JPH07211648A - Deposition of multilayer silicon film - Google Patents

Deposition of multilayer silicon film

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JPH07211648A
JPH07211648A JP308394A JP308394A JPH07211648A JP H07211648 A JPH07211648 A JP H07211648A JP 308394 A JP308394 A JP 308394A JP 308394 A JP308394 A JP 308394A JP H07211648 A JPH07211648 A JP H07211648A
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silicon film
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正信 東
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Abstract

PURPOSE:To deposit an excellent multilayer silicon film having a wide optical band gap quite efficiently while suppressing the defect significantly. CONSTITUTION:A plasma gas containing hydrogen excited through electron cyclotron resonance and a compound of a chlorinated silane described the expresion SiHXCl4-X, (X is an integer of 0 to 3), are brought into continuous contact with the surface of a heated basic material, and then silicon is deposited by varying at least one condition of the surface temperature of the basic material, the intensity of electromagnetic wave causing the electron cyclotron resonance, and the distance between a plasma region and the surface of the basic material.

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、太陽光発電システム等
に代表される、光起電力素子として有用な多層シリコン
膜の新規な製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing a multi-layered silicon film, which is useful as a photovoltaic device, as represented by a photovoltaic system.

【0002】[0002]

【従来の技術】非晶質シリコンは、他の光電材料と比較
して高い光導電率、低い暗導電率等の優れた電気的特性
を有すること、また、耐久性が高く、無公害であること
から、太陽光発電システムに代表される光起電力素子を
構成する材料として利用されている。
2. Description of the Related Art Amorphous silicon has excellent electrical characteristics such as high photoconductivity and low dark conductivity as compared with other photoelectric materials, and has high durability and no pollution. Therefore, it is used as a material forming a photovoltaic element represented by a solar power generation system.

【0003】かかる非晶質シリコンの一般的な製造方法
としては、ケミカル・ベーパー・デポディション(以
下、CVDと言う)、具体的には、高周波プラズマCV
D法、光CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)
CVD法、熱CVD法、等が知られている。
As a general method for producing such amorphous silicon, chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD), specifically, high frequency plasma CV is used.
D method, photo CVD method, electron cyclotron resonance (ECR)
A CVD method, a thermal CVD method, etc. are known.

【0004】これらの方法のうち、一般的には、高周波
プラズマCVD法が使用されている。この方法は、モノ
シラン(SiH4)、ジシラン(Si26)を原料ガス
とし、場合によっては、該原料ガスを水素、He、Ar
等で希釈して、内部に一対の電極を設置した真空容器の
該電極間に導入すると共に、高周波電力を印加すること
により高周波プラズマを形成し、該原料ガスを分解し
て、電極上に設置された基材上に非晶質シリコン膜を形
成するものである。この製造方法により、非晶質シリコ
ン膜は60〜1000nm/分の速度で基材上に析出す
る。また、かかる方法により得られた非晶質シリコン膜
の暗導電率と光導電率の比(以下、光感度という)で表
される光電特性は非常に優れたものとなる。
Of these methods, the high frequency plasma CVD method is generally used. In this method, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as a source gas, and in some cases, the source gas is hydrogen, He, or Ar.
Etc. and introduce it between the electrodes of a vacuum container equipped with a pair of electrodes inside, and apply high frequency power to form high frequency plasma, decompose the source gas and install it on the electrodes. An amorphous silicon film is formed on the formed base material. By this manufacturing method, the amorphous silicon film is deposited on the substrate at a rate of 60 to 1000 nm / min. Further, the photoelectric characteristics represented by the ratio of dark conductivity and photoconductivity (hereinafter referred to as photosensitivity) of the amorphous silicon film obtained by such a method become very excellent.

【0005】更に、この様にして得られた非晶質シリコ
ンのバンドギャップ(光学的禁制帯幅)は、基板温度が
250℃付近で、膜中欠陥密度が最も小さくなるような
膜形成条件で膜の析出を行った場合、1.7〜1.75
eVの範囲となる。
Further, the band gap (optical bandgap) of the amorphous silicon thus obtained is under film forming conditions such that the defect density in the film is minimized when the substrate temperature is around 250 ° C. When the film is deposited, 1.7 to 1.75
It is in the range of eV.

【0006】上記の非晶質シリコン膜を太陽光発電シス
テムに代表される光起電力素子として使用される場合に
おいては、太陽エネルギーを効率良く吸収するために、
バンドギャップの異なるシリコン膜を積層する手段が一
般に用いられている。
When the above amorphous silicon film is used as a photovoltaic element represented by a solar power generation system, in order to efficiently absorb solar energy,
A means for laminating silicon films having different band gaps is generally used.

【0007】例えば、バンドギャップの制御を行い、太
陽エネルギーを効率良く吸収することが可能な非晶質シ
リコン多層膜を製造する技術に関しては、以下に示す4
種類の方法が好適に行われている。尚、下記には2層膜
の形成方法についてのみをその代表的製造方法の例とし
て示した。
For example, regarding a technique for producing an amorphous silicon multilayer film capable of efficiently absorbing solar energy by controlling the band gap, the following 4
A variety of methods have been favored. In the following, only the method for forming the two-layer film is shown as an example of the typical manufacturing method.

【0008】(1)ゲートバルブにより分離され、且つ
連通した異なる二つの真空排気された容器の、第一の容
器内に主原料ガスであるSiH4と希釈ガスである水素
及び微量添加元素であるGeH4またはSnとを含んだ
ガス状の化合物を導入し、該容器で、高周波プラズマC
VD法により、基材表面に第一層のシリコン膜を形成す
る。その後、一端プラズマを停止し、第一の真空容器内
を高真空排気し、連通部のゲートバルブを開け、予め、
高真空排気された第2の容器内へ基材を移動せしめ、ゲ
ートバルブを閉じた後、該真空容器内へ主原料ガスであ
るSiH4のみを導入し、第一層の形成と同様に、高周
波プラズマCVD法により第一層上に第二層のシリコン
膜を析出する方法。
(1) SiH 4 which is the main raw material gas, hydrogen which is a diluent gas, and a trace amount of additional elements are contained in the first container of two different evacuated containers which are separated by the gate valve and communicated with each other. A gaseous compound containing GeH 4 or Sn is introduced, and high-frequency plasma C is introduced in the container.
A first layer silicon film is formed on the surface of the base material by the VD method. After that, the plasma is stopped once, the inside of the first vacuum container is evacuated to high vacuum, the gate valve of the communication part is opened, and
After moving the base material into the second container evacuated to high vacuum and closing the gate valve, only SiH 4 which is the main raw material gas was introduced into the vacuum container, and like the formation of the first layer, A method of depositing a silicon film of a second layer on the first layer by a high frequency plasma CVD method.

