JPH0574713A - 非晶質半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0574713A JPH0574713A JP3236402A JP23640291A JPH0574713A JP H0574713 A JPH0574713 A JP H0574713A JP 3236402 A JP3236402 A JP 3236402A JP 23640291 A JP23640291 A JP 23640291A JP H0574713 A JPH0574713 A JP H0574713A
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- thin film
- semiconductor thin
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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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】生産性に優れかつ特性の面方向ばらつきが少な
い非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する。 【構成】成膜室10内の成膜用基板4に対面する電極対
(ガス解離装置)1、3間に原料ガスを導入して非晶質
半導体薄膜を基板4上に成膜させる成膜工程と、原料ガ
ス導入を遮断するとともに電極対(ガス解離装置)に水
素ガスを導入して原子状水素を生成する化学アニ−ル工
程とを交互に繰り返して成膜する。単一のガス解離装置
によりガス切り換えだけで成膜と化学アニ−ルとを実施
でき、生産性に優れる。
い非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する。 【構成】成膜室10内の成膜用基板4に対面する電極対
(ガス解離装置)1、3間に原料ガスを導入して非晶質
半導体薄膜を基板4上に成膜させる成膜工程と、原料ガ
ス導入を遮断するとともに電極対(ガス解離装置)に水
素ガスを導入して原子状水素を生成する化学アニ−ル工
程とを交互に繰り返して成膜する。単一のガス解離装置
によりガス切り換えだけで成膜と化学アニ−ルとを実施
でき、生産性に優れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非晶質半導体薄膜の製造
方法に関し、例えばアモルファスシリコン太陽電池など
に採用されるアモルファスシリコン薄膜の製造方法に関
する。
方法に関し、例えばアモルファスシリコン太陽電池など
に採用されるアモルファスシリコン薄膜の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン薄膜には光照射に
よって光導電率が低下する光劣化と呼ばれる問題があ
り、特開平3−32019号公報は、成膜室で非晶質半
導体薄膜を成膜し、次にこの非晶質半導体薄膜を改質室
に移送し、この改質室で非晶質半導体薄膜表面を原子状
水素雰囲気に曝して該表面を化学アニ−ルすることを開
示している。
よって光導電率が低下する光劣化と呼ばれる問題があ
り、特開平3−32019号公報は、成膜室で非晶質半
導体薄膜を成膜し、次にこの非晶質半導体薄膜を改質室
に移送し、この改質室で非晶質半導体薄膜表面を原子状
水素雰囲気に曝して該表面を化学アニ−ルすることを開
示している。
【0003】また、固体物理誌,Vol.26,No.
1,1991,43〜49頁は、単一のチャンバに非晶
質半導体薄膜成膜用の成膜装置と、化学アニ−ル用のマ
イクロ波プラズマ装置とを装備し、成膜と化学アニ−ル
とを単一チャンバ内で交互に繰り返して所定厚の非晶質
半導体薄膜を得ることを開示している。
1,1991,43〜49頁は、単一のチャンバに非晶
質半導体薄膜成膜用の成膜装置と、化学アニ−ル用のマ
イクロ波プラズマ装置とを装備し、成膜と化学アニ−ル
とを単一チャンバ内で交互に繰り返して所定厚の非晶質
半導体薄膜を得ることを開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種の非晶質半導体
薄膜の製造では、成膜と化学アニ−ルとを多数回繰り返
す必要があるので、上記した前者の二室式に比べて後者
の一室式の方法は室間移送時間が不要となるので形成に
必要な時間を格段に短縮でき、生産性に優れる。しかし
ながら後者の方法では、非晶質半導体薄膜成膜用の成膜
装置と、化学アニ−ル用のマイクロ波プラズマ装置とを
配備しなければならず、成膜装置は当然基板と対面して
配設されるので、マイクロ波プラズマ装置は基板の側方
に偏設せざるを得ない。その結果、大面積の非晶質半導
