JPH0650727B2 - 半導体薄膜 - Google Patents
半導体薄膜Info
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- JPH0650727B2 JPH0650727B2 JP60049232A JP4923285A JPH0650727B2 JP H0650727 B2 JPH0650727 B2 JP H0650727B2 JP 60049232 A JP60049232 A JP 60049232A JP 4923285 A JP4923285 A JP 4923285A JP H0650727 B2 JPH0650727 B2 JP H0650727B2
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- JP
- Japan
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- thin film
- semiconductor thin
- hydrogen
- substrate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体薄膜に関し、特に高い導電率を有する弗
素系非晶質シリコン膜に関する。
素系非晶質シリコン膜に関する。
弗素系非晶質シリコン膜はその優れた膜性能のために最
近よく研究されており、その用途は太陽電池、感光ドラ
ム、イメージセンサー等の種々の薄膜半導体装置に開け
ている。これらの半導体装置の性能を向上させるために
は、装置を構成する要素たる半導体薄膜の性能をまず向
上させねばならない。この性能の一つにｎ型の導電型を
付与する不純物の導入（以下不純物ドーピングと称す）
による価電子制御がある。たとえば、ｎ型の不純物ドー
ピングによりｎ型の導電型を与え、不純物量や薄膜の作
製条件等によりこの導電度の大きさを制御するものであ
る。
近よく研究されており、その用途は太陽電池、感光ドラ
ム、イメージセンサー等の種々の薄膜半導体装置に開け
ている。これらの半導体装置の性能を向上させるために
は、装置を構成する要素たる半導体薄膜の性能をまず向
上させねばならない。この性能の一つにｎ型の導電型を
付与する不純物の導入（以下不純物ドーピングと称す）
による価電子制御がある。たとえば、ｎ型の不純物ドー
ピングによりｎ型の導電型を与え、不純物量や薄膜の作
製条件等によりこの導電度の大きさを制御するものであ
る。
従来技術においては、不純物量、作製条件、作製方法な
どをいろいろと変化させることが試みられたが導電度は
高々数Ｓ／cmの程度であった。すなわちこの導電度を大
きくすることが大いに要求されていたにもかかわらず、
これを達成することはできなかった。
どをいろいろと変化させることが試みられたが導電度は
高々数Ｓ／cmの程度であった。すなわちこの導電度を大
きくすることが大いに要求されていたにもかかわらず、
これを達成することはできなかった。
本発明は新しい薄膜形成物質を用いる光分解法によりこ
の問題を解決しようとするものである。
の問題を解決しようとするものである。
本発明はシリコン−弗素結合を有する化合物を水素の共
存下に紫外線を照射し、光分解により基体上に形成した
半導体薄膜である。また、本発明においてはシリコン−
弗素結合を有する化合物がSiHnF4-n（ｎ＝１〜３の整
数）である。また、本発明においてはシリコーン−弗素
結合を有する化合物が水素で希釈されて光分解反応器に
送入されるものである。また、本発明においてはシリコ
ン−弗素結合を有する化合物、水素およびホスフィンを
含むガスを光分解するものである。また、本発明におい
ては紫外線は低圧ランプを光源として照射されることが
好ましい。光分解反応は水銀増感法により低圧水銀ラン
プを光源として行われることが好ましい。
存下に紫外線を照射し、光分解により基体上に形成した
半導体薄膜である。また、本発明においてはシリコン−
弗素結合を有する化合物がSiHnF4-n（ｎ＝１〜３の整
数）である。また、本発明においてはシリコーン−弗素
結合を有する化合物が水素で希釈されて光分解反応器に
送入されるものである。また、本発明においてはシリコ
