JPH03222321A - 非晶質半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH03222321A JPH03222321A JP2016820A JP1682090A JPH03222321A JP H03222321 A JPH03222321 A JP H03222321A JP 2016820 A JP2016820 A JP 2016820A JP 1682090 A JP1682090 A JP 1682090A JP H03222321 A JPH03222321 A JP H03222321A
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- Japan
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- thin film
- amorphous silicon
- semiconductor thin
- gas
- film
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- 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】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、非晶質半導体薄膜の製造方法に関する。さ
与に詳しくは、太陽電池、各種光センサ、肩膜トランジ
スタ等に好適に用いられる非晶質シリコン系半導体薄膜
の製造方法に関する。
与に詳しくは、太陽電池、各種光センサ、肩膜トランジ
スタ等に好適に用いられる非晶質シリコン系半導体薄膜
の製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
非晶質シリコン、非晶質５ｉＣ１非晶質５ｉＧｅ、非晶
質ＳｉＮ等のシリコンを構成元素とする水素化非晶質シ
リコン系半導体の薄膜は、近年の精力的な研究開発によ
り、太陽電池、各種光センサ、薄膜トランジスタ等の半
導体デバイスへの応用展開が図られ、すでに実用化の段
階に入っているものも多い。
質ＳｉＮ等のシリコンを構成元素とする水素化非晶質シ
リコン系半導体の薄膜は、近年の精力的な研究開発によ
り、太陽電池、各種光センサ、薄膜トランジスタ等の半
導体デバイスへの応用展開が図られ、すでに実用化の段
階に入っているものも多い。
これらの非晶質シリコン系半導体薄膜は、対応する元素
の水素化物のガス又はこれを水素ガスで希釈したガスを
用いた気相成長法によって製造できるため、低コストプ
ロセスでデバイス化できる、低温で形成できる、大面積
化が容易である、ステンレスやガラス等色々な基板上に
形成できる等多くの特長をもっている。
の水素化物のガス又はこれを水素ガスで希釈したガスを
用いた気相成長法によって製造できるため、低コストプ
ロセスでデバイス化できる、低温で形成できる、大面積
化が容易である、ステンレスやガラス等色々な基板上に
形成できる等多くの特長をもっている。
（ハ）発明か解決しようとする課題
しかしながら、上記非晶質シリコン系半導体薄膜は、本
来非平衡材料であるかために、膜中での構造変化を起こ
しやすい、そして、この薄膜を用い８殆んとの半導体デ
バイスにおいてこの構造変ｆヒ：よ特性の低下として現
れてくる。例え（２、太陽電池や光センサに光を照射す
ると、光劣化と呼ばれている変換効率や出力電流の低下
が徐々に起こり、また薄膜トランジスタに電流を流すと
立ち上がり電圧や０Ｎ１０ＦＦ比か変化し特性上好まし
くない現象が起こる。
来非平衡材料であるかために、膜中での構造変化を起こ
しやすい、そして、この薄膜を用い８殆んとの半導体デ
バイスにおいてこの構造変ｆヒ：よ特性の低下として現
れてくる。例え（２、太陽電池や光センサに光を照射す
ると、光劣化と呼ばれている変換効率や出力電流の低下
が徐々に起こり、また薄膜トランジスタに電流を流すと
立ち上がり電圧や０Ｎ１０ＦＦ比か変化し特性上好まし
くない現象が起こる。
従来より、この特性劣化現象を抑制すべく様々な試みが
むされてきたが、抜本的な改善案は未たなく、劣化は少
ないが質の悪い膜を用いたり、太陽電池においては活性
層の厚さを薄くして劣化が目立たないようにする等、本
来の特性を犠牲にした劣化抑止策しか提案されていない
。
むされてきたが、抜本的な改善案は未たなく、劣化は少
ないが質の悪い膜を用いたり、太陽電池においては活性
層の厚さを薄くして劣化が目立たないようにする等、本
来の特性を犠牲にした劣化抑止策しか提案されていない
。
そして、このような非晶質シリコン系半導体薄膜の特性
劣化は、各種半導体デバイスへの応用に際しての障害と
なっており、また新規な半導体デバイスへの応用展開の
阻害要因となっている。
劣化は、各種半導体デバイスへの応用に際しての障害と
なっており、また新規な半導体デバイスへの応用展開の
阻害要因となっている。
この発明は上迩したような、非晶質シリコン系半導体薄
膜の各種半導体デバイスへの応用に際しての障害あるい
は阻害要因となっている薄膜のミクロ的構造変化を防止
又；よ抑制できる嘆形成方法会提（共しようとするもの
である。
膜の各種半導体デバイスへの応用に際しての障害あるい
は阻害要因となっている薄膜のミクロ的構造変化を防止
又；よ抑制できる嘆形成方法会提（共しようとするもの
である。
（ニ）課題を解決するｆこめの手段
かくしてこの発明によれぽ、非晶質シリコン系半導体薄
膜を、対応する元素の水素化物又はこの水素化物と水素
ガスとを用いた気相成長法によって形成することか与な
り、上記水素化物及び水素ガスのいずれかとして、重水
素置換体を用いることを特徴とする非晶質半導体薄膜の
製造方法が提供される。
膜を、対応する元素の水素化物又はこの水素化物と水素
ガスとを用いた気相成長法によって形成することか与な
り、上記水素化物及び水素ガスのいずれかとして、重水
素置換体を用いることを特徴とする非晶質半導体薄膜の
製造方法が提供される。
二の発明は、非晶質シリコン系半導体薄膜を気相成長に
よって形成するに際し、原料ガスとなる水素化物及プ水
素ガスの少なくともいずれかとして、重水素化物又は重
水素体を用いることにより、すなわち、成長雰囲気下に
重水素を存在させることにより、構造変化を生じ難く特
性が著しく改善された非晶質シリコン系半導体薄膜が得
与れる事実の発見に基づくものである。
よって形成するに際し、原料ガスとなる水素化物及プ水
素ガスの少なくともいずれかとして、重水素化物又は重
水素体を用いることにより、すなわち、成長雰囲気下に
重水素を存在させることにより、構造変化を生じ難く特
性が著しく改善された非晶質シリコン系半導体薄膜が得
与れる事実の発見に基づくものである。
この発明における非晶質シリコン系半導体薄膜とは、少
なくともシリコン（Ｓ ｉ）を構成元素とする非晶質半
導体の連帳を意味し、この非晶質半導体には、非晶質シ
リコン（ａ−Ｓｉ）半導体、非晶質シリコン・炭素合金
（ａ−９ｉＣ）半導体、非晶質シリコン・ゲルマニウム
合金（ａ−５ｉＧｅ）半導体及び非晶質シリコン・窒素
（ａＳｉＮ）半導体等が含まｔ３る。
なくともシリコン（Ｓ ｉ）を構成元素とする非晶質半
導体の連帳を意味し、この非晶質半導体には、非晶質シ
リコン（ａ−Ｓｉ）半導体、非晶質シリコン・炭素合金
（ａ−９ｉＣ）半導体、非晶質シリコン・ゲルマニウム
合金（ａ−５ｉＧｅ）半導体及び非晶質シリコン・窒素
（ａＳｉＮ）半導体等が含まｔ３る。
これあの非晶質シリコン系半導体薄膜は、対応する元素
の水素化物又はこの水素化物と水素ガスを原料とする気
相成長法によって形成される。ここで対応する元素の水
素化物とは、例えばａ−６ｉについては、シリコンの水
素化物（シラン、ジシラン、トリシラン等のシラン又は
その誘導体等）が挙げ与れ、ａ−５ｉ合金半導体につい
てはこれらのシリコンの水素化物と他の合金構成元素の
水素化物（例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチ
レン等の炭化水素類、ゲルマンのようなゲルマニウム水
素化物、アンモニアのような窒素の水素化物はど）が挙
げられる。但し、ａ−ＳｉＣの場合には、ＳｉとＣを共
に含むビニルシランのような水素化物が用いられてもよ
い。なお水素ガス土上記水素化物の希釈用ガスとして必
要に６して用い：）わる。
の水素化物又はこの水素化物と水素ガスを原料とする気
相成長法によって形成される。ここで対応する元素の水
素化物とは、例えばａ−６ｉについては、シリコンの水
素化物（シラン、ジシラン、トリシラン等のシラン又は
その誘導体等）が挙げ与れ、ａ−５ｉ合金半導体につい
てはこれらのシリコンの水素化物と他の合金構成元素の
水素化物（例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチ
レン等の炭化水素類、ゲルマンのようなゲルマニウム水
素化物、アンモニアのような窒素の水素化物はど）が挙
げられる。但し、ａ−ＳｉＣの場合には、ＳｉとＣを共
に含むビニルシランのような水素化物が用いられてもよ
い。なお水素ガス土上記水素化物の希釈用ガスとして必
要に６して用い：）わる。
この発明において、上記各水素化物及び水素ガスのいす
乙かは、重水素置換体として、すＣわち重水素化物又は
重水素として、用いられる。例えばこの重水化物として
は、重水素シラン、重水素ジシラン、重水素トリシラン
