JP2001156001A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面にＩＴＯ膜のような酸化物電極膜が形成
されたプラスチック基板上にアモルファス半導体薄膜な
どの半導体薄膜が良好な密着性で形成された半導体装置
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 有機高分子材料からなる基体３、その上
の酸化物電極膜５およびその上の少なくとも一種類のＩ
Ｖ族元素を含む半導体薄膜６、７、８を有する半導体装
置、例えば薄膜太陽電池を製造する場合に、酸化物電極
膜５と接する半導体薄膜６を非還元性雰囲気、例えば水
素ガスを含まない雰囲気でスパッタリング法により成膜
することにより、酸化物電極膜５と半導体薄膜６との界
面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれ
ないようにする。
されたプラスチック基板上にアモルファス半導体薄膜な
どの半導体薄膜が良好な密着性で形成された半導体装置
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 有機高分子材料からなる基体３、その上
の酸化物電極膜５およびその上の少なくとも一種類のＩ
Ｖ族元素を含む半導体薄膜６、７、８を有する半導体装
置、例えば薄膜太陽電池を製造する場合に、酸化物電極
膜５と接する半導体薄膜６を非還元性雰囲気、例えば水
素ガスを含まない雰囲気でスパッタリング法により成膜
することにより、酸化物電極膜５と半導体薄膜６との界
面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれ
ないようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に、プラスチック基板を用い
た半導体装置、例えば薄膜太陽電池に適用して好適なも
のである。
びその製造方法に関し、特に、プラスチック基板を用い
た半導体装置、例えば薄膜太陽電池に適用して好適なも
のである。
【０００２】
【従来の技術】エネルギー源として石炭や石油などの化
石燃料を使用する場合、その結果発生する二酸化炭素の
ために、地球の温暖化をもたらすと言われている。ま
た、原子力エネルギーを使用する場合には、放射線によ
る汚染の危険性が伴う。環境問題が取り沙汰される現
在、これらのエネルギーに依存していくことは問題が多
い。
石燃料を使用する場合、その結果発生する二酸化炭素の
ために、地球の温暖化をもたらすと言われている。ま
た、原子力エネルギーを使用する場合には、放射線によ
る汚染の危険性が伴う。環境問題が取り沙汰される現
在、これらのエネルギーに依存していくことは問題が多
い。
【０００３】一方、太陽光を電気エネルギーに変換する
光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源と
しているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、
一層の普及が期待されている。しかし、現状においては
その普及を妨げる幾つかの問題点がある。
光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源と
しているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、
一層の普及が期待されている。しかし、現状においては
その普及を妨げる幾つかの問題点がある。
【０００４】太陽電池の材質としては様々なものがある
が、シリコンを用いたものが多数市販されており、これ
らは大別して単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを用
いた結晶シリコン系太陽電池と、非晶質（アモルファ
ス）シリコン系太陽電池とに分けられる。従来太陽電池
用としては、単結晶または多結晶のシリコンが多く用い
られてきた。しかし、これらの結晶シリコン系太陽電池
では、光（太陽）エネルギーを電気エネルギーに変換す
る性能を表す変換効率が、アモルファスシリコンに比し
て高いが、結晶の成長に多くのエネルギーと時間とを要
し、量産効果を上げるのが難しく、したがって低価格で
の提供が困難であった。
が、シリコンを用いたものが多数市販されており、これ
らは大別して単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを用
いた結晶シリコン系太陽電池と、非晶質（アモルファ
ス）シリコン系太陽電池とに分けられる。従来太陽電池
用としては、単結晶または多結晶のシリコンが多く用い
られてきた。しかし、これらの結晶シリコン系太陽電池
では、光（太陽）エネルギーを電気エネルギーに変換す
る性能を表す変換効率が、アモルファスシリコンに比し
て高いが、結晶の成長に多くのエネルギーと時間とを要
し、量産効果を上げるのが難しく、したがって低価格で
の提供が困難であった。
【０００５】一方、アモルファスシリコン系太陽電池は
現在のところ、変換効率が結晶シリコン系太陽電池より
低いが、光電変換に必要な厚みが結晶シリコン系太陽電
池の百分の一以下と光吸収性が高く、比較的厚さの薄い
膜の堆積によって太陽電池を形成可能であることや、ア
モルファスの材質を生かしてガラスやステンレス、ポリ
イミド系プラスチックフィルム等の様々な材料を基板と
して選択できること、さらに大面積化が容易であること
等の特徴がある。さらに製造コストも結晶シリコン系太
陽電池に比べて低くすることができる可能性があると言
われており、将来、一般家庭のレベルから大規模な発電
所レベルまで広範囲に亘る普及が予想されている。
現在のところ、変換効率が結晶シリコン系太陽電池より
低いが、光電変換に必要な厚みが結晶シリコン系太陽電
池の百分の一以下と光吸収性が高く、比較的厚さの薄い
膜の堆積によって太陽電池を形成可能であることや、ア
モルファスの材質を生かしてガラスやステンレス、ポリ
イミド系プラスチックフィルム等の様々な材料を基板と
して選択できること、さらに大面積化が容易であること
等の特徴がある。さらに製造コストも結晶シリコン系太
陽電池に比べて低くすることができる可能性があると言
われており、将来、一般家庭のレベルから大規模な発電
所レベルまで広範囲に亘る普及が予想されている。
【０００６】アモルファスシリコン系太陽電池の構造に
おいては、ＣＶＤ技術の発達によって、希望する組成と
厚さとを有する半導体薄膜を順次堆積することによって
セルを形成することが可能である。一般的には、ガラス
などの基板上に、リンを含むｎ型の水素化アモルファス
シリコン（以下「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と称する。）薄膜、不
純物を含まないｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜およびホウ素（ボ
ロン）を含むｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を順次成膜すること
によって、受光表面から背面へのポテンシャルの勾配を
有する構造のセルがよく用いられる。
おいては、ＣＶＤ技術の発達によって、希望する組成と
厚さとを有する半導体薄膜を順次堆積することによって
セルを形成することが可能である。一般的には、ガラス
などの基板上に、リンを含むｎ型の水素化アモルファス
シリコン（以下「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と称する。）薄膜、不
純物を含まないｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜およびホウ素（ボ
ロン）を含むｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を順次成膜すること
によって、受光表面から背面へのポテンシャルの勾配を
有する構造のセルがよく用いられる。
【０００７】また、不純物によって生じるポテンシャル
の勾配を有する構造とともに、異なったバンドギャップ
を有する２種類以上の半導体材料を重ねて成膜した積層
膜を含む構造によって、異なる波長に適合した効率の良
い光電変換を行いうるヘテロ接合型太陽電池セルも高効
率のアモルファス系太陽電池の作製技術として知られて
いる。
の勾配を有する構造とともに、異なったバンドギャップ
を有する２種類以上の半導体材料を重ねて成膜した積層
膜を含む構造によって、異なる波長に適合した効率の良
い光電変換を行いうるヘテロ接合型太陽電池セルも高効
率のアモルファス系太陽電池の作製技術として知られて
いる。
【０００８】ヘテロ接合型太陽電池セルとしては、例え
ば水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（以下「ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ」と称する。）薄膜を用いることにより
光の有効利用を図る試みがなされている。このａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈは光吸収が大きいため、短絡電流を大きくする
ことができる。ただし、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈはギャップ内
準位がａ−Ｓｉ：Ｈより多いことから、曲線因子が低下
するという欠点を有している。そこで、ｉ型層のａ−Ｓ
ｉＧｅ：Ｈとａ−Ｓｉ：Ｈ等の材料の組成比を変化させ
ることでバンドギャップを連続的に変化させ、これらの
欠点を克服している。この構造の場合、ｉ型層のバンド
ギャップの最小値部分が光入射側であるｐ型層に近いほ
ど光劣化を小さくして素子の信頼性を向上させることが
できる。これは、光の吸収分布がｐ型層近傍で大きくな
るほど正孔（ホール）の収集が改善されるためである。
しかし、ｐ型層近傍にバンドギャップ最小部分を形成す
ると、ｐ型層近傍のｉ型層のバンドギャップが小さくな
ってさらに開放電圧が低下するという問題があった。ま
た、この方法ではｉ型層のバンドギャップを小さくして
光吸収を大きくしているが、ｉ型層のバンドギャップが
１．４ｅＶ程度以下になると曲線因子が低下するので、
光吸収量が増加しても効率は向上しない。さらに開放電
圧を向上させるために２．１ｅＶ程度のワイドギャップ
の水素化アモルファスシリコンカーバイド（以下「ａ−
ＳｉＣ：Ｈ」と称する。）層をｐ型層とｉ型層との界面
に設ける方法が知られている。
ば水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（以下「ａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ」と称する。）薄膜を用いることにより
光の有効利用を図る試みがなされている。このａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈは光吸収が大きいため、短絡電流を大きくする
ことができる。ただし、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈはギャップ内
準位がａ−Ｓｉ：Ｈより多いことから、曲線因子が低下
するという欠点を有している。そこで、ｉ型層のａ−Ｓ
ｉＧｅ：Ｈとａ−Ｓｉ：Ｈ等の材料の組成比を変化させ
ることでバンドギャップを連続的に変化させ、これらの
欠点を克服している。この構造の場合、ｉ型層のバンド
ギャップの最小値部分が光入射側であるｐ型層に近いほ
ど光劣化を小さくして素子の信頼性を向上させることが
できる。これは、光の吸収分布がｐ型層近傍で大きくな
るほど正孔（ホール）の収集が改善されるためである。
しかし、ｐ型層近傍にバンドギャップ最小部分を形成す
ると、ｐ型層近傍のｉ型層のバンドギャップが小さくな
ってさらに開放電圧が低下するという問題があった。ま
た、この方法ではｉ型層のバンドギャップを小さくして
光吸収を大きくしているが、ｉ型層のバンドギャップが
１．４ｅＶ程度以下になると曲線因子が低下するので、
光吸収量が増加しても効率は向上しない。さらに開放電
圧を向上させるために２．１ｅＶ程度のワイドギャップ
の水素化アモルファスシリコンカーバイド（以下「ａ−
ＳｉＣ：Ｈ」と称する。）層をｐ型層とｉ型層との界面
に設ける方法が知られている。
【０００９】一方、基板温度２００℃以下で成膜された
アモルファス膜中には、エネルギーバンドギャップ内の
ローカルエネルギー準位のような、少数キャリアの再結
