JPH0812848B2 - 半導体装置製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グロ−またはア−ク放
電を利用したプラズマ気相法（以下、PCVDという) によ
り、安定して再現性のよい半導体装置を多量に作製する
ための半導体装置製造方法に関するものである。本発明
は、PCVD装置に対し、反応系に関して、プラズマ気相法
における反応性気体が導入される反応筒内に、電極その
他のジグを設けず、被形成面を有する基板とその基板ホ
ルダ( 例えば石英製のボ−ト）のみを導入し、反応性気
体がラミナフロ−（層流）とせしめることにより、被膜
厚を均一とし、さらに膜質もバッチ内、バッチ間でバラ
ツキの少ない半導体膜を形成させるための半導体装置製
造方法に関するものである。

【０００２】本発明は、かかる酸素、水分の反応炉への
導入を防止するため、この反応筒に連結して基板および
基板ホルダを保持または移動する機構を有する室を設
け、その生産性の向上および特性の再現性の向上に務め
た半導体装置製造方法に関するものである。さらに、本
発明は、プラズマ放電電界が基板表面に平行に（そっ
て）印加されるように電極を具備せしめ、活性の反応性
生成物が被形成表面に垂直方向に衝突して形成された半
導体膜の特性を劣化させてしまうことを防いでいること
を他の目的としている。この被形成面上へのスパッタ
（損傷）の防止は、例えば、被形成面上にＰ型半導体層
を設け、その上面にＩ型（真性または実質的に真性）の
半導体層を作製しようとする時、Ｐ型を構成する不純物
が10¹⁷〜10¹⁸cm^-3の濃度にＩ層に混入してしまい、ＰＩ
接合を劣化させてしまう。本発明は、かかる欠点を防ぐ
ために示されたものである。

【０００３】さらに、本発明は、前記した反応系よりな
る第１の反応系と、これに連結して第１の室を設け、こ
の第１の室に連結して第２の室を設け、さらに、この第
２の室に連結した第１の反応系と同様の第２の反応系を
設けた製造装置に関する。かかる製造装置は、まず、第
１の室において、真空引きされ、酸素、水分が除去され
た雰囲気で、第１の反応炉に基板およびホルダが移動機
構により挿入される。次に、この第１の反応炉におい
て、ー導電型、例えばＰ型の導電型を有する半導体が形
成された。さらに、この半導体が形成された基板は、再
び第１の室に引き出され、さらに、上記基板は、第１の
室に連結された第２の室へ同様に酸素、水分の全くない
真空中にて移動される。さらに、上記基板は、この第２
の室より第２の反応炉に導入され、第１の反応炉と異な
る導電型、または異なる添加物、またはその異なる濃度
（不純物または添加物）で第２の半導体層を第１の半導
体層上に形成させることができる。

【０００４】この際、第１の反応炉の内壁に付着した不
純物が第２の半導体層を形成させる際、全く付着するこ
とがないため、きわめて精度が高く、導電率導電性、ま
たはEg( エネルギバンド巾) 等を制御することができる
ようになった。本発明は、さらに、この独立した反応炉
を三系統設け、これらを共通した室、即ち第１、第２、
および第３の室で互いに連結した製造装置において、特
に第１の反応炉でＰ型半導体層を、第２の反応炉でＩ型
半導体層を、さらに、第３の反応炉でＮ型半導体層を形
成して、PIN 型のダイオ−ド、特に光電変換装置を作製
せんとする時、特に有効である。

