JP3208274B2 - 半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JP3208274B2 JP3208274B2 JP02908695A JP2908695A JP3208274B2 JP 3208274 B2 JP3208274 B2 JP 3208274B2 JP 02908695 A JP02908695 A JP 02908695A JP 2908695 A JP2908695 A JP 2908695A JP 3208274 B2 JP3208274 B2 JP 3208274B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thin film
- plasma cvd
- semiconductor thin
- plasma
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子産業における半導
体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマＣＶＤ装置
に関するものであって、特に、太陽電池等の光半導体デ
バイスに最適な半導体薄膜の製造方法及びプラズマＣＶ
Ｄ装置に関するものである。
体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマＣＶＤ装置
に関するものであって、特に、太陽電池等の光半導体デ
バイスに最適な半導体薄膜の製造方法及びプラズマＣＶ
Ｄ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、プラズマを用いた気相からの薄膜
形成方法は、金属膜、半導体膜、誘電体膜等の広範囲に
わたって用いられるようになってきた。特に、プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて４族水素化合物をプラズマにして活
性種に分解して基板上に堆積させる、水素化アモルファ
スシリコン系薄膜（水素化アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコンカーボン（ａ
−ＳｉＣ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコンゲルマニ
ウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）等）は、半導体として最も重
要なｐｎ制御が報告されて以来、精力的な研究開発が行
われ、電卓などの民生用太陽電池や液晶表示デバイス、
感光ドラム、各種センサーの心臓部の半導体薄膜として
実用化されるに至っている。
形成方法は、金属膜、半導体膜、誘電体膜等の広範囲に
わたって用いられるようになってきた。特に、プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて４族水素化合物をプラズマにして活
性種に分解して基板上に堆積させる、水素化アモルファ
スシリコン系薄膜（水素化アモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコンカーボン（ａ
−ＳｉＣ：Ｈ）、水素化アモルファスシリコンゲルマニ
ウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）等）は、半導体として最も重
要なｐｎ制御が報告されて以来、精力的な研究開発が行
われ、電卓などの民生用太陽電池や液晶表示デバイス、
感光ドラム、各種センサーの心臓部の半導体薄膜として
実用化されるに至っている。
【０００３】このような半導体薄膜を用いたデバイスの
応用範囲をさらに広げ、マーケットを拡大していくため
には、高品質の膜を、高速かつ高歩留まりで成膜される
ことが望まれている。例えば、水素化アモルファスシリ
コン系薄膜を用いたアモルファス太陽電池について言え
ば、電卓などの民生用以外に大きな用途展開が期待され
る電力用の太陽電池として実用化されるためには、既存
の商用電力と競合できる低コスト化が不可欠である。本
発明者らのコスト分析によれば、水素化アモルファスシ
リコン系薄膜の成膜速度は、現状より一桁程度の高速
化、具体的には〜６００Å／分程度の高速成膜条件下で
高品質な膜を高歩留まりで堆積することが必要である。
応用範囲をさらに広げ、マーケットを拡大していくため
には、高品質の膜を、高速かつ高歩留まりで成膜される
ことが望まれている。例えば、水素化アモルファスシリ
コン系薄膜を用いたアモルファス太陽電池について言え
ば、電卓などの民生用以外に大きな用途展開が期待され
る電力用の太陽電池として実用化されるためには、既存
の商用電力と競合できる低コスト化が不可欠である。本
発明者らのコスト分析によれば、水素化アモルファスシ
リコン系薄膜の成膜速度は、現状より一桁程度の高速
化、具体的には〜６００Å／分程度の高速成膜条件下で
高品質な膜を高歩留まりで堆積することが必要である。
【０００４】しかしながら、〜６００Å／分程度の高速
成膜条件を達成するために、プラズマＣＶＤ法で半導体
膜を成膜する場合に、供給する高周波電力を高めたり、
原料ガスの供給を増加させることにより、高速成膜が実
現できるが、パウダーの発生が多く、結局、低歩留まり
な膜しか得られなかった（以下「従来プラズマＣＶＤ法
１」という）。
成膜条件を達成するために、プラズマＣＶＤ法で半導体
膜を成膜する場合に、供給する高周波電力を高めたり、
原料ガスの供給を増加させることにより、高速成膜が実
現できるが、パウダーの発生が多く、結局、低歩留まり
な膜しか得られなかった（以下「従来プラズマＣＶＤ法
１」という）。
【０００５】この問題点を解決するため、プラズマＣＶ
Ｄ法を用いたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の高速成膜のために、高周
波発振回路に周期的にオン・オフを行う発振回路を組み
合わせ、図１（ａ）に示されるように、周期的オン・オ
フを行った変調高周波電源を励起電源に用いたプラズマ
ＣＶＤ法（Appl.Phys.Lett.53,(1988)1263、Appl.Phys.L
ett.57(1990)1616、応用物理第62巻第7号(1993)699）が
提案されている（以下「従来プラズマＣＶＤ法２」とい
う）。
Ｄ法を用いたａ−Ｓｉ：Ｈ膜の高速成膜のために、高周
波発振回路に周期的にオン・オフを行う発振回路を組み
合わせ、図１（ａ）に示されるように、周期的オン・オ
フを行った変調高周波電源を励起電源に用いたプラズマ
ＣＶＤ法（Appl.Phys.Lett.53,(1988)1263、Appl.Phys.L
ett.57(1990)1616、応用物理第62巻第7号(1993)699）が
提案されている（以下「従来プラズマＣＶＤ法２」とい
う）。
【０００６】従来プラズマＣＶＤ法２では、周期的オン
・オフの周波数１ｋＨｚ、デユーティ比５０％（従って
オン時間は５００μｓｅｃ）近傍の成膜条件で成膜速度
３００Å／分〜６００Å／分程度のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を堆
積させた場合、従来プラズマＣＶＤ法１と比べて、反応
装置内には、いわゆるポリシランのパウダー発生が顕著
に抑さえられるという効果が認められている。反応装置
内に堆積されるパウダーは、装置メンテナンス頻度を増
加させるばかりではなく、このようなパウダーが基板に
付着すれば製品の歩留まりを低下させる。従って、高速
成膜でパウダー発生を抑制できる従来プラズマＣＶＤ法
２は生産ラインのスループット、及び歩留まりを高める
方法と言える。
・オフの周波数１ｋＨｚ、デユーティ比５０％（従って
オン時間は５００μｓｅｃ）近傍の成膜条件で成膜速度
３００Å／分〜６００Å／分程度のａ−Ｓｉ：Ｈ膜を堆
積させた場合、従来プラズマＣＶＤ法１と比べて、反応
装置内には、いわゆるポリシランのパウダー発生が顕著
に抑さえられるという効果が認められている。反応装置
内に堆積されるパウダーは、装置メンテナンス頻度を増
加させるばかりではなく、このようなパウダーが基板に
付着すれば製品の歩留まりを低下させる。従って、高速
成膜でパウダー発生を抑制できる従来プラズマＣＶＤ法
２は生産ラインのスループット、及び歩留まりを高める
方法と言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来プ
ラズマＣＶＤ法２で得られるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の膜構造を
赤外吸収スペクトルから本発明者が詳細に調べてみる
と、通常の〜６０Å／分程度の低速で堆積された高品質
なａ−Ｓｉ：Ｈ膜では、２０００ｃｍ- 1 付近のＳｉ−
Ｈ結合がほとんどであるのに対して、従来プラズマＣＶ
Ｄ法２の高速膜では〜２０９０ｃｍ- 1 付近のＳｉ−Ｈ
2 結合がＳｉ−Ｈ結合と同程度に存在することがわかっ
た。ａ−Ｓｉ：Ｈ膜中に含まれるＳｉ−Ｈ2 結合は、半
導体膜の光導電率、及び光導電率／暗導電率の比を低下
させ、ひいては光半導体デバイスの性能を低下させる。
従って、従来プラズマＣＶＤ法２によるａ−Ｓｉ：Ｈ膜
の成膜では、反応装置内でのパウダー発生を抑止しなが
ら高速成膜できるが、膜構造の変化に伴う光導電率、及
び光導電率／暗導電率の比の低下を招いてしまうという
大きな問題点があり、太陽電池等の光半導体デバイスの
半導体薄膜としては不適であった。
ラズマＣＶＤ法２で得られるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の膜構造を
赤外吸収スペクトルから本発明者が詳細に調べてみる
と、通常の〜６０Å／分程度の低速で堆積された高品質
