JP2001007027A - Method and device for form deposition film - Google Patents
Method and device for form deposition filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVD法
により、長尺の基体に連続的に堆積膜を形成する方法お
よび装置に関する。特に、膜厚方向に組成の分布のある
堆積膜、とりわけ光起電力素子等の機能性堆積膜を形成
する方法および装置に関する。The present invention relates to a method and an apparatus for continuously forming a deposited film on a long substrate by a plasma CVD method. In particular, the present invention relates to a method and an apparatus for forming a deposited film having a composition distribution in a thickness direction, particularly a functional deposited film such as a photovoltaic element.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、全世界的に電力需要が急激に増大
する一方で、そうした需要を賄うべく電力生産が活発化
するに及んで、火力発電における大気中に放出される二
酸化炭素等による温室効果や、水力発電による河川、森
林環境の破壊、原子力発電における放射能汚染の危険性
など、環境に与える影響を憂慮する状況は深刻の度を深
めている。こうしたなかで、太陽光を利用する太陽電池
発電は、クリーンなエネルギー源として注目を集めてい
る。ところで、太陽電池発電を実用化するためには、使
用する太陽電池(光起電力素子)が、光電変換効率が十
分に高く、特性や安定性に優れ、かつ大量生産に適した
ものであることが要求される。また、発電規模からし
て、大面積の太陽電池が必要となる。こうしたことか
ら、容易に入手できるシランなどの原料ガスをグロー放
電により分解することによって、ガラスや金属シートな
どの比較的安価な基板上に、アモルファスシリコンなど
の半導体薄膜を堆積させて形成されるアモルファスシリ
コン系太陽電池が提案されている。このアモルファスシ
リコン系太陽電池は、単結晶シリコンなどから作製され
た太陽電池と比較して、量産性に優れ、低コストである
と注目され、その製造方法についても各種の提案がなさ
れている。2. Description of the Related Art In recent years, while the demand for electric power has rapidly increased worldwide, as power production has been activated to meet such demand, greenhouses such as carbon dioxide released into the atmosphere in thermal power generation have been developed. Concerns about the effects on the environment, such as its effects, the destruction of rivers and forests by hydropower, and the danger of radioactive contamination in nuclear power, have become more serious. Under these circumstances, solar cell power generation using sunlight has attracted attention as a clean energy source. By the way, in order to put solar cell power generation into practical use, the solar cell (photovoltaic element) used must have sufficiently high photoelectric conversion efficiency, excellent characteristics and stability, and be suitable for mass production. Is required. In addition, a large-area solar cell is required in view of the power generation scale. For this reason, a readily available raw material gas such as silane is decomposed by glow discharge to deposit a semiconductor thin film such as amorphous silicon on a relatively inexpensive substrate such as glass or a metal sheet. Silicon-based solar cells have been proposed. This amorphous silicon-based solar cell has attracted attention as being excellent in mass productivity and low in cost as compared with a solar cell manufactured from single crystal silicon or the like, and various proposals have been made on a method for manufacturing the same.
【0003】太陽電池(光起電力素子)の重要な構成要
素である半導体層は、pn接合あるいはpin接合など
の半導体接合を含んでいるが、これら半導体接合は、導
電型の異なる半導体層を順次積層したり、ある導電型の
半導体層に異なる導電型のドーパントをイオン打ち込み
あるいは熱拡散させることにより形成される。上述のア
モルファスシリコン系太陽電池の作製においては、ホス
フィン(PH3)やジボラン(B2H6)などの、ドーパ
ントとなる元素を含む原料ガスを、主たる原料ガスであ
るシランガスなどに混合し、混合された原料ガスをグロ
ー放電によって分解することによって所望の導電型を有
する半導体膜が得られ、所望の基板上にこれらの半導体
膜を順次積層させて形成することにより、容易に半導体
接合が得られることが知られている。そこで、アモルフ
ァスシリコン系太陽電池を作製するにあたっては、各々
の半導体層に対応して独立した成膜室を設け、この成膜
室でそれぞれの半導体層を形成することが一般的であ
る。A semiconductor layer, which is an important component of a solar cell (photovoltaic element), includes a semiconductor junction such as a pn junction or a pin junction. These semiconductor junctions are formed by sequentially forming semiconductor layers of different conductivity types. It is formed by stacking or ion-implanting or thermally diffusing a dopant of a different conductivity type into a semiconductor layer of a certain conductivity type. In the production of the above-mentioned amorphous silicon solar cell, a source gas containing an element serving as a dopant, such as phosphine (PH 3 ) or diborane (B 2 H 6 ), is mixed with a silane gas, which is a main source gas, and mixed. A semiconductor film having a desired conductivity type is obtained by decomposing the obtained source gas by glow discharge, and a semiconductor junction can be easily obtained by sequentially stacking and forming these semiconductor films on a desired substrate. It is known. Therefore, when manufacturing an amorphous silicon-based solar cell, it is common to provide an independent film formation chamber corresponding to each semiconductor layer and form each semiconductor layer in this film formation chamber.
【0004】上記いわゆる積層型素子の量産性を著しく
向上させる方法としては、米国特許第4、400、40
9号明細書に、ロール・ツー・ロール(Roll to
Roll)方式を採用した連続プラズマCVD法が開
示されている。図4にロール・ツー・ロール方式を採用
した連続プラズマCVD装置を示した。この方法によれ
ば、長尺の基体(帯状部材)110を基板として、ガス
ゲート106、107、108、109により分離され
た複数のグロー放電領域111、112、113におい
て必要とされる導電型の半導体層を堆積形成しつつ、該
基体をその長手方向に連続的に移動させることで、半導
体接合を有する素子を連続形成することができる。一
方、アモルファスシリコン系光起電力素子の光電変換効
率を向上させるための試みとして、a−SiGe, a
−SiCなどのIV属合金半導体をi型(真性)半導体層
として使用する場合に、光の入射側から、このi型半導
体層の禁制帯幅(バンドギャップ)を膜厚方向に連続的
に適宜変化させることにより、光起電力素子としての開
放電圧や曲線因子が大幅に改善されることが見出されて
いる。移動する基体上に、膜厚方向に組成を連続的に変
化させた膜を形成する方法は、特開平5−121338
号公報、特開平5−234918号公報に開示されてい
る。As a method for remarkably improving the mass productivity of the above-mentioned so-called stacked element, US Pat.
No. 9 describes “Roll to Roll”.
A continuous plasma CVD method employing the (Roll) method is disclosed. FIG. 4 shows a continuous plasma CVD apparatus employing a roll-to-roll method. According to this method, a conductive semiconductor required in a plurality of glow discharge regions 111, 112, and 113 separated by gas gates 106, 107, 108, and 109 using a long base (band-shaped member) 110 as a substrate. By continuously moving the substrate in the longitudinal direction while depositing and forming a layer, an element having a semiconductor junction can be continuously formed. On the other hand, as an attempt to improve the photoelectric conversion efficiency of an amorphous silicon-based photovoltaic device, a-SiGe, a
-When a Group IV alloy semiconductor such as SiC is used as the i-type (intrinsic) semiconductor layer, the forbidden band width (band gap) of the i-type semiconductor layer is continuously and appropriately adjusted in the film thickness direction from the light incident side. It has been found that the variation greatly improves the open-circuit voltage and fill factor as a photovoltaic element. A method for forming a film having a composition continuously changed in the thickness direction on a moving substrate is disclosed in JP-A-5-121338.
And JP-A-5-234918.
【0005】特開平5−121338号公報では、原料
ガスの流れを、基体の移動方向と平行な方向に形成し、
該基体の移動方向に複数個配置された放電手段によりプ
ラズマを生起させて基体表面に堆積膜を形成する方法が
示されている。また、特開平5−234918号公報で
は、マイクロ波プラズマCVD法において、堆積される
膜を構成する元素のいずれかの濃度を成膜空間で変化さ
せて、かついずれかの元素の濃度が、成膜空間内の特定
の箇所において極値をもつようにして、かつ特定の成膜
空間箇所で反応圧力が極値をもつようにして堆積膜を形
成する方法が開示されている。ところで、光起電力素子
の光劣化(Stabler−Wronski効果)の低
減、変換効率向上の要請から、我々は、VHF電力によ
るプラズマCVD法(以下、VHFプラズマCVD法と
記す。)でのi型半導体層の形成に注目している。VH
FプラズマCVD法によりアモルファスシリコン、アモ
ルファスシリコンゲルマニウム膜を形成すると、堆積速
度が30Å/sec以上の高速成膜が可能であること、
RF放電と比較して1〜100ミリトール台の低圧での
放電、成膜が可能であり、気相中でのポリ状物質の成長
を抑えることができること、MWと比較して、波長が長
いため、放電炉内での波長や定在波による放電分布が小
さい等の特徴がある。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-121338, a flow of a source gas is formed in a direction parallel to a moving direction of a substrate,
A method is described in which plasma is generated by a plurality of discharge means arranged in the direction of movement of the substrate to form a deposited film on the surface of the substrate. In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-234918, in microwave plasma CVD, the concentration of any of the elements constituting a film to be deposited is changed in a film formation space, and the concentration of any of the elements is increased. A method is disclosed in which a deposited film is formed so as to have an extreme value at a specific location in a film space and to have an extreme reaction pressure at a specific film forming space location. By the way, from a demand for reduction of photodeterioration (Stabler-Wronski effect) of a photovoltaic element and improvement of conversion efficiency, we have used an i-type semiconductor in a plasma CVD method using VHF power (hereinafter referred to as a VHF plasma CVD method). We focus on the formation of layers. VH
When an amorphous silicon or amorphous silicon germanium film is formed by the F plasma CVD method, a high-speed film formation with a deposition rate of 30 ° / sec or more can be performed;
Discharge and film formation are possible at low pressures of the order of 1 to 100 mTorr as compared with RF discharge, and the growth of poly-like substances in the gas phase can be suppressed. In addition, there is a feature that the discharge distribution due to the wavelength and the standing wave in the discharge furnace is small.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記V
HFプラズマCVD法において、より良好な光電特性を
有する光起電力素子を作成する上で、さらに解決すべき
課題として、アモルファスシリコンや合金系のシリコン
ゲルマニウム、炭化珪素などのi型半導体層の膜厚方向
に組成分布を制御すること、あるいは、VHF成膜で得
られるi型半導体層の電気的、光学的特性、膜構造に基
づき、隣接するn型層、p型層との界面での組成を制御
し、理想的な接合面を形成して、良好な光電特性を有す
る光起電力素子を作成すること等が挙げられ、これらの
課題をより有効に達成することが望まれている。However, the above V
In producing a photovoltaic device having better photoelectric characteristics in the HF plasma CVD method, a further problem to be solved is a film thickness of an i-type semiconductor layer such as amorphous silicon, alloy-based silicon germanium, and silicon carbide. Controlling the composition distribution in the direction, or changing the composition at the interface with the adjacent n-type layer or p-type layer based on the electrical and optical characteristics and the film structure of the i-type semiconductor layer obtained by VHF film formation. Controlling and forming an ideal bonding surface to produce a photovoltaic device having good photoelectric characteristics, and the like, are desired, and it is desired to achieve these problems more effectively.
【0007】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
め、移動する基体上に、膜厚方向に組成分布のある堆積
膜を、特性にばらつきなく、連続に形成することのでき
る堆積膜形成方法および装置、特にVHFプラズマCV
D法による堆積膜形成方法および装置を提供すること、
とりわけ、pin型半導体光起電力素子の作成にあた
り、VHFプラズマCVD法により、膜厚方向に光学的
バンドギャップの分布があるi型半導体層を形成する方
法および装置を提供することを目的とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of forming a deposited film capable of continuously forming a deposited film having a composition distribution in a thickness direction on a moving substrate without variation in characteristics. And equipment, especially VHF plasma CV
Providing a method and an apparatus for forming a deposited film by a D method;
In particular, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for forming an i-type semiconductor layer having an optical band gap distribution in a film thickness direction by a VHF plasma CVD method in producing a pin-type semiconductor photovoltaic device. It is.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、堆積膜形成方法および装置を、次のよう
に構成したものである。すなわち、本発明の堆積膜形成
方法は、放電空間に長尺の基体を連続的に移動させ、プ
ラズマCVD法により、該移動する長尺の基体上に、膜
厚方向に組成が変化する堆積膜を連続的に形成する堆積
膜形成方法において、前記放電空間における基体移動方
向位置から、第III属またはIV、V属元素をそれぞれ1種
含有する複数の原料ガスを導入するに際し、該複数の原
料ガスのうち解離エネルギーの小さな原料ガスに含まれ
る第III属またはIV、V属元素の膜中組成比が、膜厚方向
で最大となる領域を形成するための放電空間の位置か
ら、該複数の原料ガスを導入することを特徴としてい
る。また、本発明の堆積膜形成方法は、前記原料ガスの
放電空間への導入位置が、隣接する複数の放電炉の放電
空間内における基体の移動方向の上手側または下手側
に、統一して配され、該隣接する複数の放電炉に沿っ
て、該基体を順次移動させて該基体上に堆積膜を形成す
ることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形成方
法は、前記プラズマCVD法が、n型半導体層、i型半
導体層、p型半導体層をこの順に積層させる、プラズマ
CVD法であり、VHFプラズマCVD法によりn層側
からp層側に向かって、光学的バンドギャップが狭くな
るi型半導体層を形成することを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成方法は、前記プラズマCVD法
が、n型半導体層、i型半導体層、p型半導体層をこの
順に積層させる、プラズマCVD法であり、VHFプラ
ズマCVD法によりn層側からp層側に向かって、光学
的バンドギャップが狭くなるi型半導体層を形成し、次
に、RF−CVD法により光学的バンドギャップがp型
層側に向かって広くなるi型半導体層を形成することを
特徴としている。また、本発明の堆積膜形成方法は、前
記VHFプラズマCVD法により形成されるi型半導体
層が、アモルファスシリコンゲルマニウム(SiGe)
であることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形
成方法は、前記複数の原料ガスが、隣接する複数の放電
炉の放電空間内における基体の移動方向の下手側から導
入されることを特徴としている。また、本発明の堆積膜
形成方法は、前記複数の原料ガスには、Si、Ge元素
が含まれ、該原料ガスの供給量におけるGe/(Ge+
Si)の値が、基体の移動方向の上流側に位置する放電
炉<基体の移動方向の下流側に位置する放電炉の関係を
満たすことを特徴としている。また、本発明の堆積膜形
成方法は、前記VHFプラズマCVD法により形成され
る堆積膜において、膜中のGe濃度が、基体の移動方向
の上流側で形成される膜<基体の移動方向の下流側で形
成される膜の関係を満たすことを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成方法は、前記複数の原料ガスに
は、Si、Cが含まれ、該原料ガスの供給量におけるC
/(C+Si)の値が、基体の移動方向の上流側に位置
する放電炉>基体の移動方向の下流側に位置する放電炉
の関係を満たすことを特徴としている。また、本発明の
堆積膜形成方法は、前記VHFプラズマCVD法により
形成される堆積膜において、膜中のC濃度が、基体の移
動方向の上流側で形成される膜>基体の移動方向の下流
側で形成される膜の関係を満たすことを特徴としてい
る。また、本発明の堆積膜形成方法は、前記VHFプラ
ズマCVD法により形成されるi型半導体層が、アモル
ファスシリコン炭素(SiC)であることを特徴として
いる。また、本発明の堆積膜形成装置は、長尺の基体を
連続的に移動させる装置を備え、該装置により放電空間
に該長尺の基体を連続的に移動させ、プラズマCVD法
により、該移動する長尺の基体上に、膜厚方向に組成が
変化する堆積膜を連続的に形成する堆積膜形成装置にお
いて、前記放電空間における基体移動方向位置から、第
III属またはIV、V属元素をそれぞれ1種含有する複数の
原料ガスを導入するための放電空間への原料ガスを導入
部を有し、該放電空間への原料ガスを導入部が、該複数
の原料ガスのうち解離エネルギーの小さな原料ガスに含
まれる第III属またはIV、V属元素の膜中組成比を、膜厚
方向で最大となる領域を形成することのできる位置に配
設されていることを特徴としている。また、本発明の堆
積膜形成装置は、前記原料ガスの放電空間への導入位置
が、隣接する複数の放電炉の放電空間内における基体の
移動方向の上手側または下手側に、統一して配されてい
ることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形成装
置は、前記プラズマCVD法が、VHF電力によるプラ
ズマCVD法であることを特徴としている。なお、本発
明でVHFとは30MHz以上500MHz以下の周波
数をいう。According to the present invention, in order to achieve the above object, a method and an apparatus for forming a deposited film are configured as follows. That is, in the method of forming a deposited film of the present invention, a long substrate is continuously moved to a discharge space, and a deposited film whose composition changes in a film thickness direction is formed on the moving long substrate by a plasma CVD method. In the method of forming a deposited film, a plurality of source gases each containing one group III, IV, or V element are introduced from a position in the discharge space in which the substrate moves in the discharge space. The group III or IV contained in the source gas having a low dissociation energy out of the gas, the composition ratio of the element in the film, from the position of the discharge space to form a region where the maximum in the film thickness direction, the plurality of It is characterized by introducing a source gas. Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the introduction position of the source gas into the discharge space is unified on the upper side or the lower side in the moving direction of the substrate in the discharge space of a plurality of adjacent discharge furnaces. The substrate is sequentially moved along the plurality of adjacent discharge furnaces to form a deposited film on the substrate. Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the plasma CVD method is a plasma CVD method in which an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer are stacked in this order, and the n-type semiconductor layer is formed by a VHF plasma CVD method. It is characterized in that an i-type semiconductor layer whose optical band gap becomes narrower from the side toward the p-layer side is formed. Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the plasma CVD method is a plasma CVD method in which an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer are stacked in this order, and the n-type semiconductor layer is formed by a VHF plasma CVD method. Forming an i-type semiconductor layer having an optical band gap narrower from the side toward the p-layer side, and then increasing the optical band gap toward the p-type layer side by RF-CVD. Is formed. Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the i-type semiconductor layer formed by the VHF plasma CVD method may be made of amorphous silicon germanium (SiGe).
It is characterized by being. Further, the method of forming a deposited film according to the present invention is characterized in that the plurality of source gases are introduced from a lower side in a moving direction of the substrate in a discharge space of a plurality of adjacent discharge furnaces. In the method for forming a deposited film according to the present invention, the plurality of source gases include Si and Ge elements, and Ge / (Ge +
The value of Si) satisfies the relationship: discharge furnace located upstream in the moving direction of the substrate <discharge furnace located downstream in the moving direction of the substrate. Further, in the deposited film forming method of the present invention, in the deposited film formed by the VHF plasma CVD method, the Ge concentration in the film is such that the film formed on the upstream side in the moving direction of the substrate <the downstream in the moving direction of the substrate. It is characterized by satisfying the relationship of the film formed on the side. Further, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the plurality of source gases include Si and C, and C in a supply amount of the source gases.
It is characterized in that the value of / (C + Si) satisfies the relationship: discharge furnace located upstream in the moving direction of the substrate> discharge furnace located downstream in the moving direction of the substrate. Further, in the deposited film forming method of the present invention, in the deposited film formed by the VHF plasma CVD method, the C concentration in the film is such that the film formed on the upstream side in the moving direction of the substrate> the downstream in the moving direction of the substrate. It is characterized by satisfying the relationship of the film formed on the side. Further, the method of forming a deposited film according to the present invention is characterized in that the i-type semiconductor layer formed by the VHF plasma CVD method is amorphous silicon carbon (SiC). Further, the deposited film forming apparatus of the present invention includes a device for continuously moving a long substrate, and the device continuously moves the long substrate to a discharge space by the device. In a deposition film forming apparatus for continuously forming a deposition film having a composition that changes in the film thickness direction on a long substrate to be formed,
A source gas introduction section for introducing a plurality of source gases each containing one group III element, a group IV element, and a group V element, and an introduction section for introducing the source gas into the discharge space; Among the source gases, the composition ratio of the group III or IV, group V element contained in the source gas having a small dissociation energy in the film is disposed at a position where a region having the maximum in the film thickness direction can be formed. It is characterized by having. Further, in the deposited film forming apparatus of the present invention, the introduction position of the raw material gas into the discharge space is unified on the upper side or the lower side in the moving direction of the substrate in the discharge space of a plurality of adjacent discharge furnaces. It is characterized by being. Further, the deposited film forming apparatus of the present invention is characterized in that the plasma CVD method is a plasma CVD method using VHF power. In the present invention, VHF refers to a frequency of 30 MHz to 500 MHz.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明は、上記のような特徴を備
えた構成により、移動する基体上に、膜厚方向に組成分
布の分布を持った堆積膜を形成するようにしたものであ
り、とりわけ、pin型半導体光起電力素子の作成にあ
たり、VHFプラズマCVD法により、膜厚方向に光学
的バンドギャップの分布があるi型半導体層を形成する
ようにしたものであるが、それは、本発明者らのつぎの
ような知見に基づくものである。すなわち、放電電力が
一様に供給されている放電中に原料ガスを導入すると原
料ガスの導入位置からの距離が離れるほど原料ガスの濃
度が低下する。ガスが放電空間中に拡散するにつれて、
解離した原料ガスが基体や放電空間周辺の部材に吸着、
堆積するからである。また、解離エネルギーが異なり、
かつ異なった元素を有する複数の原料ガスを、放電空間
中に同じ場所から導入すると、原料ガスが導入位置から
周辺に拡散するに従って、ガスの組成比(前記複数のガ
スの混合比)が変わってくる。解離エネルギーの小さな
原料ガスのほうが分解率が高く、部材に吸着、堆積して
早く消費されてしまうので、導入位置から離れるに従っ
て解離エネルギーの大きな原料ガスの存在比が高くなる
からである。以上のことから、本発明は、つぎに説明す
るような幾多の実験等を経て、完成するに至ったもので
ある。According to the present invention, a deposited film having a composition distribution in a film thickness direction is formed on a moving substrate by a structure having the above-mentioned features. In particular, when producing a pin-type semiconductor photovoltaic device, an i-type semiconductor layer having an optical band gap distribution in the film thickness direction is formed by a VHF plasma CVD method. It is based on the following findings of the inventors. That is, when the source gas is introduced during the discharge in which the discharge power is uniformly supplied, the concentration of the source gas decreases as the distance from the introduction position of the source gas increases. As the gas diffuses into the discharge space,
The dissociated source gas is adsorbed on the substrate and members around the discharge space,
This is because they are deposited. Also, the dissociation energy is different,
When a plurality of source gases having different elements are introduced into the discharge space from the same place, the composition ratio of the gas (mixing ratio of the plurality of gases) changes as the source gas diffuses from the introduction position to the periphery. come. This is because a raw material gas having a low dissociation energy has a higher decomposition rate and is absorbed and deposited on a member and is consumed quickly. Therefore, the ratio of a raw material gas having a high dissociation energy increases as the distance from the introduction position increases. As described above, the present invention has been completed through a number of experiments and the like as described below.
【0010】(実験1)放電空間に解離エネルギーの異
なる原料ガス、SiH4とGeH4(解離エネルギー:S
iH4>GeH4)を導入して、放電に曝されて固定され
た基体上に堆積膜を形成して、堆積膜中のSiとGeの
含有量比の成膜領域分布をXMAにより調べた。また、
堆積膜の光学的バンドギャップを調べた。図2に、使用
した放電炉を示した。放電炉の放電空間には、ガス供給
管から前記原料ガスが混合されて供給され、外部電源か
ら放電生起用電力が電極を通して供給される。また、基
体に対向する面から放電空間内の雰囲気ガスは一様に排
気される様になっている。基体は放電空間を覆うように
してかつ、放電に曝されるように固定設置した。堆積膜
の形成条件は、原料ガスSiH4を200sccm、G
eH4を200sccm、H2を1000sccm供給
し、電極にはVHF100MHz、1kwにDCバイア
ス+100V(基体に対して)を重畳した。圧力20m
Torr、基体温度320℃である。図2中段には、形
成された堆積膜中のGe濃度(Ge/Ge+Si)を示
した。原料ガスの吹き出し位置上ので最も高く、吹き出
し位置から離れるに従って減少している。GeH4の解
離エネルギーは、SiH4よりも小さいので、供給量に
対するガス分解率はGeH4の方が大きく、拡散過程
で、ガス導入位置から遠ざかるに従ってSiH4の混合
比が高まり、膜中のGe濃度(Ge/(Ge+Si))
は、減少する。堆積膜の光学的バンドギャップ(禁制帯
幅)を測定すると、膜中のGe濃度分布に対応してガス
導入位置で狭く、遠ざかるにしたがって広くなってい
た。(Experiment 1) Source gases having different dissociation energies, SiH 4 and GeH 4 (dissociation energy: S
iH 4 > GeH 4 ), a deposited film was formed on a fixed substrate exposed to electric discharge, and the deposition area distribution of the content ratio of Si to Ge in the deposited film was examined by XMA. . Also,
The optical band gap of the deposited film was investigated. FIG. 2 shows the discharge furnace used. The raw material gas is mixed and supplied from a gas supply pipe to the discharge space of the discharge furnace, and discharge generation power is supplied from an external power supply through the electrodes. Further, the atmosphere gas in the discharge space is uniformly exhausted from the surface facing the base. The substrate was fixedly installed so as to cover the discharge space and to be exposed to the discharge. The conditions for forming the deposited film are as follows: source gas SiH 4 is 200 sccm;
eH 4 was supplied at 200 sccm and H 2 was supplied at 1000 sccm, and a DC bias of +100 V (with respect to the substrate) was superimposed on the electrode at VHF of 100 MHz and 1 kw. Pressure 20m
Torr, substrate temperature 320 ° C. The middle part of FIG. 2 shows the Ge concentration (Ge / Ge + Si) in the formed deposited film. It is highest at the position where the raw material gas is blown out, and decreases as the distance from the blowout position increases. Since the dissociation energy of GeH 4 is smaller than that of SiH 4 , the gas decomposition rate with respect to the supplied amount is larger in GeH 4. In the diffusion process, the mixing ratio of SiH 4 increases as the distance from the gas introduction position increases, and the Ge in the film increases. Concentration (Ge / (Ge + Si))
Decreases. When the optical band gap (forbidden band width) of the deposited film was measured, it was narrow at the gas introduction position corresponding to the Ge concentration distribution in the film and widened as the distance increased.
