JPS5986214A - アモルフアス半導体の製造方法 - Google Patents

アモルフアス半導体の製造方法

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JPS5986214A
JPS5986214A JP57196307A JP19630782A JPS5986214A JP S5986214 A JPS5986214 A JP S5986214A JP 57196307 A JP57196307 A JP 57196307A JP 19630782 A JP19630782 A JP 19630782A JP S5986214 A JPS5986214 A JP S5986214A
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JP
Japan
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substrate
electrodes
gas
manufacturing
amorphous semiconductor
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JP57196307A
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Kenji Maekawa
前川 謙二
Yukihisa Takeuchi
幸久 竹内
Masaaki Mori
正昭 森
Toshiaki Nishizawa
西沢 俊明
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルファス半導体の製造方法に関する。
従来のアモルファス半導体、特にアモルファスシリコン
の製造方法を第1図に示す。第1図はいわゆる容量結合
型のプラズマCV D !I N方法を示したものであ
る。第1図(a )に示す容量結合型のプラズマCVD
装置によるa−3iの製3175法は、上部電極12と
下部電極13との間にアモルファスシリコン生成ガスを
導入し、両電極間に高周波電力を印加して該電極間にグ
ロー放電を起さば、前記の半導体生成ガスをプラズマ化
して、ヒーター14によって加熱され、電極13上に設
置された基板上にアモルファスシリコンを成長さけるも
のである。ここで母材ガス、例えばシラン(Si Ll
 4 )とドーパントガス(P l−13又は「321
」6)等の半導体生成ガスは、あらかじめ混合され上部
流入口11から導入され、この混合ガスが上部電極に設
けた細孔から下部電極方向に一様に送流されて、プラズ
マ散霧を起させる様になっている。
本発明者等は、この製造方法によると、1一部電極にも
母材ガスであるシランガスによるアモルファスシリコン
が成長し、これがガス導1−1−のために、剥離して基
板上に落丁し、基板にピン小−ルを形成覆ることを見い
出した。
一方、従来の他のプラズマCVD製造方法を第1図(b
)に示ず。この製造方法は、前記の両電極間12.13
に平行に、一方のガス流入口18/ から同様に混合された半導体生成ガスを層流を成すよ・
うに導入し、ガスをプラズマ化して下部電極13−Lに
段りられた基板上にアモルフ7・スシリ]ンを成長させ
るものである。
ところが基板の長手方向に沿って、混合ガスを流まため
に、シランガスが基板の長手方向に沿って一様にプラズ
マ化し、a−8illSlを堆積さμるような条件では
、シランガスとドーパントガスの分解エネルギーの差異
によって、ドーパントガスのプラズマ化による分解程度
に分布が生じ、基板の長手方向に沿ってドープされた膜
の性質に分布が生じる。このため、第1図(b )の製
造方法には、ガス流入口付近において、ドープ効率がよ
く、ガス流入口から遠ざかる端面は、ドープ効率がわる
いという欠点があることを、本発明者等は見い出した。
即ち、第1図(b )に示す製造方法によって、F〕型
水素化アモルファスシリコンを作成し、これの導電率及
び活性化エネルギーを調べたところ第3図のような特性
が得られた。この特性からガス導入[]から]基板−ヒ
ガス流方に言1つだ距離に対して導電率が減少し、活性
化エネルギーが増加していることがわかる。即ち、流入
口(=1近に多く不純物がドープされていることを示し
ている。このような不均一ドープ特性を本発明者等は発
見した。
そこで本発明の目的は、従来のこのような2つの製造方
法の両欠点を改良するためになされたものである。
即ち、基板上にビンボールを作成さUることのない均一
なアモルファス半導体を得ること及び大面積のアモルフ
ァス半導体を均一にドープしたアモルファス半導体を得
る製造方法を提供り−ることを目的どしている。
本発明は、相対向りる一対の電極を有し、該電極間に、
分解エネルギーの異なる少なくとも2種類のアモルファ
ス半導体生成ガスを流し、電極間に印加された電圧によ
り、グロー放電させて該ガスをプラズマ化し、加熱され
た基板上にアモルファス半導体を生成する容量結合方式
のプラズマCVDによるアモルファス半導体の製造方法
において、 前記2種類の生成ガスのうち一方は、基板に対向する電
極に設けられた細孔より、基板に対し均一に流し、 他方は、両電極に平行に層流させることを特徴とするア
モルファス半導体の製造方法から成る。
ここでアモルファス半導体とは、アモルファスシリコン
(a−8i)、アモルファス炭化シリコン(a −3i
 C)及びアモルファス窒化シリコン(a −8i N
)及び、これらの水素化物アモルファス半導体等である
。半導体生成ガスとは、シラン(StH4)の単体又は
シランとメタンの混合とから成る母材ガスと、ドーバン
1へガス(BtHs、PH3)混合ガス等の半導体生成
のちととなるガスを言う。
そこで本発明は、成分比の小さなドーパントガスは上部
電極に設けた細孔から流出させるようにしたものであり
、成分比の大きな母材ガス、例えばシラン等は、電極間
に平行に層流を成ずように流1ようにしたものである。
このように両電極間に両ガスを流して混合し、プラズマ
化してアモルファス半導体を成長さ「るものである。
本発明による製造方法で番よ、上部電極側より導入され
るビーパン1〜ガスは微小流量であるために、上部電極
に堆積したシリコンを剥離させることがない。このため
基板上に落下してピンホールを作成するという欠点が改
良される。
一方、上部電極に設けた細孔から基板に対して均一にド
ーパントガスをチャンバー内に層流するために、基板上
に均一にドープされたアモルノアス半導体を1t7るこ
とができる。特に0.1%以下のライトリ−ドープの場
合には、従来の電極間に横方向から導入する方式による
と不均一ドープが顕著に現れるために、本発明が有効で
ある。
以下、実施例により上記の構成ならびに効果をさらにあ
きらかにする。
木ツと明のアモルファス半導体製造方法を実現り”るた
めの製造装置dを第2図に示す。本発明装置は、チャン
バ−29の両側面に設けられたf() +Aガス流入口
22から排出口26へと母材ガスを送流する。
チャンバー29の内部には、相対向りる平板平行電極2
3及び24が設りられている。この一方の電極を構成す
る上部電極23は、平板上均一に細孔が設けられており
、チャンバーの外に一部管状に突出したドーパントガス
導入管21をイfしている。下部電極24は、チャンバ
ー29を介しで接地されており、該下部電極24の下端
には、基板を加熱づ°るヒーター25が装置されている
。塞板は、下部電極24上に配設される。一方、両電極
間23.24には^周波電力を印加する高周波発生装置
27を介して高周波電界が印加される。このような構成
の製造装置にJ3いて、ドーパントガス導入管21より
B t Hsより成るドーパントガスを導入し、母材ガ
スを導入する母材ガス流入[二122より母材ガスであ
るシラン(Si14)を均一に、排気[:126の方向
へ層流さVた。その後、高周波発生装置27により、両
電極間に高周波電界を印加して両電極間に混合ガスのプ
ラズマを作成してP留水素化アモルファスシリコンを基
板上に成長させた。このようにして得られた]〕を水水
素化アモルファスシリコン薄の導電率及び活性化1ネル
ギーを測定した結果を第4図に示づ。第4図から明らか
なように、基板上の母材ガスの流れ方向に沿って、均一
な導電率が得られていることがわかる。又、活性化エネ
ルギーについても、同様に均一になっていることがわか
る。このことから基板上母材ガスの流れ方向に沿って、
均一にドープされた1〕型の水素化アモルファスシリコ
ンが得られ!こことがわかる。これを従来の方法で製造
した第3図と比べれば明らかに顕著な効果を右している
ことがわかる。
次に上記の一具体例を示す。母材ガスとしてSi l−
1aとCI−14をS i l−1a : Cl−1m
 = 1 、 O: 0 。
2〜1.0(特に好ましくはSi 1−1a : CH
a =1:0.3〜0.5)の範囲で混合して作成覆る
a−s+cニド+に対するB 21−1 g (7)ド
ープ牢が0゜1%以下(特に身7.1: L <は0.
01〜0.05%)のライ1〜リードーブの場合、従来
の製造方法では均一なドープが不可能であったものが、
本発明による方法によって均一にライトリ−ドープを実
現することができた。特性の分布改善は先の例と同稈度
であった。
ここで、前記「特に好ましくは」とはP型a−8iC:
Hを太陽電池光センサーのP型層として利用’!l’ 
6 m合をいう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、アモルファス半導体の従来の製造方法を示づ
図である。第2図は本発明にかかるアモルファス半導体
の製造方法の1具体的な実施例を示す製造方法及びその
装置を示bたものである。 第3図は、従来方法によって製造したア[シフ1ス半導
体の導電率並びに活性化エネルギーを塞板の長手方向を
変数としてその特性を調べた特性図である。第4図は、
本発明の製造方法の1具体的な実施例によって製造され
たP留水素化アモルファスシリコンの導電率ならびに活
性化エネルギーを同様に基板長手方向を変数として測定
した特性図である。 21・・・ビーパン1ーガス導入管 22・・・母材ガス流入口 23・・・上部電極 24・・・下部電極 特許出願人  Ei本電装株式会社 代理人  弁理士  大川 宏 同   弁理士  原書 修 同   弁理士  丸山明夫 第1図 (a)         (b) 第2図 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相月向りる一対の電極を有し、該電極間に、分解
    エネルギーの異なる少なくとも2種類のアモルファス半
    導体生成ガスを流し、電極間に印加された電圧により、
    グロー放電させて該ガスをプラズマ化し、加熱された基
    板上にアモルファス半導体を生成づる容量結合方式のプ
    ラズマCVDによるア[ルファス半導体の!!造方法に
    おいて、前記2種類の生成ガスのうら、一方は、基板に
    対向りる電(析に設(]られた細孔より、基板に対し均
    一に流し、 他方は、両電極に平行に層流さIることを特徴とJるア
    モルファス半導体の製造方法。
  2. (2)前記基板に対向する電極に設()られた細孔より
    導入Jるガスは、ドーパントガスであり、前記両電極に
    〜]I行に層流させるガスは、母材ガスであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のアモルファス半導
    体の製造方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937205A (en) * 1987-08-05 1990-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma doping process and apparatus therefor
US6893907B2 (en) 2002-06-05 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Fabrication of silicon-on-insulator structure using plasma immersion ion implantation
US6939434B2 (en) 2000-08-11 2005-09-06 Applied Materials, Inc. Externally excited torroidal plasma source with magnetic control of ion distribution
US7109098B1 (en) 2005-05-17 2006-09-19 Applied Materials, Inc. Semiconductor junction formation process including low temperature plasma deposition of an optical absorption layer and high speed optical annealing
US7244474B2 (en) 2004-03-26 2007-07-17 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition plasma process using an ion shower grid
US7291360B2 (en) 2004-03-26 2007-11-06 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition plasma process using plural ion shower grids

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