【0009】上記技術により、シリコンを母体とするダ
イアモンド構造中に、Ge或いはSn等の異種元素が添
加された、光学的バンドギャップが1.0〜1.7eV
程度第一の層と、シリコンのみにより構成された、光学
的バンドギャップが1.7〜1.75eVの第二の層よ
りなる長波長感度に優れた多層積層膜が製造される。
According to the above-mentioned technique, an optical band gap of 1.0 to 1.7 eV in which a heterogeneous element such as Ge or Sn is added to a diamond structure having silicon as a base material.
A multilayer laminated film excellent in long-wavelength sensitivity is manufactured, which comprises a first layer and a second layer having an optical bandgap of 1.7 to 1.75 eV, which is composed of only silicon.

【0010】上記のようなGe及びSnの添加による光
学的バンドギャップの制御は、例えば、オプトエレクト
ロニクス (Optoelectronics)143
頁〜153頁(1989)に記載されている。
The control of the optical band gap by the addition of Ge and Sn as described above is performed by, for example, Optoelectronics 143.
Pp.-153 (1989).

【0011】(2)(1)と同様な装置を使用し、第一
の容器内に主原料ガスであるSiH4を導入し、高周波
プラズマCVD法により基材上に第一層のシリコン膜の
析出を行う。その後、(1)と同様にして、基材を第2
の容器内に移動せしめ、該容器内へ主原料ガスであるS
iH4と希釈ガスである水素及び微量添加元素である
2、N2、NH3、CH4、C24等のいずれか一種類の
ガスを導入し、高周波プラズマCVD法によりシリコン
と微量添加元素、すなわち、O、N、Cの内のいずれか
一種類を含んだシリコン膜である第二層の析出を行う方
法。
(2) Using the same apparatus as in (1), SiH 4 which is the main raw material gas is introduced into the first container, and a high-frequency plasma CVD method is used to form a silicon film of the first layer on the substrate. Perform precipitation. Then, in the same manner as in (1), the second base material is used.
Of the main raw material gas S into the container
iH 4 and hydrogen as a diluting gas and any one kind of gas such as O 2 , N 2 , NH 3 , CH 4 and C 2 H 4 which is a trace additive element are introduced, and silicon and a trace amount are added by a high frequency plasma CVD method. A method of depositing a second layer which is a silicon film containing an additive element, that is, any one of O, N and C.

【0012】上記方法により、シリコンのみにより構成
された、光学的バンドギャップが1.7〜1.75eV
の第一層と、シリコンを母体とするダイアモンド構造中
に、O、N、或いはCの内、いずれか一種類の異種元素
が添加された、光学的バンドギャップが1.80〜3.
5eV程度の第二の層よりなる短波長感度に優れた多層
積層膜が製造される。
According to the above method, the optical band gap composed of only silicon has an optical band gap of 1.7 to 1.75 eV.
Of the first layer of No. 1 and the diamond structure having silicon as a base, and an optical band gap of 1.80 to 3.
A multilayer laminated film having a second layer of about 5 eV and excellent in short wavelength sensitivity is produced.

【0013】このようなO、N、Cの添加による光学的
バンドギャップの制御は、オプトエレクトロニクス(O
ptoelectronics)143頁〜153頁
(1989年)に記載されている。
The control of the optical bandgap by adding O, N and C is performed by optoelectronics (O
ptoelectronics) pp.143-153 (1989).

【0014】(3)(1)と同様な装置を使用し、第一
の容器内に主原料ガスであるSiH 4を導入し、高周波
プラズマCVD法により基材上に第一層のシリコン膜の
析出を行う。その後、(1)と同様にして、基材を第二
の容器内に移動せしめ、該容器内に水素ガスのみを供給
して、第1の容器で形成されたシリコン膜表面を水素ガ
スプラズマで処理する。その後再び第一の容器に基材を
移動せしめ、シリコン薄膜(20オングストローム程
度)の形成と第二の容器へ移動しての水素ガスプラズマ
処理を繰り返して行い所望の厚みの第二層シリコン膜を
形成する方法。
(3) Using a device similar to (1),
SiH which is the main source gas in the container FourIntroduce a high frequency
The first layer of silicon film is formed on the substrate by the plasma CVD method.
Perform precipitation. Then, in the same manner as in (1), the second
Move into the container and supply only hydrogen gas into the container
The surface of the silicon film formed in the first container with hydrogen gas.
Treat with plasma. After that, add the base material to the first container again.
Move it, silicon thin film (about 20 Å)
Gas) and hydrogen gas plasma moving to the second container
Repeat the process to obtain the second layer silicon film with the desired thickness.
How to form.

【0015】上記方法により、シリコンのみを母体とす
るダイアモンド構造において、光学的バンドギャップが
1.7〜1.75eVの第一層及び光学的バンドギャッ
プが1.80〜2.0eV程度の第二層からなる短波長
感度に優れた多層膜が製造される。
According to the above method, in the diamond structure having only silicon as a matrix, the first layer having an optical bandgap of 1.7 to 1.75 eV and the second layer having an optical bandgap of about 1.80 to 2.0 eV. A multilayer film composed of layers and having excellent short wavelength sensitivity is produced.

【0016】(4)内部に一対の電極を有した真空容器
中に、主原料ガスであるSiH4を導入し、該電極に高
周波電圧を印加することにより、高周波ガスプラズマを
形成し、原料ガスの分解を行うことによって、電極上に
設置された加熱基材上に、第一層のシリコン膜の析出を
行う。その後、一端プラズマを停止し、容器内を高真空
排気した後、同一容器内で主原料ガスであるSiH4
び希釈ガスである水素を導入し、高周波ガスプラズマを
再度形成し、高水素希釈条件下において、加熱された第
一層上に第二層の析出を行う方法。
(4) Introducing SiH 4 which is the main raw material gas into a vacuum vessel having a pair of electrodes inside and applying a high frequency voltage to the electrodes to form a high frequency gas plasma, thereby forming a raw material gas. By decomposing, the first-layer silicon film is deposited on the heating base material placed on the electrode. After that, the plasma is stopped once, the inside of the container is evacuated to a high vacuum, and then SiH 4 which is the main raw material gas and hydrogen which is a diluting gas are introduced into the same container to re-form the high frequency gas plasma, and the high hydrogen dilution conditions Below, a method of depositing a second layer on a heated first layer.

【0017】上記方法により、シリコンのみを母体とす
るダイアモンド構造において、光学的バンドギャップが
1.7〜1.75eVの第一層及び光学的バンドギャッ
プが1.80〜2.0eV程度の第二層からなる短波長
感度に優れた多層膜が製造される。
According to the above method, in the diamond structure having only silicon as a matrix, the first layer having an optical bandgap of 1.7 to 1.75 eV and the second layer having an optical bandgap of about 1.80 to 2.0 eV. A multilayer film composed of layers and having excellent short wavelength sensitivity is produced.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術による非晶質シリコン多層膜の形成に関し
ては、以下に示すような製造上の課題があり、未だ改良
の余地があった。
However, the formation of the amorphous silicon multilayer film by the conventional technique described above has the following manufacturing problems, and there is still room for improvement.

