JP3478745B2 - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents
堆積膜形成方法および堆積膜形成装置Info
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- JP3478745B2 JP3478745B2 JP35568098A JP35568098A JP3478745B2 JP 3478745 B2 JP3478745 B2 JP 3478745B2 JP 35568098 A JP35568098 A JP 35568098A JP 35568098 A JP35568098 A JP 35568098A JP 3478745 B2 JP3478745 B2 JP 3478745B2
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- semiconductor layer
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法
により、長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積
膜形成方法および堆積膜形成装置に関する。
により、長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積
膜形成方法および堆積膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、全世界的に電力需要が急激に増大
し、電力生産が活発になっているが、それにしたがい、
火力発電や原子力発電に伴う環境汚染や地球温暖化の問
題が顕在化してきている。こうした中で、太陽光を利用
する太陽電池発電は、環境汚染や地球温暖化の問題を引
き起こすことがなく、太陽光という資源の偏在も少ない
ので、今後のさらなる電力需要を満たすものとして注目
を集めている。
し、電力生産が活発になっているが、それにしたがい、
火力発電や原子力発電に伴う環境汚染や地球温暖化の問
題が顕在化してきている。こうした中で、太陽光を利用
する太陽電池発電は、環境汚染や地球温暖化の問題を引
き起こすことがなく、太陽光という資源の偏在も少ない
ので、今後のさらなる電力需要を満たすものとして注目
を集めている。
【０００３】ところで、太陽電池発電を実用化するため
には、使用する太陽電池が、光電変換効率が十分に高
く、特性や安定性に優れ、かつ大量生産に適したもので
あることが要求される。また、発電規模からして、大面
積の太陽電池が必要となる。こうしたことから、容易に
入手できるシランなどの原料ガスをグロー放電により分
解することによって、ガラスや金属シートなどの比較的
安価な基板上に、アモルファスシリコンなどの半導体薄
膜を堆積させて形成されるアモルファスシリコン系太陽
電池が提案されている。このアモルファスシリコン系太
陽電池は、単結晶シリコンなどから作製された太陽電池
と比較して、量産性に優れ、低コストであると注目さ
れ、その製造方法についても各種の提案がなされてい
る。
には、使用する太陽電池が、光電変換効率が十分に高
く、特性や安定性に優れ、かつ大量生産に適したもので
あることが要求される。また、発電規模からして、大面
積の太陽電池が必要となる。こうしたことから、容易に
入手できるシランなどの原料ガスをグロー放電により分
解することによって、ガラスや金属シートなどの比較的
安価な基板上に、アモルファスシリコンなどの半導体薄
膜を堆積させて形成されるアモルファスシリコン系太陽
電池が提案されている。このアモルファスシリコン系太
陽電池は、単結晶シリコンなどから作製された太陽電池
と比較して、量産性に優れ、低コストであると注目さ
れ、その製造方法についても各種の提案がなされてい
る。
【０００４】太陽電池発電では、太陽電池の単位モジュ
ールを直列または並列に接続してユニット化し、所望の
電流、電圧を得るようにすることが多く、各単位モジュ
ールにおいては断線や短絡が生じないことが要求され、
さらに、単位モジュール間の出力電圧、出力電流のばら
つきが少ないことが要求される。そのため、少なくとも
単位モジュールを作製する段階で、その最大の特性決定
要因である半導体層そのものの特性の均一さが要求され
る。また、モジュールの設計を容易にし、モジュールの
組み立て工程を簡略なものとするため、大面積にわたっ
て特性の優れた半導体堆積膜が形成できるようにするこ
とが、太陽電池の量産性を高め、生産コストの大幅な低
減をもたらすこととなる。
ールを直列または並列に接続してユニット化し、所望の
電流、電圧を得るようにすることが多く、各単位モジュ
ールにおいては断線や短絡が生じないことが要求され、
さらに、単位モジュール間の出力電圧、出力電流のばら
つきが少ないことが要求される。そのため、少なくとも
単位モジュールを作製する段階で、その最大の特性決定
要因である半導体層そのものの特性の均一さが要求され
る。また、モジュールの設計を容易にし、モジュールの
組み立て工程を簡略なものとするため、大面積にわたっ
て特性の優れた半導体堆積膜が形成できるようにするこ
とが、太陽電池の量産性を高め、生産コストの大幅な低
減をもたらすこととなる。
【０００５】太陽電池の重要な構成要素である半導体層
は、ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合などの半導体接合を含
んでいるが、これら半導体接合は、導電型の異なる半導
体層を順次積層したり、ある導電型の半導体層に異なる
導電型のドーパントをイオン打ち込みあるいは熱拡散さ
せることにより形成される。上述のアモルファスシリコ
ン系太陽電池の作製においては、ホスフィン（ＰＨ3）
やジボラン（Ｂ2Ｈ6）などの、ドーパントとなる元素を
含む原料ガスを、主たる原料ガスであるシランガスなど
に混合し、混合された原料ガスをグロー放電によって分
解することによって所望の導電型を有する半導体膜が得
られ、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層させ
て形成することにより、容易に半導体接合が得られるこ
とが知られている。そこで、アモルファスシリコン系太
陽電池を作製するにあたっては、各々の半導体層に対応
して独立した成膜室を設け、この成膜室でそれぞれの半
導体層を形成することが一般的である。
は、ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合などの半導体接合を含
んでいるが、これら半導体接合は、導電型の異なる半導
体層を順次積層したり、ある導電型の半導体層に異なる
導電型のドーパントをイオン打ち込みあるいは熱拡散さ
せることにより形成される。上述のアモルファスシリコ
ン系太陽電池の作製においては、ホスフィン（ＰＨ3）
やジボラン（Ｂ2Ｈ6）などの、ドーパントとなる元素を
含む原料ガスを、主たる原料ガスであるシランガスなど
に混合し、混合された原料ガスをグロー放電によって分
解することによって所望の導電型を有する半導体膜が得
られ、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層させ
て形成することにより、容易に半導体接合が得られるこ
とが知られている。そこで、アモルファスシリコン系太
陽電池を作製するにあたっては、各々の半導体層に対応
して独立した成膜室を設け、この成膜室でそれぞれの半
導体層を形成することが一般的である。
【０００６】また、一つのグロー放電領域内において、
複数の周波数の電磁波を導入してアモルフス半導体を作
成する方法が、特開平０８−０９７１６１号公報におい
て開示されている。この堆積法は、第一の電磁波により
放電初期のプラズマの安定性および均一性を図るととも
に、第二の電磁波の重畳による堆積膜形成速度の適正化
によって、特性の優れた堆積膜を形成するようにしたも
のである。一方、アモルファスシリコン系太陽電池の光
電変換効率を向上させるための試みとして、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ，ａ
−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆな
どのIV族合金半導体をｉ型（真性）半導体層と使用する
場合に、光の入射側から、このｉ型半導体層の禁制帯幅
（バンドギャップ：Ｅ ｇopt）を膜厚方向に連続的に適
宜変化させることにより、太陽電池としての開放電圧
（Ｖoc）や曲線因子（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ：ＦＦ）
が大幅に改善されることが見出されている。
複数の周波数の電磁波を導入してアモルフス半導体を作
成する方法が、特開平０８−０９７１６１号公報におい
て開示されている。この堆積法は、第一の電磁波により
放電初期のプラズマの安定性および均一性を図るととも
に、第二の電磁波の重畳による堆積膜形成速度の適正化
によって、特性の優れた堆積膜を形成するようにしたも
のである。一方、アモルファスシリコン系太陽電池の光
電変換効率を向上させるための試みとして、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ，ａ
−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆな
どのIV族合金半導体をｉ型（真性）半導体層と使用する
場合に、光の入射側から、このｉ型半導体層の禁制帯幅
（バンドギャップ：Ｅ ｇopt）を膜厚方向に連続的に適
宜変化させることにより、太陽電池としての開放電圧
（Ｖoc）や曲線因子（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ：ＦＦ）
が大幅に改善されることが見出されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の堆積膜形成方法では、バンドギャップを連続的
に変化させるなどのために膜厚方向に連続的に組成を変
化させつつ、大面積の堆積膜を均一に形成することがで
きないという欠点がある。この欠点とは具体的には、つ
ぎのようなことである。すなわち、帯状の基板を連続的
に移動させながら堆積膜を形成する方法では、基板上へ
の堆積膜形成は、基板がグロー放電領域を通過する間に
行なわれる。したがって、堆積膜の膜厚は、堆積速度と
グロー放電領域の通過速度とによって比較的容易に制御
することができる。一方、膜厚方向に組成分布をもたせ
るためには、基板が連続的に移動しているので、グロー
放電領域内の膜形成雰囲気について、基板の移動方向に
分布を持たせることが必要である。しかしながら、原料
ガスの組成、圧力あるいはグロー放電のエネルギー密度
といった膜形成雰囲気について、このような分布を持た
せることを再現性よく実施することは困難である。ま
た、従来の、基体を固定させておく方式の堆積膜形成方
法においても、堆積膜の均一性が損なわれるという理由
により、膜形成雰囲気に分布を持たせることは行なわれ
ていなかった。
た従来の堆積膜形成方法では、バンドギャップを連続的
に変化させるなどのために膜厚方向に連続的に組成を変
化させつつ、大面積の堆積膜を均一に形成することがで
きないという欠点がある。この欠点とは具体的には、つ
ぎのようなことである。すなわち、帯状の基板を連続的
に移動させながら堆積膜を形成する方法では、基板上へ
の堆積膜形成は、基板がグロー放電領域を通過する間に
行なわれる。したがって、堆積膜の膜厚は、堆積速度と
グロー放電領域の通過速度とによって比較的容易に制御
することができる。一方、膜厚方向に組成分布をもたせ
るためには、基板が連続的に移動しているので、グロー
放電領域内の膜形成雰囲気について、基板の移動方向に
分布を持たせることが必要である。しかしながら、原料
ガスの組成、圧力あるいはグロー放電のエネルギー密度
といった膜形成雰囲気について、このような分布を持た
せることを再現性よく実施することは困難である。ま
た、従来の、基体を固定させておく方式の堆積膜形成方
法においても、堆積膜の均一性が損なわれるという理由
により、膜形成雰囲気に分布を持たせることは行なわれ
ていなかった。
【０００８】そこで、本発明は、上記した課題を解決
し、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜を、大面積の基
板上に、特性にばらつきなく、連続的に形成することの
できる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提供する
こと、特に、良好な特性を持つ光起電力素子を形成する
ことのできる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提
供することを目的とするものである。
し、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜を、大面積の基
板上に、特性にばらつきなく、連続的に形成することの
できる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提供する
こと、特に、良好な特性を持つ光起電力素子を形成する
ことのできる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提
供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を、
つぎのように構成したことを特徴とするものである。す
なわち、本発明の堆積膜形成方法は、放電空間を有する
反応容器に長尺の基体を連続的に移動させ、該反応容器
の放電空間に導入された原料ガスに電力を印加してプラ
ズマを生起させて、該移動する長尺の基体上にｎ型半導
体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層をこの順にもしくは
逆の順に形成させる堆積膜形成方法において、前記ｉ型
半導体層が、主にプラズマを生起させている主電力と補
助電力により形成され、該補助電力の印加手段が、主電
力印加手段より前記ｐ型半導体層を形成する反応容器側
にある補助電力印加手段によって行なわれることを特徴
としている。また、本発明の堆積膜形成方法は、前記主
電力が、ＶＨＦ電力であることを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成方法は、前記補助電力が、ＲＦ
電力もしくはＤＣ電力であることを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成装置は、ｎ型半導体層、ｉ型半
導体属、ｐ型半導体層を形成する各反応容器をこの順に
もしくは逆の順に配し、長尺の基体をこれらの各反応容
器の放電空間を連続的に通過させ、これらの放電空間に
導入された原料ガスに電力を印加してプラズマを生起さ
せて、該移動する長尺の基体上にｐｉｎ型半導体をもし
くはｎｉｐ型半導体を形成する堆積膜形成装置におい
て、前記ｉ型半導体層を形成する反応容器内に、主にプ
ラズマを生起させている主電力の印加手段と補助電力の
印加手段とを備え、前記補助電力の印加手段が、前記主
電力の印加手段より前記ｐ型半導体層側を形成する反応
容器側に設けられていることを特徴としている。また、
本発明の堆積膜形成装置は、前記主電力が、ＶＨＦ電力
であることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形
成装置は、前記補助電力が、ＲＦ電力もしくはＤＣ電力
であることを特徴としている。また、本発明のこれらの
堆積膜形成方法および堆積膜形成装置における、主電力
および補助電力の印加手段は、電極であることが好まし
い。例えば、電極には板状や棒状のものが使用できる。
電極形状を変えることによって、カソードとアノードの
面積比に応じて変化する自己バイアスを制御することが
できるなどの利点がある。なお、本発明でＶＨＦ電力と
は、周波数３０ＭＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の高周波電
力をいう。
成するため、堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を、
つぎのように構成したことを特徴とするものである。す
なわち、本発明の堆積膜形成方法は、放電空間を有する
反応容器に長尺の基体を連続的に移動させ、該反応容器
の放電空間に導入された原料ガスに電力を印加してプラ
ズマを生起させて、該移動する長尺の基体上にｎ型半導
体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層をこの順にもしくは
逆の順に形成させる堆積膜形成方法において、前記ｉ型
半導体層が、主にプラズマを生起させている主電力と補
助電力により形成され、該補助電力の印加手段が、主電
力印加手段より前記ｐ型半導体層を形成する反応容器側
にある補助電力印加手段によって行なわれることを特徴
としている。また、本発明の堆積膜形成方法は、前記主
電力が、ＶＨＦ電力であることを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成方法は、前記補助電力が、ＲＦ
電力もしくはＤＣ電力であることを特徴としている。ま
た、本発明の堆積膜形成装置は、ｎ型半導体層、ｉ型半
導体属、ｐ型半導体層を形成する各反応容器をこの順に
もしくは逆の順に配し、長尺の基体をこれらの各反応容
器の放電空間を連続的に通過させ、これらの放電空間に
導入された原料ガスに電力を印加してプラズマを生起さ
せて、該移動する長尺の基体上にｐｉｎ型半導体をもし
くはｎｉｐ型半導体を形成する堆積膜形成装置におい
て、前記ｉ型半導体層を形成する反応容器内に、主にプ
ラズマを生起させている主電力の印加手段と補助電力の
印加手段とを備え、前記補助電力の印加手段が、前記主
電力の印加手段より前記ｐ型半導体層側を形成する反応
容器側に設けられていることを特徴としている。また、
本発明の堆積膜形成装置は、前記主電力が、ＶＨＦ電力
であることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形
成装置は、前記補助電力が、ＲＦ電力もしくはＤＣ電力
であることを特徴としている。また、本発明のこれらの
堆積膜形成方法および堆積膜形成装置における、主電力
および補助電力の印加手段は、電極であることが好まし
い。例えば、電極には板状や棒状のものが使用できる。
電極形状を変えることによって、カソードとアノードの
面積比に応じて変化する自己バイアスを制御することが
できるなどの利点がある。なお、本発明でＶＨＦ電力と
は、周波数３０ＭＨｚ以上５００ＭＨｚ以下の高周波電
力をいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、上記のような特徴を備
えた構成により、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜
を、移動する大面積の基板上に、特性にばらつきなく形
成するようにしたものであるが、それは、本発明者らの
つぎのような知見に基づくものである。すなわち、主に
ＶＨＦ電力によってプラズマが生成されている放電空間
に、直接プラズマ生成には関わらない補助の電力（バイ
アス）を導入すると、前記補助の電力を導入している電
極近傍には他の場所と異なる成膜雰囲気が生じる。例え
ば、図２は、図１のようにバイアスを印加しないでａ−
ＳｉＧｅを静止した基板上に堆積したときの、膜中Ｇｅ
組成比の基板搬送方向の場所に対する変化を示したもの
であり、図４は、図３のようにＶＨＦ電極棒（主電極）
より基板搬送方向下流にずらした位置にバイアス電極
（補助電極）を配置してバイアスを印加し、ａ−ＳｉＧ
ｅを静止した基板上に堆積したときの膜中Ｇｅ組成比の
基板搬送方向の場所に対する変化を示したものである。
えた構成により、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜
を、移動する大面積の基板上に、特性にばらつきなく形
成するようにしたものであるが、それは、本発明者らの
つぎのような知見に基づくものである。すなわち、主に
ＶＨＦ電力によってプラズマが生成されている放電空間
に、直接プラズマ生成には関わらない補助の電力（バイ
アス）を導入すると、前記補助の電力を導入している電
極近傍には他の場所と異なる成膜雰囲気が生じる。例え
ば、図２は、図１のようにバイアスを印加しないでａ−
ＳｉＧｅを静止した基板上に堆積したときの、膜中Ｇｅ
組成比の基板搬送方向の場所に対する変化を示したもの
であり、図４は、図３のようにＶＨＦ電極棒（主電極）
より基板搬送方向下流にずらした位置にバイアス電極
（補助電極）を配置してバイアスを印加し、ａ−ＳｉＧ
ｅを静止した基板上に堆積したときの膜中Ｇｅ組成比の
基板搬送方向の場所に対する変化を示したものである。
【００１１】図１〜図４に示すようにａ−ＳｉＧｅの場
合、バイアス電極近傍において形成される堆積膜は、他
の場所で形成される堆積膜と比べてＧｅ組成比が大きく
なっている。また、同様の事をａ−ＳｉＣの場合につい
て述べると、図５は、図３の配置において、原料ガスを
変えてａ−ＳｉＣを静止した基板上に堆積したときの膜
中Ｃ組成比の基板搬送方向の場所に対する変化を示した
ものである。ａ−ＳｉＣについては、バイアス電極近傍
において形成される堆積膜は、他の場所で形成された堆
積膜に比べてＣ組成比が小さくなる。従って、上記によ
り半導体層の禁制帯幅の制御を行い、光起電力素子にお
けるｉ型半導体層の禁制帯幅に傾斜を持たせると、ｉ型
半導体層中の正孔の移動度が向上し光起電力素子の特性
が改善されることとなる。本発明はこのような知見に基
づき完成されたものである。
合、バイアス電極近傍において形成される堆積膜は、他
の場所で形成される堆積膜と比べてＧｅ組成比が大きく
なっている。また、同様の事をａ−ＳｉＣの場合につい
て述べると、図５は、図３の配置において、原料ガスを
変えてａ−ＳｉＣを静止した基板上に堆積したときの膜
中Ｃ組成比の基板搬送方向の場所に対する変化を示した
ものである。ａ−ＳｉＣについては、バイアス電極近傍
において形成される堆積膜は、他の場所で形成された堆
積膜に比べてＣ組成比が小さくなる。従って、上記によ
り半導体層の禁制帯幅の制御を行い、光起電力素子にお
けるｉ型半導体層の禁制帯幅に傾斜を持たせると、ｉ型
半導体層中の正孔の移動度が向上し光起電力素子の特性
が改善されることとなる。本発明はこのような知見に基
づき完成されたものである。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるも
のではない。 ［実施例１］実施例１においては、本発明による機能性
堆積膜形成方法を用いて、太陽電池シングルセルを作製
した。図６は作製に用いたロール・ツー・ロール方式の
ＣＶＤ装置である。図６において、送り出し用真空容器
６０１、ｎ層成膜用真空容器６０２、ｉ層成膜用真空容
器６０３、ｐ層成膜用真空容器６０４、巻き取り用真空
容器６０５はガスゲート６０６、６０７、６０８、６０
９で接続されている。裏面反射膜が積層された帯状基板
６１５は送り出し用ボビン６１６に巻かれており、アイ
ドリングローラー６１７により搬送方向が変更されてｎ
層成膜用真空容器６０２、ｉ層成膜用真空容器６０３、
ｐ層成膜用真空容器６０４へ搬送される（矢印Ｂの方
向）。そして各真空容器内で成膜等の処理が行われた帯
状基板６１５は、アイドリングローラー６１８により搬
送方向が変更されて、巻き取り用ボビン６１９により巻
き取られる。
が、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるも
のではない。 ［実施例１］実施例１においては、本発明による機能性
堆積膜形成方法を用いて、太陽電池シングルセルを作製
した。図６は作製に用いたロール・ツー・ロール方式の
ＣＶＤ装置である。図６において、送り出し用真空容器
６０１、ｎ層成膜用真空容器６０２、ｉ層成膜用真空容
器６０３、ｐ層成膜用真空容器６０４、巻き取り用真空
容器６０５はガスゲート６０６、６０７、６０８、６０
９で接続されている。裏面反射膜が積層された帯状基板
６１５は送り出し用ボビン６１６に巻かれており、アイ
ドリングローラー６１７により搬送方向が変更されてｎ
層成膜用真空容器６０２、ｉ層成膜用真空容器６０３、
ｐ層成膜用真空容器６０４へ搬送される（矢印Ｂの方
向）。そして各真空容器内で成膜等の処理が行われた帯
状基板６１５は、アイドリングローラー６１８により搬
送方向が変更されて、巻き取り用ボビン６１９により巻
き取られる。
【００１３】そして、各真空容器６０１、６０２、６０
３、６０４、６０５の排気口６１０、６１１、６１２、
６１３、６１４より排気ポンプ（不図示）で排気しなが
ら、各成膜用真空容器内において、帯状基板６１５はラ
ンプヒーター６２４、６２５、６２６により所定の温度
まで加熱され、成膜用原料ガスは各成膜用ガス導入口
（不図示）より、グロー放電が生じる各反応空間６３
１、６３２、６３３内へ導入されている。各反応空間６
３１、６３２、６３３は、反応空間外壁６３４、６３
５、６３６と帯状基板６１５に囲まれている。また掃気
用ガス供給６２０、６２１、６２２、６２３より掃気用
ガスとしてＨ2ガスがそれぞれ導入されており各真空容
器間でガスが混入するのを防いでいる。
３、６０４、６０５の排気口６１０、６１１、６１２、
６１３、６１４より排気ポンプ（不図示）で排気しなが
ら、各成膜用真空容器内において、帯状基板６１５はラ
ンプヒーター６２４、６２５、６２６により所定の温度
まで加熱され、成膜用原料ガスは各成膜用ガス導入口
（不図示）より、グロー放電が生じる各反応空間６３
１、６３２、６３３内へ導入されている。各反応空間６
３１、６３２、６３３は、反応空間外壁６３４、６３
５、６３６と帯状基板６１５に囲まれている。また掃気
用ガス供給６２０、６２１、６２２、６２３より掃気用
ガスとしてＨ2ガスがそれぞれ導入されており各真空容
器間でガスが混入するのを防いでいる。
【００１４】ｎ層、ｐ層の成膜には、放電電力としてＲ
Ｆ電力をＲＦ放電電極６２７、６２８に印加している。
また、ｉ層成膜用真空容器６０３内において、主にプラ
ズマを生成させる電力としてＶＨＦ電力をＶＨＦ電極棒
６２９より導入し、また補助電力としてＤＣ電力を補助
電極６３０に印加した。またＶＨＦ電極棒は、ｉ層成膜
用真空容器６０３内において基板搬送方向に対して中央
に配置し、補助電極６３０は基板搬送方向に対してｐ層
成膜用真空容器６０４よりに配置した。この時の各層の
成膜条件を表１に示す。
Ｆ電力をＲＦ放電電極６２７、６２８に印加している。
また、ｉ層成膜用真空容器６０３内において、主にプラ
ズマを生成させる電力としてＶＨＦ電力をＶＨＦ電極棒
６２９より導入し、また補助電力としてＤＣ電力を補助
電極６３０に印加した。またＶＨＦ電極棒は、ｉ層成膜
用真空容器６０３内において基板搬送方向に対して中央
に配置し、補助電極６３０は基板搬送方向に対してｐ層
成膜用真空容器６０４よりに配置した。この時の各層の
成膜条件を表１に示す。
【００１５】上記方法で得られた堆積膜を形成した帯状
基板６１５をロール・ツー・ロール装置から取り出し５
ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り離し、ＩＴＯ透明導電膜を
堆積膜上に成膜して光起電力素子を作製したところ、従
来ｉ層成膜にＶＨＦ電力のみを導入して作製していたも
のに比べて、太陽電池の変換効率において平均６．５％
程度の向上が図られた。これは、ｉ型半導体層内におけ
る禁制帯幅の傾斜が、禁制帯幅の極小位置が膜厚方向に
対してｐ型半導体層よりにあるためであると思われる。
基板６１５をロール・ツー・ロール装置から取り出し５
ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り離し、ＩＴＯ透明導電膜を
堆積膜上に成膜して光起電力素子を作製したところ、従
