JPS6042817A - 水素化アモルフアスシリコン膜の価電子制御方法 - Google Patents
水素化アモルフアスシリコン膜の価電子制御方法Info
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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、一般式５ｉｎｌ−１２ｒ＋＋２ （ここでｎ
は１以上の整数）で示されるシランガスに、１■族ある
（・は■族の化合物を混合させ、波長３００ｎｍ以下の
光を照射させることにより、比較的低温にて、基板上に
Ｐ型あるいはｎ型のアモルファスシリコン膜を堆積させ
、その電気伝導度な制御する方法すなわち価電子な制御
する方法に関する。
は１以上の整数）で示されるシランガスに、１■族ある
（・は■族の化合物を混合させ、波長３００ｎｍ以下の
光を照射させることにより、比較的低温にて、基板上に
Ｐ型あるいはｎ型のアモルファスシリコン膜を堆積させ
、その電気伝導度な制御する方法すなわち価電子な制御
する方法に関する。
アモルファスシリコン膜（以下ａ −Ｓ ｉ膜と略記す
る）はすぐれた光電特性を有することにより、太陽電池
、電子写真用感光体、薄膜トランジスタ、光センサー等
に応用される。ａ−８Ｉ膜の作製方法としては、プラズ
マを利用した方法、熱分解を利用した方法、Ｓｌのスパ
ッタリングを利用した方法などがある。しかしながら、
本発明者らは、比較的低温で水銀等の光増感を行わず直
接光分解を１＋用した光ＣＶＤ（ＣＪ−＜ｍ＝ｃ、ａＪ
Ｉ Ｖａｐｖｃ Ｄｏｐｅ−）Ｌｃｒｎ ）法な発明し
た。この方法により、比較的低温で光特性のすぐれたａ
−８ｉ膜を作製することが可能である。ａ−８ｉ膜を含
め、半導体材料は、その電気伝導度を容易に制御するこ
と（価電子制御）が必要であり、また、その拐料をデバ
イスとして応用する場合、この価電子制御技術が重要で
ある。
る）はすぐれた光電特性を有することにより、太陽電池
、電子写真用感光体、薄膜トランジスタ、光センサー等
に応用される。ａ−８Ｉ膜の作製方法としては、プラズ
マを利用した方法、熱分解を利用した方法、Ｓｌのスパ
ッタリングを利用した方法などがある。しかしながら、
本発明者らは、比較的低温で水銀等の光増感を行わず直
接光分解を１＋用した光ＣＶＤ（ＣＪ−＜ｍ＝ｃ、ａＪ
Ｉ Ｖａｐｖｃ Ｄｏｐｅ−）Ｌｃｒｎ ）法な発明し
た。この方法により、比較的低温で光特性のすぐれたａ
−８ｉ膜を作製することが可能である。ａ−８ｉ膜を含
め、半導体材料は、その電気伝導度を容易に制御するこ
と（価電子制御）が必要であり、また、その拐料をデバ
イスとして応用する場合、この価電子制御技術が重要で
ある。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、光ＣＶＤな
行う際に、ｎ型をつくる場合はＶ族化合物な、Ｐ型なつ
くる場合は■族化合物をシランガスと同時混合口、波長
３（１０膜ｍ以下の光な照射することにより、堆積させ
たａ−８１膜の電気伝導度をｎ型低抵抗からＰ型低抵抗
まで自由に制御することができることを見い出し本発明
を完成した。
行う際に、ｎ型をつくる場合はＶ族化合物な、Ｐ型なつ
くる場合は■族化合物をシランガスと同時混合口、波長
３（１０膜ｍ以下の光な照射することにより、堆積させ
たａ−８１膜の電気伝導度をｎ型低抵抗からＰ型低抵抗
まで自由に制御することができることを見い出し本発明
を完成した。
即ち、本発卵ま、一般式５ｉｎＨ２ｎ＋、、 （ｎは１
以上の整数な示す）であられされるシランガスを光分解
し、基板上に堆積させるにあたり、該シランガス中に（
ｉ）ｎ型アモルファスシリコンを作製する場合は、Ｖ族
の化合物即ち、燐の水素化物、ハロゲン化物；ヒ素の水
素化物、ハロゲン化物；アンチモンの水素化物、ハロゲ
ン化物等を混合し、（ｉｉ） Ｐ型アモルファスシリコ
ンを作製する場合、ｌ［Ｔ族の化合物、即ちホウ素の水
素化物、ハロゲン化物；アルミニウムの有機化合物等を
混合し、目的の電気伝導度を得るべく、ガス混合比を決
め、波長３ＱＯｎ＋ｎ以下の光を照射し、基板上に電気
伝導度及び伝導型を制御した千モルファスシリコン膜を
堆積させる方法である。
以上の整数な示す）であられされるシランガスを光分解
し、基板上に堆積させるにあたり、該シランガス中に（
ｉ）ｎ型アモルファスシリコンを作製する場合は、Ｖ族
の化合物即ち、燐の水素化物、ハロゲン化物；ヒ素の水
素化物、ハロゲン化物；アンチモンの水素化物、ハロゲ
ン化物等を混合し、（ｉｉ） Ｐ型アモルファスシリコ
ンを作製する場合、ｌ［Ｔ族の化合物、即ちホウ素の水
素化物、ハロゲン化物；アルミニウムの有機化合物等を
混合し、目的の電気伝導度を得るべく、ガス混合比を決
め、波長３ＱＯｎ＋ｎ以下の光を照射し、基板上に電気
伝導度及び伝導型を制御した千モルファスシリコン膜を
堆積させる方法である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明におけるシランは一般式Ｓ ＋ ｎ＋−（、’中
２ （ここでｎはｒ＋ ４１の整数を示す）であられさ
れるもので、たとえば、シラン（Ｓ ｉＨ，）、ジシラ
ン（Ｓｉ２１１６）、トリシラン（Ｓｉ３ｊ１８）、テ
トラシラン（Ｓｉ４Ｈ＋ｏ）、Ｍ ’Ｊタシラン（Ｓ
１ＳＩ−１１２）、ヘキサシラン（Ｓ １６１−１．４
）等であるが、取り扱いの容易さから、シラン、ジシラ
ン、トリシラン、テトラシランが好ましい。これらは単
独でまたは混合物として使用される。
２ （ここでｎはｒ＋ ４１の整数を示す）であられさ
れるもので、たとえば、シラン（Ｓ ｉＨ，）、ジシラ
ン（Ｓｉ２１１６）、トリシラン（Ｓｉ３ｊ１８）、テ
トラシラン（Ｓｉ４Ｈ＋ｏ）、Ｍ ’Ｊタシラン（Ｓ
１ＳＩ−１１２）、ヘキサシラン（Ｓ １６１−１．４
）等であるが、取り扱いの容易さから、シラン、ジシラ
ン、トリシラン、テトラシランが好ましい。これらは単
独でまたは混合物として使用される。
本発明で使用するＶ族の化合物とは窒素、燐、ヒ素、ア
ンチモン、ビスマスの水素化物、ハロゲン化物、有機化
合物であり、たとえば窒素の化合物とは、アンモニア、
ヒドラジン、メチルアミン、ジメチルアミン、會フッ、
化窒素等であり、燐の化合物とは、ホスフィン、−フッ
化り／、五フッ化リン、三塩化リン、五塩化リン等であ
り、ヒ素の化１＋とは、アルシン、三フッ化ヒ素、三塩
化ヒ素、等があげられる。なお、これらの化合物の中で
、取扱いの容易性、毒性、入手の容易さ、ドーピング効
率等を考慮すると、ホスフィンとアルシンが最も有効で
ある。
ンチモン、ビスマスの水素化物、ハロゲン化物、有機化
合物であり、たとえば窒素の化合物とは、アンモニア、
ヒドラジン、メチルアミン、ジメチルアミン、會フッ、
化窒素等であり、燐の化合物とは、ホスフィン、−フッ
化り／、五フッ化リン、三塩化リン、五塩化リン等であ
り、ヒ素の化１＋とは、アルシン、三フッ化ヒ素、三塩
化ヒ素、等があげられる。なお、これらの化合物の中で
、取扱いの容易性、毒性、入手の容易さ、ドーピング効
率等を考慮すると、ホスフィンとアルシンが最も有効で
ある。
また■族の化合物とは、ホウ素、アルミニウム゛、力“
リウムの化合物であり、たとえばホウ素の化合物として
は、ジボラン、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素等であり
、アルミニウムの化合物としては、トリメチルアルミニ
ウム、トリエチルアルミニウム等である。なお最も好ま
しいのはジボランである。
リウムの化合物であり、たとえばホウ素の化合物として
は、ジボラン、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素等であり
、アルミニウムの化合物としては、トリメチルアルミニ
ウム、トリエチルアルミニウム等である。なお最も好ま
しいのはジボランである。
本発明におけるこれら■族化合物、Ｖ族化合物の添加割
合は、一般的にモル比で示されるが、ここでは不純物と
原料シランの原子比で示す。しかして高い電導塵を示す
ａ−８ｉ膜を得ようとすれば原゛子比は高くとる必要が
ある。一般的眞は１（１’ （Ｘ／Ｓｉ ＜ １ （ＸはｌＩ族もしくはＶ族化合物の原子）の範囲に雷、
気伝導度を制御することができる。
合は、一般的にモル比で示されるが、ここでは不純物と
原料シランの原子比で示す。しかして高い電導塵を示す
ａ−８ｉ膜を得ようとすれば原゛子比は高くとる必要が
ある。一般的眞は１（１’ （Ｘ／Ｓｉ ＜ １ （ＸはｌＩ族もしくはＶ族化合物の原子）の範囲に雷、
気伝導度を制御することができる。
本発明において分解圧力は減圧、常圧、大気圧のいかな
る圧力を採用することもできる。なお大気圧以上の圧力
で゛分解を行えば膜の成長速度かもと４、と大であり好
都合であるが、その場合、２ｋｇ１ｃｒｊ−Ｇ以下の範
囲で十分本発゛明の目的を達することができる。もちろ
んこれ以上の加圧下で操作することはなんらさしつかえ
ない。
る圧力を採用することもできる。なお大気圧以上の圧力
で゛分解を行えば膜の成長速度かもと４、と大であり好
都合であるが、その場合、２ｋｇ１ｃｒｊ−Ｇ以下の範
囲で十分本発゛明の目的を達することができる。もちろ
んこれ以上の加圧下で操作することはなんらさしつかえ
ない。
また、本発明における形成温度は、常温以上であり、６
００℃を越える高温でも、この形成方法は適用可能であ
るが、堆積した膜の特性等を考慮するど、６００℃以下
が良く、好ましくは１５０〜５００℃である。
００℃を越える高温でも、この形成方法は適用可能であ
るが、堆積した膜の特性等を考慮するど、６００℃以下
が良く、好ましくは１５０〜５００℃である。
本発明で使用する光の波長は、３００ｎｍ以下であれば
、いかなる波長の光でも構わない。しかし、波長が１５
０ｎｍ未滴の短波長の光を用いる場合、照射光の窓材と
して、石英を使用することができず、Ｍ９Ｆ２．ＬｉＦ
など特殊な窓材を用いることを必要とするため、波長１
５０〜３（１０ｎｍの紫外線が好ましい。特に水銀放電
管により得られる１８５ｎｍと２５４ｎｍの紫外光が入
手及び取扱いが容易で石英による吸収が少なべ、有効で
ある。
、いかなる波長の光でも構わない。しかし、波長が１５
０ｎｍ未滴の短波長の光を用いる場合、照射光の窓材と
して、石英を使用することができず、Ｍ９Ｆ２．ＬｉＦ
など特殊な窓材を用いることを必要とするため、波長１
５０〜３（１０ｎｍの紫外線が好ましい。特に水銀放電
管により得られる１８５ｎｍと２５４ｎｍの紫外光が入
手及び取扱いが容易で石英による吸収が少なべ、有効で
ある。
しかし、３０（ｌｎｍを越えた波長の光を照射した場合
、シランの分解が生じにくいため、ａ−８ｉ膜堆積が難
しく、有効ではない。
、シランの分解が生じにくいため、ａ−８ｉ膜堆積が難
しく、有効ではない。
光源の出力は大きいほどアモルファスシリコン膜の堆積
速度は大きくなるが、通常ｔＯＷ〜１０１４Ｖであり、
１００〜１０００Ｗで十分であ゛す、また照度は０．１
〜１００１１ｗ／／Ｃｉテ十分テアル。
速度は大きくなるが、通常ｔＯＷ〜１０１４Ｖであり、
１００〜１０００Ｗで十分であ゛す、また照度は０．１
〜１００１１ｗ／／Ｃｉテ十分テアル。
本発明な実施するための装置としては、たとえば第１図
に示したようなものが使用できる。
に示したようなものが使用できる。
１０は分解炉（反応管）であり、３０朋φ×５００ｍｍ
ｌ〜６０ ｍｍφｘｌｎＯ（１ｍｍ７程度の石英ガラ
ス管である。これは管でなく角型（ダクト）でもよい。
ｌ〜６０ ｍｍφｘｌｎＯ（１ｍｍ７程度の石英ガラ
ス管である。これは管でなく角型（ダクト）でもよい。
反応管は外周囲にハロゲンランプのごとき加熱器２０を
備えている。加熱器に対応する管内の部分が分１す￥ゾ
ーンてあり、シリコン製ザセブター３０（支持台）およ
び該サセプター上に石英ガラス、シリコン、ザファイア
、５ｔＪＳ等の基板４０がセットされている。分解ゾー
ンの温度は熱電対４５により測定される。反応管の外周
囲には、水銀ランプのごとき光源５０が備えられ、特に
分解ゾーンない［、基板土間特定の波長の紫外線光を照
射しつるようになっている。該照射光は、紫外線透過性
の高い石英ガラス製反応管壁を通して、または核壁に設
けた石英ガラス製窓面（図示せず）を通して、管内に導
入照射される。
備えている。加熱器に対応する管内の部分が分１す￥ゾ
ーンてあり、シリコン製ザセブター３０（支持台）およ
び該サセプター上に石英ガラス、シリコン、ザファイア
、５ｔＪＳ等の基板４０がセットされている。分解ゾー
ンの温度は熱電対４５により測定される。反応管の外周
囲には、水銀ランプのごとき光源５０が備えられ、特に
分解ゾーンない［、基板土間特定の波長の紫外線光を照
射しつるようになっている。該照射光は、紫外線透過性
の高い石英ガラス製反応管壁を通して、または核壁に設
けた石英ガラス製窓面（図示せず）を通して、管内に導
入照射される。
なお、照射法はこのような直接照射法に代えて、反応管
内に、反射率の犬なるアルミニウムの研磨した金属面、
もしくは蒸着面からなる紫外線用反射鏡（図示せず）を
設置し、紫外線ランプがらの紫外線を該反射鏡を介して
分解ゾーンに間接的に導入してもよい。
内に、反射率の犬なるアルミニウムの研磨した金属面、
もしくは蒸着面からなる紫外線用反射鏡（図示せず）を
設置し、紫外線ランプがらの紫外線を該反射鏡を介して
分解ゾーンに間接的に導入してもよい。
また、かかるアルミニウム製の紫外線用反射板５３を放
電管５０の後背部にセットして照射効率の向上をはかる
こともてきる。
電管５０の後背部にセットして照射効率の向上をはかる
こともてきる。
本発明で用いる光源はいがなる型式のものも使用可能で
あり、縦型、横型、Ｕ字型、スパイラル型等いずれでも
かまわない。また、光源として水銀ランプを使用する場
合は、低圧水銀ランプ、高出力低圧水銀ランプ等目的に
応じて任意のものを選択すればよい。゛ なお、第１図における光源５ｏは、反応管の外周囲に複
数本設置することもできる。反応管の一端部は原料ガス
の供給部５５であり、シランガス６０、およびキャリヤ
ガス７０の配管部に結合されている。なお、Ｉｎ族ある
いはＶ族の化合物添加用として、ドーパントガス用配管
８ｏを図のごとく設ける。６１，７１．ｌ’ｔＨよ−・
ランプであり：６３゜７３．８３はガス流量計である。
あり、縦型、横型、Ｕ字型、スパイラル型等いずれでも
かまわない。また、光源として水銀ランプを使用する場
合は、低圧水銀ランプ、高出力低圧水銀ランプ等目的に
応じて任意のものを選択すればよい。゛ なお、第１図における光源５ｏは、反応管の外周囲に複
数本設置することもできる。反応管の一端部は原料ガス
の供給部５５であり、シランガス６０、およびキャリヤ
ガス７０の配管部に結合されている。なお、Ｉｎ族ある
いはＶ族の化合物添加用として、ドーパントガス用配管
８ｏを図のごとく設ける。６１，７１．ｌ’ｔＨよ−・
ランプであり：６３゜７３．８３はガス流量計である。
また、反応管の他端部は排出ガスの出口部９ｏである。
当然のことながら加熱器２ｏは、ランプ加熱式でなく、
反応管全体を加熱する抵抗加熱式でもかまわない。
反応管全体を加熱する抵抗加熱式でもかまわない。
次に分解操作について説明する。分解炉を堆積温度以り
に昇温し、窒素ガスを流してベーキング操作を行った後
、堆積温度まで降温し温度安定化させる。しかる後、７
ラン１００％のもの、または、ｆｌ、ｌ〜２０％程度に
窒素、ヘリウム、アルゴン、等の不活性ガスで希釈した
ものおよびＩＩＩ族あるいは〜ｌ族化合物添加用ガスた
とえば、ＰＩ−１３あるいは１３２Ｎ、等をそのまま、
あるいは、上記不活性ガス乃至は水素で希釈したガスを
常温以上、好ましくは１５０〜５００℃の温度にセット
した分解炉に混合供給し、３００ｎｍ以下の波長を有す
る光を管内に導入し、分解ゾーン等を照射しながら、ン
ラ基板上に形成する。
に昇温し、窒素ガスを流してベーキング操作を行った後
、堆積温度まで降温し温度安定化させる。しかる後、７
ラン１００％のもの、または、ｆｌ、ｌ〜２０％程度に
窒素、ヘリウム、アルゴン、等の不活性ガスで希釈した
ものおよびＩＩＩ族あるいは〜ｌ族化合物添加用ガスた
とえば、ＰＩ−１３あるいは１３２Ｎ、等をそのまま、
あるいは、上記不活性ガス乃至は水素で希釈したガスを
常温以上、好ましくは１５０〜５００℃の温度にセット
した分解炉に混合供給し、３００ｎｍ以下の波長を有す
る光を管内に導入し、分解ゾーン等を照射しながら、ン
ラ基板上に形成する。
実施例１
第１図に示した装置を用い、石英基板上に１１１族ある
いはＶ族の化合物の添加されたアモルファスシリコン膜
を作製した。反応管は石英製であり、内径４０ｍ、φ、
長さ６００ 、、である。その管の上側に出力１００Ｗ
の棒状低圧水銀ランプ（波長Ｚｋｎ光で全放射光の約８
０％、ＩＦ＋５−ｎｍ光が約２０％）１本を設置した。
いはＶ族の化合物の添加されたアモルファスシリコン膜
を作製した。反応管は石英製であり、内径４０ｍ、φ、
長さ６００ 、、である。その管の上側に出力１００Ｗ
の棒状低圧水銀ランプ（波長Ｚｋｎ光で全放射光の約８
０％、ＩＦ＋５−ｎｍ光が約２０％）１本を設置した。
分解は、Ｉ−１ｅ希釈１％ジシラン、５ ｏＯｃｃ／ｍ
ｉ ｎ、キャリヤガスとしてＨｅガス５００ｃヴｎ１
ｎ添加ガスとしてホスフィン１％（Ｈｅ希釈）５ｏｃψ
泊□の流量で常圧で行った。光照度は１０ ｍｗ ／ｃ
ｉで、形成温度は２５０’Ｃである。
ｉ ｎ、キャリヤガスとしてＨｅガス５００ｃヴｎ１
ｎ添加ガスとしてホスフィン１％（Ｈｅ希釈）５ｏｃψ
泊□の流量で常圧で行った。光照度は１０ ｍｗ ／ｃ
ｉで、形成温度は２５０’Ｃである。
結果は第１表に示しである。
実ノ崩例２〜６
形成温度、添加不純働程、及び添加比、シランガスン変
えて、アモルファスシリコン膜を形成した例であり、そ
の他は実施例１と同様にして実験を行った。結果を第１
表に示した。
えて、アモルファスシリコン膜を形成した例であり、そ
の他は実施例１と同様にして実験を行った。結果を第１
表に示した。
比較例１〜５
実施例と同じ装置を用い、光照射しない場合添加物を加
えない場合について実験な行った。結果を第２表に示す
。
えない場合について実験な行った。結果を第２表に示す
。
第１図は本発明を実施するための装置の説明図である。
特許出願人
三井東圧化学株式会社
Claims (1)
- （１）一般式５ｉｎＨ□ｎヤ、（ここでｎは１以上の整
数を示す）であられされるシランガスを波長３０００１
１１以下の光を照射することにより、分解せしめ、基板
上にアモルファスシリコン膜を形成させる際に１■族あ
るいはＶ族の化合物を該シランガスに混合させ、共に分
解堆積させることを特徴とするアモルファス７リコン膜
の価電子制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150325A JPS6042817A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 水素化アモルフアスシリコン膜の価電子制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58150325A JPS6042817A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 水素化アモルフアスシリコン膜の価電子制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6042817A true JPS6042817A (ja) | 1985-03-07 |
Family
ID=15494548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58150325A Pending JPS6042817A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 水素化アモルフアスシリコン膜の価電子制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042817A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62208625A (ja) * | 1986-03-08 | 1987-09-12 | Nissin Electric Co Ltd | シリコンエピタキシヤル成長方法 |
| US4888305A (en) * | 1985-08-02 | 1989-12-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for photo annealing non-single crystalline semiconductor films |
| US5130192A (en) * | 1989-11-17 | 1992-07-14 | Ube Industries, Ltd. | Process for preparing metallized polyimide film |
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