JPH0726382A - 半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置 - Google Patents
半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置Info
- Publication number
- JPH0726382A JPH0726382A JP6084580A JP8458094A JPH0726382A JP H0726382 A JPH0726382 A JP H0726382A JP 6084580 A JP6084580 A JP 6084580A JP 8458094 A JP8458094 A JP 8458094A JP H0726382 A JPH0726382 A JP H0726382A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- semiconductor
- film
- semiconductor film
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 51
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 51
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 claims abstract description 20
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 13
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims abstract description 12
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N neopentane Chemical compound CC(C)(C)C CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 88
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 40
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 37
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical group [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 35
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- PFEOZHBOMNWTJB-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentane Chemical compound CCC(C)CC PFEOZHBOMNWTJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 aromatics Chemical class 0.000 description 3
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000000218 acetic acid group Chemical group C(C)(=O)* 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004012 SiCx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- BSYQEPMUPCBSBK-UHFFFAOYSA-N [F].[SiH4] Chemical compound [F].[SiH4] BSYQEPMUPCBSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052990 silicon hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/204—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table including AIVBIV alloys, e.g. SiGe, SiC
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/931—Silicon carbide semiconductor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電導度の光応答性が極めて良好であると共
にワイドバンドギャップで良好な電気特性を持った非単
結晶シリコンカーバイト膜等の半導体薄膜の形成方法及
び該半導体薄膜を有する半導体装置を提供する。 【構成】 シリコンを含む原料ガスとカーボン原料とし
て炭化水素を導入し光照射や高周波で分解反応させて非
単結晶シリコンカーバイトを形成する際、カーボン原料
として特定の一般式からなる３級または４級の炭素を含
む炭化水素を添加して半導体膜を形成する方法及び該半
導体膜を有する半導体装置。
にワイドバンドギャップで良好な電気特性を持った非単
結晶シリコンカーバイト膜等の半導体薄膜の形成方法及
び該半導体薄膜を有する半導体装置を提供する。 【構成】 シリコンを含む原料ガスとカーボン原料とし
て炭化水素を導入し光照射や高周波で分解反応させて非
単結晶シリコンカーバイトを形成する際、カーボン原料
として特定の一般式からなる３級または４級の炭素を含
む炭化水素を添加して半導体膜を形成する方法及び該半
導体膜を有する半導体装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体膜、中でも炭素を
含有するシリコン膜の形成方法及び該半導体膜を有する
半導体装置に係わり、特に広い禁制帯幅を有する非単結
晶シリコンカーバイト膜などの半導体膜の形成方法及び
該半導体膜を有する半導体装置に関する。
含有するシリコン膜の形成方法及び該半導体膜を有する
半導体装置に係わり、特に広い禁制帯幅を有する非単結
晶シリコンカーバイト膜などの半導体膜の形成方法及び
該半導体膜を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリシリコンやアモルファスシリコン系
薄膜のようなシリコン系非単結晶薄膜は、感光体、薄膜
トランジスター、センサー、光起電力素子などに広く応
用されている。なかでも非単結晶シリコンカーバイト膜
（以下ａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜）は、禁制帯幅が大きいの
で、感光体の帯電層、太陽電池の光入射側の材料などに
実用化されてきた。
薄膜のようなシリコン系非単結晶薄膜は、感光体、薄膜
トランジスター、センサー、光起電力素子などに広く応
用されている。なかでも非単結晶シリコンカーバイト膜
（以下ａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜）は、禁制帯幅が大きいの
で、感光体の帯電層、太陽電池の光入射側の材料などに
実用化されてきた。
【０００３】従来のａ−Ｓｉ1-x Ｃx は、一般的にはモ
ノシラン、ジシラン、フッ素シラン等のＳｉ系ガスと、
メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、アセチ
レン等の直鎖構造の炭素水素を原料として、光照射や高
周波で分解反応させて堆積していた（特開昭５７−１０
３３１１、特開昭５９−１７２２７５、平成４年第３９
回応用物理学会 講演予稿集７７５ページ ３１ｐ−Ｚ
Ｔ−１０）。また、アルキル基やアリル基のような炭化
水素基を分子内に持った有機シランを原料として、分解
反応させて堆積する方法も提案されている（特開昭６２
−１１３４８２、特開平２−３９１２）。一方、アセチ
レンを主原料として、Ｃ2 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ 8 、Ｃ4 Ｈ10、
Ｃ5 Ｈ12、Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ3 Ｈ6 、Ｃ4 Ｈ8 、Ｃ5 Ｈ10で
表せるような直鎖状あるいはこれらの異性体の炭化水素
を０．１〜１０倍程度混合して炭素原料とするようなａ
−ＳｉＣx の堆積法も提案されている（特開昭６３−１
３６５１４）。
ノシラン、ジシラン、フッ素シラン等のＳｉ系ガスと、
メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、アセチ
レン等の直鎖構造の炭素水素を原料として、光照射や高
周波で分解反応させて堆積していた（特開昭５７−１０
３３１１、特開昭５９−１７２２７５、平成４年第３９
回応用物理学会 講演予稿集７７５ページ ３１ｐ−Ｚ
Ｔ−１０）。また、アルキル基やアリル基のような炭化
水素基を分子内に持った有機シランを原料として、分解
反応させて堆積する方法も提案されている（特開昭６２
−１１３４８２、特開平２−３９１２）。一方、アセチ
