JPS6329821B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6329821B2
JPS6329821B2 JP55101115A JP10111580A JPS6329821B2 JP S6329821 B2 JPS6329821 B2 JP S6329821B2 JP 55101115 A JP55101115 A JP 55101115A JP 10111580 A JP10111580 A JP 10111580A JP S6329821 B2 JPS6329821 B2 JP S6329821B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
layer
film
sif
thin film
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.)
Expired
Application number
JP55101115A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5727015A (en
Inventor
Shigeru Iijima
Kazunobu Tanaka
Hideyo Oogushi
Akihisa Matsuda
Mitsuo Matsumura
Hideo Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP10111580A priority Critical patent/JPS5727015A/ja
Publication of JPS5727015A publication Critical patent/JPS5727015A/ja
Publication of JPS6329821B2 publication Critical patent/JPS6329821B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H10P14/34—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、任意の基板上にシリコン薄膜をプラ
ズマ雰囲気下で成膜し半導体素子を製造する過程
において、シリコン薄膜にフツ素および水素を導
入する目的で原料ガスとしてテトラフルオロシラ
ン−シランSiF4−SiH4混合ガスを用いる成膜方
法に関し、特に、本発明は、シリコン薄膜成膜時
のプラズマ放電電力密度を制御することによつて
効率よくシリコン薄膜より成るP−I−N接合半
導体素子を製造する方法に関する。 通常フツ素および水素を含むアモルフアスシリ
コン膜の製造過程においては、原料としてテトラ
フルオロシラン−水素SiF4−H2混合ガスを使い、
プラズマ雰囲気下でSiF4を分解して任意の基板上
にアモルフアス膜を成膜している(ネイチユア
〔Nature〕276,482(1978)参照)。 SiF4−H2混合ガスを使う成膜法の欠点は、成
膜の条件が非常に厳しく、成膜のために大電力
(陰極側プラズマ放電電力密度にして約1.0W/cm2
以上)および高いガス圧(約1torr)が必要なた
め、プラズマ状態、付着した膜厚およびその特性
に不均一性が生じることであつた。さらには、原
料ガス中に含まれ、あるいは成膜のために使用す
る真空装置中に付着または吸着された微量の元素
例えば酸素、イオウ、リン、ホウ素等の不純物が
生成されたシリコン膜に選択的に取り込まれ、膜
の光電特性およびその再現性が悪くなる。このこ
とは、P−N,P−I−Nおよびシヨツトキー障
壁型等の接合素子を製造する場合特に問題となつ
てくる。SiF4−H2混合ガスに例えばホスフイン
PH3を混合しいつたんドーピングを施したN型膜
を作成すると、真空装置内がリン元素で汚染さ
れ、その後PH3を混合しないSiF4−H2ガスでI
型膜の作成を試みても長期にわたつて膜中にリン
元素が観測され、抵抗の高いアモルフアスI型膜
を作成することがきわめて困難である。さらに、
このSiF4−H2ガスを用いて、N型半導体膜層の
上にP型半導体膜層を成長させてP−N接合膜を
製造しようとしても、最初のN層中のリン原子が
P層の成膜中にP層に取り込まれ所定のP層を作
ることがきわめて困難である。このことはN層の
上にI層を成長させるときも同様で、N層中のリ
ン原子が成膜中のI層に取り込まれ、所定のI層
を作ることが困難である。これらは、SiF4−H2
ガスを用いたときの成膜条件が先に述べたように
非常に厳しく、限られたものであり、不純物の薄
膜への混入を制御し切れないことに起因する。 本発明はこのような欠点を排除しようとするも
ので、SiF4−H2混合ガスの代りにテトラフルオ
ロシラン−シランSiF4−SiH4混合ガスを用いて、
更に成膜時のプラズマ放電電力密度を制御するこ
とにより、フツ素および水素を含むシリコン薄膜
より成るP−I−N接合半導体素子を効率よく製
造する方法を提供するものである。特に、本発明
の方法によるシリコン薄膜の製造においては、ガ
ス圧(0.01torr以上)および電力密度(0.06W/
cm2以上)と成膜条件が非常に広範囲であるという
ことを特徴としている。このため、比較的小電力
密度(例えば0.06W/cm2程度)では不純物残留効
果のないシリコン薄膜が作成でき、大電力密度
(例えば1.0W/cm2程度)では高電気伝導度のシリ
コン薄膜が生成できるという利点がある。 使用されるSiF4−SiH4混合ガスは、ヘリウム、
ネオン、アルゴン等の希ガスまたは水素で希釈す
ることができる。また、ホウ素、アルミニウム等
の周期律表の第族の元素またはその化合物、あ
るいはリン、ヒ素等の第属の元素またはその化
合物より成るガスをドーパントとして上記の混合
ガスに混入させ、生成されるシリコン薄膜にドー
ピングを施すことができる。 以下図面を参照して本発明によるフツ素および
水素を含むシリコン薄膜より成るP−I−N接合
半導体素子の製造方法を実施するための装置およ
びその操作の1例を述べる。 第1図において、混合容器1を含めた全装置系
を油回転ポンプ2および油拡散ポンプ3を使つて
10-6torrの真空度まで真空にし、つぎにSiF4ボン
ベ4およびSiH4ボンベ5、また必要に応じてド
ーピングガスボンベ6または7よりガスを混合容
器1に所要の割合で導入し、混合する。混合され
たガスを流量計8を通して真空容器9中に一定流
量で導入する。メインバルブ10で操作して真空
容器9内の真空度を真空計11で監視しながら所
要の圧力を維持する。高周波発振器12で電極
(13および13′)間に高周波電圧を印加してグ
ロー放電を行なわせる。基板15はヒータ14で
加熱された基台上に載置され、ヒータで所要の温
度に加熱されており、この基板15上にフツ素お
よび水素を含んだシリコン薄膜が成膜される。 第2図は、本発明によつて製造したシリコン薄
膜中のフツ素および水素の含有量(曲線16およ
び17)を混合ガス組成の関数として示すもので
ある。シリコン薄膜中のフツ素および水素の含有
量はEPMA法、XPS法および赤外吸収スペクト
ル法を用いて測定した。第2図は本発明の方法に
よりシリコン薄膜中にフツ素を導入することが可
能なことを証明している。 第3図は、1つの例としてSiF4:SiH4=1:
1の混合ガスを用い、基板としてガラス板を用
い、基板温度Tsを変えたときにできるシリコン
薄膜のσdark(暗中の電気伝導度)および△
σphoto(強度300μW/cm2、波長6328Åの光を照射
したときの電気伝導度と暗中の電気伝導度の差)
を示す(曲線18および19)。第3図は、本発
明の方法により製造したシリコン薄膜の光電特性
が極めて良好であることを証明しており、この膜
が光電変換素子および画像素子の材料として優透
であることを示している。 第4図は、生成されるシリコン薄膜にリンによ
るドーピングを施した実験例を示すものであり、
図中曲線20は、1例としてSiF4:SiH4=1:
1の混合ガスを用い、さらにドーパントとして五
フツ化リンPF5を混合し、基板温度300℃、電力
密度0.06W/cm2の条件で成膜したときの混合ガス
中のPF5濃度と生成されたシリコン薄膜のσdark
の関係を示す。さらに、高電気伝導度のシリコン
薄膜を得る目的でSiF4:SH4=1:1の混合ガス
を水素で27倍希釈し、すなわちSiF4:SiH4:H2
=1:1:54の混合ガスを用い、ドーパントとし
てPF5をSiF4+SiH4に対して4000ppm(体積基準)
混合して、基板温度300℃、電力密度1.0W/cm2お
よび1.6W/cm2の条件で成膜したときのシリコン
薄膜のσdarkの値をそれぞれ第4図中の21,2
2で示す。これらの値は、このように原料ガスを
水素またはHe,Ne,Ar等の希ガスで希釈する
ことにより成膜速度を押えながら高い電力を投入
すれば、きわめて電気伝導度の高いシリコン薄膜
が製造できることを示している。したがつて、こ
の膜は、光電変換素子として応用すると電極との
オーミツク特性がよく、また素子の直列抵抗を下
げる等の利点があり、光電変換素子に用いてきわ
めて有効である。 第5図は、ドーピング操作後の不純物汚染によ
る残留効果の実験例を示すものであり、図中折線
23は、1例としてSiF4:SiH4=1:1の混合
ガスを用い、ドーピング操作の後I型膜の成膜を
試みた結果である。成膜条件は、基板温度300℃、
電力密度0.06W/cm2で、ドーピング操作直後の1
回目の試料膜からI型膜が形成されていることが
分る。図中の折線24は、SiF4:H2=9:1の
混合ガスを用いたときのドーピング操作後のI型
膜の成膜試験結果を示すものである。ドーピング
操作後長期にわたつて不純物の残留効果が現われ
ている。このように、本発明の方法によれば、不
純物の残留効果の全く現われない良好なI型膜を
形成することができる。 本発明に従つたP−I−N接合半導体素子を製
造するには、SiF4−SiH4混合ガスと適当なドー
パントを原料ガスとして用い、PおよびN層は第
4図に示される実験例の場合のように原料ガスを
希釈して成膜速度を押えながら大電力を投入する
ことにより成膜し、中間のI層は小電力の投入に
より成膜できる。 さらに、本発明の追加の種々の実施例を表に
まとめた。 この表に記載される試験(実施例)において、
SiF4−SiH4の混合ガスの混合比、それらと希釈
ガスとの混合比ならびにドーピングガスの混合割
合を変えるとともに、ガス流量(SCCM)、陰極
側電力密度(W/cm2)、基板温度(℃)、成膜圧力
