JPH07263344A - 半導体薄膜形成方法 - Google Patents
半導体薄膜形成方法Info
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- JPH07263344A JPH07263344A JP5409794A JP5409794A JPH07263344A JP H07263344 A JPH07263344 A JP H07263344A JP 5409794 A JP5409794 A JP 5409794A JP 5409794 A JP5409794 A JP 5409794A JP H07263344 A JPH07263344 A JP H07263344A
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- Japan
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- semiconductor thin
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- laser
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微粒子の除去された高品質の半導体薄膜や高
品質な半導体ディバイスを作製する。 【構成】 チャンバー１内に水素等のガスを導入しなが
ら、電子ビームＢ１等の加熱手段によりターゲット３を
溶融させる。ターゲット３の溶融部分を、ＵＶレーザー
ビームＢ２の照射により蒸発させて基板１０上に堆積さ
せる。ターゲット３の溶融部分が原子状に蒸発し、ガス
中での気相反応も促進される。複数種のターゲット１を
順番に蒸着させることにより、高品質な複数種の半導体
が積層された半導体ディバイスを、ドーピングガスを使
用せずに製造できる。
品質な半導体ディバイスを作製する。 【構成】 チャンバー１内に水素等のガスを導入しなが
ら、電子ビームＢ１等の加熱手段によりターゲット３を
溶融させる。ターゲット３の溶融部分を、ＵＶレーザー
ビームＢ２の照射により蒸発させて基板１０上に堆積さ
せる。ターゲット３の溶融部分が原子状に蒸発し、ガス
中での気相反応も促進される。複数種のターゲット１を
順番に蒸着させることにより、高品質な複数種の半導体
が積層された半導体ディバイスを、ドーピングガスを使
用せずに製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットにレーザー
を照射して基板上に半導体薄膜を蒸着する半導体薄膜形
成方法に関する。
を照射して基板上に半導体薄膜を蒸着する半導体薄膜形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金属薄膜、絶縁物薄膜、半導
体薄膜の形成には、スパッタリング法、真空蒸着法、Ｃ
ＶＤ法等が一般に用いられている。また最近では、レー
ザーの照射によりターゲットを蒸発させて基板上に薄膜
を形成するレーザーアブレーション法も用いられてい
る。このレーザーアブレーション法は、材料を蒸発させ
て薄膜を形成するという点で、真空蒸着法と同様であ
る。
体薄膜の形成には、スパッタリング法、真空蒸着法、Ｃ
ＶＤ法等が一般に用いられている。また最近では、レー
ザーの照射によりターゲットを蒸発させて基板上に薄膜
を形成するレーザーアブレーション法も用いられてい
る。このレーザーアブレーション法は、材料を蒸発させ
て薄膜を形成するという点で、真空蒸着法と同様であ
る。
【０００３】また、半導体薄膜のうちの非晶質半導体薄
膜の形成には、プラズマＣＶＤ法が一般的に用いられて
いる。このプラズマＣＶＤ法により形成された非晶質半
導体薄膜は、太陽電池、センサー、感光体等の各種ディ
バイスに応用されている。
膜の形成には、プラズマＣＶＤ法が一般的に用いられて
いる。このプラズマＣＶＤ法により形成された非晶質半
導体薄膜は、太陽電池、センサー、感光体等の各種ディ
バイスに応用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した各
種の薄膜形成方法により非晶質半導体薄膜を形成する場
合には、以下のような問題があった。すなわち、上記レ
ーザーアブレーション法により半導体薄膜を形成する場
合には、微細な粒子が半導体薄膜中に取り込まれてしま
うという問題がある。これは、レーザーアブレーション
法でターゲットを蒸発させた場合、そのレーザー照射の
際のエネルギーでターゲット材料が粒子のまま飛び出す
ことが原因である。ターゲット材料から飛び出した微粒
子が半導体薄膜中に取り込まれると、膜中に多くの欠陥
が形成され、良好な特性を有する半導体膜は得られな
い。そのため、レーザーアブレーション法は、非晶質半
導体薄膜の形成には余り用いられてこなかった。
種の薄膜形成方法により非晶質半導体薄膜を形成する場
合には、以下のような問題があった。すなわち、上記レ
ーザーアブレーション法により半導体薄膜を形成する場
合には、微細な粒子が半導体薄膜中に取り込まれてしま
うという問題がある。これは、レーザーアブレーション
法でターゲットを蒸発させた場合、そのレーザー照射の
際のエネルギーでターゲット材料が粒子のまま飛び出す
ことが原因である。ターゲット材料から飛び出した微粒
子が半導体薄膜中に取り込まれると、膜中に多くの欠陥
が形成され、良好な特性を有する半導体膜は得られな
い。そのため、レーザーアブレーション法は、非晶質半
導体薄膜の形成には余り用いられてこなかった。
【０００５】また、真空蒸着法による場合には、大部分
のアルカリ金属、貴金属、遷移金属をほとんど単原子の
形で蒸発させることができる。しかし、半導体、半金属
を蒸発させるときは、単原子も飛び出すが、２個あるい
はそれ以上の原子が集合体となって飛び出すことが多
い。そのため、Ｓｉ等の半導体薄膜を真空蒸着法により
形成しても、水素でダングリングボンドを十分にターミ
ネートできないので、光劣化の起こりにくい良好な非晶
質Ｓｉ膜等を形成できなかった。
のアルカリ金属、貴金属、遷移金属をほとんど単原子の
形で蒸発させることができる。しかし、半導体、半金属
を蒸発させるときは、単原子も飛び出すが、２個あるい
はそれ以上の原子が集合体となって飛び出すことが多
い。そのため、Ｓｉ等の半導体薄膜を真空蒸着法により
形成しても、水素でダングリングボンドを十分にターミ
ネートできないので、光劣化の起こりにくい良好な非晶
質Ｓｉ膜等を形成できなかった。
【０００６】更に、プラズマＣＶＤ法による場合には、
高品質の非晶質薄膜の形成に、ＳｉＨ4等の可燃ガスや
Ｂ2Ｈ6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いる必要がある。そのた
め、設備が大掛かりとなり、製造コストが高くなるとい
う問題があった。
高品質の非晶質薄膜の形成に、ＳｉＨ4等の可燃ガスや
Ｂ2Ｈ6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いる必要がある。そのた
め、設備が大掛かりとなり、製造コストが高くなるとい
う問題があった。
【０００７】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、レーザーを用いて半導体薄
膜を高品質に形成できる半導体薄膜形成方法を提供する
ことを目的とする。また、他の目的は、高品質な半導体
ディバイスを容易に製造できるようにすることにある。
すべくなされたものであり、レーザーを用いて半導体薄
膜を高品質に形成できる半導体薄膜形成方法を提供する
ことを目的とする。また、他の目的は、高品質な半導体
ディバイスを容易に製造できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体薄膜形成
方法は、ターゲットにレーザーを照射して基板上に半導
体薄膜を蒸着する半導体薄膜形成方法において、該ター
ゲットを溶融させる工程と、溶融した該ターゲットにレ
ーザーを照射して該基板上に半導体薄膜を蒸着する工程
とを具備するので、そのことにより上記目的が達成され
る。
方法は、ターゲットにレーザーを照射して基板上に半導
体薄膜を蒸着する半導体薄膜形成方法において、該ター
ゲットを溶融させる工程と、溶融した該ターゲットにレ
ーザーを照射して該基板上に半導体薄膜を蒸着する工程
とを具備するので、そのことにより上記目的が達成され
る。
【０００９】この半導体薄膜形成方法において、前記タ
ーゲットを溶融させる手段に電子ビームや、抵抗加熱を
用いることができる。
ーゲットを溶融させる手段に電子ビームや、抵抗加熱を
用いることができる。
【００１０】また、この半導体薄膜形成方法において、
前記レーザーとしてＵＶレーザーを用いることができ
る。
前記レーザーとしてＵＶレーザーを用いることができ
る。
【００１１】また、この半導体薄膜形成方法において、
前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎまたはこれらを
含む合金を用い、水素ガス雰囲気中で蒸着するようにし
てもよい。
前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎまたはこれらを
含む合金を用い、水素ガス雰囲気中で蒸着するようにし
てもよい。
【００１２】また、この半導体薄膜形成方法において、
前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎまたはこれらを
含む合金に不純物としてＢ，Ａｌ，Ｐ，Ａｓを添加した
ものを用い、ｐ型又はｎ型の半導体薄膜を基板上に蒸着
させるようにしてもよい。
前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎまたはこれらを
含む合金に不純物としてＢ，Ａｌ，Ｐ，Ａｓを添加した
ものを用い、ｐ型又はｎ型の半導体薄膜を基板上に蒸着
させるようにしてもよい。
【００１３】また、この半導体薄膜形成方法において、
複数種のターゲットにレーザーを順次照射して、同一基
板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の各半導体薄膜をｐ型、ｉ
型、ｎ型の順に、またはｎ型、ｉ型、ｐ型の順に蒸着さ
せるようにしてもよい。
複数種のターゲットにレーザーを順次照射して、同一基
板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の各半導体薄膜をｐ型、ｉ
型、ｎ型の順に、またはｎ型、ｉ型、ｐ型の順に蒸着さ
せるようにしてもよい。
【００１４】
【作用】本発明の半導体薄膜製造方法では、ターゲット
を溶融させてからレーザーを照射して蒸発させる。そう
することにより、半導体の薄膜を形成する場合に問題と
なっていた微粒子の飛び出しが防止され、半導体膜中へ
の微粒子の取り込みがなくなるので、均一な組成を持つ
高品質な半導体薄膜が形成される。ターゲットの溶融に
は、電子ビーム加熱や抵抗加熱を用いることができる。
を溶融させてからレーザーを照射して蒸発させる。そう
することにより、半導体の薄膜を形成する場合に問題と
なっていた微粒子の飛び出しが防止され、半導体膜中へ
の微粒子の取り込みがなくなるので、均一な組成を持つ
高品質な半導体薄膜が形成される。ターゲットの溶融に
は、電子ビーム加熱や抵抗加熱を用いることができる。
【００１５】また、レーザーとしてＵＶレーザーを用い
ると、電子ビーム加熱や抵抗加熱を行うことなく、ター
ゲットの材料を原子状に蒸発させることができる。よっ
て、微粒子の飛び出しを防止でき、半導体膜中への微粒
子の取り込みがなくなるので、均一な組成を持つ高品質
な半導体薄膜を形成できる。また、雰囲気中に水素等の
ガスを導入すると、気相中での反応を起こし易くなり、
様々な組成を持つ高品質な半導体薄膜を容易に形成でき
る。
ると、電子ビーム加熱や抵抗加熱を行うことなく、ター
ゲットの材料を原子状に蒸発させることができる。よっ
て、微粒子の飛び出しを防止でき、半導体膜中への微粒
子の取り込みがなくなるので、均一な組成を持つ高品質
な半導体薄膜を形成できる。また、雰囲気中に水素等の
ガスを導入すると、気相中での反応を起こし易くなり、
様々な組成を持つ高品質な半導体薄膜を容易に形成でき
る。
【００１６】また、ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ
又はそれらの合金材料（ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ
等）を用い、そのターゲットを水素ガス中で基板の表面
に蒸着させた場合は、光劣化の少ない高品質な水素
化（：Ｈ）非晶質（ａ）薄膜、例えばａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ等
を形成できる。
又はそれらの合金材料（ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ
等）を用い、そのターゲットを水素ガス中で基板の表面
に蒸着させた場合は、光劣化の少ない高品質な水素
化（：Ｈ）非晶質（ａ）薄膜、例えばａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ等
を形成できる。
【００１７】また、これらの材料に不純物としてＢ，Ａ
ｌ，Ｐ，Ａｓ等を加えた場合は、高品質なｐ型またはｎ
型の非晶質半導体薄膜を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ
6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いることなく形成できる。
ｌ，Ｐ，Ａｓ等を加えた場合は、高品質なｐ型またはｎ
型の非晶質半導体薄膜を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ
6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いることなく形成できる。
【００１８】また、複数種のターゲットにレーザーを順
次照射して、同一基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型のうち
の２以上の各半導体薄膜を任意の順序で蒸着させること
により、光劣化の少ない高品質な複数種の半導体薄膜の
積層された半導体ディバイスを製造できる。
次照射して、同一基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型のうち
の２以上の各半導体薄膜を任意の順序で蒸着させること
により、光劣化の少ない高品質な複数種の半導体薄膜の
積層された半導体ディバイスを製造できる。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。なお、以
下の説明では、電子ビーム加熱による場合を例に挙げて
いる。
下の説明では、電子ビーム加熱による場合を例に挙げて
いる。
【００２０】（実施例１）本実施例では、水素化非晶質
Ｓｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜を形成する場合について説明
する。
Ｓｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜を形成する場合について説明
する。
【００２１】本実施例の半導体薄膜形成方法は、図１に
示すレーザーアブレーション装置を用いる。このレーザ
ーアブレーション装置は、気密構造のチャンバー１を具
備する。チャンバー１内は、下方の真空排気系２により
高真空に排気される。真空排気系２としては、ターボモ
レキュラーポンプやディフュージョンポンプ等が使用さ
れる。
示すレーザーアブレーション装置を用いる。このレーザ
ーアブレーション装置は、気密構造のチャンバー１を具
備する。チャンバー１内は、下方の真空排気系２により
高真空に排気される。真空排気系２としては、ターボモ
レキュラーポンプやディフュージョンポンプ等が使用さ
れる。
【００２２】チャンバー１の下部内には、ターゲット３
としてのＳｉが、るつぼ４に収容されて設置されてい
る。るつぼ４の周辺部に設けたノズル５からは、水素ガ
スがチャンバー１に導入される。水素ガスの導入口は、
るつぼ４の周辺部にある必要はなく、チャンバー１内に
あればよい。るつぼ４の下部には、るつぼ４内のターゲ
ット３に電子ビームＢ１を照射できるように、電子銃６
が設置されている。
としてのＳｉが、るつぼ４に収容されて設置されてい
る。るつぼ４の周辺部に設けたノズル５からは、水素ガ
スがチャンバー１に導入される。水素ガスの導入口は、
るつぼ４の周辺部にある必要はなく、チャンバー１内に
あればよい。るつぼ４の下部には、るつぼ４内のターゲ
ット３に電子ビームＢ１を照射できるように、電子銃６
が設置されている。
【００２３】チャンバー１の外側には、レーザー発生装
置７が設置されている。レーザー発生装置７は、エネル
ギーの大きい短波長のＵＶレーザーを発生させるため
に、エキシマレーザーを用いている。レーザー発生装置
７で発生したレーザービームＢ２は、チャンバー１に設
けた石英のガラス窓８を通ってチャンバー１内に導か
れ、更に、チャンバー１内に設置された反射ミラー９を
経てるつぼ４内のターゲット３に照射される。なお、チ
ャンバー１内の光学系は、その光学系への蒸着を防止す
るために、十分に長い筒の奥に設置されている。
置７が設置されている。レーザー発生装置７は、エネル
ギーの大きい短波長のＵＶレーザーを発生させるため
に、エキシマレーザーを用いている。レーザー発生装置
７で発生したレーザービームＢ２は、チャンバー１に設
けた石英のガラス窓８を通ってチャンバー１内に導か
れ、更に、チャンバー１内に設置された反射ミラー９を
経てるつぼ４内のターゲット３に照射される。なお、チ
ャンバー１内の光学系は、その光学系への蒸着を防止す
るために、十分に長い筒の奥に設置されている。
【００２４】チャンバー１の上部内には、るつぼ４内の
ターゲット３に対向する状態で基板１０が基板ホルダー
１１に保持されている。基板１０は、ここではターゲッ
ト３に対して平行に配置されているが、膜厚分布に大き
な不均一が生じない範囲であれば傾斜させてもよい。基
板ホルダー１１の基板１０裏側にはヒーター（図示せ
ず）が設置されている。このヒーターは、基板１０の裏
側に配置する必要はなく、基板１０の表側からランプヒ
ーターにより加熱する方式としてもよい。
ターゲット３に対向する状態で基板１０が基板ホルダー
１１に保持されている。基板１０は、ここではターゲッ
ト３に対して平行に配置されているが、膜厚分布に大き
な不均一が生じない範囲であれば傾斜させてもよい。基
板ホルダー１１の基板１０裏側にはヒーター（図示せ
ず）が設置されている。このヒーターは、基板１０の裏
側に配置する必要はなく、基板１０の表側からランプヒ
ーターにより加熱する方式としてもよい。
【００２５】次に、このようなレーザーアブレーション
装置を使用して、水素化非晶質Ｓｉ薄膜の形成方法を以
下に説明する。
装置を使用して、水素化非晶質Ｓｉ薄膜の形成方法を以
下に説明する。
【００２６】先ず、真空排気系２によりチャンバー１内
を２×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した。このとき、基板１
０をヒーターにより２００℃まで加熱した。
を２×１０-6Ｔｏｒｒまで排気した。このとき、基板１
０をヒーターにより２００℃まで加熱した。
【００２７】その後、るつぼ４内のターゲット３に電子
ビームＢ１を照射して、ターゲット３を溶融させた。こ
こで注意しなければならないのは、ターゲット３を蒸発
させないことである。ターゲット３が蒸発すると、ター
ゲット３がこの段階で基板１０の表面に蒸着する。これ
を避けるために、電子ビームの出力を大きくし過ぎない
ようにする。そのため、ターゲット３の全てが溶融しな
くてもよく、レーザービームＢ２が照射される極く一部
分が溶融した状態になればよい。
ビームＢ１を照射して、ターゲット３を溶融させた。こ
こで注意しなければならないのは、ターゲット３を蒸発
させないことである。ターゲット３が蒸発すると、ター
ゲット３がこの段階で基板１０の表面に蒸着する。これ
を避けるために、電子ビームの出力を大きくし過ぎない
ようにする。そのため、ターゲット３の全てが溶融しな
くてもよく、レーザービームＢ２が照射される極く一部
分が溶融した状態になればよい。
【００２８】次に、ターゲット３が溶融されると、チャ
ンバー１内に水素ガスを導入しながら、ターゲット３の
溶融部分にレーザービームＢ２を照射した。これによ
り、ターゲット３であるＳｉは、原子状に蒸発し、基板
１０に到達するまでに水素ガスと十分に反応して、基板
１０の表面には水素化非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜
が形成される。なお、レーザー出力は２Ｊ／ｃｍ2程度
とし、水素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、その圧力（チャ
ンバー内の圧力）は３×１０-3Ｔｏｒｒとした。この条
件のときの基板１０の表面におけるａ−Ｓｉ：Ｈの堆積
速度は１〜３オングストローム／秒であった。
ンバー１内に水素ガスを導入しながら、ターゲット３の
溶融部分にレーザービームＢ２を照射した。これによ
り、ターゲット３であるＳｉは、原子状に蒸発し、基板
１０に到達するまでに水素ガスと十分に反応して、基板
１０の表面には水素化非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜
が形成される。なお、レーザー出力は２Ｊ／ｃｍ2程度
とし、水素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、その圧力（チャ
ンバー内の圧力）は３×１０-3Ｔｏｒｒとした。この条
件のときの基板１０の表面におけるａ−Ｓｉ：Ｈの堆積
速度は１〜３オングストローム／秒であった。
【００２９】したがって、本実施例による場合には、タ
ーゲットを溶融した後にレーザーを照射するので、形成
された半導体膜中に微粒子が存在しない。また、ターゲ
ット３であるＳｉが原子状に蒸発するので、水素でダン
グリングボンドを十分にターミネイトでき、また水素ガ
ス雰囲気中で気相反応が十分に進行する。更に、形成さ
れたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜は、従来のプラズマＣＶＤ法によ
り形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜と比較しても、膜中の水
素結合量が５〜１０％と少なく、光劣化が少ないという
特徴をもっていた。
ーゲットを溶融した後にレーザーを照射するので、形成
された半導体膜中に微粒子が存在しない。また、ターゲ
ット３であるＳｉが原子状に蒸発するので、水素でダン
グリングボンドを十分にターミネイトでき、また水素ガ
ス雰囲気中で気相反応が十分に進行する。更に、形成さ
れたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜は、従来のプラズマＣＶＤ法によ
り形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜と比較しても、膜中の水
素結合量が５〜１０％と少なく、光劣化が少ないという
特徴をもっていた。
【００３０】上記実施例ではターゲットとしてＳｉを使
用しているが、本発明はこれに限らない。たとえば、タ
ーゲットとしてＳｉにＧｅを添加したものを用いれば、
ａ−Ｓｉ：Ｈよりもバンドギャップの狭いａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈを形成でき、ＳｉにＳｎを添加したものを用いれ
ば、更にバンドギャップの狭いａ−ＳｉＳｎ：Ｈを形成
できる。また、ＳｉにＣを添加したものを用いれば、ａ
−Ｓｉ：Ｈよりもバンドギャップの広いａ−ＳｉＣ：Ｈ
を形成できる。
用しているが、本発明はこれに限らない。たとえば、タ
ーゲットとしてＳｉにＧｅを添加したものを用いれば、
ａ−Ｓｉ：Ｈよりもバンドギャップの狭いａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈを形成でき、ＳｉにＳｎを添加したものを用いれ
ば、更にバンドギャップの狭いａ−ＳｉＳｎ：Ｈを形成
できる。また、ＳｉにＣを添加したものを用いれば、ａ
−Ｓｉ：Ｈよりもバンドギャップの広いａ−ＳｉＣ：Ｈ
を形成できる。
【００３１】（実施例２）次に、非晶質半導体ディバイ
スとして非晶質Ｓｉ薄膜を用いた非晶質太陽電池の製造
方法に関する実施例を、図２に基づいて説明する。な
お、製造に際して上記実施例１で用いたレーザーアブレ
ーション装置と同様のものを使用した。上記実施例１で
は説明を省略したが、通常の蒸着装置の場合と同様に、
複数種類のターゲットを回転方式で入れ替えられる構成
となっており、本実施例２では、ターゲットとしては、
ＳｉのみのノンドープＳｉターゲットと、ＳｉにＢを添
加したＢドープＳｉターゲットと、ＳｉにＰを添加した
ＰドープＳｉターゲットの３種類を使用した。
スとして非晶質Ｓｉ薄膜を用いた非晶質太陽電池の製造
方法に関する実施例を、図２に基づいて説明する。な
お、製造に際して上記実施例１で用いたレーザーアブレ
ーション装置と同様のものを使用した。上記実施例１で
は説明を省略したが、通常の蒸着装置の場合と同様に、
複数種類のターゲットを回転方式で入れ替えられる構成
となっており、本実施例２では、ターゲットとしては、
ＳｉのみのノンドープＳｉターゲットと、ＳｉにＢを添
加したＢドープＳｉターゲットと、ＳｉにＰを添加した
ＰドープＳｉターゲットの３種類を使用した。
【００３２】先ず、ステップ（＃）１に示すように、ガ
ラス基板を洗浄する。続いて、ステップ２に示すよう
に、そのガラス基板にＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透
明電極膜を形成する。
ラス基板を洗浄する。続いて、ステップ２に示すよう
に、そのガラス基板にＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透
明電極膜を形成する。
【００３３】次に、ステップ３に示すように、透明電極
膜の形成されたガラス基板をチャンバー内にセットし
た。
膜の形成されたガラス基板をチャンバー内にセットし
た。
【００３４】次に、ステップ４に示すように基板温度を
２００℃に昇温し、ステップ５に示すようにチャンバー
内を真空排気し、ステップ６に示すようにチャンバー内
に水素ガスを導入した。
２００℃に昇温し、ステップ５に示すようにチャンバー
内を真空排気し、ステップ６に示すようにチャンバー内
に水素ガスを導入した。
【００３５】次に、ステップ７に示すように、ターゲッ
トを回転させて、ＢドープＳｉターゲットをチャンバー
内の所定位置にセットした。その後、ステップ８に示す
ように、そのターゲットを電子ビームにより溶融させ、
その溶融部分をレーザーにより蒸発させて、ガラス基板
の透明電極膜上にａ−Ｓｉ：Ｈｐ層を１０ｎｍの厚みに
形成した。このときのレーザー出力は２Ｊ／ｃｍ2 、水
素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、圧力は３×１０-3Ｔｏｒ
ｒ、堆積時間は５２秒とした。
トを回転させて、ＢドープＳｉターゲットをチャンバー
内の所定位置にセットした。その後、ステップ８に示す
ように、そのターゲットを電子ビームにより溶融させ、
その溶融部分をレーザーにより蒸発させて、ガラス基板
の透明電極膜上にａ−Ｓｉ：Ｈｐ層を１０ｎｍの厚みに
形成した。このときのレーザー出力は２Ｊ／ｃｍ2 、水
素ガスの流量は５０ｓｃｃｍ、圧力は３×１０-3Ｔｏｒ
ｒ、堆積時間は５２秒とした。
【００３６】次いで、ステップ９に示すように、ノンド
ープＳｉターゲットをチャンバー内の所定位置にセット
し、ステップ１０に示すように、そのターゲットを電子
ビームにより溶融させ、レーザーにより蒸発させて、ａ
−Ｓｉ：Ｈｐ層の上にａ−Ｓｉ：Ｈｉ層を５００ｎｍの
厚みに形成した。このときのレーザー出力は１．５Ｊ／
ｃｍ2 、水素ガスの流量は２０ｓｃｃｍ、圧力は１×１
０-3Ｔｏｒｒ、堆積時間は５５分３６秒とした。
ープＳｉターゲットをチャンバー内の所定位置にセット
し、ステップ１０に示すように、そのターゲットを電子
ビームにより溶融させ、レーザーにより蒸発させて、ａ
−Ｓｉ：Ｈｐ層の上にａ−Ｓｉ：Ｈｉ層を５００ｎｍの
厚みに形成した。このときのレーザー出力は１．５Ｊ／
ｃｍ2 、水素ガスの流量は２０ｓｃｃｍ、圧力は１×１
０-3Ｔｏｒｒ、堆積時間は５５分３６秒とした。
【００３７】次に、ステップ１１に示すように、Ｐドー
プＳｉターゲットをチャンバー内の所定位置にセット
し、ステップ１２に示すように、そのターゲットを電子
ビームにより溶融させ、レーザーの照射により蒸発させ
て、ａ−Ｓｉ：Ｈｉ層の上にａ−Ｓｉ：Ｈｎ層を３０ｎ
ｍの厚みに形成した。このときのレーザー出力は２Ｊ／
ｃｍ2 、水素ガスの流量は３５ｓｃｃｍ、圧力は２×１
０-3Ｔｏｒｒ、堆積時間は１分１３秒とした。
プＳｉターゲットをチャンバー内の所定位置にセット
し、ステップ１２に示すように、そのターゲットを電子
ビームにより溶融させ、レーザーの照射により蒸発させ
て、ａ−Ｓｉ：Ｈｉ層の上にａ−Ｓｉ：Ｈｎ層を３０ｎ
ｍの厚みに形成した。このときのレーザー出力は２Ｊ／
ｃｍ2 、水素ガスの流量は３５ｓｃｃｍ、圧力は２×１
０-3Ｔｏｒｒ、堆積時間は１分１３秒とした。
【００３８】次に、ステップ１３に示すように、基板の
温度を降下させて、基板をレーザーアブレーション装置
から外部に取り出した。
温度を降下させて、基板をレーザーアブレーション装置
から外部に取り出した。
【００３９】次に、ステップ１４に示すように、取り出
した基板を、別のスパッタ装置にセットし、所望の材質
のターゲットを用いて裏面電極を形成した。基板温度は
２００℃とし、堆積時間は３分３５秒であった。この裏
面電極の形成は、Ａｇ、Ａｌ等の反射率の高い金属を用
いて、レーザーを用いずに電子ビーム蒸着により行っ
た。
した基板を、別のスパッタ装置にセットし、所望の材質
のターゲットを用いて裏面電極を形成した。基板温度は
２００℃とし、堆積時間は３分３５秒であった。この裏
面電極の形成は、Ａｇ、Ａｌ等の反射率の高い金属を用
いて、レーザーを用いずに電子ビーム蒸着により行っ
た。
【００４０】このようにして、ステップ１５に示すよう
に、ｐ型、ｉ型、ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜が積層された
非晶質太陽電池を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ6,ＰＨ
3等の有毒ガスを用いることなく製造できた。
に、ｐ型、ｉ型、ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜が積層された
非晶質太陽電池を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ6,ＰＨ
3等の有毒ガスを用いることなく製造できた。
【００４１】図３は、このようにして製造した非晶質太
陽電池と、従来のプラズマＣＶＤ法により製造した非晶
質太陽電池との光劣化特性の違いを示す。
陽電池と、従来のプラズマＣＶＤ法により製造した非晶
質太陽電池との光劣化特性の違いを示す。
【００４２】この図より理解されるように、本発明法に
より製造された非晶質太陽電池は、従来法により製造さ
れた非晶質太陽電池より変換効率の経時的な劣化が少な
い。これは、主にｉ層における水素結合率が５〜１０％
と小さいからである。
より製造された非晶質太陽電池は、従来法により製造さ
れた非晶質太陽電池より変換効率の経時的な劣化が少な
い。これは、主にｉ層における水素結合率が５〜１０％
と小さいからである。
【００４３】
【発明の効果】本発明のレーザーを用いた半導体薄膜形
成方法は、このように、ターゲットを溶融させてからレ
ーザ照射により蒸発させるので、ターゲットからの微粒
子の放出を防止でき、微粒子が排除された欠陥の少ない
高品質半導体薄膜を形成することができる。
成方法は、このように、ターゲットを溶融させてからレ
ーザ照射により蒸発させるので、ターゲットからの微粒
子の放出を防止でき、微粒子が排除された欠陥の少ない
高品質半導体薄膜を形成することができる。
【００４４】レーザーとしてＵＶレーザーを用いた場合
は、ターゲットの加熱による溶融を行わずともターゲッ
ト材料が原子状に蒸発するので、気相中での反応が促進
され、半導体薄膜の高品質化が図られる。
は、ターゲットの加熱による溶融を行わずともターゲッ
ト材料が原子状に蒸発するので、気相中での反応が促進
され、半導体薄膜の高品質化が図られる。
【００４５】また、ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ
又はそれらの合金材料（ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ
等）を用い、そのターゲットを水素ガス中で基板の表面
に蒸着させた場合は、光劣化の少ない高品質なａ−Ｓ
ｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−Ｓｉ
Ｓｎ：Ｈ等の水素化非晶質薄膜を形成できる。
又はそれらの合金材料（ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ
等）を用い、そのターゲットを水素ガス中で基板の表面
に蒸着させた場合は、光劣化の少ない高品質なａ−Ｓ
ｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−Ｓｉ
Ｓｎ：Ｈ等の水素化非晶質薄膜を形成できる。
【００４６】また、これらの材料に不純物としてＢ，Ａ
ｌ，Ｐ，Ａｓ等を加えた場合は、高品質なｐ型またはｎ
型の非晶質半導体薄膜を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ
6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いることなく形成できる。
ｌ，Ｐ，Ａｓ等を加えた場合は、高品質なｐ型またはｎ
型の非晶質半導体薄膜を、ＳｉＨ4等の可燃ガスやＢ2Ｈ
6,ＰＨ3等の有毒ガスを用いることなく形成できる。
【００４７】また、複数種のターゲットにレーザーを順
次照射して、同一基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の各半
導体薄膜を、ｐ型、ｉ型、ｎ型の順序か或はその逆の順
序で蒸着させることにより、光劣化の少ない高品質な複
数種の半導体薄膜の積層された半導体ディバイスを製造
できる。
次照射して、同一基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の各半
導体薄膜を、ｐ型、ｉ型、ｎ型の順序か或はその逆の順
序で蒸着させることにより、光劣化の少ない高品質な複
数種の半導体薄膜の積層された半導体ディバイスを製造
できる。
【図１】本発明法の実施に適したレーザーアブレーショ
ン装置の概略構成図。
ン装置の概略構成図。
【図２】半導体ディバイスを製造する場合の手順を示す
フローチャート。
フローチャート。
【図３】本発明法で製造した非晶質太陽電池と従来法で
製造した非晶質太陽電池との品質差を示す光劣化特性
図。
製造した非晶質太陽電池との品質差を示す光劣化特性
図。
１ チャンバー ２ 真空排気系 ３ ターゲット ４ るつぼ ６ 電子銃 ７ レーザー発生装置 １０ 基板 Ｂ１ 電子ビーム Ｂ２ レーザービーム
Claims (7)
- 【請求項１】 ターゲットにレーザーを照射して基板上
に半導体薄膜を蒸着する半導体薄膜形成方法において、 該ターゲットを溶融させる工程と、 溶融した該ターゲットにレーザーを照射して該基板上に
半導体薄膜を蒸着する工程とを具備する半導体薄膜形成
方法。 - 【請求項２】 前記ターゲットを溶融させる手段に電子
ビームを用いる請求項１に記載の半導体薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記ターゲットを溶融させる手段に抵抗
加熱を用いる請求項１に記載の半導体薄膜形成方法。 - 【請求項４】 前記レーザーとしてＵＶレーザーを用い
る請求項１に記載の半導体薄膜形成方法。 - 【請求項５】 前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ
またはこれらを含む合金を用い、水素ガス雰囲気中で蒸
着する請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体薄膜形
成方法。 - 【請求項６】 前記ターゲットとしてＳｉ，Ｇｅ，Ｓｎ
またはこれらを含む合金に不純物としてＢ，Ａｌ，Ｐ，
Ａｓを添加したものを用い、ｐ型又はｎ型の半導体薄膜
を基板上に蒸着させる請求項１乃至４のいずれかに記載
の半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 複数種のターゲットにレーザーを順次照
射して、同一基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の各半導体
薄膜をｐ型、ｉ型、ｎ型の順に、またはｎ型、ｉ型、ｐ
型の順に蒸着させる請求項１乃至４のいずれかに記載の
半導体薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5409794A JPH07263344A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 半導体薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5409794A JPH07263344A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 半導体薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263344A true JPH07263344A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12961126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5409794A Withdrawn JPH07263344A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 半導体薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263344A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003022954A1 (fr) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Japan Represented By President Of Tokyo Institute Of Technology | Procédé de production de matériau absorbant les ultraviolets |
| JP2006291328A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置 |
| JP2007197827A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 回転ターゲット式電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置及び回転ターゲット式電子線照射成膜装置 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP5409794A patent/JPH07263344A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003022954A1 (fr) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Japan Represented By President Of Tokyo Institute Of Technology | Procédé de production de matériau absorbant les ultraviolets |
| JP2006291328A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置 |
| JP2007197827A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 回転ターゲット式電子線補助照射レーザアブレーション成膜装置及び回転ターゲット式電子線照射成膜装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |