JPS5850732A - アモルフアスシリコン半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルファスシリコン（［ＦｒＬ−シリコン」
と記す。）半導体装置ａｍ＊方法に関するものである・ 最近において、ａ−シリコンは、結晶シリコンに比して
結晶成長工程が不要であってその製造が容易であり、大
面積の薄層状のものを容易に得ることができる点におい
て、太陽電池或いは電子写真感光体の材質として非常に
有利であり、ｍ　３従って種＾の研究がなされている。

然るに、このａ−シリコンが半導体材料として有用であ
るためには、水素が導入されてそのダングリングボンド
が封鎖されたものであることが必要である。そして斯か
る水素が導入されたａ−シリコンを製造することのでき
る方法としては、従来、グロー放電法が代表的なものと
して知られている。このグロー放電法は、真空槽内にお
いてシランガスをグロー放電により分解しその生成物に
より基・板上にａ−シリコンを被着堆積せしめるもので
あるが、この方法においては、製膜速度が極めて小さく
、導入される水素の割合を制御することが内鑵であり、
使用するシリコン源がシランガスという爆発性のもので
あってその取扱いに細心の配慮が必要とされ、又ｎｊｉ
［又はｐａｔのａ−シリコンを得るためのドーピングに
おいては、ジボラン、アルシン、ホスフィン等の有毒ガ
スを用いなければならない欠点がある。

又グロー放電法のほかにはスパッタ法も知られているが
、この方法においてもグロー放電法と同様の欠点がある
０ 一方、実際の半導体装置の製造においては、高い生産効
率が得られることが重要であり、ａ−シリコンは一デボ
ジシ冒ン法によって形成されるものであることから、長
尺な支持体上に、連続した工程でａ−シリコン層を形成
し得る可能性を有するが、グルー放電性によって長尺な
支持体上にａ−シリコン層を形成する場合には、既述の
方法自体の欠点のほか、被着基板としての支持体を電極
として用いることが必要であるが電極が長尺なものであ
ると電界に不均一性が生じ、グロー放電のプラズマを安
定に維持することが困難で均一なａ−シリコン盾を形成
することが困難である欠点がある。

又スパッタ法を利用する場合には、長尺な支持体の表面
か、らの脱ガスによって真空槽内のガス圧が変動し、ス
パッタを生ぜしやる放電が不安定となって同様に良好な
ａ−シ□゛リコン層を形成することは極めて困難である
。

このように、従来においては、良好な特性のａ−シリコ
ン半導体装置を有利に製造することは困難である。

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、長尺な支持体上に均一なａ−シリコン半導体層を形成
することができ、従って良好な特性のａ−シリコン半導
体装置を有利に製造することのできる方法を提供するこ
とを目的とする。

以下図面によって本発明を具体的に説明する。

本発明においては、第１図に示すように、真空槽ｌ内を
、排気路コに接続した真空ポンプ（図示せず）により１
０−３〜／ｆ’？ｏｒｒの真空度に排気し、真空槽ｌ内
にはシリコン蒸発源３を設け、このシリコン蒸発源３の
上方に位置する支持体通路に沿って、支持体ロール参よ
りの長尺な導電性支持体５が移送されるようガイド四−
ラ６．乙により案内せしめると共にこの支持体３を巻き
取り田−ル７に巻き取るようにし、又前記シリコン蒸発
源Ｊと対向する支持体！の蒸着領域をスリット部材ｌに
より区画すると共に、この蒸着領域と対向するよう水素
ガス放電管テの出口を真空槽ｌに接続して設け、ヒータ
ー１０によって支持体ｊを温度ｌｊθ〜２００℃、好ま
しくはコ！ｔｏ　−４１＆（１１℃に加熱すると共に、
例えば前記巻き取り田−ルクを介して直流電ｇｔｔによ
りＯＮ１０ＫＶ％　好’）”ｔ、＜バー／　〜−４ＫＶ
の直流負電圧を印加した状態で支持体書な移送しながら
、前記水素ガス放電管デより活性水素及び水素イオンな
真空槽ｌ内に導入しながらシリコン蒸発源Ｊを加熱して
シリコンを蒸発せしめ、前記支持体３の表面上にａ−シ
リコンを蒸着せしめてａ−シリコン半導体層を形成し、
以ってａ−シリコン半導体装置を製造する。

以上において、シリコン蒸発源３の加熱のためには、抵
抗加熱、電子銃加熱、誘導加熱等の任意の加熱手段を利
用することができる。そして蒸発源において突沸により
蒸発源物質の粗大粒塊が飛翔して支持体ｓ上に付着する
ことを避ける必要があり、そのためには、屈曲した蒸気
路を形成する粗大粒塊飛散防止部材を利用することがで
きる。

又前記水素ガス放電管ｔの一例においては、第１図に示
すように、ガス人口二／を有する筒状の一方の電極部材
−と、この一方の電極部材＝を一端に設けた、放電空間
Ｘを囲繞する例えば筒状ガラス製の放電空間部材Ｍと、
この放電空間部材２ダの他端に設けた、出ロコを有する
リング状の他方の電極部材易とより成り、前記一方の電
極部材−と他方の電極部材易との間に直流又は交流の電
圧が印加されることにより、ガス人口Ｕを介して供給さ
れた水素ガスが放電空間Ｘにおいてグロー放電を生じ、
これにより電子エネルギー的に賦活された水素原子若し
くは分子より成る活性水素及びイオン化された水素イオ
ンが出ロコより排出される。

この図示の例の放電空間部材評は二重管構造であって冷
却水を流過せしめ得る構成を有し、コｔ、Ｘが冷却水入
口及び出口を示す。コブは一方の電極部材二の冷却用フ
ィンである。

上記の水素ガス放電管デにおける電極間距離は１０〜／
！　１：１１であり、印加電圧はｓｏｏ　Ｎｚｏｏ　ｖ
　、放電空間３の圧力は１０　　？Ｏｒｒ程度とされる
。

又前記スリット部材ｔは第３図に示すように、支持体５
の通路Ｐの輔ｄ方向に沿って、両端側に向うに従って次
第に開口幅が大きくなるスリット開口／Ｊを有するもの
とするのが好ましい。

本発明は以上のような方法であって、ａ−シリコンの形
成を、水素ガスを放電せしめることによって得られる活
性水素及び水素イオンの存在下においてシリコンの蒸着
によって行なうため、確実にそのダングリングボンドが
水素原子によって封鎖されたａ−シリコンが連続して形
成される。しかも支持体３の加熱温度及び印加電圧の制
御、シリコンの蒸発速度の制御、並びに水素ガス放電管
！における供給水素ガス量、放電電圧の制御による、真
空槽ｌ内に導入される活性水素の活性の程度と量及び水
素イオンの量の制御を各々独立に行なうことができるの
で、所望の良好な特性を有するａ−シリコンが得られる
。又ドーピングもホウ素、アルミニウム、インジウム、
ガリウム等の周期律表第１族元素又はアンチモン、リン
、ヒ素等の第Ｖ族元素を蒸発源物質−とする蒸発源を用
いてドープ剤を共蒸着することによって容易に行なうこ
とができる上、その蒸発速度を制御することによりａ−
シリコン中のドープ剤の含有割合を制御することにより
、所期のｐ型又はｎ型のａ−シリコンを得ることができ
る。

以上に加え、本発明方法においては製膜速度を大きくす
ることが容易であって厚さの大きいａ−シリコン半導体
層を短時間のうちに形成することが可能である上、長尺
な支持体３上にその面方向に均一な組成で厚さも均一な
ａ−シリコン半導体層を形成することができる・ そして前記水素ガス放電管ｔは真空槽ｌ外に接続されて
いるため、仮に真空槽ｌ内において支持体Ｓからの脱ガ
スが生じたとしてもこれによって水素ガス放電管ｔにお
ける放電が不安定となることはなく、シリコン或いは更
にドープ剤の蒸発は極めて安定に行なうことができ、良
好な特性を有するａ−シリコン半導体層を安定に、しか
も長尺な支持体３に連続して形成することができるので
、これを用いてａ−シリコン半導体装置を極めて安価に
製造することができる。

又以上のようにして形成された支持体！上のａ−シリコ
ンは、巻き取りロールを上に巻き取られるが、支持体Ｓ
のすべてにａ−シリコンが形成される間、当該ａ−シリ
コンは、活性水素及び水素イオンが存在する雰囲気中に
加熱された状態で保持されることとなるので、当該ａ−
シリコンのアニール効果を得ることができ、これにより
ａ−シリコンは安定な品質のものとなる。

以上導電性支持体を用いる場合について説明したが、こ
こに導電性支持体としては、ステンレス鋼、アルミニウ
ム等を挙げることができる。しかし本発明においてはポ
リイミドフィルム、ポリアミドフィルム等の絶縁性支持
体を用いることもでき、この場合には支持体の表面に金
属導電層が予め形成される。そして直流電圧の印加はこ
の金属導電層に接触する導電性リーラ等を利用すればよ
いＯ 第ダ図は本発明方法を適用した太陽電池製造装置の例を
示し、この例においては真空槽Ｊｏ内に支持体通路Ｐに
沿って例えばダつの蒸着室３１，３コ。

３３．３ダをこの順に設けて第１の蒸着＠ｓｉには例え
ばクロムの金属蒸発源釘又はこれに代るスパッタ装置を
設け、支持体通路Ｐに沿って移送される絶縁性フィルム
より成る支持体３上に、第Ｓ図に示すように、導電層！
ｌを形成する。第一の蒸着室、−・Ｊコにはアンチモン
蒸発源軸及びシリコン蒸発源３ムと水素ガス放電管デム
とを設けて本発明方法に従って前記導電層、１／上にア
ンチモンが含有されたｎ型ａ−シリコン層ｊコを形成し
、第３の蒸着室３３には、シリコン蒸発源Ｊ１１と水素
ガス放電管９Ｂとを設けて本発明方法に従って前記ｎ型
ａ−シリコン層よコ上にノンドープミー９９フン層ｊＪ
を形成する。更に第ダの蒸着室評には白金、金、パラジ
ウム等の仕事関数の大きい金属の金属蒸発源仰又はこれ
に代わるスパッタ装置を設けて前記ノンドープミー９９
フン層ｊＪ上に金属層針を形成する。そしてその後にお
いて透明導電層形成用蒸発源又はこれに代るスパッタ装
置を用いて前記金属層ｓＩＩ上に透明導電層ｓｒを形成
する０以上において、第一の蒸着ｉ１Ｊコ及び第３の蒸
着室３３においては支持体ｊ上の導電層３１に直流負電
圧を印加するために、当該導電層５１に接する電圧印加
用導電リーラ６０が利用される。４１はガイドローラ、
４コは導電ローラ４０のカバーである。

以上の如き方法によれば、第３図に示した構成を有する
ショットキーパリ了−の太陽電池が長尺な支持体！上に
形成される空ら、後にこれを適当な面積に裁断すること
により、大量の太陽電池を製造することができる。尚支
持体３が導電性であれば導電層３１の形成は不要であり
、直流負電圧は第１図と同様の手段によって印加するよ
うにしてもよい。

以上のように本発明によれば、長尺な支持体上に均一な
ａ−シリコン半導体層を形成することができ、従って良
好な特性のａ−シリコン半導体装置を有利に製造するこ
とのできる方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明アモルファスシリコン半導体装置の製造
方法の実施に用いられる装置の構成を示す説明用断面図
、第２図は水素ガス放電管の一例の説明用断面図、第３
７１はスリット部材につい゛ての説明図、第４図は本発
明方法を適用した太陽電池の製造装置についての説明用
断面図、第３図゛は第参図の装置によって製造される太
陽電池の構成を示す説明図であるＯ １・・・真空槽、コ・・・排気路、Ｊ・・・シリコン蒸
発源、ダ・・・支持体ロール、３−支持体、り・・・巻
き取り四−ル、１−・・スリット部材、！、ｔム、デＢ
・・・水素ガス放電管、１０・・・ヒーター、　／／…
直流電源、コバ・ｅガス入口、ＪＪ、易−・・電極部材
、３・・・放電空間、３１〜３ダ・・・蒸着室、ダハ・
・金属蒸発源、４Ｉコ・・・アンチモン蒸発源、仰−金
属蒸発源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　真空槽内における支持体通路に沿って長尺なシー
   ト状支持体を移送し、この支持体の表面上に、活性水素
   及び水素イオンの存在下において、シリコンを蒸着せし
   めることによりアモルファスシリコン牛導体層を形成す
   る工程を含むことを特徴とするアモルファスシリコン半
   導体装置のＷ遣方法。