JPH11204813A - 光電変換装置の作製方法 - Google Patents
光電変換装置の作製方法Info
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- JPH11204813A JPH11204813A JP10018100A JP1810098A JPH11204813A JP H11204813 A JPH11204813 A JP H11204813A JP 10018100 A JP10018100 A JP 10018100A JP 1810098 A JP1810098 A JP 1810098A JP H11204813 A JPH11204813 A JP H11204813A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】不純物ガスを添加せずに微結晶半導体膜と非晶
質半導体膜とを成膜する工程と、微結晶半導体に不純物
元素を注入する工程とを分離して行うことにより、光電
変換装置の生産性を高める。 【解決手段】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、第１の電極を形成する工程
と、Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しな
いで第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、実質的に
真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、Ｎ型またはＰ
型の導電型決定不純物元素を添加しないで第２の微結晶
半導体膜を形成する工程と、をプラズマＣＶＤ法で行
い、Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶
半導体膜に注入する工程と、加熱する工程と、第２の電
極を形成する工程と、を行い光電変換装置を作製する。
質半導体膜とを成膜する工程と、微結晶半導体に不純物
元素を注入する工程とを分離して行うことにより、光電
変換装置の生産性を高める。 【解決手段】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、第１の電極を形成する工程
と、Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しな
いで第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、実質的に
真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、Ｎ型またはＰ
型の導電型決定不純物元素を添加しないで第２の微結晶
半導体膜を形成する工程と、をプラズマＣＶＤ法で行
い、Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶
半導体膜に注入する工程と、加熱する工程と、第２の電
極を形成する工程と、を行い光電変換装置を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池や画像入
力センサーに代表される光電変換装置の作製方法に関す
るものである。
力センサーに代表される光電変換装置の作製方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】非晶質シリコン膜は、結晶系シリコン材
料と比較して、４００℃以下の低温で大面積に作製出来
ることや、光電変換層として光を吸収するために必要な
厚さが１μｍ程度で十分であること等が特徴とされてい
る。このため、シリコン資源の節約や、製造エネルギー
を低減できることが提示され、低コスト材料として従来
から注目を集めてきた。
料と比較して、４００℃以下の低温で大面積に作製出来
ることや、光電変換層として光を吸収するために必要な
厚さが１μｍ程度で十分であること等が特徴とされてい
る。このため、シリコン資源の節約や、製造エネルギー
を低減できることが提示され、低コスト材料として従来
から注目を集めてきた。
【０００３】従来の技術において、太陽電池、イメージ
センサ、フォトセンサ等の光電変換層は、光電変換効率
や光応答性を高めるために、ｐｉｎ接合を形成したダイ
オード型の構造を用いることが一般的であった。ここ
で、ｐ型及びｎ型の半導体膜と、実質的に真性なｉ型の
半導体膜のすべてを非晶質シリコン膜で形成することも
可能であるが、良好な光電変換特性を得るために、ｐ型
及びｎ型の半導体膜に対して、微結晶シリコン材料を用
いると良好な光電変換特性が得られることが知られてい
た。この理由は、この構造の素子において、光吸収とそ
れに伴う電荷の生成はｉ型の非晶質シリコン膜が担うの
で、ｐ型とｎ型の半導体膜は高い光透過性有することが
望ましく、かつ、電極と良好なコンタクトを得る為に、
高い導電率を有した材料が要求されている為であった。
このような要求に対し、微結晶シリコン膜は低光吸収性
と、高い導電率を兼ね備えた特性を有した材料てあり適
した材料であった。
センサ、フォトセンサ等の光電変換層は、光電変換効率
や光応答性を高めるために、ｐｉｎ接合を形成したダイ
オード型の構造を用いることが一般的であった。ここ
で、ｐ型及びｎ型の半導体膜と、実質的に真性なｉ型の
半導体膜のすべてを非晶質シリコン膜で形成することも
可能であるが、良好な光電変換特性を得るために、ｐ型
及びｎ型の半導体膜に対して、微結晶シリコン材料を用
いると良好な光電変換特性が得られることが知られてい
た。この理由は、この構造の素子において、光吸収とそ
れに伴う電荷の生成はｉ型の非晶質シリコン膜が担うの
で、ｐ型とｎ型の半導体膜は高い光透過性有することが
望ましく、かつ、電極と良好なコンタクトを得る為に、
高い導電率を有した材料が要求されている為であった。
このような要求に対し、微結晶シリコン膜は低光吸収性
と、高い導電率を兼ね備えた特性を有した材料てあり適
した材料であった。
【０００４】非晶質シリコン膜は、減圧下におけるグロ
ー放電プラズマを用いた化学堆積法（プラズマＣＶＤ
法）で作製されている。プラズマＣＶＤ法には、反応室
と、反応室を減圧下に保つ排気手段と、原料ガスを導入
するガス導入手段と、反応室内でグロー放電プラズマを
発生させる手段と、基板を保持し加熱する手段と、から
構成されるプラズマＣＶＤ装置が用いられる。原料ガス
は、シラン（ＳｉＨ4 ）ガスが通常用いられるが、ジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガスを用いることも可能であり、さ
らに、前記原料ガスを水素ガス（Ｈ2 ）で希釈して用い
ることもできた。
ー放電プラズマを用いた化学堆積法（プラズマＣＶＤ
法）で作製されている。プラズマＣＶＤ法には、反応室
と、反応室を減圧下に保つ排気手段と、原料ガスを導入
するガス導入手段と、反応室内でグロー放電プラズマを
発生させる手段と、基板を保持し加熱する手段と、から
構成されるプラズマＣＶＤ装置が用いられる。原料ガス
は、シラン（ＳｉＨ4 ）ガスが通常用いられるが、ジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガスを用いることも可能であり、さ
らに、前記原料ガスを水素ガス（Ｈ2 ）で希釈して用い
ることもできた。
【０００５】一方、微結晶シリコン膜は、原料ガスに、
ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスとの混合ガスが用いられ、Ｓｉ
Ｈ4 ガスに対してＨ2 ガスの希釈割合を高めた状態で成
膜すると得ることが出来た。ｐ型またはｎ型の導電型決
定不純物元素を添加しない微結晶シリコン膜は、それ自
身でｎ型の導電性を示すことが知られているが、通常
は、ｐ型やｎ型の導電型の制御の為に、前記原料ガスに
ｐ型及びｎ型の導電型決定元素を含む不純物ガスを成膜
時に同時に添加して作製されている。半導体の分野で
は、ｐ型の導電型決定元素には、ボロン（Ｂ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）に代表される元素が、また、ｎ型の導電型決定元素
には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）
に代表される元素が知られている。通常のプラズマＣＶ
Ｄ法においては、Ｂ2 Ｈ6 やＰＨ3 に代表される不純物
ガスを前記原料ガスに混合させて成膜されている。この
とき混合される不純物ガスの添加量は、ＳｉＨ4 に対し
て０．１％から５％程度であり、多くても１０％以下の
濃度であった。
ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスとの混合ガスが用いられ、Ｓｉ
Ｈ4 ガスに対してＨ2 ガスの希釈割合を高めた状態で成
膜すると得ることが出来た。ｐ型またはｎ型の導電型決
定不純物元素を添加しない微結晶シリコン膜は、それ自
身でｎ型の導電性を示すことが知られているが、通常
は、ｐ型やｎ型の導電型の制御の為に、前記原料ガスに
ｐ型及びｎ型の導電型決定元素を含む不純物ガスを成膜
時に同時に添加して作製されている。半導体の分野で
は、ｐ型の導電型決定元素には、ボロン（Ｂ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）に代表される元素が、また、ｎ型の導電型決定元素
には、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）
に代表される元素が知られている。通常のプラズマＣＶ
Ｄ法においては、Ｂ2 Ｈ6 やＰＨ3 に代表される不純物
ガスを前記原料ガスに混合させて成膜されている。この
とき混合される不純物ガスの添加量は、ＳｉＨ4 に対し
て０．１％から５％程度であり、多くても１０％以下の
濃度であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】基板上に作製される太
陽電池やイメージセンサ等の光電変換装置の基本的な工
程は、基板上に第１の電極を形成し、該第１の電極上に
密接してｐｉｎ接合から成る光電変換層を形成し、さら
に第２の電極を積層して作製される。ｐｉｎ接合の作製
時には接合界面の特性を良好にするために、通常は真空
を切らずに成膜が実施されている。
陽電池やイメージセンサ等の光電変換装置の基本的な工
程は、基板上に第１の電極を形成し、該第１の電極上に
密接してｐｉｎ接合から成る光電変換層を形成し、さら
に第２の電極を積層して作製される。ｐｉｎ接合の作製
時には接合界面の特性を良好にするために、通常は真空
を切らずに成膜が実施されている。
【０００７】この時、ｐ型やｎ型の半導体膜を成膜する
ために、前記原料ガスに前記不純物ガスを添加すると、
微量な不純物ガスとその反応生成物が、反応室内やグロ
ー放電プラズマ発生手段の一部である放電電極に残留付
着することが知られていた。ここで連続して、同じ反応
室で不純物ガスを添加せずに、実質的に真性なｉ型の非
晶質シリコン膜を成膜すると、その残留不純物が離脱し
て、新たに膜中に取り込まれてしまう問題点があった。
実質的に真性なｉ型の非晶質シリコン膜は、膜中の欠陥
密度がおよそ１×１０16／ｃｍ3 以下の値となるように
作製される為に、たとえ数１０ｐｐｍから数１００ｐｐ
ｍの濃度で前記不純物元素が取り込まれたとしても、不
純物順位を形成して膜の特性を変えてしまう問題点があ
った。
ために、前記原料ガスに前記不純物ガスを添加すると、
微量な不純物ガスとその反応生成物が、反応室内やグロ
ー放電プラズマ発生手段の一部である放電電極に残留付
着することが知られていた。ここで連続して、同じ反応
室で不純物ガスを添加せずに、実質的に真性なｉ型の非
晶質シリコン膜を成膜すると、その残留不純物が離脱し
て、新たに膜中に取り込まれてしまう問題点があった。
実質的に真性なｉ型の非晶質シリコン膜は、膜中の欠陥
密度がおよそ１×１０16／ｃｍ3 以下の値となるように
作製される為に、たとえ数１０ｐｐｍから数１００ｐｐ
ｍの濃度で前記不純物元素が取り込まれたとしても、不
純物順位を形成して膜の特性を変えてしまう問題点があ
った。
【０００８】このような問題点に対して、プラズマＣＶ
Ｄ装置に複数の反応室を設け、反応室と他の反応室との
間の仕切弁により、それぞれの反応室を分離させた多室
分離型のＣＶＤ装置が実用化されている。従って、従来
技術によれば、ｐｉｎ接合を形成するためには、少なく
とも、ｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体膜を成膜するための３
つの独立した反応室を設ける必要があった。
Ｄ装置に複数の反応室を設け、反応室と他の反応室との
間の仕切弁により、それぞれの反応室を分離させた多室
分離型のＣＶＤ装置が実用化されている。従って、従来
技術によれば、ｐｉｎ接合を形成するためには、少なく
とも、ｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体膜を成膜するための３
つの独立した反応室を設ける必要があった。
【０００９】その結果、プラズマＣＶＤ装置は、各反応
室に対応してＳｉＨ4 、Ｈ2 、Ｂ2Ｈ6 、ＰＨ3 等を導
入するガス導入手段や排気手段やグロー放電プラズマ発
生手段等を設ける必要があり、複雑で大がかりな構成に
なってしまった。そのために、装置の維持管理の面から
も多大な労力が要求されていた。
室に対応してＳｉＨ4 、Ｈ2 、Ｂ2Ｈ6 、ＰＨ3 等を導
入するガス導入手段や排気手段やグロー放電プラズマ発
生手段等を設ける必要があり、複雑で大がかりな構成に
なってしまった。そのために、装置の維持管理の面から
も多大な労力が要求されていた。
【００１０】さらに、プロセスの観点からみると、一つ
の導電型の半導体膜を成膜するごとに、反応室から他の
反応室へ、基板の移動と、反応ガスの導入と、反応ガス
の排気との工程が必ず必要となり、この工程を順次繰り
返す必要があった。そのために、光電変換層を形成する
ための時間を短縮することは、おのずと限界があった。
たとえ高速成膜の技術を使って、実成膜時間が短縮させ
ても、基板の搬送や、ガスの導入と排気にかかる時間は
無視出来ない問題となっていた。
の導電型の半導体膜を成膜するごとに、反応室から他の
反応室へ、基板の移動と、反応ガスの導入と、反応ガス
の排気との工程が必ず必要となり、この工程を順次繰り
返す必要があった。そのために、光電変換層を形成する
ための時間を短縮することは、おのずと限界があった。
たとえ高速成膜の技術を使って、実成膜時間が短縮させ
ても、基板の搬送や、ガスの導入と排気にかかる時間は
無視出来ない問題となっていた。
【００１１】また、従来の太陽電池の技術分野におい
て、光電変換層のｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度を
連続的に変化させて、界面の連続性を形成して接合性を
改善する方法が従来から知られている。従来技術では、
成膜工程において、微量のｐ型不純物元素を含むガス
を、コンピュター等を使用して精密に制御する必要があ
った。
て、光電変換層のｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度を
連続的に変化させて、界面の連続性を形成して接合性を
