JPS6252925A - 半導体装置製造装置 - 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、水素またはハロゲン元素を含む非単結晶半導
体を形成する反応室と、この半導体を大気に触れさせる
ことなく、好ましくは真空減圧下に保持し、光アニール
を行い、この工程の後この半導体表面または半導体中（
以下単に半導体中という）に酸素、弗素（塩素、窒素ま
たは水素の如き添加物を添加する光アニール室とを具備
し、これらの空間を半導体が設けられた基板の移設を大
気に触れさせることな（成就せしめる半導体装置製造装
置（以下単に装置という）に関する。

本発明はかかる製造装置により非単結晶半導体に固有に
存在するステブラ・ロンスキ効果を減少または消滅せし
め、高信頼性特性を得ることに関する。

本発明は、光照射により光起電力を発生するＰＩＮ接合
を有する非単結晶半導体において、特に活性半導体層で
ある真性または実質的に真性（ＰまたはＮ型用不純物を
１×１０１４〜５　ＸＩＯｌｆｆｃｍ−’の濃度に人為
的に混入させた、またはバックグラウンドレベルで混入
した）の水素またはハロゲン元素が添加された半導体に
対し、この半導体を大気に触れさせることなく光アニー
ル室に移設し、好ましくは減圧状態に保持し、またはこ
の雰囲気で光アニールを行うことにより光照射で発生す
る不対結合手を十分生成する。この後この生成された不
対結合手に酸素、弗素、塩素、窒素または水素の如き再
結合中心中和用の添加物を半導体中に添加してこの不対
結合手と結合中和せしめることを目的としている。

本発明は、かかる目的のため、基板上にプラズマＣｖＤ
法、光ＣＶＤ法または光プラズマＣｖＤ法により水素ま
たはハロゲン元素を含む非単結晶半導体（以下単に半導
体という）を５００℃以下の温度、−ｉには１５０〜３
００℃の減圧下にて形成する。

しかし、従来、かかる高純度になった半導体を被膜形成
の直後に大気中に取り出し、大気圧中で光照射を行うと
、やはり電気伝導度が劣化し、また熱アニールにより電
気伝導度が回復するいわゆるステブラ・ロンスキ効果が
観察されてしまう。

他方、本発明人はかかる高純度の半導体を形成した後、
この半導体を大気に触れさせることなく超高真空雰囲気
に保持し、この真空中で光照射、熱アニールを行うと、
このいずれに対しても電気伝導度が漸減するいわゆる５
ＥＬ（Ｓｔａｔｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　ｂｙＬｉｇｈｔ）
効果を発見した この結果、従来より知られているステブラ・ロンスキ効
果は半導体を形成した後大気にふれさせることにより初
めて観察されるものであることが判明した。その要因は
大気特に酸素が半導体中に含浸していってしまうためで
あると推定されるに至った。かかるＳＥＬ効果およびそ
の対策として、形成された半導体を酸素を意図的に含ま
ない雰囲気で大気圧にまで戻すことに関しては、本発明
人の出願になる特許願（特願昭６０−１２０８８１．昭
和６０年６月３日出願）に示されている。

本発明はかかる本発明人が発見したＳＥＬ効果を積極的
に利用し、実使用条件下においてさしつかえない範囲の
実質的に光劣化作用が生じない程度に十分減少せしめた
ものである。即ち、ＳＥＬ効果により非単結晶半導体中
には光照射により生成する不対結合手（電気的には再結
合中心またはエネルギバンド的には深いレベルに準位を
もつ再結合中心という）を十分に生成させてしまう。そ
して十分に光照射により生じた不対結合手に対し、水素
、弗素、酸素、塩素または窒素の中和用添加剤を添加し
て、この不対結合手と結合させて、中和し安定化させて
しまう。かくの如く中途半端な弱い結合手を一度すべて
切って不対結合手にし、この不対結合手に対しこの不対
結合手と結合して電気的に不活性になるような添加物に
より中和させてしまうものである。その結果、実使用下
では再び光照射を行ってもこの照射により不対結合手が
生成されることがなく、ひいては再結合中心の増加がお
きることにより観察されるステブラ・ロンスキ効果が生
じないようにしたものである。

以下に図面に従って本発明を示す。

実施例１ 第１図は半導体装置の作製に用いられた本発明の製造装
置の概要を示す。

第１図は本発明に用いられた超高真空装置（Ｕｌ（Ｖ装
置）のブロックダイヤグラム図を示す。

基板（１０’）は、光アニール室を併用した第１の予備
室（１）の中にあるヒータ（図面では（１２°）に示し
である）の下側に配設する。この基板は、予め一対の電
気伝導度の測定用電極（第２図（２４）。

（２４’）に示す）を有している。この電極には、電気
特性を測定せんとする際には被膜形成後外部よりの一対
のプローブ（１７）、　（１７’）を移動させ接触させ
ることができ（第２図参照）、半導体被膜形成後この被
膜を大気に触れさせることな（、光照射（２０）の有無
により光転導度と暗転導度との測定を可能とする即ち真
空中でＩＮ　５ＩＴＵの条件下での評価を可能としてい
る。

基板（１０’）の挿入、脱着用の第１の予備室（１）と
この予備室にゲイト弁（３）により連結された第２の予
備室（２）とを有する。かかる第１の予備室で基板ホル
ダも併用したヒータ（１２’）にとりつける、第２の予
備室は、第２のゲイト弁（５）によりクライオポンプ（
６）と分離され、第３のゲイト弁（７）によりターボ分
子ポンプ（８）とも分離されている。そして、基板（１
０’）とヒータ（１２’　）とを第１の予備室に挿着後
、ゲイト弁（３）　、　（７）を開、ゲイト弁（５）　
、　（４）を閉とし、ターボ分子ポンプ（８）にて第１
、第２の予備室を真空引きする。さらに１０−　’　ｔ
ｏｒｒ以下とした後、基板（１０”）およびヒータ（１
２’）を第１の予備室（１）より移動機構（１９）を用
い第２の予備室に移し、ゲイト弁（３）を閉とする。

そしてゲイト弁（５）を開、ゲイト弁（７）を閉とし、
クライオポンプにて１０−”　ｔｏｒｒのオーダにまで
真空引きをする。

さらに第４のゲイト弁（４）を開とし、ここをへて反応
室（１１）に基板（１０）、ヒータ（１２）を移動機構
（１９°）を用いて移設する。そして反応室（１１）も
クライオポンプ（６）にて１０−　’　〜１０−　”　
ｔｏｒｒの背圧とする。さらにゲイト弁（４）を閉とす
る。図面では反応室（１１）に基板（１０）およびヒー
タ（１２）が配設された状態を示す。反応室（１１）に
は高周波電源（１３）より一対の電極（１４）　、　（
１５）間にプラズマ放電を成さしめ得る。このプラズマ
ＣＶＤ法以外に紫外光、エキシマレーザ光を窓（１６）
より入射して光ＣＶＤ法またはこれと高周波エネルギと
を加える光プラズマＣＶＤ法により半導体被膜を形成し
てもよい。

反応性気体はドーピング系（２１）より加えられ、プラ
ズマＣｖＤ中の不要物は他のターボ分子ポンプ（９）に
より圧力をコントロールバルブ（２２）により制御させ
つつ排気される。

反応炉内の圧力はコントロールバルブ（２２）により０
．００１〜１０ｔｏｒｒ代表的には０．０５〜０．１ｔ
ｏｒｒに制御した。高周波エネルギを（１３）より加え
（１３，５６ＭＨｚ出力１０Ｗ）プラズマＣＶＯ法によ
り非単結晶半導体被膜、ここでは水素の添加されたアモ
ルファスシリコン膜を形成した。かくして基板上に０．
６μの厚さにＰまたはＮ型の不純物の添加のない非単結
晶半導体を５００℃以下の温度例えば２５０℃によって
形成した。

