JPH0499313A - アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法 - Google Patents
アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法Info
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- JPH0499313A JPH0499313A JP2217369A JP21736990A JPH0499313A JP H0499313 A JPH0499313 A JP H0499313A JP 2217369 A JP2217369 A JP 2217369A JP 21736990 A JP21736990 A JP 21736990A JP H0499313 A JPH0499313 A JP H0499313A
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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
- 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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分計）
本発明は、太陽光発電および光感応デバイス分野等に応
用することのできる半導体薄膜としてのアモルファスシ
リコン系薄膜及びその製造方法に関する。
用することのできる半導体薄膜としてのアモルファスシ
リコン系薄膜及びその製造方法に関する。
（従来の技術）
紫外線センサあるいは紫外域太陽光発電には、シリコン
よりも炭化シリコンが適していることが知られている。
よりも炭化シリコンが適していることが知られている。
かかる炭化シリコンによる薄膜の製造方法としては、炭
化水素ガスを含むアルゴン雰囲気中でマグネトロンスパ
ッタリングにより、アモルファスシリコン系薄膜として
の水素化アモルファス炭化シリコン薄膜の製造方法は公
知である（例えば、特開昭６１−４８５６４号公報参照
）。
化水素ガスを含むアルゴン雰囲気中でマグネトロンスパ
ッタリングにより、アモルファスシリコン系薄膜として
の水素化アモルファス炭化シリコン薄膜の製造方法は公
知である（例えば、特開昭６１−４８５６４号公報参照
）。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、水素化アモルファス炭化シリコン薄膜は、シ
リコン薄膜に比して導電率が低く、太陽光発電素子とし
て必ずしも満足できるものではなまた、この水素化アモ
ルファス炭化シリコン薄膜は、導電率が小さく、紫外線
センサとしての性能が十分でな（１゜ この発明は、このような事情に基づいてなされたもので
、光学的バンドギャップ（以下、単にバンドギャップと
いう）が高く、短波長領域での導電率が従来の水素化ア
モルファス炭化シリコン薄膜より優れたアモルファスシ
リコン系薄膜を提供することにより、短波長の光に対し
て発電効率の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイ
スを提供することを目的とするものである。
リコン薄膜に比して導電率が低く、太陽光発電素子とし
て必ずしも満足できるものではなまた、この水素化アモ
ルファス炭化シリコン薄膜は、導電率が小さく、紫外線
センサとしての性能が十分でな（１゜ この発明は、このような事情に基づいてなされたもので
、光学的バンドギャップ（以下、単にバンドギャップと
いう）が高く、短波長領域での導電率が従来の水素化ア
モルファス炭化シリコン薄膜より優れたアモルファスシ
リコン系薄膜を提供することにより、短波長の光に対し
て発電効率の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイ
スを提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
この目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ア
モルファスシリコン系薄膜において、その薄膜中に水素
化炭化シリコンと水素化窒化シリコンとを共存させたも
のである。
モルファスシリコン系薄膜において、その薄膜中に水素
化炭化シリコンと水素化窒化シリコンとを共存させたも
のである。
（作用）
このアモルファスシリコン系薄膜は、薄膜中に水素化炭
化シリコンと水素化窒化シリコンとが共存しているので
、従来の水素化炭化シリコンのみで形成されているアモ
ルファスシリコン系薄膜に比べて、バンドギャップおよ
び導電率が高いアモルファスシリコン系薄膜である。
化シリコンと水素化窒化シリコンとが共存しているので
、従来の水素化炭化シリコンのみで形成されているアモ
ルファスシリコン系薄膜に比べて、バンドギャップおよ
び導電率が高いアモルファスシリコン系薄膜である。
したがって、本願のアモルファスシリコン系薄膜を利用
することにより、従来より短波長の光に対して発電効率
の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイスを製造す
ることができる。
することにより、従来より短波長の光に対して発電効率
の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイスを製造す
ることができる。
（実施例）
以下、図面により、本願の発明を説明する。
まず、第１図は本願のアモルファスシリコン系薄膜の製
造に用いる製造装置の概略図である。
造に用いる製造装置の概略図である。
同図において、１は製造装置の全体を示し、２は処理槽
である。
である。
この処理槽２内には、ターゲット３と基板４とが上下に
対面して配置されている。
対面して配置されている。
この実施例におけるターゲット３は真性単結晶シリコン
板からなるものであるが、多結晶シリコンあるいはアモ
ルファスシリコンを用いても良い。
板からなるものであるが、多結晶シリコンあるいはアモ
ルファスシリコンを用いても良い。
そして、このターゲット３は、マグネット５の上面に載
置されており、このマグネット５は水冷装置５ａにより
適温に冷却されている。
置されており、このマグネット５は水冷装置５ａにより
適温に冷却されている。
基板４は、温度調節器６によって温度制御される基板加
熱部７によって一定温度に保たれ、前記ターゲット３に
対向されている。
熱部７によって一定温度に保たれ、前記ターゲット３に
対向されている。
この実施例においては、基板４の温度は液体窒素温度か
ら３５０℃までの範囲内で一定温度に維持されている。
ら３５０℃までの範囲内で一定温度に維持されている。
これは、良好なアモルファス薄膜あるいは微結晶を含む
アモルファス薄膜を得るためである。
アモルファス薄膜を得るためである。
そして、この処理槽２には、第１．第２．第３のガス導
入管１１，１２．１３と、処理槽２内の空気を図外の真
空ポンプで排気する排気管１４とが設置されている。
入管１１，１２．１３と、処理槽２内の空気を図外の真
空ポンプで排気する排気管１４とが設置されている。
第１のガス導入管１１は、アルゴンガスＡｒを処理槽２
内に供給するもので、第２のガス導入管１２はメタンガ
スＣＨ４を、また第３のガス導入管１３は窒素ガスＮ２
を前記処理槽２内に供給するものである。
内に供給するもので、第２のガス導入管１２はメタンガ
スＣＨ４を、また第３のガス導入管１３は窒素ガスＮ２
を前記処理槽２内に供給するものである。
そして、これらの各ガス導入管１１，１２．１３および
排気管１４には、それぞれ開閉バルブ１１ａ、１２ａ、
１３ａ、１４ａが設置されている。
排気管１４には、それぞれ開閉バルブ１１ａ、１２ａ、
１３ａ、１４ａが設置されている。
そして、図中１５は高周波電源で、その周波数は１３．
５６ＭＨｚである。
５６ＭＨｚである。
このように構成された製造装置１を用いて、本願にかか
るアモルファスシリコン薄膜は次のようにして製造され
る。
るアモルファスシリコン薄膜は次のようにして製造され
る。
第１図に示すように、基板４等を所定の状態にセットし
た後、まず処理槽２内は、排気管１４を経て例えば１ｏ
−７〜１０−６Ｔｏｒｒのベース真空度に排気される。
た後、まず処理槽２内は、排気管１４を経て例えば１ｏ
−７〜１０−６Ｔｏｒｒのベース真空度に排気される。
これは、処理槽２内の真空引きの時間的効率と残留ガス
による不純物の薄膜中への取り込みの防止とを効果的に
行なうためである。
による不純物の薄膜中への取り込みの防止とを効果的に
行なうためである。
この後、前記の各ガス導入管１１． １２． １３の開
閉バルブｌｌａ、１２ａ、１３ａを適宜操作して、各ガ
ス導入管１１． １２．１３からそれぞれ所定のガスが
所定量だけ導入される。
閉バルブｌｌａ、１２ａ、１３ａを適宜操作して、各ガ
ス導入管１１． １２．１３からそれぞれ所定のガスが
所定量だけ導入される。
この実施例では、励起用ガスとして前記第１のガス導入
管１１からアルゴンガスを供給することとしたが、ヘリ
ウム、ネオンあるいはクリプトンを用いても良い。
管１１からアルゴンガスを供給することとしたが、ヘリ
ウム、ネオンあるいはクリプトンを用いても良い。
また、炭素添加用ガスとしての炭化水素ガスは前記第２
のガス導入管１２からメタンガスを供給することとした
が、エチレンガス、アセチレンガス、エタンガスあるい
はプロパンガスを用いても良い。
のガス導入管１２からメタンガスを供給することとした
が、エチレンガス、アセチレンガス、エタンガスあるい
はプロパンガスを用いても良い。
そして、この処理槽２内には前記第３のガス導入管１３
から窒素ガスが導入される。
から窒素ガスが導入される。
この実施例において、処理槽２内に導入されるこれらの
ガスの割合は、アルゴンガスとメタンガスとを１対１と
し、これにメタンガス１に対して窒素ガスを０．０２〜
０．５４の範囲である。
ガスの割合は、アルゴンガスとメタンガスとを１対１と
し、これにメタンガス１に対して窒素ガスを０．０２〜
０．５４の範囲である。
このような所要のガスを処理槽２内に導入した後、高周
波電源１５からの高周波電圧をターゲット３と処理槽２
の壁部２ａとの間に印加することによって、プラズマを
発生させ、このプラズマ中のイオンがターゲット３をス
パッタすることによって基板４の上へ膜堆積が行なわれ
る。
波電源１５からの高周波電圧をターゲット３と処理槽２
の壁部２ａとの間に印加することによって、プラズマを
発生させ、このプラズマ中のイオンがターゲット３をス
パッタすることによって基板４の上へ膜堆積が行なわれ
る。
この膜堆積時のスパッタの条件は、例えば次の通りであ
る。
る。
ターゲット：シリコン単結晶（φ１００ｍｍＸ ５ｔ）
基板；溶融石英板、シリコンウェハ ターゲットと基板の間隔； ４５ｍ＋ｎ磁束密度；３０
０ガウス ベース真空度； ＬＸ １０−’ Ｔｏｒｒ以下膜堆積
時ガス圧力； ｌＸｌ０−２Ｔｏｒｒ基板温度；３００
℃ 印加高周波電力； ２００Ｗ このような、条件下において形成されたアモルファスシ
リコン系薄膜の緒特性は第２図から第４図に示すとおり
である。
基板；溶融石英板、シリコンウェハ ターゲットと基板の間隔； ４５ｍ＋ｎ磁束密度；３０
０ガウス ベース真空度； ＬＸ １０−’ Ｔｏｒｒ以下膜堆積
時ガス圧力； ｌＸｌ０−２Ｔｏｒｒ基板温度；３００
℃ 印加高周波電力； ２００Ｗ このような、条件下において形成されたアモルファスシ
リコン系薄膜の緒特性は第２図から第４図に示すとおり
である。
まず、第２図について説明すると、第２図は前記の条件
下において窒素ガスをメタンガス１に対する分圧比で０
．０２〜０．５４の範囲で変化させたときの赤外吸収係
数を示し、同時に比較例（同図中、Ｐ（Ｎ２）／ Ｐ（
ＣＨ４）が０．００の曲線）として窒素ガスを添加しな
い場合の赤外吸収係数を示すものである。
下において窒素ガスをメタンガス１に対する分圧比で０
．０２〜０．５４の範囲で変化させたときの赤外吸収係
数を示し、同時に比較例（同図中、Ｐ（Ｎ２）／ Ｐ（
ＣＨ４）が０．００の曲線）として窒素ガスを添加しな
い場合の赤外吸収係数を示すものである。
この第２図によれば、窒素ガスを添加しない場合には、
Ｓ ｉ）Ｉ、に対応する６３０ｃｍ−’ と、ＳｉＣに
対応する７５０ｃｍ−’ とで吸収が認められるが、本
願発明の窒素ガスを添加した場合には、窒素ガスの分圧
比が増加するにつれて３ｉＮに対応する８２０ｃｍ−’
での吸収が生じ、ＳｉＣの吸収と重なりあって全体と
してピークが高周波側にシフトしていることがわかる。
Ｓ ｉ）Ｉ、に対応する６３０ｃｍ−’ と、ＳｉＣに
対応する７５０ｃｍ−’ とで吸収が認められるが、本
願発明の窒素ガスを添加した場合には、窒素ガスの分圧
比が増加するにつれて３ｉＮに対応する８２０ｃｍ−’
での吸収が生じ、ＳｉＣの吸収と重なりあって全体と
してピークが高周波側にシフトしていることがわかる。
これは、本願の製造方法で形成されるアモルファスシリ
コン系＃膜は、水素化炭化シリコン中に水素化窒化シリ
コンが生成されていることを意味する。
コン系＃膜は、水素化炭化シリコン中に水素化窒化シリ
コンが生成されていることを意味する。
そして、第２図から明かとなるように、添加した窒素ガ
スの分圧比による水素化窒化シリコンの生成の制御性は
非常に良好である。
スの分圧比による水素化窒化シリコンの生成の制御性は
非常に良好である。
このようにして形成したアモルファスシリコン系薄膜に
ついて、分光光度計を用いて光子エネルギを変化させな
がら、吸収係数を測定する。そして、光の透過領域と吸
収領域との境界に相当する光子エネルギを求めて、バン
ドギャップを得る。
ついて、分光光度計を用いて光子エネルギを変化させな
がら、吸収係数を測定する。そして、光の透過領域と吸
収領域との境界に相当する光子エネルギを求めて、バン
ドギャップを得る。
第３図は、このようにして得たアモルファスシリコン系
薄膜のバンドギャップを窒素ガスの分圧比を横軸に示し
たものである。
薄膜のバンドギャップを窒素ガスの分圧比を横軸に示し
たものである。
なお、同図において◎は、比較例としての窒素ガスの無
添加の場合のバンドギャップである。
添加の場合のバンドギャップである。
この第３図によれば、窒素ガスの分圧比を、メタンガス
１に対して０．３〜０．５とすることによってバンドギ
ャップを窒素ガスの無添加の場合と比べておよそ０．３
ｅＶ増大させることができる。
１に対して０．３〜０．５とすることによってバンドギ
ャップを窒素ガスの無添加の場合と比べておよそ０．３
ｅＶ増大させることができる。
したがって、本願発明に係るアモルファスシリコン系薄
膜は、従来のアモルファス炭化シリコン薄膜と比べて、
短波長の光を高効率で吸収あるいは光電変換することが
でき、貿色光や赤色光を透過させることができる。
膜は、従来のアモルファス炭化シリコン薄膜と比べて、
短波長の光を高効率で吸収あるいは光電変換することが
でき、貿色光や赤色光を透過させることができる。
第４図は光照射時の導電率を縦軸に、バンドギャップを
横軸に示したものであり、同図中破線は比較例として従
来の窒素ガスの無添加のものの場合を示したものである
。
横軸に示したものであり、同図中破線は比較例として従
来の窒素ガスの無添加のものの場合を示したものである
。
すなわち、この導電率は前記のようにして形成したアモ
ルファスシリコン系薄膜上に、０．３ｍｍの間隔をおい
てアルミニウムを蒸着して対向する電極を形成し、これ
らの電極間に直流１００■の電圧を印加し、遮光状態と
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（光束密度５．７×１０Ｉ５ｃｒ２
ｓ−’ ）を導入した状態とで、電極間を流れる電流値
を測定し、計算により導電率を得た。
ルファスシリコン系薄膜上に、０．３ｍｍの間隔をおい
てアルミニウムを蒸着して対向する電極を形成し、これ
らの電極間に直流１００■の電圧を印加し、遮光状態と
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（光束密度５．７×１０Ｉ５ｃｒ２
ｓ−’ ）を導入した状態とで、電極間を流れる電流値
を測定し、計算により導電率を得た。
得られた導電率は第４図中の領域Ａ中に分布しており、
この第４図に示す結果から明らかなように、従来例に比
して本願発明の実施例の場合には、とくに、高いバンド
ギャップの領域でも高い導電率を有していることがわか
る。
この第４図に示す結果から明らかなように、従来例に比
して本願発明の実施例の場合には、とくに、高いバンド
ギャップの領域でも高い導電率を有していることがわか
る。
したがって、バンドギャップの高い、短波長領域におい
ても光電変換されたエネルギを外部に取り出すことが容
易であり、光電池や感応性の優れた光感応デバイスの製
造が容易となる。
ても光電変換されたエネルギを外部に取り出すことが容
易であり、光電池や感応性の優れた光感応デバイスの製
造が容易となる。
そして、この実施例においては、メタンガスや窒素ガス
等の入手の容易で安全な原料を用いて、バンドギャップ
および導電率の高いアモルファスシリコン系薄膜を形成
することができ、格別の面倒な操作をも要しないので製
造作業が容易である。
等の入手の容易で安全な原料を用いて、バンドギャップ
および導電率の高いアモルファスシリコン系薄膜を形成
することができ、格別の面倒な操作をも要しないので製
造作業が容易である。
したがって、この発明によれば、紫外線等の短波長の光
に対して発電効率の高い光電池や光感応デバイスを容易
に実現することができる。
に対して発電効率の高い光電池や光感応デバイスを容易
に実現することができる。
（発明の効果）
以上説明したように、本願の発明にががるアモルファス
シリコン系薄膜は、薄膜中に水素化炭化シリコンと水素
化窒化シリコンとが共存しているので、従来の水素化炭
化シリコンのみで形成されているアモルファスシリコン
系薄膜に比べて、バンドギャップおよび導電率が高いア
モルファスシリコン系薄膜である。
シリコン系薄膜は、薄膜中に水素化炭化シリコンと水素
化窒化シリコンとが共存しているので、従来の水素化炭
化シリコンのみで形成されているアモルファスシリコン
系薄膜に比べて、バンドギャップおよび導電率が高いア
モルファスシリコン系薄膜である。
したがって、本願のアモルファスシリコン系薄膜を利用
することにより、従来より短波長の光に対して発電効率
の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイスを製造す
ることができる。
することにより、従来より短波長の光に対して発電効率
の高い光電池や感応性の優れた光感応デバイスを製造す
ることができる。
図面は、この発明の実施例に関し、第１図は本願発明の
製造に用いるマグネトロンスパッタリング装置の概略図
、第２図は本願による薄膜の赤外吸収係数と波数との関
係を示すグラフ、第３図は本願による薄膜のバンドギャ
ップと窒素ガスの分圧比との関係を示すグラフ、第４図
は本願による薄膜の導電率とバンドギャップとの関係を
示すグラフである。 第２図
製造に用いるマグネトロンスパッタリング装置の概略図
、第２図は本願による薄膜の赤外吸収係数と波数との関
係を示すグラフ、第３図は本願による薄膜のバンドギャ
ップと窒素ガスの分圧比との関係を示すグラフ、第４図
は本願による薄膜の導電率とバンドギャップとの関係を
示すグラフである。 第２図
Claims (3)
- （１）アモルファスシリコン系薄膜において、その薄膜
中に水素化炭化シリコンと水素化窒化シリコンとを共存
させたことを特徴とするアモルファスシリコン系薄膜。 - （２）炭化水素ガスを含むアルゴン雰囲気中でのマグネ
トロンスパッタリングによるアモルファスシリコン系薄
膜の製造方法において、 前記雰囲気中に適量の窒素ガスを混合させることを特徴
とするアモルファスシリコン系薄膜の製造方法。 - （３）請求項２記載のアモルファスシリコン系薄膜の製
造方法において、 前記雰囲気は、アルゴンガス１に対して、メタンガスを
０．５〜２．０、窒素ガスを０．１〜０．５の範囲で添
加したことを特徴とするアモルファスシリコン系薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217369A JPH0499313A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217369A JPH0499313A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499313A true JPH0499313A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16703097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2217369A Pending JPH0499313A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | アモルファスシリコン系薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499313A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5478060A (en) * | 1993-05-19 | 1995-12-26 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Guide jig for wiring harness assembly plate |
| US5535788A (en) * | 1993-11-04 | 1996-07-16 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Wire harness holding device, and wire harness holding mechanism and method using the wire harness holding device |
| CN100373559C (zh) * | 2002-01-15 | 2008-03-05 | 东京毅力科创株式会社 | 形成含硅绝缘膜的cvd方法和装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6233419A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-13 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 非晶質半導体 |
-
1990
- 1990-08-17 JP JP2217369A patent/JPH0499313A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6233419A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-13 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | 非晶質半導体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5478060A (en) * | 1993-05-19 | 1995-12-26 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Guide jig for wiring harness assembly plate |
| US5535788A (en) * | 1993-11-04 | 1996-07-16 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Wire harness holding device, and wire harness holding mechanism and method using the wire harness holding device |
| CN100373559C (zh) * | 2002-01-15 | 2008-03-05 | 东京毅力科创株式会社 | 形成含硅绝缘膜的cvd方法和装置 |
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