JPS6331110A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6331110A
JPS6331110A JP61173590A JP17359086A JPS6331110A JP S6331110 A JPS6331110 A JP S6331110A JP 61173590 A JP61173590 A JP 61173590A JP 17359086 A JP17359086 A JP 17359086A JP S6331110 A JPS6331110 A JP S6331110A
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plasma
gas
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film
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 アモルファス・シリコン（ａ−３ｉ　：　Ｈ）を用いた
半導体装置〔フォトダイオード、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＰＴ）、太陽電池等〕を作製する際に、アモルファス・
シリコン層を形成した後に酸素（Ｏ２）プラズマ中にさ
らすことによってアモルファス・シリコンの電気的特性
を向上させる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、さらに
詳しく言えば、フォトダイオードなどに用いるアモルフ
ァス・シリコンの電気的性質を向上させる方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第３図に示されるギャップセル型フォトダイオードは知
られたものであり、同図において、１１はガラス基板、
１２はアモルファス・シリコン膜（ａ−５ｉ：Ｈ膜）、
１３はＡＡ組電極１４は例えば１０００ｊｌ！　Ｘの白
色光である。
アモルファス・シリコン膜を成長する装置は第２図に示
され、同図において、２１は反応炉（石英ジャー）、２
２はヒータ、２３は電極、２４はｌ？Ｆ発振器、２５は
ガス導入管、２６は排気口であり、ヒータ２２はアモル
ファス・シリコン膜をその上に成長するガラス基板１１
を加熱するためのものである。基板とＲＦ発振器の一方
端を接地し、ＲＦ発振器２４をＯＮにすると電極２３と
基板１１との間に図に砂地で示すプラズマ２７が発生し
、ガス導入管２５から導入されるシランガス（ＳｉＨ，
、Ｉ）のＳｉが析出してガラス基板１１上に堆積してア
モルファス・シリコン１９（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が作られる
。Ｓｉｈに希釈ガスとしてＨ２＋Ａｒを加えることもあ
る。このようにして作られたアモルファス・シリコンの
構造は Ｓｔ　−Ｓｉ　−Ｓｔ １−３ｉ− Ｈ−Ｓｉ　−Ｓｔ Ｓｉ と解されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
アモルファス・シリコン層の形成には従来１３．５６Ｍ
Ｈ２を励起周波数とするプラズマ化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）が行われてきた。この周波数を用いると未結合手
（ｄａｎｇＢｎｇ　ｂｏｎｄ、ダングリング・ポンド）
が少なく、従って電気的特性の優れた〔暗導電率σｄが
小さく、明導電率（光導電率、σｐの大きな）〕〕アモ
ルフアスシリコンが得られ易い反面、耐熱性が乏しく　
　（３００℃以下）、下地であるガラス基板との密着性
が悪い問題がある。
他方、Ｉ　ＭＨｚ以下の低励起用周波数を用いると、耐
熱性、密着性に優れたアモルファス・シリコン膜が得ら
れる反面、前記した電気的特性が劣る。
デバイスの製造において耐熱性が３００℃以下であると
製造工程が難しくなるので、耐熱性があることは工程上
必要な要素であり、下地との密着性はアモルファス・シ
リコン膜が下地から剥がれないために必要であり、また
電気的特性については、σｄが小さいほど、またσｐが
大きいほど良いことになる。
これを要約すると、次のようになる。
表　　１ 高周波　　　　低周波 耐熱性　　　　　　△　　　　　　○ 下地との密着性　　△　　　　　　Ｏ 電気的特性　　　　○　　　　　　△ ここで、Ｏ印は良、△は不良を示す。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、ＲＦ
を用いるプラズマＣＶＤ法によるアモルファス・シリコ
ン膜の成長において、耐熱性に優れ、下地との密着性の
良いアモルファス・シリコン層を形成する方法を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、Ｉ　ＭＨｚ以下の周波数を用いるプ
ラズマＣＶＤ法で堆積したアモルファス・シリコン膜を
、０２プラズマ中にさらすものである。
〔作用〕
前記した如（に０２プラズマ中にさらすと、０２プラズ
マは活性が高いから、未結合手のところに０　フジカル
が入り込み、暗導電率をさらに小にするものと解される
。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
前記したアモルファス・シリコン膜の構造に戻ると、ア
モルファス・シリコンの成長において、５ｉＨｕのＨが
Ｓｉと結合してａ−Ｓｉ　：　Ｈが作られるのであるが
、アモルファス・シリコンの成長においてはＳｉまたは
Ｈと結合しない未結合手が少ないとはいっても、前記の
構造式にみられるように未結合手が存在する。ここでア
モルファス・シリコンの伝導体と価電子帯をみると、第
４図に示される如く両者の間に破線で示す局在準位が存
在し、これはアモルファス・シリコンの未結合手によっ
てできるものである。そして、アモルファス・シリコン
の暗伝導率は、局在準位から伝導帯に熱的に励起された
第４図に黒点で示す電子の伝導によるものである。そこ
で、ダングリング・ボンドを更に少なくすることが暗伝
導率を小にするに有効なのである。
かくして、本発明によると、第２図の装置を用いて低周
波数でガラス基板１１上にアモルファス・シリコン膜を
成長した後に、５ｉＨｕガスの供給を止め、代りに０２
ガスを石英ジャー２１内に供給し、０２プラズマを作り
それを基板１１に照射する。
本発明の方法は次の如くにして実施する。石英ジャー２
１内をＩ　Ｔｏｒｒの真空度に保ち、ＲＦ発振器２４で
、１００　ｍＷ／　ｃｍ２のパワーの２００ＫＨｚの低
高周波数を発生し、ａ−Ｓｉ：Ｈの成長にはＳｉ８．４
ガスを用いた。所定の膜厚のａ−Ｓｉ　：　Ｈが堆積さ
れたのちに、５ｉＨｕガスに代えて０２ガスを供給する
。０２プラズマの照射時間は３０〜４０分とした。この
ようにして得られたａ−Ｓｉ　：　Ｈ膜は耐熱性、下地
との密着性、電気的特性のすべてにおいて満足すべきも
のであった。ＲＦの周波数は上記の値に限定されるもの
でなく、キロヘルツのオーダーの３０　ＫＨｚ　　〜５
００　ＫＨｚ　（７）ＲＦを使用することができる。
本発明者は、０２プラズマの照射時間と導電率との関係
を観察し、第１図に示される結果を得た。
なお第１図においては、横軸に０２プラズマ照射時間を
分でとり、縦軸には導電率（Ω・ｃｍ）−’をとる。図
中、白抜丸印と黒丸印は２００にＨｚを用いて作ったａ
−Ｓｉ：Ｈの明導電率と暗導電率、白抜三角印と黒三角
印は１３ＭＨｚを用いて作ったａ−５ｔ　：Ｈの明導電
率と暗導電率をそれぞれ示す。
第１図に示される如く、２００ＫＨｚを用いて作ったａ
−５ｉ：Ｈの暗導電率は、０２プラズマを照射する前に
１３ＭＨｚを用いて作ったａ−３ｉ　：　Ｈの暗導電率
よりも高かったのであるが、０２プラズマに３０分照射
したときに１３ＭＨｚを用いて作ったａ−５ｉ：Ｈの暗
導電率にほぼ等しくなった。
他方、２００ＫＨｚを用いて作ったａ−５ｉ　：　Ｈの
明導電率は、０２プラズマ照射前において、１３ＭＨｚ
を用いて作ったａ−Ｓｉ　；　Ｈの明導電率よりもやや
大であったものが、０２プラズマの照射時間を増やすに
つれてより大なる値へと移行する。
以上から、０２プラズマ照射によって２００ＫＨｚを用
いて作ったａ−Ｓｉ　：　Ｈの暗導電率は小になり、他
方明導電率は大になり、前記に高周波数と低周波数によ
って作ったａ−Ｓｔ：Ｈの特性を対比した表１において
、低周波数の欄にすべがＯ印になる、すなわち、耐熱性
があり（本発明者の実験によると４５０℃まで）、下地
との密着性が良く、電気特性に優れたａ−Ｓｉ　：　Ｈ
１１が得られる。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、耐熱性が高く、
下地との密着性がよく、暗導電率は小で明導電率は大な
る電気的特性に優れた安定性のあるフォトダイオードデ
バイスが作られるだけでなく、かかるａ−Ｓｉ：ＨをＴ
ＰＴに用いるとＩＩＩＡＴ　／　）ｓ／声比が大きくと
れるトランジスタが得られ、また太陽電池においては経
時変化の少ないものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はａ−Ｓｉ：Ｈにおける０２プラズマ照射時間と
導電率の関係を示す線図、 第２図は本発明に用いる装置の断面図、第３図はギャッ
プセル型フォトダイオードの断面図、 第４図はａ−Ｓｔの局在準位を示す図である。 第２図と第３図において、 １１はガラス基板、 １２はａ−Ｓｔ：Ｈ膜、 １３は　へｌ電極、 １４は白色光、 ２１は石英ジャー、 ２２はヒータ、 ２３は電極、 ２４はＲＦ発振器、 ２５はガス導入管、 ２６は排気口、 ２７はプラズマである。 代理人　　弁理士　　久木元　　　彰 復代理人　弁理士　　大　菅　義　之 第１図 庫−６ｔ月に里・・る蕉！の書１５閏 鳩ツブ仁１しｉ、＋　７ｔ　トタ゛イオーＦ灯面図第３
図 ａ−５ｉ　ｎ　ノ；ｊイＬｌ　ブｔｓ＜　す国第４図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　基板（１１）上にアモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ
    ：Ｈ）をプラズマ化学気相成長する方法において、１Ｍ
    Ｈｚ以下の高周波を用い成長炉（２１）内にプラズマを
    発生させてａ−Ｓｉ：Ｈ膜を基板上に成長し、次いで同
    一成長炉内に酸素（Ｏ＿２）プラズマを発生させそれを
    ａ−Ｓｉ：Ｈ膜に照射することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
JP61173590A 1986-07-25 1986-07-25 半導体装置の製造方法 Pending JPS6331110A (ja)

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