JPS61153277A - 微結晶シリコン薄膜の製造方法 - Google Patents
微結晶シリコン薄膜の製造方法Info
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- JPS61153277A JPS61153277A JP59281235A JP28123584A JPS61153277A JP S61153277 A JPS61153277 A JP S61153277A JP 59281235 A JP59281235 A JP 59281235A JP 28123584 A JP28123584 A JP 28123584A JP S61153277 A JPS61153277 A JP S61153277A
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- hydrogen atoms
- gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、太陽電池の構成材料に使用される微結晶シ
リコン薄膜の製造方法に関するものである。
リコン薄膜の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕。
従来、太陽電池を構成する材料に使用されている微結晶
シリコン薄膜の製造方法として、例えば特公昭５７−６
７０２０号公報に示されているように、グロー放電で作
られたプラズマ中に原料ガスであるモノシランガスを尋
人し、このモノシランガスを分解してから加熱した基板
上に微結晶シリコン薄膜を堆積させるプラズマＣＶＤ法
があったＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記のプラズマＣＶＤ法においては、基板お
よび堆積した微結晶シリコン薄膜がプラズマにさらされ
ているため、プラズマ中のイオン種により基板あるいは
堆積した微結晶シリコン薄膜が損傷をうけるので格子ひ
ずみが大きくなり、結晶粒径の小さい微結晶薄膜しか得
られないという問題点があった。
シリコン薄膜の製造方法として、例えば特公昭５７−６
７０２０号公報に示されているように、グロー放電で作
られたプラズマ中に原料ガスであるモノシランガスを尋
人し、このモノシランガスを分解してから加熱した基板
上に微結晶シリコン薄膜を堆積させるプラズマＣＶＤ法
があったＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記のプラズマＣＶＤ法においては、基板お
よび堆積した微結晶シリコン薄膜がプラズマにさらされ
ているため、プラズマ中のイオン種により基板あるいは
堆積した微結晶シリコン薄膜が損傷をうけるので格子ひ
ずみが大きくなり、結晶粒径の小さい微結晶薄膜しか得
られないという問題点があった。
このような問題点を解決するため、基板付近に接地した
、あるいはバイアスを印加した網目状の第３電極を設置
し、イオン種を制御することによリ、格子ひずみが小さ
く、かつ結晶粒径の大きい良質の微結晶シリコン薄膜を
得る方法もあるが、上記の第３電極の影響により膜成長
速度が着しく低下するという問題点があった。
、あるいはバイアスを印加した網目状の第３電極を設置
し、イオン種を制御することによリ、格子ひずみが小さ
く、かつ結晶粒径の大きい良質の微結晶シリコン薄膜を
得る方法もあるが、上記の第３電極の影響により膜成長
速度が着しく低下するという問題点があった。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、格子ひずみがなく、結晶粒径の大きい良質の微結晶
シリコン薄膜を高い堆積°速度で得ることができるよう
Ｋした微結晶シリコン薄膜の製造方法を得ることを目的
とする。
で、格子ひずみがなく、結晶粒径の大きい良質の微結晶
シリコン薄膜を高い堆積°速度で得ることができるよう
Ｋした微結晶シリコン薄膜の製造方法を得ることを目的
とする。
この発明にかかる微結晶シリコン薄膜の製造方法は、水
素ガスを放電または化学反応の手段により水素原子に変
換させ、次いで、水素原子発生時に混入した不純物を除
去してから高真空の反応容器内へ導入し、一方、微結晶
シリコン薄膜の原料となる原料ガスを反応容器内へ導入
