JP2001284254A - Plasma cvd system and method for forming non-single crystal semiconductor thin film - Google Patents

Plasma cvd system and method for forming non-single crystal semiconductor thin film

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JP2001284254A
JP2001284254A JP2000089932A JP2000089932A JP2001284254A JP 2001284254 A JP2001284254 A JP 2001284254A JP 2000089932 A JP2000089932 A JP 2000089932A JP 2000089932 A JP2000089932 A JP 2000089932A JP 2001284254 A JP2001284254 A JP 2001284254A
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thin film
atom
group
semiconductor thin
hydrogen
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JP2000089932A
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Japanese (ja)
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Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Shotaro Okabe
正太郎 岡部
Takahiro Yajima
孝博 矢島
Masahiro Kanai
正博 金井
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a plasma CVD system and a method for forming a non- single crystal semiconductor thin film in which a high quality semiconductor thin film can be formed at a high deposition rate while suppressing defects. SOLUTION: At least one surface of a hydrogen adsorption alloy 46 is exposed in a plasma discharge space or at a position contiguous thereto. The hydrogen adsorption alloy 46 is cooled to a specified temperature, as required, using a water cooling mechanism 47, e.g. a water cooling jacket. According to the arrangement, a species containing no group 4A atom generated through plasma discharge decomposition is removed from a gas composed of a compound containing group 4A atoms and hydrogen atoms in a plasma discharge atmosphere thus lowering partial pressure of the species containing no group 4A atom. Consequently, a high quality photovoltaic element having excellent uniformity and reduced defects can be produced by forming a semiconductor thin film while satisfying contradictory purposes of high deposition rate and high film quality at high level.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVD装
置および非単結晶半導体薄膜形成方法に関し、例えば、
太陽電池等の光超電力素子層等を構成するアモルファス
シリコン薄膜やアモルファスシリコン合金薄膜を作成す
る、プラズマCVD装置および非単結晶半導体薄膜形成
方法に関する。
The present invention relates to a plasma CVD apparatus and a method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film.
The present invention relates to a plasma CVD apparatus and a method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film for forming an amorphous silicon thin film or an amorphous silicon alloy thin film constituting an optical superpower element layer of a solar cell or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマCVD装置および非単結
晶半導体薄膜形成方法は、例えば、アモルファスシリコ
ン薄膜等の非単結晶半導体薄膜の形成技術として適用さ
れる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma CVD apparatus and a method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film are applied as a technique for forming a non-single-crystal semiconductor thin film such as an amorphous silicon thin film.

【0003】図5は、従来形のプラズマCVD装置の概
念的模式構成例を示している。図5に示す従来型のプラ
ズマCVD装置は、ガス導入管91、真空容器92、電
力印加電極(カソード電極)93、絶縁ガイシ94、高
周波電源95、排気管96、接地電極(アノード電極)
97、基板98、真空容器内圧力計99、の各部を有し
て構成される。本構成の従来型のプラズマCVD装置に
おいて、アモルファスシリコン薄膜等の非単結晶半導体
薄膜を形成するための典型的な例は、下記となる。
FIG. 5 shows an example of a conceptual configuration of a conventional plasma CVD apparatus. The conventional plasma CVD apparatus shown in FIG. 5 includes a gas introduction pipe 91, a vacuum vessel 92, a power application electrode (cathode electrode) 93, an insulation insulator 94, a high frequency power supply 95, an exhaust pipe 96, and a ground electrode (anode electrode).
97, a substrate 98, and a pressure gauge 99 in a vacuum vessel. A typical example for forming a non-single-crystal semiconductor thin film such as an amorphous silicon thin film in a conventional plasma CVD apparatus having this configuration is as follows.

【0004】ガス排気機構を備えた平行平板型電極構造
を有する真空容器に原料ガスとしてシラン(SiH4
等の第4A族原子および水素原子を含む化合物から構成
される原料ガスを導入し、平行平板電極の電力印加電極
(カソード電極)93に高周波電源95等を印可し、真
空容器92内にグロー放電を生起させ、プラズマによる
原料ガスの分解(プラズマCVD)を行い、所望の基板
98上へ非単結晶半導体薄膜形成を行う。さらには、第
4A族原子および水素原子を含む化合物から構成される
原料ガスに対し水素ガスを希釈ガスとして混合して導入
する。
[0004] Silane (SiH 4 ) is used as a source gas in a vacuum vessel having a parallel plate type electrode structure equipped with a gas exhaust mechanism.
And a high-frequency power source 95 is applied to a power applying electrode (cathode electrode) 93 of a parallel plate electrode, and a glow discharge is placed in a vacuum vessel 92. Is generated, the source gas is decomposed by plasma (plasma CVD), and a non-single-crystal semiconductor thin film is formed on a desired substrate 98. Further, a hydrogen gas is mixed and introduced as a diluent gas with respect to a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、原料ガス中の第4A族原子および水素原
子を含む化合物から構成されるガス(例えば、シランガ
ス)自体からプラズマ分解によって生成される、水素分
子、水素原子、水素イオン、水素ラジカル等をプラズマ
雰囲気中から選択的かつ積極的に除去していない。むし
ろ、水素ガスを希釈ガスとして使用するといった手法に
よって「第4A族原子を含まない種」を増加させたよう
な系において薄膜形成が行われていた。このため、これ
ら「第4A族原子を含まない種」の分圧を増加させるこ
ととなり、その結果、膜形成に寄与する種の分圧が低下
してしまう。このため、“第4A族原子を含む種”の十
分な量が基板成長表面上へ供給されなくなり、薄膜の堆
積速度を大きくすることが比較的困難であった。
However, according to the above-mentioned prior art, a gas (for example, silane gas) composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom in a source gas itself is generated by plasma decomposition. Hydrogen molecules, hydrogen atoms, hydrogen ions, hydrogen radicals, and the like are not selectively and actively removed from the plasma atmosphere. Rather, a thin film has been formed in a system in which the “species not containing Group 4A atoms” is increased by a method such as using hydrogen gas as a diluent gas. For this reason, the partial pressure of these “species not containing Group 4A atoms” is increased, and as a result, the partial pressure of the species contributing to film formation is reduced. For this reason, a sufficient amount of "species containing Group 4A atoms" is not supplied onto the substrate growth surface, and it has been relatively difficult to increase the deposition rate of the thin film.

【0006】一方、プラズマCVDによるアモルファス
シリコン薄膜形成時において、シランガスの分解により
生成されるSiH3ラジカルが主な活性種として、膜形
成に寄与するとされている。文献(「アモルファスシリ
コン」田中−宜ら共著/オーム社)によれば、トライオ
ード型の反応容器での実験結果ではあるが、プラズマ放
電分解により生成された雰囲気中に存在するSiH3
ジカルのうち、成膜基板表面に到達した後付着する確
率、すなわち膜形成される確率が大きく見積もっても3
割に満たない比率であると記されている。この原因とし
ては、大部分のSiH3ラジカルが基板表面へ付着し難
いこと、あるいは付着したとしてもプラズマ等からエネ
ルギーを得ることで再離脱してしまうこと等が考えられ
る。
On the other hand, when forming an amorphous silicon thin film by plasma CVD, SiH 3 radicals generated by the decomposition of silane gas are said to contribute to the film formation as main active species. According to the literature ("Amorphous Silicon", co-authored by Tanaka-Yiura / Ohm Co., Ltd.), although it is an experimental result in a triode type reaction vessel, among SiH 3 radicals existing in an atmosphere generated by plasma discharge decomposition, The probability of adhesion after reaching the surface of the film-formed substrate, that is, the probability of film formation is 3
It is stated that the ratio is less than a certain percentage. This may be because most of the SiH 3 radicals are hardly attached to the substrate surface, or even if they are attached, they are removed again by obtaining energy from plasma or the like.

【0007】SiH3ラジカルは、プラズマ中に存在す
る種の中で薄膜形成に大きく寄与する種とされているこ
とから、プラズマ雰囲気中に存在するSiH3ラジカル
の約7割強が膜形成に寄与すること無く浪費(排気)さ
れていることを示唆する一つの指標であるといえる。例
えば、pin構造を有するアモルファスシリコン太陽電
池素子を製造する場合、とりわけi型半導体層を形成す
る場合、p型層、n型層と比べて厚い層を形成しなけれ
ばならないので、材料ガスの利用率が低いことは大きな
問題であった。従って、第4A族原子および水素原子を
含む化合物から構成される原料ガスのプラズマ分解によ
るアモルファスシリコン薄膜の形成時には、原料ガスの
利用効率が悪く、その過半数以上が膜形成に寄与せず浪
費(排気)されている可能性が大きい。さらには、この
原料ガスを水素ガス等により希釈して導入する場合に
は、尚一層原料ガスの利用効率が悪化している可能性が
大きいと推測され、薄膜の堆積速度を大きくするには自
ずと限界がある問題点がある。このような条件の下にお
いて、従来は薄膜の堆積速度を大きくするために施す手
法として、導入する原料ガスを増加させたりプラズマに
印加する高周波電力を大きくする等を行っていた。
[0007] Since SiH 3 radicals are considered to greatly contribute to the formation of a thin film among the species existing in the plasma, about 70% or more of the SiH 3 radicals existing in the plasma atmosphere contribute to the film formation. It can be said that this is one indicator that indicates that waste (exhaust) is being carried out without doing anything. For example, when manufacturing an amorphous silicon solar cell element having a pin structure, particularly when forming an i-type semiconductor layer, a layer thicker than a p-type layer and an n-type layer must be formed. Low rates were a major problem. Therefore, when an amorphous silicon thin film is formed by plasma decomposition of a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom, the utilization efficiency of the source gas is poor, and more than half of the source gas does not contribute to film formation and is wasted (exhaust). ) It's likely to be. Furthermore, when this source gas is diluted and introduced with hydrogen gas or the like, it is presumed that there is a great possibility that the usage efficiency of the source gas is further deteriorated, and it is natural to increase the deposition rate of the thin film. There are limitations. Under such conditions, conventionally, as a method for increasing the deposition rate of the thin film, a method of increasing a source gas to be introduced or increasing a high-frequency power applied to the plasma has been performed.

