JPH04105314A - 非晶質シリコンの製造方法 - Google Patents
非晶質シリコンの製造方法Info
- Publication number
- JPH04105314A JPH04105314A JP2222793A JP22279390A JPH04105314A JP H04105314 A JPH04105314 A JP H04105314A JP 2222793 A JP2222793 A JP 2222793A JP 22279390 A JP22279390 A JP 22279390A JP H04105314 A JPH04105314 A JP H04105314A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- silicon
- reaction chamber
- hydrogen compound
- light
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- 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.)
- Pending
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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】
〔概 要］
本発明は、太陽電池、薄膜トランジスタ或いは電子写真
感光材等に利用される非晶質シリコン層の形成に関し、 荷電粒子の衝突に因る膜質の劣化を伴うプラズマＣＶＤ
法に代わるべき光励起ＣＶＤ法の提供を目的とし、 本発明の光励起ＣＶＤ法は、 基板面上の空間にシリコンの水素化合物のガスを供給し
、シリコン原子の２Ｐ電子を励起する波長の光を含むＳ
ＯＲ光を照射して該水素化合物を分解し、それにより生
じた単体シリコン若しくは低水素化シリコンを、該基板
上に堆積させることで構成される。
感光材等に利用される非晶質シリコン層の形成に関し、 荷電粒子の衝突に因る膜質の劣化を伴うプラズマＣＶＤ
法に代わるべき光励起ＣＶＤ法の提供を目的とし、 本発明の光励起ＣＶＤ法は、 基板面上の空間にシリコンの水素化合物のガスを供給し
、シリコン原子の２Ｐ電子を励起する波長の光を含むＳ
ＯＲ光を照射して該水素化合物を分解し、それにより生
じた単体シリコン若しくは低水素化シリコンを、該基板
上に堆積させることで構成される。
更に本出願の一発明では、基板表面における反応確率を
増加させるため、基板を１２５に以下に冷却しながら上
記の光励起ＣＶＤを行う。
増加させるため、基板を１２５に以下に冷却しながら上
記の光励起ＣＶＤを行う。
本発明は非晶質シリコン（以下、シリコンはＳｉと表記
）の形成に関わり、特にＳｉどうしの結合に関与しない
結合手が水素と結合していることにより、良好な電子的
性質を持つ非晶１ｉｓｉの形成に関わる。
）の形成に関わり、特にＳｉどうしの結合に関与しない
結合手が水素と結合していることにより、良好な電子的
性質を持つ非晶１ｉｓｉの形成に関わる。
近年、太陽電池や薄膜トランジスタ或いは電子写真感光
体用材料として水素を含む非晶質Ｓｉが質層されるよう
ムこなっている。非晶質Ｓｌは格子配列を持たないため
、Ｓｉどうしの結合に関与しない結合手が生しる。この
空結合手が水素（Ｈ）と結合していれば、該非晶質Ｓｉ
は良好な電子的特性を持ち、このような非晶質Ｓ１によ
って構成される上記電子素子或いは材料の特性も優秀な
ものとなる。
体用材料として水素を含む非晶質Ｓｉが質層されるよう
ムこなっている。非晶質Ｓｌは格子配列を持たないため
、Ｓｉどうしの結合に関与しない結合手が生しる。この
空結合手が水素（Ｈ）と結合していれば、該非晶質Ｓｉ
は良好な電子的特性を持ち、このような非晶質Ｓ１によ
って構成される上記電子素子或いは材料の特性も優秀な
ものとなる。
（従来の技術と発明が解決しようとする課題）水素を含
む非晶質Ｓ１はシラン（Ｓ ｉ Ｈ＝）やジシラン（Ｓ
ｉｚＨｂ）ガスを原料とする化学気相成長法（ＣＶＤ法
）によって形成されるのが通常である。
