JPH1081504A - Amorphous material - Google Patents

Amorphous material

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JPH1081504A
JPH1081504A JP23398196A JP23398196A JPH1081504A JP H1081504 A JPH1081504 A JP H1081504A JP 23398196 A JP23398196 A JP 23398196A JP 23398196 A JP23398196 A JP 23398196A JP H1081504 A JPH1081504 A JP H1081504A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optically active and inexpensive amorphous material improved in defect of amorphous compound semiconductors of the groups III to IV, having excellent photoconductive characteristics and high-speed responsiveness, hardly causing change with time and having environment-resistant characteristics and high temperature resistance. SOLUTION: This amorphous material comprises at least hydrogen, III group element in the periodic table, preferably gallium and nitrogen. In this case, in infrared ray absorption spectrum of the amorphous material, a ratio IN- H/IC- H of absorbance of an absorption peak (N-H) exhibiting bond between nitrogen and hydrogen to an absorption peak (C-H) exhibiting bond between carbon and hydrogen is >=2 and a ratio IN- H/IIII- H of an absorption peak (N-H) exhibiting bond between nitrogen and hydrogen of infrared ray absorption spectrum to an absorption peak (III-H) exhibiting bond between (N-H) and III group element is >=0.2. An organometallic compound containing a III group element is preferably used as a raw material for III group element and nitrogen gas is preferably used as a raw material for nitrogen.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はオプトエレクトロニ
クス用の光半導体に関し、詳細には、新規にして優れた
光半導体に適する非晶質材料に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor for optoelectronics, and more particularly to a novel and excellent amorphous material suitable for an optical semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで非晶質の光半導体としては、
「アモルファス半導体の基礎」(オーム社刊)に記載の
如く、光電変換部材として従来セレン、テルルなどの非
晶質カルコゲナイド化合物が撮像管や受光素子や電子写
真感光体などに広く用いられてきた。また近年では水素
化アモルファスシリコンが太陽電池やイメージセンサ
ー、薄膜トランジスタ(Thin Film Tran
sistor)、電子写真感光体などに用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an amorphous optical semiconductor,
As described in "Basics of Amorphous Semiconductor" (published by Ohmsha), amorphous chalcogenide compounds such as selenium and tellurium have been widely used as photoelectric conversion members in image pickup tubes, light receiving elements, electrophotographic photosensitive members, and the like. In recent years, hydrogenated amorphous silicon has been used for solar cells, image sensors, and thin film transistors (Thin Film Tran).
used for electrophotographic photosensitive members.

【0003】しかしながら非晶質カルコゲナイド化合物
は熱に対して不安定で結晶化が起こり易いため使用でき
る条件が限られており、価電子制御ができないなどの欠
点があった。
However, amorphous chalcogenide compounds are unstable with respect to heat and are liable to be crystallized, so that the conditions under which they can be used are limited and valence electrons cannot be controlled.

【0004】一方、水素化アモルファスシリコンは、価
電子制御が可能であり、pn接合や界面での電界効果な
どが実現でき、耐熱性も250℃程度まであるが、強い
光により光導電性が劣化する現象により(Staebl
er,Wronski効果:応用物理ハンドブックな
ど)太陽電池などに使用した場合、光による劣化で効率
が使用中に低下する問題がある。また、これらの元素か
らなる半導体は結晶も含めて間接遷移型であり、発光素
子に用いることができず、用途が限られていた。これら
の非晶質半導体の有する問題点を解決する材料として、
III −V族化合物半導体の非晶質材料が検討されてい
る。
On the other hand, hydrogenated amorphous silicon can control valence electrons, can realize a pn junction or an electric field effect at an interface, and has heat resistance up to about 250 ° C., but its photoconductivity is deteriorated by strong light. (Staebl
er, Wronski effect: Applied physics handbook) When used in a solar cell or the like, there is a problem that the efficiency is reduced during use due to deterioration due to light. Further, semiconductors including these elements are indirect transition types including crystals, and cannot be used for light-emitting elements, and their applications have been limited. As a material for solving the problems of these amorphous semiconductors,
Amorphous materials of III-V compound semiconductors have been studied.

【0005】従来III −V族化合物半導体の非晶質材料
は、III −V族結晶の蒸着やスパッターによって、ある
いはIII 族金属を原子状としたものとV族元素を含む分
子や活性分子との反応による成膜などがおこなわれてい
た。また、III 族金属を含む有機金属化合物とV族元素
を含む有機金属化合物を用いて、加熱した基板上にIII
−V族膜が作製されていた(MOCVD法)。これらの
方法を用い基板上に結晶作製する場合(600−100
0°C)、基板温度をより低温に設定することによって
非晶質のIII −V族化合物が得られている。しかしなが
ら、この場合有機金属からの炭素が膜中に残ったり膜中
欠陥準位が多い等の問題により、非晶質III −V族化合
物は光電材料としては機能できるものはなかった。
〔H.Reuterら、「スィン ソリッド フィルム
ズ」(Thin Solid Films)第254
巻、第94頁(1995年)〕 一方、非晶質アモルファスシリコンは水素化されること
によってバンド間の欠陥準位密度が低下し、価電子制御
が可能なことが知られており、同様に、従来、反応性蒸
着法や反応性スパッター法によって、III −V族の非晶
質化合物半導体を水素化することが行われている。〔ジ
ャーナル オブ ノンクリスタル ソリッズ(J.no
n−Cryst. Solids)第114巻、第73
2頁、(1989年)、同第194巻、第103頁(1
996年)など〕 この水素の導入により、膜中でIII 族原子とV族原子と
が結合して非晶質化することによって生ずる未結合手の
パッシベーションが期待されている。しかしながら、水
素原子との結合形態や導入量によっては、空気に対して
敏感に反応し、酸化反応が起こりやすい問題があった。
Conventionally, an amorphous material of a group III-V compound semiconductor has been prepared by vapor deposition or sputtering of a group III-V crystal, or by using a group III metal as an atom and a molecule containing a group V element or an active molecule. Film formation by a reaction was performed. Further, an organic metal compound containing a group III metal and an organic metal compound containing a group V element are used to form a group III on a heated substrate.
-A group V film was produced (MOCVD method). When a crystal is formed on a substrate using these methods (600-100
By setting the substrate temperature to a lower temperature (0 ° C.), an amorphous group III-V compound is obtained. However, in this case, there was no amorphous III-V compound that could function as a photoelectric material due to problems such as carbon from the organic metal remaining in the film and many defect levels in the film.
[H. Reuter et al., Thin Solid Films, No. 254.
Vol. 94, 1995). On the other hand, it is known that amorphous hydrogen silicon is hydrogenated to reduce the density of defect states between bands and control valence electrons. Conventionally, a group III-V amorphous compound semiconductor has been hydrogenated by a reactive vapor deposition method or a reactive sputtering method. [Journal of Non-Crystal Solids (J. no
n-Cryst. Solids) Vol. 114, No. 73
2 (1989), 194, 103 (1
996), etc.] The introduction of hydrogen is expected to passivate dangling bonds caused by the group III atoms and group V atoms being bonded and becoming amorphous in the film. However, depending on the form of bonding to hydrogen atoms and the amount of hydrogen atoms introduced, there is a problem in that they react sensitively to air and easily cause oxidation reactions.

【0006】また、III −V族化合物半導体において、
水素を導入することにより、未結合手のパッシベーショ
ンのみならず、同時に、pn制御用のドーパントを不活
性化させる虞があることが結晶の場合において知られて
おり、非晶質膜の場合には、特に膜中での水素の含有量
と結合部位が問題となると考えられる。
Further, in a III-V compound semiconductor,
It is known in the case of a crystal that the introduction of hydrogen may not only passivate dangling bonds but also inactivate a dopant for pn control at the same time. In particular, it is considered that the content of hydrogen and the bonding site in the film are problematic.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような非
晶質III −V族化合物半導体の欠点を改善しアモルファ
ス半導体における水素の役割を生かし、優れた光導電特
性、高速応答性であり、経時変化が少なく耐環境特性及
び耐高温性を有し、光学的に活性であり、且つ、安価な
新しいオプトエレクトロニクス材料として好適な非晶質
材料を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the amorphous III-V compound semiconductors, makes use of the role of hydrogen in the amorphous semiconductor, and has excellent photoconductive properties and high-speed response. An object of the present invention is to provide an amorphous material which has little change with time, has environmental resistance and high temperature resistance, is optically active, and is suitable as a new inexpensive optoelectronic material.

【0008】本発明は特に非晶質チッ化物III −V族化
合物半導体を提供するものである。また本発明の目的は
安全に製造でき、かつ低コストで高機能の新しい光半導
体を提供するものである。
The present invention especially provides an amorphous nitride III-V compound semiconductor. Another object of the present invention is to provide a new optical semiconductor that can be manufactured safely, is low in cost, and has high performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、非晶質III −
V族チッ化物系化合物半導体の従来の欠点を、膜中に含
まれる元素と水素の結合状態によって改善できることを
見い出したことによって完成された。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an amorphous III-
The present invention has been completed by finding that the conventional disadvantages of group V nitride compound semiconductors can be improved by the bonding state between the element contained in the film and hydrogen.

【0010】即ち、本発明の非晶質材料は、少なくとも
水素と周期律表におけるIII 族元素とチッ素とを含む非
晶質材料であって、該非晶質材料の赤外吸収スペクトル
を測定した場合、チッ素と水素との結合を示す吸収ピー
ク(N−H)と炭素と水素との結合を示す吸収ピーク
(C−H)における吸収ピークの吸光度の比IN-H /I
C-H が2以上であり、且つ、赤外吸収スペクトルのチッ
素と水素との結合を示す吸収ピーク(N−H)とIII 族
元素と水素との結合を示す吸収ピーク(III −H)とに
おける吸収ピークの吸光度の比IN-H /IIII-H が0.
2以上であることを特徴とする。
That is, the amorphous material of the present invention comprises at least
Including hydrogen and group III elements and nitrogen in the periodic table
An infrared absorption spectrum of the amorphous material
Measured, the absorption peak that indicates the bond between nitrogen and hydrogen
Absorption peak indicating the bond between carbon (H), carbon and hydrogen
Ratio (I) of absorbance of absorption peak in (CH)NH/ I
CHIs 2 or more and the chip of the infrared absorption spectrum is
Absorption peak (N-H) indicating the bond between elemental and hydrogen and group III
The absorption peak (III-H) indicating the bond between the element and hydrogen
Ratio of the absorbance of the absorption peak in INH/ IIII-HIs 0.
It is characterized by being 2 or more.

【0011】また、前記III 族元素がガリウム(Ga)
であることが好ましい。ここで、本発明の非晶質材料の
赤外吸収スペクトルを測定した場合、チッ素と水素との
結合を示す吸収ピーク(N−H)と炭素と水素との結合
を示す吸収ピーク(C−H)における吸収ピークの吸光
度の比IN-H /IC-H とは、具体的には、例えば、III
族元素がガリウム(Ga)である場合を挙げれば、32
30cm -1付近に非晶質材料中のN−Hの伸縮振動によ
る吸収ピーク、2950cm-1付近にC−Hの伸縮振動
による吸収ピークが見られ、その吸収ピークの吸光度の
比IN-H /IC-H (即ち、I3230/I2950)が2以上で
あることを示し、同様に、赤外吸収スペクトルのチッ素
と水素との結合を示す吸収ピーク(N−H)とIII族元
素と水素との結合を示す吸収ピーク(III −H)とにお
ける吸収ピークの吸光度の比IN-H /IIII-H とは、2
100cm-1〜2140cm-1付近にGa−Hの伸縮振
動による吸収ピークが見られることから、IN-H /I
III-H (即ち、I3230/I2100)が0.2以上であるこ
と示す。
Further, the group III element is gallium (Ga).
It is preferred that Here, the amorphous material of the present invention
When measuring the infrared absorption spectrum, the nitrogen and hydrogen
Absorption peak (N-H) indicating bond and bond between carbon and hydrogen
Of absorption peak at absorption peak (C-H) indicating
Degree ratio INH/ ICHSpecifically, for example, III
If the group element is gallium (Ga), 32
30cm -1Near by the stretching vibration of NH in amorphous material
Absorption peak, 2950 cm-1Stretching vibration of CH near
Absorption peak due to
Ratio INH/ ICH(Ie, I3230/ I2950) Is 2 or more
In the infrared absorption spectrum,
Peaks (N-H) indicating the bond between nitrogen and group III elements
Absorption peak (III-H) indicating the bond between silicon and hydrogen.
Ratio of absorbance of absorption peak INH/ IIII-HIs 2
100cm-1~ 2140cm-1Ga-H stretching vibration
From the absorption peak due to theNH/ I
III-H(Ie, I3230/ I2100) Is 0.2 or more
Is shown.

【0012】これらの吸収ピークの強度は非晶質材料の
原料や製造方法によっても変化する。これらの強度比を
前記範囲に調整することは、即ち、III 族元素及びチッ
素と水素との比率が好適に保たれて良好な結合状態を示
すとともに、非晶質材料を構成する材料中に存在する炭
素の量が少なく、より、好ましくは、検出限界以下とな
って、非晶質材料中の各元素の組成比が好適な状態とな
り、得られる非晶質材料が安定で高い性能を示すもので
ある。
The intensity of these absorption peaks also varies depending on the raw material of the amorphous material and the production method. Adjusting these intensity ratios within the above range means that the ratio of the group III element and nitrogen to hydrogen is suitably maintained, a good bonding state is exhibited, and the material constituting the amorphous material is included in the material. The amount of carbon present is small, more preferably, below the detection limit, the composition ratio of each element in the amorphous material is in a suitable state, and the obtained amorphous material shows stable and high performance Things.

【0013】また、前記III 族元素の原料としてはIII
族元素を含有する有機金属化合物を用いることが好まし
く、前記チッ素の原料としてはチッ素ガス又はアンモニ
ア、ヒドラゾンなどの水素化物を用いることが好適であ
る。
Further, as a raw material of the group III element, III
It is preferable to use an organometallic compound containing a group III element, and it is preferable to use nitrogen gas or a hydride such as ammonia or hydrazone as a source of nitrogen.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を製造方法に従っ
て、詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail according to a manufacturing method.

【0015】本発明の光半導体に好適な非晶質材料は、
次のように製造することができる。図1は、本発明の非
晶質材料を製造するのに適した半導体製造装置を示す概
念図である。この半導体製造装置はプラズマを活性化手
段とする方法に適用される。図1の半導体製造装置10
には、排気口12を備えた真空に排気しうる容器14内
に基板ホルダー16及び基板加熱ヒーター18が配置さ
れており、該容器14には、容器14内にガスを導入す
るための石英管(以下、適宜ガス導入管と称する)2
0、22が接続されている。
An amorphous material suitable for the optical semiconductor of the present invention is:
It can be manufactured as follows. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a semiconductor manufacturing apparatus suitable for manufacturing the amorphous material of the present invention. This semiconductor manufacturing apparatus is applied to a method using plasma as an activating means. Semiconductor manufacturing apparatus 10 of FIG.
A substrate holder 16 and a substrate heater 18 are arranged in a vacuum-evacuated container 14 having an exhaust port 12, and a quartz tube for introducing gas into the container 14 is provided in the container 14. (Hereinafter, appropriately referred to as a gas introduction pipe) 2
0 and 22 are connected.

【0016】チッ素源として例えば、N2 ガスを用い
て、ガス導入管20から容器14内にN2 ガスを導入す
る。このガス導入管20には、マグネトロンを用いたマ
イクロ波発振器に接続されたマイクロ波導波管24が備
えられ、導波管24に2.45GHzのマイクロ波が供
給されガス導入管(石英管)20内に放電を発生され、
この放電によって、ガス導入管20内のN2 ガスが活性
化される。
[0016] For example as chip Motogen, using N 2 gas and N 2 gas is introduced from gas introduction pipe 20 into the container 14. The gas introduction tube 20 is provided with a microwave waveguide 24 connected to a microwave oscillator using a magnetron, and a microwave of 2.45 GHz is supplied to the waveguide 24 so that the gas introduction tube (quartz tube) 20 is provided. Discharge is generated within
This discharge activates the N 2 gas in the gas inlet tube 20.

【0017】他方のガス導入管22には、例えばH2
導入される。このガス導入管22は、高周波発振器から
の高周波をガス導入管22内に供給するための高周波コ
イル26が備えられている。この高周波コイル26に1
3.56MHzの高周波を供給し、ガス導入管(石英
管)22内に放電を発生させる。放電空間の下流側に備
えられた第3のガス導入管28よりトリメチルガリウム
をガス導入管22内に導入する。それぞれのガス導入管
20、22においてマイクロ波や高周波により活性化さ
れた材料が容器14内に導入され、ここで基板上に非晶
質チッ化ガリウムが形成される。
For example, H 2 is introduced into the other gas introduction pipe 22. The gas introduction tube 22 is provided with a high frequency coil 26 for supplying high frequency from a high frequency oscillator into the gas introduction tube 22. This high-frequency coil 26
A high frequency of 3.56 MHz is supplied to generate a discharge in the gas introduction tube (quartz tube) 22. Trimethyl gallium is introduced into the gas introduction tube 22 from a third gas introduction tube 28 provided on the downstream side of the discharge space. A material activated by microwaves or high frequencies in the respective gas introduction tubes 20 and 22 is introduced into the container 14, where amorphous gallium nitride is formed on the substrate.

【0018】図2はSiウェハーを基板として成膜した
膜の赤外吸収スペクトルに一例を示すグラフである。こ
こでは、III 族元素としてガリウムを用いているので、
このスペクトルによれば3230cm-1付近にN−Hの
伸縮振動による吸収ピーク、2100cm-1付近にGa
−Hの伸縮振動による吸収ピークがある。さらに295
0cm-1付近にC−Hの伸縮振動による吸収ピークがあ
る。これらの吸収ピークの強度は、放電電力、III 族元
素を含む有機金属化合物の流量、V族元素を含む化合物
の流量、圧力、さらに補助原料を使用する場合には原料
の種類、量などによって変化する。
FIG. 2 is a graph showing an example of an infrared absorption spectrum of a film formed using a Si wafer as a substrate. Here, gallium is used as the group III element,
Ga near 3230cm -1 according to the spectral absorption peak due to stretching vibration of N-H, in the vicinity of 2100 cm -1
There is an absorption peak due to stretching vibration of -H. Further 295
There is an absorption peak due to stretching vibration of C—H near 0 cm −1 . The intensity of these absorption peaks varies depending on the discharge power, the flow rate of the organometallic compound containing a Group III element, the flow rate and pressure of the compound containing a Group V element, and the type and amount of the raw material when using an auxiliary raw material. I do.

【0019】赤外吸収スペクトルの吸収強度はバックグ
ランドを補正した強度を用い、強度比として3230c
-1付近と2100cm-1付近の吸収ピークの吸収強度
を赤外吸光度比として表すことができる。これをI3230
/I2100とし、IN-H /III I-H を意味する。また、3
230cm-1と2950cm-1の赤外吸光度比としてI
3230/I2950と表すことができ、これはIN-H /IC-H
を意味する。このように表す時、IN-H /IC-H (具体
的には、I3230/I2950)の値が2以上で、かつIN-H
/IIII-H (具体的には、I3230/I2100)の値が0.
2以上の膜で非晶質III −Vチッ化物化合物半導体(即
ち、Ga−N半導体)として安定状態となる。このよう
な膜は大気に長期間放置して置いても、赤外吸収スペク
トルは変化せず,クラックや密着性不良が発生せず、表
面硬度も高く電気、光特性も良好な優れた非晶質光半導
体材料となる。
As the absorption intensity of the infrared absorption spectrum, the intensity corrected for the background was used, and the intensity ratio was 3230c.
The absorption intensities of the absorption peaks near m -1 and 2100 cm -1 can be represented as an infrared absorbance ratio. This is I 3230
/ I 2100 and means I NH / I II IH . Also, 3
I as the infrared absorbance ratio of 230cm -1 and 2950cm -1
3230 / I 2950 , which is I NH / I CH
Means When expressed as such, the value of I NH / I CH (specifically, I 3230 / I 2950 ) is 2 or more, and I NH / I CH is not less than 2.
/ I III-H (specifically, I 3230 / I 2100 ) is 0.
Two or more films are in a stable state as an amorphous III-V nitride compound semiconductor (i.e., Ga-N semiconductor). Even if such a film is left in the air for a long period of time, the infrared absorption spectrum does not change, cracks and poor adhesion do not occur, the surface hardness is high, and the electrical and optical properties are excellent. Optical semiconductor material.

【0020】前記の例では、III 族元素としてガリウム
を含む有機金属化合物を用いたが、さらにこれに加えて
インジウム、アルミニウム等のIII 族元素を含む有機金
属化合物を混合することもできる。この場合においても
N-H /IIII-H 比で0.2以上である膜を形成するこ
とにより良好な非晶質材料となる。このようにIII 族元
素を複数用いる場合のIII 族元素と水素との結合を示す
吸収ピーク(III −H)は、各元素と水素との結合を示
す吸収ピーク(例えば、Ga−H、In−H、Al−H
結合における各ピーク)を加算して求めることができ
る。
In the above example, an organometallic compound containing gallium as a group III element was used. In addition, an organometallic compound containing a group III element such as indium and aluminum can be mixed. Also in this case, a good amorphous material can be obtained by forming a film having an I NH / I III-H ratio of 0.2 or more. As described above, when a plurality of group III elements are used, the absorption peak (III-H) indicating the bond between the group III element and hydrogen is the absorption peak indicating the bond between each element and hydrogen (eg, Ga-H, In- H, Al-H
(Each peak in the combination).

【0021】III 族元素原料としての有機金属化合物
は、ガス導入管20に変えてマイクロ波導波管24より
も下流に設けられたガス導入管30から導入しても良
い。またSiやMgを含んだガスをさらに導入すること
によってn型、p型等任意の伝導型の非晶質チッ化物II
I −V族化合物半導体を得ることができる。
The organometallic compound as a group III element raw material may be introduced from a gas introduction pipe 30 provided downstream of the microwave waveguide 24 instead of the gas introduction pipe 20. Further, by introducing a gas containing Si or Mg, an amorphous nitride of any conductivity type such as n-type or p-type can be obtained.
An IV semiconductor compound can be obtained.

【0022】この方法における基板温度は20℃〜60
0℃の範囲にあることが好ましい。上述のように少なく
とも2つのガス導入管を有する半導体製造装置を用いる
ことにより、活性チッ素あるいは活性水素を独立に制御
することもできる。このようにチッ素原料と水素原料を
別々に供給せず、一方でNH3 のようなチッ素と水素原
子を同時に含むガスを用いる場合においても、III 族と
V族原料の活性種を前記の如き装置を用いて独立に制御
することによって好ましい結果を得ることができる。即
ち、容器内に配置された基板上に、活性化されたIII 族
原子、V族原子が制御された状態で存在し、且つ、活性
化された水素原子が、メチル基やエチル基等を成膜に対
し不活性なメタンやエタン等の分子に変換させるため
に、低温にも拘わらず、炭素がほとんど混入せず、膜欠
陥が抑えられた非晶質膜を生成しうるものである。
The substrate temperature in this method is from 20 ° C. to 60 ° C.
It is preferably in the range of 0 ° C. By using a semiconductor manufacturing apparatus having at least two gas introduction pipes as described above, active nitrogen or active hydrogen can be controlled independently. As described above, even when a nitrogen material and a hydrogen material are not separately supplied, but a gas containing both nitrogen and hydrogen atoms such as NH 3 is used, the active species of the group III and group V materials are not used. Preferred results can be obtained by independent control using such devices. That is, activated group III atoms and group V atoms are present in a controlled state on a substrate placed in a container, and activated hydrogen atoms form a methyl group, an ethyl group, or the like. In order to convert the film into molecules such as methane and ethane which are inactive to the film, carbon is hardly mixed in spite of the low temperature, and an amorphous film with reduced film defects can be produced.

【0023】前記装置において2つの活性化手段として
配置されるのは、片方づつが異なる活性化手段、例え
ば、一方はマイクロ波発振器であり、他方が共高周波発
振器であってもよく、両方ともマイクロ波発振器或いは
共高周波発振器であってもよい。
Arranged as two activating means in the device are two different activating means, for example one may be a microwave oscillator, the other may be a co-high frequency oscillator, and both may be microwave oscillators. It may be a wave oscillator or a co-high frequency oscillator.

【0024】また高周波放電を用いる場合、誘導型でも
容量型でもよい。またエレクトロンサイクロトロン共鳴
方式を用いてもよい。
When a high-frequency discharge is used, it may be of an inductive type or a capacitive type. Further, an electron cyclotron resonance method may be used.

【0025】異なる励起手段(活性化手段)を用いる場
合には、同じ圧力で同時に放電が生起できるようにする
必要があり、放電内と成膜部に圧力差を設けても良い。
また同一圧力で行う場合、異なる励起手段、例えばマイ
クロ波と高周波放電を用いると励起種の励起エネルギー
を大きく変えることができるため、膜質制御に有効であ
る。
In the case of using different excitation means (activation means), it is necessary to enable discharge to occur simultaneously at the same pressure, and a pressure difference may be provided between the inside of the discharge and the film forming section.
In the case of using the same pressure, if different excitation means, for example, microwave and high-frequency discharge are used, the excitation energy of the excited species can be largely changed, which is effective for controlling the film quality.

【0026】次に、本発明の非晶質材料を製造するのに
好適な材料について説明する。本発明で使用する基板と
しては導電性でも絶縁性でもよく、結晶質あるいは非晶
質であってもよい。
Next, materials suitable for producing the amorphous material of the present invention will be described. The substrate used in the present invention may be conductive or insulating, and may be crystalline or amorphous.

【0027】導電性基板としては、アルミニウム、ステ
ンレススチール、ニッケル、クロム等の金属及びその合
金結晶、例えば、Si、GaAs、SiCなどの半導体
やサファイア等の結晶を用いることができる。
As the conductive substrate, metals such as aluminum, stainless steel, nickel and chromium and alloy crystals thereof, for example, semiconductors such as Si, GaAs and SiC and crystals such as sapphire can be used.

【0028】また、基板表面に導電化処理を施した絶縁
性基板を使用することもできる。絶縁性基板としては、
高分子フィルム、ガラス、セラミック等を挙げることが
できる。これらの導電化処理は、上記導電性基材の原料
として例示した金属又は金、銀、銅等を蒸着法、スパッ
ター法、イオンプレーティング法などにより成膜して行
うことができる。
Further, an insulating substrate having a substrate surface subjected to a conductive treatment may be used. As an insulating substrate,
Examples thereof include a polymer film, glass, and ceramic. These conductive treatments can be performed by forming a film of the metal, gold, silver, copper, or the like exemplified as the raw material of the conductive substrate by an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like.

【0029】また、光の入出力用の透明導電性基板の透
光性支持体としては、ガラス、石英、サファイア等の透
明な無機材料、また、弗素樹脂、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、エポキシ等の透明な有機樹脂のフィルム又は板状
体、さらには、オプチカルファイバー、セルフォック光
学プレート等も使用することができる。
The transparent support of the transparent conductive substrate for inputting / outputting light may be a transparent inorganic material such as glass, quartz, sapphire, or a fluororesin, polyester, polycarbonate, polyethylene, polyethylene terephthalate, or the like. A transparent organic resin film or plate such as epoxy, an optical fiber, a SELFOC optical plate, or the like can also be used.

【0030】上記透光性支持体上に設ける透光性電極と
しては、ITO、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化イン
ジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用い、蒸着、イ
オンプレーティング、スパッタリング等の方法により形
成したもの、あるいはAl、Ni、Au等の金属を蒸着
やスパッタリングにより光透過性を損なわない程度に薄
く形成したもの等が用いられる。
As the light-transmitting electrode provided on the light-transmitting support, a transparent conductive material such as ITO, zinc oxide, tin oxide, lead oxide, indium oxide, and copper iodide is used. And a metal such as Al, Ni, Au or the like formed by vapor deposition or sputtering so as not to impair the light transmittance.

【0031】本発明の光素子部材として好適な非晶質材
料の原料であるIII 族元素としては、Al、Ga、In
からなる群より選ばれることが好ましい。
Group III elements which are raw materials of an amorphous material suitable for the optical element member of the present invention include Al, Ga, and In.
It is preferable to be selected from the group consisting of

【0032】III 族元素原料としては、III 族元素その
ものの他、これら一つ以上の元素を含む有機金属化合物
を用いることができる。有機金属化合物としては、例え
ば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、tert−ブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、
トリエチルガリウム、tert−ブチルガリウム、トリメチ
ルインジウム、トリエチルインジウム、tert−ブチルイ
ンジウムなどの液体や固体を気化して単独にあるいはキ
ャリアガスでバブリングすることによって混合状態で使
用することができる。
As the group III element raw material, besides the group III element itself, an organometallic compound containing one or more of these elements can be used. As the organometallic compound, for example, trimethylaluminum, triethylaluminum, tert-butylaluminum, trimethylgallium,
Liquids and solids such as triethylgallium, tert-butylgallium, trimethylindium, triethylindium and tert-butylindium can be used alone or in a mixed state by bubbling with a carrier gas.

【0033】バブリングを行う場合に用いられるキャリ
アガスとしては水素、N2 ガスなどの単元素ガス、H
e、Ar、Neなどの希ガス、メタン、エタンなどの炭
化水素ガス、CF4 、C2 6 などのハロゲン化炭素な
どを用いることができる。
As a carrier gas used for bubbling, a single element gas such as hydrogen or N 2 gas, H 2
Noble gases such as e, Ar, Ne, etc., hydrocarbon gases such as methane and ethane, and halogenated carbons such as CF 4 and C 2 F 6 can be used.

【0034】チッ素原料としてはN2 、NH3 、N
3 、N2 4 、メチルヒドラジンなどの含チッ素気
体、液体を気化あるいは先の述べた如きキャリアガスで
バブリングすることによって使用することができる。
N 2 , NH 3 , N 2
It can be used by vaporizing a nitrogen-containing gas or liquid such as F 3 , N 2 H 4 or methylhydrazine, or bubbling with a carrier gas as described above.

【0035】また、本発明の非晶質材料においては、前
記の必須材料の他に、例えば、p,n制御のために元素
を膜中にドープすることができる。
In the amorphous material of the present invention, in addition to the above essential materials, for example, an element can be doped into the film for controlling p and n.

【0036】n型用の元素としては、IA族のLi、I
B族のCu、Ag、Au、IIA族のMg、IIB族のZ
n、IV族のSi、Ge、Sn、Pb、VIB族のS、S
e、Teを用いることができる。中でもSi、Ge、S
nが好ましい。
Examples of the n-type element include Li and I of the IA group.
Group B Cu, Ag, Au, Group IIA Mg, Group IIB Z
n, group IV Si, Ge, Sn, Pb, VIB group S, S
e and Te can be used. Among them, Si, Ge, S
n is preferred.

【0037】p型用の元素としてはIA族のLi、N
a、IB族のCu、Ag、Au、IIA族のBe、Mg、
Ca、Sr、Ra、IIB族のZn、Cd、Hg、Ba、
IVB族のC、Si、Ge、Sn、Pb、VIA族のCr、
VIB族のS、Se、Te、VIII族のFe、Co、Niな
どを用いることができる。中でもBe、Mg、Ca、Z
n、Srが好ましい。
Examples of the p-type element include IA group Li, N
a, IB group Cu, Ag, Au, IIA group Be, Mg,
Ca, Sr, Ra, IIB group Zn, Cd, Hg, Ba,
IVB group C, Si, Ge, Sn, Pb, VIA group Cr,
Group VIB S, Se, Te, Group VIII Fe, Co, Ni and the like can be used. Above all, Be, Mg, Ca, Z
n and Sr are preferred.

【0038】これらの元素をドーピングする方法として
は、n型用ではSiH4 、Si2 6 、GeH4 、Ge
4 、SnH4 を、p型用ではBeH2 、BeCl2
BeCl4 、シクロペンタジエニルマグネシウム、ジメ
チルカルシウム、ジメチルストロンチウム、ジメチル亜
鉛、ジエチル亜鉛、などをガス状態で使用できる。また
元素として膜中に拡散させたりイオンとして膜中に取り
込ませるなどの公知のドーピング方法を適用することも
できる。
As a method of doping these elements,
Is SiH for n-typeFour, SiTwoH 6, GeHFour, Ge
FFour, SnHFour, And BeH for p-typeTwo, BeClTwo,
BeClFour, Cyclopentadienyl magnesium, dime
Chil calcium, dimethyl strontium, dimethyl sub
Lead, diethyl zinc, and the like can be used in the gaseous state. Also
It is diffused into the film as an element or taken into the film as ions.
It is also possible to apply known doping methods such as
it can.

【0039】このような少なくともAl,Ga,Inの
一つ以上のIII 族元素とチッ素を含む非晶質材料は、バ
ンドギャップを赤色から紫外までの全領域にて可変であ
り、高光透過性と低暗伝導率と高光感度により可視から
紫外域までのはば広い光の有効利用が可能となる。さら
にこの非晶質材料は耐光性、耐熱性、耐酸化性にすぐれ
高速応答が可能であるほか、従来の非晶質半導体に無い
発光機能を全波長領域で合わせ持つことができるため、
電子デバイスと発光デバイスを組み合せたハイブリッド
デバイスにも使用できる。具体的には高効率太陽電池、
高速TFT、高感度アバランシェ光センサー、大面積L
ED、フルカラーディスプレー、光変調子、光インター
コネクト用素子等が挙げられる。また結晶層の成長緩衡
層、電荷注入阻止層、絶縁層などに使用することもでき
る。
Such an amorphous material containing at least one or more group III elements of Al, Ga, and In and nitrogen has a variable band gap in the entire region from red to ultraviolet, and has high light transmittance. The low dark conductivity and high light sensitivity make it possible to effectively use a wide range of light from the visible to the ultraviolet region. In addition, this amorphous material is excellent in light resistance, heat resistance, oxidation resistance and can respond at high speed, and also has a light emitting function that is not available in conventional amorphous semiconductors in all wavelength ranges,
It can also be used for a hybrid device combining an electronic device and a light emitting device. Specifically, high-efficiency solar cells,
High-speed TFT, high-sensitivity avalanche light sensor, large area L
Examples include an ED, a full-color display, an optical modulator, and an element for an optical interconnect. It can also be used as a growth buffer layer of a crystal layer, a charge injection blocking layer, an insulating layer, and the like.

【0040】[0040]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものでは
ない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0041】(実施例1)前記図1に示した如き半導体
製造装置10の容器内の基板ホルダー16に洗浄したA
l基板、石英基板、Siウェハーを載せ、真空排気後2
50℃に加熱した。
Example 1 A substrate holder 16 in a container of a semiconductor manufacturing apparatus 10 as shown in FIG.
l Place the substrate, quartz substrate, Si wafer, and after evacuating, 2
Heated to 50 ° C.

【0042】N2 ガスをガス導入管20より直径25m
mの石英管内に500sccm導入し、マイクロ波導波
管24により、2.45GHzのマイクロ波を出力20
0Wにセットしチューナでマッチングを取り放電を行っ
た。この時の反射波は0Wであった。H2 ガスをガス導
入管22より直径30mmの石英管に200sccm導
入し高周波コイル26を用いて13.56MHzの高周
波で出力100Wで放電を行った。反射波は0Wであっ
た。この状態で第3のガス導入管28より室温で保持さ
れたトリメチルガリウム(TMGa)の蒸気をマスフロ
ーコントローラーを通して1sccm導入した。この時
バラトロン真空計で測定した反応圧力は0.2Torr
であった。この条件下で成膜させ、非晶質材料を得た。
この膜組成をXPSにて測定したところGa/N比1.
1でほぼ化学量論化に等しいことが分かった。光学Ga
pは3.5eVであり、無色透明であった。
N 2 gas is introduced from the gas introduction pipe 20 to a diameter of 25 m.
m was introduced into a quartz tube of 500 m, and a microwave of 24.45 GHz was output by the microwave waveguide 24.
The battery was set at 0 W, and matching was performed with a tuner to perform discharge. The reflected wave at this time was 0W. 200 sccm of H 2 gas was introduced from a gas introduction tube 22 into a quartz tube having a diameter of 30 mm, and discharge was performed at a high frequency of 13.56 MHz and an output of 100 W using a high frequency coil 26. The reflected wave was 0W. In this state, 1 sccm of trimethylgallium (TMGa) vapor kept at room temperature was introduced from the third gas introduction pipe 28 through a mass flow controller. At this time, the reaction pressure measured with a Baratron vacuum gauge was 0.2 Torr.
Met. Film formation was carried out under these conditions to obtain an amorphous material.
The composition of this film was measured by XPS, and the Ga / N ratio was 1.
A value of 1 was found to be approximately equivalent to stoichiometry. Optical Ga
p was 3.5 eV and it was colorless and transparent.

【0043】実施例1で得られた非晶質材料のIRスペ
クトル測定の結果を図3に示す。X線回折スペクトルは
明確なピークが見られず非晶質であることを示した。こ
の非晶質GaN膜のIRスペクトルを1週間後、1ヶ月
後、2ヶ月後に測定したところ変化は全く無かった。
FIG. 3 shows the result of IR spectrum measurement of the amorphous material obtained in Example 1. The X-ray diffraction spectrum did not show a clear peak, indicating that it was amorphous. When the IR spectrum of this amorphous GaN film was measured after one week, one month, and two months, there was no change at all.

【0044】3230cm-1付近のピークと2950c
-1付近のピークおよび2100cm-1付近のピークに
ついてベースラインを補正して吸光度を求め、I3230
29 50とI3230/I2100を求めたところ、それぞれ17
と0.28であった。
The peak around 3230 cm -1 and 2950c
The absorbance was determined by correcting the baseline for the peak near m -1 and the peak near 2100 cm -1 , and I 3230 /
I was asked to I 29 50 and I 3230 / I 2100, respectively 17
And 0.28.

【0045】(実施例2)H2 ガスを導入せず高周波電
力を供給しないこと、及び、TMGをマイクロ波導波管
下流のガス導入管30より導入したことを除いて、実施
例1と同様の装置を用いて非晶質材料の成膜を行った。
2 ガスは900sccmで導入し、マイクロ波出力は
200Wとして放電を行った。TMGは1sccm導入
した。
(Example 2) The same as Example 1 except that no high-frequency power was supplied without introducing H 2 gas and that TMG was introduced from the gas introduction pipe 30 downstream of the microwave waveguide. A film of an amorphous material was formed using the apparatus.
N 2 gas was introduced at 900 sccm, and microwave power was set to 200 W to perform discharge. TMG was introduced at 1 sccm.

【0046】実施例2で得られた非晶質材料のIRスペ
クトル測定した結果、X線回折スペクトルは明確なピー
クが見られず非晶質であることを示した。この非晶質G
aN膜のIRスペクトルを1週間後、1ヶ月後、2ヶ月
後に測定したところ変化は全く無かった。また、2ヶ月
後の観測においても、非晶質GaN膜の外観に変化は見
られなかった。
As a result of measuring the IR spectrum of the amorphous material obtained in Example 2, no clear peak was observed in the X-ray diffraction spectrum, indicating that the material was amorphous. This amorphous G
When the IR spectrum of the aN film was measured after one week, one month, and two months, there was no change at all. In addition, no change was observed in the appearance of the amorphous GaN film even after the observation two months later.

【0047】3230cm-1付近のピークと2950c
-1付近のピークおよび2100cm-1付近のピークに
ついてベースラインを補正して吸光度を求め、I3230
29 50とI3230/I2100を求めたところ、それぞれ5.
4と0.22であった。
The peak around 3230 cm -1 and 2950c
The absorbance was determined by correcting the baseline for the peak near m -1 and the peak near 2100 cm -1 , and I 3230 /
It was determined the I 29 50 and I 3230 / I 2100, respectively 5.
4 and 0.22.

【0048】(実施例3)マイクロ波を出力250Wに
セットし、H2 ガスを300sccm導入し、TMGa
を2sccm導入した他は、実施例1と同様の条件で成
膜させ、非晶質材料を得た。
(Example 3) A microwave was set at an output of 250 W, H 2 gas was introduced at 300 sccm, and TMGa was introduced.
Was introduced under the same conditions as in Example 1 except that 2 sccm was introduced to obtain an amorphous material.

【0049】実施例3で得られた非晶質材料のIRスペ
クトル測定した結果、X線回折スペクトルは明確なピー
クが見られず非晶質であることを示した。この非晶質G
aN膜のIRスペクトルを1週間後、1ヶ月後、2ヶ月
後に測定したところ変化は全く無かった。また、2ヶ月
後の観測においても、非晶質GaN膜の外観に変化は見
られなかった。
As a result of measuring the IR spectrum of the amorphous material obtained in Example 3, the X-ray diffraction spectrum did not show a clear peak, indicating that it was amorphous. This amorphous G
When the IR spectrum of the aN film was measured after one week, one month, and two months, there was no change at all. In addition, no change was observed in the appearance of the amorphous GaN film even after the observation two months later.

【0050】3230cm-1付近のピークと2950c
-1付近のピークおよび2100cm-1付近のピークに
ついてベースラインを補正して吸光度を求め、I3230
29 50とI3230/I2100を求めたところ、それぞれ5.
6と0.24であった。
The peak around 3230 cm -1 and 2950c
The absorbance was determined by correcting the baseline for the peak near m -1 and the peak near 2100 cm -1 , and I 3230 /
It was determined the I 29 50 and I 3230 / I 2100, respectively 5.
6 and 0.24.

【0051】(実施例4)マイクロ波を出力300Wに
セットし、TMGaを2sccm導入した他は、実施例
1と同様の条件で成膜させ、非晶質材料を得た。
Example 4 A film was formed under the same conditions as in Example 1 except that the microwave was set to an output of 300 W and TMGa was introduced at 2 sccm to obtain an amorphous material.

【0052】実施例4で得られた非晶質材料のIRスペ
クトル測定した結果、X線回折スペクトルは明確なピー
クが見られず非晶質であることを示した。この非晶質G
aN膜のIRスペクトルを1週間後、1ヶ月後、2ヶ月
後に測定したところ変化は全く無かった。また、2ヶ月
後の観測においても、非晶質GaN膜の外観に変化は見
られなかった。
As a result of measuring the IR spectrum of the amorphous material obtained in Example 4, the X-ray diffraction spectrum did not show a clear peak, indicating that the material was amorphous. This amorphous G
When the IR spectrum of the aN film was measured after one week, one month, and two months, there was no change at all. In addition, no change was observed in the appearance of the amorphous GaN film even after the observation two months later.

【0053】3230cm-1付近のピークと2950c
-1付近のピークおよび2100cm-1付近のピークに
ついてベースラインを補正して吸光度を求め、I3230
29 50とI3230/I2100を求めたところ、それぞれ9.
0と0.24であった。
The peak around 3230 cm -1 and 2950c
The absorbance was determined by correcting the baseline for the peak near m -1 and the peak near 2100 cm -1 , and I 3230 /
It was determined the I 29 50 and I 3230 / I 2100, respectively 9.
0 and 0.24.

【0054】(比較例1)H2 ガスを導入せず高周波電
力を供給しないこと、及び、TMGをガス導入管30よ
り導入したことを除いて、実施例1と同様の装置を用い
て非晶質材料の成膜を行った。N2 ガスは300scc
mで導入し、マイクロ波出力は150Wとして放電を行
った。TMGは3sccm導入した。この条件で成膜さ
せ、非晶質材料を得た。
(Comparative Example 1) An amorphous state was obtained by using the same apparatus as in Example 1 except that no H 2 gas was introduced and no high-frequency power was supplied, and that TMG was introduced through the gas introduction pipe 30. A film of a porous material was formed. N 2 gas is 300scc
m, and the microwave output was set to 150 W to perform discharge. TMG was introduced at 3 sccm. A film was formed under these conditions to obtain an amorphous material.

【0055】成膜後の膜の色は薄い茶色を帯びていた。
成膜直後のこの非晶質材料のIRスペクトルを図4に示
す。この膜のIRスペクトルを1週間後、2週間後と測
定したところ、このIRスペクトルは大きな変化を示し
た。図5に2週間後のIRスペクトルを示す。図4の成
膜直後のIRスペクトルに比べて、Ga−水素、炭素−
水素結合に係る強度が減少しており、非晶質材料中のG
aや炭素に結合した水素が減少し、酸化していることが
わかる。また、この膜を2週間後観察したところ、膜の
色は無色透明となり、微小クラックの発生が見られた。
成膜直後のIRスペクトルから3230cm-1付近のピ
ークと2950cm-1付近のピーク及び2100cm-1
付近のピークについてベースラインを補正して吸光度を
求めI32 30/I2950とI3230/I2100を求めたところ、
それぞれ0.8と0.1であった。
The color of the film after film formation was light brown.
FIG. 4 shows the IR spectrum of this amorphous material immediately after film formation. When the IR spectrum of this film was measured one week and two weeks later, the IR spectrum showed a large change. FIG. 5 shows the IR spectrum after two weeks. Ga-hydrogen and carbon-
The strength related to hydrogen bonding decreases, and G in the amorphous material
It can be seen that hydrogen bonded to a and carbon is reduced and oxidized. When the film was observed after two weeks, the color of the film became colorless and transparent, and generation of minute cracks was observed.
Peak Peak and 2950cm around -1 around 3230Cm -1 from the IR spectrum of the as deposited and 2100 cm -1
Was determined the I 32 30 / I 2950 and I 3230 / I 2100 obtains the absorbance corrected baseline for the peak in the vicinity,
They were 0.8 and 0.1, respectively.

【0056】(比較例2)N2 ガスを500sccmで
導入した他は、比較例1と同様の条件で成膜させ、非晶
質材料を得た。
Comparative Example 2 A film was formed under the same conditions as in Comparative Example 1 except that N 2 gas was introduced at 500 sccm to obtain an amorphous material.

【0057】成膜後の膜の色は薄い茶色を帯びていた。
成膜直後のこの非晶質材料のIRスペクトルを測定し、
さらに、IRスペクトルを1週間後、2週間後と測定し
たところ、このIRスペクトルは比較例1の場合と同様
に大きな変化を示した。2週間後には、膜の色は無色透
明となり、微小クラックの発生が見られた。成膜直後の
IRスペクトルから3230cm-1付近のピークと29
50cm-1付近のピーク及び2100cm-1付近のピー
クについてベースラインを補正して吸光度を求めI3230
/I2950とI3230/I2100を求めたところ、それぞれ
1.9と0.09であった。
The color of the formed film was light brown.
The IR spectrum of this amorphous material immediately after film formation was measured,
Further, when the IR spectrum was measured one week and two weeks later, the IR spectrum showed a large change as in Comparative Example 1. After 2 weeks, the color of the film became colorless and transparent, and generation of minute cracks was observed. From the IR spectrum immediately after the film formation, a peak around 3230 cm -1 and 29
50cm for near peak and 2100 cm -1 peaks near -1 obtains the absorbance corrected baseline I 3230
/ I 2950 and I 3230 / I 2100 were 1.9 and 0.09, respectively.

【0058】(比較例3)N2 ガスを500sccmで
導入し、H2 ガスを200sccmで導入し、高周波電
力を供給しなかったこと、及び、TMGを3sccm、
ガス導入管30より導入した他は、比較例1と同様の条
件で成膜させ、非晶質材料を得た。
(Comparative Example 3) N 2 gas was introduced at 500 sccm, H 2 gas was introduced at 200 sccm, no high-frequency power was supplied, and TMG was introduced at 3 sccm.
A film was formed under the same conditions as in Comparative Example 1 except that the gas was introduced from the gas introduction pipe 30 to obtain an amorphous material.

【0059】成膜後の膜の色は薄い茶色を帯びていた。
成膜直後のこの非晶質材料のIRスペクトルを測定し、
さらに、IRスペクトルを1週間後、2週間後と測定し
たところ、このIRスペクトルにはやや変化が見られ
た。また、週間後には膜の色は無色透明となり、膜と基
材との密着性が低下し、剥離した部分が見られた。成膜
直後のIRスペクトルから3230cm-1付近のピーク
と2950cm-1付近のピーク及び2100cm-1付近
のピークについてベースラインを補正して吸光度を求め
3230/I2950とI3230/I2100を求めたところ、それ
ぞれ1.5と0.11であった。
The color of the film after film formation was light brown.
The IR spectrum of this amorphous material immediately after film formation was measured,
Further, when the IR spectrum was measured one week and two weeks later, a slight change was observed in the IR spectrum. Further, after a week, the color of the film became colorless and transparent, the adhesion between the film and the base material was reduced, and a peeled portion was observed. Seeking I 3230 / I 2950 and I 3230 / I 2100 obtains the absorbance corrected baseline for the peak of the peak and 2100cm around -1 peak and 2950cm around -1 around 3230Cm -1 from the IR spectrum immediately after the film formation As a result, they were 1.5 and 0.11, respectively.