来ｉ層成膜にＶＨＦ電力のみを導入して作製していたも
のに比べて、太陽電池の変換効率において平均６．５％
程度の向上が図られた。これは、ｉ型半導体層内におけ
る禁制帯幅の傾斜が、禁制帯幅の極小位置が膜厚方向に
対してｐ型半導体層よりにあるためであると思われる。
【００１６】
【表１】
［実施例２］実施例２においては、実施例１のｉ層成膜
用真空容器内に導入した補助電力をＤＣ電力からＲＦ電
力に置き換えて、太陽電池シングルセルを作製した。作
製に用いた装置について、その他の部分は実施例１と同
様である。本実施例における各層の成膜条件を表２に示
す。実施例１と同様にして、ＩＴＯ透明導電膜を堆積膜
上に成膜して光起電力素子を作製したところ、従来ｉ層
成膜にＶＨＦ電力のみを導入して作製していたものに比
べて、太陽電池の変換効率において平均５．５％程度の
向上が図られた。
用真空容器内に導入した補助電力をＤＣ電力からＲＦ電
力に置き換えて、太陽電池シングルセルを作製した。作
製に用いた装置について、その他の部分は実施例１と同
様である。本実施例における各層の成膜条件を表２に示
す。実施例１と同様にして、ＩＴＯ透明導電膜を堆積膜
上に成膜して光起電力素子を作製したところ、従来ｉ層
成膜にＶＨＦ電力のみを導入して作製していたものに比
べて、太陽電池の変換効率において平均５．５％程度の
向上が図られた。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ｉ型半導体層の形成を、主にプラズマを生起させている
主電力と補助電力により行うように構成し、この補助電
力を印加するにあたり、主電力印加手段より前記ｐ型半
導体層を形成する反応容器側にある補助電力印加手段に
よって行なうように構成したことによって、膜厚方向に
組成の分布のある堆積膜を、大面積の基板上に、特性に
ばらつきなく、連続的に形成することができ、これによ
って、より良好な特性を持つ光起電力素子等の機能性堆
積膜の形成が可能となる。
ｉ型半導体層の形成を、主にプラズマを生起させている
主電力と補助電力により行うように構成し、この補助電
力を印加するにあたり、主電力印加手段より前記ｐ型半
導体層を形成する反応容器側にある補助電力印加手段に
よって行なうように構成したことによって、膜厚方向に
組成の分布のある堆積膜を、大面積の基板上に、特性に
ばらつきなく、連続的に形成することができ、これによ
って、より良好な特性を持つ光起電力素子等の機能性堆
積膜の形成が可能となる。
【図１】バイアスを導入しないで静止基板上に堆積膜を
形成する際の真空容器内の概略断面図である。
形成する際の真空容器内の概略断面図である。
【図２】図１において静止基板上に形成した堆積膜中の
Ｇｅ組成比の場所に対する変化を示した図である。
Ｇｅ組成比の場所に対する変化を示した図である。
【図３】バイアスを導入して静止基板上に堆積膜を形成
する際の真空容器内の概略断面図である。
する際の真空容器内の概略断面図である。
【図４】図３において静止基板上に形成した堆積膜中の
Ｇｅ組成比の場所に対する変化を示した図である。
Ｇｅ組成比の場所に対する変化を示した図である。
【図５】バイアスを導入して静止基板上にａ−ＳｉＣを
形成したときのＣ組成比の場所に対する変化を示した図
である。
形成したときのＣ組成比の場所に対する変化を示した図
である。
【図６】ロール・ツー・ロール方式のＣＶＤ装置を示し
た図である。
た図である。
１０１、３０１：ＶＨＦ電極棒（主電極）
１０２、３０２：真空容器
１０３、３０３：ガス導入管
１０４、３０４：基板
１０５、３０５：メッシュ状側壁
３０６：バイアス電極棒（補助電極）
Ａ：反応空間
６０１：送り出し用真空容器
６０２：ｎ層成膜用真空容器
６０３：ｉ層成膜用真空容器
６０４：ｐ層成膜用真空容器
６０５：巻き取り用真空容器
６０６、６０７、６０８、６０９：ガスゲート
６１０、６１１、６１２、６１３、６１４：排気口
６１５：帯状基板
６１６：送り出し用ボビン
６１７、６１８：アイドリングローラー
６１９：巻き取り用ボビン
６２０、６２１、６２２、６２３：掃気用ガス供給
６２４、６２５、６２６：ランプヒーター
６２７、６２８：ＲＦ放電電極
６２９：ＶＨＦ放電電極
６３０：バイアス電極棒
６３１、６３２、６３３：反応空間
６３４、６３５、６３６：反応空間外壁
Ｂ：基板搬送の向き
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 幸田 勇蔵
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(72)発明者 金井 正博
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５−247655（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−27459（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−204515（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−8259（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−22960（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
C23C 16/50
C23C 16/54
H01L 31/04
Claims (6)
- 【請求項１】放電空間を有する反応容器に長尺の基体を
連続的に移動させ、該反応容器の放電空間に導入された
原料ガスに電力を印加してプラズマを生起させて、該移
動する長尺の基体上にｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ
型半導体層をこの順にもしくは逆の順に形成させる堆積
膜形成方法において、 前記ｉ型半導体層が、主にプラズマを生起させている主
電力と補助電力により形成され、 該補助電力の印加手段が、主電力印加手段より前記ｐ型
半導体層を形成する反応容器側にある補助電力印加手段
によって行なわれることを特徴とする堆積膜形成方法。 - 【請求項２】前記主電力が、ＶＨＦ電力であることを特
徴とする請求項１に記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項３】前記補助電力が、ＲＦ電力もしくはＤＣ電
力であることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の堆積膜形成方法。 - 【請求項４】ｎ型半導体層、ｉ型半導体属、ｐ型半導体
層を形成する各反応容器をこの順にもしくは逆の順に配
し、長尺の基体をこれらの各反応容器の放電空間を連続
的に通過させ、これらの放電空間に導入された原料ガス
に電力を印加してプラズマを生起させて、該移動する長
尺の基体上にｐｉｎ型半導体をもしくはｎｉｐ型半導体
を形成する堆積膜形成装置において、 前記ｉ型半導体層を形成する反応容器内に、主にプラズ
マを生起させている主電力の印加手段と補助電力の印加
手段とを備え、 前記補助電力の印加手段が、前記主電力の印加手段より
前記ｐ型半導体層側を形成する反応容器側に設けられて
いることを特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項５】前記主電力が、ＶＨＦ電力であることを特
徴とする請求項４に記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項６】前記補助電力が、ＲＦ電力もしくはＤＣ電
力であることを特徴とする請求項４または請求項５に記
載の堆積膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35568098A JP3478745B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35568098A JP3478745B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000182961A JP2000182961A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3478745B2 true JP3478745B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=18445225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35568098A Expired - Fee Related JP3478745B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478745B2 (ja) |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP35568098A patent/JP3478745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000182961A (ja) | 2000-06-30 |
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