【0008】従来、基板表面への到達および付着確率が
本質的に低いにもかかわらず、原料ガス流量を増加させ
たり(この場合、原料ガス利用効率は低いままであ
る)、電極に印加する高周波電力を増加させるといった
ある意味において無理のある手法を行っていた。
Conventionally, despite the inherently low probability of reaching and adhering to the substrate surface, the flow rate of the source gas is increased (in this case, the source gas utilization efficiency remains low), or the high frequency applied to the electrode is increased. In a certain sense, such as increasing the power, it was impossible.

【0009】また、シラン(SiH4)等の薄膜形成に
寄与する原料ガスに水素ガスを混合、希釈してプラズマ
放電空間内へ導入していた従来例もあるが、当然のこと
ながら付着確率を増加させるために水素ガスを混合し、
希釈を行うことが望ましいとは限らない。
There is also a conventional example in which a hydrogen gas is mixed and diluted with a raw material gas contributing to the formation of a thin film such as silane (SiH 4 ) and introduced into a plasma discharge space. Mix hydrogen gas to increase,
It is not always desirable to perform the dilution.

【0010】しかしながら、上記理由から、膜形成に寄
与する原料ガス成分(本例では第4A族原子および水素
原子を含む化合物から構成されるガス)を本質的に有効
利用しているとはいえないことは明らかであり、製造コ
ストという観点からも問題となり、コストを削減させ得
る新たな手法が望まれていた。また、薄膜の特性(膜
質)向上という意味では、上記のような手法を使って堆
積速度を大きくしていくと、おおよそ薄膜中の含有水素
量を同時に増加させてしまう。
[0010] However, for the above reasons, it cannot be said that the source gas component (in this example, a gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom) contributing to film formation is not essentially used effectively. This is apparently a problem from the viewpoint of manufacturing cost, and a new method capable of reducing cost has been desired. Further, from the viewpoint of improving the characteristics (film quality) of the thin film, when the deposition rate is increased by using the above-described method, the hydrogen content in the thin film is almost simultaneously increased.

【0011】図6は、基板温度をパラメータとした堆積
速度と膜中含有水素量との関係をグラフ化した特性図で
ある。この特性図6から知れるように、堆積速度を大き
くしていくと、むしろ膜質面で悪化する方向となる。特
に、pin型太陽電池において重要な光電流発生層であ
るi型層の膜質が悪化すると、太陽電池自体の特性が劣
化してしまうことになる。さらに、堆積速度を高めたい
i型層形成時に印加高周波電力を増大させると、いわゆ
るポリシランといわれる粉状のダストが成膜空間に副産
物として大量に発生する傾向があり、本来半導体膜を形
成するために消費したい材料ガスを浪費してしまうばか
りでなく、ポリシランが膜中に取り込まれることによる
膜質低下、欠陥増大のおそれがある。また薄膜中の含有
水素量は、基板温度を高く設定して薄膜形成することで
減少することが一般的に知られているが、基板温度が高
い場合であっても、堆積速度を大きくしていった場合に
膜中の含有水素量は増加する傾向にあることに変わりは
ない。従って、互いに相容れないとも言えるより高い堆
積速度と膜質向上とを、高いレベルで両立可能な有効手
段の提供が望まれていた。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the deposition rate using the substrate temperature as a parameter and the amount of hydrogen contained in the film. As can be seen from the characteristic diagram 6, as the deposition rate is increased, the film quality tends to deteriorate. In particular, when the film quality of the i-type layer, which is an important photocurrent generation layer in a pin-type solar cell, deteriorates, the characteristics of the solar cell itself deteriorate. Furthermore, if the applied high-frequency power is increased during the formation of the i-type layer whose deposition rate is to be increased, a large amount of powdery dust called so-called polysilane tends to be generated as a by-product in the film formation space. In addition to wasting the material gas to be consumed, the film quality may be degraded and defects may be increased due to the incorporation of polysilane into the film. It is generally known that the hydrogen content in a thin film is reduced by forming a thin film at a high substrate temperature. However, even when the substrate temperature is high, the deposition rate is increased. In that case, the hydrogen content in the film still tends to increase. Therefore, it has been desired to provide an effective means capable of achieving a high level of compatibility between a higher deposition rate and a higher film quality, which are mutually incompatible.

【0012】本発明は、太陽電池等の光超電力素子層等
を構成するアモルファスシリコン薄膜やアモルファスシ
リコン合金薄膜の作成に関するものであり、これらの薄
膜を高い堆積速度で欠陥が少なく高品質に形成可能な、
プラズマCVD装置および非単結晶半導体薄膜形成方法
を提供することを目的とする。
The present invention relates to the preparation of an amorphous silicon thin film or an amorphous silicon alloy thin film constituting an optical super power element layer of a solar cell or the like, and to form these thin films at a high deposition rate with few defects and high quality. Possible,
It is an object to provide a plasma CVD apparatus and a method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film.

【0013】さらに詳述すれば、本発明が解決しようと
する課題は、太陽電池等の機能素子層を構成するアモル
ファスシリコン薄膜やアモルファスシリコン合金薄膜等
の非単結晶半導体薄膜を形成するにおいて、従来技術に
比べて、原料ガスの有効利用を図りながら堆積速度を大
きくし、かつ、薄膜中の含有水素量を増加させること無
く膜質を向上させることである。すなわち、製造コスト
面でより安価に、膜質面でより高品位な薄膜を形成する
ための装置および方法を提供することである。
More specifically, an object to be solved by the present invention is to form a non-single-crystal semiconductor thin film such as an amorphous silicon thin film or an amorphous silicon alloy thin film constituting a functional element layer of a solar cell or the like. It is an object of the present invention to increase the deposition rate while effectively utilizing the source gas and to improve the film quality without increasing the hydrogen content in the thin film, as compared with the technique. That is, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for forming a thin film of higher quality in terms of film quality at a lower cost in terms of manufacturing cost.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明のプラズマCVD装置は、第4
A族原子および水素原子を含む化合物から構成される原
料ガスをガス排気機構を有する真空容器内に導入し、プ
ラズマ放電を生起させてこの原料ガスを分解し、所望の
温度に加熱された所定の基板上にi型半導体薄膜を堆積
させるプラズマCVD装置において、原料ガス自体の分
解によって生成される第4A族原子を含まない種をプラ
ズマ雰囲気中から除去してこの第4A族原子を含まない
種の分圧を下げる手段を設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a plasma CVD apparatus according to the first aspect of the present invention has a fourth aspect.
A raw material gas composed of a compound containing a group A atom and a hydrogen atom is introduced into a vacuum vessel having a gas exhaust mechanism, and a plasma discharge is generated to decompose the raw material gas. In a plasma CVD apparatus for depositing an i-type semiconductor thin film on a substrate, a species not containing Group 4A atoms generated by decomposition of a raw material gas itself is removed from a plasma atmosphere to remove the species not containing Group 4A atoms. It is characterized in that means for lowering the partial pressure is provided.

【0015】このようにプラズマ雰囲気中に存在する第
4A族原子を含まない種を選択的かつ積極的に除去する
ことで、プラズマ放電空間中に存在し薄膜形成に直接的
に寄与する第4A族原子を含有する種の分圧が相対的に
大きくなり、薄膜形成に寄与する第4A族原子を含有す
る種が基板表面へ到達し付着する確率を増加させ、薄膜
の堆積速度が増加し、原料ガスの利用効率を向上させる
ことが可能となる。また、本発明の手法を行うことによ
り、本質的に無理なくi型半導体薄膜の堆積速度を向上
させることが可能となる。この場合、原料ガスの利用効
率は向上している。
As described above, by selectively and positively removing species not containing Group 4A atoms present in the plasma atmosphere, the Group 4A atoms present in the plasma discharge space and directly contributing to thin film formation are obtained. The partial pressure of the species containing atoms becomes relatively large, increasing the probability that the species containing Group 4A atoms contributing to the formation of the thin film will reach and adhere to the substrate surface, the deposition rate of the thin film will increase, Gas utilization efficiency can be improved. In addition, by performing the method of the present invention, the deposition rate of the i-type semiconductor thin film can be essentially improved without difficulty. In this case, the utilization efficiency of the source gas is improved.

