JPH0586645B2 - - Google Patents
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- JPH0586645B2 JPH0586645B2 JP58219200A JP21920083A JPH0586645B2 JP H0586645 B2 JPH0586645 B2 JP H0586645B2 JP 58219200 A JP58219200 A JP 58219200A JP 21920083 A JP21920083 A JP 21920083A JP H0586645 B2 JPH0586645 B2 JP H0586645B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02518—Deposited layers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ気相反応製造装置に関する。
本発明は反応容器内に反応空間を設け、その中
で反応容器の前側および後側を開閉手段例えば扉
とし、この扉の加熱手段を設けたプラズマ気相反
応装置に関する。
で反応容器の前側および後側を開閉手段例えば扉
とし、この扉の加熱手段を設けたプラズマ気相反
応装置に関する。
本発明は互いに離間して一定の間隔で配設した
基板の表面に平行に輻射熱が供給されるような加
熱手段としてのランプヒータを設け、ランプのメ
ンテナンスを容易にしたことを目的としている。
基板の表面に平行に輻射熱が供給されるような加
熱手段としてのランプヒータを設け、ランプのメ
ンテナンスを容易にしたことを目的としている。
本発明は反応容器内にプラズマを絶縁物により
閉じ込める空間を設け、その中に一対の電界を平
行平板電極により供給することにより、均一な膜
厚の被膜を作製することを目的とする。
閉じ込める空間を設け、その中に一対の電界を平
行平板電極により供給することにより、均一な膜
厚の被膜を作製することを目的とする。
本発明は被形成面に均一に被膜を形成するため
電界即ち電気力線は基板の被形成面に概略平行に
なり、等電位面は垂直となるように発生させ、プ
ラズマ気相反応をせしめるとともに、このプラズ
マ特に陽光柱を周辺の絶縁物例えばガラスまたは
アルミナセラミツク板で取り囲むことによりステ
ンレス等の金属反応容器から電気的にシールドを
させ、端部（周辺部）においてもプラズマの中央
部と同様の平行電界を生ぜしめることにより均一
な膜厚の被膜形成をさせることを目的とする。
電界即ち電気力線は基板の被形成面に概略平行に
なり、等電位面は垂直となるように発生させ、プ
ラズマ気相反応をせしめるとともに、このプラズ
マ特に陽光柱を周辺の絶縁物例えばガラスまたは
アルミナセラミツク板で取り囲むことによりステ
ンレス等の金属反応容器から電気的にシールドを
させ、端部（周辺部）においてもプラズマの中央
部と同様の平行電界を生ぜしめることにより均一
な膜厚の被膜形成をさせることを目的とする。
従来、プラズマ気相反応（以下PCVDという）
方法においては、一対の電極を平行に配し、平行
平板型電極とし、その電極間にプラズマ放電をグ
ロー放電法により実施することにより半導体被膜
等の形成を行つていた。さらにこの基板の加熱は
その基板の裏面にこの基板に垂直に輻射熱が加わ
るように設けられていた。このため、ヒータ１つ
でその基板と同じ面積の基板１枚しか加熱出来な
かつた。またかかるPCVD法においては、プラズ
マで発生した陽光柱は、反応容器内の全空間に広
がりやすいため、陽光柱内に基板を配設させるこ
となくいずれか一方の電極上に密接して配設する
（電界に垂直となる）構造をさせる以外に、被膜
の均一性を±５％以内のばらつきの範囲に有せし
めることができる方法がなかつた。
方法においては、一対の電極を平行に配し、平行
平板型電極とし、その電極間にプラズマ放電をグ
ロー放電法により実施することにより半導体被膜
等の形成を行つていた。さらにこの基板の加熱は
その基板の裏面にこの基板に垂直に輻射熱が加わ
るように設けられていた。このため、ヒータ１つ
でその基板と同じ面積の基板１枚しか加熱出来な
かつた。またかかるPCVD法においては、プラズ
マで発生した陽光柱は、反応容器内の全空間に広
がりやすいため、陽光柱内に基板を配設させるこ
となくいずれか一方の電極上に密接して配設する
（電界に垂直となる）構造をさせる以外に、被膜
の均一性を±５％以内のばらつきの範囲に有せし
めることができる方法がなかつた。
しかしかかる方式では、被形成面を電極面積以上
に大きくすることができない。このため、多量生
産に不向きであるという欠点を有する。
に大きくすることができない。このため、多量生
産に不向きであるという欠点を有する。
他方、平行平板型電極の間にその電界が被形成
面に概略平行になるように多数の基板を互いに一
定の距離（２〜６cm）を離間して林立せしめて配
設する方法が知られている。
面に概略平行になるように多数の基板を互いに一
定の距離（２〜６cm）を離間して林立せしめて配
設する方法が知られている。
その一例は本発明人の出願になる特許願（プラ
ズマ気相反応装置 昭和57年９月20日出願 特許
昭57−163728／163729／163730）である。
ズマ気相反応装置 昭和57年９月20日出願 特許
昭57−163728／163729／163730）である。
即ち、基板を電位的にいずれの電極からも遊離
せしめて気相反応を行ういわゆるフローテイング
プラズマ気相反応方法（以下FPCVD法という）
において、多量の基板に被膜形成を行うことがで
きるという特長を有する。このため従来より公知
の平行平板型電極の一方電極上に基板を配設する
方法に比べて、５〜20倍の生産性をあげることが
できた。しかし、かかるFPCVD法において得ら
れる膜厚の均一性はその一例として第１図に示す
ごときものであつた。
せしめて気相反応を行ういわゆるフローテイング
プラズマ気相反応方法（以下FPCVD法という）
において、多量の基板に被膜形成を行うことがで
きるという特長を有する。このため従来より公知
の平行平板型電極の一方電極上に基板を配設する
方法に比べて、５〜20倍の生産性をあげることが
できた。しかし、かかるFPCVD法において得ら
れる膜厚の均一性はその一例として第１図に示す
ごときものであつた。
第１図Ａにおいて、そのＡ−A′，Ｂ−B′，Ｃ
−C′，Ｄ−D′の縦断面図をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示
す。さらに第１図Ａにおける基板１と電極６２，
５２およびヒータ１３，１３′との相対位置関係
を示している。基板１は約5000Åの厚さに非単結
晶珪素半導体を形成したものであるが、一対の電
極６２，５２間でＣに示すごとく、電極近傍が厚
くなり、またＢ，Ｄ，Ｅに示すごとく電極の中央
部が厚く、また電極端部が薄くなつてしまつた。
このため基板１上下側の側端部に形成される膜厚
は中央部の上下端部の厚さに比べて20〜30％も厚
さが薄くなつてしまつた。
−C′，Ｄ−D′の縦断面図をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示
す。さらに第１図Ａにおける基板１と電極６２，
５２およびヒータ１３，１３′との相対位置関係
を示している。基板１は約5000Åの厚さに非単結
晶珪素半導体を形成したものであるが、一対の電
極６２，５２間でＣに示すごとく、電極近傍が厚
くなり、またＢ，Ｄ，Ｅに示すごとく電極の中央
部が厚く、また電極端部が薄くなつてしまつた。
このため基板１上下側の側端部に形成される膜厚
は中央部の上下端部の厚さに比べて20〜30％も厚
さが薄くなつてしまつた。
本発明人のFPCVD法の発明をさらに検討を加
えた結果、周辺部３８，３８′の絶縁物（石英）
で囲まれている筒上空間の上部および下部に１〜
３cmの巾の隙間７３，７３′があり、さらにその
外側に導体のステンレス容器が接地レベルで配置
されていることにより、ここよりプラズマが外部
にもれてしまう。このもれにより反応空間の電
界、電気力線が乱れてしまつたため、かかる不均
一性被膜が形成されてしまつたためであることが
判明した。また、ヒータ１３，１３′のメンテナ
ンスが不便であり、特に上側のランプヒータ１３
の取替は作業者の体を仰向けにして行わなければ
ならない。このため反応空間を均一に加熱しつつ
もランプの保守が容易なFPCVD法が求められて
いた。本発明はかかる目的を満たすと同時に、反
応空間の隙間７３をヒータの絶縁カバーで実質的
に除去してしまう構造を有せしめたものである。
えた結果、周辺部３８，３８′の絶縁物（石英）
で囲まれている筒上空間の上部および下部に１〜
３cmの巾の隙間７３，７３′があり、さらにその
外側に導体のステンレス容器が接地レベルで配置
されていることにより、ここよりプラズマが外部
にもれてしまう。このもれにより反応空間の電
界、電気力線が乱れてしまつたため、かかる不均
一性被膜が形成されてしまつたためであることが
判明した。また、ヒータ１３，１３′のメンテナ
ンスが不便であり、特に上側のランプヒータ１３
の取替は作業者の体を仰向けにして行わなければ
ならない。このため反応空間を均一に加熱しつつ
もランプの保守が容易なFPCVD法が求められて
いた。本発明はかかる目的を満たすと同時に、反
応空間の隙間７３をヒータの絶縁カバーで実質的
に除去してしまう構造を有せしめたものである。
かくのごとくプラズマおよび反応性気体を閉じ
込め、かつ反応性気体を層流として被形成表面を
なめるように供給することにより多量生産を可能
とし、かつ均一性を±５％以内とせしめたことを
特徴としている。
込め、かつ反応性気体を層流として被形成表面を
なめるように供給することにより多量生産を可能
とし、かつ均一性を±５％以内とせしめたことを
特徴としている。
さらに本発明は、かかる反応容器内に絶縁物で
内面が形成された反応空間を有せしめる二重反応
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、Ｉ型半導体および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
応容器を分離部を介して連結せしめたマルチチヤ
ンバ方式のPCVD法を第２図に示すごとくに提案
するにある。
内面が形成された反応空間を有せしめる二重反応
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、Ｉ型半導体および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
応容器を分離部を介して連結せしめたマルチチヤ
ンバ方式のPCVD法を第２図に示すごとくに提案
するにある。
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。
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。
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
ヤ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。
反応においては独立として多数連結したマルチチ
ヤ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２〜10cmの一定の間隙を経て基板を互
いに裏面を密接させ、かつその２枚の基板ブロツ
クを一定の間隔（例えば６cm＜±６mm）で互いに
離間させることにより、被膜形成面に概略平行に
配置された基板の上部、下部および中央、周辺で
の膜厚の均一性、また膜質の均質性を促すととも
に、反応性気体の収率の向上を行うものである。
いに裏面を密接させ、かつその２枚の基板ブロツ
クを一定の間隔（例えば６cm＜±６mm）で互いに
離間させることにより、被膜形成面に概略平行に
配置された基板の上部、下部および中央、周辺で
の膜厚の均一性、また膜質の均質性を促すととも
に、反応性気体の収率の向上を行うものである。
即ち10cm×10cmまたは電極方向に10〜50cm例え
ば20cmを有するとともに、巾15〜120cm例えば60
cmの基板（20cm×60cmを１バツチ20枚配設）が、
その収率において従来方法の３〜５％より20〜25
％にまで向上させることができた。
ば20cmを有するとともに、巾15〜120cm例えば60
cmの基板（20cm×60cmを１バツチ20枚配設）が、
その収率において従来方法の３〜５％より20〜25
％にまで向上させることができた。
第２図、第３図においては、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６１，５１または６２，５２
および反応性気体の供給ノズル１７，１８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３８，３８′で取り囲んだ。つま
り絶縁物ホルダで囲んだ空間即ち閉じ込められた
反応空間の筒状空間６，８のみにプラズマ反応を
生ぜしめる活性気体を供給せしめることにより、
チヤンバ（反応容器）１０１，１０２内の全空間
にプラズマ化した反応生成物が拡散し広がること
を防いだものである。また第３図に第２図の断面
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。かくすると、ランプが故障しても取替が
容易であり、保守に際し反応容器１０３内面の汚
染を防ぐことができた。
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６１，５１または６２，５２
および反応性気体の供給ノズル１７，１８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３８，３８′で取り囲んだ。つま
り絶縁物ホルダで囲んだ空間即ち閉じ込められた
反応空間の筒状空間６，８のみにプラズマ反応を
生ぜしめる活性気体を供給せしめることにより、
チヤンバ（反応容器）１０１，１０２内の全空間
にプラズマ化した反応生成物が拡散し広がること
を防いだものである。また第３図に第２図の断面
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。かくすると、ランプが故障しても取替が
容易であり、保守に際し反応容器１０３内面の汚
染を防ぐことができた。
以下に本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。
る。
実施例 １
第２図、第３図に従つて本発明のプラズマ気相
反応装置の実施例を説明する。
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。
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。
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，とさらに第１の予備室および移設用のバ
ツフア室を有するマルチチヤンバ方式のプラズ
マ気相反応装置の装置例を示す。
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，とさらに第１の予備室および移設用のバ
ツフア室を有するマルチチヤンバ方式のプラズ
マ気相反応装置の装置例を示す。
図面における系Ｉ，，は、２つの各反応容
器の１０１，１０３およびバツフア室１０２を有
し、それぞれの反応容器間に分離部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′，１８′とを有し、反応性気体が供給系
から排気系の層流すべく設けている。
器の１０１，１０３およびバツフア室１０２を有
し、それぞれの反応容器間に分離部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′，１８′とを有し、反応性気体が供給系
から排気系の層流すべく設けている。
この装置は入り口側には第１の予備室１００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、20cm
×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35cm、奥行80cm、巾80cmの
反応空間６，８は上方、下方を絶縁物３９，３
９′で囲まれ、また側周辺は絶縁外枠治具３８，
３８′で取り囲まれ、隙間７３は10mmまたはそれ
以下とした。またこの隙間（第３図）の遠外側は
この外側のランプヒータ１３，１３′の絶縁物フ
ード３９，３９′と保護用石英カバー１０，１
０′でさらに絶縁されているため、プラズマがま
つたく外にもれない構造にすることができた。即
ち電気的に完全にプラズマを絶縁物で取り囲ん
だ。さらにランプの石英カバー１０，１０′とフ
ード３９，３９′の隙間の収率としてその隙間が
２〜５mmであり、深さが10倍以上あり、反応性気
体の平均自由行径（５〜10mm）より十分長いため
等価的に絶縁させることができた。
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、20cm
×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35cm、奥行80cm、巾80cmの
反応空間６，８は上方、下方を絶縁物３９，３
９′で囲まれ、また側周辺は絶縁外枠治具３８，
３８′で取り囲まれ、隙間７３は10mmまたはそれ
以下とした。またこの隙間（第３図）の遠外側は
この外側のランプヒータ１３，１３′の絶縁物フ
ード３９，３９′と保護用石英カバー１０，１
０′でさらに絶縁されているため、プラズマがま
つたく外にもれない構造にすることができた。即
ち電気的に完全にプラズマを絶縁物で取り囲ん
だ。さらにランプの石英カバー１０，１０′とフ
ード３９，３９′の隙間の収率としてその隙間が
２〜５mmであり、深さが10倍以上あり、反応性気
体の平均自由行径（５〜10mm）より十分長いため
等価的に絶縁させることができた。
第１の予備室１００を真空ポンプ３５にてバル
ブを開けて真空引きをした。この後、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
ツフア室１０２に、またバツフア室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１
０３に、また第２の反応容器１０３に保持されて
いた基板は第２のバツフア室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４５，４
６，４７を開けて移動させることが可能である。
この後ゲート弁４４，４５，４６，４７を閉め
た。
ブを開けて真空引きをした。この後、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
ツフア室１０２に、またバツフア室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１
０３に、また第２の反応容器１０３に保持されて
いた基板は第２のバツフア室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４５，４
６，４７を開けて移動させることが可能である。
この後ゲート弁４４，４５，４６，４７を閉め
た。
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４４，４５，４６，
４７は閉じられ、各チヤ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４４，４５，４６，４７が開けら
れ、各チヤンバの基板、治具は隣のチヤンバに移
動する機構を有し、外気が反応室１０１，１０２
に混入しないようにしている。
られた時は分離部のゲート弁４４，４５，４６，
４７は閉じられ、各チヤ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４４，４５，４６，４７が開けら
れ、各チヤンバの基板、治具は隣のチヤンバに移
動する機構を有し、外気が反応室１０１，１０２
に混入しないようにしている。
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。
体層をPCVD法により形成する場合を以下に示
す。
反応系Ｉ（反応容器１０１を含む）は10-3〜
10torr好ましくは0.01〜1torr例えば0.08torrとし
た。
10torr好ましくは0.01〜1torr例えば0.08torrとし
た。
反応性気体は珪化物気体２４に対してはシラン
（SinH2o+2 ｎ１特にSiH4またはSi2H6）フツ
化珪素（SiF4またはSiF2）等があるが、取扱いが
容易なシランを用いた。
（SinH2o+2 ｎ１特にSiH4またはSi2H6）フツ
化珪素（SiF4またはSiF2）等があるが、取扱いが
容易なシランを用いた。
本実施例のSixC1-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（SiH2（CH3）2）を用いた。
ため、炭化物気体２５としてDMS（ジメチルシラ
ン（SiH2（CH3）2）を用いた。
炭化珪素（SixC1-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。
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。
必要に応じ、水素（H2）または窒素（N2）を
液体窒素より気化して、反応室を大気圧とする
時、２３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を経て、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
行つた。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。
液体窒素より気化して、反応室を大気圧とする
時、２３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を経て、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
行つた。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200℃に第３図に示す
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。
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。
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
ツクヒータ（発光波長８〜25μ）を用い、棒状を
有するため前方のヒータと後方のヒータとが互い
に直交する方向に配置して、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200±
10℃好ましくは±５℃以内に設置した。
（発光波長１〜3μ）ヒータまたは遠赤外用セラミ
ツクヒータ（発光波長８〜25μ）を用い、棒状を
有するため前方のヒータと後方のヒータとが互い
に直交する方向に配置して、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200±
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。
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。
上下の電極６１，５１（網状のステンレス製電
極80cm×80cm）はフード３９，３９′の内側全面
にわたり配設して、等電界が基板表面に平行とな
つて反応空間全体に起きるようにした。また反応
性気体も基板１の表面に平行になるように上側フ
ードから外枠治具３８の閉じ込め空間を経て下側
フード３９′夫々ラミナーフローとさせた。
極80cm×80cm）はフード３９，３９′の内側全面
にわたり配設して、等電界が基板表面に平行とな
つて反応空間全体に起きるようにした。また反応
性気体も基板１の表面に平行になるように上側フ
ードから外枠治具３８の閉じ込め空間を経て下側
フード３９′夫々ラミナーフローとさせた。
かくしてＰ型半導体層はB2H6／SiH4＝0.5％，
DMS／（SiH4＋DMS）＝10％の条件にて、その
反応系Ｉで約100Åの厚さを有する薄膜（膜厚の
ばらつき95〜103Å）として形成させた。Eg＝
2.05eVσ＝１×10-6〜３×10-5（Ωcm）-1であつた。
DMS／（SiH4＋DMS）＝10％の条件にて、その
反応系Ｉで約100Åの厚さを有する薄膜（膜厚の
ばらつき95〜103Å）として形成させた。Eg＝
2.05eVσ＝１×10-6〜３×10-5（Ωcm）-1であつた。
基板は導体基板（ステンレス、チタン、アルミ
ニユーム、その他の金属）、半導体（珪素、ゲル
マニユーム）、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
あつてもまた固い板であつてもよい。
ニユーム、その他の金属）、半導体（珪素、ゲル
マニユーム）、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
あつてもまた固い板であつてもよい。
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つてバツフア室１０２に
移動し、ゲート４５を閉じた。さらに、ここで
10-7torr以下にクライオポンプ３４にて真空引き
をした後、ゲート４６を開け、真性の半導体層を
約5000Åの厚さに形成させた。
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つてバツフア室１０２に
移動し、ゲート４５を閉じた。さらに、ここで
10-7torr以下にクライオポンプ３４にて真空引き
をした後、ゲート４６を開け、真性の半導体層を
約5000Åの厚さに形成させた。
即ち第１図における反応系において、半導体
の反応性気体としてモノシランまたはジシランを
２８より、また、1017cm-3以下のホウ素を添加す
るため、水素、シラン等により0.5〜30PPMに希
釈したB2H6を２７より、また、キヤリアガスを
必要に応じて２６より供給した。
の反応性気体としてモノシランまたはジシランを
２８より、また、1017cm-3以下のホウ素を添加す
るため、水素、シラン等により0.5〜30PPMに希
釈したB2H6を２７より、また、キヤリアガスを
必要に応じて２６より供給した。
反応性気体は基板１の被形成面にそつて上方よ
り下方に流れ、真空ポンプ８８に至る。系にお
いて出口側よりみた縦断面図を第３図に示す。
り下方に流れ、真空ポンプ８８に至る。系にお
いて出口側よりみた縦断面図を第３図に示す。
第３図を概説する。
第３図は第２図の反応系の縦断面図を示した
ものである。
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。反応空間をヒータ
により100〜400℃例えば250℃とした。
状のハロゲンランプを用いた。反応空間をヒータ
により100〜400℃例えば250℃とした。
この空間は石英またはセラミツクフード３９，
３９′と石英の外枠治具３８，３８′とにより外部
を絶縁化させている。さらに隙間７３，７３′も
その外側ヒータ１３′の石英カバー１０′により絶
縁させ、プラズマが完全に反応空間８内を閉じ込
められるようにした。またヒータ１３，１３′は
開閉可能な扉１２，１２′の内面に挿着されてお
り、保守の際に扉を開けて行うのみで可能となつ
た。空間の均熱性を促すため、下側に輻射のハロ
ゲンヒータ１１を少し加え、反応空間を所定の温
度±５℃とした。
３９′と石英の外枠治具３８，３８′とにより外部
を絶縁化させている。さらに隙間７３，７３′も
その外側ヒータ１３′の石英カバー１０′により絶
縁させ、プラズマが完全に反応空間８内を閉じ込
められるようにした。またヒータ１３，１３′は
開閉可能な扉１２，１２′の内面に挿着されてお
り、保守の際に扉を開けて行うのみで可能となつ
た。空間の均熱性を促すため、下側に輻射のハロ
ゲンヒータ１１を少し加え、反応空間を所定の温
度±５℃とした。
基板１が基板ホルダ２に保持され、外枠治具３
８，３８′で閉じ込め空間８を構成している。こ
の基板の被形成面に、概略平行に電界９０を一対
の主の電極６２，５２により供給し、プラズマ気
相反応を行つた。
８，３８′で閉じ込め空間８を構成している。こ
