JPS58196063A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents

光起電力素子の製造方法

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JPS58196063A
JPS58196063A JP57078921A JP7892182A JPS58196063A JP S58196063 A JPS58196063 A JP S58196063A JP 57078921 A JP57078921 A JP 57078921A JP 7892182 A JP7892182 A JP 7892182A JP S58196063 A JPS58196063 A JP S58196063A
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    • H01L31/20Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非晶質シリコンを用いた光起電力素子の製造
方法に関する。
第1図は、非晶質シリコンを用いた光起電力素子の典型
的な構造を示す。1はガラス等の透明絶縁基板、2,3
.4はそれぞれ基板1上に順次形成された酸化物透明導
電膜、非晶質シリコン膜、アルミニウム等の裏面電極で
ある。
非晶質シリコン膜3は、透明導電膜2に接するp型層6
.裏部電極膜4に接するn型層7、及びこれら両層間の
i型(真性)層からなり、5.6゜7の各層は適当な不
純物となりつる元素からなる化合物を含むシランガスの
プラズマ反応分解により堆積形成される。
第2図はこの種の非晶質シリコン膜を形成するだめの従
来のプラズマ反応装置を示す。8triプラズマ反応室
、9.10は各々反応室内において、上下に対向配置さ
れた第1.第2の電極板、11は両電極に高周波電界を
加えてプラズマを発生させるための高周波電源、12〜
14は各々反応室8内に各種反応ガスを導入するガスボ
ンベであり、それぞれ5in4.B2H6,PH3ガス
を含んでいる。
16は反応室内を排気するための真空排気ポンプへ接続
される排気口である。
この装置により第1図の非晶質シリコン膜3を形成する
には、まず表面に透明導電膜2を被着した基板1を加熱
可能な第2電極板1o上に置き、次イで、排気口15よ
りの排気と、ボンベ12〜14よりのガス導入とを操作
して、高周波電源11により電極9,10間にプラズマ
を発生させ、シリコン膜を堆積させる。
第3図は上記非晶質シリコン堆積装置の発展型装置とし
てp型、i型、n型シリコン膜を異なる反応室で形成す
る装置である。
2oIL〜2ocは互いに隔離された第1〜第3反応室
、21亀〜210はそれぞれ各反応室に所定の反応ガス
を導入するための第1〜第3のガス導入栓であり、第1
のガス導入栓を通してB2H6とS x H、iガス、
第2栓を通してS x H4ガス、第3栓を通してPR
とS z H4ガスをそれぞれ供給する。
221L〜220は各反応室を排気するための排気口で
ある。各々の反応室の中は第2図に示す装置と同様であ
るが、ローラコンベア23によって第1反応室20aか
ら第2反応室20bを経て、第3反応室300へ上基板
を送ることができる構造となっている。又、各反応室間
を隔てている壁には、外部から開閉可能なシャッタ24
1L〜24dが装着されている。
次に上記製造装置により、第1図の素子を製造する方法
を説明する。まず、透明導電膜2を被着した基板1をシ
ャッタ242Lを介して第1反応室20&のローラコン
ベア23上に載置する。この時シャッタ24b〜24d
は全て閉状態にあり。
又全でのローラコンベアは停止している。シャッタ24
&を閉状態にした後、排気口221Lより排気し、第1
栓21 、&よりSiH4とB2H6(7)混合ガスを
導入しp型非晶質シリコンをプラズマ堆積する。
こうして必要なp型シリコン膜厚を得た後、プラズマ反
応を停止させ、さらに第1栓211Lを閉じ、第1反応
室20&および第2反応室2obを排気口221.22
bより排気した後、シャッタ24bを開口し、ローラコ
ンベア23により基板1を第1反応室201L’′より
第2反応室20bへ送る。この後、シャッタ24bを閉
じ、第2栓21bよりS iH4ガスを導入し、真性型
非晶質シリコンを必要な厚さ堆積する。
この後第1反応室から第2反応室へ移動させる時と同様
な手順をもって基板1を第2反応室20bから第3反応
室20Cへ送り、シャッタ240を閉じた後、第3反応
室へ、第3栓21CよりPH3およびSiH4ガスを導
入し、n型非晶質シリコンを所定の厚さ堆積させ、第3
反応室のプラズマ反応の停止、および第3栓を閉じた後
、シャッタ24dより基板1を取り出す。この一連の工
程により基板1上にp、i、n型非晶質シリコン層を形
成した光起電力素子が形成される。
上記の従来方法では、基板1がシャッタ24aより送入
され、第1反応室から第2反応室、第3反応室を経てシ
ャッタ24dより取り出されるまで、プラズマの放電お
よびガスを断続しなければならない。また、連続して次
々と素子を形成し大量生産する場合、p型層、i型層、
n型層の堆積時間が全く同様であれば、ガスおよびプラ
ズマ放電の断続とシャッタ241L〜24+1を同期し
て開閉させる事が可能であり、無駄無く連続して基板を
送っていく事ができる。しかし、実際にはi型層の形成
時間は30〜40分程度で程度、pまたはn型層の形成
時間の5〜8倍程程度あり、第1反応室20aでp型層
を形成し終えた基板は、先行する基板がi型層を形成し
終えて第3反応室へ移動するまで、第2反応室へ移動で
きない。第1番目の基板が素子形成を完了し、取り出さ
れるのに通常40分程度要するが、上記製造方法では、
第1番目の素子が取り出され、第2番目の基板が素子形
成を完了し、取り出されるまで40分程度要してしまう
そこで本発明では、上記における生産性の悪さを改善す
るものであり、各反応室はいずれもプラズマ放電および
原料ガスを断続する事なく、かつ基板を連続して処理可
能な方法を提供するものである。
すなわち1本発明は、前記のようにグロー放電法により
順次形成される複数の異種伝導型非晶質シリコン層を備
える光起電力素子の製造法において、伝導型決定不純物
を含むシリコン層を形成するプラズマ反応室と、前記伝
導型決定不純物を含まないシリコン層を形成するプラズ
マ反応室との間に予備室を設け、この予備室においで伝
導型決定不純物を含む原料気体を前記不純物を含まない
原料気体に置換することを特徴とする。
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。
第4図は本発明に用いる装置の構成例を示す。
30!L〜30gは互いに隔離された真空室であり、3
0& 、3C1,306,30gは各々予備室、30b
 、30d 、30fは各々第1〜第3反応室、31a
〜31gは各々各反応室および各予備室へ反応ガスを導
入する第1〜第7栓である。
・さらに321L〜32gは各室を排気する排気口であ
る。各々の反応室は第2図および第3図の反応室と同様
であり、平行平板電極33.34を備えている。また第
3図と同様に外部から開閉可能なシャッタ351〜35
hを偏見、ローラコンヘア36によりシャッタ351L
から基板1を挿入し、予備室301Lから室3ob〜3
0gを経てsshへと送ることができる構造となってい
る。37は電極33.34間に高周波電界を加える電源
である。
次に上記製造装置により第1図の素子を製造する方法を
説明する。
まず、透明導電膜2のみを被着した基板をシャッタ35
1Lを介して第1予備室301Lのローラコンベア36
上に載置する。この時シャッタ35b〜3shは全て閉
じられており、第1反応室30bは直ちに排気口32b
から排気され、栓31bよりB2 H6およびSiH4
ガスが導入されており、p型非晶質シリコン層をプラズ
マ分解により、堆積し続ける状態に保たれている。第2
反応室30dも第1反応室と同様に排気口32dより排
気され、栓31dよりS i H4ガスが導入されてお
り、i型非晶質シリコン層をプラズマ分解により堆積し
続けている状態に保たれている。さらに第1反応室30
bも同様に排気口a2fより排気され、栓31fよりP
H3およびSiH4ガスが導入され、プラズマ分解によ
りn型非晶質シリコン層を堆積し続けている。
ここにおいて、基板1の載置された第1予備室301L
を排気口321Lより排気した後、栓31aよりB2H
6とSiH4ガスを導入し、第1反応室と同様の雰囲気
条件にした後、シャッタssbを開け、ローラコンベア
36により基板1を第1反応室に搬送し、p型層を基板
1上に堆積させる。この時、基板1が第1反応室30b
に完全に収納された直後、シャッタ35bおよび栓31
1Lを閉じ、排気口32bより反応ガスを排気した後、
排気口321Lを閉じ、栓311LよりN2ガス等の不
活性ガスで大気圧にもどし、シャッタ36&を開け、次
の基板をコンベア36に載置する。以後、これを繰り返
す。
第1反応室30bにおいて、p型層を必要厚さ堆積中、
第2予備室3C1は排気口32Cより排気され、栓31
0よりB2H6およびSi H4ガスが導入され、第1
反応室30bと同じ雰囲気に調整してあり、シャッタ3
60を開けても室3obのり゛ロー放電状態に影響の無
い様にしである。p型層が必要な厚さ堆積された基板1
は、上記状態におい・てシャッタ350を開け、ローラ
ベルト36により第2予備室300に搬送される。基板
1が第2予備室300へ収納されると同時に、第1予備
室301Lより次の基板がシャッタ3sbを開けて第1
反応室30bへ搬送されて来る。以後第1反応室〜第2
予備室ではこれが繰り返される。
第1反応室30bより搬送される基板が第2予備室30
0に収納された直後、シャッタ350は閉じ、排気口3
20から排気しながら栓310より、第2反応室30d
に使用されていると同じ原料ガスを導入し、第2反応室
と第2予備室とを同じ雰囲気にする。その後シャッタ3
5(lを開け、ローラコンベア36によって基板1は第
2反応室30(iに搬送され、ここで真性層を堆積する
。当然の事ながら、第2反応室の長さは、堆積時間に応
じて第1反応室より長くしである。即ち、基板1が真性
層を堆積している間にシャッタ35(1は数回開閉され
、次々とp型層を堆積、終了した基板が第2予備室から
搬入して来る。真性層を必要な厚さ堆積終了した基板は
シャッタ355Sより第β予備室306に搬入されるの
であるが、この時も第3予備室306は、第2反応室と
同じ雰囲気に制御されており、第2反応室30dには何
ら影響は無く、次の基板上に連続的に真性層を形成し続
けている。基板1が第3予備室306に収納されると同
時にシャッタ356は閉じられ、排気口326から排気
しながら栓316より8 i H4とPH3ガスを導入
し、第3予備室の雰囲気を第3反応室と同様にし、前回
と同様に、シャッタ35fを開け、基板1をローラコン
ベア36によって第3反応室30fに搬送し、n型層の
形成を開始する。
基板1が第2反応室30dに収納されると同時に、シャ
ッタ35fが閉じられ、第3予備室306は、排気口3
21eとガス導入枠316により第2反応室と同じ雰囲
気に調整され、次の基板がシャッタ356を開は第2反
応室3011より第3予備室306へ搬送される。以後
、第2反応室3od〜第3反応室3ofではこれがくり
返される。第3反応室30fにおいて必要厚さn型層を
形成された基板1は、次にシャッタ35gを開け、第4
予備室30gに搬送されるが、第4予備室30gよりP
H3,SiH4ガスが導入され、第3反応室3ofと同
じ雰囲気に調整してあり、シャッタ35gを開けても何
ら第3反応室のグロー放電に影響は与えない。この後第
3反応室へ第3予備室に待機していた次の基板が同じ手
順で搬入される。
第4予備室に収納された基板は、第4予備室を排気口3
2gより排気したのち、排気口32gを閉じ、ガス導入
枠31gより、ムr 、N2等の不活性ガスで大気圧に
置換し、シャッタ3shを開け、取り出される。
以上の繰り返しによって、どの反応室でも効率よく各層
の堆積がくり返され、連続的にp、i。
n型シリコン層を有する光電変換素子が順次形成される
以上のように1本発明によれば、プラズマ反応により順
次異種伝導型非晶シリコン層を形成して光起電力素子を
製造する際に、各反応室のプラズマ放電を断続する事な
く、かつ各反応室は常に効率良く基板上に各層を堆積す
る事が可能となる。
又、各反応室を連続して設ける場合に比して、その間に
予備室を設けることによって異種伝導型不純物による影
響をさらに少なくする事が可能となり、光起電力素子の
特性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は典型的な光起電力素子の構成を示す断面図、第
2図は従来方法を説明するための製造装置の構成を示す
図、第3図は従来方法の発展型製造装置の構成を示す図
、第4図は本発明を説明するための製造装置の構成を示
す図である。 301L 、300.306.30g−−−−・−予備
室、sob 、30(1,3Of・・−・・−反応室、
311L〜31g・・・・・・ガス導入枠、32a〜3
2g・・・・・・排気口、33.34・・・・・・電極
%35a〜ssh・・・・・・シャッタ、36・・・・
・・コンベア、37・・・・・・高周波電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敗 男 ほか1名11
図 4 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. グロー放電法により順次形成される複数の異種伝導形弁
    晶質シリコン層を備える光起電力素子の製造方法であっ
    て、伝導型決定不純物を含むシリコン層を形成するプラ
    ズマ反応室と、前記伝導型決定不純物を含まないシリコ
    ン層を形成するプラズマ反応室との間に予備室を設け、
    この予備室において伝導型決定不純物を含む原料気体を
    前記不純物を含まない原料気体に置換することを特徴と
    する光起電力素子の製造方法。
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