JPS59197127A - 半導体装置作製方法 - Google Patents
半導体装置作製方法Info
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- JPS59197127A JPS59197127A JP59051685A JP5168584A JPS59197127A JP S59197127 A JPS59197127 A JP S59197127A JP 59051685 A JP59051685 A JP 59051685A JP 5168584 A JP5168584 A JP 5168584A JP S59197127 A JPS59197127 A JP S59197127A
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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】
本発明ば一導電型を有する水素またはハロゲン元素が添
加された非単結晶、即ちアモルファスまたは多結晶の半
導体上に、この半導体を構成する半導体材料に少なくと
もエネルギーバンドを変更しうる添加物を添加した異種
導電型を有するアモルファスまたは多結晶の如き水素ま
たはハロケン元素が添加された非単結晶の半導体を積層
して接合を構成させる半導体装置の作製方法に関する。
加された非単結晶、即ちアモルファスまたは多結晶の半
導体上に、この半導体を構成する半導体材料に少なくと
もエネルギーバンドを変更しうる添加物を添加した異種
導電型を有するアモルファスまたは多結晶の如き水素ま
たはハロケン元素が添加された非単結晶の半導体を積層
して接合を構成させる半導体装置の作製方法に関する。
即ち、−導電型を有する珪素、ゲルマニューム、炭化珪
素のごときアモルファス（純粋のアモルファスまたは５
〜１００人のショートレンジオーダーでの多結晶）また
は多結晶構造ををする半導体（以下これらを総称して非
単結晶半導体という）またはこれに炭素、酸素または窒
素などを均等に分散して添加せしめることを本発明の基
礎とする。
素のごときアモルファス（純粋のアモルファスまたは５
〜１００人のショートレンジオーダーでの多結晶）また
は多結晶構造ををする半導体（以下これらを総称して非
単結晶半導体という）またはこれに炭素、酸素または窒
素などを均等に分散して添加せしめることを本発明の基
礎とする。
また本発明における均等な分散とは、添加物の量子論的
な波動が互いに局部的に相互作用を住ぜしめる方向にな
ることをいう。
な波動が互いに局部的に相互作用を住ぜしめる方向にな
ることをいう。
本発明は珪素、ケルマニューム、炭化珪素の如きアモル
ファスまたは多結晶の半導体と、炭素、窒素または酸素
を添加物として、半導体中に十分均等に分散させて添加
した同一結晶構造の半導体を設け、異なるエネルギーギ
ャップを有する半導体を互いに隣接させたこの境界また
はその近傍におけるエネルギーバンドの遷移を連続的に
行わしめることに関する。さらにこの境界またはその近
傍にてＰＮまたはＰＩＮの接合部を設け、この接合部に
光照射をすることにより、光起電力を発生せしめること
に関する。
ファスまたは多結晶の半導体と、炭素、窒素または酸素
を添加物として、半導体中に十分均等に分散させて添加
した同一結晶構造の半導体を設け、異なるエネルギーギ
ャップを有する半導体を互いに隣接させたこの境界また
はその近傍におけるエネルギーバンドの遷移を連続的に
行わしめることに関する。さらにこの境界またはその近
傍にてＰＮまたはＰＩＮの接合部を設け、この接合部に
光照射をすることにより、光起電力を発生せしめること
に関する。
従来、異なったエネルギーバンドを自する半導体の境界
を互いに接せしめた場合、その境界ではいわゆるヘテロ
接合（ｈｅｔｅｌｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を構成してい
た。例えば、ＧａＰとＧａＡｓとを接合させた場合、と
もにそれらは単結晶であるため、この２つのエネルギー
ギャップ（以下Ｅｇという）の界面には、第１図に見ら
れる如（、不整合の階段型へテロ接合ができてしまった
。不整合のため、他の例えばＧａ、、）Ａｌｐ、７Ａｓ
（１）、ＧａＡｓ（２）の接合には、伝導帯（９）に
はノツチ（３人また価電子帯（１０）には飛び（４）に
加えて界面準位（５）が発生し、この界面準位（Ｉｎｔ
ｅｒｆａｃｅ ５ｔａｔｅｓともいう）〈以下Ｎｓとい
う）のためにこの接合部で電子またはホールのキャリア
がこのＮｓを介して再結合をして消滅しまった。
を互いに接せしめた場合、その境界ではいわゆるヘテロ
接合（ｈｅｔｅｌｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を構成してい
た。例えば、ＧａＰとＧａＡｓとを接合させた場合、と
もにそれらは単結晶であるため、この２つのエネルギー
ギャップ（以下Ｅｇという）の界面には、第１図に見ら
れる如（、不整合の階段型へテロ接合ができてしまった
。不整合のため、他の例えばＧａ、、）Ａｌｐ、７Ａｓ
（１）、ＧａＡｓ（２）の接合には、伝導帯（９）に
はノツチ（３人また価電子帯（１０）には飛び（４）に
加えて界面準位（５）が発生し、この界面準位（Ｉｎｔ
ｅｒｆａｃｅ ５ｔａｔｅｓともいう）〈以下Ｎｓとい
う）のためにこの接合部で電子またはホールのキャリア
がこのＮｓを介して再結合をして消滅しまった。
その結果、キャリアのライフタイムを減少させ、さらに
この接合を用いて特定の作用例えば光起電力を発生せし
めようとした場合、光励起された電荷が光起電力を発生
ずる前に消滅してしまうという大きな欠点があった。さ
らにまたは半導体のｆｌＮ接合タイオードの特性を得ん
としてしまった場合、逆方向対性の耐圧が弱くラフ１−
ダイオードになってしまった。第１図（Ａ）はＮ型半導
体と１）型半導体（２）とがフェルミレヘル（１０）を
共通とし、伝導帯（８）、価電子帯（９）が不連続に設
けられたＮ−Ｐ接合の場合である。さらに他方、Ｎ型半
導体（１）と他のＮ型半導体（７）とがＮ −Ｎ接合を
構成して、第１図（Ｂ）においてはスパイク（６）がＮ
ｓ（５）により発生し、電子の移動を妨りてしまう大き
な欠点があった。本発明はかかるノツチ、飛び、スパイ
クの発生を防止する。即ち、この接合部においてエネル
ギーバンドを連続的に変化せしめることを大きな目的と
する。さらにこれまでヘテロ接合に必然的に界面での結
晶格子不整のために存在していた不対結合手、結晶欠陥
に起因するＮｓの発生を本発明は除去またはきわめて少
なくせしめたことを特徴とする。かかる構造即ち連続的
な接合をエネルギーバンド的な観点において有している
ことにより、このエネルギーバンドの差を利用する新し
い半導体装置への展開がきわめて飛躍的に可能となった
。
この接合を用いて特定の作用例えば光起電力を発生せし
めようとした場合、光励起された電荷が光起電力を発生
ずる前に消滅してしまうという大きな欠点があった。さ
らにまたは半導体のｆｌＮ接合タイオードの特性を得ん
としてしまった場合、逆方向対性の耐圧が弱くラフ１−
ダイオードになってしまった。第１図（Ａ）はＮ型半導
体と１）型半導体（２）とがフェルミレヘル（１０）を
共通とし、伝導帯（８）、価電子帯（９）が不連続に設
けられたＮ−Ｐ接合の場合である。さらに他方、Ｎ型半
導体（１）と他のＮ型半導体（７）とがＮ −Ｎ接合を
構成して、第１図（Ｂ）においてはスパイク（６）がＮ
ｓ（５）により発生し、電子の移動を妨りてしまう大き
な欠点があった。本発明はかかるノツチ、飛び、スパイ
クの発生を防止する。即ち、この接合部においてエネル
ギーバンドを連続的に変化せしめることを大きな目的と
する。さらにこれまでヘテロ接合に必然的に界面での結
晶格子不整のために存在していた不対結合手、結晶欠陥
に起因するＮｓの発生を本発明は除去またはきわめて少
なくせしめたことを特徴とする。かかる構造即ち連続的
な接合をエネルギーバンド的な観点において有している
ことにより、このエネルギーバンドの差を利用する新し
い半導体装置への展開がきわめて飛躍的に可能となった
。
以上に本発明を実施例に基づいて説１シ」する。
金属、半導体または絶縁体さらにまたはカラスまたはセ
ラミックのごとき絶縁体上に金属膜等を一部または全部
に被膜化された複合の基板−Ｌに被ｊ挨を構成させた時
、半導体となる材料、例えば珪素をシラン、シクロール
シランその他の珪化物気体を用いて被験として形成せし
める。このため石英等の耐熱ガラスまたはステンレスの
反応炉の入り口側にシラン、ジクロールシランの如き珪
化物気体と、水素または塩化水素の如きキャリアガスと
、さらにリン、ヒ素、ホロンの如き半導体中で導電性を
決める不純物をフメスヒン、アルシン、ジボランにより
導入できるようにした。加えてメタン、アンモニア、酸
素等の炭化物、窒化物、酸化物気体を混入できるように
した。また排気は真空ポンプを用い、反応炉内を０．０
０１ｔｏｒｒまで真空引きができるようにした。反応炉
内に基板をザセプターにて保持して入れ、反応炉を０．
１〜１Ｏｔｏｒｒに真空引きをし、そこの基板に対し１
〜５０Ｍ１ｌｚの高周波加熱またはそれと輻射加熱とを
併用して加え、さらに反応性気体を励起または分解した
。これら反応性気体は基板上に被膜となって形成される
。この際この被膜は基板の温度より室温〜５００℃まで
はアモルファスが、また３５０°Ｃ〜９００ ’Ｃでは
多結晶構造となった。
ラミックのごとき絶縁体上に金属膜等を一部または全部
に被膜化された複合の基板−Ｌに被ｊ挨を構成させた時
、半導体となる材料、例えば珪素をシラン、シクロール
シランその他の珪化物気体を用いて被験として形成せし
める。このため石英等の耐熱ガラスまたはステンレスの
反応炉の入り口側にシラン、ジクロールシランの如き珪
化物気体と、水素または塩化水素の如きキャリアガスと
、さらにリン、ヒ素、ホロンの如き半導体中で導電性を
決める不純物をフメスヒン、アルシン、ジボランにより
導入できるようにした。加えてメタン、アンモニア、酸
素等の炭化物、窒化物、酸化物気体を混入できるように
した。また排気は真空ポンプを用い、反応炉内を０．０
０１ｔｏｒｒまで真空引きができるようにした。反応炉
内に基板をザセプターにて保持して入れ、反応炉を０．
１〜１Ｏｔｏｒｒに真空引きをし、そこの基板に対し１
〜５０Ｍ１ｌｚの高周波加熱またはそれと輻射加熱とを
併用して加え、さらに反応性気体を励起または分解した
。これら反応性気体は基板上に被膜となって形成される
。この際この被膜は基板の温度より室温〜５００℃まで
はアモルファスが、また３５０°Ｃ〜９００ ’Ｃでは
多結晶構造となった。
基板が単結晶を有しまたその上の被膜が９００°Ｃ以上
ではエピタキシャル成長される場合は単結晶になるが、
水素またはハロゲン元素が添加されないため、実験的に
これらの単結晶半導体が本発明の構造を有することは不
可能であった。即ち、本発明とはまった（別に分類され
るものであった。
ではエピタキシャル成長される場合は単結晶になるが、
水素またはハロゲン元素が添加されないため、実験的に
これらの単結晶半導体が本発明の構造を有することは不
可能であった。即ち、本発明とはまった（別に分類され
るものであった。
本発明は非単結晶の被膜を作製することを第１の特長と
している。この非単結晶被膜に対し、リン、ヒ素の如き
半導体中でＮ型導奄型を呈する不純物を１０１４〜１０
”ｃｍ−３の濃度にフォスヒン（円ＩＪ）、アルシン（
ＡＳｌｂ ）を利用して混入させると、いわゆるＮ型半
導体が作られる。また他方、シボラン（ＢＪ＜）を同様
の濃度用いて添加すると、１）型の半導体になる。さら
にこれらの不純物を全く添加しないと、真性または装置
のハソククラウントレヘルの不純物の混入によるいわゆ
る実質的に真性の半導体になった。この非単結晶被膜に
は半導体を構成する材料、いわゆる珪素以外に水素、重
水素または塩素の如きハロケン元素が０．２〜２００原
子％の濃度で添加されている。
している。この非単結晶被膜に対し、リン、ヒ素の如き
半導体中でＮ型導奄型を呈する不純物を１０１４〜１０
”ｃｍ−３の濃度にフォスヒン（円ＩＪ）、アルシン（
ＡＳｌｂ ）を利用して混入させると、いわゆるＮ型半
導体が作られる。また他方、シボラン（ＢＪ＜）を同様
の濃度用いて添加すると、１）型の半導体になる。さら
にこれらの不純物を全く添加しないと、真性または装置
のハソククラウントレヘルの不純物の混入によるいわゆ
る実質的に真性の半導体になった。この非単結晶被膜に
は半導体を構成する材料、いわゆる珪素以外に水素、重
水素または塩素の如きハロケン元素が０．２〜２００原
子％の濃度で添加されている。
これらは珪素の不対結合手と結合して再結合中心の発生
を抑止し、電気的Ｑこは中相（不活性）する作用を有す
る。この水素すたはハロケン元素の半導体膜の形成と同
時または被膜形成後の添加は、本発明を工業的に実用化
するためのきわめて重要な要素であった。本発明におい
て、再結合中心中ｉ■用の不純物の添加は、電気的な反
応性気体の活性化と同時に添加される水素またはハロケ
ン元素を活性化することにより成就する方法を用いた。
を抑止し、電気的Ｑこは中相（不活性）する作用を有す
る。この水素すたはハロケン元素の半導体膜の形成と同
時または被膜形成後の添加は、本発明を工業的に実用化
するためのきわめて重要な要素であった。本発明におい
て、再結合中心中ｉ■用の不純物の添加は、電気的な反
応性気体の活性化と同時に添加される水素またはハロケ
ン元素を活性化することにより成就する方法を用いた。
さらに本発明の実施例においては、炭素、窒素、酸素を
均質に分散して半導体中に添加した。炭素はＣＩ＋、
、 Ｃ，ＩＩ、を用いた。窒素はアンモニア（ＮＩ１３
）、ヒドラジン（Ｎ、＋１．）を、また酸素は）ＩＬ
Ｏ，またば０えとした。これら混合物としてはＮ、 Ｏ
、Ｎｏ、 、 ＣＩ！、 ０１１その他のアルコール類
、ｃｏＬ、 ｃｏ等を水素等のキャリアガスを用いた反
応炉内に導入し、さらに添加物を窒素と酸素または炭素
と酸素というように２種類以上添加してもよい。酸素、
窒素等を単結晶の半導体被膜形成後、後から添加しよう
とすると、酸化珪素（ｌＥｇ＝８ｅＶ ）または窒化珪
素（Ｅｇ−５，５ｅＶ）になってしまい、絶縁物でしか
なかった。しかしこれらの添加物を珪素被膜作製と同時
に電気または電気と熱とを併用して実施することにより
添加すると、これらの添加物の化学量論比に応して半導
体は１．１ｅνから３ｅＶ （ＳｉＣ）、５．５ｅＶ
（Ｓ＋７ｔ％ ）８ｅＶ （ＳｉＯ）の中間の値
を得ることかできた。この被１挨のＥｇはモノクロメー
タまたは光励起法により６（τ（定した。
均質に分散して半導体中に添加した。炭素はＣＩ＋、
、 Ｃ，ＩＩ、を用いた。窒素はアンモニア（ＮＩ１３
）、ヒドラジン（Ｎ、＋１．）を、また酸素は）ＩＬ
Ｏ，またば０えとした。これら混合物としてはＮ、 Ｏ
、Ｎｏ、 、 ＣＩ！、 ０１１その他のアルコール類
、ｃｏＬ、 ｃｏ等を水素等のキャリアガスを用いた反
応炉内に導入し、さらに添加物を窒素と酸素または炭素
と酸素というように２種類以上添加してもよい。酸素、
窒素等を単結晶の半導体被膜形成後、後から添加しよう
とすると、酸化珪素（ｌＥｇ＝８ｅＶ ）または窒化珪
素（Ｅｇ−５，５ｅＶ）になってしまい、絶縁物でしか
なかった。しかしこれらの添加物を珪素被膜作製と同時
に電気または電気と熱とを併用して実施することにより
添加すると、これらの添加物の化学量論比に応して半導
体は１．１ｅνから３ｅＶ （ＳｉＣ）、５．５ｅＶ
（Ｓ＋７ｔ％ ）８ｅＶ （ＳｉＯ）の中間の値
を得ることかできた。この被１挨のＥｇはモノクロメー
タまたは光励起法により６（τ（定した。
ごのＥｇば２つの半導体において共に非単結晶構造を有
しているため、界面のめに単結晶のへテロ接合で知られ
る如き％定のＮｓが存在することがなく、さらにエネル
ギーバンドは伝導（１１・、価電子帯ともにある独立階
段的な連続性を、またはなめらかな連続性を有して形成
させることができた。
しているため、界面のめに単結晶のへテロ接合で知られ
る如き％定のＮｓが存在することがなく、さらにエネル
ギーバンドは伝導（１１・、価電子帯ともにある独立階
段的な連続性を、またはなめらかな連続性を有して形成
させることができた。
この異なる接合部でのＥｇの程度は、被膜形成速度０．
１〜１０μ／分と調節し、加えて添加物のドープ量を０
Ｎ１０ＦＦに調整または連続的に階段を追って調整する
ことにより成就した。しかしＬ１２要なことは、この異
なるＥｇの境界またはその近傍においては、製造方法に
も起因するが、単結晶半導体のへテロ接合に見られる格
子不整合等によるＮｓは発生せＪ”、またＦ、ｇのエッ
ヂである伝導帯およびｌｉ［ｌｉ ？５子帯にはノツチ
、スパイク等は存在しない。または実質的に存在しない
ことが判明した。こればＥｇ、 を水素またはハロゲン
元素の不純物に添加するに加えて化学量論比に従って決
めていることによるものと推察される。
１〜１０μ／分と調節し、加えて添加物のドープ量を０
Ｎ１０ＦＦに調整または連続的に階段を追って調整する
ことにより成就した。しかしＬ１２要なことは、この異
なるＥｇの境界またはその近傍においては、製造方法に
も起因するが、単結晶半導体のへテロ接合に見られる格
子不整合等によるＮｓは発生せＪ”、またＦ、ｇのエッ
ヂである伝導帯およびｌｉ［ｌｉ ？５子帯にはノツチ
、スパイク等は存在しない。または実質的に存在しない
ことが判明した。こればＥｇ、 を水素またはハロゲン
元素の不純物に添加するに加えて化学量論比に従って決
めていることによるものと推察される。
本発明において、異なるＥｇを有せしめる２つの半導体
の一方が、純粋の半導体であって他力が添加物の加えら
れた半導体のめである必要はない。
の一方が、純粋の半導体であって他力が添加物の加えら
れた半導体のめである必要はない。
いずれにおいても同種の添加物がその量を変えて、例え
ば一方が１０” 〜１０１８ｃｍ−３、他方が０．０１
〜３０原子％といったように添加されていれは、本発明
を実施することができる。さらにまた一方は炭素を１０
１５〜１０２２ｃｍ＝例えば５〜１０原子％と添加物の
種類を変えて行えばよいことはいうまでもない。
ば一方が１０” 〜１０１８ｃｍ−３、他方が０．０１
〜３０原子％といったように添加されていれは、本発明
を実施することができる。さらにまた一方は炭素を１０
１５〜１０２２ｃｍ＝例えば５〜１０原子％と添加物の
種類を変えて行えばよいことはいうまでもない。
以上の理論および実施方法およびその結果より明らかな
ごとく、本発明は半導体の動作にきわめて重要な接合部
またはその近傍で、異なるＥｇの材料を接合することに
より発生ずる従来期待しない要素であるノツチ、スパイ
ク等と界面固有のＮｓとを排除し、いわゆる異なる格子
定数の材料を接合することに本質的に帰因する要素を排
除したことにある。このためミクロな意味での格ｒ不整
を排除した非単結晶構造の半導体であることが本発明の
重要な要旨である。
ごとく、本発明は半導体の動作にきわめて重要な接合部
またはその近傍で、異なるＥｇの材料を接合することに
より発生ずる従来期待しない要素であるノツチ、スパイ
ク等と界面固有のＮｓとを排除し、いわゆる異なる格子
定数の材料を接合することに本質的に帰因する要素を排
除したことにある。このためミクロな意味での格ｒ不整
を排除した非単結晶構造の半導体であることが本発明の
重要な要旨である。
かかる非単結晶構造であって、かつ再結合中心を水素ま
たはハロゲンにより中相したため、化学量論比に応して
エネルギーギャップを連続的に変えるいわゆる連続接合
を有する半導体装置を完成させることができた。
たはハロゲンにより中相したため、化学量論比に応して
エネルギーギャップを連続的に変えるいわゆる連続接合
を有する半導体装置を完成させることができた。
第２図はかかる場合のＩＥｇを変えた実施例である。
第２図（Ａ）は接合部が境界となり、非単結晶半導体（
１１）はＮ型でＷ（誓ＩＤＥ） Ｅｇ （広いエネルギ
ーギャップ、以下Ｗと■記する）、非単結晶半導体（１
３）はＮ （ＮＡＬＬＯＷ） Ｅｇ （狭いエネルギー
ギャップ、Ｎ型と区別するため以下狭いＥｇをＬと略記
する）のＰ型である。第２図（Ｂ）は同種のＰ型専奄型
であって、非単結晶半導体（１１）がＷ−Ｅｇであり、
また非単結晶半導体（１４）はＮ−Ｅｇである。さらに
また第２図（Ｃ）はＮ １．１接合である。第２図（Ｅ
）は詣らかに連続して設けられたＮｌ＋接合を構成して
いる。第２図（Ｆ）は段階的なＮＰ接合を構成している
。
１１）はＮ型でＷ（誓ＩＤＥ） Ｅｇ （広いエネルギ
ーギャップ、以下Ｗと■記する）、非単結晶半導体（１
３）はＮ （ＮＡＬＬＯＷ） Ｅｇ （狭いエネルギー
ギャップ、Ｎ型と区別するため以下狭いＥｇをＬと略記
する）のＰ型である。第２図（Ｂ）は同種のＰ型専奄型
であって、非単結晶半導体（１１）がＷ−Ｅｇであり、
また非単結晶半導体（１４）はＮ−Ｅｇである。さらに
また第２図（Ｃ）はＮ １．１接合である。第２図（Ｅ
）は詣らかに連続して設けられたＮｌ＋接合を構成して
いる。第２図（Ｆ）は段階的なＮＰ接合を構成している
。
第３図は１つの半導体中に２つの接合を有せしめたもの
である。第３図（Ａ）はＷ−Ｌ−ＷのＮＰＮトランジス
タである。ＬＯＰ型領域で、電荷のＨｇにより決められ
た再結合を促進させることができる。第３図（Ｂ）はＬ
−Ｗ−ＬのＰＮＰ Ｉ−ランジスタである。第３図（
Ｃ）はＬ−Ｗ−ＬのＮＩＰのＮＩＰ構成であり、第３図
（Ｄ）はＷ−Ｗ−ＬのＰＩＮ構成である。これはＷ値に
より光を照射せしめるいわゆるツメ・トセルまたは太陽
電池に対して高効率（１，５〜３．０％）の変換効率を
期待できる。第３図（Ｅ）はＷ−Ｗ−ＬのＮＰＮ、第３
図（Ｆ）はＬ−Ｗ−ＷのＰＮＰ トランジスタである
。
である。第３図（Ａ）はＷ−Ｌ−ＷのＮＰＮトランジス
タである。ＬＯＰ型領域で、電荷のＨｇにより決められ
た再結合を促進させることができる。第３図（Ｂ）はＬ
−Ｗ−ＬのＰＮＰ Ｉ−ランジスタである。第３図（
Ｃ）はＬ−Ｗ−ＬのＮＩＰのＮＩＰ構成であり、第３図
（Ｄ）はＷ−Ｗ−ＬのＰＩＮ構成である。これはＷ値に
より光を照射せしめるいわゆるツメ・トセルまたは太陽
電池に対して高効率（１，５〜３．０％）の変換効率を
期待できる。第３図（Ｅ）はＷ−Ｗ−ＬのＮＰＮ、第３
図（Ｆ）はＬ−Ｗ−ＷのＰＮＰ トランジスタである
。
以上の説明においては、２つの半導体即ち異なる導電型
の半導体であってかつ異なるエネルギーバンド構造であ
ることを特色として記載した。しかし同−導電型即ち一
定のＰまたはＮ型の不純物濃度であって、かつＥｇが変
化するがＥｇか連続的または階段的に変化する半導体で
あっても本発明の主張するところである。
の半導体であってかつ異なるエネルギーバンド構造であ
ることを特色として記載した。しかし同−導電型即ち一
定のＰまたはＮ型の不純物濃度であって、かつＥｇが変
化するがＥｇか連続的または階段的に変化する半導体で
あっても本発明の主張するところである。
この添加物は、その応用の目的により第２図および第３
図において決定すればよい。しかしそれらは本発明をさ
らに工業的に普及せしめるための下段にすぎない。
図において決定すればよい。しかしそれらは本発明をさ
らに工業的に普及せしめるための下段にすぎない。
本発明に関し、さらに具体例を示し、本発明を袖先する
。
。
具体例１
プラスマ気相反応法を用い、第２図（１〕）に示される
構造の接合を作製した。即ち、反ＪＩ６炉内を０、００
１ ｔｏｒｒまで真空引きをした後、サセプタ上にステ
ンレス基鈑を保持して導入した。１３．５６Ｍｌ１ｚＯ
商周波加熱を反応内圧力Ｑ、３ｔｏｒｒに反応性気体を
導入した後加えた。反応性気体はＳ ｊＩｌｚとした。
構造の接合を作製した。即ち、反ＪＩ６炉内を０、００
１ ｔｏｒｒまで真空引きをした後、サセプタ上にステ
ンレス基鈑を保持して導入した。１３．５６Ｍｌ１ｚＯ
商周波加熱を反応内圧力Ｑ、３ｔｏｒｒに反応性気体を
導入した後加えた。反応性気体はＳ ｊＩｌｚとした。
かくし−ζ基板上には、水素が添加されたアモルファス
構造の非単結晶半導体を０．５ μの１４．（さに形成
した゛。さらに続いてＣ１１，をシランに対し２０％添
加すべく ＣｌＩ４ ／ ５ｉｌｌ、〜１ 、ＢＬＩＩ
＋ ／ Ｓ＋ＩＩ＋ ＝ １％として加えた。か（して
０．１ μの厚さの第２の非単結晶半導体を作製した。
構造の非単結晶半導体を０．５ μの１４．（さに形成
した゛。さらに続いてＣ１１，をシランに対し２０％添
加すべく ＣｌＩ４ ／ ５ｉｌｌ、〜１ 、ＢＬＩＩ
＋ ／ Ｓ＋ＩＩ＋ ＝ １％として加えた。か（して
０．１ μの厚さの第２の非単結晶半導体を作製した。
それぞれの非単結晶半導体をモノクロメータでその光学
的エネルギバンド中を測定したところ、１．６ｅＶおよ
び２．２ｅＶであった。また」二記のごとく、２つの半
導体を積層して設け、さらに基板と第２の半導体上にア
ルミニュームを真空蒸着して形成させた電極との間に電
圧を印加すると、ＰＩ接合が・設けられているため、ダ
イオード特性が電圧を０〜±５Ｖと変化された時に観察
された。そしてこのダイオード特性より、エネルギバン
ドは即ち電極面積１「１ｍφで±ＩＶ加える時、順方向
１．８ｍＡ 、逆方向１０ｎＡ以下のり−ク′蟲流のみ
であった。このイ１ηばＰ型の第２の半導体層を形成す
る際、メタンとシランとを同時に混入しない場合のＰ１
接合に比べ逆方向リークが１０３倍少なく、また順方向
電流ば１／７の０．２６ｍＡであることを考える時、接
合特性を向上させ、かつ遷移領域でエネルギハンドが連
続している結果であると判断される。
的エネルギバンド中を測定したところ、１．６ｅＶおよ
び２．２ｅＶであった。また」二記のごとく、２つの半
導体を積層して設け、さらに基板と第２の半導体上にア
ルミニュームを真空蒸着して形成させた電極との間に電
圧を印加すると、ＰＩ接合が・設けられているため、ダ
イオード特性が電圧を０〜±５Ｖと変化された時に観察
された。そしてこのダイオード特性より、エネルギバン
ドは即ち電極面積１「１ｍφで±ＩＶ加える時、順方向
１．８ｍＡ 、逆方向１０ｎＡ以下のり−ク′蟲流のみ
であった。このイ１ηばＰ型の第２の半導体層を形成す
る際、メタンとシランとを同時に混入しない場合のＰ１
接合に比べ逆方向リークが１０３倍少なく、また順方向
電流ば１／７の０．２６ｍＡであることを考える時、接
合特性を向上させ、かつ遷移領域でエネルギハンドが連
続している結果であると判断される。
以上の説明より明らかなごとく、本発明は実施例におい
て珪素を中心として半導体を示した。しかし、本発明は
単に珪素に限定されることなく、ケルマニューム、炭化
珪素等であっても、その応用半導体装置に従ってＩｉ
Ｆ、の通光な制御を成就するごとにあり、さらにこれを
実用化するため、Ｎｓを中和する水素、または塩素の如
きハロケン化物が０．１〜２００原子％の濃度に添加さ
れた非単結晶半導体に基礎、ＩＡ料として用いたこと、
これに酸素、窒素、炭素等の添加物を化学量論的に１０
１５〜１０２２Ｃ「ヨの範囲例えば炭素を０．１〜８０
％、窒素を０．０１〜１０％、さらに酸素を１０１５〜
１０２１０２Ｏヨと階段的または連続的に変化調節して
添加したこと、このため異なるＥｇを有する半導体が隣
接してもその界面には格子不整等によるＮｓの発生を抑
止できた。さらにＰ型、Ｎ型、■型の導電型およびその
伝導度を不純物の種頬およびその俵を調整して添加する
ことにより成就したこと、加えてこれら半導体装；ｉデ
を多が゛生産可能であり、かつ連続生産の可能なグｌコ
ー放電または減圧化学蒸着（ＣＶＤ ）を用いて作製し
たことにある。その結果１つの半導体の厚さを０ 、０
１μ〜１０μの範囲で自由に制御可能であり、ｊ）また
はＮ型の不純物も１０１４〜〜ＪＯ”ｃｍ−３の濃度の
範囲で制御可能であり、ＰＮ接合、ＰＩ接合、Ｎ１接合
またはＰＮＰ、１１ＩＮ等の多層接合が容易に作製でき
ることがわかった。加えて多量生産が同一反応炉で連続
的に実施できる等、工業的に全（新しい分野への道が開
けたという大きな特徴を存する。
て珪素を中心として半導体を示した。しかし、本発明は
単に珪素に限定されることなく、ケルマニューム、炭化
珪素等であっても、その応用半導体装置に従ってＩｉ
Ｆ、の通光な制御を成就するごとにあり、さらにこれを
実用化するため、Ｎｓを中和する水素、または塩素の如
きハロケン化物が０．１〜２００原子％の濃度に添加さ
れた非単結晶半導体に基礎、ＩＡ料として用いたこと、
これに酸素、窒素、炭素等の添加物を化学量論的に１０
１５〜１０２２Ｃ「ヨの範囲例えば炭素を０．１〜８０
％、窒素を０．０１〜１０％、さらに酸素を１０１５〜
１０２１０２Ｏヨと階段的または連続的に変化調節して
添加したこと、このため異なるＥｇを有する半導体が隣
接してもその界面には格子不整等によるＮｓの発生を抑
止できた。さらにＰ型、Ｎ型、■型の導電型およびその
伝導度を不純物の種頬およびその俵を調整して添加する
ことにより成就したこと、加えてこれら半導体装；ｉデ
を多が゛生産可能であり、かつ連続生産の可能なグｌコ
ー放電または減圧化学蒸着（ＣＶＤ ）を用いて作製し
たことにある。その結果１つの半導体の厚さを０ 、０
１μ〜１０μの範囲で自由に制御可能であり、ｊ）また
はＮ型の不純物も１０１４〜〜ＪＯ”ｃｍ−３の濃度の
範囲で制御可能であり、ＰＮ接合、ＰＩ接合、Ｎ１接合
またはＰＮＰ、１１ＩＮ等の多層接合が容易に作製でき
ることがわかった。加えて多量生産が同一反応炉で連続
的に実施できる等、工業的に全（新しい分野への道が開
けたという大きな特徴を存する。
第１図は従来のへテロ接合のエネルギーバンド図を示す
。 第２図および第３図は本発明の実施例を示す。 特許出願人 ＣＡ） （Ｃ） （ε） ＣＤ＞ ？ 第９■ （Ｆ）
。 第２図および第３図は本発明の実施例を示す。 特許出願人 ＣＡ） （Ｃ） （ε） ＣＤ＞ ？ 第９■ （Ｆ）
Claims (1)
- ■、第１の反応性気体としてシラン、ジクロールシラン
のごとき珪化物気体、第２の添加物用の反応性気体とし
てメタン、アンモニア、酸素等の炭化物、窒化物または
酸化物気体、半導体の導電性を決める不純物用の第３の
反応性気体としてフォスヒン、アルシンまたはジホラン
とを有し、室温〜５００℃の基板温度で１〜５０ＭＩＩ
ｚの高周波加熱により水素またはハロゲン元素を含む第
１の非単結晶半導体を形成する工程と、該非単結晶半導
体上に第２の非単結晶半導体を積層してＰＮ、ＰＩまた
はＮＩ接合を有せしめるに際し、前記第１または第２の
非単結晶半導体の一方の形成には少なくともｉ；Ｊ配力
２の添加物用反応性気体が前記第２または第１の非単結
晶半導体の他力の形成に用いられた１）１ノ記第２の添
加物用反応性気体に比へ、仝または種類を異ならせて形
成することを特徴とする半導体装置作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051685A JPS59197127A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 半導体装置作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051685A JPS59197127A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 半導体装置作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8346778A Division JPS5511329A (en) | 1978-07-08 | 1978-07-08 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59197127A true JPS59197127A (ja) | 1984-11-08 |
Family
ID=12893741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051685A Pending JPS59197127A (ja) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | 半導体装置作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59197127A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216990A (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-08 | Rca Corp | Semiconductor device |
-
1984
- 1984-03-16 JP JP59051685A patent/JPS59197127A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216990A (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-08 | Rca Corp | Semiconductor device |
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