JP2002137992A - Method of growing liquid phase and device therefor - Google Patents

Method of growing liquid phase and device therefor

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JP2002137992A
JP2002137992A JP2000333057A JP2000333057A JP2002137992A JP 2002137992 A JP2002137992 A JP 2002137992A JP 2000333057 A JP2000333057 A JP 2000333057A JP 2000333057 A JP2000333057 A JP 2000333057A JP 2002137992 A JP2002137992 A JP 2002137992A
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melt
liquid phase
phase growth
plasma
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Inventor
Katsumi Nakagawa
克己 中川
Akiyuki Nishida
彰志 西田
Shunichi Ishihara
俊一 石原
Hirokazu Otoshi
博和 大利
Takaharu Kondo
隆治 近藤
Hiroshi Sato
宏 佐藤
Keishi Saito
恵志 斉藤
Koichi Matsuda
高一 松田
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of growing liquid phase able to improve a wettability of the melt and to grow well with good repeatability even for a substrate which can't get sufficient effect (i.e., repeatability and productive efficiency) by a conventional method. SOLUTION: The method of growing the liquid phase by which crystal layer is grown on the substrate soaked in the melt melting raw material of the crystal is made to supersaturate in a furnace keeping airtight from outside for growing liquid phase, is characterized in that prior to soaking the substrate into the melt, the substrate is plasma treated in a room inside of the furnace or a room able to communicate with the furnace keeping airtight from outside.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池やLED
などのデバイスに使用される半導体結晶や、ニオブ酸リ
チウムなどの光学結晶の製造に際して適用される液相成
長法、および、この方法の実施に好適な液相成長装置に
関するものである。
The present invention relates to a solar cell and an LED.
The present invention relates to a liquid phase growth method applied to the production of a semiconductor crystal used for a device such as a semiconductor device and an optical crystal such as lithium niobate, and a liquid phase growth apparatus suitable for implementing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】環境に対する生活意識の高まりととも
に、太陽電池が、民生用にも広く使用されるようになっ
てきた。民生用の太陽電池には、主として、単結晶また
は多結晶のシリコンが用いられている。そして、現在、
これらの結晶は、大きなインゴットから300μm程度
の厚さのウェファとして切り出されているが、この方法
では、切り出しに伴い、200μm程度の切り代が出る
ため、材料の使用効率が悪い。今後、さらに生産量を増
やし、低価格化を進めるには、数十から100μm程度
の電気的・光学的に必要とされる、最小限の厚さの結晶
を成長して、これを使用することが望まれる。
2. Description of the Related Art Solar cells have come to be widely used for consumer use with increasing awareness of the environment. Single-crystal or polycrystalline silicon is mainly used for consumer solar cells. And now,
These crystals are cut out from a large ingot as wafers having a thickness of about 300 μm. However, in this method, a cutting allowance of about 200 μm is produced along with the cutting, so that the material use efficiency is poor. In order to further increase the production volume and reduce the price in the future, it is necessary to grow a crystal with a minimum thickness of several tens to 100 μm, which is required electrically and optically, and use it. Is desired.

【0003】そのような薄い結晶シリコンを成長するた
めの方法としては、シリコンを含む気体を熱やプラズマ
の作用で分解する気相成長法がこれまで主に検討されて
きた。しかし、太陽電池の量産においては、1バッチで
数十〜数百枚の4〜5インチ角基板に1μm/分以上の
速度で、シリコンが成長できる装置が求められる。この
ような仕様に対応できる気相成長装置は、市販されてい
ないし、実現も困難と思われる。
[0003] As a method for growing such thin crystalline silicon, a vapor phase growth method in which a gas containing silicon is decomposed by the action of heat or plasma has been mainly studied. However, in mass production of solar cells, an apparatus capable of growing silicon at a rate of 1 μm / min or more on several tens to several hundreds of 4 to 5 inch square substrates in one batch is required. A vapor phase growth apparatus that can meet such specifications is not commercially available, and is considered difficult to realize.

【0004】結晶の成長法としては、この他に、液相成
長法と呼ばれる方法が古くから知られており、実際に、
LED用の化合物半導体結晶、電気光学素子用の光学結
晶の製造に利用されている。また、最近では、結晶シリ
コン基板やセラミック基板、さらには、金属基板上に成
長したシリコン結晶膜を、太陽電池の製造に利用する例
が報告されている。
[0004] As a method of growing a crystal, a method called a liquid phase growth method has been known for a long time.
It is used for manufacturing compound semiconductor crystals for LEDs and optical crystals for electro-optical elements. Recently, examples have been reported in which a crystalline silicon substrate, a ceramic substrate, or a silicon crystal film grown on a metal substrate is used for manufacturing a solar cell.

【0005】液相成長法とは、錫、インジウム、ガリウ
ムなどの金属や、リチウム酸やニオブ酸などの酸化物を
加熱・溶解して、必要に応じて、さらに、この中に砒素
やシリコンなどの結晶を構成するための材料を溶かし込
んで、メルトを調整し、メルトを基板に接触させ、冷却
などの手段でメルトを過飽和として、基板上に結晶を析
出させる方法である。
[0005] The liquid phase growth method means that a metal such as tin, indium or gallium or an oxide such as lithium acid or niobate is heated and melted, and if necessary, arsenic or silicon is further added thereto. Is a method of dissolving a material for constituting the crystal, adjusting the melt, bringing the melt into contact with the substrate, and supersaturating the melt by means such as cooling to precipitate the crystal on the substrate.

【0006】この液相成長法は、良質の結晶が成長でき
る上に、気相成長法に比べ無駄になる原料が少ないの
で、太陽電池など低価格とすることが強く求められるデ
バイスやガリウムやニオブなどの高価な原料を使用する
電気光学デバイスへの応用に好適である。
[0006] In this liquid phase growth method, since high quality crystals can be grown and less wasteful materials are used as compared with the vapor phase growth method, devices such as solar cells which are strongly required to be inexpensive, gallium and niobium are required. It is suitable for application to an electro-optical device using expensive raw materials such as.

【0007】しかし、前記液相成長法において、メルト
に対する基板の濡れ性の制御が重要である。メルトに対
する基板の濡れが不良な場合の事例を、図4を参照して
説明すると、図4の(a)には、基板上にメルト402
を流した時、濡れが不良なために、基板401の全面に
広がらなかった状況が図解されている。本来、基板全面
に結晶層を成長すべきであるが、この状況では、結晶層
はメルト402の広がった範囲にしか成長していない。
However, in the liquid phase growth method, it is important to control the wettability of the substrate to the melt. An example of the case where the wettability of the substrate with respect to the melt is poor will be described with reference to FIG. 4. FIG.
FIG. 3 illustrates a situation where the substrate 401 was not spread over the entire surface of the substrate 401 due to poor wetting when flowing. Originally, a crystal layer should be grown on the entire surface of the substrate, but in this situation, the crystal layer has grown only in a wide range of the melt 402.

【0008】また、図4の(b)や(c)では、メルト
を基板全面に広げた場合、または、基板全体をメルトに
浸漬した場合でも、基板の濡れ性が不十分だったために
生じたと思われる、異常の事例が断面で示されている。
ここで、(b)は単結晶の基板上に成長した場合に見ら
れるもので、基板結晶の方位の影響を受けた、向きの揃
ったピラミッド状の突起が成長している。また、(c)
は多結晶の基板や成長する結晶と異なる材質の基板を使
用した場合にしばしば見られるもので、不定形な結晶粒
がランダムに成長している。
Further, in FIGS. 4B and 4C, even when the melt is spread over the entire surface of the substrate or when the entire substrate is immersed in the melt, the problem is caused by insufficient wettability of the substrate. Probable, anomalous cases are shown in cross-section.
Here, (b) is observed when the crystal is grown on a single crystal substrate, and pyramid-like projections having a uniform direction are grown, which are influenced by the orientation of the substrate crystal. (C)
Is often seen when a polycrystalline substrate or a substrate of a material different from the crystal to be grown is used, and amorphous crystal grains grow randomly.

【0009】事例(b)や(c)は、基板表面に、ごく
薄い不純物の層が形成されていたり、表面原子の終端状
態が変化したりして、生じると考えられるが、数〜数十
原子層程度の範囲での変化であり、実体を分析的に解明
するのは容易でないから、その詳細を明確に示すことは
困難である。
Cases (b) and (c) are thought to occur due to the formation of a very thin impurity layer on the substrate surface or the change in the termination state of surface atoms. Since it is a change in the range of the atomic layer and it is not easy to clarify the substance analytically, it is difficult to clearly show the details.

【0010】このような問題を改善するために、成長に
使用する基板の洗浄法に工夫が凝らされてきた。例え
ば、シリコンなどの半導体基板の場合、硫酸と過酸化水
素水との混合液で処理した後、フッ酸で処理すると、基
板上のメルトの広がりを改善する効果が見られる。た
だ、これだけでは十分な再現性が得られないので、さら
に、結晶の成長の前に、基板を1000℃以上の水素雰
囲気中でアニールすることが、液相成長法における基板
の前処理法として、広く実施されている。
[0010] In order to improve such a problem, a method of cleaning a substrate used for growth has been devised. For example, in the case of a semiconductor substrate such as silicon, treatment with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide followed by treatment with hydrofluoric acid has the effect of improving the spread of the melt on the substrate. However, since sufficient reproducibility cannot be obtained by this alone, annealing the substrate in a hydrogen atmosphere of 1000 ° C. or more before crystal growth is a pretreatment method of the substrate in the liquid phase growth method. Widely implemented.

【0011】しかし、これらの方法を実施しても、異常
な成長が防止できない場合があった。また、基板の耐薬
品性が不十分なために、硫酸やフッ酸が使用できない場
合や、耐熱性が不十分なために、水素雰囲気中での高温
アニールが実施できない場合があった。
However, even when these methods are carried out, abnormal growth cannot be prevented in some cases. Moreover, sulfuric acid or hydrofluoric acid cannot be used due to insufficient chemical resistance of the substrate, or high-temperature annealing in a hydrogen atmosphere cannot be performed due to insufficient heat resistance in some cases.

【0012】しかも、高温アニールについては、アニー
ルを実施した後、基板を外気に触れさせることなく、速
やかにメルトに接触させないと効果が低下する場合が多
い。しかし、高温アニールに必要な温度は、一般に液相
成長を行う温度より高く、成長を行っている場所の近傍
で、高温アニールを行うと、メルトの温度が変動し、液
相成長への悪影響が見られる場合がある。高温アニール
を行う炉を、液相成長用の炉とは独立させ、気密を保っ
たまま、基板の搬送を行えば、上述の問題解決にはなる
が、高温度の加熱源を独立に用意する必要があり、装置
が複雑になる。
In addition, the effect of high-temperature annealing is often reduced unless the substrate is brought into contact with the melt immediately after the annealing without exposing the substrate to outside air. However, the temperature required for high-temperature annealing is generally higher than the temperature at which liquid phase growth is performed, and if high-temperature annealing is performed in the vicinity of the growth site, the temperature of the melt fluctuates and adversely affects liquid phase growth. May be seen. If the furnace for high temperature annealing is made independent of the furnace for liquid phase growth and the substrate is transported while maintaining airtightness, the above-mentioned problem can be solved, but a high-temperature heating source is prepared independently. Required, and the device becomes complicated.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このような事情から、
本発明者は、基板表面のプラズマ処理に注目した。プラ
ズマ処理は、例えば、特開平6−163484号公報な
どに記載されているように、これまでにも、半導体基板
の表面処理法として使用されてきた。本発明者の検討に
よると、基板のプラズマ処理は、液相成長法におけるメ
ルトに対する濡れ性の改善にも効果があり、特に、水素
雰囲気中の高温アニールに比べ、はるかに低温でも、所
期の効果が上がる場合が多く、より低コストな基板が使
用可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION Under such circumstances,
The inventor paid attention to the plasma treatment of the substrate surface. The plasma treatment has been used as a surface treatment method for a semiconductor substrate, as described in, for example, JP-A-6-163484. According to the study of the present inventors, the plasma treatment of the substrate is also effective in improving the wettability to the melt in the liquid phase growth method. In many cases, the effect is improved, and a lower cost substrate can be used.

【0014】しかし、これまで、このプラズマ処理を、
液相成長における基板の濡れ性の改善に使用した例はな
いのである。その理由は、次のように考えられる。即
ち、水素雰囲気中での高温アニールと同様、プラズマ処
理も処理後に気密を破らずに、液相成長を開始しない
と、急速に、その効果が薄れて行く。しかし、プラズマ
処理は、概ね1torr以下の雰囲気で行われるのに対
し、液相成長法では、液体のメルトの蒸発を抑える目的
から、大気圧前後で行われるため、液相成長と同じ雰囲
気下での処理が困難で、プラズマ処理後、迅速に液相成
長に移行するのが困難である。このような事情が、プラ
ズマ処理を液相成長における基板の濡れ性の改善に利用
するにあったての障害となっているものと考えられる。
However, until now, this plasma treatment has
There is no example used for improving the wettability of a substrate in liquid phase growth. The reason is considered as follows. That is, as in the case of high-temperature annealing in a hydrogen atmosphere, the effect of the plasma treatment rapidly decreases unless liquid phase growth is started without breaking airtightness after the treatment. However, while the plasma treatment is performed in an atmosphere of about 1 torr or less, the liquid phase growth method is performed at about the atmospheric pressure for the purpose of suppressing the evaporation of the liquid melt. Is difficult, and it is difficult to quickly shift to liquid phase growth after the plasma treatment. It is considered that such a situation is an obstacle to utilizing the plasma treatment for improving the wettability of the substrate in the liquid phase growth.

【0015】本発明者は、液相成長法においても、プラ
ズマ処理法による基板の濡れ性改善の効果が最大限に得
られるように、この困難を克服すべく、鋭意研究を重ね
た。その結果、以下のような意図で、本発明は達成され
たのである。
The inventor of the present invention has intensively studied to overcome this difficulty so that the effect of improving the wettability of the substrate by the plasma processing method can be maximized even in the liquid phase growth method. As a result, the present invention has been achieved with the following intent.

【0016】即ち、本発明は、従来の方法では、十分な
効果(即ち、再現性および生産効率)が上げられなかっ
た基板に対しても、メルトの濡れ性を改善し、再現性良
く、良好な成長を行うことができる液相成長法を提供す
ることを第1の目的とする。
That is, the present invention improves the wettability of the melt even with respect to a substrate for which a sufficient effect (ie, reproducibility and production efficiency) has not been improved by the conventional method, and has good reproducibility and good reproducibility. It is a first object of the present invention to provide a liquid phase growth method capable of performing a proper growth.

【0017】また、本発明の第2の目的は、耐薬品性や
耐熱性の低い基板に対しても、基板へのダメージ無し
に、濡れ性を改善し、再現性良く、良好な成長を行うこ
とができる液相成長法を提供することである。
A second object of the present invention is to improve the wettability, improve the reproducibility, and achieve good growth of a substrate having low chemical resistance and heat resistance without damaging the substrate. It is to provide a liquid phase growth method that can be used.

【0018】この目的達成のため、本発明では、比較的
簡単な装置を用いて、メルトへの悪影響なく、基板の濡
れ性を改善し、再現性良く、良好な成長を行うことがで
きるようにするを目的とする。
In order to achieve this object, the present invention uses a relatively simple apparatus to improve the wettability of the substrate without adversely affecting the melt, and to achieve good growth with good reproducibility. The purpose is to.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、外部からの気密を保った液相成長用の
炉の内部において、結晶の原料を溶かし込んだメルトに
基板を浸漬し、該メルトを過飽和にして、前記基板上に
結晶層を成長させる液相成長法において、前記メルトへ
の浸漬に先立って、炉の内部の空間、または、外部から
の気密を保ったまま炉と連通可能な空間において、前記
基板をプラズマ処理することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a substrate is immersed in a melt in which crystal raw materials are melted inside a liquid phase growth furnace which is kept airtight from the outside. In the liquid phase growth method in which the melt is supersaturated and a crystal layer is grown on the substrate, prior to immersion in the melt, the furnace is kept in a space inside the furnace or while maintaining airtightness from the outside. The substrate is subjected to plasma processing in a space that can communicate with the substrate.

【0020】また、本発明では、少なくとも、半導体原
料を溶かし込むためのメルトと、メルトの保持手段と、
基板をメルトとの接触位置に搬送するための基板搬送手
段と、プラズマの生起手段と、これらを収容して外界か
らの気密を保持できる液相成長用の炉と、メルトの温度
を制御するメルト温度制御手段と、を備えたことを特徴
とする液相成長装置を提供する。
In the present invention, at least a melt for dissolving the semiconductor raw material, a melt holding means,
Substrate transport means for transporting the substrate to a contact position with the melt, plasma generating means, a liquid phase growth furnace capable of accommodating them and maintaining airtightness from the outside, and a melt for controlling the temperature of the melt. And a temperature control means.

【0021】更に、本発明では、少なくとも、半導体原
料を溶かし込むためのメルトと、メルトの保持手段と、
これらを収容して外界からの気密を保持できる液相成長
用の炉と、メルトの温度を制御するメルト温度制御手段
と、外界からの気密を保持したまま前記炉と連通可能な
表面処理室と、該表面処理室に設けられたプラズマの生
起手段と、基板を表面処理室からメルトとの接触位置ま
で搬送する基板搬送手段とを備えたことを特徴とする液
相成長装置を提供する。
Further, in the present invention, at least a melt for dissolving the semiconductor raw material, a melt holding means,
A furnace for liquid phase growth capable of holding these and maintaining airtightness from the outside, a melt temperature control means for controlling the temperature of the melt, and a surface treatment chamber capable of communicating with the furnace while maintaining airtightness from the outside. A liquid phase growth apparatus comprising: a plasma generating means provided in the surface treatment chamber; and a substrate transport means for transporting a substrate from the surface treatment chamber to a contact position with a melt.

【0022】この場合、液相成長法の代表的な方式とし
て、メルトに対しての基板の接触させ方の違いにより、
スライドボート法とディップ法が知られている。また、
メルトの温度制御法の違いにより、恒温法と徐冷法があ
る。
In this case, as a typical method of the liquid phase growth method, depending on the difference in the manner in which the substrate is brought into contact with the melt,
The slide boat method and the dip method are known. Also,
Depending on the difference in the method of controlling the temperature of the melt, there are a constant temperature method and a slow cooling method.

【0023】本発明者は、スライドボート法とディップ
法の場合に、それぞれ、好適な方式を考えた。即ち、ス
ライドボート法の場合には、連続処理に向いている恒温
法と組み合わせ、ディップ法の場合には、1バッチあた
り投入枚数を増やし易い徐冷法と組み合わせるのである
が、この逆の組み合わせも可能である。
The inventor of the present invention has considered suitable methods for the slide boat method and the dip method. In other words, in the case of the slide boat method, it is combined with the constant temperature method suitable for continuous processing, and in the case of the dip method, it is combined with the slow cooling method that can easily increase the number of sheets per batch, but the reverse combination is also possible. is there.

【0024】前述のように、半導体のプラズマ処理は、
従来、概ね1torr以下の雰囲気で行われてきたが、
放電方式を工夫することにより、大気圧程度の高い圧力
の雰囲気下でも、プラズマを生起することが可能で、各
種の材料の処理に使用できることが知られている。例え
ば、特開平5−69417号公報には、平行平板電極の
一方または両方の表面を、誘電体板で覆うことによっ
て、500〜1500torrの範囲でプラズマを生起
し、木材の乾燥に使用する旨の記載がある。
As described above, the plasma processing of a semiconductor is performed by:
Conventionally, it has been performed in an atmosphere of about 1 torr or less,
It is known that by devising a discharge method, plasma can be generated even in an atmosphere having a high pressure of about atmospheric pressure, and can be used for processing various materials. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-69417 discloses a technique in which one or both surfaces of a parallel plate electrode are covered with a dielectric plate to generate plasma in a range of 500 to 1500 torr and used for drying wood. There is a description.

【0025】そこで、本発明者は、大気圧下のプラズマ
処理は、スライドボート法と組み合わせることが好まし
く、また、プラズマの生起に用いるガスの流し方に、液
相成長法に特有の工夫を盛り込むとにより、好ましい結
果が得られることを見出した。
Therefore, the present inventor has proposed that the plasma treatment under the atmospheric pressure is preferably combined with the slide boat method, and incorporates a device unique to the liquid phase growth method into the flow of the gas used to generate the plasma. It has been found that preferred results can be obtained from the above.

【0026】一方、ディップ方式でスループットを上げ
るには、1バッチ当りの投入基板数を増やす必要があ
る。この場合には、特開平5−69417号公報に記載
されたような、大気圧プラズマ処理が困難であり、成長
炉と連通可能ではあるが、必要に応じて、圧力を独立に
維持できる空間でプラズマ処理を行うのが望ましい。し
かし、基板が金属や低抵抗な半導体の場合には、一様な
放電を生起するのが困難となりやすい。
On the other hand, in order to increase the throughput by the dip method, it is necessary to increase the number of substrates to be fed per batch. In this case, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-69417, it is difficult to perform the atmospheric pressure plasma treatment, and it is possible to communicate with the growth furnace, but if necessary, in a space where the pressure can be maintained independently. It is desirable to perform a plasma treatment. However, when the substrate is a metal or a low-resistance semiconductor, it tends to be difficult to generate a uniform discharge.

【0027】そこで、本発明者は、この様な場合にも、
好適な結果が得られる方法を見出した。これらのこと
は、以下に述べる実施の形態で、順次、説明することに
する。
Therefore, the present inventor has proposed that even in such a case,
We have found a way to get good results. These will be sequentially described in the embodiments described below.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1には、本発明を適用した、ス
ライドボート方式の液相成長装置の事例が示されてい
る。ここで、符号100は基板サセプターで、座繰り部
に基板101が嵌め込まれ、表面に段差ができないよう
に調整されている。一般に、スライドボート方式の基板
サセプター100は、カーボンや石英ガラスなどの、耐
熱性が高く、メルトと貼り付いたり、反応したりしない
材料が用いられるが、プラズマ処理を行うには、カーボ
ンのような導電性の材料の使用が好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of a slide boat type liquid phase growth apparatus to which the present invention is applied. Here, reference numeral 100 denotes a substrate susceptor, which is adjusted so that the substrate 101 is fitted into the counterbored portion and no step is formed on the surface. Generally, the slide boat type substrate susceptor 100 is made of a material having high heat resistance, such as carbon or quartz glass, which does not stick to or react with the melt. The use of a conductive material is preferred.

【0029】すなわち、導電性の基板サセプター100
を使用すると、基板は、金属や半導体のような導電性の
材料でも、セラミクスのような誘電体でも、同じように
使用できる。また、特に単結晶の基板を用いると、その
上に成長する結晶層も、基板の方位を引き継いだ単結晶
にすることが可能である(エピタキシャル成長)。ま
た、基板とその上に成長する結晶とが異なっていても、
エピタキシャル成長が可能な場合(ヘテロエピタキシャ
ル成長)があり、LEDの製造などで利用される。この
ような成長の場合にも、本発明では、基板の濡れ性の改
善に効果がある。
That is, the conductive substrate susceptor 100
When the substrate is used, the substrate can be similarly used whether it is a conductive material such as metal or semiconductor, or a dielectric such as ceramics. In particular, when a single-crystal substrate is used, a crystal layer grown thereon can be a single crystal that inherits the orientation of the substrate (epitaxial growth). Also, even if the substrate and the crystal grown on it are different,
There are cases where epitaxial growth is possible (heteroepitaxial growth), which is used in the manufacture of LEDs and the like. In the case of such growth, the present invention is also effective in improving the wettability of the substrate.

【0030】ボート103は、上下に開口を持つ耐熱性
の部材であって、通常は、カーボンで作られ、内部に、
インジウム・ガリウム・錫・銅・アルミ・亜鉛などの低
融点金属のメルト102を保持する。なお、ガスの吸蔵
を嫌う場合は、ボート103の表面に炭化珪素のコーテ
ィングを施すのが好ましい。ボート103の底部は、基
板サセプター100の表面と良好な擦り合わせが得られ
ており、メルト102を漏らすことなく、スライド可能
である。
The boat 103 is a heat-resistant member having upper and lower openings, and is usually made of carbon.
Holds a melt 102 of a low melting point metal such as indium, gallium, tin, copper, aluminum and zinc. When the gas is not to be occluded, the surface of the boat 103 is preferably coated with silicon carbide. The bottom portion of the boat 103 has good rubbing with the surface of the substrate susceptor 100 and can slide without leaking the melt 102.

【0031】以下では、メルトの温度制御法として、恒
温法の場合を説明する。メルト102の表面には、成長
させたい結晶そのもの、または、その構成材料のフレー
ク104が浮かべられている。すなわち、シリコンを成
長させる場合には、メルトをインジウム・ガリウム・錫
などとし、シリコン基板をフレーク104とすれば良
い。また、ガリウム砒素を成長させる場合には、メルト
をガリウムとし、砒素のブロックをフレーク104とす
ればよい。
Hereinafter, the case of a constant temperature method will be described as a method of controlling the temperature of the melt. On the surface of the melt 102, crystals to be grown or flakes 104 of the constituent material are floated. That is, when silicon is grown, the melt may be indium, gallium, tin, or the like, and the silicon substrate may be flakes 104. When gallium arsenide is grown, the melt may be gallium and the arsenic block may be flakes 104.

【0032】ボートの上下には、独立したヒーター10
6、107が設けられている。ヒーター106、107
は、メルト102の底部より液面の方が高温となるよう
に制御される。こうすると、メルト102の液面では、
フレーク104から結晶の構成材料がメルト中に溶け込
むが、一方で、基板101の表面近傍では、過飽和とな
って、結晶層105が成長する。恒温法においては、フ
レーク104が残っている限り、各部の温度を一定に保
てば良く、連続的に成長を行うことができる。
Independent heaters 10 are provided above and below the boat.
6, 107 are provided. Heaters 106, 107
Is controlled such that the liquid level is higher than the bottom of the melt 102. Then, at the liquid level of the melt 102,
The constituent material of the crystal melts into the melt from the flakes 104, but on the other hand, in the vicinity of the surface of the substrate 101, it becomes supersaturated, and the crystal layer 105 grows. In the constant temperature method, as long as the flakes 104 remain, the temperature of each part may be kept constant, and the growth can be performed continuously.

【0033】この場合、基板サセプター100は、連続
的に右に移動してもよく、基板101の表面に所望の厚
さの結晶層105が成長するたびに、断続的に右に移動
してもよい。この動きに伴い、基板101が順次、ボー
トの右端から顔を出す。また、基板サセプター100や
ボート103は、成長炉113によって、外気からの気
密が保たれている。ただし、内部を大気圧前後、特に、
陽圧に保つ場合には、基板サセプター100と成長炉1
13との摺動部から外部への若干のリークは、実用上問
題にならない場合が多い。
In this case, the substrate susceptor 100 may continuously move to the right or may intermittently move to the right every time the crystal layer 105 having a desired thickness grows on the surface of the substrate 101. Good. With this movement, the substrate 101 sequentially comes out from the right end of the boat. Further, the substrate susceptor 100 and the boat 103 are kept airtight from the outside air by the growth furnace 113. However, the inside is around atmospheric pressure, especially
When maintaining the positive pressure, the substrate susceptor 100 and the growth furnace 1
A small leak to the outside from the sliding portion with the thirteen does not often cause a practical problem.

【0034】符号108はプラズマ処理を行うための対
向電極である。前述したように、液相成長は、大気圧前
後の雰囲気で行うために、プラズマも同じ圧力下で生起
することが望ましい。そのために、対向電極108の表
面を誘電体層109で覆い、対向電極108には50H
z程度から100MHz程度の交流電界を印加する。使
用する誘電体は、プラズマの生起に使用するガスの種類
により、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化タンタルな
どの材料から選択する。
Reference numeral 108 denotes a counter electrode for performing a plasma process. As described above, since the liquid phase growth is performed in an atmosphere around the atmospheric pressure, it is desirable that the plasma is also generated under the same pressure. For this purpose, the surface of the counter electrode 108 is covered with a dielectric layer 109, and the counter electrode 108 is
An AC electric field of about z to about 100 MHz is applied. The dielectric used is selected from materials such as silicon nitride, silicon oxide, and tantalum oxide depending on the type of gas used to generate the plasma.

【0035】また、基板101と対向電極108の間隔
は1cm〜100μm程度の範囲で、極力、狭く保つ。
このような手法により、大気圧程度の高い圧力下でも、
プラズマが生起され、成長炉の内部で、プラズマ処理を
行って、そのまま成長に移行することが可能となり、プ
ラズマ処理の効果が高まる。
The distance between the substrate 101 and the counter electrode 108 is kept as narrow as possible within a range of about 1 cm to 100 μm.
By such a method, even under a high pressure of about atmospheric pressure,
Plasma is generated, and plasma processing can be performed inside the growth furnace, and the process can proceed to growth as it is, thereby increasing the effect of the plasma processing.

