JPH09235674A - 水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法 - Google Patents
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法Info
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- JPH09235674A JPH09235674A JP8027196A JP2719696A JPH09235674A JP H09235674 A JPH09235674 A JP H09235674A JP 8027196 A JP8027196 A JP 8027196A JP 2719696 A JP2719696 A JP 2719696A JP H09235674 A JPH09235674 A JP H09235674A
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- gas
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- 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
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- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ５０℃以下で、水素化非晶質シリコンゲルマ
ニウム薄膜、該薄膜に不純物がドープされた薄膜を基板
上に形成し、上記薄膜の基板選択範囲を大きく広げるこ
と。 【解決手段】 真空排気された反応容器３内に反応性ガ
スを導入し、該反応容器３内に設けた平行平板電極４、
５の電極間でグロー放電プラズマを発生させて、該反応
性ガスを分解させ、該電極４、５の一方または両方に設
置してなる基板６上に水素化非晶質シリコンゲルマニウ
ム薄膜または該薄膜に不純物がドープされた薄膜の製造
方法において、前記反応性ガスをモノシラン、高次シラ
ンの少なくとも一方とゲルマンとし、且つ前記基板６の
加熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行う。また、
前記反応性ガスにジボランを加えれば、ボロンのドープ
が可能である。
ニウム薄膜、該薄膜に不純物がドープされた薄膜を基板
上に形成し、上記薄膜の基板選択範囲を大きく広げるこ
と。 【解決手段】 真空排気された反応容器３内に反応性ガ
スを導入し、該反応容器３内に設けた平行平板電極４、
５の電極間でグロー放電プラズマを発生させて、該反応
性ガスを分解させ、該電極４、５の一方または両方に設
置してなる基板６上に水素化非晶質シリコンゲルマニウ
ム薄膜または該薄膜に不純物がドープされた薄膜の製造
方法において、前記反応性ガスをモノシラン、高次シラ
ンの少なくとも一方とゲルマンとし、且つ前記基板６の
加熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行う。また、
前記反応性ガスにジボランを加えれば、ボロンのドープ
が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池、光セン
サ等の光電変換素子に用いられる水素化非晶質シリコン
ゲルマニウム薄膜の製造方法に関する。
サ等の光電変換素子に用いられる水素化非晶質シリコン
ゲルマニウム薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素化非晶質シリコンゲルマニウム（ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜の形成に用いられるプラズマＣＶ
Ｄ法には大きく分類すると、直流グロー放電法、高周波
（ＲＦ）グロー放電法、マイクロ波グロー放電法があ
り、その中でも高周波グロー放電法が最もよく用いられ
ている。さらに、高周波グロー放電法は、電極の構成か
ら大別して（１）誘導結合型（２）容量結合型に分類さ
れる。そして、周波数としては、国内電波法の関係から
殆どの場合、13.56 ＭＨz の高周波が利用されている。
容量結合型高周波グロー放電法は、大型化に適し、大面
積化が容易であるため量産に適した方法である。
−ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜の形成に用いられるプラズマＣＶ
Ｄ法には大きく分類すると、直流グロー放電法、高周波
（ＲＦ）グロー放電法、マイクロ波グロー放電法があ
り、その中でも高周波グロー放電法が最もよく用いられ
ている。さらに、高周波グロー放電法は、電極の構成か
ら大別して（１）誘導結合型（２）容量結合型に分類さ
れる。そして、周波数としては、国内電波法の関係から
殆どの場合、13.56 ＭＨz の高周波が利用されている。
容量結合型高周波グロー放電法は、大型化に適し、大面
積化が容易であるため量産に適した方法である。
【０００３】図１に容量結合型高周波グロー放電法を用
いるプラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構成を示す。Ｒ
Ｆ電源１により発生した高周波電力は、マッチングボッ
クス２を介して反応容器３内に設けられた二つの電極
（カソード４及びアノード５）間に印加される。カソー
ド４とアノード５は平板形状をなし対向配置されてい
る。アノード５側は反応容器３の壁などにアースされて
非対称電極構造となるので、カソード４側が負に自己バ
イアスされる。そのため、基板をカソード４に配置する
と、グロー放電に伴って発生する正イオンにより、膜面
が叩かれながら膜が形成されるが、一方、アノード５に
配置すると膜面への衝撃が低減されるので、一般にアノ
ード５側の方が膜質が良いと言われている。そこで、ア
ノード側５に基板を配置するのが一般的である。
いるプラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構成を示す。Ｒ
Ｆ電源１により発生した高周波電力は、マッチングボッ
クス２を介して反応容器３内に設けられた二つの電極
（カソード４及びアノード５）間に印加される。カソー
ド４とアノード５は平板形状をなし対向配置されてい
る。アノード５側は反応容器３の壁などにアースされて
非対称電極構造となるので、カソード４側が負に自己バ
イアスされる。そのため、基板をカソード４に配置する
と、グロー放電に伴って発生する正イオンにより、膜面
が叩かれながら膜が形成されるが、一方、アノード５に
配置すると膜面への衝撃が低減されるので、一般にアノ
ード５側の方が膜質が良いと言われている。そこで、ア
ノード側５に基板を配置するのが一般的である。
【０００４】例えば、このようなプラズマＣＶＤ装置を
用いてａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を製造する場合、アノード
５に設けた不図示のヒーターにより、アノード５に配置
された基板６を１５０〜３５０°Ｃ程度に加熱すること
により、形成される膜の付着力（基板への密着性）や膜
質を制御して実用性のある薄膜を製造している。
用いてａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を製造する場合、アノード
５に設けた不図示のヒーターにより、アノード５に配置
された基板６を１５０〜３５０°Ｃ程度に加熱すること
により、形成される膜の付着力（基板への密着性）や膜
質を制御して実用性のある薄膜を製造している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板を
加熱しながらａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成する従来のプ
ラズマＣＶＤによる製造方法では、基板を例えば１５０
〜３５０°Ｃ程度の高温に加熱する必要があるため、基
板として選択できる材料は、この温度でも変形、溶融等
が生じず、ガス放出がほとんどない材料に限られてい
た。
加熱しながらａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成する従来のプ
ラズマＣＶＤによる製造方法では、基板を例えば１５０
〜３５０°Ｃ程度の高温に加熱する必要があるため、基
板として選択できる材料は、この温度でも変形、溶融等
が生じず、ガス放出がほとんどない材料に限られてい
た。
【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、一般のプラスチックス、高分子フィルム、
ゴム、ビニール類、または塗料が塗布された基板（例え
ば導電性コーテイング液が塗布されたＰＥＴフィルム）
等も基板として使用でき、しかも実用性のあるａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成するための製造方法を提供
することを目的とする。
ものであり、一般のプラスチックス、高分子フィルム、
ゴム、ビニール類、または塗料が塗布された基板（例え
ば導電性コーテイング液が塗布されたＰＥＴフィルム）
等も基板として使用でき、しかも実用性のあるａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成するための製造方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「真空排気された反応容器内に反応性ガスを導入し、
該反応容器内に設けた平行平板電極の電極間でグロー放
電プラズマを発生させて該反応ガスを分解させ、該電極
の一方または両方に設置してなる基板上に水素化非晶質
シリコンゲルマニウム薄膜を形成する、プラズマＣＶＤ
による水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方
法において、前記反応性ガスを、モノシラン、高次シラ
ンの少なくとも一方とゲルマンとを含むガスとし、且つ
前記基板の加熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行
うことを特徴とする、水素化非晶質シリコンゲルマニウ
ム薄膜の製造方法」である。
に「真空排気された反応容器内に反応性ガスを導入し、
該反応容器内に設けた平行平板電極の電極間でグロー放
電プラズマを発生させて該反応ガスを分解させ、該電極
の一方または両方に設置してなる基板上に水素化非晶質
シリコンゲルマニウム薄膜を形成する、プラズマＣＶＤ
による水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方
法において、前記反応性ガスを、モノシラン、高次シラ
ンの少なくとも一方とゲルマンとを含むガスとし、且つ
前記基板の加熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行
うことを特徴とする、水素化非晶質シリコンゲルマニウ
ム薄膜の製造方法」である。
【０００８】また、本発明は第二に「真空排気された反
応容器内に反応性ガスを導入し、該反応容器内に設けた
平行平板電極の電極間でグロー放電プラズマを発生させ
て該反応ガスを分解させ、該電極の一方または両方に設
置してなる基板上に水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する、プラズマＣＶＤによる水素化非晶質シ
リコンゲルマニウム薄膜の製造方法において、前記反応
性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくとも一方と
ゲルマンと水素を含むガスとし、且つ前記基板の加熱操
作を非加熱に設定して薄膜の形成を行うことを特徴とす
る、水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方
法」である。
応容器内に反応性ガスを導入し、該反応容器内に設けた
平行平板電極の電極間でグロー放電プラズマを発生させ
て該反応ガスを分解させ、該電極の一方または両方に設
置してなる基板上に水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する、プラズマＣＶＤによる水素化非晶質シ
リコンゲルマニウム薄膜の製造方法において、前記反応
性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくとも一方と
ゲルマンと水素を含むガスとし、且つ前記基板の加熱操
作を非加熱に設定して薄膜の形成を行うことを特徴とす
る、水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方
法」である。
【０００９】また、本発明は第三に「真空排気された反
応容器内に反応性ガスを導入し、該反応容器内に設けた
平行平板電極の電極間でグロー放電プラズマを発生させ
て該反応ガスを分解させ、該電極の一方または両方に設
置してなる基板上に水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する、プラズマＣＶＤによる水素化非晶質シ
