JP2000133602A

JP2000133602A - 半導体薄膜の形成方法および装置

Info

Publication number: JP2000133602A
Application number: JP10322913A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Koda; 勇蔵幸田; Yasushi Fujioka; 靖藤岡; Akira Sakai; 明酒井; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Tadashi Sawayama; 忠志澤山; Takahiro Yajima; 孝博矢島; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: JP3787444B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、成膜室内の放電空間内におけるガス
の流れに必ずしも依存すること無く、膜厚方向に所望の
組成分布（プロファイル）を形成することができ、さら
には、それをよりコスト安に実現することのできる半導
体薄膜の形成方法および装置を提供することを目的とし
ている。【解決手段】本発明は、導体薄膜の原料となる物質を複
数含有する原材料混合ガスを成膜室の放電空間内へ導入
し、高周波電力を印加して該原材料混合ガスをプラズマ
放電によって分解し、非単結晶半導体薄膜を所望の基体
上へ形成する半導体薄膜形成方法または装置において、
一つの成膜室に対し、一つ以上の原材料ガス導入手段と
一つの電力導入手段とを有する成膜室を複数連結させ、
該複数の成膜室において同一の導電型の半導体薄膜を形
成するための成膜室が隣り合うように配置し、該隣り合
う成膜室間で異なる電力値の高周波電力を印加して半導
体薄膜を形成することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体薄膜の形成方
法および装置に関し、特に、太陽電池等の半導体機能素
子を構成するための非単結晶半導体薄膜の形成方法およ
び装置、例えば、アモルファスシリコンやアモルファス
シリコン合金を用いた太陽電池等の光起電力素子を大量
生産する方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ放電を使って連続的に搬送可能
な長尺帯状部材上へ堆積膜を形成する際に、堆積膜の元
素組成比率を膜厚方向に変化を持たせて堆積させる試み
として、例えば、特開平５−１２１３３８号公報では、
長尺帯状部材を連続的に移動させながら、該基板上にプ
ラズマＣＶＤによって堆積膜を形成するにあたり、帯状
部材移動方向と平行な方向に材料ガスの流れを形成し、
同時に基板移動方向と平行な方向に高周波電力を印加す
るための放電手段を複数個設置して、堆積膜の膜厚方向
の元素組成比率に変化を持たせる方法が開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記例
の従来技術では、成膜空間内における原料ガスの流れ方
向を帯状部材移動方向（搬送方向）に平行な方向に形成
する必要があり、これを実現させるためには、ガス供給
管、排気口等の配置、成膜室のガス流れ方向長等を検討
し成膜室構造を作り込んでいく必要があり、また容器構
造の設計自由度が必ずしも大きくなかった。また、ガス
の流れをうまく作り出せないような大きさ（小ささ）の
容器であったり、レイアウトによっては効果が期待でき
なくなってしまうという問題点があった。さらには、一
つの成膜室に対し、複数の放電手段を設置することもあ
り、装置的には複雑かつ大掛かりとなり、成膜条件の最
適化という面においてもパラメータが増加する関係上煩
雑であった。さらにまた、堆積膜の条件を検討するに当
たり、複数種類含有する原料ガスの総流量を変更した場
合には、必然的に成膜室内における材料ガスの滞留時間
が変化するため、それを考慮する必要があり、滞留時間
を一定にするためには、排気コンダクタンスを調整する
等の作業が必要であった。すなわちハード的な面に関す
る問題としては、成膜室の設計自由度が減少することや
構造が多少なりとも大掛かりで複雑化してしまうこと等
で、必然的に装置制作コストが増加してしまう傾向にあ
った。一方、ソフト的な面に関する問題としては、最適
化を検討すべきパラメータの増加により技術開発検討項
目が増える結果、技術開発期間を長期化させてしまうこ
とや、最適化値が決定された後においても、それらの最
適値を使って定常なプラズマ放電をある特定時間連続し
て行うような生産過程においても、再現性良く制御すべ
きパラメータの数が増加してしまうという問題が生じて
いた。

【０００４】そこで、本発明は、上記した従来技術の課
題を解決し、プラズマ放電を使って電気的特性の優れた
半導体層を形成する際のＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶ
ａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法において、プラズ
マ放電状態を定常な一定状態に保ち、複数の元素を含有
する半導体薄膜をその膜厚方向に所望の組成分布（プロ
ファイル）を形成しながら、再現性よく形成することが
可能な方法および装置として、成膜室内の放電空間内に
おけるガスの流れに必ずしも依存すること無く、膜厚方
向に所望の組成分布（プロファイル）を形成することが
でき、さらには、それをよりコスト安に実現することの
できる半導体薄膜の形成方法および装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、半導体薄膜の形成方法および装置を、つぎ
のように構成したことを特徴とするものである。すなわ
ち、本発明の半導体薄膜の形成方法は、半導体薄膜の原
料となる物質を複数含有する原材料混合ガスを成膜室の
放電空間内へ導入し、高周波電力を印加して該原材料混
合ガスをプラズマ放電によって分解し、非単結晶半導体
薄膜を所望の基体上へ形成する半導体薄膜形成方法にお
いて、一つの成膜室に対し、一つ以上の原材料ガス導入
手段と一つの電力導入手段とを有する成膜室を複数連結
させ、該複数の成膜室において同一の導電型の半導体薄
膜を形成するための成膜室を隣り合うように配置し、該
隣り合う成膜室間で異なる電力値の高周波電力を印加し
て半導体薄膜を形成することを特徴としている。また、
本発明の半導体薄膜の形成方法は、前記基体が、連続搬
送可能な導電性帯状部材であることを特徴としている。
また、本発明の半導体薄膜の形成方法は、前記高周波電
力の印加が、混合ガス成分のうち分解しやすいガスの分
解率がほとんど飽和し、かつ分解しにくいガスの分解率
がまだ飽和しきらないような高周波電力値の印加によっ
て行われることを特徴としている。また、本発明の半導
体薄膜の形成方法は、前記高周波電力の印加は、その高
周波電力の値が帯状部材の搬送方向である長手方向に平
行な方向に段階的に変化させるようにして行われること
を特徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形成方
法は、前記高周波電力の値は、帯状部材の搬送方向であ
る長手方向に沿って、ｎ型層形成用成膜室側へ向かって
段階的に大きな電力値とすることを特徴としている。ま
た、本発明の半導体薄膜の形成方法は、前記一つの電力
導入手段は、高周波電力とＤＣ電力とを重畳させて電力
を導入することを特徴としている。また、本発明の半導
体薄膜の形成方法は、前記一つの電力導入手段は、成膜
室や帯状部材とは電気的に絶縁された導電性材質の電極
により電力の導入を行うことを特徴としている。また、
本発明の半導体薄膜の形成方法は、前記一つの成膜室に
は、一つの混合用ガスミキシング設備が配され、該混合
用ガスミキシング設備と前記一つ以上の原材料ガス導入
手段との間を該原料ガス導入手段の個数分だけ分岐手段
によって接続し、原材料ガス供給元となる前記混合用ガ
スミキシング設備からガスの供給を行うことを特徴とし
ている。また、本発明の半導体薄膜の形成方法は、前記
一つ以上の原材料ガス導入手段において、各々のガス導
入手段に対し原料材料ガスを総流量比で分配することを
特徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形成方法
は、前記一つ以上の原材料ガス導入手段において、各々
のガス導入手段に対し原材料混合ガスのガス混合比を、
同一とすることを特徴としている。また、本発明の半導
体薄膜の形成方法は、前記複数の成膜室において、該複
数の成膜室間でのガスミキシング設備から供給される原
材料ガスのそれぞれの総流量およびガス混合比を、同一
とすることを特徴としている。また、本発明の半導体薄
膜の形成方法は、前記原材料ガスは、シリコンを含有す
る材料ガスと、炭素、ゲルマニウムのうちいずれか一つ
を含有する材料ガスとの混合ガスを含むことを特徴とし
ている。

【０００６】また、本発明の半導体薄膜の形成装置は、
成膜室と、該成膜室の放電空間内に半導体薄膜の原料と
なる物質を複数含有する原材料混合ガスを導入する原材
料ガス導入手段と、該導入された原材料混合ガスををプ
ラズマ放電によって分解するため該放電空間内に高周波
電力を導入する電力導入手段とを備え、所望の基体上に
半導体薄膜を形成する薄膜形成装置において、一つの成
膜室に対し、一つ以上の原材料ガス導入手段と一つの電
力導入手段とを有する成膜室が複数連結され、該複数の
成膜室において同一の導電型の半導体薄膜を形成するた
めの成膜室が隣り合うように配置されていることを特徴
としている。また、本発明の半導体薄膜の形成装置は、
前記基体が、連続搬送可能な導電性帯状部材であること
を特徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形成装
置は、前記複数の成膜室は、前記連続搬送可能な導電性
帯状部の搬送方向である長手方向に平行な方向に直列的
に連結して配置されていることを特徴としている。ま
た、本発明の半導体薄膜の形成装置は、前記複数の成膜
室は、それぞれ独立した異なる電力源を有し、それぞれ
の成膜室における電力導入手段に対し異なった電力値の
電力を印加する構成を備えていることを特徴としてい
る。また、本発明の半導体薄膜の形成装置は、前記電力
導入手段は、高周波電力とＤＣ電力とを重畳して印加し
電力を導入することが可能な構成を備えていることを特
徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形成装置
は、前記電力導入手段は、成膜室や帯状部材とは電気的
に絶縁された導電性材質の電極によって構成されている
ことを特徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形
成装置は、前記一つの成膜室には、一つの混合用ガスミ
キシング設備が配され、該混合用ガスミキシング設備と
前記一つ以上の原材料ガス導入手段との間を該原料ガス
導入手段の個数分だけ分岐手段によって接続し、原材料
ガス供給元となる前記混合用ガスミキシング設備からガ
スの供給を行うことを特徴としている。また、本発明の
半導体薄膜の形成装置は、前記一つ以上の原材料ガス導
入手段において、各々のガス導入手段に対し原料材料ガ
スを総流量比で分配することが可能な構成を備えたこと
を特徴としている。また、本発明の半導体薄膜の形成装
置は、前記一つ以上の原材料ガス導入手段において、各
々のガス導入手段に対し原材料混合ガスのガス混合比は
変化させず同一に維持可能とする構成を備えたことを特
徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、上記構成のプラズマ放
電方法および装置を用いることによって、数百メートル
にもおよぶ長尺帯状部材に半導体層を形成するといった
長時間におよぶ成膜時間全体にわたって、歩留まり良
く、均一で再現性が良い放電状態を維持制御し半導体層
を連続的に形成することが可能となる。これと同時に、
連続的に半導体薄膜を形成可能な装置を制作するにあた
り、制作コストを削減することが可能となる。とりわ
け、本発明においては、本発明者らが鋭意研究を重ねた
結果、同一の導電型の半導体薄膜を形成するための隣り
合う成膜室間で、異なる電力値の高周波電力を印加して
半導体薄膜を形成することにより、膜厚方向に元素の組
成比の変化をもたせて、所望の組成分布（プロファイ
ル）を形成することができる半導体薄膜の形成方法およ
び装置を実現したものである。

【０００８】本発明においては、基体として、連続搬送
可能な導電性帯状部材を用いることができる。導電性帯
状部材の材質としては、ステンレスおよびその合金、ア
ルミニウムおよびその合金等が考えられるが、その他
に、導電性性質をもった材質であれば特にこれらに限っ
た材質である必要はない。厚さが１ｍｍ以下に圧延可能
で、ボビン等にコイル状に重ねて巻いたロールにするこ
とが可能な材質であればさしつかえない。本発明によれ
ば、原材料ガスのプラズマ放電空間内におけるガス流れ
方向は、帯状部材の長手方向（搬送方向）と平行な方向
に一致させる必要はなく、特に流れ方向が限定されるも
のではない。とりわけ、ガス流れ自体を画一的にある一
定方向に制御することが困難な小さな成膜室内やガス流
れをうまく作り出せないような部品レイアウトの成膜室
内、さらには元来積極的にガス流れを作り出すような思
想なく設計された成膜室等においても、特にガス流れ方
向を意識すること無く、堆積膜の膜厚方向に所望の組成
分布（プロファイル）を形成することができる。

【０００９】また、本発明においては、各成膜室へ印加
する高周波電力の値は、帯状部材の長手方向（搬送方
向）に平行な方向に段階的に変化させ、具体的には、各
成膜室へ印加する高周波電力の値は、帯状部材の長手方
向（搬送方向）にそって、ｎ型層形成用成膜室側へ向か
って段階的に大きな電力値とする構成を採ることができ
る。上記した点を、例えば、ｐｉｎ型アモルファスシリ
コン太陽電池素子を形成する際のｉ型層形成工程にあて
はめてみると、プラズマ放電が空間的に分離した複数個
の成膜室を直列に連結したｉ型層形成用成膜室を使用す
る際、各成膜室内に一つだけ設けられた各電力導入手段
に印加する高周波電力値を相隣り合う真空容器間で異な
る電力値を印加することを意味する。さらに言えば、複
数個のｉ型層形成用容器にそれぞれ印加する高周波電力
値を段階的に、しかも帯状部材の長手方向（搬送方向）
にそって、ｎ型層形成用成膜室側へ向かって大きな電力
値を以って印加することが望ましい。このことは、以下
に述べる予備実験によって得られたものである。

