JPH11199376A - 攪拌機能を有する液相成長装置及び成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池などの大面積デバイスの大量生産に
おいて半導体層をディッピング方式にて液相成長する際
に金属溶液を攪拌する液相成長方法を提供する。また、
その液相成長装置を提供する。 【解決手段】 金属溶液に半導体を溶かし込み、溶質を
均一化するための攪拌を実施したのち、基板を該金属溶
液に浸漬して該基板上に前記半導体結晶を成長すること
を特徴とする液相成長方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液相成長方法また
は液相成長装置に関し、半導体デバイス、特に太陽電
池、光センサなどを製造するのに利用できる基板を作成
する液相成長方法または液相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】世界では地球温暖化に伴いCO2の排出に
規制が加えられようとしている。そのため火力発電等に
よる電力の供給よりも発電時に環境にやさしい太陽電池
発電に関心が集まっている。単結晶又は多結晶Siを使用
した結晶シリコン系太陽電池は、アモルファスSi太陽電
池に比べて高変換効率、低劣化であるが、製造コストが
高い欠点がある。近年、コスト低減をねらい発電層とな
るシリコンの結晶部分を薄膜化する試みがなされてい
る。又、薄膜Si太陽電池は、あるていどの折り曲げに耐
えるため、曲面に貼り付けるなど、製品の形態をあるて
いど自由に選ぶことも可能となる。

【０００３】太陽電池の発電層となる単結晶Siや多結晶
Siを形成する方法として液相成長方法がある。液相成長
法は気相成長法に比べて原料にムダがなく発電層として
必要な厚さを安価に得ることが可能である。

【０００４】液相成長装置の具体例としてUSP５、５４
４、６１６はディッピング型の液相成長装置を開示して
いる。この液相成長装置の断面図を図１２で示す。図中
で６１は出口、６２は石英のルツボ、６３はグラファイ
トボート、６４はヒータ、６５はアルゴンガスの注入
口、６６は熱電対、６８は蓋、６９は絶縁領域、６７は
グラファイトの支持台である。USP５、５４４、６１６
の装置は石英のルツボ６２にためた金属溶液に成長基板
を浸漬することで、基板上に半導体層を形成する。

【０００５】一方、Si以外の半導体の液相成長において
は、特開平05-017284号公報にてディッピング法による
化合物半導体における液相成長装置及びホルダを開示し
ている。この液相成長装置の断面図を図 １３で示す。
図中１０１は基板ホルダー、１０２は成長用基板、１０
３は成長用溶液材料を収納するルツボ、１０４は成長用
溶液材料、１０５は石英反応管、１０６はガス導入管、
１０７はガス放出管、１０８は電気炉である。基板ホル
ダ１０１が下降し成長用溶液材料１０４に成長用基板
が浸漬することで基板上に化合物半導体を成長させる。

【０００６】又、河東田隆氏が著者である産業図書発行
の「半導体エピタキシー技術」の47ページにもディッピ
ング法による液相成長装置が解説されており、半導体結
晶を液相成長させるためには、図 １４に示すような液
相成長装置を用いて、基板上に結晶を成長させる。前記
液相成長装置は石英の反応管１１５を有している。該反
応管１１５内には金属溶液１１２の入った、アルミナあ
るいはグラファイトのルツボ １１１が設けられてい
る。ルツボ１１１上には上下機構を有する基板支持台導
入棒１１８が配置され、該基基板支持台導入棒１１８に
接続された基板支持台１１４があり、成長用の基板１１
３が取り付けられている。なお、１１６は雰囲気ガス導
入口であり、１１７は排気口である。

【０００７】図１４に記した液相成長装置を用いての液
相成長方法として、半導体結晶を成長するためには、ま
ず金属溶液 １１２に原料である半導体を供給して溶け
込ませ過飽和状態を形成する。その後、半導体を成長さ
せる基板１１３を過飽和な金属溶液１１２に浸漬して、
徐冷を行い半導体の液相成長を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ディッピング方式の液
相成長装置としてUSP５、５４４、６１６にて公開され
ている装置や特開平05-017284号公報にて公開されてい
る装置にて大量の半導体結晶を成長させるためには、溶
液として使用される金属に、より多くの溶質である半導
体を溶解し、過飽和にする必要がある。このため、液面
より原料である半導体を溶解させるが、溶質が接してい
る金属溶液上部と下部では溶質の濃度差が発生する。

【０００９】特に溶質がSiの場合は比重が2.33g/cm³のS
iとこれより大きい金属溶液の比重の差により溶解したS
iの濃度は溶液上部が濃く、溶液下部が薄くなり結果と
してSiが過飽和に達している部分１１２ａと達しない１
１２ ｂとに別れ溶液全体として濃度差が発生するため
均一な溶液とならない。これより、金属溶液１１２に溶
解可能なSi量は減少するため成長量に制限がでてくる。

【００１０】又、基板１１３を金属溶液１１２に浸漬し
て液相成長中は基板１１３上に溶質半導体が析出するた
めに基板近傍に溶け込んだ溶質の濃度は低下し、やはり
溶液濃度の不均一が発生し適正な成長の妨げとなる。

【００１１】そこで、本発明は前記した従来技術の問題
点を解消するために発明されたもので、溶質半導体の溶
け込んだ溶液内の溶質の濃度の均一化をはかり 金属溶
液中に溶け込んだ溶質半導体について、特に金属溶液よ
り比重の軽いSiが溶質の場合においては基板上に液相成
長を効率よく、均一に成長することを可能とした液相成
長方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らが鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。

【００１３】すなわち、本発明の液相成長方法の第1
は、金属溶液に半導体を溶かし込み、溶質を均一化する
ための攪拌を実施したのち、基板を該金属溶液に浸漬し
て該基板上に前記半導体結晶を成長することを特徴とす
る液相成長方法とする。

【００１４】また、本発明の液相成長方法の第2は、金
属溶液に半導体を溶かし込んだのち、溶質を均一化する
ための攪拌を実施しながら、基板を該金属溶液に浸漬し
て該基板上に前記半導体結晶を成長することを特徴とす
る液相成長方法とする。

【００１５】また、本発明は液相成長装置自体も包含す
る。すなわち金属溶液を満たしたルツボと、半導体の溶
質を溶かしこむ手段と、基板支持手段と、ルツボ内の溶
液を攪拌する機構からなる液相成長装置とする。

【００１６】特に、前記攪拌機構が前記基板支持手段と
一体になっており、なおかつ前記基板支持手段が回転し
て攪拌が行われることを特徴とする。

【００１７】または、前記攪拌機構が前記基板支持手段
と独立しており、なおかつ前記攪拌機構が前記基板支持
手段と独立して回転し攪拌が行われることを特徴とす
る。

【００１８】本発明において、前記半導体溶質及び基板
の材料はSi、GaAsなどの一般の半導体を含み、単結晶、
多結晶を問わない。さらに前記基板は金属級Si基板、セ
ラミック基板やSUS基板等の金属基板も含む。

【００１９】前記溶液はIn(インジウム)、Sn（スズ）、
Ga（ガリウム）、Al（アルミ）、Cu（銅）及び合金など
一般のものでよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明を実施形態１〜３を用いて
説明する。実施形態１は攪拌機構が基板支持台と一体に
なっており、なおかつ支持台が回転し攪拌が行われるこ
とを特徴とし、金属溶液に溶質であるSiを溶かし込む際
に攪拌を実施し単結晶太陽電池を製造する形態である。
実施形態２は攪拌機構が基板支持台と独立しており、な
おかつ攪拌機構が支持台と独立して回転し攪拌が行われ
ることを特徴とし、成長用基板を浸漬する前に攪拌を実
施し多結晶太陽電池を製造する形態である。実施形態３
は攪拌機構が基板支持台と独立しており、なおかつ攪拌
機構が支持台と独立して回転し攪拌が行われることを特
徴とし、液相成長中に攪拌を実施し化合物結晶太陽電池
を製造する形態である。

【００２１】本発明は、以下に説明する実施形態のみで
なく、以下の説明する実施形態のあらゆる組み合わせも
包括する。以下、この発明の実施形態について図面を参
照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、
同一または対応する部分には同一の符号を付す。

【００２２】（実施形態1）実施形態１は原料であるSi
の溶かし込みの際に攪拌を実施し単結晶太陽電池を製造
する形態である。図 ３は実施形態１の単結晶太陽電池
の製造工程を表す断面図である。始めに図３(a)に示す
ように単結晶Si基板１２を陽極化成することにより多孔
質Si層１１を形成するこの陽極化成法による多孔質Si層
の形成方法はよく知られており(たとえばT.Unagami and
M.Seki J.Electrochem.Soc 125,8(1978)) HF系のエッ
チング液として、濃弗化水素酸(49%HF)を用いる。又陽
極化成中はSiウエハから水素の気泡が発生するので、こ
れを取り除くために、アルコールを加える。気泡除去の
ためには超音波を加える方法もおこなわれている。陽極
化成した結果作られる多孔質Si層１１の厚さは1〜30μm
が望ましい。

【００２３】以上のような工程で図３(a)のような多孔
質Si層１１をSiウエハ表面に形成したのち、水素雰囲気
中にて熱処理を施したのち、単結晶のＰ+Si層１３を液
相成長で成長させる。その後単結晶Ｐ-Si層１４をやは
り液相成長で成長させる。その上に単結晶のＮ＋Si層１
５を液相成長で形成させる。

【００２４】この時点で多孔質Si層１１で太陽電池とな
るSi層とSiウエハを分離する。多孔質SiはSiウエハや液
相成長させたSi層に比べて、その内部に大量の空隙が形
成されているため、引っ張り、圧縮、せん断等の機械的
な強度が弱い、又体積に比べて表面積が飛躍的に増大し
ており化学エッチング速度は、多孔質化していない単結
晶Siに比べて著しく増速される。これにより、単結晶層
表面１５にテープを貼り付けて機械的に分離したりエッ
チング液に浸漬することにより多孔質Si層１１からSiウ
エハー１２と単結晶層が分離可能となる。

【００２５】分離後、Ｐ＋Si層１３の下面にSUS等の導
電性基板１８を貼り付けて、Ｎ＋Si層１５の表面に図３
(e)のようにグリッド電極１６を印刷等の方法で形成し
た後、さらに反射防止層１７をグリッド電極１６及びＮ
＋Si層１５の表面に形成し太陽電池にユニットセルが完
成する。

【００２６】図１、図２はこの発明の実施形態1による
断面図及び拡大図である。この、実施形態1による成長
装置は攪拌機構が基板支持台と一体になっており、なお
かつ支持台が回転し攪拌が行われることを特徴としてい
る。

【００２７】Siを液相成長させるためには、図１に示す
ような液相成長装置を用いて、基板上にSi結晶を成長さ
せる。液相成長装置は石英の反応管７を有している。該
反応管７内には金属溶液５の入った、アルミナあるいは
グラファイトのルツボ６が設けられている。ルツボ６上
には上下機構、及び回転機構を有する基板支持台導入棒
４が配置され、該基板支持台導入棒４に接続された複数
の基板が搭載可能な基板支持台１があり、成長用の基板
２が取り付けられている。基板支持台１の下部に金属溶
液５を機械的に攪拌するためのフィン３が取り付けられ
ている。なお、８は雰囲気ガス導入口であり、９は排気
口である。なお、半導体の溶質を溶かしこむ手段として
溶かし込み基板は成長用基板と同一の支持台に搭載され
て金属溶液に浸漬することで供給される。

【００２８】図２は基板支持台１ 及び攪拌するための
フィン３の拡大図である。図２(a)は斜視図であり(b)、
（C）はそれぞれ側面図である。(d)は下方からみた平面
図である。フィン３の形状はひねりの加わった短冊状で
あり、基板支持台１への取り付け角は30〜80度程度であ
り、45度がより好ましい。又枚数は1枚でも攪拌は可能
であるがより短時間で均一に行うため複数枚設けるのが
よい。

【００２９】前記した液相成長装置を用いて、Si結晶を
成長する方法について図４に工程図を示す。まず溶かし
込み用Ｐ＋Si基板１９を基板支持台に保持し、前記上下
機構を用いて基板支持台１を下降させ金属溶液５に20分
間浸漬し、原料であるSiを溶け込ませ飽和状態を形成す
る。

【００３０】この際に、基板支持台１に備わる回転機構
を使用し、溶かし込み後半にて10.0rpmの回転で90sec(1
5回転)攪拌することにより、金属溶液５内部のSiの濃度
がほぼ一定となる。金属溶液５の材料としては、In、Sn
がある。(図４(a))

【００３１】その後、溶かし込み用の基板１９がセット
された基板支持台１を上昇し、次に成長用の多孔質Si基
板２を基板支持台１にセットし、金属溶液内５に浸漬す
る前に、雰囲気ガス導入口８より水素を導入し該反応管
７内を水素雰囲気にし温度は1040℃にて水素アニールを
10分行う。また、水素アニール直後にSiH4(シラン)ガス
を流し、多孔質Si層１１の表面性をさらに成長に適する
状態にしておいてもよい。(図４(b))

【００３２】その後、上下機構を用いて基板支持台１を
下降させ金属溶液５に浸漬し、金属溶媒の温度を徐々に
下げると、多孔質Si層１１上にＰ＋Si層１３が成長す
る。(図４(c))

【００３３】成長時間は約10分であり、これにより約10
μmのＰ＋Si層１３が成長する。その後、基板支持台を
金属溶液から引き上げる。

【００３４】次にルツボ内のＰ＋Siが含まれた金属溶液
５をＰ−Si成長用の金属溶液２２に交換した後、前記と
同様にして、溶かし込み用の基板をＰ−Ｓｉ２０に替え
て金属溶液内に溶かし込む。(図４(d))その後単結晶Ｐ
−Si層１４をやはり液相成長で成長させる。浸漬時間は
約30分であり、約30μmのＰ−Si層１４が成長する。(図
４(e))

【００３５】その後ルツボ内のＰ―Siが含まれた金属溶
液２２をＮ＋Si成長用の金属溶液２３に交換した後、前
記同様にして溶かし込み用の基板をＮ＋Ｓｉ２１に替え
て金属溶液内に溶かし込む。(図４(f))単結晶のＮ＋Si
層１５を浸漬時間約10分の液相成長で形成する。(図４
(g))

【００３６】単結晶Ｐ＋Si層１３、Ｐ−Si層１４、Ｎ＋
Si層１５を形成したのち液相成長装置より基板を取り出
す。次に多孔質Si層１１で太陽電池となるSi層とSiウエ
ハ１２を分離し、SUS等の導電性基板１８に貼り付けて
グリッド電極１６及び反射防止層１７を形成し太陽電池
セルとなる。

【００３７】一方、攪拌を実施せずに同様に太陽電池を
液相成長したところ、溶け込んでいる溶質の量が少ない
ため、一度の溶質の溶かし込みにて複数置かれた液相成
長用の多孔質Si基板２において厚膜に成長することは困
難であり、Ｐ−Si層１４において10μm程度となり所定
の膜厚に達していなかったが、これにより、液相成長前
に溶液に溶質を溶かし込む際に均一化するための攪拌を
実施することで金属溶液に溶け込む量が攪拌をしない場
合より増加することで、一度の溶かし込みにおいて複数
の成長基板にもＰ−Si層１４において30μmの所定の厚
膜にて成長することが可能となり液相成長プロセスの時
間短縮が達成された。

【００３８】（実施形態2）実施形態２は攪拌機構が基
板支持台と独立しており、なおかつ攪拌機構が支持台と
独立して回転し攪拌が行われることを特徴とし、成長用
基板を浸漬する前に攪拌を実施し金属基板上に多結晶太
陽電池を製造する形態である。

【００３９】図７は実施形態2で製造する太陽電池の製
造工程を表す断面図である。

【００４０】図中、３０は金属基板、３１は障壁層であ
り、他の部品番号は以前説明した部品と同一のものを示
す。実施形態2の太陽電池を製造する際には図7(a)のよ
うに金属基板３０に障壁層３１を形成する。その後前記
液相成長装置にて図7(b)のようにＰ−Si層１４を形成し
た後、図7(c)のようにＮ＋Si層１５を形成する。その
後、Ｎ＋Si層１５表面にグリッド電極１６と反射防止膜
１７を形成し太陽電池として完成する。

【００４１】図５はこの発明の実施形態2による断面図
である。基本的な構成は実施形態１の装置と同一である
が、攪拌機構が基板支持台と独立しており、なおかつ攪
拌機構が支持台と独立して回転し攪拌が行われることを
特徴としている。

【００４２】そのため、上下機構、及び回転機構を有す
る基板支持台導入棒４が配置され、該基板支持台導入棒
４に接続された複数の基板が搭載可能な基板支持台１が
あり、成長用の基板２が取り付けられている。基板支持
台導入棒４及び基板支持台１の周囲に上下及び回転機構
を有するフィン支持棒１０が取り付けられており、該フ
ィン支持棒１０より基板支持台１の外側に金属溶液５を
機械的に攪拌するためのフィン３が取り付けられてい
る。

【００４３】図６は基板支持台１及び攪拌するためのフ
ィン３の拡大図である。図６(a)は斜視図であり(b)、
（C）はそれぞれ側面図である。(d)は下方からみた平面
図である。フィン３の形状はひねりの加わった短冊状で
あり、枚数は1枚でも攪拌は可能であるがより短時間で
均一に行うため複数枚設けるのがよい。なお、半導体の
溶質を溶かしこむ手段として溶かし込み基板は成長用基
板と同一の支持台に搭載されて金属溶液に浸漬すること
で供給される。

【００４４】前記した液相成長装置を用いて、Si結晶を
成長するためには、まず溶かし込み用Ｐ−Si基板２０を
基板支持台１に保持し、前記上下機構を用いて基板支持
台１を下降させ金属溶液に20分間浸漬し、原料であるSi
を溶け込ませ飽和状態を形成する。(図８(a))

【００４５】その後、溶かし込み用の基板２０がセット
された基板支持台１を上昇し、次に成長用の基板２を基
板支持台１にセットし、金属溶液内５に浸漬する前に、
成長前攪拌として攪拌用フィン３へつながるフィン支持
棒１０を下降させ、該フィン３のみを過飽和な金属溶液
５に浸漬して、フィン支持棒１０を回転させることによ
り、フィン３を回転させ溶液攪拌を行う。(図８(b))

【００４６】その後、金属溶液５のSi濃度が均一になっ
たところでフィン３の回転を停止し、基板支持台導入棒
４を降下させることにより、基板支持台１に搭載された
基板２を溶液に浸漬し徐冷を行いＰ−Si層１４の液相成
長を行う。(図８(c))この際、フィン３は金属溶液５内
に浸漬したままでも、フィン支持棒１０を上昇して金属
溶液５外に引き上げてもよい。

【００４７】所望の膜厚まで成長した後、基板支持台１
を金属溶液５から引き上げる。次に同様にして溶かし込
み用の基板をＮ＋Ｓｉ基板２１に替えて金属溶液内に溶
かし込む。(図8(d))その後、溶かし込み用の基板２１が
セットされた基板支持台１を上昇し、次にＰ−Si層１４
が成長した成長用の基板２を基板支持台１にセットし、
前記攪拌を実施した後に Ｎ＋Si層１５を形成する。Ｐ
−Si層１４、Ｎ＋Si層１５を形成したのち液相成長装置
より基板を取り出す。

【００４８】次に、Ｎ＋Si層１５表面にグリッド電極１
６及び反射防止層１７を形成し太陽電池セルとなる。

【００４９】一方、実施形態２において攪拌を実施する
ことなく、同様に液相成長を行ったが、溶質を溶かし込
む段階と成長用基板に交換し実際の液相成長を実施する
までの時間で金属溶液内部の濃度が不均一になり成長基
板内の膜厚に面内ばらつきが発生していたが、これによ
り基板支持台を溶液に浸漬する液相成長前に溶質を均一
化するための攪拌を15回転実施することにより溶かし込
み基板から成長基板への交換時間に発生する金属溶液の
不均一を取り除くことができ、膜厚均一性の向上がなさ
れた。

【００５０】（実施形態3）実施形態3の成長装置は実施
形態1と同様に攪拌機構が基板支持台と一体になってお
り、なおかつ支持台が回転し攪拌が行われることを特徴
とし、液相成長中に攪拌を実施し単結晶Si基板上に化合
物半導体太陽電池を製造する形態である。

【００５１】図９はこの発明の実施形態3による断面図
である。基本的な構成は実施形態１の装置と同一である
が、半導体の溶質を溶かしこむ手段として溶かし込み用
の基板支持台５２と上下機構のついた基板導入棒５０が
成長用以外に別途搭載されており、これを金属溶液５に
浸漬することで供給される。

【００５２】図１０は実施形態3で製造する太陽電池の
製造工程を表す断面図である。図１０(a)は単結晶Si基
板１２陽極化成することにより多孔質Si層１１を形成す
る。陽極化成方法は実施形態1と同様である。その後、
前記液相成長装置にて図１０(b)のようにＮ＋GaAs層４
１を形成した後、図１０(c)のようにＮ＋AlGaAs層４２
を形成する。その後、図１０(d)のようにＰ−GaAs層４
３、図１０(e)、(f)のようにＰ＋GaAs層４４、４５を形
成する。その後、実施形態1と同様に多孔質Si層１１か
ら剥離し(図10(g))、図10(h)ではＰ＋GaAs層４５側に裏
面電極１８を形成し、図10(ｉ)ではＮ＋GaAs層４１をク
リッド状にエッチングしＮ＋AlGaAs層４２を露出させた
後、Ｎ＋GaAs層４１上に表面電極１６を形成した。最後
に図10(j)のようにグリッド電極１６及びＮ＋AlGaAs層
４２を覆う反射防止層１７を形成し太陽電池として完成
する。

【００５３】まず溶かし込み用As(ひ素)５１を基板支持
台５２に接着保持し、前記上下機構を用いて基板支持台
５２を下降させ金属ガリウム溶液５３に浸漬し、飽和状
態を形成するまで溶解した。(図11(a))

【００５４】その後、溶かし込み用のAs(ひ素)５１がセ
ットされた基板支持台５２を上昇し、次に成長用の多孔
質Si基板２を基板支持台１にセットし、上下機構を用い
て基板支持台を下降させ金属ガリウム溶液５３に浸漬
し、温度を徐々に下げると、多孔質Si層１１上にＮ＋の
GaAs層４１を成長させた。(図11(b))

【００５５】次に、金属ガリウム溶液５３にAl(アルミ
ニウム)５４を接触させ徐々に溶け込ませ成長を継続しA
lの濃度が徐々に変化するＮ＋の遷移層であるAlxGa1-xA
s４２を成長した。(図11（c）)

【００５６】X=0.37に達したところでガリウム溶液への
Al接触を中止し、Alの濃度を一定に保ってＮ型のAl0.37
Ga0.63As層４３を成長した。(図11(d))

【００５７】次にルツボ内の金属溶液をＰ型のドーパン
トを含むAl及びAsを含む金属ガリウム溶液５５に交換し
た後、Ｐ型のAl0.37Ga0.63As層４４をやはり液相成長で
成長させる。(図11(e))その後さらにドーパントの量を
増加させＰ＋Al0.37Ga0.63As層４５を成長させたのち液
相成長装置より基板を取り出す。

【００５８】実施形態1と同様の方法で多孔質Si層１１
において太陽電池となるGaAs層とSiウエハ１２を分離
し、なおかつＮ＋のGaAs層４１上に残っている多孔質層
をシリコン＋ピロカテコール＋純粋の混合液で選択除去
した後、Ｐ＋Al0.37Ga0.63As層４５側をSUS等の導電性
基板１８に貼り付けて、最表面となったＮ＋のGaAs層４
１をグリッド状に残して他の部分をエッチング液にて除
去し、Ｎ＋のGaAs層４１上にグリッド電極１６を形成
し、その上に反射防止層１７を形成し太陽電池セルとな
る。

【００５９】一方、実施形態3において成長中に攪拌を
実施することなく、同様に液相成長を行ったが、各層の
成長において成長速度の低下が見られた。又、Alを溶か
し込みながら濃度プロファイルをつけて液相成長を実施
する際に、溶質であるAlの拡散に依存するため、希望プ
ロファイルを得るのが容易でなかったが、これにより、
基板支持台を溶液に浸漬し液相成長中に溶質を均一化す
るための攪拌を実施することにより、成長中に成長基板
近傍の溶質濃度が低下することなく、膜厚均一性の向上
及び、成長速度の低下が見られなかった。その上、Alを
溶かし込み濃度を金属溶液中で一定に保てるためプロフ
ァイルについても希望のものが容易に得られた。

【００６０】

【発明の効果】従来であれば溶質溶かし込み時及び液相
成長時に溶質の濃度差が発生する。特に比重の軽いSiと
重い金属溶液の場合には比重差による不均一も発生し適
正な液相成長が達成されないが、本発明によれば、半導
体溶質の溶け込んだ金属溶液を機械的に攪拌すること
で、溶け込んだSi濃度の均一性が向上することにより適
正な液相成長が達成可能になるものである。

【００６１】基板支持台を溶液に浸漬する液相成長前に
溶質を均一化するための攪拌を実施することにより溶か
し込み基板から成長基板への交換時間に発生する金属溶
液の不均一を取り除くことができ、膜厚均一性の向上が
なされる。次に、基板支持台を溶液に浸漬し液相成長中
に溶質を均一化するための攪拌を実施することにより、
成長中に成長基板近傍の溶質濃度が低下することなく、
膜厚均一性の向上及び、成長速度の低下が見られない。
さらに、液相成長前に溶液に溶質を溶かし込む際に均一
化するための攪拌を実施することにより金属溶液に溶け
込む量が攪拌をしない場合より増加するため、一度の溶
かし込みにおいて複数の成長基板にも厚膜にて成長する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１における液相成長装置の概略側面図
である。

【図２】実施形態１における液相成長装置の攪拌機構図
である。

【図３】実施形態１の太陽電池の製造工程を表す断面図
である。

【図４】実施形態１の製造工程における装置状態を表す
断面図である。

【図５】実施形態２における液相成長装置の概略側面図
である。

【図６】実施形態２における液相成長装置の攪拌機構図
である。

【図７】実施形態２の太陽電池の製造工程を表す断面図
である。

【図８】実施形態２の製造工程における装置状態を表す
断面図である。

【図９】実施形態３における液相成長装置の概略側面図
である。

【図１０】実施形態３の太陽電池の製造工程を表す断面
図である。

【図１１】実施形態３の製造工程における装置状態を表
す断面図である。

【図１２】従来のディッピング型のSiの液相成長装置の
断面図である。

【図１３】従来のディッピング型の化合物半導体の液相
成長装置の断面図である。

【図１４】従来のディッピング型のSiの液相成長装置の
断面図である。

【符号の説明】

１ 基板支持台１ ２ 多孔質Ｓｉ基板 ３ フィン ４ 基板支持台導入棒 ５ 金属溶液内 ６ ルツボ ７ 石英の反応管 ８ 雰囲気ガス導入口 ９ 雰囲気ガス排気口 １０ フィン支持棒 １１ 多孔質Ｓｉ層 １２ Ｓｉウエハ １３ Ｐ＋Ｓｉ層 １４ Ｐ−Ｓｉ層 １５ Ｎ＋Ｓｉ層 １６ グリッド電極 １７ 反射防止層 １８ ＳＵＳ等の導電性基板 １９ 溶かし込み用の基板Ｐ＋Ｓｉ ２０ 溶かし込み用の基板Ｐ−Ｓｉ ２１ 溶かし込み用の基板Ｎ＋Ｓｉ ２２ Ｐ―Ｓｉが含まれた金属溶液 ２３ Ｎ＋Ｓｉが含まれた金属溶液 ３０ 金属基板 ３１ 障壁層 ４１ Ｎ＋ＧａＡｓ層 ４２ Ｎ＋ＡｌＧａＡｓ層 ４３ Ｐ−ＧａＡｓ層 ４４ Ｐ＋ＧａＡｓ層 ４５ Ｐ＋ＧａＡｓ層 ５０ 上下機構のついた基板導入棒 ５１ 溶かし込み用Ａｓ（ひ素） ５２ 溶かし込み用の基板支持台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩根 正晃 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 西田 彰志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 中川 克己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属溶液に半導体を溶かし込み、溶質を
   均一化するための攪拌を実施したのち、基板を該金属溶
   液に浸漬して該基板上に前記半導体結晶を成長すること
   を特徴とする液相成長方法。
2. 【請求項２】 金属溶液に半導体を溶かし込んだのち、
   溶質を均一化するための攪拌を実施しながら、基板を該
   金属溶液に浸漬して該基板上に前記半導体結晶を成長す
   ることを特徴とする液相成長方法。
3. 【請求項３】 金属溶液を満たしたルツボと、半導体の
   溶質を溶かしこむ手段と、基板支持手段と、ルツボ内の
   溶液を攪拌する機構からなる液相成長装置。
4. 【請求項４】 前記攪拌機構が前記基板支持手段と一体
   になっており、なおかつ前記基板支持手段が回転して攪
   拌が行われることを特徴とする請求項３に記載の液相成
   長装置。
5. 【請求項５】 前記攪拌機構が前記基板支持手段と独立
   しており、なおかつ前記攪拌機構が前記基板支持手段と
   独立して回転し攪拌が行われることを特徴とする請求項
   ３に記載の液相成長装置。