JP2750955B2 - 非晶質合金半導体薄膜作製装置 - Google Patents
非晶質合金半導体薄膜作製装置Info
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- JP2750955B2 JP2750955B2 JP2416926A JP41692690A JP2750955B2 JP 2750955 B2 JP2750955 B2 JP 2750955B2 JP 2416926 A JP2416926 A JP 2416926A JP 41692690 A JP41692690 A JP 41692690A JP 2750955 B2 JP2750955 B2 JP 2750955B2
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- semiconductor thin
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- alloy semiconductor
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相反応を用いた非晶
質合金半導体薄膜作製装置に関する。
質合金半導体薄膜作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光起電力素子等に用いられる水素化非晶
質シリコンは、一般的にグロー放電法により形成され、
光起電力素子としての光電変換効率を向上させる場合
に、非晶質シリコンゲルマニウムのような光学バンドギ
ャップの狭い合金を用いることが行われている。
質シリコンは、一般的にグロー放電法により形成され、
光起電力素子としての光電変換効率を向上させる場合
に、非晶質シリコンゲルマニウムのような光学バンドギ
ャップの狭い合金を用いることが行われている。
【０００３】ところが、この場合、ゲルマニウム成分を
シリコン成分よりも多く含む非晶質シリコンゲルマニウ
ムでは、非晶質シリコンよりも格段に膜質が劣悪とな
り、光起電力素子の高効率化を妨げる結果となっている
（例えば、Matsuda et al. Jpn. J. Appl. Phys., 25
(1986) L54 参照) 。
シリコン成分よりも多く含む非晶質シリコンゲルマニウ
ムでは、非晶質シリコンよりも格段に膜質が劣悪とな
り、光起電力素子の高効率化を妨げる結果となっている
（例えば、Matsuda et al. Jpn. J. Appl. Phys., 25
(1986) L54 参照) 。
【０００４】一方、非晶質シリコンを用いた光起電力素
子のｐ層として一般的に用いられる非晶質シリコンカー
ボンにおいても、光活性層への入射光量の増大を図る場
合に、カーボン量を増やすことで光学バンドギャップを
広くできるが、膜質の低下が著しくなる問題を有してい
る。
子のｐ層として一般的に用いられる非晶質シリコンカー
ボンにおいても、光活性層への入射光量の増大を図る場
合に、カーボン量を増やすことで光学バンドギャップを
広くできるが、膜質の低下が著しくなる問題を有してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の有するこのような問題点に留意してなされたものであ
り、その目的とするところは、光起電力素子の高効率化
を図るために非晶質合金を用いるような場合に、膜質が
低下することなく、任意の配合比の非晶質合金半導体薄
膜を得ることが可能な非晶質合金半導体薄膜作製装置を
提供することにある。
の有するこのような問題点に留意してなされたものであ
り、その目的とするところは、光起電力素子の高効率化
を図るために非晶質合金を用いるような場合に、膜質が
低下することなく、任意の配合比の非晶質合金半導体薄
膜を得ることが可能な非晶質合金半導体薄膜作製装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の非晶質合金半導体薄膜作製装置において
は、減圧された真空容器内で放電分解による気相反応を
用いて少なくとも２種以上の原料ガスから非晶質合金半
導体薄膜を作製する場合に、各原料ガスの真空容器内へ
のそれぞれのガス導入部のうち少なくとも１つ以上に瞬
間的な開閉動作を行うガスバルブを備え、各原料ガスを
分解する際に分解に要するエネルギの大きさに合わせた
放電電力をそれぞれ供給する電力供給部を設け、かつ、
各ガス導入部の開閉と電力供給部の印加とを同期させる
ようにする。
に、本発明の非晶質合金半導体薄膜作製装置において
は、減圧された真空容器内で放電分解による気相反応を
用いて少なくとも２種以上の原料ガスから非晶質合金半
導体薄膜を作製する場合に、各原料ガスの真空容器内へ
のそれぞれのガス導入部のうち少なくとも１つ以上に瞬
