JPS60175413A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPS60175413A
JPS60175413A JP59031124A JP3112484A JPS60175413A JP S60175413 A JPS60175413 A JP S60175413A JP 59031124 A JP59031124 A JP 59031124A JP 3112484 A JP3112484 A JP 3112484A JP S60175413 A JPS60175413 A JP S60175413A
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JP
Japan
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electrode
thin film
high frequency
substrate
plasma cvd
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Pending
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JP59031124A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Minamino
南野 康幸
Yoshiteru Nitsuta
新田 佳照
Masahiko Sugiyama
雅彦 杉山
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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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、プラズマCVD装置に関する。
太陽電池、電子写真感光体、薄膜トランジスタ等の材料
として注目されている非晶質半導体薄膜はシラン化合物
、四フッ化硅素等の反応ガスをグロー放電分解し、該反
応ガスの成分の少なくとも一つを基板上に得られる。
上述の様にグロー放電分解して非晶質半導体薄膜を生成
する場合、良好な膜質を有する薄膜を如何に早く生成す
るかが重大な課題薔こなってくる。
例えば、非晶質シリコン太陽電池において、生成速度を
向上させるには反応ガスの流量速度を上げたり、高周波
電源の出力を増幅させるなどが知られているが、良好な
膜質を有する非晶質シリコン薄膜を得るには様々な制限
があり、最適条件で薄膜を生成することは困難であった
第1図は、従来のプラズマCVD装置の基本構造図であ
る。
1は気密保持可能な反−室であり、排気バルブ2を介し
て反応室1内部は真空排気される。3は反応ガスボンベ
に接続されている反応ガスバルブであり、生成される非
晶質半導体薄膜によって任意の反応ガスが反応室1内部
に供給される。4は高周波電源R−Fと接続する高周波
電極であり、プラズマCVD装置によって、該電極4の
表面に多数の小孔が設けられ、前記反応ガスが噴出され
る導入口9を兼ね備えている。5は高周波電極4と対向
するアース電極であり、該アース電極5表面には、薄膜
が生成される基板8を保持するサセプタ7が設けられて
おり、該基板8を加熱する加熱装置6は該アース電極5
に一体形成又は周辺部に配置される。
上述の装置に$いて、基板8をアース電極5上のサセプ
タ7に保持し、加熱装置6によって基板8をA50〜4
00℃程度まで上昇させ、反応室1内部を排気バルブ2
を介して真空排気を施す。次に反応ガスバルブ3を開放
し、流量速度20〜1000(3c /=で反応室1内
部に反応ガスを供給しながら、排気バルブ2を調節し反
応室1内を一部ガス圧0.1〜2.0 To、rrに保
つ。反応ガスは例えばP−ニーN型非晶質シリコンを有
する太陽電池の場合、P型部晶質シリコン薄膜生成では
、シランガス(8iH+)、ジボランガス(BllH6
)、水素(H2)が、■型非晶質シリコン薄膜生成では
、シランガス、水素が、N型非晶質シリコン薄膜生成で
はシランガス、フォスフインガス(PHa)、水素が所
定の混合比で用いられる。
高周波電極4に周波数13.56 MHzの電圧が高周
波電源R−Fから印加され、高周波電極4とアース電極
5間にグロー放電が発生し、反応ガスをプラズマ化させ
、反応ガスの組成分の少なくとも一つを基板8上に非晶
質半導体薄膜として生成するものである。
本発明者等は、第1図で示す従来のプラズマCVD装置
を用いて、高周波電源R−Fの出力を変化させ、前記P
−ニーN型非晶質シリコン薄膜を生成し、その時の生成
速度を測定した。その結果を第2図に示す。
第2図において、横軸は高周波電源R−Fの出力の変化
量、縦軸は非晶質シリコン薄膜の生成速度を示す。尚、
薄膜生成条件は下記の表1の様に設定した。
第2図でわかる様に、非晶質シリコン薄膜の生成速度は
、高周波電源i1.Fと正の相関関係がある。
しかしながら、高周波1a源R−Fの出力を40 W以
上に増幅すると、基板8上1こ生成した薄膜の膜質は極
めて悪化し剥離現象を生じてしまう。良質の薄膜を得る
には高周波電源R−Fの出力が4()Wが上限であり、
生成速度はおよそ3.0人/Se(’!である。
非晶質シリコン薄膜の膜厚が約1μm必要な太陽電池で
は、薄膜を生成するのに60分程度も要し、生産効率が
極めて悪く不経済であった。
さらに、アース電極5上の基板8全体に渡り均一な膜厚
を有する非晶質シリコン薄膜を生成するのは困難であっ
た。
第3図は、高周波電源R−Fが40Wの場合、基板8に
生成された膜厚の分布を示す。
第3図において、横軸は、該アース電極5の表面と同形
状・同寸法を有する基板8の中心部から端部までの距離
、縦軸は該基板8−ヒの距離に対する生成薄膜の膜厚を
示す。
この結果、基板8の中心点では8000人の膜厚の非晶
質シリコン薄膜が基板8の端部では5000 Aの膜厚
となる。従って、太陽電池の特性上、P層・N層で充分
な拡散電位が得られず、1層では光の吸収量が減少し、
正孔及び電子の発生が低下するので光電変換効率が著し
く低下する。この為に生成薄膜の特性にばらつきが生じ
、延いては生産歩留りが低下する。
本発明の目的は、上述のかかる欠点を解消することにあ
り、膜質が良好な非晶質半導体薄膜の生成速度を向上さ
せ、且つ、基板全体に渡り、均一な膜厚を有する薄膜を
生成し得るプラズマCVD装置を提供することにある。
以下、本発明のプラズマCVD装置を図面に基づいて詳
説する。
第4図は、本発明のプラズマCVD装置の基本的構造図
を示す。尚、第1図と同一部分は同一記号を付す。
1は気密保持可能な反応室である。2は反応室1内部の
空気又は反応ガスはロータリーポンプ(図示せず。)と
接続する排気バルブ2を介して、排除される。3は反応
ガスバルブであり、生成する非晶質半導体薄膜によって
供給される反応ガスが異なる。4は高周波電極であり、
高周波電源R・Fに接続され、該電極4表面には多数の
小孔が設けられ反応ガスバルブ3を介して反応ガスが反
応室1内部膓こ供給される導入口9を兼ね備えている。
5は高周波電極4と平行に対向し、接地されたアース電
極であり、アース電極5上には、被薄生成体である基板
8を保持するサセプタ7が設けられており、アース電極
5の周辺部又は一体化して該基板8を加熱する加熱装置
6が配設される。
10は、高周波電極4の少なくとも側部を覆う導電材例
えばステンレス−スチールの薄板であり、薄板10はア
ース電極5と同様接地されている。
11は薄板10を加温するマイクヒーターなどの加温装
置であり、加温装置11は薄板1oの外周部に巻着等の
手段で一体化され、反応室1内でグロー放電分解中は薄
板10を常に150℃程に加温する。
次に、上述の本発明の装置において非晶質半導体薄膜生
成の操作は従来技術の装置とほぼ同一であるため詳細な
説明を省く。
所定の反応ガスが一定のガス圧0.1〜2.0 TOr
rに保たれた反応室1%〔おいて、アース電極5上のサ
セプタ7で保持された基板8が150〜400℃に加熱
された後高周波電極4とアース電極5との間に高周波電
源R−Fから電圧が印加される。これにより高周波電極
4・アース電極5間にグロー放電が発生し反応ガスがプ
ラズマ化し、基板8上に非晶質半導体薄膜が生成される
高周波電源R−Fの電圧の印加により発生するグロー放
電は高周波電極4・アース電極5間のみならず、高周波
電極4と該薄板1oとの間にも起る。
このために、薄板10にも薄膜の付着が行われるが薄板
10を加温装置11で常に150 ℃前後1こ加温して
いるために薄板10Iこ付着する薄膜の膜質が良好なも
のとなり剥離し、反応室1内部の塵埃の原因になること
はない。
高周波電極4とアース電極5との間隔薔こ比べ、高周波
電極4と薄板lOとの隙間lは極小のため、高周波電極
4と薄板10間には比較的強いグロー放電が起り、これ
により高周波電極4の周辺部付近で反応ガスのプラズマ
化が向上し、アース電極5上の基板8の周辺部付近の薄
膜生成速度が増すことになる。この高周波電極4と薄板
10との隙間lによって容易に該基板8の周辺部付近の
生成速度を制御することが可能となる。アース電極5上
の基板8全体に渡って均一な薄膜を得るためには該隙間
lは0.5〜5.Q wwが好ましい。該隙間lが0.
5n未満にすると薄板10に付着する薄膜のため高周波
電極4と薄板10とが短絡を起す恐れがあり、該隙間l
が5.Q Ijlを越えると高周波電極4と薄板10で
発生するグロー放電が及ぼす反応ガスのプラズマ化が弱
まり、基板8上の周辺部の薄膜の薄さが解消できず、基
板8の有効面積が小さくなる。
尚、高周波電極4の表面をのぞ(周囲全体から薄板10
で覆えば、高周波電極4と薄板10との間にグロー放電
が起っても、反応ガスが該隙間lに深く入り込むことが
ないために、高周波電極4の裏面部分の薄板10に薄膜
が生成しないので好都合である。
アース電極5上の基板8の非晶質半導体薄膜の生成速度
は、上述したよう嘗こ高周波電源R−Fの出力と正の相
関関係がある。しかし、高周波電源R−Fの出力を一定
以上に増幅すると、生成速度は向上するが、生成された
薄膜の膜質は極めて悪化し、基板8に付着力の弱い薄膜
となってしまうっこれは高周波電源R−Fの出力の増幅
にともない高周波電極4にかかる電圧が増大し、グロー
放電によってプラズマ化した反応ガスの反応種が多大な
ダメージを受け基板8上に生成される為と考えられる。
しかしながら、上述した本発明の装置によれば高周波電
極4にかかる電圧は、該電極4を覆う薄板10′の影響
を受けるため、極めて低いものである。即ち、高周波電
源R−Fの出力を従来装置で上限であった出力以上に増
幅してもプラズマ化した該反応種に与えるダメージを低
減でき、高周波電極R−Fの出力増幅にともない非晶質
半導体薄膜の生成速度が極めて向上する。
本発明者等は、従来の装置及び本発明の装置で太陽電池
に用いるP−■−N型非型置晶質シリコン薄膜なる高周
波電源R−Fの出方で生成し、その生成速度、高周波電
極4にかかる電圧を測定した。
尚、異なる高周波電源R−Fの出力は40W及び70 
Vであり、40 Wは従来の装置で良好な膜質を有する
薄膜を生成する上限の出方であり、 70Wは本発明の
装置で良好な膜質を有する薄膜を生成する上限の出力で
ある。また生成条件は表1に準拠し、本発明の装置の高
周波電極4と薄板1oとの隙間lを21111に設定し
た。
その結果を表2に示す。
表2 表2でわかる様に、生成薄膜の膜質を良好に保ち、生成
速度を向上させるには、従来の装置において、3−OA
/seaが上限であったのに対し、本発明の装置では5
.o’h/secまで上限を向上させることができた。
これにより、従来非晶質シリコン薄膜の生成時間が約6
0分を要していたのに対して、本発明の装置においては
およそ40分程度に短縮できる。
しかも、高周波電極4にかかる電圧も、本発明の装置は
極めて低く抑えることができ、基板8上に生成される非
晶質シリコン薄膜の膜質は非常に良好なものが得られる
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、高周
波電極4の表面を種々の形状に変更することがoJ能で
あり、高周波電極とアース電極が対向し合う容量結合型
プラズマCVD装置すべてに用いても114わない。
かくして、本発明のプラグ7 CV’D装置によれば、
最適生成条件で非晶質半導体薄膜を生成することが極め
て困難なグロー放電分解で、高周波電極の少なくとも側
部を薄板で覆うことにより、非晶質半導体薄膜の生成で
最大の課題である生成速度を飛躍的に向上でき、且つ基
板上に生成された該薄膜の膜厚が向上でき、且つ基板上
に生成された該薄膜の膜厚が全体に渡り均一化し、特性
が良好となるプラズマCVD装置である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプラズマCVD装置の基本構造図であり
、第2図は従来のプラズマCVD装置を用いて生成した
非晶質シリコン薄膜において、高周波rri源の出力と
生成速度の関係を示す図であり、第3図は、従来のプラ
ズマCVD装置を用いて生成した非晶質シリコン薄膜に
おいて、基板の距離と薄膜の膜厚の分布の関係を示す図
である。 第4図は本発明のプラズマCVD装置の基本的構造図で
ある。 出願人京セラ株式会社 5 第2図 〇 二2() 4o と邊フ (Wン 21¥υ図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 所定の反応ガスを含んだ真空雰囲気の反応室1こ互いに
    対向し合う平面平板状の高周波電極とアース電極を有し
    、両電極間に高周波電圧を印加してグロー放電を発生さ
    せ、アース電極に保持された基板上に前記反応ガスの成
    分の少なくとも一つを非晶質半導体薄膜として生成する
    プラズマCVD装置において、前記高周波電極の少なく
    とも側部を接地された導電材の薄板で覆ったことを特徴
    とするプラズマCVD装置。
JP59031124A 1984-02-20 1984-02-20 プラズマcvd装置 Pending JPS60175413A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0379217U (ja) * 1989-12-04 1991-08-13
JP2015211094A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 京セラ株式会社 太陽電池素子の製造方法

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