合の核となる要素が多く存在し、キャリア長は単結晶、
多結晶に比べて短くなるが、ドーピングされたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ、ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ、ａ−Ｇｅ：Ｈ、ａ−
ＳｉＣ：Ｈ膜等において暗導電率が小さくなると、太陽
電池を形成するｐｉｎダイオードのｐ型層および／また
はｎ型層にこれらの膜を用いたときに太陽電池の変換効
率が低くなり低温での高品質な太陽電池の作製において
障害となるという問題があるが、レーザーアニールの技
術により基板の温度を低温に保ったまま、ｐｉｎダイオ
ードのｐ型層および／またはｎ型層のみを結晶化し、暗
導電率を大きくするという技術も提案されている。
アモルファス膜中には、エネルギーバンドギャップ内の
ローカルエネルギー準位のような、少数キャリアの再結
合の核となる要素が多く存在し、キャリア長は単結晶、
多結晶に比べて短くなるが、ドーピングされたａ−Ｓ
ｉ：Ｈ、ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ、ａ−Ｇｅ：Ｈ、ａ−
ＳｉＣ：Ｈ膜等において暗導電率が小さくなると、太陽
電池を形成するｐｉｎダイオードのｐ型層および／また
はｎ型層にこれらの膜を用いたときに太陽電池の変換効
率が低くなり低温での高品質な太陽電池の作製において
障害となるという問題があるが、レーザーアニールの技
術により基板の温度を低温に保ったまま、ｐｉｎダイオ
ードのｐ型層および／またはｎ型層のみを結晶化し、暗
導電率を大きくするという技術も提案されている。
【００１０】これらの技術の組み合わせにより、アモル
ファスシリコン系太陽電池の効率の向上が期待され、製
造コストの面からも今後のアモルファスシリコン系太陽
電池の普及がより一層期待される。
ファスシリコン系太陽電池の効率の向上が期待され、製
造コストの面からも今後のアモルファスシリコン系太陽
電池の普及がより一層期待される。
【００１１】アモルファスシリコン系太陽電池の普及の
ため、今後太陽電池の様々な用途に対応するためには、
製品の軽量化、生産性の向上、曲面加工のための、コス
トの削減などの要求がある。融点の低い材料やプラスチ
ック材料の多くは、低い温度で任意の形状に成形できる
ため、加工コストを低減することができるという長所が
あり、更にプラスチック材料には製品の軽量化、割れに
くいなどの長所があるため、これらの材料の基板に高品
質の非晶質シリコン太陽電池またはヘテロ接合型太陽電
池を形成することが望まれる。
ため、今後太陽電池の様々な用途に対応するためには、
製品の軽量化、生産性の向上、曲面加工のための、コス
トの削減などの要求がある。融点の低い材料やプラスチ
ック材料の多くは、低い温度で任意の形状に成形できる
ため、加工コストを低減することができるという長所が
あり、更にプラスチック材料には製品の軽量化、割れに
くいなどの長所があるため、これらの材料の基板に高品
質の非晶質シリコン太陽電池またはヘテロ接合型太陽電
池を形成することが望まれる。
【００１２】プラスチック、特にポリエステルフィルム
などの汎用プラスチックを基体に採用することができれ
ば、長尺基体を用いたロールツーロール型の生産設備の
導入と合わせて、上記の要求に答えることができる。
などの汎用プラスチックを基体に採用することができれ
ば、長尺基体を用いたロールツーロール型の生産設備の
導入と合わせて、上記の要求に答えることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
チックの基板上に成膜する場合、プラスチックと膜との
熱膨張係数の差や、プラスチックの膨潤性などを原因と
して発生した膜の応力により、成膜後に基板が湾曲する
現象が起こりやすい。このとき、プラスチック基板上に
成膜した各多層膜間の密着性が十分でないと、その界面
を境として膜が剥離してしまう。また、基板の両面に同
時に成膜を行うことで、基板にかかる膜の応力を緩和さ
せることは可能であるが、プラスチックの可撓性を生か
すには、各多層膜間の密着性が悪ければ、その特性を生
かし切ることはできない。
チックの基板上に成膜する場合、プラスチックと膜との
熱膨張係数の差や、プラスチックの膨潤性などを原因と
して発生した膜の応力により、成膜後に基板が湾曲する
現象が起こりやすい。このとき、プラスチック基板上に
成膜した各多層膜間の密着性が十分でないと、その界面
を境として膜が剥離してしまう。また、基板の両面に同
時に成膜を行うことで、基板にかかる膜の応力を緩和さ
せることは可能であるが、プラスチックの可撓性を生か
すには、各多層膜間の密着性が悪ければ、その特性を生
かし切ることはできない。
【００１４】従来アモルファスシリコン膜等を用いた光
起電力素子の作製方法としては、一般的にはプラズマＣ
ＶＤ法が用いられている。プラズマＣＶＤ法において
は、原料ガスにＳｉＨ4 を用いるのが一般的である。透
明電極であるＩＴＯの上にＳｉＨ4 を用いたプラズマエ
ンハンストＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）を用いて成膜する場
合、ＳｉＨ4 ガスはプラズマ中で分解され、水素イオン
となって、ＩＴＯの表面にダメージを与える。本発明者
の知見によれば、水素イオンプラズマに晒されたＩＴＯ
の膜表面には、還元され非常に脆くなったＩｎ、Ｓｎの
化合物層が生成される。従来のガラス基板を用いた太陽
電池の場合には、成膜後に基板が膜の応力で反ることが
なく、また、太陽電池そのものを曲げて使用することが
ないため、基板と膜とが剥離するという問題は起こらな
かった。一方、プラスチックの基板を用いた場合、成膜
後に基板は膜の応力を受けて反り返った状態になる。こ
のとき、基板上のＩＴＯと膜との界面がこのように非常
に脆い状態であると、その上に成膜されたａ−Ｓｉ膜は
ＩＴＯとの界面を境に剥離してしまうという問題が起こ
る。
起電力素子の作製方法としては、一般的にはプラズマＣ
ＶＤ法が用いられている。プラズマＣＶＤ法において
は、原料ガスにＳｉＨ4 を用いるのが一般的である。透
明電極であるＩＴＯの上にＳｉＨ4 を用いたプラズマエ
ンハンストＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）を用いて成膜する場
合、ＳｉＨ4 ガスはプラズマ中で分解され、水素イオン
となって、ＩＴＯの表面にダメージを与える。本発明者
の知見によれば、水素イオンプラズマに晒されたＩＴＯ
の膜表面には、還元され非常に脆くなったＩｎ、Ｓｎの
化合物層が生成される。従来のガラス基板を用いた太陽
電池の場合には、成膜後に基板が膜の応力で反ることが
なく、また、太陽電池そのものを曲げて使用することが
ないため、基板と膜とが剥離するという問題は起こらな
かった。一方、プラスチックの基板を用いた場合、成膜
後に基板は膜の応力を受けて反り返った状態になる。こ
のとき、基板上のＩＴＯと膜との界面がこのように非常
に脆い状態であると、その上に成膜されたａ−Ｓｉ膜は
ＩＴＯとの界面を境に剥離してしまうという問題が起こ
る。
【００１５】膜の光起電力特性、成膜スピードを考えた
場合、ＰＥ−ＣＶＤでの成膜は必須であり、この問題は
プラスチック基板上へ太陽電池を作製する上で非常に重
要な問題となる。
場合、ＰＥ−ＣＶＤでの成膜は必須であり、この問題は
プラスチック基板上へ太陽電池を作製する上で非常に重
要な問題となる。
【００１６】したがって、この発明の目的は、表面にＩ
ＴＯ膜のような酸化物電極膜が形成されたプラスチック
基板上にアモルファス半導体薄膜などの半導体薄膜が良
好な密着性で形成された半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。
ＴＯ膜のような酸化物電極膜が形成されたプラスチック
基板上にアモルファス半導体薄膜などの半導体薄膜が良
好な密着性で形成された半導体装置およびその製造方法
を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決するために、鋭意検討を行っ
た。以下にその概要について説明する。
有する上述の課題を解決するために、鋭意検討を行っ
た。以下にその概要について説明する。
【００１８】上述のように、従来アモルファスシリコン
膜等を用いた光起電力素子の製造方法においては、一般
的にはプラズマＣＶＤ法を用いて成膜を行うと非常に良
い膜が得られる。
膜等を用いた光起電力素子の製造方法においては、一般
的にはプラズマＣＶＤ法を用いて成膜を行うと非常に良
い膜が得られる。
【００１９】一方、アモルファスシリコン膜の成膜方法
の一つとしてスパッタリングによる成膜方法もある。プ
ラズマＣＶＤ法を用いて成膜を行う場合、ＳｉＨ4 を原
料ガスとして用いるため、どうしても基板表面をＨ2 プ
ラズマに晒すことになるが、Ｈ2 ガスを導入しないでス
パッタを行う場合には、この問題を避けることができ
る。
の一つとしてスパッタリングによる成膜方法もある。プ
ラズマＣＶＤ法を用いて成膜を行う場合、ＳｉＨ4 を原
料ガスとして用いるため、どうしても基板表面をＨ2 プ
ラズマに晒すことになるが、Ｈ2 ガスを導入しないでス
パッタを行う場合には、この問題を避けることができ
る。
【００２０】図１に、ＰＥＴ基板上にＳｉＯx 膜を介し
て成膜されたＩＴＯ膜上にＰＥ−ＣＶＤ法でａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ：Ｈ／ＩＴＯ界面付近で
ＩＴＯから垂直距離で約２０ｎｍ離れた領域の透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す。ただし、ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜のＰＥ−ＣＶＤは、ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ガスを５０ｓｃｃ
ｍ流し、２００ｍＴｏｒｒの圧力で、基板温度Ｔs を１
２０℃とし、ＲＦパワーを２０Ｗとして行った。また、
図２に、ＰＥＴ基板上にＳｉＯx 膜を介して成膜された
ＩＴＯ膜上にＨ2 ガスを用いずＡｒガスのみのＤＣスパ
ッタでａ−Ｓｉ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ／ＩＴＯ界
面付近でＩＴＯから垂直距離で約２０ｎｍ離れた領域の
ＴＥＭ写真を示す。ただし、ａ−Ｓｉ膜のＤＣスパッタ
は、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍ流し、５ｍＴｏｒｒの圧力
で、基板温度Ｔs を８０℃とし、ＤＣパワーを１０００
Ｗとして行った。
て成膜されたＩＴＯ膜上にＰＥ−ＣＶＤ法でａ−Ｓｉ：
Ｈ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ：Ｈ／ＩＴＯ界面付近で
ＩＴＯから垂直距離で約２０ｎｍ離れた領域の透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す。ただし、ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜のＰＥ−ＣＶＤは、ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ガスを５０ｓｃｃ
ｍ流し、２００ｍＴｏｒｒの圧力で、基板温度Ｔs を１
２０℃とし、ＲＦパワーを２０Ｗとして行った。また、
図２に、ＰＥＴ基板上にＳｉＯx 膜を介して成膜された
ＩＴＯ膜上にＨ2 ガスを用いずＡｒガスのみのＤＣスパ
ッタでａ−Ｓｉ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ／ＩＴＯ界
面付近でＩＴＯから垂直距離で約２０ｎｍ離れた領域の
ＴＥＭ写真を示す。ただし、ａ−Ｓｉ膜のＤＣスパッタ
は、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍ流し、５ｍＴｏｒｒの圧力
で、基板温度Ｔs を８０℃とし、ＤＣパワーを１０００
Ｗとして行った。
【００２１】図１より、ＰＥ−ＣＶＤ法で成膜したａ−
Ｓｉ：Ｈ膜とＩＴＯとの界面は、一部では剥離が起こっ
ていると同時に、界面に偏析する粒子状生成物が存在す
る領域が見られる。この領域はＴＥＭ−ＥＤＸでの分析
の結果、Ｉｎ、Ｓｎの化合物であることがわかり、還元
され脆くなったＩＴＯ膜の表面の一部が剥がれたもので
あることがわかった。また、ＴＥＭ観察から得た知見に
よれば、直径４ｎｍ程度以上の粒子状生成物が界面に存
