JP2002170973A - Semiconductor element and method for forming the same - Google Patents

Semiconductor element and method for forming the same

Info

Publication number
JP2002170973A
JP2002170973A JP2000367648A JP2000367648A JP2002170973A JP 2002170973 A JP2002170973 A JP 2002170973A JP 2000367648 A JP2000367648 A JP 2000367648A JP 2000367648 A JP2000367648 A JP 2000367648A JP 2002170973 A JP2002170973 A JP 2002170973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forming
substrate
layer
oxygen
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000367648A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaharu Kondo
隆治 近藤
Sunao Yoshisato
直 芳里
Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Akira Sakai
明 酒井
Koichi Matsuda
高一 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000367648A priority Critical patent/JP2002170973A/en
Publication of JP2002170973A publication Critical patent/JP2002170973A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently form a semiconductor element where multiple silicon system thin films are laminated. SOLUTION: The forming method of the semiconductor element has a process for forming a plurality of pin junctions constituted of silicon system materials on a substrate by a high frequency plasma CVD method with the pressure of not more than atmospheric pressure. The forming method has a process for exposing a p-layer or an n-layer exposed to the surface of the pin junction to an atmosphere including oxygen after one pin junction is formed among the pin junctions, and a process for forming the n-layer or the p-layer of the other pin junction adjacent to one pin junction on the p-layer or the n-layer exposed to the atmosphere including oxygen and forming a pn interface.

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】本発明は半導体素子の形成方
法及び半導体素子に関するものである。
The present invention relates to a method for forming a semiconductor device and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波プラズマCVD法は、大面積化や
低温形成が容易であり、プロセススループットが向上す
るという利点を有し、シリコン系薄膜の形成方法として
有力な手段の一つである。
2. Description of the Related Art The high-frequency plasma CVD method has an advantage that a large area and a low temperature can be easily formed and the process throughput is improved, and is one of the promising means for forming a silicon-based thin film.

【0003】シリコン系薄膜からなる半導体接合を有す
る半導体素子の例として太陽電池について考えてみる
と、化石燃料を利用した既存のエネルギーに比べて、シ
リコン系薄膜を用いた太陽電池は、エネルギー源が無尽
蔵であること、発電過程がクリーンであるという利点が
あるものの、その普及を進めるためには、発電電力量あ
たりの単価をさらに下げることが必要である。そのため
に、低コスト化を実現する生産技術の確立や、光電変換
効率を高めるための技術の確立、さらには安定して所望
の特性をもつ半導体素子を形成するための均一性に関す
る技術の確立や、屋外に設置されることが多いという実
使用条件を考慮した耐環境性を高めるための技術の確立
は、重要な技術課題となっている。
Considering a solar cell as an example of a semiconductor device having a semiconductor junction made of a silicon-based thin film, an energy source of a solar cell using a silicon-based thin film is smaller than that of existing energy using fossil fuel. Although it has the advantage of being inexhaustible and having a clean power generation process, it is necessary to further reduce the unit price per generated power amount in order to promote its use. To that end, we have established a production technology to realize cost reduction, a technology to increase the photoelectric conversion efficiency, and a technology related to uniformity to form a semiconductor element with stable and desired characteristics. The establishment of a technique for improving the environmental resistance in consideration of the actual use condition that it is often installed outdoors is an important technical issue.

【0004】シリコン系薄膜からなる半導体接合を有す
る半導体素子の生産方法としては、単一の半導体形成容
器で所望の導電型の半導体層を順次形成する方法、p
層、i層、n層を独立の半導体形成容器で形成し不純物
ガスの混入を防ぐことができるバッチ方式と呼ばれる方
法などが知られている。
As a method for producing a semiconductor device having a semiconductor junction formed of a silicon-based thin film, a method of sequentially forming semiconductor layers of a desired conductivity type in a single semiconductor formation container, p.
There is known a method called a batch method in which a layer, an i-layer, and an n-layer are formed in an independent semiconductor formation container to prevent entry of an impurity gas.

【0005】不純物の混合を防ぎ、かつさらなる低コス
ト化を実現する生産方法として、米国特許4,400,
409号には、ロール・ツー・ロール(Roll to
Roll)方式を採用した、連続プラズマCVD法が
開示されている。この方法では、不純物ガスの混入を防
ぐべく設けられたガスゲートを介して設けられた複数の
グロー放電領域を通過するように基板を搬送することに
より、所望の導電型の半導体層を順次形成することが可
能である。ロール・ツー・ロール方式では、基板をロー
ルから巻きだしつつ搬送し他のロールに巻き取るという
工程を行っている。
US Pat. No. 4,400,400 discloses a production method for preventing mixing of impurities and realizing further cost reduction.
No. 409 includes Roll to Roll
A continuous plasma CVD method employing a (Roll) method is disclosed. In this method, a semiconductor layer of a desired conductivity type is sequentially formed by transporting a substrate so as to pass through a plurality of glow discharge regions provided through gas gates provided to prevent entry of impurity gas. Is possible. In the roll-to-roll method, a process is performed in which a substrate is conveyed while being unwound from a roll and wound around another roll.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これまでに提案されて
いる高周波プラズマCVD法は、半導体素子の形成方法
として優れたものであるが、pin接合が複数含まれて
いる場合や、p層、i層、n層が多層構成になっている
場合には、必要となる半導体形成容器の数が増加するこ
とになる。ここで、半導体素子の形成工程において、す
べての半導体形成容器がガスゲートを介して、もしくは
直接連結され、半導体層を連続的に形成する構成とした
場合には、一部の半導体形成容器のメンテナス・点検・
修理などが必要となる度に、装置全体の稼動を静止させ
る必要がある。また、長時間にわたって放電を継続させ
る形成方法においては、長時間の放電中によって生じる
熱や脱ガス量の変化などに起因する特性の時間依存性が
生じ、半導体素子の特性にばらつきを生じる問題点が生
じる。
The high-frequency plasma CVD method proposed so far is an excellent method for forming a semiconductor element. However, the method includes a case where a plurality of pin junctions are included, a p-layer, and an i-layer. When the layers and the n-layers have a multilayer structure, the number of necessary semiconductor forming containers increases. Here, in the process of forming the semiconductor element, when all the semiconductor forming containers are connected via a gas gate or directly to form a semiconductor layer continuously, the maintenance of some of the semiconductor forming containers is performed. inspection·
It is necessary to stop the operation of the entire apparatus every time repair or the like is required. Further, in the formation method in which the discharge is continued for a long time, there is a problem that the characteristics are time-dependent due to changes in the amount of heat and degassing generated during the long-time discharge, and the characteristics of the semiconductor element vary. Occurs.

【0007】本発明は、多数のシリコン系薄膜が積層さ
れた構成をもつ半導体素子を、効率よく形成することが
できる半導体素子の形成方法、さらには、より優れた均
一性と特性をもつ半導体素子の形成方法、および密着
性、耐環境性などに優れた半導体素子を提供することを
目的としている。
The present invention relates to a method for forming a semiconductor element having a configuration in which a large number of silicon-based thin films are stacked, and to a semiconductor element having better uniformity and characteristics. It is an object of the present invention to provide a method for forming a semiconductor element and a semiconductor element having excellent adhesion, environmental resistance and the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、大気圧以下の
圧力での高周波プラズマCVD法によって基板上にシリ
コン系材料からなる複数のpin接合を形成する工程を
有する半導体素子の形成方法であって、前記pin接合
のうち一のpin接合を形成した後に該pin接合の表
面に露出しているp層(p型半導体層)もしくはn層
(n型半導体層)を酸素含有雰囲気に曝す工程と、該酸
素含有雰囲気に曝されたp層もしくはn層上に前記一の
pin接合に隣接する他のpin接合のn層もしくはp
層を形成してpn界面を形成する工程と、を有すること
を特徴とする半導体素子の形成方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for forming a semiconductor device, comprising the step of forming a plurality of pin junctions made of a silicon-based material on a substrate by a high-frequency plasma CVD method at a pressure lower than the atmospheric pressure. Exposing a p-layer (p-type semiconductor layer) or an n-layer (n-type semiconductor layer) exposed on the surface of the pin junction after forming one of the pin junctions; An n-layer or p-layer of another pin junction adjacent to the one pin junction on the p-layer or n-layer exposed to the oxygen-containing atmosphere.
Forming a layer to form a pn interface.

【0009】本発明の好適な態様は、あるpin接合の
うち最後に形成される層(p層もしくはn層)を酸素含
有雰囲気に曝した後に、隣接するpin接合のうち最初
に形成される層(n層もしくはp層:酸素雰囲気に曝さ
れた層と反対の導電型の層)を形成する。
In a preferred aspect of the present invention, a layer formed last (p layer or n layer) of a certain pin junction is exposed to an oxygen-containing atmosphere, and then a layer formed first of adjacent pin junctions is exposed. (N-layer or p-layer: a layer of the opposite conductivity type to the layer exposed to the oxygen atmosphere).

【0010】本発明において、酸素含有雰囲気における
酸素分圧は1Pa以上であることが好ましい。また、か
かる酸素含有雰囲気として大気を用いてもよい。
In the present invention, the oxygen partial pressure in the oxygen-containing atmosphere is preferably 1 Pa or more. Alternatively, air may be used as the oxygen-containing atmosphere.

【0011】本発明において、前記酸素含有雰囲気に曝
す工程の前後で形成するpin接合中のi層(i型半導
体層)の一方が非晶質相であり、他方が結晶相を含むも
のであることが好ましい。かかる態様の好適な例は、非
晶質i層を有するpin接合のうち最後に形成される層
(p層もしくはn層)を酸素含有雰囲気に曝した後に、
隣接するpin接合(i層が微結晶、多結晶などの結晶
性層である、もしくは結晶相を含む)のうち最初に形成
される層(n層もしくはp層:酸素雰囲気に曝された層
と反対の導電型の層)を形成するものである。また逆
に、微結晶、多結晶などの結晶性のi層、あるいは結晶
相を含むi層を有するpin接合のうち最後に形成され
る層(p層もしくはn層)を酸素含有雰囲気に曝した後
に、隣接するpin接合(i層が非晶質層である)のう
ち最初に形成される層(n層もしくはp層:酸素雰囲気
に曝された層と反対の導電型の層)を形成するものも好
適な例として挙げられる。
In the present invention, one of the i-layers (i-type semiconductor layers) in the pin junction formed before and after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere may be an amorphous phase and the other may include a crystalline phase. preferable. A preferred example of such an embodiment is that after exposing the last layer (p layer or n layer) of a pin junction having an amorphous i layer to an oxygen-containing atmosphere,
The first formed layer (n-layer or p-layer: a layer exposed to an oxygen atmosphere) among adjacent pin junctions (i-layer is a crystalline layer such as microcrystal or polycrystal or includes a crystal phase) (A layer of the opposite conductivity type). Conversely, the last layer (p-layer or n-layer) of a crystalline i-layer such as microcrystal or polycrystal or a pin junction having an i-layer containing a crystal phase was exposed to an oxygen-containing atmosphere. Later, a layer (n-layer or p-layer: a layer of a conductivity type opposite to a layer exposed to an oxygen atmosphere) formed first among adjacent pin junctions (i-layer is an amorphous layer) is formed. Those are also preferred examples.

【0012】本発明において、前記酸素含有雰囲気に曝
す工程の後に、加熱、冷却、加熱の工程を少なくとも1
回行なった後に、前記他のpin接合のn層もしくはp
層の形成を行なうことが好ましい。かかる態様の好適な
例は、酸素含有雰囲気に曝された基板及び形成済みの半
導体層を加熱し、冷却し、再度加熱するというものであ
る。かかる加熱、冷却の手段としては、基板を半導体層
と反対側にヒーターを設けるのが簡便である。ヒーター
の温度が低い場合には冷却手段にも成り得る。冷却は自
然冷却でもよい。加熱、冷却、加熱の工程は、水素雰囲
気中で行うことが好ましい。
In the present invention, after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere, at least one step of heating, cooling and heating is performed.
After performing the above operations, the n-layer or p-layer
Preferably, a layer is formed. A preferred example of such an embodiment is to heat, cool, and reheat the substrate and the formed semiconductor layer exposed to the oxygen-containing atmosphere. As a means for such heating and cooling, it is convenient to provide a heater on the side of the substrate opposite to the semiconductor layer. When the temperature of the heater is low, it can serve as a cooling means. The cooling may be natural cooling. The steps of heating, cooling, and heating are preferably performed in a hydrogen atmosphere.

【0013】本発明の好適な態様は、ロール・ルー・ロ
ール方式のプラズマCVD法を用いるものである。その
好ましい例としては、高周波プラズマCVD法によって
前記一のpin接合を形成しながらロール・ツー・ロー
ル方式で前記基板を搬送しロールに巻き取る工程と、ロ
ールに巻き取られた状態で該基板を酸素含有雰囲気に曝
す工程と、ロール・ツー・ロール方式で該基板をロール
から引き出しながら搬送し高周波プラズマCVD法によ
って前記他のpin接合を形成する工程と、を有するも
のが挙げられる。ロール・ツー・ロール方式を用いる場
合、前記、加熱、冷却、加熱の工程は、温度差を有する
空間内(例えば、部分的にヒーターが設けられた空間
内)を基板を搬送することによって行うことが好まし
い。
In a preferred embodiment of the present invention, a roll-roul-roll plasma CVD method is used. As a preferred example thereof, a step of carrying the substrate in a roll-to-roll system while forming the one pin junction by a high-frequency plasma CVD method and winding the substrate into a roll, The method includes a step of exposing the substrate to an oxygen-containing atmosphere and a step of forming the another pin junction by a high-frequency plasma CVD method while transporting the substrate while pulling the substrate from the roll by a roll-to-roll method. When the roll-to-roll method is used, the steps of heating, cooling, and heating are performed by transporting the substrate in a space having a temperature difference (for example, a space in which a heater is partially provided). Is preferred.

