JPS6025225A - 薄膜半導体の製造方法 - Google Patents
薄膜半導体の製造方法Info
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- JPS6025225A JPS6025225A JP58133296A JP13329683A JPS6025225A JP S6025225 A JPS6025225 A JP S6025225A JP 58133296 A JP58133296 A JP 58133296A JP 13329683 A JP13329683 A JP 13329683A JP S6025225 A JPS6025225 A JP S6025225A
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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】
本発明は薄膜半導体の製造方法に関する。
水素を含む非晶質シリコンは、分光特性において太陽光
スペクトルとの整合性が良く、その吸収係数も太陽光ス
ペクトル強度の強い波長領域で結晶シリコンより約１桁
も大きいため、太陽電池への応用がさかんであり、また
光電導度も大きく、電子写真用感光体、撮像素子などへ
の応用も進められている。そして、この様な非晶質シリ
コン薄膜は、通常シランガス（ＳｉＨ４）のグロー放電
分解法（以下ＧＤ法と略す）により作られている。
スペクトルとの整合性が良く、その吸収係数も太陽光ス
ペクトル強度の強い波長領域で結晶シリコンより約１桁
も大きいため、太陽電池への応用がさかんであり、また
光電導度も大きく、電子写真用感光体、撮像素子などへ
の応用も進められている。そして、この様な非晶質シリ
コン薄膜は、通常シランガス（ＳｉＨ４）のグロー放電
分解法（以下ＧＤ法と略す）により作られている。
しかしながら、上記非晶質シリコンは、キャリヤーの拡
散長も０．１μｍ程度と結晶に比し２〜３桁も小さいた
め、太陽電層・にした場合電極領域での直列抵抗が大き
く、繁換効率向上のネックとなっている。
散長も０．１μｍ程度と結晶に比し２〜３桁も小さいた
め、太陽電層・にした場合電極領域での直列抵抗が大き
く、繁換効率向上のネックとなっている。
この様な問題を解決する為に１近年非晶質シリコンの優
れた分光感度特性と、結晶シリコンに近い電気的特性を
有するものとして微結晶相を含む水素化シリコンか注目
されている。そして上記微結晶相を含む支索化シリコン
の形成には、ＳｉＨ４とＨ２の混合ガスをＧＤ法により
分解し基材上Ｉ／Ｃｊ＠積させる方法が最も良く用りら
れでいる。
れた分光感度特性と、結晶シリコンに近い電気的特性を
有するものとして微結晶相を含む水素化シリコンか注目
されている。そして上記微結晶相を含む支索化シリコン
の形成には、ＳｉＨ４とＨ２の混合ガスをＧＤ法により
分解し基材上Ｉ／Ｃｊ＠積させる方法が最も良く用りら
れでいる。
しかしながら、原料として用いられるＳｉＨ４ガスは低
濃度でも毒性が強く、また空気中で容易に発火するなど
危険性の高いガスであり、ＳｉＨ４ガスを用いないシリ
コン薄膜の製造方法が強く要請されて−る。
濃度でも毒性が強く、また空気中で容易に発火するなど
危険性の高いガスであり、ＳｉＨ４ガスを用いないシリ
コン薄膜の製造方法が強く要請されて−る。
本発明は上記の如き現状にかんがみ、ＳｉＨ４ガスを用
いることなく、特性の優れた微結晶相を含む水素化シリ
コン薄膜を櫻代するζ゛ｉ″ｌｃ、ｉ ’ ｊ ”ｔ’
−［製造する仁との出来る方法を提供することを目的と
してなされたものであり、その要旨は、１０−’ トー
ル以下の高真空に排気された真空容器内でシリコンを加
熱蒸発することにより得られる非荷電状態のシリコン原
子を基材上に射突させると同時に、基材の近傍に２置さ
れた原子状水素発生装置及び水素イオン発生装置から供
給される原子状水素及び電界効果により高エネルギーを
付与された水素イオンを上記基材上に射突させること忙
より、シリコン薄膜を形成することを特徴とする薄膜半
導体の製造方法に存する。
いることなく、特性の優れた微結晶相を含む水素化シリ
コン薄膜を櫻代するζ゛ｉ″ｌｃ、ｉ ’ ｊ ”ｔ’
−［製造する仁との出来る方法を提供することを目的と
してなされたものであり、その要旨は、１０−’ トー
ル以下の高真空に排気された真空容器内でシリコンを加
熱蒸発することにより得られる非荷電状態のシリコン原
子を基材上に射突させると同時に、基材の近傍に２置さ
れた原子状水素発生装置及び水素イオン発生装置から供
給される原子状水素及び電界効果により高エネルギーを
付与された水素イオンを上記基材上に射突させること忙
より、シリコン薄膜を形成することを特徴とする薄膜半
導体の製造方法に存する。
以下図面を参照しながら本発明方法を説明する。
第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示す
説明図である。
説明図である。
第１図においては、真空容器１内のα空室２Ｕ排気口３
に連結された排気系装置（図示されていない）によって
１×１０−７トールまでの真空に排気されることが可能
になっており、そして真空室２には電子ビーム蒸発源４
（電源回路等は図示されていない）、原子状水素発生装
置５（電源回路等は図示されて噂ない）、水素イオン発
生装置６（電源回路等は図示されていない）、基材ホル
ダー７、それに取り付けられた基材８、シャッター１７
、及び蒸発源にて生吸されるイオンを捕集するための電
極１８が設置されており、更に真空容器１の外方には基
材ホルダー７に負の高電圧を印加させるための電源９と
その回路・、原子状水素発生装置５にバルブ１２．１３
によって流量調節可能−接続された水素ガスが充填され
たボンベ１０、水素イオン発生装置６にパルプ１４．１
５によって流量調節可能に接続された水素ガスが充填さ
れたボンベ１１、及びイオン捕集電極１８に負の高電圧
を印加させるための電源１６とその回路が設置されてい
る。
に連結された排気系装置（図示されていない）によって
１×１０−７トールまでの真空に排気されることが可能
になっており、そして真空室２には電子ビーム蒸発源４
（電源回路等は図示されていない）、原子状水素発生装
置５（電源回路等は図示されて噂ない）、水素イオン発
生装置６（電源回路等は図示されていない）、基材ホル
ダー７、それに取り付けられた基材８、シャッター１７
、及び蒸発源にて生吸されるイオンを捕集するための電
極１８が設置されており、更に真空容器１の外方には基
材ホルダー７に負の高電圧を印加させるための電源９と
その回路・、原子状水素発生装置５にバルブ１２．１３
によって流量調節可能−接続された水素ガスが充填され
たボンベ１０、水素イオン発生装置６にパルプ１４．１
５によって流量調節可能に接続された水素ガスが充填さ
れたボンベ１１、及びイオン捕集電極１８に負の高電圧
を印加させるための電源１６とその回路が設置されてい
る。
第２図は電子状水素発生装置の一例を示す断面図であり
、円筒５１けパイプ５２によって水素ボンベ１０に接続
され、該円筒５１内に水素が放出される様になされてお
り、さらに該円筒５１内には加熱のだめのフィラメント
５３（電源回路等は図示されてい々い）が設置されてい
る。
、円筒５１けパイプ５２によって水素ボンベ１０に接続
され、該円筒５１内に水素が放出される様になされてお
り、さらに該円筒５１内には加熱のだめのフィラメント
５３（電源回路等は図示されてい々い）が設置されてい
る。
第３図は水素イオン発生装置６の一例を示す断面図であ
り、円筒６１内に水素ボンベ１１に接続され端部に多数
の小孔が設けられたバイブロ２の該端部が開口しており
、該パイプ６２の端部周囲にフィラメント６３（電源回
路等は図示されていなｈ）が設置され、さらに円筒６１
の近傍にはイオン加速電極６４（電源回路等は図示され
ていない）が設置されている。
り、円筒６１内に水素ボンベ１１に接続され端部に多数
の小孔が設けられたバイブロ２の該端部が開口しており
、該パイプ６２の端部周囲にフィラメント６３（電源回
路等は図示されていなｈ）が設置され、さらに円筒６１
の近傍にはイオン加速電極６４（電源回路等は図示され
ていない）が設置されている。
本発明に基づいて薄膜半導体を製造するには、第１図に
示す様に基材８を基材ホルダークに配置し、電子ビーム
蒸発源４のルツボ４１に純度９９．９９９９％のシリコ
ンを供給し、次いで排気口３から排気を行なって、真空
室２をｌＸｌ０−７トール以下の高真空とする。
示す様に基材８を基材ホルダークに配置し、電子ビーム
蒸発源４のルツボ４１に純度９９．９９９９％のシリコ
ンを供給し、次いで排気口３から排気を行なって、真空
室２をｌＸｌ０−７トール以下の高真空とする。
次いで原子状水素発生装置５にパルプ１２．１３を調節
しながら水素ガスを導入させる。この際真空室２内の真
空度が１×１０−５トールから５×１０−４ トールの
範囲になる様導入する、その後第２図に示すフィラメン
ト５３に交流電流を通電し、加熱せしめフィラメント５
３の温度が１７００℃以上になる様にする。力に水素イ
オン発生装置６にバルブ１４．１５を調節しながら水素
ガスを導入させる。次いでアースに対し−ｓｏ〜−３０
０Ｖの直流電位を与えられた第３図に示されるフィラメ
ント６３に交流電流を通電し加熱せしめ熱電子を発生さ
せると其処バイブロ２を接地することにより上記熱電子
を電界加速させ高速電子を発生させる。この高速電子に
より円筒６１内の水素ガスがイオン化される。かくして
生成された水素イオンは、イオン加速電極６４に−５０
０〜−１ｏｏｏｖの直流電位を与えること釦より円筒６
１外に引き出される。そして、基材ホルダークに好まし
くは−３００〜−１００ＯＯＶの直流電位を与えること
によりこの際、基材に射突する水素イオン量は、電流に
換算して５μル佃から１ ｍｈ／ｄｉの範囲に設定する
のが好適である。
しながら水素ガスを導入させる。この際真空室２内の真
空度が１×１０−５トールから５×１０−４ トールの
範囲になる様導入する、その後第２図に示すフィラメン
ト５３に交流電流を通電し、加熱せしめフィラメント５
３の温度が１７００℃以上になる様にする。力に水素イ
オン発生装置６にバルブ１４．１５を調節しながら水素
ガスを導入させる。次いでアースに対し−ｓｏ〜−３０
０Ｖの直流電位を与えられた第３図に示されるフィラメ
ント６３に交流電流を通電し加熱せしめ熱電子を発生さ
せると其処バイブロ２を接地することにより上記熱電子
を電界加速させ高速電子を発生させる。この高速電子に
より円筒６１内の水素ガスがイオン化される。かくして
生成された水素イオンは、イオン加速電極６４に−５０
０〜−１ｏｏｏｖの直流電位を与えること釦より円筒６
１外に引き出される。そして、基材ホルダークに好まし
くは−３００〜−１００ＯＯＶの直流電位を与えること
によりこの際、基材に射突する水素イオン量は、電流に
換算して５μル佃から１ ｍｈ／ｄｉの範囲に設定する
のが好適である。
次いで、電子ビーム蒸発源４を動作させてルツボ４１内
のシリコンを蒸気化させる。更忙電源１６によりイオン
捕集電極１８に一３００ｖから一１ｏｏｏｏｖの直流電
位を与えることにより、蒸発シリコン中のシリコンイオ
ンを捕集する。安定的に蒸発する様−になった時点でシ
ャッター１７を開き、シリコンを基材８に堆積させる。
のシリコンを蒸気化させる。更忙電源１６によりイオン
捕集電極１８に一３００ｖから一１ｏｏｏｏｖの直流電
位を与えることにより、蒸発シリコン中のシリコンイオ
ンを捕集する。安定的に蒸発する様−になった時点でシ
ャッター１７を開き、シリコンを基材８に堆積させる。
本発明の薄膜半導体の製造方法は上述の通りであり、通
常のイオンブレーティング蒸着法とは異なり、非荷電状
態のシリコン原子を基材上に堆積させて薄膜を形成させ
る過程において、県子状水素及び水素イオンを存在せし
めて水素化シリコンを生成する方法であり、加速された
シリコンイオンを合まなｈため膜中に衝撃のダメージに
よる欠陥を生じず、また質量の小さｈ高エネルギーの水
素イオンの存在により微結晶相を含むすぐれた性能の水
素化シリコン薄膜を容易に得る仁とが出来るものである
。又、本発明方法によれば危険性の高い５ｉｌＬａガス
を用いることなく性能にすぐれた水素化シリコン薄膜を
容易に製造することが出来る。
常のイオンブレーティング蒸着法とは異なり、非荷電状
態のシリコン原子を基材上に堆積させて薄膜を形成させ
る過程において、県子状水素及び水素イオンを存在せし
めて水素化シリコンを生成する方法であり、加速された
シリコンイオンを合まなｈため膜中に衝撃のダメージに
よる欠陥を生じず、また質量の小さｈ高エネルギーの水
素イオンの存在により微結晶相を含むすぐれた性能の水
素化シリコン薄膜を容易に得る仁とが出来るものである
。又、本発明方法によれば危険性の高い５ｉｌＬａガス
を用いることなく性能にすぐれた水素化シリコン薄膜を
容易に製造することが出来る。
さらに本発明製造方法は、通常の真空蒸着装置を改良す
るだけで容易に実施でき、又、連続化、大面積化も容易
なものである。また、ホウ素、リンなどの存在下に蒸着
を行うか、Ｐｕ１ｌ（ホスフィン）、Ｂ２Ｈ６（ジポラ
ン）等のがスを導入することにより、Ｐ型、ｎ型の半導
体を自在に作り分けることが出来、太陽電池等への適用
も可能である。
るだけで容易に実施でき、又、連続化、大面積化も容易
なものである。また、ホウ素、リンなどの存在下に蒸着
を行うか、Ｐｕ１ｌ（ホスフィン）、Ｂ２Ｈ６（ジポラ
ン）等のがスを導入することにより、Ｐ型、ｎ型の半導
体を自在に作り分けることが出来、太陽電池等への適用
も可能である。
以下本発明を実施例にもとづき説明する。
実施例１゜
第１図〜第３図に示される装置を用い、高純度シリコン
塊をルツボ４１に入れ、基材８としてガラス板（米−コ
ーニング社製７０５９ガラス）を用い該基材８を基材ホ
ルダー７に取り付け、下記の条件で基材８の表面に厚さ
２μｍの蒸着層を形成させた。
塊をルツボ４１に入れ、基材８としてガラス板（米−コ
ーニング社製７０５９ガラス）を用い該基材８を基材ホ
ルダー７に取り付け、下記の条件で基材８の表面に厚さ
２μｍの蒸着層を形成させた。
水素ガス導入前の圧力ニｘｘｔｏ−７トール水素ガス導
入後の圧力ニ Ｉ Ｘ １０−４ トール基材ホルダー
７に与えるイオン加速型ＥＥニーＬＯＫＶ基材８に流入
する水素イオン電流：１ｏμＡ／ａｌｌシリコンの蒸着
速度：２００λ／癲 基材８の温度＝３００℃ かくして得られたシリコン薄膜を電子線回折により解析
した結果、微結晶相を含んでいることがａ１認された。
入後の圧力ニ Ｉ Ｘ １０−４ トール基材ホルダー
７に与えるイオン加速型ＥＥニーＬＯＫＶ基材８に流入
する水素イオン電流：１ｏμＡ／ａｌｌシリコンの蒸着
速度：２００λ／癲 基材８の温度＝３００℃ かくして得られたシリコン薄膜を電子線回折により解析
した結果、微結晶相を含んでいることがａ１認された。
該薄膜の特性は下記の通りであった。
暗導電率：２．２Ｘ１０−５Ω−１ａ−１光導電率：８
．７Ｘ１０−５Ω−１ｏ−１（照射条件：Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー、３００μＷ／ｄ）実施例２ 基材８に流入する水素イオン電流を１００μＡ／ｆｆｌ
。
．７Ｘ１０−５Ω−１ｏ−１（照射条件：Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー、３００μＷ／ｄ）実施例２ 基材８に流入する水素イオン電流を１００μＡ／ｆｆｌ
。
基材８の温度を２２５℃とし、他の条件は実施例１と同
じにして基材８の表面に厚さ２μｍの蒸着層を形成した
。
じにして基材８の表面に厚さ２μｍの蒸着層を形成した
。
かくして得られた薄膜は微結晶相を含んでいることが確
認され、特性上下記の通りであった。
認され、特性上下記の通りであった。
暗導電率：５．７Ｘ１０−４Ω−１ａ−１光導電率・：
３，４Ｘ１０−４Ω−１１−１比較例 水素イオン発生装置６を動作させず、また基材ホルダー
７に与えるイオン加速電圧もＯＫＶとし、他の条件は実
施例１と同じにして基材８の表面に厚さ２μｍの蒸着層
を形成した。
３，４Ｘ１０−４Ω−１１−１比較例 水素イオン発生装置６を動作させず、また基材ホルダー
７に与えるイオン加速電圧もＯＫＶとし、他の条件は実
施例１と同じにして基材８の表面に厚さ２μｍの蒸着層
を形成した。
かくして得られた薄膜は、完全に非晶質であることが確
認され、特性は下記の通りであった。
認され、特性は下記の通りであった。
暗導電率：４．７Ｘ１０−１１Ω−１ａ−１光導電率：
２．６Ｘ１０−”Ω−１側−１
２．６Ｘ１０−”Ω−１側−１
第１図は本発明方法を実施する、ための装置の１例を示
す説明図、ＰＩＳ２図は原子状水素発生装置５の一例を
示す断面図、第３図は水素イオン発生装置６の一例を示
す断面図である。 １・・・真空容器、２・・・真空室、３・・・排気口、
４・・・電子ビーム蒸発源、４１・・・ルツボ、５・・
・原子状水素発生装置、６・・・水素イオン発生装置、
７・・・基材ホルダー、８・・・基材、１０．１１・・
・水素ボンベ、１２，１３，１４，１５・・・パルプ、
１７・・・シャッター、１８・・・蒸発源生吠イオン捕
集？ｌ（！極。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 才 １ 区 第２ 閃 ５） ６７ ６’
す説明図、ＰＩＳ２図は原子状水素発生装置５の一例を
示す断面図、第３図は水素イオン発生装置６の一例を示
す断面図である。 １・・・真空容器、２・・・真空室、３・・・排気口、
４・・・電子ビーム蒸発源、４１・・・ルツボ、５・・
・原子状水素発生装置、６・・・水素イオン発生装置、
７・・・基材ホルダー、８・・・基材、１０．１１・・
・水素ボンベ、１２，１３，１４，１５・・・パルプ、
１７・・・シャッター、１８・・・蒸発源生吠イオン捕
集？ｌ（！極。 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 才 １ 区 第２ 閃 ５） ６７ ６’
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＬＩＱ−″）−ル以下の高真空に排気された真空容器内
でシリコンを加熱蒸発することにより得られる非荷電状
態のシリコン原子を基材上に射突させると同時に、基材
の近傍Ｋｉ置された原子状水素発生装置及び水素イオン
発生装置から供給される原子状水素及び電界効果により
高エネルギーを付与された水素イオンを上記基材上に射
突させることにより、シリコン薄膜を形成することを特
徴とする薄膜半導体の製造方法。 ２ 水素イオンに付与されるエネルギーが０．３〜１０
ＫｅＶである第１項記載の薄膜半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133296A JPS6025225A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 薄膜半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133296A JPS6025225A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 薄膜半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025225A true JPS6025225A (ja) | 1985-02-08 |
| JPS6367330B2 JPS6367330B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=15101334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133296A Granted JPS6025225A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 薄膜半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025225A (ja) |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP58133296A patent/JPS6025225A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367330B2 (ja) | 1988-12-26 |
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