JPH06283435A - Method of forming amorphous silicon film by plasma cvd - Google Patents

Method of forming amorphous silicon film by plasma cvd

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JPH06283435A
JPH06283435A JP5067857A JP6785793A JPH06283435A JP H06283435 A JPH06283435 A JP H06283435A JP 5067857 A JP5067857 A JP 5067857A JP 6785793 A JP6785793 A JP 6785793A JP H06283435 A JPH06283435 A JP H06283435A
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JP
Japan
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amorphous silicon
heater
gas
plasma cvd
silicon film
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Pending
Application number
JP5067857A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Sano
景一 佐野
Yoichiro Aya
洋一郎 綾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06283435A publication Critical patent/JPH06283435A/en
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    • 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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form amorphous silicon film of a small optical gap by plasma CVD in which the source gas for amorphous silicon is heated before it is introduced into a plasma region. CONSTITUTION:Wafers 20 are placed on a holder 14 in a chamber 12, and the temperature of the wafers is controlled by a heater 16. Above the holder 14, a heater 22 is provided, and heated source gas is introduced through an entrance 22a to a plasma region 26. The source gas is thermally energized to vibrate and rotate so that the reaction at the surface of the wafer is accelerated during the formation of amorphous silicon. Therefore, amorphous silicon film I of a low optical gap can be formed at a relatively low substrate temperature.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はプラズマCVDによる
アモルファスシリコンの成膜方法に関し、特にたとえば
太陽電池の半導体層のPIN接合におけるI層を形成す
る、成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming amorphous silicon by plasma CVD, and more particularly to a method for forming an I layer in a PIN junction of a semiconductor layer of a solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば太陽電池等において、PIN接
合を有するアモルファスシリコン膜をプラズマCVD装
置によって形成することが行われている。このような従
来のプラズマCVD装置の一例が図6に示される。図6
に示す従来のプラズマCVD装置1は、チャンバ2を含
み、このチャンバ2の中に基板ホルダ3が配置され、こ
の基板3にはヒータ4が内蔵されている。ヒータ4の温
度は、それに近接配置された熱電対5によって検知さ
れ、制御される。基板ホルダ3上に基板6が載置され
る。したがって、ヒータ5によって基板6の温度Tsが
制御される。チャンバ2内の基板ホルダ3の上方にはR
F電極7が配置され、このRF電極7はシールド電極8
でシールドされる。このRF電極7には、図示しない高
周波電源からRF出力が印加される。また、RF電極7
はパイプ状部7aを含み、このパイプ状部7aからアモ
ルファスシリコンを構成する材料ガスたとえばシラン,
ジシランあるいは高次シランなどが導入される。RF電
極7の前面には多数の小孔7bが形成されていて、材料
ガスはチャンバ2の下部に結合されたポンプ(図示せ
ず)に引かれて、多数の小孔7bからシャワー状になっ
てプラズマ領域9に導入される。
2. Description of the Related Art For example, in a solar cell or the like, an amorphous silicon film having a PIN junction is formed by a plasma CVD apparatus. An example of such a conventional plasma CVD apparatus is shown in FIG. Figure 6
The conventional plasma CVD apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a chamber 2, a substrate holder 3 is arranged in the chamber 2, and a heater 4 is built in the substrate 3. The temperature of the heater 4 is detected and controlled by the thermocouple 5 arranged close to it. The substrate 6 is placed on the substrate holder 3. Therefore, the temperature Ts of the substrate 6 is controlled by the heater 5. R is provided above the substrate holder 3 in the chamber 2.
An F electrode 7 is arranged, and this RF electrode 7 is a shield electrode 8
Shielded by. An RF output is applied to the RF electrode 7 from a high frequency power source (not shown). Also, the RF electrode 7
Includes a pipe-shaped portion 7a, and from this pipe-shaped portion 7a, a material gas that constitutes amorphous silicon, such as silane,
Disilane or higher order silane is introduced. A large number of small holes 7b are formed on the front surface of the RF electrode 7, and the material gas is drawn by a pump (not shown) connected to the lower portion of the chamber 2 to form a shower shape from the small holes 7b. Are introduced into the plasma region 9.

【0003】このような従来のプラズマCVD装置1に
おいては、光学ギャップ(Eopt )を変えるためには、
RF出力,ガス流量あるいはガス圧などを変化すること
が行われていた。
In such a conventional plasma CVD apparatus 1, in order to change the optical gap (Eopt),
The RF output, gas flow rate or gas pressure has been changed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなファクタを変えることによって光学ギャップを狭く
しようとすると、他の膜特性に悪影響を及ぼすことがあ
った。たとえば、光学ギャップを狭くするためには、基
板温度Tsを高くすればよいが、基板温度を高くすると
PIN構造の場合、I層に先立って形成されているP層
にダメージを与えることがあり、したがって、太陽電池
の特性が変化してしまうという問題があった。
However, if the optical gap is narrowed by changing such factors, other film characteristics may be adversely affected. For example, in order to narrow the optical gap, the substrate temperature Ts may be raised, but when the substrate temperature is raised, in the case of the PIN structure, the P layer formed prior to the I layer may be damaged, Therefore, there is a problem that the characteristics of the solar cell are changed.

【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、他
に悪影響を及ぼすことなく光学ギャップを狭くすること
ができる、プラズマCVDによるアモルファスシリコン
の成膜方法を提供することである。
Therefore, a main object of the present invention is to provide a method for forming an amorphous silicon film by plasma CVD which can narrow the optical gap without adversely affecting the other.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、簡単にいえ
ば、プラズマ領域にアモルファスシリコンを構成する材
料ガスを導入するプラズマCVDによるアモルファスシ
リコンの成膜方法において、材料ガスをプラズマ領域に
導入する前に加熱することを特徴とする、成膜方法であ
る。
Briefly, the present invention is a method for depositing amorphous silicon by plasma CVD in which a material gas for forming amorphous silicon is introduced into a plasma region, and the material gas is introduced into the plasma region. It is a film forming method characterized by heating before.

【0007】[0007]

【作用】プラズマ領域に導入される前に材料ガスを加熱
することによって、ガスに熱エネルギが十分与えられ
る。そのため、ガスに振動・回転運動が励起され、アモ
ルファスシリコンが成長するときの表面反応が促進され
る。したがって、基板温度を高くすることなく、光学ギ
ャップの狭いI層を形成することができる。
By heating the material gas before it is introduced into the plasma region, sufficient heat energy is provided to the gas. Therefore, vibration / rotational motion is excited in the gas, and the surface reaction is promoted when the amorphous silicon grows. Therefore, the I layer having a narrow optical gap can be formed without increasing the substrate temperature.

【0008】[0008]

【発明の効果】この発明によれば、光学ギャップを狭く
するために基板温度を高くする必要がないので、先に形
成されている膜にダメージを与えるなど、他に悪影響を
及ぼすことはない。この発明の上述の目的,その他の目
的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施
例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
According to the present invention, since it is not necessary to raise the substrate temperature in order to narrow the optical gap, the film previously formed is not damaged or otherwise adversely affected. The above-mentioned objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments with reference to the drawings.

【0009】[0009]

【実施例】図1に示すプラズマCVD装置10は、チャ
ンバ12を含み、このチャンバ12の中に基板ホルダ1
4が配置される。基板ホルダ14内には基板を加熱する
ためのヒータ16およびそのヒータ16の温度を制御す
るための熱電対18が設けられる。基板ホルダ14上に
基板20が載置され、したがって、ヒータ16によって
基板20の温度Tsが制御される。チャンバ12内の基
板ホルダ14の上方には、ガス加熱ヒータ22が配置さ
れる。このガス加熱ヒータ22は、その上面から入口2
2aを通して材料ガスを導入し、その下面ほぼ中央に形
成された出口22bから、加熱された材料ガスを排出す
るものである。図2および図3にガス加熱ヒータ22が
図解される。ガス加熱ヒータ22は全体として円板状に
形成され、その上面外周に入口22aが形成され、その
下面ほぼ中央に出口22bが形成されている。このガス
加熱ヒータ22内には、入口22aから出口22bに至
る螺旋状のガス通路22cを形成する壁22dが形成さ
れ、上板および下板の内面には、ヒータ22eが設けら
れる。したがって、入口22aから導入された材料ガス
は、出口22bに連通する螺旋状のガス通路22cを通
って出口22bから排出されるのであるが、このとき、
ヒータ22eによってガスが加熱される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma CVD apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a chamber 12 in which a substrate holder 1 is placed.
4 are arranged. A heater 16 for heating the substrate and a thermocouple 18 for controlling the temperature of the heater 16 are provided in the substrate holder 14. The substrate 20 is placed on the substrate holder 14, and thus the heater 16 controls the temperature Ts of the substrate 20. A gas heater 22 is arranged above the substrate holder 14 in the chamber 12. The gas heater 22 has an inlet 2 from its upper surface.
The material gas is introduced through 2a, and the heated material gas is discharged from the outlet 22b formed in the lower surface substantially in the center. The gas heater 22 is illustrated in FIGS. 2 and 3. The gas heater 22 is formed in a disk shape as a whole, and an inlet 22a is formed on the outer periphery of the upper surface thereof, and an outlet 22b is formed substantially at the center of the lower surface thereof. A wall 22d forming a spiral gas passage 22c from the inlet 22a to the outlet 22b is formed in the gas heater 22, and a heater 22e is provided on the inner surfaces of the upper plate and the lower plate. Therefore, the material gas introduced from the inlet 22a is discharged from the outlet 22b through the spiral gas passage 22c communicating with the outlet 22b. At this time,
The gas is heated by the heater 22e.

【0010】なお、このガス加熱ヒータ22内において
材料ガスが加熱設定温度(たとえば100℃)に達した
状態で流れている時間が後述のプラズマ領域26に材料
ガスが導入されてからチャンバ12外に排出されるまで
の時間より十分長くなるように、ガス通路22cの長さ
等を設計している。ガスの温度を十分高くするためであ
る。
It should be noted that the time during which the material gas flows in the gas heater 22 while reaching the heating set temperature (for example, 100 ° C.) is outside the chamber 12 after the material gas is introduced into the plasma region 26 described later. The length of the gas passage 22c is designed so as to be sufficiently longer than the time until it is discharged. This is to raise the temperature of the gas sufficiently.

【0011】再び図1を参照して、このガス加熱ヒータ
22の出口22b側には、シャワー電極24が配置さ
れ、このシャワー電極24には多数の小孔24aが形成
されている。そして、このシャワー電極24には、高周
波電源(図示せず)からRF出力が印加される。したが
って、ガス加熱ヒータ22の出口22bから排出された
かつ加熱されている材料ガスは、シャワー電源24の多
数の小孔24aを通してシャワー状にプラズマ領域26
に導入されることになる。
Referring again to FIG. 1, a shower electrode 24 is arranged on the outlet 22b side of the gas heater 22, and a large number of small holes 24a are formed in the shower electrode 24. An RF output is applied to this shower electrode 24 from a high frequency power supply (not shown). Therefore, the material gas discharged from the outlet 22b of the gas heater 22 and being heated is showered through the small holes 24a of the shower power supply 24 in the plasma region 26.
Will be introduced in.

【0012】このように、プラズマ領域26に導入され
る前に材料ガス自体を加熱することがこの発明の特徴で
あるが、このように材料ガスに熱エネルギを与えること
によって、振動・回転運動が励起されるので、基板20
上におけるアモルファスシリコン成膜時の表面反応を促
進させることができる。それによって、基板温度Tsを
あまり高くしないでも光学ギャップの狭いアモルファス
シリコン膜を形成できる。
As described above, the characteristic feature of the present invention is that the material gas itself is heated before being introduced into the plasma region 26. By imparting heat energy to the material gas in this way, vibration / rotation motion can be achieved. Since it is excited, the substrate 20
The surface reaction at the time of forming the amorphous silicon film can be promoted. Thereby, an amorphous silicon film having a narrow optical gap can be formed without raising the substrate temperature Ts so much.

【0013】実験では、材料ガスを100〜380℃程
度に加熱したが、図4ないし図6のグラフに示すような
良好な結果が得られた。図4は図1に示すようなガス加
熱ヒータ22を用いて材料ガスを加熱した場合の光学ギ
ャップと成膜速度との関係を示すものであるが、この図
4から、基板温度Tsを高くしないでも、光学ギャップ
を十分狭くすることができる、ということがわかる。ま
た、図5のグラフは、この方法によって形成した膜特性
が従来に比べて変化しているかどうかを示すものであ
り、縦軸にアモルファスシリコン中のシリコン原子と水
素原子との結合比SiH2 /SiHをとり、横軸に光学
ギャップを示している。この比SiH2 /SiHが小さ
いほど膜特性が良いが、実施例に従って材料ガスを加熱
した場合には、光学ギャップが狭い場合でも比SiH 2
/SiHが小さくできることがわかる。さらに、図6は
光学ギャップと導電率との関係を示すグラフであり、上
側が光導電率を示し、下側が暗導電率を示す。この図6
のグラフから、基板温度をたとえば140℃として光学
ギャップを狭くした場合でも、従来に比べて導電率が悪
化することがない、ということがわかる。すなわち、従
来では光学ギャップを狭くするためには基板温度をたと
えば180℃程度に高めなければならなかったのに対
し、この発明によれば、基板温度がたとえば140℃程
度でも光学ギャップを狭くすることができるし、それに
よって導電率が変化することがないのである。
In the experiment, the material gas is about 100 to 380 ° C.
It was heated once, but as shown in the graphs of Figs.
Good results have been obtained. FIG. 4 shows the gas addition as shown in FIG.
When the material gas is heated by using the heater 22,
This figure shows the relationship between the cap and the deposition rate.
4 shows that even if the substrate temperature Ts is not increased, the optical gap
It can be seen that can be made sufficiently narrow. Well
The graph in Fig. 5 shows the characteristics of the film formed by this method.
Indicates whether or not has changed compared to the past.
The vertical axis represents the silicon atoms and water in the amorphous silicon.
Bonding ratio with elementary atoms SiH2/ SiH is taken, and the horizontal axis is optical
It shows a gap. This ratio SiH2/ SiH is small
The film characteristics are better, but the material gas is heated according to the example.
If the optical gap is narrow, the SiH 2
It can be seen that / SiH can be reduced. Furthermore, FIG.
It is a graph showing the relationship between the optical gap and the conductivity,
The side shows photoconductivity and the lower side shows dark conductivity. This Figure 6
From the graph of, the optical
Even if the gap is narrowed, the conductivity is worse than before.
It turns out that there is no change. That is, subordinate
In the past, in order to narrow the optical gap, it was necessary to increase the substrate temperature.
If I had to raise it to about 180 ° C,
However, according to the present invention, the substrate temperature is, for example, about 140 ° C.
The optical gap can be narrowed by degrees, and
Therefore, the conductivity does not change.

【0014】なお、この発明に従って材料ガスをプラズ
マ領域に導入する前に加熱するためには、図1ないし図
3に示すようなガス加熱ヒータのほかに、他の任意の方
法が用いられてもよいことはもちろんである。
According to the present invention, in order to heat the material gas before introducing it into the plasma region, any other method other than the gas heater as shown in FIGS. 1 to 3 may be used. Of course good things.

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

【図1】この発明が適用されるプラズマCVD装置の一
例を示す図解図である。
FIG. 1 is an illustrative view showing an example of a plasma CVD apparatus to which the present invention is applied.

【図2】図1実施例のガス加熱ヒータを示す断面図解図
である。
FIG. 2 is a cross sectional view showing a gas heater according to the embodiment of FIG.

【図3】図1実施例のガス加熱ヒータを示す上面図であ
る。
FIG. 3 is a top view showing the gas heater of FIG. 1 embodiment.

【図4】基板温度をパラメータとした成膜速度と光学ギ
ャップとの関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a film forming rate and an optical gap with a substrate temperature as a parameter.

【図5】光学ギャップおよびシリコン原子と水素原子と
の結合比の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the optical gap and the bond ratio between silicon atoms and hydrogen atoms.

【図6】光学ギャップと導電率との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between optical gap and conductivity.

【図7】従来のプラズマCVD装置の一例を示す図解図
である。
FIG. 7 is an illustrative view showing an example of a conventional plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 …プラズマCVD装置 14 …基板ホルダ 20 …基板 22 …ガス加熱ヒータ 22a …入口 22b …出口 22c …ガス通路 22e …ヒータ 24 …シャワー電極 26 …プラズマ領域 10 ... Plasma CVD apparatus 14 ... Substrate holder 20 ... Substrate 22 ... Gas heating heater 22a ... Inlet 22b ... Outlet 22c ... Gas passage 22e ... Heater 24 ... Shower electrode 26 ... Plasma region

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマ領域にアモルファスシリコンを構
成する材料ガスを導入するプラズマCVDによるアモル
ファスシリコンの成膜方法において、 前記材料ガスを前記プラズマ領域に導入する前に加熱す
ることを特徴とする、成膜方法。
1. A method for depositing amorphous silicon by plasma CVD in which a material gas for forming amorphous silicon is introduced into a plasma region, wherein the material gas is heated before being introduced into the plasma region. Membrane method.
JP5067857A 1993-03-26 1993-03-26 Method of forming amorphous silicon film by plasma cvd Pending JPH06283435A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5067857A JPH06283435A (en) 1993-03-26 1993-03-26 Method of forming amorphous silicon film by plasma cvd

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JP5067857A JPH06283435A (en) 1993-03-26 1993-03-26 Method of forming amorphous silicon film by plasma cvd

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JPH06283435A true JPH06283435A (en) 1994-10-07

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788137A3 (en) * 1996-02-01 2000-09-27 Canon Sales Co., Inc. Plasma processing equipment
WO2008102622A1 (en) 2007-02-23 2008-08-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vacuum processing method and vacuum processing apparatus

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20010612