JPH04268721A - 非単結晶炭化珪素半導体、及びその製造方法、及びそれを用いた半導体装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質炭化珪素半導体
（言うまでもないが、微結晶炭化珪素半導体をふくむ。 ）、多結晶炭化珪素半導体、等の非単結晶炭化珪素半導
体及びその製造方法、及びそれを用いた半導体装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】非晶質シリコン半導体、多結晶シリコン
半導体等の、シリコン半導体膜は、電子写真用光受容部
材、太陽電池、薄膜トランジスター、光センサー等の光
電変換素子、半導体素子に応用されている。特に太陽電
池において、光劣化の問題や変換効率向上等のため、更
なる膜質の向上が望まれている。

【０００３】最近、通常の太陽電池、薄膜トランジスタ
ー等に使われている非晶質シリコン半導体において、該
非晶質シリコン半導体膜中に存在するマイクロボイドは
、平均粒径が４〜５Åで密度が２×１０１９（ｃｍ−３
）以上含有されていることが報告されている。

【０００４】また、非単結晶炭化珪素半導体は太陽電池
の窓材として注目されているが、該非単結晶炭化珪素半
導体中にもマイクロボイドが存在し、平均粒径は４〜６
Åで密度が５×１０１９（ｃｍ−３）以上であることが
報告されている（’Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
　　ｏｆ　　ｍｉｃｒｏｖｏｉｄｓ　　ｉｎ　　ｄｅｖ
ｉｃｅ−ｑｕａｌｉｔｙ　　ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ
ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　　ｓｉｌｉｃｏｎ　　ｂｙ　　ｓ
ｍａｌｌ−ａｎｇｌｅ　　ｘ−ｒａｙ　　ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ　　ａｎｄ　　ｉｎｆｒａｒｅｄ　　ｍｅａｓ
ｅｒｍｅｎｔｓ’，Ａ．Ｈ．Ｍａｈａｎ，Ｄ．Ｌ．Ｗｉ
ｌｌｉａｍｓｏｎ，Ｂ．Ｐ．Ｎｅｌｓｏｎ　　ａｎｄ　
　Ｒ．Ｓ．Ｃｒａｎｄａｌｌ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ　　Ｒ
ｅｖｉｅｗＢ　　Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１７，１５　　
Ｄｅｃ．１９８９−１，１２０２４；’Ｓｍａｌｌ　　
ａｎｇｌｅ　　ｘ−ｒａｙ　　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　
　ｆｒｏｍ　　ｍｉｃｒｏｖｏｉｄｓ　　ｉｎ　　ｔｈ
ｅａ−ＳｉＣ：Ｈ　　ａｌｌｏｙ’，Ａ．Ｈ．Ｍａｈａ
ｎ，Ｂ．Ｐ．Ｎｅｌｓｏｎａｎｄ　　Ｄ．Ｌ．Ｗｉｌｌ
ｉａｍｓｏｎ，ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ
　　ＯＮ　　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　　ＤＥＶＩＣＥＳ．Ｖ
ＯＬ．３６，Ｎｏ．１２，ＤＥＣ．１９８９，２８５９
）。

【０００５】また、該論文中にこれらのマイクロボイド
が、バンド端状態や再結合中心に関係することが示唆さ
れている。また更に、これらのマイクロボイド内には、
水素原子が結合していて、この水素原子は、ボイド内で
動くことができる。そしてこのことが光劣化に関係して
いることが示唆されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの研究によ
ると、従来の非単結晶炭化珪素半導体のマイクロボイド
（ｍｉｃｒｏ　　ｖｏｉｄｅ）形状をＳＴＭ（ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ　　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　　ｍｉｃｒｏｓｃｏ
ｐｅ）で観察すると、円形、楕円形で深さが２〜５原子
の形状が観察された。

【０００７】またマイクロボイドの回りの原子の配置か
らマイクロボイドの周辺に応力があることが推定された
。

【０００８】この様に従来の非単結晶炭化珪素半導体で
は、かなりの数の炭素原子や珪素原子の結合に、結晶の
結合からかなりずれた歪があるものと考えられる。

【０００９】この様な炭素原子や珪素原子の歪は、不純
物のドーピングを行なった場合に、不純物の活性化を妨
げ、ドーピング効率を低下させるという問題があった。

【００１０】また、マイクロボイド中に、不純物がトラ
ップされ、不純物が不活性のまま結合してしまうという
問題もあった。

【００１１】更に、この様なマイクロボイドや該マイク
ロボイドに伴う歪等によって、電荷の移動度も低下する
という問題があった。

【００１２】

【発明の目的】本発明の目的は、マイクロボイドの平均
半径が小さく、マイクロボイドの密度が小さい非単結晶
炭化珪素半導体を提供し、不純物のドーピング効率の良
い非単結晶炭化珪素半導体を提供することであり、また
、複数の半導体層を積層した場合に密着性の良い非単結
晶炭化珪素半導体を提供することである。

【００１３】また、良質な特性を示す接合を形成しえる
非単結晶炭化珪素半導体を提供することであり、また、
薄膜でも十分に使用できる非単結晶炭化珪素半導体を提
供することであり、また、電荷の移動のしやすい非単結
晶炭化珪素半導体を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した従来
技術における課題を解決し、前記目的を達成するための
手段として、少なくとも炭素原子、珪素原子、水素原子
または／及びハロゲン原子を含有する非単結晶炭化珪素
半導体において、該半導体中に存在するマイクロボイド
の平均半径が３．５Å以下で、かつ該マイクロボイドの
密度が１×１０１９（ｃｍ−３）以下であることを特徴
としている。また、前記非単結晶炭化珪素半導体中に、
周期率表第ＩＩＩ　ｂ族元素及び／または第Ｖｂ族元素
を含有することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の単結晶炭化珪素半導体を用
いて構成されることを特徴とする半導体装置により、ま
た、非単結晶炭化珪素半導体の製造方法において、重水
素ガスを、シラン系原料ガス及び炭化珪素系原料ガスに
添加し、マイクロ波グロー放電分解法により、前記非単
結晶炭化珪素半導体中に存在するマイクロボイドの平均
半径が３．５Å以下で、かつ該マイクロボイドの密度が
１×１０１９（ｃｍ−３）以下である非単結晶炭化珪素
半導体を形成することを特徴とする非単結晶炭化珪素半
導体の製造方法により、前記課題を解決しようとするも
のである。

【００１６】

【作用】本発明において、マイクロボイドの平均半径を
３．５Å以下にすることによって、マイクロボイド内に
含有される水素原子によって、Ｃ−Ｈ−Ｃの三中心結合
が形成される可能性が増え、少ない水素含有量で炭素原
子の未結合手（ｄａｎｇｌｉｎｇ　　ｂｏｎｄ）の補償
や構造緩和を行なうことが出来る。

【００１７】またマイクロボイドの密度を１×１０１９
（ｃｍ−３）以下にすることによって、未結合手や膜歪
をさらに減少させることができる。

【００１８】また更に、マイクロボイドの大きさや、数
を本発明の範囲にすることによって、非単結晶炭化珪素
半導体膜を積層する場合の界面の状態を改善することが
出来る。

【００１９】本発明の非単結晶炭化珪素半導体において
、マイクロボイドの密度が１×１０１９（ｃｍ−３）以
下にすることによって、界面及び表面に存在するマイク
ロボイドの面密度が２×１０１１（ｃｍ−２）以下に減
少させることができる。

【００２０】また、マイクロボイドの平均半径を３．５
Å以下にするので、界面及び表面の平滑性が向上してい
る。そのため、本発明の非単結晶炭化珪素半導体にて、
非単結晶炭化珪素半導体膜を積層する場合、界面準位が
減少し、また、界面の歪も減少する。

【００２１】更に加えて、本発明の非単結晶炭化珪素半
導体においては、マイクロボイドの平均半径が小さくま
た密度が小さいため、不純物のドーピング効率が改善さ
れている。すなわち、マイクロボイドの平均半径が小さ
く、マイクロボイドの密度が小さいこと、及び含有する
Ｃ−Ｈ３　結合の割合が少ないことから、非単結晶炭化
珪素半導体の自由度が従来技術による非単結晶炭化珪素
半導体よりも減少している。その結果、本発明の非単結
晶炭化珪素半導体中に不純物をドーピングした場合に、
拘束力が増加または自由度が減少するため、不純物は、
４配位で配位する可能性が増加し、不純物のドーピング
効率が増加する。

【００２２】

【実施態様例】本発明の非単結晶炭化珪素半導体につい
てさらに詳細に構成を説明する。本発明の非単結晶炭化
珪素半導体において、非単結晶炭化珪素半導体が非晶質
炭化珪素半導体の場合、該非晶質炭化珪素半導体中に含
まれる水素原子の含有量は、好ましくは１〜３０原子％
であり、最適には５〜２５原子％である。また、水素の
結合状態としては、Ｃ−Ｈ結合（ＩＲスペクトルで２８
８０ｃｍ−１ピーク）とＣ−Ｈ３　結合（ＩＲスペクト
ルで２９６０ｃｍ−１ピーク）との面積比（各ピークで
のガウス分布を仮定）［Ｃ−Ｈ３　］／［Ｃ−Ｈ］が１
／５以下で、Ｓｉ−Ｈ結合（ＩＲスペクトルで２０００
ｃｍ−１ピーク）とＳｉ−Ｈ２　結合（ＩＲスペクトル
で２０９０ｃｍ−１ピーク）との面積比（各ピークでの
ガウス分布を仮定）［Ｓｉ−Ｈ２　］／［Ｓｉ−Ｈ］が
１／２０以下であることが好ましいものである。

【００２３】更に、本発明の非単結晶炭化珪素半導体中
に含有されるハロゲン原子（特にフッ素原子が好ましい
）は、好ましくは０．１〜１０原子％、最適には０．１
〜５原子％である。

【００２４】また更に、本発明の非単結晶炭化珪素半導
体中に含有されるマイクロボイドの平均半径は３．５Å
以下で、マイクロボイドの密度が１×１０１９（ｃｍ−
３）以下であることが好ましいものである。

