JP2000232073A - Polycrystalline silicon film - Google Patents

Polycrystalline silicon film

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JP2000232073A
JP2000232073A JP11208769A JP20876999A JP2000232073A JP 2000232073 A JP2000232073 A JP 2000232073A JP 11208769 A JP11208769 A JP 11208769A JP 20876999 A JP20876999 A JP 20876999A JP 2000232073 A JP2000232073 A JP 2000232073A
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polycrystalline silicon
semiconductor layer
silicon film
type semiconductor
film
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JP11208769A
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Japanese (ja)
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Hajime Shirai
肇 白井
Masanobu Azuma
正信 東
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a polycrystalline silicon film which does not contain an amorphous silicon phase so as to provide a photovaltaic element based on a polycrystalline silicon film having a high short-circuit current, and a method for efficiently manufacturing the polycrystalline silicon film. SOLUTION: A mixture gas, containing a chlorinated silane gas such as hydrogen and dichloro-silane and having an H/Cl ratio of 1 to 50 as a ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms is used as a material gas, polycrystalline silicon is deposited on a substrate, such as a glass substrate through a plasma chemical vapor deposition method to form a polycrystalline silicon film which does not substantially contain amorphous silicon phase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン系薄膜太
陽電池に代表される光起電力素子、並びに光起電力素子
に用いられる多結晶シリコン薄膜、及びその製造方法に
関する。
The present invention relates to a photovoltaic element represented by a silicon-based thin-film solar cell, a polycrystalline silicon thin film used for the photovoltaic element, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン系薄膜太陽電池としては非晶質
シリコンを光電変換層に用いた非晶質シリコン薄膜太陽
電池が広く知られており、工業的にも時計や電卓等の比
較的小型の民生用電源として既に実用化されている。し
かしながら、一般に非晶質シリコン薄膜太陽電池は、単
結晶シリコンウエハー等を使用する結晶シリコン系薄型
太陽電池と比較してエネルギー変換効率が低く、また、
エネルギー変換効率が発電時間と共に次第に低下する、
いわゆる光劣化現象が見られることから、化石燃料に代
わる大電力用途として使用するためには、より一層の性
能の向上が要求されている。
2. Description of the Related Art As a silicon-based thin-film solar cell, an amorphous-silicon thin-film solar cell using amorphous silicon for a photoelectric conversion layer is widely known. It has already been put to practical use as a consumer power supply. However, an amorphous silicon thin-film solar cell generally has lower energy conversion efficiency than a crystalline silicon-based thin solar cell using a single-crystal silicon wafer or the like.
Energy conversion efficiency gradually decreases with power generation time,
Because of the so-called photo-deterioration phenomenon, further improvement in performance is required for use in high-power applications in place of fossil fuels.

【0003】かかるシリコン系薄膜太陽電池の性能及び
信頼性の向上を図ることを目的として、近年、光電変換
材料を非晶質シリコン薄膜から多結晶シリコン薄膜へと
変更する試みが提案されている。
In order to improve the performance and reliability of such silicon-based thin-film solar cells, attempts have recently been made to change the photoelectric conversion material from an amorphous silicon thin film to a polycrystalline silicon thin film.

【0004】なお、多結晶シリコン薄膜化のメリットと
しては、次のような事柄が挙げられる。すなわち、ま
ず、多結晶シリコン薄膜を光電変換層に用いた太陽電池
には前述の光劣化現象が観測されず、信頼性の高い薄膜
太陽電池が得られると考えられる。また、硼素や燐等を
ドーパントとして多結晶シリコン中へ添加することによ
り得られる価電子制御された多結晶シリコン薄膜を多結
晶シリコン薄膜太陽電池或いは非晶質シリコン太陽電池
のp型半導体層或いはn型半導体層に用いることによっ
て光電変換効率がさらに向上することも報告されてい
る。さらに、非晶質構造より結晶質構造の方がよりドー
ピング効率が高いため不純物元素の添加量を少なくする
ことが可能となる。
[0004] The merits of making the polycrystalline silicon thin film include the following. That is, first, the photodegradation phenomenon described above is not observed in a solar cell using a polycrystalline silicon thin film for the photoelectric conversion layer, and it is considered that a highly reliable thin film solar cell can be obtained. Also, a valence-controlled polycrystalline silicon thin film obtained by adding boron, phosphorus, or the like as a dopant into polycrystalline silicon is used as a p-type semiconductor layer of a polycrystalline silicon thin film solar cell or an amorphous silicon solar cell or n. It has also been reported that the photoelectric conversion efficiency can be further improved by using it for a mold semiconductor layer. Furthermore, since the doping efficiency is higher in the crystalline structure than in the amorphous structure, the amount of the impurity element added can be reduced.

【0005】ところで、多結晶シリコン薄膜太陽電池材
料として用いられる多結晶シリコン薄膜を製造する技術
としては化学蒸着法{ケミカル・ベーパー・デポジショ
ン(CHEMICAL VAPOR DEPOSITION:以下CVDとも言
う}が一般的に採用されおり、その中でもプラズマ化学
蒸着法(プラズマCVD法)の一種である高周波プラズ
マCVD法が好適に使用されている。
As a technique for producing a polycrystalline silicon thin film used as a material for a polycrystalline silicon thin film solar cell, a chemical vapor deposition method (CHEMICAL VAPOR DEPOSITION: hereinafter also referred to as CVD) is generally employed. Among them, a high-frequency plasma CVD method, which is a kind of plasma chemical vapor deposition (plasma CVD), is suitably used.

【0006】係る多結晶シリコン薄膜の具体的な製造方
法としては、例えば、特開平5−90158号公報に、
特定のガスから得られた荷電粒子を含んだ雰囲気下にお
いて、シリコン系薄膜形成材料の供給と停止とを繰り返
し行うことにより多結晶シリコン薄膜を製造する方法が
開示されている。この特開平5−90158号公報の記
載によれば、上記方法においては1回の繰り返し工程で
得られる膜厚を0.1〜10nmとした場合に有効であ
るとされている。また、該方法では、膜厚が30nm以
下と薄くても優れた結晶性を示す多結晶シリコン薄膜が
得られるとされている。
A specific method for manufacturing such a polycrystalline silicon thin film is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-90158.
A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film by repeatedly supplying and stopping a silicon-based thin film forming material in an atmosphere containing charged particles obtained from a specific gas is disclosed. According to the description of JP-A-5-90158, the above method is effective when the film thickness obtained in one repetition step is 0.1 to 10 nm. Further, according to the method, a polycrystalline silicon thin film having excellent crystallinity can be obtained even if the film thickness is as thin as 30 nm or less.

【0007】また、特開平4−137725号公報に
は、少なくともハロゲン化珪素及び水素ガスからなり反
応ガス中のハロゲン原子の数が水素原子の数より多くな
るように調整した反応ガスを使用し、プラズマCVD法
又は光CVD法により、結晶学的に(100)方向に強
く配向した多結晶シリコン薄膜を得る方法が記載されて
いる。なお、該方法における多結晶シリコン薄膜の堆積
速度は0.03nm毎秒程度である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-137725 discloses a reaction gas comprising at least a silicon halide and a hydrogen gas, wherein the number of halogen atoms in the reaction gas is adjusted to be larger than the number of hydrogen atoms. A method of obtaining a polycrystalline silicon thin film which is crystallographically strongly oriented in the (100) direction by a plasma CVD method or a photo CVD method is described. The deposition rate of the polycrystalline silicon thin film in this method is about 0.03 nm per second.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような方法で得られる多結晶シリコン膜においては、例
えば透過型電子顕微鏡(TEM)の断面写真等によって
その存在が確認されているのであるが、一般に、多結晶
シリコン薄膜の成長時に於いて基材などの下地層との界
面近傍に薄い非晶質シリコン層が形成されることが知ら
れている。
However, the existence of a polycrystalline silicon film obtained by the above-described method has been confirmed, for example, by a cross-sectional photograph of a transmission electron microscope (TEM). Generally, it is known that a thin amorphous silicon layer is formed near the interface with a base layer such as a base material during the growth of a polycrystalline silicon thin film.

【0009】この非晶質シリコン層は抵抗が高いため、
例えばこの様な方法で得られた多結晶シリコン薄膜を太
陽電池に応用した場合には、前記非晶質シリコン層は直
列抵抗成分として作用し、素子特性を低下させる。この
ため、該非晶質シリコン層は、できるだけ薄くすること
が好ましいが、前記従来の技術に於いては該非晶質シリ
コン層を薄くすることは困難であった。
Since the amorphous silicon layer has a high resistance,
For example, when the polycrystalline silicon thin film obtained by such a method is applied to a solar cell, the amorphous silicon layer acts as a series resistance component and degrades device characteristics. For this reason, it is preferable to make the amorphous silicon layer as thin as possible, but it is difficult to make the amorphous silicon layer thin in the above-mentioned conventional technology.

【0010】なお、多結晶シリコン薄膜形成時の基材温
度を300℃以上とするか、或いは析出速度を0.1n
m毎秒以下とすれば、上記非晶質シリコン層の厚さをあ
る程度薄くすることができるが、この様な条件を採用す
ることは生産効率や他の物性を低下させることにつなが
るため好ましくない。また、たとえこの様な条件を採用
したとしても、例えば太陽電池におけるp型半導体層や
n型半導体層のように素子の構造によっては10nm以
下となるような非常に薄い膜の状態で使用する場合に
は、素子性能に実質的な影響を与えないようなレベルま
で非晶質シリコン層をなくすことはできないのが現状で
あった。
The temperature of the substrate during the formation of the polycrystalline silicon thin film should be 300 ° C. or higher, or the deposition rate should be 0.1 n
When the thickness is set to m or less per second, the thickness of the amorphous silicon layer can be reduced to some extent. However, such a condition is not preferable because it leads to a decrease in production efficiency and other physical properties. Further, even if such conditions are employed, for example, when used in a state of a very thin film having a thickness of 10 nm or less depending on the structure of an element such as a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer in a solar cell. At present, the amorphous silicon layer cannot be eliminated to a level that does not substantially affect the element performance.

【0011】本発明は、例えば、10nm以下の膜厚に
おいても優れた結晶性及び電気特性を有する多結晶シリ
コン薄膜を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a polycrystalline silicon thin film having excellent crystallinity and electrical characteristics even at a film thickness of, for example, 10 nm or less.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、プラズマ
CVD法に於いて、塩素化シランと水素を特定の割合で
含む原料ガスを使用した場合には、多結晶シリコンの析
出初期において非晶質相の形成が殆ど起こらないという
新たな知見を得、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, in the case of using a source gas containing chlorinated silane and hydrogen at a specific ratio in the plasma CVD method, a new amorphous phase is hardly formed in the initial stage of polycrystalline silicon deposition. The knowledge was obtained and the present invention was completed.

【0013】即ち、第1の本発明は、基層上にプラズマ
化学蒸着法で形成された多結晶シリコン膜であって、実
質的に非晶質シリコン相を含まないことを特徴とする多
結晶シリコン膜である。
That is, a first aspect of the present invention is a polycrystalline silicon film formed on a base layer by a plasma enhanced chemical vapor deposition method, wherein the polycrystalline silicon film is substantially free of an amorphous silicon phase. It is a membrane.

【0014】上記第1の本発明である多結晶シリコン膜
は、実質的に非晶質シリコン層を有さないので導電率が
大きくなり、実際に光起電力素子を形成した場合、その
直列抵抗が高くなく、短絡電流の大きな素子が得られる
という特徴を有する。また、該多結晶シリコン膜のう
ち、水素原子の含有量が0.01〜5原子%であり、且
つ塩素含有量が0.005〜5原子%である多結晶シリ
コン膜は、更に結晶分率が向上し、未結合手等の欠陥が
減少することによって電気的な性質が向上するという特
徴を有する。
The polycrystalline silicon film according to the first aspect of the present invention substantially has no amorphous silicon layer and therefore has a high conductivity. When a photovoltaic element is actually formed, its series resistance is reduced. Is not high, and an element having a large short-circuit current can be obtained. Further, among the polycrystalline silicon films, the polycrystalline silicon film having a hydrogen atom content of 0.01 to 5 atomic% and a chlorine content of 0.005 to 5 atomic% has a further higher crystal fraction. And the electrical properties are improved by reducing defects such as dangling bonds.

