JPS60251275A - フツ素化シリコン薄膜の製法 - Google Patents
フツ素化シリコン薄膜の製法Info
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- JPS60251275A JPS60251275A JP10744584A JP10744584A JPS60251275A JP S60251275 A JPS60251275 A JP S60251275A JP 10744584 A JP10744584 A JP 10744584A JP 10744584 A JP10744584 A JP 10744584A JP S60251275 A JPS60251275 A JP S60251275A
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- thin film
- glow discharge
- substrate
- silicon fluoride
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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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/50—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 method of coating using electric discharges
-
- 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
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- 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
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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】
（１）技術分野
本発明はフッ素化シリコン薄膜の製造方法に関し特に単
一原料ガスを用いる該薄膜の製造方法である。
一原料ガスを用いる該薄膜の製造方法である。
シリコン薄膜は太陽電池、感光体ドラム、画像読取装置
、画像表示用デバイス等多用途に使用されているが、な
かでもフッ素化シリコン薄膜は、光照射による劣化がな
いという性質を有するため最近とくに注目を集めている
。
、画像表示用デバイス等多用途に使用されているが、な
かでもフッ素化シリコン薄膜は、光照射による劣化がな
いという性質を有するため最近とくに注目を集めている
。
（２）従来技術
フッ素化シリコン薄膜は、モノシラン（Ｓ、Ｈ） ４
をグロー放電分解して、水素化アモルファスシリコンを
作成するようにＳ、Ｆ’４（Ｓ、Ｔ（４、Ｆｎで表わさ
れる一般式においてｎ ＝ ４の場合）をグロー放電す
ることによっては形成されないことが知られていた。（
例えば Ａ、Ｍａｔｓｕｄａ 、 Ｋ、Ｔａｎａｋａ
。
作成するようにＳ、Ｆ’４（Ｓ、Ｔ（４、Ｆｎで表わさ
れる一般式においてｎ ＝ ４の場合）をグロー放電す
ることによっては形成されないことが知られていた。（
例えば Ａ、Ｍａｔｓｕｄａ 、 Ｋ、Ｔａｎａｋａ
。
Ｔｈ１ｎ ５ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ 、 ９２，１７１
〜１８７（１９８２）参照） そのために８１Ｆ４にモノシランや水素（Ｈ２）を混合
した原料ガスを用いて、はじめてフッ素化シリコン薄膜
を形成することが可能であった。
〜１８７（１９８２）参照） そのために８１Ｆ４にモノシランや水素（Ｈ２）を混合
した原料ガスを用いて、はじめてフッ素化シリコン薄膜
を形成することが可能であった。
（３）発明が解決しようとする問題点
従来の方法ではフッ素化シリコン薄膜を単一の原料で形
成できないので、薄膜形成工程が複雑になる。さらに、
Ｓ、Ｈ４やＨ２との組成比の変動に伴い該薄膜の特性が
変動したり、条件によっては薄膜が形成されなかったり
形成された薄膜が剥離したりする。それ故薄膜形成条件
の選択範囲が狭められ、デバイスを形成するにしばしば
最適な条件範囲を見出すことができなかった。
成できないので、薄膜形成工程が複雑になる。さらに、
Ｓ、Ｈ４やＨ２との組成比の変動に伴い該薄膜の特性が
変動したり、条件によっては薄膜が形成されなかったり
形成された薄膜が剥離したりする。それ故薄膜形成条件
の選択範囲が狭められ、デバイスを形成するにしばしば
最適な条件範囲を見出すことができなかった。
それ故、５１Ｈ４やＨ２との混合ガスを用いずとも、単
独に該薄膜を形成できる原料および作成条件を検討した
。
独に該薄膜を形成できる原料および作成条件を検討した
。
（４）問題点を解決するための手段
本発明者らは５１Ｆ４とＳｉＨ４やＩ］２のグロー放電
によるフッ素化シリコン薄膜の形成方法について鋭意検
討を加えた結果、ＳｉＦ４単独で該薄膜形成が行なわれ
ないのは成膜速度よりもエツチング速度の方が太きいた
めであることを発見した。この結果、エツチング速度を
和げる原料を探索すればよいことがわかり、本発明を完
成した。
によるフッ素化シリコン薄膜の形成方法について鋭意検
討を加えた結果、ＳｉＦ４単独で該薄膜形成が行なわれ
ないのは成膜速度よりもエツチング速度の方が太きいた
めであることを発見した。この結果、エツチング速度を
和げる原料を探索すればよいことがわかり、本発明を完
成した。
即ち本発明は一般式Ｓ、Ｈ４、Ｆ、（ｎ−ｔ、２．３）
で表わされるフッ素化シリコンをグロー放電分解して、
基板上に形成せしめることを特徴とするものである。
で表わされるフッ素化シリコンをグロー放電分解して、
基板上に形成せしめることを特徴とするものである。
本発明で用いうるフッ化シランは一般式Ｓ１１］４−ｎ
Ｆｎであるフッ化シランテ、ｎ−１〜３なる整数である
。ｎ ＝ １はスパッタリング速度が小さく、７ノ素化
シリコン薄膜形成速度はもつとも太きい。ｎ ＝ ３は
スパッタリング速度がやや大きく薄膜形成速度はや〜小
さくなる。 しかしｎ＝１もしくはｎ ＝ ２のものが
可燃性のガスであるのに対し、ｎ＝３は不燃性でしかも
安定性が高いのでハンドリングの面からはより好ましい
。
Ｆｎであるフッ化シランテ、ｎ−１〜３なる整数である
。ｎ ＝ １はスパッタリング速度が小さく、７ノ素化
シリコン薄膜形成速度はもつとも太きい。ｎ ＝ ３は
スパッタリング速度がやや大きく薄膜形成速度はや〜小
さくなる。 しかしｎ＝１もしくはｎ ＝ ２のものが
可燃性のガスであるのに対し、ｎ＝３は不燃性でしかも
安定性が高いのでハンドリングの面からはより好ましい
。
ところが実施例に示すようにｎ ＝ ４である８１Ｆ４
が、ｎ ＝ １〜３の原料中に混合している場合にも、
Ｓ、Ｆ４の混合割合が２０ ｖｏｌ ％以下であれば、
本発明の原料として支障なく用いることができる。
が、ｎ ＝ １〜３の原料中に混合している場合にも、
Ｓ、Ｆ４の混合割合が２０ ｖｏｌ ％以下であれば、
本発明の原料として支障なく用いることができる。
原料ガス中のフッ素含有量はフッ素化シリコン薄膜中の
フッ素含有量に影響を与え、前者が多い程、膜中に存在
するフッ素の量が多くなる。しかるに膜中のフッ素含有
量は、グロー放電による薄膜作成条件によっても変化す
るものである。膜中のフッ素含有量の制御は原料や、製
造条件を適切に調整することにより容易に行なわれる。
フッ素含有量に影響を与え、前者が多い程、膜中に存在
するフッ素の量が多くなる。しかるに膜中のフッ素含有
量は、グロー放電による薄膜作成条件によっても変化す
るものである。膜中のフッ素含有量の制御は原料や、製
造条件を適切に調整することにより容易に行なわれる。
本発明のグロー放電分解操作はそれ自体公知のグロー放
電分解法をそのまま適用すればよい。
電分解法をそのまま適用すればよい。
すなわち、グロー放電可能な反応室中にフッ素化シリコ
ン薄膜を形成すべきシリコン単結晶ウーハ−、カラス、
ステンレススチール、セラミックス等の基板を配置する
。
ン薄膜を形成すべきシリコン単結晶ウーハ−、カラス、
ステンレススチール、セラミックス等の基板を配置する
。
３一
ついでｎ ＝ ｎ＝３で表わされるところのＳ、Ｉ（３
Ｆ’。
Ｆ’。
ＳｉＨ２Ｆ２やＳｉＨＦ３が該反応室中へ導入される。
そして、これらの原料ガスの減圧雰囲気において、加熱
された基板上にグロー放電により、フッ素化シリコン薄
膜が堆積形成される。
された基板上にグロー放電により、フッ素化シリコン薄
膜が堆積形成される。
基板は加熱されるが、その温度範囲は室温から４００℃
の温度範囲においてフッ素化シリコン薄膜の形成が行わ
れる。室温においても薄膜形成は可能であるが、基板の
温度を上昇させると該基板の光導電度が良好になる。
の温度範囲においてフッ素化シリコン薄膜の形成が行わ
れる。室温においても薄膜形成は可能であるが、基板の
温度を上昇させると該基板の光導電度が良好になる。
また、グロー放電分解装置中の圧力は通常のグロー放電
分解と同様であり、１０ｍＴｏｒｒ 〜１ＱＴｏｒｒで
ある。
分解と同様であり、１０ｍＴｏｒｒ 〜１ＱＴｏｒｒで
ある。
本発明においては放電電力は特に制限されず電力密度０
．０１〜１ｗ／、７の範囲の値を採用すればよいが、ガ
ス流量を増加する場合は、放電電力をも増加せしめるこ
とが膜形成条件を良好に保持するために好ましい。
．０１〜１ｗ／、７の範囲の値を採用すればよいが、ガ
ス流量を増加する場合は、放電電力をも増加せしめるこ
とが膜形成条件を良好に保持するために好ましい。
（５）作用
８、ＨやＨの混合なしで、光導電度が１０−６１４ ２
４−
（Ω・ｃＩｒＬ）″ を越える、光電変換素子や光導電
材料に適するフッ素化シリコン薄膜を形成可能になった
。
材料に適するフッ素化シリコン薄膜を形成可能になった
。
本発明の薄膜の光学的バンドギャップは約２．ＯｅＶで
あり、屈折率は２．０〜２．３であった。水素化アモル
ファスシリコン薄膜の光学的ハンドギャップおよび屈折
率がそれぞれ１．６〜１，８ ｅＶ、３．２〜３．５で
あることを考えると、太陽電池においては光入射側に用
いる窓材料としても有用であるところの特性を有してい
る。
あり、屈折率は２．０〜２．３であった。水素化アモル
ファスシリコン薄膜の光学的ハンドギャップおよび屈折
率がそれぞれ１．６〜１，８ ｅＶ、３．２〜３．５で
あることを考えると、太陽電池においては光入射側に用
いる窓材料としても有用であるところの特性を有してい
る。
以下実施例により本発明をより具体的に説明する。
（６）実施例
基板加熱手段、真空排気手段、ガス導入手段、および基
板を設置することの出来る平行平板電極を有するＲＦ容
量結合型高周波プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ
ａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）の該基板設置部に
ＦＺ精製のシリコン単結晶ウエノ・−およびコーンニン
グ社製７０５９ガラス基板を設置し、油拡散ポンプによ
り１Ｏ−７Ｔ’ｏｒｒ以下に真空排気した。
板を設置することの出来る平行平板電極を有するＲＦ容
量結合型高周波プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ
ａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）の該基板設置部に
ＦＺ精製のシリコン単結晶ウエノ・−およびコーンニン
グ社製７０５９ガラス基板を設置し、油拡散ポンプによ
り１Ｏ−７Ｔ’ｏｒｒ以下に真空排気した。
ついで、原料ガスを１０ ｃｃ／ｍｉｎの流険でグロー
放電室に導入し、該放電室内圧力を０．３Ｔｏｒｒに保
持しつつ、基板の温度を２５０℃において１３．５６Ｍ
Ｈｚの放電周波数で６０分間放電し膜厚を測定した。こ
の膜厚を第１表に示す。表の中でＳｉＦ４は比較のため
の例である。
放電室に導入し、該放電室内圧力を０．３Ｔｏｒｒに保
持しつつ、基板の温度を２５０℃において１３．５６Ｍ
Ｈｚの放電周波数で６０分間放電し膜厚を測定した。こ
の膜厚を第１表に示す。表の中でＳｉＦ４は比較のため
の例である。
第１表
６０分放電後の膜厚（Ａ）
第１表で８．Ｆ’４の場合の（−）符号はエツチングさ
れて膜厚が逆に減少したことをあられしている。
れて膜厚が逆に減少したことをあられしている。
５ＩＨＦ３．５１Ｈ２Ｆ２．５１Ｈ３Ｆについても放電
電力が高いところでは膜厚の増加割合が減少しており、
一部エツチングが生じていることがわかる。
電力が高いところでは膜厚の増加割合が減少しており、
一部エツチングが生じていることがわかる。
これらの膜厚を放電時間で除して成膜速度を算出し、第
１図に示した。
１図に示した。
実施例１における放電電力４０Ｗ、実施例２にて同２０
Ｗ１実施例３にて同２０Ｗのそれぞれの条件で得られた
薄膜の光導重度をＡＭｌ １００ｍＷ照射下で調べそれ
ぞれ１０−６〜１０−５（に”？・Ｃｍ） −’の値を
得た。
Ｗ１実施例３にて同２０Ｗのそれぞれの条件で得られた
薄膜の光導重度をＡＭｌ １００ｍＷ照射下で調べそれ
ぞれ１０−６〜１０−５（に”？・Ｃｍ） −’の値を
得た。
（７）発明の効果
Ｓ、ＨＦ のグロー放電においては５１Ｈ４や１ ４−
ｎ ｎ Ｈ２の混合なしでフッ素化シリコン薄膜を１λ／ｓｅｃ
を越える堆積速度で形成することができ、極めて有用で
あることを明らかにした。これに対し比較例が示すよう
にＳｉＦ４のグロー放電は、エツチングが生じるのみで
薄膜形成はできなかった。
ｎ ｎ Ｈ２の混合なしでフッ素化シリコン薄膜を１λ／ｓｅｃ
を越える堆積速度で形成することができ、極めて有用で
あることを明らかにした。これに対し比較例が示すよう
にＳｉＦ４のグロー放電は、エツチングが生じるのみで
薄膜形成はできなかった。
第１図は本発明の効果を示すグラフである。
Claims (1)
- （１）一般式 Ｓ ＋ Ｈ４ｎ Ｆ ｎ （’ ｎ−１
，２または３なる整数）で表わされるフッ素化シリコン
をグロー放電分解して、基板上に形成せしめることを特
徴とするフッ素化シリコン薄膜の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744584A JPS60251275A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | フツ素化シリコン薄膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744584A JPS60251275A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | フツ素化シリコン薄膜の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251275A true JPS60251275A (ja) | 1985-12-11 |
Family
ID=14459327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10744584A Pending JPS60251275A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | フツ素化シリコン薄膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60251275A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57126175A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-05 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous silicon carbide/amorophous silicon hetero junction optoelectric element |
| JPS60200523A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | シリコン薄膜の製造法 |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP10744584A patent/JPS60251275A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57126175A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-05 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous silicon carbide/amorophous silicon hetero junction optoelectric element |
| JPS60200523A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | シリコン薄膜の製造法 |
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