JP3507889B2 - アモルファスシリコン薄膜の成膜方法 - Google Patents
アモルファスシリコン薄膜の成膜方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン薄膜の成膜方法に関し、特に太陽電池、液晶表示装
置の薄膜トランジスタ等に適用されるアモルファスシリ
コン薄膜の成膜方法に係る。
コン薄膜の成膜方法に関し、特に太陽電池、液晶表示装
置の薄膜トランジスタ等に適用されるアモルファスシリ
コン薄膜の成膜方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、太陽電池の光電変換素子に用い
られるアモルファスシリコン薄膜は、従来、次のような
方法により成膜されている。すなわち、真空容器内に一
対の平板電極を平行に配置し、この平板電極の一方に基
板のような被成膜部材を保持させ、前記真空容器内にシ
ランガスを供給して所望の真空度にした後、前記基板が
保持された平板電極と対向する平板電極に高周波電力を
印加して容量結合型高周波放電プラズマを生成し、前記
基板表面にアモルファスシリコン薄膜を成膜する。この
ときの放電は、生成されるプラズマ中に微粒子が可能な
限り少なくなる条件でなされている。
られるアモルファスシリコン薄膜は、従来、次のような
方法により成膜されている。すなわち、真空容器内に一
対の平板電極を平行に配置し、この平板電極の一方に基
板のような被成膜部材を保持させ、前記真空容器内にシ
ランガスを供給して所望の真空度にした後、前記基板が
保持された平板電極と対向する平板電極に高周波電力を
印加して容量結合型高周波放電プラズマを生成し、前記
基板表面にアモルファスシリコン薄膜を成膜する。この
ときの放電は、生成されるプラズマ中に微粒子が可能な
限り少なくなる条件でなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法で成膜されたアモルファスシリコン薄膜は例えば赤
外線吸収法で評価した（ＳｉＨ2結合／ＳｉＨ結合）の
赤外線吸収強度比が大きく、光電変換素子を作製して評
価した電流−電圧特性における曲線因子（特性曲線にお
ける電流と電圧の席の最大値／開放電圧と短絡電流の
積）が小さく、さらに光劣化が生じ易いという問題があ
った。
方法で成膜されたアモルファスシリコン薄膜は例えば赤
外線吸収法で評価した（ＳｉＨ2結合／ＳｉＨ結合）の
赤外線吸収強度比が大きく、光電変換素子を作製して評
価した電流−電圧特性における曲線因子（特性曲線にお
ける電流と電圧の席の最大値／開放電圧と短絡電流の
積）が小さく、さらに光劣化が生じ易いという問題があ
った。
【０００４】本発明は、シラン放電プラズマ中のクラス
タ量を激減させて優れた膜質を有するアモルファスシリ
コン薄膜の成膜方法を提供しようとするものである。
タ量を激減させて優れた膜質を有するアモルファスシリ
コン薄膜の成膜方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアモルファ
スシリコン薄膜の成膜方法は、真空容器と、この真空容
器内に配置され、被成膜部材を保持する第１電極と、前
記真空容器内に前記第１電極と対向して配置され、その
第１電極との対抗面に複数のガス排気部を有する第２電
極と、前記真空容器の側壁に形成されたガス排気穴と、
前記第２電極に接続された高周波電源と、原料ガス供給
手段とを具備した成膜装置を用いて前記第１電極に保持
された被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜を成膜す
るにあたり、前記第１電極に被成膜部材を保持する工程
と、前記第１電極を２４０〜２６０℃の高温に加熱し、
前記第２電極をこの第１電極より低い温度に維持する工
程と、前記真空容器内にシランガスを前記原料ガス供給
手段により供給し、前記第２電極のガス排気部および前
記真空容器のガス排気穴を通して前記真空容器内のガス
を排気すると共に、前記高周波電源から高周波電力を前
記第２電極に印加して前記第１、第２の電極間にシラン
ガス放電プラズマを発生させることにより前記被成膜部
材にアモルファスシリコン薄膜を成膜する工程とを具備
したことを特徴とするものである。
スシリコン薄膜の成膜方法は、真空容器と、この真空容
器内に配置され、被成膜部材を保持する第１電極と、前
記真空容器内に前記第１電極と対向して配置され、その
第１電極との対抗面に複数のガス排気部を有する第２電
極と、前記真空容器の側壁に形成されたガス排気穴と、
前記第２電極に接続された高周波電源と、原料ガス供給
手段とを具備した成膜装置を用いて前記第１電極に保持
された被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜を成膜す
るにあたり、前記第１電極に被成膜部材を保持する工程
と、前記第１電極を２４０〜２６０℃の高温に加熱し、
前記第２電極をこの第１電極より低い温度に維持する工
程と、前記真空容器内にシランガスを前記原料ガス供給
手段により供給し、前記第２電極のガス排気部および前
記真空容器のガス排気穴を通して前記真空容器内のガス
を排気すると共に、前記高周波電源から高周波電力を前
記第２電極に印加して前記第１、第２の電極間にシラン
ガス放電プラズマを発生させることにより前記被成膜部
材にアモルファスシリコン薄膜を成膜する工程とを具備
したことを特徴とするものである。
【０００６】本発明に係るアモルファスシリコン薄膜の
成膜方法において、前記第２電極は前記第１電極の温度
に対して１５０℃以上の温度差を持つ低い温度に設定さ
れることが好ましい。
成膜方法において、前記第２電極は前記第１電極の温度
に対して１５０℃以上の温度差を持つ低い温度に設定さ
れることが好ましい。
【０００７】本発明に係るアモルファスシリコン薄膜の
成膜方法において、前記原料ガス供給手段は前記真空容
器内に前記第１電極に対して同心円状に配置され、前記
第２電極に向けてガス噴出口が複数開口された環状原料
ガス供給部材を有し、前記シランガスを前記環状原料ガ
ス供給部材を通して前記真空容器内に供給されることが
好ましい。
成膜方法において、前記原料ガス供給手段は前記真空容
器内に前記第１電極に対して同心円状に配置され、前記
第２電極に向けてガス噴出口が複数開口された環状原料
ガス供給部材を有し、前記シランガスを前記環状原料ガ
ス供給部材を通して前記真空容器内に供給されることが
好ましい。
【０００８】本発明に係るアモルファスシリコン薄膜の
成膜方法において、前記シランガスは前記真空容器内に
５〜３０ｓｃｃｍの流量で供給されることが好ましい。
成膜方法において、前記シランガスは前記真空容器内に
５〜３０ｓｃｃｍの流量で供給されることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアモルファス
シリコン薄膜の成膜方法を図１、図２に示すＣＶＤ装置
（成膜装置）を参照して詳細に説明する。
シリコン薄膜の成膜方法を図１、図２に示すＣＶＤ装置
（成膜装置）を参照して詳細に説明する。
【００１０】図１は、成膜装置の概略斜視図、図２は図
１の縦断面図である。
１の縦断面図である。
【００１１】例えば円筒型の真空容器１は、ガラス製の
円筒状容器本体２と、この本体２の上下の開口面に取り
付けられた金属製の上部円板３および金属製の下部円板
４とから構成されている。
円筒状容器本体２と、この本体２の上下の開口面に取り
付けられた金属製の上部円板３および金属製の下部円板
４とから構成されている。
【００１２】円柱状の第１電極５は、前記真空容器１内
の下部円板４上に設置されている。真空容器１の外部に
配置された電源により加熱されるヒータ（いずれも図示
せず）は、前記第１電極５に内蔵されている。前記第１
電極５は、接地されている。
の下部円板４上に設置されている。真空容器１の外部に
配置された電源により加熱されるヒータ（いずれも図示
せず）は、前記第１電極５に内蔵されている。前記第１
電極５は、接地されている。
【００１３】底板６を有する円筒状の第２電極７は、そ
の底板６が前記第１電極５と所望の距離をあけて対向す
るように前記上部円板３の中央部を容器本体２の内部側
に向けて陥没させることにより形成されている。この第
１、第２の電極５、７間の距離は、２〜４ｃｍにするこ
とが好ましい。複数のガス排気部（例えばガス排気孔）
８は、前記第２電極７の底板６に穿設されている。排気
管９は、前記第２電極７の上部開口部に取り付けられて
いる。この排気管９の他端は、図示しない真空ポンプの
ような排気装置に連結されている。
の底板６が前記第１電極５と所望の距離をあけて対向す
るように前記上部円板３の中央部を容器本体２の内部側
に向けて陥没させることにより形成されている。この第
１、第２の電極５、７間の距離は、２〜４ｃｍにするこ
とが好ましい。複数のガス排気部（例えばガス排気孔）
８は、前記第２電極７の底板６に穿設されている。排気
管９は、前記第２電極７の上部開口部に取り付けられて
いる。この排気管９の他端は、図示しない真空ポンプの
ような排気装置に連結されている。
【００１４】なお、前記第２電極７の底部に形成される
ガス排気部は前記底板６に複数のガス排気孔９を穿設し
た構造に限らず、メッシュ板により構成してもよい。
ガス排気部は前記底板６に複数のガス排気孔９を穿設し
た構造に限らず、メッシュ板により構成してもよい。
【００１５】また、前記第２電極７は前記第１電極５の
温度との関係で加熱手段を付設したり、冷却手段を付設
してもよい。
温度との関係で加熱手段を付設したり、冷却手段を付設
してもよい。
【００１６】高周波電源１０は、ケーブル１１を通して
前記第２電極７に接続されている。容量１２は、このケ
ーブル１１に介装されている。
前記第２電極７に接続されている。容量１２は、このケ
ーブル１１に介装されている。
【００１７】原料ガス供給リング１３は、前記第１、第
２の電極５、７間に前記円柱状の第１電極５に対して同
心円状に配置されている。図示しない複数のガス噴出口
は、前記原料ガス供給リング１３に前記第２電極７側に
向かうように開口されている。原料ガス供給管１４は、
前記上部円板３を貫通して前記リング３に連通されてい
る。
２の電極５、７間に前記円柱状の第１電極５に対して同
心円状に配置されている。図示しない複数のガス噴出口
は、前記原料ガス供給リング１３に前記第２電極７側に
向かうように開口されている。原料ガス供給管１４は、
前記上部円板３を貫通して前記リング３に連通されてい
る。
【００１８】複数、例えば４つの排気筒体１５は、前記
真空容器１の容器本体２に９０°の周角度をあけて挿着
され、かつこれら排気筒体１５の外部に突出した端部に
は蓋体１６がそれぞれ取り付けられている。排気管１７
は、一端が前記各排気筒体１５の前記真空容器１外部に
突出した部分にそれぞれ連結され、他端が大口径排気管
１８に連結、集合されている。この大口径排気管１８の
他端は、図示しない真空ポンプのような排気装置に連結
されている。
真空容器１の容器本体２に９０°の周角度をあけて挿着
され、かつこれら排気筒体１５の外部に突出した端部に
は蓋体１６がそれぞれ取り付けられている。排気管１７
は、一端が前記各排気筒体１５の前記真空容器１外部に
突出した部分にそれぞれ連結され、他端が大口径排気管
１８に連結、集合されている。この大口径排気管１８の
他端は、図示しない真空ポンプのような排気装置に連結
されている。
【００１９】次に、前述した図１、図２に示す成膜装置
を用いて本発明のアモルファスシリコン薄膜の成膜方法
を説明する。
を用いて本発明のアモルファスシリコン薄膜の成膜方法
を説明する。
【００２０】まず、真空容器１内の第１電極５上に被成
膜部材１９を載置する。つづいて、内蔵した図示しない
ヒータにより第１電極５を２４０〜２６０℃に温度に加
熱する。このとき、第２電極７をこれと対向する前記第
１電極５より低い温度に設定する。
膜部材１９を載置する。つづいて、内蔵した図示しない
ヒータにより第１電極５を２４０〜２６０℃に温度に加
熱する。このとき、第２電極７をこれと対向する前記第
１電極５より低い温度に設定する。
【００２１】次いで、図示しない排気装置を駆動して前
記真空容器１内のガスを前記第２電極７底部の複数のガ
ス排気孔８および排気管９と、４つの排気筒体１５およ
び排気管１７、大口径排気管１８とを通して排気し、こ
の排気を続行しながら、原料ガスであるシラン（ＳｉＨ
4）を原料ガス供給管１４から原料ガス供給リング１３
の複数のガス噴出口を通して前記真空容器１内に供給し
てプラズマ発生に適した真空度に維持する。つづいて、
前記真空容器１内の真空度が安定した後、所望の周波数
および電力を持つ高周波を高周波電源１０から容量１２
を通して前記第２電極７に印加し、前記第１、第２の電
極５、７間にシランガス放電プラズマを発生させること
により前記第１電極５に保持した被成膜部材１９にアモ
ルファスシリコン薄膜を成膜する。
記真空容器１内のガスを前記第２電極７底部の複数のガ
ス排気孔８および排気管９と、４つの排気筒体１５およ
び排気管１７、大口径排気管１８とを通して排気し、こ
の排気を続行しながら、原料ガスであるシラン（ＳｉＨ
4）を原料ガス供給管１４から原料ガス供給リング１３
の複数のガス噴出口を通して前記真空容器１内に供給し
てプラズマ発生に適した真空度に維持する。つづいて、
前記真空容器１内の真空度が安定した後、所望の周波数
および電力を持つ高周波を高周波電源１０から容量１２
を通して前記第２電極７に印加し、前記第１、第２の電
極５、７間にシランガス放電プラズマを発生させること
により前記第１電極５に保持した被成膜部材１９にアモ
ルファスシリコン薄膜を成膜する。
【００２２】前記被成膜部材としては、例えばガラス基
板、金属、半導体膜などの各種の膜が形成されたガラス
基板、半導体基板、または金属、半導体膜などの各種の
膜が形成された半導体基板等を用いることができる。
板、金属、半導体膜などの各種の膜が形成されたガラス
基板、半導体基板、または金属、半導体膜などの各種の
膜が形成された半導体基板等を用いることができる。
【００２３】前記第２電極７は、前記第１電極５の温度
に対して１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上の
温度差を持つ低い温度に設定されることが望ましい。前
記第１、第２電極５，７間の温度差を１５０℃未満にす
ると、前記シランガスプラズマに発生したクラスタを低
温側の前記第２電極７への移動を十分に促進させること
が困難になり、前記クラスタを前記第２電極７底部のガ
ス排気部を通して効率よく外部に排出することが困難に
なる虞がある。
に対して１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上の
温度差を持つ低い温度に設定されることが望ましい。前
記第１、第２電極５，７間の温度差を１５０℃未満にす
ると、前記シランガスプラズマに発生したクラスタを低
温側の前記第２電極７への移動を十分に促進させること
が困難になり、前記クラスタを前記第２電極７底部のガ
ス排気部を通して効率よく外部に排出することが困難に
なる虞がある。
【００２４】前記シランガスは、前記真空容器１内に５
〜３０ｓｃｃｍの流量で供給することが好ましい。
〜３０ｓｃｃｍの流量で供給することが好ましい。
【００２５】以上説明した本発明は、真空容器と、この
真空容器内に配置され、被成膜部材を保持する第１電極
と、前記真空容器内に前記第１電極と対向して配置さ
れ、その第１電極との対抗面に複数のガス排気部を有す
る第２電極と、前記真空容器の側壁に形成されたガス排
気穴と、前記第２電極に接続された高周波電源と、原料
ガス供給手段とを具備した成膜装置を用いて前記第１電
極に保持された被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜
を成膜するにあたり、前記第１電極に被成膜部材を保持
する工程と、前記第１電極を２４０〜２６０℃の高温に
加熱し、前記第２電極をこの第１電極より低い温度に維
持する工程と、前記真空容器内にシランガスを前記原料
ガス供給手段により供給し、前記第２電極のガス排気部
および前記真空容器のガス排気穴を通して前記真空容器
内のガスを排気すると共に、前記高周波電源から高周波
電力を前記第２電極に印加して前記第１、第２の電極間
にシランガス放電プラズマを発生させることにより前記
被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜を成膜する工程
とを具備する。
真空容器内に配置され、被成膜部材を保持する第１電極
と、前記真空容器内に前記第１電極と対向して配置さ
れ、その第１電極との対抗面に複数のガス排気部を有す
る第２電極と、前記真空容器の側壁に形成されたガス排
気穴と、前記第２電極に接続された高周波電源と、原料
ガス供給手段とを具備した成膜装置を用いて前記第１電
極に保持された被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜
を成膜するにあたり、前記第１電極に被成膜部材を保持
する工程と、前記第１電極を２４０〜２６０℃の高温に
加熱し、前記第２電極をこの第１電極より低い温度に維
持する工程と、前記真空容器内にシランガスを前記原料
ガス供給手段により供給し、前記第２電極のガス排気部
および前記真空容器のガス排気穴を通して前記真空容器
内のガスを排気すると共に、前記高周波電源から高周波
電力を前記第２電極に印加して前記第１、第２の電極間
にシランガス放電プラズマを発生させることにより前記
被成膜部材にアモルファスシリコン薄膜を成膜する工程
とを具備する。
【００２６】このような本発明方法によれば、前記第１
電極を２４０〜２６０℃の高温に加熱し、前記第２電極
をこの第１電極より低い温度に維持することにより、こ
れら電極間に発生させたシランガス放電プラズマ中のク
ラスタに対して前記第１、第２の電極間の温度勾配によ
る低温側の第２電極に移動させる熱的力を付与する。つ
まり、シランガス放電プラズマ中のクラスタの低温側の
第２電極への移動を促進する力が働く。このとき、前記
第２電極には前記第１電極と対向する面に複数のガス排
気部が形成されているため、この第２電極に到達した前
記クラスタは前記ガス排気部を通して効率よく、かつ円
滑に外部に排出される。その結果、プラズマ中のクラス
タ量を激減できるため、例えば赤外線吸収法で評価した
（ＳｉＨ 2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比が小
さく、光電変換素子を作製して評価した電流−電圧特性
における曲線因子が大きく、さらに光劣化が非常に少な
い等の優れた膜質特性を有するアモルファスシリコン薄
膜を被成膜部材に成膜することができる。
電極を２４０〜２６０℃の高温に加熱し、前記第２電極
をこの第１電極より低い温度に維持することにより、こ
れら電極間に発生させたシランガス放電プラズマ中のク
ラスタに対して前記第１、第２の電極間の温度勾配によ
る低温側の第２電極に移動させる熱的力を付与する。つ
まり、シランガス放電プラズマ中のクラスタの低温側の
第２電極への移動を促進する力が働く。このとき、前記
第２電極には前記第１電極と対向する面に複数のガス排
気部が形成されているため、この第２電極に到達した前
記クラスタは前記ガス排気部を通して効率よく、かつ円
滑に外部に排出される。その結果、プラズマ中のクラス
タ量を激減できるため、例えば赤外線吸収法で評価した
（ＳｉＨ 2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比が小
さく、光電変換素子を作製して評価した電流−電圧特性
における曲線因子が大きく、さらに光劣化が非常に少な
い等の優れた膜質特性を有するアモルファスシリコン薄
膜を被成膜部材に成膜することができる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を前述した図
１、図２に示すアモルファスシリコン薄膜の成膜装置を
参照して詳細に説明する。
１、図２に示すアモルファスシリコン薄膜の成膜装置を
参照して詳細に説明する。
【００２８】（実施例１〜４）まず、真空容器１内の第
１電極５上に被成膜部材である（１００）面を持つ抵抗
が０.０２５〜０．０５のｎ+型単結晶シリコン基板１９
を載置した。つづいて、内蔵した図示しないヒータによ
り第１電極５を２５０℃に温度に加熱し、かつこの第１
電極５と対向して配置された第２電極７を室温（２０
℃）に保持した。このとき、前記第１、第２の電極５，
７として直径１２０ｍｍのものを用い、かつそれら電極
５，７間の距離を２０ｍｍに設定した。
１電極５上に被成膜部材である（１００）面を持つ抵抗
が０.０２５〜０．０５のｎ+型単結晶シリコン基板１９
を載置した。つづいて、内蔵した図示しないヒータによ
り第１電極５を２５０℃に温度に加熱し、かつこの第１
電極５と対向して配置された第２電極７を室温（２０
℃）に保持した。このとき、前記第１、第２の電極５，
７として直径１２０ｍｍのものを用い、かつそれら電極
５，７間の距離を２０ｍｍに設定した。
【００２９】次いで、図示しない排気装置を駆動して前
記真空容器１内のガスを前記第２電極７底部の複数のガ
ス排気孔８および排気管９と、４つの排気筒体１５およ
び排気管１７、大口径排気管１８とを通して排気し、こ
の排気を続行しながら、原料ガスである１００％のシラ
ン（ＳｉＨ4）を原料ガス供給管１４から原料ガス供給
リング１３の複数のガス噴出口を通して前記真空容器１
内に５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍおよび２
０ｓｃｃｍの条件でそれぞれ供給して９．３Ｐａの真空
度に維持した。つづいて、前記真空容器１内の真空度が
安定した後、高周波電源１０から周波数２８ＭＨｚ、電
力約１０Ｗの高周波を容量１２を通して前記第２電極７
に印加し、前記第１、第２の電極５、７間にシランガス
放電プラズマを発生させることにより前記第１電極５に
保持した単結晶シリコン基板１９に厚さ０．８μｍのア
モルファスシリコン薄膜を成膜した。
記真空容器１内のガスを前記第２電極７底部の複数のガ
ス排気孔８および排気管９と、４つの排気筒体１５およ
び排気管１７、大口径排気管１８とを通して排気し、こ
の排気を続行しながら、原料ガスである１００％のシラ
ン（ＳｉＨ4）を原料ガス供給管１４から原料ガス供給
リング１３の複数のガス噴出口を通して前記真空容器１
内に５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、１５ｓｃｃｍおよび２
０ｓｃｃｍの条件でそれぞれ供給して９．３Ｐａの真空
度に維持した。つづいて、前記真空容器１内の真空度が
安定した後、高周波電源１０から周波数２８ＭＨｚ、電
力約１０Ｗの高周波を容量１２を通して前記第２電極７
に印加し、前記第１、第２の電極５、７間にシランガス
放電プラズマを発生させることにより前記第１電極５に
保持した単結晶シリコン基板１９に厚さ０．８μｍのア
モルファスシリコン薄膜を成膜した。
【００３０】（比較例１）側壁に例えば４つの排気口を
有する真空容器内に第１、第２の平板電極を２０ｍｍの
間隔をあけて平行に配置し、下部側の第１電極に実施例
１と同様なｎ+型単結晶シリコン基板を載置し、第１電
極を２５０℃に加熱し、第２電極を室温に維持し、前記
４つの排気口のみを通して前記真空容器内のガスを排気
し、前記真空容器内にシランガスを原料ガス供給管を通
して２０ｓｃｃｍの流量で供給した以外、実施例１と同
様な方法により前記シリコン基板表面にアモルファスシ
リコン薄膜を成膜した。
有する真空容器内に第１、第２の平板電極を２０ｍｍの
間隔をあけて平行に配置し、下部側の第１電極に実施例
１と同様なｎ+型単結晶シリコン基板を載置し、第１電
極を２５０℃に加熱し、第２電極を室温に維持し、前記
４つの排気口のみを通して前記真空容器内のガスを排気
し、前記真空容器内にシランガスを原料ガス供給管を通
して２０ｓｃｃｍの流量で供給した以外、実施例１と同
様な方法により前記シリコン基板表面にアモルファスシ
リコン薄膜を成膜した。
【００３１】実施例１〜４および比較例１のアモルファ
スシリコン薄膜について、赤外線吸収法により（ＳｉＨ
2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒα）を測
定した。その結果を図３に示す。
スシリコン薄膜について、赤外線吸収法により（ＳｉＨ
2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒα）を測
定した。その結果を図３に示す。
【００３２】この図３から明らかなように実施例１〜４
のアモルファスシリコン薄膜は、Ｒαが０．０５７〜
０．８１と比較例１のアモルファスシリコン薄膜に比べ
て小さい値を示すことがわかる。
のアモルファスシリコン薄膜は、Ｒαが０．０５７〜
０．８１と比較例１のアモルファスシリコン薄膜に比べ
て小さい値を示すことがわかる。
【００３３】また、実施例４および比較例１で得られた
ｎ+型単結晶シリコン基板のアモルファスシリコン薄膜
上に厚さ５ｎｍのＮｉ電極薄膜を形成して光電変換素子
を組み立て、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を太
陽電池に入射して単結晶シリコン基板とＮｉ電極薄膜管
に流れる電流、電圧から図４に示す電流−電圧特性を求
めた。この電流−電圧特性での最大出力点電圧（maximu
m out-put power voltage）Ｖmax、最大出力点電流（ma
ximum out-put power current）Ｉmax、開放電圧（open
circuit voltage）Ｖocおよび短絡電流（short circui
t current）ＩS cを求め、これらＶmax、Ｉmax、Ｖocお
よびＩScを下記式に代入することより実施例４および比
較例１の曲線因子（ＦＦ）を調べた。
ｎ+型単結晶シリコン基板のアモルファスシリコン薄膜
上に厚さ５ｎｍのＮｉ電極薄膜を形成して光電変換素子
を組み立て、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を太
陽電池に入射して単結晶シリコン基板とＮｉ電極薄膜管
に流れる電流、電圧から図４に示す電流−電圧特性を求
めた。この電流−電圧特性での最大出力点電圧（maximu
m out-put power voltage）Ｖmax、最大出力点電流（ma
ximum out-put power current）Ｉmax、開放電圧（open
circuit voltage）Ｖocおよび短絡電流（short circui
t current）ＩS cを求め、これらＶmax、Ｉmax、Ｖocお
よびＩScを下記式に代入することより実施例４および比
較例１の曲線因子（ＦＦ）を調べた。
【００３４】その結果、比較例１の光電変換素子ではＦ
Ｆが０．５１であったのに対し、実施例４の光電変換素
子ではＦＦが０．５７と高い値を示した。なお、ＦＦ＝
０．４８はｎｉｐ太陽電池の発電効率９．３％に相当す
る。
Ｆが０．５１であったのに対し、実施例４の光電変換素
子ではＦＦが０．５７と高い値を示した。なお、ＦＦ＝
０．４８はｎｉｐ太陽電池の発電効率９．３％に相当す
る。
【００３５】さらに、実施例４および比較例１で得られ
たｎ+型単結晶シリコン基板のアモルファスシリコン薄
膜上に厚さ５ｎｍのＮｉ電極薄膜を形成して光電変換素
子を組み立て、単結晶シリコン基板を６０℃に加熱した
状態で、２４０ｍＷ／ｃｍ2の強度の光に曝してＦＦの
変化を調べた。その結果を図５に示す。
たｎ+型単結晶シリコン基板のアモルファスシリコン薄
膜上に厚さ５ｎｍのＮｉ電極薄膜を形成して光電変換素
子を組み立て、単結晶シリコン基板を６０℃に加熱した
