JPS6367718A - 半導体化炭素薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体化炭素薄膜の製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、半導体化炭素薄膜の製造方法に関する。
Ｂ、発明の概要
本発明は、基板上に半導体化炭素薄膜を形成するにおい
て、 半導体化不純物としてのホウ素を含む炭化ホウ素（８４
Ｃ）をターゲットとして用い、炭化水素ガスと水素ガス
との混合ガスをスパッタ用ガスとして用いて反応性スパ
ッタ法を行なうことにより、毒性の高いガスを使用する
ことなくしかも８寞コントロールを効率良く製膜できる
ようにしたちのである。
て、 半導体化不純物としてのホウ素を含む炭化ホウ素（８４
Ｃ）をターゲットとして用い、炭化水素ガスと水素ガス
との混合ガスをスパッタ用ガスとして用いて反応性スパ
ッタ法を行なうことにより、毒性の高いガスを使用する
ことなくしかも８寞コントロールを効率良く製膜できる
ようにしたちのである。
Ｃ１従来の技術
近年、プラズマＣＶ Ｄ法や反応性スパッタ法によりダ
ングリングボンド数が少なく抵抗も高い炭素薄膜が製造
されるようになってきている。これに伴い、一般の半導
体と同様に、炭素薄膜を真性イントリンシック膜として
それに適当な不純物をドーピングすることで、ワイドギ
ャップ（Ｅｇ＝１ 、８ｅＶ以上）の半導体化炭素薄膜
を得ることが考えられる。
ングリングボンド数が少なく抵抗も高い炭素薄膜が製造
されるようになってきている。これに伴い、一般の半導
体と同様に、炭素薄膜を真性イントリンシック膜として
それに適当な不純物をドーピングすることで、ワイドギ
ャップ（Ｅｇ＝１ 、８ｅＶ以上）の半導体化炭素薄膜
を得ることが考えられる。
Ｄ１発明が解決しようとする問題点
プラズマＣＶＤ法でアモルファスンリコンを製造する場
合、ジボラン（Ｂ ２１１ 、 ）やホスフィン（ＰＨ
５）が用いられるが、主原料となるフラン（Ｓ ｉ Ｈ
、）も含めて各々が毒性の高いガスになる一方、炭素薄
膜を製造するには水素ガスやメタンガス、エタンガス系
が多く用いられる。従って、半導体化炭素薄膜を得るに
はこれらガスに加えてジボランやホスフィンを用いてド
ーピングすることになり、毒性の高いガスを新たに導入
することとなってその管理、製造装置を難しくする。
合、ジボラン（Ｂ ２１１ 、 ）やホスフィン（ＰＨ
５）が用いられるが、主原料となるフラン（Ｓ ｉ Ｈ
、）も含めて各々が毒性の高いガスになる一方、炭素薄
膜を製造するには水素ガスやメタンガス、エタンガス系
が多く用いられる。従って、半導体化炭素薄膜を得るに
はこれらガスに加えてジボランやホスフィンを用いてド
ーピングすることになり、毒性の高いガスを新たに導入
することとなってその管理、製造装置を難しくする。
また、ガスでドーパントを導入するため、ガス中のドー
パントの割合と形成されたドーパントの割合とは一般に
同じにならないもので、ドーパントの濃度コントロール
を悪くするし、ドーピング効率を悪くする。
パントの割合と形成されたドーパントの割合とは一般に
同じにならないもので、ドーパントの濃度コントロール
を悪くするし、ドーピング効率を悪くする。
本発明の目的は、毒性の高いガスを用いることなく、ま
た膜中ドーパント濃度コントロールを確実にしかも効率
良くした半導体化炭素薄膜を形成できる製造方法を提供
するにある。
た膜中ドーパント濃度コントロールを確実にしかも効率
良くした半導体化炭素薄膜を形成できる製造方法を提供
するにある。
Ｅ１問題点を解決するための手段と作用本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたもので、半導体化不純物として
のホウ素を含む炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）をターゲットとし
て反応性スパッタ法で炭素薄膜を形成する製造方法であ
って、スパッタ用ガスとして炭化水素ガスと水素ガスと
の混合ガスを用いて、スパッタ用ガスに毒性を有するジ
ボラン（Ｂ、Ｈ６）を用いないようにし、膜中ドーパン
トの濃度コントロールを容易とする。
問題点に鑑みてなされたもので、半導体化不純物として
