JPH0754800B2 - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0754800B2 JPH0754800B2 JP60049230A JP4923085A JPH0754800B2 JP H0754800 B2 JPH0754800 B2 JP H0754800B2 JP 60049230 A JP60049230 A JP 60049230A JP 4923085 A JP4923085 A JP 4923085A JP H0754800 B2 JPH0754800 B2 JP H0754800B2
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- substrate
- thin film
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体薄膜に関し、特に、光電特性に優れた非
晶質シリコン−ゲルマニウム薄膜に関する。
晶質シリコン−ゲルマニウム薄膜に関する。
非晶質シリコン−ゲルマニウム薄膜（以下ａ−SiGe薄膜
と称す）は薄膜中のシリコンとゲルマニウムの比率を変
更することにより光学バンドギャップを種々変更するこ
とができるので光電変換素子や太陽電池などにその用途
が開けており多くの研究がなされている。しかして、ア
モルファス太陽電池の分野においては、太陽光の長波長
領域の感度を高めるため狭い光学バンドギャップを有
し、かつ、優れた光感度を有す半導体薄膜が要望されて
おり、ａ−SiGe薄膜はこの候補の一つである。しかしな
がら、今までは光学バンドギャップはともかく、光感度
が低く目的とするａ−SiGe薄膜を得ることはできなかっ
た。即ち、光導電度を高めるとそれ以上に暗導電度が高
くなり光導電度／暗導電度で表される光感度がかえって
小さくなるという問題点があった。
と称す）は薄膜中のシリコンとゲルマニウムの比率を変
更することにより光学バンドギャップを種々変更するこ
とができるので光電変換素子や太陽電池などにその用途
が開けており多くの研究がなされている。しかして、ア
モルファス太陽電池の分野においては、太陽光の長波長
領域の感度を高めるため狭い光学バンドギャップを有
し、かつ、優れた光感度を有す半導体薄膜が要望されて
おり、ａ−SiGe薄膜はこの候補の一つである。しかしな
がら、今までは光学バンドギャップはともかく、光感度
が低く目的とするａ−SiGe薄膜を得ることはできなかっ
た。即ち、光導電度を高めるとそれ以上に暗導電度が高
くなり光導電度／暗導電度で表される光感度がかえって
小さくなるという問題点があった。
本発明者はこの光感度の向上をはかるためａ−SiGe薄膜
の製法を各種検討した。その結果、光分解法を用いるこ
とにより従来検討されているグロー放電法によるａ−Si
Ge薄膜に対して格段に優れた光感度を有すａ−SiGe薄膜
を得ることができた。
の製法を各種検討した。その結果、光分解法を用いるこ
とにより従来検討されているグロー放電法によるａ−Si
Ge薄膜に対して格段に優れた光感度を有すａ−SiGe薄膜
を得ることができた。
本発明は水素化ゲルマニウムおよび水素化シリコンの混
合ガスを水素の共存下に紫外線を照射し、射し、光分解
により基体上に形成した少なくとも、シリコンおよびゲ
ルマニウムを含有する半導体薄膜である。
合ガスを水素の共存下に紫外線を照射し、射し、光分解
により基体上に形成した少なくとも、シリコンおよびゲ
ルマニウムを含有する半導体薄膜である。
本発明においては水素化ゲルマニウムはヘリウムおよび
／または水素で希釈されていることが好ましい。また、
本発明においては水素シリコンがヘリウムおよび／また
は水素で希釈されていることが好ましい。本発明におい
ては水素化シリコンは一般式SiｎＨ2n＋２（ｎ＝１、２
および３）で表される。本発明においては紫外線は低圧
水銀ランプを光源として照射されることが好ましい。光
分解は水銀増感法により低圧水銀ランプを光源として行
