JPH0732135B2 - ヘテロ接合素子の製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合素子の製造方法Info
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- JPH0732135B2 JPH0732135B2 JP62252896A JP25289687A JPH0732135B2 JP H0732135 B2 JPH0732135 B2 JP H0732135B2 JP 62252896 A JP62252896 A JP 62252896A JP 25289687 A JP25289687 A JP 25289687A JP H0732135 B2 JPH0732135 B2 JP H0732135B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、主にある特定の波長領域の光もしくはある特
定エネルギー範囲の放射線を感知し、電気信号に変換す
るための半導体ヘテロ接合素子の製造方法に関する。
定エネルギー範囲の放射線を感知し、電気信号に変換す
るための半導体ヘテロ接合素子の製造方法に関する。
従来の技術 従来、半導体を用いた接合型素子は可視光、赤外光や放
射線などを電気信号に変換する装置として幅広く用いら
れているが、それらは主として単結晶シリコン基板に熱
拡散やイオン注入法によってpn接合やpin接合を形成し
たダイオードに逆方向バイアスを印加したときの空乏層
を感知層として使用するものである。しかしながらこの
ようなpnもしくはpin接合を形成する工程は900℃以上の
高温処理が必要でありこれに基ずく熱誘起欠陥が生じた
り、イオン注入法による場合は注入時において生じた打
ち込みによる基板損傷が熱処理によっても取り除ききれ
ない場合が多い。その結果再結合リーク電流が増大しS/
N比が取れにくいと言う問題があった。そこでこの問題
を避けるため、最近では不純物拡散で接合を形成するか
わりに単結晶シリコン上に高周波または直流プラズマCV
D法によって非晶質シリコンカーバイドを200〜300℃の
比較的低温工程によって堆積形成し、ヘテロ接合ダイオ
ード構成を取ることによって欠陥の誘起を低減しかつヘ
テロ効果によってリーク電流を低減しようと試みられて
いる。
射線などを電気信号に変換する装置として幅広く用いら
れているが、それらは主として単結晶シリコン基板に熱
拡散やイオン注入法によってpn接合やpin接合を形成し
たダイオードに逆方向バイアスを印加したときの空乏層
を感知層として使用するものである。しかしながらこの
ようなpnもしくはpin接合を形成する工程は900℃以上の
高温処理が必要でありこれに基ずく熱誘起欠陥が生じた
り、イオン注入法による場合は注入時において生じた打
ち込みによる基板損傷が熱処理によっても取り除ききれ
ない場合が多い。その結果再結合リーク電流が増大しS/
N比が取れにくいと言う問題があった。そこでこの問題
を避けるため、最近では不純物拡散で接合を形成するか
わりに単結晶シリコン上に高周波または直流プラズマCV
D法によって非晶質シリコンカーバイドを200〜300℃の
比較的低温工程によって堆積形成し、ヘテロ接合ダイオ
ード構成を取ることによって欠陥の誘起を低減しかつヘ
テロ効果によってリーク電流を低減しようと試みられて
いる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この様な従来のプラズマCVD法ではプラ
ズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エネルギーから10
0eV以上の高エネルギーまで広い範囲に渡っているため
高いエネルギーで加速されたイオンによる基板との界面
に損傷が生じ結晶シリコンと非晶質シリコンカーバイト
との界面において再結合の原因となる準位を形成してし
まう。また形成時の基板加熱工程が必要であり、この基
板加熱なしでは良質な非晶質シリコンカーバイトが得ら
れない。そのため依然として熱を加えながら膜形成を行
うことによるストレスの発生が結晶シリコンと非晶質シ
リコンカーバイトとの界面において再結合の原因となる
準位を形成してしまい、ヘテロ効果を生かせないでいる
という問題点もあり、このようなヘテロ接合素子の実用
化を妨げていた。
ズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エネルギーから10
0eV以上の高エネルギーまで広い範囲に渡っているため
高いエネルギーで加速されたイオンによる基板との界面
に損傷が生じ結晶シリコンと非晶質シリコンカーバイト
との界面において再結合の原因となる準位を形成してし
まう。また形成時の基板加熱工程が必要であり、この基
板加熱なしでは良質な非晶質シリコンカーバイトが得ら
れない。そのため依然として熱を加えながら膜形成を行
うことによるストレスの発生が結晶シリコンと非晶質シ
リコンカーバイトとの界面において再結合の原因となる
準位を形成してしまい、ヘテロ効果を生かせないでいる
という問題点もあり、このようなヘテロ接合素子の実用
化を妨げていた。
本発明は、この様な問題点を解決することを目的として
いる。
いる。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明では従来の高周波
や直流のプラズマCVD法によって形成していた非晶質シ
リコンカーバイトをマイクロ波電子サイクロトロン共鳴
吸収（ECR）プラズマCVD法を用いて形成することによっ
て上記問題点が解決できることを見いだした。本発明は
上記手段により高性能なヘテロ接合素子を提供するもの
である。
や直流のプラズマCVD法によって形成していた非晶質シ
リコンカーバイトをマイクロ波電子サイクロトロン共鳴
吸収（ECR）プラズマCVD法を用いて形成することによっ
て上記問題点が解決できることを見いだした。本発明は
上記手段により高性能なヘテロ接合素子を提供するもの
である。
作用 上記した手段を用いることによって生ずる本発明の作用
は次のようなものである。まず第一に、従来のプラズマ
CVD法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エ
ネルギーから100eV以上の高エネルギーまで広い範囲に
渡っているため高いエネルギーで加速されたイオンによ
る基板との界面に損傷が生じていたが、ECR放電ではそ
のプラズマの特性から、10〜30eVのエネルギーにそろっ
ているためそのような高エネルギーイオンによる損傷が
低減される。また第二に従来の方法では、200℃以上に
基板加熱する必要があったため生じていた界面準位を、
形成温度がいくくても良質な非晶質シリコンカーバイド
が得られるマイクロ波ECRプラズマCVD法を用いることに
よってさらに低減することができ、良質な界面特性を得
られる。また第三に、従来のプラズマCVD法による非晶
質シリコンカーバイトではエネルギーバンドギャプが2.
0eV程度であったものが、ECR法による場合は2.4ev以上
と非常に広いためヘテロ効果が増大する。特に低温形成
膜では広いバンドギャップが得られ易く、ヘテロ効果が
さらに増大する。この様な作用が、従来問題であった界
面特性の悪さ、素子の逆方向リーク電流の悪さを解決す
るものである。
は次のようなものである。まず第一に、従来のプラズマ
CVD法ではプラズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エ
ネルギーから100eV以上の高エネルギーまで広い範囲に
渡っているため高いエネルギーで加速されたイオンによ
る基板との界面に損傷が生じていたが、ECR放電ではそ
のプラズマの特性から、10〜30eVのエネルギーにそろっ
ているためそのような高エネルギーイオンによる損傷が
低減される。また第二に従来の方法では、200℃以上に
基板加熱する必要があったため生じていた界面準位を、
形成温度がいくくても良質な非晶質シリコンカーバイド
が得られるマイクロ波ECRプラズマCVD法を用いることに
よってさらに低減することができ、良質な界面特性を得
られる。また第三に、従来のプラズマCVD法による非晶
質シリコンカーバイトではエネルギーバンドギャプが2.
0eV程度であったものが、ECR法による場合は2.4ev以上
と非常に広いためヘテロ効果が増大する。特に低温形成
膜では広いバンドギャップが得られ易く、ヘテロ効果が
さらに増大する。この様な作用が、従来問題であった界
面特性の悪さ、素子の逆方向リーク電流の悪さを解決す
るものである。
実施例 以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例を示す。第
１図は本発明の一実施例として、金電極層／単結晶シリ
コン基板／非晶質シリコンカーバイド層／金属電極層構
造とした場合のヘテロ接合素子の模式断面図である。11
が単結晶シリコン基板、12がECRプラズマCVD法によって
形成された非晶質シリコンカーバイド膜で、例えばシラ
ン（SiH4）とメタン（CH4）の混合ガスを原料ガスとし
て例えばSiH4対CH4の比を５対１程度とし、例えば100℃
の基板温度で500A〜１μｍ程度形成する。13が第一の金
属電極で例えばAl等の金属を例えば真空蒸着法にて形成
する。14が第二の金属電極で例えばAl等の金属を例えば
真空蒸着法にて形成する。このようにして本発明のヘテ
ロ接合素子が形成される。
１図は本発明の一実施例として、金電極層／単結晶シリ
コン基板／非晶質シリコンカーバイド層／金属電極層構
造とした場合のヘテロ接合素子の模式断面図である。11
が単結晶シリコン基板、12がECRプラズマCVD法によって
形成された非晶質シリコンカーバイド膜で、例えばシラ
ン（SiH4）とメタン（CH4）の混合ガスを原料ガスとし
て例えばSiH4対CH4の比を５対１程度とし、例えば100℃
の基板温度で500A〜１μｍ程度形成する。13が第一の金
属電極で例えばAl等の金属を例えば真空蒸着法にて形成
する。14が第二の金属電極で例えばAl等の金属を例えば
真空蒸着法にて形成する。このようにして本発明のヘテ
ロ接合素子が形成される。
第２図は、本発明に使用したECRプラズマCVD装置概略図
である。20が真空チャンバーで、排気孔21より真空に排
気される。導波管22を通してマイクロ波発振器23からマ
イクロ波がプラズマ発生室24へ導入される。電磁石25に
よりプラズマ発生室24に磁界が印加される。26はガス導
入口でSiH4とCH4等の原料ガスが導入される。プラズマ
発生室の磁界の強さを電子サイクロトロン共鳴条件を満
たすように設定することにより、解離度の高いプラズマ
27が発生する。発生したプラズマ27はプラズマ引出し窓
28を通過して基板ホルダー29に達し非晶室シリコンカー
バイト膜として単結晶シリコン基板30上に堆積する。第
３図に本実施例によって100℃の形成温度で実現された
ヘテロ接合素子の電流電圧特性を示してある。比較のた
めに従来のプラズマCVD法によって200℃の形成温度で作
成された素子の特性も点線で示してある。図から明らか
なように本発明の素子では、順方向電流の立ち上がりが
良好で、また逆方向リーク電流も従来の方法と比べて1/
5以下と低減されている。これは従来のプラズマCVD法で
はプラズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エネルギー
から100eV以上の高エネルギーまで広い範囲に渡ってい
るため高いエネルギーで加速されたイオンによる基板と
の界面に損傷が生じていたが、ECR放電ではそのプラズ
マの特性から、10〜30eVのエネルギーにそろっているた
めそのような損傷が低減される。また第二に従来の方法
では、200℃以上に基板加熱する必要があったため生じ
ていた界面準位を、形成温度が低くても良質な非晶質シ
リコンが得られるマイクロ波ECRプラズマCVD法を用いる
ことによってさらに低減することができ、良質な界面特
性を得られた結果である。
である。20が真空チャンバーで、排気孔21より真空に排
気される。導波管22を通してマイクロ波発振器23からマ
イクロ波がプラズマ発生室24へ導入される。電磁石25に
よりプラズマ発生室24に磁界が印加される。26はガス導
入口でSiH4とCH4等の原料ガスが導入される。プラズマ
発生室の磁界の強さを電子サイクロトロン共鳴条件を満
たすように設定することにより、解離度の高いプラズマ
27が発生する。発生したプラズマ27はプラズマ引出し窓
28を通過して基板ホルダー29に達し非晶室シリコンカー
バイト膜として単結晶シリコン基板30上に堆積する。第
３図に本実施例によって100℃の形成温度で実現された
ヘテロ接合素子の電流電圧特性を示してある。比較のた
めに従来のプラズマCVD法によって200℃の形成温度で作
成された素子の特性も点線で示してある。図から明らか
なように本発明の素子では、順方向電流の立ち上がりが
良好で、また逆方向リーク電流も従来の方法と比べて1/
5以下と低減されている。これは従来のプラズマCVD法で
はプラズマ中のエネルギーの分布が数eVの低エネルギー
から100eV以上の高エネルギーまで広い範囲に渡ってい
るため高いエネルギーで加速されたイオンによる基板と
の界面に損傷が生じていたが、ECR放電ではそのプラズ
マの特性から、10〜30eVのエネルギーにそろっているた
めそのような損傷が低減される。また第二に従来の方法
では、200℃以上に基板加熱する必要があったため生じ
ていた界面準位を、形成温度が低くても良質な非晶質シ
リコンが得られるマイクロ波ECRプラズマCVD法を用いる
ことによってさらに低減することができ、良質な界面特
性を得られた結果である。
第４図に非晶質シリコンカーバイドの形成温度を変化さ
せたときの逆方向リーク電流の変化を示す。50℃では基
板の結晶シリコン表面に吸着した水分等が残留し易くリ
ークが多いが100℃にするとリーク電流が低減される。
さらに形成温度を増加させて行くと、非晶質シリコンカ
ーバイト中の水素含有量が減少しバンドギャップが小さ
くなってしまいヘテロ効果が少なくなってしまうので、
リーク電流は逆に増加する。
せたときの逆方向リーク電流の変化を示す。50℃では基
板の結晶シリコン表面に吸着した水分等が残留し易くリ
ークが多いが100℃にするとリーク電流が低減される。
さらに形成温度を増加させて行くと、非晶質シリコンカ
ーバイト中の水素含有量が減少しバンドギャップが小さ
くなってしまいヘテロ効果が少なくなってしまうので、
リーク電流は逆に増加する。
なお本実施例では、不純物を添加していない非晶質シリ
コンカーバイトの場合について説明したが、ｐ型基板の
場合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを、ｎ型基板の場
合はｐ型非晶質シリコンカーバイトを用いると順方向の
電流の立ち上がりは一層改善するされる。いかしこの場
合、比較的低抵抗な非晶質シリコンカーバイトとなるの
でその非晶質シリコンカーバイトは電極より大きくしす
ぎると横方向のリーク電流が増大する問題が生ずるので
注意を要する。
コンカーバイトの場合について説明したが、ｐ型基板の
場合はｎ型非晶質シリコンカーバイトを、ｎ型基板の場
合はｐ型非晶質シリコンカーバイトを用いると順方向の
電流の立ち上がりは一層改善するされる。いかしこの場
合、比較的低抵抗な非晶質シリコンカーバイトとなるの
でその非晶質シリコンカーバイトは電極より大きくしす
ぎると横方向のリーク電流が増大する問題が生ずるので
注意を要する。
発明の効果 本発明の効果は次のようなものである。
先ず第一に、第３図で示した通り、本発明の素子では、
順方向電流の立ち上がりが良好で、また逆方向リーク電
流も従来の方法と比べて1/3以下と低減されている。い
わゆるリーク電流が低減されヘテロ接合ダイード素子と
して実用上好ましい特性が得られた。
順方向電流の立ち上がりが良好で、また逆方向リーク電
流も従来の方法と比べて1/3以下と低減されている。い
わゆるリーク電流が低減されヘテロ接合ダイード素子と
して実用上好ましい特性が得られた。
第二の効果として、素子の作製時に於ける基板加熱温度
が低くなり工程における時間短縮がはかられた。このた
め生産性も向上し、デバイスとして実用化する際に非常
に有利であると言うことが上げられる。
が低くなり工程における時間短縮がはかられた。このた
め生産性も向上し、デバイスとして実用化する際に非常
に有利であると言うことが上げられる。
第１図は本発明のヘテロ接合素子の一実施例の断面図、
第２図は本発明のヘテロ接合素子を形成するのに用いた
マイクロ波ECRプラズマCVD装置概略図、第３図は本発明
によるヘテロ接合素子と従来のヘテロ接合素子との電流
電圧特性を比較図、第４図は形成温度を変化させたとき
の逆方向リーク電流の変化を示した図である。 11……単結晶シリコン基板、12……非晶質シリコンカー
バイト膜、13、14……金属電極膜、20……真空チャンバ
ー、21……排気孔、22……導波管、23……マイクロ波発
振器、24……プラズマ発生室、25……電磁石、26……原
料ガス導入口、27……プラズマ、28……プラズマ引出し
窓、29……基板ホルダー、30……基板。
第２図は本発明のヘテロ接合素子を形成するのに用いた
マイクロ波ECRプラズマCVD装置概略図、第３図は本発明
によるヘテロ接合素子と従来のヘテロ接合素子との電流
電圧特性を比較図、第４図は形成温度を変化させたとき
の逆方向リーク電流の変化を示した図である。 11……単結晶シリコン基板、12……非晶質シリコンカー
バイト膜、13、14……金属電極膜、20……真空チャンバ
ー、21……排気孔、22……導波管、23……マイクロ波発
振器、24……プラズマ発生室、25……電磁石、26……原
料ガス導入口、27……プラズマ、28……プラズマ引出し
窓、29……基板ホルダー、30……基板。
フロントページの続き (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−25226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−73622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222074（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−89874（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】単結晶シリコン基板上に少なくとも一層以
上の非晶質シリコンカーバイド層を積層し、単結晶シリ
コンと接触する第一の電極層、前記非晶質シリコンカー
バイト層と接触する第二の電極層を順次積層した構成を
有するヘテロ接合素子の製造において、前記非晶質シリ
コンカーバイド層をマイクロ波電子サイクロトロン共鳴
吸収（ECR）を利用したプラズマCVD法を用いて50〜150
℃の形成温度で形成することを特徴とするヘテロ接合素
子の製造方法。 - 【請求項２】非晶質シリコンカーバイド層の原料ガスと
して少なくともシラン（SiH4）とメタン（CH4）の混合
ガス、シランとエチレン（C2H4）の混合ガス、シランと
アセチレン（C2H2）の混合ガス、さらにこれらの混合ガ
スを用いることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の
ヘテロ接合素子の製造方法。 - 【請求項３】非晶質シリコンカーバイド層にECRプラズ
マCVD法で形成したｎ型叉はＰ型非晶質シリコンカーバ
イドを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のヘテロ接合素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252896A JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252896A JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195515A JPH0195515A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0732135B2 true JPH0732135B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17243674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62252896A Expired - Fee Related JPH0732135B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | ヘテロ接合素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732135B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1081971A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-03-31 | Suzuki Motor Corp | 高分子基材へのプラズマＣＶＤによるＳｉＣ薄膜形成方法及び装置 |
| JP6805088B2 (ja) * | 2017-06-15 | 2020-12-23 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
| JP7825844B1 (ja) * | 2025-04-28 | 2026-03-09 | 国立大学法人東北大学 | 原子拡散接合法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825226A (ja) * | 1982-07-19 | 1983-02-15 | Shunpei Yamazaki | プラズマ気相反応装置 |
| JPS60152971A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPS613476A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非晶質シリコン光センサ− |
| JPS61137374A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 半導体放射線検出器 |
| JPH0650729B2 (ja) * | 1985-09-26 | 1994-06-29 | 松下電器産業株式会社 | 非晶質半導体膜の形成方法 |
| JPS6289874A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS6286165A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS62222074A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-30 | Toshiba Corp | セラミツクスが被着された部材の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP62252896A patent/JPH0732135B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0195515A (ja) | 1989-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |