[发明专利]制造光电器件和其他半导体器件用的氢化非晶硅合金的沉积方法

说明书

本发明涉及用于制造光电器件和其它半导体器件的氢化非晶硅合金。

为了调制氢化非晶硅合金的光学带隙，要求在此合金中掺入碳原子或锗原子。例如，碳的光学带隙比硅的大，因而在氢化非晶硅合金中掺入碳就使该合金的光学带隙增大。相反，锗的光学带隙比硅的小，因而在氢化非晶硅合金中掺入锗就使该合金的光学带隙减小。

同样，为了调制氢化非晶硅合金的导电性能，要求在此合金中掺入硼原子或磷原子在氢化非晶硅合金中掺入硼，形成一个正掺杂的导电区。相反，在氢化非晶硅合金中掺入磷，则形成一个负掺杂的导电区。

氢化非晶硅合金薄膜是在沉积室内通过沉积来制备。迄今为止，在沉积室内通过沉积来制备氢化非晶硅合金时，是在沉积气体混合物中掺入含有碳、锗、硼或磷的气体，诸如甲烷（CH₄）、锗烷（GeH₄）、四氟化锗（GeF₄）、更高级的锗烷如二锗烷（Ge₂H₆）、二硼烷（B₂H₆）、或磷化氢（PH₃），以此将碳、锗、硼、或磷掺合到该合金中去。这方面的例子可查看美国专利，如4491629、4142195、4363828、4504518、4344984、4435445和4394400。然而，这种方法的缺点是无法控制向氢化非晶硅合金中掺合碳、锗、硼或磷原子的过程。这就是说，这些元素在毫无规律的状态下掺合到所形成的合金中去，从而增加了形成不良化学键的可能性。

所以，本发明的一个目的是提供消除了上述缺点的氢化非晶硅合金。

本发明更为特定的一个目的是对于周期表4A族原子如碳和锗掺合到氢化非晶硅合金中的过程加强控制，从而减少形成不良化学键的可能性。

本发明还有另一个目的，就是对于将周期表5A族的原子如磷和砷掺合到氢化非晶硅合金中的过程加强控制，从而减少形成不良化学键的可能性。

本发明的一个附加目的是减少或消除在这类氢化非晶硅合金中的悬挂电子键。

本发明的又一个目的是提供具有改良的电子学特性的氢化非晶硅合金薄膜。

本发明的另一个目的是提供具有改良的光学特性的氢化非晶硅合金薄膜。

本发明还有另一个目的，就是提供具有改良的光电导性质的氢化非晶硅合金薄膜。

本发明的一个附加目的是提供一种将太阳能转换为电能的高效率的光电器件。

本发明的另一个目的是提供具有改良的填充因数的光电器件，即光电器件所达到的最大功率值与理想攻率值之间的比值得到改善。

本发明还有另一个目的，就是提供具有改良的兰光响应的光电器件。

本发明再有一个目的是提供具有改良的红光响应的光电器件。

至于本发明的附加目的和优点，一部分将在下面的描述中列出，一部分则可从这些描述中明显地引伸出来，或可以通过实施本发明来了解。通过各种手段和综合各技术要点的方式（特别是在所附的权项申明中指出的），可以实现并达到本发明的目的和优点。

为了达到这些目的，并符合本文用实例体现和广泛描述的本发明的意图，本发明包括使用一种或多种化合物的方法，其分子式如下：

（MX₃）_nM′X_4-nⅠ

这里M和M′是4A族中的不同的原子，其中至少有一个是硅，X是氢，囟素或它们的混合物，n是1和4之间的一个整数，包括1和4在内，该化合物作为制造氢化非晶硅合金的沉积物原料。

为了进一步达到这些目的，并符合在此用实例体现和广泛描述的本发明的意图，本发明还包括一种制备氢化非晶硅合金的工艺，此工艺是在沉积室中将氢化非晶硅合金薄膜沉积到基板上面，其中包括在沉积过程中将含有上述分子式1的一种或多种化合物的沉积气体混合物导入沉积室内的工序。

为了进一步达到这些目的，并符合本文用实例体现和广泛描述的本发明的意图，本发明还包括一种改良的半导体器件，此器件含有一个或更多的氢化非晶硅合金层，这些合金层是由上述分子式1的一种或多种化合物组成的。

为了进一步达到这些目的，并符合本文用实例体现和广泛描述的本发明的意图，本发明还包括一种制造半导体器件的方法，该方法是将含有上述分子式1的一种或多种化合物的一个或多个氢化非晶硅合金层沉积到基板上面。