球状半導体素子の製造方法および製造装置
【課題】多数の球状の半導体の表面に均一な拡散層を形成するための装置を提供することを目的とする。
【解決手段】処理ガスの導入口と排出口を有する円筒形の容器、前記容器内に挿入され、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備する。
【解決手段】処理ガスの導入口と排出口を有する円筒形の容器、前記容器内に挿入され、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状の半導体素子、特に光電変換素子の製造方法および製造装置に関するもので、さらに詳しくは、球状の半導体の表面に拡散層を形成するための拡散方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンなエネルギー源として光電変換装置が注目されている。代表的な光電変換装置は、結晶シリコン半導体ウエハからなる素子を用いたもの、およびアモルファスシリコンからなる半導体層を用いたものである。前者は、単結晶インゴットの製造および単結晶インゴットから半導体ウエハを製造するまでの工程が繁雑であり、しかも結晶の切削屑などにより高価なシリコン原料の利用率が低いので、コスト高となる。後者は、シリコンの未結合手に水素が結合しているアモルファス構造が、光照射によって水素が放たれて構造変化を起こしやすいため、光電変換効率が光照射により徐々に低下するという問題がある。
【０００３】
前記のような特性低下がなく、安価で、高出力が期待できる光電変換装置として、球状のｐ型半導体の表面にｎ型半導体層を形成した球状の光電変換素子を用いたものが検討されている。この光電変換装置は、直径１ｍｍ前後の小さな球状素子を用いることにより、光電変換部全体の平均厚みを薄くし、原料Ｓｉの使用量を軽減するものである。
この種の光電変換装置としては、多数の凹部を有する支持体の各凹部内に、直径１ｍｍ前後の球状の光電変換素子を取り付け、凹部内面を反射鏡として働かせるものが知られている（特許文献１および２など）。このような構成によれば、素子の材料、特に高価なシリコンの使用量を低減するとともに、反射鏡の作用により、素子に直接照射される光の４〜６倍の光を素子に照射できるので、光の有効利用ができるなどの利点を有する。
【０００４】
上記の光電変換素子は、例えば、次のようにして作製される。
まず、極微量のホウ素を含むｐ型多結晶Ｓｉ塊を坩堝内に供給して不活性ガス雰囲気中で溶融させる。その融液を坩堝底部の微小なノズル孔から滴下させ、その液滴を自然落下中に冷却して固化させる。これにより、多結晶または単結晶の球状のｐ型半導体を作製する。
次に、この球状のｐ型半導体の表面を研磨し、さらにエッチングなどにより表面層の約５０μｍを除去した後、例えば、オキシ塩化リンを拡散源として８００〜９５０℃で１０〜３０分間熱処理する。これにより、ｐ型半導体の表面にリンを拡散させた、厚さ約０．５μｍ程度のｎ型半導体層を第２半導体層として形成する。
【０００５】
従来、上記のような球状の第１半導体の表面に、リンを拡散させて第２半導体層を形成するには、シリコンなどのウエハに拡散処理または製膜処理をするための処理装置が用いられていた。この種の半導体デバイスの製造に用いられる装置は、処理ガスの供給や温度制御が精度よく行われるように改良がされているが、基本的には、被処理物はボートに静置される（例えば特許文献３）。したがって、ボートを間欠的に動かすようにしても、多数の球状の素子の表面に均一な拡散層を形成するのは困難である。
【特許文献１】特開２００２−１６４５５４号公報
【特許文献２】特開２００４−６３５６４号公報
【特許文献３】特開平６−２４６２６１号公報
【０００６】
そこで、本発明者らは、以下のような提案をした（特願２００５−２６４３４１）。その第１は、処理ガスを導入する導入口およびガスを排出する排出口を有する円筒状の反応容器内に、多数の球状の半導体を収容し、反応容器を、その軸心のまわりに回転させたり、その前後を上下方向に揺動させたりすることにより、球状の半導体を反応容器内において流動・回転させる方法である。また、反応容器内の半導体の攪拌をよくするために、反応容器内の半導体を前部から後部へおよび後部から前部へと入れ替える工程を加える方法も提案した。
【０００７】
これらの方法によると、球状の半導体は、反応容器の揺動または回転により、流動・回転するから、単に静止状態において反応する場合に比べて、処理ガスとの接触度合いが良好となる。
しかし、円筒状の反応容器内に多数の球状の半導体を収容した場合、層状に堆積された半導体は、上層部と下層部とで十分に入れ替わることができず、多数の半導体に均一に不純物の拡散処理をすることは困難であった。
【０００８】
また、半導体の上層部と下層部との入れ替わりを十分に行わせるために、内壁にリブを設けた反応容器をその軸心のまわりに回転させる方法を提案した。この方法は、前記のリブによって半導体を反応容器の回転方向に押し上げ、回転途上でリブから半導体を落下させるものである。これにより、個々の半導体はその落下過程で一時的にも分離されるから、半導体の全表面で満遍なく処理ガスと接触させることができる。
しかしながら、そのように半導体を落下させると、落下した半導体が反応容器に衝突する。その際、半導体は機械的な衝撃を受けて損傷し、特性が損なわれるという不都合が生じることが分かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、球状の半導体を損傷させることなく、反応容器内において流動・回転させながら、その表面に均一な拡散層を形成することができる方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の球状半導体素子の製造装置は、
一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有する円筒形の容器、
前記容器内に挿入され、前記容器の内径より小さい外径を有し、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、
前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、
前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および
前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備し、
前記容器を回転させることにより、球状の半導体を収容する前記反応容器を回転させて前記球状半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする。
前記反応容器は、その外底面に取手を有し、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、処理ガスを導入するガス導入管を挿入するとともにガス排出口を兼ねる開口を一端に有する円筒形の反応容器内において、球状の半導体の表面に処理ガス中の不純物を拡散させて拡散層を形成する球状半導体素子の製造方法であって、
前記反応容器は、該反応容器の外径より大きい内径を有する円筒形の容器内に挿入されており、前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させることにより、前記容器との摩擦により回転して、前記反応容器内に収容された球状の半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ガス導入管は一端が開口している有底円筒形の反応容器内に挿入されており、ガス導入管の先端または側面に設けられたガス噴射口より噴射される処理ガスは反応容器内に十分に充満する。一方、反応容器は、これを挿入した容器の回転により回転して、その内部に収容している球状の半導体が流動・回転する。したがって、球状半導体が複数層に堆積した状態で反応部に収容されていても、反応容器内において上層部の半導体と下層部の半導体とが相互に混合されるように攪拌されるので、各半導体は処理ガスとの接触状態はほぼ均等となる。このため、多量の半導体にほぼ均一な拡散層を形成することができる。また、反応容器の外底面に取手を設け、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成すると、球状半導体の反応のための反応容器の容器内への挿入および反応後の反応容器の出し入れが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、球状の第１半導体の表面に不純物を拡散して第２半導体層を形成するために、第１半導体が球形であることを利用して、絶えず流動状態において反応させることにより、高品質の半導体素子を得るものである。本発明は、反応容器を回転させることにより、反応容器内に収容した多数の球状の半導体を流動・回転させて、処理ガスとの接触度合いを良好にしてほぼ均一な拡散層を形成しようとするものである。
【００１４】
本発明の第１の特徴は、反応容器を回転させるのに、これを挿入した円筒形の容器を回転させるように構成したことである。本発明の第２の特徴は、前記容器が、一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有すること、および前記反応容器が、前記容器の導入口側を開口している有底円筒形を有し、前記開口から処理ガスの導入管が反応容器の内部に挿入されていることである。
【００１５】
上記の特徴により、反応容器は、その内部に処理ガスを十分に充満させることができる。したがって、反応容器内に収容した半導体に処理ガスを十分に接触させることができる。
【００１６】
反応容器を回転させるのに、反応容器自体に回転駆動機構を設ける構成にすると、半導体の出し入れ、および処理ガスの導入・排出のために余分なスペースを要することとなる。それによって、収容する半導体の量に比較して反応ガスの充満するスペースが大きくなるから、大量の処理ガスを供給せねばならない。
本発明によれば、反応容器は、余分なスペースを要しないから、供給する処理ガスの量を適切にして効率的に反応に供することができる。
【００１７】
反応容器内に挿入される処理ガスの導入管は、その先端部および／または側壁部にガス噴射口を設けることができる。
また、反応容器とこれを回転させる容器とは、両者の接触部が粗面化され、容器は、摩擦により反応容器を回転させるようにするのが好ましい。
【００１８】
本発明の反応容器は、その内壁面に反応容器の長手方向に伸びる１条または複数状のリブを設けることができる。これにより、半導体の攪拌をより効率的に行うことができる。さらに、反応容器の内壁面は粗面化され、多数の微細な凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、反応容器の回転時に半導体が該内壁面を滑ることを防止する摩擦力が作用し、半導体の攪拌をより円滑に行うことができる。
【００１９】
本発明によれば、反応容器内に球状半導体を複数層にして収容し、各半導体の処理ガスとの接触度合いをほぼ均等にできるから、品質の一定した半導体素子の大量生産に適している。
【００２０】
以下、本発明による、光電変換素子に適用できる半導体素子の製造装置を図面を参照して説明する。
【００２１】
実施の形態１
図１は本発明の一実施の形態における半導体素子の製造装置の一部を切り欠いた側面図、図２は炉心管（容器）の縦断面図、図３は図２のIII−III線断面図である。図４は処理ガスの流れの系統を示す略図である。
基台１０は、内部に棚を有する筐体で構成され、その上部に枠体１１を固定している。この枠体１１は両端に一対の軸受け１２を設けている。
【００２２】
後述する加熱ブロックなどを支持する支持板１５は、その下部中央に軸取付部材１６により軸１７を取り付け、この軸１７は軸受け１２に軸支されている。基台１０の端部に設けられた軸受け部１３には、支持板１５の端部に取り付けた部片１８を螺合した操作棒１４の下端部を螺合している。操作棒１４をその上端のハンドルを操作することにより、支持板１５は、基台１０上において、部片１８側が上下し、支持板の基台１０に対する傾斜角度を調節することができる。
【００２３】
支持板１５の上には、中央に加熱ブロック２０が固定されている。加熱ブロック２０は、上下に分割できるようになっており、内部には、石英製の炉心管４０を収容する空間部２１、および炉心管を加熱する加熱手段としてのヒータ２２を有する。
【００２４】
炉心管４０は、図２に示すように、ガスの入口側となる細径部４１、後述の円筒形の反応容器５０を収容する円筒部４２、およびガスの出口側であり、半導体の出し入れをする径大の開口端部４３を有する。炉心管４０の開口端部４３には、石英製の蓋４４（図４参照）が嵌合される。蓋４４の外周には、軸方向に伸びた凹部４５が複数設けられている。この凹部４５により、炉心管が蓋４４で閉塞された状態において、炉心管４０内部のガスは外部へ放出される。炉心管４０は、加熱ブロック２０を上下に分割した状態でその内部にセットされる。炉心管４０の細径部４１および開口端部４３は、加熱ブロック２０の前後に設けられた開口部２３および２４から加熱ブロックの外部に伸びている。
【００２５】
反応容器５０は、両端部は径が小さくなるように絞ってあり、一端には開口５１を設け、他端は閉塞している。この閉塞した端部には、取手５２が設けてある。この取手に適当な治具を引っかけて反応容器を炉心管に出し入れする。反応容器５０は、炉心管４０の内径より若干小さい外径を有し、炉心管の内壁と接する外壁面はブラスト加工により粗面化し、炉心管との摩擦により、炉心管の回転力が伝わるようになっている。これによって、炉心管の回転により炉心管内において炉心管と反対方向に回転する。炉心管４０は、その細径部４１側が下位となるように水平面に対して１°ほど傾斜するように、支持板１５の傾きが調整されている。そのため、反応容器５０は、炉心管４０内において細径部４１側に位置している。炉心管４０の円筒部４２内に設けた突部４９は、反応容器５０を位置決めするストッパの役割をする。
【００２６】
炉心管４０の細径部４１の開口部は、バイトンの名で販売されている耐熱性の樹脂からなる栓４５で封じられている。この栓４５には、ステンレス鋼製のパイプ４８が取り付けられている。パイプ４８の内部に挿入されたガス導入管４６は、炉心管の円筒部４２に挿入されている反応容器５０の底部近くまで伸びている。ガス導入管４６は、その先端の開口からガスを噴出する。ガス導入管４６は、先端を閉鎖して側面に設けた多数の開口からガスを噴出するようにしてもよい。
【００２７】
支持板１５上には、モータ３０、並びに支持部材３５および３６に支持されたシャフト３２が設けられ、シャフト３２は、ギアーやチェーンなどの動力伝達機構３１によりモータ３０の回転軸に連結されて回転する。
支持部材３５の頂部には、ロータリジョイント３７が固定されている。このロータリジョイント３７には、ガス導入管４６の端部が固定されている。炉心管４０の栓４５に取り付けられたパイプ４８は、ガス導入管４６に対して回転できるように支持されており、パイプ４８の駆動部はベルト３３によりシャフト３２に連結されている。また、支持部材３６に設けられて、炉心管の細径部４１を下方から支えている一対のローラ３４は、シャフト３２により駆動され、炉心管の細径部４１に回転力を与える。
【００２８】
一方、炉心管４０の開口端部４３側は、支持部材３８に回転自在に軸支された一対のローラ３９に支持されている。炉心管４０の開口端は、排気用キャップ２５で覆われている。排気用キャップ２５は、炉心管４０から蓋４４の凹部４５をとおして放出されるガスを、排出パイプ２７へ導くように構成されている。排気用キャップ２５と炉心管４０の開口端部との間には隙間があるが、後述のように、パイプ２７には吸引力が働くので、この隙間からガスが外部へ漏れることはない。パイプ２７は、パイプ７２との連結部に長さ方向に伸縮する部分を有し、これによって、支持板１５の傾斜角度の変更に対応できるようになっている。
【００２９】
以上の構成により、炉心管４０は、開口端部４３側がローラ３９に回転自在に支持され、細径部４１を支えるローラ３４およびパイプ４８に架けられたベルト３３により回転される。こうして、炉心管４０は、モータ３０により、加熱ブロック２０内で炉心管４０の軸心のまわりに回転することができる。
【００３０】
次に、図４により、炉心管４０に処理ガスを供給し、排出するガスの供給・排出系統について説明する。
窒素ガスボンベ６１に連なる窒素ガスの供給路は６１Ａと６１Ｂに分岐し、酸素ガスボンベ６０に連なる酸素ガスの供給路は、窒素ガスの供給路６１Ａと合流して、炉心管４０のガス導入管４６と接続されるロータリジョイント３７に連なる接続部６６につながっている。酸素ガスおよび窒素ガスの各々の供給路の途中には、流量調整機能を有するバルブを備えた流量計Ｆ１、Ｆ２およびＦ３が設けられている。
【００３１】
窒素ガスの供給路６１Ｂは、容器６２内の６３で表すＰＯＣｌ3中に漬かっている。容器６２を通過してＰＯＣｌ3を含んだ窒素ガスの供給路は、６３Ａと６３Ｂに分岐し、６３Ａは接続部６６につながっている。６３Ｂは別途設けられた捕集装置につながるパージ路６７となっている。Ｖ１〜Ｖ４は、開閉バルブを表している。
【００３２】
接続部６６に供給されたガスは、ロータリジョイント３７においてガス導入管４６に導入され、そのガス導入管先端の開口から炉心管４０内の反応容器５０内へ供給される。ガス導入管４６を挿入させているパイプ４８の端部には、ガス導入管との間にＯリングを填めてある。したがって、回転している炉心管４０内の反応容器５０には、ロータリジョイント３７からガス導入管４６を経由して、処理ガスを供給することができるとともに、ガスを外部へ漏洩することはない。
【００３３】
炉心管内の反応容器５０に導入されたガスは、回転する反応容器の下位で流動する半導体に接してその表面に第２半導体層を形成する。反応容器内のガスは、開口５１から炉心管４０内に入り、開口端部４３側から排気用キャップ２５および排出パイプ２７を経由してパイプ７２に移動する。パイプ７２にはパイプ７４が連結され、このパイプ７４は、捕集容器７０に収容された水７１に漬かっている。捕集容器７０の気相部は、パイプ７５によりブロア７６に連らなっている。
【００３４】
次に、この装置の動作を説明する。
炉心管４０に、多数の球状のｐ型半導体を入れ、加熱ブロック２０内にセットする。装置の制御部がリセットの状態において、バルブＶ１は開、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４は閉じられている。まず、流量計Ｆ３の制御により、ボンベ６１から窒素ガスを供給路６１Ａを経て炉心管４０へ２Ｌ／分の流量で供給する。このとき、炉心管は８００℃に加熱されている。第１ステップにおいては、バルブＶ１は開いたまま、ヒータを制御して炉心管を例えば、５℃／分の昇温速度で温度を上昇させる。炉心管が９００℃に達してから、酸素ガス供給路の流量計Ｆ１を制御してボンベ６０から酸素ガスを０．４Ｌ／分の流量で供給する。
【００３５】
炉心管の温度が９００℃に保持されるようヒータを制御し、第２ステップにおいて、バルブＶ２およびＶ３を開き、流量計Ｆ２を制御して、１Ｌ当たり１２０ｍｇのオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を含む窒素ガスを０．７７Ｌ／分の流量で炉心管に供給する。こうして炉心管内でＰＯＣｌ3と酸素ガスとの反応でリンガラスが生成し、さらにこのリンガラスとＳｉとの反応で生成したリンが球状の半導体の表面層に拡散する。この拡散工程を３０分間継続した直後、第３ステップにおいて、酸素ボンベに連なる流量計Ｆ１を手動で操作して酸素ガスの供給を遮断し、さらに、バルブＶ２およびＶ３を閉じる。これにより供給路６１Ａを通じて窒素ガスのみを炉心管に供給する。
【００３６】
この窒素ガスの供給を続けながら炉心管の温度を２℃／分の降温速度で下げる。炉心管の温度が８００℃に達したなら、第４ステップにおいて、同温度を６０分間維持して半導体素子のアニール処理を行う。その後、３００℃まで放冷して処理済みの半導体素子を回収する。窒素ガスは、３００℃まで放冷した時点で止める。
【００３７】
炉心管４０から排出されるガスは、ブロア７６の吸引力により、パイプ２７からパイプ７２、およびパイプ７５を経由し、捕集容器７０内の水をとおしてブロア７６から、図示しない固体吸着剤を経由して外部へ排出される。排ガス中のＰＯＣｌ3およびその分解生成物は、大半が捕集容器７０内の水に捕集され、残余は、固体吸着剤で除去される。