【００２５】一方、本発明の非単結晶炭化珪素半導体が
多結晶炭化珪素半導体の場合、該多結晶炭化珪素半導体
中に含有される水素原子の含有量は、好ましくは０．１
〜１０原子％、最適には０．１〜５原子％である。また
、水素の結合状態としては、Ｃ−Ｈ結合（ＩＲスペクト
ルで２８８０ｃｍ−１ピーク）と、Ｃ−Ｈ３　結合（Ｉ
Ｒスペクトルで２９６０ｃｍ−１ピーク）との面積比（
各ピークでのガウス分布を仮定）［Ｃ−Ｈ３　］／［Ｃ
−Ｈ］が１／３以下で、Ｓｉ−Ｈ結合（ＩＲスペクトル
で２０００ｃｍ−１ピーク）とＳｉ−Ｈ２　結合（ＩＲ
スペクトルで２０９０ｃｍ−１ピーク）との面積比（各
ピークでのガウス分布を仮定）［Ｓｉ−Ｈ２　］／［Ｓ
ｉ−Ｈ］が１／１０以下であることが好ましいものであ
る。

【００２６】更に、本発明の多結晶炭化珪素半導体中に
含有されるハロゲン原子（特にフッ素原子が好ましい）
は、好ましくは０．１〜５原子％、最適には０．１〜３
原子％である。

【００２７】また更に、本発明の多結晶炭化珪素半導体
中に含有されるマイクロボイドの平均半径は３．５Å以
下で、マイクロボイドの密度が１×１０１９（ｃｍ−３
）以下であることが好ましいものである。

【００２８】本発明の非単結晶炭化珪素半導体は、上述
した作用から電子写真用光受容部材、太陽電池、薄膜ト
ランジスター、光センサー等の光電変換素子、半導体素
子への応用に適している。以下このような半導体装置に
応用した場合の実施態様例について説明する。 （構成例１・・電子写真用光受容部材に応用した例）図
１は、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用した半導
体装置として、電子写真用光受容部材の模式的説明図を
示す。

【００２９】該電子写真用光受容部材１０４は、支持体
１０１上に、電荷注入防止層１０２と光導電層１０３と
を積層することによって構成されている。電荷注入防止
層１０２は、正帯電用には、周期律表第ＩＩＩ　ｂ族元
素を本発明の非単結晶炭化珪素半導体に添加し、負帯電
用には、周期律表第Ｖｂ族元素を本発明の非単結晶炭化
珪素半導体に添加することが望ましいものである。更に
、電荷注入防止層１０２には、非単結晶炭化珪素半導体
の中で、特に微結晶炭化珪素半導体及び多結晶炭化珪素
半導体が適している。

【００３０】また、光導電層１０３には、非単結晶炭化
珪素半導体の中で、特に非晶質炭化珪素半導体が適して
いる。加えて、各層の層厚は、電子写真プロセスによっ
て適宜決定されるべきことではあるが、電荷注入防止層
１０２の層厚としては、好ましくは１００Å〜１０μｍ
であり、より好ましくは１０００Å〜７μｍ、最適には
、５０００Å〜５μｍである。光導電層１０３の層厚と
しては、好ましくは、１μｍ〜１００μｍであり、より
好ましくは、５μｍ〜５０μｍ、最適には１０μｍ〜４
０μｍである。

【００３１】本発明の非単結晶炭化珪素半導体を電子写
真用像形成部材に応用した場合、帯電能の向上、感度の
向上、残電は実質的になく、ゴーストも実質的になく、
画像流れも実質的になく、耐環境性も向上し、非常に画
質が安定し、長寿命である等の効果がある。

【００３２】加えて、本発明の非単結晶炭化珪素半導体
を応用した電子写真用光受容部材は、特にアナログ複写
機に利用する場合、電子写真用光受容部材の分光感度が
人間の視感度に近いため、色再現性の優れた、高感度を
示すという効果がある。

【００３３】また加えて、本発明の非単結晶炭化珪素半
導体を応用した電子写真用光受容部材において、光導電
層としては、非単結晶炭化珪素半導体を電荷輸送層に、
非単結晶シリコン半導体を電荷発生層に用いた機能分離
型も電子写真プロセスに応じて適宜選択するのも良い。 （構成例２・・太陽電池に応用した例）図２は、本発明
の非単結晶炭化珪素半導体を応用した半導体装置として
、太陽電池の模式的説明図を示す。

【００３４】図２において、太陽電池２０７は導電性支
持体２０１上に、ｎ型層２０２、ｉ型層２０３、ｐ型層
２０４、透明導電層２０５及び集電電極２０６を積層し
て構成している。また必要に応じて、導電性支持体２０
１とｎ型層２０２の間に、反射層や、反射増加層を挿入
しても良い。更に支持体が透光性で支持体側から光を照
射する場合、逆の層構成とすることが望ましい。

【００３５】ｎ型層２０２及びｐ型層２０４は、本発明
の非単結晶炭化珪素半導体にそれぞれ周期律表第Ｖｂ族
元素及び周期律表第ＩＩＩ　ｂ族元素を添加して形成す
ることが望ましい。また、本発明の非単結晶炭化珪素半
導体の中で微結晶炭化珪素半導体または、多結晶炭化珪
素半導体が望ましい。更に、ｎ型層２０２及びｐ型層２
０４の層厚としては、通常、１０００Å〜１０Åであり
、より好ましくは、２００Å〜１０Åであり、最適には
、１００Å〜２０Åである。

【００３６】太陽電池の場合、ｎ層またはｐ層は、光吸
収しても光電流には寄与しない。そのため、ｎ層または
ｐ層はできるたけ薄膜であることが望ましいものである
。

【００３７】本発明の非単結晶炭化珪素半導体は、薄膜
で使用する場合障害となるマイクロボイドの平均半径が
小さく、密度も小さいため、数１０Åの薄膜においても
十分な機能を発揮することができる。

【００３８】ｉ層としては、本発明の非単結晶炭化珪素
半導体の中で非晶質炭化珪素半導体または、多結晶炭化
珪素半導体が適している。またｉ層の層厚は、太陽電池
を使用する環境の光スペクトルによって適宜決められる
べきものではあるが、好ましくは５００Å〜１μｍであ
る。

【００３９】以上の様に本発明の非単結晶炭化珪素半導
体を太陽電池に応用すると、ｎ層またはｐ層での光吸収
を減少させることができ、ｉ層で十分に光吸収させ光電
変換させることが可能である。また本発明の非単結晶炭
化珪素半導体のマイクロボイドの平均半径が小さく、密
度も小さいため、すなわち、緻密であるため、ｎ層とｐ
層の不純物がｉ層へ拡散していくことが極力抑えられ、
優れたｐｉｎ接合を形成することができる。同様に、ｎ
層またはｐ層が緻密であるため、透明導電層（ｅｘ　　
ＩＴＯ，ＳｎＯ２　）の金属がｎ層またはｐ層へ拡散す
ることが防止できる。このことも本発明の非単結晶炭化
珪素半導体を利用したｎ層またはｐ層が非常な薄膜で十
分な特性を発揮する理由の１つである。

【００４０】また、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を
応用した太陽電池の層構成としては、光電流を向上する
ために、光入射側のｐ型層又はｎ型層は、結晶化してい
ることがより望ましいものである。それは、結晶化させ
ることによって、光の吸収係数が減少し、特に短波長で
の変換効率が向上するためである。

【００４１】また更に、本発明の非単結晶炭化珪素半導
体を応用した太陽電池の層構成としては、光電流を向上
するために、ｉ型層をｐ型層又はｎ型層よりも禁制帯幅
の狭い非単結晶シリコン半導体や非単結晶シリコンゲル
マニウム半導体で形成してもよい。

【００４２】加えて太陽電池の層構成としては、ｉ型層
として非単結晶シリコン半導体を用いたｐｉｎ構造の太
陽電池及び／又はｉ型層として非単結晶シリコンゲルマ
ニウム半導体を用いたｐｉｎ構造の太陽電池とを積層し
たタンデム構造等の多層構造の太陽電池が好適な例とし
て挙げられる。 （構成例３・・薄膜トランジスタに応用した例）図３は
、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用した半導体装
置として、薄膜トランジスターの模式的説明図である。

【００４３】薄膜トランジスター３０７は、絶縁性支持
体３０１上に、ゲート電極３０２、絶縁層３０３、半導
体層３０４、ソース電極３０５、ドレイン電極３０６を
積層して構成されている。

【００４４】本発明の非単結晶炭化珪素半導体を半導体
層３０４に適用すると絶縁層３０３との間の界面準位が
少なくなるため、優れたトランジスター特性が得られる
。また更に、くり返し使用においても安定なトランジス
ター特性が得られる。 （構成例４・・光センサーに応用した例）図４は、本発
明の非単結晶炭化珪素半導体を応用した半導体装置とし
て、光センサーの模式的説明図である。

【００４５】光センサー４０６は、導電性支持体４０１
上に、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用いたｎまた
はｐ型層４０２、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用
いたｉ型層４０３、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を
用いたｐまたはｎ型層４０４、透明導電層４０５の積層
で構成されている。

【００４６】光センサー４０６は、ｐｉｎ構造、ｎｉｐ
構造いずれも逆バイアスを印加して使用する。逆バイア
スとしては、１Ｖ〜１０Ｖが望ましい範囲である。光セ
ンサーの各層の層厚は、太陽電池と同様であるが、光セ
ンサーの場合、逆バイアスを印加するので太陽電池より
も、ｐ層、ｎ層は、層厚が厚い方が望ましいものである
。

【００４７】光センサーに本発明の非単結晶炭化珪素半
導体を用いることによって、暗電流によるノイズの少な
い、高感度で、残像、劣化等のない優れた効果を示す。

【００４８】特に本発明の光センサーにおいて、光照射
時の光電流を増加させるためには、ｉ型層には、ｎ型層
やｐ型層よりも禁制帯幅の狭い非単結晶シリコン半導体
や非単結晶シリコンゲルマン半導体が望ましいものであ
る。 （製造方法）以下、本発明の非単結晶炭化珪素半導体の
成膜方法について説明する。

【００４９】本発明の非単結晶炭化珪素半導体の成膜方
法としては、シラン系原料ガスと炭化水素系原料ガスを
使用したマイクロ波グロー放電分解法が適している。

【００５０】前記グロー放電分解法に適した原料ガスと
して次のものが挙げられる。

【００５１】本発明において使用されるＳｉ供給用の原
料ガスとしては、ＳｉＨ４　，Ｓｉ２Ｈ６　，Ｓｉ３　
Ｈ８　，Ｓｉ４　Ｈ１０等のガス状態の又はガス化し得
る水素化珪素（シラン類）が有効に使用されるものとし
て挙げられ、特に、層作製作業の扱い易さ、Ｓｉ供給効
率の良さ等の点でＳｉＨ４　，Ｓｉ２　Ｈ６　が好まし
いものとして挙げられる。

