JP2007150143A - 太陽電池の反射防止膜成膜方法、太陽電池および成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射防止膜を形成する前の基板311を基板ホルダ510にセットした後、基板ホルダ510を上方に移動して誘電体板505に近づける。そして、プロセスガス導入管507を通してH2ガスとArガスとをチャンバ501内に導入し、表面波励起プラズマPにより基板311の表面を1分間プラズマ処理する。プラズマ処理後、基板ホルダ510を下方に移動し、プロセスガス導入管507を通してNH3ガス、Arガスをそれぞれチャンバ501内に導入し、材料ガス導入管508を通してSiH4ガスをチャンバ501内に導入する。そして、表面波励起プラズマPにより基板311の表面に窒化シリコン層を形成する。
【選択図】図5
Description
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法において、プラズマ処理工程におけるアルゴンガスおよび水素ガスのプラズマ、または窒素ガスのプラズマは表面波励起プラズマであることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法において、プラズマ処理工程は、シリコン基板を280℃以上450℃以下で行うことを特徴とする。
(4)請求項4の発明の太陽電池は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法によって反射防止膜を形成することを特徴とする。
(5)請求項5の発明の成膜装置は、チャンバ内に希ガスおよび反応性活性種となるガス、または希ガスを導入するプロセスガス導入手段と、チャンバ内に材料ガス、または材料ガスおよび反応性活性種となるガスを導入する材料ガス導入手段と、チャンバに設けられ、表面波を発生してプロセスガス導入手段によって導入されたガスの表面波励起プラズマを生成する誘電体板と、チャンバに設けられ、基板を保持する基板ホルダと、プロセスガス導入手段によって導入されたガスの表面波励起プラズマによって基板の表面をプラズマ処理するときは、基板ホルダと誘電体板との間の距離を第1の値とし、プロセスガス導入手段によって導入したガスの表面波励起プラズマと材料ガス導入手段によって導入した材料ガスとによって基板の表面に成膜しているときは、ホルダと誘電体板との間の距離を、第1の値より大きな値とする位置変更手段とを備えていることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項5に記載の成膜装置において、基板の表面をプラズマ処理するときは、プロセスガス導入手段によってアルゴンガスおよび水素ガス、または窒素ガスを導入し、基板の表面に成膜しているときは、基板の表面に成膜しているときは、材料ガス導入手段およびプロセスガス導入手段によってSi元素を含む材料ガス、材料ガスを窒化するガスおよび希ガスを導入することを特徴とする。
ステップS201では、p型シリコン基板の表面に微細凹凸構造を形成するために表面処理を行う。アルカリ水溶液でエッチングする方法や反応性イオンエッチング法による方法などによって表面処理を行う。シリコン基板の表面に微細凹凸構造を形成することによってシリコン基板表面の光の反射を抑えることができる。ステップS202では、n型ドーパントをp型シリコン基板の表面から拡散し、n型拡散層12を形成する。n型ドーパントとしてリン(P)を使用する。POCl3を用いた気相拡散法、P2O5を用いた塗布拡散法、Pイオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などにより、リンをp型シリコン基板の表面に拡散する。
ステップS204の工程まで完了した太陽電池は、図3に示す反射防止膜形成装置301に搬送される。この太陽電池を、便宜上、単に基板311と呼ぶ。反射防止膜形成装置301では、基板311を熱処理した後、基板311をプラズマ処理し、その後、基板311の表面に反射防止膜14を形成する。
(1)プラズマ処理
反射防止膜形成前の基板311を、搬送室305の搬送装置によってSWP装置304の基板ホルダ510にセットして、チャンバ501内を0.01Pa程度の高真空に排気した。次に、図6に示すように、回転昇降装置511により基板ホルダ510を上方に移動して誘電体板505に近づけた。このときの誘電体板505と基板311の表面との間の距離を100mm以下とした。この距離内の領域は高エネルギー領域である。そして、真空排気しながらプロセスガス導入管507を通してH2ガスとArガスとを導入し、チャンバ501内の圧力を4.0Paに保持した。反射防止膜形成前の基板311の基板温度を280℃以上、450℃以下のうちの所定温度に設定した後、マイクロ波電力2.0kWのマイクロ波により表面波励起プラズマPを生成し、表面波励起プラズマPを基板311の表面に照射して1分間プラズマ処理した。このとき、H2ガスのガス流量を50sccmとし、Arガスのガス流量を144sccmとした。
