JPS60233817A - 光起電力素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

光起電力素子の製造方法及び製造装置

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JPS60233817A
JPS60233817A JP59089876A JP8987684A JPS60233817A JP S60233817 A JPS60233817 A JP S60233817A JP 59089876 A JP59089876 A JP 59089876A JP 8987684 A JP8987684 A JP 8987684A JP S60233817 A JPS60233817 A JP S60233817A
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gas
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gas chamber
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野澤 正彦
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    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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】 本発明はプラズマCVD法により多室分離炉を用いて製
造する光起電力素子の製造方法及び製造装置に関し、特
に光起電力素子の光電変換効率を大幅に高め得る光起電
力素子の製造方法及び製造装置に関するものである。
プラズマCVD法により、例えば3室分離炉を使用して
光起電力素子を製造する場合には、シャッタによって隔
絶されて連接した3つのガス室に基板を順次収容し、基
板を収容したガス室には所定の半導体薄膜を生成させる
ための極めて純度の高い薄膜生成用ガス(以下生成用ガ
スという)を送給して、対向する放電電極で生成用ガス
を分解させて基板表面に所定の第1層目の薄膜を生成さ
せる。その後ガス室内の生成用ガスを排出させた後、基
板を移動させて隣接のガス室に収容し、このガス室にお
いても前記同様に前記のガスとは成分の異なる生成用ガ
スを送給してグロー放電させることによって基板の第1
層目の薄膜表面に第2層目の薄膜を生成させる。続いて
、このガス室内の生成用ガスを排出させた後、基板を更
に隣接のガス室に移動させて収容し、前記同様に前記ガ
スとは成分の異なる所定の生成用ガスを送給してグロー
放電させることによって基板の第2層目の薄膜表面に第
3層目の薄膜を生成させる。つまり、分離炉にあっては
、夫々のガス室に純度の高い成分の異なる生成用ガスが
単独で送給されるため、成分の異なる生成用ガス同志の
干渉が避けられ、各ガス室内で生成される薄膜の質は生
成用ガスの純度低下による悪影響はない。
しかしながら、ガス室内で生成用カスをグロー放電させ
ると、基板に生成された薄膜と同じ成分からなる残渣が
、夫々の金属製のガス室の内壁面に付着して堆積される
ことになる。また、生成用ガスをグロー放電させて分解
させた場合には、プラスのイオン(以下イオンという)
が発生し、接地されている金属製のガス室内壁面との電
界により、イオンがガス室内壁面に高速度で衝突してガ
ス室の内壁面に付着している残渣を叩たき出し、残渣の
一部の成分をガス室内に浮遊させることになる。つまり
、ガス室内に送給される生成用ガスの湿度は一定値に制
御されているにも拘らず、イオンによって叩たき出され
た残渣の一部の成分が生成用ガスに加って両度が増す結
果となり、薄膜を生成するための生成用ガスの成分比率
が乱されることとなって良質の薄膜を形成できず、光電
変換効率の上昇を妨げる原因となっていることが判明し
た。
本発明は前述した問題に鑑み、プラズマCVD法の分離
炉による光起電力素子の薄膜を生成させるに当り、グロ
ー放電で発生するイオンのガス室の内壁面への衝突を抑
制することによって、ガス室内の生成用ガスの成分比率
を一定値に保持して、良質の薄膜を生成させることによ
り、光電変換効率を高め得る光起電力素子の製造方法及
び製造する装置を提案するものである。
以下図面を参照して本発明の光起電力素子の製造方法及
びその製造装置を詳細に説明する。第1図は光起電力素
子の製造装置を示した概略図であって、1は内部に加熱
装置を設けている予熱室、2はP型半導体層を生成させ
るためのガス室、3はI型半導体層を生成させるための
ガス室、4はN型半導体層を生成させるためのガス室、
5は冷却室であって、これらの各室はいずれもガス放出
が少ない例えばステンレススチールで製作されていて横
並びで一体向に組立てられている。またこれらの予熱室
1、各ガス室2,3.4及び冷却室5は、夫々同一高さ
位置で一側側部に基板搬入口’ ar 2 ar 3 
a、 4 a及び5aを、冷却室5には他側側部に基板
搬出口5a′を開口させている。
夫々の基板搬入口1a乃至5a及び基板搬出口5a′に
は、気密に閉塞でき開閉可能なシャッター1b乃至5b
及び5bを設けていて、夫々のシャッター1b乃至5b
及び5b′の閉塞により各ガス室を個々に隔絶した状態
にすることができる。2C。
3c、4cはガス室2.3.4内に連通させてガス室上
部に設けられたガス送給管であって、ガス送給管2Cは
P型半導体を生成させる生成用ガス(SiH4が午H,
+ B2H6−1−H2)のガス供給源6に、ガス送給
管3Cは■型半導体層を生成させる生成用ガス(SiH
4)のガス供給源7に、ガス送給管4CはN型半導体層
を生成させる生成用ガス(SiH4−1−PH3+ H
2)のガス供給源8に夫々接続されており、図示しない
バルブを制御して各ガス室2,3゜フd 4に生成用ガスを送給するようになっている。−乃至5
dは予熱室1、ガス室2,3.4及び冷却室5内に連通
させてガス室下部に設けられたガス排出管であって、各
ガス排出管1d乃至5dは図示しないバルブを経て図示
しない真空ポンプに接続されており、予熱室1と各ガス
室2,3,4及び冷却室5内を夫々真空状態にできるよ
うになっている。9.9′、10.10’、11.11
’はガス室2,3゜4内の上、下部に位置させて対向し
ガス室内壁面等から電気的に絶縁されて配設されている
放電電極であり、これらの放電電極9,9.10,10
.11.11’は基板搬入口2a、3a、4aの開口部
を妨げない位置に設けられている。
前記予熱室1、ガス室2,3.4及び冷却室5の各室内
には、基板搬入口1a乃至5aの範囲内に、高さを揃え
て図示しない例えばコンベヤからなる基板搬送手段が個
々に設けられている。これらの各基板搬送手段はシャッ
タ1b乃至5b及び5 b’を開いた状態では、基板搬
送手段に載置した基板を隣接のガス室2,3.4及び冷
却室5に搬送できるようになっている。またガス室2,
3゜4内には対向させた放電電極9,9′、10.10
’、11゜11′の夫々の側面と、ガス室2.3.4の
内壁面との間に位置して前記内壁面に沿ったイオン抑制
電極12.12’、12’が内壁面等から電気的に絶縁
されて配設されている。このイオン抑制電極12゜12
 、12“は所定寸法の直径からなるステンレススチー
ル、銅、アルミニウム等の導電体12aを所定ピッチで
渦巻円筒状に巻回したものからなっていて、その軸長寸
法は上側及び下側放電電極9゜9.10.10’、11
 、11“の対向間距離を若干超えた長い寸法で形成さ
れ、前記基板搬送手段が配設されている高さ位置ではイ
オン抑制電極12.12’、12”夫々のピッチを大き
くして、基板搬送手段で搬送13a、13b、13Cは
直流又は高周波電源からなる放電用電源であって、夫々
の正電極は各ガス室2.3.4の上側の放電電極9.1
0.11に接続され、負電極は・下側の放電電極9’、
10’。
11に接続するとともに接地され、各放電電極間の電圧
は夫々の放電用電源13a 、 13b 、13c内に
設けられた図示しない電圧調整部とスイッチとにより、
個々に電圧調整でき個々に課電できるようになっている
。14a 、14b 、14Cはイオン抑制用電源であ
って、夫々の負電極は前記イオン抑制電極12 、12
’、 12”に接続されており、その正電極は夫々接地
されている。これらのイオン抑制用電源14a 、14
b l 14Cは、内蔵している図示しない電圧調整部
により、その出力電圧をo ’3r oボルト程度の範
囲で調整できるようになっており、また図示しないスイ
ッチによりイオン抑制電極12 、12’、 12“を
個々に課電できるようになっていて、これらにより3室
分離炉からなる光起電力素子の製造装置が構成されてい
る。
次にこのように構成した3室分離炉からなる光起電力素
子の製造装置により光起電力素子を製造する方法を説明
する。図示した状態で、先づ、図示しない真空ポンプを
駆動して予熱室1を除いたガス室2,3.4及び冷却室
5を真空状態にする。
その後、シャッタ1bのみを開いて予熱室1内の図示し
ない基板搬送手段上に基板Pを載置してシャッタ1bを
閉じ予熱室1内に設けた図示しない加熱装置により基板
Pを加熱するとともに、予熱室1内を真空状態にする。
続いて、基板Pが所定温度に達した時点でシャッタ2b
を開くとともに予熱室1及びガス室2内の基板搬送手段
を駆動して基板Pをガス室2内に搬送し、シャッタ2b
を閉じる。その後、ガス室2内にガス供給源6からP型
半導体層を生成させるための所定成分比率の生成用ガス
を送給し、また放電電極9,9′間に放電用電源13に
より高電圧を印加するとともに、イオン抑制用電源14
Hによりイオン抑制電極12aに例えば数ボルトの負電
圧を印加する。そのため放電電極9,9′間に印加した
高電圧で、対向した放電電極9,9′間の生成用ガスは
グロー放電して分解し両放電電極9.9′間に位置しそ
いる基板Pの表面にP型半導体層を生成させる。このと
き、ガスが分解された残渣はガス室2の内壁面にも付着
する。一方、グロー放電により発生したイオンNは接地
されて零電圧である金属製のガス室内壁面に向って突進
するが、内壁面の手前に配設されて負電圧が印加されて
いるイオン抑制電極12の電界の影普をうけて、イオン
Nはイオン抑制電極12に引き寄せられて大地に血れ、
ガス室2の内壁面には到達しない。つまり、発生したイ
オンNがガス室2の内壁面に付着している残渣に衝突し
て残渣を叩たき出すことがないため、ガス室2内のガス
の成分比率はガス供給源6がら送給された生成用ガスの
所定の成分比率に保持でき、生成されたpz半導体層は
極めて特性の良いものとなる。そして、基板Pに半導体
層を生成させた後は、放電電極9,9′に対する電圧の
印加を停止してガス室2内の生成用ガスを排出して真空
状態にする。その後、シャッタ3bを開くとともにガス
室2及び3内の図示しない基板搬送手段を駆動して基板
Pをガス室3西に搬送して、シャッタ3bを閉じる。続
いてガス室3内にガス供給源7からI型半導体層を生成
させるための所定成分比率の生成用ガスを送給し、放電
電極10 、10’に筒亀圧ヲEl] 加して前記同様
に生成用ガスをグロー放電させて、基板PのP型半導体
層の表面にIfi半導半導体化成させる。この場合にも
グロー放電によるガス分解で発生したイオンNはイオン
抑制電極12′に引寄せられて、ガス室3の内壁面には
到達せず内壁面に付名している残渣を叩たき出すことが
ない。そのため、このガス室3内においては、送給され
た生成用ガスに残渣から出た成分の一部が混入すること
がなく、特性の極めて良いlq半導体層が生成される。
その後は、10記同械にしてガス室3内を真空にした後
シャッタ4bを開いて、ガス室3門の基板Pをガス室4
内に搬送し、シャッタ4bを閉じてガス供給に8からN
型半導体層を生成させる生成用ガスをガス室4内に送給
して、基板PのI型半導体層の表面にNp半導体層を生
成させる。この場合も、発生したイオンNはガス室4の
内壁面には到達せず、ガスの成分比率に変化を来たさな
いので特性が極めて良いN型半導体層が生成される。こ
のようにしてN型半導体層を生成させた後は、ガス室4
内を真空にしてシャッタ5bを開いて、ガス室4及び冷
却室5内の基板搬送手段を駆動させて、ガス室4内の基
板Pを冷却室5に搬送し、冷却室5内で基板Pを所定温
度にした後、シャッタ5b′を開くとともに冷却室5門
の基板搬送手段を駆動して基板Pを基板搬出口5a′を
通して冷却室5から搬出させる。
これにより、基板Pの表面にはp>、I型、N埜の各半
導体層が順次積層された状態となって光起電力素子が完
成する。そして前記各半導体〜P。
I、Nは隔絶されたガス室内で成分比率が一定した生成
用ガスにより生成されたものであるため、夫々の半導体
層は極めて純度が高く成分も安定したものとなって、完
成した光起電力素子は光電変換効率の極めて高いものと
なる。
なお、本実施例では、1枚の基板Pを予熱室1から冷却
室5までの間を間歇的に搬送させ、且つ各ガス室には成
券の異なる生成用ガスを送給させた光起電力素子を製造
する工程を説明したが、搬送される基板Pの枚数は適宜
である。また生成用ガスの成分についても適宜であって
、それらに何ら限定されるものではない。更にイオン抑
制電極は導電体を渦巻円筒状で形成したが、金網を円筒
状に形成してもよい。この場合、基板搬送位置に対向す
る位置には所定形状の基板挿通口を形成することにより
同様に使用できる。更にまた、本実施例では説明上、1
枚の基板を予熱室からガス室を経て冷却室まで間歇的に
搬送することにより薄膜を順次積層する製造工程を示し
たが、先行の基板に引き続いて新らたな基板を予熱室に
収容し、各室に基板を収容した状態で光起電力素子を連
続的に製造する場合でも同様の効果が得られることは勿
論である。なお、各ガス室を隔絶するシャッタを、ガス
カーテンに代えて区画してもよい。
以上詳述したように、本発明に係る光起電力素子の製造
方法によれば、夫々のガ′ス室内で発生するイオンをイ
オン抑制電極の作用により夫々のガス室の内壁面に衝突
させないように抑制したので、内壁面に付着した分解ガ
スの残渣を叩たき出すことがない。従ってガス室に送給
された生成用ガスの成分比率を変化させることがなく、
基板には成分比率が一定した生成用ガスによる良質で特
性が極めて良い半導体層を生成させ得て、光電変換効率
の高い光起電力素子を製造することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、区画できる複数の金属製ガス室からなる分離炉の前
    記ガス室の夫々に、半導体薄膜を生成させるための生成
    用ガスを送給してグロー放電させ、前記ガス室に基板を
    順次収容して該基板の表面に半導体薄膜を生成させる光
    起電力素子の製造方法において、前記ガス室内の生成用
    ガスのグロー放電により発生したイオンを、ガス室の内
    壁面に対する衝突を抑制して半導体薄膜を生成させる光
    起電力素子の製造方法。 2、区画できて連接されている複数の金属製ガス室から
    なる分離炉と、前記ガス室内に設けられて該ガス室内に
    送給された半導体薄膜を生成型において、前記放電電極
    の放電間隙の側方にグロー放電により発生したイオンが
    前記ガス室の内壁面に対する衝突を抑制するためのイオ
    ン抑制電極を設けた光起電力素子の製造装置。
JP59089876A 1984-05-04 1984-05-04 光起電力素子の製造方法及び製造装置 Expired - Lifetime JPH0715883B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0661760A3 (en) * 1993-12-28 1996-05-15 Canon Kk Method and apparatus for forming deposited layers.
WO2010010956A1 (ja) * 2008-07-25 2010-01-28 株式会社 アルバック 薄膜太陽電池の製造装置および製造方法、ならびに薄膜太陽電池

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JPWO2010010956A1 (ja) * 2008-07-25 2012-01-05 株式会社アルバック 薄膜太陽電池の製造装置および製造方法、ならびに薄膜太陽電池

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