JP2003347221A - Cat-PECVD METHOD, FILM FORMED BY THE SAME AND THIN FILM DEVICE HAVING THE FILM - Google Patents

Cat-PECVD METHOD, FILM FORMED BY THE SAME AND THIN FILM DEVICE HAVING THE FILM

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JP2003347221A
JP2003347221A JP2002155541A JP2002155541A JP2003347221A JP 2003347221 A JP2003347221 A JP 2003347221A JP 2002155541 A JP2002155541 A JP 2002155541A JP 2002155541 A JP2002155541 A JP 2002155541A JP 2003347221 A JP2003347221 A JP 2003347221A
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JP
Japan
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film
gas
antenna electrode
cat
molecular formula
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JP2002155541A
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Japanese (ja)
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Kouichirou Shinraku
浩一郎 新楽
Hideki Shiroma
英樹 白間
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Original Assignee
Kyocera Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which forms a film in high uniformity in a film thickness and film quality ranging over a large area at a high speed and high quality and obtains high productivity, and a film formed by the same, and a thin film device using the film. <P>SOLUTION: Raw material system gas containing gas containing Si and/or C in a molecular formula and non-Si non-C system gas which is heated by a heat catalyst arranged in a gas introduction path and is composed of gas not containing Si and C in a molecular formula are isolated, respectively. A plurality of gas injection nozzles are provided in an antenna electrode so as to pass the hollow part of the antenna electrode having a hollow structure installed in a film forming space. Gas is injected from the gas injection nozzles to the film forming space and is mixed by being injected to the film forming space. The gas is decomposed and activated by plasma generated by the antenna electrode connected to a high-frequency power source, and a film is deposited on a substrate disposed opposing the antenna electrode in the film forming space. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、製膜用ガスの分解
・活性化手段にプラズマを用いたCVD(Chemical Vap
or Deposition)法であるPECVD(Plasma Enhanced
Chemical VaporDeposition:プラズマCVD)法と、
製膜用ガスの分解・活性化手段に熱触媒体を用いたCV
D法であるCat−CVD(Catalytic Chemical Vapor
Deposition:触媒CVD)法(HW−CVD(ホット
ワイヤーCVD)法も同一原理)とを融合させた、従来
にない新しいCVD法であるCat−PECVD法、そ
の方法を用いて形成した膜、およびその膜を用いて形成
した薄膜デバイスに関し、特に薄膜Si系太陽電池等に
代表される光電変換装置におけるSi系薄膜を高速で高
品質に、しかも大面積にわたって均一膜厚かつ均質膜質
で製膜でき、さらには非常に高い生産性をもって製膜を
行える技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CVD (Chemical Vapor
or Deposition) PECVD (Plasma Enhanced)
Chemical Vapor Deposition (plasma CVD) method,
CV using a thermal catalyst as a means for decomposing and activating film forming gas
Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor)
Deposition: Cat-PECVD, which is a new CVD method that has not been used in the past, and a film formed by using the method, which combines the catalytic CVD method (the same principle as the HW-CVD method). With regard to thin film devices formed using the film, in particular, it is possible to form a Si-based thin film in a photoelectric conversion device typified by a thin-film Si-based solar cell at high speed and with high quality, and with a uniform film thickness and uniform film quality over a large area, Further, the present invention relates to a technique capable of forming a film with extremely high productivity.

【0002】[0002]

【従来技術およびその課題】高品質・高速製膜技術は、
各種薄膜デバイスの高性能・低コスト化には不可欠であ
り、特に光電変換装置の代表格である薄膜Si系太陽電
池においては、Si系膜の高品質・高速製膜に加えて、
大面積製膜、さらには高生産性も同時に要求されてい
る。
[Prior art and its problems] High quality and high speed film forming technology
It is indispensable for high performance and low cost of various thin film devices. In particular, in thin film Si solar cells, which are representative of photoelectric conversion devices, in addition to high quality and high speed film formation of Si films,
Large-area film formation and high productivity are also required at the same time.

【0003】Si系薄膜の低温製膜法としては、大別し
てPECVD法とCat−CVD法とがこれまでに知ら
れており、ともに水素化アモルファスシリコン膜や結晶
質シリコン膜の形成を中心に活発な研究開発がなされて
きている。
[0003] As low-temperature film-forming methods for Si-based thin films, PECVD and Cat-CVD are widely known so far, and both are active mainly in the formation of hydrogenated amorphous silicon films and crystalline silicon films. R & D is being carried out.

【0004】図9に従来例1としてPECVD装置を、
図10に従来例2としてCat−CVD装置を示す。図
9中の500はシャワーヘッド、501はガス導入口、
502はガス噴出口、503はプラズマ空間、504は
プラズマ生成用電極、505は高周波電源、506は基
体、507は基体加熱ヒーター、508はガス排気用真
空ポンプ、509は電気絶縁用の絶縁部材である。ま
た、図10中の600はシャワーヘッド、601はガス
導入口、602はガス噴出口、603は活性ガス空間、
604は熱触媒体、605は熱触媒体の加熱用電源、6
06は基体、607は基体加熱ヒーター、608はガス
排気用真空ポンプである。
FIG. 9 shows a conventional example 1 of a PECVD apparatus.
FIG. 10 shows a Cat-CVD apparatus as Conventional Example 2. 9, 500 is a shower head, 501 is a gas inlet,
502 is a gas ejection port, 503 is a plasma space, 504 is a plasma generation electrode, 505 is a high frequency power supply, 506 is a substrate, 507 is a substrate heating heater, 508 is a gas exhaust vacuum pump, and 509 is an insulating member for electrical insulation. is there. 10, 600 is a shower head, 601 is a gas inlet, 602 is a gas outlet, 603 is an active gas space,
604 is a thermal catalyst, 605 is a power supply for heating the thermal catalyst, 6
Reference numeral 06 denotes a substrate, 607 denotes a substrate heating heater, and 608 denotes a gas exhaust vacuum pump.

【0005】ここでSiH4ガスとH2ガスを用いてSi
膜を形成する場合を例にとると、図9に示したPECV
D装置では、シャワーヘッド500に設けられたガス導
入口501から導入された前記ガスは、ガス噴出口50
2からプラズマ空間503に導かれ、該プラズマ空間5
03にて励起活性化されて堆積種を生じ、これが対向し
た基板506上に堆積してSi膜が形成される。ここで
前記プラズマは、高周波電源505を用いることで生成
させる。
Here, SiH 4 gas and H 2 gas are used to form Si
Taking the case of forming a film as an example, the PECV shown in FIG.
In the D apparatus, the gas introduced from the gas inlet 501 provided in the shower head 500
2 to the plasma space 503, and the plasma space 5
At 03, excitation is activated to produce a deposited species, which is deposited on the opposing substrate 506 to form a Si film. Here, the plasma is generated by using a high frequency power supply 505.

【0006】また、図10に示したCat−CVD装置
では、シャワーヘッド600に設けられたガス導入口6
01から導入された前記ガスは、ガス噴出口602から
製膜空間に導かれ、該製膜空間に設置されている熱触媒
体604にて活性化されて活性ガス空間603を形成し
堆積種を生じ、これが対向した基板606上に堆積して
Si膜が形成される。ここで熱触媒体604の加熱は、
加熱用電源605を用いることで実現する。
[0006] In the Cat-CVD apparatus shown in FIG.
The gas introduced from 01 is guided from the gas ejection port 602 to the film forming space, and is activated by the thermal catalyst 604 installed in the film forming space to form the active gas space 603 and deposit the seeds. This is deposited on the opposing substrate 606 to form a Si film. Here, the heating of the thermal catalyst 604 is performed by
This is realized by using the heating power supply 605.

【0007】しかしながら、これらの従来技術には以下
に述べる問題点があった。すなわち、PECVD法で
は、高速製膜を実現するには、プラズマパワーを大きく
してSiH4ガスやH2ガスの分解を促進する必要がある
が、このプラズマパワーの増大は、とりもなおさずプラ
ズマ中の電子温度Teを高める(プラズマポテンシャル
VpはTeに比例して増大する)ことに他ならないの
で、一方で製膜表面へのイオン衝撃の増大や、SiH2
分子の生成速度増大に起因した高次シランの生成促進
(最終的には粉体の生成促進)につながり、高品質化に
逆行する要素の招来を避けられなかった。
However, these conventional techniques have the following problems. That is, in the PECVD method, in order to realize a high-speed film formation, it is necessary to increase the plasma power to promote the decomposition of the SiH 4 gas or the H 2 gas. This is nothing more than increasing the electron temperature Te in the inside (the plasma potential Vp increases in proportion to Te). On the other hand, the ion bombardment on the film formation surface is increased, and SiH 2 is increased.
This has led to the promotion of the production of higher order silanes (eventually the promotion of the production of powder) due to the increase in the production rate of molecules, and it was inevitable to introduce elements that go against the improvement of quality.

【0008】ここで、プラズマパワーの増大に代えてプ
ラズマの励起周波数をVHF帯以上とすれば、プラズマ
ポテンシャルVpの低減によってイオン衝撃は低減さ
れ、水素化アモルファスシリコン膜や結晶質シリコン膜
の高品質製膜には有効ではあるが(J. Meier et al, Te
chnical digest of 11th PVSEC (1999) p. 221, O. Vet
terl et al, Technical digest of 11th PVSEC (1999)
p. 233、などを参照)、結晶質Si膜の形成には充分な
原子状水素の生成が必要であり、このためにはいかにV
HF帯周波数を用いてもある程度以上の高速製膜を求め
ると、どうしてもプラズマパワーの増大は避けられず、
やはり前記した問題の招来を避けられなかった。
Here, if the plasma excitation frequency is set to the VHF band or higher instead of increasing the plasma power, the ion bombardment is reduced by reducing the plasma potential Vp, and the high quality of the hydrogenated amorphous silicon film or crystalline silicon film is improved. Although effective for film formation (J. Meier et al, Te
chnical digest of 11th PVSEC (1999) p. 221, O. Vet
terl et al, Technical digest of 11th PVSEC (1999)
p. 233), formation of a crystalline Si film requires sufficient generation of atomic hydrogen.
Even if the HF band frequency is used, if a high-speed film formation of a certain level or more is required, an increase in plasma power cannot be avoided.
After all, the inconvenience of the problem described above was unavoidable.

【0009】そこで、プラズマパワーを上げることなく
原子状水素密度を上げる方策として、水素希釈率を上げ
ること、すなわちガス流量比H2/SiH4を上げること
が考えられるが、これではSiH4ガスの分圧が下がっ
てしまい、このままでは高速製膜には逆行する方向にあ
るので、結局はプラズマパワーを増大させてSiH4
分解を促進させねばならず、やはり前記した問題の招来
を避けられなかった。
[0009] Therefore, as a measure to increase the atomic hydrogen density without increasing the plasma power, to increase the hydrogen dilution ratio, i.e., it is conceivable to increase the gas flow rate ratio H 2 / SiH 4, which in the SiH 4 gas Since the partial pressure is lowered, and if this is the case, it is in a direction opposite to high-speed film formation, so that eventually, the plasma power must be increased to promote the decomposition of SiH 4 , and the above-mentioned problem cannot be avoided. Was.

【0010】また、プラズマパワーを増大させてもイオ
ン衝撃を軽減できる方策として製膜圧力を上げることが
考えられるが、製膜圧力の上昇は一方でガス分子密度の
増大による高次シラン生成反応の促進を招くことにもな
るので、この方法もまた粉体生成などの膜品質低減要因
を排除することは困難であった。
In order to reduce the ion bombardment even if the plasma power is increased, it is conceivable to increase the film forming pressure. In this method, it is also difficult to eliminate factors for reducing the film quality such as powder generation, since this also leads to acceleration.

【0011】一方、Cat−CVD法では、プラズマを
用いないので、前記したイオン衝撃の問題は原理的に存
在せず、また粉体発生も極めて少なく、さらに原子状水
素の生成が非常に促進されるので結晶質Si膜を比較的
容易に高速に形成でき、さらには大面積化についても原
理的な制約がないため、近年とみに注目を集めている
(H. Matsumura, Jpn. J. Appl. Phys. 37 (1998) 3175
-3187、 R. E. I. Schropp et al, Technical digest of
11th PVSEC (1999) p. 929-930などを参照)。
On the other hand, in the Cat-CVD method, since the plasma is not used, the above-mentioned problem of ion bombardment does not exist in principle, the generation of powder is extremely small, and the generation of atomic hydrogen is greatly promoted. Therefore, a crystalline Si film can be formed relatively easily at high speed, and further, there is no principle restriction on the enlargement of the area. Therefore, attention has been paid to the recent years (H. Matsumura, Jpn. J. Appl. . 37 (1998) 3175
-3187, REI Schropp et al, Technical digest of
11th PVSEC (1999) p. 929-930).

【0012】しかし、現状では熱触媒体からの輻射によ
る基体温度上昇の問題が避けられず、高品質な膜を安定
して形成することは必ずしも容易ではない。またSiH
4ガスを熱触媒体で直接分解するために、原子状Siの
生成が避けられない。この原子状Siは高品質Si膜の
形成には好ましくないものであり、また原子状Siが気
相中でHやH2などと反応して生じるSiHやSiH2
いったラジカルも高品質Si膜の形成には同じく好まし
くないので、高品質な結晶質Si膜の高速形成は非常に
困難であった。
However, at present, there is an unavoidable problem that the temperature of the substrate rises due to radiation from the thermal catalyst, and it is not always easy to stably form a high-quality film. Also, SiH
Since the four gases are directly decomposed by the thermal catalyst, generation of atomic Si is inevitable. This atomic Si is not preferable for the formation of a high quality Si film, and radicals such as SiH and SiH 2 generated by the reaction of atomic Si with H and H 2 in the gas phase also form the high quality Si film. The formation of a high-quality crystalline Si film at a high speed has been very difficult because it is not preferable for the formation.

【0013】以上の課題に対して、本発明者らはかねて
からPECVD法とCat−CVD法との融合化の検討
を進め、既に、特願2000−130858号、特願2
001−293031号、さらには特願2002−67
445号において、熱触媒体内蔵カソード型のCat−
PECVD法を開示してきた。
In order to solve the above problems, the present inventors have been studying the integration of the PECVD method and the Cat-CVD method for some time, and have already reported Japanese Patent Application Nos. 2000-130858 and 2
001-293030 and Japanese Patent Application No. 2002-67
No. 445, Cat-type Cat-
A PECVD process has been disclosed.

【0014】図11に代表的な装置構造を示す。図11
中の700はシャワーヘッド、701は原料系ガス導入
口、702は非Si非C系ガス導入口、703は原料系
ガス導入経路、704は非Si非C系ガス導入経路、7
05は熱触媒体、706は加熱用電源、707はプラズ
マ空間、708はプラズマ生成用電極、709は高周波
電源、710は原料系ガス噴出口、711は非Si・非
C系ガス噴出口、712は被製膜用の基体、713は基
体加熱用ヒーター、714はガス排気用真空ポンプ、7
15は輻射遮断部材である。
FIG. 11 shows a typical apparatus structure. FIG.
Reference numeral 700 denotes a shower head, 701 a source gas inlet, 702 a non-Si non-C gas inlet, 703 a source gas inlet, 704 a non-Si non-C gas inlet, 7
05 is a thermal catalyst, 706 is a heating power supply, 707 is a plasma space, 708 is a plasma generation electrode, 709 is a high-frequency power supply, 710 is a source gas outlet, 711 is a non-Si / non-C gas outlet, 712 Is a substrate for forming a film, 713 is a heater for heating the substrate, 714 is a vacuum pump for gas exhaustion, 7
Reference numeral 15 denotes a radiation blocking member.

【0015】このCat−PECVD法は、Si系原料
ガスとH2ガスとを分離導入し、H2ガスはガス導入経路
に設置された熱触媒体705によって加熱・活性化さ
れ、Si系ガスとはプラズマ空間707中で混合される
ことによって膜の形成を行うものであって、高速製膜条
件下であっても容易に結晶性の高い高品質結晶質Si膜
が得られるものである。これは、この方法では熱触媒体
を用いることでH2の分解・活性化量を、SiH4のプラ
ズマによる分解・活性化量とは独立に自由に制御できる
こと、またSiH4はプラズマのみによって活性化され
るので、熱触媒体705による好ましくないラジカル生
成を避けられること、また、輻射遮断部材715を設置
することもできるので、熱触媒体705から基体712
に直達する輻射を遮断でき製膜表面温度の好ましくない
上昇を避けられること、さらには熱触媒体705を使う
副次効果としてのガスヒーティング効果によって、気相
中での高次シラン生成反応が抑制されること(SiH2
分子の挿入反応による高次シラン生成反応は発熱反応で
あるため、ガスヒーティングによるガス温度の上昇は高
次シラン生成反応に対してブレーキをかける効果を持
つ)、などによるものと考えられる。さらに、シャワー
ヘッド700を使用すること、およびプラズマ生成用電
極708として、従来の平板状電極に換えて非平板状の
電極(例えばアンテナ電極)を用いることによって、2
7MHz以上の高周波電源を用いても大面積での均一膜
厚・均質膜質製膜を実現できる能力を備えていた。ま
た、この場合のさらに特殊な形態として、非平板状電極
がシャワーヘッドを兼ねる方式も一部開示されていた。
以上によって、1m角サイズでの満足できる均一膜厚分
布(目安としては±15%以内)や均質膜質分布(例え
ば、結晶化率分布として±15%以内、効率特性分布と
して±10%以内)を高速・高品質製膜条件下で得るこ
とができていた。
In the Cat-PECVD method, a Si-based source gas and H 2 gas are separated and introduced, and the H 2 gas is heated and activated by a thermal catalyst 705 provided in a gas introduction path, and the Si-based gas is separated from the Si-based gas. Is used to form a film by being mixed in the plasma space 707, and a high-quality crystalline Si film having high crystallinity can be easily obtained even under high-speed film forming conditions. This degradation-activating amount of H 2 by using a thermal catalyst in this way, it can be freely controlled independently of the decomposed and activating amount by plasma SiH 4, also SiH 4 is activated only by the plasma Therefore, undesirable radical generation by the thermal catalyst 705 can be avoided, and the radiation blocking member 715 can be provided.
The silane generation reaction in the gaseous phase can be prevented by blocking the radiation that reaches directly, avoiding an undesired rise in the film formation surface temperature, and furthermore, by using the gas heating effect as a secondary effect using the thermal catalyst 705. Being suppressed (SiH 2
Since the higher-order silane generation reaction due to the molecule insertion reaction is an exothermic reaction, an increase in the gas temperature due to gas heating has an effect of applying a brake to the higher-order silane generation reaction). Further, by using the shower head 700 and using a non-plate-like electrode (for example, an antenna electrode) as the plasma generation electrode 708 instead of the conventional plate-like electrode,
Even if a high-frequency power supply of 7 MHz or more was used, it had a capability of realizing uniform film thickness and uniform film quality in a large area. In addition, as a more specific form in this case, a method in which a non-planar electrode also serves as a shower head has been partially disclosed.
As described above, a satisfactory uniform film thickness distribution (within ± 15% as a guide) and a uniform film quality distribution (for example, within ± 15% as a crystallization rate distribution and within ± 10% as an efficiency characteristic distribution) in a 1 m square size are obtained. High-speed and high-quality film-forming conditions could be obtained.

【0016】しかしながら、これら顕著な効果を奏する
本発明者らによる先行技術においても、前記非平板状電
極がシャワーヘッドを兼ねる方式の技術はさらに改良す
べき余地があり、特に装置の高生産性について画期的な
技術開発が望まれていた。
However, even in the prior art by the present inventors having these remarkable effects, there is room for further improvement in the technique in which the non-plate-shaped electrode also serves as a shower head, and particularly with respect to the high productivity of the apparatus. Innovative technological development was desired.

【0017】なお、Technical digest of 11th PVSEC
(1999) p779には、プラズマCVD装置において、水素
ガスの導入ポートの直後に熱触媒体を配置したものが開
示されている。水素ガスとシランガスの導入ポートは異
なっているが、この水素ガスとシランガスはシャワー電
極を通すものではなく、大面積での均一な膜厚分布や膜
質分布を得ることは困難である。また、熱触媒体はシャ
ワー電極で製膜空間と隔離されていないので、シランガ
スとの接触反応の低減は不可能であり、高品質製膜にお
いては好ましくない原子状Siや、それとの気相反応生
成分子である同じく高品質製膜においては好ましくない
SiHやSiH2等のラジカル生成は避けられない。ま
た輻射遮断構造やプラズマ生成周波数のVHF帯化の概
念も示されておらず高品質化は困難である。また後記す
る本発明の中核をなすアンテナ電極を用いるものでもな
い。
[0017] The Technical digest of 11th PVSEC
(1999) p779 discloses a plasma CVD apparatus in which a thermal catalyst is disposed immediately after a hydrogen gas introduction port. Although the introduction ports of the hydrogen gas and the silane gas are different, the hydrogen gas and the silane gas do not pass through the shower electrode, and it is difficult to obtain a uniform film thickness distribution and film quality distribution over a large area. In addition, since the thermal catalyst is not isolated from the film forming space by the shower electrode, it is impossible to reduce the contact reaction with silane gas, which is undesirable in high-quality film forming, such as atomic Si and gas-phase reaction with it. In the same high-quality film formation as a generated molecule, generation of radicals such as SiH and SiH 2 which are not preferable is inevitable. Further, the concept of the radiation blocking structure and the concept of the plasma generation frequency in the VHF band is not shown, and it is difficult to achieve high quality. In addition, it does not use an antenna electrode which is a core of the present invention described later.

【0018】また、Technical digest of 16th EPSEC
(2000) p421には、容量結合型RFプラズマCVD装置
において、熱触媒体をプラズマ空間に設置したものが開
示されているが、ガスを分離して導入するものではな
く、また導入されるガスはシャワー電極を通すものでも
ない。また、熱触媒体をプラズマ空間に設置してあるの
で基体への輻射遮断は不可能である。また、アンテナ電
極の概念もない。
Also, Technical digest of 16th EPSEC
(2000) p421 discloses a capacitively coupled RF plasma CVD apparatus in which a thermal catalyst is installed in a plasma space. It does not pass through the shower electrode. Further, since the thermal catalyst is installed in the plasma space, it is impossible to block radiation to the substrate. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0019】また、特許第2692326号には、触媒
体と基板との間にガスが通過できる輻射遮断部材を設置
した触媒CVD法が開示されているが、原料ガスが熱触
媒体で活性化されないようにガス分離して導入するもの
ではなく、プラズマによる原料ガスの活性化を行うもの
でもない。もちろんアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent No. 2692226 discloses a catalytic CVD method in which a radiation blocking member through which a gas can pass is provided between a catalyst and a substrate, but the raw material gas is not activated by the thermal catalyst. It does not separate the gas and introduce it, nor does it activate the source gas by plasma. Of course, there is no concept of an antenna electrode.

【0020】また、特開平10−310867号公報に
は、プラズマ発生用電極とガス導入口との間に触媒電極
を備えた薄膜形成装置が開示されているが、原料ガスを
分離して導入するものではなく、また輻射遮断構造を有
するものでもない。またアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-310867 discloses a thin film forming apparatus provided with a catalyst electrode between a plasma generating electrode and a gas inlet, but separates and introduces a source gas. It does not have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0021】また、特開平11−54441号公報に
は、熱触媒体が配置される容器内に原料ガスが供給さ
れ、この容器内部が基板と隔絶されており、ガス吹き出
し口から差圧によりガスが基板に供給される触媒CVD
装置が開示されているが、原料ガスを分離して導入する
ものではなく、またPECVD法に関するものでもな
い。またアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54441 discloses that a raw material gas is supplied into a container in which a thermal catalyst is disposed, and the inside of the container is isolated from a substrate. CVD supplied to substrate
Although an apparatus is disclosed, it does not separate and introduce a raw material gas, and does not relate to a PECVD method. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0022】また、特許第1994526号公報には、
原料ガスとこの原料ガスを分解するための加熱ガスとを
導入して膜を形成する方法が開示されているが、シャワ
ーヘッドを用いるものではなく、また輻射遮断構造を有
するものでもない。またアンテナ電極の概念もない。
Further, Japanese Patent No. 199,526 discloses that
Although a method of forming a film by introducing a source gas and a heating gas for decomposing the source gas is disclosed, the method does not use a shower head and does not have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0023】また、特許第1994527号公報には、
原料ガスを熱分解して膜形成する方法が開示されている
が、原料ガスを熱分解しない方法ではなく、また輻射遮
断構造を有するものでもない。また、プラズマを用いる
ものではなく、シャワーヘッドを用いるものでもない。
もちろんアンテナ電極の概念もない。
Also, Japanese Patent No. 19945527 discloses that
Although a method of forming a film by thermally decomposing a raw material gas is disclosed, the method is not a method that does not thermally decompose the raw material gas and does not have a radiation blocking structure. Further, neither a plasma nor a shower head is used.
Of course, there is no concept of an antenna electrode.

【0024】また、特許第1927388号公報には、
製膜空間にタングステンからなるメッシュ状の活性化手
段を設けて水素を含むガスを活性化して膜堆積させる方
法が開示されているが、原料ガスを熱分解することなく
分離導入する方法ではなく、輻射遮断構造を有するもの
でもない。またアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent No. 1927388 discloses that
A method of activating a gas containing hydrogen by providing a mesh-shaped activation means made of tungsten in a film forming space and activating a gas containing hydrogen is disclosed, but not a method of separating and introducing a raw material gas without thermal decomposition. Neither does it have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0025】また、特許第2547741号公報には、
一方の輸送管が他方のそれを内部に配置する構造で、S
iH4とH2とを分離導入する方法が開示されているが、
シャワーヘッドを用いるものではなく、また輻射遮断構
造を有するものでもない。またアンテナ電極の概念もな
い。
[0025] Also, Japanese Patent No. 2547741 discloses that
A structure in which one transport pipe has the other inside it,
Although a method for separating and introducing iH 4 and H 2 is disclosed,
It does not use a shower head and does not have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0026】また、特許第2927944号公報には、
水素ガスを成膜空間とは異なる空間で活性化して、これ
を原料ガスと混合、接触させてプラズマ領域を形成し、
上記水素ガスの活性化を周期的にすることで基体がプラ
ズマに間欠的・周期的に晒されるようにして膜堆積を行
う方法が開示されているが、シャワーヘッドを用いるも
のではなく、また輻射遮断構造を有するものでもない。
またアンテナ電極の概念もない。
Further, Japanese Patent No. 2927944 discloses that
Activate the hydrogen gas in a space different from the film formation space, mix it with the source gas, and contact it to form a plasma region,
A method of performing film deposition by intermittently and periodically exposing the substrate to plasma by activating the hydrogen gas periodically is disclosed. However, the method does not use a shower head, Nor does it have a blocking structure.
Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0027】また、特開2000−114256号公報
には、原料ガスに触媒を作用させて分解し、これをプラ
ズマ処理して膜形成する方法が述べられているが、原料
ガスを分離導入するものではなく、またシャワーヘッド
を用いるものでもなく、また輻射遮断構造を有するもの
でもない。またアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-114256 discloses a method in which a raw material gas is decomposed by the action of a catalyst and plasma-treated to form a film. Nor does it use a shower head, nor does it have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0028】また、特開2000−331942号公報
には、プラズマ発生部から基板表面に至る近傍に設置さ
れた表面反応機構部分を有した装置構成で膜形成する方
法が開示されているが、原料ガスを熱分解することなく
分離導入するものではなく、またシャワーヘッドを用い
るものではない。また、熱触媒体はプラズマと基板の間
にあるので、基板への輻射遮断は不可能である。またア
ンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-331942 discloses a method of forming a film by using an apparatus having a surface reaction mechanism provided near a substrate from a plasma generating section to a substrate surface. It does not separate and introduce the gas without thermal decomposition and does not use a shower head. Further, since the thermal catalyst is between the plasma and the substrate, it is impossible to block radiation to the substrate. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0029】また、特開2000−323421号公報
には、SiH4とH2とを分離導入し、SiH4ガスはプ
ラズマで活性化してイオンおよびラジカルを基板に照射
し、H2ガスはガス導入口に具備した加熱触媒体で活性
化させて基板に照射する方法が開示されているが、シャ
ワーヘッドを用いるものではなく、また輻射遮断構造を
有するものでもない。またアンテナ電極の概念もない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-323421 discloses that SiH 4 and H 2 are separately introduced, SiH 4 gas is activated by plasma to irradiate the substrate with ions and radicals, and H 2 gas is introduced by gas introduction. A method of irradiating a substrate with activation by a heating catalyst provided in a mouth is disclosed, but it does not use a shower head and does not have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0030】また、特開平9−137274号公報に
は、プラズマ空間にSiH4とH2とを分離導入し、H2
は導入過程で熱やプラズマなどで活性化する方法が開示
されているが、シャワーヘッドを用いるものではなく、
また輻射遮断構造を有するものでもない。またアンテナ
電極の概念もない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-137274, SiH 4 and H 2 are separately introduced into a plasma space, and H 2
Discloses a method of activating with heat or plasma in the introduction process, but not using a shower head,
Nor does it have a radiation blocking structure. Also, there is no concept of an antenna electrode.

【0031】また、特開平4−236781号公報に
は、梯子状の平面形コイル(ラダー)電極を用いた大面
積均一製膜に優れたアンテナ電極型PECVD装置が開
示されているが、熱触媒体を用いてガスを加熱・活性化
するものではない。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-236781 discloses an antenna electrode type PECVD apparatus excellent in uniform large-area film formation using a ladder-like planar coil (ladder) electrode. It does not use a medium to heat and activate the gas.

【0032】また、特開2001−295052号公報
には、誘導結合型電極にAM変調したVHF高周波(20〜600
MHz〜マイクロ波)を供給することで大面積均一膜厚製
膜を可能とするアンテナ電極型PECVD装置が開示さ
れているが、熱触媒体を用いてガスを加熱・活性化する
ものではない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-295052 discloses an AM-modulated VHF high frequency (20 to 600
Although an antenna electrode type PECVD apparatus capable of forming a large-area uniform film thickness by supplying a microwave (MHz to microwave) is disclosed, it does not heat and activate a gas using a thermal catalyst.

【0033】また、特開平7−41950号公報には、
難分解性ガスを予めガス加熱用ヒーターで加熱し、プラ
ズマ中での分解性を向上させて高品質膜を得る方法が開
示されているが、熱触媒体を用いるものではなく、従っ
てアンテナ電極内に熱触媒体を設置するものではなく、
またガスを加熱するのみで活性化(分解)するに至るも
のでもない。またSiH4とH2とを分離導入して、H2
のみを熱触媒体で加熱・活性化するものでもない。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-41950 discloses that
A method of preliminarily heating a hardly decomposable gas with a gas heater and improving the decomposability in plasma to obtain a high-quality film has been disclosed. Rather than installing a thermal catalyst in the
In addition, activation (decomposition) does not lead to activation only by heating the gas. In addition, SiH 4 and H 2 are separated and introduced, and H 2
It does not heat and activate only the thermal catalyst.

【0034】また、特開平6−283436号公報に
は、反応性ガスを加熱導入して、高速製膜を実現する方
法が述べられているが、熱触媒体を用いるものではな
く、従ってアンテナ電極内に熱触媒体を設置するもので
はなく、またガスを加熱するのみで活性化(分解)する
に至るものでもない。またSiH4とH2とを分離導入し
て、H2のみを熱触媒体で加熱・活性化するものでもな
い。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-283436 describes a method for realizing high-speed film formation by heating and introducing a reactive gas. It does not place a thermal catalyst in the inside, nor does it lead to activation (decomposition) only by heating the gas. Further, the method does not separate and introduce SiH 4 and H 2 and heat and activate only H 2 with a thermal catalyst.

【0035】また、特開平5−283344号公報に
は、梯子状平面形コイル電極の線材に、線材の温度を独
立に制御できるヒーターを組み込み、反応容器内の反応
ガス圧力分布を制御して、均一・均質製膜を実現する方
法が述べられているが、熱触媒体を用いるものではな
く、従ってアンテナ電極内に熱触媒体を設置するもので
はなく、またガスを加熱するのみで活性化(分解)する
に至るものでもない。またガスをガス種によって分離導
入するものでもない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-283344 discloses that a heater for independently controlling the temperature of a wire is incorporated into the wire of the ladder-shaped planar coil electrode to control the reaction gas pressure distribution in the reaction vessel. Although a method for achieving uniform and homogeneous film formation is described, it does not use a thermal catalyst, and therefore does not place a thermal catalyst in an antenna electrode, and activates only by heating a gas ( Decomposition). Further, the gas is not separated and introduced depending on the type of gas.

【0036】本発明は、このような背景のもとになされ
たものであり、Si系膜あるいはC系膜について、これ
らを高速かつ高品質に、そして大面積にわたって均一膜
厚かつ均質膜質で製膜することができ、さらには非常に
高い生産性を実現できるCat−PECVD法、および
それを用いて形成した膜、およびその膜を用いて作製し
たデバイスを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a background, and is intended to produce Si-based films or C-based films at high speed and with high quality and with uniform film thickness and uniform film quality over a large area. It is an object to provide a Cat-PECVD method which can be formed into a film and which can realize extremely high productivity, a film formed using the method, and a device manufactured using the film.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】本発明のCat−PEC
VD法は、分子式にSiおよび/またはCを含むガスを
含んだ原料系ガスと、ガス導入経路に配設された熱触媒
体によって加熱される分子式にSiとCを含まないガス
からなる非Si非C系ガスとが、それぞれ分離された状
態で、製膜空間に設置された中空構造を有したアンテナ
電極の中空部を通って該アンテナ電極に設けられた複数
のガス噴出口から前記製膜空間に噴出され、該製膜空間
に噴出されて混合したガスは、高周波電源に接続された
前記アンテナ電極によって生成されたプラズマによって
分解・活性化されて、前記製膜空間において前記アンテ
ナ電極に対向して配置された基体に膜が堆積されること
を特徴とする。
The Cat-PEC of the present invention
The VD method includes a non-Si gas containing a source gas containing a gas containing Si and / or C in a molecular formula, and a gas containing no Si and C in a molecular formula heated by a thermal catalyst disposed in a gas introduction path. The non-C-based gas is separated from a plurality of gas outlets provided in the antenna electrode through a hollow portion of an antenna electrode having a hollow structure installed in a film forming space in a state where the non-C-based gas is separated from each other. The gas spouted into the space, spouted into the film forming space and mixed therewith is decomposed and activated by the plasma generated by the antenna electrode connected to the high-frequency power supply, and faces the antenna electrode in the film forming space. The film is deposited on the substrate arranged in the manner described above.

【0038】また、特に前記アンテナ電極は、棒状、ま
たはU字状であること、前記熱触媒体は前記アンテナ電
極の中空部に設置されていること、前記アンテナ電極は
複数個並列配置されてアレイ状アンテナ電極ユニットを
成していること、分離導入されるガスは、それぞれ異な
るアンテナ電極から噴出されること、および前記原料ガ
ス導入経路および/または前記非Si非C系ガス導入経
路に、前記膜中にドーピングするためのガスを導入する
こと、をそれぞれ特徴とする。
Further, in particular, the antenna electrode is rod-shaped or U-shaped, the thermal catalyst is disposed in a hollow portion of the antenna electrode, and the plurality of antenna electrodes are arranged in parallel to form an array. Forming the antenna electrode unit, separating and introducing gases are ejected from different antenna electrodes, and the film is introduced into the source gas introduction path and / or the non-Si non-C-based gas introduction path. And introducing a gas for doping therein.

【0039】また、本発明の膜は上記Cat−PECV
D法で形成されたことを特徴とする。そして特に、この
膜は、前記原料系ガスには分子式にSiを含んだガスは
含まれるが分子式にCを含んだガスは含まれず、前記非
Si非C系ガスにはH2が含まれることによって形成さ
れたSi系膜であること、前記Si系膜は水素化アモル
ファスSi膜であり、該膜中の水素濃度は15atomic%
以下であること、前記Si系膜は結晶質Si膜であり、
該膜中の水素濃度は10atomic%以下であること、前記
原料系ガスには分子式にSiを含むガスと分子式にCを
含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガスにはH2が含
まれることによって形成されたSi−C系膜であるこ
と、前記原料系ガスには分子式にSiを含むガスが含ま
れ、前記非Si非C系ガスにはH2が含まれ、原料系ガ
スあるいは非Si・非C系ガスの少なくともいずれかに
分子式にNを含むガスが含まれることによって形成され
たSi−N系膜であること、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガスには
分子式にOを含むガスが含まれることによって形成され
たSi−O系膜であること、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスとGeを含むガスが含まれ、前記非S
i非C系ガスにはH2が含まれることによって形成され
たSi−Ge系膜であること、および前記原料系ガスに
は分子式にCを含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガ
スにはH2が含まれることによって形成されたC系膜で
あること、をそれぞれ特徴とする。
Further, the film of the present invention is formed of the above Cat-PECV.
It is characterized by being formed by the D method. In particular, in this film, the source gas contains a gas containing Si in a molecular formula, but does not contain a gas containing C in a molecular formula, and the non-Si non-C gas contains H 2. The Si-based film is a hydrogenated amorphous Si film, and the hydrogen concentration in the film is 15 atomic%.
The following, the Si-based film is a crystalline Si film,
The hydrogen concentration in the film is 10 atomic% or less, the raw material gas contains a gas containing Si in a molecular formula and a gas containing C in a molecular formula, and the non-Si non-C-based gas contains H 2. The raw material gas contains a gas containing Si in a molecular formula, the non-Si non-C gas contains H 2 , and the raw material gas or A Si-N-based film formed by including a gas containing N in a molecular formula in at least one of a non-Si / non-C-based gas; and the raw material-based gas contains a gas containing Si in a molecular formula. The non-Si non-C-based gas is a Si—O-based film formed by including a gas containing O in a molecular formula, and the raw material gas is a gas containing Si in a molecular formula and a gas containing Ge. And the non-S
i The non-C-based gas is a Si-Ge-based film formed by including H 2 , and the raw material-based gas includes a gas containing C in a molecular formula, and the non-Si non-C-based gas Is a C-based film formed by containing H 2 .

