JPS5927522A - アモルフアス半導体薄膜の製造方法 - Google Patents

アモルフアス半導体薄膜の製造方法

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JPS5927522A
JPS5927522A JP57137593A JP13759382A JPS5927522A JP S5927522 A JPS5927522 A JP S5927522A JP 57137593 A JP57137593 A JP 57137593A JP 13759382 A JP13759382 A JP 13759382A JP S5927522 A JPS5927522 A JP S5927522A
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JP
Japan
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substrate
electrode
thin film
plasma
electrodes
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Application number
JP57137593A
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Inventor
Masaaki Mori
正昭 森
Yukihisa Takeuchi
幸久 竹内
Kenji Maekawa
前川 謙二
Toshiaki Nishizawa
西沢 俊明
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/517Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
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    • HELECTRICITY
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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、グ「1−放電分解法にJ、るアモルファス半
導体簿膜の製造方法に関Jる。
従来、アモルファス半導体は、禁IF帯に多数の局在状
態をイjリ−るため価電子制御がきわめて困難とされ、
1.たがっ〔電子素子への応用す遅れていIこ 。
しかし数卯前に、シラン(Sll+4>をグD −放電
分解1〕で得たアモルファスシリニ」ン(a−8i)の
局在状態密度は、従来の8−3 iに比し非常に低いこ
とが発見された。即ら、従来のa−8の局在状態密度は
禁止帯の中央付近で1021cm−3−c■−1のオー
ダーCあったのに対し、グロー放電分解法により得たa
・−8iの場合は101’1C111−3・6 V −
1程度にまで減少していたのである。
これは、局在状態の原因であるa−3i中のダングリン
グボンドの多くが、水素によって補償されたためである
以来、a−3iの価電子制御が可能となり、a−8iM
iuを利用した太陽電池、薄膜トランジスタ等の各種素
子が開発されでいる。
また、それに平行し、前記局在状態密度をさらに減少さ
Ij、にり一層敏感なa’sil膜を作製するべく、種
々の試みがなされた。その結果最近では前記ダングリン
グボンドを補itするダングリングボンドターミネータ
として水素を用いた場合で、1011 cm−ae■−
1程度の値が得られている。また、ダングリングボンド
ターミネータとして水素とフッ素をv1用した場合、特
性はさらに改善され、10’ 6cm−3−e V−’
のオーダーとなることが報告されている。
本発明は、かかる一連の開発研究の流れの中に位置づ番
ノられるものであり、前記局在状態密度をさらに減少さ
け、にり一層4!!造敏感なアモルファス半導体薄膜を
製造゛りる方法を提供づるものである。
即ち不発明番よ、グロー放電分解法によるアモルファス
半導体薄膜、たとえばアモルファスシリコン(a  s
i)、アモルファスグルンニウム(a−G(’)等の簿
膜、の従来の製造方法を以下の如く改良したちのCある
まず、グロー放電分解法を、a−8i薄膜製造の場合に
即して説明づる。
グロー放電分解法どは、2つの電極間に導入されたガス
H−力0.1〜数torr稈麿の反応容器内の原料ガス
(たとえば5iH4)中で、直流電界あるいは高周波電
界を発生させ、該電界によって励起されたグローhxm
プラズマのJニネルギーで5i1−14を分解し、1の
電極に保持され200℃〜500℃に加熱されたガラス
等の基板IJ:a −8i薄膜を堆積させるものである
本発明は、かかるグロー放電分解法において、前記電界
を、直流分を含む交流電界として、前記プラズマの分布
を制御し、基板上に形成されつつあるアモルファス半導
体薄膜へのプラズマ中のラジカルによるダメージを減少
させるとどもに、成膜速度をb !fill Ill 
b、もって局在状態密度の小さい均一なpII膜を形成
するものCある。
即ち、たとえば基板を保持Jる電極を角電位にバイアス
し、他の電極に高周波電圧を印加すると、プラズマは第
3図にホラように基板がら一様に遠去番プられるため、
プラズマ中の水素ラジカル等によるa −3+ H膜表
面へのダメージは減り、その分、局在状態の発生は抑え
られる。
逆に、基板を保持りる電極を接地し、他の電極に高周波
電圧を印加しっつ該他の電極を正電位にバイアスしても
同様の効宋が得られる。
また、+11記バイアスににす、基板上に水素を5i−
11の形で堆積さμることができるため、局在状態密度
の小さな、最良のa−3i薄膜を得ることができる。即
ち、a−3iのタングリングボンドを補償づる水素は、
プラズマ中にSi −11の形で含まれるもののみであ
り、S i −1−12又は3i−113の形のものは
、かえって局在状態を増す゛ように作用づることは周知
の事実ぐあるが、前述の    □如くバイノノスをか
けることにより、5t−Ijの形のもののみを堆積さけ
ることができるのである。
これは、1つには該バイアスにより、水素が1(2の形
で空間へ逃げるのが防止され、3i −ItとしCw!
板に堆積されるためCある。また1つには、該バイアス
にJ:す、基板の温1aを上げることができ、柾板の温
度が1がルト、St −H2、St  −)−13の形
のものはJulfmLにくくなるためであるど考えられ
る。また、該バイアスをか()ることによ: す、基板へのa−8iii?膜のJ(l積速度を制御l
づることもできる。
なお、プラズマを基板電極から一様に遠ざけ、まIこ、
基板へのa−8iの堆積速度を一層精密に制御するため
に、原料ガスの導入及び導出にあたっでは、原料ガスが
、反応容器内で基板に平行に、層流をなツJ:うにする
のが良い。即ち通常グロー放電分解法を実施する場合は
、基板上方から基板に垂直に原料ガスを流入させていた
ため、a−8i薄膜へのダメージが大きかったのである
が、ガスを基板に平行に流りことにより、ダメージは減
らづことができると思われる。なJ3、この場合、a−
8i薄膜の膜厚分布は、流速、流量、及び印加°電圧を
調節することにより、均一にづ゛ることができる。
また、本発明の実施に際し、ダングリングボンドターミ
ネータは、水素に限定する必要はなく、フッ素、塩素等
を用いることもできる。
なJ5、プラズマの制御を、基板上方にメツシュ状電極
を設()、該メツシュ状電極にバイアスをかけることに
より行なう方法もある。しかし、その方法は、膜厚分布
、成膜速度等が悪化りるばかりでなく原料ガスのロスも
大きく、また、メツシュ状電極の保持も困雛であるとい
う欠点を有Jる。
本発明の方法により、a−3i薄膜を製造すると、局在
状態密度は10’ 4cm−3−ev−1のA−ターと
なり、従来の最良の値J、す2ノ7夕近り一トげること
ができIC。また水素含イ・j吊は従来10〜20at
m%ぐあったが1〜数atm%とく1す、しがも赤外吸
収モードによると、その大部分は3i −1−1の形の
ものであった。またημτは1o−301/vとなり従
来の最良値より1・〜2ケタ高くな っ lこ 。
また、本発明の方法により製造したa−3till膜を
用い(、太陽電池を試作したところ、5cm角ぐ7%以
十の効率のものが再現性良く得られた。
なJ3、その際ドーパントは1〕層にB t It e
を、また11層にPl+3を、ぞれぞれ用いた。
本発明を第1図に示゛す容量結合型の表置を用い、以1
・−の如(実施しIC6 (1) 100cm2のガラス製の基板2を、1〜リク
レン及びソツ酸で洗浄した後、容器1内の基板電極11
上にセットシた。
〈2)容器1内部を真空ポンプ15により、10−7〜
1O−6Torr程度の真空とした。
(3)ヒーター13により基板2を加熱し、基板温度を
300℃に設定した。
(4)Sit−14と△1゛を10:100に混合した
ガスを、余熱ヒーター16で200〜400℃に加熱し
た後、容器1内へ、ガス流路制御板14によって一様な
層流となるようにして供給し、容器1内を0.1〜IT
orr稈度とした。
(5)13.5M1−lzの高周波電源121により、
上部電極に一1高周波電力密度が0.01〜0.1w 
/cm’ 、また電界強度が80”−150V/cm2
となるように高周波電圧を印加して、第2図に示づよう
にグロー放電プラズマ3を発生さけるとともに、基板電
極11を負にバイアスし一15V/cmの直流分を与え
、前記プラズマ3を第3図に示1ように基板電極11か
ら遠去けた。なお、電極間距離は/IOIIImどした
以上の1−夕により基板2上にa −3i 薄膜を10
000Aj「積させた。その結果を同様のデー力 タにより得Iこ従来の薄膜、及び基板上XIC111の
位同にeツ1〜したメツシュ状電極をバイアスして得た
薄膜と比較し、表に示す。
次に、バイアスによる電界強度を一25V/CmからO
V / C11l J、”c 5 V / Cl11間
隔C変え、それぞれにつさ、局在状態密度を調べた。イ
の結果を第4図に承り。
続いて基板温度を、3320℃、3350℃と変え、水
素澗瓜を調べた。その結果を第5図に示J0なお、いず
れの場合もa −5iil膜の赤外吸収モードは650
cm−1及び2000cm−’であり、水素は5i−1
−lの形で含まれるものが主体であった。
以上の表及びグラフより、本実施例では以下の効果が看
守される。
局在状態密度は、従来例及びメツシュ状電極を使用した
場合に比し、1〜2ケタ改善され、構造敏感なa−si
WI膜を(qることができた。またその効果はバイアス
を−15v/cn+に設定した場合が最も顕著、であっ
た。
光導電率は従来より1クタ高いものが得られた。
水素m度は、従来10〜2oatm%であったが、・1
0atm%以下に下げることができ、また、基板温度を
高くした場合は、1〜2 atm%のものが17られた
ημτの値は従来より1〜2ケタ高くすることができた
成膜速度は、メツシュ状電極を用いた場合の3〜4倍で
あり、また、膜11分布も±5%の範囲におさまり、均
・−な躾が得られた。
第6図に承り容量結合型の装首r本発明を実施した。第
2実施例t)第1実施例と略1i1様である。
第2実施例が第1実施例と異なる貞は、グロー放電プラ
ズマを直流電界により発生させ、バイアスを交流とした
点eある。なお、i流グロー放電は数kv稈度とし、バ
イアスによる交流電界は0〜20 sin  (wt−
φ)v/cmとした。
第2実施例の場合b1第1実施例11M様、局在状態密
度の小さい良質なa −si酌膜が10られた。
以[鼓づ−るに本発明は、グL1−放電分解法によるア
モルファス半導体解脱の製造り法において、1の電極に
バイアスをかりることにより、プラズマの分布を制御し
、もって局在状態密度の小さい、良質なり7tルフ1ス
半轡体薄膜をffんどするものCある。
実施例にJ、り訂述したところからも明らかな如く、本
発明の方法によると、局在状態の少ない構造敏感なアモ
ルファス半導体の薄膜を、再現性良く得ることができる
。したがって太陽電池、薄膜トランジスタ等各種素子へ
の応用の逆が間かれ、有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実論例で使用する装置の模式図、第2図は
グロー放電によりプラズマを発生づる様子を規わす模式
図、第3図は第2図において基板電極をバイアスし、プ
ラズマを上方へ遠去(〕る様子を現わり“模式図、第4
図はバイアス電圧に対する局在状態密度の特性を表ねづ
図、第5図は基板温度に対する水素m度の特性を現わす
図、第6図は第2実施例で使用する装置の模式図である
。 1・・・反応容器      11・・・基板電極11
1・・・バイアス電源  12・・・上部電極121・
・・グロー放電用電源 14・・・ガス流路制御板 2・・・基板         3・・・プラズマ特許
出願人  日本電装株式会社 代理人  弁理上  大川 宏 同   弁理士  藤谷 修 同   弁理士  丸山明夫 25 201510 5 0

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つの電極間に、半導体材料を主成分とづる原料
    ガスを流し、該電極に電j1を印加し、該電極間にグロ
    ー放電を発生さけて前記原料ガスをプラズマ状態とし、
    1の電極に保持された基板上にアモルファス半導体の簿
    膜を成長する、アモルファス半を体薄膜の製造方法にJ
    5いて、前記電極へ印加りる電圧が、基板保持電極方向
    の直流成分を右づる交流電圧となるように、前記2つの
    電極に電圧を印加し、該印加電圧によってプラズマ分布
    を制御することを特徴とづ゛るアモルファス半導体薄膜
    の製造方法。
  2. (2)前記基板を保持づる電極を負電位にバイアスし、
    他の電極に高周波電圧を印加覆ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. (3)前記基板を保持覆る7[極を設置し、他の電極に
    高周波電圧を印加するどともに該他の電極を止電位にバ
    イノノスすることを1ζ11黴とJる1!1防請求の範
    囲第1項記載の製造方法。
  4. (4)前記原料ガスの流れが、基板に対し平行な層流と
    なるにうに該原料ガスを電極間に導入4ることを1h徹
    とりる狛晶′1諸求の範囲第1項ないし第S3項記載の
    製造方法。
  5. (5)前記1京料刀スは、子の主成分が3iH4である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の製造方法
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62237767A (ja) * 1986-04-08 1987-10-17 Tdk Corp 光電変換素子
JPS6384079A (ja) * 1986-09-26 1988-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JPS63313872A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 非晶質薄膜の形成方法
JPH0388359U (ja) * 1989-12-26 1991-09-10

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62237767A (ja) * 1986-04-08 1987-10-17 Tdk Corp 光電変換素子
JPS6384079A (ja) * 1986-09-26 1988-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JPS63313872A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 非晶質薄膜の形成方法
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