JPH0740552B2 - 半導体薄膜の製法 - Google Patents
半導体薄膜の製法Info
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- JPH0740552B2 JPH0740552B2 JP60154207A JP15420785A JPH0740552B2 JP H0740552 B2 JPH0740552 B2 JP H0740552B2 JP 60154207 A JP60154207 A JP 60154207A JP 15420785 A JP15420785 A JP 15420785A JP H0740552 B2 JPH0740552 B2 JP H0740552B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体薄膜の製法に関し、特に光電特性に優れ
たシリコン系半導体薄膜の製法に関する。
たシリコン系半導体薄膜の製法に関する。
非晶質半導体薄膜は太陽電池、光センサー、感光ドラ
ム、画像表示デバイス駆動回路等にその用途が開けてお
り、盛んに研究が進められている。該薄膜の形成方法と
してはグロー放電分解、熱分解、光分解等が目的に応じ
て適宜用いられている。
ム、画像表示デバイス駆動回路等にその用途が開けてお
り、盛んに研究が進められている。該薄膜の形成方法と
してはグロー放電分解、熱分解、光分解等が目的に応じ
て適宜用いられている。
該薄膜から各種の用途に適する半導体装置を形成するに
際して、薄膜が形成される基体は、その本来の機能を維
持するために、出来るかぎり低温のような温和な条件下
に保持されることが望まれている。しかしながら該薄膜
の品質を良好に維持しようとすれば、従来技術において
は基体は少くとも300〜400℃の高温に維持されねばなら
ないという矛盾した要請があった。
際して、薄膜が形成される基体は、その本来の機能を維
持するために、出来るかぎり低温のような温和な条件下
に保持されることが望まれている。しかしながら該薄膜
の品質を良好に維持しようとすれば、従来技術において
は基体は少くとも300〜400℃の高温に維持されねばなら
ないという矛盾した要請があった。
この問題を解決するために光分解法（光CVD法）が提案
されているが、やはり100〜300℃の比較的高温にまで基
体を加熱せねばならなかった。現在行なわれている光CV
D法は周知の如く低圧水銀ランプの253.7nmの光と水銀蒸
気を用いる水銀増感法が主流であり、また低圧水銀ラン
プの184.9nmの光を用いる直接分解法やレーザーによる
分解法も研究されている。
されているが、やはり100〜300℃の比較的高温にまで基
体を加熱せねばならなかった。現在行なわれている光CV
D法は周知の如く低圧水銀ランプの253.7nmの光と水銀蒸
気を用いる水銀増感法が主流であり、また低圧水銀ラン
プの184.9nmの光を用いる直接分解法やレーザーによる
分解法も研究されている。
本発明はこれら従来の光分解法においてさらなる基体温
度の低温化をはかることである。
度の低温化をはかることである。
本発明の製法は原料ガスたるジシランの分解を実質的に
第１の光により行ない、基体上に薄膜を形成し、且つ該
薄膜の形成は該薄膜形成主面に第２の光を照射しつつ行
なうものである。本発明において有効に用いうる第２の
光は、光の照射のみでは薄膜が形成されないものであ
る。いいかえれば原料ガスに吸収されない第２の光、具
体的には波長10.6μｍの赤外光を用いることを特徴とす
るものである。さらにこの第２の光は形成される薄膜や
基体の両方あるいはいずれか一方において、必ず吸収さ
れるものである。好ましくは第２の光は吸収されて効率
よく熱に変換される光であり特に好ましくは、形成され
る薄膜の吸収が大きく、効率よく熱に変換される光であ
る。薄く膜の吸収係数は第２の化の波長により異るの
で、第２の光の照射強度は用いる波長あるいは波長帯に
応じて適宜調節されることが好ましい。具体的示例を示
すと第２の光として10.6μｍの赤外光を用い、堆積する
シリコン１原子当たり約103ケ以上のフォトン数（光量
子数）を供給することにより基体温度の低温化をはかる
ことができるものである。このことから薄膜の形成速度
を増加する時には、単位時間当りに必要なシリコン原子
数を増加せねばならず当然のことながら第２の光の時間
当り照射強度を増加させる必要がある。
第１の光により行ない、基体上に薄膜を形成し、且つ該
薄膜の形成は該薄膜形成主面に第２の光を照射しつつ行
なうものである。本発明において有効に用いうる第２の
光は、光の照射のみでは薄膜が形成されないものであ
る。いいかえれば原料ガスに吸収されない第２の光、具
体的には波長10.6μｍの赤外光を用いることを特徴とす
るものである。さらにこの第２の光は形成される薄膜や
基体の両方あるいはいずれか一方において、必ず吸収さ
れるものである。好ましくは第２の光は吸収されて効率
