JP2639637B2

JP2639637B2 - 気相反応被膜作製方法

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Publication number: JP2639637B2
Application number: JP6336903A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH07307299A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は良質な被膜を形成する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＶＤ装置例えばＰＣＶＤ装置に
おいては、反応系の圧力が０．０５〜１０ｔｏｒｒと高
い圧力のため、その排気系等はＶＰのみが用いられ、そ
れ以上の真空度を発生させるＴＰ等を設けることが全く
不可能とされていた。

【０００３】

【従来の技術の問題点】しかし上記技術におけるＰＣＶ
Ｄ装置において、排気系がＶＰのみであり、しかもこの
ＶＰが不連続の回転運動をするため、空気と接触してい
る大気圧の排気系からの大気（特に酸素）が逆流し、さ
らにこの大気の一部が油中に混入し、ここから再気化す
ることにより反応容器内に逆流してしまうことが判明し
た。さらにこのため、この逆流により酸素が形成する被
膜内に混入し、例えば珪素膜を作製する場合その被膜内
に酸素が３×１０^１９〜２×１０^２０ｃｍ^−３の濃度に
混入してしまった。このため、かかる被膜に水素または
弗素が添加されて、珪素半導体であるべきものが低級酸
化珪素といってもよいようなものになってしまった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
において良質な被膜形成を行おうとする際問題であっ
た、反応炉への排気系からの大気の逆流を防止すること
を、目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の気相反応被膜作
製方法は、反応容器内で気相反応法により反応性気体を
反応せしめて非酸素系被膜を形成するに際し、反応性気
体中の水、酸化物を０．１ｐｐｍ以下とし、被膜形成中
における反応容器から排気を連続排気方式のターボ分子
ポンプにより実施し、酸素または炭素が５×１０^１８ｃ
ｍ^−３以下の濃度である非酸素系被膜を基板上に形成す
ることを特徴とする。また、本発明の気相反応被膜作製
方法は、相異なる反応室内で気相反応法により反応性気
体を反応せしめて第１層、第２層、第３層からなる非酸
素系被膜を作製する方法において、第２層を珪素の半導
体被膜に形成するに際し、減圧状態に保持された反応室
に、水、酸化物を０．１ｐｐｍ以下にした反応性気体を
導入し、前記第２層の形成中の反応室はゲート弁により
他の反応室から独立させ、被膜形成中における該反応室
からの反応性気体や反応生成物を連続排気方式のターボ
分子ポンプを用いて排出することを特徴とする。

【０００６】本発明は非酸素系被膜の作製において、そ
の排気系よりの大気の逆流を防ぐため、油回転方式のロ
ータリーポンプ、メカニカルプースターポンプ等の不連
続回転方式の真空ポンプ（以下単に真空ポンプまたはＶ
Ｐという）のみを用いるのではなく、連続排気方式のタ
ーボ分子ポンプ（以下単にターボ分子ポンプまたはＴＰ
という）を反応容器と真空ポンプとの間に介在させて、
排気系からの大気の逆流を防止したことを特徴とする。

【０００７】このことにより、非酸化物被膜例えば非単
結晶珪素を、反応性気体であるシラン（Ｓｉ_ｎＨ
_２ｎ＋２ｎ≧１）を用いて形成するに際し、その被膜
中の酸素の量を５×１０^１８ｃｍ^−３以下好ましくは１
×１０^１８ｃｍ^−３以下にしようとするものである。本
発明はかかる排気系をＴＰを反応室とＶＰとの間に反応
中の圧力調整用のバルブを経て介在させることにより、
反応室内は０．０５〜１０ｔｏｒｒの間の圧力範囲でプ
ラズマ気相反応（ＰＣＶＤという、光ＣＶＤ（Ｐｈｏｔ
ｏＣＶＤという）またはこれらを併用した方法（以下
単にＣＶＤ法として総称する））を用いて被膜形成を行
い、かつ圧力調整バルブ下は１×１０^−２ｔｏｒｒ以下
（一般には１０^−４〜１０^−６ｔｏｒｒ）の圧力として
保持し、ＴＰを作用させるため、反応系はこの排気系よ
りも高い圧力（１×１０^−２ｔｏｒｒ以上即ち０．０５
〜１０ｔｏｒｒ）で保持して被膜形成を行うことを目的
としている。さらに本発明はかかるプラズマＣＶＤ装置
を反応室を複数ケ連結し、それぞれの反応室にてＰ型非
単結晶半導体、Ｉ型非単結晶半導体およびＮ型非単結晶
半導体を基板上に積層して、ＰＩＮ接合を構成する半導
体装置の作製方法に関する。

【０００８】本発明は、図１にその装置の概要を示す。
即ち、反応性気体を導入するドーピング系（５０）反応
容器（５１）排気系（５２）を有する。反応容器は内側
に絶縁物で内面が形成された反応空間を有する二重反応
容器型として半導体層を形成し、さらに加えてＰ型半導
体（図面では系Ａ），Ｉ型半導体（図面では系Ｃ）およ
びＮ型半導体と積層して接合を基板上に形成するに際
し、それぞれの反応容器を分離部（図面では系Ｂ）を介
して連結せしめたマルチチャンバ方式のＰＣＶＤ法を図
１に示すごとくに提案するにある。

【０００９】本発明は水素またはハロゲン元素が添加さ
れた非単結晶半導体層の形成により、再結合中心密度の
小さなＰ，ＩおよびＮ型の導電型を有する半導体層を形
成し、その積層境界にてＰＩＮ接合を形成するととも
に、それぞれの半導体層に他の隣接する半導体層からの
不純物が混入して接合特性を劣化させることを防ぎ、ま
たそれぞれの半導体層を形成する工程間に、大気特に酸
素に触れさせて、半導体の一部が酸化されることにより
層間絶縁物が形成されることのないようにした連続生産
を行うためのプラズマ気相反応に関する。

【００１０】さらに本発明は、かかる反応容器をそれぞ
れの反応においては独立として多数連結したマルチチャ
ンバ方式のプラズマ反応方法において、一度に多数の基
板を同時にその被膜成長速度を大きくしたいわゆる多量
生産方式に関する。本発明は１０ｃｍ×１０ｃｍまたは
電極方向に１０〜５０ｃｍ例えば４０ｃｍを有するとと
もに、巾１５〜１２０ｃｍ例えば６０ｃｍの基板（４０
ｃｍ×６０ｃｍまたは２０ｃｍ×６０ｃｍを１バッチ２
０枚配設）を用いた。

【００１１】図１、図２においては、反応性気体の導入
手段、排気手段を有し、これらを供給ノズル、排気ノズ
ルを設け、この絶縁フードよりも内側に相対させて一対
の電極（６１），（６１’）または（６２），（６
２’）および反応性気体の供給ノズル（１７），（１
８）および排気ノズル（１７’），（１８’）を配設し
た。即ち、電極の外側をフードの絶縁物で包む構造（３
９），（３９’）とした。さらにこのフード間の反応空
間を閉じ込めるため、外側周辺を絶縁物（３８），（３
８’）で取り囲んだ。

【００１２】また、図２に図１の断面を示す図面を示す
が、反応容器の前（図面左側）後（図面右側）に開閉扉
を設け、この扉の内面にハロゲンランプ等による加熱手
段（１３），（１３’）を設けた。以下に本発明の実施
例を図面に従って説明する。

【００１３】

【実施例】〔実施例１〕図１、図２に従って本発明のプラズマ気相反応装置の実
施例を説明する。この図面は、ＰＩＮ接合、ＰＩＰ接
合、ＮＩＮ接合またはＰＩＮＰＩＮ・・・ＰＩＮ接合等
の基板上の半導体に、異種導電型でありながらも、形成
される半導体の主成分または化学量論比の異なる半導体
層をそれぞれの半導体層をその前工程において形成され
た半導体層の影響（混入）を受けずに積層させるための
多層に自動かつ連続的に形成するための装置である。

