JPS5888031A - 半導体装置の製造方法、及びその装置 - 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】 本発明は半導体装置、特に電極層上に半導体層を有する
太陽電池、電子写真感光体等の製造方法、及びこの方法
を実施するのに使用する装置に関するものである。

この種の半導体装置を製造するに際し、ガラス基板上に
クロム等の電極層を蒸着法又はスパッタリング法で形成
した後、ペルジャー内に空気又は不活性ガスを導入（リ
ーク）して大気圧に戻して大気中に取出し、しかる後に
アモルファスシリコン（以下、ａ−８ｔと略す。）を蒸
着法で形成することがある。

しかし、上記の方法では、歩留が著しく低下することが
判明した。即ち、電極層の形成後に上記したリークを行
なうとき、電極層形成時にペルジャー内壁面に付着した
電極材料がリークガスによって剥離したシ或いは塵埃が
生じ、これらが電極層の表面上に付着するという事態が
生じる。この付着した異物によりて、次のａ−８ｔ膜を
均一に形成するのが困難となる郷の問題がある。

そこで本発明者が検討を重ねた結果、上記の如き欠陥を
是正した歩留の良い方法及びその装置を見出し、本発明
に到達したのである。

即ち、本発明は、電極層の形成に引続いて、基体を大気
圧下に戻すこと（リーク）なしに同一真空系内で、電極
層上に半導体材料を堆積せしめることを特徴とする方法
に係るものである。この方法によって、上述したリーク
ガスによる塵埃等の付着をなくして電極層上に歩留良く
半導体層を形成でき、かつ作業性も向上させることがで
きる。

本発明による方法を実施するには、基体上に所定の材料
を堆積するために用いられる真空室と、この真空室内に
前記基体と対向配置された電極材料及び半導体材料の各
蒸発源とを（同一真空系内に）夫々具備し、前記真空室
を貫通して前記基体を移送するための基体移送手段が設
けられていることを特徴とする装置を用いることが望ま
しい。

この装置を用いると、同一真空系内で電極層及び半導体
層を連続処理でリークを行なうことなしに形成すること
が可能となシ、本発明による上記した方法を効果的に実
施することができる。

以下、本発明を実施例について更に詳細に説明する。

第１図には、本実施例による装置が示されている。この
装置においては、電極材料蒸発源１を収容した第１の真
空蒸着室２と、半導体材料蒸発源３及びドーパント蒸発
源４を収容した第２の真空蒸着室５とが隔壁６を介し、
同一真空系内に隣接配置されている。これらの各真空蒸
着室２及び５の夫々には、同真空蒸着室の真空圧（１０
”−’〜１０−’　Ｔｏｒｒ　）と大気圧との中間レベ
ル圧に設定された緩衝室７．８が各隔壁６を介して隣接
配置されている。そして、各室７．２．５．８を順次貫
通して、一対のローラ９及び１０間に保持されながらシ
ート状基板１１が直線的に移送せしめられるようになっ
ている。基板１１は一対の各移送用ローラ１２及び１３
間で挟着保持されながら、一方のローラ９から供給され
て他方のローラ１０上へ巻取られ、この間に各真空蒸着
室２及び５にて所定の処理が連続して行なわれるように
構成されている。各室には排気管１４が夫々配設されて
いるが、そのうち真空蒸着室５には水素ガスを活性化す
る放電管１５付きの水素ガス導入管１６が接続され、そ
の蒸着室の上部にθ〜−１０ＫＶの直流バイアス電圧１
７を印加するための電極板１８が設けられている。表お
、上記各室は夫々気密に保持され、このために上記各移
送用ローラ１２．１３の配置が決められ、かつ上部はカ
バ一体１９でシールされている。真空蒸着室２．５には
各蒸発源加熱用のヒーター、基板加熱用のヒーターが設
けられるが、これらは図示簡略化のために図示省略され
て埴る。

上記の如く構成された装置を用いて半導体装置、例えば
太陽電池を製造する方法を説明する。

ロー２９−１０間で基板１１を送りながら、まず真空蒸
着室２内で蒸発源１から電極材料を蒸発させ、第２Ａ図
に示すように、基板１１上に電極層２０を所定厚みに堆
積させる。そして更に基板１１をそのまま移送し、次の
真空蒸着室５内で蒸発源３．４から半導体材料及びドー
パント（不純物）を夫々蒸発させると同時に導入管１６
から修飾ガスとしての活性水素又は水素イオンを導入す
る。

これによって、所定量の水素を取込みかつ不純物のドー
プされたａ−８ｌ層２１を、第２Ｂ図のように電極層２
０上に積層する。このａ−８ｌ層２１は、上記活性水素
又は水素イオンとＳｔとの反応によって９ｉのダングリ
ングボンドが埋められ九構造からなっており、かつドー
プされた不純物によって低抵抗化されたものとなってい
る。上記電極板１８による電界の作用で上記活性水素又
は水素イオンを効率良く基板１１方向へ吸引できるので
ａ−８ｔ中へ水素が充分な量で取込まれる。このように
ａ−８ｉ層２１を形成した後、基板１１を更に送υ、巻
取ローラ１０上に巻取るが、この操作は連続して送られ
てくる基板１１について中断することなく連続的に行な
う。

このように本実施例によれば、同−真空系において基板
上へ電極材料を堆積した後に更にそのままの状態で（即
ちリークによシ大気圧下に戻すことなく）次の半導体の
堆積処理を行なりているので、処理中に塵埃等の付着が
生じる恐れが殆んどなくなシ、特に１ｌ−８ｉ層の膜質
を向上させることができる。ａ−３ｉ層が均一に形成さ
れるから、その上に次の層、例えば透明電極層を形成す
る場合にその被着性や均一性が良く々ヤ、製品の歩留が
全体として著しく向上することになる。なおその透明電
極層については特に図示しなかったが、上記のように基
板１１をローラ１０上に巻取つ先後、蒸発源１として透
明電極材料である例えばスズをセットし、かつ真空蒸着
室２に酸素ガスを導入しながら、基板１１を巻戻してロ
ー２９側へ逆移送し、真空蒸着室２内でａ−８ｉ層２１
上に例えば酸化スズ層を堆積させてよい。

し７かも、種類の異なる電極材料と半導体材料とを同一
真空系内で連続的に堆積させるから、連続処理が可能で
あり、この面でも作業性を大幅に向上させることができ
る。

上記の方法において使用可能な基板１１は巻取シ、巻戻
し可能なものであることが必要でちゃ、材質としては樹
脂シート、ステンレススチール鋼シート、モリブデンシ
ート等が用いられてよい。

ローラ９．１０を用いずに移送させる場合には、他の材
質でも勿論差支えない。

上記の方法で形成する電極層（具体的には第２図の２０
で示す下部電極層）は、アルミニウム、アンチモン、ク
ロム、モＩ）−ｊｆン、ニッケル、ステンレススチール
鋼からなっていてよく、これらの金属は上記の蒸発源１
として真空蒸着室２内に配しておく。アンチモンを用い
ると、ａ　−Ｓ　ｉ　！＃２ｉ中へオートドーピングさ
れるので、アンチモン電極２０−　ａ−８ｌ層２１間の
オーミックコンタクトをとり易くなる。また、この電極
層上に堆積する半導体層は上記の水素含有ドープド（不
純物含有）ａ−８ｔ層であってよいし、不純物を含有し
ない同ａ−８ｉ層であってもよい。不純物を含有させる
場合にはドーパントとして、ＡＩＸＧＪＬＸＩｎ等の周
いることができる。又、異なる半導体材料を積層する場
合は、前記真空蒸着室５に隣接して、これと同様な真空
蒸着室を併設した製造装置が用いられる。

第３図は、別の実施例による装置の主要部を示すもので
ある。

この実施例では、上述し九実雄側と社違って真空蒸着室
３０が１つだけ設けられており、その中で電極材料及び
半導体材料の双方が順次堆積せしめられるようになって
いる。真空蒸着室３０Ｋａ、特に透明電極の材料となる
インジウム、スズ尋の蒸発源３１と、上述した半導体材
料の蒸発源３（必要あればドーパント蒸発源４）とが夫
々配されている。また、上述と同様の水素ガス導入管１
６と共に、酸素ガスを活性化又社イオン化する放電管３
２付きの活性又はイオン化酸素導入管羽が配設されてい
る。その他の構造（上述のローラ９、ｌＯも含む）は１
１！１図と同じであるから図示省略したが、図示されて
いる共通部分には共通符号を付している。

このように構成すれば、まず基板１１をローラ１０方向
（図面右方向）へ送シながら蒸発源３１のみから電極材
料を蒸発させ、導入管３３から活性又はイオン化酸素を
導入して、基板１１上に酸化インジウム、酸化スズ、酸
化インジウム−酸化スズ等の透明電極層（第２図の２０
に対応）を形成できる。ζうして一部、基板１１上に透
明電極層を形成し終ってから今度は、ローラ１０から基
板１１を巻き戻してローラ９方向（図面左方向）へ移送
する。この際、真空蒸着室３０内の酸素は既に完全に排
気しておき、この状態で同蒸着室内で活性又はイオン化
水素を導入管１６から送シ込みながら蒸発源３のみを蒸
発させ、上記透明電極層上に水素含有ａ−８ｉ層（第２
図の２１に相当）を堆積させる。従って、同一真空蒸着
室を用いて金属酸化物の透明電極とａ−８ｔ層とを順次
形成することが可能であるから、第１図の実施例と同様
の効果が得られると共に、作業性本曳好なものとなる。

又、異なる半導体材料を積層する場合は、前記真空蒸着
室３０の中に豪数個の半導体材料の蒸発源を設ける方法
がとられる。

なおこの例において、仮に第１図の方式を適用した場合
、上述の真空蒸着室２内へ活性酸素を導入することにな
るが、この酸素は他方の真空蒸着室５との間のシール部
分を通してリークする分があシ、これによって真空蒸着
室５内に酸素が一部侵入するためにそこで堆積させる半
導体材料中に酸素が入り、堆積膜が変質する恐れがある
。従りて、第３図の如くに構成した装置を用いるのが適
当である。

なお、上述の各層（電極層、半導体層）は上記の蒸着法
以外に、スパッタリング法等の他の方法に基づいても形
成可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は電
極層及び半導体層を順次堆積させる真空蒸着装置の概略
断面図、第２Ａ図は基板上に電極層を堆積させた状−の
断面図、第２Ｂ図は電極層上に更に半導体層を堆積させ
た状態の断面図、第３図は別の真空蒸着装置の要部概略
断面図である。 なお、図面に用いられている符号において、１．３１・
・・・・・・・・・・・・・・電極材料蒸発源２．５．
３０・・・・・・・・・真空蒸着室３・・・・−・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体材料蒸発源
４−−−−−一・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ドーパント蒸発源７．８・・・・・・・・・・・・
・・・・・・緩衝室９．１０・・・・・・・・・・・・
・・・ローラ１１・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・基板１２．１３・・・・・・・・・・・
・・・・移送用ローラ１５．３２・・・・・・・・・・
・・・・・放電管１８・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・バイアス電圧印加用の電極板２０・
・−一・・・・・・・−・・・・・・・・電極層２１・
・−・−・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体（
ａ−８ｔ　）層である。 代理人　弁理士　　逢　坂　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空系内において基体上に電極材料を堆積せしめて
   電極層を形成し、引続いて前記基体を大気圧下に戻すこ
   となしに同一真空系内において前記電極層上に半導体材
   料を堆積せしめて所定の半導体層を形成することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。 ２、電極層をアルミニウム、アンチモン、クロム、モリ
   ブデン、ニッケル、ステンレススチール鋼、酸化インジ
   ウム、酸化スズ、又は酸化インジウム−酸化スズで形成
   する、特許請求の範囲の第１項に記載した方法。 ３、半導体層をアモルファスシリコン又はドープドアモ
   ルファスシリコンで形成する、特許請求の範囲の＃１１
   項又はｆｓ２項に記載した方法。 ４、真空系の真空度を１０＝　〜１０−’　Ｔｏｒｒと
   する、特許請求の範囲の第１項〜第３項のいずれか１項
   に記載した方法。 ５、活性化された修飾ガスの存在下で半導体材料を堆積
   させる、特許請求の範囲の第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載し九方法。 ６、修飾ガスとして、ガス状活性水素又は水素イオンを
   用いる、特許請求の範囲の第５項に記載した方法。 ７、基体上に所定の材料を堆積せしめるために用いられ
   る真空室と、この真空室内に前記基体と対向する如くに
   配置された電極材料蒸発源及び半導体材料蒸発源とを夫
   々具備し、前記真空室を貫通して前記基体を移送するた
   めの基体移送手段が設けられていることを特徴とする半
   導体装置の製造装置。 ８、真空室が電極材料堆積用の第１真空室と半導体材料
   堆積用の第２真空室とに区分されている、特許請求の範
   囲の第７項に記載した装置。 ９、第１真空室と第２真空室とが隔壁を介して隣接し合
   っている、特許請求の範囲の第８項に記載した装置。 １０．１つの真空室が、電極材料堆積用及び半導体材料
   堆積用の双方に兼用されている、特許請求の範囲の第７
   項に記載した装置。 １１、真空室が１０＝　〜１０−’　Ｔｏｒｒの真空度
   に設定される、特許請求の範囲の第７項〜第１０項のい
   ずれか１項に記載した装置。 １２、真空室に隣接して、真空圧と大気圧との中間レベ
   ル圧に保持された緩衝室が設けられている、特許請求の
   範囲の第７項〜＄１１項のいずれか１項に記載した装置
   。 １３、基体移送手段が、真空室の両側に配された一対の
   ローラからなり、これらローラ間で前記基体が保持され
   ながら直線的に移送される、特許請求の範囲の第７項〜
   第１２項のいずれか１項に記載した装置。 １４、修飾ガスを活性化して真空室内に導入するための
   活性修飾ガス導入手段が同真空室に配設されている、特
   許請求の範囲の第７項〜第１３項のいずれか１項に記載
   した装置。 １５、活性修飾ガス導入手段が水素ガス放電管又は酸素
   ガス放電管を具備している、特許請求の範囲の第１４項
   に記載した装置。 １６、真空室内において半導体材料蒸発源と並置して、
   周期表第夏族及び第■族元素から選ばれた少なくとも１
   種のドーパントの蒸発源が配されている、特許請求の範
   囲の第７項〜第１５項のいずれか１項に記載した装置。