のホウ素を含む炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）をターゲットとし
て反応性スパッタ法で炭素薄膜を形成する製造方法であ
って、スパッタ用ガスとして炭化水素ガスと水素ガスと
の混合ガスを用いて、スパッタ用ガスに毒性を有するジ
ボラン（Ｂ、Ｈ６）を用いないようにし、膜中ドーパン
トの濃度コントロールを容易とする。
Ｆ、実施例
第１図は本発明方法に使用するスパッタリング装置の要
部断面図である。真空容器ｌはフランジ付金属製円筒２
とこの両端部かＯす〉・グ３等をンール手段として金属
製の上蓋、１と下蓋５て気密封止されて構成される。こ
の真空容器ｌには円筒２の上側部に雰囲気ガス導入管６
が投げられ、まｆこ下蓋５の中央部に真空ポンプに直結
される排気管７が設けられる。上蓋４には真空容器ｌ内
で接地電位の電子引抜き対向電極８が設けられ、これに
対向してターゲット電極９か設けられろ。
部断面図である。真空容器ｌはフランジ付金属製円筒２
とこの両端部かＯす〉・グ３等をンール手段として金属
製の上蓋、１と下蓋５て気密封止されて構成される。こ
の真空容器ｌには円筒２の上側部に雰囲気ガス導入管６
が投げられ、まｆこ下蓋５の中央部に真空ポンプに直結
される排気管７が設けられる。上蓋４には真空容器ｌ内
で接地電位の電子引抜き対向電極８が設けられ、これに
対向してターゲット電極９か設けられろ。
ターゲット電極９の背面には電極箱ｌｏ内でマグネトロ
ンｌｌが設けられ、外部から高周波電流がマグネトロン
１１に供給されることで該ターゲット電極９が加熱され
る。マグネトロン１１には供給側金属製冷却水管１２と
排水側金属製冷却水管１３によって冷却水人口１４から
冷却水出口１５まで冷却水が通されて冷却される。これ
ら水管１２．１３はシールド１６で覆われて円筒２の側
部から気密ノールドで真空容器ｌ外に引出される。
ンｌｌが設けられ、外部から高周波電流がマグネトロン
１１に供給されることで該ターゲット電極９が加熱され
る。マグネトロン１１には供給側金属製冷却水管１２と
排水側金属製冷却水管１３によって冷却水人口１４から
冷却水出口１５まで冷却水が通されて冷却される。これ
ら水管１２．１３はシールド１６で覆われて円筒２の側
部から気密ノールドで真空容器ｌ外に引出される。
こうしたスパッタリング装置において、本発明方法では
薄膜が形成される堆積基板１７．１８は、上蓋４の内面
及び円筒２の内周面に夫々絶縁支持された基板ホルダー
１９．２０上に取付けられるか、ま１こ、堆積基Ｆｉ、
２１として対向電極８に取付けられる。
薄膜が形成される堆積基板１７．１８は、上蓋４の内面
及び円筒２の内周面に夫々絶縁支持された基板ホルダー
１９．２０上に取付けられるか、ま１こ、堆積基Ｆｉ、
２１として対向電極８に取付けられる。
２２は基板支え部材である。また、熱電対２３は堆積基
板１７の温度を測定できるよう上蓋４から気密シールド
で引出される。
板１７の温度を測定できるよう上蓋４から気密シールド
で引出される。
なお、堆積基板１７．１８はプラズマによる励起ソース
のスパッタ粒子がトランスポートする領域の外側にされ
る。すなわち、真空容器ｌ内で破線で示すＡ部が電極８
．９間及びその周辺に発生しているプラズマ状態の領域
で、Ｂ部がプラズマ領域Ａに存在するスパッタ粒子がト
ランスポートする領域とすると、領域Ｂの外側になる領
域Ｃに堆積基板１７．１８が取付けられる。この領域Ｃ
では領域Ａからトランスポートされたスパッタ粒子が堆
積基［１７，１８上にソフトにデボジツションする。な
お、この領域Ｃに堆積基板１７．１８を配置するにおい
て、領域Ｃにはトランスポートされた粒子中の大部分か
らなる荷電粒子が電界等の影響を受は易いため、実施に
あたっては均一な電位１例えば接地電位近傍とするなど
の配慮がなされる。
のスパッタ粒子がトランスポートする領域の外側にされ
る。すなわち、真空容器ｌ内で破線で示すＡ部が電極８
．９間及びその周辺に発生しているプラズマ状態の領域
で、Ｂ部がプラズマ領域Ａに存在するスパッタ粒子がト
ランスポートする領域とすると、領域Ｂの外側になる領
域Ｃに堆積基板１７．１８が取付けられる。この領域Ｃ
では領域Ａからトランスポートされたスパッタ粒子が堆
積基［１７，１８上にソフトにデボジツションする。な
お、この領域Ｃに堆積基板１７．１８を配置するにおい
て、領域Ｃにはトランスポートされた粒子中の大部分か
らなる荷電粒子が電界等の影響を受は易いため、実施に
あたっては均一な電位１例えば接地電位近傍とするなど
の配慮がなされる。
ここで、ターゲット電極９には半導体化不純物としての
ホウ素を含むＢ４Ｃを用い、雰囲気ガス導入管６からは
スパッタガスとして水素Ｈ７と炭化水素ガスの混合ガス
を導入し、真空容器内圧力を調整し、反応性スパッタ法
により基板１７．１８あるいは２１上に半導体化炭素薄
膜を形成する。
ホウ素を含むＢ４Ｃを用い、雰囲気ガス導入管６からは
スパッタガスとして水素Ｈ７と炭化水素ガスの混合ガス
を導入し、真空容器内圧力を調整し、反応性スパッタ法
により基板１７．１８あるいは２１上に半導体化炭素薄
膜を形成する。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図中、ターゲット電極９として炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ
）の化合物ターゲットをセットし、堆積基板１７、１８
．２１を夫々セットした後、真空容器ｌ内を１．３３ｘ
１０−’Ｐａ（１０−’Ｔｏｒｒ）まで減圧し、導入
管６から、水素ガス（Ｈ＝）９０ｖｏｌ．．％とメタン
（Ｃ１，）ガス１０ｖｏｌ．．％の混合ガスを６７Ｐａ
（０，５Ｔｏｒｒ）となるまで導入する。
）の化合物ターゲットをセットし、堆積基板１７、１８
．２１を夫々セットした後、真空容器ｌ内を１．３３ｘ
１０−’Ｐａ（１０−’Ｔｏｒｒ）まで減圧し、導入
管６から、水素ガス（Ｈ＝）９０ｖｏｌ．．％とメタン
（Ｃ１，）ガス１０ｖｏｌ．．％の混合ガスを６７Ｐａ
（０，５Ｔｏｒｒ）となるまで導入する。
次に、真空容器ｌ内の圧力が安定した後、マグネトロン
１１ニハ高周波（１３，５６Ｍｌ１ｚ）ｆｆｉ力を６．
８Ｗ／ｃｍ’に設定し、５時間のスパッタリングを行な
った。
１１ニハ高周波（１３，５６Ｍｌ１ｚ）ｆｆｉ力を６．
８Ｗ／ｃｍ’に設定し、５時間のスパッタリングを行な
った。
この結果、基板１７．１８及び２１上に形成された炭素
薄膜の特性を下記表に示す。
薄膜の特性を下記表に示す。
なお、表中、右ｍに示すものは、ホウ素（Ｂ）をドーピ
ングしない場合の電気抵抗率と光学バンドギャップを示
し、ホウ素（Ｂ）をドーピングしたものとの比較からバ
ンドギャップを殆んど変えることなく抵抗率か下ってい
る結果から乙、ホウ素（Ｂ）がアクセプタとして炭素薄
膜中に取込まれたと考えられ、この膜は、Ｐ型半導体化
炭素薄膜になっている。
ングしない場合の電気抵抗率と光学バンドギャップを示
し、ホウ素（Ｂ）をドーピングしたものとの比較からバ
ンドギャップを殆んど変えることなく抵抗率か下ってい
る結果から乙、ホウ素（Ｂ）がアクセプタとして炭素薄
膜中に取込まれたと考えられ、この膜は、Ｐ型半導体化
炭素薄膜になっている。
第２図は、基板上に形成した薄膜の二次イオン質量分析
法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ ５ｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ）の結果を示し、この結果からも本実
施例による製膜中にホウ素（Ｂ）が取込まれていること
が確認された。
法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ ５ｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ）の結果を示し、この結果からも本実
施例による製膜中にホウ素（Ｂ）が取込まれていること
が確認された。
第３図は、水素ガス（＋＋、）に添加するメタン（Ｃ１
！４）ガスの濃度を変えｆニ場合の電気抵抗率ρと光学
バンドギャップＥｇｏの結果を示している。
！４）ガスの濃度を変えｆニ場合の電気抵抗率ρと光学
バンドギャップＥｇｏの結果を示している。
この結果から、水素ガス（ｉｆ ２ ）に添加するメタ
ンガス（ＣＨ，）の濃度は、０．１ｖｏｌ．．％〜５０
ｖｏｌ．．％が望ましく、メタンガスが０．１ｖｏｌ．
．％以下ではターゲットのＢ４Ｃに近い薄膜ができ、ま
た、５Ｑｖｏｌ．．％を越えると、Ｅｇｏが１．８ｅＶ
以下と小さくなりすぎて、ワイドギャップ半導体とは成
り得す思わしくない。
ンガス（ＣＨ，）の濃度は、０．１ｖｏｌ．．％〜５０
ｖｏｌ．．％が望ましく、メタンガスが０．１ｖｏｌ．
．％以下ではターゲットのＢ４Ｃに近い薄膜ができ、ま
た、５Ｑｖｏｌ．．％を越えると、Ｅｇｏが１．８ｅＶ
以下と小さくなりすぎて、ワイドギャップ半導体とは成
り得す思わしくない。
さらに、第４図は、混合ガス（１０ｖｏｌ．．％ＣＨ４
＋９０ｖｏｌ．．％Ｈ，）をｊ、３Ｐａから２６７Ｐａ
まで変えた時の電気抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇ
ｏの変化を示すグラフであって、混合ガスの圧力は１．
３Ｐａから６６５Ｐａが望ましく、１．３Ｐａ未満では
光学バンドギャップＥｇｏが小さくてワイドギャップ半
導体にならず、６６５Ｐａより高いとドーピング効果が
現われない。
＋９０ｖｏｌ．．％Ｈ，）をｊ、３Ｐａから２６７Ｐａ
まで変えた時の電気抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇ
ｏの変化を示すグラフであって、混合ガスの圧力は１．
３Ｐａから６６５Ｐａが望ましく、１．３Ｐａ未満では
光学バンドギャップＥｇｏが小さくてワイドギャップ半
導体にならず、６６５Ｐａより高いとドーピング効果が
現われない。
なお、第２図〜第４図の試料は第１図の基板１７に相当
する。
する。
以上、実施例について説明したが、この他に各種の設計
変更が可能であり、例えば、上記実施例にあっては、炭
化水素ガスとしてメタンガス（Ｃ１，）を用いたが、他
の炭化水素ガスを用いてもよく、また、水素ガスにヘリ
ウム（ｔｉｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを
混合しても全く同様の効果が得られる。
変更が可能であり、例えば、上記実施例にあっては、炭
化水素ガスとしてメタンガス（Ｃ１，）を用いたが、他
の炭化水素ガスを用いてもよく、また、水素ガスにヘリ
ウム（ｔｉｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを
混合しても全く同様の効果が得られる。
また、上記実施例に用いたスパッタリング装置もこれに
限るものではなく、特にスパッタ条件についても変更が
可能である。
限るものではなく、特にスパッタ条件についても変更が
可能である。
Ｇ１発明の効果
以上の説明から明らかなように、この発明に係る半導体
化炭素薄膜の製造方法にあっては、半導体化不純物とし
てのホウ１（Ｂ）を含む炭化ホウ素（８４Ｃ）をターゲ
ットとして用いたことにより、ジボランなどの毒性の高
いガスを用いることなくホウ素（Ｂ）がドーピングされ
た半導体化炭素薄膜を得ることが出来る効果がある。
化炭素薄膜の製造方法にあっては、半導体化不純物とし
てのホウ１（Ｂ）を含む炭化ホウ素（８４Ｃ）をターゲ
ットとして用いたことにより、ジボランなどの毒性の高
いガスを用いることなくホウ素（Ｂ）がドーピングされ
た半導体化炭素薄膜を得ることが出来る効果がある。
また、膜中のドーパントとしてのホウ素（Ｂ）の濃度コ
ントロールが容易となる効果がある。
ントロールが容易となる効果がある。
さらに、本発明によれば、ターゲット中にホウ素（Ｂ）
が含まれているため、ガス混合法に比して、ホウ素（Ｂ
）が微１でドーピング効果を上げることができる。
が含まれているため、ガス混合法に比して、ホウ素（Ｂ
）が微１でドーピング効果を上げることができる。
第１図は、本発明の実施例に用いられたスパッタリンク
゛装置の要部構成図、第２図は、基板上に形成された薄
膜の二次イオン質量分析法による濃度プロファイルを示
すグラフ、第３図は、メタンガス（Ｃ１１，）濃度によ
る電気抵抗率ρの変化を示すグラフ、箪・１図は、電気
抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇｏのガス圧依存性を
示すグラフである。 ｌ・・・真空容器、９・・・ターゲット電極、１７．１
８゜２１・・・堆積基板。 第２図 ＳＩＭＳによろ；ｉ；ｉプロファイルを示Ｔ４’ラフ第
３図 ＣＨ４農漫１よろＰ変化をテ、Ｔグラフ”’／Ｈｚ十Ｃ
Ｈ４（ｖｏｘ ’１０）第４図 ０．０１０．０２０．０５０ｊ Ｏ，２０５１，０２，
０ｐＨ２＋ｃＨ１，（Ｔｃｒｒ）
゛装置の要部構成図、第２図は、基板上に形成された薄
膜の二次イオン質量分析法による濃度プロファイルを示
すグラフ、第３図は、メタンガス（Ｃ１１，）濃度によ
る電気抵抗率ρの変化を示すグラフ、箪・１図は、電気
抵抗率ρと光学バンドギャップＥｇｏのガス圧依存性を
示すグラフである。 ｌ・・・真空容器、９・・・ターゲット電極、１７．１
８゜２１・・・堆積基板。 第２図 ＳＩＭＳによろ；ｉ；ｉプロファイルを示Ｔ４’ラフ第
３図 ＣＨ４農漫１よろＰ変化をテ、Ｔグラフ”’／Ｈｚ十Ｃ
Ｈ４（ｖｏｘ ’１０）第４図 ０．０１０．０２０．０５０ｊ Ｏ，２０５１，０２，
０ｐＨ２＋ｃＨ１，（Ｔｃｒｒ）
Claims (3)
- （１）半導体化不純物としてのホウ素を含む炭化ホウ素
（Ｂ＿４Ｃ）をターゲットとして用いると共に、炭化水
素ガスと水素ガスとの混合ガスをスパッタ用ガスとして
用いて、反応性スパッタ法で炭素薄膜を形成することを
特徴とする半導体化炭素薄膜の製造方法。 - （２）前記反応性スパッタ法は、１．３３Ｐａ〜６６５
Ｐａの圧力下で行なう特許請求の範囲第１項記載の半導
体化炭素薄膜の製造方法。 - （３）前記混合ガス中の炭化水素ガスの割合を０．１〜
５０ｖｏｌ．％とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の半導体化炭素薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21185686A JPS6367718A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 半導体化炭素薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21185686A JPS6367718A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 半導体化炭素薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6367718A true JPS6367718A (ja) | 1988-03-26 |
Family
ID=16612729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21185686A Pending JPS6367718A (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 半導体化炭素薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6367718A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653549B2 (en) | 2000-07-10 | 2003-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic power generation systems and methods of controlling photovoltaic power generation systems |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP21185686A patent/JPS6367718A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653549B2 (en) | 2000-07-10 | 2003-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic power generation systems and methods of controlling photovoltaic power generation systems |
| US7161082B2 (en) | 2000-07-10 | 2007-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic power generation systems and methods of controlling photovoltaic power generation systems |
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