われることが好ましい。
／または水素で希釈されていることが好ましい。また、
本発明においては水素シリコンがヘリウムおよび／また
は水素で希釈されていることが好ましい。本発明におい
ては水素化シリコンは一般式SiｎＨ2n＋２（ｎ＝１、２
および３）で表される。本発明においては紫外線は低圧
水銀ランプを光源として照射されることが好ましい。光
分解は水銀増感法により低圧水銀ランプを光源として行
われることが好ましい。
本発明において水素化ゲルマニウムは化学式GeH4で示さ
れるゲルマンが有効に用いられる。本発明においては水
素および／またはヘリウムで希釈して光分解反応器に送
入され使用することも好ましい。
れるゲルマンが有効に用いられる。本発明においては水
素および／またはヘリウムで希釈して光分解反応器に送
入され使用することも好ましい。
本発明において水素化シリコンは一般式SiｎＨ
2n＋２（ｎ＝１、２および３）で表されるところのモノ
シラン（ｎ＝１）、ジシラン（ｎ＝２）、トリシラン
（ｎ＝３）が有効にもちいられる。もちろんこれらの混
合物でもよい。もちろんｎ≧４のさらに高次のテトラシ
ラン、ヘキサシラン……も使用可能である。水素化シリ
コンもゲルマン同様水素および／あるいはヘリウムであ
らかじめ希釈して光分解反応器に送入され使用すること
も便利である。
2n＋２（ｎ＝１、２および３）で表されるところのモノ
シラン（ｎ＝１）、ジシラン（ｎ＝２）、トリシラン
（ｎ＝３）が有効にもちいられる。もちろんこれらの混
合物でもよい。もちろんｎ≧４のさらに高次のテトラシ
ラン、ヘキサシラン……も使用可能である。水素化シリ
コンもゲルマン同様水素および／あるいはヘリウムであ
らかじめ希釈して光分解反応器に送入され使用すること
も便利である。
本発明においては希釈する水素の共存量を変更すること
により光学バンドギャップをほぼ一定に維持しつつ、光
感度を向上させることができる。水素の量のゲルマンと
水素化シリコンの合計量に対する割合は0.5倍以上が好
ましい。水素量の割合が0.5から10倍と小さいところで
光感度は三桁以上に向上する。水素化シリコンがモノシ
ランの場合には、光感度の値はほぼ一定して三桁から四
桁の値をしめす。水素化シリコンがジシランの場合に
は、水素量の割合が５倍を越えるところから、暗導電度
が高くなり光感度の値はやや小さくなるが、それにもか
かわらず光導電度の向上があるため水素量が10倍以上の
ところで二桁から三桁の値をしめす。光導電度の値は水
素量の割合を増すにつれて増加し、水素量の割合が５倍
以上でモノシラン、ジシランともに10S/cmを越える良好
な値を示す。
により光学バンドギャップをほぼ一定に維持しつつ、光
感度を向上させることができる。水素の量のゲルマンと
水素化シリコンの合計量に対する割合は0.5倍以上が好
ましい。水素量の割合が0.5から10倍と小さいところで
光感度は三桁以上に向上する。水素化シリコンがモノシ
ランの場合には、光感度の値はほぼ一定して三桁から四
桁の値をしめす。水素化シリコンがジシランの場合に
は、水素量の割合が５倍を越えるところから、暗導電度
が高くなり光感度の値はやや小さくなるが、それにもか
かわらず光導電度の向上があるため水素量が10倍以上の
ところで二桁から三桁の値をしめす。光導電度の値は水
素量の割合を増すにつれて増加し、水素量の割合が５倍
以上でモノシラン、ジシランともに10S/cmを越える良好
な値を示す。
本発明においては光学バンドギャップの変更はゲルマン
と水素化シリコンの混合ガス中の混合比を変更すること
によって行われる。またゲルマンおよび水素化シリコン
としてヘリウムで希釈したゲルマンまたは水素化シリコ
ンを用いることにより、効果的に光学バンドギャップを
低下させることができることは本発明の特徴の一つであ
る。希釈率は２倍から100倍が効果的に用いられる。
と水素化シリコンの混合ガス中の混合比を変更すること
によって行われる。またゲルマンおよび水素化シリコン
としてヘリウムで希釈したゲルマンまたは水素化シリコ
