JPH0238570A - 非単結晶薄膜の作製方法 - Google Patents
非単結晶薄膜の作製方法Info
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- JPH0238570A JPH0238570A JP63117299A JP11729988A JPH0238570A JP H0238570 A JPH0238570 A JP H0238570A JP 63117299 A JP63117299 A JP 63117299A JP 11729988 A JP11729988 A JP 11729988A JP H0238570 A JPH0238570 A JP H0238570A
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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】
産業上の利用分野
本発明は、非単結晶薄膜の作製方法に関するものである
。
。
従来の技術
水素化非晶質シリコン（以下ａ−８ｉ：Ｈと略記する。
）薄膜は光導電性に優れ、一般にプラズマＣＶＤ法によ
り作製されている。
り作製されている。
一方、ａ−８ｉ：Ｈに対して、禁止帯幅の広いおよび狭
い光導電材料として水素化非晶質シリコンカーバイド（
以下ａ Ｓ ｉ＋−ｘｃｘ： Ｈと略記する。但し、
Ｏ＜ ｘ ＜ １゜）や水素化非晶質シリコンゲルマニ
ウム（以下ａ Ｓ ｉ＋−ｘＧ ｅｘ： Ｈと略記す
る。但し、Ｏ＜Ｘく１゜）Ｍ膜なとのように異種の第■
族元素からなる非晶質合金も、ａ−８ｉ：Ｈの光感度の
低い波長領域を補うために注目されている。
い光導電材料として水素化非晶質シリコンカーバイド（
以下ａ Ｓ ｉ＋−ｘｃｘ： Ｈと略記する。但し、
Ｏ＜ ｘ ＜ １゜）や水素化非晶質シリコンゲルマニ
ウム（以下ａ Ｓ ｉ＋−ｘＧ ｅｘ： Ｈと略記す
る。但し、Ｏ＜Ｘく１゜）Ｍ膜なとのように異種の第■
族元素からなる非晶質合金も、ａ−８ｉ：Ｈの光感度の
低い波長領域を補うために注目されている。
ａ −Ｓ Ｉ Ｉ−ＸＣＸ： Ｈの場合、ａ Ｓ
１ｌ−ＸｃＸ：Ｈ薄膜は表面硬度が大きく、シかも禁止
帯幅が水素化非晶質シリコン薄膜（以下ａ−８ｔ：Ｈと
略記する。）に比べて大きいことから太陽電池の窓層、
さらに暗抵抗が高いことから電子写真感光体の表面層ま
たは光導電層として用いられている。
１ｌ−ＸｃＸ：Ｈ薄膜は表面硬度が大きく、シかも禁止
帯幅が水素化非晶質シリコン薄膜（以下ａ−８ｔ：Ｈと
略記する。）に比べて大きいことから太陽電池の窓層、
さらに暗抵抗が高いことから電子写真感光体の表面層ま
たは光導電層として用いられている。
また、これらの受光素子に対して膜中のＣ含有量を操作
することにより禁止帯幅を制御することができるため、
可視光の広範囲に渡る発光波長の発光ダイオードも試作
されている。
することにより禁止帯幅を制御することができるため、
可視光の広範囲に渡る発光波長の発光ダイオードも試作
されている。
しかし、グロー放電分解法あるいは反応性スパッタ法に
より作製したａ Ｓｉ＋−８Ｃｘ：ＨＲ’Ｘ膜の光導
電性は、キャリヤのトラップまたは再結合中心として働
くダングリングボンドがａ−８ｉ：Ｈ薄膜に比べて非常
に多く存在する、あるいはＣＨ２、ＣＨ３などの膜の密
度を低下させる水素の高次結合が発生し易いなどの理由
から、ａ−８ｉ：Ｈに比べてよくなかった。
より作製したａ Ｓｉ＋−８Ｃｘ：ＨＲ’Ｘ膜の光導
電性は、キャリヤのトラップまたは再結合中心として働
くダングリングボンドがａ−８ｉ：Ｈ薄膜に比べて非常
に多く存在する、あるいはＣＨ２、ＣＨ３などの膜の密
度を低下させる水素の高次結合が発生し易いなどの理由
から、ａ−８ｉ：Ｈに比べてよくなかった。
最近、モノシランガス（以下５ｉＨＡと記す）とＣＨ４
の混合ガスを大量の水素で希釈したプラズマＣＶＤ法に
より、膜中にＣＨ２，ＣＨ３結合が少なく膜の密度が高
く、シかも光導電性の優れたａＳｉ＋−８Ｃ，：Ｈ薄膜
が得られることが報告されている（検印ほか、ジャーナ
ル オブ アプライドフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ） ＵＳＡＥｉ
Ｏ巻 ４０２５頁 （１９８Ｂ））。この大量の水素希
釈は、反応性の乏しい、言い替えれば寿命の長い、水素
の多く付いたラジカル（例えばＳｉＨ３゜Ｃｌ４３など
）による成膜と、膜成長表面を水素で覆うことにより、
膜成長表面でのラジカルの寿命を長くして充分マイグレ
ーションさせることにより、膜を構成する５ｉ−Ｃネッ
トワークの高密度化を図っている。
の混合ガスを大量の水素で希釈したプラズマＣＶＤ法に
より、膜中にＣＨ２，ＣＨ３結合が少なく膜の密度が高
く、シかも光導電性の優れたａＳｉ＋−８Ｃ，：Ｈ薄膜
が得られることが報告されている（検印ほか、ジャーナ
ル オブ アプライドフィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ） ＵＳＡＥｉ
Ｏ巻 ４０２５頁 （１９８Ｂ））。この大量の水素希
釈は、反応性の乏しい、言い替えれば寿命の長い、水素
の多く付いたラジカル（例えばＳｉＨ３゜Ｃｌ４３など
）による成膜と、膜成長表面を水素で覆うことにより、
膜成長表面でのラジカルの寿命を長くして充分マイグレ
ーションさせることにより、膜を構成する５ｉ−Ｃネッ
トワークの高密度化を図っている。
ａ−８ｉ＋−ｘＧｅｘ： Ｈの場合、ａ −８ｉ＋−
ｘＧ ａｘ：Ｈ薄膜は近赤外領域に光感度を持つため、
太陽電池においては太陽光の長波長域の光吸収量の増加
、電子写真感光体においては半導体レーザの発振波長域
での増感に有効な材料として注目されている。
ｘＧ ａｘ：Ｈ薄膜は近赤外領域に光感度を持つため、
太陽電池においては太陽光の長波長域の光吸収量の増加
、電子写真感光体においては半導体レーザの発振波長域
での増感に有効な材料として注目されている。
しかし、ａ Ｓｉ＋−ウＣｘ：Ｈと同様にグロー放電
分解法や反応性スパッタ法により作製したａ −８１１
−ＸＧ ｅ、： Ｈ薄膜も膜中にダングリングボンド
が多く含まれており、光導電率はａ−８ｉ：Ｈ薄膜に比
べてよくなかった。
分解法や反応性スパッタ法により作製したａ −８１１
−ＸＧ ｅ、： Ｈ薄膜も膜中にダングリングボンド
が多く含まれており、光導電率はａ−８ｉ：Ｈ薄膜に比
べてよくなかった。
この場合も光導電性を向上させるために水素希釈あるい
は三電極方式などが提案されている。
は三電極方式などが提案されている。
発明が解決しようとする課題
ａ Ｓ ｉ＋−ｘｃｘ： Ｈおよびａ −Ｓ ｉ ＋
−ｘＧ ｅｘ：Ｈの膜質を向上させるために用いられて
いる水素希釈法は、長寿命ラジカルを生成するためにラ
ジカルの濃度を減少させてしまっているため、成膜速度
は小さく、原料ガスの利用効率も悪い。また、三電極法
も、プラズマ中に存在する短寿命のラジカルは用いずに
長寿命ラジカルだけを分離して成膜しているため、原料
カスの利用効率が悪く、成膜速度も小さい。
−ｘＧ ｅｘ：Ｈの膜質を向上させるために用いられて
いる水素希釈法は、長寿命ラジカルを生成するためにラ
ジカルの濃度を減少させてしまっているため、成膜速度
は小さく、原料ガスの利用効率も悪い。また、三電極法
も、プラズマ中に存在する短寿命のラジカルは用いずに
長寿命ラジカルだけを分離して成膜しているため、原料
カスの利用効率が悪く、成膜速度も小さい。
従ってＮ ａ−８Ｉ Ｉ−ＸＣＸ： Ｈおよびａｓｉ
ｌ−ｘＧｅヶ：Ｈのようにネットワークを構成しない水
素原子を除く２種類以上の元素で構成される膜を作製す
る場合、１種類の元素でネットワークを構成しているａ
−８ｔ：Ｈのような場合に比べて膜中に多くの欠陥が発
生し易く、光導電性の高い良質の膜を高速で成膜するこ
とは非常に困難であった。
ｌ−ｘＧｅヶ：Ｈのようにネットワークを構成しない水
素原子を除く２種類以上の元素で構成される膜を作製す