状態で、２４０ｍＷ／ｃｍ2の強度の光に曝してＦＦの
変化を調べた。その結果を図５に示す。
【００３６】図５から明らかなように比較例１の光電変
換素子では７時間の光照射でのＦＦの低下が大きいの対
し、実施例４の光電変換素子では７時間、１５時間の光
照射でのＦＦの低下が小さく、光劣化が非常の少ないこ
とがわかる。
換素子では７時間の光照射でのＦＦの低下が大きいの対
し、実施例４の光電変換素子では７時間、１５時間の光
照射でのＦＦの低下が小さく、光劣化が非常の少ないこ
とがわかる。
【００３７】なお、前述した実施例４でのシラン流量２
０ｓｃｃｍにおいて排気条件等を最適化することにより
（ＳｉＨ2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒ
α）が０．０２とさらに低い値のアモルファスシリコン
薄膜を成膜することができた。
０ｓｃｃｍにおいて排気条件等を最適化することにより
（ＳｉＨ2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒ
α）が０．０２とさらに低い値のアモルファスシリコン
薄膜を成膜することができた。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればシ
ラン放電プラズマ中のクラスタ量を激減させることによ
り優れた膜質を有し、太陽電池、液晶表示装置の薄膜ト
ランジスタ等に有用なアモルファスシリコン薄膜の成膜
方法を提供することができる。
ラン放電プラズマ中のクラスタ量を激減させることによ
り優れた膜質を有し、太陽電池、液晶表示装置の薄膜ト
ランジスタ等に有用なアモルファスシリコン薄膜の成膜
方法を提供することができる。
【図１】本発明に係るアモルファスシリコン薄膜の成膜
に用いられる成膜装置を示す概略斜視図。
に用いられる成膜装置を示す概略斜視図。
【図２】図１の縦断面図。
【図３】本発明の実施例１〜４および比較例１のアモル
ファスシリコン薄膜の赤外線吸収法により求めた（Ｓｉ
Ｈ2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒα）を
示す特性図。
ファスシリコン薄膜の赤外線吸収法により求めた（Ｓｉ
Ｈ2結合／ＳｉＨ結合）の赤外線吸収強度比（Ｒα）を
示す特性図。
【図４】曲線因子（ＦＦ）を求めるための電流−電圧特
性を示す図。
性を示す図。
【図５】実施例４および比較例１の光電変換素子の光照
射時間とその曲線因子（ＦＦ）の関係を示す特性図。
射時間とその曲線因子（ＦＦ）の関係を示す特性図。
１…真空容器、
５…第１電極、
７…第２電極、
８…ガス排気孔、
１０…高周波電源、
１３…原料供給リング、
１５…排気筒体、
１９…被成膜部材（単結晶シリコン基板）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 31/04
(56)参考文献 特開 平８−167596（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−239129（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−88358（ＪＰ，Ａ)
特開2002−93721（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−90939（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
C23C 16/24
C23C 16/509
Claims (4)
- 【請求項１】 真空容器と、この真空容器内に配置さ
れ、被成膜部材を保持する第１電極と、前記真空容器内
に前記第１電極と対向して配置され、その第１電極との
対抗面に複数のガス排気部を有する第２電極と、前記真
空容器の側壁に形成されたガス排気穴と、前記第２電極
に接続された高周波電源と、原料ガス供給手段とを具備
した成膜装置を用いて前記第１電極に保持された被成膜
部材にアモルファスシリコン薄膜を成膜するにあたり、 前記第１電極に被成膜部材を保持する工程と、 前記第１電極を２４０〜２６０℃の高温に加熱し、前記
第２電極をこの第１電極より低い温度に維持する工程
と、 前記真空容器内にシランガスを前記原料ガス供給手段に
より供給し、前記第２電極のガス排気部および前記真空
容器のガス排気穴を通して前記真空容器内のガスを排気
すると共に、前記高周波電源から高周波電力を前記第２
電極に印加して前記第１、第２の電極間にシランガス放
電プラズマを発生させることにより前記被成膜部材にア
モルファスシリコン薄膜を成膜する工程とを具備したこ
とを特徴とするアモルファスシリコン薄膜の成膜方法。 - 【請求項２】 前記第２電極は、前記第１電極の温度に
対して１５０℃以上の温度差を持つ低い温度に設定され
ることを特徴とする請求項１記載のアモルファスシリコ
ン薄膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記原料ガス供給手段は、前記真空容器
内に前記第１電極に対して同心円状に配置され、前記第
２電極に向けてガス噴出口が複数開口された環状原料ガ
ス供給部材を有し、前記シランガスを前記環状原料ガス
供給部材を通して前記真空容器内に供給されることを特
徴とする請求項１または２記載のアモルファスシリコン
薄膜の成膜方法。 - 【請求項４】 前記シランガスは、前記真空容器内に５
〜３０ｓｃｃｍの流量で供給されることを特徴とする請
求項１ないし３いずれか記載のアモルファスシリコン薄
膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105872A JP3507889B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | アモルファスシリコン薄膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105872A JP3507889B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | アモルファスシリコン薄膜の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299266A JP2002299266A (ja) | 2002-10-11 |
| JP3507889B2 true JP3507889B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=18958478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105872A Expired - Lifetime JP3507889B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | アモルファスシリコン薄膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507889B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4780928B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-09-28 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた光発電装置 |
| JP4780931B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-09-28 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および光発電装置 |
| US20080008640A1 (en) * | 2004-08-24 | 2008-01-10 | Yukio Watanabe | Cluster-Free Amorphous Silicon Film, and Method and Apparatus for Producing the Same |
| JP5589839B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2014-09-17 | 東レ株式会社 | プラズマ処理装置およびこれを用いたアモルファスシリコン薄膜の製造方法 |
| EP2498278A4 (en) | 2009-11-02 | 2016-02-17 | Toray Industries | PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SILICON THIN FILM |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105872A patent/JP3507889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002299266A (ja) | 2002-10-11 |
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