JP2908629B2 - Deposition film forming method using microwave plasma CVD method and roll-to-roll method - Google Patents

Deposition film forming method using microwave plasma CVD method and roll-to-roll method

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JP2908629B2
JP2908629B2 JP4072522A JP7252292A JP2908629B2 JP 2908629 B2 JP2908629 B2 JP 2908629B2 JP 4072522 A JP4072522 A JP 4072522A JP 7252292 A JP7252292 A JP 7252292A JP 2908629 B2 JP2908629 B2 JP 2908629B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大面積に亘って均一な
マイクロ波プラズマを生起させ、これにより引き起こさ
れる反応により原料ガスを分解、励起させることによっ
て大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for continuously producing a large-area functional deposition film by generating a uniform microwave plasma over a large area and decomposing and exciting a raw material gas by a reaction caused by the microwave plasma. To a method for forming the same.

【0002】更に詳しくは、非晶質半導体を利用した大
面積の光起電力素子の形成方法であって特に、積層型光
起電力素子を形成する少なくとも水素を含む非晶質シリ
コン・ゲルマニウム(以下a−SiGeと略記)膜及び
少なくとも水素を含む非晶質シリコン・カーバイド(以
降a−Sicと略記)膜の各々の膜中における上記元素
の割合を理想的に制御し、光起電力素子の改良する方法
に関する。
More specifically, the present invention relates to a method for forming a large-area photovoltaic device using an amorphous semiconductor, and more particularly to a method for forming a stacked photovoltaic device, which comprises at least hydrogen-containing amorphous silicon-germanium (hereinafter, referred to as "amorphous silicon germanium"). The ratio of the above elements in each of an a-SiGe film and an amorphous silicon carbide (hereinafter abbreviated as a-Sic) film containing at least hydrogen is ideally controlled to improve the photovoltaic element. On how to do it.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、全世界的に電力需要が急激に増大
し、そうした需要をまかなうべく電力生産が活発化する
に及んで環境汚染の問題が深刻化して来ている。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for electric power has rapidly increased worldwide, and the problem of environmental pollution has become more serious as electric power production has been activated to meet such demand.

【0004】因に、火力発電に代替する発電方式として
期待され、すでに実用期に入ってきている原子力発電に
おいては、チェルノブイリ原子力発電所事故に代表され
るように重大な放射能汚染が人体に被害を与えると共に
自然環境を侵す事態が発生し、原子力発電の今後の普及
が危ぶまれ、現実に原子力発電所の新設を禁止する法令
を定めた国さえ出て来ている。
[0004] In nuclear power generation, which is expected to be an alternative to thermal power generation and has already entered the practical use period, serious radioactive contamination damages the human body as represented by the accident at the Chernobyl nuclear power plant. As a result, nuclear power generation has been threatened in the future, and even some countries have actually set laws prohibiting the construction of new nuclear power plants.

【0005】又、火力発電にしても増大する電力需要を
まかなう上から石炭、石油に代表される化石燃料の使用
量は増加の一途をたどり、それにつれて排出される二酸
化炭素の量が増大し、大気中の二酸化炭素等の温室効果
ガス濃度を上昇させ、地球温暖化現象を招き、地球の年
平均気温は確実に上昇の一途をたどっており、IEA
(International Energy Age
ncy)では2005年までに二酸化炭素の排出量を2
0%削減することを提言している。
In addition, the use of fossil fuels, such as coal and petroleum, continues to increase in order to meet the increasing demand for power even with thermal power generation, and the amount of carbon dioxide emitted increases accordingly. It raises the concentration of greenhouse gases such as carbon dioxide in the atmosphere, causing global warming, and the annual average temperature of the earth is steadily rising.
(International Energy Age
ncy) will reduce CO2 emissions by 2 by 2005
It is recommended to reduce it by 0%.

【0006】こうした背景のある一方、開発途上国にお
ける人口増加、そして、それに伴う電力需要の増大は必
至であり、先進諸国における今後更なる生活様式のエレ
クトロニクス化の促進による人口一人当りの電力消費量
の増大と相まって、電力供給問題は地球規模で検討され
ねばならない状況になってきている。
[0006] Under such a background, population growth in developing countries and accompanying increase in power demand are inevitable, and the power consumption per capita in advanced countries will be further promoted by the further promotion of electronics in lifestyles. With the increase in power supply, the issue of power supply has to be considered on a global scale.

【0007】このような状況下で、太陽光を利用する太
陽電池による発電方式は、前述した放射能汚染や地球温
暖化等の問題を惹起することはなく、また、太陽光は地
球上至るところに降り注いでいるためエネルギー源の偏
在が少なく、さらには、複雑で大型の設備を必要とせず
に比較的高い発電効率が得られる等、今後の電力需要の
増大に対しても、環境破壊を引き起こすことなく対応で
きるクリーンな発電方式として注目を集め、実用化に向
けて様々な研究開発がなされている。
[0007] Under such circumstances, the power generation method using solar cells utilizing sunlight does not cause the above-mentioned problems such as radioactive contamination and global warming. Energy sources are less unevenly distributed, and relatively high power generation efficiency can be obtained without the need for complicated and large-scale facilities. Attention has been paid to a clean power generation system that can be used without any problems, and various R & Ds have been made for practical use.

【0008】ところで、太陽電池を用いる発電方式につ
いては、それを電力需要を賄うものとして確立させるた
めには、使用する太陽電池が、光電変換効率が充分に高
く、特性安定性に優れたものであり、且つ大量生産し得
るものであることが基本的に要求される。
By the way, in order to establish a power generation system using a solar cell to satisfy the power demand, the solar cell used must have a sufficiently high photoelectric conversion efficiency and excellent characteristic stability. It is basically required to be able to be mass-produced.

【0009】因に、一般的な家庭において必要な電力
は、一世帯あたり3kW程度である。一方、太陽による
エネルギーはピーク時で1KW/m2であり、その太陽
電池の光電変換効率が例えば10%程度であるとする
と、必要な電力を賄うためには前記太陽電池の面積は3
0m2 程度となる。そして、例えば十万世帯の家庭にお
いて必要な電力を供給するには3,000,000m2
といった面積の太陽電池が必要となる。
[0009] The power required in a typical home is about 3 kW per household. On the other hand, the energy of the sun is 1 KW / m 2 at the peak, and if the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is, for example, about 10%, the area of the solar cell is 3 to cover necessary power.
It is about 0 m 2 . For example, in order to supply necessary electric power to 100,000 households, 3,000,000 m 2
A solar cell having such an area is required.

【0010】こうしたことから、容易に入手できるシラ
ン等の気体状の原料ガスを使用し、これをグロー放電分
解して、ガラスや金属シート等の比較的安価な基板上に
アモルファスシリコン(以降「a−Si」と略記する)
等の半導体薄膜を堆積させることにより作製できる太陽
電池が、量産性に富み、単結晶シリコン等を用いて作製
される太陽電池に比較して低コストで生産ができる可能
性があるとして注目され、その基本層構成、製造方法等
について各種の提案がなされている。
For this reason, a gaseous raw material gas such as silane, which is easily available, is used and is decomposed by glow discharge to form amorphous silicon (hereinafter referred to as "a") on a relatively inexpensive substrate such as glass or a metal sheet. -Si ")
Solar cells that can be manufactured by depositing a semiconductor thin film such as are attracting attention because they are rich in mass productivity and can be produced at low cost compared to solar cells manufactured using single crystal silicon, etc. Various proposals have been made on the basic layer configuration, the manufacturing method, and the like.

【0011】まずそうした光起電力素子の従来の基本層
構成についてみてみると、a−Si膜のバンドギャップ
が1.7ev程度であって充分に大きいものではないた
め、出力電圧が低く、また、特に蛍光灯のように短波長
光の割合が多い光源に対しては、充分な光電変換効率が
得られないという問題を有している。このため、民生機
器への応用も、消費電力の極めて小さい機器に限られて
しまう。更に、a−Si膜は、強い光を照射し続けると
光電特性が劣化する、いわゆるStaebler−Wr
onski効果と呼ばれる性質を有している場合が少く
ない。こうしたことから上述の光起電力素子は、長期に
わたって安定した特性を維持することが要求される電力
用の太陽電池としては実用に値しないものである。
First, when looking at the conventional basic layer structure of such a photovoltaic element, the bandgap of the a-Si film is about 1.7 ev, which is not sufficiently large, so that the output voltage is low, and In particular, there is a problem that a sufficient photoelectric conversion efficiency cannot be obtained for a light source such as a fluorescent lamp having a large proportion of short-wavelength light. For this reason, application to consumer devices is also limited to devices with extremely low power consumption. Furthermore, the a-Si film deteriorates in photoelectric characteristics when continuously irradiated with strong light, that is, a so-called Staebler-Wr.
In many cases, it has a property called the onski effect. For these reasons, the above-described photovoltaic element is not practical for a power solar cell that is required to maintain stable characteristics for a long period of time.

【0012】ところで、特に光起電力素子を用いた電力
用の太陽電池の設計にあたっては、太陽光を有効に光電
変換することが重要であり、殊に広いスペクトル分布を
有する太陽光を可能な限り広い波長範囲で光電変化でき
る層構成とすることが重要である。
In the design of a solar cell for power using a photovoltaic element, it is important to efficiently convert sunlight into light. It is important to have a layer structure that can perform photoelectric change in a wide wavelength range.

【0013】例えば、エネルギーバンドギャップの小さ
い半導体材料によって光起電力素子を形成した場合に
は、膜によって吸収される光の波長領域は短波長側から
長波長側まで広い範囲に広がるが、実際に光電変換され
て取り出されるエネルギー量は、用いる半導体材料のエ
ネルギーバンドギャップによって決定される為、長波長
成分は光電変換に有効に寄与するが短波長光成分の持つ
エネルギーは有効に光電変換に利用されない。
For example, when a photovoltaic element is formed from a semiconductor material having a small energy band gap, the wavelength range of light absorbed by the film spreads over a wide range from the short wavelength side to the long wavelength side. The amount of energy extracted by photoelectric conversion is determined by the energy band gap of the semiconductor material used, so that the long wavelength component effectively contributes to the photoelectric conversion, but the energy of the short wavelength light component is not effectively used for the photoelectric conversion. .

【0014】また、エネルギーバンドギャップの大きな
半導体材料によって光起電力素子を形成した場合には、
膜によって吸収され光電変換に寄与する太陽光の波長成
分は、用いた半導体材料のエネルギーバンドギャップ以
上のエネルギーを持つ短波長光成分であって、長波長光
成分は光電変換されるに至らない。
When the photovoltaic element is formed of a semiconductor material having a large energy band gap,
The wavelength component of sunlight absorbed by the film and contributing to photoelectric conversion is a short-wavelength light component having energy equal to or greater than the energy band gap of the semiconductor material used, and a long-wavelength light component does not lead to photoelectric conversion.

【0015】いずれにしろ、光起電力素子として外部へ
取り出される最大の電圧、即ち、開放端電圧(Voc)
は、接合される半導体材料のエネルギーバンドギャップ
の値で決定され、高いVocを得るにはバンドギャップ
の大きい半導体材料が有効である。
In any case, the maximum voltage taken out as a photovoltaic element, that is, the open-circuit voltage (Voc)
Is determined by the value of the energy band gap of the semiconductor material to be joined, and a semiconductor material having a large band gap is effective for obtaining a high Voc.

【0016】しかしながら、唯一の半導体材料をもって
光起電力素子を形成し、太陽電池として所望の光電変換
が行える様に試みても、その光電変換効率にはおのずと
限界がある。
However, even if a photovoltaic element is formed using only one semiconductor material and an attempt is made to perform a desired photoelectric conversion as a solar cell, the photoelectric conversion efficiency is naturally limited.

【0017】こうしたところを勘案して、異なるエネル
ギーバンドギャップを有する複数の半導体材料を用い
て、複数の光起電力素子を積層して形成し、各別のエネ
ルギーバンドギャップを有する半導体材料で形成される
光起電力素子にて光電変換させる波長領域を分けること
により太陽光の光電変換効率を向上させる方法の提案が
ある。
In consideration of such circumstances, a plurality of photovoltaic elements are stacked using a plurality of semiconductor materials having different energy band gaps, and are formed of semiconductor materials having different energy band gaps. There has been proposed a method of improving the photoelectric conversion efficiency of sunlight by dividing a wavelength region for photoelectric conversion by a photovoltaic element.

【0018】該提案の太陽電池の層構成は、複数の光起
電力素子を積層したいわゆる電気的に直列な構造のもの
であり、個々の光起電力素子の特性が良くなければ全体
として高い光電変換効率の得られないものである。
The layer structure of the proposed solar cell has a so-called electrically serial structure in which a plurality of photovoltaic elements are stacked. If the characteristics of the individual photovoltaic elements are not good, a high photovoltaic element as a whole is required. Conversion efficiency cannot be obtained.

【0019】図16はこうした積層型の太陽電池の一例
を取り挙げた模式図である。
FIG. 16 is a schematic view showing an example of such a stacked solar cell.

【0020】図16において1601は導電性基体、1
602は下部光起電力素子(以下「ボトム・セル」と略
記)であり、具体的には材料としてa−SiGeを用い
ている。1602a〜1602cは各々ボトム・セルを
構成する各層であり、n型a−Si、i型a−SiG
e、p型微結晶(μC)−Si層である。1603は上
部光起電力素子(以下「トップ・セル」と略記)であり
具体的には材料としてa−Siを用いている。1603
a〜1603cは各々トップ・セルを構成する各層であ
り、n型a−Si、i型a−Si、p型μC−Si層で
ある。1604は透明電極であり、具体的にはITO、
IO等の材料からなる。1605は集電電極である。図
16において光は上部から入り、トップ・セルのa−S
i層、及びボトム・セルのa−SiGe層に吸収される
ことにより光キャリアを発生させ、光電変換を行なう。
In FIG. 16, reference numeral 1601 denotes a conductive substrate,
Reference numeral 602 denotes a lower photovoltaic element (hereinafter abbreviated as “bottom cell”), specifically, using a-SiGe as a material. Reference numerals 1602a to 1602c denote layers constituting the bottom cell, respectively, and include n-type a-Si and i-type a-SiG
e, p-type microcrystal (μC) -Si layer. Reference numeral 1603 denotes an upper photovoltaic element (hereinafter abbreviated as “top cell”), specifically using a-Si as a material. 1603
Reference numerals a to 1603c denote layers constituting the top cell, which are an n-type a-Si layer, an i-type a-Si layer, and a p-type μC-Si layer. Reference numeral 1604 denotes a transparent electrode, specifically, ITO,
It is made of a material such as IO. Reference numeral 1605 denotes a current collecting electrode. In FIG. 16, light enters from the top and the top cell a-S
Optical carriers are generated by being absorbed by the i-layer and the a-SiGe layer of the bottom cell, and photoelectric conversion is performed.

【0021】ところで、a−Si及びa−SiGe膜中
で発生した光キャリア、具体的には電子とホールのペア
のうち電子は易動度が大きく比較的容易に全層を走行し
て光起電力に寄与できるのに対して、ホールは易動度が
小さく、例えばa−SiGe層中に発生したキャリアは
a−SiGe層中を走り切ることが出来ずに膜中にトラ
ップされてしまい、その結果、有効に起電力を取り出せ
ないという問題があった。こうした事態に対して、a−
SiGe膜の高品質化ひいてはホールの走行性の向上の
為に水素希釈法、三電極法等を利用した改善が試され、
ある程度の成果が出つつある。しかし、a−SiGe膜
に限ってみると、上記の様々な努力が試みられたにも拘
らず充分なホールの走行性を有する材料が得られたとは
今だ言い難い状況にある。
Meanwhile, photocarriers generated in the a-Si and a-SiGe films, specifically, electrons of a pair of electrons and holes have a high mobility and travel relatively easily through all layers to generate photovoltaics. While the hole can contribute to electric power, the mobility of the hole is small. For example, carriers generated in the a-SiGe layer cannot be completely run through the a-SiGe layer and are trapped in the film. As a result, there is a problem that the electromotive force cannot be effectively taken out. For such a situation, a-
In order to improve the quality of the SiGe film and, consequently, to improve the runnability of the holes, improvements using a hydrogen dilution method, a three-electrode method, etc. have been tried.
Some success is being achieved. However, as far as the a-SiGe film is concerned, it is still difficult to say that a material having sufficient hole traveling properties has been obtained despite the various efforts described above.

【0022】そこで、a−SiGe層中のホールの走行
性を改善させる手段として最近提案されている方法に、
a−SiGe層の光学的バンドギャップの連続変化法が
ある(以下グレーディドバンドギャップ法と略記) 図17(a)にグレーディド・バンドギャップ法により
作成されたa−SiGe膜のエネルギー・バンドの例を
あらわす模式図を示す。
Therefore, a method recently proposed as a means for improving the traveling property of holes in the a-SiGe layer includes:
There is a method for continuously changing the optical band gap of the a-SiGe layer (hereinafter abbreviated as a graded band gap method). FIG. 17A shows the energy band of the a-SiGe film formed by the graded band gap method. A schematic diagram showing an example is shown.

【0023】図17(a)において、光は左側から入射
する。1701は伝導帯(Ec)のエネルギー準位であ
り、1702は価電子帯のエネルギー準位(Ev)であ
る。図17(a)において、SiとGeの含有率を連続
的に変化させることにより、バンドギャップ(Ec−E
v)の大きい領域と小さい領域を作り出す事ができる。
そして、その結果、光の入射側により強い内部電界を作
り出す。バンドギャップの狭い部所がp層側に寄る構成
としたのは、光がp層側から入射する為にp層側により
多くのキヤリアが発生し、又、発生したキャリアのうち
ホールはp層側に移動するからである。
In FIG. 17A, light enters from the left side. Reference numeral 1701 denotes an energy level of the conduction band (Ec), and reference numeral 1702 denotes an energy level of the valence band (Ev). In FIG. 17A, the band gap (Ec-E) is changed by continuously changing the contents of Si and Ge.
A large region and a small region of v) can be created.
As a result, a stronger internal electric field is created on the light incident side. The narrow bandgap portion is located closer to the p-layer side because light is incident from the p-layer side so that more carriers are generated on the p-layer side. Because it moves to the side.

【0024】図17(a)においては、前述の強い内部
電界に助けられてホールは、a−SiGe膜内を走りき
る事が可能であるが、図17(b)に示すエネルギー変
化箇所のない従来のa−SiGe膜ではホールは走行で
きずに、a−SiGe膜中にとどまってしまい起電力に
寄与しない。
In FIG. 17A, the hole can run through the a-SiGe film with the help of the strong internal electric field, but there is no energy change portion shown in FIG. 17B. In the conventional a-SiGe film, the holes cannot travel, but remain in the a-SiGe film and do not contribute to the electromotive force.

【0025】又、グレーディド・バンドギャップのa−
SiGe層を作製する上で注意すべきことは、p層側界
面及びn層側界面においてはGeの含有率をほぼ0%と
して、p層及びn層と良好なエネルギー・マッチングを
とり、良好な接合を形成することである。良好な接合を
形成することによりキャリアの注入効率が増大し、結果
として太陽電池効率も向上する。
The graded band gap a-
It should be noted that when forming the SiGe layer, the Ge content is set to approximately 0% at the p-layer side interface and the n-layer side interface, and good energy matching with the p-layer and n-layer is obtained. Forming a bond. Forming a good junction increases the carrier injection efficiency and consequently the solar cell efficiency.

【0026】以上説明した如く、図16に示した構成の
a−Siトップ・セル、グレーデド・バンドギャップa
−SiGeボトム・セルあるいは更にミドル・セルを加
えた積層型光起電力素子が、現在、光起電力特性の良い
太陽電池として、異なる検討が試みられている。
As described above, the a-Si top cell having the configuration shown in FIG.
At present, different studies are being conducted on a stacked type photovoltaic device having a SiGe bottom cell or a middle cell as a solar cell having good photovoltaic characteristics.

【0027】ところで、以上説明したような層構成、あ
るいはグレーディド・バンドギャップのバンド・プロフ
ァイルの改良に関する研究、開発は従来バッジ式の生産
装置、すなわち1つの成膜空間中で基板を移動させずに
膜堆積し、各層の切り替え、グレーディド・バンドギャ
ップ作成時の組成の連続変化は成膜ガスの組成を時間的
に変化させることで実現してきた。従ってバッジ式にお
いては、例えばグレーディド・バンドギャップa−Si
Ge層におけるp層側及びn層側界面では、比較的容易
にGeの含有率を0まで落とし、良好な接合が作成可能
であったことに注意しておく必要がある。
By the way, the research and development relating to the improvement of the layer structure or the band profile of the graded band gap as described above has been carried out in a conventional badge type production apparatus, that is, without moving the substrate in one film formation space. The continuous change of the composition at the time of film deposition, switching of each layer, and creation of a graded band gap has been realized by changing the composition of the film forming gas over time. Therefore, in the badge type, for example, graded band gap a-Si
It should be noted that at the interface between the Ge layer and the p-layer side and the n-layer side, the Ge content can be reduced relatively easily to 0 and a good junction can be formed.

【0028】次に、こうした光起電力素子の量産方法に
目を向けてみる。
Next, let us turn our attention to a method of mass-producing such photovoltaic elements.

【0029】光起電力素子の効率的な量産方法の1つと
してアモルファスシリコン系の太陽電池を作製する際、
その各々の半導体層形成用の独立した成膜室を設け、該
成膜室にて各々の半導体層の形成を行う方法が提案され
ている。
As one of efficient mass production methods of photovoltaic elements, when an amorphous silicon solar cell is manufactured,
There has been proposed a method in which an independent film forming chamber for forming each semiconductor layer is provided, and each semiconductor layer is formed in the film forming chamber.

【0030】因に米国特許4,400,409号特許明
細書には、ロール・ツー・ロール(Roll to R
oll)方式を採用した連続プラズマCVD装置が開示
されている。この装置によれば、複数のグロー放電領域
を設け、所望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板
が前記各グロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配
置し、前記各グロー放電領域において必要とされる導電
型の半導体層を堆積形成しつつ、前記基板をその長手方
向に連続的に搬送せしめることによって、半導体接合を
有する素子を連続形成することができるとされている。
なお、該明細書においては、各半導体層形成時に用いる
ドーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入する
のを防止するにはガスゲートが用いられている。具体的
には、前記各グロー放電領域同志を、スリット状の分離
通路によって相互に分離し、さらに該分離通路に例えば
Ar、H2等の掃気用ガスの流れを形成させる手段が採
用されている。こうしたことからこのロール・ツー・ロ
ール方式は、半導体素子の量産に適する方式であると言
えよう。
In the specification of US Pat. No. 4,400,409, Roll to Roll is disclosed.
ll) system is disclosed. According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and a sufficiently long flexible substrate having a desired width is arranged along a path through which the substrate sequentially passes through each of the glow discharge regions. It is stated that the element having a semiconductor junction can be continuously formed by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing and forming a semiconductor layer of a conductivity type required in the discharge region.
In this specification, a gas gate is used to prevent a dopant gas used for forming each semiconductor layer from diffusing and mixing into another glow discharge region. Specifically, means for separating the respective glow discharge regions from each other by a slit-like separation passage and further forming a flow of a scavenging gas such as Ar, H 2 or the like in the separation passage is employed. . From this, it can be said that this roll-to-roll system is suitable for mass production of semiconductor devices.

【0031】しかしながら、前記各半導体層の形成はR
F(ラジオ周波数)を用いたプラズマCVD法によって
行われるところ、連続的に形成される膜の特性を維持し
つつその膜堆積速度の向上を図るにはおのずと限界があ
る。即ち、例えば膜厚が高々5000Åの半導体層を形
成する場合であっても相当長尺で、大面積にわたって常
時所定のプラズマを生起し、且つ該プラズマを均一に維
持する必要がある。ところが、そのようにするについて
は可成りの熟練を必要とし、その為に関係する種々のプ
ラズマ制御パラメーターを一般化するのは困難である。
また、用いる成膜用原料ガスの分解効率及び利用効率は
高くはなく、生産コストを引き上げる要因の一つになっ
ている。
However, each of the semiconductor layers is formed by R
When performed by a plasma CVD method using F (radio frequency), there is naturally a limit in improving the film deposition rate while continuously maintaining the characteristics of a film formed continuously. That is, for example, even when a semiconductor layer having a thickness of at most 5000 ° is formed, it is necessary to always generate a predetermined plasma over a large area and to maintain the plasma uniformly. However, doing so requires considerable skill and it is difficult to generalize the various plasma control parameters involved.
Further, the decomposition efficiency and utilization efficiency of the film-forming raw material gas used are not high, which is one of the factors for raising the production cost.

【0032】一方、最近注目されているのが、マイクロ
波を用いたプラズマプロセスである。マイクロ波は周波
数帯が短いため従来のRFを用いた場合よりもエネルギ
ー密度を高めることが可能であり、プラズマを効率良く
発生させ、持続させることに適している。
On the other hand, a plasma process using microwaves has recently attracted attention. Since the microwave has a short frequency band, the energy density can be increased as compared with the case where the conventional RF is used, and is suitable for efficiently generating and sustaining the plasma.

【0033】例えば、米国特許第4,517,223号
明細書及び同第4,504,518号明細書には、低圧
下でのマイクロ波グロー放電プラズマ内で小面積の基体
上に薄膜を堆積形成させる方法が開示されているが、該
方法によれば、低圧下でのプロセス故、膜特性の低下の
原因となる活性種のポリマリゼーションを防ぎ、高品質
の堆積膜が得られるばかりでなく、プラズマ中でのポリ
シラン等の粉末の発生を抑え、且つ、堆積速度の飛躍的
向上が図れるとされてはいる。しかしながら、大面積に
亘って均一な堆積膜形成を行うにあたっての具体的開示
はなされていない。
For example, US Pat. Nos. 4,517,223 and 4,504,518 disclose depositing a thin film on a small area substrate in a microwave glow discharge plasma at low pressure. Although a method of forming the film is disclosed, according to the method, since the process is performed under a low pressure, polymerization of active species that causes deterioration of film characteristics is prevented, and a high-quality deposited film can be obtained. It is said that the generation of powder such as polysilane in plasma can be suppressed and the deposition rate can be dramatically improved. However, there is no specific disclosure for forming a uniform deposited film over a large area.

