JPH07254568A - Amorphous silicon germanium film and its manufacture - Google Patents

Amorphous silicon germanium film and its manufacture

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JPH07254568A
JPH07254568A JP6069512A JP6951294A JPH07254568A JP H07254568 A JPH07254568 A JP H07254568A JP 6069512 A JP6069512 A JP 6069512A JP 6951294 A JP6951294 A JP 6951294A JP H07254568 A JPH07254568 A JP H07254568A
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JP
Japan
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amorphous silicon
germanium
film
germanium film
gas
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JP6069512A
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Japanese (ja)
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Takayoshi Akamatsu
孝義 赤松
Toshinaka Nonaka
敏央 野中
Haruki Nonaka
晴支 野中
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to form an amorphous silicon germanium membrane on a substrate having a relatively low melting point with a high light conductivity in the undoped case and with a high dark conductivity in the doped case by forming an amorphous silicon germanium membrane having a specific light conductivity. CONSTITUTION:A non-doped amorphous silicon germanium membrane with a light conductivity,higher than 1X10<-7>S/cm or a doped amorphous silicon germanium membrane with a dark conductivity of higher than 1X10<-7>S/cm is formed on a substrate with a melting point of less than 290 deg.C. Because of this, the amorphous silicon germanium membrane is formed by plasma cracking of a mixed gas containing hydrogenated silicon gas and hydrogenated germanium gas by using ultrashort wave having a frequency range from 30MHz to 300MHz. The light conductivity means the conductivity measured under the condition where AM1.5 light by a solar simulator is incident normal to the membrane at the intensity of 100mW/cm<2>.

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、太陽電池などとして
使用されるアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およ
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous silicon-germanium film used as a solar cell and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
は、ゲルマニウム含有量を増加させることによって連続
的に光学的バンドギャップを小さくすることができるた
め、比較的バンドギャップが広いアモルファスリコン膜
などと積層してエネルギー変換効率が高い太陽電池を作
製するのに利用されている。明導電率が1×10-7S/
cm以上のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を製
造する方法としては、例えば、K.Nozawaらによる"Jouna
l of Non-Crystalline Solids 59&60 (1983) p.533" に
記載された方法が知られている。この方法は、13.5
6MHzの短波を用いた平行平板2極型グロ−放電によ
って、SiH4 ガスとGeH4 ガスとの混合ガスをプラ
ズマ分解し、200〜250℃に加熱された基板上にノ
ンド−プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成するものである。しかしながら、この方法において
は、明導電率が1×10-7S/cm以上であるノンド−
プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を得るため
には、基板温度を200℃以上と高くしなければなら
ず、それ以上の耐熱性のない基板が使えないという問題
点がある。また、A.Matsuda らによる"Jounal of Non-C
rystalline Solids 97&98(1987) p.1367"に記載された
方法は、4MHzの短波を用いた中間電極を設けた3極
型グロー放電によって、SiH4 ガスとGeH4 ガスと
の混合ガスをプラズマ分解し、200〜250℃に加熱
された基板上にノンドープのアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜を形成するものである。しかしながら、こ
の方法においても、明導電率が1×10-7S/cm以上
であるノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜を得るためには、基板温度を200℃以上と高くし
なければならず、それ以上の耐熱性のない基板が使えな
いという問題点がある。
2. Description of the Related Art An amorphous silicon-germanium film can be made to have a smaller optical band gap continuously by increasing the germanium content. It is used to make solar cells with high conversion efficiency. Bright conductivity of 1 × 10 -7 S /
As a method for producing an amorphous silicon-germanium film having a thickness of cm or more, for example, "Jouna by K. Nozawa et al.
l of Non-Crystalline Solids 59 & 60 (1983) p.533 "is known.
A parallel plate double-pole glow discharge using a short wave of 6 MHz decomposes a mixed gas of SiH 4 gas and GeH 4 gas into plasma, and non-doped amorphous silicon on a substrate heated to 200 to 250 ° C. It forms a germanium film. However, in this method, a non-conductive material having a bright conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more is used.
In order to obtain an amorphous silicon-germanium film having a high temperature, the substrate temperature must be as high as 200 ° C. or higher, and there is a problem that a substrate having no heat resistance higher than that cannot be used. Also, "Jounal of Non-C" by A. Matsuda et al.
rystalline Solids 97 & 98 (1987) p.1367 "is a method in which a mixed gas of SiH 4 gas and GeH 4 gas is plasma decomposed by a three-pole glow discharge provided with an intermediate electrode using a short wave of 4 MHz. , A non-doped amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate heated to 200 to 250 ° C. However, also in this method, a non-doped amorphous silicon-germanium film having a bright conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more is used. In order to obtain an amorphous silicon-germanium film, the substrate temperature must be as high as 200 ° C. or higher, and there is a problem that a substrate having no heat resistance higher than that cannot be used.

【0003】一方、アモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜が使われる太陽電池などの用途において、製品の軽
量化、生産性の向上、曲面加工のための可撓性、コスト
の削減などの要求がある。融点の低い材料や、プラスチ
ック材料には、低い温度で任意の形に成型することがで
きるため、加工コストが低いという長所があり、更にプ
ラスチック材料には、重量が軽くできる、割れにくいと
いう長所があるため、これらの材料の上に高品質のアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが望
まれる。プラスチック、特にポリエステルフィルムなど
の汎用プラスチックフィルムが基体に採用できれば、長
尺基体を用いたロールツーロール型の生産設備の導入と
合わせて、上記の要求に応えることができる。しかしな
がら、汎用プラスチックは200℃以上の耐熱性(使用
温度範囲)を備えておらず、アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜形成時の低温化が望まれる。また、アモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜形成時の低温化は、基
体とアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜との熱膨張
係数の違いによる反りや膜の剥離の低減を図るために、
高い耐熱性を有するガラスや金属などの基体を使用する
場合も効果がある。太陽電池においては光を素子内に導
くために透明導電膜が利用され、基体上に透明導電膜、
ダイオード、背面電極がこの順に積層される。また液晶
ディスプレーにおいてはバックライトからの光を透過さ
せるために透明導電膜が利用されるが、駆動素子である
薄膜トランジスタの保護膜として窒化シリコンを成膜す
る際、該透明導電膜上に窒化シリコンが形成されついで
窒化シリコンは薄膜トランジスタや配線部分のみをカバ
ーするようにパターニングれる。このように、太陽電池
および液晶ディスプレーにおいては、透明導電膜上にシ
リコン膜またはシリコン化合物膜が積層される。透明導
電膜としては、薄膜形状で低抵抗化できるITO(酸化
錫ドープ酸化インジウム)、酸化錫、酸化亜鉛などの酸
化物膜が使用されている。
On the other hand, in applications such as solar cells in which an amorphous silicon-germanium film is used, there are demands for weight reduction of products, improvement of productivity, flexibility for curved surface processing, cost reduction and the like. Materials with a low melting point and plastic materials have the advantage that the processing cost is low because they can be molded into any shape at low temperatures, and plastic materials have the advantages that they can be light in weight and are difficult to break. Therefore, it is desirable to form high quality amorphous silicon-germanium films on these materials. If plastic, especially a general-purpose plastic film such as a polyester film, can be adopted as the substrate, it is possible to meet the above requirements together with the introduction of roll-to-roll type production equipment using a long substrate. However, general-purpose plastics do not have heat resistance of 200 ° C. or higher (operating temperature range), and it is desired to lower the temperature when forming an amorphous silicon-germanium film. Further, in order to reduce the temperature decrease during the formation of the amorphous silicon-germanium film, in order to reduce the warpage and the peeling of the film due to the difference in the thermal expansion coefficient between the substrate and the amorphous silicon-germanium film,
It is also effective when using a substrate such as glass or metal having high heat resistance. In a solar cell, a transparent conductive film is used to guide light into the element, and a transparent conductive film is formed on a substrate.
The diode and the back electrode are laminated in this order. Further, in a liquid crystal display, a transparent conductive film is used to transmit light from a backlight, but when silicon nitride is formed as a protective film of a thin film transistor which is a driving element, silicon nitride is not formed on the transparent conductive film. Then, the silicon nitride is patterned so as to cover only the thin film transistor and the wiring portion. Thus, in the solar cell and the liquid crystal display, the silicon film or the silicon compound film is laminated on the transparent conductive film. As the transparent conductive film, an oxide film such as ITO (tin oxide-doped indium oxide), tin oxide, or zinc oxide, which can be made thin and has a low resistance, is used.

【0004】しかしながら酸化物透明導電膜は、その上
にプラズマ分解によりシリコン膜またはシリコン化合物
膜が積層される際、プラズマ中の励起された水素原子に
よって酸素原子が引き抜かれるなどしてダメージを受
け、抵抗値の増大、表面の荒れ、透過率の低下をきたす
問題があった。さらに酸素原子の引き抜きによって生じ
る金属原子の半導体膜への拡散と拡散による半導体膜の
特性劣化の問題があった。プラズマ中の励起された水素
原子にるダメージは、酸化物透明導電膜の中でもITO
において顕著で、次いで酸化錫であり、酸化亜鉛は最も
プラズマ耐性が良いとされている。抵抗値については低
くできるほうからITO、酸化錫、酸化亜鉛の順である
ため、低抵抗化とプラズマ耐性はトレードオフの関係に
ある。基体上にITO、酸化錫、酸化亜鉛をこの順に積
層して低抵抗化とプラズマ耐性を両立させようとする試
みがなされているが、最もプラズマ耐性の高い酸化亜鉛
においても水素プラズマに晒されると透過率の低下をき
たしている。また、プラズマ耐性の高い酸化亜鉛膜は基
体の温度を300℃と高くして得られるが、このような
高基体温度はプラスチックなどの耐熱性が比較的低いも
のを基体として使用する場合には採用が難しい。
However, when a silicon film or a silicon compound film is deposited on the transparent oxide conductive film by plasma decomposition, oxygen atoms are extracted by excited hydrogen atoms in the plasma and are damaged, There are problems that the resistance value increases, the surface becomes rough, and the transmittance decreases. Further, there is a problem that diffusion of metal atoms into the semiconductor film caused by abstraction of oxygen atoms and deterioration of characteristics of the semiconductor film due to diffusion. Damage to excited hydrogen atoms in plasma is caused by ITO in the transparent conductive oxide film.
, And then tin oxide, and zinc oxide is said to have the best plasma resistance. Since the resistance value can be lowered in the order of ITO, tin oxide, and zinc oxide, there is a trade-off relationship between low resistance and plasma resistance. Attempts have been made to stack ITO, tin oxide, and zinc oxide on a substrate in this order to achieve both low resistance and plasma resistance. However, even zinc oxide having the highest plasma resistance is exposed to hydrogen plasma. It causes a decrease in transmittance. Also, a zinc oxide film with high plasma resistance can be obtained by raising the temperature of the substrate to 300 ° C. However, such a high substrate temperature is adopted when a substrate having relatively low heat resistance such as plastic is used as the substrate. Is difficult.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、融点
の低い基体上に形成されながら明導電率が1×10-7
/cm以上であるノンドープのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜および、暗導電率が1×10-7S/cm
以上であるドーピングされたアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜とその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bright conductivity of 1 × 10 −7 S on a substrate having a low melting point.
/ Cm or more of non-doped amorphous silicon-
Germanium film and dark conductivity of 1 × 10 -7 S / cm
An object of the present invention is to provide a doped amorphous silicon-germanium film and a method for manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は以下の構
成および製造方法により達成される。
The object of the present invention is achieved by the following constitution and manufacturing method.

【0007】すなわち、融点が290℃以下の基体上に
形成されたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であ
って、明導電率が1×10-7S/cm以上であることを
特徴とする(ノンドープの)アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜、暗導電率が1×10-7S/cm以上であ
る(ドーピングされた)アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜および30MHz以上300MHz以下の範囲
の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水素
化ゲルマニウムガスとを含む混合ガスをプラズマ分解す
ることによってアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成することを特徴とするアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜の製造方法である。
That is, it is an amorphous silicon-germanium film formed on a substrate having a melting point of 290 ° C. or less, and has a bright conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more (non-doped). Hydrogenated silicon gas using an amorphous silicon-germanium film, an amorphous silicon-germanium film having a dark conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more (doped) and an ultrashort wave in a frequency range of 30 MHz to 300 MHz. A method for producing an amorphous silicon-germanium film, which comprises forming an amorphous silicon-germanium film by plasma-decomposing a mixed gas containing hydrogen and a germanium hydride gas.

【0008】ドーピングされたアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入されてp型
あるいはn型の半導体とされたアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜をさす。ノンドープのアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入され
ていない真性半導体であるアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜をさす。ただし、無視できる程度の少量の不
純物が含有されている場合は、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜とみなす。
Doped Amorphous Silicon-
The germanium film is amorphous silicon in which boron or phosphorus is introduced to form a p-type or n-type semiconductor.
Refers to a germanium film. The non-doped amorphous silicon-germanium film refers to an amorphous silicon-germanium film which is an intrinsic semiconductor to which boron or phosphorus is not introduced. However, when a small amount of impurities that can be ignored is contained, it is regarded as a non-doped amorphous silicon-germanium film.

【0009】ノンドープのアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜は、明導電率が1×10-7S/cm以上であ
ることが重要であり、1×10-6S/cm以上であるこ
とがさらに好ましい。ドーピングされたアモルファスシ
リコン−ゲルマニウム膜は、暗導電率が1×10-7S/
cm以上であることが重要であり、1×10-6S/cm
以上であることがさらに好ましい。明導電率とは、ソー
ラーシミュレーターによるAM−1.5光を100mW
/cm2 の強さで膜に垂直に入射させた状態で測定した
導電率をさし、暗導電率とは、膜に全く光が当たらない
状態で測定した導電率をさす。明導電率および暗導電率
は、例えば、直流2端子法で測定される。
It is important that the non-doped amorphous silicon-germanium film has a bright conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more, and more preferably 1 × 10 −6 S / cm or more. The doped amorphous silicon-germanium film has a dark conductivity of 1 × 10 −7 S /
cm or more is important, 1 × 10 -6 S / cm
It is more preferable that the above is satisfied. Bright conductivity means 100mW of AM-1.5 light from a solar simulator.
/ Cm 2 refers to the conductivity measured with the film vertically incident on the film, and the dark conductivity refers to the conductivity measured with the film exposed to no light. The bright conductivity and the dark conductivity are measured by, for example, a direct current two-terminal method.

【0010】ノンドープのアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜において、明導電率が小さくなると、太陽電
池を形成するpinダイオードのi型層に用いた場合に
太陽電池の変換効率が低くなる。一方、ドーピングされ
たアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜において、暗
導電率が小さくなると、太陽電池を形成するpinダイ
オードのp型層および/またはn型層に用いた場合に太
陽電池の変換効率が低くなる。
In the non-doped amorphous silicon-germanium film, when the light conductivity is small, the conversion efficiency of the solar cell is low when it is used for the i-type layer of the pin diode forming the solar cell. On the other hand, in the doped amorphous silicon-germanium film, when the dark conductivity is small, the conversion efficiency of the solar cell is low when it is used for the p-type layer and / or the n-type layer of the pin diode forming the solar cell.

【0011】また、ノンドープのアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜においては、明暗導電率比が2×10
2 以上であることが好ましく、明暗導電率比は5×10
2 以上であることがさらに好ましい。明暗導電率比とは
(明導電率/暗導電率)の値であり、この値が低くなる
と明導電率が大きい場合であっても太陽電池に用いた場
合、開放電圧が小さくなりまた変換効率が小さくなる。
In the non-doped amorphous silicon-germanium film, the light-dark conductivity ratio is 2 × 10.
It is preferably 2 or more, and the light-dark conductivity ratio is 5 × 10
More preferably, it is 2 or more. The light-dark conductivity ratio is the value of (bright conductivity / dark conductivity). If this value is low, the open-circuit voltage will be small when used in a solar cell even if the light conductivity is large, and the conversion efficiency will be low. Becomes smaller.

【0012】タンデム型太陽電池の光吸収効率を高め、
変換効率を向上させるために、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜の光学的バンドギャップは
1.2〜1.7eVの範囲であることが好ましい。
To increase the light absorption efficiency of the tandem solar cell,
In order to improve the conversion efficiency, the optical bandgap of the non-doped amorphous silicon-germanium film is preferably 1.2 to 1.7 eV.

【0013】アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜に
含まれるゲルマニウム原子の割合は、ゲルマニウム/
(シリコン+ゲルマニウム)で表し、この値が20%以
上であることが、光学的バンドギャップを1.7eV以
下にするために好ましい。ゲルマニウムおよびシリコン
の組成比は、オージェ分光分析などによって調べること
ができる。
The ratio of germanium atoms contained in the amorphous silicon-germanium film is germanium /
It is expressed by (silicon + germanium), and it is preferable that this value is 20% or more in order to make the optical band gap 1.7 eV or less. The composition ratio of germanium and silicon can be investigated by Auger spectroscopy.

【0014】次に、本発明にかかるアモルファスシリコ
ン−ゲルマニウム膜の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the amorphous silicon-germanium film according to the present invention will be described.

【0015】すなわち、30MHz以上300MHz以
下の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスとを含むガスをプラズマ分解する
ことにより、基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニ
ウム膜を形成する方法である。
That is, a method of forming an amorphous silicon-germanium film on a substrate by plasma-decomposing a gas containing a silicon hydride gas and a germanium hydride gas by using an ultrashort wave having a frequency of 30 MHz or more and 300 MHz or less. is there.

【0016】ここで、プラズマ分解に用いる電源の周波
数が、30MHz以上300MHz以下の範囲であるこ
とが重要である。30MHz未満の周波数の高周波を電
源に用いて膜形成を行った場合、プラズマの電子密度が
あまり高くならないため、堆積速度が小さくなるという
ことと、基体のセルフバイアスが大きくなるため、プラ
マズマダメージにより膜の導電率が小さくなることがあ
る。300MHzを越える周波数の超短波を電源に用い
た場合、インピーダンス整合が難しく電極への効率的な
電源投入が困難になったり、大面積に均一な厚みの膜を
形成するのが困難になったりする。さらには、プラズマ
分解に用いる電源の周波数が、55MHz以上200M
Hz以下の周波数の超短波を用いることがより好まし
い。
Here, it is important that the frequency of the power supply used for plasma decomposition is in the range of 30 MHz or more and 300 MHz or less. When a film is formed using a high frequency of less than 30 MHz as a power source, the electron density of plasma does not increase so much, the deposition rate decreases, and the self-bias of the substrate increases, resulting in plasma damage. The conductivity of the film may decrease. When an ultra-short wave with a frequency exceeding 300 MHz is used as a power source, impedance matching is difficult, it is difficult to efficiently turn on the power to the electrodes, and it is difficult to form a film having a uniform thickness over a large area. Furthermore, the frequency of the power supply used for plasma decomposition is 55 MHz or more and 200 M or more.
It is more preferable to use ultra-high frequency waves having a frequency of Hz or less.

【0017】30MHz以上300MHz以下の範囲の
周波数の超短波を用いることによって、基体の温度を1
70℃未満に保っておいても、ノンドープの場合は明導
電率が高く、ドーピングされている場合は暗導電率が高
い高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をそ
の基体上に形成できる。そのためプラスチック材料など
の融点が低く耐熱性が低い材料基体上にも、高品質のア
モルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが
できる。具体的には、融点が290℃未満の基体、さら
には融点が240℃以下の基体上にも、容易に明導電率
または暗導電率が大きいアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を形成することができる。
The temperature of the substrate is adjusted to 1 by using the ultrashort wave having a frequency in the range of 30 MHz to 300 MHz.
Even if the temperature is kept below 70 ° C., it is possible to form a high-quality amorphous silicon-germanium film on the substrate, which has a high light conductivity when it is non-doped and a high dark conductivity when it is doped. Therefore, a high-quality amorphous silicon-germanium film can be formed even on a material substrate such as a plastic material having a low melting point and low heat resistance. Specifically, an amorphous silicon-germanium film having a large light conductivity or dark conductivity can be easily formed on a substrate having a melting point of less than 290 ° C. and further on a substrate having a melting point of 240 ° C. or less.

【0018】もちろん、本発明にかかる製造方法は、融
点が290℃以下の基体のみならず、融点が290℃を
こえる基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成する場合にも好ましく適用される。そのような基
体においても、基体の温度を低くすることによって、基
体の歪みによる変形や、アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜との熱膨張係数の差による変形もしくはアモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜の基体からの剥離を防
ぐことができる。
Of course, the manufacturing method according to the present invention is preferably applied not only to a substrate having a melting point of 290 ° C. or lower, but also to a case where an amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate having a melting point of higher than 290 ° C. Even in such a substrate, by lowering the temperature of the substrate, deformation due to strain of the substrate, deformation due to a difference in thermal expansion coefficient with the amorphous silicon-germanium film, or peeling of the amorphous silicon-germanium film from the substrate is prevented. be able to.

【0019】基体としては、プラスチック材料、金属材
料、セラミックス材料、珪酸ガラス、石英、シリコンな
どを用いることができる。これらの内、可撓性基体の採
用が好ましく、可撓性基体としては、プラスチック材
料、金属材料、一部のセラミックス材料などを用いるこ
とができる。
As the substrate, a plastic material, a metal material, a ceramic material, silicate glass, quartz, silicon or the like can be used. Of these, it is preferable to employ a flexible substrate, and as the flexible substrate, a plastic material, a metal material, a part of a ceramic material, or the like can be used.

【0020】珪酸ガラスとしては、ナトリウムを含まな
いバリウム硼珪酸ガラスやアルミニウム硼珪酸ガラスが
採用できる。ナトリウムを含む珪酸ガラスの場合は、ナ
トリウムの溶出を防ぐため、酸化珪素膜などのバリア層
が表面にコーティングされているものが好ましい。
As the silicate glass, barium borosilicate glass or aluminum borosilicate glass containing no sodium can be adopted. In the case of silicate glass containing sodium, it is preferable that the surface thereof is coated with a barrier layer such as a silicon oxide film in order to prevent elution of sodium.

【0021】可撓性基体としては、上記の通り、プラス
チック材料、金属材料、一部のセラミックス材料などを
用いることができるが、具体的には、厚みの薄い板状も
しくはフィルム状に成型されたセラミックス材料、金属
材料やプラスチック材料などである。可撓性基体は、ロ
ール状に巻くことができるため、この上に膜形成を行う
場合、長尺基体走行系を備えた膜形成装置を用いての製
造が可能となり、生産性を高くできるという長所があ
る。また、搬送が容易であったり、曲面をもった製品に
加工することができるという長所がある。さらに、可撓
性基体としてプラスチック材料を用いた場合は、基体の
面積当たりの重さをセラミックス材料や金属材料より軽
くすることが可能となるため、アモルファスシリコン−
ゲルマニウム製品を軽量化できたり、膜形成装置を簡略
化できたりする長所がある。
As the flexible substrate, as described above, a plastic material, a metal material, a part of a ceramic material, or the like can be used. Specifically, it is molded into a thin plate or film. Examples include ceramic materials, metal materials and plastic materials. Since the flexible substrate can be wound in a roll shape, when a film is formed on the flexible substrate, it can be manufactured using a film forming apparatus equipped with a long substrate traveling system, and productivity can be improved. There are advantages. In addition, it has advantages that it can be easily transported and that it can be processed into a product having a curved surface. Furthermore, when a plastic material is used as the flexible substrate, the weight per area of the substrate can be made lighter than that of the ceramic material or the metal material.
There are advantages that the weight of germanium products can be reduced and that the film forming apparatus can be simplified.

【0022】該プラスチック材料としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカ
ーボネートなどのポリエステル類、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン類、ポリフェニレンスルフィドなどの
ポリアリレンスルフィド類、ポリアミド類、芳香族ポリ
アミド類、ポリエーテルケトン類およびポリイミド類な
どを用いることができる。これらのうち、融点が290
℃以下のものとしては、ポリエチレンテレフタレート、
アセテート、ポリフェニレンスルフィドなどがあり好適
に用いられ、融点が240℃以下のものとしては、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニルなどがあり好適に用いられる。ま
た、これらをフィルムの形態で用いる場合は、機械的安
定性や強度の点から、二軸延伸されていることが好まし
い。プラスチック材料の耐熱性は成型方法、添加物や使
用方法などによって変化し一概に決めることはできない
が、機械的特性が概ね維持される使用温度範囲とよばれ
る指標を目安とすることができる。
Examples of the plastic material include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate and polycarbonate, polyolefins such as polypropylene, polyarylene sulfides such as polyphenylene sulfide, polyamides, aromatic polyamides and polyether ketones. And polyimides can be used. Of these, the melting point is 290
As for those below ℃, polyethylene terephthalate,
Acetate, polyphenylene sulfide, and the like are preferably used, and those having a melting point of 240 ° C. or lower include polycarbonate, polystyrene, nylon, polypropylene, polyvinyl chloride, and the like, and are preferably used. When these are used in the form of a film, they are preferably biaxially stretched from the viewpoint of mechanical stability and strength. The heat resistance of a plastic material varies depending on the molding method, additives, usage method and the like and cannot be determined in a general manner, but an index called a usage temperature range in which mechanical properties are generally maintained can be used as a standard.

【0023】太陽電池用途で基体が透明な場合には、基
体上にまず透明導電膜を形成し、この上にp型もしくは
n型のドーピングされたシリコン系半導体膜を形成し、
次いでノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜、透明導電膜直上のシリコン系半導体膜とは反対の
型のドーピングされたシリコン系半導体膜がこの順に積
層されpin型ダイオードを構成する。シリコン系半導
体膜としては、アモルファスシリコンなどのSiの他
に、SiC、SiGe、SiAl、SiGa、SiS、
SiSnなどがあげられる。透明導電膜としては高透明
性で低抵抗化できるITO、酸化錫、弗素ドープ酸化
錫、酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化アルミニウムなどの酸化
物またはこれらの積層体が好ましく採用される。ITO
における酸化錫のドープの量としては2〜20重量%で
あることが好ましい。これらの酸化物透明導電膜は励起
された水素原子に対する耐性が良好でなく水素化シリコ
ンガスを含むガスをプラズマ分解してアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成する際に抵抗値の増大、透
明性の低下や表面の粗れをきたすことが多い。特にIT
Oや酸化錫は該耐性が不良であり、温度が高い程、抵抗
値の増大、透明性の低下や表面の粗れは顕著になる。表
面の粗れはこの上にアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜が積層される際に堆積の核となって、粗大粒子形成
・白濁の原因となることがある。またプラズマで励起さ
れた水素の薄膜への浸透性が強いため、例えば、透明導
電膜にダメージを与えないよう、特に低基板温度で、7
0nm以下のドーピングされたシリコン系半導体膜を形
成した後であっても、この上に特に配慮することなくノ
ンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成すると、やはり透明導電膜のダメージがある。本発明
によれば高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム
膜を低基板温度で形成することができ、酸化物透明導電
膜の抵抗値の増大や透明性の低下を押さえることができ
る。本発明の超短波によるプラズマ分解はプラズマの電
位が小さいために、更に透明導電膜がプラズマから受け
るダメージを小さくでき、透明導電膜の特性劣化抑制に
効果が大きい。
When the substrate is transparent for solar cell applications, a transparent conductive film is first formed on the substrate, and a p-type or n-type doped silicon-based semiconductor film is formed on the transparent conductive film.
Then, a non-doped amorphous silicon-germanium film and a doped silicon-based semiconductor film of the opposite type to the silicon-based semiconductor film directly above the transparent conductive film are stacked in this order to form a pin-type diode. As the silicon-based semiconductor film, in addition to Si such as amorphous silicon, SiC, SiGe, SiAl, SiGa, SiS,
Examples include SiSn. As the transparent conductive film, ITO, tin oxide, fluorine-doped tin oxide, zinc oxide, zinc oxide-aluminum oxide, or other oxides or a laminated body thereof can be preferably used because of high transparency and low resistance. ITO
It is preferable that the amount of tin oxide dope is 2 to 20% by weight. These oxide transparent conductive films do not have good resistance to excited hydrogen atoms and increase resistance and decrease transparency when plasma-decomposing a gas containing a silicon hydride gas to form an amorphous silicon-germanium film. It often causes surface roughness. Especially IT
O and tin oxide have poor resistance, and the higher the temperature, the more the resistance value increases, the transparency decreases, and the surface becomes more rough. The surface roughness may serve as a core of deposition when an amorphous silicon-germanium film is laminated on the surface, and may cause formation of coarse particles and white turbidity. Further, since hydrogen excited by plasma has a high permeability to a thin film, for example, at a low substrate temperature, 7
Even after forming a doped silicon-based semiconductor film having a thickness of 0 nm or less, if a non-doped amorphous silicon-germanium film is formed thereon without special consideration, the transparent conductive film is still damaged. According to the present invention, a high-quality amorphous silicon-germanium film can be formed at a low substrate temperature, and an increase in resistance value and a decrease in transparency of an oxide transparent conductive film can be suppressed. In the plasma decomposition by the ultra-short wave of the present invention, the potential of the plasma is small, so that the damage to the transparent conductive film from the plasma can be further reduced, and the effect of suppressing the characteristic deterioration of the transparent conductive film is great.

【0024】膜形成装置としては、平行平板の容量結合
型のプラズマCVD装置を用いることができる。分解に
用いるプラズマエネルギーはカソードの電極面積あたり
で80mW/cm2 以上、1W/cm2 以下が好まし
い。水素原子のシリコン原子との結合状態として、シリ
コン原子に1個の水素原子が結合したSi−Hの状態と
シリコン原子に2個の水素原子が結合したSi−H2
状態とがあるが、Si−H2 の状態はシリコンのネット
ワークの障害となり、欠陥を形成する下となるので好ま
しくなく、なるべく少ないほうが望ましい。低基板温
度、例えば170℃以下では、プラズマCVD法で形成
されるシリコン系半導体薄膜では、(Si−H2 の状態
の水素原子の数/Si−Hの状態の水素原子の数)の値
が大きくなることが多いが、超短波を用いるプラズマ分
解においては、プラズマエネルギーを80mW/cm2
以上にすると(Si−H2 の状態の水素原子の数/Si
−Hの状態の水素原子の数)の値を小さくすることがで
きる。一方、1W/cm2 より大きなエネルギーでプラ
ズマ分解をおこなうと、プラズマダメージによって膜の
導電率が小さくなることがある。分解に用いるプラズマ
エネルギーは100mW/cm2 以上500mW/cm
2 以下であることが更に好ましい。水素原子とシリコン
原子との結合状態およびその結合数の比はFI−IRに
よって測定することができる。
As the film forming apparatus, a parallel plate capacitively coupled plasma CVD apparatus can be used. The plasma energy used for decomposition is preferably 80 mW / cm 2 or more and 1 W / cm 2 or less per electrode area of the cathode. As the bonding state of the hydrogen atom with the silicon atom, there are a Si-H state in which one hydrogen atom is bonded to the silicon atom and a Si-H 2 state in which two hydrogen atoms are bonded to the silicon atom. The state of Si—H 2 is not preferable because it becomes an obstacle to the silicon network and causes defects to be formed. At a low substrate temperature, for example 170 ° C. or lower, the value of (the number of hydrogen atoms in the state of Si—H 2 / the number of hydrogen atoms in the state of Si—H) is a value in the silicon-based semiconductor thin film formed by the plasma CVD method. In many cases, the plasma energy is 80 mW / cm 2 in plasma decomposition using ultrashort waves.
By the above, (the number of hydrogen atoms in the state of Si-H 2 / Si
The value of (the number of hydrogen atoms in the -H state) can be reduced. On the other hand, when plasma decomposition is performed with energy larger than 1 W / cm 2 , the conductivity of the film may be reduced due to plasma damage. Plasma energy used for decomposition is 100 mW / cm 2 or more and 500 mW / cm
It is more preferably 2 or less. The bond state of hydrogen atoms and silicon atoms and the ratio of the number of bonds can be measured by FI-IR.

【0025】電極基体間距離は8mm以上、80mm以
下が好ましい。8mm未満になると、プラズマダメージ
により膜の導電率が小さくることがあり、80mmより
長くなると、放電が困難になったり、堆積速度が小さく
なることがあり、実用上不利になることがある。また、
電極基体間距離とプラズマ雰囲気の圧力との積が、12
mm・Torr以上18mm・Torr以下の範囲であ
ることが、堆積速度と堆積速度の面内均一性とのバラン
スを取る上で好ましい。電極基体間距離とプラズマ雰囲
気の圧力との積が12mm・Torr未満または18m
m・Torr超であると堆積速度が小さくかったり堆積
速度の面内均一性が悪くなる。
The distance between the electrode substrates is preferably 8 mm or more and 80 mm or less. If it is less than 8 mm, the electrical conductivity of the film may be reduced due to plasma damage, and if it is more than 80 mm, discharge may be difficult or the deposition rate may be reduced, which may be disadvantageous in practical use. Also,
The product of the distance between the electrode substrates and the pressure of the plasma atmosphere is 12
A range of mm · Torr or more and 18 mm · Torr or less is preferable in order to balance the deposition rate and the in-plane uniformity of the deposition rate. The product of the distance between the electrode substrates and the pressure of the plasma atmosphere is less than 12 mm · Torr or 18 m
If it exceeds m · Torr, the deposition rate will be low or the in-plane uniformity of the deposition rate will be poor.

【0026】分解に用いられる水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスを含む混合ガスとしては、ノンド
ープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成す
る場合には水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガ
スとの混合ガス、または水素、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、キセノンの群から選ばれた少なくとも一種のガス
と水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガスとの混
合ガスであり、ドーピングされたアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成する場合には水素化シリコンガ
スと水素化ゲルマニウムガスとボロンを有するガスもし
くは燐を有するガスとの混合ガス、または水素、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノンの群から選ばれた少な
くとも一種のガスと水素化シリコンガスと水素化ゲルマ
ニウムガスとボロンを有するガスもしくは燐を有するガ
スとの混合ガスとの混合ガスである。該水素化シリコン
ガスとしては、SiH4 、Si2 6 、Si3 8 、S
iH2 Cl2 、SiH2 2 、SiHF3 、SiF4
どが採用できる。該水素化ゲルマニウムガスとしては、
GeH4 、GeF4 などが採用できる。該ボロンを有す
るガスとしては、B2 6 、B(CH3 3 、BF3
どが採用できる。該燐を有するガスとしては、PH3
どが採用できる。
The mixed gas containing the silicon hydride gas and the germanium hydride gas used for the decomposition is a mixed gas of the silicon hydride gas and the germanium hydride gas when a non-doped amorphous silicon-germanium film is formed, Alternatively, hydrogen, helium, neon, argon, a mixed gas of at least one gas selected from the group of xenon, a silicon hydride gas and a germanium hydride gas, in the case of forming a doped amorphous silicon-germanium film Is a mixed gas of a silicon hydride gas, a germanium hydride gas and a gas containing boron or a gas containing phosphorus, or at least one gas selected from the group of hydrogen, helium, neon, argon and xenon and a silicon hydride gas. And germanium hydride gas and boro A mixed gas of a mixed gas of the gas having a gas or phosphorus having. Examples of the hydrogenated silicon gas include SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 and S.
such iH 2 Cl 2, SiH 2 F 2, SiHF 3, SiF 4 can be employed. As the germanium hydride gas,
GeH 4 , GeF 4, etc. can be adopted. As the gas containing boron, B 2 H 6 , B (CH 3 ) 3 , BF 3 or the like can be adopted. PH 3 or the like can be adopted as the gas containing phosphorus.

【0027】本発明にかかるアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜は、真性半導体または、p型またはn型半
導体膜であり、基体上に形成され、真性半導体層、p型
半導体層、n型半導体層、透明導電膜、金属膜、絶縁膜
などと積層することによりダイオードを構成し、太陽電
池などとして用いられる。特にpin接合を複数有する
タンデム型と呼ばれる太陽電池にアモルファスシリコン
pinダイオードと組合せて使用するのに適している。
The amorphous silicon-germanium film according to the present invention is an intrinsic semiconductor or a p-type or n-type semiconductor film, is formed on a substrate, and is an intrinsic semiconductor layer, a p-type semiconductor layer, an n-type semiconductor layer, a transparent conductive film. A diode is formed by laminating a film, a metal film, an insulating film or the like, and is used as a solar cell or the like. In particular, it is suitable for use in combination with an amorphous silicon pin diode in a tandem type solar cell having a plurality of pin junctions.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

[特性の測定・評価方法] (1)導電率の測定 導電率の測定は、金蒸着により、コプレナー型の電極を
設けて、2端子で電圧を印加し、電流を測定することに
より、導電率を算出した。明導電率の測定時には、ソー
ラーシミュレータでAM−1.5、100mW/cm2
の光を室温で照射した。暗導電率の測定は光を完全に遮
断できるシールドボックスの中でおこなった。明暗導電
率比は、(明導電率/暗導電率)の値である。
[Characteristics Measurement / Evaluation Method] (1) Conductivity Measurement The conductivity is measured by providing a coplanar type electrode by gold vapor deposition, applying a voltage at two terminals, and measuring a current. Was calculated. AM-1.5, 100 mW / cm 2 with a solar simulator when measuring the light conductivity.
Was irradiated at room temperature. The dark conductivity was measured in a shield box that can completely block light. The light-dark conductivity ratio is a value of (bright conductivity / dark conductivity).

【0029】(2)光学的バンドギャップの測定 可視光分光器を用いて、基礎吸収端スペクトルを測定
し、この結果をhωα(ω)/2πの平方根を縦軸にと
り、hω/2πを横軸にとってグラフに表した場合に得
られる直線部分の外挿線の切片を光学的バンドギャップ
とした。hはプランク定数、ωは光の振動数、αは吸収
係数である。
(2) Measurement of Optical Band Gap The fundamental absorption edge spectrum was measured using a visible light spectroscope, and the result was obtained by plotting the square root of hωα (ω) / 2π on the vertical axis and hω / 2π on the horizontal axis. The section of the extrapolation line of the straight line portion obtained when represented in the graph was taken as the optical band gap. h is Planck's constant, ω is the frequency of light, and α is the absorption coefficient.

【0030】実施例1 膜形成装置としては、電極面積が400cm2 並行平板
の容量結合型のプラズマCVD装置を用いた。電極基板
間距離を30mmとし、放電時の圧力を0.3Torr
とし、ガス流量をSiH4 :25sccm、GeH4
10sccm、H2 :80sccm、プラズマ励起電力
の周波数:50MHz、投入電力:40Wでプラズマを
発生させた。基板に、バリウム硼珪酸ガラス(融点11
60℃)を用い、基板温度150℃で厚さ400nmの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは1.38e
Vであり、明導電率は8.3×10-7S/cmと大きく
良好であった。明暗導電率比は、2.3×102 であっ
た。
Example 1 As the film forming apparatus, a capacitively coupled plasma CVD apparatus having a parallel plate with an electrode area of 400 cm 2 was used. The distance between electrode substrates is 30 mm, and the pressure during discharge is 0.3 Torr
And the gas flow rate is SiH 4 : 25 sccm, GeH 4 :
Plasma was generated at 10 sccm, H 2 : 80 sccm, frequency of plasma excitation power: 50 MHz, and input power: 40 W. Barium borosilicate glass (melting point 11
60 ° C.) was used to form an amorphous silicon-germanium film having a thickness of 400 nm at a substrate temperature of 150 ° C. The film thus obtained has an optical band gap of 1.38e.
V, and the bright conductivity was 8.3 × 10 −7 S / cm, which was very good. The light / dark conductivity ratio was 2.3 × 10 2 .

【0031】バリウム硼珪酸ガラス(融点1160℃)
の上に200nmのITO膜(酸化錫10重量%)が形
成されたものを基板として同じ条件で厚さ400nmの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の表面性は良好であり、比較例1で見
られた白濁はなかった。
Barium borosilicate glass (melting point 1160 ° C.)
An amorphous silicon-germanium film having a thickness of 400 nm was formed under the same conditions using a substrate having a 200 nm ITO film (tin oxide 10% by weight) formed thereon as a substrate. The surface property of the film thus obtained was good, and the white turbidity observed in Comparative Example 1 was not present.

【0032】比較例1 プラズマ励起電力の周波数を13.56MHzとしたこ
と以外は、実施例1と同様にしてアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光
学的バンドギャップは1.43eVであり、明導電率は
7.8×10-8S/cmと小さく不良であった。明暗導
電率比は、9.8×10であった。
Comparative Example 1 An amorphous silicon-germanium film was formed in the same manner as in Example 1 except that the frequency of plasma excitation power was 13.56 MHz. The film thus obtained had an optical band gap of 1.43 eV and a bright conductivity of 7.8 × 10 −8 S / cm, which was poor. The light / dark conductivity ratio was 9.8 × 10.

【0033】バリウム硼珪酸ガラス(融点1160℃)
の上に200nmのITO膜が形成されたものを基板と
して同じ条件で厚さ400nmのアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には
直径約1μmの粒子が形成され白濁した。
Barium borosilicate glass (melting point 1160 ° C.)
An amorphous silicon-germanium film having a thickness of 400 nm was formed under the same conditions by using a substrate having a 200 nm ITO film formed thereon as a substrate. Particles having a diameter of about 1 μm were formed on the film thus obtained, and the film became cloudy.

【0034】実施例2 プラズマ励起電力の周波数を70MHzとしたこと以外
は、実施例1と同様にしてアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学的バ
ンドギャップは1.39eVであり、明導電率は1.6
×10-6S/cmと大きく良好であった。明暗導電率比
は、3×102 であった。
Example 2 An amorphous silicon-germanium film was formed in the same manner as in Example 1 except that the frequency of plasma excitation power was 70 MHz. The film thus obtained has an optical bandgap of 1.39 eV and a bright conductivity of 1.6.
It was a good value of × 10 -6 S / cm. The light / dark conductivity ratio was 3 × 10 2 .

【0035】実施例3 基体に、真空中で170℃で1時間の熱処理をおこなっ
た厚み100μmのポリエチレンテレフタレートフィル
ム(融点263℃)を用い、基板温度を150℃とした
こと以外は、実施例2と同様にしてアモルファスシリコ
ン−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の
光学的バンドギャップは1.38eVであり、明導電率
は1.1×10-6S/cmと大きく良好であった。明暗
導電率比は、3.3×102 であった。
Example 3 Example 2 was repeated except that a 100 μm-thick polyethylene terephthalate film (melting point 263 ° C.) heat-treated at 170 ° C. in vacuum for 1 hour was used as the substrate and the substrate temperature was 150 ° C. An amorphous silicon-germanium film was formed in the same manner as in. The film thus obtained had an optical band gap of 1.38 eV and a bright conductivity of 1.1 × 10 −6 S / cm, which was very good. The light / dark conductivity ratio was 3.3 × 10 2 .

【0036】実施例4 ガス流量をSiH4 :25sccm、GeH4 :3sc
cm、PH3 1%−H2 :70sccm、投入電力:4
0W、プラズマ励起電力の周波数:80MHzでプラズ
マを発生させたこと以外は、実施例1と同様にして、基
板温度150℃で燐がドーピングされた厚さ400nm
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をバリウム硼
珪酸ガラス(融点1160℃)上に形成した。かくして
得られた膜の光学的バンドギャップは1.55eVであ
り、暗導電率は2×10-6S/cmと大きく良好であっ
た。
Example 4 Gas flow rates were SiH 4 : 25 sccm and GeH 4 : 3 sc.
cm, PH 3 1% -H 2 : 70sccm, input power: 4
A thickness of 400 nm doped with phosphorus at a substrate temperature of 150 ° C. in the same manner as in Example 1 except that plasma was generated at 0 W and a frequency of plasma excitation power: 80 MHz.
Was formed on barium borosilicate glass (melting point: 1160 ° C.). The film thus obtained had an optical band gap of 1.55 eV and a dark conductivity of 2 × 10 −6 S / cm, which was excellent.

【0037】比較例2 プラズマ励起電力の周波数を13.56MHzとしたこ
と以外は、実施例4と同様にして燐がドーピングされた
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは1.59e
Vであり、暗導電率は8.1×10-8S/cmと小さく
不良であった。
Comparative Example 2 An amorphous silicon-germanium film doped with phosphorus was formed in the same manner as in Example 4 except that the frequency of plasma excitation power was 13.56 MHz. The optical bandgap of the film thus obtained is 1.59e.
V, and the dark conductivity was as small as 8.1 × 10 -8 S / cm, which was a defect.

【0038】実施例5 ガス流量および組成をSiH4 :25sccm、GeH
4 :3sccm、B26 0.5%−H2 :70scc
mとしたこと以外は、実施例4と同様にして、基板温度
150℃でボロンがドーピングされた厚さ400nmの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは1.32e
Vであり、暗導電率は1.3×10-6S/cmと大きく
良好であった。
Example 5 Gas flow rate and composition were SiH 4 : 25 sccm, GeH
4: 3sccm, B 2 H 6 0.5% -H 2: 70scc
A 400 nm-thick amorphous silicon-germanium film doped with boron was formed at a substrate temperature of 150 ° C. in the same manner as in Example 4 except that m was set. The optical band gap of the film thus obtained is 1.32e.
V, and the dark conductivity was 1.3 × 10 −6 S / cm, which was very good.

【0039】比較例3 プラズマ励起電力の周波数を13.56MHzとしたこ
と以外は、実施例5と同様にしてボロンがドーピングさ
れたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成し
た。かくして得られた膜の光学的バンドギャップは1.
4eVであり、暗導電率は7.1×10-9S/cmと小
さく不良であった。
Comparative Example 3 An amorphous silicon-germanium film doped with boron was formed in the same manner as in Example 5 except that the frequency of plasma excitation power was 13.56 MHz. The optical bandgap of the film thus obtained is 1.
It was 4 eV, the dark conductivity was 7.1 × 10 −9 S / cm, which was poor.

【0040】実施例6 バリウム硼珪酸ガラス(融点1160℃)の上に500
nmのITO膜(酸化錫10重量%)が形成されたもの
を基板とした。実施例5と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ15nmのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
Example 6 500 on barium borosilicate glass (melting point 1160 ° C.)
A substrate on which an ITO film of 10 nm (10 wt% tin oxide) was formed was used as a substrate. A boron-doped amorphous silicon-germanium film having a thickness of 15 nm was formed on the substrate in the same manner as in Example 5. The surface property of the amorphous silicon-germanium film thus obtained was good and no cloudiness was observed.

【0041】該ボロンがドーピングされたアモルファス
シリコン−ゲルマニウム膜の上に実施例1と同様にして
ノンドープの厚さ500nmのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の表面
性は良好であり、白濁はなかった。
On the boron-doped amorphous silicon-germanium film, undoped amorphous silicon having a thickness of 500 nm was formed in the same manner as in Example 1.
A germanium film was formed. The surface property of the film thus obtained was good and there was no cloudiness.

【0042】比較例4 バリウム硼珪酸ガラス(融点1160℃)の上に500
nmのITO膜(酸化錫10重量%)が形成されたもの
を基板とした。実施例5と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ15nmのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
Comparative Example 4 500 on barium borosilicate glass (melting point 1160 ° C.)
A substrate on which an ITO film of 10 nm (10 wt% tin oxide) was formed was used as a substrate. A boron-doped amorphous silicon-germanium film having a thickness of 15 nm was formed on the substrate in the same manner as in Example 5. The surface property of the amorphous silicon-germanium film thus obtained was good and no cloudiness was observed.

【0043】該ボロンがドーピングされたアモルファス
シリコン−ゲルマニウム膜の上に比較例1と同様にして
ノンドープの厚さ500nmのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には直
径約1μmの粒子が形成され白濁した。
On the boron-doped amorphous silicon-germanium film, non-doped amorphous silicon with a thickness of 500 nm was formed in the same manner as in Comparative Example 1.
A germanium film was formed. Particles having a diameter of about 1 μm were formed on the film thus obtained, and the film became cloudy.

【0044】実施例7 基体に、真空中で170℃で1時間の熱処理をおこなっ
た厚み75μmのポリフェニレンスルフィドフィルム
(融点285℃)を用い、基板温度を150℃としたこ
と以外は実施例2と同様にしてアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学
的バンドギャップは1.39eVであり、明導電率は
1.5×10-6と大きく良好であった。明暗導電率比は
3.2×102 であった。
Example 7 Example 2 was repeated except that a substrate was made of a polyphenylene sulfide film having a thickness of 75 μm (melting point 285 ° C.) which was heat-treated at 170 ° C. for 1 hour in vacuum, and the substrate temperature was 150 ° C. Similarly, amorphous silicon
A germanium film was formed. The film thus obtained had an optical band gap of 1.39 eV and a bright conductivity of 1.5 × 10 −6 , which was excellent. The light / dark conductivity ratio was 3.2 × 10 2 .

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明にかかるアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜およびその製造方法によれば、超短波を
用いて、水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガス
とを含む混合ガスをプラズマ分解することによって、基
体の温度を170℃以下に保ちながら、明導電率の高い
ノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜お
よび暗導電率の高いドーピングされたアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成することができる。その結
果、安価で耐熱性の比較的低いプラスチック材料を基体
として使用することが可能となり、安価で軽量な太陽電
池などを提供することができる。また、耐熱性が高い基
体を用いる場合においても基体の温度を低く保ちつつ膜
を形成することができるため、熱膨張係数の差や熱収縮
などによる歪みや膜の剥離という問題を生じにくくする
ことができる。
EFFECT OF THE INVENTION Amorphous silicon according to the present invention
According to the germanium film and the method for manufacturing the same, the plasma conductivity of the mixed gas containing the silicon hydride gas and the germanium hydride gas is decomposed by using the ultra-short wave to keep the temperature of the substrate at 170 ° C. or less while maintaining the bright conductivity. A highly undoped amorphous silicon-germanium film and a highly doped dark amorphous silicon-germanium film can be formed. As a result, an inexpensive and relatively low heat-resistant plastic material can be used as a substrate, and an inexpensive and lightweight solar cell or the like can be provided. Further, even when a substrate having high heat resistance is used, the film can be formed while keeping the temperature of the substrate low, so that problems such as strain due to difference in thermal expansion coefficient or thermal contraction and peeling of the film are less likely to occur. You can

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 31/04

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】融点が290℃以下の基体上に形成された
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であって、明導
電率が1×10-7S/cm以上であることを特徴とする
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜。
1. An amorphous silicon-germanium film formed on a substrate having a melting point of 290 ° C. or lower, which has a bright conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more. film.
【請求項2】明暗導電率比が2×102 以上であること
を特徴とする請求項1記載のアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜。
2. The amorphous silicon-germanium film according to claim 1, wherein the light-dark conductivity ratio is 2 × 10 2 or more.
【請求項3】融点が290℃以下の基体上に形成された
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であって、暗導
電率が1×10-7S/cm以上であることを特徴とする
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜。
3. An amorphous silicon-germanium film formed on a substrate having a melting point of 290 ° C. or less, characterized by having a dark conductivity of 1 × 10 −7 S / cm or more. film.
【請求項4】30MHz以上300MHz以下の範囲の
周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水素化
ゲルマニウムガスを含む混合ガスをプラズマ分解するこ
とにより、基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜を形成することを特徴とするアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜の製造方法。
4. An amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate by plasma-decomposing a mixed gas containing a silicon hydride gas and a germanium hydride gas using ultrashort waves having a frequency in the range of 30 MHz to 300 MHz. A method for producing an amorphous silicon-germanium film, comprising:
【請求項5】170℃以下に保たれた基体上にアモルフ
ァスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することを特徴と
する請求項4記載のアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜の製造方法。
5. The method for producing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein the amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate kept at 170 ° C. or lower.
【請求項6】融点が290℃以下の基体上にアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜を形成することを特徴とす
る請求項4記載のアモルファスシリコン−ゲルマニウム
膜の製造方法。
6. The method for producing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein the amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate having a melting point of 290 ° C. or lower.
【請求項7】水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウム
ガスを含む混合ガスが、(A)水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスとの混合ガス、または(B)水
素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンの群から選
ばれた少なくとも一種のガス、水素化シリコンガス、水
素化ゲルマニウムガスとの混合ガス、または、(B)水
素化シリコンガス、水素化ゲルマニウムガス、ボロンを
有するガスもしくは燐を有するガスとの混合ガス、また
は、(D)水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノ
ンの群から選ばれた少なくとも一種のガス、水素化シリ
コンガス、水素化ゲルマニウムガス、ボロンを有するガ
スもしくは燐を有するガスとの混合ガスとの混合ガス、
であることを特徴とする請求項4記載のアモルファスシ
リコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
7. A mixed gas containing a silicon hydride gas and a germanium hydride gas is (A) a mixed gas of a silicon hydride gas and a germanium hydride gas, or (B) hydrogen, helium, neon, argon or xenon. And at least one gas selected from the group consisting of: a silicon hydride gas, a mixed gas with a germanium hydride gas, or (B) a silicon hydride gas, a germanium hydride gas, a gas containing boron or a gas containing phosphorus. Or a mixed gas of (D) at least one gas selected from the group of hydrogen, helium, neon, argon and xenon, a silicon hydride gas, a germanium hydride gas, a gas containing boron or a gas containing phosphorus. Mixed gas with mixed gas,
5. The method for manufacturing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein
【請求項8】超短波の周波数が、55MHz以上200
MHz以下の範囲であることを特徴とする請求項4記載
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
8. The frequency of the ultra high frequency wave is 55 MHz or more and 200 or more.
The method for producing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein the frequency is in the range of MHz or less.
【請求項9】カソード電極面積で除した超短波の電力値
が、80mW/cm2 以上、1W/cm2 以下であるこ
とを特徴とする請求項4記載のアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜の製造方法。
9. The amorphous silicon according to claim 4, wherein the power value of the ultra-high frequency divided by the area of the cathode electrode is 80 mW / cm 2 or more and 1 W / cm 2 or less.
Germanium film manufacturing method.
【請求項10】酸化物からなる透明導電膜が形成された
基体上にドーピングされたアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜を形成することを特徴とする請求項4記載の
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
10. The method for producing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein a doped amorphous silicon-germanium film is formed on a substrate on which a transparent conductive film made of oxide is formed.
【請求項11】酸化物からなる透明導電膜が形成された
基体上に、70nm以下のドーピングされたシリコン系
半導体膜を介してノンドープのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成することを特徴とする請求項4記
載のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方
法。
11. A non-doped amorphous silicon layer on a substrate on which a transparent conductive film made of an oxide is formed, with a doped silicon-based semiconductor film of 70 nm or less interposed therebetween.
The method for manufacturing an amorphous silicon-germanium film according to claim 4, wherein a germanium film is formed.
【請求項12】酸化物からなる透明導電膜が酸化錫ドー
プ酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛またはこれらの積
層体であることを特徴とする請求項10または11記載
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
12. The method for producing an amorphous silicon-germanium film according to claim 10, wherein the transparent conductive film made of an oxide is tin oxide-doped indium oxide, tin oxide, zinc oxide, or a laminated body thereof. Method.
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