JPH06157019A - シリコン薄膜用基板の製造方法 - Google Patents
シリコン薄膜用基板の製造方法Info
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- JPH06157019A JPH06157019A JP31225292A JP31225292A JPH06157019A JP H06157019 A JPH06157019 A JP H06157019A JP 31225292 A JP31225292 A JP 31225292A JP 31225292 A JP31225292 A JP 31225292A JP H06157019 A JPH06157019 A JP H06157019A
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Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 不純物を含むＳｉまたはＳｉＯ2 からなる粗
製基板を、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲気中
で熱処理し、基板表面近傍の不純物を塩化物蒸気として
除去する。 【効果】 本発明によれば、表面近傍のみが高純度で安
価なＳｉ薄膜用基板を製造することができる。本発明の
製造方法により得られた基板の上に高温でＳｉ薄膜を成
膜しても、また成膜後に高温処理しても、基板からＳｉ
薄膜への不純物の熱拡散が少ない。
製基板を、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲気中
で熱処理し、基板表面近傍の不純物を塩化物蒸気として
除去する。 【効果】 本発明によれば、表面近傍のみが高純度で安
価なＳｉ薄膜用基板を製造することができる。本発明の
製造方法により得られた基板の上に高温でＳｉ薄膜を成
膜しても、また成膜後に高温処理しても、基板からＳｉ
薄膜への不純物の熱拡散が少ない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば薄膜型太陽電池
用基板や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）基板などのシリコン（Ｓｉ）薄膜用基板を製造する
方法に関する。
用基板や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）基板などのシリコン（Ｓｉ）薄膜用基板を製造する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来の薄
膜型太陽電池は、特に高純度ではないガラス基板（Ｓｉ
Ｏ2 ）の上や、純度９８％位の金属級シリコンの表面に
ＳｉＯ2 膜を酸化形成した基板の上に、プラズマＣＶＤ
法などの方法でＳｉの薄膜を形成することにより作製し
ていた。ここで、基板として高純度品を用いない理由
は、製造コストを低くするためである。
膜型太陽電池は、特に高純度ではないガラス基板（Ｓｉ
Ｏ2 ）の上や、純度９８％位の金属級シリコンの表面に
ＳｉＯ2 膜を酸化形成した基板の上に、プラズマＣＶＤ
法などの方法でＳｉの薄膜を形成することにより作製し
ていた。ここで、基板として高純度品を用いない理由
は、製造コストを低くするためである。
【０００３】しかしながら、高純度でない基板を用いて
その上にＳｉの薄膜を形成する場合には、Ｓｉ薄膜形成
時の基板温度の上限は３００〜４００℃である。なぜな
ら、それ以上の温度にすると、基板中の不純物（ホウ素
など）がＳｉ薄膜中に拡散し、Ｓｉ薄膜の電気物性が変
化するからである。
その上にＳｉの薄膜を形成する場合には、Ｓｉ薄膜形成
時の基板温度の上限は３００〜４００℃である。なぜな
ら、それ以上の温度にすると、基板中の不純物（ホウ素
など）がＳｉ薄膜中に拡散し、Ｓｉ薄膜の電気物性が変
化するからである。
【０００４】そのため、これまで薄膜型の太陽電池とし
ては、比較的発電効率は低いが、成膜温度の低い（約３
００℃）アモルファスシリコンタイプのみが実用化され
ており、より高い発電効率が期待できるが、高い成膜温
度の必要な結晶型Ｓｉ薄膜太陽電池は実用化されていな
い。
ては、比較的発電効率は低いが、成膜温度の低い（約３
００℃）アモルファスシリコンタイプのみが実用化され
ており、より高い発電効率が期待できるが、高い成膜温
度の必要な結晶型Ｓｉ薄膜太陽電池は実用化されていな
い。
【０００５】なお、アモルファスシリコン膜を成膜した
後にこれをレーザー再結晶化法により多結晶Ｓｉ膜に変
える方法も知られているが、この方法は非常にコストが
高く、実用的ではない。さらに、この方法で高純度でな
い基板の上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成しても、ドーパント
の熱拡散工程などにおいて高温処理すると、基板中の不
純物がＳｉ薄膜中に熱拡散して好ましくない。
後にこれをレーザー再結晶化法により多結晶Ｓｉ膜に変
える方法も知られているが、この方法は非常にコストが
高く、実用的ではない。さらに、この方法で高純度でな
い基板の上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成しても、ドーパント
の熱拡散工程などにおいて高温処理すると、基板中の不
純物がＳｉ薄膜中に熱拡散して好ましくない。
【０００６】以上の問題は、液晶ディスプレイ用ＴＦＴ
の場合にもあてはまる。
の場合にもあてはまる。
【０００７】本発明の課題は、安価な低純度の基板を用
い、その上に高温でＳｉ薄膜を成膜しても、また成膜後
に高温処理しても、基板からＳｉ薄膜への不純物の熱拡
散の少ないＳｉ薄膜用基板の製造方法を提供する処にあ
る。
い、その上に高温でＳｉ薄膜を成膜しても、また成膜後
に高温処理しても、基板からＳｉ薄膜への不純物の熱拡
散の少ないＳｉ薄膜用基板の製造方法を提供する処にあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン薄膜用
基板の製造方法は、不純物を含むＳｉまたはＳｉＯ2か
らなる粗製基板を、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の
雰囲気中で熱処理し、基板表面近傍の不純物を塩化物蒸
気として除去することを特徴とする。
基板の製造方法は、不純物を含むＳｉまたはＳｉＯ2か
らなる粗製基板を、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の
雰囲気中で熱処理し、基板表面近傍の不純物を塩化物蒸
気として除去することを特徴とする。
【０００９】すなわち、粗製基板を塩素ガスまたはケイ
素塩化物（ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨＣｌ3 など）蒸気の雰囲
気中で熱処理することにより、粗製基板の表面近傍の不
純物が塩化物蒸気の形で除去され、表面近傍のみが高純
度化される。したがって、高純度化された基板表面の上
に高温でＳｉ薄膜を成膜しても、基板からＳｉ薄膜への
不純物の熱拡散が生じにくい。また、Ｓｉ薄膜を成膜し
た後に、ドーパントの熱拡散工程などにおいて高温処理
しても、基板からＳｉ薄膜への不純物の熱拡散が生じに
くい。
素塩化物（ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨＣｌ3 など）蒸気の雰囲
気中で熱処理することにより、粗製基板の表面近傍の不
純物が塩化物蒸気の形で除去され、表面近傍のみが高純
度化される。したがって、高純度化された基板表面の上
に高温でＳｉ薄膜を成膜しても、基板からＳｉ薄膜への
不純物の熱拡散が生じにくい。また、Ｓｉ薄膜を成膜し
た後に、ドーパントの熱拡散工程などにおいて高温処理
しても、基板からＳｉ薄膜への不純物の熱拡散が生じに
くい。
【００１０】なお、本発明における粗製基板としては、
不純物を含む金属級シリコン（純度９７．０〜９９．９
％のＳｉ）の表面にＳｉＯ2 膜が酸化形成される場合
と、全体が不純物を含むＳｉＯ2 で構成されている場合
とがある。また、前者の基板の場合には、不純物を含む
金属級シリコンの表面をまず高純度化し、そのあとでＳ
ｉＯ2 膜を酸化形成してもよいし、不純物を含む金属級
シリコンの表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成し、そのあ
とで高純度化してもよい。
不純物を含む金属級シリコン（純度９７．０〜９９．９
％のＳｉ）の表面にＳｉＯ2 膜が酸化形成される場合
と、全体が不純物を含むＳｉＯ2 で構成されている場合
とがある。また、前者の基板の場合には、不純物を含む
金属級シリコンの表面をまず高純度化し、そのあとでＳ
ｉＯ2 膜を酸化形成してもよいし、不純物を含む金属級
シリコンの表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成し、そのあ
とで高純度化してもよい。
【００１１】塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲気
中で粗製基板を熱処理し、表面近傍を高純度化する際の
反応は以下の通りである。
中で粗製基板を熱処理し、表面近傍を高純度化する際の
反応は以下の通りである。
【００１２】すなわち、粗製基板の全体が不純物を含む
ＳｉＯ2 であるか、または、不純物を含む金属級シリコ
ンの表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成した場合には、熱
処理雰囲気をＳｉＣｌ4 蒸気とし、不純物をＭｅＯx と
すると、熱処理時の反応は下記式（１）のようになる。
ＳｉＯ2 であるか、または、不純物を含む金属級シリコ
ンの表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成した場合には、熱
処理雰囲気をＳｉＣｌ4 蒸気とし、不純物をＭｅＯx と
すると、熱処理時の反応は下記式（１）のようになる。
【００１３】
【化１】
【００１４】このときに気相が流れていれば、式（１）
の反応は右方向に進行し、不純物は塩化物蒸気［ＭｅＣ
ｌ2x(g) ］として除かれる。
の反応は右方向に進行し、不純物は塩化物蒸気［ＭｅＣ
ｌ2x(g) ］として除かれる。
【００１５】つぎに、粗製基板が不純物を含む金属級シ
リコンで、酸化する前にその表面近傍を高純度化する場
合には、熱処理時の反応は下記式（２）のようになる。
リコンで、酸化する前にその表面近傍を高純度化する場
合には、熱処理時の反応は下記式（２）のようになる。
【００１６】
【化２】
【００１７】この場合にも気相が流れていれば、式
（２）の反応は右方向に進行し、不純物［Ｍｅ］は塩化
物蒸気［ＭｅＣｌ2x(g) ］として除かれる。
（２）の反応は右方向に進行し、不純物［Ｍｅ］は塩化
物蒸気［ＭｅＣｌ2x(g) ］として除かれる。
【００１８】また、粗製基板の全体が不純物を含むＳｉ
Ｏ2 であるか、または、不純物を含む金属級シリコンの
表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成した場合に、熱処理雰
囲気を塩素ガスとすると、熱処理時の反応は下記式
（３）、（４）のようになる。
Ｏ2 であるか、または、不純物を含む金属級シリコンの
表面にまずＳｉＯ2 膜を酸化形成した場合に、熱処理雰
囲気を塩素ガスとすると、熱処理時の反応は下記式
（３）、（４）のようになる。
【００１９】
【化３】
【化４】
【００２０】この際に熱処理雰囲気中の酸素分圧（Ｐｏ
2 ）を１０-5〜１０-7ａｔｍとすると、式（３）の反応
は右方向に進行し、式（４）の反応は右方向に進行しな
い。
2 ）を１０-5〜１０-7ａｔｍとすると、式（３）の反応
は右方向に進行し、式（４）の反応は右方向に進行しな
い。
【００２１】なお、本発明における熱処理雰囲気として
は、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲気であれば
よいが、取扱いの容易さなどの理由からＳｉＣｌ4 蒸気
が最も好ましい。
は、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲気であれば
よいが、取扱いの容易さなどの理由からＳｉＣｌ4 蒸気
が最も好ましい。
【００２２】また、熱処理の温度は、５００〜１，００
０℃の範囲内で、Ｓｉ薄膜の成膜温度＋２００℃位が好
ましい。そのようにすると、粗製基板の表面近傍から不
純物が充分に拡散し、塩化物蒸気となって除去されるか
らである。のちにこの熱処理の温度より低い温度でＳｉ
薄膜を基板上に成膜しても、基板表面からＳｉ薄膜への
不純物の熱拡散はおこらない。
０℃の範囲内で、Ｓｉ薄膜の成膜温度＋２００℃位が好
ましい。そのようにすると、粗製基板の表面近傍から不
純物が充分に拡散し、塩化物蒸気となって除去されるか
らである。のちにこの熱処理の温度より低い温度でＳｉ
薄膜を基板上に成膜しても、基板表面からＳｉ薄膜への
不純物の熱拡散はおこらない。
【００２３】また、熱処理雰囲気中の酸素分圧を１０-5
〜１０-7ａｔｍとすると、粗製基板中の不純物のみが塩
化物の蒸気となって除去されるため好ましい。
〜１０-7ａｔｍとすると、粗製基板中の不純物のみが塩
化物の蒸気となって除去されるため好ましい。
【００２４】
【実施例】実施例１ 純度が９８％で厚さが５００μｍの金属級シリコンを電
気炉内で酸化し、その表面に厚さ２μｍのＳｉＯ2 膜を
形成した。この粗製基板を、ＳｉＣｌ4 蒸気が１０Ｔｏ
ｒｒで酸素分圧が１０-6ａｔｍの雰囲気中で８００℃で
熱処理し、表面近傍の不純物が除去された表面高純度基
板を得た。
気炉内で酸化し、その表面に厚さ２μｍのＳｉＯ2 膜を
形成した。この粗製基板を、ＳｉＣｌ4 蒸気が１０Ｔｏ
ｒｒで酸素分圧が１０-6ａｔｍの雰囲気中で８００℃で
熱処理し、表面近傍の不純物が除去された表面高純度基
板を得た。
【００２５】つぎに、この表面高純度基板の上に、プラ
ズマＣＶＤ法（基板温度：６００℃、成膜時間：２０
分）により厚さ１μｍの多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。こ
の多結晶Ｓｉ薄膜中の不純物濃度は１ｐｐｍ以下であ
り、太陽電池やＴＦＴを作製するのに充分な純度であっ
た。
ズマＣＶＤ法（基板温度：６００℃、成膜時間：２０
分）により厚さ１μｍの多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。こ
の多結晶Ｓｉ薄膜中の不純物濃度は１ｐｐｍ以下であ
り、太陽電池やＴＦＴを作製するのに充分な純度であっ
た。
【００２６】比較例１ 粗製基板の表面近傍を高純度化処理することなく、実施
例１と同様にして多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。この多結
晶Ｓｉ薄膜中の不純物濃度は約０．０５％であり、半導
体としては不適当なものであった。
例１と同様にして多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。この多結
晶Ｓｉ薄膜中の不純物濃度は約０．０５％であり、半導
体としては不適当なものであった。
【００２７】実施例２ 純度が９８％で厚さが５００μｍの金属級シリコンを電
気炉内で酸化し、その表面に厚さ２μｍのＳｉＯ2 膜を
形成した。この粗製基板を、ＳｉＣｌ4 蒸気が１０Ｔｏ
ｒｒで酸素分圧が１０-6ａｔｍの雰囲気中で８００℃で
熱処理し、表面近傍の不純物が除去された表面高純度基
板を得た。
気炉内で酸化し、その表面に厚さ２μｍのＳｉＯ2 膜を
形成した。この粗製基板を、ＳｉＣｌ4 蒸気が１０Ｔｏ
ｒｒで酸素分圧が１０-6ａｔｍの雰囲気中で８００℃で
熱処理し、表面近傍の不純物が除去された表面高純度基
板を得た。
【００２８】つぎに、この表面高純度基板の上に、プラ
ズマＣＶＤ法（基板温度：約３００℃）により厚さ１μ
ｍのアモルファスシリコン膜を形成し、レーザー再結晶
化法（基板温度：５０℃）によりこの膜を多結晶膜とし
た。
ズマＣＶＤ法（基板温度：約３００℃）により厚さ１μ
ｍのアモルファスシリコン膜を形成し、レーザー再結晶
化法（基板温度：５０℃）によりこの膜を多結晶膜とし
た。
【００２９】このようにして基板上に形成した多結晶Ｓ
ｉ薄膜を、不活性ガス雰囲気中で１時間加熱して、電気
伝導度の変化を測定したところ、電気伝導度が加熱前の
値の２倍になる温度は７２０℃であった。このことか
ら、高温でも不純物の熱拡散がおこりにくいことが確認
された。
ｉ薄膜を、不活性ガス雰囲気中で１時間加熱して、電気
伝導度の変化を測定したところ、電気伝導度が加熱前の
値の２倍になる温度は７２０℃であった。このことか
ら、高温でも不純物の熱拡散がおこりにくいことが確認
された。
【００３０】比較例２ 粗製基板の表面近傍を高純度化処理することなく、実施
例２と同様にして多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。この多結
晶Ｓｉ薄膜の電気伝導度の変化を実施例２と同様にして
測定したところ、電気伝導度が加熱前の値の２倍になる
温度は４３０℃であった。
例２と同様にして多結晶Ｓｉ薄膜を形成した。この多結
晶Ｓｉ薄膜の電気伝導度の変化を実施例２と同様にして
測定したところ、電気伝導度が加熱前の値の２倍になる
温度は４３０℃であった。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、表面近傍のみが高純度
で安価なＳｉ薄膜用基板を製造することができる。本発
明の製造方法により得られた基板の上に高温でＳｉ薄膜
を成膜しても、また成膜後に高温処理しても、基板から
Ｓｉ薄膜への不純物の熱拡散が少ない。
で安価なＳｉ薄膜用基板を製造することができる。本発
明の製造方法により得られた基板の上に高温でＳｉ薄膜
を成膜しても、また成膜後に高温処理しても、基板から
Ｓｉ薄膜への不純物の熱拡散が少ない。
【００３２】したがって、発電効率が高いが成膜温度の
高い結晶型薄膜太陽電池の開発などが容易になる。
高い結晶型薄膜太陽電池の開発などが容易になる。
フロントページの続き (72)発明者 田畑 総一 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 工藤 周三 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 不純物を含むＳｉまたはＳｉＯ2 からな
る粗製基板を、塩素ガスまたはケイ素塩化物蒸気の雰囲
気中で熱処理し、基板表面近傍の不純物を塩化物蒸気と
して除去することを特徴とするシリコン薄膜用基板の製
造方法。 - 【請求項２】 ケイ素塩化物がＳｉＣｌ4 であることを
特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 熱処理の温度が５００〜１，０００℃で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 熱処理雰囲気の酸素分圧が１０-5〜１０
-7ａｔｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項５】 粗製基板が、純度９７．０〜９９．９％
のＳｉの表面にＳｉＯ2 膜を形成したものであることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31225292A JPH06157019A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | シリコン薄膜用基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31225292A JPH06157019A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | シリコン薄膜用基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06157019A true JPH06157019A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18027001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31225292A Pending JPH06157019A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | シリコン薄膜用基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06157019A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514884B2 (en) | 1998-02-06 | 2003-02-04 | Semiconductor Process Laboratory Co., Ltd. | Method for reforming base surface, method for manufacturing semiconductor device and equipment for manufacturing the same |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP31225292A patent/JPH06157019A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514884B2 (en) | 1998-02-06 | 2003-02-04 | Semiconductor Process Laboratory Co., Ltd. | Method for reforming base surface, method for manufacturing semiconductor device and equipment for manufacturing the same |
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