JP3513505B2 - Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element - Google Patents

Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element

Info

Publication number
JP3513505B2
JP3513505B2 JP2001395260A JP2001395260A JP3513505B2 JP 3513505 B2 JP3513505 B2 JP 3513505B2 JP 2001395260 A JP2001395260 A JP 2001395260A JP 2001395260 A JP2001395260 A JP 2001395260A JP 3513505 B2 JP3513505 B2 JP 3513505B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
gas
silicon layer
ladder
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001395260A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003197542A (en
Inventor
義道 米倉
真之 呉屋
要治 中野
章二 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001395260A priority Critical patent/JP3513505B2/en
Publication of JP2003197542A publication Critical patent/JP2003197542A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3513505B2 publication Critical patent/JP3513505B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVD装
置、光電変換素子および光電変換素子の製造方法に関
し、特に原料ガスの供給形態を改良したプラズマCVD
装置、このプラズマCVD装置によりpin構造を持つ
微結晶シリコン層または多結晶シリコン層のうち、実質
的に真性のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコ
ン層を製膜した太陽電池のような光電変換素子および光
電変換素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus, a photoelectric conversion element, and a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and more particularly, plasma CVD with an improved supply mode of source gas.
Apparatus, a photoelectric cell such as a solar cell in which a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer of a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure is formed by the plasma CVD apparatus. The present invention relates to a conversion element and a method for manufacturing a photoelectric conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の表面処理装置、例えばプラズマC
VD装置は、図4に示すように反応容器101と、この
反応容器内に配置され、加熱用ヒーターを内蔵した被処
理物を支持するための支持電極102と、前記反応容器
101内に前記支持電極102と所望の距離離間して平
行に配置され、前記支持電極側に複数のガス吹き出し孔
103が開口された中空状の平板電極104と、この平
板電極104にインピーダンス整合器105を通して高
周波電力を供給するため高周波電源106と、前記平板
電極104に絶縁管107を介してその平板電極104
の中空部に連通するように連結された原料ガスおよびキ
ャリアガスを含む混合ガスを供給するためのガス供給管
108と、前記反応容器101内のガス排気するための
真空ポンプのような排気設備(図示せず)が連結された
排気管109とを具備した構造を有する。
2. Description of the Related Art Conventional surface treatment equipment such as plasma C
As shown in FIG. 4, the VD device includes a reaction container 101, a support electrode 102 disposed in the reaction container for supporting an object to be processed and having a heater for heating, and the support in the reaction container 101. A hollow flat plate electrode 104, which is arranged in parallel with the electrode 102 at a desired distance and has a plurality of gas blowing holes 103 on the support electrode side, and high frequency power is passed through the flat plate electrode 104 through an impedance matching device 105. A high frequency power supply 106 for supplying the flat plate electrode 104 to the flat plate electrode 104 via an insulating tube 107.
A gas supply pipe 108 for supplying a mixed gas containing a raw material gas and a carrier gas, which is connected so as to communicate with the hollow part of the chamber, and an exhaust facility such as a vacuum pump for exhausting the gas in the reaction vessel 101 ( (Not shown) is connected to the exhaust pipe 109.

【0003】このようなCVD装置において、例えばp
in構造の薄膜結晶性シリコン層(微結晶シリコン層ま
たは多結晶シリコン層)を有する例えば太陽電池のよう
な光電変換素子における発電層である前記i型の微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層は次のような方法に
より製膜される。すなわち、接地電位とする前記支持電
極102に被処理物110を支持させた後、真空ポンプ
を作動して前記反応容器101内のガスを排気管109
を通して排気し、さらに被処理物110を加熱し、さら
に排気を続行しながら、原料ガスである例えばSiH4
とキャリアガスであるH2との混合ガスをガス供給管1
08から前記平板電極104の中空部に供給し、その平
板電極104の複数のガス吹き出し孔103から前記支
持電極102に向けて吹き出す。このとき、微結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層を製膜するためにH2
SiH4の流量比を10倍以上に設定する。前記反応容
器101内が所定の圧力に到達した後、高周波電源10
6から高周波電力をインピーダンス整合器105を通し
て前記平板電極104に供給することにより、接地電位
の前記支持電極102との間でプラズマ111を発生さ
せる。このようなプラズマ111の発生により前記Si
4が解離して前記被処理物110表面にi型の微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層が製膜される。
In such a CVD apparatus, for example, p
The i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer, which is a power generation layer in a photoelectric conversion element such as a solar cell, having an in-structure thin film crystalline silicon layer (microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer) is The film is formed by the method described above. That is, after supporting the object 110 to be processed on the supporting electrode 102 having the ground potential, the vacuum pump is operated to discharge the gas in the reaction vessel 101 to the exhaust pipe 109.
Evacuated through further heating an object 110, while further continuing the exhaust, is for example SiH 4 source gas
Gas supply pipe 1 for mixing mixed gas of H 2 and carrier gas
No. 08 is supplied to the hollow portion of the flat plate electrode 104, and the flat plate electrode 104 is blown out toward the support electrode 102 from a plurality of gas blowing holes 103. At this time, in order to form a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer, H 2 /
The flow rate ratio of SiH 4 is set to 10 times or more. After the inside of the reaction vessel 101 reaches a predetermined pressure, the high frequency power source 10
By supplying high frequency power from 6 to the plate electrode 104 through the impedance matching device 105, plasma 111 is generated between the plate electrode 104 and the supporting electrode 102 at the ground potential. The generation of the plasma 111 causes the Si
H 4 is dissociated to form an i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer on the surface of the object 110 to be processed.

【0004】前述したCVD装置は、SiH4とH2との
混合ガスをガス供給管108から平板電極104に絶縁
管107を通して供給し、この平板電極104の複数の
吹き出し孔103から前記混合ガスを被処理物110が
支持された支持電極102に向けて吹き出す際、前記支
持電極102(被処理物110)と前記平板電極104
との距離を短くすることにより、前記SiH4のプラズ
マ111中での飛行距離が短くなって、結果として前記
SiH4の滞留時間が短くなるため、微粒子の生成を抑
制して膜中への微粒子の取り込みを防ぐことができる。
しかしながら、このように支持電極102と平板電極1
04との距離を短くした状態で微結晶シリコン層または
多結晶シリコン層の製膜速度を高める目的で前記平板電
極104の複数の吹き出し孔103から被処理物110
が支持された支持電極102に向けて吹き出すガス(主
に原料ガスであるSiH4)の流量を増大させると、製
膜されたシリコン層の厚さが不均一になる。すなわち、
前記吹き出し孔103から吹き出されるガスはH2/S
iH4の流量比が10倍以上のSiH4とH2との混合ガ
スであるため、SiH4の流量の増大に伴って前記吹き
出し孔103から多量の混合ガスを吹き出すことにな
り、かつ前記支持電極102と前記平板電極104との
距離が短いために、前記支持電極102の被処理物11
0に対する前記混合ガスの指向性が高くなる。その結
果、ガス吹き出し孔103の対向する被処理物110表
面部分とそれ以外の被処理物110の表面部分との間で
膜厚のばらつきを生じて不均一になる。
The above-described CVD apparatus supplies a mixed gas of SiH 4 and H 2 from the gas supply pipe 108 to the plate electrode 104 through the insulating tube 107, and the mixed gas is supplied from a plurality of blowing holes 103 of the plate electrode 104. When the object to be processed 110 is blown out toward the supported support electrode 102, the support electrode 102 (the object to be processed 110) and the flat plate electrode 104.
By shortening the distance between the SiH 4 and the plasma 111, the flight distance of the SiH 4 in the plasma 111 is shortened, and as a result, the residence time of the SiH 4 is shortened. Can be prevented from being captured.
However, as described above, the support electrode 102 and the flat plate electrode 1 are
04, the object 110 to be treated is blown out from the plurality of blowing holes 103 of the plate electrode 104 for the purpose of increasing the film formation rate of the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer with the distance from the plate electrode 104 being shortened.
When the flow rate of the gas (mainly SiH 4 which is the raw material gas) blown out toward the supporting electrode 102 on which Si is supported is increased, the thickness of the formed silicon layer becomes non-uniform. That is,
The gas blown out from the blowout hole 103 is H 2 / S.
Since iH 4 is a mixed gas of SiH 4 and H 2 having a flow ratio of 10 times or more, a large amount of mixed gas will be blown out from the blowing hole 103 as the flow rate of SiH 4 is increased, and the supporting Since the distance between the electrode 102 and the plate electrode 104 is short, the workpiece 11 of the supporting electrode 102 is processed.
The directivity of the mixed gas with respect to 0 becomes high. As a result, the film thickness varies between the surface portion of the object to be processed 110 facing the gas blowing hole 103 and the surface portion of the object to be processed 110 other than that, resulting in non-uniformity.

【0005】一方、従来のプラズマCVD装置において
微結晶シリコン層または多結晶シリコン層の厚さの均一
化を重視、つまり前記混合ガスの指向性を抑えるために
前記支持電極102(被処理物110)と前記平板電極
104との距離を長くすると、前記SiH4のプラズマ
111中での飛行距離が長くなって、結果として前記S
iH4の滞留時間が長くなるため、微粒子が生成し易く
なってシリコン層の製膜中に取り込まれる微粒子の量が
増大する。製膜されたi型の微結晶シリコン層または多
結晶シリコン層に微粒子が取り込まれ、そのi型の微結
晶シリコン層または多結晶シリコン層に欠陥を生じる。
このような欠陥を持つi型の微結晶シリコン層または多
結晶シリコン層を有する光電変換素子は、光電変換効率
が著しく低下する。
On the other hand, in the conventional plasma CVD apparatus, it is important to make the thickness of the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer uniform, that is, in order to suppress the directivity of the mixed gas, the supporting electrode 102 (the object 110 to be processed). If the distance between the flat plate electrode 104 and the plate electrode 104 is increased, the flight distance of the SiH 4 in the plasma 111 is increased, and as a result, the S
Since the retention time of iH 4 becomes long, fine particles are easily generated and the amount of fine particles taken into the silicon layer during film formation increases. Fine particles are incorporated into the formed i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer, and defects are generated in the i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer.
The photoelectric conversion efficiency of a photoelectric conversion element having an i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having such a defect is significantly reduced.

