JPH0298128A - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法Info
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- JPH0298128A JPH0298128A JP63250341A JP25034188A JPH0298128A JP H0298128 A JPH0298128 A JP H0298128A JP 63250341 A JP63250341 A JP 63250341A JP 25034188 A JP25034188 A JP 25034188A JP H0298128 A JPH0298128 A JP H0298128A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- 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。
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]
本発明は電子素子、光学素子等に用いられる半導体薄膜
の形成方法に関するものである。
の形成方法に関するものである。
[従来の技術]
従来熱以外のエネルギーを主として用いたプラズマCV
O等の成膜技術によって形成された電子素子用の薄膜は
、例えば光電変換素子等に用いた場合は、光電特性の光
劣化が大きく、問題になっていた。一方、熱エネルギー
を主として用いた熱CVO等の成膜技術によって形成さ
れた薄膜は光劣化が少なく、しかも複雑な表面形状を有
する基板の上にも比較的−様な膜厚で成膜することがで
きる。
O等の成膜技術によって形成された電子素子用の薄膜は
、例えば光電変換素子等に用いた場合は、光電特性の光
劣化が大きく、問題になっていた。一方、熱エネルギー
を主として用いた熱CVO等の成膜技術によって形成さ
れた薄膜は光劣化が少なく、しかも複雑な表面形状を有
する基板の上にも比較的−様な膜厚で成膜することがで
きる。
[発明が解決しようとする課題J
従来、アモルファスシリコン太陽電池等の光電変換素子
用の薄膜はモノシラン、ジシラン等のシラン系の化合物
の熱分解で形成すると、光劣化の少ない膜および素子を
得ることができることが知られている。しかし成膜時の
基板温度が実用的な温度範囲としては500℃に近い温
度を必要とし、このため使用可能な基板の種類にも制限
があり光電変換素子用の薄膜としての膜質も最善のもの
ではなく、改善を必要としていた。しかも、これまで薄
膜の光学ギャップを1.6ev以下に小さく調節するこ
とは難しかった。
用の薄膜はモノシラン、ジシラン等のシラン系の化合物
の熱分解で形成すると、光劣化の少ない膜および素子を
得ることができることが知られている。しかし成膜時の
基板温度が実用的な温度範囲としては500℃に近い温
度を必要とし、このため使用可能な基板の種類にも制限
があり光電変換素子用の薄膜としての膜質も最善のもの
ではなく、改善を必要としていた。しかも、これまで薄
膜の光学ギャップを1.6ev以下に小さく調節するこ
とは難しかった。
本発明は従来の欠点を解消し、より低温で半導体薄膜を
形成することができ、しかも制御された光学ギャップを
有する薄膜を得ることのできる半導体薄膜の形成方法を
提供することを目的とする。
形成することができ、しかも制御された光学ギャップを
有する薄膜を得ることのできる半導体薄膜の形成方法を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明は、化合物G11XF、H2(X≧1.Y≧1゜
2≧0)と化合物Si、HvFw(U≧1.V≧1゜W
2O)とを加熱した基板上に供給し、基板上にGeを含
む薄膜を形成することを特徴とする。
2≧0)と化合物Si、HvFw(U≧1.V≧1゜W
2O)とを加熱した基板上に供給し、基板上にGeを含
む薄膜を形成することを特徴とする。
[作 用1
本発明者らは熱エネルギーを主として用いた熱CVD等
の半導体薄膜の成膜技術において、シラン系の化合物S
fuHvFw(U≧1.V≧1.W≧0)に、ざらにG
eのフッ化物またはそのフッ素の一部を水素で置換した
化合物GexFyHz (x≧1゜Y≧1.Z≧0)を
混合した原料を加熱した基板上に供給し、シラン系のみ
の成膜温度よりも低い温度またはG6xFy)lxのみ
の成膜温度よりも低い温度で、半導体薄膜を成膜するこ
とができることを着想し確かめた。また、シラン系のみ
又はGexF、)1.のみを原料とした場合、成膜はす
るが、成膜速度が、成膜温度で律速される温度範囲では
