JPH023911A - プラズマｃｖｄ法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法Info
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- JPH023911A JPH023911A JP63151255A JP15125588A JPH023911A JP H023911 A JPH023911 A JP H023911A JP 63151255 A JP63151255 A JP 63151255A JP 15125588 A JP15125588 A JP 15125588A JP H023911 A JPH023911 A JP H023911A
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- cathode
- plasma cvd
- substrate
- anode
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- 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］
本発明はプラズマＣＶＤ法（プラズマ気相成長法）に関
する。
する。
［従来の技術］
プラズマＣＶＤ法は、基板の表面に、緻密で純度が高く
しかも付着強度の強い薄膜を形成可能とする。
しかも付着強度の強い薄膜を形成可能とする。
このプラズマＣＶＤ法は、例えば、特公昭５９−２３７
４号公報に記載される如く、真空反応室内に、カソード
と、アノードとを対向配置せしめ、この真空反応室内に
反応ガスを導入するとともに、カソードとアノードの間
に高周波電圧を印加し、カソードとアノードのいずれか
にて構成される基板置台の近くにプラズマ放電を発生さ
せることにより、高温に加熱された基板表面で反応を起
こし、この基板表面に薄膜を形成するものである。
４号公報に記載される如く、真空反応室内に、カソード
と、アノードとを対向配置せしめ、この真空反応室内に
反応ガスを導入するとともに、カソードとアノードの間
に高周波電圧を印加し、カソードとアノードのいずれか
にて構成される基板置台の近くにプラズマ放電を発生さ
せることにより、高温に加熱された基板表面で反応を起
こし、この基板表面に薄膜を形成するものである。
ところで、プラズマＣＶＤ法によりシリコン薄膜を作る
時、真空反応室の真空度や基板の温度を適当に選んだエ
ピタキシャル条件にて成膜すると、基板表面に得られる
シリコン薄膜を単結晶とすることができる。
時、真空反応室の真空度や基板の温度を適当に選んだエ
ピタキシャル条件にて成膜すると、基板表面に得られる
シリコン薄膜を単結晶とすることができる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上述の如くのエピタキシャル条件で成膜
を続けていると、ある一定の膜厚（例えば２０００Å以
上の膜厚）でカソードとアノードの一方で基板置台を構
成しない側の電極に堆積した膜が剥れて剥離片となる。
を続けていると、ある一定の膜厚（例えば２０００Å以
上の膜厚）でカソードとアノードの一方で基板置台を構
成しない側の電極に堆積した膜が剥れて剥離片となる。
この剥離片はプラズマ中を舞い上がり、基板表面に付着
する。剥離片は例えば幅０．５〜ｌ１１ｍ、長さ１〜２
’ａｍであり、基板表面への付着密度は相当に密（例え
ば１ ｃｍ”あたり数個ないし１０個程度）である。
する。剥離片は例えば幅０．５〜ｌ１１ｍ、長さ１〜２
’ａｍであり、基板表面への付着密度は相当に密（例え
ば１ ｃｍ”あたり数個ないし１０個程度）である。
このようにして基板表面に付着した剥離片は、薄膜の付
着強度を低下するのみならず、ピンホールの原因にもな
る。
着強度を低下するのみならず、ピンホールの原因にもな
る。
本発明は、プラズマＣＶＤ法により単結晶シリコン薄膜
をエピタキシャル成長せしめるに際し、剥離片の発生を
抑制することを目的とする。
をエピタキシャル成長せしめるに際し、剥離片の発生を
抑制することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、真空反応室内に、カソードと、アノードとを
対向配置せしめ、この真空反応室内に反応ガスを導入す
るとともに、カソードとアノードの間に高周波電圧を印
加し、カソードとアノードのいずれかにて構成される基