【0034】一方、米国特許第4,729,341号明
細書には、一対の放射型導波管アプリケーターを用いた
高パワープロセスによって、大面積の円筒形基体上に光
導電性半導体薄膜を堆積形成させる低圧マイクロ波プラ
ズマCVD法及び装置が開示されているが、大面積基体
としては円筒形の基体、即ち、電子写真用光受容体とし
てのドラムに限られており、大面積且つ長尺の基体への
適用はなされていない。
On the other hand, US Pat. No. 4,729,341 discloses that a photoconductive semiconductor thin film is deposited on a large-sized cylindrical substrate by a high power process using a pair of radiation type waveguide applicators. Although a low-pressure microwave plasma CVD method and apparatus to be formed are disclosed, the large-area substrate is limited to a cylindrical substrate, that is, a drum as a photoreceptor for electrophotography. No application to the substrate has been made.

【0035】以上の事態を踏まえれば、量産に適してい
るといわれるマイクロ波プラズマCVD法(以下「μW
−CVD法」と略記する)とロール・ツー・ロール生産
方法を合理的に組み合わせれば更にスループットの大き
い量産方法となる。
In view of the above situation, the microwave plasma CVD method (hereinafter referred to as “μW
-CVD method) and a roll-to-roll production method are rationally combined to provide a mass production method with even higher throughput.

【0036】次に、前述の両方法を組み合わせたロール
・ツー・ロールμWプラズマCVD法(以下「R−Rμ
WCVD法」と略記する)を利用して、a−SiGe層
をi層(光電変換層)に用いたa−SiGe単層(シン
グル)セル太陽電池を作製する例を取り挙げ、その方法
の概略を述べる。
Next, a roll-to-roll μW plasma CVD method (hereinafter referred to as “R-Rμ
An example of producing an a-SiGe single-layer (single) cell solar cell using an a-SiGe layer as an i-layer (photoelectric conversion layer) using a "WCVD method" is briefly described. State.

【0037】R−RμWCVD法による生産装置は、ロ
ール状に巻かれたボビンからa−SiGe膜形成用の帯
状基体を連続的に送り出して太陽電池を構成する少なく
ともn型a−Si層、i型a−SiGe層、p型a−S
i層等を含む層からなる複数の層を各々別個の反応容器
である成膜室内で形成するものであるが、各々の成膜空
間においては減圧状態を維持しながら、基体の複数の成
膜室間での移動を可能にし、かつ各々の成膜室内に供給
される、例えばn型a−Si層、p型a−Si層等の原
料となるガスが相互に拡散、混入する事を防止する機能
を有する連結部材(一般的に「ガス・ゲート」あるいは
単に「ゲート」と呼称される。)を具備している。
The production apparatus using the R-R μW CVD method continuously feeds a band-shaped substrate for forming an a-SiGe film from a bobbin wound in a roll shape to form at least an n-type a-Si layer and an i-type a-SiGe layer, p-type a-S
A plurality of layers composed of layers including an i-layer and the like are formed in a deposition chamber, which is a separate reaction vessel, and a plurality of layers of a substrate are formed while maintaining a reduced pressure in each deposition space. Enables movement between chambers and prevents mutual diffusion and mixing of the raw material gas supplied to each deposition chamber, such as an n-type a-Si layer and a p-type a-Si layer. A connecting member (generally referred to as "gas gate" or simply "gate").

【0038】図15はR−RμWCVD方式によるa−
SiGe太陽電池等の半導体素子の生産装置を示す模式
図であり、図15において、1501はa−Si膜を堆
積する帯状基体(以降、単に基体と記す)であり、通
常、変形可能な導電性基体、例えばステンレス、アルミ
ニウム等の薄板あるいは非導電性薄板に導電性薄膜等を
コーティングした部材が用いられる。基体1501は円
形のボビン1511に巻きつけられ、送り出し室151
0内に据えつけられる。送り出し室1510内に設置さ
れたボビンから送り出された基体1501は、ガス・ゲ
ート(以降、単に“ゲート”と記す)1520、n型a
−Si成膜室1530、ゲート1540、i型a−Si
Ge成膜室1550、ゲート1560、p型a−Si成
膜室1570、ゲート1580を通過し、巻き取り室1
590内に設置された巻き取りボビン1591に巻き取
られる。
FIG. 15 shows an a-
It is a schematic diagram which shows the production apparatus of semiconductor elements, such as a SiGe solar cell, In FIG. 15, 1501 is a strip | belt-shaped base | substrate (only henceforth a base | substrate) which deposits an a-Si film | membrane, Usually, deformable electroconductive A member obtained by coating a base material, for example, a thin plate of stainless steel, aluminum or the like, or a non-conductive thin plate with a conductive thin film or the like is used. The base 1501 is wound around a circular bobbin 1511 and the delivery chamber 151
Installed within 0. The substrate 1501 delivered from the bobbin installed in the delivery chamber 1510 includes a gas gate (hereinafter simply referred to as “gate”) 1520 and an n-type a
-Si film formation chamber 1530, gate 1540, i-type a-Si
After passing through the Ge film forming chamber 1550, the gate 1560, the p-type a-Si film forming chamber 1570, and the gate 1580, the winding chamber 1
It is taken up by a take-up bobbin 1591 installed in 590.

【0039】1530a,1550a,1570aはマ
イクロ波を放電空間に放射する為の誘電体窓からなるア
プリケーターであり、各々誘電体窓に垂直方向に設置さ
れた矩形導波管1530b,1550b,1570bを
通して不図示のマイクロ波電源より電力を印加され、各
々の成膜室内の放電空間でグロー放電が生起される。1
502a〜1506aは各々堆積膜形成の原料となるガ
スが充填されており、1502aはSiH4 ガス、15
03aはGeH4 ガス、1504aはH2 ガス、150
5aはPH3 ガス、1506aはB2 6 ガスが充填さ
れている。
Reference numerals 1530a, 1550a, and 1570a denote applicators composed of dielectric windows for radiating microwaves to the discharge space. The applicators do not pass through rectangular waveguides 1530b, 1550b, and 1570b that are respectively provided in a direction perpendicular to the dielectric windows. Electric power is applied from the illustrated microwave power supply, and a glow discharge is generated in a discharge space in each film forming chamber. 1
502a~1506a gas each serving as a raw material of the deposited film formation is filled, 1502a is SiH 4 gas, 15
03a is GeH 4 gas, 1504a is H 2 gas, 150
5a is filled with PH 3 gas, and 1506a is filled with B 2 H 6 gas.

【0040】各々のガスは開閉バルブ1502b〜15
06b及び減圧器1502c〜1506cを通ってガス
混合器1530c,1550c,1570cに導かれ
る。ガス混合器1530c〜1570cて所望の流量、
及び混合比とされた原料ガスは、ガス導入ライン153
0d,1550d,1570dを通って各成膜室内に噴
出する。成膜室内に導入されたガスは、油拡散ポンプ、
メカニカル・ブースター・ポンプ及びロータリー・ポン
プ等からなる排気装置1510e,1530e,155
0e,1570e,1590eにより、各室内での圧力
を所望のものとするように調整されながら排気され、不
図示の排ガス処理装置へ導かれる。又、1530f,1
550f,1570fは各々基板加熱用ヒーターであ
り、各々電源1530g,1550g,1570gより
電力が供給される。
Each gas is used as an on-off valve 1502b-15.
06b and decompressors 1502c to 1506c, and are guided to gas mixers 1530c, 1550c, and 1570c. Gas mixers 1530c to 1570c for desired flow rate,
The raw material gas having the mixing ratio is supplied to a gas introduction line 153.
The gas is ejected into each deposition chamber through 0d, 1550d, and 1570d. The gas introduced into the deposition chamber is
Exhaust devices 1510e, 1530e, 155 composed of mechanical booster pumps, rotary pumps, etc.
With 0e, 1570e, and 1590e, the air is exhausted while being adjusted to a desired pressure in each chamber, and is guided to an exhaust gas treatment device (not shown). Also, 1530f, 1
Reference numerals 550f and 1570f denote substrate heating heaters, respectively, to which power is supplied from power supplies 1530g, 1550g and 1570g, respectively.

【0041】1541,1561はゲートの開口断面積
を調節する部品であり、ガス流路を狭くして、各成膜室
間同志でのガスの相互拡散を減少させている。さらにゲ
ートにはガス導入口1542,1562より、膜形成に
悪影響を与えないガス、例えばH2 、He等のガスがボ
ンベ1507aから減圧器1507b、流量調節器15
07c,1507dを通って供給され、各成膜室内の原
料ガスの相互拡散を更に抑えている。
Reference numerals 1541 and 1561 denote components for adjusting the opening cross-sectional area of the gate. The gas passage is narrowed to reduce mutual diffusion of gas between the respective film forming chambers. Further, a gas that does not adversely affect film formation, for example, a gas such as H 2 or He, is supplied from the gas inlets 1542 and 1562 to the gate from the cylinder 1507 a to the pressure reducer 1507 b and the flow controller 15.
07c and 1507d to further suppress the mutual diffusion of the source gas in each film forming chamber.

【0042】送り出し室1510より送り出された基体
1501は、次々と各成膜室内を進み、その表面にn型
a−Si膜、i型a−SiGe膜、p型a−Si膜を形
成されて最終的に巻き取り室1590に入る。
The substrate 1501 delivered from the delivery chamber 1510 advances in each deposition chamber one after another, and an n-type a-Si film, an i-type a-SiGe film, and a p-type a-Si film are formed on the surface thereof. Finally, it enters the winding chamber 1590.

【0043】まず、n型a−Si成膜室1530内では
基体1501はヒータ1530fにより加熱され、所望
の温度にされる。又、ガス混合器1530cによりn型
a−Si膜の原料になるSiH4 、H2 、PH3 等のガ
スが各々最適の流量で混合され、成膜室1530に導入
される。同時にマイクロ波電力が導波管1530b及び
アプリケーター1530aを通して与えられ、成膜空間
内にグロー放電を生起せしめ、基体1501の表面にn
型a−Si膜を形成する。
First, in the n-type a-Si film forming chamber 1530, the base 1501 is heated by the heater 1530f to a desired temperature. Further, gases such as SiH 4 , H 2 , PH 3, etc., which are raw materials for the n-type a-Si film, are mixed at optimal flow rates by the gas mixer 1530 c and introduced into the film forming chamber 1530. At the same time, microwave power is applied through the waveguide 1530b and the applicator 1530a, causing a glow discharge in the film formation space and causing n on the surface of the substrate 1501.
A mold a-Si film is formed.

【0044】次に、基体はゲート1540内を進み、i
型a−SiGe成膜室1550内に入る。成膜室155
0内では先述と同様に最適流量に設定されたSiH4
GeH4 、H2 ガスに最適パワーを与え、前記n型a−
Si膜上に所望のi型a−SiGe膜を形成する。以下
同様に、基体1501はゲート1560、p型a−Si
成膜室1570を経て巻き取り室1590内のボビン1
591に巻き取られる。このようにして、基体を次々と
n型、i型、p型成膜室を通過させてゆく為に、ロール
・ツー・ロール方式の生産装置では極めて高いスループ
ットが得られる。
Next, the substrate proceeds in the gate 1540, and i
It enters the mold a-SiGe film formation chamber 1550. Film forming chamber 155
In the case of 0, SiH 4 set to the optimum flow rate as described above,
Optimum power is given to GeH 4 and H 2 gas, and the n-type a-
A desired i-type a-SiGe film is formed on the Si film. Similarly, the base 1501 is formed by a gate 1560 and a p-type a-Si
The bobbin 1 in the winding chamber 1590 via the film forming chamber 1570
591. In this manner, since the substrate is successively passed through the n-type, i-type, and p-type film forming chambers, an extremely high throughput can be obtained in the roll-to-roll type production apparatus.

【0045】以上、R−RμWCVD方式堆積膜形成装
置を利用したa−SiGe太陽電池の作製法を述べた
が、本例においては、a−SiGeは単一バンドギャッ
プであった。
As described above, the method of manufacturing an a-SiGe solar cell using the R-R μW CVD type deposited film forming apparatus has been described. In this example, a-SiGe had a single band gap.

【0046】前述したグレーディド・バンドギャップの
a−SiGe層を持つ、太陽電池をR−RμWCVD方
式生産装置で実現しようとした時には以下に記述する困
難があった。
When an attempt was made to realize a solar cell having an a-SiGe layer having the above-mentioned graded band gap with an R-R μW CVD type production apparatus, there were difficulties described below.

【0047】図18は、R−RμWCVD方式を使って
グレーディド・バンドギャップを持つa−SiGe膜を
光起電力層とする太陽電池を作製する際のi層すなわち
a−SiGe層を形成する成膜空間を取り出して示した
模式図である。p型a−Si層及びn型a−Si層を堆
積する為の成膜空間は前述の場合と全く同様なのでここ
では割愛する。図18において、1801は帯状基体で
ある。1802は減圧状態を作り出す為の真空チャンバ
ーであり、下部に設けられた排気口1804を通して、
拡散ポンプ等からなる排気手段1805につながってい
る。1803は成膜空間チャンバーであり、基体180
1と併わせて成膜空間を形づくっている。
FIG. 18 shows an example of forming an i-layer, ie, an a-SiGe layer, when manufacturing a solar cell using an a-SiGe film having a graded band gap as a photovoltaic layer using the R-R μWCVD method. It is the schematic diagram which took out and showed the film space. The film formation space for depositing the p-type a-Si layer and the n-type a-Si layer is completely the same as in the above-mentioned case, and is omitted here. In FIG. 18, reference numeral 1801 denotes a band-shaped base. Reference numeral 1802 denotes a vacuum chamber for creating a reduced pressure state.
It is connected to an exhaust unit 1805 composed of a diffusion pump or the like. Reference numeral 1803 denotes a film formation space chamber,
Together with 1, the film forming space is formed.

【0048】1820はSiH4 ガス・ライン、182
1はGeH4 ガスライン、1822はH2 ガス・ライン
である。各々のガスはガス混合器1814a,1814
b,1814c,1814dにつながっており、ガス混
合器1814a〜1814dにて所望のガス流量、比率
で混合されたガスは各々ガス・パイプ1813a,18
13b,1813c,1813dを通って、各々ガス放
出口1812a,1812b,1812c,1812d
より成膜空間に放出する。
1820 is a SiH 4 gas line, 182
1 is a GeH 4 gas line, and 1822 is an H 2 gas line. Each gas is supplied to a gas mixer 1814a, 1814
b, 1814c and 1814d, and the gas mixed at a desired gas flow rate and ratio in the gas mixers 1814a to 1814d are respectively connected to gas pipes 1813a and 1813a.
13b, 1813c, and 1813d, and the gas outlets 1812a, 1812b, 1812c, and 1812d, respectively.
It is released to the film formation space.

【0049】1810a,1810b,1810c,1
810dは成膜空間へマイクロ波を導入する為の誘電体
窓を有するアプリケーターであり、不図示のマイクロ波
電源から、導波管1811a,1811b,1811
c,1811dを通ってマイクロ波が投入され、成膜空
間にマイクロ波グロー放電プラズマが励起され、基体1
801上に所望のa−SiGe層が堆積する。
1810a, 1810b, 1810c, 1
Reference numeral 810d denotes an applicator having a dielectric window for introducing microwaves into the film formation space, and a waveguide 1811a, 1811b, 1811 from a microwave power supply (not shown).
c, 1811 d, microwaves are applied, and microwave glow discharge plasma is excited in the film forming space, and
A desired a-SiGe layer is deposited on 801.

【0050】ここでグレーディド・バンドキャップのa
−SiGe層を堆積するには、ガス混合器1814a〜
1814dにて混合するSiH4 ガスGeH4 ガスの混
合比を変えてやれば良い。具体的に、例えば、 ガス混合器1814aにて SiH4 ガス100scc
m (GeH4 0%) ガス混合器1814bにて SiH4 ガス 90scc
m GeH4 ガス 10sccm (GeH4 10%) ガス混合器1814cにて SiH4 ガス 50scc
m GeH4 ガス 50sccm (GeH4 50%) ガス混合器1814dにて SiH4 ガス100scc
m (GeH4 0%) とすることにより、ガス吹出口1812c近辺で、膜中
のGe比率で最大であり、従ってバンドギャップが極小
値となるようなグレーディド・バンドギャップa−Si
Ge層が形成される。この時のa−SiGe層のバンド
ギャップ・プロファイルを図19に示す。
Here, the graded band cap a
-For depositing the SiGe layer, a gas mixer 1814a-
The mixing ratio of the SiH 4 gas and the GeH 4 gas mixed at 1814 d may be changed. Specifically, for example, in a gas mixer 1814a, SiH 4 gas 100scc
m (GeH 4 0%) SiH 4 gas 90scc in the gas mixer 1814b
m GeH 4 gas 10 sccm (GeH 4 10%) SiH 4 gas 50 sccc in the gas mixer 1814 c
m GeH 4 gas 50 sccm (GeH 4 50%) SiH 4 gas 100 sccc in a gas mixer 1814d
m (GeH 4 0%), a graded band gap a-Si having a maximum Ge ratio in the film in the vicinity of the gas outlet 1812c and thus having a minimal band gap.
A Ge layer is formed. FIG. 19 shows the band gap profile of the a-SiGe layer at this time.

【0051】図19においてEcは伝導帯のエネルギー
準位を示し、Evは価電子帯のエネルギー準位を示す。
又、Ec´はa−Si単独膜の場合の伝導帯のエネルギ
ー準位を示し、Ev´はその時の価電子帯のエネルギー
準位を示す。すなわち本例において体製したa−SiG
e膜はp層側界面、n層側界面ともにa−Si膜のバン
ドギャップ迄拡大しておらず相当量のGeが含まれてい
ることを示している。その結果、p層側、n層側ともに
良好なエネルギー・マッチングがとれず光キャリアの注
入効率が低下し、太陽電池効率が低下するという問題が
発生していた。
In FIG. 19, Ec indicates the energy level of the conduction band, and Ev indicates the energy level of the valence band.
Ec 'indicates the energy level of the conduction band in the case of the a-Si single film, and Ev' indicates the energy level of the valence band at that time. That is, the a-SiG body made in this example
The e-film does not expand to the band gap of the a-Si film at both the p-layer side interface and the n-layer side interface, indicating that a considerable amount of Ge is contained. As a result, satisfactory energy matching cannot be obtained on both the p-layer side and the n-layer side, and the problem has arisen that the injection efficiency of photocarriers decreases and the solar cell efficiency decreases.

【0052】こうした問題を避ける為に、原料ガス中の
GeH4 ガスの比率を下げる、すなわち、a−SiGe
中のGe含有量を減らす方法が考えられる。しかし、こ
の方法においては確かにp層側、n層側のバンドギャッ
プが拡大し、各々の層との良好な接合を形成でき、キャ
リアの注入効率は上がるが、平均としてバンドギャップ
が拡大してしまうことになり発生するキャリアの量自体
が減少してしまい、結果として優れた太陽電池効率を得
ることができなかった。
In order to avoid such a problem, the ratio of the GeH 4 gas in the source gas is reduced, that is, a-SiGe
A method for reducing the Ge content in the steel is considered. However, in this method, the band gaps on the p-layer side and the n-layer side are widened, and a good junction with each layer can be formed, and the carrier injection efficiency increases. As a result, the amount of generated carrier itself was reduced, and as a result, excellent solar cell efficiency could not be obtained.

【0053】又、上述の問題を避ける更に別の方法とし
て成膜空間を更に延長し、ガス放出口を更に多数設ける
方法がある。すなわち図18において成膜室1803を
更に左右に延長し、延長した左右各々の箇所に新たにガ
ス放出口を設け、両ガス放出口よりSiH4 ガスのみを
流すことによりa−SiGe層中の、p層側、n層側に
Si含有率の高い領域を延長する方法である。しかし、
この方法にも更に多数のガス・ライン、ガス放出口、ガ
ス混合器を要し、装置建造にかかるコストが著しく増大
するという欠点があった。
Further, as another method for avoiding the above-mentioned problem, there is a method of further extending the film forming space and providing a larger number of gas outlets. That is, in FIG. 18, the film forming chamber 1803 is further extended right and left, and a new gas outlet is provided at each of the extended left and right portions, and only the SiH 4 gas flows from both gas outlets, so that This is a method of extending a region having a high Si content to the p-layer side and the n-layer side. But,
This method also requires a large number of gas lines, gas outlets, and gas mixers, and has the drawback that the cost for constructing the apparatus is significantly increased.

【0054】以上記述してきた問題点をまとめるなら
ば、従来、バッジ式の生産装置で自在に膜組成を変化さ
せ、どのようなプロファイルのグレーディド・バンドギ
ャップa−SiGe膜を作製する事が良いかは判明して
いたが、組成を時間的にではなく位置的に変化させるR
−RμWCVD法式では、こうした理想的なグレーディ
ド・バンドギャップa−SiGe膜を作成する事が困難
であったということである。
To summarize the problems described above, it is better to prepare a graded band gap a-SiGe film of any profile by changing the film composition freely using a badge type production apparatus. Is known, but R which changes the composition positionally, not temporally,
According to the -RμWCVD method, it is difficult to form such an ideal graded band gap a-SiGe film.

【0055】以上の説明は光起電力素子におけるa−S
iGe膜を特に取りあげ説明したが、こうした問題は本
例に限られるものではない。すなわち、一例として光起
電力素子の作製に限ってみても、光入射側の材料にa−
SiC、a−SiN等の高バンドキャップの非晶質半導
体化合物を組成を連続的に変化させようという際にも、
前述の界面における理想的な組成制御は困難であり又、
ロール・ツー・ロール方式でドーピング剤を含む組成制
御を界面近傍で理想的に行なうことは不可能であるとい
う問題があった。
The above description is based on the a-S
Although the iGe film has been particularly described, such a problem is not limited to this example. That is, as an example, even if it is limited to the fabrication of a photovoltaic element, the material on the light incident side is a-
When continuously changing the composition of a high band-cap amorphous semiconductor compound such as SiC or a-SiN,
It is difficult to control the ideal composition at the aforementioned interface,
There is a problem that it is impossible to ideally control the composition including the doping agent in the vicinity of the interface by the roll-to-roll method.

【0056】[0056]

【発明が解決するための課題】以上説明したように、本
発明はR−RμWCVD方式を用いて連続的に組成変化
する、例えば、a−SiGe、a−SiC等の非晶質半
導体化合物、あるいは半導体素子への価電子制御剤のド
ーピング量が連続的に変化する膜等を含む、例えば光起
電力素子等の素子を作製する際に、前記素子の端面ある
いは他の種の膜との積層である場合には他の膜との界面
における組成制御を所望の通りに実現出来、理想的な接
合面を形成して、良好な特性の素子を作製する方法を提
供するものである。
As described above, according to the present invention, an amorphous semiconductor compound such as a-SiGe, a-SiC, or the like, whose composition continuously changes using the R-R μW CVD method, or Including a film or the like in which the doping amount of a valence electron controlling agent to a semiconductor element continuously changes, for example, when manufacturing an element such as a photovoltaic element, by stacking with the end face of the element or a film of another kind. In some cases, it is intended to provide a method for producing a device having excellent characteristics by forming an ideal bonding surface by controlling the composition at the interface with another film as desired.

【0057】本発明の更なる目的は、上記良好な特性を
持つ例えば光起電力素子を大面積で多量にかつ安価で作
製可能な方法を提供することにある。
A further object of the present invention is to provide a method capable of producing a large number of photovoltaic elements having the above-mentioned good characteristics in a large area at low cost.

【0058】[0058]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のマイ
クロ波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を
用いた堆積膜形成方法は、帯状基体を成膜空間の側壁の
1つとなるようにして、長手方向に連続的に移動させな
がら、前記成膜空間内にガス供給手段を介して成膜用ガ
スを導入するとともにマイクロ波エネルギーをマイクロ
波アプリケーター手段により前記成膜空間内に放射させ
てマイクロ波プラズマを生起させ、移動する前記帯状基
体の被堆積面上に連続的に堆積膜を形成するマイクロ波
プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を用いた
堆積膜形成法において、 前記帯状基体の移動方向に沿っ
て互いに離間して設けられた複数のガス放出口のうち第
1のガス放出口から第1の元素を含む第1のガスを前記
成膜空間に放出し、前記第1のガス放出口とは離間した
第2のガス放出口から前記第1の元素を含まず第2の元
素を含む第2のガスを前記成膜空間に放出して前記堆積
膜を形成する時に、 前記第2のガス放出口より前記第1
のガス放出口に近い位置に偏在して設けられたガス排出
口より前記成膜空間内を排気して、前記成膜空間内の前
記第1のガス放出口付近の前記第1の元素の濃度を前記
第2のガス放出口付近の前記元素の濃度より高くするこ
とにより、 前記帯状基体上に前記第1の元素と前記第2
の元素との組成比が膜厚方向に変化する膜を形成する
とを特徴とする。本発明に係る第2のマイクロ波プラズ
マCVD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜
形成方法は、帯状基体を成膜空間の側壁の1つとなるよ
うにして、長手方向に連続的に移動させながら、前記成
膜空間内にガス供給手段を介して成膜用ガスを導入する
とともにマイクロ波エネルギーをマイクロ波アプリケー
ター手段により前記成膜空間内に放射させてマイクロ波
プラズマを生起させ、移動する前記帯状基体の被堆積面
上に連続的に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCV
D法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形成法
において、 前記帯状基体の移動方向に沿って互いに離間
して設けられた複数のガス放出口のうち第1のガス放出
口から第1の元素を含む第1のガスを前記成膜空間に放
し、前記第1のガス放出口とは離間した第2のガス放
出口から前記第1の元素を含まず第2の元素を含む第2
のガスを前記成膜空間に放出して前記堆積膜を形成する
時に、 前記第1のガスの供給流量を前記第2のガスの供
給流量より少なくして前記成膜空間内の前記第1のガス
放出口付近の圧力を前記第2のガス放出口付近の圧力よ
り低くし、前記成膜空間内の前記第1のガス放出口付近
における前記第1の元素の濃度を前記第2のガス放出口
付近における前記元素の濃度より高くすることにより、
前記帯状基体上に前記第1の元素と前記第2の元素との
組成比が膜厚方向に変化する膜を形成することを特徴と
する。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] A first microphone according to the present invention.
Chromatic plasma CVD method and roll-to-roll method
The deposited film forming method used is such that the band-shaped substrate is formed on the side wall of the film forming space.
Do not move continuously in the longitudinal direction
Meanwhile, the film forming gas is supplied into the film forming space through the gas supply means.
And introduce microwave energy
Radiated into the film deposition space by means of a wave applicator.
Said strip-shaped substrate moving and generating microwave plasma
Microwave continuously forms a deposited film on the surface of the body to be deposited
Using plasma CVD method and roll-to-roll method
In the method of forming a deposited film, the moving direction of the
Out of a plurality of gas outlets
A first gas containing a first element from the first gas discharge port
Released into the film formation space and separated from the first gas discharge port
A second element not containing the first element from the second gas outlet;
Discharging a second gas containing silicon into the film forming space and depositing the second gas.
When forming a film, the first gas is discharged from the second gas outlet.
Gas emission unevenly distributed near the gas outlet
The inside of the film formation space is evacuated from the mouth, and
The concentration of the first element near the first gas discharge port is
Be higher than the concentration of the element near the second gas outlet.
With this, the first element and the second element
The composition ratio of the element is characterized and this <br/> to form a film that varies in thickness direction. Second microwave plasma according to the present invention
Deposited film using the CVD method and the roll-to-roll method
The forming method is such that the strip-shaped substrate is used as one of the side walls of the film forming space.
While moving continuously in the longitudinal direction,
Introducing a film-forming gas into the film space via a gas supply means
Microwave energy with microwave application
Radiated into the deposition space by the
Deposition surface of the strip-shaped substrate that generates and moves plasma
Microwave plasma CV that continuously forms a deposited film on it
Deposition film forming method using D method and roll-to-roll method
At a distance from each other along the moving direction of the band-shaped substrate
Outgassing out of a plurality of gas outlets provided
A first gas containing a first element is discharged from the mouth into the film formation space.
Out and, wherein the first gas discharge ports discharge the second gas spaced
A second element containing the second element without the first element from the outlet
Is discharged into the film forming space to form the deposited film.
Sometimes, the supply flow rate of the first gas is changed to the supply rate of the second gas.
The first gas in the film forming space with a flow rate less than the supply flow rate;
Let the pressure near the outlet be the pressure near the second gas outlet.
Near the first gas outlet in the film forming space.
The concentration of the first element in the second gas outlet
By increasing the concentration of the element in the vicinity,
The first element and the second element on the strip-shaped substrate;
It is characterized by forming a film whose composition ratio changes in the film thickness direction.
I do.

【0059】[0059]

【作用】例えば、グレーディッドバンドギャップのi−
a−SiGe層を有す3層構造の太陽電池(p−a−S
i/i−a−SiGe/n−a−Si)を帯状基板状に
連続して作製する場合、上述した本発明に係る2つの堆
積膜形成方法によれば第2のガス放出口近くにおける
第1の元素の濃度が非常に低くなるため、そこで堆積さ
れる堆積膜中の第1の元素含有量を極めて低い値に抑え
ることができる。また、第1のガス中の第1の元素濃度
を高めても第2のガス放出口付近における第1の元素濃
度を低くできるために、堆積膜中の第1の元素の組成比
を広い範囲で変えることが可能となる。例えば、a−S
iGe層中のGe含有量をn−a−Si及びp−a−S
iとの界面で実質的に0とすることが可能となる。即
ち、p層側及びn層側界面近傍のバンドギャップをa−
Si膜のそれに限りなく近づけることができるため、理
想的な接合を形成することが可能となる。その結果、光
起電力特性の優れた太陽電池を大面積に亘り安価に作製
することが可能となる。
For example, the graded band gap i-
Solar cell having three-layer structure having a-SiGe layer (paS
In the case where i / ia-SiGe / na-Si) is continuously formed in the shape of a strip-shaped substrate, the two banks according to the present invention described above are used.
By the Sekimaku forming method lever, in the vicinity second gas outlet
Since the concentration of the first element becomes very low,
The content of the first element in the deposited film to a very low value
Can be A first element concentration in the first gas;
The first element concentration near the second gas outlet
Composition ratio of the first element in the deposited film
Can be changed in a wide range. For example, a-S
The Ge content in the iGe layer was determined to be na-Si and pa-S.
It becomes possible to make it substantially zero at the interface with i. That is, the band gap near the interface between the p layer side and the n layer side is a-
Since it can be made as close as possible to that of the Si film, an ideal junction can be formed. As a result, a solar cell having excellent photovoltaic characteristics can be manufactured over a large area at low cost.

【0060】[0060]

【実施態様例】以下、実施態様例とともに本発明の構成
をを詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of the present invention will be described below in detail together with embodiments.

【0061】本発明者は図18に示すグレーディド・バ
ンドキャップa−SiGe作製用放電空間を有する図1
5のRoll to Roll生産装置を用いて鋭意研
究を重ねた結果、以下の事実を見出した。
The present inventor has shown in FIG. 1 a discharge space for producing a graded band cap a-SiGe shown in FIG.
As a result of intensive studies using the Roll to Roll production apparatus of No. 5, the following facts were found.

【0062】図18に示す放電空間において、成膜ガス
としてはSiH4 100%ガスをガス放出口1812a
〜1812dより等量成膜空間に放出する。マイクロ波
はアプリケーター1810cよりのみ投入してグロー放
電を生起せしめ、他のアプリケーターにはマイクロ波電
力は投入しない。この状態で静止した帯状基板にa−S
i膜を堆積させた。このようにして帯状基板上に堆積し
たa−Si膜についてその膜厚分布を基板長尺方向に沿
って調べた結果を図20の実線に2001に示す。
In the discharge space shown in FIG. 18, 100% SiH 4 gas is used as a film forming gas,
181812d to the same film formation space. Microwaves are applied only from the applicator 1810c to generate glow discharge, and no microwave power is applied to other applicators. In this state, a-S
An i film was deposited. The result of examining the film thickness distribution of the a-Si film deposited on the belt-like substrate in the longitudinal direction of the substrate is shown by a solid line 2001 in FIG.

【0063】図20において、2011a,2011
b,2011c,2011dは各々図18におけるガス
放出孔1812a,1812b,1812c,1812
dに対応する位置を示す。本図に示す通りa−Si膜の
膜厚はマイクロ波電力を投入した2011c位置を最大
値としたガウス型に近い分布を示している。
In FIG. 20, 2011a, 2011
b, 2011c and 2011d denote gas discharge holes 1812a, 1812b, 1812c and 1812 in FIG.
Indicates the position corresponding to d. As shown in this figure, the thickness of the a-Si film has a distribution close to a Gaussian shape with the maximum value at the 2011c position where the microwave power is applied.

【0064】一方、全く同様の方法にて、すべてのガス
放出口からGeH4 ガスを導入し、アプリケーター18
10cよりのみマイクロ波電力を投入して堆積した非晶
質ゲルマニウム(以降「a−Ge」と略記する)につい
てその膜厚分布を調べた結果を図20の破線2002に
示す。
On the other hand, GeH 4 gas was introduced from all gas outlets in exactly the same manner,
The result of examining the film thickness distribution of amorphous germanium (hereinafter abbreviated as "a-Ge") deposited by applying microwave power only from 10c is shown by a broken line 2002 in FIG.

【0065】以上の結果から、a−Geの膜堆積速度の
成膜空間内分布はa−Si膜堆積分布より狭く、シャー
プになっているが、放電空間の端部においてもかなりの
堆積速度を有している事が分かる。これ等はa−Si膜
及びa−Ge膜が堆積するに際しての前駆体が、ある程
度の拡散距離を有していることによると考えられる。一
方、実際にグレーディド・バンドキャップa−SiGe
層を作製しようとする際には図20の2011a,20
11c,2011dすべての位置にて、アプリケーター
よりマイクロ波電力を投入し、マイクロ波グロー放電を
起こし、その位置におけるa−Si膜の膜堆積速度を上
げるのであるが、既述の事実、すなわち成膜空間端部に
おいてもa−Geの堆積速度が有限であることから膜中
のGe含有率を下げることが有限であることは明らかで
ある。
From the above results, the distribution of the film deposition rate of a-Ge in the film formation space is narrower and sharper than the distribution distribution of the a-Si film deposition. You can see it has. This is presumably because the precursors for depositing the a-Si film and the a-Ge film have a certain diffusion distance. On the other hand, actually a graded band cap a-SiGe
When a layer is to be formed, 2011a and 20a in FIG.
At all positions 11c and 2011d, microwave power is applied from the applicator to cause microwave glow discharge to increase the film deposition rate of the a-Si film at that position. Since the deposition rate of a-Ge is finite even at the end of the space, it is clear that reducing the Ge content in the film is finite.

【0066】以上を換言すれば、前記実験においてa−
Ge膜の堆積速度が実質的に0となる方法を考案しなけ
れば、a−SiGe膜のp層側及びn層側界面近傍での
バンドギャップをa−Si膜のそれと同一にする事は不
可能である。
In other words, in the above experiment, a-
Unless a method for substantially reducing the deposition rate of the Ge film to 0 is devised, it is impossible to make the band gap near the interface between the p-layer and the n-layer of the a-SiGe film the same as that of the a-Si film. It is possible.

【0067】本発明者は以上の知見にもとづいて鋭意検
討を重ねた結果、前記実験においてa−Ge膜の膜厚分
布を急俊なものとし、その成膜速度を急激に0に落とす
方法、すなわち現実のグレーディド・バンドギャップa
−SiGe膜においてp層側及びn層側界面近傍のバン
ドギャップをa−Si膜のそれに限りなく近づける本発
明の方法を見出すに至った。
The present inventor has made intensive studies based on the above findings, and as a result, in the above experiment, a method in which the film thickness distribution of the a-Ge film was made to be steep, and the film forming speed was suddenly reduced to zero, That is, the actual graded band gap a
The inventors have found a method of the present invention for making the band gap near the interface between the p-layer and the n-layer in the -SiGe film as close as possible to that of the a-Si film.

【0068】以下、その具体例を図1を用いて説明す
る。
Hereinafter, a specific example thereof will be described with reference to FIG.

【0069】図1は、図18に示す従来のグレーディド
・バンドギャップa−SiGe成膜室を本発明の方法に
従って改良した装置の一例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an apparatus obtained by improving the conventional graded band gap a-SiGe film forming chamber shown in FIG. 18 according to the method of the present invention.

【0070】図1において、101は帯状基体である。
102は減圧状態を作り出す為の真空チャンバーであ
り、下部に設けられた排気口104を通して、拡散ポン
プ等からなる排気手段105につながっている。103
は成膜チャンバーであり、基体101と併わせて成膜空
間を形づくっている。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a belt-like substrate.
Reference numeral 102 denotes a vacuum chamber for creating a reduced pressure state. The vacuum chamber 102 is connected to an exhaust unit 105 such as a diffusion pump through an exhaust port 104 provided at a lower portion. 103
Denotes a film forming chamber, which forms a film forming space together with the substrate 101.

【0071】120はSiH4 ガス・ライン、121は
GeH4 ガス・ライン、122はH2 ガス・ラインであ
る。各々のガスはガス混合器114a,114b,11
4c,114dにつながっており、ガス混合器114a
〜114dにて所望のガス流量、比率で混合されたガス
は各々ガス・パイプ113a,113b,113c,1
13dを通って、各々ガス放出口112a,112b,
112c,112dより成膜空間に放出する。
Reference numeral 120 denotes a SiH 4 gas line, 121 denotes a GeH 4 gas line, and 122 denotes an H 2 gas line. Each gas is supplied to a gas mixer 114a, 114b, 11
4c, 114d and a gas mixer 114a
The gas mixed at a desired gas flow rate and ratio at 114d to 114d are respectively gas pipes 113a, 113b, 113c, 1
13d, the gas outlets 112a, 112b,
It is discharged from 112c and 112d to the film formation space.

【0072】110a,110b,110c,110d
は成膜空間へマイクロ波を導入するための誘電体窓を有
するアプリケーターであり、不図示のマイクロ波電源か
ら導波管111a,111b,111c,111dを通
ってマイクロ波が投入され、成膜空間にマイクロ波グロ
ー放電プラズマが励起され、基体101上に所望のa−
SiGe膜が堆積する。
110a, 110b, 110c, 110d
Is an applicator having a dielectric window for introducing microwaves into the film formation space. Microwaves are supplied from a microwave power supply (not shown) through waveguides 111a, 111b, 111c, and 111d. Microwave glow discharge plasma is excited, and desired a-
A SiGe film is deposited.

【0073】又、115a,115b,115c,11
5dは圧力計であり、各々ガス放出口112a,112
b,112c,112d近傍の圧力を調べることができ
るように設置されている。
Also, 115a, 115b, 115c, 11
Reference numeral 5d denotes a pressure gauge, which is a gas outlet 112a, 112, respectively.
It is installed so that the pressure near b, 112c, 112d can be checked.

【0074】ここで、グレーディド・バンドギャップの
a−SiGe層を堆積するには、既述の如くガス混合器
114a〜114dにて混合するSiH4 ガスとGeH
4 ガスの比率を各々のガス混合器各に変えてやれば良
い。
Here, in order to deposit an a-SiGe layer having a graded band gap, as described above, SiH 4 gas and GeH mixed with the gas mixers 114 a to 114 d are used.
What is necessary is just to change the ratio of four gases to each gas mixer.

【0075】本図にあらわしたところの本発明の方法を
具体化する手段の従来との相違点は、成膜空間103の
底部に開けられた穴の配置にある。すなわちガス放出口
112c近辺にて最もバンドギャップの小さな、つまり
Ge含有率の最も高いa−SiGe膜を得ようとする
時、その位置に対応する箇所に排気口を集中して設けた
ことに特徴がある。この時のガスの流れを模式的にあら
わしたのが図2である。
The difference between the means embodying the method of the present invention and the conventional one, which is shown in the figure, lies in the arrangement of holes formed in the bottom of the film formation space 103. That is, when an a-SiGe film having the smallest band gap, that is, the highest Ge content is to be obtained in the vicinity of the gas emission port 112c, the exhaust port is provided in a concentrated manner at a position corresponding to the position. There is. FIG. 2 schematically shows the gas flow at this time.

【0076】図2において、201は真空容器、202
は拡散ポンプ等からなる排気手段、203は成膜空間を
形づくる為のチャンバー、204a〜204dはガス放
出孔、205はチャンバー203の底部に設けられた排
気穴、206は帯状基体である。
In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a vacuum vessel;
Reference numeral 203 denotes an exhaust unit including a diffusion pump or the like; 203, a chamber for forming a film forming space; 204a to 204d, gas discharge holes; 205, an exhaust hole provided at the bottom of the chamber 203;

【0077】本発明の図2の構成において、圧力は20
4a,204dが高く、204b,204cが低くなっ
ておりガスの流れは図中矢印で示す通りに排気孔に向う
流れをもっている。このようなガスの流れを作りだすこ
とにより、例えばガス放出孔204b及び204cから
成膜空間に流れ出たGeH4 ガス、及びGeH4 ガスの
マイクロ波電力により励起されて膜堆積前の前駆体とな
った成分は、ガス放出口204a,204dから放出さ
れるガスの流れに邪魔されて、こうした前駆体は放電空
間端部に届くことがなくなり、実質的にその箇所でのG
e成分の堆積速度はほぼ0となる。
In the configuration of FIG. 2 of the present invention, the pressure is 20
4a and 204d are high and 204b and 204c are low, and the gas flow has a flow toward the exhaust hole as shown by the arrow in the figure. By creating such a gas flow, for example, GeH 4 gas flowing out into the film formation space from the gas release holes 204b and 204c, and a precursor before film deposition by being excited by microwave power of the GeH 4 gas The components are obstructed by the flow of the gas released from the gas discharge ports 204a and 204d, so that such a precursor does not reach the end of the discharge space, and substantially G at that point.
The deposition rate of the e component is almost zero.

【0078】以上の事実は次の実験により確認された。The above fact was confirmed by the following experiment.

【0079】図1に示す放電空間において成膜ガスとし
ては、GeH4 100%ガスをガス放出口112a〜1
12dより等量成膜空間に放出する。マイクロ波はアプ
リケーター110cよりのみ投入してグロー放電を生起
せしめ、他のアプリケーターにはマイクロ波電力は投入
しない。この状態で静止した帯状基板にa−Ge膜を堆
積させた。このようにして帯状基板上に堆積したa−G
e膜についてその膜厚分布を基板長尺方向に沿って調べ
た結果を図3の実線に示す。
In the discharge space shown in FIG. 1, 100% gas of GeH 4 was used as a film forming gas.
An equivalent amount is released from 12d into the film formation space. Microwaves are applied only from the applicator 110c to generate glow discharge, and no microwave power is applied to other applicators. In this state, an a-Ge film was deposited on the band-shaped substrate that was stationary. The a-G deposited on the strip substrate in this manner
The result of examining the film thickness distribution of the e film along the longitudinal direction of the substrate is shown by the solid line in FIG.

【0080】図3において301a,301b,301
c,301dは各々図1におけるガス放出孔112a,
112b,112c,112dに対応する位置を示す。
a−Ge膜の膜厚が301c位置を最大値としたガウス
型に近い分布を示している点は既述の実験と同様である
が、分布形はよりシャープになっており、成膜空間端部
でのa−Ge膜の膜堆積速度は0である。
In FIG. 3, 301a, 301b, 301
c and 301d are gas discharge holes 112a,
Positions corresponding to 112b, 112c, 112d are shown.
The point that the film thickness of the a-Ge film shows a distribution close to Gaussian with the maximum value at the position 301c is similar to the above-described experiment, but the distribution shape is sharper and The film deposition rate of the a-Ge film in the portion is 0.

【0081】以上の事実は本発明の堆積膜形成法によれ
ばガス放出口112a〜112dから適宜SiH4 ガス
とGeH4 ガスの流量を調整して流し、110a〜11
0dのすべてのアプリケーターにマイクロ波を導入して
膜堆積を行なった時に成膜空間端部でのGeの含有率を
0とし、バンドギャップをa−Siのそれと同一である
膜を作製可能であることを示している。
The above facts indicate that according to the deposited film forming method of the present invention, the flow rates of the SiH 4 gas and the GeH 4 gas are appropriately adjusted from the gas discharge ports 112a to 112d and flowed.
When a microwave is introduced into all the applicators of 0d to perform film deposition, the content of Ge at the end of the film formation space is set to 0, and a film having the same band gap as that of a-Si can be produced. It is shown that.

【0082】次に、実際に本発明の堆積膜形成法に基づ
いて上記の装置を用いてグレーディド・バンドギャップ
a−SiGeを堆積した。
Next, a graded band gap a-SiGe was actually deposited using the above-described apparatus based on the deposited film forming method of the present invention.

【0083】グレーディド・バンドギャップのa−Si
Ge層を堆積するには、ガス混合114a〜114dに
て混合するSiH4 ガス、GeH4 ガスの混合比を変え
てやれば良い。具体的には、例えば ガス混合器114aにて SiH4 ガス100sccm
(GeH4 0%) ガス混合器114bにて SiH4 ガス 90sccm GeH4 ガス 10sccm (GeH4 10%) ガス混合器114cにて SiH4 ガス 50sccm GeH4 ガス 50sccm (GeH4 50%) ガス混合器114dにて SiH4 ガス100sccm
(GeH4 0%) とすることにより、ガス吹出口112c近辺で、膜中の
Ge比率で極大であり、従ってバンドギャップが極小値
となるようなグレーディド・バンドギャップa−SiG
e層が形成される。以上の条件のもとで実際に堆積した
a−SiGe層のバンドギャップ・プロファイルを図4
に示す。
A-Si of graded band gap
To deposit a Ge layer, the mixing ratio of the SiH 4 gas and the GeH 4 gas mixed in the gas mixtures 114a to 114d may be changed. Specifically, for example, a SiH 4 gas of 100 sccm is
(GeH 4 0%) gas mixer 114b in SiH 4 gas 90 sccm GeH 4 gas 10sccm (GeH 4 10%) gas mixer 114c in SiH 4 gas 50 sccm GeH 4 gas 50sccm (GeH 4 50%) gas mixer 114d At 100 sccm of SiH 4 gas
(GeH 4 0%), a graded band gap a-SiG having a maximum Ge ratio in the film in the vicinity of the gas outlet 112 c and therefore having a minimum band gap value.
An e-layer is formed. FIG. 4 shows the band gap profile of the a-SiGe layer actually deposited under the above conditions.
Shown in

【0084】図4において401a〜401dは各々ガ
ス放出口112a〜112dの位置に相当し、Ecは伝
導帯のエネルギー準位を示し、Evは価電子帯のエネル
ギー準位を示す。又Ec´はa−Si単独膜の場合の伝
導電のエネルギー準位を示し、Ev´はその時の価電子
帯のエネルギー準位を示す。すなわち本例において作製
したa−SiGe膜はp層側界面、n層側界面ともにa
−Si膜のバンドギャップ迄拡大しており、端面ではほ
ぼ完全なa−Si膜が形成されていることが分かる。
In FIG. 4, 401a to 401d correspond to the positions of the gas outlets 112a to 112d, respectively, Ec represents the energy level of the conduction band, and Ev represents the energy level of the valence band. Ec 'indicates the energy level of conduction electricity in the case of the a-Si single film, and Ev' indicates the energy level of the valence band at that time. That is, the a-SiGe film manufactured in this example has a
It can be seen that the a-Si film has been expanded to the band gap of the -Si film, and an almost complete a-Si film is formed on the end face.

【0085】その結果、p層側、n層側ともに良好なエ
ネルギー・マッチング及び接合が形成され光キャリアの
注入効率が良く、又、優れた太陽電池効率をもつ光起電
力素子を形成することができる。
As a result, good energy matching and junction are formed on both the p-layer side and the n-layer side, so that a photovoltaic element having good photocarrier injection efficiency and excellent solar cell efficiency can be formed. it can.

【0086】この時、圧力計115a〜115dにより
測定した成膜空間内の圧力分布を図5に示す。図5にお
いて501a〜501dは各々ガス放出口112a〜1
12dの位置に相当する。
FIG. 5 shows the pressure distribution in the film formation space measured by the pressure gauges 115a to 115d. In FIG. 5, 501a to 501d are gas outlets 112a to 112d, respectively.
This corresponds to the position 12d.

【0087】以上から、Geの含有率が最大となる箇所
の圧力を最小とする本発明の方法が、成膜空間端部での
Ge含有率を下げ、p層側及びn層側両者に良好な接合
を形成できることが明らかになった。
As described above, the method of the present invention in which the pressure at the position where the Ge content becomes the maximum is minimized, the Ge content at the end of the film formation space is reduced, and both the p-layer side and the n-layer side are excellent. It was clarified that a perfect junction could be formed.

【0088】以上、図1に示す装置を用いて本発明の堆
積膜形成法について発明してきたが、本発明の意図は図
1に示した如く、成膜チャンバーの底部の一部にのみ集
中して排気口を設けて、ガス流を制御したことによるも
の以外でも、Ge含有率の高い箇所で圧力が低くなるよ
うにする方法であれば良いのであり、その為の手段は他
にも考えられる。そうした一例を以下に記す。
Although the method of forming a deposited film of the present invention has been invented using the apparatus shown in FIG. 1, the intention of the present invention is to concentrate on only a part of the bottom of the film forming chamber as shown in FIG. Any method other than the method of providing the exhaust port and controlling the gas flow may be a method of reducing the pressure at a location where the Ge content is high, and other means for that may be considered. . One such example is described below.

【0089】成膜装置としては図18に示した成膜空間
低部の排気口が均一に配置されたタイプの装置を使い、
希釈ガス流量により圧力の制御を行なう。その具体例と
して、 ガス混合器1814aにて SiH4 ガス100scc
m H2 ガス 500sccm ガス混合器1814bにて SiH4 ガス 90scc
m GeH4 ガス 10sccm H2 ガス 150sccm ガス混合器1814cにて SiH4 ガス 50scc
m GeH4 ガス 50sccm ガス混合器1814dにて SiH4 ガス100scc
m H2 ガス 500sccm とすることにより、成膜空間端部での圧力をGeの含有
率が最も高い箇所の圧力より高くすることができる。こ
うした方法によっても成膜空間端部で堆積する膜中のG
eの含有率が極少であることを本発明者等は確認してお
り、この結果に関しては実施例において詳説するものと
し、ここでは割愛する。
As the film forming apparatus, an apparatus of the type shown in FIG. 18 in which the exhaust ports in the lower part of the film forming space are uniformly arranged is used.
The pressure is controlled by the dilution gas flow rate. As a specific example, a gas mixer 1814a uses a SiH 4 gas of 100 scc.
mH 2 gas 500 sccm SiH 4 gas 90 sccc in a gas mixer 1814b
m GeH 4 gas 10 sccm H 2 gas 150 sccm SiH 4 gas 50 sccc in a gas mixer 1814 c
m GeH 4 gas 50 sccm SiH 4 gas 100 sccc in the gas mixer 1814d
By setting the mH 2 gas to 500 sccm, the pressure at the end of the film formation space can be made higher than the pressure at the location where the Ge content is highest. Even in such a method, G in the film deposited at the end of the film formation space
The present inventors have confirmed that the content of e is extremely small, and the result will be described in detail in Examples, and is omitted here.

