JPS5994812A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPS5994812A JPS5994812A JP57205634A JP20563482A JPS5994812A JP S5994812 A JPS5994812 A JP S5994812A JP 57205634 A JP57205634 A JP 57205634A JP 20563482 A JP20563482 A JP 20563482A JP S5994812 A JPS5994812 A JP S5994812A
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- Japan
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- gas
- fluorine
- thin film
- semiconductor thin
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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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】
技術分野
本発明は、非晶質及び／又は微結晶からなる半導体薄膜
の製造方法に関し、更に詳しくは、気相成長法によって
半導体層を成膜させる際、膜中のダングリングボンド等
をフッ素を加えることによって安定化を図った気相成長
による半導体薄膜の製造方法に関するものである。
の製造方法に関し、更に詳しくは、気相成長法によって
半導体層を成膜させる際、膜中のダングリングボンド等
をフッ素を加えることによって安定化を図った気相成長
による半導体薄膜の製造方法に関するものである。
従来技術
ＩＣ，ＬＳＩ、充電変換素子等に従来から用いられてい
る単結晶半導体基板に加えて、最近非晶質や微結晶の半
導体薄膜が研究され、太陽電池への利用が活発に試みら
れている。
る単結晶半導体基板に加えて、最近非晶質や微結晶の半
導体薄膜が研究され、太陽電池への利用が活発に試みら
れている。
この種の半導体薄膜は一般にはＣＶＤ法、グロー放電分
解法、反応性スパッタ法等の化学反応を伴う気相成長法
によって、ガラス、ステンレス、シリコン等の基板上に
成膜させている。上記気相成長法によって作成された半
導体薄膜は、非晶質膜では不完全結晶や未結合手な含み
、微結晶質膜や多結晶質膜においても粒界面に未結合手
を含んでいる。これらの不完全結晶や未結合手は薄膜の
電気的及び光学的性質に大きな影響を及ぼすことが知ら
れ、半導体膜として利用するにはこれらを安定化してお
くことが必要とされている。従って薄膜を半導体として
利用するために、未結合手に水素やハロゲン元素のよう
な一価の元素を結合させて禁制帯中の準位数を減らすこ
とにより、安定化させて所定の特性をもった半導体薄膜
を作成している。
解法、反応性スパッタ法等の化学反応を伴う気相成長法
によって、ガラス、ステンレス、シリコン等の基板上に
成膜させている。上記気相成長法によって作成された半
導体薄膜は、非晶質膜では不完全結晶や未結合手な含み
、微結晶質膜や多結晶質膜においても粒界面に未結合手
を含んでいる。これらの不完全結晶や未結合手は薄膜の
電気的及び光学的性質に大きな影響を及ぼすことが知ら
れ、半導体膜として利用するにはこれらを安定化してお
くことが必要とされている。従って薄膜を半導体として
利用するために、未結合手に水素やハロゲン元素のよう
な一価の元素を結合させて禁制帯中の準位数を減らすこ
とにより、安定化させて所定の特性をもった半導体薄膜
を作成している。
上記未結合手の安定化に最も広く用いられるハロゲン元
素はフッ素であり、上記ＣＶＤ法、グロー放電分解法、
反応性スパッタ法等による気相成長法の際に半導体薄膜
中にフッ素を導入することが提案されている。
素はフッ素であり、上記ＣＶＤ法、グロー放電分解法、
反応性スパッタ法等による気相成長法の際に半導体薄膜
中にフッ素を導入することが提案されている。
しかし上記従来がら行われているフッ素の導入方法は、
いずれも四７フ化ケイ素を用いる気相成長法である。例
えばアルゴンと四７フ化ケイ素の混合ガス雰囲気中でス
パッタ法により作成されるシリコン膜や、四７フ化ケイ
素を高温に熱した粒状シリコン中に通過させて生成され
た二７フ化ケイ素ガスをグロー放電分解して作成される
シリコン膜は、安定化のためにフッ素のみが導入される
。
いずれも四７フ化ケイ素を用いる気相成長法である。例
えばアルゴンと四７フ化ケイ素の混合ガス雰囲気中でス
パッタ法により作成されるシリコン膜や、四７フ化ケイ
素を高温に熱した粒状シリコン中に通過させて生成され
た二７フ化ケイ素ガスをグロー放電分解して作成される
シリコン膜は、安定化のためにフッ素のみが導入される
。
また四７ツ化ケイ素と水素の混合ガス、或いは四７ツ化
ケイ素とモノシランの混合ガスをグロー放電分解して作
成されるシリコン膜には水素とフッ素の両方が導入され
る。
ケイ素とモノシランの混合ガスをグロー放電分解して作
成されるシリコン膜には水素とフッ素の両方が導入され
る。
処で上気薄膜作成法によって半導体薄膜を成膜させる場
合、フッ素のみで安定化を図ったものよりも水素とフッ
素の両方で安定化を図った膜の方が高い光導電性及び良
好な半導体特性が得られることが知られている。
合、フッ素のみで安定化を図ったものよりも水素とフッ
素の両方で安定化を図った膜の方が高い光導電性及び良
好な半導体特性が得られることが知られている。
し力化四７フ化ケイ素と水素の混合ガスを原料ガスとし
た場合、四７フ化ケイ素自体は比較的低いパワーで分解
して活性化されたフッ素を生成するのに対して、水素ガ
スの分解エネルギーは天外く、また放電条件は力゛ス圧
が高くパワー密度の高い部分に限られるという特性があ
り、均質な非晶質膜を広い面積にわたって得ることは難
しいという欠点かあった。特に成膜に要するパワーが水
素分子の分解に要するエネルギーに制限されるという不
都合があった。
た場合、四７フ化ケイ素自体は比較的低いパワーで分解
して活性化されたフッ素を生成するのに対して、水素ガ
スの分解エネルギーは天外く、また放電条件は力゛ス圧
が高くパワー密度の高い部分に限られるという特性があ
り、均質な非晶質膜を広い面積にわたって得ることは難
しいという欠点かあった。特に成膜に要するパワーが水
素分子の分解に要するエネルギーに制限されるという不
都合があった。
目的
本発明は上記従来の半導体薄膜の製造方法の欠点を除去
し、低いパワーで作成することができる製造方法を提供
するものである。
し、低いパワーで作成することができる製造方法を提供
するものである。
実施例
グロー放電分解装置の反応室にモノシランとフッ素ガス
の混合ガスを導入し、電極間に電界を印加してプラズマ
をたたせてモアシラン及びフッ素ガスを分解し、活性化
された水素及び活性化されたフッ素を生成し、加熱され
た基板上に非晶質シリコン−水素−フッ素薄膜を成膜さ
せる。反応室には上記原料ガスの他に必要に応じてアル
ゴン等の不活性〃又や、Ｐ塑成いはＮ型導電性を得るた
めのドーピング用不純物ガスが導入される。
の混合ガスを導入し、電極間に電界を印加してプラズマ
をたたせてモアシラン及びフッ素ガスを分解し、活性化
された水素及び活性化されたフッ素を生成し、加熱され
た基板上に非晶質シリコン−水素−フッ素薄膜を成膜さ
せる。反応室には上記原料ガスの他に必要に応じてアル
ゴン等の不活性〃又や、Ｐ塑成いはＮ型導電性を得るた
めのドーピング用不純物ガスが導入される。
上記モアシランにフッ素ガスを混合したガスを原料とし
て作成される半導体薄膜は、成膜の過程においてフッ素
分子の分解エネルギーが小さく、成膜に要するパワーが
少なくて済む。即ち従来のモアシランを原料とした成膜
の条件を特に変更することなく半導体薄膜を得ることが
できる。
て作成される半導体薄膜は、成膜の過程においてフッ素
分子の分解エネルギーが小さく、成膜に要するパワーが
少なくて済む。即ち従来のモアシランを原料とした成膜
の条件を特に変更することなく半導体薄膜を得ることが
できる。
尚四７ツ化ケイ素と水素の混合ガスからフッ素及び水素
で安定化された非晶質シリコン膜を作成することもでき
るが、この場合四７ツ化ケイ素は低いパワーで分解する
ことができても、四フッ素化ケイ素のみでは成膜速度よ
りもエツチング速度の方が天外くなるという特性があっ
て薄膜を成長させることができず、従って水素ガスが加
えられる。しかし水素分子の分解エネルギーは大きく、
放電条件はガス圧が高くパワー密度の高い部分に限られ
、成膜時のプラズマ条件は水素の分解によって制限され
ることになる。
で安定化された非晶質シリコン膜を作成することもでき
るが、この場合四７ツ化ケイ素は低いパワーで分解する
ことができても、四フッ素化ケイ素のみでは成膜速度よ
りもエツチング速度の方が天外くなるという特性があっ
て薄膜を成長させることができず、従って水素ガスが加
えられる。しかし水素分子の分解エネルギーは大きく、
放電条件はガス圧が高くパワー密度の高い部分に限られ
、成膜時のプラズマ条件は水素の分解によって制限され
ることになる。
一方上記実施例によるフッ素ガスを導入した場合には、
フッ素ガスを活性化するためのエネルギーは低くてよく
、従って広いプラズマ条件で分解することができ、はぼ
モノシランの分解条件で作成することができる。
フッ素ガスを活性化するためのエネルギーは低くてよく
、従って広いプラズマ条件で分解することができ、はぼ
モノシランの分解条件で作成することができる。
図は半導体薄膜をグロー放電分解法によって作成する過
程で、流量がＳｉＨ４Ｌ５ｃｃｍ、Ｆ２／Ｈｅ（５％）
３．Ｏｓｃｃｍの混合ガスを圧力０，００３Ｔｏｒｒ
になるように反応室に導外、ＲＦパワー２Ｗを印加して
２００〜４００’Ｃに保持された基板上に成膜させた場
合の半導体薄膜の導電率の変化を示す。黒丸（・）は上
記条件でモノシランとフッ素ガスを導入して作成した非
晶質シリコン膜であり、白丸（・）はモアシランのみを
上記流量及びガス圧で導入して作成しｒこ非晶質シリコ
ン膜から得られる導電率であり、直線は暗導電率、破線
は光照射（３００，ｕＷ／ｃｍの強さのヘリウムーネオ
ンレ−ザ光波長６３２８ Ａ）下での導電率を示す。特
に光照射下での導電率において、比較的高い基板温度の
場合に最大の導電率をもち、これはフッ素が半導体薄膜
の安定化に寄与していることを示し、しかも導電率の値
自体も高いものになっている。
程で、流量がＳｉＨ４Ｌ５ｃｃｍ、Ｆ２／Ｈｅ（５％）
３．Ｏｓｃｃｍの混合ガスを圧力０，００３Ｔｏｒｒ
になるように反応室に導外、ＲＦパワー２Ｗを印加して
２００〜４００’Ｃに保持された基板上に成膜させた場
合の半導体薄膜の導電率の変化を示す。黒丸（・）は上
記条件でモノシランとフッ素ガスを導入して作成した非
晶質シリコン膜であり、白丸（・）はモアシランのみを
上記流量及びガス圧で導入して作成しｒこ非晶質シリコ
ン膜から得られる導電率であり、直線は暗導電率、破線
は光照射（３００，ｕＷ／ｃｍの強さのヘリウムーネオ
ンレ−ザ光波長６３２８ Ａ）下での導電率を示す。特
に光照射下での導電率において、比較的高い基板温度の
場合に最大の導電率をもち、これはフッ素が半導体薄膜
の安定化に寄与していることを示し、しかも導電率の値
自体も高いものになっている。
これは特【こ太陽電池等の光電変換用半導体薄膜として
好ましい。
好ましい。
本発明はシリコン薄膜の作成に限られるものではなく、
例えばＧ ｅ Ｈ４を用いたゲルマニウム膜、ＳｉＨ，
とＮＨ，（又はＮ２）の混合ガスを用いた窒化シリフン
、Ｓｉ町とＣＨ，（又はその他の有機物ガス）の混合ガ
スを用いｔこ炭化ケイ素等の気相ｒ＆艮にも適用するこ
とかで外、各原料ガスにフッ素力゛スを導入することに
よって、低いパワーで安定化された半導体薄膜を得るこ
とができる。
例えばＧ ｅ Ｈ４を用いたゲルマニウム膜、ＳｉＨ，
とＮＨ，（又はＮ２）の混合ガスを用いた窒化シリフン
、Ｓｉ町とＣＨ，（又はその他の有機物ガス）の混合ガ
スを用いｔこ炭化ケイ素等の気相ｒ＆艮にも適用するこ
とかで外、各原料ガスにフッ素力゛スを導入することに
よって、低いパワーで安定化された半導体薄膜を得るこ
とができる。
効果
以上のように本発明によれば、すぐれた特性をもつ半導
体薄膜を低いパワーで成膜させることができ、それに対
応して製造装置に与える負担も軽減され、半導体薄膜を
一層経済性よく、実用的且つ量産によく製造することが
できる。
体薄膜を低いパワーで成膜させることができ、それに対
応して製造装置に与える負担も軽減され、半導体薄膜を
一層経済性よく、実用的且つ量産によく製造することが
できる。
図は本発明を実施した半導体薄膜の特性と、従来の半導
体薄膜との特性を比較した図である。 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所長等々力
達 代理人 弁理士 福士愛彦（池２名） ：Ｏ０ 羞板私ｌ ／ 一一一一一」−一 ＋００ Ｌ（２）
体薄膜との特性を比較した図である。 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所長等々力
達 代理人 弁理士 福士愛彦（池２名） ：Ｏ０ 羞板私ｌ ／ 一一一一一」−一 ＋００ Ｌ（２）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） 気相成長法によって半導体薄膜を作成する方法に
おいて、半導体薄膜の作成雰囲気中にフッ素ガスを導入
して行うことを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 ２） 前記気相成長法はＣＶＤ法、グロー放電分解法、
反応性スパッタ法等の化学反応を伴う気相成長法である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体薄
膜の製造方法。 ３） 前記半導体薄膜はケイ素、ゲルマニウム、窒化ケ
イ素又は炭化ケイ素を主成分とする非晶質膜及び／又は
微結晶質膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205634A JPS5994812A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205634A JPS5994812A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5994812A true JPS5994812A (ja) | 1984-05-31 |
Family
ID=16510133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205634A Pending JPS5994812A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5994812A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2592396A1 (fr) * | 1985-12-28 | 1987-07-03 | Canon Kk | Procede pour former un film depose. |
-
1982
- 1982-11-24 JP JP57205634A patent/JPS5994812A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2592396A1 (fr) * | 1985-12-28 | 1987-07-03 | Canon Kk | Procede pour former un film depose. |
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