る場合、１種類の元素でネットワークを構成しているａ
−８ｔ：Ｈのような場合に比べて膜中に多くの欠陥が発
生し易く、光導電性の高い良質の膜を高速で成膜するこ
とは非常に困難であった。
本発明は、以上のような従来の問題点を解決するもので
、２種類以上の元素で構成されるキャリヤ輸送特性の優
れた非単結晶薄膜を、原料ガスの利用効率を上げ、成膜
速度を減少させることなく作製する方法を提供するもの
である。
、２種類以上の元素で構成されるキャリヤ輸送特性の優
れた非単結晶薄膜を、原料ガスの利用効率を上げ、成膜
速度を減少させることなく作製する方法を提供するもの
である。
課題を解決するための手段
ガス分子内に少なくとも水素原子を含む原料ガスを少な
（とも１種類以上とヘリウムガスとを真空容器内に導入
し、原料ガスとヘリウムガスに減圧下で電界を印加して
放電を発生させ、真空容器内に配置した基体上に非単結
晶薄膜を作製する。
（とも１種類以上とヘリウムガスとを真空容器内に導入
し、原料ガスとヘリウムガスに減圧下で電界を印加して
放電を発生させ、真空容器内に配置した基体上に非単結
晶薄膜を作製する。
作用
原料ガスを希釈せずに放電により分解あるいは重合させ
ると、急激に圧力は変化し、さらに圧力の変化に対して
ガスの分解、重合の反応速度は変化するため、プラズマ
が安定せず膜特性の制御が困難になる。それを防ぐため
に原料ガスを希釈して使用することが望ましく、希釈ガ
スとしては、水素原子がａ−８ｉｔ−、Ｃｘ： Ｈや
ａ−８ｉ：Ｈ膜中てダングリングボンドを終端させる母
きを持つことから水素ガスがよく用いられる。しかし従
来例のように長寿命ラジカルを得るがために大量の水素
を希釈ガスに使用すると、膜成長に寄与する５ｉＨｎ、
ＣＨｎ、ＧｅＨｎ（ｎ＝ｏ＋ Ｌ ２，３）などの
活性種にＨ原子ＮＨ２分子が衝突する確率が高くなり、
これらの衝突によりこれらの活性種が膜成長に寄与しな
い分子の状態に戻され、プラズマ中の活性種の濃度が激
減してしまい成膜速度が小さくなる問題がある。
ると、急激に圧力は変化し、さらに圧力の変化に対して
ガスの分解、重合の反応速度は変化するため、プラズマ
が安定せず膜特性の制御が困難になる。それを防ぐため
に原料ガスを希釈して使用することが望ましく、希釈ガ
スとしては、水素原子がａ−８ｉｔ−、Ｃｘ： Ｈや
ａ−８ｉ：Ｈ膜中てダングリングボンドを終端させる母
きを持つことから水素ガスがよく用いられる。しかし従
来例のように長寿命ラジカルを得るがために大量の水素
を希釈ガスに使用すると、膜成長に寄与する５ｉＨｎ、
ＣＨｎ、ＧｅＨｎ（ｎ＝ｏ＋ Ｌ ２，３）などの
活性種にＨ原子ＮＨ２分子が衝突する確率が高くなり、
これらの衝突によりこれらの活性種が膜成長に寄与しな
い分子の状態に戻され、プラズマ中の活性種の濃度が激
減してしまい成膜速度が小さくなる問題がある。
希釈ガスに不活性ガスであるヘリウムを用いた場合は、
プラズマ中に存在するＮ原子、Ｈ２分子の濃度は非常に
小さくなるため膜成長に寄与する活性種のＨ原子Ｉ
Ｈ２分子との衝突はほとんどなく、成膜速度が大きく減
少することがない。またＨｅには２つの準安定状態２３
ＳＩ→１ ’ Ｓ ２ （１Ｂ 、８ｅＶ）。
プラズマ中に存在するＮ原子、Ｈ２分子の濃度は非常に
小さくなるため膜成長に寄与する活性種のＨ原子Ｉ
Ｈ２分子との衝突はほとんどなく、成膜速度が大きく減
少することがない。またＨｅには２つの準安定状態２３
ＳＩ→１ ’ Ｓ ２ （１Ｂ 、８ｅＶ）。
２ ’ Ｓ ｌ］＝ １ ’ Ｓ ｅ （２０，９Ｂｅ
Ｖ）を持ち、これらの寿命もｌｏ−４秒〜数秒にわたる
非常に長いものであることが知られている。
Ｖ）を持ち、これらの寿命もｌｏ−４秒〜数秒にわたる
非常に長いものであることが知られている。
従って、原料ガスを大量のＨｅで希釈し、これらの励起
状態にあるＨｅ原子の濃度を大きくしてやると、寿命の
長いことから励起状態にあるＨｅ原子と膜成長表面と衝
突する回数を増やすことができる。衝突の時、Ｈｅ原子
は基底状態に戻るときに放出されるエネルギーを膜成長
表面に与えるので、膜成長表面に存在するラジカルのマ
イグレーションを活発にすることができ、５ｉ−Ｃある
いはＳ １−Ｇｅなどの結合のネットワークを高密度に
形成することができる。
状態にあるＨｅ原子の濃度を大きくしてやると、寿命の
長いことから励起状態にあるＨｅ原子と膜成長表面と衝
突する回数を増やすことができる。衝突の時、Ｈｅ原子
は基底状態に戻るときに放出されるエネルギーを膜成長
表面に与えるので、膜成長表面に存在するラジカルのマ
イグレーションを活発にすることができ、５ｉ−Ｃある
いはＳ １−Ｇｅなどの結合のネットワークを高密度に
形成することができる。
さらに、準安定状態２３ＳＩ、 ２’Ｓ［ｌよりもエ
ネルギ的に高い準位からの遷移では、原料ガスに原料ガ
スを分解するのに必要なエネルギを与えて、原料ガスの
分解をさらに促進させるため、原料ガスの利用効率が高
くなり、成膜速度を速めることか出来る。しかも原料ガ
スの分解の促進は、高励起ラジカルによる成膜が行われ
、膜質も同時に向上する。
ネルギ的に高い準位からの遷移では、原料ガスに原料ガ
スを分解するのに必要なエネルギを与えて、原料ガスの
分解をさらに促進させるため、原料ガスの利用効率が高
くなり、成膜速度を速めることか出来る。しかも原料ガ
スの分解の促進は、高励起ラジカルによる成膜が行われ
、膜質も同時に向上する。
また、Ｈｅ原子は、Ｎｅ、Ａｒｔ Ｋｒ、Ｘｅなどの
他の不活性ガスよりも質量が小さいため、プラズマ中で
イオン化して電界で加速されて膜表面と衝突しても膜に
ほとんどダメージを与えることがない長所も持っている
。
他の不活性ガスよりも質量が小さいため、プラズマ中で
イオン化して電界で加速されて膜表面と衝突しても膜に
ほとんどダメージを与えることがない長所も持っている
。
実施例
本発明における薄膜の作製方法により作製される非単結
晶薄膜は、非晶質薄膜としてａ−８ｉ＋−８ＯＸ： Ｈ
ｌ ａ Ｓ １ ＋−ＸＮＸ： Ｈｌ ａ Ｇ
ｅ＋−ＸＯＸ：Ｈｌ ａ Ｇｅｔ−ｘＮｘ：
Ｈ，ａ Ｓ １ｌ−ｘＧｅｘ： Ｈｌａ Ｓ Ｉ
Ｉ−ＸＣＸ： Ｈｌ ａ Ｓ １＋−ｘＳｎｘ：
Ｈｌ ａ−Ｇｅｔ−ｘｃｘ： Ｈｌ ａ−Ｇ
ｅｔ−ｘｓｎｘ： Ｈ（但し、０＜ｘ＜１）、 ａ
−８１ｔ−ｘ−、ＧｅｘＣ，： Ｈ（但し、０＜ｘ、
Ｖ＜１）などのように周期表第■族元素を含むもの、ａ
−ＧａＮ： Ｈｌ ａ−ＧａＡｓ： Ｈ。
晶薄膜は、非晶質薄膜としてａ−８ｉ＋−８ＯＸ： Ｈ
ｌ ａ Ｓ １ ＋−ＸＮＸ： Ｈｌ ａ Ｇ
ｅ＋−ＸＯＸ：Ｈｌ ａ Ｇｅｔ−ｘＮｘ：
Ｈ，ａ Ｓ １ｌ−ｘＧｅｘ： Ｈｌａ Ｓ Ｉ
Ｉ−ＸＣＸ： Ｈｌ ａ Ｓ １＋−ｘＳｎｘ：
Ｈｌ ａ−Ｇｅｔ−ｘｃｘ： Ｈｌ ａ−Ｇ
ｅｔ−ｘｓｎｘ： Ｈ（但し、０＜ｘ＜１）、 ａ
−８１ｔ−ｘ−、ＧｅｘＣ，： Ｈ（但し、０＜ｘ、
Ｖ＜１）などのように周期表第■族元素を含むもの、ａ
−ＧａＮ： Ｈｌ ａ−ＧａＡｓ： Ｈ。
ａ−ＩｎＰ：ＨなとのＩ−Ｖ族化合物半導体を用いる。
またこれらの非晶質層は微結晶を含んでもよいし、すべ
て微結晶であってもよい。
て微結晶であってもよい。
またこれらの非単結晶薄膜は、膜中のダングリングボン
ドを終端し電子や正孔などのキャリヤの輸送能力を高め
るために、弗素や塩素なとのハロゲンを含んでもよい。
ドを終端し電子や正孔などのキャリヤの輸送能力を高め
るために、弗素や塩素なとのハロゲンを含んでもよい。
」１記の非結晶薄膜の作製に使用される原料ガスは、ガ
ス分子内にダングリングボンドを終端する働きを持つ水
素原子を含んでいることが必要であり、具体的には、Ｓ
ｉ原子を膜内に与える原料ガスとしてＳ ｉ Ｈ４１Ｓ
１２Ｈ６＋ Ｓ ｉ Ｈａ−ｎＦｎ、 Ｓ １Ｈ
Ａ−ｎＣ１ｎ＋ Ｓ ｉ ＨＡ−ｎ （ＣＨ３）ｎ（
但し、 ｎ＝１゜２．３）などのシリコン化合物ガス、
Ｃ原子の原料ガスとしてはＣＨＪ、 Ｃ２Ｈ６，Ｃｓ
Ｈｅ、 Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ２，ＣａＨｅ、 ＣＨ４
−ｎＦｏ（但し、ｎ ＝ ］ ＋２＋３）なとの炭素化
合物ガス、Ｇｅ原子の原料ガスとしてはＧ ｅ Ｈ４＋
Ｇ Ｃ２Ｈ６，Ｇ ｅ Ｈ４−０Ｆｎ （但し、
ｎ＝１，２．３）、０原子の原料ガスとしては０２．
Ｏａ、Ｃ０９ＣＯ２，ＮＯ，Ｎ２０．ＮＯ２、Ｎ原子
の原料ガスとしてはＮ２１ ＮＨ３、Ｇａ原子の原料
ガスとしては（ＣＨ３）３Ｇａ、 （Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ
１ ■ｎ原子の原料ガスとしては（Ｃ２Ｈ６）Ｉ ｎｌ
Ｐ原子の原料ガスとしてはＰ ＨＥ、Ａ ｓ原子の原
料ガスとしてはＡｓＨ３を使用し、これらのガスをヘリ
ウムで希釈する。ヘリウムガスの希釈の割合は、」二連
のヘリウム原子の効果を引き出し、高めるために、放電
を発生させ成膜を行うための真空容器内において、ヘリ
ウム原子の数に対し原料ガス分子の数が２５％以下にな
るように設定するのが望ましい。また、膜中のダングリ
ングボンドを効率よく終端させるためにヘリウムガスだ
けでなく水素ガスまたは弗素ガスを添加してもよく、放
電を安定に保つためにアルゴンガスを添加してもよい。
ス分子内にダングリングボンドを終端する働きを持つ水
素原子を含んでいることが必要であり、具体的には、Ｓ
ｉ原子を膜内に与える原料ガスとしてＳ ｉ Ｈ４１Ｓ
１２Ｈ６＋ Ｓ ｉ Ｈａ−ｎＦｎ、 Ｓ １Ｈ
Ａ−ｎＣ１ｎ＋ Ｓ ｉ ＨＡ−ｎ （ＣＨ３）ｎ（
但し、 ｎ＝１゜２．３）などのシリコン化合物ガス、
Ｃ原子の原料ガスとしてはＣＨＪ、 Ｃ２Ｈ６，Ｃｓ
Ｈｅ、 Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ２，ＣａＨｅ、 ＣＨ４
−ｎＦｏ（但し、ｎ ＝ ］ ＋２＋３）なとの炭素化
合物ガス、Ｇｅ原子の原料ガスとしてはＧ ｅ Ｈ４＋
Ｇ Ｃ２Ｈ６，Ｇ ｅ Ｈ４−０Ｆｎ （但し、
ｎ＝１，２．３）、０原子の原料ガスとしては０２．
Ｏａ、Ｃ０９ＣＯ２，ＮＯ，Ｎ２０．ＮＯ２、Ｎ原子
の原料ガスとしてはＮ２１ ＮＨ３、Ｇａ原子の原料
ガスとしては（ＣＨ３）３Ｇａ、 （Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ
１ ■ｎ原子の原料ガスとしては（Ｃ２Ｈ６）Ｉ ｎｌ
Ｐ原子の原料ガスとしてはＰ ＨＥ、Ａ ｓ原子の原
料ガスとしてはＡｓＨ３を使用し、これらのガスをヘリ
ウムで希釈する。ヘリウムガスの希釈の割合は、」二連
のヘリウム原子の効果を引き出し、高めるために、放電
を発生させ成膜を行うための真空容器内において、ヘリ
ウム原子の数に対し原料ガス分子の数が２５％以下にな
るように設定するのが望ましい。また、膜中のダングリ
ングボンドを効率よく終端させるためにヘリウムガスだ
けでなく水素ガスまたは弗素ガスを添加してもよく、放
電を安定に保つためにアルゴンガスを添加してもよい。
但し、これらのガスの添加量は、ヘリウムガスの体積に
対し５０％を越えてはならない。
対し５０％を越えてはならない。
膜の作製方法は、上記のガスを用いた直流または高周波
（ｌｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）またはマイクロ波（ＩＧＨ
ｚ以上）グロー放電分解法、あるいは電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法が望ましい。また、
特に容量結合方式の高周波グロー放電分解法では、ヘリ
ウム原子の励起を充分行い膜質の向上並びにガスの分解
効率を高めるために、高周波電源を接続した電極に投入
する電力密度は、単位電極面積当り０．０３〜１．５Ｗ
／ｃｍ２であることが望ましい。何故なら、電力密度を
０．０１Ｗ／ｃｍ”より小さくするとヘリウム原子に励
起が充分に行われず、１．５Ｗ／ｃ＋＋＋２より大きく
するとプラズマから受ける膜のダメージが大きくなり膜
質が低下するからである。また、電力密度０．０３〜Ｉ
、５Ｗ／ｃｍ２の状態で、１分間当り導入される原料
ガスの分子１個当りに投入する電力を５ｘｌＯ”Ｗ／個
以上を満足させるようにすると原料ガスの分解が充分行
われ、真空容器内にポリマー状の粉体が付着し難くなる
。
（ｌｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）またはマイクロ波（ＩＧＨ
ｚ以上）グロー放電分解法、あるいは電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法が望ましい。また、
特に容量結合方式の高周波グロー放電分解法では、ヘリ
ウム原子の励起を充分行い膜質の向上並びにガスの分解
効率を高めるために、高周波電源を接続した電極に投入
する電力密度は、単位電極面積当り０．０３〜１．５Ｗ
／ｃｍ２であることが望ましい。何故なら、電力密度を
０．０１Ｗ／ｃｍ”より小さくするとヘリウム原子に励
起が充分に行われず、１．５Ｗ／ｃ＋＋＋２より大きく
するとプラズマから受ける膜のダメージが大きくなり膜
質が低下するからである。また、電力密度０．０３〜Ｉ
、５Ｗ／ｃｍ２の状態で、１分間当り導入される原料
ガスの分子１個当りに投入する電力を５ｘｌＯ”Ｗ／個
以上を満足させるようにすると原料ガスの分解が充分行
われ、真空容器内にポリマー状の粉体が付着し難くなる
。
実施例１
容量結合方式プラズマＣＶＤ装置内に石英基板を配置し
、５ｘｌＯ−６Ｔｏ ｒ ｒ以下に排気した後、石英基
板を２８０〜３８０°Ｃに加熱した。次に５ｉＨａ：０
．５〜Ｅｉ３ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｈ２： ０．１７１７
−２Ｌｓｃ、 Ｈｅ ： ２０〜１７０ｓｅｃｍを装
置内に導入し、ガス圧力を０．２〜１．０Ｔｏｒｒの範
囲に設定し、０．２−１．３Ｗ／ Ｃ〜２の商用被電力
（１３，５１３ＭＨ２）を平板電極に印加して、石英基
板上に、０．７〜１．５μｍの膜厚ををするａ−８１＋
−ｘＣつ：Ｈ薄膜を作製した。この時の成膜速度は０，
８〜ｌＯμｍ／ｈであった。この時のガスの分解効率（
但し、使用した全原料ガス流量に対する成膜に使用され
た原料ガス流量の割合で定義する）は１１〜２１％であ
り、非常に高かった。
、５ｘｌＯ−６Ｔｏ ｒ ｒ以下に排気した後、石英基
板を２８０〜３８０°Ｃに加熱した。次に５ｉＨａ：０
．５〜Ｅｉ３ｓｃｃｍ、 Ｃ２Ｈ２： ０．１７１７
−２Ｌｓｃ、 Ｈｅ ： ２０〜１７０ｓｅｃｍを装
置内に導入し、ガス圧力を０．２〜１．０Ｔｏｒｒの範
囲に設定し、０．２−１．３Ｗ／ Ｃ〜２の商用被電力
（１３，５１３ＭＨ２）を平板電極に印加して、石英基
板上に、０．７〜１．５μｍの膜厚ををするａ−８１＋
−ｘＣつ：Ｈ薄膜を作製した。この時の成膜速度は０，
８〜ｌＯμｍ／ｈであった。この時のガスの分解効率（
但し、使用した全原料ガス流量に対する成膜に使用され
た原料ガス流量の割合で定義する）は１１〜２１％であ
り、非常に高かった。
次に、このａ−８ｉ＋−８Ｃ，： Ｈ薄膜上にアルミニ
ウムの平行電極を蒸着し、室温（２５°Ｃ）において暗
導電率を測定したところ３ｘ１０−１５〜４．５ｘｌＯ
−”（Ωｃｍ）−’であった。また、室温において波長
５５０ ｎｍ、 強度５０μＷ／ｃｍ２の光を照射し
て光導電率を測定したところ、７ｘｌＯ−’ 〜８ｘｌ
Ｏ−７（Ωｃｍ）−’であった。この光導電率よりημ
τ（但し、η：量子効率、μ：キャリャ移動度、 τ：
キャリャ寿命）を算出したところ１．０ｘ１０−７〜５
．１ｘｌＯ−６（Ωｃｍ）１であり、ａ−８ｔ：Ｈ薄膜
とほぼ同等の値であることを確認できた。
ウムの平行電極を蒸着し、室温（２５°Ｃ）において暗
導電率を測定したところ３ｘ１０−１５〜４．５ｘｌＯ
−”（Ωｃｍ）−’であった。また、室温において波長
５５０ ｎｍ、 強度５０μＷ／ｃｍ２の光を照射し
て光導電率を測定したところ、７ｘｌＯ−’ 〜８ｘｌ
Ｏ−７（Ωｃｍ）−’であった。この光導電率よりημ
τ（但し、η：量子効率、μ：キャリャ移動度、 τ：
キャリャ寿命）を算出したところ１．０ｘ１０−７〜５
．１ｘｌＯ−６（Ωｃｍ）１であり、ａ−８ｔ：Ｈ薄膜
とほぼ同等の値であることを確認できた。
上記のａ Ｓｉ＋−８Ｃ，： Ｈ薄膜の作製におい
て、Ｈｅの代わりにＨ２： ２０〜１７０ｓｅｃｍを用
いて同等の条件で膜成長を試みたところ、成膜速度は０
．１〜３μｍ／ｈとＨｅの場合に比べて小さかった。
て、Ｈｅの代わりにＨ２： ２０〜１７０ｓｅｃｍを用
いて同等の条件で膜成長を試みたところ、成膜速度は０
．１〜３μｍ／ｈとＨｅの場合に比べて小さかった。
また、Ｓ ｉ Ｈ４４Ｃ２Ｈ２の代わりに５ｉｎ−＋（
ＣＨ３） ｎ（ｎ＝ １１２．３）、ＳｉＨ＜の代わり
に５ｉ２Ｈｅ、Ｃ２Ｈ２の代わりにＣＨ４、Ｃ２ＨＡま
たはＣ３Ｈｅを用いても上記の結果とほぼ同等の値を得
、ヘリウム希釈の効果を確認することが出来た。
ＣＨ３） ｎ（ｎ＝ １１２．３）、ＳｉＨ＜の代わり
に５ｉ２Ｈｅ、Ｃ２Ｈ２の代わりにＣＨ４、Ｃ２ＨＡま
たはＣ３Ｈｅを用いても上記の結果とほぼ同等の値を得
、ヘリウム希釈の効果を確認することが出来た。
実施例２
容量結合方式プラズマＣＶＤ装置内にアルミニウム基板
を配置し、５ｘｌＯ−６Ｔ ｏ ｒ ｒ以下に排気した
後、アルミニウム基板を２５０〜３５０℃に加熱した。
を配置し、５ｘｌＯ−６Ｔ ｏ ｒ ｒ以下に排気した
後、アルミニウム基板を２５０〜３５０℃に加熱した。
次にＳ ｉ Ｈ４： ２〜５８ｓｅｃ＋ｎ、 Ｇ ｅ
Ｈ４： ４〜８８ｇｃｃｍ。
Ｈ４： ４〜８８ｇｃｃｍ。
Ｈｅ：Ｉ２〜４５０ｓｅｃｍを装置内に導入し、ガス圧
力を０．２〜１．ＯＴ ｏ ｒ ｒの範囲に設定し、０
．０３〜０．９８Ｗ／ｃｍ’の高周波電力を平板電極に
印加してアルミニウム基板上に０．５〜１１μｍ／ｈの
成膜速度でａ−８１１−Ｘ’Ｇ ｅ、： Ｈ膜Ａを８
．５〜１２μｍ形成した。
力を０．２〜１．ＯＴ ｏ ｒ ｒの範囲に設定し、０
．０３〜０．９８Ｗ／ｃｍ’の高周波電力を平板電極に
印加してアルミニウム基板上に０．５〜１１μｍ／ｈの
成膜速度でａ−８１１−Ｘ’Ｇ ｅ、： Ｈ膜Ａを８
．５〜１２μｍ形成した。
これとは別にＨｅの代わりにアルゴンガスを用いて、上
記と同じ条件でａ Ｓ’ｌ ＋−ｘＧ ｅｘ： Ｈ
膜Ｂを作製した。
記と同じ条件でａ Ｓ’ｌ ＋−ｘＧ ｅｘ： Ｈ
膜Ｂを作製した。
この時の成膜速度は、０．４〜ＩＯμｍ／ｈであった。
これらのａ −Ｓ ｉ ＋−ｘＧ ｅｘ： Ｈ膜Ａ、
Ｂの上に０．５μｍのポリパラキシレン膜および半
透明金電極５００Ａを順次積層して、波長５００ｎｍの
ダイレーザを光源とする時間走行法によりａ Ｓ ｉ
＋−ｘＧ ｅＸ：Ｈ膜の電子のドリフト移動度を測定し
たところ、Ａ膜は８ｘ１０−３〜５ｘｌＯ−２ｃｍ２／
Ｖ、 Ｂ膜は１．５〜ＢｘｌＯ−３ｃｍ” ／Ｖであ
り、Ｈｅ希釈による膜の方がキャリヤ輸送特性に優れ、
成膜速度も大きいことが確認された。
Ｂの上に０．５μｍのポリパラキシレン膜および半
透明金電極５００Ａを順次積層して、波長５００ｎｍの
ダイレーザを光源とする時間走行法によりａ Ｓ ｉ
＋−ｘＧ ｅＸ：Ｈ膜の電子のドリフト移動度を測定し
たところ、Ａ膜は８ｘ１０−３〜５ｘｌＯ−２ｃｍ２／
Ｖ、 Ｂ膜は１．５〜ＢｘｌＯ−３ｃｍ” ／Ｖであ
り、Ｈｅ希釈による膜の方がキャリヤ輸送特性に優れ、
成膜速度も大きいことが確認された。
発明の効果
本発明によれば、高い光導電率ををする、あるいはキャ
リヤ輸送特性の優れた非単結晶薄膜を高い成膜速度で得
ることができる。
リヤ輸送特性の優れた非単結晶薄膜を高い成膜速度で得
ることができる。
代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名＋５−
Claims (5)
- （１）ガス分子内に少なくとも水素原子を含む原料ガス
を少なくとも１種類以上とヘリウムガスとを真空容器内
に導入し、前記原料ガスとヘリウムガスに減圧下で電界
を印加して放電を発生させ、前記真空容器内に配置した
基体上に非単結晶薄膜を作製することを特徴とする非単
結晶薄膜の作製方法。 - （２）真空容器内に周波数１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高
周波電源を接続した電極を配置し、前記電極に単位電極
面積あたり０．０３〜１．５Ｗ／ｃｍ＾２の高周波電力
を印加して放電を発生させ、基体上に非単結晶薄膜を作
製することを特徴とする請求項１に記載の非単結晶薄膜
の作製方法。 - （３）原料ガスがガス分子内に少なくとも第IV族元素を
含有することを特徴とする請求項１に記載の非単結晶薄
膜の作製方法。 - （４）真空容器内に存在するヘリウム原子の数に対して
原料ガス分子の数が２５％以下であることを特徴とする
請求項１に記載の非単結晶薄膜の作製方法。 - （５）１分間当りに導入される原料ガスの分子１個当り
に投入される高周波電力が５＿ｘ１０＾−＾２＾０Ｗ／
個以上であることを特徴とする請求項２に記載の非単結
晶薄膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63117299A JPH0238570A (ja) | 1988-04-15 | 1988-05-13 | 非単結晶薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-93753 | 1988-04-15 | ||
| JP9375388 | 1988-04-15 | ||
| JP63117299A JPH0238570A (ja) | 1988-04-15 | 1988-05-13 | 非単結晶薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238570A true JPH0238570A (ja) | 1990-02-07 |
Family
ID=26435046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63117299A Pending JPH0238570A (ja) | 1988-04-15 | 1988-05-13 | 非単結晶薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0238570A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001348665A (ja) * | 2000-06-05 | 2001-12-18 | Yuzo Mori | 大気圧プラズマＣＶＤによるアモルファスＳｉＣ薄膜 |
| US7015507B2 (en) * | 2003-06-12 | 2006-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Thin film transistor and method of fabricating the same |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP63117299A patent/JPH0238570A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001348665A (ja) * | 2000-06-05 | 2001-12-18 | Yuzo Mori | 大気圧プラズマＣＶＤによるアモルファスＳｉＣ薄膜 |
| US7015507B2 (en) * | 2003-06-12 | 2006-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Thin film transistor and method of fabricating the same |
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