JPH01303716A - 薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成方法

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JPH01303716A
JPH01303716A JP63134140A JP13414088A JPH01303716A JP H01303716 A JPH01303716 A JP H01303716A JP 63134140 A JP63134140 A JP 63134140A JP 13414088 A JP13414088 A JP 13414088A JP H01303716 A JPH01303716 A JP H01303716A
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JP
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film
amorphous silicon
silicon nitride
thin film
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JP63134140A
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Yutaka Hayashi
豊 林
Mitsuyuki Yamanaka
光之 山中
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

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] 本発明は薄膜形成方法に関し、より詳細には光導電率が
高く、熱処理による光学ギャップの変化の少ない光電変
換素子に用いるのに好適なアモルファスシリコン系膜の
形成方法に関する。 [従来の技術] アモルファスシリコンカーバイト、アモルファスシリコ
ン、アモルファスシリコンゲルマニウム等のアモルファ
スシリコン系膜は太陽電池等の光電変換素子、FET等
のアクティブマトリックスLCDなどに応用されつつあ
る゛ため、アモルファスシリコン系膜の成膜法の研究成
果も多数発表されている。しかしながら、研究発表はほ
とんど成膜過程の研究で占められ、成膜後、外気に取り
だすまでの処理技術、熱処理技術に関するものは少ない
。しかしながら、アモルファスシリコン系膜は空気中に
曝されると劣化し、またアモルファスシリコン系膜に長
時間光を照射すると、その膜質が変化する現象、すなわ
ち5traeber−1’1ronshi効果がおこる
。この効果を防止する対策としては、■結合水素量が低
く、また不純物量を低減したアモルファスシリコン系膜
の採用とそのための製膜法の改善、■a−5i:F:H
膜の採用、■光特性変化が生じにくく、膜質の生じても
デバイス特性の影響の小さい素子構造の採用、等の方法
が考えられている。
【発明が解決しようとする課題] このように、従来のアモルファスシリコン系膜は空気中
に曝されること、および光照射に伴なう膜質変化、すな
わち光劣化が問題となっている。 光劣化の問題はアモルファスシリコン半導体太陽電池等
光電変換素子の特性の劣化でもあり、光劣化の問題を改
善することはアモルファスシリコン系光電変換素子の信
頼性の向上の最大の課題である。光劣化の少ないアモル
ファスシリコン系薄膜を形成できれ&シ、安定な光電変
換素子を提供することができる。 このような状況を解決するために本発明の目的は従来の
問題点を解消し、光劣化の少ないアモルファスシリコン
系膜の形成方法を提供することにある。 1課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明は、基板上に第1
の窒化シリコン系膜を堆積し、第1の窒化シリコン系膜
の上にアモルファスシリコン系膜を堆積し、外気に露す
ことなく、°アモルファスシリコン系膜上に第2の窒化
シリコン系膜を堆積することを特徴とする。 本発明は基板上に第1の窒化シリコン系膜を堆積し、第
1の窒化シリコン系膜の上にアモルファスシリコン系膜
を堆積し、第2の窒化シリコン系膜を堆積し、得られた
膜に熱処理を施すことを特徴とする。 アモルファスシリコン系膜とは、アモルフ・アスシリコ
ン膜、水素化アモルファスシリコン(以下a−5I:H
)およびそれらにBのような第1II族元素、C,Ge
、 Snのような第1V族元素、およびN。 P、^Sのような第V族元素を含むものを言う。 a−5i:H膜の電気導電型を制御するためには、ジボ
ラン(JHa) 、ホスフィン(PHs ) 、アルシ
ン(八5Hs)などのガスをシランまたは高次シランと
共に適宜の量導入する。 SiHaに8.)I、を添加
することでp形a−51:Hとなり、P)13を添加す
ることによりn形a−5i:Hとなり、ドーピング量と
共に導電率が向上する。 アモルファスシリコン系膜の製法には、グロー放電法、
熱分解、スパッタリング、光CVDなとの各種の方法が
あり、反応室構成も、−室反応室(平行平板形電極方式
、円弧形電極方式等)、多室分離反応室および連続反応
室などがある。 合金形アモルファスシリコン系膜であるa −5iGe
: H,a −5iC: H,a−5iN : H。 a−5iSn:Hは次のようにして生成することができ
る。a−5IGe:H膜生成用ガスには主として5IH
4とGa114が主に使われる。 a −5iC: H
膜のCの原料としては、CH4またはC2H4が用いら
れる。 Bのドーピングによる光照射の導電率の増大が、C,I
f4ガスを用いた場合にはCH4を用いたときよりも低
く、太陽電池用としては、C]14ガスを用いたa−5
IC:Hが優れていると言われている。 a−5i:NはSiH,とNH3のグロー放電分解、あ
るいは5i11.と N2のグロー放電分解で得られる
。 a−5iSn:)iは、SiH4と5n(CHs )4
の混合ガスを用い、基板を加熱して高周波を印加してグ
ロー放電によって成長させる。最近SiH4とSnH4
を用いa−5iSn:Hの製膜法が検討されている。 また、5IH4+C)+4の混合ガスに82■6を添加
してプラズマ反応で形成したp型a−5IC: B :
 Hは、優れた光起電力特性を有するワイドギャップ材
料である。 従来のa−5iGa:Hは、光感度が悪く、太陽電池用
材料として用いるには特性が不十分であったが、これに
対して5IF4+ GeF4+ )+2によるa−5I
Ge: F : Hは形成条件の最適化によフて良好な
特性が得られている。 上に述べたa −5iC: F : Hとa−5IGe
: F :Hもアモルファスシリコン系膜に適用可能で
ある。 窒化シリコン系膜とは、a −5lxN+−Xに限られ
ず、a−5IN、: C: H,a−5iN、: O:
 Hも示すものと定義する。このように窒化シリコン系
膜には、原料ガスの水素やチャンバーのリークにより酸
素が混入することもあり、更に意図的に歪の緩和、強調
のために異なる原子を加える場合もある。 【作 用】 本発明によれば、アモルファスシリコン系膜を窒化シリ
コン系膜で挟んでサンドイッチ構造とすることにより、
アモルファスシリコン膜は外気にさらされることなく保
護させるので、光導電率が高く、光学ギャップの変化の
小さい薄膜を得ることができる。従りて、光劣化をおさ
え、光電特性の良好な薄膜を得ることができる。
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。   
           二    ゛本発明のアモルフ
ァシリコン膜の形成方法に用いた装置は、20cmφの
l、V Dの電極を有する平行平板型プラズマCVD装
置を用いた。  ・水素化アモルファスシリコン膜の作
製条件は、モノシラン(SiH4)の流量1105CC
,反応室内圧力を0.5Torr 、高周波電力を20
Wとして、一基板温度を250℃で膜を堆積させた。 窒化シリコン膜の°作製条件は、モノシラン(Sil曹
、)の流量をSSCCM 、アンそニア(NHs)の流
量をJ66SCCM、反応室内圧力をt、s’rorr
 b高周波電力を30冒と一定にして、基板温度250
℃で膜を堆積させた。 本実施例に用いることのできる基板としては、石英ガラ
ス、ホクケイ酸ガラス、単結晶シリコンなどが例示でき
るが、本実施例においては石英ガラスを使用した。 石英ガラス基板上へ、窒化シリコン膜を厚さ約600人
の厚さで堆積させ、この窒化シリコン膜上に水素化アモ
ルファスシリコンを5000人〜6000人の厚さで堆
積させた。このようにして作製した膜を外気に露出させ
ることなく約600人の厚さで100mW/cm’の強
度光の照射下において、試料の光導電率を測定し、得ら
れた結果を第1図に白丸印トル、100mW/cm”の
強度の光を試料に1時間照射して、その後の試料につい
て光導電率を測定し、得られた結果を黒丸にて示す。 次に比較例、として、石英ガラス基板上に、水素化アモ
ルファスシリコン膜を約5000〜6000人の厚さで
堆積させ、その後反応室内から試料を取り出して、35
0℃、 400 t、 450℃およびSOO℃におい
て水素雰囲気下30分間熱処理して、AMl、5スペク
トル100a+W/cm’の光照射において試料の光電
ル、l(1’o■W/c■2の強度の光を1時間試料に
照射した後、光導電率を測定して、得られた結果を第2
図にi丸にて示す。 ここで第1図と第2図において250℃のデータは、こ
の基板温度において形成したままの光導電率の値を示す
。 第1図と第2図の実験データを比較すれば、明らかなよ
うに、窒化シリコン膜で保護された本発明によるアモル
ファスシリコン系膜は、熱処理をしない状態で従来法に
よるアモルファスシリコン膜より光導電率が大きく、光
照射による劣化が少ない。 さらに500℃未情の熱処理においては、熱処理変化が
少なく、安定な膜であるので、それらの膜について熱処
理前後の光学ギャップEgoptの比を測定し、得られ
た結果を第3図に示す、第3図において■印で示した値
は窒化シリコン膜を用いて水素化アモルファスシリコン
膜をサンドイッチ構造した試料の光学ギャップ比を示し
、0印は水素化アモルファスシリコンの光学ギャップの
変化比を示した。 ここで、第3図のデータを見るとサンドイッチ構造の試
料の光学ギャップの変化比は1に近く、光学ギャップの
値の変化が小さく、光学特性の安定度が良好である。 アモルファスシリコン系膜に電極等の電気接触を設ける
ためには、アモルファスシリコン系゛膜の上に堆積した
高抵抗の窒化シリコン系膜を一部除去して使用する。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、アモルファスシ
リコン系膜を窒化シリコゝン系膜で挟んでサンドイッチ
構造とすることにより、アモルファスシリコン膜は外気
にさらされることなく保護させるので、光導電率が高く
、光学ギャップの変化の小さい薄膜を得ることができる
。従って、光劣化をおさえ、光電特性の良好な薄膜を得
ることができる。 第1図は本発明の薄膜形成方法によって作成した薄膜の
光導電率と熱処理温度との関係の一例を示す特性図、 第2図は水素化アモルファスシリコン薄膜の光導電率と
熱処理温度との関係の一例を示す特性図、 第3図は熱処理前後の光学ギャップの変化比を示す特性
図である。 轄j〔理温濾(°C) 第1図 熟処理温崖(°C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)基板上に第1の窒化シリコン系膜を堆積し、該第1
    の窒化シリコン系膜の上にアモルファスシリコン系膜を
    堆積し、外気に露すことなく、該アモルファスシリコン
    系膜上に第2の窒化シリコン系膜を堆積することを特徴
    とする薄膜形成方法。 2)基板上に第1の窒化シリコン系膜を堆積し、該第1
    の窒化シリコン系膜の上にアモルファスシリコン系膜を
    堆積し、第2の窒化シリコン系膜を堆積し、得られた膜
    に熱処理を施すことを特徴とする薄膜形成方法。
JP63134140A 1988-05-31 1988-05-31 薄膜形成方法 Granted JPH01303716A (ja)

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JPH01303716A true JPH01303716A (ja) 1989-12-07
JPH0573334B2 JPH0573334B2 (ja) 1993-10-14

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0573334B2 (ja) 1993-10-14

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