JPS6059729A - 半導体膜の製造方法 - Google Patents

半導体膜の製造方法

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JPS6059729A
JPS6059729A JP58168763A JP16876383A JPS6059729A JP S6059729 A JPS6059729 A JP S6059729A JP 58168763 A JP58168763 A JP 58168763A JP 16876383 A JP16876383 A JP 16876383A JP S6059729 A JPS6059729 A JP S6059729A
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amorphous semiconductor
curved
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Masaru Yamano
山野　大
Yukinori Kuwano
桑野　幸徳
Shoichi Nakano
中野　昭一
Tsugifumi Matsuoka
松岡　継文
Soichi Sakai
総一 酒井
Hiroshi Yagi
八木　啓吏
Nobuhiro Okuda
奥田　信宏
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Sanyo Denki Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は基板の曲面或いは平面を組合−ｔｉミノ一平面
状表面に反応ガスのプラズマ分解により半導体膜を被着
する半導体膜の製造方法に関する。
（ロ）従来技術 反応カスのプラズマ分解により得られる非晶質ンリフン
系の半導体膜が光エネルギを直接電気−Ｌネルキに変換
する光起電力装置、所謂太陽電池や、電子写真複写機の
感光体ドラム等に用いられつつある。就中、光起電力装
置は無尽蔵な太陽光を主たるエネルギ源としているため
に、エネルギ資源の枯渇が問題となる中で脚光を浴びて
いビ）。
太陽は晴天時に約ＩＫＷ／ｍ２のエイ、ルキお地表に与
えており、家庭で斯るエネルギを電気」−ネルキに変換
する光起電力装置を電力５ｔとする場合、家屋の屋ヒ或
いは屋根上に敷設する方法が一般的である。
特開昭５７−６８４５４号公報、或いは実開昭５８−１
１２１．ｉ１号公報に開示きれた太陽電池を備えた屋根
瓦、即し瓦状光起電力装置は斯る家庭用電力源とじで好
適である。
（ハ）発明の目的 本発明の目的は斯る家庭用電力源として好適な太陽電池
を備えた屋根瓦及び感光体ドラムの如き基板の曲面状表
面に均−且つ良質な半導体膜を、被着せしめる製造方法
を提供することにある。
（ニ）発明の構成 反応ガスのプラスマ分解により基板の非才面状表面に゛
ｌ’、導体膜を被着せしめる本発明半導体膜の製造方法
は、上記基板がブラスマ領域外に配置されるとバに、−
ヒ記ブラスマを発生−ｕしめる電極と児、板表面との対
向距離を均一に４へく、該゛電極の１人板対向而が、上
記基板の表面と略同形状に湾曲している構成にある。
（ポ）実施例 以下に於いては本発明製造方法を瓦状光起電力装置の製
造づ〕法に適用した実施例につき説明する。
第１図及び第２図は本発明製造りｊ法に２しり製造され
る光起電力装置を示し、第１図は余）硯図、第２図は第
１図に於けるＡ−Ａ’線…１面図であって、（１）は強
化ガラス・透明セラミ／ラス等の透光性旧つ絶縁性の材
料を瓦状に成型し波状の絶縁表面が付与きれた基板、（
２）（２）・　は上記基板（１）の絶縁表面に一定間隔