改善する方法が従来から知られている。従来技術では、
成膜工程において、微量のｐ型不純物元素を含むガス
を、コンピュター等を使用して精密に制御する必要があ
った。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する手
段として、本発明は、非晶質半導体層及び微結晶半導体
層を形成する工程と、微結晶半導体層に不純物を添加し
て導電型を制御する工程とを分離して光電変換層を形成
する方法を開示する。
段として、本発明は、非晶質半導体層及び微結晶半導体
層を形成する工程と、微結晶半導体層に不純物を添加し
て導電型を制御する工程とを分離して光電変換層を形成
する方法を開示する。
【００１３】本発明は、プラズマＣＶＤ法に代表される
光電変換層の作製工程において、その生産性を高める為
に、ｐ型またはｎ型の導電型決定不純物元素を添加しな
いで作製される第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質
的に真性な非晶質半導体膜と、から成る光電変換層を形
成する工程と、前記第１または第２の微結晶半導体膜に
ｐ型の導電型決定不純物元素を注入し、その後加熱処理
を加えて熱活性化させる工程とを有することを特徴とす
る。
光電変換層の作製工程において、その生産性を高める為
に、ｐ型またはｎ型の導電型決定不純物元素を添加しな
いで作製される第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質
的に真性な非晶質半導体膜と、から成る光電変換層を形
成する工程と、前記第１または第２の微結晶半導体膜に
ｐ型の導電型決定不純物元素を注入し、その後加熱処理
を加えて熱活性化させる工程とを有することを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明によれば、第１の微結晶半導
体膜と、実質的に真性な非晶質半導体膜と、第２の微結
晶半導体膜と、から成る光電変換層を形成した後で、第
２の微結晶半導体膜の表面から、第２の微結晶半導体膜
と、実質的に真性な非晶質半導体膜の前記第２の微結晶
半導体膜との界面近傍とに、Ｐ型の導電型決定不純物元
素を注入して、加熱する工程により、光電変換装置を作
製することを特徴とする。
体膜と、実質的に真性な非晶質半導体膜と、第２の微結
晶半導体膜と、から成る光電変換層を形成した後で、第
２の微結晶半導体膜の表面から、第２の微結晶半導体膜
と、実質的に真性な非晶質半導体膜の前記第２の微結晶
半導体膜との界面近傍とに、Ｐ型の導電型決定不純物元
素を注入して、加熱する工程により、光電変換装置を作
製することを特徴とする。
【００１５】また、本発明によれば、プラズマＣＶＤ法
による不純物ガスの汚染を防ぐ為に、ｐ型またはｎ型の
導電型決定不純物元素を添加しないで作製される第１及
び第２の微結晶半導体膜に対して、該第１の微結晶半導
体膜と、ｐ型の導電型決定不純物元素が注入された微結
晶半導体膜と、に加熱する工程により、ｐ型とｎ型の導
電性を有する微結晶半導体膜を得て、光電変換装置を作
製することを特徴とする。
による不純物ガスの汚染を防ぐ為に、ｐ型またはｎ型の
導電型決定不純物元素を添加しないで作製される第１及
び第２の微結晶半導体膜に対して、該第１の微結晶半導
体膜と、ｐ型の導電型決定不純物元素が注入された微結
晶半導体膜と、に加熱する工程により、ｐ型とｎ型の導
電性を有する微結晶半導体膜を得て、光電変換装置を作
製することを特徴とする。
【００１６】本発明において、微結晶半導体膜には微結
晶シリコン膜が、非晶質半導体膜には非晶質シリコン膜
が、適用されることが最も望ましい実施形態である。ま
た、非晶質半導体膜には、非晶質シリコンカーバイト
膜、非晶質シリコンゲルマニューム膜、非晶質シリコン
スズ膜を適用することも可能である。
晶シリコン膜が、非晶質半導体膜には非晶質シリコン膜
が、適用されることが最も望ましい実施形態である。ま
た、非晶質半導体膜には、非晶質シリコンカーバイト
膜、非晶質シリコンゲルマニューム膜、非晶質シリコン
スズ膜を適用することも可能である。
【００１７】ｐ型の導電型決定不純物元素を注入する方
法は、イオンドープ法を用いることが、本発明の望まし
い実施形態の一例である。
法は、イオンドープ法を用いることが、本発明の望まし
い実施形態の一例である。
【００１８】
【作用】本発明によれば、従来のｐ型及びｎ型の微結晶
半導体膜を成膜する工程に対して、ｐ型またはｎ型の導
電型決定不純物元素を添加することが不要となる。この
ことは、ｐ型及びｎ型の微結晶半導体膜と実質的に真性
なｉ型の非晶質半導体膜とを成膜する工程において、前
記不純物による汚染を考慮する必要がなく、例えば、同
一成膜室で連続して成膜することも可能となる。具体的
には、ｐ型及びｎ型の微結晶シリコン膜と実質的に真性
な非晶質シリコン膜とは、ＳｉＨ4 ガスまたはＳｉ2 Ｈ
6 ガスとＨ2 ガスとからのみで作製されるため、同一反
応室に設けられた同一のグロー放電プラズマ発生手段に
より成膜することが出来る。さらに、ｐ型及びｎ型の微
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜との
作製を、グロー放電プラズマを維持したまま連続して実
施することも可能となる。
半導体膜を成膜する工程に対して、ｐ型またはｎ型の導
電型決定不純物元素を添加することが不要となる。この
ことは、ｐ型及びｎ型の微結晶半導体膜と実質的に真性
なｉ型の非晶質半導体膜とを成膜する工程において、前
記不純物による汚染を考慮する必要がなく、例えば、同
一成膜室で連続して成膜することも可能となる。具体的
には、ｐ型及びｎ型の微結晶シリコン膜と実質的に真性
な非晶質シリコン膜とは、ＳｉＨ4 ガスまたはＳｉ2 Ｈ
6 ガスとＨ2 ガスとからのみで作製されるため、同一反
応室に設けられた同一のグロー放電プラズマ発生手段に
より成膜することが出来る。さらに、ｐ型及びｎ型の微
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜との
作製を、グロー放電プラズマを維持したまま連続して実
施することも可能となる。
【００１９】また、本発明によれば、ｐ型及びｎ型の微
結晶半導体膜と実質的に真性なｉ型の非晶質半導体膜を
成膜する工程において、不純物ガスを導入する必要が無
く、プラズマＣＶＤ装置における不純物の汚染の影響が
低減するために、反応室は実質的には一つで済み、プラ
ズマＣＶＤ装置の構成を簡略化することができる。
結晶半導体膜と実質的に真性なｉ型の非晶質半導体膜を
成膜する工程において、不純物ガスを導入する必要が無
く、プラズマＣＶＤ装置における不純物の汚染の影響が
低減するために、反応室は実質的には一つで済み、プラ
ズマＣＶＤ装置の構成を簡略化することができる。
【００２０】従って、本発明によれば、第１の微結晶半
導体膜を形成する工程と、実質的に真性な非晶質半導体
膜を形成する工程と、第２の微結晶半導体膜を形成する
工程と、第２の微結晶半導体膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程と、第１及び第２の微結晶半導体膜と実質
的に真性な非晶質半導体膜に加熱する工程と、によりｐ
型及びｎ型の導電性を示す微結晶半導体膜と、実質的に
真性な非晶質半導体膜とを得ることが出来、ｐｉｎ接合
を形成することが出来る。ｐ型またはｎ型の導電型決定
不純物元素を添加しない微結晶シリコン膜は、それ自身
でｎ型の導電性を示す。第１の微結晶半導体膜として、
このｎ型の導電性を有する微結晶シリコン膜を用いてｐ
ｉｎ接合を構成しても、良好な光電変換層が得られるこ
とがわかった。従って、従来の技術であったｎ型不純物
元素を使用しなくても良い。
導体膜を形成する工程と、実質的に真性な非晶質半導体
膜を形成する工程と、第２の微結晶半導体膜を形成する
工程と、第２の微結晶半導体膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程と、第１及び第２の微結晶半導体膜と実質
的に真性な非晶質半導体膜に加熱する工程と、によりｐ
型及びｎ型の導電性を示す微結晶半導体膜と、実質的に
真性な非晶質半導体膜とを得ることが出来、ｐｉｎ接合
を形成することが出来る。ｐ型またはｎ型の導電型決定
不純物元素を添加しない微結晶シリコン膜は、それ自身
でｎ型の導電性を示す。第１の微結晶半導体膜として、
このｎ型の導電性を有する微結晶シリコン膜を用いてｐ
ｉｎ接合を構成しても、良好な光電変換層が得られるこ
とがわかった。従って、従来の技術であったｎ型不純物
元素を使用しなくても良い。
【００２１】本発明の望ましい実施形態において、第１
と第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリ
コン膜とは、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスとから作製するこ
とが出来るため、それぞれの膜を作製するときに必ずし
もガスの切り替えをする必要がない。従って、従来の工
程で必要とされていたような、基板の反応室から反応室
への移動や、ガスの導入と排気にかかる時間が不要とな
り、工程処理能力が向上させることができる。
と第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリ
コン膜とは、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスとから作製するこ
とが出来るため、それぞれの膜を作製するときに必ずし
もガスの切り替えをする必要がない。従って、従来の工
程で必要とされていたような、基板の反応室から反応室
への移動や、ガスの導入と排気にかかる時間が不要とな
り、工程処理能力が向上させることができる。
【００２２】また、本発明によれば、ｐ型及びｎ型の微
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜と
は、複数の反応室を有するプラズマＣＶＤ装置のそれぞ
れの反応室で、同時に、または、それぞれに、作製する
ことが可能となり、工程処理能力を向上させることが出
来る。
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜と
は、複数の反応室を有するプラズマＣＶＤ装置のそれぞ
れの反応室で、同時に、または、それぞれに、作製する
ことが可能となり、工程処理能力を向上させることが出
来る。
【００２３】また、イオンドープ法を用いてｐ型の導電
型決定不純物元素を、第２の微結晶半導体膜の表面より
注入することで、ｐ型不純物の膜厚方向の濃度分布を容
易に制御することができる。
型決定不純物元素を、第２の微結晶半導体膜の表面より
注入することで、ｐ型不純物の膜厚方向の濃度分布を容
易に制御することができる。
【００２４】
【００２５】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例により何ら制限されるもの
ではない。
るが、本発明は以下の実施例により何ら制限されるもの
ではない。
【００２６】〔実施例１〕本発明による実施形態の一例
を、図１で示した太陽電池の工程に従って説明する。基
板１０１は平坦化された絶縁表面を有し、最高でも４５
０℃程度の耐熱温度を有する材質のものであれば良い。
ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
を、図１で示した太陽電池の工程に従って説明する。基
板１０１は平坦化された絶縁表面を有し、最高でも４５
０℃程度の耐熱温度を有する材質のものであれば良い。
ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
【００２７】この基板１０１の表面に第１の電極を形成
する。第１の電極１０２は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いて形成した。第１の電極１０
２に用いる材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、から選ばれた光反射性の金属電極で形成すれば良
い。必要な膜厚としては、１００nm〜３００nm程度あれ
ば十分であるが、この範囲以外の厚さであっても、本発
明の構成要素に何ら関係するものではない。ここでは、
Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。（図
１(a) ）
する。第１の電極１０２は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いて形成した。第１の電極１０
２に用いる材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、から選ばれた光反射性の金属電極で形成すれば良
い。必要な膜厚としては、１００nm〜３００nm程度あれ
ば十分であるが、この範囲以外の厚さであっても、本発
明の構成要素に何ら関係するものではない。ここでは、
Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。（図
１(a) ）
【００２８】次いで、第１の電極１０２の表面に、光電
変換層となる微結晶シリコン膜及び非晶質シリコン膜を
成膜する工程を行った。ｐ型またはｎ型の導電型決定不
純物元素を添加せずに第１の微結晶シリコン膜１０３
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、ｐ型ま
たはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２の微
結晶シリコン膜１０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形成し
た。（図１(b) ）
変換層となる微結晶シリコン膜及び非晶質シリコン膜を
成膜する工程を行った。ｐ型またはｎ型の導電型決定不
純物元素を添加せずに第１の微結晶シリコン膜１０３
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、ｐ型ま
たはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２の微
結晶シリコン膜１０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形成し
た。（図１(b) ）
【００２９】図２は本実施例で使用した枚葉式のプラズ
マＣＶＤ装置の概念図である。プラズマＣＶＤ装置は従
来技術による構成のもので良く、基板のトランスファー
室２０１を中心に、基板の搬出搬入室２０２と複数の反
応室２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃがあり、各反応室に
はプラズマ発生手段２０４が設けられている。また、図
示はしてないが、各反応室には反応室を減圧下に保つ排
気手段と、基板を保持し加熱する手段と、が設けられて
いる。本発明によれば、第１及び第２の微結晶シリコン
層と、実質的に真性な非晶質シリコン層とは、ＳｉＨ4
ガスとＨ2 ガスの２種類を供給すれば良いので、同一の
反応室内で、同一の放電手段を用いて作製することが出
来た。従って、図２で示した従来の構成の枚葉式のプラ
ズマＣＶＤ装置を使用した場合、複数の反応室のそれぞ
れで同じ成膜を実施することが出来た。
マＣＶＤ装置の概念図である。プラズマＣＶＤ装置は従
来技術による構成のもので良く、基板のトランスファー
室２０１を中心に、基板の搬出搬入室２０２と複数の反
応室２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃがあり、各反応室に
はプラズマ発生手段２０４が設けられている。また、図
示はしてないが、各反応室には反応室を減圧下に保つ排
気手段と、基板を保持し加熱する手段と、が設けられて
いる。本発明によれば、第１及び第２の微結晶シリコン
層と、実質的に真性な非晶質シリコン層とは、ＳｉＨ4
ガスとＨ2 ガスの２種類を供給すれば良いので、同一の
反応室内で、同一の放電手段を用いて作製することが出
来た。従って、図２で示した従来の構成の枚葉式のプラ
ズマＣＶＤ装置を使用した場合、複数の反応室のそれぞ
れで同じ成膜を実施することが出来た。
【００３０】また、本実施例では用いなかったが、従来
技術による、基板の搬出搬入室と、一つまたは複数個の
反応室を直列に接続した構成の、インライン式のプラズ
マＣＶＤ装置を用いても良い。
技術による、基板の搬出搬入室と、一つまたは複数個の
反応室を直列に接続した構成の、インライン式のプラズ
マＣＶＤ装置を用いても良い。
【００３１】この工程で、ｐ型またはｎ型の導電型決定
不純物元素を添加せずに形成する第１の微結晶シリコン
膜１０３と、第２の微結晶シリコン膜１０５ａは同一条
件で成膜した。具体的には、ＳｉＨ4 流量２ｓｃｃｍ、
Ｈ2 流量２００ｓｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保
ち、１２０ｍＷ／ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電
力を投入して成膜を行った。この時基板温度は１６０℃
に保った。微結晶シリコン膜の成膜条件に関しては、基
本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定を
受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲として
は、ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６
６Ｐａ、ＲＦ電力密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板
温度８０〜３００℃である。堆積膜厚は第１の微結晶シ
リコン膜１０３は１０〜８０ｎｍ、第２の微結晶シリコ
ン膜１０５ａは５〜５０ｎｍの範囲で成膜すれば良く、
本実施例では、第１の微結晶シリコン膜１０３を３０ｎ
ｍとし、第２の微結晶シリコン膜１０５ａを２５ｎｍと
した。
不純物元素を添加せずに形成する第１の微結晶シリコン
膜１０３と、第２の微結晶シリコン膜１０５ａは同一条
件で成膜した。具体的には、ＳｉＨ4 流量２ｓｃｃｍ、
Ｈ2 流量２００ｓｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保
ち、１２０ｍＷ／ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電
力を投入して成膜を行った。この時基板温度は１６０℃
に保った。微結晶シリコン膜の成膜条件に関しては、基
本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定を
受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲として
は、ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６
６Ｐａ、ＲＦ電力密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板
温度８０〜３００℃である。堆積膜厚は第１の微結晶シ
リコン膜１０３は１０〜８０ｎｍ、第２の微結晶シリコ
ン膜１０５ａは５〜５０ｎｍの範囲で成膜すれば良く、
本実施例では、第１の微結晶シリコン膜１０３を３０ｎ
ｍとし、第２の微結晶シリコン膜１０５ａを２５ｎｍと
した。
【００３２】実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４
は、ＳｉＨ4 流量４０ｓｃｃｍ、Ｈ2流量３６０ｓｃｃ
ｍとして、圧力を１３３Ｐａに保ち、４８ｍＷ／ｃｍ2
のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜を行っ
た。この時基板温度は１６０℃に保った。非晶質シリコ
ン膜の成膜条件に関しては、基本的には公知の技術であ
り、上記成膜条件のみに限定を受けるものではない。適
用可能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ガスに対す
るＨ2 ガスの割合は０％から９５％の範囲で選択すれば
良く、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力密度５〜１００ｍ
Ｗ／ｃｍ2 、基板温度８０〜３５０℃である。堆積膜厚
は１００〜２０００ｎｍの範囲にすることが望ましく、
本実施例では、１０００ｎｍの厚さで成膜した。
は、ＳｉＨ4 流量４０ｓｃｃｍ、Ｈ2流量３６０ｓｃｃ
ｍとして、圧力を１３３Ｐａに保ち、４８ｍＷ／ｃｍ2
のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜を行っ
た。この時基板温度は１６０℃に保った。非晶質シリコ
ン膜の成膜条件に関しては、基本的には公知の技術であ
り、上記成膜条件のみに限定を受けるものではない。適
用可能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ガスに対す
るＨ2 ガスの割合は０％から９５％の範囲で選択すれば
良く、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力密度５〜１００ｍ
Ｗ／ｃｍ2 、基板温度８０〜３５０℃である。堆積膜厚
は１００〜２０００ｎｍの範囲にすることが望ましく、
本実施例では、１０００ｎｍの厚さで成膜した。
【００３３】また、実質的に真性な非晶質シリコン膜の
代わりに、成膜時においてＳｉＨ4ガスに加えて、炭素
（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）の水素
化物、フッ化物、塩化物からなるガスを導入して、非晶
質シリコンカーバイト膜、非晶質シリコンゲルマニュー
ム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成することも可能であ
る。
代わりに、成膜時においてＳｉＨ4ガスに加えて、炭素
（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）の水素
化物、フッ化物、塩化物からなるガスを導入して、非晶
質シリコンカーバイト膜、非晶質シリコンゲルマニュー
ム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成することも可能であ
る。
【００３４】第２の微結晶シリコン膜１０５ａに、ｐ型
の導電型決定不純物を導入し、ｐ型微結晶シリコン膜１
０５ｂを形成する工程は、イオンドープ法と、その後の
加熱処理とから行われた。代表的には、微結晶シリコン
膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純物は、ボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の元素を加えれ
ば良い。イオンドープ法は、前記不純物元素の水素化
物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化し、生成さ
れた前記不純物元素をイオン化し、基板に対して加速す
る方向に電界を印加して、基板に注入する方法である。
本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。ドーズ量は２．
０×１０13〜５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良
く、ここでは１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図１
(c））
の導電型決定不純物を導入し、ｐ型微結晶シリコン膜１
０５ｂを形成する工程は、イオンドープ法と、その後の
加熱処理とから行われた。代表的には、微結晶シリコン
膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純物は、ボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の元素を加えれ
ば良い。イオンドープ法は、前記不純物元素の水素化
物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化し、生成さ
れた前記不純物元素をイオン化し、基板に対して加速す
る方向に電界を印加して、基板に注入する方法である。
本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。ドーズ量は２．
０×１０13〜５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良
く、ここでは１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図１
(c））
【００３５】イオンドープ法では、加速電圧によって、
注入元素に深さ方向の濃度分布を持ち、この値を適切に
調整することが必要となる。太陽電池の場合、ｐ型層の
厚さによりその最適な条件は異なるが、加速電圧は５〜
２５ｋｅＶの範囲で設定した。本実施例では１０ｋｅＶ
とした。ドーズ量１．０×１０14／ｃｍ2 、加速電圧１
０ｋｅＶの条件でＢを注入したとき、膜中に注入された
Ｂの濃度は、２次イオン質量分析法により調べられ、ピ
ーク位置の濃度で５×１０19／ｃｍ3 の濃度が得られ
た。
注入元素に深さ方向の濃度分布を持ち、この値を適切に
調整することが必要となる。太陽電池の場合、ｐ型層の
厚さによりその最適な条件は異なるが、加速電圧は５〜
２５ｋｅＶの範囲で設定した。本実施例では１０ｋｅＶ
とした。ドーズ量１．０×１０14／ｃｍ2 、加速電圧１
０ｋｅＶの条件でＢを注入したとき、膜中に注入された
Ｂの濃度は、２次イオン質量分析法により調べられ、ピ
ーク位置の濃度で５×１０19／ｃｍ3 の濃度が得られ
た。
【００３６】実験の結果によれば、膜中に注入されるＢ
の量は、ドーズ量にほぼ比例して変化し、ドーズ量を
１．０×１０15／ｃｍ2 とすれば、５×１０20／ｃｍ3
の濃度が得られた。
の量は、ドーズ量にほぼ比例して変化し、ドーズ量を
１．０×１０15／ｃｍ2 とすれば、５×１０20／ｃｍ3
の濃度が得られた。
【００３７】また、加速電圧を高め、第２の微結晶シリ
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜の第２の微
結晶シリコン膜との界面近傍の領域と、に前記ｐ型不純
物元素を注入しても良い。太陽電池の技術分野におい
て、ｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度を連続的に変化
させて、その界面の接合特性を改善する方法は従来から
知られた技術である。従来技術では、成膜工程におい
て、微量のｐ型不純物元素を含むガスを、コンピュータ
等を使用して、精密に制御する必要があったが、本発明
によれば、イオンドープ法の工程において、加速電圧の
みを制御すれば良いので、この界面及びその近傍におけ
る不純物濃度の膜の厚さ方向の制御がより精密に出来る
ようになった。
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜の第２の微
結晶シリコン膜との界面近傍の領域と、に前記ｐ型不純
物元素を注入しても良い。太陽電池の技術分野におい
て、ｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度を連続的に変化
させて、その界面の接合特性を改善する方法は従来から
知られた技術である。従来技術では、成膜工程におい
て、微量のｐ型不純物元素を含むガスを、コンピュータ
等を使用して、精密に制御する必要があったが、本発明
によれば、イオンドープ法の工程において、加速電圧の
みを制御すれば良いので、この界面及びその近傍におけ
る不純物濃度の膜の厚さ方向の制御がより精密に出来る
ようになった。
【００３８】注入されたＢ元素はこのままではｐ型不純
物元素として作用しないので、加熱処理による活性化の
工程が必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、
窒素雰囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温
度は２００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは
３００〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３０
０℃で２時間の加熱処理を行った。（図１(d））
物元素として作用しないので、加熱処理による活性化の
工程が必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、
窒素雰囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温
度は２００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは
３００〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３０
０℃で２時間の加熱処理を行った。（図１(d））
【００３９】微結晶シリコン膜の加熱処理による導電率
の変化は実験であらかじめ確認されていた。その結果を
図３に示す。ＳｉＨ4 ガスと水素ガスとから作製された
微結晶シリコン膜の成膜御の導電率は約５×１０-4Ｓ／
ｃｍであるが、本発明の構成であるように、ｐ型不純物
を注入して加熱すると導電率を高めることができた。導
電率は、３００℃の加熱処理で２〜３×１０-0Ｓ／ｃｍ
まで増加することが確認された。さらに不純物元素を何
ら注入しない微結晶シリコン膜に対して同様に加熱する
と、導電率は、約１．１×１０-2Ｓ／ｃｍまで増加する
ことが確認された。また、不純物元素をなんら注入しな
い微結晶シリコン膜は、ｎ型の導電性を有していること
が確認された。
の変化は実験であらかじめ確認されていた。その結果を
図３に示す。ＳｉＨ4 ガスと水素ガスとから作製された
微結晶シリコン膜の成膜御の導電率は約５×１０-4Ｓ／
ｃｍであるが、本発明の構成であるように、ｐ型不純物
を注入して加熱すると導電率を高めることができた。導
電率は、３００℃の加熱処理で２〜３×１０-0Ｓ／ｃｍ
まで増加することが確認された。さらに不純物元素を何
ら注入しない微結晶シリコン膜に対して同様に加熱する
と、導電率は、約１．１×１０-2Ｓ／ｃｍまで増加する
ことが確認された。また、不純物元素をなんら注入しな
い微結晶シリコン膜は、ｎ型の導電性を有していること
が確認された。
【００４０】以上の工程により、第１のｎ型微結晶シリ
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜と、第２の
ｐ型の微結晶シリコン膜とからなる光電変換層を形成す
ることができた。
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜と、第２の
ｐ型の微結晶シリコン膜とからなる光電変換層を形成す
ることができた。
【００４１】以上の工程の後に、同一基板面内で光電変
換層と電極とをそれぞれ分割し、直列に接続する集積化
加工の工程を行った。集積化加工は公知技術により実施
されるものであり、レーザースクライブ法で光電変換層
と電極とに開孔を形成する工程と、スクリーン印刷法で
絶縁樹脂を形成する工程とから成っている。集積化加工
の設計に関する事項は公知例に従うものであり、ここで
は詳細に記述しない。
換層と電極とをそれぞれ分割し、直列に接続する集積化
加工の工程を行った。集積化加工は公知技術により実施
されるものであり、レーザースクライブ法で光電変換層
と電極とに開孔を形成する工程と、スクリーン印刷法で
絶縁樹脂を形成する工程とから成っている。集積化加工
の設計に関する事項は公知例に従うものであり、ここで
は詳細に記述しない。
【００４２】第１の開孔１０７ａ、１０７ｂは、光電変
換層と第１の電極とに形成される絶縁分離用の開孔であ
り、この開孔は同一基板面内上に複数個のユニットセル
を形成する為のものである。第２の開孔１０８ａ、１０
８ｂは第１の開孔１０７ａ、１０７ｂにそれぞれ隣接し
て設けられ、隣り合う第１の電極と第２の電極とを接続
するための開孔である。上記開孔の形成は、レーザース
クライブ法により行った。（図１(e））
換層と第１の電極とに形成される絶縁分離用の開孔であ
り、この開孔は同一基板面内上に複数個のユニットセル
を形成する為のものである。第２の開孔１０８ａ、１０
８ｂは第１の開孔１０７ａ、１０７ｂにそれぞれ隣接し
て設けられ、隣り合う第１の電極と第２の電極とを接続
するための開孔である。上記開孔の形成は、レーザース
クライブ法により行った。（図１(e））
【００４３】第１の開孔と第２の開孔を形成した後に、
スクリーン印刷法で絶縁樹脂を印刷した。絶縁樹脂は、
第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０９ｂと第２の絶縁樹
脂領域１１１ａ、１１１ｂとが形成された。第１の絶縁
樹脂領域１０９ａ、１０９ｂは、第１の開孔１０７ａ、
１０７ｂ上と該開孔を充填する形で形成され、第２の絶
縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂは第２の開孔１０８ａ、
１０８ｂに隣接して設けられる。絶縁樹脂は市販のもの
を使用すれば良いが、アクリル系またはウレタン系のも
のであり、２００℃程度で焼成できることが望ましい。
絶縁樹脂の厚さに関しては特に限定される範囲はない
が、ここでは２０μｍの厚さに形成した。（図１(f））
スクリーン印刷法で絶縁樹脂を印刷した。絶縁樹脂は、
第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０９ｂと第２の絶縁樹
脂領域１１１ａ、１１１ｂとが形成された。第１の絶縁
樹脂領域１０９ａ、１０９ｂは、第１の開孔１０７ａ、
１０７ｂ上と該開孔を充填する形で形成され、第２の絶
縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂは第２の開孔１０８ａ、
１０８ｂに隣接して設けられる。絶縁樹脂は市販のもの
を使用すれば良いが、アクリル系またはウレタン系のも
のであり、２００℃程度で焼成できることが望ましい。
絶縁樹脂の厚さに関しては特に限定される範囲はない
が、ここでは２０μｍの厚さに形成した。（図１(f））
【００４４】第２の電極１０６は、前記第２の微結晶シ
リコン膜１０５ｂと第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０
９ｂと第２の絶縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂとを覆っ
て形成した。第２の電極１０６は透明電極であり、真空
蒸着法やスパッタ法に代表される公知の方法を用いれば
良い。具体的には、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉ
ＴＯ膜等を用いれば良く、ここではＩＴＯ膜をスパッタ
法で７０ｎｍの厚さに形成した。（図１(g））
リコン膜１０５ｂと第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０
９ｂと第２の絶縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂとを覆っ
て形成した。第２の電極１０６は透明電極であり、真空
蒸着法やスパッタ法に代表される公知の方法を用いれば
良い。具体的には、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉ
ＴＯ膜等を用いれば良く、ここではＩＴＯ膜をスパッタ
法で７０ｎｍの厚さに形成した。（図１(g））
【００４５】第２の電極１０６をそれぞれのユニットセ
ルに対して分割する第３の開孔１１２ａ、１１２ｂは、
第２の開孔に隣接して、第２の絶縁樹脂領域上にレーザ
ースクライブ法で形成した。
ルに対して分割する第３の開孔１１２ａ、１１２ｂは、
第２の開孔に隣接して、第２の絶縁樹脂領域上にレーザ
ースクライブ法で形成した。
【００４６】第２の電極１０６は、比較的抵抗率が高い
ので、補助電極１１３を形成するとさらに望ましい構成
となる。補助電極１１３ａ、１１３ｂは、第２の電極１
０６に密接して設けられ、第２の開孔１０８ａ、１０８
ｂを覆う形で形成される。補助電極は導電性の高い金属
材料で形成され、ここでは銀（Ａｇ）を櫛形状にスクリ
ーン印刷法で形成した。（図１(h））
ので、補助電極１１３を形成するとさらに望ましい構成
となる。補助電極１１３ａ、１１３ｂは、第２の電極１
０６に密接して設けられ、第２の開孔１０８ａ、１０８
ｂを覆う形で形成される。補助電極は導電性の高い金属
材料で形成され、ここでは銀（Ａｇ）を櫛形状にスクリ
ーン印刷法で形成した。（図１(h））
【００４７】以上の工程で、複数個のユニットセル１１
０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを直列接続した太陽電池を作
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第１の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン
膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜を形成する
工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質
的に真性な非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電
極を形成する工程から成り、第１または第２の電極を公
知の方法でパターニングして、基板の表面上の所定の位
置に配列させる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構
造や、イメージセンサや、フォトセンサの作製に適用で
きる。
０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを直列接続した太陽電池を作
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第１の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン
膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜を形成する
工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質
的に真性な非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電
極を形成する工程から成り、第１または第２の電極を公
知の方法でパターニングして、基板の表面上の所定の位
置に配列させる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構
造や、イメージセンサや、フォトセンサの作製に適用で
きる。
【００４８】〔実施例２〕本発明による実施形態の他の
一例を、図１で示した太陽電池の工程に従って説明す
る。基板１０１は平坦化された絶縁表面を有し、最高で
も４５０℃程度の耐熱温度を有する材質のものであれば
良い。ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
一例を、図１で示した太陽電池の工程に従って説明す
る。基板１０１は平坦化された絶縁表面を有し、最高で
も４５０℃程度の耐熱温度を有する材質のものであれば
良い。ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
【００４９】この基板１０１の表面に第１の電極を形成
する。第１の電極１０２は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いて形成した。第１の電極１０
２に用いる材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、から選ばれた光反射性の金属電極で形成すれば良
い。必要な膜厚としては、１００nm〜３００nm程度あれ
ば十分であるが、この範囲以外の厚さであっても、本発
明の構成要素に何ら関係するものではない。ここでは、
Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。（図
１(a））
する。第１の電極１０２は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いて形成した。第１の電極１０
２に用いる材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、から選ばれた光反射性の金属電極で形成すれば良
い。必要な膜厚としては、１００nm〜３００nm程度あれ
ば十分であるが、この範囲以外の厚さであっても、本発
明の構成要素に何ら関係するものではない。ここでは、
Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。（図
１(a））
【００５０】次いで、第１の電極１０２の表面に、光電
変換層となる微結晶シリコン層及び非晶質シリコン層を
成膜する工程を行った。ｐ型またはｎ型の導電型決定不
純物元素を添加せずに第１の微結晶シリコン膜１０３
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、ｐ型ま
たはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２の微
結晶シリコン膜１０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形成し
た。（図１(b））
変換層となる微結晶シリコン層及び非晶質シリコン層を
成膜する工程を行った。ｐ型またはｎ型の導電型決定不
純物元素を添加せずに第１の微結晶シリコン膜１０３
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、ｐ型ま
たはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２の微
結晶シリコン膜１０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形成し
た。（図１(b））
【００５１】図２は本実施例で使用した枚葉式のプラズ
マＣＶＤ装置の概念図である。プラズマＣＶＤ装置は従
来技術による構成のもので良く、基板のトランスファー
室２０１を中心に、基板の搬出搬入室２０２と複数の反
応室２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃがあり、各反応室に
はプラズマ発生手段２０４が設けられている。また、図
示はしてないが、各反応室には基板加熱手段が設けられ
ており、その他排気手段等の構成は従来の技術に従うも
のである。本発明によれば、第１及び第２の微結晶シリ
コン層と、実質的に真性な非晶質シリコン層とは、Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＨ2ガスの２種類を供給すれば良いので、同
一の反応室内で、同一の放電手段を用いて作製すること
が出来た。従って、図２で示した従来の構成の枚葉式の
プラズマＣＶＤ装置を使用した場合、複数の反応室のそ
れぞれで同じ成膜を実施することが出来た。
マＣＶＤ装置の概念図である。プラズマＣＶＤ装置は従
来技術による構成のもので良く、基板のトランスファー
室２０１を中心に、基板の搬出搬入室２０２と複数の反
応室２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃがあり、各反応室に
はプラズマ発生手段２０４が設けられている。また、図
示はしてないが、各反応室には基板加熱手段が設けられ
ており、その他排気手段等の構成は従来の技術に従うも
のである。本発明によれば、第１及び第２の微結晶シリ
コン層と、実質的に真性な非晶質シリコン層とは、Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＨ2ガスの２種類を供給すれば良いので、同
一の反応室内で、同一の放電手段を用いて作製すること
が出来た。従って、図２で示した従来の構成の枚葉式の
プラズマＣＶＤ装置を使用した場合、複数の反応室のそ
れぞれで同じ成膜を実施することが出来た。
【００５２】また、本実施例では用いなかったが、従来
技術の、基板の搬出搬入室と、一つまたは複数個の反応
室を直列に接続した構成の、インライン式のプラズマＣ
ＶＤ装置を用いても良い。
技術の、基板の搬出搬入室と、一つまたは複数個の反応
室を直列に接続した構成の、インライン式のプラズマＣ
ＶＤ装置を用いても良い。
【００５３】本発明によれば、第１の微結晶シリコン膜
１０３と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、
第２の微結晶シリコン膜１０５ａとは、同じＳｉＨ4 ガ
スとＨ2 ガスとから同一の反応室内で作製することがで
きるので、成膜時の条件を適時変更するだけで、連続成
膜が可能となる。具体的には、前記ガスの混合比と放電
電力と反応ガス圧力を調整すれば良い。
１０３と、実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４と、
第２の微結晶シリコン膜１０５ａとは、同じＳｉＨ4 ガ
スとＨ2 ガスとから同一の反応室内で作製することがで
きるので、成膜時の条件を適時変更するだけで、連続成
膜が可能となる。具体的には、前記ガスの混合比と放電
電力と反応ガス圧力を調整すれば良い。
【００５４】この工程で、ｐ型またはｎ型の導電型決定
不純物元素を添加せずに形成する第１の微結晶シリコン
膜１０３と、第２の微結晶シリコン膜１０５ａは同一条
件で作製した。具体的には、ＳｉＨ4 流量４ｓｃｃｍ、
Ｈ2 流量４００ｓｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保
ち、１２０ｍＷ／ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電
力を投入して成膜を行った。この時基板温度は１６０℃
に保った。微結晶シリコン膜の成膜条件に関しては、基
本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定を
受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲として
は、ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６
６Ｐａ、ＲＦ電力密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板
温度８０〜３００℃である。
不純物元素を添加せずに形成する第１の微結晶シリコン
膜１０３と、第２の微結晶シリコン膜１０５ａは同一条
件で作製した。具体的には、ＳｉＨ4 流量４ｓｃｃｍ、
Ｈ2 流量４００ｓｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保
ち、１２０ｍＷ／ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電
力を投入して成膜を行った。この時基板温度は１６０℃
に保った。微結晶シリコン膜の成膜条件に関しては、基
本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定を
受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲として
は、ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６
６Ｐａ、ＲＦ電力密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板
温度８０〜３００℃である。
【００５５】第１の微結晶シリコン膜１０３の厚さは、
予め求められている堆積速度を基に堆積時間で決めら
れ、ここでは３０ｎｍの厚さとなるようにした。そし
て、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスの反応ガスの供給とグロー
放電を止めることなしに実質的に真性な非晶質シリコン
膜１０４の作製を行った。具体的には、ＳｉＨ4 ガス流
量を４ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍへ増加させ、Ｈ2 ガス
流量を４００ｓｃｃｍから３６０ｓｃｃｍへ減少させる
と共に、ＲＦ電力密度を、１２０ｍＷ／ｃｍ2 から４８
ｍＷ／ｃｍ2 へ変化させた。ここで、ガス流量や、ＲＦ
電力密度の時間的な変化量は設計上の課題であるのでこ
こでは記載しない。この時基板温度は１６０℃、圧力は
１３３Ｐａに保った。
予め求められている堆積速度を基に堆積時間で決めら
れ、ここでは３０ｎｍの厚さとなるようにした。そし
て、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスの反応ガスの供給とグロー
放電を止めることなしに実質的に真性な非晶質シリコン
膜１０４の作製を行った。具体的には、ＳｉＨ4 ガス流
量を４ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍへ増加させ、Ｈ2 ガス
流量を４００ｓｃｃｍから３６０ｓｃｃｍへ減少させる
と共に、ＲＦ電力密度を、１２０ｍＷ／ｃｍ2 から４８
ｍＷ／ｃｍ2 へ変化させた。ここで、ガス流量や、ＲＦ
電力密度の時間的な変化量は設計上の課題であるのでこ
こでは記載しない。この時基板温度は１６０℃、圧力は
１３３Ｐａに保った。
【００５６】非晶質シリコン膜の成膜条件に関しても、
基本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定
を受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲とし
ては、ＳｉＨ4 ガスに対するＨ2 ガスの割合は０％から
９５％の範囲で選択すれば良く、圧力５〜２６６Ｐａ、
ＲＦ電力密度５〜１００ｍＷ／ｃｍ2 、基板温度８０〜
３５０℃である。
基本的には公知の技術であり、上記成膜条件のみに限定
を受けるものではない。適用可能な成膜条件の範囲とし
ては、ＳｉＨ4 ガスに対するＨ2 ガスの割合は０％から
９５％の範囲で選択すれば良く、圧力５〜２６６Ｐａ、
ＲＦ電力密度５〜１００ｍＷ／ｃｍ2 、基板温度８０〜
３５０℃である。
【００５７】実質的に真性な非晶質シリコン膜１０４の
厚さも、堆積速度を基に堆積時間で決められ、ここでは
１０００ｎｍの厚さとなるようにした。そして、ＳｉＨ
4 ガスとＨ2 ガスの反応ガスの供給とグロー放電を止め
ることなしに第２の微結晶シリコン膜１０５ａの作製を
行った。具体的には、ＳｉＨ4 ガス流量を４０ｓｃｃｍ
から４ｓｃｃｍへ減少させ、Ｈ2 ガス流量を３６０ｓｃ
ｃｍから４００ｓｃｃｍへ増加させると共に、ＲＦ電力
密度を、４ｍＷ／ｃｍ2 から１２０ｍＷ／ｃｍ2 へ変化
させた。この時基板温度は１６０℃、圧力は１３３Ｐａ
に保った。第２の微結晶シリコン膜１０５ａを２５ｎｍ
となるように設定した。
厚さも、堆積速度を基に堆積時間で決められ、ここでは
１０００ｎｍの厚さとなるようにした。そして、ＳｉＨ
4 ガスとＨ2 ガスの反応ガスの供給とグロー放電を止め
ることなしに第２の微結晶シリコン膜１０５ａの作製を
行った。具体的には、ＳｉＨ4 ガス流量を４０ｓｃｃｍ
から４ｓｃｃｍへ減少させ、Ｈ2 ガス流量を３６０ｓｃ
ｃｍから４００ｓｃｃｍへ増加させると共に、ＲＦ電力
密度を、４ｍＷ／ｃｍ2 から１２０ｍＷ／ｃｍ2 へ変化
させた。この時基板温度は１６０℃、圧力は１３３Ｐａ
に保った。第２の微結晶シリコン膜１０５ａを２５ｎｍ
となるように設定した。
【００５８】また、上記工程において実質的に真性な非
晶質シリコン膜の代わりに、成膜時においてＳｉＨ4 ガ
スに加えて、炭素（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、ス
ズ（Ｓｎ）の水素化物、フッ化物、塩化物からなるガス
を導入して、非晶質シリコンカーバイト膜、非晶質シリ
コンゲルマニューム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成す
ることも可能である。
晶質シリコン膜の代わりに、成膜時においてＳｉＨ4 ガ
スに加えて、炭素（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、ス
ズ（Ｓｎ）の水素化物、フッ化物、塩化物からなるガス
を導入して、非晶質シリコンカーバイト膜、非晶質シリ
コンゲルマニューム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成す
ることも可能である。
【００５９】上記本実施例で示した工程をとることによ
って、微結晶シリコン膜から非晶質シリコン膜へと、非
晶質シリコン膜から微結晶シリコン膜へと、構造が連続
的に変化した接合を形成することができた。
って、微結晶シリコン膜から非晶質シリコン膜へと、非
晶質シリコン膜から微結晶シリコン膜へと、構造が連続
的に変化した接合を形成することができた。
【００６０】第２の微結晶シリコン膜１０５ａに、ｐ型
の導電型決定不純物を導入し、ｐ型微結晶シリコン膜１
０５ｂを形成する工程は、イオンドープ法と、その後の
加熱処理とから行われた。代表的には、微結晶シリコン
膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純物は、ボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の元素を加えれ
ば良い。イオンドープ法は、前記不純物元素の水素化
物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化し、生成さ
れた前記不純物元素をイオン化し、基板に対して加速す
る方向に電界を印加して、基板に注入する方法である。
本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。ドーズ量は２．
０×１０13〜５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良
く、ここでは１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図１
(c））
の導電型決定不純物を導入し、ｐ型微結晶シリコン膜１
０５ｂを形成する工程は、イオンドープ法と、その後の
加熱処理とから行われた。代表的には、微結晶シリコン
膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純物は、ボロン
（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イ
ンジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の元素を加えれ
ば良い。イオンドープ法は、前記不純物元素の水素化
物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化し、生成さ
れた前記不純物元素をイオン化し、基板に対して加速す
る方向に電界を印加して、基板に注入する方法である。
本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。ドーズ量は２．
０×１０13〜５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良
く、ここでは１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図１
(c））
【００６１】イオンドープ法では、加速電圧によって、
注入元素に深さ方向の濃度分布を持ち、この値を適切に
調整することが必要となる。太陽電池の場合、ｐ型層の
厚さによりその最適な条件は異なるが、加速電圧は５〜
２５ｋｅＶの範囲で設定した。本実施例では１０ｋｅＶ
とした。ドーズ量１．０×１０14／ｃｍ2 、加速電圧１
０ｋｅＶの条件でＢを注入したとき、膜中に注入された
Ｂの濃度は、２次イオン質量分析法により調べられ、ピ
ーク位置の濃度で５×１０19／ｃｍ3 の濃度が得られ
た。
注入元素に深さ方向の濃度分布を持ち、この値を適切に
調整することが必要となる。太陽電池の場合、ｐ型層の
厚さによりその最適な条件は異なるが、加速電圧は５〜
２５ｋｅＶの範囲で設定した。本実施例では１０ｋｅＶ
とした。ドーズ量１．０×１０14／ｃｍ2 、加速電圧１
０ｋｅＶの条件でＢを注入したとき、膜中に注入された
Ｂの濃度は、２次イオン質量分析法により調べられ、ピ
ーク位置の濃度で５×１０19／ｃｍ3 の濃度が得られ
た。
【００６２】実験の結果によれば、膜中に注入されるＢ
の量は、ドーズ量にほぼ比例して変化し、ドーズ量を
１．０×１０15／ｃｍ2 とすれば、５×１０20／ｃｍ3
の濃度が得られた。
の量は、ドーズ量にほぼ比例して変化し、ドーズ量を
１．０×１０15／ｃｍ2 とすれば、５×１０20／ｃｍ3
の濃度が得られた。
【００６３】また、加速電圧を高め、第２の微結晶シリ
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜の、連続的
に変化した第２の微結晶シリコン膜との界面近傍の領域
とに前記ｐ型不純物元素を注入しても良い。太陽電池の
技術分野において、ｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度
を連続的に変化させて、その界面の接合性を改善する方
法は従来から知られた技術である。従来技術では、成膜
工程で微量のｐ型不純物元素を含むガスを、コンピュー
タ等を使用して、精密に制御する必要があったが、本発
明によれば、イオンドープ法の工程において、加速電圧
のみを制御すれば良いので、この界面及びその近傍にお
ける不純物濃度の膜の厚さ方向の制御がよりやりやすく
なった。
コン膜と、実質的に真性な非晶質シリコン膜の、連続的
に変化した第２の微結晶シリコン膜との界面近傍の領域
とに前記ｐ型不純物元素を注入しても良い。太陽電池の
技術分野において、ｐ／ｉ界面におけるｐ型不純物濃度
を連続的に変化させて、その界面の接合性を改善する方
法は従来から知られた技術である。従来技術では、成膜
工程で微量のｐ型不純物元素を含むガスを、コンピュー
タ等を使用して、精密に制御する必要があったが、本発
明によれば、イオンドープ法の工程において、加速電圧
のみを制御すれば良いので、この界面及びその近傍にお
ける不純物濃度の膜の厚さ方向の制御がよりやりやすく
なった。
【００６４】注入されたＢ元素はこのままではｐ型不純
物元素として作用しないので、加熱処理による活性化の
工程が必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、
窒素雰囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温
度は２００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは
３００〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３０
０℃で２時間の加熱処理を行った。（図１(d））
物元素として作用しないので、加熱処理による活性化の
工程が必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、
窒素雰囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温
度は２００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは
３００〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３０
０℃で２時間の加熱処理を行った。（図１(d））
【００６５】微結晶シリコン膜の成膜後の導電率は約５
×１０-4Ｓ／ｃｍであり、３００℃の加熱処理で２〜３
×１０-0まで増加することが確認された。さらに、不純
物元素を何ら注入しない微結晶シリコン膜においても、
導電率は、約１．１×１０-2Ｓ／ｃｍまで増加すること
が確認された。
×１０-4Ｓ／ｃｍであり、３００℃の加熱処理で２〜３
×１０-0まで増加することが確認された。さらに、不純
物元素を何ら注入しない微結晶シリコン膜においても、
導電率は、約１．１×１０-2Ｓ／ｃｍまで増加すること
が確認された。
【００６６】以上の工程の後に、同一基板面内で光電変
換層と電極とをそれぞれ分割し、直列に接続する集積化
加工の工程を行った。集積化加工は公知技術により実施
されるものであり、レーザースクライブ法で光電変換層
と電極とに開孔を形成する工程と、スクリーン印刷法で
絶縁樹脂を形成する工程とから成っている。集積化加工
の設計に関する事項は公知例に従うものであり、ここで
は詳細に記述しない。
換層と電極とをそれぞれ分割し、直列に接続する集積化
加工の工程を行った。集積化加工は公知技術により実施
されるものであり、レーザースクライブ法で光電変換層
と電極とに開孔を形成する工程と、スクリーン印刷法で
絶縁樹脂を形成する工程とから成っている。集積化加工
の設計に関する事項は公知例に従うものであり、ここで
は詳細に記述しない。
【００６７】第１の開孔１０７ａ、１０７ｂは、光電変
換層と第１の電極とに形成される絶縁分離用の開孔であ
り、この開孔により同一基板面内上に複数個の単位セル
が形成される。第２の開孔１０８ａ、１０８ｂはそれぞ
れ第１の開孔１０７ａ、１０７ｂに隣接して設けられ、
隣り合う第１の電極と第２の電極とを接続するための開
孔である。以上は、レーザースクライブ法により行っ
た。（図１(e））
換層と第１の電極とに形成される絶縁分離用の開孔であ
り、この開孔により同一基板面内上に複数個の単位セル
が形成される。第２の開孔１０８ａ、１０８ｂはそれぞ
れ第１の開孔１０７ａ、１０７ｂに隣接して設けられ、
隣り合う第１の電極と第２の電極とを接続するための開
孔である。以上は、レーザースクライブ法により行っ
た。（図１(e））
【００６８】第１の開孔と第２の開孔を形成した後に、
スクリーン印刷法で絶縁樹脂を印刷した。絶縁樹脂は、
第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０９ｂと第２の絶縁樹
脂領域１１１ａ、１１１ｂとが形成された。第１の絶縁
樹脂領域１０９ａ、１０９ｂは、第１の開孔１０７ａ、
１０７ｂ上と該開孔を充填する形で形成され、第２の絶
縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂは第２の開孔１０８ａ、
１０８ｂにそれぞれ隣接して設けられる。絶縁樹脂は市
販のものを使用すれば良いが、アクリル系またはウレタ
ン系のものであり、２００℃程度で焼成できることが望
ましい。絶縁樹脂の厚さに関しては特に限定される範囲
はないが、ここでは２０μｍの厚さに形成した。（図１
(f））
スクリーン印刷法で絶縁樹脂を印刷した。絶縁樹脂は、
第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０９ｂと第２の絶縁樹
脂領域１１１ａ、１１１ｂとが形成された。第１の絶縁
樹脂領域１０９ａ、１０９ｂは、第１の開孔１０７ａ、
１０７ｂ上と該開孔を充填する形で形成され、第２の絶
縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂは第２の開孔１０８ａ、
１０８ｂにそれぞれ隣接して設けられる。絶縁樹脂は市
販のものを使用すれば良いが、アクリル系またはウレタ
ン系のものであり、２００℃程度で焼成できることが望
ましい。絶縁樹脂の厚さに関しては特に限定される範囲
はないが、ここでは２０μｍの厚さに形成した。（図１
(f））
【００６９】第２の電極１０６は、前記第２の微結晶シ
リコン膜１０５ｂと第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０
９ｂと第２の絶縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂとを覆っ
て形成した。第２の電極１０６は透明電極であり、真空
蒸着法やスパッタ法に代表される公知の方法を用いれば
良い。具体的には、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉ
ＴＯ膜等を用いれば良く、ここではＩＴＯ膜をスパッタ
法で７０ｎｍの厚さに形成した。（図１(g））
リコン膜１０５ｂと第１の絶縁樹脂領域１０９ａ、１０
９ｂと第２の絶縁樹脂領域１１１ａ、１１１ｂとを覆っ
て形成した。第２の電極１０６は透明電極であり、真空
蒸着法やスパッタ法に代表される公知の方法を用いれば
良い。具体的には、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉ
ＴＯ膜等を用いれば良く、ここではＩＴＯ膜をスパッタ
法で７０ｎｍの厚さに形成した。（図１(g））
【００７０】第２の電極１０６をそれぞれ単位セルに分
離する第３の開孔１１１ａ、１１１ｂは、第２の開孔に
隣接して、第２の絶縁樹脂領域上にレーザースクライブ
法で形成した。
離する第３の開孔１１１ａ、１１１ｂは、第２の開孔に
隣接して、第２の絶縁樹脂領域上にレーザースクライブ
法で形成した。
【００７１】第２の電極１０６は、比較的抵抗率が高い
ので、補助電極１１３ａ、１１３ｂを形成するとさらに
望ましい構成となる。補助電極１１２は、第２の電極１
０６に密接して設けられ、第２の開孔１０８ａ、１０８
ｂを覆う形で形成される。補助電極は導電性の高い金属
材料で形成され、ここでは銀（Ａｇ）を櫛形状にスクリ
ーン印刷法で形成した。（図１(h））
ので、補助電極１１３ａ、１１３ｂを形成するとさらに
望ましい構成となる。補助電極１１２は、第２の電極１
０６に密接して設けられ、第２の開孔１０８ａ、１０８
ｂを覆う形で形成される。補助電極は導電性の高い金属
材料で形成され、ここでは銀（Ａｇ）を櫛形状にスクリ
ーン印刷法で形成した。（図１(h））
【００７２】以上の工程で、複数個のユニットセル１１
０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを直列接続した太陽電池を作
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第１の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン
膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜を形成する
工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質
的に真性な非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電
極を形成する工程から成り、第１または第２の電極を公
知の方法でパターニングして、基板の表面上の所定の位
置に配列させる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構
造や、イメージセンサや、フォトセンサの作製に適用で
きる。
０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを直列接続した太陽電池を作
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第１の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン
膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜を形成する
工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を
注入する工程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質
的に真性な非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電
極を形成する工程から成り、第１または第２の電極を公
知の方法でパターニングして、基板の表面上の所定の位
置に配列させる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構
造や、イメージセンサや、フォトセンサの作製に適用で
きる。
【００７３】〔実施例３〕本発明による実施形態の他の
一例を、図４に従って、基板側光入射の構造をもつ太陽
電池の工程に従って示す。基板４０１は平坦化された絶
縁表面を有し、最高でも４５０℃程度の耐熱温度を有す
る材質のもので、光透過性を有するものであれば良い。
ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
一例を、図４に従って、基板側光入射の構造をもつ太陽
電池の工程に従って示す。基板４０１は平坦化された絶
縁表面を有し、最高でも４５０℃程度の耐熱温度を有す
る材質のもので、光透過性を有するものであれば良い。
ここでは市販の無アルカリガラスを使用した。
【００７４】この基板４０１の表面に第１の電極４０２
を形成する。第１の電極４０２は、真空蒸着法やスパッ
タ法や減圧ＣＶＤ法に代表される公知の方法を用いて形
成した。第１の電極４０２に用いる材料は、ＳｎＯ2 、
Ｉｎ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、から選ばれた酸化物金属材料で形
成した。必要な膜厚は、光学的特性と電気的特性を考慮
して、６０nm〜１２０nm程度の厚さであれば十分である
が、この範囲以外の厚さであっても、本発明の構成要素
に何ら関係するものではない。（図４(a））
を形成する。第１の電極４０２は、真空蒸着法やスパッ
タ法や減圧ＣＶＤ法に代表される公知の方法を用いて形
成した。第１の電極４０２に用いる材料は、ＳｎＯ2 、
Ｉｎ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、から選ばれた酸化物金属材料で形
成した。必要な膜厚は、光学的特性と電気的特性を考慮
して、６０nm〜１２０nm程度の厚さであれば十分である
が、この範囲以外の厚さであっても、本発明の構成要素
に何ら関係するものではない。（図４(a））
【００７５】ここで、同一基板面内上に複数個のユニッ
トセルを形成し、これらを直列接続した集積化構造の太
陽電池サブモジュールを作製するために、公知の技術で
集積化の加工を行った。ここでは、第１の電極４０２を
幅１００μｍの幅で、複数個の第１の開孔４０７ａ、４
０７ｂで、複数個の第１の電極４０２ａ、４０２ｂ、４
０２ｃに絶縁分離するために、公知のレーザースクライ
ブ加工で行った。（図４(b））
トセルを形成し、これらを直列接続した集積化構造の太
陽電池サブモジュールを作製するために、公知の技術で
集積化の加工を行った。ここでは、第１の電極４０２を
幅１００μｍの幅で、複数個の第１の開孔４０７ａ、４
０７ｂで、複数個の第１の電極４０２ａ、４０２ｂ、４
０２ｃに絶縁分離するために、公知のレーザースクライ
ブ加工で行った。（図４(b））
【００７６】次いで、第１の電極４０２ａ、４０２ｂ、
４０２ｃと第１の開孔４０７ａ、４０７ｂを覆って、ｐ
型またはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２
の微結晶シリコン層４０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形
成した。この工程で、ｐ型またはｎ型の導電型決定不純
物元素を添加せずに形成する第２の微結晶シリコン層４
０５ａは、ＳｉＨ4 流量２ｓｃｃｍ、Ｈ2 流量２００ｓ
ｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保ち、１２０ｍＷ／
ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜
を行った。この時基板温度は１６０℃に保った。微結晶
シリコン膜の成膜条件に関しては、基本的には公知の技
術であり、上記成膜条件のみに限定を受けるものではな
い。適用可能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ：Ｈ
2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力
密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板温度８０〜３００
℃である。堆積膜厚は第２の微結晶シリコン層３０５ａ
は１０〜８０ｎｍの範囲で成膜した。（図４(c））
４０２ｃと第１の開孔４０７ａ、４０７ｂを覆って、ｐ
型またはｎ型の導電型決定不純物元素を添加せずに第２
の微結晶シリコン層４０５ａを、プラズマＣＶＤ法で形
成した。この工程で、ｐ型またはｎ型の導電型決定不純
物元素を添加せずに形成する第２の微結晶シリコン層４
０５ａは、ＳｉＨ4 流量２ｓｃｃｍ、Ｈ2 流量２００ｓ
ｃｃｍとして、圧力を１３３Ｐａに保ち、１２０ｍＷ／
ｃｍ2 のＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜
を行った。この時基板温度は１６０℃に保った。微結晶
シリコン膜の成膜条件に関しては、基本的には公知の技
術であり、上記成膜条件のみに限定を受けるものではな
い。適用可能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ：Ｈ
2 ＝１：３０〜１００、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力
密度１０〜２５０ｍＷ／ｃｍ2 、基板温度８０〜３００
℃である。堆積膜厚は第２の微結晶シリコン層３０５ａ
は１０〜８０ｎｍの範囲で成膜した。（図４(c））
【００７７】第２の微結晶シリコン膜４０５ａを成膜し
た後、一旦プラズマＣＶＤ装置の反応室からサンプルを
取り出し、ｐ型の導電型決定不純物を注入する工程は、
イオンドープ法と、その後の加熱処理とから行った。微
結晶シリコン膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純
物は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム
（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の
元素を加えれば良い。イオンドープ法は、前記不純物元
素の水素化物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化
し、生成された前記不純物元素をイオン化し、基板に対
して加速する方向に電界を印加して、基板に注入する方
法である。本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。加速
電圧１０ｋｅＶの条件で、ドーズ量は２．０×１０13〜
５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良く、ここでは
１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図４(d））
た後、一旦プラズマＣＶＤ装置の反応室からサンプルを
取り出し、ｐ型の導電型決定不純物を注入する工程は、
イオンドープ法と、その後の加熱処理とから行った。微
結晶シリコン膜に対して、ｐ型に価電子制御可能な不純
物は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム
（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）等の周期律表第IIIb族の
元素を加えれば良い。イオンドープ法は、前記不純物元
素の水素化物、塩化物、フッ化物等の気体をプラズマ化
し、生成された前記不純物元素をイオン化し、基板に対
して加速する方向に電界を印加して、基板に注入する方
法である。本実施例では、Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いた。加速
電圧１０ｋｅＶの条件で、ドーズ量は２．０×１０13〜
５．０×１０15／ｃｍ2 の範囲で行えば良く、ここでは
１．０×１０14／ｃｍ2 とした。（図４(d））
【００７８】次に、実質的に真性な非晶質シリコン膜４
０４と、第１の微結晶シリコン膜４０２を形成する工程
を行った。実質的に真性な非晶質シリコン膜４０４は、
ＳｉＨ4 流量４０ｓｃｃｍ、Ｈ2 流量３６０ｓｃｃｍと
して、圧力を１３３Ｐａに保ち、４８ｍＷ／ｃｍ2 のＲ
Ｆ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜を行った。
この時基板温度は１６０℃に保った。非晶質シリコン膜
の成膜条件に関しては、基本的には公知の技術であり、
上記成膜条件のみに限定を受けるものではない。適用可
能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ガスに対するＨ
2 ガスの割合は０％から９５％の範囲で選択すれば良
く、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力密度５〜１００ｍＷ
／ｃｍ2 、基板温度８０〜３５０℃である。堆積膜厚は
１００〜２０００ｎｍの範囲にすることが望ましく、本
実施例では、１０００ｎｍの厚さで成膜した。
０４と、第１の微結晶シリコン膜４０２を形成する工程
を行った。実質的に真性な非晶質シリコン膜４０４は、
ＳｉＨ4 流量４０ｓｃｃｍ、Ｈ2 流量３６０ｓｃｃｍと
して、圧力を１３３Ｐａに保ち、４８ｍＷ／ｃｍ2 のＲ
Ｆ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入して成膜を行った。
この時基板温度は１６０℃に保った。非晶質シリコン膜
の成膜条件に関しては、基本的には公知の技術であり、
上記成膜条件のみに限定を受けるものではない。適用可
能な成膜条件の範囲としては、ＳｉＨ4 ガスに対するＨ
2 ガスの割合は０％から９５％の範囲で選択すれば良
く、圧力５〜２６６Ｐａ、ＲＦ電力密度５〜１００ｍＷ
／ｃｍ2 、基板温度８０〜３５０℃である。堆積膜厚は
１００〜２０００ｎｍの範囲にすることが望ましく、本
実施例では、１０００ｎｍの厚さで成膜した。
【００７９】また、実質的に真性な非晶質シリコン膜の
代わりに、成膜時においてＳｉＨ4ガスに加えて、炭素
（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）の水素
化物、フッ化物、塩化物からなるガスを導入して、非晶
質シリコンカーバイト膜、非晶質シリコンゲルマニュー
ム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成しても良い。
代わりに、成膜時においてＳｉＨ4ガスに加えて、炭素
（Ｃ）、ゲルマニューム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）の水素
化物、フッ化物、塩化物からなるガスを導入して、非晶
質シリコンカーバイト膜、非晶質シリコンゲルマニュー
ム膜、非晶質シリコンスズ膜を形成しても良い。
【００８０】第１の微結晶シリコン膜４０２を形成する
工程は、実質的に真性な非晶質シリコン膜４０４から連
続して行わた。成膜条件は、前記第２の微結晶シリコン
膜４０５ａと同一条件で、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスのみ
を反応室に導入して，同一のグロー放電プラズマ発生手
段を用いて成膜した。（図４(e））
工程は、実質的に真性な非晶質シリコン膜４０４から連
続して行わた。成膜条件は、前記第２の微結晶シリコン
膜４０５ａと同一条件で、ＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスのみ
を反応室に導入して，同一のグロー放電プラズマ発生手
段を用いて成膜した。（図４(e））
【００８１】前記工程で、第２の微結晶シリコン膜４０
５ａに注入されたＢ元素はこのままではｐ型不純物元素
として作用しないので、加熱処理による活性化の工程が
必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、窒素雰
囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温度は２
００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは３００
〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３００℃で
２時間の加熱処理を行った。さらに同時に、前記第１の
微結晶シリコン膜４０２の導電率も増加し、より高いｎ
型の導電性を示すことが確認された。加熱することによ
り、ｐ型の導電型を有する微結晶シリコン膜４０５ｂを
得ることができた。（図４(f））
５ａに注入されたＢ元素はこのままではｐ型不純物元素
として作用しないので、加熱処理による活性化の工程が
必要となる。加熱処理の工程は、大気雰囲気中、窒素雰
囲気中、または、水素雰囲気中で行えば良く、温度は２
００〜４５０℃の範囲で可能であり、好ましくは３００
〜４００℃の範囲で行うと良い。ここでは、３００℃で
２時間の加熱処理を行った。さらに同時に、前記第１の
微結晶シリコン膜４０２の導電率も増加し、より高いｎ
型の導電性を示すことが確認された。加熱することによ
り、ｐ型の導電型を有する微結晶シリコン膜４０５ｂを
得ることができた。（図４(f））
【００８２】次に、第１の微結晶シリコン膜４０３、実
質的に真性な非晶質シリコン膜４０４、第２の微結晶シ
リコン膜４０５ｂに対して、第２の開孔４０８ａ、４０
８ｂを、第１の開孔４０７ａ、４０７ｂにそれぞれ隣接
する形でレーザースクライブ法で形成し、複数個の光電
変換層４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃを形成した。（図
４(g））
質的に真性な非晶質シリコン膜４０４、第２の微結晶シ
リコン膜４０５ｂに対して、第２の開孔４０８ａ、４０
８ｂを、第１の開孔４０７ａ、４０７ｂにそれぞれ隣接
する形でレーザースクライブ法で形成し、複数個の光電
変換層４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃを形成した。（図
４(g））
【００８３】そして、前記第１の微結晶シリコン膜４０
３と第２の開孔４０８を覆って第２の電極４０６を形成
した。第２の電極４０６は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いれば良い。具体的には、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属材料から成る単層膜か、
複数の材料を積層させた電極を用いれば良い。ここで
は、Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。
（図４(h））
３と第２の開孔４０８を覆って第２の電極４０６を形成
した。第２の電極４０６は真空蒸着法やスパッタ法に代
表される公知の方法を用いれば良い。具体的には、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属材料から成る単層膜か、
複数の材料を積層させた電極を用いれば良い。ここで
は、Ｔｉをスパッタ法で３００ｎｍの厚さに形成した。
（図４(h））
【００８４】最後に、第２の開孔４０８ａ、４０８ｂに
それぞれ隣接して設けられた第２の電極４０９ａ、４０
９ｂを分離するための第３の開孔を公知のレーザースク
ライブ法で形成した。（図４(i））
それぞれ隣接して設けられた第２の電極４０９ａ、４０
９ｂを分離するための第３の開孔を公知のレーザースク
ライブ法で形成した。（図４(i））
【００８５】以上の工程で、本発明による太陽電池を作
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第２の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型
決定不純物元素を注入する工程、第１の微結晶シリコン
膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン膜を
形成する工程、第１の微結晶シリコン膜を形成する工
程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な
非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電極を形成す
る工程から成り、第１または第２の電極を公知の方法で
パターニングして、基板の表面上の所定の位置に配列さ
せる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構造や、イメ
ージセンサや、フォトセンサの作製に適用できる。
製することができた。本実施例で示した太陽電池の作製
方法は、第１の電極を形成する工程、第２の微結晶シリ
コン膜を形成する工程、第２の微結晶シリコン膜にＰ型
決定不純物元素を注入する工程、第１の微結晶シリコン
膜を形成する工程、実質的に真性な非晶質シリコン膜を
形成する工程、第１の微結晶シリコン膜を形成する工
程、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な
非晶質シリコン膜に加熱する工程、第２の電極を形成す
る工程から成り、第１または第２の電極を公知の方法で
パターニングして、基板の表面上の所定の位置に配列さ
せる工程を加えれば、太陽電池の直列接続構造や、イメ
ージセンサや、フォトセンサの作製に適用できる。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば、ｐ型及びｎ型の微結晶
シリコン膜と実質的に真性なｉ型の非晶質シリコン膜と
を成膜する工程において、ｐ型やｎ型不純物による汚染
を考慮する必要がなく、例えば、同一成膜室で連続して
成膜することも可能となる。具体的には、ｐ型及びｎ型
の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜
とは、ＳｉＨ4 ガスまたはＳｉ2 Ｈ6 ガスとＨ2 ガスと
からのみで作製することができるため、同一反応室に設
けられた同一のグロー放電プラズマ発生手段により成膜
することが出来る。このことは、プラズマＣＶＤ装置の
構成を簡略化することを可能とする。さらに、ｐ型及び
ｎ型の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコ
ン膜との作製を、グロー放電プラズマを維持したまま連
続して実施することも可能となる。
シリコン膜と実質的に真性なｉ型の非晶質シリコン膜と
を成膜する工程において、ｐ型やｎ型不純物による汚染
を考慮する必要がなく、例えば、同一成膜室で連続して
成膜することも可能となる。具体的には、ｐ型及びｎ型
の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜
とは、ＳｉＨ4 ガスまたはＳｉ2 Ｈ6 ガスとＨ2 ガスと
からのみで作製することができるため、同一反応室に設
けられた同一のグロー放電プラズマ発生手段により成膜
することが出来る。このことは、プラズマＣＶＤ装置の
構成を簡略化することを可能とする。さらに、ｐ型及び
ｎ型の微結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコ
ン膜との作製を、グロー放電プラズマを維持したまま連
続して実施することも可能となる。
【００８７】従って、本発明によれば、第１の電極を形
成する工程、第１の微結晶シリコン膜を形成する工程
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜を形成する工程
と、第２の微結晶シリコン膜を形成する工程と、第２の
微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を注入する工程
と、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な
非晶質シリコン膜に加熱する工程と、によりｐ型及びｎ
型の導電性を示す微結晶シリコン膜と、実質的に真性な
非晶質シリコン膜とを得ることが出来、ｐｉｎ接合を形
成することが出来る。従って、従来の技術であったｎ型
不純物元素を使用しなくても良い。
成する工程、第１の微結晶シリコン膜を形成する工程
と、実質的に真性な非晶質シリコン膜を形成する工程
と、第２の微結晶シリコン膜を形成する工程と、第２の
微結晶シリコン膜にＰ型決定不純物元素を注入する工程
と、第１及び第２の微結晶シリコン膜と実質的に真性な
非晶質シリコン膜に加熱する工程と、によりｐ型及びｎ
型の導電性を示す微結晶シリコン膜と、実質的に真性な
非晶質シリコン膜とを得ることが出来、ｐｉｎ接合を形
成することが出来る。従って、従来の技術であったｎ型
不純物元素を使用しなくても良い。
【００８８】前記第１と第２の微結晶シリコン膜と実質
的に真性な非晶質シリコン膜とは、ＳｉＨ4 ガスとＨ2
ガスとから作製することが出来るため、それぞれの膜を
作製するときに必ずしもガスの切り替えをする必要がな
い。従って、従来の工程で必要とされていたような、基
板の反応室から反応室への移動や、ガスの導入と排気に
かかる時間が不要となり、工程処理能力が向上させるこ
とができる。
的に真性な非晶質シリコン膜とは、ＳｉＨ4 ガスとＨ2
ガスとから作製することが出来るため、それぞれの膜を
作製するときに必ずしもガスの切り替えをする必要がな
い。従って、従来の工程で必要とされていたような、基
板の反応室から反応室への移動や、ガスの導入と排気に
かかる時間が不要となり、工程処理能力が向上させるこ
とができる。
【００８９】また、本発明によれば、ｐ型及びｎ型の微
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜と
は、複数の反応室を有するプラズマＣＶＤ装置のそれぞ
れの反応室で、同時に、または、それぞれに、作製する
ことが可能となり、工程処理能力を向上させることが出
来る。
結晶シリコン膜と実質的に真性な非晶質シリコン膜と
は、複数の反応室を有するプラズマＣＶＤ装置のそれぞ
れの反応室で、同時に、または、それぞれに、作製する
ことが可能となり、工程処理能力を向上させることが出
来る。
【００９０】また、イオンドープ法を用いてｐ型の導電
型決定不純物元素を、第２の微結晶半導体膜の表面より
注入することで、注入時の加速電圧をの制御によりｐ型
不純物の膜厚方向の濃度分布を容易に制御することが出
来る。
型決定不純物元素を、第２の微結晶半導体膜の表面より
注入することで、注入時の加速電圧をの制御によりｐ型
不純物の膜厚方向の濃度分布を容易に制御することが出
来る。
【図１】実施例の光電変換装置の作製方法の一例を示す
概略図
概略図
【図２】実施例の光電変換装置を作製する為に適用され
るプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図
るプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図
【図３】実施例により得られたｐ型及びｎ型の導電性を
示す微結晶シリコン膜の加熱処理温度による導電率の変
化を示す図
示す微結晶シリコン膜の加熱処理温度による導電率の変
化を示す図
【図４】実施例の光電変換装置の作製方法の一例を示す
概略図
概略図
１０１、４０１・・・・・・基板 １０２、４０２・・・・・・第１の電極 １０３、４０３・・・・・・第１の微結晶シリコン膜
（ｎ型） １０４、４０４・・・・・・実質的に真性な非晶質シリ
コン膜（ｉ型） １０５ａ、４０５ａ・・・・第２の微結晶シリコン膜
（活性化前） １０５ｂ、４０５ｂ・・・・第２の微結晶シリコン膜
（活性化後） １０６、４０６・・・・・・第２の電極 １０７ａ、１０７ｂ、４０７ａ、４０７ｂ・・・第１の
開孔 １０８ａ、１０８ｂ、４０８ａ、４０８ｂ・・・第２の
開孔 １０９ａ、１０９ｂ・・・・第１の絶縁樹脂領域１１０ａ 、１１０ｂ、１１０ｃ・・・・・・・・ユニッ
トセル １１１ａ、１１１ｂ・・・・第２の絶縁樹脂領域 １１２ａ、１１２ｂ・・・・第３の開孔 １１２ａ、１１２ｂ・・・・補助電極 ２０１・・・・・・・・・・トランスファー室 ２０２・・・・・・・・・・基板搬出搬入室 ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ・・・・・・・・反応室 ２０４・・・・・・・・・・グロー放電プラズマ発生手
段 ２０５・・・・・・・・・・反応ガス供給手段 ４０９ａ、４０９ｂ・・・・第３の開孔４１０ａ 、４１０ｂ、４１０ｃ・・・・・・・・ユニッ
トセル
（ｎ型） １０４、４０４・・・・・・実質的に真性な非晶質シリ
コン膜（ｉ型） １０５ａ、４０５ａ・・・・第２の微結晶シリコン膜
（活性化前） １０５ｂ、４０５ｂ・・・・第２の微結晶シリコン膜
（活性化後） １０６、４０６・・・・・・第２の電極 １０７ａ、１０７ｂ、４０７ａ、４０７ｂ・・・第１の
開孔 １０８ａ、１０８ｂ、４０８ａ、４０８ｂ・・・第２の
開孔 １０９ａ、１０９ｂ・・・・第１の絶縁樹脂領域１１０ａ 、１１０ｂ、１１０ｃ・・・・・・・・ユニッ
トセル １１１ａ、１１１ｂ・・・・第２の絶縁樹脂領域 １１２ａ、１１２ｂ・・・・第３の開孔 １１２ａ、１１２ｂ・・・・補助電極 ２０１・・・・・・・・・・トランスファー室 ２０２・・・・・・・・・・基板搬出搬入室 ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ・・・・・・・・反応室 ２０４・・・・・・・・・・グロー放電プラズマ発生手
段 ２０５・・・・・・・・・・反応ガス供給手段 ４０９ａ、４０９ｂ・・・・第３の開孔４１０ａ 、４１０ｂ、４１０ｃ・・・・・・・・ユニッ
トセル
Claims (17)
- 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、 前記光電変換層は、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、 実質的に真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第２の微結晶半導体膜を形成する工程と、 Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶半導
体膜に注入する工程と、 加熱する工程と、 から作製され、かつ、前記第１及び第２の微結晶半導体
膜と、実質的に真性な非晶質半導体膜と、を形成する工
程は、 同一の反応室に設けられた、同一のグロー放電プラズマ
発生手段により実施されることを特徴とする光電変換装
置の作製方法。 - 【請求項２】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、 前記光電変換層は、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、 実質的に真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第２の微結晶半導体膜を形成する工程と、 Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶半導
体膜と、実質的に真性な非晶質半導体膜の前記第２の微
結晶半導体膜との界面近傍と、に注入する工程と、 加熱する工程と、 から作製され、かつ、 前記第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な
非晶質半導体膜と、を形成する工程は、 同一の反応室に設けられた、同一のグロー放電プラズマ
発生手段により実施されることを特徴とする光電変換装
置の作製方法。 - 【請求項３】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、 前記光電変換層は、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、 実質的に真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第２の微結晶半導体膜を形成する工程と、 Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶半導
体膜の表面から注入する工程と、 加熱する工程と、 から作製され、かつ、 前記第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な
非晶質半導体膜と、を形成する工程は、 同一の反応室に設けられた、同一のグロー放電プラズマ
発生手段により実施されることを特徴とする光電変換装
置の作製方法。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項において、第
１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な非晶質
半導体膜と、を形成する工程が、同一の反応室に設けら
れた、同一のグロー放電プラズマ発生手段により、グロ
ー放電プラズマを維持したまま、連続して実施されるこ
とを特徴とする光電変換装置の作製方法。 - 【請求項５】絶縁表面を有する基板上に、第１の電極
と、光電変換層と、第２の電極とを積層してなるユニッ
トセルを、一つまたは複数個接続して構成される光電変
換装置の製造方法において、 前記光電変換層は、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第２の微結晶半導体膜を形成する工程と、 Ｐ型の導電型決定不純物元素を、前記第２の微結晶半導
体膜に注入する工程と、 実質的に真性な非晶質半導体膜を形成する工程と、 Ｎ型またはＰ型の導電型決定不純物元素を添加しないで
第１の微結晶半導体膜を形成する工程と、 前記第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な
非晶質半導体膜と、に加熱処理を施す工程と、 とから作製され、かつ、 前記第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な
非晶質半導体膜と、を形成する工程は、 同一の反応室に設けられた、同一のグロー放電プラズマ
発生手段により実施されることを特徴とする光電変換装
置の作製方法。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項において、 第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な非晶
質半導体膜と、を形成する工程が、プラズマＣＶＤ装置
で実施されることを特徴とする光電変換装置の作製方
法。 - 【請求項７】請求項６において、 プラズマＣＶＤ装置は、複数の反応室を有し、該複数の
反応室のそれぞれで、 第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な非晶
質半導体膜と、が形成されることを特徴とする光電変換
装置の作製方法。 - 【請求項８】請求項６において、 プラズマＣＶＤ装置は、少なくとも一つの基板搬入搬出
室と、複数の反応室と、を有し、前記複数の反応室のそ
れぞれで、 第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な非晶
質半導体膜と、が形成されることを特徴とする光電変換
装置の作製方法。 - 【請求項９】請求項６において、 プラズマＣＶＤ装置は、少なくとも一つの基板搬入搬出
室と、トランスファー室と、複数の反応室と、を有し、
該複数の反応室のそれぞれで、 第１及び第２の微結晶半導体膜と、実質的に真性な非晶
質半導体膜と、が形成されることを特徴とする光電変換
装置の作製方法。 - 【請求項１０】請求項１〜９において、 第１及び第２の微結晶半導体膜が、微結晶シリコン膜で
あり、実質的に真性な非晶質半導体膜が、非晶質シリコ
ン膜であることを特徴とする光電変換装置の作製方法。 - 【請求項１１】請求項１〜９のいずれか１項において、 第１及び第２の微結晶半導体膜が、微結晶シリコン膜で
あり、実質的に真性な非晶質半導体膜が、 炭素、シリコン、ゲルマニウム、錫、から選ばれた複数
種の元素を構成元素とする、非晶質半導体膜であること
を特徴とする光電変換装置の作製方法。 - 【請求項１２】請求項１〜５のいずれか１項において、 Ｐ型の導電型決定不純物元素を、第２の微結晶半導体膜
に注入する工程が、イオンドープ法であることを特徴と
する光電変換装置の作製方法。 - 【請求項１３】請求項１２において、 Ｐ型の導電型決定不純物元素が、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
から選ばれた元素であることを特徴とする光電変換装置
の作製方法。 - 【請求項１４】請求項１〜５のいずれか１項において、 加熱の温度が、１５０℃〜４５０℃であることを特徴と
する光電変換装置の作製方法。 - 【請求項１５】請求項１〜１４のいずれか１項に記載の
工程を有することを特徴とする太陽電池の作製方法。 - 【請求項１６】請求項１〜１４のいずれか１項に記載の
工程を有することを特徴とするイメージセンサの作製方
法。 - 【請求項１７】請求項１〜１４のいずれか１項に記載の
工程を有することを特徴とするフォトセンサの作製方
法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP01810098A JP4346700B2 (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 光電変換装置の作製方法 |
| US09/219,722 US6287888B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-23 | Photoelectric conversion device and process for producing photoelectric conversion device |
| US09/939,768 US6531711B2 (en) | 1997-12-26 | 2001-08-28 | Photoelectric conversion device and process for producing photoelectric conversion device |
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ID=11962218
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| JP (1) | JP4346700B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6531711B2 (en) | 1997-12-26 | 2003-03-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and process for producing photoelectric conversion device |
| JP2007123684A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Masato Toshima | 基板の処理装置 |
| US9287152B2 (en) | 2009-12-10 | 2016-03-15 | Orbotech LT Solar, LLC. | Auto-sequencing multi-directional inline processing method |
| US9462921B2 (en) | 2011-05-24 | 2016-10-11 | Orbotech LT Solar, LLC. | Broken wafer recovery system |
| RU168495U1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP01810098A patent/JP4346700B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6531711B2 (en) | 1997-12-26 | 2003-03-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and process for producing photoelectric conversion device |
| JP2007123684A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Masato Toshima | 基板の処理装置 |
| US9287152B2 (en) | 2009-12-10 | 2016-03-15 | Orbotech LT Solar, LLC. | Auto-sequencing multi-directional inline processing method |
| US9462921B2 (en) | 2011-05-24 | 2016-10-11 | Orbotech LT Solar, LLC. | Broken wafer recovery system |
| RU168495U1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами |
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|---|---|
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