、重水素ビニルシラン、重水素炭化水素、重水素ゲルマ
ン、重水素アンモニア等が挙げられる。複数の水素化物
を用いる場合には少なくとも一種の水素化物が重水素化
されたものであればよく、希釈用水素ガス又はその一部
として重水素を用いる場合には、上記重水素化物が用い
られなくてもよく、少なくとも気相成長雰囲気中に重水
素が含ま杷るような原料ガス組成が得られればよい。
乙かは、重水素置換体として、すＣわち重水素化物又は
重水素として、用いられる。例えばこの重水化物として
は、重水素シラン、重水素ジシラン、重水素トリシラン
、重水素ビニルシラン、重水素炭化水素、重水素ゲルマ
ン、重水素アンモニア等が挙げられる。複数の水素化物
を用いる場合には少なくとも一種の水素化物が重水素化
されたものであればよく、希釈用水素ガス又はその一部
として重水素を用いる場合には、上記重水素化物が用い
られなくてもよく、少なくとも気相成長雰囲気中に重水
素が含ま杷るような原料ガス組成が得られればよい。
上記のごとき重水素含有原料ガスを用いた気相成長は、
公知の種々の気相成長４ （ＣＶＤ） 、例えばプラズ
マ化学気相成長法（プラズマ分解法）、光化学気相成長
法（光分解法）又は電子共鳴プラズマ化学気相成長法を
適用して行うことができ、夜長厚みはｌｏｏｍ程変迄か
適しており、適弔する素子により０５〜２４ｍ程度か適
切ε場合もある。
公知の種々の気相成長４ （ＣＶＤ） 、例えばプラズ
マ化学気相成長法（プラズマ分解法）、光化学気相成長
法（光分解法）又は電子共鳴プラズマ化学気相成長法を
適用して行うことができ、夜長厚みはｌｏｏｍ程変迄か
適しており、適弔する素子により０５〜２４ｍ程度か適
切ε場合もある。
例え：ｆ、プラズマ化学気相成長法を適用した際には基
板温度１００〜３５０℃、全ガス圧０．０２〜１０ ｔ
ｏｒｒの条件下で、前述しｆ二原料ガスを供給して行う
ことがてき、原料ガス中の組成比はａ−ＳｉＣの場合は
例え：ｆＣ／Ｓｉのモル比として０．８以下、ａ−９ｉ
Ｇｅの場合はＧ ｅ ／ Ｓ ｉとして１゜０以下、ａ
−ＳｉＮの場合はＮ ／ Ｓ ｌとして４０以下とする
のが適している。また、水素ガスによる希釈倍率は１０
０倍程度這とするのが適している。
板温度１００〜３５０℃、全ガス圧０．０２〜１０ ｔ
ｏｒｒの条件下で、前述しｆ二原料ガスを供給して行う
ことがてき、原料ガス中の組成比はａ−ＳｉＣの場合は
例え：ｆＣ／Ｓｉのモル比として０．８以下、ａ−９ｉ
Ｇｅの場合はＧ ｅ ／ Ｓ ｉとして１゜０以下、ａ
−ＳｉＮの場合はＮ ／ Ｓ ｌとして４０以下とする
のが適している。また、水素ガスによる希釈倍率は１０
０倍程度這とするのが適している。
このようにして形成される非晶質シリコン系半導体薄膜
は、特性劣化ことに光導電性の劣化が改善されたもので
あり、薄膜としてのミクロ釣橋ａ変化が著しく抑制又は
防止されたものである。こ杷は、非晶質半導体薄膜中の
水素原子の少なくとも一部が重水素で置換されたために
生じているものと考えられる。
は、特性劣化ことに光導電性の劣化が改善されたもので
あり、薄膜としてのミクロ釣橋ａ変化が著しく抑制又は
防止されたものである。こ杷は、非晶質半導体薄膜中の
水素原子の少なくとも一部が重水素で置換されたために
生じているものと考えられる。
（ホ）実施例
この発明の実施例を第１図及び第２図に従って説明する
。
。
第１図：ま汎用されている高問波電源を装備したプラズ
マ化学気相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）の概略図で
める。アノード電極３に設置されたガラス基板４かあり
、カソード電極との間で反応ガスをプラズマで分解する
。そして、生成されたラジカルか拡散、輸送されて、基
板４の上に膜として堆積していく。
マ化学気相成長装置（プラズマＣＶＤ装置）の概略図で
める。アノード電極３に設置されたガラス基板４かあり
、カソード電極との間で反応ガスをプラズマで分解する
。そして、生成されたラジカルか拡散、輸送されて、基
板４の上に膜として堆積していく。
この装置を用い、まず原料ガスとしてＳ ｉ Ｈ４（モ
ノンラン）を適用し、基板温度２５０℃、ガス圧力０．
０５ｔｏｒｒ１ガス流量５ ｓｅｃｍ、 ＲＦパワー２
Ｗの条件で約１８０分間、非晶質シリコン半導体薄膜の
気相成長を行った（比較例）。
ノンラン）を適用し、基板温度２５０℃、ガス圧力０．
０５ｔｏｒｒ１ガス流量５ ｓｅｃｍ、 ＲＦパワー２
Ｗの条件で約１８０分間、非晶質シリコン半導体薄膜の
気相成長を行った（比較例）。
このようにして形成された比較例の非晶質シリコン半導
体薄膜について先導電性の経時変化を測定した結果を第
２図に示す。このように光を照射した状態で置いておく
と、膜特性を表す上て重要な指標である光導電率（印）
は大きく低下している。この時の照射光には太陽光疑似
光源（ＡＭ １１００ｍＷｚ’ｃｍ２）を弔いている。
体薄膜について先導電性の経時変化を測定した結果を第
２図に示す。このように光を照射した状態で置いておく
と、膜特性を表す上て重要な指標である光導電率（印）
は大きく低下している。この時の照射光には太陽光疑似
光源（ＡＭ １１００ｍＷｚ’ｃｍ２）を弔いている。
また、同時に暗導電率（マ印）乙大きく変化してぃら。
次いて、上記５ＩＨ４Ｊ′）代わりに重水素グラフ（Ｓ
ｉ Ｄ、）を用いる以外上記と同様な条件で気相成長
を行い、非晶質シリコン半導体薄膜を形成させた（実施
例）。
ｉ Ｄ、）を用いる以外上記と同様な条件で気相成長
を行い、非晶質シリコン半導体薄膜を形成させた（実施
例）。
そして、このようにして形成された非晶質シリコン半導
体薄模について、前記と同様に光導電性を測定しｆコ結
果を併せて第２図に示した。
体薄模について、前記と同様に光導電性を測定しｆコ結
果を併せて第２図に示した。
このように実施列の方性によれば、従来の方性て形成さ
れた膜に比べ、光導電率（△印）の初期の値も大きく、
更に光照射による変化は著しく小さくなっている。同様
に暗導電率（ム）の変化も小さくなっている。
れた膜に比べ、光導電率（△印）の初期の値も大きく、
更に光照射による変化は著しく小さくなっている。同様
に暗導電率（ム）の変化も小さくなっている。
従って、成長雰囲気中に重水素を存在させることにより
特性か改善された非晶質シリコン半導体薄嘆か形成でき
ることか判る。そしてこのことは、ａ−５ｉＣ，ａ−９
ｉＧｅ、ａ−ＳｉＮ等のシリコノを構成元素とする非晶
質シリコン系半導体についても同様であり、希釈用に用
いる水素ガスの一部又は全部を重水素で置換しても同様
である。
特性か改善された非晶質シリコン半導体薄嘆か形成でき
ることか判る。そしてこのことは、ａ−５ｉＣ，ａ−９
ｉＧｅ、ａ−ＳｉＮ等のシリコノを構成元素とする非晶
質シリコン系半導体についても同様であり、希釈用に用
いる水素ガスの一部又は全部を重水素で置換しても同様
である。
（へ）発明の効果
この発明によし：ｆ、従来非晶質シリコン系半導体薄膜
の各種半導体デバイスへの応用に大きな障害或は阻害要
因となってぃに膜の＋ｌｔ漬変比変化るデバイスの特性
劣化という問題に対し、従来方法で形成された膜にくら
べ著しく改善さタタ性質を持つ非晶質シリコン系半導体
薄膜を形成することができる。従って、現在非晶質シリ
コン系半導体薄膜を用いて開発さ杷でいる、太陽電池、
光センサ、薄膜トランジスタ等の半導体デバイスの高信
頼化が図れるとともに、従来の方性では不可能であっｆ
二高い信頼性が要求される半導体デバイスへの新規応用
展開が可能となる。
の各種半導体デバイスへの応用に大きな障害或は阻害要
因となってぃに膜の＋ｌｔ漬変比変化るデバイスの特性
劣化という問題に対し、従来方法で形成された膜にくら
べ著しく改善さタタ性質を持つ非晶質シリコン系半導体
薄膜を形成することができる。従って、現在非晶質シリ
コン系半導体薄膜を用いて開発さ杷でいる、太陽電池、
光センサ、薄膜トランジスタ等の半導体デバイスの高信
頼化が図れるとともに、従来の方性では不可能であっｆ
二高い信頼性が要求される半導体デバイスへの新規応用
展開が可能となる。
第１図は、この発明の実施例で用いた高周波プラズマ気
相成長装置の概略図、第２図は、この発明の実施例によ
って得らｈＩこ非晶質シリコン系半導体薄膜の特性変化
を比較例と対比して示すグラフ図であって、ム、△は実
施例により形成した膜の特性変化、マ、は従来法により
形成した膜の特性変ｆヒを各々示すしのてう巳。 ・・反応容器、２ ・・・カソード電極、アノード電極
、４−・基板、 反応ガス導入口、 高周波電源（１３，５６ＭＨｚ）、 ・・マツチングボックス、 基板加熱用ヒータ。 ■ ・・・ ３・ ５ ・・・ ６ ・・・ ８・・・ 第 図 Ｌｖ’、Ｑ１ｆｔ’ｉ間（ｈｏｕｒ） 第 図
相成長装置の概略図、第２図は、この発明の実施例によ
って得らｈＩこ非晶質シリコン系半導体薄膜の特性変化
を比較例と対比して示すグラフ図であって、ム、△は実
施例により形成した膜の特性変化、マ、は従来法により
形成した膜の特性変ｆヒを各々示すしのてう巳。 ・・反応容器、２ ・・・カソード電極、アノード電極
、４−・基板、 反応ガス導入口、 高周波電源（１３，５６ＭＨｚ）、 ・・マツチングボックス、 基板加熱用ヒータ。 ■ ・・・ ３・ ５ ・・・ ６ ・・・ ８・・・ 第 図 Ｌｖ’、Ｑ１ｆｔ’ｉ間（ｈｏｕｒ） 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、非晶質シリコン系半導体薄膜を、対応する元素の水
素化物又はこの水素化物と水素ガスとを用いた気相成長
法によって形成することからなり、上記水素化物及び水
素ガスのいずれかとして、重水素置換体を用いることを
特徴とする非晶質半導体薄膜の製造方法。 ２、非晶質シリコン系半導体薄膜が、非晶質シリコン半
導体、非晶質シリコン・炭素合金半導体、非晶質シリコ
ン・ゲルマニウム合金半導体又は非晶質シリコン・窒素
合金半導体からなる請求項１記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016820A JPH03222321A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016820A JPH03222321A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03222321A true JPH03222321A (ja) | 1991-10-01 |
Family
ID=11926812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016820A Pending JPH03222321A (ja) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03222321A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252270B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-06-26 | Agere Systems Guardian Corp. | Increased cycle specification for floating-gate and method of manufacture thereof |
| US6309938B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-10-30 | Agere Systems Guardian Corp. | Deuterated bipolar transistor and method of manufacture thereof |
| US6365511B1 (en) | 1999-06-03 | 2002-04-02 | Agere Systems Guardian Corp. | Tungsten silicide nitride as a barrier for high temperature anneals to improve hot carrier reliability |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126628A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2016820A patent/JPH03222321A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126628A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252270B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-06-26 | Agere Systems Guardian Corp. | Increased cycle specification for floating-gate and method of manufacture thereof |
| US6309938B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-10-30 | Agere Systems Guardian Corp. | Deuterated bipolar transistor and method of manufacture thereof |
| US6365511B1 (en) | 1999-06-03 | 2002-04-02 | Agere Systems Guardian Corp. | Tungsten silicide nitride as a barrier for high temperature anneals to improve hot carrier reliability |
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