【0040】また、本発明の薄膜デバイスは上記膜を備
えたことを特徴とする。特に、前記薄膜デバイスが、光
電変換装置、光受容体装置、表示用装置であること、お
よび前記基体は、平板状、円筒状、あるいはフィルム状
であることを特徴とする。
Further, a thin-film device of the present invention is provided with the above-mentioned film. In particular, the thin film device is a photoelectric conversion device, a photoreceptor device, or a display device, and the base is a flat plate, a cylinder, or a film.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を模式的
に図示した図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本
発明のCat−PECVD法を実現する装置の一例を示
す全体図であり、平板状の基体の製膜面が紙面に垂直方
向に向いている場合に熱触媒体が内蔵されたアンテナ電
極位置における断面図である。図2は、図1において、
製膜室(チャンバー)内壁にヒーターを設置した場合の
断面図である。図3はアンテナ電極をアレイ状に配置し
た一例を示すものであり、基体の製膜面が紙面に平行方
向に向いている場合の断面図である(基体の存在を示す
ためにアレイ状アンテナ電極ユニットは一部のみ示して
ある。またアンテナ電極の端部構造の詳細は省略してあ
る:詳細は図1や図5を参照)。図4は、アレイ状アン
テナ電極をその中心軸方向から見た断面図である。図5
は、アンテナ電極の詳細構造を示す断面図である。図6
は、アンテナ電極の立体構造を示す斜視図である。図7
は、複数の熱触媒体を内蔵したアンテナ電極の構造を示
す断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings schematically showing the embodiments. FIG. 1 is an overall view showing an example of an apparatus for realizing the Cat-PECVD method of the present invention, in which a thermal catalyst is incorporated when the film-forming surface of a flat substrate is oriented in a direction perpendicular to the plane of the paper. It is sectional drawing in the position of an antenna electrode. FIG.
It is sectional drawing at the time of installing a heater in the inner wall of a film-forming room (chamber). FIG. 3 shows an example in which the antenna electrodes are arranged in an array, and is a cross-sectional view when the film-forming surface of the substrate is oriented in a direction parallel to the paper surface. Only a part of the unit is shown, and details of the end structure of the antenna electrode are omitted: refer to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view of the array-shaped antenna electrode as viewed from the center axis direction. FIG.
FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of an antenna electrode. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a three-dimensional structure of an antenna electrode. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of an antenna electrode including a plurality of thermal catalysts.

【0042】これら図中の、101は分子式にSiおよ
び/またはCを含むガスを含んだ原料系ガスの導入口、
102は分子式にSiとCを含まないガスからなる非S
i非C系ガスの導入口、103は熱触媒体、104は熱
触媒体103の加熱用電源、105はプラズマ、106
aは熱触媒体を内蔵したアンテナ電極、106bは熱触
媒体を内蔵しないアンテナ電極、107aおよび107
bは高周波電源、108aおよび108cは位相変換
器、108bおよび108dは電力分配器、109、1
09aおよび109bは被製膜用の基体、110は基体
加熱用のヒーター、111aは熱触媒体内蔵アンテナ電
極106aに設けられたガス噴出口、111bは熱触媒
体非内蔵アンテナ電極106bに設けられたガス噴出
口、112は電気絶縁用の絶縁部材、113は製膜空間
を構成するチャンバー(製膜室)、114aおよび11
4bは、アンテナ電極内部に設けられた中空部、115
はチャンバー内壁面に設けられた内壁面ヒーター、11
6は熱触媒体の選択スイッチである。
In these figures, reference numeral 101 denotes an inlet for a raw material gas containing a gas containing Si and / or C in a molecular formula;
102 is a non-S composed of a gas not containing Si and C in the molecular formula.
i, a non-C-based gas inlet; 103, a thermal catalyst; 104, a power supply for heating the thermal catalyst 103;
a is an antenna electrode with a built-in thermal catalyst, 106b is an antenna electrode without a built-in thermal catalyst, 107a and 107
b is a high frequency power supply, 108a and 108c are phase converters, 108b and 108d are power distributors, 109, 1
Reference numerals 09a and 109b denote bases for forming a film, 110 denotes a heater for heating the base, 111a denotes a gas ejection port provided in the antenna electrode 106a with a built-in thermal catalyst, and 111b denotes a gas outlet provided in the antenna electrode 106b without a built-in thermal catalyst. Gas injection port, 112 is an insulating member for electrical insulation, 113 is a chamber (film forming chamber) constituting a film forming space, 114a and 11
4b is a hollow portion provided inside the antenna electrode, 115
Is an inner wall heater provided on the inner wall of the chamber, 11
6 is a selection switch for the thermal catalyst.

【0043】このように、本発明のCat−PECVD
法は、分子式にSiおよび/またはCを含むガスを含ん
だ原料系ガスと、ガス導入経路に配設された熱触媒体1
03によって加熱される分子式にSiとCを含まないガ
スからなる非Si非C系ガスとが、それぞれ分離された
状態で、製膜空間に設置された中空構造を有したアンテ
ナ電極(106b、106a)の中空部(114b、1
14a)を通って該アンテナ電極に設けられた複数のガ
ス噴出口から前記製膜空間に噴出され、該製膜空間に噴
出されて混合したガスは、高周波電源(107a、10
7b)に接続された前記アンテナ電極によって生成され
たプラズマによって分解・活性化されて、前記製膜空間
において前記アンテナ電極に対向して配置された基体1
09に膜が堆積される。そして、後記するように前記ア
ンテナ電極は複数個並列配置されてアレイ状アンテナ電
極ユニットを成しているとともに、前記アレイ状アンテ
ナ電極ユニットのそれぞれのアンテナ電極へは、前記高
周波電源からの高周波電力を分配して導入することを特
徴とする。
As described above, the Cat-PECVD of the present invention
The method comprises the steps of: a raw material gas containing a gas containing Si and / or C in a molecular formula;
The antenna electrodes (106b, 106a) having a hollow structure and installed in a film forming space in a state where a non-Si non-C-based gas composed of a gas not containing Si and C in a molecular formula heated by 03 are separated from each other. ) Hollow section (114b, 1)
14a), the gas spouted from the plurality of gas spouts provided in the antenna electrode into the film forming space, and the gas spouted into the film forming space and mixed therewith is supplied to the high frequency power source (107a, 10a).
7b) is decomposed and activated by the plasma generated by the antenna electrode connected to 7b), and is disposed in the film forming space so as to face the antenna electrode.
At 09 a film is deposited. And, as described later, the plurality of antenna electrodes are arranged in parallel to form an array-shaped antenna electrode unit, and high-frequency power from the high-frequency power source is applied to each antenna electrode of the array-shaped antenna electrode unit. It is characterized by being distributed and introduced.

【0044】なお、図示は省略するが、チャンバー11
3は真空ポンプによって真空排気される。このとき真空
ポンプとしては、基体上に製膜される膜中への排気系か
らの不純物混入を抑制するためにターボ分子ポンプ等の
ドライ系のものを用いることが望ましい。このとき、到
達真空度は少なくとも1×10-3Pa以下とし、1×1
-4Pa以下とすればより望ましい。製膜時の圧力は1
0〜1000Pa程度の範囲とする。また、基体加熱用
ヒーター110による基体109の温度は100〜40
0℃の温度条件とし、望ましくは150〜350℃とす
る。
Although not shown, the chamber 11
3 is evacuated by a vacuum pump. At this time, it is desirable to use a dry pump such as a turbo-molecular pump in order to suppress the contamination of impurities from the exhaust system into the film formed on the substrate. At this time, the ultimate degree of vacuum is at least 1 × 10 −3 Pa or less and 1 × 1 −3 Pa or less.
It is more preferable that the pressure be 0 -4 Pa or less. The pressure during film formation is 1
The range is about 0 to 1000 Pa. The temperature of the substrate 109 by the substrate heating heater 110 is 100 to 40.
The temperature condition is 0 ° C., preferably 150 to 350 ° C.

【0045】以下、各部位について詳細に説明してい
く。 =電極形状= まず、アンテナ電極の形状としては、棒状、U字形等の
形状を選ぶことができる。具体的には、棒状のものは最
も単純なもので、例えば特開平1−47875号公報、
特開平1−230782号公報、特開2001−274
101号公報に示されている。またU字形については特
開平4−21781号公報に示されている。
Hereinafter, each part will be described in detail. = Electrode Shape = First, as the shape of the antenna electrode, a shape such as a rod shape or a U shape can be selected. Specifically, the rod-shaped one is the simplest one. For example, JP-A-1-47875,
JP-A-1-230782, JP-A-2001-274
No. 101 publication. The U-shape is disclosed in JP-A-4-21781.

【0046】ここで、従来の平板型電極に換えて、アン
テナ型電極を用いる理由は以下の通りである。一般に、
高周波電源の周波数fと波長λの関係は、プラズマ中
で、λ=v/fで与えられる。ここでvはプラズマ中で
の電磁波の伝播速度で、これは真空中での電磁波の速度
c(光速度)よりも小さいので、λは大きくてもc/f
以下である。一方、プラズマ生成用電極のサイズとして
角型電極の一辺の長さLを代表的特性長ととると、λ≫
Lであれば、電磁波の干渉効果は生ぜず、均一なプラズ
マが生成されるので、均一膜厚・均質膜質の製膜が可能
となる。例えば、f=13.5MHzとすると、λは最
大で22m程度となり、1m角サイズのプラズマ生成電
極では干渉効果は問題にならないことがわかる。
Here, the reason why the antenna type electrode is used instead of the conventional flat type electrode is as follows. In general,
The relationship between the frequency f of the high frequency power supply and the wavelength λ is given by λ = v / f in the plasma. Here, v is the propagation speed of the electromagnetic wave in the plasma, which is smaller than the speed c (light speed) of the electromagnetic wave in a vacuum.
It is as follows. On the other hand, assuming that the length L of one side of the square electrode is a typical characteristic length as the size of the plasma generation electrode, λ≫
When L is used, an electromagnetic wave interference effect does not occur and uniform plasma is generated, so that a film having a uniform thickness and a uniform film quality can be formed. For example, when f = 13.5 MHz, λ is about 22 m at the maximum, and it can be seen that the interference effect is not a problem with a 1 m square plasma generating electrode.

【0047】しかし、高周波電源の周波数fを上げてい
き、λ/4がL程度以下の値になってくると、干渉効果
が無視できなくなってくる。例えばf=60MHzとす
ると、λ/4は最大でも1.25mとなり、1m角サイ
ズの単純な平板状のプラズマ生成用電極では干渉効果が
生じてしまい、均一な電磁場分布、つまりは均一なプラ
ズマ生成は望めないことがわかる。
However, when the frequency f of the high-frequency power supply is increased and λ / 4 becomes a value of about L or less, the interference effect cannot be ignored. For example, when f = 60 MHz, λ / 4 becomes 1.25 m at the maximum, and an interference effect occurs in a simple plate-shaped plasma generation electrode having a 1 m square size, and a uniform electromagnetic field distribution, that is, a uniform plasma generation is generated. Can not be expected.

【0048】このため、高周波電源の周波数がVHF帯
以上となる領域での1m角サイズ程度以上の大面積製膜
においては、平板型のプラズマ生成用電極に替えてアン
テナ型電極にし、後述する位相制御技術などを導入する
ことでプラズマ生成の均一化を図る技術開発が進んでお
り、本Cat−PECVD法においてもこれを利用する
ことができる。
For this reason, in the case of forming a large-area film having a size of about 1 m square or more in a region where the frequency of the high-frequency power supply is equal to or higher than the VHF band, an antenna-type electrode is used instead of a flat-type plasma generation electrode, and Technology development for uniformizing plasma generation by introducing a control technology and the like is progressing, and this technology can also be used in the present Cat-PECVD method.

【0049】なお、アンテナ電極の長軸方向に垂直な方
向に平行な断面形状は、通常、円形あるいは方形のどち
らでもよいが、より均一な製膜特性を特に求める場合に
は、面的により均一なプラズマ生成が実現できる方形と
するのが好ましい。 =熱触媒体設置位置= 次に、熱触媒体103の設置位置であるが、最も望まし
いのは、図1、図2、図3、図4、図5、図6、図7に
も示したように中空構造を有したアンテナ電極の内部
(中空部)に設置する場合である。熱触媒体がアンテナ
電極内部に設置されることによって、加熱・活性化され
た非Si非C系ガスは、その温度や活性度を過度に損な
われることなくアンテナ外部に生成されているプラズマ
空間に送り込まれるので、その製膜に対する効果を充分
に維持することができる。例えば非Si非C系ガスにH2
を用い、原料系ガスにSiH4を用いた場合、熱触媒体
を用いない場合では困難であった低水素希釈率(低H2
/SiH4比)条件や低高周波電力条件での結晶質Si
膜の形成が容易となったり、同じく熱触媒体を用いない
では困難であった膜中水素濃度が低い水素化アモルファ
スSi膜の形成が容易となったりする効果が得られる。
The cross-sectional shape parallel to the direction perpendicular to the long axis direction of the antenna electrode may be generally circular or rectangular. However, when more uniform film forming characteristics are particularly required, the surface is more uniform. It is preferable to use a rectangular shape capable of realizing a simple plasma generation. = Installation position of the thermal catalyst body = Next, the installation position of the thermal catalyst body 103 is most preferably shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7. This is the case where the antenna electrode is installed inside (hollow portion) of the antenna electrode having the hollow structure. By placing the thermal catalyst inside the antenna electrode, the heated and activated non-Si non-C-based gas enters the plasma space generated outside the antenna without excessively impairing its temperature and activity. Since it is fed, its effect on film formation can be sufficiently maintained. H 2, for example, non-Si non-C-based gas
In the case of using SiH 4 as a raw material gas, a low hydrogen dilution rate (low H 2
/ SiH 4 ratio) and crystalline Si under low-frequency power conditions
The effect of easily forming a film or forming a hydrogenated amorphous Si film having a low hydrogen concentration in the film, which was also difficult without using a thermal catalyst, is obtained.

【0050】以上のように、熱触媒体103の設置位置
としては、中空アンテナ電極内部が最も望ましいのであ
るが、中空アンテナよりも上流側のガス経路に設置され
ている場合でも上述した効果が得られることもあるの
で、中空アンテナ電極内部に熱触媒体を設置することが
特に困難である場合には、熱触媒体を中空アンテナより
も上流側のガス経路に設置することもできる。しかしい
ずれにせよ、熱触媒体はアンテナ電極内に設置するのが
本発明の効果を最大限に発揮させるために最も望ましい
ことには変わりがない。 =アンテナ電極のアレイ状化= 次に、アンテナ電極の並べ方であるが、基体109は例
えば太陽電池などの基板のようにある程度の面積をもっ
た板材あるいはフィルム材であり、製膜はその面に対し
て行われるので、アンテナ電極は、図3および図4に示
すように、これを複数本並列に並べてアレイ状に配置し
てアレイ状アンテナ電極ユニットとするのが望ましい。
これにより、均一に且つ大面積に製膜を行なうことがで
きる。 =ガス分離導入方法= 次に、非Si非C系ガスと原料系ガスの分離導入方法で
あるが、最も単純な方法は、図4に示すように、それぞ
れのガスがそれぞれ異なるアンテナ電極から噴出される
場合である。このとき熱触媒体103は非Si非C系ガ
スが導入されるアンテナ電極106aの内部に設置され
る。ここで、アンテナ電極の間隔を充分に狭めることが
できず、非Si非C系ガスと原料系ガスのプラズマ中で
の混合が不充分となる恐れのある場合は、一本のアンテ
ナ電極内に複数の独立した中空空間を形成し、非Si非
C系ガスと原料系ガスとがそれぞれ異なった中空空間を
通して一本のアンテナ電極から同時に噴出されるように
すればよい(不図示)。このときも熱触媒体103は非
Si非C系ガスの導入経路に設置される。
As described above, the position of the thermal catalyst 103 is most preferably located inside the hollow antenna electrode. However, even when the thermal catalyst 103 is disposed in the gas path on the upstream side of the hollow antenna, the above-described effects can be obtained. If it is particularly difficult to install the thermal catalyst inside the hollow antenna electrode, the thermal catalyst can be installed in the gas path on the upstream side of the hollow antenna. However, in any case, it is still the most desirable to dispose the thermal catalyst in the antenna electrode in order to maximize the effects of the present invention. = Arraying of Antenna Electrodes = Next, the way of arranging the antenna electrodes is as follows. The base 109 is a plate material or a film material having a certain area, for example, a substrate such as a solar cell. As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of antenna electrodes are desirably arranged in parallel and arranged in an array to form an array antenna electrode unit.
Thereby, a film can be formed uniformly and over a large area. = Gas separation and introduction method = Next, a method for separating and introducing a non-Si non-C-based gas and a raw material-based gas is the simplest method. As shown in FIG. This is the case. At this time, the thermal catalyst 103 is placed inside the antenna electrode 106a into which the non-Si non-C-based gas is introduced. Here, if the distance between the antenna electrodes cannot be sufficiently reduced, and there is a possibility that the mixing of the non-Si non-C-based gas and the raw material-based gas in the plasma may be insufficient, a single antenna electrode may be used. A plurality of independent hollow spaces may be formed so that the non-Si non-C-based gas and the raw material-based gas are simultaneously ejected from one antenna electrode through different hollow spaces (not shown). Also at this time, the thermal catalyst 103 is provided in the introduction path of the non-Si non-C-based gas.