【００１４】図面においてはＰＩＮ接合を構成する複数
の反応系の一部を示している。即ち、Ｐ，ＩおよびＮ型
の半導体層を積層して形成する３つの反応系の２つ
（Ａ、Ｃ）とさらに第１の予備室および移設用のバッフ
ァ室（Ｂ）を有するマルチチャンバ方式のプラズマ気相
反応装置の装置例を示す。図面における系Ａ、Ｂ、Ｃ
は、２つの各反応容器（１０１），（１０３）およびバ
ッファ室（１０２）を有し、それぞれの反応容器間にゲ
ート弁（４４），（４５），（４６），（４７）を有し
ている。またそれぞれ独立して、反応性気体の供給ノズ
ル（１７），（１８）と排気ノズル（１７’），（１
８’）とを有し、反応性気体が供給系から排気系に層流
になるべく設けている。

【００１５】この装置は入り口側には第１の予備室（１
００）が設けられ、まず扉（４２）より基板ホルダ
（２）の２つの面に２つの被形成面を有する２枚の基板
（１）を挿着した。さらにこのホルダ（３）を外枠冶具
（外周辺のみ（３８），（３８’）として示す）により
互いに所定の等距離を離間して配設した。即ちこの被形
成面を有する基板は被膜形成を行わない裏面を基板ホル
ダ（２）に接し、基板２枚および基板ホルダとを一つの
ホルダ（３）として６ｃｍ±０．５ｃｍの間隙を有して
絶縁物の外枠冶具内に林立させた。その結果、４０ｃｍ
×６０ｃｍの基板を２０枚同時に被膜形成させることが
できた。かくして高さ５５ｃｍ、奥行８０ｃｍ、巾８０
ｃｍの反応空間（６），（８）は上方、下方を絶縁物
（３９），（３９’）で囲まれ、また側周辺は絶縁外枠
冶具（３８），（３８’）で取り囲んだ。

【００１６】第１の予備室（１００）を圧力調整バルブ
（７１）を全開とし、ＴＰ（８６）を経て真空ポンプ
（３５）により真空引きをした。この後、圧力調整バル
ブ（７２）を全開とし、ＴＰにより３×１０^−８ｔｏｒ
ｒ以下にまで予め真空引きがされている反応容器（１０
１）との分離用のゲート弁（４４）を開けて、外枠冶具
（３８）に保持された基板を移した。例えば、予備室
（１００）より第１の反応容器（１０１）に移し、さら
にゲート弁（４４）を閉じることにより基板を第１の反
応容器（１０１）に移動させたものである。この時、第
１の反応容器（１０１）に保持されていた基板（１）等
は、予めまたは同時にバッファ室（１０２）に、またバ
ッファ室（１０２）に保持されていた冶具および基板
（２）は第２の反応容器（１０３）に、また第２の反応
容器（１０３）に保持されていた基板は第２のバッファ
室（１０４）に、さらに図示が省略されているが、第３
の反応室の基板および冶具は出口側の第２の予備室にゲ
ート弁（４５），（４６），（４７）を開けて移動させ
ることが可能である。この後ゲート弁（４４），（４
５），（４６），（４７）を閉めた。

【００１７】即ちゲート弁の動きは、扉（４２）が大気
圧で開けられた時は分離部のゲート弁（４４），（４
５），（４６），（４７）は閉じられ、各チャンバにお
いてはプラズマ気相反応が行われている。また逆に、扉
（４２）が閉じられていて予備室（１００）が十分真空
引きされた時は、ゲート弁（４４），（４５），（４
６），（４７）が開けられ、各チャンバの基板、冶具は
隣のチャンバに移動する機構を有し、外気が反応室（１
０１），（１０２）に混入しないようにしている。

【００１８】以下系Ａにおける第１の反応容器（１０
１）でＰ型半導体層をＰＣＶＤ法により形成する場合を
以下に示す。反応系Ａ（反応容器（１０１）を含む）は
０．０１〜１０ｔｏｒｒ好ましくは０．０１〜１ｔｏｒ
ｒ例えば０．０８ｔｏｒｒとした。即ち、圧力調整バル
ブ（７２）を閉として、反応容器（１０１）内の圧力は
０．０５〜１ｔｏｒｒであり、またこのバルブ下は１×
１０^−２ｔｏｒｒ以下一般には１×１０^−４〜１×１０
^−７ｔｏｒｒとなり、この真空度をＴＰ（８７）を回転
させて成就させている。またこの連続排気方式のＴＰを
動作させているため、ＰＣＶＤ反応により発生する粉末
状生成物を反応容器（１０１）から排出できると共に、
ＶＰ（３６）のポリマ化した油の逆拡散、また油中に含
浸した排気用の大気特に酸素を逆流させることを初めて
防ぐことができた。

【００１９】反応性気体は系Ａのドーピング系（５０）
より供給した。即ち珪化物気体（２４）としては精製さ
れてさらにステンレスボンベに充填されたシラン（Ｓｉ
_ｎＨ_２ｎ＋２ｎ＞１）特にＳｉＨ_４またはＳｉ
_２Ｈ_６、フッ化珪素（ＳｉＦ_２またはＳｉＦ_４）を用い
た。ここでは、取扱いが容易な超高純度シラン（純度９
９．９９％、但し水、酸素化物は０．１ＰＰＭ以下）を
用いた。本実施例のＳｉ_ｘＣ_１−ｘ（０＜ｘ＜１）を形
成するため、炭化物気体（２５）としてＤＭＳ（ジメチ
ルシラン（ＳｉＨ_２（ＣＨ_３）_２純度９９．９９％）を
用いた。炭化珪素（Ｓｉ_ｘＣ_１−ｘ０＜ｘ＜１）に対し
ては、Ｐ型の不純物としてボロンを前記したモノシラン
中に同時に０．５％の濃度に混入させ（２４）よりシラ
ンとともに供給した。

【００２０】必要に応じ、水素（純度７Ｎ以上）または
窒素（純度７Ｎ以上）を反応室を大気圧とする時（２
３）より供給した。これらの反応性気体はそれぞれの流
量計（３３）およびバルブ（３２）を経、反応性気体の
供給ノズル（１７）より高周波電源（１４）の負電極
（６１）を経て反応空間（６）に供給された。反応性気
体はホルダ（３８）に囲まれた筒状空間（６）内に供給
され、この空間を構成する基板（１）に被膜形成を行っ
た。さらに負電極（６１）と正電極（５１）間に電気エ
ネルギ例えば１３．５６ＭＨｚの高周波エネルギ（１
４）を加えてプラズマ反応せしめ、基板上に反応生成物
を被膜形成せしめた。基板は１００〜４００℃例えば２
００℃に図２に示す反応容器（１０３）の容器の前後に
配設された赤外線ヒータと同じ手段により加熱した。

【００２１】この赤外線ヒータは、近赤外用ハロゲンラ
ンプ（発光波長１〜３μ）ヒータまたは遠赤外用セラミ
ックヒータ（発光波長８〜２５μ）を用い、この反応容
器内におけるホルダにより取り囲まれた筒状空間を２０
０±１０℃好ましくは±５℃以内に設置した。この後、
前記したが、この容器に前記した反応性気体を導入し、
さらに１０〜５００Ｗ例えば１００Ｗに高周波エネルギ
（１４）を供給してプラズマ反応を起こさせた。かくし
てＰ型半導体層はＢ_２Ｈ_６／ＳｉＨ_４＝０．５％，ＤＭ
Ｓ／（ＳｉＨ_４＋ＤＭＳ）＝１０％の条件にて、この反
応系Ａで平均膜厚３０〜３００Å例えば約１００Åの厚
さを有する薄膜として形成させた。Ｅｇ＝２．０５ｅ
Ｖ、σ＝１×１０^−６〜３×１０^−５（Ωｃｍ）^−１で
あった。

【００２２】基板は導体基板（ステンレス、チタン、ア
ルミニューム、その他の金属），半導体（珪素、ゲルマ
ニューム），絶縁体（ガラス、有機薄膜）または複合基
板（ガラスまたは透光性有機樹脂上に透光性導電膜であ
る弗素が添加された酸化スズ、ＩＴＯ等の導電膜が単層
またはＩＴＯ上にＳｎＯ_２が形成された２層膜が形成さ
れたもの）を用いた。本実施例のみならず本発明のすべ
てにおいてこれらを総称して基板という。勿論この基板
は可曲性であってもまた固い板であってもよい。

【００２３】かくして１〜５分間プラズマ気相反応をさ
せて、Ｐ型不純物としてホウ素が添加された炭化珪素膜
を約１００Åの厚さに作製した。さらにこの第１の半導
体層が形成された基板をゲート（４５）を開け前記した
操作順序に従ってバッファ室（１０２）に移動し、ゲー
ト（４５）を閉じた。このバッファ室（１０２）は予め
１０^−８ｔｏｒｒ以下にクライオポンプ（８８）にて真
空引きがされている。バッファ室（１０２）は、ＣＶＤ
反応を行わないから、ターボ分子ポンプでなく、クライ
オポンプを使用できる。

【００２４】またこの基板は系Ｃに同様にＴＰ（８９）
により、１×１０^−７ｔｏｒｒ以下に保持された反応容
器にゲート（４６）の開閉を経て移設された。即ち図１
における反応系Ｃにおいて、半導体の反応性気体として
超高純度モノシランまたはジシランを（水または酸化珪
素、酸化物気体の濃度は０．１ＰＰＭ以下）（２８）よ
り、また、１０^１７ｃｍ^−３以下のホウ素を添加するた
め、水素、シラン等によって０．５〜３０ＰＰＭに希釈
したＢ_２Ｈ_６を（２７）より、またキャリアガスを必要
に応じて（２６）より供給した。反応性気体は基板
（１）の被形成面にそって上方より下方に流れ、ＴＰ
（８９）に至る。系Ｃにおいて出口側よりみた縦断面図
を図２に示す。

【００２５】図２を概説する。図２は図１の反応系Ｃの
縦断面図を示したものである。図面において、ランプヒ
ータ（１３），（１３’）は棒状のハロゲンランプを用
いた。反応空間はヒータにより１００〜４００℃例えば
２５０℃とした。基板（１）が基板ホルダ（２）に保持
され、外枠冶具（３８），（３８’）で閉じ込め空間
（８）を構成している。図２に示す反応室（１０３）に
おいてＩ層を５０００Åの厚さに以下の条件、ＳｉＨ_４
６０ｃｃ／分、被膜形成速度２．５Å／秒、基板（２０
ｃｍ×６０ｃｍを２０枚、延べ面積２４０００ｃ
ｍ^２）、圧力０．１ｔｏｒｒで形成した。反応ガスとし
てＳｉ_２Ｈ_６を用いた場合、被膜形成速度２８Å／秒で
あった。

【００２６】かくして第１の反応室にてプラズマ気相法
によりＰ型半導体層を形成した上にＰＣＶＤ法によりＩ
型半導体層を形成させてＰＩ接合を構成させた。つぎに
系Ｃにて約５０００Åの厚さに形成させた後基板を前記
した操作に従って、隣のバッファ室（１０４）に移し、
さらにその隣の反応室に移設して同様のＰＣＶＤ工程に
よりＮ型半導体層を形成させた。このＮ型半導体層は、
ＰＣＶＤ法によりフォスヒンをＰＨ_３／ＳｉＨ_４＝１．
０％としたシランとキャリアガスの水素をＳｉＨ_４／Ｈ
_２＝２０％として供給して、系Ａと同様にして約２００
Åの厚さにＮ型の微結晶性または繊維構造を有する多結
晶の半導体層を形成させて、さらにその上面に、炭化珪
素をＤＭＳ／（ＳｉＨ_４＋ＤＭＳ）＝０．１としてＳｉ
_ｘＣ_１−ｘ（０＜ｘ＜１）で示されるＮ型半導体層を１
０〜２００Åの厚さ例えば５０Åの厚さに積層して形成
させたものである。その他反応装置については系Ａと同
様である。

【００２７】かかる工程の後、第２の予備室より外にＰ
ＩＮ接合を構成して出された基板上に１００〜１５００
Åの厚さのＩＴＯをさらにその上に反射性または昇華性
金属電極例えばアルミニューム電極を真空蒸着法により
約１μの厚さに作り、ガラス基板上に（ＩＴＯ＋ＳｎＯ
_２）表面電極−（ＰＩＮ半導体）−（裏面電極）を構成
させた。その光電変換装置としての特性は７〜９％平均
８％を１０ｃｍ×１０ｃｍの基板でＡＭ１（１００ｍＷ
／ｃｍ^２）の条件下にて真性効率特性として有し、集積
化してハイブリッド型にした４０ｃｍ×６０ｃｍのガラ
ス基板においても、５．５％を実効効率で得ることがで
きた。その結果、１つの素子で開放電圧は０．８５〜
０．９Ｖ（０．８７±０．０２Ｖ）であったが、短絡電
流は１８±２ｍＡ／ｃｍ^２と大きく、またＦＦも０．６
０〜０．７０と大きく、かつそのばらつきもパネル内、
バッチ内で小さく、工業的に本発明方法はきわめて有効
であることが判明した。

【００２８】図３は本発明および従来方法により作られ
たＰＩＮ型光電変換装置における半導体内の酸素および
炭素の不純物の濃度分布を示す。図面はアルミニューム
裏面電極（９４），Ｎ型半導体（９３），Ｉ型半導体
（９２），Ｐ型半導体（９１），基板上の酸化スズ透光
性導電膜（９０）をそれぞれ示す。従来方法の排気系を
回転ポンプまたはメカニカルブースターポンプのみによ
る排気方法においては、連続排気方式のＴＰを用いない
ため、炭素は曲線（９５），酸素は曲線（９６）に示さ
れる高い濃度の不純物を含有していた。特に酸素は、５
×１０^１９〜２×１０^２０ｃｍ^−３をＩ型半導体（９
２）において有していた。図面は５×１０^１９ｃｍ^−３
の酸素を含んだ場合である。加えて油回転ポンプからの
油成分の逆流により炭素が５×１０^２０〜４×１０^２０
ｃｍ^−３を有していた。図面は１×１０^２０ｃｍ^−３を
有する場合である。

【００２９】他方、本発明に示すごとき排気系において
は炭素濃度は曲線（９８）で示される如く１×１０^１７
〜５×１０^１８ｃｍ^−３を有し、一般には１×１０^１８
ｃｍ^−３以下しか含まれない。加えて酸素濃度も曲線
（９７）で示されるごとく５×１０^１８ｃｍ^−３以下好
ましくは１×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、図３では２
×１０^１８ｃｍ^−３の場合を示している。図３におい
て、裏面電極（９４）のアルミニュームには３〜６×１
０^２０ｃｍ^−３の酸素を有している。このため、この酸
素がＳＩＭＳ（二次イオン分析法）（カメカ社３Ｆ型を
使用）の測定において、バックグラウンドの酸素とな
り、Ｎ型半導体（９３）中の酸素は１０^１８〜１０^２０
ｃｍ^−３となってしまったものと考えられる。

【００３０】さらにＰ型半導体中の酸素、ＤＭＳ中に含
まれる水の成分があるため不純物があり、この出発材料
をシランを精製して０．１ＰＰＭ以下の酸素または酸化
物とすることによりさらに酸素濃度を下げることの可能
性が推定できる。形成させる半導体の種類に関しては、
Ｓｉのみならず他は４族のＧｅ，Ｓｉ_ｘＣ_１−ｘ（０＜
ｘ＜１，Ｓｉ_ｘＧｅ_１−ｘ（０＜ｘ＜１）Ｓｉ_ｘＳｎ
_１−ｘ（０＜ｘ＜１）単層または多層であっても、また
これら以外にＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，ＢＰ，ＣｄＳ等
の化合物半導体等の酸素化物であってもよいことはいう
までもない。

【００３１】本発明は３つの反応容器を用いてマルチチ
ャンバ方式でのＰＣＶＤ法を示した。しかしこれを１つ
の反応容器とし、そこでＰＣＶＤ法により窒化珪素をシ
ラン（ＳｉＨ_４またはＳｉ_２Ｈ_６）とアンモニア（ＮＨ
_３）とのＰＣＶＤ反応により形成させることは有効であ
る。本発明で形成された非単結晶半導体被膜は、絶縁ゲ
イト型電界効果半導体装置におけるＮ（ソース）Ｉ（チ
ャネル形成領域）Ｎ（ドレイン）接合またはＰＩＰ接合
に対しても有効である。さらに、ＰＩＮダイオードであ
ってエネルギバンド巾がＷ−Ｎ−Ｗ（ＷＩＤＥ−ＮＡＬ
ＬＯＷ−ＷＩＤＥ）またはＳｉ_ｘＣ_１−ｘ−Ｓｉ−Ｓｉ
_ｘＣ_１−ｘ（０＜ｘ＜１）構造のＰＩＮ接合型の可視光
レーザ、発光素子または光電変換装置を作ってもよい。
特に光入射光側のエネルギバンド巾を大きくしたヘテロ
接合構造を有するいわゆるＷ（ＰまたはＮ型）−Ｎ（Ｉ
型）（ＷＩＤＥＴＯＮＡＬＬＯＷ）と各反応室にて
導電型のみではなく生成物を異ならせてそれぞれに独立
して作製して積層させることが可能になり、工業的にき
わめて重要なものであると信ずる。

【００３２】本発明において、分離部は単にゲイト弁の
みではなく、２つのゲート弁と１つのバッファ室とを系
Ｂとして設けてＰ型半導体の不純物のＩ型半導体層中へ
の混入をさらに防ぎ、特性を向上せしめることは有効で
あった。この本発明のプラズマＣＶＤ装置を他の構造の
シングルチャンバまたはマルチチャンバ方式に応用でき
ることはいうまでもない。また本発明の実施例は図１に
示すマルチチャンバ方式であり、そのすべての反応容器
にてＰＣＶＤ法を供給した。しかし必要に応じ、この一
部または全部をプラズマを用いない光ＣＶＤ法、ＬＴ
ＣＶＤ法（ＨＯＭＯＣＶＤ法ともいう）、減圧ＣＶＤ
法を採用して複合被膜を形成してもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、相異なる反応室でプラズマ気
相反応法により反応性気体を反応せしめて、第１層、第
２層、第３層からなり少なくとも１層が珪素を含む半導
体被を作製する方法において、前記少なくとも１層を形
成するに際し、減圧状態に保持された反応室に、水、酸
化物を０．１ｐｐｍ以下にした反応性気体を導入し、前
記第２層の形成中の反応室はゲート弁により他の反応室
から独立させ、被膜形成中における該反応室からの反応
性気体や反応生成物を連続排気方式のターボ分子ポンプ
を用いて排出するために、前記ターボ分子ポンプと反応
容器との間に設けたバルブの調整により、反応容器内の
圧力を０．０１〜１０ｔｏｒｒとすることにより、従来
の技術において良質な被膜形成を行おうとする際問題で
あった、反応炉への排気系からの大気の逆流を防止し
て、良質な被膜の作製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのプラズマ気相反応用被
膜製造装置の概略を示す。

【図２】本発明を実施するためのプラズマ気相反応用被
膜製造装置の概略を示す。

【図３】本発明および従来方法によって作られた半導体
装置中の不純物の分布を示す。

【符号の説明】

（５０）反応性気体を導入するドーピング系（５１）反応容器（５２）排気系（６１）（６１’）（６２）（６２”）電極（１７）（１８）反応性気体の供給ノズル（１７’）（１８’）反応性気体の排気ノズル（１４）（１５）高周波エネルギー源（３８）（３８’）（３９）（３９’）絶縁物（１３）（１３’）ハロゲンランプ等の加熱手段（１０１）（１０３）反応容器（１０２）（１０４）バッファ室容器（４４）（４５）（４６）（４７）ゲート弁（１００）予備室（４２）予備室扉（５）予備室空間（２）基板ホルダー（１）基板（６）第１の反応室の反応空間（８）第２の反応室の反応空間（７）（９）バッファ室空間（７１）（７２）（７３）（７４）圧力調整バルブ（８６）（８７）（８８）（８９）ターボ分子ポンプ（３４）（３５）（３６）（３７）真空ポンプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｂ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】相異なる反応室でプラズマ気相反応法に
より反応性気体を反応せしめて、第１層、第２層、第３
層からなり少なくとも１層が珪素を含む半導体被膜を作
製する方法において、前記少なくとも１層を形成するに
際し、減圧状態に保持された反応室に、水、酸化物を
０．１ｐｐｍ以下にした反応性気体を導入し、前記第２
層の形成中の反応室はゲート弁により他の反応室から独
立させ、被膜形成中における該反応室からの反応性気体
や反応生成物を連続排気方式のターボ分子ポンプを用い
て排出するために、前記ターボ分子ポンプと反応容器と
の間に設けたバルブの調整により、反応容器内の圧力を
０．０１〜１０ｔｏｒｒとすることを特徴とする気相反
応被膜作製方法。