[发明专利]半导体层的制造方法和半导体层制造装置以及使用它们制造的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体层的制造方法和半导体层制造装置以及使用它们制造的半导体器件。更详细说就是涉及例如在等离子CVD法等中通过单室方式制造由半导体薄膜构成的半导体层的半导体层制造方法和半导体层制造装置以及使用它们制造的半导体器件。

背景技术

近年来，以气体作为原料并通过等离子CVD法形成的薄膜光电转换元件正被关注。作为这种薄膜光电转换元件的例子，能够举出由硅系薄膜构成的硅系薄膜光电转换元件、以CIS(CuInSe₂)化合物、CIGS(Cu(In、Ga)Se₂)化合物构成的薄膜光电转换元件等，正在推进它们的开发和生产量的扩大。这些光电转换元件一大特点在于：使用等离子CVD装置或喷溅装置这样的形成装置，在大面积且便宜的基板上层合半导体层或金属电极膜，然后，通过激光布图来分离连接在同一基板上制作的光电转换元件，由此有可能兼顾光电转换元件的低成本化和高性能化。但在该制造工序中，以器件制作的基础装置即等离子CVD装置为代表的半导体层制造装置的高成本化而引起的光电转换元件制造成本的增加成为大规模普及的一个障碍。

鉴于该问题，例如日本特开2000-252495号公报(专利文献1)就公开了一种单室方式，即把p型半导体层、i型结晶硅系光电转换层和n型半导体层在同一等离子CVD形成室内按顺序连续形成。该方式与把各个层在不同的形成室中形成的串联方式(インライン方式)和多室方式相比，能够减少形成室的数量，把设备简化。不需要各形成室之间的运送，光电转换元件的制造时间也被缩短。

而且，在日本特开2000-252495号公报(专利文献1)中记载有：“为了防止向p型半导体层和n型半导体层掺杂的导电型决定杂质原子被导入到其他的不同种类的半导体层中，在形成各个半导体层之前需要进行堆积室内的充分的气体置换，例如是利用氢气等净化气体进行一小时的气体置换。即使是实施了这种气体置换，也不能得到非晶硅太阳电池的良好性能，所以，单室方式说到底也仅用于实验用途”，具有非晶硅系光电转换层的光电转换元件利用单室方式的形成方法并未实用化。

日本特开2004-006537号公报(专利文献2)中记载有：在形成p型半导体层之后，通过(1)室内真空排气(2)H₂或SiH₄或这两者的气体置换(3)使用氢气等腐蚀气体的等离子清洗这样的方法，除去室内由B₂H₆气体和B₂H₅气体而形成的物质，由此，能够抑制硼向i型半导体层的自动掺杂。

但在反应室内通过等离子CVD法形成半导体层时，存在如下问题，为了在半导体层的形成之前把反应室内存在的杂质通过气体置换除去而形成优质的半导体层，需要长时间进行气体置换。

并且，如上述技术所记载的那样，在把具有p型半导体层、i型半导体层及n型半导体层的光电转换元件在同一反应室内、利用等离子CVD法形成薄膜光电转换元件的半导体层形成方法(单室方式)中，由于向p型半导体层和n型半导体层掺杂的导电型决定杂质原子也被导入其他不同种类的半导体层，所以存在难于得到具有良好光电转换特性的光电转换元件的问题。特别是对于非晶硅系薄膜光电转换元件来说，现状是难以应用单室方式，尚未达到实用化。

专利文献1：日本特开2000-252495号公报

专利文献2：日本特开2004-006537号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于提供一种半导体层的制造方法和半导体层制造装置以及使用它们制造的半导体器件，通过该半导体层的制造方法，缩短在形成半导体层之前用于减少反应室内存在的杂质浓度的处理时间，利用单室方式也能够形成优质的半导体层。

本发明的半导体层的制造方法中，在能够密闭的反应室内部来形成半导体层，其中，包括：使用置换气体来除去反应室内部的杂质的杂质除去工序、形成半导体层的半导体层形成工序，杂质除去工序是把由向反应室内部导入置换气体的置换气体导入工序和把置换气体排出的排气工序构成的循环反复进行多次的工序，杂质除去工序至少在半导体层形成工序之前进行。

本发明的半导体层制造方法中，半导体层包括导电型不同的多层，优选把半导体层在同一反应室内部形成。