JPH0338731B2

JPH0338731B2 -

Info

Publication number: JPH0338731B2
Application number: JP57168247A
Authority: JP
Inventors: Ii Kyanera Binsento; Izu Masatsugu; Jei Hatsugujinzu Suchiibun
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-09-27
Publication date: 1991-06-11
Also published as: IL66784A; CA1186280A; ES8407626A1; EP0076426A2; JPS5870524A; ATE23883T1; IE53843B1; US4438723A; KR900007042B1; AU552270B2; ES516034A0; DE3274470D1; ES8400635A1; IN157462B; IL66784A0; ES522825A0; PT75612B; PH18998A; EP0076426A3; PT75612A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は異なる組成の少なくとも２つの層を有
する本体材料を基板上にデポジツトする装置に関
する。この本体材料は、太陽電池を含む種々のデ
バイスに使用するための所望の電気的特性及び感
光特性を有するアモルフアス・シリコン・アロイ
であり得る。本発明は、高純度で且つ所望の組成
のアモルフアス・シリコン感光アロイを含む光起
電力デバイスの大量生産にその最も重要な応用を
有する。

シリコンは、巨大な結晶半導体産業の基盤であ
り、宇宙応用の高価な高効率（18％）結晶太陽電
池を生産してきた材料である。結晶半導体技術が
商業的に成り立つと、それは今日の巨大な半導体
デバイス製造産業の基礎となつた。これは、実質
的に欠陥のないゲルマニウム及び特にシリコン結
晶を生成させ、それをｐ形及びｎ形の伝導領域を
有する外因性の材料に変えた科学者の能力による
ものであつた。これは、このような結晶材料に、
純粋な結晶材料への不純物として導びかれる数
ppmのドナー（ｎ）又はアクセプタ（ｐ）ドーパ
ント材料を拡散し、導電性を増加させ、ｐ形又は
ｎ形のいずれかを制御することによつて達成され
た。ｐ−ｎ接合の結晶を製造するプロセスは、か
なり複雑で、時間を費やす高価な手順である。従
つて、太陽電池及び電流制御デバイスに有用なこ
れらの結晶材料は、個々のシリコン又はゲリマニ
ウムの単結晶を生長させることによつて、またｐ
−ｎ接合が必要な場合に、そのような単結晶を極
少量且つ臨界量のドーパントでドーピングするこ
とによつて、非常に注意深く制御された状態で製
造される。

このような結晶成長プロセスは、太陽電池が単
一の太陽電池パネルの所望の領域を形成するにも
多くの単結晶の組立を要求するような比較的小さ
な結晶を製造するのにすぎない、このプロセスで
太陽電池を製造するのに必要なエネルギー量、シ
リコン結晶の寸法に起因する制限、そのような結
晶材料を切り且つ組立てる必要性は全て、エネル
ギー変換用の結晶半導体太陽電池の大量の使用に
対する困難な経済的障壁となつていた。更に、結
晶シリコンは、材料内の光吸収を妨げる間接的光
学的吸収エツジを有している。光吸収が劣つてい
るために、結晶太陽電池は、照射される太陽光を
吸収するために少なくとも50ミクロンの厚さにし
なければならない。たとえ単結晶材料が低廉な製
造プロセスによつて多結晶シリコンで置換される
としても、間接的な光学的吸収エツジは依然とし
て残り、それ故材料の厚さは減少しない。多結晶
材料はまた、粒界及び他の欠陥の付加を含む。

要約すると、結晶シリコン・デバイスは、必要
に応じて変化し得ない固定されたパラメータを有
し、多量の材料を必要とし、比較的小さな領域で
製造できるに過ぎず、高価で且つ製造に時間がか
かるものである。アモルフアス・シリコンに基づ
くデバイスは、このような結晶シリコンの欠点を
除去することができる。アモルフアス・シリコン
は、直接ギヤツプ半導体と同様の特性を有する光
学的吸収エツジを有し、50ミクロンの厚さの結晶
シリコンと同量の太陽光を吸収するのに１ミクロ
ン又はそれ以下の材料の厚さを必要とするのに過
ぎない。更に、アモルフアス・シリコンは、結晶
シリコンよりも迅速、容易且つ大きな面積で製造
することができる。

従つて、必要に応じてデポジシヨン装置の寸法
によつてのみ制限される比較的大きな面積を包囲
し、また結晶性の類似物によつて製造されるのと
等価なｐ−ｎ接合デバイスが製造されるｐ形及び
ｎ形材料を形成するために容易にドープされ得る
アモルフアス半導体アロイ又はフイルムを容易に
デポジツトするためプロセスを開発するために、
かなりの努力が払われた。長年に亘つて、このよ
うな仕事は非生産的であつた。アモルフアス・シ
リコン又はゲルマニウム（第族）のフイルム
は、通常１重配位され、エネルギー・ギヤツプに
高密度の局在化状態を形成するマイクロボイド及
びダングリング結合や他の欠陥を有することが見
出された。アモルフアス・シリコン半導体フイル
ムのエネルギー・ギヤツプ内の高密度の局在化状
態の存在によつて光伝導性が低下し、キヤリヤの
寿命が短くなり、そのようなフイルムは感光応用
に不適当となる。更に、このようなフイルムは、
有効にドープされ得ず、或いは伝導又は価電子帯
に近接したフエルミ準位をシフトするように変更
され得ず、それらを太陽電池及び電流制御デバイ
ス用のｐ−ｎ接合を形成するのに不適当なものに
する。

アモルフアス・シリコンおよびゲルマニウクに
介在する前述の諸問題を最小限度に抑制する試み
において、スコツトランドのダンデイ市のダンデ
イ大学のカーネギー物理学研究所のW.E.Spearお
よびP.G.Le Comberは、1975年版のSolid State
Communicationの第17巻、1193〜1196頁に掲載
された論文において報告された如き、結晶質材料
を不純物型のｐ形およびｎ形の伝導形態とするた
めの結晶質材料のドーピングにおける如く、略々
近似する更に真性のシリコンおよびゲルマニウム
を生成し、また適当な古典的なドーパントを用い
てアモルフアス材料のドーピングを代替するため
に、アモルフアス・シリコンまたはゲルマニウム
におけるエネルギー・ギヤツプにおける局在化状
態を減少させる目的に対して、「アモルフアス・
シリコンのドーピングの代替方法」に関する研究
を行なつている。

局在化状態の低減は、シラン（SiH₄）ガスが
反応管内を通過するアモルフアスのシリコン膜の
グロー放電デポジシヨン法によつて達成され、前
記反応管においてはガスが高周波グロー放電によ
り分解されて約227〜327℃（500〜600〓）の基板
温度にある基板上にデポジツトさせられる。この
ように基板上にデポジツトされた材料は、シリコ
ンおよび水素からなるアモルフアスの真性物質で
あつた。ドープされたアモルフアス物質を生成す
るためには、ｎ形を伝導性のためのホスフイン
（PH₃）のガスまたはｎ形のジボラン（B₂H₆）の
ガスをシラン・ガスに予め混合させて、同じ操作
条件下で前記グロー放電反応管内に通した。使用
されたドーパントの気体の濃縮度は約５×10^-6か
ら10^-2ppmの範囲内であつた。多分に置換型リン
またはホウ素のドーパントを含むこのように付着
させられた物質は不純物型のものであり、かつｎ
形又はｐ形の伝導性のものであることが示されて
いる。

この研究者達によつては発見されなかつたが、
他の研究者達により、グロー放電付着操作中、シ
ラン中の水素が、最適温度下でシリコンの多くの
ダングリング結合部と結合して、アモルフアス物
質の電子的特性を対応する結晶質物質の電子的特
性に更に近似させる目的のため、エネルギー・ギ
ヤツプの局在化状態の密度を実質的に低下させる
ことが判つた。

そのエネルギー・ギヤツプにおける局在化状態
の充分に減少された濃度ならびに高品質の電子作
用特性を有する改善されたアモルフアス・シリコ
ン・アロイは、1980年10月７日に発布されたS.R.
OvshinskyおよびA.Madanの米国特許第4226898
号、「結晶質半導体に相当するアモルフアス半導
体」に詳細に記載された如きグロー放電法によ
り、またこの特性と同じ名称の、1980年８月12日
発布されたS.R.OvshinskyおよびM.Izuの同第
4217374号に詳細に説明された如き蒸着法によつ
て、調整された。これらの特許に記載された如
く、アモルフアス・シリコン半導体にはその内部
の局在化状態の密度を実質的に低減するためにフ
ツ素が挿入される。活性化されたフツ素は、局在
化された欠陥状態の密度を実質的に低減するため
アモルフアスの母体におけるアモルフアス・シリ
コン内に容易に拡散してこれと結合するが、これ
はフツ素の原子の大きさが小さいためこれらが容
易にアモルフアスの母体中に浸透し得るためであ
る。フツ素はシリコンのダングリング結合部に結
合して、柔軟性のある結合角度での特に安定状態
のイオン結合であると考えられるものを形成し、
その結果水素その他の補償物質または変性物質に
より形成されるものよりも更に安定でありかつ更
に有効な補償または変成状態をもたらすことにな
る。フツ素は、単独で、または水素と共に使用さ
れる時、その特別に大きな活性度、化学的結合に
おける特異性、および電気陰性度の故に、水素よ
りも更に有効な補償または変成元素であると考え
られる。

一例として、フツ素を単独または水素と組合
せ、更にこれらの元素を極めて少量（例えば、数
原子分率程度）だけ付加することで補償作用の達
成が可能である。しかし、最も望ましいフツ素お
よび水素の使用量は、シリコン／水素／フツ素ア
ロイの形成における如き小さな比率よりも遥かに
大きくなる。このようなフツ素および水素のアロ
イ化量は、例えば、１から５％以上の範囲内にあ
る。このように形成される新しいアロイは、ダン
グリング結合および類似の欠陥状態の単なる中和
によつて達成されるものよりもエネルギー・ギヤ
ツプにおける欠陥状態の密度が低くなるものと考
えられる。特に、このような比較的大量のフツ素
は、アモルフアス・シリコンを含む物質の新たな
構造的形態に実質的に参与するものと考えられ、
ゲルマニウムの如き他のアロイ化材料の添加を容
易にする。

太陽電池の製造に対してバツチ処理に制限され
ると結晶質シリコンと違つてアモルフアス・シリ
コン・アロイは、大容量の連続処理システムで太
陽電池を形成するために、大面積の基板上に多層
にデポジツトされ得る。この種の連続処理システ
ムは、例えば“ｐドープ・シリコン・フイルム及
びそれから作られるデバイスを製造する方法”に
関する1980年５月19日に出願されたSN.151301、
“アモルフアス半導体材料をデポジツトするため
の連続システム”に関する1981年３月16日に出願
されたSN.244386及び“連続的アモルフアス太陽
電池製造システム”に関する1981年３月16日に出
願されたSN.240493、に開示されている。これら
の出願に開示されているように、基板は、一連の
デポジシヨン・チヤンバを通つて連続的に送ら
れ、各チヤンバは特定の物質のタイプのデポジシ
ヨンに使用される。PIN構造の太陽電池を製造す
る場合に、第１のチヤンバは、ｐ形のアモルフア
ス・シリコン・アロイをデポジツトするために使
用され、第２のチヤンバは、真性のアモルフア
ス・シリコン・アロイをデポジツトするために使
用され、第３のチヤンバは、ｎ形のアモルフア
ス・シリコン・アロイをデポジツトするために使
用される。デポジツトされる各アロイ、特に真性
のアロイは、高純度のものでなければならない。
結果として、真性デポジシヨン・チヤンバ内のデ
ポジシヨン雰囲気を他のチヤンバ内のドーピング
成分から分離して、真性チヤンバにドーピング成
分が拡散するのを防止することが必要である。前
述の出願に開示されたシステムにおいて、チヤン
バ間の分離は、基板が１つのチヤンバから次のチ
ヤンバへ通過するときに、基板上に不活性ガスを
通過させるガス・ゲートによつて達成される。

本発明の目的は、連続的なプロセスおいて、高
純度の材料層を基板上にデポジツトし得る基板上
の本体材料をデポジツトする装置を提供すること
にある。

本発明によれば、前記目的は、複数のチヤンバ
内を連続的に通過する基板上に、夫々異なる組成
の材料層を形成する為の半導体デバイス製造装置
であつて、第１のチヤンバと、第１のデポジツシヨン手段
と、前記第１のデポジツシヨン手段により前記基
板上に第１の材料層をデポジツトする為の出発材
料ガスとドーパントガスとを前記第１のチヤンバ
内に供給する為の第１のガス源手段と、前記第１
のチヤンバ内の圧力を所定の圧力に維持する第１
の圧力維持手段と、前記基板の通過するスロツトと、該スロツトを
通過する基板を加熱する為の加熱手段とを有する
分離手段と、前記第１のチヤンバに前記スロツトで連結され
前記第１のチヤンバに隣接して設けられた第２の
チヤンバと、第２のデポジツシヨン手段と、前記
第２のデポジツシヨン手段により前記第１の材料
層の組成とは相違する組成を第２の材料層を前記
基板上にデポジツトする為の出発材料ガスを前記
第２のチヤンバ内に供給する為の第２のガス源手
段と、前記第２のチヤンバ内の圧力を前記第１の
チヤンバ内の圧力より高い圧力に維持する第２の
圧力維持手段と、前記第１のチヤンバから前記第２のチヤンバへ
前記基板を送る手段とを有し、前記分離手段は、前記第１のチヤンバ内と前記
第２のチヤンバ内との圧力差により前記スロツト
内にガスの一方向への流れを与えることを特徴と
する半導体デバイス製造装置、によつて達成され
る。

本発明の半導体デバイス製造装置によれば、第
１のチヤンバと第２のチヤンバとを連結するスロ
ツトを通過する基板が加熱され、更にはチヤンバ
間の圧力差により一方向に流れるガスが加熱さ
れ、これらが高温に維持される。従つて、チヤン
バ間でのドーパントガスの拡散を制限し、夫々異
なる組成の高純度の材料層を基板上にデポジツト
できる。又、基板の温度低下による膜質の低下及
びガスの温度低下による異物の生成等を防ぎ、異
なる組成の材料層からなる半導体デバイスの品質
が向上する。

本発明によれば、前記目的は、複数のチヤンバ
内を連続的に通過する基板上に、夫々異なる組成
の材料層を形成する為の半導体デバイス製造装置
であつて、第１のチヤンバと、第１のデポジツシヨン手段
と、前記第１のデポジツシヨン手段により前記基
板上に第１の材料層をデポジツトする為の出発材
料ガスとドーパントとを前記第１のチヤンバ内に
供給する為の第１のガス源手段と、前記第１のチ
ヤンバ内の圧力を所定の圧力に維持する第１の圧
力維持手段と、前記基板の通過する第１のスロツトと、該第１
のスロツトを通過する基板を加熱する為の第１の
加熱手段とを有する第１の分離手段と、前記第１のチヤンバに前記第１のスロツトで連
結され前記第１のチヤンバに隣接して設けられた
第２のチヤンバと、第２のデポジツシヨン手段
と、前記第２のデポジツシヨン手段により前記第
１の材料層の組成とは相違する組成を有する第２
の材料層を前記基板上にデポジツトする為の出発
材料ガスを前記第２のチヤンバ内に供給する為の
第２のガス源手段と、前記第２のチヤンバ内の圧
力を前記第１のチヤンバ内の圧力より高い圧力に
維持する第２の圧力維持手段と、前記基板の通過する第２のスロツトと、該第２
のスロツトを通過する基板を加熱する為の第２の
加熱手段とを有する第２の分離手段と、前記第２のチヤンバに前記第２のスロツトで連
結され前記第２のチヤンバに隣接して設けられた
第３のチヤンバと、第３のデポジツシヨン手段
と、前記第３のデポジツシヨン手段により前記第
１の材料層および前記第２の材料層の組成とは相
違する組成を有する第３の材料層を前記基板上に
デポジツトする為の出発材料ガスとドーパントと
を前記第３のチヤンバ内に供給する為の第３のガ
ス源手段と、前記第３のチヤンバ内の圧力を前記
第２のチヤンバ内の圧力より低い圧力に維持する
第３の圧力手段と、前記第１のチヤンバから前記第２のチヤンバを
介して前記第３のチヤンバへ前記基板を送る手段
と、前記第１の分離手段が、前記第１のチヤンバ内
と前記第２のチヤンバ内との圧力差によりガスの
一方向への流れを与え、前記第２の分離手段が、
前記第２のチヤンバ内と前記第３のチヤンバ内と
の圧力差によりガスの一方向への流れを与えるこ
とを特徴とする他の半導体デバイス製造装置によ
つて達成される。

本発明の他の半導体デバイス製造装置によれ
ば、第１のチヤンバと第２のチヤンバとを連結す
る第１のスロツトと、第２チヤンバと第３のチヤ
ンバとを連結する第２のスロツトと夫々を通過す
る基板が加熱され、更には各チヤンバ間の圧力差
により一方向に流れるガスが加熱され、これらが
高温に維持される。従つて、チヤンバ間でのドー
パントガスの拡散を制限し、夫々異なる組成の高
純度の材料層を基板上にデポジツトできる。又、
基板の温度低下による膜質の低下及びガスの温度
低下による異物の生成等を防ぎ、異なる組成の材
料層からなる半導体デバイスの品質が向上する。

本発明は、連続的なプロセスによる太陽電池の
製造を改良し、異なる組成の材料を多層母体の材
料を形成するために基板上にデポジツトする必要
がある他の応用にも有効に使用することができ
る。

本発明の他の半導体デバイス製造装置は、特
に、太陽電池の製造に有用であり、第１のチヤン
バでは第１のドーパントが使用されて第１の材料
層をＰ形又はｎ形のいずれかの伝導性にしてもよ
く、第３のチヤンバでは異なるドーパントが使用
され、第１の材料層に関して反対の伝導性の第３
の材料層を形成してもよい。

出発材料ガスは、少なくとも水素、又はフツ
素、又はフツ素含有化合物を含むのが好ましい。
結果として、デポジツトされるアモフアス・アロ
イは、少なくとも１つの状態密度減少元素を組入
れる。他の構造の補償又は変性元素を付加するこ
とができる。

本発明を図示実施例に従つて以下に説明する。

図を参照すると、本発明を実施する多チヤン
バ・システム１０が示されており、このシステム
は、大面積のアモルフアス・シリコン光起電力デ
バイスを大量に生産するのに特に適している。シ
ステム１０は、例えばステンレス鋼のウエブから
形成される基板１２上にPIN構造のセルを作るよ
うに配置されている。PIN構造に必要とされるｐ
形、真性、ｎ形のアモルフアス・シリコン・アロ
イ層をデポジツトするために、本システムは、第
１のチヤンバ１４、第２のチヤンバ１６、第３の
チヤンバ１８を備えている。各チヤンバは、特定
の伝導形のアモルフアス・シリコン・アロイ層を
デポジツトするために使用される。基板１２は、
チヤンバ１４，１６，１８を横切つて伸びてお
り、かかるチヤンバを連続的に通過し、ｐ形、真
性、ｎ形のアモルフアス・シリコン・アロイの連
続的なデポジシヨンを容易にする。基板は、一端
で送り出しロール２０から各チヤンバ１４，１
６，１８へ送られ、他端で巻取りロール２２に巻
かれる。処理後に、ロール２２は、取り外され、
基板１２は、最終処理及び組立てのために分離さ
れる。ロール２０及び２２は本発明の装置に係る
送る手段を構成する。ロール２０及び２２は図示
のようにそれぞれチヤンバ１４と１８の内にある
が、適当なシールが施されればチヤンバ外に設け
ることができる。

各チヤンバ１４，１６，１８は、グロー放電デ
ポジシヨンによつてアモルフアス・シリコン・ア
ロイをデポジツトするように配置される。その目
的のために、各チヤンバ１４，１６，１８は、そ
れぞれ本発明の装置に係るデポジツシヨン手段と
してのグロー放電デポジシヨン装置２４，２６，
２８を備えている。デポジシヨン装置２４，２
６，２８はそれぞれ、カソード３０，３２，３
４、導管３６，３８，４０、高周波発生器４１，
４３，４５、を備えている。これらの導管は、カ
ソードに適当なガス成分を放出するためにカソー
ドに結合され、これらのガスは矢印４２，４４，
４６で示されたように導管によつて受取られる。
導管３６，３８，４０は、本発明の装置に係るガ
ス源手段を構成する。ガスは、カソードを介して
伝えられ、基板１２の下表面に向けられる。

基板１２は、接地されたワイパ４８によつて接
地される。各チヤンバ１４，１６，１８はまた、
デポジシヨン中に基板１２を適当な温度に加熱す
るために、輻射ヒータ５０，５２，５４を備えて
いる。

高周波発生器に関連するカソードと接地された
基板とは、カソードと基板との間にプラズマ領域
５６，５８，６０を形成し、そこで供給ガスの元
素成分は、デポジシヨン種（スピーシス）に分離
され、この種は次いでアモルフアス・シリコン・
アロイ層として基板上にデポジツトされる。

光起電力PINセルを形成するために、チヤンバ
１４のデポジシヨン装置２４は基板上にｐ形のア
モルフアス・シリコン・アロイをデポジツトし、
チヤンバ１６のデポジシヨン装置２６は基板上に
真性アモルフアス・シリコン・アロイをデポジツ
トし、チヤンバ１８のデポジシヨン装置２８は、
基板１２上にｎ形のアモルフアス・シリコン・ア
ロイをデポジツトする。結果として、本システム
は、基板上に少なくとも３つのアモルフアス・シ
リコン・アロイをデポジツトし、チヤンバ１６内
でデポジツトされる第２の層は、ドーピング種で
ある少なくとも１つの元素の不存在によつて、チ
ヤンバ１４及び１８内でデポジツトされる層とは
組成において相違する。

デポジツトされる層は、高効率のデバイスを形
成するために高純度のものであることが本質的な
ことである。この目的のために、ドーピング種を
含むチヤンバ１４及び１８から真性のチヤンバ１
６を分離することが必要である。この分離は、本
質的に、真性のチヤンバ１６とチヤンバ１４及び
１８との間でドーピング種の濃度で少なくとも
10⁴の割合になるのに十分でなければならない。

本発明によれば、チヤンバ１４及び１８内のド
ーピング種から真性のチヤンバ１６の必要な分離
は、チヤンバ１６はチヤンバ１４及び１８へ少な
くとも１つのガスを単一の方向に流すことによつ
て与えられる。図示されたように、チヤンバ１６
は、スロツト６２及び６４によつてチヤンバ１４
及び１８と連通している。基板がロール２０から
チヤンバ１４，１６，１８を介してロール２２に
連続的に移動するときに、スロツトは基板がそこ
を通過できるように設けられる。これらのスロツ
トはまた、矢印６６及び６８で示されたように、
チヤンバ１６からチヤンバ１４及び１８に少なく
とも１つのガスを単一の方向に流す。単一方向の
流速と、スロツト６２及び６４の寸法とは、チヤ
ンバ１４及び１８から真性のチヤンバ１６へのド
ーピング種の逆拡散を防止するように選択するこ
とができる。

チヤンバ１６からスロツト６２及び６４を介し
てチヤンバ１４及び１８へ少なくとも１つのガス
を単一方向に流すために、第１のチヤンバ１４及
び第二のチヤンバ１８は、チヤンバ１６より低い
デポジシヨン内圧に維持される。この目的のため
に、各チヤンバは、自動スロツトル弁７０，７
２，７４と、ポンプ７６，７８，８０と、絶対圧
力計８２，８４，８６とを備えている。各スロツ
トル弁はそれぞれのチヤンバ及びポンプに接続さ
れ、このポンプは、チヤンバから過剰の且つ使用
されるデポジシヨン成分を吐出するように機能す
る。各絶対圧力計は、各チヤンバと各スロツトル
弁に接続される。

絶対圧力計８２，８４，８６は、スロツトル弁
７２を制御するようにセツトされる絶対圧力計８
４と共に較正され、チヤンバ１６内のデポジシヨ
ン圧を0.6トルに維持する。絶対圧力計８２及び
８６は、スロツトル弁７０及び７４をそれぞれ制
御するようにセツトされ、チヤンバ１４及び１８
内の圧力を0.57トルに維持する。それ故、チヤン
バ１４及びチヤンバ１６とチヤンバ１８との間は
0.03トルの圧力差に維持され、少なくとも１つの
ガスの一方向の流れが確立される。スロツトル弁
７０，７２，７４、ポンプ７６，７８，８０、絶
対圧力計８２，８４，８６は本発明の装置に係る
圧力維持手段を構成する。

実際に本発明の好適な実施例によれば、少なく
とも１つのガスは真性の出発材料を含み、この材
料から３つのデポジツトされるアモルフアス・シ
リコン・アロイが与えられる。例えば、出発材料
ガス４４は、必要に応じて、四フツ化ケイ素
（SiF₄）ガスと水素ガス、四フツ化ケイ素ガスと
シラン・ガス（SiH₄）、四フツ化ケイ素ガス、シ
ラン・ガス、を含み得る。出発材料ガス４４は、
スロツト６２及び６４を介する適当な流速を保証
してチヤンバ１４及び１８内のプラズマを維持
し、真性チヤンバ１６へのドーパント種の拡散か
らの必要とされる分離を与える速度で、導管３
８、それ故チヤンバ１６に放出される。例えば、
チヤンバ１６内の圧力が0.6トルで、チヤンバ１
４及び１８内の圧力が0.57トルの高さ0.4インチ
（0.916cm）、幅16インチ（10cm）、流さ６インチ
（15.24cm）のスロツト６２及び６４によるガス４
４の1500SCCMの流速は、スロツト６２及び６４
を介する出発材料ガスの約500SCCMの流速とな
る。この流速500SCCMは、チヤンバ１４及び１
８内にプラズマを維持し且つチヤンバ１８及び１
４からチヤンバ１６へのドーピング種の約10⁴の
濃度比を与えるのに十分である。この比は、チヤ
ンバ１６内の高純度の真性のアモルフアス・シリ
コン・アロイを与えるのに十分な値より大きい。
前述の流速、スロツト寸法及びチヤンバ圧力は本
発明を実施するための一例として理解されるべき
である。他の流速、スロツト寸法及びチヤンバ圧
力もまた、本発明に従つてチヤンバ１４及び１８
から真性のチヤンバ１６を有効に分離するために
利用することができる。

チヤンバ１４及び１８内でｐ形又はｎ形のアロ
イを生成するのに必要とされるドーパントは、導
管３６及び４０を介して導かれ得る。ｐ形のアロ
イを生成するためにチヤンバ１４内で必要とされ
るドーパント濃度は、約0.1原子パーセントであ
る。このドーパントは、例えばジボラン（B₂H₆）
ガスの形態で導かれるホウ素であつてもよい。他
のｐ形ドーパントもまた利用できる。増加したバ
ンド・ギヤツプを有するｐ形アロイを生成するた
めに、窒素、炭素、又は酸素のような元素もまた
導管３６に与えることができる。

ｎ形アロイを生成するためにチヤンバ１８内で
必要とされるドーパント濃度は、約0.05原子パー
セントであり、ホスフイン・ガスとして導管４０
に導かれるリン、又はアルシン・ガスとして導管
４０に導かれる砒素であり得る。

他の配置として、出発材料ガスは、スロツト６
２及び６４を介して出発材料ガスの流れを受ける
間にも、導管３６及び４０を介してドーパントと
共にチヤンバ１４及び１８に導かれてもよい。勿
論、前述の圧力差は所望の一方向の流れを保証す
るために維持されなければならないということが
理解される。前述のように、出発材料の流速は、
チヤンバ１４，１６及び１８内にプラズマを維持
するのに十分であるように維持される。

基板がスロツト６２及び６４を介して１つのチ
ヤンバから次のチヤンバへ通過するときに、基板
１２を高温に維持することが望ましい。これは、
スロツトを画定するチヤンバの壁に接近して本発
明の本発明の装置に係る加熱手段としての加熱コ
イル９０，９２，９４を設けることによつて達成
される。このコイルは、例えば抵抗線から形成さ
れる場合、それぞれの端子に供給されるAC又は
DC電流によつて電力を与えることができる。

図示のデポジシヨン・チヤンバ１４，１６及び
１８は一定の比率に応じて図示されていないとい
うことが理解されなければならない。実際には、
３つのチヤンバ内で均一のデポジシヨン速度を仮
定すると、真性のチヤンバ１４及び１８より長
い。これは、真性の層がｎ形又はｐ形の層よりは
るかに厚いという事実による。例えば、ｐ形層は
約50から500Åであり、真性層は約3000から30000
Åであり、ｎ形層は約50から500Åであり得る。
従つて、理解できるように、チヤンバ１４，１６
及び１８の相対的な寸法は、各チヤンバ内のデポ
ジシヨン速度と、デポジツトされる所望の層厚と
に依存する。

更に、本発明は、グロー放電以外のデポジシヨ
ン・システムを使用することによつて実施するこ
とができるということが理解できる。例えば、チ
ヤンバは、スパツタリグ又は化学的真空蒸着シス
テムを備えることができる。また、各チヤンバは
必要とされる出発材料の全てと共に別々に供給さ
れてもよく、チヤンバ１６からチヤンバ１４及び
１８に一方向に流される少なくとも１つのガス
は、ヘリウム又はアルゴンのような不活性ガスで
あり得る。チヤンバ１２内のプラズマ領域が磁石
等によつて、少なくとも１つのガスの流れから隔
離される場合に、他のガスも使用できる。結果と
して、本発明の装置は、使用されるデポジシヨン
の方法と、チヤンバ間の少なくとも１つのガスの
一方向の流れによつて１つのチヤンバから次のチ
ヤンバへ与えられる分離によりデポジツトされる
べき材料とに大きな適応性を与える。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の装置の一具体例の概略図であ
る。１２……基板、１４，１６，１８……チヤン
バ、２０……送り出しロール、２２……巻取りロ
ール、２４，２６，２８……グロー放電デポジシ
ヨン装置、３０，３２，３４……カソード、３
６，３８，４０……導管、４１，４３，４５……
高周波発生器、４８……ワイパ、５０，５２，５
４……ヒータ、５６，５８，６０……プラズマ領
域。

Claims

【特許請求の範囲】１複数のチヤンバ内を連続的に通過する基板上
に、夫々異なる組成の材料層を形成する為の半導
体デバイス製造装置であつて、第１のチヤンバと、第１のデポジツシヨン手段
と、前記第１のデポジツシヨン手段により前記基
板上に第１の材料層をデポジツトする為の出発材
料ガスとドーパントガスとを前記第１のチヤンバ
内に供給する為の第１のガス源手段と、前記第１
のチヤンバ内の圧力を所定の圧力に維持する第１
の圧力維持手段と、前記基板の通過するスロツトと、該スロツトを
通過する基板を加熱する為の加熱手段とを有する
分離手段と、前記第１のチヤンバに前記スロツトで連結され
前記第１のチヤンバに隣接して設けられた第２の
チヤンバと、第２のデポジツシヨン手段と、前記
第２のデポジツシヨン手段により前記第１の材料
層の組成とは相違する組成を有する第２の材料層
を前記基板上にデポジツトする為の出発材料ガス
を前記第２のチヤンバ内に供給する為の第２のガ
ス源手段と、前記第２のチヤンバ内の圧力を前記
第１のチヤンバ内の圧力より高い圧力に維持する
第２の圧力維持手段と、前記第１のチヤンバから前記第２のチヤンバへ
前記基板を送る手段とを有し、前記分離手段は、前記第１のチヤンバ内と前記
第２のチヤンバ内との圧力差により前記スロツト
内にガスの一方向への流れを与えることを特徴と
する半導体デバイス製造装置。２前記第１のデポジツシヨン手段及び前記第２
のデポジツシヨン手段の夫々がグロー放電デポジ
ツシヨン手段からなる特許請求の範囲第１項に記
載の装置。３前記ドーパントガスがＰ形ドーパントガスで
ある特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の装
置。４前記グロー放電デポジツシヨン手段は、アモ
ルフアス・シリコン・アロイの形態で前記第１の
材料層及び前記第２の材料層のいずれか一つをデ
ポジツトするように配置されている特許請求の範
囲第２項に記載の装置。５前記ドーパントガスにシリコンが含まれてお
り、前記グロー放電デポジツシヨン手段が少なく
とも前記シリコンを含むガスからプラズマを形成
するように配置されている特許請求の範囲第４項
に記載の装置。６前記送る手段が、前記基板を連続的に送る特
許請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に
記載の装置。７複数のチヤンバ内を連続的に通過する基板上
に、夫々異なる組成の材料層を形成する為の半導
体デバイス製造装置であつて、第１のチヤンバと、第１のデポジツシヨン手段
と、前記第１のデポジツシヨン手段により前記基
板上に第１の材料層をデポジツトする為の出発材
料ガスとドーパントとを前記第１のチヤンバ内に
供給する為の第１のガス源手段と、前記第１のチ
ヤンバ内の圧力を所定の圧力に維持する第１の圧
力維持手段と、前記基板の通過する第１のスロツトと、該第１
のスロツトを通過する基板を加熱する為の第１の
加熱手段とを有する第１の分離手段と、前記第１のチヤンバに前記第１のスロツトで連
結され前記第１のチヤンバに隣接して設けられた
第２のチヤンバと、第２のデポジツシヨン手段
と、前記第２のデポジツシヨン手段により前記第
１の材料層の組成とは相違する組成を有する第２
の材料層を前記基板上にデポジツトする為の出発
材料ガスを前記第２のチヤンバ内に供給する為の
第２のガス源手段と、前記第２のチヤンバ内の圧
力を前記第１のチヤンバ内の圧力より高い圧力に
維持する第２の圧力維持手段と、前記基板の通過する第２のスロツトと、該第２
のスロツトを通過する基板を加熱する為の第２の
加熱手段とを有する第２の分離手段と、前記第２のチヤンバに前記第２のスロツトで連
結され前記第２のチヤンバに隣接して設けられた
第３のチヤンバと、第３のデポジツシヨン手段
と、前記第３のデポジツシヨン手段により前記第
１の材料層および前記第２の材料層の組成とは相
違する組成を有する第３の材料層を前記基板上に
デポジツトする為の出発材料ガスとドーパントと
を前記第３のチヤンバ内に供給する為の第３のガ
ス源手段と、前記第３のチヤンバ内の圧力を前記
第２のチヤンバ内の圧力より低い圧力に維持する
第３の圧力維持手段と、前記第１のチヤンバから前記第２のチヤンバを
介して前記第３のチヤンバへ前記基板を送る手段
と、前記第１の分離手段が、前記第１のチヤンバ内
と前記第２のチヤンバ内との圧力差により前記第
１のスロツト内にガスの一方向への流れを与え、
前記第２の分離手段が、前記第２のチヤンバ内と
前記第３のチヤンバ内との圧力差により前記第２
のスロツト内にガスの一方向への流れを与えるこ
とを特徴とする半導体デバイス製造装置。８前記第１のデポジツシヨン手段、前記第２の
デポジツシヨン手段及び前記第３のデポジツシヨ
ン手段の夫々がグロー放電デポジツシヨン手段か
らなる特許請求の範囲第７項に記載の装置。９前記ドーパントガスがＰ形ドーパントガスで
ある特許請求の範囲第７項又は第８項に記載の装
置。１０前記グロー放電デポジツシヨン手段は、ア
モルフアス・シリコン・アロイの形態で前記第１
の材料層、前記第２の材料層及び前記第３の材料
層のいずれか一つをデポジツトするように配置さ
れている特許請求の範囲第８項に記載の装置。１１前記ドーパントガスにシリコンが含まれて
おり、前記グロー放電デポジツシヨン手段が少な
くとも前記シリコンを含むガスからプラズマを形
成するように配置されている特許請求の範囲第１
０項に記載の装置。１２前記送る手段が、前記基板を連続的に送る
特許請求の範囲第７項から第１１項のいずれか一
項に記載の装置。