JPH05121338A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents

堆積膜形成方法および堆積膜形成装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜厚方向に組成の分布のある堆積膜を、大面
積の基板上に、特性にばらつきなくかつ連続的に形成す
る方法を提供する。 【構成】 帯状の基板104を、その長手方向に向けて、
真空容器100内において連続的に移動させる。各成膜空
間133,134において、ガス放出器114,115から排気管116,
117に向かった、堆積膜の原料となる物質を複数種類含
む原料ガスの流れを帯状の基板104の移動方向と平行な
方向に形成し、第１、第２、第３のアプリケータ105〜1
07からマイクロ波を導入して、帯状の基板104上に堆積
膜を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法によ
り、長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形
成方法および堆積膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、全世界的に電力需要が急激に増大
し、電力生産が活発になっているが、それにしたがい、
火力発電や原子力発電に伴う環境汚染や地球温暖化の問
題が顕在化してきている。こうした中で、太陽光を利用
する太陽電池発電は、環境汚染や地球温暖化の問題を引
き起こすことがなく、太陽光という資源の偏在も少ない
ので、今後のさらなる電力需要を満たすものとして注目
を集めている。
【０００３】ところで、太陽電池発電を実用化するため
には、使用する太陽電池が、光電変換効率が十分に高
く、特性や安定性に優れ、かつ大量生産に適したもので
あることが要求される。また、発電規模からして、大面
積の太陽電池が必要となる。こうしたことから、容易に
入手できるシランなどの原料ガスをグロー放電により分
解することによって、ガラスや金属シートなどの比較的
安価な基板上に、アモルファスシリコンなどの半導体薄
膜を堆積させて形成されるアモルファスシリコン系太陽
電池が提案されている。このアモルファスシリコン系太
陽電池は、単結晶シリコンなどから作製された太陽電池
と比較して、量産性に優れ、低コストであると注目さ
れ、その製造方法についても各種の提案がなされてい
る。
【０００４】太陽電池発電では、太陽電池の単位モジュ
ールを直列または並列に接続してユニット化し、所望の
電流、電圧を得るようにすることが多く、各単位モジュ
ールにおいては断線や短絡が生じないことが要求され、
さらに、単位モジュール間の出力電圧、出力電流のばら
つきが少ないことが要求される。そのため、少なくとも
単位モジュールを作製する段階で、その最大の特性決定
要因である半導体層そのものの特性の均一さが要求され
る。また、モジュールの設計を容易にし、モジュールの
組み立て工程を簡略なものとするため、大面積にわたっ
て特性の優れた半導体堆積膜が形成できるようにするこ
とが、太陽電池の量産性を高め、生産コストの大幅な低
減をもたらすこととなる。
【０００５】太陽電池の重要な構成要素である半導体層
は、ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合などの半導体接合を含
んでいるが、これら半導体接合は、導電型の異なる半導
体層を順次積層したり、ある導電型の半導体層に異なる
導電型のドーパントをイオン打ち込みあるいは熱拡散さ
せることにより形成される。上述のアモルファスシリコ
ン系太陽電池の作製においては、ホスフィン(ＰＨ3)や
ジボラン(Ｂ2Ｈ6)などの、ドーパントとなる元素を含む
原料ガスを、主たる原料ガスであるシランガスなどに混
合し、混合された原料ガスをグロー放電によって分解す
ることによって所望の導電型を有する半導体膜が得ら
れ、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層させて
形成することにより、容易に半導体接合が得られること
が知られている。そこで、アモルファスシリコン系太陽
電池を作製するにあたっては、各々の半導体層に対応し
て独立した成膜室を設け、この成膜室でそれぞれの半導
体層を形成することが一般的である。
【０００６】このようなアモルファスシリコン系太陽電
池の作製に適したプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方
法として、米国特許第４４００４０９号明細書には、ロ
ール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式によるものが
開示されている。この堆積膜形成方法は、複数のグロー
放電領域を設け、長尺の帯状の基板を、その基板が各グ
ロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、必要
とされる導電型の半導体層をそれぞれのグロー放電領域
で堆積形成しつつ、帯状の基板をその長手方向に連続的
に搬送させるものである。これによって、所望の半導体
接合を有する太陽電池を連続的に形成することができる
ようになっている。なお、この堆積膜形成方法では、各
グロー放電領域で使われるドーパントガスが、他のグロ
ー放電領域へ拡散、混入することを防ぐため、それぞれ
のグロー放電領域をガスゲートと呼ばれるスリット状の
分離通路によって相互に分離し、さらにこの分離通路に
例えばＡｒ,Ｈ2などの掃気用ガスの流れを形成するよう
になっている。こうした構成とすることにより、ロール
・ツー・ロール方式による堆積膜形成方法は、太陽電池
などの半導体素子の製造に適するものとなっている。
【０００７】一方、アモルファスシリコン系太陽電池の
光電変換効率を向上させるための試みとして、ａ−Ｓｉ
Ｇｅ:Ｈ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｆ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ:Ｆ,ａ−Ｓ
ｉＣ:Ｈ,ａ−ＳｉＣ:Ｆ,ａ−ＳｉＣ:Ｈ:ＦなどのIV族合
金半導体をｉ型（真性）半導体層と使用する場合に、光
の入射側から、このｉ型半導体層の禁制体幅（バンドギ
ャップ：Ｅg opt）を膜厚方向に連続的に適宜変化させる
ことにより、太陽電池としての開放電圧（Ｖoc）や曲線
因子（fill factor：ＦＦ）が大幅に改善されることが
見出されている（20th IEEE PVSC, 1988,"A Novel Desi
gn for Amorphous Silicon Solar Cells", S. Guha, J.
Yang, et al.）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の堆積膜形成方法では、バンドギャップを連続的
に変化させるなどのために膜厚方向に連続的に組成を変
化させつつ、大面積の堆積膜を均一に形成することがで
きないという欠点がある。この欠点を具体的に説明する
と以下のようになる。
【０００９】(1) 上述のロール・ツー・ロール方式によ
る堆積膜形成方法では、帯状の基板を連続的に移動させ
ながら堆積膜を形成するので、基板上への堆積膜形成
は、基板がグロー放電領域を通過する間に行なわれる。
したがって、堆積膜の膜厚は、堆積速度とグロー放電領
域の通過速度とによって比較的容易に制御することがで
きる。一方、膜厚方向に組成分布をもたせるためには、
基板が連続的に移動しているので、グロー放電領域内の
膜形成雰囲気について、基板の移動方向に分布を持たせ
ることが必要である。しかしながら、原料ガスの組成、
圧力あるいはグロー放電のエネルギー密度といった膜形
成雰囲気について、このような分布を持たせることを再
現性よく実施することは困難である。また、従来の、基
体を固定させておく方式の堆積膜形成方法においても、
堆積膜の均一性が損なわれるという理由により、膜形成
雰囲気に分布を持たせることは行なわれていなかった。
【００１０】(2) 上述のロール・ツー・ロール方式によ
る堆積膜形成方法では、グロー放電領域に帯状の基板を
通過させるために、グロー放電領域を取り囲む内部容器
にスリット状の穴を開け、この穴に基板を通すようにな
っている。このために、この穴の部分において基板と内
部容器との間に隙間が生じ、グロー放電によるプラズマ
や原料ガスそのものがこの隙間を通して洩れやすく、安
定した膜形成雰囲気を維持することが困難である。
【００１１】本発明の目的は、膜厚方向に組成の分布の
ある堆積膜を、大面積の基板上に、特性にばらつきな
く、かつ連続的に形成することのできる堆積膜形成方法
と堆積膜形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の堆積膜形成方法
は、真空容器内において、基板を前記基板の長手方向に
連続的に移動させながら、前記真空容器内において、堆
積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスの流
れを、前記基板の移動方向と平行な方向に形成し、前記
基板の移動方向に複数個配置された放電手段のそれぞれ
に放電エネルギーを印加して、前記真空容器内にプラズ
マを生起させ、前記基板の表面に堆積膜を形成する。
【００１３】
【作用】堆積膜の原料となる物質を複数種類含有する原
料ガスの流れを、基板の移動方向と平行な方向に形成
し、基板の移動方向に複数個配置された放電手段のそれ
ぞれに放電エネルギーを印加してプラズマを生起させる
ので、基板の移動方向に対して成膜条件が変化している
ことになり、基板の移動方向に関して異なる場所では、
形成される堆積膜の組成が異なることになる。一方、基
板は連続的に移動していて、堆積膜も連続的に形成、成
長しているから、結果として、基板上に形成される堆積
膜は、膜厚方向に組成が変化することになる。
【００１４】本発明の堆積膜形成方法において、堆積膜
の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスの流れ
を、基板の移動方向と平行な方向に形成するには、基板
に対向してこの基板の横幅方向に均一に原料ガスを放出
する原料ガス放出手段を設け、さらにこの原料ガスを基
板の横幅方向に関し均一に排気する原料ガス排気手段を
設ければよい。原料ガス放出手段と原料ガス排気手段と
は、対で設けることが望ましいが、１つの原料ガス放出
手段に対し、基板の移動方向にそって順方向側および逆
方向側の２ヶ所に原料ガス排気手段を設けるようにして
もよい。また、原料ガス放出手段と原料ガス排気手段の
対を多数設けることも可能である。この場合、基板の移
動方向に関し、ある部分ではこの移動方向と同じ向きに
原料ガスが流れ、またある部分ではこの移動方向と逆の
向きに原料ガスが流れるようにされ、すなわち原料ガス
の流れが基板の移動方向に対して順方向であるか逆方向
であるかを適宜組み合わせるようにされる。
【００１５】原料ガス放出手段には、原料ガスを真空容
器内に放出するためのガス放出孔が設けられる。このガ
ス放出孔の形状は、スリット状、円形状、楕円状、スポ
ンジ状、メッシュ状などいずれの形状であってもよく、
またガス放出孔の個数はいくつであってもよいが、基板
の横幅方向に対して均一にガスが放出されるように工夫
される必要がある。この場合、真空容器の内圧や原料ガ
スの流量によってその程度は異なるが、基板の横幅方向
の端部付近に対応するガス放出孔から放出されるガスの
量を多くするようにガス放出孔の径を調整することが望
ましく、このようにすることにより、結果として、基板
の移動方向と平行な原料ガスの流れを達成することがで
きる。
【００１６】一方、原料ガス排気手段には、原料ガスを
吸引するためのガス排気孔が設けられる。このガス排気
孔の形状は、スリット状、円形状、楕円状、スポンジ
状、メッシュ状などいずれの形状であってもよく、また
ガス排気孔の個数はいくつであってもよいが、基板の横
幅方向に対して均一にガスが排気されるように工夫され
る必要がある。この場合、真空容器の内圧や原料ガスの
流量によってその程度は異なるが、基板の横幅方向の端
部付近に対応するガス排気孔に吸引されるガスの量を多
くするようにガス排気孔の径を調整することが望まし
く、このようにすることにより、結果として、基板の移
動方向と平行な原料ガスの流れを達成することができ
る。
【００１７】原料ガスは、堆積膜の原料となる物質を複
数種類含有するが、これら原料となる各物質のプラズマ
による分解、堆積効率は、それぞれ異なっていることが
望ましく、このようにすることによって、基板の移動方
向に沿った成膜条件の変化の度合が大きいものとなる。
また、この分解、堆積効率は、プラズマを発生させるた
めの放電エネルギーの種類や放電条件（例えば、放電電
力、放電周波数）や、真空容器内での原料ガスの流量、
流速、圧力、原料ガスを希釈するための希釈ガスの有無
などによって、種々に変化させることができる。
【００１８】また、本発明の堆積膜形成方法では、真空
容器内に、基板が移動可能に貫通する成膜容器を設け、
この成膜容器内で、原料ガスが流れ、プラズマが発生
し、基板上に堆積膜が形成されるようにするとよい。こ
のとき、基板が成膜容器を貫通する部分から放電エネル
ギーや生成したプラズマが漏洩しないように、この部分
において、接地されたガード電極を基板に近接させて設
けるようにするとよい。ガード電極と基板との間の距離
は、例えば、放電エネルギーが高周波（代表的には１
３.５６ＭＨｚ）の場合には、生成するプラズマ中のダ
ークスペース（グロー放電の暗部）の長さと同程度かそ
れ以下にするのが望ましい。放電エネルギーがマイクロ
波（代表的には２.４５ＧＨｚ）の場合には、好ましく
はマイクロ波の波長の１／４以下、より好ましくは１／
２０以下とするとよい。ガード電極の基板と対向する部
分の、基板の移動方向に沿った長さは、基板とガード電
極との間の距離の５倍以上とすることが好ましく、１０
倍以上とすることがより好ましい。もちろん、ガード電
極は、基板の横幅方向の全幅に対応させて設けることが
望ましい。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の堆積膜形成方法
の実施に使用される堆積膜形成装置の構成を示す概略断
面図、図２は本発明の一実施例の堆積膜形成方法の実施
に使用される別の堆積膜形成装置の構成を示す概略断面
図、図３は図１に示す堆積膜形成装置を組み込んだ連続
堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図、図４は図２に
示す堆積膜形成装置を組み込んだ連続堆積膜形成装置の
構成を示す概略断面図、図５(a)〜(d)は太陽電池の構成
を示す概略断面図、図６(a)〜(d)はｉ型半導体層のバン
ドギャッププロファイルを示す説明図、図７(a)〜(d)は
ｉ型半導体層のフェルミレベルプロファイル示す説明
図、図８〜図１１は２次イオン質量分析の結果を示す特
性図である。
【００２０】図１に示す堆積膜形成装置１００は、概ね
直方体形状の真空容器１０１と、この真空容器１０１内
に設けられた第１、第２の成膜容器１０２，１０３とか
らなる。真空容器１０１と、各成膜容器１０２，１０３
は、いずれも金属製であって、接地されている。堆積膜
が形成される長尺の帯状の基体１０４は、真空容器１０
１の図示左側すなわち搬入側の側壁に取り付けられたガ
スゲート１２９を経てこの真空容器１０１内に導入さ
れ、第１の成膜容器１０２、第２の成膜容器１０３をそ
れぞれ貫通し、真空容器１０１の図示右側すなわち搬出
側の側壁に取り付けられたガスゲート１３０を通って真
空容器１０１の外部に排出されるようになっている。各
ガスゲート１２９，１３０には、それぞれゲートガスを
供給するためのゲートガス供給管１３５，１３６が接続
されている。帯状の基板１０４は、搬入側のガスゲート
１２９に接続された基板送り出し容器（不図示）から、
搬出側のガスゲート１３０に接続された基板巻取り容器
（不図示）に向けて、連続的に移動させられるようにな
っている。また、真空容器１０１には、この真空容器１
０１を直接排気するための排気管１３９が取り付けら
れ、この排気管１３９は、真空ポンプなどの図示しない
排気手段に接続されている。
【００２１】第１の成膜容器１０２には、この第１の成
膜容器１０２を貫通する帯状の基板１０４に対向するよ
うに、第１、第２のアプリケータ１０５，１０６が、帯
状の基板１０４の移動方向に沿って並ぶように、取り付
けられている。各アプリケータ１０５，１０６は、第１
の成膜容器１０２内にマイクロ波エネルギーを導入する
ためのものであり、図示しないマイクロ波電源に一端が
接続された導波管１１１，１１２の他端が、それぞれ接
続されている。また、各アプリケータ１０５，１０６の
第１の成膜容器１０２への取り付け部位は、それぞれ、
マイクロ波を透過する材料からなるマイクロ波導入窓１
０８，１０９となっている。
【００２２】また、第１の成膜容器１０２の搬出側すな
わち図示右側の側壁には、原料ガスを放出する第１のガ
ス放出器１１４が取り付けられ、搬入側すなわち図示左
側の側壁には、排気管１１６が第１のガス放出器１１５
に対向するように取り付けられている。第１のガス放出
器１１４の表面には、原料ガスを放出するための多数の
ガス放出孔（不図示）が設けられている。第１のガス放
出器１１４は、ガスボンベなどの図示しない原料ガス供
給源に接続されたガス供給管１３１の一端が取り付けら
れている。一方、排気管１１６は、接続管１１８を介し
て、真空ポンプなどの図示しない排気手段に接続されて
いる。排気管１１６の第１の成膜容器１０２への取り付
け部には、排気流量の調整と、マイクロ波エネルギーの
漏洩の防止とを行なうための金網１２０が取り付けられ
ている。
【００２３】第１の成膜容器１０２の、帯状の基体１０
４をはさんで第１、第２のアプリケータ１０５，１０６
の反対側にくる部分には、多数の赤外線ランプヒーター
１２４と、これらの赤外線ランプヒーター１２４からの
放射熱を効率よく帯状の基体１０４に集中させるための
ランプハウス１２２が設けられている。また、赤外線ラ
ンプヒーター１２４で加熱された帯状の基体１０４の温
度を監視するための熱電対１３７が、この帯状の基体１
０４に接触するように、設けられている。
【００２４】第２の成膜容器１０３は、第１の成膜容器
１０２とほぼ同様の構成であり、帯状の基板１０４に対
向するように、第３のアプリケータ１０７が取り付けら
れている。第３のアプリケータ１０７には、図示しない
マイクロ波電源に接続された導波管１１３が接続され、
また第３のアプリケータ１０７の第２の成膜容器１０３
への取り付け部分はマイクロ波導入窓１１０となってい
る。
【００２５】第２の成膜容器１０３の搬入側の側壁に
は、第２のガス放出器１１５が取り付けられ、第２のガ
ス放出器１１５は、図示しない原料ガス供給源と原料ガ
ス供給管１３２によって接続されている。また、第２の
成膜容器１０３の搬出側の側壁には、第２のガス放出器
１１５に対向するように、排気管１１７が取り付けら
れ、この排気管１１７は，接続管１１９を介して、図示
しない排気手段に接続されている。排気管１１７の第２
の成膜容器１０３への取り付け部には、金網１２１が設
けられている。さらに、第２の成膜容器１０３には、第
１の成膜容器１０２と同様に、赤外線ランプヒーター１
２５とランプハウス１２３と熱電対１３８とが設けられ
ている。
【００２６】帯状の基板１０４は、第１、第２の成膜容
器１０２，１０３を貫通しているわけであるが、帯状の
基板１０４は、第１の成膜容器１０２に、その搬入側
（図示左側）の側壁に設けられた開口部から導入され
て、その搬出側（図示右側）の側壁に設けられた開口部
から排出され、続いて、第２の成膜容器１０３に、その
搬入側の側壁に設けられた開口部から導入されて、搬出
側の開口部から排出されるようになっている。第１の成
膜容器１０２の搬入側の開口部、第２の成膜容器の排出
側の開口部には、それぞれガード電極１２６，１２７が
設けられている。また、第１の成膜容器１０２の搬出側
の開口部と第２の成膜容器１０３の搬入側の開口部とは
隣接しているので、これら両開口部を連結するようにガ
ード電極１２８が設けられている。これら各ガード電極
１２６〜１２８は、各成膜容器１０２，１０３の外側に
向かって、帯状の基板１０４の表側の面に（各アプリケ
ータ１０５〜１０７に対向する側の面）近接して対向し
て設けられ、かつ図示しない接地手段により接地されて
いる。これら各ガード電極１２６〜１２８は、各成膜容
器１０２，１０３からの、放電エネルギーや生成したプ
ラズマの漏洩を防止するためのものである。
【００２７】次に、この堆積膜形成装置１００の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置１００を貫通す
るように、搬入側のガスゲート１２９に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート１３
０に接続された基板巻取り容器（不図示）にまで、帯状
の基体１０４を張りわたし、各排気管１１６，１１８，
１３９を通じて、真空容器１０１、各成膜容器１０２，
１０３内を真空に排気する。所定の真空度に到達した
ら、各ゲートガス供給管１３５，１３６からゲートガス
を各ガスゲート１２９，１３０に供給する。ゲートガス
は、主として、真空容器１０１に取り付けられた排気管
１３９から排気されることになる。
【００２８】続いて、熱電対１３７の出力を監視しなが
ら、赤外線ランプヒーター１２４を作動させることによ
り、帯状の基板１０４を所定の温度にまで加熱する。そ
して、各原料ガス供給管１３１，１３２から第１、第２
のガス放出器１１４，１１５のそれぞれに原料ガスを供
給し、原料ガスを各成膜容器１０２，１０３内に放出さ
せる。各ガス放出器１１４，１１５に供給される原料ガ
スは、それぞれ、堆積膜の原料となる物質を複数種類含
有している。また、各導波管１１１〜１１３を介してマ
イクロ波電力を各アプリケータ１０５〜１０７に印加す
る。
【００２９】さらに、基板送り出し容器（不図示）内に
設けられた基板送り出し手段（不図示）と、基板巻取り
容器（不図示）内に設けられた基板巻取り手段（不図
示）とを作動させ、帯状の基板１０４を基板送り出し容
器から基板巻取り容器に向けて連続的に移動させる。こ
のようにすることにより、第１の成膜容器１０２の、帯
状の基板１０４と第１、第２のアプリケータ１０５，１
０６とではさまれた空間（第１の成膜空間１３３）にお
いて、原料ガスが第１のガス放出器１１４から排気管１
１６に向けて流れ、すなわち帯状の基板１０４の移動方
向と逆方向に流れる。さらに第１、第２のアプリケータ
１０５，１０６にマイクロ波電力が印加されているの
で、第１の成膜空間１３３内において、マイクロ波グロ
ー放電が生起し、プラズマが発生し、原料ガスがプラズ
マにより分解されて帯状の基板１０４上に堆積膜が形成
される。このとき、原料ガスが帯状の基板１０４の移動
方向とは逆方向に流れるので、帯状の基板１０４の移動
方向の位置によって堆積膜の形成条件が異なることにな
り、かつ原料ガスが堆積膜の原料となる物質を複数種類
含有しているので、連続的に移動している帯状の基板１
０４上に形成される堆積膜には、膜厚方向に組成の分布
が生じることになる。第１、第２のアプリケータ１０
５，１０６に印加するマイクロ波の電力をそれぞれ制御
することにより、より効果的に堆積膜の膜厚方向の組成
分布を形成することができる。なお、ガード電極１２
６，１２８が設けられているので、第１の成膜容器１０
２からのマイクロ波エネルギーやプラズマの漏洩は起こ
らない。
【００３０】第２の成膜容器１０３についても、第１の
成膜容器１０２と同様に、第２のガス放出器１１５に原
料ガスを供給し、第３のアプリケータ１０７にマイクロ
波電力を印加することにより、帯状の基体１０４と第３
のアプリケータ１０７とにはさまれた空間（第２の成膜
空間１３４）でプラズマが発生し、帯状の基板１０４上
に堆積膜が形成される。この堆積膜においても、膜厚方
向に組成の分布が生じている。
【００３１】帯状の基板１０４は、第１の成膜容器１０
２から第２の成膜容器１０３に向けて連続的に移動して
いるから、第１の成膜容器１０２で形成された堆積膜の
上に、第２の成膜容器１０３で形成される堆積膜が積層
されることになる。堆積膜の各成膜容器１０２，１０３
で形成された部分は、それぞれ膜厚方向に組成の分布が
生じているので、堆積膜全体としてみたときも、膜厚方
向に組成の分布が生じていることになる。
【００３２】次に、図２に示した、本発明の実施例の堆
積膜形成方法の実施に使用される、上述した堆積膜形成
装置１００とは別の、堆積膜形成装置２００について説
明する。この堆積膜形成装置２００は、高周波電力によ
ってプラズマを生起するものであり、図１に示した堆積
膜形成装置１００の各アプリケータ１０５〜１０７の代
わりに、第１、第２のカソード２０１，２０２が設けら
れた構成となっている。以下、図１に示した堆積膜形成
装置１００との違いに基づいて、この堆積膜形成装置２
００を説明する。
【００３３】第１のカソード２０１は、帯状の基板１０
４に対向するように、第１の成膜容器１０２の内部に、
絶縁がいし２０５を介して取り付けられ、一端が接地さ
れた図示しない高周波電源の他端に、高周波導線２０３
によって接続されている。一方、第２のカソード２０２
は、第１のカソード２０１と同様に、第２の成膜容器１
０３の内部に、絶縁がいし２０５を介して取り付けら
れ、一端が接地された図示しない高周波電源の他端に、
高周波導線２０４によって接続されている。
【００３４】次に、この堆積膜形成装置２００の動作に
ついて説明する。図１によって示した堆積膜形成装置１
００と同様に、第１、第２のガス放出器１１４，１１５
から第１、第２の成膜容器１０２，１０３内に原料ガス
を放出しながら、第１、第２のカソード２０１，２０２
に高周波電力を印加し、帯状の基板１０４をその長手方
向に連続的に移動させると、第１、第２の成膜空間１３
３，１３４内において、高周波グロー放電が生起してプ
ラズマが発生し、帯状の基板１０４の上に堆積膜が形成
される。このときも、各成膜空間１３３，１３４内にお
いて、原料ガスが帯状の基板１０４の移動方向と平行な
方向に流れるため、帯状の基板１０４の移動方向の位置
によって成膜条件が異なることになり、形成される堆積
膜には膜厚方向の組成の分布が生じる。
【００３５】次に、図１に示した堆積膜形成装置１００
を組み込んだ連続堆積膜形成装置３００について、図３
により説明する。この連続堆積膜形成装置３００は、ｐ
ｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板１０４上に形
成するのに適したものであり、基板送り出し容器３０
１、第１の不純物形成用真空容器３０２、堆積膜形成装
置１００、第２の不純物形成用真空容器３０３、基板巻
取り容器３０４を４個のガスゲート３１１，１２９，１
３０，３１２によって直列に接続した構成となってい
る。各ガスゲート３１１，１２９，１３０，３１２に
は、それぞれゲートガスを供給するためのゲートガス供
給管３１３，１３５，１３６，３１４がそれぞれ接続さ
れている。
【００３６】基板送り出し容器３０１は、帯状の基体１
０４を格納して基板巻取り容器３０４に向けて送り出す
ためのものであり、帯状の基体１０４が巻かれるボビン
３２１が装着されるようになっている。また、基板送り
出し容器３０１には、図示しない排気手段に接続された
排気管３２２が取り付けられ、この排気管３２２の途中
には、基板送り出し容器３０１内の圧力を制御するため
のスロットルバルブ３２３が設けられている。さらに、
基板送り出し容器３０２には、圧力計３２４、帯状の基
板１０４を加熱するためのヒーター３２５、帯状の基板
１０４を支持、搬送するため搬送ローラ３２６が設けら
れている。なお、ボビン３２１には、帯状の基板１０４
を送り出すための、図示しない基板送り出し機構が接続
されている。
【００３７】第１、第２の不純物層形成用真空容器３０
２，３０３は、同一の構造であって、ｐ型あるいはｎ型
の半導体層を形成するためのものである。各不純物層形
成用真空容器３０２，３０３には、図示しない排気手段
に接続された排気管３３０が取り付けられ、この排気管
３３０の途中には、不純物層形成用真空容器３０２，３
０３の内圧を制御するためのスロットルバルブ３３１が
設けられている。帯状の基板１０４は、２本の搬送ロー
ラ３３２で支持され、さらにその横幅方向の端部が支持
リング３３３に支持されることにより、不純物層形成用
真空容器３０２，３０３の内部では、概ね円筒状の空間
の側面を沿うように移動するようになっている。そし
て、この円筒状の空間の中心部には、原料ガス導入管３
３４が設けられ、この円筒状の空間の頂面にあたる部分
には、マイクロ波をこの円筒状の空間に導入するための
アプリケータ３３５が設けられている。このアプリケー
タ３３５は、図示しないマイクロ波電源に接続されてい
る。さらに帯状の基板１０４を加熱するためのヒーター
３３６が、各不純物層形成用真空容器３０２，３０３内
に設けられている。
【００３８】基板巻取り容器３０４は、堆積膜が形成さ
れた帯状の基板１０４を巻取るためのものであり、基板
送り出し容器３０１と同様の構成である。ただし帯状の
基板１０４を巻取るため、ボビン３２１には、図示しな
い基板巻取り機構が接続されるようになっている。次
に、この連続堆積膜形成装置３００の動作について、ｐ
ｉｎ接合を有する半導体素子を形成する場合を中心にし
て、説明する。
【００３９】まず、帯状の基板１０４を基板送り出し容
器３０１から基板巻取り容器３０４に向けて張りわた
す。続いて、基板送り出し容器３０１、各不純物形成用
真空容器３０２，３０３、堆積膜形成装置１００、基板
巻取り容器３０４を排気し、所定の真空度に到達した
ら、各ガスゲート３１１，１２９，１３０，３１２にゲ
ートガスを供給する。
【００４０】次に、各不純物層形成用真空容器３０２，
３０３に、ｐ型あるいはｎ型の半導体層を形成するため
の原料ガスを供給し、堆積膜形成装置１００にｉ型の半
導体層を形成するための原料ガスを供給し、さらに各不
純物層形成用真空容器３０２，３０３、堆積膜形成装置
１００にマイクロ波電力を供給し、帯状の基板１０４の
基板送り出し容器３０１から基板巻取り容器３０４に向
けた移動を開始させることによって、これら各不純物層
形成用真空容器３０２，３０３、堆積膜形成装置１００
においてプラズマが生起し、帯状の基板１０４の上に堆
積膜が形成する。帯状の基板１０４は、第１の不純物層
形成用真空容器３０２、堆積膜形成装置１００、第２の
不純物層形成用真空容器３０３と連続的に移動している
ので、帯状の基板１０４の上にｐｉｎ接合を有する半導
体素子が形成されることになる。このとき、堆積膜形成
装置１００では、上述のように堆積膜の膜厚方向に組成
の分布を持たせることができるので、形成された半導体
素子においては、ｉ型の半導体層の膜厚方向に、例え
ば、バンドギャップやフェルミレベルを変化させること
ができる。
【００４１】次に、図２に示した堆積膜形成装置１００
を組み込んだ連続堆積膜形成装置３５０について、図４
により説明する。この連続堆積膜形成装置３５０は、ｐ
ｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板１０４上に形
成するのに適したものであり、上述の図３により説明し
た連続堆積膜形成装置３００において、第１、第２の不
純物形成用真空容器３０２，３０３、堆積膜形成装置１
００の代わりに、高周波によってそれぞれプラズマを形
成する、第１、第２の不純物形成用真空容器３５１，３
５２、図２に示した堆積膜形成装置２００を使用した構
成となっている。図２に示した堆積膜形成２００につい
ては上述したので、ここでは、この連続堆積膜形成装置
３５０で使用される、高周波プラズマによる各不純物層
形成用真空容器３５１，３５２について説明する。
【００４２】第１、第２の不純物層形成用真空容器３５
１，３５２は、同一の構成であって、その内部に、高周
波グロー放電が生起する領域を限定するための成膜容器
３６１が設けられ、帯状の基板１０４がこの成膜容器３
６１を移動可能に貫通するようになっている。成膜容器
３６１の内部には、帯状の基板１０４に対向するように
カソード３６２が設けられ、このカソード３６２はヒー
ター３６３によって加熱されるようになっている。ま
た、カソード３６２は、高周波導線３６４によって、図
示しない高周波電源に接続されている。カソード３６２
と帯状の基体１０４との間の空間には、原料ガス導入管
３６６が設けられている。さらに、帯状の基板１０４を
加熱するためのヒーター３６５が、帯状の基板１０４を
はさんでカソード３６２の反対側に設けられている。各
不純物層形成用真空容器３５１，３５２には、図示しな
い排気手段に接続された排気管３６１が接続されてい
る。
【００４３】次に、この連続堆積膜形成装置３５０の動
作について、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する
場合を中心にして、説明する。まず、図３によって説明
した連続堆積膜形成装置３００の場合と同様に、帯状の
基板１０４を基板送り出し容器３０１から基板巻取り容
器３０４に向けて張りわたす。続いて、基板送り出し容
器３０１、各不純物形成用真空容器３５２，３５２、堆
積膜形成装置２００、基板巻取り容器３０４を排気し、
所定の真空度に到達したら、各ガスゲート３１１，１２
９，１３０，３１２にゲートガスを供給する。
【００４４】次に、各不純物層形成用真空容器３５１，
３５２に、ｐ型あるいはｎ型の半導体層を形成するため
の原料ガスを供給し、堆積膜形成装置２００にｉ型の半
導体層を形成するための原料ガスを供給し、さらに各不
純物層形成用真空容器３５１，３４２、堆積膜形成装置
２００に高周波電力を供給し、帯状の基板１０４の基板
送り出し容器３０１から基板巻取り容器３０４に向けた
移動を開始させることによって、これら各不純物層形成
用真空容器３５１，３５２、堆積膜形成装置１００にお
いてプラズマが生起し、帯状の基板１０４の上に堆積膜
が形成する。帯状の基板１０４は、第１の不純物層形成
用真空容器３５１、堆積膜形成装置２００、第２の不純
物層形成用真空容器３５２と連続的に移動しているの
で、帯状の基板１０４の上にｐｉｎ接合を有する半導体
素子が形成されることになる。このとき、堆積膜形成装
置２００では、上述のように堆積膜の膜厚方向に組成の
分布を持たせることができるので、形成された半導体素
子においては、ｉ型の半導体層の膜厚方向に、例えば、
バンドギャップやフェルミレベルを変化させることがで
きる。
【００４５】次に、本実施例について行なった実験結果
について、具体的数値を挙げて説明する。なお、ここで
述べる各実験例は、アモルファスシリコン系太陽電池あ
るいはこの太陽電池の構成要素であるアモルファスシリ
コン半導体膜の形成に、本実施例の堆積膜形成方法を適
用したものであるので、まず、図５(a)〜(d)を用いて、
アモルファスシリコン系太陽電池について説明を行な
う。
【００４６】図５(a)に示した太陽電池は、基板４０１
の上に、下部電極４０２、ｎ型半導体層４０３、ｉ型半
導体層４０４、ｐ型半導体層４０５、透明電極４０６が
順次積層され、さらに透明電極４０６の上に格子状の集
電電極４０７が形成された構造となっている。この太陽
電池は、透明電極４０６の側から光が入射されることを
前提としたものである。なお、下部電極４０２は、各半
導体層４０３〜４０５をはさんで透明電極４０６に対向
する電極のことである。
【００４７】図５(b)に示した太陽電池は、基板４０１
が透光性のものであって、この基板４０１の側から光が
入射するものであり、基板４０１の上に、透明電極４０
６、ｐ型半導体層４０５、ｉ型半導体層４０４、ｎ型半
導体層４０３、下部電極４０２が順次積層された構成と
なっている。以上の各太陽電池は、ｐｉｎ接合を１組の
み有するものであったが、入射光の利用効率を向上させ
るため、２組のｐｉｎ接合を積層させることが行なわれ
る。図５(c)は２組のｐｉｎ接合を有する太陽電池（い
わゆるタンデム型太陽電池）の構成を示すものであり、
この太陽電池は、基板４０１の上に、下部電極４０２、
第１のｐｉｎ接合４１１、第２のｐｉｎ接合４１２、透
明電極４０６、集電電極４０７が順次積層された構成と
なっている。光は、透明電極４０６の側から入射する。
各ｐｉｎ接合４１１、４１２は、もちろん、ｎ型半導体
層４０３、ｉ型半導体層４０４、ｐ型半導体層４０５が
積層した構造であるが、ｉ型半導体層４０４について
は、光電変換効率を向上させるために、第１、第２のｐ
ｉｎ接合４１１、４１２のそれぞれによってバンドギャ
ップや膜厚を異ならせることが行なわれる。
【００４８】さらに、光電変換効率を向上させるため、
３組のｐｉｎ接合を積層させることが行なわれる。図５
(d)は３組のｐｉｎ接合を有する太陽電池（いわゆるト
リプル型太陽電池）の構成を示すものであり、この太陽
電池は、基板４０１の上に、下部電極４０２、第１のｐ
ｉｎ接合４１１、第２のｐｉｎ接合４１２、第３のｐｉ
ｎ接合４１３、透明電極４０６、集電電極４０７が順次
積層された構成となっている。光は、透明電極４０６の
側から入射する。この太陽電池においても、光電変換効
率の向上のため、ｉ型半導体層４０４のバンドギャップ
や膜厚は、各ｐｉｎ接合４１１〜４１３のそれぞれにお
いて異なるようにされる。
【００４９】次に、上述した太陽電池の各構成要素の詳
細について説明する。なお、図５(a)〜(d)に示した各太
陽電池においては、ｎ型半導体層４０３とｐ型半導体層
４０５とを比較すると、ｐ型半導体層４０５の方が光入
射側に位置するようになっているが、ｎ型半導体層４０
３の方が光の入射側に位置するような層構成とすること
も可能である。
【００５０】まず、基板４０１について説明する。この
太陽電池において使用される基板４０１は、曲げやすく
湾曲形状を形成し得る材質のものが好適に用いられ、導
電性のものであっても、また電気絶縁性のものであって
もよい。基板４０１は透光性のものであっても、また非
透光性のものであってもよいが、基板４０１の側より光
入射が行われる場合には、もちろん透光性であることが
必要である。具体的には、本実施例において上述した帯
状の基板１０４を挙げることができる。帯状の基板１０
４を用いることにより、作製される太陽電池の軽量化、
強度向上、運搬スペースの低減などを図ることができ
る。
【００５１】次に、太陽電池から電力を取り出すための
電極について説明する。この太陽電池では、その構成形
態により適宜の電極が選択使用される。それらの電極と
しては、下部電極４０２、透明電極４０６、集電電極４
０７を挙げることができる。（ただし、ここでいう透明
電極４０６とは光の入射側に設けられたものを示し、下
部電極４０２とは各半導体層４０３〜４０５をはさんで
透明電極４０６に対向して設けられたものを示すことと
する。）これらの電極について以下に詳しく説明する。 （ｉ） 下部電極４０２ 下部電極４０２としては、上述した基板４０１の材料が
透光性であるか否かによって、光起電力発生用の光を照
射する面が異なるので（たとえば基板４０１が金属など
の非透光性の材料である場合には、図５(a)で示したよ
うに、透明電極４０６側から光を照射する。）、その設
置される場所が異なる。具体的には、図５(a),(c),(d)
のような層構成の場合には、電流取り出し用の電極とし
て、基板４０１とｎ型半導体層４０３との間に、下部電
極４０２が設けられる。なお、基板４０１が導電性であ
る場合には、この基板４０１が下部電極４０２を兼ねる
ことができるので、下部電極４０２を省略することがで
きる。ただし、基板４０１が導電性であってもシート抵
抗値が高い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極と
して、あるいは支持体面での反射率を高め入射光の有効
利用を図る目的で、下部電極４０２を設置してもよい。
【００５２】図５(b)の場合には、透光性の基板４０１
が用いられており、基板４０１の側から光が入射される
ので、電流取り出しおよび光反射用の目的で、下部電極
４０２が、基板４０１と対向し各半導体層４０３〜４０
５をはさんで設けられている。下部電極４０２の材料と
しては、Ａｇ,Ａｕ,Ｐｔ,Ｎｉ,Ｃｒ,Ｃｕ,Ａｌ,Ｔｉ,Ｚ
ｎ,Ｍｏ,Ｗなどの金属またはこれらの合金が挙げられ、
これらの金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ッタリングなどで形成する。また、形成された金属薄膜
が太陽電池の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮
されねばならず、下部電極４０２のシート抵抗値は、好
ましくは５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下である
ことが望ましい。
【００５３】下部電極４０２とｎ型半導体層４０３との
間に、導電性酸化亜鉛などの拡散防止層（不図示）を設
けてもよい。この拡散防止層の効果としては、下部電極
４０２を構成する金属元素がｎ型半導体層４０３中へ拡
散するのを防止するのみならず、若干の抵抗値をもたせ
ることで、各半導体層４０３〜４０５に生じたピンホー
ルなどの欠陥による、下部電極４０２と透明電極４０６
との間の短絡を防止すること、および薄膜による多重干
渉を発生させ入射された光を太陽電池内に閉じ込めるな
どのことを挙げることができる。 （ii） 透明電極４０６ 透明電極４０６は、太陽や白色蛍光灯などからの光を各
半導体層４０３〜４０５内に効率良く吸収させるため
に、光の透過率が８５％以上であることが望ましく、さ
らに、電気的には太陽電池の出力に対して抵抗成分とな
らぬようにシート抵抗値は１００Ω以下であることが望
ましい。このような特性を備えた材料として、ＳｎＯ2,
Ｉｎ2Ｏ3,ＺｎＯ,ＣｄＯ,Ｃｄ2ＳｎＯ4,ＩＴＯ(Ｉｎ2Ｏ
3＋ＳｎＯ2)などの金属酸化物や、Ａｕ,Ａｌ,Ｃｕなど
の金属を極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜などが
挙げられる。透明電極は、図５(a),(c),(d)に示す太陽
電池においてはｐ型半導体層４０５の上に積層され、図
５(b)に示す太陽電池においては基板４０１の上に積層
されるものであるため、相互の密着性の良いものを選ぶ
ことが必要である。透明電極４０６の作製方法として
は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタ
リング法、スプレー法などを用いることができ、所望に
応じて適宜選択される。 (iii) 集電電極４０７ 集電電極４０７は、透明電極４０６の表面抵抗値を実効
的に低減させる目的で、透明電極４０６の上に格子状に
設けられる。集電電極４０７の材料としては、Ａｇ,Ｃ
ｒ,Ｎｉ,Ａｌ,Ａｇ,Ａｕ,Ｔｉ,Ｐｔ,Ｃｕ,Ｍｏ,Ｗなど
の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げられる。これら
の薄膜は積層させて用いることができる。また、各半導
体層４０３〜４０５へ入射する光量が十分に確保される
よう、その形状および面積は適宜設計される。
【００５４】たとえば、その形状は太陽電池の受光面に
対して一様に広がり、かつ受光面積に対してその面積は
好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下であ
ることが望ましい。また、シート抵抗値としては、好ま
しくは５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下であるこ
とが望ましい。次に、ｎ型半導体層４０３、ｉ型半導体
層４０４、ｐ型半導体層４０５について説明する。 （ｉ） ｉ型半導体層４０４ ｉ型半導体層４０４を構成する半導体材料としては、ａ
−Ｓｉ:Ｈ,ａ−Ｓｉ:Ｆ,ａ−Ｓｉ:Ｈ:Ｆ,ａ−ＳｉＣ:
Ｈ,ａ−ＳｉＣ:Ｆ,ａ−ＳｉＣ:Ｈ:Ｆ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ,
ａ−ＳｉＧｅ:Ｆ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ:Ｆ,poly−Ｓｉ:Ｈ,p
oly−Ｓｉ:Ｆ,poly−Ｓｉ:Ｈ:ＦなどのIV族半導体材料
およびびIV族合金系半導体材料が挙げられる。このほ
か、II−VI族化合物半導体材料やIII−Ｖ族化合物半導
体材料などが挙げられる。
【００５５】ｉ型半導体層４０４においては、光電変換
効率などの向上を目的として、膜厚方向に組成を変化さ
せ、バンドギャップに変化を持たせることが行なわれ
る。図６(a)〜(d)に、ｉ型半導体層４０４におけるバン
ドギャップの変化の様子（バンドギャッププロファイ
ル）の具体例を示した。図中→印は光の入射側を表わし
ている。
【００５６】図６(a)に示したバンドギャッププロファ
イルは、ｉ型半導体層４０４中において、バンドギャッ
プが一定のものである。図６(b)に示したバンドギャッ
ププロファイルは、ｉ型半導体層４０４の光の入射側の
バンドギャップが狭く、徐々にバンドギャップが広がる
タイプのものである。バンドギャップの形状をこのよう
にすることにより、曲線因子（Fill Factor;ＦＦ）の改
善に効果がある。図６(c)に示したバンドギャッププロ
ファイルは、光の入射側のバンドギャップが広く、徐々
にバンドギャップが狭くなるタイプのものであり、開放
電圧（Ｖoc）の改善に効果がある。図６(d)に示したバ
ンドギャッププロファイルは、光の入射側のバンドギャ
ップが広く、比較的急峻にバンドギャップが狭まり、再
び広がっていくタイプのものであり、図６(b)と(c)とを
組み合わせて両者の効果を同時に得ることができるもの
である。このようにバンドギャップに変化を持たせるた
めには、異なる半導体を組み合せればよい。例えば、ａ
−Ｓｉ:Ｈ（Ｅg opt＝１.７２ｅＶ）とａ−ＳｉＧｅ:Ｈ
（Ｅg opt＝１.４５ｅＶ）とを組み合せると、図６(d)に
示すバンドギャッププロファイルをもつｉ型半導体層４
０４を作製することが出来る。また、ａ−ＳｉＣ:Ｈ
（Ｅg opt＝２.０５ｅＶ）とａ−Ｓｉ:Ｈ（Ｅg op t＝１.
７２ｅＶ）とを用いて、図６(c)に示すバンドギャップ
プロファイルをもつｉ型半導体層４０４を作製すること
が出来る。
【００５７】また、ｉ型半導体層４０４に微量に添加す
る不純物の濃度を膜厚方向に変化させることにより、導
電型をｉ型としたまま、ｉ型半導体層４０４のフェルミ
レベルに変化を持たせることができる。バンドギャップ
プロファイルが図６(a)に示したものである（すなわち
バンドギャップが変化しない）ｉ型半導体層４０４にお
ける、フェルミレベルの変化の様子（フェルミレベルプ
ロファイル）の具体例を図７(a)〜(d)に示した。図中→
印は光の入射側を表わしている。
【００５８】図７(a)は、不純物の添加を行なわないｉ
型半導体層４０４のフェルミレベルプロファイルであ
る。これに対し、図７(b)に示したものは、光の入射側
のフェルミレベルが価電子帯寄りで、徐々にフェルミレ
ベルが伝導帯に寄るタイプのものであり、光発生キャリ
アの再結合を防ぎ、キャリアの走行性を高めるのに効果
がある。図７(c)に示したものは、光の入射側よりフェ
ルミレベルが徐々に価電子帯に寄るタイプのものであ
り、光の入射側にｎ型半導体層を設けた場合に、図７
(b)の場合と同様の効果がある。図７(d)に示したもの
は、光の入射側よりほぼ連続的にフェルミレベルが価電
子帯より伝導帯に変化しているタイプのものである。
これらはバンドギャップが一定の場合を例示している
が、図６(b)〜(d)に示すバンドギャッププロファイルの
場合においても、同様にフェルミレベルを制御すること
が出来る。
【００５９】これらのバンドギャッププロファイルおよ
びフェルミレベルプロファイルの設計を適宜行うことに
より、光電変換効率の高い太陽電池を作製することが出
来る。特に、これらのバンドギャッププロファイルおよ
びフェルミレベルプロファイルの制御は、図５(c),(d)
に示した、いわゆるタンデム型またはトリプル型の太陽
電池のｉ型半導体層４０４に適用されるのが望ましい。 （ii） ｐ型半導体層４０５およびｎ型半導体層４０３ ｐ型半導体層４０５あるいはｎ型半導体層４０３は、前
述したｉ型半導体層４０４を構成する半導体材料に、価
電子制御剤を公知の方法でドーピングすることによって
得られる。
【００６０】（実験例１）図１に示した堆積膜形成装置
１００を用い、搬入側のガスゲート１２９、搬出側のガ
スゲート１３０に、それぞれ基板送り出し容器（不図
示）、基板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板
送り出し容器と基板巻取り容器には、帯状の基板１０４
を繰り出す基板送り出し機構（不図示）と、帯状の基板
１０４を巻取る基板巻取り機構（不図示）が、それぞれ
設けられている。
【００６１】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる帯状
の基板１０４（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５
mm）を十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの帯
状の基板１０４を巻いたボビン（不図示）を装着し、帯
状の基板１０４を、搬入側のガスゲート１２９、第１、
第２の成膜容器１０２，１０３および搬出側のガスゲー
ト１３０を介し、基板巻取り容器まで通し、帯状の基板
１０４がたるまないように張力調整を行なった。そし
て、基板送り出し容器（不図示）、真空容器１０１、各
成膜容器１０２，１０３、基板巻取り容器（不図示）の
それぞれを、不図示のメカニカルブースターポンプ／ロ
ータリーポンプで荒引きし、油拡散ポンプ（不図示）に
よって５×１０-6Torr以下の高真空にまで排気した。そ
ののち、各赤外線ランプヒーター１２４，１２５を点灯
させ、各熱電対１３６，１３７の出力を監視しつつ、帯
状の基体１０４の表面温度が３００℃になるように温度
制御を行ない、加熱、脱ガスを行なった。
【００６２】十分に脱ガスが行なわれたところで、表１
に示す条件により、各排気管１１６，１１７に接続され
た油拡散ポンプ（不図示）を作動させながら、各ガス放
出器１１４，１１５から堆積膜形成用の原料ガスを各成
膜容器１０２，１０３内に導入した。同時に、各ゲート
ガス供給管１３５，１３６より、各ガスゲート１２９，
１３０に、ゲートガスとして、それぞれ流量が３００sc
cmのＨ2ガスを供給し、このゲートガスを、真空容器１
０１に直接接続された排気管１３８と基板送り出し容器
（不図示）と基板巻取り容器（不図示）とを介して、排
気するようにした。この状態で、第１、第２の成膜容器
１０２，１０３内の圧力をそれぞれ８mTorr，６mTorrに
保持するようにした。
【００６３】
【表１】 各成膜容器１０２，１０３内の圧力が安定したところ
で、各導波管１１１〜１１３、各アプリケータ１０５〜
１０７を介して、不図示のマイクロ波電源より、周波数
２.４５GHzのマイクロ波を各成膜容器１０２，１０３内
に導入した。この結果、各成膜空間１３３，１３４内で
マイクロ波グロー放電が生起し、プラズマが発生した
が、各ガード電極１２６〜１２８の部分からの、マイク
ロ波およびプラズマの漏洩は認められなかった。また、
各成膜容器１０２，１０３内においてマイクロ波グロー
放電の発生する領域の大きさは、入射されるマイクロ波
の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって変化する
ので、この領域の大きさを目視によって観察し、帯状の
基板１０４の移動方向の長さとしてこの領域の大きさを
求めた。その結果を表１の成膜領域の長さの欄に示し
た。
【００６４】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向け、すなわち図１の
図示矢印方向に、帯状の基板１０４の移動を開始した。
このときの移動速度は、１００cm/minであった。１０分
間にわたり、帯状の基板１０４を連続的に移動させつ
つ、帯状の基板１０４の上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ:Ｈ
からなる堆積膜の形成を行なった。
【００６５】なお、帯状の基板１０４は、長さ２００ｍ
と長尺であるので、この実験例１を実施した後、帯状の
基板１０４を堆積膜形成装置１００に装着したまま、後
述の各実験例２〜４を連続して実施し、同一の帯状の基
板１０４の上に各実験例１〜４で形成された堆積膜が、
帯状の基板１０４上にその移動方向に対し、順次出現す
るようにした。実験例１〜４に関する全ての堆積膜の形
成が終了したら、帯状の基板１０４を冷却させて堆積膜
形成装置１００から取り出した。
【００６６】この実験例１で形成された堆積膜について
膜厚分布を測定したところ、帯状の基板１０４の幅方向
および長手方法に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収
まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出したとこ
ろ、平均９５Å／secであった。次に、帯状の基板１０
４の、この実験例１でａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜
が形成された部分について、任意に６ヶ所を選んで切り
だし、２次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）（ＣＡＭＥＣ
Ａ社製、ｉｍｆ−３型）を用い、深さ方向の元素分布を
測定した。その結果、図８に示した深さ方向分布が得ら
れ、図６(d)に示したのと同様のバンドギャッププロフ
ァイルとなっていることがわかった。また、金属中水素
分析計（堀場製作所製、ＥＭＧＡ−１１００型）を用い
て、堆積膜中の全水素を定量したところ、１６±２原子
％であった。なお、図８において、横軸は時間で表され
ているが、２次イオン質量分析においては、経過時間と
深さが比例するので、図８の横軸を表面からの深さと考
えて差し支えない。
【００６７】（実験例２）上述の実験例１による堆積膜
の形成が終ったら、堆積膜形成用の原料ガスとゲートガ
スとの導入をいったん中止し、第１、第２の成膜容器１
０２，１０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排気した。
続いて、実験例１と同様に、ゲートガスを供給し、表２
に示す条件で、帯状の基板１０４上に、ｉ型のａ−Ｓｉ
Ｃ:Ｈからなる堆積膜を連続的に形成した。このとき、
帯状の基体１０４の移動速度を９５cm/minとした。ま
た、第１、第２の成膜容器１０２，１０３の内圧は、堆
積膜の形成中、それぞれ１４mTorrおよび１２mTorrに保
持するようにした。
【００６８】
【表２】 実験例１と同様に、実験例１〜４についての堆積膜の形
成がすべて終了した後、この実験例２で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度
は平均８０Å/secであると算出された。
【００６９】次に、実験例１と同様に、この実験例２で
ａ−ＳｉＣ:Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素分
布を測定した。その結果、図９に示した深さ方向分布が
得られ、図６(c)に示したのと同様のバンドギャッププ
ロファイルとなっていることがわかった。また、堆積膜
中の全水素を定量したところ、１４±２原子％であっ
た。
【００７０】（実験例３）上述の各実験例１、２による
堆積膜の形成が終ったら、堆積膜形成用の原料ガスとゲ
ートガスとの導入をいったん中止し、第１、第２の成膜
容器１０２，１０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排気
した。続いて、実験例１と同様に、ゲートガスを供給
し、表３に示す条件で、帯状の基板１０４上に、不純物
としてＢを含むａ−Ｓｉ:Ｈからなる堆積膜を連続的に
形成した。このとき、帯状の基体１０４の移動速度を９
５cm/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、第２の
成膜容器１０２，１０３の内圧をそれぞれ４mTorrおよ
び５mTorrに保持するようにした。
【００７１】
【表３】 実験例１と同様に、実験例１〜４についての堆積膜の形
成がすべて終了した後、この実験例３で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度
は平均１１０Å/secであると算出された。
【００７２】次に、実験例１と同様に、この実験例３で
ａ−Ｓｉ:Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素分
布を測定した。その結果、図１０に示した深さ方向分布
が得られ、図７(b)に示したのと同様のフェルミレベル
プロファイルとなっていることがわかった。また、堆積
膜中の全水素を定量したところ、１８±２原子％であっ
た。
【００７３】（実験例４）上述の各実験例１〜３による
堆積膜の形成が終ったら、堆積膜形成用の原料ガスとゲ
ートガスとの導入をいったん中止し、第１、第２の成膜
容器１０２，１０３をそれおぞれ５×１０-6Torrまで排
気した。続いて、実験例１と同様に、ゲートガスを供給
し、表４に示す条件で、帯状の基板１０４上に、ｉ型の
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜を連続的に形成した。
このとき、帯状の基体１０４の移動速度を９５cm/minと
した。また、堆積膜の形成中、第１、第２の成膜容器１
０２，１０３の内圧をそれぞれ７mTorrおよび９mTorrに
保持するようにした。
【００７４】
【表４】 実験例１と同様に、実験例１〜４についての堆積膜の形
成がすべて終了した後、この実験例４で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度
は平均９５Å/secであると算出された。
【００７５】次に、実験例１と同様に、この実験例４で
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜が形成された部分につ
いて、任意に６ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素
分布を測定した。その結果、図１１に示した深さ方向分
布が得られ、図６(b)に示したのと同様のバンドギャッ
ププロファイルとなっていることがわかった。また、堆
積膜中の全水素を定量したところ、１５±２原子％であ
った。
【００７６】（実験例５）図２に示した堆積膜形成装置
２００を用い、搬入側のガスゲート１２９、搬出側のガ
スゲート１３０に、それぞれ基板送り出し容器（不図
示）、基板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板
送り出し容器と基板巻取り容器には、帯状の基板１０４
を繰り出す基板送り出し機構（不図示）と、帯状の基板
１０４を巻取る基板巻取り機構（不図示）が、それぞれ
設けられている。
【００７７】まず、実験例１と同様に、基板送り出し容
器に、ステンレス(SUS304BA)からなる帯状の基板１０４
（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５mm）を巻いた
ボビン（不図示）を装着し、この帯状の基板１０４を、
搬入側のガスゲート１２９、第１、第２の成膜容器１０
２，１０３および搬出側のガスゲート１３０を介し、基
板巻取り容器まで通し、帯状の基板１０４がたるまない
ように張力調整を行なった。なお、帯状の基板１０４
は、予め十分に脱脂、洗浄しておく。そして、基板送り
出し容器（不図示）、真空容器１０１、各成膜容器１０
２，１０３、基板巻取り容器（不図示）のそれぞれを、
不図示のメカニカルブースターポンプ／ロータリーポン
プで荒引きし、油拡散ポンプ（不図示）によって５×１
０-6Torr以下の高真空にまで排気した。そののち、各赤
外線ランプヒーター１２４，１２５を点灯させ、各熱電
対１３６，１３７の出力を監視しつつ、帯状の基体１０
４の表面温度が３００℃になるように温度制御を行な
い、加熱、脱ガスを行なった。
【００７８】十分に脱ガスが行なわれたところで、表１
に示す条件により、各排気管１１６，１１７に接続され
た油拡散ポンプ（不図示）を作動させながら、各ガス放
出器１１４，１１５から堆積膜形成用の原料ガスを各成
膜容器１０２，１０３内に導入した。同時に、各ゲート
ガス供給管１３５，１３６より、各ガスゲート１２９，
１３０に、ゲートガスとして、それぞれ流量が２００sc
cmのＨ2ガスを供給し、このゲートガスを、真空容器１
０１に直接接続された排気管１３８、基板送り出し容器
（不図示）、基板巻取り容器（不図示）を介して、排気
するようにした。この状態で、第１、第２の成膜容器１
０２，１０３内の圧力をそれぞれ１.１Torr，１.２Torr
に保持するようにした。
【００７９】
【表５】 各成膜容器１０２，１０３内の圧力が安定したところ
で、図示しない高周波電源より、高周波導線２０３，２
０４を介して、周波数１３.５６MHzの高周波電力を各カ
ソード２０１，２０２に印加し、成膜容器１０２，１０
３内にこの高周波電力を導入した。この結果、各成膜空
間１３３，１３４内で高周波グロー放電が生起し、プラ
ズマが発生したが、各ガード電極１２６〜１２８の部分
からの、高周波およびプラズマの漏洩は認められなかっ
た。また、各成膜容器１０２，１０３内において高周波
グロー放電の発生する領域の大きさは、入射される高周
波の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって変化す
るので、この領域の大きさを目視によって観察し、帯状
の基板１０４の移動方向の長さとしてこの領域の大きさ
を求めた。その結果を表５の成膜領域の長さの欄に示し
た。
【００８０】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向けた、帯状の基板１
０４の移動を開始した。このときの移動速度は、３０cm
/minであった。１０分間にわたり、帯状の基板１０４を
連続的に移動しつつ、帯状の基板１０４の上に、ｉ型の
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜の形成を行なった。な
お、帯状の基板１０４は、長さ２００ｍと長尺であるの
で、上述の各実験例１〜４と同様に、この実験例５を実
施した後、帯状の基板１０４を堆積膜形成装置２００に
装着したまま、後述の各実験例６，７を連続して実施し
た。実験例５〜７に関する全ての堆積膜の形成が終了し
たら、帯状の基板１０４を冷却させて堆積膜形成装置２
００から取り出した。
【００８１】この実験例５で形成された堆積膜について
膜厚分布を測定したところ、帯状の基板１０４の幅方向
および長手方法に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収
まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出したとこ
ろ、平均１５Å／secであった。次に、帯状の基板１０
４の、この実験例５でａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜
が形成された部分について、任意に６ヶ所を選んで切り
だし、実験例１と同様に、２次イオン質量分析計を用
い、深さ方向の元素分布を測定した。その結果、図８に
示したのと同様の深さ方向分布が得られ、図６(d)に示
したのと同様のバンドギャッププロファイルとなってい
ることがわかった。また、金属中水素分析計を用いて、
堆積膜中の全水素を定量したところ、１５±２原子％で
あった。
【００８２】（実験例６）上述の実験例５による堆積膜
の形成が終ったら、堆積膜形成用の原料ガスとゲートガ
スとの導入をいったん中止し、第１、第２の成膜容器１
０２，１０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排気した。
続いて、実験例５と同様に、ゲートガスを供給し、表６
に示す条件で、帯状の基板１０４上に、ｉ型のａ−Ｓｉ
Ｃ:Ｈからなる堆積膜を連続的に形成した。このとき、
帯状の基体１０４の移動速度を３０cm/minとした。ま
た、堆積膜の形成中、第１、第２の成膜容器１０２，１
０３の内圧をそれぞれ１.０Torrおよび１.１Torrに保持
するようにした。
【００８３】
【表６】 実験例５と同様に、実験例５〜７についての堆積膜の形
成がすべて終了した後、この実験例６で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度
は平均１２Å/secであると算出された。
【００８４】次に、実験例５と同様に、この実験例６で
ａ−ＳｉＣ:Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素分
布を測定した。その結果、図９に示したのと類似の深さ
方向分布が得られ、図６(c)に示したのと同様のバンド
ギャッププロファイルとなっていることがわかった。ま
た、堆積膜中の全水素を定量したところ、１３±２原子
％であった。
【００８５】（実験例７）上述の各実験例５，６による
堆積膜の形成が終ったら、堆積膜形成用の原料ガスとゲ
ートガスとの導入をいったん中止し、第１、第２の成膜
容器１０２，１０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排気
した。続いて、実験例５と同様に、ゲートガスを供給
し、表７に示す条件で、帯状の基板１０４上に、不純物
としてＢを含むａ−Ｓｉ:Ｈからなる堆積膜を連続的に
形成した。このとき、帯状の基体１０４の移動速度を３
０cm/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、第２の
成膜容器１０２，１０３の内圧をそれぞれ１.１Torrお
よび１.１Torrに保持するようにした。
【００８６】
【表７】 実験例５と同様に、実験例５〜７についての堆積膜の形
成がすべて終了した後、この実験例７で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度
は平均１８Å/secであると算出された。
【００８７】次に、実験例５と同様に、この実験例７で
ａ−Ｓｉ:Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素分
布を測定した。その結果、図１０に示したのと類似の深
さ方向分布が得られ、図７(c)に示したのと同様のフェ
ルミレベルプロファイルとなっていることがわかった。
また、堆積膜中の全水素を定量したところ、１７±２原
子％であった。
【００８８】（実験例８）図３に示す連続堆積膜形成装
置３００を用い、図５(a)に示した層構成のアモルファ
スシリコン系太陽電池を作製した。このアモルファスシ
リコン太陽電池は、単一のｐｉｎ接合を有し、ｉ型半導
体層４０４におけるバンドギャッププロファイルは図６
(d)に示したものとなっている。
【００８９】まず、上述の実験例１で使用したのと同様
の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の基板１０４を、不
図示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純
度：９９．９９％）をターゲットとして、帯状の基体１
０４の上に厚さ１０００ÅのＡｇ薄膜をスパッタ蒸着し
た、さらに、ＺｎＯ（ＺｎＯ純度：９９．９９９％）電
極をターゲットとして厚さ１．２μｍのＺｎＯ薄膜をＡ
ｇ薄膜の上にスパッタ蒸着し、帯状の基板１０４の上に
下部電極４０２を形成した。
【００９０】次に、下部電極４０２の形成された帯状の
基板１０４を、基板送り出し容器３０１に装着し、第１
の不純物層形成用真空容器３０２、堆積膜形成装置１０
０、第２の不純物層形成用真空容器３０３を介し、基板
巻取り容器３０４まで通した。そして、帯状の基板１０
４がたるまないように、帯状の基板１０４の張力を調整
し、実験例１同様に、各不純物層形成用真空容器３０
２，３０３、堆積膜形成装置１００、基板送り出し容器
３０１、基板巻取り容器３０４を５×１０-6Torrまで排
気した。
【００９１】続いて、帯状の基板１０４を真空送り出し
容器３０１から真空巻取り容器３０４に向けて連続的に
移動させながら、この帯状の基板１０４の上に、第１の
不純物層形成用真空容器３０２でｎ型半導体層４０３
を、堆積膜形成装置１００でｉ型半導体層４０４を、第
２の不純物層形成用真空容器３０３でｐ型半導体層４０
５を順次形成するようにした。ｎ型半導体層４０３とｐ
型半導体層４０５の形成の条件は、表８に示すとおりで
あり、ｉ型半導体層４０４の形成条件は、実験例１にお
いてｉ型ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積層を形成する場
合と同じにした。各半導体層４０３〜４０５の形成は、
それぞれの不純物層形成用真空容器３０２、３０３の内
部と堆積膜形成装置１００の内部でマイクロ波グロー放
電を生起させ、グロー放電によるプラズマが安定した
ら、帯状の基板１０４を移動速度９５cm/minで移動させ
ることにより行なった。なお、各不純物層形成用真空容
器３０２，３０３内において、マイクロ波グロー放電が
発生している領域の、帯状の基板１０４の移動方向の長
さを表８の成膜領域の長さの欄に示した。
【００９２】
【表８】 帯状の基体１０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたっ
て、各半導体層４０３〜４０５が形成されたら、帯状の
基体１０４を冷却させてから連続堆積膜形成装置３００
から取り出し、ｐ型半導体層４０５の上に、さらに、透
明電極３０６と集電電極３０７とを形成し、帯状の太陽
電池を完成させた。
【００９３】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、作製した太陽電池を、大きさが３６ｃｍ×２２
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
太陽電池モジュールについて、ＡＭ値が１.５でエネル
ギー密度１００mw/cm2の疑似太陽光を用いて特性評価を
行なったところ、光電変換効率で７．８％以上が得ら
れ、また各太陽電池モジュール間の特性のばらつきも５
％以内に収まった。また、作製した太陽電池モジュール
の中から２個を抜き取り、連続２００回の繰り返し曲げ
試験を行なったところ、試験後においても特性が劣化す
ることはなく、堆積膜の剥離などの現象も認められたか
った。さらに、上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度
１００mw/cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射し
たのちにおいても、光電変換効率の変動は、初期値に対
して８．５％以内に収まっていた。
【００９４】この太陽電池モジュールを接続することに
より、出力５ｋＷの電力供給システムを作製することが
できた。 （実験例９）実験例８においては、ｉ型半導体層４０４
として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積膜を用いたが、ここでは
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ−ＳｉＣ:Ｈを用いて太陽
電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。このｉ
型半導体層４０４を実験例２と同様の条件で堆積させる
以外は実験例８と同様にした。なお、このｉ型半導体層
４０４は、図６(c)に示すようなバンドギャッププロフ
ァイルとなっている。
【００９５】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例８と同様の特性の評価を行なったところ、
光電変換効率で７．２％以上が得られ、さらに各太陽電
池モジュール間の特性のばらつきも５％以内に収まって
いた。また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後におい
ても、特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こら
なかった。さらに、連続５００時間の疑似太陽光照射の
のちも、光電変換効率の変動は、初期値に対して８．５
％以内に収まっていた。この太陽電池モジュールを使用
することにより、出力５ｋＷの電力供給システムを作製
することができた。
【００９６】（実験例１０）実験例８においては、ｉ型
半導体層４０４として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積膜を用い
たが、ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ−Ｓｉ:Ｈ
を用いて太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工
した。このｉ型半導体層４０４を実験例３と同様の条件
で堆積させる以外は実験例８と同様にした。なお、この
ｉ型半導体層４０４は、図７(b)に示すようなフェルミ
レベルプロファイルとなっている。
【００９７】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例８と同様の特性の評価を行なったところ、
光電変換効率で８．４％以上が得られ、さらに各太陽電
池モジュール間の特性のばらつきも５％以内に収まって
いた。また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後におい
ても、特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こら
なかった。さらに、連続５００時間の疑似太陽光照射の
のちも、光電変換効率の変動は、初期値に対して８．５
％以内に収まっていた。この太陽電池モジュールを使用
することにより、出力５ｋＷの電力供給システムを作製
することができた。
【００９８】（実験例１１）図５(c)に示す、２組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系太陽
電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作製に
あたっては、２組のｐｉｎ接合を形成できるように、図
３に示す連続堆積膜形成装置３００の第２の不純物層形
成用真空容器３０３と基板巻取り容器３０４との間に、
この連続堆積膜形成装置３００の第１の不純物層形成用
真空容器３０２、堆積膜形成装置１００、第２の不純物
層形成用真空容器３０３を順次直列に接続したものを挿
入した構成の装置を用いた。
【００９９】帯状の基板１０４としては、実験例１で使
用したのと同様のものを使用し、２組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合４１１
は、上述の実験例８でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成
し、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合４１２は、
実験例１０のｐｉｎ接合と同じ条件で形成した。第１、
第２のｐｉｎ接合４１１，４１２の形成後、実験例８と
同様の工程により、太陽電池モジュールとした。
【０１００】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１１．０％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、
特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののち
の光電変換効率の変化率は７．５％以内に収まってい
た。この太陽電池モジュールを使用することにより、出
力５ｋＷの電力供給システムを作製することができた。
【０１０１】（実験例１２）図５(c)に示す、２組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系太陽
電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作製に
あたっては、第１のｐｉｎ接合４１１を上述の実験例１
０でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成し、第２のｐｉｎ接
合４１２をは実験例９のｐｉｎ接合と同じ条件で形成し
たこと以外は、実験例１１と同様にした。
【０１０２】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１０．５％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、
特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののち
の光電変換効率の変化率は７．５％以内に収まってい
た。この太陽電池モジュールを使用することにより、出
力５ｋＷの電力供給システムを作製することができた。
【０１０３】（実験例１３）図５(d)に示す、３組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系太陽
電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作製に
あたっては、３組のｐｉｎ接合を形成できるように、図
３に示す連続堆積膜形成装置３００の第２の不純物層形
成用真空容器３０３と基板巻取り容器３０４との間に、
この連続堆積膜形成装置３００の第１の不純物層形成用
真空容器３０２、堆積膜形成装置１００、第２の不純物
層形成用真空容器３０３、第１の不純物層形成用真空容
器３０２、堆積膜形成装置１００、第２の不純物層形成
用真空容器３０３を順次直列に接続したものを挿入した
構成の装置を用いた。
【０１０４】帯状の基板１０４としては、実験例１で使
用したのと同様のものを使用し、３組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合４１１
は、上述の実験例８でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成
し、第２のｐｉｎ接合４１２は、実験例１０のｐｉｎ接
合と同じ条件で形成し、光の入射側に位置する第３のｐ
ｉｎ接合４１３は、実験例９のｐｉｎ接合と同じ条件で
形成した。各ｐｉｎ接合４１１〜４１３の形成後、実験
例８と同様の工程により、太陽電池モジュールとした。
【０１０５】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１２．０％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、
特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののち
の光電変換効率の変化率は７％以内に収まっていた。こ
の太陽電池モジュールを使用することにより、出力５ｋ
Ｗの電力供給システムを作製することができた。
【０１０６】（実験例１４）図４に示す連続堆積膜形成
装置３５０を用い、図５(a)に示した層構成のアモルフ
ァスシリコン系太陽電池を作製し、太陽電池モジュール
に加工した。このアモルファスシリコン太陽電池は、単
一のｐｉｎ接合を有し、ｉ型半導体層４０４におけるバ
ンドギャッププロファイルは図６(d)に示したものとな
っている。
【０１０７】まず、上述の実験例１で使用したのと同様
の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の基板１０４を、不
図示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純
度：９９．９９％）をターゲットとして、帯状の基体１
０４の上に厚さ１０００ÅのＡｇ薄膜をスパッタ蒸着し
た、さらに、ＺｎＯ（ＺｎＯ純度：９９．９９９％）電
極をターゲットとして厚さ１．２μｍのＺｎＯ薄膜をＡ
ｇ薄膜の上にスパッタ蒸着し、帯状の基板１０４の上に
下部電極４０２を形成した。
【０１０８】次に、下部電極４０２の形成された帯状の
基板１０４を、基板送り出し容器３０１に装着し、第１
の不純物層形成用真空容器３５１、堆積膜形成装置２０
０、第２の不純物層形成用真空容器３５２を介し、基板
巻取り容器３０４まで通した。そして、帯状の基板１０
４がたるまないように、帯状の基板１０４の張力を調整
し、実験例１同様に、各不純物層形成用真空容器３５
１，３５２、堆積膜形成装置２００、基板送り出し容器
３０１、基板巻取り容器３０４を５×１０-6Torrまで排
気した。
【０１０９】続いて、帯状の基板１０４を真空送り出し
容器３０１から真空巻取り容器３０４に向けて連続的に
移動させながら、この帯状の基板１０４の上に、第１の
不純物層形成用真空容器３５１でｎ型半導体層４０３
を、堆積膜形成装置２００でｉ型半導体層４０４を、第
２の不純物層形成用真空容器３５２でｐ型半導体層４０
５を順次形成するようにした。ｎ型半導体層４０３とｐ
型半導体層４０５の形成の条件は、表９に示すとおりで
あり、ｉ型半導体層４０４の形成条件は、実験例５にお
いてｉ型ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積層を形成する場
合と同じにした。各半導体層４０３〜４０５の形成は、
それぞれの不純物層形成用真空容器３５１，３５２の内
部と堆積膜形成装置２００の内部で高周波グロー放電を
生起させ、グロー放電によるプラズマが安定したら、帯
状の基板１０４を移動速度３０cm/minで移動させること
により行なった。なお、各不純物層形成用真空容器３５
１，３５２内において、高周波グロー放電が発生してい
る領域の、帯状の基板１０４の移動方向の長さを表９の
成膜領域の長さの欄に示した。
【０１１０】
【表９】 帯状の基体１０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたっ
て、各半導体層４０３〜４０５が形成されたら、帯状の
基体１０４を冷却させてから連続堆積膜形成装置３５０
から取り出し、ｐ型半導体層４０５の上に、さらに、透
明電極４０６と集電電極４０７とを形成し、帯状の太陽
電池を完成させた。
【０１１１】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、この帯状の太陽電池を大きさが３６ｃｍ×２２
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
太陽電池モジュールについて、ＡＭ値が１.５でエネル
ギー密度１００mw/cm2の疑似太陽光を用いて特性評価を
行なったところ、光電変換効率で７．６％以上が得ら
れ、また各太陽電池モジュール間の特性のばらつきも５
％以内に収まった。また、作製した太陽電池モジュール
の中から２個を抜き取り、連続２００回の繰り返し曲げ
試験を行なったところ、試験後においても特性が劣化す
ることはなく、堆積膜の剥離などの現象も認められたか
った。さらに、上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度
１００mw/cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射し
たのちにおいても、光電変換効率の変動は、初期値に対
して８．７％以内に収まっていた。
【０１１２】この太陽電池モジュールを接続することに
より、出力５ｋＷの電力供給システムを作製することが
できた。 （実験例１５）図５(c)に示す、２組のｐｉｎ接合を積
層した構成のアモルファスシリコン系太陽電池を作製
し、太陽電池モジュールに加工した。作製にあたって
は、２組のｐｉｎ接合を形成できるように、図４に示す
連続堆積膜形成装置３５０の第２の不純物層形成用真空
容器３５２と基板巻取り容器３０４との間に、この連続
堆積膜形成装置３５０の第１の不純物層形成用真空容器
３５１、堆積膜形成装置２００、第２の不純物層形成用
真空容器３５２を順次直列に接続したものを挿入した構
成の装置を用いた。
【０１１３】帯状の基板１０４としては、実験例１で使
用したのと同様のものを使用し、２組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合４１１
は、上述の実験例１４でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成
し、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合４１２につ
いては、ｉ型半導体層を実験例７と同じ条件で、ｐ型半
導体層とｎ型半導体層は上述の表９の条件で形成した。
第１、第２のｐｉｎ接合４１１，４１２の形成後、実験
例８と同様の工程により、太陽電池モジュールとした。
【０１１４】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１０．５％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、
特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののち
の光電変換効率の変化率は７．８％以内に収まってい
た。この太陽電池モジュールを使用することにより、出
力５ｋＷの電力供給システムを作製することができた。
【０１１５】（実験例１６）図５(d)に示す、３組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系太陽
電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作製に
あたっては、３組のｐｉｎ接合を形成できるように、図
４に示す連続堆積膜形成装置３５０の第２の不純物層形
成用真空容器３５２と基板巻取り容器３０４との間に、
この連続堆積膜形成装置３５０の第１の不純物層形成用
真空容器３５１、堆積膜形成装置２００、第２の不純物
層形成用真空容器３５２、第１の不純物層形成用真空容
器３５１、堆積膜形成装置２００、第２の不純物層形成
用真空容器３５２を順次直列に接続したものを挿入した
構成の装置を用いた。
【０１１６】帯状の基板１０４としては、実験例１で使
用したのと同様のものを使用し、３組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合４１１
は、上述の実験例１５でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成
し、第２のｐｉｎ接合４１２も、実験例１５のｐｉｎ接
合と同じ条件で形成し、光の入射側に位置する第３のｐ
ｉｎ接合４１３については、ｉ型半導体層を上述の実験
例６と同じ条件で形成し、ｎ型半導体層とｐ型半導体層
は表９の条件で形成した。各ｐｉｎ接合４１１〜４１３
の形成後、実験例８と同様の工程により、太陽電池モジ
ュールとした。
【０１１７】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１２．０％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、
特性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののち
の光電変換効率の変化率は７．２％以内に収まってい
た。この太陽電池モジュールを使用することにより、出
力５ｋＷの電力供給システムを作製することができた。
【０１１８】以上、本発明の実施例について、主とし
て、アモルファスシリコン系太陽電池を作製する場合に
ついて説明してきたが、本発明は、アモルファスシリコ
ン系太陽電池以外の、大面積あるいは長尺であることが
要求される薄膜半導体素子を形成する場合にも、好適に
用いられるものである。このような薄膜半導体素子とし
て、例えば、液晶ディスプレイの画素を駆動するための
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、密着型イメージセンサ
用の光電変換素子、スイッチング素子などが挙げられ
る。これら薄膜半導体素子は画像入出力装置の主要な部
品として使用されることが多く、本発明を実施すること
により、これら薄膜半導体素子を高品質で均一性よく量
産できることとなり、画像入出力装置がさらに広く普及
することが期待されている。
【０１１９】次に、本発明の堆積膜形成方法によって形
成される、膜厚方向に組成制御された堆積膜の例につい
て説明する。このような堆積膜としては、ＳｉＧｅ,Ｓ
ｉＣ,ＧｅＣ,ＳｉＳｎ,ＧｅＳｎ,ＳｎＣなどのIV族合金
半導体薄膜、ＧａＡｓ,ＧａＰ,ＧａＳｂ,ＩｎＰ,ＩｎＡ
ｓなどの III−Ｖ族化合物半導体薄膜、ＺｎＳｅ,Ｚｎ
Ｓ,ＺｎＴｅ,ＣｄＳ,ＣｄＳｅ,ＣｄＴｅなどのII−VI族
化合物半導体薄膜、ＣｕＡｌＳ2,ＣｕＡｌＳｅ2,ＣｕＡ
ｌＴｅ2,ＣｕＩｎＳ2,ＣｕＩｎＳｅ2,ＣｕＩｎＴｅ2,Ｃ
ｕＧａＳ2,ＣｕＧａＳｅ2,ＣｕＧａＴｅ,ＡｇＩｎＳ
ｅ2,ＡｇＩｎＴｅ2などのＩ−III−VI族化合物半導体薄
膜、ＺｎＳｉＰ2,ＺｎＧｅＡｓ2,ＣｄＳｉＡｓ2,ＣｄＳ
ｎＰ2などのII−IV−Ｖ族化合物半導体薄膜、Ｃｕ2Ｏ,
ＴｉＯ2,Ｉｎ2Ｏ3,ＳｎＯ2,ＺｎＯ,ＣｄＯ,Ｂｉ2Ｏ3,Ｃ
ｄＳｎＯ4などの酸化物半導体薄膜、およびこれらの半
導体薄膜に価電子を制御するための価電子制御元素を含
有させたものを挙げることが出来る。また、Ｓｉ,Ｇｅ,
ＣなどのIV族半導体薄膜に価電子制御元素を含有させた
ものを挙げることができる。もちろんａ−Ｓｉ:Ｈ、ａ
−Ｓｉ:Ｈ:Ｆなどの非晶質半導体において、水素および
／またはフッ素含有量を変化させたものであってもよ
い。
【０１２０】上述した半導体薄膜において組成制御を行
うことにより、禁制帯幅制御、価電子制御、屈折率制
御、結晶制御などが行われる。帯状の基板上に膜厚方向
に組成制御された堆積膜を形成させることにより、電気
的、光学的、機械的に優れた特性を有する大面積の薄膜
半導体デバイスを作製することが出来る。すなわち、堆
積形成された半導体層の膜厚方向に禁制帯幅及び／又は
価電子密度を変化させることによりキャリアの走行性を
高めたり、半導体界面でのキャリアの再結合を防止する
ことで電気的特性が向上する。また、屈折率を連続的に
変化させることにより光学的無反射面とすることがで
き、半導体層中への光透過率を向上させることができ
る。さらには、水素含有量などを変化させることによっ
て、構造的変化を与えることができ、内部応力が緩和さ
れて、基板との密着性の高い堆積膜を形成することがで
きる。
【０１２１】前述の堆積膜を形成するために用いられる
堆積膜形成用の原料ガスは、所望の堆積膜の組成に応じ
て適宜その混合比を調製して成膜空間内に導入される。
上述のIV族半導体またはIV族合金半導体薄膜を形成する
ために好適に用いられる、周期律表第IV族元素を含む化
合物としては、Ｓｉ原子、Ｇｅ原子、Ｃ原子、Ｓｎ原
子、Ｐｂ原子を含む化合物であって、具体的にはＳｉＨ
4,Ｓｉ2Ｈ6,Ｓｉ3Ｈ8,Ｓｉ3Ｈ6,Ｓｉ4Ｈ8,Ｓｉ5Ｈ10等
のシラン系化合物、ＳｉＦ4,(ＳｉＦ2)5,(ＳｉＦ2)6,
(ＳｉＦ2)4,Ｓｉ2Ｆ6,Ｓｉ3Ｆ8,ＳｉＨＦ3,ＳｉＨ2Ｆ2,
Ｓｉ2Ｈ2Ｆ4,Ｓｉ2Ｈ3Ｆ3,ＳｉＣｌ4,(ＳｉＣｌ2)5,Ｓ
ｉＢｒ4,(ＳｉＢｒ2)5,Ｓｉ2Ｃｌ6,Ｓｉ2Ｂｒ6,ＳｉＨ
Ｃｌ3,ＳｉＨＢｒ3,ＳｉＨＩ3,Ｓｉ2Ｃｌ3Ｆ3などのハ
ロゲン化シラン化合物、ＧｅＨ4,Ｇｅ2Ｈ6などのゲルマ
ン化合物、ＧｅＦ4,(ＧｅＦ2)5,(ＧｅＦ2)6,(Ｇｅ
Ｆ2)4,Ｇｅ2Ｆ6,Ｇｅ3Ｆ8,ＧｅＨＦ3,ＧｅＨ2Ｆ2,Ｇｅ2
Ｈ2Ｆ4,Ｇｅ2Ｈ3Ｆ3,ＧｅＣｌ4,(ＧｅＣｌ2)5,ＧｅＢｒ
4,(ＧｅＢｒ2)5,Ｇｅ2Ｃｌ6,Ｇｅ2Ｂｒ6,ＧｅＨＣｌ3,
ＧｅＨＢｒ3,ＧｅＨＩ3,Ｇｅ2Ｃｌ3Ｆ3などのハロゲン
化ゲルマニウム化合物、ＣＨ4,Ｃ2Ｈ6,Ｃ3Ｈ8などのメ
タン列炭化水素、Ｃ2Ｈ4,Ｃ 3Ｈ6などのエチレン列炭化
水素、Ｃ6Ｈ6などの環状炭化水素、ＣＦ4,(ＣＦ2)5,(Ｃ
Ｆ2)6,(ＣＦ2)4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ3Ｆ8,ＣＨＦ3,ＣＨ2Ｆ2,ＣＣ
ｌ4,(ＣＣｌ2)5,ＣＢｒ4,(ＣＢｒ2)5,Ｃ2Ｃｌ6,Ｃ2Ｂｒ
6,ＣＨＣｌ3,ＣＨＩ3,Ｃ2Ｃｌ3Ｆ3などのハロゲン化炭
素化合物、ＳｎＨ4,Ｓｎ(ＣＨ3)4などのスズ化合物、Ｐ
ｂ(ＣＨ3)4,Ｐｂ(Ｃ2Ｈ5)6などの鉛化合物などを挙げる
ことができる。これらの化合物は１種で用いても２種以
上混合して用いても良い。
【０１２２】また、上述のIV族半導体あるいはIV族合金
半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御剤
としては、ｐ型の不純物として、周期律表第III族の元
素、例えばＢ,Ａｌ,Ｇａ,Ｉｎ,Ｔｌなどが好適なものと
して挙げられ、ｎ型不純物として、周期律表第Ｖ族の元
素、例えばＮ,Ｐ,Ａｓ,Ｓｂ,Ｂｉなどが好適なものとし
て挙げられる。ことに、Ｂ,Ｇａ,Ｐ,Ｓｂなどが最適で
ある。ドーピングされる不純物の量は、要求される電気
的、光学的特性に応じて適宜決定される。このような不
純物導入用の原料物質としては、常温常圧でガス状態
の、または少なくとも膜形成条件下で容易にガス化し得
るものが採用される。そのような不純物導入用の出発物
質として具体的には、ＰＨ3,Ｐ2Ｈ4,ＰＦ3,ＰＦ5,ＰＣ
ｌ3,ＡｓＨ3,ＡｓＦ3,ＡｓＦ5,ＡｓＣｌ3,ＳｂＨ3,Ｓｂ
Ｆ5,ＢｉＨ3,ＢＦ3,ＢＣｌ3,ＢＢｒ3,Ｂ2Ｈ6,Ｂ4Ｈ10,
Ｂ5Ｈ9,Ｂ5Ｈ11,Ｂ6Ｈ10,Ｂ6Ｈ12,ＡｌＣｌ3などを挙げ
ることが出来る。上記の不純物元素を含む化合物は、１
種用いても２種以上併用してもよい。
【０１２３】上述のII−VI族化合物半導体を形成するた
めに用いられる、周期律表第II族元素を含む化合物とし
ては、具体的には、Ｚｎ(ＣＨ3)2,Ｚｎ(Ｃ2Ｈ5)2,Ｚｎ
(ＯＣＨ3)2,Ｚｎ(ＯＣ2Ｈ5)2,Ｃｄ(ＣＨ3)2,Ｃｄ(Ｃ2Ｈ
5)2,Ｃｄ(Ｃ3Ｈ7)2,Ｃｄ(Ｃ4Ｈ9)2,Ｈｇ(ＣＨ3)2,Ｈｇ
(Ｃ2Ｈ5)2,Ｈｇ(Ｃ6Ｈ5)2,Ｈｇ［Ｃ＝(Ｃ6Ｈ5)]2などが
挙げられる。また周期律表第VI族元素を含む化合物とし
ては、具体的にはＮＯ,Ｎ2Ｏ,ＣＯ2,ＣＯ,Ｈ2Ｓ,ＳＣｌ
2,Ｓ2Ｃｌ2,ＳＯＣｌ2,ＳｅＨ2,ＳｅＣｌ2,Ｓｅ2Ｂｒ2,
Ｓｅ(ＣＨ3)2,Ｓｅ(Ｃ2Ｈ5)2,ＴｅＨ2,Ｔｅ(ＣＨ3)2,Ｔ
ｅ(Ｃ2Ｈ5)2などが挙げられる。もちろん、これらの原
料物質は１種のみならず２種以上混合して使用すること
も出来る。
【０１２４】このII−VI族化合物半導体を価電子制御す
るために用いられる価電子制御剤としては、周期律表
Ｉ,III,IV,Ｖ族の元素を含む化合物などを有効なものと
して挙げることができる。具体的にはＩ族元素を含む化
合物としては、ＬｉＣ3Ｈ7,Ｌｉ(sec−Ｃ4Ｈ9),Ｌｉ
2Ｓ,Ｌｉ3Ｎなどが好適なものとして挙げることができ
る。また、III族元素を含む化合物としては、ＢＸ3,Ｂ2
Ｈ6,Ｂ4Ｈ10,Ｂ5Ｈ9,Ｂ5Ｈ 11,Ｂ6Ｈ10,Ｂ(ＣＨ3)3,Ｂ
(Ｃ2Ｈ5)3,Ｂ6Ｈ12,ＡｌＸ3,Ａｌ(ＣＨ3)2Ｃｌ,Ａｌ(Ｃ
Ｈ3)3,Ａｌ(ＯＣＨ3)3,Ａｌ(ＣＨ3)Ｃｌ2,Ａｌ(Ｃ2Ｈ5)
3,Ａｌ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ａｌ(ＣＨ3)3Ｃｌ3,Ａｌ(ｉ−Ｃ4Ｈ
9)3,Ａｌ(ｉ−Ｃ3Ｈ7)3,Ａｌ(Ｃ3Ｈ7)3,Ａｌ(ＯＣ4Ｈ9)
3,ＧａＸ3,Ｇａ(ＯＣＨ3)3,Ｇａ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｇａ(ＯＣ
3Ｈ7)3,Ｇａ(ＯＣ4Ｈ9)3,Ｇａ(ＣＨ3)3,Ｇａ2Ｈ6,Ｇａ
Ｈ(Ｃ2Ｈ5)2,Ｇａ(ＯＣ2Ｈ5)(Ｃ2Ｈ5)2,Ｉｎ(ＣＨ3)3,
Ｉｎ(Ｃ3Ｈ7)3,Ｉｎ(Ｃ4Ｈ9)3、Ｖ族元素を含む化合物
としてはＮＨ3,ＨＮ3,Ｎ2Ｈ5Ｎ3,Ｎ2Ｈ4,ＮＨ4Ｎ3,ＰＸ
3,Ｐ(ＯＣＨ3)3,Ｐ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｐ(ＯＣ3Ｈ7)3,Ｐ(ＯＣ
4Ｈ9)3,Ｐ(ＣＨ3)3,Ｐ(Ｃ2Ｈ5)3,Ｐ(Ｃ3Ｈ7)3,Ｐ(Ｃ4Ｈ
9)3,Ｐ(ＳＣＮ)3,Ｐ2Ｈ4,ＰＨ3,ＡｓＨ3,ＡｓＸ3,Ａｓ
(ＯＣＨ3)3,Ａｓ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ａｓ(ＯＣ3Ｈ7)3,Ａｓ(Ｏ
Ｃ4Ｈ9)3,Ａｓ(ＣＨ3)3,Ａｓ(Ｃ2Ｈ5)3,Ａｓ(Ｃ6Ｈ 5)3,
ＳｂＸ3,Ｓｂ(ＯＣＨ3)3,Ｓｂ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｓｂ(ＯＣ3
Ｈ7)3,Ｓｂ(ＯＣ4Ｈ9)3,Ｓｂ(ＣＨ3)3,Ｓｂ(Ｃ3Ｈ7)3,
Ｓｂ(Ｃ4Ｈ9)3などが挙げられる。なお、Ｘはハロゲン
元素（Ｆ,Ｃｌ,Ｂｒ,Ｉ）を示す。もちろん、これらの
原料物質は１種であってもよいが、２種またはそれ以上
を併用してもよい。さらに、IV族元素を含む化合物とし
ては前述した化合物を用いることが出来る。
【０１２５】上述のIII−Ｖ族化合物半導体を形成する
ために用いられる、周期律表第III族元素を含む化合物
としては、II−VI族化合物半導体を価電子制御するため
に用いられるIII族元素を含む化合物として上述したも
のをそのまま使用することができ、また、周期律表第Ｖ
族元素を含む化合物としては、II−VI族化合物半導体を
価電子制御するために用いられるＶ族元素を含む化合物
として上述したものを同様にそのまま使用することがで
きる。もちろん、これらの原料物質は１種であってもよ
いが、２種またはそれ以上を併用してもよい。このIII
−Ｖ族化合物半導体を価電子制御するために用いられる
価電子制御剤としては、周期律表II,IV,VI族の元素を含
む化合物などを有効なものとして挙げることができる。
このような化合物としては、上述したII族元素を含む化
合物、上述したIV族元素を含む化合物、上述したVI族元
素を含む化合物をそれぞれ使用することができる。
【０１２６】上述した各原料ガスは、Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,
Ｋｒ,Ｘｅなどの希ガス、あるいはＨ2,ＨＦ,ＨＣｌなど
の希釈ガスと混合して堆積膜形成装置に導入してもよ
い。また、これら希ガスや希釈ガスを原料ガスとは独立
に堆積膜形成装置に導入するようにしてもよい。本発明
によれば、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜を、大面
積の基板上に、特性にばらつきなくかつ連続的に形成す
ることができるので、本発明には、以下のような応用が
ある。 (1) 比較的幅が広くかつ長尺の基板上に、高い生産効率
で連続して安定性よく、高い光電変換効率を有する太陽
電池を形成することができる。 (2) 連続して移動する帯状の基板の上に、膜厚方向にバ
ンドギャップが連続的に変化する半導体層を形成するこ
とができる。 (3) 連続して移動する帯状の基板の上に、膜厚方向に価
電子密度が連続的に変化する半導体層を形成することが
できる。
【０１２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、堆積膜の
原料となる物質を複数種類含有する原料ガスの流れを、
基板の移動方向と平行な方向に形成し、基板の移動方向
に対して複数個配置された放電手段のそれぞれに放電エ
ネルギーを印加してプラズマを生起させることにより、
基板の移動方向に関して異なる場所では、成膜条件がこ
となって形成される堆積膜の組成が異なることになる
る、一方、基板は連続的に移動しているから、大面積の
基板上に、膜厚方向に組成の分布のある堆積膜を特性に
ばらつきなくかつ連続的に形成できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の堆積膜形成方法の実施に使
用される堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図であ
る。
【図２】本発明の一実施例の堆積膜形成方法の実施に使
用される別の堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図で
ある。
【図３】図１に示す堆積膜形成装置を組み込んだ連続堆
積膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】図２に示す堆積膜形成装置を組み込んだ連続堆
積膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】太陽電池の構成を示す概略断面図である。
【図６】ｉ型半導体層のバンドギャッププロファイルを
示す説明図である。
【図７】ｉ型半導体層のフェルミレベルプロファイルを
示す説明図である。
【図８】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図９】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図１０】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図１１】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
１００，２００ 堆積膜形成装置 １０１ 真空容器 １０２，１０３ 成膜容器 １０４ 帯状の基板 １０５〜１０７ アプリケータ １０８〜１１０ マイクロ波導入窓 １１１〜１１３ 導波管 １１４，１１５ ガス放出器 １１６，１１７，１３９，３２０，３２２，３６１
排気管 １１８，１１９ 接続管 １２０，１２１ 金網 １２２，１２３ ランプハウス １２４，１２５ 赤外線ランプヒーター １２６〜１２８ ガード電極 １２９，１３０，３１１，３１２ ガスゲート １３１，１３２ ガス供給管 １３３，１３４ 成膜空間 １３５，１３６，３１３，３１４ ゲートガス供給管 １３７，１３８ 熱電対 ２０１，２０２ カソード ２０３，２０４ 高周波導線 ２０５ 絶縁がいし ３００，３５０ 連続堆積膜形成装置 ３０１ 基板送り出し容器 ３０４ 基板巻取り容器 ３０２，３０３，３５１，３５２ 不純物層形成用真
空容器 ４０１ 基板 ４０２ 下部電極 ４０３ ｎ型半導体層 ４０４ ｉ型半導体層 ４０５ ｐ型半導体層 ４０６ 透明電極 ４０７ 集電電極 ４１１〜４１３ ｐｉｎ接合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳里 直 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマＣＶＤ法により、長尺の基板上
    に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、 真空容器内において、前記基板を前記基板の長手方向に
    連続的に移動させながら、 前記真空容器内において、堆積膜の原料となる物質を複
    数種類含有する原料ガスの流れを、前記基板の移動方向
    と平行な方向に形成し、 前記基板の移動方向に複数個配置された放電手段のそれ
    ぞれに放電エネルギーを印加して、前記真空容器内にプ
    ラズマを生起させ、前記基板の表面に堆積膜を形成する
    ことを特徴とする堆積膜形成方法。
  2. 【請求項２】 プラズマＣＶＤ法により、長尺の基板上
    に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、 真空排気可能な真空容器と、 前記真空容器内に設けられ、前記基板がその長手方向に
    連続的に移動可能に貫通する成膜容器と、 堆積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスを
    前記成膜容器内に導入する原料ガス放出手段と、 前記成膜容器に設けられ、前記基板に対向し前記基板の
    移動方向に複数個配置された放電手段と、 前記成膜手段の前記基板が貫通する部分に前記基板に近
    接させて取り付けられ、放電エネルギーとプラズマの前
    記成膜容器からの漏洩を防止する接地されたガード電極
    とを有し、 前記成膜容器内で、前記基体の移動方向と平行な方向に
    前記原料ガスの流れが形成されることを特徴とする堆積
    膜形成装置。
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