【0015】また、上記第1の本発明である多結晶シリ
コン膜のうち、ランダムな結晶配向を示すもの、すなわ
ち特定の方向に優先的な結晶配向性を示さないものは、
その特性に2次元的な異方性がないという特徴を有す
る。
Among the polycrystalline silicon films according to the first aspect of the present invention, those exhibiting a random crystal orientation, ie, those exhibiting no preferential crystal orientation in a specific direction,
The characteristic is that there is no two-dimensional anisotropy in the characteristics.

【0016】さらに、上記各多結晶シリコン膜は、周期
律表第III族元素又は周期律表第V族元素(以下、まと
めて不純物元素ともいう。)を添加することにより、p
型半導体性又はn型半導体性を有する多結晶シリコン膜
とすることができる。該多結晶シリコン膜は、不純物元
素の添加量が少なくても、それぞれ高いp型半導体性又
はn型半導体性を示し、更に真性半導体層と隣接したと
きには、該真性半導体層への不純物元素の拡散が少ない
という特徴を有する。
Further, each of the above-mentioned polycrystalline silicon films is doped with a p-type group III element or a V-type group element in the periodic table (hereinafter collectively referred to as an impurity element) to form a p-type silicon film.
It can be a polycrystalline silicon film having a type semiconductor property or an n-type semiconductor property. The polycrystalline silicon film exhibits a high p-type semiconductor property or an n-type semiconductor property even when the amount of the impurity element is small, and furthermore, when the polycrystalline silicon film is adjacent to the intrinsic semiconductor layer, the impurity element diffuses into the intrinsic semiconductor layer. The characteristic is that there is little.

【0017】また、第2の本発明は、少なくともn型半
導体層、真性半導体層、及びp型半導体層を含んでなる
光起電力素子において、真性半導体層が不純物元素を含
有しない前記第1の本発明の多結晶シリコン膜からなる
か、又はn型半導体層及びp型半導体層の何れか一方或
いは両方が、前記不純物元素が添加されたそれぞれ対応
する型の半導体性を有する前記第1の本発明の多結晶シ
リコン膜からなることを特徴とする光起電力素子であ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic device comprising at least an n-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer, wherein the intrinsic semiconductor layer contains no impurity element. The first book comprising the polycrystalline silicon film of the present invention, or having one or both of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, each having the corresponding type of semiconductor added with the impurity element. A photovoltaic device comprising the polycrystalline silicon film according to the invention.

【0018】該光起電力素子は、多結晶シリコン膜が接
する基層との界面近傍に非晶質層が実質的に存在しない
ので、直列抵抗を低くすることができ、短絡電流が高い
等、良好な光起電力素子特性を示すという特徴を有す
る。
In the photovoltaic element, since there is substantially no amorphous layer near the interface with the base layer in contact with the polycrystalline silicon film, it is possible to reduce the series resistance and increase the short-circuit current. It has the characteristic of exhibiting various photovoltaic element characteristics.

【0019】さらに、第3の本発明は、プラズマ化学蒸
着法に於いて、少なくとも水素、及び塩素化シランガス
を含む混合ガスであって、且つ該混合ガス中の塩素原子
数に対する水素原子数の比(H/Cl)が1〜50であ
る混合ガスを原料ガスとして用い、基板上に多結晶シリ
コンを析出させることを特徴とする前記第1の発明であ
る多結晶シリコン膜の製造方法である。
Further, a third invention is directed to a plasma chemical vapor deposition method, wherein the mixed gas contains at least hydrogen and a chlorinated silane gas, and a ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms in the mixed gas. The method for producing a polycrystalline silicon film according to the first invention, wherein a polycrystalline silicon is deposited on a substrate by using a mixed gas having (H / Cl) of 1 to 50 as a source gas.

【0020】該製造方法においては、プラズマ中に発生
するパウダーやフレーク等のダストに起因する結晶欠陥
を著しく少なくすることができる。また、該製造方法
は、前記第1の本発明の多結晶シリコン膜を単に実験室
的規模で製造するという範疇に止まらず、主として製膜
速度が高いということに起因する、その生産効率の高さ
から工業的な生産方法としても充分適用可能である。
In the production method, crystal defects caused by dust such as powder and flakes generated in plasma can be significantly reduced. Further, the production method is not limited to the production of the polycrystalline silicon film of the first aspect of the present invention simply on a laboratory scale, but also has a high production efficiency mainly due to a high deposition rate. Therefore, it is sufficiently applicable as an industrial production method.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の多結晶シリコン薄膜は、
基層上にプラズマCVD法によって形成された多結晶シ
リコン膜であって、実質的に非晶質シリコン相を含有し
ない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The polycrystalline silicon thin film of the present invention
A polycrystalline silicon film formed on a base layer by a plasma CVD method, and substantially does not contain an amorphous silicon phase.

【0022】ここで、基層とは、プラズマCVD法によ
り本発明の多結晶シリコン薄膜を形成する際の下地とな
る層を意味する。該基層としては、基材の上に直接本発
明の多結晶シリコン薄膜を形成する場合には基材が基層
となる。また、前記本発明の光起電力素子を形成する場
合のように、例えば真性半導体層上に本発明の多結晶シ
リコン薄膜を形成する場合には、真性半導体層が基層と
なる。
Here, the base layer means a layer which becomes a base when the polycrystalline silicon thin film of the present invention is formed by a plasma CVD method. When the polycrystalline silicon thin film of the present invention is formed directly on a base material, the base material is the base layer. Further, for example, when the polycrystalline silicon thin film of the present invention is formed on the intrinsic semiconductor layer as in the case of forming the photovoltaic element of the present invention, the intrinsic semiconductor layer becomes a base layer.

【0023】該基層としては、プラズマCVD法により
その表面に多結晶シリコンを析出できるものであれば特
に限定されないが、石英ガラス、青板ガラス、単結晶シ
リコン、多結晶シリコン、各種金属、耐熱性ポリマー、
透明導電体及びこれらの材料が積層された基材層、並び
にこれら基材層上に形成された非晶質シリコン膜層、多
結晶シリコン膜層等が好適に採用される。
The base layer is not particularly limited as long as it can deposit polycrystalline silicon on its surface by a plasma CVD method. Quartz glass, blue glass, single-crystal silicon, polycrystalline silicon, various metals, heat-resistant polymer ,
A transparent conductor and a substrate layer in which these materials are laminated, and an amorphous silicon film layer, a polycrystalline silicon film layer, and the like formed on these substrate layers are preferably employed.

【0024】本発明の多結晶シリコン薄膜はプラズマC
VDにより形成されるが、該プラズマCVD法として
は、多結晶シリコン薄膜を形成することが可能な従来公
知のプラズマCVD法が採用できる。具体的には、使用
するプラズマの種類に応じて、容量結合型高周波プラズ
マCVD法、誘導結合型高周波プラズマCVD法、マイ
クロ波プラズマCVD法、ECRプラズマCVD法、ヘ
リコン波プラズマCVD法等が挙げられる。
The polycrystalline silicon thin film of the present invention has a plasma C
Although it is formed by VD, as the plasma CVD method, a conventionally known plasma CVD method capable of forming a polycrystalline silicon thin film can be adopted. Specifically, depending on the type of plasma used, a capacitively-coupled high-frequency plasma CVD method, an inductively-coupled high-frequency plasma CVD method, a microwave plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, a helicon wave plasma CVD method, or the like can be given. .

【0025】これら公知のプラズマCVD法の中で、い
わゆる、高電子密度プラズと呼ばれるCVDを使用した
場合、高速度で多結晶シリコン膜を形成することが可能
である。高電子密度プラズマとは一般的に約109〜1
11cm-3程度の電子濃度のプラズマとして定義されて
いる。具体的には、誘導結合型プラズマCVD法、EC
RプラズマCVD法、ヘリコン波プラズマCVD法等が
該当する。さらに、マイクロ波プラズマCVD法の中に
も、マイクロ波の伝播方式の違いにより高密度プラズマ
に属する方法が提案されている。いわゆるスポークアン
テナプラズマCVD法、表面波プラズマCVD法等がそ
れである。
[0025] Among these known plasma CVD methods, when CVD called so-called high electron density plasma is used, it is possible to form a polycrystalline silicon film at a high speed. High electron density plasma is generally about 10 9 -1
It is defined as a plasma having an electron concentration of about 0 11 cm -3 . Specifically, inductively coupled plasma CVD, EC
The R plasma CVD method, the helicon wave plasma CVD method, and the like correspond. Further, among microwave plasma CVD methods, a method belonging to high-density plasma due to a difference in a microwave propagation method has been proposed. A so-called spoke antenna plasma CVD method, a surface wave plasma CVD method and the like are such.

【0026】スポークアンテナプラズマCVD法はJA
PANESE JOURNAL OF APPLIED
PHYSICS VOL34 1995年 6805
頁、及び、JAPANESE JOURNAL OF
APPLIED PHYSICS VOL37 199
8年 1078頁に詳しく記載されているが、自転車の
スポークのような形状の金属製アンテナにマイクロ波又
はUHF波を伝播させプラズマを大面積に発生させる方
法である。また、表面波プラズマはMicrowave
Discharges,Fundamentals
and Applications ,eds.C.
M.Ferreira and M.Moisan(P
lenum Press,New York,Lond
on,1993)、及び、JAPANESE JOUR
NAL OF APPLIED PHYSICS VO
L37 1998年 170〜173頁に詳しく記載さ
れており、Plane Waveguideと呼ばれる
導波管を通してマイクロ波を伝播させ放電管内にプラズ
マを発生させる方法である。これらの文献に記載されて
いる方法は、マイクロ波CVD法の一例であり、各技術
ともその使用に際しては種々の改良が施されている場合
がある。
The spoke antenna plasma CVD method is described in JA.
PANSE JOURNAL OF APPLIED
PHYSICS VOL34 1995 6805
Page and JAPANESE JOURNAL OF
APPLIED PHYSICS VOL37 199
The method is described in detail on page 1078 of the 8th year, and is a method of generating a plasma over a large area by propagating a microwave or UHF wave through a metal antenna shaped like a spoke of a bicycle. The surface wave plasma is Microwave.
Discharges, Fundamentals
and Applications, eds. C.
M. Ferreira and M.S. Moisan (P
lenum Press, New York, London
on, 1993) and JAPANESE JOUR
NAL OF APPLIED PHYSICS VO
L37, 1998, pages 170-173, which is a method of generating microwaves in a discharge tube by propagating microwaves through a waveguide called Plane Waveguide. The methods described in these documents are examples of the microwave CVD method, and various techniques may have various improvements when used.

【0027】本発明の多結晶シリコン膜は実質的に非晶
質シリコン相を含まない。ここで、実質的に非晶質シリ
コン相を含まないとは、例えば、膜の断面を透過型電子
顕微鏡(TEM)で観察したときに基層の直上から結晶
相が観測され、アモルファス相が見られないことを意味
し、更に具体的には、基層から10nmの厚さの部分の
膜に対してラマン散乱測定を行った際、結晶成分が70
%以上見られることを意味する。
The polycrystalline silicon film of the present invention contains substantially no amorphous silicon phase. Here, the phrase "contains substantially no amorphous silicon phase" means that, for example, when a cross section of the film is observed with a transmission electron microscope (TEM), a crystalline phase is observed from directly above the base layer, and the amorphous phase is observed. More specifically, when the Raman scattering measurement was performed on the film having a thickness of 10 nm from the base layer, the crystal component was 70%.
% Or more.

【0028】多結晶シリコン膜中に、TEMで観測され
るような非晶質シリコン相が存在する場合には、例えば
光起電力素子を構成したときに直列抵抗成分が大きくな
ることによって短絡電流が低下する。
When an amorphous silicon phase as observed by a TEM exists in a polycrystalline silicon film, for example, when a photovoltaic element is formed, a series resistance component becomes large, thereby causing a short-circuit current. descend.

【0029】本発明の多結晶シリコン膜においては、そ
の半導体としての性能を損なわない範囲で、シリコン原
子以外の原子が含まれることが許容される。この様な原
子としては、例えば、水素原子、塩素原子、周期律表第
III族元素の原子又は周期律表第V族元素の原子等が挙
げられる。
The polycrystalline silicon film of the present invention is allowed to contain atoms other than silicon atoms as long as the performance as a semiconductor is not impaired. Such atoms include, for example, a hydrogen atom, a chlorine atom,
Examples include an atom of a group III element or an atom of a group V element of the periodic table.

