JPH02181974A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH02181974A JPH02181974A JP1002419A JP241989A JPH02181974A JP H02181974 A JPH02181974 A JP H02181974A JP 1002419 A JP1002419 A JP 1002419A JP 241989 A JP241989 A JP 241989A JP H02181974 A JPH02181974 A JP H02181974A
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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
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Landscapes
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
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- Photovoltaic Devices (AREA)
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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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、aSi+−8Cx:H薄膜中を電荷移動させ
ることにより動作する半導体装置に関するものであり、
例えば、薄膜トランジスタ、太陽電池、電子写真感光体
、撮像素子9発光ダイオードなどが挙げられる。
ることにより動作する半導体装置に関するものであり、
例えば、薄膜トランジスタ、太陽電池、電子写真感光体
、撮像素子9発光ダイオードなどが挙げられる。
従来の技術
a −S L I−XCX: H薄膜は表面硬度およ
び疎水性に優れることから、一般に多湿あるいは表面を
摩擦する環境下で使用される素子の保護層あるいは表面
層として使用されている。さらにa−8tr−xCx:
H薄膜は耐熱性にも優れているため高温下でも安定に
動作する機能素子への応用も試みられている。また、a
−Si1−xCx: H薄膜はa−8i:H薄膜に比
べて禁止帯幅が大きいため大面積の可視発光ダイオード
への適用が試みられている。
び疎水性に優れることから、一般に多湿あるいは表面を
摩擦する環境下で使用される素子の保護層あるいは表面
層として使用されている。さらにa−8tr−xCx:
H薄膜は耐熱性にも優れているため高温下でも安定に
動作する機能素子への応用も試みられている。また、a
−Si1−xCx: H薄膜はa−8i:H薄膜に比
べて禁止帯幅が大きいため大面積の可視発光ダイオード
への適用が試みられている。
上記の効果は膜中の炭素量すなわちXを大きくすること
により、より一層向上させることができるが、Xの増加
にしたがい、a−Si1−3C,:H薄膜の光導電性が
著しく減少することが報告されている。。このため、a
−8iし、C,:H薄膜の光導電性は炭素含有量Xが0
.4以下の小さい場合でもa−8i:Hに比べて小さく
、a −S i+−xCx:H薄膜を使った半導体装置
の電気的特性を悪化させており、a −S 11−XC
X: H薄膜の応用も電気的特性にあまり影響を与え
ない、例えば電子写真感光体の表面保護層やキャリヤ注
入阻止層のような膜厚の薄いものでしかなかった。
により、より一層向上させることができるが、Xの増加
にしたがい、a−Si1−3C,:H薄膜の光導電性が
著しく減少することが報告されている。。このため、a
−8iし、C,:H薄膜の光導電性は炭素含有量Xが0
.4以下の小さい場合でもa−8i:Hに比べて小さく
、a −S i+−xCx:H薄膜を使った半導体装置
の電気的特性を悪化させており、a −S 11−XC
X: H薄膜の応用も電気的特性にあまり影響を与え
ない、例えば電子写真感光体の表面保護層やキャリヤ注
入阻止層のような膜厚の薄いものでしかなかった。
最近、モノシランガス(以下、S r Haと記す)と
CH4の混合ガスを大量の水素で希釈したプラズマCV
D法によりa S 1I−x Cx : H(x−
0,1[i)薄膜を製作すると、赤外吸収スペクトルに
おける2900cm−’付近の吸収係数が小さく、すな
わちCHe、CH3結合を少なくすることができ、光導
電性が向上することが報告されている(松1)彰久他、
ジャーナル オブ アプライド フィジックス、198
13年60巻、4025〜4027頁ロJ 、App
I 、Phys 、GO(198B)pり4025−4
027.コ )。
CH4の混合ガスを大量の水素で希釈したプラズマCV
D法によりa S 1I−x Cx : H(x−
0,1[i)薄膜を製作すると、赤外吸収スペクトルに
おける2900cm−’付近の吸収係数が小さく、すな
わちCHe、CH3結合を少なくすることができ、光導
電性が向上することが報告されている(松1)彰久他、
ジャーナル オブ アプライド フィジックス、198
13年60巻、4025〜4027頁ロJ 、App
I 、Phys 、GO(198B)pり4025−4
027.コ )。
発明が解決しようとする課題
我々が作製したa S s I−XCX: H膜を評
価したところ、赤外吸収スペクトルにおける2900c
m−’付近の吸収の小さくして、CH2,CH3結合の
発生を抑制しても、必ずしも光導電性の優れた膜が得ら
れない事実が明らかになった。従って、高次の水素結合
であるCH2結合、CHa結合だけでなく、a −S
i +−xCx: H薄膜の光導電性を高め、キャリヤ
移動度およびキャリヤ寿命を一層向上させるパラメータ
が存在するものと思われる。
価したところ、赤外吸収スペクトルにおける2900c
m−’付近の吸収の小さくして、CH2,CH3結合の
発生を抑制しても、必ずしも光導電性の優れた膜が得ら
れない事実が明らかになった。従って、高次の水素結合
であるCH2結合、CHa結合だけでなく、a −S
i +−xCx: H薄膜の光導電性を高め、キャリヤ
移動度およびキャリヤ寿命を一層向上させるパラメータ
が存在するものと思われる。
本発明は、上記パラメータを見いだし、a−81+−x
Cx: H膜を用いた半導体装置の応答速度、光感度
または電流値などの特性を向上させるものである。
Cx: H膜を用いた半導体装置の応答速度、光感度
または電流値などの特性を向上させるものである。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために本発明の半導体装置は、少な
くとも水素原子を含有し、かつシリコン原子および炭素
原子を主成分とする非晶質の薄膜(a−S t +−x
Cx : H薄膜と略記する。但し、0<X≦0.
