JPH04206630A - アモルフアスシリコン系薄膜の製造方法 - Google Patents

アモルフアスシリコン系薄膜の製造方法

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JPH04206630A
JPH04206630A JP2334180A JP33418090A JPH04206630A JP H04206630 A JPH04206630 A JP H04206630A JP 2334180 A JP2334180 A JP 2334180A JP 33418090 A JP33418090 A JP 33418090A JP H04206630 A JPH04206630 A JP H04206630A
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amorphous silicon
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silicon film
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Akihisa Matsuda
彰久 松田
Kuniyuki Mashima
真嶋 訓志
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Central Glass Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
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Agency of Industrial Science and Technology
Central Glass Co Ltd
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
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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】 [産業上の利用分野1 本発明は太陽電池等として供してより優れた光劣化抑制
性能をもたらす、高い安定性を示すアモルファスシリコ
ン系薄膜を効率よく製造する方法に関する。
[従来技術] 従来、アモルファスシリコン(a−Siと表ス)系膜を
形成する方法としては、プラズマCVD法、光CVD法
等で行われているものの、今日においても充分に光劣化
抑制性能を有する上記膜はなかなか得難く満足するまで
には到っていない。
一方、キセノンガスを用いた前記CVD法の例としては
例えば、特開平1−294866号公報には、プラズマ
CVD法において、アモルファスシリコン膜形成用原料
ガスにXeガス、ことにその添加量が前記原料ガスに対
して2Vo1.%以下用いること等によって、原料ガス
を分解して活性化させることを促進し、前記膜特性を劣
化させることなく、膜の成膜速度を向上させようとする
アモルファスシリコン膜の形成方法が記載されている。
また、特公平1−32652号公報には、光CVD法に
おいて、シラン含有ガス混合物に感光剤となるキセノン
等の不活性ガスを添加し用いるアモルファス・シリコン
膜の製造方法が記載されている等である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した特開平1−294866号公報に記載の方法に
よって成膜されたアモルファスシリコン膜については、
2Vo1%以下のXeガスの添加で成膜速度を向上させ
るようにすることはできたとしてもその範囲で光劣化抑
制性能を有することについては全く記載されておらず、
その向上をも成し得ることとなるものとは必ずしも言え
ないものであり、また特公平1−32652号公報に記
載の方法は光子の吸収に対する反応体の感光度を増加さ
せようとするものであって、水分および移動性イオンの
両方に起因する環境汚染の悪影響による腐蝕および装ν
劣化を防止することによって固体装置の信頼性を増大さ
せようとするものの、やはり光劣化抑制性能を有するこ
とについては全く記載されておらずその向上をも成し得
るものとは言い難いものである。
〔MB点を解決するための手段] 本発明は、従来のかかる欠点に鑑みて成したものであっ
て、アモルファスシリコン系膜形成用原料ガスに対しキ
セノン(Xe)ガスを特定した充分な量混合した混合物
ガスを用いて、プラズマCVD法によって基板上に成膜
するようにしたことにより、キセノンガス、ことにその
物理的なものと考えられる作用効果によって、光劣化抑
制を充分有するように成るアモルファスシリコン系S膜
の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は、アモルファスシリコン系膜形成用
原料ガスとキセノンガスの混合物を用いてプラズマCV
D法により、基板上にアモルファスシリコン系膜を形成
する方法において、体積表示で、キセノンガス/アモル
ファスシリコン系膜形成用原料ガス≧1の混合物ガスを
用いることを特徴とするアモルファスシリコン系薄膜の
製造方法を提供するものである。
ここで、体積表示で、前記したキセノンガス/アモルフ
ァスシリコン系膜形成用原料カス≧1の混合物ガスを用
いることとしたのは、1未満であれば充分光劣化抑制の
作用効果を得ることができないように成るためであり、
好ましくは30≧キセノンガス/アモルファスシリコン
系膜形成用原料ガス≧2である。なおこの際、1未満で
