JPS5933532B2 - 非晶質シリコンの形成方法 - Google Patents
非晶質シリコンの形成方法Info
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- JPS5933532B2 JPS5933532B2 JP56049299A JP4929981A JPS5933532B2 JP S5933532 B2 JPS5933532 B2 JP S5933532B2 JP 56049299 A JP56049299 A JP 56049299A JP 4929981 A JP4929981 A JP 4929981A JP S5933532 B2 JPS5933532 B2 JP S5933532B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコンを用いた半導体素子に関するも
ので、特に良好な電極材料となり得る非晶質シリコンの
形成方法に関するものである。
ので、特に良好な電極材料となり得る非晶質シリコンの
形成方法に関するものである。
非晶質シリコン（アモルファス・シリコン、以下ａ−Ｓ
ｉと称する）は周知のように最近応用性の広い材料とし
て着目され研究、実用化が進められている。このａ−Ｓ
ｉを用いた半導体素子装置は種々考えｊごいるが、多く
は太陽電池、撮像デバイス、光導電センサー、薄膜トラ
ンジスタなどである。特に太陽電池としては低価格、大
面積、量産性の点で極めて有望視されている。このａ−
Ｓｉを得る一般的な方法はシランガスＳｉＨ４を用いた
高周波放電・グロー放電分解によるものである。
ｉと称する）は周知のように最近応用性の広い材料とし
て着目され研究、実用化が進められている。このａ−Ｓ
ｉを用いた半導体素子装置は種々考えｊごいるが、多く
は太陽電池、撮像デバイス、光導電センサー、薄膜トラ
ンジスタなどである。特に太陽電池としては低価格、大
面積、量産性の点で極めて有望視されている。このａ−
Ｓｉを得る一般的な方法はシランガスＳｉＨ４を用いた
高周波放電・グロー放電分解によるものである。
この方法を第１図に示した製造装置の例を用いながら説
明する。真空排気系６につながれた反応室４内に、対向
した電極２および３が配置されている。
明する。真空排気系６につながれた反応室４内に、対向
した電極２および３が配置されている。
ａ−Ｓｉを形成させるための基板１は一方の電極２の上
に置かれ、電極２には必要に応じてヒーター５が付置さ
れる。このヒーターは回転しうる機構をもたせても良い
。ＳｉＨ４を含むガス容器９とＰＨ３などの不純物ガス
を含む容器１０からのガスは、流量制御装置８によつて
流量および流量比が制御されて反応室４に供給される。
第１図においては、このガスが電極３にあけられた数多
くの孔から均一に供給されるようにしてある。電極２と
電極３との間に直流ないしは高周波電源Ｔより電力が加
えられ、グロー放電によつてＳｉＨ４の分解が行われ、
基板１の上にａ−Ｓｉが形成されるのである。この方法
によれば、基板温度が数百度と低く、製造エネルギが低
くでき、かつ不純物ガスの切り換えにより叩接合が形成
されるので工程が簡単であり、膜厚が薄くても良く大面
積が安価に得られるなどの特徴を有している。このよう
な方法で得られたａ−Ｓｉを新しい半導体デバイス材料
として考えてみると非常に有望視され研究が進められ一
部実用化されてはいるものの、未だａ−Ｓｉ膜の成長機
構、膜内の欠陥、膜内の含有水素量、膜内の不純物、キ
ャリヤ移動度などの制御は不明の部分が多く、今後解明
が急がれている点である。
に置かれ、電極２には必要に応じてヒーター５が付置さ
れる。このヒーターは回転しうる機構をもたせても良い
。ＳｉＨ４を含むガス容器９とＰＨ３などの不純物ガス
を含む容器１０からのガスは、流量制御装置８によつて
流量および流量比が制御されて反応室４に供給される。
第１図においては、このガスが電極３にあけられた数多
くの孔から均一に供給されるようにしてある。電極２と
電極３との間に直流ないしは高周波電源Ｔより電力が加
えられ、グロー放電によつてＳｉＨ４の分解が行われ、
基板１の上にａ−Ｓｉが形成されるのである。この方法
によれば、基板温度が数百度と低く、製造エネルギが低
くでき、かつ不純物ガスの切り換えにより叩接合が形成
されるので工程が簡単であり、膜厚が薄くても良く大面
積が安価に得られるなどの特徴を有している。このよう
な方法で得られたａ−Ｓｉを新しい半導体デバイス材料
として考えてみると非常に有望視され研究が進められ一
部実用化されてはいるものの、未だａ−Ｓｉ膜の成長機
構、膜内の欠陥、膜内の含有水素量、膜内の不純物、キ
ャリヤ移動度などの制御は不明の部分が多く、今後解明
が急がれている点である。
