JPS60175411A - 半導体薄膜の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

半導体薄膜の製造方法及びその製造装置

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JPS60175411A
JPS60175411A JP59030195A JP3019584A JPS60175411A JP S60175411 A JPS60175411 A JP S60175411A JP 59030195 A JP59030195 A JP 59030195A JP 3019584 A JP3019584 A JP 3019584A JP S60175411 A JPS60175411 A JP S60175411A
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JP
Japan
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layer
film
cvd method
glow discharge
boundary
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JP59030195A
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Masahiro Tanaka
政博 田中
Kazufumi Azuma
和文 東
Mitsuo Nakatani
中谷 光雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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    • H01L21/02518Deposited layers
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、シリコンやゲルマニウム等のごとき半導体の
薄膜を製造するだめの製造方法及びその装置に関する。
特に、グロー放電CVD法の欠点であるヌ/−、Oツク
による不純物混入を避けることができる薄膜形成方法及
びその製造方法に関する。
〔発明の背景〕
従来の薄膜形成技術においては、基板上へ例えばシリコ
ンを気相成長させる手段として、プラズマ励起によって
、シラン系のガスから、結晶または、アモルファス状の
シリコン薄膜を製造するグローCVD法が用いられてき
た。しかし、この方法では、荷電粒子によるス・やツタ
現象が反応室内壁等で起こり、接合形成時に不純物が混
入するという問題が避けられない。この対策として、多
室構造の成膜装置を用い、p、i、n各層を別室で成膜
する方法が考案され、これによれは不純物の他層への混
入はある程度防ぐことが可能となっている。
ところで、グロー族@、 CV D法において、原価低
力・ルのためには、成膜速度の大幅な向上が強く要求さ
れる。成膜速度を上げるためには、放電の際の投入電力
を大きくする必要がある。ところがこのように投入電力
を大きくすると、スパッタ現象が顕著になる。従ってか
かる場合には不純物混入を避けるため多室構造の装置を
用いても、結局基板上に形成された膜自体がヌノlツタ
され、原理的に不純物の他層への隼人が避けられない。
そこで、最近、荷電粒子の関与しない成膜方法として、
元CVD法が注目されるようになった。
だがこの方法では、実用性のある膜特性を得るためには
、元でけ成膜連凧が遅く、スルーグツドが上がらない点
が問題であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は以上述べてきた従来の成膜技術の欠点を
なくシ、実用性にすぐれると共に不純物制御にすぐれた
半導体薄膜及びその製造装置を提供することにある。
〔発明の概要〕 本発明の半導体#Fk#造方$1=1、アモルファス半
導体のpin接合形成において、各層の成膜開始時に光
をエネルギー源とするCVD法で界面部分を形成し、残
りをグロー放’1licVD法で成膜することを特徴と
するものである。このように界面部分を元CVD法で形
成する結果、荷電粒子が関与せずに界面部分を形成でき
ることになり、従って投入電力を大きくしてもス・やツ
タ現象は起こらず、他層への不純物混入を避けることが
できる。
かつ、界面部分以外はグロー放電CVDで形成するが、
この部分では不純物混入の問題は起こらず、しかも成膜
速度が速いので、全体として充分実用的な成膜速度が得
られる。
本発明を具体化して実施するに当っては、原料ガスとし
て、例えば5tnH2n、、 (n = 1〜5 )で
示される水素化ケイ素またはこれらのハロダン化物。
ゲルマニウム化合物、またはこれらガスを1種以上含む
ガス等を用いることができる。ガスの光分解方法として
は、200mm以下の紫外光を用いた直接励起による方
法や、水銀その他の光増感剤を用いる間接励起法がある
が、どちらの方法でもよい。
接合の形成法は、まず第一層をグロー放電CVD法で成
膜1〜、次に第二層の初めを元CVD法で成模し、残り
をグロー放電法で成膜する態様を採ることができる。こ
の場合、元CVD法で形成する膜は第一層をスノeツタ
から保護し、第一層の不純物の第二層への混入を防げれ
ばよく、従ってブIdCV[)法によるものの膜厚は1
00″A以上あれば充分である。
また、本発明の半導体薄膜和造装置は、グロー放電CV
D法によって半導体薄膜が形成可能な反応容器と、この
反応容器の壁部に設けられた紫外元通過用窓と、この窓
を通じて紫外光を照射すべく設置された紫外光源及び反
射鏡より構成する。
具体的に実施する場合、反応容器は、グロー放電の電極
と基板を固定する台、原料の導入口、排気口を有するも
のであればよい。また反応容器に設けられた窓はガスの
分解反応に必要な紫外mを通過させるものであればよく
、その材質としては例えは、石英2合成石英、フッ化リ
チウム、フッ化マグネシウムなどが繕げられる7膏ff
1)I、丁は一低圧水鉋灯、高圧水銀灯、キセノン水鉗
灯+ D2ランプなど、原料ガス欠直接あるいは間接的
に励起分解できるものであればよい。さらに紫外線ケ効
率よく基板表面に導くために、必要に応じて反応容器の
内外に反射鏡を設けることが=j能である。
〔発明の実施例〕
以下、図面により、本発明の実施例のうち数例について
説明する。
実施例1 本発明ケ適用した半導体薄ps製造装置の一例を第1図
及び@2図に示す。第1図は装置の基本構成を、第2図
は各成膜室の断面の模式図を示す。
第1図の如く、この装置は、試料RIAl整室1と、基
板を搬送する搬送室2と、各層成膜室つまりp /−成
膜室3.i層成膜室4.nI@成牌室5とより構成され
ている。各成膜室の給進は、第2図に断面図で示す↓5
になっている。即ちこの成膜室3゜4または5け、グロ
ー放電用″1iNft6によって半椅体′#i膜が形成
可能な反応容器7と、この反応容器7の壁部に設けられ
た紫外元通過用窓8と、この窓8を通じて紫外光を照射
すべく設置された紫外光源9とで構成される。この構成
であるから、紫外光をエネルギー源とするCVD法で界
面部分を成膜し、その他の部分をグロー放電CVD法で
成膜することが可能である。
更に詳しく構成を述べれば、本例の真空反応器7は、排
気口10.原料ガス導入口11ケ有するとともに、該真
空反応器7内に前記したグロー放電のだめの電極6及び
基板12を載せるための台13を設けて構成される。更
にこの容器7の器壁に紫外線を透過する窓8をとりつけ
、紫外光源9たる紫外線ランプと紫外線反射鏡14とを
窓8の外に設置した構造となっている。グロー族tは基
鈑を載せる台13と知:tfi6との間に高周波を印加
して行う。基板ケ載せる台13にはヒーター15がとり
つけてあり、これにより基板温度を制御できるようにな
っている。電極6は、その中に原料ガスを通すことがで
き、基板に対向する面に複数個の原料ガス噴出口61ヲ
備λ−て、この噴出口61より原料ガスを基板12に吹
きつけるようになっている・また電極6の表面は鏡面に
研磨してあり、窓8を辿って入ってきた紫外線を反射し
、基板表面に集中させるだめの四面鐘としても機能して
いる。窓材としては合成石英板を用いた。また紫外光源
9として、低圧水銀灯を用いた。反射−14は紫外光源
9乞その焦点においた放物面鎖であり、反応器1内に効
率よく紫外光を入射できるような設計になっている。
上記構成から成る各成膜室3,4.5は、第1図に示す
ように、各室がダートバルブで仕切られ、それぞれ真空
排気設備を有している。試料調整室lには試料をのせる
台が設けられている。搬送室2には基板を1枚ずつ搬送
するだめのマニピュレータ16が備えられている。図中
6は¥8:極、13は試料台で、これは第2図を用いて
すでに説明した。
この装置を用いて作成したa−8I太陽電池の構造を第
3図に示す。第3図中、符云■はガラス板、■はITO
J@、■は5nOzlii、■は1層、■、■は1層、
Vllはn層、■はアルミニウム協5極である。この太
陽電池は、以下の手順で製造した。まずITO[1(1
5(JυA) + bn02層厘(!b(J(JA) 
YつV′rたカラス板]を基板とし、その上にp層IV
 (100〜150人)を紫外線1埠射下にグロー放1
M、CVD法でつけ、次に元CVD法により1層■を約
100人つげた。その上に紫外線照射下にグロー放電C
VD法で3000〜5000人のi層■及びi層■1を
つけ、最後にアルミニウム電極■を蒸着して、太陽電池
を作成した。太陽電池の面積は1 caであった。この
場合の成膜条件を第1表に示す。また得られた太陽電池
の性能を第2表に示す。これと同条件で紫外線照射をし
ないで、従って光CVD法による1層Vt入れずに作成
したa−8i太陽電池(比較例1)の性能も・比較のた
めこの第2表に示す。実施例1と比較例1ヶ較べると、
本発明を適用したものの方がその太陽電池の短絡電流値
と曲線因子の値が改善されている。これId−p−i接
合が改善され、漏れ電流が小さくなったためと考えられ
る。
第 1 表 *13.5MHzの高周波を使用 実施例2〜8、比較例2〜8゜ 実施例2〜8、比較例2〜8も同様に第2表に示す。実
施例2〜4は、実施例1と同じ装置を用い、i層成脱時
の投入電力を変化させ、他は同条件でa−8t太陽電池
を作成したもので、比較例2〜4は対応する実施例と同
条件で、紫外線を照射せず、光CVD法によるi層Vを
入れずにa−8i太陽電池を作成した場合である。
実施例5〜8はジシランを原料としてi層を成膜した場
合についてi層成脱時の投入電力を変化させて太陽電池
を作成したものであり、比較例5〜8は同じくi層にジ
シランを用いて対応する実施例と同条件で、紫外線を照
射せず、光CVD法によるi層Vを入れずにa−84太
陽電池を作成した場合である。第3表に実施例5〜8の
場合のi層成脱時の諸条件を示す。p層、1層について
は実施例1と同じ条件で成膜した。
第 3 表 第2表よりいずれの場合においても本発明に従うものは
短絡電流1曲線因子の値が改善されており、特に1層成
膜時の投入電力が大きい場合により有効であることがわ
かる。なお比較例5の場合、この条件では投入電力が小
さくてi層成脱時にグロー放電:がおこらず成膜できな
かった。このことは紫外線の照射がグロー放電をおこり
やすくする効果を持っていることを示している。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、グロー放電CVD法に
よる半導体肋膜の接合形成において、先につけた膜を傷
つけずに、またあとからつける膜を先につけた膜の成分
で汚染することなく成膜することができるので、不純物
分布がよく制御され、すぐれ次ダイオード特性を有する
接合形成を作ることに効果がある。
また、本発明によるグロー放電中の紫外線照射は、グロ
ー放電系内に、イオン化しやすい光励起種を生じさせる
ので、グロー放電の開始を円滑にし、また低い投入電力
での放電を安定化させる効果がある。
なお、当然ではあるが、本発明は上記した実施例にのみ
限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体薄膜形成装置の
平面概略図であり、第2図は第1図の装置における成膜
室の断面図である。第3図は本発明を適用して作成した
太陽電池の一例を示す断面図である(図示の明瞭のため
ハツチングは省略した)。 1・・・試料調整室、2・・・搬送室、3・・・p層成
膜室、4・・・n層成膜室、5・・・n層成膜室、6・
・・グロー放電用電極、61・・・原料ガス噴出口、7
・・・真空反応器、8・・・窓、9・・・紫外光源(紫
外線ランプ)、lO・・・排気口、11・・・原料ガス
導入口、12・・・基板、13・・・試料台、14・・
・反射鏡、15・・・ヒーター、16・・・マニピユレ
ータ 。 1・・・ガラス基板、■・・・ITO層、璽・・・5n
02層、■・・・p層、V・・・元CVD法による1層
、■・・・グロー放tCvD法による1層、■1・・・
n層、■・・・アルミニウム電極。 代理人弁理士 秋 本 正 実 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、p、i、n各層を成膜してアモルファス半導体薄膜
    ヲ形成する半導体薄膜の製造方法において、そのpin
    接合形成に際し、電極上にpまだはn層を成膜する場合
    、pまたはn層上Ki層を成膜する場合及び1層上にp
    またはn層を成膜する場合の少なくともいずれかの場合
    に、紫外i’vエネルギー源とするCVD法で界面部分
    を成膜し、その後グロー放電CVD法で必要な膜厚まで
    成膜することを特徴とする半導体薄膜製造方法。 2、半導体薄膜の製造方法において、グロー放mCVD
    法によって半導体?1kが形成可能な反応容器と、この
    反応容器の壁部に設けられた紫外光通過用窓と、この窓
    を通じて紫外元乞照射すべく設置された紫外光源とを倫
    えて構成されたことを特徴とする半導体薄膜製造装置。
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