ンを用いることにより、効果的に光学バンドギャップを
低下させることができることは本発明の特徴の一つであ
る。希釈率は２倍から100倍が効果的に用いられる。
光分解反応の紫外線の光源としては水銀ランプ、希ガス
ランプ、水銀−希ガスランプ等が用いられる。これらの
内でも特に水銀ランプ一種である低圧水銀ランプを用い
ることが実用上便利である。光分解反応は直接または増
感剤を介して間接的に行うことができる。これも実用的
な観点から水銀を増感剤とする水銀増感法が効果的に用
られる。
ランプ、水銀−希ガスランプ等が用いられる。これらの
内でも特に水銀ランプ一種である低圧水銀ランプを用い
ることが実用上便利である。光分解反応は直接または増
感剤を介して間接的に行うことができる。これも実用的
な観点から水銀を増感剤とする水銀増感法が効果的に用
られる。
薄膜が形成される基体の温度は400℃以下と比較的低温
でよい。基体の温度が上昇するとともに、光導電度およ
び暗導電度が上昇する。低温における上昇の割合は光導
電度のほうが大きいので、光感度は極大値を示す。250
℃から350℃の温度範囲において光感度は三桁を越える
値をしめす。
でよい。基体の温度が上昇するとともに、光導電度およ
び暗導電度が上昇する。低温における上昇の割合は光導
電度のほうが大きいので、光感度は極大値を示す。250
℃から350℃の温度範囲において光感度は三桁を越える
値をしめす。
光分解反応時の反応圧力、原料ガスや希釈ガスの流量、
水銀溜の温度等についてはつぎに示す成膜速度以外特に
限定される条件はなく従来技術における条件を用いて行
われる。これらの条件は当然のことながら成膜速度に影
響を与えるものである。本発明を有効に実施するために
は成膜速度をある程度小さくすることが好ましい。効果
的に光学バンドギャップを小さくするためには成膜速度
は好ましくは２Å／秒、さらに好ましくは１Å／秒以下
に抑えられねばならない。この成膜速度は基体の温度に
ほとんど影響されないので、その制御が容易であるとい
うことも本発明のさらなる優れた特徴の一つである。
水銀溜の温度等についてはつぎに示す成膜速度以外特に
限定される条件はなく従来技術における条件を用いて行
われる。これらの条件は当然のことながら成膜速度に影
響を与えるものである。本発明を有効に実施するために
は成膜速度をある程度小さくすることが好ましい。効果
的に光学バンドギャップを小さくするためには成膜速度
は好ましくは２Å／秒、さらに好ましくは１Å／秒以下
に抑えられねばならない。この成膜速度は基体の温度に
ほとんど影響されないので、その制御が容易であるとい
うことも本発明のさらなる優れた特徴の一つである。
つぎに本発明の実施の態様についてしるす。光透過窓、
基体導入手段、基体保持手段、基体加熱手段、ガス導入
手段、真空排気手段を少なくとも有する光分解反応法に
基体を設置し真空排気下基体を200℃から400℃に加熱す
る。原料ガスの導入にあたりその一部を水銀溜を経由さ
せて該反応器に導入する。水素を原料ガス流量の0.5倍
量以上同時に導入する。真空排気手段で該反応器の圧力
を10Torr以下として、低圧水銀ランプを点灯し反応を開
始する。同ランプ点灯と共に薄膜の形成がはじまるので
成膜速度を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同
ランプを消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を
計測しつつ成膜時間を決めることもできる。光分解反応
器の光透過窓に高沸点油を塗布しておくことにより、光
透過窓への膜形成を抑えることができる。
基体導入手段、基体保持手段、基体加熱手段、ガス導入
手段、真空排気手段を少なくとも有する光分解反応法に
基体を設置し真空排気下基体を200℃から400℃に加熱す
る。原料ガスの導入にあたりその一部を水銀溜を経由さ
せて該反応器に導入する。水素を原料ガス流量の0.5倍