間的な開閉動作を行うガスバルブを備え、各原料ガスを
分解する際に分解に要するエネルギの大きさに合わせた
放電電力をそれぞれ供給する電力供給部を設け、かつ、
各ガス導入部の開閉と電力供給部の印加とを同期させる
ようにする。
【０００７】
【作 用】複数の原料ガスを用いて、非晶質合金半導体
薄膜を作製する際に、分解エネルギの低い原料ガスが導
入される時には低い放電電力を供給し、分解エネルギの
高い原料ガスが導入される時には高い放電電力を供給す
るように同期をとるため、それぞれの原料ガスに対して
最適な放電電力により分解が行われ、良好な成膜種を選
択的に生成することが可能となり、高品質な非晶質合金
半導体薄膜が得られる。
薄膜を作製する際に、分解エネルギの低い原料ガスが導
入される時には低い放電電力を供給し、分解エネルギの
高い原料ガスが導入される時には高い放電電力を供給す
るように同期をとるため、それぞれの原料ガスに対して
最適な放電電力により分解が行われ、良好な成膜種を選
択的に生成することが可能となり、高品質な非晶質合金
半導体薄膜が得られる。
【０００８】
【実施例】実施例につき、図面を用いて説明する。
【０００９】図１は、本発明による非晶質合金半導体薄
膜作製装置の概略構成を示したものであり、真空容器１
内に、ヒータを内蔵し接地された基板ホルダ２と、これ
に装着された基板３に対向する放電電極４とが配置さ
れ、真空容器１内がロータリーポンプ，ターボ分子ポン
プ等からなる高真空排気系により排気されている。
膜作製装置の概略構成を示したものであり、真空容器１
内に、ヒータを内蔵し接地された基板ホルダ２と、これ
に装着された基板３に対向する放電電極４とが配置さ
れ、真空容器１内がロータリーポンプ，ターボ分子ポン
プ等からなる高真空排気系により排気されている。
【００１０】この真空容器１内では、水素やアルゴン等
の非成膜ガス供給源５からの非成膜ガスをガスバルブ６
を備えたガス導入部７から導入すると共に、交流電源８
によって放電電極４に電力を供給することにより、放電
が維持される。
の非成膜ガス供給源５からの非成膜ガスをガスバルブ６
を備えたガス導入部７から導入すると共に、交流電源８
によって放電電極４に電力を供給することにより、放電
が維持される。
【００１１】そして、非晶質合金半導体薄膜の成膜に際
し、２種の原料ガスの供給源９，１０を備え、交流電源
８の印加電力の最大値に近い電力が供給されるときには
分解エネルギの大きい原料ガスのガス導入部１１のガス
バルブ１２を開き、印加電力の最大値よりも小さい電力
が供給される時にのみ、分解エネルギの小さい原料ガス
のガス導入部１３のガスバルブ１４を開いて、基板３上
に成膜を行う。
し、２種の原料ガスの供給源９，１０を備え、交流電源
８の印加電力の最大値に近い電力が供給されるときには
分解エネルギの大きい原料ガスのガス導入部１１のガス
バルブ１２を開き、印加電力の最大値よりも小さい電力
が供給される時にのみ、分解エネルギの小さい原料ガス
のガス導入部１３のガスバルブ１４を開いて、基板３上
に成膜を行う。
【００１２】この場合、両原料ガスのガスバルブ１２，
１４としては、瞬間的な開閉動作が可能なものが用いら
れ、印加電力の強度に合わせてガスバルブ１２，１４の
それぞれの開閉が行えるように、信号発生機（パルスジ
ェネレータ）１５からの信号をトリガとして、コンピュ
ータ等の制御部１６により制御する。
１４としては、瞬間的な開閉動作が可能なものが用いら
れ、印加電力の強度に合わせてガスバルブ１２，１４の
それぞれの開閉が行えるように、信号発生機（パルスジ
ェネレータ）１５からの信号をトリガとして、コンピュ
ータ等の制御部１６により制御する。
【００１３】つぎに、本発明による非晶質合金半導体薄
膜作製装置を用いて、非晶質シリコンゲルマニウムを作
製した場合について説明する。
膜作製装置を用いて、非晶質シリコンゲルマニウムを作
製した場合について説明する。
【００１４】水素（Ｈ2 )をガス導入部７から分解エネ
ルギの低いゲルマン（ＧｅＨ4 ), 分解エネルギの高い
シラン（ＳｉＨ4)をそれぞれガス導入部１３，１１から
導入して、非晶質シリコンゲルマニウムを作製する際、
交流電源８の印加電力の周波数を１３．５６MHz とした
場合を例１，５Hzとした場合を例２として、それぞれの
作製条件を表１，表２に示す。
ルギの低いゲルマン（ＧｅＨ4 ), 分解エネルギの高い
シラン（ＳｉＨ4)をそれぞれガス導入部１３，１１から
導入して、非晶質シリコンゲルマニウムを作製する際、
交流電源８の印加電力の周波数を１３．５６MHz とした
場合を例１，５Hzとした場合を例２として、それぞれの
作製条件を表１，表２に示す。
【００１５】
【表 １】
【００１６】
【表 ２】
【００１７】ここで、例１の場合及び例２の場合におけ
る、印加電力と瞬間的な開閉動作が可能なガスバルブ１
２，１４の開閉のタイミングを、それぞれ図２及び図３
に示す。
る、印加電力と瞬間的な開閉動作が可能なガスバルブ１
２，１４の開閉のタイミングを、それぞれ図２及び図３
に示す。
【００１８】図４は、例１及び例２の両方について、基
板温度２００℃，作製圧力０．１Torr，Ｈ2 流量２０Ｓ
ＣＣＭ，ＳｉＨ4 供給時間２０msec, ＧｅＨ4 供給時間
２０msec, ＳｉＨ4 供給時の実効電力４０Ｗ一定とし、
ＧｅＨ4 供給時の実効電力を変化させた時の光感度（Ａ
Ｍ１．５，１００ｍＷ／cm2 下 の光導電率と暗導電率
の比）の変化を示したものであり、この時の、Taucプロ
ットによって決定される光学ギャップは、１．３１eVで
あった。なお、図中の破線は、従来のグロー放電法での
光感度レベルを示している。
板温度２００℃，作製圧力０．１Torr，Ｈ2 流量２０Ｓ
ＣＣＭ，ＳｉＨ4 供給時間２０msec, ＧｅＨ4 供給時間
２０msec, ＳｉＨ4 供給時の実効電力４０Ｗ一定とし、
ＧｅＨ4 供給時の実効電力を変化させた時の光感度（Ａ
Ｍ１．５，１００ｍＷ／cm2 下 の光導電率と暗導電率
の比）の変化を示したものであり、この時の、Taucプロ
ットによって決定される光学ギャップは、１．３１eVで
あった。なお、図中の破線は、従来のグロー放電法での
光感度レベルを示している。
【００１９】図４より明らかなように、ＧｅＨ4 供給時
の実効電力が３０Ｗ（ＳｉＨ4 供給時の実効電力の７５
％）以下の時に、光感度に明らかな改善が見られ、逆に
４０Ｗ（ＳｉＨ4 供給時の実効電力）以上では、明らか
に光感度が低下している。
の実効電力が３０Ｗ（ＳｉＨ4 供給時の実効電力の７５
％）以下の時に、光感度に明らかな改善が見られ、逆に
４０Ｗ（ＳｉＨ4 供給時の実効電力）以上では、明らか
に光感度が低下している。
【００２０】すなわち、分解エネルギの低いＧｅＨ4 を
分解する際の放電電力を、分解エネルギのより高いＳｉ
Ｈ4 を分解する際の放電電力よりも低くなるように同期
をとることにより、従来特性の低下が著しかった、光学
ギャップの狭い非晶質シリコンゲルマニウムにおいて、
特性の改善が見られ、従来のグロー放電法と比べて、光
感度を約５倍にまで向上することができる。
分解する際の放電電力を、分解エネルギのより高いＳｉ
Ｈ4 を分解する際の放電電力よりも低くなるように同期
をとることにより、従来特性の低下が著しかった、光学
ギャップの狭い非晶質シリコンゲルマニウムにおいて、
特性の改善が見られ、従来のグロー放電法と比べて、光
感度を約５倍にまで向上することができる。
【００２１】また、ＧｅＨ4 供給時間とＳｉＨ4 供給時
間の比を変えることにより、ＳｉとＧｅの配合比を任意
に変えることが可能であり、その変化の様子を、例１及
び例２の両方について、図５に示す。ここで、ＧｅＨ4
供給時の実効電力を１０Ｗ，ＳｉＨ4 供給時の実効電力
を４０Ｗとしてある。
間の比を変えることにより、ＳｉとＧｅの配合比を任意
に変えることが可能であり、その変化の様子を、例１及
び例２の両方について、図５に示す。ここで、ＧｅＨ4
供給時の実効電力を１０Ｗ，ＳｉＨ4 供給時の実効電力
を４０Ｗとしてある。
【００２２】なお、生産性を高くするためには、ガスバ
ルブ１２，１４の応答速度は、１０msec以下が好まし
い。
ルブ１２，１４の応答速度は、１０msec以下が好まし
い。
【００２３】また、前記実施例では、非晶質シリコンゲ
ルマニウムの作製について示したが、ＳｉＨ4 ，ＣＨ
4 ,Ｈ2 を用いて非晶質シリコンカーボンを作製する場
合においても、ＳｉＨ4 供給時の実効電力を、ＣＨ4 供
給時の実効電力よりも小さくすることによって、特性の
改善がみられる。
ルマニウムの作製について示したが、ＳｉＨ4 ，ＣＨ
4 ,Ｈ2 を用いて非晶質シリコンカーボンを作製する場
合においても、ＳｉＨ4 供給時の実効電力を、ＣＨ4 供
給時の実効電力よりも小さくすることによって、特性の
改善がみられる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、つぎに記載する効果を奏する。
ているので、つぎに記載する効果を奏する。
【００２５】複数の原料ガスを用いて非晶質合金半導体
薄膜を作製する際に、分解エネルギの低い原料ガスが導
入される時に低い放電電力を供給し、分解エネルギの高
い原料ガスが導入される時には高い放電電力を供給する
ように同期をとるため、それぞれの原料ガスに最適な放
電電力により分解を行うことができ、良好な成膜種を選
択的に生成することで、高品質な非晶質合金半導体薄膜
が得られるものであり、非晶質合金半導体薄膜の任意の
配合比において、特性の改善が可能である。
薄膜を作製する際に、分解エネルギの低い原料ガスが導
入される時に低い放電電力を供給し、分解エネルギの高
い原料ガスが導入される時には高い放電電力を供給する
ように同期をとるため、それぞれの原料ガスに最適な放
電電力により分解を行うことができ、良好な成膜種を選
択的に生成することで、高品質な非晶質合金半導体薄膜
が得られるものであり、非晶質合金半導体薄膜の任意の
配合比において、特性の改善が可能である。
【図１】本発明による非晶質合金半導体薄膜作製装置の
１実施例を示す概略構成図である。
１実施例を示す概略構成図である。
【図２】例１における印加電力とガスバルブの開閉との
関係を示すタイミングチャートである。
関係を示すタイミングチャートである。
【図３】例２における印加電力とガスバルブの開閉との
関係を示すタイミングチャートである。
関係を示すタイミングチャートである。
【図４】非晶質シリコンゲルマニウムの光感度とＧｅＨ
4 供給時の実効電力との関係図である。
4 供給時の実効電力との関係図である。
【図５】ＧｅＨ4 供給時間とＳｉＨ4 供給時間との比を
変化させた時の非晶質シリコンゲルマニウムの光学ギャ
ップの特性図である。
変化させた時の非晶質シリコンゲルマニウムの光学ギャ
ップの特性図である。
１ 真空容器 ８ 交流電源 11 ガス導入部 12 ガスバルブ 13 ガス導入部 14 ガスバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 信哉 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−29131（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−159995（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159419（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248037（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−280318（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 減圧された真空容器内で放電分解による
気相反応を用いて少なくとも２種以上の原料ガスから非
晶質合金半導体薄膜を作製する非晶質合金半導体薄膜作
製装置であって、前記各原料ガスの前記真空容器内への
それぞれのガス導入部のうち少なくとも１つ以上に瞬間
的な開閉動作を行うガスバルブを備え、前記各原料ガス
を分解する際に分解に要するエネルギの大きさに合わせ
た放電電力をそれぞれ供給する電力供給部を設け、か
つ、前記各ガス導入部の開閉と前記電力供給部の印加と
を同期させたことを特徴とする非晶質合金半導体薄膜作
製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416926A JP2750955B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 非晶質合金半導体薄膜作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416926A JP2750955B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 非晶質合金半導体薄膜作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04230021A JPH04230021A (ja) | 1992-08-19 |
| JP2750955B2 true JP2750955B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=18525101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2416926A Expired - Fee Related JP2750955B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 非晶質合金半導体薄膜作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2750955B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2416926A patent/JP2750955B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04230021A (ja) | 1992-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |