JPS5864022A - プラズマ気相装置 - Google Patents
プラズマ気相装置Info
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- JPS5864022A JPS5864022A JP56163626A JP16362681A JPS5864022A JP S5864022 A JPS5864022 A JP S5864022A JP 56163626 A JP56163626 A JP 56163626A JP 16362681 A JP16362681 A JP 16362681A JP S5864022 A JPS5864022 A JP S5864022A
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3408—Silicon carbide
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ気相法において一度の反応で多量に基
板上に反応生成物を形成するプラズマ気相装置およびそ
の作製方法に関する。
板上に反応生成物を形成するプラズマ気相装置およびそ
の作製方法に関する。
本発明はかかる多量生産用に横型に配置され、に反応筒
（１０〜３００ｍ１長さ１〜５ｍ）を有し、かかる反応
筒の外側に一対の反応性気体をプラズマ化する電磁エネ
ルギ供給用の電極と該電極の外側にこの反応筒および電
極を囲んで加熱装置とを具備し、この反応筒内を前方向
に反応性気体を流し、この気体の流れにそって基板□を
配置せしめることを特徴としている。
（１０〜３００ｍ１長さ１〜５ｍ）を有し、かかる反応
筒の外側に一対の反応性気体をプラズマ化する電磁エネ
ルギ供給用の電極と該電極の外側にこの反応筒および電
極を囲んで加熱装置とを具備し、この反応筒内を前方向
に反応性気体を流し、この気体の流れにそって基板□を
配置せしめることを特徴としている。
さらにかかる装置内に一対の電極によ多発生する電磁界
に垂直または平行に基板を配置し、これを複数段または
複数列配置して２〜２０ｃｍ’の一基板例えばｌｏｏｍ
”の基板を２０段２０列計４００まいの被形成面上に一
度に被膜特に珪素、炭素または炭化珪素被膜を形成せし
めることを目的としている。
に垂直または平行に基板を配置し、これを複数段または
複数列配置して２〜２０ｃｍ’の一基板例えばｌｏｏｍ
”の基板を２０段２０列計４００まいの被形成面上に一
度に被膜特に珪素、炭素または炭化珪素被膜を形成せし
めることを目的としている。
（２）
本発明はさらに反応筒の前方向にプラズマをしや′へい
してかつ十分反応性気体同志またはこれらと水素または
へリュームの如きキャリアガスとを混合して層流（うｔ
ナース・−）をプラズマ化した反応筒内に導入するミキ
サを設けたことを特徴としている。
してかつ十分反応性気体同志またはこれらと水素または
へリュームの如きキャリアガスとを混合して層流（うｔ
ナース・−）をプラズマ化した反応筒内に導入するミキ
サを設けたことを特徴としている。
本発明は炭素−珪素結合を有する水素化物ま＼
たけハロゲン化物（炭化珪化物気体）よりなる反応性気
体、イラン（Ｓ ｉ ｎ Ｌｕ１Ｉ ｎ≧１）の如き珪
化物気体またはアセチレン等の炭化水素を用いて被形成
面上に非単結晶の炭化珪素、珪素または炭素を主成分と
する被膜を０．０５〜０．５ｔｏｒｒの反応筒圧力で１
００〜４００”Ｏの温度で形成せしめるプラズマ気相法
に関する。
体、イラン（Ｓ ｉ ｎ Ｌｕ１Ｉ ｎ≧１）の如き珪
化物気体またはアセチレン等の炭化水素を用いて被形成
面上に非単結晶の炭化珪素、珪素または炭素を主成分と
する被膜を０．０５〜０．５ｔｏｒｒの反応筒圧力で１
００〜４００”Ｏの温度で形成せしめるプラズマ気相法
に関する。
本発明はかかる反応性気体を窒素、アルゴンではなく、
特に水素、ヘリュームまたはその混合したキャリアガス
により希釈することによシ被形成面上に損傷の少ない、
膜厚の均一性にすぐれ泥波膜を形成せしめることを目的
としている０ 本発明はさらにかかる反応性気体に１価の不純物である
Ｂ、 Ａ’ｌ、 Ｇａ、 ■ｎを含む不純物気体例えば
ジボラ・萱にｖ価の不純物を含む不純物気体例えば７オ
スヒン（ＰＨ，）またはアルシン（Ａ８Ｈｊ）を漸次添
加して被形成面を有する基板上に密接してＰ型層、さら
に工型層およびＮ型層をＰ工Ｎの順序にて積層形成せし
めることを目的としている。
特に水素、ヘリュームまたはその混合したキャリアガス
により希釈することによシ被形成面上に損傷の少ない、
膜厚の均一性にすぐれ泥波膜を形成せしめることを目的
としている０ 本発明はさらにかかる反応性気体に１価の不純物である
Ｂ、 Ａ’ｌ、 Ｇａ、 ■ｎを含む不純物気体例えば
ジボラ・萱にｖ価の不純物を含む不純物気体例えば７オ
スヒン（ＰＨ，）またはアルシン（Ａ８Ｈｊ）を漸次添
加して被形成面を有する基板上に密接してＰ型層、さら
に工型層およびＮ型層をＰ工Ｎの順序にて積層形成せし
めることを目的としている。
従来非単結晶半導体として非晶質（以下単にＡｓという
）の珪素がプラズマ気相法で作られる代表的な例として
知られている。これは太陽電池等の光電変換装置への応
用が期待されている。しかしかかる装置を作ろうとした
シ、また可視光の発光素子を半単結晶半導体を用いて得
ようとする時、反応はペルジャー形式のたて型である。
）の珪素がプラズマ気相法で作られる代表的な例として
知られている。これは太陽電池等の光電変換装置への応
用が期待されている。しかしかかる装置を作ろうとした
シ、また可視光の発光素子を半単結晶半導体を用いて得
ようとする時、反応はペルジャー形式のたて型である。
この際このペルジャー内に上下に平行電極を配置して、
この電極間に１３．５６ＭＨ２の周波数の電磁界を加え
てプラズマ放電せしめ、さらにこのペルジャー内に反応
性気体を導入して反応させていた。さらに被形成面を有
する基板は、この下側の電極上に配置せしめていた０し
かしかかる方法においては、電極の周囲が０．１〜１０
ｔｏｒｒという減渾下であるため、電極間かくを広げる
ことができず、そのため電極間かくも１〜４ｃｍ ｌ、
かなかった。もしこれを１０ｃｍ以上広げると、電極特
に陽極とペルジャー等とのＬｌｌ−放電を始め、また電
極間の放電も不安定になってしまった。このため現実的
にはこの電極間に複数の基板を多段に重ねて配置し、一
度に数十まいの基板上に被膜を作製することは不可能で
あった。
この電極間に１３．５６ＭＨ２の周波数の電磁界を加え
てプラズマ放電せしめ、さらにこのペルジャー内に反応
性気体を導入して反応させていた。さらに被形成面を有
する基板は、この下側の電極上に配置せしめていた０し
かしかかる方法においては、電極の周囲が０．１〜１０
ｔｏｒｒという減渾下であるため、電極間かくを広げる
ことができず、そのため電極間かくも１〜４ｃｍ ｌ、
かなかった。もしこれを１０ｃｍ以上広げると、電極特
に陽極とペルジャー等とのＬｌｌ−放電を始め、また電
極間の放電も不安定になってしまった。このため現実的
にはこの電極間に複数の基板を多段に重ねて配置し、一
度に数十まいの基板上に被膜を作製することは不可能で
あった。
さらにたて型ペルジャーにあっては、反応性気体の流れ
がばらつきやすく、いわゆる層流を有せしめることは不
可能であった。
がばらつきやすく、いわゆる層流を有せしめることは不
可能であった。
本発明はかかるたて型ペルジャーの欠点を防いだ横型の
反応筒を用いることを特徴とする。
反応筒を用いることを特徴とする。
さらに一対をなす電極をこの反応筒の外側に配置せしめ
ることにより、電極に反応生成物がしめたりしたことを
他の特徴とする。
ることにより、電極に反応生成物がしめたりしたことを
他の特徴とする。
さらに本発明は、この電極をステンレを等の耐熱性網状
とし、その外側より反応筒内の反応性気体および基板の
すべてを均一に加熱することを目的としている。
とし、その外側より反応筒内の反応性気体および基板の
すべてを均一に加熱することを目的としている。
かくすることにより、反応筒内には基板と基板ホルダー
のみとを有し、きわめて簡単な構造とすることができた
。
のみとを有し、きわめて簡単な構造とすることができた
。
さらに本発明はプラズマ化する電磁゛エネルギのパワー
を大きくすると、このパワーによシプラズマ化されたス
ビーシスか被形成面をスパッタし、このスパッタ（損傷
）によシすでに形成されている半導体または絶縁体の一
部が再び外ζ１ 部に放出されたシ、また形成されている構造を電気的な
癲４ 性を有するいわゆるアモルファス（Ａｓという）
、５〜１００Ａの大きさの微ｆ＋’Ｊ品性を有するセミ
アモルファス（半非晶質、以下ＳＡＳという）または５
〜２０ＯＡの大きさのマイクロポリクリスタル（微多結
晶、以下ｐｃという）の如き非単結晶ではなく、スパッ
ターされた電気的に欠陥だらけのアモルファス構造にな
ってしまう。かかる構造をなくすため、基板は互いに１
０〜４０ｍｍ代表的には２０−２５ｍｍ離間しプラズマ
反応に２００〜５００Ｗという高いエネルギが必要な場
合であっても、被形成面上にはこのスピーシスの実質的
なプラズマエネルギを得る距離を基板間の距離で制御し
、実質的に２０〜５０Ｗという弱いパワーで被膜化せし
めると同等の特性を有せしめたことを特徴とする。
を大きくすると、このパワーによシプラズマ化されたス
ビーシスか被形成面をスパッタし、このスパッタ（損傷
）によシすでに形成されている半導体または絶縁体の一
部が再び外ζ１ 部に放出されたシ、また形成されている構造を電気的な
癲４ 性を有するいわゆるアモルファス（Ａｓという）
、５〜１００Ａの大きさの微ｆ＋’Ｊ品性を有するセミ
アモルファス（半非晶質、以下ＳＡＳという）または５
〜２０ＯＡの大きさのマイクロポリクリスタル（微多結
晶、以下ｐｃという）の如き非単結晶ではなく、スパッ
ターされた電気的に欠陥だらけのアモルファス構造にな
ってしまう。かかる構造をなくすため、基板は互いに１
０〜４０ｍｍ代表的には２０−２５ｍｍ離間しプラズマ
反応に２００〜５００Ｗという高いエネルギが必要な場
合であっても、被形成面上にはこのスピーシスの実質的
なプラズマエネルギを得る距離を基板間の距離で制御し
、実質的に２０〜５０Ｗという弱いパワーで被膜化せし
めると同等の特性を有せしめたことを特徴とする。
このため本発明においては、その出発物質である反応性
気体に炭化珪素（ＳｉｘＯｌ−ＫＯ＜ｘ＜１）を作ろう
とした場合、炭素−珪素結合を有する材料を用いた。す
なわち炭素−珪素結合を有する水素化物またはハロゲン
化物例えばテトラメチルシラン（ｓｉ （＋４） （単
にＴＭＳという）、テトラエチルシラン（Ｅ！ｉ （０
，鳴）、Ｓ Ｌｘ （Ｃ！）Ｃ１ｐＸＣ’１ｍ （１４
Ｘ４犯Ｓｉ、（ロ）ｌＦ９．、ｘＨ，（１＝ｘ≦３）等
の反応性気体を用いて反応生成物中に５ｉ−Ｃ結合を得
やすくしている０また珪素を主成分とする被膜を得よう
とする時は、５ｉｎＨｚｓｃ（ｎ２１）のシラン、Ｓ
ｉ Ｆ、またはこれらの混合気体を用いた０炭素を得よ
うとする時はアセチンしくｑ、ｍｔたけエチレン（Ｏ鳥
を主として用いた。こうすることによシ、珪素（”’
ｉ）、炭化珪素（ＳｉＸＯ醜０＜Ｘ（１）または炭素（
Ｃ）（これらを合わせると５ｉＫＯ＋＜（０４ｘコ１）
と示すことができるため、以下炭化珪素という時は５ｉ
ｘ（３ｚ−４（０＜ｘコ１）と意味するものとする〕を
作製する。
気体に炭化珪素（ＳｉｘＯｌ−ＫＯ＜ｘ＜１）を作ろう
とした場合、炭素−珪素結合を有する材料を用いた。す
なわち炭素−珪素結合を有する水素化物またはハロゲン
化物例えばテトラメチルシラン（ｓｉ （＋４） （単
にＴＭＳという）、テトラエチルシラン（Ｅ！ｉ （０
，鳴）、Ｓ Ｌｘ （Ｃ！）Ｃ１ｐＸＣ’１ｍ （１４
Ｘ４犯Ｓｉ、（ロ）ｌＦ９．、ｘＨ，（１＝ｘ≦３）等
の反応性気体を用いて反応生成物中に５ｉ−Ｃ結合を得
やすくしている０また珪素を主成分とする被膜を得よう
とする時は、５ｉｎＨｚｓｃ（ｎ２１）のシラン、Ｓ
ｉ Ｆ、またはこれらの混合気体を用いた０炭素を得よ
うとする時はアセチンしくｑ、ｍｔたけエチレン（Ｏ鳥
を主として用いた。こうすることによシ、珪素（”’
ｉ）、炭化珪素（ＳｉＸＯ醜０＜Ｘ（１）または炭素（
Ｃ）（これらを合わせると５ｉＫＯ＋＜（０４ｘコ１）
と示すことができるため、以下炭化珪素という時は５ｉ
ｘ（３ｚ−４（０＜ｘコ１）と意味するものとする〕を
作製する。
さらにここに１価またはＶ価の不純物を添加して被形成
面よりＰ型、１型（真性またはオートドーピング等を含
む人為的に不純物を添加しない実質的に真性）さらにＮ
型の半導体または半絶縁体を作製した。 − さらにかかる反応性気体を用いると、反応筒を１気圧以
下特に０．０１〜１０ ｔ Ｏｒ ｒ、代表的には０、
３〜（Ｌ ６ｉ；ｏｒｒの圧力下にて５０Ｗ以下の電磁
エネルギにおいても、例えば０．１〜ｌｏＯＭＨｚ ％
に１３．５６ＭＨｚ 、または１〜４ＧＨ２特Ｋ ２．
４５ＧＨｚにおいて被膜を形成することが可能である０
即ち低エネルギプラズマＯＶＤ装置とすることができた
。
面よりＰ型、１型（真性またはオートドーピング等を含
む人為的に不純物を添加しない実質的に真性）さらにＮ
型の半導体または半絶縁体を作製した。 − さらにかかる反応性気体を用いると、反応筒を１気圧以
下特に０．０１〜１０ ｔ Ｏｒ ｒ、代表的には０、
３〜（Ｌ ６ｉ；ｏｒｒの圧力下にて５０Ｗ以下の電磁
エネルギにおいても、例えば０．１〜ｌｏＯＭＨｚ ％
に１３．５６ＭＨｚ 、または１〜４ＧＨ２特Ｋ ２．
４５ＧＨｚにおいて被膜を形成することが可能である０
即ち低エネルギプラズマＯＶＤ装置とすることができた
。
さらに５０〜５００Ｗという高エネルギプラズマ雰囲気
とすると、形成された炭化珪素は微結晶化し、その結果
Ｐ型またはＮ型において、ホウ素またはリンを０．１〜
５チ（ここでは（＆Ｈ１またはＰＨ，）／（炭化物気体
または炭化珪化物気体十珪化物気体）の比をパーセント
で示、す）添加した場合、低エネルギでは電気伝導度は
１０〜１０（ユｃｍ）Ｉであつ九−ものが１０〜１０（
二ａｍ）と約千倍にまで高めることができた。
とすると、形成された炭化珪素は微結晶化し、その結果
Ｐ型またはＮ型において、ホウ素またはリンを０．１〜
５チ（ここでは（＆Ｈ１またはＰＨ，）／（炭化物気体
または炭化珪化物気体十珪化物気体）の比をパーセント
で示、す）添加した場合、低エネルギでは電気伝導度は
１０〜１０（ユｃｍ）Ｉであつ九−ものが１０〜１０（
二ａｍ）と約千倍にまで高めることができた。
さらにこの高エネルギ法を用いて得られた炭化珪素は５
〜２０ＯＡの大きさの微結晶構造を有するいわゆるＳＡ
Ｓ構造を有せしめることができたＯかかるＳＡＳにおい
て、そのＰまたはＮ型の不純（９） 物のアクセプタまたはドナーとなるイオン化率を９７〜
１００％を有し、添加した不純物のすべてを活性化する
ことができた。
〜２０ＯＡの大きさの微結晶構造を有するいわゆるＳＡ
Ｓ構造を有せしめることができたＯかかるＳＡＳにおい
て、そのＰまたはＮ型の不純（９） 物のアクセプタまたはドナーとなるイオン化率を９７〜
１００％を有し、添加した不純物のすべてを活性化する
ことができた。
以下に図面に従って本発明のプラズマ気相法を説明する
〇 第１図は本発明を用いたプラズマ（３ＶＤ装置の英ジグ
にて保持され、図面では７段、２列計１まいの構成をさ
せている。基板およびジグは反応筒の前方の別室−に入
口ＣＯ）より予め設置され、パルプ（３２）ロータリー
ポンプ（３のにより一真空びきがなされる。さらに開閉
とびら（３４）を開けて、反応筒内に自Ｍり装置により
導入され、さらにミキサー用混合板（３５）も同時配置
される０これらは反応筒、別室ともに真空状態において
なされ、反応筒内に酸素（空気）が少しでも混入しない
ように努めた。さらに開閉とびら（３荀を閉じたことに
より、図面の如く電極（９人（１０）の（１０） 間に基板が配置された。
〇 第１図は本発明を用いたプラズマ（３ＶＤ装置の英ジグ
にて保持され、図面では７段、２列計１まいの構成をさ
せている。基板およびジグは反応筒の前方の別室−に入
口ＣＯ）より予め設置され、パルプ（３２）ロータリー
ポンプ（３のにより一真空びきがなされる。さらに開閉
とびら（３４）を開けて、反応筒内に自Ｍり装置により
導入され、さらにミキサー用混合板（３５）も同時配置
される０これらは反応筒、別室ともに真空状態において
なされ、反応筒内に酸素（空気）が少しでも混入しない
ように努めた。さらに開閉とびら（３荀を閉じたことに
より、図面の如く電極（９人（１０）の（１０） 間に基板が配置された。
各基板は１０〜４０ｍｍ代表的には２０〜２５ｍｍの間
かくをおいて配列されており、このジグによる反応性気
体は反応筒（ハ）の前方にミキサ（８）を投波形成面は
基板の下面または互いに裏面を重ね合わせて垂直に配置
された側面である。図面において上部を上方とする場合
は基板の上面は被形成面とがらないよシにおおわれてい
る。これは反応性気体の分解、反応により反応生成物が
均一に付着、被膜化せしめるとともに、この被膜形成の
際反応管壁よυ遊離したフレイク（細片）等がひしよう
して重力により上面に多数落下し、これがピンホールの
発生を誘発してしまうためである。また図面が反応系を
上方よシ示したものとすると、基板（１）は互いに裏面
を合わせて垂直に配置させている。かくの如く重力を利
用してフレイクを下部に除去することは、量産歩留シを
考慮する時きわめて重要である。さらにこの基板（１）
を折入させた反応筒（ハ）には、この基板に垂直または
平行に電磁エネルギの電界が加わるように一対の電極（
？）、（１０）を上下または左右に配置して設けた。こ
の電極の外側に電気炉、（５）が設けられておシ、基板
（１）が’１００〜５００’Ｏ代表的には３００Ｃに加
熱されている。
かくをおいて配列されており、このジグによる反応性気
体は反応筒（ハ）の前方にミキサ（８）を投波形成面は
基板の下面または互いに裏面を重ね合わせて垂直に配置
された側面である。図面において上部を上方とする場合
は基板の上面は被形成面とがらないよシにおおわれてい
る。これは反応性気体の分解、反応により反応生成物が
均一に付着、被膜化せしめるとともに、この被膜形成の
際反応管壁よυ遊離したフレイク（細片）等がひしよう
して重力により上面に多数落下し、これがピンホールの
発生を誘発してしまうためである。また図面が反応系を
上方よシ示したものとすると、基板（１）は互いに裏面
を合わせて垂直に配置させている。かくの如く重力を利
用してフレイクを下部に除去することは、量産歩留シを
考慮する時きわめて重要である。さらにこの基板（１）
を折入させた反応筒（ハ）には、この基板に垂直または
平行に電磁エネルギの電界が加わるように一対の電極（
？）、（１０）を上下または左右に配置して設けた。こ
の電極の外側に電気炉、（５）が設けられておシ、基板
（１）が’１００〜５００’Ｏ代表的には３００Ｃに加
熱されている。
反応性気体はキャリアガス例えばヘリュームヲ０１．１
、ｌＩ価の不純物であるジボランを０４より、■価の不
純物であるフォスヒンを（ＩＱよシ、■価の添加物であ
る珪化物気体のシランを０Ｑより導入した。
、ｌＩ価の不純物であるジボランを０４より、■価の不
純物であるフォスヒンを（ＩＱよシ、■価の添加物であ
る珪化物気体のシランを０Ｑより導入した。
また炭素−珪素結合を有する反応性気体ＴＭＳ（ホ）を
用いると、初期状態で液体であるためステンレス容器（
ハ）に保存される。この容器は電子恒温層（ハ）により
所定の温度に制御されている。
用いると、初期状態で液体であるためステンレス容器（
ハ）に保存される。この容器は電子恒温層（ハ）により
所定の温度に制御されている。
このＴＭＳは沸点が２５°Ｃであり、ロータリーポンプ
０■をパルプα力をへて排気させ、反応筒内を０．０１
〜１ｑｔＯｒｒ特に０．ｏ２〜Ｑ、’４ｔＯｒｒに保持
させた。こうすることによシ、１気圧より低い圧力によ
り結果として特に加熱しなくてもＴＭＳを気化させるこ
とができる。この気化したＴＭＳを１００チの濃度で流
量計を介して反応筒に導入することは、従来の如く容器
Ｑ１）をバブルして反応性気体を放出するやり方に比較
して、その流ｊ量制御が精度よく可能であり、技術上重
要である。
０■をパルプα力をへて排気させ、反応筒内を０．０１
〜１ｑｔＯｒｒ特に０．ｏ２〜Ｑ、’４ｔＯｒｒに保持
させた。こうすることによシ、１気圧より低い圧力によ
り結果として特に加熱しなくてもＴＭＳを気化させるこ
とができる。この気化したＴＭＳを１００チの濃度で流
量計を介して反応筒に導入することは、従来の如く容器
Ｑ１）をバブルして反応性気体を放出するやり方に比較
して、その流ｊ量制御が精度よく可能であり、技術上重
要である。
実用上流量計がつまった場合、図面においてαηよりヘ
リュームを導入した。
リュームを導入した。
これらの反応性気体はキャリアガスであるヘリュームを
所定の割合で混合し【反応筒（ハ）に導入した。電磁エ
ネルギは電極（９）（−１０）の間に加えノ 例えば高周波（１３，５６ＭＨ２）を加えて、これによ
り被形成面上に蓄積された被膜をふみ固めるような方向
の電界を加えている。こうすることにより電界により動
かされる反応性気体の飛しようを利用して、形成された
炭化珪素または珪素中にボイド等の存在を少くせしめた
。さらにこのプラズマ放電においては、反応性気体が混
合室（８）をへて混合された後励起室（ハ）において分
解または反応をおこさしめ、反応生成物を基板上に形成
する空部反応を主として用いた。電磁エネルギは電源（
４）より直流高周波を主として用いた。もちろんマイク
ロ波（１〜４ＧＨｚ）を特に励起室（ハ）に供給して用
いてもよい。このようにして被形成面上に炭化珪素被膜
を形成した。例えば基板温度３００’Ｏ，高周波エネル
ギの出力２５ｗ１シランまたはＴＭＳ ５ｏｃｃ／分
、キャリアガスとしてのＨｅ ２５０’Ｄｃｃ／分とし
た。（反応性気体／Ｈｅ戸５において１６０Ａ／分の被
膜成長速度を得ることができた。
所定の割合で混合し【反応筒（ハ）に導入した。電磁エ
ネルギは電極（９）（−１０）の間に加えノ 例えば高周波（１３，５６ＭＨ２）を加えて、これによ
り被形成面上に蓄積された被膜をふみ固めるような方向
の電界を加えている。こうすることにより電界により動
かされる反応性気体の飛しようを利用して、形成された
炭化珪素または珪素中にボイド等の存在を少くせしめた
。さらにこのプラズマ放電においては、反応性気体が混
合室（８）をへて混合された後励起室（ハ）において分
解または反応をおこさしめ、反応生成物を基板上に形成
する空部反応を主として用いた。電磁エネルギは電源（
４）より直流高周波を主として用いた。もちろんマイク
ロ波（１〜４ＧＨｚ）を特に励起室（ハ）に供給して用
いてもよい。このようにして被形成面上に炭化珪素被膜
を形成した。例えば基板温度３００’Ｏ，高周波エネル
ギの出力２５ｗ１シランまたはＴＭＳ ５ｏｃｃ／分
、キャリアガスとしてのＨｅ ２５０’Ｄｃｃ／分とし
た。（反応性気体／Ｈｅ戸５において１６０Ａ／分の被
膜成長速度を得ることができた。
さらにこの被膜形成には、Ｐ工Ｎ接合、ＰＮ接合、Ｐ工
ＩＦＩＮ接合等をその必要な厚さに必要な反応生成物を
積層して形成させた。
ＩＦＩＮ接合等をその必要な厚さに必要な反応生成物を
積層して形成させた。
このようにして被形成面上に被膜を形成させてしまった
後、反応性気体を反応筒内よシ十分パージした後、開閉
とびら（３４）を開け、ミキサ用混合板（３分、ジグ（
３）上の基板を別室−に自動引出し管によシ反応筒およ
び別室をともに真空（０，Ｏ１’ｔｏｒｒ以下）にして
移動させた。さらに開閉とびら（３荀を閉じた後、別室
に（３１）よりパルプを開けて空気を充填しｌ目′とし
た後、外部にジ夛および被膜の形成された基板をとり出
した０ 以上の実施例よシ明らかな如く、本発明は反応性気体を
ミキサ（８）にて混合した後、排気口（６）に層状（ミ
クロにはプラズマ化された状態ではランダム運動をして
いた）に流し、この流れに平行に基板を配置して被形成
面上にその膜厚が＋５％以内のバラツキで０．１〜３μ
の厚さに被膜を形成せしめたことを特徴としている。
後、反応性気体を反応筒内よシ十分パージした後、開閉
とびら（３４）を開け、ミキサ用混合板（３分、ジグ（
３）上の基板を別室−に自動引出し管によシ反応筒およ
び別室をともに真空（０，Ｏ１’ｔｏｒｒ以下）にして
移動させた。さらに開閉とびら（３荀を閉じた後、別室
に（３１）よりパルプを開けて空気を充填しｌ目′とし
た後、外部にジ夛および被膜の形成された基板をとり出
した０ 以上の実施例よシ明らかな如く、本発明は反応性気体を
ミキサ（８）にて混合した後、排気口（６）に層状（ミ
クロにはプラズマ化された状態ではランダム運動をして
いた）に流し、この流れに平行に基板を配置して被形成
面上にその膜厚が＋５％以内のバラツキで０．１〜３μ
の厚さに被膜を形成せしめたことを特徴としている。
さらにこの際プラズマをグロー放電法を利用しておこさ
せるが、その電極を反応筒の外側に配置せしめ、多量の
基板に均一にプラズマがおこるようにしたことを特徴と
している。
せるが、その電極を反応筒の外側に配置せしめ、多量の
基板に均一にプラズマがおこるようにしたことを特徴と
している。
また被膜の形成に際し、図面の如く７段２列ではなく、
２０段２０列の如く反応筒を長くする場合、０．４ｔｏ
ｒｒではなくさらに０．２．０．１．０、０５ｔｏｒｒ
とよシ低圧にすることが、その膜質の均−性特に最前列
と最後列との均一性を得しめる上、に重要である。
２０段２０列の如く反応筒を長くする場合、０．４ｔｏ
ｒｒではなくさらに０．２．０．１．０、０５ｔｏｒｒ
とよシ低圧にすることが、その膜質の均−性特に最前列
と最後列との均一性を得しめる上、に重要である。
またこの反応筒内に酸素等の制御できない酸化物気体の
混入を防ぐため、別室を設け、この別室を介して大気中
での作（と結合せしめたことは、得られた被膜の特性の
再現性を得るのにきわめて重要であった。
混入を防ぐため、別室を設け、この別室を介して大気中
での作（と結合せしめたことは、得られた被膜の特性の
再現性を得るのにきわめて重要であった。
第２図は第１図の図面における排気口（６）方向平方向
に配置したもので、この場合一度に導入で、基板の配置
数が（Ａ）の１／２になる。第２図（０）も第２図（Ｂ
）と同様に（Ａ）ノｌ／２であるが、（Ｂ）、（０）は
形成された被膜中にフレークが混入する可能性が（Ａ）
、（Ｄ）に比べて少く、より膜質の上質な被膜を作るこ
とができた。
に配置したもので、この場合一度に導入で、基板の配置
数が（Ａ）の１／２になる。第２図（０）も第２図（Ｂ
）と同様に（Ａ）ノｌ／２であるが、（Ｂ）、（０）は
形成された被膜中にフレークが混入する可能性が（Ａ）
、（Ｄ）に比べて少く、より膜質の上質な被膜を作るこ
とができた。
第２図（Ｄ）は電極、基板ともに垂直にしたものテロ
ルＱ Ｊｌ（ｔ Ｑａｑ ｔ（ＪＩＡＪｌｔｔＡｅＬｉ
ｔ＆ｌｌ。
ルＱ Ｊｌ（ｔ Ｑａｑ ｔ（ＪＩＡＪｌｔｔＡｅＬｉ
ｔ＆ｌｌ。
本発明格装置およびわ五を用いて基板上にＰ工Ｎ接合を
有する光電変換装置を設けた。
有する光電変換装置を設けた。
すなわち第２図（Ａ）にそのたて断面図を示しているが
、基板例えば金属電極を形成するステンレスまたはその
他金属基板上にＰ型炭化珪素（ハ）（Ｓ ｉ ＸＣ１−
Ａ Ｏ（’ Ｘ（１） （３０）を設け、さらにこの
上面にＩＴＯ％酸化スズ等の金属酸化物または窒化物の
透明導電膜（３２）を形成させたものである。このＰＩ
Ｎ構造を有する半導体（３１）は被形成面よシ第１図に
おいてＴＭＳとジポランをＢＬＨ／ＴＭｓ −０，３〜
２チとして添加した。するとそのエネルギノ（ンド巾は
２．０−２．５ｅＶを有し、シランにジボランを１％以
上添加した如くにバンド巾は小さくならなかった０かく
の如くにしてＰ型層（３８）を３００〜８００Ａの厚さ
に形成した後、真性または実質的に真性の珪素またはこ
の珪素中に厚さ方向に、ＴＭＳを添加して、基板側より
上方にエネルギ巾を漸増せしめた。真性または実質的真
性の半導体としての炭化珪素を０．３〜１μの厚さに作
った。これは第１図において、ＴＭＳを導入するととも
にシランをＯ→よシ導入し、ＳＩＶＴＭＳ−閲〜０．５
に変化させることにより、”ｇをＬ ６ｅＶより１．９
θＶＫまで変化させることができる。
、基板例えば金属電極を形成するステンレスまたはその
他金属基板上にＰ型炭化珪素（ハ）（Ｓ ｉ ＸＣ１−
Ａ Ｏ（’ Ｘ（１） （３０）を設け、さらにこの
上面にＩＴＯ％酸化スズ等の金属酸化物または窒化物の
透明導電膜（３２）を形成させたものである。このＰＩ
Ｎ構造を有する半導体（３１）は被形成面よシ第１図に
おいてＴＭＳとジポランをＢＬＨ／ＴＭｓ −０，３〜
２チとして添加した。するとそのエネルギノ（ンド巾は
２．０−２．５ｅＶを有し、シランにジボランを１％以
上添加した如くにバンド巾は小さくならなかった０かく
の如くにしてＰ型層（３８）を３００〜８００Ａの厚さ
に形成した後、真性または実質的に真性の珪素またはこ
の珪素中に厚さ方向に、ＴＭＳを添加して、基板側より
上方にエネルギ巾を漸増せしめた。真性または実質的真
性の半導体としての炭化珪素を０．３〜１μの厚さに作
った。これは第１図において、ＴＭＳを導入するととも
にシランをＯ→よシ導入し、ＳＩＶＴＭＳ−閲〜０．５
に変化させることにより、”ｇをＬ ６ｅＶより１．９
θＶＫまで変化させることができる。
例えば太陽電池等の光電変換装置においてはこの真性半
導体０９）を０．４〜１μに形成、させ、ＥｇをＰ層（
２，ＯｅＶ以上特に２．１−２．５ｅＶ ） （３Ｂ）
−１層（１，５〜２．０８Ｖ） （３９） −Ｎ層（
２，ＯｅＶ以上特に２．３〜３．３ｅＶ）αＯ）となる
ようＫ（ハ）上にさらに上１面に再度ＴＭＳを主成分と
して’ＰＨ，を０．５〜５モルチ添加し、Ｎ型のＳ ｉ
Ｘ Ｏ，、（３０）を５０〜２０ＯＡの厚さに形成さ
せた。
導体０９）を０．４〜１μに形成、させ、ＥｇをＰ層（
２，ＯｅＶ以上特に２．１−２．５ｅＶ ） （３Ｂ）
−１層（１，５〜２．０８Ｖ） （３９） −Ｎ層（
２，ＯｅＶ以上特に２．３〜３．３ｅＶ）αＯ）となる
ようＫ（ハ）上にさらに上１面に再度ＴＭＳを主成分と
して’ＰＨ，を０．５〜５モルチ添加し、Ｎ型のＳ ｉ
Ｘ Ｏ，、（３０）を５０〜２０ＯＡの厚さに形成さ
せた。
また第２図（Ｂ）はガラス基板（４’７）上に光の入射
用の透明導電膜α２）を形成させたものである。
用の透明導電膜α２）を形成させたものである。
これはガラス上に工ＴＯを１．０００〜２００ＯＡの厚
さに、さらにネサ（ＳｎＯ）を２００〜５００Ａ形成す
る多４膜でもよい０かかる構造にすると、光をＮ層（４
ので不純物によシ吸収されることがないため、そのすべ
てを１層に導入でき、さらにこの（３９）のせまいＫｇ
Ｋ対しそれをはさむＰ層（３８）Ｎ層αＯ）特に入射光
側のＰ層（３Ｂ）を広い１！Ｘｇを有し、この間に発、
生ずる空乏層により電子拳ホールの対電極（４２）α３
）方向への分離をさせることフ ができた。その結果Ａ Ｍ ’ｌ （−１００ｍｗ／ｃ
Ｊにおいて１０〜１２ｑ６の変換効率を１ｃｍ”のセ
ルで得ることができた。
さに、さらにネサ（ＳｎＯ）を２００〜５００Ａ形成す
る多４膜でもよい０かかる構造にすると、光をＮ層（４
ので不純物によシ吸収されることがないため、そのすべ
てを１層に導入でき、さらにこの（３９）のせまいＫｇ
Ｋ対しそれをはさむＰ層（３８）Ｎ層αＯ）特に入射光
側のＰ層（３Ｂ）を広い１！Ｘｇを有し、この間に発、
生ずる空乏層により電子拳ホールの対電極（４２）α３
）方向への分離をさせることフ ができた。その結果Ａ Ｍ ’ｌ （−１００ｍｗ／ｃ
Ｊにおいて１０〜１２ｑ６の変換効率を１ｃｍ”のセ
ルで得ることができた。
もちろんこの光電変換装置を作製するに際し第１図の装
置を別室を一体化して３段ＫＮねて作υ、第１段で２層
を、さらに別室に移して２段目（中段）に移し１、反応
筒にて１層を、さらに上段を別室をへて移しＮ層を作製
する横型反応系を３段重ね合わせる方式をとってもよい
。
置を別室を一体化して３段ＫＮねて作υ、第１段で２層
を、さらに別室に移して２段目（中段）に移し１、反応
筒にて１層を、さらに上段を別室をへて移しＮ層を作製
する横型反応系を３段重ね合わせる方式をとってもよい
。
またＰ、層と１層とを同一反応筒で形成し、Ｎ層を他の
反応筒とする２段重ねの装置としてもよい。
（至） かくすることによ！り、Ｐ層 工、Ｎのそれぞれの不
純物制御を独立に精密に向上させることができた。
反応筒とする２段重ねの装置としてもよい。
（至） かくすることによ！り、Ｐ層 工、Ｎのそれぞれの不
純物制御を独立に精密に向上させることができた。
以上の説明よシ明らかな如く、本発明は同一反応筒を用
いて光電変換装置または発光素子′のみならず、電界効
果半導体装置、フォトセンサアレー等の各種の半導体装
督を作製する上にきわめて重要な製造装置および製造方
法を提供したものであシ、これによシ従来たて型のプラ
ズマ０ＶＤ装置にて１０ｃｍ’を４まい作ると同じ時間
で、１００〜５００まいの基板上に非単結晶半導体膜を
作ることができ、きわめて多量生産向きである。さらに
本発明の如き電極構造または基板の配置をすることによ
り、ＰＩＮ構造を有する光電変換装置において１０％の
変換効率を得ることができ、その膜質においてもきわめ
てすぐれた′ものであった。
いて光電変換装置または発光素子′のみならず、電界効
果半導体装置、フォトセンサアレー等の各種の半導体装
督を作製する上にきわめて重要な製造装置および製造方
法を提供したものであシ、これによシ従来たて型のプラ
ズマ０ＶＤ装置にて１０ｃｍ’を４まい作ると同じ時間
で、１００〜５００まいの基板上に非単結晶半導体膜を
作ることができ、きわめて多量生産向きである。さらに
本発明の如き電極構造または基板の配置をすることによ
り、ＰＩＮ構造を有する光電変換装置において１０％の
変換効率を得ることができ、その膜質においてもきわめ
てすぐれた′ものであった。
本発明においては、炭化珪素（ＳｉｘＯＨＯイＸ≦１）
を中心として記した。しかし反応性気体をゲル（ホ） マンを用いると、５ｉｘＧｅ＋＝□（０≦ｘり１）を得
ることができ、第１のＰ工Ｎ構造を珪素と炭化珪素によ
り、さらに第２のＰ工Ｎ構造を珪素と珪化ゲルマニュー
ムによ！ｌｌＰ■ＮＰ工Ｎ構造いわゆるタンデム構造を
得ることも可能である。
を中心として記した。しかし反応性気体をゲル（ホ） マンを用いると、５ｉｘＧｅ＋＝□（０≦ｘり１）を得
ることができ、第１のＰ工Ｎ構造を珪素と炭化珪素によ
り、さらに第２のＰ工Ｎ構造を珪素と珪化ゲルマニュー
ムによ！ｌｌＰ■ＮＰ工Ｎ構造いわゆるタンデム構造を
得ることも可能である。
第１図は本発明のプラズマ気相製置である。
第２図は第１図の一部を示す０
第３図は第１図の装置を用い本発明のプラズマ気相法に
よって得られた光電変換装置のたて断面図を示す０ １丁、１；出（１人 峯２如 ４３ 漉３邑
よって得られた光電変換装置のたて断面図を示す０ １丁、１；出（１人 峯２如 ４３ 漉３邑
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応筒の外側に一対をなす反応性気体をプラズマ化
する電磁エネルギ供給用電極と該電極の外側に前記反応
筒を囲んで加熱装置とを具備し１．前記反応筒内を前方
向に向って流れる反応性気体と該反応性気体の流れにそ
って被形成面を有する基板を配置せしめ得ることを用件
とするプラズマ気相装置０ ２、特許請求の範囲第１項において一１基板の被形成面
には互いに１〜４ｃｍ離間して平行に複数段または複数
列配置されたことを特徴とするプラズマ気相装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、反応筒の前方向力
・スミキサ−をプラズマをしやへいして設けたことを特
徴とするプラズマ気相装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163626A JPS5864022A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | プラズマ気相装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163626A JPS5864022A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | プラズマ気相装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5864022A true JPS5864022A (ja) | 1983-04-16 |
| JPH0332210B2 JPH0332210B2 (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=15777501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163626A Granted JPS5864022A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | プラズマ気相装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5864022A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104640945B (zh) | 2012-09-25 | 2018-12-04 | Nok株式会社 | 涂布剂组合物 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5580368U (ja) * | 1978-11-30 | 1980-06-03 | ||
| JPS55169855U (ja) * | 1979-05-24 | 1980-12-05 |
-
1981
- 1981-10-14 JP JP56163626A patent/JPS5864022A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5580368U (ja) * | 1978-11-30 | 1980-06-03 | ||
| JPS55169855U (ja) * | 1979-05-24 | 1980-12-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0332210B2 (ja) | 1991-05-10 |
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