(Torr)等のパラメータを変え、膜厚(μm)お
よび成膜速度(Å/sec)、σdarkおよび△σPhoto
を測定した。これらの実施例において、No.1〜No.
7は単にSiF4/SiH4混合ガスの混合比を変えた
もの、No.8〜11はSiF4/SiH41:1の混合ガスに
ドーピングガスPF5の割合を種々変えたもの、No.
12,13はSiF4/SiH41:1の混合ガスを水素で希
釈するとともにドーピングガスPF5を加えたも
の、またNo.14〜16は単にSiF4/SiH41:1の混合
ガスのものである。これらのうちNo.12およびNo.13
は、1.0W/cm2および1.6W/cm2の高電力が投入さ
れており、この場合生成される薄膜の暗中電気伝
導度σdarkはそれぞれ3.81×10-3および8.73×
10-3(Ω-1cm-1)と高いことが示されている。この
ように、希釈ガスで希釈しかつドーパンドを混入
し、高電力を投入すれば、電気伝導度の高い薄膜
が得られることが認められよう。その他の実施例
においては、0.06〜0.14W/cm2の低電力が投入さ
れており、そして、この場合には、一般に生成さ
れる薄膜の電気伝導度は低いことが認められよ
う。 以上説明のように、本発明の方法によれば、光
電特性が優れ光電変換素子および画像素子材料と
して適当な薄膜や、高電気伝導度を有し電極との
オーミツク特性のよい光電変換素子として適当な
薄膜を提供でき、また残留効果のないI型膜を形
成することができるのでP−I−N接合半導体素
子を効率的に製造することができるなど、本発明
の効果はすこぶる大きい。 【表】
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によりプラズマ雰囲気下で任意
の基板上にフツ素および水素を含むシリコン薄膜
を成膜するための装置系を示す概略線図、第2図
〜第5図は、本発明の方法で製造したシリコン薄
膜の諸特性を示すグラフである。 1:混合容器、2:油回転式ポンプ、3:油拡
散ポンプ、4〜7:ガスボンベ、8:流量計、
9:真空容器、10:メインバルブ、12:高周
波発振器、13,13′:電極、14:ヒータ、
15:基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 プラズマ雰囲気下で基板上にフツ素及び水素
    を含むシリコン薄膜を成膜することによりP−I
    −N接合半導体素子を製造する方法において、任
    意の割合で混合されたテトラフルオロシラン
    (SiF4)−シラン(SiH4)混合ガスと、ホウ素、
    アルミニウム等の周期率表の第属元素若しくは
    その化合物、又はリン、ヒ素等の第属の元素若
    しくはその化合物より成るドーパントガスとを用
    い、前記混合ガスを高割合の希ガス又は水素で稀
    釈しつつ、1.0W/cm2〜1.6W/cm2の高プラズマ放
    電電力密度で電力を投入してP層又N層を形成さ
    せ、次いで、前記混合ガスを用い0.6W/cm2〜
    0.14W/cm2の低プラズマ放電電力密度で電力を投
    入して層を形成させ、その後前記混合ガスを高
    割合の希ガス又は水素で希釈しつつ1.0W/cm2〜
    1.6W/cm2の高プラズマ放電電力密度で電力を投
    入してN層又はP層を形成させることを特徴とす
    るシリコン薄膜より成るP−I−N接合半導体素
    子の製造方法。
JP10111580A 1980-07-25 1980-07-25 Manufacture of silicon thin film Granted JPS5727015A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10111580A JPS5727015A (en) 1980-07-25 1980-07-25 Manufacture of silicon thin film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10111580A JPS5727015A (en) 1980-07-25 1980-07-25 Manufacture of silicon thin film

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12356187A Division JPS63126214A (ja) 1987-05-20 1987-05-20 シリコン薄膜の製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5727015A JPS5727015A (en) 1982-02-13
JPS6329821B2 true JPS6329821B2 (ja) 1988-06-15

Family

ID=14292068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10111580A Granted JPS5727015A (en) 1980-07-25 1980-07-25 Manufacture of silicon thin film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5727015A (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2551244B1 (fr) * 1983-08-26 1985-10-11 Thomson Csf Procede de fabrication d'un substrat pour dispositif a commande electrique et ecran de visualisation elabore a partir d'un tel substrat
JPH0750682B2 (ja) * 1984-04-16 1995-05-31 キヤノン株式会社 堆積膜形成方法
JPH0750683B2 (ja) * 1984-04-16 1995-05-31 キヤノン株式会社 堆積膜形成方法
JPS6185818A (ja) * 1984-10-04 1986-05-01 Canon Inc 堆積膜形成法
JPS6187320A (ja) * 1984-10-05 1986-05-02 Canon Inc 堆積膜形成法
JPS6188520A (ja) * 1984-10-08 1986-05-06 Canon Inc 堆積膜形成法
JPS6189624A (ja) * 1984-10-09 1986-05-07 Canon Inc 堆積膜形成法
JPH0789539B2 (ja) * 1985-02-13 1995-09-27 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JPH0834181B2 (ja) * 1985-02-19 1996-03-29 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JPS61191020A (ja) * 1985-02-20 1986-08-25 Canon Inc 堆積膜形成法
JP2728874B2 (ja) * 1987-07-06 1998-03-18 三井東圧化学株式会社 半導体装置の製法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5727015A (en) 1982-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0062079B1 (en) Thin silicon film and process for preparing same
Chittick et al. The preparation and properties of amorphous silicon
US4683147A (en) Method of forming deposition film
US4490208A (en) Method of producing thin films of silicon
JPS61231718A (ja) pin型光起電力セルの製造方法
JPS6122622A (ja) 光起電力パネルの製造方法及び装置
US4446168A (en) Method of forming amorphous silicon
US4520380A (en) Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
US5151255A (en) Method for forming window material for solar cells and method for producing amorphous silicon solar cell
US5776819A (en) Deposition of device quality, low hydrogen content, amorphous silicon films by hot filament technique using "safe" silicon source gas
JP2692091B2 (ja) 炭化ケイ素半導体膜およびその製造方法
KR840002468B1 (ko) 실리콘 함유층의 제조 공정
US7038238B1 (en) Semiconductor device having a non-single crystalline semiconductor layer
JPH0381296B2 (ja)
JPS6057617A (ja) 半導体装置作製方法
JPH0376019B2 (ja)
JPH0436454B2 (ja)
US4677249A (en) Photovoltaic device
JPH0376018B2 (ja)
Cretella et al. Hydrogenated a‐Si x Ge1− x: A Potential Solar Cell Material
JPS6316616A (ja) シリコン薄膜およびその製造方法
JPH0682616B2 (ja) 堆積膜形成方法
Martins et al. Engineering of a-Si: H device stability by suitable design of interfaces
JPH02275620A (ja) N型シリコン薄膜
JPH03219622A (ja) シリコン薄膜及びその製造方法