JPH02138731A

JPH02138731A - プラズマ気相反応装置

Info

Publication number: JPH02138731A
Application number: JP1233847A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Mamoru Tashiro; 田代　衛; Minoru Miyazaki; 稔宮崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1990-05-28
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0821550B2

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】本発明は気相反応被膜作製装置および作製方法に関する
。本発明は反応性気体を用いて被膜作製を行うに際し、
非酸化物の被膜を作製するに関して、排気系においてタ
ーボ分子ポンプを用いて気相反応（以下ＣＶＤという）
を行なわしめることにより、被膜中の酸素の混入量を５
　ＸＩＯ”ｃｍ−’以下の濃度とさせる気相反応装置お
よびその装置を用いて被膜を作製する方法に関する。

本発明は非酸素または非酸化物系被膜の作製において、
その排気系よりの大気の逆流を防ぐため、油回転方式の
ロータリーポンプ、メカニカルブスターポンプ等の不連
続回転方式の荒引用真空ポンプ（以下単にロータリーポ
ンプまたはＲＰという）のみを用いるのではな（、連続
排気方式の複合分子ポンプまたはターボ分子ポンプ（以
下単にタボ分子ポンプまたはＴＰという）を反応容器と
真空ポンプとの間に介在させて、排気系からの大気の逆
流を防止したことを特徴とする。

本発明の非酸化物被膜例えば非単結晶珪素を、反応性気
体であるシラン（ＳｉｎＨ２□ｚ　　ｎ＞１）を用いて
形成するに際し、その被膜中の酸素の量を５　ＸＩＯ′
８ｃｍ−”以下好ましくはＩ　ＸＩＯ”ｃｎ＋−’以下
とするため、排気系からの大気の逆流を防ぐことを目的
としている。

本発明はかかる排気系をＴＰを反応室とｖｐとの間に反
応中の圧力調整用のバルブを経て介在させることにより
、反応室内は０．０５〜１０ｔｏｒｒの間の圧力範囲で
プラズマ気相反応（ＰＣＶＤという）、光ＣＶＯ（Ｐｈ
ｏｔｏ　ＣＶＤという）またはこれらを併用した方法（
以下単にＣＶＤ法として総称する）を用いて被膜形成を
行い、圧力調整バルブ（コントロールバルブまたはバタ
フライバルブともいう）により制御したものである。こ
のためＲＰからの油成分の逆流およびＲＰが回転時に油
に混入した大気の逆流を防ぐことにより高品質の非酸化
物被膜形成を行うことを目的としている。

さらに本発明は気相反応を行う前に反応容器を真空引き
をする際はＴＰと反応容器との間を大口径の配管で連結
でき、さらにＴＰを反応容器に連結させることができる
。このため、反応容器内を３×１０−”ｔｏｒｒまたは
それ以下の圧力（３ｘｌＯ−’　−ｔ　ｘｌｏ−”ｔｏ
ｒｒ　）にすることが同じＴＰを用いて行い得るのであ
る。即ち、本発明装置により反応容器内を１０−　”　
ｔｏｒｒ以下とする真空排気とＣＶＤ法での被膜形成に
必要な０．０１〜１０ｔｏｒｒの圧力とを同一のＴＰを
用いて制御が酸素の逆流を防ぐに加えて可能になった。

さらに本発明はかかるプラズマＣＶＤ装置を反応室を複
数ケ連結し、形成被膜を半導体とし、かつそれぞれの反
応室にてＰ型非単結晶半導体、Ｉ型非単結晶半導体およ
びＮ型非単結晶半導体を基板上に積層して、ＰＩＮ接合
を構成する半導体装置の作製装置および方法に関する。

従来、ＣＶＤ装置例えばＰＣＶＤ装置においては、反応
系の圧力が０．０１〜１０ｔｏｒｒと高い圧力のため、
その排気系等はＲＰのみが用いられ、それ以上の真空度
を発生させるＴＰ等を設けることが全く不可能とされて
いた。