【0006】したがって、従来のプラズマCVD装置で
は製膜中での微粒子の取り込みを防ぐと、膜厚の均一化
が犠牲になり、膜厚の均一化を重視すると欠陥の要因に
なる微粒子の生成、取り込みが生じるという問題点があ
った。
Therefore, in the conventional plasma CVD apparatus, if the fine particles are prevented from being taken in during the film formation, the uniformity of the film thickness is sacrificed. There was a problem that importation occurred.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製膜時に膜
中に取り込まれる微粒子量の低減と膜厚の均一化を両立
することが可能なプラズマCVD装置を提供しようとす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to provide a plasma CVD apparatus capable of both reducing the amount of fine particles incorporated into a film during film formation and making the film thickness uniform.

【0008】本発明は、pin構造またはnip構造を
持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を有する
光電変換素子の製造において、少なくとも実質的に真性
のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン層の製
膜中に取り込まれる微粒子の量を著しく低減すると共に
その厚さを均一化でき、さらに前記i型の微結晶シリコ
ン層または多結晶シリコン層を(110)優先配向させ
ることを可能にした光電変換素子の製造方法を提供しよ
うとするものである。
According to the present invention, in the production of a photoelectric conversion element having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure, at least a substantially i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer. A photoelectric conversion device capable of significantly reducing the amount of fine particles taken in during the film formation and uniformizing the thickness thereof, and further enabling the (110) preferential orientation of the i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer. It is intended to provide a method for manufacturing a conversion element.

【0009】本発明は、pin構造またはnip構造を
持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を有し、
少なくとも実質的に真性のi型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層の製膜中に取り込まれる微粒子の量
を著しく低減され、かつその厚さを均一化でき、さらに
前記i型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を
より一層効果的に(110)優先配向された光電変換素
子を提供しようとするものである。
The present invention has a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure,
The amount of fine particles taken into the film of the at least substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer can be remarkably reduced, and the thickness thereof can be made uniform. It is intended to provide a photoelectric conversion element in which a layer or a polycrystalline silicon layer is (110) preferentially oriented more effectively.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマC
VD装置は、反応容器と、前記反応容器内に配置され、
加熱用ヒーターを内蔵し、被処理物を支持すると共に接
地電位とした支持電極と、前記反応容器内に前記支持電
極と所望の距離隔てて平行に配置され、前記支持電極側
に複数のガス吹き出し孔が開口された中空棒を組み合わ
せたはしご型電極と、前記はしご型電極に高周波電力を
供給するための高周波電源と、前記はしご型電極に絶縁
管を介して連結され、原料ガスを供給するための第1ガ
ス供給手段と、前記反応容器内に前記支持電極と反対側
の前記はしご型電極側に配置され、前記支持電極側にキ
ャリアガスを供給するための第2ガス供給手段と、前記
反応容器内のガスを排気するためのガス排気手段と、を
具備したことを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems Plasma C according to the present invention
A VD device is disposed in the reaction vessel and the reaction vessel,
A support electrode containing a heater for heating and supporting the object to be treated and having a ground potential, is arranged in parallel in the reaction container at a desired distance from the support electrode, and a plurality of gas is blown to the support electrode side. A ladder-type electrode having a combination of hollow rods with holes, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the ladder-type electrode, and a ladder-type electrode connected to the ladder-type electrode through an insulating pipe to supply a source gas. A first gas supply means, a second gas supply means arranged in the reaction vessel on the side of the ladder electrode opposite to the support electrode, for supplying a carrier gas to the support electrode side, and the reaction And a gas exhaust means for exhausting the gas in the container.

【0011】本発明に係る光電変換素子の製造方法は、
基板上にpin構造またはnip構造を持つ微結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層を有する光電変換素子を
製造するに際し、前記pin構造またはnip構造を持
つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層のうち、少
なくとも実質的に真性のi型の微結晶シリコン層または
多結晶シリコン層は、請求項1記載のプラズマCVD装
置における反応容器内の支持電極に前記基板を有する被
処理物を支持させ、前記反応容器内のガスをガス排気手
段により排気し、前記支持電極の加熱ヒーターにより前
記被処理物を加熱し、原料ガスであるSi含有ガスを第
1ガス供給手段およびはしご型電極のガス吹き出し孔か
ら前記支持電極の被処理物に向けて供給すると共にキャ
リアガスであるH2を前記はしご型電極背面の第2ガス
供給手段から前記支持電極の被処理物に向けて供給し、
高周波電源から前記はしご型電極に高周波電力を供給し
て接地電位の前記支持電極との間でプラズマを発生させ
て製膜されることを特徴とするものである。
The method of manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention comprises:
In manufacturing a photoelectric conversion element having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure on a substrate, at least one of the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer having the pin structure or the nip structure is used. The substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer causes the support electrode in the reaction container in the plasma CVD apparatus according to claim 1 to support the object having the substrate, and Gas is exhausted by the gas exhaust means, the object to be processed is heated by the heater of the supporting electrode, and the Si-containing gas as the raw material gas is supplied from the first gas supplying means and the gas blowing hole of the ladder electrode to the supporting electrode. wherein of H 2 as a carrier gas from the second gas supply means of the ladder-type electrode back to supply toward the object to be treated in And supplied toward the object to be processed in the lifting electrodes,
High-frequency power is supplied from the high-frequency power source to the ladder-shaped electrode to generate plasma between the ladder-shaped electrode and the supporting electrode at the ground potential for film formation.

【0012】本発明に係る別の光電変換素子の製造方法
は、基板上にpin構造またはnip構造を持つ微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層を有する光電変換素
子を製造するに際し、前記pin構造またはnip構造
を持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層のう
ち、少なくとも実質的に真性のi型の微結晶シリコン層
または多結晶シリコン層は、請求項1記載のプラズマC
VD装置における反応容器内の支持電極に前記基板を有
する被処理物を支持させ、前記反応容器内のガスをガス
排気手段により排気し、前記支持電極の加熱ヒーターに
より前記被処理物を加熱し、原料ガスであるSiH4
SiH2Cl2、SiHCl3およびSiCl4から選ばれ
る少なくとも1つの塩素化ケイ素系化合物ガスとを第1
ガス供給手段およびはしご型電極のガス吹き出し孔から
前記支持電極の被処理物に向けて供給すると共にキャリ
アガスであるH2を前記はしご型電極背面の第2ガス供
給手段から前記支持電極の被処理物に向けて供給し、高
周波電源から前記はしご型電極に高周波電力を供給して
接地電位の前記支持電極との間でプラズマを発生させて
製膜されることを特徴とするものである。
Another method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the present invention is the method for manufacturing a photoelectric conversion element having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure on a substrate, wherein The plasma C according to claim 1, wherein among the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer having a nip structure, at least the substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is formed.
The object to be processed having the substrate is supported by the supporting electrode in the reaction container in the VD apparatus, the gas in the reaction container is exhausted by the gas exhausting means, and the object to be processed is heated by the heater of the supporting electrode, First, SiH 4 as a source gas and at least one silicon chlorinated compound gas selected from SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 and SiCl 4
Gas is supplied from the gas supply means and the gas blow-out holes of the ladder-shaped electrode toward the object to be processed of the supporting electrode, and H 2 which is a carrier gas is supplied from the second gas supply means on the back surface of the ladder-shaped electrode to the processing of the supporting electrode. The film is formed by supplying a high frequency power from a high frequency power source to the ladder electrode to generate plasma between the ladder type electrode and the supporting electrode at a ground potential.

【0013】本発明に係る光電変換素子は、前述したい
ずれかの方法で製造されることを特徴とするものであ
る。
The photoelectric conversion element according to the present invention is characterized by being manufactured by any of the methods described above.

【0014】本発明に係るタンデム型光電変換素子は、
前述したいずれかの方法で製造されたpin型ユニッ
ト、もしくはnip型ユニットを少なくとも1組み含む
ことを特徴とするものである。
The tandem photoelectric conversion element according to the present invention is
It is characterized by including at least one set of pin type units or nip type units manufactured by any of the above-mentioned methods.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.

【0016】(第1実施形態)図1は、この第1実施形
態のプラズマCVD装置を示す概略図、図2は図1のプ
ラズマCVD装置に組み込まれるはしご型電極を示す斜
視図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view showing a plasma CVD apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a ladder electrode incorporated in the plasma CVD apparatus shown in FIG.

【0017】反応容器1内には、被処理物13を保持
し、図示しない加熱ヒーターを内蔵した支持電極2が配
置されている。この支持電極2は、接地されている。は
しご型電極3は、前記支持電極2の下方に所望距離隔て
て対向配置されている。このはしご型電極3は、図2に
示すように前記支持電極2側に複数のガス吹き出し孔4
が開口された中空棒を組み合わせた矩形形状をなし、原
料ガスの供給部材を兼ねた構造を有する。
In the reaction vessel 1, a support electrode 2 for holding an object to be treated 13 and incorporating a heater (not shown) is arranged. The support electrode 2 is grounded. The ladder-shaped electrode 3 is arranged below the support electrode 2 so as to face each other at a desired distance. As shown in FIG. 2, the ladder-shaped electrode 3 has a plurality of gas blowing holes 4 on the support electrode 2 side.
It has a rectangular shape in which hollow rods having openings are combined, and has a structure which also serves as a source gas supply member.

【0018】原料ガスを供給するための第1ガス供給管
5は、外部から前記反応容器1を貫通して前記はしご型
電極3に絶縁管6を介して連結されている。高周波電源
7は、インピーダンス整合器8を通して前記はしご型電
極3に接続されている。なお、前記絶縁管6は前記高周
波電源7から高周波電力を前記はしご型電極3に供給し
た時に高周波電力が前記第1ガス供給管5に流れるのを
防止する役目をなす。
The first gas supply pipe 5 for supplying the raw material gas penetrates the reaction vessel 1 from the outside and is connected to the ladder-shaped electrode 3 via an insulating pipe 6. The high frequency power supply 7 is connected to the ladder electrode 3 through an impedance matching device 8. The insulating tube 6 serves to prevent high frequency power from flowing into the first gas supply tube 5 when high frequency power is supplied from the high frequency power supply 7 to the ladder electrode 3.

【0019】中空で矩形状をなすガス供給部材9は、前
記反応容器1内に前記はしご型電極3の下方に位置する
ように配置されている。このガス供給部材9は、前記は
しご型電極3と対向する面にその中空部と連通する複数
のガス吹き出し孔10が開口されている。キャリアガス
を供給するための第2ガス供給管11は、外部から前記
反応容器1を貫通して前記ガス供給部材9に連結されて
いる。なお、前記第2ガス供給管11は接地されてい
る。これらガス供給部材9および第2ガス供給管11に
より第2ガス供給手段を構成している。
A hollow rectangular gas supply member 9 is arranged in the reaction vessel 1 so as to be positioned below the ladder electrode 3. The gas supply member 9 has a plurality of gas blowing holes 10 communicating with the hollow portion on the surface facing the ladder electrode 3. The second gas supply pipe 11 for supplying a carrier gas penetrates the reaction vessel 1 from the outside and is connected to the gas supply member 9. The second gas supply pipe 11 is grounded. The gas supply member 9 and the second gas supply pipe 11 constitute second gas supply means.

【0020】排気管12は、前記反応容器1の下部側面
に連結され、かつ他端が図示しない真空ポンプのような
排気設備に連結されている。
The exhaust pipe 12 is connected to the lower side surface of the reaction vessel 1 and has the other end connected to an exhaust facility such as a vacuum pump (not shown).

【0021】前記はしご型電極3と前記支持電極2に支
持される被処理物13表面との距離(d)は、10〜2
0mmにすることが好ましい。この距離(d)を10m
m未満にすると、前記はしご型電極3の複数のガス吹き
出し孔4から前記被処理物13に向けて吹き出す原料ガ
スの指向性が強まり、製膜された膜厚が不均一になる虞
がある。一方、前記距離(d)が20mmを超えると、
製膜速度の低下、結晶性の低下の虞がある。
The distance (d) between the ladder-shaped electrode 3 and the surface of the object 13 to be treated supported by the supporting electrode 2 is 10 to 2
It is preferably 0 mm. This distance (d) is 10m
If it is less than m, the directivity of the raw material gas blown from the plurality of gas blowing holes 4 of the ladder-type electrode 3 toward the object 13 to be treated is increased, and the formed film thickness may become non-uniform. On the other hand, when the distance (d) exceeds 20 mm,
There is a possibility that the film forming speed may decrease and the crystallinity may decrease.

【0022】次に、前述したプラズマCVD装置の作用
を説明する。
Next, the operation of the plasma CVD apparatus described above will be described.

【0023】図1に示すプラズマCVD装置の支持電極
2に被処理物13を保持させた後、図示しない真空ポン
プを作動して排気管12を通して前記反応容器1内を真
空排気する。つづいて、前記支持電極2に内蔵された加
熱ヒーターに通電し、前記被処理物13を所望温度に加
熱する。加熱ヒーターによる加熱温度が十分安定した
後、第2ガス供給管11からキャリアガスをガス供給部
材9に供給し、このガス供給部材9の複数のガス吹き出
し孔10から反応容器1内の前記支持電極2に向けて吹
き出し、同時に第1ガス供給管5から原料ガスを前記は
しご型電極3に供給し、このはしご型電極3の複数のガ
ス吹き出し孔4を通して反応容器1内の前記支持電極2
に向けて吹き出し、前記反応容器1内を所定の圧力に制
御する。被処理物13の温度および反応容器1内の圧力
が十分安定した後、高周波電源7から高周波電力をイン
ピーダンス整合器8を通して前記はしご型電極3に供給
することにより、このはしご型電極3と接地電位とした
前記支持電極2との間にプラズマ14を発生させ、前記
支持電極2に保持された前記被処理物13上に所定の膜
を製膜する。
After holding the object 13 to be processed on the supporting electrode 2 of the plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, a vacuum pump (not shown) is operated to evacuate the inside of the reaction vessel 1 through the exhaust pipe 12. Then, the heater incorporated in the supporting electrode 2 is energized to heat the object to be processed 13 to a desired temperature. After the heating temperature by the heater is sufficiently stabilized, the carrier gas is supplied to the gas supply member 9 from the second gas supply pipe 11, and the supporting electrodes in the reaction vessel 1 are supplied from the plurality of gas blowing holes 10 of the gas supply member 9. 2, and at the same time, the source gas is supplied from the first gas supply pipe 5 to the ladder-shaped electrode 3, and the supporting electrode 2 in the reaction vessel 1 is passed through a plurality of gas-blowing holes 4 of the ladder-shaped electrode 3.
And the inside of the reaction vessel 1 is controlled to a predetermined pressure. After the temperature of the object to be treated 13 and the pressure in the reaction vessel 1 are sufficiently stabilized, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 7 to the ladder-shaped electrode 3 through the impedance matching device 8, so that the ladder-shaped electrode 3 and the ground potential are grounded. Plasma 14 is generated between the substrate 13 and the supporting electrode 2 to form a predetermined film on the object to be processed 13 held by the supporting electrode 2.

【0024】このような製膜において、前記はしご型電
極3と前記支持電極2に支持された被処理物13表面
(裏面)との距離を短くすることにより、原料ガスが前
記はしご型電極3と前記支持電極2の間に生成されるプ
ラズマ14中を飛行する距離を短くできるため、そのプ
ラズマ14中で生成される微粒子の量を著しく低減する
ことができる。
In such a film formation, by shortening the distance between the ladder electrode 3 and the front surface (back surface) of the object 13 to be processed supported by the supporting electrode 2, the raw material gas is transferred to the ladder electrode 3. Since the flight distance in the plasma 14 generated between the support electrodes 2 can be shortened, the amount of fine particles generated in the plasma 14 can be significantly reduced.

【0025】また、原料ガスおよびこの原料ガスの少な
くとも10倍以上の流量のキャリアガスをそれぞれ第1
ガス供給管5および第2ガス供給管11から分けて供給
し、前記原料ガスのみを前記はしご型電極3を経由して
そのはしご型電極3の複数のガス吹き出し孔4を通して
反応容器1内の前記支持電極2に向けて吹き出すことに
よって、従来のように原料ガスおよびキャリアガスの混
合ガスを平板電極の複数のガス吹き出し孔から被処理物
に向けて吹き出させる場合に比べて、吹き出すガスの流
速を1/10以下に著しく低減できる。このため、前記
はしご型電極3と前記支持電極2に支持された被処理物
13表面(裏面)との距離を短くしても、吹き付けるガ
スの指向性を緩和できる。その結果、前記はしご型電極
3のガス吹き出し孔4の対向する被処理物13表面部分
とそれ以外の被処理物13の表面部分との間で膜厚のば
らつきを防止して、均一な膜を製膜することができる。
In addition, the source gas and the carrier gas having a flow rate of at least 10 times the source gas are used as the first gas.
The gas is supplied separately from the gas supply pipe 5 and the second gas supply pipe 11, and only the raw material gas is passed through the ladder-type electrode 3 and through the plurality of gas blowing holes 4 of the ladder-type electrode 3 in the reaction vessel 1. By blowing out toward the support electrode 2, the flow velocity of the blown-out gas is higher than that in the case where the mixed gas of the raw material gas and the carrier gas is blown out toward the object to be processed from the plurality of gas blowing holes of the flat plate electrode as in the conventional case. It can be significantly reduced to 1/10 or less. Therefore, even if the distance between the ladder electrode 3 and the front surface (back surface) of the object 13 supported by the supporting electrode 2 is shortened, the directivity of the gas to be sprayed can be relaxed. As a result, it is possible to prevent the film thickness from varying between the surface portion of the object to be processed 13 facing the gas blowing hole 4 of the ladder electrode 3 and the surface portion of the other object to be processed 13 to form a uniform film. Can be formed into a film.

【0026】さらに、支持電極2に対向して配置される
図2に示すはしご型電極3は、高周波電力が供給された
ときの電界強度が従来の平板電極に比べて高いために、
プラズマの生成条件である支持電極2との距離(d)お
よび反応容器1内の圧力の余裕度を向上させることがで
きる。
Further, since the ladder-shaped electrode 3 shown in FIG. 2 arranged to face the supporting electrode 2 has a higher electric field strength when high frequency power is supplied than the conventional flat plate electrode,
It is possible to improve the distance (d) to the supporting electrode 2 and the pressure margin in the reaction vessel 1 which are plasma generation conditions.

【0027】以上、第1実施形態のプラズマCVD装置
によれば製膜時に膜中に取り込まれる微粒子量の低減と
膜厚の均一化を両立でき、微粒子に起因する欠陥が少な
い良好な膜質で均一な膜厚を有する所望の膜を製膜する
ことができる。
As described above, according to the plasma CVD apparatus of the first embodiment, it is possible to reduce the amount of fine particles taken into the film at the time of film formation and to make the film thickness uniform. A desired film having a uniform film thickness can be formed.

【0028】次に、本発明に係る光電変換素子、例えば
太陽電池の製造方法を前述した図1および図2に示すプ
ラズマCVD装置を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing a photoelectric conversion element, such as a solar cell, according to the present invention will be described with reference to the plasma CVD apparatus shown in FIGS.

【0029】(第1工程)透明絶縁性基板上に第1透明
電極を形成する。
(First Step) A first transparent electrode is formed on a transparent insulating substrate.

【0030】前記透明絶縁性基板は、例えば光透過を示
すソーダライムガラスから作られる。
The transparent insulating substrate is made of, for example, soda-lime glass showing light transmission.

【0031】前記第1透明電極は、例えば酸化錫(Sn
2)、酸化インジウム錫(ITO)のような金属酸化
物から作られる。ここでは、水素による第1透明電極の
還元を抑制するため数十nmの厚さの酸化亜鉛膜(図示
せず)を第1透明電極上へ形成する。
The first transparent electrode is, for example, tin oxide (Sn).
O 2), is made from a metal oxide such as indium tin oxide (ITO). Here, in order to suppress reduction of the first transparent electrode by hydrogen, a zinc oxide film (not shown) having a thickness of several tens nm is formed on the first transparent electrode.

【0032】(第2工程)前述した図1に示すプラズマ
CVD装置の支持電極2に前記第1透明電極が形成され
た透明絶縁性基板を被処理物13として保持させた後、
図示しない真空ポンプを作動して排気管12を通して前
記反応容器1内を真空排気する。つづいて、前記支持電
極2に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物
13を所望温度に加熱する。加熱ヒーターによる加熱温
度が十分安定した後、第2ガス供給管11からキャリア
ガスであるH2をガス供給部材9に供給し、このガス供
給部材9の複数のガス吹き出し孔10から反応容器1内
の前記支持電極2に向けて吹き出し、同時に、第1ガス
供給管5から原料ガスであるSi含有ガス(例えばSi
4)およびp型不純物ガスを前記はしご型電極3に供
給し、このはしご型電極3の複数のガス吹き出し孔4を
通して反応容器1内の前記支持電極2とはしご型電極3
と間の領域に吹き出し、反応容器1内を所定の圧力に制
御する。被処理物13の温度および反応容器1内の圧力
が十分安定した後、高周波電源7から高周波電力をイン
ピーダンス整合器8を通して前記はしご型電極3に供給
することにより、このはしご型電極3と接地電位とした
前記支持電極2との間にプラズマ14を発生させ、前記
被処理物13の第1透明電極上にp型の微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層を製膜する。
(Second Step) After the transparent insulating substrate having the first transparent electrode formed thereon is held as the workpiece 13 on the supporting electrode 2 of the plasma CVD apparatus shown in FIG.
A vacuum pump (not shown) is operated to evacuate the inside of the reaction vessel 1 through the exhaust pipe 12. Then, the heater incorporated in the supporting electrode 2 is energized to heat the object to be processed 13 to a desired temperature. After the heating temperature by the heater is sufficiently stabilized, H 2 which is a carrier gas is supplied from the second gas supply pipe 11 to the gas supply member 9, and the gas supply holes 9 of the gas supply member 9 cause the inside of the reaction container 1 to flow. Of the Si-containing gas (for example, Si, which is a raw material gas) from the first gas supply pipe 5 at the same time.
H 4 ) and p-type impurity gas are supplied to the ladder-type electrode 3, and the supporting electrode 2 and the ladder-type electrode 3 in the reaction vessel 1 are passed through a plurality of gas blowing holes 4 of the ladder-type electrode 3.
It blows out in the area between and and the inside of the reaction container 1 is controlled to a predetermined pressure. After the temperature of the object to be treated 13 and the pressure in the reaction vessel 1 are sufficiently stabilized, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 7 to the ladder-shaped electrode 3 through the impedance matching device 8, so that the ladder-shaped electrode 3 and the ground potential are grounded. Then, plasma 14 is generated between the supporting electrode 2 and the above-mentioned supporting electrode 2 to form a p-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer on the first transparent electrode of the object to be processed 13.

【0033】前記p型不純物としては、例えばB26
を用いることができる。
As the p-type impurity, for example, B 2 H 6 or the like can be used.

【0034】(第3工程)p型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層を製膜した後、高周波電力および原
料ガスの供給を停止し、反応容器1内を真空排気する。
つづいて、前記支持部材2に内蔵された加熱ヒーターに
通電し、前記被処理物13の基板を所望温度に加熱す
る。加熱ヒーターによる加熱温度が十分安定した後、第
2ガス供給管11からキャリアガスであるH2をガス供
給部材9に供給し、このガス供給部材9の複数のガス吹
き出し孔10から反応容器1内の前記支持電極2に向け
て吹き出し、同時に、第1ガス供給管5から原料ガスで
あるSi含有ガス(例えばSiH4)を前記はしご型電
極3に供給し、このはしご型電極3の複数のガス吹き出
し孔4を通して反応容器1内の前記支持電極2とはしご
型電極3と間の領域に吹き出し、反応容器1内を所定の
圧力に制御する。被処理物13の温度および反応容器1
内の圧力が十分安定した後、高周波電源7から高周波電
力をインピーダンス整合器8を通して前記はしご型電極
3に供給することにより、このはしご型電極3と接地電
位とした前記支持電極2との間にプラズマ14を発生さ
せ、前記被処理物13のp型の微結晶シリコン層または
多結晶シリコン層上に実質的に真性のi型の微結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層を製膜する。
(Third Step) After the p-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is formed, the supply of high frequency power and the raw material gas is stopped and the inside of the reaction vessel 1 is evacuated.
Subsequently, the heater incorporated in the support member 2 is energized to heat the substrate of the object to be processed 13 to a desired temperature. After the heating temperature by the heater is sufficiently stabilized, H 2 which is a carrier gas is supplied from the second gas supply pipe 11 to the gas supply member 9, and the gas supply holes 9 of the gas supply member 9 cause the inside of the reaction container 1 to flow. While being blown toward the supporting electrode 2 of the above, at the same time, a Si-containing gas (for example, SiH 4 ) which is a raw material gas is supplied from the first gas supply pipe 5 to the ladder-shaped electrode 3, and a plurality of gases of the ladder-shaped electrode 3 are supplied. The gas is blown into the region between the supporting electrode 2 and the ladder-shaped electrode 3 in the reaction container 1 through the blowing hole 4 to control the inside of the reaction container 1 to a predetermined pressure. Temperature of object to be treated 13 and reaction vessel 1
After the internal pressure is sufficiently stabilized, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 7 to the ladder-shaped electrode 3 through the impedance matching device 8, so that the ladder-shaped electrode 3 and the supporting electrode 2 at the ground potential are connected to each other. Plasma 14 is generated to form a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer on the p-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer of the object to be processed 13.

【0035】前記支持電極2の加熱ヒーターによる前記
被処理物13の加熱は、120〜400℃の温度にする
ことが好ましい。
The heating of the object 13 by the heater of the supporting electrode 2 is preferably 120 to 400 ° C.

【0036】前記反応容器1内の圧力を0.1〜5To
rrの範囲に設定することが好ましい。
The pressure in the reaction vessel 1 is set to 0.1 to 5 To.
It is preferable to set it in the range of rr.

【0037】前記第1供給手段5から供給するSi含有
ガスとしてSiH4を用いた場合、このSiH4と前記第
2供給手段11から供給するキャリアガスであるH2
の流量比をH2/SiH4で30〜70倍に設定すること
が好ましい。H2/SiH4の流量比を前記範囲に設定す
ることによって、製膜速度を低下させることなく微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層を製膜することが可
能になる。
When SiH 4 is used as the Si-containing gas supplied from the first supply means 5, the flow rate ratio between this SiH 4 and the carrier gas H 2 supplied from the second supply means 11 is H 2 / It is preferable to set SiH 4 to 30 to 70 times. By setting the H 2 / SiH 4 flow rate ratio within the above range, it becomes possible to form a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer without lowering the film forming rate.

【0038】反応容器1内に供給する原料ガスは、Si
2Cl2、SiHCl3およびSiCl4から選ばれる少
なくとも1つの塩素化ケイ素系化合物ガスをさらに含有
することを許容する。このような塩素化ケイ素系化合物
ガスを原料ガスに添加することによって、前記支持電極
2の加熱ヒーターによる被処理物の透明絶縁性基板を1
20〜300℃の比較的低温の加熱条件の下で(11
0)優先配向性を有する実質的に真性のi型の微結晶シ
リコン層または多結晶シリコン層の製膜をすることが可
能になる。
The source gas supplied into the reaction vessel 1 is Si
It is allowed to further contain at least one silicon chlorinated compound gas selected from H 2 Cl 2 , SiHCl 3 and SiCl 4 . By adding such a chlorinated silicon compound gas to the raw material gas, the transparent insulating substrate of the object to be treated by the heater of the supporting electrode 2 is
Under relatively low temperature heating conditions of 20 to 300 ° C (11
0) It becomes possible to form a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer having a preferred orientation.

【0039】前記塩素化ケイ素系化合物ガスは、前記S
iH4と前記塩素化ケイ素系化合物ガスの合計流量に対
して流量比で1〜80%の範囲にて前記反応容器1に供
給することが好ましい。前記塩素化ケイ素系化合物ガス
の流量比を1%未満にすると、120〜300℃の比較
的低温の加熱条件の下では膜質が良好なi型の微結晶シ
リコン層または多結晶シリコン層の製膜をすることが困
難になる。一方、前記塩素化ケイ素系化合物ガスの流量
比が80%を超えると、i型微結晶シリコン層または多
結晶シリコン層がCl、Cl2等にエッチングされ製膜
速度が低下する、またi型シリコン層がアモルファス化
する虞がある。より好ましい前記塩素化ケイ素系化合物
ガスの流量比は、10%〜40%である。
The silicon chlorinated compound gas is the S
It is preferable that the iH 4 and the silicon chlorinated compound gas are supplied to the reaction vessel 1 at a flow rate ratio of 1 to 80% with respect to the total flow rate. When the flow rate ratio of the silicon chlorinated compound gas is less than 1%, an i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having good film quality is formed under a relatively low temperature heating condition of 120 to 300 ° C. Will be difficult to do. On the other hand, when the flow rate ratio of the silicon chlorinated compound gas exceeds 80%, the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is etched by Cl, Cl 2, etc., and the film formation rate is lowered. The layer may become amorphous. A more preferable flow ratio of the silicon chlorinated compound gas is 10% to 40%.

【0040】前記塩素化ケイ素系化合物ガスの流量比を
1〜80%に設定することによって、(110)優先配
向がより向上され、かつ塩素を1×1018cm-3〜8×
10 20cm-3含有する実質的に真性のi型の微結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層を形成することが可能に
なる。
The flow rate ratio of the silicon chlorinated compound gas is
By setting 1-80%, (110) priority allocation
Direction is improved and chlorine is 1 × 1018cm-3~ 8x
10 20cm-3Containing substantially authentic i-type microcrystalline silly
Capable of forming con-layer or polycrystalline silicon layer
Become.

【0041】(第4工程)i型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層を製膜した後、高周波電力および原
料ガスの供給を停止し、反応容器1内を真空排気する。
つづいて、前記支持電極2に内蔵された加熱ヒーターに
通電し、前記被処理物13を所望温度に加熱する。加熱
ヒーターによる加熱温度が十分安定した後、第2ガス供
給管11からキャリアガスであるH2をガス供給部材9
に供給し、このガス供給部材9の複数のガス吹き出し孔
10から反応容器1内の前記支持電極2に向けて吹き出
し、同時に、第1ガス供給管5から原料ガスであるSi
含有ガス(例えばSiH4)およびn型不純物ガスを前
記はしご型電極3に供給し、このはしご型電極3の複数
のガス吹き出し孔4を通して反応容器1内の前記支持電
極2とはしご型電極3と間の領域に吹き出し、反応容器
1内を所定の圧力に制御する。被処理物13の温度およ
び反応容器1内の圧力が十分安定した後、高周波電源7
から高周波電力をインピーダンス整合器8を通して前記
はしご型電極3に供給することにより、このはしご型電
極3と接地電位とした前記支持電極2との間にプラズマ
14を発生させ、前記被処理物13のi型の微結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層上にn型の微結晶シリコ
ン層または多結晶シリコン層を製膜する。この後、前記
被処理物をプラズマCVD装置の反応容器1から取り出
し、前記n型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン
層上に第2透明電極および裏面電極を順次形成して太陽
電池を製造する。この太陽電池は、透明絶縁性基板側か
ら太陽光のような光を入射させて前記pin構造の微結
晶シリコン層または多結晶シリコン層で光電変換させる
ことにより起電される。
(Fourth Step) After the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is formed, the supply of high frequency power and the raw material gas is stopped and the inside of the reaction vessel 1 is evacuated.
Then, the heater incorporated in the supporting electrode 2 is energized to heat the object to be processed 13 to a desired temperature. After the heating temperature by the heater is sufficiently stabilized, the carrier gas H 2 is supplied from the second gas supply pipe 11 to the gas supply member 9
To the supporting electrode 2 in the reaction vessel 1 from a plurality of gas blowing holes 10 of the gas supply member 9, and at the same time, from the first gas supply pipe 5 as a source gas Si.
A containing gas (for example, SiH 4 ) and an n-type impurity gas are supplied to the ladder-type electrode 3, and the supporting electrode 2 and the ladder-type electrode 3 in the reaction vessel 1 are passed through a plurality of gas blowing holes 4 of the ladder-type electrode 3. The reaction vessel 1 is blown into a region between and the inside of the reaction vessel 1 is controlled to a predetermined pressure. After the temperature of the object to be processed 13 and the pressure in the reaction vessel 1 are sufficiently stabilized, the high frequency power source 7
By supplying high-frequency power from the above through the impedance matching device 8 to the ladder-shaped electrode 3, plasma 14 is generated between the ladder-shaped electrode 3 and the supporting electrode 2 at the ground potential, and the plasma 14 is generated. An n-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer is formed on the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer. Thereafter, the object to be processed is taken out of the reaction container 1 of the plasma CVD apparatus, and the second transparent electrode and the back electrode are sequentially formed on the n-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer to manufacture a solar cell. . This solar cell is generated by injecting light such as sunlight from the transparent insulating substrate side and photoelectrically converting the light in the pin structure microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer.

【0042】前記n型不純物ガスとしては、例えばPH
3等を用いることができる。
As the n-type impurity gas, for example, PH
3 etc. can be used.

【0043】前記第2透明電極は、例えば酸化インジウ
ム錫(ITO)、酸化錫、酸化亜鉛から作られる。
The second transparent electrode is made of, for example, indium tin oxide (ITO), tin oxide or zinc oxide.

【0044】前記裏面電極は、例えばAl、Agから作
られる。
The back electrode is made of, for example, Al or Ag.

【0045】なお、前述した透明絶縁性基板側から光を
入射するタイプの太陽電池の製造において第1透明電極
側からp型、i型、n型の微結晶シリコン層または多結
晶シリコン層を順次製膜してpin構造としたが、n
型、i型、p型の微結晶シリコン層または多結晶シリコ
ン層を順次製膜してnip構造としてもよい。
In manufacturing the solar cell of the type in which light is incident from the transparent insulating substrate side, the p-type, i-type, and n-type microcrystalline silicon layers or polycrystalline silicon layers are sequentially formed from the first transparent electrode side. The film was formed into a pin structure, but n
Type, i-type, and p-type microcrystalline silicon layers or polycrystalline silicon layers may be sequentially formed to have an nip structure.

【0046】また、前記第1透明電極と前記pin構造
またはnip構造を持つ微結晶シリコン層または多結晶
シリコン層との間に、p、i、nの配列が前記微結晶シ
リコン層または多結晶シリコン層と同様なpin構造ま
たはnip構造を持つアモルファスシリコン層を配置す
ることを許容する。
The arrangement of p, i, and n between the first transparent electrode and the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer having the pin structure or the nip structure is the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer. It is allowed to place an amorphous silicon layer having a pin structure or a nip structure similar to the layer.

【0047】さらに、本発明において第2透明電極側か
ら光を入射するタイプの太陽電池の製造方法にも同様に
適用することができる。この太陽電池の製造において、
第1透明電極側からn型、i型、p型の微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層を順次製膜してnip構造と
したり、p型、i型、n型の微結晶シリコン層または多
結晶シリコン層を順次製膜してpin構造としたり、い
ずれでもよい。また、前記nip構造またはpin構造
を持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層と前記
第2透明電極との間に、p、i、nの配列が前記微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層と同様なnip構造
またはpin構造を持つアモルファスシリコン層を配置
することを許容する。
Further, the present invention can be similarly applied to a method of manufacturing a solar cell of the type in which light is incident from the second transparent electrode side in the present invention. In the production of this solar cell,
An n-type, i-type, p-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer is sequentially formed from the first transparent electrode side to form a nip structure, or a p-type, i-type, n-type microcrystalline silicon layer or a polycrystal silicon layer is formed. A crystalline silicon layer may be sequentially formed to have a pin structure, or any of them may be used. The arrangement of p, i, and n between the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer having the nip structure or the pin structure and the second transparent electrode is the same as that of the microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer. It is allowed to dispose an amorphous silicon layer having a proper nip structure or a pin structure.

【0048】以上、前述した光電変換素子の製造におい
て図1および図2に示すプラズマCVD装置を用いて支
持電極2に基板を有する被処理物13を支持させ、ガス
排気管12を通して排気し、前記被処理物13を加熱
し、原料ガスであるSi含有ガス(例えばSiH4)を
第1ガス供給管5およびはしご型電極3のガス吹き出し
孔4から前記支持電極2の被処理物13に向けて吹き出
すと共にキャリアガスであるH2を前記はしご型電極3
背面の第2ガス供給管11およびガス供給部材9のガス
吹き出し孔10から前記支持電極2の被処理物13に向
けて吹き出し、高周波電源7から前記はしご型電極3に
高周波電力を供給して接地電位の前記支持電極2との間
に浮遊微粒子の量が著しく少ないプラズマ14を発生さ
せることができ、前記被処理物13表面への微粒子の取
り込みを著しく低減できる。このため、微粒子の取り込
み量が少なく、欠陥が少ない良好な膜質を有し、かつ均
一な膜厚を有する実質的に真性のi型の微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層を製膜することが可能にな
る。その結果、高い光電変換効率を示す光電変換素子を
製造することができる。
As described above, in the production of the photoelectric conversion element described above, the workpiece 13 having the substrate is supported on the supporting electrode 2 by using the plasma CVD apparatus shown in FIGS. 1 and 2, and is exhausted through the gas exhaust pipe 12. The object 13 to be processed is heated, and the Si-containing gas (for example, SiH 4 ) that is a raw material gas is directed from the first gas supply pipe 5 and the gas blowing hole 4 of the ladder-type electrode 3 toward the object 13 to be processed of the support electrode 2. At the same time as being blown out, H 2 which is a carrier gas is supplied to the ladder type electrode 3
The second gas supply pipe 11 on the rear surface and the gas supply holes 9 of the gas supply member 9 blow out toward the object 13 to be processed of the supporting electrode 2, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 7 to the ladder-shaped electrode 3 to be grounded. It is possible to generate a plasma 14 having a remarkably small amount of suspended fine particles between the support electrode 2 and the electric potential, and it is possible to remarkably reduce the incorporation of fine particles into the surface of the object 13 to be processed. Therefore, it is possible to form a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer having a small amount of fine particles taken in, a good film quality with few defects, and a uniform film thickness. It will be possible. As a result, it is possible to manufacture a photoelectric conversion element exhibiting high photoelectric conversion efficiency.

【0049】また、原料ガスであるSi含有ガス(例え
ばSiH4)を第1ガス供給管5から、キャリアガスで
あるH2を第2ガス供給管11からそれぞれ分けて供給
し、はしご型電極3と接地電位とした前記支持電極2と
の間にプラズマ14を発生させることによって、前記i
型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を(11
0)優先配向させることができ、より高い光電変換効率
を有する光電変換素子を製造することができる。
The Si-containing gas (for example, SiH 4 ) which is a raw material gas is separately supplied from the first gas supply pipe 5, and the H 2 which is a carrier gas is separately supplied from the second gas supply pipe 11. By generating a plasma 14 between the supporting electrode 2 and the supporting electrode 2 having a ground potential, the i
Type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer (11
0) Preferential orientation can be performed, and a photoelectric conversion element having higher photoelectric conversion efficiency can be manufactured.

【0050】さらに、第1ガス供給管5からSiH4
SiH2Cl2、SiHCl3およびSiCl4から選ばれ
る少なくとも1つの塩素化ケイ素系化合物ガスとの混合
ガスを原料ガスとしてはしご型電極3を経由して支持電
極2に支持された被処理物13に向けて供給し、支持電
極2とはしご型電極3との間にプラズマ14を発生させ
ることによって、120〜300℃の比較的低温の加熱
条件の下で(110)優先配向性がより一層高い実質的
に真性のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン
層を製膜することが可能になる。その結果、さらに高い
光電変換効率を示す光電変換素子を製造することができ
る。
Further, the ladder type electrode 3 is fed from the first gas supply pipe 5 with a mixed gas of SiH 4 and at least one silicon chlorinated compound gas selected from SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 and SiCl 4 as a source gas. It is supplied toward the object to be treated 13 supported by the supporting electrode 2 via the plasma, and plasma 14 is generated between the supporting electrode 2 and the ladder-shaped electrode 3, thereby heating at a relatively low temperature of 120 to 300 ° C. Under the conditions, it becomes possible to form a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer having a higher (110) preferential orientation. As a result, it is possible to manufacture a photoelectric conversion element having a higher photoelectric conversion efficiency.

【0051】[0051]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0052】(実施例1)この実施例1では、透明絶縁
性基板側から光を入射するタイプでpin構造が微結晶
シリコンからなる太陽電池の製造工程を図3を参照して
説明する。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, a manufacturing process of a solar cell of a type in which light is incident from the transparent insulating substrate side and having a pin structure made of microcrystalline silicon will be described with reference to FIG.

【0053】まず、光透過を有する50mm×50mm
×1mmのソーダライムガラスからなる透明絶縁性基板
21上に酸化錫(SnO2)とこれよりも薄い酸化亜鉛
(ZnO)の二膜層からなる第1透明電極22を形成し
た。
First, 50 mm × 50 mm having light transmission
On the transparent insulating substrate 21 made of soda lime glass having a size of 1 mm, the first transparent electrode 22 made of a two-layer film of tin oxide (SnO 2 ) and zinc oxide (ZnO) thinner than the tin oxide (SnO 2 ) was formed.

【0054】次いで、前述した図1に示すプラズマCV
D装置における反応容器1内の支持電極2に前記透明電
極22が形成された透明絶縁性基板21を被処理物13
として保持させた後、図示しない真空ポンプを作動して
排気管12を通して前記反応容器1内を1×10 8
orr以下に真空排気した。つづいて、前記支持電極2
に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物13
の基板を160℃に加熱した。加熱ヒーターによる加熱
温度が十分安定した後、第2ガス供給管11からキャリ
アガスであるH2をガス供給部材9に供給し、このガス
供給部材9の複数のガス吹き出し孔10から反応容器1
内の前記支持電極2に向けて吹き出し、同時に、第1ガ
ス供給管5から原料ガスであるSiH4およびB26
前記はしご型電極3に供給し、このはしご型電極3の複
数のガス吹き出し孔4を通して反応容器1内の前記支持
電極2とはしご型電極3と間の領域に吹き出し、反応容
器1内を500mTorrの圧力に制御した。被処理物
13の基板21の温度および反応容器1内の圧力が十分
安定した後、高周波電源7からの高周波電力をインピー
ダンス整合器8を通してはしご型電極3に供給すること
により、このはしご型電極3と接地電位とした前記支持
電極2との間にプラズマ14を発生させ、前記支持電極
2に支持された前記被処理物13の第1透明電極22上
に厚さ30nmのp型微結晶シリコン層23を製膜し
た。
Next, the plasma CV shown in FIG.
The transparent insulating substrate 21 having the transparent electrode 22 formed on the supporting electrode 2 in the reaction vessel 1 of the D apparatus is processed 13
After holding as, the reaction vessel 1 in the 1 × 10 through the exhaust pipe 12 by operating the vacuum pump (not shown) - 8 T
The chamber was evacuated to below orr. Next, the supporting electrode 2
The heating heater built in the heater is energized, and the workpiece 13
The substrate was heated to 160 ° C. After the heating temperature by the heater is sufficiently stabilized, the carrier gas H 2 is supplied to the gas supply member 9 from the second gas supply pipe 11, and the reaction container 1 is supplied from the plurality of gas blowing holes 10 of the gas supply member 9.
The gas is blown toward the supporting electrode 2 inside, and at the same time, SiH 4 and B 2 H 6 which are raw material gases are supplied from the first gas supply pipe 5 to the ladder type electrode 3, and a plurality of gases of the ladder type electrode 3 are supplied. The pressure inside the reaction vessel 1 was controlled to 500 mTorr by blowing out through the blow-out hole 4 to a region between the supporting electrode 2 and the ladder-type electrode 3 in the reaction vessel 1. After the temperature of the substrate 21 of the object to be processed 13 and the pressure in the reaction vessel 1 are sufficiently stabilized, the high frequency power from the high frequency power source 7 is supplied to the ladder type electrode 3 through the impedance matching device 8 to make the ladder type electrode 3 Plasma is generated between the support electrode 2 and the support electrode 2 at the ground potential, and a p-type microcrystalline silicon layer having a thickness of 30 nm is formed on the first transparent electrode 22 of the workpiece 13 supported by the support electrode 2. 23 was formed into a film.

【0055】次いで、p型の微結晶シリコン層23を製
膜した後、高周波電力および原料ガスの供給を停止し、
反応容器1内を真空排気した後、下記条件で厚さ1.5
μmの実質的に真性のi型微結晶シリコン層24を製膜
した。
Next, after the p-type microcrystalline silicon layer 23 is formed, the supply of high frequency power and source gas is stopped,
After evacuating the inside of the reaction vessel 1, a thickness of 1.5 is obtained under the following conditions.
A substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer 24 having a thickness of μm was formed.

【0056】・基板温度:180℃、 ・圧力:1Torr、 ・はしご型電極−基板間隔:15mm、 ・高周波電力:10W、 ・第1ガス供給管5から供給される原料ガス流量:モノ
シランガス(SiH4)5sccm、 ・第2ガス供給管11から供給されるキャリアガス流
量:水素ガス(H2)300sccm。
-Substrate temperature: 180 ° C-Pressure: 1 Torr-Ladder-type electrode-Substrate spacing: 15 mm-High frequency power: 10 W-Flow rate of source gas supplied from the first gas supply pipe 5: Monosilane gas (SiH 4 ) 5 sccm, flow rate of carrier gas supplied from the second gas supply pipe 11: hydrogen gas (H 2 ) 300 sccm.

【0057】次いで、i型微結晶シリコン層24の製膜
後、高周波電力および原料ガスの供給を停止し、反応容
器1内を排気管12を通して前記反応容器1内を1×1
8Torr以下に真空排気した。つづいて、支持電
極2に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物
13の基板21を160℃に加熱した。加熱ヒーターに
よる加熱温度が十分安定した後、第2ガス供給管11か
らキャリアガスであるH2をガス供給部材9に供給し、
このガス供給部材9の複数のガス吹き出し孔10から反
応容器1内の前記支持電極2に向けて吹き出し、同時
に、第1ガス供給管5から原料ガスであるSiH4およ
びPH3を前記はしご型電極3に供給し、このはしご型
電極3の複数のガス吹き出し孔4を通して反応容器1内
の前記支持電極2とはしご型電極3と間の領域に吹き出
し、反応容器1内を700mTorrの圧力に制御し
た。被処理物13の基板21の温度および反応容器1内
の圧力が十分安定した後、高周波電源7から高周波電力
をインピーダンス整合器8を通してはしご型電極3に供
給することにより、このはしご型電極3と接地電位とし
た前記支持電極2との間にプラズマ14を発生させ、前
記支持電極2に支持された前記被処理物13のi型の微
結晶シリコン層24上にn型の微結晶シリコン層25を
製膜した。この後、前記被処理物13をプラズマCVD
層の反応容器1から取り出し、前記n型微結晶シリコン
層25に酸化インジウム(ITO)からなる第2透明電
極26およびAlからなる裏面電極27を順次形成して
図3に示す太陽電池を製造した。
Next, the film formation of the i-type microcrystalline silicon layer 24
After that, supply of high-frequency power and raw material gas is stopped, and the reaction volume
The inside of the reactor 1 is passed through the exhaust pipe 12 and the inside of the reaction vessel 1 is 1 × 1.
0 8It was evacuated below Torr. Next, supporting electricity
The heating heater built in the pole 2 is energized to generate the object to be treated.
The substrate 21 of No. 13 was heated to 160 ° C. For heating heater
After the heating temperature is sufficiently stabilized by the second gas supply pipe 11
H which is a carrier gas2Is supplied to the gas supply member 9,
From the plurality of gas blowing holes 10 of this gas supply member 9,
At the same time, blow out toward the supporting electrode 2 in the reaction container 1.
From the first gas supply pipe 5 to the source gas SiHFourAnd
And PH3Is supplied to the ladder-shaped electrode 3 and the ladder-shaped electrode 3
Inside the reaction container 1 through a plurality of gas blowing holes 4 of the electrode 3.
Blown out into the area between the supporting electrode 2 and the ladder-shaped electrode 3 of
Then, the pressure inside the reaction vessel 1 is controlled to 700 mTorr.
It was The temperature of the substrate 21 of the workpiece 13 and the inside of the reaction container 1
After the pressure of is sufficiently stabilized, the high frequency power is supplied from the high frequency power supply 7.
To the ladder type electrode 3 through the impedance matching device 8.
By supplying this, the ladder type electrode 3 and the ground potential
The plasma 14 is generated between the support electrode 2 and
The i-type fine particles of the object to be processed 13 supported by the supporting electrode 2
An n-type microcrystalline silicon layer 25 is formed on the crystalline silicon layer 24.
The film was formed. Then, the object to be processed 13 is subjected to plasma CVD.
Of the n-type microcrystalline silicon taken out from the reaction container 1 of the layer
The layer 25 has a second transparent electrode made of indium oxide (ITO).
The pole 26 and the back electrode 27 made of Al are sequentially formed.
The solar cell shown in FIG. 3 was manufactured.

【0058】(比較例1)前述した図4に示すプラズマ
CVD装置を用いてi型の微結晶シリコン層を下記条件
で製膜した。
Comparative Example 1 An i-type microcrystalline silicon layer was formed under the following conditions using the plasma CVD apparatus shown in FIG.

【0059】・基板サイズ:50mm×50mm×1m
m、 ・基板温度:180℃、 ・圧力:1Torr、 ・平行平板電極−基板間間隔(d):15mm、 ・高周波電力:30W、 ・ガス流量:モノシランガス(SiH4)5sccm、 水素ガス(H2)300sccm、 ・膜厚:1.5μm。
Substrate size: 50 mm x 50 mm x 1 m
m, substrate temperature: 180 ° C., pressure: 1 Torr, parallel plate electrode-substrate spacing (d): 15 mm, high frequency power: 30 W, gas flow rate: monosilane gas (SiH 4 ) 5 sccm, hydrogen gas (H 2 ) 300 sccm, -Film thickness: 1.5 μm.

【0060】(比較例2)前述した図4に示すプラズマ
CVD装置を用いてi型の微結晶シリコン層を下記条件
で製膜した。
(Comparative Example 2) An i-type microcrystalline silicon layer was formed under the following conditions using the plasma CVD apparatus shown in FIG.

【0061】・基板サイズ:50mm×50mm×1m
m、 ・基板温度:180℃、 ・圧力:1Torr、 ・平行平板電極−基板間間隔(d):30mm、 ・高周波電力:30W、 ・ガス流量:モノシランガス(SiH4)5sccm、 水素ガス(H2)300sccm、 ・膜厚:1.5μm。
Substrate size: 50 mm x 50 mm x 1 m
m, substrate temperature: 180 ° C., pressure: 1 Torr, parallel plate electrode-substrate spacing (d): 30 mm, high frequency power: 30 W, gas flow rate: monosilane gas (SiH 4 ) 5 sccm, hydrogen gas (H 2 ) 300 sccm, -Film thickness: 1.5 μm.

【0062】実施例1および比較例1,2において製膜
したi型の微結晶シリコン層について、直径5μm以上
の微粒子状生成物の存在密度、中心部分の40mm×4
0mmの範囲内での膜厚分布およびX線回折法で(22
0)/(111)配向比を測定した。ここで、配向比と
は、θ−2θ法で計測したX線回折ピークのうち、(2
20)面により回折した強度の、(111)面により回
折した強度に対する比で表す。その結果、下記表1に示
す。
Regarding the i-type microcrystalline silicon layer formed in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the existence density of fine particle products having a diameter of 5 μm or more, 40 mm × 4 in the central portion
The film thickness distribution in the range of 0 mm and (22
The 0) / (111) orientation ratio was measured. Here, the orientation ratio is (2) out of X-ray diffraction peaks measured by the θ-2θ method.
It is represented by the ratio of the intensity diffracted by the (20) plane to the intensity diffracted by the (111) plane. The results are shown in Table 1 below.

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】前記表1から明らかなように実施例1によ
り製膜された実質的に真性のi型の微結晶シリコン層
は、微粒子に起因する欠陥密度が低く、かつ均一な膜厚
を有し、さらに高い(220)/(111)配向比を有
することがわかる。
As is clear from Table 1 above, the substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer formed according to Example 1 has a low defect density due to fine particles and a uniform film thickness. , It has a higher (220) / (111) orientation ratio.

【0065】これに対し、平行平板電極−基板間間隔
(d)を15mmに設定した比較例1により製膜された
i型の微結晶シリコン層は、微粒子に起因する欠陥密度
が低いものの、膜厚が不均一で、さらに(220)/
(111)配向比も低いことがわかる。
On the other hand, the i-type microcrystalline silicon layer formed according to Comparative Example 1 in which the distance (d) between the parallel plate electrodes and the substrate was set to 15 mm, although the defect density due to the fine particles was low, The thickness is uneven, and (220) /
It can be seen that the (111) orientation ratio is also low.

【0066】一方、平行平板電極−基板間間隔(d)を
30mmと比較例1に比べて長くした比較例2により製
膜されたi型の微結晶シリコン層は、均一な膜厚を有す
るものの、微粒子に起因する欠陥密度が高く、さらに
(220)/(111)配向比も低いことがわかる。
On the other hand, the i-type microcrystalline silicon layer formed in Comparative Example 2 in which the distance (d) between the parallel plate electrodes and the substrate was 30 mm, which was longer than that in Comparative Example 1, had a uniform film thickness. It can be seen that the defect density due to the fine particles is high and the (220) / (111) orientation ratio is also low.

【0067】さらに、本実施例1により得られた太陽電
池の光電変換効率は、図4に示すプラズマCVD装置を
用いてi型の微結晶シリコン層を製膜した比較例1の太
陽電池に比べて1.072倍であった。
Furthermore, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell obtained in this Example 1 is higher than that of the solar cell of Comparative Example 1 in which an i-type microcrystalline silicon layer is formed by using the plasma CVD apparatus shown in FIG. Was 1.072 times.

【0068】(実施例2)図1に示すプラズマCVD装
置を用いてi型微結晶シリコン層を下記条件で製膜した
以外、実施例1と同様な方法により太陽電池を製造し
た。
Example 2 A solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the i-type microcrystalline silicon layer was formed under the following conditions using the plasma CVD apparatus shown in FIG.

【0069】・基板温度:180℃、 ・圧力:1Torr、 ・はしご型電極−基板間隔(d):15mm、 ・高周波電力:10W、 ・第1ガス供給管5から供給される原料ガス流量:モノ
シランガス(SiH4)4sccm、ジクロロシランガ
ス(SiH2Cl2)1sccm([モノシランガス+ジ
クロロシランガス]の合計流量に対する流量比で20
%) ・第2ガス供給管11から供給されるキャリアガス流
量:水素ガス(H2)300sccm。
Substrate temperature: 180 ° C., Pressure: 1 Torr, Ladder electrode-Substrate spacing (d): 15 mm, High frequency power: 10 W, Raw gas flow rate supplied from the first gas supply pipe 5: Monosilane gas (SiH 4 ) 4 sccm, dichlorosilane gas (SiH 2 Cl 2 ) 1 sccm ([monosilane gas + dichlorosilane gas] at a flow rate ratio of 20 to the total flow rate)
%)-Flow rate of carrier gas supplied from the second gas supply pipe 11: hydrogen gas (H 2 ) 300 sccm.

【0070】・膜厚:1.5μm。Film thickness: 1.5 μm.

【0071】実施例2において製膜した実質的に真性の
i型の微結晶シリコン層について、直径5μm以上の微
粒子状生成物の存在密度、中心部分の40mm×40m
mの範囲内での膜厚分布およびX線回折法で(220)
/(111)配向比を測定した。その結果、微粒子状生
成物の存在密度は7.5個/mm2、膜厚分布は±5
%、(220)/(111)配向比は26で、実施例1
に比べて高配向性のi型の微結晶シリコン層を製膜でき
ることがわかる。
Regarding the substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer formed in Example 2, the existence density of fine particle products having a diameter of 5 μm or more, 40 mm × 40 m in the central portion
film thickness distribution within m and X-ray diffraction (220)
The / (111) orientation ratio was measured. As a result, the existence density of the fine particle product was 7.5 particles / mm 2 , and the film thickness distribution was ± 5.
%, The (220) / (111) orientation ratio was 26, and
It can be seen that a highly oriented i-type microcrystalline silicon layer can be formed as compared with the above.

【0072】また、本実施例2により得られた太陽電池
の光電変換効率は、前述した図4に示すプラズマCVD
装置を用いてi型の微結晶シリコン層を製膜した比較例
1の太陽電池に比べて1.097倍であった。
Further, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell obtained in the second embodiment is the plasma CVD shown in FIG.
It was 1.097 times that of the solar cell of Comparative Example 1 in which an i-type microcrystalline silicon layer was formed using the apparatus.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、製
膜時に膜中に取り込まれる微粒子量の低減と膜厚の均一
化を両立し、欠陥の少ない膜質が良好で、均一な膜厚を
有する所望の膜を製膜することが可能なプラズマCVD
装置を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to reduce the amount of fine particles incorporated in the film during film formation and to make the film thickness uniform, and to obtain a uniform film having a good quality with few defects. Plasma CVD capable of forming a desired film having a certain thickness
A device can be provided.

【0074】本発明によれば、pin構造またはnip
構造を持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を
有する光電変換素子の製造において、少なくとも実質的
に真性のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン
層の製膜中に取り込まれる微粒子の量を著しく低減する
と共にその厚さを均一化でき、さらに前記i型の微結晶
シリコン層または多結晶シリコン層を(110)優先配
向させることを可能にし、光電変換効率が向上された光
電変換素子の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, the pin structure or nip
In manufacturing a photoelectric conversion element having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a structure, the amount of fine particles to be incorporated into the film formation of at least substantially i-type i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer Manufacture of a photoelectric conversion element having a significantly reduced thickness, a uniform thickness, and (110) preferential orientation of the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer, which has improved photoelectric conversion efficiency. A method can be provided.

【0075】本発明によれば、pin構造またはnip
構造を持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を
有し、少なくとも実質的に真性のi型の微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層の製膜中に取り込まれる微粒
子の量を著しく低減され、かつその厚さを均一化でき、
さらに前記i型の微結晶シリコン層または多結晶シリコ
ン層をより一層効果的に(110)優先配向され、光電
変換効率が向上された光電変換素子を提供することがで
きる。
According to the present invention, the pin structure or nip
Having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a structure, the amount of fine particles taken into the film of the at least substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer is significantly reduced, and Its thickness can be made uniform,
Further, it is possible to provide a photoelectric conversion element in which the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is (110) preferentially oriented more effectively, and the photoelectric conversion efficiency is improved.

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

【図1】本発明の第1実施形態のプラズマCVD装置を
示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に組み込まれたはしご型電極を示す平面
図。
FIG. 2 is a plan view showing a ladder-type electrode incorporated in FIG.

【図3】本発明の実施例1で製造された太陽電池の構造
を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the solar cell manufactured in Example 1 of the present invention.

【図4】従来のプラズマCVD装置を示す概略図。FIG. 4 is a schematic view showing a conventional plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応容器、 2…支持電極、 3…はしご型電極、 4,10…ガス吹き出し孔、 5…第1ガス供給管、 6…絶縁管、 7…高周波電源、 8…インピーダンス整合器、 9…ガス供給部材、 11…第2ガス供給管、 12…排気管、 13…被処理物、 14…プラズマ、 21…透明絶縁性基板、 22…第1透明電極、 23…p型微結晶シリコン層、 24…i型微結晶シリコン層、 25…n型微結晶シリコン層、 26…第2透明電極、 27…裏面電極。 1 ... Reaction vessel, 2 ... Support electrodes, 3 ... Ladder type electrode, 4, 10 ... Gas blowing holes, 5 ... First gas supply pipe, 6 ... Insulation tube, 7. High frequency power supply, 8 ... Impedance matching device, 9 ... Gas supply member, 11 ... Second gas supply pipe, 12 ... Exhaust pipe, 13 ... Object to be processed, 14 ... Plasma, 21 ... Transparent insulating substrate, 22 ... First transparent electrode, 23 ... p-type microcrystalline silicon layer, 24 ... i-type microcrystalline silicon layer, 25 ... n-type microcrystalline silicon layer, 26 ... second transparent electrode, 27 ... Back electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 要治 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地 1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所 内 (72)発明者 森田 章二 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地 1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平11−121381(JP,A) 特開 平7−330488(JP,A) 特開2001−77029(JP,A) 特開2000−277439(JP,A) 特開 平6−260434(JP,A) 特開2000−232073(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/509 H01L 31/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kaiji Nakano 1-8, Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Institute (72) Inventor, Shoji Morita, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Kochiura 1-chome 8 1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Basic Technology Research Laboratory (56) Reference JP-A-11-121381 (JP, A) JP-A-7-330488 (JP, A) JP-A-2001-77029 (JP, A) JP 2000-277439 (JP, A) JP 6-260434 (JP, A) JP 2000-232073 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 C23C 16/509 H01L 31/04

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 反応容器と、 前記反応容器内に配置され、加熱用ヒーターを内蔵し、
被処理物を支持すると共に接地電位とした支持電極と、 前記反応容器内に前記支持電極と所望の距離隔てて平行
に配置され、前記支持電極側に複数のガス吹き出し孔が
開口された中空棒を組み合わせたはしご型電極と、 前記はしご型電極に高周波電力を供給するための高周波
電源と、 前記はしご型電極に絶縁管を介して連結され、原料ガス
を供給するための第1ガス供給手段と、 前記反応容器内に前記支持電極と反対側の前記はしご型
電極側に配置され、前記支持電極側にキャリアガスを供
給するための第2ガス供給手段と、 前記反応容器内のガスを排気するためのガス排気手段
と、を具備したことを特徴とするプラズマCVD装置。
1. A reaction vessel, and a heating heater which is arranged in the reaction vessel and has a heater for heating.
A support electrode that supports the object to be processed and is at ground potential, and a hollow rod that is arranged in parallel in the reaction vessel at a desired distance from the support electrode and has a plurality of gas blowing holes on the support electrode side. A ladder-shaped electrode, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the ladder-shaped electrode, and a first gas supply means for supplying a source gas, which is connected to the ladder-shaped electrode through an insulating pipe. A second gas supply means arranged in the reaction vessel on the side of the ladder-type electrode opposite to the support electrode, for supplying a carrier gas to the support electrode side, and exhausting the gas in the reaction vessel And a gas evacuation unit for the purpose of providing a plasma CVD apparatus.
【請求項2】 前記支持電極に支持された被処理物表面
と前記はしご型電極との距離は、10〜20mmである
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマCVD装置。
2. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the distance between the surface of the object to be processed supported by the supporting electrode and the ladder electrode is 10 to 20 mm.
【請求項3】 基板上にpin構造またはnip構造を
持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を有する
光電変換素子を製造するに際し、 前記pin構造またはnip構造を持つ微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層のうち、少なくとも実質的に
真性のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン層
は、請求項1記載のプラズマCVD装置における反応容
器内の支持電極に前記基板を有する被処理物を支持さ
せ、前記反応容器内のガスをガス排気手段により排気
し、前記支持電極の加熱ヒーターにより前記被処理物を
加熱し、原料ガスであるSi含有ガスを第1ガス供給手
段およびはしご型電極のガス吹き出し孔から前記支持電
極の被処理物に向けて供給すると共にキャリアガスであ
るH2を前記はしご型電極背面の第2ガス供給手段から
前記支持電極の被処理物に向けて供給し、高周波電源か
ら前記はしご型電極に高周波電力を供給して接地電位の
前記支持電極との間でプラズマを発生させて製膜される
ことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
3. When manufacturing a photoelectric conversion device having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure on a substrate, a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having the pin structure or the nip structure is produced. The at least substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer among the layers causes a support electrode in a reaction container in the plasma CVD apparatus according to claim 1 to support an object to be processed having the substrate. The gas in the reaction vessel is exhausted by a gas exhaust unit, the object to be processed is heated by a heater of the supporting electrode, and a Si-containing gas as a raw material gas is blown out by a first gas supply unit and a ladder-type electrode. The H 2 as a carrier gas is supplied from the hole toward the object to be processed of the supporting electrode, and the second gas is supplied on the back surface of the ladder-shaped electrode. Supply to the object to be treated of the supporting electrode from the means, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power source to the ladder-shaped electrode to generate plasma between the supporting electrode at the ground potential and to form a film. A method for manufacturing a characteristic photoelectric conversion element.
【請求項4】 少なくともi型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層の製膜において、前記第1供給手段
から供給する前記Si含有ガスは、SiH4であること
を特徴とする請求項3記載の光電変換素子の製造方法。
4. The film containing at least an i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer, wherein the Si-containing gas supplied from the first supply means is SiH 4. Manufacturing method of photoelectric conversion element.
【請求項5】 基板上にpin構造またはnip構造を
持つ微結晶シリコン層または多結晶シリコン層を有する
光電変換素子を製造するに際し、 前記pin構造またはnip構造を持つ微結晶シリコン
層または多結晶シリコン層のうち、少なくとも実質的に
真性のi型の微結晶シリコン層または多結晶シリコン層
は、請求項1記載のプラズマCVD装置における反応容
器内の支持電極に前記基板を有する被処理物を支持さ
せ、前記反応容器内のガスをガス排気手段により排気
し、前記支持電極の加熱ヒーターにより前記被処理物を
加熱し、原料ガスであるSiH4とSiH2Cl2、Si
HCl3およびSiCl4から選ばれる少なくとも1つの
塩素化ケイ素系化合物ガスとを第1ガス供給手段および
はしご型電極のガス吹き出し孔から前記支持電極の被処
理物に向けて供給すると共にキャリアガスであるH2
前記はしご型電極背面の第2ガス供給手段から前記支持
電極の被処理物に向けて供給し、高周波電源から前記は
しご型電極に高周波電力を供給して接地電位の前記支持
電極との間でプラズマを発生させて製膜されることを特
徴とする光電変換素子の製造方法。
5. When manufacturing a photoelectric conversion element having a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having a pin structure or a nip structure on a substrate, a microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer having the pin structure or the nip structure is produced. The at least substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer or polycrystalline silicon layer among the layers causes a support electrode in a reaction container in the plasma CVD apparatus according to claim 1 to support an object to be processed having the substrate. The gas in the reaction vessel is exhausted by a gas exhaust means, the object to be processed is heated by the heater of the supporting electrode, and SiH 4 and SiH 2 Cl 2 , which are raw material gases, Si
At least one silicon chlorinated compound gas selected from HCl 3 and SiCl 4 is supplied to the object to be treated of the supporting electrode from the gas supply holes of the first gas supply means and the ladder-shaped electrode, and is also a carrier gas. H 2 is supplied from the second gas supply means on the back surface of the ladder-shaped electrode toward the object to be processed of the supporting electrode, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power source to the ladder-shaped electrode so that the H 2 and A method for producing a photoelectric conversion element, characterized in that plasma is generated between the layers to form a film.
【請求項6】 少なくとも前記i型の微結晶シリコン層
または多結晶シリコン層の製膜において、前記支持電極
の加熱ヒーターにより120〜400℃の温度に加熱す
ることを特徴とする請求項3または5記載の光電変換素
子の製造方法。
6. The film formation of at least the i-type microcrystalline silicon layer or the polycrystalline silicon layer is heated to a temperature of 120 to 400 ° C. by a heater of the supporting electrode. A method for manufacturing the described photoelectric conversion element.
【請求項7】 少なくともi型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層の製膜において、前記反応容器の圧
力を0.1〜5Torrの範囲に設定することを特徴と
する請求項3または5記載の光電変換素子の製造方法。
7. The film formation of at least an i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer, wherein the pressure in the reaction vessel is set in the range of 0.1 to 5 Torr. Manufacturing method of photoelectric conversion element.
【請求項8】 少なくともi型の微結晶シリコン層また
は多結晶シリコン層の製膜において、前記第1供給手段
から供給する原料ガスであるSiH4と前記第2供給手
段から供給するキャリアガスであるH2との流量比をH2
/SiH4で30〜70倍に設定することを特徴とする
請求項4または5記載の光電変換素子の製造方法。
8. In the film formation of at least an i-type microcrystalline silicon layer or a polycrystalline silicon layer, SiH 4 which is a raw material gas supplied from the first supply means and carrier gas which is supplied from the second supply means. the flow ratio of H 2 H 2
The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 4 or 5, wherein the ratio is set to 30 to 70 times with / SiH 4 .
【請求項9】 前記塩素化ケイ素系化合物ガスは、前記
SiH4と前記塩素化ケイ素系化合物ガスの合計流量に
対して流量比で1〜80%の範囲にて前記反応容器に供
給されることを特徴とする請求項5記載の光電変換素子
の製造方法。
9. The chlorinated silicon compound gas is supplied to the reaction vessel at a flow rate ratio of 1 to 80% with respect to the total flow rate of the SiH 4 and the chlorinated silicon compound gas. 6. The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 5.
【請求項10】 請求項3〜9のいずれかの方法で製造
したことを特徴とする光電変換素子。
10. A photoelectric conversion element manufactured by the method according to claim 3.
【請求項11】 請求項3〜9のいずれかの方法で製造
したpin型ユニット、もしくはnip型ユニットを少
なくとも1組含むことを特徴とするタンデム型光電変換
素子。
11. A tandem-type photoelectric conversion element comprising at least one set of a pin-type unit or a nip-type unit manufactured by the method according to any one of claims 3 to 9.
JP2001395260A 2001-12-26 2001-12-26 Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element Expired - Fee Related JP3513505B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001395260A JP3513505B2 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001395260A JP3513505B2 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003197542A JP2003197542A (en) 2003-07-11
JP3513505B2 true JP3513505B2 (en) 2004-03-31

Family

ID=27601728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001395260A Expired - Fee Related JP3513505B2 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3513505B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149615A2 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Applied Materials, Inc. Hybrid hotwire chemical vapor deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition method and apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4388287B2 (en) * 2003-02-12 2009-12-24 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and high-frequency power supply apparatus
WO2006049003A1 (en) * 2004-11-04 2006-05-11 Kaneka Corporation Process for producing thin-film photoelectric converter
US10480070B2 (en) * 2016-05-12 2019-11-19 Versum Materials Us, Llc Delivery container with flow distributor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149615A2 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Applied Materials, Inc. Hybrid hotwire chemical vapor deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition method and apparatus
WO2011149615A3 (en) * 2010-05-24 2012-02-02 Applied Materials, Inc. Hybrid hotwire chemical vapor deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003197542A (en) 2003-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7648892B2 (en) Methods and apparatus for depositing a microcrystalline silicon film for photovoltaic device
JP5309426B2 (en) Microcrystalline silicon film forming method and solar cell
US7741144B2 (en) Plasma treatment between deposition processes
JP5570528B2 (en) Deposited film forming equipment
KR20130055582A (en) Method and apparatus for remote plasma source assisted silicon-containing film deposition
JPH0559841B2 (en)
JP4183688B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device
GB2043042A (en) Production of semiconductor bodies made of amorphous silicon
US5487786A (en) Plasma chemical vapor deposition device capable of suppressing generation of polysilane powder
JP2001332749A (en) Method for forming semiconductor thin film and amorphous silicon solar cell element
JP3513505B2 (en) Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element
WO2011099205A1 (en) Film formation device
JP3513504B2 (en) Plasma CVD apparatus, photoelectric conversion element, and method of manufacturing photoelectric conversion element
JP3697199B2 (en) Solar cell manufacturing method and solar cell
WO2011114551A1 (en) Solar cell and method for manufacturing same
JP3513503B2 (en) Surface treatment apparatus, photoelectric conversion element, and method for manufacturing photoelectric conversion element
JPH11135814A (en) Amorphous silicon solar cell
JPH0620038B2 (en) Plasma gas phase reactor
JP2670561B2 (en) Film formation method by plasma vapor phase reaction
JPH0313737B2 (en)
JP4463375B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
JP5482937B2 (en) Manufacturing method of solar cell
JP2728874B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
JPH0134926B2 (en)
JP2002217114A (en) Method and apparatus for manufacturing silicon based thin film, and photovoltaic device and method for manufacturing it

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040109

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080116

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120116

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140116

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees