JPH0371619A - 半導体薄膜の形成方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は半導体薄膜の形成方法に関し、特に異種基板上
への薄膜形成に関する。

（ロ）従来の技術 従来、単結晶あるいは多結晶薄膜を異種基板上に形成す
る方法として、ＣＶＤ法やＰＶＤ法、又はこれらの方法
に対してプラズマやイオンを併せて用いる方法がある。

しかし乍ら、これらの方法ではいずれも装置に高真空を
必要とするため、装置の構造が複雑となったり、また高
真空に減圧するための時間を必要とするため、製造コス
トが高くなるといった問題がある。また、プラズマやイ
オンを併せて用いる方法ではプラズマやイオンを発生さ
せる装置を必要とするため、さらに製造コストが高くな
る。

そこで、多結晶の半導体薄膜を容易に形成する方法とし
て、例えば、森北出版「太陽光発電ＪＰ、２０８〜２０
９（１９８０）に記載されているディッピング（ｄｉｐ
ｐｉｎｇ）法がある。斯るディッピング法は、半導体材
料融液中に、基板を浸し、十分に基板表面を半導体材料
が濡らした状態で徐々に基板を引き上げることにより半
導体薄膜を基板上に形成するものである。

しかし乍ら、斯るデイツプ法においては、融液中に直接
基板を浸すため、基板に含まれる成分が溶融し、不所望
な不純物として半導体薄膜中に混入するといった問題が
あり、これが形成される半導体薄膜の膜質の低下を招く
原因になっていた。

つ安価に形成でき、しかも不所望な不純物の混入が低減
する半導体薄膜の形成方法を提供することを技術的課題
とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、基板上に半導体薄膜を形成する方法であって
、上記課題を解決するため、半導体材料を加熱して融液
とし、該融液を一端に細孔が穿たれたノズルから微粒子
液滴として基板上に落下させるとともに、上記ノズルを
該ノズルに当接配置された振動子によって振動せしめ、
上記微粒子液滴の落下方向を変化させることを特徴とす
る。

（ホ）作用 本発明方法によれば、一端に細孔が穿たれたノズルに当
接配置した振動子を振動させることによって、ノズルか
ら滴下する半導体材料の微粒子液滴が基板上にくまなく
広がって均一な半導体薄膜が形成される。

（へ）　実施例 第１図に本発明装置の一実施例を示す。図において、（
１）は膜形成室、（２）は膜形成室（１）に連通し、雰
囲気ガスを導入するガス導入管、（４）は膜形成室（１
）に連通した排気管、（５）は排気管（４）の他端に接
続され膜形成室（１）内の雰囲気ガスを排気するロータ
リーポンプである。またロータリーポンプ（５ンは成膜
時に膜形成室（１）内を数百Ｔｏｒｒ程度に減圧する減
圧手段として用いても良い。

（６）は膜形成室（１）内に配された溶融炉、（７）は
溶融炉（６）に連通ずるノズル、（８）は溶融炉（１）
内に充填された、例えばＳｉからなる粉末状あるいは粒
状の半導体材料、（９）はノズル（７）に当接し、これ
を振動させる音波振動子、（１０）は音波振動子（９）
に接続された振動用電源、（１１）は溶融炉（１）及び
ノズル（７）の周囲に配され、半導体材料（８）を加熱
溶解する加熱コイルである。（１２）は膜形成が行われ
る基板、（１３）は基板（１２）を載置するホルダ、（
１４）は基板（１２）を加熱するヒータである。

第２図（ａ）及び（ｂ）に本実施例装置のノズル（７）
先端部分の拡大断面図を示す。図において（１５）はノ
ズル（７）先端に１個または複数個室たれた細孔で、こ
こから溶融された半導体材料（８）が微粒子液滴として
基板（１２）上に落下する。斯る細孔（１５）は任意の
直径、個数を選択できるが、膜厚をより均一に形成する
には微粒子液滴を小さく、即ち細孔（１５）の直径を小
さくし、個数を多くすれば良い。本実施１列装置では直
径を１０μｍ、個数を２５個とした。また図において（
１６）はノズル（７）の管内部に突出した突起で、溶融
された半導体材料（８）の流れを緩和する。

而して斯る薄膜形成装置を用いて、例えば１０（１）四
方のムライト基板（Ｍ　ｇ　Ｏ−Ａ　ｌ　ｔ　Ｏｓ　）
上に多結晶のＳｉ薄膜を形成するには、先ず基板（１２
）を膜形成室（１）内に導入した後、ａ−タリーポンプ
（５）による排気及びマスフローコントローラ（３）か
らのＨｌの導入により膜形成室（１）内を還元雰囲気に
置換する。次いで加熱コイル（１１）により溶融炉（６
）に充填された粒径１則以下の粉末Ｓｉからなる半導体
材料（８）を１５００℃まで加熱し、これを溶融する。

また、同時に基板（１２）をヒータ（１４）により８０
０℃程度に加熱する。

半導体材料（８）が加熱溶融されるとその融液はノズル
（７）を通ってその先端まで流動し、斯る先端部に穿た
れた細孔（１５）を通って微粒子液滴（１７）となり、
基板（１）上に落下する。この時音波振動子（９）によ
ってノズル（７）先端を振動させると、上記微粒子液滴
（１７）は細孔（１５）がら、典身基板（１）上の種々
の位置に向がって射出される。これによって、微粒子液
滴（１７）は基板（１２）上にくまなく滴下されること
となる。そして基板（１２）上に滴下された微粒子液滴
（１７）は基板（］２）表面において、固化するまでの
間、基板（１２）又は基板（１２）上にすでに形成され
ている膜と融和し薄膜化する。

上述の方法において成膜を３分間行い、膜質１５０μｍ
のＳｉ薄膜を形成した。また、ディッピング法において
、溶融温度を１４５０”Ｃ１基板の引き上げ速度を１（
７）／ｍｉｎ、成膜時間を１ｏ分として、膜厚１２０μ
ｍのＳｉ薄膜を形成した。これらの各Ｓｉ薄膜について
、膜中に含まれるＡｌ及びＯの不純物濃度を夫々測定し
た。その結果を下表に示す。

表 表より、本実施例方法においては従来のディヅプ法に比
して、形成されるＳｉ薄膜中に混入されるＡＮ、０の量
が大幅に低減されていることがわかる。さらに、本実施
例方法ではディッピング法よりも膜厚に対する成膜時間
が短く、高速で成膜できるといった利点を有する。

以上、本実施例では基板全面に成膜を行ったが、本発明
においては、成膜時に基板表面を例えばメタル其マスク
で覆うことによって任意形状の成膜を行うことができる
。また、本実施例においてはムライト基板上にＳｉ薄膜
を形成したが、薄膜材料としては単体、あるいは混晶形
の溶融可能な材料であれば良く、基板もムライト基板に
限ることなく、セラミック基板、金属基板等、種々の基
板が使用できる。

（ト）発明の効果 本発明方法によれば、基板からの不純物混入の少ない薄
膜が均一に、且つ短時間で成膜できるので、膜質の良い
薄膜が量産性良く得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる膜形戊装躍の一例を示す模
式図、第２図はその要部拡大断面図である。 （１）・・・膜形成室、（６）・・・溶融炉、（７）・
・・ノズル、（９）・・・音波震度子、（１２）・・・
基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体材料を加熱して融液とし、該融液を一端に
   細孔が穿たれたノズルから微粒子液滴として基板上に落
   下させると共に、上記ノズルを該ノズルに当接配置され
   た振動子によって振動せしめ、上記微粒子液滴の落下方
   向を変化させることを特徴とする半導体薄膜の形成方法
   。