【0011】(実験2)次に、放電空間中でのガスの拡
散と排気方向について考察する。前記実験1で使用した
図2の装置において放電空間中への原料ガスの導入位置
を固定したうえで、雰囲気ガスの排気口位置を後述の条
件a,b,cのように変えて、放電に曝されるように固
定された基体上に堆積膜を形成して、堆積膜中のSi、
Geの含有量比を測定した。成膜条件は前記実験1に準
じた。図3に、原料ガス導入位置と排気口の位置関係、
及び堆積膜中のGe濃度の成膜領域内分布を示した。原
料ガスの導入位置は放電空間右端近くに設け、排気口
は、条件(a)では、放電空間の左端に設け、条件
(b)では、放電空間底面にとり、面内で一様に排気さ
れるようにし、条件(c)では、放電空間の右端に設け
た。堆積膜中のGe濃度の成膜領域内分布を条件a,
b,cで比較してみる。3条件に共通した分布の特徴
は、原料ガス導入位置上で膜中Ge濃度が最大になるこ
とである。3条件間の相違点は、ガス導入位置(放電空
間右端)から放電空間左端までの膜中Ge濃度の減少の
勾配である。条件(a)での膜中Ge濃度の形は、放電
空間の右端に供給された原料ガスが放電中を分解、解離
を進めながら放電空間左端の排気口ヘ圧力勾配に従って
拡散して移動する結果として生ずる分布を反映してい
る。条件(b)での膜中Ge濃度の形は、放電空間右端
に供給された原料ガスが放電空間を左側に拡散しながら
分解、解離を進めた結果として生ずる分布を反映してい
る。拡散した原料ガスは、放電空間底部の排気口に拡散
して行く。条件(c)での膜中Ge濃度の形は、放電空
間右端に供給された原料ガスが排気口とは反対方向に放
電中を拡散する(流れはない)なかで分解、解離した結
果生ずる分布を反映している。条件(b)や条件(c)
の結果から、基体上には、原料ガスの流れ方向に直角な
方向、または反対の方向にも、膜中のGe濃度の分布を
作れることがわかる。言い換えるとガスの流れの方向に
かかわらず、原料ガスの供給位置からの距離に依存した
膜中のGe濃度分布(成膜領域内での)を作ることがで
きることが分かった。(Experiment 2) Next, the diffusion of gas in the discharge space and the exhaust direction will be considered. In the apparatus shown in FIG. 2 used in Experiment 1, the position of introducing the raw material gas into the discharge space was fixed, and the position of the exhaust port of the atmosphere gas was changed as in the conditions a, b, and c described later, and the discharge was started. Forming a deposited film on a substrate fixed to be exposed,
The content ratio of Ge was measured. The film forming conditions were the same as in Experiment 1. FIG. 3 shows the positional relationship between the source gas introduction position and the exhaust port,
And the distribution of the Ge concentration in the deposited film in the film formation region. The introduction position of the raw material gas is provided near the right end of the discharge space, and the exhaust port is provided at the left end of the discharge space under the condition (a). In the condition (c), the discharge space is provided at the right end of the discharge space. The distribution of the Ge concentration in the deposited film in the film formation region is defined as condition a,
Let's compare by b and c. A feature of the distribution common to the three conditions is that the Ge concentration in the film is maximized on the source gas introduction position. The difference between the three conditions is the gradient of the decrease in the Ge concentration in the film from the gas introduction position (right end of the discharge space) to the left end of the discharge space. The shape of the Ge concentration in the film under the condition (a) is that the source gas supplied to the right end of the discharge space diffuses and dissociates during the discharge and diffuses and moves to the exhaust port at the left end of the discharge space according to the pressure gradient. As a distribution. The shape of the Ge concentration in the film under the condition (b) reflects the distribution resulting from the decomposition and dissociation of the source gas supplied to the right end of the discharge space while diffusing to the left in the discharge space. The diffused source gas diffuses to the exhaust port at the bottom of the discharge space. The shape of the Ge concentration in the film under the condition (c) is a distribution generated as a result of decomposition and dissociation while the source gas supplied to the right end of the discharge space diffuses in the discharge in the opposite direction to the exhaust port (no flow). Is reflected. Condition (b) or condition (c)
From the results, it can be seen that the Ge concentration distribution in the film can be formed on the substrate in a direction perpendicular to or opposite to the flow direction of the source gas. In other words, it was found that a Ge concentration distribution (in the film formation region) in the film depending on the distance from the supply position of the source gas could be created regardless of the direction of the gas flow.
【0012】(実験3)次に、前述の結果を踏まえて、
基体を放電炉の成膜領域上を移動させながら該基体上に
膜厚方向に組成分布のある堆積膜を形成することを考え
る。実験1、2において用いた放電炉において、放電空
間への原料ガスの導入位置を、基体の移動方向に変え
て、基体を放電炉に沿って移動させながら、該基体上
に、膜厚方向に組成の変化したi型SiGe半導体堆積
膜を形成した。図4左側には、実験での放電炉の放電空
間への原料ガスの導入位置条件(a〜c)を示した。基
体は図面左手(n層側)から右手(p層側)に放電炉に
沿って連続的に移動する。各条件での原料ガス導入位置
は、 条件(a):放電炉の基板移動方向中央部に導入する。 条件(b):放電炉の基板移動方向上手(n層側)端部
付近に導入する。 条件(c):放電炉の基板移動方向下手(p層側)端部
付近に導入する。 原料ガス供給量、VHF電力、圧力、基体温度等成膜条
件は実験2と同様にした。堆積膜の形成は以下の要領で
行った。図6に示すようなロール・ツー・ロール(Ro
ll to Roll)方式を採用した連続プラズマC
VD法における光起電力素子の半導体層形成装置100
の、i型半導体層形成チャンバー105に上記条件
(a)の放電炉を装着し、i型SiGe半導体堆積膜を
形成した。該形成装置100は、長尺の帯状基体108
の送り出し及び巻き取り用の真空チャンバー101及び
107、n型層形成用チャンバー102、i型層形成用
チャンバー103、i型層形成用チャンバー104、i
型層形成用チャンバー105、p型層形成用チャンバー
106をガスゲート109、110、111、112、
113、114を介して接続して構成されている。ま
ず、基板送り出し機構を有する送り出しチャンバー10
1に、SUS430BA製帯状基体108(幅600m
m×長さ100m×厚さ0.13mm)の巻きつけられ
たボビン139をセットし、該基体108をガスゲー
ト、各半導体層形成チャンバーを介して、巻き取り機構
を有する巻き取りチャンバー107まで通し、たるみの
ない程度に張力調整を行った。そこで、各チャンバー1
01〜107を不図示の真空ポンプで真空引きした。次
に、ガスゲート109〜114にゲートガス導入管11
5〜120よりゲートガスとしてH2を各々700sc
cm流し、ヒータにより、基体108を、i型層形成用
チャンバー104内で320℃、に加熱した。そして、
i型層形成用チャンバー104内の放電炉121に原料
ガス導入管122より、SiH4を250sccm、G
eH4を250sccm、H2を1000sccm導入し
た。放電炉内の圧力が、25mTorrになるようにコ
ンダクタンスバルブ(不図示)で調整した。他のチャン
バーは放電炉の圧力が1Torr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。その後、電極123
に、100MHzVHF電力を500W導入し、放電空
間にグロー放電を生起した。次に、基体108を図中の
矢印の方向に速度50cm/分で搬送させ、該基体上に
i型SiGe半導体堆積膜を形成した。帯状基体上10
mに堆積膜を形成後、チャンバー内をHeでパージ、冷
却後、大気リークして、巻き取りチャンバー107のボ
ビン140に巻き取られた基体を取り出した。以下順次
i型半導体層形成チャンバーの放電炉を条件(b)、
(c)に変えて、同様の成膜条件、手順でi型SiGe
半導体堆積膜を形成した。作成した各条件の堆積膜のそ
れぞれから任意に10箇所を選んで切り出し、2次イオ
ン質量分析計(SIMS)を用い、深さ方向の元素分析
を測定した。その結果、図5に示した深さ方向の分布が
得られた。条件(a)では、膜厚中程に向かってGeが
増加し、Siが減少するプロファイルとなった。条件
(b)では、膜表面に向かって(n層側からp層側に向
かって)Geが減少し、Siが増加するプロファイルと
なった。また条件(c)では、膜表面に向かって(n層
側からp層側に向かって)Geが増加し、Siが減少す
るプロファイルとなった。この結果から、各条件で形成
した堆積膜の膜厚方向のバンドギャッププロファイル
は、図4の右段の図のようになっていることがわかっ
た。原料ガスの導入位置でバンドギャップが最も狭く、
距離を隔てるに従い広くなってることがわかった。この
ように、放電空間内への原料ガスの導入位置を基体の移
動方向に対して調整することで、堆積膜の膜厚方向の組
成分布が変わり、i型SiGe半導体層の光学的バンド
ギャップを膜厚方向にさまざまな分布でつくることが分
かった。(Experiment 3) Next, based on the above results,
It is considered that a deposited film having a composition distribution in a film thickness direction is formed on a substrate while moving the substrate over a film forming region of a discharge furnace. In the discharge furnace used in Experiments 1 and 2, the introduction position of the raw material gas into the discharge space was changed in the moving direction of the substrate, and the substrate was moved along the discharge furnace while the substrate was moved in the film thickness direction. An i-type SiGe semiconductor deposited film having a changed composition was formed. The left side of FIG. 4 shows the conditions (ac) for introducing the source gas into the discharge space of the discharge furnace in the experiment. The substrate continuously moves along the discharge furnace from the left hand (n-layer side) to the right hand (p-layer side) in the drawing. The source gas introduction position under each condition is as follows: Condition (a): Introduce to the center of the discharge furnace in the substrate moving direction. Condition (b): The discharge furnace is introduced near the end (n-layer side) in the substrate moving direction. Condition (c): The discharge furnace is introduced near the lower end (p layer side) in the substrate moving direction. The film forming conditions such as the supply amount of the source gas, the VHF power, the pressure, and the substrate temperature were the same as in Experiment 2. The formation of the deposited film was performed in the following manner. Roll-to-roll (Ro) as shown in FIG.
continuous plasma C adopting the “ll to roll” method
Apparatus 100 for forming semiconductor layer of photovoltaic element in VD method
The discharge furnace under the above condition (a) was mounted in the i-type semiconductor layer forming chamber 105 to form an i-type SiGe semiconductor deposition film. The forming apparatus 100 includes a long strip-shaped substrate 108.
Vacuum chambers 101 and 107 for sending out and winding up, an n-type layer forming chamber 102, an i-type layer forming chamber 103, and an i-type layer forming chamber 104, i
The mold layer forming chamber 105 and the p-type layer forming chamber 106 are connected to gas gates 109, 110, 111, 112,
It is configured to be connected via 113 and 114. First, a delivery chamber 10 having a substrate delivery mechanism is provided.
1, a SUS430BA band-shaped base 108 (600 m wide)
m × length 100 m × thickness 0.13 mm) is set, and the substrate 108 is passed through a gas gate and each semiconductor layer forming chamber to a winding chamber 107 having a winding mechanism. The tension was adjusted to such an extent that there was no slack. Therefore, each chamber 1
01 to 107 were evacuated by a vacuum pump (not shown). Next, the gate gas introduction pipe 11 is connected to the gas gates 109 to 114.
From 5 to 120, 700 sc of H 2 is used as a gate gas.
cm, and the base was heated to 320 ° C. in the i-type layer forming chamber 104 by a heater. And
SiH 4 was introduced at 250 sccm into the discharge furnace 121 in the i-type layer forming chamber 104 through the raw material gas introduction pipe 122.
250 sccm of eH 4 and 1000 sccm of H 2 were introduced. The pressure in the discharge furnace was adjusted with a conductance valve (not shown) so as to be 25 mTorr. The other chambers were adjusted with a conductance valve (not shown) so that the pressure of the discharge furnace became 1 Torr. Then, the electrode 123
Then, a 100 MHz VHF power of 500 W was introduced to generate glow discharge in the discharge space. Next, the substrate 108 was transported at a speed of 50 cm / min in the direction of the arrow in the figure, and an i-type SiGe semiconductor deposited film was formed on the substrate. On the belt-like substrate 10
After the deposited film was formed on m, the inside of the chamber was purged with He, cooled, leaked to the atmosphere, and the substrate wound on the bobbin 140 of the winding chamber 107 was taken out. Hereinafter, the discharge furnace of the i-type semiconductor layer forming chamber is sequentially set under the condition (b),
Instead of (c), i-type SiGe is formed under the same film forming conditions and procedures.
A semiconductor deposition film was formed. Ten points were arbitrarily selected from each of the formed deposited films under the respective conditions, cut out, and elementary analysis in the depth direction was measured using a secondary ion mass spectrometer (SIMS). As a result, the distribution in the depth direction shown in FIG. 5 was obtained. Under the condition (a), the profile was such that Ge increased toward the middle of the film thickness and Si decreased. Under the condition (b), the profile was such that Ge decreased toward the film surface (from the n-layer side to the p-layer side) and Si increased. Further, under the condition (c), the profile was such that Ge increased toward the film surface (from the n-layer side to the p-layer side) and Si decreased. From this result, it was found that the bandgap profile in the thickness direction of the deposited film formed under each condition was as shown in the diagram on the right side of FIG. The band gap is narrowest at the position where the source gas is introduced,
It turned out that it became wider as the distance increased. Thus, by adjusting the introduction position of the source gas into the discharge space with respect to the moving direction of the substrate, the composition distribution in the thickness direction of the deposited film changes, and the optical band gap of the i-type SiGe semiconductor layer is changed. It was found that various distributions were formed in the film thickness direction.
【0013】(実験4)次に、基体を図4の条件
(d)、(e)のように複数の放電炉を順次通過させる
ことにより、膜厚方向で連続的に組成が変化する分布を
有する堆積膜を基体上に形成した。各条件の特徴は、 条件(d):2つの放電室が基体の移動方向に隣接して
配置され(基体移動方向上手=n層側の炉を放電室A、
下手=p層側の炉を放電室Bと呼ぶ)、A,Bとも独立
した原料ガス供給量制御システムを有し、ガスは基体移
動方向下手=p層側から放電室に導入される。排気口は
Aではn層側端部に、Bではp層側端部に設けられ、そ
れぞれ放電室外の排気装置(真空ポンプ)に繋がる配管
上にはコンダクタンスバルブが設置され独立に圧力が制
御できる。また、独立した電源から放電用電力がそれぞ
れの放電室の電極に供給されるようになっている。一つ
の放電室の形状(長さ、容積)は、実験3で使用した放
電室と同じである。 条件(e):3つの放電室が基体の移動方向に隣接して
配置され(基体移動方向上手側(n層側)から下手側
(p層側)へ放電室A、B、Cと記す。)、原料ガスは
独立した原料ガス供給量制御システムにより放電室A、
B、Cともに基体移動方向下手(p層側)から導入され
る。排気口は、Aではn層側端部に、Bでは、放電室下
部に、Cではp層側端部に設けられ、それぞれ放電室外
の排気装置(真空ポンプ)に繋がる配管上にはコンダク
タンスバルブが設置され独立に圧力が制御できる。ま
た、独立した電源から放電用電力がそれぞれの放電室の
電極に供給されるようになっている。一つの放電室の形
状(長さ、容積)は、実験3で使用した放電室と同じで
ある。条件(d)、(e)の放電炉を実験3に用いた堆
積膜形成装置のi型半導体層形成チャンバーに順次装着
して実験3の手順でi型SiGe半導体層を形成した。
作成条件は、 条件(d):原料ガス 成膜室A、Bそれぞれに (条件d−1) SiH4 250sccm、GeH4 250sccm H21000sccm および (条件d−2) 成膜室A SiH4 300sccm、GeH4 200sccm H21000sccm 成膜室B SiH4 220sccm、GeH4 280sccm H21000sccm の2条件 電力 VHF100MHz 500w DC +100v重畳 圧力 18mTorr 基体温度 320℃ 基体移動速度 1m/分 条件(e):原料ガス 成膜室A SiH4 300sccm、GeH4 200sccm H21000sccm 成膜室B SiH4 250sccm、GeH4 250sccm H21000sccm 成膜室C SiH4 220sccm、GeH4 280sccm H21000sccm 以下、成膜室A、B、Cそれぞれに 電力 VHF100MHz 500w DC +100v重畳 圧力 15mTorr 基体温度 320℃ 基体移動速度 1.5m/分 作成した各条件の堆積膜のそれぞれから任意に10箇所
を選んで切り出し、2次イオン質量分析計(SIMS)
を用い、深さ方向の元素分析を測定した。その結果、図
4の条件(d)、(e)に示した光学的バンドギャップ
を有する堆積膜が形成されたことがわかった。基体の移
動速度が早い場合には、放電空間に膜厚を稼ぐために長
い成膜領域(距離)を確保しなければならないが、条件
(d−2)、(e)のように複数の成膜炉により成膜す
れば、膜厚方向に連続した組成分布を持った堆積膜を形
成することができる。(Experiment 4) Next, as shown in FIGS. 4 (d) and 4 (e), the substrate is sequentially passed through a plurality of discharge furnaces to obtain a distribution in which the composition continuously changes in the film thickness direction. A deposited film was formed on the substrate. The feature of each condition is as follows: Condition (d): two discharge chambers are arranged adjacent to each other in the moving direction of the substrate (good in the substrate moving direction = discharge chamber A, the furnace on the n-th layer side)
The furnace on the lower layer side is referred to as a discharge chamber B), and both A and B have independent source gas supply control systems, and the gas is introduced into the discharge chamber from the lower side of the substrate moving direction on the p layer side. The exhaust port is provided at the end on the n-layer side in A and on the p-layer end in B, and a conductance valve is installed on a pipe connected to an exhaust device (vacuum pump) outside the discharge chamber, so that the pressure can be controlled independently. . In addition, discharge power is supplied from an independent power supply to the electrodes of the respective discharge chambers. The shape (length, volume) of one discharge chamber is the same as the discharge chamber used in Experiment 3. Condition (e): Three discharge chambers are disposed adjacent to each other in the moving direction of the substrate (discharge chambers A, B, and C are described from the upper side (n-layer side) to the lower side (p-layer side) in the substrate moving direction. ), The raw material gas is discharged into the discharge chamber A by an independent raw material gas supply control system.
Both B and C are introduced from the lower side (p layer side) in the substrate moving direction. The exhaust port is provided at the end on the n-layer side in A, in the lower part of the discharge chamber in B, and at the p-layer end in C, and a conductance valve is provided on a pipe connected to an exhaust device (vacuum pump) outside the discharge chamber. Is installed and pressure can be controlled independently. In addition, discharge power is supplied from an independent power supply to the electrodes of the respective discharge chambers. The shape (length, volume) of one discharge chamber is the same as the discharge chamber used in Experiment 3. The discharge furnaces under the conditions (d) and (e) were sequentially mounted in the i-type semiconductor layer formation chamber of the deposition film forming apparatus used in Experiment 3, and an i-type SiGe semiconductor layer was formed in the procedure of Experiment 3.
Creating conditions, condition (d): the raw material gas deposition chamber A, respectively B (Conditions d-1) SiH 4 250sccm, GeH 4 250sccm H 2 1000sccm and (Condition d-2) the film forming chamber A SiH 4 300 sccm, GeH 4 200 sccm H 2 1000 sccm Deposition chamber B Two conditions of SiH 4 220 sccm and GeH 4 280 sccm H 2 1000 sccm Power VHF 100 MHz 500 w DC + 100 v Superposed pressure 18 mTorr Substrate temperature 320 ° C. Substrate moving speed 1 m / min Condition (e): source gas deposition chamber A SiH 4 300sccm, GeH 4 200sccm H 2 1000sccm film formation chamber B SiH 4 250sccm, GeH 4 250sccm H 2 1000sccm deposition chamber C SiH 4 220sccm, GeH 4 280sccm H 2 10 0 sccm or less, power is applied to each of the film forming chambers A, B, and C. VHF 100 MHz 500 w DC + 100 v superimposed pressure 15 mTorr substrate temperature 320 ° C. substrate moving speed 1.5 m / min. 10 points are arbitrarily selected from the deposited films under each condition prepared. Cutting out, secondary ion mass spectrometer (SIMS)
Was used to measure the elemental analysis in the depth direction. As a result, it was found that a deposited film having the optical band gap shown in the conditions (d) and (e) of FIG. 4 was formed. When the moving speed of the substrate is high, a long film formation region (distance) must be secured in the discharge space in order to increase the film thickness. However, a plurality of film formation regions as in conditions (d-2) and (e) are required. If a film is formed by a film furnace, a deposited film having a continuous composition distribution in the film thickness direction can be formed.
【0014】本発明は、光起電力素子の半導体層の膜厚
方向に組成の分布を形成することに適用される。具体的
には、光学的バンドギャップ制御、フェルミレベル制
御、屈折率制御、結晶性制御などに適用される。半導体
層を構成する半導体材料としては、a−Si:H,a−
Si:F,a−Si:H:F,a−SiC:H,a−S
iC:F,a−SiC:H:F,a−SiGe:H,a
−SiGe:F,a−SiGe:H:F,poly−S
i:H,poly−Si:F,poly−Si:H:
F,μc−Si:H,μc−Si:F,μc−Si:
H:FなどのIV族半導体材料およびびIV族合金系半導体
材料が挙げられる。このほか、II−VI族化合物半導体材
料やIII−V族化合物半導体材料などが挙げられる。The present invention is applied to forming a composition distribution in a thickness direction of a semiconductor layer of a photovoltaic element. Specifically, it is applied to optical band gap control, Fermi level control, refractive index control, crystallinity control, and the like. As a semiconductor material constituting the semiconductor layer, a-Si: H, a-
Si: F, a-Si: H: F, a-SiC: H, a-S
iC: F, a-SiC: H: F, a-SiGe: H, a
-SiGe: F, a-SiGe: H: F, poly-S
i: H, poly-Si: F, poly-Si: H:
F, μc-Si: H, μc-Si: F, μc-Si:
H: A group IV semiconductor material such as F and a group IV alloy-based semiconductor material are exemplified. Other examples include II-VI group compound semiconductor materials and III-V group compound semiconductor materials.
【0015】これらの、III、IV、V属原子の膜中組成へ
の導入用原料ガスとしては、水素化物や、弗化物、塩化
物などのハロゲン化物が挙げられる。珪素原子供給用の
原料ガスとしては、SiH4,Si2H6,Si3H8等の
水素化物やSiF4,Si2F6,Si3F8,SiHF3,
SiH2F2,SiH3F,SiH2Cl2,SiHCl3,
SiCl4などのハロゲン化物が挙げられる。ゲルマニ
ウム原子供給用の原料ガスとしては、GeH4,Ge2H
6,Ge3H8などの水素化物や、GeHF3,GeH
2F2,GeH3F,GeF4,GeHCl3,GeH2Cl
2,GeH3Cl,GeCl4などのハロゲン化物が挙げ
られる。炭素原子供給用の原料ガスとしては、CH4,
C2H6,C3H8などの飽和炭化水素物や、C2H6などの
エチレン系炭化水素物、C2H2などのアセチレン系炭化
水素物や、CF4,CHF3,CH2F2,CH3F,CC
l4,CHCl3,CH2Cl2,CH3Clなどのハロゲ
ン化物が挙げられる。また、第III属原子供給用の原料
ガスとしては、B2H6,BF3,BCl3などの水素化
物、ハロゲン化物があげられる。さらに、第V属原子供
給用の原料ガスとしては、PH3,PF3,PCl3など
の水素化物、ハロゲン化物があげられる。Examples of the raw material gas for introducing the group III, IV, and V atoms into the film composition include hydrides, halides such as fluorides and chlorides. As a source gas for supplying silicon atoms, hydrides such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , SiF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 ,
SiH 2 F 2 , SiH 3 F, SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 ,
Halides such as SiCl 4 . As a source gas for supplying germanium atoms, GeH 4 , Ge 2 H
6 , hydrides such as Ge 3 H 8 , GeHF 3 , GeH
2 F 2 , GeH 3 F, GeF 4 , GeHCl 3 , GeH 2 Cl
And halides such as 2 , GeH 3 Cl and GeCl 4 . As a source gas for supplying carbon atoms, CH 4 ,
Saturated hydrocarbons such as C 2 H 6 and C 3 H 8 , ethylene hydrocarbons such as C 2 H 6 , acetylene hydrocarbons such as C 2 H 2 , CF 4 , CHF 3 and CH 2 F 2 , CH 3 F, CC
halides such as l 4 , CHCl 3 , CH 2 Cl 2 , and CH 3 Cl. Examples of the source gas for supplying Group III atoms include hydrides and halides such as B 2 H 6 , BF 3 , and BCl 3 . Further, examples of the source gas for supplying Group V atoms include hydrides and halides such as PH 3 , PF 3 , and PCl 3 .
【0016】[0016]
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるもので
はない。 [実施例1]実施例1においては、本発明の方法を用い
て、図10(a)に示す構成のpin型アモルファスシ
リコンゲルマニウム光起電力素子を作成した。n型層5
03は、アモルファスシリコン、p型層は微結晶シリコ
ン505とした。i型半導体層504はその光学的バン
ドギャップの分布を膜厚方向で作るために、図1に示す
条件(a)から(d)のバンドギャップ構造を持ったp
in型SiGe光起電力素子を作成することを目標とし
た。 条件(a):n層側からp層側に向かって光学的バンド
ギャップが狭くなるようにVHFプラズマCVD法でi
型SiGe層を形成し、その上に、RFプラズマCV
D法によりn層側からp層側に向かって光学的バンドギ
ャップが広くなるRFプラズマCVD法によるアモルフ
ァスSiGe層を形成した(実施素子1−1)。Embodiments of the present invention will be described below.
The present invention is not limited by these examples. [Example 1] In Example 1, a pin type amorphous silicon germanium photovoltaic device having the structure shown in FIG. 10A was formed by using the method of the present invention. n-type layer 5
03 is amorphous silicon, and the p-type layer is microcrystalline silicon 505. The i-type semiconductor layer 504 has a band gap structure of the conditions (a) to (d) shown in FIG. 1 in order to form the optical band gap distribution in the film thickness direction.
The goal was to create an in-type SiGe photovoltaic device. Condition (a): i is determined by VHF plasma CVD to reduce the optical band gap from the n-layer side to the p-layer side.
Type SiGe layer is formed, and RF plasma CV
An amorphous SiGe layer was formed by the RF plasma CVD method in which the optical band gap was widened from the n-layer side to the p-layer side by the D method (embodiment 1-1).
【0017】条件(b):n層側からp層側に向かって
光学的バンドギャップが狭くなるようにVHFプラズマ
CVD法でi型SiGe層を形成し、その上にVHF
プラズマCVD法により、n層側からp層側に向かって
光学的バンドギャップが広くなるRFプラズマCVD法
によるアモルファスSiGe層を形成した(比較素子
1−1)。 条件(c):RFプラズマCVD法によるシリコン層
の上に、n層側からp層側に向かって光学的バンドギャ
ップが狭くなるようにVHFプラズマCVD法によりn
層側からp層側に向かって光学的バンドギャップが狭く
なるようにVHFプラズマCVD法でi型SiGe層
を形成し、さらにその上にRFプラズマCVD法によ
り、n層側からp層側に光学的バンドギャップが広くな
るアモルファスSiGe層を形成した(実施素子1−
2)。Condition (b): An i-type SiGe layer is formed by VHF plasma CVD so that the optical band gap becomes narrower from the n-layer side to the p-layer side, and VHF is formed thereon.
An amorphous SiGe layer was formed by the plasma CVD method, in which the optical band gap was widened from the n-layer side toward the p-layer side, by the RF plasma CVD method (Comparative element 1-1). Condition (c): n is formed on the silicon layer by RF plasma CVD by VHF plasma CVD so that the optical band gap becomes narrower from the n-layer side toward the p-layer side.
An i-type SiGe layer is formed by a VHF plasma CVD method so that an optical band gap becomes narrower from the layer side toward the p layer side. Of the amorphous SiGe layer with a wide dynamic band gap (embodiment 1-
2).
【0018】条件(d):RFプラズマCVD法により
フラットな光学的なバンドギャップを有するシリコン層
を形成し、その上にVHFプラズマCVD法によりフ
ラットな光学的バンドギャップを有するSiGe層を
形成し、さらにその上にRFプラズマCVD法によりフ
ラットな光学的バンドギャップを有するシリコン層を
形成した(比較素子1−2)。Condition (d): A silicon layer having a flat optical band gap is formed by RF plasma CVD, and a SiGe layer having a flat optical band gap is formed thereon by VHF plasma CVD. Further, a silicon layer having a flat optical band gap was formed thereon by RF plasma CVD (Comparative element 1-2).
【0019】光起電力素子のpin型半導体層は、前記
実験3、4において使用した図6のロール・ツー・ロー
ル(Roll to Roll)方式を採用した連続プ
ラズマCVD法による堆積膜形成装置を用いた。i型層
形成チャンバー104には、図4(d)の構造のVHF
プラズマCVD放電炉を装着した。VHF電極は放電炉
内に設けられ放電空間に均等に電力がかかるようにし
た。n型半導体層形成チャンバー102、i型半導体層
形成チャンバー103、105、p型半導体層形成チャ
ンバー106には、基体に対向した平板電極を有する図
9のようなRFプラズマCVD放電炉を内包した。(排
気方向や、原料ガス導入位置は成膜条件により適宜調整
する。) 前記条件の光起電力素子の作成は、以下の手順で行っ
た。まず、基板送り出し機構を有する送り出しチャンバ
ー101に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極(図1
0 502に相当)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製帯状基体108(幅600mm×長
さ100m×厚さ0.13mm)の巻きつけられたボビ
ン139をセットし、該帯状基体108を、ガスゲート
109〜114、各半導体層形成チャンバー102〜1
06を介して、帯状部材巻き取り機構を有する巻き取り
チャンバー107まで通し、たるみのない程度に張力調
整を行った。For the pin type semiconductor layer of the photovoltaic element, a deposition film forming apparatus by a continuous plasma CVD method using a roll-to-roll method shown in FIG. Was. In the i-type layer forming chamber 104, a VHF having a structure shown in FIG.
A plasma CVD discharge furnace was installed. The VHF electrode was provided in the discharge furnace so that power was uniformly applied to the discharge space. The n-type semiconductor layer forming chamber 102, the i-type semiconductor layer forming chambers 103 and 105, and the p-type semiconductor layer forming chamber 106 contained an RF plasma CVD discharge furnace having a plate electrode facing a substrate as shown in FIG. (The evacuation direction and the source gas introduction position are appropriately adjusted according to the film forming conditions.) The photovoltaic element under the above conditions was prepared in the following procedure. First, the delivery chamber 101 having the substrate delivery mechanism is sufficiently degreased and washed to provide a lower electrode (FIG. 1).
0 502) by the sputtering method.
A SUS430BA band-like substrate 108 (width 600 mm × length 100 m × thickness 0.13 mm) on which a silver thin film is deposited to a thickness of 100 nm and a ZnO thin film is deposited to a thickness of 1 μm is set, and a bobbin 139 is set. 109-114, each semiconductor layer forming chamber 102-1
Through 06, the sheet was passed to a take-up chamber 107 having a band-shaped member take-up mechanism, and the tension was adjusted to a level where there was no slack.
【0020】そこで、各チャンバー101〜107を不
図示の真空ポンプで真空引きした。次に、ガスゲート1
09〜114にゲートガス導入管115〜120よりゲ
ートガスとしてH2を各々700sccm流し、各半導
体層形成チャンバー102〜106に内臓されたランプ
ヒータにより、帯状基体108を加熱した。(加熱条件
を表1,表2に示す。)そして、各半導体層形成チャン
バー102〜106の放電炉に原料ガス(表1,表2参
照)を原料ガス導入管122、125〜128より供給
した。各半導体層形成チャンバー内の放電炉内の圧力
が、表1,表2に示す値になるようにコンダクタンスバ
ルブ(不図示)で調節した。その後、各半導体層形成チ
ャンバーの電極123、135〜138に表1,表2に
示す電力を印加してグロー放電を生起させた。次に、基
体108を図中の矢印の方向に速度100cm/分で搬
送させ、該基体上にi型SiGe半導体堆積膜を形成し
た。まず、条件(a)で帯状基体上に10m成膜後、条
件(b)により10m成膜し、さらに条件(d)で10
m成膜した。成膜した部分の基体が巻き取りチャンバー
107に巻き取られたら、各チャンバー内をHeでパー
ジ、冷却後、大気リークして、巻き取りチャンバー10
7のボビン140に巻き取られた基体を取り出した。次
に、第2の導電型層上に、透明電極(図10 506)
として、ITO(In 2O3+SnO2)を真空蒸着にて
80nm蒸着し、さらに集電電極(図10 507)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。Therefore, each of the chambers 101 to 107 is disabled.
Vacuum was drawn by the illustrated vacuum pump. Next, gas gate 1
The gate gas inlet pipes 115-120
H as the source gasTwoFlow each at 700 sccm
Lamp built in body layer forming chambers 102 to 106
The belt-shaped substrate 108 was heated by the heater. (Heating conditions
Are shown in Tables 1 and 2. ) And each semiconductor layer formation channel
Feed gas (see Tables 1 and 2) to discharge furnaces 102 to 106
) Is supplied from source gas introduction pipes 122, 125 to 128.
did. Pressure in the discharge furnace in each semiconductor layer formation chamber
So that the conductance bar becomes the value shown in Table 1 and Table 2.
Adjusted with a lube (not shown). Thereafter, each semiconductor layer forming chip is
See Tables 1 and 2 for Chamber electrodes 123 and 135-138.
Glow discharge was generated by applying the indicated power. Next,
The body 108 is transported at a speed of 100 cm / min in the direction of the arrow in the figure.
To form an i-type SiGe semiconductor deposited film on the substrate.
Was. First, after forming a 10 m film on the belt-like substrate under the condition (a),
According to the condition (b), a film was formed to have a thickness of 10 m.
m was formed. The substrate on which the film was formed is a winding chamber
After being wound on 107, the inside of each chamber is purged with He.
After cooling, the air leaks to the winding chamber 10
The substrate wound around the bobbin 140 of No. 7 was taken out. Next
Then, a transparent electrode (FIG. 10 506) is formed on the second conductivity type layer.
As ITO (In TwoOThree+ SnOTwo) By vacuum evaporation
80 nm deposited and further connected to a collecting electrode (507 in FIG. 10).
Then, Al is vapor-deposited by vacuum vapor deposition to a thickness of 2 μm,
It was created.
【0021】次に、i型半導体層形成チャンバー105
の放電炉に図8に示すVHFプラズマCVD放電炉を装
着し、前記と同様の手順で条件(b)で光起電力素子を
作成した(比較素子1−1)。図8の放電炉では、原料
ガスは基体の移動方向に対して上手(n層側)から放電
空間に導入される。さらに、i型半導体層形成チャンバ
ー105の放電炉をもとに戻し、i型半導体層形成チャ
ンバー104に図7に示すVHFプラズマCVD放電炉
を装着して、条件(d)の光起電力素子を前記と同様の
手順で作製した(比較素子1−2)。図7の放電炉で
は、原料ガスを放電空間に、基体移動方向対にして一様
に供給する構成になっている。以上の光起電力素子のi
型半導体層の作成条件を表1、n型、p型半導体層の作
成条件を表2に示す。Next, the i-type semiconductor layer forming chamber 105
The VHF plasma CVD discharge furnace shown in FIG. 8 was attached to the discharge furnace described above, and a photovoltaic element was prepared under the same procedure as described above under the condition (b) (comparative element 1-1). In the discharge furnace shown in FIG. 8, the source gas is introduced into the discharge space from the upper side (n-layer side) in the moving direction of the substrate. Further, the discharge furnace in the i-type semiconductor layer formation chamber 105 is returned to its original state, and the VHF plasma CVD discharge furnace shown in FIG. It was produced in the same procedure as above (Comparative element 1-2). The discharge furnace shown in FIG. 7 has a configuration in which the raw material gas is uniformly supplied to the discharge space in the moving direction of the substrate. I of the above photovoltaic element
Table 1 shows the conditions for forming the type semiconductor layers, and Table 2 shows the conditions for forming the n-type and p-type semiconductor layers.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】[0023]
【表2】 作成した、太陽電池モジュールについて、AM値が1.
5でエネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を
用いて特性評価を行ったところ、実施素子の光電変換効
率で9%以上が得られた。実施素子1−1と比較素子1
−1を比較すると、VHF層上のn層側からp層側に光
学的バンドギャップの広くなるi型層はVHFよりもR
FCVD法で形成した方がVoc及び曲線因子がわずか
に高かった。また、VHF層の下地にRFシリコン層を
形成すると、Vocの向上が見られた。総じて、実施素
子、比較例1−1では、フラットバンドギャップの比較
素子1−2に対して、Voc、FFの向上が見られ、実
施素子は比較例1−1の素子よりもさらにVocの向上
が見られた。また、実施素子の各太陽電池モジュール間
の特性のばらつきは、5%以内に収まった。上述AM値
が1.5でエネルギー密度が100mW/cm2の擬似
太陽光に連続して500時間照射した後においても、光
電変換効率の変動は、初期値に対して8%以内に収まっ
ていた。[Table 2] For the created solar cell module, the AM value was 1.
When the characteristics were evaluated using pseudo sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 at 5, the photoelectric conversion efficiency of the working device was 9% or more. Implementation element 1-1 and comparison element 1
-1, the i-type layer having an optical bandgap wider from the n-layer side to the p-layer side on the VHF layer has a higher R band than VHF.
Voc and fill factor were slightly higher when formed by the FCVD method. In addition, when an RF silicon layer was formed under the VHF layer, Voc was improved. In general, in the working element and Comparative Example 1-1, the Voc and the FF were improved as compared with the flat band gap Comparative Element 1-2, and the working element further improved the Voc compared to the element in Comparative Example 1-1. It was observed. Further, the variation in the characteristics between the solar cell modules of the working element was within 5%. Even after continuously irradiating the artificial sunlight with the AM value of 1.5 and the energy density of 100 mW / cm 2 for 500 hours, the fluctuation of the photoelectric conversion efficiency was within 8% of the initial value. .
【0024】[実施例2]実施例2においては、i型半
導体層に図1条件(a)に示すバンドギャップ構造を持
ったアモルファスSiCを適用して、図10(a)に示
す構成のpin型SiCシングルセル構造の光起電力素
子(光入射側p型層)を実施例1と同様の手順にて作成
した。i型半導体層504は、本発明を適用してVHF
CVD法により、n型層側からp型層側へ光学的バンド
ギャップの狭くなるアモルファスSiC層(層)を設
け、その上にRFCVD法によりn型層側からp型層側
へ光学的バンドギャップの広くなるアモルファスSiC
層(層)を設ける構成とした。n型層503はRFC
VD法によるアモルファスシリコン、p型層505はR
FCVD法による微結晶アモルファスシリコンとした
(実施素子2)。[Embodiment 2] In Embodiment 2, an amorphous SiC having a band gap structure shown in FIG. 1A is applied to the i-type semiconductor layer, and a pin having a configuration shown in FIG. A photovoltaic element (p-type layer on the light incident side) having a single SiC single cell structure was prepared in the same procedure as in Example 1. The i-type semiconductor layer 504 is made of VHF by applying the present invention.
An amorphous SiC layer (layer) having a narrow optical band gap is provided from the n-type layer side to the p-type layer side by the CVD method, and an optical band gap is formed from the n-type layer side to the p-type layer side by the RFCVD method. Amorphous SiC
It was configured to provide a layer (layer). n-type layer 503 is RFC
Amorphous silicon by the VD method, p-type layer 505 is R
Microcrystalline amorphous silicon was obtained by the FCVD method (embodiment 2).
【0025】半導体層の形成に使用した装置は、図6と
同様のロール・ツー・ロール方式の連続成膜装置で、基
体の送り出しチャンバーと巻き取りチャンバーの間にn
型層形成チャンバー、VHFCVD法によるi型層形成
チャンバー(図4(d)の放電炉)、RFCVD法によ
るi型層形成チャンバー(図9の放電炉)、p型層形成
チャンバーがガスゲートを介して配置されている。比較
例として、図7の放電炉をi型半導体層形成チャンバー
に装着して、i型層の光学的バンドギャップがフラット
なVHFプラズマCVD法により形成されたアモルファ
スSiCである(層)ところの光起電力素子も作成し
た(比較素子2)。i型半導体層の形成条件を表3に示
す。n型、p型半導体層の作成条件は実施例1と同じに
して形成した(表2)。The apparatus used for forming the semiconductor layer is a roll-to-roll type continuous film forming apparatus similar to that shown in FIG.
A mold layer forming chamber, an i-type layer forming chamber by VHFCVD (discharge furnace of FIG. 4D), an i-type layer forming chamber by RFCVD (discharge furnace of FIG. 9), and a p-type layer forming chamber through a gas gate. Are located. As a comparative example, the discharge furnace shown in FIG. 7 was mounted in an i-type semiconductor layer forming chamber, and the light where the i-type layer was amorphous SiC (layer) formed by a VHF plasma CVD method with a flat optical band gap. An electromotive element was also prepared (comparative element 2). Table 3 shows the conditions for forming the i-type semiconductor layer. The conditions for forming the n-type and p-type semiconductor layers were the same as in Example 1 (Table 2).
【0026】[0026]
【表3】 作成した、素子の太陽電池モジュールについて、AM値
が1.5でエネルギー密度100mW/cm2の擬似太
陽光を用いて特性評価を行ったところ、実施素子におい
ては光電変換効率で5%以上が得られた。i層がフラッ
トバンドギャップの比較素子よりもVocの向上がみら
れ、FFの低下は小さかった。また、各太陽電池モジュ
ール間の特性のばらつきも5%以内に収まった。上述A
M値が1.5でエネルギー密度が100mW/cm2擬
似太陽光に連続して500時間照射した後においても、
光電変換効率の変動は、初期値に対して6%以内に収ま
っていた。[Table 3] The resulting solar cell module was evaluated for characteristics using simulated sunlight having an AM value of 1.5 and an energy density of 100 mW / cm 2, and a photoelectric conversion efficiency of 5% or more was obtained in the working element. Was done. The Voc was more improved than the comparative device having the flat band gap in the i-layer, and the decrease in FF was small. In addition, the variation in characteristics among the respective solar cell modules was within 5%. A above
Even after continuously irradiating 500 hours of pseudo sunlight with M value of 1.5 and energy density of 100 mW / cm 2 ,
The fluctuation of the photoelectric conversion efficiency was within 6% of the initial value.
【0027】[実施例3]実施例3においては、図10
(b)に示す構成のpin型のSi/SiGe/SiG
e(トップ/ミドル/ボトム)トリプルセル構成の光起
電力素子(光入射側p層)を作成した。トップセル52
4のi型半導体層518は、RFCVD法によるアモル
ファスシリコンである。ミドルセル523、ボトムセル
522のi型半導体層515、512には、本発明を適
用して、実施例1と同様に、RFCVD法によりアモル
ファスシリコン層を形成し、その上にVHFCVD法に
よりn層側からp層側へ光学的バンドギャップが狭くな
る組成分布のアモルファスSiGe層を形成し、さらに
RFCVD法によりn層側からp層側へ光学的バンドギ
ャップが広くなる組成分布のアモルファスシリコンゲル
マニウム層を形成した。[Third Embodiment] In the third embodiment, FIG.
Pin type Si / SiGe / SiG having the configuration shown in FIG.
An e (top / middle / bottom) triple cell photovoltaic element (light incident side p layer) was prepared. Top cell 52
The fourth i-type semiconductor layer 518 is amorphous silicon formed by RFCVD. According to the present invention, an amorphous silicon layer is formed on the i-type semiconductor layers 515 and 512 of the middle cell 523 and the bottom cell 522 by the RFCVD method in the same manner as in the first embodiment. An amorphous SiGe layer having a composition distribution in which the optical band gap is narrowed was formed on the p-layer side, and an amorphous silicon germanium layer having a composition distribution in which the optical band gap was widened from the n-layer side to the p-layer side was formed by RFCVD. .
【0028】半導体層の形成に使用した装置は、図6と
同様のロール・ツー・ロール方式の連続成膜装置で、基
体の送り出しチャンバーと巻き取りチャンバーの間に各
半導体層を形成するチャンバーがガスゲートを介して配
置された構成を採った。比較例として、ボトムセル、ミ
ドルセルのi型半導体層512、515が、RFプラズ
マCVD法によるアモルファスシリコン層と、それに挟
まれた光学的バンドギャップがフラットなVHFプラズ
マCVD法によるアモルファスSiGeである光起電力
素子を作製した(比較素子3)。フラットな光学的バン
ドギャップを有するi型半導体層は、形成チャンバーの
VHF放電炉を図7のように、原料ガスが放電空間に一
様に供給される構造にして形成した。実施素子、比較素
子のi型半導体層の形成条件を表4に示す。また、n
型、p型半導体層の形成条件を表5に示す。The apparatus used for forming the semiconductor layer is a roll-to-roll type continuous film forming apparatus similar to that shown in FIG. 6, and a chamber for forming each semiconductor layer is provided between the substrate sending chamber and the winding chamber. The configuration arranged via a gas gate was adopted. As a comparative example, the photovoltaic device in which the i-type semiconductor layers 512 and 515 of the bottom cell and the middle cell are an amorphous silicon layer formed by an RF plasma CVD method and amorphous SiGe formed by a VHF plasma CVD method having a flat optical band gap sandwiched therebetween. An element was produced (Comparative Element 3). The i-type semiconductor layer having a flat optical band gap was formed by using a VHF discharge furnace in a formation chamber with a structure in which a source gas was uniformly supplied to a discharge space as shown in FIG. Table 4 shows the conditions for forming the i-type semiconductor layers of the working element and the comparative element. Also, n
Table 5 shows the conditions for forming the p-type and p-type semiconductor layers.
【0029】[0029]
【表4】 [Table 4]
【0030】[0030]
【表5】 作成した、太陽電池モジュールについて、AM値が1.
5でエネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を
用いて特性評価を行ったところ、光電変換効率で9.5
%以上が得られた。実施素子2はi型層がフラットバン
ドギャップの比較素子2に対してFF、Vocの向上が
見られた。また、各太陽電池モジュール間の特性のばら
つきも5%以内に収まった。上述AM値が1.5でエネ
ルギー密度が100mW/cm2擬似太陽光に連続して
500時間照射した後においても、実施素子の光電変換
効率の変動は、初期値に対して7.5%以内に収まって
いた。[Table 5] For the created solar cell module, the AM value was 1.
5, the characteristics were evaluated using simulated sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 , and the photoelectric conversion efficiency was 9.5.
% Was obtained. The FF and the Voc of the device 2 were higher than those of the device 2 in which the i-type layer had a flat band gap. In addition, the variation in characteristics among the respective solar cell modules was within 5%. Even after the above-mentioned AM value of 1.5 and the energy density of 100 mW / cm 2 simulated sunlight were continuously irradiated for 500 hours, the variation of the photoelectric conversion efficiency of the working element was within 7.5% of the initial value. It was in.
【0031】[実施例4]図10(b)に示す構成のp
in型のSiC/SiGe/SiGe(トップ/ミドル
/ボトム)トリプルセル構成の光起電力素子(光入射側
p層)を実施例4と同様の手順で作成した。トップセル
524のi型層518には、本発明を適用して、実施例
2と同様のn型層側からp型層側へ光学的バンドギャッ
プの狭くなるアモルファスSiC層を設け、その上にR
FCVD法によりn型層側からp型層側へ光学的バンド
ギャップの広くなるアモルファスSiC層を設ける構成
とした。ボトムセル522、ミドルセル523のi型層
512、515にも、本発明を適用して、実施例1と同
様に、RFCVD法によりアモルファスシリコン層を形
成し、その上にVHFCVD法によりn層側からp層側
へ光学的バンドギャップが狭くなる組成分布のアモルフ
ァスSiGe層を形成し、さらにRFCVD法によりn
層側からp層側へ光学的バンドギャップが広くなる組成
分布のアモルファスシリコンゲルマニウム層を形成した
(実施素子4)。[Embodiment 4] p of the structure shown in FIG.
A photovoltaic element (light incident side p layer) having an in-type SiC / SiGe / SiGe (top / middle / bottom) triple cell configuration was prepared in the same procedure as in Example 4. The present invention is applied to the i-type layer 518 of the top cell 524 to provide an amorphous SiC layer having a narrow optical band gap from the n-type layer side to the p-type layer side as in the second embodiment. R
An amorphous SiC layer having a wide optical band gap was provided from the n-type layer side to the p-type layer side by the FCVD method. The present invention is applied to the i-type layers 512 and 515 of the bottom cell 522 and the middle cell 523, and an amorphous silicon layer is formed by the RFCVD method in the same manner as in the first embodiment. An amorphous SiGe layer having a composition distribution in which the optical band gap is narrowed is formed on the layer side.
An amorphous silicon germanium layer having a composition distribution in which the optical band gap was widened from the layer side to the p layer side was formed (Example element 4).
【0032】半導体層の形成に使用した装置は、図6と
同様のロール・ツー・ロール方式の連続成膜装置で、基
体の送り出しチャンバーと巻き取りチャンバーの間に各
半導体層を形成するチャンバーがガスゲートを介して配
置された構成を有する。トップ、ミドル、ボトムセルの
VHFi型層形成チャンバーの放電炉には、図4(d)
の放電炉を組み込んだ。比較例として、ボトムセル、ミ
ドルセルのi型半導体層512、515が、RFプラズ
マCVD法によるアモルファスシリコン層に挟まれた、
光学的バンドギャップがフラットなVHFプラズマCV
D法によるアモルファスSiGeであり、トップセルの
i型半導体層518が、光学的バンドギャップがフラッ
トなVHFプラズマCVD法によるアモルファスSiC
である光起電力素子を作製した(比較素子4)。フラッ
トな光学的バンドギャップを有するi型半導体層は、形
成チャンバーのVHF放電炉を原料ガスが放電空間に一
様に供給される図7の放電炉にして形成した。実施素
子、比較素子のi型半導体層の形成条件を表6に示す。
また、n型、p型半導体層の形成条件は実施例3と同じ
である(表5)。The apparatus used for forming the semiconductor layer is a roll-to-roll type continuous film forming apparatus similar to that shown in FIG. 6, and a chamber for forming each semiconductor layer is provided between a substrate sending chamber and a winding chamber. It has a configuration arranged via a gas gate. In the discharge furnace of the VHFi type layer forming chamber of the top, middle and bottom cells, FIG.
The discharge furnace was incorporated. As a comparative example, bottom cell and middle cell i-type semiconductor layers 512 and 515 were sandwiched between amorphous silicon layers by RF plasma CVD.
VHF plasma CV with flat optical band gap
D-type amorphous SiGe, and the top cell i-type semiconductor layer 518 is made of amorphous SiC by VHF plasma CVD with a flat optical band gap.
Was manufactured (Comparative element 4). The i-type semiconductor layer having a flat optical band gap was formed by using a VHF discharge furnace in the formation chamber as the discharge furnace in FIG. 7 in which the source gas was uniformly supplied to the discharge space. Table 6 shows the conditions for forming the i-type semiconductor layers of the working element and the comparative element.
The conditions for forming the n-type and p-type semiconductor layers are the same as in Example 3 (Table 5).
【0033】[0033]
【表6】 作成した、太陽電池モジュールについて、AM値が1.
5でエネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を
用いて特性評価を行ったところ、光電変換効率で10%
以上が得られた。実施素子2はi型層がフラットバンド
ギャップの比較素子2に対してFF、Voc、Jscの
向上が得られた。また、各太陽電池モジュール間の特性
のばらつきも5%以内に収まった。上述AM値が1.5
でエネルギー密度が100mW/cm2の擬似太陽光に
連続して500時間照射した後においても、光電変換効
率の変動は、初期値に対して7%以内に収まっていた。[Table 6] For the created solar cell module, the AM value was 1.
5, the characteristics were evaluated using pseudo sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 , and the photoelectric conversion efficiency was 10%.
The above was obtained. In Example 2, the FF, Voc, and Jsc were improved as compared with Comparative Example 2 in which the i-type layer had a flat band gap. In addition, the variation in characteristics among the respective solar cell modules was within 5%. The above AM value is 1.5
Even after irradiation for 500 hours continuously with pseudo sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 , the variation in photoelectric conversion efficiency was within 7% of the initial value.
【0034】[実施例5]実施例5においては、図10
(b)に示す構成のpin型のSiC/Si/SiGe
(トップ/ミドル/ボトム)トリプルセル構成の光起電
力素子(光入射側p層)を実施例4と同様の手順で作成
した。トップセル524のi型層518には、本発明を
適用して、実施例2と同様のn型層側からp型層側へ光
学的バンドギャップの狭くなるアモルファスSiC層を
設け、その上にRFCVD法によりn型層側からp型層
側へ光学的バンドギャップの広くなるアモルファスSi
C層を設ける構成とした。ボトムセル522のi型層5
12にも、本発明を適用して、実施例1と同様に、RF
CVD法によりアモルファスシリコン層を形成し、その
上にVHFCVD法によりn層側からp層側へ光学的バ
ンドギャップが狭くなる組成分布のアモルファスSiG
e層を形成し、さらにRFCVD法によりn層側からp
層側へ光学的バンドギャップが広くなる組成分布のアモ
ルファスシリコンゲルマニウム層を形成した。ミドルセ
ルのi型層515にはVHFCVD法によりアモルファ
スシリコン層を形成した(実施素子4)。[Embodiment 5] In Embodiment 5, FIG.
Pin type SiC / Si / SiGe having the configuration shown in FIG.
(Top / middle / bottom) A photovoltaic element (p-layer on the light incident side) having a triple cell configuration was prepared in the same procedure as in Example 4. The present invention is applied to the i-type layer 518 of the top cell 524 to provide an amorphous SiC layer having a narrow optical band gap from the n-type layer side to the p-type layer side as in the second embodiment. Amorphous Si whose optical band gap widens from the n-type layer side to the p-type layer side by RFCVD
The configuration provided with the C layer was adopted. I-type layer 5 of bottom cell 522
12, the present invention is applied, and the RF
An amorphous silicon layer is formed by a CVD method, and amorphous SiG having a composition distribution in which an optical band gap is narrowed from an n-layer side to a p-layer side by a VHFCVD method.
e layer is formed, and p layer is further formed from the n layer side by RFCVD.
An amorphous silicon germanium layer having a composition distribution in which the optical band gap was widened was formed on the layer side. An amorphous silicon layer was formed on the i-type layer 515 of the middle cell by VHFCVD (embodiment 4).
【0035】半導体層の形成に使用した装置は、図6と
同様のロール・ツー・ロール方式の連続成膜装置で、基
体の送り出しチャンバーと巻き取りチャンバーの間に各
半導体層を形成するチャンバーがガスゲートを介して配
置された構成を有する。トップ、ミドル、ボトムセルの
VHFi型層形成チャンバーの放電炉には、図4(d)
の放電炉を組み込んだ。比較例として、ボトムセル、i
型半導体層512が、RFプラズマCVD法によるアモ
ルファスシリコン層に挟まれた、光学的バンドギャップ
がフラットなVHFプラズマCVD法によるアモルファ
スSiGeであり、トップセルのi型半導体層518
が、光学的バンドギャップがフラットなVHFプラズマ
CVD法によるアモルファスSiCである光起電力素子
を作製した(比較素子4)。フラットな光学的バンドギ
ャップを有するi型半導体層は、形成チャンバーのVH
F放電炉を原料ガスが放電空間に一様に供給される図7
の放電炉にして形成した。実施素子、比較素子のi型半
導体層の形成条件を表7に示す。また、n型、p型半導
体層の形成条件は実施例3と同じである(表5)。The apparatus used for forming the semiconductor layer is a roll-to-roll type continuous film forming apparatus similar to that shown in FIG. 6, and a chamber for forming each semiconductor layer is provided between a substrate sending chamber and a winding chamber. It has a configuration arranged via a gas gate. In the discharge furnace of the VHFi type layer forming chamber of the top, middle and bottom cells, FIG.
The discharge furnace was incorporated. As a comparative example, the bottom cell, i
The semiconductor layer 512 is amorphous SiGe formed by a VHF plasma CVD method with a flat optical band gap sandwiched between amorphous silicon layers formed by an RF plasma CVD method, and the i-type semiconductor layer 518 of the top cell is formed.
However, a photovoltaic element made of amorphous SiC by a VHF plasma CVD method with a flat optical band gap was manufactured (Comparative Element 4). The i-type semiconductor layer having a flat optical band gap is formed by VH of the formation chamber.
FIG. 7 shows that the source gas is uniformly supplied to the discharge space through the F discharge furnace.
And a discharge furnace. Table 7 shows the conditions for forming the i-type semiconductor layers of the working element and the comparative element. The conditions for forming the n-type and p-type semiconductor layers are the same as in Example 3 (Table 5).
【0036】[0036]
【表7】 作成した、太陽電池モジュールについて、AM値が1.
5でエネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を
用いて特性評価を行ったところ、光電変換効率で10.
2%以上が得られた。実施素子2はi型層がフラットバ
ンドギャップの比較素子2に対してFF、Voc、Js
cの向上が得られた。また、各太陽電池モジュール間の
特性のばらつきも5%以内に収まった。上述AM値が
1.5でエネルギー密度が100mW/cm2の擬似太
陽光に連続して500時間照射した後においても、光電
変換効率の変動は、初期値に対して6.5%以内に収ま
っていた。[Table 7] For the created solar cell module, the AM value was 1.
When the characteristics were evaluated using simulated sunlight having an energy density of 100 mW / cm 2 in Example 5, the photoelectric conversion efficiency was 10.
More than 2% was obtained. The working element 2 is different from the comparison element 2 in which the i-type layer has a flat band gap by FF, Voc, Js
An improvement in c was obtained. In addition, the variation in characteristics among the respective solar cell modules was within 5%. Even after continuously irradiating the artificial sunlight with an AM value of 1.5 and an energy density of 100 mW / cm 2 for 500 hours, the fluctuation of the photoelectric conversion efficiency falls within 6.5% with respect to the initial value. I was
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
前記放電空間における基体移動方向位置から、第III属
またはIV、V属元素をそれぞれ1種含有する複数の原料
ガスを導入するに際して、該複数の原料ガスのうち解離
エネルギーの小さな原料ガスに含まれる第III属またはI
V、V属元素の膜中組成比が、膜厚方向で最大となる領域
を形成するための放電空間への導入位置から、該複数の
原料ガスを導入するように構成することで、移動する基
体上に、膜厚方向に組成分布の分布を持った堆積膜を形
成することができる。また、本発明によると、プラズマ
CVD法により、移動する長尺の基体上に、pin型光
起電力素子を形成するに際して、VHFプラズマCVD
法によりn層側からp層側に向かって、光学的バンドギ
ャップが狭くなるi型半導体層を形成し、次に、RF−
CVD法により光学的バンドギャップがp型層側に向か
って広くなるi型半導体層を形成するように構成するこ
とで、光電特性のより向上した起電力素子を得ることが
できる。As described above, according to the present invention,
When introducing a plurality of source gases each containing one of Group III, IV, and V elements from the position of the substrate movement direction in the discharge space, the plurality of source gases are included in a source gas having a small dissociation energy among the plurality of source gases. Group III or I
The composition ratio of V and V elements in the film is moved by introducing the plurality of source gases from the introduction position into the discharge space for forming a region where the composition ratio is maximum in the film thickness direction. A deposited film having a composition distribution in a film thickness direction can be formed on a substrate. Further, according to the present invention, when a pin type photovoltaic element is formed on a moving long substrate by a plasma CVD method, a VHF plasma CVD method is used.
An i-type semiconductor layer having an optical band gap narrowing from the n-layer side to the p-layer side is formed by a method, and then an RF-
By forming an i-type semiconductor layer in which the optical band gap increases toward the p-type layer by the CVD method, an electromotive element with more improved photoelectric characteristics can be obtained.
【図1】本発明を採用した光起電力素子のi型半導体層
のバンドギャップ構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a band gap structure of an i-type semiconductor layer of a photovoltaic device employing the present invention.
【図2】堆積膜の元素濃度の成膜領域分布とバンドギャ
ップを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a film formation region distribution and a band gap of an element concentration of a deposited film.
【図3】堆積膜の元素濃度の成膜領域分布を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a film formation region distribution of an element concentration of a deposited film.
【図4】放電炉の構造と堆積膜のバンドギャップの関係
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the structure of a discharge furnace and the band gap of a deposited film.
【図5】SIMSによる堆積膜の膜厚方向の元素分析を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an elemental analysis in a thickness direction of a deposited film by SIMS.
【図6】ロール・ツー・ロール方式の堆積膜形成装置を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a roll-to-roll deposition film forming apparatus.
【図7】VHF放電炉を示す図である。FIG. 7 is a view showing a VHF discharge furnace.
【図8】VHF放電炉を示す図である。FIG. 8 is a view showing a VHF discharge furnace.
【図9】RF放電炉を示す図である。FIG. 9 is a view showing an RF discharge furnace.
【図10】光起電力素子の構成を示す概略断面図であ
る。FIG. 10 is a schematic sectional view showing a configuration of a photovoltaic element.
1:放電炉(放電室) 2:原料ガス導入管 3:電極 4:排気口 5:基体 6:成膜領域調整板 7:放電空間 100:ロール・ツー・ロール方式堆積膜形成装置 101:送り出しチャンバー 102:n型半導体層形成チャンバー 103、104、105:i型半導体層形成チャンバー 106:p型層形成チャンバー 107:巻き取りチャンバー 108:帯状基体 109、110、111、112、113、114:ガ
スゲート 115、116、117、118、119、120:ゲ
ートガス導入管 121:放電炉(放電室) 122、125、126、127、128:原料ガス導
入管 123、135、136、137、138:電極 124、130、131、132、133、134:排
気管 139、140:ボビン 501、509:基体 502、510:下部電極(光反射層) 503、511、514、518:n型半導体層 504、512、515、518:i型半導体層 505、513、516、519:p型半導体層 506、520:透明電極 507、521:集電電極 508:シングルセル 522:ボトムシングルセル 523:ミドルシングルセル 524:トップシングルセル1: Discharge furnace (discharge chamber) 2: Source gas inlet tube 3: Electrode 4: Exhaust port 5: Substrate 6: Deposition area adjusting plate 7: Discharge space 100: Roll-to-roll type deposited film forming apparatus 101: Discharge Chamber 102: n-type semiconductor layer forming chamber 103, 104, 105: i-type semiconductor layer forming chamber 106: p-type layer forming chamber 107: winding chamber 108: belt-like substrate 109, 110, 111, 112, 113, 114: gas gate 115, 116, 117, 118, 119, 120: Gate gas introduction tube 121: Discharge furnace (discharge chamber) 122, 125, 126, 127, 128: Source gas introduction tube 123, 135, 136, 137, 138: Electrode 124 130, 131, 132, 133, 134: exhaust pipes 139, 140: bobbins 501, 50 : Base 502, 510: Lower electrode (light reflecting layer) 503, 511, 514, 518: n-type semiconductor layer 504, 512, 515, 518: i-type semiconductor layer 505, 513, 516, 519: p-type semiconductor layer 506 520: Transparent electrode 507, 521: Current collecting electrode 508: Single cell 522: Bottom single cell 523: Middle single cell 524: Top single cell
───────────────────────────────────────────────────── 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 幸田 勇蔵 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) 2H068 DA23 EA24 EA30 4K030 AA03 AA04 AA06 BA09 BA30 BA37 BA53 BA55 BA56 BB05 BB12 CA02 CA17 DA02 EA06 FA01 GA14 HA04 JA01 JA06 KA08 LA16 5F045 AA08 AB01 AB02 AB05 AC01 AD07 AE23 BB04 BB16 CA13 DA63 DA65 DP22 DQ12 DQ15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yuzo Kota 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Tadashi Sawayama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takahiro Yajima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. ( 72) Inventor Masahiro Kanai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 2H068 DA23 EA24 EA30 4K030 AA03 AA04 AA06 BA09 BA30 BA37 BA53 BA55 BA56 BB05 BB12 CA02 CA17 DA02 EA06 FA01 GA14 HA04 JA01 JA06 KA08 LA16 5F045 AA08 AB01 AB02 AB05 AC01 AD07 AE23 BB04 BB16 CA13 DA63 DA65 DP22 DQ12 DQ15
Claims (14)
せ、プラズマCVD法により、該移動する長尺の基体上
に、膜厚方向に組成が変化する堆積膜を連続的に形成す
る堆積膜形成方法において、 前記放電空間における基体移動方向位置から、第III属
またはIV、V属元素をそれぞれ1種含有する複数の原料
ガスを導入するに際し、 該複数の原料ガスのうち解離エネルギーの小さな原料ガ
スに含まれる第III属またはIV、V属元素の膜中組成比
が、膜厚方向で最大となる領域を形成するための放電空
間の位置から、該複数の原料ガスを導入することを特徴
とする堆積膜の形成方法。1. A long substrate is continuously moved to a discharge space, and a deposited film whose composition changes in a film thickness direction is continuously formed on the moving long substrate by a plasma CVD method. In the method of forming a deposited film, when introducing a plurality of source gases each containing one group III, IV, or V element from the position of the substrate movement direction in the discharge space, Introducing the plurality of source gases from a position in a discharge space for forming a region where the composition ratio of a group III, IV, or V element contained in a small source gas in the film is maximum in the film thickness direction. A method for forming a deposited film.
隣接する複数の放電炉の放電空間内における基体の移動
方向の上手側または下手側に、統一して配され、 該隣接する複数の放電炉に沿って、該基体を順次移動さ
せて該基体上に堆積膜を形成することを特徴とする請求
項1に記載の堆積膜形成方法。2. The method according to claim 2, wherein the position of introduction of the source gas into the discharge space is
On the upper side or the lower side in the moving direction of the substrate in the discharge space of the plurality of adjacent discharge furnaces, the bases are uniformly arranged, and the base is sequentially moved along the plurality of adjacent discharge furnaces, and The method according to claim 1, wherein a deposited film is formed on the substrate.
i型半導体層、p型半導体層をこの順に積層させる、プ
ラズマCVD法であり、VHF電力によるプラズマCV
D法によりn層側からp層側に向かって、光学的バンド
ギャップが狭くなるi型半導体層を形成することを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の堆積膜形成方
法。3. The method according to claim 1, wherein the plasma CVD method comprises:
This is a plasma CVD method in which an i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are stacked in this order.
The method according to claim 1 or 2, wherein an i-type semiconductor layer having an optical band gap narrowing from an n-layer side to a p-layer side is formed by a D method.
i型半導体層、p型半導体層をこの順に積層させる、プ
ラズマCVD法であり、VHF電力によるプラズマCV
D法によりn層側からp層側に向かって、光学的バンド
ギャップが狭くなるi型半導体層を形成し、次に、RF
−CVD法により光学的バンドギャップがp型層側に向
かって広くなるi型半導体層を形成することを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の堆積膜形成方法。4. The method according to claim 1, wherein the plasma CVD method comprises:
This is a plasma CVD method in which an i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are stacked in this order.
Forming an i-type semiconductor layer having an optical band gap narrower from the n-layer side to the p-layer side by Method D,
3. The method according to claim 1, wherein the i-type semiconductor layer is formed such that the optical band gap increases toward the p-type layer by a CVD method. 4.
より形成されるi型半導体層が、アモルファスシリコン
ゲルマニウム(SiGe)であることを特徴とする請求
項3または請求項4に記載の堆積膜形成方法。5. The method according to claim 3, wherein the i-type semiconductor layer formed by the plasma CVD method using VHF power is amorphous silicon germanium (SiGe).
電炉の放電空間内における基体の移動方向の下手側から
導入されることを特徴とする請求項5に記載の堆積膜形
成方法。6. The method according to claim 5, wherein the plurality of source gases are introduced from a lower side in a moving direction of the substrate in discharge spaces of a plurality of adjacent discharge furnaces.
が含まれ、該原料ガスの供給量におけるGe/(Ge+
Si)の値が、 基体の移動方向の上流側に位置する放電炉<基体の移動
方向の下流側に位置する放電炉の関係を満たすことを特
徴とする請求項6に記載の堆積膜形成方法。7. The plurality of source gases include Si and Ge elements, and Ge / (Ge +
7. The method according to claim 6, wherein the value of Si) satisfies the relationship: discharge furnace located upstream in the moving direction of the substrate <discharge furnace located downstream in the moving direction of the substrate. .
より形成される堆積膜において、膜中のGe濃度が、 基体の移動方向の上流側で形成される膜<基体の移動方
向の下流側で形成される膜の関係を満たすことを特徴と
する請求項6に記載の堆積膜形成方法。8. In the deposited film formed by the plasma CVD method using the VHF power, the Ge concentration in the film is such that the film formed on the upstream side in the moving direction of the substrate <the film formed on the downstream side in the moving direction of the substrate. 7. The method according to claim 6, wherein a relationship between the films is satisfied.
れ、該原料ガスの供給量におけるC/(C+Si)の値
が、 基体の移動方向の上流側に位置する放電炉>基体の移動
方向の下流側に位置する放電炉の関係を満たすことを特
徴とする請求項5に記載の堆積膜形成方法。9. A discharge furnace> substrate, wherein Si and C are contained in the plurality of source gases, and a value of C / (C + Si) in a supply amount of the source gases is higher than a discharge furnace> substrate in a moving direction of the substrate. 6. The method according to claim 5, wherein the relationship of a discharge furnace located downstream of the moving direction is satisfied.
により形成される堆積膜において、膜中のC濃度が、 基体の移動方向の上流側で形成される膜>基体の移動方
向の下流側で形成される膜の関係を満たすことを特徴と
する請求項5に記載の堆積膜形成方法。10. In the deposited film formed by the plasma CVD method using the VHF power, the C concentration in the film is such that the film formed on the upstream side in the moving direction of the substrate> the film formed on the downstream side in the moving direction of the substrate. 6. The method according to claim 5, wherein the relationship of the films is satisfied.
により形成されるi型半導体層が、アモルファスシリコ
ン炭素(SiC)であることを特徴とする請求項3また
は請求項4に記載の堆積膜形成方法。11. The method according to claim 3, wherein the i-type semiconductor layer formed by the plasma CVD method using the VHF power is amorphous silicon carbon (SiC).
備え、該装置により放電空間に該長尺の基体を連続的に
移動させ、プラズマCVD法により、該移動する長尺の
基体上に、膜厚方向に組成が変化する堆積膜を連続的に
形成する堆積膜形成装置において、 前記放電空間における基体移動方向位置から、第III属
またはIV、V属元素をそれぞれ1種含有する複数の原料
ガスを導入するための放電空間への原料ガスの導入部を
有し、 該放電空間への原料ガスの導入部が、該複数の原料ガス
のうち解離エネルギーの小さな原料ガスに含まれる第II
I属またはIV、V属元素の膜中組成比を、膜厚方向で最大
となる領域を形成することのできる位置に配設されてい
ることを特徴とする堆積膜の形成装置。12. An apparatus for continuously moving an elongated substrate, the apparatus continuously moving the elongated substrate to a discharge space, and the apparatus moves the elongated substrate by a plasma CVD method. A deposition film forming apparatus that continuously forms a deposition film having a composition that changes in a film thickness direction; A source gas introduction section for introducing a source gas into the discharge space for introducing the source gas, wherein the introduction section for the source gas into the discharge space is included in a source gas having a small dissociation energy among the plurality of source gases. II
An apparatus for forming a deposited film, wherein a composition ratio of a group I element, a group IV element, and a group V element in a film is provided at a position where a region where the composition ratio is maximum in a film thickness direction can be formed.
が、隣接する複数の放電炉の放電空間内における基体の
移動方向の上手側または下手側に、統一して配されてい
ることを特徴とする請求項12に記載の堆積膜形成装
置。13. A method according to claim 1, wherein the introduction positions of the source gas into the discharge space are unified on the upper side or the lower side in the moving direction of the substrate in the discharge spaces of a plurality of adjacent discharge furnaces. The deposited film forming apparatus according to claim 12, wherein:
よるプラズマCVD法であることを特徴とする請求項1
2または請求項13に記載の堆積膜形成装置。14. The plasma CVD method according to claim 1, wherein said plasma CVD method is a plasma CVD method using VHF power.
An apparatus for forming a deposited film according to claim 2 or claim 13.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006523380A (en) * | 2003-03-19 | 2006-10-12 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | Method for producing high quality relaxed silicon germanium layer |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP17128699A patent/JP3487580B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2006523380A (en) * | 2003-03-19 | 2006-10-12 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | Method for producing high quality relaxed silicon germanium layer |
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