リコンゲルマニウム薄膜の製造方法において、前記反応
性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくとも一方と
ゲルマンと水素を含むガスとし、さらに0.01〜105vppm
に希釈された不純物ガスを該反応性ガスに加えて前記反
応容器内に導入し、且つ前記基板の加熱操作を非加熱に
設定して薄膜の形成を行うことを特徴とする、水素化非
晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法」である。
応容器内に反応性ガスを導入し、該反応容器内に設けた
平行平板電極の電極間でグロー放電プラズマを発生させ
て該反応ガスを分解させ、該電極の一方または両方に設
置してなる基板上に水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する、プラズマＣＶＤによる水素化非晶質シ
リコンゲルマニウム薄膜の製造方法において、前記反応
性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくとも一方と
ゲルマンと水素を含むガスとし、さらに0.01〜105vppm
に希釈された不純物ガスを該反応性ガスに加えて前記反
応容器内に導入し、且つ前記基板の加熱操作を非加熱に
設定して薄膜の形成を行うことを特徴とする、水素化非
晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法」である。
【００１０】また、本発明は第四に「前記不純物ガスを
ジボランまたはフォスフィンとしたことを特徴とする、
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法」で
ある。
ジボランまたはフォスフィンとしたことを特徴とする、
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法」で
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】従来のａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の製
造方法においては、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成する基
板の材料として選択できるものは、金属、ガラス、セラ
ミックス、シリコン単結晶、または一部の高分子材料
等、高温（例えば、１５０〜３５０℃）下でも溶融や変
形が起こらず、しかもガス放出がほとどない材料に限ら
れていた。これに対して、本発明（請求項１〜４）のａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の製造方法によれば、基板の加熱操
作を非加熱に設定してａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の形成を行
うこととしたので、基板の温度上昇を抑制することが可
能となり、その結果、基板材料選択の自由度が大幅に増
大する。
造方法においては、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成する基
板の材料として選択できるものは、金属、ガラス、セラ
ミックス、シリコン単結晶、または一部の高分子材料
等、高温（例えば、１５０〜３５０℃）下でも溶融や変
形が起こらず、しかもガス放出がほとどない材料に限ら
れていた。これに対して、本発明（請求項１〜４）のａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の製造方法によれば、基板の加熱操
作を非加熱に設定してａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の形成を行
うこととしたので、基板の温度上昇を抑制することが可
能となり、その結果、基板材料選択の自由度が大幅に増
大する。
【００１２】基板の加熱操作を非加熱に設定する（積極
的に加熱しない）と、基板の温度はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄
膜を形成する際の周辺雰囲気の影響を受けて少し上昇す
る程度である。そのため、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜形成中
の基板温度をおおよそ４０〜１００℃の範囲内に収める
ことができる。なお、この範囲内のどの値となるかはａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の成膜条件により異なる。
的に加熱しない）と、基板の温度はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄
膜を形成する際の周辺雰囲気の影響を受けて少し上昇す
る程度である。そのため、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜形成中
の基板温度をおおよそ４０〜１００℃の範囲内に収める
ことができる。なお、この範囲内のどの値となるかはａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の成膜条件により異なる。
【００１３】即ち、本発明（請求項１〜４）によれば、
例えば、一般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴ
ム、ビニール類、あるいは塗料が塗布された基板（例え
ば導電性コーテイング液が塗布されたPET フィルム）な
ど、基板に用いることができる材料は多岐にわたること
になる。しかも、実用に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を
該基板に形成することが可能である。従って、本発明
（請求項１〜４）によれば、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の適
用範囲を大きく広げることが可能である。
例えば、一般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴ
ム、ビニール類、あるいは塗料が塗布された基板（例え
ば導電性コーテイング液が塗布されたPET フィルム）な
ど、基板に用いることができる材料は多岐にわたること
になる。しかも、実用に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を
該基板に形成することが可能である。従って、本発明
（請求項１〜４）によれば、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の適
用範囲を大きく広げることが可能である。
【００１４】また、本発明（請求項１〜４）によれば、
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の形成終了後に反応室内で基板を
冷却する必要がないので、膜形成が終了した後、直ちに
反応室内の真空を破って大気開放させ、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ薄膜が形成された基板を取り出すことができる。従っ
て、本発明（請求項１〜４）によれば、膜製造の工程時
間を短縮して生産性を向上させることができる。
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の形成終了後に反応室内で基板を
冷却する必要がないので、膜形成が終了した後、直ちに
反応室内の真空を破って大気開放させ、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ薄膜が形成された基板を取り出すことができる。従っ
て、本発明（請求項１〜４）によれば、膜製造の工程時
間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００１５】本発明（請求項１〜４）においては、実用
に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を低温の基板上に形成す
る際に、使用する反応性ガスとしてモノシラン、高次シ
ランの少なくとも一方とゲルマンを含むガスとしてい
る。例えば、その基本的な形成条件としては、反応室内
の圧力が0.05〜１Torr、モノシランガス流量が10〜100c
c/min、ゲルマンガス流量が 0.5〜 5cc/min、印加電力
が10〜100Wである。
に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を低温の基板上に形成す
る際に、使用する反応性ガスとしてモノシラン、高次シ
ランの少なくとも一方とゲルマンを含むガスとしてい
る。例えば、その基本的な形成条件としては、反応室内
の圧力が0.05〜１Torr、モノシランガス流量が10〜100c
c/min、ゲルマンガス流量が 0.5〜 5cc/min、印加電力
が10〜100Wである。
【００１６】ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の光電特性を向上さ
せるために、反応性ガスは、上記成分に加えて水素を含
むガスとすることが好ましい（請求項２）。
せるために、反応性ガスは、上記成分に加えて水素を含
むガスとすることが好ましい（請求項２）。
【００１７】そして、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の光電特性
を更に向上させるために、反応性ガスとして、モノシラ
ン、高次シランの少なくとも一方とゲルマンと水素とを
含むガスに加えて、0.01〜105vppm に希釈された不純物
ガスを該反応性ガスと共に反応容器内に導入することが
好ましい（請求項３）。前記不純物として、ジボランを
用いるとｐ型半導体の性質をもつａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜
を、フォスフィンを用いるとｎ型半導体の性質をもつａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜をそれぞれ形成させることができる
（請求項４）。以下、本発明を実施例により更に詳細に
説明するが、本発明はこの例に限定されるものではな
い。
を更に向上させるために、反応性ガスとして、モノシラ
ン、高次シランの少なくとも一方とゲルマンと水素とを
含むガスに加えて、0.01〜105vppm に希釈された不純物
ガスを該反応性ガスと共に反応容器内に導入することが
好ましい（請求項３）。前記不純物として、ジボランを
用いるとｐ型半導体の性質をもつａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜
を、フォスフィンを用いるとｎ型半導体の性質をもつａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜をそれぞれ形成させることができる
（請求項４）。以下、本発明を実施例により更に詳細に
説明するが、本発明はこの例に限定されるものではな
い。
【００１８】（実施例１）図１は容量結合型高周波グロ
ー放電法を用いるプラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構
成図であり、この装置を用いて本実施例の製造方法によ
りａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を製造した。本実施例では反応
性ガスとして、純度１００％モノシランガス、水素ガス
によって２０％に希釈されたゲルマンガス及び水素ガス
を選択した。これら３種類のガスは、それぞれ貯蔵タン
ク（不図示）からマスフローメーター（不図示）、ガス
導入管７を通って反応室（反応容器）内へ供給される。
マスフローメーターによりそれぞれの流量が精密に制御
される。
ー放電法を用いるプラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構
成図であり、この装置を用いて本実施例の製造方法によ
りａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を製造した。本実施例では反応
性ガスとして、純度１００％モノシランガス、水素ガス
によって２０％に希釈されたゲルマンガス及び水素ガス
を選択した。これら３種類のガスは、それぞれ貯蔵タン
ク（不図示）からマスフローメーター（不図示）、ガス
導入管７を通って反応室（反応容器）内へ供給される。
マスフローメーターによりそれぞれの流量が精密に制御
される。
【００１９】薄膜形成に当たり、１００％モノシランガ
スの流量を20cc/min、水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガスの流量を 4cc/min、水素ガスの流量を
80cc/minに設定した。反応室３は、高真空用の排気系８
（本実施例ではターボ分子ポンプとロータリーポンプの
組合せ）を用いて予め10-6Torr台に排気しておき、反応
性ガスを反応室３に導入する前に、排気系を高真空用か
ら中真空用の排気系９（本実施例ではメカニカルブース
タポンプとロータリーポンプの組み合わせ）に切り替え
た。
スの流量を20cc/min、水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガスの流量を 4cc/min、水素ガスの流量を
80cc/minに設定した。反応室３は、高真空用の排気系８
（本実施例ではターボ分子ポンプとロータリーポンプの
組合せ）を用いて予め10-6Torr台に排気しておき、反応
性ガスを反応室３に導入する前に、排気系を高真空用か
ら中真空用の排気系９（本実施例ではメカニカルブース
タポンプとロータリーポンプの組み合わせ）に切り替え
た。
【００２０】排気系を切り替えた後、前記流量に設定し
た１００％モノシランガス、水素ガスによって２０％に
希釈されたゲルマンガス及び水素ガスを反応室３に導入
する。このときの反応室内の圧力は、バラトロン真空計
にて計測されており、その圧力は75mTorr であった。反
応室３には、平行平板であるアノード電極５及びカソー
ド電極４が具備されており、アノード側は、ステンレス
製の反応室の壁にアースされている。電極の形状は円形
であり、アノード電極５、カソード電極４の直径はいず
れも14cmである。
た１００％モノシランガス、水素ガスによって２０％に
希釈されたゲルマンガス及び水素ガスを反応室３に導入
する。このときの反応室内の圧力は、バラトロン真空計
にて計測されており、その圧力は75mTorr であった。反
応室３には、平行平板であるアノード電極５及びカソー
ド電極４が具備されており、アノード側は、ステンレス
製の反応室の壁にアースされている。電極の形状は円形
であり、アノード電極５、カソード電極４の直径はいず
れも14cmである。
【００２１】基板６として、ガラス（コーニング社７０
６９）と単結晶シリコンを選び、ガラスは、形成した薄
膜の光電特性（暗伝導度、光伝導度）を評価するため
に、単結晶シリコンは、薄膜中の水素含有量をＦＴＩＲ
により分析するために用いた。基板をアノード側に配置
し、従来行う基板加熱の措置は行わず、基板の加熱操作
を非加熱に設定した（積極的に加熱しない）。
６９）と単結晶シリコンを選び、ガラスは、形成した薄
膜の光電特性（暗伝導度、光伝導度）を評価するため
に、単結晶シリコンは、薄膜中の水素含有量をＦＴＩＲ
により分析するために用いた。基板をアノード側に配置
し、従来行う基板加熱の措置は行わず、基板の加熱操作
を非加熱に設定した（積極的に加熱しない）。
【００２２】１００％モノシランガス、水素ガスによっ
て２０％に希釈されたゲルマンガス及び水素ガスの全圧
力が75mTorr で安定した後、前記電極間に、周波数13.5
6MHz、電力15Ｗの高周波電力を印加した。電極間にグロ
ー放電が生じてガスが分解され、基板上に水素化非晶質
シリコンゲルマニウム薄膜が形成されてゆく。放電は、
２時間継続させた。
て２０％に希釈されたゲルマンガス及び水素ガスの全圧
力が75mTorr で安定した後、前記電極間に、周波数13.5
6MHz、電力15Ｗの高周波電力を印加した。電極間にグロ
ー放電が生じてガスが分解され、基板上に水素化非晶質
シリコンゲルマニウム薄膜が形成されてゆく。放電は、
２時間継続させた。
【００２３】本実施例では、基板の加熱操作を非加熱に
設定したので、基板温度はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成
する際の周辺雰囲気の影響を受けて、室温より少し上昇
する程度であり、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜形成中の基板温
度を５０℃以下に保持することができた。
設定したので、基板温度はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を形成
する際の周辺雰囲気の影響を受けて、室温より少し上昇
する程度であり、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜形成中の基板温
度を５０℃以下に保持することができた。
【００２４】放電を終了したのち、反応室３へのガスの
供給を停止させた。そして、反応室３と排気系との接続
を遮断し、反応室３へ不活性ガスまたは窒素ガスを導入
して反応室内の圧力を大気圧にした後、反応室３からａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜が形成された基板６を取り出した。
供給を停止させた。そして、反応室３と排気系との接続
を遮断し、反応室３へ不活性ガスまたは窒素ガスを導入
して反応室内の圧力を大気圧にした後、反応室３からａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜が形成された基板６を取り出した。
【００２５】形成されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の膜厚を
触針式表面形状測定器「Dektak3030」を用いて膜の段差
から求めたところ、その膜厚は1.67μm であった。この
値から、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の堆積速度は2.32Å／秒
となる。また、形成されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の中に
含有される水素量をＦＴＩＲを用いて計測したところ、
16.5 at.％の値が得られた。光学バンドギャップの測定
については、日立分光光度計UVシリーズを用いて吸光度
を求め、Tauc法を導入して光学バンドギャップの算出を
行ったところ、1.61 eＶの値（光学バンドギャップ）が
得られた。
触針式表面形状測定器「Dektak3030」を用いて膜の段差
から求めたところ、その膜厚は1.67μm であった。この
値から、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の堆積速度は2.32Å／秒
となる。また、形成されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の中に
含有される水素量をＦＴＩＲを用いて計測したところ、
16.5 at.％の値が得られた。光学バンドギャップの測定
については、日立分光光度計UVシリーズを用いて吸光度
を求め、Tauc法を導入して光学バンドギャップの算出を
