JPS5963723A - 溝つきガスゲ−ト - 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】 本発明は一般的には光起電力デバイス製造に適合はせた
作業的に相互に連結された専用各沈着室に対する隔絶機
構に関するものであり、さらに具体的にいえば隣接の沈
着室からのガスの逆拡散によっておこされる一つの沈着
室の汚染を減らすために縦方向に延びた溝を備えた一つ
の通路が中を貫通する改良されたガスゲートに関するも
のである。

本発明は磁性基板物質のウェブの上に、その上に少くと
も二つの隣接沈着室の各々の中で順次にアモルファス・
シリコン合金半導体層を沈着させることによって、光起
電力デバイスを連続的に生成させる装置に関するもので
ある。各アモルファス層の組成物は沈着室の各々の中に
導入する具体的赴穫ガスに依存する。第一沈着室の中へ
導入されるガスは注意深く制御されかつ隣接沈着室の中
へ導入されるガスから隔絶される。さらに具体的にいえ
ば、沈着各室は一つのガスゲートによって作業的に相互
に連がっており、このゲートは（１）基板物質のウェブ
がその中を通過し、（２）第一室の中へ導入される処理
ガスを隣りの沈着室の中へ導入される処理ガスを隣りの
沈着室の中へ導入される処理ガスから実質的に隔絶する
ように適合させた一つの比較的狭いガスゲート通路を含
んでいる。ガスゲート通路は比較的寸法が小をいにもか
かわらず、一つの沈着室の中に導入されたドープ剤処理
ガスは隣りの室の中へ逆拡散し、それによって導入処理
ガスを汚染し、従って上記隣室中で沈着される半導体層
を汚染することが決定された。

ガスゲート中の通路開口の高さ寸法を減らし得る装置（
すなわち、磁性基板を上方へ押しやるようガスゲート通
路開口の上方に位置するセラミック・マグネット）が用
いられてきた。通路開口の高さ寸法の減少はそれに応じ
である与えられた流速についてのドープ剤ガスの逆拡散
を減らし、それによって中に導入される処理ガスの汚染
を減らし、従って真性沈着室中で沈着される半導体層の
汚染を減少はせた。しかし、基板物質のウェブがそのマ
グネットによってガスゲート通路の上側壁へ対して押し
やられるときには、その通路は基板物質のウェブによつ
Ｃ一つの比較的広い下方スリットと比較的狭い上方スリ
ットとに分割されることが決定された。本特許願の目的
に対して「上方スリット」は、不規則であってもよいが
、基板の上面とガスゲート通路の上側壁との間の間隙と
して定義されるべきものである。ウェブと上側通路壁と
の間の不規則間隙は基板物質のウェブのすべての歪がマ
グネットの引力によって除かれ得ないために存在するか
もしれない。処理ガスは、本来的には粘性である（そし
てグロー放電沈着法の場合に用いられる昇温沈着温度に
おいて特に粘性である）ので、狭い上方スリット中を十
分な速度で以て移動することができずにドープ剤沈着室
からの処理ガスが隣りの真性沈着室の中へ逆拡散するの
を妨げ得ない。本発明が志向するのは、基板物質のウェ
ブの層化されない表面と通路開口の上方壁との間の狭い
上方スリットの中を通る処理ガス逆拡散量を減らす目的
に対してである。

最近、アモルファス半導体層の沈着法開発に相当の努力
がなこれてきており、それらの各々は比較的大面積を蔽
うものであり、そして、操作上は結晶性相当品と実質的
に同等であるｐ　−ｉ　−ｎ型光起電力デバイスの製造
のために、ｐ−型またはｎ−型物質を形成するようドー
プすることができるものである。多年の間、アモルファ
スシリコン捷たはゲルマニウムの皮膜に関するこの種の
研９℃はマイクロボイドおよびダングリングボンドの内
部存在のために実質的に非生産的であり、これらはエネ
ルギーギャップ中に高密度の局在状態を生成させる。初
期には、これらの局在状態の減少はアモルファスシリコ
ン皮膜のグロー放電沈着ニよって達成されたが、その際
、シラン（Ｓ　ｉＨＪガスが反応管中に通され、そこで
ガスが高周波（Ｔ、ｆ）グロー放電によって分解されか
つ約５００−６００°ＫＣ２２７−８２７℃）の基板温
度において基板上へ沈着される。基板上にこのように沈
着した物質はシリコンと水素とから成る真性アモルファ
ス物質である。ドープしたアモルファス物質をつくるた
めには、４−型伝導のためにはホスフィンｉ　ス（ＰＨ
ｓ　）ヲ、あるいはｐ−型伝導にはジボランガス（Ｂ２
Ｈａ）を、予めシランガスと一緒に混合して同じ操作条
件下でグロー放電反応管中を通す。

このようにして沈着した物質は恐らくは置換した燐葦た
は硼素を含みそして外因性でかつｎまたはｐの伝導型で
あることが示される。シラン中の水素は、ある最適温度
においては、グロー放電沈着中にシリコンのダングリグ
ボンドの多くと結合してエネルギーギャップ中の局在状
態密度を減らすことが見出された。

エネルギーギャップ中の局在状態濃度を顕著に減少させ
一方では高品質の電子的性質を提供する太いに改善され
たアモルファスシリコン合金を提供することは、今可能
である。グロー放電によるこの棟の物質の製造はスタン
フォードＲ，オプシンスキーおよびアルン・マダンに対
して１９８０年１０月７日に付与された、米国特許第４
，２２６゜８９８号、「結晶性半導体と等価のアモルフ
ァス半導体」において十分に記載されている。蒸着によ
るこの種の物質の製造はスタンフォードＲ，オプシンス
キーおよびマサラグ・イヅに対して１９８０年８月１２
日に付与された、同名称の米国特許第４．２１７，３７
４号において十分に記載されている。

これらの特許において開示されている通り、アモルファ
スシリコン半導体中に導入される弗素はその中の局在状
態密度を実質的に減らしかつゲルマニウムのような他の
合金化用物質の添加を容易にする。

活性化された弗素は容易にマトリックス中のアモルファ
スシリコンの中へ拡散し、それと結合してその中の局在
欠陥状態の密度を実質的に減少させる。これは弗素原子
の径が小さいのでアモルファスシリコンマトリックス中
に容易に導入されることを可能とするからである。弗素
はシリコンのダングリングボンドへ結合しそして可撓性
結合角をもつ部分的にイオン性の安定結合を形成し、こ
のことは水素あるいはその他の従来用いられた補償剤あ
るいは変性剤によって形成されるよりもより安定でかつ
より有効な補償あるいは変性をもたらす。弗素は単独あ
るいは水素と一緒に用いるときに水素よりより有効な補
償用元素または変性用元素であると考えられ、それは、
弗素が径が小さく、高活性で、化学結合において特異性
をもち、最高の電気陰性度をもつからである。

補償は弗素で以て単独にかあるいは水素と一緒に、これ
らの元素（類）′をきわめて少量（例えば１原子係の数
分の−）添加するときに達成できるかもしれない。しか
し、最も望ましく使用される弗素と水素の量はこのよう
な少ないチよりもはるかに多く、それらの元素に珪素−
水素−弗素の合金を形成させるものである。このように
、弗素および水素の合金化用の量は例えば、０゜１％か
ら５係の範囲あるいはそれ以上で使用されてよい。この
ようにして形成された合金はダングリングボンドおよび
類似欠陥状態の単なる中和によって達成し得るよりも低
い欠陥状態をエネルギーギャップ中にもつ。特に弗素の
大量の使用はアモルファスシリコン含有物質の一つの新
しい構造組織を生じはせることに実質的に参画し、ゲル
マニウムのような他の合金化用物質の添加を容易にする
。弗素は、前記特性のほかに、誘導効果およびイオン的
効果を通じてシリコン含有合金中の局部的構造の組織者
であると信じられる。弗素は葦た水素が通常原因する欠
陥状態の密度を減らすように作用することによって水素
の結合に影響を及ぼすものと信じられている。このよう
な合金中で弗素が果たしているイオン的役割は最近燐原
子関係に関して一つの重要な要因である。

光起電力デバイスの効率を増強する多重セル利用の概念
は１９６０年８月１６日付与のＥ、Ｄ、ジャクソンの米
国特許第２，９４９，４９８号によって、少くとも１９
５５年の早期に議論された。その中で論じられた多重セ
ル構造はｐ　−ｎ接合結晶性半導体デバイスを用いた。

本質的には、この概念は異なるバンドギャップのデバイ
スを利用して太陽スにクトルの各種の部分を捕集し、開
路電圧（Ｖｏ、）を増すことを志向してい名。直列セル
デバイスは各セルを光が直列的に通る２個筐たは２個よ
り多いセルであって、バンドギャップの大きい物質にバ
ンドギャップがより小さい物質が続いて第一のセルまた
は層を通過する光を吸収する。

各セルからの発生電流を実質的にマツチングさせること
によって、全開路電圧は各セルの開路電圧の合計であり
、一方短絡電流は実質的に一定に保持される。

ジャクソンによる結晶性堆積セルに関する多くの刊行物
が報告されており、より最近では堆積セル中の５ｊ−Ｈ
物質を扱ういくつかの論文が刊行されている。マーフエ
イングは堆積セル中にシラン沈着アモルファスＳｉ　−
Ｇｅ　　合金を用いることを提唱したが、そうすること
の可能性は報告していなｃｌｏ（ｙ、マーフエイング、
Ｐｒｏｃ、２ｎｄ、　Ｅｕｒｏｐｅａｎ。

Ｇｏｎｖｎｉｔｉｅｓ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　５
ｏｌａｒ　ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｆ、、、ベルリン（西独
）、２８７ページ、１９７９年）。

ハマカワらはここではカスケード式多重セルと定義する
一つの形態の中で５ｉ−Ｈを利用することの可能性を報
告している。用語「カスケードセル」は以後は間に隔離
層または絶縁層を用いない多重セル構造のことをいう。

セルの各々は一つのｐ−１−ｕ接合形態において同じバ
ンドギャップの５ｉ−Ｈ物質でできている。短絡電流Ｃ
Ｊｓｃ）のマツチングは直列の光路においてセルの厚さ
を増すことによって試みられた。予期の通り総体的なデ
バイスＶ。、は増しセルの数に比例した。

弗素の導入によって達成される有利な性質に基づいて、
カスケード式多重セルをつくるために用いるアモルファ
ス合金はここで弗素を組込んで物質の電子的性質を損う
ことなしに局在状態密度を減らしてもよい。さらに、ゲ
ルマニウムおよび炭素のようなバンドギャップ調節元素
（類）が活性化されることができ、そして蒸着、スパッ
タリング捷たはグロー放電の工程の中に添加される。バ
ンドギャップは、一つまたは一つより多くの調節元素の
必要量を沈着合金セル中に少くともそれらの光電流発生
領域において導入することにより、特定的なデバイス応
用に必要とされる通りに調節される。バンドギャップ調
節元素（類）は、弗素の影響のために、実質的な悪い状
態を加えることなしにセルの中に特別仕込がなされたの
で、このセル物質は、特定的な光応答応用に対するデバ
イス波長特性を特別調製するよう調節剤（類）を添加す
るときに、良好な電子的品質と光伝導性を維持する。弗
素と一緒かあるいは沈着後のいずれかでの水素の添加は
弗素による合金の補償または変性をさらに強める。沈着
後の水素導入は弗素によって許されるより高い沈着基板
温度を用いることを希望するときに有利である。

光起電力デバイスを大量生産することはもちろん商業的
に重要である。太陽電池の製造についてバッチ工程に制
限される結晶性シリコンと違って、アモルファスシリコ
ン半導体合金は大面積の基板上に多重層として沈着させ
て大容積の連続式１程系として太陽電池を形成させるこ
とができる。

このような系の具体化においては、基板は一連の沈着室
中を絶えず進行し、その際、各室は特定の半導体層の沈
着へ専用される。ｐ−１−ｎ型構造の太陽電池をつくる
際には、第−室はｐ型アモルファスシリコン半導体合金
を沈着させるのに専用し、第二室は真性アモルファスシ
リコン半導体合金を沈着させるのに専用し、第三室はｎ
型アモルファスシリコン半導体合金の沈着に専用する。

各々の沈着半導体合金、特に真性半導体合金は高純度で
なければならないので、真性沈着室中の沈着環境は他の
室の内部のドープ剤成分から隔絶されて、真性室中の真
性％Ｊ’Ｊガス中へのドープ剤の逆拡散とその結果とし
ての汚染とを防止する。

上述の具体化において、各室間の隔絶はガスゲートによ
って達成され、それを通して、各沈着室間の処理ガスの
一方向流が確立され、不活性ガスを基板物質のウェブの
周りに吹流してもよい。さきに述べたガスゲートは基板
物質の磁性ウェブをガスゲート通路開口の一つの壁へ押
しやって通路開口の高き寸法が減るように適合させた複
数個の磁界の創設を考えた。この開口の高さ減少はそれ
に相応してドープ剤沈着室から真性沈着室へ逆拡散する
処理ガス量を、基板上に沈着するアモルファス半導体層
が歳触しガスゲート通路開口の一つの壁によって損傷さ
れる危険を実質的に増すことなく、減少させた。

磁性ガスゲートはガスゲート通路開口の高さ寸法を減ら
しそれによってドープ剤処理ガスの逆拡散に起因する汚
染の水準を減らすけれども、それは同時にその通路開口
を比較的広い下方スリットと比較狭い上方スリットとに
同時に分割する。広い下方スリットを通過して移動する
不活性のスイープガスと残留処理ガスの速度は十分に大
きくて、ドーパント沈着室から真性室への処理ガスの逆
拡散を実質的に防止する。しかし、沈着装置中で用いる
スイープガスは粘性があるという事実のため、そして基
板上のアモルファス半導体層のグロー放電沈着に必要と
する昇温下ではその粘性はより顕著になるので、比較的
狭い上方スリットを規定する通路上方壁と基板の非層化
面とに沿ってスイープガスへ及ぼされる障害は、比較的
低い速度の流れを招来する。従って、Ｔ１しくない多量
のドープ剤処理カスがこの狭い上方スリット中を真性室
中に逆拡散する。

ここで第６図を参照すると、文字Ａによって示される放
物線は真性沈着室からドープ剤沈着室へ比較的大きい下
方通路スリット中を鼎れるスイープガスの速度分布を描
いている。参照文字Ｂは真性沈着室からドープ剤沈着室
へ比較的狭い通路上方スリット中を流れるスイープガス
の速度分布を示している。この二つの速度分布を比較す
ることによって、下方の比較的大きい通路スリット中を
流れるスイープガスの速度は上方の比較的狭い通路スリ
ット中を流れるスイープガスの速度よりはるかに大きい
ことは明らかである。さらに、狭い上方スリットの高さ
寸法は比較的薄い基板物質の不規則な歪とともに変動す
るので、ドープ剤処理ガスの逆拡散に基づく汚染度はそ
れに応じてふらつく。この結果は不均一特性を示す半導
体層の望１しくない沈着となる。

この時点において、ガスゲートによって作業的に連がっ
ている隣り合う沈着室の間の処理ガスの逆拡散に関する
圧力差を論することが必要である。

第′ｒ図は狭い開口中を通る毎秒あたりのガスの原子数
（ｄｎ／ｄｔ）をその開口の寸法の関数として示すグラ
フであり（この場合、°α”はガスゲート通路開口を示
す）、一定の延力差がその開口の両端に保たれていると
仮定する。通路開口の寸法が増すとその中を流れるガス
の容積はそれに応じて一定圧力差を維持するように増加
せねばならない。

ツレゆえ、速度はそれに応じて増加する。このことは、
真性沈着室からドーパント沈着室へ流れるスィーブガス
の速度が大きいほど、ドープ剤ガスがドープ剤沈着室か
ら真性室へ逆拡散しにくくなるので、Ｔ１しい特性を表
わす。逆拡散ｄｎ／ｄ、ｔのガスゲート通路開口“α”
°の寸法に関する関数的依存性は式（（Ｚ）　（ｅ　−
’　）によって表わされる。その関数的依存性は、逆拡
散量によって証明されるものであるが、°α”が約２０
０ミクロンあるいは約１０ミルであるときに最大値に達
する。この点は第７図のグラフでアルファベント文字Ｃ
によって示されている。それゆえ、基板の上方および下
方のスリット寸法は最大逆拡散がおこる寸法である２０
０ミクロンより大きいことが肝要である。

基板ウェブの下方に十分に大きい開口をつくることには
全く問題はなく、なぜならば、基板物質は磁気的に通路
開口の上方壁の方へ押しやられるからである。本発明の
要点は基板物質ウェブ上方の狭い開口において逆拡散を
減少させることにあり、その開口の寸法は従来のガスゲ
ートにおいては２００ミクロンの「危険ポイント」に接
近していることがわかった。

逆拡散の問題は基板物質のウェブの上方の通路開口の壁
の中に複数個の長く延びた溝を提供することによって、
本発明において解決される。それらの溝はドープ剤沈着
室から隣りの真性沈着室へガスゲート通路開口の全長の
約２０ＣＩｎにわたって延びている。このようにして、
複数個の間隔を置いた比較的高速流のチャンネルが基板
物質のウェブの層化されない表面と通路開口の上方壁と
の間の空間の中に提供される。これらのチャンネルは比
較的深いので、スイープガスおよび残留する処理ガスは
それらが通路壁と基板面とに接触するとに招来する障害
にもかかわらず実質的速度で一方向に流れるよう適合さ
せられる。比較的狭い不ｌ］ットがさらに、長く延びた
溝によって確立された隣り合う高速度流チャンネルの間
に存在するけれども、ドープ剤処理ガスの分子がドープ
剤沈着室を真性沈着室から隔てる８インチ（２０ｃｍ）
の長さの通路を移動中にこの高速度チャンネルの中に入
ることは、それらの分子をその８インチ（２０ｃＩｎ）
の長さの移動中に高速度流チャンネル間のスリットに残
留するよりも、はるかに可能性がある。

十分なスイープガス速度を得ることを保証するためには
、これらの高速度流チャンネルの各々の中に追加のスイ
ープガスをガスゲート通路開口の長さの中間点において
導入してもよい。ドープ剤沈着室から真性沈着室への逆
拡散量を実質的に減らすことにより、より効率の良い光
起電力デバイスの製造が達成される。

前記の論議は単一のドープ剤沈着室と隣りの真性沈着室
とを扱ったが、他の沈着室を本発明のガスゲートによっ
て作業的に連結してもよいことは明らかなはずである。

例えば、ｐ型沈着室を真性沈着室の片側へ連ぎル型沈着
室を真性沈着室のもう一方の側へ連いてｐ　−ｉ　−ｎ
型半導体デバイスをつくるようにしてよい。１だ、これ
らの三つ組沈着室の複数を相互に連結して複数個のｐ−
ｉ　−ル型セルをつくることができる。同様に、透明の
伝導性酸化物層（あとで説明する）を一番上のアモルフ
ァス半導体層の上へ加える室を、ここで論する溝つきガ
スゲートによって最後の沈着室へ作業的に連結してよい
。この透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）室の中にガス状成分
あるいは他の不純物が導入されることは望ましくないの
で、本発明の溝つきガスゲートがＴＣＯ室と最終ドープ
剤沈着室との間で用いられる。その点に関するかぎり、
本発明の溝つきガスゲートは高品質のアモルファス光起
電力デバイスを製造するように、連続製造装置の全部の
室の間に応用可能である。

本発明のこれらの目的および多くの他の目的と利点は以
下の図面、本発明の詳細な説明および特許請求の範囲の
記載から明らかになるであろう。

ここで開示するのは、一つの一対の隣接隔離沈着室から
他の一対へ、基板物質のウェブの層−化されない面とガ
スゲート通路の対応する壁との間に形成される狭いスリ
ットを通して、処理ガス成分の逆拡散を減らす溝つきの
磁性ガスゲートである。

このガスゲートは基板が隣り合う沈着室のうちの、第一
アモルファス半導体層がその一つの面へ沈着烙れる第−
室から、第二アモルファス半導体層が第一層上へ沈着さ
れる上記諸沈着室中の第二室へ、中を通って移動する比
較的狭い通路を含んでいる。

このガスゲートは間隔を置いた複数個の溝をもち、これ
らはそのガスゲート通路壁の中に形成され、その壁へ向
って基板の層化されない表面が磁気的に押しやられる。

これらの溝は諸沈着室を作業的に相互連結するように通
路開口の全長にのびている。

各沈着室は少くとも一つの処理ガスが各室の中に導入さ
れる一つの導管を含む。沈着装置にはさらに不活性ガス
導入用にガスゲート通路の片側に隣接する一つの導管が
備えられている。この不活性ガスは、他の沈着室からこ
の不活性ガスが導入される沈着室への処理ガスの逆拡散
を、ガスゲート通路の相対する両側で一定圧力差を保つ
ことによって、実質的に防止するのに十分な速度で以て
ガスゲート中を一掃するように適合されている。

ガスゲート通路の長さに沿う約半分のところで溝の各々
の中に追加の不活性ガスを導入して、スィーブガスの十
分な速度がそれらの溝の中で得られ処理ガスの逆拡散を
実質的に防止することを保証してもよい。

溝は、隣接室間の処理ガスの逆拡散を；ガスゲート通路
の比較的狭い部分の中で十分に大きいフローチャンネル
を提供しこの比較的狭い通路スリットを規定している壁
と接する粘性ガスによってひきおこされる障害がその中
を通過する処理ガスの流速を実質的に減らすことを妨げ
ることによって；実質的に減少させることが見出された
。ガスゲート通路開口の片側においてだけか、あるいは
沈着室の中間で溝つきフローチャンネルの中へ直接に導
入される不活性スイープガスとの組合せにおいてかの、
いずれかによって導入される不活性スイープガスの添加
は、処理ガスの逆拡散の実質減少を保証する。

従って、本発明の第一の目的は、作業的に相互に連がり
かつ隣り合う沈着室の間の拡散を実質的に減らすよう適
合させた一つの比較的狭い通路、各室間に一つの基板物
質を通過きせる手段、および、基板物質の層化されない
面をこの通路の一つの壁の方へ押しやる手段、を含む一
つのガスゲートにおいて；基板物質の層化されない面が
その方へ押しやられる通路壁の中に形成されるフローチ
ャンネルを確立する手段を特徴とし、このフローチャン
ネル手段が通路の長さと実質的に一緒にのびていて隣り
合う室を作業的に相互に連結しかつ内部にフローチャン
ネルを形成させ、たガスゲート通路壁と基板物質の層化
されない面との間の空間によって規定される一つの通路
スリットを通る一つのガス流を確立するようにし、それ
によって隣接沈着室間の拡散を実質的に減少させる、こ
とを同時に特徴とする、改良を提供することである。

本発明の第二の目的は、隣接沈着室を作業的に連結し隣
接室間の拡散を実質的に減少させるよう適合させた一つ
の比較的狭い通路、基板物質を一つの室からその隣りの
室へ通過させる手段、および基板物質の層化されない面
を一つの通路壁の方へ押しやる手段、を含む一つのガス
ゲートにおいて；基板物質の層化されない面がそれが押
しやられる通路壁と接触することを妨げて、この通路を
通って移動する基板とそれが押しやられる通路壁との間
に一つのフローチャンネルを規定するようにすることを
特徴とし、このフローチャンネル手段は（１）両隣接沈
着室と流体連通状態にあり、（２）スィーブガスを受は
入れかつ吹流させるように適合され、（３）　　このス
イープガスが隣接沈着室間の拡散を実質的に妨げる十分
な流速を獲得かつ維持するような寸法である、ことを同
時に特徴とする、改良を提供する。

本発明の好ましい具体化は本明細書添付の図面を参照し
て例によってここに説明する。

第１図はｐ　−ｉ　−ｎ型セルの複数個から成る直列式
またはカスケード式光起電力デノ（イスの部分的断面図
であり、それらのセルの各層は本発明の原理に従うアモ
ルファス半導体合金から形成されている。

第２図は第１図に示す光起電力デノ（イスの連続式製造
に適合させたグロー放電多重室沈着系の線図的表現であ
り、この系は沈着室の各々の中に導入されるガス成分を
実質的に隔絶させるためのガスゲートを含んでいる。

第３図は磁性ガスゲート集成装置の上部ブロック中に形
成されたくぼみの内部の磁石と間隙材の配置を描いてい
る断面図である。

第４図は第２図の直線４−４に沿ってとった拡大断面図
であって、本発明に従ってガスゲートの上部ブロック中
に形成された溝つきフローチャンネルに相対的な磁性要
素の配置を示している。

第５図は本発明の磁性の溝つきガスゲートの拡大部分透
視図で、一部は断面であり、特に中間的スイープガス導
入の集成装置を描いている。

第６図は、従来法の磁性ガスゲートの通路開口が基板物
質のウェブによって分割された比較的狭い上方スリット
と比較的広い下方スリットの非常に拡大した断片図、並
びにそれらの各スリット中で得られる相対速度分布であ
る。

第７図は真性室中へ逆拡散する単位時間あたりのドープ
剤処理ガスの分子数（ｔｉｎ／ｃｌｔ）とガスゲート開
口”　ａ″の寸法との関係のグラフである。

■、光起電−カデてく−４ｌ ここで図面、特に第１図を参照すると、アモルファス半
導体合金を各々含む順次的なｐ　−ｉ　−ｎ諸層から形
成される直列式またはカスケード式光起電力デバイスが
数字１０によって一般的に示されている。本発明の改良
されたガスゲートが開発されたのはこのタイプの光起電
力デノ（イスの製造のためであり、これらにおいて、ア
モルファス合金層は順次的の隔絶された沈着室の中で移
動する基板物質の上へ連続的に沈着される。

きらに具体的にいえば、第１図は個々のｐ−４−ｎ型セ
ル１２α、１２ｂ、および１８Ｇからつくり上げられた
太陽電池のような一つのｐ−ｉ−ル型光起電力デバイス
を示している。一番下のセル１２αの下方には基板１１
があり、それは透明であってもよくあるいは金属表面の
箔で形成されていてもよい。いくつかの応用ではアモル
ファス物質施用に先立ち、一つの薄い酸化物層および／
または一連のベース接点を必要とするかもしれないが、
この出願の目的に対しては、用語「基板」は一つの可撓
性フィルムのみならず、それへ前処理によって付加され
る要素はすべて含むべきである。最も普通には基板物質
１１はステンレス鋼、アルミニウム、タンタル、モリブ
デンまたはクロムであってよい。

セル１２α、１２ｂ１および１２ｃの各々は少くとも一
つのシリコン合金を含むアモルファス半導体物体を含む
。それらの半導担物体の各々はｎ型伝導性領域または層
２０α、２０ｂ、および２０ｃ；真性領域または層１８
ａ、１８ｂ、および１８Ｃ；並びにｐ型缶導性領域また
は層１６α、１６ｂ、および１６ｃ；を含んでいる。「
アモルファス」とは、本発明は長域的不規則構造を示す
すべての物質を包合することを意図しており、それらの
物質の短距離的または中距離的の範囲の規則性とは関係
がなくまたそれらの物質が多結晶性または結晶性と呼称
されることも関係がない。上述の通り、セル１２ｂは一
つの中間的セルであり、第１図に示すように、追加の中
間セルは本発明の精神または領域からずれることなしに
図示のセルの上べ積重ねることができる。１だ、直列式
ｐ　−ｉ　−ｎ型セルが描かれているけれ−ども、本発
明のガスゲートは、直列式ｎ　−ｉ−ｐ型セルを製造す
るよう適合させる多重室装置における使用にも、ｎ型お
よびｐ−型の層を基板上へ沈着させる順序を単に変える
ことによって、等しく適合させられる。

セル１２α、１２ｂ１および１２ｃの各々に対して、ｐ
型中導体層１６α−Ｃは特性的には光吸′収性でかつ高
度に伝導性である。真性半導体層は太陽光応答に対する
調節された波長閾値、高い光吸収、低い暗示導度、およ
び高い、光示導度を特長とし、十分な量のバンドギャッ
プ調節元素または元素類を含んで特別なセルの応用に応
してバンドギャップを最適化させている。好ましくは、
真性半導体層はバンドギャップを調節されてセル１２α
に最低のバンドギャップを、セル１２ｃに最高のバンド
ギャップを、そしてセル１２ｂには他の二つの中間のバ
ンドギャップを提供する。ｎ型半導体１！　２０　ａ　
−ｃは低い光吸収と高伝導度を特徴とする。バンドギャ
ップを調節したアモルファス真性層１８ａ、〜ｃの厚さ
は２．（＞００から８，０００オングストロームの間で
あることができる。ｎ型層の厚さは２５から１００オン
グストロームの範囲にあることができ、ｐ型層の厚さは
５０から２００オングストロームであることができる。

正孔の拡散距離が比較的短かいことのために、ｐ型層は
一般にはできるだけ薄いものである。さらに、一番外側
の層、ここではｎ型層２０Ｃ１は光の吸収を避けるため
にできるだけ薄くかつバンドギャップ調節元素を含む必
要はない。

半導体諸層の沈着に続いて、もう一つの沈着工程が別の
環境の中で実施されてもよくあるいはこの連続製造装置
の一部として実施されてもよい。

この工程においては、一つのＴＣＯ（透明伝導性酸化物
）層２２が付加され、この層は例えばインジウム−錫酸
化物（ＩＴＯ）、錫酸カドミウム（Ｃｄ２ＳｎＯ＜）、
あるいはドープした錫酸化物（ＳｎＯ２）であってよい
。電極格子２４をデバイスへ付加してよいけれども、十
分に小さい面積をもつ直列セルについては、ＴＣＯ層２
２が一般には十分に伝導性であって格子２４は必要では
ない。

もし直列式セル１０が十分に大きい面積である場合には
、格子２４を層２２の上に置いてキャリアー経路を短か
くしその伝導効率を増加させてもよい。

Ｉｔ、ダロー放電多重沈着室 第２図に戻ると、前述の直列式光起電力デバイス１０の
連続式製造のためのダロー放電多重室装置の線図的表現
が参照番号２６によって一般的に描かれている。装置２
６は連続的に中に供給される基板１１の沈着面の上に一
つのｐ　−ｉ−ｎ構造をもつ大面積アモルファス光起電
力セルの大容積を製造するように適合されている。この
ｐ　−ｉ　−ｎ構造の一つの直列セルをつくるのに必要
とするアモルファス半導体諸層を沈着させるために、装
置２Ｇは少くとも一つの三つ組沈着室：とぎみ、否々の
三つ組は、基板□１１が甲會通るときに基板１１の沈着
面の上へｐ型伝導性アモルファス半導体ノーが沈着され
る第−沈着室２８；基板１１が中を通るときに基板１１
の沈着面の上のｐ型半導体層の上へ真性アモルファス半
導体層が沈着される第二沈着室３０；および、基板１１
が中を通るときに基板１１の沈着面上の真性半導体層の
上へル型云導性半導体層が沈着される第三沈着室３２；
から成り立っている。

隣接室２８．３０、および３２は本発明の原理に従う溝
つきの磁性ガスゲートによって作業的に連結されている
。ここで使用する用語「隔絶」とは、隣りの沈着室のガ
ス混合物が相互汚染を実質的に妨げられていることを意
味する。「実質的」という言葉は「妨げられる」ことを
修飾するために用いたものであることを認めるべきで、
こ、Ｔしは、隔絶機構は決して１００％着効であるわけ
がないからである。その上、真性沈着室３０内へのドー
プ剤ガス混合物の逆拡散がほんのわずかであるときは真
性層の望ましい特性を提供することが見出されている。

しかし、真性層のこのドーピングは最小（ｐｐｍ領域）
であるべきでありかつ定量的測定の可能なものであるべ
きである。最後に％　「専用」という言葉はここでは、
各々の沈着室２８．３０、または３２が隣りの沈着室の
中へ導入される反応ガス混合物からおよび環境条件から
の汚染から保護された特定の反応ガス混合物をその中に
導入したという意味として定義されるものである。

（１）一つの三つ組沈着室を記述してきたけれども、追
加の三つ組室あるいは追加の個別室をこの装置へ付加し
て任意の数のアモルファス半導体層をもつ光起電力セル
をつくる能力を備えた装置を提供してもよ〈；（２）本
発明の溝つきの磁性ガスゲートが他室との間のガスの逆
流または相互汚染の防止を必要とする二つの程度の少な
い隣室をもった環境において応用を見出し；（３）好ま
しい具体化においてはその基板は磁性物質の一つの連続
ウェブとして示されかつ記述されているけれども、本発
明の概念は沈着室の複数の中を連続的に供給し得る別々
の磁性基板の上へ順次層を沈着させるよう適合させても
よ＜；（４）　　図示はしていないけれども、その他の
室（例えば光起電力デバイスの一番上のドープ剤層の上
へ一つのＴＣＯ層を付加する室）を本発明の磁性ガスゲ
ートによってグロー放電装置２６−５作業的に連結して
もよく；そして（５）基板供給繰出コア１１ａと基板巻
上げコア１１ｂとは解説の目的だけのためにそれぞれ沈
着室２８と３２の中に示されている；ことは明らかなは
ずである。

三つ組の各沈着室２８．３０、および３２はダロー放電
沈着によって磁性基板１１の上へ単一のアモルファスシ
リコン半導体を沈着するよう適合されている。その目的
に対して、沈着室２８．３０および８２の各々は、一つ
のカソード３４；カソード３４の各々の三方の周りに位
置するシールド８５；一つのガス供給導管３６；真性沈
着室３０；真性沈着室３０の両側に位置する一つの不活
性スィーブガス導管３７；高周波発生器３８；横にのび
ている複数個の磁性要素３９；第２図の４０として模型
的に示されている輻射加熱要素；並びに各沈着室を作業
的に連結するガスゲート４２；を含んでいる。ガスはカ
ソード中を流れるとして示されているが、これは単に説
明の目的のためであり、実際にはガスはカソード集成装
置の周りを流れるよう導入されることに注意されたい。

供給導管３６はそれぞれの陰極３４と作業的に協同して
処理ガス混合物を沈着室２８．３０、および３２の各々
の中でカソード３４、カソードシールド３５および基板
１１の間につくり出されるプラズマ領域へ配送する。カ
ソードシールド３５は基板１１のウェブと共同的に働い
て着沈室のカソード領域内にプラズマを実質的に閉ぢこ
める。

図示していないが、排気導管も未使用ガスおよび未沈着
プラズマをシールドされたカソード領域に隣接する一つ
の位置から抜出すために谷沈着室と寸だ協同している。

高周波発生器３８はカソード３４、輻射加熱器４０およ
び接地した基板１１と協同して働いて、沈着室２８．８
０および３２に入る元素状反応ガスを沈着化学種へ解離
させることによってプラズマ領域を形成する。これら沈
着化学種は次に基板１１の面上へアモルファス半導体層
として沈着させられる。基板１１は複数列の磁性要素８
９によって実質上平らに保たれ、これらの要素は基板を
その正常の垂れ下がりの移動経路から押し出す引力を提
供する。このようにして、均質なアモルファス層が上記
の基板へ沈着される。

磁性基板１１の面上に沈着させた合金層の各々（特に真
性層）は高効率の光起電力デバイス１０をつくるために
高純度のものであることが重要である。それゆえ、ドー
プ剤処理ガスの真性沈着室３０内への逆拡散を実質的に
防ぐことが必要である。

ＩＩｌ、従来法の磁性ガスゲート 逆拡散を妨ぎそれによって真性沈着室３０中の真性処理
ガスをドープ剤沈着室２８と３２の中のドープ剤処理ガ
スから隔絶する試みにおいて、真性沈着室３０からドー
プ剤沈着室２８−または８２のいずれかの中への一方向
性流（矢印４４の方向に）が確立される。第２図から容
易に明らかなように、真性沈着室３０はスロットとして
描かれているガスゲート４２によってドープ剤沈着室２
８およびと作業的に連通している。ガスゲート４２は、
基板が繰出しコア１１αから沈着室２８．３０および３
２を通って巻上げコア１１ｂへ巻取られるときに、通路
４３中を移動させる寸法である。はじめ、ガスゲート通
路４３の寸法的高さはドープ剤処理ガスの逆拡散を妨げ
ることができるよう小さく選ばれたが、一方それでもな
お、アモルファス半導体層が沈着される基板の表面が通
路４３の壁によって接触され引掻かれることなしに中を
通過するのに十分な大きさであった。磁性ガスゲートは
小さくした通路開口を提供するよう設計されたが、これ
もやはり、３０と３２のようなドープ剤沈着室からの処
理ガスの逆拡散を減らしながら層化される基板１１の無
接触通過を可能にするものである。本発明は上述の磁性
ガスゲートの改良された変形を志向するものである。

本出願はドープ剤処理ガス成分による真性半導体層の汚
染の防止に主として関するものであるけれども、ドープ
剤半導体層もまた本発明の溝つきガスゲートを用い、ド
ープ剤沈着室と例えばＴＣＯ層が一番上のドープ剤層の
上へ沈着されあるいは磁性基板物質が沈着室へ入る前に
清浄化される隣りの室と作業的に連結することによって
、汚染から保護されてもよいことが認められるべきであ
る。

ガスゲート４２を通して真性沈着室３０からドープ剤沈
着室２８および３２へ処理ガスが逆拡散するのを防ぐた
めに、ｐ型ドープ剤沈着室２８およびｎ型ドープ剤沈着
室３２は真性沈着室３０より低い内圧に保たれる。その
目的に対して、各沈着室には自動の絞り弁、ポンプ、お
よびマノメーター（図示せず）が備えられている。各々
の絞り弁はそれぞれの沈着室およびそれぞれのポンプへ
作業的に連結されて過剰および廃棄の沈着成分を沈着室
から脱気するようにする。各々の絶対マノメーターは上
記沈着室内の圧力を制御するためにそれぞれの沈着室お
よびそれぞれの一つの絞り弁へ作業的に連結きれる。従
って、隣接室間に一定の圧力差が確立されかつ維持され
る。

好ましい具体化においては、水素、アルゴンまたは他の
不活性ガスのようなスイープガスはガスゲート４２の真
性沈着室側に隣接して導入される。

このスイープガスは導管３７中をガスゲート４２に入り
、この導管はこの不活性スイープガスを基板１１の磁性
ウェブの両面に向ける開口（図示せず）を含んでいる。

確立されている圧力差のために不活性ガスはガスゲート
４２のｍ　ｂ！ｆ；　４　Ｂ中を一方向に動く。真性層
を沈着させるための処理ガスはその導管３６を通して真
性室３０の中へ導入され、カソードシールド３５と、カ
ソード領域に隣接してこれらのガスを導入および抜出す
こととによって、室３０のプラズマ領域へ実質的に拘束
される。同様にして、ドープ剤層沈着のための処理ガス
はドープ剤室２８および８２の中へそれぞれの導管３６
を通して導入され、そして筐た、カソードシール３５と
、カソード領域に隣接してそれらのガスを導入および抜
出すことによって、ドープ剤室のプラズマ領域へ実質的
に拘束される。不活性ガスがそれぞれのドープ剤沈着室
の中へガスゲート中を次光きれたのち、この不活性ガス
はガスゲート４２のドープ剤室側に接して実質的に抜出
されてもよく、あるいはドープ剤処理ガスと一緒に脱気
してよい。

第３図は従来法の磁性ガスゲート設計の拡大断面図であ
り、一般的に参照数字４２によって示されている。第３
図のガスゲート４２はこの種のガスゲートの周知構成成
分のすべてを描くことなく、代表的ガスゲートの構造要
素をただ一般的に表わすことを意図するものである。

さらに具体的にいえば、従来法ガスゲート４２は一般に
は下方ブロック４４と上方ブロック４６とから成る。上
方ブロック４６の前縁には、下方ガスゲートブロック４
４の上面と上方ガスゲートブロック４６の掘削部分との
間に形成された比較的狭い通路を通って基板１１の磁性
ウェブを案内するための一つの横方向にのびた円筒状ロ
ーラー集成装置（図示せず）を固定することができる。

基板物質のウェブが通過しかつ真性沈着室から隣りの沈
着室の中への不活性スイープガスの一方向性の流れが確
立されるのは、この通路４３を通してである。

従来法のガスゲート通路４３は一般的には断面形態が矩
形であり、上方壁４３α、相対する下方壁４８ｂ、およ
び向い合う側壁４８Ｃによって規定されている。前述の
通り、側壁４８Ｃの高さは最小のものとしそれに応じて
通路４３中を通る逆拡散を最小とすることが望ましい。

その目的を達成するには、通路４３の上方壁４３αがパ
イレックス（コーニンググラスワークスの、軟化温度８
２０℃の硼珪酸塩ガラスの登録商標で、通常使用時の上
限作業温度は２３０℃で反撥硬度計の硬度は１２０であ
る）のような強化ガラスシート６２でつくられる。

通路４８は上方ブロック４６中のくぼみによって一部形
成され、その中へ磁性基板１１をこのガラスシート６２
の下面とすべり接触状態へ強制するように適合させた磁
気吸引集成装置が固定されている。芒らに具体的にいえ
ば、一つのアルミニウム板６６、一つのステンレス鋼の
かこい６８およびガラス板６２は順次に、くぼみ６４の
中に置かれる。一対の長くのびた比較的薄い間隙材７０
は通路４３の側壁４８ｃを形成し、通路開口の高芒を固
定する。これらの間隙材の好ましい高さは約８ｍｍであ
るけれども、この高さ寸法は、実際においては、約１５
ｍｍはどの小さい値へ減らづれた。

通路開口の寸法が小さくなるにつれて、ドープ剤沈着室
から通路４８を通るドープ剤ガスの逆拡散量はそれに応
じて減少する。６ｍｍをこえる磁性ガスケットの以前の
寸法からこの１．５朋の値へ開口通路を小さくすること
は、これは磁性ガスゲートの使用によって可能にされる
ものであるが、少くとも１００倍は逆拡散の減少をもた
らした。

ステンレス鋼のかこい６８の内側には、各々が２５ｍ＋
＋＋Ｘ５０ｍｍの複数個の磁石７２が、水平方向および
垂直方向に配列した磁石間隙材７４の複数個によってい
くつかの行および列として配列されている。磁石７２は
セラミック物質でつくられるのが好壕しく、ただしその
他の磁性物質を使用してもよい。複数個の棒磁石を全磁
界の発生に使用するのが好筐しい。これは、最大磁束は
棒磁石の両端において生成されそれゆえ磁石をより多く
使用するほど吸引力が大きくかつ磁界がより均一になる
からである。

磁石間隙材７４は厚さ１．５朋のアルミニウム板のよう
な実質的に平らな長くのびた非磁性部材である。これら
の間隙材７４は複数個の磁石７２と共働して磁界の均一
性を強める。好ましい具体化においては、各々が２５Ｘ
５０ｉｍの合計６４個のセラミック磁石７２が非磁性間
隙材７４によって隔てられていて、周辺の磁石の端は通
路４３を通って移動する基板物質１１の磁性ウェブの縁
と一致して終るようになっている。磁石７２を磁性基板
１１と相対的にこのように配置することによって、この
確立された磁界は１だ基板１１がこのガスゲート４２を
通って移動するときにそれに集中する。上方ブロック４
６は磁石７２と間隙材７４とを予め配列したパターンで
保持するための一つの三片保持器（図示せず）を含んで
いる。ガスゲート４２の下方ブロック４４の上面は通路
４３の下方壁４８ｂを形成している。ガスゲート４２の
下方ブロック４４と上方ブロック４６との両者は、それ
ぞれパネル８０αと８０ｂの中に、ガスゲート４２を隣
接沈着室の間の仕切りへすえつけるために複数個の開口
７８を含んでいる。さらに、ポート８１はくぼみ６４と
の連通を確立するために上方ブロック４６とアルミニウ
ム板６６の中への入口を提供している。このようにして
、くぼみ６４は磁性ガスゲート開口が挿入されたのちに
ポンプでひくことができ、そしてポート８１はプラグ８
３によって密封して磁石７２の脱気によっておこされる
沈着室の汚染を妨げることができる。

セラミック磁石７２によって発生される磁界は、ガスゲ
ート４２中の通路４３を通って移動する基板物質１１（
４８０ステンレス鋼のような物質でつくられている）の
磁性ウェブの層化されない側を上方壁４３αの表面とす
べり接触状態に押しやる。セラミック磁石７２は通路４
３中を移動する基板１′１の平面状表面に対して垂直な
方向にきわめて強い力をもつ均一磁界を発生するが、し
かし、上記平面状基板表面に対して平行な方向において
は比較的力か弱い。基板物質１１の磁性ウェブはそれゆ
え上方通路壁４８αの面の方へ押しやられ、一方、通路
４３中を通るときに壁４８ａに対して比較的自由にすべ
る能力を享受している。

ＩＶ、溝つき磁性ガスゲート 磁性ガスゲート集合装置が磁性基板１１を通路４３の上
方壁４３αとのすべり、接触の状態に押しやるときに確
立される磁界は、層化づれない基板物質の面の引掻きを
妨げる特別な公差を必要とすることなしに通路開口の寸
法を減少はせた。そして、通路開口の広さが減少するの
で、ドープ剤に理ガスの逆拡散の合計量はそれに応じて
減少し、それによって真性層の汚染を実質的に減少させ
、より効率のよい光起電力デバイスを生成した。しかし
、さきに説明したように、合計の逆拡散は減少する一方
で、上方通路壁と層化されない基板表面との間の逆拡散
は増加した。この詳細開示のこれからあとのものは、上
記上方通路壁と層化されない基板物質面との間の逆拡散
の減少をもたらす磁性ガスゲートに対する修正の記述に
関するものである。

第６図を参照してさきに述べたように、基板１１のウェ
ブは磁性ガスゲート通路開口４３を比較的狭い上方スリ
ットと比較的広い下方スリット８４とに分割する。粘性
のあるスイープがドープ剤室から真性室中への逆拡散を
防止するに十分な速度を獲得し得ないのは、この比較的
狭い上方スリット８４の中においてである。

ここで第４図と第５図を参照すると、同じ数字は従来法
の磁性ガスゲート４２と本発明の改良された溝つきガス
ゲート４２αとの共通部材のことを示す。本発明のガス
ゲート４２αは一般的に矩形断面形態の通路４３を含む
ように示されている。

このガスゲート通路４３は上方壁４３α、上方壁と相対
する下方壁４８ｂ、および向い合う側壁４３ｃによって
規定されている。通路４３は一部はガスゲート４２αの
上方ブロック４６の中のくぼみ６４によって形成され、
その中に、基板を上方ガスゲート通路壁４３ｃＬとのす
べり接触の状態に押しやるよう適合させた磁気吸引力集
成装置がとりつけられている。さらに具体的にいえば、
一つのアルミニウム板６６とステンレス鋼のかこい６８
とが順次このくほみ６４の中へ置かれる。一対の長くの
びた比較的薄いス梗−サ−７０は通路４３の側壁４３Ｃ
を形成し同時に通路開口の寸法を固定するように働く。

従来法の磁性ガスゲートの場合と同様に、これらのス被
−サーの好゛ましい高さは約８ｔｎｍであり、ただしそ
の値は１．５ｍｍはどに小さくあり得る。ステンレス鋼
かこい６８の内側に、複数個のセラミック磁石７２が複
数個の実質的に平らな長くのびた非磁性間隙材７４によ
っていくつかの行および列で配列されている。ガスゲー
）　４　’２　ａの下方ブロック４４の上面は通路４３
の下方壁４８ｂを形成し；下方ブロック４４と上方ブロ
ック４６との両者は取付は用平板またはパネル８０ＣＬ
と８０ｂとの中に−それぞれ、隣接沈着室間のガスゲー
ト４２ａ、をすえつけるために、複数個の開ロア８を含
んでいる。ポート８１（第５図においては図示せず）は
上方ブロック４６とアルミニウム板６６との中への入口
を、〈ぼみ６４との連通のために備えている。

本来的に粘性の不活性ガスが基板物質のウェブとガスゲ
ート通路４８の上部壁４３αとの間の比較的狭い上方ス
リット８２（第６図に示す）の中を、ドープ剤室から真
性室中への処理ガス逆拡散を防止するのに十分速度で流
れるように、通路４３の上方壁４８αは複数個の長くの
びた一般的に平行な溝８６で以て形成された。溝８６は
ガスゲート通路４３の全長はぼ２０（１ｍの長さにのび
て、一端においてはドープ剤沈着室と他端においては真
性沈着室と連通ずるようになっている。このようにして
、ガスは溝８６によって規定されるフローチャンネル中
を吹き流されるガスは隣接沈着室間の一定圧力差を感知
して一方向性の流れを確立する。平行溝８６の各々は向
い合う両側壁８６αと上方壁８６６によって規定される
。基板物質のウェブの層化されない面は上方の３龍幅の
通路壁４３αに向けて押しやられ、これらの通路壁４３
αは隣り合う溝８６の間で形成される表面として規定さ
れる。側壁８６ａ、は下向きに約８ｍｍのびて約６ｍｍ
幅である上方壁８６ｂによって分離され、それによって
沈着室間に複数個の高き３龍で幅６市のフローチャンネ
ルを提供する。これらのフローチャンネルは２００ミリ
ミクロン（最大逆拡散点）より著しく大きいので、通過
するガスの速度は従来法ガスゲートの溝のない上方スリ
ット中を通るガスの速度を実質的にこえて増大する。そ
れゆえ、基板上方に提供されるこの６龍通路開口はドー
プ剤沈着室から真性沈着室へ最小の処理ガス逆拡散を許
すのみである。

上方スリット８２中を通って流れるガスの分子は溝８６
によって規定されるフローチャンネル中を移動するかあ
るいは隣接する溝８６の間の比較的狭い空隙の中を移動
するかのいずれかであることは認められるはずである。

溝８６の中を流れる不活性ガスは処理ガスの逆拡散を実
質的に妨げる十分な速度を獲得することができる。溝間
の比較的狭い空隙中を流れる不活性ガスの流動は十分な
速度を達成し得ない。しかし、真性室中へ逆拡散するた
めにドープ剤処理ガスが移動せねばならない２０ｃｍの
長路のために、ドープ剤ガスが高速度の流れチャンネル
溝に入ることなしに真性室まで移動を完成することは可
能性がない。一度高速の溝に入ると、それらのドープ剤
処理ガスは不活性スイープガスと一緒に移動してドープ
剤室へ戻される。このようにして、上方通路スリット８
２中を逆拡散するドープ剤処理ガスによっておこされる
真性室の汚染は本発明によって実質的に減らされた。

溝８６は、ガスゲート通路４３の真性沈着室側に隣接し
てスイープガスを導入することの組合せにおいて、逆拡
散問題を実質的に減少させるけれども、隣接沈着室の間
のほぼ中間において溝８６の中に直接に追加のスイープ
ガスを導入することが真性沈着室中へのドープ剤処理ガ
スの逆拡散を追加的に減少させることが決定された。真
性沈着室から導入されるスイープガスの小パーセンテー
ジしか狭い上方スリット８２中を実際に流れないことが
判明したときには、これは必要であると思われる。この
中間的不活性ガス導入系は狭い上方スリット中のスイー
プガスの流速を増す結果となり従って逆拡散を減らす結
果となることが見出された。

ばらに具体的には、アルゴンあるいは別の不活性ガスは
供給配管８７を経てスイープガス供給多岐管８５の中に
流入される。この不活性ガスは次いで少くとも毎分５０
標準ｃｍ３　Ｃ８ＣＣＭ）好１しくは１５０−２００　
ＳＣＣＭの流速で供給導管８９を通してフローチャンネ
ル溝８６の各々の中へ直接に供給きれる。スイープガス
は約１０トールの圧力で溝の中に導入されるので沈着室
の両者における子方は実質的に同等（実際にはドープ剤
沈着室の方へ処理ガスの一方向性流れを得るために真性
沈着室において高い圧力が維持される）であることが感
知される。しかし、そしてζらにここで説明する通り、
ガスゲート４２αの長さは中間的スィーブガス導入が採
用されるときには増されねばならない。ドープ剤処理ガ
スが上記不活性ガス導入点へ到達するまでにほぼ２０　
ｃｍ　（ドープ剤沈着室から不活性ガス導入点１での距
離）の距離をさらに移動せねばならないように、約４３
Ｃｒｎ″１での長さのガスゲートを提供することが望ま
しい。ドープ剤処理ガスがこの中間導入点に達するとし
ても、このドープ剤ガスは真性沈着室の方へ入ってくる
スイープガスの流れの中に捕捉されそうである。この中
間的スィーブガス導入系に関する唯一の大事な制約は、
供給導管８９の断面積が不活性スイープガスを供給する
溝の寸法に比べて小さくあるべきであるということであ
る。これは、７２のような磁石をガスゲート４２ととも
に用いるときでも、基板物質のウェブが完全には平面状
に保たれず、上方スリット８２（第６図中に示す）の寸
法がウェブの直線性とともに変りそうであるからである
。それゆえ、溝の各々の中に、ウェブ直線性に基づく溝
容量のふれと相応する圧力のふれにもかかわらず、単位
時間あたり実質的に等容積のガスを導入するためには、
供給導管８９の断面積が溝の寸法に比べて小さいことが
必要である。

【図面の簡単な説明】

第１図はｐ　−ｉ　−ｎ型セルの複数個から成る直列式
またはカスケード式光起電力デバイスの部分的断面図で
あり、それらのセルの各層は本発明の原理に従うアモル
ファス半導体合金で形成されている。 第２図は第１図に示す光起電力デバイスの連続式製造に
適合させたり゛ロー放電多重室沈着系の線図的表現であ
り、この系は沈着室の各々の中に導入されるガス成分を
実質的に隔絶させるためのガスゲートを含んでいる。 第３図は、磁性ガスゲート集成装置の上部ブロック中に
形成されたくぼみの内部の磁石と間隙、材の配列を画く
断面図である。 第４図は第２図の直線４−４に沿ってとった拡大断面図
であって、本発明に従ってガスゲートの上部ブロック中
に形成された溝つきフローチャンネルに相対的な磁性要
素の配置を示してい−る。 第５図は本発明の磁性の溝つきガスゲートの拡大部分透
視図で、一部は断面を示し、特に中間的スィーブガス導
入の集成装置を描いている。 第６図は従来法磁性ガスゲートの通路開口が基板物質の
ウェブによって分割された、比較的狭い上方スリットと
比較的広い下方スリットの非常に拡大した断面図、並び
にそれらの各スリット中で得られる相対速度分布である
。 第７図は真性室中へ逆拡散する単位時間あたりのドープ
剤処理ガスの分子数（ｃａｎ／ｄｔ）とガスゲート開口
”　ａ”の寸法との関係のグラフである。 （符号説明） １０：光起電力デバイス　１１：基板物質２８．３０．
３２：沈着室　４３：通路４３ａ：通路壁　８２ニスリ
ツト　８６：フローチャンネル（溝）８５．８７．８９
：スイープガス導入管 ％　許出願人　　　エナーシー・コンバージョン・デバ
イセス・インコーホレーテッド （外４名） Ｆｉグ、２ Ｆｉｇ、３ ４う Ｆｉグ、７ 手続着１３−ｃｌＥ岱３ 昭和５５旧Ｉ’／／月７［１ ３、補正をＪる名 事（’ｌどの関係　　特に１出願人 名称　　　　　土ナージー・コンバージ三１ン・−〕゛
ババイセスンコーホレーデラド ４、代　１１！　　人　　　東京都千代！１１区大手町
二丁丁［］２ｉ　１号新大手町ビル　２０６号室 委任状 ８、補正の内容 （１）願出中、出願人の代表者を別紙の通り補充づる。 （２）正式図面を別紙の′通り補充する。 （内容に変更なし） （３）委任状及び同訳文を別紙の通り補充りる。 願ｐ）中、優先権主張出願の出願番号の欄に誤記があり
；良したので、同Ｌｌ　（Ｊ提出の手続補１１１：にＣ
Ｒｊ１１二敗しました。 尚、同１−１　（＝Ｊにテ′Ａｃ　ｍ　ニ関’！ｌルｍ
先４ｒＩＥＩ　張ｉ、Ｉｌ　ｌ！ＩＩ　ｆｌ！を提出致
しました。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）隣接する沈着各室を作業的に相互連結しかつ上記
   室間の拡散を実質的に減らすよう適合させた比較的狭い
   通路、第一の半導体層が表面に沈着するよう適合させた
   これらの室の一つからこの第一層の上に第二の半導体層
   が沈着するよう適合させた隣りの室の中へ基板物質を通
   過させるための手段、並びに基板物質の層化されない表
   面を通路壁の方へ押しやる手段、を含むガスゲートにお
   いて；フローチャンネル手段（８６）が層化されない基
   板物質面が押しやられる通路壁（４３α）の中に形成さ
   れ、この溝手段が各隣接の室（２８，３０，３２）−間
   を作業的に連結するように通路（４３）の長さと実質的
   に同じ長さに延びて、内部に形成された溝手段をもつガ
   スゲート通路壁と基板の層化されない面との間の空間に
   よって規定される通路スリットを通してガス流が確立さ
   れ、該ガス流がこれらの室の第−室（２８，３２）から
   第二室（３０）への拡散を実質的に減少させる、ことを
   特徴とする、前記ガスゲート。
2. （２）　　フローチャンネル手段が基板物質の層化され
   ない表面が押しやられる通路壁（４８α）の中に形成さ
   れた複数個の長く延びた溝（８６）を含むことをさらに
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のガスゲート
   。
3. （３）　　スイープガスをこれら、の溝（８６）のΦに
   導入する手段（８５，８７，８９）をさらに特徴とする
   、特許請求の範囲第２項に記載のガスゲート。
4. （４）スィーブガス導入手段（８５，８７，８９）をス
   イープガスを溝の中に少くとも５０標準ｄ／分の速度で
   供給するよう適合させることをさらに特徴とする、特許
   請求の範囲第３項に記載のガスゲート。
5. （５）　　スイープガス導入手段（８５，８７，８９）
   をスイープガスを溝の中に通路（４８）の両端の中間に
   おいて供給するよう適合させることをさらに特徴とする
   、特許請求の範囲第３項または第４項のいずれかに記載
   のガスゲート。
6. （６）隣接する沈着各室を作業的に連結しかつこれら各
   室間の拡散を実質的に減らすよう適合させた比較的狭い
   通路、第一の半導体層を基板表面へ沈着させるよう適合
   させた室の一つから第二の半導体層をこの第一層の上に
   沈着させるよう適合させた隣りの室の中へ基板物質を通
   過させるための手段、並びに基板物質の層化されない表
   面、を通路壁の方へ押しやるための手段、を含むガスゲ
   ートにおいて； 基板物質（１１）の層化されない表面が、通路（４８）
   中を移動する基板物質と基板物質がその方へ押しやられ
   る通路壁との間にフローチャンネル手段（８６）を規定
   するよう押しやられる通路壁（４３α）と接触すること
   を妨げるための間隔利手段（８６α）を特徴とし、上記
   フローチャンネル手段が両隣りの室（２８，３０，３２
   ）と流体連通状にあってチャンネルスイープガスを受は
   入れて流すよう適合されており、かつその中に受は入れ
   られかつその中を通って送られる。スイープガスが上記
   隣接の沈着室の間の他室への拡散を実質的に妨げるのに
   十分な速度を獲得および維持するような寸法のものであ
   ることを特徴とする、前記ガスゲート。
7. （７）　　フローチャンネル手段が基板が押しやられる
   方の通路壁（４３ａ）の中に形成された複数個の溝（８
   ６）から成ることをきらに特徴とする、特許請求の範囲
   第６項に記載のガスゲート。
8. （８）溝（８６）の中にスイープガスを導入するための
   手段（８５，８７，８９）をさらに特徴とする、特許請
   求の範囲第７項に記載のガスゲート。
9. （９）　　スィーブガス導入手段（８５，８７，８９）
   を通路（４３）の両端の中間において溝（８６）の中に
   スィーブガスを供給するよう適合させていることをさら
   に特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載のガスゲー
   ト。