JP2002246317A - プラズマｃｖｄ法による薄膜形成方法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法による薄膜形成方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素ガスで希釈された原料ガスを反応室内に
導入しグロー放電プラズマによって分解して薄膜を形成
するプラズマＣＶＤ法による薄膜形成において、薄膜形
成初期における低品質膜の堆積を防止する。 【解決手段】 最初に水素ガスのみを反応室内に導入し
てグロー放電プラズマを発生させ、次に原料ガスをその
流量が徐々に増加するように水素ガスとともに反応室内
に導入してグロー放電プラズマにより分解して薄膜を形
成することを特徴としている。
導入しグロー放電プラズマによって分解して薄膜を形成
するプラズマＣＶＤ法による薄膜形成において、薄膜形
成初期における低品質膜の堆積を防止する。 【解決手段】 最初に水素ガスのみを反応室内に導入し
てグロー放電プラズマを発生させ、次に原料ガスをその
流量が徐々に増加するように水素ガスとともに反応室内
に導入してグロー放電プラズマにより分解して薄膜を形
成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガスで希釈さ
れた原料ガスをグロー放電プラズマによって分解して薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成方法に
関するものである。
れた原料ガスをグロー放電プラズマによって分解して薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、シランガスなどの原料ガスを水素ガスで希釈して反
応室内に導入し、グロー放電プラズマによって分解して
非晶質シリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成する方法が知られている。このよ
うな薄膜形成方法は、例えば、光起電力素子、ＴＦＴ、
光センサー、エリアセンサー等におけるシリコン薄膜の
形成に用いられている。
り、シランガスなどの原料ガスを水素ガスで希釈して反
応室内に導入し、グロー放電プラズマによって分解して
非晶質シリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成する方法が知られている。このよ
うな薄膜形成方法は、例えば、光起電力素子、ＴＦＴ、
光センサー、エリアセンサー等におけるシリコン薄膜の
形成に用いられている。
【０００３】プラズマＣＶＤ法では、放電の初期におい
て、ガスの分解過程が定常状態になるまでの間、プラズ
マから発生する成膜種の種類及び密度が適当でないた
め、意図しない低品質の薄膜が形成されてしまう場合が
ある。このような低品質の膜層が薄膜中に含まれている
と、期待する素子特性が得られない場合が多くなる。
て、ガスの分解過程が定常状態になるまでの間、プラズ
マから発生する成膜種の種類及び密度が適当でないた
め、意図しない低品質の薄膜が形成されてしまう場合が
ある。このような低品質の膜層が薄膜中に含まれている
と、期待する素子特性が得られない場合が多くなる。
【０００４】本発明の目的は、薄膜形成初期における低
品質膜の堆積を防止することができるプラズマＣＶＤ法
による薄膜形成方法を提供することにある。
品質膜の堆積を防止することができるプラズマＣＶＤ法
による薄膜形成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素ガスで希
釈された原料ガスを反応室内に導入しグロー放電プラズ
マによって分解して薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法に
よる薄膜形成方法であり、最初に水素ガスのみを反応室
内に導入してグロー放電プラズマを発生させ、次に原料
ガスをその流量が徐々に増加するように水素ガスととも
に反応室内に導入してグロー放電プラズマにより分解し
て薄膜を形成することを特徴としている。
釈された原料ガスを反応室内に導入しグロー放電プラズ
マによって分解して薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法に
よる薄膜形成方法であり、最初に水素ガスのみを反応室
内に導入してグロー放電プラズマを発生させ、次に原料
ガスをその流量が徐々に増加するように水素ガスととも
に反応室内に導入してグロー放電プラズマにより分解し
て薄膜を形成することを特徴としている。
【０００６】本発明においては、最初に水素ガスのみを
