JPS60239013A - 半導体製造装置 - Google Patents

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、非晶質半導体の製造装置に関する。

近年、プラズマＯＶＤ法、スパッタリング法等で形成す
る非晶質シリコン（ａ　−Ｓ　１）は、太陽電池、ＴＩ
ＦＴ、光センサー等のデバイス材料として注目され、広
く研究されている。中でもプラズマＯＶＤ法により、シ
ランガス等をプラズマ分解により作製した膜には、多量
の水素が含まれ、これがダングリングボイドのターミネ
ータとして働く為に・局在準位密度が低く、価電子制御
が可能となることから、（１−８ｉ膜の製法の主流を成
している。

第１図に従来使用されているプラズマＣＶＤ装置の概念
図を示す。

第１図において、１０は真空槽、１１は高周波を印加す
る電極でガス導入口が設けられている。

１２は基板ホルダー、１３は高周波電源、１４はモノシ
ラン、水素、ジボラン、ホスフィン等のガスボンベ、１
５はマスフローコントローラでガス流量の精密制御を行
なう。又、該真空槽１０はメインバルブ１６を通して高
真空排気系１７に接続され、又、荒引きバルブ１８を通
して低真空排気系１９に接続されている。

この様な従来のプラズマＯ’ＶＤ法で作製した膜には、
前述の様に多量の水素が含まれ、一般には特性向上の一
役を担っているが、この膜中に多量に含まれる水素によ
りデバイスの安定性又は信頼性が低下する場合がある。

又、従来のプラズマＯＶＤ法においては、１Ｉ−８１膜
に複数種の元素をドーピングする場合、各々の組成を独
立に制御することが困難であった。

本発明は、この様な従来のプラズマＯ’ＶＤ法に無い特
徴を有するもので、シリコン等の蒸発源と従来のプラズ
マ０ＶＤ装置とから成る半導体装置により、シランガス
では無く、蒸発させたシリコンに直かに水素や不純物を
ドーピングする方法により非晶質シリコン膜を形成する
半導体装置を提供するものである。

次に、本発明の実施例について、図面とともに詳細に説
明する。

第２図に本発明に基づく半導体製造装置の概念図を示す
。

第２図において、２０は真空槽・２１は高周波を印加す
る電極、２２は加熱用ヒーターを有する基板ホルダー、
２３は高周波電源、２４は水素、窒素、Ｍ　１　化窒素
等のガスボンベ、２５はマスフローコントローラでガス
流量の精密制御を行なう。

又、２６はシリコン等の蒸発源であり、電子ビーム、レ
ーザー光等により加熱するか、シリコン棒等に直接電流
を流し加熱する等の方法によりシリコン等を蒸発させる
。尚、該真空槽２０はメインバルブ２７を通して高真空
排気系２７′に接続され、又、荒引きバルブ２８を通し
て低真空排気系２８′に接続されている。

続いて、本装置により水素化非晶質シリコン（ａ−ｓｔ
ｕＨ）及び窒化シリコン（（ｘ−８１，Ｎｘ）を作製す
る場合を例にとり、本装置の動作方法を説明することに
する。

まず、ａ−８１：Ｈを作製する場合は、（１）基板ホル
ダーにガラス等の基板をセットし、所定の温度（１５０
〜３００℃）まで加熱しつつ、所定の内圧（〜１０−’
　Ｔｏｒｒ　）まで真空引きを行なう。

（２）マス７０−コントローラ２５を通して水素を真空
槽内に導入し所定の内圧に保つ。（３）電子ビーム、レ
ーザー光、通電加熱等の方法によりシリコンを蒸発させ
、さらに高周波を電極２１に印加することにより、水素
をプラズマ分解させ、基板上にα−８１，：　Ｈを成膜
させる。尚、基板部にシャッターを設け、成膜前、諸条
件が安定になるまでシャッターを閉めておき、成膜時の
みシャッターを開ける様にする方式は、有効である〇 上述の様な方法によれば、水素流量、放電電力等をパラ
メータとして、膜中の水素量を０−３０原子数パーセン
トの範囲で容易に制御できる他、特性面でも、作製条件
を最適化することにより、暗抵抗率〜１０８　（９０ｍ
）、光学バンドギャップ〜１．７（θＶ）という良好な
値が得られた。

次に、α−８ｉＮ、ｘを作製する場合の動作方法を説明
することにする。（１）基板ホルダーにガラス等の基板
をセットし、所定の温度（２００〜３５０℃）まで加熱
しつつ、所定の内圧（〜１０−６Ｔｏｒｒ）マチ真空引
きを行なう。（２）マス７０−コン）ｏ−ラ２５を通し
て水素及び窒素を所定の流量真空槽内に導入し所定の内
圧に保つ。（３）シリコンを蒸発させ、高周波を雷、極
２１に印加することにより、水素及び窒素をプラズマ分
解させ、基板上にａ　−８ｉＮｘ　：　Ｈを成膜させる
。

上述の様な方法で作製したａ−８ｉＮｘ膜は、水素及び
窒素の流量比、放電電力等をパラメータとして、膜中の
水素及び窒素量をそれぞれ、θ〜５０原子１＆パーセン
ト、０〜５０　原子数ｒニーセントの広範囲にわたり、
しかも独立に制御できる。

これは従来のプラズマＯＶＤ法では極めて困難なことで
あり、本発明による半導体製造装置の優れた特徴の一つ
である０又、特性面でも、窒素の流量を変えることによ
り、暗抵抗率１０８〜１０１６、光学バンドギャップ１
．７〜６　（ｅｖ）の範囲に制御することができた。

尚、本発明による半導体製造装置において・半導体膜を
Ｐ又はＮ型に制御するには、ボロン、ホスフィン等のガ
スをプラズマ分解する方法の他に、ドーピング物質をシ
リコンと同様に蒸着させる方法も考えられる。

以上述べた様に、本発明による半導体製造装置によれば
、従来のプラズマＯＶＤ法では困難であった半導体膜の
構成元素比を容易に制御することができる。特に、半導
体膜中の水素量を０〜５０原子数％の間で容易に制御で
きることは、従来のプラズマＯＶＤ法には無い特徴と言
える。

尚、この様な特徴は膜中の水素が素子の安定性を劣下さ
せていると考えられているもの、例えばＴＰＴのゲート
絶縁膜として多く用いられているα−８ｉＮｘ膜の成膜
等に有効となる。

さらに、本発明による製造装置ではシリコン等の半導体
材料を蒸発させる方法を用いている為、必要ならば成膜
速度を少なくとも１０μｇ　／　Ｈｒ以上に容易にでき
ることも有用な特徴と言える。

尚、本発明に基づく半導体製造装置は、シリコン系半導
体に限らず、他の半導体材料の製法にも応用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来使用されているプラズマＯＶＤ装置の概念
図である。 １０・・・真空槽　１１・・・電極 １２・・・基板ホルダー　１３・・・高周波電源１４・
・・ガスボンベ　１５・・マス７０−第２図は本発明に
基づく半導体製造装置の概念図である。 ２０・・・真空槽　２１・・・電極 ２２・・・基板ホルダー　２３・・・高周波電源２４・
・・ガスボンベ　２５・・・マスフロー２６・・・蒸発
装置 以　上 出願人　株式会社諏訪精工舎

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のガスを真空槽内に導入し放電現象を生起させ導入
   したガスをグロー放電分解することにより半導体膜を形
   成する半導体製造装置及び前記半導体製造装置内にシリ
   コン等の半導体材料を単結晶シリコン等をレーザー光や
   電子ビーム又は通電加熱等の方法により蒸発させ、真空
   槽内に供給するための蒸発装置を有することを特徴とす
   る半導体製造装置。