JPS6372110A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、励起種により基板上に半導体薄膜を製造する
方法に関する。

（従来技術〕 基板上に非晶質シリコン、微結晶シリコン等の半導体薄
膜を製造する場合、プラズマＣＶＯ法９反応性スパッタ
法などが使用されている。これらは、励起状態にある原
子１分子、イオン等の励起種が持つエネルギーを利用し
て薄膜を成長させている。

以下プラズマＣＶＤ法による場合について説明する。第
６図はその製造装置を示す模式図であり、装置内を所定
の真空度に維持して原料ガスを供給し、対設した電極２
及び３の一方に高周波電源４より高周波電圧を印加して
原料ガスをプラズマ化し、生成したプラズマ５を電極２
に取付けた基板１の表面に析出させて半導体薄膜を成長
させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、基板１に到達したプラズマ５は基板１上を移
動し、また、第７図に示す如く基板１の薄膜成長面１ａ
に微小な凸部Ａ、ダストＢ、汚れＣ等が存在する場合に
は、薄膜成長面１ａに到達したプラズマが移動するとき
、凸部Ａ等に接触又は接近すると捉えられることが知ら
れている。

このため、成長の初期では凸部等が膜成長の基点となっ
て薄膜が形成され、それ以降この初期の薄膜形成部分で
全膜厚が厚くなり、その結果、膜厚が不均一となってい
た。

この膜厚不均一は膜質の不拘−及び導電率、光感度等の
低下を惹起し、また太陽電池用のアモルファスシリコン
に膜厚不均一が生じている場合には、光電変換効率等の
デバイス特性を悪化させるという報告がある（Ｊｐｎ、
Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　２Ｏ−２Ｓｕｐｐ１．
Ｐ１６３〜Ｐ１６７）　　。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、基板
の薄膜成長面に凸部、ダスト、汚れ等の存在に拘わらず
全膜厚を均一に成長させ得る半導体薄膜の製造方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は基板のＷＮＭｆ４成長面に音波を付与して膜成
長を活性化させ、凸部、ダスト１汚れ等による影響を抑
制する。

即ち、本発明に係る半導体薄膜の製造方法は、励起種を
利用して基板上に半導体薄膜を製造する方法において、
前記基板に音波を印加することを特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては基板に付与した音波により基板が振動
し、このため、振動する基板部分に到達したプラズマの
基板に対する移動の自由度が大きくなり、凸部、ダスト
、汚れ等に接触又は接近してもそれに捉えられる頻度が
小さくなり、また基板の振動により基板表面におけるプ
ラズマの到達分布が均一化され、これ′により膜が均一
に成長する。

〔実施例１〕 以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図はプラズマＣＶＤ法置にて本発明を通用した場合
の実施状態を示す模式的断面図であり、図中２．３はプ
ラズマＣＶＤ装置内に上下に設けた２つの電極を示す。

上側の電極２の下面には基板１が取付けられており、基
板１は図示しない手段にて所望温度に加熱されるように
なっている。上側の電極２は接地されており、下側の電
極３には高周波電源４が接続されている。装置内には原
料ガスが供給され、電極３と電極２との間にはプラズマ
５が発生するようになっている。

電極２の上面には超音波発生装置８を構成する水晶圧電
振動子６が取付けられており、水晶圧電６振動子６はこ
れに接続されている高周波発信器（例えば周波数：ＩＭ
ＩＩｚ、出カニ１０Ｗ）７から発振波が送給されると超
音波を発生し、これを電極２へ伝えて基板１を振動させ
る。

このように構成された装置による本発明の膜成長方法を
、アモルファスシリコンを形成する場合を例に挙げて以
下に説明する。

基板１を２５０℃に加熱したのち一定に保持し、また装
置内を５０Ｐａに一定に維持し、また周波数が１３．５
６ＭＦＩ２、出力が２０Ｗの高周波電源４より電力を電
極３へ与え、また、装置内へ原料ガス（ＳｉＨ＋　）を
１０ｓｃｃｎ＋で流入せしめ、更に超音波発生装置８を
作動させる。

基板１には水晶圧電振動子６からの超音波が電極２を介
して印加される。これにより超音波が印加された基板１
部分は振動する。振動する基板１部分に到達したプラズ
マ５は基板１の振動により基板１に対する移動の自由度
が大となる。このため、プラズマ５が凸部Ａ、ダストＢ
、汚れＣ等に接触又は接近してもそれらに捉えられにく
くなる。

また、基板１が振動すると、その振動の水平方向成分に
よりプラズマ５に対する基板１の位置が変化する。この
ため、プラズマ５０分布状態に拘ねらず基板１表面にお
けるプラズマ５の到達分布が均一となる。

したがって、第２図に示す如く基板１の表面に微小な凸
部Ａ、ダストＢ、汚れＣ等が存在していてもシリコンは
そこに集中して析出せず、基板１の全面に亘って析出し
、均一な厚みの膜が成長する。

〔実施例２〕 第３図は反応性スバフタ法に本発明を適用した場合の実
施例を示す模式的断面図である。プラズマＣＶＤ法と同
様、装置内の上、下部に夫々対設した電極２．３を有し
ており、下側の電極３には例えば周波数：　１３．５６
ＭＨｚ、出カニ１００Ｗの高周波電源４から高周波電力
が与えられる。また、電極３の上面にはターゲツト材１
９が設けられており、装置内にはキャリアガスが供給さ
れ、プラズマ５が発生するようになっている。上側の電
極２の下面には水晶振動子と空洞共振器とを備えた超音
波発生部１６が設けてあり、超音波発生部１６とこれに
接続した高周波発振器１７とは超音波発生装置を溝成す
る、高周波発振器１７から発振波が送給されると超音波
発生部１６は超音波を発生し、超音波はこ−の下面に取
付けた基板１を直接振動させる。

斯かる装置により例えばアモルファスシリコンゲルマニ
ウムを製造する場合につき説明する。基板１を２００℃
に加熱したのち一定に保持し、また装置内を１０Ｐａに
一定に維持し、また、高周波電源４より所定の電力を電
極３へ与え、装置内へキャリアガスとしてＨ２を流入せ
しめ、更に超音波発生装置を作動させる。

これにより、キャリアガスがイオン化して、このイオン
がターゲツト材１９に衝撃を与えてその表面原子をたた
き出し、この励起種が前同様に振動する基板１に析出す
る。このため、均一な厚みで膜が成長する。

なお、上記説明では超音波により基板１を振動させてい
るが、本発明はこれに限らず可聴範囲の音波を用いて基
板を振動させても実施できる。

また、本発明は音波だけでなく音波に加えて可視光、赤
外線、紫外線等の光を基板に向けて照射し、音波による
膜厚の均一化の外に、基板に到達した励起種又は到達す
る直前の励起種のエネルギーを高めて膜質の向上を図る
ことも可能である。

〔効果〕

第４図は本発明をプラズマＣＶＤ法に適用した装置によ
り製造した太陽電池用のアモルファスシリコンの模式的
立面図であり、アモルファスシリコンは基板１の上に形
成した透明導電層１１の上に本発明により２層１２，１
層１３．ｎ層１４を順次形成し、その上に裏面電極１５
を形成した。比較のために従来のプラズマＣＶＤ法によ
り製造したアモルファスシリコンの模式的立面図を第５
図に示す。なお、第５図は第４図と同一部分を同一番号
を付して示している。

第５図より理解される如〈従来の場合には基板１の膜成
長面に凸部、ダスト、汚れ等が存在する部分では第１層
たる２層１２が島状に形成され、それ以降の各層につい
ては基板１の全面に亘って均一に成長するので全膜厚が
不均一となり、外表面の凹凸差が５００人程度あった。

また、これを太陽電池に使用した場合、ｐ層の膜厚が不
均一であるので、充分な内部電界が形成されず開放電圧
は０．４３■と低かった。

これに対して、本発明による場合には基板１の全面に亘
って膜が略均−に成長し、例えば２層１２を５０人厚と
して全層を形成した場合に外表面の凹凸差が１００人程
度以下となった。また、前同様、太陽電池に使用した場
合、開放電圧は０．７５Ｖに向上した。

以上詳述した如く、本発明は基板に音波を付与するので
膜を均一厚で成長させ得、これにより膜質を均一にでき
、また太陽電池用の半導体を製造した場合にも開放電圧
を向上させ得る等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式的断面図、第２図
は本発明により製造した半導体の模式的立面図、第３図
は本発明の他の実施例を示す模式的断面図、第４図は本
発明により！！！造した太陽電池用アモルファスシリコ
ンの模式的立面図、第５図は従来法により製造した太陽
電池用アモルファスシリコンの模式的立面図、第６図は
従来技術の内容説明図、第７図は従来技術の問題説明図
である。 １・・・基板　６・・・水晶圧電振動子　１６・・・超
音波発生部 特　許　出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 第　１　区 第　２　図 纂　３　Σ 晃　４　刀 外　５　図 三Ｅ Ｎ４Ｇ　　図 １！、７　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、励起種を利用して基板上に半導体薄膜を製造する方
   法において、 前記基板に音波を印加することを特徴とす る半導体薄膜の製造方法。