【0014】また、本発明においては、前記酸素含有雰
囲気に曝す工程の前後で、前記基板に異なった引っ張り
応力をかけることが好ましい。より具体的には、前記酸
素含有雰囲気に曝す工程の前に前記基板にかけられる引
っ張り応力が、前記酸素含有雰囲気に曝す工程の後に前
記基板にかけられる引っ張り応力よりも大きいことが好
ましい。さらに好適な例としては、前記一のpin接合
を形成する際に前記基板にかけられる引っ張り応力と前
記他のpin接合を形成する際に前記基板にかけられる
引張り応力とが異なるものが挙げられる。
In the present invention, it is preferable that different tensile stresses be applied to the substrate before and after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere. More specifically, it is preferable that a tensile stress applied to the substrate before the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere is larger than a tensile stress applied to the substrate after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere. More preferably, a tensile stress applied to the substrate when forming the one pin junction is different from a tensile stress applied to the substrate when forming the other pin junction.

【0015】このように引っ張り応力を変化させる具体
的手段としては、ロールに巻き取られた状態で基板を酸
素含有雰囲気に曝し、その前後でのロール・ツー・ロー
ル方式による搬送工程で基板にかけられる引っ張り応力
を変化させる手段が挙げられる。
As a specific means for changing the tensile stress in this manner, the substrate is exposed to an oxygen-containing atmosphere while being wound on a roll, and is applied to the substrate in a transport process by a roll-to-roll method before and after that. Means for changing the tensile stress may be used.

【0016】本発明において、前記ロール・ツー・ロー
ル方式で基板を搬送していく工程の途中で、引っ張り応
力を低下させる過程を含むことが好ましい。より具体的
には、前記一のpin接合を形成する際に前記基板にか
けられる引っ張り応力、前記他のpin接合を形成する
際に前記基板にかけられる引張り応力、の少なくとも一
方を、基板を搬送する工程の途中で低下させる。
In the present invention, it is preferable that the method further includes a step of reducing a tensile stress in the middle of the step of transporting the substrate by the roll-to-roll method. More specifically, a step of transferring at least one of a tensile stress applied to the substrate when forming the one pin junction and a tensile stress applied to the substrate when forming the other pin junction. Lower on the way.

【0017】また、本発明は、上述した方法で形成され
た半導体素子を提供する。
The present invention also provides a semiconductor device formed by the above method.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】前述した課題を解決するために鋭
意研究を重ねた結果本発明者は、本発明の提供する半導
体素子の形成方法では、多数のシリコン系薄膜が積層さ
れた構成をもつ半導体素子を、効率よく形成することが
でき、さらには、より優れた均一性と特性をもつ半導体
素子を形成することが可能であり、さらには、密着性、
耐環境性などに優れた半導体素子を形成することが可能
であることを見出した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that the method of forming a semiconductor device provided by the present invention has a structure in which a number of silicon-based thin films are stacked. A semiconductor element can be formed efficiently, and further, a semiconductor element having better uniformity and characteristics can be formed.
It has been found that a semiconductor element having excellent environmental resistance and the like can be formed.

【0019】上記の構成にすることにより、以下の作用
がある。
With the above configuration, the following operations are provided.

【0020】複数のpin接合をもつ半導体素子では、
pin接合同士が接する部分にpn界面が形成される。
pn界面が形成される部分では、p型、n型半導体層中
のドーパントが拡散することによって実効的なドーパン
ト濃度が低下することにより、導電層としての機能が低
下する。これを防止し、ドーパントの拡散が起きても導
電層として十分な機能を保持させるために、p型半導体
層、n型半導体層の少なくとも一方のドーパント濃度
を、単独のpin接合で必要とされる濃度よりも高めに
する手段が採用されている。これは、実効的なドーパン
ト濃度を保持する点では一定の効果を示すものである
が、一方でi型半導体側へのドーパント原子の拡散を誘
発し、半導体素子の特性低下を引き起こす要因となる。
ここで前記pn接合の接合界面(p層、n層のうち最初
に形成される層の表面)を酸素含有雰囲気に曝すことに
より、pn界面に微小な酸素原子層が形成され、この酸
素原子層がpn界面でのドーパントの拡散を抑制するた
め、上記の問題点が抑制される。
In a semiconductor device having a plurality of pin junctions,
A pn interface is formed at a portion where the pin junctions are in contact with each other.
In the part where the pn interface is formed, the dopant in the p-type and n-type semiconductor layers is diffused to lower the effective dopant concentration, so that the function as the conductive layer is reduced. In order to prevent this and maintain a sufficient function as a conductive layer even when diffusion of the dopant occurs, the dopant concentration of at least one of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer is required by a single pin junction. Means for making the concentration higher than the concentration are employed. Although this exhibits a certain effect in terms of maintaining an effective dopant concentration, it causes diffusion of dopant atoms to the i-type semiconductor side, which causes a deterioration in characteristics of the semiconductor element.
Here, by exposing the junction interface of the pn junction (the surface of the first layer formed of the p layer and the n layer) to an oxygen-containing atmosphere, a minute oxygen atom layer is formed at the pn interface. Suppresses the diffusion of the dopant at the pn interface, thereby suppressing the above problem.

【0021】pin接合の形成と酸素含有雰囲気に曝す
タイミングの組み合わせとしては、pin接合を2つ有
する半導体素子の場合には、pin/酸素含有雰囲気/
pinがあり、pin接合を3つ有する半導体素子の場
合には、pin/酸素含有雰囲気/pinpin、pi
npin/酸素含有雰囲気/pin、pin/酸素含有
雰囲気/pin/酸素含有雰囲気pinがあげられる。
pin接合が4つ以上有する半導体素子の場合も同様に
考えることができる。(なお、本明細書中でpinと記
載した場合、p層、i層、n層の順で形成する場合だけ
でなく、n層、i層、p層の順で形成する場合も含
む。)
The combination of the timing of forming the pin junction and the timing of exposing to the oxygen-containing atmosphere is as follows: in the case of a semiconductor device having two pin junctions, pin / oxygen-containing atmosphere /
In the case of a semiconductor device having a pin and three pin junctions, pin / oxygen-containing atmosphere / pinpin, pi
npin / oxygen-containing atmosphere / pin, pin / oxygen-containing atmosphere / pin / oxygen-containing atmosphere pin.
The same can be considered for a semiconductor device having four or more pin junctions. (Note that the term “pin” in this specification includes not only the case of forming a p-layer, an i-layer, and an n-layer, but also the case of forming an n-layer, an i-layer, and a p-layer.)

【0022】ここで、酸素含有雰囲気としては、酸素分
圧が1Pa以上であることが望ましいものである。これ
により、pn界面に微小な酸素原子層を均一に形成する
ことができる。さらに、前記酸素含有雰囲気に曝す工程
が、大気暴露を行なうものとすると、より高速でpn界
面に酸素原子層を形成することが可能であり、また簡便
な方法であることからも好ましいものである。
Here, the oxygen-containing atmosphere preferably has an oxygen partial pressure of 1 Pa or more. Thereby, a minute oxygen atom layer can be formed uniformly at the pn interface. Further, when the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere is performed by exposing to the atmosphere, an oxygen atom layer can be formed at a pn interface at a higher speed, which is also preferable because it is a simple method. .

【0023】酸素含有雰囲気に曝した場合には、半導体
層の表面(pn界面)に過剰な酸素原子が、また大気暴
露を行なった場合には、半導体層の表面に大気中のガス
や水分などが吸着する場合がある。前記の吸着物は、酸
素含有雰囲気に曝したあとに半導体層を形成する際に、
半導体層を負圧環境下においたり、加熱・冷却・加熱の
工程を経ることで効果的に除去することが可能である。
ここで、少なくとも最初の加熱は、半導体形成雰囲気と
は別の雰囲気下で行なうことが脱離物質が半導体層中に
混入しないためにより好ましいものである。具体的に
は、ある雰囲気下で加熱をして表面の不要物質を脱離さ
せた後、ゲートやガスゲートを介して、別の雰囲気下に
搬送する工程と冷却の工程を経たあとで、半導体形成雰
囲気内で再度加熱をして半導体層の形成を行なうのが好
ましいものである。加熱手段としては、シースヒーター
やランプヒーターを用いて間接的に加熱したり、これら
を組み込んだヒーターブロックで直接的に接して加熱す
る方法などがあげれる。冷却方法としては、液体や気体
をとおした冷却パイプを介する方法や、冷却ガスを吹き
付ける方法などが好ましいものとしてあげられる。ま
た、温度の低いヒーターを用いた冷却や自然冷却、水素
などの気体の吹き付けによる冷却を用いることもでき
る。
When exposed to an oxygen-containing atmosphere, excess oxygen atoms are present on the surface (pn interface) of the semiconductor layer, and when exposed to the atmosphere, the surface of the semiconductor layer is exposed to gas or moisture in the air. May be adsorbed. The adsorbate, when forming a semiconductor layer after exposure to an oxygen-containing atmosphere,
It is possible to remove the semiconductor layer effectively under a negative pressure environment or through a heating, cooling, and heating process.
Here, it is more preferable that at least the first heating be performed in an atmosphere different from the semiconductor formation atmosphere, since the desorbed substance does not enter the semiconductor layer. Specifically, after heating under a certain atmosphere to desorb unnecessary substances on the surface, a process of transporting to another atmosphere via a gate or a gas gate and a process of cooling are performed, and then semiconductor formation is performed. It is preferable that the semiconductor layer is formed by heating again in an atmosphere. Examples of the heating means include a method in which heating is performed indirectly using a sheath heater or a lamp heater, or a method in which heating is performed by directly contacting with a heater block incorporating these. Preferred examples of the cooling method include a method through a cooling pipe through which a liquid or a gas is passed, and a method of blowing a cooling gas. Further, cooling using a heater having a low temperature, natural cooling, or cooling by blowing a gas such as hydrogen can also be used.

【0024】また前記加熱、冷却、加熱の工程を水素雰
囲気中で行なうことは、半導体表面が清浄化され、且つ
半導体層表面を水素原子で覆うことで半導体層表面をパ
シベーションすることにより膜質が向上し、さらにpn
接合の密着性が向上するので、好ましいものである。
Performing the heating, cooling, and heating steps in a hydrogen atmosphere improves the film quality by cleaning the semiconductor surface and passivating the semiconductor layer surface by covering the semiconductor layer surface with hydrogen atoms. And then pn
This is preferable because the adhesion of the joint is improved.

【0025】高周波プラズマCVD法で半導体素子を形
成する場合、半導体素子にpin接合が複数含まれてい
る場合や、p層、i層、n層が多層構成になっている場
合に、それぞれの半導体層の形成を別々の半導体形成容
器で行なう場合には、必要となる半導体形成容器の数が
増加することになる。ここで、半導体素子の形成工程に
おいて、すべての半導体形成容器が連続的に連結され、
半導体層を連続的に形成する構成とした場合には、一部
の半導体形成容器のメンテナス・点検・修理などが必要
となる度に、装置全体の稼動を静止させる必要がある。
これらの半導体形成容器では、必要となるメンテナンス
の頻度は一般的にそれぞれ異なる。半導体素子を形成す
る各層のなかでも、膜厚の大きな層を形成する工程で
は、より大きな成膜速度が求められ、成膜速度が大きな
条件になるとともに、半導体形成容器内への膜の付着
や、粉の発生量が相対的に大きくなり、その結果、必要
となるメンテナンスの頻度も高くなり、装置全体の稼働
率に大きな影響を与える。
When a semiconductor element is formed by a high-frequency plasma CVD method, when a plurality of pin junctions are included in the semiconductor element, or when a p-layer, an i-layer, and an n-layer have a multilayer structure, each semiconductor element is formed. If the layers are formed in separate semiconductor formation containers, the number of required semiconductor formation containers will increase. Here, in the step of forming the semiconductor element, all the semiconductor forming containers are continuously connected,
In the case where the semiconductor layer is formed continuously, it is necessary to stop the operation of the entire apparatus every time maintenance, inspection, or repair of a part of the semiconductor forming container is required.
In these semiconductor forming containers, the required maintenance frequency generally differs. Among the layers forming a semiconductor element, in the step of forming a layer having a large film thickness, a higher film forming rate is required, and the film forming rate becomes a large condition. In addition, the amount of generated powder becomes relatively large, and as a result, the frequency of necessary maintenance increases, which greatly affects the operation rate of the entire apparatus.

【0026】ここで半導体素子の例としてpin接合を
有する光電変換素子について考えてみると、光吸収層と
して機能するi型半導体層は、p型半導体層やn型半導
体層と比較して大きな膜厚が必要であり、半導体層に占
める割合がもっとも大きい部分である。そこで、半導体
素子の生産性を上げたり、装置を小型化することなどを
目的に、i型半導体層の成膜速度を高めるためのさまざ
まな方法が検討されている。堆積速度を高めるための成
膜条件としては、導入する高周波パワーを増加させた
り、原料ガスの流量を増加させたり、基板と高周波導入
部の距離を近づけたり、プラズマ空間あたりの高周波パ
ワーを増大するなどの処方が考えられるが、これらは、
半導体形成容器内への膜の付着や、粉の発生量の増加を
誘発するため、メンテナンスの頻度を高める要因ともな
っている。
Considering a photoelectric conversion element having a pin junction as an example of a semiconductor element, an i-type semiconductor layer functioning as a light absorption layer is larger than a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. This is a part that requires a thickness and has the largest proportion of the semiconductor layer. Therefore, various methods for increasing the deposition rate of the i-type semiconductor layer are being studied for the purpose of increasing the productivity of the semiconductor element and reducing the size of the device. As the film formation conditions for increasing the deposition rate, or increasing the RF power to be introduced, or increasing the flow rate of the raw material gas, or close the distance between the substrate and the high-frequency power supply unit, increases the high frequency power per plasma space Such prescriptions are conceivable, but these are
This induces adhesion of the film in the semiconductor forming container and an increase in the amount of generated powder, which is a factor of increasing the frequency of maintenance.

