JPS6281022A - 非晶質半導体膜製造装置 - Google Patents
非晶質半導体膜製造装置Info
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- JPS6281022A JPS6281022A JP60221183A JP22118385A JPS6281022A JP S6281022 A JPS6281022 A JP S6281022A JP 60221183 A JP60221183 A JP 60221183A JP 22118385 A JP22118385 A JP 22118385A JP S6281022 A JPS6281022 A JP S6281022A
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- Japan
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- film
- gas
- semiconductor film
- amorphous semiconductor
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic 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
本発明は、プラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法を用い
てシランガスなどを分解する、非晶質シリコンを主体と
した非晶質半導体膜の製造装置に関するものである。
てシランガスなどを分解する、非晶質シリコンを主体と
した非晶質半導体膜の製造装置に関するものである。
プラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法により製造される
非晶質シリコン薄膜は、１７来の大規模発電用太陽電池
材料として注目を集め、研究、開発が進められている。 第２図にプラズマＣＶＤ法を用いた非晶質半導体膜製造
装置の典型的な一例を示す、ガス回路系を通って、ガス
導入口６から反応槽１内に導入された原料ガスが、高周
波量ａｌｌまたは直流ｆｆ１ｉｆｆ１２により下部電極
２と下部電極３の間で発生したグロー放電によって分解
し、下部電極３上に搭載された基板５の上に非晶質膜が
堆積する。なお、未反応ガスはガス排出ロアを１って排
気される。現在、太陽電池材料として広く用いられてい
る非晶質シリコン膜は、ＳｔＨ，とＨ２の混合ガスまた
は５ｉｘ）Ｉ＆ とＨ２の混合ガスを原料ガスとして形
成されるａ−５ｒ：Ｈ膜であるが、この他５ｊＨａ。 ５ｉＦｎおよびＨ２の混合ガスを原料ガスとしたａ −
５ｉ：Ｆ：Ｈ膜やＳｉＬ、ＧｅＨ４およびＨ２の混合ガ
スを原料ガスとしたａ Ｓｉ：Ｇｅ：）ｌ膜について
も研究が進められている。 このような非晶質半導体膜において、膜中にダングリン
グボンドが存在すると、これが電気的欠陥となって膜質
を低下させる原因となるので、ダングリングボンドがで
きるだけ１ｉＩ償されなければならない。しかし、−例
として原料ガスにＳ ｉ Ｈ４と１１、の混合ガスを用
いた場合、Ｓｉ Ｈ結合はＨ−Ｈ結合に比べて解離し
やすいため５ｉＨａＯ方が分解しやすくなる。ところで
、Ｓｔ、、とＨ２の分解によるａ−５ｉ：Ｈ膜の堆積過
程で、Ｓ ｉ ＩＩ ａはＳ ｉ Ｉｆ ｔ ＋ Ｓ
ｉ Ｈｚあるいはこれらの複雑な結合状態の形になって
膜中に組み込まれるのに対して、Ｈ２はｌ（原子または
Ｈイオンの形で組み込まれる。したがって、ＳｉＨｍの
分解によって膜中に組み込まれるものはダングリングボ
ンドを生しやすい。一方Ｈ２の分解によるＨ原子または
ＨイオンはＳｉとＨのネットワーク中に存在するダング
リングボンドを補償する形で膜中に組み込まれる。上述
のように、Ｓ＋Ｈ４とＨ３の混合ガスをグロー放電させ
た場合、１（よの方が分解されにくいため、シリコンと
水素のネットワーク中に生じるダングリングボンドを十
分に補償することができなくなり、ａ −３ｉ＋Ｈ＃の
光電特性を低下させる原因となる。そこで、混合ガス中
のＩＩｔの割合を多くしてグロー放電プラズマ中のＨ原
子およびＨイオンの数を多くし、膜中に生じるダングリ
ングボンドを減少させる方法が考えられるが、この場合
は原料ガス中のＳｉＨｍ分が少ないため、成膜速度が著
しく低下してしまう欠点をもつ。また、５ｉｔＨｂとｌ
ｉ２の混合ガスの場合も、５ｉｚＨｂの方が分解しやす
く、シかも膜中にダングリングボンドを生しやすいため
、電気的欠陥を生して膜質の低下をひきおこす。 以上の様にプラズマＣＶＤ法によってａ −３ｉ：ｔｌ
膜を形成する場合、プラズマ中のＨ原子およびＨイオン
が少ないために得られる膜のＩＩ質は低下する。この他
、ａ−３ｉ：Ｆ：Ｈ膜やａ−５ｉ：Ｇｅ：Ｈ膜について
も、混合ガスのグロー放電によるプラズマ中のＨ原子お
よびＨイオンが少ないため得られる膜の膜質は低下する
。同様のことが光ＣＶＤ法を用いる場合にも当てはまる
。
非晶質シリコン薄膜は、１７来の大規模発電用太陽電池
材料として注目を集め、研究、開発が進められている。 第２図にプラズマＣＶＤ法を用いた非晶質半導体膜製造
装置の典型的な一例を示す、ガス回路系を通って、ガス
導入口６から反応槽１内に導入された原料ガスが、高周
波量ａｌｌまたは直流ｆｆ１ｉｆｆ１２により下部電極
２と下部電極３の間で発生したグロー放電によって分解
し、下部電極３上に搭載された基板５の上に非晶質膜が
堆積する。なお、未反応ガスはガス排出ロアを１って排
気される。現在、太陽電池材料として広く用いられてい
る非晶質シリコン膜は、ＳｔＨ，とＨ２の混合ガスまた
は５ｉｘ）Ｉ＆ とＨ２の混合ガスを原料ガスとして形
成されるａ−５ｒ：Ｈ膜であるが、この他５ｊＨａ。 ５ｉＦｎおよびＨ２の混合ガスを原料ガスとしたａ −
５ｉ：Ｆ：Ｈ膜やＳｉＬ、ＧｅＨ４およびＨ２の混合ガ
スを原料ガスとしたａ Ｓｉ：Ｇｅ：）ｌ膜について
も研究が進められている。 このような非晶質半導体膜において、膜中にダングリン
グボンドが存在すると、これが電気的欠陥となって膜質
を低下させる原因となるので、ダングリングボンドがで
きるだけ１ｉＩ償されなければならない。しかし、−例
として原料ガスにＳ ｉ Ｈ４と１１、の混合ガスを用
いた場合、Ｓｉ Ｈ結合はＨ−Ｈ結合に比べて解離し
やすいため５ｉＨａＯ方が分解しやすくなる。ところで
、Ｓｔ、、とＨ２の分解によるａ−５ｉ：Ｈ膜の堆積過
程で、Ｓ ｉ ＩＩ ａはＳ ｉ Ｉｆ ｔ ＋ Ｓ
ｉ Ｈｚあるいはこれらの複雑な結合状態の形になって
膜中に組み込まれるのに対して、Ｈ２はｌ（原子または
Ｈイオンの形で組み込まれる。したがって、ＳｉＨｍの
分解によって膜中に組み込まれるものはダングリングボ
ンドを生しやすい。一方Ｈ２の分解によるＨ原子または
ＨイオンはＳｉとＨのネットワーク中に存在するダング
リングボンドを補償する形で膜中に組み込まれる。上述
のように、Ｓ＋Ｈ４とＨ３の混合ガスをグロー放電させ
た場合、１（よの方が分解されにくいため、シリコンと
水素のネットワーク中に生じるダングリングボンドを十
分に補償することができなくなり、ａ −３ｉ＋Ｈ＃の
光電特性を低下させる原因となる。そこで、混合ガス中
のＩＩｔの割合を多くしてグロー放電プラズマ中のＨ原
子およびＨイオンの数を多くし、膜中に生じるダングリ
ングボンドを減少させる方法が考えられるが、この場合
は原料ガス中のＳｉＨｍ分が少ないため、成膜速度が著
しく低下してしまう欠点をもつ。また、５ｉｔＨｂとｌ
ｉ２の混合ガスの場合も、５ｉｚＨｂの方が分解しやす
く、シかも膜中にダングリングボンドを生しやすいため
、電気的欠陥を生して膜質の低下をひきおこす。 以上の様にプラズマＣＶＤ法によってａ −３ｉ：ｔｌ
膜を形成する場合、プラズマ中のＨ原子およびＨイオン
が少ないために得られる膜のＩＩ質は低下する。この他
、ａ−３ｉ：Ｆ：Ｈ膜やａ−５ｉ：Ｇｅ：Ｈ膜について
も、混合ガスのグロー放電によるプラズマ中のＨ原子お
よびＨイオンが少ないため得られる膜の膜質は低下する
。同様のことが光ＣＶＤ法を用いる場合にも当てはまる
。
本発明は、反応槽内のソリコン化合物を含む反応ガス中
にグロー放電を発生させるか光を照射することにより反
応槽内に配室された基板上に非晶質シリコンを主体とす
る非晶質半導体膜を形成する装置の先・端部が基板近傍
に達する水素ガス導入管を備え、その導入管は少な（と
も先端部が金属よりなり、先端部近傍にグロー放電を発
生させる電圧を印加する電源に接続されていることによ
り、導入された水素がＨ原子、ＨイオンおよびＨラジカ
ルとなって７１Ｅ＋ａ上に送り込まれ、化合物ガスの分
解において欠乏しているＨ原子あるいはＨイオンを補給
して生成膜中のダングリングボンドを補償することによ
り上記の目的を達成する。
にグロー放電を発生させるか光を照射することにより反
応槽内に配室された基板上に非晶質シリコンを主体とす
る非晶質半導体膜を形成する装置の先・端部が基板近傍
に達する水素ガス導入管を備え、その導入管は少な（と
も先端部が金属よりなり、先端部近傍にグロー放電を発
生させる電圧を印加する電源に接続されていることによ
り、導入された水素がＨ原子、ＨイオンおよびＨラジカ
ルとなって７１Ｅ＋ａ上に送り込まれ、化合物ガスの分
解において欠乏しているＨ原子あるいはＨイオンを補給
して生成膜中のダングリングボンドを補償することによ
り上記の目的を達成する。
【発明の実施例］
以下図を引用して本発明のいくつかの実施例について説
明する。各図において、第２図と共通の部分には同一の
符号が付されている。 第１図に示す実施例においては、上部電極２と金属製メ
ソシュからなる電極８との間に電圧を印加し、導入口６
より反応槽ｌ内に送り込まれたシリコン化合物ガスをグ
ロー放電分解させ、メノンユ電掻８を通して支持台４の
上に搭載された鋸板５上に膜を堆積する。一方Ｈ！ガス
は、導入管２１を介して基板５の上に流し込むようにな
っているが、その際その導入管２１の金属製先端部２２
とこれに平行して設置された金属製ｆｉ極棒２３との間
に簡周波電ａ２４により電圧を印加する。この電圧によ
り先端部２２の関口内部にグロー放電が生ずる。この結
果、先端部２２を通るＨ２ガスは、分解してＨ原子。 ＨイオンおよびＨラジカルとなって基１反５上に流れ込
み、導入口６からのシリコン化合物ガスの分解したもの
と混合して基板５に非晶質シリコン薄膜を形成する。こ
のシリコン化合物ガスをＳｉｎ、とじた場合、メツシュ
電極を通って基板上に堆積するグロー放電分解生成物は
Ｈ２ガスの分解によって生したＨ原子、Ｈイオンおよび
Ｈラジカルと混合する。その際、Ｈ２ガスのグロー放電
をおこす放電電力を大きくすれば、Ｈ原子およびＨイオ
ンの量は増加するため、形成される膜中に組み込まれる
量も増加する。したがって、膜中のダングリングボンド
を十分に埋めることができ膜質の向上が得られる。Ｈ２
ガスのグロー放電のための電圧には、電＃２５によって
直流電圧を重畳することも有効である。 第３図は本発明の第二の実施例で、Ｈ！ガスの導入管を
複数個形成し、おのおのの導入管２１の先端部と、基板
５を搭載した金属製支持台４の間に高周波電源２４また
は直流ｔ＃２５によって電圧を印加する。さらに支持台
４を回路２６によって制御されるモータを使って回転さ
せることによって、基板上に流れ込むＨ原子、Ｈイオン
およびＨラジカルの量を均一にする。したがって得られ
る膜の膜質および均一性を向上させることができる。な
お、前記シリコン化合物ガスとして５ｊＪｉ、ＳｉＦ４
とＳｉＨ。 の混合ガスまたはＧｅＨａとＳ ｉ ｌｌ ４の混合ガ
スを用いた場合も、同様に得られる膜の膜質を向上させ
ることができる。 第４図に、本発明の第三の実施例として光ＣＶＤ法を応
用した場合を示す。原料ガスとして５ｉｚＨｂを用いて
導入口６より反応槽１内に導入し、紫外光を水銀ランプ
２７からレンズ２８を通して照射して、５ｉｚＨｂを分
解させる。一方、Ｈ２ガスは導入管２１を通して基板５
上に流れ込むようになっているが、その際導入管２１の
金属製先端部２２と基板５を搭載した金属製支持台４の
間に高周波または直流電圧を印加すれば、先端部２２の
内部にグロー放電が発生する。この結果、紫外光の照射
による５ｉｔＨａの分解生成物は導入管２１の先端部２
２から流出するＨ原子、ＨイオンおよびＨラジカルと混
合して、基板５上に膜を形成する。この場合も、そのＨ
原子およびＨイオンによって膜中に生じるダングリング
ボンドが低減し、膜質の向上が得られる。 【発明の効果】 本発明によれば、プラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法
による非晶質半導体膜製造装置において、シリコン化合
物ガスなどの原料ガスとは別に水素ガスをガス導入管に
より成膜すべき基板の近傍に送り込み、その際導入管先
端部に電圧を印加してグロー放電を発生させ、生じたＨ
原子、Ｈイオンその他のプラズマ種を原料ガスの反応雰
囲気中に供給する。これにより生成される膜中のダング
リングボンドが補償され、膜中の欠陥が低減して膜質が
向上するという効果が得られる。
明する。各図において、第２図と共通の部分には同一の
符号が付されている。 第１図に示す実施例においては、上部電極２と金属製メ
ソシュからなる電極８との間に電圧を印加し、導入口６
より反応槽ｌ内に送り込まれたシリコン化合物ガスをグ
ロー放電分解させ、メノンユ電掻８を通して支持台４の
上に搭載された鋸板５上に膜を堆積する。一方Ｈ！ガス
は、導入管２１を介して基板５の上に流し込むようにな
っているが、その際その導入管２１の金属製先端部２２
とこれに平行して設置された金属製ｆｉ極棒２３との間
に簡周波電ａ２４により電圧を印加する。この電圧によ
り先端部２２の関口内部にグロー放電が生ずる。この結
果、先端部２２を通るＨ２ガスは、分解してＨ原子。 ＨイオンおよびＨラジカルとなって基１反５上に流れ込
み、導入口６からのシリコン化合物ガスの分解したもの
と混合して基板５に非晶質シリコン薄膜を形成する。こ
のシリコン化合物ガスをＳｉｎ、とじた場合、メツシュ
電極を通って基板上に堆積するグロー放電分解生成物は
Ｈ２ガスの分解によって生したＨ原子、Ｈイオンおよび
Ｈラジカルと混合する。その際、Ｈ２ガスのグロー放電
をおこす放電電力を大きくすれば、Ｈ原子およびＨイオ
ンの量は増加するため、形成される膜中に組み込まれる
量も増加する。したがって、膜中のダングリングボンド
を十分に埋めることができ膜質の向上が得られる。Ｈ２
ガスのグロー放電のための電圧には、電＃２５によって
直流電圧を重畳することも有効である。 第３図は本発明の第二の実施例で、Ｈ！ガスの導入管を
複数個形成し、おのおのの導入管２１の先端部と、基板
５を搭載した金属製支持台４の間に高周波電源２４また
は直流ｔ＃２５によって電圧を印加する。さらに支持台
４を回路２６によって制御されるモータを使って回転さ
せることによって、基板上に流れ込むＨ原子、Ｈイオン
およびＨラジカルの量を均一にする。したがって得られ
る膜の膜質および均一性を向上させることができる。な
お、前記シリコン化合物ガスとして５ｊＪｉ、ＳｉＦ４
とＳｉＨ。 の混合ガスまたはＧｅＨａとＳ ｉ ｌｌ ４の混合ガ
スを用いた場合も、同様に得られる膜の膜質を向上させ
ることができる。 第４図に、本発明の第三の実施例として光ＣＶＤ法を応
用した場合を示す。原料ガスとして５ｉｚＨｂを用いて
導入口６より反応槽１内に導入し、紫外光を水銀ランプ
２７からレンズ２８を通して照射して、５ｉｚＨｂを分
解させる。一方、Ｈ２ガスは導入管２１を通して基板５
上に流れ込むようになっているが、その際導入管２１の
金属製先端部２２と基板５を搭載した金属製支持台４の
間に高周波または直流電圧を印加すれば、先端部２２の
内部にグロー放電が発生する。この結果、紫外光の照射
による５ｉｔＨａの分解生成物は導入管２１の先端部２
２から流出するＨ原子、ＨイオンおよびＨラジカルと混
合して、基板５上に膜を形成する。この場合も、そのＨ
原子およびＨイオンによって膜中に生じるダングリング
ボンドが低減し、膜質の向上が得られる。 【発明の効果】 本発明によれば、プラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法
による非晶質半導体膜製造装置において、シリコン化合
物ガスなどの原料ガスとは別に水素ガスをガス導入管に
より成膜すべき基板の近傍に送り込み、その際導入管先
端部に電圧を印加してグロー放電を発生させ、生じたＨ
原子、Ｈイオンその他のプラズマ種を原料ガスの反応雰
囲気中に供給する。これにより生成される膜中のダング
リングボンドが補償され、膜中の欠陥が低減して膜質が
向上するという効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来のプ
ラズマＣＶＤ法による非晶質半導体膜製造装置の断面図
、第３図、第４図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示
す断面図である。 １：反応槽、２；上部電極、４；支持台、５：基板、６
：ガス導入口、７：ガス排出口、８：メソシュ電極、２
１ ： ｏ、ガス導入管、２２：導入管先端第２図
ラズマＣＶＤ法による非晶質半導体膜製造装置の断面図
、第３図、第４図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示
す断面図である。 １：反応槽、２；上部電極、４；支持台、５：基板、６
：ガス導入口、７：ガス排出口、８：メソシュ電極、２
１ ： ｏ、ガス導入管、２２：導入管先端第２図
Claims (1)
- １）反応槽内のシリコン化合物を含む反応ガス中にグロ
ー放電を発生させるか光を照射することにより反応槽内
に配置された基板上に非晶質シリコンを主体とする非晶
質半導体膜を形成するものにおいて、先端部が基板近傍
に達する水素ガス導入管を備え、該導入管は少なくとも
先端部が金属よりなり、先端部近傍にグロー放電を発生
させる電圧を印加する電源に接続されたことを特徴とす
る非晶質半導体膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60221183A JPS6281022A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非晶質半導体膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60221183A JPS6281022A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非晶質半導体膜製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281022A true JPS6281022A (ja) | 1987-04-14 |
Family
ID=16762778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60221183A Pending JPS6281022A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非晶質半導体膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281022A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5522935A (en) * | 1992-02-28 | 1996-06-04 | Nec Corporation | Plasma CVD apparatus for manufacturing a semiconductor device |
| WO2021106096A1 (ja) | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 株式会社アース・ウェザー | 船舶のルーティング予測システム、及び当該ルーティング予測システムに用いるプログラム |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60221183A patent/JPS6281022A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5522935A (en) * | 1992-02-28 | 1996-06-04 | Nec Corporation | Plasma CVD apparatus for manufacturing a semiconductor device |
| WO2021106096A1 (ja) | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 株式会社アース・ウェザー | 船舶のルーティング予測システム、及び当該ルーティング予測システムに用いるプログラム |
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