【0030】ここで、水素原子はプラズマCVD法を用
いて多結晶シリコン膜を形成する関係上、不可避的に含
まれるものであるが、該水素原子の含有量は0.01〜
5原子%であるのが好適である。水素含有量が5原子%
より多くなるとアモルファス相が観測されはじめるため
好ましくない。また、多結晶シリコン構造においては膜
中の水素含有量を0.01原子%より少なくすることは
一般に困難である。
Here, the hydrogen atoms are unavoidably included in relation to the formation of the polycrystalline silicon film by using the plasma CVD method.
Preferably it is 5 atomic%. 5 atomic% hydrogen content
If it is more, an amorphous phase starts to be observed, which is not preferable. Further, in a polycrystalline silicon structure, it is generally difficult to reduce the hydrogen content in the film to less than 0.01 atomic%.

【0031】また、原料として塩素化シランを用いて作
製した本発明の多結晶シリコン膜には塩素原子が含有さ
れることがあるが、この時の好適な塩素原子の含有量は
0.005〜5原子%である。塩素原子の含有量が5原
子%を越えると、光起電力素子に適用した場合に、光伝
導度や暗伝導度等の電気的性質に低下が見られる場合が
ある。また、塩素含有量が0.005原子%より小さく
なると、膜構造中に非晶質シリコン相が観測される傾向
がある。
In some cases, the polycrystalline silicon film of the present invention prepared using chlorinated silane as a raw material contains chlorine atoms, and the preferable chlorine atom content at this time is 0.005 to 0.005. 5 atomic%. If the chlorine atom content exceeds 5 atomic%, when applied to a photovoltaic element, the electrical properties such as photoconductivity and dark conductivity may be reduced. When the chlorine content is less than 0.005 atomic%, an amorphous silicon phase tends to be observed in the film structure.

【0032】さらに、本発明の多結晶シリコン膜にはp
型半導体性やn型半導体性を付与する目的で、ホウ素、
カリウム、アルミニウム、インジウム等の周期律表第II
I族元素の原子やリン、ヒ素、窒素、アンチモン等の周
期律表第V族元素の原子を添加することもできる。これ
ら不純物元素の添加量は、膜成形時においてシリコン源
となる原料ガス中に混合される不純物元素源化合物ガス
の濃度で表すのが一般的であり、この様な濃度で表した
不純物元素の添加量は通常1〜30000ppm、好適
には10〜10000ppmの範囲である。
Further, the polycrystalline silicon film of the present invention has p
For the purpose of imparting type semiconductor properties or n-type semiconductor properties, boron,
Periodic Table II of potassium, aluminum, indium, etc.
It is also possible to add atoms of Group I elements and atoms of Group V elements of the periodic table such as phosphorus, arsenic, nitrogen and antimony. The addition amount of these impurity elements is generally represented by the concentration of the impurity element source compound gas mixed into the source gas serving as the silicon source during film formation. The amount is usually in the range of 1 to 30000 ppm, preferably 10 to 10000 ppm.

【0033】一般に多結晶シリコン膜は非晶質シリコン
膜に比べてp型半導体性やn型半導体性を付与するため
に添加する不純物元素の量が少なくてすみ、不純物元素
添加時あるいは光起電力素子形成後において熱の影響に
よる不純物元素の他の層(例えば下地や上部に積層され
る真性半導体層)への拡散も少ないという特徴がある。
このため、本発明の多結晶シリコン膜は、太陽電池など
の光起電力素子を形成した場合においては変換効率等の
特性低下を抑制できる。
In general, a polycrystalline silicon film requires a smaller amount of impurity elements to provide p-type and n-type semiconductor properties than an amorphous silicon film. It is characterized in that the diffusion of the impurity element into another layer (eg, an underlying semiconductor layer or an intrinsic semiconductor layer laminated thereon) due to the influence of heat after the element is formed is small.
Therefore, the polycrystalline silicon film of the present invention can suppress deterioration in characteristics such as conversion efficiency when a photovoltaic element such as a solar cell is formed.

【0034】また、本発明の多結晶シリコン膜の結晶配
向は特に限定されないが、本発明者等がこれまで確認し
ている限りにおいては、特定の方向に優先的な結晶配向
性を示さない(即ちランダム配向である)ものが多い。
このようなランダム配向であるものは、その特性に2次
元的な異方性が少ないという観点において好適である。
ここで、多結晶シリコン膜の結晶配向性がランダムであ
るかどうかは、例えばX線散乱測定により複数の結晶方
位に起因した回折ピークが観測されることにより確認す
ることができる。
Although the crystal orientation of the polycrystalline silicon film of the present invention is not particularly limited, as far as the present inventors have confirmed so far, the polycrystalline silicon film does not show a preferential crystal orientation in a specific direction ( That is, they are randomly oriented).
Such a random orientation is preferable from the viewpoint that its characteristics have little two-dimensional anisotropy.
Here, whether or not the crystal orientation of the polycrystalline silicon film is random can be confirmed by, for example, observing diffraction peaks due to a plurality of crystal orientations by X-ray scattering measurement.

【0035】本発明の多結晶シリコン膜の製造方法は、
特に限定されないが、次に示すような方法で好適に製造
することができる。
The method for producing a polycrystalline silicon film according to the present invention comprises:
Although not particularly limited, it can be suitably produced by the following method.

【0036】即ち、本発明の多結晶シリコン膜の製造方
法は、プラズマ化学蒸着法に於いて、少なくとも水素、
及び塩素化シランガスを含む混合ガスであって、且つ該
混合ガス中の塩素原子数に対する水素原子数の比(H/
Cl)が1〜50である混合ガスを原料ガスとして用
い、基層上に多結晶シリコンを析出させることにより、
好適に製造することができる。以下、該方法(以下、本
発明の製造方法ともいう。)の詳細について説明する。
That is, the method for producing a polycrystalline silicon film according to the present invention is characterized in that at least hydrogen,
And the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms in the mixed gas (H /
By using a mixed gas having Cl) of 1 to 50 as a source gas and depositing polycrystalline silicon on the base layer,
It can be suitably manufactured. Hereinafter, the details of the method (hereinafter, also referred to as the production method of the present invention) will be described.

【0037】本発明の製造方法では、特定の原料ガスを
プラズマで分解し、基層上に多結晶シリコンを析出させ
る化学蒸着法(すなわち、プラズマCVD法)が採用さ
れる。この時使用されるプラズマの種類は、特に限定さ
れず、容量結合型高周波プラズマ、誘導結合型高周波プ
ラズマ、マイクロ波プラズマ、ECRプラズマ、ヘリコ
ン波プラズマ等の公知のプラズマが使用できる。これら
公知のプラズマの中でも、いわゆる高電子密度プラズと
呼ばれるプラズマを使用した場合、高速度で多結晶シリ
コン膜を形成することが可能である。高電子密度プラズ
マを用いたCVD法としては、前記した誘導結合型プラ
ズマCVD法、ECRプラズマCVD法、ヘリコン波プ
ラズマCVD法等が挙げられる。さらに、マイクロ波プ
ラズマを用いたCVD法の中にも、マイクロ波の伝播方
式の違いにより高密度プラズマに属する方法があり、い
わゆるスポークアンテナプラズマCVD法、表面波プラ
ズマCVD法等がそれである。
In the manufacturing method of the present invention, a chemical vapor deposition method (that is, a plasma CVD method) in which a specific source gas is decomposed by plasma to deposit polycrystalline silicon on a base layer is employed. The type of plasma used at this time is not particularly limited, and a known plasma such as a capacitively-coupled high-frequency plasma, an inductively-coupled high-frequency plasma, a microwave plasma, an ECR plasma, and a helicon wave plasma can be used. When plasma called so-called high electron density plasma is used among these known plasmas, it is possible to form a polycrystalline silicon film at a high speed. Examples of the CVD method using high electron density plasma include the aforementioned inductively coupled plasma CVD method, ECR plasma CVD method, and helicon wave plasma CVD method. Further, among CVD methods using microwave plasma, there is a method belonging to high-density plasma depending on a difference in a microwave propagation method, such as a so-called spoke antenna plasma CVD method and a surface wave plasma CVD method.

【0038】また、多結晶シリコンを析出させる基層と
しては、本発明の多結晶シリコン膜の説明として前記し
たものが制限なく使用できる。
As the base layer on which the polycrystalline silicon is deposited, those described above for the polycrystalline silicon film of the present invention can be used without limitation.

【0039】本発明の製造方法においては、原料ガスと
して、少なくとも水素、及び塩素化シランガスを含む混
合ガスであって、且つ該混合ガス中の塩素原子数に対す
る水素原子数の比(H/Cl)が1〜50である混合ガ
スを使用する。ここで、塩素化シランとは、分子中に少
なくとも1個の塩素原子を有するガス化可能なシラン化
合物のことであり、好適には、一般式SiHm
(4-m)(但し、mは0〜3の整数であり、Xは塩素原子
である。)で表記されるシラン化合物が使用される。こ
のようなシラン化合物を具体的に例示すれば、モノクロ
ロシラン(SiH3Cl)、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、ト
リクロロシラン(SiHCl3)、テトラクロロシラン(SiCl
4)等が挙げられる。
In the production method of the present invention, the raw material gas is a mixed gas containing at least hydrogen and a chlorinated silane gas, and the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms in the mixed gas (H / Cl) Is used. Here, the chlorinated silane refers to a gasifiable silane compound having at least one chlorine atom in a molecule, and is preferably a compound represented by the general formula SiH m X
(4-m) (where m is an integer of 0 to 3 and X is a chlorine atom). Specific examples of such a silane compound include monochlorosilane (SiH 3 Cl), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorosilane (SiHCl 3 ), and tetrachlorosilane (SiCl
4 ) and the like.

【0040】本発明の製造方法では、上記塩素化シラン
ガスを水素で希釈して原料ガスとする。塩素化シランガ
スを水素で希釈することにより、低温で多結晶シリコン
を製造することができ、また、プラズマ発生の為に供給
する電磁波の電源出力を小さくすることができる。
In the production method of the present invention, the chlorinated silane gas is diluted with hydrogen to obtain a raw material gas. By diluting the chlorinated silane gas with hydrogen, polycrystalline silicon can be manufactured at a low temperature, and the power output of electromagnetic waves supplied for generating plasma can be reduced.

【0041】さらに、本発明の製造法では上記の原料ガ
スに中に於ける塩素原子数に対する水素原子数の比(以
下、H/Cl比ともいう)を1〜50の範囲とする。H
/Cl比をこのような範囲とすることにより、多結晶シ
リコン膜形成の初期において非晶質シリコン相を形成す
ることなく基層表面上に多結晶シリコンを析出させるこ
とが可能となり、結果として非晶質シリコン相を実質的
に含まない多結晶シリコン膜を形成することができる。
Further, in the production method of the present invention, the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms in the above-mentioned raw material gas (hereinafter also referred to as H / Cl ratio) is in the range of 1 to 50. H
By setting the / Cl ratio in such a range, it becomes possible to deposit polycrystalline silicon on the surface of the base layer without forming an amorphous silicon phase in the initial stage of forming the polycrystalline silicon film. A polycrystalline silicon film substantially free of a crystalline silicon phase can be formed.

【0042】本発明の製造方法に於けるH/Cl比は、
上記範囲内であれば特に限定されないが、特に好適なH
/Cl比は使用するプラズマの種類によって若干異な
る。例えば、多結晶シリコン膜の製造技術として一般的
である容量結合型高周波プラズマCVD法を用いた場合
には、最適なH/Cl比は5〜50の範囲である。ま
た、マイクロ波プラズマや誘導結合型プラズマ等、容量
結合型高周波プラズマよりエネルギー(電子温度、電子
密度)の大きいプラズマを使用した場合に於いては、最
適なH/Cl比は上記範囲より小さくてもよく、1〜5
0の範囲となる。プラズマの種類に拘わらずH/Cl比
が5〜50の範囲の時には、本発明の多結晶シリコン膜
が安定して得られる。
The H / Cl ratio in the production method of the present invention is
Although not particularly limited as long as it is within the above range, particularly preferred H
The / Cl ratio varies slightly depending on the type of plasma used. For example, when a capacitively coupled high-frequency plasma CVD method, which is a general technique for manufacturing a polycrystalline silicon film, is used, the optimal H / Cl ratio is in the range of 5 to 50. In addition, when a plasma having higher energy (electron temperature and electron density) than a capacitively coupled high-frequency plasma such as a microwave plasma or an inductively coupled plasma is used, the optimal H / Cl ratio is smaller than the above range. Well, 1-5
The range is 0. When the H / Cl ratio is in the range of 5 to 50 regardless of the type of plasma, the polycrystalline silicon film of the present invention can be obtained stably.

