JPS5867074A - 半導体構造物の製法 - Google Patents

半導体構造物の製法

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JPS5867074A
JPS5867074A JP57168674A JP16867482A JPS5867074A JP S5867074 A JPS5867074 A JP S5867074A JP 57168674 A JP57168674 A JP 57168674A JP 16867482 A JP16867482 A JP 16867482A JP S5867074 A JPS5867074 A JP S5867074A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 太陽電池に使用するケイ素は化学蒸着法(OVD )例
えばシランの分解、又は昇温下で四塩化ケイ素と水素又
は金属蒸気とを直接反応させる( OVD )こと1こ
より製造できるOしかしこれらの製法により製造される
ケイ素は結晶の配向が無秩序な多結晶質であるため、太
陽電池上に注ぐ入射光に対し多くの結晶粒界が垂直であ
り、加えて化学蒸着法により製造される蒸着層は、局部
的温度差及び反応体濃度によりケイ素蒸着速度が変化す
るため、厚さが不均一である。さらに化学蒸留法の解決
困難な問題点はケイ素が基材上だけに蒸着するのではな
く、反応器壁にも蒸着するため材料物質を浪費し製造コ
ストを高くすることである。
上記のような問題点の若干はケイ素を溶融金属上に蒸着
することにより解決されており、この溶融金属の1つは
溶解した亜鉛であり、この溶解した亜鉛は溶融金属上で
四塩化ケイ素ガスと反応して塩化亜鉛を造り、塩化亜鉛
を蒸発させてケイ素を溶融金属上に蒸着する(米国特許
第@JJ!J6り号)。この方法は反応器壁へのケイ素
の蒸着を防止し、より均一な厚さのケイ素が得られ、ケ
イ素が柱状1こ成長するため、結晶粒界は光雨及び入射
光に垂直である。
この製法は化学蒸着法を改善するものであるが、平板状
ケイ素OIl法に限定される。さら1ここの方法は、溶
融金属中の亜鉛が欠乏してくるから亜鉛を補充しなけれ
ばならないという点で制御問題を生ずる。
この発明の目的は先行技術の問題点を解決した方法を提
供するものである。
この発明は広義には、反応式: %式% (式中、Mは周期表■族、■族及びV族の元素及びこれ
らの元素の混合物からなる群から選択され、Xは塩素、
臭素及びヨウ素からなる群から独立に選択され、Rは水
素並びに周期表■族及び■族の原子番号が30までの元
素及びこれらの元素の混合物からなる群から選択され、
nはMの原子価、及びmはn/Rの原子価である) で表わされる反応により蒸気相をなす反応副生物である
mRXgを生ずる条件下で行なって得た固体反応生成物
からなる活性領域を含む、太陽電池のような半導体構造
物の製法番こおいて、上記反応が、上記mRに対し透過
性である不活性基材の存在下で、該不活性基材の片側に
mRの蒸気相が接触し、該不活性基材の反対側に反応体
MXnの蒸気相が接触し、該不活性基材を透過する吐と
反応体Minとが反応することによって行われ、反応生
成物輩を前記基材の前記反対側に捕集することを特徴と
する半導体構造物の製法1ζ存する。・溶融塩法の利点
をすべて保有し、しかもその問題点を解決した化学蒸着
法が見い出された。この発明による方法において、ケイ
素は不活性基材上に蒸着する。蒸着させる元素又は化合
物を含んだ蒸気を不活性基材の片側に保持し、一方反応
体は基材の反対側から基材を貫いて拡散し、上記の蒸気
と反応し基材上に前記蒸気の蒸着物を形成させる。この
発明方法において固体反応生成物は前記二種の反応種を
分離し、また、反応体の少くとも1種が固体反応生成物
を固体状態で拡散透過することによってのみ反応は進行
することができる。反応条件が好ましい場合例えば昇温
時(拡散を促す)、反応体の連続供給、及び反応生成物
の除去などを行なった場合、反応生成物の鱗片は厚く成
長する。
この発明方法によって種々の透過性形状の基材上に蒸着
する−ことができ、あるいは蒸着後蒸着物を除去するこ
とにより種々の形状の蒸着物を造ることができる。加え
てガス状反応体のみを使用するので液体反応体を使用し
た場合の液体反応体の欠乏によって生ずる制御問題を避
けることができる。
第1図1こおいて、粉末剥離剤−の層を上面に設けた不
活性透過性基材lは、蒸着物ダとして蒸着した元素又は
化合物を含む気化化合物Jを片側に有し、他の片側に気
化反応体jを有する0反応体jは不活性透過性基材lを
通過して拡散し剥離剤−を通して気化化合物Jと反応し
蒸着物参を形成する。
第2図において、好適にはアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の塩の溶融物6は不活性透過性基材りの孔に充填
されており、この基材表面上に薄膜を形成する。溶融塩
は核形成の制御及び蒸着面をより平滑にすることを助成
する。反かのように溶解、拡散する。反応体lはさらに
多孔性基材を通して拡散し、蒸着させる元素又は化合物
を含む化合物りと反応し蒸着物10を形成する〇 この発明方法を使用して蒸着できる化合物及び元素には
周期表のm族、■族及びV族の元素が含まれる。ケイ素
、ジルコニウム、ニオブ、スズ、及びホウ素が好適であ
る。ケイ素は太陽電池製造に非常に有用であるので特に
好適である0 蒸着物を形成する化合物は一般弐MXn (式中Mは蒸
着した元素又は蒸着した複数元素、Xは塩化物、臭化物
、又はヨウ化物)である。蒸着物が元素の代りに化合物
である場合、Mは化合物中の元素の適当な混合物である
反応体は水素又は周期表のI族及び■族の原子番号30
までの元素が使用できる。好適な反応体はその原子半径
が小さいために基材中を急速に拡散するリチウムである
。水素原料とじてはアンモニアの使用が望ましく、この
理由はアンモニアの分解によって分子状水素に比べ急速
に拡散する原子状水素を発生するためである0反応体R
と化合物とは下記のように反応して蒸着物Mを生成する
: MXn −1−mR−M −1−mRXn式中nはMの
原子価、mはn/Rの原子価である0基材は製造工程時
に蒸着物中に拡散せず、又は蒸着物と反応しない不活性
材料である0適歯な基材にはグラファイト、ケイ素及び
炭化ケイ素が含まれる0好適な基材はグラファイトであ
り、この理由はグラファイトは高価でなく所定製造条件
下で塩化物及び金属蒸気に対し非反応性であるため゛で
ある。数種の反応体例えばリチウムは、理論的に緻密な
グラファイト中を拡散することができるため、基材は多
孔質である必要はないが、多孔質基材の使用により拡散
を促進し、使用できる反応体の範囲を広げることを可能
とする0実際の多孔度は気孔径が約lないしgoミクロ
ンの範囲である。蒸着物表面が非常に粗くなるのを避け
るためlこ気孔の大きさは蒸着物の厚さを越えないよう
にする。気孔が小さい場合は滑らかな蒸着物となるが基
材中の曲がりのために拡散が妨げられる0基材の厚さを
機械的強度に必要な厚さより薄くすることにより不必要
な拡散遮断層の使用を避けられる。基材の大きさ及び幅
は種々のものが使用できる。
蒸着物を基材から除去する場合には、粉末剥離剤の薄層
を基材に被覆することが好適である。
例えばグラファイトは適当な剥離剤となる0しかし好適
な剥離剤は蒸着物成長の種となることから蒸着物となる
元素又は化合物である0さらに単位面積歯りの種の数に
よって蒸着物の結晶寸法を制御することができ、例えば
単位面積歯りの種が多いときは結晶寸法が小さくなり、
単位面積歯りの種が少ないと結晶寸法は大きくなる0剥
離剤の層の厚さは好適には約lないし約100きクロン
である。
この発明方法において基材を加熱することにより固体基
体及び緻密な反応生成物Mを通して反応体の拡散性及び
反応副生物の蒸発性を増大させる。加熱は高周波、放射
線、又は他の適当な方法により行なえる0加熱される基
材の温度は使用する個々の反応体に依存する。この温度
は反応副生物が蒸発するのに充分な高温が必要であり、
この高温により反応は進むが、温度が高過ぎると基材と
蒸着物との相互反応が起こりエネルギーの浪費となる。
さらに実際の反応に適切な量を蒸発させるために反応体
を十分加熱する必要がある。この目的のためにある種の
反応体例えば四塩化ケイ素では室温で十分である。
ガス状反応体の流れを増加させるために、非反応性キャ
リアーガス例えばアルゴン又は窒素によってガス状反応
体を導くことが好適である。
蒸着した物質の結晶寸法を増加させるために減圧状態を
使用してもよい。蒸着物の結晶寸法が小さい場合は蒸着
物が強固となり、一方結晶寸法が大きい場合は太陽電池
用により望ましい。
この発明方法によって代表的には1時間に付厚さ約i 
ooミクロンの蒸着物を蒸着できる。
拡散性を増大させるため)、且つ反応体の流速を高める
。もちろん蒸着物の厚さが増大するに従い蒸着速度は減
少する。太陽電池用に望ましい蒸着物の厚さは少なくと
も約tooミクロンである。蒸着は水平、垂直、又は曲
面上表面に行なえる。剥離層を施さなかった蒸着膜は支
持基材用6永久被膜となり、基材に望ましい物理的及び
化学的性質を付与する。
この発明をさらに実施例に基き説明する。
実施例 グラファイトの方形板j/mXt/m(コインチ×コイ
ンチ)厚さJ、2■(171インチ)を炭素粉(ランプ
ブラック)の多孔質薄層/ 0. / tx (タミル
)で覆った。このグラファイト板をこれと同じ寸法でリ
チウム金属(約コ?)を含んだ平板グラファイト容器上
に置くことにより、炭素層を上面に備えたグラファイト
板はリチウム用方形容器のふたとなる。この集合体を石
英反応管中に置き、アルゴンをパージガス流とじ約10
MHP減圧下で電気炉を用い約200℃に加熱した。次
いで室温上液体S1α、にアルゴンを吹込んで、生成す
る四塩化ケイ素−アルゴン混合ガスを前記反応器に導入
することにより四塩化炭素を導入した。反応生成物であ
る塩化リチウムは反応器の冷えた部分で白色凝縮物とな
り、ケイ素は上述のリチウム拡散方法1こよりグラファ
イト板上に鱗片として成長するのが認められた。この場
合リチウムはその濃度勾配番こより固体反応生成物中を
通り拡散する。リチウムはケイ素表面に現われ四塩化ケ
イ素と反応してより緻密なケイ素及び蒸発により除去で
きる塩化リチウムを生成する。ケイ素は基材以外反応器
部材のどこにも蒸着せず、このためリチウムが蒸着物又
は反応生成物まで拡散することを可能とする。全反応を
次式に示す: S埼、 十@Li→S1+ダL1α 原理的にはこの発明方法により他の鱗片も成長させるこ
とができるが、成長した鱗片は鱗片物質全体を通してリ
チウム又は他の反応体の固体状態拡散が行なわれるのに
適切なものでなければならず、その結果鱗片の成長は続
行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1a!0はこの発明の好適な所定の実施態様に基づい
て被覆した基材の側面断面図、第2図はこの発明の好適
な実施態様に基づいて被覆した基材の側面断面図である
。図中、 /、?・・不活性透過性基材、a・・・剥離剤、3・・
気化化合物、a、io・・蒸着物、!・・気化反応体、
6・・溶融物、g・・反応体、デ・・化合物。 特許出願人代理人  曽 我 道 照

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 反応式: MXn −)−mR4M −)−mE1
    r4(式中、Mは周期表■族、■族及びV族の元素及び
    これらの元素の混合物からなる群から選択され、Xは塩
    素、臭素及びヨウ素からなる群から独立に選択され、R
    は水素並びに周期表T族及びπ族の原子番号が30まで
    の元素及びこれらの元素の混合物からなる群から選択さ
    れ、nはMの原子価、及びm 41 ”/Hの原子価で
    ある) で表わされる反応により蒸気相をなす反応副生物である
    mRXr4 を生ずる条件下で行なって得た固体反応生
    成物からなる活性領域を含も太陽電池のような半導体構
    造物の製法において、上記反応が、上記顧に対し透過性
    である不活性基材の存在下で、該不活性基材の片側に址
    の蒸気相が接触し、該不活性基材の反対側に反応体MI
    nの蒸気相が接触し、骸不活性基材を透過する址と反応
    体MXnとが反応すること1こよって行われ、反応生成
    物証を前記基材の前記反対側番ζ捕集することを特徴と
    する半導体構造物の製法。 1 Mがケイ素、ジルコニウム、チタン、ニオブ、スズ
    、及びホウ素からなる群から選択さ・れる特許請求O1
    [WIi第1項記載の製法。 3 MがBiである特許請求の範l!I第1項記載の製
    法。 @ Xがαである特許請求の範囲第1項又は第一項記載
    の製法。 よ′RがLiである特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の製法。 4 MがB1、Xがα、Rが−1、nがダ、及びmが参
    である特許請求の範S第2項ないし第5項のいずれかに
    記載の製法。 γ 基材が粉末状輩の層で被覆されたものヲ使用する特
    許請求の*rs*i項ないし第6項のいずれかに記載の
    裏法◇ t 基材がグラファイトである特許請求の範囲第1項な
    いし第7項のいずれかに記載の製法。 9 グラファイトの気孔寸法が約lないし約5θμmで
    ある特許請求の範囲第を項記載の製法。 /Q  MInの蒸気及びmHの蒸気が基材に不活性キ
    ャリアガスによつ°〔輸送される特許請求の範囲第7項
    ないし第を項のいずれかに記載の製法0 /l  キャリアガスがアルゴン及び窒素からなる群か
    ら選択される特許請求の範囲第10項記載の製法0
JP57168674A 1981-09-29 1982-09-29 半導体構造物の製法 Pending JPS5867074A (ja)

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