【００３８】
以上に説明した処理ガスの供給部分は、基台１０内に納められている。そして、炉心管４０へのガス供給口となる接続部６６と連なるパイプの部分は可撓性を有し、接続部６６が揺動板１５とともに揺動できるようになっている。
炉心管４０は、例えば全長約１３００ｍｍであり、その円筒部の長さは約７５０ｍｍ、直径は約６５０ｍｍである。反応容器５０は、全長約４００ｍｍ、直径約１３０ｍｍである。この反応容器５０に約１．０ｍｍの球状の第１半導体を約８０万個収容して、図１のように、水平方向に対して約１°傾斜させた炉心管内において、拡散層（第２半導体層）を形成することができる。
【００３９】
上記のように、炉心管４０の温度および炉心管への供給ガスの制御とともに、炉心管の回転を制御する。すなわち、モータ３０を駆動して炉心管４０を、例えば１００〜１５０秒に１回転させる。こうして炉心管内の反応容器に収容された球状の第１半導体は、反応容器の径方向に流動・回転することにより、下層の半導体と上層の半導体とが入れ替わるように攪拌される。一方、処理ガスは、ガス導入管４６により反応容器５０の奥深くまで供給され、そのガスの排出口は一端に設けられた開口５１であるから、反応容器内には十分な量の処理ガスを存在させることができる。したがって、反応容器内の各半導体は、ほぼ均等に、かつ十分な濃度の処理ガスと接触し、均一な第２半導体層を形成することができる。
【００４０】
本実施の形態においては、炉心管は、モータ３０により一方向に回転させるようにした。この方式によると、駆動機構も複雑とならず、かつ効率的に拡散層を形成することができる。しかし、間欠的に回転方向を変えたり、交互に半回転させるようにすることもできる。
【００４１】
実施の形態２
図５および図６は本発明の好ましい他の実施の形態における反応容器構成を示す。ここに示す反応容器５０Ａは、内壁面に、容器の長手方向に伸びる３条のリブ５３を設けたものである。これらのリブにより、反応容器内の半導体は、良好に攪拌され、第２半導体層が各半導体においてより均一に形成される。
また、前記のリブは、反応容器の軸方向に平行に設けたが、開口５１側が下位になるように傾斜したリブと、開口５１側が上位となるように傾斜したリブとを適宜設けることにより、開口５１側の半導体を閉塞面側に、また閉塞面側の半導体を開口５１側へそれぞれ移動させるように攪拌することができる。
【００４２】
上記の実施の形態においては、反応容器をその軸心のまわりに一方向に回転させる例を示したが、反応容器を例えば半回転または１／３回転毎に回転方向を変えるように揺動させる方法をとることもできる。
【００４３】
上記の実施の形態においては、ガス導入管は反応容器とは無関係に固定されており、その先端の開口から処理ガスを、反応容器の閉塞面に向けて供給される。反応容器内の球状半導体は、その底部に拡がっているから、ガス導入管の下側に、その拡がっている半導体に向けてガスが噴射されるように、多数の開口を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、品質の一定した球状の半導体素子を製造することができる。本発明による半導体素子のなかで、光電変換素子は、特に、太陽電池装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態における装置の要部を切り欠いた側面図である。
【図２】同装置の反応容器の縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】反応容器への処理ガスの供給・排出系統を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における反応容器の縦断面図である。
【図６】図２のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 球状半導体
１０ 基台
１５ 支持板
２０ 加熱ブロック
２２ ヒータ
４０ 炉心管
４１ 細径部
４２ 円筒部
４６ ガス導入管
５０ 反応容器
５１ 開口
５２ 取手
５３ リブ
６０ 酸素ガスボンベ
６１ 窒素ガスボンベ
６３ オキシ塩化リン
６６ 管継ぎ手を有する接続部
７１ 水
７６ ブロア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状の半導体素子、特に光電変換素子の製造方法および製造装置に関するもので、さらに詳しくは、球状の半導体の表面に拡散層を形成するための拡散方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンなエネルギー源として光電変換装置が注目されている。代表的な光電変換装置は、結晶シリコン半導体ウエハからなる素子を用いたもの、およびアモルファスシリコンからなる半導体層を用いたものである。前者は、単結晶インゴットの製造および単結晶インゴットから半導体ウエハを製造するまでの工程が繁雑であり、しかも結晶の切削屑などにより高価なシリコン原料の利用率が低いので、コスト高となる。後者は、シリコンの未結合手に水素が結合しているアモルファス構造が、光照射によって水素が放たれて構造変化を起こしやすいため、光電変換効率が光照射により徐々に低下するという問題がある。
【０００３】
前記のような特性低下がなく、安価で、高出力が期待できる光電変換装置として、球状のｐ型半導体の表面にｎ型半導体層を形成した球状の光電変換素子を用いたものが検討されている。この光電変換装置は、直径１ｍｍ前後の小さな球状素子を用いることにより、光電変換部全体の平均厚みを薄くし、原料Ｓｉの使用量を軽減するものである。
この種の光電変換装置としては、多数の凹部を有する支持体の各凹部内に、直径１ｍｍ前後の球状の光電変換素子を取り付け、凹部内面を反射鏡として働かせるものが知られている（特許文献１および２など）。このような構成によれば、素子の材料、特に高価なシリコンの使用量を低減するとともに、反射鏡の作用により、素子に直接照射される光の４〜６倍の光を素子に照射できるので、光の有効利用ができるなどの利点を有する。
【０００４】
上記の光電変換素子は、例えば、次のようにして作製される。
まず、極微量のホウ素を含むｐ型多結晶Ｓｉ塊を坩堝内に供給して不活性ガス雰囲気中で溶融させる。その融液を坩堝底部の微小なノズル孔から滴下させ、その液滴を自然落下中に冷却して固化させる。これにより、多結晶または単結晶の球状のｐ型半導体を作製する。
次に、この球状のｐ型半導体の表面を研磨し、さらにエッチングなどにより表面層の約５０μｍを除去した後、例えば、オキシ塩化リンを拡散源として８００〜９５０℃で１０〜３０分間熱処理する。これにより、ｐ型半導体の表面にリンを拡散させた、厚さ約０．５μｍ程度のｎ型半導体層を第２半導体層として形成する。
【０００５】