なａ−Ｓｉ：Ｈ膜では、２０００ｃｍ- 1 付近のＳｉ−
Ｈ結合がほとんどであるのに対して、従来プラズマＣＶ
Ｄ法２の高速膜では〜２０９０ｃｍ- 1 付近のＳｉ−Ｈ
2 結合がＳｉ−Ｈ結合と同程度に存在することがわかっ
た。ａ−Ｓｉ：Ｈ膜中に含まれるＳｉ−Ｈ2 結合は、半
導体膜の光導電率、及び光導電率／暗導電率の比を低下
させ、ひいては光半導体デバイスの性能を低下させる。
従って、従来プラズマＣＶＤ法２によるａ−Ｓｉ：Ｈ膜
の成膜では、反応装置内でのパウダー発生を抑止しなが
ら高速成膜できるが、膜構造の変化に伴う光導電率、及
び光導電率／暗導電率の比の低下を招いてしまうという
大きな問題点があり、太陽電池等の光半導体デバイスの
半導体薄膜としては不適であった。
【０００８】本発明の目的は、パウダー発生を抑止しな
がら高速成膜をした場合にも、太陽電池等の光半導体デ
バイスとして高品質な半導体薄膜の製造方法及びそれに
用いるＣＶＤ装置を提供することにある。
がら高速成膜をした場合にも、太陽電池等の光半導体デ
バイスとして高品質な半導体薄膜の製造方法及びそれに
用いるＣＶＤ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体薄膜の製
造方法は、高周波電力を周期的にオンオフさせて４族水
素化合物あるいはその誘導体をプラズマにして活性種に
分解し堆積させる半導体薄膜の製造方法であって、Ｓｉ
−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ 2 結合の含有比が小さくなる
ように、上記オン時間は、［（プラズマ内の長寿命活性
種以外の活性種と反応する母ガスとの２次反応速度定
数）×（母ガス分子の数）］の逆数の時間以下に設定さ
れてなることを特徴とする。
造方法は、高周波電力を周期的にオンオフさせて４族水
素化合物あるいはその誘導体をプラズマにして活性種に
分解し堆積させる半導体薄膜の製造方法であって、Ｓｉ
−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ 2 結合の含有比が小さくなる
ように、上記オン時間は、［（プラズマ内の長寿命活性
種以外の活性種と反応する母ガスとの２次反応速度定
数）×（母ガス分子の数）］の逆数の時間以下に設定さ
れてなることを特徴とする。
【００１０】さらに、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、
上記半導体薄膜の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置
であって、高周波電力の供給を行う高周波電力発生手段
と、高周波電力の供給の有無を時分割制御する手段とを
備えたことを特徴とする。
上記半導体薄膜の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置
であって、高周波電力の供給を行う高周波電力発生手段
と、高周波電力の供給の有無を時分割制御する手段とを
備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】以上のように本発明は、プラズマ生成のエネル
ギー供給時間を、［（プラズマ内の長寿命活性種以外の
活性種と反応する母ガスとの２次反応速度定数）×（母
ガス分子の数）］の逆数の時間以下に設定したことによ
り、Ｓｉ−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2結合の含有比を小
とすることができた。この理由は以下のように考えられ
る。
ギー供給時間を、［（プラズマ内の長寿命活性種以外の
活性種と反応する母ガスとの２次反応速度定数）×（母
ガス分子の数）］の逆数の時間以下に設定したことによ
り、Ｓｉ−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2結合の含有比を小
とすることができた。この理由は以下のように考えられ
る。
【００１２】モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを原料ガスと
して用いたプラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成
膜を例にとって説明する。一般に、モノシランをプラズ
マ励起、分解すると、母ガスであるＳｉＨ4 から１次生
成物として、堆積するのに好適な主たる活性種のＳｉＨ
3 を含め、Ｓｉ，ＳｉＨ，ＳｉＨ2 などの活性種も生成
される。Ｓｉ，ＳｉＨ，ＳｉＨ2 ，ＳｉＨ3 の活性種
は、気相中で、桁違いに多い母ガスのＳｉＨ4 と２次反
応を起こす。
して用いたプラズマＣＶＤ法によるａ−Ｓｉ：Ｈ膜の成
膜を例にとって説明する。一般に、モノシランをプラズ
マ励起、分解すると、母ガスであるＳｉＨ4 から１次生
成物として、堆積するのに好適な主たる活性種のＳｉＨ
