JPH0332209B2 - - Google Patents
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- JPH0332209B2 JPH0332209B2 JP15542581A JP15542581A JPH0332209B2 JP H0332209 B2 JPH0332209 B2 JP H0332209B2 JP 15542581 A JP15542581 A JP 15542581A JP 15542581 A JP15542581 A JP 15542581A JP H0332209 B2 JPH0332209 B2 JP H0332209B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon carbide
- layer
- silicon
- type
- Prior art date
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2923—Materials being conductive materials, e.g. metallic silicides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3202—Materials thereof
- H10P14/3204—Materials thereof being Group IVA semiconducting materials
- H10P14/3208—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3408—Silicon carbide
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素−珪素結合を有する水素化物また
はハロゲン化物よりなる反応性気体を用いて被形
成面上に非単結晶の炭化珪素を形成せしめるプラ
ズマ気相法に関する。
はハロゲン化物よりなる反応性気体を用いて被形
成面上に非単結晶の炭化珪素を形成せしめるプラ
ズマ気相法に関する。
本発明はかかる反応性気体を水素、窒素、アル
ゴンではなく特にヘリユームにより希釈すること
により、被形成面上に損傷の少ない、膜厚の均一
性にすぐれ、さらに被膜成長速度の速い光学的エ
ネルギバンド巾（以下Egという）が2.3eV以上を
有する炭化珪素被膜を100〜500℃の低温で形成せ
しめることを目的としている。
ゴンではなく特にヘリユームにより希釈すること
により、被形成面上に損傷の少ない、膜厚の均一
性にすぐれ、さらに被膜成長速度の速い光学的エ
ネルギバンド巾（以下Egという）が2.3eV以上を
有する炭化珪素被膜を100〜500℃の低温で形成せ
しめることを目的としている。
本発明はさらにかかる反応性気体に価の不純
物であるＢ、Al、Ca、Inを含む不純物気体例え
ばジボラン（B2H6）、Ｖ価の不純物を含む不純物
気体例えばフオスヒン（PH3）またはアルシン
（AsH3）を漸次添加して被形成面を有する基板
上に密接してＰ型層、さらにＩ型層およびＮ層を
PINの順序にて積層形成せしめることを目的とし
ている。
物であるＢ、Al、Ca、Inを含む不純物気体例え
ばジボラン（B2H6）、Ｖ価の不純物を含む不純物
気体例えばフオスヒン（PH3）またはアルシン
（AsH3）を漸次添加して被形成面を有する基板
上に密接してＰ型層、さらにＩ型層およびＮ層を
PINの順序にて積層形成せしめることを目的とし
ている。
従来非単結晶半導体として非晶質（以下単に
ASという）の珪素がプラズマ気相法で作られる
代表的な例として知られている。これは太陽電池
等の光電変換装置への応用が期待されている。し
かしかかる装置を作ろうとしたり、また可視光の
発光素子を半単結晶半導体を用いて得ようとする
時、同時に2.3〜3.5eVという広いEgを有する窓
材料の開発が求められていた。
ASという）の珪素がプラズマ気相法で作られる
代表的な例として知られている。これは太陽電池
等の光電変換装置への応用が期待されている。し
かしかかる装置を作ろうとしたり、また可視光の
発光素子を半単結晶半導体を用いて得ようとする
時、同時に2.3〜3.5eVという広いEgを有する窓
材料の開発が求められていた。
この材料として炭化珪素（SixC1-x（０＜ｘ＜
１））が代表的なものである。しかしこの炭化珪
素を実際炭化物気体であるメタン（CH4）等と珪
化物気体であるシラン（SiH4）とをプラズマ雰
囲気中で分解、反応せしめることにより作ろうと
する試みがある。しかしかかる方法によつて得ら
れた炭化珪素はマクロにはSixC1-x（０＜ｘ＜１）
であるが、その中には珪素のクラスタと炭素のク
ラスタ多数存在してしまい、均質な炭化珪素を作
るのは不可能であつた。このため光学的なEgを
2.0eV以上にすることは不可能であり、一般には
珪素と全く同じ1.6〜1.8eVしか得られなかつた。
さらにかかるせまいEgではなく2.0eV以上をどう
しても得ようとするとその放電電力は200〜500W
ときわめて大きくなり、これらの反応の結果被形
成面を反応スピーシスがスパツタ（損傷）になつ
てしまい、電気的にPIN接合を有せしめ好ましい
ダイオード特性を得ることが全く不可能であつ
た。
１））が代表的なものである。しかしこの炭化珪
素を実際炭化物気体であるメタン（CH4）等と珪
化物気体であるシラン（SiH4）とをプラズマ雰
囲気中で分解、反応せしめることにより作ろうと
する試みがある。しかしかかる方法によつて得ら
れた炭化珪素はマクロにはSixC1-x（０＜ｘ＜１）
であるが、その中には珪素のクラスタと炭素のク
ラスタ多数存在してしまい、均質な炭化珪素を作
るのは不可能であつた。このため光学的なEgを
2.0eV以上にすることは不可能であり、一般には
珪素と全く同じ1.6〜1.8eVしか得られなかつた。
さらにかかるせまいEgではなく2.0eV以上をどう
しても得ようとするとその放電電力は200〜500W
ときわめて大きくなり、これらの反応の結果被形
成面を反応スピーシスがスパツタ（損傷）になつ
てしまい、電気的にPIN接合を有せしめ好ましい
ダイオード特性を得ることが全く不可能であつ
た。
このため本発明においてはかかる欠点を除くた
め、その出発物質である反応性気体に炭素−珪素
結合を有する材料を用いた。すなわち炭素−珪素
結合を有する水素化物またはハロゲン化物例えば
テトラメチルシラン（Si（CH3）4）（単にTMSと
いう）、テトラエチルシラン（Si（C2H5）4）Si
（（CH3）3Ci、Si（CH3）2C12、Si（CH3）、C13等の
反応性気体を用いたことを第１の特徴としてい
る。
め、その出発物質である反応性気体に炭素−珪素
結合を有する材料を用いた。すなわち炭素−珪素
結合を有する水素化物またはハロゲン化物例えば
テトラメチルシラン（Si（CH3）4）（単にTMSと
いう）、テトラエチルシラン（Si（C2H5）4）Si
（（CH3）3Ci、Si（CH3）2C12、Si（CH3）、C13等の
反応性気体を用いたことを第１の特徴としてい
る。
さらに本発明において、かかる反応性気体が電
磁エネルギが加えられてプラズマ状態が発生した
雰囲気に導入され、Ｃ−Ｈ結合、Si−C1結合、
Si−Ｃ結合が切断されるため、そのＣ、Siの不対
結合手に水素が再結合し、再びＣ−Ｈ結合、Si−
Ｈ結合を作つてしまうことを防ぐため、キヤリア
ガスとして、水素ではなくヘリユームを用いてい
る。その場合他の条件を同じにすると、TMS/H
ｅ＝1/1〜30の場合と、TMS/H2＝1/1〜30におい
て、その被膜の成長速度を３〜９倍にまで高める
ことができ、かつ形成された被膜の均一性が水素
の場合その膜厚のバラツキが±６％であつたの
に、±３％にまで下げることができ、きわめて均
一な被膜とすることができた。このHeはAr等の
活性気体と異なり、その分子率が小さいためとイ
オン化エネルギが2.5eVと最も大きいため、プラ
ズマ化されても被形成面をスパツタすることが少
なく、PIN接合を設けた膜においてもその効果が
大きかつた。
磁エネルギが加えられてプラズマ状態が発生した
雰囲気に導入され、Ｃ−Ｈ結合、Si−C1結合、
Si−Ｃ結合が切断されるため、そのＣ、Siの不対
結合手に水素が再結合し、再びＣ−Ｈ結合、Si−
Ｈ結合を作つてしまうことを防ぐため、キヤリア
ガスとして、水素ではなくヘリユームを用いてい
る。その場合他の条件を同じにすると、TMS/H
ｅ＝1/1〜30の場合と、TMS/H2＝1/1〜30におい
て、その被膜の成長速度を３〜９倍にまで高める
ことができ、かつ形成された被膜の均一性が水素
の場合その膜厚のバラツキが±６％であつたの
に、±３％にまで下げることができ、きわめて均
一な被膜とすることができた。このHeはAr等の
活性気体と異なり、その分子率が小さいためとイ
オン化エネルギが2.5eVと最も大きいため、プラ
ズマ化されても被形成面をスパツタすることが少
なく、PIN接合を設けた膜においてもその効果が
大きかつた。
さらにかかる反応性気体を用いると、反応炉を
１気圧以下特に0.01〜10torr、代表的には0.3〜
0.6torrの圧力下にて50W以下の電磁エネルギに
おいても、例えば0.1〜100MHz特に13.56MHz、
または１〜4GHz特に2.45GHzにおいて被膜を形成
することが可能である。即ち低エネルギプラズマ
CVD装置とすることができた。
１気圧以下特に0.01〜10torr、代表的には0.3〜
0.6torrの圧力下にて50W以下の電磁エネルギに
おいても、例えば0.1〜100MHz特に13.56MHz、
または１〜4GHz特に2.45GHzにおいて被膜を形成
することが可能である。即ち低エネルギプラズマ
CVD装置とすることができた。
さらに50〜500Wという高エネルギプラズマ雰
囲気とすると、形成された炭化珪素は微結晶化
し、その結果Ｐ型またはＮ型において、ホウ素ま
たはリンを0.5〜10％（ここでは（B2H6または
PH3）／（炭化珪化物気体＋珪化物気体）の比を
パーセントで示す）添加した場合、低エネルギで
は電気伝導度は10-9〜10-6（Ωcm）-1であつたもの
が10-6〜10-3（Ωcm）-1と約1000倍にまで高めるこ
とができた。
囲気とすると、形成された炭化珪素は微結晶化
し、その結果Ｐ型またはＮ型において、ホウ素ま
たはリンを0.5〜10％（ここでは（B2H6または
PH3）／（炭化珪化物気体＋珪化物気体）の比を
パーセントで示す）添加した場合、低エネルギで
は電気伝導度は10-9〜10-6（Ωcm）-1であつたもの
が10-6〜10-3（Ωcm）-1と約1000倍にまで高めるこ
とができた。
そしてその光学的Egは珪素のような1.6〜
1.8eVではなく2.3〜3.5eV代表的には2.5〜3.2eV
を有することが可能であつた。加えてこの中にジ
ボランまたはフオスヒンを0.01〜５モル％添加す
ると、その炭化珪素（SixC1-x０＜ｘ＜0.5）は低
エネルギ法ではAS構造を有し活性化エネルギ0.3
〜0.6eVを有する。また高エネルギ法では0.01〜
0.1eVを有するＰまたはＮ型の半導体とすること
ができた。さらにこの高エネルギ法を用いて得ら
れた炭化珪素は５〜200Aの大きさの微結晶構造
を有するいわゆるセミアモルフアス（以下単に
SASという）構造を有せしめることができた。
かかるSASにおいて、そのＰまたはＮ型の不純
物のアクセプタまたはドナーとなるイオン化率を
97〜100％を有し、添加した不純物のすべてを活
性化することができた。
1.8eVではなく2.3〜3.5eV代表的には2.5〜3.2eV
を有することが可能であつた。加えてこの中にジ
ボランまたはフオスヒンを0.01〜５モル％添加す
ると、その炭化珪素（SixC1-x０＜ｘ＜0.5）は低
エネルギ法ではAS構造を有し活性化エネルギ0.3
〜0.6eVを有する。また高エネルギ法では0.01〜
0.1eVを有するＰまたはＮ型の半導体とすること
ができた。さらにこの高エネルギ法を用いて得ら
れた炭化珪素は５〜200Aの大きさの微結晶構造
を有するいわゆるセミアモルフアス（以下単に
SASという）構造を有せしめることができた。
かかるSASにおいて、そのＰまたはＮ型の不純
物のアクセプタまたはドナーとなるイオン化率を
97〜100％を有し、添加した不純物のすべてを活
性化することができた。
以下に図面に従つて本発明のプラズマ気相法を
説明する。
説明する。
第１図は本発明を用いたプラズマCVD装置の
概要を示す。
概要を示す。
第１図において被形成面を有する基板１は石英
ジグにて保持され、図面では７段、２列計14まい
の構成をさせている。各基板は10〜40mm代表的に
は20〜25mmの間かくをおいて配列されており、こ
のジグによる反応性気体は基板の間の空隙に均一
に注入するように設けてある。被形成面は基板の
下面であり、上面は被形成面とならないようおお
われている。これは反応性気体の分解、反応によ
り反応生成物が均一に付着、被膜化せしめるとと
もに、この被膜形成の際反応管壁より遊離したフ
レイク（細片）等が飛しようして重力により上面
に多数落下し、このフレイクがピンホールの発生
を誘発してしまうためである。このため被形成面
を下面にすることは量産歩留りを考慮するときわ
めて重要である。さらにこの基板１を折入させた
反応炉２５には、この基板に垂直に電磁エネルギ
の電界が加わるように電極９，１０を上下に設け
る。この電極の外側に電気炉５が設けられてお
り、基板１が100〜500℃代表的には300℃に加熱
されている。
ジグにて保持され、図面では７段、２列計14まい
の構成をさせている。各基板は10〜40mm代表的に
は20〜25mmの間かくをおいて配列されており、こ
のジグによる反応性気体は基板の間の空隙に均一
に注入するように設けてある。被形成面は基板の
下面であり、上面は被形成面とならないようおお
われている。これは反応性気体の分解、反応によ
り反応生成物が均一に付着、被膜化せしめるとと
もに、この被膜形成の際反応管壁より遊離したフ
レイク（細片）等が飛しようして重力により上面
に多数落下し、このフレイクがピンホールの発生
を誘発してしまうためである。このため被形成面
を下面にすることは量産歩留りを考慮するときわ
めて重要である。さらにこの基板１を折入させた
反応炉２５には、この基板に垂直に電磁エネルギ
の電界が加わるように電極９，１０を上下に設け
る。この電極の外側に電気炉５が設けられてお
り、基板１が100〜500℃代表的には300℃に加熱
されている。
反応性気体はキヤリアガスのヘリユームを１３
より、価の不純物であるジボランを１４より、
価の不純物であるフオスヒンを１５より、価
の添加物である珪化物気体のシランを１６より導
入した。
より、価の不純物であるジボランを１４より、
価の不純物であるフオスヒンを１５より、価
の添加物である珪化物気体のシランを１６より導
入した。
また炭素−珪素結合を有する反応性気体TMS
２０を用いると、初期状態で液体であるためステ
ンレス容器２１保存される。この容器は電子恒温
層２２により所定の温度に制御されている。
２０を用いると、初期状態で液体であるためステ
ンレス容器２１保存される。この容器は電子恒温
層２２により所定の温度に制御されている。
このTMSは沸点が25℃であり、ロータリーポ
ンプ１２をバルブ１１をへて排気させ、反応炉内
を0.01〜10torrに保持させた。こうすることによ
り１気圧より低い圧力により、結果として特に加
熱しなくてもTMSを気化させることができる。
この気化したTMSを100％の濃度で流量計を介し
て反応炉に導入することは、従来の如く容器２１
をバブルして反応性気体を放出するやり方に比較
して、その流量制御が精度よく可能であり、技術
上重要である。
ンプ１２をバルブ１１をへて排気させ、反応炉内
を0.01〜10torrに保持させた。こうすることによ
り１気圧より低い圧力により、結果として特に加
熱しなくてもTMSを気化させることができる。
この気化したTMSを100％の濃度で流量計を介し
て反応炉に導入することは、従来の如く容器２１
をバブルして反応性気体を放出するやり方に比較
して、その流量制御が精度よく可能であり、技術
上重要である。
実用上流量計がつまつた場合、図面において１
７よりヘリユームを導入した。
７よりヘリユームを導入した。
これらの反応性気体はキヤリヤガスであるヘリ
ユームを所定の割合で混合して反応炉２５に導入
した。電磁エネルギは電極９，１０の間に加え例
えば高周波（13.56MHz）を加えて、これにより
被形成面上に蓄積された被膜をふみ固めるような
方向の電界を加えている。こうすることにより電
界により動かされる反応性気体の飛しようを利用
して、形成された炭化珪素または珪素中にボイド
等の存在を少くせしめた。さらにこのプラズマ放
電においては、反応性気体が混合室８をへて混合
された後励起室２６において分解または反応をお
こさしめ、反応生成物を基板上に形成する空間反
応を主として用いた。電磁エネルギは電源４より
直流高周波を主として用いた。もちろんマイクロ
波（１〜4GHz）を用いてもよい。このようにし
て被形成面上に炭化珪素被膜を形成した。例えば
基板温度300℃、高周波エネルギの出力25W、
TMS ５c.c.／分、キヤリアガスとしてのHe 100
c.c.／分とした。TMS/He＝20において160A／分
の被膜成長速度を得ることができた。これを第１
図のキヤリアガス１３を水素に変えると、TMS/
Ｈ２＝20とし他の条件を全く同じにしても25A／
分と被膜成長速度しか得られず、その成長速度は
約1/6にしかならない。これはキヤリアガスをヘ
リユームにした時、TMSより炭化珪素（C/Si4/
１）という炭素過剰の炭化珪素を作る場合のみな
らず、いわゆるSixC1-x（０＜ｘ＜１）におけるす
べての領域においても共通に水素希釈の５〜８倍
の成長速度を得ることができる。これは使用材料
の収集効率においてきわめて大きな影響を与え、
形成された半導体装置の低価格化のためには必要
不可欠である。
ユームを所定の割合で混合して反応炉２５に導入
した。電磁エネルギは電極９，１０の間に加え例
えば高周波（13.56MHz）を加えて、これにより
被形成面上に蓄積された被膜をふみ固めるような
方向の電界を加えている。こうすることにより電
界により動かされる反応性気体の飛しようを利用
して、形成された炭化珪素または珪素中にボイド
等の存在を少くせしめた。さらにこのプラズマ放
電においては、反応性気体が混合室８をへて混合
された後励起室２６において分解または反応をお
こさしめ、反応生成物を基板上に形成する空間反
応を主として用いた。電磁エネルギは電源４より
直流高周波を主として用いた。もちろんマイクロ
波（１〜4GHz）を用いてもよい。このようにし
て被形成面上に炭化珪素被膜を形成した。例えば
基板温度300℃、高周波エネルギの出力25W、
TMS ５c.c.／分、キヤリアガスとしてのHe 100
c.c.／分とした。TMS/He＝20において160A／分
の被膜成長速度を得ることができた。これを第１
図のキヤリアガス１３を水素に変えると、TMS/
Ｈ２＝20とし他の条件を全く同じにしても25A／
分と被膜成長速度しか得られず、その成長速度は
約1/6にしかならない。これはキヤリアガスをヘ
リユームにした時、TMSより炭化珪素（C/Si4/
１）という炭素過剰の炭化珪素を作る場合のみな
らず、いわゆるSixC1-x（０＜ｘ＜１）におけるす
べての領域においても共通に水素希釈の５〜８倍
の成長速度を得ることができる。これは使用材料
の収集効率においてきわめて大きな影響を与え、
形成された半導体装置の低価格化のためには必要
不可欠である。
電磁エネルギを25Wではなく10〜200Wと10、
25、50、100、200Wと変えても同様で、ヘリユー
ムを用いた方が著しく高い被膜成長速度を得るこ
とができた。
25、50、100、200Wと変えても同様で、ヘリユー
ムを用いた方が著しく高い被膜成長速度を得るこ
とができた。
加えて形成された被膜の均一度も水素希釈が±
５％を得るに対し、±２％以下を得ることができ、
半導体装置として用いる時の寄与大であつた。
５％を得るに対し、±２％以下を得ることができ、
半導体装置として用いる時の寄与大であつた。
またキヤリアガスをヘリユームのみとするので
はなく、水素をHeと比較してH2/He＝1/1に到
るまで同時混合すると、これに従つて被膜成長速
度も小さくなつた。
はなく、水素をHeと比較してH2/He＝1/1に到
るまで同時混合すると、これに従つて被膜成長速
度も小さくなつた。
本発明はさらにかかる炭化珪素に対しさらに基
板上にPIN接合を設けた。
板上にPIN接合を設けた。
すなわち第２図Ａにそのたて断面図を示してい
るが、基板例えば金属電極を形成するステンレス
基板上にＰ型炭化珪素（SixC1-x０＜ｘ＜１）２
８、Ｉ型炭化珪素または珪素２９、Ｎ型炭化珪素
（SixC1-x０＜ｘ＜１）３０を設け、さらにこの上
面にITO等の金属酸化物または重化物の透明導電
膜３２を形成させたものである。このPIN構造を
有する半導体３１は被形成面上より第１図におい
てTMSとジボランをB2H6/TMS＝１〜５％とし
て添加した。するとそのエネルギバンド巾は2.7
〜3.0eVを有し、シランにジボランを１％以上添
加した如くにバンド巾は小さくならなかつた。か
くの如くにしてＰ型層２８を形成した後、真性ま
たは実質的に真性の珪素またはこの珪素中に厚さ
方向にTMSを添加してエネルギ巾を漸減せしめ、
真性または実質的真性の半導体としての炭化珪素
または珪素を作つた。これは第１図において
TMSを導入するとともにシランを１６より導入
し、SiH4/TMS・０〜∞に変化させることによ
りEgを3.5eVより1.8eVにまで変化させることが
できる。
るが、基板例えば金属電極を形成するステンレス
基板上にＰ型炭化珪素（SixC1-x０＜ｘ＜１）２
８、Ｉ型炭化珪素または珪素２９、Ｎ型炭化珪素
（SixC1-x０＜ｘ＜１）３０を設け、さらにこの上
面にITO等の金属酸化物または重化物の透明導電
膜３２を形成させたものである。このPIN構造を
有する半導体３１は被形成面上より第１図におい
てTMSとジボランをB2H6/TMS＝１〜５％とし
て添加した。するとそのエネルギバンド巾は2.7
〜3.0eVを有し、シランにジボランを１％以上添
加した如くにバンド巾は小さくならなかつた。か
くの如くにしてＰ型層２８を形成した後、真性ま
たは実質的に真性の珪素またはこの珪素中に厚さ
方向にTMSを添加してエネルギ巾を漸減せしめ、
真性または実質的真性の半導体としての炭化珪素
または珪素を作つた。これは第１図において
TMSを導入するとともにシランを１６より導入
し、SiH4/TMS・０〜∞に変化させることによ
りEgを3.5eVより1.8eVにまで変化させることが
できる。
例えば太陽電池等の光電変換装置においてはこ
の真性半導体層２９を0.4〜1μに形成させ、Egを
Ｐ層（2.0e以上特に2.3〜3.3eV）２８−Ｉ層（1.5
〜2.0eV）２９−Ｎ層（2.0eV以上特に2.3〜
3.3eV）３０となるように、２９上にさらに上面
に再度TMSを主成分としてPH3を0.5〜５モル％
添加し、Ｎ型のSixC1-x３０を100〜500Aの厚さ
に形成させた。
の真性半導体層２９を0.4〜1μに形成させ、Egを
Ｐ層（2.0e以上特に2.3〜3.3eV）２８−Ｉ層（1.5
〜2.0eV）２９−Ｎ層（2.0eV以上特に2.3〜
3.3eV）３０となるように、２９上にさらに上面
に再度TMSを主成分としてPH3を0.5〜５モル％
添加し、Ｎ型のSixC1-x３０を100〜500Aの厚さ
に形成させた。
第２図Ａにおいて３２は光の入射用の透明導電
膜である。かかる構造にすると、光をＮ層３０で
不純物により吸収されることがないため、そのす
べてをＩ層に導入でき、さらにこの２９のせまい
Egに対しそれをはさむＰ層２８、Ｎ層３０が広
いEgを有し、この間に発生する空乏層により電
子・ホールの対の電極方向への分離をさせること
ができた。その結果AM1（100mW/cm2）におい
て、10〜12％の変換効率を１cm2のセルで得ること
ができた。
膜である。かかる構造にすると、光をＮ層３０で
不純物により吸収されることがないため、そのす
べてをＩ層に導入でき、さらにこの２９のせまい
Egに対しそれをはさむＰ層２８、Ｎ層３０が広
いEgを有し、この間に発生する空乏層により電
子・ホールの対の電極方向への分離をさせること
ができた。その結果AM1（100mW/cm2）におい
て、10〜12％の変換効率を１cm2のセルで得ること
ができた。
しかしこの積層の順序を層２８をＮ層、層３０
をＰ層とすると、１〜２％程度しか得られず、最
初に形成される被膜がＰ型の炭化珪素であること
はきわめて重要なことであつた。
をＰ層とすると、１〜２％程度しか得られず、最
初に形成される被膜がＰ型の炭化珪素であること
はきわめて重要なことであつた。
第２図Ｂは透光性基板３７であり、その上面に
透明導電膜３２が設けられている。この面に接し
て最初１５と同様にＰ型炭化珪素２８、Ｉ型炭化
珪素または珪素２９、Ｎ型炭化珪素３０が形成さ
れている。Ｉ層はその厚さが20〜1000A特に50〜
200Aときわめて薄く、このＩ層を薄くすること
は電極３２，３３に加えて得られるダイオード特
性に好ましく、すなわちリークが逆方向でない特
性とすることは重要であつた。このPIN接合にお
いて、Ｐ層はＩ層と同様にEgの窓を小さくした
いわゆるシングルヘテロ接合としてもよい。かく
することにより特にライフタイムの短いホールに
対してバリヤを発生できるため、これでも十分発
光が可能であつた。またこのＩ層はＰ２８−Ｉ２
９−Ｎ３０において、Egは一般にＷ−Ｎ−Ｗの
関係にあり、ダブルヘテロ接合を有する。このた
め順方向に電流を流すとこのＩ層に電子ホールが
集まり、互いに再結合をして発光させることがで
きた。この発光の効率を高めるためには、本発明
の被形成面上での積層の順序をＰ−Ｉ−Ｎとする
ことが重要であり、逆にＮ−Ｉ−Ｐとすると、Ｎ
型不純物の一部がＩ層に混入し、実質的にＮ型化
してしまう。このためダイオード特性がよく得ら
れなかつた。
透明導電膜３２が設けられている。この面に接し
て最初１５と同様にＰ型炭化珪素２８、Ｉ型炭化
珪素または珪素２９、Ｎ型炭化珪素３０が形成さ
れている。Ｉ層はその厚さが20〜1000A特に50〜
200Aときわめて薄く、このＩ層を薄くすること
は電極３２，３３に加えて得られるダイオード特
性に好ましく、すなわちリークが逆方向でない特
性とすることは重要であつた。このPIN接合にお
いて、Ｐ層はＩ層と同様にEgの窓を小さくした
いわゆるシングルヘテロ接合としてもよい。かく
することにより特にライフタイムの短いホールに
対してバリヤを発生できるため、これでも十分発
光が可能であつた。またこのＩ層はＰ２８−Ｉ２
９−Ｎ３０において、Egは一般にＷ−Ｎ−Ｗの
関係にあり、ダブルヘテロ接合を有する。このた
め順方向に電流を流すとこのＩ層に電子ホールが
集まり、互いに再結合をして発光させることがで
きた。この発光の効率を高めるためには、本発明
の被形成面上での積層の順序をＰ−Ｉ−Ｎとする
ことが重要であり、逆にＮ−Ｉ−Ｐとすると、Ｎ
型不純物の一部がＩ層に混入し、実質的にＮ型化
してしまう。このためダイオード特性がよく得ら
れなかつた。
これは本発明方法により炭化珪素が通常真性と
いつてもＮ型を有していること、さらにＩ層にお
けるホールの移動度が電子に比べて1/100〜1/100
０であることによるものと推定される。
いつてもＮ型を有していること、さらにＩ層にお
けるホールの移動度が電子に比べて1/100〜1/100
０であることによるものと推定される。
さらに本発明の如く、プラズマCVD法におい
て、TMS等の炭化珪化物気体を用いるのではな
く、炭化物気体と珪化物気体とを反応させても第
２図Ｂの構造においてはダイオード特性がみられ
ず、発光もみられなかつた。
て、TMS等の炭化珪化物気体を用いるのではな
く、炭化物気体と珪化物気体とを反応させても第
２図Ｂの構造においてはダイオード特性がみられ
ず、発光もみられなかつた。
このことより化学量論的に炭素と珪素とを混合
したものであることは十分な条件とならず、炭素
と珪素とが十分に結合していることがきわめて重
要である。これは赤外線吸収スペクトルを調べる
と、約800cm-1をピークとして、600〜1000cm-1と
広い吸収が本発明方法においては得られ、その他
の結合がきわめて少ないことからもSi−Ｃ結合が
十分生成していることが十分証明できた。
したものであることは十分な条件とならず、炭素
と珪素とが十分に結合していることがきわめて重
要である。これは赤外線吸収スペクトルを調べる
と、約800cm-1をピークとして、600〜1000cm-1と
広い吸収が本発明方法においては得られ、その他
の結合がきわめて少ないことからもSi−Ｃ結合が
十分生成していることが十分証明できた。
第１図は本発明のプラズマ気相法を用いた炭化
珪素の製造装置である。第２図は本発明方法によ
つて得られた半導体装置のたて断面図である。
珪素の製造装置である。第２図は本発明方法によ
つて得られた半導体装置のたて断面図である。
Claims (1)
- １ 基板上に電極が設けられた被形成面上に、Ｐ
型の導電型を有する炭化珪素被膜を形成した後、
該被膜上に真性または実質的に真性の半導体層を
形成する工程と、該工程の後上記真性の半導体層
上にＮ型の導電型を有する半導体層を形成する工
程とによりPIN構造を有する被膜を形成するに際
し、Ｐ型の導電型を有する炭化珪素被膜を炭素−
珪素結合を有する水素化物またはハロゲン化物の
炭化珪化物気体とシラン（SiH4）とを反応性気
体として用い、１気圧以下に保持されたプラズマ
雰囲気内に導入して分解反応せしめるとともに、
価の不純物を有する不純物気体を同時に該雰囲
気内に導入することにより形成することを特徴と
するＰ型炭化珪素被膜作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155425A JPS5856414A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | プラズマ気相法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155425A JPS5856414A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | プラズマ気相法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856414A JPS5856414A (ja) | 1983-04-04 |
| JPH0332209B2 true JPH0332209B2 (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=15605720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155425A Granted JPS5856414A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | プラズマ気相法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856414A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH081962B2 (ja) * | 1991-07-19 | 1996-01-10 | ティーディーケイ株式会社 | 青色発光素子の製造方法 |
| CN102891073B (zh) * | 2012-09-28 | 2015-01-14 | 南京航空航天大学 | 一种低温等离子体辅助铝诱导多晶碳化硅薄膜的制备方法 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155425A patent/JPS5856414A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5856414A (ja) | 1983-04-04 |
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