JPS58219732A - フツ素含有アモルフアス半導体の製造方法 - Google Patents

フツ素含有アモルフアス半導体の製造方法

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JPS58219732A
JPS58219732A JP57101970A JP10197082A JPS58219732A JP S58219732 A JPS58219732 A JP S58219732A JP 57101970 A JP57101970 A JP 57101970A JP 10197082 A JP10197082 A JP 10197082A JP S58219732 A JPS58219732 A JP S58219732A
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fluorine
amorphous
amorphous semiconductor
silicon
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Hideki Matsumura
英樹 松村
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフッ素含有アモルファス半導体、特に７ツ累を
含有するアモルファスのシリコン、シ・リコンカーバイ
ド、シリコンゲルマニウム父上その他のアモルファス半
導体の製造方法に関するものである。
最近、７ツ累を含有するアモルファス半導体は、太陽電
池その他種々の用途に着目されてきた◇従来、７ツ累を
含有するアモルファス半導体は、米国特許＠４８２６８
９８号に記載されているように、四フッ化シリコンＳ　
ｉＦ　ｍガスと水素ガスとの混合ガス又は四フッ化シリ
コンＳｉＦ、ガスとシランＳｉＨ、ガスとの混合ガスの
何れかを、グロー放電によシ分解することにより製造さ
れている。
然し、同特許の製造方法は、フッ素のアモルファス半導
体中への取シ込み方に制御性を久〈欠点があり、そのた
めシリコンとの結合エネルギーが大きく本来安定なはず
のフッ素が含まれているにも拘わらず、フッ素を含まな
い従来がらのアモルファス半導体と比べて熱的安定性の
向上もなく、さらに光導電率及び光感度など電気光学的
特性も従来からのフッ素を含まないアモルファス半導体
と比較して同じ程度かむしろ劣っている欠点があったＯ 本発明は、フッ素金理懇的な形で制御性良くアモルファ
ス半導体中に含ませ、そのことによりフッ素本来の長所
を引き出した熱的に安定な即ち高耐熱性のアモルファス
シリコ多等のアモルファス半導体を製造することを目的
とする。
本発明は、ニフッ化シリコン５ｉＦＱカス又ｉＪ：単７
ツ化シリコンＳｉＦガスに水素ガス又は水素原子ガスを
混合し、この混合ガスを素材ガスの主成分に用いて放電
分解して基板上に堆積することによシ、フッ素含有アモ
ルファス半導体を生成することを特徴とするフッ素含有
アモルファス半導体の製造方法である。
本発明においては、常温常圧では不安定である為天然の
状態では存在しないが極めて活性で短寿命でフッ素を制
御性良く取シ込める可能性のあるニフツ化シリコンＳｉ
Ｆ、ガス又はそのフラグメントである単フッ化シリコン
ＳｉＦと、水素ガス又は水素原子ガスとを混合したガス
を素材ガスの主成分として新たに用いることによ〕、前
述の欠点を有しないアモルファス半導体が得られる。
本発明の方法によシ製造したアモルファス半導体ハ、フ
ッ素含有アモルファスシリコン又ハフッ素含有アモルフ
ァスシリコンを基本骨格としこの基本骨格中に他元素を
有する半導体、例えばフッ素を含有するアモルファスシ
リコンカーバイト又はアモルファスシリコンゲルマニウ
ム？＄ル０分解堆積はグロー放電法、グローを伴なわな
い放電法、アーク放電法、ＯｖＤ法により行なうことが
できる。ＯＶＤ法は堆積速度が若干遅い。
堆積時の基板温度は約２５０〜６００℃である〇４発８
ＡはＳｉＦ　、を用いる為、従来のＳｉＦ　、使用時の
堆積温度の限界であった約５００℃よりも高い基板温度
を用いることができる。また、本発明はＳｉＦ、を用い
る場合に比べ、同品質のアモルファス半導体を得る為の
堆積速度が２〜８倍と極めて迅速である。
本発明の方法によシ製造したアモルファス半導体は、太
陽電池、ファクシミリ用光七ンサ、電子写真感光体、テ
レビカメラ用感光体、薄膜トランジスタ等に使用される
。
本発明方法の一例においては、ニフツ化シリコンＳｉＦ
、と水素を混合して基材ガスを調製し、さらにそれを高
周波グロー族ｔＫよシ放電分解して、アモルファスシリ
コン半導体を基板上に堆積させる。この例において、ｔ
Ｉ′ｉ、固体シリコンと四フッ化シリコンＳｉＪ′、ガ
スを電気炉内で加熱し、ＳｉＦ。
＋　Ｓｉ→２ＳｉＦ、　　の化学反応式により、ニフッ
化シｌリコンＳｉＦおを発生する。この場合の装置の概
略図を第１図に示す。
第１図に示す装置の操作の一例においては、アモルファ
ス半導体の製造炉として高周波グロー族・〜 電装置１ｉ用い、高周波グロー放電装置１に送入管２７
から１２０５ｃａｎ　（１ｓｅａｍは１気圧の圧力差の
とき毎分Ｉ　Ｃｏのガス流Ｊ！−）の水素を送入し、石
英管８９の右方の出口端部から少くともｌ　ｏ；ｓｃｃ
ｍへのＳｉＦ、を送入する。電気炉８７の温度が１１５
０℃の時、石英管８９の左方の入口端部からｌ　ＯＢｒ
３ａｍのＳｉＦ、を送入すると、１０　ｓｃｏｍ　　又
はそれ以上のＳｉＦ　、が電気炉８７内に発生し、高周
波グロー放電装置ｌに送入される。高周波グロー放電装
置ｌに／ｄ　１８．５６　ＭＨｚ　、パワー２５〜８゜
Ｗの高周波を入力端子７から高周波コイル５に流す。基
板８が約５００℃に加熱されている場合、基板δ上にア
モルファスシリコン半導体が６〜ｌＯλ／秒の速い成長
速度で堆積する。
本発明方法圧よれば、比較的速い成長速度で７．。
モルファス半導体を安定して堆積できる。第２図は第１
図の装ｆｉｉ用いて８１Ｆ２′ｆ：約１０　ＳＣＣｍ又
はそれ以上流しくＳｉＦ４の送入１ｉ　ｉ　ｏ　ｓｅａ
ｍ　）、Ｈ２Ｒｋを変化させた時のアモルファスシリコ
ンの堆積速度を示したものである。基板温度Ｔｓけ５０
０℃、高周波パワーけ８０Ｗ、装置１内のガス圧力Ｐｇ
は約ｏ、ＩＴｏｒｒ　（０，１ｍｍ　ＩＩｆ　）　　で
ある。Ｈ２流量１１００　ｓｃｃｍ以上にすると、成長
速度は約５〜１０λ／秒ｌ−である。
本発明方法によるアモルファスシリコンは、比較的速い
成長速度で生成するにも拘わらず、耐熱性と高い光導を
特性を有し、その光導電特性が少なくとも真空中５００
“０以上の熱処理後も劣化しない。その−例として第８
図Ｋ　Ｈ，流ｔｌｓＯ８ＣＣｍ鴎で生成したアモルファ
スシリコンを真空中で熱処理したときの光導電率Δδｐ
（Ω−１）　　　（白丸印）、光感度（暗導電率δｄと
Δδ、の比、黒丸印）の変化の様子を示す。Ｈ２流量以
外の試料製造条件はｉ２図の場合と同じである。１ｍＷ
／ｃＩＩＬ　　のＨｅ・Ｎｅレーザー光により光導電率
を測定した。同図・に示すように、５００℃以上の熱処
理後も特性の劣化が少ないことが示されている０さらに
、本発明方法により興造したアモルファス半導体中では
不純物の拡散が抑制される０従来からの水素のみを含む
アモルファスシリコンは太陽電池などに応用した場合、
１！極金属などの拡散も一因となって特性が経時劣化し
、不安定で、耐候性に乏しい。
本発明方法によるアモルファスシリコンは極めて高耐熱
性の上、電極金属の拡散も抑制される為、経時劣化性、
不安定性、耐候性等の点での欠点が解消される０さらに
、本発明はこのように高品質のフッ素含有半導体を極め
て迅速に製造することができる。従って、本発明方法は
実用価値が極めて大きく、産業上極めて有用である０
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を用いる装置の一例を示す線図的説明図
、 ＠２図は水素ガス流量と膜成長速度との関係を示す特性
線図、 第８図は熱処理温度と光導電率及び光感度との、０関係
を示す特性線図である。 ｌ・・・アモルファス半導体の熊造炉、８・・・基板、
５・・・高周波コイル、７・・・高周波入力端子、９・
・・基板８の加熱ヒーター、１１・・・熱電対、１８・
・・真空計、１５・・・ロータリーポンプ、１７・・・
油拡散ポンプ、１９・・・水素送入管、２１，３．１・
・・ストップバルブ、２８．８８・・・流量計、２５．
８５・・・ニードルパルプ、２９・・・ＳｉＦ　　送入
管、８７・・・ＳｉＦｇ　発牛用電気炉、８９・・・石
英管、４１・・・シリコン粒。 特許出願人　東京工業大学長 第２図 ８２　カ”　スン良量（ｓｔＣｍ） 第３図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　二７ツ化シリコンＳｉＦ、ガス又は単フッ化シリコ
    ンＳｉＦガスに水素ガス又は水素原子ガ、スを混合し、
    この混合ガスを素材ガスの主成分に用いて放電分解して
    基板上に堆積することによシ、フッ素含有アモルファス
    半導体を生成することを特徴とするフッ素含有７モル・
    ・ファス半導体の製造方法。 東　特許請求の範囲１記載の方法において、生成するフ
    ッ素含有アモルファス半導体がフッ素含有アモルファス
    シリコンであること。 ＆　特許請求の範囲第１項記載の方法において、生成す
    るフッ素含有アモルファス半導体が、７ツ素を含有する
    アモルファスシリコンｔｉ本骨格とし、この基本骨格中
    に他元累を有する半導体であること。 表　特許請求の範囲１記載の方法において、生成するフ
    ッ素含有アモルファス半導体が７ツ累を含有するアモル
    ファスシリコンカーバイト又ｔｆアモルファスシリコン
    ゲルマニウムであることＯ ａ　特許請求の範囲第１項記載の方法において、分解を
    約２５０〜６００℃で行なうこと。 ａ　特許請求の範囲第す項記載の方法において、分解を
    約２６０〜５００℃で行なうこと◇Ｉ　特許請求の範囲
    第６項記載の方法において、分解を約５００〜ａ　ｏ　
    ｏ　’ａで行なうこと。
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