JPS61199626A - 多層薄膜形成装置 - Google Patents
多層薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS61199626A JPS61199626A JP60040083A JP4008385A JPS61199626A JP S61199626 A JPS61199626 A JP S61199626A JP 60040083 A JP60040083 A JP 60040083A JP 4008385 A JP4008385 A JP 4008385A JP S61199626 A JPS61199626 A JP S61199626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction chamber
- thin film
- substrate
- cvd
- plasma cvd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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]
-
- 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
- H10P14/34—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
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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
この本発明は薄膜を複数層重ねた半導体装置等を連続的
に製造するための装置に関する。
に製造するための装置に関する。
近年薄膜半導体を用いた電子素子、特に非晶質シリコン
を用いた光電変換素子の研究が盛んセあり、電卓用電源
各種センサへ実用化が行なわれている。現在これらの非
晶質シリコンを形成する方法としては、モノシラン（Ｓ
ｉＨｌ）ガス中でのグロー放電分解により基板上に薄膜
を成長させるプラズマＣＶＤ決がｍく浮爾六れアいスー
箪９圓Ｌ−１−の原理図を示す０反応室２１内に原料ガ
ス２２を導入し、ヒータ２４により加熱される支持体２
５の上の基板２３と放電電極２６との間に電源２７によ
って高周波電界を加えることにより、電極２６と基板２
３の空間２８にプラズマを発生させる。空間２８の中で
は、記文された反応図のようにプラズマ中の電子が原料
ガス分子と衝突することにより活性分子が出来、これが
基板２３上に堆積するものである。ところが同時に有害
無益なイオンが発生するため、基板上にイオン損傷が生
じたり、反応槽壁に付着した不純物等がたたき出され、
薄膜に悪影響を及ぼす場谷もある。あるいはプラズマが
基板上に既に設けられた下層を損なうこともある。 一方、上記のプラズマによらず、紫外光の輻射エネルギ
に上り原料ガス分子を分解・解離する、いわゆる光ＣＶ
Ｄ法が知られてい葛、この方法は、第３図に示すように
反応室３１の中に原料ガス３２を導入し、ヒータ３４に
より加熱される支持体３５の上の基板３３の上の空間３
８に紫外光源３７がらの紫外光３６を入射窓３９を通じ
て入射させる。空間３８の中では、記入された反応図の
ように光子が原料分子に衝突することにより活性分子が
出来、これが基板３３上に堆積するものである。この方
法によれば第３図から明らかなようにイオンが発生しな
いために前述の欠点は原理的に発生しない、しかしなが
ら光ＣＶＤ法による薄膜成長の速度がプラズマＣＶＤ法
のそれに比べて極めて遅いことが、この成膜方法の欠点
である。 従って、例えば非晶質シリコンのｐ−１−ｎ３層からな
る光電変換素子等の特性を改善し、しかも生産性を高め
るには、特性に敏感な層を光ＣＶＤ法で形成し、他をプ
ラズマＣＶＤ法で形成する方法が最も優れた方法である
。
を用いた光電変換素子の研究が盛んセあり、電卓用電源
各種センサへ実用化が行なわれている。現在これらの非
晶質シリコンを形成する方法としては、モノシラン（Ｓ
ｉＨｌ）ガス中でのグロー放電分解により基板上に薄膜
を成長させるプラズマＣＶＤ決がｍく浮爾六れアいスー
箪９圓Ｌ−１−の原理図を示す０反応室２１内に原料ガ
ス２２を導入し、ヒータ２４により加熱される支持体２
５の上の基板２３と放電電極２６との間に電源２７によ
って高周波電界を加えることにより、電極２６と基板２
３の空間２８にプラズマを発生させる。空間２８の中で
は、記文された反応図のようにプラズマ中の電子が原料
ガス分子と衝突することにより活性分子が出来、これが
基板２３上に堆積するものである。ところが同時に有害
無益なイオンが発生するため、基板上にイオン損傷が生
じたり、反応槽壁に付着した不純物等がたたき出され、
薄膜に悪影響を及ぼす場谷もある。あるいはプラズマが
基板上に既に設けられた下層を損なうこともある。 一方、上記のプラズマによらず、紫外光の輻射エネルギ
に上り原料ガス分子を分解・解離する、いわゆる光ＣＶ
Ｄ法が知られてい葛、この方法は、第３図に示すように
反応室３１の中に原料ガス３２を導入し、ヒータ３４に
より加熱される支持体３５の上の基板３３の上の空間３
８に紫外光源３７がらの紫外光３６を入射窓３９を通じ
て入射させる。空間３８の中では、記入された反応図の
ように光子が原料分子に衝突することにより活性分子が
出来、これが基板３３上に堆積するものである。この方
法によれば第３図から明らかなようにイオンが発生しな
いために前述の欠点は原理的に発生しない、しかしなが
ら光ＣＶＤ法による薄膜成長の速度がプラズマＣＶＤ法
のそれに比べて極めて遅いことが、この成膜方法の欠点
である。 従って、例えば非晶質シリコンのｐ−１−ｎ３層からな
る光電変換素子等の特性を改善し、しかも生産性を高め
るには、特性に敏感な層を光ＣＶＤ法で形成し、他をプ
ラズマＣＶＤ法で形成する方法が最も優れた方法である
。
本発明は、以上の考察に基づくものであり、プラズマＣ
ＶＤ法と光ＣＶＤ法との組み合わせによって特性の良い
多層薄膜素子を製造するための多層薄膜形成装置に関す
る。
ＶＤ法と光ＣＶＤ法との組み合わせによって特性の良い
多層薄膜素子を製造するための多層薄膜形成装置に関す
る。
本発明による多層薄膜形成装置は、閉鎖可能ななり、各
反応室の外壁にはプラズマ発生用の放電電極と紫外線発
生用の光源のいずれかが取り付け可能であることによっ
て上記の目的を達成する。
反応室の外壁にはプラズマ発生用の放電電極と紫外線発
生用の光源のいずれかが取り付け可能であることによっ
て上記の目的を達成する。
第１図は本発明の一実施例で、隣接する反応室１１．１
２．１３が示されている。各反応室相互間および外部と
の間には開閉パルプ４１．４２．４３．４４によって仕
切られている０図では反応室１１には光ＣＶＤが行われ
るように水銀ランプ５を備え、反応室１２゜１３にはプ
ラズマＣＶＤができるように放電電極６を備えている。 この装置を用いて多層薄膜を形成するには、基板１をセ
ットしたトレイ２を反応室１１に入れて開閉パルプ４１
を閉じ、反応室１１内を真空排気する。 所定のガスを反応室ｌｌ内に導入し、光ＣＶＤ法により
第一の薄膜を基板上に形成する０次いで開閉パルプ４２
を開け、移動ローラ （後述）によりあらかじめ真空排
気された反応室１２のヒータ７の上にトレイを送る０反
応室１２ではプラズマＣＶＤ法により第二の薄膜を重ね
て形成する０反応室１３では同様にプラズマＣＶＤ法に
より第三の薄膜を形成する。 各反応室の構成を詳しく説明するために、反応室１２．
１３の横断面を第４図に、反応室１１の横断面を第５図
に示す、第４図において、反応室の中央にヒータ７が配
置され、反応室の対向する外壁３にそれぞれ放電電極６
が支持されている。基板１を搭載したトレイ２は移動ロ
ーラ８に掛かっており、基板面は落下物が付着しないよ
う鉛直にされている。トレイ２およびヒータは電気的に
接地しており、−万両放電電極６は図示しない高周波電
源の出力に接続されており、基板ｌとの間の空間にプラ
ズマを発生させて反応室１２．１３に導入された反応ガ
スより反応生成物の薄膜を既に形成された基板１上の薄
膜の上に形成することができる。 放電電極を支持する外壁３は取り外し可能で、第５図に
示すように、例えば低圧水銀ランプのような紫外線光源
５を支持する外壁３と交換可能であｌ啼ｎ′％卑遺ζ？
マド易１冒ピ１咳１１＋１１Ｍトｊ、Ｊマ怠ｒυｎを行
うことができる。 第６図は本装置をａ −３ｉ太陽電池の製造に応用した
時の工程例を、２種ＩＩＮ単に示している。ここに示し
た２例は、いずれもすでに透明電極を形成したガラス基
板上にｐ−１−ｎ三層を形成するものである。（ａ）の
場合には、まず反応室１１において光ＣＶＤ法により９
層を約１００人の厚さに形成する。使用する原料ガスは
ジシラン（Ｓｌｉｈ）とジボラン（ＢＪｉ）の混合ガス
であり、基板温度２００℃程度で成長させる０次に反応
室１２でモノシランのグロー放電分解により１層を形成
し、反応室１３でモノシランとホスフィン（ＰＨｓ）の
グロー放電分解によりｎ層を形成する。この工程により
製作した太陽電池は次の点で優れた特徴を持っている。 通常透明電極としてはＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物
）を用いるが、グロー放電分解法で９層を形成すると、
ＩＴＯ表面がプラズマにより還元され薄い絶縁層が出来
る。その結果、直列抵抗が増加し出力特性が悪くなる。 しかし光ＣＶＤ法により９層を形成するこの工程では前
述したとおり、イオンの発生がないので、この現象は生
じない。 次に第６図（ｂ）の工程は、９層、ｎ層をグロー放電分
解によるプラズマＣＶＤ法で形成し、ｉ層を光ＣＶＤ法
で形成する。すなわち、反応室１１．１３に放電電極６
を、反応室１２に紫外線光源５をセットする。この場合
ｐ層、ｎ層は微結晶（■Ｃ）相を含んだａ−５ｉであり
、このため９層での光吸収ロスの低減、ｎ層とその上に
形成される金属電極との接触抵抗の低減が図られる。こ
のことは公知の事実である。しかし最も効果的なのは、
ｉ層を光ＣＶＤ法で形成するので、反応槽内壁からの不
純物の購入を防ぐことが出来るのである。なおいずれの
工程でも光ＣＶＤ法の適用は１層のみであり、成長速度
の遅いことをカバーすることができる。 以上ｐ−１−ｎ三層構造の非晶質シリコンについて、本
発明の適用例について説明したが、これらに限定されな
いことはいうまでもない、また第１図あるいは第４．第
５図に示された構造は、本発明による装置の概念を示す
ものであって、これにとられれることはない。
２．１３が示されている。各反応室相互間および外部と
の間には開閉パルプ４１．４２．４３．４４によって仕
切られている０図では反応室１１には光ＣＶＤが行われ
るように水銀ランプ５を備え、反応室１２゜１３にはプ
ラズマＣＶＤができるように放電電極６を備えている。 この装置を用いて多層薄膜を形成するには、基板１をセ
ットしたトレイ２を反応室１１に入れて開閉パルプ４１
を閉じ、反応室１１内を真空排気する。 所定のガスを反応室ｌｌ内に導入し、光ＣＶＤ法により
第一の薄膜を基板上に形成する０次いで開閉パルプ４２
を開け、移動ローラ （後述）によりあらかじめ真空排
気された反応室１２のヒータ７の上にトレイを送る０反
応室１２ではプラズマＣＶＤ法により第二の薄膜を重ね
て形成する０反応室１３では同様にプラズマＣＶＤ法に
より第三の薄膜を形成する。 各反応室の構成を詳しく説明するために、反応室１２．
１３の横断面を第４図に、反応室１１の横断面を第５図
に示す、第４図において、反応室の中央にヒータ７が配
置され、反応室の対向する外壁３にそれぞれ放電電極６
が支持されている。基板１を搭載したトレイ２は移動ロ
ーラ８に掛かっており、基板面は落下物が付着しないよ
う鉛直にされている。トレイ２およびヒータは電気的に
接地しており、−万両放電電極６は図示しない高周波電
源の出力に接続されており、基板ｌとの間の空間にプラ
ズマを発生させて反応室１２．１３に導入された反応ガ
スより反応生成物の薄膜を既に形成された基板１上の薄
膜の上に形成することができる。 放電電極を支持する外壁３は取り外し可能で、第５図に
示すように、例えば低圧水銀ランプのような紫外線光源
５を支持する外壁３と交換可能であｌ啼ｎ′％卑遺ζ？
マド易１冒ピ１咳１１＋１１Ｍトｊ、Ｊマ怠ｒυｎを行
うことができる。 第６図は本装置をａ −３ｉ太陽電池の製造に応用した
時の工程例を、２種ＩＩＮ単に示している。ここに示し
た２例は、いずれもすでに透明電極を形成したガラス基
板上にｐ−１−ｎ三層を形成するものである。（ａ）の
場合には、まず反応室１１において光ＣＶＤ法により９
層を約１００人の厚さに形成する。使用する原料ガスは
ジシラン（Ｓｌｉｈ）とジボラン（ＢＪｉ）の混合ガス
であり、基板温度２００℃程度で成長させる０次に反応
室１２でモノシランのグロー放電分解により１層を形成
し、反応室１３でモノシランとホスフィン（ＰＨｓ）の
グロー放電分解によりｎ層を形成する。この工程により
製作した太陽電池は次の点で優れた特徴を持っている。 通常透明電極としてはＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物
）を用いるが、グロー放電分解法で９層を形成すると、
ＩＴＯ表面がプラズマにより還元され薄い絶縁層が出来
る。その結果、直列抵抗が増加し出力特性が悪くなる。 しかし光ＣＶＤ法により９層を形成するこの工程では前
述したとおり、イオンの発生がないので、この現象は生
じない。 次に第６図（ｂ）の工程は、９層、ｎ層をグロー放電分
解によるプラズマＣＶＤ法で形成し、ｉ層を光ＣＶＤ法
で形成する。すなわち、反応室１１．１３に放電電極６
を、反応室１２に紫外線光源５をセットする。この場合
ｐ層、ｎ層は微結晶（■Ｃ）相を含んだａ−５ｉであり
、このため９層での光吸収ロスの低減、ｎ層とその上に
形成される金属電極との接触抵抗の低減が図られる。こ
のことは公知の事実である。しかし最も効果的なのは、
ｉ層を光ＣＶＤ法で形成するので、反応槽内壁からの不
純物の購入を防ぐことが出来るのである。なおいずれの
工程でも光ＣＶＤ法の適用は１層のみであり、成長速度
の遅いことをカバーすることができる。 以上ｐ−１−ｎ三層構造の非晶質シリコンについて、本
発明の適用例について説明したが、これらに限定されな
いことはいうまでもない、また第１図あるいは第４．第
５図に示された構造は、本発明による装置の概念を示す
ものであって、これにとられれることはない。
本発明によれば、同一基板上に薄膜を積層するために基
板を順次通過できる各反応室に、プラズマＣＶＤ用の放
電電極か光ＣＶＤ用の紫外線光源を交換可能に備えるこ
とができるため、容易に任意の構成の多層薄膜を基板を
大気にさらすことなく連続形成が可能で、各層間の界面
の清浄が保たれる。
板を順次通過できる各反応室に、プラズマＣＶＤ用の放
電電極か光ＣＶＤ用の紫外線光源を交換可能に備えるこ
とができるため、容易に任意の構成の多層薄膜を基板を
大気にさらすことなく連続形成が可能で、各層間の界面
の清浄が保たれる。
第１図は本発明の一実施例の平面断面図、第２図、第３
図はそれぞれプラズマＣＶＤ法および光ＣＶＤ法の原理
を反応図を含めて示した装置の断面図、第４図および第
５図はそれぞれ第１図の装置の反応室のプラズマＣＶＤ
および光ＣＶＤを行うことができる状態を示す横断面図
、第６図は本発明による装置を用いて示した工程例の工
程図である。 １：基板、２；トレイ、３：反応室外壁、５：紫外線光
源、６：放電電極、７：ヒータ、１１：光ＣＶＤ反応室
、１２．１３：ブラズ？ＣＶＤ反応室、４１．４２．４
３，４４ ：開閉バルブ。 第１図 第４図 第５図 第６図
図はそれぞれプラズマＣＶＤ法および光ＣＶＤ法の原理
を反応図を含めて示した装置の断面図、第４図および第
５図はそれぞれ第１図の装置の反応室のプラズマＣＶＤ
および光ＣＶＤを行うことができる状態を示す横断面図
、第６図は本発明による装置を用いて示した工程例の工
程図である。 １：基板、２；トレイ、３：反応室外壁、５：紫外線光
源、６：放電電極、７：ヒータ、１１：光ＣＶＤ反応室
、１２．１３：ブラズ？ＣＶＤ反応室、４１．４２．４
３，４４ ：開閉バルブ。 第１図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- （１）閉鎖可能な連絡口を介して互いに隣接する複数の
反応室からなり、各反応室の外壁にはプラズマ発生用の
放電電極と紫外線発生用の光源のいずれかが取り付け可
能であることを特徴とする多層薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040083A JPS61199626A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 多層薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040083A JPS61199626A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 多層薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61199626A true JPS61199626A (ja) | 1986-09-04 |
Family
ID=12571003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60040083A Pending JPS61199626A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 多層薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61199626A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5780313A (en) * | 1985-02-14 | 1998-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60040083A patent/JPS61199626A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5780313A (en) * | 1985-02-14 | 1998-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
| US5976259A (en) * | 1985-02-14 | 1999-11-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method, and system |
| US6113701A (en) * | 1985-02-14 | 2000-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method, and system |
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