む非晶質Ｓ１はシラン（Ｓ ｉ Ｈ＝）やジシラン（Ｓ
ｉｚＨｂ）ガスを原料とする化学気相成長法（ＣＶＤ法
）によって形成されるのが通常である。
このＣＶＤ法の最も簡単な処理では、原料ガスの熱分解
によりＳｉを遊離して基板上に堆積成長させるが、原料
ガスの分解速度を高めて非晶質Ｓｉの堆積速度を向上さ
せるべく、高周波電界を印加し、放電プラズマ中で原料
ガスを分解させるプラズマＣＶＤ法が一般に行われてい
る。
によりＳｉを遊離して基板上に堆積成長させるが、原料
ガスの分解速度を高めて非晶質Ｓｉの堆積速度を向上さ
せるべく、高周波電界を印加し、放電プラズマ中で原料
ガスを分解させるプラズマＣＶＤ法が一般に行われてい
る。
この処理では、プラズマ中で発生じた荷電粒子が印加電
界により加速されて基板表面に衝突し、それにより生じ
た損傷が成長層の膜質を劣化させることが起こる。本明
細書でｓｉｔと言うのは、それを用いて形成した素子や
感光材料の特性に影響が及ぶような非晶１ｉｓｉ層の化
学的、物理的性質のことである。
界により加速されて基板表面に衝突し、それにより生じ
た損傷が成長層の膜質を劣化させることが起こる。本明
細書でｓｉｔと言うのは、それを用いて形成した素子や
感光材料の特性に影響が及ぶような非晶１ｉｓｉ層の化
学的、物理的性質のことである。
この障害はＣＶＤ実施時に電界を印加することに起因す
るものであるから、荷電粒子が加速される状況が生じな
いような方法で原料ガスの分解を促進すれば良いことに
なる。そのような条件を満たすＣＶＤ法として光励起Ｃ
ＶＤ法が知られているが、水銀灯やレーザの光にはシラ
ンやジシランを励起・分解し得る波長の光は僅かしか含
まれず、更に照射対象が気体であるから励起光の吸収効
率が低く、十分な処理速度を得ることは困難である。
るものであるから、荷電粒子が加速される状況が生じな
いような方法で原料ガスの分解を促進すれば良いことに
なる。そのような条件を満たすＣＶＤ法として光励起Ｃ
ＶＤ法が知られているが、水銀灯やレーザの光にはシラ
ンやジシランを励起・分解し得る波長の光は僅かしか含
まれず、更に照射対象が気体であるから励起光の吸収効
率が低く、十分な処理速度を得ることは困難である。
本発明の目的はプラズマＣＶＤ法に代わる実用的な光励
起ＣＶＤ処理法を提供することであり、それによって膜
質の良好な非晶質Ｓｉの形成法を提供することである。
起ＣＶＤ処理法を提供することであり、それによって膜
質の良好な非晶質Ｓｉの形成法を提供することである。
（課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の一発明である光励起
ＣＶＤ法では、 基板面上の空間にＳｉの水素化合物のガスを供給し、Ｓ
１原子の２Ｐ電子を励起する波長の光を含む電磁波を照
射して該水素化合物を分解し、それにより生じた単体Ｓ
１若しくは低水素化Ｓｉを、該基板上に堆積させること
が行われる。
ＣＶＤ法では、 基板面上の空間にＳｉの水素化合物のガスを供給し、Ｓ
１原子の２Ｐ電子を励起する波長の光を含む電磁波を照
射して該水素化合物を分解し、それにより生じた単体Ｓ
１若しくは低水素化Ｓｉを、該基板上に堆積させること
が行われる。
また、本出願の他の発明では、基板表面における反応確
率を増加させるため、基板を１２５に以下に冷却しなが
ら上記の光励起ＣＶＤを行う。
率を増加させるため、基板を１２５に以下に冷却しなが
ら上記の光励起ＣＶＤを行う。
更に、これ等の本出願の発明の実施態様においては、Ｓ
ｉ原子の２Ｐ電子を励起する光源としてシンクロトロン
放射光（ＳＯＲ光）を利用する。
ｉ原子の２Ｐ電子を励起する光源としてシンクロトロン
放射光（ＳＯＲ光）を利用する。
〔作 用］
シランやモノシランのような分子を効率良く分解するに
は、分子の中心にあるＳｉ原子の内殻電子を励起するだ
けのエネルギを供給することが必要である。Ｓｌの２Ｐ
電子による吸収は約＋００ｅＶの位置にあり、このよう
な短波長光は水銀灯のような従来の光源では得られない
のであるが、ＳＯＲ光には上記エネルギ範囲の光が実用
上十分な強度で含まれるから、これを利用すればプラン
やジンランを効率良く分解し、光励起ＣＶＤ法による非
晶質Ｓｉの堆積が可能となる。
は、分子の中心にあるＳｉ原子の内殻電子を励起するだ
けのエネルギを供給することが必要である。Ｓｌの２Ｐ
電子による吸収は約＋００ｅＶの位置にあり、このよう
な短波長光は水銀灯のような従来の光源では得られない
のであるが、ＳＯＲ光には上記エネルギ範囲の光が実用
上十分な強度で含まれるから、これを利用すればプラン
やジンランを効率良く分解し、光励起ＣＶＤ法による非
晶質Ｓｉの堆積が可能となる。
また、原料ガスがＩ Ｔｏｒｒ或いはそれ以下といった
低い圧力では励起光の吸収が十分に起こらず、非晶質Ｓ
ｉの堆積速度も低いが、本発明のように基板を冷却する
と、基板表面に原料ガスが凝集することになり、その部
分で励起光の吸収が効率良く行われるため、基板上の表
面反応が活性化され、非晶質Ｓｉの堆積速度が向上する
。
低い圧力では励起光の吸収が十分に起こらず、非晶質Ｓ
ｉの堆積速度も低いが、本発明のように基板を冷却する
と、基板表面に原料ガスが凝集することになり、その部
分で励起光の吸収が効率良く行われるため、基板上の表
面反応が活性化され、非晶質Ｓｉの堆積速度が向上する
。
［実施例］
第１図は本発明に用いられる光ＣＶＤ装置の構成を模式
的に示す図である。以下、該図面を参照しながら、本発
明の非晶質Ｓｉの堆積方法の実施例を説明する。
的に示す図である。以下、該図面を参照しながら、本発
明の非晶質Ｓｉの堆積方法の実施例を説明する。
反応室１の内部には基板載置台２があり、台上の基板３
は冷却管４に液体窒素を流すことにより９５Ｋに冷却さ
れる。単純に冷却するだけでなく、基板温度を特定値に
維持する場合は温度制御装置５によって制御される加熱
電力がヒーター６ムこ加えられる。基板温度の測定は熱
電対７により行われる。また、本実施例では前記基板は
４０ｎｍの熱酸化膜が付けられたＳ１ウエハである。
は冷却管４に液体窒素を流すことにより９５Ｋに冷却さ
れる。単純に冷却するだけでなく、基板温度を特定値に
維持する場合は温度制御装置５によって制御される加熱
電力がヒーター６ムこ加えられる。基板温度の測定は熱
電対７により行われる。また、本実施例では前記基板は
４０ｎｍの熱酸化膜が付けられたＳ１ウエハである。
シラン（Ｓ ｉ Ｈ４）をヘリウム（Ｈｅ）によって５
％の濃度に希釈した原料ガスはリークバルブ８、ソレノ
イドバルブ９を通して反応室に送り込まれる。
％の濃度に希釈した原料ガスはリークバルブ８、ソレノ
イドバルブ９を通して反応室に送り込まれる。
反応室内のガスはターボポンプ１０とロータリーポンプ
１１から成る排気装置によって排気され、内部の圧力は
０．１〜Ｉ Ｔｏｒｒに維持される。この時、５ｉＨａ
の分圧は５ Ｘ １０−’〜５ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒ
となっている。
１１から成る排気装置によって排気され、内部の圧力は
０．１〜Ｉ Ｔｏｒｒに維持される。この時、５ｉＨａ
の分圧は５ Ｘ １０−’〜５ Ｘ １０−”Ｔｏｒｒ
となっている。
ＳＯＲ光１２は基板の上方から照射される。ゲートバル
ブ１３で仕切られた反応室の上方には、図では省略され
ているが、差動排気によって順次高真空に維持される光
路空間が設けられており、シンクロトロンの電子蓄積リ
ングから放射されたＳＯＲ光は、この光路菟間を経由し
て反応室に到達し、基板を照射する。本実施例ではＳＯ
Ｒ光の有効な屋短波長は１２３ｅＶであり、Ｓｉの２ｐ
′１子を励起するに十分なエネルギを持つものである。
ブ１３で仕切られた反応室の上方には、図では省略され
ているが、差動排気によって順次高真空に維持される光
路空間が設けられており、シンクロトロンの電子蓄積リ
ングから放射されたＳＯＲ光は、この光路菟間を経由し
て反応室に到達し、基板を照射する。本実施例ではＳＯ
Ｒ光の有効な屋短波長は１２３ｅＶであり、Ｓｉの２ｐ
′１子を励起するに十分なエネルギを持つものである。
更に、図の１４はバラトロンゲージ、１５はコールドカ
ソードゲージである。
ソードゲージである。
第２図は上記処理条件のうち基板温度だけを変えて、１
時間づつ非晶ｔＳｉを堆積した時のＳｉ層の厚さ、即ち
時間当たりの堆積速度と基板温度との間係を示す図であ
る。この図から明らかなように、堆積速度は基板温度が
約１２０に以下で直線的に増加し、基板冷却の効果が顕
著になるが、堆積速度増加の傾向は１２５に程度から現
れている。
時間づつ非晶ｔＳｉを堆積した時のＳｉ層の厚さ、即ち
時間当たりの堆積速度と基板温度との間係を示す図であ
る。この図から明らかなように、堆積速度は基板温度が
約１２０に以下で直線的に増加し、基板冷却の効果が顕
著になるが、堆積速度増加の傾向は１２５に程度から現
れている。
また、低温域では原料ガスの圧力が異なっても堆積速度
は殆ど変化しない。
は殆ど変化しない。
第３図は上記実施例による堆積物がＳｉであることを確
認するために行ったオージェ分析結果を示すグラフであ
る。すなわち、非晶ｔｓｉが堆積した基板を表面からア
ルゴン・スパッタによって研削しながら、ＳｉとＯに相
当するオージェ信号の強度を測定したもので、横軸の時
間は表面からの深さに対応しており、Ｏのオージェ信号
強度が高くなっている部分はＳｉウェハの表面に形成さ
れた熱酸化膜の領域である。これを挟む両側の部分、す
なわち堆積層とＳ１ウエハの領域では、Ｓｉを示す信号
かは−等しい強度で現れていることから、堆積層はＳｉ
であると判定される。
認するために行ったオージェ分析結果を示すグラフであ
る。すなわち、非晶ｔｓｉが堆積した基板を表面からア
ルゴン・スパッタによって研削しながら、ＳｉとＯに相
当するオージェ信号の強度を測定したもので、横軸の時
間は表面からの深さに対応しており、Ｏのオージェ信号
強度が高くなっている部分はＳｉウェハの表面に形成さ
れた熱酸化膜の領域である。これを挟む両側の部分、す
なわち堆積層とＳ１ウエハの領域では、Ｓｉを示す信号
かは−等しい強度で現れていることから、堆積層はＳｉ
であると判定される。
以上説明した如く、本発明における非晶質Ｓｉの堆積形
成では、ＳＯＲ光を利用した光励起Ｃ■Ｄにより非晶質
Ｓｉの堆積が行われ、更に基板を冷却することによって
非晶質Ｓｉの堆積速度を大幅に向上させている。
成では、ＳＯＲ光を利用した光励起Ｃ■Ｄにより非晶質
Ｓｉの堆積が行われ、更に基板を冷却することによって
非晶質Ｓｉの堆積速度を大幅に向上させている。
本発明の方法によって膜質の優れた非晶質Ｓｉが得られ
ることから、これを利用する太陽電池、薄膜トランジス
タ、電子写真感光材の特性も優秀なものとなる。
ることから、これを利用する太陽電池、薄膜トランジス
タ、電子写真感光材の特性も優秀なものとなる。
第１図は本発明に用いられる光ＣＶＤ装置を示す図、
第２図は基板温度と堆積速度の関係を示す図、第３図は
ＳｉとＯのオージェ分析結果を示す図であって、図にお
いて １は反応室、 ２は基板載置台、 ３は基板、 ４は冷却管、 ５は温度制御装置、 ６はヒーター ７は熱電対、 ８はリークバルブ、 ９はソレノイドバルブ、 １０はターボポンプ、 １１はロータリーポンプ、 １２はＳＯＲ光、 １３はゲートバルブ である。 基板温度（Ｋ） 基板温度と堆積速度の関係を示す間 第２図 本発明に用いられる光ＣＶＤ装置を示す図第１図 スパッタ時間（分） ＳｉとＯのオージェ分析結果を示す図 第３図
ＳｉとＯのオージェ分析結果を示す図であって、図にお
いて １は反応室、 ２は基板載置台、 ３は基板、 ４は冷却管、 ５は温度制御装置、 ６はヒーター ７は熱電対、 ８はリークバルブ、 ９はソレノイドバルブ、 １０はターボポンプ、 １１はロータリーポンプ、 １２はＳＯＲ光、 １３はゲートバルブ である。 基板温度（Ｋ） 基板温度と堆積速度の関係を示す間 第２図 本発明に用いられる光ＣＶＤ装置を示す図第１図 スパッタ時間（分） ＳｉとＯのオージェ分析結果を示す図 第３図
Claims (5)
- （１）基板面上の空間にシリコンの水素化合物のガスを
供給し、シリコン原子の２Ｐ電子を励起する波長の光を
含む電磁波を照射して該水素化合物を分解し、それによ
り生じた単体シリコン若しくは低水素化シリコンを該基
板上に堆積させることを特徴とする非晶質シリコンの製
造方法。 - （２）請求項１の非晶質シリコンの製造方法において、
照射する該電磁波がシンクロトロン放射光であることを
特徴とする非晶質シリコンの製造方法。 - （３）前記基板を１２５Ｋ以下に冷却し、該基板表面に
前記電磁波を照射して行うことを特徴とする請求項１若
しくは請求項２の非晶質シリコンの製造方法。 - （４）請求項１乃至請求項３の方法で形成された非晶質
シリコンによって、一部若しくは全体が構成されて成る
ことを特徴とする太陽電池若しくは薄膜トランジスタ若
しくは電子写真感光材。 - （５）反応室と、 該反応室にシリコンの水素化合物である原料ガスを一定
速度で供給する原料ガス供給装置と、該反応室内の圧力
を一定に保ちながら該反応室のガスを排出する排気装置
と、 シンクロトロンの電子蓄積リングと該反応室を結合する
ＳＯＲ光の光路であって、差動排気により真空度が連続
的に変化して設定されるＳＯＲ光の光路空間と、 該反応室内に設けられ、冷却用液体の流通により載置さ
れた基板を冷却することができる基板載置台とを備えて
成ることを特徴とする非晶質シリコンの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222793A JPH04105314A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非晶質シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222793A JPH04105314A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非晶質シリコンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105314A true JPH04105314A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16787986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2222793A Pending JPH04105314A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 非晶質シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04105314A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003083915A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Miyatsu Co., Ltd. | Method for forming thin film |
| JP2004146781A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法 |
| CN107116304A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-09-01 | 常州大学 | 激光热喷涂制备非晶铝涂层的快速冷却装置 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2222793A patent/JPH04105314A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003083915A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Miyatsu Co., Ltd. | Method for forming thin film |
| JP2004146781A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体素子製造用ロードロックチャンバーの真空／パージ方法 |
| CN107116304A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-09-01 | 常州大学 | 激光热喷涂制备非晶铝涂层的快速冷却装置 |
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