ン−弗素結合を有する化合物、水素およびホスフィンを
含むガスを光分解するものである。また、本発明におい
ては紫外線は低圧ランプを光源として照射されることが
好ましい。光分解反応は水銀増感法により低圧水銀ラン
プを光源として行われることが好ましい。
本発明に用いるシリコン−弗素結合を有する化合物は一
般式SiHnF4-n（ｎ＝１〜３の整数）で表されるものであ
る。すなわち、SiHF3、SiH2F2およびSiH3Fで表される化
合物であり、それぞれトリフロロシラン、ジフロロシラ
ンおよびモノフロロシランと称せらるものである。以下
これらを単にフロロシラン類と総称する。これらは単独
または混合状態で用いることができるが、薄膜の作製に
おいては単独の方が用いるに容易であり、また、得られ
る薄膜の性能も一定する。
般式SiHnF4-n（ｎ＝１〜３の整数）で表されるものであ
る。すなわち、SiHF3、SiH2F2およびSiH3Fで表される化
合物であり、それぞれトリフロロシラン、ジフロロシラ
ンおよびモノフロロシランと称せらるものである。以下
これらを単にフロロシラン類と総称する。これらは単独
または混合状態で用いることができるが、薄膜の作製に
おいては単独の方が用いるに容易であり、また、得られ
る薄膜の性能も一定する。
本発明において、フロロシラン類は水素の共存下すなわ
ち水素で希釈された状態で紫外線照射し光分解される。
水素での希釈度合についてはフロロシラン類の堆積の２
倍以上、好ましくは３倍以上、特に好ましくは４倍以上
が用いられる。フロロシラン類ははじめから水素で希釈
されていて光分解反応器に送入されてもよいし、光分解
反応容器の中で前記の希釈度合を満足するように水素を
添加し容器中で混合することもできる。後者の場合にお
いては希釈度合は水素のフロロシラン類に対する光分解
反応容器への供給流量比がそれぞれ２倍以上、好ましく
は３倍以上、特に好ましくは４倍以上となればよい。
ち水素で希釈された状態で紫外線照射し光分解される。
水素での希釈度合についてはフロロシラン類の堆積の２
倍以上、好ましくは３倍以上、特に好ましくは４倍以上
が用いられる。フロロシラン類ははじめから水素で希釈
されていて光分解反応器に送入されてもよいし、光分解
反応容器の中で前記の希釈度合を満足するように水素を
添加し容器中で混合することもできる。後者の場合にお
いては希釈度合は水素のフロロシラン類に対する光分解
反応容器への供給流量比がそれぞれ２倍以上、好ましく
は３倍以上、特に好ましくは４倍以上となればよい。
本発明において、得られる膜はｎ型の不純物ドーピング
が可能である。ｎ型の不純物であるところのＶ属のリン
化合物たとえばホスフィン（PH3）を光分解反応時にフ
ロロシラン類と共存させることによりｎ型の導電度を与
えることができる。ドーパントたるホスフィン／フロロ
シラン類の容積パーセントは0.01％−10％で充分低抵抗
のｎ型膜を得る。実施例に示すようにｎ型の不純物の容
積パーーセントが0.5％以下と低い場合にも充分高い導
電度のｎ型膜を得ることができることは本発明の特徴の
一つである。
が可能である。ｎ型の不純物であるところのＶ属のリン
化合物たとえばホスフィン（PH3）を光分解反応時にフ
ロロシラン類と共存させることによりｎ型の導電度を与
えることができる。ドーパントたるホスフィン／フロロ
シラン類の容積パーセントは0.01％−10％で充分低抵抗
のｎ型膜を得る。実施例に示すようにｎ型の不純物の容
積パーーセントが0.5％以下と低い場合にも充分高い導
電度のｎ型膜を得ることができることは本発明の特徴の
一つである。
光分解反応は水銀ランプ、希ガスランプ、水銀−希ガス
ランプ等が用いられる。これらの内でも特に水銀ランプ
の一種である低圧水銀ランプを用いることが実用上便利
である。
ランプ等が用いられる。これらの内でも特に水銀ランプ
の一種である低圧水銀ランプを用いることが実用上便利
である。
光分解反応は直接的または増感剤を介して間接的に行う
ことができる。これも実用的な観点から水銀を増感剤と
する水銀増感法が効果的に用いられる。
ことができる。これも実用的な観点から水銀を増感剤と
する水銀増感法が効果的に用いられる。
薄膜が形成される基体の温度は400℃以下と比較的低温
でよい。基体の温度が250℃以下のさらに低温の条件に
おいて薄膜の導電度が極めて向上することは本発明のさ
らなる特徴の一つである。基体の温度の低下と共に光学
バンドギャップは大きくなり2eVを越える。これにもか
かわらず得られる膜の導電度は低下するどころか大きく
なることは本発明のさらなる優れた特徴の一つである。
でよい。基体の温度が250℃以下のさらに低温の条件に
おいて薄膜の導電度が極めて向上することは本発明のさ
らなる特徴の一つである。基体の温度の低下と共に光学
バンドギャップは大きくなり2eVを越える。これにもか
かわらず得られる膜の導電度は低下するどころか大きく
なることは本発明のさらなる優れた特徴の一つである。
光分解反応時の反応圧力、フロロシラン類およびｎ型の
不純物等の原料ガス流量、水銀溜の温度等についてはつ
ぎに示す成膜速度以外特に限定される条件はなく従来技
術における条件を用いて行われる。これらの条件は当然
のことながら薄膜の成膜速度に影響を与えるものであ
る。本発明を有効に実施するためには成膜速度を小さく
することが好ましい。高い導電度を得るためには成膜速
度は１Å／秒、好ましくは0.1Å／秒以下におさえられ
る。この成膜速度は基体の温度にほとんど影響されない
ので、その制御が容易であるということも本発明のさら
なる優れた特徴の一つである。
不純物等の原料ガス流量、水銀溜の温度等についてはつ
ぎに示す成膜速度以外特に限定される条件はなく従来技
術における条件を用いて行われる。これらの条件は当然
のことながら薄膜の成膜速度に影響を与えるものであ
る。本発明を有効に実施するためには成膜速度を小さく
することが好ましい。高い導電度を得るためには成膜速
度は１Å／秒、好ましくは0.1Å／秒以下におさえられ
る。この成膜速度は基体の温度にほとんど影響されない
ので、その制御が容易であるということも本発明のさら
なる優れた特徴の一つである。
つぎに本発明の実施の態様についてしるす。光透過窓、
基体導入手段、基体保持手段、基体加熱手段、ガス導入
手段、真空排気手段を少なくとも有する光分解反応器に
基体を設置し真空排気下基体を100-300℃に加熱する。
原料ガスの導入にあたりその一部を水銀溜を経由させて
該反応器に導入する。水素を原料ガス流量の２倍量以上
同時に導入する。真空排気手段で該反応器の圧力を10To
rr以下として、低圧水銀ランプを点灯し反応を開始す
る。同ランプ点灯と共に薄膜の形成がはじまるので成膜
速度を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同ラン
プを消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を計測
しつつ成膜時間を決めることもできる。光分解反応器の
光透過窓に高沸点油を塗布しておくことにより、光透過
窓への膜形成を抑えることができる。
基体導入手段、基体保持手段、基体加熱手段、ガス導入
手段、真空排気手段を少なくとも有する光分解反応器に
基体を設置し真空排気下基体を100-300℃に加熱する。
原料ガスの導入にあたりその一部を水銀溜を経由させて
該反応器に導入する。水素を原料ガス流量の２倍量以上
同時に導入する。真空排気手段で該反応器の圧力を10To
rr以下として、低圧水銀ランプを点灯し反応を開始す
る。同ランプ点灯と共に薄膜の形成がはじまるので成膜
速度を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同ラン
プを消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を計測
しつつ成膜時間を決めることもできる。光分解反応器の
光透過窓に高沸点油を塗布しておくことにより、光透過
窓への膜形成を抑えることができる。
本発明により得られる半導体薄膜は導電度が50Ｓ／cmを
越える低抵抗膜であり、かつ、光学バンドギャップは1.
8−2.2eVを有するところに特徴がある。これらの低抵抗
膜は基体の温度が250℃以下で形成されるものであり、
半導体薄膜や半導体装置の低温形成を目指している半導
体装置の製造分野において極めて有用な技術を提供する
ものである。
越える低抵抗膜であり、かつ、光学バンドギャップは1.
8−2.2eVを有するところに特徴がある。これらの低抵抗
膜は基体の温度が250℃以下で形成されるものであり、
半導体薄膜や半導体装置の低温形成を目指している半導
体装置の製造分野において極めて有用な技術を提供する
ものである。
以下実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例 第１図に示すところの紫外線透過窓１、基体導入手段
２、基体保持手段３、基体加熱手段４、ガス導入手段
５、真空排気手段６を有する光分解反応器７を用いる。
基体導入手段２を用いて膜付のための基体８であるとこ
ろのガラス板を基体保持手段に設置する。真空排気手段
で真空排気しつつ基体加熱手段により基体を200℃に加
熱した。ついでジフロロシラン／ホスフィン／水素を10
0／0.2／200−700の流量比で導入し、真空排気手段に設
備されている調節弁９で２Torrの圧力に保持する。導管
10より導入されるジフロロシランの内の一部を約40℃に
加熱された水銀溜11の上を通過させて導入する。なお、
13はホスフィン、14は水素の導入管である。基体の温度
および光分解反応器内の圧力が一定となった時低圧水銀
ランプ12を点灯し、膜厚が約5000Åになった時に消灯す
る。水素／ジフロロシランの流量比を２、３、５および
７に変化させた時の導電度および光学バンドギャップを
第２図に示した。水素／ジフロロシランの流量比が約４
以上において導電度は20Ｓ／cmを越え、特に水素／ジフ
ロロシランの流量比が５の時には導電度50Ｓ／cmで、光
学バンドギャップ1.98eVを有すｎ型の半導体薄膜を得る
ことができた。
２、基体保持手段３、基体加熱手段４、ガス導入手段
５、真空排気手段６を有する光分解反応器７を用いる。
基体導入手段２を用いて膜付のための基体８であるとこ
ろのガラス板を基体保持手段に設置する。真空排気手段
で真空排気しつつ基体加熱手段により基体を200℃に加
熱した。ついでジフロロシラン／ホスフィン／水素を10
0／0.2／200−700の流量比で導入し、真空排気手段に設
備されている調節弁９で２Torrの圧力に保持する。導管
10より導入されるジフロロシランの内の一部を約40℃に
加熱された水銀溜11の上を通過させて導入する。なお、
13はホスフィン、14は水素の導入管である。基体の温度
および光分解反応器内の圧力が一定となった時低圧水銀
ランプ12を点灯し、膜厚が約5000Åになった時に消灯す
る。水素／ジフロロシランの流量比を２、３、５および
７に変化させた時の導電度および光学バンドギャップを
第２図に示した。水素／ジフロロシランの流量比が約４
以上において導電度は20Ｓ／cmを越え、特に水素／ジフ
ロロシランの流量比が５の時には導電度50Ｓ／cmで、光
学バンドギャップ1.98eVを有すｎ型の半導体薄膜を得る
ことができた。
このように、200℃と低い基体の温度において高い導電
度を達成できる本発明は半導体装置の製造の低温化に極
めて有効な発明である。
度を達成できる本発明は半導体装置の製造の低温化に極
めて有効な発明である。
第１図は本発明を実施するための光分解反応器の模式図
である。 第２図は本発明の実施例の結果を示すグラフである。横
軸は水素／ジフロロシランの流量比を、縦軸は導電度
(a)および光学バンドギャップ(b)をしめす。
である。 第２図は本発明の実施例の結果を示すグラフである。横
軸は水素／ジフロロシランの流量比を、縦軸は導電度
(a)および光学バンドギャップ(b)をしめす。
Claims (5)
- 【請求項１】シリコン−弗素結合を有する化合物、水素
およびホスフィンを含むガスを紫外線照射し、光分解に
より基体上に形成したｎ型の半導体薄膜。 - 【請求項２】シリコン−弗素結合を有する化合物が SiHnF4-n（ｎ＝１〜３の整数）である特許請求の範囲第
一項記載のｎ型の半導体薄膜。 - 【請求項３】シリコン−弗素結合を有する化合物が水素
で希釈されて光分解反応器に送入される特許請求の範囲
第一項記載のｎ型の半導体薄膜。 - 【請求項４】紫外線は低圧水銀ランプを光源として照射
される特許請求の範囲第一項記載のｎ型の半導体薄膜。 - 【請求項５】光分解反応は水銀増感法により低圧水銀ラ
ンプを光源として行われる特許請求の範囲第一項記載の
ｎ型の半導体薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049232A JPH0650727B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049232A JPH0650727B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208826A JPS61208826A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0650727B2 true JPH0650727B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=12825153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60049232A Expired - Fee Related JPH0650727B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650727B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62221109A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 被膜作製方法 |
| CA1335950C (en) * | 1986-10-03 | 1995-06-20 | Kenneth George Sharp | Method of forming semiconducting amorphous silicon films from the thermal decomposition of dihalosilanes |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP60049232A patent/JPH0650727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61208826A (ja) | 1986-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |