JPS61278131A - シリコン系合金薄膜の製造方法 - Google Patents
シリコン系合金薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS61278131A JPS61278131A JP60119937A JP11993785A JPS61278131A JP S61278131 A JPS61278131 A JP S61278131A JP 60119937 A JP60119937 A JP 60119937A JP 11993785 A JP11993785 A JP 11993785A JP S61278131 A JPS61278131 A JP S61278131A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- grid
- substrate
- alloy thin
- manufacture
- 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
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多層構造アモルファス太陽電池・光感光体等
に用いられる狭光学バンド・ギャップ材料で、特に光伝
導度が高い材料の製造方法に関する。
に用いられる狭光学バンド・ギャップ材料で、特に光伝
導度が高い材料の製造方法に関する。
グロー放電分解法による、水素化アモルファス・シリコ
ン・ゲルマニウム（以下ａ−５ｉＧｅ：Ｈと記す）の製
造において、グロー放電プラズマと基板との任意の位置
に、網状グリッドを設置し、該グリッドに負バイアスを
印加することにより、プラズマ領域をカソード電橿と上
記グリッド間に完全に閉じ込め、グリッドと基板との距
離を制御し、その結果、高い光伝導度を有する狭光学バ
ンド・ギャップの薄膜が得られる。
ン・ゲルマニウム（以下ａ−５ｉＧｅ：Ｈと記す）の製
造において、グロー放電プラズマと基板との任意の位置
に、網状グリッドを設置し、該グリッドに負バイアスを
印加することにより、プラズマ領域をカソード電橿と上
記グリッド間に完全に閉じ込め、グリッドと基板との距
離を制御し、その結果、高い光伝導度を有する狭光学バ
ンド・ギャップの薄膜が得られる。
水素化アモルファス・シリコン（以下ａ −３ｔ：Ｈと
記す） Ｉｔ！は、そのすぐれた光電特性から、太陽電
池、光感光体、光センサ等に使用される。しかし、これ
らにおいて、光をさらに効果的に利用するには、ａ−Ｓ
ｉ：ｌ（より狭い光学バンド・ギャップを有する膜が要
求される。具体的には、可視光が１．５〜３．２ｅＶで
あり、ａ−３ｔ：Ｈの光学バンド・ギャップが１．７ｅ
Ｖ程度であることから、１，６ｅＶ以下であることが望
ましい、同時に、高い光伝導度も要求される。狭光学バ
ンド・ギャップをもつ膜として番よ、シリコン・ゲルマ
ニウム・水素を含む原料ガスをグロー放電分解によって
生成した、ａ−ＳｔＧｅ：Ｈが提案されている。
記す） Ｉｔ！は、そのすぐれた光電特性から、太陽電
池、光感光体、光センサ等に使用される。しかし、これ
らにおいて、光をさらに効果的に利用するには、ａ−Ｓ
ｉ：ｌ（より狭い光学バンド・ギャップを有する膜が要
求される。具体的には、可視光が１．５〜３．２ｅＶで
あり、ａ−３ｔ：Ｈの光学バンド・ギャップが１．７ｅ
Ｖ程度であることから、１，６ｅＶ以下であることが望
ましい、同時に、高い光伝導度も要求される。狭光学バ
ンド・ギャップをもつ膜として番よ、シリコン・ゲルマ
ニウム・水素を含む原料ガスをグロー放電分解によって
生成した、ａ−ＳｔＧｅ：Ｈが提案されている。
光学バンド・ギャップは、Ｇｅの組成によって制御でき
、水素の含有量によっても変わる。このａ−５ｉＧｅ：
Ｈ膜およびａ−Ｓｔ：Ｈ膜中の水素は、ダングリング・
ボンドと結合し、これを消去する働きがあり、ギャップ
準位密度を減少させ、光伝導度を向上させることが知ら
れている。
、水素の含有量によっても変わる。このａ−５ｉＧｅ：
Ｈ膜およびａ−Ｓｔ：Ｈ膜中の水素は、ダングリング・
ボンドと結合し、これを消去する働きがあり、ギャップ
準位密度を減少させ、光伝導度を向上させることが知ら
れている。
水素の含有量と結合状態は、グロー放電分解の条件（高
周波電力、原料ガスの流量、反応室内の圧力等）および
基板温度に依存する。ａ−Ｓｔ：Ｈの場合には、このよ
うな条件を最適化することによりすぐれた光電特性が容
易に得られるが、Ｇｅを含む膜を生成する場合、Ｇｅ＝
Ｈの結合エネルギーが小さいため、この結合が熱的に破
壊され、Ｇｅのダングリング・ボンドを減少させる効果
が少なくなり、その結果、光伝導度が大きく減少してし
まうという問題点があった。一方、Ｇｅ−Ｈ結合を熱的
に破壊しないような低温では、膜生成時の基板表面上に
おいて、生成にあずかる活性種の熱拡散運動が小さくな
り、生成した膜の原子配列の柔軟性が失われ、ダングリ
ング・ボンドが増加するという問題点があった。
周波電力、原料ガスの流量、反応室内の圧力等）および
基板温度に依存する。ａ−Ｓｔ：Ｈの場合には、このよ
うな条件を最適化することによりすぐれた光電特性が容
易に得られるが、Ｇｅを含む膜を生成する場合、Ｇｅ＝
Ｈの結合エネルギーが小さいため、この結合が熱的に破
壊され、Ｇｅのダングリング・ボンドを減少させる効果
が少なくなり、その結果、光伝導度が大きく減少してし
まうという問題点があった。一方、Ｇｅ−Ｈ結合を熱的
に破壊しないような低温では、膜生成時の基板表面上に
おいて、生成にあずかる活性種の熱拡散運動が小さくな
り、生成した膜の原子配列の柔軟性が失われ、ダングリ
ング・ボンドが増加するという問題点があった。
上記のように、従来の方法では、基板温度やプラズマ条
件をどのように設定しても、高い光伝導度を得ることが
できないという問題点があった。
件をどのように設定しても、高い光伝導度を得ることが
できないという問題点があった。
そこでこの発明は、従来のこのような問題点を解決する
ためになされたもので、狭光学バンド・ギャップで高い
光伝導度を有するａ −５ｉＧｅ： Ｈ膜をグロー放電
分解法で製造する方法を提供するものである。
ためになされたもので、狭光学バンド・ギャップで高い
光伝導度を有するａ −５ｉＧｅ： Ｈ膜をグロー放電
分解法で製造する方法を提供するものである。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は網状グリッド
を用い、これに負バイアスを印加することにより、プラ
ズマ領域を該グリッド−とカソードとの間に閉じ込めて
基板から遠ざけ、よって膜生成にあずかる活性種を選択
する。
を用い、これに負バイアスを印加することにより、プラ
ズマ領域を該グリッド−とカソードとの間に閉じ込めて
基板から遠ざけ、よって膜生成にあずかる活性種を選択
する。
上記のように、プラズマ領域を基板から遠ざけることに
より、基板表面での熱拡散係数の大きい長寿命の活性種
を選択的に膜生成に用いることにより、ダングリング・
ボンドを減少させ、光伝導度の高いａ −５ｔＧｅ：
Ｈ膜を生成することができる。
より、基板表面での熱拡散係数の大きい長寿命の活性種
を選択的に膜生成に用いることにより、ダングリング・
ボンドを減少させ、光伝導度の高いａ −５ｔＧｅ：
Ｈ膜を生成することができる。
第１図に、本発明によるａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜作成のため
の装置を表す概略図を示す。
の装置を表す概略図を示す。
原料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ２）とゲルマン（Ｇ
ｅＨ４）を用いた。シランとゲルマンとの合計のガス流
量を５ｃｃ／ｍｉｎとし、組成比を変えることにより、
光学バンド・ギャップを制御した。反応室１１内の圧力
は２５ ｍＴｏｒｒとし、ここに約０．ＴＶ／ｃｄの高
周波電力密度の電力を投入してプラズマ状態とし、２５
０℃加熱された基板１４の上に成膜した。
ｅＨ４）を用いた。シランとゲルマンとの合計のガス流
量を５ｃｃ／ｍｉｎとし、組成比を変えることにより、
光学バンド・ギャップを制御した。反応室１１内の圧力
は２５ ｍＴｏｒｒとし、ここに約０．ＴＶ／ｃｄの高
周波電力密度の電力を投入してプラズマ状態とし、２５
０℃加熱された基板１４の上に成膜した。
特徴的なことは、基板１４から約４０ｍ離して設置した
３０番メツシュの網状グリッド２０に、直流定電圧発生
装置６を用いて負のバイアス（約５０■）を印加しなが
ら成膜したことである。
３０番メツシュの網状グリッド２０に、直流定電圧発生
装置６を用いて負のバイアス（約５０■）を印加しなが
ら成膜したことである。
これにより、プラズマ領域を示す陽光柱は完全にカソー
ド１２と上記網状グリッド２０との間に閉じ込められた
。網状グリッド２０に使用されるメツシュは、ステンレ
ス・スチールのように不純物による汚染が極力減らせる
ような材質のものを用いる。メツシュの目の粗さは、プ
ラズマを上記のように閉じ込めるのに充分細かく、かつ
、活性種の通過を阻げない程度に粗いように選択した。
ド１２と上記網状グリッド２０との間に閉じ込められた
。網状グリッド２０に使用されるメツシュは、ステンレ
ス・スチールのように不純物による汚染が極力減らせる
ような材質のものを用いる。メツシュの目の粗さは、プ
ラズマを上記のように閉じ込めるのに充分細かく、かつ
、活性種の通過を阻げない程度に粗いように選択した。
カソード１２と網状グリッド２０との間隔は４０ＩＩＩ
Ｉ１１とした。上記のプラズマ放電条件および基板温度
、電極間隔は通常、用いられる条件である。
Ｉ１１とした。上記のプラズマ放電条件および基板温度
、電極間隔は通常、用いられる条件である。
第２図は、上記実施例および網状グリッド２０を用いな
いでカソード−基板間（１２−１３）を４０ｍｍとした
従来法で得られたａ−ＳｉＧｅ：）ｌ膜の伝導度を、光
学バンド・ギャップに対してプロットしたものである。
いでカソード−基板間（１２−１３）を４０ｍｍとした
従来法で得られたａ−ＳｉＧｅ：）ｌ膜の伝導度を、光
学バンド・ギャップに対してプロットしたものである。
実線ａとｂは本発明により生成した膜を示し、破線Ｃと
ｄは従来法により生成した膜を示す。また、曲線ａとＣ
は光伝導度を示し、曲線すとｄは暗伝導度を示す。第２
図から、１．５ａＶ付近での光伝導度は、従来法による
膜の光伝導度に較べて、１０倍以上高くなっていること
がわかる。
ｄは従来法により生成した膜を示す。また、曲線ａとＣ
は光伝導度を示し、曲線すとｄは暗伝導度を示す。第２
図から、１．５ａＶ付近での光伝導度は、従来法による
膜の光伝導度に較べて、１０倍以上高くなっていること
がわかる。
また、電子スピン共鳴法による測定から、本発明による
膜中のスピン密度が従来法による膜にくらべて１０分の
１以下になっており、ダングリング・ボンドが減少して
いることがわかる。
膜中のスピン密度が従来法による膜にくらべて１０分の
１以下になっており、ダングリング・ボンドが減少して
いることがわかる。
なお、実施例としては、シランとゲルマンの混合ガスを
原料として用いる他に高次のガス（Ｓｉ２Ｈ６，Ｇｅ２
Ｈ６等）を用いてもよいし、Ｂ２で希釈することにより
、膜の物性を制御することが可能である。また、リンや
ボロンのような添加物を加えることによっても、膜の特
性を制御できることは当然である。添加の方法としては
、たとえば、ＰＨ８，Ｂ２Ｈｅのようなガスをいわゆる
ドーパント・ガスとして他の原料ガスとともに混入せし
めることによって行うことができる。また、ダングリン
グ・ボンドを減少させる。いわゆるターミネイターとし
ては、水素の他にフッ素のようなハロゲン元素や、酸素
等を用いることができる。
原料として用いる他に高次のガス（Ｓｉ２Ｈ６，Ｇｅ２
Ｈ６等）を用いてもよいし、Ｂ２で希釈することにより
、膜の物性を制御することが可能である。また、リンや
ボロンのような添加物を加えることによっても、膜の特
性を制御できることは当然である。添加の方法としては
、たとえば、ＰＨ８，Ｂ２Ｈｅのようなガスをいわゆる
ドーパント・ガスとして他の原料ガスとともに混入せし
めることによって行うことができる。また、ダングリン
グ・ボンドを減少させる。いわゆるターミネイターとし
ては、水素の他にフッ素のようなハロゲン元素や、酸素
等を用いることができる。
以上のように、本発明によれば網状グリッドを用いてプ
ラズマ領域を基板から遠ざけることにより、光転導度が
従来法に比べて非常に高いａ −５ｔＧｅ：Ｆｌ膜を製
造することができる。
ラズマ領域を基板から遠ざけることにより、光転導度が
従来法に比べて非常に高いａ −５ｔＧｅ：Ｆｌ膜を製
造することができる。
本発明は、太陽電池の高効率化をはじめ、他の応用範囲
も含めて、工業的価値が高い。
も含めて、工業的価値が高い。
第１図は、本発明を実施するための装置を表す概略図で
ある。第２図は、本発明および従来法によって製造した
ａ −５ｉＧｅ： Ｈ膜の伝導度と光学バンド・ギャッ
プの関係をプロットしたグラフである。 １−−−−−−・・・−高周波発振器 １−−−−−−・・−流量針 ３−・−・−・−マス・フロー・コント−ローラ４ ・
−−−−−−一−−−−シラン・ボンベ５−・−ｍ−−
・−・ゲルマン・ボンベ６−ｍ−−・−一−−−−−直
流定電圧発生装置７−−一−・−一一一・油回転ポンプ ８〜−−−・・・−油拡散ポンプ ９−−−−・・・〜−−−・メイン・バルブ１０−−−
〜−−−−・−・真空計 １１−・−反応室 １２−−−−一・−カソード １３ ・−・−・〜アノード １４−・−−一一−−基板 １５ −−−−−−−・−ヒーター 以上 出願人 工業技術院長 他１名 第１図
ある。第２図は、本発明および従来法によって製造した
ａ −５ｉＧｅ： Ｈ膜の伝導度と光学バンド・ギャッ
プの関係をプロットしたグラフである。 １−−−−−−・・・−高周波発振器 １−−−−−−・・−流量針 ３−・−・−・−マス・フロー・コント−ローラ４ ・
−−−−−−一−−−−シラン・ボンベ５−・−ｍ−−
・−・ゲルマン・ボンベ６−ｍ−−・−一−−−−−直
流定電圧発生装置７−−一−・−一一一・油回転ポンプ ８〜−−−・・・−油拡散ポンプ ９−−−−・・・〜−−−・メイン・バルブ１０−−−
〜−−−−・−・真空計 １１−・−反応室 １２−−−−一・−カソード １３ ・−・−・〜アノード １４−・−−一一−−基板 １５ −−−−−−−・−ヒーター 以上 出願人 工業技術院長 他１名 第１図
Claims (1)
- 少なくともシリコンを含むガスと、合金とすべき他元素
を含むガスの、グロー放電分解法で、グロー放電プラズ
マと基板との間に、網状グリッドを設置し、該グリッド
に負のバイアスを印加することを特徴とするシリコン系
合金薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60119937A JPS61278131A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | シリコン系合金薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60119937A JPS61278131A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | シリコン系合金薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61278131A true JPS61278131A (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=14773853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60119937A Pending JPS61278131A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | シリコン系合金薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61278131A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0513634A2 (en) * | 1991-05-14 | 1992-11-19 | Yuzo Mori | High-speed film-forming processes by plasma CVD and Radical CVD under high pressure |
| KR100563009B1 (ko) * | 1997-02-03 | 2006-07-03 | 프리스케일 세미컨덕터, 인크. | 플라즈마처리중반도체웨이퍼상에증착되는입자를감소시키는방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698820A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-08 | Nec Corp | Preparation of amorphous semiconductor film |
-
1985
- 1985-06-03 JP JP60119937A patent/JPS61278131A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698820A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-08 | Nec Corp | Preparation of amorphous semiconductor film |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0513634A2 (en) * | 1991-05-14 | 1992-11-19 | Yuzo Mori | High-speed film-forming processes by plasma CVD and Radical CVD under high pressure |
| EP0513634A3 (ja) * | 1991-05-14 | 1994-08-31 | Yuzo Mori | |
| KR100563009B1 (ko) * | 1997-02-03 | 2006-07-03 | 프리스케일 세미컨덕터, 인크. | 플라즈마처리중반도체웨이퍼상에증착되는입자를감소시키는방법 |
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