レンを主原料として、Ｃ2 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ 8 、Ｃ4 Ｈ10、
Ｃ5 Ｈ12、Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ3 Ｈ6 、Ｃ4 Ｈ8 、Ｃ5 Ｈ10で
表せるような直鎖状あるいはこれらの異性体の炭化水素
を０．１〜１０倍程度混合して炭素原料とするようなａ
−ＳｉＣx の堆積法も提案されている（特開昭６３−１
３６５１４）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な、直鎖状の炭化水素を炭素原料として用いたり、有機
シランを用いたａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜の形成方法ではＣ−
Ｈ，Ｃ−Ｃの結合力がＳｉ−Ｈ，Ｓｉ−Ｓｉの結合力に
比べて強く解離しにくいので、炭化水素の分解効率が悪
く、含有される炭素量が増加するにつれてシラン系のガ
スに対して実際に含有される炭素に較べて炭化水素ガス
を過剰に供給する必要があり、膜の成長条件の制御が難
しい。また、膜中にＣ−Ｈ，Ｃ−Ｃの結合がそのまま取
り込まれる確率が高い。なかでもＣ−Ｈ結合は切れ難く
Ｃ−Ｈｎ（ｎ＝１，２，３）の形で複数の水素を持った
炭素が取り込まれる場合も多い。一般的に水素化非単結
晶シリコン系物質においては、過剰の水素は電気伝導を
阻害する要因になると言われている。特に炭素含有量の
多いａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜では水素量が過剰になる傾向が
強く、ワイドバンドギャップできわめて良好な電気特性
を持ったａ−Ｓｉ1-xＣx 膜を得ることは難しいと考え
られている。
な、直鎖状の炭化水素を炭素原料として用いたり、有機
シランを用いたａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜の形成方法ではＣ−
Ｈ，Ｃ−Ｃの結合力がＳｉ−Ｈ，Ｓｉ−Ｓｉの結合力に
比べて強く解離しにくいので、炭化水素の分解効率が悪
く、含有される炭素量が増加するにつれてシラン系のガ
スに対して実際に含有される炭素に較べて炭化水素ガス
を過剰に供給する必要があり、膜の成長条件の制御が難
しい。また、膜中にＣ−Ｈ，Ｃ−Ｃの結合がそのまま取
り込まれる確率が高い。なかでもＣ−Ｈ結合は切れ難く
Ｃ−Ｈｎ（ｎ＝１，２，３）の形で複数の水素を持った
炭素が取り込まれる場合も多い。一般的に水素化非単結
晶シリコン系物質においては、過剰の水素は電気伝導を
阻害する要因になると言われている。特に炭素含有量の
多いａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜では水素量が過剰になる傾向が
強く、ワイドバンドギャップできわめて良好な電気特性
を持ったａ−Ｓｉ1-xＣx 膜を得ることは難しいと考え
られている。
【０００５】一方、アセチレンを主な炭素原料として他
の炭化水素と混合してａ−Ｓｉ1-xＣx を堆積すると、
膜中に炭素の不飽和結合が多く取り込まれて理想的なＳ
ｉ−Ｃ結合のネットワークが出来るのを妨害し、その不
飽和結合の周辺にボイドを形成する。このボイドは電気
伝導を妨げるため、きわめて良好な電気特性を持ったａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を得ることは同様に難しかった。
の炭化水素と混合してａ−Ｓｉ1-xＣx を堆積すると、
膜中に炭素の不飽和結合が多く取り込まれて理想的なＳ
ｉ−Ｃ結合のネットワークが出来るのを妨害し、その不
飽和結合の周辺にボイドを形成する。このボイドは電気
伝導を妨げるため、きわめて良好な電気特性を持ったａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を得ることは同様に難しかった。
【０００６】本発明は光電導度の光応答性が極めて良好
であると共にワイドバンドギャップで良好な電気特性を
持った半導体膜、たとえば非単結晶シリコンカーバイト
膜の製造方法を提供することを目的とする。
であると共にワイドバンドギャップで良好な電気特性を
持った半導体膜、たとえば非単結晶シリコンカーバイト
膜の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】又、本発明は、アバランシェフォトダイオ
ードなどの半導体装置に、特にその光増倍層に用いて好
適な半導体膜の製造方法を提供することを目的とする。
ードなどの半導体装置に、特にその光増倍層に用いて好
適な半導体膜の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】加えて本発明は極めて優れた光導電的特性
を有する半導体膜を有する半導体装置を提供することを
目的とし、又、該半導体による優れたアバランシェ効果
を利用した半導体装置を提供することを目的とする。
を有する半導体膜を有する半導体装置を提供することを
目的とし、又、該半導体による優れたアバランシェ効果
を利用した半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
しようとするもので、その要旨はシリコンを含む原料ガ
スとカーボン原料としての炭化水素を分解反応させてシ
リコン原子と炭素原子を含有する半導体膜を形成する方
法において、前記カーボン原料は以下に示す一般式
（Ｉ）または（II）で表される第３級または第４級炭素
原子を含む炭化水素
しようとするもので、その要旨はシリコンを含む原料ガ
スとカーボン原料としての炭化水素を分解反応させてシ
リコン原子と炭素原子を含有する半導体膜を形成する方
法において、前記カーボン原料は以下に示す一般式
（Ｉ）または（II）で表される第３級または第４級炭素
原子を含む炭化水素
【００１０】
【化５】
【００１１】
【化６】 （Ｒ1 〜Ｒ4 はアルキル基、アリル基、または芳香族か
ら選択される炭化水素）からなる群から少なくとも１つ
選択された炭化水素を有する半導体膜形成方法及びシリ
コンを含む原料ガスとカーボン原料としての炭化水素を
分解させて形成されたシリコン原子と炭素原子を含有す
る半導体膜を有する半導体装置において、前記半導体膜
はカーボン原料として以下に示す一般式（Ｉ）または
（II）で表わされる第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素からなる群から少なくとも１つ選択された炭化
水素を用いて形成されてなる半導体装置にある。
ら選択される炭化水素）からなる群から少なくとも１つ
選択された炭化水素を有する半導体膜形成方法及びシリ
コンを含む原料ガスとカーボン原料としての炭化水素を
分解させて形成されたシリコン原子と炭素原子を含有す
る半導体膜を有する半導体装置において、前記半導体膜
はカーボン原料として以下に示す一般式（Ｉ）または
（II）で表わされる第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素からなる群から少なくとも１つ選択された炭化
水素を用いて形成されてなる半導体装置にある。
【００１２】
【化７】
【００１３】
【化８】 （ここで、Ｒ1 〜Ｒ4 はアルキル基、アリル基または芳
香族から選択される炭化水素） 以下、本発明を更に詳細に説明する。
香族から選択される炭化水素） 以下、本発明を更に詳細に説明する。
【００１４】本発明は、シリコンを含む原料ガスと、カ
ーボン原料としての炭化水素を導入し光照射や高周波な
どのエネルギーにより分解反応させて非単結晶シリコン
カーバイトなどの半導体膜を形成する際に、カーボン原
料として第３級または第４級炭素原子を含む炭化水素を
添加することによって達成される。
ーボン原料としての炭化水素を導入し光照射や高周波な
どのエネルギーにより分解反応させて非単結晶シリコン
カーバイトなどの半導体膜を形成する際に、カーボン原
料として第３級または第４級炭素原子を含む炭化水素を
添加することによって達成される。
【００１５】つまり、本発明では、カーボン原料として
第３級または第４級炭素原子を含む炭化水素に光照射や
高周波印加等の方法でエネルギーを与えて分解し、第３
級炭素原子のラジカルを発生させ、これを水素化シリコ
ンの活性種と反応させ第３級炭素原子とシリコンが結合
した中間生成物を経由して非晶質シリコンカーバイト膜
のような炭素含有非単結晶シリコン膜を堆積させる。
第３級または第４級炭素原子を含む炭化水素に光照射や
高周波印加等の方法でエネルギーを与えて分解し、第３
級炭素原子のラジカルを発生させ、これを水素化シリコ
ンの活性種と反応させ第３級炭素原子とシリコンが結合
した中間生成物を経由して非晶質シリコンカーバイト膜
のような炭素含有非単結晶シリコン膜を堆積させる。
【００１６】以下に反応式を使って説明する。
【００１７】
【化９】 （Ｒ1 〜Ｒ4 はアルキル基又はアリル基、芳香族などの
炭化水素それぞれのラジカル、イオン中に含まれるＲ1
〜Ｒ4 は図示したものに限られずＲ1 〜Ｒ4 の数字は１
〜４で順不動） ３級および４級の炭素を含む炭化水素の代表例として、
イソブタンと２，２−ジメチルプロパンの最も解離しや
すい部分の結合エネルギーを次に示す。比較として、１
級炭素を含む炭化水素の例として、メタンとエタンの炭
素と水素の結合エネルギーも併記する。
炭化水素それぞれのラジカル、イオン中に含まれるＲ1
〜Ｒ4 は図示したものに限られずＲ1 〜Ｒ4 の数字は１
〜４で順不動） ３級および４級の炭素を含む炭化水素の代表例として、
イソブタンと２，２−ジメチルプロパンの最も解離しや
すい部分の結合エネルギーを次に示す。比較として、１
級炭素を含む炭化水素の例として、メタンとエタンの炭
素と水素の結合エネルギーも併記する。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】 この結合エネルギーの関係から第３級または第４級炭素
原子を含む炭化水素に外部からエネルギーを与えて励起
分解すると第３級炭素原子に結合した水素またはアルキ
ル基、アリル基等が脱離し、第３級炭素原子のラジカル
およびカルボアニオン、カルベニウムイオンが主に発生
する。この中間生成物の中では、３級炭素の部分が最も
活性で、これが同じく励起されたシリコン活性種と反応
し中間生成物を作ると考えられる。この後、同様の理由
で結合力の小さい第３級炭素原子に結合したアルキル
基、アリル基等が脱離しＣ−Ｈｎ（ｎ≧２）を含まない
炭化珪素系中間生成物が形成される。この時、第３級炭
素原子とアルキル基、アリル基等の間のＣ−Ｃ結合はＣ
−Ｈ結合に比べてはるかに切れ易いので、これが優先的
に解離するように反応条件が制御されていれば、シリコ
ンと結合した第３級炭素原子が残り、Ｃ−Ｈｎ（ｎ≧
２）結合がほとんど含まれない良質のａ−Ｓｉ1- x Ｃx
膜を堆積することが可能になると推定される。
原子を含む炭化水素に外部からエネルギーを与えて励起
分解すると第３級炭素原子に結合した水素またはアルキ
ル基、アリル基等が脱離し、第３級炭素原子のラジカル
およびカルボアニオン、カルベニウムイオンが主に発生
する。この中間生成物の中では、３級炭素の部分が最も
活性で、これが同じく励起されたシリコン活性種と反応
し中間生成物を作ると考えられる。この後、同様の理由
で結合力の小さい第３級炭素原子に結合したアルキル
基、アリル基等が脱離しＣ−Ｈｎ（ｎ≧２）を含まない
炭化珪素系中間生成物が形成される。この時、第３級炭
素原子とアルキル基、アリル基等の間のＣ−Ｃ結合はＣ
−Ｈ結合に比べてはるかに切れ易いので、これが優先的
に解離するように反応条件が制御されていれば、シリコ
ンと結合した第３級炭素原子が残り、Ｃ−Ｈｎ（ｎ≧
２）結合がほとんど含まれない良質のａ−Ｓｉ1- x Ｃx
膜を堆積することが可能になると推定される。
【００２０】ここで、本発明に至る過程で発明者は以下
のような予備実験を行った。
のような予備実験を行った。
【００２１】シランをシリコン原料に用いてプラズマＣ
ＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆積する際に、炭
素原料をメタンにした時とイソブタンにした時の膜
中のＣ−Ｈｎ結合量を比較した。
ＶＤによってシリコンカーバイト膜を堆積する際に、炭
素原料をメタンにした時とイソブタンにした時の膜
中のＣ−Ｈｎ結合量を比較した。
【００２２】成膜時の条件は以下のようであった。
【００２３】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＣＨ4 ６０ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10 ６０ｓｃｃｍ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ-2 これらの膜をノンドープのシリコンウエハ上に２０００
オングストローム堆積し、赤外吸収（ＩＲ）分析を行っ
たところ図２，図３のようなスペクトルを示した。Ｃ−
Ｈ結合の伸縮モードの吸収は２８００〜３０００ｃｍ-1
に現れるが、これはＣ原子に結合する水素原子の数によ
り振動子強度が変化するためで、Ｃ−Ｈ結合が２８８０
ｃｍ-1、Ｃ−Ｈ2 結合が２９３０ｃｍ-1、Ｃ−Ｈ3 結合
が２９６０ｃｍ-1に現れる。図２，図３では約２８８５
ｃｍ-1と約２９５５ｃｍ-1付近に２つのピークをもって
おり、２つのガウス関数で近似してピーク分離を行っ
た。赤外光の吸収はＣ−Ｈｎ結合同士やＳｉ−Ｈ結合等
によっても相互干渉し多少のピークシフトがおこる。そ
れで、２８８５ｃｍ-1はＣ−Ｈと２９５５ｃｍ-1はＣ−
Ｈｎを表していると考えられる。図からも明らかなよう
に、炭素原料にイソブタンを用いた図３の方が２９５５
ｃｍ-1付近のピーク強度が大幅に低下している。このこ
とから、炭素原料にイソブタンを用いるとＣ−Ｈｎ結合
が大幅に減少することが判った。
オングストローム堆積し、赤外吸収（ＩＲ）分析を行っ
たところ図２，図３のようなスペクトルを示した。Ｃ−
Ｈ結合の伸縮モードの吸収は２８００〜３０００ｃｍ-1
に現れるが、これはＣ原子に結合する水素原子の数によ
り振動子強度が変化するためで、Ｃ−Ｈ結合が２８８０
ｃｍ-1、Ｃ−Ｈ2 結合が２９３０ｃｍ-1、Ｃ−Ｈ3 結合
が２９６０ｃｍ-1に現れる。図２，図３では約２８８５
ｃｍ-1と約２９５５ｃｍ-1付近に２つのピークをもって
おり、２つのガウス関数で近似してピーク分離を行っ
た。赤外光の吸収はＣ−Ｈｎ結合同士やＳｉ−Ｈ結合等
によっても相互干渉し多少のピークシフトがおこる。そ
れで、２８８５ｃｍ-1はＣ−Ｈと２９５５ｃｍ-1はＣ−
Ｈｎを表していると考えられる。図からも明らかなよう
に、炭素原料にイソブタンを用いた図３の方が２９５５
ｃｍ-1付近のピーク強度が大幅に低下している。このこ
とから、炭素原料にイソブタンを用いるとＣ−Ｈｎ結合
が大幅に減少することが判った。
【００２４】さらにメタンを用いた試料のエネルギーギ
ャップを、光学吸収を用いて測定したところ２．１５ｅ
Ｖであった。また、イソブタンを用いた試料のエネルギ
ーギャップは２．０１ｅＶであった。
ャップを、光学吸収を用いて測定したところ２．１５ｅ
Ｖであった。また、イソブタンを用いた試料のエネルギ
ーギャップは２．０１ｅＶであった。
【００２５】それぞれの試料に、エネルギーギャップよ
り十分に高いエネルギーを持った波長３５０ｎｍの単色
光を照射したところ、暗時との電気伝導度の変化は、イ
ソブタンを用いたものが５×１０-9（Ωｃｍ）-1、メタ
ンを用いたものが６×１０-1 0 （Ωｃｍ）-1であった。
このことから、炭化水素原料にイソブタンを用いた方が
電気伝導度においても、光応答性が向上することが判っ
た。
り十分に高いエネルギーを持った波長３５０ｎｍの単色
光を照射したところ、暗時との電気伝導度の変化は、イ
ソブタンを用いたものが５×１０-9（Ωｃｍ）-1、メタ
ンを用いたものが６×１０-1 0 （Ωｃｍ）-1であった。
このことから、炭化水素原料にイソブタンを用いた方が
電気伝導度においても、光応答性が向上することが判っ
た。
【００２６】図１は本発明に好適に用いられる成膜装置
の一つの例を説明するための模式的構成図である。
の一つの例を説明するための模式的構成図である。
【００２７】真空排気ポンプ１０７によって、真空に排
気した反応容器１０１に、耐熱性の基板（ガラス、シリ
コンウエハ、石英、金属、セラミック等）１０２を配置
して適当な温度に加熱しておく。ここに、シリコン原料
としてＳｉｎＨｍ，ＳｉｎＨｍＦｋ，ＳｉｎＨｍＲ
（ｎ，ｍ，ｋ＝０，１，２，３，４‥‥、Ｒはアルキル
基、アリル基などの炭化水素等）などの材料ガスと、カ
ーボン原料として主に３級および４級の炭素を含む炭化
水素をマスフローコントローラー１１２で制御しながら
導入しコンダクタンスバルブ１０４によって所望の圧力
に調整し、分解エネルギーを供給して、シリコン原料と
カーボン原料を反応させａ−ＳｉＣ膜を堆積させる。
気した反応容器１０１に、耐熱性の基板（ガラス、シリ
コンウエハ、石英、金属、セラミック等）１０２を配置
して適当な温度に加熱しておく。ここに、シリコン原料
としてＳｉｎＨｍ，ＳｉｎＨｍＦｋ，ＳｉｎＨｍＲ
（ｎ，ｍ，ｋ＝０，１，２，３，４‥‥、Ｒはアルキル
基、アリル基などの炭化水素等）などの材料ガスと、カ
ーボン原料として主に３級および４級の炭素を含む炭化
水素をマスフローコントローラー１１２で制御しながら
導入しコンダクタンスバルブ１０４によって所望の圧力
に調整し、分解エネルギーを供給して、シリコン原料と
カーボン原料を反応させａ−ＳｉＣ膜を堆積させる。
【００２８】この時用いる基板は、表面に電極が形成さ
れていたり、集積回路が形成されているなどの加工がし
てあっても良い。また、基板温度は一般には１００〜５
００℃、好ましくは１５０〜３５０℃、最適には２００
〜３００℃とするのが望ましい。
れていたり、集積回路が形成されているなどの加工がし
てあっても良い。また、基板温度は一般には１００〜５
００℃、好ましくは１５０〜３５０℃、最適には２００
〜３００℃とするのが望ましい。
【００２９】シリコン原料としては、水素化シラン、フ
ッ化シラン、水素化フッ化シラン、および有機シランを
好適に使用可能である。
ッ化シラン、水素化フッ化シラン、および有機シランを
好適に使用可能である。
【００３０】カーボン原料としては、イソブタン、イソ
ペンタン、２，２−ジメチルプロパン、２−メチルペン
タン、３−メチルペンタン、２−エチルブタン、２−ジ
メチル４ペンテン、２メチル−２フェニルプロパン等の
３級および４級の炭素を含む炭化水素が好適に挙げら
れ、所望に応じて不飽和結合が含まれていても良い。場
合によっては、これらに加えて他の種類の炭化水素ガス
を同時に混入して用いても良い。
ペンタン、２，２−ジメチルプロパン、２−メチルペン
タン、３−メチルペンタン、２−エチルブタン、２−ジ
メチル４ペンテン、２メチル−２フェニルプロパン等の
３級および４級の炭素を含む炭化水素が好適に挙げら
れ、所望に応じて不飽和結合が含まれていても良い。場
合によっては、これらに加えて他の種類の炭化水素ガス
を同時に混入して用いても良い。
【００３１】ただし、アセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）だけは三
重結合を持っていて分解効率が良いので、シリコンカー
バイト膜中に炭素の不飽和結合が取り込まれる確率が高
く混入は好ましくない。しかし、第３級および第４級炭
素原子を含む炭化水素に対してアセチレンの混入量が１
０％未満ならば、形成されたシリコンカーバイト膜の電
気伝導度特性は極端には悪化しない。
重結合を持っていて分解効率が良いので、シリコンカー
バイト膜中に炭素の不飽和結合が取り込まれる確率が高
く混入は好ましくない。しかし、第３級および第４級炭
素原子を含む炭化水素に対してアセチレンの混入量が１
０％未満ならば、形成されたシリコンカーバイト膜の電
気伝導度特性は極端には悪化しない。
【００３２】さらに、希釈ガスとして水素、不活性ガス
などを加えても良い。
などを加えても良い。
【００３３】また、導電型の制御をするためのドーピン
グガスを加えても良い。
グガスを加えても良い。
【００３４】分解エネルギーの供給方法としては、高周
波（ＲＦ，ＶＨＦ，マイクロ波等）、光照射、原料ガス
の熱分解等が適用可能である。もちろん、これらのエネ
ルギー供給方法を複合して用いても良い。
波（ＲＦ，ＶＨＦ，マイクロ波等）、光照射、原料ガス
の熱分解等が適用可能である。もちろん、これらのエネ
ルギー供給方法を複合して用いても良い。
【００３５】加えて第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素は全炭素原子導入用の原料ガスに対してｍｏｌ
換算で９０％以上とすることが望ましい。
炭化水素は全炭素原子導入用の原料ガスに対してｍｏｌ
換算で９０％以上とすることが望ましい。
【００３６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明す
る。
る。
【００３７】実施例１ 図４は本発明を用いて作製した試料としての半導体装置
の断面構造を示したものである。まず石英基板４０１上
に、ＥＢ（エレクトロンビーム式）真空蒸着でＣｒ膜４
０２を２０００オングストローム堆積した。これを図１
に示した真空装置にセットして以下の条件でプラズマＣ
ＶＤ法を使ってａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜４０３を２０００オ
ングストローム堆積した。
の断面構造を示したものである。まず石英基板４０１上
に、ＥＢ（エレクトロンビーム式）真空蒸着でＣｒ膜４
０２を２０００オングストローム堆積した。これを図１
に示した真空装置にセットして以下の条件でプラズマＣ
ＶＤ法を使ってａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜４０３を２０００オ
ングストローム堆積した。
【００３８】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） １００ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０６Ｗ／ｃｍ2 その後、ＥＢ真空蒸着法でＰｔ膜を１００オングストロ
ーム堆積した。
ーム堆積した。
【００３９】これによって光電変換機能を有する半導体
装置を得ることができる。
装置を得ることができる。
【００４０】同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だ
けを堆積させて、光学的バンドギャップを測定したとこ
ろ２．８０ｅＶだった。
けを堆積させて、光学的バンドギャップを測定したとこ
ろ２．８０ｅＶだった。
【００４１】比較例１ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００４２】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ＣＨ4 （メタン） １００ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８５ｅ
Ｖだった。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８５ｅ
Ｖだった。
【００４３】比較例２ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００４４】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ Ｃ4 Ｈ10（ノルマルブタン） １００ｓｃｃｍ 反応応力 ４０ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０６Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８１ｅ
Ｖだった。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８１ｅ
Ｖだった。
【００４５】実施例１と比較例１〜２のそれぞれの試料
に、波長３５０ｎｍの単色光を照射したところ、光を照
射しない暗時との電気伝導度の変化は、以下のとおりに
なった。
に、波長３５０ｎｍの単色光を照射したところ、光を照
射しない暗時との電気伝導度の変化は、以下のとおりに
なった。
【００４６】
【表３】 このことから、炭化水素原料にイソブタンを用いた実施
例１の方が約１桁電気伝導度の光応答性が良いことが判
った。
例１の方が約１桁電気伝導度の光応答性が良いことが判
った。
【００４７】実施例２ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００４８】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ
【００４９】
【化１０】 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７８ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ２×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1となり、炭素原料にメタンを用いた比較例１に
比べて、２，２−ジメチルプロパンを用いた実施例２の
方が電気伝導度の光応答性が良いことが判った。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７８ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ２×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1となり、炭素原料にメタンを用いた比較例１に
比べて、２，２−ジメチルプロパンを用いた実施例２の
方が電気伝導度の光応答性が良いことが判った。
【００５０】実施例３ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００５１】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ5 Ｈ12（イソペンタン） １５０ｓｃｃｍ ＣＨ4 （メタン） ２０ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８２ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ２×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1となり、炭素原料にメタンを用いた比較例１に
比べて、イソプロパンとメタンの混合ガスを用いた実施
例３の方が電気伝導度の光応答性が良いことが判った。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．８２ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ２×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1となり、炭素原料にメタンを用いた比較例１に
比べて、イソプロパンとメタンの混合ガスを用いた実施
例３の方が電気伝導度の光応答性が良いことが判った。
【００５２】実施例４ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００５３】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ2 Ｆ2 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） １００ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７０ｅ
Ｖだった。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７０ｅ
Ｖだった。
【００５４】比較例３ 他の条件、試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
−Ｓｉ1-x Ｃx 膜をプラズマＣＶＤ法を使って作成する
条件を以下のようにした。
【００５５】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ2 Ｆ2 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ＣＨ4 （メタン） ２０ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２５０℃ ＲＦパワー ０．０３Ｗ／ｃｍ2 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７５ｅ
Ｖだった。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．７５ｅ
Ｖだった。
【００５６】前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射
して電気伝導度の変化を測定したところ実施例４の試料
は２×１０-11 （Ωｃｍ）-1、比較例３は３×１０-12
（Ωｃｍ）-1となり、シリコン原料にＳｉＨ2 Ｆ2 を用
いた場合でも、炭素原料にメタンを用いた比較例３に比
べて、イソブタンを用いた実施例４の方が電気伝導度の
光応答性が良いことが判った。
して電気伝導度の変化を測定したところ実施例４の試料
は２×１０-11 （Ωｃｍ）-1、比較例３は３×１０-12
（Ωｃｍ）-1となり、シリコン原料にＳｉＨ2 Ｆ2 を用
いた場合でも、炭素原料にメタンを用いた比較例３に比
べて、イソブタンを用いた実施例４の方が電気伝導度の
光応答性が良いことが判った。
【００５７】実施例５ 試料の構造は前記した実施例１と同様で、ａ−Ｓｉ1-x
Ｃx 膜を堆積する際に分解エネルギーとしてＫｒＦエキ
シマレーザーによる紫外光を基板の直上の空間に照射し
た。
Ｃx 膜を堆積する際に分解エネルギーとしてＫｒＦエキ
シマレーザーによる紫外光を基板の直上の空間に照射し
た。
【００５８】 リアクター体積 ８リッター ＳｉＨ4 ２ｓｃｃｍ Ｈ2 １００ｓｃｃｍ ｉ−Ｃ4 Ｈ10（イソブタン） １００ｓｃｃｍ 反応応力 ２００ｍｔｏｒｒ 基板温度 ２８０℃ レーザーパワー ２Ｗ 同時に石英基板上にａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜だけを堆積させ
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．６５ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ３×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1であった。
て、光学的バンドギャップを測定したところ２．６５ｅ
Ｖだった。前述したのと同様に３５０ｎｍの光を照射し
て電気伝導度の変化を測定したところ３×１０-11 （Ω
ｃｍ）-1であった。
【００５９】実施例６ 本発明の半導体装置の好適な一実施例としてバンドギャ
ップ変調を用いたキャリアの増倍層（イオン化層と電子
のポテンシャルを高める層）を持ったアバランシェフォ
トダイオード（ＡＰＤ）について説明する。
ップ変調を用いたキャリアの増倍層（イオン化層と電子
のポテンシャルを高める層）を持ったアバランシェフォ
トダイオード（ＡＰＤ）について説明する。
【００６０】図５に示したのは本発明の装置の模式的断
面図である。また、図６は装置のバンド構造を模式的に
表したものである。
面図である。また、図６は装置のバンド構造を模式的に
表したものである。
【００６１】まず、ガラス基板６００上にＥＢ蒸着法で
Ｔｉ電極６０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、非単結晶水素
化シリコン（たとえば非晶質水素化シリコン，ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）のｎ型高濃度不純物層であるホールブロッキン
グ層６０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積
した。このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度
は約０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
Ｔｉ電極６０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、非単結晶水素
化シリコン（たとえば非晶質水素化シリコン，ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）のｎ型高濃度不純物層であるホールブロッキン
グ層６０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積
した。このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度
は約０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
【００６２】キャリアのイオン化層としてバンドギャッ
プ１．５５ｅＶの非単結晶シリコンゲルマニウム（たと
えば非晶質シリコンゲルマニウム，ａ−ＳｉＧｅ）層６
０３を２０００オングストローム堆積した。
プ１．５５ｅＶの非単結晶シリコンゲルマニウム（たと
えば非晶質シリコンゲルマニウム，ａ−ＳｉＧｅ）層６
０３を２０００オングストローム堆積した。
【００６３】さらに、以下の表に示した条件でプラズマ
ＣＶＤ法を使って、図６に示したような膜厚方向に光吸
収層側に向ってバンドギャップが連続的に徐々に小さく
なるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜６０４を電子のポテンシャルを
高める層として６００オングストローム堆積した。云い
換えれば、膜厚方向に含有される炭素原子量を変化させ
ている。炭素原子の量は光吸収層側に向って減少してい
る。
ＣＶＤ法を使って、図６に示したような膜厚方向に光吸
収層側に向ってバンドギャップが連続的に徐々に小さく
なるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜６０４を電子のポテンシャルを
高める層として６００オングストローム堆積した。云い
換えれば、膜厚方向に含有される炭素原子量を変化させ
ている。炭素原子の量は光吸収層側に向って減少してい
る。
【００６４】表に示したのは、連続的に変化する膜中の
バンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャッ
プと作製条件（表記されていない部分のガス流量は表記
されている流量の間を直線的に変化させている）で、ス
ピン密度（Ｎｓ）はそのときの条件で固定して３０００
オングストロームの膜を堆積してＥＳＲ分析をした時の
値である。
バンドギャップの任意に取り出した部分のバンドギャッ
プと作製条件（表記されていない部分のガス流量は表記
されている流量の間を直線的に変化させている）で、ス
ピン密度（Ｎｓ）はそのときの条件で固定して３０００
オングストロームの膜を堆積してＥＳＲ分析をした時の
値である。
【００６５】
【表４】
【００６６】
【表５】 次に、光吸収層６０５として、ＳｉＨ4 ガス流量を５０
ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全圧０．２Ｔｏ
ｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃｍ2、基板温
度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを６０００オ
ングストローム堆積した。
ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全圧０．２Ｔｏ
ｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃｍ2、基板温
度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉを６０００オ
ングストローム堆積した。
【００６７】その上に、電子のブロッキング層としてＰ
層６０６を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
層６０６を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
【００６８】最後にＲＦスパッター法を用いて酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極６０７を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極６０７を１００オングス
トローム堆積しフォトダイオードを形成した。
【００６９】比較例４ 実施例６と同様の構造のアバランシェフォトダイオード
で、電子のポテンシャルを高める層６０４の作製条件を
イソブタンを用いずに下の表のように変更した。表に示
したのは、連続的に変化する膜中のバンドギャップの任
意に取り出した部分のバンドギャップと作製条件で、ス
ピン密度（Ｎｓ）はそのときの条件で固定して３０００
オングストロームの膜を堆積してＥＳＲ分析をした時の
値である。
で、電子のポテンシャルを高める層６０４の作製条件を
イソブタンを用いずに下の表のように変更した。表に示
したのは、連続的に変化する膜中のバンドギャップの任
意に取り出した部分のバンドギャップと作製条件で、ス
ピン密度（Ｎｓ）はそのときの条件で固定して３０００
オングストロームの膜を堆積してＥＳＲ分析をした時の
値である。
【００７０】
【表６】
【００７１】
【表７】 電子のポテンシャルを高める層６０４以外は、実施例６
に示したのと同様の方法でフォトダイオードを構成し
た。
に示したのと同様の方法でフォトダイオードを構成し
た。
【００７２】比較例５ 比較のために、キャリアの増倍層（イオン化層と電子の
ポテンシャルを高める層）を設けないＰＩＮ型フォトダ
イオードを作製した。図７に示したのはその模式的断面
図である。また、図８は試料のバンド構造を模式的に表
したものである。
ポテンシャルを高める層）を設けないＰＩＮ型フォトダ
イオードを作製した。図７に示したのはその模式的断面
図である。また、図８は試料のバンド構造を模式的に表
したものである。
【００７３】まず、ガラス基板７００上にＥＢ蒸着法で
Ｔｉ電極７０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈ
のｎ型高濃度不純物層よりなるホールブロッキング層７
０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積した。
このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度は約
０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
Ｔｉ電極７０１を２０００オングストローム堆積した。
次に、プラズマＣＶＤ装置に基板をセットし、ＳｉＨ4
ガスを６０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ガスで１０％に希釈されたＰ
Ｈ3 ガスを２０ＳＣＣＭ前記装置内に導入し、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒで高周波放電を行ない、ａ−Ｓｉ：Ｈ
のｎ型高濃度不純物層よりなるホールブロッキング層７
０２を約１０００オングストロームの厚さに堆積した。
このとき、基板温度は２５０℃、放電パワー密度は約
０．１５Ｗ／ｃｍ2 であった。
【００７４】次に、光吸収層７０３として、ＳｉＨ4 ガ
ス流量を５０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃ
ｍ2、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉ
を６０００オングストローム堆積した。
ス流量を５０ＳＣＣＭ、Ｈ2 を６０ＳＣＣＭ、ガスの全
圧０．２Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．０６Ｗ／ｃ
ｍ2、基板温度２５０℃の条件で放電を行ないａ−Ｓｉ
を６０００オングストローム堆積した。
【００７５】その上に、電子のブロッキング層としてＰ
層７０４を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
層７０４を１０００オングストローム堆積した。堆積条
件は基板温度１６０℃、ＳｉＨ4 流量を０．６ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ 2 を２８０ＳＣＣＭ、ドーピングガスとしてＨｅ
希釈の１０００ｐｐｍ ＢＦ3を１８ＳＣＣＭ、ガスの
全圧０．２５Ｔｏｒｒ、高周波パワー密度約０．２５Ｗ
／ｃｍ2 であった。
【００７６】最後にＲＦスパッター法を用いて酸化イン
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極７０５を１００Ａ堆積し
フォトダイオードを形成した。
ジウム錫（ＩＴＯ）の透明電極７０５を１００Ａ堆積し
フォトダイオードを形成した。
【００７７】実施例６、比較例４〜５の試料に５７７ｎ
ｍの光を照射したときの電流の増加値を比較したのが次
の表である。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を
印加していって飽和した光電流から暗電流を差し引いた
ものである。電極面積はいずれも３ｍｍ2 であった。ま
たこの時、これらのフォトダイオードのγは１で、光電
流は一次光電流であった。
ｍの光を照射したときの電流の増加値を比較したのが次
の表である。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を
印加していって飽和した光電流から暗電流を差し引いた
ものである。電極面積はいずれも３ｍｍ2 であった。ま
たこの時、これらのフォトダイオードのγは１で、光電
流は一次光電流であった。
【００７８】
【表８】 以上の評価からも判るように、キャリア増倍層中にイソ
ブタンを原料ガスに混合したａ−Ｓｉ1-x Ｃx を用いる
と、増倍率の高いアモルファスシリコン系のＡＰＤが作
製できることが判った。
ブタンを原料ガスに混合したａ−Ｓｉ1-x Ｃx を用いる
と、増倍率の高いアモルファスシリコン系のＡＰＤが作
製できることが判った。
【００７９】実施例７ 実施例６とほぼ同様の構造のアバランシェフォトダイオ
ードで、電子のポテンシャルを高める層６０４と同じ構
成の層をもう二層多く堆積し、図９のように増倍層を３
段に変更した以外は実施例６と同様にしてアバランシェ
フォトダイオードを作製した。
ードで、電子のポテンシャルを高める層６０４と同じ構
成の層をもう二層多く堆積し、図９のように増倍層を３
段に変更した以外は実施例６と同様にしてアバランシェ
フォトダイオードを作製した。
【００８０】実施例６、７の試料に５７７ｎｍの光を照
射したときの電流の増加値を比較したのが次の表であ
る。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を印加して
いって飽和した光電流から暗電流を差し引いたものであ
る。電極面積はいずれも３ｍｍ 2 であった。またこの
時、これらのフォトダイオードのγは１で、光電流は一
次光電流であった。
射したときの電流の増加値を比較したのが次の表であ
る。電流の増加値とは、ＡＰＤの場合、電圧を印加して
いって飽和した光電流から暗電流を差し引いたものであ
る。電極面積はいずれも３ｍｍ 2 であった。またこの
時、これらのフォトダイオードのγは１で、光電流は一
次光電流であった。
【００８１】
【表９】 以上の評価からも判るように、キャリア増倍層中にイソ
ブタンを原料ガスに混合したａ−Ｓｉ1-x Ｃx を用い
て、増倍層が多段のＡＰＤを作製すると、光感度が大幅
に改善されることが判った。
ブタンを原料ガスに混合したａ−Ｓｉ1-x Ｃx を用い
て、増倍層が多段のＡＰＤを作製すると、光感度が大幅
に改善されることが判った。
【００８２】尚、本発明は本発明の主旨の範囲内で適
宜、変形、組合せをして良く、上記説明した実施例等に
限定されるものではない。
宜、変形、組合せをして良く、上記説明した実施例等に
限定されるものではない。
【００８３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ワイドバンドギャップで良好な電気特性を持った
非単結晶シリコンカーバイト膜が得られ、また、こうし
て得られた膜を利用した半導体装置はきわめて優れた特
性を有する装置とすることができる。
れば、ワイドバンドギャップで良好な電気特性を持った
非単結晶シリコンカーバイト膜が得られ、また、こうし
て得られた膜を利用した半導体装置はきわめて優れた特
性を有する装置とすることができる。
【図１】本発明に用いる成膜システムの概念図。
【図２】炭素原料にメタンを用いたａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜
のＩＲ吸収スペクトルを示す図。
のＩＲ吸収スペクトルを示す図。
【図３】炭素原料にイソブタンを用いたａ−Ｓｉ1-x Ｃ
x 膜のＩＲ吸収スペクトルを示す図。
x 膜のＩＲ吸収スペクトルを示す図。
【図４】本発明によるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を用いた電気
特性評価の為の半導体装置の模式的断面図。
特性評価の為の半導体装置の模式的断面図。
【図５】本発明によるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を用いたＡＰ
Ｄ（アバランシェフォトダイオード）の模式的断面図。
Ｄ（アバランシェフォトダイオード）の模式的断面図。
【図６】本発明によるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を用いたＡＰ
Ｄのバンド構造の模式図。
Ｄのバンド構造の模式図。
【図７】ＰＩＮ型フォトダイオードの模式的断面図。
【図８】ＰＩＮ型フォトダイオードのバンド構造の模式
図。
図。
【図９】本発明によるａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜を用いた多段
の増倍層を持ったＡＰＤのバンド構造の模式図。
の増倍層を持ったＡＰＤのバンド構造の模式図。
１０１ 反応容器 １０２ 基板 １０３ 基板加熱用ホルダー １０４ コンダクタンスバルブ １０５ 高周波導入用電極 １０６ 光照射用光源 １０７ 真空排気ポンプ １０８ シリコン原料ガスボンベ １０９ 炭素原料ガスボンベ １１０ 希釈ガスボンベ １１１ ドーピングガスボンベ １１２ マスフローコントローラー ４０１ 石英基板 ４０２ Ｃｒ膜 ４０３ ａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜 ４０４ Ｐｔ電極 ６００ ガラス基板 ６０１ Ｔｉ電極 ６０２ ホールブロッキング層 ６０３ ａ層 ６０４ ａ−Ｓｉ1-x Ｃx 膜 ６０５ 光吸収層 ６０６ Ｐ層 ６０７ 透明電極 ７００ ガラス基板 ７０１ Ｔｉ電極 ７０２ ホールブロッキング層 ７０３ 光吸収層 ７０４ Ｐ層 ７０５ 透明電極
Claims (30)
- 【請求項１】 シリコンを含む原料ガスとカーボン原料
としての炭化水素を分解反応させてシリコン原子と炭素
原子を含有する半導体膜を形成する方法において前記カ
ーボン原料は以下に示す一般式（Ｉ）または（II）で表
される第３級または第４級炭素原子を含む炭化水素（Ｒ
1 〜Ｒ4 はアルキル基、アリル基、または芳香族から選
択される炭化水素）からなる群から少くとも一つ選択さ
れた炭化水素を有することを特徴とする半導体膜形成方
法。 【化１】 【化２】 （ここで、Ｒ1 〜Ｒ4 はアルキル基、アリル基または芳
香族から選択される炭化水素） - 【請求項２】 請求項１において前記分解反応は光照
射、高周波および熱からなる群から選択された少なくと
も１つのエネルギーを利用して行なわれることを特徴と
する半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１において前記選択された炭化水
素は少なくとも２種以上混合して使用されることを特徴
とする半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素はイソブタンであることを特徴とする請求項１
記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項５】 前記第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素は２，２−ジメチルプロパンであることを特徴
とする請求項１記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項６】 前記第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素はイソペンタンであることを特徴とする請求項
１記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項７】 前記第３級または第４級炭素原子を含む
炭化水素がｍｏｌ換算でカーボン原料ガスの９０％以上
を占めることを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜形
成方法。 - 【請求項８】 請求項１において前記シリコンと炭素を
含有する半導体膜は非単結晶シリコンカーバイトを含む
請求項１記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項９】 請求項８において前記非単結晶シリコン
カーバイトは非晶質シリコンカーバイトを含む請求項８
記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項１０】 前記非単結晶シリコンカーバイト膜は
光学的エネルギーギャップが２．０ｅＶ以上であること
を特徴とする請求項８記載の薄膜形成方法。 - 【請求項１１】 希釈ガスとして、水素または不活性ガ
スを用いることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方
法。 - 【請求項１２】 シリコンを含む原料ガスとカーボン原
料としての炭化水素を分解させて形成されたシリコン原
子と炭素原子を含有する半導体膜を有する半導体装置に
おいて、 前記半導体膜はカーボン原料として以下に示す一般式
（Ｉ）または（II）で表わされる第３級または第４級炭
素原子を含む炭化水素からなる群から少なくとも１つ選
択された炭化水素を用いて形成されてなる半導体装置。 【化３】 【化４】 （ここで、Ｒ1 〜Ｒ4 はアルキル基、アリル基または芳
香族から選択される炭化水素） - 【請求項１３】 請求項１２において前記半導体膜は光
キャリアの増倍層として用いられている請求項１２記載
の半導体装置。 - 【請求項１４】 請求項１３において前記増倍層はｎ型
導電型の高濃度不純物層とＰ型導電型の高濃度不純物層
との間に設けられている請求項１３記載の半導体装置。 - 【請求項１５】 請求項１３において前記増倍層は光吸
収層に接して設けられている請求項１３記載の半導体装
置。 - 【請求項１６】 請求項１３において前記増倍層はキャ
リアのイオン化層に接して設けられている請求項１３記
載の半導体装置。 - 【請求項１７】 請求項１２において前記半導体膜中の
炭素原子の含有量は前記膜厚方向に不均一に分布されて
いる領域を有する請求項１２記載の半導体装置。 - 【請求項１８】 請求項１２において前記半導体膜のバ
ンドギャップは連続的に変化する部分を有する請求項１
２記載の半導体装置。 - 【請求項１９】 請求項１５において前記光吸収層は非
単結晶シリコンである請求項１５記載の半導体装置。 - 【請求項２０】 請求項１９において前記非単結晶シリ
コンは非晶質シリコンである請求項１９記載の半導体装
置。 - 【請求項２１】 請求項１６において前記キャリアのイ
オン化層はシリコン原子とゲルマニウム原子を含む非単
結晶層である請求項１６記載の半導体装置。 - 【請求項２２】 請求項１２において前記分解反応は光
照射、高周波および熱からなる群から選択された少なく
とも１つのエネルギーを利用して行なわれる請求項１２
記載の半導体装置。 - 【請求項２３】 請求項１２において前記選択された炭
化水素は少なくとも２種以上混合して使用される請求項
１２記載の半導体装置。 - 【請求項２４】 前記第３級または第４級炭素原子を含
む炭化水素はイソブタンであることを特徴とする請求項
１記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項２５】 前記第３級または第４級炭素原子を含
む炭化水素は２，２−ジメチルプロパンであることを特
徴とする請求項１記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項２６】 前記第３級または第４級炭素原子を含
む炭化水素はイソペンタンであることを特徴とする請求
項１記載の半導体膜形成方法。 - 【請求項２７】 前記第３級または第４級炭素原子を含
む炭化水素がｍｏｌ換算でカーボン原料ガスの９０％以
上を占めることを特徴とする請求項１記載の半導体膜形
成方法。 - 【請求項２８】 請求項１２において前記シリコンと炭
素を含有する半導体膜は非単結晶シリコンカーバイトを
含む請求項１２記載の半導体装置。 - 【請求項２９】 請求項２８において前記非単結晶シリ
コンカーバイトは非晶質シリコンカーバイトを含む請求
項２８記載の半導体装置。 - 【請求項３０】 請求項１２において前記半導体装置は
アバランシェフォトダイオードである請求項１２記載の
半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084580A JPH0726382A (ja) | 1993-05-10 | 1994-04-22 | 半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置 |
| US08/238,725 US5445992A (en) | 1993-05-10 | 1994-05-05 | Process for forming a silicon carbide film |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10797393 | 1993-05-10 | ||
| JP5-107973 | 1993-05-10 | ||
| JP6084580A JPH0726382A (ja) | 1993-05-10 | 1994-04-22 | 半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726382A true JPH0726382A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=26425595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6084580A Pending JPH0726382A (ja) | 1993-05-10 | 1994-04-22 | 半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5445992A (ja) |
| JP (1) | JPH0726382A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3230029B2 (ja) * | 1994-05-30 | 2001-11-19 | 富士通株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶成長方法 |
| DE4429380C1 (de) * | 1994-08-15 | 1996-04-25 | Biotronik Mess & Therapieg | Verfahren zur Herstellung einer nichtkollabierenden intravasalen Gefäßprothese (Stent) |
| JP3250722B2 (ja) * | 1995-12-12 | 2002-01-28 | キヤノン株式会社 | Ｓｏｉ基板の製造方法および製造装置 |
| US5670414A (en) * | 1996-02-06 | 1997-09-23 | National Science Council | Graded-gap process for growing a SiC/Si heterojunction structure |
| FR2906402A1 (fr) * | 2006-09-21 | 2008-03-28 | Air Liquide | Couche barriere a base de silicium et de carbone pour semiconducteur |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57103311A (en) * | 1980-12-18 | 1982-06-26 | Seiko Epson Corp | Production of amorphous semiconductor layer |
| JPS59172275A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-09-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
| JPS59200248A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-13 | Canon Inc | 像形成部材の製造法 |
| US4546008A (en) * | 1983-11-07 | 1985-10-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming a deposition film |
| JPS62113482A (ja) * | 1985-11-12 | 1987-05-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS63136514A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Kyocera Corp | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 |
| JP2659400B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1997-09-30 | 三井東圧化学株式会社 | 炭素含有シリコン薄膜の形成法 |
| DE69012727T2 (de) * | 1989-03-31 | 1995-02-09 | Canon Kk | Verfahren zur herstellung eines polykristallinen filmes mittels chemischen dampfniederschlags. |
| US5011706A (en) * | 1989-04-12 | 1991-04-30 | Dow Corning Corporation | Method of forming coatings containing amorphous silicon carbide |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP6084580A patent/JPH0726382A/ja active Pending
- 1994-05-05 US US08/238,725 patent/US5445992A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5445992A (en) | 1995-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4504518A (en) | Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy | |
| EP0104907B1 (en) | Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy | |
| US4409605A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| US4615905A (en) | Method of depositing semiconductor films by free radical generation | |
| US4957772A (en) | Method for forming functional deposited films by means of microwave plasma chemical vapor deposition method | |
| JPH06105691B2 (ja) | 炭素添加非晶質シリコン薄膜の製造方法 | |
| JP2616929B2 (ja) | 微結晶炭化ケイ素半導体膜の製造方法 | |
| US4520380A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| Kondo et al. | Novel aspects in thin film silicon solar cells–amorphous, microcrystalline and nanocrystalline silicon | |
| JP2692091B2 (ja) | 炭化ケイ素半導体膜およびその製造方法 | |
| Chowdhury et al. | Effect of electrode separation on PECVD deposited nanocrystalline silicon thin film and solar cell properties | |
| US4755483A (en) | Method for producing semiconductor device with p-type amorphous silicon carbide semiconductor film formed by photo-chemical vapor deposition | |
| JPH0726382A (ja) | 半導体膜の形成方法及び該半導体膜を有する半導体装置 | |
| US4839312A (en) | Fluorinated precursors from which to fabricate amorphous semiconductor material | |
| Ambrosone et al. | Hydrogenated amorphous silicon carbon alloys for solar cells | |
| Chaudhary et al. | Effect of pressure on bonding environment and carrier transport of a-Si: H thin films deposited using 27.12 MHz assisted PECVD process | |
| US4703336A (en) | Photodetection and current control devices | |
| Asano et al. | Preparation of highly photoconductive hydrogenated amorphous silicon carbide films with a multiplasma‐zone apparatus | |
| Ferreira et al. | Silicon carbide alloys produced by hot wire, hot wire plasma-assisted and plasma-enhanced CVD techniques | |
| JP3325793B2 (ja) | 非晶質半導体及びその製造方法並びに光起電力装置 | |
| US4701343A (en) | Method of depositing thin films using microwave energy | |
| JP3237788B2 (ja) | 非晶質シリコン薄膜の製造方法 | |
| US5358755A (en) | Amorphous hydrogenated silicon-carbon alloys and solar cells and other semiconductor devices produced therefrom | |
| JPH0918038A (ja) | 光電変換素子 | |
| JPH07183550A (ja) | 非晶質光電変換素子 |