JPS6331950B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6331950B2
JPS6331950B2 JP55066228A JP6622880A JPS6331950B2 JP S6331950 B2 JPS6331950 B2 JP S6331950B2 JP 55066228 A JP55066228 A JP 55066228A JP 6622880 A JP6622880 A JP 6622880A JP S6331950 B2 JPS6331950 B2 JP S6331950B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
amorphous
ωcm
electrical conductivity
amorphous semiconductor
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.)
Expired
Application number
JP55066228A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56162884A (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP6622880A priority Critical patent/JPS56162884A/ja
Publication of JPS56162884A publication Critical patent/JPS56162884A/ja
Publication of JPS6331950B2 publication Critical patent/JPS6331950B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルフアス半導体にたいし電流特に
パルス電流を局部的な光照射とともに流すと局部
的に電気伝導度を高めたアモルフアス半導体を作
製することができるという知見に基づいて成され
たものである。
本発明では、上記のように作製したアモルフア
ス半導体の中、電気伝導度が10-2〜10-6(Ωcm)-1
のアモルフアス半導体をセミアモルフアス半導体
(SEMI−AMORPHOUS SEMICONDUCTOR
すなわちSASという)と定義して用いることに
する。
本発明は上記のような電気伝導度の異なるアモ
ルフアス半導体、即ちセミアモルフアス半導体を
アモルフアス半導体中に局部的に設けることによ
り、MIS型電界効果半導体装置を作製することを
目的とするものである。
以下にその実施例を図面に従つて説明する。
第1図はMIS型電界効果半導体装置を複数個
(図面では24)絶縁基板4上に設けたものであ
る。
図面において半導体1はまずシラン(SiH4)、
SiF4SiH2C12等の珪化物気体をグロー放電法また
はプラズマCVD法により0.1〜10μm特に1/2μm
の厚さにASを形成した。このASを形成するに際
しSiH4にHeを50〜95%キヤリアガスとして同時
に導入してもよい。
このHeはイオン化エネルギが他の元素に比べ
最も大きくかつ熱伝導度も他の元素の3倍もあ
り、イオン状態を長時間持続させかつ反応炉内を
均熱に加熱するのに最もすぐれた材料であり方法
であつた。かかる珪化物気体とHeとの混合気体
を室温〜300℃の温度にてプラズマCVD法を利用
して形成させた。もちろんこの温度を結晶温度よ
りも50〜200℃低い温度としてAS GROWNの状
態でその一部に均一にSASを1〜30%添加する
如く形成してもよい。
図面においてAS1に対しては、真性またはP
型の導電型を有しそこに選択拡散またはイオン注
入法によりN層をソース25,25′、ドレイン
26,26′、ゲイト21,21′と設けている。
ゲイト絶縁物22,22′は窒化珪素で50〜200
Åの膜厚とした。高圧窒化法またはプラズマ
CVD法により作製したソース25にはその電極
リード28、ドレイン26とソース25ともリー
ド24により接続されている。これらに対し光照
射とともに電流を流すことによりゲイト下のチヤ
ネル形成領域20,20′のみをSASとした。
さらにこの電極に対し電流特にパルス電流を
102〜106A/cm2の範囲で流すため10〜103Vの電圧
を2つの電極間に〜100秒特に0.1〜2秒間加え
た。
その際AS特にPまたはN型の不純物をドープ
していない真性の半導体にあつては、光照射を行
わない状態での電気伝導度σ=10-8〜10-12(Ω
cm)-1を有し、実質的に半絶縁性を有している。
しかし光照射としてスポツト状の光15例えばレ
ーザ光をその照射により結晶化温度(以下CTと
いう)または溶融温度(以下MPという)よりも
低い温度範囲の強い光を照射すると、これにより
電子、正孔ができ光電流が発生する。その結果σ
=10-2〜10-6(Ωcm)-1にまで102〜1010倍代表的に
105〜108倍も向上させることができる。
本発明はかかるスポツト光(直径1μm程度の
小さいものより10cmφ程度の大きな光E含む)を
ASに照射することによりかかるスポツト光の領
域またはその近傍にのみ集中的に過大電流を流
し、ひいては再結合中心においてこれらの電荷を
再結合させて、その際発生する熱エネルギ、フオ
ノンエネルギにより再結合中心を相殺してしまう
ことをも特徴としている。
その結果スポツト光が照射されかつ過電流が集
中してこの光照射された領域に流れると、このス
ポツト光の領域のみを選択的にSAS化すること
ができる。もちろんその程度が大きいとCSにま
で変わつてしまうことはいうまでもない。
この時のこの領域の昇温がこの半導体のMPよ
り高いといわゆるレーザアニールの如くなつてし
まうが、本発明はかかるMPより低く例えば珪素
にあつてはMPの1420℃よりも低くさらにまたは
CTである630〜750℃よりも低くしてあることを
特徴としている。そしてこの電荷の再結合により
みかけ上の領域での局部的な昇温が50〜500℃あ
り、それがミクロな定数にひとしいか若干大きい
程度に均質にせしめている点が特徴である。
すなわち第2図にしめされる如きエネルギバン
ド図において伝導帯8を流れる電子5と価電子帯
9を流れるホール6とは再結合中心7,7′を介
して互いに再結合する。しかしこの時エネルギバ
ンド巾に従つたエネルギを熱として放出しこの中
心またはその局部的な近傍は昇温し、この熱によ
り再結合中心はエネルギを得ることになる。この
熱エネルギが不対結合手同志を結合せしめるのに
十分なエネルギである時はそれにより2つの不対
結合手が結合しかつその原子間距離は2つの原子
にとつて最も安定な状態すなわち珪素にあつては
1.9Å〜2.85Å:2.34ű20%特に2.3〜2.5Åを有
するようになる。
またひとつの不対結合手と中和原子すなわちSi
−Hとの結合エネルギよりも熱エネルギが大きく
なると Si・+Si−H→Si−Si+H・ で示されるようになり、この活性水素は他のそれ
らと活性でない不対結合手と結合して中和化を下
式の如くに H・+Si・→Si−H 実施させる。その結果この過電流により2重に再
結合中心を相殺・中和させることができることが
わかる。
またこの相殺・中和がおきると、この部分での
再結合がなくなり、その部分の温度が下がり電子
およびホールは他の再結合中心を介してたがいに
同様の 再結合→発熱→結合手の励起→結合手の中和→
セミアモルフアス化 の工程を経る。そのため電流を流すことにより、
半導体の原子配位は必ずしもダイヤモンド構造を
有さず特定化は困難であるがその距離は最も安定
な状態すなわち原子間距離は結晶状態と同様の
2.34Å+0.2 -0.04Åであり概略均質の一定になることが
判明した。
さらにASにおいては原子距離が2.3Å〜5.0Åと
きわめてばらついており、またその半導体中のパ
ツキングも不十分であつた。そのため光学的なエ
ネルギバンド巾(Eg1)は添加された水素にも存
在するが、1.8〜2.0eVを珪素のASにおいては有
していた。しかしSASの珪素においては、Eg2=
1.2〜1.5eVとそのエネルギバンド巾は小さく、単
結晶の1.0〜1.1eVに概略近くなつてくることがフ
オトエミツシヨン方法により測定で明らかになつ
た。
第3図はたて軸が再結合中心の密度の相対値で
あり、初期を1と規定したものである。さらにこ
の電流を印加する場合、真性のアモルフアス珪素
においては10-8〜10-12(Ωcm)-1の伝導度を有し、
このきわめて低い伝導度は電流を流すのに必ずし
も不十分でない。このため本発明においては、真
性半導体に対してはキセノンランプにより103LX
以上の強さの光照射を行い、その電子・ホール対
を作りそれを利用して伝導度を10-2〜10-6(Ωcm)
-1にまで向上せしめた。
そしてさらに2つの電極に電圧を印加して102
〜5×106Åcm-2の範囲の電流を流した。またこ
の電流密度は第3図において電流を103Å/cm2(10)
104Å/cm2、(11)、105Å/cm2(12)、106Å/cm2(12)と

定の時間流した。この電流はDC電流であつても
また10ns〜1msのパルス巾の場合は10〜104μm
Fのキヤパシタを100〜104V充電してそれを放電
させる方法をくりかえしてもよい。
またこの第3図において基板温度を室温より
200℃、300℃とすると第3図の室温のグラフ(12)
(13)がそれぞれ104Å/cm2の低い電流密度におい
て得ることができた。
電流を加えるとさらに光照射によるフオトキヤ
リアを発生させることおよび加熱により熱励起を
助長することは実用上むりなく電流を加えるため
にきわめて有効であつた。
この電流密度はこの面積における平均電流を意
味する。その電極下の局部的に流れる領域の電流
密度を意味するため光スポツトの大きさを制御す
ることにより任意の大きさの半導体を得ることが
可能であり、その面積が1mm2以下の小面積のみで
なく102cm2の如き大面積の半導体を作ることも可
能であることはいうまでもない。
この第3図は、アモルフアス珪素の場合である
がGe、GeSix(0<X<1)、SiC1-x(0<X<
1)、Si3N4-x(1<X<4)、SiO2-x(0<X<2)
の如き化合物または混合物であつても同様に実施
可能であり本発明のいう半導体とは電流を流しう
る制限における半導絶体をも含むことはいうまで
もない。
また半導体は真性であるのみならずB、P、
As等の不純物が1016〜1020cm-3の濃度に添加され
たP型、N型であつてもまたそれらが1021cm-3
10モル%の濃度に添加されたPまたはN型の半導
体であつてもよいことはいうまでもない。
このSASはソース、ドレインの一部または全
部が設けられ、PN接合またはN+−I−N+接合
がSASの中に設けられている。さらにゲイトと
はMIS(ゲイト電極−絶縁または半絶縁膜−SAS
よりなる半導体)構造がもうけられている。
かつ2つのMIS・FETの間の間にはAS27に
よる電気的アイソレイシヨンがなされ、基板4上
に設けられた同一半導体材料1を絶縁性材料27
と半導体性材料23,23′として用いたことが
本発明の特徴である。
この実施例はまたIGFETまたはそれを集積し
てMIS型LSI、VLSIのみならず、バイポーラ型
トランジスタまたはICに対しても適用できる。
またSASを絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に
用いたりさらに局部的にSASを作ることにより
ASを分離材料として用いることはたて型の
MIS・FET、接合型電界効果トランジスタ等を
作るにも有効である。
以上の実施例にとらわれず本発明は光電変換装
置、フオトセンサ、太陽電池をダブルMIS型構造
またはPIN型と限らず多重PNPN……PN構造、
シヨツキ構造、シングルMIS構造の変形の構造で
あつてもよい。
本発明においては半導体としては珪素を中心と
して記した。しかし珪素に酸素、窒素、炭素を添
加してSiO2-x(O<X<2)、Si3N4-x(O<X<
4)、SiCx(O<X<1)であつてもまたBP、
GaAs、GaA1AsInP等の化合物半導体であつて
も同様であることはいうまでもない。さらに本発
明における局在化を厚さ方向にまたは多層構造に
ASとSASとも局在化させてもよい。
以上のように本発明の半導体装置はアモルフア
ス半導体から作製した、アモルフアル半導体より
電気伝導度の大きい新規なセミアモルフアス半導
体を利用した新しいものであり、また本発明の半
導体装置作製方法によれば、アモルフアス半導体
にたいして電流と光の照射により簡単にアモルフ
アス半導体とは、電気伝導度の違うセミアモルフ
アス半導体を作製することができるためアモルフ
アス半導体中の所望の箇所にセミアモルフアス半
導体を作製し、アモルフアス半導体とセミアモル
フアス半導体との電気伝導度の違いを利用した新
規な素子を簡単に作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の断面図である。第2
図は本発明の理論を説明するためのエネルギバン
ド図である。第3図は本発明で得られたセミアモ
ルフアス半導体の再結合中心密度の減少を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アモルフアス構造を有する半導体に局部的に
    スポツト光を照射すると同時に電流を流し、前記
    半導体のスポツト光の照射された領域または該領
    域の近傍を電気伝導度が10-2〜10-6(Ωcm)-1のア
    モルフアス半導体にすることによりアモルフアス
    半導体中に電気伝導度が10-2〜10-6(Ωcm)-1のア
    モルフアス半導体が設けられた半導体層を作製す
    ることを特徴とする半導体装置作製方法。 2 特許請求の範囲第1項において、電気伝導度
    が10-2〜10-6(Ωcm)-1のアモルフアス半導体を作
    製した後、該半導体に水素またはハロゲンを添加
    することを特徴とする半導体装置作製方法。 3 アモルフアス半導体中に電気伝導度が10-2
    10-6(Ωcm)-1のアモルフアス半導体が設けられて
    いることを特徴とする半導体装置。 4 特許請求の範囲第3項において電気伝導度が
    10-2〜10-6(Ωcm)-1のアモルフアス半導体は水素
    またはハロゲン元素によつて中和された結合手を
    有していることを特徴とする半導体装置。 5 特許請求の範囲第3項において電気伝導度が
    10-2〜10-6(Ωcm)-1のアモルフアス半導体はP
    型、I型及び/またはN型の導電型を示す不純物
    を前記半導体中に均質にまたは局部的に含んでい
    ることを特徴とする半導体装置。 6 特許請求の範囲第3項において半導体層は珪
    素ゲルマニユーム、GeSix(0<x<1)、SiCx
    (0<x<1)、Si3N4-x(0<x<4)、SiO2-x(0
    <x<2)よりなることを特徴とする半導体装
    置。
JP6622880A 1980-05-19 1980-05-19 Semiconductor device and manufacture thereof Granted JPS56162884A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6622880A JPS56162884A (en) 1980-05-19 1980-05-19 Semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6622880A JPS56162884A (en) 1980-05-19 1980-05-19 Semiconductor device and manufacture thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56162884A JPS56162884A (en) 1981-12-15
JPS6331950B2 true JPS6331950B2 (ja) 1988-06-27

Family

ID=13309772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6622880A Granted JPS56162884A (en) 1980-05-19 1980-05-19 Semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS56162884A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0234263U (ja) * 1988-08-25 1990-03-05

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0234263U (ja) * 1988-08-25 1990-03-05

Also Published As

Publication number Publication date
JPS56162884A (en) 1981-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5543636A (en) Insulated gate field effect transistor
US5091334A (en) Semiconductor device
US5859443A (en) Semiconductor device
US5262350A (en) Forming a non single crystal semiconductor layer by using an electric current
JP3417072B2 (ja) 半導体装置の製法
JPH0432554B2 (ja)
JPS588128B2 (ja) 半導体装置作製方法
JPH0338756B2 (ja)
JPH0527276B2 (ja)
JPS6331950B2 (ja)
JP2523019B2 (ja) 電界効果型半導体装置
JPH01268063A (ja) Mos型半導体装置
JPS6068621A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH044757B2 (ja)
JP2996887B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果半導体装置
JPS58161381A (ja) 半導体装置作製方法
JPH0525394B2 (ja)
JP3125982B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果半導体装置
JP3125981B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果半導体装置
JP2626653B2 (ja) 珪素半導体装置
JP3127441B2 (ja) 絶縁ゲート型電界効果半導体装置の作製方法
JPS6157714B2 (ja)
JPH0566012B2 (ja)
JP2626704B2 (ja) Mis型半導体装置作製方法
JPH03185736A (ja) 半導体装置の製造方法