も1に近くなるにつれ前記光劣化抑制の作用効果が次第
に高まるものの、所期の光劣化抑制を得るためには1以
上とする必要があるものである。
また、アモルファスシリコン系膜形成用原料ガスについ
ては、例えばシラン(SiHi) 、ジシラン(SiJ
b )ならびにゲルマン(GeH4)とシランあるいは
ジシランの混合物ガス、メタン(CH,)とシランある
いはジシランの混合物ガス等であり、通常のアモルファ
スシリコン系膜形成用原料は、ことにプラズマCVD法
において用いるものは使用できるものである。
さらに、アモルファスシリコン系薄膜については、アモ
ルファスシリコン薄膜および種々のアモルファス状のシ
リコン系合金引り例えばアモルファスシリコンゲルマニ
エーム(a−5iGe) 、7%ルファスシリコンカー
ボン(a−5iC)等を総称して表したものである。
さらにまた、前記プラズマCVD法を用いることとした
のは、プラズマCVD法を用いて前記キセノンによる作
用効果を得て成したからであって、他のアモルファスシ
リコン系薄膜の成膜法に応用し適用して前記作用効果を
得るようすることもできることは言うまでもない。なお
、基板については、ガラス、アルミニューム、ステンレ
ス等であり、特に限定されるものではない。
〔作用〕
前述したとおり、本発明のアモルファスシリコン系薄膜
の製造方法は、体積表示で、キセノンガス/アモルファ
スシリコン系膜形成用71ガス≧1である混合物ガスを
用いることとしたので、優れた光劣化抑制性能を有する
前記薄膜と成し得たものであり、プラズマCVD法にお
いてアモルファスシリコン系薄膜を作製する際のキセノ
ン混合の作用としては、Xeの長寿命励起種のもつエネ
ルギーは9.45eVであるから成膜反応種としてSi
H,が多くでき、所謂良い膜質が期待できるものとなる
。
すなわちSiH4+SiH3の励起エネルギーは8.7
5eVであり、5i)1.+5i)1.の励起エネルギ
ーは9.47eVであるので、悪い膜質を誘起する5i
H1の生成のためには9.47eV以上の励起エネルギ
ーを必要とするため、前記特定した値のXeを用いるこ
とで5iHzを生成しないようにし得ることとなり、X
e (m=131 )という重い物質が膜成長表面に存
在すること、ことにある特定量点在することによって成
膜ラジカル5i)13の表面でのラジカル運動を抑制す
る、このため結晶化を防げ、しかも水素原子が集まって
いるようなボイドをネットワーク中に組み込むことがで
きること等を推考し確かめるなかで、これらの作用効果
が体積表示で、Xeガス/a−5i系膜形成用原料ガス
≧1で光劣化抑制性能を発現するのに対し有効であるこ
とを見出したものであって、本発明の方法によって成膜
したアモルファスシリコン系薄膜は充分長期的な光劣化
抑制性能を有するものと成り、太陽電池を初め、アモル
ファスシリコン系薄膜を採用する各種電子物品等、広い
分野で有用なものとなる。
[実施例1 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。但
し本発明は係る実施例に限定されるものではない。
第1図は本発明の製造方法を用いてガラス基板上にアモ
ルファスシリコン系薄膜を成膜する平行平板型プラズマ
CVD装置の一例を示す概略図であり、該プラズマCV
D装置上は、減圧可能にして真空槽となる反応容器2と
、該容器2と同心的で上下に平行して配置された平板型
放電電極3゜3と、該電極の上部側に接続された高周波
電源10と、ガラス基板4を載置できるようになってい
て載置した下部側の前記電極内に設けられ内部から前記
ガラス基板を、例えば200〜300℃程度に加熱する
ヒータ5と、5iHa、5IJa 、Ge14等のアモ
ルファスシリコン系膜形成用原料ガス供給源6とキセノ
ンガス供給源7とから供給し、前述した特定の体積比で
混合した混合物ガスを前記反応容器2内に導入する導入
管8と、前記反応容器2を一旦高真空に排気した後供給
ガスの圧力を所定の値に保持するための排気ポンプに繋
がる排気口9とから成るものである。
前記プラズマCVD装置上において、前記下部側電極3
上にガラス基板4を装着した後、反応容器2を密閉し、
排気して該容器2内を高真空(例えば、1×10h〜1
×1011TOrr程度)に減圧し、前記電極内に配備
されているヒータ5によりガラス基板4を200〜30
0℃程度(例えば、約250℃前後)の所定温度に加熱
し、然る後、アモルファアシリコン系膜形成用原料供給
源6よりSin、ガスを約I SCCM、キセノンガス
供給源7よりXeガスを約303CCMだけそれぞれ流
量制御して流し混合した混合物ガスを導入管8から反応
容器2内に導入して、該容器内の圧力を約30mTor
rに保持した状態で、高周波電源10により100〜1
50 mW/ci(13,56MHzであり、例えば約
130mW / ci )の電力を放電電極3に付与す
ることにより、前記ガラス基板4の表面に膜厚が500
0〜6000人程度であるアモルファスシリコン薄膜が
成膜される。
以上のようにして得られたアモルファスシリコン薄膜に
ついて、例えば光導電率に関しては(株)スパンドニク
ス製の導電率自動測定システムによって測定して評価し
、光劣化に関しては疑似太陽光(AM −1,100m
W /Ci、ソーラーシミュレータ光照射)による約5
00時間程度までの光照射後光導電率を測定し、光照射
前の光導電率と対比することで評価した。なお以下詳述
するように他にも種々測定をした。
その結果、充分長期的に光劣化を抑制するようなアモル
ファスシリコン薄膜と成っているものであった。
第2図は第1図において示したプラズマCVD装置を用