【0090】以上、グレーディド・バンドギャップa−
SiGe膜を作製する場合を特に取り挙げて述べてきた
が、本発明は以上の例に限定されるものでなく、別種の
バンドギャップ・プロファイルの作成及び様々な半導
体、合金の組成制御、又、更には半導体の価電子制御を
行なう際に価電子制御剤のドーピング・プロファイルを
理想的に変化させる場合等、マイクロ波プラズマCVD
法及びロール・ツー・ロール法を用い膜堆積の種々の応
用に適用できることは言うまでもない。
As described above, the graded band gap a−
Although the case of fabricating a SiGe film has been particularly described, the present invention is not limited to the above example, and forms a different kind of bandgap profile and controls the composition of various semiconductors and alloys. In addition, when controlling the doping profile of the valence electron controlling agent ideally when controlling the valence electrons of the semiconductor, the microwave plasma CVD
It is needless to say that the method and the roll-to-roll method can be applied to various applications of film deposition.

【0091】そうした例を次に述べる。[0091] Such an example will be described below.

【0092】まず、非晶質半導体材料及び、それ等の合
金におけるバンドギャップ・プロファイルのバリエーシ
ョンについて述べる。
First, variations of band gap profiles in amorphous semiconductor materials and alloys thereof will be described.

【0093】本発明によって作製される光起電力素子に
おいて好適に用いられるi型半導体層を構成する半導体
材料としては、a−Si:H,a−Si:F,a−S
i:H:F,a−SiC:H,a−SiC:F,a−S
iC:H:F,a−SiGe:H,a−SiGe:F,
a−SiGe:H:F,poly−Si:H,poly
−Si:F,poly−Si:H:F等いわゆるIV族
及びIV族合金系半導体材料の他、II−VI族及びI
II−V族のいわゆる化合物半導体材料等が挙げられ
る。中でもa−SiGe:H,a−SiGe:F,a−
SiGe:H:F,a−SiC:H,a−SiC:F,
a−SiC:H:F等の所謂IV族合金系半導体をi型
半導体層に用いる場合には光の入射側からの禁制帯幅
(バンドギャップ:Egopt)を適宜変化させることによ
り特性を向上出来る事は既に述べた。
Semiconductor materials constituting the i-type semiconductor layer suitably used in the photovoltaic device manufactured according to the present invention include a-Si: H, a-Si: F, and a-S
i: H: F, a-SiC: H, a-SiC: F, a-S
iC: H: F, a-SiGe: H, a-SiGe: F,
a-SiGe: H: F, poly-Si: H, poly
-Si: F, poly-Si: H: F and other so-called group IV and IV group alloy semiconductor materials, as well as II-VI and I
Group II-V so-called compound semiconductor materials and the like can be mentioned. Among them, a-SiGe: H, a-SiGe: F, a-
SiGe: H: F, a-SiC: H, a-SiC: F,
When a so-called group IV alloy semiconductor such as a-SiC: H: F is used for the i-type semiconductor layer, the characteristics are obtained by appropriately changing the forbidden band width (band gap: Eg opt) from the light incident side. We have already mentioned that it can be improved.

【0094】図6(a)〜(d)に様々なバリエーショ
ンのバンドギャップ・プロファイルの具体例を示した。
図中矢印(→)は光の入射側を表わしている。
FIGS. 6A to 6D show specific examples of various variations of band gap profiles.
The arrow (→) in the figure indicates the light incident side.

【0095】図6(a)に示したバンドギャップ・プロ
ファイルは光の入射側よりバンドギャップが一定のもの
である。図6(b)に示したバンドギャップ・プロファ
イルは光の入射側のバンドギャップが狭く、除々にバン
ドギャップが広がるタイプのものでありFF(フィル・
ファクター:曲線因子)の改善に効果がある。図6
(c)に示したバンドギャップ・プロファイルは光の入
射側のバンドギャップが広く、除々にバンドギャップが
狭くなるタイプのものでありVoc:開放電圧の改善に
効果がある。
The band gap profile shown in FIG. 6A has a constant band gap from the light incident side. The band gap profile shown in FIG. 6B is of a type in which the band gap on the light incident side is narrow and the band gap gradually widens.
Factor: curve factor) is effective. FIG.
The band gap profile shown in (c) is of a type in which the band gap on the light incident side is wide and the band gap gradually narrows, and is effective in improving Voc: open-circuit voltage.

【0096】図6(d)に示したバンドギャップ・プロ
ファイルは光の入射側のバンドギャップが広く、比較的
急峻にバンドギャップが狭まり、再び広がっていく既に
述べたタイプのものであり、図6(b)と図6(c)と
を組み合わせて両者の効果を同時に得ることができ又、
理想的な接合面を作る事により、良好な特性を得ること
が出来る。
The bandgap profile shown in FIG. 6D is of the type described above in which the bandgap on the light incident side is wide, the bandgap narrows relatively sharply, and spreads again. By combining (b) and FIG. 6 (c), both effects can be obtained at the same time.
By forming an ideal joint surface, good characteristics can be obtained.

【0097】本発明の方法により、例えば、a−Si:
Hとa−SiGe:Hとを用いて図6(d)に示すバン
ドギャップ・プロファイルをもつi型半導体層を作製す
ることが出来る。また、a−SiC:H(Egopt=2.
05eV)とa−Si:H(Egopt=1.72eV)と
を用いて、図6(c)に示すバンドギャップ・プロファ
イルをもつi型半導体層を作製することが出来る。
According to the method of the present invention, for example, a-Si:
Using H and a-SiGe: H, an i-type semiconductor layer having a band gap profile shown in FIG. 6D can be manufactured. Also, a-SiC: H ( Eg opt = 2.
05EV) and a-Si: by using the H (E g opt = 1.72eV) , can be manufactured i-type semiconductor layer having a band gap profile shown in FIG. 6 (c).

【0098】また、本発明の方法及び装置により図7
(a)〜(d)に示すドーピングプロファイルをもつ半
導体層を作製することが出来る。図中矢印(→)は光の
入射側を表わしている。
Further, the method and apparatus of the present invention
A semiconductor layer having a doping profile shown in (a) to (d) can be manufactured. The arrow (→) in the figure indicates the light incident side.

【0099】図7(a)はノンドープのi型半導体層の
プロファイルである。これに対し、図7(b)は光の入
射側のフェルミレベルが価電子帯よりで、除々にフェル
ミレベルが伝導帯に寄るタイプのものであり、光発生キ
ャリアの再結合を防ぎ、キャリアの走行性を高めるのに
効果がある。図7(c)は光の入射側よりフェルミレベ
ルが除々に価電子帯に寄るタイプのものであり、光の入
射側にn型半導体層を設けた場合に図7(b)の場合と
同様の効果がある。図7(d)は、光の入射側よりほぼ
連続的にフェルミレベルが価電子帯より伝導帯に変化し
ているタイプのものである。
FIG. 7A is a profile of a non-doped i-type semiconductor layer. On the other hand, FIG. 7B shows a type in which the Fermi level on the light incident side is higher than the valence band, and the Fermi level gradually approaches the conduction band. It is effective for improving running performance. FIG. 7 (c) shows a type in which the Fermi level gradually approaches the valence band from the light incident side, and is similar to the case of FIG. 7 (b) when an n-type semiconductor layer is provided on the light incident side. Has the effect. FIG. 7D shows a type in which the Fermi level changes from the valence band to the conduction band almost continuously from the light incident side.

【0100】図7(b)〜(d)に示した連続的にフェ
ルミ準位が変化する堆積膜を形成しようとした時、本発
明の方法では、例えば図7(b)の場合には、光の入射
側で高濃度のドーピングを行なうので光入射側を堆積す
るのに相当する成膜空間内位置で圧力を低いものとし、
成膜空間反対側ではi型半導体とする為ドーパントの流
入を防ぐように高い圧力設定とする。図7(c)の場合
には図7(b)と対称形であり、逆の圧力設定とする。
同様に図7(d)においては膜中間部でフェルミレベル
がi層形となり、もっともドーパント濃度が低いので、
i層形となる膜を堆積するのに相当する成膜空間での位
置での圧力を最も高いものとする。
When forming a deposited film in which the Fermi level continuously changes as shown in FIGS. 7B to 7D, the method of the present invention employs, for example, in the case of FIG. Since high concentration doping is performed on the light incident side, the pressure should be low at a position in the film forming space corresponding to the deposition on the light incident side,
On the opposite side of the film-forming space, a high pressure is set so as to prevent the inflow of the dopant in order to form an i-type semiconductor. In the case of FIG. 7C, the pressure is symmetrical to that of FIG.
Similarly, in FIG. 7D, the Fermi level becomes an i-layer type in the middle of the film and the dopant concentration is the lowest, so that
The pressure at the position in the film formation space corresponding to the deposition of the i-layer film is assumed to be the highest.

【0101】これらのバンドギャップ・プロファイル及
びフェルミレベル・プロファイルの設計を適宜行うこと
により、高光電変換効率の光起電力素子を作製すること
が出来る。特に、これらのプロファイルは、図16に示
したタンデム型又はトリプル型光起電力素子のi型半導
体層に適用されるのが望ましい。
By appropriately designing the band gap profile and the Fermi level profile, a photovoltaic element having high photoelectric conversion efficiency can be manufactured. In particular, these profiles are desirably applied to the i-type semiconductor layer of the tandem or triple photovoltaic element shown in FIG.

【0102】以下、本発明のかかる箇所について更に詳
しく述べてゆくこととする。
Hereinafter, such portions of the present invention will be described in more detail.

【0103】本発明の方法は、連続して移動する帯状部
材上にマイクロ波プラズマCVD法により機能性堆積膜
を連続的に形成する装置であって、前記帯状部材をその
長手方向に連続的に移動させながら、その途中で放電空
間を形成する放電チャンバーとあいまってその内部を実
質的に真空に保持し得る成膜室を有し、前記成膜室内に
マイクロ波プラズマを生起させるための、マイクロ波ア
プリケーター手段と、前記成膜室内を排気する排気手段
と、前記成膜室内に堆積膜形成用原料ガスを導入するた
めの手段と、前記帯状部材を加熱及び/又は冷却するた
めの温度制御手段とを備えていて、前記連続的に移動す
る帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝される側の表
面上に、理想的に組成制御された堆積膜を形成するよう
にしたことを特徴とする堆積膜の連続形成方法である。
The method of the present invention is an apparatus for continuously forming a functional deposition film on a continuously moving strip member by a microwave plasma CVD method, wherein the strip member is continuously formed in the longitudinal direction. While moving, the apparatus has a film forming chamber capable of maintaining the inside thereof substantially in vacuum in combination with a discharge chamber forming a discharge space on the way, and has a microwave for generating microwave plasma in the film forming chamber. Wave applicator means, exhaust means for evacuating the film forming chamber, means for introducing a source gas for forming a deposited film into the film forming chamber, and temperature control means for heating and / or cooling the strip-shaped member And forming a deposition film whose composition is ideally controlled on the surface of the continuously moving belt-shaped member exposed to the microwave plasma. A continuous method for forming a deposited film to be.

【0104】本発明において成膜チャンバー及び帯状部
材を側壁として形成される成膜空間の端面あるいは対向
する両端面には、少なくとも1つ以上の前記マイクロ波
アプリケーター手段を介して、前記マイクロ波エネルギ
ーを前記成膜空間内に放射させるようにする。
In the present invention, the microwave energy is applied to the end face or the opposite end faces of the film forming space formed by using the film forming chamber and the belt-shaped member as side walls via at least one or more microwave applicator means. The light is radiated into the film forming space.

【0105】また、前記マイクロ波アプリケーター手段
は前記端面に垂直方向に配設し、前記マイクロ波エネル
ギーを前記側壁と平行な方向に放射させるようにする。
The microwave applicator means is disposed perpendicular to the end face so as to radiate the microwave energy in a direction parallel to the side wall.

【0106】本発明の方法においては、前記マイクロ波
エネルギーは前記マイクロ波アプリケーター手段の先端
部分に設けられた誘電体窓を介して放射させるようにす
る。
In the method of the present invention, the microwave energy is radiated through a dielectric window provided at a tip portion of the microwave applicator means.

【0107】そして、前記誘電体窓にて前記マイクロ波
アプリケーター手段と前記成膜空間との気密を保持させ
るようにする。
The airtightness between the microwave applicator means and the film forming space is maintained by the dielectric window.

【0108】本発明の方法において、成膜空間内にてマ
イクロ波プラズマを均一に生起させ閉じ込めるには、成
膜空間の両端面のうち片側又は、両側よりマイクロ波エ
ネルギーを放射させ、前記成膜空間内にマイクロ波エネ
ルギーを閉じ込めるようにする。
In the method of the present invention, in order to uniformly generate and confine microwave plasma in the film formation space, microwave energy is radiated from one or both ends of both end surfaces of the film formation space. Try to confine microwave energy in space.

【0109】前記帯状部材の幅が比較的狭い場合には、
片側からマイクロ波エネルギーを放射させるだけでも前
記成膜空間内に生起するマイクロ波プラズマの均一性は
保たれるが、前記帯状部材の幅が、例えばマイクロ波の
波長の1波長を超えるような場合には、両側からマイク
ロ波エネルギーを放射させるのが、マイクロ波プラズマ
の均一性を保つ上で好ましい。
When the width of the belt-like member is relatively narrow,
Even when microwave energy is emitted from only one side, the uniformity of the microwave plasma generated in the film formation space is maintained, but the width of the band-shaped member exceeds, for example, one wavelength of the microwave. It is preferable to radiate microwave energy from both sides in order to maintain uniformity of microwave plasma.

【0110】互いに対向させて配設させる場合には、一
方のマイクロ波アプリケーター手段より放射させたマイ
クロ波エネルギーを、他方のマイクロ波アプリケーター
手段が受信し、受信されたマイクロ波エネルギーが前記
他方のマイクロ波アプリケーター手段に接続されている
マイクロ波電源にまで達して、該マイクロ波電源に損傷
を与えたり、マイクロ波の発振に異常を生ぜしめる等の
悪影響を及ぼすことのないように特別配慮される必要が
ある。具体的には、前記マイクロ波アプリケーター手段
中を進行するマイクロ波の電界方向同志が互いに平行と
ならないように前記マイクロ波アプリケーターを配設す
るようにする。
In the case where the microwave energy is radiated from one microwave applicator means, the other microwave applicator means receives the microwave energy, and the received microwave energy is applied to the other microwave applicator means. Special care must be taken not to reach the microwave power supply connected to the microwave applicator means and to have any adverse effects such as damaging the microwave power supply or causing abnormalities in microwave oscillation. There is. Specifically, the microwave applicator is arranged so that the directions of electric fields of the microwaves traveling in the microwave applicator means are not parallel to each other.

【0111】本発明の方法において、前記成膜空間の両
端面のうち片側のみからマイクロ波エネルギーを放射さ
せる場合には、他方の端面からのマイクロ波エネルギー
の漏洩がないようにすることが必要であり、前記端面を
導電性部材で密封したり、穴径が用いるマイクロ波の波
長の好ましくは1/2波長以下、より好ましくは1/4
波長以下の金網、パンチングボードなどで覆うことが望
ましい。
In the method of the present invention, when microwave energy is emitted from only one of the two end faces of the film forming space, it is necessary to prevent leakage of the microwave energy from the other end face. The end face is sealed with a conductive member, or the hole diameter is preferably 以下 wavelength or less, more preferably 1 / wavelength of the microwave wavelength used.
It is desirable to cover with a wire mesh having a wavelength equal to or less than the wavelength or a punching board.

【0112】勿論、前記成膜空間内で生起するマイクロ
波プラズマの均一性は、前記成膜空間内にマイクロ波エ
ネルギーが十分に伝送される必要があり、前記成膜空間
はいわゆる導波管に類する構造とされるのが望ましい。
そのためには成膜チャンバー及び帯状部材は導電性の材
料で構成されることが好ましいが、帯状部材は少なくと
もその片面が導電処理を施されたものであっても良い。
Needless to say, the uniformity of the microwave plasma generated in the film formation space requires that microwave energy be sufficiently transmitted into the film formation space. It is desirable to have a similar structure.
For this purpose, the film forming chamber and the belt-like member are preferably made of a conductive material. However, the belt-like member may have at least one surface subjected to a conductive treatment.

【0113】前記マイクロ波透過性部材は前記マイクロ
波アプリケーター手段の先端部分に設けられ、前記成膜
室内の真空雰囲気と前記マイクロ波アプリケーター手段
の設置されている外気とを分離し、その内外間に存在し
ている圧力差に耐え得るような構造に設計される。具体
的には、そのマイクロ波の進行方向に対する断面形状が
好ましくは円形、方形、楕円形の平板、ベルジャー状、
ダブレット状、円錐状とされるのが望ましい。
The microwave permeable member is provided at a tip portion of the microwave applicator means, and separates a vacuum atmosphere in the film forming chamber from outside air in which the microwave applicator means is installed. Designed to withstand existing pressure differences. Specifically, the cross-sectional shape of the microwave in the traveling direction is preferably circular, square, elliptical flat plate, bell jar,
Desirably, it has a doublet shape and a conical shape.

【0114】また、前記マイクロ波透過性部材のマイク
ロ波の進行方向に対する厚さは、ここでのマイクロ波の
反射が最少に抑えられるように、用いる材質の誘電率を
考慮して、設計されるのが望ましく、例えば平板状であ
るならばマイクロ波の波長の1/2波長にほぼ等しくさ
れるのが好ましい。更に、その材質としては、マイクロ
波アプリケーター手段から放射されるマイクロ波エネル
ギーを最小の損失で前記成膜室内へ透過させることがで
き、また、前記成膜室内への大気の流入が生じない気密
性の優れたものが好ましく、具体的には石英、アルミ
ナ、窒化ケイ素、ベリリア、マグネシア、ジルコニア、
窒化ホウ素、炭化ケイ素等のガラス又はファインセラミ
ックス等が挙げられる。
The thickness of the microwave transmitting member in the direction in which the microwave travels is designed in consideration of the dielectric constant of the material to be used so that the reflection of the microwave is minimized. Preferably, for example, in the case of a flat plate, it is preferable that the wavelength is substantially equal to a half wavelength of the microwave. Further, the material is such that microwave energy radiated from the microwave applicator means can be transmitted into the film forming chamber with a minimum loss, and airtightness does not occur in the air flowing into the film forming chamber. Are preferred, specifically, quartz, alumina, silicon nitride, beryllia, magnesia, zirconia,
Glass such as boron nitride and silicon carbide, fine ceramics, and the like are included.

【0115】また、前記マイクロ波透過性部材はマイク
ロ波エネルギー及び/又はプラズマエネルギーによる加
熱によって熱劣化(ヒビ割れ、破壊)等を起こすことを
防止するため均一に冷却されることが好ましい。
It is preferable that the microwave permeable member is uniformly cooled in order to prevent heat deterioration (crack, destruction) or the like due to heating by microwave energy and / or plasma energy.

【0116】具体的な冷却手段としては、前記マイクロ
波透過性部材の大気側の面に向けて吹きつけられる冷却
空気流であってもよいし、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段そのものを冷却空気、水、オイル、フレオン等の
冷却媒体にて冷却し前記マイクロ波アプリケーター手段
に接する部分を介して前記マイクロ波透過性部材を冷却
しても良い。前記マイクロ波透過性部材を十分に低い温
度まで冷却することで、比較的高いパワーのマイクロ波
エネルギーを前記成膜室内へ導入しても、発生する熱に
よって前記マイクロ波透過性部材にひび割れ等の破壊を
生じさせることなく、高電子密度のプラズマを生起する
ことができる。
As a specific cooling means, a cooling air flow blown toward the atmosphere-side surface of the microwave permeable member may be used, or the microwave applicator means may be cooled air, water, or the like. The microwave-permeable member may be cooled by a cooling medium such as oil or freon, and cooled through a portion in contact with the microwave applicator means. By cooling the microwave permeable member to a sufficiently low temperature, even if microwave energy of relatively high power is introduced into the film forming chamber, the generated heat may cause the microwave permeable member to have cracks or the like. A high electron density plasma can be generated without causing destruction.

【0117】また、本発明の方法において、前記マイク
ロ波透過性部材がマイクロ波プラズマに接している部分
には、前記帯状部材上と同様膜堆積が起こる。従って、
堆積する膜の種類、特性にもよるが、該堆積膜によって
前記マイクロ波アプリケーター手段から放射されるべき
マイクロ波エネルギーが吸収又は反射等され、前記帯状
部材によって形成される成膜室内へのマイクロ波エネル
ギーの放射量が減少し、放電開始直後に比較して著しく
その変化量が増大した場合には、マイクロ波プラズマの
維持そのものが困難になるばかりでなく、形成される堆
積膜の堆積速度の減少や特性等の変化を生じることがあ
る。このような場合には、前記マイクロ波透過性部材に
堆積される膜をドライエッチング、ウェットエッチン
グ、又は機械的方法等により除去すれば初期状態を復元
できる。特に、前記真空状態を維持したまま堆積膜の除
去を行う方法としてはドライエッチングが好適に用いら
れる。
Further, in the method of the present invention, film deposition occurs on the portion where the microwave permeable member is in contact with the microwave plasma, as on the strip-shaped member. Therefore,
Although it depends on the type and characteristics of the film to be deposited, microwave energy to be radiated from the microwave applicator means is absorbed or reflected by the deposited film, and microwaves into the film forming chamber formed by the band-shaped member are absorbed. If the amount of energy radiation decreases and the amount of change increases significantly compared to immediately after the start of discharge, not only is it difficult to maintain the microwave plasma itself, but also the deposition rate of the deposited film decreases. And changes in characteristics and the like. In such a case, the initial state can be restored by removing the film deposited on the microwave transmitting member by dry etching, wet etching, a mechanical method, or the like. In particular, dry etching is preferably used as a method for removing the deposited film while maintaining the vacuum state.

【0118】また、前記マイクロ波アプリケーター手段
ごと前記成膜室内の真空状態は保持したまま、いわゆる
ロードロック方式で前記成膜室外へ取り出し、前記マイ
クロ波透過性部材上に堆積した膜をウェットエッチング
又は機械的除去等によって剥離して再利用するか、又
は、新品と交換しても良い。
Further, while keeping the vacuum state in the film forming chamber together with the microwave applicator means, the film is taken out of the film forming chamber by a so-called load lock method and the film deposited on the microwave permeable member is subjected to wet etching or It may be separated and reused by mechanical removal or the like, or may be replaced with a new one.

【0119】更には、前記マイクロ波透過性部材の前記
成膜室側の表面に沿って、該マイクロ波透過性部材とほ
ぼ同等のマイクロ波透過性を有する材質からなるシート
を連続的に送ることによって、該シートの表面上に堆積
膜を付着、形成させ、前記マイクロ波プラズマ領域外へ
排出するといった手法を採用することもできる。
Further, a sheet made of a material having a microwave permeability substantially equal to that of the microwave permeable member is continuously fed along the surface of the microwave permeable member on the film forming chamber side. Thus, a method of attaching and forming a deposited film on the surface of the sheet and discharging the deposited film out of the microwave plasma region can also be adopted.

【0120】本発明の方法におけるマイクロ波アプリケ
ーター手段はマイクロ波伝送用導波管と同一規格のもの
であっても良いし、他の規格のものであっても良い。ま
た、前記マイクロ波アプリケーター手段中でのマイクロ
波の伝送モードは、前記成膜室内でのマイクロ波エネル
ギーの伝送を効率良く行わせしめ、且つ、マイクロ波プ
ラズマを安定して生起・維持・制御せしめる上で、単一
モードとなるように前記マイクロ波アプリケーターの寸
法・形状等が設計されるのが望ましい。但し、複数モー
ドが伝送されるようなものであっても、使用する原料ガ
ス、圧力、マイクロ波電力等のマイクロ波プラズマ生起
条件を適宜選択することによって使用することもでき
る。単一モードとなるように設計される場合の伝送モー
ドとしては、例えばTE10モード、TE11モード、eH
1 モード、TM11モード、TM01モード等を挙げること
ができるが、好ましくはTE10モード、TE11モード、
eH1 モードが選択される。そして、前記マイクロ波ア
プリケーター手段には、上述の伝送モードが伝送可能な
導波管が接続され、好ましくは該導波管中の伝送モード
と前記マイクロ波アプリケーター手段中の伝送モードと
は一致させるのが望ましい。前記導波管の種類として
は、使用されるマイクロ波の周波数帯(バンド)及びモ
ードによって適宜選択され、少なくともそのカットオフ
周波数は使用される周波数よりも小さいものであること
が好ましく、具体的にはJIS,EIAJ,IEC,J
AN等の規格の方形導波管、円形導波管、又は楕円導波
管等の他、2.45GHzのマイクロ波用の自社規格と
して、方形の断面の内径で幅96mm×高さ27mmの
もの等を挙げることができる。
The microwave applicator means in the method of the present invention may be of the same standard as the microwave transmission waveguide, or may be of another standard. The microwave transmission mode in the microwave applicator means enables efficient transmission of microwave energy in the film forming chamber and stably generates, maintains, and controls microwave plasma. Therefore, it is desirable that the size, shape, and the like of the microwave applicator are designed to be a single mode. However, even when a plurality of modes are transmitted, they can be used by appropriately selecting microwave plasma generation conditions such as a source gas, pressure, and microwave power to be used. The transmission mode when it is designed to be single mode, for example, TE 10 mode, TE 11 mode, eH
1 mode, TM 11 mode, there may be mentioned a TM 01 mode or the like, preferably TE 10 mode, TE 11 mode,
eH 1 mode is selected. A waveguide capable of transmitting the above-mentioned transmission mode is connected to the microwave applicator means. Preferably, the transmission mode in the waveguide and the transmission mode in the microwave applicator means coincide with each other. Is desirable. The type of the waveguide is appropriately selected depending on the frequency band (band) and mode of the microwave used, and it is preferable that at least the cutoff frequency is smaller than the frequency used. Is JIS, EIAJ, IEC, J
In addition to rectangular waveguides, circular waveguides, elliptical waveguides, etc. of standards such as AN, the company's own standard for 2.45 GHz microwaves has a square cross section with an inner diameter of 96 mm and a height of 27 mm. And the like.

【0121】本発明の方法において、マイクロ波電源よ
り供給されるマイクロ波エネルギーは、前記マイクロ波
アプリケーター手段を介して効率良く前記成膜室内へ放
射されるため、いわゆるマイクロ波アプリケーターに起
因する反射波に関する問題は回避しやすく、マイクロ波
回路においてはスリースタブチューナー又はE−Hチュ
ーナー等のマイクロ波整合回路を用いなくとも比較的安
定した放電を維持することが可能であるが、放電開始前
や放電開始後でも異常放電等により強い反射波を生ずる
ような場合にはマイクロ波電源の保護のために前記マイ
クロ波整合回路を設けることが望ましい。
In the method of the present invention, since the microwave energy supplied from the microwave power supply is efficiently radiated into the film forming chamber through the microwave applicator means, the reflected wave caused by the so-called microwave applicator is used. Is relatively easy to avoid, and in a microwave circuit, a relatively stable discharge can be maintained without using a microwave matching circuit such as a three-stub tuner or an EH tuner. If a strong reflected wave is generated due to abnormal discharge or the like even after the start, it is desirable to provide the microwave matching circuit to protect the microwave power supply.

【0122】本発明の方法において用いられるマイクロ
波電源から供給されるマイクロ波周波数は、好ましくは
民生用に用いられている2.45GHzが挙げられる
が、他の周波数帯のものであっても比較的入手し易いも
のであれば用いることができる。また、安定した放電を
得るには発振様式はいわゆる連続発振であることが望ま
しい、そのリップル幅が、使用出力領域において、好ま
しくは30%以内、より好ましくは10%以内であるこ
とが望ましい。
The microwave frequency supplied from the microwave power source used in the method of the present invention is preferably 2.45 GHz which is used for consumer use. Any material that is easily available can be used. Further, in order to obtain a stable discharge, it is desirable that the oscillation mode is so-called continuous oscillation. The ripple width thereof is preferably within 30%, more preferably within 10% in a used output region.

【0123】次に、本発明の堆積膜形成装置において用
いられる帯状部材について述べる。本発明の方法におい
て好適に用いられる帯状部材の材質としては、マイクロ
波プラズマCVD法による機能性堆積膜形成時に必要と
される温度において変形、歪みが少なく、所望の強度を
有し、また、導電性を有するものであることが好まし
く、具体的にはステンレススチール、アルミニウム及び
その合金、鉄及びその合金、銅及びその合金等の金属の
薄板及びその複合体、及びそれらの表面に異種材質の金
属薄膜及び/またはSiO2,Si3 4 ,Al
2 3 ,AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、
鍍金法等により表面コーティング処理を行ったもの。
又、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ
ート、エポキシ等の耐熱性樹脂性シート又はこれらとガ
ラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバ
ー、金属繊維等との複合体の表面に金属単体または合
金、及び透明導電性酸化物(TCO)等を鍍金、蒸着、
スパッタ、塗布等の方法で導電性処理を行ったものが挙
げられる。
Next, a belt-like member used in the deposited film forming apparatus of the present invention will be described. As the material of the belt-shaped member suitably used in the method of the present invention, deformation, distortion is small at a temperature required at the time of forming a functional deposited film by a microwave plasma CVD method, the material has a desired strength, and It is preferable to have a property, specifically, a thin plate of a metal such as stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys and a composite thereof, and a metal of a different material on their surface. Thin film and / or SiO 2 , Si 3 N 4 , Al
Insulating thin films such as 2 O 3 and AlN are sputtered, vapor-deposited,
Those that have been subjected to surface coating by plating or the like.
In addition, the surface of a heat-resistant resin sheet such as polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, epoxy, or a composite of these with glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber, or the like, may be a simple metal or alloy, and a transparent conductive oxide. (TCO) plating, evaporation,
Examples include those subjected to a conductive treatment by a method such as sputtering and coating.

【0124】勿論、前記帯状部材が金属等の電気導電性
のものであっても、長波長光の基板表面上での反射率を
向上させたり、基板材質と堆積膜との間での構成元素の
相互拡散を防止したり短絡防止用の干渉層とする等の目
的で異種の金属層等を前記基板上の堆積膜が形成される
側に設けても良い。又、前記帯状部材が比較的透明であ
って、該帯状部材の側から光入射を行う層構成の太陽電
池とする場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の
導電性薄膜をあらかじめ堆積形成しておくことが望まし
い。
Of course, even if the belt-shaped member is made of an electrically conductive material such as a metal, the reflectance of long-wavelength light on the substrate surface can be improved or the constituent elements between the substrate material and the deposited film can be improved. A different kind of metal layer or the like may be provided on the side of the substrate on which the deposited film is formed, for the purpose of preventing mutual diffusion of the layers and forming an interference layer for preventing short circuit. When the band-shaped member is relatively transparent and a solar cell having a layer configuration in which light is incident from the side of the band-shaped member, a conductive thin film such as the transparent conductive oxide or a metal thin film is previously deposited. It is desirable to form it.

【0125】また、前記帯状部材の表面性としてはいわ
ゆる平滑面であっても、微小の凹凸面であっても良い。
微少の凹凸面とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐
状、角錐状等であって、且つその最大高さ(Rmax)
は好ましくは500Å乃至5000Åとすることによ
り、該表面での光反射が乱反射となり、該表面での反射
光の光路長の増大をもたらす。
The surface of the belt-shaped member may be a so-called smooth surface or a fine uneven surface.
In the case of a minute uneven surface, the uneven shape is spherical, conical, pyramidal, or the like, and its maximum height (Rmax)
Is preferably 500 ° to 5000 °, the light reflection on the surface becomes irregular reflection, and the optical path length of the reflected light on the surface is increased.

【0126】また、前記帯状部材の厚さとしては、前記
搬送手段による搬送時に要求される強度を発揮する範囲
内であれば、コスト、収納スペース等を考慮して可能な
限り薄い方が望ましい。具体的には、好ましくは0.0
1mm乃至5mm、より好ましくは0.02mm乃至2
mm、最適には0.05mm乃至1mmであることが望
ましいが、比較的金属等の薄板を用いた方が厚さを薄く
しても所望の強度が得られやすい。
The thickness of the belt-like member is desirably as thin as possible in consideration of cost, storage space, and the like, as long as it is within a range where the strength required at the time of transportation by the transportation means is exhibited. Specifically, preferably 0.0
1 mm to 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2
mm, optimally 0.05 mm to 1 mm, but a relatively thin metal or the like makes it easier to obtain a desired strength even if the thickness is reduced.

【0127】また、前記帯状部材の幅寸法については、
前記マイクロ波アプリケーター手段を用いた場合におい
てその長手方向に対するマイクロ波プラズマの均一性が
保たれ、且つ、前記湾曲形状が維持される程度であるこ
とが好ましく、具体的には好ましくは5cm乃至100
cm、より好ましくは10cm乃至80cmであること
が望ましい。
Further, regarding the width dimension of the band-like member,
When the microwave applicator is used, it is preferable that the uniformity of the microwave plasma in the longitudinal direction is maintained and the curved shape is maintained, and specifically, preferably, 5 cm to 100 cm.
cm, more preferably 10 cm to 80 cm.

【0128】更に、前記帯状部材の長さについては、特
に制限されることはなく、ロール状に巻き取られる程度
の長さであっても良く、長尺のものを溶接等によって更
に長尺化したものであっても良い。
Further, the length of the belt-like member is not particularly limited, and may be a length that can be wound up in a roll shape. It may be what you did.

【0129】本発明の方法において配設されるガス供給
手段はパイプ状のガス導入管で構成され、その側面には
1列又は複数例のガス放出口が開けられている。
The gas supply means provided in the method of the present invention is constituted by a pipe-shaped gas introduction pipe, and one or more rows of gas discharge ports are opened on the side thereof.

【0130】前記ガス導入管を構成する材質としてはマ
イクロ波プラズマ中で損傷を受けることがないものが好
適に用いられる。具体的にステンレススチール、ニッケ
ル、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、バナジ
ウム、モリブデン等耐熱性金属及びこれらをアルミナ、
窒化ケイ素、石英等のセラミックス上に溶射処理等した
もの、そしてアルミナ、窒化ケイ素、石英等のセラミッ
クス単体、及び複合体で構成されるもの等を挙げること
ができる。
As the material constituting the gas introduction tube, a material which is not damaged in microwave plasma is preferably used. Specifically, heat-resistant metals such as stainless steel, nickel, titanium, niobium, tantalum, tungsten, vanadium, molybdenum, and alumina,
Examples thereof include ceramics such as silicon nitride and quartz sprayed or the like, ceramics such as alumina, silicon nitride, and quartz, and ceramics and composites.

【0131】本発明の方法において、該ガス供給手段か
ら放出される堆積膜形成用原料ガスは、好ましくは前記
帯状部材の幅方向には均一に、放出される様にする。
In the method of the present invention, the raw material gas for forming a deposited film discharged from the gas supply means is preferably discharged uniformly in the width direction of the belt-shaped member.

【0132】そして、前記ガス供給手段は各々前記帯状
部材に平行に配設するようにする。
The gas supply means is arranged in parallel with the strip.

【0133】本発明の方法において用いられる前記ガス
供給手段の数は、少なくとも形成しようとする機能性堆
積膜の成分元素数に等しいか、又はそれ以上であること
が望ましく、夫々のガス供給手段から放出させる堆積膜
形成用原料ガスの組成を適宜変化させることにより、理
想的に組成制御された機能性堆積膜を形成することがで
きる。
It is desirable that the number of the gas supply means used in the method of the present invention is at least equal to or greater than the number of component elements of the functional deposition film to be formed. By appropriately changing the composition of the deposition film forming source gas to be released, a functional deposition film whose composition is ideally controlled can be formed.

【0134】前記ガス供給手段の夫々は、放出される堆
積膜形成用原料ガスが確実に励起分解されるように前記
成膜空間内に含まれるよう配設されるのが望ましい。ま
た、形成される堆積膜に所望の組成分布をもたせる為、
該ガス供給手段の配置を適宜調整することが望ましい。
更に、前記成膜空間内での堆積膜形成用原料ガスの流路
を調整、制御する為に該成膜空間内に整流板等を設けて
も良い。
It is preferable that each of the gas supply means is disposed so as to be contained in the film forming space so that the discharged deposited film forming material gas is surely decomposed by excitation. Also, in order to give a desired composition distribution to the deposited film to be formed,
It is desirable to appropriately adjust the arrangement of the gas supply means.
Further, a rectifying plate or the like may be provided in the film forming space in order to adjust and control the flow path of the source gas for forming a deposited film in the film forming space.

【0135】本発明の方法において、成膜室内で生起す
るマイクロ波プラズマのプラズマ電位を制御する為に、
前記ガス導入管にバイアス電圧を印加しても良い。そし
て、複数のガス導入管に印加されるバイアス電圧は夫々
等しくても、又互いに異なっていても良い。バイアス電
圧としては直流、脈流及び交流電圧を単独又は夫々を重
畳させて印加させることが望ましい。
In the method of the present invention, in order to control the plasma potential of the microwave plasma generated in the film forming chamber,
A bias voltage may be applied to the gas introduction pipe. The bias voltages applied to the plurality of gas introduction tubes may be equal to each other or may be different from each other. As the bias voltage, it is desirable to apply a DC, a pulsating current, and an AC voltage alone or by superimposing each of them.

【0136】バイアス電圧を効果的に印加させるには、
ガス導入管及び、帯状部材のいずれもがその表面が導電
性であることが望ましい。
To apply a bias voltage effectively,
It is desirable that the surfaces of both the gas introduction pipe and the belt-shaped member are conductive.

【0137】バイアス電圧を印加し、プラズマ電位を制
御することによって、プラズマの安定性、再現性及び膜
特性の向上、欠陥の発生の抑制が図られる。
By controlling the plasma potential by applying a bias voltage, the stability, reproducibility and film characteristics of the plasma can be improved, and the occurrence of defects can be suppressed.

【0138】本発明の方法において、前記ガス導入管よ
り前記柱状の成膜室内に導入された堆積膜形成用原料ガ
スはその一部又は全部が分解して堆積膜形成用の前駆体
を発生し、堆積膜形成が行われるが、末分解の原料ガ
ス、又は分解によって異種の組成のガスとなったものは
すみやかに前記成膜室外に排気される必要がある。ただ
し、排気孔面積を必要以上に大きくすると、該排気孔よ
りのマイクロ波エネルギーの漏れが生じ、プラズマの不
安定性の原因となったり、他の電子機器、人体等への悪
影響を及ぼすこととなる。従って、本発明の方法におい
ては、該排気孔は、マイクロ波の漏洩防止上、使用され
るマイクロ波の波長の好ましくは1/2波長以下、より
好ましくは1/4波長以下であることが望ましい。
In the method of the present invention, a part or all of the deposited film forming raw material gas introduced into the columnar film forming chamber from the gas introduction pipe is decomposed to generate a deposited film forming precursor. In this case, a deposited film is formed, and the raw material gas of the final decomposition or the gas having a different composition due to the decomposition needs to be immediately exhausted to the outside of the film forming chamber. However, if the area of the exhaust hole is made unnecessarily large, microwave energy leaks from the exhaust hole, causing instability of plasma or adversely affecting other electronic devices, the human body, and the like. . Therefore, in the method of the present invention, it is preferable that the exhaust hole has a wavelength of preferably 1 / or less, more preferably 以下 or less of the wavelength of the microwave used for preventing leakage of the microwave. .

【0139】本発明の方法において前記成膜室及び/又
は隔離容器を他の成膜手段を有する真空容器と真空雰囲
気を分解独立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を
貫通させて連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適
に用いられる。本発明の装置において前記成膜室及び/
又は隔離容器内は修正パッシェン曲線の最小値付近の動
作に必要な程度の低圧に保たれるのが望ましいため、前
記成膜室及び/又は隔離容器に接続される他の真空容器
内の圧力としては少なくともその圧力にほぼ等しいか又
はそれよりも高い圧力となるケースが多い。従って、前
記ガスゲート手段の能力としては前記各容器間に生じる
圧力差によって、相互に使用している堆積膜形成用原料
ガスを拡散させない能力を有することが必要である。従
って、その基本概念は米国特許第4,438,723号
に開示されているガスゲート手段を採用することができ
るが、更にその能力は改善される必要がある。具体的に
は、最大106 倍程度の圧力差に耐え得ることが必要で
あり、排気ポンプとしては排気能力の大きい油拡散ポン
プ、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースターポンプ等
が好適に用いられる。また、ガスゲートの断面形状とし
てはスリット状又はこれに類似する形状であり、その全
長及び用いる排気ポンプの排気能力等と合わせて、一般
のコンダクタンス計算式を用いてそれらの寸法が計算、
設計される。更に、分離能力を高めるためにゲートガス
を併用することが好ましく、例えばAr,He,Ne,
Kr,Xe,Rn等の希ガス又はH2 等の堆積膜形成用
希釈ガスが挙げられる。ゲートガス流量、圧力としては
ガスゲート全体のコンダクタンス及び用いる排気ポンプ
の能力等によって適宜決定されるが、ガスゲートのほぼ
中央部に圧力の最大となるポイントを設定すればゲート
ガスはガスゲート中央部から両サイドの真空容器側へ流
れ、一方、ガスゲートのほぼ中央部に圧力の最小となる
ポイントを設定すれば両サイドの容器から流れ込む堆積
膜形成用原料ガスと共にゲートガスもガスゲート中央部
から排気される。従って両者の場合において両サイドの
容器間での相互のガス拡散の最小限に抑えることができ
る。実際には、質量分析計を用いて拡散してくるガス量
を測定したり、堆積膜の組成分析を行なうことによって
最適条件を決定する。
In the method of the present invention, the film forming chamber and / or the isolation container are separated from a vacuum container having another film forming means in a vacuum atmosphere, and the belt-like member is continuously penetrated therethrough. A gas gate means is suitably used for the transfer. In the apparatus of the present invention, the film forming chamber and / or
Alternatively, since it is desirable that the pressure in the isolation container is maintained at a low level necessary for operation near the minimum value of the modified Paschen curve, the pressure in the film formation chamber and / or another vacuum container connected to the isolation container is Is often at least approximately equal to or higher than the pressure. Therefore, it is necessary for the gas gate means to have a capability of preventing the mutually used deposition film forming source gases from diffusing due to a pressure difference generated between the containers. Thus, the basic concept can employ the gas gating means disclosed in U.S. Pat. No. 4,438,723, but its capabilities need to be further improved. Specifically, it is necessary to be able to withstand a pressure difference of about 10 6 times at the maximum, and an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, or the like having a large exhaust capacity is preferably used as the exhaust pump. In addition, the cross-sectional shape of the gas gate is a slit shape or a shape similar thereto, and the dimensions thereof are calculated using a general conductance calculation formula, together with the overall length and the exhaust capacity of the exhaust pump to be used.
Designed. Further, it is preferable to use a gate gas in combination to enhance the separation ability. For example, Ar, He, Ne,
A rare gas such as Kr, Xe, or Rn, or a diluent gas for forming a deposited film such as H 2 may be used. The gate gas flow rate and pressure are appropriately determined by the conductance of the entire gas gate and the capacity of the exhaust pump to be used, but if a point at which the pressure is maximized is set substantially at the center of the gas gate, the gate gas is vacuumed from the center of the gas gate to both sides. If a point where the pressure is minimized is set at a substantially central portion of the gas gate, the gate gas is exhausted from the central portion of the gas gate together with the raw material gas for forming a deposited film flowing from the containers on both sides. Therefore, in both cases, mutual gas diffusion between the containers on both sides can be minimized. In practice, the optimum conditions are determined by measuring the amount of gas diffused using a mass spectrometer or by analyzing the composition of the deposited film.

【0140】本発明の方法によって形成される組成制御
された機能性堆積膜としては、SiGe,SiC,Ge
C,SiSn,GeSn,SnC等所謂IV族合金半導
体薄膜、GaAs,GaP,GaSb,InP,InA
s等所謂III−V族化合物半導体薄膜、ZnSe,Z
nS,ZnTe,CdS,CdSe,CdTe等所謂I
I−VI族化合物半導体薄膜、CuAlS2 ,CuAl
Se2 ,CuAlTe2 ,CuInS2 ,CuInSe
2 ,CuInTe2 ,CuGaS2 ,CuGaSe2
CuGaTe,AgInSe2 ,AgInTe2 等所謂
I−III−VI族化合物半導体薄膜、ZnSiP2
ZnGeAs2 ,CdSiAs2 ,CdSnP2 等所謂
II−IV−V族化合物半導体薄膜、Cu2 O,TiO
2 ,In2 3 ,SnO2 ,ZnO,CdO,Bi2
3 ,CdSnO4 等所謂酸化物半導体薄膜、及びこれら
の半導体を価電子制御する為に価電子制御元素を含有さ
せたものを挙げることが出来る。
The functionally-deposited films of controlled composition formed by the method of the present invention include SiGe, SiC, Ge
So-called group IV alloy semiconductor thin film such as C, SiSn, GeSn, SnC, GaAs, GaP, GaSb, InP, InA
so-called III-V compound semiconductor thin film, ZnSe, Z
So-called I such as nS, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe
I-VI compound semiconductor thin film, CuAlS 2 , CuAl
Se 2 , CuAlTe 2 , CuInS 2 , CuInSe
2 , CuInTe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 ,
CuGaTe, AgInSe 2, AgInTe 2 Hitoshishoi I-III-VI compound semiconductor thin film, ZnSiP 2,
So-called II-IV-V compound semiconductor thin films such as ZnGeAs 2 , CdSiAs 2 , CdSnP 2 , Cu 2 O, TiO
2 , In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, CdO, Bi 2 O
3 , so-called oxide semiconductor thin films such as CdSnO 4 and those containing a valence controlling element for controlling valence electrons in these semiconductors.

【0141】また、Si,Ge,C等所謂IV族半導体
薄膜に価電子制御元素を含有させたものを挙げることが
できる。勿論a−Si:H,a−Si:H:F等非晶質
半導体において、水素及び/又はフッ素含有量を変化さ
せたものであっても良い。
Further, there can be mentioned a material in which a valence electron controlling element is contained in a so-called group IV semiconductor thin film such as Si, Ge and C. Of course, amorphous semiconductors such as a-Si: H and a-Si: H: F may have different contents of hydrogen and / or fluorine.

【0142】上述した半導体薄膜において組成制御を行
うことにより禁制帯幅制御、価電子制御、屈折率制御、
結晶制御等が行われる。前記帯状部材上に組成制御され
た機能性堆積膜を形成させることにより、電気的、光学
的、機械的に優れた特性を有する大面積薄膜半導体デバ
イスを作製することが出来る。
By controlling the composition of the above-described semiconductor thin film, forbidden band width control, valence electron control, refractive index control,
Crystal control and the like are performed. A large-area thin-film semiconductor device having excellent electrical, optical, and mechanical properties can be manufactured by forming a functional deposition film having a controlled composition on the belt-like member.

【0143】すなわち、堆積形成された半導体層の禁制
帯幅及び/又は価電子密度を変化させるよりキャリアの
走行性を高めたり、半導体界面でのキャリアの再結合を
防止することで電気的特性が向上する。
That is, the electrical characteristics can be improved by increasing the mobility of carriers and preventing the recombination of carriers at the semiconductor interface by changing the forbidden band width and / or valence electron density of the deposited semiconductor layer. improves.

【0144】また、屈折率を連続的に変化させることに
より光学的無反射面とすることで半導体層中への光透過
率を向上させることが出来る。
In addition, by continuously changing the refractive index to provide an optically non-reflective surface, the light transmittance into the semiconductor layer can be improved.

【0145】更には、水素含有量等を変化させることに
より構造的変化を付けることで応力緩和がなされ、基板
との密着性の高い堆積膜を形成することができる。
Furthermore, by changing the hydrogen content and the like, the structural change is applied to alleviate the stress, so that a deposited film having high adhesion to the substrate can be formed.

【0146】本発明において、前述の機能性堆積膜を形
成する為に用いられる堆積膜形成用原料ガスは、所望の
機能性堆積膜の組成に応じて適宜その混合比を調製して
前記成膜空間内に導入する。導入に際しては複数のガス
供給手段が用いられるが、夫々のガス供給手段から導入
される堆積膜形成用原料ガスの組成は異なっていても良
く、目的によっては同じであっても良い。又、必要に応
じて時間的に連続的に組成変化を行わせても良い。
In the present invention, the raw material gas for forming a deposited film used for forming the above-mentioned functional deposited film is prepared by appropriately adjusting the mixing ratio thereof in accordance with the desired composition of the functional deposited film. Introduce into the space. Although a plurality of gas supply means are used for the introduction, the composition of the deposited film forming source gas introduced from each gas supply means may be different, or may be the same depending on the purpose. Further, if necessary, the composition may be continuously changed over time.

【0147】本発明においてIV族半導体又はIV族合
金半導体等膜を形成する為に好適に用いられる、周期律
表第IV族元素を含む化合物としては、Si原子、Ge
原子、C原子、Sn原子、Pb原子を含む化合物であっ
て、具体的にはSiH4 ,Si2 6 ,Si3 8 ,S
3 6 ,Si4 8 ,Si5 10,等のシラン系化合
物、SiF4 ,(SiF2 5 ,(SiF2 6 ,(S
iF2 4 ,Si2 6 ,Si3 8 ,SiHF3 ,S
iH2 2 ,Si2 2 4 ,Si2 3 3,SiC
4 ,(SiCl2 5 ,SiBr4 ,(SiBr2
5 ,Si2 Cl6 ,Si2 Br6 ,SiHCl3 ,Si
HBr3 ,SiHl3 ,Si2 Cl3 3 等のハロゲン
化シラン化合物、GeH4 ,Ge2 6 等のゲルマン化
合物、GeF4 ,(GeF2 5 ,(GeF2 6
(GeF2 4 ,Ge2 6 ,Ge3 8 ,GeH
3 ,GeH2 2 ,Ge2 2 4 ,Ge2
3 3 ,GeCl4 ,(GeCl2 5 ,GeBr4
(GeBr2 5 ,Ge2 Cl6 ,Ge2 Br6 ,Ge
HCl3 ,GeHBr3 ,GeHl3 ,Ge2 Cl3
3 等のハロゲン化ゲルマニウム化合物、 CH4 ,C2
6 ,C3 8 等のメタン列炭化水素ガス、C2 4
3 6 等のエチレン列炭化水素ガス、C6 6 等の環
式炭化水素ガス、CF4 ,(CF2 5 ,(C
2 6 ,(CF2 4 ,C2 6,C3 8 ,CHF
3 ,CH2 2 ,CCl4 ,(CCl2 5 ,CB
4 ,(CBr2 5 ,C2 Cl6 ,C2 Br6 ,CH
Cl3 ,CHl3 ,C2 Cl3 3 等のハロゲン化炭素
化合物、SnH4 ,Sn(CH3 4 等のスズ化合物、
Pb(CH3 4 、Pb(C2 5 6 等の鉛化合物等
を挙げることが出来る。これらの化合物は1種で用いて
も2種以上混合して用いても良い。
In the present invention, the compound containing a group IV element of the periodic table, which is preferably used for forming a film such as a group IV semiconductor or a group IV alloy semiconductor, includes Si atom, Ge
A compound containing an atom, a C atom, a Sn atom, and a Pb atom, specifically, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , S
silane compounds such as i 3 H 6 , Si 4 H 8 , Si 5 H 10 , SiF 4 , (SiF 2 ) 5 , (SiF 2 ) 6 , (S
iF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , S
iH 2 F 2 , Si 2 H 2 F 4 , Si 2 H 3 F 3 , SiC
l 4 , (SiCl 2 ) 5 , SiBr 4 , (SiBr 2 )
5 , Si 2 Cl 6 , Si 2 Br 6 , SiHCl 3 , Si
HBr 3, SiHl 3, Si halogenated silane compounds such as 2 Cl 3 F 3, GeH 4 , Ge germane compounds such as 2 H 6, GeF 4, ( GeF 2) 5, (GeF 2) 6,
(GeF 2 ) 4 , Ge 2 F 6 , Ge 3 F 8 , GeH
F 3 , GeH 2 F 2 , Ge 2 H 2 F 4 , Ge 2 H
3 F 3 , GeCl 4 , (GeCl 2 ) 5 , GeBr 4 ,
(GeBr 2 ) 5 , Ge 2 Cl 6 , Ge 2 Br 6 , Ge
HCl 3 , GeHBr 3 , GeHl 3 , Ge 2 Cl 3 F
3 or other halogenated germanium compounds, CH 4 , C 2
Methane series hydrocarbon gas such as H 6 , C 3 H 8 , C 2 H 4 ,
Ethylene series hydrocarbon gas such as C 3 H 6 , cyclic hydrocarbon gas such as C 6 H 6 , CF 4 , (CF 2 ) 5 , (C
F 2 ) 6 , (CF 2 ) 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CHF
3 , CH 2 F 2 , CCl 4 , (CCl 2 ) 5 , CB
r 4 , (CBr 2 ) 5 , C 2 Cl 6 , C 2 Br 6 , CH
Halogenated carbon compounds such as Cl 3 , CHl 3 and C 2 Cl 3 F 3 , tin compounds such as SnH 4 and Sn (CH 3 ) 4 ,
Lead compounds such as Pb (CH 3 ) 4 and Pb (C 2 H 5 ) 6 can be mentioned. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0148】本発明において、これらの化合物を適宜混
合して用いることにより所謂の組成制御が行われる。
In the present invention, so-called composition control is performed by appropriately mixing and using these compounds.

【0149】本発明において形成されるIV族半導体又
は、IV族合金半導体を価電子制御する為に用いられる
価電子制御剤としては、p型の不純物として、周期律表
第III族の元素、例えば、B,Al,Ga,In,T
l等が好適なものとして挙げられ、n型不純物として
は、周期律表第V族の元素、例えばN,P,As,S
b,Bi等が好適なものとして挙げられるが、殊に、
B,Ga,P,Sb等が最適である。ドーピングされる
不純物の量は、所望される電気的、光学的特性に応じて
適宜決定される。
As the valence electron controlling agent used for controlling the valence electrons of the group IV semiconductor or the group IV alloy semiconductor formed in the present invention, as a p-type impurity, a group III element of the periodic table, for example, , B, Al, Ga, In, T
l and the like are listed as preferable ones. Examples of the n-type impurity include elements of Group V of the periodic table, such as N, P, As, and S.
b, Bi, etc. are mentioned as preferable ones.
B, Ga, P, Sb, etc. are optimal. The amount of the impurity to be doped is appropriately determined according to desired electrical and optical characteristics.

【0150】このような不純物導入用の原料物質として
は、常温常圧でガス状態の又は、少なくとも膜形成条件
下で容易にガス化し得るものが採用される。そのような
不純物導入用の出発物質として具体的には、PH3 ,P
2 4 ,PF3 ,PF5 ,PCl3 ,AsH3 ,AsF
3 ,AsF5 ,AsCl3 ,SbH3 ,SbF5 ,Bi
3 ,BF3 ,BCl3 ,BBr3 ,B2 6 ,B4
10,B5 9 ,B5 11,B6 10,B6 12,AlC
3 等を挙げられることが出来る。上記の不純物元素を
含む化合物は、1種用いても2種以上併用してもよい。
As such a raw material for introducing impurities, those which are in a gaseous state at normal temperature and normal pressure or which can be easily gasified at least under film forming conditions are employed. As the starting material for introducing such impurities, specifically, PH 3 , P
2 H 4 , PF 3 , PF 5 , PCl 3 , AsH 3 , AsF
3, AsF 5, AsCl 3, SbH 3, SbF 5, Bi
H 3 , BF 3 , BCl 3 , BBr 3 , B 2 H 6 , B 4 H
10, B 5 H 9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, AlC
It can be mentioned the l 3 and the like. The compounds containing the above impurity elements may be used alone or in combination of two or more.

【0151】本発明においてII−VI族化合物半導体
を形成する為に用いられる周期律表第II族元素を含む
化合物としては、具体的にはZn(CH3 2 ,Zn
(C25 2 ,Zn(OCH3 2 ,Zn(OC2
5 2 ,Cd(CH3 2 ,Cd(C2 5 2 ,Cd
(C3 7 2 ,Cd(C4 9 2 ,Hg(CH3
2 ,Hg(C2 5 2 ,Hg(C6 5 2 ,Hg
(C=(C6 5 ))2 等が挙げられる。また周期律表
第VI族元素を含む化合物としては、具体的にはNO,
2 O,CO2 ,CO,H2 S,SCl2 ,S2
2 ,SOCl2 ,SeH2 ,SeCl2 ,Se2 Br
2 ,Se(CH3 2 ,Se(C2 5 2 ,Te
2 ,Te(CH3 2 ,Te(C2 5 2 等が挙げ
られる。
In the present invention, the compound containing a Group II element of the periodic table used for forming a Group II-VI compound semiconductor is specifically Zn (CH 3 ) 2 , Zn
(C 2 H 5 ) 2 , Zn (OCH 3 ) 2 , Zn (OC 2 H
5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 , Cd (C 2 H 5 ) 2 , Cd
(C 3 H 7 ) 2 , Cd (C 4 H 9 ) 2 , Hg (CH 3 )
2, Hg (C 2 H 5 ) 2, Hg (C 6 H 5) 2, Hg
(C = (C 6 H 5 )) 2 and the like. As the compound containing a Group VI element of the periodic table, specifically, NO,
N 2 O, CO 2 , CO, H 2 S, SCl 2 , S 2 C
l 2, SOCl 2, SeH 2 , SeCl 2, Se 2 Br
2 , Se (CH 3 ) 2 , Se (C 2 H 5 ) 2 , Te
H 2 , Te (CH 3 ) 2 , Te (C 2 H 5 ) 2 and the like.

【0152】勿論、これ等の原料物質は1種のみならず
2種以上混合して使用することも出来る。
Of course, these raw materials can be used alone or in combination of two or more.

【0153】本発明において形成されるII−VI族化
合物半導体を価電子制御する為に用いられる価電子制御
剤としては、周期律表I,III,IV,V族の元素を
含む化合物等を有効なものとして挙げることができる。
As the valence electron controlling agent used for controlling the valence electrons of the II-VI compound semiconductor formed in the present invention, compounds containing elements of the I, III, IV and V groups of the periodic table are effective. Can be cited.

【0154】具体的にはI族元素を含む化合物として
は、LiC3 7 ,Li(sec−C49 ),Li2 S,
Li3 N等が好適なものとして挙げることができる。
Specifically, compounds containing a Group I element include LiC 3 H 7 , Li (sec-C 4 H 9 ), Li 2 S,
Li 3 N and the like can be mentioned as preferable ones.

【0155】また、III族元素を含む化合物として
は、BX3 ,B2 6 ,B4 10,B5 9 ,B
5 11,B6 10,B(CH3 3 ,B(C
2 5 3 ,B6 12,AlX3 ,Al(CH3 2
l,Al(CH3 3 ,Al(OCH3 3 ,Al(C
3 )Cl2 ,Al(C2 5 3 ,Al(OC
2 5 3 ,Al(CH3 3 Cl3 ,Al(i−C4
9 3 ,Al(i−C3 7 3 ,Al(C37
3 ,Al(OC4 9 3 ,GaX3 ,Ga(OC
3 3 ,Ga(OC2 5 3 ,Ga(OC3 7
3 ,Ga(OC4 9 3 ,Ga(CH3 3,Ga2
6 ,GaH(C2 5 2 ,Ga(OC2 5 )(C
2 5 2 ,In(CH3 3 ,In(C3 7 3
In(C4 9 3 、V族元素を含む化合物としてはN
3 ,HN3 ,N2 5 3 ,N2 4 ,NH4 3
PX3 ,P(OCH3 3 ,P(OC2 5 3 ,P
(C3 7 3 ,P(OC4 9 3 ,P(C
3 3 ,P(C2 5 3 ,P(C3 7 3 ,P
(C4 9 3,P(OCH3 3 ,P(OC2 5
3 ,P(OC3 7 3 ,P(OC4 9 3 ,P(S
CN)3 ,P2 4 ,PH3 ,AsH3 ,AsX3 ,A
s(OCH3 3 ,As(OC2 5 3 ,As(OC
3 7 3 ,As(OC4 9 3 ,As(C
3 3 ,As(CH3 3 ,As(C2 5 3 ,A
s(C6 5 3 ,SbX3 ,Sb(OCH3 3 ,S
b(OC2 5 3 ,Sb(OC37 3 ,Sb(O
4 9 3 ,Sb(CH3 3 ,Sb(C
3 7 3 ,Sb(C4 9 3 などが挙げられる。
Compounds containing group III elements include BX 3 , B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B
5 H 11, B 6 H 10 , B (CH 3) 3, B (C
2 H 5) 3, B 6 H 12, AlX 3, Al (CH 3) 2 C
1, Al (CH 3 ) 3 , Al (OCH 3 ) 3 , Al (C
H 3 ) Cl 2 , Al (C 2 H 5 ) 3 , Al (OC
2 H 5) 3, Al ( CH 3) 3 Cl 3, Al (i-C 4
H 9 ) 3 , Al (i-C 3 H 7 ) 3 , Al (C 3 H 7 )
3 , Al (OC 4 H 9 ) 3 , GaX 3 , Ga (OC
H 3 ) 3 , Ga (OC 2 H 5 ) 3 , Ga (OC 3 H 7 )
3 , Ga (OC 4 H 9 ) 3 , Ga (CH 3 ) 3 , Ga 2
H 6 , GaH (C 2 H 5 ) 2 , Ga (OC 2 H 5 ) (C
2 H 5) 2, In ( CH 3) 3, In (C 3 H 7) 3,
Compounds containing In (C 4 H 9 ) 3 and Group V elements include N
H 3, HN 3, N 2 H 5 N 3, N 2 H 4, NH 4 N 3,
PX 3 , P (OCH 3 ) 3 , P (OC 2 H 5 ) 3 , P
(C 3 H 7 ) 3 , P (OC 4 H 9 ) 3 , P (C
H 3) 3, P (C 2 H 5) 3, P (C 3 H 7) 3, P
(C 4 H 9 ) 3 , P (OCH 3 ) 3 , P (OC 2 H 5 )
3 , P (OC 3 H 7 ) 3 , P (OC 4 H 9 ) 3 , P (S
CN) 3 , P 2 H 4 , PH 3 , AsH 3 , AsX 3 , A
s (OCH 3 ) 3 , As (OC 2 H 5 ) 3 , As (OC
3 H 7 ) 3 , As (OC 4 H 9 ) 3 , As (C
H 3) 3, As (CH 3) 3, As (C 2 H 5) 3, A
s (C 6 H 5 ) 3 , SbX 3 , Sb (OCH 3 ) 3 , S
b (OC 2 H 5 ) 3 , Sb (OC 3 H 7 ) 3 , Sb (O
C 4 H 9 ) 3 , Sb (CH 3 ) 3 , Sb (C
3 H 7 ) 3 and Sb (C 4 H 9 ) 3 .

【0156】上記において、Xはハロゲン(F,Cl,
Br,I)を示す。
In the above, X represents a halogen (F, Cl,
Br, I).

【0157】勿論、これ等の原料物質は1種であっても
よいが、2種又はそれ以上を併用してもよい。
Of course, these raw materials may be used alone or in combination of two or more.

【0158】更に、IV族元素を含む化合物としては前
述した化合物を用いることが出来る。
Further, as the compound containing a group IV element, the compounds described above can be used.

【0159】本発明においてIII−V族化合物半導体
を形成する為に用いられる、周期律表第III族元素を
含む化合物としては、具体的にはBX3 (但し、Xはハ
ロゲン原子を示す。),B2 6 ,B4 10,B
5 9 ,B5 11,B6 10,B612,AlX3 (但
し、Xはハロゲン原子を示す。)、Al(CH3 2
l,Al(CH3 3 ,Al(OCH3 3 ,Al(C
3 )Cl2 ,Al(C2 5 3 ,Al(OC
2 5 3 ,Al(CH3 3 Cl3 ,Al(i−C4
93 ,Al(i−C3 7 3 ,Al(C3 7
3 ,Al(OC4 9 3 ,GaX3 (但し、Xはハロ
ゲン原子を示す。),Ga(OCH3 3 ,Ga(CO
2 5 3 ,Ga(OC3 7 3 ,Ga(OC
4 9 3 ,Ga(CH3 3 ,Ga2 6 ,GaH
(C2 5 2 ,Ga(OC2 5 )(C2 5 2
In(CH3 3 ,In(C3 7 3 ,In(C4
9 3 等が挙げられる。また周期律表第V族元素を含む
化合物としては、具体的にはNH3 ,HN3 ,N2 5
3 ,N2 4 ,NH4 3 ,PX3 (但し、Xはハロ
ゲン原子を示す。),P(OCH3 3 ,P(OC2
5 3 ,P(C3 7 3 ,P(OC4 9 3 ,P
(CH3 3 ,P(C2 5 3 ,P(C3 7 3
P(C4 93 ,P(OCH3 3 ,P(OC
2 5 3 ,P(OC3 7 3 ,P(OC
4 9 3 ,P(SCN)3 ,P2 4 ,PH3 ,As
3 (但し、Xはハロゲン原子を示す。),AsH3
As(OCH3 3 ,As(OC2 5 3 ,As(O
3 7 3 ,As(OC4 9 3 ,As(CH3
3 ,As(CH33 ,As(C2 5 3 ,As(C
6 5 3 ,SbX3 (但し、Xはハロゲン原子を示
す。),Sb(OCH3 3 ,Sb(OC2 5 3
Sb(OC37 3 ,Sb(OC4 9 3 ,Sb
(CH3 3 ,Sb(C3 7 3 ,Sb(C4 9
3 などが挙げられる。(但し、Xはハロゲン原子、具体
的にはF,Cl,Br,Iの中から選ばれる少なくとも
一つを表す。)勿論、これ等の原料物質は1種あるいは
2種以上混合して用いることができる。
The compound containing a Group III element of the periodic table, which is used for forming a Group III-V compound semiconductor in the present invention, is specifically BX 3 (where X represents a halogen atom). , B 2 H 6 , B 4 H 10 , B
5 H 9, B 5 H 11 , B 6 H 10, B 6 H 12, AlX 3 ( where, X is a halogen atom.), Al (CH 3) 2 C
1, Al (CH 3 ) 3 , Al (OCH 3 ) 3 , Al (C
H 3 ) Cl 2 , Al (C 2 H 5 ) 3 , Al (OC
2 H 5) 3, Al ( CH 3) 3 Cl 3, Al (i-C 4
H 9 ) 3 , Al (i-C 3 H 7 ) 3 , Al (C 3 H 7 )
3 , Al (OC 4 H 9 ) 3 , GaX 3 (where X represents a halogen atom), Ga (OCH 3 ) 3 , Ga (CO
2 H 5) 3, Ga ( OC 3 H 7) 3, Ga (OC
4 H 9 ) 3 , Ga (CH 3 ) 3 , Ga 2 H 6 , GaH
(C 2 H 5 ) 2 , Ga (OC 2 H 5 ) (C 2 H 5 ) 2 ,
In (CH 3 ) 3 , In (C 3 H 7 ) 3 , In (C 4 H
9 ) 3 etc. Examples of the compound containing a Group V element of the periodic table include NH 3 , HN 3 , and N 2 H 5.
N 3 , N 2 H 4 , NH 4 N 3 , PX 3 (where X represents a halogen atom), P (OCH 3 ) 3 , P (OC 2 H
5 ) 3 , P (C 3 H 7 ) 3 , P (OC 4 H 9 ) 3 , P
(CH 3 ) 3 , P (C 2 H 5 ) 3 , P (C 3 H 7 ) 3 ,
P (C 4 H 9 ) 3 , P (OCH 3 ) 3 , P (OC
2 H 5 ) 3 , P (OC 3 H 7 ) 3 , P (OC
4 H 9) 3, P ( SCN) 3, P 2 H 4, PH 3, As
X 3 (where X represents a halogen atom), AsH 3 ,
As (OCH 3 ) 3 , As (OC 2 H 5 ) 3 , As (O
C 3 H 7 ) 3 , As (OC 4 H 9 ) 3 , As (CH 3 )
3 , As (CH 3 ) 3 , As (C 2 H 5 ) 3 , As (C
6 H 5 ) 3 , SbX 3 (where X represents a halogen atom), Sb (OCH 3 ) 3 , Sb (OC 2 H 5 ) 3 ,
Sb (OC 3 H 7 ) 3 , Sb (OC 4 H 9 ) 3 , Sb
(CH 3 ) 3 , Sb (C 3 H 7 ) 3 , Sb (C 4 H 9 )
3 and the like. (However, X represents a halogen atom, specifically, at least one selected from F, Cl, Br, and I.) Of course, these raw materials are used alone or in combination of two or more. Can be.

【0160】本発明において形成されるIII−V族化
合物半導体を価原子制御するために用いられる価原子制
御剤としては、周期律表II、IV,VI族の元素を含
む化合物等を有効なものとして挙げることができる。
As the valence atom controlling agent used for controlling the valence atom of the group III-V compound semiconductor formed in the present invention, a compound containing an element of group II, IV or VI of the periodic table, or the like is effective. It can be mentioned as.

【0161】具体的には、II族元素を含む化合物とし
ては、Zn(CH3 2 ,Zn(C2 5 2 ,Zn
(OCH3 2 ,Zn(OC2 5 2 ,Cd(C
3 2 ,Cd(C2 5 2 ,Cd(C3 7 2
Cd(C4 9 2 ,Hg(CH32 ,Hg(C2
5 2 ,Hg(C6 5 2 ,Hg((C=(C
6 5 ))2 等を挙げることができ、VI族元素を含む
化合物としては、NO,N2 O,CO2 ,CO,H
2 S,SCl2 ,S2 Cl2 ,SOCl2 ,SeH2
SeCl2 ,Se2 Br2 ,Se(CH3 2 ,Se
(C2 5 2 ,TeH2 ,Te(CH3 2 ,Te
(C2 5 2 等を挙げることがことができる。
Specifically, compounds containing a group II element include Zn (CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Zn
(OCH 3 ) 2 , Zn (OC 2 H 5 ) 2 , Cd (C
H 3) 2, Cd (C 2 H 5) 2, Cd (C 3 H 7) 2,
Cd (C 4 H 9 ) 2 , Hg (CH 3 ) 2 , Hg (C 2 H
5 ) 2 , Hg (C 6 H 5 ) 2 , Hg ((C = (C
6 H 5 )) 2 and the like, and examples of the compound containing a Group VI element include NO, N 2 O, CO 2 , CO, H
2 S, SCl 2 , S 2 Cl 2 , SOCl 2 , SeH 2 ,
SeCl 2 , Se 2 Br 2 , Se (CH 3 ) 2 , Se
(C 2 H 5 ) 2 , TeH 2 , Te (CH 3 ) 2 , Te
(C 2 H 5 ) 2 and the like.

【0162】勿論、これ等の原料物質は1種であっても
よいが、2種又はそれ以上を併用してもよい。
Of course, these raw materials may be used alone or in combination of two or more.

【0163】更々、IV族元素を含む化合物としては前
述した化合物を挙げることが出来る。
Further, examples of the compound containing a group IV element include the compounds described above.

【0164】本発明において前述した原料化合物はH
e,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn等の希ガス、及びH
4 ,HF,HCl等の希釈ガスと混合して導入されても
良い。また、これらの希釈ガス等は独立してガス供給手
段から導入されても良い。
In the present invention, the starting compound described above is H
rare gases such as e, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, and H
4 , may be introduced by mixing with a diluting gas such as HF or HCl. These diluent gases and the like may be independently introduced from gas supply means.

【0165】[0165]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明は実施例により何ら制限されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

【0166】(実施例1及び比較例1)図1に示した本
発明の堆積膜形成法及び図18に示した従来の堆積膜形
成法の両者により以下の実験を行なった。
(Example 1 and Comparative Example 1) The following experiments were conducted by using both the deposited film forming method of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional deposited film forming method shown in FIG.

【0167】具体的な作業方法、例えばガスの混合、導
入方法等はすでに述べた通りであり、重複するのでここ
では、省くものとし、本実施例において行なった特徴的
な事項について記す。
The specific working method, for example, the method of mixing and introducing the gas is as described above, and will be omitted here because it is redundant, and the characteristic items performed in the present embodiment will be described.

【0168】まず、第1に図1に示す本発明の堆積膜形
成方法及び図18に示す従来の堆積膜形成法を図15に
示したロール・ツー・ロール方式生産装置のi層成膜室
1550として取り込んだ。言い換えれば図15に示す
ロール・ツー・ロール方式生産装置におけるi層成膜チ
ャンバーのみを本発明の堆積膜形成法によるものと、従
来の堆積膜形成法によるものとを交換して実験したこと
である。
First, the method of forming a deposited film of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional method of forming a deposited film shown in FIG. 18 are applied to an i-layer film forming chamber of a roll-to-roll type production apparatus shown in FIG. Imported as 1550. In other words, only the i-layer film forming chamber in the roll-to-roll type production apparatus shown in FIG. 15 was subjected to an experiment by exchanging the one using the deposited film forming method of the present invention with the one using the conventional deposited film forming method. is there.

【0169】尚、グレーディド・バンドギャップa−S
iGe層成膜室へのガス混合器は更にその内部に各ガス
放出口用に複数のガス混合器を有している。
The graded band gap aS
The gas mixer to the iGe layer deposition chamber further has a plurality of gas mixers therein for each gas outlet.

【0170】本実施例においては、n層成膜室1530
及びp層成膜室1570には成膜ガス及びドーピングガ
スは全く流さず、又、マイクロ波電力による放電も生起
せず、単に帯状基体の通過するチャンバーとした。すな
わち、本実施例においてはi層成膜室にて堆積する膜の
単膜特性の把握をその目的の1つとしたものである。第
2に、本実施例においては帯状基体は、固定して動かな
いものとして、その帯状基体のi層成膜チャンバーに該
当する位置の成膜空間に対向するよう基体長尺方向に沿
って#7059ガラスを設置した。帯状基体へのガラス
の固定方法は帯状基体及びガラスに穴を開けてネジで固
定する、あるいは高融点で無機系の接着剤、例えばアロ
ン・セラミック等で固定する方法等があるが、本実施例
においては前者を採用した。
In this embodiment, the n-layer film forming chamber 1530
In addition, a film formation gas and a doping gas were not flowed into the p-layer film formation chamber 1570 at all, and no discharge was caused by microwave power. That is, in the present embodiment, one of the purposes is to grasp the single film characteristics of the film deposited in the i-layer film formation chamber. Secondly, in the present embodiment, the belt-like substrate is assumed to be fixed and immovable, and is positioned along the longitudinal direction of the substrate so as to face the deposition space at a position corresponding to the i-layer deposition chamber of the belt-like substrate. 7059 glass was installed. Examples of the method of fixing the glass to the band-shaped substrate include a method in which a hole is formed in the band-shaped substrate and the glass and fixing with a screw, or a method of fixing with a high melting point inorganic adhesive such as Aron ceramic or the like. Adopted the former.

【0171】すなわち、本実施例においては、i層チャ
ンバー成膜室の入口側端面から出口側端面迄各々の箇所
で堆積する膜を積層した状態で膜を調べようとするもの
ではなく、成膜室の各箇所、各々での特性を分離して調
べようとするするものである。
That is, in the present embodiment, the film is not examined in a state where the films deposited at the respective locations from the inlet side end face to the outlet side end face of the i-layer chamber film forming chamber are laminated. The purpose is to separate and examine the characteristics of each part of the room.

【0172】第3に図18に示す従来の堆積膜形成方法
においても、図1に示す本発明の堆積膜形成方法と同様
に成膜室の長尺方向に沿って複数の真空計を設け、成膜
室各箇所での圧力をモニターした。
Thirdly, in the conventional method for forming a deposited film shown in FIG. 18, a plurality of vacuum gauges are provided along the longitudinal direction of the film forming chamber similarly to the method for forming a deposited film of the present invention shown in FIG. The pressure in each part of the film forming chamber was monitored.

【0173】以上の基本条件のもとで、表1に示す成膜
条件により、約1μmの膜厚を持つa−SiGe膜の形
成を行なった。本発明の堆積膜形成方法と従来の堆積膜
形成法における成膜条件は圧力を除いて全く同一であ
る。
Under the above basic conditions, an a-SiGe film having a thickness of about 1 μm was formed under the film forming conditions shown in Table 1. The deposition conditions in the deposited film forming method of the present invention and the conventional deposited film forming method are exactly the same except for the pressure.

【0174】尚、表1のi層成膜室における位置a,
b,c,dは各々図1における真空計115a〜115
dによる測定位置に対応している。
The positions a, a in the i-layer film forming chamber shown in Table 1
b, c, and d are vacuum gauges 115a to 115 in FIG.
d corresponds to the measurement position.

【0175】[0175]

【表1】 得られた膜について、分光器を用いた光学的バンドギャ
ップの測定及びX線マイクロ・アナライザーを用いた、
Si及びGeの組成分析を行なった。i層チャンバー・
成膜室の長尺方向各箇所において行なった以上の測定結
果を図8に示す。
[Table 1] About the obtained film, measurement of an optical band gap using a spectroscope and use of an X-ray microanalyzer were performed.
The composition of Si and Ge was analyzed. i-layer chamber
FIG. 8 shows the results of the above measurements performed at various locations in the longitudinal direction of the film forming chamber.

【0176】図8(a)は各位置に対する光学的バンド
ギャップを表わしたものであり、実線が本発明の堆積膜
形成法、破線が従来の堆積膜形成法によるものである。
図8(b)は各位置での膜中Ge含有率を示したもので
あり、実線が本発明の堆積膜形成法、破線が従来の堆積
膜形成法によるものである。
FIG. 8 (a) shows the optical band gap at each position. The solid line is the one by the deposited film forming method of the present invention, and the broken line is the one by the conventional deposited film forming method.
FIG. 8B shows the Ge content in the film at each position. The solid line indicates the deposited film forming method of the present invention, and the broken line indicates the conventional deposited film forming method.

【0177】図8(a),(b)から分かるように、従
来の堆積膜形成法においては、成膜空間端部において数
%程度のGeを含有し、それに従って光学的バンドギャ
ップも約1.65eVとa−Siのそれよりも狭いもの
なっている。従って本発明の堆積膜形成方法が理想的に
Geの含有率を制御して、所望のバンドギャップ・プロ
ファィルの膜を作成できることが判明した。
As can be seen from FIGS. 8 (a) and 8 (b), in the conventional deposited film formation method, Ge is contained at the edge of the film formation space at about several percent, and accordingly, the optical band gap is about 1%. .65 eV, which is narrower than that of a-Si. Therefore, it has been found that the method of forming a deposited film of the present invention can ideally control the Ge content to produce a film having a desired bandgap profile.

【0178】(実施例及び比較例2)図1に示した本発
明の堆積膜形成法及び図18に示した従来の堆積膜形成
方法の両者により以下の実験を行なった。
(Examples and Comparative Example 2) The following experiments were carried out by both the deposited film forming method of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional deposited film forming method shown in FIG.

【0179】具体的な作業方法、例えばガスの混合、導
入方法等はすでに述べた通りでありここでは省くものと
し、本実施例において行なった特徴的な事項について記
す。まず、第1には、実施例1と同様に図1に示す本発
明の堆積模形成方法及び図18に示す従来の堆積膜形成
法を図15に示したロール・ツー・ロール方式、生産装
置のi層成膜室1550として取り込んだ。
The specific working method, for example, the method of mixing and introducing the gas is as described above, and is omitted here, and the characteristic items performed in this embodiment will be described. First, as in the first embodiment, the roll-to-roll system shown in FIG. 15 is used to form the deposition model forming method of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional deposited film forming method shown in FIG. As an i-layer film forming chamber 1550.

【0180】第2に図18に示す従来の堆積形成方法に
おいても、図1に示す本発明の堆積膜形成方法と同様に
成膜室の長尺方向に沿って複数の真空計を設け成膜室各
箇所での圧力をモニターした。
Secondly, in the conventional deposition forming method shown in FIG. 18, a plurality of vacuum gauges are provided along the longitudinal direction of the deposition chamber in the same manner as in the deposited film forming method of the present invention shown in FIG. The pressure at each point in the chamber was monitored.

【0181】第3に、本実施例においては、シングル・
セル太陽電池を構成するn型a−Si層、i型グレーデ
ィド・バンドギャップa−SiGe層、p型a−Si層
を積層した。各々の層厚はn型a−Si層を200Å、
i型グレーディド・バンドギャップa−SiGe層を2
500Å、p型a−Si層を120Åとした。こうした
成膜条件を表2に示す。
Third, in this embodiment, a single
An n-type a-Si layer, an i-type graded band gap a-SiGe layer, and a p-type a-Si layer, which constitute a cell solar cell, were stacked. Each layer thickness is 200 ° for an n-type a-Si layer,
i-type graded band gap a-SiGe layer
The thickness was 500 ° and the p-type a-Si layer was 120 °. Table 2 shows these film forming conditions.

【0182】[0182]

【表2】 本発明の堆積膜形成方法と従来の堆積膜形成法における
成膜条件は圧力を除いて同一である。尚、表2のi層式
膜室における位置a,b,c,dは各々図1における圧
力計115a〜115dによる測定位置に対応してい
る。
[Table 2] The film forming conditions in the deposited film forming method of the present invention and the conventional deposited film forming method are the same except for the pressure. The positions a, b, c and d in the i-layer type membrane chamber in Table 2 correspond to the positions measured by the pressure gauges 115a to 115d in FIG. 1, respectively.

【0183】本発明の堆積膜形成法及び従来の堆積膜形
成法共に2枚づつの試料を作製し、一枚は組成分析を行
い、一枚はその試料上に更に蒸着法により透明電極(I
TO)及び集電電極(CrとAgの積層)を積層してシ
ングル太陽電池セルとした。組成分析はオージェ電子分
光により行ないp層側から分析を進め、基板迄の深さ方
向のGe含有率のプロファイルを調べた。その結果を図
9に示す。図9において実線が本発明の堆積膜形成法に
よるものであり、破線が従来の堆積膜形成法によるもの
である。図9から分かる通り、従来の堆積膜形成法にお
いてはp層側界面近傍及びn層側界面近傍ともに数%程
度のGeを含有しているのに対して本発明の堆積膜形成
法においては実質的にGeは含まれておらず、理想的な
膜組成制御ができている事が分かる。
In each of the deposited film forming method of the present invention and the conventional deposited film forming method, two samples were prepared, one of which was subjected to composition analysis, and one of which was further provided with a transparent electrode (I
TO) and a collecting electrode (lamination of Cr and Ag) to form a single solar cell. The composition analysis was performed by Auger electron spectroscopy, and the analysis was advanced from the p-layer side, and the profile of the Ge content in the depth direction up to the substrate was examined. FIG. 9 shows the result. In FIG. 9, the solid line is obtained by the deposited film forming method of the present invention, and the broken line is obtained by the conventional deposited film forming method. As can be seen from FIG. 9, in the conventional deposited film forming method, the vicinity of the interface on the p-layer side and the vicinity of the interface on the n-layer side contain about several% of Ge, whereas in the deposited film forming method of the present invention, It turns out that Ge is not included in the film, and ideal film composition control can be performed.

【0184】一方、透明電極及び集電電極を積層したセ
ルについてその、太陽電池特性を調べた。照射光として
はAM1.5の擬似太陽光を用い、エネルギー密度は1
00mW/cm2 とした。尚、各々のサブセルの測定面
積は0.5cm2 である。その結果は次の通りである。
On the other hand, the solar cell characteristics of the cell in which the transparent electrode and the current collecting electrode were laminated were examined. Simulated sunlight of AM1.5 was used as the irradiation light, and the energy density was 1
00 mW / cm 2 . The measurement area of each subcell is 0.5 cm 2 . The results are as follows.

【0185】従来の堆積膜形成装置を用いて作製したセ
ルの変換効率8.6%本実施例の堆積膜形成装置を用い
て作製したセルの変換効率9.0%以上の結果から、本
発明の堆積膜形成装置を用いて理想的に組成制御の行な
われたセルは従来のセルに比して変換効率が向上してい
ることが判明した。
The conversion efficiency of the cell manufactured by using the conventional deposited film forming apparatus is 8.6%. The conversion efficiency of the cell manufactured by using the deposited film forming apparatus of this embodiment is 9.0% or more. It has been found that a cell whose composition is ideally controlled by using the deposited film forming apparatus described above has improved conversion efficiency as compared with a conventional cell.

【0186】(実施例3)図18に示す排気穴が等間隔
であるi層成膜チャンバを用いて1812a〜1812
d、ガス放出口から導入するガス量を変更することによ
り本発明の堆積膜形成法を実施した。
(Example 3) 1812a to 1812 using an i-layer deposition chamber in which exhaust holes shown in FIG.
d. The method of forming a deposited film of the present invention was performed by changing the amount of gas introduced from the gas discharge port.

【0187】本実施例においても図1に示す本発明の堆
積膜形成方法と同様に成膜室の長尺方向に沿って複数の
圧力計を設け成膜室名箇所での圧力をモニターした。
Also in this example, a plurality of pressure gauges were provided along the longitudinal direction of the film forming chamber and the pressure at the name of the film forming chamber was monitored in the same manner as in the deposited film forming method of the present invention shown in FIG.

【0188】本例においては、n型a−Si層及びp型
a−Si層の作製条件は第2表と全く同一であり、各々
の層厚はn型a−Si層を200Å、i型グレーディド
・バンドギャップa−SiGeを2500Å、p型a−
Si層を100Åとした。
In this example, the conditions for forming the n-type a-Si layer and the p-type a-Si layer are exactly the same as those in Table 2, and the thickness of each layer is set to 200 ° for the n-type a-Si layer and 200 μm for the i-type. Graded band gap a-SiGe of 2500 °, p-type a-
The Si layer was set to 100 °.

【0189】実験はi層チャンバー1812a−181
2d各々のガス放出口から放出するガス量を変えて4回
行ない、夫々実験を実験1〜4とする。
The experiment was performed using an i-layer chamber 1812a-181.
The experiment was performed four times while changing the amount of gas discharged from each gas discharge port of 2d, and the experiments are referred to as Experiments 1 to 4, respectively.

【0190】その時のガス量及び各位置の圧力を表3に
示す。
Table 3 shows the gas amount and the pressure at each position at that time.

【0191】[0191]

【表3】 実験1は各ガス放出口から放出するH2 流量が1812
a〜1812dで同一な場合であり、従来の堆積膜形成
法に相当する。実験2〜4はガス放出口1812cから
放出するH2 ガス流量を極小として、その他のガス放出
口から流出するH2 ガス量を漸次増やしたものである。
実験2から4に向かうに従って圧力勾配がきつくなって
ゆく。
[Table 3] In Experiment 1, the flow rate of H 2 discharged from each gas outlet was 1812.
a to 1812d are the same, and correspond to a conventional deposited film forming method. In Experiments 2 to 4, the flow rate of H 2 gas discharged from the gas discharge ports 1812c was minimized, and the amount of H 2 gas flowing out of the other gas discharge ports was gradually increased.
The pressure gradient becomes steeper as going from Experiments 2 to 4.

【0192】共に2枚づつの試料を作製し、一枚は組成
は組成分析を行ない、一枚はその試料上に更に蒸着法に
より透明電極(ITO)及び集電電極(CrとAgの積
層)を積層してシングル太陽電池セルとした。
In each case, two samples were prepared. One sample was subjected to composition analysis, and one sample was further subjected to a transparent electrode (ITO) and a current collecting electrode (lamination of Cr and Ag) on the sample by vapor deposition. Were laminated to form a single solar cell.

【0193】組成分析はオージェ電子分光により行ない
p層側から分析を進め、基板迄の深さ方向のGe含有率
のプロファィルを調べた。実験1〜4に対してのその結
果を図10に示す。
The composition analysis was performed by Auger electron spectroscopy, and the analysis was performed from the p-layer side, and the profile of the Ge content in the depth direction up to the substrate was examined. The results for Experiments 1-4 are shown in FIG.

【0194】図10に示した通り実験1から実験4に向
かって成膜空間端部近辺での含有率が下がっており、G
e含有率は急峻な勾配を持つ。
As shown in FIG. 10, the content near the edge of the film formation space decreased from Experiment 1 to Experiment 4 and
The e content has a steep slope.

【0195】一方、透明電極及び集電電極を積層したセ
ルについて、その太陽電池特性を調べた。照射光として
はAM1.5の擬似太陽光を用い、エネルギー密度は1
00mW/cm2 とした。尚、個々のサブ・セルの測定
面積は0.5cm2 である。実験1〜4に対する測定結
果を表4に示す。
On the other hand, the solar cell characteristics of a cell in which a transparent electrode and a current collecting electrode were laminated were examined. Simulated sunlight of AM1.5 was used as the irradiation light, and the energy density was 1
00 mW / cm 2 . The measurement area of each sub-cell is 0.5 cm 2 . Table 4 shows the measurement results for Experiments 1 to 4.

【0196】[0196]

【表4】 表4に示す通り実験1から3に向かって変換効率が向上
しており、本発明の堆積膜形成法が優れている事が判明
した。
[Table 4] As shown in Table 4, the conversion efficiency was improved from Experiments 1 to 3, which proved that the deposited film forming method of the present invention was excellent.

【0197】実験4では、実験3に比して変換効率は低
下しているが、実験1すなわち従来の堆積膜形成法より
は優れている。実験4において実験3より変換効率が低
下したのは、Ge含有率の高い箇所で、バンドギャップ
・プロファイルが急峻なものとなりすぎ、逆に成膜空間
端部でのバンドギャップ・プロファイルがフラット化し
たためにキャリアの走行性が低下したものと考えられ
る。
In Experiment 4, the conversion efficiency is lower than that in Experiment 3, but it is superior to Experiment 1, that is, the conventional deposition film forming method. The reason why the conversion efficiency was lower in Experiment 4 than in Experiment 3 is that the bandgap profile became too steep at the location where the Ge content was high, and conversely the bandgap profile at the edge of the film formation space became flat. It is considered that the traveling property of the carrier was lowered.

【0198】(実施例4)本発明の方法を用いてトップ
・セルのi層をアモルファス・シリコンとしたタンデム
型太陽電池を作成した。
Example 4 Using the method of the present invention, a tandem solar cell in which the i-layer of the top cell was made of amorphous silicon was produced.

【0199】作成に用いた装置の概略図を図11に示
す。図11に示した生産装置は、基本的には図15に示
した生産装置をタンデム型太陽電池用に成膜室を増室し
たものである。図11において1100は基板送り出し
室、1110はボトム・セル用n型a−Si層成膜室、
1120はボトム・セル用i型グレーディド・バンドギ
ャップa−SiGe層成膜室、1130はボトム・セル
用・p型a−Si層成膜室、1140はトップ・セル用
n型a−Si層成膜室、1150はトップ・セル用i型
a−Si層成膜室、1160はトップ・セル用p型a−
Si層成膜室であり、各々の成膜室にはガス混合器11
11,1121,…1161より所望の流量及び流量比
で混合された成膜ガスが導入され、不図示のマイクロ波
電源より電力が与えられ、基体1102上に所望の膜を
形成する。尚グレーディド・バンドギャップa−SiG
e形成用成膜へのガス混合器は更に3の内部で各ガス放
出口用に複数のガス混合器を有している。成膜ガスの原
料ボンベは基本的に図15に示した物と同様である。
又、1181〜1187は各々各室間を連結するゲート
である。
FIG. 11 is a schematic diagram of the apparatus used for the preparation. The production apparatus shown in FIG. 11 is basically the same as the production apparatus shown in FIG. 15 except that the number of film forming chambers is increased for a tandem solar cell. 11, reference numeral 1100 denotes a substrate delivery chamber, 1110 denotes an n-type a-Si layer film formation chamber for a bottom cell,
Reference numeral 1120 denotes an i-type graded band gap a-SiGe layer film forming chamber for a bottom cell, 1130 denotes a p-type a-Si layer film forming chamber for a bottom cell, and 1140 denotes an n-type a-Si layer for a top cell. Deposition chamber, 1150: i-type a-Si layer deposition chamber for top cell, 1160: p-type a-Si layer for top cell
Si film formation chambers, each of which has a gas mixer 11
The film forming gas mixed at a desired flow rate and flow rate ratio is introduced from 11, 1121,... 1161, and power is supplied from a microwave power supply (not shown) to form a desired film on the base 1102. Graded band gap a-SiG
The gas mixer for e-formation deposition also has a plurality of gas mixers for each gas outlet within 3. The raw material cylinder for the deposition gas is basically the same as that shown in FIG.
Reference numerals 1181 to 1187 denote gates that connect the respective rooms.

【0200】各々のゲートにはパージ・ガス噴出口が設
けられており、各々の噴出口へはパージ・ガスボンベか
らパージ・ガスが所望の流量供給される。その他の膜形
成に関わる箇所及びa−Si膜形成のための工程は従来
の技術に示したものと同様であるのでその説明を省略す
る。
Each gate is provided with a purge gas ejection port, and a purge gas is supplied to each ejection port from a purge gas cylinder at a desired flow rate. The other portions related to the film formation and the steps for forming the a-Si film are the same as those shown in the related art, and thus the description thereof is omitted.

【0201】更に、本実施においては、図11において
ボトム・セル用i型グレーディド・バンドギャップa−
SiGe膜成膜室1120として本発明の堆積膜形成方
法に基づく図12の堆積膜形成手段を用いた。
Further, in this embodiment, the i-type graded band gap a-
As the SiGe film forming chamber 1120, the deposited film forming means of FIG. 12 based on the deposited film forming method of the present invention was used.

【0202】図12はロール・ツー・ロール方式に用い
られる基体をi層成膜チャンバー内で湾曲させ、基板自
身で成膜室を形成したものである。
FIG. 12 shows a substrate used in the roll-to-roll system, which is curved in an i-layer film forming chamber, and a film forming chamber is formed by the substrate itself.

【0203】こうした構成により膜堆積面のかなりの部
分を基体が占めることとなり成膜ガスの利用効率が向上
する。
With such a structure, a considerable portion of the film deposition surface is occupied by the substrate, and the utilization efficiency of the film forming gas is improved.

【0204】このような湾曲した基板により形成した円
形断面を持つ柱状の放電空間の内部には、同心円状に本
発明の圧力調整を行なう排気調整板を設け、圧力調節を
行なった。
In the columnar discharge space having a circular cross section formed by such a curved substrate, an exhaust adjusting plate for adjusting the pressure of the present invention is provided concentrically to adjust the pressure.

【0205】又、本例においてはマイクロ波は柱状の放
電空間の端面に対向するように2ケのアプリケーターを
備えている。
In this example, the microwave has two applicators so as to face the end face of the columnar discharge space.

【0206】図12において、1201は幅20cm帯
状部材であり、SUS430BA材で構成され、又、半
径12cmの柱状に湾曲している。1202,1203
は帯状部材1201を柱状に湾曲させる為のローラー1
204は搬送用リング、1206a,1206bは温度
調節機構であって全周に備えられている。1207,1
208はマイクロ波導入用アプリケーター、1209は
誘電体窓、1211,1212は導波管であり、不図示
のマイクロ波電源につながっている。1213a〜12
13dはガス導入管、1214は排気口であり、不図示
の拡散ポンプ等の排気手段につながっている。1215
は圧力調節の為の排気調節板である。
In FIG. 12, reference numeral 1201 denotes a band-shaped member having a width of 20 cm, which is made of SUS430BA, and which is curved like a column having a radius of 12 cm. 1202, 1203
Is a roller 1 for bending the belt-like member 1201 into a column shape.
Reference numeral 204 denotes a transfer ring, and reference numerals 1206a and 1206b denote temperature control mechanisms provided all around. 1207,1
Reference numeral 208 denotes a microwave introduction applicator, 1209 denotes a dielectric window, and 1211 and 1212 denote waveguides, which are connected to a microwave power supply (not shown). 1213a-12
13d is a gas introduction pipe, and 1214 is an exhaust port, which is connected to exhaust means such as a diffusion pump (not shown). 1215
Is an exhaust control plate for pressure control.

【0207】又、任意の位置の圧力は真空計によって調
べられるようになっている(不図示)。このような構成
によるガスの流れを模式的に示したのが図13である。
The pressure at an arbitrary position can be checked by a vacuum gauge (not shown). FIG. 13 schematically shows a gas flow having such a configuration.

【0208】図13において、1301は柱状に湾曲し
た帯状基体、1302はローラー、1303は排気調節
板、1304はガス放出口である。
In FIG. 13, reference numeral 1301 denotes a column-shaped curved base, 1302 denotes a roller, 1303 denotes an exhaust adjustment plate, and 1304 denotes a gas discharge port.

【0209】図11及び図12に示した装置を用いて本
発明の堆積膜形成法によりタンデム・セル太陽電池を作
製した。セルの層構成は図16に示したタイプのもので
ある。
Using the apparatus shown in FIGS. 11 and 12, a tandem cell solar cell was manufactured by the method of forming a deposited film of the present invention. The layer structure of the cell is of the type shown in FIG.

【0210】各々の層厚はボトム・セルn型a−Si層
を200Å、ボトム・セルi型グレーディド・バンドギ
ャップi型a−SiGe層を2800Å、ボトム・セル
p型a−Si層を120Å、トップ・セルn型a−Si
層を180Å、トップ・セルi型a−Si層を2000
Å、トップ・セルp型a−Si層を100Åとした。そ
の成膜条件を表5に示す。表中i型a−SiGe層中及
びi型a−Si層層中の位置a,b,c,dは各々帯状
基体の進入方向から数えたガス放出口の位置に対応して
いる。
The thickness of each layer is 200 ° for the bottom cell n-type a-Si layer, 2800 ° for the bottom cell i-type graded band gap i-type a-SiGe layer, and 120 ° for the bottom cell p-type a-Si layer. , Top cell n-type a-Si
180 ° layer, 2000 top cell i-type a-Si layer
Å, the top cell p-type a-Si layer was 100Å. Table 5 shows the film forming conditions. In the table, positions a, b, c, and d in the i-type a-SiGe layer and the i-type a-Si layer correspond respectively to the positions of the gas discharge ports counted from the approach direction of the belt-shaped substrate.

【0211】[0211]

【表5】 作成したセルに更に透明電極及び集電電極を積層し、そ
の太陽電池特性を調べた。照射光としては、AM1.5
の擬似太陽光を用い、エネルギー密度は100mW/c
2 とした。尚、測定面積は0.5cm2 である。その
結果、手内変換効率12.4%と優れた特性を持ってい
ることが確認された。
[Table 5] A transparent electrode and a current collecting electrode were further laminated on the prepared cell, and the solar cell characteristics were examined. As irradiation light, AM1.5
Energy density is 100mW / c
It was m 2. The measurement area is 0.5 cm 2 . As a result, it was confirmed that the device had excellent characteristics with an in-hand conversion efficiency of 12.4%.

【0212】(実施例5)図1に示した装置を用いて本
発明の堆積膜形成法によりa−SiC膜の堆積を行なっ
た。
Example 5 An a-SiC film was deposited by the deposition film forming method of the present invention using the apparatus shown in FIG.

【0213】具体的な作業方法、例えばガスの混合、導
入方法等はすでに述べた通りであり、重複するので、こ
こでは省くものとし、本実施例において行なった特徴的
な事項について記す。
The specific working method, for example, the method of mixing and introducing gas, is as described above, and is redundant. Therefore, the description is omitted here, and the characteristic items performed in this embodiment are described.

【0214】まず、第1に図1に示す本発明の堆積膜形
成方法を図15に示したロール・ツー・ロール方式生産
装置のa−SiC膜成膜室1550として取り込んだ。
First, the deposited film forming method of the present invention shown in FIG. 1 was taken in as the a-SiC film forming chamber 1550 of the roll-to-roll type production apparatus shown in FIG.

【0215】本実施例においては、n層成膜室1530
及びp層成膜室1570には成膜ガス及びドーピング・
ガスは全く流さず、又、マイクロ波電力による放電も生
起せず、単に帯状基体の通過するチャンバーとした。す
なわち、本実施例においてはa−SiC膜成膜室にて堆
積する膜の単層特性の把握をその目的の1つとしたもの
である。
In this embodiment, the n-layer film forming chamber 1530
And a p-layer deposition chamber 1570 contains deposition gas and doping gas.
No gas was caused to flow, and no discharge was caused by microwave power. That is, in this embodiment, one of the purposes is to grasp the single-layer characteristics of the film deposited in the a-SiC film deposition chamber.

【0216】第2に本実施例においては、帯状基体は、
固定して動かないものとして、その帯状基体のa−Si
C膜成膜チャンバーに該当する位置の成膜空間側に基体
長尺方向に沿って#7059ガラスを設置した。帯状基
体へのガラスの固定方法は帯状基体及びガラスに穴を開
けてネジで固定する、あるいは高融点で無機系の接着
剤、例えばアロン・セラミック等で固定する方法等があ
るが、本実施例においては前者を採用した。
Second, in this embodiment, the belt-like substrate is
A-Si of the band-shaped substrate as fixed and immovable
The # 7059 glass was placed along the longitudinal direction of the substrate on the side of the film formation space corresponding to the C film formation chamber. Examples of the method of fixing the glass to the band-shaped substrate include a method in which a hole is formed in the band-shaped substrate and the glass and fixing with a screw, or a method of fixing with a high melting point inorganic adhesive such as Aron ceramic or the like. Adopted the former.

【0217】すなわち、本実施例においては、a−Si
C膜成膜チャンバー成膜室の入口側端面から出口側端面
迄各々の箇所で堆積する膜を堆積した状態で膜を調べよ
うとするものではなく、成膜室の各箇所、各々での特性
を分離して調べようとするものである。
That is, in this embodiment, a-Si
The C film deposition chamber is not intended to examine the film in a state where the film is deposited at each location from the entrance end face to the exit end face of the deposition chamber. Is to be investigated separately.

【0218】尚、本実施例では図15中のボンベ150
3aはGeH4 ガスボンベに変えてC2 2 ガスボンベ
に変換してある。更に、本実施例はSiC層成膜室のガ
ス放出口すべてに直流電源を接続し、+60Vのバイア
ス電圧を印加した。
In this embodiment, the cylinder 150 shown in FIG.
3a is converted to a C 2 H 2 gas cylinder instead of a GeH 4 gas cylinder. Further, in this embodiment, a DC power supply was connected to all the gas outlets of the SiC layer film forming chamber, and a bias voltage of +60 V was applied.

【0219】以上の基本条件のもとで、表6に示す成膜
条件により、約1μmの膜圧を持つa−SiC膜の形成
を行なった。尚、表6SiC層成膜室における位置a,
b,c,dは各々図1におけるガス放出口112a〜1
12dの位置に対応している。
Under the above basic conditions, an a-SiC film having a film pressure of about 1 μm was formed under the film forming conditions shown in Table 6. In Table 6, positions a,
b, c and d are gas outlets 112a to 112a in FIG.
It corresponds to the position of 12d.

【0220】[0220]

【表6】 得られた膜について、X線マイクロ・アナライザーによ
るC含有率の測定を行なった。i層チャンバー成膜室の
長尺方向各箇所において行なった以上の測定結果を図1
4に示す。
[Table 6] The C content of the obtained film was measured by an X-ray micro analyzer. FIG. 1 shows the results of the above measurements performed at various locations in the longitudinal direction of the i-layer chamber film forming chamber.
It is shown in FIG.

【0221】図14から分かる通り、成膜空間端部での
C含有率は実質的に0となっており、本発明の堆積膜形
成法の効果が確認された。
As can be seen from FIG. 14, the C content at the end of the film forming space was substantially 0, and the effect of the deposited film forming method of the present invention was confirmed.

【0222】[0222]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のR−Rμ
WCVD方式により、連続的に組成変化する例えばa−
SiGe,a−SiC等の合金膜、あるいは半導体素子
への価電子制御剤のドーピング量が連続的に変化する膜
等を含む、例えば光起電力素子等の素子を作製する際
に、前記素子の端面あるいは他の種の膜との積層である
場合には他の膜との界面における組成制御を所望の通り
に実現出来、理想的な接合面を形成して、良好な特性の
素子の作製が可能となる。
As described above, according to the present invention, the R-Rμ
The composition changes continuously by the WCVD method, for example, a-
When manufacturing an element such as a photovoltaic element, which includes an alloy film such as SiGe, a-SiC, or a film in which the doping amount of a valence electron controlling agent to a semiconductor element continuously changes, for example, In the case of lamination with an end face or another kind of film, composition control at an interface with another film can be realized as desired, and an ideal bonding surface can be formed to produce a device having good characteristics. It becomes possible.

【0223】更に、本発明により上記、良好な特性を持
つ例えば光起電力素子を大面積で多量にかつ安価で作製
可能となる。
Further, according to the present invention, for example, a photovoltaic element having good characteristics can be manufactured in a large area in a large amount at low cost.

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

【図1】本発明の堆積膜形成法を実現する装置の一例を
示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for realizing a deposited film forming method of the present invention.

【図2】本発明の堆積膜形成法を採用した堆積膜形成装
置内におけるガスの流れを模式的に示した図。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a gas flow in a deposited film forming apparatus employing the deposited film forming method of the present invention.

【図3】本発明の堆積膜形成法を利用して作製したa−
Ge膜の膜厚分布を示すグラフ。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a- fabricated using the deposited film forming method of the present invention.
7 is a graph showing a film thickness distribution of a Ge film.

【図4】本発明の堆積膜形成法を利用して作製したグレ
ーディド・バンドキャップa−SiGe膜のエネルギー
・バンドを示す模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an energy band of a graded band-cap a-SiGe film manufactured by using the deposited film forming method of the present invention.

【図5】本発明の堆積膜形成法にもとづく堆積膜形成時
の成膜空間内の圧力を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a pressure in a film forming space when a deposited film is formed based on the deposited film forming method of the present invention.

【図6】a−SiGe膜においてバンドギャップを連続
的に変化させる場合の様々なバリエーションを示す模式
図。
FIG. 6 is a schematic view showing various variations when the band gap is continuously changed in the a-SiGe film.

【図7】半導体において価電子制御剤の含有量を連続的
に変化させ、フェル準位を連続的に変化させた場合の様
々なバリエーションを示す模式図。
FIG. 7 is a schematic view showing various variations when the content of a valence electron controlling agent is continuously changed in a semiconductor and the Fer level is continuously changed.

【図8】図8(a)は本発明及び従来の堆積膜形成法を
利用して堆積した膜の光学的バンドギャップの位置依存
性を示すグラフ。図8(b)は本発明及び従来の堆積膜
形成法を利用して堆積した膜におけるGe含有率の位置
依存性を示すグラフ。
FIG. 8 (a) is a graph showing the position dependence of the optical band gap of a film deposited using the present invention and a conventional deposited film forming method. FIG. 8B is a graph showing the position dependence of the Ge content in films deposited using the present invention and the conventional deposited film forming method.

【図9】本発明及び従来の堆積膜形成法を利用した堆積
した膜におけるGe含有率の深さ方向の分布を示したグ
ラフ。
FIG. 9 is a graph showing the distribution in the depth direction of the Ge content in films deposited using the present invention and a conventional deposited film forming method.

【図10】本発明の堆積膜形成法において成膜空間内の
圧力分布を種々変更しながら作製した膜におけるGe含
有率の深さ方向の分布を示したグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the distribution of the Ge content in the depth direction in a film manufactured by variously changing the pressure distribution in the film forming space in the deposited film forming method of the present invention.

【図11】本発明の堆積膜形成法を利用してa−SiG
e及びa−Siからなる積層型太陽電池を作製する際に
用いられる装置の一例を示す模式図。
FIG. 11 shows a-SiG using the deposited film forming method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an apparatus used when producing a stacked solar cell made of e and a-Si.

【図12】本発明の堆積膜形成方法を利用した堆積膜形
成装置であって帯状基体を湾曲させて柱状の成膜空間を
形成し、かつその柱状成膜空間の両端面からマイクロ波
を投入する場合を示す模式図。
FIG. 12 shows a deposited film forming apparatus using the deposited film forming method of the present invention, in which a band-shaped substrate is curved to form a columnar film-forming space, and microwaves are applied from both end surfaces of the columnar film-forming space. FIG.

【図13】図12に示した堆積膜形成装置におけるガス
の流れを模式的に示した図。
FIG. 13 is a view schematically showing a gas flow in the deposition film forming apparatus shown in FIG.

【図14】図12に示した装置を用い、本発明の堆積膜
形成法により作製したグレーディド・バンドギャップa
−SiC膜におけるC含有率を示すグラフ。
FIG. 14 shows a graded band gap a produced by the deposition film forming method of the present invention using the apparatus shown in FIG.
-Graph which shows the C content in the SiC film.

【図15】従来のロール・ツー・ロール方式生産装置を
示す模式図。
FIG. 15 is a schematic view showing a conventional roll-to-roll production apparatus.

【図16】積層型の太陽電池の一例を示す模式図。FIG. 16 is a schematic view illustrating an example of a stacked solar cell.

【図17】a−SiGe膜のエネルギー・バンド図。 (a) グレーディド・バンドギャップ法による場合 (b) 従来法の場合FIG. 17 is an energy band diagram of an a-SiGe film. (A) In case of graded band gap method (b) In case of conventional method

【図18】ロール・ツー・ロール方式生産装置における
従来の成膜空間の配置を示す模式図。
FIG. 18 is a schematic view showing an arrangement of a conventional film formation space in a roll-to-roll production apparatus.

【図19】従来の堆積膜形成法を用いて作製したa−S
iGe膜のエネルギー・バンドを示す模式図。
FIG. 19 shows a-S fabricated using a conventional deposited film forming method.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an energy band of an iGe film.

【図20】従来の堆積膜形成法を用いて作製したa−S
i膜及びa−Ge膜の膜厚分布を示すグラフ。
FIG. 20 shows aS fabricated using a conventional deposited film forming method.
5 is a graph showing a film thickness distribution of an i film and an a-Ge film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 帯状基体 102 減圧状態を作り出す為の真空チャンバー 104 排気口 105 排気手段 103 成膜チャンバー 120 SiH4 ガス・ライン 121 GeH4 ガス・ライン 122 H2 ガス・ライン 114a,114b,114c,114d ガス混合器 113a,113b,113c,113d ガス・パイ
プ 112a,112b,112c,112d ガス放出口 110a,110b,110c,110d 誘電体窓を
有するマイクロ波アプリケーター 111a,111b,111c,111d 導波管 201 真空チャンバー 222 排気手段 203 成膜チャンバー 204a〜204d ガス放出口 205 排気口 206 帯状基体 1100 送り出し室 1102 基体 1110 ボトム・セル用n型a−Si層成膜室 1120 ボトム・セル用i型a−SiGe層成膜室 1130 ボトム・セル用p型a−Si層成膜室 1140 トップ・セル用n型a−Si層成膜室 1150 トップ・セル用i型a−Si層成膜室 1160 トップ・セル用p型a−Si層成膜室 1111,1121,1161 ガス混合器 1190 SiH4 ガス,GeH4 ガス,H2 ガス,B
2 6 ガス,PH3 ガス充填ガスボンベ 1181〜1187 ゲート。 1201 帯状部材 1202,1203 帯状部材1201を柱状に湾曲さ
せる為のローラー 1204 搬送用リング 1206a,1206b 温度調節機構 1207,1208 マイクロ波アプリケーター 1209 誘電体窓 1211,1212 導波管 1213a〜1213d ガス導入管 1214 排気口 1215 排気調節板 1301 柱状に湾曲した帯状基体 1302 ローラー 1303 排気調節板 1304 ガス放出口 1501 帯状基体 1511,1591 各々基体1501を巻きつけるボ
ビン 1510 基体の送り出し室 1530 n型a−Si成膜室 1550 i型a−SiGe成膜室 1570 p型a−Si成膜室 1590 基体の巻き取り室 1520,1540,1560,1580 ゲート 1530a,1550a,1570a マイクロ波アプ
リケーター 1530b,1550b,1570b 導波管 1502a〜1506a 原料ガス・ボンベ 1502a SiH4 ガス・ボンベ 1503a GeH4 ガス・ボンベ 1504a H2 ガス・ボンベ 1505a PH3 ガス・ボンベ 1506a B2 6 ガス・ボンベ 1502b〜1506b ガスボンベの開閉バルブ 1502c〜1506c 減圧器 1530c,1550c,1570c ガス混合器 1530d,1550d,1570d ガス導入ライン 1510e,1530e,1550e,1570e,1
590e 排気ポンプ 1530f,1550f,1570f 基体加熱用ヒー
ター 1530g,1550g,1570g 基体加熱用ヒー
ターの電源 1507a ゲート用パージ・ガス・ボンベ 1507b 減圧器 1507c,1507d ガス流量調節器 1601 導電性基体 1602 下部光起電力素子(ボトム・セル) 1602 n型a−Si, 1602b i型a−SiGe、 1602c p型微結晶μC−Si層 1603 上部光起電力素子 1603a n型a−Si, 1603b i型a−Si、 1603c p型微結晶μC−Si層 1604 透明電極 1605 集電電極 1801 帯状基体 1802 真空チャンバー 1803 成膜チャンバー 1804 排気口 1805 排気手段 1820 SiH4 ガス・ライン 1821 GeH4 ガス・ライン 1822 H2 ガス・ライン 1814a〜1814d ガス混合器 1813a〜1813d ガス・パイプ 1812a〜1812d ガス放出口 1810a〜1810d マイクロ波アプリケーター 1811a〜1811d 導波管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Belt-like base 102 Vacuum chamber for creating a decompressed state 104 Exhaust port 105 Exhaust means 103 Film formation chamber 120 SiH 4 gas line 121 GeH 4 gas line 122 H 2 gas line 114a, 114b, 114c, 114d Gas mixer 113a, 113b, 113c, 113d Gas pipe 112a, 112b, 112c, 112d Gas outlet 110a, 110b, 110c, 110d Microwave applicator having dielectric window 111a, 111b, 111c, 111d Waveguide 201 Vacuum chamber 222 Evacuation Means 203 Film formation chamber 204a to 204d Gas emission port 205 Exhaust port 206 Band-like substrate 1100 Delivery chamber 1102 Substrate 1110 Bottom cell n-type a-Si layer film formation chamber 1120 Bottom Cell i-type a-SiGe layer deposition chamber 1130 Bottom cell p-type a-Si layer deposition chamber 1140 Top cell n-type a-Si layer deposition chamber 1150 i-type a-Si layer for top cell Film forming chamber 1160 p-type a-Si layer film forming chamber for top cell 1111, 1121, 1161 Gas mixer 1190 SiH 4 gas, GeH 4 gas, H 2 gas, B
2 H 6 gas, PH 3 gas filled gas cylinders 1181 to 1187 Gate. 1201 belt-like member 1202, 1203 roller for bending belt-like member 1201 into a column shape 1204 transport ring 1206a, 1206b temperature control mechanism 1207, 1208 microwave applicator 1209 dielectric window 1211, 1212 waveguide 1213a to 1213d gas introduction pipe 1214 Exhaust port 1215 Exhaust control plate 1301 Column-shaped curved base 1302 Roller 1303 Exhaust control plate 1304 Gas outlet 1501 Strip base 1511, 1591 Bobbin around which base 1501 is wound 1510 Substrate delivery chamber 1530 n-type a-Si film formation chamber 1550 i-type a-SiGe film formation chamber 1570 p-type a-Si film formation chamber 1590 substrate winding room 1520, 1540, 1560, 1580 Gate 1530a, 1550a, 1570 Microwave applicators 1530b, 1550b, 1570b waveguide 1502a~1506a material gas cylinders 1502a SiH 4 gas cylinder 1503a GeH 4 gas cylinder 1504a H 2 gas cylinder 1505a PH 3 gas cylinder 1506a B 2 H 6 gas cylinder 1502b to 1506b Opening / closing valve of gas cylinder 1502c to 1506c Decompressor 1530c, 1550c, 1570c Gas mixer 1530d, 1550d, 1570d Gas introduction line 1510e, 1530e, 1550e, 1570e, 1
590e Exhaust pump 1530f, 1550f, 1570f Substrate heating heater 1530g, 1550g, 1570g Substrate heating heater power supply 1507a Gate purge gas cylinder 1507b Depressurizer 1507c, 1507d Gas flow controller 1601 Conductive substrate 1602 Lower photovoltaic Element (bottom cell) 1602 n-type a-Si, 1602bi i-type a-SiGe, 1602c p-type microcrystalline μC-Si layer 1603 top photovoltaic element 1603a n-type a-Si, 1603bi i-type a-Si, 1603c p-type microcrystalline μC-Si layer 1604 transparent electrode 1605 current collecting electrode 1801 belt-like substrate 1802 vacuum chamber 1803 deposition chamber 1804 exhaust port 1805 exhaust means 1820 SiH 4 gas line 1821 GeH 4 gas line Emissions 1822 H 2 gas line 1814a~1814d gas mixer 1813a~1813d gas pipe 1812a~1812d gas outlet 1810a~1810d microwave applicator 1811a~1811d waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳里 直 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡部 正太郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 酒井 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−30421(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naoshi Yoshiri, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Shotaro Oka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Non Corporation (72) Inventor Akira Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Canon Corporation (56) References JP-A-3-30421 (JP, A)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 帯状基体を成膜空間の側壁の1つとなる
ようにして、長手方向に連続的に移動させながら、前記
成膜空間内にガス供給手段を介して成膜用ガスを導入す
とともにマイクロ波エネルギーをマイクロ波アプリケ
ーター手段により前記成膜空間内に放射させてマイクロ
波プラズマを生起させ、移動する前記帯状基体の被堆積
上に連続的に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマC
VD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形成
法において、前記帯状基体の移動方向に沿って互いに離間して設けら
れた複数のガス放出口のうち第1のガス放出口から第1
の元素を含む第1のガスを前記成膜空間に放出し、前記
第1のガス放出口とは離間した第2のガス放出口から前
記第1の元素を含まず第2の元素を含む第2のガスを前
記成膜空間に放出して前記堆積膜を形成する時に、 前記第2のガス放出口より前記第1のガス放出口に近い
位置に偏在して設けられたガス排出口より前記成膜空間
内を排気して、前記成膜空間内の前記第1のガス放出口
付近の前記第1の元素の濃度を前記第2のガス放出口付
近の前記元素の濃度より高くすることにより、 前記帯状基体上に前記第1の元素と前記第2の元素との
組成比が膜厚方向に変化する膜を形成する ことを特徴と
するマイクロ波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロ
ール法を用いた堆積膜形成方法。
1. A method for forming a film through a gas supply means into a film forming space while continuously moving the belt-shaped substrate in a longitudinal direction so as to become one of side walls of the film forming space. by radiating the microwave energy by the microwave applicator means into the film-forming space while introducing a gas to rise to the microwave plasma, the deposition of the band-like substrate to move
Microwave plasma C to form a continuous deposited film on the surface
In a method of forming a deposited film using a VD method and a roll-to-roll method, a method is provided in which the belt-shaped substrates are separated from each other along a moving direction of the band-shaped substrate.
Out of the plurality of gas outlets from the first gas outlet.
Discharging a first gas containing the element of
Forward from the second gas outlet spaced from the first gas outlet
The second gas which does not contain the first element but contains the second element
When the film is discharged into the film formation space to form the deposited film, the second gas discharge port is closer to the first gas discharge port than the second gas discharge port.
The film forming space from a gas outlet provided unevenly at a position
The inside of the film formation space is evacuated, and
The concentration of the first element in the vicinity of the second gas outlet
By making the concentration higher than the concentration of the nearby element, the first element and the second element
A method of forming a deposited film using a microwave plasma CVD method and a roll-to-roll method, wherein a film whose composition ratio changes in a film thickness direction is formed.
【請求項2】 箱型のチャンバの凹部上を被堆積面が下
方を向くように前記帯状基体を移動させるとともに、前
記第1のガス放出口下方の該チャンバの底部に複数偏在
して設けられている前記ガス排出口より前記チャンバ内
を排気することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ
波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を用い
た堆積膜形成方法。
2. The surface to be deposited is below the concave portion of the box-shaped chamber.
While moving the strip-shaped substrate so as to face
A plurality of eccentrically located at the bottom of the chamber below the first gas outlet;
From the gas outlet provided in the chamber
2. The method according to claim 1 , wherein the gas is exhausted .
【請求項3】 前記成膜空間は前記帯状基体を柱状に湾
曲させて移動させるとともに、湾曲させた該帯状基体の
内部に該帯状基体の被堆積面に沿って、前記第1のガス
放出口近傍に前記ガス排気口となる開口が偏在して設け
られた湾曲した排気調整板を設け、該開口を介して該成
膜空間内を排気することを特徴とする請求項1に記載の
マイクロ波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール
法を用いた堆積膜形成方法。
3. The film-forming space is formed by forming the strip-shaped substrate into a pillar shape.
While being bent and moved, the curved substrate
Inside the first gas, along the surface of the band-shaped substrate to be deposited.
An opening serving as the gas exhaust port is unevenly provided near the discharge port.
A curved exhaust adjustment plate is provided, and the component is
2. The method according to claim 1 , wherein the inside of the film space is evacuated by a microwave plasma CVD method and a roll-to-roll method.
【請求項4】 前記帯状基体の移動方向に沿った、前記
第1のガス放出口の両側に前記第2のガス放出口を各々
配置し、各第2のガス放出口から前記第2のガスを放出
することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
記載のマイクロ波プラズマCVD法及びロール・ツー・
ロール法を用いた堆積膜形成方法。
4. The method according to claim 1 , wherein
The second gas outlets are respectively provided on both sides of the first gas outlet.
Placing and releasing said second gas from each second gas outlet
Microwave plasma CVD method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that and roll-to-
A method for forming a deposited film using a roll method.
【請求項5】 前記第1の元素としてはゲルマニウムを5. The first element is germanium.
用い、前記第2の元素としてはシリコンを用い、前記堆And silicon as the second element.
積膜として水素又はハロゲンの少なくともいずれか一方At least one of hydrogen and halogen as a deposition film
とゲルマニウムとシリコンとを含む非晶質半導体膜を形Amorphous semiconductor film containing silicon, germanium and silicon
成することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波プ2. The microwave pump according to claim 1, wherein
ラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆Deposition using the plasma CVD method and the roll-to-roll method
積膜形成方法。A method for forming a laminated film.
【請求項6】 前記第1の元素としてはカーボンを用6. The method according to claim 6, wherein carbon is used as the first element.
い、前記第2の元素としてはシリコンを用い、前記堆積And silicon is used as the second element.
膜として水素又はハロゲンの少なくともいずれか一方とWith at least one of hydrogen and halogen as a film
カーボンとシリコンとを含む非晶質半導体膜を形成するForm an amorphous semiconductor film containing carbon and silicon
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波プラズマThe microwave plasma according to claim 1, wherein:
CVD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形Deposition film type using CVD method and roll-to-roll method
成方法。Method.
【請求項7】 帯状基体を成膜空間の側壁の1つとなる7. The band-shaped substrate becomes one of side walls of a film forming space.
ようにして、長手方向に連続的に移動させながら、前記As described above, while continuously moving in the longitudinal direction,
成膜空間内にガス供給手段を介して成膜用ガスを導入すIntroducing a film-forming gas into the film-forming space via gas supply means
るとともにマイクロ波エネルギーをマイクロ波アプリケMicrowave energy and microwave application
ーター手段により前記成膜空間内に放射させてマイクロRadiated into the film forming space by
波プラズマを生起させ、移動する前記帯状基体の被堆積Of the moving band-shaped substrate by generating wave plasma
面上に連続的に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCMicrowave plasma C that continuously forms a deposited film on the surface
VD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形成Deposition film formation using VD method and roll-to-roll method
法において、In the law, 前記帯状基体の移動方向に沿って互いに離間して設けらProvided apart from each other along the moving direction of the band-shaped substrate.
れた複数のガス放出口のうち第1のガス放出口から第1Out of the plurality of gas outlets from the first gas outlet.
の元素を含む第1のガスを前記成膜空間に放出し、前記Discharging a first gas containing the element of
第1のガス放出口とは離間した第2のガス放出口から前Forward from the second gas outlet spaced from the first gas outlet
記第1の元素を含まず第2の元素を含む第2のガスを前The second gas which does not contain the first element but contains the second element
記成膜空間に放出して前記堆積膜を形成する時に、When the film is released into the film forming space to form the deposited film, 前記第1のガスの供給流量を前記第2のガスの供給流量The supply flow rate of the first gas is changed to the supply flow rate of the second gas
より少なくして前記成膜空間内の前記第1のガス放出口The first gas outlet in the film formation space with a smaller number
付近の圧力を前記第2のガス放出口付近の圧力より低くPressure near the second gas outlet is lower than the pressure near the second gas outlet.
し、前記成膜空間内の前記第1のガス放出口付近におけAnd in the film forming space, in the vicinity of the first gas discharge port.
る前記第1の元Said first element 素の濃度を前記第2のガス放出口付近にElement concentration near the second gas outlet.
おける前記元素の濃度より高くすることにより、Higher than the concentration of the element in 前記帯状基体上に前記第1の元素と前記第2の元素とのThe first element and the second element on the strip-shaped substrate;
組成比が膜厚方向に変化する膜を形成することを特徴とIt is characterized by forming a film whose composition ratio changes in the film thickness direction.
するマイクロ波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロMicrowave plasma CVD method and roll-to-roll
ール法を用いた堆積膜形成方法。A method for forming a deposited film using a rule method.
【請求項8】 箱型のチャンバの凹部上を被堆積面が下8. The surface to be deposited is lower on the concave portion of the box-shaped chamber.
方を向くように前記帯状基体を移動させるとともに、該While moving the strip-shaped substrate so as to face
チャンバの底部に均一に配置された複数の前記ガス排出A plurality of said gas outlets evenly arranged at the bottom of the chamber
口より前記チャンバ内を排気することを特徴とする請求Exhausting the inside of the chamber through an opening
項7に記載のマイクロ波プラズマCVD法及びロール・Item 7. The microwave plasma CVD method and the roll according to Item 7,
ツー・ロール法を用いた堆積膜形成方法。A deposited film forming method using a two-roll method.
【請求項9】 前記帯状基体の移動方向に沿った、前記9. The method according to claim 9, wherein the direction of movement of the band-shaped substrate is
第1のガス放出口の両側に前記第2のガス放出口を各々The second gas outlets are respectively provided on both sides of the first gas outlet.
配置し、各第2のガス放出口から前記第2のガスを放出Placing and releasing said second gas from each second gas outlet
することを特徴とする請求項7又は8に記載のマイクロ9. The micro device according to claim 7, wherein
波プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を用いUsing microwave plasma CVD method and roll-to-roll method
た堆積膜形成方法。Deposited film formation method.
【請求項10】 前記第1の元素としてはゲルマニウム10. The method according to claim 1, wherein the first element is germanium.
を用い、前記第2の元素としてはシリコンを用い、前記Using silicon as the second element,
堆積膜として水素又はハロゲンの少なくともいずれか一At least one of hydrogen and halogen as a deposited film
方とゲルマニウムとシリコンとを含む非晶質半導体膜をSemiconductor film containing silicon, germanium and silicon
形成することを特徴とする請求項7に記載のマイクロ波The microwave according to claim 7, wherein the microwave is formed.
プラズマCVD法及びロール・ツー・ロール法を用いたUsing plasma CVD method and roll-to-roll method
堆積膜形成方法。A method for forming a deposited film.
【請求項11】 前記第1の元素としてはカーボンを用11. The method according to claim 11, wherein carbon is used as the first element.
い、前記第2の元素としてはシリコンを用い、前記堆積And silicon is used as the second element.
膜として水素又はハロゲンの少なくともいずれか一方とWith at least one of hydrogen and halogen as a film
カーボンとシリコンとを含む非晶質半導体膜を形成するForm an amorphous semiconductor film containing carbon and silicon
ことを特徴とする請求項7に記載のマイクロ波プラズマThe microwave plasma according to claim 7, wherein
CVD法及びロール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形Deposition film type using CVD method and roll-to-roll method
成方法。Method.
【請求項12】 前記堆積膜として、N型シリコン膜と12. An N-type silicon film as the deposition film
P型シリコン膜との間に挟持されたI型のシリコンゲルI-type silicon gel sandwiched between P-type silicon film
マニウム膜を形成する際に、該I型のシリコンゲルマニWhen forming a manium film, the I-type silicon germanium
ウム膜をその膜厚方向の両端部でゲルマニウム含有量がGermanium content at both ends in the film thickness direction
実質的に零となるように形成することを特徴とする請求Claims characterized by being formed to be substantially zero
項1又は7に記載のマイクロ波プラズマCVD法及びロItem 7. The microwave plasma CVD method according to item 1 or 7,
ール・ツー・ロール法を用いた堆積膜形成方法。A method for forming a deposited film using a rule-to-roll method.
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