【0019】即ち、上記(1)及び(2)の方法におい
ては、基材上にシリコン膜を析出させるために使用する
真空容器の数が、形成する膜の種類だけ必要となり、多
大な設備コストが必要となる。また、各膜の形成におい
ては、プラズマを一旦停止し、異なる真空容器間をゲー
トバルブを介して移動させることが必要であり、製造上
の操作が煩雑となる。また、上記切り替えの影響とし
て、形成されるシリコン多層膜の界面で欠陥が生じる恐
れがある。更に、水素により原料ガスが高濃度希釈され
るために、析出速度が著しく小さくなり、且つ、膜析出
前の高真空排気を行うために要する時間、および、基板
移動時間を含めると多大な時間を要するという問題があ
る。
That is, in the above methods (1) and (2), the number of vacuum containers used for depositing a silicon film on a substrate is required only for the type of film to be formed, and a large equipment cost is required. Is required. Further, in forming each film, it is necessary to stop plasma once and move between different vacuum containers via a gate valve, which complicates the manufacturing operation. Further, as a result of the switching, defects may occur at the interface of the formed silicon multilayer film. Further, since the source gas is diluted with hydrogen to a high concentration, the deposition rate is remarkably reduced, and it takes a lot of time to include the time required for high vacuum exhaust before film deposition and the substrate moving time. There is a problem of cost.

【0020】また、(3)の方法を使用し、多層シリコ
ン膜を形成する場合には、シリコンを析出させる真空容
器と、プラズマ処理を行う真空容器が、それぞれ必要で
あり、上記(1)及び(2)の方法と同様、設備コスト
が大きくなるるとともに、製造上の問題を有する。ま
た、本方法は第二層を析出する際、膜析出とプラズマ処
理とを交互に行なうことを必須とする。しかも、膜析出
時間と比較し水素プラズマ処理時間が2倍以上必要とな
り、実効的な膜形成時間が長くなるという問題を有して
いる。
Further, when the method (3) is used to form a multilayer silicon film, a vacuum container for depositing silicon and a vacuum container for plasma treatment are required, and the above (1) and Similar to the method (2), the equipment cost increases and there is a manufacturing problem. In addition, this method requires that film deposition and plasma treatment be performed alternately when depositing the second layer. Moreover, there is a problem that the hydrogen plasma treatment time is twice or more as long as the film deposition time, and the effective film formation time becomes long.

【0021】更に、(4)の方法により多層シリコン膜
を析出させる場合には、異種元素の添加はなく、連続的
な膜形成であるので、上述した方法における問題点は回
避可能である。しかしながら、第1層形成後に第2層を
形成する際、プラズマを停止し、主原料と希釈ガス流量
の変更が必要となる。また、原料ガスの水素による高濃
度希釈を行うため、非晶質シリコンの析出速度が著しく
低下するという問題を有している。
Further, when the multi-layered silicon film is deposited by the method (4), since the different elements are not added and the film formation is continuous, the problems in the method described above can be avoided. However, when forming the second layer after forming the first layer, it is necessary to stop the plasma and change the flow rates of the main raw material and the dilution gas. Further, since the source gas is diluted with hydrogen at a high concentration, there is a problem that the deposition rate of amorphous silicon is significantly reduced.

【0022】従って、広い波長範囲に渡った光感度を有
するシリコン多層膜を形成するためのシリコン多層積層
膜の製造においては、多層シリコン膜を製造する工程及
び装置を簡略化と共に、形成される多層シリコン膜内の
欠陥の形成を抑制し且つ成膜速度の向上による実質的な
製造時間の短縮が望まれていた。
Therefore, in manufacturing a silicon multi-layered film for forming a silicon multi-layered film having photosensitivity over a wide wavelength range, the process and apparatus for producing the multi-layered silicon film are simplified and the formed multi-layered film is formed. It has been desired to suppress the formation of defects in the silicon film and to substantially reduce the manufacturing time by improving the film formation rate.

【0023】[0023]

【課題を解決しようとする手段】本発明者らは、上記課
題を達成すべく鋭意研究を重ねた。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the above object.

【0024】その結果、原料ガスとして特定のシラン化
合物を使用し、且つ該原料ガスと電子サイクロトロン共
鳴により励起された水素含有ガスとを特定の条件下で接
触させることにより、非晶質シリコン膜を速い成長速度
で製造できること、及び、かかるシリコン膜の形成途上
で、独立した3つの条件の一つ或いは2つ以上を同時に
変えることによって、多層膜界面での欠陥を生成するこ
となく、光学的バンドギャップを広範囲で容易に変化さ
せることができ、その結果、広い波長範囲に亙って光感
度を有する非晶シリコン多層膜の形成が可能となること
を見い出し、本発明を完成するに至った。
As a result, by using a specific silane compound as a raw material gas and bringing the raw material gas and a hydrogen-containing gas excited by electron cyclotron resonance into contact with each other under specific conditions, an amorphous silicon film is formed. It can be manufactured at a high growth rate, and by changing one or two or more of three independent conditions at the same time during the formation of such a silicon film, an optical band can be generated without generating a defect at a multilayer film interface. It has been found that the gap can be easily changed in a wide range, and as a result, an amorphous silicon multilayer film having photosensitivity over a wide wavelength range can be formed, and the present invention has been completed.

【0025】即ち、本発明は、電子サイクロトロン共鳴
によって励起され、プラズマ化された水素含有ガスと式
SiHXCl4-X(但し、Xは0〜3の整数)で表される
塩素化シラン化合物とを、加熱された基材表面で連続的
に接触させながら、該基材表面温度、電子サイクロトロ
ン共鳴を起こす電磁波の強度、プラズマ化領域と基材表
面との距離の少なくとも一つの条件を変化させてシリコ
ンを析出させることを特徴とする多層シリコン膜の製造
方法である。
That is, the present invention is a chlorinated silane compound represented by the formula SiH x Cl 4 -x (where X is an integer of 0 to 3) and a hydrogen-containing gas plasmatized by being excited by electron cyclotron resonance. While continuously making contact with the heated substrate surface, at least one condition of the substrate surface temperature, the intensity of the electromagnetic wave that causes electron cyclotron resonance, and the distance between the plasma region and the substrate surface is changed. Is a method for producing a multi-layered silicon film, characterized in that silicon is deposited by means of the above method.

【0026】かかる本発明の方法による多層シリコン膜
の形成は、第1層の析出終了後、シリコン膜を第2層以
上の層を析出させる場合、該シリコン膜の析出を同一真
空容器内でプラズマを停止することなく行うことができ
るため、設備コストを大幅に低減することが可能であ
る。また、これによる膜析出工程の簡素化も達成され、
極めて効率的に非晶質の多層シリコン膜の製造を行うこ
とが可能である。
The formation of the multi-layered silicon film by the method of the present invention is carried out by depositing the silicon film in the same vacuum chamber in the same vacuum container when the silicon film is deposited in the second or more layers after the deposition of the first layer is completed. Since it can be performed without stopping, it is possible to significantly reduce equipment costs. Moreover, the film deposition process can be simplified by this,
It is possible to extremely efficiently manufacture an amorphous multilayer silicon film.