を隔てて整列配置された複数の光電変換領域である。上
記光電変換領域（２）く２）　は、例えは基板（１）側
から、酸化スス、酸化インジウムスズ等の透明導電膜（
３）（３ン　−と、その内部に半導、体接合を備えた非
晶質ンリ７−１ン系の非晶質半導体膜（４＞＜４）　と
、該半導体膜（４）＜４　＞・　とオーミック接触する
アルミニウム等の裏面電極膜（５）＜５）　と、が順次
積層されたミクロンオーダの膜状を呈す−る。
各非晶質半導体膜（４）（４）・・は、その内部に例え
は膜面に平行なＰＩＮ接合を形成寸−へく受光面側から
厚み５０〜２５０人程度のＰ型層、４０００〜７０００
人程度の■型（真性）層及び３００〜６００人程度のＮ
型層が順次積層被着され、従って基板（１）及Ｏ−透明
導電膜（３）（３）・・を透過して光入射があると、王
に■型層に於いて自由状態の電子及び正孔が発生し、斯
る電子及び正孔は上記各層が形成するＰＩＮ接合電界に
引かれて各透明導電膜＜３）（３）　・及び裏面電極膜
（５）（５）　に集電され、隣接する光電変換領域（２
＞＜２　）・　の透明導電膜（３）（３）・・と裏面電
極膜（５）（５）・・との重畳により電気的に相加きれ
た電力が取り出さｆ′Ｌる。
第３図乃至第１０図は未発１１ＪＩ製造方法を説明する
ための便部拡犬断面図及び概略的斜視図−Ｃある。
第３図の丁稚では、基板（１〉の周縁部をマスクで覆っ
た状態で複数の光電変換領域（２）（２）・を含む曲面
状絶縁表面全域に、電子ビーム誓Ｊｌにより直接被着さ
れた厚み５００人〜４０００人の酸化インンウムスス及
び酸化スズの積層構造から成る透明導電膜（３）が、レ
ーザビームの如さ」−ネルギヒームの照射により各光電
変換領域（２）（２）　毎に分割される。使用されるレ
ーザは波長１０６μｍ、エネルギ密度７　Ｘ　１０’Ｗ
　／　ｃｍ’、パルス周波数３ＫＨｚのＮｄ　：　ＹＡ
Ｇレーデが適当でＪｉ）つ、対物レンズｆ５０胴、走査
速度５０ｍｍ　／　ｓＬ：ｃによりバターニングされる
。このレーザビ−ニンクにより除去された透明導電膜（
３）の間隔（Ｌｌ）＋：Ｉ約５０μｍに設定される。
斯るレーデバターニングで留意しなｔ−Ｊれはならない
ことは被加工面である透明導電膜（３）との距離が大幅
に変動してはならないことである。即ち、対物レンズに
入射したレーザビームは、該レンズによる収束作用によ
りエネルギ密度及びカロ工幅か制御されるために、上述
の如く被加工面との距離が大幅に変動すると、エネルギ
密度及び加工幅も変動し所望の加工を施すことができな
くなるからである。
従って本発明にあっては、曲面状絶縁表面に直接被着さ
れた透明導電膜（３）を各光電変換領域（２）（２）・
毎に分割せしめる際に、第４図に示酊如く基板（１）を
載置しＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸−）ｉ　１ｉｊｌに移動ぜし
めるＸＹｚステージ（６）の上記Ｘ軸方向と、基板く１
）表面に於ける稜線（７）方向と、を一致せしめ、斯る
Ｘ軸方向に移動する過程に於０て上記レーザビーム（８
）を照射し対物レンズ（９）と被加工面との距離を一定
に保っている。次し）で、一つの隣接間隔部に位置する
透明導電膜（３）の除去が基板（１〉のＸ軸方向の移動
による走査によって終了すると、ＸＹＺステージ（６）
は次に除去ずへき隣接間１％部に位置する透明導電膜（
３）と対物レンズ（９）とが対向すへく基板（１）をＹ
軸方向に移動せしめる。この状態に於いて、上記対物レ
ンズ（９）と被加工面との距離は基板（１）の曲面状絶
縁表面がＹ軸フ〕向に変化しているノーめに先のレーザ
ヒーム照躬時と異なっており、ＸＹＺステージ（６）を
Ｘ軸方向に上昇或いは下降せしめ予め定められた距離に
補■する。補正後、１■１ひＸＹＺスデー′、；（６）
をＸ軸方向に移動セしめ隣接間隔部に位置する不要な透
明導電膜（３〉をレーザビーノ、（９）の照射により除
去する。以後、斯る動作を繰返し行ない透明導電膜（３
）（３）・　を曲面の稜線（７〉と平行にバターニング
する。
透明導電膜（３）（３’）・　のバター−／グ後、非晶
質半導体膜（２）の被着工程に移る。第５１Ａは七ノシ
ラン（ＳｉＨ４）、シンラン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシリコ
ン化合物雰囲気中でグロー放電を励起し、反応ガスをプ
ラズマ分解して基板（１）上に非晶質シリコン（ａ　−
Ｓｉ：　Ｈ）、非晶質シリコンカーバイド（ａ　Ｓ　ｉ
ｘ　Ｃ１−ｘ　：　Ｈ）、非晶質シリコンスス（ａ　−
８ｉＦ　Ｓ　ｎｌ−ｙ　：　Ｈ）等の非晶質シリコン系
の非晶質半導体膜（４）を被着する工程を模式的にぶし
−しいる。シリコン化合物雰囲気中でのグロー放電によ
り非晶質シリコンの薄膜か得られることは例えは特公昭
５３−３７７１８号公報に開示された如く既に知られて
いる。即ち、従来知られたグロー放電による非晶質半導
体膜の形成は、該半導体膜を被７１リ−へきガラス、ス
テンレス等の基板を、相対向しり［，１−放電を励起す
る平行電極間に位置せしめているために、基板かプラズ
マの高速荷電粒子の移動範囲に於いてその移動方向と直
交する結果、斯るプラズマ中の高速荷電粒子が基板（１
）の表面に面突し、透明導電膜（３）（３）　・或いは
形成されつつある非晶質半導体膜（４）の特性が悪化す
る欠点を備えている。しかも、非晶質半導体膜（４）か
被着せしめられる基板（１）の表面は従来平坦てあ−っ
たのに対し、本発明のそれは曲面状表面であり、従って
従来の如く平行平板電極間に曲面状表面を備えた基板（
１）を配置せしめたのでは斯る曲面状表面と対向する一
方の平行平板型、極との対向距離が不揃いとなるために
、被着せしめられる非晶質半導体膜（４）は非均−とな
らざるを得ない。
そこで本発明に用いられる曲面状絶縁表面を備えた基板
（１）は相対向する平行平板電極間に配置サレるのでは
なく、斯る平行平板電極の外で且−っ電極の対向面に対
し基板く１〉の被着表面を実質的に垂直方向に配置せし
めると共に、該基板（１）を図中矢印で示す如き表面の
曲面一方向に対し−Ｃ垂直方向、即ら稜線（７〉づ５向
に移動さぜなからり１・晶質半導体膜（４）を形成せし
めている。即し、第５図の実施例にあっては、上記平行
平板電極はアース電極（１０）（１０）と、高周波電源
（１１〉に連なるｊｌ：Ｊ周波電極（１２）（１２）と
を交互に相対向（しめたマルナ′、Ｔ極構造を構成し、
それ等を極（１０）（１２）（１０）・・の並設Ｊ５向
に基板（１）を移動上しめ工いる。
しかし、上記マルチ電極構造に関し、基本的には互いに
対向する一つのアース’１ｌｌＵ４ｆｆｉ（１０）と、
一つの高周波電極（１２）との間に於いてグロー放電が
励起きれ両電極間にプラズマが発生し、反応カスを分解
して得られた例えばシリコン原子が該両電極の外に近接
配置された基板（１）の曲面状表面にイ」着することに
よって、序々に非晶質半導体膜（４）が形成されるので
、必ずしもマルチ電極構造を採用する必要はない。
この様に基板（１）を、互いに相対向するアース電極（
１０）（１０）（１’Ｏ）と、高周波電極（１２ン（１
２）の外に配置することによって、基板（１）の被着表
面はプラズマ中での高速荷電粒子の移動領域から外れ、
断る荷電粒子の衝突が大幅に軽減される結果、非晶質半
導体膜（４）へのダメージが低減され、次いで非晶質半
導体膜（４）の形成（被着）工程を、基板（１）をその
表面の曲面方向く電極の並設方向）に移動する過程に施
すことによって、第６図の示Ａ如く均一性の高い非晶質
半導体膜（４）が得られる。
しかも、非晶質半導体膜形成時に於ける高速前？［粒子
によるダメージを低減ずへく抑λられていた高周波出力
を、高めることができ膜の成員速度を上ゲ、せしめるこ
とも可能となる。
更に、上記基板（１）と対向する各アース電極（１０）
（１０）及び高周波電極＜１２＞（１２）の対向面（１
０ａ）（１２ａ＞　は基板く１）表面の曲面と平行に対
向１′へく同形状の曲面を呈し−Ｃいる。庭っＣ１同形
状の曲面を各電極（１０＞（１２＞　の対向面（１０ａ
）（１２ａ＞　に付与することにより、該スｊ向１１’
＋１（１０ａ）（１２ａン・　・よ基板（１）表面との
対向距離は等しくなる結果、均一な非晶質半導体膜（４
）の形成を、基板ぐ１）か停止した状態でも行なう、−
とがＣきるが、より均一な非晶質半導体膜（４）　イー
＜’ｒｒようとした場合、やはり図中矢印で示す如くぶ
：板（１）玄アース電極（１０）（１，０）及び高周波
電極（１２）（１２）の１ＬｊＩ：’＋ツノ向、（基板
（１）の稜線１向〉への移動過２．ｔ、１中に実行した
方が好ましい。
一ノｊ、各電極間（１０）（１２）・　間に反応カフＳ
ビー吐出供給するガス供給体（１３）は多数のｕ、ｌ出
孔（１４）（１４）　・が芽たれたガス吐出面（１５）
を、“ノ′−ス電イφ１（１０）（１０）及び高周波電
イφス（１２）＜１２）を挾／しでノ１ζ抜（１）の曲
面状表面と対向ずべく配Ｉ？：　Ｌ、１υｉるガス吐出
面（１５）と曲面状表面との対向距離を等しくすへくガ
ス吐出面（１５）も基板く１）表面と同形状の曲面状を
呈している。吐出せしめられる反応ガスは形成すべき非
晶質半導体により異なるが、例えば非晶質シリコンの場
合、モ、ノシラン（ＳｉＨ４）及びよたはンシラン（Ｓ
ｉ２Ｈ６）をヘースに、Ｐ　型決定不純物を含むジボラ
ン（Ｂ２Ｈ６）、若しくはＮ８！１決定不純物を含むボ
スクイン（ＰＨ３＞が適宜流力Ｌ；される。尚、斯るガ
ス供給体（１３）に代って基板（１）をもう一枚装置ず
れは同時に２枚の基板（１）（１）に対し非晶質半導体
膜（４）の形成か丈イｊさＪしピ」。
以下にＰＩＮ接合型非晶質ンリ１ンを形成する場合の基
本的反応条件を記す。
０基板温度　２５０〜３００℃ Ｏ高周波電源　１３．５６ＭＨ２ Ｏ高周波出力　１００Ｗ Ｏ反応ガス　（組成比） Ｐ型層　Ｂ２　Ｈ６／　Ｓ　ｉＩ（＋　＝　０．１％工
　型ぐノント　−フ′）Ｊ習　ＳｉＨ，＝ＩＱＯ％Ｎ型
層　Ｐ　Ｈ３／　Ｓ　１Ｈ４＝　１％０ガス圧　０．３
−　Ｉ　Ｔｏｒｒ Ｏガス流量　１０〜４０ｃｃ／　ｍ　ｉｔこの様にして
基板（１）の曲面状表面に均一に被着形成された非晶質
シリコンのρ１１き非晶質半導体膜（４）は第４図に示
したようにＸＹＺスデー・／（６）に載置され、第７図
の工程でその隣接間隔部がレーザビーム（８）の照射に
より除去されて各光電変換領域（２）（２）・・・毎に
分離形成されると共に、該除去された非晶質半導体膜（
４）（４）・に覆われていた透明導電膜（３）（３）・
の一部がレーザビーム（８）の走査方向全長に旦っＣ露
出けしめられる。使用されるレーザは波長１．０６ｕｒ
ｎ、二１−ネルキ密度５　Ｘ　１０７Ｗ　／　ｃｍ　２
、パルス族ｌ！／、ａ　３ＫＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザ
であり、除去された非晶質−１′導体膜（４）・・・の
間隔（Ｂ２）は約２００ツノｍに設定される。
斯るレーザビーム（８ンの走査方向（、Ｌ透ｌ１１１導
′販１模（３）（３）　のそれと同様に、対物レンス（
９）と被加工面との距離を一定に保っへ＜ｘｙｚメ７−
−ン（６）のＸ軸と一致した基板〈１）の曲面状表面に
於（”Ｊる稜線（７）方向であり、−］−記ＸＹＺメナ
ーシ（６）のＸ軸方向の移動により５　Ｑ　ｎｕｎ　／
　ｓ　ｅ　ｃの速度で上記レーザビーム（８）は走査さ
れる。−っの隣接間隔部のレーザビーム（８）の走査が
終了すると、ＸＹＺステージく６）をＹ軸−）５向に移
動せしめ０次に除去すべき非晶質半導体膜（４〉　と対
物レンス（９）とを対向させ、然る後両者の対向距離・
り予め定められた一定値に補正すべくＸ軸方向に移動せ
しめる。そして再びＸ軸方向の移動によりレーザビーム
（８）を走査する動作を繰返し実利し、非晶質半導体膜
（４）（４）・を透明４電膜（３Ｂ３　）・・の一部を
露出せしめた状態で基板（１）表面の稜線（７）と平行
にバターニングする。
第８図の工程では、裏面電極膜（５）か非晶質゛１′導
体膜（４＞＜４）・・及び透明導電膜（３ン（３）　・
の露出部＜３ａ　＞＜３ａ　＞　の表面を含んで全光１
変換領域（２ン（２）・・に跨って連続Ωつに被！ｉゼ
しめられる。
斯る裏面電極膜（５）の隣接間隔部は、続く第９図の工
程で、一つの光電変換領域（２）（２）　から延在した
裏面電極膜（５）（５）の延長部（５ａ）（５ａ）・　
が隣接せる光電変換領域（２）（２）　の透明導電膜（
３）（３）・　の露出部（３ａ）（３ａ）　・と結合す
へくレーザビーム〈８）の照射により除去され、その間
隔（Ｌ３）は５０μｍに設定される。使用されるレーザ
は透明導電膜（３’　）（３）、非晶質半導体膜（４）
（４）　と同様波長１．０６．ｕｍのＮｄ：ＹＡＧレー
ザであり、ＸＹＺステージ（６）のＸ！由−Ｊｊ向の移
動により５０ｍｍ　／　ｓｅｃの速度で走査される。
Ｘ軸方向の走査後の動作、即ち対物レンス（９）と被加
工面との対向距離の補正等については先のレーザバター
ニング〈除去）工程と同しにつき説明を割愛する。
レーザビーム（８）の照射による除去に際し、留意ゆ゛
かきは除去せんとする膜部分の士に他の膜が存在してお
れば、それに損傷を与えないことである。非晶質シリコ
ン系の非晶質半導体膜（４）のレーザビーム（８）の加
工しきい値密度は、約４×１０’Ｗ／ｃ＋ｎ２と透明導
電膜（３）の７×１０７Ｗ／ｃｍ２より小さいために、
非晶質半導体膜（４）の除去工程に於いてレーザビーム
（８）が透明導電膜（３）を直撃したとしても損傷を与
えない。
然し乍ら、裏面Ｘ極膜（５）を形成可能な飼料、即し非
晶質半導体膜〈４）とオーミック接触する金属は加工し
きい値エネルギ密度が透明導電膜（３）のそれより高い
のが一般的である。例えはアルミニウムにあっては、該
アルミニウムはレーザビームの吸収率が低く、熱伝導が
優れているためにレーザビームの照射熱が散逸する結果
、膜１ｖにも左右されるが５０００人に於いて約８　Ｘ
　１ｏ７Ｗ　／　ｃｍ　２と透明導電膜（３）のそれに
比して僅かながら高い伯を示す。
そこで本発明にあっては裏面電極膜（５）２アルミニウ
ム単体で構成するのではなく、照ロ、Ｉ熱の散逸を少な
くすべくアルミニウムの膜厚を約数１００人と肉薄にす
ると共に、厚み５０００人程度０吸収率の高い材料、例
えばチタン或いはチタン銀合金を表面に積層することに
よって加工しきい値工；トルギ畜度を２　Ｘ　ｌＯ’Ｗ
／　ｃｍ２と低減せしめでいる。また裏面電極膜（５）
を上記チタン或いはチタン銀合金単独で構成しても良い
。
尚、感光体ドラム表面に上述の如きＳｉＨ４等の反応ガ
スのプラズマ分解により非晶質シリコン系の非晶質半導
体膜を被着する場合、上記２１ｑ光体ドラムを回転移動
せしめなからイｊなえは良質、且つ均一な静電潜像を形
成する非晶質半導体１１！４から成る感光層が得られる
。
（へ）　発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、プラズマを発生
セしめる電極の基板対向面を、−」二記基板の非モ面状
表面と略同形状に湾曲ｕ°Ｌめたので、上記電極と基板
表面との対向距離が等しくなる結果、基板の曲面状表面
に均一に半導体膜を形成することができる。しかも、上
記基板はプラズマ領域外に配置されるので、上記曲面状
表面は１テ１】連荷電粒子の移動領域から外れ、被着面
へのダ２１−〉を低減せしめ゛ることかでき、上記均一
にノ［構成された半導体膜の膜質を向上せしめることが
°Ｃきる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示し、第１図は本発明製造方法に
より製造される光起電力装置の斜視図、第２図は第１図
に於けるＡ　Ａ“線断面図、第３図、第６図、及び第７
図乃至第９１久（ｊ製造工程を順次説明するための要部
拡大断面図、第４図はし一ザバターニング（除去）工程
の概略的斜視図、第５図は非晶質半導体の被着（形成）
工程の実施例と示す概略的斜視図である。 （１）・・基板、（２）・・・光電変換領域、（４）・
非晶質半導体膜、（６）・・・ＸＹＺステージ、（８）
・・・レーザビーム、（１０）・・・アース電極、（１
２）・　高周波Ｉ電極。 第１図 ワ 第２図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１〉反応カスのプラズマ分解により基板の非平面状表
    面に半導体膜を被着せしめる半導体膜の製造−ＪＪ法で
    あって、上記基板はプラズマ領域外に配置されると共に
    、上記プラズマを発生上しめる電極と基板表Ｍｊとのヌ
    ・ｊ同距離を均一にすへく、該電極の基板対向面が、上
    記基板の表面と略同形状に湾曲していることを特徴とし
    た半導体膜の製造方法。（２）上記プラズマ領域外に配
    置される基板表面への゛１゛重体説の被着は基板の移動
    状態に於い−Ｃ施されることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の半導体膜のｌＢｌ！遣方法。
JP58168763A 1983-07-29 1983-09-12 半導体膜の製造方法 Pending JPS6059729A (ja)

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FR8412006A FR2550007A1 (en) 1983-07-29 1984-07-27 Method for producing a semiconducting film and photovoltaic device obtained by the method
US06/899,789 US4670293A (en) 1983-07-29 1986-08-22 Method of making semiconductor film

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55115376A (en) * 1979-02-26 1980-09-05 Shunpei Yamazaki Semiconductor device and manufacturing thereof
JPS5671930A (en) * 1979-11-19 1981-06-15 Canon Inc Film formation

Patent Citations (2)

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