JPH0797291A - 半導体被膜の製造方法 - Google Patents
半導体被膜の製造方法Info
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- JPH0797291A JPH0797291A JP5243043A JP24304393A JPH0797291A JP H0797291 A JPH0797291 A JP H0797291A JP 5243043 A JP5243043 A JP 5243043A JP 24304393 A JP24304393 A JP 24304393A JP H0797291 A JPH0797291 A JP H0797291A
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- semiconductor film
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶性が良好でしかも大面積の半導体被膜を
効率よく製造できる製造方法を提供すること。 【構成】 原料供給部１から粉末状のシリコン（以下S
i）原料３を基材４上へ供給し、これを被膜形成部２内
に搬入して上記Si原料３を加熱溶融すると共に、この溶
融されたSi原料３に対しガイド板24に取付けられた超音
波振動子25から超音波振動エネルギーを与えながら冷却
処理して多結晶Si膜（半導体被膜30）を製造する方法。
この方法によれば、基材４とSi原料３との濡れ性の悪さ
から加熱溶融された原料被膜が基材４上に島状に分布し
たとしても、上記超音波振動エネルギーの作用により原
料被膜が各々振動して基材４上に半導体被膜30を一様に
形成することが可能となり合わせて形成される半導体被
膜30の結晶性も改善される。
効率よく製造できる製造方法を提供すること。 【構成】 原料供給部１から粉末状のシリコン（以下S
i）原料３を基材４上へ供給し、これを被膜形成部２内
に搬入して上記Si原料３を加熱溶融すると共に、この溶
融されたSi原料３に対しガイド板24に取付けられた超音
波振動子25から超音波振動エネルギーを与えながら冷却
処理して多結晶Si膜（半導体被膜30）を製造する方法。
この方法によれば、基材４とSi原料３との濡れ性の悪さ
から加熱溶融された原料被膜が基材４上に島状に分布し
たとしても、上記超音波振動エネルギーの作用により原
料被膜が各々振動して基材４上に半導体被膜30を一様に
形成することが可能となり合わせて形成される半導体被
膜30の結晶性も改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタや太
陽電池等に適用される半導体被膜の製造方法に係り、特
に、結晶性が良好でしかも大面積の半導体被膜を効率よ
く製造できる製造方法の改良に関するものである。
陽電池等に適用される半導体被膜の製造方法に係り、特
に、結晶性が良好でしかも大面積の半導体被膜を効率よ
く製造できる製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体被膜としては、例えば、
基材上に熱ＣＶＤ（化学的気相成長）法やプラズマＣＶ
Ｄ法等の製膜手段により形成された多結晶シリコン膜が
広く利用されている。しかし、この化学的気相成長法
は、その出発原料としてＳｉＨ4等の気体原料を適用し
ているため、半導体被膜の成長速度が遅くその生産性が
良好でない欠点があった。この欠点は太陽電池をはじめ
として大面積が必要とされる薄膜トランジスタ等の製造
法としては大きな問題であった。また、上記化学的気相
成長法においてはその製膜処理が比較的低温条件でなさ
れるため、製造された半導体被膜の結晶粒径が小さくそ
の電気的特性も十分でない欠点があった。
基材上に熱ＣＶＤ（化学的気相成長）法やプラズマＣＶ
Ｄ法等の製膜手段により形成された多結晶シリコン膜が
広く利用されている。しかし、この化学的気相成長法
は、その出発原料としてＳｉＨ4等の気体原料を適用し
ているため、半導体被膜の成長速度が遅くその生産性が
良好でない欠点があった。この欠点は太陽電池をはじめ
として大面積が必要とされる薄膜トランジスタ等の製造
法としては大きな問題であった。また、上記化学的気相
成長法においてはその製膜処理が比較的低温条件でなさ
れるため、製造された半導体被膜の結晶粒径が小さくそ
の電気的特性も十分でない欠点があった。
【０００３】このような技術的背景の下、本発明者は出
発原料として粉末状の固体原料を適用し、かつ、この固
体原料を粉末のまま基材上に供給すると共に、これを加
熱溶融させて半導体被膜を製造する方法を考案した。
発原料として粉末状の固体原料を適用し、かつ、この固
体原料を粉末のまま基材上に供給すると共に、これを加
熱溶融させて半導体被膜を製造する方法を考案した。
【０００４】そして、この方法によれば出発原料として
粉末状の固体原料を適用しているため材料の供給速度が
速まり、その分、半導体被膜の生産性が向上し、かつ、
固体原料を加熱溶融しているため製膜処理が高温条件下
でなされ、その分、製造される半導体被膜の結晶性も改
善されることが予測された。
粉末状の固体原料を適用しているため材料の供給速度が
速まり、その分、半導体被膜の生産性が向上し、かつ、
固体原料を加熱溶融しているため製膜処理が高温条件下
でなされ、その分、製造される半導体被膜の結晶性も改
善されることが予測された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、炭素系基材
に対し粉末状のシリコン原料を用いてこの製造方法を実
際に試みたところ、加熱溶融されたシリコン原料は上記
炭素系基材上に一様に拡がらず島状に分布してしまい、
これが冷却されて多結晶シリコン膜が島状に分散されて
形成されるに過ぎなかった。
に対し粉末状のシリコン原料を用いてこの製造方法を実
際に試みたところ、加熱溶融されたシリコン原料は上記
炭素系基材上に一様に拡がらず島状に分布してしまい、
これが冷却されて多結晶シリコン膜が島状に分散されて
形成されるに過ぎなかった。
【０００６】これは、基材材料と上記半導体材料との濡
れ性が良好でないために起こる現象で、半導体材料に対
し濡れ性が良好な基材材料を適用することにより回避す
ることは可能と思われる。
れ性が良好でないために起こる現象で、半導体材料に対
し濡れ性が良好な基材材料を適用することにより回避す
ることは可能と思われる。
【０００７】しかし、この製造方法においては上記固体
原料を加熱溶融して半導体被膜を製膜する関係上、この
製造方法に適用できる基材材料は固体原料の融点以上の
温度に耐えられる程度の耐熱性が要求されることからそ
の材料の選択範囲が狭いため、適用される各半導体材料
に対して濡れ性が良好な基材材料を選択することは容易
でない問題点を有していた。
原料を加熱溶融して半導体被膜を製膜する関係上、この
製造方法に適用できる基材材料は固体原料の融点以上の
温度に耐えられる程度の耐熱性が要求されることからそ
の材料の選択範囲が狭いため、適用される各半導体材料
に対して濡れ性が良好な基材材料を選択することは容易
でない問題点を有していた。
【０００８】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、半導体材料と基
材材料との濡れ性をそれ程考慮せずに上記基材上に半導
体被膜を一様に形成できしかもその結晶性の改善が図れ
る半導体被膜の製造方法を提供することにある。
れたもので、その課題とするところは、半導体材料と基
材材料との濡れ性をそれ程考慮せずに上記基材上に半導
体被膜を一様に形成できしかもその結晶性の改善が図れ
る半導体被膜の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、基材上に製膜された半導体被膜の製造方法を
前提とし、上記基材上に粉末状の固体原料を供給し、か
つ、加熱処理してこの固体原料を溶融させると共に、溶
融状態にある原料被膜に対し超音波振動エネルギーを与
えながら冷却処理して半導体被膜を形成することを特徴
とするものである。
る発明は、基材上に製膜された半導体被膜の製造方法を
前提とし、上記基材上に粉末状の固体原料を供給し、か
つ、加熱処理してこの固体原料を溶融させると共に、溶
融状態にある原料被膜に対し超音波振動エネルギーを与
えながら冷却処理して半導体被膜を形成することを特徴
とするものである。
【００１０】この発明に係る半導体被膜の製造方法によ
れば、基材材料と上記半導体材料との濡れ性の悪さから
加熱溶融した原料被膜が基材上において島状に分布した
としても、溶融状態にある上記原料被膜に対し超音波振
動エネルギーを与えているためこの超音波振動エネルギ
ーの作用により島状の原料被膜が各々振動し、これ等原
料被膜の振動作用に伴って上記基材と各原料被膜との接
触面積、及び、隣接する各原料被膜同士の接触面積が飛
躍的に増大する。そして、互いに接触しながら冷却され
るため基材上に半導体被膜を一様に形成することが可能
となる。
れば、基材材料と上記半導体材料との濡れ性の悪さから
加熱溶融した原料被膜が基材上において島状に分布した
としても、溶融状態にある上記原料被膜に対し超音波振
動エネルギーを与えているためこの超音波振動エネルギ
ーの作用により島状の原料被膜が各々振動し、これ等原
料被膜の振動作用に伴って上記基材と各原料被膜との接
触面積、及び、隣接する各原料被膜同士の接触面積が飛
躍的に増大する。そして、互いに接触しながら冷却され
るため基材上に半導体被膜を一様に形成することが可能
となる。
【００１１】更に、この製造方法においては、形成途中
における半導体被膜内にその結晶粒径が小さい部位ある
いは構成原子の結合が切れ若しくは結合間距離が不規則
な部位等その結晶性が良好でない部位が発生しても、こ
れ等結晶性が良好でない部位は良好な部位に較べ上記超
音波振動エネルギーの作用を受けて破壊され易く、か
つ、破壊されたこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作
用を受けてその再結晶化が促進されるためその結晶性の
改善をも図ることが可能となる。
における半導体被膜内にその結晶粒径が小さい部位ある
いは構成原子の結合が切れ若しくは結合間距離が不規則
な部位等その結晶性が良好でない部位が発生しても、こ
れ等結晶性が良好でない部位は良好な部位に較べ上記超
音波振動エネルギーの作用を受けて破壊され易く、か
つ、破壊されたこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作
用を受けてその再結晶化が促進されるためその結晶性の
改善をも図ることが可能となる。
【００１２】ここで、この発明に適用できる基材として
は、製膜される半導体材料の融点以上の耐熱性を有して
いることが必要で、例えば、グラファイト板、炭素−炭
素複合材料（例えばカーボンファイバーと炭化された樹
脂成分とでその主要部が構成されたもの等）、カーボン
ファイバー織布等のカーボン系材料、セラミックス基
材、及び、石英基材や、モリブデン、チタン、タングス
テン等の耐熱性金属基材等が挙げられる。
は、製膜される半導体材料の融点以上の耐熱性を有して
いることが必要で、例えば、グラファイト板、炭素−炭
素複合材料（例えばカーボンファイバーと炭化された樹
脂成分とでその主要部が構成されたもの等）、カーボン
ファイバー織布等のカーボン系材料、セラミックス基
材、及び、石英基材や、モリブデン、チタン、タングス
テン等の耐熱性金属基材等が挙げられる。
【００１３】また、上記基材上に供給される粉末状の固
体原料としては、この固体原料が加熱溶融されて半導体
被膜が形成される関係上、高純度の固体原料であること
を要し、例えば、高純度に精製処理された（例えばその
純度がイレブンナイン）シリコン粉末原料、ゲルマニウ
ム粉末原料等の半導体粉末原料が挙げられる。
体原料としては、この固体原料が加熱溶融されて半導体
被膜が形成される関係上、高純度の固体原料であること
を要し、例えば、高純度に精製処理された（例えばその
純度がイレブンナイン）シリコン粉末原料、ゲルマニウ
ム粉末原料等の半導体粉末原料が挙げられる。
【００１４】
【作用】請求項１に係る発明によれば、基材と半導体材
料との濡れ性の悪さから加熱溶融された原料被膜が上記
基材上において島状に分布したとしても、溶融状態にあ
る原料被膜に対して与えている超音波振動エネルギーの
作用により島状の原料被膜が各々振動し、これ等原料被
膜の振動作用に伴って上記基材と各原料被膜との接触面
積、及び、隣接する各原料被膜同士の接触面積が飛躍的
に増大し、かつ、互いに接触しながら冷却されるため基
材上に半導体被膜を一様に形成することが可能となる。
料との濡れ性の悪さから加熱溶融された原料被膜が上記
基材上において島状に分布したとしても、溶融状態にあ
る原料被膜に対して与えている超音波振動エネルギーの
作用により島状の原料被膜が各々振動し、これ等原料被
膜の振動作用に伴って上記基材と各原料被膜との接触面
積、及び、隣接する各原料被膜同士の接触面積が飛躍的
に増大し、かつ、互いに接触しながら冷却されるため基
材上に半導体被膜を一様に形成することが可能となる。
【００１５】また、形成途中における半導体被膜内にそ
の結晶粒径が小さい部位あるいは構成原子の結合が切れ
若しくは結合間距離が不規則な部位等その結晶性が良好
でない部位が発生しても、これ等結晶性が良好でない部
位は良好な部位に較べ上記超音波振動エネルギーの作用
を受けて破壊され易く、かつ、破壊されたこれ等部位は
周囲から熱エネルギーの作用を受けてその再結晶化が促
進されるためその結晶性の改善も図ることが可能とな
る。
の結晶粒径が小さい部位あるいは構成原子の結合が切れ
若しくは結合間距離が不規則な部位等その結晶性が良好
でない部位が発生しても、これ等結晶性が良好でない部
位は良好な部位に較べ上記超音波振動エネルギーの作用
を受けて破壊され易く、かつ、破壊されたこれ等部位は