【0027】更に、層間で異なる光学的バンドギャップ
を有する非晶質の多層シリコン膜を、積層界面での欠陥
形成を低く抑え、且つ速い速度で析出させることが可能
であると同時に、ガス流量、圧力など、気相条件の変更
も特に必要としないため、極めて効率よく膜厚の多層シ
リコン膜の析出を行うことができるというメリットを有
する。
Further, an amorphous multi-layered silicon film having different optical band gaps between layers can be deposited at a high speed while suppressing the formation of defects at the stacking interface at a low rate, and at the same time, at a gas flow rate, Since there is no particular need to change gas phase conditions such as pressure, there is an advantage that a multi-layered silicon film having a film thickness can be deposited extremely efficiently.

【0028】以下、本発明の方法を詳細に説明する。The method of the present invention will be described in detail below.

【0029】本発明において、電子サイクロトロン共鳴
により、プラズマ化されるガス(以下、プラズマ生成ガ
スという)は、少なくとも水素を含有するガスであれば
特に制限されることはないが、特に、水素を10容量%
以上、好ましくは60〜90容量%含有するものが好適
である。
In the present invention, the gas that is turned into plasma by electron cyclotron resonance (hereinafter referred to as plasma-producing gas) is not particularly limited as long as it is a gas containing at least hydrogen, but hydrogen is not particularly limited. capacity%
As described above, those containing 60 to 90% by volume are preferable.

【0030】また、プラズマ生成ガスには、水素以外に
シリコン膜の生成において不活性なガスを存在させるこ
とも可能である。該不活性なガスとしては、例えば、ア
ルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオン等が挙げられる。
In addition to hydrogen, it is also possible to make the plasma-producing gas contain an inert gas in the production of the silicon film. Examples of the inert gas include argon, helium, xenon, neon and the like.

【0031】更に、上記ガス中には、本発明を著しく阻
害しない範囲、一般に、50容量%以下の範囲で、プラ
ズマ生成ガスに後述する原料ガスを混合して供給するこ
とも可能である。
Further, it is also possible to supply the above-mentioned raw material gas mixed with the plasma generating gas in the above-mentioned gas within a range that does not significantly impair the present invention, generally within a range of 50% by volume or less.

【0032】本発明において、プラズマ生成ガスを電子
サイクロトロン共鳴により励起する方法は限定されるも
のではなく、公知の方法が特に制限なく採用される。
In the present invention, the method of exciting the plasma generating gas by electron cyclotron resonance is not limited, and a known method is adopted without particular limitation.

【0033】即ち、磁場と電磁波との相互作用によっ
て、電磁波の共鳴吸収を起こし、サイクロトロン運動を
起こす現象を利用する方法が全て実施できる。例えば、
プラズマ生成ガスに電磁波及び磁場を同時に作用させる
方法が一般的である。
That is, all the methods that utilize the phenomenon of causing the cyclotron motion by causing the resonance absorption of the electromagnetic wave due to the interaction between the magnetic field and the electromagnetic wave can be implemented. For example,
A general method is to apply an electromagnetic wave and a magnetic field to the plasma generating gas at the same time.

【0034】上記電磁波としては、マイクロ波、超短波
(VHF)等の電磁波が一般に使用される。特に、マイ
クロ波を使用した場合、安定的にプラズマを形成するこ
とが可能である。上記電磁波の供給パワーは、一般に2
0W〜2kWであり、好ましくは100〜600Wであ
る。
As the above-mentioned electromagnetic waves, electromagnetic waves such as microwaves and very high frequency waves (VHF) are generally used. In particular, when microwaves are used, it is possible to stably form plasma. The power supplied by the electromagnetic waves is generally 2
It is 0 W to 2 kW, and preferably 100 to 600 W.

【0035】また、磁場は、投入電力により磁場の強度
が調整できる電磁石を使用することが好ましい。また、
磁場の種類は、発散磁場、ミラー磁場等特に制限されな
いが、875ガウス以上の強度でシリコン膜の析出空間
に形成するように制御することが好ましい。
For the magnetic field, it is preferable to use an electromagnet whose strength can be adjusted by the applied power. Also,
The type of magnetic field is not particularly limited, such as a divergent magnetic field and a mirror magnetic field, but it is preferable to control the magnetic field so that the magnetic field is formed in the deposition space of the silicon film with an intensity of 875 Gauss or more.

【0036】本発明において、原料ガスとしては、式S
iHXCl4-X(但し、Xは0〜3の整数である)で表さ
れる塩素化シラン化合物を使用することが、速い膜析出
速度を維持した状態で、得られるシリコン多層膜の光学
的バンドギャップの制御を行うために、極めて重要であ
る。
In the present invention, the raw material gas is represented by the formula S
The use of a chlorinated silane compound represented by iH X Cl 4-X (where X is an integer of 0 to 3) is an optical property of a silicon multilayer film obtained while maintaining a high film deposition rate. It is extremely important to control the dynamic band gap.

【0037】即ち、前記したように、電子サイクロトロ
ン共鳴CVD法において、原料ガスとしてモノシラン等
の塩素化されていない化合物を使用する方法は公知であ
るが、かかるモノシラン等の塩素化されていない珪素原
料を使用した場合、前記した特定の条件を変えても、得
られるシリコン膜は本発明の目的とする光学的バンドギ
ャップを効率よく制御することが困難となる。
That is, as described above, a method of using a non-chlorinated compound such as monosilane as a raw material gas in the electron cyclotron resonance CVD method is known, but such a non-chlorinated silicon raw material such as monosilane is used. However, even if the specific conditions described above are changed, it becomes difficult for the obtained silicon film to efficiently control the optical band gap which is the object of the present invention.

【0038】上記の塩素化シランを具体的に例示すれ
ば、テトラクロルシラン、トリクロルシラン、ジクロル
シラン等が挙げられる。これらの化合物はシリコン膜生
成条件下においてガス状で存在する。
Specific examples of the above chlorinated silanes include tetrachlorosilane, trichlorosilane, dichlorosilane and the like. These compounds exist in a gaseous state under the conditions for forming a silicon film.

【0039】上記塩素化シラン化合物は、単独で存在す
ることが一般的であるが、本発明の効果を著しく阻害し
ない範囲で、水素や不活性ガスで希釈して供給すること
も可能である。
The above-mentioned chlorinated silane compound is generally present alone, but may be supplied after being diluted with hydrogen or an inert gas within a range that does not significantly impair the effects of the present invention.

【0040】本発明において、プラズマ化された水素含
有ガスと塩素化シラン化合物よりなる原料ガスとの混合
比は、該水素含有ガス中の水素と塩素化シラン化合物中
の塩素との原子比(H/Cl)が0.1〜50、好まし
くは5〜10となるように設定することが好ましい。
In the present invention, the mixing ratio of the plasma-converted hydrogen-containing gas and the raw material gas of the chlorinated silane compound is such that the atomic ratio of hydrogen in the hydrogen-containing gas and chlorine in the chlorinated silane compound (H / Cl) is preferably set to 0.1 to 50, and more preferably 5 to 10.

【0041】即ち、かかる原子比が0.1より小さい場
合、基材上に析出するシリコン膜はパウダー状となり易
く、光電変換特性が低下する傾向がみられる。また、上
記原子比が50より大きい場合も同様に、得られるシリ
コン膜の光電変換特性の低下がみられ、光電変換特性が
低下する傾向がある。
That is, when the atomic ratio is less than 0.1, the silicon film deposited on the substrate tends to be powdery, and the photoelectric conversion characteristics tend to deteriorate. Also, when the atomic ratio is larger than 50, similarly, the photoelectric conversion characteristics of the obtained silicon film are deteriorated, and the photoelectric conversion characteristics tend to be deteriorated.

【0042】また、プラズマ化された水素含有ガスと塩
素化シラン化合物よりなる原料ガスとの混合比は上記範
囲を満足することが好ましいが、特に、水素含有ガスと
原料ガスとの流量比が、5〜10の比率の範囲となるよ
うに水素ガス或いは塩素化シラン化合物の希釈率を設定
することが望ましい。
The mixing ratio of the plasma-converted hydrogen-containing gas and the raw material gas made of a chlorinated silane compound preferably satisfies the above range. In particular, the flow rate ratio of the hydrogen-containing gas and the raw material gas is It is desirable to set the dilution rate of the hydrogen gas or the chlorinated silane compound so as to be in the range of 5 to 10.

【0043】本発明において、シリコン膜の析出は、上
記混合ガスを基材表面に接触させることにより行われ
る。かかる基材は、特に設定されるものではなく、素子
形成時のプロセス及び用途に応じて、公知の材質より適
宜選択される。例えば、形成されるシリコン薄膜を光電
変換素子における光電変換層として使用する場合、基材
としては、石英ガラス、青板ガラス、単結晶シリコン、
多結晶シリコン、金属、セラミックス、耐熱性ポリマ
ー、透明導電体等が使用できる。
In the present invention, the silicon film is deposited by bringing the mixed gas into contact with the surface of the base material. Such a base material is not particularly set, and is appropriately selected from known materials according to the process and application during element formation. For example, when the formed silicon thin film is used as a photoelectric conversion layer in a photoelectric conversion element, the base material includes quartz glass, soda lime glass, single crystal silicon,
Polycrystalline silicon, metals, ceramics, heat resistant polymers, transparent conductors, etc. can be used.

【0044】本発明において、重要な要件は、プラズマ
化された水素含有ガスと塩素化シラン化合物とを、加熱
された基材表面で連続的に接触させながら、該基材表面
温度、電子サイクロトロン共鳴を起こす電磁波の強度、
プラズマ化領域と基材表面との距離の少なくとも一つの
条件を変化させてシリコンを析出させることにより、光
学的バンドギャップが異なるシリコン膜を連続して析出
させ多層シリコン膜を形成することにある。
In the present invention, an important requirement is that the hydrogen-containing gas turned into plasma and the chlorinated silane compound are continuously brought into contact with each other on the surface of the heated substrate, the temperature of the substrate surface, electron cyclotron resonance. Intensity of electromagnetic waves that cause
By depositing silicon by changing at least one condition of the distance between the plasma region and the surface of the substrate, silicon films having different optical band gaps are deposited successively to form a multilayer silicon film.

【0045】本発明において、シリコン析出の一つの条
件である基材表面温度は、100℃〜500℃の範囲で
変化させることが好ましい。基材温度が上記温度より低
い場合、ポリマー状の膜が形成され、光電特性が低下す
る問題が生じ、逆に基材温度が上記範囲より高い場合
は、多量の欠陥が膜中に形成され低温時と同様に、膜の
光電特性が低下する。
In the present invention, the substrate surface temperature, which is one condition for depositing silicon, is preferably changed within the range of 100 ° C to 500 ° C. When the base material temperature is lower than the above temperature, a polymer film is formed, which causes a problem that photoelectric characteristics are deteriorated. On the contrary, when the base material temperature is higher than the above range, a large number of defects are formed in the film and the temperature is low. As before, the photoelectric properties of the film are degraded.

【0046】かかる範囲で基材温度を変化させると、温
度の上昇と共に得られた膜の光学的バンドギャップが減
少し、温度の降下と共に光学的バンドギャップが増加す
る。
When the substrate temperature is changed within such a range, the optical bandgap of the obtained film decreases as the temperature rises, and the optical bandgap increases as the temperature drops.

【0047】上記基材表面の温度の調節は、公知の手段
が特に制限なく採用される。一般には、基板支持台に装
着したヒーターによって行う方法、赤外ランプによって
行う方法、高周波誘導加熱によって行う方法が好適に採
用される。そのうち、特に、赤外ランプによって温度調
節を実施する方法は、温度の切り替えを迅速に行うこと
ができ好ましい。
The temperature of the surface of the base material can be adjusted by any known means without particular limitation. Generally, a method carried out by a heater mounted on a substrate support, a method carried out by an infrared lamp, and a method carried out by high frequency induction heating are suitably adopted. Among them, the method of adjusting the temperature with an infrared lamp is particularly preferable because the temperature can be switched quickly.

【0048】また、本発明において、シリコン析出の一
つの条件である、電子サイクロトロン共鳴を起こさせる
電磁波の強度は、50〜500Wの範囲で調整すること
が好ましい。
In the present invention, the intensity of the electromagnetic wave that causes electron cyclotron resonance, which is one condition for depositing silicon, is preferably adjusted in the range of 50 to 500W.

【0049】かかる電磁波の強度範囲で、電磁波強度を
高くすれば、光学的バンドギャップが増加し、逆に電磁
波強度を低くすれば、光学的バンドギャップが減少す
る。
In the electromagnetic wave intensity range, increasing the electromagnetic wave intensity increases the optical bandgap, and conversely decreasing the electromagnetic wave intensity decreases the optical bandgap.

