JPS6043820A - プラズマ気相反応方法およびその製造装置 - Google Patents
プラズマ気相反応方法およびその製造装置Info
- Publication number
- JPS6043820A JPS6043820A JP58151407A JP15140783A JPS6043820A JP S6043820 A JPS6043820 A JP S6043820A JP 58151407 A JP58151407 A JP 58151407A JP 15140783 A JP15140783 A JP 15140783A JP S6043820 A JPS6043820 A JP S6043820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electric field
- reaction
- electrodes
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02529—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ気相反応方法およびその製造装置に関
する。
する。
本発明は1つの反応容器内に2つの独立した電界を平行
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。
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。
本発明ばかがる目的のため、基板の被形成面に概略平行
に第1の電界を発生させ、プラズマ反li色をせしめ、
さらにこの電界に直交して第2の電界をアシスト(補助
用)電界として供給せしめたことを目的とする。
に第1の電界を発生させ、プラズマ反li色をせしめ、
さらにこの電界に直交して第2の電界をアシスト(補助
用)電界として供給せしめたことを目的とする。
従来、プラズマ気相反応方法においては、一対のみの電
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Gこより実施することにより
半導体被膜等の形成を行つζいた。かかる一対の電極の
み用いる方式でGよ、この電極の一方に被形成面を有す
る基板を配設して電極と等電位とする場合は、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。
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Gこより実施することにより
半導体被膜等の形成を行つζいた。かかる一対の電極の
み用いる方式でGよ、この電極の一方に被形成面を有す
る基板を配設して電極と等電位とする場合は、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。
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。
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、基板を平行平板型電極の間にその電界力(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−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 特願昭57−−
163728 / 16.3729 / 163730
)である。
反応装置 昭和57年9月20日出願 特願昭57−−
163728 / 16.3729 / 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ィングプラズマ気相反
応方法(以下FPCVD法という)において、多量に被
膜形成を行うことができるという特徴を有する。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FP(:VD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
ものであった。
気相反応を行ういわゆるフローティングプラズマ気相反
応方法(以下FPCVD法という)において、多量に被
膜形成を行うことができるという特徴を有する。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FP(:VD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
ものであった。
図面(A)において、基板(2)と電極(62)。
(52)との相対位置関係を示している。基板(2)は
約5000人の厚さに珪素を形成したものであるが、一
対の電極(62>、<52)間で(B>、(C)に示す
ごとく、電極近傍が厚くなり、また(1))、(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
ってしまった。このため基板(2)上側端部に形成され
る膜厚は中央部の上下端部の厚さに比べて20〜30%
も厚さが薄くなってしまった。
約5000人の厚さに珪素を形成したものであるが、一
対の電極(62>、<52)間で(B>、(C)に示す
ごとく、電極近傍が厚くなり、また(1))、(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
ってしまった。このため基板(2)上側端部に形成され
る膜厚は中央部の上下端部の厚さに比べて20〜30%
も厚さが薄くなってしまった。
即ち、従来より公知のPCVD法において被形成面のス
バ・7タを少なくするため、そのプラズマ反応に用いら
れる高周波の電界は被形成面に添−7て流れるように層
流を構成して供給され、即ち電界は被形成面に概略平行
になるように配設せしめている。しかし一対の電極によ
る電界のみでは端口19の電界が外方向に放散し、電束
密度が小さくなっ一部しまう。その結果、電極端部下の
被形成面−Lでは被膜はその厚さが薄くなったものと判
断される。
バ・7タを少なくするため、そのプラズマ反応に用いら
れる高周波の電界は被形成面に添−7て流れるように層
流を構成して供給され、即ち電界は被形成面に概略平行
になるように配設せしめている。しかし一対の電極によ
る電界のみでは端口19の電界が外方向に放散し、電束
密度が小さくなっ一部しまう。その結果、電極端部下の
被形成面−Lでは被膜はその厚さが薄くなったものと判
断される。
このため本発明はかかる膜厚の不均一性を防ぎ四角形の
被形成面のすべての周辺部、中央部も所定の厚さに対し
その厚さのばらつきが±5%以内とするため、電極を2
対とし、それぞれの対をなす電極を互いに直交する方向
に供給して電気エネルギを供給することを特徴としてい
る。
被形成面のすべての周辺部、中央部も所定の厚さに対し
その厚さのばらつきが±5%以内とするため、電極を2
対とし、それぞれの対をなす電極を互いに直交する方向
に供給して電気エネルギを供給することを特徴としてい
る。
即ち、前記した第1の電界?、こ直交して第2のアシス
ト電界を供給せしめて、端部での電束密度が小さくなる
ことを防いだ。本発明はこれら2つの電極から基板の被
形成面が電気的に浮いた(フローティング)とすること
により、プラズマエネルギが被形成面をスパツクする程
度を軽減せしめた。
ト電界を供給せしめて、端部での電束密度が小さくなる
ことを防いだ。本発明はこれら2つの電極から基板の被
形成面が電気的に浮いた(フローティング)とすること
により、プラズマエネルギが被形成面をスパツクする程
度を軽減せしめた。
即ち、本発明は一対の上下方向に配設された(電極間距
離の短い)主電極による主電界を発生せしめ、さらにそ
れに直交してアシスト電界を発生させている。そしてこ
れら2つの電界は互いに直交または概略直交(膜厚の薄
い方向に電界を加える)し、かつ被形成面に概略平行に
配設されるように位置関係を有せしめている。本発明は
この2対の電極を1つの反応容器内に配設し、かかる反
応容器にて被膜例えば非単結晶半導体の形成を行うこと
を特徴としている。
離の短い)主電極による主電界を発生せしめ、さらにそ
れに直交してアシスト電界を発生させている。そしてこ
れら2つの電界は互いに直交または概略直交(膜厚の薄
い方向に電界を加える)し、かつ被形成面に概略平行に
配設されるように位置関係を有せしめている。本発明は
この2対の電極を1つの反応容器内に配設し、かかる反
応容器にて被膜例えば非単結晶半導体の形成を行うこと
を特徴としている。
さらに本発明ばかがる半導体層をP型半導体、I型半導
体およびN型半導体と積層してPIN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ャンバ方式のPCVD法を提案する
にある。
体およびN型半導体と積層してPIN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ャンバ方式のPCVD法を提案する
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、好ましくは珪素、ゲルマニューム、炭化珪素
(SiC:のみではなく、本発明においては5iXC)
−,0< x < 1の総称を意味する)、珪化ゲルマ
ニューム(SixGe、40 < x < 1入珪化ス
ズ(SixSn I−z O< x < 1 )であっ
て、この被膜中に活性状態の水素またはハロゲン元素を
充填することにより、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複数形成し、その
積層境界にてPI接合、Nl接合またはこれらを組み合
わせてPIF接合、NIN接合、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なく
形成するとともに、またそれぞれに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、眉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。
半導体層、好ましくは珪素、ゲルマニューム、炭化珪素
(SiC:のみではなく、本発明においては5iXC)
−,0< x < 1の総称を意味する)、珪化ゲルマ
ニューム(SixGe、40 < x < 1入珪化ス
ズ(SixSn I−z O< x < 1 )であっ
て、この被膜中に活性状態の水素またはハロゲン元素を
充填することにより、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複数形成し、その
積層境界にてPI接合、Nl接合またはこれらを組み合
わせてPIF接合、NIN接合、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なく
形成するとともに、またそれぞれに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、眉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多数の反応容器を連結したマルチ
チャ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。
チャ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好ましくは3〜5cmの−、定の
間隙を経て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1周辺での膜厚の均一性、また膜質
の均質性を促すため、一対をなす電極を2対互いに直交
するように設け、さらに本発明装置においては、基板の
加熱を少なくとも上方向および下方向より棒状赤外線ラ
ンプを互いに90゜曲げて配向し、均熱化を図った。即
ち10cm X 10cmまたは電極方向に10〜40
cm例えば20cmを有するとともに中15〜120
cm例えば60c1の基板(20cm X 6Qcmを
1ハツチ20枚配設)が、その温度分布において、10
0〜650℃の温度設定において±10℃以内のばらつ
きとしたことを特徴としている。
間隙を経て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1周辺での膜厚の均一性、また膜質
の均質性を促すため、一対をなす電極を2対互いに直交
するように設け、さらに本発明装置においては、基板の
加熱を少なくとも上方向および下方向より棒状赤外線ラ
ンプを互いに90゜曲げて配向し、均熱化を図った。即
ち10cm X 10cmまたは電極方向に10〜40
cm例えば20cmを有するとともに中15〜120
cm例えば60c1の基板(20cm X 6Qcmを
1ハツチ20枚配設)が、その温度分布において、10
0〜650℃の温度設定において±10℃以内のばらつ
きとしたことを特徴としている。
かくのごとくにマルチチャンバ方式を基本条件としてい
るため、それぞれの反応容器内での被膜の特性の向上に
加えて、チャンバ内壁に不要の反応生成物が付着するこ
とを防ぎ、逆に加えて供給した反応性気体の被膜になる
割合、即ち収集効率を高めている。このため絶縁性(石
英)ホルダにより囲み、ヂムニー(煙突)状に基板の配
置されている筒状空間に反応性気体を供給フードに選択
的に導入させ、排気フードに排気させている。さらに基
板の被形成面が実質的にチムニ−の内壁を構成せしめた
ことを特徴とするプラズマ気相反応に関する。
るため、それぞれの反応容器内での被膜の特性の向上に
加えて、チャンバ内壁に不要の反応生成物が付着するこ
とを防ぎ、逆に加えて供給した反応性気体の被膜になる
割合、即ち収集効率を高めている。このため絶縁性(石
英)ホルダにより囲み、ヂムニー(煙突)状に基板の配
置されている筒状空間に反応性気体を供給フードに選択
的に導入させ、排気フードに排気させている。さらに基
板の被形成面が実質的にチムニ−の内壁を構成せしめた
ことを特徴とするプラズマ気相反応に関する。
図面においては、反応性気体の導入口、排気1」におい
て供給フード、排気フードを設け、この間の絶縁物ホル
ダで囲んだ基板の被形成面により実質的に作られた筒状
空間のみに選択的にプラズマ反応による活性気体を導入
せしめることによりチャンバ(反応容器)内の全空間に
反応生成物が拡散し広がることを防いだものである。か
かる気相反応装置により、形成された不純物のそれぞれ
の半導体層から他の半導体層への混合を排除し、またそ
れぞれの反応容器内に形成されるフレークを少なくさせ
て、さらに複数の半導体層の積層界面での混合の厚さを
200〜300人と従来よりも約1/10〜115にす
るとともに、基板内、同一ハノチの基板間での膜厚のば
らつきを±5%以内(例えば5000人の厚さとすると
、そのばらつきが±250人以内)とし得たことを特徴
としている。
て供給フード、排気フードを設け、この間の絶縁物ホル
ダで囲んだ基板の被形成面により実質的に作られた筒状
空間のみに選択的にプラズマ反応による活性気体を導入
せしめることによりチャンバ(反応容器)内の全空間に
反応生成物が拡散し広がることを防いだものである。か
かる気相反応装置により、形成された不純物のそれぞれ
の半導体層から他の半導体層への混合を排除し、またそ
れぞれの反応容器内に形成されるフレークを少なくさせ
て、さらに複数の半導体層の積層界面での混合の厚さを
200〜300人と従来よりも約1/10〜115にす
るとともに、基板内、同一ハノチの基板間での膜厚のば
らつきを±5%以内(例えば5000人の厚さとすると
、そのばらつきが±250人以内)とし得たことを特徴
としている。
以下に本発明の実施例を図面に従って説明する。
実施例1
第2図に従って本発明のプラズマ気相反応装置の実施例
を説明する。
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。
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PI接合、IN接合をさらに複合化して
PIN接合を構成する3つのP、IおよびN型の半導体
層をfI!J層して形成する3つの反応系(I、■、■
)とさらに第1および第2の予備室を有するマルチチャ
ンバ(ここでは3つの反応容器)方式のプラズマ気相反
応装置の装置例を示す。
PIN接合を構成する3つのP、IおよびN型の半導体
層をfI!J層して形成する3つの反応系(I、■、■
)とさらに第1および第2の予備室を有するマルチチャ
ンバ(ここでは3つの反応容器)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■、■、■は3つの各反応容器(6>、
< 7 >、< 8 )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導入フー
ド(17)、<18)、(19)と′排気フード< 1
7’>、(18’)、(19’)とを有し、反応性気体
が供給系または排気系から逆流、または他の系からの反
応性気体の混入を防いでいる。
< 7 >、< 8 )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導入フー
ド(17)、<18)、(19)と′排気フード< 1
7’>、(18’)、(19’)とを有し、反応性気体
が供給系または排気系から逆流、または他の系からの反
応性気体の混入を防いでいる。
この装置は入り口側には第1の予備室(5)が設げられ
、まず扉(42)より基板ホルダ(ホルダともいうX1
5)に基板(4)を挿着し、この予備室に配置させた。
、まず扉(42)より基板ホルダ(ホルダともいうX1
5)に基板(4)を挿着し、この予備室に配置させた。
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
互いに接し、2枚を一対として2〜10cm好ましくは
3〜5cmの間隙を有して林立させてい息。この間隙は
基板の反応性気体の流れ方向の長さが10cm、 15
cm、 20cmと長くなるにつれて、3〜4cm、4
〜5cm、5〜6cmと広げた。
互いに接し、2枚を一対として2〜10cm好ましくは
3〜5cmの間隙を有して林立させてい息。この間隙は
基板の反応性気体の流れ方向の長さが10cm、 15
cm、 20cmと長くなるにつれて、3〜4cm、4
〜5cm、5〜6cmと広げた。
例えば20cm x 60cmの基板を20枚同時に形
成させる場合、その間隙は6crLl とした。さらに
この第1の予備室(5)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(6)、(7)、(8)との分離用のゲ
ート弁(44>、(45>、< 46 >、< 47
)を開けて基板およびホルダを移した。例えば、予備室
(5)より第1の反応容器(6)に移し、さらにゲート
弁(44)を閉じることにより基板およびホルダを第1
の反応容器(6)に移動させたものである。この時、第
1の反応容器(6)に保持されていた基板(1)は第2
の反応容器(7)に、また第2の反応容器(7)に保持
されていた基板(2)は第3の反応容器(8)に、また
第3の反応容器(8)に保持されていた基板は出口側の
第2の予備室(9)に同時にゲート弁(45)、(46
)、(47)を開けて移動させた。この後ゲート弁(4
4)、<45>、<46>、<47)を閉めた。
成させる場合、その間隙は6crLl とした。さらに
この第1の予備室(5)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(6)、(7)、(8)との分離用のゲ
ート弁(44>、(45>、< 46 >、< 47
)を開けて基板およびホルダを移した。例えば、予備室
(5)より第1の反応容器(6)に移し、さらにゲート
弁(44)を閉じることにより基板およびホルダを第1
の反応容器(6)に移動させたものである。この時、第
1の反応容器(6)に保持されていた基板(1)は第2
の反応容器(7)に、また第2の反応容器(7)に保持
されていた基板(2)は第3の反応容器(8)に、また
第3の反応容器(8)に保持されていた基板は出口側の
第2の予備室(9)に同時にゲート弁(45)、(46
)、(47)を開けて移動させた。この後ゲート弁(4
4)、<45>、<46>、<47)を閉めた。
第2の予備室に移された基板はゲート弁(47)が閉じ
られた後(41)より窒素が導入されて大気圧にされ、
(43)の扉より外へ出した。
られた後(41)より窒素が導入されて大気圧にされ、
(43)の扉より外へ出した。
即ちゲート弁の動きは扉(42)、(43)が大気圧で
開けられた時は分離部のゲート弁(44)、(45)ズ
46)。
開けられた時は分離部のゲート弁(44)、(45)ズ
46)。
(47)は閉しられ、各チャンバにおいてばプラズマ気
相反応が行われている。また逆に扉(42)、<43)
が閉じられていて予備室(5>、< 9 )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、各チャンバ′の基板、ホルダ
は隣のチャンバに移動する機構を有している。
相反応が行われている。また逆に扉(42)、<43)
が閉じられていて予備室(5>、< 9 )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、各チャンバ′の基板、ホルダ
は隣のチャンバに移動する機構を有している。
系Iにおける第1の反応容器(6)でP型半導体層をI
IcVD法により形成する場合を以下に示す。
IcVD法により形成する場合を以下に示す。
反応系l (反応容器(6)を含む)は101〜10t
orr好ましくは0.01〜l torr例えば0.0
8torrとした。
orr好ましくは0.01〜l torr例えば0.0
8torrとした。
反応性気体は珪化物気体(24)に対してはシラン(S
inll、、、、Lnン1特に5il14>、ジクロー
ルシラン(SinLCIL>、トリクロールシラン(S
IIICIJ )、四フッ化珪素(Sir、)等がある
が、取扱が容易なシランを用いた。
inll、、、、Lnン1特に5il14>、ジクロー
ルシラン(SinLCIL>、トリクロールシラン(S
IIICIJ )、四フッ化珪素(Sir、)等がある
が、取扱が容易なシランを用いた。
本実施例の5ixC+−、I(0< x < 1 )を
形成するため、炭化物気体(23)に対してはメタン(
Cal、 )を用いた。
形成するため、炭化物気体(23)に対してはメタン(
Cal、 )を用いた。
炭化珪素(SixC2−LO< x < 1 )に対し
ては、P型の不純物としてボロンを水素にて20001
1PMに希釈されたジボランより (25)より供給し
た。またガリュームをTMG (Ga (Cll 3
)J )により10Fj〜9 X 10” cm−ヨの
濃度になるように加えてもよい。
ては、P型の不純物としてボロンを水素にて20001
1PMに希釈されたジボランより (25)より供給し
た。またガリュームをTMG (Ga (Cll 3
)J )により10Fj〜9 X 10” cm−ヨの
濃度になるように加えてもよい。
必要に応し水素(H4)または窒素(N2)を液体窒素
より気化して用いた。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
体の供給フード(17)より高周波電源(14)の負電
極(61)を経て反応容器(6)に供給された。反応性
気体は(70)のホルダ(74)に囲まれた筒状空間内
に供給され、この空間を構成する基板(1)に被膜形成
を行った。さらに負電極(61)と正電極(51)間に
電気エネルギ例えば13.5611112の高周波エネ
ルギ(14)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。
より気化して用いた。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
体の供給フード(17)より高周波電源(14)の負電
極(61)を経て反応容器(6)に供給された。反応性
気体は(70)のホルダ(74)に囲まれた筒状空間内
に供給され、この空間を構成する基板(1)に被膜形成
を行った。さらに負電極(61)と正電極(51)間に
電気エネルギ例えば13.5611112の高周波エネ
ルギ(14)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ioo〜400 ’c例えば200°Cに赤外線
ヒータ(11)、(11’)により加熱した。
ヒータ(11)、(11’)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ックヒータ(
発光波長8〜25μ)を用い、棒状を有するため上方の
ヒータと下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°C以内に設
置した。
長1〜3μ)ヒータまたは遠赤外用セラミックヒータ(
発光波長8〜25μ)を用い、棒状を有するため上方の
ヒータと下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°C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100訂こ高周波
エネルギ(14)を供給してプラズマ反応を起こさせた
。
導入し、さらに10〜500W例えば100訂こ高周波
エネルギ(14)を供給してプラズマ反応を起こさせた
。
さらに上下の電極(t+l1lI状のステンレス製電極
(図示されず)にも同様に電気エネルギを加えた。
(図示されず)にも同様に電気エネルギを加えた。
ここでは13.56MHzを50Wの出力で加えた。即
しアシスト電界(補助電界)により第1の電界の端部で
の電界が弱くなる部分を中央部とほぼ同しようにするこ
とが可能になった。
しアシスト電界(補助電界)により第1の電界の端部で
の電界が弱くなる部分を中央部とほぼ同しようにするこ
とが可能になった。
かくしてP型半導体層はBLl16/ S + 114
= 0 、5%。
= 0 、5%。
Ctl、/ (Sill+ +CI味) ’=0.5%
の条件にて、この反応系■で約100人の厚さを有する
薄膜(IWJソのばらつき95〜103人)として形成
させた。Eg=2.Oeν。
の条件にて、この反応系■で約100人の厚さを有する
薄膜(IWJソのばらつき95〜103人)として形成
させた。Eg=2.Oeν。
σ−IXIO−G〜3X10’(Ωcm戸であった。
基板は導体基板(ステンレス、チタン、アルミニューム
、その他の金属)2半導体(珪素、ゲルマニューム)、
絶縁体くアルミナ、ガラス、有機物質)または複合基板
(アルミニューム、ステンレス上に絶縁薄を形成させた
絶縁性表面を有する可曲性基板またはガラス絶縁基板の
上面に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5nOsが形成された2N膜が形
成されたもの、さらにまたは絶縁基板上にPまたはN型
の半導体が形成されたもの)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ってもまた固い坂であっ
てもよい。
、その他の金属)2半導体(珪素、ゲルマニューム)、
絶縁体くアルミナ、ガラス、有機物質)または複合基板
(アルミニューム、ステンレス上に絶縁薄を形成させた
絶縁性表面を有する可曲性基板またはガラス絶縁基板の
上面に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5nOsが形成された2N膜が形
成されたもの、さらにまたは絶縁基板上にPまたはN型
の半導体が形成されたもの)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ってもまた固い坂であっ
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゛としてホウ素またはガリュームが添加された炭化
珪素膜を約100人の厚さに作製した。
純物゛としてホウ素またはガリュームが添加された炭化
珪素膜を約100人の厚さに作製した。
さらにこの第1の半導体層上に基板を前記した操作順序
に従って第2の反応容器(7)に移動し、ここで真性の
半導体層を約5000人の厚さに形成させた。
に従って第2の反応容器(7)に移動し、ここで真性の
半導体層を約5000人の厚さに形成させた。
即ち第1図における反応系Hにおいて、半導体の反応性
気体としてシランを(28)より、また、10” cm
1以下のホウ素を添加するため、水素、ソラン等により
5〜30PPMに希釈したB2I+、を(27)より、
また、キャリアガスを必要に応じて(2G)より供給し
た。
気体としてシランを(28)より、また、10” cm
1以下のホウ素を添加するため、水素、ソラン等により
5〜30PPMに希釈したB2I+、を(27)より、
また、キャリアガスを必要に応じて(2G)より供給し
た。
反応性気体は基板(2)の被形成面にそって」三方より
下方に流れ、真空ポンプ(37)に至る。系■において
り43)の出口側よりみた縦断面図を第3図に示す。
下方に流れ、真空ポンプ(37)に至る。系■において
り43)の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図において、アシスト電界を用いて被膜を形成せし
めたものである。
めたものである。
図面において、ヒータ(12)、(12)はジルコン(
ZrSiO−発熱体を用い、8μ以上の光が十分に放射
できる遠赤外線ヒ〜りとした。反応空間ばヒータにより
100〜400℃例えば250°Cとした。反応性気体
は例えばシランを分解した。
ZrSiO−発熱体を用い、8μ以上の光が十分に放射
できる遠赤外線ヒ〜りとした。反応空間ばヒータにより
100〜400℃例えば250°Cとした。反応性気体
は例えばシランを分解した。
さらに基板(20)に対し、その被形成面に概略平行に
第1の電界(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った。
第1の電界(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った。
さらに同時にアシスト電界(91)を第2の一対をなす
電極(72>、<82)により供給して、それぞれが高
周波発振器(15)および他の高周波発振器(85)に
より連結している。反応性気体を(26入(27>、(
2B)より供給フード(1B)、ホルダ(74)、排気
フード(18’)により真空ポンプ(37)へ排気させ
た。被膜としてシランによりアモルファス珪素を作製し
た場合、5000人の厚さに5illp 60cc/分
、被膜形成速度2.5人/秒、基板(20cm X 6
0cmを20枚、延べ面積24000 cシ)で圧力0
.08torrとした。
電極(72>、<82)により供給して、それぞれが高
周波発振器(15)および他の高周波発振器(85)に
より連結している。反応性気体を(26入(27>、(
2B)より供給フード(1B)、ホルダ(74)、排気
フード(18’)により真空ポンプ(37)へ排気させ
た。被膜としてシランによりアモルファス珪素を作製し
た場合、5000人の厚さに5illp 60cc/分
、被膜形成速度2.5人/秒、基板(20cm X 6
0cmを20枚、延べ面積24000 cシ)で圧力0
.08torrとした。
すると中央部が5000人とばらつき、縦方向の周辺部
がアシスト電界がない従来方法の場合は3000人(ば
らつき±20%)であったのが、本発明方法では450
0人(±5%)ときわめて均一性を向上させることがで
きた。
がアシスト電界がない従来方法の場合は3000人(ば
らつき±20%)であったのが、本発明方法では450
0人(±5%)ときわめて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LT CVD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。
導体層を形成した上にLT CVD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5000人の厚さに形成させた
(&、基板は前記した操作に従って第1図の糸■の反応
容器(8)に移され、N型半導体層が形成させた。この
N型半導体層は、l’cVD法によりフォスヒンを円1
3/ S iH+ = 1 、0%としく31)よりま
たシランを(30)より、またキャリアガスの水素を(
38)より5111f/ Hz = 50%として供給
し、系Iと同様にして約200人の厚さに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
、さらにその上面にメタンをCI+、 / (Sil+
、+C1l、)−〇、1 として(29)より供給して
5iXC+−((0< x〈1)で示されるN型半導体
層を10〜200人の厚さ例えば50人の厚さに積層し
て形成させたものである。その他反応装置については系
Jと同様である。
(&、基板は前記した操作に従って第1図の糸■の反応
容器(8)に移され、N型半導体層が形成させた。この
N型半導体層は、l’cVD法によりフォスヒンを円1
3/ S iH+ = 1 、0%としく31)よりま
たシランを(30)より、またキャリアガスの水素を(
38)より5111f/ Hz = 50%として供給
し、系Iと同様にして約200人の厚さに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
、さらにその上面にメタンをCI+、 / (Sil+
、+C1l、)−〇、1 として(29)より供給して
5iXC+−((0< x〈1)で示されるN型半導体
層を10〜200人の厚さ例えば50人の厚さに積層し
て形成させたものである。その他反応装置については系
Jと同様である。
かかる工程の後、第2の予備室(9)より外に1”IN
接合を構成して出された基板上に100〜1.50 [
)人の厚さのITOをさらにその上に反射性電極として
のアルミニュ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ζこ(ITO4SnOq−)表面
電極−(PIN半導体〉−(裏面電極)を構成させた。
接合を構成して出された基板上に100〜1.50 [
)人の厚さのITOをさらにその上に反射性電極として
のアルミニュ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ζこ(ITO4SnOq−)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1
0cm M 10cmの基板でAMl(100mW /
cJ)の条件下にて真性効率特性として有し、集積化し
てハイブリッド型にした20cm X 60cmのガラ
ス基板においても、3〜5%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3000人よりlff1としての最適の膜
厚の5000人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でなかったことに比べて、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
り、その結果、1つの素子で開放電圧は0.85〜0.
9V (0,87±0.02V)であったが、短絡電流
は20〜22mA/c己と大きく、またFFも0,70
〜0.78と大きく゛かつそのばらつきもパネル内、バ
ッ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。
0cm M 10cmの基板でAMl(100mW /
cJ)の条件下にて真性効率特性として有し、集積化し
てハイブリッド型にした20cm X 60cmのガラ
ス基板においても、3〜5%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3000人よりlff1としての最適の膜
厚の5000人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でなかったことに比べて、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
り、その結果、1つの素子で開放電圧は0.85〜0.
9V (0,87±0.02V)であったが、短絡電流
は20〜22mA/c己と大きく、またFFも0,70
〜0.78と大きく゛かつそのばらつきもパネル内、バ
ッ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(It)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。
晶珪素を0.5μの膜厚に形成した場合の分布を示す。
図面より明らかなように、基板(2)、主電極(62>
、(52>、アシスト電極(72)、<82)を配し、
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っていることが判明した。
、(52>、アシスト電極(72)、<82)を配し、
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っていることが判明した。
さらにこの珪素または炭素の不対結合手を水素により5
t−11,C−Hにて中和するのではなく、5i−p、
cffFとハロゲン化物特に弗化物気体を用いて実施し
てもよいことばいうまでもなく、この濃度は10原子%
以下、例えば2〜5原子%が好ましかった。
t−11,C−Hにて中和するのではなく、5i−p、
cffFとハロゲン化物特に弗化物気体を用いて実施し
てもよいことばいうまでもなく、この濃度は10原子%
以下、例えば2〜5原子%が好ましかった。
形成させる半導体の種類に関しては、前記したごとく、
複数層ではなく IV族のS l + Ge、 I 5
IXLIJL(0<x<1)、5ixGe+−((0<
x<l 入5ixSn+−<(0<x<1)単層であっ
ても、またこれら以外にGaAs、GaAlAs、 B
P、CdS等の化合物半導体であってもよいことはいう
までもない。
複数層ではなく IV族のS l + Ge、 I 5
IXLIJL(0<x<1)、5ixGe+−((0<
x<l 入5ixSn+−<(0<x<1)単層であっ
ても、またこれら以外にGaAs、GaAlAs、 B
P、CdS等の化合物半導体であっ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ャンバ方式で
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とアンモ
ニアとの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pcvo反応に
より形成させることも有効である。
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とアンモ
ニアとの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pcvo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SiCl2と窒素とのPCVD反応によ
り、11’OをInCl7.5nCI4 と窒素゛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。
り、11’OをInCl7.5nCI4 と窒素゛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被膜は、絶縁ディト
型電界効果半導体装置におけるN(ソース)I(チャネ
ル形成領域)N(ドレイン)接合またはPIF接合に対
しても有効である。さらにPINダイオードであってエ
ネルギハンド1jがW−N−w (WIDE−NALL
OW−WIDE)または5ixC1,t−5i−5ix
C+g(Q<x<l)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ってもよい。特に
先入射光側のエネルギハンド1Jを大きくしたベテロ接
合構造を有するいわゆるW(PまたはN型)−N(I型
>oooETONp、LLo匈)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する。
型電界効果半導体装置におけるN(ソース)I(チャネ
ル形成領域)N(ドレイン)接合またはPIF接合に対
しても有効である。さらにPINダイオードであってエ
ネルギハンド1jがW−N−w (WIDE−NALL
OW−WIDE)または5ixC1,t−5i−5ix
C+g(Q<x<l)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ってもよい。特に
先入射光側のエネルギハンド1Jを大きくしたベテロ接
合構造を有するいわゆるW(PまたはN型)−N(I型
>oooETONp、LLo匈)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する。
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つのバッファ室を系Iと系2との間
に設けて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った
。
2つのゲート弁と1つのバッファ室を系Iと系2との間
