JPS6317222B2 - - Google Patents
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- JPS6317222B2 JPS6317222B2 JP55151835A JP15183580A JPS6317222B2 JP S6317222 B2 JPS6317222 B2 JP S6317222B2 JP 55151835 A JP55151835 A JP 55151835A JP 15183580 A JP15183580 A JP 15183580A JP S6317222 B2 JPS6317222 B2 JP S6317222B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- 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
- C23C16/50—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 using electric discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一例として主成分が硅素（Si）である
アモルフアスSi薄膜素子の製造に用いる薄膜の製
造装置に関する。
アモルフアスSi薄膜素子の製造に用いる薄膜の製
造装置に関する。
本発明の目的はアモルフアスSi（以下ａ−Siと
呼ぶ）薄膜素子の電気的特性にとつて重要なモノ
シラン原料ガスの分解を促進させるのに必要な磁
場を、放電部の視野を防げることなく、また必要
以上に電磁石を大型化することなく、放電部のみ
に有効に与えることによつて、ａ−Si薄膜の特性
を改善することにある。
呼ぶ）薄膜素子の電気的特性にとつて重要なモノ
シラン原料ガスの分解を促進させるのに必要な磁
場を、放電部の視野を防げることなく、また必要
以上に電磁石を大型化することなく、放電部のみ
に有効に与えることによつて、ａ−Si薄膜の特性
を改善することにある。
近年モノシラン（Si−H4）ガスのグロー放電
分解法によつて作られるａ−Siは新しい半導体材
料として注目され、デバイスへの実用化の研究が
活発に進められている。ａ−Siがデバイス材料と
して有望しされている理由は、結晶半導体と類似
の意味でのエネルギーバンドギヤツプ内に、種々
の構造欠陥に由来する電子、正孔の捕獲準位の密
度が比較的低いため、置換形の不純物添加が可能
で、pn接合やシヨツトキバリアなどを作るのに
必要な素子特性を容易に制御できるからである。
分解法によつて作られるａ−Siは新しい半導体材
料として注目され、デバイスへの実用化の研究が
活発に進められている。ａ−Siがデバイス材料と
して有望しされている理由は、結晶半導体と類似
の意味でのエネルギーバンドギヤツプ内に、種々
の構造欠陥に由来する電子、正孔の捕獲準位の密
度が比較的低いため、置換形の不純物添加が可能
で、pn接合やシヨツトキバリアなどを作るのに
必要な素子特性を容易に制御できるからである。
しかしながら、このモノシラン（SiH4）ガス
のグロー放電分解法により作製したａ−Si薄膜は
光伝導度等の特性が、作業条件によつてはSiH4
の分解のなされ方が不充分となり悪くなつてしま
うことがある。そこでグロー放電法におけるプラ
ズマ中に外部より直流磁界の方向と同一の方向に
加え、プラズマ分解を促進させ、ａ−Si薄膜の特
性を向上させ効果を上げたと言う報告が最近なさ
れている。ここで上記のような方法において用い
られた薄膜の製造装置を従来例として第１図に示
す。図に示すように、ロー放電反応管１を排気口
２よりロータリポンプ（図示せず）又は、その他
のポンプによつて排気した後0.1Torr〜1Torrの
圧力になるまでSiH4を主成分とする原料ガスを
ガス導入口３より反応管１内に導入する。なお図
において４は電極、５は300℃程度に温度を上げ
るためのヒータ付基板ホルダー兼電極であり、電
磁４，５の間に高周波又は直流電界を加えプラズ
マを発生させる。６は直流磁界を発生させる電磁
石で電極４と５間に発生したプラズマに直流磁界
を電界と同一方向に加える。
のグロー放電分解法により作製したａ−Si薄膜は
光伝導度等の特性が、作業条件によつてはSiH4
の分解のなされ方が不充分となり悪くなつてしま
うことがある。そこでグロー放電法におけるプラ
ズマ中に外部より直流磁界の方向と同一の方向に
加え、プラズマ分解を促進させ、ａ−Si薄膜の特
性を向上させ効果を上げたと言う報告が最近なさ
れている。ここで上記のような方法において用い
られた薄膜の製造装置を従来例として第１図に示
す。図に示すように、ロー放電反応管１を排気口
２よりロータリポンプ（図示せず）又は、その他
のポンプによつて排気した後0.1Torr〜1Torrの
圧力になるまでSiH4を主成分とする原料ガスを
ガス導入口３より反応管１内に導入する。なお図
において４は電極、５は300℃程度に温度を上げ
るためのヒータ付基板ホルダー兼電極であり、電
磁４，５の間に高周波又は直流電界を加えプラズ
マを発生させる。６は直流磁界を発生させる電磁
石で電極４と５間に発生したプラズマに直流磁界
を電界と同一方向に加える。
ａ−Si薄膜の特性が上記のような外部磁界によ
つて向上した例として外部磁界の磁束密度に対す
るａ−Si薄膜の光伝導度及び暗伝導度の関係を第
２図に示す。第２図において、横軸に磁束密度を
とり、縦軸に光伝導度及び暗伝導度をとつてあ
る。磁束密度を大きくしてゆくと光伝導度が非常
に大きくなつて行くことが示されている。
つて向上した例として外部磁界の磁束密度に対す
るａ−Si薄膜の光伝導度及び暗伝導度の関係を第
２図に示す。第２図において、横軸に磁束密度を
とり、縦軸に光伝導度及び暗伝導度をとつてあ
る。磁束密度を大きくしてゆくと光伝導度が非常
に大きくなつて行くことが示されている。
しかしこの方法では第１図を見てわかる通り、
プラズマ放電部に磁界を加えるためにソレノイド
電磁石を反応管を包む様に置かなければならず、
反応管の径が大きくなると当然電磁石も大型化す
る必要があつた。また一つの反応管についてかな
らず一台の電磁石が必要であつた。
プラズマ放電部に磁界を加えるためにソレノイド
電磁石を反応管を包む様に置かなければならず、
反応管の径が大きくなると当然電磁石も大型化す
る必要があつた。また一つの反応管についてかな
らず一台の電磁石が必要であつた。
さらに、プラズマ放電分解は、理想的には第１
図の電極４と５の間のみ生じてほしいのである
が、磁界がソレノイド電磁石の内部以外にも加わ
るために、電極間以外の部分においても放電分解
が促進され不必要なSiH4の分解が生じる。この
ことを理解しやすいように説明するための図が第
３図である。図に示すように、電磁石１０により
発生した磁力線１１（矢印で示す）はかなり広い
範囲に強磁場を与えるため、電極１２，１３の裏
側においても、磁界の無い場合に比してプラズマ
放電を強く起こし易く、この結果、第３図の電極
１２，１３の裏面やその付近の反応管壁に、分解
したａ−Siが堆積して、基板上のａ−Siに悪い影
響を与えていた。例えば、不純物を添加して、ｎ
型、ｐ型それぞれの領域を連続生成する時に、強
い放電にさらされることによつて堆積物が再分解
してｐ型の添加効果を防げたり、１４，１５の部
分に粉末状にａ−Siが堆積しやすいのでその粉末
が電極１２又は１３に付着し、ピンホールの原因
になつたりしていた。
図の電極４と５の間のみ生じてほしいのである
が、磁界がソレノイド電磁石の内部以外にも加わ
るために、電極間以外の部分においても放電分解
が促進され不必要なSiH4の分解が生じる。この
ことを理解しやすいように説明するための図が第
３図である。図に示すように、電磁石１０により
発生した磁力線１１（矢印で示す）はかなり広い
範囲に強磁場を与えるため、電極１２，１３の裏
側においても、磁界の無い場合に比してプラズマ
放電を強く起こし易く、この結果、第３図の電極
１２，１３の裏面やその付近の反応管壁に、分解
したａ−Siが堆積して、基板上のａ−Siに悪い影
響を与えていた。例えば、不純物を添加して、ｎ
型、ｐ型それぞれの領域を連続生成する時に、強
い放電にさらされることによつて堆積物が再分解
してｐ型の添加効果を防げたり、１４，１５の部
分に粉末状にａ−Siが堆積しやすいのでその粉末
が電極１２又は１３に付着し、ピンホールの原因
になつたりしていた。
本発明は、電極間にのみ必要な磁界を与え、不
要な部分には磁界を加えないようにすることによ
り、上記の問題点を改善しようとするもので以下
に図面を用いその実施例を説明する。
要な部分には磁界を加えないようにすることによ
り、上記の問題点を改善しようとするもので以下
に図面を用いその実施例を説明する。
第４図は発明の一実施例を示す。図に示すよう
にガス導入口２１から原料となる気体、例えば
SiH4を排気口２０よりポンプ（図示せず）で排
気された真空装置付反応管２２に第１図に示した
のと同様な方法で導入する。２３はヒータ２５で
加熱可能な電極で、基板ホルダーを兼ねている。
２４は電極２３に対向する電極である。２６およ
び２７は電極２３，２４をそれぞれ保持する金属
棒で、外部から高周波又は直流電界を加えるため
の電気的回路も構成している。そのため２８の部
分で電気的絶縁がなされている。２９は電磁石で
あり金属棒２６および２７を磁路として電極２
３，２４間に必要な磁界を与えることができる。
金属棒２６および２７は磁路として使用するた
め、又同様な理由から電極２３，２４も磁性体を
使用する必要がある。又２８の隙間の大きさは磁
路の磁気抵抗を考慮し、必要最少限に留める必要
がある。以上のような構成にすることにより、電
磁石２９の大きさは、反応管２２の大きさに左右
されず、必要な磁場の大きさによつてのみ決定さ
れるのであり取り扱いが非常に容易となる。
にガス導入口２１から原料となる気体、例えば
SiH4を排気口２０よりポンプ（図示せず）で排
気された真空装置付反応管２２に第１図に示した
のと同様な方法で導入する。２３はヒータ２５で
加熱可能な電極で、基板ホルダーを兼ねている。
２４は電極２３に対向する電極である。２６およ
び２７は電極２３，２４をそれぞれ保持する金属
棒で、外部から高周波又は直流電界を加えるため
の電気的回路も構成している。そのため２８の部
分で電気的絶縁がなされている。２９は電磁石で
あり金属棒２６および２７を磁路として電極２
３，２４間に必要な磁界を与えることができる。
金属棒２６および２７は磁路として使用するた
め、又同様な理由から電極２３，２４も磁性体を
使用する必要がある。又２８の隙間の大きさは磁
路の磁気抵抗を考慮し、必要最少限に留める必要
がある。以上のような構成にすることにより、電
磁石２９の大きさは、反応管２２の大きさに左右
されず、必要な磁場の大きさによつてのみ決定さ
れるのであり取り扱いが非常に容易となる。
第５図は本発明の他の実施例を示す。従来の例
ではグロー放電反応管一台につき一台の電磁石を
必要としていたが、本実施例の場合には図に示す
ように一台の大型電磁石３０で二つの反応管３
１，３２の双方に必要な磁界を与えることができ
る。
ではグロー放電反応管一台につき一台の電磁石を
必要としていたが、本実施例の場合には図に示す
ように一台の大型電磁石３０で二つの反応管３
１，３２の双方に必要な磁界を与えることができ
る。
以上の実施例においては、特にグロー放電分解
法によるａ−Siの製造の場合について説明した
が、本発明はその他の原料ガスによる他の薄膜の
製造、あるいはスパツタリング法による薄膜の製
造等にも適用し得るものである。
法によるａ−Siの製造の場合について説明した
が、本発明はその他の原料ガスによる他の薄膜の
製造、あるいはスパツタリング法による薄膜の製
造等にも適用し得るものである。
以上のように、本発明によると次のような効果
がもたらされる。
がもたらされる。
(1) 反応管が大型化しても電磁石を大型化する必
要がない。このように電磁石の大きさは反応管
の大きさに左右されず、必要な磁界の強さのみ
によつて決定され、したがつて電磁石を容易に
小型化できる。
要がない。このように電磁石の大きさは反応管
の大きさに左右されず、必要な磁界の強さのみ
によつて決定され、したがつて電磁石を容易に
小型化できる。
(2) 従来の場合には放電部を空心ソレノイド電磁
石で包み込んでいたため放電部を直接見ること
が不可能であつたが、本発明によると放電部ま
わりには電磁石を配置しないので放電部を直接
見ることが可能となる。
石で包み込んでいたため放電部を直接見ること
が不可能であつたが、本発明によると放電部ま
わりには電磁石を配置しないので放電部を直接
見ることが可能となる。
(3) 同じく従来の場合には、電極間以外の部分に
おいても原料ガスの放電分解が行われて不必要
な部分に分解物が多く堆積するため、基板上に
生成した薄膜に悪い影響を及ぼしていたが、本
発明によるとそのような不要部への分解物の堆
積が少なくなり、特性のすぐれた薄膜を容易に
得ることができる。
おいても原料ガスの放電分解が行われて不必要
な部分に分解物が多く堆積するため、基板上に
生成した薄膜に悪い影響を及ぼしていたが、本
発明によるとそのような不要部への分解物の堆
積が少なくなり、特性のすぐれた薄膜を容易に
得ることができる。
(4) 磁路の分岐により一台の電磁石で複数の放電
管に磁界を加えることができ、電磁石の配設数
を少なくすることができる。
管に磁界を加えることができ、電磁石の配設数
を少なくすることができる。
このように本発明は薄膜製造における生産性の
向上、並びに薄膜の特性向上に大きく貢献するこ
とが期待される。
向上、並びに薄膜の特性向上に大きく貢献するこ
とが期待される。
第１図は従来の薄膜の製造装置を示す図、第２
図は薄膜の製造時に外部磁界を加えたときの磁束
密度と薄膜の特性との関係を示す図、第３図は従
来の薄膜の製造装置における問題点を説明するた
めの図、第４図は本発明の一実施例である薄膜の
製造装置を示す図、第５図は本発明の他の実施例
である薄膜の製造装置を示す図である。 １，２２，３１，３２……反応管、２，２０…
…排気口、３，２１……ガス導入口、４，５，１
２，１３，２３，２４……電極、６，１０，２
９，３０……電磁石。
図は薄膜の製造時に外部磁界を加えたときの磁束
密度と薄膜の特性との関係を示す図、第３図は従
来の薄膜の製造装置における問題点を説明するた
めの図、第４図は本発明の一実施例である薄膜の
製造装置を示す図、第５図は本発明の他の実施例
である薄膜の製造装置を示す図である。 １，２２，３１，３２……反応管、２，２０…
…排気口、３，２１……ガス導入口、４，５，１
２，１３，２３，２４……電極、６，１０，２
９，３０……電磁石。
Claims (1)
- １ ガス導入口及びガス排出口を有する真空容器
と、前記真空容器中に配置された第１の電極と、
前記第１の電極に対向して前記真空容器中に設け
られた第２の電極と、一端が前記第１の電極に接
続され、他端が前記真空容器の外部に延在してな
る第１の磁路形成体と、一端が前記第２の電極に
接続され、他端が前記真空容器の外部に延在して
なる第２の磁路形成体と、前記第１及び第２の磁
路形成体を通し前記第１、第２の電極間に磁界を
与える 磁界発生手段とより成ることを特徴とす
る薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55151835A JPS5775422A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Manufacture device for thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55151835A JPS5775422A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Manufacture device for thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5775422A JPS5775422A (en) | 1982-05-12 |
| JPS6317222B2 true JPS6317222B2 (ja) | 1988-04-13 |
Family
ID=15527334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55151835A Granted JPS5775422A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Manufacture device for thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5775422A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227170A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池製造装置 |
-
1980
- 1980-10-28 JP JP55151835A patent/JPS5775422A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5775422A (en) | 1982-05-12 |
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