周囲から熱エネルギーの作用を受けてその再結晶化が促
進されるためその結晶性の改善も図ることが可能とな
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１７】図１はこの実施例において適用された半導
体被膜製造装置の構成概念図を示しており、この製造装
置は、粉末状のシリコン原料３が収容されかつその底部
側の供給口１０から定量のシリコン原料３を基材４上に
供給する原料供給部１と、この原料供給部１に隣接して
設けられ基材４上に供給されたシリコン原料３を加熱溶
融させて半導体被膜３０を形成する被膜形成部２とで構
成されている。
体被膜製造装置の構成概念図を示しており、この製造装
置は、粉末状のシリコン原料３が収容されかつその底部
側の供給口１０から定量のシリコン原料３を基材４上に
供給する原料供給部１と、この原料供給部１に隣接して
設けられ基材４上に供給されたシリコン原料３を加熱溶
融させて半導体被膜３０を形成する被膜形成部２とで構
成されている。
【００１８】また、上記被膜形成部２は、一対の回動ロ
ーラ２１、２２と、この回動ローラ２１、２２に巻装さ
れ上記シリコン原料３が供給された基材４を搬送するエ
ンドレス搬送ベルト２３と、このエンドレス搬送ベルト
２３の上方背面側に搬送ベルト２３の背面と摺動可能に
配設されかつ搬送ベルト２３の幅寸法よりその幅寸法が
広いガイド板２４と、このガイド板２４の幅方向端部に
取付けられた超音波振動子２５と、この超音波振動子２
５に接続され超音波振動子２５から超音波振動エネルギ
ーを発振させる発信器２６と、上記エンドレス搬送ベル
ト２３の上方側に設けられこの搬送ベルト２３により搬
送される基材４上のシリコン原料３を加熱するオーブン
２７とでその主要部が構成されている。
ーラ２１、２２と、この回動ローラ２１、２２に巻装さ
れ上記シリコン原料３が供給された基材４を搬送するエ
ンドレス搬送ベルト２３と、このエンドレス搬送ベルト
２３の上方背面側に搬送ベルト２３の背面と摺動可能に
配設されかつ搬送ベルト２３の幅寸法よりその幅寸法が
広いガイド板２４と、このガイド板２４の幅方向端部に
取付けられた超音波振動子２５と、この超音波振動子２
５に接続され超音波振動子２５から超音波振動エネルギ
ーを発振させる発信器２６と、上記エンドレス搬送ベル
ト２３の上方側に設けられこの搬送ベルト２３により搬
送される基材４上のシリコン原料３を加熱するオーブン
２７とでその主要部が構成されている。
【００１９】そして、上記基材４として以下の表１にそ
の特性が示された株式会社有沢製作所のカーボンファイ
バークロス（商品名 ＣＦＳ １１４０）を適用し、か
つ、精製処理されてその純度がイレブンナインの粉末状
シリコン原料３を上記原料供給部１から基材４上に粉末
のまま供給した。
の特性が示された株式会社有沢製作所のカーボンファイ
バークロス（商品名 ＣＦＳ １１４０）を適用し、か
つ、精製処理されてその純度がイレブンナインの粉末状
シリコン原料３を上記原料供給部１から基材４上に粉末
のまま供給した。
【００２０】
【表１】 次に、粉末状の上記シリコン原料３が供給された基材４
をエンドレス搬送ベルト２３を介して上記被膜形成部２
内に搬入し、かつ、下記の条件に従いシリコン原料３を
加熱溶融して多結晶シリコン膜（半導体被膜３０）を得
た。
をエンドレス搬送ベルト２３を介して上記被膜形成部２
内に搬入し、かつ、下記の条件に従いシリコン原料３を
加熱溶融して多結晶シリコン膜（半導体被膜３０）を得
た。
【００２１】加熱条件；１４２０℃ 超音波振動子への投入電力；１．０ｋＷ このようにして得られた多結晶シリコン膜（半導体被膜
３０）を目視により観察したところ、この多結晶シリコ
ン膜（半導体被膜３０）は上記基材４上に一様に製膜さ
れていることが確認できた。また、この多結晶シリコン
膜についてＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は
１００μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一
になっていることが確認された。
３０）を目視により観察したところ、この多結晶シリコ
ン膜（半導体被膜３０）は上記基材４上に一様に製膜さ
れていることが確認できた。また、この多結晶シリコン
膜についてＴＥＭ観察を行ったところ、その結晶粒径は
１００μｍ程度に達しており、かつ、その膜特性も均一
になっていることが確認された。
【００２２】［比較例］上記半導体被膜製造装置におい
て超音波振動エネルギーを作用させない点を除き実施例
と略同一の条件で多結晶シリコン膜（半導体被膜３０）
を製造した。
て超音波振動エネルギーを作用させない点を除き実施例
と略同一の条件で多結晶シリコン膜（半導体被膜３０）
を製造した。
【００２３】しかし、得られた多結晶シリコン膜は基材
４上に島状に分散されて形成され上記基材４上に均一に
形成することが困難であった。
４上に島状に分散されて形成され上記基材４上に均一に
形成することが困難であった。
【００２４】また、島状に分散された多結晶シリコン膜
の一部についてＴＥＭ観察を行ったところその結晶性は
あまり良好でないことも確認された。
の一部についてＴＥＭ観察を行ったところその結晶性は
あまり良好でないことも確認された。
【００２５】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、基材と半
導体材料との濡れ性の悪さから加熱溶融された原料被膜
が上記基材上において島状に分布したとしても超音波振
動エネルギーの作用により基材上に半導体被膜を一様に
形成することが可能となり、更に、形成途中における半
導体被膜内にその結晶粒径が小さい部位あるいは構成原
子の結合が切れ若しくは結合間距離が不規則な部位等そ
の結晶性が良好でない部位が発生しても、これ等結晶性
が良好でない部位は良好な部位に較べ上記超音波振動エ
ネルギーの作用を受けて破壊され易く、かつ、破壊され
たこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作用を受けてそ
の再結晶化が促進されるためその結晶性の改善も図るこ
とが可能となる。
導体材料との濡れ性の悪さから加熱溶融された原料被膜
が上記基材上において島状に分布したとしても超音波振
動エネルギーの作用により基材上に半導体被膜を一様に
形成することが可能となり、更に、形成途中における半
導体被膜内にその結晶粒径が小さい部位あるいは構成原
子の結合が切れ若しくは結合間距離が不規則な部位等そ
の結晶性が良好でない部位が発生しても、これ等結晶性
が良好でない部位は良好な部位に較べ上記超音波振動エ
ネルギーの作用を受けて破壊され易く、かつ、破壊され
たこれ等部位は周囲から熱エネルギーの作用を受けてそ
の再結晶化が促進されるためその結晶性の改善も図るこ
とが可能となる。
【００２６】従って、結晶性が良好でしかも大面積の半
導体被膜を効率よく製造できる効果を有している。
導体被膜を効率よく製造できる効果を有している。
【図１】実施例において適用された結晶化装置の構成概
念図。
念図。
１ 原料供給部 ２ 被膜形成部 ３ 粉末状のシリコン原料 ４ 基材 ２３ 搬送ベルト ２４ ガイド板 ２５ 超音波振動子 ２６ 発振器 ２７ オーブン ３０ 半導体被膜
Claims (1)
- 【請求項１】基材上に製膜された半導体被膜の製造方法
において、 上記基材上に粉末状の固体原料を供給し、かつ、加熱処
理してこの固体原料を溶融させると共に、溶融状態にあ
る原料被膜に対し超音波振動エネルギーを与えながら冷
却処理して半導体被膜を形成することを特徴とする半導
体被膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243043A JPH0797291A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体被膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5243043A JPH0797291A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体被膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797291A true JPH0797291A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17097984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5243043A Pending JPH0797291A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体被膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797291A (ja) |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP5243043A patent/JPH0797291A/ja active Pending
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