【0060】これらの非晶質材料のI3230/I2950、I
3230/I2100及び膜の性状とIRスペクトルの経時変
化、キセノンランプ照射による光導電性について明暗伝
導度比を、下記表1に示した。
The amorphous materials I 3230 / I 2950 ,
3230 / I 2100 and time course of nature and IR spectrum of the film, the contrast conductivity ratio for photoconductivity by Xenon lamp irradiation, as shown in Table 1 below.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】表1に明らかな如く、吸光度の比IN-H
C-H 及びIN-H /IIII-H が本発明の範囲内である実
施例1〜4の非晶質材料は、いずれも均一、透明な膜を
形成し、光導電性にも優れており、さらに、経時変化が
殆どみられず、耐環境特性に優れていた。一方、吸光度
の比IN-H /IC-H 及びIN-H /IIII-H が本発明の範
囲内である比較例1〜3の非晶質材料は、光導電性が不
十分であり、また、1〜2週間という短い期間中に経時
的に変色し、さらには微小クラックの発生や基材との密
着性低下がみられ、安定性にも劣るものであった。
As is evident in Table 1, the ratio of the absorbances I NH /
The amorphous materials of Examples 1 to 4 in which I CH and I NH / I III-H are within the scope of the present invention all form uniform and transparent films, and are excellent in photoconductivity. Further, there was almost no change over time, and the environment resistance was excellent. On the other hand, the amorphous materials of Comparative Examples 1 to 3 in which the absorbance ratios I NH / I CH and I NH / I III-H are within the range of the present invention have insufficient photoconductivity, The color changed over time in a short period of up to 2 weeks, furthermore, generation of minute cracks and decrease in adhesion to the substrate were observed, and the stability was poor.

【0063】本発明に係る好適な非晶質材料を得る条件
としては、原料や条件等の種々の相関により選択しうる
が、前記実施例、比較例の結果より、N2 ガスの導入量
が多い、N2 ガスに付与されるマイクロ波のエネルギー
が強い、III 族元素の導入量が少ない、H2 ガスを供給
し、高周波により活性化することなどが好ましく挙げら
れることがわかる。
The conditions for obtaining a suitable amorphous material according to the present invention can be selected according to various correlations such as raw materials and conditions. From the results of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, the amount of N 2 gas introduced can be reduced. It can be seen that preferable examples include a large amount, a high microwave energy applied to the N 2 gas, a small introduction amount of the group III element, a supply of the H 2 gas, and activation by a high frequency.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の非晶質材料は、従来の非晶質II
I −V族化合物半導体の欠点を改善し、優れた光導電特
性と高速応答性を有し、且つ、経時的に安定で、耐環境
特性や耐高温を有するという優れた効果を示した。
As described above, the amorphous material of the present invention is made of a conventional amorphous II
It has improved the disadvantages of group IV compound semiconductors, has excellent photoconductive properties and high-speed response, and is stable over time, and has excellent effects of having environmental resistance and high temperature resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の非晶質材料の製造に好適に用い得る半
導体製造装置を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a semiconductor manufacturing apparatus that can be suitably used for manufacturing an amorphous material of the present invention.

【図2】本発明の非晶質材料のモデルIRスペクトルを
示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a model IR spectrum of the amorphous material of the present invention.

【図3】実施例1の非晶質材料の成膜直後のIRスペク
トルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an IR spectrum immediately after film formation of an amorphous material of Example 1.

【図4】比較例1の非晶質材料の成膜直後のIRスペク
トルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an IR spectrum immediately after film formation of an amorphous material of Comparative Example 1.

【図5】比較例1の非晶質材料の成膜2週間経過後のI
Rスペクトルを示すグラフである。
FIG. 5 shows I after two weeks of film formation of the amorphous material of Comparative Example 1.
It is a graph which shows an R spectrum.

【符号の説明】 10 半導体製造装置 12 排気口 14 真空に排気しうる容器 16 基板ホルダー 18 基板加熱ヒーター 20 ガスを導入するための石英管(ガス導入管) 22 ガスを導入するための石英管(ガス導入管) 24 マイクロ波導波管 26 高周波コイル 28 第3のガス導入管 30 マイクロ波導波管下流のガス導入管DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor manufacturing apparatus 12 Exhaust port 14 Container that can be evacuated to vacuum 16 Substrate holder 18 Substrate heater 20 Quartz tube for introducing gas (gas introduction tube) 22 Quartz tube for introducing gas Gas introduction tube) 24 Microwave waveguide 26 High frequency coil 28 Third gas introduction tube 30 Gas introduction tube downstream of microwave waveguide

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも水素と周期律表におけるII
I 族元素とチッ素とを含む非晶質材料であって、 該非晶質材料の赤外吸収スペクトルを測定した場合、チ
ッ素と水素との結合を示す吸収ピーク(N−H)と炭素
と水素との結合を示す吸収ピーク(C−H)における吸
収ピークの吸光度の比IN-H /IC-H が2以上であり、
且つ、赤外吸収スペクトルのチッ素と水素との結合を示
す吸収ピーク(N−H)とIII 族元素と水素との結合を
示す吸収ピーク(III −H)とにおける吸光度の比I
N-H /III I-H が0.2以上であることを特徴とする非
晶質材料。
1. At least hydrogen and II in the periodic table
An amorphous material containing a Group I element and nitrogen. When an infrared absorption spectrum of the amorphous material is measured, an absorption peak (N—H) indicating a bond between nitrogen and hydrogen and carbon are measured. The ratio of the absorbance I NH / I CH of the absorption peak at the absorption peak ( CH ) showing the bond with hydrogen is 2 or more;
In addition, the ratio of the absorbance I between the absorption peak (N-H) indicating the bond between nitrogen and hydrogen and the absorption peak (III-H) indicating the bond between the Group III element and hydrogen in the infrared absorption spectrum
An amorphous material having an NH / I II IH of 0.2 or more.
【請求項2】 前記III 族元素がガリウム(Ga)で
あり、 該非晶質材料の赤外吸収スペクトルの3230cm-1
近と2950cm-1付近における吸収ピークの吸光度の
比I3230/I2950が2以上であり、且つ、赤外吸収スペ
クトルの3230cm-1付近と2100cm-1付近にお
ける吸収ピークの吸光度の比I3230/I2100が0.2以
上であることを特徴とする請求項1に記載の非晶質材
料。
2. The group III element is gallium (Ga), and the ratio I 3230 / I 2950 of the absorption peak of the amorphous material near 3230 cm −1 and 2950 cm −1 in the infrared absorption spectrum is 2 2. The ratio I 3230 / I 2100 of absorption peaks at around 3230 cm −1 and around 2100 cm −1 in the infrared absorption spectrum is 0.2 or more. Amorphous material.
【請求項3】 前記III 族元素の原料としてIII 族元
素を含有する有機金属化合物を用いることを特徴とする
請求項1又は2に記載の非晶質材料。
3. The amorphous material according to claim 1, wherein an organic metal compound containing a Group III element is used as a raw material of the Group III element.
【請求項4】 前記チッ素の原料としてチッ素ガスを
用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
載の非晶質材料。
4. The amorphous material according to claim 1, wherein nitrogen gas is used as a nitrogen source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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