JPS5913617A - 微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法 - Google Patents
微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法Info
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- JPS5913617A JPS5913617A JP12289482A JP12289482A JPS5913617A JP S5913617 A JPS5913617 A JP S5913617A JP 12289482 A JP12289482 A JP 12289482A JP 12289482 A JP12289482 A JP 12289482A JP S5913617 A JPS5913617 A JP S5913617A
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- silicon
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- thin film
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- silicon thin
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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。
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、シリコン薄膜の製造方法に関し、特定すると
、任意の基板上にプラズマ雰囲気下で希望する門の微結
晶を含むシリコン薄膜を製造する方法に関する。
、任意の基板上にプラズマ雰囲気下で希望する門の微結
晶を含むシリコン薄膜を製造する方法に関する。
微結晶が混在するシリコン薄膜をグ四−放電により製造
する方法としては、従来より例えばシラン（ＳｉＨ２）
のようなシリコン原子を含む原料ガスを水素のような希
釈ガスで高希釈し、高入力電力で成膜する方法が知られ
ている。しかしながら。
する方法としては、従来より例えばシラン（ＳｉＨ２）
のようなシリコン原子を含む原料ガスを水素のような希
釈ガスで高希釈し、高入力電力で成膜する方法が知られ
ている。しかしながら。
このような従来の方法では、低希釈率、低電力密度で微
結晶を含むシリコン薄膜を得ることができなかった。ま
た、従来の方法では、微結晶量の含有割合が、基板温度
、原料ガス組成、投入電力、ガス流量といった種々のパ
ラメータと複雑に係わり合っていることに起因して、こ
の含有割合を制御することが困難であった。
結晶を含むシリコン薄膜を得ることができなかった。ま
た、従来の方法では、微結晶量の含有割合が、基板温度
、原料ガス組成、投入電力、ガス流量といった種々のパ
ラメータと複雑に係わり合っていることに起因して、こ
の含有割合を制御することが困難であった。
それゆえ、本発明の目的は、シリコンを含む原料ガスと
希釈ガスの混合ガスからグロー放電により製造されるシ
リコン薄膜であって非晶質中に微結晶粒が混在するもの
を製造する方法において、上記欠点を除去した新規なシ
リコン薄膜の製造方法を提供することである。
希釈ガスの混合ガスからグロー放電により製造されるシ
リコン薄膜であって非晶質中に微結晶粒が混在するもの
を製造する方法において、上記欠点を除去した新規なシ
リコン薄膜の製造方法を提供することである。
本発明の特定の目的は、低電力密度で上記性質のシリコ
ン薄膜を製造できるシリコン薄膜の製造方法を提供する
ことである。
ン薄膜を製造できるシリコン薄膜の製造方法を提供する
ことである。
本発明の他の特定の目的は、非晶質中に混在する微結晶
量を、原料ガス組成、温度および高周波電力密度を変え
ることなしに、基板または基板が載置される基台にバイ
アス電圧を印加することにより所望の量に制御できる上
記形式のシリコン薄膜の製造方法を提供することである
。
量を、原料ガス組成、温度および高周波電力密度を変え
ることなしに、基板または基板が載置される基台にバイ
アス電圧を印加することにより所望の量に制御できる上
記形式のシリコン薄膜の製造方法を提供することである
。
本発明の製造方法によると、低希釈率（）（、／Ｓ ｔ
）（４＝９／１）、低電力密度（約α１２７ Ｗ／ｃｍ
’ ）におい°Ｃも微結晶を含むシリコン薄膜を得るこ
とができる。従来の方法では高電力密度を必要としたの
で、反応室内の不純物を膜内に取り込むおそれがあった
のであるが、本発明の方法ではこのように低電力密度で
成膜できるので、そのようなおそれは排除される。
）（４＝９／１）、低電力密度（約α１２７ Ｗ／ｃｍ
’ ）におい°Ｃも微結晶を含むシリコン薄膜を得るこ
とができる。従来の方法では高電力密度を必要としたの
で、反応室内の不純物を膜内に取り込むおそれがあった
のであるが、本発明の方法ではこのように低電力密度で
成膜できるので、そのようなおそれは排除される。
また、本発明の製造方法に依ると、基板に印加するバイ
アス電圧を変化させることにより、基板温度、ガス組成
比、電力密度を変えることなしに希望する微結晶量を含
むシリコン薄膜を製造することができる。さらに、本発
明の方法によると、基板に印加するバイアス電圧を変化
させながら成膜することにより、シリコン薄膜の厚さ方
向における微結晶分布を容易に変更することができる。
アス電圧を変化させることにより、基板温度、ガス組成
比、電力密度を変えることなしに希望する微結晶量を含
むシリコン薄膜を製造することができる。さらに、本発
明の方法によると、基板に印加するバイアス電圧を変化
させながら成膜することにより、シリコン薄膜の厚さ方
向における微結晶分布を容易に変更することができる。
非晶質中に微細な結晶粒が存在するシリコン薄膜は、シ
リコン簿膜の長所、すなわち光学的バンドギャップを十
分大きく保持できるという利点−と、多結晶シリコン薄
膜としての長所、すなわち電気伝導度を著しく大きくで
きるという利点とを兼ね備えるものであるが、上述のよ
うに微結晶の含有量および分布を容易に制御できること
により、シリコン薄膜の物理的および電気的特性を広範
囲において変更することが容易となる。
リコン簿膜の長所、すなわち光学的バンドギャップを十
分大きく保持できるという利点−と、多結晶シリコン薄
膜としての長所、すなわち電気伝導度を著しく大きくで
きるという利点とを兼ね備えるものであるが、上述のよ
うに微結晶の含有量および分布を容易に制御できること
により、シリコン薄膜の物理的および電気的特性を広範
囲において変更することが容易となる。
本発明のシリコン薄膜の製造方法の１実施例について述
べると、まず、シランＳＩＨ，と水素Ｈ１を１＝９の割
合で混合し、あらかじめ高真空（ｅａ。
べると、まず、シランＳＩＨ，と水素Ｈ１を１＝９の割
合で混合し、あらかじめ高真空（ｅａ。
Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ ）に排気された反応室内に
マス７０−コントローラによって全流Ｍｋを１０ ＳＣ
ＣＭに制御して圧力５０ｒｎＴｏｒｒで供給する。この
混合ガスに約０．１２７ Ｗ／’ｃｍ２の電力密度の高
周波電力を投入してプラズマ状態とし、その中に置かれ
り基板（ガラス、ステンレス等）にマイナスノぐイアス
ミ圧を印加しながら成膜すれば、微結晶粒が混在したシ
リコン薄膜を製造できる。
マス７０−コントローラによって全流Ｍｋを１０ ＳＣ
ＣＭに制御して圧力５０ｒｎＴｏｒｒで供給する。この
混合ガスに約０．１２７ Ｗ／’ｃｍ２の電力密度の高
周波電力を投入してプラズマ状態とし、その中に置かれ
り基板（ガラス、ステンレス等）にマイナスノぐイアス
ミ圧を印加しながら成膜すれば、微結晶粒が混在したシ
リコン薄膜を製造できる。
このような方法で製造した膜のｘｇ回折像は、微結晶粒
が非晶質中に混在していることを示している。
が非晶質中に混在していることを示している。
本発明の方法において使用されるシリコン原子を含む原
料ガスとしては、シラン、７フ化ケイ素、または塩化ケ
イ素、またはそれらの混合物が含まれ、また使用される
希釈ガスとしては、水素、またはヘリウム、アルゴン、
ネオン等の希ガスが含まれる。また１本発明の方法にお
