JPH01100976A - Method for manufacturing semiconductor devices - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor devices

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JPH01100976A
JPH01100976A JP62258594A JP25859487A JPH01100976A JP H01100976 A JPH01100976 A JP H01100976A JP 62258594 A JP62258594 A JP 62258594A JP 25859487 A JP25859487 A JP 25859487A JP H01100976 A JPH01100976 A JP H01100976A
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor substrate
junction
substrate
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP62258594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Imaizumi
充 今泉
Toshihiro Kato
加藤 俊宏
Eiichi Shichi
志知 営一
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01100976A publication Critical patent/JPH01100976A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • H10F10/142Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers comprising multiple PN homojunctions, e.g. tandem cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は半導体素子の製造方法に係り、特に、不純物拡
散によって半導体基板にpn接合を形成した後、エピタ
キシャル成長法によってその半導体基板上にエピタキシ
ャル層を形成することにより、所望する半導体素子を製
造する方法の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, to a method for manufacturing a semiconductor device, in particular, by forming a pn junction in a semiconductor substrate by impurity diffusion, and then forming an epitaxial layer on the semiconductor substrate by an epitaxial growth method. , relates to improvements in methods for manufacturing desired semiconductor devices.

従来技術 太陽電池の一種に、バンドギャップが異なる2種類の半
導体を直列に備えたタンデム型のものがある。これは、
例えば不純物拡散によってpn接合が形成されたSi等
の半導体基板上に、GaAS等のエピタキシャル層を形
成することによって製造される。そして、このように、
所定の半導体基板の表面に不純物拡散を行ってpn接合
を形成した後、エピタキシャル成長法によってその半導
体基板上にエピタキシャル層を形成する際には、先ず、
不純物拡散炉内でpn接合を形成し、その後、その半導
体基板をエピタキシャル成長法のための反応炉内に収容
して、有機金属化学気相成長(MOCVDHMetal
 Organic Che@1cal Vapor D
epositfan)法や分子線エピタキシー(MBf
!;Mo1eculer Beam Epitaxy)
法などのエピタキシャル成長法により、所望するエピタ
キシャル層を形成するようにしているのが普通である。
One type of conventional solar cell is a tandem type solar cell, which has two types of semiconductors with different band gaps connected in series. this is,
For example, it is manufactured by forming an epitaxial layer of GaAS or the like on a semiconductor substrate of Si or the like in which a pn junction is formed by impurity diffusion. And like this,
After forming a pn junction by diffusing impurities on the surface of a predetermined semiconductor substrate, when forming an epitaxial layer on the semiconductor substrate by epitaxial growth, first,
A pn junction is formed in an impurity diffusion furnace, and then the semiconductor substrate is placed in a reactor for epitaxial growth to perform metal organic chemical vapor deposition (MOCVDHMetal).
Organic Che@1cal Vapor D
epositfan) method and molecular beam epitaxy (MBf) method.
! ;Mo1eculer Beam Epitaxy)
Usually, a desired epitaxial layer is formed by an epitaxial growth method such as a method.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる従来の製造法では、pn接合が形
成された半導体基板がエピタキシャル成長法のための反
応炉内に収容される前に大気に晒されるため、その表面
に酸化物などが付着してエピタキシャル層の結晶性を阻
害し、半導体素子の性能を低下させるという油照があっ
た。なお、このために、エピタキシャル成長に先立って
有機溶剤洗浄やエツチング等の前処理を行うようにして
いるが、必ずしも充分に清浄化することはできなかった
Problems to be Solved by the Invention However, in such conventional manufacturing methods, the semiconductor substrate on which the pn junction is formed is exposed to the atmosphere before it is placed in a reactor for epitaxial growth, so that the surface of the semiconductor substrate is exposed to oxidation. There have been cases where substances have adhered to the epitaxial layer, inhibiting the crystallinity of the epitaxial layer and deteriorating the performance of semiconductor devices. For this reason, pre-treatments such as organic solvent cleaning and etching are performed prior to epitaxial growth, but sufficient cleaning has not always been possible.

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、pn接合が形成された半導体
基板表面への酸化物等の付着を防止して優れた性能の半
導体素子を製造できるようにすることにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above circumstances.
The purpose is to prevent oxides and the like from adhering to the surface of a semiconductor substrate on which a pn junction is formed, thereby making it possible to manufacture semiconductor elements with excellent performance.

そして、かかる目的を達成するため、本発明は、半導体
基板の表面に不純物を拡散してpn接合を形成した後、
エピタキシャル成長法によりその半導体基板上にエピタ
キシャル層を形成して所望する半導体素子を製造する方
法であって、前記エピタキシャル成長法のための反応炉
内に前記半導体基板を収容し、その反応炉内に前記不純
物を含むガスを流入させることにより、その半導体基板
の表面にその不純物を拡散して前記pn接合を形成する
とともに、その後、その反応炉内においてその半導体基
板上に前記エピタキシャル層を形成するようにしたこと
を特徴とする。
In order to achieve this object, the present invention diffuses impurities into the surface of a semiconductor substrate to form a pn junction, and then
A method of manufacturing a desired semiconductor element by forming an epitaxial layer on a semiconductor substrate by an epitaxial growth method, the semiconductor substrate being accommodated in a reaction furnace for the epitaxial growth method, and the impurity being added to the reaction furnace. The impurities are diffused onto the surface of the semiconductor substrate to form the pn junction by flowing a gas containing the semiconductor substrate, and the epitaxial layer is then formed on the semiconductor substrate in the reactor. It is characterized by

作用および発明の効果 すなわち、本発明は、エピタキシャル成長法のための反
応炉内に半導体基板を収容して、不純物拡散によりpn
接合を形成するとともに、その上にエピタキシャル層を
形成するようにしたのであり、このようにすれば、pn
接合が形成された半導体基板が大気に晒されることがな
くなるため、その表面に酸化物等が付着することが防止
され、その後に形成される半導体の結晶性が向上して高
性能な半導体素子が製造されるようになる。
Function and Effect of the Invention Namely, the present invention accommodates a semiconductor substrate in a reactor for epitaxial growth, and forms pn by diffusion of impurities.
In addition to forming a junction, an epitaxial layer is also formed on the junction, and in this way, the pn
Since the semiconductor substrate on which the bond is formed is no longer exposed to the atmosphere, oxides etc. are prevented from adhering to the surface, improving the crystallinity of the semiconductor that is subsequently formed, resulting in high-performance semiconductor devices. will be manufactured.

また、エピタキシャル成長法のための反応炉内で不純物
拡散が行われるところから、従来の不純物拡散のために
だけ用いられる装置が不要になるとともに、pn接合お
よびエピタキシャル層を一連の工程で連続して形成でき
るようになり、半導体素子を能率的にしかも安価に製造
できるのである。
In addition, since impurity diffusion is performed in a reactor for epitaxial growth, there is no need for conventional equipment used only for impurity diffusion, and the pn junction and epitaxial layer are formed in a series of steps. This makes it possible to manufacture semiconductor devices efficiently and at low cost.

なお、上記反応炉内における不純物の拡散条件は、半導
体や不純物の種類などによっても異なるが、例えば拡散
温度についてはpn接合の接合深さ等を考慮して800
〜1200℃程度の範囲内に設定することが望ましく、
キャリアガス全モル量に対する不純物のモル比について
は、半導体中のキャリア濃度等を考慮してlXl0−’
〜1×10−1程度の範囲内に設定することが望ましい
Note that the impurity diffusion conditions in the above reactor vary depending on the semiconductor, the type of impurity, etc., but for example, the diffusion temperature is set at 800°C, taking into consideration the junction depth of the pn junction, etc.
It is desirable to set it within the range of ~1200℃,
The molar ratio of impurities to the total molar amount of carrier gas is determined by considering the carrier concentration in the semiconductor, etc.
It is desirable to set it within a range of about 1×10 −1 .

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

先ず、第1図は本発明方法を好適に実施し得るMOCV
D装置の構成を説明する図で、これは有機金属化学気相
成長法に従って半導体結晶をエピタキシャル成長させる
ものである。かかる第1図において、反応炉10内には
原料ガス供給設備12から所定の原料ガスが導入される
ようになっている。この原料ガス供給設備12は、本実
施例では3つの有機金属原料タンク14a、14b、1
4Cと、3つの原料ガスタンク16a、16b。
First, FIG. 1 shows an MOCV that can suitably carry out the method of the present invention.
This is a diagram illustrating the configuration of apparatus D, which epitaxially grows semiconductor crystals according to metalorganic chemical vapor deposition. In FIG. 1, a predetermined raw material gas is introduced into a reactor 10 from a raw material gas supply facility 12. This raw material gas supply equipment 12 includes three organometallic raw material tanks 14a, 14b, and 1 in this embodiment.
4C and three raw material gas tanks 16a and 16b.