在すると、膜の剥がれが顕著になることがわかった。一
方、図２より、スパッタで成膜されたａ−Ｓｉ膜とＩＴ
Ｏとの界面では全く剥離が起こっていない。これは、ス
パッタで成膜する場合には成膜時にＨ2ガスを導入しな
いために、ＩＴＯの表面が水素イオンプラズマに晒され
ることがなく、ＩＴＯ膜表面にダメージを与えることな
く成膜されるためであると考えられる。ＴＥＭ観察から
得た知見によれば、この界面には、直径３ｎｍ以上の粒
子状生成物は観測されなかった。
Ｓｉ：Ｈ膜とＩＴＯとの界面は、一部では剥離が起こっ
ていると同時に、界面に偏析する粒子状生成物が存在す
る領域が見られる。この領域はＴＥＭ−ＥＤＸでの分析
の結果、Ｉｎ、Ｓｎの化合物であることがわかり、還元
され脆くなったＩＴＯ膜の表面の一部が剥がれたもので
あることがわかった。また、ＴＥＭ観察から得た知見に
よれば、直径４ｎｍ程度以上の粒子状生成物が界面に存
在すると、膜の剥がれが顕著になることがわかった。一
方、図２より、スパッタで成膜されたａ−Ｓｉ膜とＩＴ
Ｏとの界面では全く剥離が起こっていない。これは、ス
パッタで成膜する場合には成膜時にＨ2ガスを導入しな
いために、ＩＴＯの表面が水素イオンプラズマに晒され
ることがなく、ＩＴＯ膜表面にダメージを与えることな
く成膜されるためであると考えられる。ＴＥＭ観察から
得た知見によれば、この界面には、直径３ｎｍ以上の粒
子状生成物は観測されなかった。
【００２２】図３および図４は、図１に示す試料につい
てＴＥＭ−ＥＤＸ測定を行った結果を示す。ただし、こ
のＴＥＭ−ＥＤＸにおいては、加速電圧約２００ｋＶ、
ビーム径１ｎｍである。ここで、図３はＩＴＯから離れ
たところ（垂直距離約２０ｎｍ）に存在していた比較的
大きな球状生成物（直径約２２ｎｍ）での結果、図４は
ＩＴＯから完全に剥がれているａ−Ｓｉ膜中の比較的小
さな球状生成物（直径約２ｎｍ）での結果を示す。な
お、このＴＥＭ−ＥＤＸの実質的な分解能はビーム径１
ｎｍ以上の広がりを持っていると考えられる。図３で、
直径約２２ｎｍの球状生成物からＳｉのピークが多く検
出されているのは、加速電圧が２００ｋＶと高いので、
深さ方向の情報がかなり入ってきている可能性が高いか
らであり、球状生成物中にＳｉが混入しているわけでは
ないと考えられる。なお、図３および図４において、Ｃ
ｕのピークはＴＥＭの試料ホルダー（メッシュ）のＣｕ
のもの、ＣｒのピークはＩＴＯ膜中に微量に含まれるＣ
ｒによるもの、Ｃ、Ｏのピークは試料取り扱い時に大気
から吸着した不純物によるものと考えられる。
てＴＥＭ−ＥＤＸ測定を行った結果を示す。ただし、こ
のＴＥＭ−ＥＤＸにおいては、加速電圧約２００ｋＶ、
ビーム径１ｎｍである。ここで、図３はＩＴＯから離れ
たところ（垂直距離約２０ｎｍ）に存在していた比較的
大きな球状生成物（直径約２２ｎｍ）での結果、図４は
ＩＴＯから完全に剥がれているａ−Ｓｉ膜中の比較的小
さな球状生成物（直径約２ｎｍ）での結果を示す。な
お、このＴＥＭ−ＥＤＸの実質的な分解能はビーム径１
ｎｍ以上の広がりを持っていると考えられる。図３で、
直径約２２ｎｍの球状生成物からＳｉのピークが多く検
出されているのは、加速電圧が２００ｋＶと高いので、
深さ方向の情報がかなり入ってきている可能性が高いか
らであり、球状生成物中にＳｉが混入しているわけでは
ないと考えられる。なお、図３および図４において、Ｃ
ｕのピークはＴＥＭの試料ホルダー（メッシュ）のＣｕ
のもの、ＣｒのピークはＩＴＯ膜中に微量に含まれるＣ
ｒによるもの、Ｃ、Ｏのピークは試料取り扱い時に大気
から吸着した不純物によるものと考えられる。
【００２３】以上のように、プラスチック基板上のＩＴ
Ｏ膜表面にＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタでａ−Ｓ
ｉ膜を成膜することにより、下地のＩＴＯ膜との界面
に、膜剥がれの原因となる粒子状生成物、特に直径４ｎ
ｍ程度以上の粒子状生成物が生成されるのを抑えること
ができる。より具体的には、プラスチック基板上のＩＴ
Ｏ膜表面にａ−Ｓｉ：Ｈを成膜する場合、バッファー層
としてこのようなスパッタａ−Ｓｉ膜を成膜すると非常
に密着性が向上する。なお、水素化されていないａ−Ｓ
ｉ膜は、その上にＰＥ−ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を成膜する際にこのａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給される水素
により水素化されてａ−Ｓｉ：Ｈ膜となるが、ａ−Ｓｉ
膜の成膜後に全体を水素ガス雰囲気中でアニールするこ
とで、水素を後から拡散させて水素化することによりａ
−Ｓｉ：Ｈ膜としてもよい。
Ｏ膜表面にＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタでａ−Ｓ
ｉ膜を成膜することにより、下地のＩＴＯ膜との界面
に、膜剥がれの原因となる粒子状生成物、特に直径４ｎ
ｍ程度以上の粒子状生成物が生成されるのを抑えること
ができる。より具体的には、プラスチック基板上のＩＴ
Ｏ膜表面にａ−Ｓｉ：Ｈを成膜する場合、バッファー層
としてこのようなスパッタａ−Ｓｉ膜を成膜すると非常
に密着性が向上する。なお、水素化されていないａ−Ｓ
ｉ膜は、その上にＰＥ−ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を成膜する際にこのａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給される水素
により水素化されてａ−Ｓｉ：Ｈ膜となるが、ａ−Ｓｉ
膜の成膜後に全体を水素ガス雰囲気中でアニールするこ
とで、水素を後から拡散させて水素化することによりａ
−Ｓｉ：Ｈ膜としてもよい。
【００２４】以上のことは、ＩＴＯ以外の酸化物電極材
料、例えば酸化スズ、フッ酸ドープ酸化スズ、酸化亜鉛
などの膜が形成されたプラスチック基板上にａ−Ｓｉ：
Ｈを成膜する場合も同様である。さらに、ａ−Ｓｉ：Ｈ
だけでなく、ａ−Ｇｅ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ：Ｈなどであ
っても同様であり、より一般的には、少なくとも一種類
のＩＶ族元素を含む半導体薄膜であっても同様である。
料、例えば酸化スズ、フッ酸ドープ酸化スズ、酸化亜鉛
などの膜が形成されたプラスチック基板上にａ−Ｓｉ：
Ｈを成膜する場合も同様である。さらに、ａ−Ｓｉ：Ｈ
だけでなく、ａ−Ｇｅ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ：Ｈなどであ
っても同様であり、より一般的には、少なくとも一種類
のＩＶ族元素を含む半導体薄膜であっても同様である。
【００２５】この発明は、本発明者による上記の検討に
基づいてさらに検討を重ねた結果案出されたものであ
る。
基づいてさらに検討を重ねた結果案出されたものであ
る。
【００２６】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明は、有機高分子材料からなる基体
と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極膜上の、少な
くとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄膜とを有する
半導体装置において、酸化物電極膜と半導体薄膜との界
面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれ
ていないことを特徴とする半導体装置である。
の発明の第１の発明は、有機高分子材料からなる基体
と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極膜上の、少な
くとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄膜とを有する
半導体装置において、酸化物電極膜と半導体薄膜との界
面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれ
ていないことを特徴とする半導体装置である。
【００２７】ここで、酸化物電極膜と半導体薄膜との密
着性のより一層の向上を図る観点からは、酸化物電極膜
と半導体薄膜との界面には、直径１ｎｍ以上の粒子状生
成物が含まれていないのが望ましい。
着性のより一層の向上を図る観点からは、酸化物電極膜
と半導体薄膜との界面には、直径１ｎｍ以上の粒子状生
成物が含まれていないのが望ましい。
【００２８】この発明の第２の発明は、有機高分子材料
からなる基体と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極
膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄
膜とを有する半導体装置において、半導体薄膜の成膜初
期に非還元性雰囲気中で成膜を行ったことを特徴とする
半導体装置である。
からなる基体と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極
膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄
膜とを有する半導体装置において、半導体薄膜の成膜初
期に非還元性雰囲気中で成膜を行ったことを特徴とする
半導体装置である。
【００２９】この発明の第３の発明は、有機高分子材料
からなる基体と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極
膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄
膜とを有する半導体装置の製造方法において、半導体薄
膜の成膜初期に非還元性雰囲気中で成膜を行うようにし
たことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
からなる基体と、基体上の酸化物電極膜と、酸化物電極
膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素を含む半導体薄
膜とを有する半導体装置の製造方法において、半導体薄
膜の成膜初期に非還元性雰囲気中で成膜を行うようにし
たことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００３０】この発明において、基体は、典型的には透
明基体であり、具体的には、例えばポリエステル（ＰＥ
Ｔ）などの透明有機高分子系材料をフィルム状に成形し
たものが用いられる。また、酸化物電極膜は、典型的に
は透明電極膜であり、具体的には、例えば、ＩＴＯ（イ
ンジウム・スズ酸化物）、酸化スズ、フッ酸ドープ酸化
スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化アルミニウムなどであ
る。
明基体であり、具体的には、例えばポリエステル（ＰＥ
Ｔ）などの透明有機高分子系材料をフィルム状に成形し
たものが用いられる。また、酸化物電極膜は、典型的に
は透明電極膜であり、具体的には、例えば、ＩＴＯ（イ
ンジウム・スズ酸化物）、酸化スズ、フッ酸ドープ酸化
スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化アルミニウムなどであ
る。
【００３１】この発明の第１の発明において、酸化物電
極膜と半導体薄膜との界面の近傍の部分の半導体薄膜
は、好適には非還元性雰囲気中、より具体的には、水素
ガスを含まない雰囲気中で成膜されたものである。典型
的には、例えば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面の
近傍の部分の半導体薄膜は水素ガスを使用しないスパッ
タリング法により成膜されたものであり、その他の少な
くとも一部分の半導体薄膜はプラズマエンハンスト化学
気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）法により成膜されたものであ
る。
極膜と半導体薄膜との界面の近傍の部分の半導体薄膜
は、好適には非還元性雰囲気中、より具体的には、水素
ガスを含まない雰囲気中で成膜されたものである。典型
的には、例えば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面の
近傍の部分の半導体薄膜は水素ガスを使用しないスパッ
タリング法により成膜されたものであり、その他の少な
くとも一部分の半導体薄膜はプラズマエンハンスト化学