【００５２】本発明において使用される炭素原子導入用
の原料となる炭素原子含有化合物としては、例えば炭素
数１〜４の飽和炭化水素、炭素数２〜４のエチレン系炭
化水素、炭素数２〜３のアセチレン系炭化水素等が挙げ
られる。

【００５３】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン（ＣＨ４　），エタン（Ｃ２　Ｈ６　），プロパン（
Ｃ３　Ｈ８　），ｎ−ブタン（ｎ−Ｃ４　Ｈ１０），ペ
ンタン（Ｃ５　Ｈ１２），エチレン系炭化水素としては
、エチレン（Ｃ２　Ｈ４　），プロピレン（Ｃ３　Ｈ６
），ブテン−１（Ｃ４　Ｈ８　），ブテン−２（Ｃ４　
Ｈ８　），イソブチレン（Ｃ４　Ｈ８　），ペンテン（
Ｃ５　Ｈ１０）、アセチレン系炭化水素としては、アセ
チレン（Ｃ２　Ｈ２　），メチルアセチレン（Ｃ３　Ｈ
４　），ブチン（Ｃ４　Ｈ６　）等が挙げられる。

【００５４】ＳｉとＣとＨとを構成原子とする原料ガス
としては、Ｓｉ（ＣＨ３　）４　，Ｓｉ（Ｃ２　Ｈ４　
）４　等のケイ化アルキルを挙げることができる。

【００５５】本発明において使用されるハロゲン原子導
入用の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハ
ロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等
のガス状態の又はガス化し得るハロゲン化合物が好まし
く挙げられる。

【００５６】又、更には、シリコン原子とハロゲン原子
とを構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハロ
ゲン原子を含む珪素化合物も有効なものとして本発明に
おいては挙げることができる。

【００５７】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素のハロゲンガス、ＢｒＦ，ＣｌＦ，ＣｌＦ３　，Ｂｒ
Ｆ５　，ＢｒＦ３　，ＩＦ３　，ＩＦ７　，ＩＣｌ，Ｉ
Ｂｒ等のハロゲン間化合物を挙げることができる。

【００５８】ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆる
、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具
体的には例えばＳｉＦ４　，Ｓｉ２　Ｆ６　，ＳｉＣｌ
４　，ＳｉＢｒ４　等のハロゲン化珪素が好ましいもの
として挙げることができる。

【００５９】このようなハロゲン原子を含む珪素化合物
を採用してグロー放電法によって本発明の特徴的な堆積
室中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してやれ
ば良い。

【００６０】本発明においては、ハロゲン原子導入用の
原料ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロゲ
ンを含む珪素化合物が有効なものとして使用されるもの
であるが、その他に、ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＢｒ，ＨＩ等の
ハロゲン化水素、ＳｉＨ２　Ｆ２　，ＳｉＨ２　Ｉ２　
，ＳｉＨ２　Ｃｌ２　，ＳｉＨＣｌ３　，ＳｉＨ２　Ｂ
ｒ２　，ＳｉＨＢｒ３　等のハロゲン置換水素化珪素、
等々のガス状態の或いはガス化し得る、水素原子を構成
要素の１つとするハロゲン化物も有効な出発物質として
挙げることができる。

【００６１】これらの水素原子を含むハロゲン化物は、
層形成の際に形成される層中にハロゲン原子の導入と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も導入されるので、本発明においては好適なハロゲ
ン導入用の原料として使用されるので、本発明において
は好適なハロゲン導入用の原料として使用される。

【００６２】第ＩＩＩ　族原子又は第Ｖ族原子の含有さ
れる層を形成するのにグロー放電法を用いる場合、該層
形成用の原料ガスとなる出発物質は、前記したＳｉ用の
出発物質の中から適宜選択したものに、第ＩＩＩ　族原
子又は第Ｖ族原子導入用の出発物質が加えられたもので
ある。そのような第ＩＩＩ　族原子又は第Ｖ族原子導入
用の出発物質としては第ＩＩＩ　族原子又は第Ｖ族原子
を構成原子とするガス状態の物質又はガス化し得る物質
をガス化したものであれば、いずれのものであってもよ
い。

【００６３】本発明において第ＩＩＩ　族原子導入用の
出発物質として有効に使用されるものとしては、具体的
には硼素原子導入用として、Ｂ２　Ｈ６　，Ｂ４　Ｈ１
０，Ｂ５　Ｈ９　，Ｂ５　Ｈ１１，Ｂ６　Ｈ１０，Ｂ６
　Ｈ１２，Ｂ６　Ｈ１４等の水素化硼素、ＢＦ３　，Ｂ
Ｃｌ３　，ＢＢｒ３　等のハロゲン化硼素等を挙げるこ
とができるが、この他ＡｌＣｌ３　，ＧａＣｌ３　，Ｉ
ｎＣｌ３　，ＴｌＣｌ３　等も挙げることができる。

【００６４】本発明において第Ｖ族原子導入用の出発物
質として有効に使用されるのは、具体的には燐原子導入
用としては、ＰＨ３　，Ｐ２　Ｈ４　等の水素化燐、Ｐ
Ｈ４　ｌ，ＰＦ３　，ＰＦ５　，ＰＣｌ３　，ＰＣｌ５
　，ＰＢｒ３　，ＰＢｒ５　，ＰＩ３　等のハロゲン化
燐が挙げられる。この他、ＡｓＨ３　，ＡｓＦ３　，Ａ
ｓＣｌ３　，ＡｓＢｒ３　，ＡｓＦ５　，ＳｂＨ３　，
ＳｂＦ３　，ＳｂＦ５　，ＳｂＣｌ３　，ＳｂＣｌ５　
，ＢｉＨ３　，ＢｉＣｌ３　，ＢｉＢｒ３　等も挙げる
ことができる。

【００６５】また更に本発明の非単結晶炭化珪素半導体
を、成膜するうえで重要な働きをする原料ガスとして、
重水素があげられる。

【００６６】本発明の非単結晶炭化珪素半導体の成膜に
好ましい重水素の割合は、シラン系原料ガス及び炭化水
素系原料ガスに対して、０．５〜１００である。

【００６７】重水素ガスは、マイクロ波エネルギーによ
って活性化され、紫外線を放射する。紫外線の放射強度
は、水素ガスによるものよりも、重水素ガスによるもの
の方が強い。したがって、重水素ガスをシラン系原料ガ
ス及び炭化珪素系原料ガスに添加して、マイクロ波グロ
ー放電分解法で非単結晶炭化珪素半導体を成膜する場合
、マイクロ波で励起された重水素から放射される紫外線
によって、本発明のマイクロボイドの平均半径が３．５
Å以下で密度が１×１０１９ｃｍ−３以下の非単結晶炭
化珪素半導体を成膜することができる。

【００６８】すなわち、マイクロ波で励起された重水素
から放射される紫外線によって、気相中のシラン系原料
ガス及び炭化珪素系原料ガスが活性化され活性種を生成
する。該活性種は、重水素を含まない原料ガスをマイク
ロ波グロー放電分解して生成する活性種よりも、本発明
の非単結晶炭化珪素半導体を、成膜するうえで適してい
ると考えられる。

【００６９】また、前記重水素から放射される紫外線は
、支持体上の表面反応も活性化及び促進し、本発明の非
単結晶炭化珪素半導体が得られているものと考えられる
。

【００７０】更に重水素は、水素よりも原子量が大きい
ので、非単結晶炭化珪素半導体中に取り込まれた水素に
関係する光劣化は減少するものと考えられる。

【００７１】本発明の非単結晶炭化珪素半導体を成膜す
るためのマイクロ波グロー放電分解法の条件は、以下の
様である。

【００７２】マイクロ波の周波数は、好ましくは１００
ＭＨｚ〜１０ＧＨｚであり、最適には、２．４５ＧＨｚ
である。

【００７３】またマイクロ波放電に、ＤＣバイアスとＲ
Ｆバイアスを重畳することが必要である。

【００７４】ＤＣバイアスは、支持体側が負になる様に
印加することが好ましく、最適なＤＣバイアスは、１０
〜２００Ｖである。

【００７５】更にＲＦバイアスの好ましい周波数は、５
００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚであり、最適には１３．５６Ｍ
Ｈｚである。ＲＦバイアスのパワーの最適な範囲は、シ
リコン系原料ガスに対して、５×１０−２〜４００Ｗ／
ＳＣＣＭである。

【００７６】マイクロ波グロー放電にＤＣバイアスとＲ
Ｆバイアスとを重畳することによって、シラン系原料ガ
ス及び炭化珪素系原料ガスが分解堆積する場合の支持体
表面での表面反応を促進する、支持体の成膜表面への電
子の衝突によるダメージを減少できる、と同時にＲＦバ
イアスによって、反応容器の形状に基づく異常放電を防
止できる等の効果がある。

【００７７】また、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を
成膜するためのマイクロ波グロー放電分解法において、
グロー放電分解時の圧力は非常に重要な因子であり、最
適な範囲は、０．１〜１０ｍＴｏｒｒである。

【００７８】更に、マイクロ波のパワーも重要な因子で
あり、シラン系原料ガス及び炭化水素系原料ガスに対し
て最適なパワーは、１〜１０Ｗ／ＳＣＣＭである。

【００７９】加えて成膜時の支持体温度は、非単結晶炭
化珪素半導体の膜質に関係する重要な因子であり、堆積
速度や、所望の非単結晶炭化珪素半導体（結晶質や非晶
質か）によって、適宜決められるべきものではあるが、
堆積速度が数Å以下で遅くかつ非晶質半導体を成膜する
場合、支持体温度は比較的低めに設定した方が良く、好
ましい範囲としては、２５〜４００℃である。堆積速度
が数Å以下で遅く、かつ結晶質炭化珪素半導体を成膜す
る場合、支持体温度は、比較的高めに設定した方が良く
、好ましい範囲としては、２００〜６００℃である。

【００８０】堆積速度が数１０Å以上で速い速度で非単
結晶炭化珪素半導体を成膜する場合、支持体温度は比較
的高めに設定した方が良く、好ましい範囲としては、２
５０〜６５０℃である。

【００８１】

【実験例】以下実験例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではない
。 （実験例１）マイクロ波グロー放電分解法によって、本
発明の非単結晶炭化珪素半導体を用いた、不純物のドー
ピング効率測定用サンプル、マイクロボイド分析用サン
プル及び結晶性分析用サンプルを作製した。

【００８２】図５に原料ガス供給装置５２０と成膜装置
５００からなるマイクロ波グロー放電分解法による非単
結晶炭化珪素半導体の製造装置を示す。

【００８３】図中の５７１〜５７５のガスボンベには、
本発明の非単結晶炭化珪素半導体を作製するための原料
ガスが密封されており、５７１はＳｉＨ４ガス（純度９
９．９９％）ボンベ、５７２は重水素ガス（純度９９．
６％、以下「Ｄ２　ガス」と略記する）ボンベ、５７３
はＨ２　ガスで１０％に希釈されたＰＨ３　ガス（純度
９９．９９９％、以下「ＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）ガ
ス」と略記する）ボンベ又はＨ２ガスで１０ｐｐｍに希
釈されたＰＨ３　ガス（純度９９．９９９％、以下「Ｐ
Ｈ３／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス」と略記する）ボンベ
、５７４はＨ２　ガスで１０％に希釈されたＢ２　Ｈ６
　ガス（純度９９．９９９％、以下「Ｂ２　Ｈ６　／Ｈ
２　（１０％）ガス」と略記する）ボンベ又はＨ２　ガ
スで１０ｐｐｍに希釈されたＢ２　Ｈ６　ガス（純度９
９．９９９％、以下「Ｂ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０ｐｐ
ｍ）ガス」と略記する）ボンベ、５７５はＣＨ４　ガス
（純度９９．９９９％）である。

【００８４】あらかじめ、ガスボンベ５７１〜５７５を
原料ガス供給装置５２０に取り付ける際に、各々のガス
を、バルブ５５１〜５５５から流入バルブ５３１〜５３
５のガス配管内に導入し、圧力調整器５６１〜５６５に
より各ガス圧力を２ｋｇ／ｃｍ２　に調整してある。さ
らに、ガスボンベ５７３及び５７４は、実験の必要に応
じて、ＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）もしくはＰＨ３　／
Ｈ２　（１０ｐｐｍ）及びＢ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０
％）もしくはＢ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）に取
替える。

【００８５】図中５０４は支持体であり、５０ｍｍ角、
厚さ１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製で、表面に
鏡面加工を施し、クロム（Ｃｒ）金属を０．１μｍの厚
さで電子ビーム蒸着してある。

【００８６】まず、バルブ５５１〜５５５を開け、次に
、流入バルブ５３１〜５３５及び成膜室５０１のリーク
バルブ５０９が閉じられていることを確認し、また、流
出バルブ５４１〜５４５及び補助バルブ５０８が開かれ
ていることを確認して、コンダクタンス（バタフライ型
）バルブ５０７を全開にして、不図示の真空ポンプによ
り成膜室５０１及びガス配管内を排気し、真空計５０６
の読みが約１×１０−４Ｔｏｒｒになった時点で補助バ
ルブ５０８及び流出バルブ５４１〜５４５を閉じた。

【００８７】次に、流入バルブ５３１〜５３５を徐々に
開けて、各々のガスをマスフローコントローラー５２１
〜５２５内に導入した。

【００８８】以上のようにして成膜の準備が完了した後
、支持体５０４上に、非単結晶炭化珪素半導体の成膜を
行なった。

【００８９】非単結晶炭化珪素半導体を作製するには、
支持体５０４を加熱ヒーター５０５により３００℃に加
熱し、流出バルブ５４１，５４２，５４５、補助バルブ
５０８及び必要に応じて流出バルブ５４３，５４４を徐
々に開いて、ＳｉＨ４　ガス，Ｄ２　ガス、ＣＨ４　ガ
ス及び必要に応じてＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）ガス、
ＰＨ３　／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス、Ｂ２　Ｈ６　／
Ｈ２（１０％）ガス及びＢ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０ｐ
ｐｍ）ガスをガス導入管５０３を通じて成膜室５０１内
に流入させた。この時、ＳｉＨ４　ガス流量が５ｓｃｃ
ｍ、Ｄ２　ガス流量が１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４ガス流量
が１ｓｃｃｍ、ＰＨ３　／Ｈ２（１０％）ガス流量、Ｐ
Ｈ３　／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス流量、Ｂ２　Ｈ６　
／Ｈ２　（１０％）ガス流量及びＢ２　Ｈ６　／Ｈ２　
（１０ｐｐｍ）ガス流量は第１表に示した値になるよう
に各々のマスフローコントローラー５２１〜５２５で調
整した。また成膜室５０１内の圧力は、０．８ｍＴｏｒ
ｒとなるように真空計５０６を見ながらコンダクタンス
バルブ５０７の開口を調整した。

【００９０】次に、直流電源５１１により、成膜室５０
１に対して−１２０Ｖの直流バイアスを、更に、ＲＦ電
源５１３により、１．５ｍＷ／ｃｍ３　のＲＦ電力を、
高周波マッチングボックス５１２を通じて支持体５０４
に印加した。

【００９１】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
９０ｍＷ／ｃｍ３　に設定し、不図示の導波管、導波部
５１０及び誘電体窓５０２を通じて成膜室５０１内にマ
イクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起さ
せ、支持体５０４上に非単結晶炭化珪素半導体の作製を
開始し、層厚３μｍの非単結晶炭化珪素半導体を作製し
たところでマイクロ波グロー放電を止め、直流電源５１
１及びＲＦ電源５１３の出力を切り、又、流出バルブ５
４１〜５４５及び補助バルブ５０８を閉じて、成膜室５
０１内へのガス流入を止め、非単結晶炭化珪素半導体の
作製を終えた。

【００９２】次に、非単結晶炭化珪素半導体の表面に、
上電極として、直径２ｍｍ、厚さ０．１μｍの大きさの
クロム（Ｃｒ）金属を電子ビーム蒸着し、不純物をドー
ピングしないもの、少量ドーピングしたもの、多量にド
ーピングしたものからなる、不純物のドーピング効率測
定用サンプルを作製した（サンプルＮｏ．実１−１〜９
）。

【００９３】以上の、不純物のドーピング効率測定用サ
ンプルの作製条件を表２に示す。 （比較実験例１）高周波グロー放電分解法によって、従
来の非単結晶炭化珪素半導体を用いた、不純物のドーピ
ング効率測定用サンプル、マイクロボイド分析用サンプ
ル及び結晶性分析用サンプルを作製した。

【００９４】図６に原料ガス供給装置６２０と成膜装置
６００からなる高周波グロー放電分解法による非単結晶
炭化珪素半導体の製造装置を示す。

【００９５】図中の６７１〜６７５のガスボンベには、
従来の非単結晶炭化珪素半導体を作製するための原料ガ
スが密封されており、６７２がＨ２　ガス（純度９９．
９９９９％）ボンベである以外は、実験例１の原料ガス
供給装置５２０と同様なガスボンベである。あらかじめ
、実験例１と同様に、各々のガスをガス配管内に導入し
、各ガス圧力を調整し、ガスボンベ６７３及び６７４を
、実験の必要に応じて取替える。

【００９６】図中６０４は、実験例１と同様の支持体で
ある。

【００９７】まず、実験例１と同様の操作手順により、
各ガスをマスフローコントローラー６２１〜６２５内に
導入して、成膜の準備が完了した後、支持体６０４上に
、非単結晶炭化珪素半導体の成膜を行なった。

【００９８】非単結晶炭化珪素半導体を作製するには、
支持体６０４を加熱ヒーター６０５により２５０℃に加
熱し、流出バルブ６４１，６４２，６４５、補助バルブ
６０８及び必要に応じて流出バルブ６４３〜６４４を徐
々に開いて、ＳｉＨ４　ガス、Ｈ２　ガス、ＣＨ４　ガ
ス及び必要に応じてＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）ガス、
ＰＨ３　／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス、Ｂ２　Ｈ６　／
Ｈ２（１０％）ガス及びＢ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０ｐ
ｐｍ）ガスをガス導入管６０３を通じて成膜室６０１内
に流入させた。

【００９９】この時、ＳｉＨ４　ガス流量が１ｓｃｃｍ
、Ｈ２　ガス流量が１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　ガス流量
が０．２ｓｃｃｍ、ＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）ガス流
量、ＰＨ３　／Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス流量、Ｂ２　
Ｈ６　／Ｈ２　（１０％）ガス流量及びＢ２　Ｈ６　／
Ｈ２　（１０ｐｐｍ）ガス流量は表３に示した値になる
ように各々のマスフローコントローラー６２１〜６２５
で調整した。成膜室６０１内の圧力は、１Ｔｏｒｒとな
るように真空計６０６を見ながらコンダクタンスバルブ
６０７の開口を調整した。

【０１００】その後、高周波電源６１３の電力を７ｍＷ
／ｃｍ３　に設定し、高周波マッチングボックス６１２
を通じてカソード６０２に高周波電力を導入し、高周波
グロー放電を生起させ、支持体６０４上に非単結晶炭化
珪素半導体の作製を開始し、層厚３μｍの非単結晶炭化
珪素半導体を作製したところで高周波グロー放電を止め
、流出バルブ６４１〜６４５及び補助バルブ６０８を閉
じて、成膜室６０１内へのガス流入を止め、非単結晶炭
化珪素半導体の作製を終えた。

【０１０１】次に、非単結晶炭化珪素半導体の表面に、
実験例１と同様に上電極を蒸着し、実験例１と同様な不
純物のドーピング効率測定用サンプルを作製した（サン
プルＮｏ．比１−１〜９）。

【０１０２】以上の、不純物のドーピング効率測定用サ
ンプルの作製条件を表４に示す。

【０１０３】実験例１（サンプルＮｏ．実１−１〜９）
及び比較実験例１（サンプルＮｏ．比１−１〜９）で作
製した不純物のドーピング効率測定用サンプルを、クラ
イオスタット（三和無線測器研究所製　　ＷＭ−３６５
）に設置し、ｐＡメーター（横河ヒューレットパッカー
ド（株）製　　４１４０Ｂ）を用いて、上電極とステン
レス製支持体の間に電圧を印加し、不純物のドーピング
効率測定用サンプルの温度（Ｔ：絶対温度）を変化させ
ながら、両電極間に流れる電流（Ｉｄ）を測定し、温度
の逆数（１／Ｔ）に対する電流の自然対数（１ｏｇ．Ｉ
ｄ）の傾きを−８．６×１０−５倍することにより、非
単結晶炭化珪素半導体の活性化エネルギーを求めた。

【０１０４】その結果、不純物をドーピングしていない
場合は、実験例１（サンプルＮｏ．実１−５）及び比較
実験例１（サンプルＮｏ．比１−５）の非単結晶炭化珪
素半導体の活性化エネルギーはほぼ同じ値であった。し
かしながら、不純物を少量ドーピングした場合は、比較
実験例１（サンプルＮｏ．比１−３，４，６及び７）の
非単結晶炭化珪素半導体に比べ、実験例１（サンプルＮ
ｏ．実１−３，４，６及び７）の非単結晶炭化珪素半導
体は、活性化エネルギーの変化する割合が１．８〜２．
５倍大きく、更に、不純物を多量にドーピングした場合
は、比較実験例１（サンプルＮｏ．比１−１，２，８及
び９）の非単結晶炭化珪素半導体に比べ、実験例１（サ
ンプルＮｏ．実１−１，２，８及び９）の非単結晶炭化
珪素半導体の活性化エネルギーの値は０．５〜０．６５
倍となり、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用いた不
純物のドーピング効率測定用サンプル（サンプルＮｏ．
実１−１〜９）が比較実験例の従来の非単結晶炭化珪素
半導体を用いた不純物のドーピング効率測定用サンプル
（サンプルＮｏ．比１−１〜９）に対して、活性化エネ
ルギーが良く変化するため、優れたドーピング効率を有
することが判明し、本発明の効果が実証された。

【０１０５】また、５ｍｍ角で、厚さ１０μｍの高純度
アルミニウム箔上に、実験例１及び比較実験例１と同じ
作製条件で非単結晶炭化珪素半導体を３μｍ成膜して、
マイクロボイド分析用サンプルを作製し、小角Ｘ線散乱
装置（理学電機製ＲＡＤ−ＩＩＩ　ｂ型）により非単結
晶炭化珪素半導体中のマイクロボイドの平均半径と密度
を測定した。その結果、実験例１の非単結晶炭化珪素半
導体は、マイクロボイドの平均半径が２．８〜３．３Å
で、密度は６．６〜８．７×１０１８ｃｍ−３であり、
比較実験例１の非単結晶炭化珪素半導体は、マイクロボ
イドの平均変形が３．７〜４．１Åで、密度は２．２〜
３．５×１０１９ｃｍ−３であり、実験例１の非単結晶
炭化珪素半導体は、比較実験例１の非単結晶炭化珪素半
導体に比べて、マイクロボイドの平均半径が小さく密度
が少ないことが判った。

【０１０６】また、５ｍｍ角で、厚さ１ｍｍのステンレ
ス製支持体上に、実験例１及び比較実験例１と同じ作製
条件で非単結晶炭化珪素半導体を３μｍ成膜して、マイ
クロボイド及び結晶性分析用サンプルを作製し、まず、
ＳＴＭ（デジタル・インストルメント製　　ＮＡＮＯＳ
ＣＯＰＥ−ＩＩ型）により非単結晶炭化珪素半導体表面
のマイクロボイドを観察した。その結果、実験例１の非
単結晶炭化珪素半導体は、比較実験例１の非単結晶炭化
珪素半導体に比べて、マイクロボイドの半径が小さく、
数も少なかった。次に、ＲＨＥＥＤ（日本電子製　　Ｊ
ＥＭ−１００ＳＸ）により、非単結晶炭化珪素半導体の
結晶性を評価したところ、実験例１及び比較実験例１の
いずれのサンプルもリング状のパターンが観測され、非
晶質（微結晶を含む）であることが判った。 （実験例２）本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用いた
、ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層からなる非単結晶炭化珪素
半導体素子を、実験例１で用いた製造装置により、実験
例１と同様な作製条件により作製した。

【０１０７】支持体５０４は、５０ｍｍ角、厚さ１ｍｍ
のステンレス（ＳＵＳ３０４）製で、表面に鏡面加工を
施した。

【０１０８】図５において、ｐ型層を作製するには、支
持体５０４を加熱ヒーター５０５により３００℃に加熱
し、実験例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガスを５
ｓｃｃｍ、Ｄ２　ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４ガスを
１ｓｃｃｍ、Ｂ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０％）ガスを５
ｓｃｃｍ、成膜室５０１内に流入させ、成膜室５０１内
の圧力を、０．８ｍＴｏｒｒに調整した。

【０１０９】次に、直流バイアスを−１２０Ｖ、高周波
電力を１．５ｍＷ／ｃｍ３　、マイクロ波電力を９０ｍ
Ｗ／ｃｍ３　の条件で、実験例１と同様な操作により、
支持体５０４上に層厚１０ｎｍのｐ型層を作製した。

【０１１０】次に、ｉ型層を作製するには、支持体５０
４を加熱ヒーター５０５により３００℃に加熱し、実験
例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガスを５ｓｃｃｍ
、Ｄ２ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　ガスを１ｓｃｃ
ｍ、成膜室５０１内に流入させ、成膜室５０１内の圧力
を、０．８ｍＴｏｒｒに調整した。次に、直流バイアス
を−１２０Ｖ、高周波電力を１．５ｍＷ／ｃｍ３　、マ
イクロ波電力を９０ｍＷ／ｃｍ３　の条件で、実験例１
と同様な操作により、ｐ型層上に層厚５００ｎｍのｉ型
層を作製した。

【０１１１】次に、ｎ型層を作製するには、支持体５０
４を加熱ヒーター５０５により３００℃に加熱し、実験
例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガスを５ｓｃｃｍ
、Ｄ２ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　ガスを１ｓｃｃ
ｍ、ＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）を５ｓｃｃｍ、成膜室
５０１内に流入させ、成膜室５０１内の圧力を、０．８
ｍＴｏｒｒに調整した。次に、直流バイアスを−１２０
Ｖ、高周波電力を１．５ｍＷ／ｃｍ３　、マイクロ波電
力を９０ｍＷ／ｃｍ３　の条件で、実験例１と同様な操
作により、ｉ型層上に層厚１０ｎｍのｎ型層を作製した
。

【０１１２】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ５４１〜５４５は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室５０１内、流出バルブ５４１〜５４５から成膜室５０
１に至る配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ５４１〜５４５を閉じ、補助バルブ５０８を開き、
さらにコンダクタンスバルブ５０７を全開にして、系内
を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行なう。

【０１１３】作製した非単結晶炭化珪素半導体素子のｎ
型層上に、透明導電層として、ＩＴＯ（Ｉｎ２　Ｏ３　
＋ＳｎＯ２　）を直径６ｍｍ、厚さ７０ｍｍの大きさで
抵抗加熱法にて蒸着し、非単結晶炭化珪素半導体素子を
作製した（素子Ｎｏ．実２）。

【０１１４】以上の、非単結晶炭化珪素半導体素子の作
製条件を表５に示す。 （比較実験例２）従来の非単結晶炭化珪素半導体を用い
た、ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層からなる非単結晶炭化珪
素半導体素子を、比較実験例１で用いた製造装置により
、比較実験例１と同様な作製条件により作製した。

【０１１５】支持体は、実験例２と同様なステンレス製
支持体を用いた。

【０１１６】図６において、ｐ型層を作製するには、支
持体６０４を加熱ヒーター６０５により２５０℃に加熱
し、比較実験例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガス
を１ｓｃｃｍ、Ｈ２　ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　
ガスを０．２ｓｃｃｍ、Ｂ２　Ｈ６　／Ｈ２　（１０％
）ガスを１ｓｃｃｍ、成膜室６０１内に流入させ、成膜
室６０１内の圧力を、１Ｔｏｒｒに調整した。

【０１１７】次に、高周波電力を７ｍＷ／ｃｍ３　の条
件で、比較実験例１と同様な操作により、支持体６０４
上に層厚１０ｎｍのｐ型層を作製した。

【０１１８】次に、ｉ型層を作製するには、支持体６０
４を加熱ヒーター６０５により２５０℃に加熱し、比較
実験例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガスを１ｓｃ
ｃｍ、Ｈ２　ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　ガスを０
．２ｓｃｃｍ、成膜室６０１内に流入させ、成膜室６０
１内の圧力を、１Ｔｏｒｒに調整した。

【０１１９】次に、高周波電力を７ｍＷ／ｃｍ３　の条
件で、比較実験例１と同様な操作により、ｐ型層上に層
厚５００ｎｍのｉ型層を作製した。

【０１２０】次に、ｎ型層を作製するには、支持体６０
４を加熱ヒーター６０５により２５０℃に加熱し、比較
実験例１と同様な操作により、ＳｉＨ４　ガスを１ｓｃ
ｃｍ、Ｈ２　ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＨ４　ガスを０
．２ｓｃｃｍ、ＰＨ３　／Ｈ２　（１０％）を１ｓｃｃ
ｍ、成膜室６０１内に流入させ、成膜室６０１内の圧力
を、１Ｔｏｒｒに調整した。

【０１２１】次に、高周波電力を７ｍＷ／ｃｍ３　の条
件で、比較実験例１と同様な操作により、ｉ型層上に層
厚１０ｎｍのｎ型層を作製した。

【０１２２】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ６４１〜６４５は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室６０１内、流出バルブ６４１〜６４５から成膜室６０
１に至る配管内に残留することを避けるために、実験例
２と同様な操作により、系内を一旦高真空に排気する操
作を必要に応じて行なう。

【０１２３】作製した非単結晶炭化珪素半導体素子のｎ
型層上に、透明導電層を実験例２と同様に蒸着し、非単
結晶炭化珪素半導体素子を作製した（素子Ｎｏ．比２）
。

【０１２４】以上の、非単結晶炭化珪素半導体素子の作
製条件を表６に示す。

【０１２５】実験例２（素子Ｎｏ．実２）及び比較実験
例２（素子Ｎｏ．比２）で作製した非単結晶炭化珪素半
導体素子を、ｐＡメーター（横河ヒューレットパッカー
ド（株）製　　４１４０Ｂ）を用いて、透明導電層とス
テンレス製支持体の間に電圧を印加して、電流−電圧特
性を測定することにより、ｐｈｙｓｉｃｓ　　ｏｆ　　
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　Ｄｅｖｉｃｅｓ（２ｎ
ｄ　　ＥｄｉｔｉｏｎＳ．Ｍ．Ｓｚｅ著　　ＬＯＨＮ　
　ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ）の８９〜９２ページ記載の方
法にしたがって、ｐｎ接合のｎ値を求めたところ、比較
実験例２（素子Ｎｏ．比２）に対して、実験例２（素子
Ｎｏ．実２）の非単結晶炭化珪素半導体素子は、ｎ値が
０．８３倍と小さく、従来の非単結晶炭化珪素半導体に
比べて、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用いたほう
が良質な特性を示すｐｎ接合が得られることが判明した
。

