JPS5863128A - 薄膜半導体の製造方法 - Google Patents
薄膜半導体の製造方法Info
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- H10P14/3444—P-type
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はゲルマニウム薄膜半導体とくに光起電力素子用
の薄膜半導体の製造方法に関するものである。
の薄膜半導体の製造方法に関するものである。
従来、光起電力素子用のゲルマニウム半導体の製造方法
としては、ゲルマニウム溶融体がら結晶成長させた単結
晶等を基板としてこの基板に不純物の拡散等を施こす方
法やＧｅＨ４に不純物を添加したガス中のグロー放電に
より不純物制御された非晶質ゲルマニウム半導体Ｍｔ膜
を形成させる方法等が知られている。しがしながら、単
結晶を基板とする前者の場合は、単結晶を形成させる段
階および光起電力素子を形成する段階において複雑な工
程を必要とするため、得られる光電素子は非常に高価な
ものになるという問題点があった。
としては、ゲルマニウム溶融体がら結晶成長させた単結
晶等を基板としてこの基板に不純物の拡散等を施こす方
法やＧｅＨ４に不純物を添加したガス中のグロー放電に
より不純物制御された非晶質ゲルマニウム半導体Ｍｔ膜
を形成させる方法等が知られている。しがしながら、単
結晶を基板とする前者の場合は、単結晶を形成させる段
階および光起電力素子を形成する段階において複雑な工
程を必要とするため、得られる光電素子は非常に高価な
ものになるという問題点があった。
一方、ＧｅＨ４のグロー放電分解法で作成される非晶質
ゲルマニウムを用いる後者の方法は薄膜化が容易なため
、数ミクロンのものの作成が可能であり、原材料や電力
エネルギーが少なくて済み、且つ結晶質半導体では困難
であった連続生産や大面積化も可能である。そして該非
晶質半導体の形成方法としてはグロー放電分解法が広く
採用されているが、そのほかにスパッタリング法が提案
されている。しかしながら、グロー放電分解法及びスパ
ッタリング法はともに数トールから１０”トール程度の
比較的真空度の低い低圧雰囲気中に於るプラズマを利用
しているため、形成されるゲルマニウム膜の膜質が悪く
なったり、又、プラズマ制御の困難性から生ずる物性上
のバラツキや不均一性が生じる等の難点を有し、廉価な
光起電力素子を大面積で連続生産するには、未だ解決し
なければならない問題点を多く残していた。
ゲルマニウムを用いる後者の方法は薄膜化が容易なため
、数ミクロンのものの作成が可能であり、原材料や電力
エネルギーが少なくて済み、且つ結晶質半導体では困難
であった連続生産や大面積化も可能である。そして該非
晶質半導体の形成方法としてはグロー放電分解法が広く
採用されているが、そのほかにスパッタリング法が提案
されている。しかしながら、グロー放電分解法及びスパ
ッタリング法はともに数トールから１０”トール程度の
比較的真空度の低い低圧雰囲気中に於るプラズマを利用
しているため、形成されるゲルマニウム膜の膜質が悪く
なったり、又、プラズマ制御の困難性から生ずる物性上
のバラツキや不均一性が生じる等の難点を有し、廉価な
光起電力素子を大面積で連続生産するには、未だ解決し
なければならない問題点を多く残していた。
本発明は上記グロー放電法及びスパッタリング法による
非晶質ゲルマニウム薄膜半導体の製造方法に於る問題点
を解消して、とくに光起電力素子として品質のすぐれた
非晶質ゲルマニウム薄膜半導体を連続的に生産出来、し
かも大面積化が可能な薄膜半導体の製造方法を提供する
３− ことを目的としてなされたものである。
非晶質ゲルマニウム薄膜半導体の製造方法に於る問題点
を解消して、とくに光起電力素子として品質のすぐれた
非晶質ゲルマニウム薄膜半導体を連続的に生産出来、し
かも大面積化が可能な薄膜半導体の製造方法を提供する
３− ことを目的としてなされたものである。
すなわち本発明の要旨は、１０−” トール以Ｔの高真
空に排気された真空容器内に、８ Ｘ １０−’トール
からｌＸｌ０−５）−ルの範囲の分圧を有する様に、水
素ガス、水素とジボランとの混合ガス、及び水素とホス
フィンとの混合ガスからなる群から選ばれたガスを導入
し、該導入されたガスと、ゲルマニウムを加熱蒸発する
ことにより得られるゲルマニウム単原子とに加速電子を
衝突させて電離若しくは解離させ、かくして生成したガ
スイオン及びゲルマニウムイオンに電界効果により高エ
ネルギーを付与させて゛磁極基板上に射突させ、薄膜ゲ
ルマニウムを形成することを特徴とする薄膜半導体の製
造方法に存する。
空に排気された真空容器内に、８ Ｘ １０−’トール
からｌＸｌ０−５）−ルの範囲の分圧を有する様に、水
素ガス、水素とジボランとの混合ガス、及び水素とホス
フィンとの混合ガスからなる群から選ばれたガスを導入
し、該導入されたガスと、ゲルマニウムを加熱蒸発する
ことにより得られるゲルマニウム単原子とに加速電子を
衝突させて電離若しくは解離させ、かくして生成したガ
スイオン及びゲルマニウムイオンに電界効果により高エ
ネルギーを付与させて゛磁極基板上に射突させ、薄膜ゲ
ルマニウムを形成することを特徴とする薄膜半導体の製
造方法に存する。
以下図面を参照しながら本発明の薄膜半導体の製造方法
番こついて説′：１１明する。
番こついて説′：１１明する。
第１図は本発明方法で製造された薄膜半導体が用いられ
た光起電力素子の一例を示す断面図で該素子はショット
キーバリア型のものであり、４− 図中１？ｉ基材であり、該基材としては例えば、ポリ塩
化ビニル、ポリフッ化ビニル、酢酸セルロース、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リイミド、ポリエーテルサルフオン、ポリパラバン酸等
の高分子材料、ガラス、磁器、陶器等のセラミック材料
或いはアルミニウム、ステンレススチール等の金属材料
などのフィルム状物又は薄板状物から構成される。２は
基材端子電極であり、該基板端子電極２Ｆｉその上に形
成される薄膜半導体層３に対してオルミックコンタクト
が得られるような金属材料で形成されており、該形成は
通常金属蒸着の手法によって行われる。
た光起電力素子の一例を示す断面図で該素子はショット
キーバリア型のものであり、４− 図中１？ｉ基材であり、該基材としては例えば、ポリ塩
化ビニル、ポリフッ化ビニル、酢酸セルロース、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リイミド、ポリエーテルサルフオン、ポリパラバン酸等
の高分子材料、ガラス、磁器、陶器等のセラミック材料
或いはアルミニウム、ステンレススチール等の金属材料
などのフィルム状物又は薄板状物から構成される。２は
基材端子電極であり、該基板端子電極２Ｆｉその上に形
成される薄膜半導体層３に対してオルミックコンタクト
が得られるような金属材料で形成されており、該形成は
通常金属蒸着の手法によって行われる。
そして上記金属材料としては、その上に形成される薄膜
半導体層３がｎ型非晶質ゲルマニウムである場合はステ
ンレス等を含む金属材料が好ましい。上記基材１と基板
端子電極２とにより電極基板が形成される。薄膜半導体
層３＃−ｉ本発明方法により形成される非晶質ゲルマニ
ウム５− よりなる層であり、該層はｎ型若しくけＰ型半導体とな
されるか若しくけ、真性半導体、ｎ型半導体及びＰ型半
導体の三者の中の三者以上が適宜組合わされて積層され
たものである。
半導体層３がｎ型非晶質ゲルマニウムである場合はステ
ンレス等を含む金属材料が好ましい。上記基材１と基板
端子電極２とにより電極基板が形成される。薄膜半導体
層３＃−ｉ本発明方法により形成される非晶質ゲルマニ
ウム５− よりなる層であり、該層はｎ型若しくけＰ型半導体とな
されるか若しくけ、真性半導体、ｎ型半導体及びＰ型半
導体の三者の中の三者以上が適宜組合わされて積層され
たものである。
薄膜半導体層３をｎ型のものとするには本発明方法にお
いて導入するガスとして水素とホスフィンからなる混合
ガスを用いればよく、Ｐ型のものとするには水素とジボ
ランとの混合ガスを用いればよく、又真性半導体とする
には導入ガスとして水素のみを用いればよい。又、本発
明において導入ガスを逐次切換えることにより、使用し
た導入ガスの種類に対応した２種以上の型の半導体層が
積層された積層半導体層を得ることが出来る。
いて導入するガスとして水素とホスフィンからなる混合
ガスを用いればよく、Ｐ型のものとするには水素とジボ
ランとの混合ガスを用いればよく、又真性半導体とする
には導入ガスとして水素のみを用いればよい。又、本発
明において導入ガスを逐次切換えることにより、使用し
た導入ガスの種類に対応した２種以上の型の半導体層が
積層された積層半導体層を得ることが出来る。
又、＃膜半導体層３の厚さは数千オングストロームから
数ミクロンのオーダーの範囲とするのが好ましい。
数ミクロンのオーダーの範囲とするのが好ましい。
次に第１図において４は薄膜半導体／ｉ＠３との間でシ
ョットキーバリアを形成する金属薄膜であり、該薄膜４
ｔｆ１００オングストロームから６− 数ミクロンの範囲の厚さに蒸着されて形成されるのがよ
い。そして該薄膜４を構成する金属材料としてはプラチ
ナや金等が好適である。金属薄膜４上にはクシ形又は線
状等の構造の電流収集用の対向端子電極５が配置されて
おり、又、６は必要に応じて最上層に蒸着形成などによ
って設けられてもよい反射防止膜である。
ョットキーバリアを形成する金属薄膜であり、該薄膜４
ｔｆ１００オングストロームから６− 数ミクロンの範囲の厚さに蒸着されて形成されるのがよ
い。そして該薄膜４を構成する金属材料としてはプラチ
ナや金等が好適である。金属薄膜４上にはクシ形又は線
状等の構造の電流収集用の対向端子電極５が配置されて
おり、又、６は必要に応じて最上層に蒸着形成などによ
って設けられてもよい反射防止膜である。
本発明で製造された薄膜半導体の光起電力素子への適用
例として第１図を示したが、これに限定されることはな
く他の形式の光起電力素子に適用することも可能である
。
例として第１図を示したが、これに限定されることはな
く他の形式の光起電力素子に適用することも可能である
。
次に、本発明方法を実施するための装置の一例を示す第
２図にもとずいて説明するに、第２図に示される装置に
おいては、 真空槽ｌｌ内の真空室１２Ｆｉ排気口１３に連結される
排気系装置（油回転ポンプ、油拡散ポンプ等で構成され
ているが、図示されていない）によってｌＸ１０’トー
ルまでの高真空に排気されることが可能になされており
、そして真空室１２には電子ビーム蒸発源１４（電源回
路等は図示されていない）邪魔板１５、ループ状のガス
導入管１６、電子発生装置１１７．基板ホルダー１８、
及びそれに取り付けられた電極基板１９が設置されてお
り、更に真空槽１１の外方には、装置を動作させるため
の電源２０〜２２とその回路、ループ状ガス導入管１６
にバルブ２６〜２９１こよって切換及び流量調節可能に
接続された水素、ジボラン、ホスフィンがそれぞれ充填
されたボンベ２３，２４．２５が設置されている。
２図にもとずいて説明するに、第２図に示される装置に
おいては、 真空槽ｌｌ内の真空室１２Ｆｉ排気口１３に連結される
排気系装置（油回転ポンプ、油拡散ポンプ等で構成され
ているが、図示されていない）によってｌＸ１０’トー
ルまでの高真空に排気されることが可能になされており
、そして真空室１２には電子ビーム蒸発源１４（電源回
路等は図示されていない）邪魔板１５、ループ状のガス
導入管１６、電子発生装置１１７．基板ホルダー１８、
及びそれに取り付けられた電極基板１９が設置されてお
り、更に真空槽１１の外方には、装置を動作させるため
の電源２０〜２２とその回路、ループ状ガス導入管１６
にバルブ２６〜２９１こよって切換及び流量調節可能に
接続された水素、ジボラン、ホスフィンがそれぞれ充填
されたボンベ２３，２４．２５が設置されている。
本発明にもとすいて薄膜半導体を製造するには、第２図
に示す様に電極基板１９を基板ホルダー１８に配置し、
電子ビーム蒸発源１４のルツボ１４１１こ多結晶ゲルマ
ニウムを供給し、次いで排気口１３から排気系装置−ζ
よって排気を行なって真空窒化よって排気を行なって真
空室１２をｌＸｌ０’）−ル好ましくＨＩＸＩ□−７ト
ールよりも高度の高真空となし、真空度が安定したとこ
ろでガス導入管１６よりバルブ２６〜２９を調節しなが
ら、水素、水素とジボランとの混合ガス、又は水素とホ
スフィンとの混合ガスの３者のうちのいずれかを分圧が
８Ｘ１０−４トールから１×１０″−１１トールの範囲
になる様に導入する。
に示す様に電極基板１９を基板ホルダー１８に配置し、
電子ビーム蒸発源１４のルツボ１４１１こ多結晶ゲルマ
ニウムを供給し、次いで排気口１３から排気系装置−ζ
よって排気を行なって真空窒化よって排気を行なって真
空室１２をｌＸｌ０’）−ル好ましくＨＩＸＩ□−７ト
ールよりも高度の高真空となし、真空度が安定したとこ
ろでガス導入管１６よりバルブ２６〜２９を調節しなが
ら、水素、水素とジボランとの混合ガス、又は水素とホ
スフィンとの混合ガスの３者のうちのいずれかを分圧が
８Ｘ１０−４トールから１×１０″−１１トールの範囲
になる様に導入する。
上記導入されるガスの種類については、目的とする半導
体の種類によって選択される。
体の種類によって選択される。
なお、混合ガスの場合は水素分圧対ジボラン又はホスフ
ィン分圧の割合が１：（１０５〜３となる様にするのが
好ましい。次いで電子ビーム蒸発源１４を動作させてル
ツボ１４１内のゲルマニウムを蒸気化させ、該ゲルマニ
ウムの原子状粒子と導入された水素又は混合ガスを電子
発生装ｖｊ１１７からの高速電子により衝突電離若しく
は解離せしめてイオン化させる。
ィン分圧の割合が１：（１０５〜３となる様にするのが
好ましい。次いで電子ビーム蒸発源１４を動作させてル
ツボ１４１内のゲルマニウムを蒸気化させ、該ゲルマニ
ウムの原子状粒子と導入された水素又は混合ガスを電子
発生装ｖｊ１１７からの高速電子により衝突電離若しく
は解離せしめてイオン化させる。
なお、電子発生装Ｗ１７Ｆｉフィラメント１７１、メツ
シュ状電極１７２及びガート電極１７３から構成されて
おり、本実施例では電源２１により一６００ｖの直流電
位を与えられたフィラメント１７１に、電源２０１コよ
りＩＯＶ、３０Ａの交流電流を通電し加熱せしめ熱電子
を発生さ９− せると共にメツシュ状電極１７２を接地することにより
上記熱電子を電界加速させて高速電子を発生するｉｌこ
なされている。
シュ状電極１７２及びガート電極１７３から構成されて
おり、本実施例では電源２１により一６００ｖの直流電
位を与えられたフィラメント１７１に、電源２０１コよ
りＩＯＶ、３０Ａの交流電流を通電し加熱せしめ熱電子
を発生さ９− せると共にメツシュ状電極１７２を接地することにより
上記熱電子を電界加速させて高速電子を発生するｉｌこ
なされている。
前記によりイオン化されたガスイオン及びゲルマニウム
イオンに対し、基板ホルダー１８に電源２２１こより負
の直流高電圧を印加することで高エネルギーを付与し、
電極基板１９表面に入射せしめ、かくして薄膜半導体で
ある非晶質のゲルマニウム薄膜を形成させるのである。
イオンに対し、基板ホルダー１８に電源２２１こより負
の直流高電圧を印加することで高エネルギーを付与し、
電極基板１９表面に入射せしめ、かくして薄膜半導体で
ある非晶質のゲルマニウム薄膜を形成させるのである。
しかして本発明における高エネルギーとしては、運動エ
ネルギーが常温に於て１０ｅＶから８ＫｅＶまでの範囲
のものが好適であり、この様な高エネルギーかイ」与さ
れたゲルマニウムイオン及びガスイオンが基板１９表面
１こ入射されることにより、半導体としての性能を有す
る非晶質のゲルマニウム薄膜が形成されるのである。又
、高エネルギーを付与するために基板ホルダー１８に印
加される負の直流電圧は次式を満足するのがよい。
ネルギーが常温に於て１０ｅＶから８ＫｅＶまでの範囲
のものが好適であり、この様な高エネルギーかイ」与さ
れたゲルマニウムイオン及びガスイオンが基板１９表面
１こ入射されることにより、半導体としての性能を有す
る非晶質のゲルマニウム薄膜が形成されるのである。又
、高エネルギーを付与するために基板ホルダー１８に印
加される負の直流電圧は次式を満足するのがよい。
０．０１≦１Ｖａｌ≦ＩＱＯ−−ＴＳ
４
１０−
（但し、Ｖａは印加される負の直流電圧（ＫＶ） 。
ＴＳは基板温度（０Ｋ）である。）
本発明の薄膜半導体の製造方法は上述の通りの方法であ
り、高真空の条件下でゲルマニウムイオン及び特定のガ
スイオンに高エネルギーを付与させて電極基板上に射突
させることにより非晶質ゲルマニウムからなる薄膜を形
成させることにより、特に光起電力素子としてすぐれた
性質の半導体を高品質で簡単にしかも連続的に得ること
が出来、さらに大面積化も容易なるものである。又、導
入ガスの種類を選択することによって、ｎ型、Ｐ型等の
半導体を自在に作り分けることが出来、異なったタイプ
の半導体が積層された積層タイプの半導体を製造するこ
とも簡単に出来る。
り、高真空の条件下でゲルマニウムイオン及び特定のガ
スイオンに高エネルギーを付与させて電極基板上に射突
させることにより非晶質ゲルマニウムからなる薄膜を形
成させることにより、特に光起電力素子としてすぐれた
性質の半導体を高品質で簡単にしかも連続的に得ること
が出来、さらに大面積化も容易なるものである。又、導
入ガスの種類を選択することによって、ｎ型、Ｐ型等の
半導体を自在に作り分けることが出来、異なったタイプ
の半導体が積層された積層タイプの半導体を製造するこ
とも簡単に出来る。
第１図は、本発明方法で製侍された薄膜半導体が用いら
れた光起電力素子の一例を示す断面図、第２図は本発明
方法を実施するための装置の一例を示す説明図である。 層、４・・・金属薄膜、５・・・対向端子電極、６・・
・反射防止膜、１２・・・真空室、１４・・・電子ビー
ム蒸発源、１６・・・ループ状ガス導入管、１７・・・
電子発生装置、１８・・・基板ホルダー、１９・・・電
極基板、２０〜２２・・・電源、２３〜２５・・・ボン
ベ、２６〜２９・・・バルブ 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 ′１
れた光起電力素子の一例を示す断面図、第２図は本発明
方法を実施するための装置の一例を示す説明図である。 層、４・・・金属薄膜、５・・・対向端子電極、６・・
・反射防止膜、１２・・・真空室、１４・・・電子ビー
ム蒸発源、１６・・・ループ状ガス導入管、１７・・・
電子発生装置、１８・・・基板ホルダー、１９・・・電
極基板、２０〜２２・・・電源、２３〜２５・・・ボン
ベ、２６〜２９・・・バルブ 特許出願人 積水化学工業株式会社 代表者藤沼基利 ′１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＬＩＯ−５トール以下の高真空に排気された真空容器内
に、８Ｘ１０−’ｌ−−ルからＩ Ｘ １０−５トール
の部門の分圧を有する様に、水素ガス、水素とジボラン
との混合ガス、及び水素とホスフィンとの混合ガスから
なる群から選ばれたガスを導入し、該導入されたガスと
、ゲルマニウムを加熱蒸発することにより得られるゲル
マニウム単原子とに加速電子を衝突させて電離若しくけ
解離させ、かくして生成したガスイオン及びゲルマニウ
ムイオンに電界効果により高エネルギーを付与させて電
極基板上に射突させ、薄膜ゲルマニウムを形成すること
を特徴とする薄膜半導体の製造方法。 ス ガスイオン及びゲルマニウムイオンに付与される高
エネルギーが１０ ｅＶから８ ＫｅＶの範囲である第
１項記載の薄膜半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161428A JPS5863128A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 薄膜半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161428A JPS5863128A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 薄膜半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863128A true JPS5863128A (ja) | 1983-04-14 |
| JPS6157694B2 JPS6157694B2 (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=15734915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56161428A Granted JPS5863128A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 薄膜半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863128A (ja) |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP56161428A patent/JPS5863128A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6157694B2 (ja) | 1986-12-08 |
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