【0016】請求項2から4に記載の発明では、請求項
1記載のプラズマCVD装置において、第4A族原子お
よび水素原子を含む化合物から構成される原料ガスとし
て、炭素原子を含むガス化し得る化合物、シリコン原子
を含むガス化し得る化合物、ゲルマニウム原子を含むガ
ス化し得る化合物、のいずれかを用いるとよい。
According to a second aspect of the present invention, in the plasma CVD apparatus according to the first aspect, a gasizable compound containing a carbon atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom. It is preferable to use any of a gasizable compound containing a silicon atom and a gasizable compound containing a germanium atom.

【0017】請求項5に記載の発明では、請求項1乃至
4のいずれかに記載のプラズマCVD装置において、プ
ラズマ放電を生起させる手段として、高周波放電を用い
るとよい。
According to a fifth aspect of the present invention, in the plasma CVD apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a high frequency discharge may be used as a means for generating a plasma discharge.

【0018】請求項6に記載の発明では、請求項1乃至
5のいずれかに記載のプラズマCVD装置において、基
板として、導電性を有する長尺な帯状部材を用いるとよ
い。
According to a sixth aspect of the present invention, in the plasma CVD apparatus according to any one of the first to fifth aspects, it is preferable to use a long conductive strip as the substrate.

【0019】請求項7または8に記載の発明では、請求
項1乃至6のいずれかに記載のプラズマCVD装置にお
いて、プラズマ中に存在する第4A族原子を含まない種
を除去する手段として、水素吸着合金を使用する、また
はパラジウム(Pd)を主成分とする合金を用いてこの
合金の水素ろ過特牲を利用するとよい。
In the invention according to claim 7 or claim 8, in the plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 6, hydrogen is used as a means for removing species not containing Group 4A atoms present in the plasma. It is advisable to use an adsorption alloy or an alloy containing palladium (Pd) as a main component and utilize the hydrogen filtration characteristics of this alloy.

【0020】水素吸着合金の例は、第1A族系(Li、
Na、K等)、第2A族系(Mg、Ca等)、ランタン
系(LaNi5等)、チタン系(TiFe、TiMn
等)、ジルコニウム系(ZrFeCr、ZrMn2等)
等の合金が挙げられるが、吸着特性上比較的高温で動作
可能な材質を選択することが望ましい。また、水素吸着
合金の形態としては、固体状、繊維状、スポンジ状、粉
末状等が考えられるが、特に限定されるものではない。
Examples of hydrogen-absorbing alloys include Group 1A (Li,
Na, K, etc.), Group 2A (Mg, Ca, etc.), Lanthanum (LaNi 5 etc.), Titanium (TiFe, TiMn)
Etc.), zirconium-based (ZrFeCr, ZrMn 2 etc.)
However, it is desirable to select a material that can operate at a relatively high temperature in terms of adsorption characteristics. The form of the hydrogen-adsorbing alloy may be a solid, fibrous, sponge, powder, or the like, but is not particularly limited.

【0021】請求項9に記載の発明では、請求項1乃至
8のいずれかに記載のプラズマCVD装置において、真
空容器のガス排気機構として油拡散ポンプを用いるとよ
い。
According to the ninth aspect of the present invention, in the plasma CVD apparatus according to any one of the first to eighth aspects, an oil diffusion pump may be used as a gas exhaust mechanism of the vacuum vessel.

【0022】請求項10記載の発明の非単結晶半導体薄
膜形成方法は、第4A族原子および水素原子を含む化合
物から構成される原料ガスをガス排気機構を有する真空
容器内に導入し、プラズマ放電を生起させてこの原料ガ
スを分解し、所望の温度に加熱された所定の基板上に薄
膜を堆積させる非単結晶半導体薄膜形成方法において、
原料ガス自体の分解によって生成される第4A族原子を
含まない種をプラズマ雰囲気中から除去してこの第4A
族原子を含まない種の分圧を下げる工程を設けるとよ
い。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film, comprising introducing a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom into a vacuum vessel having a gas exhaust mechanism, and performing plasma discharge. Is generated to decompose this source gas and deposit a thin film on a predetermined substrate heated to a desired temperature.
Species not containing Group 4A atoms generated by decomposition of the raw material gas itself are removed from the plasma atmosphere to form
It is preferable to provide a step of lowering the partial pressure of a species not containing a group atom.

【0023】本発明の方法において、原料ガスとして用
いる第4A族原子および水素原子を含む化合物から構成
される原料ガスとは、炭素原子および水素原子を含有し
たガス化し得る化合物、シリコン原子および水素原子を
含有したガス化し得る化合物、ゲルマニウム原子および
水素原子を含有したガス化し得る化合物等、および化合
物の混合ガスを挙げることができる。
In the method of the present invention, a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom used as a source gas includes a gasizable compound containing a carbon atom and a hydrogen atom, a silicon atom and a hydrogen atom , A gasifiable compound containing germanium atoms and hydrogen atoms, and a mixed gas of compounds.

【0024】具体的に炭素原子および水素原子を含有す
るガス化し得る化合物としては、CH4、Cn(2n+2)
n2n、C22、C66等、但しnが整数、が挙げら
れる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom and a hydrogen atom include CH 4 , C n H (2n + 2) ,
C n H 2n , C 2 H 2 , C 6 H 6 and the like, where n is an integer.

【0025】具体的にシリコン原子および水素原子を含
有するガス化し得る化合物としては、SiH4、Si
6、SiFH3、SiF22、SiF3H、Si38
SiHD 3、SiH22、SiH3D、SiD3H、Si2
33等が挙げられる。
Specifically, it contains silicon atoms and hydrogen atoms.
The compound which can be gasified is SiHFour, Si
H6, SiFHThree, SiFTwoHTwo, SiFThreeH, SiThreeH8,
SiHD Three, SiHTwoDTwo, SiHThreeD, SiDThreeH, SiTwo
DThreeHThreeAnd the like.

【0026】具体的にゲルマニウム原子および水素原子
を含有するガス化し得る化合物としては、GeH4、G
eFH3、GeF22、GeF3H、GeHD3、GeH2
2、GeH3D、GeH6等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom and a hydrogen atom include GeH 4 , G
eFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH 2
D 2 , GeH 3 D, GeH 6 and the like.

【0027】請求項11乃至13に記載の発明では、請
求項10に記載の非単結晶半導体薄膜形成方法におい
て、第4A族原子および水素原子を含む化合物から構成
される原料ガスとして、炭素原子を含むガス化し得る化
合物、シリコン原子を含むガス化し得る化合物、ゲルマ
ニウム原子を含むガス化し得る化合物、の何れかを用い
るとよい。
According to the invention as set forth in claims 11 to 13, in the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, carbon atoms are used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom. It is preferable to use any of a gasizable compound containing a gas, a gasizable compound containing a silicon atom, and a gasizable compound containing a germanium atom.

【0028】請求項14に記載の発明では、請求項10
乃至13のいずれかに記載の非単結晶半導体薄膜形成方
法において、真空容器に導入される原料ガスは、純水素
ガスで希釈を行わないとよい。
According to the fourteenth aspect of the present invention, in the tenth aspect,
13. In the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any one of the above items 13 to 13, the source gas introduced into the vacuum vessel may not be diluted with pure hydrogen gas.

【0029】本発明の方法においては、ガス化し得る化
合物を、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜
希釈して堆積室に導入しても良いが、純水素(H2)ガ
スによって原料ガスの混合および希釈を行わないことを
特徴としている。
In the method of the present invention, the compound capable of being gasified may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe or Kr and introduced into the deposition chamber, but pure hydrogen (H 2 ) gas Is characterized by not mixing and diluting the source gas.

【0030】請求項15に記載の発明では、請求項10
乃至14のいずれかに記載の非単結晶半導体薄膜形成方
法において、プラズマ放電の生起に、高周波放電を用い
るとよい。
[0030] According to the invention described in claim 15, in claim 10.
15. In the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any one of the above items 14 to 14, high-frequency discharge may be used to generate plasma discharge.

【0031】請求項16に記載の発明では、請求項10
乃至15のいずれかに記載の非単結晶半導体薄膜形成方
法において、基板として、導電性を有する長尺な帯状部
材を用いるとよい。
According to the sixteenth aspect, in the tenth aspect,
In the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any one of Items 1 to 15, it is preferable to use a long conductive strip-shaped member as the substrate.

【0032】請求項17乃至は18に記載の発明では、
請求項10乃至16のいずれかに記載の非単結晶半導体
薄膜形成方法において、基板を、300℃以上550℃
以下の範囲内、または350℃以上500℃以下の範囲
内、の所定の一定温度にて加熱維持するとよい。
In the invention according to claims 17 and 18,
17. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein the substrate is heated to 300 ° C. or more and 550 ° C.
The heating may be performed at a predetermined constant temperature within the following range or within a range of 350 ° C. or more and 500 ° C. or less.

【0033】請求項19乃至21に記載の発明では、請
求項10乃至18のいずれかに記載の非単結晶半導体薄
膜形成方法において、プラズマ中に存在する第4A族原
子を含まない種として、水素分子、水素原子、水素中性
活性種、水素イオンの中ですくなくとも一つを含むとよ
い。これらは主に、原料ガス自体がプラズマにより分解
生成された種である。
According to the invention as set forth in claims 19 to 21, in the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any of claims 10 to 18, hydrogen is used as a species that does not contain Group 4A atoms present in the plasma. It is preferable to include at least one of a molecule, a hydrogen atom, a hydrogen neutral active species, and a hydrogen ion. These are mainly the species in which the raw material gas itself is decomposed and generated by the plasma.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるプラズマCVD装置および非単結晶半導体薄膜形成
方法の実施の形態を詳細に説明する。図1〜図4を参照
すると本発明のプラズマCVD装置および非単結晶半導
体薄膜形成方法の一実施形態が示されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a plasma CVD apparatus and a method of forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to the present invention. 1 to 4 show a plasma CVD apparatus and a non-single-crystal semiconductor thin film forming method according to an embodiment of the present invention.

【0035】(第1の実施形態)図1は、第1の実施形
態のプラズマCVD装置の概念的模式構成例を示してい
る。図1に示す本実施形態のプラズマCVD装置は、ガ
ス導入管41、真空容器42、電力印加電極(カソード
電極)43、絶縁ガイシ44、高周波電源45、水素吸
着合金46、水冷機構47、真空容器用排気管48、接
地電極(アノード電極)49、基板50、真空容器内圧
力計(G1)51、の各部を有して構成される。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a conceptual schematic configuration example of a plasma CVD apparatus of a first embodiment. The plasma CVD apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 includes a gas introduction pipe 41, a vacuum vessel 42, a power application electrode (cathode electrode) 43, an insulating insulator 44, a high frequency power supply 45, a hydrogen adsorption alloy 46, a water cooling mechanism 47, and a vacuum vessel. The exhaust pipe 48, a ground electrode (anode electrode) 49, a substrate 50, and a pressure gauge (G 1) 51 in a vacuum vessel are configured.

【0036】本構成のプラズマCVD装置において、水
素吸着合金46の少なくとも一表面は、プラズマ放電空
間の中もしくはそこへ隣接した位置にてその表面を暴露
されなくてはならない。また、水冷ジャケット等の水冷
機構47を用い、水素吸着合金46を所定の温度に冷却
することも必要に応じて行うことが望ましい。本構成を
用いることにより、第4A族原子および水素原子を含む
化合物から構成されるガスから、プラズマ放電分解によ
って生成された「第4A族原子を含まない種」を、プラ
ズマ放電雰囲気中から除去することが可能となる。
In the plasma CVD apparatus of this configuration, at least one surface of the hydrogen adsorption alloy 46 must be exposed at a position in or adjacent to the plasma discharge space. It is also desirable to cool the hydrogen adsorption alloy 46 to a predetermined temperature by using a water cooling mechanism 47 such as a water cooling jacket, if necessary. By using this configuration, “a species that does not contain Group 4A atoms” generated by plasma discharge decomposition is removed from a plasma discharge atmosphere from a gas composed of a compound containing Group 4A atoms and hydrogen atoms. It becomes possible.

【0037】本発明における方法においては、プラズマ
中に存在する「第4A族原子を含まない種」を積極的に
除去する他の手段は、パラジウム(Pd)を主成分とす
る合金を用い、この合金の水素ろ過(透過)特性を利用
することを特徴としている。パラジウム(Pd)合金
は、約400℃程度の温度に加熱保持すれば、本合金前
後の圧力差によって水素だけを水素分圧の低い方向へ選
択的に透過させる特性を有する。パラジウム(Pd)合
金の形態は、固体状、繊維状、スポンジ状、粉末状等が
考えられるが、特に限定されるものではない。
In the method of the present invention, another means for positively removing the “species not containing Group 4A atoms” present in the plasma uses an alloy containing palladium (Pd) as a main component. It is characterized by utilizing the hydrogen filtration (permeation) characteristics of the alloy. The palladium (Pd) alloy has a property of selectively permeating only hydrogen in the direction of lower hydrogen partial pressure by a pressure difference between before and after the alloy when heated and maintained at a temperature of about 400 ° C. The form of the palladium (Pd) alloy may be solid, fibrous, sponge, powdery, or the like, but is not particularly limited.

【0038】(第2の実施形態)図2は、第2の実施形
態のプラズマCVD装置の概念的模式構成例を示してい
る。図2に示す本実施形態のプラズマCVD装置は、ガ
ス導入管61、真空容器62、電力印加電極(カソード
電極)63、絶縁ガイシ64、高周波電源65、ガス吸
入ダクト66、パラジウム(Pd)合金隔膜67、水素
除去用排気管68、真空容器用排気管69、接地電極
(アノード電極)70、基板71、真空容器内圧力計
(G1)72、水素除去用排気管内圧力計(G2)7
3、の各部を有して構成される。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a conceptual schematic configuration example of a plasma CVD apparatus according to a second embodiment. The plasma CVD apparatus of the present embodiment shown in FIG. 2 includes a gas introduction pipe 61, a vacuum vessel 62, a power application electrode (cathode electrode) 63, an insulation insulator 64, a high frequency power supply 65, a gas suction duct 66, a palladium (Pd) alloy diaphragm. 67, hydrogen removal exhaust pipe 68, vacuum vessel exhaust pipe 69, ground electrode (anode electrode) 70, substrate 71, vacuum vessel pressure gauge (G1) 72, hydrogen removal exhaust pipe pressure gauge (G2) 7
3 is configured.

【0039】本構成のプラズマCVD装置において、プ
ラズマ放電空間に隣接して設置されたガス吸入ダクト6
6から、プラズマ雰囲気中に存在する「第4A族原子を
含まない種」をパラジウム(Pd)合金隔膜67を通し
て水素除去用排気管68へ排気する。パラジウム(P
d)合金隔膜67は、不図示の加熱ヒーターにより40
0℃に加熱されている。また、真空容器内圧力計72の
計測値よりも水素除去用排気管内圧力計73の計測値が
低圧になるように、ガス導入管61から導入するガス流
量および水素除去用排気管68、真空容器用排気管69
のコンダクタンスを調整する。本構成を用いることによ
り、第4A族原子および水素原子を含む化合物から構成
されるガスからプラズマ放電分解によって生成された
「第4A族原子を含まない種」を、プラズマ放電雰囲気
中から除去することが可能となる。
In the plasma CVD apparatus of this configuration, the gas suction duct 6 installed adjacent to the plasma discharge space
From 6, the “species not containing Group 4A atoms” present in the plasma atmosphere are exhausted to the hydrogen removal exhaust pipe 68 through the palladium (Pd) alloy diaphragm 67. Palladium (P
d) The alloy diaphragm 67 is heated to 40 mm by a heater (not shown).
Heated to 0 ° C. Also, the gas flow rate introduced from the gas introduction pipe 61 and the hydrogen removal exhaust pipe 68, the vacuum vessel are set so that the measurement value of the hydrogen removal exhaust pipe pressure gauge 73 becomes lower than the measurement value of the vacuum vessel pressure gauge 72. Exhaust pipe 69
Adjust the conductance of By using this configuration, “species not containing Group 4A atoms” generated by plasma discharge decomposition from a gas composed of a compound containing Group 4A atoms and hydrogen atoms is removed from the plasma discharge atmosphere. Becomes possible.

【0040】本発明の方法は、プラズマを生起させる手
段として、高周波電力を真空容器内原料ガスに印加する
ことを特徴としている。高周波電力の周波数帯として
は、13.56MHzに代表されるRF帯、RF帯より
も高周波であるVHF帯、さらには2.45GHzに代
表されるマイクロ波帯等が考えられるが、真空容器内に
てプラズマ放電を生起可能な高周波であれば特にこれら
に限定されるものではない。さらに高周波電力導入手段
としては、カソード/アノード電極が対になった構造と
して代表される平行平板空電極構造であってもよいし、
棒状のアンテナ構造であってもよい。また、マイクロ波
帯の電力導入手段として有効な、絶縁性誘電体材を透過
させて真空容器内に電力導入を行うといった無電極放電
の代表とされるアプリケーター構造(誘電体窓構造)で
あってもよい。
The method of the present invention is characterized in that high-frequency power is applied to a source gas in a vacuum vessel as means for generating plasma. As the frequency band of the high frequency power, an RF band represented by 13.56 MHz, a VHF band which is higher in frequency than the RF band, and a microwave band represented by 2.45 GHz can be considered. However, the frequency is not particularly limited as long as it can generate plasma discharge. Further, the high frequency power introducing means may be a parallel plate empty electrode structure represented by a structure in which a cathode / anode electrode is paired,
A rod-shaped antenna structure may be used. Further, an applicator structure (dielectric window structure), which is effective as a microwave band power introduction means and is representative of an electrodeless discharge in which an insulating dielectric material is transmitted and power is introduced into a vacuum vessel. Is also good.

【0041】本発明の方法においては、薄膜を形成する
基板として、導電性を有する長尺な帯状部材を用いるこ
とを特徴としている。SUS304等に代表されるステ
ンレス材、あるいはアルミニウム材等導電性を有する材
質を厚さ0.2mm程度に圧延したロール材であれば特
に限定されるものではない。
The method of the present invention is characterized in that a long strip having conductivity is used as a substrate on which a thin film is formed. The material is not particularly limited as long as it is a roll material obtained by rolling a conductive material such as stainless steel represented by SUS304 or the like or an aluminum material to a thickness of about 0.2 mm.

【0042】本発明の方法においては、薄膜を形成する
基板の加熱温度として、300℃以上550℃以下の範
囲内の一定温度、さらに望ましくは、350℃以上50
0℃以下の範囲内の一定温度に維持されることが望まし
い。基板温度は、薄膜の堆積メカニズムに深く関係し、
その設定値の選定は重要な要素である。アモルファスシ
リコンのプラズマCVDにおいては、一般的に300℃
以下の温度領域では基板表面上は結合水素原子で被覆さ
れているといわれ、300℃以上の高温度領域になって
くると結合水素の脱離が増加していく結果、薄膜成長表
面において第4A族原子この場合シリコン原子)の未結
合手が増加していくとされている。未結合種が増加する
ということは、成膜に寄与する種が基板表面に到達した
場合、結合が比較的容易に行われ、かつ定着しやすいと
いうことである。
In the method of the present invention, the heating temperature of the substrate on which the thin film is to be formed is a constant temperature in the range of 300 ° C. to 550 ° C., more preferably 350 ° C. to 50 ° C.
It is desirable that the temperature be maintained at a constant temperature within the range of 0 ° C. or less. Substrate temperature is closely related to the deposition mechanism of the thin film,
Selection of the set value is an important factor. In plasma CVD of amorphous silicon, generally 300 ° C.
It is said that the surface of the substrate is covered with bonded hydrogen atoms in the following temperature range, and the desorption of bonded hydrogen increases in a high temperature range of 300 ° C. or more, and as a result, 4A It is said that dangling bonds of group atoms (in this case, silicon atoms) increase. The increase in unbonded species means that, when the species contributing to film formation reaches the substrate surface, the bonding is relatively easily performed and is easily fixed.

【0043】一方、600℃を超えた温度の高い領域で
は、加熱ヒーターから堆積薄膜へ対して与えられるエネ
ルギーが大きすぎ、堆積薄膜が結晶化してしまう可能性
が大きい。このことから、本発明において非単結晶半導
体薄膜を形成する際には、薄膜形成に寄与する第4A族
原子を含有する種が基板表面に到達し付着する確率を増
加させた状況を作るという意味で、基板温度の設定値と
して、300℃以上550℃以下の範囲が望ましく、3
50℃以上500℃以下の範囲内に設定されることがさ
らに望ましいといえる。この理由は、以下に、特に実施
例の記載のおいて詳述する。
On the other hand, in a high temperature region exceeding 600 ° C., the energy applied from the heater to the deposited thin film is too large, and the deposited thin film is likely to be crystallized. This means that when a non-single-crystal semiconductor thin film is formed in the present invention, a situation is created in which the probability of the species containing Group 4A atoms contributing to the thin film formation reaching and adhering to the substrate surface is increased. It is preferable that the set value of the substrate temperature be in the range of 300 ° C. or more and 550 ° C. or less.
It can be said that it is more desirable that the temperature be set in the range of 50 ° C. or more and 500 ° C. or less. The reason for this will be described in detail below, particularly in the description of the embodiments.

【0044】本発明の方法においては、真空容器内を排
気するためのガス排気機構として、油拡散ポンプを使う
ことを特徴としている。油拡散ポンプは、他の代表的な
真空排気ポンプ、例えば、メカニカルブースターポン
プ、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ等に比べて、
ガス排気量、排気速度ともに大きくすることが容易であ
り、なおかつ分子量の重い気体よりも軽い気体(水素
等)を選択的に排気する特性に優れる特徴を有する。こ
の排気特性により、本発明における、水素分子、水素原
子、水素中性活性種、水素イオン等の「第4A族原子を
含まない種」をプラズマ雰囲気中から選択的かつ積極的
に除去する手段としては好都合であるといえる。
The method of the present invention is characterized in that an oil diffusion pump is used as a gas exhaust mechanism for exhausting the inside of the vacuum vessel. The oil diffusion pump is different from other typical vacuum pumps, for example, a mechanical booster pump, a rotary pump, a turbo molecular pump, and the like.
It has characteristics that it is easy to increase both the gas exhaust amount and the exhaust speed, and is excellent in the characteristic of selectively exhausting a gas (such as hydrogen) which is lighter than a gas having a high molecular weight. Due to this exhaust characteristic, the present invention provides a means for selectively and positively removing “species not containing Group 4A atoms” such as hydrogen molecules, hydrogen atoms, hydrogen neutral active species, and hydrogen ions from the plasma atmosphere. Can be said to be convenient.

【0045】上記の実施形態によって、太陽電池等の光
起電力素子層等を構成するアモルファスシリコン薄膜や
アモルファスシリコン合金等の非単結晶半導体薄膜を形
成する際に、第4A族原子および水素原子を含む化合物
から構成される原料ガスを有効利用することができ、同
時に薄膜の堆積速度を大きくすることが可能となる。ま
た、堆積速度を大きくした場合においても薄膜中の含有
水素量を増加させることなく膜質の悪化を抑制、向上さ
せ得る。さらに製造コスト面でより安価に、膜質面でよ
り高品位な薄膜を形成することが可能となる。
According to the above embodiment, when forming an amorphous silicon thin film or a non-single-crystal semiconductor thin film such as an amorphous silicon alloy constituting a photovoltaic element layer of a solar cell or the like, a Group 4A atom and a hydrogen atom are used. It is possible to effectively use the source gas composed of the containing compound, and at the same time, it is possible to increase the deposition rate of the thin film. Further, even when the deposition rate is increased, deterioration of the film quality can be suppressed and improved without increasing the hydrogen content in the thin film. Further, it becomes possible to form a thin film of higher quality in terms of film quality at a lower cost in terms of manufacturing cost.

【0046】[0046]

【実施例】(実施例1)図3は、本発明の非単結晶半導
体シングル型光起電力素子製造装置の一例を示す模式的
概念図である。送り出し容器1、第1の導電層形成容器
2、i型層形成容器3、第2の導電層形成容器4、巻き
取り容器5をそれぞれ各ガスゲート6を隔てて連結され
た構造を有し、帯状部材を真空中にて連続的に搬送可能
な搬送系を備える。i型層作製用真空容器3として、図
2に示したようなパラジウム(Pd)合金隔膜を備えた
構造と同等の真空容器で構成されている。
(Embodiment 1) FIG. 3 is a schematic conceptual view showing an example of a non-single-crystal semiconductor single-type photovoltaic device manufacturing apparatus of the present invention. It has a structure in which the feeding container 1, the first conductive layer forming container 2, the i-type layer forming container 3, the second conductive layer forming container 4, and the winding container 5 are connected to each other via respective gas gates 6, and has a strip shape. A transport system capable of continuously transporting the members in a vacuum is provided. The i-type layer forming vacuum vessel 3 is constituted by a vacuum vessel equivalent to a structure having a palladium (Pd) alloy diaphragm as shown in FIG.

【0047】このような装置構成で、導電性の帯状部材
8を連続的に搬送可能なロール・ツー・ロール(Roll t
o Roll)方式を採用した連続プラズマCVD法に基づき
シングル型光起電力素子を製作した(素子−実1)。以
下に具体的な製作例を述べる。
With such an apparatus configuration, a roll-to-roll (Roll t-roll) capable of continuously transporting the conductive strip 8 can be used.
o) A single-type photovoltaic device was manufactured based on a continuous plasma CVD method employing a (roll) method (device-actual 1). A specific production example will be described below.

【0048】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
1に、十分に脱脂洗浄を行い、下部電極として、スパッ
タリング法により、銀薄膜を100nm、ZnO薄膜を
1μm蒸着してあるSUS430BA製の帯状部材8
(幅120mm×長さ200m×厚さ0.13mm)の
巻きつけられたボビン17をセットし、この帯状部材8
をガスゲート、各非単結晶層作製用真空容器を介して、
帯状部材巻き取り機構を有する真空容器5まで通し、た
るみのない程度に張力調整を行った。
First, the vacuum vessel 1 having a substrate sending-out mechanism is sufficiently degreased and cleaned, and as a lower electrode, a band member 8 made of SUS430BA having a silver thin film of 100 nm and a ZnO thin film of 1 μm deposited by sputtering.
A bobbin 17 wound around (width 120 mm × length 200 m × thickness 0.13 mm) is set.
Through a gas gate, a vacuum vessel for making each non-single-crystal layer,
The sheet was passed through a vacuum vessel 5 having a belt-like member winding mechanism, and the tension was adjusted to a level where there was no slack.

【0049】そこで、各真空容器1、2、3、4、5を
不図示の真空ポンプで1×10-4Torr以下まで真空引き
した。
Therefore, the vacuum containers 1, 2, 3, 4, and 5 were evacuated to 1 × 10 −4 Torr or less by a vacuum pump (not shown).

【0050】次に、ガスゲートに各々ゲートガス導入管
14よりゲートガスとしてH2を各々800sccm流
し、各々ランプヒータ9により、帯状部材8を、各々3
50℃、350℃、300℃に加熱した。そして、第1
の導電層形成容器には、SiH4ガスを60sccm、
PH3ガス(2%H2希釈品)を50sccm、H2ガス
を500sccm、i型層形成容器には、SiH4ガス
を100sccm、第2の導電層形成容器には、SiH
4ガスを20sccm、BF3ガス(2%H2希釈品)を
100sccm、H2ガスを2000sccmを、ガス
導入管12より夫々導入した。
Next, 800 sccm of H 2 was flowed as a gate gas from the gate gas inlet pipe 14 to the gas gates, and the strip members 8 were moved by the lamp heaters 9 to 3 g each.
Heated to 50 ° C, 350 ° C, 300 ° C. And the first
60 sccm of SiH 4 gas in the conductive layer forming container of
PH 3 gas (2% H 2 diluted product) is 50 sccm, H 2 gas is 500 sccm, SiH 4 gas is 100 sccm in the i-type layer forming container, SiH 4 gas is in the second conductive layer forming container.
20 sccm of 4 gases, 100 sccm of BF 3 gas (diluted with 2% H 2 ), and 2000 sccm of H 2 gas were introduced from the gas introduction pipe 12 respectively.

【0051】真空容器1内の圧力が、真空容器内真空計
16で1.0Torrになるようにコンダクタンスバルブ2
0で調整した。真空容器2内の圧力が、真空容器内真空
計16で1.5Torrになるように不図示のコンダクタン
スバルブで調整した。真空容器3内の圧力が、真空容器
内真空計16で2.0Torrになるように不図示のコンダ
クタンスバルブで調整した。真空容器4内の圧力が、真
空容器内真空計16で1.6Torrになるように不図示の
コンダクタンスバルブで調整した。真空容器5内の圧力
が、真空容器内真空計16で1.0Torrになるようにコ
ンダクタンスバルブ20で調整した。水素除去用排気口
33の圧力が、水素除去用排気管内圧力計30で0.0
2Torrになるよう不図示のコンダクタンスバルブで調整
した。
The conductance valve 2 is controlled so that the pressure in the vacuum vessel 1 becomes 1.0 Torr by the vacuum gauge 16 in the vacuum vessel.
Adjusted at 0. The pressure in the vacuum vessel 2 was adjusted with a conductance valve (not shown) so that the pressure in the vacuum vessel 2 became 1.5 Torr by the vacuum gauge 16 in the vacuum vessel. The pressure in the vacuum vessel 3 was adjusted with a conductance valve (not shown) so that the pressure in the vacuum vessel 3 became 2.0 Torr by the vacuum gauge 16 in the vacuum vessel. The pressure in the vacuum vessel 4 was adjusted by a conductance valve (not shown) so that the pressure in the vacuum vessel 16 became 1.6 Torr by the vacuum gauge 16 in the vacuum vessel. The conductance valve 20 adjusted the pressure in the vacuum vessel 5 to 1.0 Torr with the vacuum gauge 16 in the vacuum vessel. When the pressure of the hydrogen removal exhaust port 33 is 0.0
It was adjusted with a conductance valve (not shown) so that the pressure became 2 Torr.

【0052】その後、第1の導電層形成容器内のカソー
ド電極に、RF電力を400W導入し、i型層形成容器
内のカソード電極に、RF電力を400W導入し、第2
の導電層形成容器内のカソード電極に、RF電力を80
0W導入した。
Thereafter, 400 W of RF power was introduced to the cathode electrode in the first conductive layer forming container, and 400 W of RF power was introduced to the cathode electrode in the i-type layer forming container.
RF power is applied to the cathode electrode in the conductive layer forming container of
0W was introduced.

【0053】次に、帯状部材8を図中の矢印の方向に搬
送させ、帯状部材上に、第1の導電型層を真空容器2
で、i型層を真空容器3で、第2の導電型層を真空容器
4で、順に形成した。
Next, the belt-shaped member 8 is transported in the direction of the arrow in the figure, and the first conductive type layer is placed on the belt-shaped member in the vacuum vessel 2.
Then, the i-type layer was formed in the vacuum vessel 3 and the second conductivity type layer was formed in the vacuum vessel 4 in this order.

【0054】i型層形成時には、パラジウム(Pd)合
金隔膜32を、不図示の加熱ヒーターによって400℃
に加熱維持した。ガス吸入ダクト31から、放電空間の
中に存在する「第4A族原子を含まない種」を、加熱さ
れたパラジウム(Pd)合金隔膜32を介して水素除去
用排気口に導き排気することで、プラズマ放電空間に存
在する「第4A族原子を含まない種」の分圧を下げてi
型層薄膜を形成した。
When the i-type layer is formed, the palladium (Pd) alloy diaphragm 32 is heated to 400 ° C. by a heater (not shown).
Was maintained. The “species containing no Group 4A atom” present in the discharge space from the gas suction duct 31 is guided to the exhaust port for hydrogen removal through the heated palladium (Pd) alloy diaphragm 32 and is exhausted. Reduce the partial pressure of the "species not containing group 4A atoms" existing in the plasma discharge space to reduce the i
A mold layer thin film was formed.

【0055】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In23+SnO2)を真空蒸着にて80
nm蒸着し、さらに集電電極として、AIを真空蒸着に
て2μm蒸着し、光起電力素子を作成した(素子−実
1)。
Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was applied as a transparent electrode on the second conductivity type layer by vacuum evaporation to a thickness of 80%.
Then, AI was vacuum-deposited at 2 μm as a current collecting electrode to form a photovoltaic device (device-Ex. 1).

【0056】以上の、光起電力素子の作成条件を表1に
示す。また、図4は、シングル型光起電力素子の構成例
を示す概念的な断面図である。なお、図4のシングル型
光起電力素子は、SUS基板81、Ag薄膜82、Zn
O薄膜83、第1の導電型層84、i型層85、第2の
導電型層86、ITO87、集電電極88、の各部によ
り構成される。
Table 1 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above. FIG. 4 is a conceptual cross-sectional view illustrating a configuration example of a single type photovoltaic element. The single-type photovoltaic element shown in FIG. 4 includes a SUS substrate 81, an Ag thin film 82, Zn
Each of the O thin film 83, the first conductivity type layer 84, the i-type layer 85, the second conductivity type layer 86, the ITO 87, and the current collecting electrode 88.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】(比較例1)図3のi型層作製用真空容器
として、一切の水素除去手段を有さない図5および図6
に示したような従来の典型であるところの平行平板電極
構造を備えた真空容器を使用したこと、および表2に示
した作製条件にしたこと以外は、実施例1と同様の手順
および成膜条件にてシングル型光起電力素子を製作した
(素子−比1)。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 FIGS. 5 and 6 without any hydrogen removing means as the vacuum vessel for producing the i-type layer in FIG.
The procedure and film formation were the same as in Example 1, except that a vacuum vessel having a parallel plate electrode structure, which was a typical example of the related art, was used, and the manufacturing conditions shown in Table 2 were used. A single type photovoltaic element was manufactured under the conditions (element-ratio 1).

【0059】実施例1(素子−実1)および比較例1
(素子−比1)で作成した光起電力素子の、変換効率、
特性均一性および歩留の評価を行なった。電流電圧特性
は、10mおきに5cm角の面積で初出し、AM−1.
5(100mW/cm2)光照射下に設置し、光電変換
効率を測定し、評価した。その結果を表2に示す。各値
は、素子−比1の各特性を1.00とした場合の任意値
である。
Example 1 (Element-Example 1) and Comparative Example 1
Conversion efficiency of the photovoltaic element prepared in (element-ratio 1),
Characteristics uniformity and yield were evaluated. The current-voltage characteristics were first obtained at an area of 5 cm square every 10 m, and AM-1.
5 (100 mW / cm 2 ), and the photoelectric conversion efficiency was measured and evaluated. Table 2 shows the results. Each value is an arbitrary value when each characteristic of the element-ratio 1 is 1.00.

【0060】特性均一性は、実施例1(素子−実1)、
比較例1(素子−比1)で作成した帯状部材上の光起電
力素子を、10mおきに5cm角の面積で切出し、AM
−1.5(100mW/cm2)光照射下に設置し、光
電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを
評価した。比較例1(素子−比1)の光起電力素子を基
準にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の
結果を表2に示す。
The uniformity of the characteristics was determined in Example 1 (element-actual 1),
The photovoltaic element on the belt-shaped member prepared in Comparative Example 1 (element-ratio 1) was cut out at an area of 5 cm square every 10 m, and the AM
It was installed under -1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation, and the photoelectric conversion efficiency was measured to evaluate the variation in the photoelectric conversion efficiency. Table 2 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the magnitude of the variation was determined based on the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1).

【0061】歩留は、実施例1(素子−実1)、比較例
1(素子−比1)で作成した帯状部材上の光起電力素子
を、10mおきに5cm角の面積で切出し、その暗状態
でのシャント抵抗を測定し、抵抗値が1×103オーム
・cm2以上のものを良品としてカウントし、全数中の
比率を百分率で表し、評価した。このようにして求め
た、実施例1(素子−実1)および比較例1(素子−比
1)の光起電力素子の歩留を求めた結果を表2に示す。
The yield was determined by cutting out the photovoltaic elements on the belt-shaped member prepared in Example 1 (element-actual 1) and Comparative Example 1 (element-ratio 1) in an area of 5 cm square every 10 m. The shunt resistance in the dark state was measured, and those having a resistance value of 1 × 10 3 ohm · cm 2 or more were counted as non-defective products, and the ratio of all the products was expressed as a percentage and evaluated. Table 2 shows the results of the yields of the photovoltaic elements of Example 1 (element-actual 1) and Comparative Example 1 (element-ratio 1) thus determined.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】素子−実1では、素子−比1に比べ、変換
効率が1.08倍に、変換効率のばらつきが1.15倍
に、歩留まりが1.23倍にそれぞれ向上した。
In the device-actual 1, the conversion efficiency was improved to 1.08 times, the variation in the conversion efficiency was increased to 1.15 times, and the yield was increased to 1.23 times, respectively, as compared with the device-ratio 1.

【0064】表2に示すように、比較例1(素子−比
1)の光起電力素子に対して、実施例1(素子−実1)
の光起電力素子は、変換効率、特牲均一性及び歩留のい
ずれにおいても優れており、本発明の作製方法により作
製した光起電力素子が、優れた特性を有し、均一性、生
産性も向上することが判明し、本発明の効果が実証され
た。
As shown in Table 2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1) was changed to Example 1 (element-actual 1).
Is excellent in all of conversion efficiency, characteristic uniformity and yield, and the photovoltaic element manufactured by the manufacturing method of the present invention has excellent characteristics, uniformity, It was also found that the properties were improved, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0065】(実施例2)実施例2では、基板温度の検
討を行い、i型層作製用真空容器内のランプヒータ9の
制御値を変更し、基板温度がそれぞれ異なる7設定値
(250℃、300℃、400℃、450℃、500
℃、550℃、600℃)になるようにしたこと以外は
実施例1と同様の手順により、7種類のシングル型光起
電力素子を作製した(素子−実2〜8)。
Example 2 In Example 2, the substrate temperature was examined, the control value of the lamp heater 9 in the i-type layer forming vacuum vessel was changed, and the substrate temperature was changed to 7 set values (250 ° C.). , 300 ° C, 400 ° C, 450 ° C, 500
° C, 550 ° C, and 600 ° C), and seven types of single-type photovoltaic elements were produced in the same procedure as in Example 1 (elements-Examples 2 to 8).

【0066】実施例2〜8で作成した光起電力素子の変
換効率、特性均一性および歩留の評価を実施例1と同様
にして行なった。その結果を表3に示す。各値は、素子
−実2の各特性を1.00とした場合の任意値である。
また、350℃時の値は、実施例1で作製した素子(素
子−実1)のデータを再度載せている。
The conversion efficiency, characteristic uniformity and yield of the photovoltaic elements produced in Examples 2 to 8 were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results. Each value is an arbitrary value when each characteristic of the element-real 2 is set to 1.00.
As for the value at 350 ° C., the data of the element (element-actual 1) manufactured in Example 1 is shown again.

【0067】[0067]

【表3】 [Table 3]

【0068】表3に示すように、i型層形成時基板温度
が、300℃以上550℃以下の範囲内において、各特
性値が向上することがわかった。さらには、350℃以
上500℃以下の範囲内において、一層各特性値が向上
することがわかった。すなわち、素子―実3、素子―実
1、素子―実4、素子―実5、素子―実6、素子―実7
の6種類の光起電力素子は、変換効率、特性均一性及び
歩留のいずれにおいても優れている。さらには、素子―
実1、素子―実4、素子―実5、素子―実6の4種類の
光起電力素子は、一層変換効率、特性均一性及び歩留の
いずれにおいても優れており、本発明の作製方法により
作製した光起電力素子が、優れた特性を有し、均一性、
生産性も向上することが判明し、本発明の効果が実証さ
れた。
As shown in Table 3, when the substrate temperature at the time of forming the i-type layer was in the range of 300 ° C. or more and 550 ° C. or less, it was found that each characteristic value was improved. Furthermore, it was found that each characteristic value was further improved in the range of 350 ° C. or more and 500 ° C. or less. That is, element-actual 3, element-actual 1, element-actual 4, element-actual 5, element-actual 6, element-actual 7
The six types of photovoltaic elements are excellent in conversion efficiency, characteristic uniformity, and yield. Furthermore, the element
The four types of photovoltaic elements, ie, element 1, element-element 4, element-element 5, and element-element 6, are more excellent in conversion efficiency, characteristic uniformity, and yield. The photovoltaic element produced by has excellent characteristics, uniformity,
The productivity was also found to be improved, demonstrating the effect of the present invention.

【0069】尚、上記は本発明の好適な実施の一例であ
る。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能であ
る。
The above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
プラズマCVD装置および非単結晶半導体薄膜形成方法
は、原料ガス自体の分解によって生成される第4A族原
子を含まない種をプラズマ雰囲気中から除去してこの第
4A族原子を含まない種の分圧を下げている。よって、
高堆積速度および高膜質という相反する目的を高いレベ
ルで両立させて半導体薄膜を形成可能となり、光起電力
素子を連続的に作製する場合においては、大面積にわた
って高品質で優れた均一性を有し、欠陥の少ない光起電
力素子を高いスループットで大量に再現良く生産するこ
とが可能となる。
As is clear from the above description, the plasma CVD apparatus and the method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film of the present invention employ a method in which a species not containing Group 4A atoms generated by decomposition of a raw material gas itself is removed from a plasma atmosphere. It is removed from the inside to lower the partial pressure of the species not containing the Group 4A atom. Therefore,
It is possible to form a semiconductor thin film by balancing the contradictory objectives of high deposition rate and high film quality at a high level, and when manufacturing photovoltaic devices continuously, it has high quality and excellent uniformity over a large area. In addition, it is possible to produce a large number of photovoltaic elements with few defects with high throughput and high reproducibility.

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

【図1】本発明のプラズマCVD装置の一実施形態を示
す概念的模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a plasma CVD apparatus according to the present invention.

【図2】プラズマCVD装置の他の実施形態を示す概念
的模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the plasma CVD apparatus.

【図3】適用例を示す非単結晶は半導体シングル型光起
電力素子製造装置の概念的模式図である。
FIG. 3 is a conceptual schematic view of a non-single-crystal semiconductor single photovoltaic device manufacturing apparatus showing an application example.

【図4】非単結晶半導体薄膜形成方法により形成された
シングル型光超電力素子の概念的断面図である。
FIG. 4 is a conceptual sectional view of a single-type optical superpower device formed by a non-single-crystal semiconductor thin film forming method.

【図5】従来のプラズマCVD装置の概念的模式図であ
る。
FIG. 5 is a conceptual schematic diagram of a conventional plasma CVD apparatus.

【図6】薄膜の膜中含有水素量の堆積速度依存性を説明
するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the deposition rate dependence of the hydrogen content in the thin film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4、5 真空容器 6 ガスゲート 8 帯状部材 9 ランプヒータ 11 真空容器用排気口 12 ガス導入管 14 ゲートガス導入管 15 排気口 16 真空容器内真空計 17 送り出しボビン 18 巻き取りボビン 20 コンダクタンスバルブ 21、22 ステアリングローラー 30 水素除去用排気管内圧力計 31 ガス吸入ダクト 32 パラジウム(Pd)合金隔膜 33 水素除去用排気口 41 ガス導入管 42 真空容器 43 電力印加電極(カソード電極) 44 絶縁ガイシ 45 高周波電源 46 水素吸着合金 47 水冷機構 48 真空容器用排気管 49 接地電極(アノード電極) 50 基板 51 真空容器内圧力計 61 ガス導入管 62 真空容器 63 電力印加電極(カソード電極) 64 絶縁ガイシ 65 高周波電源 66 ガス吸入ダクト 67 パラジウム(Pd)合金隔膜 68 水素除去用排気管 69 真空容器用排気管 70 接地電極(アノード電極) 71 基板 72 真空容器内圧力計 73 水素除去用排気管内圧力計 81 SUS基板 82 Ag薄膜 83 ZnO薄膜 84 第1の導電型層 85 i型層 86 第2の導電型層 87 ITO 88 集電電極 91 ガス導入管 92 真空容器 93 電力印加電極(カソード電極) 94 絶縁ガイシ 95 高周波電源 96 排気管 97 接地電極(アノード電極) 98 基板 99 真空容器内圧力計 1, 2, 3, 4, 5 Vacuum container 6 Gas gate 8 Band member 9 Lamp heater 11 Exhaust port for vacuum container 12 Gas inlet tube 14 Gate gas inlet tube 15 Exhaust port 16 Vacuum gauge in vacuum container 17 Delivery bobbin 18 Winding bobbin 20 Conductance valves 21, 22 Steering roller 30 Pressure gauge in exhaust pipe for hydrogen removal 31 Gas suction duct 32 Palladium (Pd) alloy diaphragm 33 Exhaust port for hydrogen removal 41 Gas introduction pipe 42 Vacuum container 43 Power supply electrode (cathode electrode) 44 Insulation insulator 45 High-frequency power supply 46 Hydrogen adsorption alloy 47 Water cooling mechanism 48 Exhaust pipe for vacuum vessel 49 Ground electrode (anode electrode) 50 Substrate 51 Pressure gauge in vacuum vessel 61 Gas introduction pipe 62 Vacuum vessel 63 Power supply electrode (cathode electrode) 64 Insulating insulator 65 High frequency power supply 66 Gas suction Cut 67 Palladium (Pd) alloy diaphragm 68 Exhaust pipe for removing hydrogen 69 Exhaust pipe for vacuum vessel 70 Ground electrode (anode electrode) 71 Substrate 72 Pressure gauge in vacuum vessel 73 Pressure gauge in exhaust pipe for hydrogen removal 81 SUS substrate 82 Ag thin film 83 ZnO thin film 84 first conductivity type layer 85 i-type layer 86 second conductivity type layer 87 ITO 88 current collecting electrode 91 gas introduction tube 92 vacuum vessel 93 power application electrode (cathode electrode) 94 insulating insulator 95 high frequency power supply 96 exhaust pipe 97 Ground electrode (anode electrode) 98 Substrate 99 Pressure gauge in vacuum vessel

フロントページの続き (72)発明者 矢島 孝博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 4K030 AA06 AA17 BA30 CA02 CA17 FA03 GA14 JA10 KA30 LA16 5F045 AA08 AB04 AB05 AC01 AC14 AC16 AC17 AD07 AD08 AD09 AE21 BB09 CA13 DP22 EC05 EG01 EH13 5F051 AA04 AA05 CA15 CA16 CA26Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Yajima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masahiro Kanai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. F term (reference) 4K030 AA06 AA17 BA30 CA02 CA17 FA03 GA14 JA10 KA30 LA16 5F045 AA08 AB04 AB05 AC01 AC14 AC16 AC17 AD07 AD08 AD09 AE21 BB09 CA13 DP22 EC05 EG01 EH13 5F051 AA04 AA05 CA15 CA16 CA26

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第4A族原子および水素原子を含む化合
物から構成される原料ガスをガス排気機構を有する真空
容器内に導入し、プラズマ放電を生起させて該原料ガス
を分解し、所望の温度に加熱された所定の基板上にi型
の半導体薄膜を堆積させるプラズマCVD装置におい
て、 前記原料ガス自体の分解によって生成される第4A族原
子を含まない種をプラズマ雰囲気中から除去して該第4
A族原子を含まない種の分圧を下げる手段を設けたこと
を特徴とするプラズマCVD装置。
1. A source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom is introduced into a vacuum vessel having a gas exhaust mechanism, and a plasma discharge is generated to decompose the source gas to a desired temperature. In a plasma CVD apparatus for depositing an i-type semiconductor thin film on a predetermined substrate heated to a temperature of, a species not containing Group 4A atoms generated by decomposition of the source gas itself is removed from a plasma atmosphere to remove the species. 4
A plasma CVD apparatus comprising means for lowering the partial pressure of a species not containing Group A atoms.
【請求項2】 第4A族原子および水素原子を含む化合
物から構成される原料ガスとして、炭素原子を含むガス
化し得る化合物を用いることを特徴とする請求項1記載
のプラズマCVD装置。
2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a gasizable compound containing a carbon atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom.
【請求項3】 第4A族原子および水素原子を含む化合
物から構成される原料ガスとして、シリコン原子を含む
ガス化し得る化合物を用いることを特徴とする請求項1
記載のプラズマCVD装置。
3. A gaseous compound containing a silicon atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom.
The plasma CVD apparatus as described in the above.
【請求項4】 第4A族原子および水素原子を含む化合
物から構成される原料ガスとして、ゲルマニウム原子を
含むガス化し得る化合物を用いることを特徴とする請求
項1記載のプラズマCVD装置。
4. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a gasizable compound containing a germanium atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom.
【請求項5】 プラズマ放電を生起させる手段として、
高周波放電を用いることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれか1項に記載のプラズマCVD装置。
5. A means for generating a plasma discharge,
The plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a high-frequency discharge is used.
【請求項6】 基板として、導電性を有する長尺な帯状
部材を用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か1項に記載のプラズマCVD装置。
6. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein a long strip having conductivity is used as the substrate.
【請求項7】 プラズマ中に存在する第4A族原子を含
まない種を除去する手段として、水素吸着合金を使用す
ることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記
載のプラズマCVD装置。
7. The plasma CVD method according to claim 1, wherein a hydrogen-adsorbing alloy is used as a means for removing species not containing Group 4A atoms present in the plasma. apparatus.
【請求項8】 プラズマ中に存在する第4A族原子を含
まない種を除去する手段として、パラジウム(Pd)を
主成分とする合金を用いて該合金の水素ろ過特牲を利用
することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に
記載のプラズマCVD装置。
8. A method for removing species that do not contain Group 4A atoms present in plasma by using an alloy containing palladium (Pd) as a main component and utilizing the hydrogen filtration characteristics of the alloy. The plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein
【請求項9】 真空容器のガス排気機構として油拡散ポ
ンプを用いることを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
か1項に記載のプラズマCVD装置。
9. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein an oil diffusion pump is used as a gas exhaust mechanism of the vacuum vessel.
【請求項10】 第4A族原子および水素原子を含む化
合物から構成される原料ガスをガス排気機構を有する真
空容器内に導入し、プラズマ放電を生起させて該原料ガ
スを分解し、所望の温度に加熱された所定の基板上にi
型の半導体薄膜を堆積させる非単結晶半導体薄膜形成方
法において、 前記原料ガス自体の分解によって生成される第4A族原
子を含まない種をプラズマ雰囲気中から除去して該第4
A族原子を含まない種の分圧を下げる工程を設けたこと
を特徴とする非単結晶半導体薄膜形成方法。
10. A source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom is introduced into a vacuum vessel having a gas exhaust mechanism, and a plasma discharge is generated to decompose the source gas to a desired temperature. I on a predetermined substrate heated to
A non-single-crystal semiconductor thin film forming method for depositing a semiconductor thin film of the type, wherein a species not containing Group 4A atoms generated by decomposition of the source gas itself is removed from a plasma atmosphere.
A method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film, comprising a step of reducing a partial pressure of a species not containing a group A atom.
【請求項11】 第4A族原子および水素原子を含む化
合物から構成される原料ガスとして、炭素原子を含むガ
ス化し得る化合物を用いることを特徴とする請求項10
記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
11. A gaseous compound containing a carbon atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom.
The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to the above.
【請求項12】 第4A族原子および水素原子を含む化
合物から構成される原料ガスとして、シリコン原子を含
むガス化し得る化合物を用いることを特徴とする請求項
10記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
12. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein a gasizable compound containing silicon atoms is used as a source gas composed of a compound containing Group 4A atoms and hydrogen atoms. .
【請求項13】 第4A族原子および水素原子を含む化
合物から構成される原料ガスとして、ゲルマニウム原子
を含むガス化し得る化合物を用いることを特徴とする請
求項10記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
13. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein a gasizable compound containing a germanium atom is used as a source gas composed of a compound containing a Group 4A atom and a hydrogen atom. .
【請求項14】 真空容器に導入される原料ガスは、純
水素ガスで希釈を行わないことを特徴とする請求項10
乃至13のいずれか1項に記載の非単結晶半導体薄膜形
成方法。
14. The raw material gas introduced into the vacuum vessel is not diluted with pure hydrogen gas.
14. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any one of items 13 to 13.
【請求項15】 プラズマ放電を生起させる手段とし
て、高周波放電を用いることを特徴とする請求項10乃
至14のいずれか1項に記載の非単結晶半導体薄膜形成
方法。
15. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein a high-frequency discharge is used as a means for generating a plasma discharge.
【請求項16】 基板として、導電性を有する長尺な帯
状部材を用いることを特徴とする請求項10乃至15の
いずれか1項に記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
16. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein a long strip having conductivity is used as the substrate.
【請求項17】 基板は、300℃以上550℃以下の
範囲内の所定の一定温度にて加熱維持されることを特徴
とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の非単
結晶半導体薄膜形成方法。
17. The non-single-crystal semiconductor according to claim 10, wherein the substrate is heated and maintained at a predetermined constant temperature in a range from 300 ° C. to 550 ° C. Thin film formation method.
【請求項18】 基板は、350℃以上500℃以下の
範囲内の所定の一定温度にて加熱維持されることを特徴
とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の非単
結晶半導体薄膜形成方法。
18. The non-single-crystal semiconductor according to claim 10, wherein the substrate is heated and maintained at a predetermined constant temperature within a range from 350 ° C. to 500 ° C. Thin film formation method.
【請求項19】 プラズマ中に存在する第4A族原子を
含まない種を除去する工程において、水素吸着合金を使
用することを特徴とする請求項10乃至18のいずれか
1項に記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
19. The non-monolithic device according to claim 10, wherein a hydrogen-adsorbing alloy is used in the step of removing species that do not contain Group 4A atoms present in the plasma. A method for forming a crystalline semiconductor thin film.
【請求項20】 プラズマ中に存在する第4A族原子を
含まない種を除去する工程において、パラジウム(P
d)を主成分とする合金を用いて該合金の水素ろ過特牲
を利用することを特徴とする請求項10乃至18のいず
れか1項に記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
20. In the step of removing species not containing a Group 4A atom present in the plasma, the palladium (P
19. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to any one of claims 10 to 18, wherein an alloy containing d) as a main component is used and the hydrogen filtration property of the alloy is used.
【請求項21】 真空容器のガス排気機構として油拡散
ポンプを用いることを特徴とする請求項10乃至20の
いずれか1項に記載の非単結晶半導体薄膜形成方法。
21. The method for forming a non-single-crystal semiconductor thin film according to claim 10, wherein an oil diffusion pump is used as a gas exhaust mechanism of the vacuum vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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