4)を構成要素に含み、a S i +−xCx’
H薄膜の赤外吸収スペクトルにおいて2090cm−
’の吸収係数が2000cr ’の吸収係数の3倍以下
であり、a−81+−xCx: H薄膜を電荷を移動
させる機能を有することを特徴とするものである。
くとも水素原子を含有し、かつシリコン原子および炭素
原子を主成分とする非晶質の薄膜(a−S t +−x
Cx : H薄膜と略記する。但し、0<X≦0.
4)を構成要素に含み、a S i +−xCx’
H薄膜の赤外吸収スペクトルにおいて2090cm−
’の吸収係数が2000cr ’の吸収係数の3倍以下
であり、a−81+−xCx: H薄膜を電荷を移動
させる機能を有することを特徴とするものである。
そして、この半導体装置の製造方法のa−8iツー、C
,: H薄膜を形成する工程において、原料ガスとして
シリコン原子および水素原子を分子内に含むガスと炭素
原子を分子内に含むガスを真空容器内に導入し、原料ガ
スに減圧下で電界を印加して放電によりプラズマを発生
させ、プラズマからの波長Ei5G、3nmの発光強度
が波長414.2nmの発光強度に比べて0.8倍以上
となる条件下でa−Si1−−Cx: H薄膜を形成
することを特徴とするものである。
,: H薄膜を形成する工程において、原料ガスとして
シリコン原子および水素原子を分子内に含むガスと炭素
原子を分子内に含むガスを真空容器内に導入し、原料ガ
スに減圧下で電界を印加して放電によりプラズマを発生
させ、プラズマからの波長Ei5G、3nmの発光強度
が波長414.2nmの発光強度に比べて0.8倍以上
となる条件下でa−Si1−−Cx: H薄膜を形成
することを特徴とするものである。
作用
a −S 1 +−xCx: H薄膜の赤外吸収スペ
クトルにおいて、2000cm−’の吸収ピークはSi
H結合によるもの、2090c+r’の吸収ピークはS
iH2結合によるものであることが知られている。以下
では、2000cr ’の吸収係数を(X (2000
)、2090cm−1の吸収係数をα(2090)のよ
うに記述し、SiH結合、SiH結合のいずれの水素結
合が多いか、つまり膜の水素結合状態を表すパラメータ
として、α(2090)/α(2000)を用いる。
クトルにおいて、2000cm−’の吸収ピークはSi
H結合によるもの、2090c+r’の吸収ピークはS
iH2結合によるものであることが知られている。以下
では、2000cr ’の吸収係数を(X (2000
)、2090cm−1の吸収係数をα(2090)のよ
うに記述し、SiH結合、SiH結合のいずれの水素結
合が多いか、つまり膜の水素結合状態を表すパラメータ
として、α(2090)/α(2000)を用いる。
a −S t +−xCx: H薄膜の密度を低下さ
せ、光導電性を悪化させる原子結合は、原子結合ネット
ワークの骨格を形成しないCH2結合、CH3結合のよ
うな高次結合であることが従来例で報告されていた。し
かし、本発明者は上記のCH2結合、CH3結合を発生
を抑制した状態では、a−3!+−xCつ: H薄膜の
光導電性を低下させる要因はSiH2結合であることを
見いだした。また、この傾向は炭素含有量Xが0.4以
下の場合により顕著であることを判明した。さらに、S
iH2結合はa Si+−、C,: H膜作製時にa
−8i:H膜にくらべて非常に発生し易<Na−8t:
H膜ではSiH2結合が発生し難いような作製条件下に
おいても、α(2090)/α(2000)はa−8t
:H膜の場合の3倍以上になってしまうことが確認でき
た。従って、α(2090)/α(2000)を小さく
する製作条件を明らかにすることは、非常に重要である
。
せ、光導電性を悪化させる原子結合は、原子結合ネット
ワークの骨格を形成しないCH2結合、CH3結合のよ
うな高次結合であることが従来例で報告されていた。し
かし、本発明者は上記のCH2結合、CH3結合を発生
を抑制した状態では、a−3!+−xCつ: H薄膜の
光導電性を低下させる要因はSiH2結合であることを
見いだした。また、この傾向は炭素含有量Xが0.4以
下の場合により顕著であることを判明した。さらに、S
iH2結合はa Si+−、C,: H膜作製時にa
−8i:H膜にくらべて非常に発生し易<Na−8t:
H膜ではSiH2結合が発生し難いような作製条件下に
おいても、α(2090)/α(2000)はa−8t
:H膜の場合の3倍以上になってしまうことが確認でき
た。従って、α(2090)/α(2000)を小さく
する製作条件を明らかにすることは、非常に重要である
。
一般的に非晶質薄膜の作製に用いられているプラズマC
VD法において、プラズマ発光分光法は発光性のラジカ
ルしか観測できないという欠点を持っているが、プラズ
マの診断法として最も簡便でプラズマに影響を与えずに
行うことができる特長がある。本発明者は、プラズマC
VD法においてSi原子および水素原子を分子内に含む
ガスと炭素原子を分子内に含むガスの混合ガスを用いて
a S 11−X Cx : H膜の作製を行い、プ
ラズマ発光スペクトルと膜の水素結合状態並びに光導電
性について詳細に調べた。その結果、波長B5G 、3
imの水素のバルマー系列の発光(Hαと略記する)強
度と波長414.2imの活性種SiHの発光強度との
強度比と膜の水素結合状態α(2090)/α(200
0)との間には強い相関がみられ、Hαの発光強度がS
iHの発光強度に比べて大きくなるように、放電条件を
設定するとα(2090)/α(2000)が小さくな
り、光導電性が向上することを見いだした。
VD法において、プラズマ発光分光法は発光性のラジカ
ルしか観測できないという欠点を持っているが、プラズ
マの診断法として最も簡便でプラズマに影響を与えずに
行うことができる特長がある。本発明者は、プラズマC
VD法においてSi原子および水素原子を分子内に含む
ガスと炭素原子を分子内に含むガスの混合ガスを用いて
a S 11−X Cx : H膜の作製を行い、プ
ラズマ発光スペクトルと膜の水素結合状態並びに光導電
性について詳細に調べた。その結果、波長B5G 、3
imの水素のバルマー系列の発光(Hαと略記する)強
度と波長414.2imの活性種SiHの発光強度との
強度比と膜の水素結合状態α(2090)/α(200
0)との間には強い相関がみられ、Hαの発光強度がS
iHの発光強度に比べて大きくなるように、放電条件を
設定するとα(2090)/α(2000)が小さくな
り、光導電性が向上することを見いだした。
上記のような結果が得られた原因について、正確なこと
はわからないが、活性種SiHの発光強度は、プラズマ
中の成膜に寄与すると思われるSin Hmラジカル(
但し、ml nは整数でO≦m≦2n+2)の密度を
、Hαの発光強度はHラジカルの密度を反映していると
思われていることから、現在では以下のようなことが考
えられる。Hαの発光強度がSiHの発光強度より大き
い状態は、Hラジカルの密度が大きい状態であり、Si
原子およびH原子を含む分子の解離が進んでH原子の少
ない5inH*ラジカルによる成膜が行われている、あ
るいはHラジカルによる膜成長表面に結合しているH原
子の引き抜き反応が促進されているなどの現象により、
α(2090)/α(2000)が減少していると思わ
れる。
はわからないが、活性種SiHの発光強度は、プラズマ
中の成膜に寄与すると思われるSin Hmラジカル(
但し、ml nは整数でO≦m≦2n+2)の密度を
、Hαの発光強度はHラジカルの密度を反映していると
思われていることから、現在では以下のようなことが考
えられる。Hαの発光強度がSiHの発光強度より大き
い状態は、Hラジカルの密度が大きい状態であり、Si
原子およびH原子を含む分子の解離が進んでH原子の少
ない5inH*ラジカルによる成膜が行われている、あ
るいはHラジカルによる膜成長表面に結合しているH原
子の引き抜き反応が促進されているなどの現象により、
α(2090)/α(2000)が減少していると思わ
れる。
従って、Si原子およびH原子を含む分子のガスと炭素
原子を含む分子のガスの混合ガスを用いタプラスマCV
D法において、プラズマ発光スペクトルのHαの発光強
度SiHの発光強度を制御することにより、a−Si1
−xCx: H膜の水素結合状態α(2090)/α
(2000)を制御でき、光導電性の向上を図ることが
できる。よって、従来では、光導電性およびキャリヤ移
動度が小さくてa−Si1−xCx: H膜を用いる
ことのできなかった半導体装置においてもa S 1
I−XCX: H膜を使用できるようになる。
原子を含む分子のガスの混合ガスを用いタプラスマCV
D法において、プラズマ発光スペクトルのHαの発光強
度SiHの発光強度を制御することにより、a−Si1
−xCx: H膜の水素結合状態α(2090)/α
(2000)を制御でき、光導電性の向上を図ることが
できる。よって、従来では、光導電性およびキャリヤ移
動度が小さくてa−Si1−xCx: H膜を用いる
ことのできなかった半導体装置においてもa S 1
I−XCX: H膜を使用できるようになる。
実施例
第1図にa −S i+−wcx: H薄膜の代表的な
赤外吸収スペクトルの一例を示す。このサンプルは、2
900cm−1のCH2,CHa結合による吸収はほと
んど見られていない。2090cm−1のSiH2結合
、2000c「1のSiH結合Q他にIooocm−’
のCH結合、7GOcm−1のSiC結合、 G40
cm−1のSfH,SiH2゜5iHa結合による吸収
ピークが顕著にみられる。
赤外吸収スペクトルの一例を示す。このサンプルは、2
900cm−1のCH2,CHa結合による吸収はほと
んど見られていない。2090cm−1のSiH2結合
、2000c「1のSiH結合Q他にIooocm−’
のCH結合、7GOcm−1のSiC結合、 G40
cm−1のSfH,SiH2゜5iHa結合による吸収
ピークが顕著にみられる。
このような赤外吸収スペクトルとa −S L I−X
CX:H膜の光導電性との関連を調べた。その結果、a
−S 1I−XCX: H膜中を電荷を移動させるこ
とにより機能する半導体装置、例えば、太陽電池。
CX:H膜の光導電性との関連を調べた。その結果、a
−S 1I−XCX: H膜中を電荷を移動させるこ
とにより機能する半導体装置、例えば、太陽電池。
電子写真感光体、撮像素子、光センサ、発光ダイオード
、薄膜トランジスタあるいは薄膜ダイオードなどに使用
されるべきa−Si1□C,:H薄膜の水素結合状態の
満たすべき条件は、α(2090)/α(2000)≦
3であることを、この時キャリヤ移動度(μ)とキャリ
ヤ寿命(τ)との積(以下μτ積と表す。)が10−”
(c m2/ V )以上にすることができることを見
いだした。また、好適にはα(2090)/α(200
0)≦2でμτ≧10−” (c m2/ V )、最
適にはα(209G)/α(2000)≦1.5でμτ
≧10−7 (Cm’/V)である。但し、第1図のa
(2090)/ (x (2θ00)は1.2である
。
、薄膜トランジスタあるいは薄膜ダイオードなどに使用
されるべきa−Si1□C,:H薄膜の水素結合状態の
満たすべき条件は、α(2090)/α(2000)≦
3であることを、この時キャリヤ移動度(μ)とキャリ
ヤ寿命(τ)との積(以下μτ積と表す。)が10−”
(c m2/ V )以上にすることができることを見
いだした。また、好適にはα(2090)/α(200
0)≦2でμτ≧10−” (c m2/ V )、最
適にはα(209G)/α(2000)≦1.5でμτ
≧10−7 (Cm’/V)である。但し、第1図のa
(2090)/ (x (2θ00)は1.2である
。
a−Si1−xCx: H薄膜のX値は、X値が0.
4を超えると膜中に2900cr ’のCH2,CHa
結合による吸収係数が急増し、著しくキャリヤ移動度お
よびキャリヤ寿命が減少することから0<X≦0.4が
望ましく、好適には0.01≦X≦0.35、最適には
0゜Ol:a×≦0.3である。
4を超えると膜中に2900cr ’のCH2,CHa
結合による吸収係数が急増し、著しくキャリヤ移動度お
よびキャリヤ寿命が減少することから0<X≦0.4が
望ましく、好適には0.01≦X≦0.35、最適には
0゜Ol:a×≦0.3である。
第2図に平行平板型容量結合方式プラズマCVD装置に
おいて、H2希釈したS i H4とC2H’2のプラ
ズマ発光スペクトルの一例を示す。288.2nmの活
性種Si 、414.2nmの活性種S i H,43
1,2nmの活性種CH,658,3nmのHJの発光
強度が、顕著にみられている。
おいて、H2希釈したS i H4とC2H’2のプラ
ズマ発光スペクトルの一例を示す。288.2nmの活
性種Si 、414.2nmの活性種S i H,43
1,2nmの活性種CH,658,3nmのHJの発光
強度が、顕著にみられている。
a −S 11−XCX: H膜のSi原子を与える原
料ガスとしてS I Hat S 12H61S I
HaF+ S tH2F21 5iHFs+ 5
iHsC1+ 5iH2C12+5iHC1む S
i (CHa) aなどを用い、C原子を与える原料ガ
スとしてCHJ、 C2H6,CIHI。
料ガスとしてS I Hat S 12H61S I
HaF+ S tH2F21 5iHFs+ 5
iHsC1+ 5iH2C12+5iHC1む S
i (CHa) aなどを用い、C原子を与える原料ガ
スとしてCHJ、 C2H6,CIHI。
C4H111+ C2H4,Ca Ha、 Ct
Ha、 C* Haなどを使用し、さまざまのプラズ
マCVD装置を用いて、さらにさまざまの放電条件で、
a −S i+ −x Cx :H膜の水素結合状態α
(2090)/α(2000)とプラズマ発光スペクト
ルとの関連を調べた。その結果、HJの発光強度とSi
Hの発光強度の比(これを■。
Ha、 C* Haなどを使用し、さまざまのプラズ
マCVD装置を用いて、さらにさまざまの放電条件で、
a −S i+ −x Cx :H膜の水素結合状態α
(2090)/α(2000)とプラズマ発光スペクト
ルとの関連を調べた。その結果、HJの発光強度とSi
Hの発光強度の比(これを■。
α/Isl、lと表す)が0.8以上でα(2090)
/α(2000)≦3となることが見いだされた。好適
には1.α/Is+H≧1でα(2090)/α(20
00)≦2、最適には、INα/111)1≧1.5で
α(2090)/α(2000)≦1.5である。さら
に、上記のI++α/Isn+の条件を満足した状態で
、288.2nmのSiの発光強度と414.2nmの
SiHの発光強度の比(以下、Is+/l51sと略記
する)を0.8以上にすることにより、より一層α(2
090)/α(2000)を小さくできることも確認し
た。
/α(2000)≦3となることが見いだされた。好適
には1.α/Is+H≧1でα(2090)/α(20
00)≦2、最適には、INα/111)1≧1.5で
α(2090)/α(2000)≦1.5である。さら
に、上記のI++α/Isn+の条件を満足した状態で
、288.2nmのSiの発光強度と414.2nmの
SiHの発光強度の比(以下、Is+/l51sと略記
する)を0.8以上にすることにより、より一層α(2
090)/α(2000)を小さくできることも確認し
た。
また、上記の原料ガスを用いた場合、これを水素または
ヘリウムで希釈すると容易に上記のINα/Is+Hの
状態を得ることも確認できた。
ヘリウムで希釈すると容易に上記のINα/Is+Hの
状態を得ることも確認できた。
a S 11−XCX: H薄膜の水素台を量も、5
iHa、 CH2,CH3結合などの高次結合数の増
加を抑制するために1原子%以上50原子%以下が望ま
しく、品温下での膜中からの水素の離脱を防ぎ耐熱性を
向上させるために、好適には1原子%以上40原子%以
下、最適には1原子%以上35原子%以下が望まれる。
iHa、 CH2,CH3結合などの高次結合数の増
加を抑制するために1原子%以上50原子%以下が望ま
しく、品温下での膜中からの水素の離脱を防ぎ耐熱性を
向上させるために、好適には1原子%以上40原子%以
下、最適には1原子%以上35原子%以下が望まれる。
さらにa−8iC:H薄膜のキャリヤの伝導性を制御す
るために不純物を添加してもよい。p型伝導性を与える
p型不純物として周期表第士族に属するB+ A L
G a、 I n等があり、好適にはB、A1.
Gaが用いられ、n型伝導性を与えるn型不純物として
周期表第 族に属するP+As+sb等があり、好適に
はP* Asが用いられる。
るために不純物を添加してもよい。p型伝導性を与える
p型不純物として周期表第士族に属するB+ A L
G a、 I n等があり、好適にはB、A1.
Gaが用いられ、n型伝導性を与えるn型不純物として
周期表第 族に属するP+As+sb等があり、好適に
はP* Asが用いられる。
以下、具体的な実施例について述べる。
実施例1
透明絶縁性基板上に0.1μmの厚さのCrによるゲー
ト電極301を直流スパッタ法により形成し、透明絶縁
性基板302を高周波プラズマCVD装置の反応容器内
の接地電極に配置した。反応容器内部を5XIP’T
o r r以下に排気した後、N2:IO〜!00SC
el+ S i H4: 10〜50sccm導入
した。次に反応容器内の圧力を0.2〜1.OT Or
rに調節した後、!O〜[00W、 13.56M
HZの高周波電力を印加して放電を開始し、基板上に
ゲート絶縁膜用の0.4μmのSi+−ウN8膜303
を形成した後放電を止めた。次に反応容器内を5xlO
−”T o r r以下に排気した後、C2H2: 0
.5〜5secm、 S i Hi: 5〜lO10
5c、 H2:50〜200sccm導入し、圧カニ
0.1−1.0T Or rl 高周波電カニlO
〜50Wで0.08μmのa −S I I−* CX
:H膜304を形成した。この時、I+4α/l5I
Hは0.8〜3であった。続いて、PHaを添加してn
型a −81+−xCx: H膜305を0,02μ
m形成し、パターニングした。つぎに、ソース電極30
6. ドレイン電極307としてAIIO27μmを
電子ビーム蒸着法により堆積して第3図の構造断面図で
表わされるような薄膜トランジスタ(A)を製作した。
ト電極301を直流スパッタ法により形成し、透明絶縁
性基板302を高周波プラズマCVD装置の反応容器内
の接地電極に配置した。反応容器内部を5XIP’T
o r r以下に排気した後、N2:IO〜!00SC
el+ S i H4: 10〜50sccm導入
した。次に反応容器内の圧力を0.2〜1.OT Or
rに調節した後、!O〜[00W、 13.56M
HZの高周波電力を印加して放電を開始し、基板上に
ゲート絶縁膜用の0.4μmのSi+−ウN8膜303
を形成した後放電を止めた。次に反応容器内を5xlO
−”T o r r以下に排気した後、C2H2: 0
.5〜5secm、 S i Hi: 5〜lO10
5c、 H2:50〜200sccm導入し、圧カニ
0.1−1.0T Or rl 高周波電カニlO
〜50Wで0.08μmのa −S I I−* CX
:H膜304を形成した。この時、I+4α/l5I
Hは0.8〜3であった。続いて、PHaを添加してn
型a −81+−xCx: H膜305を0,02μ
m形成し、パターニングした。つぎに、ソース電極30
6. ドレイン電極307としてAIIO27μmを
電子ビーム蒸着法により堆積して第3図の構造断面図で
表わされるような薄膜トランジスタ(A)を製作した。
またこれとは別に上記a S I I−XCX: H
膜成膜時における形成条件をC2H2: 0.5〜5s
ecm、 S i HJ: 5〜lO105c、
圧カニ o、a〜i、o’r Or rt 高周波電
カニ5〜30Wとした薄膜トランジスタCB)も製作し
た。但し、a−81I−XCX: H膜成膜時のIH
a/Is++は0゜6〜0.8であった。
膜成膜時における形成条件をC2H2: 0.5〜5s
ecm、 S i HJ: 5〜lO105c、
圧カニ o、a〜i、o’r Or rt 高周波電
カニ5〜30Wとした薄膜トランジスタCB)も製作し
た。但し、a−81I−XCX: H膜成膜時のIH
a/Is++は0゜6〜0.8であった。
また、上記と同じ条件でa −S i + −* CX
: H膜を単結晶Siウェーハ上に堆積し、赤外吸
収スペクトルを測定したところ、 (A)の場合、α(
2090)/α(2000)は1.0〜2.8であるの
に対し、 (B)の場合、α(2090)/α(200
0)は3.0〜4.0であった。
: H膜を単結晶Siウェーハ上に堆積し、赤外吸
収スペクトルを測定したところ、 (A)の場合、α(
2090)/α(2000)は1.0〜2.8であるの
に対し、 (B)の場合、α(2090)/α(200
0)は3.0〜4.0であった。
薄膜トランジスタ(A)、および(B)のドレイン電流
−ゲート電圧特性は、(B)の方が(A)に比べてON
I流立ち上がり特性が悪く、最大ON電流も、2桁以上
小さかった。これは、(B)のa−311−XC*:
H膜中のSiH2結合が多いため膜の密度が小さく、
(A)のa −811−X Cx : H膜に比べて
キャリヤトラップとして働く禁止帯内の局在準位が増加
し、キャリヤ移動度およびキャリヤ寿命の減少したため
である。
−ゲート電圧特性は、(B)の方が(A)に比べてON
I流立ち上がり特性が悪く、最大ON電流も、2桁以上
小さかった。これは、(B)のa−311−XC*:
H膜中のSiH2結合が多いため膜の密度が小さく、
(A)のa −811−X Cx : H膜に比べて
キャリヤトラップとして働く禁止帯内の局在準位が増加
し、キャリヤ移動度およびキャリヤ寿命の減少したため
である。
実施例2
ITO膜を蒸着した透明絶縁性基板を高周波プラズマC
VD装置内に配置し、H希釈した50ppml1度のB
2He : 50〜200sccmt CHa :
2〜lO105c、 SiH4:2〜1Oscci
を導入し、圧カニ0.2〜1.OT 。
VD装置内に配置し、H希釈した50ppml1度のB
2He : 50〜200sccmt CHa :
2〜lO105c、 SiH4:2〜1Oscci
を導入し、圧カニ0.2〜1.OT 。
r rX 高周波型カニ20〜50Wでp型a −S
11−XCx:H膜を0.05〜0.3μm形成し、
次に、上記のB2H6をH2希釈したIppmm度のB
e He : 2〜IOsccmに置換し、かつ、C
Haを遮断してi型a−si:)(膜を0.3〜0.7
μm形成した。さらに上記のB 2 HsをH2希釈し
たlOppm濃度のP Hs : 2〜10105cに
置換してn型a−8i:H膜を0.07〜0.3 μm
積層し、続いてA1電極を直流スパッタ法により形成し
て太陽電池(A)を製作した。
11−XCx:H膜を0.05〜0.3μm形成し、
次に、上記のB2H6をH2希釈したIppmm度のB
e He : 2〜IOsccmに置換し、かつ、C
Haを遮断してi型a−si:)(膜を0.3〜0.7
μm形成した。さらに上記のB 2 HsをH2希釈し
たlOppm濃度のP Hs : 2〜10105cに
置換してn型a−8i:H膜を0.07〜0.3 μm
積層し、続いてA1電極を直流スパッタ法により形成し
て太陽電池(A)を製作した。
上記のp型a −S I I−x CX : H膜は
、実施例1と同様の方法により、I、lα/ Is++
: 1〜3.2、α(2090)/α(2000):
0.8〜2であることを確認した。
、実施例1と同様の方法により、I、lα/ Is++
: 1〜3.2、α(2090)/α(2000):
0.8〜2であることを確認した。
また、(A)とは別に太陽電池(B)として、Inα/
l5IH: 0.[i〜0.8、α(2090)/α
(2000): 3〜3.3であるp型a S I+
−xCx: H膜を用いたものも製作した。
l5IH: 0.[i〜0.8、α(2090)/α
(2000): 3〜3.3であるp型a S I+
−xCx: H膜を用いたものも製作した。
AM−1,100mW/cm2の光をITO電極側から
照射したときの短絡電流および変換効率は、(B)に比
べて(A)の太陽電池の方が優れていた。
照射したときの短絡電流および変換効率は、(B)に比
べて(A)の太陽電池の方が優れていた。
これは窓層として用いているp型a −S i I−X
cX:H膜が、(B)に比べて(A)の方がち密であり
キャリヤのμτ積が大きいためである。
cX:H膜が、(B)に比べて(A)の方がち密であり
キャリヤのμτ積が大きいためである。
実施例3
鏡面研磨したAIドラム上にS i H41C2H21
B a HaをHeで希釈した高周波プラズマCVD法
により、IHα/ I sls: 1〜2、Is+/I
s+H: 0.9〜1.4、α(2090)/α(20
00): 1.0−1.8である電荷輸送層用p型a
−S s +−xCx: H膜を15μIn形成し、
さらに電荷発生層用p型a−3t:H膜を1〜3μmを
積層して電子写真感光体(A)を作製した。また、電荷
輸送層用p型a −S s I−X Cx : H膜が
Inα/I SIH: 0.4〜0.8、Inα/l5
IH,l: 0.G=0.8、α(2090)/α(2
000): 3.1〜3.5である電子写真感光体(B
)も作製し、これらの感光体を+6.3kVでコロナ帯
電したところ、(A)は表面電位+600〜900vを
得、31xの白色光の露光に対して残留電位は+50V
以下であったが、(B)は表面電位+700〜1050
Vを得たが、残留電位は+100〜300Vと大きかっ
た。(B)の大きな残留電位の原因は、電荷輸送層用の
p型a S 1 +−XCX: H膜のキャリヤのμ
τ積が小さいためである。
B a HaをHeで希釈した高周波プラズマCVD法
により、IHα/ I sls: 1〜2、Is+/I
s+H: 0.9〜1.4、α(2090)/α(20
00): 1.0−1.8である電荷輸送層用p型a
−S s +−xCx: H膜を15μIn形成し、
さらに電荷発生層用p型a−3t:H膜を1〜3μmを
積層して電子写真感光体(A)を作製した。また、電荷
輸送層用p型a −S s I−X Cx : H膜が
Inα/I SIH: 0.4〜0.8、Inα/l5
IH,l: 0.G=0.8、α(2090)/α(2
000): 3.1〜3.5である電子写真感光体(B
)も作製し、これらの感光体を+6.3kVでコロナ帯
電したところ、(A)は表面電位+600〜900vを
得、31xの白色光の露光に対して残留電位は+50V
以下であったが、(B)は表面電位+700〜1050
Vを得たが、残留電位は+100〜300Vと大きかっ
た。(B)の大きな残留電位の原因は、電荷輸送層用の
p型a S 1 +−XCX: H膜のキャリヤのμ
τ積が小さいためである。
実施例4
鏡面研磨したA1ドラム上にプラズマCVD法により、
電荷注入阻止層としてp型a−8i:H膜を0.1−1
.0μs、 i型a−si:H膜を15〜20μm1
表面保護層として第1図に示した赤外吸収スペクトルを
示すa −S L −X Cx : H膜を0.05
〜0.2μs順次積層して電子写真感光体(A)を製作
した。また(A)と同様にa (2090)/(! (
2000): 3.15であるaS 11−−CX:
H膜を表面保護層とした電子写真感光体(B)も製作し
た。
電荷注入阻止層としてp型a−8i:H膜を0.1−1
.0μs、 i型a−si:H膜を15〜20μm1
表面保護層として第1図に示した赤外吸収スペクトルを
示すa −S L −X Cx : H膜を0.05
〜0.2μs順次積層して電子写真感光体(A)を製作
した。また(A)と同様にa (2090)/(! (
2000): 3.15であるaS 11−−CX:
H膜を表面保護層とした電子写真感光体(B)も製作し
た。
これらの感光体を市販の複写機に実装し繰り返し帯電お
よび露光をおこなったところ、(B)は帯電露光を繰り
返すうちに残留電位の増加がみられたが(A)では変化
がみられなかった。これは(B)の表面保護層のa −
S r +−x Cx : H膜のキャリヤのμτ積が
小さいためである。
よび露光をおこなったところ、(B)は帯電露光を繰り
返すうちに残留電位の増加がみられたが(A)では変化
がみられなかった。これは(B)の表面保護層のa −
S r +−x Cx : H膜のキャリヤのμτ積が
小さいためである。
発明の効果
本発明によれば、半導体装置の応答速度、光感度および
動作電流などの動作特性が向上する。
動作電流などの動作特性が向上する。
第1図は、本発明の一実施例において作製したa−Si
1〜、C,: H薄膜の赤外吸収スペクトルを示す図
、第2図は本発明の実施例において得られたプラズマ発
光スペクトルの一例を示す図、第3図は本発明の一実施
例における薄膜トランジスタの構造を示す断面図である
。 304”・a −S 1 +−x Cx : H膜、
305・n型a−3i+−xCx: H膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか18泗 発 光 強 攬 圀 第3図 0及 q文 係 敗 囚 X1l−・ ?04 !o5 iヒートを石i 遺 i@TdA 礒 往 暮 板 511−χNχ順 Q−51r−x Cz: HH n % Q −5N−xCx : Hmソースを極 ト し イ ン t 号
1〜、C,: H薄膜の赤外吸収スペクトルを示す図
、第2図は本発明の実施例において得られたプラズマ発
光スペクトルの一例を示す図、第3図は本発明の一実施
例における薄膜トランジスタの構造を示す断面図である
。 304”・a −S 1 +−x Cx : H膜、
305・n型a−3i+−xCx: H膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか18泗 発 光 強 攬 圀 第3図 0及 q文 係 敗 囚 X1l−・ ?04 !o5 iヒートを石i 遺 i@TdA 礒 往 暮 板 511−χNχ順 Q−51r−x Cz: HH n % Q −5N−xCx : Hmソースを極 ト し イ ン t 号
Claims (5)
- (1)少なくとも水素原子を含有し、かつシリコン原子
および炭素原子を主成分とする非晶質の薄膜(以下a−
Si_1_−_xC_x:H薄膜と略記する。 但し、0<X≦0.4)を備え、前記a−Si_1_−
_xC_x:H薄膜の赤外吸収スペクトルにおいて20
90cm^−^1の吸収係数が2000cm^−^1の
吸収係数の3倍以下であり、前記a−Si_1_−_x
C_x:H薄膜中を電荷を移動させるよう構成したこと
を特徴とする半導体装置。 - (2)a−Si_1_−_xC_x:H薄膜の水素含有
量が1原子%以上50原子%以下であることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。 - (3)請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって
、原料ガスとしてシリコン原子および水素原子を分子内
に含むガスと炭素原子を分子内に含むガスを真空容器内
に導入し、前記原料ガスに減圧下で電界を印加して放電
によりプラズマを発生させ、前記プラズマの発光からの
波長656.3nmの発光強度が波長414.2nmの
発光強度に比べて0.8倍以上となる条件下でa−Si
_1_−_xC_x:H薄膜を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - (4)プラズマの発光からの波長288.2nmの発光
強度が波長414.2nmの発光強度に比べて、0.8
倍以上であることを特徴とする請求項3に記載の半導体
装置の製造方法。 - (5)原料ガスに少なくとも水素ガスまたはヘリウムガ
スを混合することを特徴とする請求項3に記載の半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1002419A JPH02181974A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1002419A JPH02181974A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02181974A true JPH02181974A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11528731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1002419A Pending JPH02181974A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02181974A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04176871A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-24 | Canon Inc | 堆積膜形成方法 |
WO1997022141A1 (fr) * | 1995-12-14 | 1997-06-19 | Seiko Epson Corporation | Procede de fabrication d'un film semi-conducteur mince et dispositif obtenu par ce procede |
US6391690B2 (en) | 1995-12-14 | 2002-05-21 | Seiko Epson Corporation | Thin film semiconductor device and method for producing the same |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP1002419A patent/JPH02181974A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04176871A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-24 | Canon Inc | 堆積膜形成方法 |
WO1997022141A1 (fr) * | 1995-12-14 | 1997-06-19 | Seiko Epson Corporation | Procede de fabrication d'un film semi-conducteur mince et dispositif obtenu par ce procede |
US6391690B2 (en) | 1995-12-14 | 2002-05-21 | Seiko Epson Corporation | Thin film semiconductor device and method for producing the same |
US6660572B2 (en) | 1995-12-14 | 2003-12-09 | Seiko Epson Corporation | Thin film semiconductor device and method for producing the same |
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