従来、上記のような球状の第１半導体の表面に、リンを拡散させて第２半導体層を形成するには、シリコンなどのウエハに拡散処理または製膜処理をするための処理装置が用いられていた。この種の半導体デバイスの製造に用いられる装置は、処理ガスの供給や温度制御が精度よく行われるように改良がされているが、基本的には、被処理物はボートに静置される（例えば特許文献３）。したがって、ボートを間欠的に動かすようにしても、多数の球状の素子の表面に均一な拡散層を形成するのは困難である。
【特許文献１】特開２００２−１６４５５４号公報
【特許文献２】特開２００４−６３５６４号公報
【特許文献３】特開平６−２４６２６１号公報
【０００６】
そこで、本発明者らは、以下のような提案をした（特願２００５−２６４３４１）。その第１は、処理ガスを導入する導入口およびガスを排出する排出口を有する円筒状の反応容器内に、多数の球状の半導体を収容し、反応容器を、その軸心のまわりに回転させたり、その前後を上下方向に揺動させたりすることにより、球状の半導体を反応容器内において流動・回転させる方法である。また、反応容器内の半導体の攪拌をよくするために、反応容器内の半導体を前部から後部へおよび後部から前部へと入れ替える工程を加える方法も提案した。
【０００７】
これらの方法によると、球状の半導体は、反応容器の揺動または回転により、流動・回転するから、単に静止状態において反応する場合に比べて、処理ガスとの接触度合いが良好となる。
しかし、円筒状の反応容器内に多数の球状の半導体を収容した場合、層状に堆積された半導体は、上層部と下層部とで十分に入れ替わることができず、多数の半導体に均一に不純物の拡散処理をすることは困難であった。
【０００８】
また、半導体の上層部と下層部との入れ替わりを十分に行わせるために、内壁にリブを設けた反応容器をその軸心のまわりに回転させる方法を提案した。この方法は、前記のリブによって半導体を反応容器の回転方向に押し上げ、回転途上でリブから半導体を落下させるものである。これにより、個々の半導体はその落下過程で一時的にも分離されるから、半導体の全表面で満遍なく処理ガスと接触させることができる。
しかしながら、そのように半導体を落下させると、落下した半導体が反応容器に衝突する。その際、半導体は機械的な衝撃を受けて損傷し、特性が損なわれるという不都合が生じることが分かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、球状の半導体を損傷させることなく、反応容器内において流動・回転させながら、その表面に均一な拡散層を形成することができる方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の球状半導体素子の製造装置は、
一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有する円筒形の容器、
前記容器内に挿入され、前記容器の内径より小さい外径を有し、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、
前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、
前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および
前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備し、
前記容器を回転させることにより、球状の半導体を収容する前記反応容器を回転させて前記球状半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする。
前記反応容器は、その外底面に取手を有し、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、処理ガスを導入するガス導入管を挿入するとともにガス排出口を兼ねる開口を一端に有する円筒形の反応容器内において、球状の半導体の表面に処理ガス中の不純物を拡散させて拡散層を形成する球状半導体素子の製造方法であって、
前記反応容器は、該反応容器の外径より大きい内径を有する円筒形の容器内に挿入されており、前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させることにより、前記容器との摩擦により回転して、前記反応容器内に収容された球状の半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ガス導入管は一端が開口している有底円筒形の反応容器内に挿入されており、ガス導入管の先端または側面に設けられたガス噴射口より噴射される処理ガスは反応容器内に十分に充満する。一方、反応容器は、これを挿入した容器の回転により回転して、その内部に収容している球状の半導体が流動・回転する。したがって、球状半導体が複数層に堆積した状態で反応部に収容されていても、反応容器内において上層部の半導体と下層部の半導体とが相互に混合されるように攪拌されるので、各半導体は処理ガスとの接触状態はほぼ均等となる。このため、多量の半導体にほぼ均一な拡散層を形成することができる。また、反応容器の外底面に取手を設け、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成すると、球状半導体の反応のための反応容器の容器内への挿入および反応後の反応容器の出し入れが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、球状の第１半導体の表面に不純物を拡散して第２半導体層を形成するために、第１半導体が球形であることを利用して、絶えず流動状態において反応させることにより、高品質の半導体素子を得るものである。本発明は、反応容器を回転させることにより、反応容器内に収容した多数の球状の半導体を流動・回転させて、処理ガスとの接触度合いを良好にしてほぼ均一な拡散層を形成しようとするものである。
【００１４】
本発明の第１の特徴は、反応容器を回転させるのに、これを挿入した円筒形の容器を回転させるように構成したことである。本発明の第２の特徴は、前記容器が、一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有すること、および前記反応容器が、前記容器の導入口側を開口している有底円筒形を有し、前記開口から処理ガスの導入管が反応容器の内部に挿入されていることである。
【００１５】
上記の特徴により、反応容器は、その内部に処理ガスを十分に充満させることができる。したがって、反応容器内に収容した半導体に処理ガスを十分に接触させることができる。
【００１６】
反応容器を回転させるのに、反応容器自体に回転駆動機構を設ける構成にすると、半導体の出し入れ、および処理ガスの導入・排出のために余分なスペースを要することとなる。それによって、収容する半導体の量に比較して反応ガスの充満するスペースが大きくなるから、大量の処理ガスを供給せねばならない。
本発明によれば、反応容器は、余分なスペースを要しないから、供給する処理ガスの量を適切にして効率的に反応に供することができる。
【００１７】
反応容器内に挿入される処理ガスの導入管は、その先端部および／または側壁部にガス噴射口を設けることができる。
また、反応容器とこれを回転させる容器とは、両者の接触部が粗面化され、容器は、摩擦により反応容器を回転させるようにするのが好ましい。
【００１８】
本発明の反応容器は、その内壁面に反応容器の長手方向に伸びる１条または複数状のリブを設けることができる。これにより、半導体の攪拌をより効率的に行うことができる。さらに、反応容器の内壁面は粗面化され、多数の微細な凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、反応容器の回転時に半導体が該内壁面を滑ることを防止する摩擦力が作用し、半導体の攪拌をより円滑に行うことができる。
【００１９】
本発明によれば、反応容器内に球状半導体を複数層にして収容し、各半導体の処理ガスとの接触度合いをほぼ均等にできるから、品質の一定した半導体素子の大量生産に適している。
【００２０】
以下、本発明による、光電変換素子に適用できる半導体素子の製造装置を図面を参照して説明する。
【００２１】
実施の形態１
図１は本発明の一実施の形態における半導体素子の製造装置の一部を切り欠いた側面図、図２は炉心管（容器）の縦断面図、図３は図２のIII−III線断面図である。図４は処理ガスの流れの系統を示す略図である。
基台１０は、内部に棚を有する筐体で構成され、その上部に枠体１１を固定している。この枠体１１は両端に一対の軸受け１２を設けている。
【００２２】
後述する加熱ブロックなどを支持する支持板１５は、その下部中央に軸取付部材１６により軸１７を取り付け、この軸１７は軸受け１２に軸支されている。基台１０の端部に設けられた軸受け部１３には、支持板１５の端部に取り付けた部片１８を螺合した操作棒１４の下端部を螺合している。操作棒１４をその上端のハンドルを操作することにより、支持板１５は、基台１０上において、部片１８側が上下し、支持板の基台１０に対する傾斜角度を調節することができる。
【００２３】
支持板１５の上には、中央に加熱ブロック２０が固定されている。加熱ブロック２０は、上下に分割できるようになっており、内部には、石英製の炉心管４０を収容する空間部２１、および炉心管を加熱する加熱手段としてのヒータ２２を有する。
【００２４】
炉心管４０は、図２に示すように、ガスの入口側となる細径部４１、後述の円筒形の反応容器５０を収容する円筒部４２、およびガスの出口側であり、半導体の出し入れをする径大の開口端部４３を有する。炉心管４０の開口端部４３には、石英製の蓋４４（図４参照）が嵌合される。蓋４４の外周には、軸方向に伸びた凹部４５が複数設けられている。この凹部４５により、炉心管が蓋４４で閉塞された状態において、炉心管４０内部のガスは外部へ放出される。炉心管４０は、加熱ブロック２０を上下に分割した状態でその内部にセットされる。炉心管４０の細径部４１および開口端部４３は、加熱ブロック２０の前後に設けられた開口部２３および２４から加熱ブロックの外部に伸びている。
【００２５】
反応容器５０は、両端部は径が小さくなるように絞ってあり、一端には開口５１を設け、他端は閉塞している。この閉塞した端部には、取手５２が設けてある。この取手に適当な治具を引っかけて反応容器を炉心管に出し入れする。反応容器５０は、炉心管４０の内径より若干小さい外径を有し、炉心管の内壁と接する外壁面はブラスト加工により粗面化し、炉心管との摩擦により、炉心管の回転力が伝わるようになっている。これによって、炉心管の回転により炉心管内において炉心管と反対方向に回転する。炉心管４０は、その細径部４１側が下位となるように水平面に対して１°ほど傾斜するように、支持板１５の傾きが調整されている。そのため、反応容器５０は、炉心管４０内において細径部４１側に位置している。炉心管４０の円筒部４２内に設けた突部４９は、反応容器５０を位置決めするストッパの役割をする。
【００２６】
炉心管４０の細径部４１の開口部は、バイトンの名で販売されている耐熱性の樹脂からなる栓４５で封じられている。この栓４５には、ステンレス鋼製のパイプ４８が取り付けられている。パイプ４８の内部に挿入されたガス導入管４６は、炉心管の円筒部４２に挿入されている反応容器５０の底部近くまで伸びている。ガス導入管４６は、その先端の開口からガスを噴出する。ガス導入管４６は、先端を閉鎖して側面に設けた多数の開口からガスを噴出するようにしてもよい。
【００２７】
支持板１５上には、モータ３０、並びに支持部材３５および３６に支持されたシャフト３２が設けられ、シャフト３２は、ギアーやチェーンなどの動力伝達機構３１によりモータ３０の回転軸に連結されて回転する。
支持部材３５の頂部には、ロータリジョイント３７が固定されている。このロータリジョイント３７には、ガス導入管４６の端部が固定されている。炉心管４０の栓４５に取り付けられたパイプ４８は、ガス導入管４６に対して回転できるように支持されており、パイプ４８の駆動部はベルト３３によりシャフト３２に連結されている。また、支持部材３６に設けられて、炉心管の細径部４１を下方から支えている一対のローラ３４は、シャフト３２により駆動され、炉心管の細径部４１に回転力を与える。
【００２８】
一方、炉心管４０の開口端部４３側は、支持部材３８に回転自在に軸支された一対のローラ３９に支持されている。炉心管４０の開口端は、排気用キャップ２５で覆われている。排気用キャップ２５は、炉心管４０から蓋４４の凹部４５をとおして放出されるガスを、排出パイプ２７へ導くように構成されている。排気用キャップ２５と炉心管４０の開口端部との間には隙間があるが、後述のように、パイプ２７には吸引力が働くので、この隙間からガスが外部へ漏れることはない。パイプ２７は、パイプ７２との連結部に長さ方向に伸縮する部分を有し、これによって、支持板１５の傾斜角度の変更に対応できるようになっている。
【００２９】
以上の構成により、炉心管４０は、開口端部４３側がローラ３９に回転自在に支持され、細径部４１を支えるローラ３４およびパイプ４８に架けられたベルト３３により回転される。こうして、炉心管４０は、モータ３０により、加熱ブロック２０内で炉心管４０の軸心のまわりに回転することができる。
【００３０】
次に、図４により、炉心管４０に処理ガスを供給し、排出するガスの供給・排出系統について説明する。
窒素ガスボンベ６１に連なる窒素ガスの供給路は６１Ａと６１Ｂに分岐し、酸素ガスボンベ６０に連なる酸素ガスの供給路は、窒素ガスの供給路６１Ａと合流して、炉心管４０のガス導入管４６と接続されるロータリジョイント３７に連なる接続部６６につながっている。酸素ガスおよび窒素ガスの各々の供給路の途中には、流量調整機能を有するバルブを備えた流量計Ｆ１、Ｆ２およびＦ３が設けられている。
【００３１】
窒素ガスの供給路６１Ｂは、容器６２内の６３で表すＰＯＣｌ3中に漬かっている。容器６２を通過してＰＯＣｌ3を含んだ窒素ガスの供給路は、６３Ａと６３Ｂに分岐し、６３Ａは接続部６６につながっている。６３Ｂは別途設けられた捕集装置につながるパージ路６７となっている。Ｖ１〜Ｖ４は、開閉バルブを表している。
【００３２】
接続部６６に供給されたガスは、ロータリジョイント３７においてガス導入管４６に導入され、そのガス導入管先端の開口から炉心管４０内の反応容器５０内へ供給される。ガス導入管４６を挿入させているパイプ４８の端部には、ガス導入管との間にＯリングを填めてある。したがって、回転している炉心管４０内の反応容器５０には、ロータリジョイント３７からガス導入管４６を経由して、処理ガスを供給することができるとともに、ガスを外部へ漏洩することはない。
【００３３】
炉心管内の反応容器５０に導入されたガスは、回転する反応容器の下位で流動する半導体に接してその表面に第２半導体層を形成する。反応容器内のガスは、開口５１から炉心管４０内に入り、開口端部４３側から排気用キャップ２５および排出パイプ２７を経由してパイプ７２に移動する。パイプ７２にはパイプ７４が連結され、このパイプ７４は、捕集容器７０に収容された水７１に漬かっている。捕集容器７０の気相部は、パイプ７５によりブロア７６に連らなっている。
【００３４】
次に、この装置の動作を説明する。
炉心管４０に、多数の球状のｐ型半導体を入れ、加熱ブロック２０内にセットする。装置の制御部がリセットの状態において、バルブＶ１は開、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４は閉じられている。まず、流量計Ｆ３の制御により、ボンベ６１から窒素ガスを供給路６１Ａを経て炉心管４０へ２Ｌ／分の流量で供給する。このとき、炉心管は８００℃に加熱されている。第１ステップにおいては、バルブＶ１は開いたまま、ヒータを制御して炉心管を例えば、５℃／分の昇温速度で温度を上昇させる。炉心管が９００℃に達してから、酸素ガス供給路の流量計Ｆ１を制御してボンベ６０から酸素ガスを０．４Ｌ／分の流量で供給する。
【００３５】
炉心管の温度が９００℃に保持されるようヒータを制御し、第２ステップにおいて、バルブＶ２およびＶ３を開き、流量計Ｆ２を制御して、１Ｌ当たり１２０ｍｇのオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を含む窒素ガスを０．７７Ｌ／分の流量で炉心管に供給する。こうして炉心管内でＰＯＣｌ3と酸素ガスとの反応でリンガラスが生成し、さらにこのリンガラスとＳｉとの反応で生成したリンが球状の半導体の表面層に拡散する。この拡散工程を３０分間継続した直後、第３ステップにおいて、酸素ボンベに連なる流量計Ｆ１を手動で操作して酸素ガスの供給を遮断し、さらに、バルブＶ２およびＶ３を閉じる。これにより供給路６１Ａを通じて窒素ガスのみを炉心管に供給する。
【００３６】
この窒素ガスの供給を続けながら炉心管の温度を２℃／分の降温速度で下げる。炉心管の温度が８００℃に達したなら、第４ステップにおいて、同温度を６０分間維持して半導体素子のアニール処理を行う。その後、３００℃まで放冷して処理済みの半導体素子を回収する。窒素ガスは、３００℃まで放冷した時点で止める。
【００３７】
炉心管４０から排出されるガスは、ブロア７６の吸引力により、パイプ２７からパイプ７２、およびパイプ７５を経由し、捕集容器７０内の水をとおしてブロア７６から、図示しない固体吸着剤を経由して外部へ排出される。排ガス中のＰＯＣｌ3およびその分解生成物は、大半が捕集容器７０内の水に捕集され、残余は、固体吸着剤で除去される。
【００３８】
以上に説明した処理ガスの供給部分は、基台１０内に納められている。そして、炉心管４０へのガス供給口となる接続部６６と連なるパイプの部分は可撓性を有し、接続部６６が揺動板１５とともに揺動できるようになっている。
炉心管４０は、例えば全長約１３００ｍｍであり、その円筒部の長さは約７５０ｍｍ、直径は約６５０ｍｍである。反応容器５０は、全長約４００ｍｍ、直径約１３０ｍｍである。この反応容器５０に約１．０ｍｍの球状の第１半導体を約８０万個収容して、図１のように、水平方向に対して約１°傾斜させた炉心管内において、拡散層（第２半導体層）を形成することができる。
【００３９】
上記のように、炉心管４０の温度および炉心管への供給ガスの制御とともに、炉心管の回転を制御する。すなわち、モータ３０を駆動して炉心管４０を、例えば１００〜１５０秒に１回転させる。こうして炉心管内の反応容器に収容された球状の第１半導体は、反応容器の径方向に流動・回転することにより、下層の半導体と上層の半導体とが入れ替わるように攪拌される。一方、処理ガスは、ガス導入管４６により反応容器５０の奥深くまで供給され、そのガスの排出口は一端に設けられた開口５１であるから、反応容器内には十分な量の処理ガスを存在させることができる。したがって、反応容器内の各半導体は、ほぼ均等に、かつ十分な濃度の処理ガスと接触し、均一な第２半導体層を形成することができる。
【００４０】
本実施の形態においては、炉心管は、モータ３０により一方向に回転させるようにした。この方式によると、駆動機構も複雑とならず、かつ効率的に拡散層を形成することができる。しかし、間欠的に回転方向を変えたり、交互に半回転させるようにすることもできる。
【００４１】
実施の形態２
図５および図６は本発明の好ましい他の実施の形態における反応容器構成を示す。ここに示す反応容器５０Ａは、内壁面に、容器の長手方向に伸びる３条のリブ５３を設けたものである。これらのリブにより、反応容器内の半導体は、良好に攪拌され、第２半導体層が各半導体においてより均一に形成される。
また、前記のリブは、反応容器の軸方向に平行に設けたが、開口５１側が下位になるように傾斜したリブと、開口５１側が上位となるように傾斜したリブとを適宜設けることにより、開口５１側の半導体を閉塞面側に、また閉塞面側の半導体を開口５１側へそれぞれ移動させるように攪拌することができる。
【００４２】
上記の実施の形態においては、反応容器をその軸心のまわりに一方向に回転させる例を示したが、反応容器を例えば半回転または１／３回転毎に回転方向を変えるように揺動させる方法をとることもできる。
【００４３】
上記の実施の形態においては、ガス導入管は反応容器とは無関係に固定されており、その先端の開口から処理ガスを、反応容器の閉塞面に向けて供給される。反応容器内の球状半導体は、その底部に拡がっているから、ガス導入管の下側に、その拡がっている半導体に向けてガスが噴射されるように、多数の開口を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、品質の一定した球状の半導体素子を製造することができる。本発明による半導体素子のなかで、光電変換素子は、特に、太陽電池装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態における装置の要部を切り欠いた側面図である。
【図２】同装置の反応容器の縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】反応容器への処理ガスの供給・排出系統を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における反応容器の縦断面図である。
【図６】図２のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 球状半導体
１０ 基台
１５ 支持板
２０ 加熱ブロック
２２ ヒータ
４０ 炉心管
４１ 細径部
４２ 円筒部
４６ ガス導入管
５０ 反応容器
５１ 開口
５２ 取手
５３ リブ
６０ 酸素ガスボンベ
６１ 窒素ガスボンベ
６３ オキシ塩化リン
６６ 管継ぎ手を有する接続部
７１ 水
７６ ブロア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有する円筒形の容器、
前記容器内に挿入され、前記容器の内径より小さい外径を有し、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、
前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、
前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および
前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備し、
前記容器を回転させることにより、球状の半導体を収容する前記反応容器を回転させて前記球状半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造装置。
【請求項２】
前記反応容器は、その外底面に取手を有し、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成された請求項１記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項３】
前記反応容器が、その内壁面に、その長手方向に伸びる１つまたは複数のリブを有する請求項１または２に記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項４】
前記反応容器が、その内壁面が粗面化されている請求項１または２に記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項５】
処理ガスを導入するガス導入管を挿入するとともにガス排出口を兼ねる開口を一端に有する円筒形の反応容器内において、球状の半導体の表面に処理ガス中の不純物を拡散させて拡散層を形成する球状半導体素子の製造方法であって、
前記反応容器は、該反応容器の外径より大きい内径を有する円筒形の容器内に挿入されており、前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させることにより、前記容器との摩擦により回転して、前記反応容器内に収容された球状の半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造方法。
【請求項１】
一方に処理ガスを導入する導入口を有し、他方に処理ガスを排出する排出口を有する円筒形の容器、
前記容器内に挿入され、前記容器の内径より小さい外径を有し、前記導入口側を開口している有底円筒形の反応容器、
前記導入口から前記反応容器内にその開口から挿入されている処理ガス導入管、
前記容器をその外側から加熱する加熱手段、および
前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させる駆動手段を具備し、
前記容器を回転させることにより、球状の半導体を収容する前記反応容器を回転させて前記球状半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造装置。
【請求項２】
前記反応容器は、その外底面に取手を有し、その取手を利用して前記容器のガス排出口側から出し入れできるように構成された請求項１記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項３】
前記反応容器が、その内壁面に、その長手方向に伸びる１つまたは複数のリブを有する請求項１または２に記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項４】
前記反応容器が、その内壁面が粗面化されている請求項１または２に記載の球状半導体素子の製造装置。
【請求項５】
処理ガスを導入するガス導入管を挿入するとともにガス排出口を兼ねる開口を一端に有する円筒形の反応容器内において、球状の半導体の表面に処理ガス中の不純物を拡散させて拡散層を形成する球状半導体素子の製造方法であって、
前記反応容器は、該反応容器の外径より大きい内径を有する円筒形の容器内に挿入されており、前記容器をその長手方向の軸心のまわりに回転させることにより、前記容器との摩擦により回転して、前記反応容器内に収容された球状の半導体を流動させ、その流動状態の球状半導体を前記ガス導入管から供給される処理ガスと反応させることを特徴とする球状半導体素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０６０５９（Ｐ２００８−３０６０５９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５２９９３（Ｐ２００７−１５２９９３）
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電システム実用化加速技術開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（５０２１３９９１０）株式会社クリーンベンチャー２１ (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電システム実用化加速技術開発」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（５０２１３９９１０）株式会社クリーンベンチャー２１ (33)
【Ｆターム（参考）】
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