体薄膜を製造する場合、マイクロ波プラズマ装置に近接
する薄膜の部位と、離遠する薄膜の部位とで、原子状水
素濃度がばらつく可能性があり、大面積の非晶質半導体
薄膜の製造に支障があった。また、基板と対面する位置
に化学アニ−ル用のマイクロ波プラズマ装置と成膜装置
とを並設することも考えられるが、この場合には両装置
の位置取りが難しくなり、かつ、大面積の非晶質半導体
薄膜の製造において成膜が不均一となる可能性が考えら
れる。
薄膜の製造では、成膜と化学アニ−ルとを多数回繰り返
す必要があるので、上記した前者の二室式に比べて後者
の一室式の方法は室間移送時間が不要となるので形成に
必要な時間を格段に短縮でき、生産性に優れる。しかし
ながら後者の方法では、非晶質半導体薄膜成膜用の成膜
装置と、化学アニ−ル用のマイクロ波プラズマ装置とを
配備しなければならず、成膜装置は当然基板と対面して
配設されるので、マイクロ波プラズマ装置は基板の側方
に偏設せざるを得ない。その結果、大面積の非晶質半導
体薄膜を製造する場合、マイクロ波プラズマ装置に近接
する薄膜の部位と、離遠する薄膜の部位とで、原子状水
素濃度がばらつく可能性があり、大面積の非晶質半導体
薄膜の製造に支障があった。また、基板と対面する位置
に化学アニ−ル用のマイクロ波プラズマ装置と成膜装置
とを並設することも考えられるが、この場合には両装置
の位置取りが難しくなり、かつ、大面積の非晶質半導体
薄膜の製造において成膜が不均一となる可能性が考えら
れる。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、生産性に優れかつ特性の面方向ばらつきが少ない
非晶質半導体薄膜の製造方法を提供することをその目的
としている。
あり、生産性に優れかつ特性の面方向ばらつきが少ない
非晶質半導体薄膜の製造方法を提供することをその目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の非晶質半導体薄
膜の製造方法は、成膜室内の成膜用基板に対面するガス
解離装置に原料ガスを導入して非晶質半導体薄膜を前記
基板上に成膜させる成膜工程と、前記原料ガス導入を遮
断するとともに前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素
に曝す化学アニ−ル工程とを交互に実施する非晶質半導
体薄膜の製造方法において、前記化学アニ−ル工程は、
前記成膜工程で用いられた前記ガス解離装置に水素ガス
を導入して前記原子状水素を生成することを特徴として
いる。
膜の製造方法は、成膜室内の成膜用基板に対面するガス
解離装置に原料ガスを導入して非晶質半導体薄膜を前記
基板上に成膜させる成膜工程と、前記原料ガス導入を遮
断するとともに前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素
に曝す化学アニ−ル工程とを交互に実施する非晶質半導
体薄膜の製造方法において、前記化学アニ−ル工程は、
前記成膜工程で用いられた前記ガス解離装置に水素ガス
を導入して前記原子状水素を生成することを特徴として
いる。
【0007】上記ガス解離装置は、ガスを解離してイオ
ンや活性原子を生成する装置であって、RFプラズマ装
置やマイクロ波プラズマ装置などのプラズマ発生装置、
触媒コイルなどの非プラズマ装置を採用することができ
る。
ンや活性原子を生成する装置であって、RFプラズマ装
置やマイクロ波プラズマ装置などのプラズマ発生装置、
触媒コイルなどの非プラズマ装置を採用することができ
る。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように本発明の非晶質半導
体薄膜の製造方法では、単一成膜室内に成膜用基板に対
面して配設されたガス解離装置に、原料ガスと水素ガス
とを交互に切り換えるだけで成膜と化学アニ−ルとを実
施できるので、面方向における化学アニ−ル特性ばらつ
きを低減するとともに高い生産性を実現することがで
き、実用化の点で優れた効果を奏することができる。
体薄膜の製造方法では、単一成膜室内に成膜用基板に対
面して配設されたガス解離装置に、原料ガスと水素ガス
とを交互に切り換えるだけで成膜と化学アニ−ルとを実
施できるので、面方向における化学アニ−ル特性ばらつ
きを低減するとともに高い生産性を実現することがで
き、実用化の点で優れた効果を奏することができる。
【0009】
【実施例】(第1実施例)本発明の一実施例を以下に説
明する。図1に示す製造装置は、アモルファスシリコン
膜製造装置であって、図示しない真空ポンプにより減圧
される真空槽10の底部には成膜用の基板4が水平に配
設されており、基板4の上方に基板4と対面してRF
(高周波)プラズマ装置(本発明でいうガス解離装置)
の上部電極(ガス吹出口)1及びメッシュ電極3が水平
方向に配設されている。
明する。図1に示す製造装置は、アモルファスシリコン
膜製造装置であって、図示しない真空ポンプにより減圧
される真空槽10の底部には成膜用の基板4が水平に配
設されており、基板4の上方に基板4と対面してRF
(高周波)プラズマ装置(本発明でいうガス解離装置)
の上部電極(ガス吹出口)1及びメッシュ電極3が水平
方向に配設されている。
【0010】上部電極1は、ガス導入配管11に接続さ
れるガス導入口12を上面に、メッシュ状のガス送出ネ
ット13を下面に有する金属製のガス吹出口であって、
メッシュ電極3はガス送出ネット13から下方に約2c
m離れ、基板4から上方に約1cm離れて配設されてい
る。基板4はガラス板であって約40cm×約30cm
の大きさをもち、電熱ヒ−タパネル5上に水平に載置さ
れている。
れるガス導入口12を上面に、メッシュ状のガス送出ネ
ット13を下面に有する金属製のガス吹出口であって、
メッシュ電極3はガス送出ネット13から下方に約2c
m離れ、基板4から上方に約1cm離れて配設されてい
る。基板4はガラス板であって約40cm×約30cm
の大きさをもち、電熱ヒ−タパネル5上に水平に載置さ
れている。
【0011】以下、この製造装置を用いて図2のタイミ
ングチャ−ト及び表1の各製造条件に基づいてi型のア
モルファスシリコン膜を製造した。以下にこの製造工程
を説明する。 (成膜工程)図2のタイミングチャ−トにおける期間T
1に表1の成膜条件に基づいて成膜工程を実施した。そ
の結果、原料ガスとしてのSiH4 、H2 がRF放電に
よりプラズマ化され、基板4上にアモルファスシリコン
膜a−Si:Hが成膜される。
ングチャ−ト及び表1の各製造条件に基づいてi型のア
モルファスシリコン膜を製造した。以下にこの製造工程
を説明する。 (成膜工程)図2のタイミングチャ−トにおける期間T
1に表1の成膜条件に基づいて成膜工程を実施した。そ
の結果、原料ガスとしてのSiH4 、H2 がRF放電に
よりプラズマ化され、基板4上にアモルファスシリコン
膜a−Si:Hが成膜される。
【0012】(掃気工程)次に、図2のタイミングチャ
−トにおける期間T2に表1の掃気条件に基づいて掃気
工程を実施し、真空槽10内のSiH4 ガスを除去す
る。重要なことは、この掃気工程において高周波電力を
遮断して残存SiH4 、H 2 により掃気工程期間中に成
膜されないようにすることである。掃気工程中に高周波
通電すると最終的に形成されるアモルファスシリコン膜
の厚さ方向の特性、組成などが変動してしまい、アモル
ファスシリコン膜の格子結合状態が劣化し、光照射下で
の光感度の経時的な劣化が促進されることが実験上、判
明している。
−トにおける期間T2に表1の掃気条件に基づいて掃気
工程を実施し、真空槽10内のSiH4 ガスを除去す
る。重要なことは、この掃気工程において高周波電力を
遮断して残存SiH4 、H 2 により掃気工程期間中に成
膜されないようにすることである。掃気工程中に高周波
通電すると最終的に形成されるアモルファスシリコン膜
の厚さ方向の特性、組成などが変動してしまい、アモル
ファスシリコン膜の格子結合状態が劣化し、光照射下で
の光感度の経時的な劣化が促進されることが実験上、判
明している。
【0013】(化学アニ−ル工程)次に、図2のタイミ
ングチャ−トにおける期間T3に表1の化学アニ−ル条
件に基づいて化学アニ−ル工程を実施した。その結果、
導入されたH2 ガスがRF放電によりプラズマ化され、
アモルファスシリコン膜a−Si:Hの表面に接触し、
この表面で原子状水素となってアモルファスシリコン膜
a−Si:Hの表面近傍に侵入し、アモルファスシリコ
ン膜a−Si:Hの網目構造の格子状態を安定化させ
る。
ングチャ−トにおける期間T3に表1の化学アニ−ル条
件に基づいて化学アニ−ル工程を実施した。その結果、
導入されたH2 ガスがRF放電によりプラズマ化され、
アモルファスシリコン膜a−Si:Hの表面に接触し、
この表面で原子状水素となってアモルファスシリコン膜
a−Si:Hの表面近傍に侵入し、アモルファスシリコ
ン膜a−Si:Hの網目構造の格子状態を安定化させ
る。
【0014】(掃気工程)次に、図2のタイミングチャ
−トにおける期間T4に表1の掃気条件に基づいて掃気
工程を実施し、真空槽10内のH2 ガスを除去する。こ
の掃気工程の目的も成膜後の掃気工程と同じである。な
お、基板温度は各工程を通じてヒ−タパネル5により2
00℃〜300℃の範囲の所定温度に維持された。上記
4つの部分工程からなるサイクルを所定回数繰り返して
必要な厚さのアモルファスシリコン膜を得た。
−トにおける期間T4に表1の掃気条件に基づいて掃気
工程を実施し、真空槽10内のH2 ガスを除去する。こ
の掃気工程の目的も成膜後の掃気工程と同じである。な
お、基板温度は各工程を通じてヒ−タパネル5により2
00℃〜300℃の範囲の所定温度に維持された。上記
4つの部分工程からなるサイクルを所定回数繰り返して
必要な厚さのアモルファスシリコン膜を得た。
【0015】このようにして成膜したアモルファスシリ
コン膜の光劣化特性を図3に示す。光照射はソ−ラシミ
ュレ−タを用い、光照射時のスペクトルはAM1(赤道
直下条件)、照射強度は200mW/cm2 とし、光導
電率測定時の照射条件はAM1、照射強度100mW/
cm2 とした。ここで比較例品として上記成膜工程のみ
で同じ厚さに成膜したアモルファスシリコン膜を採用し
た。
コン膜の光劣化特性を図3に示す。光照射はソ−ラシミ
ュレ−タを用い、光照射時のスペクトルはAM1(赤道
直下条件)、照射強度は200mW/cm2 とし、光導
電率測定時の照射条件はAM1、照射強度100mW/
cm2 とした。ここで比較例品として上記成膜工程のみ
で同じ厚さに成膜したアモルファスシリコン膜を採用し
た。
【0016】図3からこの実施例のアモルファスシリコ
ン膜が化学アニ−ルの採用によりそれを採用しない比較
例品に比べて優れた光劣化特性を有することがわかる。 (実施例2)本発明の他の実施例を以下に説明する。図
4に示す製造装置は、触媒式のアモルファスシリコン膜
製造装置であって、図1の装置に比較して、高周波電源
6及びメッシュ電極3の代わりとして、ガス吹出口1の
直下、基板4の直上に触媒加熱用の電源20により通電
加熱されるコイル状の金属触媒線8が配設されている。
ン膜が化学アニ−ルの採用によりそれを採用しない比較
例品に比べて優れた光劣化特性を有することがわかる。 (実施例2)本発明の他の実施例を以下に説明する。図
4に示す製造装置は、触媒式のアモルファスシリコン膜
製造装置であって、図1の装置に比較して、高周波電源
6及びメッシュ電極3の代わりとして、ガス吹出口1の
直下、基板4の直上に触媒加熱用の電源20により通電
加熱されるコイル状の金属触媒線8が配設されている。
【0017】以下、この製造装置を用いて図5のタイミ
ングチャ−ト及び表2の各工程製造条件に基づいてi型
のアモルファスシリコン膜を製造した。以下にこの製造
工程を説明する。 (成膜工程)図5のタイミングチャ−トにおける期間T
1に表2の成膜条件に基づいて成膜工程を実施した。そ
の結果、原料ガスとしてのSiH4 、H2 が触媒により
活性原子化され、基板4上にアモルファスシリコン膜a
−Si:Hが成膜される。ここで、金属触媒線8として
1500℃〜1600℃に加熱したタングステン線を用
いたが、白金線やモリブデン線を用いることもできる。
ングチャ−ト及び表2の各工程製造条件に基づいてi型
のアモルファスシリコン膜を製造した。以下にこの製造
工程を説明する。 (成膜工程)図5のタイミングチャ−トにおける期間T
1に表2の成膜条件に基づいて成膜工程を実施した。そ
の結果、原料ガスとしてのSiH4 、H2 が触媒により
活性原子化され、基板4上にアモルファスシリコン膜a
−Si:Hが成膜される。ここで、金属触媒線8として
1500℃〜1600℃に加熱したタングステン線を用
いたが、白金線やモリブデン線を用いることもできる。
【0018】(掃気工程)実施例1と同じであり、真空
槽10内のSiH4ガスを除去する。 (化学アニ−ル工程)次に、図5のタイミングチャ−ト
における期間T3に表2の化学アニ−ル条件に基づいて
化学アニ−ル工程を実施した。その結果、導入されたH
2 ガスが触媒により活性原子化され、アモルファスシリ
コン膜a−Si:Hの表面に接触し、この表面で原子状
水素となってアモルファスシリコン膜a−Si:Hの表
面近傍に侵入し、アモルファスシリコン膜a−Si:H
の網目構造の格子状態を安定化させる。
槽10内のSiH4ガスを除去する。 (化学アニ−ル工程)次に、図5のタイミングチャ−ト
における期間T3に表2の化学アニ−ル条件に基づいて
化学アニ−ル工程を実施した。その結果、導入されたH
2 ガスが触媒により活性原子化され、アモルファスシリ
コン膜a−Si:Hの表面に接触し、この表面で原子状
水素となってアモルファスシリコン膜a−Si:Hの表
面近傍に侵入し、アモルファスシリコン膜a−Si:H
の網目構造の格子状態を安定化させる。
【0019】(掃気工程)実施例1と同じであり、真空
槽10内のH2 ガスを除去する。基板温度は各工程を通
じてヒ−タパネル5により200℃〜300℃の範囲の
所定温度に維持された。上記4つの部分工程からなるサ
イクルを所定回数繰り返して必要な厚さのアモルファス
シリコン膜を得た。
槽10内のH2 ガスを除去する。基板温度は各工程を通
じてヒ−タパネル5により200℃〜300℃の範囲の
所定温度に維持された。上記4つの部分工程からなるサ
イクルを所定回数繰り返して必要な厚さのアモルファス
シリコン膜を得た。
【0020】こうして成膜されたアモルファスシリコン
膜も実施例1のものにほぼ等しい光劣化特性をもつこと
がわかった。以上説明したように、これら実施例では、
成膜と化学アニ−ルとを同一槽内の同一のガス解離装置
で単にガスを繰り返し切り換えるだけで実施することが
でき、面方向の特性ばらつきが少なくかつ光劣化特性が
優れた非晶質半導体薄膜を高能率に製造することができ
る。更に、製造装置の構成が単純で信頼性及び経済性に
富む利点もある。
膜も実施例1のものにほぼ等しい光劣化特性をもつこと
がわかった。以上説明したように、これら実施例では、
成膜と化学アニ−ルとを同一槽内の同一のガス解離装置
で単にガスを繰り返し切り換えるだけで実施することが
でき、面方向の特性ばらつきが少なくかつ光劣化特性が
優れた非晶質半導体薄膜を高能率に製造することができ
る。更に、製造装置の構成が単純で信頼性及び経済性に
富む利点もある。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【図1】第1実施例の製造工程に用いる製造装置の模式
断面図
断面図
【図2】第1実施例のタイミングチャ−ト
【図3】第1実施例のアモルファスシリコン膜の光劣化
特性を示す特性図
特性を示す特性図
【図4】第2実施例の製造工程に用いる製造装置の模式
断面図
断面図
【図5】第2実施例のタイミングチャ−ト
1 上部電極(ガス解離装置) 3 下部電極(ガス解離装置) 4 基板(成膜用基板) 10 真空槽(成膜室)
Claims (1)
- 【請求項1】成膜室内の成膜用基板に対面するガス解離
装置に原料ガスを導入して非晶質半導体薄膜を前記基板
上に成膜させる成膜工程と、前記原料ガス導入を遮断す
るとともに前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素に曝
す化学アニ−ル工程とを交互に実施する非晶質半導体薄
膜の製造方法において、 前記化学アニ−ル工程は、前記成膜工程で用いられた前
記ガス解離装置に水素ガスを導入して前記原子状水素を
生成することを特徴とする非晶質半導体薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3236402A JPH0574713A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3236402A JPH0574713A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0574713A true JPH0574713A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17000231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3236402A Pending JPH0574713A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0574713A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2002198311A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-12 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法、これらの方法の実施に使用する装置、並びに電気光学装置 |
JP2002270526A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
JP2002294451A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
JP2002299265A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
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JP2007027485A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Ulvac Japan Ltd | 成膜方法および成膜装置 |
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-
1991
- 1991-09-17 JP JP3236402A patent/JPH0574713A/ja active Pending
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