これらの化合物を混合した場合は、さらに−層大きな成
膜速度が得られることを確かめた。さらに、本発明者ら
はこれらの化合物の混合比だけではなく、混合比が一定
の時でも成膜時基板温度を変化させることにより、薄膜
の光学ギャップを変化させることができるということを
確かめた。本発明においてはこれらの方法を用いること
によってすぐれた膜質と制御された光学ギャップを有す
る半導体薄膜を低温度で基板上に形成することができる
。
の半導体薄膜の成膜技術において、シラン系の化合物S
fuHvFw(U≧1.V≧1.W≧0)に、ざらにG
eのフッ化物またはそのフッ素の一部を水素で置換した
化合物GexFyHz (x≧1゜Y≧1.Z≧0)を
混合した原料を加熱した基板上に供給し、シラン系のみ
の成膜温度よりも低い温度またはG6xFy)lxのみ
の成膜温度よりも低い温度で、半導体薄膜を成膜するこ
とができることを着想し確かめた。また、シラン系のみ
又はGexF、)1.のみを原料とした場合、成膜はす
るが、成膜速度が、成膜温度で律速される温度範囲では
これらの化合物を混合した場合は、さらに−層大きな成
膜速度が得られることを確かめた。さらに、本発明者ら
はこれらの化合物の混合比だけではなく、混合比が一定
の時でも成膜時基板温度を変化させることにより、薄膜
の光学ギャップを変化させることができるということを
確かめた。本発明においてはこれらの方法を用いること
によってすぐれた膜質と制御された光学ギャップを有す
る半導体薄膜を低温度で基板上に形成することができる
。
[実施例1
以下に本発明の詳細な説明する。
薄膜の成長には第1図に示すランプ加熱炉を用いた。石
英チャンバ(反応室)1内の基板支持具2上にSiCで
被覆されたカーボンサセプタ3が置かれ、その上に基板
4が載せられる。石英チャンバ1の外周には赤外線また
は白色光ランプ5およびミラー6からなる輻射加熱装置
が設けられ、サセプタ3を加熱し、従って基板4を加熱
することがで籾る。基板4の温度は熱電対7又はパイロ
メータ8によって測定され、さらに温度制御器9および
ランプ電源10を制御することによって所定の温度に保
つことができる。
英チャンバ(反応室)1内の基板支持具2上にSiCで
被覆されたカーボンサセプタ3が置かれ、その上に基板
4が載せられる。石英チャンバ1の外周には赤外線また
は白色光ランプ5およびミラー6からなる輻射加熱装置
が設けられ、サセプタ3を加熱し、従って基板4を加熱
することがで籾る。基板4の温度は熱電対7又はパイロ
メータ8によって測定され、さらに温度制御器9および
ランプ電源10を制御することによって所定の温度に保
つことができる。
まず石英チャンバ1内を、ロータリポンプ11などの真
空ポンプによって、電磁弁12および液体窒素トラップ
13を通して排気する。石英チャンバ1内が所定の真空
度に達したことを真空計14によって確かめ、基板4を
所定温度まで加熱する。基板4が加熱されると、電磁バ
ルブ12は閉じられる。
空ポンプによって、電磁弁12および液体窒素トラップ
13を通して排気する。石英チャンバ1内が所定の真空
度に達したことを真空計14によって確かめ、基板4を
所定温度まで加熱する。基板4が加熱されると、電磁バ
ルブ12は閉じられる。
Geのフッカ物またはそのフッ素の一部を水素で置換し
た化合物が配管系Aから、Siの水素化物またはその水
素の一部をフッ素で置換された化合物が、配管系Bから
それぞれバルブ15^、圧力調整バルブも使用可能であ
る。
た化合物が配管系Aから、Siの水素化物またはその水
素の一部をフッ素で置換された化合物が、配管系Bから
それぞれバルブ15^、圧力調整バルブも使用可能であ
る。
GeXFYllzの最も単純な代表としてGeF4を用
いた場合の実施例を以下に述べる。
いた場合の実施例を以下に述べる。
基板としては、薄膜の光学測定、すなわち膜厚、光学ギ
ャップE。optの算出および光伝導率の測定のために
は石英基板を、結合水素量の同定のための赤外吸収測定
用およびGeとSiの組成比を分に半導体薄膜が形成さ
れる。反応後に分解生成される水素およびフッ素および
未反応ガスはガス排出管21からバルブ22および圧力
調整バルブ23を経由して排気され、反応室内の圧力は
所定の値に制御される。
ャップE。optの算出および光伝導率の測定のために
は石英基板を、結合水素量の同定のための赤外吸収測定
用およびGeとSiの組成比を分に半導体薄膜が形成さ
れる。反応後に分解生成される水素およびフッ素および
未反応ガスはガス排出管21からバルブ22および圧力
調整バルブ23を経由して排気され、反応室内の圧力は
所定の値に制御される。
ランプ加熱炉は石英管壁の加熱が少な(、従りて薄膜が
主として基板上に堆積するので有利である。しかし、基
板を抵抗加熱型のヒーターで加熱する抵抗加熱炉および
基板を高周波加熱する高周る。
主として基板上に堆積するので有利である。しかし、基
板を抵抗加熱型のヒーターで加熱する抵抗加熱炉および
基板を高周波加熱する高周る。
第2図はシラン系の化合物としてジシラン5i21(、
をGeFaとほぼ等量に混合し、反応室内の圧力を10
0Torrに制御して成膜した場合の、薄膜の成膜速度
および光学ギャップの成膜時温度依存性を示す、500
℃より充分低い325℃でも膜の成長が観察され、温度
の上昇に伴い成膜温度は増加するが、本実施例の実験条
件では350℃以上では成膜速度はほぼ一定となる。一
方、薄膜の光学ギヤツブは、325℃の成膜温度では0
.7evであるが、成膜温度の上昇と共に増加し、42
5℃の成膜温度では1.35evまで増加する。
をGeFaとほぼ等量に混合し、反応室内の圧力を10
0Torrに制御して成膜した場合の、薄膜の成膜速度
および光学ギャップの成膜時温度依存性を示す、500
℃より充分低い325℃でも膜の成長が観察され、温度
の上昇に伴い成膜温度は増加するが、本実施例の実験条
件では350℃以上では成膜速度はほぼ一定となる。一
方、薄膜の光学ギヤツブは、325℃の成膜温度では0
.7evであるが、成膜温度の上昇と共に増加し、42
5℃の成膜温度では1.35evまで増加する。
GeF4とジシランの混合比を変えることによって、成
膜温度が一定でも成膜速度または光学ギャップを変化さ
せることができる。さらに反応室内の圧力を変えること
によって、成膜速度を変える合は475℃でも成膜しな
かった。ジシランのみを原料とする場合は450℃以下
では成膜速度は本実施例でGeFaを混合した場合に比
し著しく小さく、400℃以下ではほとんど成膜しなか
った。
膜温度が一定でも成膜速度または光学ギャップを変化さ
せることができる。さらに反応室内の圧力を変えること
によって、成膜速度を変える合は475℃でも成膜しな
かった。ジシランのみを原料とする場合は450℃以下
では成膜速度は本実施例でGeFaを混合した場合に比
し著しく小さく、400℃以下ではほとんど成膜しなか
った。
第3図はGeF、とSi2Hgとをほぼ等量に混合し、
反応室内の圧力を10torrに制御して成膜した場合
の成膜速度と、堆積した膜の光学ギャップの成膜どGe
であり、SIの組成は2%以下であったが、高温(40
0℃以上)で形成された膜にはより多くのSiが含まれ
ている。たとえば425℃で成膜された膜には34%の
Stが含まれていることがオージェ分光分析で示された
。
反応室内の圧力を10torrに制御して成膜した場合
の成膜速度と、堆積した膜の光学ギャップの成膜どGe
であり、SIの組成は2%以下であったが、高温(40
0℃以上)で形成された膜にはより多くのSiが含まれ
ている。たとえば425℃で成膜された膜には34%の
Stが含まれていることがオージェ分光分析で示された
。
従来のアモルファスSi膜の場合は反応温度が高くなる
とE。aptは低下した。第2図の結果は従来例と極だ
った対比を示している。
とE。aptは低下した。第2図の結果は従来例と極だ
った対比を示している。
また、未実施例では、GeF4のみを原料とする基膜温
度450℃以上で成膜速度が再度上昇する傾向がみられ
た。
度450℃以上で成膜速度が再度上昇する傾向がみられ
た。
光学ギャップは400℃前後の成膜温度を境にして高温
側で増加する。この実施例の場合も従来のSi2H6の
みの成膜と異なり成膜温度上昇に従い光学ギャップの増
加する傾向がみられている。この実施例においても従来
のアモルファスSi膜の熱CVDと逆の傾向を示してい
る。
側で増加する。この実施例の場合も従来のSi2H6の
みの成膜と異なり成膜温度上昇に従い光学ギャップの増
加する傾向がみられている。この実施例においても従来
のアモルファスSi膜の熱CVDと逆の傾向を示してい
る。
第4図は成膜温度を350℃と450℃とに選び、5t
2)1.とGeF4との流量比を変化させて成膜した場
合の、成膜速度と成膜した膜の光学ギャップの成膜温度
依存性を示す。この場合も、第3図と同様、反応室内の
圧力を10torrとした。さらに基板をおく場所によ
るバラツキを小さくするために不活性キャリアガスとし
てA「を流した。成膜速度はSt、++67GeF4が
2前後で最高となり、5iJa/GeF4がガスのみに
よる場合よりもさらに低温で成膜が可能であるばかりか
、GexFyHzとSiuHvFwの流量比又は成膜温
度を設定することにより従来よりも低光学ギャップ域で
光学ギャップの制御を行うことができる。
2)1.とGeF4との流量比を変化させて成膜した場
合の、成膜速度と成膜した膜の光学ギャップの成膜温度
依存性を示す。この場合も、第3図と同様、反応室内の
圧力を10torrとした。さらに基板をおく場所によ
るバラツキを小さくするために不活性キャリアガスとし
てA「を流した。成膜速度はSt、++67GeF4が
2前後で最高となり、5iJa/GeF4がガスのみに
よる場合よりもさらに低温で成膜が可能であるばかりか
、GexFyHzとSiuHvFwの流量比又は成膜温
度を設定することにより従来よりも低光学ギャップ域で
光学ギャップの制御を行うことができる。
上記の実施例ではG e x F −t tl zの一
例としてGeF4を用いたが、Ge2F6を用いれば膜
の成長温度範囲は量比5を境にして、それより大きい部
分では流量比の増加に従って光学ギャップの増加がみら
れ、400℃で成長した膜は1.Oev前後から1.2
ev以上の値まで増加した。
例としてGeF4を用いたが、Ge2F6を用いれば膜
の成長温度範囲は量比5を境にして、それより大きい部
分では流量比の増加に従って光学ギャップの増加がみら
れ、400℃で成長した膜は1.Oev前後から1.2
ev以上の値まで増加した。
以上の実施例の中で得られた膜の大部分は前にも述べた
ようにアモルファスであったが、成膜速度の小さい膜の
中には微細な結晶化を示している膜もあった。
ようにアモルファスであったが、成膜速度の小さい膜の
中には微細な結晶化を示している膜もあった。
以上の実施例で示すように、本発明の成膜方法によれば
従来のシラン系のガス又はGexFYH2系のHにずれ
、Si、H8を用いれば512H6の場合よりわずか低
温側にずれる。
従来のシラン系のガス又はGexFYH2系のHにずれ
、Si、H8を用いれば512H6の場合よりわずか低
温側にずれる。
本発明においては、GeFa、Ge2F6などの68の
フッ化物またはそのフッ素の一部を水素で置換した化合
物をSiの水素化物またはその水素の一部をフッ素で置
換した化合物で還元する。反応温度が低いと(GeF4
と5t2H,の実施例では約350℃以下) 、Si
が薄膜中にとり込まれ難いためE。optは小さく、反
応温度が高いとSiが一部薄膜にとり込まれてE(lo
ptが増加すると考えられる。
フッ化物またはそのフッ素の一部を水素で置換した化合
物をSiの水素化物またはその水素の一部をフッ素で置
換した化合物で還元する。反応温度が低いと(GeF4
と5t2H,の実施例では約350℃以下) 、Si
が薄膜中にとり込まれ難いためE。optは小さく、反
応温度が高いとSiが一部薄膜にとり込まれてE(lo
ptが増加すると考えられる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によればGeXFy)12
をSjuFvllwで還元してGeを含む薄膜を基板上
に形成するので、すぐれた膜質と制御された光学ギャッ
プを有する半導体薄膜を低温度で基板上に形成すること
ができる。
をSjuFvllwで還元してGeを含む薄膜を基板上
に形成するので、すぐれた膜質と制御された光学ギャッ
プを有する半導体薄膜を低温度で基板上に形成すること
ができる。
6・・・ミラー
20・・・原料導入管、
21・・・ガス排出管、
A、B・・・配管系。
指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所長第2図お
よび第3図は成膜速度、光学ギャップの成膜温度依存性
を示す特性図、 第4図は成膜速度および光学ギャップの512116/
GeF4流量比依存性を示す特性図である。
よび第3図は成膜速度、光学ギャップの成膜温度依存性
を示す特性図、 第4図は成膜速度および光学ギャップの512116/
GeF4流量比依存性を示す特性図である。
1・・・石英チャンバ(反応室)、
2・・・基板支持具、
3・・・サセプタ、
4・・・基板、
5・・・ランプ、
底膜速度
光像ギーI−ヮア
A膜綺幕柩」
(”C)
第2図
A順■
光電ギ豪9フ。
A順侍巻扱劫
(°C)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)化合物Ge_XF_YH_Z(X≧1、Y≧1、Z
≧0)と化合物Si_UH_VF_W(U≧1、V≧1
、W≧0)とを加熱した基板上に供給し、該基板上にG
eを含む薄膜を形成することを特徴とする半導体薄膜の
形成方法。 2)前記基板の温度が、Si_UH_VF_Wのみまた
はGe_XF_YH_Zのみでは成膜しない温度である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体薄膜の形成方
法。 3)薄膜形成時の基板温度により薄膜の光学ギャップを
制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体薄膜
の形成方法。 4)Ge_XF_YH_ZとSi_UH_VF_Wの混
合比を変化させることによって薄膜の光学ギャップを制
御することを特徴とする請求項1に記載の半導体薄膜の
形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250341A JPH0298128A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 半導体薄膜の形成方法 |
| US07/742,101 US5232868A (en) | 1988-10-04 | 1991-08-05 | Method for forming a thin semiconductor film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250341A JPH0298128A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 半導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298128A true JPH0298128A (ja) | 1990-04-10 |
| JPH0580137B2 JPH0580137B2 (ja) | 1993-11-08 |
Family
ID=17206478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250341A Granted JPH0298128A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0298128A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231718A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-16 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | pin型光起電力セルの製造方法 |
| JPS61234029A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61237417A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-22 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61245519A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61252624A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250341A patent/JPH0298128A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231718A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-16 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | pin型光起電力セルの製造方法 |
| JPS61234029A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61237417A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-22 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61245519A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61252624A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-10 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0580137B2 (ja) | 1993-11-08 |
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