JPH03161979A - 非晶質合金半導体薄膜の作製方法 - Google Patents

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、気相反応を用いた非晶質合金半導体薄膜の作
製方法に関する。

〔従来の技術〕

水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｉ−１）は、通常グ
ロー放電法により形成され、光起電力素子等に用いられ
ている。

この光起電力素子においては、その先電変換効率の向上
を目的として、非晶質シリコンゲルマニｆ）　ム［ａ−
ＳｉＧｅ）のような光学的バンドギャップの狭い非晶質
合金半導体を用い、長波長領域での吸収係数の増大を図
る方法がある。

この場合、Ｇｅ成分をＳｉ戒分よりも多く含むａ一Ｓｉ
Ｇｅでは、ａ−Ｓｉよりも格段に膜質が劣悪となり、光
起電力素子の高効率化を妨げている（例えばＪｐｎ・Ｊ
．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙｓ，２５（１９８６）Ｌ５４参照）
。

これは、Ｇｅ成膜種のマイグレーション不足等が原因と
考えられる。

一方、光起電力素子のｐ層として一般的に用いられてい
る非晶質シリコンカーボン（ａ−ＳｉＣ）においては、
光活性層（　ｉｎ）への入射光量の増大を図る目的でＣ
成分を多くすると、光学的バンドギャップを広くするこ
とができるが、これに伴ない膜質の低下が著しくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前述した従来欠点に留意してなされたもので
あり、その目的とするところは、光起電力素子の高効率
化に際して非晶質合金半導体を用いる場合に、膜質を低
下することなく，任意の配合比の非晶質合金半導体薄膜
を得ることができる作製方法を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明の非晶質合金半導体
薄膜の作製方法においては、フィラメント，放電電極及
び加速電極を備えたイオン源を複数個設け、この各イオ
ン源においてそれぞれ異なる原料気体を分解すると共に
、重い原子を含む原料気体を分解するイオン源の加速電
極への印加電圧を、他のイオン源の加速電極への印加電
圧より高くかつ２００Ｖ以下に設定して或膜を行うこと
を特徴とするものである。

〔作用〕

複数個のイオン源においてそれぞれ、原料気体がフィラ
メントと放電電極との間の放電によって分解されてイオ
ン化され、このイオン化された原子つまり成膜種が加速
電極における電界で加速され、十分なエネルギを成長表
面に供給し、非晶質合金半導体薄膜の成膜が行われる。

この時、非晶質合金半導体の構成要素となる成膜種のう
ち、重い原子を含む荷電粒子にはより高い加速電圧が印
加され高い電位差で加速されるため、重い原子を含む荷
電粒子ほどより大きなエネルギが与えられ、これにより
膜質低下を招く表面マイグレーション不足が解消され、
成膜時の構造緩和がバランスよく行われて膜質の向上が
実現する。

〔実施例〕

実施例につき、図面を参照して説明する。

第１図は、非晶質合金半導体薄膜形戒装置の概略構或を
示しており、｛１｝は真空容器、（２）は容器＋１１れ
た基板である。

（４Ａ）及び（ＡＢ）はそれぞれ容器ｆｌ１の他側に配
設されたイオン源となる２個のイオンガンであり、それ
ぞレカス導入管（５Ａ），（５Ｂ）、フィラメント（ｅ
Ａ），（６１Ｓλ放電電極（７Ａ），（７Ｂ）及び加速
亀極（＆Ａ），（８１３）を備えてなり、ガス導入管（
５Ａ），（５Ｂ）よりそれぞれ異なる原料気体を導入し
、フィラメント（６Ａ），（６Ｂ）と放電電極（７Ａ）
，（７Ｂ）との間で発生した放電により原料気体を分解
してイオン化すると共に、これを加速電極（８Ａ），（
８Ｂ）で形威した電界により加速し、それぞれ基籾（３
１表面に供給し、成膜を行う。

この場合、加速電極（＆Ａ），（８１３）への印加電圧
つまり加速電圧を制御することにより加速時に与えるエ
ネルギを制御することができる。

（９）は容器（１）の側壁に形成された排気口であり、
ロータリボンプ，ターボ分子ポンプ等からなる高真空排
気系により排気口（９）金介して容器（１）内の排気が
行われる。

前述した形或装置において、ａ−ＳｉＧｅ２作製丁る場
合の基本的な成膜条件は第１表に示す通りであり、この
場合，例えば一方０イオンガン（４Ａ）に導入丁る原料
気体ＩＳｉｌ４４，他方のイオンガン（４Ｔ３）に導入
する原料気体をＧｅＨ＋及びＨ２としている。

そして、基板温度ヲ２００゜Ｃ，形成時圧力を６×１０
　’Ｔｏｒｒとし、一方のイオンガン（４Ａ）のガス導
入管（５Ａ）より３　ＳＣＣＭのＳｉＨ４を導入丁ると
共に、他方のイオンガン（４Ｂ）のガス導入管（５Ｂ）
より４　５ＣＣＭのＧｅＨ４及び３　５ＣＣＭのＨ２を
導入し、更に、一方のイオンガン（４Ａ）におけるフィ
ラメント電流，放亀電圧及び加速電圧をそれぞれ６Ａ，
５５Ｖ及び７０　Ｖに設定し、他方のイオンガン（４Ｂ
）におけるフィラメン｝［流及び放電電圧をそれぞれ６
Ａ及び５５Ｖに設定して一定とした上で、この加速電圧
ヲ４０〜２５０Ｖに変化させてそれぞれにおけるａ−Ｓ
ｉＧｅｆ作製した場合、これらそれぞれについてＡＭ　
１．５　，　１０　０ｍＷの条件下での光感度（光導電
率／暗導電率）を測定した結果、第２図に示す特性が得
られた。

尚、この時のＴａｕｃプロットによる光学的バンドギャ
ップは１，２５ｅＶである。又、図中破線は従来のグロ
ー放亀法による場合の光感度を示す。

同図より明らかなように、他方Φイオンガン（４ｎ）に
おける加速電圧が一方のイオンガン（４Ａ）の加速電圧
７０Ｖ｛ｉ−越える領域で光感度に改善がみられ、又、
この加速電圧が２００　Ｖ　ｌ越える領域では加速イオ
ンによりダメージを受けるためか光感度の向上が図れな
いことがわかる。

すなわち、ａ−ＳｉＧｅを構威するＳｌ，Ｇｅの戒膜種
のうち、重い原子Ｇｅｆ含む荷電粒子を加速するイオン
＠　（４Ｂ）における加速電圧をイオン源（４Ａ）の加
速電圧より高くかつ２００　Ｖ以下に設定することで、
光感度の改善が図れることになり、従来では特性の低下
が著しかった光学的バンドギャノブの狭いａ−ＳｉＧｅ
において、従来のグロー放電法と比べて光感度が５倍に
まで向上している。

ところで、ａ−ＳｉＧｅの作製において、Ｓｉイオンを
加速するイオンガン（４Ａ）側の加速電圧を変化させた
場合、Ｇｅイオンを加速するイオンガン（４１３）の加
速電圧の方が大きい領域において特性の改善が見られた
が、前述した条件での改善の度合いが最も大きい。

尚、前記実施例では、ａ−ＳＩＧｅの作製方法について
説明したが、ａ−ＳｉＣの場合も同様に適用でき、Ｃよ
り重いＳｉヲ含む荷電粒子に対する加速電圧をｃｌ含む
荷電粒子に対する加速電圧より大きくすることによって
、特性の改善が図れる。

又、本発明による作製方法では、非晶質合金半導体薄膜
を構成原子の任意の配合比で作製する場合において特性
改善が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構威されているため、次
に記載する効果を奏する。

異なる原料気体を分解する複数個のイオン源に４ おいて、重い原子金含む原料気体を分解するイオン源に
おける加速電極への印加電圧を他のイオン源における加
速電極への印加電圧より高くかつ２００■以下とするこ
とにより、重い原子を含む荷亀粒子により大きなエネル
ギを与えて成膜を行うことができ、任意の配合比の非晶
質合金半導体薄膜を良好な膜質で得ることができ、特性
の大幅な改善が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による非晶質合金半導体薄膜の作製方法の
１実施例を示し、第１図は形成装置の概略図、第２図は
Ｇｅｆ含む荷電粒子に対する加速亀圧を変化させた場合
のａ−ＳｉＧｅの光感度の特性図である。 （４Ａ），（４Ｂ）・・イオンガン、（６Ａ），（６Ｂ
）・・・フィラメント、（７Ａ），（７１３）・放電電
極、（８Ａ），（８Ｂ）　　加速電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧下において気相反応を用いて複数種の原料気
   体から非晶質合金半導体薄膜を作製する方法であって、 フィラメント、放電電極及び加速電極を備えたイオン源
   を複数個設け、前記各イオン源においてそれぞれ異なる
   前記原料気体を分解すると共に、重い原子を含む原料気
   体を分解する前記イオン源の加速電極への印加電圧を、
   他の前記イオン源の加速電極への印加電圧より高くかつ
   ２００Ｖ以下に設定して成膜を行うことを特徴とする非
   晶質合金半導体薄膜の作製方法。