【0043】本発明の製造方法に於いては、上記原料ガ
スは、ケイ素源として塩素化シラン以外のガス化可能な
シラン化合物を混合して使用したり、アルゴン、ヘリウ
ム、キセノン、ネオン、クリプトン等の希ガスと混合し
て使用することも可能である。
In the production method of the present invention, the raw material gas may be a mixture of a gasizable silane compound other than chlorinated silane as a silicon source, and argon, helium, xenon, neon, krypton, etc. It is also possible to use a mixture with a rare gas.

【0044】上記シラン化合物としては、一般式Sin
(2n+2)(但し、nは1以上の自然数である。)で示さ
れるシラン化合物が使用できる。好適に使用できるこれ
らシラン化合物を具体的に例示すれば、モノシラン(Si
H4)、ジシラン(Si2H6)、トリシラン(Si3H8)等が挙げ
られる。
As the silane compound, the general formula Si n
A silane compound represented by H (2n + 2) (where n is a natural number of 1 or more) can be used. Specific examples of these silane compounds that can be suitably used include monosilane (Si
H 4), disilane (Si 2 H 6), or the like trisilane (Si 3 H 8) can be mentioned.

【0045】なお、かかるシラン化合物を塩素化シラン
化合物と混合して使用する場合に於いて、塩素化シラン
化合物の全シラン化合物に対する割合は、50モル%以
上であるのが好適である。塩素化シラン化合物が50モ
ル%より少ないと得られた薄膜の構造に非晶質シリコン
相が含まれることがある。
When such a silane compound is used in a mixture with a chlorinated silane compound, the ratio of the chlorinated silane compound to the total silane compounds is preferably at least 50 mol%. If the amount of the chlorinated silane compound is less than 50 mol%, the structure of the obtained thin film may include an amorphous silicon phase.

【0046】また、上記のような水素原子を含有するシ
ラン(水素化シラン)ガスを使用した場合や後述する不
純物元素を含む化合物のガスを使用した場合には、前記
のH/Cl比の分子となる水素原子の数の中にはこれら
水素化シランや不純物元素含有化合物中の水素原子の数
も含まれる。
When a silane (hydrogenated silane) gas containing a hydrogen atom as described above is used, or when a gas of a compound containing an impurity element described later is used, the molecule having the H / Cl ratio described above is used. The number of hydrogen atoms to be included also includes the number of hydrogen atoms in these hydrogenated silanes and impurity element-containing compounds.

【0047】本発明の製造方法に於いて、多結晶シリコ
ン薄膜の析出は、上記の製造条件を満足するものであれ
ば、その他の製造条件は公知の製造条件が特に制限無く
採用される。なお、一般にプラズマCVD法は多結晶シ
リコン膜の製造ばかりでなく非晶質シリコン膜の製造に
も広く採用されているが、製造条件の設定により析出さ
せるシリコンの結晶性(非晶質性)を制御している。多
結晶シリコン膜を製造する条件は、プラズマの種類ごと
に異っているため一概に規定することは出来ないが、各
プラズマCVD法ごとに多結晶シリコン膜を製造できる
条件はそれぞれ公知である。本発明の製造方法では、採
用するプラズマCVD法に応じて、多結晶シリコンを析
出させる条件が適宜採用される。
In the production method of the present invention, known production conditions are not particularly limited and other production conditions are adopted as long as the polycrystalline silicon thin film is deposited as long as the above production conditions are satisfied. Generally, the plasma CVD method is widely used not only for the production of a polycrystalline silicon film but also for the production of an amorphous silicon film. Controlling. The conditions for producing a polycrystalline silicon film cannot be specified unconditionally because they differ for each type of plasma, but the conditions under which a polycrystalline silicon film can be produced for each plasma CVD method are known. In the manufacturing method of the present invention, conditions for depositing polycrystalline silicon are appropriately adopted according to the employed plasma CVD method.

【0048】上記のように、本発明の製造方法の具体的
な製造条件は、採用するプラズマCVD法に応じて適宜
決定すればよいが、各プラズマCVD法に共通する一般
的条件もあるので、以下にそのような条件について説明
する。
As described above, the specific manufacturing conditions of the manufacturing method of the present invention may be appropriately determined according to the employed plasma CVD method, but there are general conditions common to the respective plasma CVD methods. Hereinafter, such conditions will be described.

【0049】本発明の製造方法において、多結晶シリコ
ン薄膜の製造時の基層の温度は特に限定されないが、1
00℃〜600℃、特に150℃〜400℃であるのが
好適である。100℃より低温では高速形成時において
は結晶性が低下する傾向があり、600℃以上の温度は
結晶性は良いものの光起電力素子の製造プロセス上で不
具合が生じることがある。但し基層の温度を100℃未
満とした場合に於いても製膜速度を落とせば結晶性を維
持することは可能である。従来法においては基層温度が
低い場合には、非晶質部分の厚みが増す傾向があるに対
し、本発明の製造方法では基層温度を約100℃まで下
げても実質的に非晶質シリコン相を析出させずに良好な
多結晶シリコン膜を製造することが可能である。
In the manufacturing method of the present invention, the temperature of the base layer at the time of manufacturing the polycrystalline silicon thin film is not particularly limited.
The temperature is preferably from 00C to 600C, especially from 150C to 400C. If the temperature is lower than 100 ° C., the crystallinity tends to decrease during high-speed formation. If the temperature is higher than 600 ° C., the crystallinity is good, but a problem may occur in the manufacturing process of the photovoltaic device. However, even when the temperature of the base layer is lower than 100 ° C., it is possible to maintain the crystallinity by lowering the film forming rate. In the conventional method, when the base layer temperature is low, the thickness of the amorphous portion tends to increase. On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, even when the base layer temperature is lowered to about 100 ° C., the amorphous silicon phase is substantially reduced. It is possible to manufacture a good polycrystalline silicon film without depositing the polycrystalline silicon.

【0050】なお、基層の加熱方法としては、基材を固
定するホルダー内に埋め込まれたヒーターにより加熱す
る方法、或いは赤外線ランプにより加熱する方法等、公
知の方法が特に制限無く用いられる。
As a method of heating the base layer, a known method such as a method of heating with a heater embedded in a holder for fixing the base material or a method of heating with an infrared lamp is used without any particular limitation.

【0051】反応圧力についてもプラズマCVD法の種
類により適宜調整されるが、一般的な反応圧力は0.1
mTorr〜5Torrの範囲である。因みに、多結晶
シリコン膜の製造技術として一般的である容量結合型高
周波プラズマCVD法を用いた場合の好適な反応圧力は
30mTorr〜5Torrの範囲である。
The reaction pressure is also appropriately adjusted according to the type of the plasma CVD method.
The range is from mTorr to 5 Torr. Incidentally, a preferred reaction pressure in the case of using a capacitively coupled high-frequency plasma CVD method, which is a general technique for manufacturing a polycrystalline silicon film, is in the range of 30 mTorr to 5 Torr.

【0052】プラズマ発生用電源出力についてもプラズ
マCVD法の種類、或いは使用する装置の形状に応じて
適宜調整されるが、一般的な出力範囲は10W〜3KW
程度である。プラズマの種類ごとに一般的に採用される
プラズマ発生電源出力を示せば、容量結合型高周波プラ
ズマ10W〜2KW、誘導結合型高周波プラズマ10W
〜3KW、マイクロ波プラズマ20W〜2KW、ECR
プラズマ20W〜2KW程度である。
The power supply output for plasma generation is also appropriately adjusted according to the type of the plasma CVD method or the shape of the apparatus to be used, but a general output range is 10 W to 3 KW.
It is about. If the output of a plasma generation power source generally adopted for each type of plasma is shown, capacitively-coupled high-frequency plasma 10 W to 2 KW, inductively-coupled high-frequency plasma 10 W
~ 3KW, microwave plasma 20W ~ 2KW, ECR
The plasma is about 20 W to 2 KW.

【0053】本発明の多結晶シリコン膜を製造するため
の装置は特に制限されるものではない。代表的な装置を
例示すれば、図1に示す装置が挙げられる。該装置の反
応容器1の内部には、それぞれ平板電極である高周波印
加用電極2と接地電極3とが平行に配置されている。そ
して、高周波印加用電極2には高周波発生装置4が接続
され、高周波を印加することができるようになってい
る。また、接地電極3には基材(基層)がセットされ、
接地電極3中に埋め込まれたヒーター6により基材温度
を調節することができるようになっている。また、上記
反応容器1には圧力調整器9を介して真空ポンプ8が接
続されており、反応容器1内を一定の圧力に保つことが
できるようになっている。
The apparatus for producing the polycrystalline silicon film of the present invention is not particularly limited. An example of a typical device is the device shown in FIG. Inside the reaction vessel 1 of the apparatus, a high-frequency application electrode 2 and a ground electrode 3, each of which is a plate electrode, are arranged in parallel. A high frequency generator 4 is connected to the high frequency application electrode 2 so that a high frequency can be applied. Also, a base material (base layer) is set on the ground electrode 3,
The temperature of the base material can be adjusted by the heater 6 embedded in the ground electrode 3. Further, a vacuum pump 8 is connected to the reaction vessel 1 via a pressure regulator 9, so that the inside of the reaction vessel 1 can be maintained at a constant pressure.

【0054】また、上記反応容器1には、水素、シラン
化合物ガスを供給できる位置にガス配管7a、7bがそ
れぞれ流量調節器11を介して接続されており、流量の
調節されたガスを反応容器1内に導入できるようになっ
ている。
Further, gas pipes 7a and 7b are connected to the reaction vessel 1 at positions where hydrogen and silane compound gas can be supplied via flow rate controllers 11, respectively. 1 can be introduced.

【0055】また、高周波印加用電極2と接地電極3と
の間には開閉可能なシャッター10が配置され、該シャ
ッター10をプラズマ発生中に閉じた場合においてはプ
ラズマはシャッター10と高周波印加用電極2間でのみ
発生し、基材5上への多結晶シリコン薄膜の析出は起こ
らないようになっている。
An openable and closable shutter 10 is disposed between the high-frequency application electrode 2 and the ground electrode 3. When the shutter 10 is closed during the generation of plasma, the plasma is applied to the shutter 10 and the high-frequency application electrode. This occurs only between the two, so that deposition of the polycrystalline silicon thin film on the base material 5 does not occur.

【0056】上記装置を用いて本発明の多結晶シリコン
薄膜を製造方法する場合には、まず、水素及び原料とな
る塩素化シラン化合物をそれぞれ流量調節器11によ
り、流量を制御した後にガス配管7a、7bを通して反
応容器1に供給し、高周波印加用電極2に高周波を印加
することにより、反応容器1内に導入された上記ガスを
電極間においてプラズマ化すればよい。プラズマ化され
たガスはヒーター6によって一定温度に加熱された接地
電極3上に配置された基材(基層)と接触することによ
って、基材5上に多結晶シリコンが析出する。
In the case of producing the polycrystalline silicon thin film of the present invention using the above-mentioned apparatus, first, the flow rate of hydrogen and the chlorinated silane compound as the raw material are controlled by the flow rate regulator 11 and then the gas pipe 7a. , 7b to the reaction vessel 1 and apply a high frequency to the high-frequency application electrode 2 to convert the gas introduced into the reaction vessel 1 into plasma between the electrodes. The plasma gas is brought into contact with the base material (base layer) disposed on the ground electrode 3 heated to a certain temperature by the heater 6, so that polycrystalline silicon is deposited on the base material 5.