例えば、上述した膜内の含有水素の影響とは次のような
事である。ＳｉＨ４ガスによつて形成されたａ−Ｓｉの
中にはＨが含まれていて、そのＨがＳｉのタンクリング
ボンドと結合することによつてａ−Ｓｉの局在準位密度
を下げｐ−ｎ制御ができることになると考えられている
が、この水素化ａ−Ｓｉの性質は水素の存在とその量に
よつて大きく影響されるのである。同様にＳｉＦ４を用
いた時にはＦの存在と量に影響され、このフツ素化ａ−
Ｓｉと先の水素化ａ−Ｓｉとの比較も大きな研究課題と
なつている。さてこのａ−Ｓｉを材料として半導体素子
装置を形成した場合、必ずａ−Ｓｉのいずれかの部分に
オーミツク接触を設けて電極を取り出さねばならないこ
とになる。オーミツク接触を行う金属材料は周知のよう
に、抵抗率が小さいこと、ａ−Ｓｉとの間に整流性をも
たないこと、少数キヤリヤの注入源とならないこと、ａ
−Ｓｉと反応したり或いはマイグレーシヨンを起こさな
いこと、取り扱いが簡単であることなどが必要である。
事である。ＳｉＨ４ガスによつて形成されたａ−Ｓｉの
中にはＨが含まれていて、そのＨがＳｉのタンクリング
ボンドと結合することによつてａ−Ｓｉの局在準位密度
を下げｐ−ｎ制御ができることになると考えられている
が、この水素化ａ−Ｓｉの性質は水素の存在とその量に
よつて大きく影響されるのである。同様にＳｉＦ４を用
いた時にはＦの存在と量に影響され、このフツ素化ａ−
Ｓｉと先の水素化ａ−Ｓｉとの比較も大きな研究課題と
なつている。さてこのａ−Ｓｉを材料として半導体素子
装置を形成した場合、必ずａ−Ｓｉのいずれかの部分に
オーミツク接触を設けて電極を取り出さねばならないこ
とになる。オーミツク接触を行う金属材料は周知のよう
に、抵抗率が小さいこと、ａ−Ｓｉとの間に整流性をも
たないこと、少数キヤリヤの注入源とならないこと、ａ
−Ｓｉと反応したり或いはマイグレーシヨンを起こさな
いこと、取り扱いが簡単であることなどが必要である。
このようなことから、ＡＳｉにおいては、ｐ型には比較
的仕事関数の大きいＰｔやＰｄなどが．ｎ型には比較的
仕事関数の小さいＡｌ６ＭＯなどが考えられ、また電極
が透明であることが必要な時にはＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２
、１−Ｔ・０などが考えられτいるのである。勿論、ａ
−Ｓｉがこれらの電極と接触する領域はＢ２Ｈ５やＰＨ
３などの不純物ガスをＳｉＨ４ガスなどに混入させてｐ
＋ａ−Ｓｉ．ｎ＋ａ−Ｓｉとする場合が多い。これらの
電極材料のうちで、Ａｌは膜形成のしやすさ、密着性、
ボンデイングのしやすさ、価格、信頼性などから今まで
半導体の電極材料として充分実積のある材料である。
的仕事関数の大きいＰｔやＰｄなどが．ｎ型には比較的
仕事関数の小さいＡｌ６ＭＯなどが考えられ、また電極
が透明であることが必要な時にはＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２
、１−Ｔ・０などが考えられτいるのである。勿論、ａ
−Ｓｉがこれらの電極と接触する領域はＢ２Ｈ５やＰＨ
３などの不純物ガスをＳｉＨ４ガスなどに混入させてｐ
＋ａ−Ｓｉ．ｎ＋ａ−Ｓｉとする場合が多い。これらの
電極材料のうちで、Ａｌは膜形成のしやすさ、密着性、
ボンデイングのしやすさ、価格、信頼性などから今まで
半導体の電極材料として充分実積のある材料である。
しかしながら各種の実験を繰り返してみると、Ａ１はａ
−Ｓｉに対してオーミツク材料としてはかなり不安定で
、第２図に示すようにｎ型ＡＳｌｌ２の両端にＡｌ電極
１３，１３′を形成して測定してみると、実験結果は第
３図に示すように１−Ｖ特性からオーミツク接触でなく
整流性をもつものが多いことが判明した（比較のために
ＭＯ、１−Ｔ−０（７）Ｉ−Ｖ特性を示しておいたが、
これらにおいてはオーミツク接触が形成できる）。
−Ｓｉに対してオーミツク材料としてはかなり不安定で
、第２図に示すようにｎ型ＡＳｌｌ２の両端にＡｌ電極
１３，１３′を形成して測定してみると、実験結果は第
３図に示すように１−Ｖ特性からオーミツク接触でなく
整流性をもつものが多いことが判明した（比較のために
ＭＯ、１−Ｔ−０（７）Ｉ−Ｖ特性を示しておいたが、
これらにおいてはオーミツク接触が形成できる）。
この時形成したｎ型ａ−ＳｉはＰＨ３／ＳｉＨ４Ｏ．Ｏ
Ｏｌという実験条件でかなり高不純物密度のｎ型であり
、さらにＰＨ３／ＳｉＨ４＝０．０１とより高不純物密
度のｎ＋型にしても結果は同じく整流性をもつものが殆
どであつた。このようにＡｌは従来Ｓｉ単結晶を用いた
半導体素子装置関係ではオーミツク接触がとれる良好な
電極材料であるにも拘らず、ａ−Ｓｉに対してはオーミ
ツク接触がとりにくいことが判明したのである。
Ｏｌという実験条件でかなり高不純物密度のｎ型であり
、さらにＰＨ３／ＳｉＨ４＝０．０１とより高不純物密
度のｎ＋型にしても結果は同じく整流性をもつものが殆
どであつた。このようにＡｌは従来Ｓｉ単結晶を用いた
半導体素子装置関係ではオーミツク接触がとれる良好な
電極材料であるにも拘らず、ａ−Ｓｉに対してはオーミ
ツク接触がとりにくいことが判明したのである。
よつて本発明は叙上の欠点を除去し、ａ−Ｓｉに対して
Ａ１がオーミツク接触をとれる良好な電極材料となりう
る方法を提供することにある。
Ａ１がオーミツク接触をとれる良好な電極材料となりう
る方法を提供することにある。
すなわち、本発明は半導体素子に用いるアモルフアス・
シリコンの形成方法において、該アモルフアス・シリコ
ンはグロー放電分解法によつて得られ、かつアルミニウ
ムを電極材料とし、少なくとも該アルミニウムと接触す
る領域のアモルフアス・シリコンを放電電極面積に対し
て０．３Ｗ／Ｃｄ以上の放電電力の下で形成させること
を特徴とするものである。Ａｌがａ−Ｓｉに対しオーミ
ツク接触がとれなかつた理由は、上述したようにＰＨ３
／ＳｉＨ４の比を変えても整流性であることから不純物
密度に依存していないだろうことが予想された。
シリコンの形成方法において、該アモルフアス・シリコ
ンはグロー放電分解法によつて得られ、かつアルミニウ
ムを電極材料とし、少なくとも該アルミニウムと接触す
る領域のアモルフアス・シリコンを放電電極面積に対し
て０．３Ｗ／Ｃｄ以上の放電電力の下で形成させること
を特徴とするものである。Ａｌがａ−Ｓｉに対しオーミ
ツク接触がとれなかつた理由は、上述したようにＰＨ３
／ＳｉＨ４の比を変えても整流性であることから不純物
密度に依存していないだろうことが予想された。
他の実験条件を変えて調べたところ、ａ−Ｓｉ膜生成の
際のグロー放電分解の際の電力に強く依存していること
が判った。第３図のＡｌの整流性の結果は高周波グロー
放電の際の進行波による電力を０．２Ｗ／ＣｒＡにした
ものである。これに対し、他の条件を同じくして進行波
による電力を０．３Ｗ／Ｃｄ以上にして、第２図と同じ
構造を作つてＩ−Ｖ特性を調べた結果の例が第４図であ
る。この結果から判るように、Ａｌも他のＭＯ．Ｉ−Ｔ
・０などと同じように良好なオーミツク接触が形成でき
る。その他の実験からもオーミツク接触の形成の可否は
不純物密度よりも放電電力に強く依存していることが判
明した。また、反応室の排気口に接続された可変のバル
ブを変化させて真空度を変化させても放電電力が０．３
Ｗ／Ｃｒ！ｉ以上にならないとＡｌとオーミツク接触に
ならないことが多いことも判明した。この理由はまだ明
らかではないが、ａ−Ｓｉ膜の性質が変化したことによ
ると思われる。つまり、ＳｉとＨの結合状態が〔ＳｉＨ
〕ｎよりも、放電電力を上げることによつて〔ＳｉＨ２
〕ｎが増加したためと考えられる。
際のグロー放電分解の際の電力に強く依存していること
が判った。第３図のＡｌの整流性の結果は高周波グロー
放電の際の進行波による電力を０．２Ｗ／ＣｒＡにした
ものである。これに対し、他の条件を同じくして進行波
による電力を０．３Ｗ／Ｃｄ以上にして、第２図と同じ
構造を作つてＩ−Ｖ特性を調べた結果の例が第４図であ
る。この結果から判るように、Ａｌも他のＭＯ．Ｉ−Ｔ
・０などと同じように良好なオーミツク接触が形成でき
る。その他の実験からもオーミツク接触の形成の可否は
不純物密度よりも放電電力に強く依存していることが判
明した。また、反応室の排気口に接続された可変のバル
ブを変化させて真空度を変化させても放電電力が０．３
Ｗ／Ｃｒ！ｉ以上にならないとＡｌとオーミツク接触に
ならないことが多いことも判明した。この理由はまだ明
らかではないが、ａ−Ｓｉ膜の性質が変化したことによ
ると思われる。つまり、ＳｉとＨの結合状態が〔ＳｉＨ
〕ｎよりも、放電電力を上げることによつて〔ＳｉＨ２
〕ｎが増加したためと考えられる。
通常、ａ−Ｓｉ膜の形成などに用いられる放電電力は０
．１Ｗ／Ｃｄ程度であり、この程度の放電電力では不純
物密度を変えてもＡｌではオーミツク接触がとれず、種
々実験の結果、０．３Ｗ／Ｃｒ！ｌ以上でのみオーミツ
ク接触が形成されることが判明した。しかしａ−Ｓｉ膜
を活性領域としてデバイスとした場合、光導電特性やダ
イオード特性は放電電力を増せば増すほど劣化する。こ
れは〔ＳｉＨ２〕ｎの結合が増加するからであると考え
られる。例えばダイオードにした場合、０．１Ｗ／Ｃｒ
Ａ程度ではダイオードのｎ因子はｎ−１．２〜１．５と
かなり良好であるが、０．３Ｗ／Ｃｄの放電電力となる
とｎ−２前後とダイオード特性が悪くなるのである。し
たがつて、本発明の効果をより有効に発揮するには、ａ
−Ｓｉ膜の活性領域は放電電力の低い条件で形成して、
電極に接触する部分のａ−Ｓｉ膜のある厚みの領域を０
．３Ｗ／Ｃｒｉ以上の放電電力で形成すれば良い。
．１Ｗ／Ｃｄ程度であり、この程度の放電電力では不純
物密度を変えてもＡｌではオーミツク接触がとれず、種
々実験の結果、０．３Ｗ／Ｃｒ！ｌ以上でのみオーミツ
ク接触が形成されることが判明した。しかしａ−Ｓｉ膜
を活性領域としてデバイスとした場合、光導電特性やダ
イオード特性は放電電力を増せば増すほど劣化する。こ
れは〔ＳｉＨ２〕ｎの結合が増加するからであると考え
られる。例えばダイオードにした場合、０．１Ｗ／Ｃｒ
Ａ程度ではダイオードのｎ因子はｎ−１．２〜１．５と
かなり良好であるが、０．３Ｗ／Ｃｄの放電電力となる
とｎ−２前後とダイオード特性が悪くなるのである。し
たがつて、本発明の効果をより有効に発揮するには、ａ
−Ｓｉ膜の活性領域は放電電力の低い条件で形成して、
電極に接触する部分のａ−Ｓｉ膜のある厚みの領域を０
．３Ｗ／Ｃｒｉ以上の放電電力で形成すれば良い。
ｎ型のａ−Ｓｉ膜に限つて本発明の効果を述べたが、こ
れに限るものでなくｐ型のａ−Ｓｉ膜についても同様な
ことがいえる。
れに限るものでなくｐ型のａ−Ｓｉ膜についても同様な
ことがいえる。
この結果、本発明によりＭＯなど高融点、高価な金属と
異なつて、低融点で安価なＡｌがオーミツク接触のとれ
る電極材料として用いることができ、ａ−Ｓｉ膜形成も
同一装置内で放電電力を変化させれば良いので簡単であ
る。本方法で得られたａ−ＳｉｌｆＣＡｌを接触させれ
ば、例えば太陽電池等にしてもＩｓｃの減少やプール・
フアクタ一の悪化が抑えられ、効率を向上させることが
でき、その効果は大なるものがある。
異なつて、低融点で安価なＡｌがオーミツク接触のとれ
る電極材料として用いることができ、ａ−Ｓｉ膜形成も
同一装置内で放電電力を変化させれば良いので簡単であ
る。本方法で得られたａ−ＳｉｌｆＣＡｌを接触させれ
ば、例えば太陽電池等にしてもＩｓｃの減少やプール・
フアクタ一の悪化が抑えられ、効率を向上させることが
でき、その効果は大なるものがある。
第１図はグロー放電分解法によるａ−Ｓｉ形成のための
装置の概略図。
装置の概略図。
Claims (1)
- １ 半導体素子に用いるアモルファス・シリコンの形成
方法において、該アモルファス・シリコンはグロー放電
分解法によつて得られ、かつアルミニウムを電極材料と
し、少なくとも上記アルミニウムと接触する領域のアモ
ルファス・シリコンを放電電極面積に対して０．３Ｗ／
ｃｍ＾２以上の放電電力の下で形成することを特徴とす
るアモルファス・シリコンの形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56049299A JPS5933532B2 (ja) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | 非晶質シリコンの形成方法 |
| US06/363,236 US4446168A (en) | 1981-04-03 | 1982-03-29 | Method of forming amorphous silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56049299A JPS5933532B2 (ja) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | 非晶質シリコンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57166310A JPS57166310A (en) | 1982-10-13 |
| JPS5933532B2 true JPS5933532B2 (ja) | 1984-08-16 |
Family
ID=12827042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56049299A Expired JPS5933532B2 (ja) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | 非晶質シリコンの形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4446168A (ja) |
| JP (1) | JPS5933532B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591671A (ja) * | 1982-05-28 | 1984-01-07 | Fujitsu Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPS6086276A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-15 | Canon Inc | 放電による堆積膜の形成方法 |
| US4681653A (en) * | 1984-06-01 | 1987-07-21 | Texas Instruments Incorporated | Planarized dielectric deposited using plasma enhanced chemical vapor deposition |
| US4529619A (en) * | 1984-07-16 | 1985-07-16 | Xerox Corporation | Ohmic contacts for hydrogenated amorphous silicon |
| NL8501769A (nl) * | 1984-10-02 | 1986-05-01 | Imec Interuniversitair Micro E | Bipolaire heterojunctie-transistor en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. |
| US4797527A (en) * | 1985-02-06 | 1989-01-10 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Electrode for electric discharge machining and method for producing the same |
| US4902531A (en) * | 1986-10-30 | 1990-02-20 | Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha | Vacuum processing method and apparatus |
| GB8816631D0 (en) * | 1988-07-13 | 1988-08-17 | Raychem Ltd | Circuit protection arrangement |
| GB8910854D0 (en) * | 1989-05-11 | 1989-06-28 | British Petroleum Co Plc | Semiconductor device |
| US5242663A (en) * | 1989-09-20 | 1993-09-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of and apparatus for synthesizing hard material |
| JP2626925B2 (ja) * | 1990-05-23 | 1997-07-02 | 三菱電機株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| JPH04358530A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-12-11 | Osaka Oxygen Ind Ltd | 混合ガスの均一化処理方法 |
| FR2703797B1 (fr) * | 1993-04-06 | 1995-06-23 | Matra Mhs | Procede et dispositif de controle de la teneur en bore de borophosphosilicate. |
| US5714794A (en) * | 1995-04-18 | 1998-02-03 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Electrostatic protective device |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1981
- 1981-04-03 JP JP56049299A patent/JPS5933532B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-03-29 US US06/363,236 patent/US4446168A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4446168A (en) | 1984-05-01 |
| JPS57166310A (en) | 1982-10-13 |
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