量を５ＳＣＣＭ、ＲＦパワー
密度を０．１Ｗ／ｃｍ2 の条件の下で行った。
形成された基板上にａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、膜厚１μ
ｍの膜を形成した。この形成は、基板温度を４００℃と
して、ＳｉＨ4 流量を４０ＳＣＣＭ、ＰＨ3 （１０００
ｐｐｍに希釈したもの）流量を５ＳＣＣＭ、ＲＦパワー
密度を０．１Ｗ／ｃｍ2 の条件の下で行った。
【００３９】第４段階として、得られた膜の熱アニール
を行った。この熱アニールは、得られたａ−Ｓｉ：Ｈの
薄膜が成膜された基板を、雰囲気温度が５８０℃の真空
中で２０時間放置することにより行った。
を行った。この熱アニールは、得られたａ−Ｓｉ：Ｈの
薄膜が成膜された基板を、雰囲気温度が５８０℃の真空
中で２０時間放置することにより行った。
【００４０】得られた多結晶シリコン薄膜の粒径および
ホール移動度を調査し、結果を表１に示した。
ホール移動度を調査し、結果を表１に示した。
【００４１】実施例２ 実施例１と同様にして石英ガラス基板上に、多結晶シリ
コン薄膜を成膜した。すなわち、第１段階において、微
結晶シリコンの核を発生させるために、石英ガラス基板
上に微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜を成膜
し、第２段階において、このａ−ＳｉＣ：Ｈ膜をエッチ
ングし、第３段階において、ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、
第４段階において、熱アニールを行うことにより、多結
晶シリコン薄膜を得た。ただし、実施例１と異なり、第
１段階における微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜
の成膜は、ＲＦプラズマによるａ−ＳｉＣ：Ｈの堆積と
水素プラズマ処理の繰り返しにより行った。より具体的
には、ＳｉＨ4 流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 流量を２００
ＳＣＣＭ、Ｂ2 Ｈ6 流量を１ＳＣＣＭ、ＣＨ4 流量を３
０ＳＣＣＭ、ＲＦパワー密度を０．０１Ｗ／ｃｍ2 にて
ａ−ＳｉＣ：Ｈの堆積を３０秒間行う堆積工程と、その
次のＨ2 流量を２００ＳＣＣＭ、ＥＣＲパワーを４５０
Ｗ、圧力を２０ｍＴｏｒｒにてＥＣＲプラズマを発生さ
せ、その発生させたＥＣＲプラズマを３０秒間照射する
水素プラズマ処理工程とを１サイクルとする成膜工程を
１０回繰り返すことにより、膜厚１００Åのａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈの薄膜を形成した。得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ膜中
のＣ量は３０ａｔｏｍｉｃ％であった。
コン薄膜を成膜した。すなわち、第１段階において、微
結晶シリコンの核を発生させるために、石英ガラス基板
上に微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜を成膜
し、第２段階において、このａ−ＳｉＣ：Ｈ膜をエッチ
ングし、第３段階において、ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、
第４段階において、熱アニールを行うことにより、多結
晶シリコン薄膜を得た。ただし、実施例１と異なり、第
１段階における微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜
の成膜は、ＲＦプラズマによるａ−ＳｉＣ：Ｈの堆積と
水素プラズマ処理の繰り返しにより行った。より具体的
には、ＳｉＨ4 流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 流量を２００
ＳＣＣＭ、Ｂ2 Ｈ6 流量を１ＳＣＣＭ、ＣＨ4 流量を３
０ＳＣＣＭ、ＲＦパワー密度を０．０１Ｗ／ｃｍ2 にて
ａ−ＳｉＣ：Ｈの堆積を３０秒間行う堆積工程と、その
次のＨ2 流量を２００ＳＣＣＭ、ＥＣＲパワーを４５０
Ｗ、圧力を２０ｍＴｏｒｒにてＥＣＲプラズマを発生さ
せ、その発生させたＥＣＲプラズマを３０秒間照射する
水素プラズマ処理工程とを１サイクルとする成膜工程を
１０回繰り返すことにより、膜厚１００Åのａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈの薄膜を形成した。得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ膜中
のＣ量は３０ａｔｏｍｉｃ％であった。
【００４２】また、水素プラズマ処理中の水素原子フラ
ックスは５×１０16ａｔｏｍ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ以上であ
った。
ックスは５×１０16ａｔｏｍ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ以上であ
った。
【００４３】得られた多結晶シリコン膜の粒径およびホ
ール移動度を調査し、結果を表１に併せて示した。
ール移動度を調査し、結果を表１に併せて示した。
【００４４】実施例３ 実施例１と同様にして石英ガラス基板上に、多結晶シリ
コン薄膜を成膜した。すなわち、第１段階において、微
結晶シリコンの核を発生させるために、石英ガラス基板
上に微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜を成膜し、
第２段階において、このａ−ＳｉＣ：Ｈ膜をエッチング
し、第３段階において、ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、第４
段階において、熱アニールを行うことにより、多結晶シ
リコン薄膜を得た。ただし、実施例１と異なり、第１段
階における微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜
の成膜は、プラズマＣＶＤ法とエキシマレーザとを組み
合わせることにより行った。より具体的には、ＳｉＨ4
流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2流量を２００ＳＣＣＭ、ＣＨ
4 流量を３０ＳＣＣＭ、Ｂ2 Ｈ6 流量を５ＳＣＣＭ、Ｒ
Ｆパワー密度を０．０１Ｗ／ｃｍ2 として、プラズマＣ
ＶＤ法によりａ−ＳｉＣ：Ｈを２００Å堆積させ、つい
でこの膜をエキシマーレーザ（ＫｒＦ）により、８０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 のエネルギー密度にてアニールすることによ
り微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の成膜を行っ
た。
コン薄膜を成膜した。すなわち、第１段階において、微
結晶シリコンの核を発生させるために、石英ガラス基板
上に微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜を成膜し、
第２段階において、このａ−ＳｉＣ：Ｈ膜をエッチング
し、第３段階において、ａ−Ｓｉ：Ｈを堆積させ、第４
段階において、熱アニールを行うことにより、多結晶シ
リコン薄膜を得た。ただし、実施例１と異なり、第１段
階における微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜
の成膜は、プラズマＣＶＤ法とエキシマレーザとを組み
合わせることにより行った。より具体的には、ＳｉＨ4
流量を１０ＳＣＣＭ、Ｈ2流量を２００ＳＣＣＭ、ＣＨ
4 流量を３０ＳＣＣＭ、Ｂ2 Ｈ6 流量を５ＳＣＣＭ、Ｒ
Ｆパワー密度を０．０１Ｗ／ｃｍ2 として、プラズマＣ
ＶＤ法によりａ−ＳｉＣ：Ｈを２００Å堆積させ、つい
でこの膜をエキシマーレーザ（ＫｒＦ）により、８０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 のエネルギー密度にてアニールすることによ
り微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の成膜を行っ
た。
【００４５】得られた多結晶シリコン膜の粒径およびホ
ール移動度を調査し、その結果を表１に併せて示した。
ール移動度を調査し、その結果を表１に併せて示した。
【００４６】比較例 微結晶シリコンを含むａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜を形成させ
ることなく、石英ガラス基板上に、ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜
の形成および熱アニールを行うことにより多結晶シリコ
ン薄膜を形成した。
ることなく、石英ガラス基板上に、ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜
の形成および熱アニールを行うことにより多結晶シリコ
ン薄膜を形成した。
【００４７】得られた多結晶シリコン膜の粒径およびホ
ール移動度を調査し、その結果を表１に併せて示した。
ール移動度を調査し、その結果を表１に併せて示した。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多結晶シ
リコン薄膜は、安価な基板上に低温で形成されているに
もかかわらず、粒径が大きく、しかもホール移動度も大
きい。したがって、太陽電池に好適に用いることができ
る。また、安価な基板に低温で形成できるので、製造コ
ストが安い。
リコン薄膜は、安価な基板上に低温で形成されているに
もかかわらず、粒径が大きく、しかもホール移動度も大
きい。したがって、太陽電池に好適に用いることができ
る。また、安価な基板に低温で形成できるので、製造コ
ストが安い。
【００５０】一方、本発明の形成法によれば、安価な基
板上に粒径が大きく、しかもホール移動度も大きくて、
太陽電池に好適に用いることができる多結晶シリコン薄
膜を安価に形成することができる。
板上に粒径が大きく、しかもホール移動度も大きくて、
太陽電池に好適に用いることができる多結晶シリコン薄
膜を安価に形成することができる。
【図１】本発明の多結晶シリコン薄膜が形成される基板
の概略図である。
の概略図である。
【図２】図１に示す基板上に形成されてなる本発明の一
実施例の概略図である。
実施例の概略図である。
【図３】本発明の多結晶シリコン薄膜の形成法の説明図
であって、ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜
が形成された状態を示すものである。
であって、ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜
が形成された状態を示すものである。
【図４】本発明の多結晶シリコン薄膜の形成法の説明図
であって、微結晶シリコンの核が生成された状態を示す
ものである。
であって、微結晶シリコンの核が生成された状態を示す
ものである。
【図５】本発明の多結晶シリコン薄膜の形成法の説明図
であって、ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜が形成された状態を示す
ものである。
であって、ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜が形成された状態を示す
ものである。
１ 基板 ２ 微結晶シリコンの核 ３ 大粒径の粒子を含有する多結晶シリコン薄膜 ４ ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜 ５ 残存ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜 ６ ａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜
Claims (18)
- 【請求項１】 微結晶シリコンの核が形成されてなる基
板上に成膜されてなることを特徴とする多結晶シリコン
薄膜。 - 【請求項２】 前記微結晶シリコンの核が、基板上に成
膜されたａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜か
ら生成されてなることを特徴とする請求項１記載の多結
晶シリコン薄膜。 - 【請求項３】 前記ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：
Ｈの薄膜の膜厚が５００Å以下であることを特徴とする
請求項２記載の多結晶シリコン薄膜。 - 【請求項４】 前記ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜のＣ量が、１
０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であることを特徴とす
る請求項２または３記載の多結晶シリコン薄膜。 - 【請求項５】 前記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が、１
０≦Ｎ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であることを特徴とす
る請求項２または３記載の多結晶シリコン薄膜。 - 【請求項６】 前記微結晶シリコンの核の前記ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの生成が、該薄