よく熱に変換される光であり特に好ましくは、形成され
る薄膜の吸収が大きく、効率よく熱に変換される光であ
る。薄く膜の吸収係数は第２の化の波長により異るの
で、第２の光の照射強度は用いる波長あるいは波長帯に
応じて適宜調節されることが好ましい。具体的示例を示
すと第２の光として10.6μｍの赤外光を用い、堆積する
シリコン１原子当たり約103ケ以上のフォトン数（光量
子数）を供給することにより基体温度の低温化をはかる
ことができるものである。このことから薄膜の形成速度
を増加する時には、単位時間当りに必要なシリコン原子
数を増加せねばならず当然のことながら第２の光の時間
当り照射強度を増加させる必要がある。
実施例に示すように第２の光の導入により基体温度が室
温においても、波長10.6μｍの光を0.8W/cm2の照射によ
って、10-5s/cmを越える光導電度及び106を越える光感
度（＝光導電度／暗導電度）を有する高品質の水素化ア
モルファスシリコン膜（a-Si:H膜）が得られた。基体が
加熱されている場合には、照射強度を適宜減じることに
より本発明の効果を達成することができる。
温においても、波長10.6μｍの光を0.8W/cm2の照射によ
って、10-5s/cmを越える光導電度及び106を越える光感
度（＝光導電度／暗導電度）を有する高品質の水素化ア
モルファスシリコン膜（a-Si:H膜）が得られた。基体が
加熱されている場合には、照射強度を適宜減じることに
より本発明の効果を達成することができる。
本発明において使用するジシランは、低圧水銀ランプの
波長184.9nmの第１の光で直接分解される。さらにジボ
ラン（B2H6）やフォスフィン（PH3）等の不純物ガスを
シリコン化合物と混合することにより、導電型の異る半
導体薄膜を形成することや、半導体接合の形成も可能で
ある。これらシリコン化合物等は単独あるいは混合して
用いられる他、水素やヘリウム等のガスで希釈して用い
ることもできる。
波長184.9nmの第１の光で直接分解される。さらにジボ
ラン（B2H6）やフォスフィン（PH3）等の不純物ガスを
シリコン化合物と混合することにより、導電型の異る半
導体薄膜を形成することや、半導体接合の形成も可能で
ある。これらシリコン化合物等は単独あるいは混合して
用いられる他、水素やヘリウム等のガスで希釈して用い
ることもできる。
本発明において使用する第１の光は、前述のジシランに
直接吸収させて、又は増感物質を介在させることによ
り、該ジシランを分解することのできる光である。具体
的には、低圧水銀ランプの184.9nmの光や水銀増感法に
おいては253.7nmの光に代表される。
直接吸収させて、又は増感物質を介在させることによ
り、該ジシランを分解することのできる光である。具体
的には、低圧水銀ランプの184.9nmの光や水銀増感法に
おいては253.7nmの光に代表される。
また本発明において使用する基体としては、導電性や電
気絶縁性の材料が用いられる。具体的には、金属板、金
属箔、ガラス板、セラミックス板、高分子フィルム、半
導体材料は勿論、これらに導電体、半導体や絶縁体等の
薄膜があらかじめ形成されたものが有効に用いられる。
気絶縁性の材料が用いられる。具体的には、金属板、金
属箔、ガラス板、セラミックス板、高分子フィルム、半
導体材料は勿論、これらに導電体、半導体や絶縁体等の
薄膜があらかじめ形成されたものが有効に用いられる。
つぎに本発明の好ましい実施態様を記す。
可能な反応室の外部又は／及び内部に第２の光照射手段
を設備する。反応室内に半導体薄膜を形成すべき基体を
配設し、減圧下、室温又は300℃以下の低温度に加熱保
持する。ついでジシラン及び必要に応じて不純物ガス、
希釈ガスや水銀蒸気等を流量を制御しつつ導入し第１の
光を照射し光分解を行なう。この第１の光に重畳して、
第２の光で薄膜形成主面を照射し、半導体薄膜を形成す
る。
を設備する。反応室内に半導体薄膜を形成すべき基体を
配設し、減圧下、室温又は300℃以下の低温度に加熱保
持する。ついでジシラン及び必要に応じて不純物ガス、
希釈ガスや水銀蒸気等を流量を制御しつつ導入し第１の
光を照射し光分解を行なう。この第１の光に重畳して、
第２の光で薄膜形成主面を照射し、半導体薄膜を形成す
る。
本発明はたとえば第１図に示すような装置により実施で
きる。ここで、１は基体、９は第１の光の光源、20は第
２の光の光源である。
きる。ここで、１は基体、９は第１の光の光源、20は第
２の光の光源である。
本発明により得られる半導体薄膜は光電特性にすぐれて
いることは先に述べた通りである。本発明の最大の効果
はプロセスの低温化の達成を可能にしたことであり、半
導体接合界面、半導体絶縁体界面、半導体導電体界面等
種々の界面により構成される半導体装置たとえば太陽電
池や薄膜トランジスタ、感光体ドラム、イメージセンサ
ー等の特性を大きく向上させる。これはプロセスの低温
化のために界面のダメージが減少するためであろうと考
えられる。
いることは先に述べた通りである。本発明の最大の効果
はプロセスの低温化の達成を可能にしたことであり、半
導体接合界面、半導体絶縁体界面、半導体導電体界面等
種々の界面により構成される半導体装置たとえば太陽電
池や薄膜トランジスタ、感光体ドラム、イメージセンサ
ー等の特性を大きく向上させる。これはプロセスの低温
化のために界面のダメージが減少するためであろうと考
えられる。
さらに従来の方法においては、特に連続生産の場合、薄
膜の形成に先立ち、まず基体を加熱しなければならず、
そのタイムラグが大である。この解決のために予熱装置
を設置することさえも提案されているが、本発明の方法
によれば、かかる基体予熱の必要は全くなく、次々と新
しい基体上に即座に薄膜を形成し始めることができるの
で生産性は飛躍的に向上し、その工業的意義はきわめて
大きい。
膜の形成に先立ち、まず基体を加熱しなければならず、
そのタイムラグが大である。この解決のために予熱装置
を設置することさえも提案されているが、本発明の方法
によれば、かかる基体予熱の必要は全くなく、次々と新
しい基体上に即座に薄膜を形成し始めることができるの
で生産性は飛躍的に向上し、その工業的意義はきわめて
大きい。
第１図に示すように２種類の光を照射することのできる
光CVD装置10においてジシランを用いて薄膜を形成し
た。ガラス製の基体１を基体保持具２に配設し、真空排
気手段に接続された排気孔３を通して、反応室内圧力が
10-7Torr台になるように排気した。30〜70℃に加熱され
た水銀溜４を経由してジシランガスを反応室５へガス導
入手段６から導入し、反応室内圧力を2.5Torr又は5Torr
に保持した。第２の光の光源20から波長10.6μｍの光を
照射手段７を介して光入射窓８から導入し、基体１を照
射するとともに、低圧水銀ランプ９を点灯し、第１の光
を石英製の光入射窓10を通して照射し、光分解による膜
形成を開始した。必要膜厚になった時点で、水銀ランプ
を消し、ついで第２の光の照射を停止した。得られた膜
厚の厚みを計測し、水銀ランプの照射時間で除して、平
均の膜形成速度を求めた。さらにこの薄膜の導電度及び
光学的バンドギャップ（Eg）を測定した。第２の光の照
射強度を種々変更して得られた結果を第１表に示した。
光CVD装置10においてジシランを用いて薄膜を形成し
た。ガラス製の基体１を基体保持具２に配設し、真空排
気手段に接続された排気孔３を通して、反応室内圧力が
10-7Torr台になるように排気した。30〜70℃に加熱され
た水銀溜４を経由してジシランガスを反応室５へガス導
入手段６から導入し、反応室内圧力を2.5Torr又は5Torr
に保持した。第２の光の光源20から波長10.6μｍの光を
照射手段７を介して光入射窓８から導入し、基体１を照
射するとともに、低圧水銀ランプ９を点灯し、第１の光
を石英製の光入射窓10を通して照射し、光分解による膜
形成を開始した。必要膜厚になった時点で、水銀ランプ
を消し、ついで第２の光の照射を停止した。得られた膜
厚の厚みを計測し、水銀ランプの照射時間で除して、平
均の膜形成速度を求めた。さらにこの薄膜の導電度及び
光学的バンドギャップ（Eg）を測定した。第２の光の照
射強度を種々変更して得られた結果を第１表に示した。
第１表にはまた、比較のために第２の光を照射せずに作
成した薄膜の特性もあわせて示した。
成した薄膜の特性もあわせて示した。
実施例からあきらかであるが第２の光の照射は平均の膜
形成速度をやや減少させる傾向にあり、第２の光はジシ
ランの分解には実質的に寄与していないことが実証され
た。しかしながら膜特性においては顕著な向上効果が観
察された。本実施例の如く、顕著な効果は比較例と比べ
るまでもなく明白である。たとえば実施例２においては
0.8W/cm2という弱い光照射にもかかわらず、光導電度及
び暗導電度はそれぞれ2.3×10-3s/cm及び3.0×10-10s/c
mであり、この比で表わされるところの光感度は7.6×10
6と極めて高い値を有する非晶質シリコン薄膜が基板を
特に加熱することなく得られることを示した。
形成速度をやや減少させる傾向にあり、第２の光はジシ
ランの分解には実質的に寄与していないことが実証され
た。しかしながら膜特性においては顕著な向上効果が観
察された。本実施例の如く、顕著な効果は比較例と比べ
るまでもなく明白である。たとえば実施例２においては
0.8W/cm2という弱い光照射にもかかわらず、光導電度及
び暗導電度はそれぞれ2.3×10-3s/cm及び3.0×10-10s/c
mであり、この比で表わされるところの光感度は7.6×10
6と極めて高い値を有する非晶質シリコン薄膜が基板を
特に加熱することなく得られることを示した。
第１図は本発明の実施のための装置の例を示す模模式図
である。図において １……基体、９……第１の光の光源、20……第２の光の
光源
である。図において １……基体、９……第１の光の光源、20……第２の光の
光源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−27121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−121915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−120681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−198831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−121716（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】ジシランの分解を実質的に第１の光により
行い、基体上に薄膜を形成し、且つ該薄膜形成主面に、
第２の光の照射のみでは薄膜が形成されないところの波
長10.6μｍの第２の光を0.3（W/cm2）より大きい照射強
度で照射しつつ、該薄膜形成が行われることを特徴とす
る半導体薄膜の製法。 - 【請求項２】形成される薄膜及び／又は基体により吸収
される第２の光を用いる特許請求の範囲第１項記載の半
導体薄膜の製法。 - 【請求項３】薄膜の形成速度に応じて第２の光の照射強
度を変更する特許請求の範囲第１項記載の半導体薄膜の
製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154207A JPH0740552B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体薄膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154207A JPH0740552B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体薄膜の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6216512A JPS6216512A (ja) | 1987-01-24 |
| JPH0740552B2 true JPH0740552B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=15579181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60154207A Expired - Lifetime JPH0740552B2 (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体薄膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740552B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2564482B2 (ja) * | 1985-07-23 | 1996-12-18 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成装置 |
| US7547633B2 (en) * | 2006-05-01 | 2009-06-16 | Applied Materials, Inc. | UV assisted thermal processing |
| JP4941933B2 (ja) * | 2007-05-22 | 2012-05-30 | 化成工業株式会社 | 建設機械のウェザーストリップの構造 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5826658B2 (ja) * | 1976-04-02 | 1983-06-04 | 富士通株式会社 | 気相成長装置 |
| JPS58158914A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Semiconductor Res Found | 半導体製造装置 |
| JPS5932122A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-21 | Hitachi Ltd | 表面改質装置 |
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-
1985
- 1985-07-15 JP JP60154207A patent/JPH0740552B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6216512A (ja) | 1987-01-24 |
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