板置台の近くにプラズマ放電を発生させ、基板置台上の
基板に単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長せしめ
るプラズマＣＶＤ法において、カソードとアノードの一
方で基板置台を構成しないものの表面に結晶シリコン板
を設けるようにしたものである。
対向配置せしめ、この真空反応室内に反応ガスを導入す
るとともに、カソードとアノードの間に高周波電圧を印
加し、カソードとアノードのいずれかにて構成される基
板置台の近くにプラズマ放電を発生させ、基板置台上の
基板に単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長せしめ
るプラズマＣＶＤ法において、カソードとアノードの一
方で基板置台を構成しないものの表面に結晶シリコン板
を設けるようにしたものである。
［作用コ
本発明者の検討結果によれば、前述の如くのエピタキシ
ャル条件で成膜した時、カソードとアノードの一方で基
板π台を構成しない側の電極に堆積する堆積物は微結晶
シリコンであると思われる。
ャル条件で成膜した時、カソードとアノードの一方で基
板π台を構成しない側の電極に堆積する堆積物は微結晶
シリコンであると思われる。
しかるに、カソードもしくはアノードの構成材料は、例
えばステンレス鋼等であつて、上記堆積物（微結晶シリ
コン）とそれはど°なじみ”がよくない。このため、カ
ソードもしくはアノードに堆積した堆積物（微結晶シリ
コン）は、該カソードもしくはアノードとの”なじみ”
がよくないことに原因して、比較的容易に前述の如くの
剥離を生ずるものと考えられる。
えばステンレス鋼等であつて、上記堆積物（微結晶シリ
コン）とそれはど°なじみ”がよくない。このため、カ
ソードもしくはアノードに堆積した堆積物（微結晶シリ
コン）は、該カソードもしくはアノードとの”なじみ”
がよくないことに原因して、比較的容易に前述の如くの
剥離を生ずるものと考えられる。
これに対し、本発明によれば、カソードとアノードの一
方で基板置台を構成しないものの表面が、該カソードも
しくはアノードに堆積しようとする堆積物（結晶シリコ
ン）と°°なじみ°の良い結晶シリコン板にて覆われる
。したがって、カソードもしくはアノードに堆積しよう
とする堆積物（結晶シリコン）は、°°なじみ°の良い
結晶シリコン板の上に堆積し、この結晶シリコン板から
容易には剥離することなく、剥離片となることかない、
ちなみに、上記結晶シリコン板の上に堆積する堆積物は
、多結晶シリコンであるものと思われる。
方で基板置台を構成しないものの表面が、該カソードも
しくはアノードに堆積しようとする堆積物（結晶シリコ
ン）と°°なじみ°の良い結晶シリコン板にて覆われる
。したがって、カソードもしくはアノードに堆積しよう
とする堆積物（結晶シリコン）は、°°なじみ°の良い
結晶シリコン板の上に堆積し、この結晶シリコン板から
容易には剥離することなく、剥離片となることかない、
ちなみに、上記結晶シリコン板の上に堆積する堆積物は
、多結晶シリコンであるものと思われる。
なお、本発明の実施において、カソードとアノードの一
方で基板置台を構成しないものの表面に設けられる結晶
シリコン板は、結晶シリコンウェハー（単結晶）に限ら
ず、多結晶シリコン薄板であっても良い。
方で基板置台を構成しないものの表面に設けられる結晶
シリコン板は、結晶シリコンウェハー（単結晶）に限ら
ず、多結晶シリコン薄板であっても良い。
［実施例］
第１図は本発明の実施に用いられるプラズマＣＶＤ装置
の一例を示す模式図である。
の一例を示す模式図である。
剥離片プラズマＣＶＤ装置１０は、第１図に示す如く、
真空反応室１１の内部に、カソード１２と、アノードを
兼ねる基板置台１３とを対向配置している。基板置台１
３は、ヒーター１４を内蔵し、基板１を載置可能とする
。
真空反応室１１の内部に、カソード１２と、アノードを
兼ねる基板置台１３とを対向配置している。基板置台１
３は、ヒーター１４を内蔵し、基板１を載置可能とする
。
プラズマＣＶＤ装置１０は、不図示の真空ポンプにて真
空反応室１１の内部を真空状態とし、この真空反応室１
１に反応ガスを導入するとともに、画電極１２．１３の
間に高周波電圧を印加し、基板置台１３の近くにプラズ
マ放電を発生させる。これにより、プラズマＣＶＤ装３
７１０は、基板置台１３の上の基板１に単結晶シリコン
薄膜をエピタキシャル成長せしめる。１５は排気口、１
６は反応ガス導入口、１７は電源である。
空反応室１１の内部を真空状態とし、この真空反応室１
１に反応ガスを導入するとともに、画電極１２．１３の
間に高周波電圧を印加し、基板置台１３の近くにプラズ
マ放電を発生させる。これにより、プラズマＣＶＤ装３
７１０は、基板置台１３の上の基板１に単結晶シリコン
薄膜をエピタキシャル成長せしめる。１５は排気口、１
６は反応ガス導入口、１７は電源である。
しかして、本発明にあっては、基板置台１３を構成しな
いカソード１２の表面を結晶シリコン板１８にて覆うこ
ととしている。結晶シリコン板１８は、結晶シリコンウ
ェハー（単結晶）、あるいは多結晶シリコン薄板にて構
成される。
いカソード１２の表面を結晶シリコン板１８にて覆うこ
ととしている。結晶シリコン板１８は、結晶シリコンウ
ェハー（単結晶）、あるいは多結晶シリコン薄板にて構
成される。
多結晶シリコン薄板は、結晶シリコンウェハーとほぼ同
等の効果を有するたけでなく安価なため好ましく使用す
ることができる。
等の効果を有するたけでなく安価なため好ましく使用す
ることができる。
次に、上記実施例の作用について説明する。
上記実施例によれば、カソード１２の表面が、プラズマ
放電の経過にともない該カソード１２に堆積しようとす
る堆積物（結晶シリコン）と°°なじみ“の良い結晶シ
リコン板１８にて覆われる。
放電の経過にともない該カソード１２に堆積しようとす
る堆積物（結晶シリコン）と°°なじみ“の良い結晶シ
リコン板１８にて覆われる。
したがって、カソード１２に堆積しようとする堆積物（
結晶シリコン）は、”なじみ°°の良い結晶シリコン板
１８の上に堆積し、この結晶シリコン板１８から容易に
は剥離することなく、剥離片となることがない、したか
って、基板１の表面に、ピンホール等の欠陥のない良質
の単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長させること
ができる。
結晶シリコン）は、”なじみ°°の良い結晶シリコン板
１８の上に堆積し、この結晶シリコン板１８から容易に
は剥離することなく、剥離片となることがない、したか
って、基板１の表面に、ピンホール等の欠陥のない良質
の単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長させること
ができる。
なお、本発明の実施においては、前記反応ガスとして、
ＳｉＨ＜およびＳＬ、１１．から選択される少なくとも
１種の成膜性ガスと、ＳｉＦ、、Ｓｉ＊Ｆａおよび弗素
ガスからなる群から選択された少なくとも１種を主成分
とするエツチング性ガスとの混合ガスが用いられる。
ＳｉＨ＜およびＳＬ、１１．から選択される少なくとも
１種の成膜性ガスと、ＳｉＦ、、Ｓｉ＊Ｆａおよび弗素
ガスからなる群から選択された少なくとも１種を主成分
とするエツチング性ガスとの混合ガスが用いられる。
このうち最も好ましい実施態様は、エツチング性ガスと
して弗素ガスを使用する場合である。この場合には弗素
ガスを成膜性ガスの約０．１〜５０倍、好ましくは０．
５〜３０倍とするとともに、水素ガスを成膜性ガスの約
５００倍以下の量使用する。
して弗素ガスを使用する場合である。この場合には弗素
ガスを成膜性ガスの約０．１〜５０倍、好ましくは０．
５〜３０倍とするとともに、水素ガスを成膜性ガスの約
５００倍以下の量使用する。
また、この場合弗素ガスは極めて活性に富むのて、装置
の腐食を防止する上から、弗素ガスをＨｅ、 Ａｒ等の
不活性ガスで希釈して使用する。不活性ガスによる弗素
ガスの希釈倍率は、成膜性ガスおよび水素ガス使用量に
も依存するが約０．１倍〜５０倍とすることが好ましい
。弗素ガスが成膜性ガスの０．１倍より少ないと、基板
表面をシリコンがエピタキシャル成長しやすいように、
常に最良の状態に保つことができない、一方、５０倍よ
り多い場合は、エツチング速度か大きくなりすぎてエピ
タキシャル薄膜が成長しにくい、また、水素ガスを成膜
性ガスの５００倍以上とした場合には、シリコン原子の
濃度が低くなりエピタキシャル薄膜の形成速度が遅くな
りすぎるので好ましくない。
の腐食を防止する上から、弗素ガスをＨｅ、 Ａｒ等の
不活性ガスで希釈して使用する。不活性ガスによる弗素
ガスの希釈倍率は、成膜性ガスおよび水素ガス使用量に
も依存するが約０．１倍〜５０倍とすることが好ましい
。弗素ガスが成膜性ガスの０．１倍より少ないと、基板
表面をシリコンがエピタキシャル成長しやすいように、
