JP2717236B2 - 気相反応被膜作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は気相反応被膜作製装置お
よび作製方法に関する。本発明は反応性気体を用いて被
膜作製を行うに際し、非酸化物の被膜を作製するに関し
て、排気系においてターボ分子ポンプを用いて気相反応
（以下ＣＶＤという）を行なわしめることにより、被膜
中の酸素の混入量を５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下の濃度とさせ
る気相反応装置およびその装置を用いて被膜を作製する
方法に関する。 【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０．０１〜１０ｔｏｒｒと高
い圧力のため、その排気系等はＲＰ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】しかし本発明人はかかるＰＣＶＤ装置にお
いて、排気系がＲＰのみではこのＲＰ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を見いだした。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
¹⁹〜２．５×１０²⁰ｃｍ^-3の濃度に混入してしまった。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】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。 【０００５】本発明はかかる欠点を防ぐことを目的とし
ている。 【０００６】さらに本発明はかかる欠点を防ぐためにＴ
Ｐを設けるに加えて圧力調整バルブをＴＰとＲＰとの間
に設けたものである。即ちもし圧力調整バルブを反応容
器とＴＰとの間に設けるとこのバルブの内径は１〜２イ
ンチが一般である。そのためこのバルブを全開として
も、このバルブ部でのコンダクタンスが低く、反応容器
内をバックグラウンドレベル（３×１０^-8ｔｏｒｒ以
下）にせんとしても、時間が長時間かかってしまう。ま
たこのバルブを５〜１０インチと大口径とすると、圧力
調整を十分な精度で行うことができないという欠点を有
する。 【０００７】本発明はこれらの欠点を除去するため、
０．０１〜１０ｔｏｒｒでも真空引きが可能な複合分子
ポンプをＴＰとして用い、加えて圧力調整バルブをＴＰ
とＲＰとの間に設け、圧力制御をＴＰ内と反応容器の双
方に対して行わんとしたものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の排気装置は、反
応性気体の反応により粉状の反応生成物が発生する反応
室に使用する排気装置において反応室内を比較的高真空
に排気する手段と、反応室内を比較的低真空に排気する
手段とを同一排気系に直列に接続している。 【０００９】 【作用】本発明は非酸素または非酸化物系被膜の作製に
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、メカニカルブースターポン
プ等の不連続回転方式の荒引用真空ポンプ（以下単にロ
ータリーポンプまたはＲＰという）のみを用いるのでは
なく、連続排気方式の複合分子ポンプまたはターボ分子
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。 【００１０】本発明の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_n Ｈ_2n+2 ｎ≧１）
を用いて形成するに際し、その被膜中の酸素の量を５×
１０¹⁸ｃｍ^-3以下好ましくは１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下とす
るため、排気系からの大気の逆流を防ぐことを目的とし
ている。 【００１１】本発明はかかる排気系をＴＰを反応室とＶ
Ｐ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（Ｐｈｏｔｏ ＣＶＤ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、圧力調整バルブ（コントロールバル
ブまたはバタフライバルブともいう）により制御したも
のである。このためＲＰからの油成分の逆流およびＲＰ
が回転時に油に混入した大気の逆流を防ぐことにより高
品質の非酸化物被膜形成を行うことを目的としている。 【００１２】さらに本発明は気相反応を行う前に反応容
器を真空引きをする際は、ＴＰと反応容器との間を大口
径の配管で連結でき、さらにＴＰを反応容器に連結させ
ることができる。このため、反応容器内を３×１０^-8ｔ
ｏｒｒまたはそれ以下の圧力（３×１０^-8〜１×１０
^-10 ｔｏｒｒ）にすることが同じＴＰを用いて行い得る
のである。即ち、本発明装置により反応容器内を１０^-8
ｔｏｒｒ以下とする真空排気とＣＶＤ法での被膜形成に
必要な０．０１〜１０ｔｏｒｒの圧力とを同一のＴＰを
用いて制御が酸素の逆流を防ぐに加えて可能になった。 【００１３】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、形成被膜を半導体とし、かつ
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装置および
方法に関する。 【００１４】 【実施例】以下に本発明の気相反応装置をプラズマＣＶ
Ｄ装置によりＰＩＮ接合を設ける場合を記して示す。 【００１５】本発明は、その装置の概要を図１に示す。
即ち、反応性気体を導入するドービング系（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Ｉ）、Ｉ型半導体（図面では系ＩＩ
Ｉ）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Ｉ
Ｉ）を介して連結せしめたマルチチャンバ方式のＣＶＤ
装置特にＰＣＶＤ装置を図１に示すごとくに提案するに
ある。 【００１６】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。 【００１７】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。 【００１８】本発明は電極方向にその距離１０〜５０ｃ
ｍ例えば２０ｃｍを有するとともに、幅１５〜１２０ｃ
ｍ例えば３０ｃｍの基板（１５ｃｍ×３０ｃｍを１バッ
チ１０枚配設）を用いた。 【００１９】図１において、反応性気体の導入手段（５
０）、排気手段（５２）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）、（５１）または（６２）、
（５２）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
８）、（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。 【００２０】また、図示を省略したが、反応容器の前後
に開平扉を設け、この扉の内面にハロゲンランプ等によ
る基板の加熱手段を設けた。 【００２１】この図面は、ＰＩＮ接合、ＰＩＰ接合、Ｎ
ＩＮ接合またはＰＩＮＰＥＮ・・・ＰＩＮ接合等を基板
上の半導体に、異種導電型また異種材料でありながら
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が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。 【００２２】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
（Ｉ、ＩＩ）とさらに第１の予備室および移設用のバッ
ファ室（ＩＩ）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。 【００２３】図面における系Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ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分離部（４
４）、（４５）、（４６）、（４７）を有している。 【００２４】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）を外枠治具
（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な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
て絶縁物の外枠治具内に林立させた。その結果、１５ｃ
ｍ×３０ｃｍの基板を１０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４０ｃｍ、巾４
０ｃｍ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
治具（３８）、（３８′）で電気的に絶縁物で閉じ込め
囲んだ。 【００２５】第１の予備室（１００）をＴＰ（８６）を
経、ストップバルブ（７１）を経てＲＰ（３５）により
真空引きをした。このＴＰは大阪真空製複合分子ポンプ
ＴＧ５５０を用いた。この複合分子ポンプは定速度は４
００ｒｐｓ（毎秒の回転数）であり、Ｎ₂ 、ＳｉＨ₄ は
５００ｌ／ｓの排気速度を有する。さらに０．０１〜１
０ｔｏｒｒでの排気も可能であり、１０ｔｏｒｒでも１
０ｌ／ｓｅｃの排気が可能である。特に一般に気相反応
に用いる０．１〜１ｔｏｒｒにおいては、４５０ｌ／ｓ
ｅｃ〜４４０ｌ／ｓｅｃの排気が可能である。本発明は
かかるＴＰの回転を可変とした。そのため反応容器が大
気圧であっても、ＴＰの回転数を１００〜２００ｒｐｓ
と定量値より下げ、連続回転とさせた。そしてＴＰが破
損しないようにした。そのため反応容器が大気圧におい
てＲＰをバルブ（７１）を開としてＴＰにより真空引き
を駆動しながら真空引きができた。その結果、ＲＰから
の油成分の逆流をＴＰが防ぎ、基板表面が油成分で汚染
されることがないという特徴を有する。 【００２６】この後、圧力調整バルブ（７２）およびゲ
ートバルブ（８５）はその内径がＴＰの内径（ＶＧ１５
０即ちＪＩＳＢ２２９０真空ランジを使用）と同じとせ
しめ、このゲートバルブ（８５）を全開とし、ＴＰ（同
様にＴＧ５５０使用）により３×１０^-8ｔｏｒｒ以下に
まで予め真空引きがされている反応容器（１０１）との
分離用のゲート弁（４４）（開口３５ｃｍ×３０ｃｍ）
を開けて、外枠治具（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（１
０１）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。 【００２７】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
ていた治具および基板（２）は第２の反応容器（１０
３）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治具は出
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。この後ゲート弁（４
４）、（４５）、（４６）、（４７）を閉めた。 【００２８】系Ｉにおける第１の反応容器（１０１）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。 【００２９】反応系Ｉ（反応容器（１０１）を含む）は
０．０１〜１０ｔｏｒｒ好ましくは０．０１〜１ｔｏｒ
ｒ例えば０．１ｔｏｒｒとした。 【００３０】即ち、圧力調整バルブ（７２）を閉とし
て、反応容器およびＴＰ（８７）（１０１）内の圧力は
０．０１〜１０ｔｏｒｒのうち特に０．０５〜１ｔｏｒ
ｒであり、この真空度をＴＰ（８７）下の圧力調整バル
ブ（７２）の開閉を制御して、かつＴＰの回転数を１０
０ｒｐｓとして成就させている。このＴＰの回転数を下
げたのは、このＴＰの圧縮比を定数の１０⁷ 〜１０⁸ か
ら１０² 〜１０³ に下げることにより圧力調整バルブの
圧力制御を容易に行わしめた。本発明はこの連続排気方
式のＴＰを動作させているため、ＲＰ（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。 【００３１】反応性気体は系Ｉのドービング系（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
_n Ｈ_2n+2 ｎ≧１特にＳｉＨ₄ またはＳｉ₂ Ｈ₆ ）、フ
ッ化珪素（ＳｉＦ₄ またはＳｉＦ₂ ）を用いた。ここで
は、取扱いが容易な超高純度シラン（純度９９．９９
％、但し水、酸素化物は０．１ＰＰＭ以下）を用いた。 【００３２】本実施例のＳｉ_x Ｃ_1-x （０＜ｘ＜１）を
形成するため、炭化物気体（２５）として予めＳｉ−Ｃ
結合を有するメチルシラン（５６）即ちＭＭＳ（ＨＳｉ
（ＣＨ₃ ）₃ ）またはＤＭＳ（ジメチルシラン（ＳｉＨ
₂ （ＣＨ₃ ）₂ 純度９９．９９％）を用いた。 【００３３】炭化珪素（Ｓｉ_x Ｃ_1-x ０＜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０．５％の濃度に混入させたボンベ（２４）よ
りシランとともに供給した。 【００３４】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）を径、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。 【００３５】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（１４）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。 【００３６】基板１００〜４００℃例えば２００℃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。 【００３７】この赤外線ヒータは、近赤外用ハロゲンラ
ンプ（定発光波長１〜３μ）ヒータまたは遠赤外線用セ
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
２１０±１０℃好ましくは±５℃以内に設置した。 【００３８】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５〜１００ｗ例えば２０ｗ
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。 【００３９】かくしてＰ型半導体層はＢ₂ Ｈ₆ ／ＳｉＨ
₄ ＝０．５％、ＭＳ／（ＳｉＨ₄ ＋ＭＳ）＝２０％の条
件にて、この反応系Ｉで平均膜厚３０〜３００Ａ例えば
約２００Ａの厚さを有する薄膜として形成させた。Ｅｇ
＝２．１５ｅＶσ＝１×１０^-6〜３×１０^-5（Ωｃｍ）
^-1であった。 【００４０】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ＳｎＯ₂ が形成された２層膜が形成さ
れたもの）を用いた。本実施例は複合基板を用いた。 【００４１】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２００Ａ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以下例えば４×１０^-10 ｔｏｒｒにクラ
イオポンプ（８８）にて真空引きがされている。 【００４２】またこの基板は系ＩＩＩに同様にＴＰ（８
９）により、３×１０^-8ｔｏｒｒ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。 【００４３】即ち図１における反応系ＩＩＩ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、１０¹⁷ｃｍ^-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Ｂ₂ Ｈ₆ 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。 【００４４】反応性気体は反応容器で反応の後、ゲイト
バルブ（８４）を経てＴＰ（８９）にさらにコントロー
ルバルブ（７４）、ＲＰ（３４）に至る。 【００４５】７０００Ａの厚さにＳｉＨ₄ ６０ｃｃ／
分、被膜形成速度２．５Ａ／秒、基板（２０ｃｍ×６０
ｃｍを２０枚、延べ面積２４０００ｃｍ² ）で圧力０．
１ｔｏｒｒとした。Ｓｉ₂ Ｈ₆ を用いた場合、被膜形成
速度２８Ａ／秒を有していた。 【００４６】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。 【００４７】また系ＩＩＩにて約７０００Ａの厚さに形
成させた後、基板は前記した操作に従って、隣のバッフ
ァ室（１０２）に移され、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ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１．０％としたシランとキャリア
ガスの水素をＳｉＨ₄ ／Ｈ₂＝２０％として供給して、
系Ｉと同様にして約５００Ａ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、さ
らにその上面に炭化珪素をＭＳ／（ＳｉＨ₄ ＋ＭＳ）＝
０．２としてＳｉ_x Ｃ_1-x （Ｄ＜ｘ＜１）で示されるＮ
型半導体層を１０〜２００Ａの厚さ例えば５０Ａ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Ｉと同様である。 【００４８】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
Ａ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。 【００４９】その光電変換装置としての特性は８〜１０
％平均８．５％を１０ｃｍ×１０ｃｍの基板でＡＭ１
（１００ｍｗ／ｃｍ² ）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×６
０ｃｍのガラス基板のＮＥＤＯパネルにおいても、５．
７％を実効効率で得ることができた。 【００５０】その結果、１つの素子で開放電圧は０．８
５〜０．９Ｖ（０．８７±０．０２Ｖ）であったが、短
絡電流は１８±２ｍＡ／ｃｍ² と大きく、またＦＦも
０．６０〜０．７０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。 【００５１】図２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ＳＩＭＳ（Ｃａｍｅｃａ ３
Ｆを使用）にて測定した結果を示す。 【００５２】図面アルミニューム−ＩＴＯ−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。 【００５３】従来方法の排気系をＲＰ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。 【００５４】特に酸素は、５×１０¹⁹〜２×１０²⁰ｃｍ
^-3をＩ型半導体（９２）において有していた。図面は５
×１０¹⁹ｃｍ^-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５×１０¹⁹〜
４×１０²⁰ｃｍ^-3を有していた。図面は１×１０²⁰ｃｍ
^-3を有する場合である。 【００５５】他方、本発明に示すごとき排気系において
は炭素濃度は１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3を有し、一
般には１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下しか含まれない。加えて酸
素も５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下一般には１×１０¹⁸ｃｍ^-3以
下であり、図面２では２×１０¹⁸ｃｍ^-3の場合を示す。 【００５６】図３において、裏面電極（９４）のアルミ
ニュームは３〜６×１０²⁰ｃｍ^-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１
０¹⁸〜１０²⁰ｃｍ^-3となってしまったものと考えられ
る。 【００５７】さらにＰ型半導体中の酸素、ＭＳ中には水
の成分等の酸化物不純物があり、この出発材料をシラン
と同様に精製して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。 【００５８】形成させる半導体の種類に関しては、Ｓｉ
のみならず他はＩＶ族のＧｅ、Ｓｉ_x Ｃ_1-x （０＜ｘ＜
１）、Ｓｉ_x Ｇｅ_1-x （０＜ｘ＜１）、Ｓｉ_x Ｓｎ_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、ＧａＡＩＡｓ、ＢＰ、ＣｄＳ等の化合
物半導体等の非酸化物であってもよいことはいうまでも
ない。 【００５９】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（ＳｉＨ₄ またはＳｉ₂ Ｈ₆ ）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。 【００６０】また本発明の１つの反応例えば系Ｉの反応
を光ＣＶＤ法によりＭＳとＳｉ₂ Ｈ₆ をＢ₂ Ｈ₆ を混入
して行うとともに同時に本発明のＴＰと圧力調整バルブ
を排気系に用いることは有効である。 【００６１】さらに本発明は、反応容器を１つとしＴｉ
Ｃｌ₄ とＳｉＨ₄ とのＰＣＶＤ反応、ＭｏＣｌ₅ 、ＷＦ
₅ またはこれらと珪化物との反応によるＴｉ、ＴｉＳｉ
₂ 、Ｍｏ、ＭｏＳｉ₂ 、Ｗ、ＷＳｉ₂ 等の非酸素化物被
膜の作製に同様に有効である。 【００６２】本発明において、分離部は系ＩＩを省略し
て単にゲイト弁のみとしてもよい。 【００６３】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。 【００６４】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、ＬＴＣＶＤ法（ＨＯ
ＭＯ ＣＶＤ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。 【００６５】 【発明の効果】本発明の排気装置は、反応性気体の反応
により粉状の反応生成物が発生する反応室に使用する排
気装置において反応室内を比較的高真空に排気する手段
と、反応室内を比較的低真空に排気する手段とを同一排
気系に直列に接続して排気することができた。

【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】 １ 基板 ２、３ ホルダ ５０ ドービング系 ５１ 反応容器 ５２ 排気系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 稔 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株式会社半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−44786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−16328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−49082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−151287（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．反応性気体の反応により被膜を形成する反応室を含
   む複数の反応室に、該反応室を比較的高真空に排気する
   複合分子ポンプと、該反応室を比較的低真空に排気する
   不連続回転方式の荒引用排気手段とを同一排気系にバル
   ブを介して直列に接続し、反応室毎に独立に排気した
   後、反応生成物が発生する反応室では、前記複合分子ポ
   ンフを定格速度の２５〜５０％の範囲で作動させて圧縮
   比を下げられることを特徴とする排気装置。 ２．反応性気体の反応により被膜を形成する反応室を含
   む複数の反応室に、該反応室を比較的高真空に排気する
   複合分子ポンプと、該反応室を比較的低真空に排気する
   不連続回転方式の荒引用排気手段とを同一排気系にバル
   ブを介して直列に接続し、反応室毎に独立に排気した
   後、反応生成物が発生する反応室では、前記複合分子ポ
   ンプを定格速度の２５〜５０％の範開で作動させ目つバ
   ルブが操作されることで圧縮比が下げられることを特徴
   とする排気装置。