行ったところ、1.61 eＶの値（光学バンドギャップ）が
得られた。
【００２６】次に、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の電気特性を
求めた。暗伝導度は、 2.9×10-12S/cmであった。光伝
導度の測定については、光源として、波長 600nmの単色
光で光強度 0.2mW/cm2の微弱光を照射して、 7.6×10
-11S/cm の値（光伝導度）が得られた。すなわち、形成
されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の暗伝導度に対する光伝導
度の比は２６であり、光源に微弱光を使用したにもかか
わらず、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈは光電材料として十分に機能
することが判った。
求めた。暗伝導度は、 2.9×10-12S/cmであった。光伝
導度の測定については、光源として、波長 600nmの単色
光で光強度 0.2mW/cm2の微弱光を照射して、 7.6×10
-11S/cm の値（光伝導度）が得られた。すなわち、形成
されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の暗伝導度に対する光伝導
度の比は２６であり、光源に微弱光を使用したにもかか
わらず、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈは光電材料として十分に機能
することが判った。
【００２７】なお、形成されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜
は、基板に対する充分な付着力を有していた。
は、基板に対する充分な付着力を有していた。
【００２８】本実施例によれば、薄膜形成中の基板温度
を５０℃以下に保持することができるので、例えば、一
般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴム、ビニール
類、あるいは塗料が塗布された基板（例えば導電性コー
テイング液が塗布されたPETフィルム）など、基板に用
いることができる材料は多岐にわたることになる。しか
も、実用に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成
することが可能である。従って、製造されるａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能であ
る。
を５０℃以下に保持することができるので、例えば、一
般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴム、ビニール
類、あるいは塗料が塗布された基板（例えば導電性コー
テイング液が塗布されたPETフィルム）など、基板に用
いることができる材料は多岐にわたることになる。しか
も、実用に供するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成
することが可能である。従って、製造されるａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能であ
る。
【００２９】（実施例２）本実施例では、希釈されたジ
ボランガスを反応性ガスと共に反応容器内に導入した他
は、実施例１と同様の操作により、ボロンがドーピング
された水素化非晶質シリコンゲルマニウム（Ｂドープａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜を基板上に形成した。
ボランガスを反応性ガスと共に反応容器内に導入した他
は、実施例１と同様の操作により、ボロンがドーピング
された水素化非晶質シリコンゲルマニウム（Ｂドープａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ）薄膜を基板上に形成した。
【００３０】本実施例では、反応性ガスとして、１００
％モノシランガス及び水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガス及び水素ガスに加え、添加ガスとして
水素ガスにより10ppmの濃度に希釈したジボランガスを
用いた。これら４種類のガスは、それぞれ貯蔵タンク
（不図示）からマスフローメーター（不図示）、ガス導
入管７を通って反応室（反応容器）内へ供給される。マ
スフローメーターによりそれぞれの流量が精密に制御さ
れる。
％モノシランガス及び水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガス及び水素ガスに加え、添加ガスとして
水素ガスにより10ppmの濃度に希釈したジボランガスを
用いた。これら４種類のガスは、それぞれ貯蔵タンク
（不図示）からマスフローメーター（不図示）、ガス導
入管７を通って反応室（反応容器）内へ供給される。マ
スフローメーターによりそれぞれの流量が精密に制御さ
れる。
【００３１】薄膜形成に当たり、１００％モノシランガ
スの流量を20cc/min、水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガスの流量を 4cc/min、水素ガスの流量を
80cc/min、水素ガスにより10ppmの濃度に希釈したジボ
ランガスの流量を20cc/minに設定した。反応室３内の全
圧力が120mTorrで安定した後、前記電極間に、周波数1
3.56MHz、電力15Ｗの高周波電力を印加した。電極間に
グロー放電が生じてガスが分解され、基板上にＢドープ
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜が形成されてゆく。放電は、２時
間継続させた。
スの流量を20cc/min、水素ガスによって２０％に希釈さ
れたゲルマンガスの流量を 4cc/min、水素ガスの流量を
80cc/min、水素ガスにより10ppmの濃度に希釈したジボ
ランガスの流量を20cc/minに設定した。反応室３内の全
圧力が120mTorrで安定した後、前記電極間に、周波数1
3.56MHz、電力15Ｗの高周波電力を印加した。電極間に
グロー放電が生じてガスが分解され、基板上にＢドープ
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜が形成されてゆく。放電は、２時
間継続させた。
【００３２】形成されたＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜
の膜厚を、触針式表面形状測定器「Dektak3030」を用い
て膜の段差から求めたところ、その膜厚は1.60μm であ
った。この値から、Ｂドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の堆
積速度は2.22Å／秒となる。
の膜厚を、触針式表面形状測定器「Dektak3030」を用い
て膜の段差から求めたところ、その膜厚は1.60μm であ
った。この値から、Ｂドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の堆
積速度は2.22Å／秒となる。
【００３３】また、形成されたＢドープａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ薄膜の中に含有される水素量をＦＴＩＲを用いて計測
したところ、15.1 at.％の値が得られた。光学バンドギ
ャップの測定については、日立分光光度計UVシリーズを
用いて吸光度を求め、Tauc法を導入して光学バンドギャ
ップの算出を行ったところ、1.62 eＶの値（光学バンド
ギャップ）が得られた。また、薄膜中のゲルマニウム量
は、24.0 at.％であった。
Ｈ薄膜の中に含有される水素量をＦＴＩＲを用いて計測
したところ、15.1 at.％の値が得られた。光学バンドギ
ャップの測定については、日立分光光度計UVシリーズを
用いて吸光度を求め、Tauc法を導入して光学バンドギャ
ップの算出を行ったところ、1.62 eＶの値（光学バンド
ギャップ）が得られた。また、薄膜中のゲルマニウム量
は、24.0 at.％であった。
【００３４】次に、Ｂドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の電
気特性を求めた。暗伝導度は 1.7×10-12S/cm であっ
た。光伝導度の測定については、光源として、波長 600
nmの単色光で光強度 0.2mW/cm2の微弱光を照射して、
7.0×10-11S/cm の値（光伝導度）であった。すなわ
ち、形成されたＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の暗伝導
度に対する光伝導度の比は４４であり、光源に微弱光を
使用したにもかかわらず、Ｂドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄
膜は光電材料として十分に機能することが判った。
気特性を求めた。暗伝導度は 1.7×10-12S/cm であっ
た。光伝導度の測定については、光源として、波長 600
nmの単色光で光強度 0.2mW/cm2の微弱光を照射して、
7.0×10-11S/cm の値（光伝導度）であった。すなわ
ち、形成されたＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜の暗伝導
度に対する光伝導度の比は４４であり、光源に微弱光を
使用したにもかかわらず、Ｂドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄
膜は光電材料として十分に機能することが判った。
【００３５】なお、形成されたＢドープａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ薄膜は、基板に対する充分な付着力を有していた。本
実施例によれば、薄膜形成中の基板温度を５０℃以下に
保持することができるので、例えば、一般のプラスチッ
クス、高分子フィルム、ゴム、ビニール類、あるいは塗
料が塗布された基板（例えば導電性コーテイング液が塗
布されたPETフィルム）など、基板に用いることができ
る材料は多岐にわたることになる。しかも、実用に供す
るＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成するこ
とが可能である。従って、製造されるＢドープａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能であ
る。
Ｈ薄膜は、基板に対する充分な付着力を有していた。本
実施例によれば、薄膜形成中の基板温度を５０℃以下に
保持することができるので、例えば、一般のプラスチッ
クス、高分子フィルム、ゴム、ビニール類、あるいは塗
料が塗布された基板（例えば導電性コーテイング液が塗
布されたPETフィルム）など、基板に用いることができ
る材料は多岐にわたることになる。しかも、実用に供す
るＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜を該基板に形成するこ
とが可能である。従って、製造されるＢドープａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能であ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、例
えば、一般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴム、
ビニール類、あるいは塗料が塗布された基板（例えば導
電性コーテイング液が塗布されたPET フィルム）など、
高温下で変形や溶融またはガス放出しやすい素材でも基
板として用いることができる。しかも、形成されたａ−
ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜もＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜も基
板との密着性は実用上不足はない。従って、本発明によ
れば、上記薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能で
ある。
えば、一般のプラスチックス、高分子フィルム、ゴム、
ビニール類、あるいは塗料が塗布された基板（例えば導
電性コーテイング液が塗布されたPET フィルム）など、
高温下で変形や溶融またはガス放出しやすい素材でも基
板として用いることができる。しかも、形成されたａ−
ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜もＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜も基
板との密着性は実用上不足はない。従って、本発明によ
れば、上記薄膜の適用範囲を大きく広げることが可能で
ある。
【００３７】また、本発明によれば、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ
薄膜もＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜も形成終了後に反
応室内で長時間基板を冷却する必要がないので、膜形成
が終了した後、直ちに反応室の真空を破って大気開放さ
せ、薄膜が形成された基板を取り出すことができる。従
って、本発明によれば、膜製造の工程時間を短縮して生
産性を向上させることができる。
薄膜もＢドープａ−ＳｉＧｅ：Ｈ薄膜も形成終了後に反
応室内で長時間基板を冷却する必要がないので、膜形成
が終了した後、直ちに反応室の真空を破って大気開放さ
せ、薄膜が形成された基板を取り出すことができる。従
って、本発明によれば、膜製造の工程時間を短縮して生
産性を向上させることができる。
【図１】は、容量結合型高周波グロー放電法を用いるプ
ラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構成図である。
ラズマＣＶＤ装置（一例）の概略構成図である。
１・・・・ＲＦ電源 ２・・・・マッチングボックス ３・・・・反応室（反応容器） ４・・・・カソード ５・・・・アノード ６・・・・基板 ７・・・・ガス導入管 ８・・・・高真空用排気系 ９・・・・中真空用排気系
Claims (4)
- 【請求項１】 真空排気された反応容器内に反応性ガス
を導入し、該反応容器内に設けた平行平板電極の電極間
でグロー放電プラズマを発生させて該反応性ガスを分解
させ、該電極の一方または両方に設置してなる基板上に
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜を形成する、プ
ラズマＣＶＤによる水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜の製造方法において、 前記反応性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくと
も一方とゲルマンとを含むガスとし、且つ前記基板の加
熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行うことを特徴
とする、水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造
方法。 - 【請求項２】 真空排気された反応容器内に反応性ガス
を導入し、該反応容器内に設けた平行平板電極の電極間
でグロー放電プラズマを発生させて該反応性ガスを分解
させ、該電極の一方または両方に設置してなる基板上に
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜を形成する、プ
ラズマＣＶＤによる水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜の製造方法において、 前記反応性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくと
も一方とゲルマンと水素を含むガスとし、且つ前記基板
の加熱操作を非加熱に設定して薄膜の形成を行うことを
特徴とする、水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の
製造方法。 - 【請求項３】 真空排気された反応容器内に反応性ガス
を導入し、該反応容器内に設けた平行平板電極の電極間
でグロー放電プラズマを発生させて該反応性ガスを分解
させ、該電極の一方または両方に設置してなる基板上に
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜を形成する、プ
ラズマＣＶＤによる水素化非晶質シリコンゲルマニウム
薄膜の製造方法において、 前記反応性ガスを、モノシラン、高次シランの少なくと
も一方とゲルマンと水素を含むガスとし、さらに0.01〜
105vppm に希釈された不純物ガスを該反応性ガスに加え
て前記反応容器内に導入し、且つ前記基板の加熱操作を
非加熱に設定して薄膜の形成を行うことを特徴とする、
水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記不純物ガスをジボランまたはフォス
フィンとしたことを特徴とする請求項３記載の水素化非
晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8027196A JPH09235674A (ja) | 1995-12-28 | 1996-02-15 | 水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34347795 | 1995-12-28 | ||
| JP7-343477 | 1995-12-28 | ||
| JP8027196A JPH09235674A (ja) | 1995-12-28 | 1996-02-15 | 水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09235674A true JPH09235674A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=26365095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8027196A Pending JPH09235674A (ja) | 1995-12-28 | 1996-02-15 | 水素化非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09235674A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003055767A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-26 | Tokyo Electron Ltd | 金属シリサイド膜の成膜方法 |
-
1996
- 1996-02-15 JP JP8027196A patent/JPH09235674A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003055767A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-26 | Tokyo Electron Ltd | 金属シリサイド膜の成膜方法 |
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