JPH05335257A - ｐ型シリコンカーバイドの形成方法 - Google Patents

ｐ型シリコンカーバイドの形成方法

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JPH05335257A
JPH05335257A JP4142661A JP14266192A JPH05335257A JP H05335257 A JPH05335257 A JP H05335257A JP 4142661 A JP4142661 A JP 4142661A JP 14266192 A JP14266192 A JP 14266192A JP H05335257 A JPH05335257 A JP H05335257A
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forming
conductivity
gas
silane
silicon carbide
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Shitsuchiyanuritsutsu Poopon
ポーポン・シッチャヌリッツ
Tetsuo Arai
哲郎 新居
Takahisa Kase
高久 加瀬
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Showa Shell Sekiyu KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低高周波パワーによる低抵抗、高バンドギャ
ップの薄膜ｐ型シリコンカーバイトを形成する。 【構成】 ｐ型ＳｉＣを形成する際、該形成用反応ガス
としてシラン、水素の他、トリメチルボロンを炭素の原
料とし、さらにジボランまたは三フッ化ホウ素をドーピ
ングガスとして使用すると共に、トリメチルボロン、ジ
ボランまたは三フッ化ホウ素を適量添加する。好ましく
は、トリメチルボロン／シランの比が０.４５％近辺
で、かつジボラン／シランまたは三フッ化ホウ素／シラ
ンの比を０.３〜１.５％にする。これにより、低い高周
波パワーで導電率を低下させずに、Ｅoptを約０.１ｅＶ
大きくできる。また反応ガスにアルゴンガスを適量添加
することにより、膜を薄膜化しても均一性が良くかつ低
抵抗化できる。結果として、Ｅoptが２.２６ｅＶで、導
電率が７.０×１０-1（Ω.ｃｍ）-1の低抵抗、高バンド
ギャップのｐ型ＳｉＣが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や光センサ等
に用いられる低抵抗、高バンドギャップのｐ型シリコン
カーバイドの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）太陽電池では、ｐ層にアモルファスシリ
コンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）を用いる構造が良く知ら
れている。一般的にｐ型ａ−ＳｉＣは、シランガス（Ｓ
ｉＨ4）、メタンガス（ＣＨ4）、水素（Ｈ2）及びジボ
ランガス（Ｂ2Ｈ6）の混合ガスのグロー放電分解から得
られる。最近になって、例えば、「Technical Digest o
f the International PVSEC-3」1987，pp.49-52及び特
開昭６４−４２１２０号に記載されているように、低抵
抗かつ光学的禁制帯幅または光学的バンドギャップ（以
下Ｅoptと記す）が大きいｐ型シリコンカーバイド（Ｓ
ｉＣ）が開発された。
【０００３】前者では、７０倍以上の水素希釈度で、２
６０ｍＷ／ｃｍ2という高い高周波パワー密度を用い
て、Ｅoptが約２.２ｅＶ及び導電率が約１×１０
-2（Ω.ｃｍ）-1であるｐ型ＳｉＣを形成している。後
者では、約５００倍という高水素希釈度及び３００ｍＷ
／ｃｍ2から１．５Ｗ／ｃｍ2という高い高周波パワー密
度を用いて、Ｅoptが約２.１ｅＶ及び導電率が約１×１
０0（Ω.ｃｍ）-1であるｐ型ＳｉＣを形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のｐ型Ｓ
ｉＣの製造では、炭素の原料としてＣＨ4を用いている
が、ＣＨ4を多く添加すると導電率が急に低下し、膜質
を悪化させてしまう。その為に高水素希釈度で、かつ高
パワー密度を必要としている。また太陽電池の高効率化
を図るには、さらにＥoptが大きくかつ高い導電率のｐ