【0027】一方、光電変換素子の特性を向上させるた
めのものとして、異なったエネルギーギャップをもつ半
導体層を積層させるように複数のpin接合を設け、よ
り広い光エネルギースペクトルを収集することができる
いわゆるスタック型が有力な手段の一つとして知られて
いる。光入射側にワイドバンドギャップ材料を用い、ナ
ローバンドギャップ材料と組み合わせることで、光電変
換素子全体としてのスペクトル感度を高めることができ
る。この具体的な構成例としては、a−Si/a−Si
Ge、a−SiC/a−Si、a−Si/μC−Siな
どがあげられる。これらは、3つ以上のpin接合を組
み合わせた構造とすることも可能である。
On the other hand, in order to improve the characteristics of the photoelectric conversion element, a plurality of pin junctions are provided so as to stack semiconductor layers having different energy gaps, so that a wider light energy spectrum can be collected. Stack type is known as one of the powerful means. By using a wide bandgap material on the light incident side and combining it with a narrow bandgap material, the spectral sensitivity of the entire photoelectric conversion element can be increased. As a specific configuration example, a-Si / a-Si
Ge, a-SiC / a-Si, a-Si / μC-Si, and the like. These may have a structure in which three or more pin junctions are combined.

【0028】以上のように、光電変換素子をスタック型
の構成としたときには、i型半導体層同士が離間して存
在しており、それらのi型半導体層は、一般的に膜厚、
組成が異なっているため、メンテナンスの頻度や必要と
なるメンテナンスにかかる時間も異なってくる。そのた
め、すべての半導体形成容器が連続的に連結され、半導
体層を連続的に形成する構成とした場合には、もっとも
メンテナンス頻度の高いi型半導体形成容器のメンテナ
ンスに、装置全体の稼働率が律速されてしまう。ここ
で、離間するi型半導体層を形成する間の工程で、大気
暴露するように装置を構成した場合には、メンテナンス
をしていない装置で、必要に応じて半導体素子の一部の
pin接合の領域を作り溜めしておくことも可能である
ため、半導体素子全体の生産性を向上させることが可能
になる。また半導体形成装置を複数台準備しておき、メ
ンテナンス頻度の高い半導体層をより多くの半導体形成
装置で形成するように行なうことにより、生産性をより
高めることが可能になる。
As described above, when the photoelectric conversion element has a stack type configuration, the i-type semiconductor layers are separated from each other, and the i-type semiconductor layers generally have a film thickness,
Since the compositions are different, the frequency of maintenance and the time required for maintenance are also different. Therefore, when all the semiconductor formation containers are connected continuously and the semiconductor layer is formed continuously, the operation rate of the entire apparatus is limited by the maintenance of the i-type semiconductor formation container which is most frequently maintained. Will be done. Here, when the device is configured to be exposed to the air during the process of forming the separated i-type semiconductor layer, if necessary, the pin junction of a part of the semiconductor element may be performed by the device without maintenance. It is also possible to create and store these regions, so that the productivity of the entire semiconductor element can be improved. In addition, by preparing a plurality of semiconductor forming apparatuses and forming a semiconductor layer with a high maintenance frequency with more semiconductor forming apparatuses, productivity can be further improved.

【0029】また、酸素含有雰囲気暴露(大気暴露の場
合も含む)を、隣接するp型半導体層とn型半導体層を
形成する間の工程で行なった場合、複数のpin接合か
らなる半導体素子の一部の領域を、pin接合という形
態で抽出することができ、複数のシリコン系薄膜からな
るpin接合をもつ半導体素子のなかの一部の領域を、
pin接合素子として特性を評価することが可能にな
る。これにより、生産の過程の大気暴露の際に、半導体
素子の部分的な領域を抽出して特性チェックを行なうこ
とが可能になる。この特性チェックを、生産工程の中に
組み入れることで、よりきめ細かなチェックが可能にな
る。中間チェックで不良が出た場合にすぐに原因究明に
取りかかれば、不良品の発生を抑制することが可能であ
り、また不良の原因を絞り込むことができるため、原因
の特定をより速やかに行なうことが可能になる。
When exposure to an oxygen-containing atmosphere (including exposure to air) is performed in a step between the formation of the adjacent p-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer, a semiconductor element comprising a plurality of pin junctions is exposed. A partial region can be extracted in the form of a pin junction, and a partial region in a semiconductor element having a pin junction composed of a plurality of silicon-based thin films is
The characteristics can be evaluated as a pin junction element. This makes it possible to perform a characteristic check by extracting a partial region of the semiconductor element during exposure to the atmosphere during the production process. By incorporating this characteristic check into the production process, a more detailed check becomes possible. If a defect is found in the intermediate check, the cause can be suppressed immediately if the cause is investigated, and the cause of the defect can be narrowed down. It becomes possible.

【0030】また、長時間にわたって成膜を連続的に行
なった場合、半導体形成容器内のプラズマを囲んでいる
領域が、長時間のプラズマ照射によって加熱され、プラ
ズマ雰囲気が時間の経過とともに変化したり、装置から
のプラズマ雰囲気中への脱ガスの量が変動するなどの影
響が現れると、形成される半導体素子の特性に時間依存
性を生じることになり、半導体素子の均一性を損なう要
因となる。
Further, when the film is continuously formed for a long time, the region surrounding the plasma in the semiconductor forming vessel is heated by the long-time plasma irradiation, and the plasma atmosphere changes over time. If the amount of outgassing from the apparatus into the plasma atmosphere fluctuates, the characteristics of the semiconductor element to be formed will have a time dependency, which will be a factor that impairs the uniformity of the semiconductor element. .

【0031】ここで、本発明のように、半導体層形成の
工程中に酸素含有雰囲気暴露の工程を含む場合には、酸
素含有雰囲気暴露の前後の工程をそれぞれ第1の半導体
層(pin接合)形成工程、第2の半導体層(pin接
合)形成工程とした場合、第1の半導体層形成工程の初
期段階で作成した領域を、第2の半導体層形成工程の後
期段階で作成し、第1の半導体層形成工程の後期段階で
作成した領域を、第2の半導体層形成工程の初期段階で
作成するように行なうことで、半導体素子の特性の時間
依存性が相殺され、形成される半導体素子の均一性が向
上する。
Here, when the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere is included in the step of forming the semiconductor layer as in the present invention, the steps before and after the exposure to the oxygen-containing atmosphere are respectively performed by the first semiconductor layer (pin junction). In the case of the formation step and the second semiconductor layer (pin junction) formation step, the region created in the initial stage of the first semiconductor layer formation step is created in the later stage of the second semiconductor layer formation step, The region created at a later stage of the semiconductor layer forming step is formed in the initial stage of the second semiconductor layer forming step, so that the time dependence of the characteristics of the semiconductor element is canceled out and the semiconductor element formed Is improved.

【0032】半導体素子の形成をロール・ツー・ロール
法で行なった場合に、基板をロールに巻き取った状態で
酸素雰囲気暴露を行う場合には、第1の半導体形成工程
の初期の部分が、第1の半導体形成工程終了後に基板の
巻き取りを行なう際に、巻き取り部の内側に位置するよ
うに巻き取りが行なわれ、第1の半導体形成工程の後期
の部分が、巻き取り部においては外側に位置するように
巻き取りが行なわれる。このため、酸素雰囲気暴露後に
基板をロールから引き出しながら第2の半導体を形成す
る場合には、第2の半導体形成工程では、第1の半導体
形成工程で後期の部分が、必然的に第2の形成工程では
初期で行なわれることになるので、この場合には上記の
作用が自動的に行なわれることになる。そのため、煩雑
な工程管理をすることなく、上記の構成をとることが可
能になるので好ましい。また、基板を巻き取る際に、保
護材を同時に挟み込むように巻き取ることは、基板上の
傷の発生を防止することができるために好ましいもので
ある。保護材として特に合紙などの繊維質状のものを用
いた場合には、基板が保護材に密着されることによっ
て、材料中及び表面に酸素が含まれているために、より
均一な酸素原子層の形成が可能であり、好ましい。
When the semiconductor element is formed by the roll-to-roll method, and when the substrate is wound into a roll and exposed to an oxygen atmosphere, the initial portion of the first semiconductor forming step is performed as follows: When the winding of the substrate is performed after the first semiconductor forming step, the winding is performed so as to be located inside the winding section, and the latter part of the first semiconductor forming step is performed in the winding section. Winding is performed so as to be located outside. For this reason, in the case where the second semiconductor is formed while the substrate is pulled out of the roll after exposure to the oxygen atmosphere, in the second semiconductor formation step, the latter part of the first semiconductor formation step necessarily includes the second semiconductor. Since the formation process is performed at an early stage, the above-described operation is automatically performed in this case. Therefore, the above-described configuration can be obtained without performing complicated process control, which is preferable. Further, when winding the substrate, it is preferable to wind the protective material so as to sandwich the protective material at the same time, since it is possible to prevent occurrence of scratches on the substrate. In particular, when a fibrous material such as interleaf paper is used as the protective material, the substrate is brought into close contact with the protective material, and since oxygen is contained in the material and on the surface, a more uniform oxygen atom Layer formation is possible and preferred.

【0033】また、前に述べたように、複数のpin接
合をもつ半導体素子では、i型半導体層同士が離間して
複数存在しており、それらのi型半導体層は、一般的に
膜厚、組成や結晶性などの構造が異なっており、半導体
層形成時の条件、特に形成温度に違いがある場合が多
い。半導体素子をロール・ツー・ロール法で形成する場
合には、一般に図2に示すような基板送り出し容器、半
導体形成用真空容器、基板巻き取り容器を備えた堆積膜
形成装置を用い、基板に引っ張り応力を加えて半導体層
の形成を行なう。ここで、基板に加える引っ張り応力
は、スムースな基板搬送を可能とし、熱による基板に加
わる膨張と収縮による整合性がとれ、堆積する膜と基板
の良好な密着性を確保するという条件下で最適化され
る。複数のpin接合をもつ半導体素子で、i型半導体
層の形態が異なるために最適引っ張り応力が異なった場
合には、本発明の好適な態様のように、隣接するpin
接合の間に存在するpn界面の少なくとも一箇所で、基
板をロールに巻き取った状態で酸素雰囲気暴露を行なう
と、それぞれのpin接合を独立に形成することが可能
になるために、引っ張り応力もそれぞれ制御することが
可能になるので好ましい。半導体形成工程における引っ
張り応力の好ましい範囲としては、6.0N/mm 2
ら20N/mm2が挙げられる。また、後工程の引っ張
り応力の方を大きくした場合には、引っ張り応力を加え
たときに基板の巻きずれが発生して、その後の基板の取
扱に不具合が生じたり、巻き締まりによる傷を発生させ
てしまう場合があるので、酸素雰囲気暴露前の引っ張り
応力のほうが前記酸素雰囲気暴露後の引っ張り応力より
も大きいことが好ましい。
As described above, a plurality of pin connections
In a semiconductor device having a combination, the i-type semiconductor layers are separated from each other.
There are a plurality of them, and their i-type semiconductor layers are generally
Structures such as film thickness, composition and crystallinity are different,
In many cases, there are differences in the conditions during layer formation, especially in the formation temperature.
No. For semiconductor devices formed by roll-to-roll method
In general, the substrate delivery container as shown in FIG.
Deposited film with vacuum container for conductor formation and substrate winding container
Applying tensile stress to the substrate using a forming device
Is formed. Here, the tensile stress applied to the substrate
Enables smooth board transfer and adds heat to the board.
The film and substrate to be deposited are matched by poor expansion and contraction
Optimized under the condition of ensuring good adhesion
You. Semiconductor device with multiple pin junctions, i-type semiconductor
When the optimal tensile stress differs due to the different layer morphology
In this case, as in the preferred embodiment of the present invention, the adjacent pin
At least one point of the pn interface existing between the junctions
Exposure to oxygen atmosphere with the plate wound up on a roll
And each pin junction can be formed independently
It is necessary to control each tensile stress
It is preferable because it becomes possible. Scratch in the semiconductor formation process
A preferable range of the tensile stress is 6.0 N / mm. TwoOr
20 N / mmTwoIs mentioned. Also, pull in the post-process
If the stress is greater, apply tensile stress.
When the board is unwound, the board
It may cause handling problems or scratches due to tight tightening.
Pull before exposure to an oxygen atmosphere.
The stress is greater than the tensile stress after exposure to the oxygen atmosphere.
Is also preferably large.

【0034】また、基板の搬送方向の長さ(ロールに巻
き取られる長さ)が長い場合には、巻きずれを防止する
ために、各半導体形成工程内で引っ張り応力を連続的
に、もしくは段階的に小さくすることが好ましいもので
ある。引っ張り応力の大きさとしては、開始時の引っ張
り応力に対して終了時の引っ張り応力が、50%〜90
%の範囲にあることが好ましい。
When the length of the substrate in the transport direction (the length wound on a roll) is long, the tensile stress is continuously or stepwise increased in each semiconductor forming step in order to prevent winding deviation. It is preferable to make it smaller as a whole. As for the magnitude of the tensile stress, the tensile stress at the end is 50% to 90% of the tensile stress at the start.
%.

【0035】次に本発明の半導体素子として光起電力素
子を例にあげ、その構成要素について説明する。
Next, the components of the photovoltaic element will be described as an example of the semiconductor element of the present invention.

【0036】図1は本発明の光起電力素子の一例を示す
模式的な断面図である。図中101は基板、102は半
導体層、103は第二の透明導電層、104は集電電極
である。また、101−1は基体、101−2は金属
層、101−3は第一の透明導電層である。これらは基
板101の構成部材である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the photovoltaic device of the present invention. In the figure, 101 is a substrate, 102 is a semiconductor layer, 103 is a second transparent conductive layer, and 104 is a current collecting electrode. 101-1 is a base, 101-2 is a metal layer, and 101-3 is a first transparent conductive layer. These are components of the substrate 101.

【0037】(基体)基体101−1としては、金属、
樹脂、ガラス、セラミックス、半導体バルク等からなる
板状部材やシート状部材が好適に用いられる。その表面
には微細な凸凹を有していてもよい。透明基体を用いて
基体側から光が入射する構成としてもよい。また、基体
を長尺の形状とすることによってロール・ツー・ロール
法を用いた連続成膜を行うことができる。特にステンレ
ス、ポリイミド等の可撓性を有する材料は基体101−
1の材料として好適である。
(Base) As the base 101-1, a metal,
A plate-like member or a sheet-like member made of resin, glass, ceramics, semiconductor bulk, or the like is preferably used. The surface may have fine irregularities. A structure in which light is incident from the substrate side using a transparent substrate may be employed. Further, by forming the base into a long shape, continuous film formation using a roll-to-roll method can be performed. In particular, flexible materials such as stainless steel and polyimide are used for the substrate 101-.
It is suitable as the material of (1).

【0038】(金属層)金属層101−2は電極として
の役割と、基体101−1にまで到達した光を反射して
半導体層102で再利用させる反射層としての役割とを
有する。その材料としては、Al、Cu、Ag、Au、
CuMg、AlSi等を好適に用いることができる。そ
の形成方法としては、蒸着、スパッタ、電析、印刷等の
方法が好適である。金属層101−2は、その表面に凸
凹を有することが好ましい。それにより反射光の半導体
層102内での光路長を伸ばし、短絡電流を増大させる
ことができる。基体101−1が導電性を有する場合に
は金属層101−2は形成しなくてもよい。
(Metal Layer) The metal layer 101-2 has a role as an electrode and a role as a reflection layer that reflects light reaching the base 101-1 and reuses it in the semiconductor layer 102. The materials include Al, Cu, Ag, Au,
CuMg, AlSi, or the like can be suitably used. As the forming method, methods such as vapor deposition, sputtering, electrodeposition, and printing are suitable. The metal layer 101-2 preferably has irregularities on its surface. Accordingly, the optical path length of the reflected light in the semiconductor layer 102 can be extended, and the short-circuit current can be increased. When the base 101-1 has conductivity, the metal layer 101-2 need not be formed.

【0039】(第一の透明導電層)第一の透明導電層1
01−3は、入射光及び反射光の乱反射を増大し、半導
体層102内での光路長を伸ばす役割を有する。また、
金属層101−2の元素が半導体層102へ拡散あるい
はマイグレーションを起こし、光起電力素子がシャント
することを防止する役割を有する。さらに、適度な抵抗
をもつことにより、半導体層のピンホール等の欠陥によ
るショートを防止する役割を有する。さらに、第一の透
明導電層101−3は、金属層101−2と同様にその
表面に凸凹を有していることが望ましい。第一の透明導
電層101−3は、ZnO、ITO等の導電性酸化物か
らなることが好ましく、蒸着、スパッタ、CVD、電析
等の方法を用いて形成されることが好ましい。これらの
導電性酸化物に導電率を変化させる物質を添加してもよ
い。
(First Transparent Conductive Layer) First Transparent Conductive Layer 1
01-3 has a role of increasing the irregular reflection of incident light and reflected light and extending the optical path length in the semiconductor layer 102. Also,
It has a role of preventing the element of the metal layer 101-2 from diffusing or migrating into the semiconductor layer 102 and preventing the photovoltaic element from shunting. Furthermore, by having an appropriate resistance, it has a role of preventing a short circuit due to a defect such as a pinhole in the semiconductor layer. Further, it is desirable that the first transparent conductive layer 101-3 has an unevenness on the surface thereof, similarly to the metal layer 101-2. The first transparent conductive layer 101-3 is preferably made of a conductive oxide such as ZnO or ITO, and is preferably formed using a method such as evaporation, sputtering, CVD, or electrodeposition. A substance that changes the conductivity may be added to these conductive oxides.

【0040】また、酸化亜鉛層の形成方法としては、ス
パッタ、電析等の方法、あるいはこれらの方法を組み合
わせて形成されることが好ましい。
The zinc oxide layer is preferably formed by a method such as sputtering or electrodeposition, or a combination of these methods.

【0041】スパッタ法によって酸化亜鉛膜を形成する
条件は、方法やガスの種類と流量、内圧、投入電力、成
膜速度、基板温度等が大きく影響を及ぼす。例えばDC
マグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛ターゲットを用い
て酸化亜鉛膜を形成する場合には、ガスの種類としては
Ar、Ne、Kr、Xe、Hg、O2などがあげられ、
流量は、装置の大きさと排気速度によって異なるが、例
えば成膜空間の容積が20リットルの場合、1sccm
から100sccmが望ましい。また成膜時の内圧は1
×10-4Torrから0.1Torrが望ましい。投入
電力は、ターゲットの大きさにもよるが、直径15cm
の場合、10Wから100KWが望ましい。また基板温
度は、成膜速度によって好適な範囲が異なるが、1μm
/hで成膜する場合は、70℃から450℃であること
が望ましい。
The conditions for forming a zinc oxide film by the sputtering method are greatly affected by the method, the type and flow rate of the gas, the internal pressure, the input power, the film forming speed, the substrate temperature, and the like. For example, DC
When a zinc oxide film is formed by a magnetron sputtering method using a zinc oxide target, the types of gas include Ar, Ne, Kr, Xe, Hg, and O 2 .
The flow rate depends on the size of the apparatus and the pumping speed. For example, when the volume of the film formation space is 20 liters, the flow rate is 1 sccm.
To 100 sccm is desirable. The internal pressure during film formation is 1
It is preferable that the pressure be from 10-4 Torr to 0.1 Torr. The input power is 15cm in diameter, depending on the size of the target.
In the case of the above, 10W to 100KW is desirable. The preferable range of the substrate temperature is 1 μm
When forming a film at / h, the temperature is desirably 70 ° C. to 450 ° C.

【0042】また電析法によって酸化亜鉛膜を形成する
条件は、耐腐食性容器内に、硝酸イオン、亜鉛イオンを
含んだ水溶液を用いるのが好ましい。硝酸イオン、亜鉛
イオンの濃度は、0.001mol/lから1.0mo
l/lの範囲にあるのが望ましく、0.01mol/l
から0.5mol/lの範囲にあるのがより望ましく、
0.1mol/lから0.25mol/lの範囲にある
のがさらに望ましい。硝酸イオン、亜鉛イオンの供給源
としては特に限定するものではなく、両方のイオンの供
給源である硝酸亜鉛でもよいし、硝酸イオンの供給源で
ある硝酸アンモニウムなどの水溶性の硝酸塩と、亜鉛イ
オンの供給源である硫酸亜鉛などの亜鉛塩の混合物であ
ってもよい。さらに、これらの水溶液に、異常成長を抑
制したり密着性を向上させるために、炭水化物を加える
ことも好ましいものである。炭水化物の種類は特に限定
されるものではないが、グルコース(ブドウ糖)、フル
クトース(果糖)などの単糖類、マルトース(麦芽
糖)、サッカロース(ショ糖)などの二糖類、デキスト
リン、デンプンなどの多糖類などや、これらを混合した
ものを用いることができる。水溶液中の炭水化物の量
は、炭水化物の種類にもよるが概ね、0.001g/l
から300g/lの範囲にあるのが望ましく、0.00
5g/lから100g/lの範囲にあるのがより望まし
く、0.01g/lから60g/lの範囲にあることが
さらに望ましい。電析法により酸化亜鉛膜を堆積する場
合には、前記の水溶液中に酸化亜鉛膜を堆積する基体を
陰極にし、亜鉛、白金、炭素などを陽極とするのが好ま
しい。このとき負荷抵抗を通して流れる電流密度は、1
0mA/dmから10A/dmであることが好ましい。
The conditions for forming the zinc oxide film by the electrodeposition method are preferably to use an aqueous solution containing nitrate ions and zinc ions in a corrosion-resistant container. The concentration of nitrate ion and zinc ion is 0.001mol / l to 1.0mo
1 / l, preferably 0.01 mol / l
More preferably in the range of from 0.5 mol / l to
More preferably, it is in the range of 0.1 mol / l to 0.25 mol / l. The source of nitrate ion and zinc ion is not particularly limited, and zinc nitrate, which is a source of both ions, or a water-soluble nitrate such as ammonium nitrate, which is a source of nitrate ion, and zinc ion It may be a mixture of zinc salts such as zinc sulfate as a source. Furthermore, it is also preferable to add a carbohydrate to these aqueous solutions in order to suppress abnormal growth and improve adhesion. The type of carbohydrate is not particularly limited, but monosaccharides such as glucose (glucose) and fructose (fructose), disaccharides such as maltose (maltose) and saccharose (sucrose), and polysaccharides such as dextrin and starch. Alternatively, a mixture of these can be used. The amount of carbohydrate in the aqueous solution depends on the type of carbohydrate, but is generally 0.001 g / l.
To 300 g / l, preferably 0.00
More preferably, it is in the range of 5 g / l to 100 g / l, even more preferably in the range of 0.01 g / l to 60 g / l. When depositing a zinc oxide film by an electrodeposition method, it is preferable that the substrate on which the zinc oxide film is deposited in the aqueous solution is used as a cathode and zinc, platinum, carbon or the like is used as an anode. At this time, the current density flowing through the load resistor is 1
It is preferably from 0 mA / dm to 10 A / dm.

【0043】(基板)以上の方法により、基体101−
1上に必要に応じて、金属層101−2、第一の透明導
電層101−3を積層して基板101を形成する。ま
た、素子の集積化を容易にするために、基板101に中
間層として絶縁層を設けてもよい。
(Substrate) The substrate 101-
A substrate 101 is formed by laminating a metal layer 101-2 and a first transparent conductive layer 101-3 on the substrate 1 as needed. Further, an insulating layer may be provided on the substrate 101 as an intermediate layer in order to facilitate integration of elements.

【0044】(半導体層)本発明のシリコン系薄膜がそ
の一部を構成する半導体層102の主たる材料としては
Siが用いられる。Siに加えて、SiとC又はGeと
の合金を用いても構わない。半導体層をp型半導体層と
するにはIII属元素、n型半導体層とするにはV属元
素を含有する。 p型層及びn型層の電気特性として
は、活性化エネルギーが0.2eV以下のものが好まし
く、0.1eV以下のものが最適である。また比抵抗と
しては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以下が最
適である。スタックセル場合は、光入射側に近いpin
接合のi型半導体層はバンドギャップが広く、遠いpi
n接合になるにしたがいバンドギャップが狭くなるのが
好ましい。光入射側のドープ層(p型層もしくはn型
層)は光吸収の少ない結晶性の半導体か、又はバンドギ
ャップの広い半導体が適している。
(Semiconductor Layer) Si is used as a main material of the semiconductor layer 102 of which the silicon-based thin film of the present invention is a part. In addition to Si, an alloy of Si and C or Ge may be used. The semiconductor layer contains a Group III element to be a p-type semiconductor layer, and contains a Group V element to be an n-type semiconductor layer. Regarding the electric characteristics of the p-type layer and the n-type layer, those having an activation energy of 0.2 eV or less are preferable, and those having an activation energy of 0.1 eV or less are optimal. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. In the case of a stack cell, pin
The junction i-type semiconductor layer has a wide band gap and a far pi
It is preferable that the band gap becomes narrower as the n-junction becomes. As the doped layer (p-type layer or n-type layer) on the light incident side, a crystalline semiconductor with little light absorption or a semiconductor with a wide band gap is suitable.

【0045】本発明の構成要素である半導体層102に
ついてさらに説明を加えると、図3は本発明の光起電力
素子の一例として、二組のpin接合をもつ半導体層1
02を示す模式的な断面図である。図中102−1、1
02−4は第一の導電型を示す半導体層であり、i型半
導体層102−2、102−5、第二の導電型を示す半
導体層102−3、102−6である。
The semiconductor layer 102 as a component of the present invention will be further described. FIG. 3 shows a semiconductor layer 1 having two sets of pin junctions as an example of a photovoltaic element of the present invention.
It is a typical sectional view showing 02. 102-1, 1 in the figure
02-4 is a semiconductor layer showing the first conductivity type, i.e., i-type semiconductor layers 102-2 and 102-5, and semiconductor layers 102-3 and 102-6 showing the second conductivity type.

【0046】pin接合を2組積層したスタックセルの
i型シリコン系半導体層の組み合わせとしては、光入射
側から(アモルファスシリコン半導体層、アモルファス
シリコン半導体層)、(アモルファスシリコン半導体
層、微結晶を含んだシリコン半導体層)、(微結晶を含
んだシリコン半導体層、微結晶を含んだシリコン半導体
層)となるものがあげられる。また、 pin接合を3
組積層した光起電力素子の例としては i型シリコン系
半導体層の組み合わせとして、光入射側から(アモルフ
ァスシリコン半導体層、アモルファスシリコン半導体
層、アモルファスシリコン半導体層)、(アモルファス
シリコン半導体層、アモルファスシリコン半導体層、微
結晶を含んだシリコン半導体層)、(アモルファスシリ
コン半導体層、微結晶を含んだシリコン半導体層、微結
晶を含んだシリコン半導体層)、(アモルファスシリコ
ン半導体層、微結晶を含んだシリコン半導体層、アモル
ファスシリコンゲルマニウム半導体層)、(微結晶を含
んだシリコン半導体層、微結晶を含んだシリコン半導体
層、微結晶を含んだシリコン半導体層)となるものがあ
げられる。i型半導体層としては光(630nm)の吸
収係数(α)が5000cm-1以上、 ソーラーシミュ
レーター(AM1.5、100mW/cm2)による擬
似太陽光照射化の光伝導度(σp)が10×10-5S/
cm以上、暗伝導度(σd)が10×10-6S/cm以
下、コンスタントフォトカレントメソッド(CPM)に
よるアーバックエナジーが55meV以下であるのが好
ましい。i型半導体層としては、わずかにp型、n型に
なっているものでも使用することができる。またi型半
導体層にシリコンゲルマニウム半導体層や、微結晶を含
んだシリコン半導体層を用いた場合には、界面準位低減
や開放電圧を高める目的で、p/i界面、n/i界面の
少なくともどちらか一方に、アモルファスシリコンi型
半導体層を挿入した構成をとってもよい。
The combination of i-type silicon-based semiconductor layers of a stack cell in which two pin junctions are stacked includes (amorphous silicon semiconductor layer, amorphous silicon semiconductor layer), (amorphous silicon semiconductor layer, and microcrystal) from the light incident side. Silicon semiconductor layer) and (a silicon semiconductor layer containing microcrystals, a silicon semiconductor layer containing microcrystals). In addition, three pin junctions
Examples of stacked photovoltaic elements are: As a combination of i-type silicon-based semiconductor layers, from the light incident side (amorphous silicon semiconductor layer, amorphous silicon semiconductor layer, amorphous silicon semiconductor layer), (amorphous silicon semiconductor layer, amorphous silicon Semiconductor layer, silicon semiconductor layer containing microcrystals), (amorphous silicon semiconductor layer, silicon semiconductor layer containing microcrystals, silicon semiconductor layer containing microcrystals), (amorphous silicon semiconductor layer, silicon containing microcrystals) A semiconductor layer, an amorphous silicon germanium semiconductor layer), (a silicon semiconductor layer containing microcrystals, a silicon semiconductor layer containing microcrystals, and a silicon semiconductor layer containing microcrystals). For the i-type semiconductor layer, the absorption coefficient (α) of light (630 nm) is 5000 cm −1 or more, and the photoconductivity (σp) of simulated sunlight irradiation by a solar simulator (AM 1.5, 100 mW / cm 2 ) is 10 ×. 10 -5 S /
cm, the dark conductivity (σd) is preferably 10 × 10 −6 S / cm or less, and the Urbach energy by the constant photocurrent method (CPM) is preferably 55 meV or less. A slightly p-type or n-type semiconductor layer can be used as the i-type semiconductor layer. In the case where a silicon germanium semiconductor layer or a silicon semiconductor layer containing microcrystals is used for the i-type semiconductor layer, at least the p / i interface and the n / i interface are used for the purpose of reducing the interface state and increasing the open circuit voltage. A configuration in which an amorphous silicon i-type semiconductor layer is inserted into one of them may be adopted.

【0047】(半導体層の形成方法)本発明のシリコン
系薄膜及び半導体層102を形成するには、高周波プラ
ズマCVD法が適している。以下、高周波プラズマCV
D法によって半導体層102を形成する手順の好適な例
を示す。
(Method of Forming Semiconductor Layer) In order to form the silicon-based thin film and the semiconductor layer 102 of the present invention, a high-frequency plasma CVD method is suitable. Hereinafter, high frequency plasma CV
A preferred example of a procedure for forming the semiconductor layer 102 by the method D will be described.

【0048】減圧状態にできる半導体形成用真空容器内
を所定の堆積圧力に減圧する。
The pressure inside the vacuum chamber for semiconductor formation, which can be reduced in pressure, is reduced to a predetermined deposition pressure.

【0049】堆積室内に原料ガス、希釈ガス等の材料ガ
スを導入し、堆積室内を真空ポンプによって排気しつ
つ、堆積室内を所定の堆積圧力に設定する。
A material gas such as a source gas or a dilution gas is introduced into the deposition chamber, and the deposition chamber is set to a predetermined deposition pressure while exhausting the deposition chamber by a vacuum pump.

【0050】基板101をヒーターによって所定の温度
に設定する。
The substrate 101 is set at a predetermined temperature by a heater.

【0051】高周波電源によって発振された高周波を前
記堆積室に導入する。前記堆積室への導入方法は、高周
波がマイクロ波の場合には導波管によって導き石英、ア
ルミナ、窒化アルミニウムなどの誘電体窓を介して堆積
室内に導入したり、高周波がVHFやRFの場合には同
軸ケーブルによって導き、金属電極を介して堆積室内に
導入したりする方法がある。
The high frequency oscillated by the high frequency power supply is introduced into the deposition chamber. The method of introducing into the deposition chamber is as follows: when the high frequency is microwaves, it is guided by a waveguide and introduced into the deposition chamber through a dielectric window such as quartz, alumina, aluminum nitride, or when the high frequency is VHF or RF. For example, there is a method in which the material is guided by a coaxial cable and introduced into a deposition chamber via a metal electrode.

【0052】堆積室内にプラズマを生起させて原料ガス
を分解し、堆積室内に配置された基板101上に堆積膜
を形成する。この手順を必要に応じて複数回繰り返して
半導体層102を形成する。
The source gas is decomposed by generating plasma in the deposition chamber, and a deposited film is formed on the substrate 101 placed in the deposition chamber. This procedure is repeated a plurality of times as needed to form the semiconductor layer 102.

【0053】半導体層102の形成条件としては、堆積
室内の基板温度は100〜450℃、圧力は0.067
Pa(0.5mTorr)〜1.5×104Pa(11
3Torr)、高周波パワー密度は0.001〜2W/
cm3が好適な条件としてあげられる。また、必要に応
じて高周波導入部にチョークコイルを介して直流電源を
接続し、高周波に直流成分を重畳させる方法などをとる
のも好ましいものである。
The conditions for forming the semiconductor layer 102 are as follows: the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the pressure is 0.067.
Pa (0.5 mTorr) to 1.5 × 10 4 Pa (11
3 Torr), high frequency power density 0.001-2 W /
cm 3 is a preferable condition. It is also preferable that a DC power supply is connected to the high-frequency introducing section via a choke coil as necessary, and a DC component is superimposed on the high frequency.

【0054】本発明の半導体層102の形成に適した原
料ガスとしては、SiF4、SiH22、SiH3F、S
26などのフッ素化シリコン、SiH4、Si26
の水素化シリコン化合物、合金系にする場合にはさら
に、GeH4やCH4などのようにGeやCを含有したガ
ス化しうる化合物を水素ガスガスで希釈して堆積室内に
導入することが望ましい。さらにHeなどの不活性ガス
を添加してもよい。半導体層をp型層とするためのドー
パントガスとしてはB26、BF3等が用いられる。ま
た、半導体層をn型層とするためのドーパントガスとし
ては、PH3、PF3等が用いられる。結晶相の薄膜や、
SiC等の光吸収が少ないかバンドギャップの広い層を
堆積する場合には、原料ガスに対する希釈ガスの割合を
増やし、比較的高いパワー密度の高周波を導入するのが
好ましい。
Source gases suitable for forming the semiconductor layer 102 of the present invention include SiF 4 , SiH 2 F 2 , SiH 3 F and S
When using a fluorinated silicon compound such as i 2 F 6 , a silicon hydride compound such as SiH 4 or Si 2 H 6, or an alloy system, a gasification containing Ge or C such as GeH 4 or CH 4 is further performed. It is desirable that the obtained compound be diluted with hydrogen gas gas and introduced into the deposition chamber. Further, an inert gas such as He may be added. B 2 H 6 , BF 3 or the like is used as a dopant gas for turning the semiconductor layer into a p-type layer. PH 3 , PF 3, or the like is used as a dopant gas for converting the semiconductor layer into an n-type layer. Crystalline phase thin film,
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as SiC, it is preferable to increase the ratio of the diluent gas to the source gas and to introduce a high frequency having a relatively high power density.

【0055】大面積で半導体層を形成するために、真空
容器内への原料ガスの導入方法として、高周波導入部に
複数の孔を設けて、ここを通してプラズマ空間へシャワ
ー状に原料ガスを導入する方法や、複数の孔を設けたガ
ス導入管をプラズマ空間内に配設する方法などは、均質
なプラズマを形成することができるために、好ましいも
のである。
In order to form a semiconductor layer in a large area, a plurality of holes are provided in a high-frequency introduction section as a method of introducing a source gas into a vacuum vessel, and the source gas is introduced into the plasma space in a shower shape through the holes. A method and a method of disposing a gas introduction tube having a plurality of holes in a plasma space are preferable because a uniform plasma can be formed.

【0056】(第二の透明導電層)第二の透明導電層1
03は、光入射側の電極であるとともに、その膜厚を適
当に設定することにより反射防止膜の役割をかねること
ができる。第二の透明導電層103は、半導体層102
の吸収可能な波長領域において高い透過率を有すること
と、抵抗率が低いことが要求される。好ましくは550
nmにおける透過率が80%以上、より好ましくは85
%以上であることが望ましい。抵抗率は5×10-3Ωc
m以下、より好ましくは1×10-3Ωcm以下であるこ
とが好ましい。第二の透明導電層103の材料として
は、ITO、ZnO、In23等を好適に用いることが
できる。その形成方法としては、蒸着、CVD、スプレ
ー、スピンオン、浸漬などの方法が好適である。これら
の材料に導電率を変化させる物質を添加してもよい。
(Second transparent conductive layer) Second transparent conductive layer 1
Reference numeral 03 denotes an electrode on the light incident side, and can also serve as an anti-reflection film by appropriately setting its film thickness. The second transparent conductive layer 103 is a semiconductor layer 102
Is required to have a high transmittance in a wavelength region that can absorb light and to have a low resistivity. Preferably 550
The transmittance in nm is 80% or more, more preferably 85%.
% Is desirable. The resistivity is 5 × 10 -3 Ωc
m, more preferably 1 × 10 −3 Ωcm or less. As a material of the second transparent conductive layer 103, ITO, ZnO, In 2 O 3 or the like can be preferably used. As the formation method, methods such as vapor deposition, CVD, spray, spin-on, and immersion are suitable. A substance that changes conductivity may be added to these materials.

【0057】(集電電極)集電電極104は集電効率を
向上するために透明電極103上に設けられる。その形
成方法として、マスクを用いてスパッタによって電極パ
ターンの金属を形成する方法や、導電性ペーストあるい
は半田ペーストを印刷する方法、金属線を導電性ペース
トで固着する方法などが好適である。
(Current Collecting Electrode) The current collecting electrode 104 is provided on the transparent electrode 103 to improve current collecting efficiency. As the forming method, a method of forming a metal of an electrode pattern by sputtering using a mask, a method of printing a conductive paste or a solder paste, a method of fixing a metal wire with a conductive paste, and the like are preferable.

【0058】なお、必要に応じて光起電力素子の両面に
保護層を形成することがある。同時に光起電力素子の裏
面(光入射側と反射側)などに鋼板等の補教材を併用し
てもよい。
Incidentally, protective layers may be formed on both surfaces of the photovoltaic element as required. At the same time, an auxiliary material such as a steel plate may be used on the back surface (light incident side and reflection side) of the photovoltaic element.

【0059】[0059]

【実施例】以下の実施例では、半導体素子として太陽電
池を例に挙げて本発明を具体的にするが、これらの実施
例は本発明の内容を何ら限定するものではない。
EXAMPLES In the following examples, the present invention will be concretely described by taking a solar cell as an example of a semiconductor element, but these examples do not limit the content of the present invention at all.

【0060】[実施例1]図2に示した堆積膜形成装置
201を用い、以下の手順で図5に示した光起電力素子
を形成した。図5は本発明のシリコン系薄膜を有する光
起電力素子の一例を示す模式的な断面図である。図中、
図1と同様の部材には同じ符号を付して説明を省略す
る。この光起電力素子の半導体層は、アモルファスn型
半導体層102−1Aと微結晶i型半導体層102−2
Aと微結晶p型半導体層102−3A、アモルファスn
型半導体層102−4Aとアモルファスi型半導体層1
02−5Aと微結晶p型半導体層102−6Aとからな
っている。すなわち、この光起電力素子はいわゆるpi
npin型ダブルセル光起電力素子である。
Example 1 The photovoltaic element shown in FIG. 5 was formed by the following procedure using the deposited film forming apparatus 201 shown in FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a photovoltaic device having a silicon-based thin film of the present invention. In the figure,
The same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The semiconductor layers of this photovoltaic element include an amorphous n-type semiconductor layer 102-1A and a microcrystalline i-type semiconductor layer 102-2.
A and microcrystalline p-type semiconductor layer 102-3A, amorphous n
Semiconductor layer 102-4A and amorphous i-type semiconductor layer 1
02-5A and a microcrystalline p-type semiconductor layer 102-6A. That is, this photovoltaic element is a so-called pi
It is an npin type double cell photovoltaic element.

【0061】図2は、本発明のシリコン系薄膜及び光起
電力素子を製造する堆積膜形成装置の一例を示す模式的
な断面図である。図2に示す堆積膜形成装置201は、
基板送り出し容器202、半導体形成用真空容器211
〜213、基板巻き取り容器203が、ガスゲート22
1〜224を介して結合することによって構成されてい
る。この堆積膜形成装置201には、各容器及び各ガス
ゲートを貫いて帯状の導電性基板204がセットされ
る。帯状の導電性基板204は、基板送り出し容器20
2に設置されたボビンから巻き出され、基板巻き取り容
器203で別のボビンに巻き取られる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a deposited film forming apparatus for producing a silicon-based thin film and a photovoltaic element according to the present invention. The deposited film forming apparatus 201 shown in FIG.
Substrate sending container 202, semiconductor forming vacuum container 211
213, the substrate take-up container 203 is the gas gate 22
1 through 224. A strip-shaped conductive substrate 204 is set in the deposition film forming apparatus 201 through each container and each gas gate. The strip-shaped conductive substrate 204 is placed in the substrate delivery container 20.
The substrate is unwound from the bobbin provided in the second bobbin 2 and wound on another bobbin in the substrate winding container 203.

【0062】半導体形成用真空容器211〜213は、
それぞれプラズマ生起領域を形成する堆積室を有してい
る。概堆積室は、プラズマの生起している放電空間を、
前記導電性基板と前記高周波導入部で上下を限定し、高
周波導入部を取り囲むように設置された放電板で横方向
を限定するように構成されている。
The vacuum chambers 211 to 213 for forming semiconductors are:
Each has a deposition chamber for forming a plasma generation region. In general, the deposition chamber is a discharge space where plasma is generated,
The upper and lower sides are limited by the conductive substrate and the high-frequency introducing section, and the lateral direction is limited by a discharge plate provided so as to surround the high-frequency introducing section.

【0063】該堆積室内の平板状の高周波導入部241
〜243には、高周波電源251〜253から高周波電
力を印加することによってグロー放電を生起させ、それ
によって原料ガスを分解し導電性基板204上に半導体
層を堆積させる。高周波導入部241〜243は、導電
性基板204と対向しており、不図示の高さ調整機構が
具備されている。前記高さ調整機構により、前記導電性
基板と高周波導入部との間の距離を変えることができ、
同時に放電空間の体積を変えることができる。また、各
半導体形成用真空容器211〜213には、原料ガスや
希釈ガスを導入するためのガス導入管231〜233が
接続されている。
The plate-like high frequency introducing section 241 in the deposition chamber
Glow discharge is generated by applying high-frequency power from the high-frequency power supplies 251 to 253 to 243, thereby decomposing the source gas and depositing the semiconductor layer on the conductive substrate 204. The high-frequency introducing sections 241 to 243 face the conductive substrate 204 and have a height adjustment mechanism (not shown). By the height adjustment mechanism, it is possible to change the distance between the conductive substrate and the high-frequency introduction unit,
At the same time, the volume of the discharge space can be changed. Further, gas introduction pipes 231 to 233 for introducing a source gas and a dilution gas are connected to the respective vacuum chambers 211 to 213 for semiconductor formation.

【0064】また、各半導体形成用真空容器には、各堆
積室内での導電性基板204と放電空間との接触面積を
調整するための、不図示の成膜領域調整板が設けられて
いる。
Each vacuum chamber for semiconductor formation is provided with a film formation region adjusting plate (not shown) for adjusting the contact area between the conductive substrate 204 and the discharge space in each deposition chamber.

【0065】まず、ステンレス(SUS430BA)か
らなる帯状の基体(幅50cm、長さ1500m、厚さ
0.125mm)を十分に脱脂、洗浄し、不図示の連続
スパッタリング装置に装着し、Ag電極をターゲットと
して、厚さ100nmのAg薄膜をスパッタ蒸着させ
た。さらにZnOターゲットを用いて、厚さ1.2μm
のZnO薄膜をAg薄膜の上にスパッタ蒸着し、帯状の
導電性基板204を形成した。
First, a strip-shaped substrate (50 cm in width, 1500 m in length, 0.125 mm in thickness) made of stainless steel (SUS430BA) was sufficiently degreased and washed, mounted on a continuous sputtering device (not shown), and the Ag electrode was targeted. A 100 nm thick Ag thin film was deposited by sputtering. Further, using a ZnO target, a thickness of 1.2 μm
The ZnO thin film was sputter-deposited on the Ag thin film to form a strip-shaped conductive substrate 204.

【0066】次に基板送り出し容器202に、導電性基
板204を巻いたボビンを装着し、導電性基板204を
搬入側のガスゲート、半導体形成用真空容器211、2
12、213、搬出側のガスゲートを介し、基板巻き取
り容器203まで通し、帯状の導電性基板204がたる
まないように13N/ mm2で引っ張り応力を加え
た。そして、基板送り出し容器202、半導体形成用真
空容器211、212、213、基板巻き取り容器20
3を不図示の真空ポンプからなる真空排気系により、
6.7×10-4Pa(5×10-6Torr)以下まで充
分に真空排気した。
Next, a bobbin around which the conductive substrate 204 is wound is mounted on the substrate delivery container 202, and the conductive substrate 204 is loaded with the gas gate on the loading side, and the semiconductor forming vacuum containers 211, 2
12, 213, through a gas gate on the carry-out side, the substrate was passed to the substrate take-up container 203, and a tensile stress was applied at 13 N / mm 2 so that the strip-shaped conductive substrate 204 did not slack. Then, the substrate delivery container 202, the semiconductor formation vacuum containers 211, 212, and 213, and the substrate take-up container 20
3 is evacuated by a vacuum pump (not shown)
The chamber was sufficiently evacuated to 6.7 × 10 −4 Pa (5 × 10 −6 Torr) or less.

【0067】真空排気系を作動させつつ、半導体形成用
真空容器211、212、213へガス導入管231、
232、233から原料ガス及び希釈ガスを供給した。
ここで半導体形成用真空容器212内の放電室は、長手
方向の長さが1m、横幅は50cmのものを用いた。同
時に不図示の各ゲートガス供給管から、各ガスゲートに
ゲートガスとして500sccmのH2ガスを供給し
た。この状態で真空排気系の排気能力を調整して、半導
体形成用真空容器211、212、213内の圧力を所
定の圧力に調整した。形成条件は表1に示す通りであ
る。
While operating the vacuum evacuation system, gas introduction pipes 231,
Source gases and dilution gas were supplied from 232 and 233.
Here, the discharge chamber in the semiconductor formation vacuum vessel 212 used had a length in the longitudinal direction of 1 m and a width of 50 cm. At the same time, 500 sccm of H 2 gas was supplied as a gate gas from each gate gas supply pipe (not shown) to each gas gate. In this state, the evacuation capacity of the evacuation system was adjusted to adjust the pressure in the semiconductor formation vacuum vessels 211, 212, and 213 to a predetermined pressure. The forming conditions are as shown in Table 1.

【0068】半導体形成用真空容器211、212、2
13内の圧力が安定したところで、基板送り出し容器2
02から基板巻き取り容器203の方向に、導電性基板
204の移動を開始した。
Semiconductor-forming vacuum vessels 211, 212, and 2
When the pressure in the substrate 13 is stabilized, the substrate
The movement of the conductive substrate 204 in the direction from 02 to the substrate take-up container 203 was started.

【0069】次に、半導体形成用真空容器211、21
2、213内の高周波導入部241、242、243に
高周波電源251、252、253より高周波を導入
し、半導体形成用真空容器211、212、213内の
堆積室内にグロー放電を生起し、導電性基板204上
に、アモルファスn型半導体層(膜厚30nm)、微結
晶i型半導体層(膜厚2.0μm)、微結晶p型半導体
層(膜厚10nm)を形成しボトムセルのpin接合を
形成した。
Next, the semiconductor forming vacuum vessels 211 and 21
High frequency power is introduced from high frequency power supplies 251, 252, 253 to the high frequency introducing parts 241, 242, 243 in the semiconductor devices 2, 213 to generate a glow discharge in the deposition chambers in the vacuum chambers 211, 212, 213 for semiconductor formation, and An amorphous n-type semiconductor layer (thickness 30 nm), a microcrystalline i-type semiconductor layer (thickness 2.0 μm), and a microcrystalline p-type semiconductor layer (thickness 10 nm) are formed on a substrate 204 to form a bottom cell pin junction. did.

【0070】ここで、半導体形成用真空容器211には
周波数13.56MHz、パワー密度5mW/cm3
高周波電力をAl製の金属電極からなる高周波導入部2
41から、半導体形成用真空容器212には、周波数6
0MHzの高周波を、パワー密度が400mW/cm3
になるように調整しながらAl製の金属電極からなる高
周波導入部242から高周波を導入し、半導体形成用真
空容器213には周波数13.56MHz、パワー密度
30mW/cm3の高周波電力をAl製の金属電極から
なる高周波導入部243から導入した。
In this case, a high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz and a power density of 5 mW / cm 3 is supplied to the semiconductor-forming vacuum vessel 211 by using a high-frequency introducing section 2 made of an Al metal electrode.
From FIG. 41, the frequency 6
0 MHz high frequency, power density 400 mW / cm 3
A high-frequency power is introduced from a high-frequency introducing section 242 made of an Al metal electrode while adjusting so that the frequency becomes 13.56 MHz and a high-frequency power having a power density of 30 mW / cm 3 is supplied to the vacuum chamber 213 for semiconductor formation. It was introduced from a high-frequency introduction part 243 made of a metal electrode.

【0071】ボトムセルのpin接合の形成が終了した
ら、基板巻き取り容器203をリークして、導電性基板
204を取り出して大気雰囲気中に暴露した。このとき
の大気暴露条件(温度、湿度、時間)は、25℃、30
%、20分とした。
After the formation of the pin junction of the bottom cell was completed, the substrate take-up container 203 was leaked, and the conductive substrate 204 was taken out and exposed to the atmosphere. At this time, the atmospheric exposure conditions (temperature, humidity, and time) were 25 ° C., 30 ° C.
%, 20 minutes.

【0072】引き続き、トップセルのpin接合の形成
を行なった。基板送り出し容器202に、導電性基板2
04を巻いたボビンを装着し、導電性基板204を搬入
側のガスゲート、半導体形成用真空容器211、21
2、213、搬出側のガスゲートを介し、基板巻き取り
容器203まで通し、帯状の導電性基板204がたるま
ないように13N/mm2で引っ張り応力を加えた。そ
して、基板送り出し容器202、半導体形成用真空容器
211、212、213、基板巻き取り容器203を不
図示の真空ポンプからなる真空排気系により、6.7×
10-4Pa(5×10-6Torr)以下まで充分に真空
排気した。
Subsequently, a pin junction of the top cell was formed. The conductive substrate 2 is placed in the substrate delivery container 202.
04 is mounted, and the conductive substrate 204 is loaded with the gas gate on the loading side, and the vacuum chambers 211 and 21 for forming semiconductors.
2, 213, through a gas gate on the carry-out side, the substrate was passed to the substrate take-up container 203, and a tensile stress was applied at 13 N / mm 2 so that the strip-shaped conductive substrate 204 did not slack. Then, the substrate delivery container 202, the semiconductor formation vacuum containers 211, 212, 213, and the substrate take-up container 203 are 6.7 × by a vacuum exhaust system including a vacuum pump (not shown).
The chamber was sufficiently evacuated to 10 -4 Pa (5 × 10 -6 Torr) or less.

【0073】なお、トップセルの形成は、ボトムセルの
形成工程の後半で行なった部分が初期の形成領域となる
ように行なった。
The formation of the top cell was performed so that the portion formed in the latter half of the step of forming the bottom cell became an initial formation region.

【0074】真空排気系を作動させつつ、半導体形成用
真空容器211、212、213へガス導入管231、
232、233から原料ガス及び希釈ガスを供給した。
同時に不図示の各ゲートガス供給管から、各ガスゲート
にゲートガスとして500sccmのH2ガスを供給し
た。この状態で真空排気系の排気能力を調整して、半導
体形成用真空容器211、212、213内の圧力を所
定の圧力に調整した。形成条件は表2に示す通りであ
る。
While operating the vacuum evacuation system, gas introduction pipes 231,
Source gases and dilution gas were supplied from 232 and 233.
At the same time, 500 sccm of H 2 gas was supplied as a gate gas from each gate gas supply pipe (not shown) to each gas gate. In this state, the evacuation capacity of the evacuation system was adjusted to adjust the pressure in the semiconductor formation vacuum vessels 211, 212, and 213 to a predetermined pressure. The forming conditions are as shown in Table 2.

【0075】半導体形成用真空容器211、212、2
13内の圧力が安定したところで、基板送り出し容器2
02から基板巻き取り容器203の方向に、導電性基板
204の移動を開始した。
Semiconductor-forming vacuum vessels 211, 212, and 2
When the pressure in the substrate 13 is stabilized, the substrate
The movement of the conductive substrate 204 in the direction from 02 to the substrate take-up container 203 was started.

【0076】次に、半導体形成用真空容器211、21
2、213内の高周波導入部241、242、243に
高周波電源251、252、253より高周波を導入
し、半導体形成用真空容器211、212、213内の
堆積室内にグロー放電を生起し、導電性基板204上
に、アモルファスn型半導体層(膜厚30nm)、アモ
ルファスi型半導体層(膜厚30nm)、微結晶p型半
導体層(膜厚10nm)を形成しトップセルのpin接
合を形成した。
Next, the semiconductor forming vacuum vessels 211 and 21
High frequency power is introduced from high frequency power supplies 251, 252, 253 to the high frequency introducing parts 241, 242, 243 in the semiconductor devices 2, 213 to generate a glow discharge in the deposition chambers in the vacuum chambers 211, 212, 213 for semiconductor formation, and On a substrate 204, an amorphous n-type semiconductor layer (thickness 30 nm), an amorphous i-type semiconductor layer (thickness 30 nm), and a microcrystalline p-type semiconductor layer (thickness 10 nm) were formed to form a pin junction of a top cell.

【0077】ここで、半導体形成用真空容器211には
周波数13.56MHz、パワー密度5mW/cm3
高周波電力をAl製の金属電極からなる高周波導入部2
41から、半導体形成用真空容器212には、周波数6
0MHzの高周波を、パワー密度が100mW/cm3
になるように調整しながらAl製の金属電極からなる高
周波導入部242から高周波を導入し、半導体形成用真
空容器213には周波数13.56MHz、パワー密度
30mW/cm3の高周波電力をAl製の金属電極から
なる高周波導入部243から導入した。
In this case, a high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz and a power density of 5 mW / cm 3 is supplied to the high-frequency introducing section 2 made of an Al metal electrode in the semiconductor forming vacuum vessel 211.
From FIG. 41, the frequency 6
0MHz high frequency, power density 100mW / cm 3
A high-frequency power is introduced from a high-frequency introducing section 242 made of an Al metal electrode while adjusting so that the frequency becomes 13.56 MHz and a high-frequency power having a power density of 30 mW / cm 3 is supplied to the vacuum chamber 213 for semiconductor formation. It was introduced from a high-frequency introduction part 243 made of a metal electrode.

【0078】次に不図示の連続モジュール化装置を用い
て、形成した帯状の光起電力素子を36cm×22cm
の太陽電池モジュールに加工した(実施例1)。
Next, using a continuous module device (not shown), the formed band-shaped photovoltaic element was
(Example 1).

【0079】次に、図4に示した堆積膜形成装置201
−Aを用い、ボトムセルを形成したあとに大気暴露しな
かった以外は、実施例1−1と同様の処方を用いて太陽
電池モジュールを作成した(比較例1)。
Next, the deposited film forming apparatus 201 shown in FIG.
Using -A, a solar cell module was prepared using the same formulation as in Example 1-1, except that the bottom cell was not exposed to the air after forming the bottom cell (Comparative Example 1).

【0080】以上のようにして作成した太陽電池モジュ
ールの光電変換効率をソーラーシミュレーター(AM
1.5、100mW/cm2)を用いて測定した。その
結果を表3に示す。
The photoelectric conversion efficiency of the solar cell module prepared as described above was measured using a solar simulator (AM).
1.5, 100 mW / cm 2 ). Table 3 shows the results.

【0081】表3より、実施例1の太陽電池モジュール
は、比較例1の太陽電池と比較して、相対的に光電変換
効率が高く、帯状の導電性基板にわたる光電変換効率の
均一性にも優れていた。以上のことより、本発明の半導
体素子を含む太陽電池は優れた特性をもつことがわか
る。
As shown in Table 3, the solar cell module of Example 1 has a relatively high photoelectric conversion efficiency as compared with the solar cell of Comparative Example 1, and the uniformity of the photoelectric conversion efficiency over the strip-shaped conductive substrate. It was excellent. From the above, it is understood that the solar cell including the semiconductor element of the present invention has excellent characteristics.

【0082】[実施例2]図2及び図6に示した堆積膜
形成装置201及び201−Bを用い、図5に示した光
起電力素子を形成した。
Example 2 The photovoltaic element shown in FIG. 5 was formed using the deposited film forming apparatuses 201 and 201-B shown in FIGS.

【0083】トップセルを堆積膜形成装置201−Bで
行なった以外は、各半導体層を形成するときの条件は、
実施例1と同様の方法で行なって太陽電池モジュールを
作成した(実施例2)。ここで、堆積膜形成装置201
−Bの半導体形成用真空容器211−Aでは、アモルフ
ァスn型半導体層102−4Aを形成する前に、ランプ
ヒーターにより300℃に加熱し、冷却水を通した冷却
パイプにより150℃に冷却し、再度300℃に加熱し
た。
The conditions for forming each semiconductor layer were as follows, except that the top cell was performed by the deposited film forming apparatus 201-B.
A solar cell module was prepared in the same manner as in Example 1 (Example 2). Here, the deposited film forming apparatus 201
Before forming the amorphous n-type semiconductor layer 102-4A in the -B semiconductor formation vacuum vessel 211-A, the semiconductor is heated to 300C by a lamp heater and cooled to 150C by a cooling pipe through which cooling water is passed. Heated again to 300 ° C.

【0084】以上のようにして作成した太陽電池モジュ
ールの光電変換効率をソーラーシミュレーター(AM
1.5、100mW/cm2)を用いて測定した。また
碁盤目テープ法(切り傷の隙間間隔1mm、ます目の数
100)を用いて太陽電池モジュールの密着性を調べ
た。これらの結果を表4に示す。
The photoelectric conversion efficiency of the solar cell module prepared as described above was measured using a solar simulator (AM).
1.5, 100 mW / cm 2 ). Further, the adhesiveness of the solar cell module was examined by using a cross-cut tape method (interval between cuts of 1 mm and number of squares of 100). Table 4 shows the results.

【0085】表4より、実施例2の太陽電池モジュール
は、実施例1よりも光電変換効率が優れていた。はがれ
試験では実施例1、実施例2の太陽電池モジュールとも
優れていたが、実施例2の太陽電池モジュールのほうが
よりすぐれていた。以上のことから本発明の半導体素子
を含む太陽電池モジュールは、優れた特長を持つことが
わかる。
As shown in Table 4, the solar cell module of Example 2 was superior to Example 1 in photoelectric conversion efficiency. In the peeling test, the solar cell modules of Example 1 and Example 2 were excellent, but the solar cell module of Example 2 was more excellent. From the above, it can be seen that the solar cell module including the semiconductor element of the present invention has excellent features.

【0086】[実施例3]図2に示した堆積膜形成装置
201を用い、図5に示した光起電力素子を形成した。
Example 3 The photovoltaic element shown in FIG. 5 was formed using the deposited film forming apparatus 201 shown in FIG.

【0087】トップセルを形成時に基板に加えた引っ張
り応力を10N/ mm2にした以外は実施例1と同様
の方法で行なって、太陽電池モジュールを作成した(実
施例3)。
A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the tensile stress applied to the substrate when forming the top cell was changed to 10 N / mm 2 (Example 3).

【0088】以上のようにして作成した太陽電池モジュ
ールの光電変換効率をソーラーシミュレーター(AM
1.5、100mW/cm2)を用いて測定した。また
あらかじめ初期光電変換効率を測定しておいた太陽電池
モジュールを、温度85℃、湿度85%の暗所に設置し
30分保持、その後70分かけて温度−20℃まで下げ
30分保持、再び70分かけて温度85℃湿度85%ま
で戻す、このサイクルを100回繰り返した後に再度光
電変換効率を測定し、温湿度試験による光電変換効率の
変化を調べた。これらの結果を表5に示す。
The photoelectric conversion efficiency of the solar cell module prepared as described above was measured using a solar simulator (AM).
1.5, 100 mW / cm 2 ). In addition, the solar cell module whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance was placed in a dark place at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% and held for 30 minutes, then lowered to −20 ° C. over 70 minutes and held for 30 minutes again. After repeating this cycle of returning the temperature to 85 ° C. and the humidity of 85% over 70 minutes 100 times, the photoelectric conversion efficiency was measured again, and the change in the photoelectric conversion efficiency by the temperature and humidity test was examined. Table 5 shows the results.

【0089】表5より、実施例3の太陽電池モジュール
は、実施例1よりも光電変換効率が優れていた。温湿度
試験では実施例1、実施例3の太陽電池モジュールとも
優れていたが、実施例3の太陽電池モジュールのほうが
よりすぐれていた。以上のことから本発明の半導体素子
を含む太陽電池モジュールは、優れた特長を持つことが
わかる。
As shown in Table 5, the solar cell module of Example 3 was superior in photoelectric conversion efficiency to Example 1. In the temperature and humidity test, the solar cell modules of Example 1 and Example 3 were excellent, but the solar cell module of Example 3 was more excellent. From the above, it can be seen that the solar cell module including the semiconductor element of the present invention has excellent features.

【0090】[実施例4]図2に示した堆積膜形成装置
201を用い、図5に示した光起電力素子を形成した。
Example 4 The photovoltaic element shown in FIG. 5 was formed using the deposited film forming apparatus 201 shown in FIG.

【0091】ボトムセルを形成時に基板に加えた引っ張
り応力を、成膜開始時を13N/mm2とし、成膜の過
程で徐々に低下させ、成膜終了時に11N/ mm2
し、トップセルを形成時に基板に加えた引っ張り応力
を、成膜開始時に10N/ mm2とし、成膜終了時に
8.0N/ mm2にした以外は実施例3と同様の方法
で行なって、太陽電池モジュールを作成した(実施例
4)。
The tensile stress applied to the substrate at the time of forming the bottom cell was set to 13 N / mm 2 at the start of film formation, gradually reduced during the film formation process, and set to 11 N / mm 2 at the end of film formation to form the top cell. A solar cell module was prepared in the same manner as in Example 3 except that the tensile stress applied to the substrate at the time was set to 10 N / mm 2 at the start of film formation and 8.0 N / mm 2 at the end of film formation. (Example 4).

【0092】実施例4の太陽電池モジュールは、実施例
3と同様に光電変換効率と温湿度試験の結果が優れてい
た。さらに実施例4では、基板巻き取り容器203でボ
ビンに巻き取られた際の巻きずれが小さかった。以上の
ことから本発明の半導体素子を含む太陽電池モジュール
は、優れた特長を持つことがわかる。
The solar cell module of Example 4 was excellent in the results of the photoelectric conversion efficiency and the temperature / humidity test as in Example 3. Furthermore, in Example 4, the winding deviation when wound on the bobbin in the substrate winding container 203 was small. From the above, it can be seen that the solar cell module including the semiconductor element of the present invention has excellent features.

【0093】[実施例5]図7に示した堆積膜形成装置
201−Cを用い、図5に示した光起電力素子を形成し
た。堆積膜形成装置201−Cは、ボトムセルとトップ
セルを形成する間に、酸素雰囲気形成用真空容器217
が配置されたものであり、それ以外は堆積膜形成装置2
01−Aと同等のものである。酸素雰囲気形成用真空容
器217には、ガス導入管237から酸素ガスを含むガ
スを導入することができるようになっており、排気系の
排気能力を調整することで、酸素雰囲気形成用真空容器
217内の酸素分圧を調整することができる。またガス
ゲート224、228によって、酸素雰囲気形成用真空
容器217内の酸素は、半導体形成用真空容器へ拡散す
ることを防いでいる。
Example 5 The photovoltaic element shown in FIG. 5 was formed using the deposited film forming apparatus 201-C shown in FIG. The deposited film forming apparatus 201-C includes a vacuum vessel 217 for forming an oxygen atmosphere while forming the bottom cell and the top cell.
Are disposed, and other than the above, the deposited film forming apparatus 2
It is equivalent to 01-A. A gas containing oxygen gas can be introduced from the gas introduction pipe 237 into the oxygen atmosphere forming vacuum vessel 217. The oxygen atmosphere creating vacuum vessel 217 is adjusted by adjusting the exhaust capacity of the exhaust system. The oxygen partial pressure inside can be adjusted. The gas gates 224 and 228 prevent oxygen in the oxygen atmosphere forming vacuum container 217 from diffusing into the semiconductor forming vacuum container.

【0094】酸素雰囲気形成用真空容器217内の酸素
分圧を変化させながら、酸素雰囲気中での基板の滞留時
間は5分とし、他の条件は比較例1と同様な条件で行
い、太陽電池モジュールを作成した。
While changing the oxygen partial pressure in the oxygen atmosphere forming vacuum container 217, the residence time of the substrate in the oxygen atmosphere was set to 5 minutes, and the other conditions were the same as those in Comparative Example 1. Created a module.

【0095】以上のようにして作成した太陽電池モジュ
ールの光電変換効率をソーラーシミュレーター(AM
1.5、100mW/cm2)を用いて測定した。その
結果を表6に示す。
The photoelectric conversion efficiency of the solar cell module prepared as described above was measured using a solar simulator (AM).
1.5, 100 mW / cm 2 ). Table 6 shows the results.

【0096】表6より、ボトムセルを作成した後に、1
Pa以上の酸素分圧の雰囲気下を経由した太陽電池モジ
ュールは、光電変換効率が高かった。以上のことより、
本発明の半導体素子を含む太陽電池は優れた特性をもつ
ことがわかる。
According to Table 6, after the bottom cell was created, 1
The solar cell module passed through an atmosphere having an oxygen partial pressure of Pa or more had high photoelectric conversion efficiency. From the above,
It is understood that the solar cell including the semiconductor element of the present invention has excellent characteristics.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明により、多数のシリコン系薄膜が
積層された構成をもつ半導体素子を、効率よく形成する
ことができ、さらには、より優れた均一性と特性をもつ
半導体素子を形成することが可能であり、さらには、密
着性、耐環境性などに優れた半導体素子を形成すること
できる。
According to the present invention, a semiconductor device having a structure in which a number of silicon-based thin films are stacked can be efficiently formed, and further, a semiconductor device having better uniformity and characteristics can be formed. It is possible to form a semiconductor element having excellent adhesion, environmental resistance, and the like.

【0098】[0098]

【表1】 [Table 1]

【0099】[0099]

【表2】 [Table 2]

【0100】[0100]

【表3】 基板位置は、帯状基板の、ボトムのセルを作り始めた位
置を0mとし、作り終わりの位置を1500mとしたも
[Table 3] The substrate position is such that the position where the bottom cell of the strip-shaped substrate is started is 0 m, and the position where the bottom cell is completed is 1500 m.

【0101】[0101]

【表4】 基板位置は、帯状基板の、ボトムのセルを作り始めた位
置を0mとし、作り終わりの位置を1500mとしたも
のはがれ試験は、剥れたます目の数が◎0、○1〜2、
△3〜10、×10〜100を意味する
[Table 4] As for the substrate position, the position where the bottom cell of the strip-shaped substrate was started was set to 0 m, and the position at the end of the production was set to 1500 m. In the peeling test, the number of peeled squares was ◎ 0, ○ 1-2,
△ 3-10, × 10-100 means

【0102】[0102]

【表5】 基板位置は、帯状基板の、ボトムのセルを作り始めた位
置を0mとし、作り終わりの位置を1500mとしたも
の温湿度試験は、(試験後の光電変換効率)/(試験前
の光電変換効率)の値
[Table 5] The substrate position was 0 m at the position where the bottom cell of the strip-shaped substrate was started, and 1500 m at the end position. The temperature / humidity test was (photoelectric conversion efficiency after test) / (photoelectric conversion efficiency before test). )The value of the

【0103】[0103]

【表6】 光電変換効率は、比較例1の0m位置のものを1に規格
化した値
[Table 6] The photoelectric conversion efficiency is a value obtained by standardizing 1 at the 0 m position in Comparative Example 1 to 1.

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

【図1】本発明の半導体素子を含む光起電力素子の一例
を示す模式的な断面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a photovoltaic device including a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体素子及び光起電力素子を製造す
る堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a deposited film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device and a photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の半導体素子を含む半導体層の一例を示
す模式的な断面図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a semiconductor layer including a semiconductor element of the present invention.

【図4】本発明の半導体素子及び光起電力素子を製造す
る堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of a deposited film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device and a photovoltaic device according to the present invention.

【図5】本発明の半導体素子を含む光起電力素子の一例
を示す模式的な断面図
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a photovoltaic device including the semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体素子及び光起電力素子を製造す
る堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a deposited film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device and a photovoltaic device of the present invention.

【図7】本発明の半導体素子及び光起電力素子を製造す
る堆積膜形成装置の一例を示す模式的な断面図
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an example of a deposited film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device and a photovoltaic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101:基板 101−1:基体 101−2:金属層 101−3:第一の透明導電層 102:半導体層 102−1、102−4:第一の導電型を示す半導体層 102−1A、102−4A:アモルファスn型半導体
層 102−2、102−5:i型半導体層 102−2A:微結晶i型半導体層 102−3、102−6:第二の導電型を示す半導体層 102−3A、102−6A:微結晶p型半導体層 102−5A:アモルファスi型半導体層 103:透明電極 104:集電電極 201、201−A、201−B、201−C:堆積膜
形成装置 202:基板送り出し容器 203:基板巻き取り容器 204:導電性基板 211〜216、211−A:半導体形成用真空容器 217:酸素雰囲気形成用真空容器 221〜228:ガスゲート 231〜237:ガス導入管 241〜246:高周波導入部 251〜256:高周波電源
101: Substrate 101-1: Base 101-2: Metal layer 101-3: First transparent conductive layer 102: Semiconductor layer 102-1, 102-4: Semiconductor layer 102-1A, 102 showing first conductivity type -4A: amorphous n-type semiconductor layer 102-2, 102-5: i-type semiconductor layer 102-2A: microcrystalline i-type semiconductor layer 102-3, 102-6: semiconductor layer showing the second conductivity type 102-3A , 102-6A: microcrystalline p-type semiconductor layer 102-5A: amorphous i-type semiconductor layer 103: transparent electrode 104: current collecting electrode 201, 201-A, 201-B, 201-C: deposited film forming apparatus 202: substrate Discharge container 203: substrate winding container 204: conductive substrate 211 to 216, 211-A: semiconductor forming vacuum container 217: oxygen atmosphere forming vacuum container 221 to 228: gas generator Preparative 231-237: gas introduction pipe 241 to 246: high-frequency power supply unit 251 to 256: high frequency power source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 酒井 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 松田 高一 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 BA29 CA02 CA17 DA08 FA01 GA14 LA16 5F051 AA04 CA03 CA04 CA16 CA22 CB12 DA15 FA04 GA05 GA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuzo Koda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Akira Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Koichi Matsuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) 4K030 AA06 BA29 CA02 CA17 DA08 FA01 GA14 LA16 5F051 AA04 CA03 CA04 CA16 CA22 CB12 DA15 FA04 GA05 GA14

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大気圧以下の圧力での高周波プラズマC
VD法によって基板上にシリコン系材料からなる複数の
pin接合を形成する工程を有する半導体素子の形成方
法であって、前記pin接合のうち一のpin接合を形
成した後に該pin接合の表面に露出しているp層もし
くはn層を酸素含有雰囲気に曝す工程と、該酸素含有雰
囲気に曝されたp層もしくはn層上に前記一のpin接
合に隣接する他のpin接合のn層もしくはp層を形成
してpn界面を形成する工程と、を有することを特徴と
する半導体素子の形成方法。
1. A high-frequency plasma C at a pressure lower than the atmospheric pressure
A method for forming a semiconductor device, comprising forming a plurality of pin junctions made of a silicon-based material on a substrate by a VD method, wherein one of the pin junctions is formed and then exposed to the surface of the pin junction. Exposing the p-layer or the n-layer to an oxygen-containing atmosphere, and an n-layer or a p-layer of another pin junction adjacent to the one pin junction on the p-layer or the n-layer exposed to the oxygen-containing atmosphere Forming a pn interface to form a pn interface.
【請求項2】 前記酸素含有雰囲気が、酸素分圧が1P
a以上の雰囲気であることを特徴とする請求項1に記載
の半導体素子の形成方法。
2. The oxygen-containing atmosphere has an oxygen partial pressure of 1P.
2. The method according to claim 1, wherein the atmosphere is not less than a.
【請求項3】 前記酸素含有雰囲気に曝す工程が、大気
暴露を行なうものであることを特徴とする請求項1に記
載の半導体素子の形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the step of exposing to an atmosphere containing oxygen includes exposing to air.
【請求項4】 前記酸素含有雰囲気に曝す工程の前後で
形成するpin接合中のi層の一方が非晶質相であり、
他方が結晶相を含むものであることを特徴とする請求項
1に記載の半導体素子の形成方法。
4. An i-layer in a pin junction formed before and after the step of exposing to an oxygen-containing atmosphere is an amorphous phase;
2. The method according to claim 1, wherein the other includes a crystal phase.
【請求項5】 前記酸素含有雰囲気に曝す工程の後に、
加熱、冷却、加熱の工程を少なくとも1回行なった後
に、前記他のpin接合のn層もしくはp層の形成を行
なうことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の形
成方法。
5. After the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere,
2. The method for forming a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of heating, cooling and heating is performed at least once, and then the other n-layer or p-layer of the pin junction is formed.
【請求項6】 前記加熱、冷却、加熱の工程を、水素雰
囲気中で行なうことを特徴とする請求項5に記載の半導
体素子の形成方法。
6. The method according to claim 5, wherein the steps of heating, cooling and heating are performed in a hydrogen atmosphere.
【請求項7】 前記高周波プラズマCVD法が、ロール
・ツー・ロール方式であることを特徴とする請求項1に
記載の半導体素子の形成方法。
7. The method according to claim 1, wherein the high-frequency plasma CVD method is a roll-to-roll method.
【請求項8】 前記酸素含有雰囲気に曝す工程の前後
で、前記基板に異なった引っ張り応力をかけることを特
徴とする請求項7に記載の半導体素子の形成方法。
8. The method according to claim 7, wherein different tensile stresses are applied to the substrate before and after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere.
【請求項9】 前記酸素含有雰囲気に曝す工程の前に前
記基板にかけられる引っ張り応力が、前記酸素含有雰囲
気に曝す工程の後に前記基板にかけられる引っ張り応力
よりも大きいことを特徴とする請求項8に記載の半導体
素子の形成方法。
9. The method of claim 8, wherein a tensile stress applied to the substrate before the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere is larger than a tensile stress applied to the substrate after the step of exposing to the oxygen-containing atmosphere. The method for forming a semiconductor device according to claim 1.
【請求項10】 前記ロール・ツー・ロール方式で基板
を搬送していく工程の途中で、引っ張り応力を低下させ
る過程を含むことを特徴とする請求項7乃至9に記載の
半導体素子の形成方法。
10. The method for forming a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of reducing a tensile stress during the step of transporting the substrate by the roll-to-roll method. .
【請求項11】 高周波プラズマCVD法によって前記
一のpin接合を形成しながらロール・ツー・ロール方
式で前記基板を搬送しロールに巻き取る工程と、ロール
に巻き取られた状態で該基板を酸素含有雰囲気に曝す工
程と、ロール・ツー・ロール方式で該基板をロールから
引き出しながら搬送し高周波プラズマCVD法によって
前記他のpin接合を形成する工程と、を有する請求項
1に記載の半導体素子の形成方法。
11. A step of transporting the substrate by a roll-to-roll method while forming the one pin junction by a high-frequency plasma CVD method and winding the substrate around a roll, and applying oxygen to the substrate while being wound around the roll. 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: exposing the substrate to a contained atmosphere; and transporting the substrate while extracting the substrate from the roll by a roll-to-roll method, and forming the another pin junction by a high-frequency plasma CVD method. Forming method.
【請求項12】 前記一のpin接合を形成する際に前
記基板にかけられる引っ張り応力と前記他のpin接合
を形成する際に前記基板にかけられる引張り応力とが異
なることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子の
形成方法。
12. The method according to claim 11, wherein a tensile stress applied to the substrate when forming the one pin junction is different from a tensile stress applied to the substrate when forming the other pin junction. The method for forming a semiconductor device according to claim 1.
【請求項13】 前記一のpin接合を形成する際に前
記基板にかけられる引っ張り応力、前記他のpin接合
を形成する際に前記基板にかけられる引張り応力、の少
なくとも一方を、基板を搬送する工程の途中で低下させ
ることを特徴とする請求項11又は12に記載の半導体
素子の形成方法。
13. The step of transferring at least one of a tensile stress applied to the substrate when forming the one pin junction and a tensile stress applied to the substrate when forming the other pin junction. The method for forming a semiconductor device according to claim 11, wherein the lowering is performed halfway.
【請求項14】 請求項1乃至13に記載の半導体素子
の形成方法によって形成されたことを特徴とする半導体
素子。
14. A semiconductor device formed by the method for forming a semiconductor device according to claim 1. Description:
JP2000367648A 2000-12-01 2000-12-01 Semiconductor element and method for forming the same Withdrawn JP2002170973A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000367648A JP2002170973A (en) 2000-12-01 2000-12-01 Semiconductor element and method for forming the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000367648A JP2002170973A (en) 2000-12-01 2000-12-01 Semiconductor element and method for forming the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002170973A true JP2002170973A (en) 2002-06-14

Family

ID=18838035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000367648A Withdrawn JP2002170973A (en) 2000-12-01 2000-12-01 Semiconductor element and method for forming the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002170973A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005159320A (en) * 2003-10-27 2005-06-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solar cell and manufacturing method for the same
US7071081B2 (en) 2003-05-07 2006-07-04 Canon Kabushiki Kaisha Method of forming semiconductor device
US7550665B2 (en) 2003-07-24 2009-06-23 Kaneka Corporation Stacked photoelectric converter
WO2010023947A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
WO2010023948A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
JP2010153930A (en) * 2003-10-27 2010-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solar cell and method of manufacturing solar cell
WO2010087198A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 株式会社アルバック Method for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, photoelectric conversion device manufacture system, and method for utilizing photoelectric conversion device manufacture system
JP2010177582A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Ulvac Japan Ltd Method for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device and manufacturing system of the photoelectric conversion device
JP2011530161A (en) * 2008-08-01 2011-12-15 エーリコン・ソーラー・アーゲー・トリューバッハ Method for manufacturing photovoltaic cell structure
CN102369602A (en) * 2009-04-06 2012-03-07 株式会社爱发科 Production system for photovoltaic device,and production method for photovoltaic device

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7071081B2 (en) 2003-05-07 2006-07-04 Canon Kabushiki Kaisha Method of forming semiconductor device
US7550665B2 (en) 2003-07-24 2009-06-23 Kaneka Corporation Stacked photoelectric converter
JP2010153930A (en) * 2003-10-27 2010-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solar cell and method of manufacturing solar cell
JP2005159320A (en) * 2003-10-27 2005-06-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solar cell and manufacturing method for the same
JP2011530161A (en) * 2008-08-01 2011-12-15 エーリコン・ソーラー・アーゲー・トリューバッハ Method for manufacturing photovoltaic cell structure
JPWO2010023947A1 (en) * 2008-08-29 2012-01-26 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
WO2010023947A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
EP2330633A4 (en) * 2008-08-29 2014-01-08 Ulvac Inc Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
KR101321813B1 (en) 2008-08-29 2013-10-28 가부시키가이샤 아루박 Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
EP2330633A1 (en) * 2008-08-29 2011-06-08 Ulvac, Inc. Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
CN102132416A (en) * 2008-08-29 2011-07-20 株式会社爱发科 Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
WO2010023991A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 株式会社アルバック Method for producing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and system for producing photoelectric conversion device
WO2010023948A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
JPWO2010023948A1 (en) * 2008-08-29 2012-01-26 株式会社アルバック Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
JPWO2010087198A1 (en) * 2009-01-30 2012-08-02 株式会社アルバック Method for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, manufacturing system for photoelectric conversion device, and method for using photoelectric conversion device manufacturing system
TWI413267B (en) * 2009-01-30 2013-10-21 Ulvac Inc Method and system for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and using method of system for manufacturing photoelectric conversion device
JP2010177582A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Ulvac Japan Ltd Method for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device and manufacturing system of the photoelectric conversion device
WO2010087198A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 株式会社アルバック Method for manufacturing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, photoelectric conversion device manufacture system, and method for utilizing photoelectric conversion device manufacture system
CN102369602A (en) * 2009-04-06 2012-03-07 株式会社爱发科 Production system for photovoltaic device,and production method for photovoltaic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4827303B2 (en) Photovoltaic element, TFT, and method for forming i-type semiconductor layer
EP0895291B1 (en) Photovoltaic element and method of producing the same
JP4433131B2 (en) Method for forming silicon-based thin film
JP2002299670A (en) Silicon-based thin film and photovoltaic element
EP1475843A2 (en) Photovoltaic element and method of forming photovoltaic element
JP2003007629A (en) Method of forming silicon film, the silicon film, and semiconductor device
JP4240933B2 (en) Laminate formation method
JP2002371357A (en) Method for forming silicon-based thin film, silicon-based thin film, semiconductor device, and apparatus for forming silicon-based thin film
JP2020017763A (en) Manufacturing method of photoelectric conversion device
JP2002134772A (en) Silicon based thin film and photovoltaic element
JPH11251612A (en) Manufacture of photovoltaic element
JP2002305315A (en) Method of forming semiconductor element, and semiconductor element
JP2002170973A (en) Semiconductor element and method for forming the same
WO2010023991A1 (en) Method for producing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and system for producing photoelectric conversion device
JP2001028453A (en) Photovoltaic device, manufacture thereof, building material and power generating device
JP6609324B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
JP2001345273A (en) Formation method of silicon-based thin film, silicon-based thin film, and photovoltaic element
JPH11261087A (en) Photovoltaic element
JP2004296615A (en) Multilayer photovoltaic element
JP2001358350A (en) Photovoltaic element
JP4731708B2 (en) Photovoltaic element, TFT, and method for forming i-type semiconductor layer
US6897559B2 (en) Silicon-based thin film forming apparatus, silicon-based thin film forming method and semiconductor element
JP2005317855A (en) Method of forming microcrystalline silicon film and photovoltaic element
JP2004296616A (en) Photovoltaic element
JP2001244488A (en) Photovoltaic element

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070330

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080205