しかし本発明式はかかるＰＣＶＤ装置において、排気系
がＲＰのみではこのＲＰが不連続の回転運動をするため
、空気と接触している大気圧の排気系からの大気（特に
酸素）が逆流し、さらにこの大気の一部が油中に混入し
、ここから再気化することにより反応容器内に逆流して
しまうことを見いだした。さらにこのため、この逆流に
より酸素が形成する被膜内に混入し、例えば珪素膜を作
製する場合その被膜内に酸素が３　ＸｌＯ１９〜２．５
　ＸＩＯ”ｃｍ−’の濃度に混入してしまった。

このため、かかる被膜に水素または弗素が添加されて、
珪素半導体であるべきものが低級酸化珪素といってもよ
いようなものになってしまった。

本発明はかかる欠点を防ぐことを目的としている。

さらに本発明はかかる欠点を防ぐためにＴＰを設けるに
加えて圧力調整バルブをＴＰとＲＰとの間に設けたもの
である。即ちもし圧力調整バルブを反応容器とＴＰとの
間に設けるとこのバルブの内径は１〜２インチが一般で
ある。そのためこのバルブを全開としても、このバルブ
部でのコンダクタンスが低く、反応容器内をバックグラ
ウンドレベル（３Ｘ　１０−”ｔｏｒｒ以下）にぜんと
しても、時間が長時間かかってしまう。またこのバルブ
を５〜１０インチと大口径とすると、圧力調整を十分な
精度で行うことができないという欠点を有する。

本発明はこれらの欠点を除去するため、０．０１〜１０
ｔｏｒｒでも真空引きが可能な複合分子ポンプをＴＰと
して用い、加えて圧力調整バルブをＴＰとＲＰとの間に
設け、圧力制御をＴＰ内と反応容器の双方に対して行わ
んとしたものである。

以下に本発明の気相反応装置をプラズマＣＶＤ装置によ
りＰＩＮ接合を設ける場合を記して示す。

実施例１本発明は、その装置の概要を第１図に示す。即ち、反応
性気体を導入するドーピング系（５０）、反応容器（５
１）、排気系（５２）を有する。反応容器は内側に絶縁
物で内面が形成された反応空間を有する二重反応容器型
として半導体層を形成し、さらに加えてＰ型半導体（図
面では系Ｉ）、ｌ型半導体（図面では系■）およびＮ型
半導体と積層して接合を基板上に形成するに際し、それ
ぞれの反応容器を分離部（図面では系■）を介して連結
せしめたマルチチャンバ方式のＣＶＤ装置特にＰＣＶＤ
装置を第１図に示すごとくに提案するにある。

本発明は水素またはハロゲン元素が添加された非単結晶
半導体層の形成により、再結合中心密度の小さなＰ、Ｉ
およびＮ型の導電型を有する半導体層を形成し、その積
層境界にてＰＩＮ接合を形成するとともに、それぞれの
半導体層に他の隣接する半導体層からの不純物が混入し
て接合特性を劣化させることを防ぎ、またそれぞれの半
導体層を形成する工程間に、大気特に酸素に触れさせて
、半導体の一部が酸化されることにより層間絶縁物が形
成されることのないようにした連続生産を行うためのプ
ラズマ気相反応に関する。

さらに本発明は、かかる反応容器をそれぞれの反応にお
いては独立として多数連結したマルチチャンバ方式のプ
ラズマ反応方法において、−度に多数の基板を同時にそ
の被膜成長速度を大きくしたいわゆる多量生産方式に関
する。

本発明は電極方向にその距離１０〜５０ｃｍ例えば２０
ｃｍを有するとともに、巾１５〜１２０　ｃｍ例えば３
０ｃｍの基板（１５ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍをｌバ・フチ１
０枚配設）を用しまた。

第１図において、反応性気体の導入手段（５０）、排気
手段（５２）を有し、これらを供給ノズル、排気ノズル
を設け、この絶縁フードよりも内側に相対させて一対の
電極（６１Ｌ　（５１）または（６２）　、　（５２）
および反応性気体の供給ノズル（１７）　、　（１８）
および排気ノズル（１７’）、　（１８’）を配設した
。即ち、電極の外側をフードの絶縁物で包む構造（３８
）　、　（３９°）とした。

さらにこのフード間の反応空間を閉じ込めるため、外側
周辺を絶縁物（３８）　、　（３８”）取り囲んだ。

また、図示を省略したが、反応容器の前後に開閉扉を設
け、この扉の内面にハロゲンランプ等による基板の加熱
手段を設けた。

この図面は、ＰＩＮ接合、ＰＩＰ接合、旧Ｎ接合または
ＰＩＮＰＩＮ・・・ＰＩＮ接合等を基板上の半導体に、
異種導電型また異種材料でありながらも、形成される半
導体の主成分または化学量論比の異なる半導体層をそれ
ぞれの半導体層がその前工程において形成された半導体
層の影響（混入）を受けずに積層させるための多層に自
動かつ連続的に形成するための装置である。

図面においてはＰＩＮ接合を構成する複数の反応系の一
部を示している。即ち、Ｐ、　　ＩおよびＮ型の半導体
層を積層して形成する３つの反応系の２つ（ｌ、■）と
さらに第１の予備室および移設用のバッファ室（Ｉｆ）
を有するマルチチャンバ方式のプラズマ気相反応装置の
装置例を示す。

図面における系■、■、■は、２つの各反応容器（１０
１）　、　（１０３）およびバッファ室（１０２）を有
し、それぞれの反応容器間に分離部（４４）　、　（４
５）　、　（４６）　、　（４７）を有している。

この装置は入り口側には第１の予備室（１００）が設け
られ、まず扉（４２）より基板ホルダ（２）の２つの面
に２つの被形成面を有する２枚の基板（１）を挿着した
。さらにこのホルダ（３）を外枠治具（外周辺のみ（３
８）　、　（３８°）として示す）により互いに所定の
等距離を離間して配設した。即ちこの被形成面を有する
基板は被膜形成を行わない裏面を基板ホルダ（２）に接
し、基板２枚および基板ホルダとを一つのホルダ（３）
として６ｃｍ±０．５ｃｍの間隙を有して絶縁物の外枠
治具内に林立させた。その結果、１５ｃｍ　Ｘ３０ｃｍ
の基板を１０枚同時に被膜形成させることができた。か
くして高さ５５ｃｍ、奥行４０ｃｍ、１１］４０ｃｍの
反応空間（６）　、　（８）は上方、下方を絶縁物（３
９）　、　（３９”）で囲まれ、また側周辺は絶縁外枠
治具（３８）　、　（３Ｂ’　）で電気的に絶縁物で閉
じ込め囲んだ。

第１の予備室（１００）をＴＰ　（８６）を経、ストッ
プバルブ（７１）を経てＲＰ　（３５）により真空引き
をした。このＴＰは大阪真空製複合分子ポンプＴＧ５５
０を用いた。

この複合分子ポンプは定速度は４００ｒｐｓ　（毎秒の
回転数）であり、Ｎｚ、Ｓ＋ｔ１４は５００Ｉ！、／ｓ
の排気速度を有する。さらに０．０１〜１０　ｔｏｒｒ
での排気も可能でり、１Ｑｔｏｒｒでも１０１／ｓｅｃ
の排気が可能である。特に一般に気相反応に用いる０、
１　＝１ｔｏｒｒにおいては、４５０１　／　ｓｅｃ〜
４４０１　／　ｓｅｃの排気が可能である。本発明はか
かるＴＰの回転数を可変とした。そのため反応容器が大
気圧であっても、ＴＰの回転数を１００〜２００ｒｐｓ
と定量値より下げ、連続回転とさせた。

そしてＴＰが破損しないようにした。そのため反応容器
が大気圧においてＲＰをパルプ（７１）を開としてＴＰ
により真空引きを駆動しながら真空引きができた。その
結果、ＲＰからの油成分の逆流をＴＰが防ぎ、基板表面
が油成分でｌη染されることがないという特長を有する
。

この後、圧力調整バルブ（７２）およびゲートバルブ（
８５）はその内径がＴＰＯ内径（ＶＧ１５０即ちＪＩＳ
Ｂ２２９０真空ランジを使用）と同じとせしめ、このゲ
ートバルブ（８５）を全開とし、ＴＰ　（同様にＴＧ５
５０使用）により３　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ以下にまで予
め真空引きがされている反応容器（１０１）との分離用
のゲート弁（４４）（開口３５ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍ　）
を開けて、外枠治具（３８）に保持された基板を移した
。例えば、予備室（１００）より第１の反応容器（１０
１）に移し、さらにゲート弁（４４）を閉じることによ
り基板を第１の反応容器（１０１）に移動させたもので
ある。

この時、第１の反応容器（１０１）に保持されていた基
板（１）等は、予めまたは同時にバッファ室（１０２）
に、またバッファ室（１０２）に保持されていた治具お
よび基板（２）は第２の反応容器（１０３）に、また第
２の反応容器（１０３）に保持されていた基板は第２の
バッファ室（１０４）に、さらに図示が省略されている
が、第３の反応室の基板および治具は出口側の第２の予
備室にゲート弁（４５）　、　（４６）　、　（４７）
を開けて移動させる。この後ゲート弁（４４）　、　（
４５）　、　（４６）　、　（４７）を閉めた。

系Ｉにおける第１の反応容器（１０１）でＰ型半導体層
をｐｃｖｏ法により形成する場合を以下に示す。

反応系■　（反応容器（１０１）を含む）は０．０１〜
１０ＬＯｒｒ好ましくは０．０１〜１ｔｏｒｒ例えばＱ
、ｌ　ｔｏｒｒとした。

即ち、圧力調整バルブ（７２）を閉として、反応容器お
よびＴ−Ｐ　（８７）　、　（１０１）内の圧力は０．
０１〜１ｏｔｏｒｒのうち特に０．０５〜ｌ　ｔｏｒｒ
であり、この真空度をＴＰ（８７）下の圧力調整バルブ
（７２）の開閉を制御して、かつＴＰの回転数を１００
ｒｐｓとして成就させている。このＴＰＯ回転数を下げ
たのは、このＴＰＯ圧縮比を定数の１０７〜１０８から
１０２〜１０”に上げることにより圧力調整バルブの圧
力制御を容易に行わしめた。本発明はこの連続排気方式
のＴＰを動作させているため、Ｉ？Ｐ　（３６）のボリ
フ化した油の逆拡散、また油中に含浸した排気用の大気
特に酸素を逆流させることを初めて防ぐことができた。

反応性気体は系Ｉのドーピング系（５０）より供給した
。即ち珪化物気体（２４）としては精製されてさらにス
テンレスボンベに充填されたシラン（Ｓ　ｉ　ｎ　Ｈ２
ｎ＋２　　ｎ≧１特にＳｉＨ４または５ｉｚＨ６）フッ
化珪素（ＳＩＦ４または５１Ｆｚ）を用いた。ここでは
、取扱いが容易な超高純度シラン（純度９９．９９％、
但し水、酸素化物は０．ＩＰＰＭ以下）を用いた。

本実施例の５ｉｘＣ＋−ｘ　　（０＜　ｘ　＜　１　）
を形成するため、炭化物気体（２５）として予め５ｉ−
Ｃ結合を有するメチルシラン（５６）即ちＭＭＳ　　（
ｔｌ　Ｓｉ　（ＣＩ１３）３）またはＤＩ’ｌＳ　　（
ジメチルシラン（Ｓｉｌｌ□（Ｃ１ｈ）ｚ純度９９゜９
９％）を用いた。

炭化珪素（Ｓｉｘ（：＋−ｘ　Ｏ＜　ｘ　＜　１　）に
対しては、Ｐ型の不純物としてポロンを前記したモノシ
ラン中に０．５％の濃度に混入させたボンベ（２４）よ
りシランとともに供給した。

必要に応じ、水素（純度７Ｎ以上）または窒素（純度７
Ｎ以上）を反応室を大気圧とする時（２３）より供給し
た。これらの反応性気体はそれぞれの流量計（３３）お
よびバルブ（３２）を経、反応性気体の供給ノズル（１
７）より高周波電源（１４）の負電極（６１）を経て反
応空間（６）に供給された。　反応性気体はホルダ（３
８）に囲まれた筒状空間（６）内に供給され、この空間
を構成する基板（１）に被膜形成を行った。さらに負電
極（６１）と正電極（５１）間に電気エネルギ例えば１
３．５６Ｍ１ｌｚＯ高周波エネルギ（１４）を加えてプ
ラズマ反応せしめ、基板上に反応生成物を被膜形成せし
めた。

基板は１００〜４００°Ｃ例えば２００°Ｃに第２図に
示す反応容器（１０３）の容器の前後に配設された赤外
線ヒータと同じ手段により加熱した。

この赤外線ヒータは、近赤外用ハロゲンランプ（定見光
波長１〜３μ）ヒータまたは遠赤外用セラミックヒータ
（発光波長８〜２５μ）を用い、この反応容器内におけ
るホルダにより取り囲まれた筒状空間を２１０±１０°
Ｃ好ましくは±５°Ｃ以内に設置した。

この後、前記したが、この容器に前記した反応性気体を
導入し、さらに５〜１００Ｋ例えば２０Ｗに高周波エネ
ルギ（１４）を供給してプラズマ反応を起こさせた。

かくしてＰ型半導体層はＢ　ｚ　Ｈｂ　／　Ｓ　Ｉ　Ｉ
＋　４　””　０　、５％。

ＭＳ／　（ＳｉＨ４＋　ＭＳ）　−２０％の条件にて、
この反応系■で平均膜厚３０〜３００人例えば約２００
人の厚さを有する薄膜として形成させた。Ｅｇ＝２．１
５ｅＶσ−１×１０−’　〜３　Ｘｌ０−’　（０ｃｍ
）−’であった。

基板は導体基板（ステンレス、チタン、アルミニューム
、その他の金属）、半導体（珪素、ゲルマニューム）、
絶縁体（ガラス、有機薄膜）または複合基板（ガラスま
たは透光性有機樹脂上に透光性導電膜である弗素が添加
された酸化スズ、ＩＴＯ等の導電膜が単層またはＩＴＯ
上にＳｎＯ□が形成された２層膜が形成されたもの）を
用いた。本実施例は複合基板を用いた。

かくして１〜５分間プラズマ気相反応をさせて、Ｐ型不
純物としてホウ素が添加された炭化珪素膜を約２００人
の厚さに作製した。さらにこの第１の半導体層が形成さ
れた基板をゲート（４５）を開は前記した操作順序に従
ってバッファ室（１０２）に移動し、ゲート（４５）を
閉じた。このバッファ室（１０２）は予め１０−”ｔｏ
ｒｒ以下例えば４　Ｘｌ０−”ｔｏｒｒにタライオポン
プ（８８）にて真空引きがされている。

またこの基板は系■に同様にＴＰ　（８９）により、３
Ｘ　ＩＦ８ｔｏｒｒ以下に保持された反応容器にゲート
（４６）の開閉を経て移設された。

即ち第１図における反応系■において、半導体の反応性
気体として超高純度モノシランまたはジシランを（水ま
たは酸化珪素、酸化物気体の濃度は０．ＩＰＰＭ以下）
　（２８）より、また、ｌＱＩ７ｃｍ−ｆｆ以下のホウ
素を添加するため、水素、シラン等によって０．５〜３
０ＰＰＭに希釈したＢ２Ｈ２を（２７）より、またキャ
リアガスを必要に応じて（２６）より供給した。

反応性気体は反応容器で反応の後、ゲイトバルフ（８４
）　ヲ経てＴＰ　（８９）にさらにコントロールハルツ
（７４）、ＲＰ　（３４）に至る。

７０００人の厚さにＳ：Ｈａ　　６０ｃｃ／分、被膜形
成速度２．５人／秒、基板（２０ｃｍ　Ｘ　６０ｃｍを
２０枚、延べ面積２４０００　ｃ＋ｆｌ）で圧力Ｑ、ｌ
　ｔｏｒｒとした。Ｓ　ｉ　２　ｔｌ　ｂを用いた場合
、被膜形成速度２８人／秒を有していた。

かくして第１の反応室にてプラズマ気相法によりＰ型半
導体層を形成した上にｐｃｖｏ法により■型半導体層を
形成させてＰＩ接合を構成させた。

また系■にて約７０００人の厚さに形成させた後、基板
は前記した操作に従って、隣のバッファ室（１０２）に
移され、さらにその隣の反応室に移設して同様のＰＣＶ
Ｄ工程によりＮ型半導体層を形成させた。

このＮ型半導体層は、ＰＣＶＤ法によりフオスヒンをｐ
Ｈ：ｌ　／　Ｓｉ！（４＝　１．０％としたシランとキ
ャリアガスの水素をＳ　ｉ　Ｈ４／　Ｈ２＝　２０％と
して供給して、系■と同様にして約５００人の厚さにＮ
型の微結晶性または繊維構造を有する多結晶の半導体層
を形成させ、さらにその上面に炭化珪素をＭＳ／　（Ｓ
ｉ１１．＋　ＭＳ）　−〇、２として５ｉｘＣ＋−ｘ　
（０＜　ｘ　＜　１　）で示されるＮ型半導体層を１０
〜２００人の厚さ例えば５０人の厚さに積層して形成さ
せたものである。その他反応装置については系■と同様
である。

かかる工程の後、第２の予備室より外にＰＩＮ接合を構
成して出された基板上に１００〜１５００人の厚さのＩ
ＴＯをさらにその上に反射性または昇華性金属電極例え
ばアルミニューム電極を真空蒸着法により約１μの厚さ
に作り、ガラス基板上に（ＩＴＯ＋５ｎＯｚ）表面電極
−（ＰＩＮ半導体）−（裏面電極）を構成させた。

その光電変換装置としての特性は８〜１０％平均８．５
％を１０ｃｍ　Ｘ　１０ｃｍの基板でＡ旧　（１００ｍ
Ｗ　／ｃｎｉ）の条件下にて真性効率特性として有し、
集積化してハイフ゛リッド型にした４０ｃｍ　Ｘ　６０
ｃｍのガラス基斗反のＮＩＥＤＯパネルにおいても、５
．７％を実効効率で得ることができた。

その結果、１つの素子で開放電圧は０．８５〜０．９ν
（０，８７±０．０２Ｖ　）であったが、短絡電流は１
８±２ｍＡ　／　ｃＩｌｌと大きく、またＦＦも０．６
０〜０．７０と大きく、かつそのばらつきもパネル内、
バッチ内で小さく、工業的に本発明方法はきわめて有効
であることが判明した。

第２図は本発明および従来方法により作られたＰＩＮ型
光電変換装置における半導体内の酸素および炭素の不純
物の濃度分布をＳＩＭＳ　（Ｃａｍｅｃａ　　３Ｆを使
用）にて測定した結果を示す。

図面はアルミニューム−ＩＴＯ−裏面電極（９４）、Ｎ
型半導体（９３）、Ｉ型半導体（９２）、Ｐ型半導体（
９１）、基板上の酸化スズ透光性導電膜（９０）をそれ
ぞれ示す。

従来方法の排気系をＲＰポンプのみによる排気方法にお
いては、連続排気方式のＴＰを用いないため炭素は曲線
（９５）、酸素は曲線（９６）に示される高い濃度の不
純物を含有していた。

特に酸素は、５×１０′９〜２×１０２０ｃｍ″□３を
１型半導体（９２）において有していた。図面は５　Ｘ
ＩＯ”ｃｍ−３の酸素を含んだ場合である。加えて油回
転ポンプからの油成分の逆流により炭素が５Ｘ１０′９
〜４ＸＩＯ”ｃｍ−３ををしていた。図面はＩ　ＸＩＯ
”ｃｍ−”を有する場合である。

他方、本発明に示すごとき排気系においては炭素濃度は
１×１０１７〜５×１０ＩＩｌｃ１１１−３を有し、一
般にはＩ　ＸＩＯ”ｃｍ−’以下しか含まれない。加え
て酸素も５　Ｘ１０１８ｃｍ−’以下一般にはＩ　ＸＩ
Ｏｌｌｌｃｍ−’以下であり、図面２では２　ＸＩＯ”
ｃｍ−’の場合を示す。

第３図において、裏面電極（９４）のアルミニュームは
３〜６　ＸＩＯ”ｃｍ−”の酸素を有している。このた
め、この酸素がＳＩＭＳ　（二次イオン分析法）（カメ
力社３Ｆ型を使用）の測定において、バックグラウンド
の酸素となり、Ｎ型半導体（９３）中の酸素は１０１１
′〜１０”ｃｍ−３となってしまったものと考えられる
。

さらにＰ型半導体中の酸素、ＭＳ中には水の成分等の酸
化物不純物があり、この出発材料をシランと同様に精製
して０．ＩＰＰＭ以下の酸素または酸化物とすることに
よりさらに酸素濃度を下げることの可能性が推定できる
。

形成させる半導体の種類に関しては、Ｓｉのみならず他
は■族のＧｅ、　５ＩＸＣＩ−Ｘ　（０＜　ｘ　＜　１
　）　、５ｉｘＧｅ、−８（０＜ｘ＜１）、５ｉｘＳｒ
＋＋−ｘ　　（０＜ｘ＜１）単層または多層であっても
、またこれら以外にＧａ八へ、ＧａＡｌＡｓ、ＢＰ、Ｃ
ｄＳ等の化合物半導体等の非酸素化物であってもよいこ
とはいうまでもない。

本発明は３つの反応容器を用いてマルチチャンバ方式で
のＰＣＶＤ法を示した。しかしこれを１つの反応容器と
し、そこでＰＣＶＤ法により窒化珪素をシラン（Ｓ　ｉ
　１１４または５ｉｚｌ１６）とアンモニア（Ｎｌｈ）
とのｐｃｖｏ反応により形成させることは有効である。

また本発明の１つの反応例えば系ｌの反応を光ＣＶＤ法
によりＭＳと５ｉＪａを８２１１．を混入して行うこと
にも同時に本発明のＴＰと圧力調整バルブを排気系に用
いることは有効である。

さらに本発明は、反応容器を１つとしＴｉＣｌ４　とＳ
　ｉ　ｔｌ　４とのＰＣＶＤ反応、ＭｏＣｌ５＋ＷＦｓ
またはこれらと珪化物との反応によるＴｉ、ＴｉＳｉ、
Ｍｏ、ＭｏＳｉ２．Ｗ、ＷＳｉｚ等の非酸素化物被膜の
作製に同様に有効である。

本発明において、分離部は系■を省略して単にゲイト弁
のみとしてもよい。

この本発明のプラズマＣＶＤ装置を他の構造のシングル
チャンバまたはマルチチャンバ方式に応用できることは
いうまでもない。

また本発明の実施例は第１図に示すマルチチャンバ方式
であり、そのすべての反応容器にてＰＣＶＤ法を供給し
た。しかし必要に応じ、この一部または全部をプラズマ
を用いない光ＣＶＤ法、ＬＴ　ＣＶＤ法（ＩＩＯＭＯＣ
ＶＤ法ともいう）、減圧ＣＶＤ法を採用して複合被膜を
形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのプラズマ気相反応用被
膜製造装置の概略を示す。第２図は本発明および従来方法によって作られた半導体
装置中の不純物の分布を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１、減圧状態に保持された反応系に置かれた基板上に水
素またはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体層を
互いに積層することにより、少なくとも１つの接合を有
する半導体を基板上に形成させるプラズマ気相反応装置
であって、基板の移送方向に複数の反応室を配置し、前
記複数の反応室の各々には各反応室を仕切るゲート弁が
設けられ、前記各反応室には反応ガス導入手段及び各反
応室内を真空または減圧にするための真空排気手段を有
しており、該真空排気手段が荒引用真空ポンプ及びター
ボ分子ポンプとからなることを特徴とするプラズマ気相
反応装置。