【0050】更に、本発明において、シリコン析出の一
つの条件であるプラズマ化領域と基材表面との距離は、
使用する装置の大きさなどによって多少の差はあるが、
一般に15〜35cmの範囲で調整することが好まし
い。即ち、該距離が15cmより小さい場合、プラズマ
によって、膜表面が衝撃を受ける傾向があり、35cm
より大きい場合、膜析出速度のが低下し、本発明による
効果が十分に発揮されない。
Furthermore, in the present invention, the distance between the plasma region and the substrate surface, which is one condition for silicon deposition, is
Although there are some differences depending on the size of the device used,
Generally, it is preferable to adjust in the range of 15 to 35 cm. That is, when the distance is less than 15 cm, the plasma tends to impact the film surface,
When it is larger than the above range, the deposition rate of the film is lowered and the effect of the present invention is not sufficiently exhibited.

【0051】本発明によって形成されるシリコン膜の各
層の厚みは特に制限されないが、0.03〜1μmが適
当である。また、各層の光学的バンドギャップの短波長
側から形成するか長波長側から形成するか等の形成順序
は、プロセス上或いは目的物の特性上良ましい順序を適
宜選択して決定すれば良い。
The thickness of each layer of the silicon film formed by the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.03 to 1 μm. In addition, the order of formation such as formation from the short wavelength side or the long wavelength side of the optical bandgap of each layer may be determined by appropriately selecting a desirable order in terms of the process or the characteristics of the object. .

【0052】また、形成されるシリコン膜の層数は、一
般に2〜4層が適当である。
The number of layers of the silicon film to be formed is generally suitable to be 2 to 4.

【0053】本発明において、シリコン膜の形成は、上
記した条件を満足するものであれば、その他の条件は公
知の方法が特に制限なく採用される。
In the present invention, as long as the above-mentioned conditions are satisfied for forming the silicon film, known methods can be used for the other conditions without particular limitation.

【0054】例えば、シリコン膜形成時の圧力は、一般
に0.1〜10mTorrの範囲に設定され、特に、
0.5〜5mTorrが好ましい。
For example, the pressure at the time of forming the silicon film is generally set in the range of 0.1 to 10 mTorr, and in particular,
0.5-5 mTorr is preferable.

【0055】以上のように、本発明の前記目的を達成す
るように光学的バンドギャップを変化させるには、基板
温度、電子サイクロトロン共鳴を起こす電磁波の強度、
及びプラズマ化領域と基板表面との距離のうちの少なく
とも一つの条件を変えることが重要であり、その他の条
件の変更は実質的に行わないことが望ましい。
As described above, in order to change the optical bandgap so as to achieve the above object of the present invention, the substrate temperature, the intensity of the electromagnetic wave which causes electron cyclotron resonance,
It is important to change at least one condition of the distance between the plasma region and the substrate surface, and it is desirable that the other conditions are not substantially changed.

【0056】上記した3つの条件のうち、本発明による
効果が最も顕著に現れるのは、電子サイクロトロン運動
を起こす電磁波の強度及び、プラズマ化領域と基材表面
との距離の2要素である。
Among the above-mentioned three conditions, the effect of the present invention is most prominent in the two factors of the intensity of the electromagnetic wave causing the electron cyclotron motion and the distance between the plasma region and the substrate surface.

【0057】本発明を実施するための装置は特に制限さ
れるものではない。代表的な装置を例示すれば、図1に
概略図で示したような装置が挙げられる。
The device for carrying out the present invention is not particularly limited. A typical device is, for example, a device as shown in the schematic view of FIG.

【0058】即ち、プラズマ生成室2と成膜室1からな
り、プラズマ生成室2には、マイクロ波発生装置4と電
磁石5とがそれぞれ作用するように配置されると共に、
両者の作用を受ける位置にプラズマ生成ガス供給口6が
接続される。また、成膜室には、ヒーター10を内蔵し
た支持台9が設けられ、その上に基材3がセットされ
る。
That is, it is composed of a plasma generation chamber 2 and a film formation chamber 1, and the microwave generation device 4 and the electromagnet 5 are arranged in the plasma generation chamber 2 so that they act on each other.
The plasma generation gas supply port 6 is connected to a position where both are affected. In addition, a support base 9 having a heater 10 built therein is provided in the film forming chamber, and the base material 3 is set thereon.

【0059】上記プラズマ生成室2と成膜室1とは連通
していて、該成膜室1のかかる連通部と支持台9との間
に原料ガスを供給し得るような位置に原料ガス供給口7
が接続される。
The plasma generating chamber 2 and the film forming chamber 1 communicate with each other, and the source gas is supplied to a position where the source gas can be supplied between the communication part of the film forming chamber 1 and the support base 9. Mouth 7
Are connected.

【0060】また、装置内は、真空ポンプ11により、
一定の圧力に調節される。尚、12は圧力調節のための
バルブであり、8は、ガス流量をそれぞれ調節する流量
調節器である。
Further, the inside of the apparatus is controlled by the vacuum pump 11.
Adjusted to constant pressure. Reference numeral 12 is a valve for adjusting pressure, and reference numeral 8 is a flow rate adjuster for adjusting each gas flow rate.

【0061】また、上記装置には、基材表面温度を調節
するための赤外加熱ランプ(図示せず)、電子サイクロ
トロン共鳴を起こす電磁波の強度を調節するためのコン
トローラーとしてのマイクロ波発生装置4、プラズマ化
領域と基材表面との距離を調節するための支持台昇降装
置13が設けられる。
In addition, the above apparatus includes an infrared heating lamp (not shown) for adjusting the surface temperature of the base material, and a microwave generator 4 as a controller for adjusting the intensity of electromagnetic waves that cause electron cyclotron resonance. A support platform elevating device 13 for adjusting the distance between the plasma region and the substrate surface is provided.

【0062】上記装置において、プラズマ生成ガスはプ
ラズマ生成ガス供給口6より、流量調節器8により、流
量を制御された後、プラズマ生成室2に供給され、そこ
でマイクロ波発生装置4からのマイクロ波と電磁石5の
磁場により、電子サイクロトロン共鳴によって励起さ
れ、プラズマ化される。上記プラズマ化されたガスは、
連通部より成膜室1に供給され、原料ガス供給口7よ
り、流量調節器8により流量を制御された原料ガスと混
合された後、ヒーター10によって一定温度に加熱され
た基材3に接触させることにより、該基材表面にシリコ
ン膜が形成される。
In the above apparatus, the plasma generation gas is supplied from the plasma generation gas supply port 6 to the plasma generation chamber 2 after its flow rate is controlled by the flow rate controller 8, and the microwave generated from the microwave generation device 4 is supplied there. And the magnetic field of the electromagnet 5 excites by electron cyclotron resonance and turns into plasma. The plasmatized gas is
It is supplied to the film forming chamber 1 from the communication part, and is mixed with the raw material gas whose flow rate is controlled by the flow rate regulator 8 from the raw material gas supply port 7 and then contacted with the base material 3 heated to a constant temperature by the heater 10. By doing so, a silicon film is formed on the surface of the base material.

【0063】[0063]

【効果】以上の説明より理解されるように、本発明の方
法は、電子サイクロトロン共鳴CVD法と珪素原料とし
ての塩素化シラン化合物の使用との組み合わせおいて、
特定の条件を変更するだけで、形成されるシリコン膜の
光学的バンドギャップの制御が可能で、且つ極めて高い
析出速度で各シリコン膜が形成できるという知見に基づ
いてなされたものである。
As will be understood from the above description, the method of the present invention is a combination of the electron cyclotron resonance CVD method and the use of a chlorinated silane compound as a silicon raw material.
This is based on the knowledge that the optical band gap of the silicon film to be formed can be controlled only by changing specific conditions, and that each silicon film can be formed at an extremely high deposition rate.

【0064】そして、かかる構成により、多層シリコン
膜の形成を同一真空容器内で行うことができるため、ス
ループトが大幅に向上するばかりでなく、製造設備の簡
素化、製造工程の簡素化が達成される。
With this structure, since the multilayer silicon film can be formed in the same vacuum container, not only the throughput is greatly improved, but also the manufacturing equipment and the manufacturing process are simplified. It

【0065】また、プラズマの停止を必要としないた
め、層間での欠陥の生成が著しく抑えられた多層シリコ
ン膜を形成することができる。更に、多層シリコン膜の
光学的バンドギャップの調節に、原料ガスの水素による
高度な希釈を必要としないため、前記高い析出速度を十
分に維持することが可能である。
Further, since it is not necessary to stop the plasma, it is possible to form a multilayer silicon film in which the generation of defects between layers is significantly suppressed. Furthermore, since adjusting the optical band gap of the multilayer silicon film does not require a high degree of dilution of the source gas with hydrogen, the high deposition rate can be sufficiently maintained.

【0066】従って、本発明の方法によれば、広い光学
的バンドギャップを有し且つ欠陥が極めて少ない優れた
多層シリコン膜を極めて効率よく製造することが可能で
あり、その工業的価値は極めて高いものである。
Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to extremely efficiently produce an excellent multi-layered silicon film having a wide optical band gap and very few defects, and its industrial value is extremely high. It is a thing.

【0067】[0067]

【実施例】本発明をさらに具体的に説明するため、実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
EXAMPLES In order to describe the present invention more specifically, examples will be shown, but the present invention is not limited to these examples.

【0068】尚、実施例及び比較例において、得られた
シリコン多層膜の光導電率、光導電率の波長依存性、及
び、膜中欠陥密度は以下の方法によって測定した。
In the examples and comparative examples, the photoconductivity, the wavelength dependence of the photoconductivity, and the defect density in the film of the obtained silicon multilayer films were measured by the following methods.

【0069】(1)光導電率 石英基板上に形成されたシリコン多層膜上に、電極間隔
0.2mm、電極長38mmのアルミニウム電極を真空
蒸着により形成し、電極間に、100Vの直流電圧を印
加することにより、導電率測定を行った。
(1) Photoconductivity An aluminum electrode having an electrode interval of 0.2 mm and an electrode length of 38 mm was formed by vacuum evaporation on a silicon multilayer film formed on a quartz substrate, and a DC voltage of 100 V was applied between the electrodes. Conductivity was measured by applying.

【0070】100mW/cm2の光を照射して得られ
る導電率を光導電率とした。
The conductivity obtained by irradiating with light of 100 mW / cm 2 was defined as the photoconductivity.

【0071】(2)光導電率波長依存性 モノクロメーターによって、制御された光を400nm
から700nmまで試料に照射し、光導電率の波長依存
性を調べた。この時、得られた光導電率の最大値を1と
して規格化した。
(2) Photoconductivity Wavelength Dependence The light controlled by a monochromator is 400 nm.
The sample was irradiated with light from 1 to 700 nm to examine the wavelength dependence of photoconductivity. At this time, the maximum value of the obtained photoconductivity was set to 1 and standardized.

【0072】(3)膜中欠陥密度 アモルファスシリコン・アンド・リレイティッド・マテ
リアルズ(AMORPHOUSSILICON AND RERATED METERIALS)
297〜327頁(1988年)に記載されている一定
光電流測定法によって測定し、膜中欠陥密度として示し
た。
(3) Defect density in film Amorphous silicon and related materials (AMORPHOUSSILICON AND RERATED METERIALS)
It was measured by the constant photocurrent measuring method described on pages 297 to 327 (1988) and shown as the defect density in the film.

【0073】実施例1 図1に示す装置を使用して以下の条件でシリコン多層膜
を形成した。
Example 1 Using the apparatus shown in FIG. 1, a silicon multilayer film was formed under the following conditions.

【0074】まず、プラズマ生成ガスとして高純度水素
を20SCCM、プラズマ生成室2に供給し、ECRプ
ラズマを形成した。この時、マイクロ波投入電力は10
0W、磁場は875ガウスに設定した。この状態で、原
料ガスであるジクロロシランを2.5SCCMの量で成
膜室1へ供給し、ガスプラズマとヒーター10によって
230℃に加熱された石英ガラスよりなる基材3とを接
触させることにより、シリコン薄膜を析出した。
First, 20 SCCM of high-purity hydrogen as a plasma generation gas was supplied to the plasma generation chamber 2 to form ECR plasma. At this time, the microwave input power is 10
The magnetic field was set to 0 W and the magnetic field was set to 875 Gauss. In this state, dichlorosilane as a raw material gas was supplied to the film forming chamber 1 in an amount of 2.5 SCCM, and the gas plasma was brought into contact with the substrate 3 made of quartz glass heated to 230 ° C. by the heater 10. , A silicon thin film was deposited.

【0075】尚、上記反応圧力は真空ポンプ11により
3mTorr、基板表面とプラズマ化領域(成膜室とプ
ラズマ生成室との接点)との距離は17cmに設定し、
5分間膜形成を行った後、プラズマを停止せず、マイク
ロ波パワーのみを300Wに上昇し、更に3分間膜形成
を行い、約0.6μmのシリコン多層膜を得た。
The reaction pressure was set to 3 mTorr by the vacuum pump 11, and the distance between the substrate surface and the plasma region (contact point between the film forming chamber and the plasma generating chamber) was set to 17 cm.
After forming the film for 5 minutes, the plasma was not stopped, only the microwave power was increased to 300 W, and the film was formed for another 3 minutes to obtain a silicon multilayer film of about 0.6 μm.

【0076】触針法によって、石英基材上の多層シリコ
ン膜の膜厚を測定し、次いで、該基材上にアルミニウム
電極を形成して、電気的な測定を行った。
The film thickness of the multilayer silicon film on the quartz substrate was measured by the stylus method, and then an aluminum electrode was formed on the substrate, and electrical measurement was performed.

【0077】尚、本実験とは独立に、上記の各シリコン
膜の成膜条件において、それぞれ膜形成を行なった結
果、マイクロ波パワー100Wで得られた膜の光学的バ
ンドギャップは1.7eV、欠陥密度は7×1015cm
-3であり、マイクロ波パワー300Wで形成した膜の光
学的バンドギャップは1.85eV、欠陥密度は2×1
15cm-3であった。
Independently of this experiment, the films were formed under the above-mentioned conditions for forming the respective silicon films, and as a result, the optical band gap of the film obtained at a microwave power of 100 W was 1.7 eV. Defect density is 7 × 10 15 cm
-3 , the optical band gap of the film formed with microwave power of 300 W is 1.85 eV, and the defect density is 2 × 1.
It was 0 15 cm -3 .

【0078】得られた多層シリコン膜の100mW/c
2の強度の白色光を照射したときにおける光導電率及
び光導電率の波長依存性の測定結果を表1に示す。ま
た、比較のために、それぞれの単層膜の、光導電率の波
長依存性を表2に示す。
100 mW / c of the obtained multilayer silicon film
Table 1 shows the measurement results of the photoconductivity and the wavelength dependence of the photoconductivity when irradiated with white light having an intensity of m 2 . For comparison, Table 2 shows the wavelength dependence of photoconductivity of each monolayer film.

【0079】実施例2 実施例1において、マイクロ波パワーを300Wに固定
し、基材位置のみを17cmから32cmに変更した以
外は、同様な条件下で、5分間の膜形成を行った後、プ
ラズマを停止せず、基材位置を17cmに戻して、更に
3分間の膜形成を行い、約0.6μmのシリコン多層膜
を得た。
Example 2 After forming a film for 5 minutes under the same conditions as in Example 1 except that the microwave power was fixed at 300 W and only the substrate position was changed from 17 cm to 32 cm, The plasma was not stopped, the substrate position was returned to 17 cm, and the film formation was further performed for 3 minutes to obtain a silicon multilayer film of about 0.6 μm.

【0080】尚、実施例1と同様、それぞれの成膜条件
において、シリコン膜の形成を行った結果、基材位置3
2cmでシリコン膜の形成を行った場合、得られた膜の
光学的バンドギャップは1.70eV、欠陥密度は8×
1015cm-3で、また、基板位置17cmで膜形成を行
った場合の光学的バンドギャップは1.85eV、欠陥
密度は3×1015cm-3であった。
As in Example 1, the silicon film was formed under the respective film forming conditions.
When a silicon film is formed at 2 cm, the resulting film has an optical band gap of 1.70 eV and a defect density of 8 ×.
When the film was formed at 10 15 cm -3 and the substrate position was 17 cm, the optical band gap was 1.85 eV and the defect density was 3 × 10 15 cm -3 .

【0081】また、得られたシリコン多層膜の100m
W/cm2の強度の白色光を照射したときにおける光導
電率及び光導電率の波長依存性を実施例1同様、表1に
示す。
Further, 100 m of the obtained silicon multilayer film
Similar to Example 1, Table 1 shows the photoconductivity and the wavelength dependence of the photoconductivity when irradiated with white light having an intensity of W / cm 2 .

【0082】実施例3 実施例1において、基板温度のみを150℃に設定した
以外は同様な条件で、3分間基材表面にシリコン膜を形
成した後、プラズマを停止することなく、赤外加熱ラン
プの強度を増加せしめて基材温度を300℃に上昇させ
て、5分間シリコン膜の形成を行い、厚み0.6μmの
多層シリコン膜を得た。上記基材表面の温度は、該基材
上に点接触させた熱電対により測定した。
Example 3 Under the same conditions as in Example 1 except that only the substrate temperature was set to 150 ° C., a silicon film was formed on the surface of the substrate for 3 minutes, and then infrared heating was performed without stopping plasma. The strength of the lamp was increased to raise the substrate temperature to 300 ° C., and a silicon film was formed for 5 minutes to obtain a multilayer silicon film having a thickness of 0.6 μm. The temperature of the surface of the base material was measured by a thermocouple in point contact with the base material.

【0083】得られた多層シリコン膜の評価を実施例1
と同様な方法により行った。
Evaluation of the obtained multilayer silicon film was carried out in Example 1.
The same method was used.

【0084】尚、実施例1と同様、それぞれの成膜条件
において、シリコン膜の形成を行った結果、基材温度1
50℃でシリコン膜の形成を行った場合、得られた膜の
光学的バンドギャップは1.85eV、欠陥密度は2×
1015cm-3であり、また、基板温度300℃で膜形成
を行った場合の光学的バンドギャップは1.7eV、欠
陥密度は8×1015cm-3であった。
As in Example 1, the silicon film was formed under the respective film forming conditions.
When the silicon film is formed at 50 ° C., the resulting film has an optical band gap of 1.85 eV and a defect density of 2 ×
The film thickness was 10 15 cm −3 , the optical band gap was 1.7 eV, and the defect density was 8 × 10 15 cm −3 when the film was formed at a substrate temperature of 300 ° C.

【0085】また、得られたシリコン多層膜の100m
W/cm2の強度の白色光を照射したときにおける光導
電率及び光導電率の波長依存性を実施例1同様、表1に
示す。
Further, 100 m of the obtained silicon multilayer film
Similar to Example 1, Table 1 shows the photoconductivity and the wavelength dependence of the photoconductivity when irradiated with white light having an intensity of W / cm 2 .

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】[0087]

【表2】 [Table 2]

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

【図1】本発明の方法に使用する製造装置の代表的な態
様を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a typical embodiment of a manufacturing apparatus used in the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成膜室 2 プラズマ生成室 3 基材 4 マイクロ波発生装置 5 電磁石 6 プラズマ生成ガス供給口 7 原料ガス供給口 8 流量調節器 9 支持台 10 ヒーター 11 真空ポンプ 12 バルブ 13 支持台昇降装置 1 Film-forming chamber 2 Plasma generation chamber 3 Base material 4 Microwave generator 5 Electromagnet 6 Plasma generation gas supply port 7 Raw material gas supply port 8 Flow controller 9 Support stand 10 Heater 11 Vacuum pump 12 Valve 13 Support stand lifting device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子サイクロトロン共鳴によって励起さ
れ、プラズマ化された水素含有ガスと式SiHXCl4-X
(但し、Xは0〜3の整数)で表される塩素化シラン化
合物とを、加熱された基材表面で連続的に接触させなが
ら、該基材表面温度、電子サイクロトロン共鳴を起こす
電磁波の強度、プラズマ化領域と基材表面との距離の少
なくとも一つの条件を変化させてシリコンを析出させる
ことを特徴とする多層シリコン膜の製造方法。
1. A hydrogen-containing gas excited by electron cyclotron resonance and plasmatized, and a formula SiH x Cl 4-x.
(Where X is an integer of 0 to 3), while continuously contacting the chlorinated silane compound on the heated substrate surface, the substrate surface temperature and the intensity of the electromagnetic wave that causes electron cyclotron resonance. A method for producing a multi-layered silicon film, which comprises depositing silicon by changing at least one condition of a distance between a plasma region and a substrate surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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