膜をエッチングすることによりなされることを特徴とす
る請求項２、３、４または５記載の多結晶シリコン薄
膜。 - 【請求項７】 前記エッチングがドライエッチングであ
ることを特徴とする請求項６記載の多結晶シリコン薄
膜。 - 【請求項８】 前記ドライエッチングが、水素プラズマ
またはフッ素を含む水素プラズマによりなされることを
特徴とする請求項７記載の多結晶シリコン薄膜。 - 【請求項９】 前記エッチングがウエットエッチングで
あることを特徴とする請求項６記載の多結晶シリコン薄
膜。 - 【請求項１０】 基板上に微結晶シリコンの核を生成し
た後、該基板上に多結晶シリコン薄膜を形成することを
特徴とする多結晶シリコン薄膜の形成法。 - 【請求項１１】 前記微結晶シリコンの核の生成が、基
板上にａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜を成
膜した後、該薄膜から微結晶シリコン以外のものを除去
することによりなされることを特徴とする請求項１０記
載の多結晶シリコン薄膜の形成法。 - 【請求項１２】 前記ａ−ＳｉＣ：Ｈまたはａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈの薄膜の膜厚が５００Å以下であることを特徴と
する請求項１１記載の多結晶シリコン薄膜の形成法。 - 【請求項１３】 前記ａ−ＳｉＣ：Ｈの薄膜のＣ量が、
１０≦Ｃ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であることを特徴と
する請求項１１または１２記載の多結晶シリコン薄膜の
形成法。 - 【請求項１４】 前記ａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜のＮ量が、
１０≦Ｎ≦７０（ａｔｏｍｉｃ％）であることを特徴と
する請求項１１または１２記載の多結晶シリコン薄膜の
形成法。 - 【請求項１５】 前記基板上に形成されたａ−ＳｉＣ：
Ｈまたはａ−ＳｉＮ：Ｈの薄膜からの微結晶シリコン以
外のものの除去が、エッチングによりなされることを特
徴とする請求項１１、１２、１３または１４記載の多結
晶シリコン薄膜の形成法。 - 【請求項１６】 前記エッチングがドライエッチングで
あることを特徴とする請求項１５記載の多結晶シリコン
薄膜の形成法。 - 【請求項１７】 前記ドライエッチングが、水素プラズ
マまたはフッ素を含む水素プラズマによりなされること
を特徴とする請求項１６記載の多結晶シリコン薄膜の形
成法。 - 【請求項１８】 前記エッチングがウエットエッチング
であることを特徴とする請求項１５記載の多結晶シリコ
ン薄膜の形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31280092A JP3377814B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 多結晶シリコン薄膜およびその形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31280092A JP3377814B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 多結晶シリコン薄膜およびその形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140327A true JPH06140327A (ja) | 1994-05-20 |
| JP3377814B2 JP3377814B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=18033560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31280092A Expired - Lifetime JP3377814B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 多結晶シリコン薄膜およびその形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377814B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294451A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
| US7041342B2 (en) * | 1999-07-26 | 2006-05-09 | Schott Glas | Thin-film solar cells and method of making |
| WO2011161901A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | パナソニック株式会社 | 多結晶シリコン薄膜の形成方法、多結晶シリコン薄膜基板、シリコン薄膜太陽電池及びシリコン薄膜トランジスタ装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005013537A1 (de) | 2004-03-24 | 2005-10-20 | Sharp Kk | Fotoelektrischer Wandler und Herstellverfahren für einen solchen |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP31280092A patent/JP3377814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041342B2 (en) * | 1999-07-26 | 2006-05-09 | Schott Glas | Thin-film solar cells and method of making |
| JP2002294451A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
| WO2011161901A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2011-12-29 | パナソニック株式会社 | 多結晶シリコン薄膜の形成方法、多結晶シリコン薄膜基板、シリコン薄膜太陽電池及びシリコン薄膜トランジスタ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3377814B2 (ja) | 2003-02-17 |
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