【0051】ここで、原料系ガスと非Si非C系ガスと
を分離導入する理由は、非Si非C系ガスのみを熱触媒
体で加熱させたいがためである。すなわち、原料系ガス
と非Si非C系ガスとを混合して導入してしまうと、非
Si非C系ガスのみならず原料系ガスをもその導入経路
に配設された熱触媒体で加熱することになってしまい、
熱触媒体温度が原料系ガスの分解温度以上である場合に
は、原料系ガスが分解・活性化されてガス導入経路途上
で製膜が生じ、原料系ガスが製膜空間に到達する前に著
しく消費されてしまうからである。 =ガス噴出口位置= 次に、ガス噴出口位置であるが、熱触媒体103が内部
に設置されているアンテナ電極106aの場合には、図
4に示すように、そのガス噴出口111aは熱触媒体1
03からの熱輻射が被製膜基体109aあるいは109
bに直達しないように配置されることが望ましい。これ
により、熱触媒体から発生する輻射による製膜表面温度
の好ましくない上昇を避けることができ、膜品質の安定
的な制御を実現することができる。なお、熱触媒体が内
部に設置されていないアンテナ電極106bの場合には
ガス噴出口は任意位置でもよい。 =アレイ状アンテナ電極ユニットの配置= 次に、アレイ状アンテナ電極ユニットは、そのアレイ面
が重力方向と平行になるように縦型に配置されるのが望
ましい。こうすることで後に述べるようなアレイ状アン
テナ電極ユニット両面での製膜の際に、基体109への
粉体の落下付着の防止を非常に効果的に実現できる。ま
た、例えば基体109としてガラス基板などを用いる場
合は、ガラス基板の搬送を縦型で行えるのでガラス基板
の撓みの問題も生ずることなく取り扱いが非常に容易と
なる利点もある。もちろんこの場合、アレイ状アンテナ
電極ユニットそのものの撓みの問題も生じない利点もあ
る。
The reason why the raw material gas and the non-Si non-C-based gas are separately introduced is that it is desired to heat only the non-Si non-C-based gas with the thermal catalyst. That is, if the raw material gas and the non-Si non-C gas are mixed and introduced, not only the non-Si non-C gas but also the raw material gas is heated by the thermal catalyst disposed in the introduction path. Will end up doing
When the temperature of the thermal catalyst is equal to or higher than the decomposition temperature of the raw material gas, the raw material gas is decomposed and activated, and a film is formed on the gas introduction path, and before the raw material gas reaches the film forming space. This is because it is significantly consumed. = Gas Outlet Position = Next, as for the gas outlet position, in the case of the antenna electrode 106a in which the thermal catalyst 103 is installed, as shown in FIG. Catalyst 1
03 from the substrate 109a or 109
It is desirable to be arranged so as not to reach b directly. Thus, an undesired increase in the film forming surface temperature due to the radiation generated from the thermal catalyst can be avoided, and stable control of the film quality can be realized. In addition, in the case of the antenna electrode 106b in which the thermal catalyst is not installed inside, the gas outlet may be at an arbitrary position. = Arrangement of Array-shaped Antenna Electrode Unit = Next, it is desirable that the array-shaped antenna electrode unit is vertically arranged such that its array surface is parallel to the direction of gravity. By doing so, it is possible to very effectively prevent the powder from dropping and adhering to the base 109 during film formation on both sides of the array-shaped antenna electrode unit as described later. Further, when a glass substrate or the like is used as the base 109, for example, the glass substrate can be transported in a vertical type, so that there is an advantage that handling becomes very easy without causing a problem of bending of the glass substrate. Of course, in this case, there is an advantage that the problem of bending of the array antenna electrode unit itself does not occur.

【0052】以上のようにアレイ状アンテナ電極ユニッ
トはそのアレイ面が重力方向と平行になるように縦型に
配置されるのが望ましいのであるが、もちろんアレイ状
アンテナ電極ユニットをそのアレイ面が重力方向と垂直
となるように横型に配置することも特に制限されるもの
ではなく、アレイ状電極や基体の撓み、粉体の落下付着
の問題がほとんど無視できるのであれば後者の横型配置
を採用しても差し支えない。 =基体配置= 次に基体109はアレイ状アンテナ電極ユニットの両側
に配置されることが望ましい(図1、図4参照)。こう
することによってアレイ状アンテナ電極ユニット両面で
の同時製膜が可能となり装置の生産性を倍増することが
できる。 =基板加熱ヒーター配置= 次に、基体加熱ヒーター110は、図1に示すように、
基体を挟んでアレイ状アンテナ電極ユニットの両側に配
置されることが望ましい。すなわち、前記基体のアレイ
状アンテナ電極ユニットに対面する面とは反対側の面に
は基体加熱ヒーターが配置されているのが望ましい。こ
うすることによって製膜中の基体製膜面温度を制御する
ことができ高品質製膜がより実現しやすくなる。 =アレイ状アンテナ電極ユニット数と配列= 次に、アレイ状アンテナ電極ユニットは1製膜室に複数
セット平行配置されていることが望ましい(図1には、
アレイ状アンテナ電極ユニットを3つ配置した例が示さ
れている)。こうすることによって、複数のアレイ状ア
ンテナ電極ユニットによる同時製膜が可能となり、前記
したアレイ状アンテナ電極ユニットひとつでの両面同時
製膜を考え合わせると、例えばアレイ状アンテナ電極ユ
ニットが2組平行配置されれば4面同時製膜が可能とな
り、さらに3組平行配置されれば6面同時製膜(図1は
この場合を示す)、4組平行配置されれば8面同時製膜
・・・というようにアレイ状アンテナ電極ユニットの平
行配置数を増やしていけば製膜装置としての生産性を一
挙に数倍以上にまで高めることができる。これは従来の
平行平板型のPECVD装置では到底不可能なことであ
る。 =給電方法= 次に、アンテナ電極106aあるいは106bへの給電
方法については、例えば一例を図3に示すように、高周
波電源107aあるいは107bからの高周波電力を電
力分配器108bあるいは108dによって分配して送
電する。ここで高周波電源の数と分配の数とは必ずしも
一致している必要はなく、通常はより少ない高周波電源
数でより多くの電力分配を実現するようにすれば設備コ
スト低減に有効である。ここで、高周波電源1台では、
必要な全高周波電力を分配供給できない場合は、必要に
応じて高周波電源を複数台用意して高周波電力を分配供
給することができる。 =位相制御= 次に、不必要な干渉効果(強め合いや弱め合い)による
プラズマの不均一分布を生じさせないためには、高周波
電力の位相が少なくとも隣り合う電極間で異なっている
ことが望ましい。これは位相変換器108aあるいは1
08cを用いて実現することもできるが、アレイ状アン
テナ電極ユニットの隣り合うアンテナ電極への給電点
を、例えば図3に示すように、互いに対向方向に位置す
るように配置することでも同様の効果を実現することが
でき、両者を併用することでさらに均一な大面積プラズ
マを生成することができる。 =高周波電力供給方法= また、大面積にわたる均一膜厚・均質膜質の製膜をより
実現しやすくする別の方法としては、アンテナ電極10
6aや106bに周波数の異なる複数の高周波電力を重
ね合わせて投入することによって、異なる空間的密度分
布を持つ複数のプラズマを重ね合わせる方法がある。こ
れにより、プラズマ密度分布をより均一化させることが
できるので基体上へ大面積で均一な製膜を行なわせるこ
とができる。
As described above, it is desirable that the array-shaped antenna electrode unit is arranged vertically so that its array surface is parallel to the direction of gravity. The horizontal arrangement so as to be perpendicular to the direction is not particularly limited, and the latter horizontal arrangement is adopted if the problem of the deflection of the array electrodes and the base and the fall-off of the powder can be almost ignored. No problem. = Substrate Arrangement = Next, it is desirable that the substrates 109 are arranged on both sides of the array-shaped antenna electrode unit (see FIGS. 1 and 4). This enables simultaneous film formation on both sides of the array-shaped antenna electrode unit, and can double the productivity of the apparatus. = Substrate Heater Arrangement = Next, as shown in FIG.
It is desirable to arrange on both sides of the array-shaped antenna electrode unit with the substrate interposed therebetween. That is, it is preferable that a substrate heating heater is disposed on the surface of the substrate opposite to the surface facing the array antenna electrode unit. This makes it possible to control the substrate film forming surface temperature during film formation, and it becomes easier to realize high quality film formation. = Number of Array-shaped Antenna Electrode Units and Array = Next, it is desirable that a plurality of sets of array-shaped antenna electrode units are arranged in parallel in one film forming chamber (FIG.
An example in which three array-shaped antenna electrode units are arranged is shown). By doing so, simultaneous film formation by a plurality of array-shaped antenna electrode units becomes possible. Considering the simultaneous double-sided film formation with one array-shaped antenna electrode unit, for example, two sets of array-shaped antenna electrode units are arranged in parallel. If this is done, simultaneous film deposition on four sides is possible, and if three sets are arranged in parallel, simultaneous film formation on six sides is shown (FIG. 1 shows this case). As described above, if the number of arrayed antenna electrode units arranged in parallel is increased, the productivity as a film forming apparatus can be increased to several times or more at once. This is impossible at all with a conventional parallel plate type PECVD apparatus. = Power Supply Method = Next, as a method of supplying power to the antenna electrode 106a or 106b, for example, as shown in FIG. 3, high-frequency power from the high-frequency power supply 107a or 107b is distributed by the power distributor 108b or 108d to transmit power. I do. Here, the number of high-frequency power sources and the number of distributions do not necessarily have to match, and it is usually effective to reduce equipment costs if a larger number of high-frequency power sources are used to realize more power distribution. Here, with one high-frequency power supply,
When all necessary high-frequency power cannot be distributed and supplied, a plurality of high-frequency power supplies can be prepared and distributed and supplied as needed. = Phase Control = Next, in order to prevent non-uniform distribution of plasma due to unnecessary interference effects (strengthening and destruction), it is desirable that the phase of the high-frequency power is different at least between adjacent electrodes. This is the phase converter 108a or 1
08c, but the same effect can be obtained by arranging the feeding points to the adjacent antenna electrodes of the array-shaped antenna electrode unit so as to be located in opposite directions, for example, as shown in FIG. Can be realized, and more uniform large-area plasma can be generated by using both of them. = High-frequency power supply method = Another method for making it easier to achieve uniform film thickness and uniform film quality over a large area is the antenna electrode 10.
There is a method of superimposing a plurality of plasmas having different spatial density distributions by superposing and supplying a plurality of high-frequency powers having different frequencies to 6a and 106b. As a result, the plasma density distribution can be made more uniform, so that a large-area and uniform film can be formed on the substrate.

【0053】また別の方法としては、隣り合うアンテナ
電極ごとに異なる周波数の高周波電力を投入する方法も
ある。これは例えば図3において高周波電源107aと
107bの周波数が異なるようにすればよい。このよう
にすれば、隣り合う電極間での電磁相互作用などによっ
て、やはりプラズマ密度分布をより均一化させることが
できるので基体上へ大面積で均一な製膜を行なわせるこ
とができる。
As another method, there is a method in which high-frequency power having a different frequency is supplied to each adjacent antenna electrode. This may be achieved, for example, by making the frequencies of the high frequency power supplies 107a and 107b different in FIG. In this case, the plasma density distribution can be made more uniform by the electromagnetic interaction between the adjacent electrodes, so that a large-area uniform film can be formed on the substrate.

【0054】さらに別の方法としては、高周波電力周波
数を時間的に変動・変調させて、プラズマの空間密度分
布を時間的に変動させて、その時間平均をとるようにし
て結果的に均一製膜をする方法がある。
As still another method, the high-frequency power frequency is fluctuated / modulated with time, the spatial density distribution of plasma is fluctuated with time, and the time average is obtained, resulting in uniform film formation. There is a way to

【0055】さらに、プラズマを例えばパルス変調する
など、アンテナ電極106aや106bに高周波電力を
断続的に供給するようにすれば、連続プラズマ生成の場
合に比べて粉体の生成・成長を抑えることができ膜品質
向上に有効な場合がある。 =高周波電源周波数= 次に、本発明のCat−PECVD法および装置では、
プラズマを生成させるためのアンテナ電極106aおよ
び106bは高周波電源107aおよび107bに接続
され、高周波電源107aおよび107bの周波数は1
3.56MHz以上であることを特徴としているが、特
に本発明の効果、つまり大面積均一膜厚・均質膜質製膜
に対する効果が顕著に現れるのが、27MHz以上(い
わゆるVHF帯以上)の高周波領域である。
Further, if high-frequency power is intermittently supplied to the antenna electrodes 106a and 106b by, for example, pulse-modulating the plasma, the generation and growth of powder can be suppressed as compared with the case of continuous plasma generation. In some cases, it is effective for improving the film quality. = High-frequency power supply frequency = Next, in the Cat-PECVD method and apparatus of the present invention,
The antenna electrodes 106a and 106b for generating plasma are connected to high-frequency power sources 107a and 107b, and the frequency of the high-frequency power sources 107a and 107b is 1
It is characterized by a frequency of 3.56 MHz or higher, but the effect of the present invention, that is, the effect on large-area uniform film thickness / homogeneous film formation is remarkably exhibited, particularly in a high frequency region of 27 MHz or higher (so-called VHF band or higher). It is.

【0056】すなわち、従来の平板状電極では、前述し
たように、1m角サイズ程度の均一膜厚かつ均質膜質の
大面積製膜を比較的困難を伴わずに実現できるのはせい
ぜい27MHz程度までで、それ以上の高周波領域では
必ずしも容易とは言えない状況であったが、本発明によ
れば、27MHz以上の高周波領域においても従来技術
よりも格段に優れた大面積均一膜厚・均質膜質製膜特性
が得られる。
That is, in the conventional plate-shaped electrode, as described above, a large-area film having a uniform film thickness of about 1 m square size and uniform film quality can be realized without relatively difficult operation up to about 27 MHz. However, according to the present invention, even in a high-frequency region of 27 MHz or more, a large-area uniform film thickness / homogeneous film formation is remarkably superior to the conventional technology even in a high-frequency region of 27 MHz or more. Characteristics are obtained.

【0057】VHF帯の高周波周波数としては連続量と
して任意の値を選ぶことができ、電極サイズや形状に応
じて最適な周波数を選ぶことが望ましいが、通常は工業
的に用いられることが多い、40MHz、60MHz、
80MHz、100MHzなどの周波数を用いれば充分
である。
As the high frequency frequency in the VHF band, an arbitrary value can be selected as a continuous amount, and it is desirable to select an optimum frequency according to the electrode size and shape, but usually, it is often used industrially. 40MHz, 60MHz,
It is sufficient to use a frequency such as 80 MHz or 100 MHz.

【0058】ここで、高周波電源107aおよび107
bの周波数がより高いほうが、プラズマ中の電子密度が
上がるので、原料系ガスの分解活性化率が増大して製膜
速度はより速くなる。また、非Si非C系ガスとしてH
2ガスを用いている場合は、原子状水素の生成割合も増
大するので、結晶化促進効果もより顕著に得られる。し
たがって、高速製膜条件下でも結晶質Si膜を得ること
ができる。
Here, the high frequency power supplies 107a and 107
Since the higher the frequency of b, the higher the electron density in the plasma, the higher the activation rate of decomposition of the raw material gas and the higher the film forming speed. Further, as a non-Si non-C-based gas, H
When two gases are used, the generation rate of atomic hydrogen is also increased, so that the crystallization promoting effect is more remarkably obtained. Therefore, a crystalline Si film can be obtained even under high-speed film forming conditions.

【0059】さらに本発明では、熱触媒体を用いて非S
i非C系ガスの活性化をさらに促進することができるの
で、非Si非C系ガスとしてH2ガスを用いている場合
は、上記したVHF自体の効果に加えてさらに結晶化促
進効果が増大し、さらなる高速製膜条件下においても良
質な結晶質Si膜を得ることができる。また特に水素化
アモルファスSi膜の形成にあたっては、より低水素濃
度の膜を形成することができ、従来のPECVD法単独
によるものよりも光安定性に優れる水素化アモルファス
Si膜を得ることができる。
Further, in the present invention, non-S
Since activation of the non-C-based gas can be further promoted, when H 2 gas is used as the non-Si non-C-based gas, the crystallization promoting effect is further increased in addition to the above-described effect of VHF itself. However, a high-quality crystalline Si film can be obtained even under further high-speed film forming conditions. In particular, when a hydrogenated amorphous Si film is formed, a film having a lower hydrogen concentration can be formed, and a hydrogenated amorphous Si film having more excellent light stability than the conventional PECVD method alone can be obtained.

【0060】なお、高周波電源の周波数は、100MH
z程度までのVHF帯に限定する必要はなく、より周波
数の高いUHF帯やマイクロ波域での周波数まで利用す
ることができる。 =熱触媒体= 次に、熱触媒体103は、これに電流を流してそのジュ
ール発熱で加熱・高温化させて熱触媒体として機能させ
るために、少なくともその表面が金属材料からなるが、
この金属材料はより好ましくは高融点金属材料であるT
a、W、Re、Os、Ir、Nb、Mo、Ru、Ptの
うちの少なくとも1種を主成分とするような金属材料か
らなることが望ましい。また、熱触媒体103として
は、通常、上記のような金属材料をワイヤ状にしたもの
を用いることが多いが、特にワイヤ状に限るものではな
く、板状、メッシュ状のものも用いることができる。な
お、熱触媒体材料たる金属材料中に膜形成にあたって好
ましくない不純物が含まれている場合には、熱触媒体1
03を製膜に使用する前に、予め製膜時の加熱温度以上
の温度で数分間以上予備加熱すれば、不純物低減に効果
的である。 =熱触媒体の加熱用電源= なお、熱触媒体103の加熱用電源104としては、通
常、直流電源を用いるのが簡便であるが、プラズマを生
成させない程度の低周波の交流電源を用いても支障はな
い。また直流電源を用いる場合、後述するように非Si
非C系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を制御す
るために、直流電力を断続的に熱触媒体103に供給す
るようにもできる。 =非Si非C系ガスの活性化= 次に、非Si非C系ガスは熱触媒体103で加熱されて
プラズマ空間105に導かれるのであるが、一部は熱触
媒体103で分解・活性化され、その程度は熱触媒体温
度に比例する。例えばH2ガスは、圧力にもよるが熱触
媒体温度が約1000℃を超えるあたりから分解反応に
よる原子状水素の生成が顕著になってくる。この原子状
水素は上記したようにSi膜の結晶化促進に非常に効果
的に作用する。なお熱触媒体温度が約1000℃以下で
あって、原子状水素の生成がそれほど顕著ではなく、結
晶化促進効果があまり期待できない温度条件であって
も、熱触媒体を使用するという副次効果としてのガスヒ
ーティング効果により高次シラン生成反応が抑制される
ので、高品質な水素化アモルファスシリコン膜の形成に
はやはり効果的である。ただし熱触媒体温度は最低でも
100℃以上、より好ましくは200℃以上とするのが
上記効果を得るためには望ましい。200℃以上とする
ことでガスヒーティングの効果をより顕著に得ることが
できる。なお、熱触媒体温度の最高温度としては200
0℃以下、より好ましくは1900℃以下とする。19
00℃を超えると触媒体や周辺部材からの不純物の脱ガ
スや、触媒体の材料自体の蒸発などの問題が生じはじめ
るからであり、2000℃を超えると前記脱ガスや前記
蒸発が著しくなる。 =活性化量調節方法= ここで、上記したH2に代表される非Si非C系ガスの
加熱あるいは分解・活性化の程度を上記した熱触媒体温
度で制御すること以外の方法で実現する方法としては、
以下に述べるものがある。
The frequency of the high frequency power supply is 100 MHz.
It is not necessary to limit to a VHF band up to about z, and it is possible to use a UHF band having a higher frequency or a frequency in a microwave region. = Thermal catalyst body = Next, the thermal catalyst body 103 is made of a metal material at least on its surface in order to make it function as a thermal catalyst body by applying an electric current thereto and heating and increasing the temperature by the Joule heat.
This metal material is more preferably a refractory metal material T
It is desirable to use a metal material containing at least one of a, W, Re, Os, Ir, Nb, Mo, Ru, and Pt as a main component. Further, as the thermal catalyst body 103, usually, a metal material such as described above in the form of a wire is often used, but not particularly limited to the wire shape, and a plate-like or mesh-like material may be used. it can. If the metal material as the thermal catalyst material contains impurities that are not preferable for film formation, the thermal catalyst 1
Preliminary heating for several minutes or more at a temperature higher than the heating temperature at the time of film formation before using 03 for film formation is effective in reducing impurities. = Power supply for heating the thermal catalyst = As the power supply 104 for heating the thermal catalyst 103, it is usually convenient to use a DC power supply, but using a low frequency AC power supply that does not generate plasma. No problem. When a DC power supply is used, a non-Si
DC power may be intermittently supplied to the thermal catalyst 103 in order to control the degree of heating or decomposition / activation of the non-C-based gas. = Activation of non-Si non-C-based gas = Next, the non-Si non-C-based gas is heated by the thermal catalyst 103 and guided to the plasma space 105, but partly decomposed and activated by the thermal catalyst 103. And the degree is proportional to the temperature of the thermal catalyst. For example, in the case of H 2 gas, the generation of atomic hydrogen by the decomposition reaction becomes remarkable when the temperature of the thermal catalyst exceeds about 1000 ° C., depending on the pressure. This atomic hydrogen acts very effectively to promote crystallization of the Si film as described above. Even if the temperature of the thermal catalyst is about 1000 ° C. or less, the generation of atomic hydrogen is not so remarkable, and the temperature condition in which the crystallization promoting effect is not so expected, the secondary effect of using the thermal catalyst is obtained. As a result, the higher-order silane generation reaction is suppressed by the gas heating effect, so that it is also effective for forming a high-quality hydrogenated amorphous silicon film. However, it is desirable that the temperature of the thermal catalyst be at least 100 ° C. or more, more preferably 200 ° C. or more, in order to obtain the above effect. By setting the temperature to 200 ° C. or higher, the effect of gas heating can be more remarkably obtained. Note that the maximum temperature of the thermal catalyst body is 200
0 ° C. or lower, more preferably 1900 ° C. or lower. 19
If the temperature exceeds 00 ° C., problems such as degassing of impurities from the catalyst and peripheral members and evaporation of the material itself of the catalyst begin to occur. If the temperature exceeds 2000 ° C., the degassing and the evaporation become remarkable. = Activation Amount Control Method = Here, a method other than controlling the degree of heating or decomposition / activation of the non-Si non-C-based gas represented by H 2 by the above-described temperature of the thermal catalyst is realized. As a method,
There are the following.

【0061】第1の方法は、熱触媒体103の表面積を
制御するものである。これによれば熱触媒体103の温
度を下げることなく、ある温度以上に維持したまま非S
i非C系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を制御
することができる。例えば熱触媒体103として線状の
ものを使う場合には、その線長と線径、さらにはひとつ
のアンテナ電極内に設置する数を選ぶことで熱触媒体1
03の表面積を制御することができる。特に、図7に示
したように、熱触媒体103をひとつのアンテナ電極内
に複数本設置する場合は、これらを独立に加熱できるよ
うにしておけば、必要に応じて加熱する熱触媒体103
の数を決めることによって非Si非C系ガスの加熱ある
いは分解・活性化の程度を段階的に変えることができ
る。
The first method is to control the surface area of the thermal catalyst 103. According to this, without lowering the temperature of the thermal catalyst 103, the non-S
The degree of heating or decomposition and activation of the i non-C-based gas can be controlled. For example, when a linear catalyst is used as the thermal catalyst 103, the thermal catalyst 1 can be selected by selecting its wire length and diameter, and furthermore, by selecting the number to be installed in one antenna electrode.
03 can be controlled. In particular, as shown in FIG. 7, when a plurality of thermal catalysts 103 are provided in one antenna electrode, if these can be heated independently, the thermal catalysts 103 to be heated as needed are required.
The degree of heating or decomposition / activation of the non-Si non-C-based gas can be changed in a stepwise manner by determining the number.

【0062】第2の方法は、熱触媒体103の加熱を断
続的あるいは周期的に行う方法である。具体的には加熱
用電源104の電力をパルス状に与えるなど断続的に与
える機構にしたり、低周波の交流電源で与えれば熱触媒
体103の加熱を周期的に行うことができる。これによ
って単位時間あたりの非Si非C系ガスと熱触媒体10
3との反応時間を連続的に制御できるので非Si非C系
ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を連続的に制御
することができる。
The second method is to heat the thermal catalyst 103 intermittently or periodically. Specifically, if the power of the heating power supply 104 is provided intermittently, for example, in a pulsed manner, or if a low-frequency AC power supply is used, the heating of the thermal catalyst 103 can be performed periodically. Thereby, the non-Si non-C-based gas and the thermal catalyst 10 per unit time
3 can be continuously controlled, so that the degree of heating or decomposition / activation of the non-Si non-C-based gas can be continuously controlled.

【0063】第3の方法は、非Si非C系ガス噴出口1
11aの口径と原料系ガス噴出口111bの口径を別々
に設計して調節したり、非Si非C系ガス噴出口111
aの総数と原料系ガス噴出口111bの総数とを別々に
設計して調節するものである。非Si非C系ガス噴出口
111aにおける口径の縮小あるいは口総数の減少は、
加熱あるいは分解・活性化された非Si非C系ガスのプ
ラズマ空間105への噴出量を減少させ、非Si非C系
ガス噴出口111bにおける口径の拡大あるいは口総数
の増大は、加熱あるいは分解・活性化された非Si非C
系ガスのプラズマ空間105への噴出量を増大させるこ
とができる。
The third method is to use a non-Si non-C gas outlet 1
The diameter of the gas inlet 11a and the diameter of the raw material gas outlet 111b are separately designed and adjusted.
The total number of a and the total number of the raw material gas ejection ports 111b are separately designed and adjusted. The reduction in the diameter or the total number of ports in the non-Si non-C-based gas ejection port 111a is as follows.
The amount of the heated or decomposed and activated non-Si non-C-based gas ejected into the plasma space 105 is reduced, and the increase in the diameter or the total number of ports in the non-Si non-C-based gas ejection port 111b is caused by the heating or decomposition or activation. Activated non-Si non-C
The amount of system gas ejected into the plasma space 105 can be increased.

【0064】第4の方法は、ガスの導入経路に熱触媒体
を配設しない非Si非C系ガスの導入経路(不図示)を
追加し、熱触媒体103を経由する非Si非C系ガス流
量と熱触媒体を経由しない非Si非C系ガス流量とを独
立して制御できるようにするものである。すなわち、非
Si非C系ガスの導入経路は複数あり、少なくとも1経
路の非Si非C系ガスは前記熱触媒体で加熱されること
なくプラズマ空間に導かれる。これによって加熱あるい
は分解・活性化された非Si非C系ガスと加熱されない
非Si非C系ガスとを任意のガス流量比で混合すること
ができるようになるので、プラズマ空間105に放出さ
れる加熱あるいは分解・活性化された非Si非C系ガス
の密度を連続的に変化させることができる。ここで、加
熱されない非Si非C系ガス導入経路は原料系ガス導入
経路に合流させてもよく、このように合流させれば導入
構造がより簡単になる。 =ガス経路材料= 次に、非Si非C系ガス導入経路における、ガス配管内
壁、中空アンテナ電極内壁の少なくともいずれかの表面
の少なくとも一部は、Ni、Pd、Ptのうちの少なく
ともいずれかを含む材料からなっていることが望まし
い。これらの金属元素は例えばH2などのガス分子の解
離を促進する触媒作用があるので、分解・活性化された
非Si非C系ガスが上記部材表面で再結合して失活して
しまう確率を下げることができる。 =ガスヒーティング= 次に、原料系ガス導入経路にも熱触媒体が配設されてい
る(不図示)ことが、ガスヒーティング効果を促進する
上で望ましい。ただし、熱触媒体による原料系ガスの分
解が生じないように、熱触媒体の温度は原料系ガスが分
解する温度以下に制御されるようにする。例えば原料ガ
スとしてSiH4を使う場合は温度は500℃以下、望
ましくは400℃以下にする。
The fourth method is to add a non-Si non-C-based gas introduction path (not shown) in which a thermal catalyst is not provided to the gas introduction path, and to add a non-Si non-C-based gas through the thermal catalyst 103. The present invention enables independent control of the gas flow rate and the flow rate of the non-Si non-C-based gas that does not pass through the thermal catalyst. That is, there are a plurality of non-Si non-C-based gas introduction paths, and at least one non-Si non-C-based gas is introduced into the plasma space without being heated by the thermal catalyst. As a result, the heated or decomposed and activated non-Si non-C-based gas and the non-heated non-Si non-C-based gas can be mixed at an arbitrary gas flow ratio, and are released into the plasma space 105. It is possible to continuously change the density of the heated or decomposed and activated non-Si non-C-based gas. Here, the non-Si non-C-based gas introduction path that is not heated may be merged with the raw material-based gas introduction path, and such a merger simplifies the introduction structure. = Gas path material = Next, at least a part of the surface of at least one of the inner wall of the gas pipe and the inner wall of the hollow antenna electrode in the non-Si non-C-based gas introduction path includes at least one of Ni, Pd, and Pt. It is desirable to be made of a material that contains. Since these metal elements have a catalytic action to promote the dissociation of gas molecules such as H 2 , the probability that the decomposed and activated non-Si non-C-based gas is recombined and deactivated on the member surface Can be lowered. = Gas Heating = Next, it is desirable to arrange a thermal catalyst (not shown) also in the raw material gas introduction path in order to promote the gas heating effect. However, the temperature of the thermal catalyst is controlled to be lower than the temperature at which the raw material gas is decomposed so that the raw material gas is not decomposed by the thermal catalyst. For example, when using SiH 4 as a source gas, the temperature is set to 500 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or lower.

【0065】なお、上記ガスヒーティング効果を促進す
る別の方法としては、製膜室内壁面にヒーターを設置す
る方法がある。すなわち、特に製膜室内壁面を加熱しな
い従来の方法では、温度の低い該製膜室内壁面での高次
シラン生成反応(発熱反応)が生じやすいため、これが
膜品質悪化の重要な一因である粉体生成の原因となって
いたのに対して、本法では製膜室内壁面を積極的に加熱
するので、発熱反応である高次シラン生成反応が抑制さ
れ、粉体生成量を減らすことができる。具体的には、図
2に示したごとく、製膜室内壁面にヒーターを設置すれ
ば製膜室内壁面の加熱を実現することができる。ここ
で、原料系ガスに分子式にSiを含むガスが含まれてい
る場合は、上記ヒーターの温度は500℃以下、望まし
くは400℃以下とする。これにより、ヒーター表面で
の熱CVD反応(製膜反応)は充分に抑制されるので、
この部分での原料ガスの浪費を抑制することができる。 =ドーピングガス導入方法= 次に、ドーピングガスを供給する場合は、ドーピングガ
スを原料ガス導入経路および/または非Si非C系ガス
導入経路に導入することができる。このとき、p型ドー
ピングガスにはB26等を用い、n型ドーピングガスに
はPH3等を用いることができる。 =電気回路= 触媒体加熱用電源104の回路には高周波阻止手段とし
てのパスコンデンサ(不図示)を設置することが望まし
い。これによって高周波電源からの高周波成分の進入を
阻止することができ、安定した製膜をより確実に実現す
ることができる。 =基体形状= 基体109としては、例えば太陽電池などのデバイスの
場合はガラス基板などの平板状のもの、あるいは金属材
や樹脂材などのフィルム状のものを用いることができる
し、また、感光ドラムなどのデバイスの場合は円筒状な
どの非平板状のものを用いることができる。 =装置(図8参照)= 本発明のCat−PECVD法を実現する膜処理システ
ムは、上記製法を実現できる製膜室を少なくとも1室有
した複数の真空室からなる膜処理システムとする。
As another method for promoting the gas heating effect, there is a method of installing a heater on the wall surface of the film forming chamber. That is, in the conventional method in which the inner wall surface of the film forming chamber is not particularly heated, a higher silane generation reaction (exothermic reaction) easily occurs on the inner wall surface of the film forming chamber having a low temperature, and this is an important factor of the deterioration of the film quality. In contrast to the source of powder generation, this method actively heats the inner wall of the film-forming chamber, which suppresses the exothermic reaction of higher silane generation and reduces the amount of powder generated. it can. Specifically, as shown in FIG. 2, if a heater is installed on the wall surface of the film forming chamber, the wall surface of the film forming chamber can be heated. Here, when the raw material gas contains a gas containing Si in a molecular formula, the temperature of the heater is set to 500 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or lower. Thereby, the thermal CVD reaction (film formation reaction) on the heater surface is sufficiently suppressed,
Waste of the source gas in this portion can be suppressed. = Method of Introducing Doping Gas = Next, when supplying a doping gas, the doping gas can be introduced into the source gas introduction path and / or the non-Si non-C-based gas introduction path. At this time, B 2 H 6 or the like can be used as the p-type doping gas, and PH 3 or the like can be used as the n-type doping gas. = Electric Circuit = It is desirable to install a pass capacitor (not shown) as high-frequency blocking means in the circuit of the catalyst body heating power supply 104. Thus, the entry of high-frequency components from the high-frequency power supply can be prevented, and stable film formation can be realized more reliably. = Base Shape = As the base 109, for example, in the case of a device such as a solar cell, a flat shape such as a glass substrate or a film shape such as a metal material or a resin material can be used. In the case of such a device, a non-flat plate such as a cylindrical one can be used. = Apparatus (see FIG. 8) = A film processing system for realizing the Cat-PECVD method of the present invention is a film processing system including a plurality of vacuum chambers having at least one film forming chamber capable of realizing the above-described method.

【0066】ここで、上記複数の真空室には、少なくと
もp型膜形成用製膜室、i型膜形成用製膜室、n型膜形
成用製膜室が含まれ、少なくともi型膜形成用製膜室は
本発明のCat−PECVD法を実現できる製膜室であ
ることが望ましい。
The plurality of vacuum chambers include at least a p-type film forming chamber, an i-type film forming chamber, and an n-type film forming chamber. The film forming chamber for use is preferably a film forming chamber capable of realizing the Cat-PECVD method of the present invention.

【0067】また、複数の真空室の少なくともひとつは
Cat−CVD法を実現できる製膜室であることが望ま
しい。これによって例えばCat−CVD法による水素
化アモルファスシリコン膜の高速・高品質製膜が可能と
なり、例えばタンデム型太陽電池のトップセルの光活性
層に水素化アモルファスシリコン膜を使用することが可
能となるなど、多層膜形成時の組み合わせ自由度を上げ
ることができる。Cat−CVD法による水素化アモル
ファスシリコン膜は、PECVD法によるそれよりも低
水素濃度とすることができることが知られており、より
光吸収特性に優れたより小さい光学的バンドギャップ特
性を実現することができる。また、水素化アモルファス
シリコン膜の長年の課題である光劣化特性も低く抑える
ことができるという利点もある。
It is preferable that at least one of the plurality of vacuum chambers is a film forming chamber capable of realizing Cat-CVD. This enables, for example, a high-speed and high-quality hydrogenated amorphous silicon film to be formed by a Cat-CVD method. For example, a hydrogenated amorphous silicon film can be used as a photoactive layer of a top cell of a tandem solar cell. For example, the degree of freedom in combination when forming a multilayer film can be increased. It is known that a hydrogenated amorphous silicon film formed by the Cat-CVD method can have a lower hydrogen concentration than that formed by the PECVD method. Therefore, it is possible to realize a smaller optical bandgap characteristic having more excellent light absorption characteristics. it can. Another advantage is that the photodegradation characteristic, which has been a long-standing problem of hydrogenated amorphous silicon films, can be suppressed.

【0068】また、複数の真空室の少なくともひとつは
PECVD法を実現できる製膜室であることが望まし
い。これによって例えば酸化物透明導電膜など原子状水
素の還元作用に弱い膜表面への膜堆積をこの還元作用を
できるだけ抑制した条件で実現することができるなど、
多層膜形成時の組み合わせ自由度を上げることができ
る。
It is desirable that at least one of the plurality of vacuum chambers is a film forming chamber capable of realizing the PECVD method. This makes it possible, for example, to achieve film deposition on a film surface that is vulnerable to the reducing action of atomic hydrogen such as an oxide transparent conductive film under conditions in which this reducing action is suppressed as much as possible.
The degree of freedom in combination when forming a multilayer film can be increased.

【0069】また、複数の真空室には少なくとも前室が
含まれることが製膜室を大気開放させない目的で望まし
く、さらには、複数の真空室には少なくとも前室と後室
が含まれれば生産性向上の上でより望ましい。また、複
数の真空室には少なくとも加熱室が含まれることがやは
り生産性向上の上で望ましい。
It is desirable that the plurality of vacuum chambers include at least a front chamber for the purpose of keeping the film forming chamber from opening to the atmosphere. Further, if the plurality of vacuum chambers include at least the front chamber and the rear chamber, production may be performed. It is more desirable in terms of improving the performance. Also, it is desirable that the plurality of vacuum chambers include at least a heating chamber in order to improve productivity.

【0070】上記複数の真空室の配置方法は、複数の真
空室を線状に連続に接続配列することもできるし、複数
の真空室を少なくともひとつ存在するコア室に接続する
ようにして星型に配置することもできる。
In the method of arranging the plurality of vacuum chambers, the plurality of vacuum chambers may be connected and arranged in a linear manner, or the plurality of vacuum chambers may be connected to at least one existing core chamber. Can also be placed.

【0071】ここで、製膜室は、例えばガラス基板など
の基体を縦型に処理する縦型とするのが望ましい。縦型
とすることで、横型デポダウン方式で問題となる粉体等
の異物の落下付着の影響を受けにくくなり、また横型デ
ポアップ方式で問題となる基体の反りによる基体製膜面
での不均一温度分布の発生が起こりにくくなる。しかし
これらの問題が実際上問題とならない程度であればもち
ろん横型としても差し支えない。 =膜= 本発明のCat−PECVD法によれば、高速で高品質
な、しかも大面積にわたって膜厚・膜質ともに均一性の
高い膜形成が可能となるのであるが(ここで、高速かつ
高品質製膜についての効果は、本発明者らによる特願2
001―293031号、特願2002−38686号
に開示)、具体的には以下に述べる特にSi系膜あるい
はC系膜についてその効果が顕著に発揮される。
Here, it is desirable that the film forming chamber is of a vertical type for processing a substrate such as a glass substrate in a vertical type. By using the vertical type, it becomes less susceptible to the drop adhesion of foreign matter such as powder, which is a problem in the horizontal deposit-down system, and the uneven temperature on the base film formation surface due to the warpage of the substrate, which is a problem in the horizontal deposit-up system. Distribution is less likely to occur. However, as long as these problems do not actually cause a problem, a horizontal type may be used. = Film = According to the Cat-PECVD method of the present invention, it is possible to form a high-speed and high-quality film with high uniformity in both film thickness and film quality over a large area. The effect on film formation is described in Japanese Patent Application No.
001-293031 and Japanese Patent Application No. 2002-38686), and specifically, the effect is particularly remarkable for the Si-based film or the C-based film described below.

【0072】第1の例は、原料系ガスには分子式にSi
を含んだガスは含まれるが、分子式にCを含んだガスは
含まれず、非Si非C系ガスにはH2が含まれることに
よって形成されたSi系膜である。具体的には、例えば
原料系ガスにはSiH4を、非Si非C系ガスにはH2
用いると、既に上記した理由で高品質な水素化アモルフ
ァスシリコン膜や高品質な結晶質シリコン膜を、高速
で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の均一性が高い
状態で形成することができる。
In the first example, the raw material gas contains Si as a molecular formula.
Is contained, but a gas containing C in the molecular formula is not contained. The non-Si non-C-based gas is a Si-based film formed by containing H 2 . Specifically, for example, when SiH 4 is used as a source gas and H 2 is used as a non-Si non-C gas, a high-quality hydrogenated amorphous silicon film or a high-quality crystalline silicon film is used for the reasons described above. Can be formed at high speed and with high uniformity of film thickness and film quality over a large area.

【0073】本発明の方法によれば、水素化アモルファ
スシリコン膜中の水素濃度は15atomic%以下とするこ
とができる。より好ましくは10atomic%以下、さらに
好ましくは5atomic%以下とすることができ、これによ
って長年の課題であった水素化アモルファスシリコン膜
の光劣化の問題を大幅に低減することができ、該膜を太
陽電池に用いた場合に高い安定化効率を得ることができ
る。
According to the method of the present invention, the hydrogen concentration in the hydrogenated amorphous silicon film can be reduced to 15 atomic% or less. More preferably, it can be set to 10 atomic% or less, further preferably 5 atomic% or less, whereby the problem of photodegradation of the hydrogenated amorphous silicon film, which has been a long-standing problem, can be significantly reduced. When used in a battery, high stabilization efficiency can be obtained.

【0074】また、本発明の方法によれば、結晶質シリ
コン膜中の水素濃度は10atomic%以下とすることがで
きる。より好ましくは5atomic%以下、さらに好ましく
は3.5atomic%以下とすることができ、これによって
後記する太陽電池の実施例の部分で述べる結晶粒界での
ポスト酸化現象に起因した特性の経時劣化現象を低減す
ることができる。すなわち膜中水素を5atomic%以下に
することで経時劣化率を数%程度以下に、膜中水素濃度
を3.5atomic%以下にすることで経時劣化率をほとん
どゼロにすることができる。
Further, according to the method of the present invention, the hydrogen concentration in the crystalline silicon film can be reduced to 10 atomic% or less. More preferably 5 atomic% or less, and even more preferably 3.5 atomic% or less, whereby the deterioration with time of the characteristics caused by the post-oxidation phenomenon at the crystal grain boundaries described in the embodiment of the solar cell described later. Can be reduced. That is, by setting the hydrogen in the film to 5 atomic% or less, the temporal deterioration rate can be reduced to about several percent or less, and by setting the hydrogen concentration in the film to 3.5 atomic% or less, the temporal deterioration rate can be made almost zero.

【0075】第2の例は、原料系ガスには分子式にSi
を含むガスと分子式にCを含むガスが含まれ、非Si非
C系ガスにはH2が含まれることによって形成されたS
i−C系膜である。具体的には、例えば原料系ガスには
SiH4とCH4を、非Si非C系ガスにはH2を用いる
と、既に上記した理由で高品質な水素化アモルファスシ
リコンカーバイド膜や高品質な結晶質シリコンカーバイ
ド膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の
均一性が高い状態で形成することができる。第3の例
は、原料系ガスには分子式にSiを含むガスが含まれ、
非Si非C系ガスにはH2が含まれ、分子式にNを含む
ガスは原料系ガスあるいは非Si非C系ガスの少なくと
もいずれかに含まれることによって形成されたSi−N
系膜である。具体的には、例えば原料系ガスにはSiH
4を、非Si非C系ガスにはH2を、Nを含むガスとして
NH3を用いると、既に上記した理由で高品質な水素化
アモルファスシリコン窒化膜や高品質な結晶質シリコン
窒化膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質
の均一性が高い状態で形成することができる。
In the second example, the raw material gas contains Si as a molecular formula.
And a gas containing C in the molecular formula, and H 2 is contained in the non-Si non-C-based gas.
It is an iC-based film. Specifically, for example, if SiH 4 and CH 4 are used as the source gas and H 2 is used as the non-Si non-C gas, a high-quality hydrogenated amorphous silicon carbide film or a high-quality A crystalline silicon carbide film can be formed at high speed and with high uniformity of film thickness and film quality over a large area. In a third example, the raw material gas contains a gas containing Si in a molecular formula,
The non-Si non-C-based gas contains H 2 , and the gas containing N in the molecular formula is Si—N formed by being included in at least one of the raw material-based gas and the non-Si non-C-based gas.
It is a system membrane. Specifically, for example, SiH is used as a raw material gas.
4 , H 2 as a non-Si non-C-based gas, and NH 3 as a N-containing gas, a high-quality hydrogenated amorphous silicon nitride film or a high-quality crystalline silicon nitride film can be formed for the reasons described above. It can be formed at high speed and with high uniformity of film thickness and film quality over a large area.

【0076】第4の例は、原料系ガスには分子式にSi
を含むガスが含まれ、非Si非C系ガスには分子式にO
を含むガスが含まれることによって形成されたSi−O
系膜である。具体的には、例えば原料系ガスにはSiH
4と必要ならH2を、非Si非C系ガスにはO2と必要な
らHeやArを用いると、既に上記した理由で高品質な
アモルファスシリコン酸化膜や高品質な結晶質シリコン
酸化膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質
の均一性が高い状態で形成することができる。
The fourth example is that the raw material gas has a molecular formula of Si.
Is contained in the non-Si non-C-based gas.
Formed by containing a gas containing
It is a system membrane. Specifically, for example, SiH is used as a raw material gas.
By using H 2 if necessary and H 2 if necessary and O 2 as non-Si non-C based gas, it is possible to form a high quality amorphous silicon oxide film or a high quality crystalline silicon oxide film for the above-mentioned reason. It can be formed at high speed and with high uniformity of film thickness and film quality over a large area.

【0077】第5の例は、原料系ガスには分子式にSi
を含むガスとGeを含むガスが含まれ、非Si非C系ガ
スにはH2が含まれることによって形成されたSi−G
e系膜である。具体的には、例えば原料系ガスにはSi
4とGeH4を、非Si非C系ガスにはH2を用いる
と、既に上記した理由で高品質な水素化アモルファスシ
リコンゲルマニウム膜や高品質な結晶質シリコンゲルマ
ニウム膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜
質の均一性が高い状態で形成することができる。
In the fifth example, the raw material gas contains Si as a molecular formula.
And a gas containing Ge, and the non-Si non-C-based gas contains H 2 to form Si-G.
It is an e-based film. Specifically, for example, the raw material gas is Si
If H 4 and GeH 4 are used and H 2 is used as a non-Si non-C-based gas, a high-quality hydrogenated amorphous silicon germanium film or a high-quality crystalline silicon germanium film can be formed at high speed for the above-mentioned reason. The film can be formed with high uniformity of film thickness and film quality over a large area.

【0078】第6の例は、原料ガスには分子式にCを含
むガスが含まれ、非Si非C系ガスにはH2が含まれる
ことによって形成されたC系膜である。具体的には、例
えば原料系ガスにはCH4と必要であれば微量のO2を、
非Si非C系ガスにはH2を用いると、既に上記した理
由で高品質なアモルファスカーボン膜や高品質な結晶質
カーボン膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・
膜質の均一性が高い状態で形成することができる。具体
的には、ダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカーボン
膜などの製膜を行うことができる。 =薄膜デバイス= 次に、本発明のCat−PECVD法で形成した上記膜
を薄膜デバイスに使用すれば、以下に挙げるような薄膜
デバイスを高性能かつ低コストで製造することができ
る。
The sixth example is a C-based film formed by a source gas containing a gas containing C in the molecular formula and a non-Si non-C-based gas containing H 2 . Specifically, for example, CH 4 and, if necessary, a small amount of O 2 in the raw material gas,
When H 2 is used as the non-Si non-C-based gas, a high-quality amorphous carbon film or a high-quality crystalline carbon film can be formed at a high speed over a large area for the reason described above.
The film can be formed with high uniformity of film quality. Specifically, a film such as a diamond film or a diamond-like carbon film can be formed. = Thin Film Device = Next, if the film formed by the Cat-PECVD method of the present invention is used for a thin film device, the following thin film device can be manufactured at high performance and at low cost.

【0079】第1の薄膜デバイス例は、光電変換装置で
あり、本発明のCat−PECVD法による膜を光活性
層に用いれば高性能な特性を、高速製膜、すなわち低コ
ストで実現することができる。特に光電変換装置の代表
格である太陽電池においては、本発明のCat−PEC
VD法の高速・高品質・大面積製膜特性が充分に発揮さ
れて高効率かつ低コストな薄膜太陽電池を製造すること
ができる。太陽電池以外でも、例えばフォトダイオード
やイメージセンサやX線パネルなどの光電変換機能を有
する装置でも同様な効果をもちろん得ることができる。
A first example of a thin film device is a photoelectric conversion device. If a film formed by the Cat-PECVD method of the present invention is used for a photoactive layer, high performance characteristics can be realized at high speed, that is, at low cost. Can be. Particularly, in a solar cell which is a representative example of a photoelectric conversion device, the Cat-PEC of the present invention is used.
The high-speed, high-quality, large-area film forming characteristics of the VD method are sufficiently exhibited, and a highly efficient and low-cost thin-film solar cell can be manufactured. Aside from the solar cell, a similar effect can be obtained with a device having a photoelectric conversion function such as a photodiode, an image sensor, or an X-ray panel.

【0080】第2のデバイス例は、光受容体装置であ
り、本発明のCat−PECVD法による膜を光受容層
に用いれば高性能な特性を、高速製膜、すなわち低コス
トで実現することができる。特に感光ドラムにおけるシ
リコン系膜に用いると、数μmから数十μmに及ぶ比較
的厚いシリコン系膜を短時間のうちに高品質で形成でき
るので製造コスト低減に非常に効果的である。
The second example of the device is a photoreceptor device. If a film formed by the Cat-PECVD method of the present invention is used as a photoreceptive layer, high performance characteristics can be realized at high speed, that is, at low cost. Can be. In particular, when used for a silicon-based film in a photosensitive drum, a relatively thick silicon-based film ranging from several μm to several tens μm can be formed with high quality in a short time, which is very effective in reducing the manufacturing cost.

【0081】第3のデバイス例は、表示用装置であり、
本発明のCat−PECVD法による膜を駆動膜に用い
れば高性能な特性を、高速製膜、すなわち低コストで実
現することができる。特に太陽電池に次ぐ大面積デバイ
スの代表例であるTFTにおけるアモルファスシリコン
膜や多結晶シリコン膜に用いると、太陽電池のところで
述べたのと同じ理由でその製造コスト低減に非常に効果
的である。TFT以外でも、例えばイメージセンサ、X
線パネルなどの表示機能を持つ装置でも同様な効果を得
ることができる。 =薄膜Si太陽電池= 以下、図12を用いて本発明によるデバイスとして、薄
膜Si太陽電池を取り上げてその実施形態を説明する。
図12中、11は透光性基板、12は第1の透明導電
膜、13は半導体多層膜、13aは第1の半導体接合
層、13bは第2の半導体接合層、14は第2の透明導
電膜、15aは第1の取り出し電極となる金属膜、15
bは第2の取り出し電極となる金属膜である。
A third device example is a display device.
If a film formed by the Cat-PECVD method of the present invention is used as a driving film, high-performance characteristics can be realized at high speed, that is, at low cost. In particular, when it is used for an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film in a TFT which is a representative example of a large-area device next to a solar cell, it is very effective in reducing the manufacturing cost for the same reason as described for the solar cell. Other than TFT, for example, image sensor, X
The same effect can be obtained with a device having a display function such as a line panel. = Thin-film Si solar cell = Hereinafter, a thin-film Si solar cell as a device according to the present invention will be described with reference to FIG.
12, reference numeral 11 denotes a light-transmitting substrate, 12 denotes a first transparent conductive film, 13 denotes a semiconductor multilayer film, 13a denotes a first semiconductor bonding layer, 13b denotes a second semiconductor bonding layer, and 14 denotes a second transparent bonding layer. The conductive film 15a is a metal film serving as a first extraction electrode;
b is a metal film to be a second extraction electrode.

【0082】まず、透光性基板11を用意する。透光性
基板11としては、ガラス、プラスチック、樹脂などを
材料とした板材あるいはフィルム材などを用いることが
できる。
First, the translucent substrate 11 is prepared. As the translucent substrate 11, a plate material or a film material made of glass, plastic, resin, or the like can be used.

【0083】次に、第1の透明導電膜12を形成する。
透明導電膜12の材料としては、SnO2、ITO、Z
nOなど公知の材料を用いることができるが、この後の
Si膜を形成するときに、SiH4とH2を使用すること
に起因した水素ガス雰囲気に曝されることになるので、
耐還元性に優れるZnO膜を少なくとも最終表面として
形成するのが望ましい。製膜方法としては、CVD法、
蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法な
ど公知の技術を用いることができる。第1の透明導電膜
12の膜厚は、反射防止効果と低抵抗化を考慮して60
〜500nm程度の範囲で調節する。
Next, a first transparent conductive film 12 is formed.
As the material of the transparent conductive film 12, SnO 2 , ITO, Z
Although a known material such as nO can be used, when the subsequent Si film is formed, it is exposed to a hydrogen gas atmosphere due to the use of SiH 4 and H 2 .
It is desirable to form a ZnO film having excellent reduction resistance at least as a final surface. As a film forming method, a CVD method,
Known techniques such as a vapor deposition method, an ion plating method, and a sputtering method can be used. The thickness of the first transparent conductive film 12 is set to 60 in consideration of an antireflection effect and a reduction in resistance.
It is adjusted in the range of about 500 nm.

【0084】次に、半導体多層膜13を形成する。ここ
では図にならって半導体膜がpinpin(あるいはn
ipnip)の構成で積層されたタンデム型を例にとっ
て説明するが、タンデム型に限らず半導体膜がpin
(あるいはnip)の構成で積層されたシングル接合
型、また、半導体膜がpinpinpin(あるいはn
ipnipnip)の構成で積層されたトリプル接合
型、あるいはそれ以上の多接合型素子構造についても本
実施例で述べる内容はもちろん適用可能である。
Next, a semiconductor multilayer film 13 is formed. Here, the semiconductor film is pinpin (or n
A tandem type stacked in an (ipnip) configuration will be described as an example.
(Or nip) single-junction type, and the semiconductor film is formed by pinpinpin (or nip).
Of course, the contents described in this embodiment can be applied to a triple-junction-type device or a multi-junction-type device structure of a triple-junction type or more stacked in the configuration of (ipnipnip).

【0085】まず、水素化アモルファスシリコン膜を光
活性層に含む第1の半導体接合層13aを形成する。具
体的には、p型層(n型層)/光活性層/n型層(p型
層)構造とし(不図示)、光活性層はi型とするのが望
ましい。なお、上記表記は製膜順序を表し、下層/上層
を意味する。
First, a first semiconductor bonding layer 13a including a hydrogenated amorphous silicon film in a photoactive layer is formed. Specifically, it is desirable to have a p-type layer (n-type layer) / photoactive layer / n-type layer (p-type layer) structure (not shown), and to make the photoactive layer i-type. The above notation indicates the order of film formation, meaning lower layer / upper layer.

【0086】ここで、p型層(n型層)については、水
素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む
結晶質シリコン膜を用いることができる。膜厚は前記材
料に応じて2〜100nm程度の範囲で調節する。ドー
ピング元素濃度については1×1018〜1×1021/c
3程度として、実質的にはp+型(n+型)とする。な
お製膜時に用いるSiH4、H2、およびドーピング用ガ
スであるB26(PH 3)などのガスに加えてCH4など
のC(炭素)を含むガスを適量混合すればSi x1-x
が得られ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効で
あるとともに、開放電圧向上のための暗電流成分低減に
も有効である。また、C以外にもO(酸素)を含むガス
やN(窒素)を含むガスを適量混合させることでも同様
な効果を得ることができる。ここで該シリコン膜の製膜
方法としては、従来から知られているPECVD法やC
at−CVD法を用いることができるが、もちろん本発
明の方法も用いることができる。
Here, for the p-type layer (n-type layer), water
Includes amorphous silicon film and microcrystalline silicon film
A crystalline silicon film can be used. The thickness of the material is
It is adjusted in the range of about 2 to 100 nm according to the material. Do
1 × 10 for ping element concentration18~ 1 × 10twenty one/ C
mThreeAs a degree, substantially p+Type (n+Type). What
SiH used for film formationFour, HTwoAnd doping gas
Is BTwoH6(PH Three) Plus CHFourSuch
If an appropriate amount of gas containing C (carbon) is mixed, Si xC1-xfilm
And is very effective for forming a window layer with little light absorption loss.
To reduce dark current components to improve open-circuit voltage
Is also effective. Gas containing O (oxygen) in addition to C
The same applies to mixing an appropriate amount of gas containing N and N (nitrogen).
Effects can be obtained. Here, the formation of the silicon film
As a method, a conventionally known PECVD method or C
The at-CVD method can be used.
The clear method can also be used.

【0087】次に、光活性層については水素化アモルフ
ァスシリコン膜を用い、膜厚は0.1〜0.5μm程度
の範囲で調節する。導電型は基本的にはi型とするが、
内部電界強度分布の微調整を目的に、n-型(p-型)と
する場合もある(実際にはノンドープ膜であってもわず
かにn型特性を示すのが通例である)。ここで該水素化
アモルファスシリコン膜の製膜方法としては、従来から
知られているPECVD法やCat−CVD法を用いる
こともできるが、本発明の方法を用いれば、高品質な水
素化アモルファスシリコン膜を高速かつ大面積で、しか
も高い生産性をもって製膜することができるので、高効
率・低コスト薄膜Si太陽電池の製造にはとりわけ効果
的である。また、本発明によれば、膜中水素濃度を15
atomic%以下にすることができるが、より好ましくは、
従来のPECVD法では実現困難な10atomic%以下、
さらに好ましくは5atomic%以下の低水素濃度の膜が得
られるので、水素化アモルファスシリコン膜が長年抱え
ていた課題である光劣化の程度を低減することができ
る。
Next, a hydrogenated amorphous silicon film is used for the photoactive layer, and the film thickness is adjusted in the range of about 0.1 to 0.5 μm. The conductivity type is basically i-type,
For the purpose of fine adjustment of the internal electric field intensity distribution, an n - type (p - type) may be used (in practice, even a non-doped film usually shows a slight n-type characteristic). Here, as a method of forming the hydrogenated amorphous silicon film, a conventionally known PECVD method or Cat-CVD method can be used. However, if the method of the present invention is used, a high-quality hydrogenated amorphous silicon film can be obtained. Since the film can be formed at a high speed and with a large area and with high productivity, it is particularly effective for manufacturing a high-efficiency and low-cost thin-film Si solar cell. Further, according to the present invention, the hydrogen concentration in the film is set to 15
atomic% or less, but more preferably
10 atomic% or less, which is difficult to achieve with the conventional PECVD method,
More preferably, a film having a low hydrogen concentration of 5 atomic% or less can be obtained, so that the degree of photodegradation, which has been a problem of the hydrogenated amorphous silicon film for many years, can be reduced.

【0088】最後に、n型層(p型層)については、水
素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む
結晶質シリコン膜を用いることができる。膜厚は材料に
応じて2〜100nm程度の範囲で調節する。ドーピン
グ元素濃度については1×1018〜1021/cm3程度
として、実質的にはn+型(p+型)とする。なお製膜時
に用いるSiH4、H2、およびドーピング用ガスである
PH3(B26)などのガスに加えてCH4などのC(炭
素)を含むガスを適量混合すればSix1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放
電圧向上のための暗電流成分の低減にも有効である。ま
た、C以外にもO(酸素)を含むガスやN(窒素)を含
むガスを適量混合させることでも同様な効果を得ること
ができる。ここで該シリコン膜の製膜方法としては、従
来から知られているPECVD法やCat−CVD法を
用いることができるが、もちろん本発明の方法も用いる
ことができる。
Finally, as the n-type layer (p-type layer), a crystalline silicon film including a hydrogenated amorphous silicon film and a microcrystalline silicon film can be used. The thickness is adjusted in the range of about 2 to 100 nm according to the material. The doping element concentration is about 1 × 10 18 to 10 21 / cm 3 , and is substantially n + type (p + type). In addition, in addition to SiH 4 , H 2 used during film formation, and a gas containing C (carbon) such as CH 4 in addition to a gas such as PH 3 (B 2 H 6 ) as a doping gas, Si x C A 1-x film is obtained, and a film with less light absorption loss can be formed, and it is also effective in reducing a dark current component for improving an open circuit voltage. A similar effect can be obtained by mixing an appropriate amount of a gas containing O (oxygen) or a gas containing N (nitrogen) in addition to C. Here, as a method of forming the silicon film, a conventionally known PECVD method or Cat-CVD method can be used, but the method of the present invention can be also used.

【0089】なお、接合特性をより改善するために、p
型層(n型層)と光活性層との間や光活性層とn型層
(p型層)との間に実質的にi型の非単結晶Si層や非
単結晶Six1-x層を挿入してもよい。このときの挿入
層の厚さは0.5〜50nm程度とする。
In order to further improve the junction characteristics, p
A substantially i-type non-single-crystal Si layer or non-single-crystal Si x C 1 between the photo-active layer and the photo-active layer or between the photo-active layer and the n-type layer (p-type layer); -x layer may be inserted. At this time, the thickness of the insertion layer is about 0.5 to 50 nm.

【0090】次に、結晶質シリコン膜を光活性層に含む
第2の半導体接合層13bを形成する。具体的にはp型
層(n型層)/光活性層/n型層(p型層)とし(不図
示)、光活性層はi型とするのが望ましい。
Next, a second semiconductor bonding layer 13b including a crystalline silicon film in the photoactive layer is formed. Specifically, it is desirable to use a p-type layer (n-type layer) / photoactive layer / n-type layer (p-type layer) (not shown), and the photoactive layer is preferably i-type.

【0091】ここで、p型層(n型層)については、水
素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む
結晶質シリコン膜を用いることができる。膜厚は材料に
応じて2〜100nm程度の範囲で調節する。ドーピン
グ元素濃度については1×1E18〜1E21/cm3
程度として、実質的にはp+型(n+型)とする。なお、
製膜時に用いるSiH4、H2、およびドーピング用ガス
であるB26(PH3)などのガスに加えてCH4などの
C(炭素)を含むガスを適量混合すればSix1-x膜が
得られ、光吸収ロスの少ない窓層形成に非常に有効であ
るとともに、開放電圧向上のための暗電流成分低減にも
有効である。また、C以外にもO(酸素)を含むガスや
N(窒素)を含むガスを適量混合させることでも同様な
効果を得ることができる。ここで該シリコン膜の製膜方
法としては、従来から知られているPECVD法やCa
t−CVD法を用いることができるが、もちろん本発明
の方法も用いることができる。
Here, as the p-type layer (n-type layer), a crystalline silicon film including a hydrogenated amorphous silicon film and a microcrystalline silicon film can be used. The thickness is adjusted in the range of about 2 to 100 nm according to the material. Doping element concentration is 1 × 1E18 to 1E21 / cm 3
The degree is substantially p + type (n + type). In addition,
By mixing an appropriate amount of a gas containing C (carbon) such as CH 4 in addition to SiH 4 , H 2 used during film formation, and a gas such as B 2 H 6 (PH 3 ) as a doping gas, an Si x C 1 A -x film is obtained, which is very effective for forming a window layer with small light absorption loss, and is also effective for reducing a dark current component for improving an open circuit voltage. A similar effect can be obtained by mixing an appropriate amount of a gas containing O (oxygen) or a gas containing N (nitrogen) in addition to C. Here, as a method for forming the silicon film, a conventionally known PECVD method or Ca
Although the t-CVD method can be used, the method of the present invention can of course also be used.

【0092】次に、光活性層については微結晶シリコン
膜に代表される結晶質シリコン膜を用い、膜厚は1〜3
μm程度の範囲で調節する。導電型は基本的にはi型と
するが、内部電界強度分布の微調整を目的に、n-
(p-型)とする場合もある。このとき、膜構造として
は、結晶面のうち(110)面が優先的に成長した結果
として生ずる(110)面配向の柱状結晶粒の集合体と
して製膜後の表面形状が光閉じ込めに適した自生的な凹
凸構造となるようにするのが望ましい。ここで該結晶質
シリコン膜の製膜方法としては、従来から知られている
PECVD法やCat−CVD法を用いることもできる
が、本発明の方法を用いれば、高品質な結晶質シリコン
膜を高速かつ大面積で、しかも高い生産性をもって製膜
することができるので、高効率・低コスト薄膜Si太陽
電池の製造にはとりわけ効果的である。また、本発明に
よれば、膜中水素濃度が10atomic%以下の結晶質シリ
コン膜を得ることができるが、より好ましくは5atomic
%以下、さらに好ましくは3.5atomic%以下の低水素
濃度の膜を得ることができる。
Next, a crystalline silicon film typified by a microcrystalline silicon film is used for the photoactive layer,
Adjust within the range of about μm. The conductivity type is basically i-type, but may be n - type (p - type) for the purpose of fine adjustment of the internal electric field intensity distribution. At this time, as the film structure, the surface shape after film formation is suitable for optical confinement as an aggregate of (110) -oriented columnar crystal grains generated as a result of preferential growth of the (110) plane among the crystal planes. It is desirable to have a self-generated uneven structure. Here, as a method of forming the crystalline silicon film, a conventionally known PECVD method or Cat-CVD method can be used, but by using the method of the present invention, a high-quality crystalline silicon film can be formed. Since a film can be formed at a high speed and in a large area and with high productivity, it is particularly effective for manufacturing a high-efficiency and low-cost thin-film Si solar cell. Further, according to the present invention, a crystalline silicon film having a hydrogen concentration in the film of 10 atomic% or less can be obtained, but more preferably 5 atomic%.
%, And more preferably, a film having a low hydrogen concentration of 3.5 atomic% or less.

【0093】ここで、結晶質シリコン膜の場合、大部分
の水素は結晶粒界部分に存在しており、該水素のSiと
の結合状態とその密度が結晶粒界の品質(結晶粒界での
キャリア再結合速度の逆数に比例)を決定づける。すな
わち、結晶粒界に存在するSi原子1つにH原子が2つ
と他のSi原子が2つ結合した状態であるSiH2結合
の密度が大きいほど、いわゆるポスト酸化現象(製膜後
に膜が大気雰囲気に曝されると、大気中のO2、CO2
2Oなどの酸素を含んだガス成分が膜中結晶粒界に拡
散・吸着・酸化して結晶粒界の結合状態に変化をもたら
す)が生じやすく、結晶粒界の品質劣化に起因した膜全
体としての膜品質の経時劣化(すなわち特性の経時劣
化)を招来してしまうのであるが、膜中水素濃度が低く
なると、それに応じて結晶粒界のSiH2結合密度も低
減するので、前記したポスト酸化現象に起因した経時劣
化現象を低減することができる。具体的には、膜中水素
濃度を5atomic%以下にすると経時劣化率は数%程度以
下に抑えることができ、さらに膜中水素濃度を3.5at
omic%以下にすれば経時劣化率はほとんどゼロにするこ
とができる。この結果、より高効率な太陽電池を製造す
ることができる。
Here, in the case of a crystalline silicon film, most of the hydrogen exists in the crystal grain boundary portion, and the bonding state of the hydrogen with Si and its density depend on the quality of the crystal grain boundary (in the crystal grain boundary). (Proportional to the reciprocal of the carrier recombination rate). In other words, as the density of SiH 2 bonds, in which two H atoms and two other Si atoms are bonded to one Si atom present at the crystal grain boundary, is higher, the so-called post-oxidation phenomenon (after the film is formed, When exposed to the atmosphere, O 2 , CO 2 ,
Oxygen-containing gas components such as H 2 O diffuse, adsorb, and oxidize at the crystal grain boundaries in the film, causing a change in the bonding state of the crystal grain boundaries.) Although the deterioration of the film quality as a whole (that is, the deterioration of the characteristics over time) is caused as a whole, the lower the hydrogen concentration in the film, the lower the SiH 2 bond density at the crystal grain boundaries. It is possible to reduce a temporal deterioration phenomenon caused by the post-oxidation phenomenon. Specifically, when the hydrogen concentration in the film is set to 5 atomic% or less, the deterioration rate with time can be suppressed to about several% or less, and the hydrogen concentration in the film is set to 3.5 atomic% or less.
If it is set to omic% or less, the deterioration rate with time can be made almost zero. As a result, a more efficient solar cell can be manufactured.

【0094】最後に、n型層(p型層)については、水
素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜を含む
結晶質シリコン膜を用いることができる。膜厚は材料に
応じて2〜100nm程度の範囲で調節する。ドーピン
グ元素濃度については1×1018〜1021/cm3程度
として、実質的にはn+型(p+型)とする。なお製膜時
に用いるSiH4、H2、およびドーピング用ガスである
PH3(B26)などのガスに加えてCH4などのC(炭
素)を含むガスを適量混合すればSix1-x膜が得ら
れ、光吸収ロスの少ない膜形成ができるとともに、開放
電圧向上のための暗電流成分の低減にも有効である。ま
た、C以外にもO(酸素)を含むガスやN(窒素)を含
むガスを適量混合させることでも同様な効果を得ること
ができる。ここで該シリコン膜の製膜方法としては、従
来から知られているPECVD法やCat−CVD法を
用いることができるが、もちろん本発明の方法も用いる
ことができる。
Finally, as the n-type layer (p-type layer), a crystalline silicon film including a hydrogenated amorphous silicon film and a microcrystalline silicon film can be used. The thickness is adjusted in the range of about 2 to 100 nm according to the material. The doping element concentration is about 1 × 10 18 to 10 21 / cm 3 , and is substantially n + type (p + type). In addition, in addition to SiH 4 , H 2 used during film formation, and a gas containing C (carbon) such as CH 4 in addition to a gas such as PH 3 (B 2 H 6 ) as a doping gas, Si x C A 1-x film is obtained, and a film with less light absorption loss can be formed, and it is also effective in reducing a dark current component for improving an open circuit voltage. A similar effect can be obtained by mixing an appropriate amount of a gas containing O (oxygen) or a gas containing N (nitrogen) in addition to C. Here, as a method of forming the silicon film, a conventionally known PECVD method or Cat-CVD method can be used, but the method of the present invention can be also used.

【0095】なお、接合特性をより改善するためにp型
層(n型層)と光活性層の間や光活性層とn型層(p型
層)の間に実質的にi型の非単結晶Si層を挿入しても
よい。このときの挿入層の厚さは0.5〜50nm程度
とする。
In order to further improve the junction characteristics, an i-type non-conductive layer is formed between the p-type layer (n-type layer) and the photoactive layer or between the photoactive layer and the n-type layer (p-type layer). A single-crystal Si layer may be inserted. At this time, the thickness of the insertion layer is about 0.5 to 50 nm.

【0096】次に、第2の透明導電膜14を形成する。
透明導電膜材料としては、金属酸化物材料としてのSn
2、ITO、ZnOなどを用いることができる。製膜
方法としては、CVD法、蒸着法、イオンプレーティン
グ法、スパッタリング法、およびゾルゲル法など公知の
技術を用いることができる。なお、該第2の透明導電膜
14は、特に高効率化を求めない場合は省略することが
できる。
Next, a second transparent conductive film 14 is formed.
As a transparent conductive film material, Sn as a metal oxide material is used.
O 2 , ITO, ZnO, or the like can be used. Known techniques such as a CVD method, an evaporation method, an ion plating method, a sputtering method, and a sol-gel method can be used as a film forming method. The second transparent conductive film 14 can be omitted when high efficiency is not particularly required.

【0097】最後に、取り出し電極1および取り出し電
極2となる金属膜15aおよび金属膜15bを形成す
る。金属材料としては、導電特性および光反射特性に優
れるAl、Agなどを用いるのが望ましい。製膜方法と
しては、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、スクリーン印刷法などの公知の技術を使用でき
る。電極パターンについては、マスキング法、リフトオ
フ法などを用いて所望のパターンに形成することができ
る。このとき膜厚は、0.1μm程度以上とする。な
お、金属膜15aと第2の透明導電膜14、あるいは金
属膜15bと第1の透明導電膜12との間の接着強度が
弱い場合は、Tiなどの酸化しやすい金属薄膜を厚さ1
〜10nm程度で上記2つの膜の間に介在させるように
するとよい。
Finally, a metal film 15a and a metal film 15b to be the extraction electrodes 1 and 2 are formed. As the metal material, it is desirable to use Al, Ag, or the like, which has excellent conductivity and light reflection properties. As the film forming method, known techniques such as a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a screen printing method can be used. The electrode pattern can be formed into a desired pattern by using a masking method, a lift-off method, or the like. At this time, the film thickness is about 0.1 μm or more. When the adhesive strength between the metal film 15a and the second transparent conductive film 14 or between the metal film 15b and the first transparent conductive film 12 is low, a thin metal film, such as Ti, which is easily oxidized has a thickness of 1.
It is preferable to intervene between the two films at about 10 to 10 nm.

【0098】なお、変換効率をさらに向上させる目的で
光閉じ込め構造を導入する場合は、特願2002−78
196号に述べたような構造を採用することができる。
すなわち、第1の透明導電膜と半導体多層膜との界面の
凹凸の最大高さRmaxが、前記第2の透明導電膜と金
属膜との界面の凹凸の最大高さRmaxよりも小さいこ
とを特徴とする構造としたり(このとき、第1の透明導
電膜と半導体多層膜との界面の凹凸の最大高さRmax
は0.08μm以下であることが望ましく、また、第2
の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸の最大高さRma
xは0.05μm以上であることが望ましい)、また、
半導体多層膜と第2の透明導電膜との界面の凹凸の最大
高さRmaxが、前記第1の透明導電膜と半導体多層膜
との界面の凹凸の最大高さRmaxよりも大きく、か
つ、前記第2の透明導電膜と金属膜との界面の凹凸の最
大高さRmaxよりも小さいことを特徴とする構造とし
たり、さらには、透光性基板と第1の透明導電膜との界
面が凹凸構造を有していることを特徴とする構造とする
ことによって、効果的な光閉じ込め構造を形成すること
ができるので、光電流密度が増大し、より高い変換効率
を実現できる。
When a light confinement structure is introduced for the purpose of further improving the conversion efficiency, Japanese Patent Application No. 2002-78.
The structure as described in Japanese Patent No. 196 can be adopted.
That is, the maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the first transparent conductive film and the semiconductor multilayer film is smaller than the maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the second transparent conductive film and the metal film. (At this time, the maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the first transparent conductive film and the semiconductor multilayer film)
Is desirably 0.08 μm or less.
Height Rma of unevenness at the interface between the transparent conductive film and the metal film
x is preferably 0.05 μm or more)
The maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the semiconductor multilayer film and the second transparent conductive film is larger than the maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the first transparent conductive film and the semiconductor multilayer film, and A structure characterized by being smaller than the maximum height Rmax of the unevenness at the interface between the second transparent conductive film and the metal film, and further, the interface between the light-transmitting substrate and the first transparent conductive film is made uneven. With a structure characterized by having a structure, an effective light confinement structure can be formed, so that the photocurrent density increases and higher conversion efficiency can be realized.

【0099】以上、本発明によれば、高品質なSi薄膜
を、高速かつ大面積に、しかも高い生産性をもって製膜
することができるので、高効率かつ低コストな薄膜Si
太陽電池を製造することができる。
As described above, according to the present invention, a high-quality Si thin film can be formed at high speed with a large area and with high productivity.
A solar cell can be manufactured.