い、その成膜条件を変え、測定評価したものであって、
Xe/SiH,と、光照射後の光導電率と最初の光導電
率との比、すなわち光導電率の変化(σ、い、/σ、。
、)の関係を、高周波電源出力を0.03W /ci〜
0.53讐/−に変化させた際のデータを示す。いずれ
の場合もXeの割合を増加するにつれて、光導電率の変
化量(σ(001/σ(。、)が減少し光劣化が抑制さ
れていることがわかる。すtxhちXe/SiH,を1
以上にすることにより光導電率の変化が減少し、光劣化
の抑制となる。 Xe/5in4のより好ましい範囲と
しては30≧Xe/SiH4≧1である。
第3図は光照射時間と光導電率の変化の関係を示す図で
あり、破線(−−−−)がSiH,のみで作製したa−
5i I膜の場合であり、口および園の実線は×e/5
iH4=5として作製したa −S i IIIであっ
て、口は高周波電源出力が0.39W /C!+1、園
は前記出力が0.53W /−である場合のものである
。
χeガスを所定量混合してa −S i 1111[を
作製することにより、長時間の光照射に対し、光導電率
の変化の小さいlI膜が得られており、a−Sil膜の
光劣化が抑制されていることがわかる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プラズマCVD法において特定した体
積量比で充分キセノンガスを供給混合するようにしアモ
ルファスシリコン系薄膜を成膜するようにしたので、実
質的に光劣化がないアモルファスシリコン系薄膜と成し
得ることができ、例えばアモルファスシリコン太陽電池
における最大の課題の一つである光劣化の抑制ができる
ことと成り、その実用化で普及に貢献しうる有用なアモ
ルファスシリコン系薄膜の製造方法を提供するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のアモルファスシリコン系ll膜の製造
方法を実施する平行平板型プラズマCVD装置の一例を
示す概略図、第2図は本発明の製造方法で得たa−Si
系薄膜に光照射した際におけるキセノンガスの混合比と
光導電率の変化(σ、い、/σ(。、)との関係を示す
図、第3図は本発明の製造方法で 得たa−3i系薄膜
における光照射時間と光導電率の変化の関係を示す図で
ある。 上−m−平行平板型プラズマCVD装置2−−一反応容
器 3.3−−一放電電極4−−−ifラス基板 6−
−−アモルファスシリコン系膜形成用原料ガス供給源 
7−−−キセノンガス供給源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)アモルファスシリコン系膜形成用原料ガスとキセノ
    ンガスの混合物ガスを用いてプラズマCVD法により、
    基板上にアモルファスシリコン系膜を形成する方法にお
    いて、体積表示で、キセノンガス/アモルファスシリコ
    ン系膜形成用原料ガス≧1の混合物ガスを用いることを
    特徴とするアモルファスシリコン系薄膜の製造方法
JP2334180A 1990-11-30 1990-11-30 アモルフアスシリコン系薄膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH06101448B2 (ja)

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JP2334180A JPH06101448B2 (ja) 1990-11-30 1990-11-30 アモルフアスシリコン系薄膜の製造方法
EP91120065A EP0488112B1 (en) 1990-11-30 1991-11-25 Method of forming thin film of amorphous silicon by plasma CVD
DE69103251T DE69103251T2 (de) 1990-11-30 1991-11-25 Verfahren zum Bilden einer amorphen Siliziumdünnschicht mittels Plasma-CVD.
US07/797,987 US5246744A (en) 1990-11-30 1991-11-26 Method of forming thin film of amorphous silicon by plasma cvd

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6391690B2 (en) 1995-12-14 2002-05-21 Seiko Epson Corporation Thin film semiconductor device and method for producing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6391690B2 (en) 1995-12-14 2002-05-21 Seiko Epson Corporation Thin film semiconductor device and method for producing the same
US6660572B2 (en) 1995-12-14 2003-12-09 Seiko Epson Corporation Thin film semiconductor device and method for producing the same

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