気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）法により成膜されたものであ
る。
【００３２】この発明において、半導体薄膜は典型的に
はアモルファス半導体薄膜であり、具体的には、例えば
水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファスゲル
マニウム、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム、
水素化アモルファスシリコンカーバイドなどである。
はアモルファス半導体薄膜であり、具体的には、例えば
水素化アモルファスシリコン、水素化アモルファスゲル
マニウム、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム、
水素化アモルファスシリコンカーバイドなどである。
【００３３】この発明において、半導体装置は、半導体
薄膜を用いるものであれば基本的にはどのようなもので
あってもよいが、具体的には、例えば、薄膜光起電力素
子、特に例えば薄膜太陽電池などである。
薄膜を用いるものであれば基本的にはどのようなもので
あってもよいが、具体的には、例えば、薄膜光起電力素
子、特に例えば薄膜太陽電池などである。
【００３４】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面に、
直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が含まれていないことか
ら、それらの密着性が向上し、このため、基体としてＩ
ＴＯなどの酸化物電極膜が形成されたポリエステルフィ
ルムなどの汎用プラスチックからなる基体を用い、その
上に半導体薄膜を水素を含む原料ガスを用いたＰＥ−Ｃ
ＶＤ法により成膜した場合、成膜後に基体が湾曲して
も、半導体薄膜が基体から剥がれるのを有効に防止する
ことができる。
発明によれば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面に、
直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が含まれていないことか
ら、それらの密着性が向上し、このため、基体としてＩ
ＴＯなどの酸化物電極膜が形成されたポリエステルフィ
ルムなどの汎用プラスチックからなる基体を用い、その
上に半導体薄膜を水素を含む原料ガスを用いたＰＥ−Ｃ
ＶＤ法により成膜した場合、成膜後に基体が湾曲して
も、半導体薄膜が基体から剥がれるのを有効に防止する
ことができる。
【００３５】上述のように構成されたこの発明の第２お
よび第３の発明によれば、半導体薄膜の成膜初期に非還
元性雰囲気中で成膜を行うことにより、酸化物電極膜と
半導体薄膜との界面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物
が含まれないようにすることができ、このため、それら
の密着性が向上し、基体としてＩＴＯなどの酸化物電極
膜が形成されたポリエステルフィルムなどの汎用プラス
チックからなる基体を用い、半導体薄膜を水素を含む原
料ガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法により成膜した場合、成
膜後に基体が湾曲しても、半導体薄膜が基体から剥がれ
るのを有効に防止することができる。
よび第３の発明によれば、半導体薄膜の成膜初期に非還
元性雰囲気中で成膜を行うことにより、酸化物電極膜と
半導体薄膜との界面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物
が含まれないようにすることができ、このため、それら
の密着性が向上し、基体としてＩＴＯなどの酸化物電極
膜が形成されたポリエステルフィルムなどの汎用プラス
チックからなる基体を用い、半導体薄膜を水素を含む原
料ガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法により成膜した場合、成
膜後に基体が湾曲しても、半導体薄膜が基体から剥がれ
るのを有効に防止することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００３７】図５はこの発明の第１の実施形態による薄
膜太陽電池を示す。
膜太陽電池を示す。
【００３８】図５に示すように、この薄膜太陽電池にお
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜１および透明有
機バッファー層２がハードコートされた透明プラスチッ
ク基体３の透明有機バッファー層２上に、透明無機バッ
ファー層４、透明電極膜５、ｎ型アモルファス半導体膜
６、ｉ型アモルファス半導体膜７、ｐ型アモルファス半
導体膜８および裏面金属反射膜９が順次積層されてい
る。
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜１および透明有
機バッファー層２がハードコートされた透明プラスチッ
ク基体３の透明有機バッファー層２上に、透明無機バッ
ファー層４、透明電極膜５、ｎ型アモルファス半導体膜
６、ｉ型アモルファス半導体膜７、ｐ型アモルファス半
導体膜８および裏面金属反射膜９が順次積層されてい
る。
【００３９】透明有機保護膜１および透明有機バッファ
ー層２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラスチッ
ク基体３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板である。透明
電極膜５は例えばＩＴＯからなる。ｎ型アモルファス半
導体膜６、ｉ型アモルファス半導体膜７およびｐ型アモ
ルファス半導体膜８はＩＶ族半導体、例えばＳｉからな
る。裏面金属反射膜９は例えばＡｌからなる。
ー層２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラスチッ
ク基体３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板である。透明
電極膜５は例えばＩＴＯからなる。ｎ型アモルファス半
導体膜６、ｉ型アモルファス半導体膜７およびｐ型アモ
ルファス半導体膜８はＩＶ族半導体、例えばＳｉからな
る。裏面金属反射膜９は例えばＡｌからなる。
【００４０】この薄膜太陽電池において特徴的なこと
は、透明電極膜５とその上のｎ型アモルファス半導体膜
６との界面に、透明電極膜５の構成元素などからなる直
径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状生成物
が実質的に含まれていないことである。
は、透明電極膜５とその上のｎ型アモルファス半導体膜
６との界面に、透明電極膜５の構成元素などからなる直
径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状生成物
が実質的に含まれていないことである。
【００４１】次に、上述のように構成された薄膜太陽電
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
【００４２】まず、両面に透明有機保護膜１および透明
有機バッファー層２が形成された透明プラスチック基体
１として、両面をアクリル樹脂でハードコートした例え
ば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに打ち抜
いたものを用い、これを洗浄する。
有機バッファー層２が形成された透明プラスチック基体
１として、両面をアクリル樹脂でハードコートした例え
ば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに打ち抜
いたものを用い、これを洗浄する。
【００４３】次に、このＰＥＴ基板をスパッタリング装
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層３として酸化シリコン（ＳｉＯ
x ）膜をＰＥＴ基板上に成膜する。さらに、同様にして
スパッタリング法で透明電極膜５としてＩＴＯ膜を成膜
する。ガスはどちらの場合もＡｒガスを使用する。
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層３として酸化シリコン（ＳｉＯ
x ）膜をＰＥＴ基板上に成膜する。さらに、同様にして
スパッタリング法で透明電極膜５としてＩＴＯ膜を成膜
する。ガスはどちらの場合もＡｒガスを使用する。
【００４４】次に、Ａｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時の
圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となる
ように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、リン
がドーピングされたＳｉからなるターゲット基板をＤＣ
スパッタして、リンがドーピングされた例えば厚さ３０
ｎｍのｎ型ａ−Ｓｉ膜をｎ型アモルファス半導体膜６と
して成膜する。このとき、透明電極膜５上に成膜される
このｎ型ａ−Ｓｉ膜を、Ｈ2 ガスを使用しないＤＣスパ
ッタリング法により成膜しているため、透明電極膜５で
あるＩＴＯ膜とこのｎ型ａ−Ｓｉ膜との界面に、Ｉｎ、
Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ以上の粒子状生成物が生
成されるのを抑えることができる。
圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となる
ように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、リン
がドーピングされたＳｉからなるターゲット基板をＤＣ
スパッタして、リンがドーピングされた例えば厚さ３０
ｎｍのｎ型ａ−Ｓｉ膜をｎ型アモルファス半導体膜６と
して成膜する。このとき、透明電極膜５上に成膜される
このｎ型ａ−Ｓｉ膜を、Ｈ2 ガスを使用しないＤＣスパ
ッタリング法により成膜しているため、透明電極膜５で
あるＩＴＯ膜とこのｎ型ａ−Ｓｉ膜との界面に、Ｉｎ、
Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ以上の粒子状生成物が生
成されるのを抑えることができる。
【００４５】次に、基板を大気に晒さないようにするた
め、ロードロックで基板をＰＥ−ＣＶＤチャンバーに搬
送する。次に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＳｉＨ4 （１０
％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ、放電時の圧力を２００ｍＴ
ｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるように設定
後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、例えば厚さ５０
０ｎｍのノンドープのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶ
Ｄ法によりｉ型アモルファス半導体膜７として成膜す
る。このように光電変換層として用いられる厚いｉ型ａ
−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成膜しているの
で、高い成膜速度を得ることができ、成膜に要する時間
が少なくて済む。なお、ｎ型アモルファス半導体膜６と
してのｎ型ａ−Ｓｉ膜は、その上にｉ型アモルファス半
導体膜７としてのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法
により成膜する際にこのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給さ
れる水素により水素化されてｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜とな
る。
め、ロードロックで基板をＰＥ−ＣＶＤチャンバーに搬
送する。次に、ｎ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＳｉＨ4 （１０
％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ、放電時の圧力を２００ｍＴ
ｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるように設定
後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、例えば厚さ５０
０ｎｍのノンドープのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶ
Ｄ法によりｉ型アモルファス半導体膜７として成膜す
る。このように光電変換層として用いられる厚いｉ型ａ
−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成膜しているの
で、高い成膜速度を得ることができ、成膜に要する時間
が少なくて済む。なお、ｎ型アモルファス半導体膜６と
してのｎ型ａ−Ｓｉ膜は、その上にｉ型アモルファス半
導体膜７としてのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法
により成膜する際にこのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給さ
れる水素により水素化されてｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜とな
る。
【００４６】次に、再びロードロックで基板をスパッタ
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜上にＡｒを３０ｓｃｃｍ、放電時の圧力
を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるよう
に設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、ホウ素が
ドーピングされたＳｉからなるターゲット基板をＤＣス
パッタして、ホウ素がドーピングされた例えば厚さ３０
ｎｍのｐ型ａ−Ｓｉ膜をｐ型アモルファス半導体膜８と
して成膜する。
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜上にＡｒを３０ｓｃｃｍ、放電時の圧力
を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるよう
に設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、ホウ素が
ドーピングされたＳｉからなるターゲット基板をＤＣス
パッタして、ホウ素がドーピングされた例えば厚さ３０
ｎｍのｐ型ａ−Ｓｉ膜をｐ型アモルファス半導体膜８と
して成膜する。
【００４７】次に、再びロードロックで基板をスパッタ
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｐ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜９として成膜する。
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｐ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜９として成膜する。
【００４８】以上の工程により、目的とする薄膜太陽電
池が製造される。
池が製造される。
【００４９】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、透明電極膜５上に成膜するｎ型アモルファス半導体
膜６をＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタリング法によ
り成膜していることにより、それらの界面において直径
１ｎｍ以上の粒子状生成物が生成されるのを防止するこ
とができ、透明電極膜５に対するｎ型アモルファス半導
体膜６の密着性を高くすることができる。このため、成
膜後に透明プラスチック基体３が湾曲しても、透明電極
膜５とｎ型アモルファス半導体膜６との界面で剥離が生
じるのを有効に防止することができる。これによって、
透明プラスチック基体３を用いたフレキシブルで軽量、
安価、高信頼性、高効率のアモルファスシリコン系薄膜
太陽電池を実現することができる。
ば、透明電極膜５上に成膜するｎ型アモルファス半導体
膜６をＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタリング法によ
り成膜していることにより、それらの界面において直径
１ｎｍ以上の粒子状生成物が生成されるのを防止するこ
とができ、透明電極膜５に対するｎ型アモルファス半導
体膜６の密着性を高くすることができる。このため、成
膜後に透明プラスチック基体３が湾曲しても、透明電極
膜５とｎ型アモルファス半導体膜６との界面で剥離が生
じるのを有効に防止することができる。これによって、
透明プラスチック基体３を用いたフレキシブルで軽量、
安価、高信頼性、高効率のアモルファスシリコン系薄膜
太陽電池を実現することができる。
【００５０】次に、この発明の第２の実施形態による薄
膜太陽電池について説明する。
膜太陽電池について説明する。
【００５１】この第２の実施形態においては、第１の実
施形態による薄膜太陽電池のｉ型アモルファス半導体膜
７としてｉ型ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）膜
を用いる。その他の構成は第１の実施形態と同様であ
る。
施形態による薄膜太陽電池のｉ型アモルファス半導体膜
７としてｉ型ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）膜
を用いる。その他の構成は第１の実施形態と同様であ
る。
【００５２】この第２の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法は、ｉ型アモルファス半導体膜７の成膜を除い
て、第１の実施形態による薄膜太陽電池の製造方法と同
様である。このｉ型アモルファス半導体膜７としてのｉ
型ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ膜は例えば次のようにして成
膜する。すなわち、ｎ型アモルファス半導体膜６として
のｎ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＧｅＨ4 （１０％）／Ｈ2 と
ＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 とを流し、放電時の圧力を２
００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるよう
に設定後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、ｎ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜上に例えば５００ｎｍのノンドープのｉ型ａ
−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）膜を成膜する。こ
のとき、成膜開始時から徐々にＧｅＨ4 （１０％）／Ｈ
2 とＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 との流量比を変えて、ａ
−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）のｘの比率が基板
側から徐々に大きい膜組成となるように成膜し、途中か
らＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を流さずに成膜する。
製造方法は、ｉ型アモルファス半導体膜７の成膜を除い
て、第１の実施形態による薄膜太陽電池の製造方法と同
様である。このｉ型アモルファス半導体膜７としてのｉ
型ａ−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ膜は例えば次のようにして成
膜する。すなわち、ｎ型アモルファス半導体膜６として
のｎ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＧｅＨ4 （１０％）／Ｈ2 と
ＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 とを流し、放電時の圧力を２
００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃となるよう
に設定後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、ｎ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜上に例えば５００ｎｍのノンドープのｉ型ａ
−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）膜を成膜する。こ
のとき、成膜開始時から徐々にＧｅＨ4 （１０％）／Ｈ
2 とＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 との流量比を変えて、ａ
−Ｓｉx Ｇｅ1-x ：Ｈ（０＜ｘ≦１）のｘの比率が基板
側から徐々に大きい膜組成となるように成膜し、途中か
らＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を流さずに成膜する。
【００５３】この第２の実施形態によっても、第１の実
施形態と同様な利点を得ることができる。
施形態と同様な利点を得ることができる。
【００５４】図６はこの発明の第３の実施形態による薄
膜太陽電池を示す。
膜太陽電池を示す。
【００５５】図６に示すように、この薄膜太陽電池にお
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜１１および透明
有機バッファー層１２がハードコートされた透明プラス
チック基体１３の透明有機バッファー層１２上に、透明
無機バッファー層１４、透明電極膜１５、ｐ型アモルフ
ァス半導体膜１６、ｉ型アモルファス半導体膜１７、ｎ
型アモルファス半導体膜１８および裏面金属反射膜１９
が順次積層されている。
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜１１および透明
有機バッファー層１２がハードコートされた透明プラス
チック基体１３の透明有機バッファー層１２上に、透明
無機バッファー層１４、透明電極膜１５、ｐ型アモルフ
ァス半導体膜１６、ｉ型アモルファス半導体膜１７、ｎ
型アモルファス半導体膜１８および裏面金属反射膜１９
が順次積層されている。
【００５６】透明有機保護膜１１および透明有機バッフ
ァー層１２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラス
チック基体１３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板であ
る。透明電極膜１５は例えばＩＴＯからなる。ｐ型アモ
ルファス半導体膜１６、ｉ型アモルファス半導体膜１７
およびｎ型アモルファス半導体膜１８はＩＶ族半導体、
例えばＳｉからなる。裏面金属反射膜１９は例えばＡｌ
からなる。
ァー層１２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラス
チック基体１３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板であ
る。透明電極膜１５は例えばＩＴＯからなる。ｐ型アモ
ルファス半導体膜１６、ｉ型アモルファス半導体膜１７
およびｎ型アモルファス半導体膜１８はＩＶ族半導体、
例えばＳｉからなる。裏面金属反射膜１９は例えばＡｌ
からなる。
【００５７】この薄膜太陽電池において特徴的なこと
は、透明電極膜１５とその上のｐ型アモルファス半導体
膜１６との界面に、透明電極膜１５の構成元素などから
なる直径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状
生成物が実質的に含まれていないことである。
は、透明電極膜１５とその上のｐ型アモルファス半導体
膜１６との界面に、透明電極膜１５の構成元素などから
なる直径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状
生成物が実質的に含まれていないことである。
【００５８】次に、上述のように構成された薄膜太陽電
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
【００５９】まず、両面に透明有機保護膜１１および透
明有機バッファー層１２が形成された透明プラスチック
基体１３として、両面をアクリル樹脂でハードコートし
た例えば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに
打ち抜いたものを用い、これを洗浄する。
明有機バッファー層１２が形成された透明プラスチック
基体１３として、両面をアクリル樹脂でハードコートし
た例えば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに
打ち抜いたものを用い、これを洗浄する。
【００６０】次に、このＰＥＴ基板をスパッタリング装
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層１３としてＳｉＯx 膜をＰＥＴ
基板上に成膜する。さらに、同様にしてスパッタリング
法で透明電極膜１５としてＩＴＯ膜を成膜する。ガスは
どちらの場合もＡｒガスを使用する。
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層１３としてＳｉＯx 膜をＰＥＴ
基板上に成膜する。さらに、同様にしてスパッタリング
法で透明電極膜１５としてＩＴＯ膜を成膜する。ガスは
どちらの場合もＡｒガスを使用する。
【００６１】次に、Ａｒガスを３０ｓｃｃｍ流し、放電
時の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃と
なるように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、
ホウ素がドーピングされたＳｉからなるターゲット基板
をＤＣスパッタして、ホウ素がドーピングされた例えば
厚さ３０ｎｍのｐ型ａ−Ｓｉ膜をｐ型アモルファス半導
体膜１６として成膜する。このとき、透明電極膜１５上
に成膜されるこのｐ型ａ−Ｓｉ膜を、Ｈ2 ガスを使用し
ないＤＣスパッタリング法により成膜しているため、透
明電極膜１５であるＩＴＯ膜とこのｐ型ａ−Ｓｉ膜との
界面に、Ｉｎ、Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ以上の粒
子状生成物が生成されるのを抑えることができる。
時の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃と
なるように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、
ホウ素がドーピングされたＳｉからなるターゲット基板
をＤＣスパッタして、ホウ素がドーピングされた例えば
厚さ３０ｎｍのｐ型ａ−Ｓｉ膜をｐ型アモルファス半導
体膜１６として成膜する。このとき、透明電極膜１５上
に成膜されるこのｐ型ａ−Ｓｉ膜を、Ｈ2 ガスを使用し
ないＤＣスパッタリング法により成膜しているため、透
明電極膜１５であるＩＴＯ膜とこのｐ型ａ−Ｓｉ膜との
界面に、Ｉｎ、Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ以上の粒
子状生成物が生成されるのを抑えることができる。
【００６２】続いて、ロードロックで基板をＰＥ−ＣＶ
Ｄチャンバーに搬送し、ｐ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＳｉＨ
4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、放電時の圧力
を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃になる
ように設定後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、例え
ば厚さ５００ｎｍのノンドープのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
ｉ型アモルファス半導体膜１７として成膜する。なお、
ｐ型アモルファス半導体膜１６としてのｐ型ａ−Ｓｉ膜
は、その上にｉ型アモルファス半導体膜１７としてのｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成膜する際に
このｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給される水素により水素
化されてｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜となる。
Ｄチャンバーに搬送し、ｐ型ａ−Ｓｉ膜の上に、ＳｉＨ
4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、放電時の圧力
を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃になる
ように設定後、電力２０Ｗでプラズマを発生させ、例え
ば厚さ５００ｎｍのノンドープのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を
ｉ型アモルファス半導体膜１７として成膜する。なお、
ｐ型アモルファス半導体膜１６としてのｐ型ａ−Ｓｉ膜
は、その上にｉ型アモルファス半導体膜１７としてのｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法により成膜する際に
このｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給される水素により水素
化されてｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜となる。
【００６３】続いてＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓ
ｃｃｍと、ＰＨ3 （１％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、
放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１
２０℃となるように設定し、電力２０Ｗでプラズマを発
生させ、リンがドーピングされた例えば厚さ３０ｎｍの
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｎ型アモルファス半導体膜１８と
して成膜する。
ｃｃｍと、ＰＨ3 （１％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、
放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１
２０℃となるように設定し、電力２０Ｗでプラズマを発
生させ、リンがドーピングされた例えば厚さ３０ｎｍの
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｎ型アモルファス半導体膜１８と
して成膜する。
【００６４】次に、再びロードロックで基板をスパッタ
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｎ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜１９として成膜する。
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｎ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜１９として成膜する。
【００６５】以上の工程により、目的とする薄膜太陽電
池が製造される。
池が製造される。
【００６６】以上のように、この第３の実施形態によれ
ば、透明電極膜１５上のｐ型アモルファス半導体膜１６
をＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタリング法により成
膜していることにより、それらの界面において直径３ｎ
ｍ以上、あるいは１ｎｍ以上の粒子状生成物が生成され
るのを防止することができ、透明電極膜１５に対するｐ
型アモルファス半導体膜１６の密着性を高くすることが
できる。このため、成膜後に透明プラスチック基体１３
が湾曲しても、透明電極膜１５とｐ型アモルファス半導
体膜１６との界面で剥離が生じるのを有効に防止するこ
とができる。これによって、透明プラスチック基体１３
を用いたフレキシブルで軽量、安価、高信頼性、高効率
のアモルファスシリコン系薄膜太陽電池を実現すること
ができる。
ば、透明電極膜１５上のｐ型アモルファス半導体膜１６
をＨ2 ガスを使用しないＤＣスパッタリング法により成
膜していることにより、それらの界面において直径３ｎ
ｍ以上、あるいは１ｎｍ以上の粒子状生成物が生成され
るのを防止することができ、透明電極膜１５に対するｐ
型アモルファス半導体膜１６の密着性を高くすることが
できる。このため、成膜後に透明プラスチック基体１３
が湾曲しても、透明電極膜１５とｐ型アモルファス半導
体膜１６との界面で剥離が生じるのを有効に防止するこ
とができる。これによって、透明プラスチック基体１３
を用いたフレキシブルで軽量、安価、高信頼性、高効率
のアモルファスシリコン系薄膜太陽電池を実現すること
ができる。
【００６７】図７はこの発明の第４の実施形態による薄
膜太陽電池を示す。
膜太陽電池を示す。
【００６８】図７に示すように、この薄膜太陽電池にお
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜２１および透明
有機バッファー層２２がハードコートされた透明プラス
チック基体２３の透明有機バッファー層２２上に、透明
無機バッファー層２４、透明電極膜２５、ｐ型アモルフ
ァス半導体膜２６、ｉ型アモルファス半導体膜２７、ｎ
型アモルファス半導体膜２８および裏面金属反射膜２９
が順次積層されている。
いては、両面にそれぞれ透明有機保護膜２１および透明
有機バッファー層２２がハードコートされた透明プラス
チック基体２３の透明有機バッファー層２２上に、透明
無機バッファー層２４、透明電極膜２５、ｐ型アモルフ
ァス半導体膜２６、ｉ型アモルファス半導体膜２７、ｎ
型アモルファス半導体膜２８および裏面金属反射膜２９
が順次積層されている。
【００６９】透明有機保護膜２１および透明有機バッフ
ァー層２２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラス
チック基体２３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板であ
る。透明電極膜２５は例えばＩＴＯからなる。ｐ型アモ
ルファス半導体膜２６はＩＶ族半導体であるＳｉＣから
なり、ｉ型アモルファス半導体膜２７およびｎ型アモル
ファス半導体膜２８はＩＶ族半導体であるＳｉからな
る。裏面金属反射膜２９は例えばＡｌからなる。
ァー層２２は例えばアクリル樹脂からなる。透明プラス
チック基体２３は例えばフィルム状のＰＥＴ基板であ
る。透明電極膜２５は例えばＩＴＯからなる。ｐ型アモ
ルファス半導体膜２６はＩＶ族半導体であるＳｉＣから
なり、ｉ型アモルファス半導体膜２７およびｎ型アモル
ファス半導体膜２８はＩＶ族半導体であるＳｉからな
る。裏面金属反射膜２９は例えばＡｌからなる。
【００７０】この薄膜太陽電池において特徴的なこと
は、透明電極膜２５とその上のｐ型アモルファス半導体
膜２６との界面に、透明電極膜２５の構成元素などから
なる直径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状
生成物が実質的に含まれていないことである。
は、透明電極膜２５とその上のｐ型アモルファス半導体
膜２６との界面に、透明電極膜２５の構成元素などから
なる直径３ｎｍ以上、好適には直径１ｎｍ以上の粒子状
生成物が実質的に含まれていないことである。
【００７１】次に、上述のように構成された薄膜太陽電
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
池の製造方法の一例を具体的に説明する。
【００７２】まず、両面に透明有機保護膜２１および透
明有機バッファー層２２が形成された透明プラスチック
基体２３として、両面をアクリル樹脂でハードコートし
た例えば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに
打ち抜いたものを用い、これを洗浄する。
明有機バッファー層２２が形成された透明プラスチック
基体２３として、両面をアクリル樹脂でハードコートし
た例えば厚さ２００μｍのＰＥＴ基板を直径４インチに
打ち抜いたものを用い、これを洗浄する。
【００７３】次に、このＰＥＴ基板をスパッタリング装
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層２３としてＳｉＯx 膜をＰＥＴ
基板上に成膜する。さらに、同様にしてスパッタリング
法で透明電極膜２５としてＩＴＯ膜を成膜する。ガスは
どちらの場合もＡｒガスを使用する。
置の真空チャンバー内に設置し、真空ポンプを用いて約
１０-7Ｔｏｒｒに排気する。続いて、スパッタリング法
で無機透明バッファー層２３としてＳｉＯx 膜をＰＥＴ
基板上に成膜する。さらに、同様にしてスパッタリング
法で透明電極膜２５としてＩＴＯ膜を成膜する。ガスは
どちらの場合もＡｒガスを使用する。
【００７４】次にＡｒガスを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、ホ
ウ素がドーピングされたＳｉＣからなるターゲット基板
をＤＣスパッタして、ホウ素がドーピングされた例えば
厚さ３０ｎｍのｐ型ａ−ＳｉＣ膜をｐ型アモルファス半
導体膜２６として成膜する。このとき、透明電極膜２５
上に成膜されるこのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を、Ｈ2 ガスを使
用しないＤＣスパッタリング法により成膜しているた
め、透明電極膜２５であるＩＴＯ膜とこのｐ型ａ−Ｓｉ
Ｃ膜との界面に、Ｉｎ、Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ
以上の粒子状生成物が生成されるのを抑えることができ
る。
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、ホ
ウ素がドーピングされたＳｉＣからなるターゲット基板
をＤＣスパッタして、ホウ素がドーピングされた例えば
厚さ３０ｎｍのｐ型ａ−ＳｉＣ膜をｐ型アモルファス半
導体膜２６として成膜する。このとき、透明電極膜２５
上に成膜されるこのｐ型ａ−ＳｉＣ膜を、Ｈ2 ガスを使
用しないＤＣスパッタリング法により成膜しているた
め、透明電極膜２５であるＩＴＯ膜とこのｐ型ａ−Ｓｉ
Ｃ膜との界面に、Ｉｎ、Ｓｎを主成分とする直径１ｎｍ
以上の粒子状生成物が生成されるのを抑えることができ
る。
【００７５】続いて、ロードロックで基板をＰＥ−ＣＶ
Ｄチャンバーに搬送し、ｐ型アモルファス半導体膜２６
の上に、ＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流
し、放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度
が１２０℃になるように設定後、電力２０Ｗでプラズマ
を発生させ、例えば厚さ５００ｎｍのノンドープのｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｉ型アモルファス半導体膜２７として
成膜する。なお、ｐ型アモルファス半導体膜２６として
のｐ型ａ−ＳｉＣ膜は、その上にｉ型アモルファス半導
体膜２７としてのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法
により成膜する際にこのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給さ
れる水素により水素化されてｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜とな
る。
Ｄチャンバーに搬送し、ｐ型アモルファス半導体膜２６
の上に、ＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流
し、放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度
が１２０℃になるように設定後、電力２０Ｗでプラズマ
を発生させ、例えば厚さ５００ｎｍのノンドープのｉ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｉ型アモルファス半導体膜２７として
成膜する。なお、ｐ型アモルファス半導体膜２６として
のｐ型ａ−ＳｉＣ膜は、その上にｉ型アモルファス半導
体膜２７としてのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をＰＥ−ＣＶＤ法
により成膜する際にこのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜から供給さ
れる水素により水素化されてｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜とな
る。
【００７６】続いてＳｉＨ4 （１０％）／Ｈ2 を５０ｓ
ｃｃｍと、ＰＨ3 （１％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、
放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１
２０℃となるように設定し、電力２０Ｗでプラズマを発
生させ、リンがドーピングされた例えば厚さ３０ｎｍの
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｎ型アモルファス半導体膜２８と
して成膜する。
ｃｃｍと、ＰＨ3 （１％）／Ｈ2 を５０ｓｃｃｍ流し、
放電時の圧力を２００ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１
２０℃となるように設定し、電力２０Ｗでプラズマを発
生させ、リンがドーピングされた例えば厚さ３０ｎｍの
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜をｎ型アモルファス半導体膜２８と
して成膜する。
【００７７】次に、再びロードロックで基板をスパッタ
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｎ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜２９として成膜する。
リング装置の真空チャンバーに搬送する。そして、ｎ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜の上にＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、放電時
の圧力を３ｍＴｏｒｒ、基板表面の温度が１２０℃とな
るように設定し、１０００Ｗでプラズマを発生させ、Ａ
ｌターゲット基板をＤＣスパッタして、例えば厚さ１０
０ｎｍのＡｌ膜を裏面金属反射膜２９として成膜する。
【００７８】以上の工程により、目的とする薄膜太陽電
池が製造される。
池が製造される。
【００７９】この第４の実施形態によっても、第３の実
施形態と同様な利点を得ることができる。これに加え
て、ｐ型アモルファス半導体膜２６としてワイドギャッ
プ半導体であるｐ型ａ−ＳｉＣ膜を用いていることによ
り、ｐ型アモルファス半導体膜２６としてｐ型ａ−Ｓｉ
膜を用いる場合に比べて、より広い範囲の波長帯の光が
ｐ型アモルファス半導体膜２６を透過してｉ型アモルフ
ァス半導体膜２７に入射するようになるため、より変換
効率の高い薄膜太陽電池を得ることができるという利点
も得ることができる。
施形態と同様な利点を得ることができる。これに加え
て、ｐ型アモルファス半導体膜２６としてワイドギャッ
プ半導体であるｐ型ａ−ＳｉＣ膜を用いていることによ
り、ｐ型アモルファス半導体膜２６としてｐ型ａ−Ｓｉ
膜を用いる場合に比べて、より広い範囲の波長帯の光が
ｐ型アモルファス半導体膜２６を透過してｉ型アモルフ
ァス半導体膜２７に入射するようになるため、より変換
効率の高い薄膜太陽電池を得ることができるという利点
も得ることができる。
【００８０】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００８１】例えば、上述の第１、第２、第３および第
４の実施形態において挙げた数値、構造、材料、基板、
原料、プロセスなどは、あくまでも例に過ぎず、必要に
応じて、これらと異なる数値、構造、材料、基板、原
料、プロセスなどを用いてもよい。
４の実施形態において挙げた数値、構造、材料、基板、
原料、プロセスなどは、あくまでも例に過ぎず、必要に
応じて、これらと異なる数値、構造、材料、基板、原
料、プロセスなどを用いてもよい。
【００８２】より具体的には、例えば、上述の第１、第
２、第３および第４の実施形態において、Ｈ2 ガスを使
用しないスパッタリング法で成膜を行ったａ−Ｓｉ膜に
対して、後に水素化を行ってａ−Ｓｉ：Ｈ膜としてもよ
い。
２、第３および第４の実施形態において、Ｈ2 ガスを使
用しないスパッタリング法で成膜を行ったａ−Ｓｉ膜に
対して、後に水素化を行ってａ−Ｓｉ：Ｈ膜としてもよ
い。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体装置によれば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面
に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれて
いないことにより、それらの密着性が向上するため、半
導体薄膜の成膜後に基体が湾曲しても、基体から半導体
薄膜が剥がれるのを防止することができ、これによって
汎用プラスチックを基体として用いたフレキシブルな薄
膜太陽電池などの半導体装置を実現することができる。
導体装置によれば、酸化物電極膜と半導体薄膜との界面
に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれて
いないことにより、それらの密着性が向上するため、半
導体薄膜の成膜後に基体が湾曲しても、基体から半導体
薄膜が剥がれるのを防止することができ、これによって
汎用プラスチックを基体として用いたフレキシブルな薄
膜太陽電池などの半導体装置を実現することができる。
【００８４】また、この発明による半導体装置の製造方
法によれば、半導体薄膜の成膜初期に非還元性雰囲気中
で成膜を行うようにしているので、酸化物電極膜と半導
体薄膜との界面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実
質的に含まれないようにすることができ、それらの密着
性が向上するため、半導体薄膜の成膜後に基体が湾曲し
ても、基体から半導体薄膜が剥がれるのを防止すること
ができ、これによって汎用プラスチックを基体として用
いたフレキシブルな薄膜太陽電池などの半導体装置を実
現することができる。
法によれば、半導体薄膜の成膜初期に非還元性雰囲気中
で成膜を行うようにしているので、酸化物電極膜と半導
体薄膜との界面に、直径３ｎｍ以上の粒子状生成物が実
質的に含まれないようにすることができ、それらの密着
性が向上するため、半導体薄膜の成膜後に基体が湾曲し
ても、基体から半導体薄膜が剥がれるのを防止すること
ができ、これによって汎用プラスチックを基体として用
いたフレキシブルな薄膜太陽電池などの半導体装置を実
現することができる。
【図１】ＰＥＴ基板上にＳｉＯx 膜を介して成膜された
ＩＴＯ膜上にＰＥ−ＣＶＤ法でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜し
た試料のａ−Ｓｉ：Ｈ／ＩＴＯ界面付近の領域を撮影し
た透過型電子顕微鏡写真である。
ＩＴＯ膜上にＰＥ−ＣＶＤ法でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜し
た試料のａ−Ｓｉ：Ｈ／ＩＴＯ界面付近の領域を撮影し
た透過型電子顕微鏡写真である。
【図２】ＰＥＴ基板上にＳｉＯx 膜を介して成膜された
ＩＴＯ膜上にＨ2 ガスを用いずＡｒガスのみのＤＣスパ
ッタでａ−Ｓｉ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ／ＩＴＯ界
面付近の領域を撮影した透過型電子顕微鏡写真である。
ＩＴＯ膜上にＨ2 ガスを用いずＡｒガスのみのＤＣスパ
ッタでａ−Ｓｉ膜を成膜した試料のａ−Ｓｉ／ＩＴＯ界
面付近の領域を撮影した透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】図１に示す試料のＴＥＭ−ＥＤＸの測定結果を
示す略線図である。
示す略線図である。
【図４】図１に示す試料のＴＥＭ−ＥＤＸの測定結果を
示す略線図である。
示す略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態による薄膜太陽電池
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】この発明の第３の実施形態による薄膜太陽電池
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態による薄膜太陽電池
を示す断面図である。
を示す断面図である。
３、１３、２３・・・透明プラスチック基体、５、１
５、２５・・・透明電極膜、６・・・ｎ型アモルファス
半導体膜、７・・・ｉ型アモルファス半導体膜、８・・
・ｐ型アモルファス半導体膜、１６・・・ｐ型アモルフ
ァス半導体膜、１７・・・ｉ型アモルファス半導体膜、
１８・・・ｎ型アモルファス半導体膜、２６・・・ｐ型
アモルファス半導体膜、２７・・・ｉ型アモルファス半
導体膜、２８・・・ｎ型アモルファス半導体膜
５、２５・・・透明電極膜、６・・・ｎ型アモルファス
半導体膜、７・・・ｉ型アモルファス半導体膜、８・・
・ｐ型アモルファス半導体膜、１６・・・ｐ型アモルフ
ァス半導体膜、１７・・・ｉ型アモルファス半導体膜、
１８・・・ｎ型アモルファス半導体膜、２６・・・ｐ型
アモルファス半導体膜、２７・・・ｉ型アモルファス半
導体膜、２８・・・ｎ型アモルファス半導体膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA24 BA31 BA35 BA45 BA47 BA49 BA50 BA56 BB02 BB10 BC07 BD01 CA05 5F045 AA08 AA19 AB01 AB04 AB05 AB06 AB32 AC01 AC11 AD05 AE15 AE19 AF07 BB17 CA13 DA53 DQ14 EN04 HA24 5F051 AA05 CB27 DA02 DA20 FA02 FA03 FA04 GA03 GA05 5F103 AA08 AA10 BB22 DD16 DD27 DD30 HH04 JJ01 JJ03 JJ10 LL04 NN05 RR10
Claims (36)
- 【請求項１】 有機高分子材料からなる基体と、 上記基体上の酸化物電極膜と、 上記酸化物電極膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素
を含む半導体薄膜とを有する半導体装置において、 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との界面に、直径３
ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含まれていないこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との
界面に、直径１ｎｍ以上の粒子状生成物が実質的に含ま
れていないことを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項３】 上記基体は透明基体であることを特徴と
する請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】 上記酸化物電極膜は透明電極膜であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項５】 上記酸化物電極膜はＩＴＯ、酸化スズ、
フッ酸ドープ酸化スズ、酸化亜鉛または酸化亜鉛−酸化
アルミニウムからなることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置。 - 【請求項６】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との
界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は非還元性雰囲気中
で成膜されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項７】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との
界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを含まな
い雰囲気中で成膜されたことを特徴とする請求項１記載
の半導体装置。 - 【請求項８】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との
界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを使用し
ないスパッタリング法により成膜されたことを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項９】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜との
界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを使用し
ないスパッタリング法により成膜されたものであり、そ
の他の少なくとも一部分の上記半導体薄膜はプラズマエ
ンハンスト化学気相成長法により成膜されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項１０】 上記半導体薄膜はアモルファス半導体
薄膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項１１】 上記半導体薄膜は水素化アモルファス
シリコン、水素化アモルファスゲルマニウム、水素化ア
モルファスシリコンゲルマニウムまたは水素化アモルフ
ァスシリコンカーバイドからなることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置。 - 【請求項１２】 上記半導体装置は薄膜光起電力素子で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項１３】 上記半導体装置は薄膜太陽電池である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項１４】 有機高分子材料からなる基体と、 上記基体上の酸化物電極膜と、 上記酸化物電極膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素
を含む半導体薄膜とを有する半導体装置において、 上記半導体薄膜の成膜初期に非還元性雰囲気中で成膜を
行ったことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１５】 上記基体は透明基体であることを特徴
とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項１６】 上記酸化物電極膜は透明電極膜である
ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項１７】 上記酸化物電極膜はＩＴＯ、酸化ス
ズ、フッ酸ドープ酸化スズ、酸化亜鉛または酸化亜鉛−
酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１４
記載の半導体装置。 - 【請求項１８】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜と
の界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は非還元性雰囲気
中で成膜されたことを特徴とする請求項１４記載の半導
体装置。 - 【請求項１９】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜と
の界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを含ま
ない雰囲気中で成膜されたことを特徴とする請求項１４
記載の半導体装置。 - 【請求項２０】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜と
の界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを使用
しないスパッタリング法により成膜されたことを特徴と
する請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項２１】 上記酸化物電極膜と上記半導体薄膜と
の界面の近傍の部分の上記半導体薄膜は水素ガスを使用
しないスパッタリング法により成膜されたものであり、
その他の少なくとも一部分の上記半導体薄膜はプラズマ
エンハンスト化学気相成長法により成膜されたものであ
ることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項２２】 上記半導体薄膜はアモルファス半導体
薄膜であることを特徴とする請求項１４記載の半導体装
置。 - 【請求項２３】 上記半導体薄膜は水素化アモルファス
シリコン、水素化アモルファスゲルマニウム、水素化ア
モルファスシリコンゲルマニウムまたは水素化アモルフ
ァスシリコンカーバイドからなることを特徴とする請求
項１４記載の半導体装置。 - 【請求項２４】 上記半導体装置は薄膜光起電力素子で
あることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項２５】 上記半導体装置は薄膜太陽電池である
ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項２６】 有機高分子材料からなる基体と、 上記基体上の酸化物電極膜と、 上記酸化物電極膜上の、少なくとも一種類のＩＶ族元素
を含む半導体薄膜とを有する半導体装置において、 上記半導体薄膜の成膜初期に非還元性雰囲気中で成膜を
行うようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２７】 上記基体は透明基体であることを特徴
とする請求項２６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２８】 上記酸化物電極膜は透明電極膜である
ことを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２９】 上記酸化物電極膜はＩＴＯ、酸化ス
ズ、フッ酸ドープ酸化スズ、酸化亜鉛または酸化亜鉛−
酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項２６
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３０】 上記非還元性雰囲気は水素ガスを含ま
ない雰囲気であることを特徴とする請求項２６記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３１】 上記半導体薄膜の成長初期に水素ガス
を使用しないスパッタリング法により成膜を行うように
したことを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３２】 上記半導体薄膜の成長初期に水素ガス
を使用しないスパッタリング法により成膜を行い、その
後の少なくとも一部分の上記半導体薄膜の成膜をプラズ
マエンハンスト化学気相成長法により行うようにしたこ
とを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３３】 上記半導体薄膜はアモルファス半導体
薄膜であることを特徴とする請求項２６記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項３４】 上記半導体薄膜は水素化アモルファス
シリコン、水素化アモルファスゲルマニウム、水素化ア
モルファスシリコンゲルマニウムまたは水素化アモルフ
ァスシリコンカーバイドからなることを特徴とする請求
項２６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３５】 上記半導体装置は薄膜光起電力素子で
あることを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３６】 上記半導体装置は薄膜太陽電池である
ことを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製造方
法。
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