【０１２６】次に、実験例２（素子Ｎｏ．実２）及び比
較実験例２（素子Ｎｏ．比２）で作製した非単結晶炭化
珪素半導体素子の、ｉ型層中のリン（Ｐ）原子およびホ
ウ素（Ｂ）原子の含有量を２次イオン質量分析器（ＣＡ
ＭＥＣＡ製　　ＩＭＳ−３Ｆ）により分析したところ、
比較実験例２（素子Ｎｏ．比２）に対して、実験例２（
素子Ｎｏ．実２）の非単結晶炭化珪素半導体素子は、リ
ン（Ｐ）原子の含有量は０．６倍、ホウ素（Ｂ）原子の
含有量は０．３５倍と少なく、従来の非単結晶炭化珪素
半導体に比べ、本発明の非単結晶炭化珪素半導体を用い
たほうが不純物の拡散がしにくいことが判明した。 （実験例３）ステンレス製支持体上に、ｎ型層、ｉ型層
、ｐ型層、透明導電層の順番で成膜し、ｉ型層の層厚を
３μｍとした以外は、実験例２と同様な作製条件により
、非単結晶炭化珪素半導体素子を作製した（素子Ｎｏ．
実３）。 （比較実験例３）ステンレス製支持体上に、ｎ型層、ｉ
型層、ｐ型層、透明導電層の順番で成膜し、ｉ型層の層
厚を３μｍとした以外は、比較実験例２と同様な作製条
件により、非単結晶炭化珪素半導体素子を作製した（素
子Ｎｏ．比３）。

【０１２７】実験例２（素子Ｎｏ．実２）、実験例３（
素子Ｎｏ．実３）、比較実験例２（素子Ｎｏ．比２）及
び比較実験例３（素子Ｎｏ．比３）で作製した非単結晶
炭化珪素半導体素子の非単結晶炭化珪素半導体中におけ
る電子とホールの移動度を、ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯ
ＲＳ　　ＡＮＤ　　ＳＥＭＩＭＥＴＡＬＳ　　ＶＯＬＵ
ＭＥ２１　　Ｐａｒｔｃ　　ＣＨＡＰＴＥＲ６（Ｔ．Ｔ
ｉｅｄｊｅ著　　ＡＣＡＤＥＭＩＣＰＲＥＳＳ）記載の
タイム・オブ・フライト法にしたがって求めたところ、
比較実験例２（素子Ｎｏ．比２）に対して、実験例２（
素子Ｎｏ．実２）の非単結晶炭化珪素半導体素子は、ホ
ールの移動度が３．４倍と大きく、比較実験例３（素子
Ｎｏ．比３）に対して、実験例（素子Ｎｏ．実３）の非
単結晶炭化珪素半導体素子は、電子の移動度が２．１倍
と大きく、従来の非単結晶炭化珪素半導体に比べ、本発
明の非単結晶炭化珪素半導体のほうが電荷の移動がしや
すいことが判明した。 （実験例４）ｐ型層とｎ型層の層厚を各々２ｎｍとした
以外は、実験例２と同様な作製条件により、非単結晶炭
化珪素半導体素子を作製した（素子Ｎｏ．実４）。 （比較実験例４）ｐ型層とｎ型層の層厚を各々２ｎｍと
した以外は、比較実験例２と同様な作製条件により、非
単結晶炭化珪素半導体素子を作製した（素子Ｎｏ．比４
）。

【０１２８】実験例２（素子Ｎｏ．実２）、実験例４（
素子Ｎｏ．実４）、比較実験例２（素子Ｎｏ．比２）及
び比較実験例４（素子Ｎｏ．比４）で作製した非単結晶
炭化珪素半導体素子を、ｐＡメーター（横河ヒューレッ
トパッカード（株）製　　４１４０Ｂ）を用いて、透明
導電層とステンレス製支持体との間に電圧を印加して、
電流−電圧特性を測定することにより、逆バイアス電圧
におけるリーク電流を測定したところ、比較実験例２（
素子Ｎｏ．比２）に対して、実験例２（素子Ｎｏ．実２
）の非単結晶炭化珪素半導体素子は、リーク電流が０．
５２倍と小さく、比較実験例４（素子Ｎｏ．比４）に対
して、実験例４（素子Ｎｏ．実４）の非単結晶炭化珪素
半導体素子は、リーク電流が０．０６倍と小さく、従来
の非単結晶炭化珪素半導体に比べ、本発明の非単結晶炭
化珪素半導体を用いたほうが薄膜でも十分に使用できる
ことが判明した。 （実験例５及び比較実験例５）５ｍｍ角で厚さ１０μｍ
の高純度アルミ箔上及び５ｍｍ角で厚さ１ｍｍのステン
レス製（ＳＵＳ３０４）支持体上に、Ｄ２ガス流量又は
Ｈ２　ガス流量を表７に示す値に変化させ、表８に示す
作製条件により、実験例１と同様な方法で、マイクロボ
イド及び結晶性分析用サンプルを作製した（サンプルＮ
ｏ．実５−１〜３及びサンプルＮｏ．比５）。更に、５
０ｍｍ角で厚さ１ｍｍのステンレス製支持体上に、ｉ型
層のＤ２　ガス流量又はＨ２　ガス流量を表７に示す値
に変化させ、表９に示す作製条件により、実験例２と同
様な方法で、非単結晶炭化珪素半導体素子を作製した（
素子Ｎｏ．実５−１〜３及び素子Ｎｏ．比５）。

【０１２９】作製したマイクロボイド及び結晶性分析用
サンプル（サンプルＮｏ．実５−１〜３及びサンプルＮ
ｏ．比５）を、実験例１と同様に小角Ｘ線散乱装置によ
りマイクロボイドの平均半径と密度を測定し、ＲＨＥＥ
Ｄにより、非単結晶炭化珪素半導体の結晶性を測定した
。以上の結果を図７に示す。

【０１３０】更に、作製した非単結晶炭化珪素半導体素
子（素子Ｎｏ．実５−１〜３及び素子Ｎｏ．比５）を、
実験例２〜４と同様に、ｐｎ接合のｎ値、非単結晶炭化
珪素半導体中におけるホールの移動度及び逆バイアス電
圧におけるリーク電流を測定した。以上の測定の結果も
図７に、比較実験例５の非単結晶炭化珪素半導体素子（
素子Ｎｏ．比５）の値を１とした相対値で示す。

【０１３１】図７から判るとおり、本発明のマイクロボ
イドの平均半径が３．５Ａ以下で、密度が１×１０１９
ｃｍ−３以下の非単結晶炭化珪素半導体素子（素子Ｎｏ
．実５−１〜３）は、従来の非単結晶炭化珪素半導体素
子（素子Ｎｏ．比５）に比べて、ｎ値、ホール移動度、
リーク電流のいずれにおいても優れた特性を示し、本発
明の効果が実証された。

【０１３２】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではない
。 （実施例１・・太陽電池）５０ｍｍ角、厚さ１ｍｍのス
テンレス（ＳＵＳ３０４）製で、表面に鏡面加工を施し
た導電性支持体上に、スパッタリング法により、反射層
として銀薄膜を０．１μｍ、更に反射増加層としてＺｎ
Ｏ薄膜を１μｍ蒸着した。該導電性支持体上に、表１０
に示す作製条件で、実験例２と同様な操作により、ｎ型
層、ｉ型層、ｐ型層の順番で成膜し、ｐ型層上に、透明
導電層として、ＩＴＯを１ｃｍ角、厚さ７０ｎｍの大き
さで実験例２と同様に蒸着し、透明導電層上に集電電極
として、アルミニウム（Ａｌ）金属を２μｍの厚さで電
子ビーム蒸着し、太陽電池を作製した（太陽電池Ｎｏ．
実１）。 （比較例１・・太陽電池）表１１に示す作製条件で、比
較実験例２と同様な操作により、ｎ型層、ｉ型層、ｐ型
層を作製した以外は、実施例１と同様な条件で、太陽電
池を作製した（太陽電池Ｎｏ．比１）。

【０１３３】実施例１（太陽電池Ｎｏ．実１）及び比較
例１（太陽電池Ｎｏ．比１）で作製した太陽電池の初期
特性、劣化特性の評価を行なった。

【０１３４】初期特性は、実施例１（電池Ｎｏ．実１）
及び比較例１（電池Ｎｏ．比１）で作製した太陽電池を
、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２　）光照射下に設
置し、光電変換効率を測定して評価した。特性評価の結
果、比較例１（電池Ｎｏ．比１）に対して、実施例１（
電池Ｎｏ．実１）の太陽電池は、光電変換効率が１．３
５倍優れていた。

【０１３５】劣化特性は、実施例１（電池Ｎｏ．実１）
及び比較例１（電池Ｎｏ．比１）で作製した太陽電池を
、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２　）光照射下で１
００時間放置したのちに、初期特性の評価と同様に、Ａ
Ｍ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２　）光照射下に設置し
、光電変換効率を測定して評価した。特性評価の結果、
比較例１（電池Ｎｏ．比１）に対して、実施例１（電池
Ｎｏ．実１）の太陽電池は、光電変換効率が１．５倍優
れていた。

【０１３６】以上の結果により、本発明の非単結晶炭化
珪素半導体を応用した太陽電池は、優れた太陽電池特性
を有することが判明した。 （実施例２・・光センサー）５０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの
ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で、表面に鏡面加工を施
した導電製支持体上に、実施例１と同様な作製条件によ
り、ｎ型層、ｉ型層、ｐ型層の順番で成膜し、ｐ型層上
に、透明導電層としてＩＴＯを直径２．５ｍｍ、厚さ１
００ｎｍの大きさで実施例１と同様に蒸着し、光センサ
ーを作製した（センサーＮｏ．実２）。 （比較例２・・光センサー）比較例１と同じ作製条件で
、ｎ型層、ｉ型層、ｐ型層を作製した以外は、実施例２
と同様な条件で、光センサーを作製した（センサーＮｏ
．比２）。

【０１３７】実施例２（センサーＮｏ．実２）及び比較
例２（センサーＮｏ．比２）で作製した光センサーに、
アルゴンレーザーの光をチョッパーを用いて断続的に照
射し、導電性支持体と透明導電層の間に流れる電流の立
上がりや立ち下がりを、オシロスコープ（ソニー・テク
トロニクス（株）製　　２４３０型）を用いて測定し、
光応答性の評価をした。その結果、比較例２（センサー
Ｎｏ．比２）に対して、実施例２（センサーＮｏ．実２
）の光センサーは、光応答性が３．１倍優れていた。

【０１３８】以上の結果により、本発明の非単結晶炭化
珪素半導体を応用した光センサーは、優れた光センサー
特性を有することが判明した。 （実施例３・・薄膜トランジスター）５０ｍｍ角、厚さ
０．８ｍｍのバリウム硼珪酸ガラス（コーニング（株）
製７０５９）製の絶縁性支持体上に、ゲート電極として
、巾１６μｍ、長さ１００μｍ、厚さ１００ｎｍの大き
さのクロム（Ｃｒ）金属を電子ビーム蒸着し、該ゲート
電極上に絶縁層として、巾５０μｍ、長さ１００μｍ，
厚さ５００ｎｍの窒化珪素をグロー放電分解法にて蒸着
し、該絶縁層上に、巾５０μｍ、長さ１００μｍ、厚さ
５００ｎｍの非単結晶炭化珪素半導体層を、実施例１の
ｉ型層と同様な作製条件により成膜し、該非単結晶炭化
珪素半導体層上にソース電極及びドレイン電極として、
巾１０μｍ、長さ１００μｍ、厚さ１００ｎｍの大きさ
のクロム（Ｃｒ）金属を、ソース電極とドレイン電極の
間隔を１０μｍあけて電子ビーム蒸着し、薄膜トランジ
スターを作製した（ＴＦＴＮｏ．実３）。 （比較例３・・薄膜トランジスター）比較例１のｉ型層
と同じ作製条件で、非単結晶炭化珪素半導体層を作製し
た以外は、実施例３と同様な条件で、薄膜トランジスタ
ーを作製した（ＴＦＴＮｏ．比３）。

【０１３９】実施例３（ＴＦＴＮｏ．実３）及び比較例
３（ＴＦＴＮｏ．比３）で作製した薄膜トランジスター
に、ｐＡメーター（横河ヒューレットパッカード（株）
製４１４０Ｂ）を接続し、ゲート電極とソース電極間に
電圧を印加した際の、ドレイン電極とソース電極間に流
れる電流を測定して、オン電流及びオンオフ電流比を評
価した。その結果、比較例３（ＴＦＴＮｏ．比３）に対
して、実施例３（ＴＦＴＮｏ．実３）の薄膜トランジス
ターは、オン電流が３．６倍、オンオフ電流比が５．８
倍優れていた。

【０１４０】以上の結果により、本発明の非単結晶炭化
珪素半導体を応用した薄膜トランジスターは、優れた薄
膜トランジスター特性を有することが判明した。 （実施例４・・電子写真用光受容部材）マイクロ波グロ
ー放電分解法によって、本発明の非単結晶炭化珪素半導
体を応用した、電子写真用光受容部材を作製した。

【０１４１】図８、図９に原料ガス供給装置８２０と成
膜装置８００からなる、マイクロ波グロー放電分解法に
よる電子写真用光受容部材の製造装置を示す。

【０１４２】図中の８７１〜８７４のガスボンベには、
本発明の電子写真用光受容部材を作製するための原料ガ
スが密封されており、８７１はＳｉＨ４　ガス（純度９
９．９９％）ボンベ、８７２はＤ２　ガス（純度９９．
６％）ボンベ、８７３はＨ２　ガスで１％に希釈された
Ｂ２　Ｈ６　ガス（純度９９．９９９％，以下「Ｂ２　
Ｈ６　／Ｈ２（１％）」と略記する）ボンベ、８７４は
ＣＨ４　ガス（純度９９．９９９％）ボンベである。あ
らかじめ、実験例１と同様に、各々のガスをガス配管内
に導入し、各ガス圧力を調整する。

【０１４３】図中８０７は、直径１０８ｍｍ、長さ３５
８ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム製で、表面に鏡面加
工を施した円筒状の支持体である。

【０１４４】まず、実験例１と同様に、各ガスをマスフ
ローコントローラー８２１〜８２４内に導入した。

【０１４５】以上のようにして成膜の準備が完了した後
、支持体８０７上に、電荷注入防止層、光導電層からな
る電子写真用光受容部材の成膜を行なった。

【０１４６】電荷注入防止層を作製するには、支持体８
０７を不図示の加熱ヒーターにより３００℃に加熱し、
流出バルブ８４１〜８４３及び補助バルブ８０８を徐々
に開いて、ＳｉＨ４　ガス、Ｄ２　ガス及びＢ２Ｈ６　
／Ｈ２　（１％）ガスをガス導入管８１０の不図示のガ
ス放出孔を通じてプラズマ発生空間８０９内に流入させ
た。

【０１４７】この時、ＳｉＨ４　ガス流量が２００ｓｃ
ｃｍ、Ｄ２　ガス流量が１０００ｓｃｃｍ、Ｂ２　Ｈ６
　／Ｈ２　（１％）ガス流量が１０ｓｃｃｍとなるよう
に各々のマスフローコントローラー８２１〜８２３で調
整した。成膜室８０１内の圧力は、１ｍＴｏｒｒとなる
ように不図示の真空計を見ながら不図示のコンダクタン
スバルブの開口を調整した。

【０１４８】次に、直流電源８１１により、成膜室８０
１に対して−１２０Ｖの直流バイアスを、更に、高周波
電源８１３により、４０ｍＷ／ｃｍ３　の高周波電力を
、高周波マッチングボックス８１２を通じて支持体８０
７に印加した。

【０１４９】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
８００ｍＷ／ｃｍ３　に設定し、不図示の導波管、導波
部８０３及び誘導体窓８０２を通じてプラズマ発生室８
０９内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放
電を生起させ、支持体８０７上に電荷注入防止層の作製
を開始し、層厚３μｍの電荷注入防止層を作製したとこ
ろでマイクロ波グロー放電を止め、直流電源８１１及び
高周波電源８１３の出力を切り、又、流出バルブ８４１
〜８４３及び補助バルブ８０８を閉じて、成膜室８０１
内へのガス流入を止め、電荷注入防止層の作製を終えた
。

【０１５０】次に、光導電層を作製するには、支持体８
０７を不図示の加熱ヒーターにより３００℃に加熱し、
流出バルブ８４１，８４２，８４４を徐々に開いて、Ｓ
ｉＨ４　ガス、Ｄ２　ガス、ＣＨ４　ガスをガス導入管
８１０の不図示のガス放出孔を通じてプラズマ発生空間
８０９内に流入させた。この時、ＳｉＨ４　ガス流量が
２００ｓｃｃｍ、Ｄ２　ガス流量が１５００ｓｃｃｍ、
ＣＨ４　ガス流量が３０ｓｃｃｍとなるように各々のマ
スフローコントローラー８２１，８２２，８２４で調整
した。成膜室８０１内の圧力は、２ｍＴｏｒｒとなるよ
うに不図示の真空計を見ながら不図示のコンダクタンス
バルブの開口を調整した。

【０１５１】次に、直流電源８１１により、成膜室８０
１に対して−１１０Ｖの直流バイアスを、更に、高周波
電源８１３により、４０ｍＷ／ｃｍ３　の高周波電力を
、高周波マッチングボックス８１２を通じて支持体８０
７に印加した。

【０１５２】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
１０００ｍＷ／ｃｍ３　に設定し、不図示の導波管、導
波部８０３及び誘導体窓８０２を通じてプラズマ発生室
８０９内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー
放電を生起させ、電荷注入防止層上に光導電層の作製を
開始し、層厚２５μｍの光導電層を作製したところでマ
イクロ波グロー放電を止め、直流電源８１１及び高周波
電源８１３の出力を切り、又、流出バルブ８４１，８４
２，８４４及び補助バルブ８０８を閉じて、成膜室８０
１内へのガス流入を止め、光導電層の作製を終えた。

【０１５３】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ８４１〜８４４は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室８０１内、流出バルブ８４１〜８４４から成膜室８０
１に至る配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ８４１〜８４４を閉じ、補助バルブ８０８を開き、
さらに不図示のコンダクタンスバルブを全開にして、系
内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行なう。

【０１５４】以上の、電子写真用光受容部材の作製条件
を表１２に示す（ドラムＮｏ．実４）。 （比較例４・・電子写真用受光部材）Ｄ２　ガスボンベ
をＨ２　ガス（純度９９．９９９９％）ボンベに交換し
た以外は実施例４と同様な製造装置を用い、表１３に示
す作製条件によって、実施例４と同様な方法により、従
来の非単結晶炭化珪素半導体を応用した、電子写真用光
受容部材を作製した（ドラムＮｏ．比４）。

【０１５５】実施例４及び比較例４で作製した電子写真
用光受容部材（ドラムＮｏ．実４、比４）を、実験用に
改造したキヤノン製の複写機ＮＰ−８５８０に設置し、
電子写真用光受容部材の帯電能、感度、温度特性、光メ
モリー及び均一性を以下に記す方法で評価した。

【０１５６】帯電能は、一定の帯電条件下における暗部
電位を測定することにより、評価した。

【０１５７】感度は、同じ暗部電位となるように帯電条
件を調整した後に、一定の光量を照射した時の、明部電
位と暗部電位の差を測定することにより、評価した。

【０１５８】温度特性は、電子写真用光受容部材の温度
が２５℃と４４℃の時の暗部電位の変化率を測定するこ
とにより、評価した。

【０１５９】光メモリーは、電子写真用光受容部材の一
部分に、１５００１ｕｘの蛍光燈の光を１２時間照射し
た後に、ハーフトーンの画像を複写し、蛍光燈の光を照
射した部分と照射しない部分での、画像濃度差を測定す
ることにより、評価した。

【０１６０】均一性は、ガサツキの度合いを測定するた
めに、ハーフトーン画像において、直径０．０５ｍｍの
円形の領域を１単位として１００点の画像濃度を測定し
、そのバラツキにより評価した。

【０１６１】以上の評価の結果、比較例４の従来の電子
写真用光受容部材（ドラムＮｏ．比４）に対して、実施
例４の本発明の電子写真用光受容部材（ドラムＮｏ．実
４）は、帯電能が１．２５倍大きく、感度が１．２倍良
く、温度特性（暗部電位の変化率）が０．６倍と小さく
、光メモリー（画像濃度差）が０．５倍と少なく、均一
性（画像濃度のバラツキ）が０．４５倍と少なく、全て
の評価項目で優れていた。

【０１６２】また、画像評価として、キヤノン製テスト
シートＮＡ−７を用い、形成された画像の画質評価を目
視により判定したところ、比較例４の従来の電子写真用
光受容部材（ドラムＮｏ．比４）に対して、実施例４の
本発明の電子写真用光受容部材（ドラムＮｏ．実４）は
、細かい文字でもつぶれが少なく、白と黒の境界のはっ
きりした良好な解像度の画像が得られ、また、画像全体
を見ても、濃度むら、かぶり等も少なく、非常に良好な
画像であり、画質が優れていることが判明した。また、
写真を評価用画像として選び、画像評価を行なったとこ
ろ、ハーフトーンも十分に再現し、ガサツキが少なく、
均一性も十分にすぐれていることが判明した。

【０１６３】また、５ｍｍ角で厚さ１０μｍの高純度ア
ルミニウム箔上に、実施例４及び比較例４の光導電層と
同じ作製条件で非単結晶炭化珪素半導体を３μｍ成膜し
て、マイクロボイド分析用サンプルを作製し（光導電層
サンプルＮｏ．実４及び比４）、実験例１と同様に小角
Ｘ線散乱装置によりマイクロボイドの平均半径と密度を
測定したところ、実施例４の非単結晶炭化珪素半導体（
光導電層サンプルＮｏ．実４）のマイクロボイドの平均
半径は２．６Å、密度は７．２×１０１８ｃｍ−３であ
り、比較実施例４の非単結晶炭化珪素半導体（光導電層
サンプルＮｏ．比４）のマイクロボイドの平均半径は４
．１Å、密度は１．９×１０１９ｃｍ−３であった。

【０１６４】以上の評価結果により、本発明のマイクロ
ボイドの平均半径が３．５Å以下で、密度が１×１０１
９ｃｍ−３以下の非単結晶炭化珪素半導体を応用した電
子写真用光受容部材が優れた電子写真特性を有すること
が判った。

【０１６５】

【表１】

【０１６６】

【表２】

【０１６７】

【表３】

【０１６８】

【表４】

【０１６９】

【表５】

【０１７０】

【表６】

【０１７１】

【表７】

【０１７２】

【表８】

【０１７３】

【表９】

【０１７４】

【表１０】

【０１７５】

【表１１】

【０１７６】

【表１２】

【０１７７】

【表１３】

【０１７８】

【発明の効果】以上の様な構成上の特徴を有する本発明
の非単結晶炭化珪素半導体は、該非単結晶炭化珪素半導
体中に添加した不純物が拡散しにくいという効果がある
。

【０１７９】また、本発明の非単結晶炭化珪素半導体は
、不純物のドーピング効率が良いという効果がある。

【０１８０】また更に、本発明の非単結晶炭化珪素半導
体は、複数の非単結晶炭化珪素半導体層を積層した場合
に、密着性が良いという効果がある。

【０１８１】また加えて、本発明の非単結晶炭化珪素半
導体は、良質な特性を示す接合を形成し得るという効果
がある。

【０１８２】また更に加えて、本発明の非単結晶炭化珪
素半導体は、薄膜でも絶縁破壊しにくいという効果があ
る。

【０１８３】その上、本発明の非単結晶炭化珪素半導体
は、電荷の移動がしやすいという効果がある。

【０１８４】その上加えて、本発明の非単結晶炭化珪素
半導体は、非単結晶シリコン半導体と接合を形成した場
合に界面準位が少ないという効果がある。

【０１８５】更に、本発明の非単結晶炭化珪素半導体は
、シリコン原子と炭素原子の含有量を変化させることに
よって、禁制帯幅を制御することが出来る。

【０１８６】すなわち、本発明の非単結晶炭化珪素半導
体は、電荷の移動度が大きく、寿命が長い、また光劣化
しにくい。更に、不純物を添加した場合のドーピング効
率が高く、不純物の拡散がしにくい等の効果がある。

【０１８７】従って、本発明の非単結晶炭化珪素半導体
は、上述した作用から電子写真用光受容部材、太陽電池
、薄膜トランジスター、光センサー等の光電変換素子、
半導体素子への応用した場合、それぞれの特性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用
した電子写真用光受容部材の層構成を説明するための模
式的構成図

【図２】図２は本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用
した太陽電池の層構成を説明するための模式的構成図

【
図３】図３は本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用し
た薄膜トランジスターの層構成を説明するための模式的
構成図

【図４】図４は本発明の非単結晶炭化珪素半導体を応用
した光センサーの層構成を説明するための模式的構成図

【図５】図５は本発明の非単結晶炭化珪素半導体を作製
するための装置の一例でマイクロ波を用いたグロー放電
法による製造装置の模式的説明図

【図６】図６は従来の非単結晶炭化珪素半導体を作製す
るための装置の一例で高周波を用いたグロー放電法によ
る製造装置の模式的説明図

【図７】図７は本発明及び従来の非単結晶炭化珪素半導
体のマイクロボイドの平均半径、密度及び結晶性と非単
結晶炭化珪素半導体のホール移動度、非単結晶炭化珪素
半導体素子のｎ値及びリーク電流との関係を示す説明図

【図８】図８は本発明及び従来の非単結晶炭化珪素半導
体を応用した電子写真用光受容部材を作製するための装
置の一例でマイクロ波を用いたグロー放電法による製造
装置の模式的説明図である。

【図９】図９は、図８に示した成膜装置８００の概略構
造図である。

【符号の説明】

１０１　　　　支持体 １０２　　　　電荷注入防止層 １０３　　　　光導電層 １０４　　　　電子写真用光受容部材 ２０１　　　　導電性支持体 ２０２　　　　ｎ型層 ２０３　　　　ｉ型層 ２０４　　　　ｐ型層 ２０５　　　　透明導電層 ２０６　　　　集電電極 ２０７　　　　太陽電池 ３０１　　　　絶縁性支持体 ３０２　　　　ゲート電極 ３０３　　　　絶縁層 ３０４　　　　半導体層 ３０５　　　　ソース電極 ３０６　　　　ドレイン電極 ３０７　　　　薄膜トランジスター ４０１　　　　導電性支持体 ４０２　　　　ｎ型層又はｐ型層 ４０３　　　　ｉ型層 ４０４　　　　ｐ型層又はｎ型層 ４０５　　　　透明導電層 ４０６　　　　光センサー ５００　　　　マイクロ波グロー放電分解法による成膜
装置５０１　　　　成膜室 ５０２　　　　誘導体窓 ５０３　　　　ガス導入管 ５０４　　　　支持体 ５０５　　　　加熱ヒーター ５０６　　　　真空計 ５０７　　　　コンダクタンスバルブ ５０８　　　　補助バルブ ５０９　　　　リークバルブ ５１０　　　　導波部 ５１１　　　　直流電源 ５１２　　　　高周波マッチングボックス５１３　　　
　高周波電源 ５２０　　　　原料ガス供給装置 ５２１〜５２５　　　　マスフローコントローラー５３
１〜５３５　　　　ガス流入バルブ５４１〜５４５　　
　　ガス流出バルブ５５１〜５５５　　　　原料ガスボ
ンベのバルブ５６１〜５６５　　　　圧力調整器 ５７１〜５７５　　　　原料ガスボンベ６００　　　　
高周波グロー放電分解法による成膜装置６０１　　　　
成膜室 ６０２　　　　カソード ６０３　　　　ガス導入管 ６０４　　　　支持体 ６０５　　　　加熱ヒーター ６０６　　　　真空計 ６０７　　　　コンダクタンスバルブ ６０８　　　　補助バルブ ６０９　　　　リークバルブ ６１２　　　　高周波マッチングボックス６１３　　　
　高周波電源 ６２０　　　　原料ガス供給装置 ６２１〜６２５　　　　マスフローコントローラー６３
１〜６３５　　　　ガス流入バルブ６４１〜６４５　　
　　ガス流出バルブ６５１〜６５５　　　　原料ガスボ
ンベのバルブ６６１〜６６５　　　　圧力調整器 ６７１〜６７５　　　　原料ガスボンベ８００　　　　
マイクロ波グロー放電分解法による電子写真用光受容部
材の成膜装置 ８０１　　　　成膜室 ８０２　　　　誘導体窓 ８０３　　　　導波部 ８０７　　　　支持体 ８０８　　　　補助バルブ ８０９　　　　プラズマ発生空間 ８１０　　　　ガス導入管 ８１１　　　　直流電源 ８１２　　　　高周波マッチングボックス８１３　　　
　高周波電源 ８２０　　　　原料ガス供給装置 ８２１〜８２４　　　　マスフローコントローラー８３
１〜８３４　　　　ガス流入バルブ８４１〜８４４　　
　　ガス流出バルブ８５１〜８５４　　　　原料ガスボ
ンベのバルブ８６１〜８６４　　　　圧力調整器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも炭素原子、珪素原子、水素
   原子または／及びハロゲン原子を含有する非単結晶炭化
   珪素半導体において、該非単結晶炭化珪素半導体中に存
   在するマイクロボイドの平均半径が３．５Å以下で、か
   つ該マイクロボイドの密度が１×１０１９（ｃｍ−３）
   以下であることを特徴とする非単結晶炭化珪素半導体。
2. 【請求項２】　　前記非単結晶炭化珪素半導体中に、周
   期率表第ＩＩＩ　ｂ族元素及び／または第Ｖｂ族元素を
   含有することを特徴とする請求項１に記載の非単結晶炭
   化珪素半導体。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載の単結晶炭化珪素半導
   体を用いて構成されることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】　　非単結晶炭化珪素半導体の製造方法に
   おいて、重水素ガスをシラン系原料ガス及び炭化珪素系
   原料ガスに添加し、マイクロ波グロー放電分解法により
   、前記非単結晶炭化珪素半導体中に存在するマイクロボ
   イドの平均半径が３．５Å以下で、かつ該マイクロボイ
   ドの密度が１×１０１９（ｃｍ−３）以下である非単結
   晶炭化珪素半導体を形成することを特徴とする非単結晶
   炭化珪素半導体の製造方法。