JPH0134926B2 - - Google Patents
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- JPH0134926B2 JPH0134926B2 JP56045957A JP4595781A JPH0134926B2 JP H0134926 B2 JPH0134926 B2 JP H0134926B2 JP 56045957 A JP56045957 A JP 56045957A JP 4595781 A JP4595781 A JP 4595781A JP H0134926 B2 JPH0134926 B2 JP H0134926B2
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- silicon
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Silicon Compounds (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、太陽光−電気エネルギー変換器（以
下、太陽電池と称す）等の各種電子デバイスに使
用される非晶質硅素膜の製造方法に関する。 従来、かかる太陽電池等の電子デバイスに用い
られる半導体材料には、チヨクラルスキ法、フロ
ーテイングゾーン法あるいはリボン状に引き上げ
る方法により作成した硅素単結晶が用いられてき
た。しかし、かかる単結晶は、その原価から見て
一般的な電力供給方法としては普及していない。
近年、製造原価を低減する方法として、モノシラ
ン（SiH4）などをグロー放電中で分解するなど
の方法によつて得られる水素（以下、Ｈと称す）
を含む非晶質膜状の硅素を用いることが提案され
ている。これらの方法によつて、禁止帯中に存在
する局在準位が比較的少なく、置換型不純物のド
ーピングによる価電子制御がある程度可能な非晶
質硅素（以下、ｓ−Siと称す）膜を得ることが可
能となり、太陽電池等の電子デバイスを作成で
き、その製造原価は低減される見通しとなつてい
る。 しかし、このようにして得られるａ−Siは他の
結晶半導体に比べ禁止帯中に存在する局在準位が
まだまだ多く、特に禁止帯の中で伝導帯および充
満帯近傍で非常に多く、いわゆるバンドテイルを
引いている。従つて、置換型不純物のドーピング
による価電子制御を行おうとすると他の結晶半導
体と比べてより多くの不純物のドーピングが必要
となり、これが新たな欠陥を作ることになる。禁
止帯中の局在準位やドーピング効率の悪さのた
め、例えばａ−Si太陽電池に於いても十分に高い
光電変換効率を得るに至つていないのが現状であ
る。 本発明は上記欠点を解消するため種々検討の結
果成されたもので、モノシラン（SiH4）等のシ
リコン化合物をグロー放電分解するいわゆるプラ
ズマCVD法や水素を含む雰囲気中でシリコンを
スパツターするいわゆる反応性スパツタ法などプ
ラズマ状態を経て少なくとも硅素と水素を含むａ
−Siを製造する方法においてａ−Si膜成長表面を
プラズマにさらさないことによりａ−Siの特性を
向上し、太陽電池の光電変換効率の向上や、他の
各種電子デバイスの特性の向上を図るものであ
る。従つて本発明の目的は、特性の良いａ−Siの
製造方法を提供することにある。以下実施例につ
いて詳細に説明する。 第１図は従来のａ−Si膜の製造に使用するプラ
ズマCVD設備の構造を示す断面図であり、１は
反応容器、２はグロー放電を起させるための高周
波励起用コイル、３は基板ホルダ、４は基板を加
熱するヒータ、５は原料ガス供給口、６は排気
口、７は基板である。 次にこのプラズマCVD装置を用いてａ−Si膜
を製造する方法について述べる。まず排気口に接
続された排気ポンプ（図示せず）を起動して反応
容器１の内部を10-6Torr程度に減圧する。基板
ホルダ３上に設置された基板７はヒータ４により
適当な温度に加熱される。ガス供給口５から不純
物をドープしないｉ型ａ−Siを得るときにはモノ
シラン（SiH4）などのガスを、ｎ型ａ−Siを得
るときにはホスフイン（PH3）とSiH4などを、
ｐ型ａ−Siを得るときにはジボラン（B2H6）と
SiH4などを各々供給し、反応容器１内を1Torr程
度に保ち、高周波電源（図示せず）に接続された
コイルにより反応容器内にグロー放電を起させ
る。このモノシランなどの原料ガスがグロー放電
により分解され、基板７上にａ−Si膜を形成す
る。ところがこのグロー放電のプラズマ中には
種々の物質種、例えばシリコン、水素、シリコン
と水素の化合物などのイオン種、ラジカル種、中
性種および電子などが混在している。ａ−Si膜を
形成する際ａ−Si膜成長表面をこのプラズマにさ
らすことが形成されたａ−Si膜の特性を悪くする
ことを発明者らは見い出した。 実施例 １ ａ−Si膜成長表面をプラズマにさらさないよう
にする一つの方法として格子状の電極をａ−Si膜
の成長表面近傍に設ける方法について述べる。第
２図に示すごとく反応容器１内の基板７の表面か
ら離れた所に基板７表面と平行に格子状の電極８
を設ける。格子電極８は直径0.2mmのワイヤーを
５mmの間隔で網目状に編んだもので、基板表面か
ら15mm離れた所に設けてある。 第２図に示すプラズマCVD装置にて酸化イン
ジウム・錫などの透明導電膜を被服した透明ガラ
ス基板上にホウ素(B)をドープしたｐ型ａ−Si層を
約100Å、不純物をドープしないｉ型ａ−Si層を
約5000Å、燐（Ｐ）をドープしたｎ型ａ−Si層を
約500Åを順次形成し、さらに真空蒸着法でアル
ミニウムを約5000Å形成した0.1cm2の面積のａ−
Si太陽電池素子を試作し、この素子をＡと呼ぶ。 素子Ａのａ−Si膜を形成する時には、格子電極
８には電圧を印加しなかつたが、次に格子電極８
に約300Vの直流電圧を印加し、素子Ａと同じ構
造の太陽電池素子を試作しこの素子をＢと呼ぶ。 実施例 ２ ａ−Si膜成長表面をプラズマにさらされないよ
うにする他の方法として、プラズマ中に基板表面
に平行な方向に磁界をかける方法について述べ
る。第３図は本発明のａ−Si膜の製造に使用する
プラズマCVD設備の構造を示す断面図であり、
第１図と同一番号は同じものを示し、９はプラズ
マ中に基板表面に平行な方向に磁界をかけるマグ
ネツトである。この磁界によりプラズマはとじ込
められａ−Si膜成長表面はプラズマにさらされな
くなる。第３図に示したプラズマCVD装置にて
素子Ａと同じ構造の太陽電池素子を試作しこの素
子をＣと呼ぶ。 本発明の効果を比較するために、第１図に示し
た従来のプラズマCVD装置にて素子Ａと同じ構
造の太陽電池素子を試作しこの素子をＤと呼ぶ。 本発明のａ−Si膜の製造方法による太陽電池素
子Ａ，ＢおよびＣと従来のａ−Si膜の製造方法に
よる太陽電池素子ＤのAM（エアマス）−１の太陽
光を照射した時の光電変換効率を表１に示す。
下、太陽電池と称す）等の各種電子デバイスに使
用される非晶質硅素膜の製造方法に関する。 従来、かかる太陽電池等の電子デバイスに用い
られる半導体材料には、チヨクラルスキ法、フロ
ーテイングゾーン法あるいはリボン状に引き上げ
る方法により作成した硅素単結晶が用いられてき
た。しかし、かかる単結晶は、その原価から見て
一般的な電力供給方法としては普及していない。
近年、製造原価を低減する方法として、モノシラ
ン（SiH4）などをグロー放電中で分解するなど
の方法によつて得られる水素（以下、Ｈと称す）
を含む非晶質膜状の硅素を用いることが提案され
ている。これらの方法によつて、禁止帯中に存在
する局在準位が比較的少なく、置換型不純物のド
ーピングによる価電子制御がある程度可能な非晶
質硅素（以下、ｓ−Siと称す）膜を得ることが可
能となり、太陽電池等の電子デバイスを作成で
き、その製造原価は低減される見通しとなつてい
る。 しかし、このようにして得られるａ−Siは他の
結晶半導体に比べ禁止帯中に存在する局在準位が
まだまだ多く、特に禁止帯の中で伝導帯および充
満帯近傍で非常に多く、いわゆるバンドテイルを
引いている。従つて、置換型不純物のドーピング
による価電子制御を行おうとすると他の結晶半導
体と比べてより多くの不純物のドーピングが必要
となり、これが新たな欠陥を作ることになる。禁
止帯中の局在準位やドーピング効率の悪さのた
め、例えばａ−Si太陽電池に於いても十分に高い
光電変換効率を得るに至つていないのが現状であ
る。 本発明は上記欠点を解消するため種々検討の結
果成されたもので、モノシラン（SiH4）等のシ
リコン化合物をグロー放電分解するいわゆるプラ
ズマCVD法や水素を含む雰囲気中でシリコンを
スパツターするいわゆる反応性スパツタ法などプ
ラズマ状態を経て少なくとも硅素と水素を含むａ
−Siを製造する方法においてａ−Si膜成長表面を
プラズマにさらさないことによりａ−Siの特性を
向上し、太陽電池の光電変換効率の向上や、他の
各種電子デバイスの特性の向上を図るものであ
る。従つて本発明の目的は、特性の良いａ−Siの
製造方法を提供することにある。以下実施例につ
いて詳細に説明する。 第１図は従来のａ−Si膜の製造に使用するプラ
ズマCVD設備の構造を示す断面図であり、１は
反応容器、２はグロー放電を起させるための高周
波励起用コイル、３は基板ホルダ、４は基板を加
熱するヒータ、５は原料ガス供給口、６は排気
口、７は基板である。 次にこのプラズマCVD装置を用いてａ−Si膜
を製造する方法について述べる。まず排気口に接
続された排気ポンプ（図示せず）を起動して反応
容器１の内部を10-6Torr程度に減圧する。基板
ホルダ３上に設置された基板７はヒータ４により
適当な温度に加熱される。ガス供給口５から不純
物をドープしないｉ型ａ−Siを得るときにはモノ
シラン（SiH4）などのガスを、ｎ型ａ−Siを得
るときにはホスフイン（PH3）とSiH4などを、
ｐ型ａ−Siを得るときにはジボラン（B2H6）と
SiH4などを各々供給し、反応容器１内を1Torr程
度に保ち、高周波電源（図示せず）に接続された
コイルにより反応容器内にグロー放電を起させ
る。このモノシランなどの原料ガスがグロー放電
により分解され、基板７上にａ−Si膜を形成す
る。ところがこのグロー放電のプラズマ中には
種々の物質種、例えばシリコン、水素、シリコン
と水素の化合物などのイオン種、ラジカル種、中
性種および電子などが混在している。ａ−Si膜を
形成する際ａ−Si膜成長表面をこのプラズマにさ
らすことが形成されたａ−Si膜の特性を悪くする
ことを発明者らは見い出した。 実施例 １ ａ−Si膜成長表面をプラズマにさらさないよう
にする一つの方法として格子状の電極をａ−Si膜
の成長表面近傍に設ける方法について述べる。第
２図に示すごとく反応容器１内の基板７の表面か
ら離れた所に基板７表面と平行に格子状の電極８
を設ける。格子電極８は直径0.2mmのワイヤーを
５mmの間隔で網目状に編んだもので、基板表面か
ら15mm離れた所に設けてある。 第２図に示すプラズマCVD装置にて酸化イン
ジウム・錫などの透明導電膜を被服した透明ガラ
ス基板上にホウ素(B)をドープしたｐ型ａ−Si層を
約100Å、不純物をドープしないｉ型ａ−Si層を
約5000Å、燐（Ｐ）をドープしたｎ型ａ−Si層を
約500Åを順次形成し、さらに真空蒸着法でアル
ミニウムを約5000Å形成した0.1cm2の面積のａ−
Si太陽電池素子を試作し、この素子をＡと呼ぶ。 素子Ａのａ−Si膜を形成する時には、格子電極
８には電圧を印加しなかつたが、次に格子電極８
に約300Vの直流電圧を印加し、素子Ａと同じ構
造の太陽電池素子を試作しこの素子をＢと呼ぶ。 実施例 ２ ａ−Si膜成長表面をプラズマにさらされないよ
うにする他の方法として、プラズマ中に基板表面
に平行な方向に磁界をかける方法について述べ
る。第３図は本発明のａ−Si膜の製造に使用する
プラズマCVD設備の構造を示す断面図であり、
第１図と同一番号は同じものを示し、９はプラズ
マ中に基板表面に平行な方向に磁界をかけるマグ
ネツトである。この磁界によりプラズマはとじ込
められａ−Si膜成長表面はプラズマにさらされな
くなる。第３図に示したプラズマCVD装置にて
素子Ａと同じ構造の太陽電池素子を試作しこの素
子をＣと呼ぶ。 本発明の効果を比較するために、第１図に示し
た従来のプラズマCVD装置にて素子Ａと同じ構
造の太陽電池素子を試作しこの素子をＤと呼ぶ。 本発明のａ−Si膜の製造方法による太陽電池素
子Ａ，ＢおよびＣと従来のａ−Si膜の製造方法に
よる太陽電池素子ＤのAM（エアマス）−１の太陽
光を照射した時の光電変換効率を表１に示す。
【表】
表１に示すごとく本発明によれば特性の良いａ
−Si膜が得られ太陽電池等の電子デバイスの特性
が大巾に向上する。 実施例１において、格子状の電極をａ−Si膜成
長表面と平行に設ける場合、格子電極は、網目状
であつても良く、くし形状であつてもよい。そし
てその電極は基板上に形成したａ−Si膜の厚みを
均一にするため（つまり電極による影を作らない
ため）およびａ−Si膜成長表面をプラズマにさら
さない効果を持たせるために２mm以下の太さで、
その間隔は１mm以上25mm以下とし、基板表面から
格子電極までの距離は３mm以上100mm以下とする
のが望ましい。また、格子電極に直流電圧を印加
する場合、その電圧による放電を防ぐため1000V
以下、電圧効果を出すため10V以上にすることが
望ましい。 実施例２においてａ−Si膜成長表面がプラズマ
にさらされなくするためにかける磁場強度は100
ガウス以上が望ましい。 以上の説明はプラズマCVD法でａ−Si膜を製
造する場合について述べたが、反応性スパツタ
法、イオンプレーテイング法など、プラズマ状態
を経て少なくとも硅素と水素を含むａ−Si膜を製
造する方法についても同様の効果は得られる。 以上詳細に説明したごとく本発明によればプラ
ズマ状態を経て少なくとも硅素と水素を含むａ−
Si膜を製造する方法においてａ−Si膜成長表面を
プラズマにさらさないようにすることにより特性
の良好なａ−Si膜つまりａ−Si電子デバイスを得
ることができる。
−Si膜が得られ太陽電池等の電子デバイスの特性
が大巾に向上する。 実施例１において、格子状の電極をａ−Si膜成
長表面と平行に設ける場合、格子電極は、網目状
であつても良く、くし形状であつてもよい。そし
てその電極は基板上に形成したａ−Si膜の厚みを
均一にするため（つまり電極による影を作らない
ため）およびａ−Si膜成長表面をプラズマにさら
さない効果を持たせるために２mm以下の太さで、
その間隔は１mm以上25mm以下とし、基板表面から
格子電極までの距離は３mm以上100mm以下とする
のが望ましい。また、格子電極に直流電圧を印加
する場合、その電圧による放電を防ぐため1000V
以下、電圧効果を出すため10V以上にすることが
望ましい。 実施例２においてａ−Si膜成長表面がプラズマ
にさらされなくするためにかける磁場強度は100
ガウス以上が望ましい。 以上の説明はプラズマCVD法でａ−Si膜を製
造する場合について述べたが、反応性スパツタ
法、イオンプレーテイング法など、プラズマ状態
を経て少なくとも硅素と水素を含むａ−Si膜を製
造する方法についても同様の効果は得られる。 以上詳細に説明したごとく本発明によればプラ
ズマ状態を経て少なくとも硅素と水素を含むａ−
Si膜を製造する方法においてａ−Si膜成長表面を
プラズマにさらさないようにすることにより特性
の良好なａ−Si膜つまりａ−Si電子デバイスを得
ることができる。
第１図は従来のａ−Si膜の製造に使用する設備
の構造を示す図であり、第２図、第３図は本発明
のａ−Si膜の製造に使用する設備の構造を示す図
である。 １：反応容器、２：高周波コイル、３：基板ホ
ルダ、４：ヒータ、５：ガス供給口、６：排気
口、７：基板、８：格子電極、９：マグネツト。
の構造を示す図であり、第２図、第３図は本発明
のａ−Si膜の製造に使用する設備の構造を示す図
である。 １：反応容器、２：高周波コイル、３：基板ホ
ルダ、４：ヒータ、５：ガス供給口、６：排気
口、７：基板、８：格子電極、９：マグネツト。
Claims (1)
- １ モノシラン（SiH4）等のシリコン化合物を
グロー放電等によつてプラズマ状態となし、この
プラズマ状態を経て少なくとも珪素と水素を含む
アモルフアスシリコン膜を基板上に生成させる方
法において、該プラズマをプラズマ生成空間内に
閉じ込めることにより、アモルフアスシリコン膜
成長表面からイオン種及び電子を遠ざけて成膜す
ることを特徴とするアモルフアスシリコン膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4595781A JPS57160911A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Manufacture of amorphous silicon film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4595781A JPS57160911A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Manufacture of amorphous silicon film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57160911A JPS57160911A (en) | 1982-10-04 |
| JPH0134926B2 true JPH0134926B2 (ja) | 1989-07-21 |
Family
ID=12733741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4595781A Granted JPS57160911A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Manufacture of amorphous silicon film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57160911A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106282963B (zh) * | 2016-09-21 | 2019-04-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于磁场干扰等离子体的非晶硅生长方法及装置 |
| CN108165932A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-15 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 蒸镀方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745339A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Canon Inc | Production of deposited film |
| JPS5747710A (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-18 | Asahi Glass Co Ltd | Formation of amorphous film containing silicon |
-
1981
- 1981-03-27 JP JP4595781A patent/JPS57160911A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745339A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-15 | Canon Inc | Production of deposited film |
| JPS5747710A (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-18 | Asahi Glass Co Ltd | Formation of amorphous film containing silicon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57160911A (en) | 1982-10-04 |
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