JPH0611032B2 - プラズマｃｖｄ法による非晶質半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法による非晶質半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0611032B2 JPH0611032B2 JP59185089A JP18508984A JPH0611032B2 JP H0611032 B2 JPH0611032 B2 JP H0611032B2 JP 59185089 A JP59185089 A JP 59185089A JP 18508984 A JP18508984 A JP 18508984A JP H0611032 B2 JPH0611032 B2 JP H0611032B2
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- 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
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- 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
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、プラズマＣＶＤ法によるプラズマＣＶＤ法に
よる非晶質半導体薄膜の製造方法に関する。
よる非晶質半導体薄膜の製造方法に関する。
従来技術 近年、非晶質半導体、具体的にはアモルファスシリコン
ａ−Ｓｉが注目されており、このアモルファスシリコン
ａ−Ｓｉは等倍光センサー、太陽電池、薄膜トランジス
タＴＦＴ等のデバイスとして用いられる。これらのデバ
イスにおいてａ−Ｓｉ薄膜に要求される特性は、光導電
率σPが高いこと、光導電率と暗導電率との比σP／σD
が１０2以上であること、光応答速度が速いこと等であ
る。特に、等倍光センサーにあっては光応答速度が速い
ことが重要である。
ａ−Ｓｉが注目されており、このアモルファスシリコン
ａ−Ｓｉは等倍光センサー、太陽電池、薄膜トランジス
タＴＦＴ等のデバイスとして用いられる。これらのデバ
イスにおいてａ−Ｓｉ薄膜に要求される特性は、光導電
率σPが高いこと、光導電率と暗導電率との比σP／σD
が１０2以上であること、光応答速度が速いこと等であ
る。特に、等倍光センサーにあっては光応答速度が速い
ことが重要である。
ここに、ａ−Ｓｉ薄膜の製造にプラスマＣＶＤ（化学気
相成長）法を用いるのが最も一般的であり、優れた光電
特性のａ−Ｓｉ膜の製造として次のような方法がとられ
ている。
相成長）法を用いるのが最も一般的であり、優れた光電
特性のａ−Ｓｉ膜の製造として次のような方法がとられ
ている。
まず、第一に、ＳｉＨ4ガス（１００％）を原料ガスと
して用い、成膜条件の最適化によりノンドープのａ−Ｓ
ｉで高特性の薄膜を得る方法である。この方法による場
合、光応答速度の速いものが得られるが、光導電率σP
が低く不充分である。
して用い、成膜条件の最適化によりノンドープのａ−Ｓ
ｉで高特性の薄膜を得る方法である。この方法による場
合、光応答速度の速いものが得られるが、光導電率σP
が低く不充分である。
第二に、ａ−Ｓｉ膜中にＰＨ3を微量ドープさせること
により、特性の向上を図るようにしたものもある（文献
ＥＤ８３−１３２の「プレーナ型ａ−Ｓｉ２次元光セン
サ」参照）。この方法の場合、光導電率σPは充分であ
るが、光応答速度が遅く不充分である。
により、特性の向上を図るようにしたものもある（文献
ＥＤ８３−１３２の「プレーナ型ａ−Ｓｉ２次元光セン
サ」参照）。この方法の場合、光導電率σPは充分であ
るが、光応答速度が遅く不充分である。
第三に、Ｎ2ガス又はＮＨ3ガスによってａ−Ｓｉ膜中に
Ｎドープさせることにより、特性の向上を図るようにし
たものもある（文献JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYS
ICS VOL.21,No.8 AUGUST.1982 pp.L485-L487参照）。こ
の方法においては、太陽電池の窓材として広エネルギー
バンド材のものを目的とするものであり、光導電率σP
および光学的エネルギーバンドギャップEg optは向上す
るが、光応答速度の向上は図られていないものである。
Ｎドープさせることにより、特性の向上を図るようにし
たものもある（文献JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYS
ICS VOL.21,No.8 AUGUST.1982 pp.L485-L487参照）。こ
の方法においては、太陽電池の窓材として広エネルギー
バンド材のものを目的とするものであり、光導電率σP
および光学的エネルギーバンドギャップEg optは向上す
るが、光応答速度の向上は図られていないものである。
目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、光導電
率σPが高く、σP／σDの比が１０2以上あり、かつ、光
応答速度が速いａ−Ｓｉ膜を得ることができるプラズマ
ＣＶＤ法による非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する