【００１０】この時の複数個の成膜室からなるｉ型層形
成用成膜室内の概念図は、図１のようになる。これは、
図９に示すｐｉｎ型アモルファスシリコン太陽電池素子
を形成するための装置全体図において、真ん中に位置す
る真空容器２０３近傍を切り出したものと同等である。
図１において、不図示ではあるが、紙面向かって左方向
にｎ型層形成容器があり、反対に右方向にｐ型層形成容
器がある。帯状部材１１０１は紙面向かって右方向に移
動する。混合ガス（例えば、ＧｅＨ₄とＳｉＨ₄との混合
ガス、混合比は一定）はそれぞれのガス導入管１１１２
から導入され、放電空間雰囲気においてほぼ均等なガス
雰囲気を形成している。各成膜室内にそれぞれ一つの棒
状の電力導入手段１１２４が、棒の軸方向は紙面に垂直
で、放電空間の搬送方向に平行な方向に対しては中央部
の位置に設置されている。

【００１１】このような装置において、複数個あるｉ型
層形成容器のうちの一つの成膜室に注目して予備実験を
行った。ある一定比率の混合ガスを所定量容器内に流
し、帯状部材を搬送すること無く、静止させて、プラズ
マ放電を一定時間生起させると、静止された上記帯状部
材状には、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）半導体層
が堆積されることとなる（以下、静止成膜サンプルと呼
ぶ）。高周波電力の値の異なる静止成膜サンプルを複数
作成し、各々の静止成膜サンプル上の同様の位置におい
て、堆積膜中のゲルマニウム（Ｇｅ）原子含有率の高周
波電力依存性を測定しグラフにすると、図１３（ａ）の
ようになる。すなわち、ガス流量一定で、ガス混合比率
も一定にした場合、放電空間内の所定位置においては、
膜中に含有されるＧｅ原子は、高周波電力（高周波電力
密度）に依存し、電力が大きくなっていくにつれて減少
していく。本例のようにＳｉＨ₄とＧｅＨ₄とを含む混合
ガスを使用する際には、両ガスの分解エネルギーの違い
から、放電が生起した直後の電力値（低電力側）におい
ては、混合ガス中のすべてのガスが分解されているわけ
ではなく、より分解エネルギーの低いＧｅＨ₄がＳｉＨ₄
に比べてより多く選択的に分解され、膜中Ｇｅ含有量の
多い薄膜が堆積される。そこから高周波電力値を大きく
していくと次第にＳｉＨ₄が分解する比率が上がってい
く結果、膜中Ｇｅ含有量は減少していく。そしてさらに
印加電力値を大きくし、ＧｅＨ₄およびＳｉＨ₄両ガスが
ほぼ１００％十分に分解可能な電力値に達した後は、膜
中Ｇｅ含有量は印加電力値に依存しなくなりー定値を示
すようになることを図１３（ａ）は示している。

【００１２】このことを図１３（ｂ）を用いてさらに説
明する。混合ガス中の各ガス（この場合、ＧｅＨ₄とＳ
ｉＨ₄）について、各々の分解率を高周波電力値に対す
る依存性を示すと図１３（ｂ）のようになる。高周波電
力が小さい領域（図中Ａ領域）では、ＳｉＨ₄に比べて
分解しやすいＧｅＨ₄の方が分解率が高くなる。しか
し、さらに高周波電力値を大きくしていくと、ＧｅＨ₄
はほとんど全てが分解しつくし分解率は飽和し始める。
その時、ＧｅＨ₄に比ベ分解しにくいＳｉＨ₄の分解率は
まだ飽和しきっていない（図中Ｂ領域）。ここからさら
に高周波電力値を大きくしていくと、ＧｅＨ₄もＳｉＨ₄
もほとんど全てが分解した領域になる（図中Ｃ領域）。
図１３（ａ）の結果は、図１３（ｂ）中のＢ領域にて放
電を行っていることに起因している。すなわち、混合ガ
スの成分のうち、分解しやすいガスの分解率がほとんど
飽和した領域でかつ分解しにくいガスの分解率がまだ飽
和しきっていない領域において、高周波プラズマ放電を
行うことで、本発明の効果が発揮されることになる。こ
のことは、分解エネルギーの異なるガスを複数含んだ混
合ガス系においては、本質的に存在する現象である。例
えばＳｉＨ₄とＣＨ₄とを含む混合ガス系においても同様
な結果となる。

【００１３】太陽電池のｉ型層として複数の元素を含有
する合金系半導体層を使用する際、含有される元素組成
比によって決定されるバンドギャッププロファイルを有
することになるのは公知である。例えば、元素組成比を
膜厚方向に対し均一になるよう堆積させた場合には、そ
のバンドギャッププロファイルにおける伝導帯（Ｅｃ）
と価電子帯（Ｅｖ）とのギャップは膜厚方向に対して均
一になる（図１２（ａ））。一方、元素組成比を膜厚方
向に対して変化させた場合には、その元素組成比を反映
したかたちのバンドギャッププロファイルが得られる
（図１２（ｂ））。また、元素組成比を膜厚方向で極値
を持たせて形成することもできる（図１２（ｃ））。さ
らに、太陽電池の変換効率を向上させるための一つの手
段として、ｉ型層の膜厚方向の元素組成比を変化させ、
図１２（ｂ）や図１２（ｃ）に示すようなバンドギャッ
ププロファイルになるよう作成することにより、光電変
換効率が向上するということも公知である。本発明は、
このような太陽電池のｉ型層のバンドギャッププロファ
イルを、光入射側に対して図１２（ｂ）や図１２（ｃ）
に示すような形で実現させようとするものである。

【００１４】本発明は、一つの電力導入手段に対し、高
周波電力とＤＣ電力とを重畳させて電力導入することを
一つの特徴とするものである。一つの成膜室内のプラズ
マ放電に異なる種類の電力を複数印加する際、互いに独
立した電力導入手段を複数設けることも考えられるが、
本発明においては、一つの成膜室に対して、一つの電力
導入手段のみを設置することで、印加電力の空間的な均
一性を実現させる。なぜなら、複数個の電力導入手段を
一つの成膜室内に設置してしまうと、それぞれの電力導
入手段から印加された高周波電力同士が干渉し合い、プ
ラズマ放電空間内において電界分布が乱され、空間的に
均一な電力分布が損なわれてしまうからである。本発明
においては、一つの電力導入手段により、成膜室や帯状
部材等の周辺部材とは電気的に絶縁された導電性材質の
電極によって電力導入を行うことを一つの特徴としてい
る。このことは、マイクロ波帯等の超高周波帯をプラズ
マ発生電力源として構成される無電極電力導入手段、例
えばセラミックス等の絶縁体窓からなるアプリケーター
／導波管構造等の電力導入手段は含まないことを意味す
る。この電極の材質としては、ステンレスやアルミニウ
ム、銅等の金属材料や、導電性セラミックス等、電気的
に導電性を有するものであれば特に限定されるものでは
ない。

【００１５】本発明の原材料ガスの供給は、一つの成膜
室内に設置された二つ以上の原材料ガス導入手段に対
し、つなぎ込む原材料ガス供給元となる混合用ガスミキ
シング設備は一つとし、前記一つ以上の原材料ガス導入
手段とガスミキシング設備との間の任意の場所におい
て、成膜室内に設置された原料ガス導入手段の個数分だ
け分岐させて原材料ガス供給を行うことを特徴とする。
また、本発明においては、二つ以上の原材料ガス導入手
段を設置した場合には、各々のガス導入手段に対し前記
ガスミキシング設備から供給される原材料混合ガスのガ
ス混合比を、各々のガス導入手段の間において同一量と
し、原料材料混合ガスを総流量比で分配することを特徴
とする。すなわち、成膜室へ供給されるガス混合比は、
各々のガス専用の精密流量計（例えば、マスフローコン
トローラー等）にて調整、設定され、二つ以上設置され
たガス導入手段に対するガス流量の分配比は、配管が分
岐した後に流量調整手段（例えば、ニードルバルブ等）
で調整し、各配管に流れるガス流量は流量計（例えば、
フローメーター等）にて監視しても良い。いずれにせ
よ、ガスミキシング設備とガス導入手段との間に存在す
る配管の分岐前後において、ガスの混合比は変化させる
こと無く、分配流量比は等量分配させてもさせなくても
良い。

【００１６】さらに本発明においては、放電空間が空間
的に分離された複数個の成膜室間において、ガスミキシ
ング設備から供給する原材料ガスのそれぞれの総流量お
よびガス混合比は同一な値に設定しても良い。この場
合、複数個の成膜室に対する混合ガス供給元であるガス
ミキシング設備は一つあれば良いことになり、従来成膜
室各々に対して設置していた複数個のガス供給設備が大
幅に削減され、装置全体のコストダウンにも効果があ
る。すなわち、本発明に因れば、複数の成膜室に対しそ
れぞれ供給する混合ガスを同一に設定しても、堆積膜の
膜厚方向に対し、所望の組成分布（プロファイル）の形
成が可能であることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の方法においては、前記原材
料ガスは、シリコンを含有する材料ガスと、炭素、ゲル
マニウムのうちいずれか一つを含有する材料ガスとの混
合ガスを含むことを特徴とする。また、本発明の装置に
おいては、複数の成膜室を、帯状部材の幅方向ではな
く、複数個帯状部材長手方向（搬送方向）に平行な方向
に直列的に連結させて配置した構造を有し、また、各成
膜室内に設置された各電力導入手段に対し、それぞれ独
立した異なる電力源を設置し、各々の電力導入手段に対
し異なった電力値の電力の印加可能な構造を有すること
を特徴とする。例えば、図２に示すように、電力導入手
段として棒状の導電性電極を用いた場合、その電力導入
電極の位置を、一つの成膜室内の一つの放電空間内にお
いて、帯状部材の幅方向については平行に配置し、長手
方向（搬送方向）にそって、放電空間のほぼ中心部へ配
置した構造とし、本成膜室を帯状部材長手方向に平行な
方向に複数個、直列に連結した構造とすることが望まし
い。このような成膜室構造にすることで、放電を生起し
矢印方向に搬送された帯状部材上に堆積される半導体薄
膜の組成分布は、帯状部材の幅方向については、均一性
が一様で、長手方向については、前記本発明における方
法の項で述べた理由により、膜厚方向に対して原子組成
に変化を持たせた半導体薄膜を形成することができる。

【００１８】本発明のプラズマ放電によって形成する薄
膜、とりわけ半導体薄膜等の原料材料ガスとしては、シ
リコン原子を含有したガス化し得る化合物、ゲルマニウ
ム原子を含有したガス化し得る化合物、炭素原子を含有
したガス化し得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを
挙げることができる。具体的にシリコン原子を含有する
ガス化し得る化合物としては、ＳｉＨ₄，ＳｉＨ₆，Ｓｉ
Ｆ₄，ＳｉＦＨ₃，ＳｉＦ₂Ｈ₂，ＳｉＦ₃Ｈ，Ｓｉ₃Ｈ₈，
ＳｉＤ₄，ＳｉＨＤ₃，ＳｉＨ₂Ｄ₂，ＳｉＨ₃Ｄ，ＳｉＦ
Ｄ₃，ＳｉＦ₂Ｄ₂，ＳｉＤ₃Ｈ，Ｓｉ₂Ｄ₃Ｈ₃等が挙げら
れる。また、具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としては、ＳｉＨ₄，ＧｅＤ₄，Ｇｅ
Ｆ₄，ＧｅＦＨ₃，ＧｅＦ₂Ｈ₂，ＧｅＦ₃Ｈ，ＧｅＨＤ₃，
ＧｅＨ₂Ｄ₂，ＧｅＨ₃Ｄ，ＧｅＨ₆，ＧｅＤ₆等が挙げら
れる。さらに、具体的に炭素原子を含有するガス化し得
る化合物としてはＣＨ₄，ＣＤ４，Ｃ_nＨ_2n+2（ｎは整
数）Ｃ_nＨ_2n（ｎは整数），Ｃ₂Ｈ₂，Ｃ₆Ｈ₆，ＣＯ₂，Ｃ
Ｏ等が挙げられる。窒素含有ガスとしてはＮ₂，ＮＨ₃，
ＮＤ₃，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏが挙げられる。酸素含有ガ
スとしてはＯ₂，ＣＯ，ＣＯ₂，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏ，Ｃ
Ｈ₃ＣＨ₂ＯＨ，ＣＨ₃ＯＨ等が挙げられる。

