JPH0337730B2 - - Google Patents
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- JPH0337730B2 JPH0337730B2 JP56192293A JP19229381A JPH0337730B2 JP H0337730 B2 JPH0337730 B2 JP H0337730B2 JP 56192293 A JP56192293 A JP 56192293A JP 19229381 A JP19229381 A JP 19229381A JP H0337730 B2 JPH0337730 B2 JP H0337730B2
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- Japan
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- reactor
- chamber
- holder
- semiconductor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はグローまたはアーク放電を利用したプ
ラズマ気相法（PCVDと以下いう）により、安定
して再現性のよい半導体装置を多量に作製するた
めの製造方法に関する。
ラズマ気相法（PCVDと以下いう）により、安定
して再現性のよい半導体装置を多量に作製するた
めの製造方法に関する。
本発明はPCVD装置に対し、反応系に関しては
プラズマ気相法における反応性気体が導入される
反応筒内には電極その他のジグを設けず、被形成
面を有する基板とその基板ホルダ（例えば石英製
のボート）のみを導入し、反応性気体がラミナフ
ロー（層流）とせしめることにより被膜厚を均一
とし、さらに膜質もバツチ内、バツチ間でバラツ
キの少ない半導体膜を形成させるための製造方法
に関する。
プラズマ気相法における反応性気体が導入される
反応筒内には電極その他のジグを設けず、被形成
面を有する基板とその基板ホルダ（例えば石英製
のボート）のみを導入し、反応性気体がラミナフ
ロー（層流）とせしめることにより被膜厚を均一
とし、さらに膜質もバツチ内、バツチ間でバラツ
キの少ない半導体膜を形成させるための製造方法
に関する。
一般にPCVD装置において、特に反応力の強い
珪素を主成分とする反応性気体であるシランまた
は珪素のハロゲン化物気体を用いる場合、反応筒
例えば石英ガラス管の内壁およびホルダに吸着し
た酸素（空気）および水分が珪化物気体と反応し
て、酸化珪素（低級酸化珪素）を作り、半導体と
しての導電性を悪くしていた。
珪素を主成分とする反応性気体であるシランまた
は珪素のハロゲン化物気体を用いる場合、反応筒
例えば石英ガラス管の内壁およびホルダに吸着し
た酸素（空気）および水分が珪化物気体と反応し
て、酸化珪素（低級酸化珪素）を作り、半導体と
しての導電性を悪くしていた。
本発明はかかる酸素、水分の反応炉への導入を
防止するため、この反応筒に連絡して基板および
基板ホルダを保持または移動する機構を有する室
を設け、その生産性の向上および特性の再現性の
向上に務めた製造方法に関する。
防止するため、この反応筒に連絡して基板および
基板ホルダを保持または移動する機構を有する室
を設け、その生産性の向上および特性の再現性の
向上に務めた製造方法に関する。
さらに本発明はプラズマ放電電界が基板表面に
平行に（そつて）印加されるように電極を具備せ
しめ、活性の反応性生成物が被形成表面に垂直方
向に衝突して形成された半導体膜の特性を劣化さ
せてしまうことを防いでいることを他の目的とし
ている。この被形成面上へのスパツタ（損傷）の
防止は、例えば被形成面上にＰ型半導体層を設
け、その上面にＩ型（真性または実質的に真性）
の半導体層を作製しようとする時、Ｐ型を構成す
る不純物が1017〜1018cm-3の濃度にＩ層に混入し
てしまい、PI接合を劣化させてしまう。本発明
はかかる欠点を防ぐために示されたものである。
平行に（そつて）印加されるように電極を具備せ
しめ、活性の反応性生成物が被形成表面に垂直方
向に衝突して形成された半導体膜の特性を劣化さ
せてしまうことを防いでいることを他の目的とし
ている。この被形成面上へのスパツタ（損傷）の
防止は、例えば被形成面上にＰ型半導体層を設
け、その上面にＩ型（真性または実質的に真性）
の半導体層を作製しようとする時、Ｐ型を構成す
る不純物が1017〜1018cm-3の濃度にＩ層に混入し
てしまい、PI接合を劣化させてしまう。本発明
はかかる欠点を防ぐために示されたものである。
さらに本発明は前記した反応系よりなる第１の
反応系と、これに連結して第１の室を設け、この
第１の室に連結して第２の室を設け、さらにこの
第２の室に連結した第１の反応系と同様の第２の
反応系を設けた製造方法に関する。かかる製造方
法においては、まず第１の室にて真空引され、酸
素、水分が除去された雰囲気にて第１の反応炉に
基板およびホルダが移動機構により挿入され、こ
の反応炉にて一導電型例えばＰ型の導電型を有す
る半導体が形成された。さらにこの半導体が形成
された基板を再び第１の室に引出し、さらにこれ
に連結した第２の室へ同様に酸素、水分の全くな
い真空中にて移動される。さらにこの第２の室よ
り第２の反応炉に基板およびホルダーに導入さ
せ、第１の室とは異なる導電型または異なる添加
物またはその異なる濃度（不純物または添加物）
にて第２の半導体層を第１の半導体層上に形成さ
せることができる。
反応系と、これに連結して第１の室を設け、この
第１の室に連結して第２の室を設け、さらにこの
第２の室に連結した第１の反応系と同様の第２の
反応系を設けた製造方法に関する。かかる製造方
法においては、まず第１の室にて真空引され、酸
素、水分が除去された雰囲気にて第１の反応炉に
基板およびホルダが移動機構により挿入され、こ
の反応炉にて一導電型例えばＰ型の導電型を有す
る半導体が形成された。さらにこの半導体が形成
された基板を再び第１の室に引出し、さらにこれ
に連結した第２の室へ同様に酸素、水分の全くな
い真空中にて移動される。さらにこの第２の室よ
り第２の反応炉に基板およびホルダーに導入さ
せ、第１の室とは異なる導電型または異なる添加
物またはその異なる濃度（不純物または添加物）
にて第２の半導体層を第１の半導体層上に形成さ
せることができる。
この際、第１の反応炉の内壁に付着した不純物
が全く第２の半導体層を形成させる際付着するこ
とがないため、きわめて精度高く、導電率導電性
またはEg（エネルギバンド巾）等を制御すること
ができるようになつた。
が全く第２の半導体層を形成させる際付着するこ
とがないため、きわめて精度高く、導電率導電性
またはEg（エネルギバンド巾）等を制御すること
ができるようになつた。
さらに本発明はさらにこの独立した反応炉を三
系統設け、これらを共通した室すなわち第１第２
および第３の室で互いに連結した製造装置におい
て、特に第１の反応炉にてＰ型半導体層を、第２
の反応炉にてＩ型半導体層を、さらに第３の反応
炉にてＮ型半導体層を形成して、PIN型のダイオ
ード特に光電変換装置を作製せんとする時、特に
有効である。
系統設け、これらを共通した室すなわち第１第２
および第３の室で互いに連結した製造装置におい
て、特に第１の反応炉にてＰ型半導体層を、第２
の反応炉にてＩ型半導体層を、さらに第３の反応
炉にてＮ型半導体層を形成して、PIN型のダイオ
ード特に光電変換装置を作製せんとする時、特に
有効である。
本発明は積層するその層の数により共通した室
を介して反応炉をその積層する膜の順序に従つて
設けることにより、その段数を２段または３段の
みではなく、４〜10段にすることができる。かく
してPIN、PINPIN、PINIPIN、NIPIN、
PINIP、……等の接合構造に作ることができる。
またこの半導体層の作製の際、価の元素例えば
珪素に炭素またはゲルマニユームを添加し、その
添加量を制御することにより、添加量に比例、対
応した光学的エネルギバンド巾（Eg）を有せし
めることができる。例えばPIN接合をEgp、Egi、
Egn（Egp＞EgiEgn）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広い
Eg−せまいEg−広いEg）として設けることを可
能とした。またさらにこのPIN接合を２つ積層し
て設けたPINPIN構造において、Egp1、Egi1、
Egn1、Egp2、Egi2、Egn2（Egp1＞Egn1Egi1
Egp2Egi2Egn2として設け、Egp1（2.0〜
2.4eV）、Egn1（1.7〜2.1eV）をSixc1-o（０＜ｘ＜
１）、Egi1、Egp1・（1.6〜1.8eV）をSiにより、
Egi2、Egn2（1.0〜1.5eV）をSixGe1-o（０＜ｘ＜
ｌ）として設けることが可能である。かかるタン
デム構造とするには反応系を６系統設ければよ
い。
を介して反応炉をその積層する膜の順序に従つて
設けることにより、その段数を２段または３段の
みではなく、４〜10段にすることができる。かく
してPIN、PINPIN、PINIPIN、NIPIN、
PINIP、……等の接合構造に作ることができる。
またこの半導体層の作製の際、価の元素例えば
珪素に炭素またはゲルマニユームを添加し、その
添加量を制御することにより、添加量に比例、対
応した光学的エネルギバンド巾（Eg）を有せし
めることができる。例えばPIN接合をEgp、Egi、
Egn（Egp＞EgiEgn）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広い
Eg−せまいEg−広いEg）として設けることを可
能とした。またさらにこのPIN接合を２つ積層し
て設けたPINPIN構造において、Egp1、Egi1、
Egn1、Egp2、Egi2、Egn2（Egp1＞Egn1Egi1
Egp2Egi2Egn2として設け、Egp1（2.0〜
2.4eV）、Egn1（1.7〜2.1eV）をSixc1-o（０＜ｘ＜
１）、Egi1、Egp1・（1.6〜1.8eV）をSiにより、
Egi2、Egn2（1.0〜1.5eV）をSixGe1-o（０＜ｘ＜
ｌ）として設けることが可能である。かかるタン
デム構造とするには反応系を６系統設ければよ
い。
またNINまたはPIN接合としたMIS・FET、
バイポーラトランジスタにおいては反応系を２系
統とし、第１の反応室により基板上にＮまたはＰ
層を、第２の反応系により次のＩ層を、さらに第
１の反応系に基板ホルダをもどして第３番目のＮ
またはＰ層を作製する三層構造を２系統にて作る
ことが可能である。
バイポーラトランジスタにおいては反応系を２系
統とし、第１の反応室により基板上にＮまたはＰ
層を、第２の反応系により次のＩ層を、さらに第
１の反応系に基板ホルダをもどして第３番目のＮ
またはＰ層を作製する三層構造を２系統にて作る
ことが可能である。
これら本発明は、反応炉を互いに連結するので
はなく、それぞれ独立した反応系を共通する室に
連結せしめ、この室を介して基板上に独立した半
導体層を形成させることを目的としている。
はなく、それぞれ独立した反応系を共通する室に
連結せしめ、この室を介して基板上に独立した半
導体層を形成させることを目的としている。
従来のPCVD装置に関しては、上下に平行平板
状に容量結合の電極を設け、その一方の電極例え
ば下側のカソード電極上に基板を配置し、下方向
より加熱する方法が知られている。しかしこの方
法においては、反応炉は一室であるためＰ型、Ｉ
型およびＮ型半導体層とを積層せんとすると、そ
の一回目の製造の後のＮ型半導体層の不純物が２
回目の次の工程のＰ型半導体層中に混入してしま
い、再結合中心となつてダイオード特性を劣化さ
せ、さらにその特性が全くばらついてしまつた。
このため光電変換装置を作ろうとしても、その開
放電圧Voc0.2〜0.6Vしか得られず、短絡電流を
数ｍＡ／cm2しか流すことができなかつた。
状に容量結合の電極を設け、その一方の電極例え
ば下側のカソード電極上に基板を配置し、下方向
より加熱する方法が知られている。しかしこの方
法においては、反応炉は一室であるためＰ型、Ｉ
型およびＮ型半導体層とを積層せんとすると、そ
の一回目の製造の後のＮ型半導体層の不純物が２
回目の次の工程のＰ型半導体層中に混入してしま
い、再結合中心となつてダイオード特性を劣化さ
せ、さらにその特性が全くばらついてしまつた。
このため光電変換装置を作ろうとしても、その開
放電圧Voc0.2〜0.6Vしか得られず、短絡電流を
数ｍＡ／cm2しか流すことができなかつた。
加えてこの平行平板型の装置においては、電界
は基板表面に垂直方向であるため、Ｐ型層の後Ｉ
層を作らんとしても、このＩ層中にＰ層の不純物
が混入しやすく、ダイオード特性が出ない場合が
しばしば見られた。
は基板表面に垂直方向であるため、Ｐ型層の後Ｉ
層を作らんとしても、このＩ層中にＰ層の不純物
が混入しやすく、ダイオード特性が出ない場合が
しばしば見られた。
さらにこの反応装置は特に予備室を有していな
いため、１回製造するごとに反応炉の内壁を大気
（空気）にふれさせるため、酸素、水分が吸着し、
その吸着酸化物が反応中バツクグラウンドレベル
に存在するため、、電気伝導度が暗伝導度も10-11
〜10-8（Ωcm）-1、AM1での光伝導度も10-6〜10-4
（Ωcm）-1でしかなかつた。しかしこの吸着物が全
く存在しない装置を使つた本発明においては、暗
伝導度10-6〜10-4、AM1での光伝導度は、１×
10-3〜９×10-2（Ωcm）-1と約100倍も高く、半導
体的性質を有せしめることができた。本発明はか
くの如く従来多数用いられている平行平板型の一
室反応炉のPCVD装置のあらゆる欠点を除去せん
としたものである。
いため、１回製造するごとに反応炉の内壁を大気
（空気）にふれさせるため、酸素、水分が吸着し、
その吸着酸化物が反応中バツクグラウンドレベル
に存在するため、、電気伝導度が暗伝導度も10-11
〜10-8（Ωcm）-1、AM1での光伝導度も10-6〜10-4
（Ωcm）-1でしかなかつた。しかしこの吸着物が全
く存在しない装置を使つた本発明においては、暗
伝導度10-6〜10-4、AM1での光伝導度は、１×
10-3〜９×10-2（Ωcm）-1と約100倍も高く、半導
体的性質を有せしめることができた。本発明はか
くの如く従来多数用いられている平行平板型の一
室反応炉のPCVD装置のあらゆる欠点を除去せん
としたものである。
さらにこの従来の方式をさらに改良したもの
に、本発明人の出願になる独立分離型の反応装置
が知られている。この装置は、半導体装置作製方
法 昭和53年12月10日（53−152887）およびその
分割出願 半導体装置作製方法（56−055608）に
詳しく述べられている。さらに、被膜作製方法
昭和54年８月16日（54−104452）にもその詳細が
述べられている。
に、本発明人の出願になる独立分離型の反応装置
が知られている。この装置は、半導体装置作製方
法 昭和53年12月10日（53−152887）およびその
分割出願 半導体装置作製方法（56−055608）に
詳しく述べられている。さらに、被膜作製方法
昭和54年８月16日（54−104452）にもその詳細が
述べられている。
これらの発明は、例えばPIN接合を有するダイ
オードを作製せんとする場合、Ｐ型半導体層用の
第１の反応系、Ｉ型半導体用の第２の反応系、さ
らにＮ型半導体層用の第３の反応系をそれぞれの
反応炉（ベルジヤー）をゲイトバルブにて連結し
たものである。かくすることによりＰ層の不純物
がＩ層に混入することがなく、またＮ層の不純物
がＩ層、Ｐ層に混入することがない。いわゆる各
半導体層での不純物制御を完全に精度よく行なう
ことができるという特徴を有する。さらにこのＰ
層用の反応炉の前またはＮ層用反応炉のあとに連
結して予備室を設け、いわゆる外部よりの酸素、
水蒸気の混入を防止しようとしたものである。
オードを作製せんとする場合、Ｐ型半導体層用の
第１の反応系、Ｉ型半導体用の第２の反応系、さ
らにＮ型半導体層用の第３の反応系をそれぞれの
反応炉（ベルジヤー）をゲイトバルブにて連結し
たものである。かくすることによりＰ層の不純物
がＩ層に混入することがなく、またＮ層の不純物
がＩ層、Ｐ層に混入することがない。いわゆる各
半導体層での不純物制御を完全に精度よく行なう
ことができるという特徴を有する。さらにこのＰ
層用の反応炉の前またはＮ層用反応炉のあとに連
結して予備室を設け、いわゆる外部よりの酸素、
水蒸気の混入を防止しようとしたものである。
しかしかかる本発明人の発明になるたて型のベ
ルジヤー式またはその変形の反応炉を互いに連結
した方式においては、基板の温度制御が十分に行
えない。すなわち300±20℃程度を有してしまつ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大
きく、好ましくなかつた。加えてひとつの反応炉
に充填できる基板の数量が例えば10cm□ で１〜10
まいであつた。このため生産性がきわめて低く、
いわゆる低価格、多量生産とはいえなかつた。
ルジヤー式またはその変形の反応炉を互いに連結
した方式においては、基板の温度制御が十分に行
えない。すなわち300±20℃程度を有してしまつ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大
きく、好ましくなかつた。加えてひとつの反応炉
に充填できる基板の数量が例えば10cm□ で１〜10
まいであつた。このため生産性がきわめて低く、
いわゆる低価格、多量生産とはいえなかつた。
本発明はかかる本発明人の独立分離型の半導体
装置製造装置をさらに改良し、温度精度も300±
１℃以下におさえ、加えて１回のローデイング数
量を50〜500まいにすることを可能とした低価格、
高品質の半導体装置を多量に製造せんとするもの
である。
装置製造装置をさらに改良し、温度精度も300±
１℃以下におさえ、加えて１回のローデイング数
量を50〜500まいにすることを可能とした低価格、
高品質の半導体装置を多量に製造せんとするもの
である。
以下に図面に従つてその実施例を示す。
第１図は本発明の横型、独立分離式のプラズマ
CVD装置すなわち半導体装置製造装置の概要を
示す。
CVD装置すなわち半導体装置製造装置の概要を
示す。
図面において第１の反応系１は円筒状の反応管
５例えば透明石英（アルミナその他のセラミツク
でもよい）であり、その直径は100〜300mmとし
た。さらにこの反応炉５の外側に一対のプラズマ
放電を行なわしめる電極２，２′を配置した。こ
の電極は例えばステンレス網よりなり、この電極
をおおつて抵抗加熱ヒータ３を設け、指示温度50
〜350℃例えば300℃に対し±１℃の精度にて制御
される。基板および基板ホルダは４で略記してお
り、反応性気体は６よりホモシナイザ２６をへて
供給される。一対の電極は供給用電源１３により
高周波（10KHz〜100MHz代表的には13.56MHzが
５〜200Wの強さにて供給される。反応後の不要
の生成物およびヘリユーム、水素等のキヤリアガ
スは、排気口１３より反応管内の圧力調整用バル
ブ１４をへてロータリーポンプ１５にて排出され
る。
５例えば透明石英（アルミナその他のセラミツク
でもよい）であり、その直径は100〜300mmとし
た。さらにこの反応炉５の外側に一対のプラズマ
放電を行なわしめる電極２，２′を配置した。こ
の電極は例えばステンレス網よりなり、この電極
をおおつて抵抗加熱ヒータ３を設け、指示温度50
〜350℃例えば300℃に対し±１℃の精度にて制御
される。基板および基板ホルダは４で略記してお
り、反応性気体は６よりホモシナイザ２６をへて
供給される。一対の電極は供給用電源１３により
高周波（10KHz〜100MHz代表的には13.56MHzが
５〜200Wの強さにて供給される。反応後の不要
の生成物およびヘリユーム、水素等のキヤリアガ
スは、排気口１３より反応管内の圧力調整用バル
ブ１４をへてロータリーポンプ１５にて排出され
る。
反応筒５は反応中は反応圧力は0.05〜0.6torr代
表的には0.3torrに保持され、反応性気体の実効
流速を数十ｍ／秒にまではやめた。
表的には0.3torrに保持され、反応性気体の実効
流速を数十ｍ／秒にまではやめた。
この第１の反応炉に加えてこの一方、図面では
入口側に基板およびホルダ４を反応炉内に挿入ま
たは内より炉外へ引出す移動機構１２を有する第
１の室７が設けられている。この室は大気圧にす
る場合は１４より高純度空気が供給され、通気は
バルブ３９をへてロータリーポンプ３７にて
0.001〜0.01torrに真空引がされている。
入口側に基板およびホルダ４を反応炉内に挿入ま
たは内より炉外へ引出す移動機構１２を有する第
１の室７が設けられている。この室は大気圧にす
る場合は１４より高純度空気が供給され、通気は
バルブ３９をへてロータリーポンプ３７にて
0.001〜0.01torrに真空引がされている。
またこの基板およびホルダ１１は予備室８より
移動され、この第１の予備室８は１３より空気が
導入され大気圧となり、真空引がバルブ４０，ポ
ンプ３８によりなされ、室１７と概略等圧の十分
低真空となつた。そして基板およびホルダ１０が
１１に移される。さらにこの１１は第１の反応炉
４に移され、所定の半導体膜を基板上に形成させ
た。
移動され、この第１の予備室８は１３より空気が
導入され大気圧となり、真空引がバルブ４０，ポ
ンプ３８によりなされ、室１７と概略等圧の十分
低真空となつた。そして基板およびホルダ１０が
１１に移される。さらにこの１１は第１の反応炉
４に移され、所定の半導体膜を基板上に形成させ
た。
さらにこの被膜を形成させた後、基板およびホ
ルダ４は電極１１に到り、外部にとり出すものは
予備室８より外部にとり出すことができる。
ルダ４は電極１１に到り、外部にとり出すものは
予備室８より外部にとり出すことができる。
またさらにこの上に半導体層を作ろうとする場
合、１１にシヤツタ３２を開け、第２の室３０に
移動させる。この３２および次段のシヤツタ３３
は必ずしも必要ではなく、その場合は共通の室を
反応炉に連続して複数ケ設けることになる。
合、１１にシヤツタ３２を開け、第２の室３０に
移動させる。この３２および次段のシヤツタ３３
は必ずしも必要ではなく、その場合は共通の室を
反応炉に連続して複数ケ設けることになる。
またさらに基板およびホルダは第２の反応系４
２に移され、第２の半導体層（例えばＩ層）を第
１の半導体層（例えばＰ層）を形成する履歴に無
関係に独立して作ることができた。
２に移され、第２の半導体層（例えばＩ層）を第
１の半導体層（例えばＰ層）を形成する履歴に無
関係に独立して作ることができた。
この第２の反応炉も反応性気体の導入口24より
反応性気体が入り、キヤリアガス、不純物は排気
口、バルブ１４真空引ポンプ２０をへて外部に放
出される。
反応性気体が入り、キヤリアガス、不純物は排気
口、バルブ１４真空引ポンプ２０をへて外部に放
出される。
さらにこの第２の半導体膜が形成された後、第
２の予備室３５をへて外部にとり出されてもよい
が、この図面ではさらに今一度の第３の反応系４
３をへて第３の半導体層例えばＮ層半導体層を形
成し、さらにこの三層が形成された基板およびホ
ルダ３４は真空引をされた第２の予備室３５をへ
て１３より空気の導入によつて大気圧にさせた
後、ゲートバルブ３６をあけて外部にとり出され
る。
２の予備室３５をへて外部にとり出されてもよい
が、この図面ではさらに今一度の第３の反応系４
３をへて第３の半導体層例えばＮ層半導体層を形
成し、さらにこの三層が形成された基板およびホ
ルダ３４は真空引をされた第２の予備室３５をへ
て１３より空気の導入によつて大気圧にさせた
後、ゲートバルブ３６をあけて外部にとり出され
る。
以上の概要より明らかな如く、本発明は第１の
反応系には第１の室があり、この室に設けられた
移動機構１２により基板およびホルダ４は反応炉
１と第１の室７との間を往複する。さらに同様に
第２、第３の反応炉、基板およびホルダの保持お
よび移動機構２９，４１を有している。この第
１、第２、第３の室は共通させて設けており、こ
の共通の室の前後の入口側および出口側に第１、
第２の予備室を空気中の酸素、水分が反応系に混
入しといように設けてある。この製造装置におい
ては、各反応ごとに反応炉より一度真空引された
室７に引出されるため、各反応系の反応性気体が
全くそれぞれの反応炉に混入されることがない。
特に各反応炉と室との間のしきりバルブ５２，５
３，５４を出入れの際開閉し基板およびホルダ１
１が１１′，１１″と移動の際は、このしきりバル
ブが完全に閉の状態であるため、従来の説明にて
本発明人により示された各反応系が互いに１つの
ゲイトバルブで連結されている場合に比べてさら
に不純物のオートドーピングが少なくなつた。
反応系には第１の室があり、この室に設けられた
移動機構１２により基板およびホルダ４は反応炉
１と第１の室７との間を往複する。さらに同様に
第２、第３の反応炉、基板およびホルダの保持お
よび移動機構２９，４１を有している。この第
１、第２、第３の室は共通させて設けており、こ
の共通の室の前後の入口側および出口側に第１、
第２の予備室を空気中の酸素、水分が反応系に混
入しといように設けてある。この製造装置におい
ては、各反応ごとに反応炉より一度真空引された
室７に引出されるため、各反応系の反応性気体が
全くそれぞれの反応炉に混入されることがない。
特に各反応炉と室との間のしきりバルブ５２，５
３，５４を出入れの際開閉し基板およびホルダ１
１が１１′，１１″と移動の際は、このしきりバル
ブが完全に閉の状態であるため、従来の説明にて
本発明人により示された各反応系が互いに１つの
ゲイトバルブで連結されている場合に比べてさら
に不純物のオートドーピングが少なくなつた。
加えてさらに以上の説明においては、基板のホ
ルダは各反応室を基板と共に移動させた。しかし
この移動は基板のみとし、ホルダは第１の反応炉
用のホルダ１１、第２の反応炉用ホルダ１１′第
３の反応炉用ホルダ１１′をそれぞれ専用に配置
せしめることが本発明の製造装置においては可能
である。かくすることにより、各反応室間の不純
物の混入特にホルダ表面を付着しているPN型ま
たはEg可変用不純物、添加物の混入を完全に除
去することができ、多量生産用として全く画期的
なものである。
ルダは各反応室を基板と共に移動させた。しかし
この移動は基板のみとし、ホルダは第１の反応炉
用のホルダ１１、第２の反応炉用ホルダ１１′第
３の反応炉用ホルダ１１′をそれぞれ専用に配置
せしめることが本発明の製造装置においては可能
である。かくすることにより、各反応室間の不純
物の混入特にホルダ表面を付着しているPN型ま
たはEg可変用不純物、添加物の混入を完全に除
去することができ、多量生産用として全く画期的
なものである。
第２図は第１図の製造装置を補かんするもので
ある。すなわち第１、第２、第３の反応炉に対し
て供給される反応性気体は６，２７，２８よりそ
れぞれ供給される。その反応性気体は第２図Ａ，
ＢおよびＣに対して示されている。
ある。すなわち第１、第２、第３の反応炉に対し
て供給される反応性気体は６，２７，２８よりそ
れぞれ供給される。その反応性気体は第２図Ａ，
ＢおよびＣに対して示されている。
第２図Ａにおいては水素で希釈したジポラン４
３，シラン４４反応炉内壁のエツチング用ガス例
えばCF4（O2＝０〜５％）またはNF3、炭化物の
添加物である珪素と炭素とが化合した反応性気体
例えばTMS（テトラメチルシランSi（CH3）4）４
６およびキヤリアガスである水素またはヘリユー
ム４７が配置されている。
３，シラン４４反応炉内壁のエツチング用ガス例
えばCF4（O2＝０〜５％）またはNF3、炭化物の
添加物である珪素と炭素とが化合した反応性気体
例えばTMS（テトラメチルシランSi（CH3）4）４
６およびキヤリアガスである水素またはヘリユー
ム４７が配置されている。
これらは流量計（マスフロメータ）５０電磁バ
ルブ５１をへて６より第１の反応炉に供給され
る。この場合はSixC1-o（0.2ｘ１）で作られ
導電型はＰ型としている。かくすることにより
1.7〜2.5eVのEgを有するＰ型のアモルフアスま
たはセミアモルフアス構造を含む非単結晶半導体
を基板上に100〜300Aの厚さに形成させた。