16cとを備えている。タンク14a、14b。16c. Tanks 14a, 14b.

14cには、それぞれTMG()リメチルガリウムHG
 a (CH:l)! ) 、 TMA C)リメチル
アルミニウム: A l (CH3)3 〕’、 D 
E Z (ジエチル亜鉛; Zn (Cz Hs)z 
)が収容されており、キャリアガスとしてのH2ガスが
導入されることによってそれ等有機金属の蒸気がH2ガ
スと共に反応炉10内へ供給される。また、タンク16
a。
14c, TMG()limethylgalliumHG, respectively
a (CH:l)! ), TMA C) Limethylaluminum: A l (CH3)3 ]', D
E Z (diethyl zinc; Zn (Cz Hs)z
) are housed therein, and by introducing H2 gas as a carrier gas, the vapors of these organic metals are supplied into the reactor 10 together with the H2 gas. Also, tank 16
a.

16b、16cには、それぞれアルシン(AsH。16b and 16c each contain arsine (AsH).

〕、セレン化水素(H,Se)、 リン化水素〔PH5
)が収容されており、H2ガスと共に反応炉IO内へ供
給される。これ等の原料ガスは、図中O印で示されてい
るバルブやMFC(流量コントローラ〕が制御装置18
によって制御されることにより、それぞれ予め定められ
た時に予め定められた流量で供給される。
], hydrogen selenide (H, Se), hydrogen phosphide [PH5
) is contained in the reactor IO, and is supplied together with H2 gas into the reactor IO. These raw material gases are controlled by the valves and MFCs (flow rate controllers) indicated by O in the figure.
are supplied at predetermined flow rates at predetermined times.

一方、前記反応炉10内には、略垂直な中心線まわりに
回転駆動される黒鉛製のサセプタ20が配設されており
、そのサセプタ20上には半導体基板(以下、単に基板
という)22が保持されるようになっている。また、反
応炉10の周囲には、誘導コイル24を備えた加熱装置
26が配設されており、上記サセプタ20を誘導加熱す
ることによって基板22を加熱するようになっている。
On the other hand, a graphite susceptor 20 that is rotated around a substantially vertical center line is disposed inside the reactor 10, and a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) 22 is mounted on the susceptor 20. It is meant to be retained. Further, a heating device 26 equipped with an induction coil 24 is disposed around the reactor 10, and is configured to heat the substrate 22 by inductively heating the susceptor 20.

この加熱装置26による基板22の加熱温度は、前記原
料ガスの供給制御と関連して前記制御装置18によって
制御されるようになっている。なお、反応炉10の下部
には、供給されたガスを排気する排気口28が設けられ
ている。
The heating temperature of the substrate 22 by the heating device 26 is controlled by the control device 18 in conjunction with the supply control of the raw material gas. Note that an exhaust port 28 is provided at the bottom of the reactor 10 to exhaust the supplied gas.

次に、以上のように構成されたMOCVD装置を用いて
、第2図に示されている半導体素子30を製造する方法
について説明する。なお、この半導体素子30は、タン
デム型の太陽電池として利用されるものである。
Next, a method for manufacturing the semiconductor element 30 shown in FIG. 2 using the MOCVD apparatus configured as described above will be described. Note that this semiconductor element 30 is used as a tandem type solar cell.

先ず、前記基板22としてp−3t半導体を用意し、こ
れに有機溶剤洗浄やエツチング等の前処理を行った後、
反応炉lO内に装入してサセプタ20上に保持させる。
First, a p-3t semiconductor is prepared as the substrate 22, and after pretreatment such as cleaning with an organic solvent and etching,
It is charged into the reactor lO and held on the susceptor 20.

そして、前記加熱装置26によって基板22を加熱する
とともに、原料ガス供給設備12からはH2ガスと共に
リン化水素を供給する。リン化水素中のリンは、Si半
導体をn型とするためのn型ドーパント(不純物)であ
って、このリンが基板22の表面から拡散させられるこ
とにより、その基板22の表層部はn′″−3i半導体
とされ、元のp−3t半導体との間でpn接合が形成さ
れる。カミかるpn接合が形成された基板22は、第1
の太陽電池として機能する。
Then, the substrate 22 is heated by the heating device 26, and hydrogen phosphide is supplied together with H2 gas from the source gas supply equipment 12. Phosphorus in hydrogen phosphide is an n-type dopant (impurity) that makes the Si semiconductor n-type. By diffusing this phosphorus from the surface of the substrate 22, the surface layer of the substrate 22 becomes n'. ''-3i semiconductor, and a pn junction is formed with the original p-3t semiconductor.The substrate 22 on which the pn junction is formed is the first
functions as a solar cell.

ここで、上記不純物拡散の際の上記加熱装置26による
加熱温度、すなわち拡散温度(℃)は、第3図に示され
ているように、基板22の表面からpn接合が形成され
る部分までの接合深さ(R)と密接に関連しているため
、その接合深さ等を考慮して800〜1200℃程度の
範囲内の所望する温度に設定される。また、前記n型ド
ーパントのキャリアガス全モル量に対するモル比は、第
4図に示されているように、形成されるn”−3t層の
キャリア濃度(cm−”)と密接に関連しているため、
そのキャリア濃度等を考慮してlXl0−”〜lXl0
”程度の範囲内の所望する量に設定される。なお、上記
第4図のキャリア濃度のデータは、拡散温度が1000
℃の場合である。
Here, the heating temperature by the heating device 26 during the impurity diffusion, that is, the diffusion temperature (° C.) is determined from the surface of the substrate 22 to the part where the pn junction is formed, as shown in FIG. Since it is closely related to the junction depth (R), the temperature is set at a desired temperature within the range of about 800 to 1200°C, taking into account the junction depth and the like. Furthermore, the molar ratio of the n-type dopant to the total molar amount of the carrier gas is closely related to the carrier concentration (cm-'') of the n''-3t layer to be formed, as shown in FIG. Because there are
Considering the carrier concentration etc., lXl0-”~lXl0
The carrier concentration data in Figure 4 above is set to a desired amount within the range of 1000°C.
This is the case at °C.

このようにして基板22にpn接合が形成されると、次
に、その基板22上には、エピタキシャル成長法によっ
てGaP、  (GaA3o、s Po、s/GaP)
歪超格子、および(GaAs/GaAS6.’A pa
、s )歪超格子から成るバッファJi32が形成され
る。すなわち、先ず、前記原料ガス供給設備12からT
MGの蒸気を含むH2ガスおよびリン化水素がそれぞれ
所定の流量で供給されることにより、それ等の原料ガス
の化学反応によってGaPが形成され、続いて、TMC
の蒸気を含むH2ガスおよびアルシン、リン化水素をそ
れぞれ所定の流量で供給する状態と、TMGの蒸気を含
むH2ガスおよびリン化水素をそれぞれ所定の流量で供
給する状態とが交互に繰り返されることにより、CGa
ASo、s Po、s /GaP)の歪超格子が形成さ
れ、更に、TMGの蒸気を含むH2ガスおよびアルシン
をそれぞれ所定の流量で供給する状態と、TMGの蒸気
を含むH2ガスおよびアルシン、リン化水素をそれぞれ
所定の流量で供給する状態とが交互に繰り返されること
により、(GaAs/GaAso、s pH,s )の
歪超格子が形成されるのである。このバッファ層32は
、その上に形成されるp−GaAsの半導体層34の格
子定数と前記基板22の格子定数とが異なるため、それ
等の格子不整合を緩和するために設けられる。
Once the pn junction is formed on the substrate 22 in this way, GaP, (GaA3o, s Po, s/GaP) is then grown on the substrate 22 by epitaxial growth.
strained superlattice, and (GaAs/GaAS6.'A pa
, s) A buffer Ji32 consisting of a strained superlattice is formed. That is, first, T from the raw material gas supply equipment 12
By supplying H2 gas containing MG vapor and hydrogen phosphide at predetermined flow rates, GaP is formed by a chemical reaction of these raw material gases, and subsequently, TMC
A state where H2 gas containing vapor of TMG, arsine, and hydrogen phosphide are supplied at predetermined flow rates, and a state where H2 gas containing TMG vapor and hydrogen phosphide are supplied at predetermined flow rates are alternately repeated. Accordingly, CGa
A strained superlattice of ASo, s Po, s /GaP) is formed, and furthermore, H2 gas containing TMG vapor and arsine are supplied at predetermined flow rates, and H2 gas containing TMG vapor, arsine, and phosphorus are supplied at predetermined flow rates. A strained superlattice of (GaAs/GaAso, s pH, s ) is formed by alternately repeating the state in which hydrogen hydride is supplied at predetermined flow rates. This buffer layer 32 is provided to alleviate the lattice mismatch between the lattice constants of the p-GaAs semiconductor layer 34 formed thereon and the substrate 22, which are different from each other.