【0100】[0100]

【発明の効果】請求項1〜2のCat−PECVD法に
よれば、分子式にSiおよび/またはCを含むガスを含
んだ原料系ガスと、ガス導入経路に配設された熱触媒体
によって加熱される分子式にSiとCを含まないガスか
らなる非Si非C系ガスとが、それぞれ分離された状態
で、製膜空間に設置された中空構造を有したアンテナ電
極の中空部を通って該アンテナ電極に設けられた複数の
ガス噴出口から前記製膜空間に噴出され、該製膜空間に
噴出されて混合したガスは、高周波電源に接続された前
記アンテナ電極によって生成されたプラズマによって分
解・活性化されて、前記製膜空間において前記アンテナ
電極に対向して配置された基体に膜が堆積されるので、
Si系膜やC系膜の高速・高品質製膜を、大面積にわた
って均一膜厚かつ均質膜質で実現することができる。さ
らに、前記アンテナ電極は複数個並列配置されてアレイ
状アンテナ電極ユニットを成しているとともに、前記ア
レイ状アンテナ電極ユニットのそれぞれのアンテナ電極
へは、前記高周波電源からの高周波電力を分配して導入
するので、通常はより少ない高周波電源数でより多くの
電力分配を実現するようでき、設備コスト低減に有効で
ある。
According to the Cat-PECVD method of claim 1 or 2, the heating is carried out by a raw material gas containing a gas containing Si and / or C in a molecular formula and a thermal catalyst disposed in a gas introduction path. The non-Si non-C-based gas composed of a gas not containing Si and C in the molecular formula to be formed is separated from each other and passes through the hollow portion of the antenna electrode having a hollow structure installed in the film forming space. Gases ejected from the plurality of gas outlets provided in the antenna electrode into the film forming space and mixed and ejected into the film forming space are decomposed by plasma generated by the antenna electrode connected to a high-frequency power supply. When activated, a film is deposited on the substrate disposed opposite to the antenna electrode in the film-forming space,
High-speed and high-quality film formation of a Si-based film or a C-based film can be realized over a large area with a uniform film thickness and a uniform film quality. Further, the antenna electrodes are arranged in parallel to form an array-shaped antenna electrode unit, and high-frequency power from the high-frequency power source is distributed and introduced to each antenna electrode of the array-shaped antenna electrode unit. Therefore, normally, more power distribution can be realized with a smaller number of high-frequency power supplies, which is effective in reducing equipment costs.

【0101】また、請求項3〜7、および請求項9のC
at−PECVD法によれば、さらに均一な大面積プラ
ズマを生成することができる。
Further, C of claim 3 to claim 7 and claim 9
According to the at-PECVD method, a more uniform large-area plasma can be generated.

【0102】また、請求項8のCat−PECVD法に
よれば、粉体の生成・成長を抑えることができ膜品質向
上に有効である。
According to the Cat-PECVD method of the eighth aspect, the generation and growth of powder can be suppressed, which is effective for improving the film quality.

【0103】また、請求項10〜18の膜、および請求
項19〜21の薄膜デバイスによれば、大面積にわたっ
て膜厚・膜質の均一性が高く、高性能で且つ迅速に製造
が可能なものとすることができる。
According to the film of the present invention, the uniformity of film thickness and film quality is high over a large area, and high-performance and rapid production is possible. It can be.

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

【図1】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
装置例を模式的に説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an apparatus for realizing a Cat-PECVD method according to the present invention.

【図2】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
装置例(製膜室内壁面にヒータを設置した例)を模式的
に説明する断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an apparatus for realizing the Cat-PECVD method according to the present invention (an example in which a heater is installed on a wall surface of a film forming chamber).

【図3】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
アンテナ電極配置例を模式的に説明する図であり、基体
の製膜面をみた断面図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of an antenna electrode arrangement for realizing the Cat-PECVD method according to the present invention, and is a cross-sectional view of a film forming surface of a base.

【図4】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
アンテナ電極配置例を模式的に説明する図であり、アン
テナ電極の中心軸方向からみた断面図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of an antenna electrode arrangement for realizing the Cat-PECVD method according to the present invention, and is a cross-sectional view as viewed from a center axis direction of the antenna electrode.

【図5】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
熱触媒体内蔵アンテナ電極例を模式的に説明する図であ
り、アンテナ電極の中心軸方向を縦とした場合の縦断面
図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an antenna electrode with a built-in thermal catalyst for realizing the Cat-PECVD method according to the present invention, and is a longitudinal sectional view when the center axis direction of the antenna electrode is vertical.

【図6】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
熱触媒体内蔵アンテナ電極例を模式的に説明する斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating an example of an antenna electrode with a built-in thermal catalyst for realizing the Cat-PECVD method according to the present invention.

【図7】本発明に係るCat−PECVD法を実現する
熱触媒体内蔵アンテナ電極例(熱触媒体2本を内蔵)を
模式的に説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an antenna electrode with a built-in thermal catalyst (two built-in thermal catalysts) realizing the Cat-PECVD method according to the present invention.

【図8】本発明に係る膜処理システムを模式的に説明す
る構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram schematically illustrating a film processing system according to the present invention.

【図9】従来のPECVD装置例を模式的に説明する断
面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional PECVD apparatus.

【図10】従来のCat−CVD装置例を模式的に説明
する断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional Cat-CVD apparatus.

【図11】Cat−PECVD装置例を模式的に説明す
る断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a Cat-PECVD apparatus.

【図12】本発明に係る薄膜デバイス例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 12 is a sectional view schematically showing an example of a thin film device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101:原料系ガス導入口 102:非Si非C系ガス導入口 103:熱触媒体 104:熱触媒体加熱用電源 105:プラズマ 106a:熱触媒体内蔵アンテナ電極 106b:熱触媒体非内蔵アンテナ電極 107:高周波電源 107a:高周波電源 107b:高周波電源 108a:位相変換器 108b:電力分配器 108c:位相変換器 108d:電力分配器 109:基体 109a:基体 109b:基体 110:基体加熱ヒーター 111a:熱触媒体内蔵アンテナ電極ガス噴出口 111b:熱触媒体非内蔵アンテナ電極ガス噴出口 112:絶縁部材 113:チャンバー 114a:中空部(非Si非C系ガス経路) 114b:中空部(原料系ガス経路) 115:内壁面ヒーター 101: Raw material gas inlet 102: Non-Si non-C gas inlet 103: thermal catalyst 104: Power supply for heating the thermal catalyst 105: Plasma 106a: Antenna electrode with built-in thermal catalyst 106b: Antenna electrode without built-in thermal catalyst 107: High frequency power supply 107a: High frequency power supply 107b: High frequency power supply 108a: phase converter 108b: power distributor 108c: phase converter 108d: power distributor 109: Substrate 109a: Substrate 109b: Substrate 110: Substrate heater 111a: Gas outlet for antenna electrode with built-in thermal catalyst 111b: Gas electrode outlet for antenna electrode without built-in thermal catalyst 112: insulating member 113: Chamber 114a: hollow portion (non-Si non-C gas path) 114b: hollow portion (source gas path) 115: Inner wall heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA06 AA09 BA09 BA27 BA29 BA30 BA31 BA37 BA40 BA44 BB03 CA12 CA14 CA17 EA06 FA04 FA10 KA17 KA30 KA45 LA15 5F045 AA08 AB03 AB04 AB32 AB33 AC01 AC11 AC12 BB02 BB08 BB09 CA13 EF03 EF08 EH02 EH04 EH05 EH08 5F051 AA05 AA16 BA12 BA14 CA16 DA04 DA15 FA03 FA04    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 4K030 AA06 AA09 BA09 BA27 BA29                       BA30 BA31 BA37 BA40 BA44                       BB03 CA12 CA14 CA17 EA06                       FA04 FA10 KA17 KA30 KA45                       LA15                 5F045 AA08 AB03 AB04 AB32 AB33                       AC01 AC11 AC12 BB02 BB08                       BB09 CA13 EF03 EF08 EH02                       EH04 EH05 EH08                 5F051 AA05 AA16 BA12 BA14 CA16                       DA04 DA15 FA03 FA04

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子式にSiおよび/またはCを含むガ
スを含んだ原料系ガスと、ガス導入経路に配設された熱
触媒体によって加熱される分子式にSiとCを含まない
ガスからなる非Si非C系ガスとが、それぞれ分離され
た状態で、製膜空間に設置された中空構造を有したアン
テナ電極の中空部を通って該アンテナ電極に設けられた
複数のガス噴出口から前記製膜空間に噴出され、該製膜
空間に噴出されて混合したガスは、高周波電源に接続さ
れた前記アンテナ電極によって生成されたプラズマによ
って分解・活性化されて、前記製膜空間において前記ア
ンテナ電極に対向して配置された基体に膜が堆積される
Cat−PECVD法であって、前記アンテナ電極は複
数個並列配置されてアレイ状アンテナ電極ユニットを成
しているとともに、前記アレイ状アンテナ電極ユニット
のそれぞれのアンテナ電極へは、前記高周波電源からの
高周波電力を分配して導入することを特徴とするCat
−PECVD法。
1. A non-product gas comprising a source gas containing a gas containing Si and / or C in a molecular formula, and a gas containing no Si and C in a molecular formula heated by a thermal catalyst disposed in a gas introduction path. The Si non-C-based gas is separated from the plurality of gas outlets provided in the antenna electrode through a hollow portion of the antenna electrode having a hollow structure installed in the film forming space in a state where they are separated from each other. The gas spouted into the film space, the gas spouted into the film formation space and mixed is decomposed and activated by the plasma generated by the antenna electrode connected to the high-frequency power supply, and is applied to the antenna electrode in the film formation space. In a Cat-PECVD method in which a film is deposited on a substrate placed opposite to the substrate, a plurality of the antenna electrodes are arranged in parallel to form an array antenna electrode unit, The high-frequency power from the high-frequency power source is distributed and introduced to each antenna electrode of the array-shaped antenna electrode unit.
-PECVD method.
【請求項2】 前記高周波電源は複数個存在することを
特徴とする請求項1に記載のCat−PECVD法。
2. The Cat-PECVD method according to claim 1, wherein there are a plurality of said high frequency power supplies.
【請求項3】 前記アレイ状アンテナ電極ユニットのそ
れぞれのアンテナ電極に導かれる高周波電力の位相は、
少なくとも隣り合うアンテナ電極間で異なることを特徴
とする請求項1に記載のCat−PECVD法。
3. The phase of the high-frequency power guided to each antenna electrode of the array-like antenna electrode unit is:
The Cat-PECVD method according to claim 1, wherein the Cat-PECVD method is different at least between adjacent antenna electrodes.
【請求項4】 前記アレイ状アンテナ電極ユニットの隣
合うアンテナ電極の給電点は互いに対向方向に位置して
いることを特徴とする請求項1に記載のCat−PEC
VD法。
4. The Cat-PEC according to claim 1, wherein feed points of adjacent antenna electrodes of the array-shaped antenna electrode unit are located in opposite directions.
VD method.
【請求項5】 前記アンテナ電極には、周波数の異なる
複数の高周波電力が重ね合わされて投入されることを特
徴とする請求項1に記載のCat−PECVD法。
5. The Cat-PECVD method according to claim 1, wherein a plurality of high-frequency powers having different frequencies are superposed and supplied to the antenna electrode.
【請求項6】 前記アレイ状アンテナ電極ユニットの隣
合うアンテナ電極には互いに異なる周波数の高周波電力
が投入されることを特徴とする請求項1に記載のCat
−PECVD法。
6. The Cat according to claim 1, wherein high-frequency powers having different frequencies are applied to adjacent antenna electrodes of the array-shaped antenna electrode unit.
-PECVD method.
【請求項7】 前記アンテナ電極に供給される高周波電
力の周波数は、時間的に変動・変調されることを特徴と
する請求項1に記載のCat−PECVD法。
7. The Cat-PECVD method according to claim 1, wherein the frequency of the high-frequency power supplied to the antenna electrode fluctuates and modulates with time.
【請求項8】 前記アンテナ電極には、高周波電力が断
続的に供給されることを特徴とする請求項1に記載のC
at−PECVD法。
8. The C according to claim 1, wherein high-frequency power is intermittently supplied to the antenna electrode.
at-PECVD method.
【請求項9】 前記高周波電源の周波数は27MHz以
上であることを特徴とする請求項1に記載のCat−P
ECVD法。
9. The Cat-P according to claim 1, wherein the frequency of the high-frequency power supply is 27 MHz or more.
ECVD method.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載のCa
t−PECVD法によって形成されたことを特徴とする
膜。
10. The Ca according to claim 1, wherein
A film formed by a t-PECVD method.
【請求項11】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にSiを含んだガスは含まれるが分子式にCを含んだガ
スは含まれず、前記非Si非C系ガスにはH2が含まれ
ることによって形成されたSi系膜であることを特徴と
する請求項10に記載の膜。
11. The film according to claim 1, wherein the source gas contains a gas containing Si in a molecular formula, but does not contain a gas containing C in a molecular formula, and the non-Si non-C-based gas contains H 2. The film according to claim 10, wherein the film is a Si-based film formed by performing the method.
【請求項12】 前記Si系膜は水素化アモルファスS
i膜であり、該膜中の水素濃度は15atomic%以下であ
ることを特徴とする請求項11に記載の膜。
12. The Si-based film is made of hydrogenated amorphous S
12. The film according to claim 11, wherein the film is an i film, and the hydrogen concentration in the film is 15 atomic% or less.
【請求項13】 前記Si系膜は結晶質Si膜であり、
該膜中の水素濃度は10atomic%以下であることを特徴
とする請求項11に記載の膜。
13. The Si-based film is a crystalline Si film,
The film according to claim 11, wherein the hydrogen concentration in the film is 10 atomic% or less.
【請求項14】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスと分子式にCを含むガスが含まれ、前
記非Si非C系ガスにはH2が含まれることによって形
成されたSi−C系膜であることを特徴とする請求項1
0に記載の膜。
14. The film is formed by including a gas containing Si in a molecular formula and a gas containing C in a molecular formula in the raw material-based gas and H 2 in the non-Si non-C-based gas. 2. A film according to claim 1, wherein said film is a Si-C film.
The membrane according to 0.
【請求項15】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガスには
2が含まれ、原料系ガスあるいは非Si・非C系ガス
の少なくともいずれかに分子式にNを含むガスが含まれ
ることによって形成されたSi−N系膜であることを特
徴とする請求項10に記載の膜。
15. The film according to claim 1, wherein the source gas contains a gas containing Si in a molecular formula, the non-Si non-C gas contains H 2 , and the source gas or a non-Si / non-C gas. The film according to claim 10, wherein the film is a Si-N-based film formed by including a gas containing N in a molecular formula in at least one of the gases.
【請求項16】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガスには
分子式にOを含むガスが含まれることによって形成され
たSi−O系膜であることを特徴とする請求項10に記
載の膜。
16. The film according to claim 1, wherein the source gas contains a gas containing Si in a molecular formula, and the non-Si non-C gas contains a gas containing O in a molecular formula. The film according to claim 10, wherein the film is an O-based film.
【請求項17】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にSiを含むガスとGeを含むガスが含まれ、前記非S
i非C系ガスにはH2が含まれることによって形成され
たSi−Ge系膜であることを特徴とする請求項10に
記載の膜。
17. The film according to claim 1, wherein the source gas includes a gas containing Si in a molecular formula and a gas containing Ge.
film according to claim 10, characterized in that the i non-C-based gas is a Si-Ge-based film formed by the inclusion of H 2.
【請求項18】 前記膜は、前記原料系ガスには分子式
にCを含むガスが含まれ、前記非Si非C系ガスにはH
2が含まれることによって形成されたC系膜であること
を特徴とする請求項10に記載の膜。
18. The film according to claim 1, wherein the source gas contains a gas containing C in a molecular formula, and the non-Si non-C gas contains H.
11. The film according to claim 10, wherein the film is a C-based film formed by including 2 .
【請求項19】 請求項10に記載の膜を備えたことを
特徴とする薄膜デバイス。
19. A thin-film device comprising the film according to claim 10.
【請求項20】 前記薄膜デバイスが、光電変換装置、
光受容体装置、表示用装置であることを特徴とする請求
項19に記載の薄膜デバイス。
20. The thin-film device, comprising: a photoelectric conversion device;
20. The thin film device according to claim 19, which is a photoreceptor device or a display device.
【請求項21】 請求項1における基体は、平板状、円
筒状、あるいはフィルム状であることを特徴とする請求
項19に記載の薄膜デバイス。
21. The thin-film device according to claim 19, wherein the substrate according to claim 1 has a shape of a flat plate, a cylinder, or a film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103397311A (en) * 2013-08-15 2013-11-20 苏州思博露光伏能源科技有限公司 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) flexible solar battery manufacturing equipment

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06291048A (en) * 1992-07-02 1994-10-18 Nissin Electric Co Ltd Thin-film formation method
JP2000012471A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Plasma cvd system, and solar cells and plasma cvd method manufacturing the same
JP2000114256A (en) * 1998-10-07 2000-04-21 Toshiba Corp Thin film formation
JP2000323297A (en) * 1999-05-14 2000-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vhf plasma producing electrode device
JP2000331945A (en) * 1999-05-21 2000-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and device for manufacturing semiconductor thin film and semiconductor device
JP2001189275A (en) * 1999-12-27 2001-07-10 Sony Corp Semiconductor film forming method, and manufacturing method of thin-film semiconductor device
JP2001257098A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Supply method to discharge electrode, high frequency plasma forming method and semiconductor manufacturing method
JP2001313272A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Kyocera Corp Plasma cvd method and apparatus used therefor
JP2001326217A (en) * 2000-05-15 2001-11-22 Hitachi Ltd Plasma processing device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06291048A (en) * 1992-07-02 1994-10-18 Nissin Electric Co Ltd Thin-film formation method
JP2000012471A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Plasma cvd system, and solar cells and plasma cvd method manufacturing the same
JP2000114256A (en) * 1998-10-07 2000-04-21 Toshiba Corp Thin film formation
JP2000323297A (en) * 1999-05-14 2000-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Vhf plasma producing electrode device
JP2000331945A (en) * 1999-05-21 2000-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and device for manufacturing semiconductor thin film and semiconductor device
JP2001189275A (en) * 1999-12-27 2001-07-10 Sony Corp Semiconductor film forming method, and manufacturing method of thin-film semiconductor device
JP2001257098A (en) * 2000-03-13 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Supply method to discharge electrode, high frequency plasma forming method and semiconductor manufacturing method
JP2001313272A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Kyocera Corp Plasma cvd method and apparatus used therefor
JP2001326217A (en) * 2000-05-15 2001-11-22 Hitachi Ltd Plasma processing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103397311A (en) * 2013-08-15 2013-11-20 苏州思博露光伏能源科技有限公司 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) flexible solar battery manufacturing equipment

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