に設けて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った
。
また本発明の実施例は第2図に示すマルチチャンバ方式
であり、そのすべての反応容器にてアシスト電界を供給
した。しかし必要に応じ、この一部を従来の一対の電極
のみとするPCVD法またはプラズマを用いない光CV
D法、LT CVD法を採用して複合被膜を形成しても
よい。
であり、そのすべての反応容器にてアシスト電界を供給
した。しかし必要に応じ、この一部を従来の一対の電極
のみとするPCVD法またはプラズマを用いない光CV
D法、LT CVD法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半導体膜形成
用製造装置の概略を示す。 第4図は本発明方法によってiqられた基板の膜厚の均
一性を示す。 、62 ,4−AJu−or (13) (C) (O) (F) ポ1口 −−1’ C−C’ (1)ノ ″−2
を示す。 第2図、第3図は本発明を実施するための半導体膜形成
用製造装置の概略を示す。 第4図は本発明方法によってiqられた基板の膜厚の均
一性を示す。 、62 ,4−AJu−or (13) (C) (O) (F) ポ1口 −−1’ C−C’ (1)ノ ″−2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板の表面に概略平行に第1の電界が供給されるプ
ラズマ気相反応方法において、前記第1の電界に直交し
て第2の電界を供給することにより被形成面上に導体、
半導体または絶縁体の被膜を形成することを特徴とする
プラズマ気相反応方法。 2、基板を互いに離間して概略平行に設けた前記基板表
面に概略平行の電界を供給する第1の一対の電極と、該
第1の一対の電極に直交して第2の電界を供給する第2
の一対の電極とを具備したプラズマ気相反応用製造装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58151407A JPS6043820A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | プラズマ気相反応方法およびその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58151407A JPS6043820A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | プラズマ気相反応方法およびその製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6043820A true JPS6043820A (ja) | 1985-03-08 |
JPH0463537B2 JPH0463537B2 (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=15517916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58151407A Granted JPS6043820A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | プラズマ気相反応方法およびその製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6043820A (ja) |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP58151407A patent/JPS6043820A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0463537B2 (ja) | 1992-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6946404B2 (en) | Method for passivating a semiconductor substrate | |
US4461783A (en) | Non-single-crystalline semiconductor layer on a substrate and method of making same | |
KR910003169B1 (ko) | 반도체 장치 제조 방법 및 장치 | |
US4398343A (en) | Method of making semi-amorphous semiconductor device | |
JP2009545165A (ja) | 多結晶のシリコン及びシリコン−ゲルマニウムの太陽電池を製造するための方法及びシステム | |
JPS6043819A (ja) | 気相反応方法 | |
US6470823B2 (en) | Apparatus and method for forming a deposited film by a means of plasma CVD | |
JPS6043820A (ja) | プラズマ気相反応方法およびその製造装置 | |
JPH0244141B2 (ja) | ||
JPH03183125A (ja) | プラズマ気相反応方法 | |
JP2923748B2 (ja) | 被膜作製方法 | |
JPH0324053B2 (ja) | ||
JPH08195348A (ja) | 半導体装置製造装置 | |
JPH0586645B2 (ja) | ||
JP2639616B2 (ja) | 半導体被膜形成方法 | |
JPH0436448B2 (ja) | ||
JPH0458173B2 (ja) | ||
JP2639637B2 (ja) | 気相反応被膜作製方法 | |
JPH06184755A (ja) | 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 | |
JPS6067673A (ja) | プラズマ気相反応方法 | |
JPH0436449B2 (ja) | ||
JPH0522375B2 (ja) | ||
JPS62149876A (ja) | 酸化膜の形成方法 | |
JPH0424432B2 (ja) | ||
JPH061765B2 (ja) | 気相反応被膜作製方法 |