【００１９】本発明のプラズマ放電によって形成する薄
膜、とりわけ半導体薄膜の価電子制御を行うためにｐ型
層またはｎ型層に導入される物質としては周期率表第II
I族原子及び第Ｖ族原子が挙げられる。第III族原子導入
用の出発物質として有効に使用されるものとしては、具
体的にはホウソ原子導入用としては、Ｂ₂Ｈ₆，Ｂ
₄Ｈ₁₀，Ｂ₅Ｈ₉，Ｂ₅Ｈ₁₁，Ｂ₆Ｈ₁₀，Ｂ₆Ｈ₁₂，Ｂ₆Ｈ₁₄
等の水素化ホウソ、ＢＦ₃，ＢＣｌ₃，等のハロゲン化ホ
ウソ等を挙げることができる。このほかにＡｌＣｌ₃，
ＧａＣｌ₃，ＩｎＣｌ₃，ＴｌＣｌ₃等も挙げることがで
きる。特にＢ₂Ｈ₆，ＢＦ₃が適している。第Ｖ族原子導
入用の出発物質として有効に使用されるのは、具体的に
は燐原子導入用としてはＰＨ₃，Ｐ₂Ｈ₄等の水素化燐、
ＰＨ₄Ｉ，ＰＦ₃，ＰＦ₅，ＰＣｌ₃，ＰＣｌ₅，ＰＢｒ₃，
ＰＢｒ₅，ＰＩ₃等のハロゲン化憐が挙げられる。このほ
かＡｓＨ₃，ＡｓＦ₃，ＡｓＣｌ₃，ＡｓＢｒ₃，Ａｓ
Ｆ₅，ＳｂＨ₃，ＳｂＦ₃，ＳｂＦ₅，ＳｂＣｌ₃，ＳｂＣ
ｌ₅，ＢｉＨ₃，ＢｉＣｌ₃，ＢｉＢｒ₃等も挙げることが
できる。特にＰＨ₃，ＰＦ₃が適している。また前記ガス
化し得る化合物を、Ｈ₂，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｋ
ｒ等のガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良い。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の光起電力素子を連続的に製造
する方法及び装置についての実施例について説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるも
のではない。（装置例１）図１に、本発明によるプラズマ放電装置の
外略図の一例を示す。本図における真空容器１１０３
は、ガスゲート１１０６を介して複数個連結された連続
真空容器（図９）の一部である。長尺の帯状部材１１０
１を真空容器を貫通するようなかたちで複数の成膜室を
通過させながら連続搬送することで、所望の層構造の半
導体薄膜積層構造を連続的に形成可能となる。以下、そ
の中の二つの真空成膜室に着目して説明を行うが、特に
この二つに限定されるものではなく、二つ以上の成膜室
を連結させた場合においても効果は同様である。

【００２１】成膜室内の放電空間において高周波プラズ
マを生起させるために、原料材料ガスがガスミキシング
設備１１２９に配管接続されたガス導入手段１１１２よ
りそれぞれの成膜室内へ導入される。成膜室内の圧力
は、圧力計１１１６にて計測させる。プラズマ放電を生
起させるための電力が、電力導入手段１１２４へ印加さ
れ、プラズマ放電が生起される。この場合、電力導入手
段１１２４は、周辺に存在する帯状部材や成膜室とは電
気的に絶縁された状態にて導入し、材質ＳＵＳ−３１６
で作成した棒状の部材であり、棒の長手方向は紙面に垂
直で、帯状部材１１０１の長手方向（搬送方向）に平行
な方向に対しては中央部の位置に設置した（図２）。さ
らにプラズマ放電生起時には、ＤＣバイアス電力を電力
導入手段１１２４を介して同時に重畳した。

【００２２】図３には、本発明によるプラズマ放電装置
の外略図の他の一例を示す。一つのいわば外側成膜室内
ヘプラズマ放電を空間的に分離された複数個の内側成膜
室を設置している点が図１と異なるが、プラズマ放電が
空間的に分離独立した一つの成膜室に対し、一つ以上の
原材料ガス導入手段と、一つの電力導入手段とを有した
成膜室という意味では同様である。図４には、本発明に
よるプラズマ放電装置の概略図の他の一例を示す。一つ
の成膜室内ヘプラズマ放電を空間的に分離された複数個
の内側成膜室を設置し、なおかつ各内側成膜室内に複数
個のガス導入手段を設置している点が図１と異なるが、
プラズマ放電が空間的に分離独立した一つの成膜室に対
し、一つ以上の原材料ガス導入手段と、一つの電力導入
手段とを有した成膜室という意味では同様である。

【００２３】以上、図１、図３および図４においては、
一つ以上のガス導入手段に対し、一つだけのガスミキシ
ング手段を用い、ガス導入手段とガスミキシング設備１
１２９、１３２９との間の配管を必要数分、適宜分岐さ
せることで、一つ以上のガス導入手段ヘガス供給を行う
構造である。一方、図５、図６および図７においては、
一つ以上のガス導入手段に対し、各々に独立したガスミ
キシング設備１１２９、１３２９を必要数分設置し、配
管接続した構造を有する。この場合、各プラズマ放電空
間に流す混合ガス流量は、独立したガスミキシング設備
間において同一にしても良いし、異なる設定にしても良
い。

【００２４】本発明の装置では、従来型の代表例である
ところの図８（ａ）および、図８（ｂ）の構造とは異な
るものである。図８（ａ）においては、ｉ型層形成容器
が一つの場合の図であるが、それ故に相隣り合うの成膜
室間で異なる高周波電力値を設定することは不可能であ
る。また、図８（ｂ）においては、電力導入手段２２２
４が、平板状である場合を示すが、一つの成膜室しかな
いという同様の理由から相隣り合うの成膜室間で異なる
高周波電力値を設定することは不可能である。さらに図
８（ａ）および、図８（ｂ）に示すようなｉ型層形成用
成膜室を複数個直列に連結した構造の装置においても、
それらに印加する高周波電力値が相隣り合う成膜室間で
同じ電力値に設定した場合には、本発明の方法とは明ら
かに異なり、本発明の効果は得ることができないのは言
うまでもない。

【００２５】［実施例１］以下、実施例１に基づいて具
体的な製作例を述べる。図９に、本発明の作製方法を用
いた実施例１におけるシングル型光起電力素子の製造装
置例の簡略化した模式図を示す。該製造装置例は、帯状
部材２０８の送り出し及び巻き取り用の真空容器２０１
及び２０５、第１の導電型層作製用真空容器２０２、二
つのｉ型層作製用真空容器２０３、第２の導電型層作製
用真空容器２０４をガスゲート２０６を介して接続した
装置から構成されている。実施例１では、真空容器２０
３の放電炉構造を図１に示したような構造の真空容器と
同等である。すなわち、ｉ型層形成用成膜室を二つ直列
に連結した構造とした。さらに、この場合ｉ型層形成用
ガスミキシング設備は一つであるため、二つの真空容器
２０３に対して流す混合ガスに関しては、両者間でガス
混合比は同じで、総流量は等量分配させた。二つのｉ型
層は、ｎ型層側から順にｉ−１型層、ｉ−２型層と区別
して呼ぶことにする。

【００２６】このような製造装置を用い、表１に示す作
製条件で、下部電極上に、第１の導電型層、ｉ−１型
層、ｉ−２型層、第２の導電型層を以下に示すような作
製手順により、シングル型光起電力素子を連続的に作製
した（素子−実１）。まず、基板送り出し機構を有する
真空容器２０１に、十分に脱脂洗浄を行い、下部電極と
して、スパッタリング法により、銀薄膜を１００ｎｍ、
ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳＵＳ４３０ＢＡ製帯
状部材２０８（幅１２０ｍｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．
１３ｍｍ）の巻きつけられたボビン２１７をセットし、
該帯状部材２０８をガスゲート、各非単結晶層作製用真
空容器を介して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容
器２０５まで通し、たるみのない程度に張力調整を行っ
た。そこで、各真空容器２０１、２０２、二つの２０
３、２０４、２０５を不図示の真空ポンプで１×１０^-4
Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。

【００２７】次に、ガスゲートに各々ゲートガス導入管
２１４よりゲートガスとしてＨ₂を各々７００ｓｃｃｍ
流し、各々ランプヒータ２０９により、帯状部材２０８
を、各々３５０℃、３５０℃、３５０℃、３００℃に加
熱した。そして、第１の導電層形成容器には、ＳｉＨ₄
ガスを６０ｓｃｃｍ、ＰＨ₃ガス（Ｈ₂でＰＨ₃濃度を２
％に希釈したもの）を５０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５００
ｓｃｃｍ、ｉ−１型層形成容器およびｉ−２型層形成容
器には、ＳｉＨ₄ガスを２００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ₄ガスを
１００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを２００ｓｃｃｍ、第２の導
電層形成容器には、ＳｉＨ₄ガスを２０ｓｃｃｍ、ＢＦ₃
ガス（Ｈ₂でＢＦ₃濃度を２０％に希釈したもの）を１０
０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを２０００ｓｃｃｍ、ガス導入管
２１２より夫々導入した。

【００２８】真空容器２０１内の圧力が、圧力計２１６
で１．０Ｔｏｒｒになるようにコンダクタンスバルブ２
２０で調整した。真空容器２０２内の圧力が、圧力計２
１６で１．５Ｔｏｒｒになるように不図示のコンダクタ
ンスバルブで調整した。二つの真空容器２０３内の圧力
が、圧力計２１６で０．０２Ｔｏｒｒになるように不図
示のコンダクタンスバルブで調整した。真空容器２０４
内の圧力が、圧力計２１６で１．６Ｔｏｒｒになるよう
に不図示のコンダクタンスバルブで調整した。真空容器
２０５内の圧力が、圧力計２１６で１．０Ｔｏｒｒにな
るようにコンダクタンスバルブ２２０で調整した。

【００２９】その後、第１の導電層形成容器内のプラズ
マ電力印加電極２２３に、ＲＦ電力を４００Ｗ導入し、
ｉ−１型層形成容器内の電力導入手段２２６にＶＨＦ電
力を５５０Ｗ、ＤＣバイアス電力を＋２５０Ｖ重畳して
導入し、ｉ−２型層形成容器内の電力導入手段２２６に
ＶＨＦ電力を４５０Ｗ、ＤＣバイアス電力を＋２５０Ｖ
重畳して導入し、第２の導電層形成容器内のプラズマ電
力印加電極２２５に、ＲＦ電力を８００Ｗ導入した。

【００３０】次に、帯状部材２０８を図中の矢印の方向
に搬送させ、帯状部材上に、第１の導電型層を真空容器
２０２で、ｉ−１型層およびｉ−２型層を真空容器２０
３で、第２の導電型層を真空容器２０４で形成した。次
に、第２の導電型層上に、透明電極として、ＩＴＯ（Ｉ
ｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）を真空蒸着にて８０ｎｍ蒸着し、さ
らに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着
し、光起電力素子を作成した（素子−実１）。以上の、
光起電力素子の作成条件を表１に示す。また、素子の概
念図を図１０に示す。図１０において、４００１はＳＵ
Ｓ基板、４００２はＡｇ薄膜、４００３はＺｎＯ薄膜、
４００４は第１の導電型層、４００５はｉ−１型層、４
００６はｉ−２型層、４００７は第２の導電型層、４０
０８はＩＴＯ、４００９は集電電極である。

【００３１】（比較例１）図９における二つのｉ型層形
成用真空成膜室２０３において、二つの各電力導入手段
２２６へ印加する高周波電力の電力値を両者同じ値にし
たこと以外は、実施例１と同様の手法により、表２に示
す作成条件で図１０の構成のシングル型光起電力素子を
連続的に作製した（素子−比１）。実施例１（素子−実
１）および比較例１（素子−比１）で作成した光起電力
素子の開放電圧、短絡電流、曲線因子、光電変換効率の
評価を行なった。素子サンプルは、帯状部材上にて、１
０ｍおきに５ｃｍ角の面積で切出す際、帯状部材幅方向
において中央部にて切り出した（素子サンプル数総計１
００個）。ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射
下に設置し、電流−電圧特性を測定することで開放電
圧、短絡電流、曲線因子、光電変換効率を評価した。開
放電圧、短絡電流、曲線因子、光電変換効率の評価に
は、中央部を切り出した全素子サンプルの平均値を用い
た。その結果を表３に示す。各値は、素子−比１の各特
性を１．００とした場合の任意値である。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】素子−実１では、素子−比１に比べ、平均開放電圧、平
均短絡電流、平均曲線因子がそれぞれ向上し、その結
果、平均光電変換効率が素子−比１に比べ１．０５倍増
加した。

【００３５】表３に示すように、比較例１（素子−比
１）の光起電力素子に対して、実施例１（素子−実１）
の光起電力素子は、光電変換効率において優れており、
本発明の作製方法により作製した半導体薄膜素子が、電
気的特性、均一性、生産性のすべてにおいて向上してい
ることが判明し、本発明の効果が実証された。

【００３６】［実施例２］図９における二つのｉ型層形
成用真空成膜室２０３を、図３に示すような放電空間が
空間的に分離された三つの内側成膜室構造を有する成膜
室構造一つと置き換え、各電力導入手段１３２４へ印加
する高周波電力の電力値の違いによる効果を検討した。
それぞれの電力導入手段に印加した電力値は表５に示
す。このようにしたこと以外は、実施例１と同様の手法
によりシングル型光起電力素子を連続的に作製した（素
子−実２−１、素子−実２−２、素子−実２−３、素子
−実２−４、素子−実２−５、素子実２−６、素子−実
−２−７、素子−実２−８）。図３において紙面向かっ
て左側がｎ型層形成容器側であり、反対に紙面向かって
右側がｐ型層形成容器側となる。三つのｉ型層形成用内
側成膜室で堆積したｉ型層をｎ型層側からそれぞれ順に
ｉ−１型層、ｉ−２型層、ｉ−３型層とする。光起電力
素子の作成条件は表４に示す。また、素子の概念図を図
１１に示す。図１１において、４０２１はＳＵＳ基板、
４０２２はＡｇ薄膜、４０２３はＺｎＯ薄膜、４０２４
は第１の導電型層、４０２５はｉ−１型層、４０２６は
ｉ−２型層、４０２７はｉ−３型層、４０２は第２の導
電型層、４０２９はＩＴＯ、４０３０は集電電極であ
る。

【００３７】（比較例２）実施例２における放電空間が
空間的に分離された三つの内側成膜室構造を有する成膜
室内の、各電力導入手段１３２４へ印加する高周波電力
の電力値を、表５に示すように全て同じ値としたこと以
外は、実施例１と同様の手法により、三つのｉ型層形成
用内側成膜室光起電力素子の作成条件を表４の作成条件
によって、図１１の構成のシングル型光起電力素子を連
続的に作製した（素子−比２）。

【００３８】

【表４】

【００３９】

【表５】素子−実２−１、素子−実２−２、素子−実２−３、素
子−実２−４、素子−実２−５、素子−実２−６、素子
−実２−７、素子−実２−８における開放電圧、短絡電
流、曲線因子、光電変換効率の評価を実施例１と同様の
手法を用いて評価した。その結果を表５に示す。太陽電
池特性の評価基準としては、◎：良好、○：やや良好、
△：やや悪い、×：かなり悪いという基準とした。

【００４０】各放電容器内に印加する高周波電力を、ｉ
−１型層からｉ−２型層、ｉ−３型層に向かって段階的
に低くした素子−実２−１は、電力値をすべて等しくし
た素子比−２に比べて、非常に良好な太陽電池特性を示
した。その一方で、ｉ−１型層側で電力値を低くし膜中
Ｇｅ含有量（Ｇｅ濃度）を増加させた素子−実２−３、
素子−実２−５、素子−実２−８では、光電変換効率が
悪化した。

【００４１】すなわち、表５に示すように、複数連結し
て設置したｉ型層形成容器では、ｐ型層側へ向かって、
印加する高周波電力値を段階的に小さくしていくことで
膜中Ｇｅ含有量を減少させた膜厚方向プロファイルを実
現できるため光電変換効率において優れており、本発明
の効果が実証された。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると同
一の導電型の半導体薄膜を形成するための隣り合う成膜
室間で、異なる電力値の高周波電力を印加して半導体薄
膜を形成する構成によって、複数の種類の材料混合ガス
を用いて特定の半導体層を形成する際、成膜室内の放電
空間内におけるガスの流れに必ずしも依存すること無
く、その膜厚方向に元素の組成比を変化をもたせて、所
望の組成分布（プロファイル）の半導体薄膜を形成する
ことが可能となり、これにより、とりわけ太陽電池等の
半導体機能素子の変換効率、変換効率の面内均一性およ
び歩留まりを向上させることができ、欠陥が少なく、コ
スト安の非単結晶半導体薄膜を大量に再現良く形成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ放電炉構造図の一例を示す図
である。

【図２】図１の簡略化した斜視図である。

【図３】本発明のプラズマ放電炉構造図の他の一例を示
す図である。

【図４】本発明のプラズマ放電炉構造図の他の一例を示
す図である。

【図５】本発明のプラズマ放電炉構造図の他の一例を示
す図である。

【図６】本発明のプラズマ放電炉構造図の他の一例を示
す図である。

【図７】本発明のプラズマ放電炉構造図の他の一例を示
す図である。

【図８】従来のプラズマ放電炉構造図の一例を示す図で
あり、（ａ）はｉ型層形成容器が一つの場合、（ｂ）は
ｉ型層形成容器が一つで電力導入手段が、平板状である
場合を示す図である。

【図９】本発明による他の光起電力素子製造装置例の概
念的模式図である。

【図１０】シングル型光起電力素子の概念的断面図であ
る。

【図１１】他のシングル型光起電力素子の概念的断面図
である。

【図１２】ｉ型半導体層のフラットなバンドギャッププ
ロファイルを示す説明図であり、（ａ）は膜厚方向に対
して均一な状態、（ｂ）は元組成比を膜厚方向に対して
変化させた状態、（ｃ）は元組成比を膜厚方向で極値を
持たせて形成した状態のそれぞれのバンドギャッププロ
ファイルを示す図である。

【図１３】静止成膜サンプル上における膜中Ｇｅ原子含
有率の高周波電力依存性を示す図であり、（ａ）は高周
波電力と膜中Ｇｅとの関係を、（ｂ）は高周波電力と各
ガスの分解率との関係を示す図である。

【符号の説明】

２０１、２０２、２０３、２０４、２０５：真空容器２０６：ガスゲート２０８：帯状部材２０９：ランプヒータ２１１：排気口２１２：ガス導入管２１４：ゲートガス導入管２１５：排気口２１６：真空計２１７：送り出しボビン２１８：巻き取りボビン２２０：コンダクタンスバルブ２２１、２２２：ステアリングローラー２２４：原材料ガス導入手段２２３、２２５：プラズマ電力印加電極２２６：電力導入手段１１０１：帯状部材１１０３：真空成膜室１１０６：ガスゲート１１０９：バイアス電力印加電極１１１１：排気口１１１２：ガス導入手段１１１４：ゲートガス導入管１１１６：真空計１１２４：電力導入手段１１２９：ガスミキシング設備１３０１：帯状部材１３０３：真空成膜室１３０６：ガスゲート１３０９：バイアス電力印加電極１３１１：排気口１３１２：ガス導入手段１３１４：ゲートガス導入管１３１６：真空計１３２４：電力導入手段１３２９：ガスミキシング設備２１０１：帯状部材２１０３：真空成膜室２１０６：ガスゲート２１０９：バイアス電力印加電極２１１１：排気口２１１２：ガス導入手段２１１４：ゲートガス導入管２１１６：真空計２１２４：電力導入手段２１２９：ガスミキシング設備２２０１：帯状部材２２０３：真空成膜室２２０６：ガスゲート２２０９：バイアス電力印加電極２２１１：排気口２２１２：ガス導入手段２２１４：ゲートガス導入管２２１６：真空計２２２４：電力導入手段２２２９：ガスミキシング設備４００１：ＳＵＳ基板４００２：Ａｇ薄膜４００３：ＺｎＯ薄膜４００４：第１の導電型層４００５：ｉ−１型層４００６：ｉ−２型層４００７：第２の導電型層４００８：ＩＴＯ４００９：集電電極４０２１：ＳＵＳ基板４０２２：Ａｇ薄膜４０２３：ＺｎＯ薄膜４０２４：第１の導電型層４０２５：ｉ−１型層４０２６：ｉ−２型層４０２７：ｉ−３型層４０２８：第２の導電型層４０２９：ＩＴＯ４０３０：集電電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岡部正太郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者澤山忠志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者矢島孝博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金井正博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 AA05 AA06 AA17 AA20 BA09 BA30 BB03 BB12 CA02 CA17 DA02 EA01 EA05 EA06 FA01 GA14 HA03 HA04 JA06 JA16 KA08 KA14 KA16 KA20 KA24 KA30 KA32 LA16 5F045 AA08 AB01 AB04 AC01 AC02 AC11 AC12 AE17 AE21 AF10 BB08 CA13 DA58 DA63 DP22 DQ15 EE05 EE12 EH04 EH12 EH20 HA24 5F051 AA05 BA14 CA07 CA16 CA22 CA23 CA24 CA37 DA04 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体薄膜の原料となる物質を複数含有す
る原材料混合ガスを成膜室の放電空間内へ導入し、高周
波電力を印加して該原材料混合ガスをプラズマ放電によ
って分解し、非単結晶半導体薄膜を所望の基体上へ形成
する半導体薄膜形成方法において、一つの成膜室に対し、一つ以上の原材料ガス導入手段と
一つの電力導入手段とを有する成膜室を複数連結させ、
該複数の成膜室において同一の導電型の半導体薄膜を形
成するための成膜室を隣り合うように配置し、該隣り合
う成膜室間で異なる電力値の高周波電力を印加して半導
体薄膜を形成することを特徴とする半導体薄膜の形成方
法。
【請求項２】前記基体が、連続搬送可能な導電性帯状部
材であることを特徴とする請求項１に記載の半導体薄膜
の形成方法。
【請求項３】前記高周波電力の印加が、混合ガス成分の
うち分解しやすいガスの分解率がほとんど飽和し、かつ
分解しにくいガスの分解率がまだ飽和しきらないような
高周波電力値の印加によって行われることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の半導体薄膜の形成方
法。
【請求項４】前記高周波電力の印加は、その高周波電力
の値が帯状部材の搬送方向である長手方向に平行な方向
に段階的に変化させるようにして行われることを特徴と
する請求項３に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項５】前記高周波電力の値は、帯状部材の搬送方
向である長手方向に沿って、ｎ型層形成用成膜室側へ向
かって段階的に大きな電力値とすることを特徴とする請
求項４に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項６】前記一つの電力導入手段は、高周波電力と
ＤＣ電力とを重畳させて電力を導入することを特徴とす
る請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体薄
膜の形成方法。
【請求項７】前記一つの電力導入手段は、成膜室や帯状
部材とは電気的に絶縁された導電性材質の電極により電
力の導入を行うことを特徴とする請求項１〜請求項６の
いずれか１項に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項８】前記一つの成膜室には、一つの混合用ガス
ミキシング設備が配され、該混合用ガスミキシング設備
と前記一つ以上の原材料ガス導入手段との間を該原料ガ
ス導入手段の個数分だけ分岐手段によって接続し、原材
料ガス供給元となる前記混合用ガスミキシング設備から
ガスの供給を行うことを特徴とする請求項１〜請求項７
のいずれか１項に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項９】前記一つ以上の原材料ガス導入手段におい
て、各々のガス導入手段に対し原料材料ガスを総流量比
で分配することを特徴とする請求項１〜請求項８のいず
れか１項に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１０】前記一つ以上の原材料ガス導入手段にお
いて、各々のガス導入手段に対し原材料混合ガスのガス
混合比を、同一とすることを特徴とする請求項１〜請求
項９のいずれか１項に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１１】前記複数の成膜室において、該複数の成
膜室間でのガスミキシング設備から供給される原材料ガ
スのそれぞれの総流量およびガス混合比を、同一とする
ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項
に記載の半導体薄膜の形成方法。
【請求項１２】前記原材料ガスは、シリコンを含有する
材料ガスと、炭素、ゲルマニウムのうちいずれか一つを
含有する材料ガスとの混合ガスを含むことを特徴とする
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体薄
膜の形成方法。
【請求項１３】成膜室と、該成膜室の放電空間内に半導
体薄膜の原料となる物質を複数含有する原材料混合ガス
を導入する原材料ガス導入手段と、該導入された原材料
混合ガスををプラズマ放電によって分解するため該放電
空間内に高周波電力を導入する電力導入手段とを備え、
所望の基体上に半導体薄膜を形成する薄膜形成装置にお
いて、一つの成膜室に対し、一つ以上の原材料ガス導入手段と
一つの電力導入手段とを有する成膜室が複数連結され、
該複数の成膜室において同一の導電型の半導体薄膜を形
成するための成膜室が隣り合うように配置されているこ
とを特徴とする半導体薄膜の形成装置。
【請求項１４】前記基体が、連続搬送可能な導電性帯状
部材であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体
薄膜の形成装置。
【請求項１５】前記複数の成膜室は、前記連続搬送可能
な導電性帯状部の搬送方向である長手方向に平行な方向
に直列的に連結して配置されていることを特徴とする請
求項１４に記載の半導体薄膜の形成装置。
【請求項１６】前記複数の成膜室は、それぞれ独立した
異なる電力源を有し、それぞれの成膜室における電力導
入手段に対し異なった電力値の電力を印加する構成を備
えていることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のい
ずれか１項に記載の半導体薄膜の形成装置。
【請求項１７】前記電力導入手段は、高周波電力とＤＣ
電力とを重畳して印加し電力を導入することが可能な構
成を備えていることを特徴とする請求項１３〜請求項１
６のいずれか１項に記載の半導体薄膜の形成装置。
【請求項１８】前記電力導入手段は、成膜室や帯状部材
とは電気的に絶縁された導電性材質の電極によって構成
されていることを特徴とする請求項１３〜請求項１７の
いずれか１項に記載の半導体薄膜の形成装置。
【請求項１９】前記一つの成膜室には、一つの混合用ガ
スミキシング設備が配され、該混合用ガスミキシング設
備と前記一つ以上の原材料ガス導入手段との間を該原料
ガス導入手段の個数分だけ分岐手段によって接続し、原
材料ガス供給元となる前記混合用ガスミキシング設備か
らガスの供給を行うことを特徴とする請求項１３〜請求
項１８のいずれか１項に記載の半導体薄膜の形成装置。
【請求項２０】前記一つ以上の原材料ガス導入手段にお
いて、各々のガス導入手段に対し原料材料ガスを総流量
比で分配することが可能な構成を備えていることを特徴
とする請求項１３〜請求項１９のいずれか１項に記載の
半導体薄膜の形成装置。
【請求項２１】前記一つ以上の原材料ガス導入手段にお
いて、各々のガス導入手段に対し原材料混合ガスのガス
混合比は変化させず同一に維持可能とする構成を備えて
いることを特徴とする請求項１３〜請求項２０のいずれ
か１項に記載の半導体薄膜の形成装置。