JPS59155122A - 半導体薄膜およびその形成方法 - Google Patents
半導体薄膜およびその形成方法Info
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- JPS59155122A JPS59155122A JP58028571A JP2857183A JPS59155122A JP S59155122 A JPS59155122 A JP S59155122A JP 58028571 A JP58028571 A JP 58028571A JP 2857183 A JP2857183 A JP 2857183A JP S59155122 A JPS59155122 A JP S59155122A
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (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】
本発明は半導体薄膜及びその形成方法に関し、特にシリ
コンよシなるｎ型の高い導電率及び広い光学禁制帯巾を
有する半導体薄膜及びその形成方法に関するものである
。
コンよシなるｎ型の高い導電率及び広い光学禁制帯巾を
有する半導体薄膜及びその形成方法に関するものである
。
シリコン薄膜は最近よく研究されておシ、その用途は太
陽電池、感光ドラム、画像読取装置の走査回路、画像表
示デバイスの駆動回路等に開けている。
陽電池、感光ドラム、画像読取装置の走査回路、画像表
示デバイスの駆動回路等に開けている。
しかして、かかるシリコン薄膜を太陽電池の窓材料すな
わち低入射光損失の薄膜として用いる場合、該シリコン
薄膜の光学禁制帯巾（以下Ｅｏｐｔと記す）はできるだ
け大きいことが望ましい。なぜならＥｏｐｔ よシ犬な
るエネルギーを有する光は、光活性層に届く前に該シリ
コン層でカットされてしまい有効に利用されないからで
ある。
わち低入射光損失の薄膜として用いる場合、該シリコン
薄膜の光学禁制帯巾（以下Ｅｏｐｔと記す）はできるだ
け大きいことが望ましい。なぜならＥｏｐｔ よシ犬な
るエネルギーを有する光は、光活性層に届く前に該シリ
コン層でカットされてしまい有効に利用されないからで
ある。
従来、シリコン原料のみで窓材料を形成することは困難
であった故、シリコンに炭素や窒素を導入した非晶質シ
リコンカーバイド（以下ａ−３ｉＣｘと記す）や非晶質
シリコンナイトライド（以下ａ −５ｉＮｙと記す）が
ワイドギャップ窓として検討され、ボロンをドープした
ｐ型ａ−３ｉＣｘはへテロ接合の窓材料として一部実用
に供せられている。
であった故、シリコンに炭素や窒素を導入した非晶質シ
リコンカーバイド（以下ａ−３ｉＣｘと記す）や非晶質
シリコンナイトライド（以下ａ −５ｉＮｙと記す）が
ワイドギャップ窓として検討され、ボロンをドープした
ｐ型ａ−３ｉＣｘはへテロ接合の窓材料として一部実用
に供せられている。
しかしながら（１） ａ −５ｉＣｘやａ−５ｉＮｙは
本来電気を通しにくい性質のものであシ、これらを窓材
料として用いる場合には、低い電気伝導性に起因する問
題を含むものであった。電気伝導性を低下させないため
には、ａ−５ｉＣｘやａ−５ｉＮｙにおいては加えるＣ
やＮの量を犬にするととすなわちＸやｙの値を太き（１
，、Ｅｏｐｔを増大せしめることができなかった。たと
えばｐ型ａ−３ｉＣｘではＥｏｐｔを１．９〜２．０ｅ
ＶＫ調節して用いる時が電気伝導性とのバランスの上か
ら最適であるとされているが、この時の導電率は約１０
″５−ｃｍ’とやはシ低く、太陽電池のような光電変換
素子べおいては抵抗成分として作用し効率の改善ＶＣは
不利になる。（１１）さらにａ−５ｉＣｒ形成のために
は炭素源を原料として用いねばならない。この結果グロ
ー放電室内部には炭素が析出するので、該析出炭素を除
去せねばならぬという新たな問題が発生する。上記の導
電率は炭素含量に犬き″く影響されるのでシリコン原料
と炭素原料との組成−制御を厳密に行なわねばならず、
プロセスが複雑になる。
本来電気を通しにくい性質のものであシ、これらを窓材
料として用いる場合には、低い電気伝導性に起因する問
題を含むものであった。電気伝導性を低下させないため
には、ａ−５ｉＣｘやａ−５ｉＮｙにおいては加えるＣ
やＮの量を犬にするととすなわちＸやｙの値を太き（１
，、Ｅｏｐｔを増大せしめることができなかった。たと
えばｐ型ａ−３ｉＣｘではＥｏｐｔを１．９〜２．０ｅ
ＶＫ調節して用いる時が電気伝導性とのバランスの上か
ら最適であるとされているが、この時の導電率は約１０
″５−ｃｍ’とやはシ低く、太陽電池のような光電変換
素子べおいては抵抗成分として作用し効率の改善ＶＣは
不利になる。（１１）さらにａ−５ｉＣｒ形成のために
は炭素源を原料として用いねばならない。この結果グロ
ー放電室内部には炭素が析出するので、該析出炭素を除
去せねばならぬという新たな問題が発生する。上記の導
電率は炭素含量に犬き″く影響されるのでシリコン原料
と炭素原料との組成−制御を厳密に行なわねばならず、
プロセスが複雑になる。
本発明はかかる点にかんがみてなされたものでその目的
は、ｎ型で高導電率かつ広いＥｏｐｔを有する窓材料と
して好適なシリコン原料のみからなる半導体薄膜及びそ
の形成方法を提供することである。・ 本発明者らは、上記観点から鋭意検討した結果、ジシラ
ンガスを用いてグロー放電分解によシ形成したシリコン
薄膜はＥｏｐｔが増大するという知見を得（Ｂｆｆ願昭
５”−１３４７０９−１、サラニ薄膜）形成方法につい
て検討を進めたところ、該ジシランガスにｎ型の導電性
付与物質を添加する場合は、導電率が少くともＩ Ｘ
１０−３０−３ｓ−”以上、高いものは１５−ｃｍ”’
でかつＥｏｐｔが１−８０ｅＶ、広いものは２、ＯｅＶ
を越えるシリコン薄膜が得られることを見出し本発明の
薄膜を完成した。
は、ｎ型で高導電率かつ広いＥｏｐｔを有する窓材料と
して好適なシリコン原料のみからなる半導体薄膜及びそ
の形成方法を提供することである。・ 本発明者らは、上記観点から鋭意検討した結果、ジシラ
ンガスを用いてグロー放電分解によシ形成したシリコン
薄膜はＥｏｐｔが増大するという知見を得（Ｂｆｆ願昭
５”−１３４７０９−１、サラニ薄膜）形成方法につい
て検討を進めたところ、該ジシランガスにｎ型の導電性
付与物質を添加する場合は、導電率が少くともＩ Ｘ
１０−３０−３ｓ−”以上、高いものは１５−ｃｍ”’
でかつＥｏｐｔが１−８０ｅＶ、広いものは２、ＯｅＶ
を越えるシリコン薄膜が得られることを見出し本発明の
薄膜を完成した。
また、特定の膜形成速度で上記グロー放電分解操作を行
うことによシ、一層適確に上記特性を有するシリコン薄
膜が得られることを見出し本発明の形成方法を完成した
。
うことによシ、一層適確に上記特性を有するシリコン薄
膜が得られることを見出し本発明の形成方法を完成した
。
すなわち、本発明は、
（１） ジシラン、ｎ型の導電性付与物質および希釈
ガスからなる混合ガスをグロー放電によ９分解し、基板
上に形成せしめてなる１−８０ｅＶを越える広光学禁制
帯巾および１×１Ｏ−３８−Ｃ１１１−１以上の高導電
性を有するシリコン半導体薄膜。および、（２）ジシラ
ン、ｎ型の導電性付与物質および希釈ガスからなる混合
ガスをグロー放電室内へ導入しグロー放電によシ分解せ
しめて基板上に薄膜を形成する方法において、該薄膜の
形成速度を２ Ａ／ ｓｅｃ以下におさえることを特徴
とする広い光学禁制帯巾および高導電率を有するシリコ
ン半導体薄膜の形成方法。
ガスからなる混合ガスをグロー放電によ９分解し、基板
上に形成せしめてなる１−８０ｅＶを越える広光学禁制
帯巾および１×１Ｏ−３８−Ｃ１１１−１以上の高導電
性を有するシリコン半導体薄膜。および、（２）ジシラ
ン、ｎ型の導電性付与物質および希釈ガスからなる混合
ガスをグロー放電室内へ導入しグロー放電によシ分解せ
しめて基板上に薄膜を形成する方法において、該薄膜の
形成速度を２ Ａ／ ｓｅｃ以下におさえることを特徴
とする広い光学禁制帯巾および高導電率を有するシリコ
ン半導体薄膜の形成方法。
を提供するものである。
以下、本発明の構成要件を詳細に分脱する。
本発明においてジシランとは、一般式５ｉｎＨ２ｎ＋ｚ
であられされるポリシラン化合物においてｎ＝２の物質
である。勿論、高純度であることが好ましいが、グロー
放電中でジシランと同様に挙動するトリシラン、テトラ
ンラン等（該一般式においてｎ＝３．４）等高次のもの
が含まれていることは伺らさしつかえない。
であられされるポリシラン化合物においてｎ＝２の物質
である。勿論、高純度であることが好ましいが、グロー
放電中でジシランと同様に挙動するトリシラン、テトラ
ンラン等（該一般式においてｎ＝３．４）等高次のもの
が含まれていることは伺らさしつかえない。
ジシランはモノシランを無声放電して一部ジシランに変
化せしめる物理的な合成方法によったものでもよいが、
太陽電池を工業的に生産する点から、・安定した品質の
ものが大量に得られる化学的な合成方法（たとえばヘキ
サクロロジシランを還元する等の方法）によるものがよ
シ好ましい。
化せしめる物理的な合成方法によったものでもよいが、
太陽電池を工業的に生産する点から、・安定した品質の
ものが大量に得られる化学的な合成方法（たとえばヘキ
サクロロジシランを還元する等の方法）によるものがよ
シ好ましい。
またｎ型の導電性付与物質とは、たとえばＰＨ３（フォ
スフイン）やＡＳＨ３（アルシン）等ｖ族元素化合物で
ある。これらの物質のジシランに対する使用割合はジシ
ラン１００容量部に対して０．１〜５容量部である。
スフイン）やＡＳＨ３（アルシン）等ｖ族元素化合物で
ある。これらの物質のジシランに対する使用割合はジシ
ラン１００容量部に対して０．１〜５容量部である。
ジシラン等を希釈する希釈ガスとしてはＨ２、Ｈｅ。
Ｎｅ、Ａｒ等が用いられる。ジシランに対して用いる希
釈ガスの総量はジシラン１容量部あたｆ）１０容量部以
上である。
釈ガスの総量はジシラン１容量部あたｆ）１０容量部以
上である。
また、ｎ型の導電性物質に対しては、該物質１容量部に
対し１０〜１０００容量部の希釈ガスを用いる。
対し１０〜１０００容量部の希釈ガスを用いる。
本発明の１−８０ｅＶを越える光学禁制帯巾およびＩ
Ｘ １０’″″５−Ｃｎ１′１以上の導電性を有するシ
リコン半導体薄膜は、上記のごときジシランと、ｎ型の
導電性付与物質および希釈ガスの三者からなる混合ガス
をそれ自体公知の通常のグロー放電によシ分解し基板上
に堆積せしめることにより容易に形成せられる。
Ｘ １０’″″５−Ｃｎ１′１以上の導電性を有するシ
リコン半導体薄膜は、上記のごときジシランと、ｎ型の
導電性付与物質および希釈ガスの三者からなる混合ガス
をそれ自体公知の通常のグロー放電によシ分解し基板上
に堆積せしめることにより容易に形成せられる。
本発明により得られる薄膜は、おそらく一部に微結晶状
態を含むｎ型の水素含有非晶質シリコン薄膜であろう。
態を含むｎ型の水素含有非晶質シリコン薄膜であろう。
然るに微結晶状態を含むｎ型の水素含有非晶質シリコン
薄膜はモゐシラン（ＳｉＨ，＋）を原料としてのみ得ら
れるととが従来公知であったが、その光学禁制帯は大き
くても高々１．８０ｅＶ、であって、本発明のシリコン
薄膜とは厳然と区別されるものである。
薄膜はモゐシラン（ＳｉＨ，＋）を原料としてのみ得ら
れるととが従来公知であったが、その光学禁制帯は大き
くても高々１．８０ｅＶ、であって、本発明のシリコン
薄膜とは厳然と区別されるものである。
本発明はまた、上記のごとき広い光学禁制帯巾および高
導電率を有するシリコン半導体薄膜の形成方法を提供す
るものであって、上記したジシラン、ｎ型の導電性付与
物質および希釈ガスからなる混合ガスをグロー放電室内
へ供給し、グロー放電により分解せしめて基板上に薄膜
を形成する方法において、該薄膜の形成速度を２ Ａ／
ｓｅｅ 以下という特定の範囲におさえるものである
。
導電率を有するシリコン半導体薄膜の形成方法を提供す
るものであって、上記したジシラン、ｎ型の導電性付与
物質および希釈ガスからなる混合ガスをグロー放電室内
へ供給し、グロー放電により分解せしめて基板上に薄膜
を形成する方法において、該薄膜の形成速度を２ Ａ／
ｓｅｅ 以下という特定の範囲におさえるものである
。
該薄膜の形成速度を上記２Ａ／ｓｅｃを越えて増大せし
めた場合は、後記実施例、比較例に示すように、Ｅｏｐ
ｔが狭くなるか、導電率が低くなシ、本発明め目的を達
成することができない。
めた場合は、後記実施例、比較例に示すように、Ｅｏｐ
ｔが狭くなるか、導電率が低くなシ、本発明め目的を達
成することができない。
しかして、薄膜の形成速度は、放電設備の形状、電極構
造、電極間距離、生成温度、生成圧力、ガスの流れ方等
種々の因子によって変シうるが、特にジシランの流量（
供給量）とグロー放電エネルギーの両パラメータをそれ
ぞれ変化させることによシ形成速度は対応して大きく変
化しこれを関連ずけて効果的に該形成速度を最適な範囲
に制御することは通常困難である。
造、電極間距離、生成温度、生成圧力、ガスの流れ方等
種々の因子によって変シうるが、特にジシランの流量（
供給量）とグロー放電エネルギーの両パラメータをそれ
ぞれ変化させることによシ形成速度は対応して大きく変
化しこれを関連ずけて効果的に該形成速度を最適な範囲
に制御することは通常困難である。
しかるところ１５本発明者らは、「ジシランの供給単位
質量当シのグロー放電エネルギー」［ＫＪ／ｆ−５ｉ２
Ｈ６：ｌ］なる因子に着目し、該因子をパラメータとす
ることによバ薄膜の形成速度とジシランの供給量（流量
）は一義的に相関ずけられることを見出し、しかも、該
因子がｌ０ＫＪ／ｆ−５ｉ２Ｈ６以上の場合、すなわち
、ジシラン単位質量当Ｊ、ｌｏＫＪ以上の放電エネルギ
ーを印加してグロー放電する場合には、薄膜の形成速度
は、グロー放電エイ・ルギーにはほとんど影響されず、
ジシランの流量のみに依存して変化するという重要な事
実を発見したのである、 この事実にもとづけば、ジシランの最適な供給量の決定
は次のごとくして容易に行なわれる。すなわち、ジシラ
ン単位質量当りｌ０ＫＪ以上のグロー放電エイ、ルギー
を与えて、ジシランの各供給量に対する薄膜の各形成速
度を測定すればよい。
質量当シのグロー放電エネルギー」［ＫＪ／ｆ−５ｉ２
Ｈ６：ｌ］なる因子に着目し、該因子をパラメータとす
ることによバ薄膜の形成速度とジシランの供給量（流量
）は一義的に相関ずけられることを見出し、しかも、該
因子がｌ０ＫＪ／ｆ−５ｉ２Ｈ６以上の場合、すなわち
、ジシラン単位質量当Ｊ、ｌｏＫＪ以上の放電エネルギ
ーを印加してグロー放電する場合には、薄膜の形成速度
は、グロー放電エイ・ルギーにはほとんど影響されず、
ジシランの流量のみに依存して変化するという重要な事
実を発見したのである、 この事実にもとづけば、ジシランの最適な供給量の決定
は次のごとくして容易に行なわれる。すなわち、ジシラ
ン単位質量当りｌ０ＫＪ以上のグロー放電エイ、ルギー
を与えて、ジシランの各供給量に対する薄膜の各形成速
度を測定すればよい。
本発明におけるジシラン単位質量当りのグロー放電エネ
ルギーの算出は次の式で行なう。
ルギーの算出は次の式で行なう。
たとえば（１）ヘリウム（Ｈｅ）で１０ｖｏ１％に希釈
されたジシラン（５ｉ２Ｈ６） ０．０２ｔ１分、（Ｉ
Ｉ）水素（Ｈ２）でｌ ｖｏ１％に希釈されたホスフィ
ン（ＰＨ３）０．００２ｔ／分及び、（ｉｆｆ） Ｈ２
０−０６１／′！Ａ−を混合した原料に１００Ｗのグロ
ー放電電力を加える場合の該エネルギーはつぎのように
計算する。
されたジシラン（５ｉ２Ｈ６） ０．０２ｔ１分、（Ｉ
Ｉ）水素（Ｈ２）でｌ ｖｏ１％に希釈されたホスフィ
ン（ＰＨ３）０．００２ｔ／分及び、（ｉｆｆ） Ｈ２
０−０６１／′！Ａ−を混合した原料に１００Ｗのグロ
ー放電電力を加える場合の該エネルギーはつぎのように
計算する。
原料ガス流量＝０．０２＋０．００２＋０．０６＝０．
０８２（４分）＃３．９ｉ４（ｇｒ） ジシランの重量分率 （６２，２Ｘ２／８２）／３．９
１４＃０．３８８これらを上記（Ｉ）式に代入して いま１０３ＪをＫＪと表わせば、該エネルギーは１６２
ＫＪ／ｆ−５ｉ２Ｈ６と表わすことができる。
０８２（４分）＃３．９ｉ４（ｇｒ） ジシランの重量分率 （６２，２Ｘ２／８２）／３．９
１４＃０．３８８これらを上記（Ｉ）式に代入して いま１０３ＪをＫＪと表わせば、該エネルギーは１６２
ＫＪ／ｆ−５ｉ２Ｈ６と表わすことができる。
本発明においては、上記の如き方法で算出したジシラン
単位質量当りのグロー放電エネルギーの値において少く
ともＩ Ｑ Ｋ Ｊ／ｆ−５ｉ２Ｈ６以上好まし〈は５
０〜５００ＫＪ／ｌｉ’ ５ｉ２Ｈｓを加えて薄膜を
形成する。５００ Ｋ Ｊ／ ｒ−ｓｉ２）（６を越え
る程大きいエネルギーを加えた場合は原料ガスと放電の
バランスを不安定にし易すく、安定した薄膜の形成を困
難しまた必要以上のエネルギーを加えること自体経済上
の損失につながるうえに、さらに高価な大型のグロー放
電電源を設備せねばならない。一方、５０ＫＪ／１Ｉ−
３ｉ、、Ｈ６未満、の１０ＫＪ／ｆＩ−５ｉ２Ｈｓ以上
のグロー放電エネルギーを与えて得られる薄膜はその導
電率がやや低下する傾向はあるものの、十分本発明の目
的を達成することができる。
単位質量当りのグロー放電エネルギーの値において少く
ともＩ Ｑ Ｋ Ｊ／ｆ−５ｉ２Ｈ６以上好まし〈は５
０〜５００ＫＪ／ｌｉ’ ５ｉ２Ｈｓを加えて薄膜を
形成する。５００ Ｋ Ｊ／ ｒ−ｓｉ２）（６を越え
る程大きいエネルギーを加えた場合は原料ガスと放電の
バランスを不安定にし易すく、安定した薄膜の形成を困
難しまた必要以上のエネルギーを加えること自体経済上
の損失につながるうえに、さらに高価な大型のグロー放
電電源を設備せねばならない。一方、５０ＫＪ／１Ｉ−
３ｉ、、Ｈ６未満、の１０ＫＪ／ｆＩ−５ｉ２Ｈｓ以上
のグロー放電エネルギーを与えて得られる薄膜はその導
電率がやや低下する傾向はあるものの、十分本発明の目
的を達成することができる。
本発明においては薄膜の形成温度は適宜選択する必要が
あるが１．ｉ’ｏｏ〜４００℃の範囲が通常好ましい。
あるが１．ｉ’ｏｏ〜４００℃の範囲が通常好ましい。
低い形成温度ではＥｏｐｔは犬になるが、１００℃よシ
も低い温度ではシリコン薄膜の形成が効果的に進行せず
膜が剥離したり黄色のアモルファスシリコンの粉末が発
生するようになシ本発明の目的を達しえない。
も低い温度ではシリコン薄膜の形成が効果的に進行せず
膜が剥離したり黄色のアモルファスシリコンの粉末が発
生するようになシ本発明の目的を達しえない。
また形成温度を高くすると導電率が向上するが４００℃
を越えて上昇させすぎるとＥｏｐｔが低下するので、本
発明においては４００℃以下で薄膜形成をすることが好
ましい。
を越えて上昇させすぎるとＥｏｐｔが低下するので、本
発明においては４００℃以下で薄膜形成をすることが好
ましい。
なお、後記実施例に薄膜の形成温度とＥｏｐｔとの関係
を示したが形成温度の低下とともにＥｏｐｔは増加し、
本実施例では１５０℃のとき２・ＯｅＶになることがわ
かる。一方、導電率はやや低下するものの１５０℃にお
いても！Ｊ−Ｉ Ｘ １０＝’ｓ°ｃｒｒｉ”と未だ高
い値、を維持していることを示している。
を示したが形成温度の低下とともにＥｏｐｔは増加し、
本実施例では１５０℃のとき２・ＯｅＶになることがわ
かる。一方、導電率はやや低下するものの１５０℃にお
いても！Ｊ−Ｉ Ｘ １０＝’ｓ°ｃｒｒｉ”と未だ高
い値、を維持していることを示している。
本発萌のグロー放電分解操作はそれ自体公知のグロー放
電分解法をそのまま適用すればよい。
電分解法をそのまま適用すればよい。
すなわち、グロー放電可能な反応室中に半導体薄膜を形
成すべきガラス、ステンレス鋼、セラミックス等の基板
を配置する。減圧下１００〜４００℃の温度に該基板を
加熱、保持する。ついで原料ガスを上記反応室内に導入
し、該室内圧力を０．５〜５ Ｔｏｒｒとする。そして
、前記した量のグロー放電エネルギーを加えて薄膜を形
成する時、薄膜の形成速度を２Ａ／ｓｅｅ以下に抑える
のである。
成すべきガラス、ステンレス鋼、セラミックス等の基板
を配置する。減圧下１００〜４００℃の温度に該基板を
加熱、保持する。ついで原料ガスを上記反応室内に導入
し、該室内圧力を０．５〜５ Ｔｏｒｒとする。そして
、前記した量のグロー放電エネルギーを加えて薄膜を形
成する時、薄膜の形成速度を２Ａ／ｓｅｅ以下に抑える
のである。
実施に際しては、希釈ガスの流量を増加せしめることに
より原料ガスの流量を多くすることが好ましい。前記の
エイ・ルギー算出式において該流量は分母にあり、流量
を大きくすればそれだけ印加できるグロー放電電力は大
きくできるとともに、電力のバラツキの許容範囲も太き
くなシ、放電状態の管理が容易になるからである。また
、こうした利点の他に実施例９に示すように導電率が上
昇するという効果がある。
より原料ガスの流量を多くすることが好ましい。前記の
エイ・ルギー算出式において該流量は分母にあり、流量
を大きくすればそれだけ印加できるグロー放電電力は大
きくできるとともに、電力のバラツキの許容範囲も太き
くなシ、放電状態の管理が容易になるからである。また
、こうした利点の他に実施例９に示すように導電率が上
昇するという効果がある。
以下、実施例によシ本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１〜５
基板加熱手段、真空排気手段、ガス導入手段及び基板を
設置することのできる平行平板電極を有するグロー放電
室をもつ容量結合型高周波プラズマＣＶ Ｄ （Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ ｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）装
置の該基板設置部へコーニング社製７０５９ガラス基板
を設置した。油拡散ポンプにより１ ｏ−７”ｒｏｒｒ
以下に真空排気しながら基板設置部の温度（薄膜の形成
温度）が１５０℃〜３５０℃になるように加熱した。
Ｈｅ希釈のジシラン（希釈比Ｓ １２Ｈａ／）（ｅ ＝
１／９）、Ｈ２希釈のＰＨ３（希釈比Ｐ Ｈ３／Ｈ２
＝ １ ／９９ ）及びＨ２の３種類のガスをそれぞれ
２０ｃｃ／分、２．ｃｃｚ％及び６０ ｃｃ１５＋の流
量で該グロー放電室へ導入し、圧力をＩ Ｔｏｒｒに調
節した。グロー放電電力１３０Ｗ即ち本願発明のグロー
放電エネルギーとして約２１０ ＫＪ／ｌｉ’−３ｉ２
Ｈ６でグロー放電を行ないｎ型シリコン薄膜を形成した
。形成時間は３０分と一定にした。形成温度を１５０〜
３５′Ｏ℃の範囲で変化させた結果を第１表に示した。
設置することのできる平行平板電極を有するグロー放電
室をもつ容量結合型高周波プラズマＣＶ Ｄ （Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ ｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）装
置の該基板設置部へコーニング社製７０５９ガラス基板
を設置した。油拡散ポンプにより１ ｏ−７”ｒｏｒｒ
以下に真空排気しながら基板設置部の温度（薄膜の形成
温度）が１５０℃〜３５０℃になるように加熱した。
Ｈｅ希釈のジシラン（希釈比Ｓ １２Ｈａ／）（ｅ ＝
１／９）、Ｈ２希釈のＰＨ３（希釈比Ｐ Ｈ３／Ｈ２
＝ １ ／９９ ）及びＨ２の３種類のガスをそれぞれ
２０ｃｃ／分、２．ｃｃｚ％及び６０ ｃｃ１５＋の流
量で該グロー放電室へ導入し、圧力をＩ Ｔｏｒｒに調
節した。グロー放電電力１３０Ｗ即ち本願発明のグロー
放電エネルギーとして約２１０ ＫＪ／ｌｉ’−３ｉ２
Ｈ６でグロー放電を行ないｎ型シリコン薄膜を形成した
。形成時間は３０分と一定にした。形成温度を１５０〜
３５′Ｏ℃の範囲で変化させた結果を第１表に示した。
なお、膜厚は触針式の膜厚計で測定し、との膜厚を形成
時間で除した商を薄膜の形成速度とした。
時間で除した商を薄膜の形成速度とした。
一方Ｅｏｐｔは分光光度計で薄膜の光吸収係数αを測定
した後、入射光のエイ・ルギー（ｈν）に対して（・ｈ
・）′をプロットし、そのＷ線部分を外挿し、ｈν軸と
の切片の値として求めた。導電率の測定は２００μの間
隔をあけて電極を形成し、この電極間に電圧を印加し、
電流を測る方法で行なった。
した後、入射光のエイ・ルギー（ｈν）に対して（・ｈ
・）′をプロットし、そのＷ線部分を外挿し、ｈν軸と
の切片の値として求めた。導電率の測定は２００μの間
隔をあけて電極を形成し、この電極間に電圧を印加し、
電流を測る方法で行なった。
比較例１
形成速度を５Ｍ５ｅＣとなるようにジシラン及びＰＨ３
、希釈ガスの流量を増加して薄膜を形成したほかは実施
例５（形成温度が３５０℃の場合）と同様の実験を行っ
た。得られた薄膜の導電率は２ 、７ Ｘ １０−２０
−２ｓ−であったが、Ｅｏｐｔは１．７４ｅＶと小さく
、本発明の目的とする１、８０ｅＶを越えるＥｏｐｔを
有するものは得られなかった。
、希釈ガスの流量を増加して薄膜を形成したほかは実施
例５（形成温度が３５０℃の場合）と同様の実験を行っ
た。得られた薄膜の導電率は２ 、７ Ｘ １０−２０
−２ｓ−であったが、Ｅｏｐｔは１．７４ｅＶと小さく
、本発明の目的とする１、８０ｅＶを越えるＥｏｐｔを
有するものは得られなかった。
比較測長
形成速度を５Ａ／ｓｅｃとなるようにジシラン及びＰＨ
３、希釈ガスの流量を増加して薄膜を形成したほかは実
施例（形成温度が１５０℃の場合）と同様の実験を行っ
た。得られた薄膜のＥｏｐｔは１・８７ｅＶであったが
導電率が１ 、３ ｘ １ （ｆ’ ５−ｃｒｒＶ”と
小さく本発明の目的にはそぐわないものであった。
３、希釈ガスの流量を増加して薄膜を形成したほかは実
施例（形成温度が１５０℃の場合）と同様の実験を行っ
た。得られた薄膜のＥｏｐｔは１・８７ｅＶであったが
導電率が１ 、３ ｘ １ （ｆ’ ５−ｃｒｒＶ”と
小さく本発明の目的にはそぐわないものであった。
実施例６〜８
グロー放電電力を変更したほかは実施例３と同様の実験
を行った。結果を第２表に示した。
を行った。結果を第２表に示した。
第２表
本実施例はグロー放電エネルギーが１６０から３０ＫＪ
／ｆ−８ｉｔＨａに変化しても、その形成速度及びＥｏ
ｐｔは殆んど変化しないが、導電率は約ｌ／３００ に
減少することを示すものである。
／ｆ−８ｉｔＨａに変化しても、その形成速度及びＥｏ
ｐｔは殆んど変化しないが、導電率は約ｌ／３００ に
減少することを示すものである。
実施例９
実施例５と同じグロー放電条件において希釈ガスである
Ｈ、の流量を、４０ ｃｃｌｏに減少せしめ九実験を行
なった。得られたｎ型シリコン膜のＥｏｐｔは１−８４
ｅＶで実施例５に対して変化はなかったが、導電率は１
．８ｘｌＯ””ａ・ｃｍｉ”であハ実施例５の約１／３
０に減少した。
Ｈ、の流量を、４０ ｃｃｌｏに減少せしめ九実験を行
なった。得られたｎ型シリコン膜のＥｏｐｔは１−８４
ｅＶで実施例５に対して変化はなかったが、導電率は１
．８ｘｌＯ””ａ・ｃｍｉ”であハ実施例５の約１／３
０に減少した。
以上のごとく、本発明において得られるシリコン半導体
薄膜は１．８０ｅＶを越える広い光学禁制。
薄膜は１．８０ｅＶを越える広い光学禁制。
帯巾を有するとともにＩ Ｘ １０””ｓ−ｃｍ−”以
上の高い導電率をも併せもつものである。それ放生導体
デバイス、特に太陽電池に代表される光電変換素子の窓
材料やタンデム接合素子における光入射側に配置される
素子用の材料として有用である。また、高い導電率を有
する本発明の薄膜はオー、ミンク接触を容易にするので
種々の半導体素子の電極材料としても有用である。
上の高い導電率をも併せもつものである。それ放生導体
デバイス、特に太陽電池に代表される光電変換素子の窓
材料やタンデム接合素子における光入射側に配置される
素子用の材料として有用である。また、高い導電率を有
する本発明の薄膜はオー、ミンク接触を容易にするので
種々の半導体素子の電極材料としても有用である。
特許出願人
三井東圧化学株式会社
Claims (3)
- （１） ジシラン、ｎ型の導電性付与物質および希釈
ガスからなる混合ガスをグロー放電によシ分解し、基板
上に形成せしめてなる１−８０ｅＶを越える広光学禁制
帯巾およびＩ Ｘ １０””ｓ−ｃｍ−’以上の高導電
性を有するシリコン半導体薄膜。 - （２）ジシラン、ｎ型の導電性付与物質および希釈ガス
からなる混合ガスをグロー放電室内へ導入しグロー放電
によシ分解せしめて基板上に薄膜を形成する方法におい
て、該薄膜の形成速度を２Ａ／ｓｅｃ以下におさえるこ
とを特徴とする広い光学禁制帯巾および高導電率を有す
るシリコン半導体薄膜の形成方法。 - （３）グロー放電室内へ導入する混合ガス中のジシラン
の供給量を制御することによシ、薄膜の形成速度を２Ａ
／ｓｅｃ以下におさえる特許請求の範囲第２項記載の方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028571A JPS59155122A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 半導体薄膜およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028571A JPS59155122A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 半導体薄膜およびその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59155122A true JPS59155122A (ja) | 1984-09-04 |
| JPH0584051B2 JPH0584051B2 (ja) | 1993-11-30 |
Family
ID=12252303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028571A Granted JPS59155122A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 半導体薄膜およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59155122A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61283113A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP58028571A patent/JPS59155122A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPL.PHYS.LETT=1983 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61283113A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Sanyo Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0584051B2 (ja) | 1993-11-30 |
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