JPS62216220A - 非晶質半導体薄膜の形成方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、非晶質半導体薄膜の形成方法に関し、より
詳しくは、太陽電池、感光体、イメージセンサ、薄膜能
動素子、光メモリ等、アモルファス半導体を用いるデバ
イスにおける薄膜形成方法に関する。

〈従来の技術〉 従来より、半導体プロセスにおけるアモルファス薄膜の
形成技術として、ＣＶＤ技術が一般に採用されており、
その−例として、原料ガスを熱分解させて得たガス状の
前駆物質を、所定温度に制御された基板上に供給し、化
学反応を行なわせて、基板上に所望の薄膜を形成する技
術が知られている。

第４図を参照してさらに詳述すると、上記１膜形成技術
は、Ｓ　ｉ　Ｈ１８ｉ２　Ｈ６、ＧｅＨ４等の原料ガス
（Ｇ）を、反応管（１０）内に導入し、この原料ガス（
Ｇ）を、反応管（１０）を包囲するヒータ（１１）にて
、所定温度に加熱し、これを熱分解させて、反応管（１
０）内に予めセットされている基板（１２）の表面に、
アモルファス薄膜を形成するものであり、上記基板（１
２）は、Ｎ２ガス等の冷却ガス（＾）による冷却にて、
所定温度に温度制御されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の薄膜形成方法によれば、低温に温度制御された基
板を、原料ガスを熱分解させて得られる前駆物質として
の高温活性種中にセ′ットしているので、反応性が高く
寿命の短い活性種（ＳｉＨ２、ＧｅＮ２等）が、基板上
にところかまわず付着することになる。

このため、薄膜中に多量のｓｒ−＋２、（Ｓｉ−８２）
、　、Ｇｅ−Ｎ２、（Ｇｅ−Ｎ２）。等が含有された、
密度の粗い不均一な薄膜が形成されることとなり、良好
な光電特性および光感度（＝光電気伝導度σＩ）ｈ／暗
伝導度σｄ）が得られないという問題があった。

く目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、良
好な薄Ｗｊ！構造が得られ、ｌ膜の光電特性および光感
度を改善することのできる非晶質半導体薄膜の形成方法
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの発明の非晶質半導体薄膜
の形成方法としては、原料ガスの熱分解と、基板上にお
ける薄膜生成とを、互いに隔離された部所にて行なわせ
、上記熱分解にて得られた前駆物質を、基板側へ送給す
ることを特徴とする。

く作用〉 上記の構成の非晶質半導体薄膜の形成方法によれば、原
料ガスの熱分解を、基板から離れた所定部所にて行なわ
せ、上記熱分解にて得られた前駆物質としての活性種を
、基板側に送給し、この送給中において寿命の短い活性
種を消滅させ、寿命の長い活性種のみを基板上に供給し
ながら、薄膜形成を行なうことができる。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は、この発明の非晶質半導体＃膜の形成方法の実
施に用いる装置の概略図であり、同図に示すように、外
気としゃ断された反応室（１）の内部に基板（２）をセ
ットしておく。この基板（２）のセットは、反応室（１
）の所定部に設けられたブロック（３）に固定すること
により行なう。そして、上記ブロック（３）に埋設され
た電熱ヒータ（４）により、基板（２）を加熱するとと
もに、ブロック（３）の背、後に設けられた気密空間（
５）に、Ｎ２ガス等の冷却ガス（Ａ）を供給することに
より、基板（２）を所定温度（室温〜３００℃）に制御
しておく。さらに、反応室（１）から所定間隔隔離され
た部所において、原料ガス（Ｇ）を熱分解させて、前駆
物質（Ｂ）を得る。この熱分解は、反応室（１）内の基
板（２１側に導入された送給管（６）の一端から、原料
ガス（Ｇ）を供給し、この原料ガス（Ｇ）を、送給管（
６）の途中部に設けたヒータ（力によって、３００〜８
００℃の範囲に加熱させることにより行なわせる。そし
て、熱分解によって得られた前駆物質（Ｂ）を、そのま
ま送給管（６）を通して基板（２Ｊ側へ送給し、化学反
応を行なわせて、基板（２）上に所望の非晶質半導体薄
膜を形成する。なお、反応室（１）は、必要に応じて排
気口（１ａ）からの真空吸引によって減圧しておく。

上記の薄膜形成法によれば、原料ガス（Ｇ）の熱分解を
、基板（２）上における＊ａ生成と独立させて行なわせ
、熱分解にて得られた前駆物質（Ｂ）を、送給管（６）
にて所定時間かけて基板Ｃ′２Ｊ側へ送給し、　５　一 基板（′２Ｊ上に吹付けるので、上記送給中において、
前駆物質（Ｂ）のうちの寿命の短い活性種を消滅させ、
或いは、送給管（６）の管壁に付着させて、寿命の長い
活性種のみを基板（２１上に供給することができる。即
ち、寿命の長い活性種のみによる薄膜生成を行なわせる
ことができる。ここに、寿命の長い活性種は、基板（２
）上の所望の箇所に結合するので、欠陥の少ないＩＩＩ
！を得ることができる。即ち、上記により得られた薄膜
は、５ｉ−ｔ−＋２、（Ｓｉ−Ｎ２）　。、Ｇｅ−Ｎ２
、（Ｇｅｔ−）−１２＞。等の結合が少なく、ｓ　１−
１（ｑ　ａｅ−Ｈの構造で多数タミネートされた良好な
ものとなる。したがって、良好な光電特性と光感度とを
発揮し得る′ｆｉＩｇ！を得ることができる。

なお、基板（２）の加熱は、上述のヒータ（４）により
行なう場合のほか、誘導加熱等、他の加熱手段により行
なってもよく、また、基板（２）に対する前駆物質（Ｂ
）の供給は、図示した横方向のほか、下方向等、送給管
（６）の管壁に付着した薄膜が、基板（′２Ｊ上に落下
するのを防止できる方向から行なえばよい。このほかこ
の非晶質半導体薄膜の形成方法”は、その要旨を変更し
ない範囲で種々の変更を施すことができる。

〈比較例１〉 この発明および従来のｍ膜形成方法を用いて、基板上に
薄膜を形成し、そのａ−３ｉ：ｌ−１、ａ−８ｉＧｅ　
：Ｈ，ａ−Ｇｅ　：Ｈに関する光電気伝導度σｐｈ、暗
伝導度σｄのＥＱ依存性を比較した。

その結果を第２図に示す。ただし、原料ガスとしてＳｉ
ＨガスおよＵＧｅＨ４ガスを、それぞれ０〜２０ｃｃ／
ｌｉｎの範囲で流量調整しながら、つまり混合比を変化
させながら成膜した。また、原料ガスの加熱温度は７０
０℃に設定し、基板温度は、２５０℃に設定して成膜し
た。

この結果、Ｅｇ＜１．５８Ｖで、光感度の改善がみられ
た。

く比較例２〉 この発明と従来法とにより得られたａ−８ｉＧｅ：Ｈ膜
（１，４ｅＶ）（７）、ソレソｈ　（７）　熱脱離スペ
クトルを比較した。ただし原料ガスはｓｒ＋−＋４ガス
を１０ｃｃ／＋ｉｎ　、　Ｇ　ｅ　Ｈ４ガスを１５ｃｃ
／ｎｉｎそれぞれ供給し、その原料ガスの加熱温度は７
００℃に設定し、基板温度は、２００℃に設定して成膜
した。

この結果、従来法で得られた薄膜が、弱い結合が切れる
ことによる低温側での水素脱離が多いのに対して、この
発明により得られたＳ膜は、水素脱離が高温側にシフト
しており（第３図参照）、強い結合が多く存在し、緻密
な膜ができていることが明らかにされた。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の非晶質半導体薄膜の形成方法
によれば、原料ガスの熱分解を、薄膜生成と隔離された
部所で行ない、基板に対して寿命の長い活性種のみを供
給するので、良好な薄膜構造が得られ、薄膜の光電特性
および光感度を改善することのできるという特有の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の非晶質半導体薄膜の形成方法の実
施に使用する装置の概略図、 第２図は、光電気伝導度σｐｈおよび暗伝導度σｄのＥ
９依存性を示すグラフ図、 第３図は、熱脱離スペクトルを示すグラフ図、第４図は
、従来の薄膜形成に使用する装置の概略図。 （１）・・・反応室　　　　　（２）・・・基板（６）
・・・送給管　　　　　（刀・・・熱分解用のヒータ（
Ａ）・・・冷却ガス　　　（Ｇ）・・・原料ガス特許出
願人　　住友電気工業株式会社 鴫 卵誠；轍琶　５ 特開昭６２−２１Ｇ２２０（４） 手続補正書（自発） 昭和６１年１２月２乙日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第５８８８２号 Ｉ閘屓半導体薄股初闘功沫 住所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名称　（２１３
）は瓢」献体 □用上哲部 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明および図面の簡単な説明の
各欄ならびに図面 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料ガスを熱分解させて得たガス状の前駆物質によ
   り、温度制御された基板上に所望の薄膜を形成する非晶
   質半導体薄膜の形成方法において、 原料ガスの熱分解と、基板上における薄膜生成とを、互
   いに隔離された部所にて行なわせ、上記熱分解にて得ら
   れた前駆物質を、基板側へ送給することを特徴とする非
   晶質半導体薄膜の形成方法。