JPS6032318A - ド−ピング装置 - Google Patents

ド−ピング装置

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JPS6032318A
JPS6032318A JP58141037A JP14103783A JPS6032318A JP S6032318 A JPS6032318 A JP S6032318A JP 58141037 A JP58141037 A JP 58141037A JP 14103783 A JP14103783 A JP 14103783A JP S6032318 A JPS6032318 A JP S6032318A
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JP
Japan
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pulp
pressure
flow rate
control
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JP58141037A
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Nobuo Nakamura
信夫 中村
Juichi Shimada
嶋田 寿一
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はドーピング装置に関し、さらに詳述すれば、ド
ーピングガスの流量制御を行なって広範囲な流量制御全
可能とするものである。
〔発明の背景〕
従来、ドーピングガスの流量制御装置としてマスフロメ
ータを用いているが、その制御範囲は最大流量の1%程
度までである。このためドーピング濃度が2桁以上達う
実験では、濃度の異なるボンベを2本用意するか、ある
いはマスフローメータを2台用意する必要があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来にない広範囲なガス流量制御を可
能とするドーピング装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するための本発明の構成は、パルプの開
閉によってガスを断続的に流せしめたことにある。以下
、従来例との比較の上で本発明を説明する。
半導体装置では、ドーピング不純物の濃度を広範囲に変
える必要のあることが多い。例えば、pin形アモルフ
ァスシリコン太陽電池の製造においては、i層の製造時
に微量のジボラン等のp形不純物を混入するが、この場
合モノシランとの割合は10−5〜10−7程度であり
、一方p形層の場合は10−2〜10−3である。この
様に製造する層によって不純物のドーピング割合が非常
に異なる場合、従来は異なるガス濃度のボンベを用意す
るか、あるいは希釈装置を用いていた。これは、従来の
流量制御装置の制御範囲が狭く、最大流量の100分の
1程度までしか取れないためである。
本発明は、流量計を用いずにガスを断続的に流すことに
より、制御範囲を史に広くできるものである。第1図は
、時間に対するガスの流れを示したものであり、T=1
秒、t=1ミリ秒とすれば継続的にガスが流れている時
の1000分の1の流量に相当する。ここで問題となる
のは、ガスを断続的に流すことでミクロ的に見ればガス
の濃淡ができることになるが、断続の周期全3秒以下と
すれば実際上はとんど問題にならない。
この方法はドーピングの場合の他、ガスの混合比全便え
ることを目的とする希釈装置に対しても有効である。
〔発明の実施例〕
実施例1 本発明の実施例を第2図および第3図により説明する。
第2図はアモルファスシリコン気相成長装置の構成図で
おる。1および2には、0.1%に水素希釈されたジボ
ラン(B2H6)およびホスフィン(PHs)がそれぞ
れ接続され、3にはモノシラン(8iH4) が接続さ
れている。それぞれのガスは4,5および6の圧力調整
器により所定の圧力に設定されている。流儀制御をジボ
ランはパルプ7の開閉により、他のガスはマスフローメ
ーク8および9によって行ない、反応炉11に送られる
これらのガスは質量分析計10により混合状態を観測す
ることができる。ジボラン1は、パルプ7によって第1
図に示す1時間だけガスが流れる。
第3図Aは、反応炉11内の圧力をl mbarとして
モノシラン(SiH4)k200cc/―流した状態で
ジボラン(B2H61を流した時、Tk1秒間としてt
’6変えた場合のシリコン(8i)’にポロン(Bl原
子量の割合を質量分析計10によって測定したもので、
パルプの開放時間とガス流量が比例していることが確認
された。
第4図は2周期Tの長さによるボロン原子量の変動の割
合をT:tをパラメータとして質量分析計10で測定し
たもので、周期が長いほど、またT:tの割合が大きい
場合はどボロン原子量の変動が大きく、周期が3秒以上
では実用上問題となることがわかった。
これらの関係をもとに、反応炉11内に透明導電膜付き
ガラス基板を装着し、250tl’の温度に加熱して反
応ガスを流し、プラズマを印加してアモルファスシリコ
ンiを形成した。まず、モノシランとドーピングガスの
割合をB/S i= 1o” とするためにT=1秒、
t;0.5秒として50秒間、次いでB/5i=10−
a とするためにT=1秒、t=0.5ミリ秒として1
5分間、最後にP/S i =10′″3 として12
5秒間プラズマを印加しpin各層をそれぞれ10nm
、400nm、25amの厚さに順次形成した。その後
他の装置を用いてA4・電極を蒸着法により形成して太
陽電池を作成し、光!変換効率6.5%に得た。従来の
マスフローメータによる流量制御ではB/Siが10−
3から10−6といった広範な制御は困難であり、本発
明の有効性が明らかとなった。
また、マスフローメータ制御における最大の欠点は、モ
ノシランを流す場合にその反応物が細い管内につまり、
しばしば使用不能となることであるが、本発明のパルプ
開閉方式ではこの様な問題が全く起こらない長所がある
実施例2 第5図は、プラズマCVDアモルファスシリコン成長装
置の構成図であり、1および2には01%に水素希釈さ
れたジボラン(B2H6)およびホスフィン(PHs)
がそれぞれ接続され、3にはモノシラン(SiH4)が
接続されている。それぞれのガスは、4,5および6の
圧力調整器により所定の圧力に設定され、パルプ7.1
3,14.15により流量制御される。全てのパルプは
マイクロコンピュータ19によって開閉の時間を制御す
ることができる。排気ポンプ18によって反応炉11お
よびパルプ7.13の手前が真全引きされ、圧力計20
.19の出力からマイクロコンピュータ制御で圧力調整
パルプ17.19i開閉させることによって圧力を一定
に保つことができる。また、反応炉中のガスは質量分析
計10によってその混合状態を観測することができる。
ジポランのラインにはパルプ7と13の2つが並列に設
置されているが、パルプ13はパルプ7のl/16の断
面積金持ち、小流量制御をする場合に用いられる。
まず、パルプの開放時間とガス流量との対応を調べた。
ガスは圧力調整器4,5および6により0.2に9/c
m2に調整されている。モノシランのパルプ19を第1
図におけるT=1秒、t=0.5秒とし、反応炉11内
の圧力f l mbarに設定した状態で、ジポランを
パルプ13を用いて、ここの圧力k 0.2 Kq/c
m2のままT=1秒としてt6変えた時の質量分析器1
0によるB/S iの結果が第3図Aであった。次に、
圧力調整バルブ16を開けここの圧力f 20 mba
rとしてtl変えた時の結果が同図Bであり、流量調整
バルブ130前後の圧力を調整することによっても流量
を制御できることが確認された。
これらの関係をもとに、反応炉11内に透明導電膜付き
ガラス基板を装着し、250Cの温度に加熱して反応ガ
スを流し、プラズマ金印加してアモルファスシリコン膜
を形成した。
まず、圧力調整器4および5を0.2 Kg/cm2に
調整し、パルプ14をT=1秒、t=0.5秒とした状
態でパルプ13および16を閉じ、パルプ7をT=1秒
、t=0.5秒としてB/5i=10−3、反応炉内圧
力f l mbarに設定して50秒間プラズマを印加
した。次に、モノシラン全同一条件のままパルプ7を閉
じ、圧力調整パルプ16によりバルブ130手前の圧力
を5 Q mbarからl Q mbar。
パルプ13の開放時間t ’i 10 ミリ秒から1ミ
リ秒としだいに変え、第6図Aの様にして15分間プラ
ズマを印加し、ボロンヲ9量1頃斜ドーピングしたi層
を形成した。最後に、モノシランを同一条件のままパル
プ1s7i−’r=i秒、t=0.5秒とすることによ
りP/5i=10″′3とし、1 mbar+/)圧力
で125秒間プラズマを印加してn層を形成した。
別の試料についてはi層のボロンドーピングを第6図B
およびCの様にしてこれらについて太陽電池特性の比較
を行なった。その結果、Bの傾斜ドーピングを行なった
ものが、他より短絡電流で8%多い結果が得られた。
本装置では圧力およびガス流量、ガス組成等がマイクロ
コンピュータによって精密に制御されているが、パルプ
により流量制御するためにマスフローメータに比べ格段
に広い範囲で流量制御できるばかりでなく、バルブ自体
の価格が非常に安いために、安価なシステムとなる。
パルプの構造例を以下に示す。第7図(1)は平形バル
ブの一例、第7図(2)は円錐形バルブの一例、第7図
(3)はパルプにガス通路用の穴をもった一例である。
ここで、21は178インチの直径をもったガス通路、
22はパルプ、23はパルプを駆動するための磁石であ
り、パルプに接続されている。(3)−2および(3)
−3は、(3)−1の部分図であり、パルプの上下動が
小さくてすむように1/8インチの径をもったガス通路
21は先端で1ミリ×7ミリとなり、パルプ22にも1
ミリ×7ミリの穴が開いている。
パルプは、第8図(1)に示す様なパルプの上部に設け
られた電磁石24によって上下に駆動する。
電磁石には、第8図(2)に示すような矩形波電圧を印
加することにより電磁石の極性を任意に変えることがで
きる。
第9図は、円筒回転形パルプの一例であり、第9図(1
)は平面図を示し、第9図(2)は正面図である。
第9図(3)はバルブ金駆動するための″電磁石の関係
を示し、第9図(4ンは電磁石に印加される矩形波電圧
である。円形バルブにおいては、ガスの流れの立上げを
早くするためにガス通路21の幅全広くしている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、パルプの開閉時間を制御することによ
りガス流量を広範囲に制御することができる。従来の流
量計では、最大流量の1%程度までの制御しかできない
が、本発明によれば0.1%程度までの制御が可能であ
り、制御装置の簡略化。
低価格下ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に使用したパルプの開閉によるパルプ
真近での時間とガス流量の関係を示す特性図、第2図お
よび第5図は本発明を使用したプラズマCV、、Dアモ
ルファスシリコン成長装置の構成図、第3図はパルプの
開放時間とシリコン対ボロン原子の割合を示す特性図、
第4図は1バルブ断続の周期とボロン原子の変動金示し
た特性図、第6図rl:iM形成時間に対するシリコン
対ボロン原子の割合の変化を示した特性図、第7図〜第
゛9図は本発明に使用したパルプ形状および特性図であ
る。 1・・・ジボランガスボンベ、2・・・ホスフィンガス
ボンベ%3・・・モノシランボンベ、4,5.6・・・
圧力調整器、7,13,14.15・・・パルプ% 1
2゜20・・・圧力計、10・・・質量分析計、11・
・・反応炉、16.17・・・圧力調整パルプ%18・
・・排気ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ガスを流すドーピング装置において、上記ガスは
    バルブの断続的開閉手段によってガスを流すことを特徴
    とするドーピング装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記ガスは2糧類
    あるいはそれ以上の種類のガスの混合であって、1棟類
    以上のガスを断続的に流すガス混合装置を有したことを
    特徴とするドーピング装置。
JP58141037A 1983-08-03 1983-08-03 ド−ピング装置 Pending JPS6032318A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229319A (ja) * 1985-04-03 1986-10-13 Hitachi Ltd 薄膜形成方法
JPH01191411A (ja) * 1988-01-27 1989-08-01 Nec Corp 化学蒸着法による薄膜形成装置
JPH04189698A (ja) * 1987-12-28 1992-07-08 Ppg Ind Inc 透明な付加物
JP2755369B2 (ja) * 1992-02-25 1998-05-20 エージー.アソシェーツ、インコーポレイテッド 放射加熱された冷壁リアクタにおける減圧下での半導体材料の気相ドーピング

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