反応性気体及・びキャリアガスは、酸素、水の不純物を
０．　ＩＰＰＭ以下好ましくはＩＰＰＢにまで下げた高
純度としく２１）より導入させた。また、珪素膜を形成
させようとする場合、超高純度に液化精製した珪化物気
体であるシランを用いた。

光電変換装置を第１図に示す如き１重力式で形成せんと
する場合はこのドーピング系数を増し、Ｐ型用不純物で
あるジボランをシランにより５００〜５ＱＯＯＰＰＨに
希釈させて（２１°）より導入すればよい。また、Ｎ型
不純物であるフォスヒンをシランにより５０００ＰＰｌ
’ｌに希釈して（２１”）より導入すればよい。

かくして、反応室にて半導体被膜を形成した後、反応性
気体の供給を中止して、ターボ分子ポンプ（９）により
反応室内の不要物を除去した。

この後、本発明の製造装置においては、この反応室より
この半導体が形成された基板を大気に触れさせることな
く減圧状態で光アニール室（１）に移設する。即ち反応
室の真空引きをターボ分子ポンプ（９）により行った。

さらに基板（１０）上の半導体（２６）、ヒータ（１２
）をゲイト弁（４）　、　（３）を開として移動機構（
１９“）＋　（１９）を用いて第１の予備室（１）内に
移設する。さらにゲイト弁（４）を閉、ゲイト弁（５）
を開としてクライオポンプ（６）により第１の予備室を
減圧下に保持した。この減圧の程度は少なくも１０−３
ｔｏｒｒ以下であり、一般には１０−’〜１０−’ｔｏ
ｒｒとした。この予備室でもある光アニール室（１）に
保持された半導体（２６）、基板（１０）は５０’Ｃ以
下の熱アニール効果を誘発しない温度に保ち、半導体被
膜形成後まったく大気に触れさせることなく光照射を行
った。さらに不対結合手中和用添加物の半導体中への添
加を実行せしめる工程および光アニール、熱アニールの
後の電気伝導度の変化を調べる工程を行った。光アニー
ルは窓（２０）より可視光例えばキセノン光（１００ｍ
Ｗ／ｃｍ２）を照射し、また熱アニールはヒータ（１２
’）に電気を供給して実施した。

第２図は合成石英基板（１０）上に一対の電極（ここで
はクロムを使用’）　（２４）　、　（２４”）を形成
し、この上面を覆って真性または実質的に真性の水素ま
たはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体であるア
モルファス半導体（２６）を形成した。そして光伝導度
及び喧伝導度を第１図に示す第１の予備室にてＩＮ　５
ＩＴＵ　、即ち被膜形成後雰囲気を真空中より変えるこ
となく一対の電極（２４）　、　（２４°）にプローブ
（１７）　、　（１７’）をたてて接触法で測定した。

本発明においては、真空中で光照射アニールを行った後
、この半導体に対し弗素、塩素、酸素、窒素またはりチ
ュームの再結合中心中和用の添加物の添加を行った。

また導入された添加物例えば弗素は、半導体の表面およ
び空孔より内部に浸透付着し、光照射により予め作られ
ていた珪素の不対結合手と結合して５ｉ−Ｆ結合を作り
中和安定化する。

第３図は従来より公知の装置において、アモルファスシ
リコン半導体被膜を作り、この後、大気中にて電気伝導
度を測定・評価したものである。

そして、基板としての石英ガラス上にシリコン半導体層
を０．６μの厚さに形成した場合の光照射（ＡＭＩ）　
（１００ｍＷ／ｃｍ”）での光伝導度（２８）、喧伝導
度（２Ｂ’）を示す。

即ち初期状態の光伝導度（２Ｂ−１）、喧伝導度（２８
゛−１）の測定の後、ＡＭＩ　（１００ｍＷ／ｃｍ”）
の光を２時間照射し、その後の光伝導度（２８−２）及
び喧伝導度（２８゛−２）を測定・評価した。更にこの
試料を１５０℃、２時間の熱アニールを行い、再び同様
に光伝導度（２８−３）、喧伝導度（２８’−３）を測
定した。これを繰り返すと、光照射により電気伝導度が
減少し、また熱アニールにより回復するという可逆特性
が第３図に示すごと（観察された。この反復性をいわゆ
るステブラ・ロンスキ効果という。

第４図は本発明に至るための電気特性であってＳＥＬ効
果を示すものである。第１図に示されたｔｌＨＶ装置に
より半導体被膜を形成する。その後この反応室を真空引
きし、さらに光アニール室を併用した第１の予備室（光
アニール室）（１）にまでこのヒータ（１２”）下に保
持された半導体（２６）が形成され、た基板（１０’）
を大気に触れさせることなく超高真空下において光照射
（２０）熱アニール（１２’）の有無による電気伝導度
の変化（２９）　、　（２９°）をＩＮ　　５ＩＴＵテ
測定したものである。

即ち、温度２５℃、真空度４　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒの
測定で初期の１．５　Ｘｌ０−”Ｓｃｎ＋−’の喧伝導
度（２９’−１）、　９　Ｘ１０−　’Ｓｃｍ−’の光
伝導度（２９−１）　（キセノンランプを使用）を得た
。これに光アニール工程として可視光または紫外光の強
光の照射をした。（この先アニールの光の強度は１００
ｍＷ／ｃｍ”以上例えばＩＷ／ｃｍ”であってもよい）
例えば、キセノンランプ（１００ｍＷ／ｃｍ２）を２時
間照射すると、電気伝導度は（２９−２）。

（２９°−２）と光伝導度が３．５　Ｘｌ０−’Ｓｃ＋
＋−’、暗伝導度が６　Ｘ　１０−　”Ｓｃｍ−’に低
下した。この試料に対しその後１５０℃３時間の加熱処
理を行った。すると従来は第３図（２８−３）　、　（
２８°−３）に示す如（初期状態の値にまで電気伝導度
が回復すべきであるが、本発明のＵＨＶ下でのＩＮ　５
ＩＴＵ測定方法においては、第４図（２９−３）　、　
（２９°−３）に示される如く、さらに減少する。再び
キセノンランプで２時間照射しく２９−４）、　（２９
’−４）を得、また１５０℃、３時間の熱アニールで（
２９−５）　、　（２９”−５）を得る。またキセキン
ランプアニールにて（２９−６）　、　（２９’−６）
を得る。また、熱アニールにして（２９−７）　、　（
２９’−７）を得る。これら熱照射、熱アニールを繰り
返しても、その光伝導度（２９）及び喧伝導度（２９’
）は単純に減少傾向となって第３図とはまったく異なる
特性となった。

これは光照射により準位が誘発されることにより電気伝
導度が減少するもので、かかる減少を本発明人は５ＥＬ
（Ｓｔａｔｅ　Ｅｘｉｃｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｌｉｇｈｔ）
効果と称する。

第５図は第４図のＳＥＬ効果を有する即ち光照射により
再結合中心が誘起された半導体に対し、さらに同じ第１
の予備室を用いてＩＮ　５ＩＴＵ評価および再結合中心
中和用の添加物の１つである酸素の添加を行った本発明
方法を示す。

即ち第４図に示した試料に対し種々の処理を行ったが、
その状態での光伝導度（３０−１）、暗伝導度（３０’
−１）を示す。ここで酸素を４　Ｘ　１０’Ｐａ（大気
中の酸素と同一分圧）の圧力まで第１の予備室に導入し
た。その後の光転導度と喧伝導度を（３０−２）　。

（３０’−２）に示す。さらに、光照射（１００ｍＷ／
ｃｍ”　２時間）行った。しかし、光転導度（３０−３
）　、喧伝導度（３０”−３）は若干減少したがほとん
ど一定であった。

さらに１５０℃熱アニールを３時間行った。するとそれ
らは（３０−４）　（３０’−４）それぞれ１．３　Ｘ
ｌ０−’Ｓｃｍ−’。

１．２　Ｘｌ０−’５ｅａ−’と若干向上した。さらに
１週間減圧下（酸素が若干残留している）室温にて放置
する。するとその後の光転導度（３０−５）、喧伝導度
（３０°−５）はそれぞれ２．５　Ｘｌ０−’Ｓｃｎ＋
　−’、２．ｌＸ１０−’Ｓｃｍ−’を得、電流も向上
する。この試料に対し再び光照射を２時間行っても、２
．５　Ｘｌ０−’Ｓｃｍ　−’（３０−６）＋３．ＯＸ
ｌ０−’Ｓｃｍ−’（３０°−６）と殆ど不変である。

また熱アニール（１５０℃、３時間）、光照射（１００
ｍＷ／ｃｍ”　２時間）での光転導度および喧伝導度は
それぞれ２．７　Ｘｌ０−’５ｃａ−’（３０−７）、
喧伝導度は２．３×１０−”Ｓｃｍ　−’（３０’−７
）　と一定になってしまう。

即ち十分ＳＥＬ効果を誘起し、予め減圧下で光照射を行
い、光による再結合中心を十分生成してしまった後、こ
の生成した不安定な再結合中心に対し中和用添加物を添
加して中和せしめ安定化するならば、この後はこの不安
定な再結合中心が再び作られることなく、第３図に示し
た如きステブラ・ロンスキ効果は生じないことがわかる
。

念のためこの試料が再びＳＥＬ効果を生ずるかを調べて
みた。すると光転導度が２．７　Ｘｌ０−’Ｓｃｍ　−
’の条件下より真空（１０−’ｔｏｒｒ）としても２．
６　Ｘｌ０−’Ｓｃｍ−’となったのみであり、これに
より真空下で光照射（２時間）を行って２．３　Ｘｌ０
−’Ｓｃｍ　−’（３０−８Ｌ熱アニール（１５０℃３
時間）で２．４６　Ｘ　１０−　’Ｓｅｗ　−’（図面
省略）とほぼ一定であった。

このことは一度ＳＥＬ効果により不安定な不対結合手（
再結合中心）を誘起しこの不対結合手を添加物により添
加中和してしまうならばもはやＳＥＬ効果は生じないこ
とがわかった。

即ち本発明方法により光学的、熱的にきわめて安定な水
素またはハロゲン元素が添加された半導体を得ることが
できることが判明した。

実施例２ この実施例は複数反応室方式を採用した本発明の製造装
置である。

このマルチチャンバ方式に関しては、本発明人の出願に
なる特許願、特願昭５４−１０４４５２　（１９７９年
８月１６日出願）および対応して米国にて既に特許査定
となっているｔｌｓＰ　４，４９２，７１６　（１９８
５，１，８発行）。

ＵＳＰ　４，５０５．９５０（１９８５，５，１９発行
）に記されている。

さらに本発明人の出願になる特許願（特願昭５７−１６
３７２８．昭和５７年９月２０日出願）にも記されてい
る。

本発明のマルチチャンバ方式により半導体膜を形成し、
かつ光アニールを複数反応室方式で行う装置の概要を以
下に略記する。

第６図において、ドーピング系（４０）、反応系（４１
）。

排気系（４２）を具備する。チャンバーは第１の予備室
（４３）を搬入室として有する。またＰまたはＮ型非単
結晶半導体形成用の第１の反応室（４４）、Ｉ型半導体
形成用の第２の反応室（４５）、Ｎ型またはＰ型半導体
形成用の第３の反応室（４６）を具備する。

これら（４４）　、　（４５）　、　（４６）を反応室
（５０）として第１図の反応室（１１）と対応している
。さらに超高真空下で光アニールを行う光アニール室（
４７）、光アニールの後、再結合中心中和用の添加物を
添加する添加室（４８）を具備する。これら（４７）　
、　（４８）を光アニール室（５１）とし第１図におけ
る光アニール室（１）に対応する。

さらにそれに連結して第２の予備室（４９）を搬出室と
して具備する。これら７ケのチャンバは互いに連結され
ており、その中間は機械的または化学的に分離しており
、各チャンバ内ではそれぞれ独立して反応・処理を行い
得る機構を有する。機械的な分離方式は第６図に示され
ているごとく、ゲート弁（５２−１）・・・（５２−５
）・・・（５２−８）を用いる方式である。そして基Ｆ
ｉ（１０−１）・・・（１０−６）の移動の際は隣接す
る反応室を真空引きした後、各ゲート弁を開とし、各反
応室の基板を同時に移動する。そしてこの作業以外の状
態即ち半導体被膜形成中およびＳＥＬ効果の誘起中はゲ
ート弁は閉となっている。

化学的に独立した系の方式とはこれら２つのチャンバの
間にゲート弁（５２−２）・・・（５２−７）をその一
部または全部に有さす、そのかわりにバッファ室を設け
る。そしてこのバッファ室は不活性気体を導入し、隣に
位置する反応室とのそれぞれの反応性気体が互いに混合
し合うことを防ぐ方式である。または他の化学的に独立
した系の方式は２つのチャンバ間の隙間を１ｃｍ以下例
えば３ＩＩＩｍとし、実質的におたがいの反応性気体が
混入しあわないようにした方式である。

本発明はそのいずれにおいても反応（５０）と光アニー
ル室（５１）とが互いに連結しくバッファ室を介して連
結してもよい）、この２つのチャンバ間を半導体が形成
された基板を大気に触れさせるごとくなく移動せしめ、
形成された半導体に対し光アニール室にて光照射を行う
ことによりＳＥＬ効果を誘発し、さらに再結合中心中和
用の添加物を添加してステブラ・ロンスキ効果を消滅ま
たは実質的に消滅を図るものである。

基板（１０−１）は第１の予備室（４３）にゲート弁（
５２−１）より送り込み、真空引きをする。さらにゲー
ト弁（５２−２）を開とし、真空状態で第１の反応室に
移動機構により移動し、ゲート弁（５２−２）を閉とす
る。

更にこの第１の反応室にて一対の電極（６０）　、　（
６０”）にてプラズマグロー放電を行わしめ、ドーピン
グ系（４０）より反応性気体を導入して、第１の半導体
（ここではガラス基板上の透光性導電膜上にＰ型半導体
）を形成した。さらにゲート弁（５２−３）を開とし、
第２の反応室（４５）に移設し、公知の方法にて■型半
導体を形成する。更に同様に第３の反応室（５６）に移
設し、Ｎ型半導体を形成する。

このＰＩＮまたはＮＩＰの接合を有する水素またはハロ
ゲン元素が添加された非単結晶半導体はその作製方法と
してグロー放電法のみによって作製されるのではなく、
一部または全部の工程に光ＣＶＤ法、光プラズマ（光反
応とプラズマ反応とを同時に行う）ＣＶＤ法、その他の
被膜形成方法を用いることを可とする。また接合に関し
ては、ＰＩＮ　　・・・ＰＩＮ、　ＮＩＰ　　・・・Ｎ
ＩＰと複数の場合、またはＰＩ、　ＩＮ接合の間にバッ
ファ層を挿入し、界面特性を向上させることも可である
。これらにおいてはその必要に応じて反応室（４４）　
、　（４５）　、　（４６）またはその組合わせ方式の
反応室（５０）を設定すればよい。

この後、この基板を真空に保持されている光アニール室
（４７）にこの基板を大気にふれさせることなくゲート
弁（５２−５）を閉として移動機構（図示せず）により
移す。さらにこのゲート弁（５２−５）を閉とする。こ
の後光アニール室（４７）においてＳＥＬ効果を誘起さ
せるここでは１００ｏ＋Ｗ／ｃｍ”またはそれ以上の強
さの可視光または紫外光、例えばハロゲンランプ（５７
）よりガラス基板側（太陽光が照射される側）より少な
くとも１時間以上、好ましくは１一／ｃＩＩｌ！以上の
強度で５時間以上照射する。すると第１の実施例の第４
図に示す如＜　、ＳＥＬ効果により不対結合手を十分生
成させることができる。この時ヒータ（５８−５）によ
り必要に応じ加熱処理を行ってもよい。

更にこの基板（（１０−５）に対応）をゲート弁（５２
−６）を開とし、真空状態の添加室（４８）に移設し、
ゲート弁（５２−６）を閉とする。そしてこの基板を５
０〜２００℃に加熱しつつ添加物として弗素、酸素、塩
素、水素またはこれらの複数のより選ばれた添加物をこ
の添加室内の圧力を１００〜７６０　ｔｏｒｒとして添
加する。十分添加した後、第２の予備室（４９）よりゲ
ート弁（５２−８）を経て外部に取り出す。この第２の
予備室を添加室として兼ねてもよい。

この後、公知の裏面電極を形成した後、光電変換装置と
しての光電変換信鯨性特性を調べた。

すると、第７図曲線（６０）に示す如きＡＭＩ　（１０
０ｍＷ／ｃｍ”）の光照射条件で１０００時間をへても
わずか４χの劣化しか見られない良質の特性を得ること
ができた。この光電変換装置の初期の変換効率は、１０
．８χ／１．０５ｃｍ”であった。

他方、第６図の製造装置において、反応室（５０）にて
ＰｒＮ接合を作り、光アニール処理を光アニール室（５
１）にてまったく行うことなく外部に取り出し大気に半
導体を露出させ、公知の方法にて電極を形成した試料に
対しても同様の信頼性を調べた。

すると第７図（６１）に示した如き劣化特性が見られる
。即ち、光照射時間がわずか１０時間で約４０χも下が
り、１０００時間で６０χも劣化してしまった。

このことより、本発明の光アニール工程と半導体被膜作
製工程とを一体化し、マルチチャンバ方式で光電変換装
置を作ることの重要性が十分明らかになったものと推定
される。

本発明の製造装置において、基板はガラス基板とし、光
アニール室でのＳＥＬ効果は基板側より可視光を照射し
て行った。しかし基板がロール状のステンレス基板であ
り、この上面に絶縁膜コートを行った基板に関しては、
この基板が非透光性であるため光照射を半導体膜が形成
される面倒より実施することが好ましい。さらにかかる
場合、第６図において第１の予備室と第２の予備室にロ
ールを配設し、この間を帯状にして可曲性基板を連続せ
しめ、それぞれの反応室においてＰ型（Ｎ型）半導体、
■型半導体、Ｎ型（Ｐ型）半導体を連続的にＰＩＮ（Ｎ
ＩＰ）接合を形成せしめるように光アニール室にて光ア
ニール、添加物の添加をすることは可能である。この場
合、各チャンバ間は化学的な分離が可能である程度のス
テンレス板（厚さ２０〜３０μ）が通過できる程度の隙
間をあけて連続的に通過できるが、反応性気体を互いに
混入しあわないという方式とすればよい。そして添加物
としてはたとえ添加しても半導体の初期特性を低下させ
ない添加物である弗素、水素またはその混合体が好まし
い。

本拠明で重要なことは、半導体被膜を形成した後、この
被膜をその隣に配設された光アニール室にこの基板を大
気に触れさせることな（移設する。

そしてこの光アニールを真空好ましくは超高真空下で行
うことにより、ＳＥＬ効果を誘発させ、さらにその結果
生じた不対結合手を添加剤により中和せしめるという手
段を具備した半導体装置製造装置であるという点である
。

なお以上の本発明は、半導体被膜を形成する際、弗素等
の再結合中心中和用の不純物を含む雰囲気中で被膜形成
をし、この被膜形成時にこれらの添加物を添加する従来
より公知の方法（例えばｕｓｐ４２２６８９８　Ｓ、Ｒ
，オプチンスキー）とは根本よりその技術思想が異なる
。

また本発明は従来半導体被膜形成後に行われる水素また
はプラズマ化した水素中でのアニールともその技術思想
が異なる。即ちこれらのアニールで添加物により中和さ
れるのは本発明での光照射により作られる不対結合手で
はなく、たまたま半導体の被膜形成の陸生じてしまう不
対結合手である。そのため、本発明の目的であるステブ
ラ・ロンスキ効果を消滅させることはできない。

本発明において形成される被膜は水素が添加された非単
結晶半導体特にアモルファスシリコン半導体を主として
示した。しかし弗素化アモルファスシリコン、水素また
は／および弗素が添加された５ｉｘＣ＋−ｘ（０〈Ｘ４
）、５ｉｘＧｅ＋−ｘ（ＯくＸ４）＋５ｉｘＳｎ＋−ｘ
（０＜Ｘ４）その他の非単結晶半導体またはこれと異な
る半導体の積層体に対しても適用が可能であることはい
うまでもない。

また半導体は■型半導体、ＰＩＮ接合、ＮＩＰ接合を有
する半導体のみではな（、ＮＩＮ接合、ＰＩＰ接合、Ｐ
ＩＮＰＩＮ・・・ＰＩＮ接合を有する水素またはハロゲ
ン元素が添加されたものであってもよいことはいうまで
もない。

本発明において、弗素化物または塩素化物は弗素（Ｆ２
）、塩素（Ｃｈ）の添加により試みた。しかしこれらの
弗化物、塩化物は紫外光の照射等により他の弗化物（例
えば、ＨＦ、ＣＨＦ：＋、ＣＨＪｚ＋ＣＦ４．ＧｅＦ４
゜５ｉｚＦ６等）又は塩化物（）ＩｃＩ、ＣＨＣｌ３．
ＣＩｈＣ１ｚ、ＣＣＩｚｈ等）を用いてもよい。また酸
素は０□のみならず、ＮＯ□、ＮｔＯ，ＮＯその他の酸
化物を用い、また窒素はＮＨ３を用いる。これを光また
はプラズマにより添加室に導入以前に活性の窒素、水素
、弗素または塩素として添加することも有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の半導体装置製造装置の概要を示す。 第２図は電気伝導度の測定用系の縦断面図を示す。 第３図は従来より知られた真性半導体の電気特性を示す
。 第４図は本発明を実施するための真性半導体の電気特性
を示す。 第５図は本発明により作られた真性半導体の電気特性を
示す。 第６図は本発明の半導体製造装置の概要を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に水素またはハロゲン元素を含む非単結晶半
   導体を形成する反応室と、前記半導体に光アニールを行
   い、さらに前記半導体中または表面に再結合中心中和用
   添加物を添加するための可視光または紫外光を前記半導
   体に照射するための光アニール室とを有し、前記反応室
   および光アニール室は互いに連結せしめて設けられたこ
   とを特徴とした半導体装置製造装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、半導体形成中また
   は光アニール中は前記反応室および光アニール室は機械
   的または化学的に分離して設けられるとともに、基板を
   前記反応室より前記光アニール室に移動の際は機械的ま
   たは化学的に連結して設けられたことを特徴とする半導
   体装置製造装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、反応室はＰまたは
   Ｎ型半導体を形成するための第１の反応室、Ｉ型半導体
   を形成するための第２の反応室及びＮまたはＰ型の半導
   体を形成するための第３の反応室とを具備し、これら第
   １、第２および第３の反応室は大気に触れさせることな
   く基板を移設する手段を有して前記半導体被膜を形成せ
   しめることを特徴とする半導体装置製造装置。