し、次いで、水素原子と原料ガスとを反応させて原料ガ
スを分解して分解生成物を発生させ、この分解生成物を
反応容器内で加熱された基板に堆積して微結晶シリコン
薄膜を形成するものである。
素ガスを放電または化学反応の手段により水素原子に変
換させ、次いで、水素原子発生時に混入した不純物を除
去してから高真空の反応容器内へ導入し、一方、微結晶
シリコン薄膜の原料となる原料ガスを反応容器内へ導入
し、次いで、水素原子と原料ガスとを反応させて原料ガ
スを分解して分解生成物を発生させ、この分解生成物を
反応容器内で加熱された基板に堆積して微結晶シリコン
薄膜を形成するものである。
この発明においては、不純物が除去された水素原子が高
真空中で原料ガスと反応して原料ガスを分解し、この分
解によって発生した分解生成物が基板に堆積する。
真空中で原料ガスと反応して原料ガスを分解し、この分
解によって発生した分解生成物が基板に堆積する。
第１図はこの発明の微結晶シリコン薄膜の製造方法を実
施するための装置の概略構成図であり、１は水素ガス導
入口、２は前記水素ガス導入口１から導入された水系ガ
スを水素原子に変換する水素原子発生装置、３は前記水
素ガスを水素原子発生装置２で水素原子に変換するとき
に混入した不純物を除去する不純物除去装置、４は微結
晶シリコン薄膜の原料となる原料ガス導入口、５は前記
水素原子と原料ガスとを反応させて分解することにより
分解生成物を発生させる反応容器、６は前記分解生成物
を堆積させる基板、７は前記基板６を加熱させるヒータ
、８は前記不純物除去装置３、反応容器５の中に残溜す
るガスを除去する高真空排気装置、９は前記分解生成物
が基板６に堆積された後の廃ガスを排気する大容量排気
装置、１０゜１１はパルプである。
施するための装置の概略構成図であり、１は水素ガス導
入口、２は前記水素ガス導入口１から導入された水系ガ
スを水素原子に変換する水素原子発生装置、３は前記水
素ガスを水素原子発生装置２で水素原子に変換するとき
に混入した不純物を除去する不純物除去装置、４は微結
晶シリコン薄膜の原料となる原料ガス導入口、５は前記
水素原子と原料ガスとを反応させて分解することにより
分解生成物を発生させる反応容器、６は前記分解生成物
を堆積させる基板、７は前記基板６を加熱させるヒータ
、８は前記不純物除去装置３、反応容器５の中に残溜す
るガスを除去する高真空排気装置、９は前記分解生成物
が基板６に堆積された後の廃ガスを排気する大容量排気
装置、１０゜１１はパルプである。
次に、動作について説明する。
水素原子発生装置２は、水素ガス導入口１からの水素ガ
スを用いて電気的に中性、から化学反応性の高い水素原
子を高濃度に発生させる。次いで、この水素原子は不純
物除去装置３において水素原子の発生時に混入する不純
物が除去される。反応容器５は水素原子と原料ガス導入
口４からの原料ガスとを反応させて分解し、分解生成物
をヒータ７で加熱した基板６上に堆積させる。なお、高
真空排気装置８は当初反応容器５内の残留ガスを排除す
る。また、大容量排気装置９は反応により生成された廃
ガスを除去する。
スを用いて電気的に中性、から化学反応性の高い水素原
子を高濃度に発生させる。次いで、この水素原子は不純
物除去装置３において水素原子の発生時に混入する不純
物が除去される。反応容器５は水素原子と原料ガス導入
口４からの原料ガスとを反応させて分解し、分解生成物
をヒータ７で加熱した基板６上に堆積させる。なお、高
真空排気装置８は当初反応容器５内の残留ガスを排除す
る。また、大容量排気装置９は反応により生成された廃
ガスを除去する。
＃！２図はこの発明の他の実施例を説明するための装置
の概略構成図で、水素ガス導入口１からは純水素ガスあ
るいはアルゴン、ネオンまたはヘリウムで希釈された水
素ガスを注入する。２１は２゜４５ＧＨｚのマイクロ波
を発生するマイク−波電源、２２は共振器で、水Ｘ原子
発生管２３内にマイクロ波放電を発生させ、このマイク
ロ波放電により水素ガスを水素原子に変換する。３１は
水素ガスを水素原子に変換するときに混入する不純物を
除去する液体窒素トラップ、原料ガス導入口４はシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガスあるいはこれらの
フッ素置換シラン系ガスの純ガス、またはこれらの混合
ガスを導入する。なお、水素原子発生装置２としてマイ
クロ波電源２１の代りに１３．５６ＭＨＩのラジオ波を
発生するラジオ波電源を使用することもできる。その他
、第１図と同一符号は同一部分を示す。
の概略構成図で、水素ガス導入口１からは純水素ガスあ
るいはアルゴン、ネオンまたはヘリウムで希釈された水
素ガスを注入する。２１は２゜４５ＧＨｚのマイクロ波
を発生するマイク−波電源、２２は共振器で、水Ｘ原子
発生管２３内にマイクロ波放電を発生させ、このマイク
ロ波放電により水素ガスを水素原子に変換する。３１は
水素ガスを水素原子に変換するときに混入する不純物を
除去する液体窒素トラップ、原料ガス導入口４はシラン
ガス、ジシランガス、トリシランガスあるいはこれらの
フッ素置換シラン系ガスの純ガス、またはこれらの混合
ガスを導入する。なお、水素原子発生装置２としてマイ
クロ波電源２１の代りに１３．５６ＭＨＩのラジオ波を
発生するラジオ波電源を使用することもできる。その他
、第１図と同一符号は同一部分を示す。
次に、動作について説明する。
まず、反応容器５．液体窒素トラップ３１の内部および
水素原子発生管２３の内部を高真空排気装置８で排気し
、残留気体を除去した後、パルプ１０を閉じ、水素ガス
導入口１より純水素ガスあるいは希釈された水素ガスを
ｏ、ｌｌ／分〜ｔｏｏＶ分の割合で注入する。反応容器
５内の圧力が０．１〜１０ｔｏｒｒになるようにパルプ
１１を調整し大容量排気装置９で排気する。次に、水素
原子発生管２３内の水素ガスに、マイクロ波電源２１か
らのマイクロ波を共振器２２を介して加え、水素原子を
発生させ、原料ガス導入口４より原料ガスであるモノシ
ランガスまたはジシランガス等を０．１ｍｌ／分□７１
，７ワ７、工あゎ、。 １］砒 第３図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための
装置の概略構成図で、水素原子発生管２３内には白金製
のフィラメント２５が設置されており、これを電源２４
から供給される電流により１４００〜１７００℃に加熱
して、その表面での反応により水素ガスを水素原子に変
換する。水素原子発生管２３は器壁を冷却するため、水
冷ジャケット２Ｂが取り付けられている。３２は水素原
子発生時に混入するフィラメント２５および水素原子発
生管２３の管壁からの放出ガスを果状する水冷ジャケッ
トである。その他第２図と同一符号は同一部分を示し、
また、動作も第２図に示すものと同一である。
水素原子発生管２３の内部を高真空排気装置８で排気し
、残留気体を除去した後、パルプ１０を閉じ、水素ガス
導入口１より純水素ガスあるいは希釈された水素ガスを
ｏ、ｌｌ／分〜ｔｏｏＶ分の割合で注入する。反応容器
５内の圧力が０．１〜１０ｔｏｒｒになるようにパルプ
１１を調整し大容量排気装置９で排気する。次に、水素
原子発生管２３内の水素ガスに、マイクロ波電源２１か
らのマイクロ波を共振器２２を介して加え、水素原子を
発生させ、原料ガス導入口４より原料ガスであるモノシ
ランガスまたはジシランガス等を０．１ｍｌ／分□７１
，７ワ７、工あゎ、。 １］砒 第３図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための
装置の概略構成図で、水素原子発生管２３内には白金製
のフィラメント２５が設置されており、これを電源２４
から供給される電流により１４００〜１７００℃に加熱
して、その表面での反応により水素ガスを水素原子に変
換する。水素原子発生管２３は器壁を冷却するため、水
冷ジャケット２Ｂが取り付けられている。３２は水素原
子発生時に混入するフィラメント２５および水素原子発
生管２３の管壁からの放出ガスを果状する水冷ジャケッ
トである。その他第２図と同一符号は同一部分を示し、
また、動作も第２図に示すものと同一である。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための
装置の概略構成図で、水素原子発生に光化学反応を利用
した例である。この図において、ヒータ２８Ｃにより温
度調節された水銀溜め２８Ｂより蒸発した水銀蒸気は低
圧水銀灯２７から合成石英窓２８Ａを通して水素原子発
生装置２Ｂ内に照射される真空紫外光により励起され、
水銀増感反応により水素原子を発生する。その他、第２
図と同一符号は同一部分を示す。
装置の概略構成図で、水素原子発生に光化学反応を利用
した例である。この図において、ヒータ２８Ｃにより温
度調節された水銀溜め２８Ｂより蒸発した水銀蒸気は低
圧水銀灯２７から合成石英窓２８Ａを通して水素原子発
生装置２Ｂ内に照射される真空紫外光により励起され、
水銀増感反応により水素原子を発生する。その他、第２
図と同一符号は同一部分を示す。
次に、動作について説明する。
高真空排気装置８により、反応容器５内の残溜ガスを除
去した後、水素ガス導入口１より純水素ガスをａ、ｌｌ
／分〜１０１／分の割合で導入する。そしてパルプ１１
を調整し、反応容器５内の圧力が１ ＝’ｌ Ｏｔｏｒ
ｙ Ｖｃ大容量排気装置９で排気した後低圧水銀灯２７
を点灯して水素原子を発生させ、原料ガス導入口４より
０．０１１／分〜１ｔ７分の割合で注入されるモノシラ
ンガスあるいは身シランガスと反応容器５内で反応させ
、５０〜３５０’Ｃｋ加熱された基板６上に微結晶シリ
コン薄膜を堆積させる。
去した後、水素ガス導入口１より純水素ガスをａ、ｌｌ
／分〜１０１／分の割合で導入する。そしてパルプ１１
を調整し、反応容器５内の圧力が１ ＝’ｌ Ｏｔｏｒ
ｙ Ｖｃ大容量排気装置９で排気した後低圧水銀灯２７
を点灯して水素原子を発生させ、原料ガス導入口４より
０．０１１／分〜１ｔ７分の割合で注入されるモノシラ
ンガスあるいは身シランガスと反応容器５内で反応させ
、５０〜３５０’Ｃｋ加熱された基板６上に微結晶シリ
コン薄膜を堆積させる。
次に、この発明の微結晶シリコン薄膜の製造方法の応用
例について説明する。
例について説明する。
第１の応用例は太陽電池に使用されるｐｉｎ接合の作製
である。
である。
加熱した基板６上に、原料ガス中にホスフィンガスを微
量添加することにより、第２図の方法を応用してｎ型微
結晶シリコン薄膜を堆積させ、その上にプラズマＣＶＤ
法によりアモルファスシリコン膜をｊ＃！槓させ、さら
に原料ガス中にジポランガスを微量添加してｐ型機結晶
シリコン薄膜を堆積させた。すなわち、太陽電池に用い
られる窓効果のあるｐｉｎ接合が得られた＠ 第２の応用例は微結晶シリコン薄膜／アモルファスシリ
コン薄膜の多層構造である。第２図の方法において、パ
ルプ１１をしぼることにより、あるいは水素ガスの流量
を１／１ｏ以下にすることＫより、あるいは原料ガスの
流量を１０倍以上に増加させることＫよりアモルファス
シリコン薄膜を基板６上に堆積させることができるので
、（特願昭５８−１４２７８６号参照）、上記の操作を
繰り返し行うことにより微結晶シリコン薄膜／アモルフ
ァスシリコン薄膜の多ノー構造が得られた。
量添加することにより、第２図の方法を応用してｎ型微
結晶シリコン薄膜を堆積させ、その上にプラズマＣＶＤ
法によりアモルファスシリコン膜をｊ＃！槓させ、さら
に原料ガス中にジポランガスを微量添加してｐ型機結晶
シリコン薄膜を堆積させた。すなわち、太陽電池に用い
られる窓効果のあるｐｉｎ接合が得られた＠ 第２の応用例は微結晶シリコン薄膜／アモルファスシリ
コン薄膜の多層構造である。第２図の方法において、パ
ルプ１１をしぼることにより、あるいは水素ガスの流量
を１／１ｏ以下にすることＫより、あるいは原料ガスの
流量を１０倍以上に増加させることＫよりアモルファス
シリコン薄膜を基板６上に堆積させることができるので
、（特願昭５８−１４２７８６号参照）、上記の操作を
繰り返し行うことにより微結晶シリコン薄膜／アモルフ
ァスシリコン薄膜の多ノー構造が得られた。
以上説明したようにこの発明は、水素ガスを放電または
化学反応の手段により水素原子に変換させ、次いで、水
素原子発生時に混入した不純物を除去してから高真空の
反応容器内へ導入し、一方、微結晶シリコン薄膜の原料
となる原料ガスを反応容器内へ導入し、次いで、水素原
子と原料ガスとを反応させて原料ガスを分解して分解生
成物を発生させ、この分解生成物を反応容器内で加熱さ
れた基板に堆積し微結晶シリコン薄膜を形成するように
したので、水素原子発生の際に混入する不純物であると
ころのイオン檀を含む高エネルギ一種が反応容器内に流
入して基板あるいは基板に堆積した微結晶シリコン薄膜
に損傷を与えることを防ぐことができるとともに格子ひ
ずみがなく、かつ結晶粒の大きい良質の微結晶シリコン
薄膜を高速度の膜堆積速度によって得ることができる利
点な有する。
化学反応の手段により水素原子に変換させ、次いで、水
素原子発生時に混入した不純物を除去してから高真空の
反応容器内へ導入し、一方、微結晶シリコン薄膜の原料
となる原料ガスを反応容器内へ導入し、次いで、水素原
子と原料ガスとを反応させて原料ガスを分解して分解生
成物を発生させ、この分解生成物を反応容器内で加熱さ
れた基板に堆積し微結晶シリコン薄膜を形成するように
したので、水素原子発生の際に混入する不純物であると
ころのイオン檀を含む高エネルギ一種が反応容器内に流
入して基板あるいは基板に堆積した微結晶シリコン薄膜
に損傷を与えることを防ぐことができるとともに格子ひ
ずみがなく、かつ結晶粒の大きい良質の微結晶シリコン
薄膜を高速度の膜堆積速度によって得ることができる利
点な有する。
第１図はこの発明の微結晶シリコン薄膜の製造方法を実
施するための装置の概略構成図、第２図はこの発明の他
の実施例を説明するための５ｉｌｌの概略構成図、第３
図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための装置
の概略構成図、第４図はこの発明のさらに他の実施例を
説明するための装置の概略構成図である。 図中、１は水系ガス導入口、２は水素原子発生装置、３
は不純物除去装置、４は原料ガス導入口、５は反応容器
、６は基板、７はヒータ、８は高真空排気装置、９は大
容量排気装置である。
施するための装置の概略構成図、第２図はこの発明の他
の実施例を説明するための５ｉｌｌの概略構成図、第３
図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための装置
の概略構成図、第４図はこの発明のさらに他の実施例を
説明するための装置の概略構成図である。 図中、１は水系ガス導入口、２は水素原子発生装置、３
は不純物除去装置、４は原料ガス導入口、５は反応容器
、６は基板、７はヒータ、８は高真空排気装置、９は大
容量排気装置である。
Claims (1)
- 水素ガスを放電または化学反応の手段により水素原子に
変換させ、次いで、前記水素原子の発生時に混入した不
純物を除去してから高真空の反応容器内へ導入し、一方
、微結晶シリコン薄膜の原料となる原料ガスを前記反応
容器内へ導入し、次いで、前記水素原子と前記原料ガス
とを反応させて前記原料ガスを分解して分解生成物を発
生させ、この分解生成物を前記反応容器内において加熱
された基板に堆積させて微結晶シリコン薄膜を形成する
ことを特徴とする微結晶シリコン薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281235A JPS61153277A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 微結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281235A JPS61153277A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 微結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153277A true JPS61153277A (ja) | 1986-07-11 |
| JPS6240428B2 JPS6240428B2 (ja) | 1987-08-28 |
Family
ID=17636243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59281235A Granted JPS61153277A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 微結晶シリコン薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153277A (ja) |
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-
1984
- 1984-12-27 JP JP59281235A patent/JPS61153277A/ja active Granted
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