ルブ５１をへて６より第１の反応炉に供給され
る。この場合はSixC1-o（0.2ｘ１）で作られ
導電型はＰ型としている。かくすることにより
1.7〜2.5eVのEgを有するＰ型のアモルフアスま
たはセミアモルフアス構造を含む非単結晶半導体
を基板上に100〜300Aの厚さに形成させた。
被膜の作製は本発明人の出願になる特許願（プ
ラズマ気相法S56.10.14 56−103627）に詳しく述
べられているが、例えば250〜330℃特に300℃
0.1〜0.3torrプラズマ発生用電流13.56MHz ５〜
100W被膜形成時間10秒〜10分とした。
ラズマ気相法S56.10.14 56−103627）に詳しく述
べられているが、例えば250〜330℃特に300℃
0.1〜0.3torrプラズマ発生用電流13.56MHz ５〜
100W被膜形成時間10秒〜10分とした。
反応炉内壁は５〜30回作製するとフレイク（薄
片）が発生するので、かかる場合には
CF4ZnyNF3によりプラズマエツチングして除去
すればよい。
片）が発生するので、かかる場合には
CF4ZnyNF3によりプラズマエツチングして除去
すればよい。
第２図ＢはＩ層のアモルフアスまたは５〜
100Aの大きさの微結晶性を含有するセミアモル
フアスまたはマイクロポリクリスタルよりなる非
単結晶半導体膜を作製する場合を示している。
100Aの大きさの微結晶性を含有するセミアモル
フアスまたはマイクロポリクリスタルよりなる非
単結晶半導体膜を作製する場合を示している。
すなわちシラン４５CF4（O2＝０〜５％），キヤ
リアガスであるヘリユーム４９よりなり５〜20％
にヘリユームにて希釈されたシランにより光伝導
度１×10-3〜９×10-2（Ωcm）-1特に５〜20×10-3
（Ωcm）-3の値を有する珪素の非単結晶半導体を
0.4〜1μの厚さに作製した。
リアガスであるヘリユーム４９よりなり５〜20％
にヘリユームにて希釈されたシランにより光伝導
度１×10-3〜９×10-2（Ωcm）-1特に５〜20×10-3
（Ωcm）-3の値を有する珪素の非単結晶半導体を
0.4〜1μの厚さに作製した。
また第２図ＣはＡとは逆にＮ型不純物であるフ
オスヒン４８，シラン４３，エツチング用ガス４
５TMS４６キヤリアガス４０を提供し100〜
500AのＮ型半導体層を作製した。
オスヒン４８，シラン４３，エツチング用ガス４
５TMS４６キヤリアガス４０を提供し100〜
500AのＮ型半導体層を作製した。
かくして第３図に示す如き基板上にPIN型のダ
イオードまたは光電変換装置を作り、その特性を
調べた。
イオードまたは光電変換装置を作り、その特性を
調べた。
第３図Ａにおいてはステンレスの如き金属基板
またはカプトンの如きフレキシブルフイルム上に
ステンレス膜が形成された基板７０上にＰ型半導
体層７１Ｉ型半導体層７２Ｎ型半導体層７４より
なる半導体層７３を作製し、この上面にITOの如
き透光性透明導電膜を600〜800AP5＝10〜25Ω／
□を作製した。従来の一室式の平行平板型では
AM1（100ｍＷ／cm2）にて６〜7.5％／３mm□ しか
得られなかつたが、本発明人の出願になるたて型
の独立分離式においては、7.5〜9.5％／３mm□ が
得られた。しかし本発明では、ホルダを各反応炉
独立式にした場合、最高16％／３mm□ 一般に12〜
15％の高い変換効率の太陽電池を作ることができ
た。またホルダを各反応炉共通にした場合、9.0
〜12.5％の高い効率であつた。
またはカプトンの如きフレキシブルフイルム上に
ステンレス膜が形成された基板７０上にＰ型半導
体層７１Ｉ型半導体層７２Ｎ型半導体層７４より
なる半導体層７３を作製し、この上面にITOの如
き透光性透明導電膜を600〜800AP5＝10〜25Ω／
□を作製した。従来の一室式の平行平板型では
AM1（100ｍＷ／cm2）にて６〜7.5％／３mm□ しか
得られなかつたが、本発明人の出願になるたて型
の独立分離式においては、7.5〜9.5％／３mm□ が
得られた。しかし本発明では、ホルダを各反応炉
独立式にした場合、最高16％／３mm□ 一般に12〜
15％の高い変換効率の太陽電池を作ることができ
た。またホルダを各反応炉共通にした場合、9.0
〜12.5％の高い効率であつた。
これは酸素、水分等の酸化物気体の外部からの
混入防止、各半導体表面等への不純物混入を防止
したことにある。
混入防止、各半導体表面等への不純物混入を防止
したことにある。
さらに重要なことは、１回のバツチにおいて10
cm□ の基板を50〜500まいもローデイング可能で
あり、10cm□ １まいに対する設備消却費は従来の
50〜500円であつたものが、0.2〜２円と約1/100
に下げることが可能となつた点で光電変換装置の
流布のためきわめて重要であつた。
cm□ の基板を50〜500まいもローデイング可能で
あり、10cm□ １まいに対する設備消却費は従来の
50〜500円であつたものが、0.2〜２円と約1/100
に下げることが可能となつた点で光電変換装置の
流布のためきわめて重要であつた。
第３図Ｂガラスの如き透光性基板７６上にITO
（500〜800A）７８および酸化スズまたは酸化ア
ンチモン７９（100〜300A）よりなる低シート抵
抗（P5＝５〜20Ω／□高耐熱性）の透明導電膜
７７上にＰ型半導体層71，Ｉ型層７２，Ｎ型層７
４およびアルミニユームまたはITOよりなる裏面
電極７５を設けたものである。かかる構造におい
ても変換効率10〜13％を得ることができた。
（500〜800A）７８および酸化スズまたは酸化ア
ンチモン７９（100〜300A）よりなる低シート抵
抗（P5＝５〜20Ω／□高耐熱性）の透明導電膜
７７上にＰ型半導体層71，Ｉ型層７２，Ｎ型層７
４およびアルミニユームまたはITOよりなる裏面
電極７５を設けたものである。かかる構造におい
ても変換効率10〜13％を得ることができた。
このためこの構造をガラス基板上に集積化しま
た同時にPIN型の逆流防止ダイオードを設けるこ
とにより民生用の太陽電池を従来と同一出力を得
る場合従来より1/2の面積でかつ価格は200〜250
円を20〜30円にまで下げ、10cm2の面積にて100〜
130円で作ることが可能になつた。
た同時にPIN型の逆流防止ダイオードを設けるこ
とにより民生用の太陽電池を従来と同一出力を得
る場合従来より1/2の面積でかつ価格は200〜250
円を20〜30円にまで下げ、10cm2の面積にて100〜
130円で作ることが可能になつた。
第４図は本発明のプラズマCVD法で特にグロ
ー放電法を用いる反応炉に配置される基板、電極
および基板のローテイングの関係を示す。
ー放電法を用いる反応炉に配置される基板、電極
および基板のローテイングの関係を示す。
図面において第４図Ａは電極２，２′を水平方
向に平行に、また基板６１を裏面を互いに密接し
て表面は基板間を20〜40mmの間かくで設けた。ま
たその配置はやはり水平に設けたものである。
向に平行に、また基板６１を裏面を互いに密接し
て表面は基板間を20〜40mmの間かくで設けた。ま
たその配置はやはり水平に設けたものである。
反応炉１の反応筒５は直径100〜300mm〓代表的
には180mmを有し、その長さは200〜400〓cmを有す
るため、10cm□ の基板に図面の如き８まいではな
く各段20まいを10〜30列配置させることができ
た。このため１回の製造バツチで50〜600まいを
作ることができ、従来の平行平板式では全く考え
られない量の半導体装置を一度に作ることができ
た。
には180mmを有し、その長さは200〜400〓cmを有す
るため、10cm□ の基板に図面の如き８まいではな
く各段20まいを10〜30列配置させることができ
た。このため１回の製造バツチで50〜600まいを
作ることができ、従来の平行平板式では全く考え
られない量の半導体装置を一度に作ることができ
た。
第４図Ｂは電極２，２′を垂直方向に、また基
板６１の表面（被形成面）を垂直方向に裏面を互
いに密接させて設けたものである。その他はＡと
同様である。
板６１の表面（被形成面）を垂直方向に裏面を互
いに密接させて設けたものである。その他はＡと
同様である。
ホルダへの基板のローデイングはＡ，Ｂを互い
に交互に行なつてもよい。
に交互に行なつてもよい。
第４図Ｃはアーク放電法またはグロー放電法を
用いたプラズマCVD法である。
用いたプラズマCVD法である。
図面では第１図Ａの１つの反応炉を示したもの
である。すなわち放電電極２，２′を反応筒方向
に有し、基板６１はホルダ６０にローデイングさ
れ、反応管５の外側には加熱用ヒータ３が設けら
れている。アーク放電とするには一方の電極より
熱電＋放出をさせた。反応性気体は６より導入さ
れ、不要の反応性成物およびキヤリアガスは６３
より外部に放出される。この不要の反応生成物は
低温になる領域で粉末状になるため、反応炉５の
中（内壁）にこれらが発生することを防ぐため、
ヒータ３は６５に示す如く反応管のすべてをおお
うようにした。
である。すなわち放電電極２，２′を反応筒方向
に有し、基板６１はホルダ６０にローデイングさ
れ、反応管５の外側には加熱用ヒータ３が設けら
れている。アーク放電とするには一方の電極より
熱電＋放出をさせた。反応性気体は６より導入さ
れ、不要の反応性成物およびキヤリアガスは６３
より外部に放出される。この不要の反応生成物は
低温になる領域で粉末状になるため、反応炉５の
中（内壁）にこれらが発生することを防ぐため、
ヒータ３は６５に示す如く反応管のすべてをおお
うようにした。
かくすることにより粉末状の反応生成物を反応
筒内に残留させることはなくなり、歩留の向上に
なつた。第１図また第４図Ａ，Ｂにおいても同様
にすると、さらに生産性の向上に役立つた。
筒内に残留させることはなくなり、歩留の向上に
なつた。第１図また第４図Ａ，Ｂにおいても同様
にすると、さらに生産性の向上に役立つた。
以上の説明より明らかな如く、本発明はプラズ
マ気相法に対し多量生産を可能にする横型反応方
式を採用し、さらにそれらに共通室を設け連続的
に製造する構造とすることによりバツチ方式と連
続方式とを結合させることが可能となつた。この
ためこの思想を基礎とし、２つの反応系、４〜８
の反応系等を作ることができ、初めてPCVD装置
で大量生産可能な方式を開発することができた。
マ気相法に対し多量生産を可能にする横型反応方
式を採用し、さらにそれらに共通室を設け連続的
に製造する構造とすることによりバツチ方式と連
続方式とを結合させることが可能となつた。この
ためこの思想を基礎とし、２つの反応系、４〜８
の反応系等を作ることができ、初めてPCVD装置
で大量生産可能な方式を開発することができた。
さらにこの半導体製造装置において、単にPIN
の光電変換装置のみではなく、Ｎ（0.1〜1μ）−Ｉ
（0.2〜2μ）−Ｉ（0.5〜1μ）の伝導型のIGFFT（たて
チヤネル型の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置）
を、またはそれを集積化した構造を作ることが可
能である。さらにこの反応炉に横方向に巾２〜20
cmの50〜100cmの長い半導体基板を配置し、その
上面全面にフオトセンサアレーその他の半導体装
置を作ることも可能である。以上本発明の半導体
製造方法の工学的効果はきわめて著しいものであ
ると信じる。
の光電変換装置のみではなく、Ｎ（0.1〜1μ）−Ｉ
（0.2〜2μ）−Ｉ（0.5〜1μ）の伝導型のIGFFT（たて
チヤネル型の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置）
を、またはそれを集積化した構造を作ることが可
能である。さらにこの反応炉に横方向に巾２〜20
cmの50〜100cmの長い半導体基板を配置し、その
上面全面にフオトセンサアレーその他の半導体装
置を作ることも可能である。以上本発明の半導体
製造方法の工学的効果はきわめて著しいものであ
ると信じる。
第１図は本発明の半導体装置製造装置の実施例
を示す。第２図は第１図を補かんする反応性気体
のガス系の実施例を示す。第３図は本発明により
作られた光電変換装置のたて断面図を示す。第４
図は第１図の反応炉の部分を示す実施例である。
を示す。第２図は第１図を補かんする反応性気体
のガス系の実施例を示す。第３図は本発明により
作られた光電変換装置のたて断面図を示す。第４
図は第１図の反応炉の部分を示す実施例である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１及び第２の反応炉と減圧下にて基板及び
基板ホルダーを保持するまたは移動する機構を有
する共通室とを有し、前記共通室に前記第１及び
第２の反応炉が連結されている装置を用いる方法
であつて、前記共通室から前記第１の反応炉へ基
板及び基板ホルダーを移動する工程と、該工程の
後前記第１の反応炉で基板上に第１の半導体を形
成させる工程と、該工程の後前記基板及び基板ホ
ルダーを前記共通室にもどす工程と、該工程の後
第２の反応炉に再び前記基板及び基板ホルダーを
移動させる工程と、該工程の後前記基板上の第１
の半導体上に第２の半導体を形成させる工程と、
該工程の後再び前記基板及び基板ホルダーを前記
共通室にもどす工程とを有することを特徴とする
半導体装置製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において反応炉におけ
る基板は基板表面が反応性気体の流れに沿うよう
に配設されたことを特徴とする半導体装置製造方
法。 ３ 特許請求の範囲第１項において半導体層の形
成がプラズマ気相法によつておこなわれることを
特徴とする半導体装置製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192293A JPS5893322A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 半導体装置製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192293A JPS5893322A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 半導体装置製造装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4103746A Division JPH0831420B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 被膜作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893322A JPS5893322A (ja) | 1983-06-03 |
| JPH0337730B2 true JPH0337730B2 (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=16288860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56192293A Granted JPS5893322A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 半導体装置製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893322A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6010681A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Canon Inc | 光電変換部材の製造装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5945219B2 (ja) * | 1976-05-17 | 1984-11-05 | 株式会社日立製作所 | ウェハ処理装置 |
| JPS54153740A (en) * | 1978-05-25 | 1979-12-04 | Ulvac Corp | Continuous vacuum treatment apparatus |
| JPS5578524A (en) * | 1978-12-10 | 1980-06-13 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semiconductor device |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56192293A patent/JPS5893322A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5893322A (ja) | 1983-06-03 |
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