ことを目的とする。
率σPが高く、σP／σDの比が１０2以上あり、かつ、光
応答速度が速いａ−Ｓｉ膜を得ることができるプラズマ
ＣＶＤ法による非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する
ことを目的とする。
構成 本発明は、上記目的を達成するため、減圧された真空室
内に原料ガスを導入して高周波電力によるプラズマ中で
分解・反応させて基板上に非晶質半導体の薄膜を形成す
るプラズマＣＶＤ法による非晶質半導体薄膜の製造方法
において、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ
2ガスよりなる混合ガスを用いてＮＨ3ガスによって非晶
質半導体ａ−ＳｉにＮドープすることを特徴とするもの
である。
内に原料ガスを導入して高周波電力によるプラズマ中で
分解・反応させて基板上に非晶質半導体の薄膜を形成す
るプラズマＣＶＤ法による非晶質半導体薄膜の製造方法
において、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ
2ガスよりなる混合ガスを用いてＮＨ3ガスによって非晶
質半導体ａ−ＳｉにＮドープすることを特徴とするもの
である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本
発明はプラズマＣＶＤ法を採用するものであり、第１図
に示すように、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を例に
とり、その作用を説明する。まず、真空室１内に原料ガ
スをガス導入口２及びガス噴出孔３を介して導入させ、
基板側電極４と高周波側電極５との間に高周波電源６に
より高周波電圧を印加してプラズマ放電させる。このプ
ラズマ中で原料ガスを分解・反応させて、基板７上にａ
−Ｓｉ膜を成膜させるものである。なお、この成膜処理
中は余剰原料ガスを排気口８から除去させ、真空室１内
を所定圧力に維持させる。又、基板７はヒータ９によっ
て所定温度に加熱される。
発明はプラズマＣＶＤ法を採用するものであり、第１図
に示すように、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を例に
とり、その作用を説明する。まず、真空室１内に原料ガ
スをガス導入口２及びガス噴出孔３を介して導入させ、
基板側電極４と高周波側電極５との間に高周波電源６に
より高周波電圧を印加してプラズマ放電させる。このプ
ラズマ中で原料ガスを分解・反応させて、基板７上にａ
−Ｓｉ膜を成膜させるものである。なお、この成膜処理
中は余剰原料ガスを排気口８から除去させ、真空室１内
を所定圧力に維持させる。又、基板７はヒータ９によっ
て所定温度に加熱される。
しかして、本実施例では、真空室１内に導入する原料ガ
スとしてＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガスよりなる混
合ガスを用いてＮＨ3ガスによってａ−Ｓｉ膜にＮドー
プするようにしたものである。
スとしてＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガスよりなる混
合ガスを用いてＮＨ3ガスによってａ−Ｓｉ膜にＮドー
プするようにしたものである。
このような混合ガスを原料ガスとして用いてａ−Ｓｉ膜
にＮドープすることにより、高い光導電率σPを有し、
σP／σDの比も高く、更に光応答速度の速い膜が得られ
たものである。
にＮドープすることにより、高い光導電率σPを有し、
σP／σDの比も高く、更に光応答速度の速い膜が得られ
たものである。
次に、好ましい成膜条件を実験結果に基づき説明する。
まず、第２図はＳｉＨ4ガスの流量１０SCCM、Ｈ2ガスの
流量９０SCCMとし流量比ＳｉＨ4／Ｈ2を１／９≒０．１
１とした場合において流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4を変化させ
た場合における光導電率σP、暗導電率σD及び光応答速
度Ｍ(5)の変化の様子を示すものである。なお、この測
定に用いたセルは幅／長さ＝５０で上層からＡｌ電極／
ａ−Ｓｉ膜／石英基板からなるものであり、波長５５５
nm、照度１００luxの照射光を照射することにより行な
ったものである。又、光応答速度につき、繰返し周期５
０msのパルス光を測定セルに照射した場合に最小出力を
Ｍ1、最大出力をＭ2とすると、Modulation ratio M(5)
は で定義されるものである。従って、Ｍ(5)の値が大きい
程、光応答特性が速いといえる。
まず、第２図はＳｉＨ4ガスの流量１０SCCM、Ｈ2ガスの
流量９０SCCMとし流量比ＳｉＨ4／Ｈ2を１／９≒０．１
１とした場合において流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4を変化させ
た場合における光導電率σP、暗導電率σD及び光応答速
度Ｍ(5)の変化の様子を示すものである。なお、この測
定に用いたセルは幅／長さ＝５０で上層からＡｌ電極／
ａ−Ｓｉ膜／石英基板からなるものであり、波長５５５
nm、照度１００luxの照射光を照射することにより行な
ったものである。又、光応答速度につき、繰返し周期５
０msのパルス光を測定セルに照射した場合に最小出力を
Ｍ1、最大出力をＭ2とすると、Modulation ratio M(5)
は で定義されるものである。従って、Ｍ(5)の値が大きい
程、光応答特性が速いといえる。
この第２図に示す結果によれば、流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4
がある程度小さい方がＭ(5)の値が大きいことがわか
る。具体的には、流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4が５．０×１０
-5〜５．０×１０-4が適当であり、より好ましくは流量
比ＮＨ3／ＳｉＨ4が７．０×１０-5〜４．０×１０-4の
時に良好なる光応答特性が得られたものである。つま
り、Ｎ原子はｓ−Ｓｉ膜中では浅いドナー準位を形成す
るため膜内のＮ量が増えるに従って、σP、σDとも向上
するが、あまりＮＨ3の流量が増えてＮ原子のドープ濃
度が高くなると光応答速度Ｍ(5)が低下してしまうから
である。又、前述の流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4＝５．０×１
０-5〜５．０×１０-4であれば、光導電率σPが高く、
σP／σDの比も１０2以上であることがわかる。次に、
流量比ＳｉＨ4／Ｈ2は０．１〜０．４（望ましくは、
０．１〜０．３）が適当である。このＨ2ガスの流量
は、ａ−Ｓｉ膜中のＨ濃度を制御するもので膜質を左右
し、流量比ＳｉＨ4／Ｈ2が小さすぎると膜中のＨ濃度が
高くなって−ＳｉＨ1の構造が多くなり特性が悪くな
り、逆に流量比ＳｉＨ4／Ｈ2が大きすぎると膜中のＨ濃
度が低くなってダングリングボンドが多くなり、やはり
特性が悪くなるからである。
がある程度小さい方がＭ(5)の値が大きいことがわか
る。具体的には、流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4が５．０×１０
-5〜５．０×１０-4が適当であり、より好ましくは流量
比ＮＨ3／ＳｉＨ4が７．０×１０-5〜４．０×１０-4の
時に良好なる光応答特性が得られたものである。つま
り、Ｎ原子はｓ−Ｓｉ膜中では浅いドナー準位を形成す
るため膜内のＮ量が増えるに従って、σP、σDとも向上
するが、あまりＮＨ3の流量が増えてＮ原子のドープ濃
度が高くなると光応答速度Ｍ(5)が低下してしまうから
である。又、前述の流量比ＮＨ3／ＳｉＨ4＝５．０×１
０-5〜５．０×１０-4であれば、光導電率σPが高く、
σP／σDの比も１０2以上であることがわかる。次に、
流量比ＳｉＨ4／Ｈ2は０．１〜０．４（望ましくは、
０．１〜０．３）が適当である。このＨ2ガスの流量
は、ａ−Ｓｉ膜中のＨ濃度を制御するもので膜質を左右
し、流量比ＳｉＨ4／Ｈ2が小さすぎると膜中のＨ濃度が
高くなって−ＳｉＨ1の構造が多くなり特性が悪くな
り、逆に流量比ＳｉＨ4／Ｈ2が大きすぎると膜中のＨ濃
度が低くなってダングリングボンドが多くなり、やはり
特性が悪くなるからである。
次に、高周波電源６（１３．５６ＭHz）の電力を変化さ
せた場合の膜特性についての実験結果を第３図に示す。
この結果によれば、高周波電力は３〜２０Ｗ（望ましく
は、３〜１０Ｗ）が適当であることがわかる。これは、
低パワーではＮＨ3ガスの分解が不充分でＮ原子が膜中
にドープされにくく、又、高パワーではＮＨ3ガスの分
解が促進されるもののプラズマによる膜へのダメージが
大きく膜質が悪くなるからである。
せた場合の膜特性についての実験結果を第３図に示す。
この結果によれば、高周波電力は３〜２０Ｗ（望ましく
は、３〜１０Ｗ）が適当であることがわかる。これは、
低パワーではＮＨ3ガスの分解が不充分でＮ原子が膜中
にドープされにくく、又、高パワーではＮＨ3ガスの分
解が促進されるもののプラズマによる膜へのダメージが
大きく膜質が悪くなるからである。
第４図は、基板温度を変化させた場合の膜特性について
の実験結果を示すものである。この結果によれば、暗導
電率σDが余り上昇しないように、基板温度を２００〜
３５０℃（望ましくは、２５０〜３００℃）とするのが
適当であることがわかる。
の実験結果を示すものである。この結果によれば、暗導
電率σDが余り上昇しないように、基板温度を２００〜
３５０℃（望ましくは、２５０〜３００℃）とするのが
適当であることがわかる。
第５図は、真空室１内の圧力を変化させた場合の膜特性
についての実験結果を示すものである。この結果によれ
ば、光導電率σPが余り低くならないように、圧力を
０．２〜５Torr（望ましくは、０．３〜０．７Torr）と
するのが適当である。
についての実験結果を示すものである。この結果によれ
ば、光導電率σPが余り低くならないように、圧力を
０．２〜５Torr（望ましくは、０．３〜０．７Torr）と
するのが適当である。
効果 本発明は、上述したようにＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ
2ガスよりなる所定流量比の混合ガスを原料ガスとして
用いることにより、ａ−Ｓｉ膜にＮドープするようにし
たので、光導電率σPが高くてσP／σDの比が１０2以上
の特性の膜であって、光応答特性の速いものを得ること
ができ、よって、良好なる特性の等倍光センサー等のデ
バイスを作ることができるものである。
2ガスよりなる所定流量比の混合ガスを原料ガスとして
用いることにより、ａ−Ｓｉ膜にＮドープするようにし
たので、光導電率σPが高くてσP／σDの比が１０2以上
の特性の膜であって、光応答特性の速いものを得ること
ができ、よって、良好なる特性の等倍光センサー等のデ
バイスを作ることができるものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はプラズ
マＣＶＤ装置の概略側面図、第２図ないし第５図は実験
結果を示す特性図である。
マＣＶＤ装置の概略側面図、第２図ないし第５図は実験
結果を示す特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】減圧された真空室内に原料ガスを導入して
高周波電力によるプラズマ中で分解・反応させて基板上
に非晶質半導体の薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法によ
る非晶質半導体薄膜の製造方法において、原料ガスとし
てＳｉＨ4ガス、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガスよりなり、ＮＨ3／
ＳｉＨ4流量比が5.0×10-5〜5.0×10-4なる混合ガスを
用い、高周波電力1.0〜4.0Ｗ、基板温度250〜300℃、圧
力0.4〜２Torrなる条件でＮＨ3ガスによって非晶質半導
体ａ−ＳｉにＮドープすることを特徴とするプラズマＣ
ＶＤ法による非晶質半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59185089A JPH0611032B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | プラズマｃｖｄ法による非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59185089A JPH0611032B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | プラズマｃｖｄ法による非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163022A JPS6163022A (ja) | 1986-04-01 |
| JPH0611032B2 true JPH0611032B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=16164639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59185089A Expired - Lifetime JPH0611032B2 (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | プラズマｃｖｄ法による非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611032B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0962437A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Nec Corp | コンピュータ入力装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5778546A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-17 | Stanley Electric Co Ltd | Production of photoconductive silicon layer |
| JPS58115018A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-08 | Sharp Corp | 電子写真感光体 |
| JPS5957909A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-03 | Mitsui Toatsu Chem Inc | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
| JPS5957908A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-03 | Mitsui Toatsu Chem Inc | アモルフアスシリコン膜の形成方法 |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP59185089A patent/JPH0611032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0962437A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-03-07 | Nec Corp | コンピュータ入力装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6163022A (ja) | 1986-04-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |