JPH0750683B2 - 堆積膜形成方法 - Google Patents
堆積膜形成方法Info
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- JPH0750683B2 JPH0750683B2 JP59074924A JP7492484A JPH0750683B2 JP H0750683 B2 JPH0750683 B2 JP H0750683B2 JP 59074924 A JP59074924 A JP 59074924A JP 7492484 A JP7492484 A JP 7492484A JP H0750683 B2 JPH0750683 B2 JP H0750683B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はドーピングされたシリコンを含有する堆積膜、
とりわけ光導電膜、半導体膜などとして有用なドーピン
グされたアモルファスシリコン（以下、ａ−Siという）
あるいは多結晶シリコンの堆積膜を形成するのに好適な
方法に関する。
とりわけ光導電膜、半導体膜などとして有用なドーピン
グされたアモルファスシリコン（以下、ａ−Siという）
あるいは多結晶シリコンの堆積膜を形成するのに好適な
方法に関する。
従来、例えばＮ型及びＰ型ａ−Siの堆積膜を、SiH4又は
Si2H6を原料として用いたグロー放電堆積法又は熱エネ
ルギー堆積法で形成することが知られている。即ち、Si
H4やSi2H6を電気エネルギーや熱エネルギーを用いて励
起・分解して基体上にａ−Siの堆積膜を形成し、この膜
を種々の目的で利用することが周知である。
Si2H6を原料として用いたグロー放電堆積法又は熱エネ
ルギー堆積法で形成することが知られている。即ち、Si
H4やSi2H6を電気エネルギーや熱エネルギーを用いて励
起・分解して基体上にａ−Siの堆積膜を形成し、この膜
を種々の目的で利用することが周知である。
しかし、これらSiH4及びSi2H6を原料として用いた場
合、グロー放電堆積法においては、高出力下で堆積中の
膜への放電エネルギーの影響が大きく、再現性のある安
定した条件とする制御が難しい。特に、広面積、厚膜の
堆積膜を形成する場合にこれが顕著である。
合、グロー放電堆積法においては、高出力下で堆積中の
膜への放電エネルギーの影響が大きく、再現性のある安
定した条件とする制御が難しい。特に、広面積、厚膜の
堆積膜を形成する場合にこれが顕著である。
また、熱エネルギー堆積法においても、高温が必要とな
ることから、使用される基体が限定されると共に、高温
によりａ−Si中の有用な結合水素原子が離脱してしまう
確率が増え、所望の特性が得にくくなる。
ることから、使用される基体が限定されると共に、高温
によりａ−Si中の有用な結合水素原子が離脱してしまう
確率が増え、所望の特性が得にくくなる。
この様に、SiH4及びSi2H6を用いて堆積膜を形成する場
合、均一な電気的・光学的特性及び品質の安定性の確保
が難しく、堆積中の膜表面の乱れ及びバルク内の欠陥が
生じ易いなどの解決されるべき問題点が残されているの
が現状である。
合、均一な電気的・光学的特性及び品質の安定性の確保
が難しく、堆積中の膜表面の乱れ及びバルク内の欠陥が
生じ易いなどの解決されるべき問題点が残されているの
が現状である。
そこで、近年、これらの問題点を解消すべく、SiH4及び
Si2H6を原料とするａ−Siの光エネルギー堆積法（光CVD
法）が提案され、注目を集めている。この光エネルギー
堆積法によると、ａ−Si堆積膜を低温で作製できる利点
などにより、上記問題点を大幅に改善することができ
る。しかしながら、光エネルギーといった比較的僅少な
励起エネルギー下でのSiH4及びSi2H6を原料とした光エ
ネルギー堆積法では、飛躍的に効率の良い分解を期待す
ることができないため、成膜速度の向上が期待できず、
量産性に難点があるという新たな問題点が生じている。
Si2H6を原料とするａ−Siの光エネルギー堆積法（光CVD
法）が提案され、注目を集めている。この光エネルギー
堆積法によると、ａ−Si堆積膜を低温で作製できる利点
などにより、上記問題点を大幅に改善することができ
る。しかしながら、光エネルギーといった比較的僅少な
励起エネルギー下でのSiH4及びSi2H6を原料とした光エ
ネルギー堆積法では、飛躍的に効率の良い分解を期待す
ることができないため、成膜速度の向上が期待できず、
量産性に難点があるという新たな問題点が生じている。
本発明は、現状におけるこれら問題点を解消すべくなさ
れたものである。
れたものである。
本発明の目的は、高品質を維持しつつ成膜速度を高くす
ることのできるドーピングされたシリコンを含有する堆
積膜の形成方法を提供することにある。
ることのできるドーピングされたシリコンを含有する堆
積膜の形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、広面積、厚膜の場合においても、
均一な電気的・光学的特性及び品質の安定性を確保しつ
つ高品質のドーピングされたシリコンを含有する堆積膜
を作製することのできる堆積膜形成方法を提供すること
にある。
均一な電気的・光学的特性及び品質の安定性を確保しつ
つ高品質のドーピングされたシリコンを含有する堆積膜
を作製することのできる堆積膜形成方法を提供すること
にある。
上記本発明の目的は、基体を収容した室内に、Si3F8、S
i5F12、Si6F14、Si3Cl8から選択される少なくとも一つ
の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物と周期律表第III族また
は周期律表第Ｖ族に属する元素（以下、不純物元素とい
う）を成分とする化合物と水素との気体状雰囲気を形成
し、光エネルギーを利用することによって前記鎖状ハロ
ゲン化ケイ素化合物及び前記水素を励起し、前記基体上
に前記元素がドーピングされたシリコンを含有する堆積
膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法によって
達成される。
i5F12、Si6F14、Si3Cl8から選択される少なくとも一つ
の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物と周期律表第III族また
は周期律表第Ｖ族に属する元素（以下、不純物元素とい
う）を成分とする化合物と水素との気体状雰囲気を形成
し、光エネルギーを利用することによって前記鎖状ハロ
ゲン化ケイ素化合物及び前記水素を励起し、前記基体上
に前記元素がドーピングされたシリコンを含有する堆積
膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法によって
達成される。
本発明方法によって形成される不純物元素でドーピング
されたシリコンを含有する堆積膜は、結晶質でも非晶質
でもよく、膜中のシリコンの結合は、オリゴマー状から
ポリマー状までの何れの形態でもよい。また、原料中の
水素原子及びハロゲン原子などを構造中にとり込んでい
てもよい。
されたシリコンを含有する堆積膜は、結晶質でも非晶質
でもよく、膜中のシリコンの結合は、オリゴマー状から
ポリマー状までの何れの形態でもよい。また、原料中の
水素原子及びハロゲン原子などを構造中にとり込んでい
てもよい。
以下、主としてａ−Si堆積膜の場合について、本発明の
実施態様を説明する。
実施態様を説明する。
前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物は、直鎖又は
分岐状の鎖状水素化ケイ素化合物（鎖状シラン化合物）
SinH2n+2のハロゲン誘導体であって、製造が容易であり
かつ安定性の高い化合物である。一般式中、Ｘは、フッ
素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子を
表わす。ｎの値を１〜６に限定したのは、ｎが大きくな
る程分解が容易となるが気化しにくくなり合成も困難で
ある上、分解効率も悪くなるためである。
分岐状の鎖状水素化ケイ素化合物（鎖状シラン化合物）
SinH2n+2のハロゲン誘導体であって、製造が容易であり
かつ安定性の高い化合物である。一般式中、Ｘは、フッ
素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子を
表わす。ｎの値を１〜６に限定したのは、ｎが大きくな
る程分解が容易となるが気化しにくくなり合成も困難で
ある上、分解効率も悪くなるためである。
前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物の好適例とし
ては、以下の化合物を挙げることができる。
ては、以下の化合物を挙げることができる。
（１）SiF4、（２）Si2F6、（３）Si3F8、（４）Si
4F10、（５）Si5F12、（６）Si6F14、（７）SiCl4、
（８）Si2Cl6、（９）Si3Cl8、（10）SiBr4、（11）Si2
Br6、（12）Si3Br8、（13）SiI4。
4F10、（５）Si5F12、（６）Si6F14、（７）SiCl4、
（８）Si2Cl6、（９）Si3Cl8、（10）SiBr4、（11）Si2
Br6、（12）Si3Br8、（13）SiI4。
また、本発明で使用する不純物元素としては、ｐ型不純
物として、周期律表第III族Ａの元素、例えば、B,Al,G
a,In,Tl等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物と
しては、周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばN,P,As,Sb,Bi
等が好適なものとして挙げられるが、特にB,Ga,P,Sb等
が最適である。ドーピングされる不純物の量は、所望さ
れる電気的・光学的特性に応じて適宜決定されるが、周
期律表第III族Ａの不純物の場合３×10-2〜4atomic％の
量範囲でドーピングしてやれば良く、周期律表第Ｖ族Ａ
の不純物の場合には５×10-3〜2atomic％の量範囲でド
ーピングしてやれば良い。
物として、周期律表第III族Ａの元素、例えば、B,Al,G
a,In,Tl等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物と
しては、周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばN,P,As,Sb,Bi
等が好適なものとして挙げられるが、特にB,Ga,P,Sb等
が最適である。ドーピングされる不純物の量は、所望さ
れる電気的・光学的特性に応じて適宜決定されるが、周
期律表第III族Ａの不純物の場合３×10-2〜4atomic％の
量範囲でドーピングしてやれば良く、周期律表第Ｖ族Ａ
の不純物の場合には５×10-3〜2atomic％の量範囲でド
ーピングしてやれば良い。
かかる不純物元素を成分として含む化合物としては、常
温常圧でガス状態であるか、あるいは少なくとも堆積膜
形成条件下で気体であり、適宜の気化装置で容易に気化
し得る化合物を選択するのが好ましい。この様な化合物
としては、PH3,P2H4,PF3,PF5,PCl3,AsH3,AsF3,AsF5,AsC
l3,SbH3,SbF5,SiH3,BF3,BCl3,BBr3,B2H6,B4H10,B5H9,B5
H11,B6H10,B6H12,AlCl3等を挙げることができる。不純
物元素を含む化合物は、１種用いても２種以上併用して
もよい。
温常圧でガス状態であるか、あるいは少なくとも堆積膜
形成条件下で気体であり、適宜の気化装置で容易に気化
し得る化合物を選択するのが好ましい。この様な化合物
としては、PH3,P2H4,PF3,PF5,PCl3,AsH3,AsF3,AsF5,AsC
l3,SbH3,SbF5,SiH3,BF3,BCl3,BBr3,B2H6,B4H10,B5H9,B5
H11,B6H10,B6H12,AlCl3等を挙げることができる。不純
物元素を含む化合物は、１種用いても２種以上併用して
もよい。
本発明において不純物元素でドーピングされたシリコン
を含有する堆積膜を形成する前記室は、減圧下におかれ
るのが好ましいが、常圧下ないし加圧下においても本発
明方法を実施することができる。
を含有する堆積膜を形成する前記室は、減圧下におかれ
るのが好ましいが、常圧下ないし加圧下においても本発
明方法を実施することができる。
本発明において使用される励起エネルギーは、光エネル
ギーに限定されるものであるが、前記一般式の鎖状ハロ
ゲン化ケイ素化合物は、光エネルギー等比較的低いエネ
ルギーの付与により容易に励起・分解し、良質なシリコ
ン堆積膜を形成することができ、またこの場合、基体の
温度も比較的低い温度とすることができるという特長を
有する。また、励起エネルギーは基体近傍に到達した原
料に一様にあるいは選択的制御的に付与されるが、光エ
ネルギーを使用すれば、適宜の光学系を用いて基体の全
体に照射して堆積膜を形成することができるし、あるい
は所望部分のみに選択的制御的に照射して部分的に堆積
膜を形成することができ、またレジスト等を使用して所
定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成できるなどの便
利さを有しているため、有利に用いられる。
ギーに限定されるものであるが、前記一般式の鎖状ハロ
ゲン化ケイ素化合物は、光エネルギー等比較的低いエネ
ルギーの付与により容易に励起・分解し、良質なシリコ
ン堆積膜を形成することができ、またこの場合、基体の
温度も比較的低い温度とすることができるという特長を
有する。また、励起エネルギーは基体近傍に到達した原
料に一様にあるいは選択的制御的に付与されるが、光エ
ネルギーを使用すれば、適宜の光学系を用いて基体の全
体に照射して堆積膜を形成することができるし、あるい
は所望部分のみに選択的制御的に照射して部分的に堆積
膜を形成することができ、またレジスト等を使用して所
定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成できるなどの便
利さを有しているため、有利に用いられる。
本発明においては、前記室内に前記一般式の鎖状ハロゲ
ン化ケイ素化合物、不純物元素を成分とする化合物及び
水素の気体状雰囲気を形成することにより、励起・分解
反応の過程で生成する水素ラジカルが反応の効率を高め
る。その上、形成される堆積膜中に水素がとり込まれ、
Si結合構造の欠陥を減らす役割を果たす。また、前記一
般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物は、分解の過程でSi
X、SiX2、SiX3、Si2X3、Si2X4、Si2X5、Si3X3、Si3X4、
Si3X5、Si3X6、Si3X7、などのラジカルを発生させ、ま
た水素によって、Si、Ｘ及びＨが結合したラジカルが発
生するため、これらのラジカルを含む反応プロセスを経
て、最終的に、SiのダングリングボンドをＨ又はＸで十
分にターミネートした局在準位密度の小さい良質の膜が
得られる。
ン化ケイ素化合物、不純物元素を成分とする化合物及び
水素の気体状雰囲気を形成することにより、励起・分解
反応の過程で生成する水素ラジカルが反応の効率を高め
る。その上、形成される堆積膜中に水素がとり込まれ、
Si結合構造の欠陥を減らす役割を果たす。また、前記一
般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物は、分解の過程でSi
X、SiX2、SiX3、Si2X3、Si2X4、Si2X5、Si3X3、Si3X4、
Si3X5、Si3X6、Si3X7、などのラジカルを発生させ、ま
た水素によって、Si、Ｘ及びＨが結合したラジカルが発
生するため、これらのラジカルを含む反応プロセスを経
て、最終的に、SiのダングリングボンドをＨ又はＸで十
分にターミネートした局在準位密度の小さい良質の膜が
得られる。
また、前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物は、２
種以上を併用してもよいが、この場合、各化合物によっ
て期待される膜特性を平均化した程度の特性、ないしは
相乗的に改良された特性が得られる。
種以上を併用してもよいが、この場合、各化合物によっ
て期待される膜特性を平均化した程度の特性、ないしは
相乗的に改良された特性が得られる。
以下、図面を参照して更に具体的に説明する。
図面は、本発明方法によって光導電膜、半導体膜等とし
て用いられるａ−Si堆積膜を形成するのに使用する装置
の１例を示した模式図である。
て用いられるａ−Si堆積膜を形成するのに使用する装置
の１例を示した模式図である。
図中、１は堆積室であり、内部の基体支持台２上に所望
の基体３が載置される。基体３は、導電性、半導電性あ
るいは電気絶縁性の何れの基体でもよい。
の基体３が載置される。基体３は、導電性、半導電性あ
るいは電気絶縁性の何れの基体でもよい。
４は基体加熱用のヒーターであり、導線５を介して給電
され、発熱する。基体温度は特に制限されないが、本発
明方法を実施するにあたっては、好ましくは50〜150
℃、より好ましくは100〜150℃であることが望ましい。
され、発熱する。基体温度は特に制限されないが、本発
明方法を実施するにあたっては、好ましくは50〜150
℃、より好ましくは100〜150℃であることが望ましい。
６乃至９は、ガス供給源であり、前記一般式で示される
鎖状ハロゲン化ケイ素化合物及び不純物元素を成分とす
る化合物のうち液状のものを使用する場合には、適宜の
気化装置を具備させる。気化装置には加熱沸騰を利用す
るタイプ、液体原料中にキャリアーガスを通過させるタ
イプ等があり、何れでもよい。また、水素ガスは分子状
のままで用いても、予めラジカル化して用いてもよい。
ガス供給源の個数は４に限定されず、使用する前記一般
式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物及び不純物元素を成分
とする化合物の数。キャリヤーガス、希釈ガス、触媒ガ
ス等を使用する場合において原料ガスである前記一般式
の化合物、不純物元素を成分とする化合物及び水素との
予備混合の有無、Ｎ型及びＰ型の膜を同一基体上に形成
する場合の便宜を考慮して適宜選択される。図中、ガス
供給源６乃至９の符号に、ａを付したのは分岐管、ｂを
付したのは流量計、ｃを付したのは各流量計の高圧側の
圧力を計測する圧力計、ｄ又はｅを付したのは各気体流
量を調整するためのバルブである。
鎖状ハロゲン化ケイ素化合物及び不純物元素を成分とす
る化合物のうち液状のものを使用する場合には、適宜の
気化装置を具備させる。気化装置には加熱沸騰を利用す
るタイプ、液体原料中にキャリアーガスを通過させるタ
イプ等があり、何れでもよい。また、水素ガスは分子状
のままで用いても、予めラジカル化して用いてもよい。
ガス供給源の個数は４に限定されず、使用する前記一般
式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物及び不純物元素を成分
とする化合物の数。キャリヤーガス、希釈ガス、触媒ガ
ス等を使用する場合において原料ガスである前記一般式
の化合物、不純物元素を成分とする化合物及び水素との
予備混合の有無、Ｎ型及びＰ型の膜を同一基体上に形成
する場合の便宜を考慮して適宜選択される。図中、ガス
供給源６乃至９の符号に、ａを付したのは分岐管、ｂを
付したのは流量計、ｃを付したのは各流量計の高圧側の
圧力を計測する圧力計、ｄ又はｅを付したのは各気体流
量を調整するためのバルブである。
各ガス供給源から供給される原料ガス等は、ガス導入管
10の途中で混合され、図示しない排気装置に付勢され
て、室１内に導入される。11は室１内に導入されるガス
の圧力を計測するための圧力計である。また、12はガス
排気管であり、堆積室１内を減圧したり、導入ガスを強
制排気するための図示しない排気装置と接続されてい
る。13はレギュレータ・バルブである。
10の途中で混合され、図示しない排気装置に付勢され
て、室１内に導入される。11は室１内に導入されるガス
の圧力を計測するための圧力計である。また、12はガス
排気管であり、堆積室１内を減圧したり、導入ガスを強
制排気するための図示しない排気装置と接続されてい
る。13はレギュレータ・バルブである。
本発明で使用する励起エネルギー供給源の１例として、
14は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザー等が用いられる。なお、本発
明で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定され
ず、原料ガスを励起・分解せしめ、分解生成物を堆積さ
せることができるものであれば、波長域を問うものでは
ない。また、光エネルギーが原料ガス、又は基板に吸収
されて熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによっ
て原料ガスの励起・分解がもたらされて堆積膜が形成さ
れる場合を排除するものでもない。光エネルギー発生装
置14から適宜の光学系を用いて基体全体あるいは基体の
所望部分に向けられた光15は、矢印16の向きに流れてい
る原料ガス等に照射され、励起・分解を起こして基体３
上の全体あるいは所望部分にａ−Siの堆積膜を形成す
る。
14は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラン
プ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザ、アルゴンイオン
レーザ、エキシマレーザー等が用いられる。なお、本発
明で用いる光エネルギーは紫外線エネルギーに限定され
ず、原料ガスを励起・分解せしめ、分解生成物を堆積さ
せることができるものであれば、波長域を問うものでは
ない。また、光エネルギーが原料ガス、又は基板に吸収
されて熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによっ
て原料ガスの励起・分解がもたらされて堆積膜が形成さ
れる場合を排除するものでもない。光エネルギー発生装
置14から適宜の光学系を用いて基体全体あるいは基体の
所望部分に向けられた光15は、矢印16の向きに流れてい
る原料ガス等に照射され、励起・分解を起こして基体３
上の全体あるいは所望部分にａ−Siの堆積膜を形成す
る。
本発明方法によれば、所望により、薄膜から厚膜までの
任意の膜厚の堆積膜が得られ、また膜面積も所望により
任意に選択することができる。膜厚の制御は、原料ガス
の圧力、流量、濃度等の制御、励起エネルギー量の制御
等通常の方法で行なうことができる。
任意の膜厚の堆積膜が得られ、また膜面積も所望により
任意に選択することができる。膜厚の制御は、原料ガス
の圧力、流量、濃度等の制御、励起エネルギー量の制御
等通常の方法で行なうことができる。
第２図は、本発明方法を実施して作製される不純物元素
によってドーピングされたａ−Si堆積膜を利用したPIN
型ダイオード・デバイスの典型例を示した断面図であ
る。
によってドーピングされたａ−Si堆積膜を利用したPIN
型ダイオード・デバイスの典型例を示した断面図であ
る。
図中、21は基板、22及び27は薄膜電極、23は半導体膜で
あり、Ｐ型のａ−Si層24、Ｉ型のａ−Si層25、及びＮ型
のａ−Si層26によって構成される。28は導線である。
あり、Ｐ型のａ−Si層24、Ｉ型のａ−Si層25、及びＮ型
のａ−Si層26によって構成される。28は導線である。
基板21としては半導電性、好ましくは、電気絶縁性のも
のが用いられる。半動電性基板としては、例えば、Si、
Ge等の半導体が挙げられる。
のが用いられる。半動電性基板としては、例えば、Si、
Ge等の半導体が挙げられる。
電気絶縁性基板としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、セルローズ アセテート、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシ
ート、ガラス、セラミック、紙等が通常使用される。薄
膜電極22,27は例えば、NiCr,Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pd,In2O3,SnO2,ITO（In2O3＋SnO2）等の薄膜を真
空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等の処理で基
板上に設けることによって得られる。電極22の膜厚とし
ては、好ましくは30〜５×104Å、より好ましくは100〜
５×103Åとされるのが望ましい。
ン、ポリカーボネート、セルローズ アセテート、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシ
ート、ガラス、セラミック、紙等が通常使用される。薄
膜電極22,27は例えば、NiCr,Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pd,In2O3,SnO2,ITO（In2O3＋SnO2）等の薄膜を真
空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等の処理で基
板上に設けることによって得られる。電極22の膜厚とし
ては、好ましくは30〜５×104Å、より好ましくは100〜
５×103Åとされるのが望ましい。
ａ−Siの半導体層27を構成する膜体を必要に応じてｎ型
25又はｐ型23とするには、層形成の際に、不純物元素の
うちｎ型不純物又はｐ型不純物、或いは両不純物を形成
される層中にその量を制御し乍らドーピングしてやる事
によって成される。
25又はｐ型23とするには、層形成の際に、不純物元素の
うちｎ型不純物又はｐ型不純物、或いは両不純物を形成
される層中にその量を制御し乍らドーピングしてやる事
によって成される。
次に、第２図に示したダイオードを第１図に示した装置
を用い本発明方法によって作製する場合の操作を示す。
を用い本発明方法によって作製する場合の操作を示す。
電極22の薄膜が表面に設けられた基板21を、堆積室１内
の支持台２上に置き、ガス排気管12を通して図示しない
排気装置により堆積室内を排気し減圧にする。減圧下の
堆積室内の気圧は好ましくは５×10-5Torr以下、より好
ましくは10-6Torr以下が望ましい。薄膜電極22上にＰ型
ａ−Si膜24を設けるために、気体状態となっている前記
一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物が貯蔵されている
ガス供給源６のバルブ6d,6e、気体状態となっているＰ
型の不純物元素を成分とする化合物が貯蔵されている供
給源７のバルブ7d,7e及び水素ガスが貯蔵されている供
給源９のバルブ9d,9eを各々開き、これら原料ガスを混
合して堆積室１内に送りこむ。このとき対応するフロー
メータ6b,7b,9bで計測しながら流量調整を行う。ハロゲ
ン化ケイ素ガスの流量は好ましくは10〜1000SCCM、より
好ましくは20〜500SCCMの範囲が望ましい。Ｐ型の不純
物ガスの流量は（ハロゲン化ケイ素ガスの流量）×（ド
ーピング濃度）から決定される。
の支持台２上に置き、ガス排気管12を通して図示しない
排気装置により堆積室内を排気し減圧にする。減圧下の
堆積室内の気圧は好ましくは５×10-5Torr以下、より好
ましくは10-6Torr以下が望ましい。薄膜電極22上にＰ型
ａ−Si膜24を設けるために、気体状態となっている前記
一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物が貯蔵されている
ガス供給源６のバルブ6d,6e、気体状態となっているＰ
型の不純物元素を成分とする化合物が貯蔵されている供
給源７のバルブ7d,7e及び水素ガスが貯蔵されている供
給源９のバルブ9d,9eを各々開き、これら原料ガスを混
合して堆積室１内に送りこむ。このとき対応するフロー
メータ6b,7b,9bで計測しながら流量調整を行う。ハロゲ
ン化ケイ素ガスの流量は好ましくは10〜1000SCCM、より
好ましくは20〜500SCCMの範囲が望ましい。Ｐ型の不純
物ガスの流量は（ハロゲン化ケイ素ガスの流量）×（ド
ーピング濃度）から決定される。
しかしながら不純物ガスの混入は微量であるため、流量
制御が大変難解である。したがって、不純物ガスはH2ガ
スで希釈された状態で貯蔵され、かつ、使用されるのが
普通である。
制御が大変難解である。したがって、不純物ガスはH2ガ
スで希釈された状態で貯蔵され、かつ、使用されるのが
普通である。
堆積室１内の混合ガスの圧力は、好ましくは10-2〜100T
orr、より好ましくは10-2〜1Torrの範囲に維持されるこ
とが望ましい。
orr、より好ましくは10-2〜1Torrの範囲に維持されるこ
とが望ましい。
光エネルギ発生装置14の作動により発生する光エネルギ
ーは堆積室１内に収容された基板３を照射するように図
示しない光学系が組みこまれている。
ーは堆積室１内に収容された基板３を照射するように図
示しない光学系が組みこまれている。
かくして、基板３の表面近傍を流れる混合ガス即ちハロ
ゲン化ケイ素ガス、水素ガス及び不純物ガスは光エネル
ギーを付与され、光励起、光分解が促され、生成物質で
あるａ−Si及び微量なＰ型不純物原子が基板上に堆積さ
れる。ａ−Si以外の分解生成物及び分解しなかった余剰
の原料ガス等はガス排気管12を通して排出され、一方、
新たな混合ガスがガス導入管10を通して供給される。
ゲン化ケイ素ガス、水素ガス及び不純物ガスは光エネル
ギーを付与され、光励起、光分解が促され、生成物質で
あるａ−Si及び微量なＰ型不純物原子が基板上に堆積さ
れる。ａ−Si以外の分解生成物及び分解しなかった余剰
の原料ガス等はガス排気管12を通して排出され、一方、
新たな混合ガスがガス導入管10を通して供給される。
このようにしてＰ型のａ−Si膜24が形成される。Ｐ型の
ａ−Siの膜厚としては、好ましくは100〜104Å、より好
ましくは300〜2,000Åの範囲が望ましい。
ａ−Siの膜厚としては、好ましくは100〜104Å、より好
ましくは300〜2,000Åの範囲が望ましい。
次に、ガス供給源6,7,9に連結するバルブ6d,6e、7d,7
e、9d,9eを全て閉め、堆積室１内へのガスの導入を止め
る。図示しない排気装置の作動により、堆積室内のガ
ス、特に汚染ガス、Ｐ型の不純物ガス等ａ−Siの原料ガ
ス以外のガスを排除した後、再びバルブ6d,6e、9d,9eを
開け、ハロゲン化ケイ素ガス及び水素ガスを堆積室１内
に導入する。この場合の好適な流量条件、圧力条件はＰ
型のａ−Si膜形成の場合と同じであり、同様の光エネル
ギー照射によりノンドープ、即ちＩ型のａ−Si膜25が形
成される。
e、9d,9eを全て閉め、堆積室１内へのガスの導入を止め
る。図示しない排気装置の作動により、堆積室内のガ
ス、特に汚染ガス、Ｐ型の不純物ガス等ａ−Siの原料ガ
ス以外のガスを排除した後、再びバルブ6d,6e、9d,9eを
開け、ハロゲン化ケイ素ガス及び水素ガスを堆積室１内
に導入する。この場合の好適な流量条件、圧力条件はＰ
型のａ−Si膜形成の場合と同じであり、同様の光エネル
ギー照射によりノンドープ、即ちＩ型のａ−Si膜25が形
成される。
Ｉ型のａ−Siの膜厚は500〜５×104Å、好適には1000〜
10,000Åの範囲が望ましい。
10,000Åの範囲が望ましい。
次にＮ型の不純物ガスが貯蔵されているガス供給源８に
連結するバルブ8d,8eを開き、堆積室１内にＮ型の不純
物ガスを導入する。
連結するバルブ8d,8eを開き、堆積室１内にＮ型の不純
物ガスを導入する。
Ｎ型の不純物ガスの流量はＰ型の不純物ガスの流量決定
の場合と同様に（ハロゲン化ケイ素ガスの流量）×（ド
ーピング濃度）から決定される。
の場合と同様に（ハロゲン化ケイ素ガスの流量）×（ド
ーピング濃度）から決定される。
かくして、基板３の表面近傍を流れるハロゲン化ケイ素
ガス、水素ガス及びＮ型の不純物ガスに光エネルギーが
付与され、光励起、光分解が促され、分解生成物のａ−
Siが基板上に堆積し、堆積物内に分解生成物の微量なＮ
型不純物原子が混入することによりＮ型のａ−Si膜25が
形成される。
ガス、水素ガス及びＮ型の不純物ガスに光エネルギーが
付与され、光励起、光分解が促され、分解生成物のａ−
Siが基板上に堆積し、堆積物内に分解生成物の微量なＮ
型不純物原子が混入することによりＮ型のａ−Si膜25が
形成される。
Ｎ型のａ−Si膜25の膜厚は、好ましくは100〜104Å、よ
り好ましくは300〜2,000Åの範囲が望ましい。
り好ましくは300〜2,000Åの範囲が望ましい。
Ｎ型のａ−Si膜25上の薄膜電極７は薄膜電極22の形成方
法と同様の方法により形成される。膜厚条件も同様であ
る。
法と同様の方法により形成される。膜厚条件も同様であ
る。
以下に、本発明の具体的実施例を示す。
実施例１ 前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物として、前記
例示化合物（１），（２），（３）又は（５）を用い、
また不純物元素を成分とする化合物としてPH3又はB2H6
を用い、第１図の装置により、不純物としてＰ（Ｎ型）
又はＢ（Ｐ型）でドーピングされたａ−Si堆積膜を形成
した。
例示化合物（１），（２），（３）又は（５）を用い、
また不純物元素を成分とする化合物としてPH3又はB2H6
を用い、第１図の装置により、不純物としてＰ（Ｎ型）
又はＢ（Ｐ型）でドーピングされたａ−Si堆積膜を形成
した。
先づ、導電性フィルム基板（コーニング社製、＃7059）
を支持台２上に載置し、排気装置を用いて堆積室１内を
排気し、10-6Torrに減圧した。第１表に示した基板温度
で、気体状態とされている前記ハロゲン化ケイ素化合物
とPH3ガス又はB2H6ガスとを1:5×10-3の比で混合したガ
スを110SCCM、水素ガスを40SCCMの流量で堆積室内に導
入し、室内の気圧を0.1Torrに保ちつつ高圧水銀灯を光
強度200mW/cm2で基板に垂直に照射して、ドーピングさ
れたａ−Si膜を形成した。成膜速度は35Å/secであっ
た。
を支持台２上に載置し、排気装置を用いて堆積室１内を
排気し、10-6Torrに減圧した。第１表に示した基板温度
で、気体状態とされている前記ハロゲン化ケイ素化合物
とPH3ガス又はB2H6ガスとを1:5×10-3の比で混合したガ
スを110SCCM、水素ガスを40SCCMの流量で堆積室内に導
入し、室内の気圧を0.1Torrに保ちつつ高圧水銀灯を光
強度200mW/cm2で基板に垂直に照射して、ドーピングさ
れたａ−Si膜を形成した。成膜速度は35Å/secであっ
た。
比較のため、Si2H6を用いて同様にしてドーピングされ
たａ−Si膜を形成した。成膜速度は15Å/secであった。
たａ−Si膜を形成した。成膜速度は15Å/secであった。
次いで、得られたａ−Si膜試料を蒸着槽に入れ、真空度
10-5Torrでクシ型のAlギャップ電極（長さ250μ、巾5m
m）を形成した後、印加電圧10Vで暗電流を測定し、暗導
電率σｄを求めて、ａ−Si膜を評価した。結果を第１表
に示した。
10-5Torrでクシ型のAlギャップ電極（長さ250μ、巾5m
m）を形成した後、印加電圧10Vで暗電流を測定し、暗導
電率σｄを求めて、ａ−Si膜を評価した。結果を第１表
に示した。
第１表から、従来のSi2H6を用いた場合と比較して、本
発明によるａ−Si膜は、低い基板温度でも十分なドーピ
ング効率が得られ、高いσｄが得られる。
発明によるａ−Si膜は、低い基板温度でも十分なドーピ
ング効率が得られ、高いσｄが得られる。
実施例２ 基板をポリイミド基板、前記一般式の鎖状ハロゲン化ケ
イ素化合物として、前記例示化合物（６）、（７）、
（９）を用いた以外は、実施例１と同様にａ−Si膜を形
成し、σｄを求めた。結果を第２表に示した。
イ素化合物として、前記例示化合物（６）、（７）、
（９）を用いた以外は、実施例１と同様にａ−Si膜を形
成し、σｄを求めた。結果を第２表に示した。
実施例３ 前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物として前記例
示化合物（１），（２），（３），（５）を用い第１図
の装置を用いて、第２図に示したPIN型ダイオードを作
製した。
示化合物（１），（２），（３），（５）を用い第１図
の装置を用いて、第２図に示したPIN型ダイオードを作
製した。
先づ、1000ÅのITO膜22を蒸着したガラス板21を支持台
に載置し、実施例１と同じ方法でＢでドーピングされた
Ｐ型ａ−Si膜24（膜厚400Å）を形成した。なお光源及
び光強度は、低圧水銀灯100mW/cm2とした。
に載置し、実施例１と同じ方法でＢでドーピングされた
Ｐ型ａ−Si膜24（膜厚400Å）を形成した。なお光源及
び光強度は、低圧水銀灯100mW/cm2とした。
次いでB2H6ガスの導入を停止し堆積室内圧力を0.5Torr
とした以外はＰ型ａ−Si膜の場合と同一の方法でＩ型ａ
−Si膜25（膜厚5000Å）を形成した。
とした以外はＰ型ａ−Si膜の場合と同一の方法でＩ型ａ
−Si膜25（膜厚5000Å）を形成した。
次いで、実施例１と同じ方法でＰでドーピングされたＮ
型ａ−Si膜26（膜厚400Å）を形成した。なお光照射条
件はＰ型の場合と同一とした。更に、このＮ型膜上に真
空蒸着により膜厚1000ÅのAl電極27を形成し、PIN型ダ
イオードを得た。
型ａ−Si膜26（膜厚400Å）を形成した。なお光照射条
件はＰ型の場合と同一とした。更に、このＮ型膜上に真
空蒸着により膜厚1000ÅのAl電極27を形成し、PIN型ダ
イオードを得た。
比較のため、Si2H6を用いて同様にしてPIN型ダイオード
を形成した。
を形成した。
かくして得られたダイオード素子（面積1cm2）のＩ−Ｖ
特性を測定し、整流特性及び光起電力効果を評価した。
結果を第１表に示した。
特性を測定し、整流特性及び光起電力効果を評価した。
結果を第１表に示した。
第１表から、従来のSi2H6を用いた場合と比較して、本
発明による堆積膜によって低い基板温度の場合でも優れ
た整流特性が得られる。
発明による堆積膜によって低い基板温度の場合でも優れ
た整流特性が得られる。
また、光照射特性においても、基板側から光を導入し、
光照射強度AMI（約100mW/cm2）で、変換効率８％以上、
開放端電圧0.9V、短絡電流10mA/cm2が得られた。
光照射強度AMI（約100mW/cm2）で、変換効率８％以上、
開放端電圧0.9V、短絡電流10mA/cm2が得られた。
実施例４ 基板として透明導電性フィルム（ポリエステルベー
ス）、前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物として
前記例示化合物（６）、（７）、（９）を用い、光源及
び光強度を、高圧水銀灯200mW/cm2とした以外は実施例
３と同一の方法でPIN型ダイオードを作製し、整流比及
びη値を求めた。結果を第２表に示した。
ス）、前記一般式の鎖状ハロゲン化ケイ素化合物として
前記例示化合物（６）、（７）、（９）を用い、光源及
び光強度を、高圧水銀灯200mW/cm2とした以外は実施例
３と同一の方法でPIN型ダイオードを作製し、整流比及
びη値を求めた。結果を第２表に示した。
〔発明の効果〕 本発明によれば、低い基体温度でしかも高い成膜速度に
よって高品質のシリコン堆積膜を形成することができ
る。その上、形成する膜が広面積、厚膜の場合において
も、均一な電気的・光学的特性が得られ、品質の安定性
も確保できるという従来にない格別の効果が奏される。
また、ほかにも、基体の高温加熱が不要であるためエネ
ルギーの節約になる、耐熱性の乏しい基体上にも成膜で
きる、低温処理によって工程の短縮化を図れる、原料化
合物が容易に合成でき、安価でしかも安定性に優れ取扱
上の危険も少ない、といった効果が発揮される。
よって高品質のシリコン堆積膜を形成することができ
る。その上、形成する膜が広面積、厚膜の場合において
も、均一な電気的・光学的特性が得られ、品質の安定性
も確保できるという従来にない格別の効果が奏される。
また、ほかにも、基体の高温加熱が不要であるためエネ
ルギーの節約になる、耐熱性の乏しい基体上にも成膜で
きる、低温処理によって工程の短縮化を図れる、原料化
合物が容易に合成でき、安価でしかも安定性に優れ取扱
上の危険も少ない、といった効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明で使用する光エネルギー照射型堆積膜
形成装置の１例を示した概略構成図である。 第２図は、本発明方法によって作製されるPIN型ダイオ
ードの構成を示した断面図である。 １……堆積室、２……基体支持台、３……基体、４……
ヒーター、６〜９……ガス供給源、10……ガス導入管、
12……ガス排気管、14……光エネルギー発生装置、21…
…基板、22,27……電極、24……Ｐ型ａ−Si膜、25……
Ｉ型ａ−Si膜、26……Ｎ型ａ−Si膜、28……導線。
形成装置の１例を示した概略構成図である。 第２図は、本発明方法によって作製されるPIN型ダイオ
ードの構成を示した断面図である。 １……堆積室、２……基体支持台、３……基体、４……
ヒーター、６〜９……ガス供給源、10……ガス導入管、
12……ガス排気管、14……光エネルギー発生装置、21…
…基板、22,27……電極、24……Ｐ型ａ−Si膜、25……
Ｉ型ａ−Si膜、26……Ｎ型ａ−Si膜、28……導線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春田 昌宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松田 宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中桐 孝志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−27015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−117233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−163951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158914（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】基体を収容した室内に、Si3F8、Si5F12、S
i6F14、Si3Cl8から選択される少なくとも一つの鎖状ハ
ロゲン化ケイ素化合物と周期律表第III族または周期律
表第Ｖ族に属する元素を成分とする化合物と水素との気
体状雰囲気を形成し、光エネルギーを利用することによ
って前記鎖状ハロゲン化ケイ素化合物及び前記水素を励
起し、前記基体上に前記元素がドーピングされたシリコ
ンを含有する堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜
形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074924A JPH0750683B2 (ja) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | 堆積膜形成方法 |
| US06/722,468 US4683147A (en) | 1984-04-16 | 1985-04-12 | Method of forming deposition film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074924A JPH0750683B2 (ja) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | 堆積膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218829A JPS60218829A (ja) | 1985-11-01 |
| JPH0750683B2 true JPH0750683B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=13561398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59074924A Expired - Lifetime JPH0750683B2 (ja) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | 堆積膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750683B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5727015A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-13 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of silicon thin film |
| JPS57117233A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-21 | Hitachi Ltd | Growing method for semiconductor in gaseous phase |
| JPS58163951A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-28 | Canon Inc | 光導電部材 |
| JPS58158914A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Semiconductor Res Found | 半導体製造装置 |
-
1984
- 1984-04-16 JP JP59074924A patent/JPH0750683B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60218829A (ja) | 1985-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |