JPH038102B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH038102B2 JPH038102B2 JP58052264A JP5226483A JPH038102B2 JP H038102 B2 JPH038102 B2 JP H038102B2 JP 58052264 A JP58052264 A JP 58052264A JP 5226483 A JP5226483 A JP 5226483A JP H038102 B2 JPH038102 B2 JP H038102B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- semiconductor
- reactive gas
- plasma
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- 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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/50—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 method of coating using electric discharges
- C23C16/505—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 method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/507—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 method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
-
- 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]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体工業に用いられる半導体被
膜作製方法に関する。
膜作製方法に関する。
この発明は反応性気体特に珪化物気体を１気圧
以下に減圧し、電気エネルギーを供給してプラズ
マ・グロー放電を行わしめ、基板上の被形成面上
に反応生成物特に珪素半導体を形成せしめるプラ
ズマ気相反応装置に関する。
以下に減圧し、電気エネルギーを供給してプラズ
マ・グロー放電を行わしめ、基板上の被形成面上
に反応生成物特に珪素半導体を形成せしめるプラ
ズマ気相反応装置に関する。
この発明は、半導体被膜を形成するプラズマ気
相法において、反応性気体の流れを一方より導入
させ、基板上の被膜形成面を経て他方に排出せし
めるとともに、この流れに平行に被形成面を配置
せしめたものである。さらに電気エネルギーを容
量結合方式により供給させるが、その電界方向も
この流れと同一方向に供給せしめることにより、
プラズマ放電における高電界部にて反応性気体を
活性またはプラズマ反応化せしめ、ついで低電界
領域において基板上に被膜を形成せしめることを
特徴とする。
相法において、反応性気体の流れを一方より導入
させ、基板上の被膜形成面を経て他方に排出せし
めるとともに、この流れに平行に被形成面を配置
せしめたものである。さらに電気エネルギーを容
量結合方式により供給させるが、その電界方向も
この流れと同一方向に供給せしめることにより、
プラズマ放電における高電界部にて反応性気体を
活性またはプラズマ反応化せしめ、ついで低電界
領域において基板上に被膜を形成せしめることを
特徴とする。
この発明は珪素を主成分とする半結晶または半
非晶質構造を有するセミアモルフアス半導体（以
下SASという）中の不対結合手を中和するため、
水素またはハロゲン元素を添加することを目的と
している。
非晶質構造を有するセミアモルフアス半導体（以
下SASという）中の不対結合手を中和するため、
水素またはハロゲン元素を添加することを目的と
している。
従来、結晶半導体は単結晶半導体が結晶学的に
最も安定かつ最も理想的な特性を有する材料であ
るとされてきた。また他の結晶半導体としての多
結晶半導体は緻密な結晶性を有する塊が互いに隣
接し、多数集合してなつたもので、その粒界には
いわゆるグレインバウンダリ（G.B）が存在して
いた。このG.Bはその部分で不対結合手が多数あ
り、それらが光照射により励起されたキヤリアの
再結合中心となるとともに、不純物の折出を粒界
において助長するため、粒内部が単結晶であつて
もその電気的特性はこのG.Bがその大部分を決め
てしまつており、単結晶と相似の高い光電特性ま
たは光応答特性はまつたく有していなかつた。
最も安定かつ最も理想的な特性を有する材料であ
るとされてきた。また他の結晶半導体としての多
結晶半導体は緻密な結晶性を有する塊が互いに隣
接し、多数集合してなつたもので、その粒界には
いわゆるグレインバウンダリ（G.B）が存在して
いた。このG.Bはその部分で不対結合手が多数あ
り、それらが光照射により励起されたキヤリアの
再結合中心となるとともに、不純物の折出を粒界
において助長するため、粒内部が単結晶であつて
もその電気的特性はこのG.Bがその大部分を決め
てしまつており、単結晶と相似の高い光電特性ま
たは光応答特性はまつたく有していなかつた。
他方、従来公知の半導体として無定形アモルフ
アス半導体が知られている。このアモルフアス半
導体は結晶学的に無定形であり、ミクロにおける
原子間距離も不特定（ランダム）にばらついてお
り、純粋には格子構造を有しないものである。特
にアモルフアス半導体はその構造においてランダ
ム性を有すれば有する程よりアモルフアスらしく
なるものとして、その理論解析でも定量不規則性
（ランダム・ネツトワーク）を原点としてそのエ
ネルギーバンド構造等を解かんとしている。
アス半導体が知られている。このアモルフアス半
導体は結晶学的に無定形であり、ミクロにおける
原子間距離も不特定（ランダム）にばらついてお
り、純粋には格子構造を有しないものである。特
にアモルフアス半導体はその構造においてランダ
ム性を有すれば有する程よりアモルフアスらしく
なるものとして、その理論解析でも定量不規則性
（ランダム・ネツトワーク）を原点としてそのエ
ネルギーバンド構造等を解かんとしている。
特にアモルフアス半導体にあつては、代表的に
はシラン（SiH4）に誘導エネルギーを５〜40W
加えたグロー放電法により、室温〜300℃にて形
成する方法が知られている。
はシラン（SiH4）に誘導エネルギーを５〜40W
加えたグロー放電法により、室温〜300℃にて形
成する方法が知られている。
しかしかかる方法において、20〜40mmの狭い間
隙を有する一対の電極による平行平板型の容量結
合方式の反応炉が用いられ、一方の電極上に基板
を配設せしめて、この基板に垂直方向に電界が加
えられていた。さらにこの電界も基板が電極に近
いため、陰極暗部または陽極暗部のいわゆる強電
界領域を用いていた。このため強電界による反応
性気体のプラズマ化は行い得ても、同時に被形成
面を反応性気体がスパツタしてしまう欠点を有し
ていた。
隙を有する一対の電極による平行平板型の容量結
合方式の反応炉が用いられ、一方の電極上に基板
を配設せしめて、この基板に垂直方向に電界が加
えられていた。さらにこの電界も基板が電極に近
いため、陰極暗部または陽極暗部のいわゆる強電
界領域を用いていた。このため強電界による反応
性気体のプラズマ化は行い得ても、同時に被形成
面を反応性気体がスパツタしてしまう欠点を有し
ていた。
さらにこの従来の方式では、プラズマ化される
領域が小さいため、0.2〜１Å／秒の被膜成長速
しか得られなかつた。
領域が小さいため、0.2〜１Å／秒の被膜成長速
しか得られなかつた。
また強い電界により形成された被膜は、エネル
ギーバンド巾として単結晶珪素の1.0〜1.1eVより
も大きい1.6〜1.8eVを有し、その中に20〜30モル
％の多量の水素を再結合中心を中和するために含
有していた。しかしこのASは光応答特性を有す
るにもかかわらず、その光伝導度は10- 6〜10-5
cm-1しか有しておらず、実用上まつたく不十分な
ものであつた。
ギーバンド巾として単結晶珪素の1.0〜1.1eVより
も大きい1.6〜1.8eVを有し、その中に20〜30モル
％の多量の水素を再結合中心を中和するために含
有していた。しかしこのASは光応答特性を有す
るにもかかわらず、その光伝導度は10- 6〜10-5
cm-1しか有しておらず、実用上まつたく不十分な
ものであつた。
他方、ASは一部の特性において単結晶半導体
（以下SCS即ちSingle Crystal semiconductor）
に比べて好ましい面も有している。
（以下SCS即ちSingle Crystal semiconductor）
に比べて好ましい面も有している。
即ちこのASは光照射による電子の励起遷移が
直接遷移であり、このため必要な被膜の厚さは
SCSの１／30〜１／100の0.5〜１／μでよいとい
う特性を有している。しかし他方移動度に関して
は10-3〜10-4cm2／secしかなく、光照射電気伝導
度も10-6〜10-υcm-1ときめて小さい。加えて、
少数キヤリア（特にホール）の拡散長も300〜400
Åしかなく、工業的応用も限られていた。
直接遷移であり、このため必要な被膜の厚さは
SCSの１／30〜１／100の0.5〜１／μでよいとい
う特性を有している。しかし他方移動度に関して
は10-3〜10-4cm2／secしかなく、光照射電気伝導
度も10-6〜10-υcm-1ときめて小さい。加えて、
少数キヤリア（特にホール）の拡散長も300〜400
Åしかなく、工業的応用も限られていた。
このため本発明人はこのASよりも電気特性に
おいてはSCSに近い特性を有する半導体特性が
ASとSCSとの中間材料を構成することにより成
就できることを発見した。
おいてはSCSに近い特性を有する半導体特性が
ASとSCSとの中間材料を構成することにより成
就できることを発見した。
本発明はこの中間構造のセミアモルフアス半導
体のプラズマ気相法による作製方法を提供するも
のである。
体のプラズマ気相法による作製方法を提供するも
のである。
第１図は半導体被膜を形成するための本発明の
プラズマ気相反応装置の概要を示す。
プラズマ気相反応装置の概要を示す。
図面において、反応系７には活性化室１が設け
られ、被形成面を有する基板１０（大きさ１〜10
cm）が加熱されて配置させている。反応性気体は
反応炉内の一方の１５側より導入させ、被膜形成
後、不要物を他方の１６側に排出されるようなガ
ス流を生ぜしめ、基板表面をこのガス流に平行
に、即ち基板表面がガス流に添うように配設させ
た。さらにこの基板は平行に10〜300枚が互いに
裏面を接して配置させ、多量生産をおこなわしめ
ている。基板は反応管の外側より抵抗加熱炉８に
より室温〜800℃特に100〜600℃の範囲にて加熱
させた。誘導エネルギーは容量結合方式で行わし
めた。
られ、被形成面を有する基板１０（大きさ１〜10
cm）が加熱されて配置させている。反応性気体は
反応炉内の一方の１５側より導入させ、被膜形成
後、不要物を他方の１６側に排出されるようなガ
ス流を生ぜしめ、基板表面をこのガス流に平行
に、即ち基板表面がガス流に添うように配設させ
た。さらにこの基板は平行に10〜300枚が互いに
裏面を接して配置させ、多量生産をおこなわしめ
ている。基板は反応管の外側より抵抗加熱炉８に
より室温〜800℃特に100〜600℃の範囲にて加熱
させた。誘導エネルギーは容量結合方式で行わし
めた。
さらにこの容量結合方式の一対を為す電極３，
３により生ずるプラズマ発生用の電界は、反応性
気体の流れと同一方向に、プラズマ放電の際の電
界が加わるように配設せしめて、プラズマ化され
た反応性気体または反応生成物が被形成表面にそ
つて流れ、被形成面を反応性気体がスパツタ（損
傷）しないようにした。
３により生ずるプラズマ発生用の電界は、反応性
気体の流れと同一方向に、プラズマ放電の際の電
界が加わるように配設せしめて、プラズマ化され
た反応性気体または反応生成物が被形成表面にそ
つて流れ、被形成面を反応性気体がスパツタ（損
傷）しないようにした。
電極３，３′に0.1〜100MHz例えば13.56MHzの
高周波の電気エネルギー（出力５〜2000W）を加
えた。反応性気体であるシラン〔（SimHn ｍ
1n４）ポリシラン、重合シランまたはモノシ
ランを総称してシランという〕を４より、また希
釈ガスであるヘリユーム（He）、ネオン（Ne）
または水素（H2）を５より、さらにジボランま
たはフオスヒンの添加されたシランを６より導入
した。またこの反応炉内圧力を排気ガス量をニー
ドルバルブ１１、ストツプバルブ１２より調整し
てロータリーポンプ１３（容量1500／分）によ
り排気した。反応系の反応中の圧力は、0.001〜
10torrとした。
高周波の電気エネルギー（出力５〜2000W）を加
えた。反応性気体であるシラン〔（SimHn ｍ
1n４）ポリシラン、重合シランまたはモノシ
ランを総称してシランという〕を４より、また希
釈ガスであるヘリユーム（He）、ネオン（Ne）
または水素（H2）を５より、さらにジボランま
たはフオスヒンの添加されたシランを６より導入
した。またこの反応炉内圧力を排気ガス量をニー
ドルバルブ１１、ストツプバルブ１２より調整し
てロータリーポンプ１３（容量1500／分）によ
り排気した。反応系の反応中の圧力は、0.001〜
10torrとした。
この反応系において、シランの活性化または分
解は被形成面より離れて活性化室１にて実施し
た。誘導エネルギーは、本発明においては、容量
結合方式にて２つの円環電極３，３′が基板をは
さんで設け、この電極間に高周波エネルギーを加
えているため、この結合によりきわめて広い反応
空間範囲にグロー放電を行わしめることができ
た。
解は被形成面より離れて活性化室１にて実施し
た。誘導エネルギーは、本発明においては、容量
結合方式にて２つの円環電極３，３′が基板をは
さんで設け、この電極間に高周波エネルギーを加
えているため、この結合によりきわめて広い反応
空間範囲にグロー放電を行わしめることができ
た。
この電極近傍は陰極暗部または陽極暗部を構成
し、強電界領域である。このため反応性気体は入
り口側の電極３近傍の活性化室１にてプラズマ化
せしめられている。加えてこのプラズマ化した反
応性気体は低電界領域である陽光柱領域にガスの
流れにそつて移動し、ここに配置された基板の被
形成面上をスパツタすることなく、反応生成物を
デイポジツトして、被膜を形成させている。
し、強電界領域である。このため反応性気体は入
り口側の電極３近傍の活性化室１にてプラズマ化
せしめられている。加えてこのプラズマ化した反
応性気体は低電界領域である陽光柱領域にガスの
流れにそつて移動し、ここに配置された基板の被
形成面上をスパツタすることなく、反応生成物を
デイポジツトして、被膜を形成させている。
即ち、本発明においてはグロー放電プラズマに
おける陽光柱領域を積極的に利用し、ここに基板
を配置し、従来より知られているカソード端部、
陰極グローの強電界領域に基板を配設しない。
おける陽光柱領域を積極的に利用し、ここに基板
を配置し、従来より知られているカソード端部、
陰極グローの強電界領域に基板を配設しない。
即ち、本発明においては、反応性気体は強電界
領域にてプラズマ化させ、その活性の反応性気体
または反応生成物を、反応性気体の流れにそつて
電界強度の最も小さい領域（一般に陽光柱といわ
れる）に移動させ、ここで被形成面でのスパツタ
（損傷）を防ぎつつ、被膜形成をさせている。
領域にてプラズマ化させ、その活性の反応性気体
または反応生成物を、反応性気体の流れにそつて
電界強度の最も小さい領域（一般に陽光柱といわ
れる）に移動させ、ここで被形成面でのスパツタ
（損傷）を防ぎつつ、被膜形成をさせている。
即ち本発明は、この陽光柱の広い空間を有する
ため、さらに第１図より明らかなごとく、多数の
基板を同時に配設でき、多量生産にも好ましいと
いう他の特徴をも有する。
ため、さらに第１図より明らかなごとく、多数の
基板を同時に配設でき、多量生産にも好ましいと
いう他の特徴をも有する。
さらに本発明は加熱炉８の内部ではなく、反応
性気体の導入側にある電極近傍での強電界を用い
て反応性気体をプラズマ化して活性にし、このた
め、活性化室１をも十分放電せしめるため、被形
成面より離れて位置した反応性気体特に会合また
は重合状態にあるシランにも十分な分解反応エネ
ルギーを与えプラズマ化させることができる。こ
のため、被膜の成長速度は、従来に比べて２〜10
Å／秒と３〜５倍も大きくなり、さらに飛中にか
かるシランをクラスタ（塊）状にせしめ、且つ結
晶化反応を行わしめることができるという特長を
有する。
性気体の導入側にある電極近傍での強電界を用い
て反応性気体をプラズマ化して活性にし、このた
め、活性化室１をも十分放電せしめるため、被形
成面より離れて位置した反応性気体特に会合また
は重合状態にあるシランにも十分な分解反応エネ
ルギーを与えプラズマ化させることができる。こ
のため、被膜の成長速度は、従来に比べて２〜10
Å／秒と３〜５倍も大きくなり、さらに飛中にか
かるシランをクラスタ（塊）状にせしめ、且つ結
晶化反応を行わしめることができるという特長を
有する。
この活性化状態の持続した結晶化反応中のクラ
スタは被形成面上にレーズに原子間が結合し、か
つ半結晶性で塊または柱状のクラスタとして形成
させることができた。
スタは被形成面上にレーズに原子間が結合し、か
つ半結晶性で塊または柱状のクラスタとして形成
させることができた。
参考までに、形成された被膜を電子線回析で調
べてみると、結晶性を示すリングがアモルフアス
構造のハローと同時にみられ、多結晶または単結
晶半導体とも、またアモルフアス半導体とも異な
つたその中間の即ちアモルフアス性と結晶性とが
適度に混合した低級結晶即ち半結晶または半非晶
質の構造を有する第三の半導体であることが判明
した。
べてみると、結晶性を示すリングがアモルフアス
構造のハローと同時にみられ、多結晶または単結
晶半導体とも、またアモルフアス半導体とも異な
つたその中間の即ちアモルフアス性と結晶性とが
適度に混合した低級結晶即ち半結晶または半非晶
質の構造を有する第三の半導体であることが判明
した。
この飛翔中の反応は、単純に濃度を高くするよ
りも、ボンベ中で既に含合または重合状態にある
クラスタ状のシランに対し、そのクラスタ状のシ
ランのSi−Ｈ結合を分解してSi−Si結合にする、
またSi−Si結合を電気エネルギーにより
TIGHTBINDING状態へと反応を進行せしめる
ため、このシランに対しエネルギーを与える量を
多くすることを基本思想としている。このためキ
ヤリアガスとしてのHe、NeまたはH2を、シラ
ンに対し少なくとも10倍またはシランの濃度
（SimHnキヤリアガス）を0.0001〜0.1にすること
も有効である 例えば、キヤリアガスをHeとすると、この濃
度を0.0001〜0.01においては高周波の電気エネル
ギー30〜100Wで結晶化の程度が大きいSASを
200〜500℃にて作ることができる。他方その濃度
を0.01〜0.1とすると、100〜500Wを必要とし、
また温度を室温〜200℃においては500W〜2KW
を必要とし、また高濃度にすると高周波エネルギ
ーを多量に用いるため、被形成面に既に形成され
た被膜が飛翔したSASによりスパツタリングさ
れて再びASとならないように注意を要する。
りも、ボンベ中で既に含合または重合状態にある
クラスタ状のシランに対し、そのクラスタ状のシ
ランのSi−Ｈ結合を分解してSi−Si結合にする、
またSi−Si結合を電気エネルギーにより
TIGHTBINDING状態へと反応を進行せしめる
ため、このシランに対しエネルギーを与える量を
多くすることを基本思想としている。このためキ
ヤリアガスとしてのHe、NeまたはH2を、シラ
ンに対し少なくとも10倍またはシランの濃度
（SimHnキヤリアガス）を0.0001〜0.1にすること
も有効である 例えば、キヤリアガスをHeとすると、この濃
度を0.0001〜0.01においては高周波の電気エネル
ギー30〜100Wで結晶化の程度が大きいSASを
200〜500℃にて作ることができる。他方その濃度
を0.01〜0.1とすると、100〜500Wを必要とし、
また温度を室温〜200℃においては500W〜2KW
を必要とし、また高濃度にすると高周波エネルギ
ーを多量に用いるため、被形成面に既に形成され
た被膜が飛翔したSASによりスパツタリングさ
れて再びASとならないように注意を要する。
このため本発明においては、ガスの流れに対し
ても平行に被形成面を配置せしめ、且つプラズマ
放電もガスの流れと同一方向にすることにより、
被形成面上でのすでに形成されている反応生成物
に対し、新たに被膜生成分となる飛翔中の反応生
成物のスパツタリング効果を少なくしたことを特
徴とする。
ても平行に被形成面を配置せしめ、且つプラズマ
放電もガスの流れと同一方向にすることにより、
被形成面上でのすでに形成されている反応生成物
に対し、新たに被膜生成分となる飛翔中の反応生
成物のスパツタリング効果を少なくしたことを特
徴とする。
SASの形成される条件を、反応性気体とキヤ
リアガスとの濃度、基板温度、高周波エネルギー
との関係として第２図に示した。
リアガスとの濃度、基板温度、高周波エネルギー
との関係として第２図に示した。
図面において、横軸はSimHn／Heの比をと
り、縦軸は高周波出力をとつた。SASは２０の
領域（大きな斜線枠の内側）であつて、特に好ま
しく２０の領域（小さな斜線枠の内側）であつ
た。
り、縦軸は高周波出力をとつた。SASは２０の
領域（大きな斜線枠の内側）であつて、特に好ま
しく２０の領域（小さな斜線枠の内側）であつ
た。
またこの時の被形成面の温度は、100℃２１、
200℃２２、300℃２３、400℃２４、500℃２５で
あつた。高温かつ高濃度になると、形成された
SASは柱状のクラスタを呈し、飛翔中に結晶化
反応を低度にするとともに、被形成面上への結晶
成長がおきていた。また低温かつ反応性気体もキ
ヤリアガスで希釈して低濃度にすると、被形成面
上に有効直径50Å〜10μの大きさの平板状のクラ
スタ（塊）を有し、またその境界はぼけており、
明確な結晶粒が存在しているわけではなかつた。
200℃２２、300℃２３、400℃２４、500℃２５で
あつた。高温かつ高濃度になると、形成された
SASは柱状のクラスタを呈し、飛翔中に結晶化
反応を低度にするとともに、被形成面上への結晶
成長がおきていた。また低温かつ反応性気体もキ
ヤリアガスで希釈して低濃度にすると、被形成面
上に有効直径50Å〜10μの大きさの平板状のクラ
スタ（塊）を有し、またその境界はぼけており、
明確な結晶粒が存在しているわけではなかつた。
第３図は本発明方法により形成されたSASの
電気伝導度の一例を示す。
電気伝導度の一例を示す。
照射光０（まつたくない場合）においては暗電
流であつて、暗伝導度も10-5〜10-8cm-1のオー
ダーであつた。またこの半導体に光照射を行う
と、100ｍＷ／cm2についてその光伝導度は１×
10-3〜１×10゜cmを有しており、同一条件下での
不純物の添加を行わないいわゆる真性の導電型の
多結晶の光伝導度が10-5〜１×10-7cm-1を有し
ていた。即ち、従来公知の無定形アモルフアス珪
素半導体即ちASの１×10-4〜１×10-5cm-1、
また単結晶半導体の光伝導度の１×10-2〜１×
10+1（cm-1）と比較すると、本発明方法で得ら
れた半導体は多結晶半導体よりも結晶化度が低い
にもかかわらず、単結晶珪素半導体に近い大きい
値を有する素晴らしいものであることが判明し
た。
流であつて、暗伝導度も10-5〜10-8cm-1のオー
ダーであつた。またこの半導体に光照射を行う
と、100ｍＷ／cm2についてその光伝導度は１×
10-3〜１×10゜cmを有しており、同一条件下での
不純物の添加を行わないいわゆる真性の導電型の
多結晶の光伝導度が10-5〜１×10-7cm-1を有し
ていた。即ち、従来公知の無定形アモルフアス珪
素半導体即ちASの１×10-4〜１×10-5cm-1、
また単結晶半導体の光伝導度の１×10-2〜１×
10+1（cm-1）と比較すると、本発明方法で得ら
れた半導体は多結晶半導体よりも結晶化度が低い
にもかかわらず、単結晶珪素半導体に近い大きい
値を有する素晴らしいものであることが判明し
た。
これは本発明方法が飛翔中に結晶化反応を起こ
させる半結晶質構造を有し、その中に不対結合手
がきわめて少ないためと推定され、ASの１×
1018〜１×1019ケ／cm3よりさらに１／10〜１／
100になつている。また移動度もASの10-3〜10-5
cm2Ｖ／sec.とSCSの500〜1500cm2Ｖ／sec.の中間の
1.0〜50cm2Ｖ／secを有していた。
させる半結晶質構造を有し、その中に不対結合手
がきわめて少ないためと推定され、ASの１×
1018〜１×1019ケ／cm3よりさらに１／10〜１／
100になつている。また移動度もASの10-3〜10-5
cm2Ｖ／sec.とSCSの500〜1500cm2Ｖ／sec.の中間の
1.0〜50cm2Ｖ／secを有していた。
光学的遷移はこの形成された半導体が格子歪を
有しているため、直接遷移を主としており、光吸
収係数もASと同様に大きく、SCSとは逆に大い
に異なり、光電変換装置としては最適であること
が判明した。
有しているため、直接遷移を主としており、光吸
収係数もASと同様に大きく、SCSとは逆に大い
に異なり、光電変換装置としては最適であること
が判明した。
加えてエネルギーバンド巾（Eg）は添加され
ている水素の濃度にも依存し、希釈ガスがHeに
おいては0.1〜10モル％であり、そのEgは1.5〜
1.8eVを有し、水素がキヤリアガスの場合の20〜
30モル％において、1.7〜1.9eVより低い値であつ
た。
ている水素の濃度にも依存し、希釈ガスがHeに
おいては0.1〜10モル％であり、そのEgは1.5〜
1.8eVを有し、水素がキヤリアガスの場合の20〜
30モル％において、1.7〜1.9eVより低い値であつ
た。
第４図はこのSASにＰ型不純物であるＢ、Ｎ
型不純物であるＰを添加したものである。４０，
４１が暗伝導度を示す。また破線４２，４３が
AM1（100ｍＷ／cm2）下の光応答の電気伝導度を
示している。
型不純物であるＰを添加したものである。４０，
４１が暗伝導度を示す。また破線４２，４３が
AM1（100ｍＷ／cm2）下の光応答の電気伝導度を
示している。
図面より明らかなごとく、本発明における半導
体は、その不純物添加量が（価の不純物／半導
体）即ちＢ／Si、（Ｖ価の不純物／半導体）即ち
Ｐ／Siが１×10-3以下出なければ光応答を示さな
い。加えていわゆるフエルミレベルがエネルギー
バンド巾の中央に位置するいわゆる真性領域は
Ｂ／Siにて10-3〜10-6の量添加して不純物をまつ
たく相殺（コンペイセイト）領域にあることが判
明した。
体は、その不純物添加量が（価の不純物／半導
体）即ちＢ／Si、（Ｖ価の不純物／半導体）即ち
Ｐ／Siが１×10-3以下出なければ光応答を示さな
い。加えていわゆるフエルミレベルがエネルギー
バンド巾の中央に位置するいわゆる真性領域は
Ｂ／Siにて10-3〜10-6の量添加して不純物をまつ
たく相殺（コンペイセイト）領域にあることが判
明した。
これらの領域４４が本発明の示す第３の半導体
であつてかつ光伝導度が１×10-3cm以上を有する
光応答用の半導体であることが判明した。
であつてかつ光伝導度が１×10-3cm以上を有する
光応答用の半導体であることが判明した。
本発明の実施例においては、価または価の
不純物としてＢ、Ｐを添加したが、価の不純物
としてはAl、Ga、Inを、また価の不純物とし
てはAs、Sb、Biを添加してもよい。
不純物としてＢ、Ｐを添加したが、価の不純物
としてはAl、Ga、Inを、また価の不純物とし
てはAs、Sb、Biを添加してもよい。
また本発明は物質の自由エネルギー的に示すよ
うな熱処理によつて単結晶または多結晶への遷移
をする。ASへの遷移は行われない。このため第
５図の縦軸は自由エネルギーを、また横軸は
CONFIG−URATIONAL COODINATE（位相
空間座標）において右下がりであり、またAS５
１、SCS５３の中間の５２を占めているものもあ
る。
うな熱処理によつて単結晶または多結晶への遷移
をする。ASへの遷移は行われない。このため第
５図の縦軸は自由エネルギーを、また横軸は
CONFIG−URATIONAL COODINATE（位相
空間座標）において右下がりであり、またAS５
１、SCS５３の中間の５２を占めているものもあ
る。
以上のことより明らかなごとく、本発明の光応
答特性を有する非単結晶半導体はこれまでまつた
く知られておらず、実験的な発見に基づくもの
で、その工業的な効果は光電変換装置への応用と
してきわめて優れたものであつた。
答特性を有する非単結晶半導体はこれまでまつた
く知られておらず、実験的な発見に基づくもの
で、その工業的な効果は光電変換装置への応用と
してきわめて優れたものであつた。
第１図は本発明の半導体を作製するための装置
の概要を示す。第２図は本発明の光応答特性を有
する領域を示す。第３図は光照射量と電気伝導度
の関係の一例を示す。第４図は真性または実質的
に真性の本発明の半導体の特性を示す。第５図は
本発明の半導体装置の自由エネルギー空間におけ
る関係を示す。
の概要を示す。第２図は本発明の光応答特性を有
する領域を示す。第３図は光照射量と電気伝導度
の関係の一例を示す。第４図は真性または実質的
に真性の本発明の半導体の特性を示す。第５図は
本発明の半導体装置の自由エネルギー空間におけ
る関係を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 0.001〜10torrの減圧状態に保持された反応
容器内に、反応性気体、反応性気体を希釈するた
めの希釈ガスであるヘリユーム（He）、ネオン
（He）または水素（H2）及び必要に応じて加え
られる不純物気体から成る混合気体を、上記希釈
ガスに対する反応性気体の濃度（反応性気体／希
釈ガス）が、0.04〜0.007となるように導入し、
前記混合ガスに出力50〜750Wの電気エネルギを
供給することにより前記混合ガスをプラズマ化さ
せ、温度50〜450℃の被膜形成面上にアモルフア
ス性と結晶性とが混合した半非晶質の構造を有す
る半導体被膜を形成させることを特徴とする半導
体被膜作製方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において不純物気体が
価のＢ、Al、Ga及びInであることを特徴とす
る半導体被膜作製方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において不純物気体が
Ｖ価のＰ、As、Sb及びBiであることを特徴とす
る半導体被膜作製方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052264A JPS58175824A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | プラズマ気相反応用装置 |
| JP3333924A JP2540684B2 (ja) | 1983-03-28 | 1991-11-22 | 珪素を主成分とする半導体被膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052264A JPS58175824A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | プラズマ気相反応用装置 |
| JP3333924A JP2540684B2 (ja) | 1983-03-28 | 1991-11-22 | 珪素を主成分とする半導体被膜の作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55147304A Division JPS5771127A (en) | 1980-10-21 | 1980-10-21 | Manufacture of semiamorphous semiconductor |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3333924A Division JP2540684B2 (ja) | 1983-03-28 | 1991-11-22 | 珪素を主成分とする半導体被膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58175824A JPS58175824A (ja) | 1983-10-15 |
| JPH038102B2 true JPH038102B2 (ja) | 1991-02-05 |
Family
ID=26392866
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58052264A Granted JPS58175824A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | プラズマ気相反応用装置 |
| JP3333924A Expired - Lifetime JP2540684B2 (ja) | 1983-03-28 | 1991-11-22 | 珪素を主成分とする半導体被膜の作製方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3333924A Expired - Lifetime JP2540684B2 (ja) | 1983-03-28 | 1991-11-22 | 珪素を主成分とする半導体被膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS58175824A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175824A (ja) * | 1983-03-28 | 1983-10-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応用装置 |
| DE68922244T2 (de) * | 1988-06-06 | 1995-09-14 | Japan Res Dev Corp | Verfahren zur Durchführung einer Plasmareaktion bei Atmosphärendruck. |
| WO2009093459A1 (ja) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 原子層成長装置および薄膜形成方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52113164A (en) * | 1976-03-19 | 1977-09-22 | Hitachi Ltd | Removal of organic agent |
| JPS5743891Y2 (ja) * | 1978-11-30 | 1982-09-28 | ||
| JPS5771127A (en) * | 1980-10-21 | 1982-05-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacture of semiamorphous semiconductor |
| JPS58175824A (ja) * | 1983-03-28 | 1983-10-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応用装置 |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP58052264A patent/JPS58175824A/ja active Granted
-
1991
- 1991-11-22 JP JP3333924A patent/JP2540684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0620952A (ja) | 1994-01-28 |
| JPS58175824A (ja) | 1983-10-15 |
| JP2540684B2 (ja) | 1996-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3152328B2 (ja) | 多結晶シリコンデバイス | |
| JP2965094B2 (ja) | 堆積膜形成方法 | |
| US4409605A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| JPH0253941B2 (ja) | ||
| KR19990045662A (ko) | 미세결정 실리콘막, 광전지 소자, 및 그 제조 방법 | |
| US4760008A (en) | Electrophotographic photosensitive members and methods for manufacturing the same using microwave radiation in magnetic field | |
| JPS6349751B2 (ja) | ||
| US4520380A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| JPH0653137A (ja) | 水素化アモルファスシリコン膜の形成方法 | |
| US4839312A (en) | Fluorinated precursors from which to fabricate amorphous semiconductor material | |
| JPH0325929B2 (ja) | ||
| JPH038102B2 (ja) | ||
| JP2626701B2 (ja) | Ｍｉｓ型電界効果半導体装置 | |
| JPH0313737B2 (ja) | ||
| JP4346700B2 (ja) | 光電変換装置の作製方法 | |
| JP2004296599A (ja) | 薄膜多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法 | |
| JP3201540B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP3491977B2 (ja) | 多結晶シリコン太陽電池 | |
| JP3100668B2 (ja) | 光起電力素子の製造方法 | |
| JP2675174B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP3363504B2 (ja) | 光起電力素子の製造方法 | |
| JPS634356B2 (ja) | ||
| JPH04212473A (ja) | 多結晶半導体膜及びその膜を用いた光起電力装置 | |
| JP3984761B2 (ja) | 光起電力素子、その製造方法、およびその製造装置 | |
| JP2728874B2 (ja) | 半導体装置の製法 |