JPH11251246A

JPH11251246A - ドープしたシリコン薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH11251246A
Application number: JP5107498A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshida; 吉田　　誠; Satoshi Okada; 智岡田; Masahiro Akamatsu; 雅洋赤松; Hiroshi Hirasawa; 洋平澤; Takahiro Saida; 隆浩斎田; Susumu Nakamura; 奨中村; Tsutomu Okubo; 努大久保; Hiroaki Saotome; 博明五月女; Kenichi Kondo; 健一近藤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】固体Ｓｉ原料を用いて、結晶性の良好なシリ
コン薄膜を製造する際に製造コストを削減できる方法に
関する。【解決手段】成膜チャンバ内に基板を配置する工程
と、成膜チャンバ内に水素ガスを導入し、直流アーク放
電プラズマを発生させる工程と、前記成膜チャンバ内に
シリコン中でドーパントとなる元素を含む有機金属化合
物の気体を供給する工程と、前記成膜チャンバ内で前記
有機金属化合物を分解し、ドーパントを生成する工程
と、前記成膜チャンバ内で金属シリコンを蒸発させ、前
記直流アーク放電プラズマを通して前記基板に到着さ
せ、前記基板上に前記ドーパントを添加したシリコン薄
膜を形成する工程とを含むドープしたシリコン薄膜の製
造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコン薄膜の製造
方法に関し、特に固体Ｓｉ原料を用い、ドーパントを添
加したシリコン薄膜を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン薄膜は、太陽電池、薄膜トラン
ジスタ等の種々の用途に用いられている。従来、太陽電
池等に用いられるシリコン薄膜は、化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）によってガラス基板上に作製されている。このシリ
コン薄膜は、多くの場合水素を含むアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）である。

【０００３】このようなａ−Ｓｉ：Ｈ膜の太陽電池は、
光劣化を生じ、使用に伴って発電コストが高くなるとい
う問題を有している。光劣化を防ぐには、熱処理によっ
てシリコン薄膜を結晶化することが有効であることが知
られている。なお、ＣＶＤはシリコン原料としてシラン
等の危険なガスを使うため、その安全対策の設備が必要
である。

【０００４】より簡便なシリコン薄膜の製造方法とし
て、電子ビームによる蒸着法が知られている。電子ビー
ムにより金属シリコンを加熱し、蒸発させることによ
り、基板上にシリコン薄膜を堆積させる。このようにし
て作製したシリコン薄膜は、多量のダングリングボンド
を含み、導電率の可変性、導電型の可変性、光応答能力
等の半導体的性質を大幅に劣化させてしまう。

【０００５】ダングリングボンドの減少には、水素等に
よる終端化が有効であることが知られている。

【０００６】図９は、従来技術によるシリコン薄膜の製
造方法の一例を示す概略断面図である。真空排気可能な
成膜チャンバ５０内には、電子ビーム（ＥＢ）蒸発源５
３が配置され、その上方にはヒータ５２によって加熱で
きる基板５１が配置される。ＥＢ蒸発源５３の右側方に
は、イオンガン５４が配置され、水素イオンを含むプラ
ズマを供給することができる。

【０００７】ＥＢ蒸発源５３の左側方には、ジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）ボンベ５５、ホスフィン（ＰＨ₃）ボンベ
５６からいずれかのガスが流量計５７，５８、スロット
ルバルブＳＢ１，ＳＢ２、流量調整バルブＦＡＢ１，Ｆ
ＡＢ２を経て成膜チャンバ５０に供給される。成膜チャ
ンバ５０内では、ジボランＢ₂Ｈ₆ガスまたはホスフィ
ンＰＨ₃ガスがプラズマや熱により分解される。

【０００８】ｐ形不純物種であるホウ素Ｂまたはｎ形不
純物種であるリンＰは、シリコン蒸気及びイオンガン５
４からの水素と共に基板５１表面に到達し、ｐ形または
ｎ形のａ−Ｓｉ：Ｈの薄膜を形成する。また成膜チャン
バ５０内のガスは、排気系Ｖ、除害装置５９を経て大気
中に排出される。

【０００９】なお、水素イオンのアシストがない場合
は、Ｓｉ薄膜中には１０²⁰ｃｍ^-3程度のダングリングボ
ンドが存在するが、イオンガン５４による水素イオンの
アシストにより、ダングリングボンドを３×１０¹⁷ｃｍ
^-3程度まで減少させることが可能であると報告されてい
る。

【００１０】図１０は従来技術によるシリコン薄膜の製
造方法の他の例を示す概略断面図である。図９における
従来例と異なる点は、成膜チャンバ６０内に平行平板電
極を設け、両電極間に高周波電力を供給してプラズマを
発生させ、基板６１の表面に薄膜を形成する点、成膜チ
ャンバ６０内にＥＢ蒸発源やイオンガンを用いたイオン
蒸着源を設けないでシランＳｉＨ₄ガスボンベ６５から
ＳｉとＨを含むシランＳｉＨ₄ガスを成膜チャンバ６０
内に供給してシリコンイオンと水素イオンを生成してい
る点である。図１２と同一構成については同一符号を付
し詳しい説明を省略し、異なる構成についてのみ説明す
る。

【００１１】図１０における成膜チャンバ６０内の電極
６２，６３は対向電極になつており、接地された電極６
２に基板６１が保持され、電極６３に高周波電源６７が
接続されている。ヒータ６４は、基板６１を一定温度に
加熱するために用いられる。成膜チャンバ６０には、Ｓ
ｉＨ₄ボンベ６５から流量計６６、スロツトルバルブＳ
Ｂ３を経てＳｉＨ₄ガスが供給される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の技術
は、ジボランガス、ホスフィンガス等の有毒ガスを用い
ているため、これらのガス供給系などのガス設備に適合
した認定品を用いる必要があり、簡単な構成によりシリ
コン薄膜を安定的に製造できない問題、ガス設備が割高
になる問題、及びガス設備の保守管理の際にガス漏れ検
知器の点検がそれぞれ必要になるなどの点で費用が嵩む
という問題がある。

【００１３】また主電源が停電時にダウンしてもバツク
アップ電源を用いてガスの供給を止める必要がある。

【００１４】本発明の目的は、簡単な構成によりシリコ
ン薄膜を安定して製造できる技術を提供することにあ
る。

【００１５】本発明の他の目的は、ガス設備やガス設備
の保守管理に要する費用を削減できるシリコン薄膜の製
造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、成膜チャンバ内に基板を配置する工程と、成膜チャ
ンバ内に水素ガスを導入し、直流アーク放電プラズマを
発生させる工程と、前記成膜チャンバ内にシリコン中で
ドーパントとなる元素を含む有機金属化合物の気体を供
給する工程と、前記成膜チャンバ内で前記有機金属化合
物を分解し、ドーパントを生成する工程と、前記成膜チ
ャンバ内で金属シリコンを蒸発させ、前記直流アーク放
電プラズマを通して前記基板に到着させ、前記基板上に
前記ドーパントを添加したシリコン薄膜を形成する工程
とを含むドープしたシリコン薄膜の製造方法が提供され
る。

【００１７】直流アーク放電によって高密度の活性水素
を発生させ、かつ蒸発したＳｉを活性化し、有機金属化
合物の気体からｎ形不純物またはｐ形不純物を発生さ
せ、共に基板上に到達させることにより、不純物を添加
した高膜質のアモルファスＳｉ膜が形成される。

【００１８】一方、成膜チャンバ１内のガスは、排気
系、除害装置を通して大気中に放出される。

【００１９】毒性の低いガスを使用するため、より簡単
な構成のガス設備でシリコン薄膜を安定して製造でき、
またガス設備の保守管理に要する費用を削減できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。

【００２１】図１は、シリコン薄膜を製造するための成
膜装置及びアーク放電を説明するためのグラフを示す。

【００２２】図１（Ａ）において、成膜装置の成膜チャ
ンバ１内には、陰極２および陽極３が配置され、陽極３
は蒸着源（るつぼ）を兼用する。陽極３の蒸着源内に
は、金属Ｓｉ８が収容されている。陽極３上方には、基
板１１を保持するためのサセプタ９が配置されている。
サセプタ９は、ヒータ１０によって所望温度に加熱する
ことができる。ガラス基板等の基板１１は、サセプタ９
に保持され、陽極３の蒸着源と対向して配置される。

【００２３】陰極２の極板１２は、たとえばＴａ−Ｌａ
Ｂ₆複合材料で形成されている。陰極の極板１２を貫通
して、水素ガスを導入する配管５が設けられている。陽
極３と陰極２の極板１２は、成膜チャンバ１とは電気的
に分離された状態で可変直流電圧源４に接続される。な
お、成膜チャンバ１は接地されている。

【００２４】水素ガスを導入する配管５と対向する側
に、配管６を介して排気系１６が連結されている。配管
５から水素ガスを導入し、排気系１６から排気すること
によって成膜チャンバ１内を所定の水素ガス圧に保つこ
とができる。可変直流電源４からたとえば数百Ｖの電圧
を陽極３、陰極２間に印加し、水素ガス雰囲気中で放電
を開始させる。放電によって生じたプラズマ中の荷電粒
子（水素イオン、電子）は、陰極２または陽極３に向か
って加速される。陰極２は、衝突する正イオンによって
加熱され、やがて熱電子を発生するようになる。

【００２５】熱電子が発生すると、プラズマはさらに密
度を上げ、グロー放電からアーク放電の状態に遷移す
る。アーク放電状態になると、陽極３、陰極２間の電圧
は低下する。このような可変電圧源４は、たとえば電流
値を制御できる定電流源によって形成することができ
る。

【００２６】図１（Ｂ）は、印加電圧と陽極−陰極間を
流れる電流との関係を示すグラフである。電流の低い領
域ＧＤは、グロー放電が発生する領域を示す。グロー放
電領域は、電流値Ｉ_Gを最大値とし、より電流量が増加
すると、遷移領域を介してアーク放電領域ＡＧに遷移す
る。アーク放電領域の電流値はＩ_Aを最小値とする。こ
こで、電流値Ｉ_Aは、通常電流値Ｉ_Gよりも２桁程度以
上高い。

【００２７】すなわち、直流アーク放電は、グロー放電
よりも約２桁以上電流密度が高い放電状態である。した
がって、直流アーク放電を用い、水素プラズマを発生さ
せると、このプラズマＰ中の活性水素の量は、グロー放
電による水素プラズマと比べ、約２桁程度以上高いもの
と推定できる。

【００２８】また、アーク放電においては、陽極−陰極
間の電圧が低下する。たとえば約１００Ｖ程度となる。
このような状態においては、プラズマＰ内の電子温度も
１００ｅＶ程度となる。

【００２９】グロー放電においては、印加電圧が高く、
プラズマＰ中の電子温度も高くなってしまう。Ｓｉ源８
から蒸発したＳｉ原子を活性化するためには、Ｓｉのイ
オン化エネルギ程度の電子を衝突させることが好まし
い。この点で、アーク放電中の電子はＳｉ原子の活性化
に適している。グロー放電を用いると、電子のエネルギ
が高すぎ、Ｓｉを効率よく活性化することができなくな
ってしまう。なお、良質のＳｉ膜を形成するためには、
電子温度約０．１〜１０ｅＶの電子が密度約５×１０¹¹
〜１０¹⁴／ｃｃ存在することが好ましい。

【００３０】直流アーク放電状態になると、成膜チャン
バ１内の広い領域が発光するが、特に破線で示した領域
Ｐが明るく発光する。この領域Ｐ内には密度の高いプラ
ズマが存在する。

【００３１】プラズマＰ中では、以下のような種々の反
応が進行していると考えられる。Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- Ｈ₂ → Ｈ₂ ⁺＋ｅ^- Ｈ₂ → Ｈ^* ＋Ｈ^* Ｈ₂ → Ｈ^* ＋Ｈ⁺＋ｅ^- ここでＨ^*はＨのラジカルを示す。

【００３２】プラズマＰ内の多量の電子が金属Ｓｉ８に
衝突し、Ｓｉ８を加熱、蒸発させる。

【００３３】また、図中配管５の上方に、有機金属化合
物の液体１３ＡであるトリエチルボロンＢ（Ｃ₂Ｈ₅）
₃、トリメチルホスフィンＰ（ＣＨ₃）₃、またはトリ
エチルホスフィンＰ（Ｃ₂Ｈ₅）₃を収容する有機液体
槽１３が配置されている。有機金属化合物の液体１３Ａ
には、シリコン中でドーパントになる元素、ホウ素Ｂあ
るいはリンＰが含まれる。

【００３４】トリエチルボロンは物理／化学的性質とし
て外観が無色透明の液体で、沸点が９５℃で、５７ｔｏ
ｒｒにおける沸点が２７℃であり、２７℃における蒸気
圧が５７ｔｏｒｒである。トリメチルホスフィンは物理
／化学的性質として無色透明の液体で、沸点が３８〜３
９℃であり、蒸気圧が５００ｍＴｏｒｒである。

【００３５】有機液体槽１３内の液体１３Ａは、恒温槽
１４の温度を制御することにより、一定圧力の蒸気圧を
生じる。気化されたガスは、スロットルバルブ７を開く
ことにより成膜チャンバ１内に導入される。成膜チャン
バ１内の圧力は圧力センサ１８によって検出される。検
出された圧力をコントローラ１５で監視して恒温槽１４
の温度、スロットルバルブ７の開度、排気系１６の排気
量等を制御する。

【００３６】るつぼ中のＳｉは、直流アーク放電により
加熱され、蒸発する。成膜チャンバ１内で蒸発したＳｉ
原子（またはクラスタ）は、直流アーク放電のプラズマ
Ｐ中を通過する。有機液体槽１３からスロットルバルブ
７を経て成膜チャンバ１内のプラズマＰ内にガス化した
トリエチルボロン、トリメチルホスフィン、またはトリ
エチルホスフィンが導入される。プラズマＰ中では、プ
ラズマ、熱などにより有機金属化合物の分子が分解さ
れ、ｎ形不純物またはｐ形不純物が生成される。成膜チ
ャンバ１内では、電子、活性水素（イオン、ラジカ
ル）、活性Ｓｉと分解されたｎ形不純物のホウ素あるい
はｐ形不純物のリンが衝突しつつ、基板１１表面に到達
する。なお、基板１１表面にも活性水素等が衝突する。

【００３７】このように、直流アーク放電によって高密
度の活性水素を発生させ、かつ蒸発したＳｉを活性化し
つつ、ｎ形不純物種のリンまたはｐ形不純物種のホウ素
を発生させ、基板上に到達させることにより、ドープさ
れた高膜質のアモルファスＳｉ膜が形成される。

【００３８】成膜チャンバ１の左側方には、成膜チャン
バ１内に導入したガスを排気する排気系１６と除害装置
１７が接続されている。排気系１６の図示しないバルブ
は、先に説明したコントローラ４３からの制御信号によ
り開閉し、成膜チャンバ１内に導入されたガスが配管
６、排気系１６を通って排気され、除害装置１７を通し
て大気中に放出される。

【００３９】毒性の低い不純物ソースガスを使用してい
るため、より簡単な構成のガス設備で安定してドープし
たシリコン薄膜を製造することができると共に、ガス設
備の保守管理に要する費用を削減することができる。

【００４０】図１（Ａ）に示すように、成膜チャンバ１
内のプラズマＰ内に直接不純物ソースガスを導入する代
わりに、破線で示すように成膜チャンバ１内の任意の場
所にガスを導入してもよい。

【００４１】図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示したプラズ
マ加熱型陰極２の代わりに用いることができる熱電子発
生型陰極の構成を示す。この陰極は、熱フィラメント１
９と、熱フィラメント１９に電流を供給するための電源
１９−１（たとえば直流電源）を有する。熱電子発生源
を用いる場合、直流電源４は、当初から所定の低い電圧
を与えれば、直流アーク放電を発生させることができ
る。

【００４２】図２は本発明の他の実施例を示す概略断面
図である。図１と異なるのは有機液体槽の代わりに有機
気体槽４０を用い、流量計４１、スロットルバルブ４２
を用いている点である。その他の構成については図１の
構成と同様であり、ここでは詳しい説明を省略する。

【００４３】有機気体槽４０は、有機金属化合物の気体
４０ＡであるトリメチルボロンＢ（ＣＨ₃）₃等の不純
物ソース気体を収容する。有機金属化合物の気体４０Ａ
は、シリコン中でドーパントとなる元素を含む。なお、
流量計４１、スロットルバルブ４２はコントローラ４３
からの制御信号により制御できる。

【００４４】上記実施例では、水素ガスのみを導入して
直流アーク放電を発生させる場合を説明したが、水素ガ
スと不活性ガス（たとえば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ
等）を同時に導入してもよい。

【００４５】図３は、水素ガスと不活性ガスのアルゴン
ガスを導入する成膜装置の構成例を概略的に示す。な
お、上記実施例で説明した有機金属化合物供給源から成
膜チャンバに有機金属化合物のガスを供給する経路につ
いては配管ＭＯのみを図示し、詳細を省略している。

【００４６】図３（Ａ）は、ドープしたシリコン薄膜を
成膜するための成膜装置の断面図である。陰極２の極板
１２の近傍には、配管２６が設けられている。配管２６
は、成膜チャンバ１外部で分岐配管５を有する。アルゴ
ンガスは配管２６の一端から導入され、水素ガスは分岐
配管５から導入される。まず、アルゴンガスの雰囲気中
で、第１次直流アーク放電プラズマを発生させる。その
後、分岐配管５から水素ガスを導入し、第２次アーク放
電プラズマを形成する。

【００４７】図３（Ｂ）は、水素を導入する位置のバリ
エーションを示す。配管２６は、陰極１２を貫通してプ
ラズマＰに水素を導入する場合、配管２７は、他の場所
からプラズマＰに向けて水素を導入する場合、配管２８
はＳｉるつぼ３に向けて水素を導入する場合、配管２９
は基板１１に向けて水素を導入する場合を示す。同様に
不純物ガスを成膜チャンバ１内のいずれかの位置からチ
ャンバ内に導入することができる。

【００４８】さらに、安定かつ高密度のプラズマを発生
させるために、磁場によるピンチ作用を利用することが
できる。

【００４９】図４は、磁場を利用した場合の構成例を概
略的に示す。なお、成膜チャンバへ供給する有機金属化
合物のガスに関しては、その供給経路の配管ＭＯのみを
図示し、詳細な説明を省略する。

【００５０】陽極３のＥＢ蒸着源の下には永久磁石３１
が埋め込まれ、成膜チャンバ１の陰極２の周囲に複数組
の電磁石３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂが配置されて
いる。これらの電磁石３２、３３は、電流を調整するこ
とにより、発生する磁場の形状および強度を調整するこ
とができる。なお、他の構成の磁石を用いてもよい。

【００５１】プラズマ中の電子によってＳｉを加熱する
場合を説明したが、Ｓｉの加熱を他の手段によって行な
うこともできる。

【００５２】図５は、蒸着源としてＥＢ蒸発源２５を用
いてＳｉを蒸発させ、別途アーク放電プラズマを発生さ
せる場合を示す。有機金属化合物のガスを成膜チャンバ
に供給する経路は配管ＭＯのみ図示し、詳細を省略す
る。

【００５３】図５（Ａ）においては、成膜チャンバ１の
下部にＥＢ蒸発源２５が配置され、上方に基板１１が配
置されている。基板１１の下に、基板１１表面とほぼ平
行な方向にアーク放電プラズマＡＰを発生させるように
陰極３５、陽極３６が配置されている。ＥＢ蒸発源２５
から飛び出したＳｉ原子は、プラズマ中で活性化された
後、Ｓｉの不純物種のリンあるいはホウ素と共に基板１
１表面に達する。

【００５４】図５（Ｂ）においては、陽極３６が基板１
１のサセプタを兼用し、成膜チャンバ１の上方に配置さ
れている。陰極３７は、ＥＢ蒸発源２５と共に成膜チャ
ンバ１の下方に配置されている。この構成によれば、Ｅ
Ｂ蒸発源２５から発生したＳｉビームが基板１１に向か
って飛行する経路に長くオーバラップするように、陰極
３７、陽極３６間にアーク放電プラズマが発生する。

【００５５】これらの構成によれば、プラズマ密度とＳ
ｉ蒸発量及び不純物添加量とを独立に制御することがで
きる。

【００５６】予備的に、図１（Ａ）の構成を用い、以下
の条件でＳｉ薄膜を形成した。カソード電流：１００Ａカソード電圧：１００Ｖ水素流量：１２０ｓｃｃｍアルゴン流量：１０ｓｃｃｍ圧力：７×１０^-4Ｔｏｒｒ基板温度：４００℃

【００５７】以上の条件下で、成膜速度１０ｎｍ／ｓで
３×１０¹⁶ｃｍ^-3のダングリングボンド密度を有するア
モルファスシリコン膜を得ることができた。

【００５８】なお、比較のため、図９に示すイオンガン
方式でも成膜した。この場合には、成膜速度３ｎｍ／ｓ
でダングリングボンド密度が３×１０¹⁷ｃｍ^-3であっ
た。上記例では、成膜速度は約３倍と速いのにもかかわ
らず、ダングリングボンド密度が約１桁低下している。
このため、良好な膜質のＳｉ薄膜が高成膜速度で得られ
ることが判る。なお、このように膜質が改善された原因
は、少なくとも一部プラズマ密度が高く、かつプラズマ
Ｐ中の電子温度がＳｉのイオン化エネルギにほぼ等しい
ことによると考えられる。

【００５９】図３（Ａ）の装置を用いた場合、各パラメ
ータをより広範囲で制御することができる多結晶Ｓｉの
成膜例を以下に示す。

【００６０】カソード電流：２００Ａカソード電圧：１００Ｖ水素流量：１２０ｓｃｃｍアルゴン流量：３０ｓｃｃｍ圧力：７．５×１０^-2Ｔｏｒｒ基板温度：３００〜５００℃

【００６１】図６は、Ｓｉ蒸発源としてＥＢ蒸発源２５
を用い、成膜チャンバ１内のイオン銃４５から基板１１
に水素のアーク放電プラズマＰを直接当てるように構成
した例を示す。その他の構成は図１（Ａ）と同様であ
る。この成膜装置を用い、以下の成膜条件で成膜を行っ
た。有機金属化合物の供給配管ＭＯから有機金属ガスを
供給してａ−Ｓｉ膜にドーピングを行った。

【００６２】ＥＢ蒸発源によるＳｉの成膜速度：数Å／秒〜数十Å／秒カソード電流：５０Ａ圧力：１５×１０^-3Ｔｏｒｒ基板温度：４００℃ プラズマ密度：１．５×１０¹¹ｃｍ^-3 電子温度：〜２ｅＶ

【００６３】ドーピングの結果を図７および図８のグラ
フに示す。図７のグラフはｐ型多結晶Ｓｉ膜の導電性と
トリエチルボロンの分圧の関係をプロットしたものであ
る。図７のグラフにおいて、縦軸は多結晶Ｓｉ膜の導電
性（Ｓ／ｃｍ）を示し、横軸はトリエチルボロンの分圧
（Ｔｏｒｒ）を示す。

【００６４】トリエチルボロンの分圧が０〜１．０×１
０^-5（Ｔｏｒｒ）のときの多結晶Ｓｉ膜の導電性は、１
０^-7〜１０^-6（Ｓ／ｃｍ）である。トリエチルボロンの
分圧が２．０×１０^-5（Ｔｏｒｒ）のとき、多結晶Ｓｉ
膜の導電性が１０^-2となり、飛躍的に導電性が高くな
る。トリエチルボロンの分圧が３．０×１０^-5（Ｔｏｒ
ｒ）になると、多結晶Ｓｉ膜の導電性は１０^-1（Ｓ／ｃ
ｍ）となる。

【００６５】このグラフからトリエチルボロンの分圧が
０から２．０×１０^-5（Ｔｏｒｒ）になると、多結晶Ｓ
ｉ膜の導電性が１０^-7〜１０^-6より１０^-2（Ｓ／ｃｍ）
に飛躍的に向上し、多結晶Ｓｉ膜の成膜が有効に行わ
れ、導電性の良好なシリコン薄膜を簡単な構成のガス設
備で安定して製造することができることが判る。

【００６６】図８のグラフにおいて、縦軸はｎ型多結晶
Ｓｉ膜の導電性（Ｓ／ｃｍ）を示し、横軸はトリメチル
ホスフィンの分圧（Ｔｏｒｒ）を示す。図８からわかる
ようにトリメチルホスフィン（ＴＭＰ）分圧が１×１０
^-5（Ｔｏｒｒ）のとき、多結晶Ｓｉ膜の導電性は１０^-4
〜１０^-3（Ｓ／ｃｍ）である。ＴＭＰ分圧を６×１０ ^-5
（Ｔｏｒｒ）に増加すると、導電性は約４×１０^-1Ｓ／
ｃｍに増加している。

【００６７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な設備で良膜質のドープしたＳｉ薄膜を製造するこ
とができる。

【００６９】また本発明は、環境対策の容易な設備を用
いて低コストでドープしたシリコン薄膜を製造すること
ができる方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための断面図、線
図、グラフである。

【図２】本発明の他の実施例を説明するための断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例の変形例を説明するための断面
図である。

【図４】本発明の実施例の変形例を説明するための断面
図である。

【図５】本発明の実施例の変形例を説明するための断面
図である。

【図６】本発明の実施例の変形例を説明するための断面
図である。

【図７】作成したＳｉ膜の導電性と有機液体原料との関
係を示すグラフである。

【図８】作成したＳｉ膜の導電性と有機液体原料との関
係を示すグラフである。

【図９】従来の構成を説明するための断面図である。

【図１０】従来の構成を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１成膜チャンバ２陰極３蒸発源（陽極）４可変電圧源５配管６配管７スロットルバルブ８金属Ｓｉ９サセプタ１０ヒータ１１基板１２極板１３有機液体槽１４恒温槽１５コントローラ１６排気系１７除害装置１８圧力センサ１９熱フィラメント１９−１電源２５電子ビーム（ＥＢ）蒸着源４０有機気体槽４１流量計４２スロットルバルブ４３コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平澤洋茨城県つくば市天久保４−５−11 ＴＯＳ天久保204 (72)発明者斎田隆浩茨城県牛久市南１−36−11 アーバン高橋 102 (72)発明者中村奨茨城県つくば市天久保４−５−11 ＴＯＳ天久保105 (72)発明者大久保努茨城県つくば市松代２−24−１マリノス松代Ｃ205 (72)発明者五月女博明茨城県つくば市桜３−28−１セジュール上野Ａ201 (72)発明者近藤健一東京都世田谷区千歳台２−33−１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜チャンバ内に基板を配置する工程
と、成膜チャンバ内に水素ガスを導入し、直流アーク放電プ
ラズマを発生させる工程と、前記成膜チャンバ内にシリコン中でドーパントとなる元
素を含む有機金属化合物の気体を供給する工程と、前記成膜チャンバ内で前記有機金属化合物を分解し、ド
ーパントを生成する工程と、前記成膜チャンバ内で金属シリコンを蒸発させ、前記直
流アーク放電プラズマを通して前記基板に到着させ、前
記基板上に前記ドーパントを添加したシリコン薄膜を形
成する工程とを含むドープしたシリコン薄膜の製造方
法。
【請求項２】前記有機金属化合物の気体を供給する工
程は、常温で液体である液体原料を気化して前記成膜チ
ャンバ内に導入することを含む請求項１記載のシリコン
薄膜の製造方法。
【請求項３】前記有機金属化合物の気体を供給する工
程は、前記液体原料を加熱して蒸気圧を設定し、前記成
膜チャンバ内に所要量の有機金属化合物の蒸気を導入す
る請求項２記載のシリコン薄膜の製造方法。
【請求項４】前記液体原料はトリエチルボロン、トリ
メチルホスフィン、トリエチルホスフィンのいずれかで
ある請求項２または３記載のシリコン薄膜の製造方法。
【請求項５】前記有機金属化合物の気体を供給する工
程は、常温で気体である気体原料を前記成膜チャンバ内
に導入することを含む請求項１記載のシリコン薄膜の製
造方法。
【請求項６】前記気体原料はトリメチルボロンである
請求項６記載のシリコン薄膜の製造方法。
【請求項７】前記有機金属化合物の気体を供給する工
程は、前記直流アーク放電プラズマ中に直接、前記有機
金属化合物の気体を導入することを含む請求項１〜６記
載のいずれかに記載のシリコン薄膜の製造方法。
【請求項８】前記シリコン薄膜を形成する工程は、シ
リコンを蒸発させ、前記直流アーク放電プラズマを直
接、前記基板に当てることを含む請求項１〜７のいずれ
かに記載のシリコン薄膜の製造方法。
【請求項９】前記直流アーク放電プラズマを発生させ
る工程は、前記成膜チャンバ内に、水素ガスと不活性ガ
スを導入し、前記直流アーク放電プラズマを発生させる
ことを含む請求項１〜８のいずれかに記載のシリコン薄
膜の製造方法。