【0036】プラズマ処理に使用するガスには、水素、
ヘリウム・アルゴンなどの不活性ガス、フッ素・4フッ
化メタン・6フッ化硫黄等のフッ素を含む化合物のガ
ス、塩酸・4塩化シランなどの塩素を含む化合物のガ
ス、あるいはこれらの混合ガスが使用できる。これら
を、ガス導入管111より成長炉内に導入しつつ、ガス
排気管112より排気し、内部の圧力を所望の値に維持
する。
The gas used for the plasma processing includes hydrogen,
Use of an inert gas such as helium or argon, a gas of a compound containing fluorine such as fluorine, tetrafluoromethane, or sulfur hexafluoride, a gas of a compound containing chlorine such as hydrochloric acid or tetrachlorosilane, or a mixed gas thereof it can. These gases are exhausted from the gas exhaust pipe 112 while being introduced into the growth furnace through the gas introduction pipe 111, and the internal pressure is maintained at a desired value.

【0037】成長炉は、高温のため、その内部から、か
なりのガスが放出されるが、成長炉113の内壁に吸着
した酸素や水分などは、成長開始前に、炉内をベークす
ることで、相当程度、軽減できる。しかし、ベークを行
っても、成長中、高温のメルト102から常にメルトの
蒸気が発生しているため、プラズマ処理前の基板101
の表面に、この蒸気が触れると、凝結して、基板の表面
を覆い、プラズマ処理を妨害する。
Since the growth furnace has a high temperature, a considerable amount of gas is released from the inside thereof. However, oxygen and moisture adsorbed on the inner wall of the growth furnace 113 are baked in the furnace before the start of growth. , Can be reduced to a considerable extent. However, even if baking is performed, since the melt vapor is constantly generated from the high-temperature melt 102 during the growth, the substrate 101 before the plasma treatment is generated.
When this vapor comes into contact with the surface of the substrate, it condenses and covers the surface of the substrate, thereby hindering the plasma processing.

【0038】そこで、成長炉113内での、ガスの流れ
の向きを、基板の搬送の向きと揃え、メルト102から
の蒸気が処理前の基板表面に到達するのを防ぐ。これに
より、プラズマ処理の効果が高くなる。
Therefore, the flow direction of the gas in the growth furnace 113 is aligned with the transfer direction of the substrate to prevent the vapor from the melt 102 from reaching the substrate surface before processing. Thereby, the effect of the plasma processing is enhanced.

【0039】図2は、ディップ方式の液相成長装置に本
発明を適用した事例を示す。ここで、200は基板サセ
プターで、複数の基板を所定の間隔に保ちつつ、保持す
ることができる。なお、図2においては、基板表面が水
平に保持されているが、垂直または所定の角度をつけて
保持されても良い。また、液相成長の観点からは、基板
サセプターには、メルトに溶けたり、反応したりしなけ
れば、金属や誘電体などの材質のものが使用できる。
FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a dip type liquid phase growth apparatus. Here, reference numeral 200 denotes a substrate susceptor, which can hold a plurality of substrates at predetermined intervals. Although the substrate surface is held horizontally in FIG. 2, it may be held vertically or at a predetermined angle. From the viewpoint of liquid phase growth, a material such as a metal or a dielectric can be used as the substrate susceptor as long as it does not dissolve or react with the melt.

【0040】なお、201はメルトに溶かし込む結晶の
材料の基板、201’は成長用の基板であるが、基板サ
セプター200の同じ位置に支持されるため、図2では
区別できない。ディップ方式では、メルト202は坩堝
203に保持される。以下では、メルトの温度制御法と
して、徐冷法の場合を説明する。
Incidentally, reference numeral 201 denotes a substrate made of a crystal material to be dissolved in the melt, and 201 'denotes a substrate for growth. Since the substrates are supported at the same position on the substrate susceptor 200, they cannot be distinguished from each other in FIG. In the dip method, the melt 202 is held in a crucible 203. Hereinafter, the case of the slow cooling method will be described as the melt temperature control method.

【0041】即ち、ヒーター204で、メルト202を
加熱・溶解し、この中に結晶材料を溶かし込み、基板2
01を浸漬すると、その結晶材料が飽和濃度まで溶け込
む。この後、基板201を引き上げ、成長用基板20
1’と交換し、メルトを徐々に冷却し、メルトを過飽和
としながら所定の温度となったところで、成長用基板2
01’をメルトに浸漬すると、基板201’上に結晶層
(図示せず)が成長する。
That is, the melt 202 is heated and melted by the heater 204, the crystal material is melted therein, and the substrate 2 is melted.
When 01 is immersed, the crystalline material dissolves to a saturation concentration. Thereafter, the substrate 201 is pulled up, and the growth substrate 20 is removed.
1 ′, the melt was gradually cooled, and when the melt reached a predetermined temperature while being supersaturated, the growth substrate 2 was cooled.
When 01 ′ is immersed in the melt, a crystal layer (not shown) grows on the substrate 201 ′.

【0042】これらの全体構成は、成長炉205内に収
納され、外界から気密が保たれているが、基板201・
201’の交換を行う際に、成長炉内部の気密を保持す
るため、ゲートバルブ206を介して、連通するロード
ロック室207が用意されている。即ち、ロードロック
室207は、ゲートバルブ206に接続され、基板サセ
プター200に支持された基板201・201’を収納
した状態で、内部の雰囲気を排気・置換した後、ゲート
バルブを開き、基板201・201’を成長炉205内
に導入することができる。この構造では、成長炉205
内の圧力とは独立に、ロードロック室207内の圧力を
制御できるので、任意の圧力で、プラズマ処理を行うこ
とができる。
These components are housed in the growth furnace 205 and are kept airtight from the outside.
In order to keep the inside of the growth furnace airtight when exchanging 201 ′, a load lock chamber 207 communicating with a gate valve 206 is provided. That is, the load lock chamber 207 is connected to the gate valve 206, and in a state in which the substrates 201 and 201 ′ supported by the substrate susceptor 200 are housed, the inside atmosphere is evacuated and replaced, and then the gate valve is opened, 201 'can be introduced into the growth furnace 205; In this structure, the growth furnace 205
Since the pressure in the load lock chamber 207 can be controlled independently of the internal pressure, the plasma processing can be performed at an arbitrary pressure.

【0043】一方、基板201(201’)は、複数枚
が所定の間隔を保って支持されるため、第1の装置の場
合とは異なる方式で、放電を生起するのが適当である。
この場合、基板の導電性に応じた方式を取ることができ
る。基板が絶縁性ないし高抵抗な、ガラス・セラミクス
・ドープ量の少ない半導体基板などの場合には、図2に
示したように、複数の基板全体に亘って、1つのプラズ
マ210を生起する方式が取れる。このようなプラズマ
の生起には、例えば、基板201(201’)全体を包
むコイル208を巻きつけ、ここに、例えば、13.5
6MHzなどの高周波電圧を加えると良い。なお、図2
では、コイル208をロードロック室の外から巻きつけ
ている。
On the other hand, since a plurality of substrates 201 (201 ') are supported at predetermined intervals, it is appropriate to generate a discharge by a method different from that of the first device.
In this case, a method according to the conductivity of the substrate can be adopted. In the case where the substrate is an insulating or high-resistance semiconductor substrate with a small amount of glass, ceramics, or the like, a method of generating one plasma 210 over a plurality of substrates as shown in FIG. I can take it. To generate such a plasma, for example, a coil 208 wrapping the entire substrate 201 (201 ′) is wound, and here, for example, 13.5
It is preferable to apply a high frequency voltage such as 6 MHz. Note that FIG.
Here, the coil 208 is wound from outside the load lock chamber.

【0044】この方式では、プラズマがコイルの表面を
叩いて汚染を生じることはないが、ロードロック室を、
石英ガラスなどの誘電体で構成する必要がある。コイル
をロードロック室の内部に設ける場合には、ロードロッ
ク室は、金属などの導電性の材質でもよい。また、基板
サセプター200には、石英ガラスや窒化珪素などの誘
電体の使用が好適である。
In this method, the plasma does not strike the surface of the coil to cause contamination.
It must be made of a dielectric such as quartz glass. When the coil is provided inside the load lock chamber, the load lock chamber may be made of a conductive material such as metal. Further, for the substrate susceptor 200, a dielectric such as quartz glass or silicon nitride is preferably used.

【0045】この構成の場合、プラズマ処理によって、
基板201(201’)の全面に一様な効果を上げるに
は、基板間に積極的にガスの流れを作り、基板の中央部
にも、新鮮なガスを供給するのが望ましい。ここで、2
11はガスの導入管で、側面に設けられた複数の開口か
らガスを吹き出す。一方、このガスは、基板を挟んで対
向した位置に設けられた、同様な構造の排気管212に
よって、排気され、複数の基板の全面には、新鮮なガス
が流れる。また、同時に基板201(201’)を回転
すると、さらに全面に亘って一様な濡れ性の改善効果が
あがる。
In the case of this configuration, the plasma processing
In order to achieve a uniform effect on the entire surface of the substrate 201 (201 '), it is desirable to positively generate a gas flow between the substrates and supply a fresh gas also to the central portion of the substrate. Where 2
Reference numeral 11 denotes a gas introduction pipe which blows out gas from a plurality of openings provided on the side surface. On the other hand, this gas is exhausted by an exhaust pipe 212 having a similar structure provided at a position opposed to the substrate and sandwiching the substrate, and fresh gas flows over the entire surface of the plurality of substrates. When the substrate 201 (201 ′) is rotated at the same time, the effect of improving the wettability over the entire surface is further improved.

【0046】[0046]

【実施例】(実施例1)本実施例は、本発明の方法によ
り、セラミック基板上にシリコン多結晶を成長し、太陽
電池用半導体とするものである。基板として、テープキ
ャスト法による10×10cm角の、厚さ:0.6mm
のムライト(3Al−2Si0)板を使用し
た。ムライトは、熱膨張率がシリコンに近いために、温
度が変化した際の熱膨張率差によるベンディングやシリ
コン多結晶膜の剥がれが起こり難い特徴がある。また、
多結晶の裏面と導通するため、無電解メッキ法により、
ムライト板の表裏全面に亘って、厚さ:10μmのニッ
ケル層を形成した。
(Embodiment 1) In this embodiment, a polycrystalline silicon is grown on a ceramic substrate by the method of the present invention to obtain a semiconductor for a solar cell. As a substrate, 10 × 10 cm square by tape casting, thickness: 0.6 mm
Mullite were used (3Al 2 0 3 -2Si0 2) plates. Since mullite has a coefficient of thermal expansion close to that of silicon, mullite is characterized in that bending due to a difference in coefficient of thermal expansion when the temperature changes and peeling of the silicon polycrystalline film hardly occur. Also,
In order to conduct to the back side of polycrystal, by electroless plating method,
A nickel layer having a thickness of 10 μm was formed over the entire front and back surfaces of the mullite plate.

【0047】この基板を使用して図1の装置で、多結晶
シリコン層を成長した。ここで、表面に座刳りが形成さ
れた、カーボン製の基板サセプター100を、右向きに
4mm/分の速さで、進行させた。また、成長炉113
の左側で、座刳りにニッケルメッキしたムライト基板1
01を落とし込んだ。基板サセプター100の進行とと
もに、基板は成長炉113の内部に入って行くが、座刳
りの深さが基板101の厚さと等しく、表面の高さが揃
っているため、成長炉113と基板サセプターとの摺動
部からのリークは無い。
Using this substrate, a polycrystalline silicon layer was grown by the apparatus shown in FIG. Here, the substrate susceptor 100 made of carbon having a counterbore formed on the surface was advanced rightward at a speed of 4 mm / min. In addition, the growth furnace 113
Mullite substrate 1 with nickel plating in the hollow
01 was dropped. As the substrate susceptor 100 advances, the substrate enters the inside of the growth furnace 113, but since the depth of the counterbore is equal to the thickness of the substrate 101 and the surface heights are uniform, the growth furnace 113 and the substrate susceptor No leakage from the sliding part.

【0048】基板101は、やがて、対向電極108の
前面を通過する。水素とアルゴンの1:1の混合ガス
を、ガス導入管111から流しつつ、ガス排気管112
から排気し、内部を770torrに維持した。この状
態で、対向電極108と基板サセプター100の間に、
13.56MHzの高周波電圧をかけたところ、対向電
極108の表面にある窒化シリコン層109の表面と基
板101との間の、約1mmの空間に、プラズマが生起
された。アルゴンは、それ自体が基板表面の汚染を除去
し、濡れ性を改善する作用を持つとともに、プラズマを
維持しやすくする作用も持つ。
The substrate 101 eventually passes over the front surface of the counter electrode 108. While flowing a 1: 1 mixed gas of hydrogen and argon from the gas introduction pipe 111, the gas exhaust pipe 112
And the inside was maintained at 770 torr. In this state, between the counter electrode 108 and the substrate susceptor 100,
When a high frequency voltage of 13.56 MHz was applied, plasma was generated in a space of about 1 mm between the surface of the silicon nitride layer 109 on the surface of the counter electrode 108 and the substrate 101. Argon itself has a function of removing contamination on the substrate surface and improving wettability, and also has a function of facilitating maintenance of plasma.

【0049】この後、基板101は、ボート103内の
メルト102と接触した。このメルトはインジウムの表
面に浮かんだp型シリコン多結晶基板104から、イン
ジウムにシリコンを溶かし込んで、形成したもので、ヒ
ーター106、107の出力を調整して、メルトの底部
を900℃、液面近傍を950℃に維持している。この
温度差により、シリコンは多結晶基板104からインジ
ウムに溶け込み、基板101の表面に析出し、やがて、
表面に厚さ:30μmのp型の結晶層105を成長した
基板が成長炉の右端から顔を出した。
Thereafter, the substrate 101 was brought into contact with the melt 102 in the boat 103. This melt was formed by dissolving silicon in indium from a p-type polycrystalline silicon substrate 104 floating on the surface of indium, and adjusting the outputs of heaters 106 and 107 to bring the bottom of the melt at 900 ° C. The vicinity of the surface is maintained at 950 ° C. Due to this temperature difference, silicon dissolves into indium from the polycrystalline substrate 104, precipitates on the surface of the substrate 101, and eventually,
The substrate on which the p-type crystal layer 105 having a thickness of 30 μm was grown on the surface came out from the right end of the growth furnace.

【0050】スピンコーターで、p型の結晶層105の
表面にリンの拡散剤を塗布し、表面にリンを熱拡散し、
接合深さ:約0.2μmのn+層を形成した。次いで、
基板周辺部から裏面にかけて、n+層をエッチングして
除去し、さらに、酸化炉で、表面に200A程度の薄い
熱酸化膜を形成し、パシベーション層とした。この上
に、銀インクで、櫛の歯状のグリッド電極を印刷し、焼
成した。この焼成により、銀は薄い酸化膜を突き抜け、
+層に接触した。さらに、表面にシリコン窒化膜を堆
積し、反射防止膜として太陽電池を形成した。
Using a spin coater, a phosphorus diffusing agent is applied to the surface of the p-type crystal layer 105, and the surface is thermally diffused with phosphorus.
Junction depth: An n + layer of about 0.2 μm was formed. Then
From the peripheral part of the substrate to the back surface, the n + layer was removed by etching, and a thin thermal oxide film of about 200 A was formed on the surface in an oxidation furnace to form a passivation layer. On this, a comb-shaped grid electrode was printed with silver ink and fired. By this baking, silver penetrates the thin oxide film,
The n + layer was contacted. Further, a silicon nitride film was deposited on the surface to form a solar cell as an antireflection film.

【0051】一方、比較のため、所定のガスは流した
が、対向電極108に電圧を印加せず、プラズマを生起
しなかった以外は、上述の事例と同様にして、ニッケル
メッキしたムライト基板101に、多結晶シリコン層を
成長しようとしたところ、基板表面には、図4の(c)
のような、不定形の結晶粒がランダムに成長し、全く、
太陽電池の形成が行えなかったばかりでなく、成長開始
後3時間ほどして、ボート103の摺動部が結晶粒との
摩擦で磨耗し、メルト102が漏れ始め、成長の継続が
不可能になった。
On the other hand, for comparison, a nickel-plated mullite substrate 101 was supplied in the same manner as described above, except that a predetermined gas was flowed, but no voltage was applied to the counter electrode 108 and no plasma was generated. Then, when an attempt was made to grow a polycrystalline silicon layer, the surface of the substrate showed
Amorphous crystal grains such as grow randomly,
Not only could the solar cell not be formed, but also about three hours after the start of growth, the sliding part of the boat 103 was worn by friction with the crystal grains, and the melt 102 began to leak, making it impossible to continue growth. Was.

【0052】(実施例2)本実施例は、液相成長法で、
単結晶基板に対し、繰り返し単結晶層を形成し、これを
剥離して、薄い単結晶太陽電池とする工程に、本発明を
適用するものである。この太陽電池の製造プロセスの詳
細については、特開平10−189924号公報に記載
されているが、その概略を、図5を参照して説明する。
ここで、501は100mm角のp+型シリコンウェフ
ァである。
Example 2 In this example, a liquid phase growth method was used.
The present invention is applied to a process in which a single crystal layer is repeatedly formed on a single crystal substrate, and the single crystal layer is peeled off to obtain a thin single crystal solar cell. The details of the manufacturing process of this solar cell are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189924, and the outline thereof will be described with reference to FIG.
Here, reference numeral 501 denotes a 100 mm square p + type silicon wafer.

【0053】このウェファを、エタノールで希釈したフ
ッ酸溶液に漬け、正の電圧をかけて、陽極化成を行っ
た。この陽極化成により、基板501の表面に厚さ:5
μmの多孔質層502が形成された。多孔質層には複雑
に絡み合った微細孔が形成されているが、単結晶性を保
持しており、この上にエピタキシャルを成長することが
できる。それに先立って、液相成長装置とは独立した水
素アニール炉中で、基板を1050℃でアニールした。
こうすると、多孔質層の表面の原子が再配列し、表面の
微細孔が封じられるので、引き続いて行うエピタキシャ
ル成長に好都合である。
This wafer was immersed in a hydrofluoric acid solution diluted with ethanol, and anodized by applying a positive voltage. By this anodization, the surface of the substrate 501 has a thickness of 5
A μm porous layer 502 was formed. In the porous layer, fine pores intricately entangled are formed, but have a single crystallinity, on which epitaxial growth can be performed. Prior to this, the substrate was annealed at 1050 ° C. in a hydrogen annealing furnace independent of the liquid phase growth apparatus.
In this case, atoms on the surface of the porous layer are rearranged and micropores on the surface are sealed, which is advantageous for subsequent epitaxial growth.

【0054】その後、基板501を水素アニール炉から
大気中に取り出してから、液相成長装置にセットし、表
面が再配列した多孔質層502の上に、液相成長法で、
厚さ:30μmのp-型層503を成長した。さらに、
接合を形成するため、熱拡散法で、厚さ:0.3μmの
+層504を形成した。なお、液相成長の詳細につい
ては別途説明する。
Thereafter, the substrate 501 is taken out of the hydrogen annealing furnace into the atmosphere, and then set in a liquid-phase growth apparatus, and the liquid-phase growth method is performed on the porous layer 502 whose surface is rearranged.
A 30 μm thick p -type layer 503 was grown. further,
In order to form a junction, an n + layer 504 having a thickness of 0.3 μm was formed by a thermal diffusion method. The details of the liquid phase growth will be described separately.

【0055】次に、n+層504の表面に、パシベーシ
ョン層として熱酸化膜505を形成した。さらに、表面
側の電極として、銀ペーストを櫛形のパターンに印刷し
た後、焼成して、グリッド電極506を形成した。焼成
により銀のパターンは、熱酸化膜505を突き抜け、n
+層504と接触した。ここまで形成した上に、接着剤
507で、ガラス板508を貼り付けた後、シリコン基
板501を固定し、ガラス基板508に力を加えて、微
細孔が形成されて脆くなっている多孔質層502の部分
を破壊し、p-型層503より上の部分を、基板501
から剥離した。
Next, a thermal oxide film 505 was formed on the surface of the n + layer 504 as a passivation layer. Further, as a surface-side electrode, a silver paste was printed in a comb-shaped pattern and then fired to form a grid electrode 506. By baking, the silver pattern penetrates through the thermal oxide film 505 and n
+ Contacted layer 504. After bonding the glass plate 508 with the adhesive 507 on the thus formed layer, the silicon substrate 501 is fixed, and a force is applied to the glass substrate 508 to form a porous layer in which micropores are formed and are brittle. A portion 502 is destroyed, and a portion above the p type layer 503 is
Peeled off.

【0056】剥離されたp-型層503の裏面には、多
孔質層の残渣があるので、これをエッチングで除去した
後、導電性の接着剤509でニッケルメッキした銅板5
10を貼り付けた。一方、残った基板の表面にも多孔質
層の残渣があるので、これもエッチングで除去し、鏡面
を回復した。
Since there is a residue of the porous layer on the back surface of the peeled p - type layer 503, the porous layer residue is removed by etching, and then the copper plate 5 nickel-plated with a conductive adhesive 509 is removed.
10 was pasted. On the other hand, since there was a residue of the porous layer on the surface of the remaining substrate, this was also removed by etching to recover the mirror surface.

【0057】こうして再生された基板511は、厚さが
5μ強、減少した以外は、始めの状態と同等になったの
で、工程の最初に戻し、繰り返し使用することができ
た。なお、図5においては、多孔質層502の厚さを、
説明のため、極端に厚く表現していることに留意された
い。
The substrate 511 thus regenerated was the same as the initial state except that the thickness was slightly more than 5 μm, and thus the substrate 511 was returned to the beginning of the process and could be used repeatedly. In FIG. 5, the thickness of the porous layer 502 is
It should be noted that for the sake of explanation, the expression is extremely thick.

【0058】次に、表面に多孔質層が形成された基板2
01’に、単結晶シリコン層を成長する工程について詳
述する。この成長には、図2に示した装置を使用した。
まず、ゲートバルブ206を閉じた状態で、成長炉20
5内に窒素をフローしつつ、インジウムを坩堝203内
で溶解し、メルトとした。次いで、ロードロック室20
7を基板交換位置(図示せず)に移動し、p型の多結晶
シリコン基板を、基板サセプター200にセットし、ロ
ードロック室207内に収納した。
Next, the substrate 2 having a porous layer formed on the surface
At 01 ', a step of growing a single crystal silicon layer will be described in detail. The apparatus shown in FIG. 2 was used for this growth.
First, with the gate valve 206 closed, the growth reactor 20
Indium was melted in the crucible 203 while flowing nitrogen into the melt 5 to obtain a melt. Next, the load lock chamber 20
7 was moved to a substrate exchange position (not shown), and a p-type polycrystalline silicon substrate was set on the substrate susceptor 200 and stored in the load lock chamber 207.

【0059】この状態で、ロードロック室207をゲー
トバルブ206の直上に移動した。ゲートバルブは閉じ
たまま、ロードロック室207内を真空排気し、窒素に
置換した。真空排気・窒素置換を2回繰り返して、再
度、真空排気の後、ガス導入管から純水素を導入しつ
つ、ガス排気管212から排気し、内部を0.1tor
rに維持した。
In this state, the load lock chamber 207 was moved right above the gate valve 206. While the gate valve was kept closed, the load lock chamber 207 was evacuated and replaced with nitrogen. After evacuating and replacing with nitrogen twice, evacuating again, exhausting the gas from the gas exhaust pipe 212 while introducing pure hydrogen from the gas introduction pipe, and then 0.1 torr the inside.
r.

【0060】この状態で、コイル208に13.56M
Hzの高周波電流を流し、プラズマ210を生起し、基
板を毎分6回転しながら、この状態を10分維持した。
その一方で、成長炉内をフローするガスを窒素から水素
に切り替えた。次いで、ロードロック室内の圧力を、成
長炉205内と同じ770torrとしてから、ゲート
バルブを開け、950℃に維持されたメルトに多結晶基
板201を浸漬し、回転しながら、60分維持し、メル
ト中にシリコンを溶かし込んだ。
In this state, 13.56M is applied to the coil 208.
A high-frequency current of Hz was applied to generate plasma 210, and this state was maintained for 10 minutes while rotating the substrate 6 times per minute.
On the other hand, the gas flowing in the growth reactor was switched from nitrogen to hydrogen. Next, after the pressure in the load lock chamber was set to 770 torr, which is the same as that in the growth furnace 205, the gate valve was opened, the polycrystalline substrate 201 was immersed in the melt maintained at 950 ° C., and maintained for 60 minutes while rotating. Melted silicon inside.

【0061】そして、基板201をメルトから引き上
げ、ロードロック室207内に収容し、ゲートバルブ2
06を閉じた。ロードロック室207内を真空排気・窒
素置換した後、基板交換位置(図示せず)に移動し、基
板201を外し、表面に多孔質層が形成された基板20
1’に交換した。
Then, the substrate 201 is lifted from the melt, housed in the load lock chamber 207, and
06 was closed. After the inside of the load lock chamber 207 is evacuated and replaced with nitrogen, the load lock chamber 207 is moved to a substrate exchange position (not shown), the substrate 201 is removed, and the substrate 20 having a porous layer formed on the surface thereof is removed.
Replaced with 1 '.

【0062】再度、ロードロック室207をゲートバル
ブ直上に移動し、基板201の場合と同様に、雰囲気を
置換し、水素とアルゴンの混合ガスをフローしつつ、プ
ラズマ処理を行ってから、ゲートバルブ206を開け、
基板201’が、成長炉内と同じ温度になるのを待っ
た。その後、電気炉204を制御し、メルトを950℃
から毎分0.5℃の割合で冷却した。メルトが940℃
となったところで、基板201’をメルトに浸漬し、そ
のまま30分放置し、引き上げ、ロードロック室207
内に収容し、ゲートバルブを閉じ、内部を窒素に置換し
た。そして、再度、ロードロック室207を基板交換位
置(図示せず)に移動し、基板サセプタ200ごと取り
外した。
The load lock chamber 207 is moved to a position immediately above the gate valve again, and the atmosphere is replaced and the plasma treatment is performed while flowing a mixed gas of hydrogen and argon, as in the case of the substrate 201. Open 206,
The substrate 201 'was waited for the same temperature as in the growth furnace. Thereafter, the electric furnace 204 is controlled and the melt is heated to 950 ° C.
At a rate of 0.5 ° C./min. Melt is 940 ° C
Then, the substrate 201 ′ was immersed in the melt, left as it was for 30 minutes, lifted up, and loaded in the load lock chamber 207.
, The gate valve was closed, and the inside was replaced with nitrogen. Then, the load lock chamber 207 was again moved to the substrate exchange position (not shown), and the entire substrate susceptor 200 was removed.

【0063】比較のため、独立した水素アニール炉内で
水素アニールした後、水素アニール炉内から大気中に取
り出し、第2図に示した液相成長装置で、プラズマ処理
を省略した以外は、この実施例と同様にして、成長を行
った。メルトから引き上げた基板には、図4の(b)に
示したような、結晶粒がランダムに成長しており、太陽
電池の製造工程にかけることができなかった。これは、
独立した水素アニール炉内で、基板に水素アニールを行
っても、成長前に大気中に取り出したため、その効果が
失われたものと考えられる。
For comparison, hydrogen annealing was performed in an independent hydrogen annealing furnace, then taken out of the hydrogen annealing furnace into the atmosphere, and the plasma treatment was omitted in the liquid phase growth apparatus shown in FIG. Growth was performed in the same manner as in the example. Crystal grains as shown in FIG. 4 (b) were randomly grown on the substrate pulled up from the melt and could not be used in the solar cell manufacturing process. this is,
It is considered that even if hydrogen annealing was performed on the substrate in an independent hydrogen annealing furnace, the effect was lost because the substrate was taken out into the atmosphere before growth.

【0064】また、別に比較のため、水素ガスによるプ
ラズマ処理の代わりに、成長炉内の水素ガスフロー下
で、成長炉の温度を1050℃に上げて、水素アニール
処理を行った。この場合には、一旦上昇したメルトの温
度が950℃まで下がるのに約1時間を要した。その
後、この実施例と同様に成長を行ったが、成長したシリ
コン層には、虫食い状に、多数の孔が見られた。これ
は、水素アニール後、成長までの時間にインジウム蒸気
が多孔質層502表面に凝結し、一旦平滑化したその表
面を、点々と腐食したため、その表面には成長が起こら
ず、虫食い状の孔が形成されたと考えられる。
Further, for comparison, instead of the plasma treatment using hydrogen gas, the temperature of the growth furnace was increased to 1050 ° C. under a hydrogen gas flow in the growth furnace, and a hydrogen annealing treatment was performed. In this case, it took about one hour for the temperature of the melt to rise to 950 ° C. once. Thereafter, growth was carried out in the same manner as in this example. However, a large number of holes were found in the grown silicon layer in a worm-like manner. This is because the indium vapor condenses on the surface of the porous layer 502 during the time until the growth after the hydrogen annealing, and the once smoothed surface is corroded in a dotted manner. It is considered that was formed.

【0065】こうして、この実施例でも、本発明の効果
が実証された。
Thus, also in this example, the effect of the present invention was demonstrated.

【0066】(実施例3) (a)ここでは、ニッケルメッキをした鋼板に多結晶シ
リコン層を成長し、太陽電池を形成する事例を説明す
る。まず、図6を用いて、全体の工程を説明する。図6
の(a)、(b)は、使用する基板601の平面図およ
び断面図を示しており、10cm角の鋼板に、等間隔
で、3本の溝602を入れた後、全面に、厚さ:3μm
のニッケルメッキを施している。 (b)この基板を用いて液相成長を行うと、溝602を
避けるように多結晶シリコン層603が成長した(図7
の(a),(b)を参照)。溝602には、鋼板601
とシリコン層603との熱膨張率差により生じる基板の
反りを緩和する作用がある。即ち、シリコンの熱(線)
膨張率は2.5×106deg-1であるが、一般に金属、例
えば、鉄の熱(線)膨張率は11.8×106deg-1で、
はるかに大きい。そのため、高温でシリコン層603を
成長した後、基板を冷却すると、鋼板601の収縮の方
が大きいので、基板は上が凸に湾曲する。しかし、基板
に溝があると、基板全体が大きく湾曲するのを避けるこ
とができる。特に、溝により形成される長方形の長辺/
短辺の比を3以上とにすると、その効果が大きい。 (c)その後、熱拡散により、多結晶シリコン層603
の表面に接合深さ:0.2μmのn+層604を形成し、
また、周辺部をエッチングで除去し、さらに、熱酸化に
より、パシベーション層(図示せず)を形成した。 (d)さらに、溝602から基板601を切断し、4枚
の短冊とした。(e)この短冊をガラス基板605上に
貼り付けた。 (f)さらに、各短冊の右端の断面を覆うように、印刷
により、絶縁層606を形成した。そして、その上から
銀ペーストを印刷し、グリッド電極607を形成した。
グリッド電極607は、右隣の短冊の基板に接触し、4
枚の短冊は直列接続される。ただし、右端の短冊につい
ては、ニッケル板のバー608に接続する。結局、左端
の短冊の基板が+端子609に、また、バー608が−
端子610になる(図8を参照)。
Example 3 (a) Here, a case of forming a solar cell by growing a polycrystalline silicon layer on a nickel-plated steel plate will be described. First, the entire process will be described with reference to FIG. FIG.
(A) and (b) show a plan view and a cross-sectional view of a substrate 601 to be used. After three grooves 602 are formed at equal intervals in a 10 cm square steel plate, : 3 μm
Nickel plating. (B) When liquid phase growth was performed using this substrate, a polycrystalline silicon layer 603 was grown so as to avoid the grooves 602 (FIG. 7).
(A), (b)). The groove 602 has a steel plate 601
This has the effect of reducing the warpage of the substrate caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the substrate and the silicon layer 603. That is, heat (wire) of silicon
Although the coefficient of expansion is 2.5 × 10 6 deg −1 , the thermal (linear) expansion coefficient of a metal, for example, iron is generally 11.8 × 10 6 deg −1 ,
Much larger. Therefore, when the substrate is cooled after the silicon layer 603 is grown at a high temperature, the contraction of the steel plate 601 is greater, and the substrate is curved convexly at the top. However, if the substrate has a groove, the entire substrate can be prevented from being greatly curved. In particular, the long side of the rectangle formed by the groove /
When the ratio of the short sides is 3 or more, the effect is large. (C) Thereafter, the polycrystalline silicon layer 603 is formed by thermal diffusion.
An n + layer 604 having a junction depth of 0.2 μm is formed on the surface of
Further, a peripheral portion was removed by etching, and a passivation layer (not shown) was formed by thermal oxidation. (D) Further, the substrate 601 was cut from the groove 602 to make four strips. (E) The strip was pasted on a glass substrate 605. (F) Further, the insulating layer 606 was formed by printing so as to cover the cross section at the right end of each strip. Then, a silver paste was printed thereon to form a grid electrode 607.
The grid electrode 607 contacts the strip substrate on the right and
The strips are connected in series. However, the strip at the right end is connected to a bar 608 of a nickel plate. Eventually, the left-hand strip substrate is at the + terminal 609, and the bar 608 is at the-terminal.
It becomes a terminal 610 (see FIG. 8).

【0067】次に、図3により、本実施例で使用するプ
ラズマ処理装置を説明する。なお、この装置の成長炉
は、図2の装置と同様である。ここで、307はロード
ロック室であり、300は石英ガラス製の基板サセプタ
ーである。基板サセプターは、基板を支持する4本のピ
ンの内、2本が308に示すように、下から偶数枚目の
基板に、モリブデンの電極によって、電気的な接触が取
れるようになっている。一方、残り2本は、下から奇数
枚目の基板に電気的な接触が取れるようになっている。
Next, a plasma processing apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG. The growth furnace of this apparatus is the same as the apparatus shown in FIG. Here, reference numeral 307 denotes a load lock chamber, and reference numeral 300 denotes a substrate susceptor made of quartz glass. The substrate susceptor is configured such that two of the four pins supporting the substrate are electrically connected to the even-numbered substrate by molybdenum electrodes, as shown at 308. On the other hand, the remaining two substrates can make electrical contact with the odd-numbered substrates from the bottom.

【0068】本実施例の基板は金属であるため、このよ
うな構成とすることで、偶数枚目の基板と奇数枚目の基
板に、直流または交流・高周波の電圧をかけることがで
きる。
Since the substrate of this embodiment is made of metal, a DC or AC / high-frequency voltage can be applied to the even-numbered substrate and the odd-numbered substrate by adopting such a structure.

【0069】次に、ニッケルメッキ鋼板601に多結晶
シリコン層603を成長する工程を詳述する(図6およ
び図7を参照)。まず、実施例2と全く同じ要領で、メ
ルト202を調整した(図2を参照)。次いで、結晶材
料を基板交換位置(図示せず)で溶かし込み、基板20
1と基板601とを交換し、これをロードロック室30
7に収容した後、ゲートバルブ206の直上に移動し
た。ここで、ロードロック室の内部を、まず、2回にわ
たり、排気・窒素置換し、再度、排気の後、ガス導入管
311から内部に6フッ化硫黄と酸素の2:1の混合ガ
スを流しつつ、ガス排気管312から排気し、内部の圧
力を0.1torrに維持し、ピン308とピン309
との間に、50Hzの交流電圧を加えたところ、プラズ
マが生起した。
Next, the step of growing the polycrystalline silicon layer 603 on the nickel-plated steel plate 601 will be described in detail (see FIGS. 6 and 7). First, the melt 202 was adjusted in exactly the same manner as in Example 2 (see FIG. 2). Next, the crystal material is melted at the substrate exchange position (not shown),
1 and the substrate 601 are exchanged, and this is
7 and moved to a position immediately above the gate valve 206. Here, first, the inside of the load lock chamber is evacuated and replaced with nitrogen twice, and after evacuating again, a 2: 1 mixed gas of sulfur hexafluoride and oxygen is allowed to flow through the gas introduction pipe 311. While the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 312, the internal pressure is maintained at 0.1 torr, and the pins 308 and 309
When an AC voltage of 50 Hz was applied between the two, plasma was generated.

【0070】10分の処理の後、ロードロック室307
内を排気し、水素のフローを開始し、成長炉205内と
同じく770torrとしてから、ゲートバルブ206
を開き、基板601を成長炉内に導入した。その間、9
50℃に保っていたメルト202に対して、0.5℃/
分の割合で、冷却を開始し、940℃となったところ
で、基板601をメルト202に浸漬し、30分、結晶
の成長を行った。
After 10 minutes of processing, the load lock chamber 307
The inside of the reactor is evacuated, and the flow of hydrogen is started.
Was opened, and the substrate 601 was introduced into the growth furnace. Meanwhile, 9
With respect to the melt 202 kept at 50 ° C, 0.5 ° C /
Then, cooling was started at a rate of 940 ° C., and when the temperature reached 940 ° C., the substrate 601 was immersed in the melt 202, and crystals were grown for 30 minutes.

【0071】次いで、基板601をメルト202から引
き上げ、これをロードロック室307内に収容し、ゲー
トバルブ206を閉じ、ロードロック室内を窒素に置換
した後、基板交換位置(図示せず)に移動し、多結晶シ
リコン層603が成長した基板を取り外したところ、図
6の(b)に示したように、溝602の上には、シリコ
ン層が成長していなかった。
Next, the substrate 601 is lifted from the melt 202, accommodated in the load lock chamber 307, the gate valve 206 is closed, the load lock chamber is replaced with nitrogen, and then moved to a substrate exchange position (not shown). Then, when the substrate on which the polycrystalline silicon layer 603 was grown was removed, as shown in FIG. 6B, no silicon layer had grown on the groove 602.

【0072】比較のため、基板601のプラズマ処理を
行わなかった以外は、全く同様にして、成長を試みた
が、基板601上には、図4の(c)のような、不定形
な結晶粒がランダムに成長しており、太陽電池の製造工
程には流せなかった。
For comparison, the growth was attempted in exactly the same manner except that the plasma treatment of the substrate 601 was not performed. However, an amorphous crystal as shown in FIG. The grains grew randomly and could not be flowed into the solar cell manufacturing process.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、結晶層の液相成長にお
いて、メルトに対する各種の基板の濡れ性を改善し、再
現性良く、結晶層を成長することができる。また、濡れ
性の改善をするために、基板を強い薬品や液相成長で使
用する以上の温度に曝す必要がないため、基板として、
半導体のみならず、セラミクスや金属など、耐薬品性や
耐熱性が低い基板や、熱膨張率が、その上に成長する結
晶層と大きく異なる基板を使用することができ、太陽電
池などの低コスト化に寄与するところが大である。ま
た、必要な装置の構成が簡単なため、大型の成長装置に
適用することも容易である。
According to the present invention, in the liquid phase growth of the crystal layer, the wettability of various substrates to the melt can be improved, and the crystal layer can be grown with good reproducibility. Also, in order to improve the wettability, it is not necessary to expose the substrate to a temperature higher than that used for strong chemicals or liquid phase growth.
Not only semiconductors, but also substrates with low chemical resistance and heat resistance, such as ceramics and metals, and substrates with a coefficient of thermal expansion that is significantly different from the crystal layer grown on them can be used. It greatly contributes to the development. In addition, since the configuration of a necessary apparatus is simple, it can be easily applied to a large growth apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法を適用したスライドボート法の液
相成長装置の1例を示す概略的な縦断側面図である。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional side view showing an example of a liquid phase growth apparatus of a slide boat method to which the method of the present invention is applied.

【図2】本発明の方法を適用したディップ法の液相成長
装置の1例を示す縦断正面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional front view showing one example of a liquid phase growth apparatus of a dipping method to which the method of the present invention is applied.

【図3】上述のディップ法の液相成長装置での、別の1
例(プラズマ生起手段)を一部、示す縦断正面図であ
る。
FIG. 3 shows another example of the liquid-phase growth apparatus using the dip method described above.
It is a vertical front view partially showing an example (plasma generating means).

【図4】基板がメルトに対して濡れ性が悪い場合の異常
な成長例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of abnormal growth when a substrate has poor wettability to a melt.

【図5】単結晶基板にエピタキシャル成長した結晶層
を、繰り返し剥離して、多数の薄膜単結晶層を得る工程
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of repeatedly removing a crystal layer epitaxially grown on a single crystal substrate to obtain a large number of thin film single crystal layers.

【図6】多結晶相を成長する際に使用する金属板の平面
図および側面図である。
FIG. 6 is a plan view and a side view of a metal plate used when growing a polycrystalline phase.

【図7】金属基板に多結晶層を成長し、直列接続された
太陽電池を得る工程を示す工程図である。
FIG. 7 is a process diagram showing a process of growing a polycrystalline layer on a metal substrate to obtain a solar cell connected in series.

【図8】出来上がった太陽電池の平面図である。FIG. 8 is a plan view of the completed solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,200,300 基板サセプター 101,201,401,501,601 基板 102,202 メルト 103 ボート 203 坩堝 104 溶かし込み用の基板 106,107,204 ヒーター 113,205 成長炉 108 対向電極 208 誘導コイル 206 ゲートバルブ 207,307 ロードロック室 111,211,311 ガス導入管 112,212,312 ガス排気管 110,210,310 プラズマ 402 基板に広がらなかったメルト 403,404 異常な成長をした結晶粒 502 多孔質層 503 単結晶層 603 多結晶層 504,604 n+層 506,607 グリッド電極 510 裏面電極100, 200, 300 Substrate susceptor 101, 201, 401, 501, 601 Substrate 102, 202 Melt 103 Boat 203 Crucible 104 Substrate for melting 106, 107, 204 Heater 113, 205 Growth furnace 108 Counter electrode 208 Induction coil 206 Gate Valves 207, 307 Load lock chambers 111, 211, 311 Gas introduction pipes 112, 212, 312 Gas exhaust pipes 110, 210, 310 Plasma 402 Melt 403, 404 not spread on substrate Crystal grains abnormally grown 502 Porous layer 503 Single crystal layer 603 Polycrystalline layer 504, 604 n + layer 506, 607 Grid electrode 510 Back electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大利 博和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 近藤 隆治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 佐藤 宏 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斉藤 恵志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松田 高一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA03 BA04 CG01 CG10 ED06 EE02 EG30 HA20 5F053 AA01 AA05 BB03 BB24 BB41 BB60 DD01 DD03 FF01 GG01 LL05 PP20 RR01 RR13 RR20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shunichi Ishihara 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hirokazu Otori 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Inside non-corporation (72) Inventor Ryuji Kondo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hiroshi Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Keishi Saito 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Koichi Matsuda 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo F-term ( Reference) 4G077 AA03 BA04 CG01 CG10 ED06 EE02 EG30 HA20 5F053 AA01 AA05 BB03 BB24 BB41 BB60 DD01 DD03 FF01 GG01 LL05 PP20 RR01 RR13 RR20

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部からの気密を保った液相成長用の炉
の内部において、結晶の原料を溶かし込んだメルトに基
板を浸漬し、該メルトを過飽和にして、前記基板上に結
晶層を成長させる液相成長法において、前記メルトへの
浸漬に先立って、炉の内部の空間、または、外部からの
気密を保ったままで炉と連通可能な空間において、前記
基板をプラズマ処理することを特徴とする液相成長法。
1. A substrate is immersed in a melt in which crystal raw materials are melted in a furnace for liquid phase growth, which is kept airtight from the outside, and the melt is supersaturated to form a crystal layer on the substrate. In the liquid phase growth method for growing, prior to immersion in the melt, the substrate is subjected to plasma treatment in a space inside the furnace or in a space that can communicate with the furnace while keeping airtightness from the outside. Liquid phase growth method.
【請求項2】 前記プラズマ処理を行う空間の温度は、
メルトの温度と同じ、もしくは、メルトの温度より低い
ことを特徴とする、請求項1に記載の液相成長法。
2. The temperature of a space in which the plasma processing is performed is:
2. The liquid phase growth method according to claim 1, wherein the temperature is equal to or lower than the temperature of the melt.
【請求項3】 前記液相成長法は、スライドボート法で
あることを特徴とする、請求項1あるいは2に記載の液
相成長法。
3. The liquid phase growth method according to claim 1, wherein the liquid phase growth method is a slide boat method.
【請求項4】 前記プラズマ処理は、メルトへの基板の
搬送の方向に沿って流れる所定のガスに、電界または/
および磁界を印加することで実現されることを特徴とす
る、請求項3に記載の液相成長法。
4. The plasma processing includes applying an electric field or / and / or a predetermined gas flowing along a direction of transport of a substrate to a melt.
4. The liquid phase growth method according to claim 3, wherein the method is realized by applying a magnetic field.
【請求項5】 前記プラズマ処理は、基板がメルトに向
けて搬送される際に、プラズマの生起された領域を通過
することで実現されることを特徴とする、請求項3ある
いは4に記載の液相成長法。
5. The plasma processing according to claim 3, wherein the plasma processing is realized by passing the substrate through a region where plasma is generated when the substrate is transported toward the melt. Liquid phase growth method.
【請求項6】 前記プラズマ処理は、導電性の基板支持
体上にセットされた基板と、表面に誘電体層が形成され
た対向電極間に生起されたプラズマによって実現される
ことを特徴とする、請求項3〜5の何れか1項に記載の
液相成長法。
6. The plasma processing is realized by plasma generated between a substrate set on a conductive substrate support and a counter electrode having a dielectric layer formed on a surface thereof. The liquid phase growth method according to any one of claims 3 to 5.
【請求項7】 前記液相成長法は、ディップ法であるこ
とを特徴とする、請求項1あるいは2に記載の液相成長
法。
7. The liquid phase growth method according to claim 1, wherein the liquid phase growth method is a dipping method.
【請求項8】 前記プラズマ処理は、絶縁性の支持部材
により所定の距離を保って平行に支持された複数の基板
の間隙に沿って所定のガスを流し、そのガスに、電界ま
たは/および磁界を印加することで実現されることを特
徴とする、請求項7に記載の液相成長法。
8. The plasma processing includes flowing a predetermined gas along a gap between a plurality of substrates supported in parallel at a predetermined distance by an insulating support member, and applying an electric field and / or a magnetic field to the gas. 8. The liquid phase growth method according to claim 7, wherein the method is realized by applying the following.
【請求項9】 前記プラズマ処理は、導電性の複数の基
板間に電位差を加えることで生起したプラズマによって
実現されることを特徴とする、請求項7あるいは8に記
載の液相成長法。
9. The liquid phase growth method according to claim 7, wherein the plasma processing is realized by plasma generated by applying a potential difference between a plurality of conductive substrates.
【請求項10】 前記プラズマ処理は、複数の基板を回
転しながら実現されることを特徴とする、請求項7〜9
の何れか1項に記載の液相成長法。
10. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the plasma processing is performed while rotating a plurality of substrates.
The liquid phase growth method according to any one of the above.
【請求項11】 前記プラズマ処理に使用するプラズマ
は、水素または/およびハロゲン元素を含有するガスの
流れに、電界または/および磁界を印加することで生起
されることを特徴とする、請求項1〜10の何れか1項
に記載の液相成長法。
11. The plasma used in the plasma treatment is generated by applying an electric field and / or a magnetic field to a flow of a gas containing hydrogen and / or a halogen element. The liquid phase growth method according to any one of items 10 to 10.
【請求項12】 少なくとも、半導体原料を溶かし込む
ためのメルトと、メルトの保持手段と、基板をメルトと
の接触位置に搬送するための基板搬送手段と、プラズマ
の生起手段と、これらを収容して外界からの気密を保持
できる液相成長用の炉と、メルトの温度を制御するメル
ト温度制御手段と、を備えたことを特徴とする液相成長
装置。
12. At least a melt for melting a semiconductor raw material, a means for holding the melt, a substrate transport means for transporting a substrate to a contact position with the melt, a plasma generating means, and a housing for accommodating these. A liquid phase growth apparatus, comprising: a furnace for liquid phase growth capable of maintaining airtightness from the outside world; and a melt temperature control means for controlling the temperature of the melt.
【請求項13】 少なくとも、半導体原料を溶かし込む
ためのメルトと、メルトの保持手段と、これらを収容し
て外界からの気密を保持できる液相成長用の炉と、メル
トの温度を制御するメルト温度制御手段と、外界からの
気密を保持したまま前記炉と連通可能な表面処理室と、
該表面処理室に設けられたプラズマの生起手段と、基板
を表面処理室からメルトとの接触位置まで搬送する基板
搬送手段とを備えたことを特徴とする液相成長装置。
13. A melt for melting a semiconductor raw material, a means for holding the melt, a furnace for liquid phase growth capable of containing the melt and maintaining airtightness from the outside, and a melt for controlling the temperature of the melt. Temperature control means, a surface treatment chamber capable of communicating with the furnace while maintaining airtightness from the outside world,
A liquid phase growth apparatus comprising: a plasma generating means provided in the surface processing chamber; and a substrate transporting means for transporting a substrate from the surface processing chamber to a contact position with the melt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109161960A (en) * 2018-11-07 2019-01-08 沈阳工程学院 A kind of plasma method numerical control crystal growing furnace

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