【０００５】本発明は、積層するその層の数により共通
した室を介して反応炉をその積層する膜の順序に従って
設けることにより、その段数を２段または３段のみでは
なく、４〜10段にすることができる。かくして、PIN 、
PINPIN、PINIPIN 、NIPIN 、PINIP 、・・・・等の接合
構造を作ることができる。また、この半導体層の作製の
際、４価の元素、例えば珪素に炭素またはゲルマニウム
を添加し、その添加量を制御することにより、添加量に
比例、対応した光学的エネルギバンド巾(Eg)を有せしめ
ることができる。例えば、PIN 接合をEgp 、Egi 、Egn
(Egp>Egi ≧Egn)としたW-N-W(広いEg−狭いEg−広いEg)
として設けることを可能とした。またさらに、このPIN
接合を２つ積層して設けたPINPIN構造において、Eg
p₁、Egi₁、Egn₁、Egp₂、Egi₂、Egn₂( Egp₁〉Egn₁ ≒Egi
₁≧Egp₂≧Egi₂≧Egn₂) として設け、Egp₁(2.0〜2.4eV),
Egn₁(1.7 〜2.1eV)をSixC_1-X (0<X<1),Egi₁,Egp₁(1.6
〜1.8eV)をSiにより、Egi₂,Egn₂(1.0 〜1.5eV)をSixGe
_1-x(0<X<1) として設けることが可能である。かかるタ
ンデム構造とするには反応系を６系統設ければよい。

【０００６】また、NIN またはPIN 接合としてMIS ・FE
T 、バイポ−ラトランジスタにおいては、反応系を２系
統とし、第１の反応室で基板上にＮ層またはＰ層を、第
２の反応室で次のＩ層を、さらに、第１の反応室に基板
ホルダを戻して第３番目のＮ層またはＰ層を作製する３
層構造を２系統にて作ることが可能である。本発明は、
反応炉を互いに連結ぜずに、それぞれ独立した反応炉を
共通する室に連結せしめ、この共通室を介して基板上に
異なる処理によって作製された半導体層を形成させるこ
とを目的としている。

【０００７】

【従来の技術】一般に、PCVD装置において、特に反応力
の強い珪素を主成分とする反応性気体であるシランまた
は珪素のハロゲン化物気体を用いる場合、反応筒、例え
ば石英ガラス管の内壁およびホルダに吸着した酸素（空
気）および水分が珪化物気体と反応して、酸化珪素（低
級酸化珪素）を作り、半導体としての導電性を悪くして
いた。従来、PCVD装置に関しては、上下に平行平板状に
容量結合の電極を設け、その一方の電極、例えば下側の
カソ−ド電極上に基板を配置し、下方向より加熱する方
法が知られている。しかし、この方法において、反応炉
は、ー室であるため、Ｐ型、Ｉ型、およびＮ型半導体層
とを積層せんとすると、その１回目の製造の後のＮ型半
導体層の不純物が２回目の次の工程のＰ型半導体層中に
混入してしまい、再結合中心となってダイオ−ド特性を
劣化させ、さらに、その特性が全くばらついてしまっ
た。このため、光電変換装置を作ろうとしても、その開
放電圧Voc0.2 〜0.6Vしか得られず、短絡電流を数mA/cm
²しか流すことができなかった。加えて、この平行平板
型の装置において、電界は、基板表面に垂直方向である
ため、Ｐ型層の後Ｉ層を作らんとしても、このＩ層中に
Ｐ層の不純物が混入しやすく、ダイオ−ド特性が出ない
場合がしばしば見られた。

【０００８】さらに、この反応装置は特に予備室を有し
ていないため、１回製造するごとに反応炉の内壁を大気
（空気）にふれさせるため、酸素、水分が吸着し、その
吸着酸化物が反応中バックグラウンドレベルに存在する
ため、電気伝導度が暗伝導度も10^-11 〜10^-8( Ωcm)
^-1、AM1 での光伝導度も10^-6〜10^-4( Ωcm) ^-1でしか
なかった。しかし、この吸着物が全く存在しない装置を
使った本発明において、暗伝導度10^-6〜10^-4、AM1 での
光伝導度は、１×10^-3〜９×10^-2( Ωcm) ^-1と約100 倍
も高く、半導体的性質を有せしめることができた。本発
明は、かくの如く従来多数用いられている平行平板型の
ー室反応炉のPCVD装置のあらゆる欠点を除去せんとした
ものである。さらに、この従来の方式を更に改良したも
のに、本出願人に係る出願である独立分離型の反応装置
が知られている。この装置は、たとえば、「半導体装置
作製方法」昭和53年12月10日( 特願昭53-152887 号) 、
およびその分割出願「半導体装置作製方法」( 特願昭56
-055608 号) に詳しく述べられている。さらに、「被膜
作製方法」昭和54年８月16日( 特願昭54-104452 号) に
もその詳細が述べられている。

【０００９】これらの発明は、例えばPIN 接合を有する
ダイオ−ドを作製せんとする場合、Ｐ型半導体層用の第
１の反応系、Ｉ型半導体層用の第２の反応系、さらにＮ
型半導体層用の第３の反応系をそれぞれの反応炉（ベル
ジャ−）をゲートバルブにて連結したものである。かく
することにより、Ｐ層の不純物がＩ層に混入することが
なく、またＮ層の不純物がＩ層、Ｐ層に混入することが
ない。いわゆる各半導体層での不純物制御を完全に精度
よく行うことができるという特徴を有する。さらに、こ
のＰ層用の反応炉の前またはＮ層用反応炉のあとに連結
して予備室を設け、いわゆる外部よりの酸素、水蒸気の
混入を防止しようとしたものである。しかし、本出願人
に係る出願で、縦型のベルジャ−式、またはその変形の
反応炉を互いに連結した方式においては、基板の温度制
御が十分に行なえない。即ち、互いに連結された反応炉
の設定温度は、300 ±20℃程度を有してしまっていた。
このため、形成される被膜のばらつきが大きく、好まし
くなかった。加えて、一つの反応炉に充填できる基板の
数量が、例えば10cm² で１〜10枚であった。このため、
生産性がきわめて低く、いわゆる低価格、多量生産とは
いえなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】異なる反応処理を行な
う複数の反応室を備えた半導体装置作製方法において、
被膜を形成するための基板は、被膜形成処理を行なう毎
に、次の反応室に移動させる必要があるため、反応室と
次の反応室との間にゲート弁を備えているのが普通であ
る。しかし、上記のように反応室どうしをゲート弁によ
って連結させておくと、基板の移動は、非常に都合がよ
いが、異なる反応処理を行なっているため、反応に使用
される反応性気体がゲート弁を介して、互いに混じり合
うという問題を有する。また、異なる反応処理は、反応
室の反応温度が異なるため、ゲート弁を介して基板を移
動すると、隣どうしの反応室が一方の温度になる傾向に
あり、各反応に必要な正確な温度を得ることが困難であ
る。さらに、反応室の大きさを大きくすると、前記反応
性気体の混合、あるいは温度正確な制御が困難になると
いう問題を有する。

【００１１】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、異なる反応処理を行なう複数の反応室を連
続して基板上に被膜を形成する際に、反応室どうしにお
ける気体の混合、および各反応室における正確な温度の
制御を可能にした半導体装置製造方法を提供することを
目的とする。また、本発明は、反応室を大きくしても、
各バッチ間による被膜作製精度に変化のない均質な半導
体装置製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置製造方法は、独立した加熱手段
および独立した減圧手段をそれぞれ有する第１の反応炉
および第２の反応炉と、これらの反応炉に対してそれぞ
れ独立した一つの出入口を介して接続されると共に、前
記各反応炉に対して基板を出入させるための基板移動機
構と排気手段とを有する一つの共通室とを備えており、
前記共通室から前記第１の反応炉へ複数の基板を移動す
る第１工程と、当該第１工程の後、前記第１の反応炉で
複数の基板上に第１の被膜を形成させる第２工程と、当
該第２工程の後、前記複数の基板を前記共通室に戻す第
３工程と、当該第３工程の後、第２の反応炉に再び前記
複数の基板を移動させる第４工程と、当該第４工程の
後、前記複数の基板上の第１の被膜上に第２の被膜を形
成させる第５工程と、当該第５工程の後、再び前記複数
の基板を前記共通室に戻す第６工程と、前記第１の反応
炉および／または第２の反応炉における内壁に被膜形成
の際に付着した反応生成物を弗素系気体のプラズマエッ
チングにより除去する工程とを有することを特徴とす
る。また、本発明の半導体装置製造方法は、被膜がプラ
ズマ気相法によって形成されることを特徴とする。

【００１３】本発明の半導体装置製造方法は、独立した
加熱手段および独立した減圧手段をそれぞれ有する第１
の反応炉および第２の反応炉と、これらの反応炉に対し
てそれぞれ独立した一つの出入口を介して接続されると
共に、前記各反応炉に対して基板を出入させるための基
板移動機構と排気手段とを有する一つの共通室とを備え
ており、前記共通室から前記第１の反応炉へ複数の基板
を移動する第１工程と、当該第１工程の後、前記第１の
反応炉で複数の基板上に第１の被膜を形成させる第２工
程と、当該第２工程の後、前記複数の基板を前記共通室
に戻す第３工程と、当該第３工程の後、第２の反応炉に
再び前記複数の基板を移動させる第４工程と、当該第４
工程の後、前記複数の基板上の第１の被膜上に第２の被
膜を形成させる第５工程と、当該第５工程の後、再び前
記複数の基板を前記共通室に戻す第６工程と、当該第６
工程の後、再び前記複数の基板を前記第１の反応炉へ移
動する第７工程と、当該第７工程の後、前記第２の被膜
の上に第１の被膜と同じ被膜を形成する第８工程と、当
該第８工程の後、再び前記複数の基板を前記共通室に戻
す第９工程と、前記第１の反応炉および／または第２の
反応炉における内壁に被膜形成の際に付着した反応生成
物を弗素系気体のプラズマエッチングにより除去する工
程とを有することを特徴とする。

【作 用】本発明は、加熱手段によって反応炉を加熱
しているため、反応性気体が活性化されるため、被膜形
成速度を向上させることができると共に、被膜表面を円
滑にする。また、各反応炉に対してそれぞれ独立した一
つの出入口を介して接続される一つの共通室は、基板に
被膜を形成している間に単独で排気することができるた
め、各反応炉で使用する反応性気体等が混合しない。さ
らに、被膜を形成する基板は、各反応炉に対し基板を出
入させるための基板移動機構によって一つの共通室を介
して移動するため、反応炉の温度や反応性気体が混合す
ることなく、正確に制御できる。

【００１４】

【実 施 例】図１は本発明の横型、独立分離式のプラ
ズマCVD 装置、即ち半導体装置製造装置の概要を示す。
図１において、第１の反応系(1) は、円筒状の反応炉
(5) 、例えば透明石英（アルミナその他のセラミックで
もよい）であり、その直径を100 〜300mm とした。さら
に、この反応炉(5) の外側に一対のプラズマ放電を行な
わしめる電極(2)、(2')を配置した。この電極(2) 、
(2')は、例えばステンレス綱よりなり、この電極(2) 、
(2')を覆って抵抗加熱ヒ−タ(3) を設け、指示温度50〜
350 ℃、例えば300 ℃に対し±1 ℃の精度にて制御され
ている。基板および基板ホルダは、符号(4) で略記して
いる。反応性気体(6) は、よりホモシナイザ(26)をへて
供給される。一対の電極(2) 、(2')は、供給用電源(13)
により高周波(10KHz〜100MHz、代表的には13.56MHz）が
５〜200Wの強さにて供給される。反応後の不要の生成物
およびヘリウム、水素等のキャリアガスは、排気口(13)
より反応管内の圧力調整用バルブ(14)をへてロ−タリ−
ポンプ(15)にて排出される。反応炉(5) は、反応中、反
応圧力を0.05〜0.6torr 、代表的には0.3torr に保持さ
れ、反応性気体の実効流速を数十m/秒にまで早めた。

【００１５】この第１の反応炉に加えて、この一方、図
面では入口側に基板および基板ホルダ(4) を反応炉(5)
内に挿入、または内より炉外に引き出す移動機構(12)を
有する第１の室(7) が設けられている。この室(7) は、
大気圧にする場合、圧力調整用バルブ(14)より高純度空
気が供給される。通気は、バルブ(39)をへてロ−タリ−
ポンプ(37)にて、0.001 〜0.01torrに真空引きがされて
いる。また、この基板および基板ホルダ(11)は、予備室
(8) より第１の室(7) に移動される。この第１の予備室
(8) は、排気口(13)より空気が導入され大気圧となり、
バルブ(40)、ポンプ(38)により真空引きがなされ、第１
の室１(7) と概略等圧十分低真空となった。そして、基
板および基板ホルダ(10)、(11)が第１の室(7)移され
る。さらに、この基板ホルダ(11)は、第１の室(7) から
第１の反応炉(5)に移され、所定の半導体膜を基板上に
形成させた。

【００１６】さらに、この被膜を形成させた後、基板お
よびホルダ(4) は、電極(2) 、(2')に到り、外部に取り
出すものは、予備室(8) より外部に取り出すことができ
る。またさらに、この上に半導体層を作ろうとする場
合、ホルダ(11)にシャッタ(32)を開け、第２の室(30)に
移動させる。この(32)および次段のシャッタ(33)は、必
ずしも必要ではなく、その場合、共通の室を反応炉(5)
に連続して複数個設けることになる。またさらに、基板
および基板ホルダ(4) は、第２の反応系(42)に移され、
第２の半導体層（例えばＩ層）を第１の半導体層（例え
ばＰ層）上に形成する。このような基板および基板ホル
ダ(4) の移動は、前工程の履歴に無関係に独立して被膜
を作ることができた。

【００１７】この第２の反応炉も反応性気体の導入口(2
4)より反応性気体が入り、キャリアガス、不純物は、排
気口、バルブ(14)、真空引ポンプ(20)を経て外部に放出
される。さらに、この第２の半導体膜が形成された後、
基板は、第２の予備室(35)をへて外部にとり出されても
よいが、図１において、さらに、今一度の第３の反応系
(43)をへて第３の半導体層、例えばＮ層半導体層が形成
される。さらに、この第３層が形成された基板および基
板ホルダ(34)は、真空引きをされた第２の予備室(35)を
へて排気口(13)より空気の導入によって、大気圧にさせ
た後、ゲ−トバルブ(36)をあけて外部に取り出される。

【００１８】以上の概要より明らかな如く、本発明は、
第１の反応系に、第１の室があり、この室に設けられた
移動機構(12)により、基板および基板ホルダ(4) が反応
炉(1) と第１の室(7) との間を往復する。さらに、同様
に第２、第３の反応炉、基板および基板ホルダ(4) の保
持、および移動機構(29)、(41)を有している。この第
１、第２、第３の室は、共通させて設けており、この共
通の室の前後の入口側及び出口側に第１、第２の予備室
を空気中の酸素、水分が反応系に混入しないように設け
てある。この製造装置においては、各反応ごとに反応炉
より一度真空引きされた第１の室(7) に引き出されるた
め、各反応系の反応性気体がそれぞれの反応炉に全く混
入されることがない。特に、各反応炉と室との管のしき
りバルブ(52)、(53)、(54)を出し入れの際、開閉し、基
板および基板ホルダ(11)(11')(11'') が移動の際、この
しきりバルブが完全に閉の状態であるため、従来の説明
にて本出願人により示された各反応系が互いに１つのゲ
ートバルブで連結されている場合に比べ、さらに不純物
のオ−トド−ピングが少なくなった。

【００１９】加えてさらに、以上の説明において、基板
ホルダ(4) は、各反応室を基板と共に移動させた。しか
し、この移動は、基板のみとし、ホルダは、第１の反応
炉用のホルダ(11)、第２の反応炉用ホルダ(11') 、第３
の反応炉用ホルダ(11'')をそれぞれ専用に配置せしめる
ことが本発明の製造装置において可能である。かくする
ことにより、各反応室間の不純物の混入、特にホルダ表
面に付着しているPN型またはEg可変用不純物、添加物の
混入を完全に除去することができ、多量生産用として全
く画期的なものである。

【００２０】図２は図１を補完する反応性気体のガス系
の実施例を説明するための図である。図２において、即
ち、第１、第２、第３の反応炉に対して、反応性気体
は、符号(6)(27)(28) の導入管よりそれぞれ供給され
る。その反応性気体は、図２(A)、(B) および(C) に対
応して示されている。図２(A) において、水素で希釈し
たジボラン(43)、シラン(44)、反応炉内壁のエッチング
用ガス、例えばCF₄(O₂＝０〜5%) 、またはNF₃ 、炭化物
の添加物である珪素と炭素とが化合した反応性気体、例
えばTMS(テトラメチルシラン Si(CH₃)₄)(46)、およびキ
ャリアガスである水素、またはヘリウム(47)が配置され
ている。これらの気体は、流量計( マスフロメ−タ)(5
0) 、電磁バルブ(51)を経て、導入管(6) より第１の反
応炉に供給される。この場合、SixC_1-X (0.2≦Ｘ≦1)で
作られ導電型は、Ｐ型としている。かくすることによ
り、1.7 〜2.5eV のEg（エネルギギャップ）を有するＰ
型のアモルファス、またはセミアモルファス構造を含む
非単結晶半導体を基板上に100 〜300 Åの厚さに形成さ
せた。

【００２１】被膜の作製は、本出願人の出願に係る特許
願「プラズマ気相法」昭和56.10.14特願昭 56-103627
号) に詳しく述べられているが、例えば、250 〜330
℃、特に300 ℃0.1 〜0.3torr 、プラズマ発生用電流の
周波数13.56MHz、出力 5〜100W、被膜形成時間10秒〜10
分とした。反応炉内壁は、５〜30回作製するとフレイク
( 薄片) が発生するので、かかる場合、CF₄ またはNF₃
によりプラズマエッチングして除去すればよい。図２
(B) はＩ層のアモルファス、または５〜100 Åの大きさ
の微結晶性を含有するセミアモルファス、またはマイク
ロポリクリスタルによりなる非単結晶半導体膜を作製す
る場合を示している。即ち、シラン(45)CF₄(O₂＝０〜5
%) 、キャリアガスであるヘリウム(47)よりなり、５〜2
0％にヘリウムにて希釈されたシランにより光伝導度１
×10^-3〜９×10^-2( Ωcm) ^-1、特に、５〜20×10^-3( Ω
cm) ^-3の値を有する珪素の非単結晶半導体を0.4 〜１μ
ｍの厚さに作製した。また、図２(C) は図２(A) と逆に
Ｎ型不純物であるフォスヒン(48)、シラン(43)、エッチ
ング用ガス(45)、TMS(46) キャリアガス(40)を提供し、
100 〜500 ÅのＮ型半導体層を作製した。

【００２２】かくして、図３に示す如き基板上にPIN 型
のダイオ−ドまたは光電変換装置を作り、その特性を調
べた。図３(A) において、ステンレスの如き金属基板、
またはカプトンの如くフレキシブルフィルム上にステン
レス膜が形成された基板(70)上にＰ型半導体層(71)、Ｉ
型半導体層(72)、Ｎ型半導体層(74)よりなる半導体層(7
3)を作製し、この上面にITO の如く透光性透明導電膜を
600 〜800 Å ρ_s ＝10〜25Ω／□を作製した。従来の
ー室式の平行平板型では、AM1(100mW/cm²)にて６〜7.5%
/3mm² しか得られなかったが、本出願人の出願に係る縦
型の独立分離式において、7.5 〜9.5%/3mm² が得られ
た。しかし、本発明では、基板ホルダ(4) を各反応炉独
立式にした場合、最高16%/3mm²、一般に12〜15% の高い
変換効率の太陽電池を作ることができた。また、ホルダ
を各反応炉共通にした場合、9.0 〜12.5% の高い効率で
あった。これは酸素、水分等の酸化物気体の外部からの
混入防止、各半導体表面等への不純物混入を防止したこ
とにある。

【００２３】さらに、１回のバッチにおいて、10cm² の
基板を50〜500 枚もロ−ディング可能であり、10cm² １
枚に対する設備償却費は、従来の50〜500 円であったも
のが、0.2 〜２円と約1/100 に下げることが可能となっ
た点で光電変換装置の流布のためきわめて重要である。
図３(B) は、ガラスの如き透光性基板(76)上にITO(500
〜800 Å)(78) 、および酸化スズ、または酸化アンチモ
ン(79)(100〜300 Å) よりなる低シ−ト抵抗（ρ_s ＝５
〜20Ω／□ 高耐熱性）の透明導電膜(77)上にＰ型半導
体層(71)、Ｉ型半導体層(72)、Ｎ型半導体層(74)、およ
びアルミニウム、またはITO よりなる裏面電極(75)を設
けたものである。かかる構造においても、変換効率10〜
13％を得ることができた。このため、この構造をガラス
基板上に集積化し、また同時にPIN 型の逆流防止ダイオ
−ドを設けることにより民生用の太陽電池を従来と同一
出力で得る場合、従来より1/2 の面積で、かつ価格は20
0 〜250 円を20〜30円にまで下げ、10cm²の面積にて100
〜130 円で作ることが可能になった。

【００２４】図４は本発明のプラズマCVD 法で、特にグ
ロ−放電法を用いる反応炉に配置される基板、電極およ
び基板のロ−ディングの関係を説明するための図であ
る。図面において、図４(A) は電極(2) 、(2')を水平方
向に平行に、また基板(61)を裏面を互いに密接して表面
は基板間を20〜40mmの間隔で設けた。また、その配置
は、やはり水平に設けたものである。反応炉(1) の反応
筒(5) は、直径100 〜300mm 、代表的には180mm を有
し、その長さは、200 〜400mm を有するため、10cmの基
板に図面の如き８枚ではなく各段20枚を10〜30列配置さ
せることができた。このため、１回の製造バッチで50〜
600 枚を作ることができ、従来の平行平板式では、まっ
たく考えられない量の半導体装置を一度に作ることがで
きた。図４(B) は電極(2) 、(2')を垂直方向に、また基
板(61)の表面( 被形成面) を垂直方向に、裏面を互いに
密接させて設けたものである。その他は(A) と同様であ
る。

【００２５】ホルダへの基板のロ−ディングは、図４に
示す(A) 、(B) を互いに交互に行ってもよい。図４(C)
はア−ク放電法またはグロ−放電法を用いたプラズマCV
D 法である。図面では図１(A) の１つの反応炉を示した
ものである。即ち、放電電極(2) 、(2')を反応筒方向に
有し、基板(61)は、ホルダ(60)にロ−ディングされ、反
応管(5) の外側に、加熱用ヒ−タ(3) が設けられてい
る。ア−ク放電とするには、一方の電極より熱電子放出
をさせた。反応性気体は、導入管(6) より導入され、不
要の反応生成物、およびキャリアガスを排気管(63)より
外部に放出される。この不要の反応生成物は、低温にな
る領域で粉末状になるため、反応炉(5) の中( 内壁) に
これらが発生することを防ぐため、ヒ−タ(3) が図４
（ｃ）に示す符号(65)の如く反応管のすべてを覆うよう
にした。かくすることにより、粉末状の反応生成物を反
応筒内に残留させることはなくなり、歩留まりの向上に
なった。図１また図４(A) 、(B) においても同様にする
とさらに生産性の向上に役立った。

【００２６】以上の説明より明らかな如く、本発明は、
プラズマ気相法に対し多量生産を可能にする横型反応方
式を採用し、さらにそれらに共通室を設け連続的に製造
する構造とすることによりバッチ方式と連続方式とを結
合させることが可能となった。このため、この思想を基
礎とし、2 つの反応系、４〜８の反応系等を作ることが
でき、初めてPCVD装置で大量生産可能な方式を開発する
ことができた。さらに、この半導体製造装置において、
単にPIN の光電変換装置のみではなく、N(0.1 〜1 μ
ｍ) −I(0.2 〜２μｍ) −I(0.5 〜1μｍ) の伝導型のI
GFET (縦チャネル型の絶縁ゲート型電界効果半導体装
置) を、またはそれを集積化した構造を作ることが可能
である。さらに、この反応炉に横方向に巾２〜20cmの50
〜100cm の長い半導体基板を配置し、その上面全面にフ
ォトセンサアレ−その他の半導体装置を作ることも可能
である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、異なる反応処理を行な
う反応炉が直接連結されておらず、必ず一つの反応処理
が終了した後、反応炉に対してそれぞれ独立した一つの
出入口を介して接続された一つの共通室を介してから次
の異なる反応処理を行なう反応炉に入れるため、反応炉
に残された僅かな反応性気体等が互いに混じり合わない
ので、品質の高い被膜を作製することができる。本発明
によれば、異なる反応処理を行なう複数の反応炉どうし
を直接接続していないため、温度が一方の反応炉から他
方の反応炉に移ることがなく、反応炉の温度を正確に制
御することができる。本発明によれば、各反応炉で生成
される不要反応生成物をそれぞれ独立した除去装置によ
って除去できると共に、前記反応性気体の混合がないた
め、従来より反応炉を大型にしても、品質の高い被膜を
同時に大量に作製することができる。本発明によれば、
共通室を排気手段によって排気すると共に、基板を移動
する移動機構を設けたため、異なる反応処理を行なう反
応炉どうしにおける反応性気体等の混合がなく、大量の
基板を一度に素早く作製することができる。本発明によ
れば、各反応炉が独立した加熱手段および独立した減圧
手段を備えているため、被膜の種類によって、一番適し
た温度と圧力にできるため、品質の優れた均一な被膜が
形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置製造装置の実施例を示す。

【図２】（Ａ）ないし（Ｃ）は図１を補完する反応性気
体のガス系の実施例を説明するための図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は本発明により作られた光
電変換装置の縦断面図を示す。

【図４】（Ａ）ないし（Ｃ）は本発明のプラズマCVD 法
で、特にグロ−放電法を用いる反応炉に配置される基
板、電極および基板のロ−ディングの関係を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１・・・反応系 ２、２′・・・電極 ３・・・ヒータ ４、１１、１１′・・・基板ホルーダ ５・・・反応炉 ６・・・反応性気体 ７・・・第１室 ８・・・第１の予備室 １２・・・移動機構 １３・・・排気口 １４・・・圧力調整バルブ １５・・・ロータリポンプ

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/68 Ａ 31/10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立した加熱手段および独立した減圧手
   段をそれぞれ有する第１の反応炉および第２の反応炉
   と、これらの反応炉に対してそれぞれ独立した一つの出
   入口を介して接続されると共に、前記各反応炉に対して
   基板を出入させるための基板移動機構と排気手段とを有
   する一つの共通室と、を備えた半導体装置製造方法にお
   いて、 前記共通室から前記第１の反応炉へ複数の基板を移動す
   る第１工程と、 当該第１工程の後、前記第１の反応炉で複数の基板上に
   第１の被膜を形成させる第２工程と、 当該第２工程の後、前記複数の基板を前記共通室に戻す
   第３工程と、 当該第３工程の後、第２の反応炉に再び前記複数の基板
   を移動させる第４工程と、 当該第４工程の後、前記複数の基板上の第１の被膜上に
   第２の被膜を形成させる第５工程と、 当該第５工程の後、再び前記複数の基板を前記共通室に
   戻す第６工程と、 前記第１の反応炉および／または第２の反応炉における
   内壁に被膜形成の際に付着した反応生成物を弗素系気体
   のプラズマエッチングにより除去する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の被膜がプラズマ気相法に
   よって形成されることを特徴とする半導体装置製造方
   法。
3. 【請求項３】 独立した加熱手段および独立した減圧手
   段をそれぞれ有する第１の反応炉および第２の反応炉
   と、これらの反応炉に対してそれぞれ独立した一つの出
   入口を介して接続されると共に、前記各反応炉に対して
   基板を出入させるための基板移動機構と排気手段とを有
   する一つの共通室と、を備えた半導体装置製造方法にお
   いて、 前記共通室から前記第１の反応炉へ複数の基板を移動す
   る第１工程と、 当該第１工程の後、前記第１の反応炉で複数の基板上に
   第１の被膜を形成させる第２工程と、 当該第２工程の後、前記複数の基板を前記共通室に戻す
   第３工程と、 当該第３工程の後、第２の反応炉に再び前記複数の基板
   を移動させる第４工程と、 当該第４工程の後、前記複数の基板上の第１の被膜上に
   第２の被膜を形成させる第５工程と、 当該第５工程の後、再び前記複数の基板を前記共通室に
   戻す第６工程と、 当該第６工程の後、再び前記複数の基板を前記第１の反
   応炉へ移動する第７工程と、 当該第７工程の後、前記第２の被膜の上に第１の被膜と
   同じ被膜を形成する第８工程と、 当該第８工程の後、再び前記複数の基板を前記共通室に
   戻す第９工程と、 前記第１の反応炉および／または第２の反応炉における
   内壁に被膜形成の際に付着した反応生成物を弗素系気体
   のプラズマエッチングにより除去する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置製造方法。