JPH1055970A - 反応室のクリーニング方法 - Google Patents
反応室のクリーニング方法Info
- Publication number
- JPH1055970A JPH1055970A JP9507097A JP9507097A JPH1055970A JP H1055970 A JPH1055970 A JP H1055970A JP 9507097 A JP9507097 A JP 9507097A JP 9507097 A JP9507097 A JP 9507097A JP H1055970 A JPH1055970 A JP H1055970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction
- substrate
- chamber
- type
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 160
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 106
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 44
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 abstract description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 111
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 57
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 8
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000013080 microcrystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 silicon halide Chemical class 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被膜形成を行う反応室をクリーニングする。
【解決手段】 被膜形成を行う反応室を有する装置にお
いて、被膜形成を行わないときに、エッチング用ガスと
してＮＦ3 を用いてプラズマエッチングを行う。
いて、被膜形成を行わないときに、エッチング用ガスと
してＮＦ3 を用いてプラズマエッチングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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積層被膜を多量に作
製するための製造装置に関する。
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積層被膜を多量に作
製するための製造装置に関する。
【０００２】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、反応性気体をラミナフロー（層流）とせ
しめることにより被膜厚を均一とし、さらに膜質もパッ
チ内、パッチ間でバラツキの少ない半導体膜を形成させ
るための製造装置に関する。
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、反応性気体をラミナフロー（層流）とせ
しめることにより被膜厚を均一とし、さらに膜質もパッ
チ内、パッチ間でバラツキの少ない半導体膜を形成させ
るための製造装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】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。
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。
【０００４】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、この反応筒に連結して基板および
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、その生産性および特性の再現性の向上に務めた製造
装置に関する。
導入を防止するため、この反応筒に連結して基板および
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、その生産性および特性の再現性の向上に務めた製造
装置に関する。
【０００５】さらに、本発明は、プラズマ放電電界が基
板表面に平行に（沿って）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。
板表面に平行に（沿って）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。
【０００６】この被形成面上へのスパッタ（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）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１０17〜１０18
ｃｍ-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
た製造装置に関する。
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）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１０17〜１０18
ｃｍ-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
た製造装置に関する。
【０００７】かかる製造装置においては、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
びホルダーを導入させ、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。
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
びホルダーを導入させ、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。
【０００８】この際、第１の反応炉の内壁に付着した不
純物が第２の半導体層を形成させる際付着することが全
くないため、きわめて精度高く、導電率導電性またはＥ
ｇ（エネルギバンド巾）等を制御することができるよう
になった。
純物が第２の半導体層を形成させる際付着することが全
くないため、きわめて精度高く、導電率導電性またはＥ
ｇ（エネルギバンド巾）等を制御することができるよう
になった。
【０００９】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、特に有効てある。
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、特に有効てある。
【００１０】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って
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。
した室を介して反応炉をその積層する膜の順序に従って
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。
【００１１】かくしてＰＩＮ、ＰＩＮＰＩＮ、ＰＩＮＩ
ＰＩＮ、ＮＩＰＩＮ、ＰＩＮＩＰ、・・・・等の接合構
造に作ることができる。
ＰＩＮ、ＮＩＰＩＮ、ＰＩＮＩＰ、・・・・等の接合構
造に作ることができる。
【００１２】また、この半導体層の作製の際、ＩＶ価の
元素例えば珪素に炭素またはゲルマニュームを添加し、
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＞Ｅｇｉ≦Ｅｇｎ）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広いＥ
ｇ−せまいＥｇ−広いＥｇ）として設けることを可能と
した。
元素例えば珪素に炭素またはゲルマニュームを添加し、
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＞Ｅｇｉ≦Ｅｇｎ）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広いＥ
ｇ−せまいＥｇ−広いＥｇ）として設けることを可能と
した。
【００１３】また、さらにこのＰＩＮ接合を二つ積層し
て設けたＰＩＮＰＩＮ構造において、Ｅｇｐ1 、Ｅｇｉ
1 、Ｅｇｎ1 、Ｅｇｐ2 、Ｅｇｉ2 、Ｅｇｎ2 （Ｅｇｐ
1 ＞Ｅｇｎ1 ≧Ｅｇｉ1 ≧Ｅｇｐ2 ≧Ｅｇｉ2 ≧Ｅｇｎ
2 ）として設け、Ｅｇｐ1 （２．０〜２．４ｅＶ）、
（Ｅｇｎ1 （１．７〜２．１ｅＶ）をＳｉx Ｃ1-x （０
＜ｘ＜１）、Ｅｇｉ1 、Ｅｇｐ1 （１．６〜１．８ｅ
Ｖ）をＳｉにより、Ｅｇｉ2 、Ｅｇｎ2 （１．０〜１．
５ｅＶ）をＳｉX Ｇｅ1-x （０＜ｘ＜１）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。
て設けたＰＩＮＰＩＮ構造において、Ｅｇｐ1 、Ｅｇｉ
1 、Ｅｇｎ1 、Ｅｇｐ2 、Ｅｇｉ2 、Ｅｇｎ2 （Ｅｇｐ
1 ＞Ｅｇｎ1 ≧Ｅｇｉ1 ≧Ｅｇｐ2 ≧Ｅｇｉ2 ≧Ｅｇｎ
2 ）として設け、Ｅｇｐ1 （２．０〜２．４ｅＶ）、
（Ｅｇｎ1 （１．７〜２．１ｅＶ）をＳｉx Ｃ1-x （０
＜ｘ＜１）、Ｅｇｉ1 、Ｅｇｐ1 （１．６〜１．８ｅ
Ｖ）をＳｉにより、Ｅｇｉ2 、Ｅｇｎ2 （１．０〜１．
５ｅＶ）をＳｉX Ｇｅ1-x （０＜ｘ＜１）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。
【００１４】また、ＮＩＰまたはＰＩＮ接合としたＭＩ
Ｓ・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の反応系により基板上に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。
Ｓ・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の反応系により基板上に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。
【００１５】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。
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。
【００１６】従来、ＰＣＶＤ装置に関しては、上下に平
行平板上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、再結合中心となってダイオード特性
を劣化させ、さらにその特性が全くばらついてしまっ
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った。
行平板上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、再結合中心となってダイオード特性
を劣化させ、さらにその特性が全くばらついてしまっ
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った。
【００１７】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
を作らんととしても、このＩ層中にＰ型の不純物が混入
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。
電界は基板表面に垂直方向であるため、Ｐ型層の後Ｉ層
を作らんととしても、このＩ層中にＰ型の不純物が混入
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。
【００１８】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ッ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で１０-11 〜１０-8（Ωｃ
ｍ）-1、ＡＭ１での光伝導度も１０-6〜１０-4（Ωｃ
ｍ）-1でしかなかった。しかしこの吸着物が全く存在し
ない装置を使っ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。
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ッ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で１０-11 〜１０-8（Ωｃ
ｍ）-1、ＡＭ１での光伝導度も１０-6〜１０-4（Ωｃ
ｍ）-1でしかなかった。しかしこの吸着物が全く存在し
ない装置を使っ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。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】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ＰＣ
ＶＤ装置のあらゆる欠点を除去せんとしたものである。
従来多数用いられている平行平板型の一室反応炉のＰＣ
ＶＤ装置のあらゆる欠点を除去せんとしたものである。
【００２０】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（特願昭５３−１５２８８７）お
よびその分割出願「半導体装置作製方法」（特願昭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（特願昭５４−
１０４４５２）にもその詳細が述べられている。
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（特願昭５３−１５２８８７）お
よびその分割出願「半導体装置作製方法」（特願昭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（特願昭５４−
１０４４５２）にもその詳細が述べられている。
【００２１】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型半導体層の第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
ジャー）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。
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型半導体層の第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
ジャー）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。
【００２２】しかし、かかる本発明人の発明になる縦型
のベルジャ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℃程度の温度範囲を有してしまっ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大きく、
好ましくなかった。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１０×１０ｃｍ正方形で１〜１０枚
であった。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った。
のベルジャ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℃程度の温度範囲を有してしまっ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大きく、
好ましくなかった。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１０×１０ｃｍ正方形で１〜１０枚
であった。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った。
【００２３】
【課題を解決するための手段】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
ディング数量を５０〜５００枚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。
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
ディング数量を５０〜５００枚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。
【００２４】本発明に係る半導体装置製造装置は、減圧
可能な共通室と、複数の異なった種類の被膜の積層形成
に対応して該共通室に対し各々ゲート弁手段を介して気
密連結された複数の被膜形成反応炉と、前記複数の反応
炉のそれぞれに対し前記共通室内より基板を前記ゲート
弁手段を開として搬入搬出する手段と、前記複数の反応
炉のそれぞれにて前記ゲート弁手段を閉として被膜を形
成する手段を有する被膜製造装置において、前記共通室
内より基板を前記複数の反応室に搬入して前記基板上に
複数の被膜を積層形成する求めに応じて搬入、被膜形
成、搬出を行う機構を有することを特徴とする。また、
別の態様として、減圧可能な共通室と、複数の異なった
種類の被膜の積層形成に対応して該共通室に対し各々ゲ
ート弁手段を介して気密連結された複数の被膜形成反応
炉と、前記複数の反応炉のそれぞれに対し前記共通室内
より基板のみを前記ゲート弁手段を開として搬入搬出す
る手段と、前記複数の反応炉のそれぞれにて前記ゲート
弁手段を閉として被膜を形成する手段を有する被膜製造
装置において、前記共通室内より基板を前記複数の反応
室に搬入して前記基板上に複数の被膜を積層形成する求
めに応じて搬入、被膜形成、搬出を行う機構を有するこ
とを特徴とする。
可能な共通室と、複数の異なった種類の被膜の積層形成
に対応して該共通室に対し各々ゲート弁手段を介して気
密連結された複数の被膜形成反応炉と、前記複数の反応
炉のそれぞれに対し前記共通室内より基板を前記ゲート
弁手段を開として搬入搬出する手段と、前記複数の反応
炉のそれぞれにて前記ゲート弁手段を閉として被膜を形
成する手段を有する被膜製造装置において、前記共通室
内より基板を前記複数の反応室に搬入して前記基板上に
複数の被膜を積層形成する求めに応じて搬入、被膜形
成、搬出を行う機構を有することを特徴とする。また、
別の態様として、減圧可能な共通室と、複数の異なった
種類の被膜の積層形成に対応して該共通室に対し各々ゲ
ート弁手段を介して気密連結された複数の被膜形成反応
炉と、前記複数の反応炉のそれぞれに対し前記共通室内
より基板のみを前記ゲート弁手段を開として搬入搬出す
る手段と、前記複数の反応炉のそれぞれにて前記ゲート
弁手段を閉として被膜を形成する手段を有する被膜製造
装置において、前記共通室内より基板を前記複数の反応
室に搬入して前記基板上に複数の被膜を積層形成する求
めに応じて搬入、被膜形成、搬出を行う機構を有するこ
とを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に図面に従ってその実施例を
示す。
示す。
【００２６】図１は本発明の横型、独立分離式のプラズ
マＣＶＤ装置すなわに半導体装置製造装置の概要を示
す。
マＣＶＤ装置すなわに半導体装置製造装置の概要を示
す。
【００２７】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
ミックでもよい）であり、その直径は１００〜３００ｍ
ｍφ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
極をおおって抵抗加熱ヒータ（３）を設け、指示温度５
０〜３５０℃例えば３００℃に対し±１℃の精度にて制
御されている。
の反応管（５）例えば透明石英（アルミナその他のセラ
ミックでもよい）であり、その直径は１００〜３００ｍ
ｍφ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
極をおおって抵抗加熱ヒータ（３）を設け、指示温度５
０〜３５０℃例えば３００℃に対し±１℃の精度にて制
御されている。
【００２８】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）よりホモジナイザ（２６）を
経て供給される。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ューム、水素等のキャリ
アガスは、排気口（６３）より反応管内の圧力調整用バ
ルブ（１４）を経て真空引ポンプ（１５）にて排出され
る。
おり、反応性気体は（６）よりホモジナイザ（２６）を
経て供給される。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ューム、水素等のキャリ
アガスは、排気口（６３）より反応管内の圧力調整用バ
ルブ（１４）を経て真空引ポンプ（１５）にて排出され
る。
【００２９】反応筒（５）は反応中は反応圧力は０．０
５〜０．６ｔｏｒｒ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／秒にまで速めた。
５〜０．６ｔｏｒｒ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／秒にまで速めた。
【００３０】この第１の反応炉に加え、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
り炉外に引出す移動機構（１２）を有する第１の室
（７）が設けられている。
に基板およびホルダ（４）を反応炉内に挿入または内よ
り炉外に引出す移動機構（１２）を有する第１の室
（７）が設けられている。
【００３１】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）を経てロ
ータリーポンプ（３７）にて０．０１ｔｏｒｒ以下、好
ましくは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（１
３）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１（７）と
概略等圧の十分な低真空とさせた。そして、基板および
ホルダ（１０）がホルダ（１１）に移される。さらに、
このホルダ（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。
高純度空気が供給され、通気はバルブ（３９）を経てロ
ータリーポンプ（３７）にて０．０１ｔｏｒｒ以下、好
ましくは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（１
３）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１（７）と
概略等圧の十分な低真空とさせた。そして、基板および
ホルダ（１０）がホルダ（１１）に移される。さらに、
このホルダ（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。
【００３２】さらに、この被膜を形成させた後、基板お
よびホルダ（４）は共通室（７）に到り、外部に取り出
すものは予備室（３５）より外部に取り出すことができ
る。
よびホルダ（４）は共通室（７）に到り、外部に取り出
すものは予備室（３５）より外部に取り出すことができ
る。
【００３３】また、さらにこの上に半導体層を作ろうと
する場合、共通室（７）におけるシャッタ（３２）を開
け、第２の室（３０）に移動させる。このシャッタ（３
２）および次段のシャッタ（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ひホルダは第２の
反応系（４２）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
無関係に独立して積層して作ることができた。
する場合、共通室（７）におけるシャッタ（３２）を開
け、第２の室（３０）に移動させる。このシャッタ（３
２）および次段のシャッタ（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ひホルダは第２の
反応系（４２）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
無関係に独立して積層して作ることができた。
【００３４】この第２の反応炉も反応性気体の導入口
（２７）より反応性気体が入り、キャリアガス、不純物
は排気口、バルブ（１９）、真空引ポンプ（２０）を経
て外部に放出される。
（２７）より反応性気体が入り、キャリアガス、不純物
は排気口、バルブ（１９）、真空引ポンプ（２０）を経
て外部に放出される。
【００３５】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）を経て外部に取り出されても
よいが、この図面では、さらに第３の反応系（４３）を
経て、第３の半導体層例えばＮ型半導体層を形成し、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）を経て、空気管
（１３）より空気の導入によって大気圧にさせた後、ゲ
ートバルブ（３６）をあけて外部に取り出される。
後、第２の予備室（３５）を経て外部に取り出されても
よいが、この図面では、さらに第３の反応系（４３）を
経て、第３の半導体層例えばＮ型半導体層を形成し、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）を経て、空気管
（１３）より空気の導入によって大気圧にさせた後、ゲ
ートバルブ（３６）をあけて外部に取り出される。
【００３６】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）との間を往復する。
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）との間を往復する。
【００３７】また同様に、第２の反応炉（４２）、第３
の反応炉（４３）、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。
の反応炉（４３）、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。
【００３８】この第１、第２、第３の室は共通させて共
通室（７）として設けており、この共通室の前後の入口
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ないように設けてある。
通室（７）として設けており、この共通室の前後の入口
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ないように設けてある。
【００３９】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共通室（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。
応炉より一度真空引された共通室（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。
【００４０】特に、基板の出入れの際は、各反応炉と共
通室との間のしきりゲイトバルブ（５２）、（５３）、
（５４）を開として、基板およびホルダ（１１）が（１
１’）（１１”）の位置へ移動の際以外は、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った。
通室との間のしきりゲイトバルブ（５２）、（５３）、
（５４）を開として、基板およびホルダ（１１）が（１
１’）（１１”）の位置へ移動の際以外は、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った。
【００４１】さらに加えて、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の反応炉用のホルダ（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
ルダ表面に付着している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。
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の反応炉用のホルダ（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
ルダ表面に付着している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。
【００４２】図２は図１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供給系（６）、（２７）、（２８）
よりそれぞれ供給される。その反応性気体は図２
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に対応して示されている。
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供給系（６）、（２７）、（２８）
よりそれぞれ供給される。その反応性気体は図２
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に対応して示されている。
【００４３】図２（Ａ）においては水素で希釈したジボ
ラン（４３）、シラン（４４）、反応炉内壁のエッチン
グ用ガス例えばＣＦ4 （Ｏ2 ＝０〜５％）またはＮＦ
3 、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（ＣＨ
3 ）4 ）（４６）およびキャリアガスである水素または
ヘリューム（４７）が配置されている。
ラン（４３）、シラン（４４）、反応炉内壁のエッチン
グ用ガス例えばＣＦ4 （Ｏ2 ＝０〜５％）またはＮＦ
3 、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（ＣＨ
3 ）4 ）（４６）およびキャリアガスである水素または
ヘリューム（４７）が配置されている。
【００４４】これらは流量計（マスフロメータ）（５
０）、電磁バルブ（５１）を経て供給系（６）より第１
の反応炉に供給される。この場合はＳｉX Ｃ1-X （０．
２≦ｘ１）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
アモルファスまたはセミアモルファス構造を含む非単結
晶半導体を基板上に１００〜３００Åの厚さに形成させ
た。
０）、電磁バルブ（５１）を経て供給系（６）より第１
の反応炉に供給される。この場合はＳｉX Ｃ1-X （０．
２≦ｘ１）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
アモルファスまたはセミアモルファス構造を含む非単結
晶半導体を基板上に１００〜３００Åの厚さに形成させ
た。
【００４５】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」昭和５６年１０月１４日、特願
昭５６−１０３６２７）に詳しく述べられているが、例
えば２５０〜３３０℃特に３００℃、０．１〜０．３ｔ
ｏｒｒプラズマ発生用電流１３．５６ＭＨｚ、５〜１０
０Ｗ、被膜形成時間１０秒〜１０分とした。
願（「プラズマ気相法」昭和５６年１０月１４日、特願
昭５６−１０３６２７）に詳しく述べられているが、例
えば２５０〜３３０℃特に３００℃、０．１〜０．３ｔ
ｏｒｒプラズマ発生用電流１３．５６ＭＨｚ、５〜１０
０Ｗ、被膜形成時間１０秒〜１０分とした。
【００４６】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ＣＦ4 また
はＮＦ3 によりプラズマエッチングして除去すればよ
い。このクリーニングは、被膜の積層形成プロセスにお
いても、複数の反応炉の一部において、被膜形成を行わ
ずに、反応炉内壁のエッチングを行うことにより達成で
きる。
ク（薄片）が発生するので、かかる場合にはＣＦ4 また
はＮＦ3 によりプラズマエッチングして除去すればよ
い。このクリーニングは、被膜の積層形成プロセスにお
いても、複数の反応炉の一部において、被膜形成を行わ
ずに、反応炉内壁のエッチングを行うことにより達成で
きる。
【００４７】図２（Ｂ）はＩ層のアモルファスまたは５
〜１００Åの大きさの微結晶性を含有するセミアモルフ
ァ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。
〜１００Åの大きさの微結晶性を含有するセミアモルフ
ァ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。
【００４８】すなわち、シラン（４５）ＣＦ4 （Ｏ2 ＝
０〜５％）、キャリアガスであるヘリューム（４９）よ
りなり５〜２０％にヘリュ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）-1の値を有する珪素の非
単結晶半導体を０．４〜１μｍの厚さに作製した。
０〜５％）、キャリアガスであるヘリューム（４９）よ
りなり５〜２０％にヘリュ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）-1の値を有する珪素の非
単結晶半導体を０．４〜１μｍの厚さに作製した。
【００４９】また、図２（Ｃ）は（Ａ）とは逆にＮ型不
純物であるフォスフィン（４８）、シラン（４３）、エ
ッチング用ガス（４５）、ＴＭＳ（４６）、キャアガス
（４０）を提供し、１００〜５００ÅのＮ型半導体層を
作製した。
純物であるフォスフィン（４８）、シラン（４３）、エ
ッチング用ガス（４５）、ＴＭＳ（４６）、キャアガス
（４０）を提供し、１００〜５００ÅのＮ型半導体層を
作製した。
【００５０】かくして、図３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。
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。
【００５１】図３（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ィルム上
にステンレス膜が形成された基板（７０）上にＰ型半導
体層（７１）、Ｉ型半導体層（７２）、Ｎ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６００〜８００Å、
ρｓ＝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％／３×３ｍｍ正方形しか得られなかったが、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％／３×３ｍｍ正方形が得られた。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％／３×３正方形、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。
金属基板またはカプトンの如きフレキシブルフィルム上
にステンレス膜が形成された基板（７０）上にＰ型半導
体層（７１）、Ｉ型半導体層（７２）、Ｎ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６００〜８００Å、
ρｓ＝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％／３×３ｍｍ正方形しか得られなかったが、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％／３×３ｍｍ正方形が得られた。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％／３×３正方形、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。
【００５２】また、ホルダを各反応炉共通にした場合、
９．０〜１２．５％の高い効率であった。
９．０〜１２．５％の高い効率であった。
【００５３】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。
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。
【００５４】さらに重要なことは、１回のパッチにおい
て１０×１０ｃｍ正方形の基板を５０〜５００枚もロー
ディング可能であり、１０×１０ｃｍ正方形１枚に対す
る設備償却費は従来の５０〜５００円であったものが、
０．２〜２円と約１／１００に下げることが可能となっ
た点で光電変換装置の流布のためきわめて重要であっ
た。
て１０×１０ｃｍ正方形の基板を５０〜５００枚もロー
ディング可能であり、１０×１０ｃｍ正方形１枚に対す
る設備償却費は従来の５０〜５００円であったものが、
０．２〜２円と約１／１００に下げることが可能となっ
た点で光電変換装置の流布のためきわめて重要であっ
た。
【００５５】図３（Ｂ）はガラスの如き透光性基板（７
６）上にＩＴＯ（５００〜８００Å）（７８）および酸
化スズまたは酸化アンチモン（７９）（１００〜３００
Å）よりなる低シート抵抗（ρｓ＝５〜２０Ω／□高耐
熱性）の透明導電膜（７７）上にＰ型半導体層（７
１）、Ｉ型層（７２）、Ｎ型層（７４）およびアルミニ
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。
６）上にＩＴＯ（５００〜８００Å）（７８）および酸
化スズまたは酸化アンチモン（７９）（１００〜３００
Å）よりなる低シート抵抗（ρｓ＝５〜２０Ω／□高耐
熱性）の透明導電膜（７７）上にＰ型半導体層（７
１）、Ｉ型層（７２）、Ｎ型層（７４）およびアルミニ
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。
【００５６】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１
００〜１３０円で作ることが可能になった。
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１
００〜１３０円で作ることが可能になった。
【００５７】図４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
び基板のローディングの関係を示す。
ロー放電法を用いる反応炉に配置される基板、電極およ
び基板のローディングの関係を示す。
【００５８】図面において図４（Ａ）は電極（２）、
（２’）を水平方向に平行に、また基板（６１）の裏面
を互いに密接して、表面は基板間を２０〜４０ｍｍの間
隔で設けた。また、その配置はやはり水平に設けたもの
である。
（２’）を水平方向に平行に、また基板（６１）の裏面
を互いに密接して、表面は基板間を２０〜４０ｍｍの間
隔で設けた。また、その配置はやはり水平に設けたもの
である。
【００５９】反応炉（１）の反応筒（５）は直径１００
〜３００ｍｍφ代表的には１８０ｍｍφを有し、その長
さは２００〜４００ｃｍを有するため、１０×１０ｃｍ
正方形の基板に図面の如き８枚ではなく各段２０枚を１
０〜３０列配置させることができた。このため１回の製
造バッチで５０〜６００枚を作ることができ、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。
〜３００ｍｍφ代表的には１８０ｍｍφを有し、その長
さは２００〜４００ｃｍを有するため、１０×１０ｃｍ
正方形の基板に図面の如き８枚ではなく各段２０枚を１
０〜３０列配置させることができた。このため１回の製
造バッチで５０〜６００枚を作ることができ、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。
【００６０】図４（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。ホルダへの基板のローディン
グは（Ａ）、（Ｂ）を互いに交互に行ってもよい。
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。ホルダへの基板のローディン
グは（Ａ）、（Ｂ）を互いに交互に行ってもよい。
【００６１】図４（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。
電法を用いたプラズマＣＶＤ法である。
【００６２】図面では図１（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
ディングされ、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
電極より熱電子を放出させた。。反応性気体は供給系
（６）より導入され、不要の反応生成物およびキャリア
ガスは排出系（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は粉末状になるため、
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。
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
ディングされ、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
電極より熱電子を放出させた。。反応性気体は供給系
（６）より導入され、不要の反応生成物およびキャリア
ガスは排出系（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は粉末状になるため、
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。
【００６３】かくすることにより、粉末状の反応生成物
を反応筒に残留させることはなくなり、歩留の向上にな
った。図１また図４（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った。
を反応筒に残留させることはなくなり、歩留の向上にな
った。図１また図４（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った。
【００６４】
【発明の効果】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ッチ方式と連続方式とを結
合させることが可能となった。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。
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ッチ方式と連続方式とを結
合させることが可能となった。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。
【００６５】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（Ｎ型半導
体）（０．１〜１μ）−Ｉ（真性半導体）（０．２〜２
μ）−Ｉ（絶縁体）（０．５〜１μ）のＩＧＦＥＴ（縦
チャ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幅２〜２０ｃｍの５０〜１
００ｃｍの長い半導体基板を配置し、その上面全面にフ
ォトセンサー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装置の工学的効果は
きわめて著しいものであると信じる。
にＰＩＮの光電変換装置のみではなく、Ｎ（Ｎ型半導
体）（０．１〜１μ）−Ｉ（真性半導体）（０．２〜２
μ）−Ｉ（絶縁体）（０．５〜１μ）のＩＧＦＥＴ（縦
チャ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幅２〜２０ｃｍの５０〜１
００ｃｍの長い半導体基板を配置し、その上面全面にフ
ォトセンサー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装置の工学的効果は
きわめて著しいものであると信じる。
【図１】 本発明の半導体装置製造装置の実施例を示
す。
す。
【図２】 図１を補かんする反応性気体のガス系の実施
例を示す。
例を示す。
【図３】 本発明により作られた光電変換装置の縦断面
図を示す。
図を示す。
【図４】 図１の反応炉の部分を示す実施例である。
３ ヒータ ４ 基板ホルダ ５ 反応炉 １２ 移動機構 １３ 電源 ３３ シャッタ ３７ ロータリーポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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積層被膜を多量に作
製するための製造装置に関する。
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積層被膜を多量に作
製するための製造装置に関する。
【０００２】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、反応性気体をラミナフロー（層流）とせ
しめることにより被膜厚を均一とし、さらに膜質もパッ
チ内、パッチ間でバラツキの少ない半導体膜を形成させ
るための製造装置に関する。
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、反応性気体をラミナフロー（層流）とせ
しめることにより被膜厚を均一とし、さらに膜質もパッ
チ内、パッチ間でバラツキの少ない半導体膜を形成させ
るための製造装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】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。
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。
【０００４】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、この反応筒に連結して基板および
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、その生産性および特性の再現性の向上に務めた製造
装置に関する。
導入を防止するため、この反応筒に連結して基板および
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、その生産性および特性の再現性の向上に務めた製造
装置に関する。
【０００５】さらに、本発明は、プラズマ放電電界が基
板表面に平行に（沿って）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。
板表面に平行に（沿って）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。
【０００６】この被形成面上へのスパッタ（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）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１０１７〜１０
１８ｃｍ−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
系を設けた製造装置に関する。
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）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１０１７〜１０
１８ｃｍ−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
系を設けた製造装置に関する。
【０００７】かかる製造装置においては、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
びホルダーを導入させ、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。
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
びホルダーを導入させ、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。
【０００８】この際、第１の反応炉の内壁に付着した不
純物が第２の半導体層を形成させる際付着することが全
くないため、きわめて精度高く、導電率導電性またはＥ
ｇ（エネルギバンド巾）等を制御することができるよう
になった。
純物が第２の半導体層を形成させる際付着することが全
くないため、きわめて精度高く、導電率導電性またはＥ
ｇ（エネルギバンド巾）等を制御することができるよう
になった。
【０００９】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、特に有効てある。
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、特に有効てある。
【００１０】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って
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。
した室を介して反応炉をその積層する膜の順序に従って
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。
【００１１】かくしてＰＩＮ、ＰＩＮＰＩＮ、ＰＩＮＩ
ＰＩＮ、ＮＩＰＩＮ、ＰＩＮＩＰ、・・・・等の接合構
造に作ることができる。
ＰＩＮ、ＮＩＰＩＮ、ＰＩＮＩＰ、・・・・等の接合構
造に作ることができる。
【００１２】また、この半導体層の作製の際、ＩＶ価の
元素例えば珪素に炭素またはゲルマニュームを添加し、
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＞Ｅｇｉ≦Ｅｇｎ）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広いＥ
ｇ−せまいＥｇ−広いＥｇ）として設けることを可能と
した。
元素例えば珪素に炭素またはゲルマニュームを添加し、
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＞Ｅｇｉ≦Ｅｇｎ）としたＷ−Ｎ−Ｗ（広いＥ
ｇ−せまいＥｇ−広いＥｇ）として設けることを可能と
した。
【００１３】また、さらにこのＰＩＮ接合を二つ積層し
て設けたＰＩＮＰＩＮ構造において、Ｅｇｐ１、Ｅｇｉ
１、Ｅｇｎ１、Ｅｇｐ２、Ｅｇｉ２、Ｅｇｎ２（Ｅｇｐ
１＞Ｅｇｎ１≧Ｅｇｉ１≧Ｅｇｐ２≧Ｅｇｉ２≧Ｅｇｎ
２）として設け、Ｅｇｐ１（２．０〜２．４ｅＶ）、
（Ｅｇｎ１（１．７〜２．１ｅＶ）をＳｉｘＣ
１−ｘ（０＜ｘ＜１）、Ｅｇｉ１、Ｅｇｐ１（１．６〜
１．８ｅＶ）をＳｉにより、Ｅｇｉ２、Ｅｇｎ２（１．
０〜１．５ｅＶ）をＳｉｘＧｅ１−ｘ（０＜ｘ＜１）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。
て設けたＰＩＮＰＩＮ構造において、Ｅｇｐ１、Ｅｇｉ
１、Ｅｇｎ１、Ｅｇｐ２、Ｅｇｉ２、Ｅｇｎ２（Ｅｇｐ
１＞Ｅｇｎ１≧Ｅｇｉ１≧Ｅｇｐ２≧Ｅｇｉ２≧Ｅｇｎ
２）として設け、Ｅｇｐ１（２．０〜２．４ｅＶ）、
（Ｅｇｎ１（１．７〜２．１ｅＶ）をＳｉｘＣ
１−ｘ（０＜ｘ＜１）、Ｅｇｉ１、Ｅｇｐ１（１．６〜
１．８ｅＶ）をＳｉにより、Ｅｇｉ２、Ｅｇｎ２（１．
０〜１．５ｅＶ）をＳｉｘＧｅ１−ｘ（０＜ｘ＜１）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。
【００１４】また、ＮＩＰまたはＰＩＮ接合としたＭＩ
Ｓ・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の反応系により基板上に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。
Ｓ・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の反応系により基板上に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。
【００１５】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。
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。
【００１６】従来、ＰＣＶＤ装置に関しては、上下に平
行平板上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、再結合中心となってダイオード特性
を劣化させ、さらにその特性が全くばらついてしまっ
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った。
行平板上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、再結合中心となってダイオード特性
を劣化させ、さらにその特性が全くばらついてしまっ
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った。
【００１７】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
を作らんととしても、このＩ層中にＰ型の不純物が混入
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。
電界は基板表面に垂直方向であるため、Ｐ型層の後Ｉ層
を作らんととしても、このＩ層中にＰ型の不純物が混入
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。
【００１８】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ッ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で１０−１１〜１０
−８（Ωｃｍ）−１、ＡＭ１での光伝導度も１０−６〜
１０−４（Ωｃｍ）−１でしかなかった。しかしこの吸
着物が全く存在しない装置を使っ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。
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ッ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で１０−１１〜１０
−８（Ωｃｍ）−１、ＡＭ１での光伝導度も１０−６〜
１０−４（Ωｃｍ）−１でしかなかった。しかしこの吸
着物が全く存在しない装置を使っ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。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】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ＰＣ
ＶＤ装置のあらゆる欠点を除去せんとしたものである。
従来多数用いられている平行平板型の一室反応炉のＰＣ
ＶＤ装置のあらゆる欠点を除去せんとしたものである。
【００２０】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（特願昭５３−１５２８８７）お
よびその分割出願「半導体装置作製方法」（特願昭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（特願昭５４−
１０４４５２）にもその詳細が述べられている。
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（特願昭５３−１５２８８７）お
よびその分割出願「半導体装置作製方法」（特願昭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（特願昭５４−
１０４４５２）にもその詳細が述べられている。
【００２１】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型半導体層の第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
ジャー）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。
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型半導体層の第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
ジャー）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。
【００２２】しかし、かかる本発明人の発明になる縦型
のベルジャ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℃程度の温度範囲を有してしまっ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大きく、
好ましくなかった。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１０×１０ｃｍ正方形で１〜１０枚
であった。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った。
のベルジャ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℃程度の温度範囲を有してしまっ
ていた。このため形成される被膜のバラツキが大きく、
好ましくなかった。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１０×１０ｃｍ正方形で１〜１０枚
であった。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った。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、被膜形成を行
う反応室を有する装置において、被膜形成を行わないと
きに、エッチング用ガスとしてＮＦ３を用いてプラズマ
エッチングを行うことにより、前記反応室をクリーニン
グすることを特徴とする反応室のクリーニング方法であ
る。
う反応室を有する装置において、被膜形成を行わないと
きに、エッチング用ガスとしてＮＦ３を用いてプラズマ
エッチングを行うことにより、前記反応室をクリーニン
グすることを特徴とする反応室のクリーニング方法であ
る。
【００２４】また、他の発明は、被膜形成を行う複数の
反応室と、当該複数の反応室の全てに連結され、減圧手
段、及び基板を移動する移動機構とを備えた共通室と、
から構成される装置において、前記複数の反応室の一部
において被膜形成を行わないときに、エッチング用ガス
としてＮＦ３を用いてプラズマエッチングを行うことに
より、前記反応室をク リーニングすることを特徴とする
反応室のクリーニング方法である。
反応室と、当該複数の反応室の全てに連結され、減圧手
段、及び基板を移動する移動機構とを備えた共通室と、
から構成される装置において、前記複数の反応室の一部
において被膜形成を行わないときに、エッチング用ガス
としてＮＦ３を用いてプラズマエッチングを行うことに
より、前記反応室をク リーニングすることを特徴とする
反応室のクリーニング方法である。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に図面に従ってその実施例を
示す。
示す。
【００２６】図１は本実施例の横型、独立分離式のプラ
ズマＣＶＤ装置すなわに半導体装置製造装置の概要を示
す。
ズマＣＶＤ装置すなわに半導体装置製造装置の概要を示
す。
【００２７】本実施例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回のローディング数量を
５０〜５００枚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。
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回のローディング数量を
５０〜５００枚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。
【００２８】本実施例に係る半導体装置製造装置は、減
圧可能な共通室と、複数の異なった種類の被膜の積層形
成に対応して該共通室に対し各々ゲート弁手段を介して
気密連結された複数の被膜形成反応炉と、前記複数の反
応炉のそれぞれに対し前記共通室内より基板を前記ゲー
ト弁手段を開として搬入搬出する手段と、前記複数の反
応炉のそれぞれにて前記ゲート弁手段を閉として被膜を
形成する手段を有する被膜製造装置において、前記共通
室内より基板を前記複数の反応室に搬入して前記基板上
に複数の被膜を積層形成する求めに応じて搬入、被膜形
成、搬出を行う機構を有することを特徴とする。また、
別の態様として、減圧可能な共通室と、複数の異なった
種類の被膜の積層形成に対応して該共通室に対し各々ゲ
ート弁手段を介して気密連結された複数の被膜形成反応
炉と、前記複数の反応炉のそれぞれに対し前記共通室内
より基板のみを前記ゲート弁手段を開として搬入搬出す
る手段と、前記複数の反応炉のそれぞれにて前記ゲート
弁手段を閉として被膜を形成する手段を有する被膜製造
装置において、前記共通室内より基板を前記複数の反応
室に搬入して前記基板上に複数の被膜を積層形成する求
めに応じて搬入、被膜形成、搬出を行う機構を有するこ
とを特徴とする。
圧可能な共通室と、複数の異なった種類の被膜の積層形
成に対応して該共通室に対し各々ゲート弁手段を介して
気密連結された複数の被膜形成反応炉と、前記複数の反
応炉のそれぞれに対し前記共通室内より基板を前記ゲー
ト弁手段を開として搬入搬出する手段と、前記複数の反
応炉のそれぞれにて前記ゲート弁手段を閉として被膜を
形成する手段を有する被膜製造装置において、前記共通
室内より基板を前記複数の反応室に搬入して前記基板上
に複数の被膜を積層形成する求めに応じて搬入、被膜形
成、搬出を行う機構を有することを特徴とする。また、
別の態様として、減圧可能な共通室と、複数の異なった
種類の被膜の積層形成に対応して該共通室に対し各々ゲ
ート弁手段を介して気密連結された複数の被膜形成反応
炉と、前記複数の反応炉のそれぞれに対し前記共通室内
より基板のみを前記ゲート弁手段を開として搬入搬出す
る手段と、前記複数の反応炉のそれぞれにて前記ゲート
弁手段を閉として被膜を形成する手段を有する被膜製造
装置において、前記共通室内より基板を前記複数の反応
室に搬入して前記基板上に複数の被膜を積層形成する求
めに応じて搬入、被膜形成、搬出を行う機構を有するこ
とを特徴とする。
【００２９】 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
ミックでもよい）であり、その直径は１００〜３００ｍ
ｍφ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
極をおおって抵抗加熱ヒータ（３）を設け、指示温度５
０〜３５０℃例えば３００℃に対し±１℃の精度にて制
御されている。
の反応管（５）例えば透明石英（アルミナその他のセラ
ミックでもよい）であり、その直径は１００〜３００ｍ
ｍφ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
極をおおって抵抗加熱ヒータ（３）を設け、指示温度５
０〜３５０℃例えば３００℃に対し±１℃の精度にて制
御されている。
【００３０】 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）よりホモジナイザ（２６）を
経て供給される。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ューム、水素等のキャリ
アガスは、排気口（６３）より反応管内の圧力調整用バ
ルブ（１４）を経て真空引ポンプ（１５）にて排出され
る。
おり、反応性気体は（６）よりホモジナイザ（２６）を
経て供給される。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ューム、水素等のキャリ
アガスは、排気口（６３）より反応管内の圧力調整用バ
ルブ（１４）を経て真空引ポンプ（１５）にて排出され
る。
【００３１】 反応筒（５）は反応中は反応圧力は０．０
５〜０．６ｔｏｒｒ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／秒にまで速めた。
５〜０．６ｔｏｒｒ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／秒にまで速めた。
【００３２】 この第１の反応炉に加え、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
り炉外に引出す移動機構（１２）を有する第１の室
（７）が設けられている。
に基板およびホルダ（４）を反応炉内に挿入または内よ
り炉外に引出す移動機構（１２）を有する第１の室
（７）が設けられている。
【００３３】 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）を経てロ
ータリーポンプ（３７）にて０．０１ｔｏｒｒ以下、好
ましくは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（１
３）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１（７）と
概略等圧の十分な低真空とさせた。そして、基板および
ホルダ（１０）がホルダ（１１）に移される。さらに、
このホルダ（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。
高純度空気が供給され、通気はバルブ（３９）を経てロ
ータリーポンプ（３７）にて０．０１ｔｏｒｒ以下、好
ましくは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（１
３）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１（７）と
概略等圧の十分な低真空とさせた。そして、基板および
ホルダ（１０）がホルダ（１１）に移される。さらに、
このホルダ（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。
【００３４】 さらに、この被膜を形成させた後、基板お
よびホルダ（４）は共通室（７）に到り、外部に取り出
すものは予備室（３５）より外部に取り出すことができ
る。
よびホルダ（４）は共通室（７）に到り、外部に取り出
すものは予備室（３５）より外部に取り出すことができ
る。
【００３５】 また、さらにこの上に半導体層を作ろうと
する場合、共通室（７）におけるシャッタ（３２）を開
け、第２の室（３０）に移動させる。このシャッタ（３
２）および次段のシャッタ（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ひホルダは第２の
反応系（４２）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
無関係に独立して積層して作ることができた。
する場合、共通室（７）におけるシャッタ（３２）を開
け、第２の室（３０）に移動させる。このシャッタ（３
２）および次段のシャッタ（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ひホルダは第２の
反応系（４２）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
無関係に独立して積層して作ることができた。
【００３６】 この第２の反応炉も反応性気体の導入口
（２７）より反応性気体が入り、キャリアガス、不純物
は排気口、バルブ（１９）、真空引ポンプ（２０）を経
て外部に放出される。
（２７）より反応性気体が入り、キャリアガス、不純物
は排気口、バルブ（１９）、真空引ポンプ（２０）を経
て外部に放出される。
【００３７】 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）を経て外部に取り出されても
よいが、この図面では、さらに第３の反応系（４３）を
経て、第３の半導体層例えばＮ型半導体層を形成し、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）を経て、空気管
（１３）より空気の導入によって大気圧にさせた後、ゲ
ートバルブ（３６）をあけて外部に取り出される。
後、第２の予備室（３５）を経て外部に取り出されても
よいが、この図面では、さらに第３の反応系（４３）を
経て、第３の半導体層例えばＮ型半導体層を形成し、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）を経て、空気管
（１３）より空気の導入によって大気圧にさせた後、ゲ
ートバルブ（３６）をあけて外部に取り出される。
【００３８】 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）との間を往復する。
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）との間を往復する。
【００３９】 また同様に、第２の反応炉（４２）、第３
の反応炉（４３）、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。
の反応炉（４３）、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。
【００４０】 この第１、第２、第３の室は共通させて共
通室（７）として設けており、この共通室の前後の入口
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ないように設けてある。
通室（７）として設けており、この共通室の前後の入口
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ないように設けてある。
【００４１】 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共通室（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。
応炉より一度真空引された共通室（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。
【００４２】 特に、基板の出入れの際は、各反応炉と共
通室との間のしきりゲイトバルブ（５２）、（５３）、
（５４）を開として、基板およびホルダ（１１）が（１
１’）（１１”）の位置へ移動の際以外は、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った。
通室との間のしきりゲイトバルブ（５２）、（５３）、
（５４）を開として、基板およびホルダ（１１）が（１
１’）（１１”）の位置へ移動の際以外は、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った。
【００４３】 さらに加えて、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の反応炉用のホルダ（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
ルダ表面に付着している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。
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の反応炉用のホルダ（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
ルダ表面に付着している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。
【００４４】 図２は図１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供給系（６）、（２７）、（２８）
よりそれぞれ供給される。その反応性気体は図２
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に対応して示されている。
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供給系（６）、（２７）、（２８）
よりそれぞれ供給される。その反応性気体は図２
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に対応して示されている。
【００４５】 図２（Ａ）においては水素で希釈したジボ
ラン（４３）、シラン（４４）、反応炉内壁のエッチン
グ用ガス例えばＣＦ４（Ｏ２＝０〜５％）またはＮ
Ｆ３、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（ＣＨ
３）４）（４６）およびキャリアガスである水素または
ヘリューム（４７）が配置されている。
ラン（４３）、シラン（４４）、反応炉内壁のエッチン
グ用ガス例えばＣＦ４（Ｏ２＝０〜５％）またはＮ
Ｆ３、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（ＣＨ
３）４）（４６）およびキャリアガスである水素または
ヘリューム（４７）が配置されている。
【００４６】 これらは流量計（マスフロメータ）（５
０）、電磁バルブ（５１）を経て供給系（６）より第１
の反応炉に供給される。この場合はＳｉｘＣ
１−ｘ（０．２≦Ｘ１）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型のアモルファスまたはセミアモルファス構造
を含む非単結晶半導体を基板上に１００〜３００Åの厚
さに形成させた。
０）、電磁バルブ（５１）を経て供給系（６）より第１
の反応炉に供給される。この場合はＳｉｘＣ
１−ｘ（０．２≦Ｘ１）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型のアモルファスまたはセミアモルファス構造
を含む非単結晶半導体を基板上に１００〜３００Åの厚
さに形成させた。
【００４７】 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」昭和５６年１０月１４日、特願
昭５６−１０３６２７）に詳しく述べられているが、例
えば２５０〜３３０℃特に３００℃、０．１〜０．３ｔ
ｏｒｒプラズマ発生用電流１３．５６ＭＨｚ、５〜１０
０Ｗ、被膜形成時間１０秒〜１０分とした。
願（「プラズマ気相法」昭和５６年１０月１４日、特願
昭５６−１０３６２７）に詳しく述べられているが、例
えば２５０〜３３０℃特に３００℃、０．１〜０．３ｔ
ｏｒｒプラズマ発生用電流１３．５６ＭＨｚ、５〜１０
０Ｗ、被膜形成時間１０秒〜１０分とした。
【００４８】 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ＣＦ４また
はＮＦ３によりプラズマエッチングして除去すればよ
い。このクリーニングは、被膜の積層形成プロセスにお
いても、複数の反応炉の一部において、被膜形成を行わ
ずに、反応炉内壁のエッチングを行うことにより達成で
きる。
ク（薄片）が発生するので、かかる場合にはＣＦ４また
はＮＦ３によりプラズマエッチングして除去すればよ
い。このクリーニングは、被膜の積層形成プロセスにお
いても、複数の反応炉の一部において、被膜形成を行わ
ずに、反応炉内壁のエッチングを行うことにより達成で
きる。
【００４９】 図２（Ｂ）はＩ層のアモルファスまたは５
〜１００Åの大きさの微結晶性を含有するセミアモルフ
ァ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。
〜１００Åの大きさの微結晶性を含有するセミアモルフ
ァ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。
【００５０】 すなわち、シラン（４５）ＣＦ４（Ｏ２＝
０〜５％）、キャリアガスであるヘリューム（４９）よ
りなり５〜２０％にヘリュ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）−１の値を有
する珪素の非単結晶半導体を０．４〜１μｍの厚さに作
製した。
０〜５％）、キャリアガスであるヘリューム（４９）よ
りなり５〜２０％にヘリュ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）−１の値を有
する珪素の非単結晶半導体を０．４〜１μｍの厚さに作
製した。
【００５１】 また、図２（Ｃ）は（Ａ）とは逆にＮ型不
純物であるフォスフィン（４８）、シラン（４３）、エ
ッチング用ガス（４５）、ＴＭＳ（４６）、キャアガス
（４０）を提供し、１００〜５００ÅのＮ型半導体層を
作製した。
純物であるフォスフィン（４８）、シラン（４３）、エ
ッチング用ガス（４５）、ＴＭＳ（４６）、キャアガス
（４０）を提供し、１００〜５００ÅのＮ型半導体層を
作製した。
【００５２】 かくして、図３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。
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。
【００５３】 図３（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ィルム上
にステンレス膜が形成された基板（７０）上にＰ型半導
体層（７１）、Ｉ型半導体層（７２）、Ｎ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６００〜８００Å、
ρｓ＝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％／３×３ｍｍ正方形しか得られなかったが、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％／３×３ｍｍ正方形が得られた。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％／３×３正方形、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。
金属基板またはカプトンの如きフレキシブルフィルム上
にステンレス膜が形成された基板（７０）上にＰ型半導
体層（７１）、Ｉ型半導体層（７２）、Ｎ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６００〜８００Å、
ρｓ＝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％／３×３ｍｍ正方形しか得られなかったが、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％／３×３ｍｍ正方形が得られた。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％／３×３正方形、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。
【００５４】 また、ホルダを各反応炉共通にした場合、
９．０〜１２．５％の高い効率であった。
９．０〜１２．５％の高い効率であった。
【００５５】 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。
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。
【００５６】 さらに重要なことは、１回のパッチにおい
て１０×１０ｃｍ正方形の基板を５０〜５００枚もロー
ディング可能であり、１０×１０ｃｍ正方形１枚に対す
る設備償却費は従来の５０〜５００円であったものが、
０．２〜２円と約１／１００に下げることが可能となっ
た点で光電変換装置の流布のためきわめて重要であっ
た。
て１０×１０ｃｍ正方形の基板を５０〜５００枚もロー
ディング可能であり、１０×１０ｃｍ正方形１枚に対す
る設備償却費は従来の５０〜５００円であったものが、
０．２〜２円と約１／１００に下げることが可能となっ
た点で光電変換装置の流布のためきわめて重要であっ
た。
【００５７】 図３（Ｂ）はガラスの如き透光性基板（７
６）上にＩＴＯ（５００〜８００Å）（７８）および酸
化スズまたは酸化アンチモン（７９）（１００〜３００
Å）よりなる低シート抵抗（ρｓ＝５〜２０Ω／□高耐
熱性）の透明導電膜（７７）上にＰ型半導体層（７
１）、Ｉ型層（７２）、Ｎ型層（７４）およびアルミニ
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。
６）上にＩＴＯ（５００〜８００Å）（７８）および酸
化スズまたは酸化アンチモン（７９）（１００〜３００
Å）よりなる低シート抵抗（ρｓ＝５〜２０Ω／□高耐
熱性）の透明導電膜（７７）上にＰ型半導体層（７
１）、Ｉ型層（７２）、Ｎ型層（７４）およびアルミニ
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。
【００５８】 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１
００〜１３０円で作ることが可能になった。
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１
００〜１３０円で作ることが可能になった。
【００５９】 図４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
び基板のローディングの関係を示す。
ロー放電法を用いる反応炉に配置される基板、電極およ
び基板のローディングの関係を示す。
【００６０】 図面において図４（Ａ）は電極（２）、
（２’）を水平方向に平行に、また基板（６１）の裏面
を互いに密接して、表面は基板間を２０〜４０ｍｍの間
隔で設けた。また、その配置はやはり水平に設けたもの
である。
（２’）を水平方向に平行に、また基板（６１）の裏面
を互いに密接して、表面は基板間を２０〜４０ｍｍの間
隔で設けた。また、その配置はやはり水平に設けたもの
である。
【００６１】 反応炉（１）の反応筒（５）は直径１００
〜３００ｍｍφ代表的には１８０ｍｍφを有し、その長
さは２００〜４００ｃｍを有するため、１０×１０ｃｍ
正方形の基板に図面の如き８枚ではなく各段２０枚を１
０〜３０列配置させることができた。このため１回の製
造バッチで５０〜６００枚を作ることができ、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。
〜３００ｍｍφ代表的には１８０ｍｍφを有し、その長
さは２００〜４００ｃｍを有するため、１０×１０ｃｍ
正方形の基板に図面の如き８枚ではなく各段２０枚を１
０〜３０列配置させることができた。このため１回の製
造バッチで５０〜６００枚を作ることができ、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。
【００６２】 図４（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。ホルダへの基板のローディン
グは（Ａ）、（Ｂ）を互いに交互に行ってもよい。
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。ホルダへの基板のローディン
グは（Ａ）、（Ｂ）を互いに交互に行ってもよい。
【００６３】 図４（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。
電法を用いたプラズマＣＶＤ法である。
【００６４】 図面では図１（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
ディングされ、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
電極より熱電子を放出させた。。反応性気体は供給系
（６）より導入され、不要の反応生成物およびキャリア
ガスは排出系（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は粉末状になるため、
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。
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
ディングされ、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
電極より熱電子を放出させた。。反応性気体は供給系
（６）より導入され、不要の反応生成物およびキャリア
ガスは排出系（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は粉末状になるため、
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。
【００６５】 かくすることにより、粉末状の反応生成物
を反応筒に残留させることはなくなり、歩留の向上にな
った。図１また図４（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った。
を反応筒に残留させることはなくなり、歩留の向上にな
った。図１また図４（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った。
【００６６】
【発明の効果】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ッチ方式と連続方式とを結
合させることが可能となった。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。
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ッチ方式と連続方式とを結
合させることが可能となった。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。
【００６７】 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（Ｎ型半導
体）（０．１〜１μ）−Ｉ（真性半導体）（０．２〜２
μ）−Ｉ（絶縁体）（０．５〜１μ）のＩＧＦＥＴ（縦
チャ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幅２〜２０ｃｍの５０〜１
００ｃｍの長い半導体基板を配置し、その上面全面にフ
ォトセンサー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装置の工学的効果は
きわめて著しいものであると信じる。
にＰＩＮの光電変換装置のみではなく、Ｎ（Ｎ型半導
体）（０．１〜１μ）−Ｉ（真性半導体）（０．２〜２
μ）−Ｉ（絶縁体）（０．５〜１μ）のＩＧＦＥＴ（縦
チャ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幅２〜２０ｃｍの５０〜１
００ｃｍの長い半導体基板を配置し、その上面全面にフ
ォトセンサー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装置の工学的効果は
きわめて著しいものであると信じる。
Claims (2)
- 【請求項１】被膜形成を行う反応室を有する装置におい
て、 被膜形成を行わないときに、エッチング用ガスとしてＮ
Ｆ3 を用いてプラズマエッチングを行うことにより、前
記反応室をクリーニングすることを特徴とする反応室の
クリーニング方法。 - 【請求項２】被膜形成を行う複数の反応室と、 当該複数の反応室の全てに連結され、減圧手段、及び基
板を移動する移動機構とを備えた共通室と、 から構成される装置において、 前記複数の反応室の一部において被膜形成を行わないと
きに、エッチング用ガスとしてＮＦ3 を用いてプラズマ
エッチングを行うことにより、前記反応室をクリーニン
グすることを特徴とする反応室のクリーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9507097A JP3069682B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 反応室のクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9507097A JP3069682B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 反応室のクリーニング方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7240477A Division JPH08195348A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 半導体装置製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055970A true JPH1055970A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3069682B2 JP3069682B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=14127739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9507097A Expired - Lifetime JP3069682B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 反応室のクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3069682B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003144906A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9507097A patent/JP3069682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003144906A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3069682B2 (ja) | 2000-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4492716A (en) | Method of making non-crystalline semiconductor layer | |
| EP0002383B1 (en) | Method and apparatus for depositing semiconductor and other films | |
| US6245648B1 (en) | Method of forming semiconducting materials and barriers | |
| US6204197B1 (en) | Semiconductor device, manufacturing method, and system | |
| CN101842875A (zh) | 在沉积处理间实施的等离子处理 | |
| US20090029502A1 (en) | Apparatuses and methods of substrate temperature control during thin film solar manufacturing | |
| JPH0512850B2 (ja) | ||
| JPH0370367B2 (ja) | ||
| JPH08195348A (ja) | 半導体装置製造装置 | |
| JPH1055970A (ja) | 反応室のクリーニング方法 | |
| JP2626705B2 (ja) | 被膜作製方法 | |
| JPH0831420B2 (ja) | 被膜作製装置 | |
| JP2918194B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JPH0524976A (ja) | 半導体のドーピング方法及び装置 | |
| JPH0673348B2 (ja) | プラズマ処理装置のクリーニング方法 | |
| JPH0673347B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0774118A (ja) | 半導体装置製造方法 | |
| JPH0536613A (ja) | 半導体表面処理方法及び装置 | |
| JP2573108B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP3554314B2 (ja) | 堆積膜形成方法 | |
| JP3100668B2 (ja) | 光起電力素子の製造方法 | |
| JPH0337730B2 (ja) | ||
| JPH0524977A (ja) | 半導体のドーピング方法及び装置 | |
| JPH0536620A (ja) | 半導体表面処理方法及び装置 | |
| JPH0536621A (ja) | 半導体表面処理方法及び装置 |