【0057】なお、p型半導体性(又はn型半導体性)
を有する本発明の多結晶シリコン薄膜を製造するために
は、周期律表第III族の元素を含む化合物(又は、周期
律表第V族の元素を含む化合物)を上記原料ガスに混合
させ多結晶シリコン薄膜を析出させればよい。周期律表
第III族の元素を含む化合物又は周期律表第V族の元素
を含む化合物としは、B2H6、BF3、AsH3、AsF5、PH3、PF
5、BCl3等が好適に用いられる。
Note that p-type semiconductor (or n-type semiconductor)
In order to produce the polycrystalline silicon thin film of the present invention having the following formula, a compound containing an element of Group III of the periodic table (or a compound containing an element of Group V of the periodic table) is mixed with the above-mentioned raw material gas. What is necessary is just to deposit a crystalline silicon thin film. And then the compound or the periodic table compounds containing Group V elements including the periodic table Group III element, B 2 H 6, BF 3 , AsH 3, AsF 5, PH 3, PF
5 , BCl 3 and the like are preferably used.

【0058】これら不純物元素を含む化合物はガスの状
態で、原料ガスと同様に図示しない流量調節器により流
量制御した後、図示しないガス配管を通して反応容器内
に供給する。この場合、原料ガス中に混合される不純物
元素を含む化合物ガスの濃度は通常1〜30000pp
m、好適には10〜10000ppmの範囲である。
The compounds containing these impurity elements are supplied in the gaseous state into the reaction vessel through a gas pipe (not shown) after the flow rate is controlled by a flow controller (not shown) in the same manner as the raw material gas. In this case, the concentration of the compound gas containing the impurity element mixed in the source gas is usually 1 to 30,000 pp
m, preferably in the range of 10 to 10000 ppm.

【0059】本発明の多結晶シリコン膜は、膜中に非晶
質シリコン相を実質的に含まないため、シリコン系薄膜
太陽電池に代表される光起電力素子に好適に用いること
ができる。例えば、少なくともn型半導体層、真性半導
体層、及びp型半導体層を含んでなる光起電力素子にお
いて、真性半導体層が不純物元素を含有しない前記第1
の本発明の多結晶シリコン膜とするか、或いはn型半導
体層及びp型半導体層の何れか一方或いは両方が、前記
不純物元素が添加されたそれぞれ対応する型の半導体性
を有する第1の本発明の多結晶シリコン膜とすることに
より、直列抵抗を低く、良好な光起電力素子特性を示す
光起電力素子を得ることができる。
Since the polycrystalline silicon film of the present invention does not substantially contain an amorphous silicon phase in the film, it can be suitably used for a photovoltaic element represented by a silicon-based thin-film solar cell. For example, in a photovoltaic element including at least an n-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer, the first semiconductor element in which the intrinsic semiconductor layer does not contain an impurity element.
The polycrystalline silicon film of the present invention, or one or both of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer having a semiconductor property of a corresponding type to which the impurity element is added. By using the polycrystalline silicon film of the present invention, a photovoltaic element having low series resistance and excellent photovoltaic element characteristics can be obtained.

【0060】以下、本発明の多結晶シリコン膜を適用し
た上記光起電力素子(本発明の光起電力素子ともい
う。)について説明する。
Hereinafter, the photovoltaic element (also referred to as the photovoltaic element of the present invention) to which the polycrystalline silicon film of the present invention is applied will be described.

【0061】本発明の光起電力素子は、光起電力素子を
構成するn型半導体層、真性半導体層、及びp型半導体
層の少なくとも1つが本発明の多結晶シリコン膜からな
るものであれば特に限定されない。例えば、ガラス基板
上に透明導電膜、p型半導体層、真性半導体層、n型半
導体層、及び集電電極がこの順で積層されてなる構造を
有するいわゆるp−i−n型構造の光起電力素子であっ
てもよいし、また、図3に示されるような、基板上に金
属層320、透明導電膜層330、n型半導体層34
1、真性半導体層342、p型半導体層343(341
〜343が半導体層340を形成している)、透明導電
膜層350、及び集電電極360がこの順で積層されて
なる構造を有するいわゆるn−i−p型の光起電力素子
300であってもよい。
The photovoltaic device of the present invention is provided as long as at least one of the n-type semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer and the p-type semiconductor layer constituting the photovoltaic device is made of the polycrystalline silicon film of the present invention. There is no particular limitation. For example, a so-called pin-type photovoltaic device having a structure in which a transparent conductive film, a p-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, an n-type semiconductor layer, and a collecting electrode are stacked in this order on a glass substrate. It may be a power element, or a metal layer 320, a transparent conductive layer 330, an n-type semiconductor layer 34 on a substrate as shown in FIG.
1, intrinsic semiconductor layer 342, p-type semiconductor layer 343 (341)
343 form a semiconductor layer 340), a transparent conductive film layer 350, and a current collecting electrode 360, which are so-called nip-type photovoltaic elements 300 having a structure in which they are stacked in this order. You may.

【0062】上記p−i−n型の光起電力素子における
基材は光透過性を有する基材であれば特に限定されない
が、通常厚さ0.3mm〜5mm程度のガラス板が使用
される。
The substrate in the pin type photovoltaic element is not particularly limited as long as it is a substrate having optical transparency, and a glass plate having a thickness of about 0.3 mm to 5 mm is usually used. .

【0063】また、透明導電膜層とは、SnO2、In2
3(Sn)、ZnO、CdSnO4、TiO2等の酸化
物からなる層であり、その厚さは層の光透過率が80%
以上となる様な厚さである。
The transparent conductive film layer is made of SnO 2 , In 2
The layer is made of an oxide such as O 3 (Sn), ZnO, CdSnO 4 , and TiO 2.
The thickness is as described above.

【0064】また、p型半導体層とは、厚さ5〜50n
m程度でホウ素やガリウム等の周期律表第III族の元素
を含み、活性化エネルギーが0.5eV以下のシリコン
から成る層であり、真性半導体層とは、厚さが100〜
5000nmのシリコンからなる層であり、n型半導体
層とは、厚さ5〜50nm程度でリンや砒素等の周期律
表第V族の元素を含み、活性化エネルギーが0.3eV
以下のシリコンからなる層である。
The p-type semiconductor layer has a thickness of 5 to 50 n.
m, containing an element of Group III of the periodic table such as boron or gallium, and having an activation energy of 0.5 eV or less. The intrinsic semiconductor layer has a thickness of 100 to
The n-type semiconductor layer is a layer made of silicon having a thickness of about 5000 nm and has a thickness of about 5 to 50 nm, contains an element of Group V of the periodic table such as phosphorus or arsenic, and has an activation energy of 0.3 eV.
It is a layer made of the following silicon.

【0065】また、集電電極は、光の入射側に設ける場
合、銀等の金属を格子状に蒸着して形成される電極であ
り、裏面電極として設ける場合には、全面に蒸着されて
形成される電極である。
The collecting electrode is an electrode formed by depositing a metal such as silver in a lattice form when provided on the light incident side, and formed by depositing the entire surface when provided as a back electrode. Electrode.

【0066】なお、該p−i−n型の光起電力素子にお
いては、透明導電膜層とp型半導体層との間、或いはp
型半導体層と真性半導体層との間に、それぞれ透明導電
膜層の表面、及びp型半導体層の表面をプラズマから保
護する目的で1〜50nmのシリコンからなる緩衝層を
設けてもよい。
In the pin type photovoltaic element, between the transparent conductive film layer and the p-type semiconductor layer, or between the transparent conductive layer and the p-type semiconductor layer.
A buffer layer made of silicon having a thickness of 1 to 50 nm may be provided between the type semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer for the purpose of protecting the surface of the transparent conductive film layer and the surface of the p-type semiconductor layer from plasma.

【0067】前記n−i−p型光起電力素子における基
材としては、本発明の多結晶シリコン膜の基材層として
説明したものが制限なく使用できる。また、透明導電膜
層、各種半導体層はp−i−n型光起電力素子と同じで
ある。また、金属層とは、例えば銀、アルミニウム、又
はこれらの合金等からなる光反射率80%以上の層で、
その厚さは通常100〜1000nm程度である。な
お、該n−i−p型光起電力素子においては、n型半導
体層と真性半導体層との間にn型半導体層を保護するた
めに厚さ1〜50nm程度のシリコンからなる緩衝層を
設けてもよい。さらに、光起電力素子の開放電圧や短絡
電流を向上させるために、透明導電膜層と半導体層(n
型半導体層との間又はp型半導体層との間の2カ所の内
少なくとも1カ所)との間に、Ni、Cr、又はこれら
の合金等の融点1000℃以上の卑金属からなる1〜5
nm程度の厚さの卑金属層を設けるのも好適な態様であ
る。
As the substrate in the nip type photovoltaic element, those described as the substrate layer of the polycrystalline silicon film of the present invention can be used without limitation. The transparent conductive film layer and various semiconductor layers are the same as those of the pin type photovoltaic element. The metal layer is a layer made of, for example, silver, aluminum, or an alloy thereof, and having a light reflectance of 80% or more.
Its thickness is usually about 100 to 1000 nm. In the nip type photovoltaic element, a buffer layer made of silicon having a thickness of about 1 to 50 nm is provided between the n-type semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer to protect the n-type semiconductor layer. It may be provided. Further, in order to improve the open-circuit voltage and short-circuit current of the photovoltaic element, the transparent conductive film layer and the semiconductor layer (n
Between at least one of two locations between the semiconductor layer and the p-type semiconductor layer) and a base metal having a melting point of 1000 ° C. or higher, such as Ni, Cr, or an alloy thereof.
It is also a preferable embodiment to provide a base metal layer having a thickness of about nm.

【0068】本発明の光起電力素子は、その半導体層
{すなわち、n(又はp)型半導体層、真性半導体層、
及びp(又はn)型半導体層が積層された層}のうち本
発明の多結晶シリコン膜で構成したい層を前記本発明の
製造方法で行う以外は、通常の光起電力素子を製造する
公知の方法が特に制限なく使用できる。
The photovoltaic device of the present invention has a semiconductor layer {, that is, an n (or p) type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer,
And p (or n) -type semiconductor layers are laminated, except that the layer desired to be composed of the polycrystalline silicon film of the present invention is manufactured by the manufacturing method of the present invention. Can be used without any particular limitation.

【0069】例えば、半導体層の全てが本発明の多結晶
シリコン薄膜であるp−i−n型光起電力素子を製造す
る場合には、先ずガラス基板上にZnO等のターゲット
を用いたスパッタリング法等により透明導電膜を形成
し、次いで該透明導電膜上にp型半導体層となる多結晶
シリコン薄膜を形成し、その後、得られたp型半導体層
を基層として真性半導体層となる多結晶シリコン膜を形
成した後、得られた真性半導体層を基層としてn型半導
体層となる多結晶シリコン薄膜を形成し、最後に得られ
たn型半導体層上に抵抗加熱法等により銀等の金属から
なる集電電極を取り付けることにより製造することがで
きる。
For example, when manufacturing a pin type photovoltaic element in which all of the semiconductor layers are the polycrystalline silicon thin film of the present invention, first, a sputtering method using a target such as ZnO on a glass substrate is used. A transparent conductive film is formed by, for example, a polycrystalline silicon thin film to be a p-type semiconductor layer on the transparent conductive film, and then the polycrystalline silicon to be an intrinsic semiconductor layer with the obtained p-type semiconductor layer as a base layer. After forming the film, a polycrystalline silicon thin film to be an n-type semiconductor layer is formed using the obtained intrinsic semiconductor layer as a base layer, and a metal such as silver is formed on the finally obtained n-type semiconductor layer by a resistance heating method or the like. It can be manufactured by attaching a current collecting electrode.

【0070】このとき、p型半導体層を形成した後、真
性半導体層を形成する前にp型半導体層の形成温度以上
の温度において熱処理を施すのが好適である。このよう
な熱処理を行うことにより、形成されたp型半導体層の
耐熱性及び耐プラズマ性を向上させた上で、真性半導体
層を形成することができ、p型半導体層中の不純物元素
が真性半導体層中に拡散するのを防止することができ
る。その結果、p型半導体層と真性半導体層との界面に
不活性層を形成することなしに、しかも光照射を受けて
も安定したキャリアー輸送能を有する真性半導体層を形
成することが可能となり、良好な性能の光起電力素子を
得ることができる。
At this time, it is preferable to perform a heat treatment at a temperature equal to or higher than the formation temperature of the p-type semiconductor layer after forming the p-type semiconductor layer and before forming the intrinsic semiconductor layer. By performing such a heat treatment, the heat resistance and the plasma resistance of the formed p-type semiconductor layer can be improved, and then the intrinsic semiconductor layer can be formed. Diffusion into the semiconductor layer can be prevented. As a result, without forming an inactive layer at the interface between the p-type semiconductor layer and the intrinsic semiconductor layer, it is possible to form an intrinsic semiconductor layer having stable carrier transport ability even when irradiated with light, A photovoltaic element with good performance can be obtained.

【0071】上記の熱処理の温度は、その効果の観点か
ら200〜600℃とするのが好適である。また、上記
熱処理はn型半導体層上に真性半導体層を形成するとき
にも有効である(すなわち、n−i−p型光起電力素子
を製造するときに、n型半導体層形成後、真性半導体層
形成前に熱処理を行っても同様の効果が得られる。)。
The temperature of the above heat treatment is preferably 200 to 600 ° C. from the viewpoint of the effect. Further, the heat treatment is also effective when forming an intrinsic semiconductor layer on the n-type semiconductor layer (that is, when manufacturing an nip type photovoltaic element, after the n-type semiconductor layer is formed, The same effect can be obtained even if heat treatment is performed before forming the semiconductor layer.)

【0072】なお、前記したように、各半導体層を多結
晶シリコン膜とすることの一般的なメリットとしては、
1)真性半導体層を多結晶シリコン膜とした場合には、
光劣化の少ない信頼性の高い光起電力素子が得られると
いうメリット、2)n型半導体層やp型半導体層を多結
晶シリコン膜とした場合には、不純物元素の添加効率が
高く、これら不純物元素の真性半導体層への拡散を抑え
られるというメリットが挙げられる。しかしながら、非
晶質シリコン膜はその原料ガスの選択などにより高速製
膜が可能であるのに対し、多結晶シリコン膜の高速製膜
は一般に困難であるため、通常3000nm以上と比較
的厚い膜厚を要する真性半導体層として多結晶シリコン
膜を用いると、光起電力素子の製造に時間がかかるとい
うこともある。
As described above, a general advantage of forming each semiconductor layer as a polycrystalline silicon film is as follows.
1) When the intrinsic semiconductor layer is a polycrystalline silicon film,
The advantage is that a highly reliable photovoltaic element with less photodegradation can be obtained. 2) When the n-type semiconductor layer or the p-type semiconductor layer is a polycrystalline silicon film, the efficiency of addition of impurity elements is high, and An advantage is that diffusion of elements into the intrinsic semiconductor layer can be suppressed. However, an amorphous silicon film can be formed at a high speed by selecting a source gas or the like, whereas a high-speed film formation of a polycrystalline silicon film is generally difficult. When a polycrystalline silicon film is used as an intrinsic semiconductor layer that requires the above, it may take time to manufacture a photovoltaic element.

【0073】従って、本発明の光起電力素子において、
3種の半導体層のいずれを本発明の多結晶シリコン膜と
するかは、上記の点を考慮して性能と生産性との観点か
ら適宜決定すれば良い。
Therefore, in the photovoltaic device of the present invention,
Which of the three types of semiconductor layers is to be the polycrystalline silicon film of the present invention may be appropriately determined from the viewpoint of performance and productivity in consideration of the above points.

【0074】以下、図2を用いて、n型半導体層、真性
半導体層、及びp型半導体層の全てが本発明の多結晶シ
リコン膜からなるn−i−p型光起電力素子を製造する
方法を具体的に説明する。
Hereinafter, referring to FIG. 2, an nip type photovoltaic element in which all of the n-type semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are made of the polycrystalline silicon film of the present invention will be manufactured. The method will be described specifically.

【0075】図2に示されるプラズマCVD装置200
は主として各反応容器(211〜213)及び試料導入
室210、各反応容器及び試料導入室に通じる真空ポン
プ(メカニカルブースターポンプ231、及びターボモ
レキュラーポンプ232)、各反応容器に通じるプラズ
マ発生源(高周波発生装置241)ならびに各反応容器
に通じるガス供給装置250により構成されている。
A plasma CVD apparatus 200 shown in FIG.
Mainly include a vacuum pump (mechanical booster pump 231 and a turbomolecular pump 232) communicating with each reaction vessel (211 to 213) and the sample introduction chamber 210, each reaction vessel and the sample introduction chamber, and a plasma generation source (high frequency) communicating with each reaction vessel. Generator 241) and a gas supply device 250 communicating with each reaction vessel.

【0076】上記、各反応容器は、作製する膜の種類に
応じて導入するガスの種類が予め設定されている。具体
的には真性半導体層を形成させるための反応容器213
にはシリコン薄膜の原料となる塩素化シランやモノシラ
ン等のシラン化合物のガス、及び水素、更にヘリウム等
の希釈用ガスが導入できるようになっている。またp型
半導体層を形成するための反応容器212には、前記各
ガスに加えて、周期律表第III属元素化合物を含んだガ
スが、またn型半導体層を形成するための反応容器21
1には、周期律表第V族元素化合物を含んだガスがガス
供給装置から導入できるようになっている。
In each of the above-described reaction vessels, the type of gas to be introduced is set in advance according to the type of film to be formed. Specifically, a reaction vessel 213 for forming an intrinsic semiconductor layer
A gas of a silane compound such as chlorinated silane or monosilane, which is a raw material of a silicon thin film, and a diluting gas such as hydrogen or helium can be introduced into the gas. In addition to the above-mentioned gases, a gas containing a Group III element compound of the periodic table is placed in the reaction vessel 212 for forming the p-type semiconductor layer.
1, a gas containing a Group V element compound of the periodic table can be introduced from a gas supply device.

【0077】また、各反応容器及び試料導入室間にはゲ
ートバルブ270が設置されており、トランスファーロ
ッド260を用いて真空系を大気開放することなく試料
(製造過程にある光起電力素子)を移動させることがで
きるようになっている。なお、図2に示す装置にスパッ
タ装置や蒸着装置を上記反応容器と同様に接続すれば、
金属膜層、透明導電膜層等も真空系を大気開放すること
なく作製することができる。
A gate valve 270 is provided between each reaction vessel and the sample introduction chamber, and the sample (photovoltaic element in the manufacturing process) can be transferred using the transfer rod 260 without opening the vacuum system to the atmosphere. It can be moved. In addition, if a sputtering apparatus or a vapor deposition apparatus is connected to the apparatus shown in FIG.
A metal film layer, a transparent conductive film layer, and the like can also be manufactured without opening a vacuum system to the atmosphere.

【0078】前記n−i−p型光起電力素子を製造する
に際しては、まず、基材上に金属層及び透明導電膜層を
順次形成する。これら各層の製造方法は、従来の光起電
力素子を製造する際の製造方法と特に変わることはな
く、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸
着法、CVD法等の公知の方法から適宜選択すれば良
い。製造条件も従来法と特に変わる点はない。
In manufacturing the nip type photovoltaic element, first, a metal layer and a transparent conductive film layer are sequentially formed on a base material. The method of manufacturing each of these layers is not particularly different from the method of manufacturing a conventional photovoltaic element, and is appropriately selected from known methods such as a sputtering method, an electron beam evaporation method, a resistance heating evaporation method, and a CVD method. Just do it. The manufacturing conditions are not particularly different from the conventional method.

【0079】例えば、スパッタリング法で金属層を作製
する場合には、その金属層を構成する金属と同種の金属
をターゲットとして用い、圧力1〜100mTorr、
アルゴン流量1〜100sccmのような条件で行なえ
ば良い。また、スパッタリング法で透明導電膜層330
を作製する場合には、その透明導電膜層を構成するのと
同組成の金属酸化物を用い、上記の条件とほぼ同一の条
件下でアルゴンスパッタリングを行なえば良い。なお、
各層の厚さは、予め一定条件においてスパッタリング時
間と膜厚との関係を調べておき、スパッタリング時間を
コントロールすることにより調整できる。また、必要に
応じ、水晶振動子からなる膜厚モニターリング装置を用
いても良い。
For example, when a metal layer is formed by a sputtering method, a metal of the same kind as the metal constituting the metal layer is used as a target at a pressure of 1 to 100 mTorr.
What is necessary is just to perform it on conditions, such as an argon flow rate of 1-100 sccm. Further, the transparent conductive film layer 330 is formed by a sputtering method.
In this case, a metal oxide having the same composition as that constituting the transparent conductive film layer may be used, and argon sputtering may be performed under substantially the same conditions as those described above. In addition,
The thickness of each layer can be adjusted by previously examining the relationship between the sputtering time and the film thickness under certain conditions and controlling the sputtering time. If necessary, a film thickness monitoring device including a quartz oscillator may be used.

【0080】また、適宜エッチング等を行なうことによ
り、透明導電膜層、または透明導電膜層及び金属層にテ
クスチャー構造を導入することもできる。
Further, a texture structure can be introduced into the transparent conductive film layer or the transparent conductive film layer and the metal layer by appropriately performing etching or the like.

【0081】次に、上記のようにして作製された積層体
を基層として図2に示すプラズマCVD装置の試料導入
室にセットし、1×10-4Torr程度まで真空引きし
た後、反応容器211に移し、前記したような条件でn
型半導体層を形成した後、反応容器213に移し前記し
たような真性半導体層を形成し、次いで反応容器212
に移し、前記したような条件でp型半導体層を形成す
る。p型半導体層形成後、プラズマCVD装置から取り
出し、透明導電膜層、集電電極を取り付けることにより
前記n−i−p型光起電力素子を製造することができ
る。
Next, the laminate prepared as described above was set as a base layer in the sample introduction chamber of the plasma CVD apparatus shown in FIG. 2 and evacuated to about 1 × 10 −4 Torr. To n under the conditions described above.
After forming the type semiconductor layer, it is transferred to a reaction vessel 213 to form an intrinsic semiconductor layer as described above, and then the reaction vessel 212
Then, a p-type semiconductor layer is formed under the conditions described above. After forming the p-type semiconductor layer, the nip-type photovoltaic element can be manufactured by taking out from the plasma CVD apparatus and attaching the transparent conductive film layer and the current collecting electrode.

【0082】なお、本発明の光起電力素子においては、
n型半導体層、真性半導体層、及びp型半導体層のうち
少なくとも一つが本発明の多結晶シリコン膜からなって
いれば他の半導体層は本願発明の多結晶シリコン膜以外
の多結晶シリコン膜や非晶質シリコン膜からなっていて
もよく、この場合には、上記n−i−p型光起電力素子
の製造方法に於いて該当する半導体層の形成条件を従来
公知の多結晶シリコン膜或いは非晶質シリコン膜の形成
条件に適宜変更すればよい。
In the photovoltaic device of the present invention,
As long as at least one of the n-type semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer is made of the polycrystalline silicon film of the present invention, the other semiconductor layers are made of a polycrystalline silicon film other than the polycrystalline silicon film of the present invention. It may be made of an amorphous silicon film. In this case, in the method for manufacturing the nip type photovoltaic device, the condition for forming the semiconductor layer is changed to a conventionally known polycrystalline silicon film or What is necessary is just to change suitably the formation conditions of an amorphous silicon film.

【0083】[0083]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0084】なお、以下の各実施例および比較例におい
て、多結晶シリコン薄膜及び光起電力素子はそれぞれ図
1及び図2に示した装置を用いて作製した。
In each of the following examples and comparative examples, a polycrystalline silicon thin film and a photovoltaic element were manufactured using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

【0085】また、以下の実施例及び比較例において得
られた多結晶シリコン薄膜及び光起電力素子の評価は、
以下の(1)〜(5)に示す方法によって行った。
The evaluation of the polycrystalline silicon thin film and the photovoltaic element obtained in the following Examples and Comparative Examples was as follows.
It carried out by the method shown to following (1)-(5).

【0086】(1) 多結晶シリコン膜中の非晶質シリ
コン相の確認 透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて石英ガラス上に析
出したシリコン膜の断面を観察した。本測定では、コン
トラストの違いにより多結晶シリコン相と非晶質シリコ
ン相を膜厚方向において区別することができる。
(1) Confirmation of Amorphous Silicon Phase in Polycrystalline Silicon Film A section of the silicon film deposited on quartz glass was observed using a transmission electron microscope (TEM). In this measurement, the polycrystalline silicon phase and the amorphous silicon phase can be distinguished in the film thickness direction by the difference in contrast.

【0087】(2) 多結晶シリコン膜の結晶性 レーザーラマン分光測定によりシリコン膜の結晶性を評
価した。本測定では波数480cm-1に非晶質シリコン
構造に起因する滑らかなピークが、また520cm-1
は結晶シリコン構造に起因する急峻なピークが観測され
る。両者の面積の比率より結晶分率を評価した。
(2) Crystallinity of Polycrystalline Silicon Film The crystallinity of the silicon film was evaluated by laser Raman spectroscopy. Smooth peaks due to amorphous silicon structure wavenumber 480 cm -1 in the measurement, also the 520 cm -1 are observed sharp peaks due to the crystalline silicon structure. The crystal fraction was evaluated from the ratio of both areas.

【0088】(3) 多結晶シリコン膜の配向性 X線回折測定によりシリコン膜の配向性を評価した。本
測定では結晶方位の違いに起因する回折ピークが観測さ
れる。
(3) Orientation of Polycrystalline Silicon Film The orientation of the silicon film was evaluated by X-ray diffraction measurement. In this measurement, a diffraction peak due to a difference in crystal orientation is observed.

【0089】(4) 光起電力素子特性 電圧源及び微少電流計を用いて電流電圧測定を行い電流
電圧曲線から短絡電流を求めた。測定は100mW/c
2の白色光照射下及び暗状態で行った。光照射下にお
いて電圧を印加しない状態で計測される電流を実効的な
太陽電池セル面積で除したものを短絡電流密度とした。
単位はA/cm2である。
(4) Photovoltaic Element Characteristics Current voltage measurement was performed using a voltage source and a micro ammeter, and a short circuit current was obtained from a current voltage curve. Measurement is 100mW / c
The test was performed under irradiation of white light of m 2 and in a dark state. The short-circuit current density was obtained by dividing the current measured without applying a voltage under light irradiation by the effective solar cell area.
The unit is A / cm 2 .

【0090】実施例1 基材となるガラス基板(5cmX5cmX0.5cm
t)を試料導入室の試料台にセットし試料導入室を約1
×10-4Torrに真空引きした。試料導入室内を真空
引きした後、ゲートバルブを開き試料台を予め試料導入
室と同程度に真空引きされている反応容器213内の試
料ホルダーへ導きゲートバルブを閉じた。その後、試料
ホルダー内に埋め込まれているヒーターに通電すること
により試料表面温度を250℃まで加熱した。
Example 1 A glass substrate (5 cm × 5 cm × 0.5 cm) serving as a base material
t) is set on the sample stage of the sample introduction chamber, and the sample introduction chamber is set to about 1
Vacuum was applied to × 10 −4 Torr. After evacuating the sample introduction chamber, the gate valve was opened, and the sample stage was guided to the sample holder in the reaction vessel 213 which was previously evacuated to the same degree as the sample introduction chamber, and the gate valve was closed. Thereafter, the surface of the sample was heated to 250 ° C. by energizing a heater embedded in the sample holder.

【0091】ジクロロシランガスを5sccm及び水素
ガス50sccm(H/Cl比=11)をマスフローコ
ントローラーにより流量制御することによって反応容器
内へ供給し、圧力制御装置により反応容器内の圧力を5
0mTorrに設定した。この状態において、高周波発
生装置より50Wの出力で高周波印加用電極へ高周波を
供給しプラズマを発生させた。約40秒で約10nmの
本発明による多結晶シリコン膜を得た。
Dichlorosilane gas and hydrogen gas at a flow rate of 5 sccm and 50 sccm (H / Cl ratio = 11) were supplied to the reaction vessel by controlling the flow rate using a mass flow controller, and the pressure inside the reaction vessel was reduced to 5 by a pressure controller.
It was set to 0 mTorr. In this state, a high frequency was supplied from the high frequency generator to the high frequency application electrode at an output of 50 W to generate plasma. In about 40 seconds, a polycrystalline silicon film of about 10 nm according to the present invention was obtained.

【0092】得られた多結晶シリコン膜を反応容器内へ
基材を導いた逆の手順で試料導入室まで戻し、試料導入
室内に窒素を導入し大気中へ取り出した。本発明により
得られた試料に対してラマン散乱測定を行なったところ
約10nmの膜厚にもかかわらず結晶構造に由来するピ
ークが観測された。波形分離法により解析した結果、結
晶分率75%であることが確認された。また。膜中の塩
素及び、水素濃度を測定したところそれぞれ、1原子%
及び、0.5原子%であることが分かった。
The obtained polycrystalline silicon film was returned to the sample introduction chamber in the reverse procedure of introducing the base material into the reaction vessel, and nitrogen was introduced into the sample introduction chamber and taken out to the atmosphere. When a sample obtained according to the present invention was subjected to Raman scattering measurement, a peak derived from the crystal structure was observed despite a film thickness of about 10 nm. As a result of analysis by the waveform separation method, it was confirmed that the crystal fraction was 75%. Also. When the chlorine and hydrogen concentrations in the film were measured, each was 1 atomic%.
And 0.5 atomic%.

【0093】また、同様にして厚さ300nmの多結晶
シリコン膜を作成し、その結晶配向性をX線回折法によ
り測定したところ、(111)、(220)方向に起因
するピークが観測された。
Similarly, a polycrystalline silicon film having a thickness of 300 nm was formed and its crystal orientation was measured by an X-ray diffraction method. As a result, peaks derived from the (111) and (220) directions were observed. .

【0094】比較例1 実施例1において使用したジクロロシランガスをモノシ
ランガスに変更する以外はすべて同様の条件において多
結晶シリコン膜の析出を行なった。
Comparative Example 1 A polycrystalline silicon film was deposited under the same conditions except that the dichlorosilane gas used in Example 1 was changed to a monosilane gas.

【0095】本比較例により得られた試料に対してラマ
ン散乱測定を行なったところ約10nmの膜厚であった
が構造は非晶質(アモルファス)を多く含むものであ
り、波形分離解析の結果、結晶分率は50%以下であっ
た。また、膜中の水素濃度を測定したところ5%であっ
た。
When the sample obtained in this comparative example was subjected to Raman scattering measurement, it was found to have a film thickness of about 10 nm. However, the structure contained a large amount of amorphous material. The crystal fraction was 50% or less. The hydrogen concentration in the film was measured and found to be 5%.

【0096】比較例2 特開平4−137725号公報の実施例に記載されてい
るシリコン薄膜の製造方法に準じた製造条件を用いて多
結晶シリコン薄膜を石英ガラス上に10nmの厚みで析
出させた。
Comparative Example 2 A polycrystalline silicon thin film was deposited to a thickness of 10 nm on quartz glass using manufacturing conditions according to the method of manufacturing a silicon thin film described in the example of JP-A-4-137725. .

【0097】得られた膜に対してレーザーラマン分光測
定を行ったところ非晶質シリコン相が観測された。波形
分離により結晶分率を見積もったところ40%であっ
た。厚みが薄いことによるものであると思われるがX線
回折測定からはピークは観測できなかった。実施例1同
様厚みを300nmとしたところ(100)方向の回折
に起因する強いピークが観測された。
When the obtained film was subjected to laser Raman spectroscopy, an amorphous silicon phase was observed. The crystal fraction was estimated to be 40% by waveform separation. It seems that the thickness was small, but no peak was observed from the X-ray diffraction measurement. When the thickness was 300 nm as in Example 1, a strong peak due to diffraction in the (100) direction was observed.

【0098】実施例1と比較例1及び比較例2の結果か
ら、従来の製造方法で製膜した約10nm厚の多結晶シ
リコン膜では非晶質シリコン相の形成が避けられないの
に対し、本発明の製造方法で製造した場合には、TEM
観察では非晶質シリコン相が観測されず、ラマン散乱測
定においては、結晶分率70%以上を有する多結晶シリ
コン膜が得られる。
From the results of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the formation of an amorphous silicon phase is unavoidable in a polycrystalline silicon film having a thickness of about 10 nm formed by a conventional manufacturing method. When manufactured by the manufacturing method of the present invention, TEM
No amorphous silicon phase was observed in the observation, and a polycrystalline silicon film having a crystal fraction of 70% or more was obtained in the Raman scattering measurement.

【0099】実施例2 ガラス基板(5cmX5cmX0.5cmt)に予めス
パッタリング法により銀(厚み800nm)及び酸化亜
鉛(厚み1000nm)を順次形成したものを基材とし
て試料導入室の試料台にセットし試料導入室を真空引き
した。試料導入室を真空引きした後、ゲートバルブを開
き試料台を予め試料導入室と同程度に真空引きされてい
る反応容器211内の試料ホルダーへ導きゲートバルブ
を閉じた。その後、試料ホルダー内に埋め込まれている
ヒーターに通電することにより試料表面温度を250℃
まで加熱し、容量結合型プラズマCVD法により厚さ2
0nmのn型多結晶シリコン半導体層を形成した。この
時の条件は、ジクロロシラン流量5sccm、水素流量
50sccm、ホスフィン1vol.%を含む水素ガス
流量5sccm(H/Cl比=12)、反応圧力50m
Torr、高周波電力50W反応時間80秒とした。
Example 2 A glass substrate (5 cm × 5 cm × 0.5 cmt) on which silver (thickness 800 nm) and zinc oxide (thickness 1000 nm) were sequentially formed in advance by a sputtering method as a base material was set on a sample table in a sample introduction chamber, and sample was introduced. The chamber was evacuated. After the sample introduction chamber was evacuated, the gate valve was opened, the sample stage was introduced to the sample holder in the reaction vessel 211 which was previously evacuated to the same degree as the sample introduction chamber, and the gate valve was closed. Thereafter, the sample surface temperature is set to 250 ° C. by energizing a heater embedded in the sample holder.
To a thickness of 2 by capacitively coupled plasma CVD.
A 0 nm n-type polycrystalline silicon semiconductor layer was formed. The conditions at this time were as follows: dichlorosilane flow rate 5 sccm, hydrogen flow rate 50 sccm, phosphine 1 vol. % Hydrogen gas flow rate 5 sccm (H / Cl ratio = 12), reaction pressure 50 m
Torr, high frequency power 50 W, reaction time 80 seconds.

【0100】n型多結晶シリコン半導体層形成後、試料
を真空下で反応容器213へ移送し容量結合型プラズマ
CVD法により厚さ3000nmの多結晶シリコン真性
半導体層を形成した。この時の反応条件はジクロロシラ
ン流量10sccm、モノシラン流量1sccm、水素
流量50sccm(H/Cl比=6.2)、反応圧力2
00mTorr、高周波電力200W、基材温度250
℃、反応時間20分とした。
After the formation of the n-type polycrystalline silicon semiconductor layer, the sample was transferred to the reaction vessel 213 under vacuum, and a 3000 nm thick polycrystalline silicon intrinsic semiconductor layer was formed by a capacitively coupled plasma CVD method. The reaction conditions at this time were as follows: dichlorosilane flow rate 10 sccm, monosilane flow rate 1 sccm, hydrogen flow rate 50 sccm (H / Cl ratio = 6.2), reaction pressure 2
00mTorr, high frequency power 200W, substrate temperature 250
C. and a reaction time of 20 minutes.

【0101】次いで、多結晶シリコン真性半導体形成
後、試料を真空下で反応容器212へ移送し、容量結合
型プラズマCVD法により厚さ20nmの多結晶シリコ
ンp型半導体層を形成した。この時の反応条件はジクロ
ロシラン流量5sccm、水素流量50sccm、ジボ
ラン1vol.%を含む水素ガス流量3sccm(H/
Cl比=11.6)、反応圧力50mTorr、高周波
電力50W、基材温度250℃、反応時間40秒とし
た。
Next, after the formation of the polycrystalline silicon intrinsic semiconductor, the sample was transferred to the reaction vessel 212 under vacuum, and a polycrystalline silicon p-type semiconductor layer having a thickness of 20 nm was formed by the capacitively coupled plasma CVD method. The reaction conditions at this time were as follows: dichlorosilane flow rate 5 sccm, hydrogen flow rate 50 sccm, diborane 1 vol. % Hydrogen gas containing 3 sccm (H /
Cl ratio = 11.6), reaction pressure 50 mTorr, high frequency power 50 W, substrate temperature 250 ° C., and reaction time 40 seconds.

【0102】p型多結晶シリコン半導体層を形成した
後、試料を試料導入室210に移送した後、装置内から
試料を大気中へ取り出し、スパッタリング法により酸化
インジウム錫透明電極を70nmの厚みで蒸着した。
After the p-type polycrystalline silicon semiconductor layer was formed, the sample was transferred to the sample introduction chamber 210, the sample was taken out of the apparatus into the atmosphere, and a 70 nm-thick indium tin oxide transparent electrode was deposited by sputtering. did.

【0103】この様にして得られた光起電力素子に銀か
らなる集電電極を抵抗加熱蒸着により付着させた後電流
電圧測定を行った。得られた電流電圧曲線から短絡電流
を求めたところ25mA/cm2であった。
A current collecting electrode made of silver was attached to the photovoltaic device thus obtained by resistance heating evaporation, and then the current and voltage were measured. When the short-circuit current was determined from the obtained current-voltage curve, it was 25 mA / cm 2 .

【0104】比較例3 実施例2においてn型半導体層、真性半導体層、及びp
型半導体層の製膜条件をそれぞれ次のような従来の多結
晶シリコン膜を形成する製膜条件に変える他は実施例2
と全く同じにして光起電力素子を作製した。すなわち、
n型半導体層は、モノシラン流量5sccm、水素流量
100sccm、ホスフィン流量5sccm、反応圧力
50mTorr、高周波電力10W、反応時間12分の
製膜条件で形成し、真性半導体層はモノシラン流量5s
ccm、水素流量100sccm反応圧力50mTor
r、高周波電力10W、反応時間40時間の条件で形成
した。
Comparative Example 3 In Example 2, the n-type semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer
Example 2 except that the film forming conditions of the semiconductor layer were changed to the following film forming conditions for forming a conventional polycrystalline silicon film.
A photovoltaic element was produced in exactly the same manner as in Example 1. That is,
The n-type semiconductor layer is formed under the conditions of a monosilane flow rate of 5 sccm, a hydrogen flow rate of 100 sccm, a phosphine flow rate of 5 sccm, a reaction pressure of 50 mTorr, a high-frequency power of 10 W, and a reaction time of 12 minutes.
ccm, hydrogen flow rate 100 sccm, reaction pressure 50 mTorr
r, high-frequency power 10 W, and reaction time 40 hours.

【0105】また、p型半導体層はモノシラン流量5s
ccm、水素流量100sccm、ジボラン(1vo
l.%に水素ガスで希釈したものとして)流量5scc
m、反応圧力50mTorr、高周波電力10W、反応
時間15分の製膜条件で形成した。
The p-type semiconductor layer has a monosilane flow rate of 5 s.
ccm, hydrogen flow rate 100 sccm, diborane (1 vol
l. % As diluted with hydrogen gas) flow rate 5 scc
m, a reaction pressure of 50 mTorr, a high frequency power of 10 W, and a reaction time of 15 minutes.

【0106】得られた光起電力素子について実施例2と
同様に短絡電流を求めたところ、短絡電流は17mA/
cm2であった。
The short-circuit current of the obtained photovoltaic element was determined in the same manner as in Example 2. The short-circuit current was 17 mA /
cm 2 .

【0107】実施例3 実施例2においてp型半導体層である多結晶シリコン膜
の製膜条件を、モノシラン流量5sccm、水素流量1
00sccm、ジボラン(1vol.%に水素ガスで希
釈したものとして)流量5sccm、反応圧力50mT
orr、高周波電力10W反応時間4分とする他は実施
例2と全く同じにして光起電力素子を作製した。
Example 3 In Example 2, the polycrystalline silicon film serving as the p-type semiconductor layer was formed under the conditions of a monosilane flow rate of 5 sccm and a hydrogen flow rate of 1
00 sccm, diborane (as diluted to 1 vol.% With hydrogen gas) flow rate 5 sccm, reaction pressure 50 mT
A photovoltaic element was produced in exactly the same manner as in Example 2, except that the reaction time was 10 W orr and the high-frequency power was 10 W.

【0108】得られた光起電力素子について実施例2と
同様に短絡電流を求めたところ、短絡電流は20mA/
cm2であった。
The short-circuit current of the obtained photovoltaic element was determined in the same manner as in Example 2, and the short-circuit current was 20 mA /
cm 2 .

【0109】比較例4 比較例3においてn型半導体層、p型半導体層の両方を
アモルファスシリコン膜とする以外は比較例3と全く同
じにして光起電力素子を作製した。なお、このときのn
型半導体層の作製条件は、モノシラン流量5scc
m、、ホスフィン流量5sccm、反応圧力50mTo
rr、高周波電力10W反応時間5分であり、また、p
型半導体層の作製条件はモノシラン流量5sccm、ジ
ボラン(1vol.%に水素ガスで希釈したものとし
て)流量5sccm、反応圧力50mTorr、高周波
電力10W反応時間4分である。
Comparative Example 4 A photovoltaic device was produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that both the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer were made of amorphous silicon films. In this case, n
The condition for forming the semiconductor layer is that the monosilane flow rate is 5 scc.
m, phosphine flow rate 5 sccm, reaction pressure 50 mTo
rr, high frequency power 10 W, reaction time 5 minutes, and p
The fabrication conditions of the type semiconductor layer are as follows: monosilane flow rate 5 sccm, diborane (as diluted to 1 vol.% With hydrogen gas) flow rate 5 sccm, reaction pressure 50 mTorr, high-frequency power 10 W, reaction time 4 minutes.

【0110】得られた光起電力素子について実施例2と
同様に短絡電流を求めたところ、短絡電流は12mA/
cm2であった。
The short-circuit current of the obtained photovoltaic element was determined in the same manner as in Example 2, and the short-circuit current was 12 mA /
cm 2 .

【0111】実施例2及び実施例3と比較例3及び比較
例4との対比から、n型半導体層、真性半導体層、p型
半導体層の少なくとも1つが本発明の多結晶シリコン膜
で形成された本発明の光起電力素子は、全ての半導体層
が従来の多結晶シリコン膜からなる光起電力素子(比較
例3)、およびn型半導体層及びp型半導体層が非晶質
シリコン膜からなり真性半導体層が従来の多結晶シリコ
ン膜からなる光起電力素子(比較例4)と比べて短絡電
流が高くなっている。
From the comparison between Examples 2 and 3 and Comparative Examples 3 and 4, at least one of the n-type semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer and the p-type semiconductor layer is formed of the polycrystalline silicon film of the present invention. The photovoltaic device of the present invention has a photovoltaic device in which all semiconductor layers are formed of a conventional polycrystalline silicon film (Comparative Example 3), and an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed of an amorphous silicon film. The short-circuit current is higher than that of the photovoltaic element in which the intrinsic semiconductor layer is made of a conventional polycrystalline silicon film (Comparative Example 4).

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、例えば10
nmという非常に薄い膜厚でも非晶質シリコン相が観測
されないような多結晶シリコン膜を効率的に製造するこ
とができる。
According to the manufacturing method of the present invention, for example, 10
A polycrystalline silicon film in which an amorphous silicon phase is not observed even with a very thin film thickness of nm can be efficiently manufactured.

【0113】そして、この様にして製造される実質的に
非晶質シリコン相を含まない本発明の多結晶シリコン膜
は、光起電力素子の半導体層として用いたときに直列抵
抗を低くすることができ、短絡電流の高い優れた光起電
力素子を与えることが可能である。
The polycrystalline silicon film of the present invention, which does not substantially contain an amorphous silicon phase, has a low series resistance when used as a semiconductor layer of a photovoltaic element. It is possible to provide an excellent photovoltaic element having a high short-circuit current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の多結晶シリコン膜を製造するための
代表的な装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a typical apparatus for manufacturing a polycrystalline silicon film of the present invention.

【図2】 本発明の光起電力素子を製造するための代表
的な装置の概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a typical apparatus for manufacturing a photovoltaic device of the present invention.

【図3】 本発明の光起電力素子の代表的な態様を示す
概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a typical embodiment of the photovoltaic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・反応容器 2・・・・高周波印加用電極 3・・・・接地電極 4・・・・高周波発生装置 5・・・・基材 6・・・・ヒーター 7・・・・ガス供給口 8・・・・真空ポンプ 9・・・・圧力調整器 10・・・シャッター 11・・・流量調節器 200・・プラズマCVD装置 211・・n型半導体層形成用反応容器 212・・p型半導体層形成用反応容器 213・・真性半導体層形成用反応容器 231・・メカニカルブースターポンプ 232・・ターボモレキュラーポンプ 241・・高周波発生装置 250・・ガス供給装置 260・・トランスファーロッド 270・・ゲートバルブ 300・・光起電力素子 320・・金属層 330・・透明導電膜層 340・・半導体層 341・・n型半導体層 342・・真性半導体層 343・・p型半導体層 350・・透明導電膜層 360・・集電電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 2 ... High frequency application electrode 3 ... Ground electrode 4 ... High frequency generator 5 ... Base material 6 ... Heater 7 ... Gas Supply port 8 Vacuum pump 9 Pressure regulator 10 Shutter 11 Flow regulator 200 Plasma CVD device 211 Reaction container 212 for forming n-type semiconductor layer 212 P Reaction vessel for forming a semiconductor layer 213 ··· reaction vessel for forming an intrinsic semiconductor layer 231 ··· mechanical booster pump 232 · · · turbomolecular pump 241 · · · high frequency generator 250 · · gas supply device 260 · · · transfer rod 270 · · · gate Valve 300 photovoltaic element 320 metal layer 330 transparent conductive layer 340 semiconductor layer 341 n-type semiconductor layer 342 intrinsic semiconductor layer 34 · P-type semiconductor layer 350 ... transparent conductive film layer 360 .. collector electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基層上にプラズマ化学蒸着法で形成され
た多結晶シリコン膜であって、実質的に非晶質シリコン
相を含まないことを特徴とする多結晶シリコン膜。
1. A polycrystalline silicon film formed on a base layer by a plasma enhanced chemical vapor deposition method, wherein the polycrystalline silicon film does not substantially contain an amorphous silicon phase.
【請求項2】 水素原子の含有量が0.01〜5原子%
であり、且つ塩素含有量が0.005〜5原子%である
請求項1記載の多結晶シリコン膜。
2. A hydrogen atom content of 0.01 to 5 atomic%.
2. The polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein the chlorine content is 0.005 to 5 atomic%.
【請求項3】 その結晶配向がランダム配向である、請
求項1又は請求項2記載の多結晶シリコン膜。
3. The polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein the crystal orientation is a random orientation.
【請求項4】 周期律表第III族元素又は周期律表第V
族元素が添加されてなる、p型半導体性又はn型半導体
性を有する請求項1乃至請求項3の何れか一に記載の多
結晶シリコン膜。
4. Group III element of the periodic table or V of the periodic table
4. The polycrystalline silicon film according to claim 1, having a p-type semiconductor property or an n-type semiconductor property, to which a group element is added.
【請求項5】 少なくともn型半導体層、真性半導体
層、及びp型半導体層を含んでなる光起電力素子におい
て、真性半導体層が請求項1乃至請求項3に記載の何れ
か一の多結晶シリコン膜からなるか、又はn型半導体層
及びp型半導体層の何れか一方或いは両方が、請求項4
に記載されたそれぞれ対応する型の半導体性を有する多
結晶シリコン膜からなることを特徴とする光起電力素
子。
5. The photovoltaic device comprising at least an n-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer, wherein the intrinsic semiconductor layer is any one of the polycrystalline semiconductors according to claim 1. 5. A semiconductor device comprising: a silicon film; or one or both of an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer.
A photovoltaic element comprising a polycrystalline silicon film having a semiconductor property of a corresponding type described in (1).
【請求項6】 プラズマ化学蒸着法に於いて、少なくと
も水素、及び塩素化シランガスを含む混合ガスであっ
て、且つ該混合ガス中の塩素原子数に対する水素原子数
の比(H/Cl)が1〜50である混合ガスを原料ガス
として用い、基層上に多結晶シリコンを析出させること
を特徴とする請求項1記載の多結晶シリコン膜の製造方
法。
6. A plasma-enhanced chemical vapor deposition method comprising a mixed gas containing at least hydrogen and a chlorinated silane gas, wherein the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of chlorine atoms (H / Cl) in the mixed gas is 1 2. The method for producing a polycrystalline silicon film according to claim 1, wherein a mixed gas of 50 to 50 is used as a source gas to deposit polycrystalline silicon on the base layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009197333A (en) * 2009-05-07 2009-09-03 Sumitomo Heavy Ind Ltd Zinc oxide thin film
US8053776B2 (en) 2008-12-26 2011-11-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Vertical diode and method for manufacturing same and semiconductor memory device

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