JPH0574707A - 非晶質半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0574707A JPH0574707A JP3236413A JP23641391A JPH0574707A JP H0574707 A JPH0574707 A JP H0574707A JP 3236413 A JP3236413 A JP 3236413A JP 23641391 A JP23641391 A JP 23641391A JP H0574707 A JPH0574707 A JP H0574707A
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Classifications
-
- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】生産性に優れ、光劣化しにくく、光電特性が良
好な非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する。 【作用】基板４上に非晶質半導体薄膜を成膜する成膜工
程と、非晶質半導体薄膜表面にド−パントをド−プして
所定導電型のデルタド−プ層を形成すると同時に非晶質
半導体薄膜表面を原子状水素に曝して化学アニ−ルする
ド−プ／化学アニ−ル工程とを交互に実施する。これに
より光電特性の向上、光劣化の軽減、プロセス時間の短
縮といった効果を奏し得る。
好な非晶質半導体薄膜の製造方法を提供する。 【作用】基板４上に非晶質半導体薄膜を成膜する成膜工
程と、非晶質半導体薄膜表面にド−パントをド−プして
所定導電型のデルタド−プ層を形成すると同時に非晶質
半導体薄膜表面を原子状水素に曝して化学アニ−ルする
ド−プ／化学アニ−ル工程とを交互に実施する。これに
より光電特性の向上、光劣化の軽減、プロセス時間の短
縮といった効果を奏し得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非晶質半導体薄膜の製造
方法に関し、例えばアモルファスシリコン太陽電池など
に採用されるアモルファスシリコン薄膜の製造方法に関
する。
方法に関し、例えばアモルファスシリコン太陽電池など
に採用されるアモルファスシリコン薄膜の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】応用物理誌，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．７，
Ｊｕｌｙ，１９９１，ｐｐ．１１６０−１１６４は、厚
いノンド−プ（ｉ）層に適当な間隔で所定数の薄い高濃
度Ｐ型ド−プ層を挟んだいわゆるデルタド−プ層により
高性能の太陽電池を形成することを開示する。
Ｊｕｌｙ，１９９１，ｐｐ．１１６０−１１６４は、厚
いノンド−プ（ｉ）層に適当な間隔で所定数の薄い高濃
度Ｐ型ド−プ層を挟んだいわゆるデルタド−プ層により
高性能の太陽電池を形成することを開示する。
【０００３】また、アモルファスシリコン薄膜には、光
照射によって光導電率が低下する光劣化と呼ばれる問題
があり、特開平３−３２０１９号公報や固体物理誌，Ｖ
ｏｌ．２６，Ｎｏ．１，１９９１，ｐｐ．４３−４９
は、この光劣化の改善のために非晶質半導体薄膜表面を
原子状水素雰囲気に曝して該表面を化学アニ−ルするこ
とを開示する。
照射によって光導電率が低下する光劣化と呼ばれる問題
があり、特開平３−３２０１９号公報や固体物理誌，Ｖ
ｏｌ．２６，Ｎｏ．１，１９９１，ｐｐ．４３−４９
は、この光劣化の改善のために非晶質半導体薄膜表面を
原子状水素雰囲気に曝して該表面を化学アニ−ルするこ
とを開示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記文献に開示される
ように、上記したデルタド−プ層により不純物ド−プ層
を形成すれば、単なる均一ド−プ層に比べて、導電率を
低下させることなく光学ギャップを拡大できるので、高
い光電変換効率が期待できる。また、上記した化学アニ
ールすなわち原子状水素のド−プによりアモルファスシ
リコン、シリコンカ−バイド、シリコンゲルマニウムな
どのアモルファスシリコン系膜の構造を緩和すれば、そ
の光劣化を抑制することができる。
ように、上記したデルタド−プ層により不純物ド−プ層
を形成すれば、単なる均一ド−プ層に比べて、導電率を
低下させることなく光学ギャップを拡大できるので、高
い光電変換効率が期待できる。また、上記した化学アニ
ールすなわち原子状水素のド−プによりアモルファスシ
リコン、シリコンカ−バイド、シリコンゲルマニウムな
どのアモルファスシリコン系膜の構造を緩和すれば、そ
の光劣化を抑制することができる。
【０００５】しかしながら、デルタドープ層を有する非
晶室半導体薄膜を更に化学アニ−ルするためには、デル
タドープ層形成のための薄い不純物層ド−プ工程と、化
学アニ−ルのための原子状水素ド−プ工程とを繰り返し
実施せねばならず、工程が複雑化し、プロセス時間が延
びて生産性が低下するという欠点がある。本発明は上記
問題点に鑑みなされたものであり、生産性に優れ、光劣
化しにくく、光電特性が良好な非晶質半導体薄膜の製造
方法を提供することをその目的としている。
晶室半導体薄膜を更に化学アニ−ルするためには、デル
タドープ層形成のための薄い不純物層ド−プ工程と、化
学アニ−ルのための原子状水素ド−プ工程とを繰り返し
実施せねばならず、工程が複雑化し、プロセス時間が延
びて生産性が低下するという欠点がある。本発明は上記
問題点に鑑みなされたものであり、生産性に優れ、光劣
化しにくく、光電特性が良好な非晶質半導体薄膜の製造
方法を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の非晶質半導体薄
膜の製造方法は、基板上に非晶質半導体薄膜を成膜する
成膜工程と、前記非晶質半導体薄膜表面にド−パントを
ド−プして所定導電型のデルタド−プ層を形成すると同
時に前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素に曝して前
記非晶質半導体薄膜を化学アニ−ルするド−プ／化学ア
ニ−ル工程とを交互に実施することを特徴としている。
膜の製造方法は、基板上に非晶質半導体薄膜を成膜する
成膜工程と、前記非晶質半導体薄膜表面にド−パントを
ド−プして所定導電型のデルタド−プ層を形成すると同
時に前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素に曝して前
記非晶質半導体薄膜を化学アニ−ルするド−プ／化学ア
ニ−ル工程とを交互に実施することを特徴としている。
【０００７】非晶質半導体薄膜の成膜には、ＲＦプラズ
マＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、光ＣＶＤな
どの方法を採用することができる。不純物ド−プ／化学
アニ−ルにはＲＦプラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、マイク
ロ波ＣＶＤ、光ＣＶＤなどの方法を採用することができ
る。
マＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、光ＣＶＤな
どの方法を採用することができる。不純物ド−プ／化学
アニ−ルにはＲＦプラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、マイク
ロ波ＣＶＤ、光ＣＶＤなどの方法を採用することができ
る。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の非晶質半導
体薄膜の製造方法では、デルタドープ層形成のための不
純物ド−プと、化学アニ−ルのための原子状水素のド−
プとを同時に実施しているので、光電特性の向上、光劣
化の軽減、プロセス時間の短縮といった効果を一挙に奏
することが可能となる。
体薄膜の製造方法では、デルタドープ層形成のための不
純物ド−プと、化学アニ−ルのための原子状水素のド−
プとを同時に実施しているので、光電特性の向上、光劣
化の軽減、プロセス時間の短縮といった効果を一挙に奏
することが可能となる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を以下に説明する。図１に
示す製造装置は、ＲＦプラズマＣＶＤ装置であって、図
示しない真空ポンプにより減圧される真空槽１の底部に
はヒ−タパネル５が配設され、ヒ−タパネル５上にガラ
スからなる基板４が水平に配設されており、基板４の上
方に基板４と対面して上部電極兼ガス吹出口２が水平方
向に配設されている。
示す製造装置は、ＲＦプラズマＣＶＤ装置であって、図
示しない真空ポンプにより減圧される真空槽１の底部に
はヒ−タパネル５が配設され、ヒ−タパネル５上にガラ
スからなる基板４が水平に配設されており、基板４の上
方に基板４と対面して上部電極兼ガス吹出口２が水平方
向に配設されている。
【００１０】上部電極兼ガス吹出口２は上部のガス導入
配管から導入されたガスを下面側の多数の小孔から吹き
出す金属部材であって、上部電極兼ガス吹出口２とヒ−
タパネル５との間に高周波電源６により１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧が印加される。以下、この製造装置を用
いて図２のタイミングチャ−ト及び表１の各プロセス条
件に基づいて図３のＰ型シリコンカ−バイド膜を製造し
た。
配管から導入されたガスを下面側の多数の小孔から吹き
出す金属部材であって、上部電極兼ガス吹出口２とヒ−
タパネル５との間に高周波電源６により１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧が印加される。以下、この製造装置を用
いて図２のタイミングチャ−ト及び表１の各プロセス条
件に基づいて図３のＰ型シリコンカ−バイド膜を製造し
た。
【００１１】プロセスは図２に示すように期間Ｔ１から
Ｔ１３の工程を繰り返して実施される。ここで、Ｔ１、
Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１３は成膜期間、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ
８、Ｔ１０、Ｔ１２は掃気期間、Ｔ３、Ｔ７は化学アニ
−ル期間、Ｔ１１は化学アニ−ル兼Ｐド−プ（デルタド
−プ）期間であり、各期間におけるプロセス条件が表１
に示される。
Ｔ１３の工程を繰り返して実施される。ここで、Ｔ１、
Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１３は成膜期間、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ
８、Ｔ１０、Ｔ１２は掃気期間、Ｔ３、Ｔ７は化学アニ
−ル期間、Ｔ１１は化学アニ−ル兼Ｐド−プ（デルタド
−プ）期間であり、各期間におけるプロセス条件が表１
に示される。
【００１２】成膜期間にはＳｉＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｈ2 が
ＲＦ放電によりプラズマ化され、基板４上にアモルファ
スシリコンカ−バイド層ａ−ＳｉＣ：Ｈが成膜される。
掃気期間にはガス導入及び高周波放電が遮断される。化
学アニ−ル期間には、Ｈ2 がＲＦ放電によりプラズマ化
され、ａ−ＳｉＣ：Ｈの表面に接触し、この表面で原子
状水素となってａ−ＳｉＣ：Ｈの表面近傍に侵入し、そ
の網目構造の格子状態を安定化させる。
ＲＦ放電によりプラズマ化され、基板４上にアモルファ
スシリコンカ−バイド層ａ−ＳｉＣ：Ｈが成膜される。
掃気期間にはガス導入及び高周波放電が遮断される。化
学アニ−ル期間には、Ｈ2 がＲＦ放電によりプラズマ化
され、ａ−ＳｉＣ：Ｈの表面に接触し、この表面で原子
状水素となってａ−ＳｉＣ：Ｈの表面近傍に侵入し、そ
の網目構造の格子状態を安定化させる。
【００１３】Ｐド−プ兼化学アニ−ル期間には、Ｂ2 Ｈ
6 ／Ｈ2 をＲＦ放電によりプラズマ化し、上記化学アニ
−ルを実施するとともに短時間かつ高濃度にボロンをド
−プして高濃度Ｐ型薄層を形成し、ボロンの拡散により
デルタドープ層を形成する。なお、基板温度は各工程を
通じてヒ−タパネル５により２００℃〜３００℃の範囲
の所定温度に維持された。Ｐド−プ回数対総化学アニ−
ル（水素プラズマ処理）回数の比率はここでは１／３と
したが、０．１から１の間で選択することができる。
6 ／Ｈ2 をＲＦ放電によりプラズマ化し、上記化学アニ
−ルを実施するとともに短時間かつ高濃度にボロンをド
−プして高濃度Ｐ型薄層を形成し、ボロンの拡散により
デルタドープ層を形成する。なお、基板温度は各工程を
通じてヒ−タパネル５により２００℃〜３００℃の範囲
の所定温度に維持された。Ｐド−プ回数対総化学アニ−
ル（水素プラズマ処理）回数の比率はここでは１／３と
したが、０．１から１の間で選択することができる。
【００１４】図３において、１０、１２、１４、１６は
ａ−ＳｉＣ：Ｈ層はそれぞれ３回の成膜と３回の化学ア
ニールにより形成される。１１、１３、１５はボロンド
ープ層であり、Ｐドープ工程でそれぞれ形成される。こ
のようにして製造されたＰ型アモルファスシリコンカ−
バイド層ａ−ＳｉＣ：Ｈの光学ギャップ及び導電率とボ
ロンド−プ率との関係を図４に示す。ここで、ボロンド
−プ率はＢ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＋Ｃ2 Ｈ2 （流量モル比）
であり、ＳｉＨ4 流量とＣ2 Ｈ2流量はモル比で１：１
とした。
ａ−ＳｉＣ：Ｈ層はそれぞれ３回の成膜と３回の化学ア
ニールにより形成される。１１、１３、１５はボロンド
ープ層であり、Ｐドープ工程でそれぞれ形成される。こ
のようにして製造されたＰ型アモルファスシリコンカ−
バイド層ａ−ＳｉＣ：Ｈの光学ギャップ及び導電率とボ
ロンド−プ率との関係を図４に示す。ここで、ボロンド
−プ率はＢ2 Ｈ6 ／ＳｉＨ4 ＋Ｃ2 Ｈ2 （流量モル比）
であり、ＳｉＨ4 流量とＣ2 Ｈ2流量はモル比で１：１
とした。
【００１５】比較例品として同じ製造装置で製造された
同じ厚さの均一ドープ膜と比較すれば、導電率を低下す
ることなく光学ギャップを向上することができ、その結
果として膜の光（可視光）吸収率を低下させることがで
き、例えば太陽電池などに用いた場合、その光電変換効
率を向上することができる。また、この膜は３回の化学
アニ−ルを実施されているので、よく知られているよう
に原子状水素ド−プを実施しない場合に比べて光劣化を
抑制することができる。更に、デルタドープと化学アニ
−ルとを同一装置で同時に実施するので、成膜プロセス
の短縮が可能となり、生産性の向上を図れる。
同じ厚さの均一ドープ膜と比較すれば、導電率を低下す
ることなく光学ギャップを向上することができ、その結
果として膜の光（可視光）吸収率を低下させることがで
き、例えば太陽電池などに用いた場合、その光電変換効
率を向上することができる。また、この膜は３回の化学
アニ−ルを実施されているので、よく知られているよう
に原子状水素ド−プを実施しない場合に比べて光劣化を
抑制することができる。更に、デルタドープと化学アニ
−ルとを同一装置で同時に実施するので、成膜プロセス
の短縮が可能となり、生産性の向上を図れる。
【００１６】なおこの実施例では、ＳｉＨ4 とＣ2 Ｈ2
によるａーＳｉＣ：Ｈ膜へのＢ2 Ｈ 6 ガスを用いたデル
タドープ膜について述べたが、ａーＳｉ：ＨやａーＳｉ
Ｎ：Ｈ等のアモルファスシリコン系の非晶質半導体薄膜
にはすべて応用できる。当然、原料ガスもＳｉＨ4 、Ｃ
2 Ｈ2 やＢ2 Ｈ6 以外に適宜選択することができ、例え
ばｎ型の場合にはＢ2Ｈ6 のかわりにＰＨ3 を流せばよ
い。
によるａーＳｉＣ：Ｈ膜へのＢ2 Ｈ 6 ガスを用いたデル
タドープ膜について述べたが、ａーＳｉ：ＨやａーＳｉ
Ｎ：Ｈ等のアモルファスシリコン系の非晶質半導体薄膜
にはすべて応用できる。当然、原料ガスもＳｉＨ4 、Ｃ
2 Ｈ2 やＢ2 Ｈ6 以外に適宜選択することができ、例え
ばｎ型の場合にはＢ2Ｈ6 のかわりにＰＨ3 を流せばよ
い。
【００１７】更にこの実施例では成膜、化学アニ−ル、
デルタドープを同一のＲＦプラズマＣＶＤ装置で行うの
で、装置が簡単で装置間の基板移送時間を省略できる利
点がある。
デルタドープを同一のＲＦプラズマＣＶＤ装置で行うの
で、装置が簡単で装置間の基板移送時間を省略できる利
点がある。
【００１８】
【表１】
【図１】成膜装置の模式断面図、
【図２】成膜プロセスを説明するためのタイミングチャ
−ト、
−ト、
【図３】成膜されたａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の断面図、
【図４】成膜されたアモルファスシリコン膜の光学ギャ
ップ及び導電率とボロンド−プ率との関係を示す特性
図、
ップ及び導電率とボロンド−プ率との関係を示す特性
図、
４ 基板（成膜用基板）
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に非晶質半導体薄膜を成膜する成膜
工程と、前記非晶質半導体薄膜表面にド−パントをド−
プして所定導電型のデルタド−プ層を形成すると同時に
前記非晶質半導体薄膜表面を原子状水素に曝して前記非
晶質半導体薄膜を化学アニ−ルするド−プ／化学アニ−
ル工程とを交互に実施することを特徴とする非晶質半導
体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236413A JPH0574707A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236413A JPH0574707A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574707A true JPH0574707A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17000392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236413A Pending JPH0574707A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 非晶質半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0574707A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210559A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置 |
| JP2006210558A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置 |
| JP2006237111A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置 |
| JP2011199277A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-10-06 | Ulvac Japan Ltd | 表面処理方法及び太陽電池セルの製造方法 |
| JP2014041917A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体を作製する方法、半導体素子を作製する方法、ｉｉｉ族窒化物半導体装置、熱処理を行う方法 |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3236413A patent/JPH0574707A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210559A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置 |
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| JP2006237111A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置 |
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