JPH0573248B2 - - Google Patents
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- JPH0573248B2 JPH0573248B2 JP61179148A JP17914886A JPH0573248B2 JP H0573248 B2 JPH0573248 B2 JP H0573248B2 JP 61179148 A JP61179148 A JP 61179148A JP 17914886 A JP17914886 A JP 17914886A JP H0573248 B2 JPH0573248 B2 JP H0573248B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は、非晶質薄膜の形成方法に関し、特に
太陽電池、薄膜半導体、電子感光体や光センサ等
の各種電子デバイスに使用される非晶質薄膜の形
成方法に係わる。 [従来の技術] アモルフアスシリコンに代表される非晶質薄膜
の形成には、グロー放電プラズマを用いる、いわ
ゆるプラズマCVDによる方法が数多く提案され
ている。 例えば、アモルフアス太陽電池は通常、第2図
に示す構造になつている。即ち、図中の1はガラ
ス等からなる基板であり、この基板1上には透明
な伝導膜2が被覆されている。この伝導膜2は、
酸化インジウムと酸化スズの混合物からなるITO
と呼ばれる層とSnO2とで構成され、スパツタリ
ングや熱CVD等により堆積される。前記伝導膜
2上には、p層3、i層4、n層5の3つの層か
らなるアモルフアスシリコンが後述するプラズマ
CVD装置等により夫々堆積されている。前記n
層5上には、アルミニウムや銀等からなる薄膜電
極6が真空蒸着等により堆積されている。 前記アモルフアスシリコンを堆積するためのプ
ラズマCVD装置は、第3図に示す構造になつて
いる。図中の11は、反応容器であり、この容器
11には一対の電極12,13が対向して取付け
られている。前記一方の電極12は、高周波電源
14に接続されている。また、図中の15は前記
反応容器11内を排気する真空ポンプ、16は前
記基板1を載せる支持台、17は基板1を加熱す
るヒータ、18は層形成用の原料ガスの導入管で
ある。このようなCVD装置により前記p層3を
形成するには、従来、まず、支持台16上に基板
1を載置し、真空ポンプ15を作動して反応容器
11内を排気しながらシランガス(SiH4)と不
純物としてのジボラン(B2H6)やカーバイトと
するためのメタン(CH4)等を導入管18を通し
て反応容器11に導入した後、ヒータ17により
基板1を加熱しながら高周波電源14により電極
12,13間に例えば13.5MHzの高周波電圧を印
加し、グロー放電プラズマを発生させる。この
時、シランガス等は電極12,13間のグロー放
電空間で分解され中性ラジカルが発生して基板1
上のp層3が形成される。また、i層4を形成す
るにはシランガスのみを導入し、n層5を形成す
るシランガスとフオスフイン(PH3)を導入す
る。なお、p層の形成にはガス濃度による大体1
分間程度必要とし、i層の形成には1時間程度、
n層の形成には3分間程度必要である。 [発明が解決しようとする問題点] 上述したシランガスのグロー放電分解では、放
電開始直後に初期プラズマと呼ばれる過渡状態が
存在する。初期プラズマでは、定常状態のプラズ
マに比べてSiHラジカル濃度が増大したり、反応
ガスが増大することが知られている。従つて、従
来のように成膜の開始から終了まで反応ガス圧力
を一定に固定する薄幕形成方法では、成膜初期の
膜質と定常状態での膜質とは異なることになる。
こうした膜質のゆらぎは、非晶質薄膜の特性劣化
に繋がる可能性があるため、膜質を均一にするこ
とが必要である。 本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、膜形成に際して成膜速度の低下
を招くことなく、初期のプラズマの過渡状態での
SiHラジカル濃度の上昇を防止し得る非晶質薄膜
の形成方法を提供しようとするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、グロー放電プラズマを用いて基板上
にイントリシツク型(i型)の非晶質薄膜を形成
する方法において、グロー放電開始時から少なく
とも30秒間、反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧
力(約1.0torr)の40〜60%とし、遅くとも5分
間以内に反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧力に
することを特徴とする非晶質薄膜の形成方法であ
る。 [作用] 本発明では、非晶質薄膜の形成に際してグロー
放電開始時から少なくとも30秒間反応ガス圧力を
定常時の反応ガス圧力(約1.0torr)の40〜60%
とすることによつて、初期プラズマの過渡状態で
のSiHラジカル濃度の上昇が防止される。また、
遅くとも5分間以内にガス圧力を定常時の反応ガ
ス圧力にすることによつて、成膜速度の低下が防
止される。 [発明の実施例] 以下、本発明の実施例を前述した第3図のプラ
ズマCVD装置及び第1図を参照して説明する。 まず、従来と同様な方法により予めp層を形成
した基板1を支持台16上に載置し、真空ポンプ
15を作動して反応容器11内を排気しながらシ
ランガス(SiH4)を導入管18を通して反応容
器11に導入した後、ヒータ17により基板1を
加熱しながら高周波電源14により電極12,1
3間に例えは13.5MHzの高周波電圧を印加し、グ
ロー放電プラズマを発生させた。この時、第1図
に示すように放電開始から60秒間までは反応ガス
圧力を0.6torr以下に保持し、この後反応ガス圧
力を定常状態(1torr)まで上げて基板のp層上
にi層を形成した。次いで、i層上に従来と同様
な方法によりn層を形成し、更にこのn層上に薄
膜電極を形成してアモルフアス太陽電池を製造し
た。 比較例 まず、従来と同様な方法により予めp層を形成
した基板1を支持台16上に載置し、真空ポンプ
15を作動して反応容器11内を排気しながらシ
ランガス(SiH4)を導入管18を通して反応容
器11に導入した後、ヒータ17により基板1を
加熱しながら高周波電源14より電極12,13
間に例えば13.5MHzの高周波電圧を印加し、グロ
ー放電プラズマを発生させた。この時、放電開始
から成膜終了まで反応ガスを定常状態(1torr)
に制御し、前記基板のp層上にi層を形成した。
次いで、i層上に従来と同様な方法によりn層を
形成し、さらにこのn層上に薄膜電極を形成して
アモルフアス太陽電池を製造した。 しかして、本実施例および比較例の太陽電池に
ついて特性を比較したところ、下記表に示す結果
を得た。
太陽電池、薄膜半導体、電子感光体や光センサ等
の各種電子デバイスに使用される非晶質薄膜の形
成方法に係わる。 [従来の技術] アモルフアスシリコンに代表される非晶質薄膜
の形成には、グロー放電プラズマを用いる、いわ
ゆるプラズマCVDによる方法が数多く提案され
ている。 例えば、アモルフアス太陽電池は通常、第2図
に示す構造になつている。即ち、図中の1はガラ
ス等からなる基板であり、この基板1上には透明
な伝導膜2が被覆されている。この伝導膜2は、
酸化インジウムと酸化スズの混合物からなるITO
と呼ばれる層とSnO2とで構成され、スパツタリ
ングや熱CVD等により堆積される。前記伝導膜
2上には、p層3、i層4、n層5の3つの層か
らなるアモルフアスシリコンが後述するプラズマ
CVD装置等により夫々堆積されている。前記n
層5上には、アルミニウムや銀等からなる薄膜電
極6が真空蒸着等により堆積されている。 前記アモルフアスシリコンを堆積するためのプ
ラズマCVD装置は、第3図に示す構造になつて
いる。図中の11は、反応容器であり、この容器
11には一対の電極12,13が対向して取付け
られている。前記一方の電極12は、高周波電源
14に接続されている。また、図中の15は前記
反応容器11内を排気する真空ポンプ、16は前
記基板1を載せる支持台、17は基板1を加熱す
るヒータ、18は層形成用の原料ガスの導入管で
ある。このようなCVD装置により前記p層3を
形成するには、従来、まず、支持台16上に基板
1を載置し、真空ポンプ15を作動して反応容器
11内を排気しながらシランガス(SiH4)と不
純物としてのジボラン(B2H6)やカーバイトと
するためのメタン(CH4)等を導入管18を通し
て反応容器11に導入した後、ヒータ17により
基板1を加熱しながら高周波電源14により電極
12,13間に例えば13.5MHzの高周波電圧を印
加し、グロー放電プラズマを発生させる。この
時、シランガス等は電極12,13間のグロー放
電空間で分解され中性ラジカルが発生して基板1
上のp層3が形成される。また、i層4を形成す
るにはシランガスのみを導入し、n層5を形成す
るシランガスとフオスフイン(PH3)を導入す
る。なお、p層の形成にはガス濃度による大体1
分間程度必要とし、i層の形成には1時間程度、
n層の形成には3分間程度必要である。 [発明が解決しようとする問題点] 上述したシランガスのグロー放電分解では、放
電開始直後に初期プラズマと呼ばれる過渡状態が
存在する。初期プラズマでは、定常状態のプラズ
マに比べてSiHラジカル濃度が増大したり、反応
ガスが増大することが知られている。従つて、従
来のように成膜の開始から終了まで反応ガス圧力
を一定に固定する薄幕形成方法では、成膜初期の
膜質と定常状態での膜質とは異なることになる。
こうした膜質のゆらぎは、非晶質薄膜の特性劣化
に繋がる可能性があるため、膜質を均一にするこ
とが必要である。 本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、膜形成に際して成膜速度の低下
を招くことなく、初期のプラズマの過渡状態での
SiHラジカル濃度の上昇を防止し得る非晶質薄膜
の形成方法を提供しようとするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、グロー放電プラズマを用いて基板上
にイントリシツク型(i型)の非晶質薄膜を形成
する方法において、グロー放電開始時から少なく
とも30秒間、反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧
力(約1.0torr)の40〜60%とし、遅くとも5分
間以内に反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧力に
することを特徴とする非晶質薄膜の形成方法であ
る。 [作用] 本発明では、非晶質薄膜の形成に際してグロー
放電開始時から少なくとも30秒間反応ガス圧力を
定常時の反応ガス圧力(約1.0torr)の40〜60%
とすることによつて、初期プラズマの過渡状態で
のSiHラジカル濃度の上昇が防止される。また、
遅くとも5分間以内にガス圧力を定常時の反応ガ
ス圧力にすることによつて、成膜速度の低下が防
止される。 [発明の実施例] 以下、本発明の実施例を前述した第3図のプラ
ズマCVD装置及び第1図を参照して説明する。 まず、従来と同様な方法により予めp層を形成
した基板1を支持台16上に載置し、真空ポンプ
15を作動して反応容器11内を排気しながらシ
ランガス(SiH4)を導入管18を通して反応容
器11に導入した後、ヒータ17により基板1を
加熱しながら高周波電源14により電極12,1
3間に例えは13.5MHzの高周波電圧を印加し、グ
ロー放電プラズマを発生させた。この時、第1図
に示すように放電開始から60秒間までは反応ガス
圧力を0.6torr以下に保持し、この後反応ガス圧
力を定常状態(1torr)まで上げて基板のp層上
にi層を形成した。次いで、i層上に従来と同様
な方法によりn層を形成し、更にこのn層上に薄
膜電極を形成してアモルフアス太陽電池を製造し
た。 比較例 まず、従来と同様な方法により予めp層を形成
した基板1を支持台16上に載置し、真空ポンプ
15を作動して反応容器11内を排気しながらシ
ランガス(SiH4)を導入管18を通して反応容
器11に導入した後、ヒータ17により基板1を
加熱しながら高周波電源14より電極12,13
間に例えば13.5MHzの高周波電圧を印加し、グロ
ー放電プラズマを発生させた。この時、放電開始
から成膜終了まで反応ガスを定常状態(1torr)
に制御し、前記基板のp層上にi層を形成した。
次いで、i層上に従来と同様な方法によりn層を
形成し、さらにこのn層上に薄膜電極を形成して
アモルフアス太陽電池を製造した。 しかして、本実施例および比較例の太陽電池に
ついて特性を比較したところ、下記表に示す結果
を得た。
【表】
上表から明らかなように本実施例の太陽電池で
は、曲線因子及び短絡電流が改善され、比較例に
比べて変換効率が約7%改善されることがわか
る。 なお、本発明において初期の反応ガス圧力を定
常時のそれの40%未満にすると、成膜速度が低下
して荷電粒子の影響を受け易くなり、かといつて
初期の反応ガス圧力が定常時のそれの60%を越え
ると、ゆらぎを抑えるに充分なSiHラジカル濃度
を低くすることができない。 一方、反応ガス圧力を前記範囲に抑える時間は
30秒間未満では初期プラズマの影響を抑制するこ
とができない。また、反応ガス圧力を前記範囲に
抑える時間が5分間を越えると、性能の向上はな
い。このため、生産性の問題又は不純物の熱拡散
による素子劣化を考慮すると、放電開始時から5
分間が経過する前に反応ガス圧力を定常状態まで
上げて膜形成スピードを早めた方がよいと思われ
る。 [発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によれば膜形成時に
おける初期プラズマの影響を抑制してゆらぎのな
い均一な膜質にすることができ、ひいては太陽電
池、薄膜半導体、電子写真感光体や光センサ等の
各種の電子デバイスに好適な非晶質薄膜の形成方
法を提供できる。
は、曲線因子及び短絡電流が改善され、比較例に
比べて変換効率が約7%改善されることがわか
る。 なお、本発明において初期の反応ガス圧力を定
常時のそれの40%未満にすると、成膜速度が低下
して荷電粒子の影響を受け易くなり、かといつて
初期の反応ガス圧力が定常時のそれの60%を越え
ると、ゆらぎを抑えるに充分なSiHラジカル濃度
を低くすることができない。 一方、反応ガス圧力を前記範囲に抑える時間は
30秒間未満では初期プラズマの影響を抑制するこ
とができない。また、反応ガス圧力を前記範囲に
抑える時間が5分間を越えると、性能の向上はな
い。このため、生産性の問題又は不純物の熱拡散
による素子劣化を考慮すると、放電開始時から5
分間が経過する前に反応ガス圧力を定常状態まで
上げて膜形成スピードを早めた方がよいと思われ
る。 [発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によれば膜形成時に
おける初期プラズマの影響を抑制してゆらぎのな
い均一な膜質にすることができ、ひいては太陽電
池、薄膜半導体、電子写真感光体や光センサ等の
各種の電子デバイスに好適な非晶質薄膜の形成方
法を提供できる。
第1図は本発明の実施例における反応ガス圧力
と時間との関係を示す線図、第2図は一般的なア
モルフアスシリコン太陽電池を示す概略図、第3
図は一般的なプラズマCVD装置を示す概略図で
ある。 1……基板、3……p層、4……i層、5……
n層、11……反応容器、12,13……電極、
14……高周波電源、16……支持台。
と時間との関係を示す線図、第2図は一般的なア
モルフアスシリコン太陽電池を示す概略図、第3
図は一般的なプラズマCVD装置を示す概略図で
ある。 1……基板、3……p層、4……i層、5……
n層、11……反応容器、12,13……電極、
14……高周波電源、16……支持台。
Claims (1)
- 1 グロー放電プラズマを用いて基板上にイント
リシツク型(i型)の非晶質薄膜を形成する方法
において、グロー放電開始時から少なくとも30秒
間、反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧力(約
1.0torr)の40〜60%とし、遅くとも5分間以内
に反応ガス圧力を定常時の反応ガス圧力にするこ
とを特徴とする非晶質薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61179148A JPS6336521A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 非晶質薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61179148A JPS6336521A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 非晶質薄膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6336521A JPS6336521A (ja) | 1988-02-17 |
JPH0573248B2 true JPH0573248B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=16060803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61179148A Granted JPS6336521A (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | 非晶質薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6336521A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998007895A1 (fr) * | 1996-08-19 | 1998-02-26 | Citizen Watch Co., Ltd. | Procede de formation d'un filme de carbone dur sur la surface circonferentielle interne d'une bague de guidage |
JP2008540070A (ja) * | 2005-04-29 | 2008-11-20 | ユニバーシティー オブ ロチェスター | 超薄多孔質ナノスケール膜、その製造方法および使用 |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP61179148A patent/JPS6336521A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6336521A (ja) | 1988-02-17 |
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