3 を含め、Ｓｉ，ＳｉＨ，ＳｉＨ2 などの活性種も生成
される。Ｓｉ，ＳｉＨ，ＳｉＨ2 ，ＳｉＨ3 の活性種
は、気相中で、桁違いに多い母ガスのＳｉＨ4 と２次反
応を起こす。
【００１３】一方、ＳｉＨ，ＳｉＨ2 などの活性種の２
次反応過程を、もう少し詳しく調べてみると、その２次
反応速度定数は、およそ１０-1 2 ｃｍ3 ／ｓｅｃ程度
であるから、主たるＳｉＨ3 以外の活性種のＳｉＨやＳ
ｉＨ2 の寿命［＝（２次反応速度定数×ＳｉＨ4 分子の
数）- 1 ］は、２次反応速度定数を大まかに〜２×１０
-1 2 ｃｍ3 ／ｓｅｃとして、シランガスの反応圧力５
０ｍＴｏｒｒでは〜４００μｓｅｃ、さらに高い、例え
ば５００ｍＴｏｒｒという反応圧力であれば、その１０
分の１の〜４０μｓｅｃと計算され、主たるＳｉＨ3 の
寿命よりも短いと考えられる。
次反応過程を、もう少し詳しく調べてみると、その２次
反応速度定数は、およそ１０-1 2 ｃｍ3 ／ｓｅｃ程度
であるから、主たるＳｉＨ3 以外の活性種のＳｉＨやＳ
ｉＨ2 の寿命［＝（２次反応速度定数×ＳｉＨ4 分子の
数）- 1 ］は、２次反応速度定数を大まかに〜２×１０
-1 2 ｃｍ3 ／ｓｅｃとして、シランガスの反応圧力５
０ｍＴｏｒｒでは〜４００μｓｅｃ、さらに高い、例え
ば５００ｍＴｏｒｒという反応圧力であれば、その１０
分の１の〜４０μｓｅｃと計算され、主たるＳｉＨ3 の
寿命よりも短いと考えられる。
【００１４】本発明は、プラズマ生成のエネルギーを間
欠的に供給することにより、４族水素化合物をプラズマ
にして活性種に分解し基板上に堆積させるものにおい
て、２次反応過程を抑止するため、上記のように活性種
のＳｉＨやＳｉＨ2 の寿命の時間を目安にして、それ以
下のエネルギー供給時間に設定するものである。
欠的に供給することにより、４族水素化合物をプラズマ
にして活性種に分解し基板上に堆積させるものにおい
て、２次反応過程を抑止するため、上記のように活性種
のＳｉＨやＳｉＨ2 の寿命の時間を目安にして、それ以
下のエネルギー供給時間に設定するものである。
【００１５】
（実施例１）本実施例は、４族水素化合物の原料ガスと
してモノシランを用いて太陽電池用の半導体薄膜である
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した場合である。なお、原料ガス
として、４族水素化合物の誘導体であるＳｉＨ2Ｆ2，Ｓ
ｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2を用いることもできる。
してモノシランを用いて太陽電池用の半導体薄膜である
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜した場合である。なお、原料ガス
として、４族水素化合物の誘導体であるＳｉＨ2Ｆ2，Ｓ
ｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2を用いることもできる。
【００１６】図２に、本実施例に用いたプラズマＣＶＤ
装置の模式図を示す。このプラズマＣＶＤ装置は、いわ
ゆる容量結合型のプラズマＣＶＤ装置で、反応室１のカ
ソード電極２に高周波電源３と変調用電源４とがマッチ
ング回路５を介して接続され、基板６を固定した対極の
アノード電極７との間でプラズマ８を発生させる構造で
ある。ここで、基板６は、赤外吸収スペクトルを評価す
るため結晶シリコンウエハーである。
装置の模式図を示す。このプラズマＣＶＤ装置は、いわ
ゆる容量結合型のプラズマＣＶＤ装置で、反応室１のカ
ソード電極２に高周波電源３と変調用電源４とがマッチ
ング回路５を介して接続され、基板６を固定した対極の
アノード電極７との間でプラズマ８を発生させる構造で
ある。ここで、基板６は、赤外吸収スペクトルを評価す
るため結晶シリコンウエハーである。
【００１７】このプラズマＣＶＤ装置を用いて、流量コ
ントローラを通して５００ｓｃｃｍのシランガスを反応
室１に導入し（導入口は図示せず）、一定割合で排気し
て、反応室１内の圧力０．６２Ｔｏｒｒとし、高周波電
源３の発振周波数は２７．１２ＭＨｚで、この高周波電
力に直流的にオン・オフを一定周期で繰り返す変調用電
源４の低周波電力を重ね合わせ、図１（ｂ）に示すよう
に、２７．１２ＭＨｚの高周波電力を周期的にオン・オ
フする変調高周波電力を発生させ、マッチング回路５を
通してカソード電極２に供給し、アノード電極７との間
でプラズマ８を発生させ、シランプラズマを両電極間に
発生させることによって、基板６上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
堆積させた。本実施例では、高周波電力を完全にオフに
せずとも、プラズマ生成のオン・オフを行うができれば
よい。なお、基板温度は２７０℃とした。
ントローラを通して５００ｓｃｃｍのシランガスを反応
室１に導入し（導入口は図示せず）、一定割合で排気し
て、反応室１内の圧力０．６２Ｔｏｒｒとし、高周波電
源３の発振周波数は２７．１２ＭＨｚで、この高周波電
力に直流的にオン・オフを一定周期で繰り返す変調用電
源４の低周波電力を重ね合わせ、図１（ｂ）に示すよう
に、２７．１２ＭＨｚの高周波電力を周期的にオン・オ
フする変調高周波電力を発生させ、マッチング回路５を
通してカソード電極２に供給し、アノード電極７との間
でプラズマ８を発生させ、シランプラズマを両電極間に
発生させることによって、基板６上にａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
堆積させた。本実施例では、高周波電力を完全にオフに
せずとも、プラズマ生成のオン・オフを行うができれば
よい。なお、基板温度は２７０℃とした。
【００１８】図３に、上記成膜条件で、変調高周波の１
周期のオン時間を、オフ時間は５０μｓｅｃと固定して
５μｓｅｃから１００μｓｅｃまで変えた時に得られた
膜の赤外吸収スペクトルから解析したＳｉ−Ｈ結合及び
Ｓｉ−Ｈ2 結合の結合水素量の原子％の結果を示す。上
記成膜条件の中で、成膜速度は約６００Å／分となるよ
うに高周波電力のパワーを２００Ｗから１ｋＷまで調整
した。図３から、明らかなように、膜中のＳｉ−Ｈ2 結
合は、オン時間〜５０μｓｅｃ以下から減少し始め、５
μｓｅｃでは、Ｓｉ−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2 結合の
含有比が〜１０％程度まで低下している。これは、通常
の成膜速度が約６０Å／分程度の低速膜と、濃度及び含
有比で同等の高品質な膜であり、光導電率、及び光導電
率／暗導電率の比の優れた膜が得られた。なお、Ｓｉ−
Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2 結合の含有比は２０％以下で
あれば、太陽電池としては実用上問題がない。
周期のオン時間を、オフ時間は５０μｓｅｃと固定して
５μｓｅｃから１００μｓｅｃまで変えた時に得られた
膜の赤外吸収スペクトルから解析したＳｉ−Ｈ結合及び
Ｓｉ−Ｈ2 結合の結合水素量の原子％の結果を示す。上
記成膜条件の中で、成膜速度は約６００Å／分となるよ
うに高周波電力のパワーを２００Ｗから１ｋＷまで調整
した。図３から、明らかなように、膜中のＳｉ−Ｈ2 結
合は、オン時間〜５０μｓｅｃ以下から減少し始め、５
μｓｅｃでは、Ｓｉ−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2 結合の
含有比が〜１０％程度まで低下している。これは、通常
の成膜速度が約６０Å／分程度の低速膜と、濃度及び含
有比で同等の高品質な膜であり、光導電率、及び光導電
率／暗導電率の比の優れた膜が得られた。なお、Ｓｉ−
Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ2 結合の含有比は２０％以下で
あれば、太陽電池としては実用上問題がない。
【００１９】本実施例の成膜条件でＳｉ−Ｈ2 結合の含
有比を小とするオン時間幅の時間スケールは、式［２次
反応速度定数×ＳｉＨ4 分子の数］- 1 から〜３０μｓ
ｅｃ以下となり、本実施例で膜の高品質化が見られた５
０μｓｅｃ以下と良く符合していることが分かる。
有比を小とするオン時間幅の時間スケールは、式［２次
反応速度定数×ＳｉＨ4 分子の数］- 1 から〜３０μｓ
ｅｃ以下となり、本実施例で膜の高品質化が見られた５
０μｓｅｃ以下と良く符合していることが分かる。
【００２０】従って、本発明の製造方法及びプラズマＣ
ＶＤ装置を用いれば、成膜速度約６００Å／分という従
来より一桁早い成膜速度で高品質なａ−Ｓｉ：Ｈ膜が得
られた。なお、本実施例では反応室内にパウダー発生が
ほとんど見られなかった。
ＶＤ装置を用いれば、成膜速度約６００Å／分という従
来より一桁早い成膜速度で高品質なａ−Ｓｉ：Ｈ膜が得
られた。なお、本実施例では反応室内にパウダー発生が
ほとんど見られなかった。
【００２１】（実施例２）実施例１よりもさらに高速化
を図るために、モノシランガスの流量を実施例１の倍の
１０００ｓｃｃｍとした。それ以外のプラズマＣＶＤ装
置、及び成膜条件は、特に断らない限り、実施例１と同
じである。本実施例では、成膜速度は約１３００Å／分
と、実施例１の倍の高速化を達成することができた。
を図るために、モノシランガスの流量を実施例１の倍の
１０００ｓｃｃｍとした。それ以外のプラズマＣＶＤ装
置、及び成膜条件は、特に断らない限り、実施例１と同
じである。本実施例では、成膜速度は約１３００Å／分
と、実施例１の倍の高速化を達成することができた。
【００２２】図４に、変調高周波の１周期のオン時間
を、オフ時間は５０μｓｅｃと固定して１０μｓｅｃか
ら１００μｓｅｃまで変えた時に得られた膜の赤外吸収
スペクトルから解析したＳｉ−Ｈ結合及びＳｉ−Ｈ2 結
合の結合水素量の原子％の結果を示す。成膜条件の中
で、成膜速度は約１３００Å／分となるように高周波電
力のパワーを４００Ｗから１．５ｋＷまで調整した。本
実施例でも、オン時間が〜５０μｓｅｃ以下からＳｉ−
Ｈ2 結合が減少し始め、高品質な膜が得られている。
を、オフ時間は５０μｓｅｃと固定して１０μｓｅｃか
ら１００μｓｅｃまで変えた時に得られた膜の赤外吸収
スペクトルから解析したＳｉ−Ｈ結合及びＳｉ−Ｈ2 結
合の結合水素量の原子％の結果を示す。成膜条件の中
で、成膜速度は約１３００Å／分となるように高周波電
力のパワーを４００Ｗから１．５ｋＷまで調整した。本
実施例でも、オン時間が〜５０μｓｅｃ以下からＳｉ−
Ｈ2 結合が減少し始め、高品質な膜が得られている。
【００２３】また、本実施例の成膜条件でＳｉ−Ｈ2 結
合の含有比を小とするオン時間幅の時間スケールは、反
応ガス圧力が実施例１と同じ０．６５Ｔｏｒｒであるの
で、実施例１と同じ〜３０μｓｅｃとなり、本実施例で
も膜の高品質化が見られた５０μｓｅｃ以下と良く符合
していると言える。
合の含有比を小とするオン時間幅の時間スケールは、反
応ガス圧力が実施例１と同じ０．６５Ｔｏｒｒであるの
で、実施例１と同じ〜３０μｓｅｃとなり、本実施例で
も膜の高品質化が見られた５０μｓｅｃ以下と良く符合
していると言える。
【００２４】以上の実施例ではオフ時間は５０μｓｅｃ
と固定したが、オフ時間は、１μｓｅｃから１００００
μｓｅｃまでの範囲であればよく、望ましくは、１０μ
ｓｅｃから１００μｓｅｃまでの範囲であればよい。さ
らに、上記実施例では、オン時間とオフ時間の割合は一
定であるが、必ずしも一定でなくてもよく、上記オン時
間とオフ時間の範囲内であれば、成膜中にその割合を変
化させてもよい。
と固定したが、オフ時間は、１μｓｅｃから１００００
μｓｅｃまでの範囲であればよく、望ましくは、１０μ
ｓｅｃから１００μｓｅｃまでの範囲であればよい。さ
らに、上記実施例では、オン時間とオフ時間の割合は一
定であるが、必ずしも一定でなくてもよく、上記オン時
間とオフ時間の範囲内であれば、成膜中にその割合を変
化させてもよい。
【００２５】また、以上の実施例では、水素化アモルフ
ァスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ膜を例にとって説明してきた
が、４族水素化合物を原料ガスとして作成される、狭バ
ンドギャップのａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜あるいは広バンドギ
ャップのａ−ＳｉＣ：Ｈ膜などのアモルファスシリコン
系合金膜の同種元素同士の高速、高品質化にも、本発明
が有効である。
ァスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ膜を例にとって説明してきた
が、４族水素化合物を原料ガスとして作成される、狭バ
ンドギャップのａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜あるいは広バンドギ
ャップのａ−ＳｉＣ：Ｈ膜などのアモルファスシリコン
系合金膜の同種元素同士の高速、高品質化にも、本発明
が有効である。
【００２６】なお、本実施例は、太陽電池等の光半導体
デバイスに最適であるが、光が動作上関与しないＴＦＴ
等の半導体デバイス全般にも適用できる。
デバイスに最適であるが、光が動作上関与しないＴＦＴ
等の半導体デバイス全般にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、水素化アモルファス薄
膜を高速で堆積した場合にも、光導電率、及び光導電率
／暗導電率の比に優れた高品質な半導体薄膜が高歩留ま
りで得られ、太陽電池、感光ドラム、各種光センサー等
の光半導体デバイス及びＴＦＴ等の半導体デバイス全般
の半導体薄膜として適用できる。
膜を高速で堆積した場合にも、光導電率、及び光導電率
／暗導電率の比に優れた高品質な半導体薄膜が高歩留ま
りで得られ、太陽電池、感光ドラム、各種光センサー等
の光半導体デバイス及びＴＦＴ等の半導体デバイス全般
の半導体薄膜として適用できる。
【００２８】その結果、高スループットで生産すること
が可能となり、低コストで高性能の半導体デバイスを提
供できるようになる。
が可能となり、低コストで高性能の半導体デバイスを提
供できるようになる。
【図１】（ａ）従来の、高周波電力を周期的にオン・オ
フした変調高周波電力の模式図である。 （ｂ）本発明の、高周波電力を周期的にオン・オフした
変調高周波電力の模式図である。
フした変調高周波電力の模式図である。 （ｂ）本発明の、高周波電力を周期的にオン・オフした
変調高周波電力の模式図である。
【図２】本実施例に用いたプラズマＣＶＤ装置の模式図
である。
である。
【図３】実施例１の実験結果を示す図である。
【図４】実施例２の実験結果を示す図である。
１ 反応室 ２ カソード電極 ３ 高周波電源 ４ 変調用電源 ５ マッチング回路 ６ 基板 ７ アノード電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 孝司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−156451（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−217908（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−291045（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73620（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−291048（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 31/04
Claims (2)
- 【請求項１】 高周波電力を周期的にオンオフさせて４
族水素化合物あるいはその誘導体をプラズマにして活性
種に分解し堆積させる半導体薄膜の製造方法であって、Ｓｉ−Ｈ結合に対するＳｉ−Ｈ 2 結合の含有比が小さく
なるように、上記オン 時間は、［（プラズマ内の長寿命
活性種以外の活性種と反応する母ガスとの２次反応速度
定数）×（母ガス分子の数）］の逆数の時間以下に設定
されてなることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体薄膜の製造方法
に用いるプラズマＣＶＤ装置であって、高周波電力 の供給を行う高周波電力発生手段と、高周波
電力の供給の有無を時分割制御する手段とを備えたこと
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02908695A JP3208274B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置 |
| US08/601,990 US5618758A (en) | 1995-02-17 | 1996-02-15 | Method for forming a thin semiconductor film and a plasma CVD apparatus to be used in the method |
| DE69633754T DE69633754T2 (de) | 1995-02-17 | 1996-02-16 | Herstellungsverfahren für einen dünnen Halbleiterfilm |
| EP96301052A EP0727826B1 (en) | 1995-02-17 | 1996-02-16 | A method for forming a thin semiconductor film |
| US08/783,283 US6009828A (en) | 1995-02-17 | 1997-01-10 | Method for forming a thin semiconductor film and a plasma CVD apparatus to be used in the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02908695A JP3208274B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222520A JPH08222520A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3208274B2 true JP3208274B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=12266547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02908695A Expired - Fee Related JP3208274B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3208274B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004813A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Sharp Corp | シリコン系薄膜光電変換素子の製造方法、製造装置およびシリコン系薄膜光電変換素子 |
| JP4761322B2 (ja) | 2009-04-30 | 2011-08-31 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP02908695A patent/JP3208274B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08222520A (ja) | 1996-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4818560A (en) | Method for preparation of multi-layer structure film | |
| JPH04234111A (ja) | 表面処理装置及び方法 | |
| JP2008124111A (ja) | プラズマｃｖｄ法によるシリコン系薄膜の形成方法 | |
| EP0727826B1 (en) | A method for forming a thin semiconductor film | |
| Kondo et al. | An approach to device grade amorphous and microcrystalline silicon thin films fabricated at higher deposition rates | |
| JP2013509701A (ja) | 堆積物の除去方法 | |
| JP3112880B2 (ja) | Ｃｖｄ装置のクリーニング方法 | |
| JP3201576B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法及びその製造方法を用いたプラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3208274B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法及びそれに用いるプラズマｃｖｄ装置 | |
| Madan et al. | High deposition rate amorphous and polycrystalline silicon materials using the pulsed plasma and “Hot-Wire” CVD techniques | |
| JP2006519482A (ja) | 珪素の析出法 | |
| JP3807127B2 (ja) | シリコン系薄膜の形成方法 | |
| JPH0280577A (ja) | 薄膜形成法 | |
| JP3061811B2 (ja) | 非単結晶薄膜の作製方法 | |
| JPH10139413A (ja) | 微結晶膜およびその製造方法 | |
| JP4510242B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| van Sark et al. | Role of ions in PECVD of amorphous silicon | |
| JPH05275354A (ja) | シリコン薄膜の製造法 | |
| JPH04355970A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JPH07193017A (ja) | プラズマ気相反応方法 | |
| JP2001332503A (ja) | プラズマ放電による微結晶膜の製造方法 | |
| JPH01289110A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH0351089B2 (ja) | ||
| JPH1174201A (ja) | 非単結晶半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2750955B2 (ja) | 非晶質合金半導体薄膜作製装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070706 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080706 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080706 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090706 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110706 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120706 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130706 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |