JPS6036661A - 非晶質シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents

非晶質シリコン薄膜の製造方法

Info

Publication number
JPS6036661A
JPS6036661A JP14444383A JP14444383A JPS6036661A JP S6036661 A JPS6036661 A JP S6036661A JP 14444383 A JP14444383 A JP 14444383A JP 14444383 A JP14444383 A JP 14444383A JP S6036661 A JPS6036661 A JP S6036661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
glow discharge
reaction chamber
thin film
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14444383A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunobu Tanaka
田中 一宣
Akihisa Matsuda
彰久 松田
Masamichi Kohitsu
小櫃 正道
Takao Kaga
加賀 隆生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Nissan Chemical Corp filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP14444383A priority Critical patent/JPS6036661A/ja
Publication of JPS6036661A publication Critical patent/JPS6036661A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/24Deposition of silicon only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

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、高次シラン含有原料ガスをグロー放電下に分
解し、基板上にシリコンを堆積せしめることによる非晶
質シリコン薄膜の製造方法の改良に関する。
非晶質シリコン薄膜は、半導体の性質を有し、太陽電池
、電子写真用感光体等様々の分野に用いられることが知
られ、特に、近年、モノシラン等珪素化合物ガスをグロ
ー放電下に分解し、基板上に薄膜状にシリコンを堆積せ
しめる方法(以下、)0ラズマCVD法という。)によ
って効率よく製造し得ることが見出されて以来、俄かに
その有用性も高まっている。
従来、プラズマCVD法によって非晶質シリコン薄膜を
得るには、原料ガスとして5IHa若しくはS+馬とS
 iF4の混合物又はこれらに更にH2或いはアルゴン
等希釈ガスを混じたモノシラン系ガスを用い、反応室内
で数+mTorr或いはそれ以上の圧力下、電源周波数
1356メガヘルツで製造されていたが、この方法では
膜厚の増大速度が小さいために、原料ガスをジシラン5
12H6等高次シラン含有ガスに代替して製造する改良
方法が提案されている。しかし、この改良法によっては
、性状が一定である薄膜を得難く、例えば、得られた非
晶質シリコン薄膜は、電気伝導度の再現性に乏しく、ま
た場合によっては粉粒が副生ずることもある。本発明者
らは、上記方法において、反応室内の圧力をかなり低下
させて、例えば、数mTorrの圧力下電源周波数13
.56メガヘルツでプラズマCVD法を行なうと、上記
欠点を解消できることを実験によって知ったが、かかる
低圧を維持するには抽気ポンプに著大な出力を要し、効
率的製法でないことも知った。本発明者らは、更に研究
を重ねた結果、意外にも、電源周波数10メガヘルツ以
下、例えば5メガヘルツで、反応室内圧力数十mTor
rにおいてジシランを用いてプラズマCVD法を行なう
と、良質の非晶質シリコン薄膜が再現性良好に、しかも
高い膜厚増大速度で得られることを見出し本発明を完成
した。
本発明の目的は、内部歪みが極めて少ない均一な性状の
非晶質シリコン半導体薄膜を、高い膜厚増大速度で、再
現性良好に、しかも効率よく基板上に形成せしめること
による非晶質シリコン薄膜の製造方法を提供することに
ある。本発明の非晶質7リコン薄膜の製造方法は、内部
にカソード電極と基板電極を備えた反応室内に高次シラ
ン含有原料ガスを供給すると共に前記反応室から排気し
ながら10〜200 +nTorrの前記反応室内圧力
下に電源周波数1〜10メガヘルツでグロー放電を起さ
せることを特徴とする。
本発明に用いられる高次シラン含有原料ガスとして(d
:、制御畢以外の不純分を含まない高純度のガスであり
、これによって本発明により得られる非晶質シリコン薄
膜は、実用性を有する半導体性能を示す。高次シランは
、一般式として5inH2n+2(但し、nは2以上の
整数を表わす。)で表わされるが、本発明に用いられる
高次シランの例としては、シリコン、テトラシラン、ペ
ンタンラン等が挙げられ、特にジシランが好寸しい。こ
れら高次シランは、グロー放電下に分解させると、基板
上にシリコンが堆積する速度が高く、従ってモノ7ラン
を用いた場合よりもはるかに短時間に、]」的物の非晶
質シリコン薄膜が得られる。本発明に用いられる高次シ
ラン含有原L(ガスとしては、上記高次7ラン単独の他
、場合によっては、これにモノシラン、)・ロケ゛ン化
7ラン、水素、希釈ガス、ドーピングガス等を混じたも
のも用いられる。ハロケゝン化シランの例としては、ク
ロロシラン、フルオロシラン等が、希釈ガスの例として
は、アルゴン、ネオン、ヘリウム等が、また、ドーピン
グガスの例として(弓:、ツボラン、ホスフィン、アー
シン等が挙げられる。これら高次シラン含有原料ガスの
組成は、コスト面のみならず、目的物薄膜の性状と生成
速度の面から、或いは、ドーピングによるp型、i型、
n型等の半導体シリコン薄膜を得る目的に合せて適宜選
定される。
p型及びn型半導体は、暗電気伝導度が1×10−4〜
1×10−20−1・d1程度訣+であり、またi型半
導体の暗電気伝導度は1×10〜10 Ω・crIL−
’ 程度である。本発明により得られる非晶質シリコン
薄膜は、ダンJリングポンドターミネータ−として珪素
原子に結合した形態の水素、弗素等を含有し、これによ
って効率の高い光起電力特性を示す。用途によって相違
するが、例えば、太陽電池用非晶質シリコン薄膜として
は、厚さ0.1〜1μ程度が必要である。
プラズマCVD法は、一般に、内部にカソード電極と基
板電極が備えられた反応室内で行なわれるが、本発明の
非晶質シリコン薄膜の製造方法は、その際グロー放電の
電源周波数1〜10メガヘルツの印加電界の下、上記高
次シラン含有原料ガスを反応室内に供給すると共に排気
を行なうことによって反応室内圧力10〜200mTo
rrの一定圧に保って行なうことを特徴とする。上記周
波数が10メガヘルツ以」二高くなると、良質の非晶質
シリコン薄膜を得るには内圧を著しく低める必要があり
、排気ポンプに高い出力を要し効率的でない。また、上
記周波数が1メガヘルツ以下では、得られた膜にも内部
歪みが生じ易い。膜内に生じた歪みは、現実の使用にお
いて、膜が基板からはがれるという重大な事故の原因に
なり易い。また、200 mTorr以上の高い内圧下
にプラズマCVD法を行なうと、やはシ、性状一定の膜
を得難く、場合によっては、粉粒状シリコンが副生ずる
こともある。
本発明の非晶質シリコン薄膜の製造方法に用いられる反
応室は、従来からプラズマCVD法に用いられているも
のでよい。通常、ステンレス鋼、石英等の材質からつく
られ、生成半導体に汚染を生じさせないもので充分であ
る。また、この反応室内でグロー放電を起させるための
電極に用いられる基板としても通常のものでよく、材質
の例としては、ガラス、ステンレス鋼、耐熱性プラスチ
ック等が挙げられる。基板の温度は、通常400℃以下
、好ましくは200〜350℃程度であるから、この温
度に加熱するためのヒーターが付備されている。更に、
この反応室は、前記原料ガスの導入口と、グロー放電に
よって分解生成したガス及び未分解層別ガスからなる反
応混合物ガスを排出するための排気口及びこのガスを排
気するための吸引ポンプか導管及び気密型パルプと共に
伺備されている。グロー放電を起させるための印加電圧
は通常数百ポルト乃至千ボルト程度でよく、反応室内の
前記圧力は1其給原料ガスと排気の流速を調節すること
により制御される。従って、上記プラズマCVD法に従
って正常運転をするための側帯装置、計器等は勿論伺備
されている。
−J二記本発明による好ましい実施態様として、電源周
波数3〜7メガヘルツで、反応室内圧力20〜80mT
orrとなるように・ジシラン含有原料ガスの充分な供
給と排気をしながら、投入電力密度002〜1ワツト/
am2でグロー放電を継続すると、基板上に150〜1
800X/分の膜厚成長速度で、無歪みの均一な非晶質
シリコン薄膜が効率よく、また再現性も良好に得られる
以下、比較例と共に実施例を挙げて更に詳しく説明せる
が、本発明の技術的範囲はこれに限定されない。
実施例1 内部にカソード電極とアノード電極を有し、原料ガス導
入口と高性能真空ポンプに連結する排気口を備えたステ
ンレス鋼製反応室内の上記アノード電極上にコーニング
7059 fラス板を設置し、上記真空、+57ノを作
動させて排気すると共に基板をヒーターにより300℃
に加熱した。次いで原料ガス導入口から、ソシランガス
を標準状態換算8 ml 7分の速度で供給1−ながら
、排気ロバルプの開度を調節し、反応室内圧力を50 
mTorrに保ちつつ、投入電力密度10ワツト/cm
2、電源周波数5メガヘルツでグロー放電を15分間継
続したところ、基板上に厚さ約1μの膜が生成]7た。
次いで、反応室から上記膜のイ」着した基板をとり出し
、膜−ヒに真空蒸着法によりアルミニラムラ蒸着させ、
ギヤ7ノ0型アルミニウム電極を形成させ、ケスレー社
製エレクトロメーターを用いて、25℃で上記膜の暗電
気伝導度を」14定したところ、7.4 x 10 ”
 Q−1・cm−’であった。−また、同じく25℃で
、波長632)3Xの−、リウムーオオンレーザー光を
照射光強度300μW//Cm2で照射しながら上記膜
の光電気伝4度を測定(〜たところ6.OX ]、 0
 Ω ・α であった。
−」二記実験を繰り返したが、再現性良好であり、膜の
変形も粉粒の副生も認められなかった。
比較例1 実施例1におけるグロー放電の宙、源周波数を1356
メIfヘルツに変えた他は実施例1と同様基板上に厚さ
約i Itの膜を生成させた。繰り返し実験を行々い、
得られた膜について実施例1と同様にして暗電気伝導度
及び光電気伝導度を測定したところ、4箇の平均値とし
て前者の値2.6X10 Ω ’barn、%後者の値
4..1x1.OΩ’cmであったが、この平1句値に
対し士約70係の範囲に変動していた。
比較例2 実施例1におけるグロー放電の電源周波数を13.5f
iメガヘルツに、また投入電力密度を0.0.+3ワ、
ト/CTn2に変えてグロー放電を約2時間継続した他
は実施例1と同様にして基板上に厚さ約1μの膜を生成
させた。繰9返し実験を行ない、得られた膜について実
施例1と同様にして暗電気伝導度及び光電気伝導度を測
定したところ、4箇の甲−均値と(−て前者の値2.1
X10−10Ω ・l )後者の値5.0X10 Ω 
・篩 であったが、この平均値に対し十約60係の範囲
に変動していfc 。
比較例3 実施例1におけるグロー放電の電源周波数を1356メ
ガヘルツに変え、更にアルゴンガスを標準状態換算2m
11分の速度で原料ガスと共に反応室内に供給した他は
実施例1と同様にして基板上に厚さ約1μの膜を生成さ
せた。繰り返し実験を行ない、得られた膜について実施
例1と同様にして暗電気伝導度及び光電気伝導度を測定
したところ、4箇の平均値として前者の値7.5X10
 Ω ・囁 、後者の値5.2X10 Ω ・函であっ
たが、この平均値に対し士約70%の範囲に変動してい
た。
実施例2 実施例1における投入電力密度を0.013ワツト/σ
2に変えて、グロー放電を約2時間継続した他は実施例
1と同様の実験を行なったところ、暗電気伝導度2.8
X10 Ω ・園 、光電気伝導度6.1. X 10
−6Ω−1・cfrL−’であった。繰シ返し実験の結
果、再現性は良好であった。
実施例3 実施例1における原料ガスの供給と共に、更にアルゴン
ガスを標準状態換算2m1Z分供給した他は実施例1と
同様の実験を行なったところ、暗電気伝導度8.0xl
O”Ω−1・鑵−1、光電気伝導度4.8xlO’Ω−
1・Cm−1であった。繰り返し実験の結果、再現性も
良好であった。
実施例4 実施例1における原料ガスの供給と共に、更に水素ガス
を標準状態換算2m1Z分供給した他は実施例1と同様
の実験を行なったところ、暗電気伝導度8.0XiOΩ
 ・菌 、光電気伝導度5.7×10−70−1・儂−
1であった。繰シ返し実験の結果も良好であった。
実施例5 実施例1における反応室内圧力を200 mTorrに
変えた他は実施例1と同様にして5回の繰り返し実験を
行なったところ、平均値として暗電気伝導度1,5x1
.OΩ ・儂 、光電気伝導度1.8X’lOΩ ・濃
 であったが、平均値に対し一1l= ±約30%の変動がみられ、やや一定品質の膜を得難い
傾向にあり、また、膜の表面もやや平滑度が減少した。
実施例6 実施例1における電源周波数を1メガヘルツに変えた他
は実施例1と同様にして実験を行なったところ、時折り
グロー放電の中断が起った。
繰り返し実験の結果、得られた膜の電気伝導度はやや変
動する傾向を示したが、この膜は基板からそりかえって
はがれることはなかった。
特許出願人 工 業 技 術 院 長 特許出願人 日産化学工業株式会社 12−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部にカソード電極と基板電極を備えた反応室内に高次
    シラン含有原料ガスを供給すると共に前記反応室から排
    気しながら10〜200 mTorrの前記反応室内圧
    力下に電源周波数1〜10メガヘルツでグロー放電を起
    させることを特徴とする非晶質シリコン薄膜の製造方法
JP14444383A 1983-08-09 1983-08-09 非晶質シリコン薄膜の製造方法 Pending JPS6036661A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14444383A JPS6036661A (ja) 1983-08-09 1983-08-09 非晶質シリコン薄膜の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14444383A JPS6036661A (ja) 1983-08-09 1983-08-09 非晶質シリコン薄膜の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6036661A true JPS6036661A (ja) 1985-02-25

Family

ID=15362333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14444383A Pending JPS6036661A (ja) 1983-08-09 1983-08-09 非晶質シリコン薄膜の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6036661A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5133986A (en) * 1990-10-05 1992-07-28 International Business Machines Corporation Plasma enhanced chemical vapor processing system using hollow cathode effect

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54155046A (en) * 1978-05-26 1979-12-06 Canon Inc Method of manufacturing electrophotographic image forming material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54155046A (en) * 1978-05-26 1979-12-06 Canon Inc Method of manufacturing electrophotographic image forming material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5133986A (en) * 1990-10-05 1992-07-28 International Business Machines Corporation Plasma enhanced chemical vapor processing system using hollow cathode effect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5238866A (en) Plasma enhanced chemical vapor deposition process for producing an amorphous semiconductive surface coating
US4496450A (en) Process for the production of a multicomponent thin film
JP4557400B2 (ja) 堆積膜形成方法
JPS5892217A (ja) 半導体装置作製方法
KR20030091733A (ko) 반도체 기질을 부동태화하는 방법
US5487786A (en) Plasma chemical vapor deposition device capable of suppressing generation of polysilane powder
JPS6036661A (ja) 非晶質シリコン薄膜の製造方法
JPH0774110A (ja) プラズマcvd成膜方法
JP2002164290A (ja) 多結晶シリコン膜の製造方法
JPH11150283A (ja) 多結晶シリコン薄膜の製造方法
JP2001291882A (ja) 薄膜の製造方法
EP4340047A1 (en) Method for manufacturing cigs light absorption layer for solar cell through chemical vapor deposition
JP2659394B2 (ja) 半導体薄膜の製造方法
JP2723548B2 (ja) 炭素含有シリコン微結晶薄膜の形成法
JPS5916326A (ja) 薄膜の製造方法
JPS6383271A (ja) ダイヤモンド状炭素膜の製造法
JP4064633B2 (ja) 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置
JP3547158B2 (ja) 多層シリコン膜の製造方法
JP2695155B2 (ja) 膜形成方法
JPH0499313A (ja) アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法
JPH03214724A (ja) 薄膜製造方法
JPH05343713A (ja) 非晶質太陽電池の製造方法
JPH0351089B2 (ja)
JPH0267719A (ja) シリコンカーバイド微結晶薄膜の形成法
JPH05275354A (ja) シリコン薄膜の製造法