いて印加されるバイアス電圧は、他のパラメータとの関
連において種々変えられるが、−１ｏｏｏｖまでの負バ
イアス、または＋１０００Ｖまでの正バイアスが利用で
きる。さらに、交流バイアスも使用できる。
料ガスとしては、シラン、７フ化ケイ素、または塩化ケ
イ素、またはそれらの混合物が含まれ、また使用される
希釈ガスとしては、水素、またはヘリウム、アルゴン、
ネオン等の希ガスが含まれる。また１本発明の方法にお
いて印加されるバイアス電圧は、他のパラメータとの関
連において種々変えられるが、−１ｏｏｏｖまでの負バ
イアス、または＋１０００Ｖまでの正バイアスが利用で
きる。さらに、交流バイアスも使用できる。
以下、図面を参照して１本発明の実施例、および得られ
たシリコン薄膜の物理的および電気的特性について説明
する。
たシリコン薄膜の物理的および電気的特性について説明
する。
第１図において、全装置系を油回転ポンプ１および油拡
散ポンプ２を使って約Ｉ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒの真空
度まで真空排気し、次にシランボンベ３おＪ：Ｕ水素ボ
ンベ４よりマス７０−コントローラ５６により所定流量
に制御されたシランガスと水素ガスを反応室７に導入す
る。パルプ８で操作して、反応室７のガス圧力を真空計
９で監視しながら所要の圧力に維持する。高周波発振器
１ｏで電極１１および１１’ｆｂＪに高周波電圧を印加
してグ四−放電を発生させる。基板１２は、ヒータ１３
で加熱された基台上に載置されており、ヒータで所要の
温度に加熱されるとともに、直流定電圧発生装＠１４に
よリハイアス電圧が印加されている。このとき、この基
板上に微結晶を含むシリコン薄膜が成膜される。なお、
基板１２の性質により、バイアス電圧は基板を載置する
基台に印加してもよい。
散ポンプ２を使って約Ｉ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒの真空
度まで真空排気し、次にシランボンベ３おＪ：Ｕ水素ボ
ンベ４よりマス７０−コントローラ５６により所定流量
に制御されたシランガスと水素ガスを反応室７に導入す
る。パルプ８で操作して、反応室７のガス圧力を真空計
９で監視しながら所要の圧力に維持する。高周波発振器
１ｏで電極１１および１１’ｆｂＪに高周波電圧を印加
してグ四−放電を発生させる。基板１２は、ヒータ１３
で加熱された基台上に載置されており、ヒータで所要の
温度に加熱されるとともに、直流定電圧発生装＠１４に
よリハイアス電圧が印加されている。このとき、この基
板上に微結晶を含むシリコン薄膜が成膜される。なお、
基板１２の性質により、バイアス電圧は基板を載置する
基台に印加してもよい。
第２図には、本発明の方法で製造した微結晶を含むシリ
コン薄膜の暗電導度（σｄ）および光電導度（△σｐ）
が、基板に印加したバイアスＮ圧との関係で示されてい
る。成膜条件は、）（、／ＳｉＨ，＝９／１、ガス流Ｍ
、： １０ ＳＣＣＭ、室内圧力＝５０ｍＴｏｒｒ 、
投入電カニ ｐｔ ＝ １ｏ ｗ （ａ、１２７Ｗ／Ｃ
ｒｒＩ２）、Ｔｓ＝２５［１℃であった。
コン薄膜の暗電導度（σｄ）および光電導度（△σｐ）
が、基板に印加したバイアスＮ圧との関係で示されてい
る。成膜条件は、）（、／ＳｉＨ，＝９／１、ガス流Ｍ
、： １０ ＳＣＣＭ、室内圧力＝５０ｍＴｏｒｒ 、
投入電カニ ｐｔ ＝ １ｏ ｗ （ａ、１２７Ｗ／Ｃ
ｒｒＩ２）、Ｔｓ＝２５［１℃であった。
マイナスバイアス電圧を印加しながら成膜して得られた
シリコン薄膜のσｄは、バイアスＮ圧）増加にしたがっ
て急激に増加している。これは、非晶質中における微結
晶の増大に起因している。
シリコン薄膜のσｄは、バイアスＮ圧）増加にしたがっ
て急激に増加している。これは、非晶質中における微結
晶の増大に起因している。
また、このとき△σｐはは〈一定である。
第３Ａ％Ｂ％Ｃ図および第４Ａ％Ｂ図には、光学的ギャ
ップ（Ｅｏ）、屈折率（ｎ）、成膜速度（ＤＲ）、水素
含有率（Ｃｘｒ）およびＩＲスペクトルに現われる５ｉ
−ＨおよびＳｔぐ■の伸縮振動による吸収の重心波数（
νｍ）が、バイアス電圧との関係で示されている。なお