反応室内に導入してグロー放電プラズマを発生させた
後、原料ガスを徐々に導入している。このため、放電開
始初期における不安定なプラズマ内で生じる好ましくな
い成膜種による膜形成を避けることができる。放電開始
初期の不安定なプラズマは、成膜種密度が大きい条件、
すなわち成膜速度が速い条件で起こりやすい。このた
め、高速成膜の際に、本発明は特にその効果が顕著に現
れる。
反応室内に導入してグロー放電プラズマを発生させた
後、原料ガスを徐々に導入している。このため、放電開
始初期における不安定なプラズマ内で生じる好ましくな
い成膜種による膜形成を避けることができる。放電開始
初期の不安定なプラズマは、成膜種密度が大きい条件、
すなわち成膜速度が速い条件で起こりやすい。このた
め、高速成膜の際に、本発明は特にその効果が顕著に現
れる。
【０００７】本発明では、水素ガスのみでプラズマ放電
を開始した後、原料ガスを徐々に加えていく。通常、高
濃度の水素で希釈したプラズマにおいては、良性の成膜
種が多く存在するので、このような条件で原料ガスを加
えていくと、良性の成膜種が多く生成し、良好な膜質の
薄膜を薄膜形成初期において形成することができる。
を開始した後、原料ガスを徐々に加えていく。通常、高
濃度の水素で希釈したプラズマにおいては、良性の成膜
種が多く存在するので、このような条件で原料ガスを加
えていくと、良性の成膜種が多く生成し、良好な膜質の
薄膜を薄膜形成初期において形成することができる。
【０００８】本発明においては、最初に水素ガスのみを
反応室内に導入してグロー放電プラズマを発生させ、こ
のプラズマが安定した後に原料ガスを導入することが好
ましい。具体的には、水素ガスのみを導入して発生させ
たグロー放電プラズマにおける水素プラズマからの発光
スペクトルの各ピーク強度及びそれらの強度比が安定し
た後に、原料ガスを徐々に導入することが好ましい。水
素プラズマからの発光スペクトルのピークとしては、例
えば、波長６５６ｎｍのＨαの発光ピークと、波長４８
５ｎｍのＨβの発光ピークが観測される。これらの発光
ピークの強度比が安定した後に、原料ガスを導入するこ
とが好ましい。
反応室内に導入してグロー放電プラズマを発生させ、こ
のプラズマが安定した後に原料ガスを導入することが好
ましい。具体的には、水素ガスのみを導入して発生させ
たグロー放電プラズマにおける水素プラズマからの発光
スペクトルの各ピーク強度及びそれらの強度比が安定し
た後に、原料ガスを徐々に導入することが好ましい。水
素プラズマからの発光スペクトルのピークとしては、例
えば、波長６５６ｎｍのＨαの発光ピークと、波長４８
５ｎｍのＨβの発光ピークが観測される。これらの発光
ピークの強度比が安定した後に、原料ガスを導入するこ
とが好ましい。
【０００９】また、原料ガスを導入する際には、水素ガ
スと原料ガスのプラズマからの発光スペクトルの各ピー
ク強度及びそれらの強度比が、原料ガスの流量の増加に
比例して変化するように、原料ガスを徐々に反応室内に
導入することが好ましい。原料ガスを導入すると、上記
水素プラズマからの発光スペクトルのピークに加えて、
原料ガスのプラズマからの発光スペクトルのピークが観
測される。例えば、シラン（ＳｉＨ4）ガスの場合、波
長４１３ｎｍのＳｉＨの発光ピークと、波長２８８ｎｍ
のＳｉの発光ピークが観測される。これらのピークが単
調に増加し、かつこれらのピークの強度比の変化が互い
に１０％以内になるように、原料ガスであるシランガス
を徐々に反応室内に導入することが好ましい。
スと原料ガスのプラズマからの発光スペクトルの各ピー
ク強度及びそれらの強度比が、原料ガスの流量の増加に
比例して変化するように、原料ガスを徐々に反応室内に
導入することが好ましい。原料ガスを導入すると、上記
水素プラズマからの発光スペクトルのピークに加えて、
原料ガスのプラズマからの発光スペクトルのピークが観
測される。例えば、シラン（ＳｉＨ4）ガスの場合、波
長４１３ｎｍのＳｉＨの発光ピークと、波長２８８ｎｍ
のＳｉの発光ピークが観測される。これらのピークが単
調に増加し、かつこれらのピークの強度比の変化が互い
に１０％以内になるように、原料ガスであるシランガス
を徐々に反応室内に導入することが好ましい。
【００１０】水素プラズマは、下地層に水素ラジカルま
たは水素イオンによる損傷を生じさせる場合がある。成
膜時の圧力を１００Ｐａ以上にすると、電子温度及びプ
ラズマ電位の低下並びに平均自由工程の短縮によって、
ラジカルやイオンが下地層に与えるエネルギーを小さく
することができ、下地層への損傷を減少させることがで
きる。従って、本発明では、薄膜形成の際の反応室内の
圧力を１００Ｐａ以上にすることが好ましい。反応室内