その後、原料ガス供給設備12からTMG、DEZの蒸
気を含むH2ガスおよびアルシンをそれぞれ所定の流量
で供給することにより、前記バッファ層32上にp−G
aAsの半導体層34が形成され、更に、TMGの蒸気
を含むHtガスおよびアルシン、セレン化水素をそれぞ
れ所定の流量で供給することにより、n” −GaAs
の半導体J136が形成される。これ等の半導体層34
.36によってpn接合が形成され、前記pn接合が形
成された基板22とはバンドギャップが異なる半導体に
より、第2の太陽電池が構成される。そして、最後にT
MG、TMAの蒸気を含むH2ガスおよびアルシン、セ
レン化水素をそれぞれ所定の流量で供給することにより
、n”−Al。0.Gao、zAsから成る半導体N3
8が形成される。
Thereafter, by supplying H2 gas containing vapors of TMG and DEZ and arsine from the source gas supply equipment 12 at predetermined flow rates, p-G is deposited on the buffer layer 32.
A semiconductor layer 34 of aAs is formed, and further, by supplying Ht gas containing TMG vapor, arsine, and hydrogen selenide at predetermined flow rates, n''-GaAs
A semiconductor J136 is formed. These semiconductor layers 34
.. A pn junction is formed by 36, and a second solar cell is constituted by a semiconductor having a different band gap from the substrate 22 on which the pn junction is formed. And finally T
By supplying H2 gas containing vapors of MG and TMA, arsine, and hydrogen selenide at predetermined flow rates, a semiconductor N3 consisting of n''-Al.0.Gao and zAs is produced.
8 is formed.

以上により、エピタキシャル成長法によるエピタキシャ
ル層の形成操作は終了する。この実施例では、上記バッ
ファ層32.半導体層34.36゜38がエピタキシャ
ル成長法によって形成されるエピタキシャル層である。
With the above steps, the operation of forming an epitaxial layer by the epitaxial growth method is completed. In this embodiment, the buffer layer 32. The semiconductor layer 34.36.degree. 38 is an epitaxial layer formed by an epitaxial growth method.

また、かかるエピタキシャル成長時における基板22の
加熱温度は、形成すべき各半導体の結晶成長に適した温
度、例えば600〜800℃程度の温度に制御される。
Further, the heating temperature of the substrate 22 during such epitaxial growth is controlled to a temperature suitable for crystal growth of each semiconductor to be formed, for example, a temperature of about 600 to 800°C.

そして、上記バッファ層32.半導体層34,36゜3
8が形成された基板22は、その後、反応炉10から取
り出され、半導体層38上にSiNxの反射防止膜40
が設けられるとともに、電極42゜44が取り付けられ
ることによって所望する半導体素子30とされ、タンデ
ム型の太陽電池として利用される。
The buffer layer 32. Semiconductor layer 34, 36°3
The substrate 22 on which 8 is formed is then taken out from the reactor 10, and an antireflection film 40 of SiNx is formed on the semiconductor layer 38.
are provided, and electrodes 42 and 44 are attached to form a desired semiconductor element 30, which is used as a tandem solar cell.

ここで、本実施例では、MOCVD装置の反応炉10内
に基板22を収容して、不純物拡散によりその基板22
にpn接合を形成するととも・に、その基板22上にエ
ピタキシャル層32.34゜36.38を形成するよう
になっているため、pn接合が形成された基板22が大
気に晒されることがなくなり、その表面に酸化物等が付
着することが防止される。したがって1.その基板22
上には、格子欠陥等の少ない優れた結晶構造のバッファ
層32がエピタキシャル成長させられるとともに、その
バッファ層32の結晶性が向上するところから、更にそ
の上に形成される半導体層34゜36.3’8の結晶性
も向上させられ、優れた性能の半導体素子30が製造さ
れるようになるのである。
Here, in this embodiment, the substrate 22 is housed in the reactor 10 of the MOCVD apparatus, and the substrate 22 is heated by impurity diffusion.
Since a pn junction is formed on the substrate 22 and an epitaxial layer 32.34°36.38 is formed on the substrate 22, the substrate 22 on which the pn junction is formed is not exposed to the atmosphere. , oxides and the like are prevented from adhering to the surface. Therefore 1. The board 22
A buffer layer 32 having an excellent crystal structure with few lattice defects etc. is epitaxially grown on top of the buffer layer 32, and since the crystallinity of the buffer layer 32 is improved, a semiconductor layer 34 is further formed on top of the buffer layer 32. The crystallinity of '8 is also improved, and a semiconductor device 30 with excellent performance can be manufactured.

また、MOCVD装置の反応炉10内で不純物拡散が行
われるところから、従来の不純物拡散のためにだけ用い
られる装置が不要になるとともに、基板22のpn接合
およびその基板22上へのエピタキシャル層32.34
.36.38の形成が一連の工程で連続して行われるよ
うになり、半導体素子30を能率的にしかも安価に製造
できるのである。
Furthermore, since impurity diffusion is performed within the reactor 10 of the MOCVD apparatus, a conventional device used only for impurity diffusion is no longer necessary, and the pn junction of the substrate 22 and the epitaxial layer 32 on the substrate 22 are .34
.. The formation of 36 and 38 is now performed continuously in a series of steps, making it possible to manufacture the semiconductor element 30 efficiently and at low cost.

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。
Although one embodiment of the present invention has been described above in detail based on the drawings, the present invention can also be implemented in other embodiments.

例えば、前記実施例ではMOCVD装置が用いられてい
るが、分子線エピタキシー法によるものなど他のエピタ
キシャル成長装置を用いて本発明を実施することも可能
である。
For example, although an MOCVD apparatus is used in the embodiments described above, it is also possible to practice the present invention using other epitaxial growth apparatuses such as those using molecular beam epitaxy.

また、第1図に示されているMOCVD装置は単なる例
示であり、その原料ガス供給設備12の配管系統を変更
したり、加熱装置26の替わりに別の加熱手段を採用し
たりするなど、本発明の実施に際しては種々の構成から
成るMOCVD装置を採用することができる。
Furthermore, the MOCVD apparatus shown in FIG. 1 is merely an example, and other modifications may be made, such as changing the piping system of the raw material gas supply equipment 12 or adopting another heating means in place of the heating device 26. When carrying out the invention, MOCVD apparatuses having various configurations can be employed.

また、前記実施例ではp−3i半導体の基板22を用い
て、不純物拡散によりpn接合を形成するとともに、そ
の基板22上にGaAsの半導体層34.36等を形成
することにより、太陽電池として利用される半導体素子
30を製造する場合について説明したが、n−3t半導
体やそれ以外の半導体基板を用いたり、その半導体基板
上にGaAs以外のm−v族化合物半導体、或いはそれ
以外の半導体を形成したりして、他の構造の太陽電池若
しくは太陽電池以外の半導体素子を製造することも可能
である。要するに、半導体基板の表面に不純物を拡散し
てpn接合を形成した後、エピタキシャル成長法により
その半導体基板上にエピタキシャル層を形成して所望す
る半導体素子を製造する場合には、本発明は同様に適用
され得るのである。
Further, in the above embodiment, a p-3i semiconductor substrate 22 is used to form a pn junction by impurity diffusion, and GaAs semiconductor layers 34, 36, etc. are formed on the substrate 22, so that it can be used as a solar cell. Although the case of manufacturing the semiconductor element 30 has been described, it is also possible to use an n-3t semiconductor or other semiconductor substrate, or to form an m-v group compound semiconductor other than GaAs on the semiconductor substrate, or a semiconductor other than GaAs. It is also possible to manufacture solar cells with other structures or semiconductor elements other than solar cells by doing so. In short, the present invention is similarly applicable when a desired semiconductor element is manufactured by forming a pn junction by diffusing impurities on the surface of a semiconductor substrate and then forming an epitaxial layer on the semiconductor substrate using an epitaxial growth method. It can be done.

また、前記実施例では不純物拡散を行うためにリン化水
素が用いられているが、他のドーパントを採用すること
も可能なのであり、また、半導体基板としてn−3t半
導体が用いられる場合にはジボラン(B2H4)などが
好適に用いられる。
In addition, although hydrogen phosphide is used to perform impurity diffusion in the above embodiment, it is also possible to use other dopants, and when an n-3t semiconductor is used as the semiconductor substrate, diborane is used. (B2H4) and the like are preferably used.

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。
Although other examples are not provided, the present invention can be implemented with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明方法を好適に実施できるMOCVD装置
の一例を説明する構成図である。第2図は第1図のMO
CVD装置を用いて本発明方法に従って製造される半導
体素子の一例を示す構造図である。第3図は第1図の装
置を用いて不純物拡散によりpn接合を形成する際の拡
散温度と接合深さとの関係を示す図である。第4図は第
1図の装置を用いて不純物拡散を行う際のドーパントモ
ル比とキャリア濃度との関係を示す図である。 10:反応炉     22:半導体基板30:半導体
素子   32:バッファ層34.36.38:半導体
層 44I 第3図 ≠数壜度(°C) 第4図 ドーパシト引し毘
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an MOCVD apparatus that can suitably carry out the method of the present invention. Figure 2 is the MO of Figure 1.
1 is a structural diagram showing an example of a semiconductor device manufactured according to the method of the present invention using a CVD apparatus. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between diffusion temperature and junction depth when a pn junction is formed by impurity diffusion using the apparatus shown in FIG. 1. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between dopant molar ratio and carrier concentration when impurity diffusion is performed using the apparatus shown in FIG. 1. 10: Reactor 22: Semiconductor substrate 30: Semiconductor element 32: Buffer layer 34. 36. 38: Semiconductor layer 44I Figure 3 ≠ Several degrees (°C) Figure 4 Dopasite tension

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の表面に不純物を拡散してpn接合を
形成した後、エピタキシャル成長法により該半導体基板
上にエピタキシャル層を形成して所望する半導体素子を
製造する方法であって、前記エピタキシャル成長法のた
めの反応炉内に前記半導体基板を収容し、該反応炉内に
前記不純物を含むガスを流入させることにより、該半導
体基板の表面に該不純物を拡散して前記pn接合を形成
するとともに、その後、該反応炉内において該半導体基
板上に前記エピタキシャル層を形成するようにしたこと
を特徴とする半導体素子の製造方法。
(1) A method for manufacturing a desired semiconductor device by diffusing impurities into the surface of a semiconductor substrate to form a pn junction, and then forming an epitaxial layer on the semiconductor substrate by an epitaxial growth method, the method comprising: The semiconductor substrate is housed in a reaction furnace for the purpose of the present invention, and a gas containing the impurities is introduced into the reaction furnace to diffuse the impurities onto the surface of the semiconductor substrate to form the pn junction. . A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the epitaxial layer is formed on the semiconductor substrate in the reactor.
(2)前記反応炉内における前記不純物の拡散条件は、
拡散温度が800〜1200℃で、キャリアガス全モル
量に対する不純物のモル比が1×10^−^6〜1×1
0^−^1である特許請求の範囲第1項に記載の半導体
素子の製造方法。
(2) The conditions for the diffusion of the impurity in the reactor are as follows:
The diffusion temperature is 800 to 1200°C, and the molar ratio of impurities to the total molar amount of carrier gas is 1 x 10^-^6 to 1 x 1.
0^-^1. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
(3)前記半導体基板は、前記pn接合が形成されるこ
とによって第1の太陽電池を構成するものであり、前記
エピタキシャル層は、前記半導体基板とはバンドギャッ
プが異なる半導体にて構成されるpn接合を備えた第2
の太陽電池を含むものである特許請求の範囲第1項また
は第2項に記載の半導体素子の製造方法。
(3) The semiconductor substrate constitutes a first solar cell by forming the pn junction, and the epitaxial layer is made of a semiconductor having a different band gap from that of the semiconductor substrate. 2nd with junction
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, which comprises a solar cell.
(4)前記半導体基板はSi半導体であり、前記エピタ
キシャル層はIII−V族化合物半導体である特許請求の
範囲第1項乃至第3項の何れかに記載の半導体素子の製
造方法。
(4) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor substrate is a Si semiconductor, and the epitaxial layer is a III-V group compound semiconductor.
(5)前記半導体基板はp型のSi半導体であり、前記
不純物としてリンを拡散させることにより前記pn接合
を形成するものである特許請求の範囲第1項乃至第4項
の何れかに記載の半導体素子の製造方法。
(5) The semiconductor substrate is a p-type Si semiconductor, and the pn junction is formed by diffusing phosphorus as the impurity. A method for manufacturing semiconductor devices.
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