、第３Ａ〜Ｃ図および第４Ａ、Ｂ図における成膜条件は
第２図のものと同じである。
ップ（Ｅｏ）、屈折率（ｎ）、成膜速度（ＤＲ）、水素
含有率（Ｃｘｒ）およびＩＲスペクトルに現われる５ｉ
−ＨおよびＳｔぐ■の伸縮振動による吸収の重心波数（
νｍ）が、バイアス電圧との関係で示されている。なお
、第３Ａ〜Ｃ図および第４Ａ、Ｂ図における成膜条件は
第２図のものと同じである。
第５Ａ、Ｂ図には、各バイアス電圧印加下で製造したシ
リコン薄膜のＸ線回折パターンが示されている。この図
は、アモルファスシリコンに起因するハローピークの他
に、５ｓ（１１１）、（２２ｏ）および（３１１）に帰
属するピークが出現し、非晶質相中に微結晶粒が混在し
ていることを示している。さらに、この図は、負バイア
ス電圧の増加にしたがってＷ！、結晶に起因側るピーク
強度が大きくなることを示している。さらに、１５Ａ図
を詳細に残部すると、負バイアスｌ椛圧＝０（アース電
位では、アモルファス相のみが成膜されているが、負バ
イアス電圧の増加にしたがって微結晶に起因するＸ線回
折強度が大きくなることが分る。すなわち、アモルファ
ス相しか製造できない条件でもバイアス電圧を印加する
ことによって微結晶化が可能であり、さらに微結晶量は
、負バイアス電圧の増加に伴ない増加することが分る。
リコン薄膜のＸ線回折パターンが示されている。この図
は、アモルファスシリコンに起因するハローピークの他
に、５ｓ（１１１）、（２２ｏ）および（３１１）に帰
属するピークが出現し、非晶質相中に微結晶粒が混在し
ていることを示している。さらに、この図は、負バイア
ス電圧の増加にしたがってＷ！、結晶に起因側るピーク
強度が大きくなることを示している。さらに、１５Ａ図
を詳細に残部すると、負バイアスｌ椛圧＝０（アース電
位では、アモルファス相のみが成膜されているが、負バ
イアス電圧の増加にしたがって微結晶に起因するＸ線回
折強度が大きくなることが分る。すなわち、アモルファ
ス相しか製造できない条件でもバイアス電圧を印加する
ことによって微結晶化が可能であり、さらに微結晶量は
、負バイアス電圧の増加に伴ない増加することが分る。
この微結晶量の増加が、第２図に示したσｄの急激な増
加に寄与しているのである。
加に寄与しているのである。
以上、説明のように、本発明の製造方法によると、微結
晶を含むシリコンを低電力密度で容易に成膜でき、また
印加するバイアスＮ圧ｊ圧を制御することにより、希望
する微結晶量を含むシリコン薄膜や厚さ方向に異なる微
結晶分布をもったシリコン薄膜を製造できる。それゆえ
、本発明の方法によれば種々の物理的および電気的特性
を有した優れたシリコン薄膜を得ることができる。その
応用範囲はきわめて広い。
晶を含むシリコンを低電力密度で容易に成膜でき、また
印加するバイアスＮ圧ｊ圧を制御することにより、希望
する微結晶量を含むシリコン薄膜や厚さ方向に異なる微
結晶分布をもったシリコン薄膜を製造できる。それゆえ
、本発明の方法によれば種々の物理的および電気的特性
を有した優れたシリコン薄膜を得ることができる。その
応用範囲はきわめて広い。
第１図は本発明の微結晶を含むシリコン薄膜の製造方法
を実施する装置の概略図、第２図、第６Ａ図、第３Ｂ図
および第３Ｃ図、および第４Ａ図および第４Ｂ図は本発
明の方法により得られたシリコン薄膜の緒特性を示すグ
ラフ、第５Ａ図および第５Ｂ図は本発明の方法により得
られたシリコン薄膜のＸ線回折パターンである。 １：油回転ポンプ ２：油拡散ポンプ ６ニシランボンベ ４：水素ボンベ ５６；マス７四−コントローラ ７：反応室 ８：パルプ ９゛真空計 １０：亮周波発振器 １１ ：電極 １２ ：基板 １３：ヒータ １４：直流定電圧発生装置ｉｉ’ 代理人の氏名 倉 内 基 弘 同 倉橋 暎 第１図 第２１１ ・・ ｒγス電−Ｌ（Ｖ） 第３Ａ図 第；旧１・１ 第４Ａ図 第４８図 ４５ ５０ ５５ ６０２θ
回打内（１）
を実施する装置の概略図、第２図、第６Ａ図、第３Ｂ図
および第３Ｃ図、および第４Ａ図および第４Ｂ図は本発
明の方法により得られたシリコン薄膜の緒特性を示すグ
ラフ、第５Ａ図および第５Ｂ図は本発明の方法により得
られたシリコン薄膜のＸ線回折パターンである。 １：油回転ポンプ ２：油拡散ポンプ ６ニシランボンベ ４：水素ボンベ ５６；マス７四−コントローラ ７：反応室 ８：パルプ ９゛真空計 １０：亮周波発振器 １１ ：電極 １２ ：基板 １３：ヒータ １４：直流定電圧発生装置ｉｉ’ 代理人の氏名 倉 内 基 弘 同 倉橋 暎 第１図 第２１１ ・・ ｒγス電−Ｌ（Ｖ） 第３Ａ図 第；旧１・１ 第４Ａ図 第４８図 ４５ ５０ ５５ ６０２θ
回打内（１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） シリコン原子を含む原料ガスと希釈ガスの混
合ガスからグロー放電により製造されるシリコン薄膜で
あって、非晶質相中に微結晶粒が混在する薄膜を製造す
る方法において、基板または該基板が載置される基台に
バイアス電圧を印加することを特徴とするシリコン薄膜
の製造方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の方法において。 シリコン原子を含む原料ガスとして、シラン、７ツ化ケ
イ素または塩化ケイ素、またはこれらの混合ガスが使用
されるシリコン薄膜の製造方法。 （３） 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
希釈ガスとして、水素、またはヘリウム、アルゴン、ネ
オンのような希ガスが使用されるシリコン＃膜の製造方
法。 （４）特許請求の範囲第１項記載の方法において、。 印加バイアス電圧として％−１０００Ｖまでの負バイア
ス電圧または＋１ｏｎｏｖまでの正バイアス電圧が使用
されるシリコン薄膜の製造方法。 （５）特許請求の範囲第１項記載の方法において、印加
バイアス電圧を変化することにより、非晶質中に混在す
る微結晶粒の量が制御されるシリコン薄膜の製造方法。 （６）特許請求の範囲第１項記載の方法において、印加
バイアス電圧を変化させながら成膜することにより、膜
厚方向における結晶分布が変化されるシリコン薄膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12289482A JPS5913617A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12289482A JPS5913617A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913617A true JPS5913617A (ja) | 1984-01-24 |
| JPS639014B2 JPS639014B2 (ja) | 1988-02-25 |
Family
ID=14847260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12289482A Granted JPS5913617A (ja) | 1982-07-16 | 1982-07-16 | 微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913617A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997514A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池の製造法 |
-
1982
- 1982-07-16 JP JP12289482A patent/JPS5913617A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997514A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池の製造法 |
| JPH0445991B2 (ja) * | 1982-11-22 | 1992-07-28 | Kogyo Gijutsu Incho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS639014B2 (ja) | 1988-02-25 |
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