型ＳｉＣを開発する必要がある。また大面積化への応用
を考える場合には、低高周波パワー化すること、ｐ層の
膜厚が100−200Åと薄い為、薄膜化しても低抵抗化する
ことが要求される。本発明の目的は、低高周波パワーに
よる低抵抗、高バンドギャップの薄膜ｐ型シリコンカー
バイトの形成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ｐ型ＳｉＣを形成する際、該形成用反応
ガスとしてシラン、水素の他、トリメチルボロンを炭素
の原料とし、さらにジボランまたは三フッ化ホウ素をド
ーピングガスとして使用すると共に、トリメチルボロ
ン、ジボランまたは三フッ化ホウ素を適量添加するもの
である。好ましくは、トリメチルボロン／シランの比が
０.４５％近辺で、かつジボラン／シランまたは三フッ
化ホウ素／シランの比が０.３〜１.５％である。また薄
膜化しても低抵抗化するように上記の反応ガスにアルゴ
ンガスを適量添加するものである
【０００６】
【作用】ｐ型ａ−ＳｉＣの形成用反応ガスに炭素の原料
としてトリメチルボロンガスＴＭＢ（Ｂ（ＣＨ3）3）を
適量に添加することにより、低い高周波パワーで導電率
を低下させずに、Ｅoptを約０.１ｅＶ大きくすることが
可能になる。ジボランまたは三フッ化ホウ素の添加量に
よって水素含有量が変わる為、Ｅoptも違ってくるが、
膜中の炭素の量は変化しない。したがって、ＴＭＢ／Ｓ
ｉＨ4の比を一定にすれば、すべてのドーピング比の範
囲内には、ＴＭＢによるＥoptの変化は約０.１ｅＶであ
る。また上記の反応ガスにアルゴンガスを適量に添加す
ることにより、膜を薄膜化しても均一性が良くかつ低抵
抗化できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ ｐ型ＳｉＣの製造方法は、次の通りである。コーニング
社製の7059ガラス基板上に厚さが2000ー3000Å程度のｐ
型ＳｉＣをプラズマＣＶＤ法により形成する。反応ガス
としてシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス（Ｈ2）、トリ
メチルボロン（Ｂ（ＣＨ3）3）、ジボランガス（Ｂ
2Ｈ6）または三フッ化ホウ素（ＢＦ3）を用いる。代表
的な形成条件は表１に示す。
【０００８】 表１ 基板温度 ２００ ℃ 圧力 １.４ Ｔｏｒｒ パワー密度 約１５６ ｍＷ／ｃｍ2 ＳｉＨ4ガス流量 ２ ｓｃｃｍ Ｈ2ガス流量 ３７０ ｓｃｃｍ Ｂ2Ｈ6またはＢＦ3ガス流量 ０−０.０３ ｓｃｃｍ Ｂ（ＣＨ3）3ガス流量 ０−０.０３６ ｓｃｃｍ
【０００９】図１は、ＳｉＨ4 Ｂ2Ｈ6、Ｈ2混合ガスに
Ｂ（ＣＨ3）3の添加流量を変えた時のｐ型ＳｉＣのＥ
optと導電率の変化を示す。図から明らかなように、Ｅ
optはＢ（ＣＨ3）3を添加しない時に約１.９７ｅＶであ
ったのがＢ（ＣＨ3）3流量の増加に伴って大きくなる傾
向を示している。Ｂ（ＣＨ3）3／ＳｉＨ4の比が０.４５
％のときに約２.０９ｅＶまで上がり、導電率を維持し
た状態でＢ（ＣＨ3）3添加無しに比べて約０.１ｅＶ大
きくなる。更にＢ（ＣＨ3）3を増やすと、導電率及びＥ
optが低下してしまう。つまり、Ｂ（ＣＨ3）3／ＳｉＨ4
の比の最適値は０.４５％近辺にある。
【００１０】実施例２ 図２は、ＴＭＢ／ＳｉＨ4が０.４５％付近でＢ2Ｈ6の流
量を変化させた場合のＥoptと導電率の変化を示す。Ｂ2
Ｈ6の流量を添加量”０”から増加させて行くと、Ｂ2Ｈ
6／ＳｉＨ4が０.３７５％付近までＥoptが約２.２６ｅ
Ｖで、あまり変化が見られないが、ここから増加させる
とＥoptは単調に減少する。さらに１.５％を超えると高
い品質を維持するに必要なＥoptが得られなくなる。一
方導電率はＢ2Ｈ6／ＳｉＨ4が約０.３７５％より少なく
なると急激に低下し、Ｂ2Ｈ6を添加しない場合は導電率
が大幅に低下してしまう。
【００１１】また、Ｂ2Ｈ6／ＳｉＨ4の流量を０.３７５
％を超えて増やしても導電率はあまり変化しない。この
ことから、Ｂ2Ｈ6が低抵抗化に必要であることを意味し
ている。結果として、Ｅoptが２.２６ｅＶで、導電率が
約７.０×１０-1（Ω.ｃｍ）-1の低抵抗、高バンドギャ
ップのｐ型ＳｉＣが得られた。これは、ＣＨ4ガス系よ
り形成された上記の従来の低抵抗、高バンドギャップの
ｐ型ＳｉＣ膜よりも優れている。ＢＦ3の場合も同様の
結果が得られた。
【００１２】比較するために、Ｂ（ＣＨ3）3以外は表１
と同一の製造条件で、Ｂ（ＣＨ3）3の代わりに従来に良
く使われていたＣＨ4を微量に添加してみた。ＣＨ4／Ｓ
ｉＨ4の比が２５％の時、Ｅoptが約２.２３ｅＶまで大
きくなったが、導電率は急に６.５×１０-8（Ω.ｃｍ）
-1まで下がってしまった。従来で示されたパワー密度よ
りも本発明の実施例で使用したパワー密度が比較的低い
ため、膜を微結晶化、低抵抗化させることが困難と思わ
れる。
【００１３】実施例３ 太陽電池のｐ層への応用を考える場合、薄膜化する際の
導電率が重要なので、本例ではそれについて述べる。表
２の形成条件で200Åの膜を形成して導電率に及ぼすア
ルゴンガスの添加効果を調べた。ここでは、Ｂ2Ｈ6／Ｓ
ｉＨ4とＢ（ＣＨ3）3／ＳｉＨ4の最適値を用いた。
【００１４】 表２ 基板温度 ２００ ℃ 圧力 １.４ Ｔｏｒｒ パワー密度 約１５６ ｍＷ／ｃｍ2 ＳｉＨ4ガス流量 ２ ｓｃｃｍ Ｈ2ガス流量 ３７０ ｓｃｃｍ Ｂ2Ｈ6またはＢＦ3ガス流量 ０−０.００７５ ｓｃｃｍ Ｂ（ＣＨ3）3ガス流量 ０−０.０３６ ｓｃｃｍ アルゴンガス流量 ０−５０ ｓｃｃｍ
【００１５】表３はＢ2Ｈ6またはＢＦ3の流量が０.００
７５ｓｃｃｍ、Ｂ（ＣＨ3）3の流量が０.００９ｓｃｃ
ｍで、アルゴンガスを５０ｓｃｃｍを流した場合、添加
しない場合の得られた膜の導電率の変化を示す。明らか
にアルゴン添加を行った方が、導電率が約３桁向上し
た。しかし、５０ｓｃｃｍ以上多く流すと得られた膜の
均一性が悪くなってしまい、アルゴンガスの最適値があ
るということがわかった。
【００１６】 表３ アルゴンガス添加 導電率（Ω．ｃｍ）-1 無し ９.２×１０-7 有り ３.５×１０-3
【００１７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ｐ型ａ
−ＳｉＣを形成する際、形成用反応ガスに炭素の原料と
してＢ（ＣＨ3）3を適量を添加したことで、低高周波パ
ワー密度により導電率を低下させずに、Ｅoptを約０.１
ｅＶ広くすることができる。結果として、Ｅoptが２.２
６ｅＶで、導電率が７.０×１０-1（Ω．ｃｍ）-1の低
抵抗、高バンドギャップのｐ型ＳｉＣが形成可能になっ
た。また上記の反応ガスにアルゴンガスを適量に添加す
ることにより、膜が薄膜化しても均一性が良くかつ低抵
抗化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｂ（ＣＨ3）3の添加流量を変えた時のｐ型Ｓ
ｉＣの導電率とＥoptの変化を表す図である。
【図２】 Ｂ2Ｈ6の添加流量を変えた時のｐ型ＳｉＣの
導電率とＥoptの変化を表す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のｐ型Ｓ
ｉＣの製造では、炭素の原料としてＣＨ4を用いている
が、ＣＨ4を多く添加すると導電率が急に低下し、膜質
を悪化させてしまう。その為に上記のように高水素希釈
度で、かつ高パワー密度を必要としている。また太陽電
池の高効率化を図るには、さらにＥoptが大きくかつ高
い導電率のｐ型ＳｉＣを開発する必要がある。また大面
積化への応用を考える場合には、低い高周波パワー化す
ること、ｐ層の膜厚が100−200Åと薄い為、薄膜化して
も低抵抗化することが要求される。本発明の目的は、低
い高周波パワーによる低抵抗、高バンドギャップの薄膜
ｐ型シリコンカーバイトの形成方法を提供することにあ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ｐ型ＳｉＣを形成する際、該形成用反応
ガスとしてシラン、水素の他、トリメチルボロンを炭素
の原料とし、さらにジボランまたは三フッ化ホウ素をド
ーピングガスとして使用すると共に、トリメチルボロ
ン、ジボランまたは三フッ化ホウ素を適量添加するもの
である。好ましくは、トリメチルボロン／シランの比が
０.３７５〜０.７％、好ましくは０.４〜０.５５％で、
かつジボラン／シランまたは三フッ化ホウ素／シランの
比が０.３〜１.５％である。また薄膜化しても低抵抗化
するように上記の反応ガスにアルゴンガスを適量添加す
るものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【作用】ｐ型ａ−ＳｉＣの形成用反応ガスに炭素の原料
としてトリメチルボロンガス（Ｂ（ＣＨ3）3）（以下Ｔ
ＭＢと略称する）を適量に添加することにより、低い高
周波パワーで導電率を低下させずに、Ｅoptを約０.１ｅ
Ｖ大きくすることが可能になる。ジボランまたは三フッ
化ホウ素の添加量によって水素含有量が変わる為、Ｅop
tも違ってくるが、膜中の炭素の量は変化しない。した
がって、ＴＭＢ／ＳｉＨ4の比を一定にすれば、すべて
のドーピング比の範囲内には、ＴＭＢによるＥoptの変
化は約０.１ｅＶである。また上記の反応ガスにアルゴ
ンガスを適量に添加することにより、膜を薄膜化しても
均一性が良くかつ低抵抗化できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 表１ 基板温度 ２００ ℃ 圧力 １.４ Ｔｏｒｒ パワー密度 約１５６ ｍＷ／ｃｍ2 ＳｉＨ4ガス流量 ２ ｓｃｃｍ Ｈ2ガス流量 ３７０ ｓｃｃｍ Ｂ2Ｈ6ガス流量 ０−０.０３ ｓｃｃｍ Ｂ（ＣＨ3）3ガス流量 ０−０.０３６ ｓｃｃｍ
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】比較例 比較するために、Ｂ（ＣＨ3）3以外は表１と同一の製造
条件で、Ｂ（ＣＨ3）3の代わりに従来に良く使われてい
たＣＨ4を微量に添加してみた。ＣＨ4／ＳｉＨ4の比が
２５％の時、Ｅoptが約２.２３ｅＶまで大きくなった
が、導電率は急に６.５×１０-8（Ω.ｃｍ）-1まで下が
ってしまった。従来で示されたパワー密度よりも本発明
の実施例で使用したパワー密度が比較的低いため、膜を
微結晶化、低抵抗化させることが困難と思われる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】 表２ 基板温度 ２００ ℃ 圧力 １.４ Ｔｏｒｒ パワー密度 約１５６ ｍＷ／ｃｍ2 ＳｉＨ4ガス流量 ２ ｓｃｃｍ Ｈ2ガス流量 ３７０ ｓｃｃｍ Ｂ2Ｈ6ガス流量 ０−０.００７５ ｓｃｃｍ Ｂ（ＣＨ3）3ガス流量 ０−０.０３６ ｓｃｃｍ アルゴンガス流量 ０−５０ ｓｃｃｍ
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】表３はＢ2Ｈ6の流量が０.００７５ｓｃｃ
ｍ、Ｂ（ＣＨ3）3の流量が０.００９ｓｃｃｍで、アル
ゴンガスを５０ｓｃｃｍを流した場合、添加しない場合
の得られた膜の導電率の変化を示す。明らかにアルゴン
添加を行った方が、導電率が約３桁向上した。しかし、
５０ｓｃｃｍ以上多く流すと得られた膜の均一性が悪く
なってしまい、アルゴンガスの最適値があるということ
がわかった。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ｐ型ａ
−ＳｉＣを形成する際、形成用反応ガスに炭素の原料と
してＢ（ＣＨ3）3を適量を添加したことで、低い高周波
パワー密度により導電率を低下させずに、Ｅoptを約０.
１ｅＶ広くすることができる。結果として、Ｅoptが２.
２６ｅＶで、導電率が７.０×１０-1（Ω．ｃｍ）-1の
低抵抗、高バンドギャップのｐ型ＳｉＣが形成可能にな
った。また上記の反応ガスにアルゴンガスを適量に添加
することにより、膜が薄膜化しても均一性が良くかつ低
抵抗化することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｐ型シリコンカーバイドを形成する際、
    該形成用反応ガスとして、シラン、水素、トリメチルボ
    ロン及びジボランを使用し、前記トリメチルボロン内の
    炭素でバンドギャップを広げることを特徴とするｐ型シ
    リコンカーバイドの形成方法。
  2. 【請求項２】 形成用反応ガスのうち、ジボランに替え
    て三フッ化ホウ素を使用することを特徴とする請求項１
    記載のｐ型シリコンカーバイドの形成方法。
  3. 【請求項３】 トリメチルボロン／シランの比が０.４
    ５％近辺である請求項１または２記載のｐ型シリコンカ
    ーバイドの形成方法。
  4. 【請求項４】 形成用反応ガスにアルゴンガスを含む請
    求項１または２記載のｐ型シリコンカーバイドの形成方
    法。
  5. 【請求項５】 ジボラン／シランの比が０.３〜１.５％
    である請求項１記載のｐ型シリコンカーバイドの形成方
    法。
  6. 【請求項６】 三フッ化ホウ素／シランの比が０.３〜
    １.５％である請求項２記載のｐ型シリコンカーバイド
    の形成方法。
JP4142661A 1992-06-03 1992-06-03 ｐ型シリコンカーバイドの形成方法 Pending JPH05335257A (ja)

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