JPS6138268B2 - - Google Patents
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- JPS6138268B2 JPS6138268B2 JP5997181A JP5997181A JPS6138268B2 JP S6138268 B2 JPS6138268 B2 JP S6138268B2 JP 5997181 A JP5997181 A JP 5997181A JP 5997181 A JP5997181 A JP 5997181A JP S6138268 B2 JPS6138268 B2 JP S6138268B2
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- hydrogen
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 27
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Classifications
-
- 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
- C23C16/448—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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
- C23C16/24—Deposition of silicon only
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマCVD法による水素を含むシ
リコン膜の生成方法に関する。
リコン膜の生成方法に関する。
太陽電池の材料などに用いられる非晶質シリコ
ン膜は、例えば第１図のような装置によるモノシ
ラン（SiH4）ガスのグロー放電分解によつて生成
される。第１図において、反応槽１の中には上部
電極２とヒーター３によつて加熱できる下部電極
４が対向しており、下部電極４の上に基板５が載
せられる。給気管６よりSiH4ガス７を送りこ
み、排気管８を介して真空排気し反応槽１内の真
空度を0.1〜10Torrに保ちながら両電極２，４間
に直流または高周波電圧を印加してグロー放電を
発生させ、SiH4ガスを分解して基板５の上にシ
リコン膜を成長させる。このようにして作られた
シリコン膜は10〜30原子％の水素を含んでいる。
この水素原子は非晶質シリコン中のダングリング
ポンドと結合して構造欠陥を減少させ、非晶質シ
リコンの価電子制御を可能にするのに役立つ。ま
た非晶質シリコンと同様な方法で生成できる微結
晶シリコン膜においても、水素原子が結晶粒界等
に存在するタングリングポンドと結合して構造欠
陥を減少させ、その電気的特性を改善する働きを
する。しかしSiH4ガスの分解により反応室内に
はシリコン原子の４倍の水素原子が存在するの
で、得られる膜の水素量が多くなり、膜の構造欠
陥を消去するのに必要な量以上の水素が含まれて
別の種類の新たな欠陥を生ずる原因となつてお
り、シリコン膜の特性の向上を妨げると考えられ
る。
ン膜は、例えば第１図のような装置によるモノシ
ラン（SiH4）ガスのグロー放電分解によつて生成
される。第１図において、反応槽１の中には上部
電極２とヒーター３によつて加熱できる下部電極
４が対向しており、下部電極４の上に基板５が載
せられる。給気管６よりSiH4ガス７を送りこ
み、排気管８を介して真空排気し反応槽１内の真
空度を0.1〜10Torrに保ちながら両電極２，４間
に直流または高周波電圧を印加してグロー放電を
発生させ、SiH4ガスを分解して基板５の上にシ
リコン膜を成長させる。このようにして作られた
シリコン膜は10〜30原子％の水素を含んでいる。
この水素原子は非晶質シリコン中のダングリング
ポンドと結合して構造欠陥を減少させ、非晶質シ
リコンの価電子制御を可能にするのに役立つ。ま
た非晶質シリコンと同様な方法で生成できる微結
晶シリコン膜においても、水素原子が結晶粒界等
に存在するタングリングポンドと結合して構造欠
陥を減少させ、その電気的特性を改善する働きを
する。しかしSiH4ガスの分解により反応室内に
はシリコン原子の４倍の水素原子が存在するの
で、得られる膜の水素量が多くなり、膜の構造欠
陥を消去するのに必要な量以上の水素が含まれて
別の種類の新たな欠陥を生ずる原因となつてお
り、シリコン膜の特性の向上を妨げると考えられ
る。
本発明はプラズマCVD法により生成されたシ
リコン膜に含まれる水素量を減少させ、より良質
のシリコン膜を得ることのできる生成方法を提供
することを目的とする。
リコン膜に含まれる水素量を減少させ、より良質
のシリコン膜を得ることのできる生成方法を提供
することを目的とする。
この目的は主としてシリコン水素化合物からな
る反応ガスを実質的にシリコンを析出しない程度
に分解し、その中に含まれる水素を選択的に排気
した後に真空排気される反応槽内に供給すること
によつて達成される。反応ガスの分解は、例えば
無声放電によつて行う。また水素の選択的な排気
は、例えば水素選択的透過膜を利用して行う。
る反応ガスを実質的にシリコンを析出しない程度
に分解し、その中に含まれる水素を選択的に排気
した後に真空排気される反応槽内に供給すること
によつて達成される。反応ガスの分解は、例えば
無声放電によつて行う。また水素の選択的な排気
は、例えば水素選択的透過膜を利用して行う。
以下図面を引用して本発明の実施例について説
明する。第２図に示すシリコン薄膜生成装置にお
いては、第１図と同様上部電極２および下部電極
４を備えた反応槽に給気管６および排気管８が接
続されている。この給気管６は一部二重管構造と
なつており、その部分では内側管は、例えばパラ
ジウム管のような水素のみを透過する膜９から成
り、外側管１０には真空ポンプ１１が接続されて
いる。さらに給気管６には反応槽１より遠い側に
フランジにより反応ガス分解室１２が取り付けら
れている。反応ガス分解室１２内には図示しない
が無声放電用電極が備えられる。
明する。第２図に示すシリコン薄膜生成装置にお
いては、第１図と同様上部電極２および下部電極
４を備えた反応槽に給気管６および排気管８が接
続されている。この給気管６は一部二重管構造と
なつており、その部分では内側管は、例えばパラ
ジウム管のような水素のみを透過する膜９から成
り、外側管１０には真空ポンプ１１が接続されて
いる。さらに給気管６には反応槽１より遠い側に
フランジにより反応ガス分解室１２が取り付けら
れている。反応ガス分解室１２内には図示しない
が無声放電用電極が備えられる。
次にこの生成装置を用いてのシリコン膜の生成
工程について述べる。給気管６の開口部１３から
反応ガスとしてSiH4ガス、あるいは必要に応じ
て少量のB2H6ガスもしくはPH3ガスを混合して送
り込む。このSiH4ガスは分解室１２内に発生す
る無声放電によりシリコンが析出しない程度に分
解してSiH2あるいはSiHガスと水素ガスになり、
次の二重管部に入る。真空ポンプ１１を作動させ
ることによつて、この二重管部で水素透過膜９を
通して反応ガス中の水素が除去され、反応ガスの
水素量が低下する。この反応ガスが、排気管８を
介して真空排気され0.1〜10Torrの真空度に保た
れた反応槽内に入り、上下電極２，４間に電圧を
印加して発生させたグロー放電により分解してヒ
ーター３によつて加熱された基板５の上にシリコ
ン膜としてたい積する。この際グロー放電の水素
発生スペクトル線の強度を反応槽１の窓の外から
測定して反応槽内の水素分圧を検知し、真空ポン
プ１１による排気を調整して反応槽内の水素分圧
を所定の値に制御する。この結果反応ガスのグロ
ー放電分解により基板５の上に成長するシリコン
膜の水素量を制御でき、低い水素量を含む非晶質
シリコン膜あるいは微結晶シリコン膜を得ること
ができる。
工程について述べる。給気管６の開口部１３から
反応ガスとしてSiH4ガス、あるいは必要に応じ
て少量のB2H6ガスもしくはPH3ガスを混合して送
り込む。このSiH4ガスは分解室１２内に発生す
る無声放電によりシリコンが析出しない程度に分
解してSiH2あるいはSiHガスと水素ガスになり、
次の二重管部に入る。真空ポンプ１１を作動させ
ることによつて、この二重管部で水素透過膜９を
通して反応ガス中の水素が除去され、反応ガスの
水素量が低下する。この反応ガスが、排気管８を
介して真空排気され0.1〜10Torrの真空度に保た
れた反応槽内に入り、上下電極２，４間に電圧を
印加して発生させたグロー放電により分解してヒ
ーター３によつて加熱された基板５の上にシリコ
ン膜としてたい積する。この際グロー放電の水素
発生スペクトル線の強度を反応槽１の窓の外から
測定して反応槽内の水素分圧を検知し、真空ポン
プ１１による排気を調整して反応槽内の水素分圧
を所定の値に制御する。この結果反応ガスのグロ
ー放電分解により基板５の上に成長するシリコン
膜の水素量を制御でき、低い水素量を含む非晶質
シリコン膜あるいは微結晶シリコン膜を得ること
ができる。
上記の生成装置のグロー放電発生方式は容量結
合型であるが、誘導結合型あるいは無電極型にお
いても同様に本発明を実施することができる。ま
た反応ガスをシリコンを析出しない程度に分解す
るには、上記の無声放電による方法以外に光の照
射による方法などによつても行うことができる。
合型であるが、誘導結合型あるいは無電極型にお
いても同様に本発明を実施することができる。ま
た反応ガスをシリコンを析出しない程度に分解す
るには、上記の無声放電による方法以外に光の照
射による方法などによつても行うことができる。
その方法自体は既に公知のものであり、例えば
雑誌「Journal of American Chemical
Society」95：4February、21、1973の第1017〜
1024頁に所載の、「Photochemistry of Silicon
Compounds. Mercury Photosensitization of
Disilane」にその詳細が述べられている。本発明
においても、この方法がそのまま利用可能である
ので、実施例を挙げての詳細は説明は省略する。
雑誌「Journal of American Chemical
Society」95：4February、21、1973の第1017〜
1024頁に所載の、「Photochemistry of Silicon
Compounds. Mercury Photosensitization of
Disilane」にその詳細が述べられている。本発明
においても、この方法がそのまま利用可能である
ので、実施例を挙げての詳細は説明は省略する。
以上述べたように本発明はプラズマCVD法に
よつてシリコン膜を生成するシリコン水素化合物
を予めシリコンを析出しない程度に分解したのち
水素のみを選択的に除去しておくことにより、欠
陥を発生させる過剰のシリコンを含まない良質の
シリコン膜を得ることを可能にするものであり、
得られた膜を利用する太陽電池その他のデバイス
の特性改良に対して極めてすぐれた効果を発生す
る。
よつてシリコン膜を生成するシリコン水素化合物
を予めシリコンを析出しない程度に分解したのち
水素のみを選択的に除去しておくことにより、欠
陥を発生させる過剰のシリコンを含まない良質の
シリコン膜を得ることを可能にするものであり、
得られた膜を利用する太陽電池その他のデバイス
の特性改良に対して極めてすぐれた効果を発生す
る。
第１図は従来のシリコン膜生成装置の一例の断
面図、第２図は本発明を実施するための生成装置
の一例の断面図である。 １：反応槽、２：上部電極、４：下部電極、
５：基板、９：水素選択的透過膜、１１：真空ポ
ンプ、１２：反応ガス分解室。
面図、第２図は本発明を実施するための生成装置
の一例の断面図である。 １：反応槽、２：上部電極、４：下部電極、
５：基板、９：水素選択的透過膜、１１：真空ポ
ンプ、１２：反応ガス分解室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空排気される反応槽に主としてシリコン水
素化合物からなる反応ガスを供給してプラズマ
CVDを行う方法において、反応ガスを実質的に
シリコンを析出しない程度に分解し、その中に含
まれる水素を選択的に排気した後前記反応槽内に
供給することを特徴とするシリコン膜の生成方
法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
水素の選択的な排気を水素選択的透過膜を介して
の真空排気によつて行うことを特徴とするシリコ
ン膜の生成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
方法において、実質的にシリコンを析出しない反
応ガスの分解処理を無声放電によつて行うことを
特徴とするシリコン膜の生成方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の方法において、反応槽内の水素分圧を
反応槽内のプラズマの水素のスペクトル線強度を
測定して制御することを特徴とするシリコン膜の
生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5997181A JPS57175720A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Method for forming silicon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5997181A JPS57175720A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Method for forming silicon film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57175720A JPS57175720A (en) | 1982-10-28 |
| JPS6138268B2 true JPS6138268B2 (ja) | 1986-08-28 |
Family
ID=13128559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5997181A Granted JPS57175720A (en) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Method for forming silicon film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57175720A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3429899A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-03-07 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zur bildung eines abscheidungsfilms |
| US7998537B2 (en) | 2002-03-01 | 2011-08-16 | The Chinese University Of Hong Kong | Method for selectively removing hydrogen from molecules |
| DE102007043156A1 (de) * | 2007-09-11 | 2009-03-12 | Näbauer, Anton, Dr. | Verringerung des Verbrauchs von Prozessgasen bei der chemischen Gasphasenabscheidung von siliziumhaltigen Schichten bei der als Reaktionsprodukt neben der abzuscheidenden Schicht Wasserstoff entsteht |
-
1981
- 1981-04-21 JP JP5997181A patent/JPS57175720A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57175720A (en) | 1982-10-28 |
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