プラズマ処理完了後、基板ホルダ510を下方に移動し、図5に示す位置に戻した。そして、チャンバ501内を再び0.01Pa程度の高真空に排気した。その後、真空排気しながら、プロセスガス導入管507を通してArガスを導入し、材料ガス導入管508を通してSiH4ガスおよびNH3ガスを導入し、チャンバ501内の圧力を4.0Paに保持した。基板温度を280℃以上、450℃以下の所定温度に設定した後、マイクロ波電力2.0kWのマイクロ波により生成した表面波励起プラズマPを反射防止膜形成前の基板311の表面に照射して約4分間の成膜を行い、厚さ約800オングストロームの窒化シリコン層14を形成した。このとき、SiH4ガスのガス流量は50sccm、NH3ガスのガス流量を60sccm、Arガスのガス流量を144sccmとした。これより、反射防止膜14を形成した基板311が得られた。
(1)表面波励起プラズマ装置304を使用して、H2ガスとArガスとのプラズマでシリコン基板(反射防止膜形成前の基板311)の表面をプラズマ処理した後、シリコン基板の表面に窒化シリコンの反射防止膜14を形成することによって、H2ハッシベーション効果を高めることができる。また、450℃以下の低温でH2のパッシベーション効果の高い窒化シリコン膜を形成することができる。さらに、約200オングストローム/分の速い成膜速度で反射防止膜を形成することができる。
(1)プラズマ処理に表面波励起プラズマを使用したが、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ、平行平板型プラズマまたは誘導結合プラズマ(ICP)などのプラズマを使用してもよい。
11 p型シリコン基板層
12 n型拡散層
13 p+裏面側不純物拡散層
14 反射防止膜
15 表面電極
16 裏面電極
17,18 半田層
301 反射防止膜形成装置
302 チャンバ
303 加熱室
304 表面波励起プラズマ装置
305 搬送室
311 基板
501 チャンバ
505 誘電体基板
507 プロセスガス導入管
508 材料ガス導入管
510 基板ホルダ
511 回転昇降装置
P 表面波励起プラズマ
SW 表面波
Claims (6)
- アルゴンガスおよび水素ガスのプラズマ、または窒素ガスのプラズマをシリコン基板表面に照射するプラズマ処理工程と、
前記プラズマを照射したシリコン基板表面にプラズマを用いて窒化シリコン膜を形成する成膜工程とを有することを特徴とする太陽電池の反射防止膜成膜方法。 - 請求項1に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法において、
前記プラズマ処理工程におけるアルゴンガスおよび水素ガスのプラズマ、または窒素ガスのプラズマは表面波励起プラズマであることを特徴とする太陽電池の反射防止膜成膜方法。 - 請求項1または2に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法において、
前記プラズマ処理工程は、前記シリコン基板を280℃以上450℃以下で行うことを特徴とする太陽電池の反射防止膜成膜方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の太陽電池の反射防止膜成膜方法によって反射防止膜を形成することを特徴とする太陽電池。
- チャンバ内に希ガスおよび反応性活性種となるガス、または希ガスを導入するプロセスガス導入手段と、
前記チャンバ内に材料ガス、または材料ガスおよび反応性活性種となるガスを導入する材料ガス導入手段と、
前記チャンバに設けられ、表面波を発生して前記プロセスガス導入手段によって導入されたガスの表面波励起プラズマを生成する誘電体板と、
前記チャンバに設けられ、基板を保持する基板ホルダと、
前記プロセスガス導入手段によって導入されたガスの表面波励起プラズマによって前記基板の表面をプラズマ処理するときは、前記基板ホルダと前記誘電体板との間の距離を第1の値とし、前記プロセスガス導入手段によって導入したガスの表面波励起プラズマと前記材料ガス導入手段によって導入したガスとによって前記基板の表面に成膜しているときは、前記ホルダと前記誘電体板との間の距離を、第1の値より大きな値とする位置変更手段とを備えていることを特徴とする成膜装置。 - 請求項5に記載の成膜装置において、
前記基板の表面をプラズマ処理するときは、前記プロセスガス導入手段によってアルゴンガスおよび水素ガス、または窒素ガスを導入し、
前記基板の表面に成膜しているときは、前記材料ガス導入手段および前記プロセスガス導入手段によってSi元素を含む材料ガス、前記材料ガスを窒化するガスおよび希ガスを導入することを特徴とする成膜装置。
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