の圧力が３０００Ｐａ以上になると、グロー放電が困難
となるので、本発明においては、反応室内の圧力を１０
０〜３０００Ｐａの範囲内とすることがさらに好まし
い。
たは水素イオンによる損傷を生じさせる場合がある。成
膜時の圧力を１００Ｐａ以上にすると、電子温度及びプ
ラズマ電位の低下並びに平均自由工程の短縮によって、
ラジカルやイオンが下地層に与えるエネルギーを小さく
することができ、下地層への損傷を減少させることがで
きる。従って、本発明では、薄膜形成の際の反応室内の
圧力を１００Ｐａ以上にすることが好ましい。反応室内
の圧力が３０００Ｐａ以上になると、グロー放電が困難
となるので、本発明においては、反応室内の圧力を１０
０〜３０００Ｐａの範囲内とすることがさらに好まし
い。
【００１１】原料ガスを水素ガスで希釈する水素希釈法
は、特にシリコン、ゲルマニウム、炭素及びこれらの合
金の成膜において、膜質を改善する効果がある。従っ
て、本発明の薄膜形成方法は、シリコン、ゲルマニウ
ム、炭素及びこれらの合金の薄膜の形成に特に有効であ
る。シリコン系合金薄膜としては、ＳｉＧｅ薄膜及びＳ
ｉＣ薄膜などが挙げられる。
は、特にシリコン、ゲルマニウム、炭素及びこれらの合
金の成膜において、膜質を改善する効果がある。従っ
て、本発明の薄膜形成方法は、シリコン、ゲルマニウ
ム、炭素及びこれらの合金の薄膜の形成に特に有効であ
る。シリコン系合金薄膜としては、ＳｉＧｅ薄膜及びＳ
ｉＣ薄膜などが挙げられる。
【００１２】ｐｉｎ型の半導体接合を有する素子におい
ては、半導体接合の界面の膜質が素子の特性に大きく影
響する。積層されたｐ型、ｉ型、及びｎ型の半導体層の
うちの少なくとも１つの半導体層を、本発明に従い形成
すれば、半導体接合における界面付近の薄膜を良好な膜
質にすることができるので、素子特性を高めることがで
きる。
ては、半導体接合の界面の膜質が素子の特性に大きく影
響する。積層されたｐ型、ｉ型、及びｎ型の半導体層の
うちの少なくとも１つの半導体層を、本発明に従い形成
すれば、半導体接合における界面付近の薄膜を良好な膜
質にすることができるので、素子特性を高めることがで
きる。
【００１３】非晶質シリコン薄膜を成膜する際、放電初
期の不安定なプラズマにより膜密度の低い層が形成され
る。この層は、多くのＳｉＨ2結合を内部に有してお
り、顕著な光劣化を起こす。本発明に従い、非晶質シリ
コン薄膜または非晶質シリコン系合金薄膜を形成するこ
とにより、初期の低密度層の形成を抑制することができ
るので、高い信頼性のデバイスを製造することができ
る。
期の不安定なプラズマにより膜密度の低い層が形成され
る。この層は、多くのＳｉＨ2結合を内部に有してお
り、顕著な光劣化を起こす。本発明に従い、非晶質シリ
コン薄膜または非晶質シリコン系合金薄膜を形成するこ
とにより、初期の低密度層の形成を抑制することができ
るので、高い信頼性のデバイスを製造することができ
る。
【００１４】結晶性シリコンを成膜する際、成膜初期の
結晶核が生成するまでの間、非晶質層が堆積する。ま
た、放電初期の不安定なプラズマは、非晶質シリコンが
堆積しやすい条件である。このような非晶質層は、結晶
性シリコンのデバイスを形成する際、特性を低下させる
大きな原因となる。本発明に従えば、不安定なプラズマ
による非晶質シリコン層の生成を抑制することができ、
さらに高水素希釈条件によって核形成が促進され、非晶
質シリコン層を形成せずに結晶性シリコン薄膜を形成す
ることが可能となる。従って、本発明によれば、良好な
膜質の結晶性シリコン薄膜または結晶性シリコン系合金
薄膜を形成することができる。
結晶核が生成するまでの間、非晶質層が堆積する。ま
た、放電初期の不安定なプラズマは、非晶質シリコンが
堆積しやすい条件である。このような非晶質層は、結晶
性シリコンのデバイスを形成する際、特性を低下させる
大きな原因となる。本発明に従えば、不安定なプラズマ
による非晶質シリコン層の生成を抑制することができ、
さらに高水素希釈条件によって核形成が促進され、非晶
質シリコン層を形成せずに結晶性シリコン薄膜を形成す
ることが可能となる。従って、本発明によれば、良好な
膜質の結晶性シリコン薄膜または結晶性シリコン系合金
薄膜を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の薄膜形成方
法に従いｉ層を形成して、ｐｉｎ型非晶質光起電力素子
を作製した。図１は、このｐｉｎ型非晶質光起電力素子
の構造を示す概略断面図である。ガラス基板１の上に
は、凹凸の表面形状を有するＳｎＯ2からなる透明電極
２が形成されている。この透明電極２の上には、ｐ型非
晶質ＳｉＣ層３、ｉ型非晶質Ｓｉ層４、及びｎ型非晶質
Ｓｉ層５が、平行平板型プラズマＣＶＤ法によって形成
されている。ｎ型非晶質Ｓｉ層５の上には、ＺｎＯ層６
がスパッタ法により形成されており、その上にはＡｇか
らなる電極層７がスパッタ法により形成されている。
法に従いｉ層を形成して、ｐｉｎ型非晶質光起電力素子
を作製した。図１は、このｐｉｎ型非晶質光起電力素子
の構造を示す概略断面図である。ガラス基板１の上に
は、凹凸の表面形状を有するＳｎＯ2からなる透明電極
２が形成されている。この透明電極２の上には、ｐ型非
晶質ＳｉＣ層３、ｉ型非晶質Ｓｉ層４、及びｎ型非晶質
Ｓｉ層５が、平行平板型プラズマＣＶＤ法によって形成
されている。ｎ型非晶質Ｓｉ層５の上には、ＺｎＯ層６
がスパッタ法により形成されており、その上にはＡｇか
らなる電極層７がスパッタ法により形成されている。
【００１６】表１に、ｐ型非晶質ＳｉＣ層（ｐ層）３及
びｎ型非晶質Ｓｉ層（ｎ層）５の薄膜形成条件を示す。
なお、ｐ型非晶質ＳｉＣ層３及びｎ型非晶質Ｓｉ層５の
膜厚は、それぞれ１５０Åである。
びｎ型非晶質Ｓｉ層（ｎ層）５の薄膜形成条件を示す。
なお、ｐ型非晶質ＳｉＣ層３及びｎ型非晶質Ｓｉ層５の
膜厚は、それぞれ１５０Åである。
【００１７】
【表１】
【００１８】表２には、ｉ型非晶質Ｓｉ層４の薄膜形成
条件を示す。表２に示すように、ｉ型非晶質Ｓｉ層４
は、工程１、工程２、及び工程３の順で条件を設定する
ことにより形成した。
条件を示す。表２に示すように、ｉ型非晶質Ｓｉ層４
は、工程１、工程２、及び工程３の順で条件を設定する
ことにより形成した。
【００１９】
【表２】
【００２０】表２に示すように、放電初期の３０秒間
は、シラン（ＳｉＨ4）ガスを流さずに、水素（Ｈ2）ガ
スのみを流しており、工程１の間に、水素プラズマが安
定化する。水素プラズマの安定化は、水素プラズマから
の発光スペクトルの各発光ピーク強度及びそれらの強度
比の安定化により判断することができる。すなわち、例
えば、Ｈαのピーク及びＨβのピークの強度及びそれら
の強度比がほぼ一定になれば、水素プラズマが安定化し
たと判断することができる。
は、シラン（ＳｉＨ4）ガスを流さずに、水素（Ｈ2）ガ
スのみを流しており、工程１の間に、水素プラズマが安
定化する。水素プラズマの安定化は、水素プラズマから
の発光スペクトルの各発光ピーク強度及びそれらの強度
比の安定化により判断することができる。すなわち、例
えば、Ｈαのピーク及びＨβのピークの強度及びそれら
の強度比がほぼ一定になれば、水素プラズマが安定化し
たと判断することができる。
【００２１】工程２では、水素ガスを導入しながら、同
時にシランガスを徐々に加えていき、一定の流量（表２
では５０ｓｃｃｍ）になるまでシランガスの流量を徐々
に増加させる。この際、水素ガスとシランガスのプラズ
マからの発光スペクトルの各ピーク強度及びそれらの強
度比が、シランガスの流量の増加に比例して変化するよ
うに、シランガスを徐々に反応室内に導入する。
時にシランガスを徐々に加えていき、一定の流量（表２
では５０ｓｃｃｍ）になるまでシランガスの流量を徐々
に増加させる。この際、水素ガスとシランガスのプラズ
マからの発光スペクトルの各ピーク強度及びそれらの強
度比が、シランガスの流量の増加に比例して変化するよ
うに、シランガスを徐々に反応室内に導入する。
【００２２】図３は、水素ガスとシランガスのプラズマ
からの発光スペクトルを示す図である。図３において、
ＡはＳｉの発光ピークを示しており、ＢはＳｉＨの発光
ピークを示している。また、ＣはＨβの発光ピークを示
しており、ＤはＨαの発光ピークを示している。シラン
ガスの流量の増加につれて、Ｓｉの発光ピーク及びＳｉ
Ｈの発光ピークがそれぞれ単調に増加するようにシラン
ガスの流量を増加させる。また、Ｓｉの発光ピークとＳ
ｉＨの発光ピークの強度比がほぼ一定に保たれるように
シランガスの流量を増加させる。また、Ｈαの発光ピー
ク及びＨβの発光ピークの強度が単調に変化するように
シランガスの流量を増加させる。本実施例では、６０秒
間の間にシランガスの流量を０から５０ｓｃｃｍに増加
させることにより、各発光ピークの強度及び強度比を、
最終的な状態まで安定して移行させている。
からの発光スペクトルを示す図である。図３において、
ＡはＳｉの発光ピークを示しており、ＢはＳｉＨの発光
ピークを示している。また、ＣはＨβの発光ピークを示
しており、ＤはＨαの発光ピークを示している。シラン
ガスの流量の増加につれて、Ｓｉの発光ピーク及びＳｉ
Ｈの発光ピークがそれぞれ単調に増加するようにシラン
ガスの流量を増加させる。また、Ｓｉの発光ピークとＳ
ｉＨの発光ピークの強度比がほぼ一定に保たれるように
シランガスの流量を増加させる。また、Ｈαの発光ピー
ク及びＨβの発光ピークの強度が単調に変化するように
シランガスの流量を増加させる。本実施例では、６０秒
間の間にシランガスの流量を０から５０ｓｃｃｍに増加
させることにより、各発光ピークの強度及び強度比を、
最終的な状態まで安定して移行させている。
【００２３】工程３では、プラズマが安定化した状態で
あるので、一定条件で、シリコン薄膜が所定の膜厚に堆
積するまでプラズマを維持する。工程３における成膜速
度は約３Å／秒であった。また、ｉ層の厚みは約３００
０Åであった。
あるので、一定条件で、シリコン薄膜が所定の膜厚に堆
積するまでプラズマを維持する。工程３における成膜速
度は約３Å／秒であった。また、ｉ層の厚みは約３００
０Åであった。
【００２４】（比較例１）ｉ型非晶質Ｓｉ層４（ｉ層）
を、表２に示す工程１及び工程２を省略し、薄膜形成初
期から工程３の条件で形成する以外は、上記実施例１と
同様にして非晶質光起電力素子を作製した。
を、表２に示す工程１及び工程２を省略し、薄膜形成初
期から工程３の条件で形成する以外は、上記実施例１と
同様にして非晶質光起電力素子を作製した。
【００２５】（光起電力素子の特性評価）以上のように
して作製した実施例１及び比較例１の光起電力素子につ
いて、電池特性を評価した。表３に、開放電圧、短絡電
流、曲線因子、及び変換効率を示す。表３において、初
期特性は、作製直後の特性を示しており、光照射後特性
は、光照射（ＡＭ−１．５、１２５ｍＷ／ｃｍ2、３１
０時間、２５℃）を照射した後の特性を示している。
して作製した実施例１及び比較例１の光起電力素子につ
いて、電池特性を評価した。表３に、開放電圧、短絡電
流、曲線因子、及び変換効率を示す。表３において、初
期特性は、作製直後の特性を示しており、光照射後特性
は、光照射（ＡＭ−１．５、１２５ｍＷ／ｃｍ2、３１
０時間、２５℃）を照射した後の特性を示している。
【００２６】
【表３】
【００２７】表３に示すように、実施例１の光起電力素
子は、良好な特性を示しており、特に光照射後の特性に
おいて良好な結果が得られている。これは、ｉ層形成の
際に低品質膜の堆積が防止されたことにより、ｐ層とｉ
層における界面特性が良好になったためと考えられる。
子は、良好な特性を示しており、特に光照射後の特性に
おいて良好な結果が得られている。これは、ｉ層形成の
際に低品質膜の堆積が防止されたことにより、ｐ層とｉ
層における界面特性が良好になったためと考えられる。
【００２８】（実施例２）本発明に従いｉ型結晶性シリ
コン薄膜を形成して、ｐｉｎ型結晶性光起電力素子を作
製した。図２は、このｐｉｎ型結晶性光起電力素子を示
す概略断面図である。図２を参照して、ガラス基板１１
の上には表面に凹凸形状を有する透明電極１２が形成さ
れており、この透明電極１２の上に、ｐ型結晶性Ｓｉ層
１３、ｉ型結晶性Ｓｉ層１４、及びｎ型結晶性Ｓｉ層１
５が形成されている。ｎ型結晶性Ｓｉ層１５の上には、
ＺｎＯ層１６及び電極層１７が、実施例１と同様にスパ
ッタ法により形成されている。また、透明電極１２は、
実施例１と同様にＳｎＯ2により形成されている。
コン薄膜を形成して、ｐｉｎ型結晶性光起電力素子を作
製した。図２は、このｐｉｎ型結晶性光起電力素子を示
す概略断面図である。図２を参照して、ガラス基板１１
の上には表面に凹凸形状を有する透明電極１２が形成さ
れており、この透明電極１２の上に、ｐ型結晶性Ｓｉ層
１３、ｉ型結晶性Ｓｉ層１４、及びｎ型結晶性Ｓｉ層１
５が形成されている。ｎ型結晶性Ｓｉ層１５の上には、
ＺｎＯ層１６及び電極層１７が、実施例１と同様にスパ
ッタ法により形成されている。また、透明電極１２は、
実施例１と同様にＳｎＯ2により形成されている。
【００２９】ｐ型結晶性Ｓｉ層１３、ｉ型結晶性Ｓｉ層
１４、及びｎ型結晶性Ｓｉ層１５は、実施例１と同様に
平行平板型プラズマＣＶＤ法により形成した。ｐ型結晶
性Ｓｉ層（ｐ層）１３及びｎ型結晶性Ｓｉ層（ｎ層）１
５の薄膜形成条件を表４に示す。なお、ｐ型結晶性Ｓｉ
層１３及びｎ型結晶性Ｓｉ層１５の膜厚は、それぞれ２
００Åである。
１４、及びｎ型結晶性Ｓｉ層１５は、実施例１と同様に
平行平板型プラズマＣＶＤ法により形成した。ｐ型結晶
性Ｓｉ層（ｐ層）１３及びｎ型結晶性Ｓｉ層（ｎ層）１
５の薄膜形成条件を表４に示す。なお、ｐ型結晶性Ｓｉ
層１３及びｎ型結晶性Ｓｉ層１５の膜厚は、それぞれ２
００Åである。
【００３０】
【表４】
【００３１】ｉ型結晶性Ｓｉ層１４は、表５に示す工程
１、工程２、及び工程３の順で条件を設定することによ
り形成した。
１、工程２、及び工程３の順で条件を設定することによ
り形成した。
【００３２】
【表５】
【００３３】表５に示すように、薄膜形成初期の工程１
では、水素ガスのみを導入し水素プラズマを発生させ
た。放電時間を３０秒とすることにより、水素プラズマ
を安定化させた後、工程２においてシランガスを徐々に
その流量を増加させながら導入した。実施例１と同様
に、プラズマ発光スペクトルにおける各発光ピークの強
度及び強度比が、シランガスの導入量の増加に比例する
ように、シランガスを徐々に導入させた。
では、水素ガスのみを導入し水素プラズマを発生させ
た。放電時間を３０秒とすることにより、水素プラズマ
を安定化させた後、工程２においてシランガスを徐々に
その流量を増加させながら導入した。実施例１と同様
に、プラズマ発光スペクトルにおける各発光ピークの強
度及び強度比が、シランガスの導入量の増加に比例する
ように、シランガスを徐々に導入させた。
【００３４】工程２において、シランガス流量を次工程
である工程３の流量と同じ流量にした後、工程３におい
て、所定の膜厚となるまでシリコン薄膜を形成させた。
工程３における成膜速度は３Å／秒であり、ｉ層の膜厚
は２００００Åであった。
である工程３の流量と同じ流量にした後、工程３におい
て、所定の膜厚となるまでシリコン薄膜を形成させた。
工程３における成膜速度は３Å／秒であり、ｉ層の膜厚
は２００００Åであった。
【００３５】（比較例２）ｉ型結晶性Ｓｉ層１４の薄膜
を、表５に示す工程１及び工程２を省略し、工程３のみ
によって形成する以外は、上記実施例２と同様にして光
起電力素子を作製した。
を、表５に示す工程１及び工程２を省略し、工程３のみ
によって形成する以外は、上記実施例２と同様にして光
起電力素子を作製した。
【００３６】（光起電力素子の特性評価）以上のように
して作製した実施例２及び比較例２の光起電力素子の特
性を評価した。表６に、開放電圧、短絡電流、曲線因
子、及び変換効率を示す。表６に示す特性は、光起電力
素子作製直後の特性である。
して作製した実施例２及び比較例２の光起電力素子の特
性を評価した。表６に、開放電圧、短絡電流、曲線因
子、及び変換効率を示す。表６に示す特性は、光起電力
素子作製直後の特性である。
【００３７】
【表６】
【００３８】表６から明らかなように、本発明に従う実
施例２においては、良好な変換効率が得られている。こ
れは、ｉ層形成の初期において非晶質薄膜の堆積を防止
することができているため、ｐ層とｉ層の界面付近にお
ける拡散電位の集中を抑制することができ、光誘起キャ
リアを効率的に収集できるためと思われる。
施例２においては、良好な変換効率が得られている。こ
れは、ｉ層形成の初期において非晶質薄膜の堆積を防止
することができているため、ｐ層とｉ層の界面付近にお
ける拡散電位の集中を抑制することができ、光誘起キャ
リアを効率的に収集できるためと思われる。
【００３９】上記の実施例においては、透明基板上に、
ｐｉｎの各層を積層し、基板を通して光を照射する光起
電力素子の構造を示しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、ｎｉｐの順で各層を積層し、基板と
反対側から光を照射する構造であってもよい。
ｐｉｎの各層を積層し、基板を通して光を照射する光起
電力素子の構造を示しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、ｎｉｐの順で各層を積層し、基板と
反対側から光を照射する構造であってもよい。
【００４０】また、上記実施例においては、ｉ層の形成
に本発明を適用しているが、ｐ層またはｎ層の形成に本
発明を適用してもよい。また、ｐｉｎの積層構造をユニ
ットセルとし、２つ以上のユニットセルを積層した積層
型の光起電力素子の製造に本発明を適用してもよい。
に本発明を適用しているが、ｐ層またはｎ層の形成に本
発明を適用してもよい。また、ｐｉｎの積層構造をユニ
ットセルとし、２つ以上のユニットセルを積層した積層
型の光起電力素子の製造に本発明を適用してもよい。
【００４１】また、上記実施例においては、平行平板型
のプラズマ発生装置を用いているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、誘導結合型、マイクロ波誘導型
等のプラズマを用いた薄膜形成方法にも適用することが
できるものである。
のプラズマ発生装置を用いているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、誘導結合型、マイクロ波誘導型
等のプラズマを用いた薄膜形成方法にも適用することが
できるものである。
【００４２】また、本発明は光起電力素子における薄膜
形成に限定されるものではなく、ＴＦＴ、光センサー、
エリアセンサー等における薄膜形成にも適用することが
できる。
形成に限定されるものではなく、ＴＦＴ、光センサー、
エリアセンサー等における薄膜形成にも適用することが
できる。
【００４３】また、本発明はシリコン薄膜の形成に限定
されるものではなく、原料ガスを水素ガスで希釈しプラ
ズマで分解する薄膜形成法であれば、本発明を適用する
ことができる。
されるものではなく、原料ガスを水素ガスで希釈しプラ
ズマで分解する薄膜形成法であれば、本発明を適用する
ことができる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、水素ガスで希釈された
原料ガスを反応室内に導入しグロー放電プラズマによっ
て分解して薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法において、
薄膜形成初期における低品質膜の堆積を防止することが
できる。
原料ガスを反応室内に導入しグロー放電プラズマによっ
て分解して薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法において、
薄膜形成初期における低品質膜の堆積を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う一実施例において作製した光起電
力素子を示す概略断面図。
力素子を示す概略断面図。
【図２】本発明に従う他の実施例において作製した光起
電力素子を示す概略断面図。
電力素子を示す概略断面図。
【図３】水素ガスとシランガスのプラズマからの発光ス
ペクトルを示す図。
ペクトルを示す図。
１，１１…ガラス基板 ２，１２…透明電極 ３…ｐ型非晶質ＳｉＣ層 ４…ｉ型非晶質Ｓｉ層 ５…ｎ型非晶質Ｓｉ層 ６，１６…ＺｎＯ層 ７，１７…電極層 １３…ｐ型結晶性Ｓｉ層 １４…ｉ型結晶性Ｓｉ層 １５…ｎ型結晶性Ｓｉ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA17 BA09 BA27 BA29 BA30 CA06 EA03 FA01 HA04 JA09 JA20 LA15 5F045 AA08 AB01 AB02 AB03 AB04 AB05 AB06 AB07 AB30 AC01 AD05 AE19 AE21 AE23 AE25 AE29 AE30 BB16 EE17 EE18 EH19 GB08 5F051 AA04 AA05 CA16 CA35 CA37 CB15 DA04 FA02 FA03 FA06
Claims (8)
- 【請求項１】 水素ガスで希釈された原料ガスを反応室
内に導入しグロー放電プラズマによって分解して薄膜を
形成するプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法におい
て、 最初に水素ガスのみを反応室内に導入してグロー放電プ
ラズマを発生させ、次に原料ガスをその流量が徐々に増
加するように水素ガスとともに反応室内に導入してグロ
ー放電プラズマにより分解して薄膜を形成することを特
徴とするプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項２】 水素ガスのみを導入して発生させたグロ
ー放電プラズマにおける水素プラズマからの発光スペク
トルの各ピーク強度及びそれらの強度比が安定した後
に、原料ガスを徐々に導入することを特徴とする請求項
１に記載のプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項３】 原料ガスを導入する際に、水素ガスと原
料ガスのプラズマからの発光スペクトルの各ピーク強度
及びそれらの強度比が、原料ガスの流量の増加に比例し
て変化するように、原料ガスを徐々に反応室内に導入す
ることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ
ＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項４】 薄膜形成の際の反応室内の圧力が１００
Ｐａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載のプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項５】 形成される薄膜が、シリコン、ゲルマニ
ウム、及び炭素のうちの少なくとも１つを含む薄膜であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
のプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項６】 形成される薄膜が、積層されたｐ型、ｉ
型、及びｎ型の半導体層のうちの少なくとも１つの半導
体層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載のプラズマＣＶＤ法による薄膜形成方法。 - 【請求項７】 形成される薄膜が、非晶質シリコン薄膜
または非晶質シリコン系合金薄膜であることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
法による薄膜形成方法。 - 【請求項８】 形成される薄膜が、結晶性シリコン薄膜
または結晶性シリコン系合金薄膜であることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ
法による薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040316A JP2002246317A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | プラズマｃｖｄ法による薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040316A JP2002246317A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | プラズマｃｖｄ法による薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246317A true JP2002246317A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18902950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001040316A Pending JP2002246317A (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | プラズマｃｖｄ法による薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246317A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211326A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nec Electronics Corp | 成膜装置および成膜方法 |
| WO2010100782A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置の製造方法及び製膜装置 |
| JP2012175112A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Korea Electronics Telecommun | 薄膜太陽電池及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-02-16 JP JP2001040316A patent/JP2002246317A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211326A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Nec Electronics Corp | 成膜装置および成膜方法 |
| WO2010100782A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置の製造方法及び製膜装置 |
| JP2010212279A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置の製造方法及び製膜装置 |
| US8394709B2 (en) | 2009-03-06 | 2013-03-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for producing photovoltaic device and deposition apparatus |
| JP2012175112A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Korea Electronics Telecommun | 薄膜太陽電池及びその製造方法 |
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