常に最良の状態に保つことができない、一方、５０倍よ
り多い場合は、エツチング速度か大きくなりすぎてエピ
タキシャル薄膜が成長しにくい、また、水素ガスを成膜
性ガスの５００倍以上とした場合には、シリコン原子の
濃度が低くなりエピタキシャル薄膜の形成速度が遅くな
りすぎるので好ましくない。
次に、上記条件を満たした約０．０５Ｔｏｒｒ〜２０Ｔ
ｏｒｒ、より好ましくは０．ＩＴｏｒｒ 〜１５Ｔｏｒ
ｒの圧力の反応ガスを、電力密度０．１〜５ Ｗ／ｃ＋
＊”でプラズマ化し、約１００°Ｃ〜４５０℃、より好
ましくは１５０℃〜３００°Ｃの間の一定温度に維持し
た基板上に単結晶シリコン薄膜を形成させる。
ｏｒｒ、より好ましくは０．ＩＴｏｒｒ 〜１５Ｔｏｒ
ｒの圧力の反応ガスを、電力密度０．１〜５ Ｗ／ｃ＋
＊”でプラズマ化し、約１００°Ｃ〜４５０℃、より好
ましくは１５０℃〜３００°Ｃの間の一定温度に維持し
た基板上に単結晶シリコン薄膜を形成させる。
以下、シリコンエピタキシャル薄膜を有する太陽電池の
製造に際し、本発明を用いた具体的実施結果について説
明する。
製造に際し、本発明を用いた具体的実施結果について説
明する。
■金属グレードシリコンをルツボで処理してた結晶ウェ
ハーを作成し、これを酸処理した後基板として用いた。
ハーを作成し、これを酸処理した後基板として用いた。
基板はＮ型で不純物としてＡｌ１を４０ｐｐｍａ、０を
２４０ｐｐｍａ含有していた。
２４０ｐｐｍａ含有していた。
０次に、ステンレス鋼（５Ｏ３３０４あるいは５ＵＳ３
１６）からなるカソードの表面に結晶シリコンウェハー
（単結晶）を設け、予めＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの高
真空にした反応室に、反応ガスＳｉＨ４： ＳｉＦ４：
Ｈｔ ＝１： ５０ ： １００を（全体で１００Ｓ
Ｃ（：Ｍ ） 、反応ガスの圧力か２Ｔｏｒｒとなるよ
うに調整した。この反応ガスを１３．５６ＭＨｚの高周
波電源を用いて電力密度１．５Ｗ／ｃｍ”でプラズマ化
し２００°Ｃに加熱した前記基板上に５０μ鳳のエピタ
キシャル薄膜を成長させた。このエピタキシャル層はＮ
層として表示し得るものであり、光活性層として動作す
る。
１６）からなるカソードの表面に結晶シリコンウェハー
（単結晶）を設け、予めＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの高
真空にした反応室に、反応ガスＳｉＨ４： ＳｉＦ４：
Ｈｔ ＝１： ５０ ： １００を（全体で１００Ｓ
Ｃ（：Ｍ ） 、反応ガスの圧力か２Ｔｏｒｒとなるよ
うに調整した。この反応ガスを１３．５６ＭＨｚの高周
波電源を用いて電力密度１．５Ｗ／ｃｍ”でプラズマ化
し２００°Ｃに加熱した前記基板上に５０μ鳳のエピタ
キシャル薄膜を成長させた。このエピタキシャル層はＮ
層として表示し得るものであり、光活性層として動作す
る。
■次いで上記反応ガスにＢ、Ｈ６を加え（Ｂ２Ｈ６／Ｓ
ｉＨ，＝ １％）、Ｎ層の上に結晶シリコンのＰ層を設
けた（膜厚＝０．１μ１１）。
ｉＨ，＝ １％）、Ｎ層の上に結晶シリコンのＰ層を設
けた（膜厚＝０．１μ１１）。
上記太陽電池の製造過程にあっては、基板置台を構成し
ないカソードの表面に結晶シリコンウェハーを設けたこ
とから、剥離片の発生をともなうことなく単結晶シリコ
ン薄膜をエピタキシャル成長せしめることかでき、ピン
ホール等の欠陥のない良質の薄膜を形成できることが認
められた。また、このようにして得られた、太陽電池の
光電変換効率はＡＭ−１，１０Ｃ１ｒＷ／ａｍ”の下で
、１５．１％であった。
ないカソードの表面に結晶シリコンウェハーを設けたこ
とから、剥離片の発生をともなうことなく単結晶シリコ
ン薄膜をエピタキシャル成長せしめることかでき、ピン
ホール等の欠陥のない良質の薄膜を形成できることが認
められた。また、このようにして得られた、太陽電池の
光電変換効率はＡＭ−１，１０Ｃ１ｒＷ／ａｍ”の下で
、１５．１％であった。
これに対し、カソードの表面に結晶シリコンウェハーを
設けなかった従来のＣＶＤ法により製造された太陽電池
にあっては、前述の剥離片の発生により良質の薄膜か形
成されず、その光電変換効率は上記と同一条件の下で１
３．２％の低い値であった。
設けなかった従来のＣＶＤ法により製造された太陽電池
にあっては、前述の剥離片の発生により良質の薄膜か形
成されず、その光電変換効率は上記と同一条件の下で１
３．２％の低い値であった。
なお、本発明における剥離片発生防止のための結晶シリ
コン板は、基板置台を構成しない側の電極表面に設ける
ものであり、したがってカソードが基板置台を構成する
場合には、これをアノード表面に設けることとなる。
コン板は、基板置台を構成しない側の電極表面に設ける
ものであり、したがってカソードが基板置台を構成する
場合には、これをアノード表面に設けることとなる。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、プラズマＣＶＤ法により
単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長せしめるに際
し、剥離片の発生を抑制することができる。
単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長せしめるに際
し、剥離片の発生を抑制することができる。
第１図は本発明の実施に用いられるプラズマＣＶＤ装置
の一例を示す模式図である。 １・・・基板、 １０・・・プラズマＣＶＤ装置、 １１・・・真空反応室、 １２・・・カソード、 １３・・・基板置台（アノード）、 １８・・・結晶シリコン板。 代理人 弁理士 塩 川 修 治
の一例を示す模式図である。 １・・・基板、 １０・・・プラズマＣＶＤ装置、 １１・・・真空反応室、 １２・・・カソード、 １３・・・基板置台（アノード）、 １８・・・結晶シリコン板。 代理人 弁理士 塩 川 修 治
Claims (4)
- （１）真空反応室内に、カソードと、アノードとを対向
配置せしめ、この真空反応室内に反応ガスを導入すると
ともに、カソードとアノードの間に高周波電圧を印加し
、カソードとアノードのいずれかにて構成される基板置
台の近くにプラズマ放電を発生させ、基板置台上の基板
に単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長せしめるプ
ラズマＣＶＤ法において、カソードとアノードの一方で
基板置台を構成しないものの表面に結晶シリコン板を設
けることを特徴とするプラズマＣＶＤ法。 - （２）前記結晶シリコン板が多結晶シリコン薄膜である
請求項１記載のプラズマＣＶＤ法。 - （３）前記反応ガスが、ＳｉＨ＿４およびＳｉ＿２Ｈ＿
６から選択される少なくとも１種の成膜性ガスと、Ｓｉ
Ｆ＿４、Ｓｉ＿２Ｆ＿６および弗素ガスからなる群から
選択された少なくとも１種を主成分とするエッチング性
ガスとの混合ガスである請求項１または２に記載のプラ
ズマＣＶＤ法。 - （４）前記真空反応室の真空度を０．０５〜２０Ｔｏｒ
ｒ、基板の温度を１００〜４５０℃とする低温エピタキ
シャル条件で単結晶シリコン薄膜をエピタキシャル成長
させる請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151255A JPH023911A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | プラズマｃｖｄ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63151255A JPH023911A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | プラズマｃｖｄ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH023911A true JPH023911A (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15514666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63151255A Pending JPH023911A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | プラズマｃｖｄ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH023911A (ja) |
-
1988
- 1988-06-21 JP JP63151255A patent/JPH023911A/ja active Pending
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