量以上同時に導入する。真空排気手段で該反応器の圧力
を10Torr以下として、低圧水銀ランプを点灯し反応を開
始する。同ランプ点灯と共に薄膜の形成がはじまるので
成膜速度を考慮にいれて必要膜厚になる時間において同
ランプを消灯する。また、膜厚モニターによって膜厚を
計測しつつ成膜時間を決めることもできる。光分解反応
器の光透過窓に高沸点油を塗布しておくことにより、光
透過窓への膜形成を抑えることができる。
本発明により得られる半導体薄膜は光学バンドギャップ
が1.5eV以下と狭いところにおいても、三桁を越える光
感度を有すものである。このように長波長側に高い光感
度を有す本発明の薄膜は光電変換素子、薄膜太陽電池の
製造に極めて有用なものである。
が1.5eV以下と狭いところにおいても、三桁を越える光
感度を有すものである。このように長波長側に高い光感
度を有す本発明の薄膜は光電変換素子、薄膜太陽電池の
製造に極めて有用なものである。
以下実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１ 第１図に示すところの紫外光透過窓１、基体導入手段
２、基体保持手段３、基体加熱手段４、ガス導入手段
５、真空排気手段６を有す光分解反応器７を用いる。基
体導入手段２を用いて膜付のための基体８であるところ
のガラス板を基体保持手段に設置する。真空排気手段で
真空排気しつつ基体加熱手段より基体を350℃に加熱し
た。ついでゲルマン／モノシラン／水素を10/67/100−5
00の流量比で導入し、真空排気手段に設備されている調
節弁９で2Torrの圧力に保持する。導管10より導入され
るモノシラン10の内の一部を約40℃に加熱された水銀溜
11の上を通過させて導入する。なお、13はゲルマン、14
は水素の導入管である。基体のの温度および光分解反応
器内の圧力が一定となった時低圧水銀ランプ12を点灯
し、膜厚が約5000Åになった時に消灯する。得られた膜
の光学バンドギャップは1.4〜1.5eVであった。水素の流
量を変化させた時の光感度＝光導電度／暗導電度につい
て第２図にしめした。光感度は全領域にわたり三桁をこ
えていることを示すものである。
２、基体保持手段３、基体加熱手段４、ガス導入手段
５、真空排気手段６を有す光分解反応器７を用いる。基
体導入手段２を用いて膜付のための基体８であるところ
のガラス板を基体保持手段に設置する。真空排気手段で
真空排気しつつ基体加熱手段より基体を350℃に加熱し
た。ついでゲルマン／モノシラン／水素を10/67/100−5
00の流量比で導入し、真空排気手段に設備されている調
節弁９で2Torrの圧力に保持する。導管10より導入され
るモノシラン10の内の一部を約40℃に加熱された水銀溜
11の上を通過させて導入する。なお、13はゲルマン、14
は水素の導入管である。基体のの温度および光分解反応
器内の圧力が一定となった時低圧水銀ランプ12を点灯
し、膜厚が約5000Åになった時に消灯する。得られた膜
の光学バンドギャップは1.4〜1.5eVであった。水素の流
量を変化させた時の光感度＝光導電度／暗導電度につい
て第２図にしめした。光感度は全領域にわたり三桁をこ
えていることを示すものである。
実施例２ 実施例１で用いた紫外光透過窓、基体導入手段、基体保
持手段、基体加熱手段、ガス導入手段、真空排気手段を
有す光分解反応器を用いる。基体導入手段を用いて膜付
のための基体であるところのガラス板を基体保持手段に
設置する。真空排気手段で真空排気しつつ基体加熱手段
により基体を350℃に加熱した。ついでゲルマン/10％ヘ
リウム希釈ジシラン／水素を2/100/10−100の流量比で
導入し、真空排気手段に設備されている調節弁で2Torr
の圧力に保持する。10％ヘリウム希釈ジシラン内の一部
を約40℃に加熱された水銀溜の上を通過させて導入す
る。基体の温度および光分解反応器内の圧力が一定とな
った時低圧水銀ランプを点灯し、膜厚が約5000Åになっ
た時に消灯する。得られた膜の光学バンドギャップは1.
4〜1.5eVであった。水素の流量を変化させて光感度を調
べた。この結果を第３図にしめした。ゲルマン／水素流
量比が2/40〜2/90では光感度は三桁以上であるが、これ
よりも水素が多くなると光導電度の増加よりも暗導電度
の増加割合が大きくなるので光感度はむしろ低下する。
水素量が40SCCM未満の領域では光学バンドギャップの値
が1.5eVより大きくなったので第３図には示さなかっ
た。
持手段、基体加熱手段、ガス導入手段、真空排気手段を
有す光分解反応器を用いる。基体導入手段を用いて膜付
のための基体であるところのガラス板を基体保持手段に
設置する。真空排気手段で真空排気しつつ基体加熱手段
により基体を350℃に加熱した。ついでゲルマン/10％ヘ
リウム希釈ジシラン／水素を2/100/10−100の流量比で
導入し、真空排気手段に設備されている調節弁で2Torr
の圧力に保持する。10％ヘリウム希釈ジシラン内の一部
を約40℃に加熱された水銀溜の上を通過させて導入す
る。基体の温度および光分解反応器内の圧力が一定とな
った時低圧水銀ランプを点灯し、膜厚が約5000Åになっ
た時に消灯する。得られた膜の光学バンドギャップは1.
4〜1.5eVであった。水素の流量を変化させて光感度を調
べた。この結果を第３図にしめした。ゲルマン／水素流
量比が2/40〜2/90では光感度は三桁以上であるが、これ
よりも水素が多くなると光導電度の増加よりも暗導電度
の増加割合が大きくなるので光感度はむしろ低下する。
水素量が40SCCM未満の領域では光学バンドギャップの値
が1.5eVより大きくなったので第３図には示さなかっ
た。
第１図は本発明を実施するための光分解反応器の模式図
である。 第２図および第３図は本発明の実施例の結果を示すグラ
フである。横軸は水素の流量、縦軸は光感度導電度を示
す。
である。 第２図および第３図は本発明の実施例の結果を示すグラ
フである。横軸は水素の流量、縦軸は光感度導電度を示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】水素化ゲルマニウムおよび水素化シリコン
の混合ガスを0.5〜10容量倍の水素の共存下低圧水銀ラ
ンプを光源として紫外線を照射し、水銀増感法による光
分解により基体上に形成することを特徴とするシリコン
およびゲルマニウムを含有する、光学ハンドギャップが
1.4〜1.5eVで、かつ光導電度／暗導電度が３桁を越える
半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049230A JPH0754800B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049230A JPH0754800B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208824A JPS61208824A (ja) | 1986-09-17 |
| JPH0754800B2 true JPH0754800B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12825098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60049230A Expired - Lifetime JPH0754800B2 (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754800B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0289618B1 (en) * | 1986-10-24 | 1993-03-10 | Anritsu Corporation | Electric resistor equipped with thin film conductor and power detector |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57128022A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Tadatsugu Ito | Forming method for silicon epitaxially grown film |
| JPS58190955A (ja) * | 1982-05-04 | 1983-11-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | 電子写真感光体 |
| JPS5989407A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-23 | Mitsui Toatsu Chem Inc | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP60049230A patent/JPH0754800B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61208824A (ja) | 1986-09-17 |
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