の基板の被形成面に、概略平行に電界９０を一対
の主の電極６２，５２により供給し、プラズマ気
相反応を行つた。
さらに反応性気体９１も同時に被形成面に平行
にした。反応性気体を２６，２７，２８より供給
ノズル１８、反応空間８、排気ノズル１８を経て
真空ポンプ３７へ排気させた。被膜としてシラン
によりアモルフアス珪素を作製した場合、5000〓
の厚さにSiH460cc／分、被膜形成速度2.5Å／秒、
基板（20cm×60cmを20枚、延べ面積24000cm2）で
圧力0.1torrとした。Si2H6を用いた場合、被膜形
成速度28Å／秒を有し、他は同様とした。すると
中央部が5000Åとばらつき、縦方向の周辺部が従
来方法の場合は±3000Å（ばらつき±20％）であ
つたのが、本発明装置では±250Å（±５％）と
きわめ均一性を向上させることができた。
にした。反応性気体を２６，２７，２８より供給
ノズル１８、反応空間８、排気ノズル１８を経て
真空ポンプ３７へ排気させた。被膜としてシラン
によりアモルフアス珪素を作製した場合、5000〓
の厚さにSiH460cc／分、被膜形成速度2.5Å／秒、
基板（20cm×60cmを20枚、延べ面積24000cm2）で
圧力0.1torrとした。Si2H6を用いた場合、被膜形
成速度28Å／秒を有し、他は同様とした。すると
中央部が5000Åとばらつき、縦方向の周辺部が従
来方法の場合は±3000Å（ばらつき±20％）であ
つたのが、本発明装置では±250Å（±５％）と
きわめ均一性を向上させることができた。
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。
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。
またかくして系にて約5000Åの厚さに形成させ
た後、基板は前記した操作に従つて隣のバツフア
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
オスヒンをPH3／SiH4＝1.0％としたシランとキ
ヤリアガスの水素をSiH4／H2＝20％として供給
して、系Ｉと同様にして約200Å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
DMS／（SiH4＋DMS）＝0.1としてSixC1-x（０＜
ｘ＜１）で示されるＮ型半導体層を10〜200Å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。
た後、基板は前記した操作に従つて隣のバツフア
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
オスヒンをPH3／SiH4＝1.0％としたシランとキ
ヤリアガスの水素をSiH4／H2＝20％として供給
して、系Ｉと同様にして約200Å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
DMS／（SiH4＋DMS）＝0.1としてSixC1-x（０＜
ｘ＜１）で示されるＮ型半導体層を10〜200Å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。
かかる工程の後、第２の予備室より外にPIN接
合を構成して出された基板上に100〜1500Å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ユ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
＋SnO2）表面電極（PIN半導体）−（裏面電極）
を構成させた。
合を構成して出された基板上に100〜1500Å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ユ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
＋SnO2）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AMI（100mW／cm2）
の条件下にて真性効率特性として有し、集積化し
てハイブリツド型にした20cm×60cmのガラス基板
においても、4.5％を実効効率で得ることができ
た。
８％を10cm×10cmの基板でAMI（100mW／cm2）
の条件下にて真性効率特性として有し、集積化し
てハイブリツド型にした20cm×60cmのガラス基板
においても、4.5％を実効効率で得ることができ
た。
この効率の向上は、大きい面積の基板の周辺部
での膜厚が従来の5000±3000ÅよりＩ層としての
最適の膜厚の5000±250Åとすることができたこ
と、さらに同様に従来はＰまたはＮ型半導体層で
は膜厚がばらつきすぎて十分な開放電圧がなかつ
たことに比べて、本発明方法はきわめて均一な膜
厚にさせることができたことによつて、その結
果、１つの素子で開放電圧は0.85〜0.9V（0.87±
0.02V）であつたが、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、バツチ内で小さく、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。
での膜厚が従来の5000±3000ÅよりＩ層としての
最適の膜厚の5000±250Åとすることができたこ
と、さらに同様に従来はＰまたはＮ型半導体層で
は膜厚がばらつきすぎて十分な開放電圧がなかつ
たことに比べて、本発明方法はきわめて均一な膜
厚にさせることができたことによつて、その結
果、１つの素子で開放電圧は0.85〜0.9V（0.87±
0.02V）であつたが、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、バツチ内で小さく、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。
第４図は第３図における第２の反応系で非単
結晶珪素を0.5μの膜厚に形成した場合の分布を示
す。
結晶珪素を0.5μの膜厚に形成した場合の分布を示
す。
第４図より明らかなように、基板１、電極６
２，５２、を絶縁物３９，３９′，３８，３８′に
より閉じ込めた空間８に配し、第４図ＡのＡ−
A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′，Ｄ−D′のそれぞれの断面
での厚さの分布をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す。このす
べての断面図において、第１図に比べてきわめて
均一性を有し、実用上十分±５％以内のばらつき
になつていることが判明した。
２，５２、を絶縁物３９，３９′，３８，３８′に
より閉じ込めた空間８に配し、第４図ＡのＡ−
A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′，Ｄ−D′のそれぞれの断面
での厚さの分布をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す。このす
べての断面図において、第１図に比べてきわめて
均一性を有し、実用上十分±５％以内のばらつき
になつていることが判明した。
また第４図Ａにおいて電気力線７２，等電位面
８７を電界９０に対応している。
８７を電界９０に対応している。
そしてこの電界９０および反応性気体の流れ９
１は第２図、第３図に対応して被形成面に平行に
形成させていることがわかる。
１は第２図、第３図に対応して被形成面に平行に
形成させていることがわかる。
形成させる半導体の種類に関しては、Siのみな
らず他は族のGe，SixC1-X（０＜ｘ＜１）
SixGe1-X（０＜ｘ＜１）、SixSn1-X（０＜ｘ＜１）
単層または多層であつても、またこれら以外に
GaAs，GaA1As，BP，Cds等の化合物半導体で
あつてもよいことはいうまでもない。
らず他は族のGe，SixC1-X（０＜ｘ＜１）
SixGe1-X（０＜ｘ＜１）、SixSn1-X（０＜ｘ＜１）
単層または多層であつても、またこれら以外に
GaAs，GaA1As，BP，Cds等の化合物半導体で
あつてもよいことはいうまでもない。
本発明は３つの反応容器を用いてマルチチヤン
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Si2H6）とアンモニア
（NH3）とのPCVD反応により形成させることは
有効である。また酸化珪素をシランをN2０との
PCVD反応により形成させることも有効である。
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Si2H6）とアンモニア
（NH3）とのPCVD反応により形成させることは
有効である。また酸化珪素をシランをN2０との
PCVD反応により形成させることも有効である。
また酸化スズをSnCl4と酸素とのPCVD反応に
より、ITOをInCl3，SnCl4と酸素とのプラズマ気
相方法により形成することも有効である。
より、ITOをInCl3，SnCl4と酸素とのプラズマ気
相方法により形成することも有効である。
本発明で形成された非単結晶半導体皮膜は、絶
縁ゲイト型電界効果半導体装置におけるＮ（ソー
ス）Ｉ（チヤンネル形成領域）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ダイオードであつてエネルギバンド巾がＷ−
Ｎ−Ｗ（WIDE−NALLOW−WIDE）または
SixC1-X−Si−SixC1-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
装置を作つてもよい。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）（WIDE TO
NALLOW）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。
縁ゲイト型電界効果半導体装置におけるＮ（ソー
ス）Ｉ（チヤンネル形成領域）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ダイオードであつてエネルギバンド巾がＷ−
Ｎ−Ｗ（WIDE−NALLOW−WIDE）または
SixC1-X−Si−SixC1-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
装置を作つてもよい。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）（WIDE TO
NALLOW）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。
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つのバツフア室とを
系２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
ることは有効であつた。
はなく、２つのゲート弁と１つのバツフア室とを
系２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
ることは有効であつた。
この本発明のプラズマCVD装置を他の構造の
マルチチヤンバ方式に応用できることはいうまで
もない。
マルチチヤンバ方式に応用できることはいうまで
もない。
電界は上下方向に一対として示した。しかしこ
の上下の電界に直交して他の一対の電界を設けて
もよい。
の上下の電界に直交して他の一対の電界を設けて
もよい。
また本発明の実施例は第２図に示すマルチチヤ
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
部をプラズマを用いない光CVD法、LT CVD法
（HOMO CVD法ともいう）を採用して複合被膜
を形成してもよい。
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
部をプラズマを用いない光CVD法、LT CVD法
（HOMO CVD法ともいう）を採用して複合被膜
を形成してもよい。
第１図は従来の方法で得られた基板上の膜厚の
不均一性を示す。第２図、第３図は本発明を実施
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。第４図は本発明方法によつて得られた
基板の膜厚の均一性を示す。
不均一性を示す。第２図、第３図は本発明を実施
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。第４図は本発明方法によつて得られた
基板の膜厚の均一性を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応容器内の一定の間隔を有して配設された
複数の基板を加熱する際に、反応容器の側面に備
えられた開閉手段に設けられた加熱手段により前
記複数の基板を加熱することを特徴とする基板の
加熱方法。 ２ 反応容器内に複数の基板を一定の間隔を有し
て配設させることができるプラズマ気相反応装置
であつて、該装置の側面に開閉可能な手段を設
け、該手段に複数の基板を加熱するための手段を
設けたことを特徴とするプラズマ気相反応装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、輻射熱が基
板の被形成面に平行に供給されるよう加熱手段で
あるランプヒータを配設したことを特徴とするプ
ラズマ気相反応製造装置。 ４ 特許請求の範囲第２項において、一対の加熱
面のランプヒータは互いに直交して配設したこと
を特徴とするプラズマ気相反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219200A JPS60111415A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | プラズマ気相反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219200A JPS60111415A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | プラズマ気相反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60111415A JPS60111415A (ja) | 1985-06-17 |
| JPH0586645B2 true JPH0586645B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=16731770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58219200A Granted JPS60111415A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | プラズマ気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60111415A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2562686B2 (ja) * | 1989-03-18 | 1996-12-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | プラズマ処理装置 |
| US6720576B1 (en) | 1992-09-11 | 2004-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing method and photoelectric conversion device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456366A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Hitachi Ltd | Plasma film forming apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5143718Y2 (ja) * | 1971-03-09 | 1976-10-23 |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP58219200A patent/JPS60111415A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456366A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Hitachi Ltd | Plasma film forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60111415A (ja) | 1985-06-17 |
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