JPH01110776A - 半導体多結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体多結晶薄膜の製造方法Info
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- JPH01110776A JPH01110776A JP62268904A JP26890487A JPH01110776A JP H01110776 A JPH01110776 A JP H01110776A JP 62268904 A JP62268904 A JP 62268904A JP 26890487 A JP26890487 A JP 26890487A JP H01110776 A JPH01110776 A JP H01110776A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体多結晶薄膜の製造方法に関し、さら
に詳しくは、高性能、大面積の太陽電池を低コストで得
るための半導体多結晶薄膜の製造方法の改良に係るもの
である。
に詳しくは、高性能、大面積の太陽電池を低コストで得
るための半導体多結晶薄膜の製造方法の改良に係るもの
である。
従来例でのこの種の太陽電池として、単結晶。
あるいは多結晶Si(シリコン)基板を用いた場合の概
要構成を第3図に示しである。
要構成を第3図に示しである。
すなわち、この第3図従来例構成において、符号lは単
結晶、あるいは多結晶Si基板であり、また、lOはこ
のSi基基板上上、気相成長法によって形成したSi薄
膜、8はこのSi薄薄膜l上上形成した透明導電膜、1
1はその表面電極である。
結晶、あるいは多結晶Si基板であり、また、lOはこ
のSi基基板上上、気相成長法によって形成したSi薄
膜、8はこのSi薄薄膜l上上形成した透明導電膜、1
1はその表面電極である。
こ−で、前記第3図に示す太陽電池にあって、Sit;
ll19toを気相成長法で形成させるための、単結晶
、あるいは多結晶Si基板1としては、一般に。
ll19toを気相成長法で形成させるための、単結晶
、あるいは多結晶Si基板1としては、一般に。
CZ、FZ単結晶ウェハ基板とか、多結晶Siキャスト
基板などの非常に高価な基板をそれぞれに用いており、
しかもこれらの各基板の大きさは、通常の場合、4φ、
もしくは10cm角に限定されていることが多い。
基板などの非常に高価な基板をそれぞれに用いており、
しかもこれらの各基板の大きさは、通常の場合、4φ、
もしくは10cm角に限定されていることが多い。
また、大面積化の可能なSi薄膜10の形成手段として
は、ジクロルシラン、あるいはトリクロルシランを用い
る熱分解気相成長法がある。
は、ジクロルシラン、あるいはトリクロルシランを用い
る熱分解気相成長法がある。
そして、この単結晶、あるいは多結晶シリコン太陽電池
の製造において、基板l上に成長形成されるシリコン薄
膜IOは、少なくとも20〜30JLI以上の厚さを必
要とするが、その成長に熱分解気相成長法を適用する場
合1例えば、安価なガラス基板を使用することのできる
500〜600℃程度の成長温度では、シリコン自体の
成長速度が、 0.01〜0.02 JLm/win程
度であって極めて小さく、装置構成に必要とされるとこ
ろの、厚さ20〜3Q g ts以−Lのシリコン薄膜
10を得るのには、極めて長時間を必要とするばかりか
、コスト高にもなって実用的でないと云う憾みがある。
の製造において、基板l上に成長形成されるシリコン薄
膜IOは、少なくとも20〜30JLI以上の厚さを必
要とするが、その成長に熱分解気相成長法を適用する場
合1例えば、安価なガラス基板を使用することのできる
500〜600℃程度の成長温度では、シリコン自体の
成長速度が、 0.01〜0.02 JLm/win程
度であって極めて小さく、装置構成に必要とされるとこ
ろの、厚さ20〜3Q g ts以−Lのシリコン薄膜
10を得るのには、極めて長時間を必要とするばかりか
、コスト高にもなって実用的でないと云う憾みがある。
また一方、成長温度を1000〜1100℃程度に高く
すれば、シリコン薄膜10の製造時に妥当とされる1〜
24m/win程度の成長速度を得られるのであるが、
この場合には、この手段を適用する基板の種類に制限が
あって、石英、あるいはセラミックなどの比較的高価な
基板を用いざるを得なくなる。
すれば、シリコン薄膜10の製造時に妥当とされる1〜
24m/win程度の成長速度を得られるのであるが、
この場合には、この手段を適用する基板の種類に制限が
あって、石英、あるいはセラミックなどの比較的高価な
基板を用いざるを得なくなる。
そこで、このような従来の不都合を改善する一つの手段
として、基板上へのシリコン薄膜の形成をスクリーン印
刷法によって行なうようにした手段が、先にM、BOH
Mらにより提案されている(SolarCells、第
20巻 155−188頁、 19B?) 。
として、基板上へのシリコン薄膜の形成をスクリーン印
刷法によって行なうようにした手段が、先にM、BOH
Mらにより提案されている(SolarCells、第
20巻 155−188頁、 19B?) 。
第4図は、このスクリーン印刷法を適用して製造された
太陽電池の要部を拡大して示す断面構造である。
太陽電池の要部を拡大して示す断面構造である。
すなわち、この製造方法においては、絶縁性基板l上に
あって、まず、高融点金属(例えばNo)膜2を形成さ
せた後、続いて、■族金属(例えばAi)膜12を被着
させ、かつ予め用意されたSiパウダーとバインダーと
の混合物(Siパウダー=65〜95wt$、ガラスお
よび有機溶剤からなるバインダー:25〜35wt%)
を、前記基板1上にスクリーン印刷させ、かつこれを6
25〜850℃程度に昇温させて、その有機溶剤を蒸発
させると共に、コンタクト層14を形成させ、さらに反
射防止膜9およびを表面電極11を順次に設けることに
よって、第4図に示された構成通りに、所期の太陽電池
構造を得るようにしているのである。
あって、まず、高融点金属(例えばNo)膜2を形成さ
せた後、続いて、■族金属(例えばAi)膜12を被着
させ、かつ予め用意されたSiパウダーとバインダーと
の混合物(Siパウダー=65〜95wt$、ガラスお
よび有機溶剤からなるバインダー:25〜35wt%)
を、前記基板1上にスクリーン印刷させ、かつこれを6
25〜850℃程度に昇温させて、その有機溶剤を蒸発
させると共に、コンタクト層14を形成させ、さらに反
射防止膜9およびを表面電極11を順次に設けることに
よって、第4図に示された構成通りに、所期の太陽電池
構造を得るようにしているのである。
しかしながら、前記のように基板上へのシリコン薄膜を
スクリーン印刷法により形成する手段においては、第4
図の構造からも明らかなように、形成されるシリコン薄
膜でのシリコン粒の相互間に、比較的隙間が多く存在し
て面積効率が悪く、しかも一方では、熱処理のために6
25〜650℃程度の高温を必要とし、かつまた、その
特性についても、例えば、変換効率が1.82%程度で
あるように極めて不十分なものであった。
スクリーン印刷法により形成する手段においては、第4
図の構造からも明らかなように、形成されるシリコン薄
膜でのシリコン粒の相互間に、比較的隙間が多く存在し
て面積効率が悪く、しかも一方では、熱処理のために6
25〜650℃程度の高温を必要とし、かつまた、その
特性についても、例えば、変換効率が1.82%程度で
あるように極めて不十分なものであった。
この発明は、このような従来例方法の問題点を改善する
ためになされたもので、その目的とするところは、太陽
電池を低コストで得るため、比較的大面積の基板上に、
高品質な多結晶薄膜を低温で形成し得るようにした。こ
の種の半導体多結晶薄膜の製造方法を提供することであ
る。
ためになされたもので、その目的とするところは、太陽
電池を低コストで得るため、比較的大面積の基板上に、
高品質な多結晶薄膜を低温で形成し得るようにした。こ
の種の半導体多結晶薄膜の製造方法を提供することであ
る。
前記目的を達成させるために、この発明に係る半導体多
結晶g膜の製造方法は、絶縁性基板、もしくは導電性基
板上にあって、まず、高融点金属の薄膜、低融点金属ρ
厚膜を順次に被着させ、ついで、この低融点金属の厚膜
上に、半導体の微少結晶粒を堆積させ、さらに、基板を
低融点金属の融点以上の温度に加熱し、かつ徐々に冷却
させることによって、所期の半導体多結晶薄膜を形成し
得るようにしたものである。
結晶g膜の製造方法は、絶縁性基板、もしくは導電性基
板上にあって、まず、高融点金属の薄膜、低融点金属ρ
厚膜を順次に被着させ、ついで、この低融点金属の厚膜
上に、半導体の微少結晶粒を堆積させ、さらに、基板を
低融点金属の融点以上の温度に加熱し、かつ徐々に冷却
させることによって、所期の半導体多結晶薄膜を形成し
得るようにしたものである。
すなわち、この発明方法においては、絶縁性。
あるいは導電性基板上に、高融点金属の薄膜、低融点金
属の厚膜を順次に被着させた後、この低融点金属の厚膜
上に半導体の微少結晶粒を堆積させて、−旦、基板を低
融点金属の融点以上の温度に加熱させるので、その表面
の平坦化を図ることができると共に、結晶粒の相互間が
隙間なくwI密に形成されて面積効率を白玉でき、つい
で、これを徐々に冷却させることにより、エピタキシャ
ル成長居を成長させて、多結晶薄膜を形成するようにし
たから、成長速度が比較的大きくて短時間での成長が可
能であって、高品質の半導体多結晶薄膜を形成し得るの
である。
属の厚膜を順次に被着させた後、この低融点金属の厚膜
上に半導体の微少結晶粒を堆積させて、−旦、基板を低
融点金属の融点以上の温度に加熱させるので、その表面
の平坦化を図ることができると共に、結晶粒の相互間が
隙間なくwI密に形成されて面積効率を白玉でき、つい
で、これを徐々に冷却させることにより、エピタキシャ
ル成長居を成長させて、多結晶薄膜を形成するようにし
たから、成長速度が比較的大きくて短時間での成長が可
能であって、高品質の半導体多結晶薄膜を形成し得るの
である。
以下、この発明に係る半導体多結晶薄膜の製造方法の一
実施例につき、第1図および第2図を参照して詳細に説
明する。
実施例につき、第1図および第2図を参照して詳細に説
明する。
第1図(a)ないしくe)はこの実施例方法を適用した
半導体多結晶薄膜の製造工程を順次に示すそれぞれに断
面図である。
半導体多結晶薄膜の製造工程を順次に示すそれぞれに断
面図である。
すなわち、この第1図に示す実施例方法においては、ま
ず、絶縁性基板、もしくは導電性基板1上にあって、例
えば、No(モリブデン)などの高融点金属の薄fI!
2 、ついで、例えば、Sn(スズ)などの低融点金
属の厚膜3をそれぞれに形成しく同図(a)および(b
))、かつその上に、スクリーン印刷法、スプレー法、
あるいはスピンオン法などにより、Si (シリコン)
の微少結晶粒4を層状に塗布して被着させる(同図(C
))、こ−で、この塗布後の表面形状は、同図(c)に
見られるように、凹凸状を?しているゆ 次に、このように各膜2.3を形成した基板1に対して
、厚膜3を形成している低融点金属の融点以北の温度、
このSnの場合は232℃であるから、例えば、これを
−500℃程度に加熱して、この低融点金属の厚膜3を
溶融させると共に、併せて、Siの微少結晶粒4を溶解
させて低融点金属メルトをSiで飽和させる(同図(d
))、ご覧で、この加熱後は、前記塗布時に凹凸状であ
った表面が、著しく平坦化された表面5となる。
ず、絶縁性基板、もしくは導電性基板1上にあって、例
えば、No(モリブデン)などの高融点金属の薄fI!
2 、ついで、例えば、Sn(スズ)などの低融点金
属の厚膜3をそれぞれに形成しく同図(a)および(b
))、かつその上に、スクリーン印刷法、スプレー法、
あるいはスピンオン法などにより、Si (シリコン)
の微少結晶粒4を層状に塗布して被着させる(同図(C
))、こ−で、この塗布後の表面形状は、同図(c)に
見られるように、凹凸状を?しているゆ 次に、このように各膜2.3を形成した基板1に対して
、厚膜3を形成している低融点金属の融点以北の温度、
このSnの場合は232℃であるから、例えば、これを
−500℃程度に加熱して、この低融点金属の厚膜3を
溶融させると共に、併せて、Siの微少結晶粒4を溶解
させて低融点金属メルトをSiで飽和させる(同図(d
))、ご覧で、この加熱後は、前記塗布時に凹凸状であ
った表面が、著しく平坦化された表面5となる。
続いて、その後、前記処理温度を徐々に下げてゆくこと
により、個々のSi結晶粒4を核にしてSiをエピタキ
シャル成長6させ、このようにして目的とする多結晶S
i薄l1i7を形成する(同図(e))のである。
により、個々のSi結晶粒4を核にしてSiをエピタキ
シャル成長6させ、このようにして目的とする多結晶S
i薄l1i7を形成する(同図(e))のである。
従って、この実施例方法の場合には、前記のようにして
形成される多結晶SiR膜7について、その表面5が比
較的平坦化されており、しかも、前記した従来例方法の
場合とは全く異なって、個々のSi結晶粒4の相互間が
隙間なく緻密に形成されるために、その面積効率を格段
に向上させることができ、また一方9個々のSi結晶粒
4の粒径が。
形成される多結晶SiR膜7について、その表面5が比
較的平坦化されており、しかも、前記した従来例方法の
場合とは全く異なって、個々のSi結晶粒4の相互間が
隙間なく緻密に形成されるために、その面積効率を格段
に向上させることができ、また一方9個々のSi結晶粒
4の粒径が。
使用する原材料の結晶粒径にはC等しいために、原材料
に粒径の大きいものを用いれば、数ル■から数十uL1
1程度の任意の大きさのものを得られるのであり、さら
にこ−では、 tJj膜形成に液相成長法を適用するた
め、成長速度が数pm/win程度のように比較的大き
くて短時間での成長が可能で。
に粒径の大きいものを用いれば、数ル■から数十uL1
1程度の任意の大きさのものを得られるのであり、さら
にこ−では、 tJj膜形成に液相成長法を適用するた
め、成長速度が数pm/win程度のように比較的大き
くて短時間での成長が可能で。
拡散長が50ル■ないし60IL11程度と高く、高品
質の薄膜を形成し得るのである。
質の薄膜を形成し得るのである。
また次に、第2図はこの実施例方法によって、ガラス基
板l上に形成される多結晶Si3膜を用いた積層型太陽
電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、こへでは
、n(p)型の多結晶Si薄[7上に、 p(n)型の
微少結晶シリコン層、あるいはアモルファスシリコン層
8を形成させ、かつその上に透明溝m膜8を形成させた
ものである。
板l上に形成される多結晶Si3膜を用いた積層型太陽
電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、こへでは
、n(p)型の多結晶Si薄[7上に、 p(n)型の
微少結晶シリコン層、あるいはアモルファスシリコン層
8を形成させ、かつその上に透明溝m膜8を形成させた
ものである。
そして、このように比較的安価なガラス基板lを用いて
試作した太陽電池においても、変換効率lOないし12
%程度までの性能を実現できることを確認し得た。この
性能は、先に述べた非常に高価な多結晶Siキャスト基
板を用いる太陽電池での性能に匹敵するもので、この実
施例方法によって形成される多結晶Si薄膜が、多結晶
Siキャスト基板と同程度の優れた特性を有することを
実証するものである。
試作した太陽電池においても、変換効率lOないし12
%程度までの性能を実現できることを確認し得た。この
性能は、先に述べた非常に高価な多結晶Siキャスト基
板を用いる太陽電池での性能に匹敵するもので、この実
施例方法によって形成される多結晶Si薄膜が、多結晶
Siキャスト基板と同程度の優れた特性を有することを
実証するものである。
なお、前記実施例方法では、多結晶Si薄膜を形成する
場合について述べたが、この実施例方法をその他の多結
晶薄膜を形成する場合にも適用できることは勿論であり
、例えば、前記実施例方法において、低融点金属として
In(インジウム)、多結晶としてCuInSe、、の
多結晶粒を用い、同様な手法によってCuInSe2多
結晶Ijn’Jを形成でき、このようにして得られるp
型CuInSe2多結晶薄膜Hに、n型CdS層を形成
したCdS/Cu InSe2太陽電池の場合にあって
も、実施例の場合と同様に優れた特性を発揮し得るので
ある。
場合について述べたが、この実施例方法をその他の多結
晶薄膜を形成する場合にも適用できることは勿論であり
、例えば、前記実施例方法において、低融点金属として
In(インジウム)、多結晶としてCuInSe、、の
多結晶粒を用い、同様な手法によってCuInSe2多
結晶Ijn’Jを形成でき、このようにして得られるp
型CuInSe2多結晶薄膜Hに、n型CdS層を形成
したCdS/Cu InSe2太陽電池の場合にあって
も、実施例の場合と同様に優れた特性を発揮し得るので
ある。
以上詳述したように、この発明方法によれば、絶縁性基
板、もしくは導電性基板上に、まず、高融点金属の薄膜
、低融点金属の厚膜を順次に被着させ、ついで、この低
融点金属の厚膜上に、半導体の微少結晶粒を堆積させた
後、基板を低融点金属の融点具トの温度に加熱し、かつ
徐々に冷却させて半導体多結晶g膜をエピタキシャル成
長させるようにしたので、表面の平坦化、ならびに結晶
粒相互間の緻密化を達成し得て面積効率を格段に向上で
き、また、エピタキシャル成長によって。
板、もしくは導電性基板上に、まず、高融点金属の薄膜
、低融点金属の厚膜を順次に被着させ、ついで、この低
融点金属の厚膜上に、半導体の微少結晶粒を堆積させた
後、基板を低融点金属の融点具トの温度に加熱し、かつ
徐々に冷却させて半導体多結晶g膜をエピタキシャル成
長させるようにしたので、表面の平坦化、ならびに結晶
粒相互間の緻密化を達成し得て面積効率を格段に向上で
き、また、エピタキシャル成長によって。
多結晶薄膜を形成するようにしたから、成長速度が大き
くて短時間での成長が容易に可能であり、より安価な基
板を用いて高品質の半導体多結晶薄膜を形成し得るなど
の優れた特長を有するものである。
くて短時間での成長が容易に可能であり、より安価な基
板を用いて高品質の半導体多結晶薄膜を形成し得るなど
の優れた特長を有するものである。
第1図(a)ないしくe)はこのこの発明に係る半導体
多結晶薄膜の製造方法の一実施例による製造工程を順次
に示すそれぞれに断面図、第2図は同上方法を適用した
太陽電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、また
、第3図は従来例による同」−太陽電池の概要構成を模
式的に示す断面図、第4図は同上太陽電池の要部を拡大
して示す断面図である。 1・・・・絶縁性基板あるいは導電性基板、2・・・・
高融点金属の薄膜、3・・・・低融点金属の厚膜、4・
・・・微少結晶粒、6・・・・エピタキシャル成長層、
7・・・・多結晶Si薄膜、8・・・・微少結品シリコ
ン層あるいはアモルファスシリコン層、8・・・・透明
導電膜。 代理人 大 岩 増 雄 第1図 2:高融、!、針1薄須 3 i (e(k第、t!=4ff 4 ; 憶”llGam 6 : 工 C9〜シイ1し成長層 7、多結晶s1薄月稟 第2図 9; 透 9月導盲lへ稟 第3図 菓4図
多結晶薄膜の製造方法の一実施例による製造工程を順次
に示すそれぞれに断面図、第2図は同上方法を適用した
太陽電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、また
、第3図は従来例による同」−太陽電池の概要構成を模
式的に示す断面図、第4図は同上太陽電池の要部を拡大
して示す断面図である。 1・・・・絶縁性基板あるいは導電性基板、2・・・・
高融点金属の薄膜、3・・・・低融点金属の厚膜、4・
・・・微少結晶粒、6・・・・エピタキシャル成長層、
7・・・・多結晶Si薄膜、8・・・・微少結品シリコ
ン層あるいはアモルファスシリコン層、8・・・・透明
導電膜。 代理人 大 岩 増 雄 第1図 2:高融、!、針1薄須 3 i (e(k第、t!=4ff 4 ; 憶”llGam 6 : 工 C9〜シイ1し成長層 7、多結晶s1薄月稟 第2図 9; 透 9月導盲lへ稟 第3図 菓4図
Claims (3)
- (1)絶縁性基板、もしくは導電性基板上に、高融点金
属の薄膜、低融点金属の厚膜を順次に被着させる工程と
、前記低融点金属の厚膜上に、半導体の微少結晶粒を堆
積させる工程と、さらに、前記基板を前記低融点金属の
融点以上の温度に加熱した上で、徐々に冷却させる工程
とを含むことを特徴とする半導体多結晶薄膜の製造方法
。 - (2)金属膜としてSn、微少結晶粒として単結晶、あ
るいは多結晶Si粒を用いたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の半導体多結晶薄膜の製造方法。 - (3)金属膜としてIn、微少結晶粒として単結晶、あ
るいは多結晶CuInSe_2粒を用いたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の半導体多結晶薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62268904A JPH0834177B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 半導体多結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62268904A JPH0834177B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 半導体多結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01110776A true JPH01110776A (ja) | 1989-04-27 |
JPH0834177B2 JPH0834177B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17464885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62268904A Expired - Lifetime JPH0834177B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 半導体多結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0834177B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03280420A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | G T C:Kk | 半導体薄膜の製造方法 |
JPH04207085A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | Sharp Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
JPH0548126A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-26 | Sharp Corp | 光電変換素子およびその製造方法 |
US5340410A (en) * | 1991-11-08 | 1994-08-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for manufacturing polycrystalline silicon thin-film solar cells |
US6664567B2 (en) | 2001-06-28 | 2003-12-16 | Kyocera Corporation | Photoelectric conversion device, glass composition for coating silicon, and insulating coating in contact with silicon |
WO2004019393A1 (ja) * | 2002-08-23 | 2004-03-04 | Jsr Corporation | シリコン膜形成用組成物およびシリコン膜の形成方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50152683A (ja) * | 1974-05-27 | 1975-12-08 | ||
JPS5140788A (en) * | 1974-07-31 | 1976-04-05 | Commissariat Energie Atomique | Kodenchioyobi sonoseizohoho |
JPS5710224A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Nec Corp | Forming method for silicone single crystalline film |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62268904A patent/JPH0834177B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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CN100423197C (zh) * | 2002-08-23 | 2008-10-01 | Jsr株式会社 | 硅膜形成用组合物和硅膜的形成方法 |
US7473443B2 (en) | 2002-08-23 | 2009-01-06 | Jsr Corporation | Composition for forming silicon film and method for forming silicon film |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0834177B2 (ja) | 1996-03-29 |
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