JPH07254568A - アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およびその製造方法 - Google Patents
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およびその製造方法Info
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- JPH07254568A JPH07254568A JP6069512A JP6951294A JPH07254568A JP H07254568 A JPH07254568 A JP H07254568A JP 6069512 A JP6069512 A JP 6069512A JP 6951294 A JP6951294 A JP 6951294A JP H07254568 A JPH07254568 A JP H07254568A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は、融点が２９０℃以下の基体上に形
成されながら、ノンドープの場合、明導電率が高く、ド
ーピングされた場合、暗導電率が高いアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜および、３０ＭＨｚ以上３００Ｍ
Ｈｚ以下の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガ
スと水素化ゲルマニウムとを含む混合ガスをプラズマ分
解することによって、基体上に上記のアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成する方法に関する。 【効果】 本発明によると、低い温度の基体上にも高品
質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を作製でき
るので、安価で比較的耐熱性の低いプラスチック材料を
基体として使用することができ、安価で軽量な太陽電池
などを提供することができる。また、耐熱性の高い基体
を用いる場合においても、基体の温度を低く保ちつつ膜
を形成することができるため、熱膨張率の差や熱収縮な
どによる歪みや膜の剥離という問題を生じにくくするこ
とができる。
成されながら、ノンドープの場合、明導電率が高く、ド
ーピングされた場合、暗導電率が高いアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜および、３０ＭＨｚ以上３００Ｍ
Ｈｚ以下の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガ
スと水素化ゲルマニウムとを含む混合ガスをプラズマ分
解することによって、基体上に上記のアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成する方法に関する。 【効果】 本発明によると、低い温度の基体上にも高品
質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を作製でき
るので、安価で比較的耐熱性の低いプラスチック材料を
基体として使用することができ、安価で軽量な太陽電池
などを提供することができる。また、耐熱性の高い基体
を用いる場合においても、基体の温度を低く保ちつつ膜
を形成することができるため、熱膨張率の差や熱収縮な
どによる歪みや膜の剥離という問題を生じにくくするこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池などとして
使用されるアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およ
びその製造方法に関するものである。
使用されるアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およ
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
は、ゲルマニウム含有量を増加させることによって連続
的に光学的バンドギャップを小さくすることができるた
め、比較的バンドギャップが広いアモルファスリコン膜
などと積層してエネルギー変換効率が高い太陽電池を作
製するのに利用されている。明導電率が１×１０-7Ｓ／
ｃｍ以上のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を製
造する方法としては、例えば、K.Nozawaらによる"Jouna
l of Non-Crystalline Solids 59&60 (1983) p.533" に
記載された方法が知られている。この方法は、１３．５
６ＭＨｚの短波を用いた平行平板２極型グロ−放電によ
って、ＳｉＨ4 ガスとＧｅＨ4 ガスとの混合ガスをプラ
ズマ分解し、２００〜２５０℃に加熱された基板上にノ
ンド−プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成するものである。しかしながら、この方法において
は、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であるノンド−
プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を得るため
には、基板温度を２００℃以上と高くしなければなら
ず、それ以上の耐熱性のない基板が使えないという問題
点がある。また、A.Matsuda らによる"Jounal of Non-C
rystalline Solids 97&98(1987) p.1367"に記載された
方法は、４ＭＨｚの短波を用いた中間電極を設けた３極
型グロー放電によって、ＳｉＨ4 ガスとＧｅＨ4 ガスと
の混合ガスをプラズマ分解し、２００〜２５０℃に加熱
された基板上にノンドープのアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜を形成するものである。しかしながら、こ
の方法においても、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上
であるノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜を得るためには、基板温度を２００℃以上と高くし
なければならず、それ以上の耐熱性のない基板が使えな
いという問題点がある。
は、ゲルマニウム含有量を増加させることによって連続
的に光学的バンドギャップを小さくすることができるた
め、比較的バンドギャップが広いアモルファスリコン膜
などと積層してエネルギー変換効率が高い太陽電池を作
製するのに利用されている。明導電率が１×１０-7Ｓ／
ｃｍ以上のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を製
造する方法としては、例えば、K.Nozawaらによる"Jouna
l of Non-Crystalline Solids 59&60 (1983) p.533" に
記載された方法が知られている。この方法は、１３．５
６ＭＨｚの短波を用いた平行平板２極型グロ−放電によ
って、ＳｉＨ4 ガスとＧｅＨ4 ガスとの混合ガスをプラ
ズマ分解し、２００〜２５０℃に加熱された基板上にノ
ンド−プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成するものである。しかしながら、この方法において
は、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であるノンド−
プのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を得るため
には、基板温度を２００℃以上と高くしなければなら
ず、それ以上の耐熱性のない基板が使えないという問題
点がある。また、A.Matsuda らによる"Jounal of Non-C
rystalline Solids 97&98(1987) p.1367"に記載された
方法は、４ＭＨｚの短波を用いた中間電極を設けた３極
型グロー放電によって、ＳｉＨ4 ガスとＧｅＨ4 ガスと
の混合ガスをプラズマ分解し、２００〜２５０℃に加熱
された基板上にノンドープのアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜を形成するものである。しかしながら、こ
の方法においても、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上
であるノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜を得るためには、基板温度を２００℃以上と高くし
なければならず、それ以上の耐熱性のない基板が使えな
いという問題点がある。
【０００３】一方、アモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜が使われる太陽電池などの用途において、製品の軽
量化、生産性の向上、曲面加工のための可撓性、コスト
の削減などの要求がある。融点の低い材料や、プラスチ
ック材料には、低い温度で任意の形に成型することがで
きるため、加工コストが低いという長所があり、更にプ
ラスチック材料には、重量が軽くできる、割れにくいと
いう長所があるため、これらの材料の上に高品質のアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが望
まれる。プラスチック、特にポリエステルフィルムなど
の汎用プラスチックフィルムが基体に採用できれば、長
尺基体を用いたロールツーロール型の生産設備の導入と
合わせて、上記の要求に応えることができる。しかしな
がら、汎用プラスチックは２００℃以上の耐熱性（使用
温度範囲）を備えておらず、アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜形成時の低温化が望まれる。また、アモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜形成時の低温化は、基
体とアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜との熱膨張
係数の違いによる反りや膜の剥離の低減を図るために、
高い耐熱性を有するガラスや金属などの基体を使用する
場合も効果がある。太陽電池においては光を素子内に導
くために透明導電膜が利用され、基体上に透明導電膜、
ダイオード、背面電極がこの順に積層される。また液晶
ディスプレーにおいてはバックライトからの光を透過さ
せるために透明導電膜が利用されるが、駆動素子である
薄膜トランジスタの保護膜として窒化シリコンを成膜す
る際、該透明導電膜上に窒化シリコンが形成されついで
窒化シリコンは薄膜トランジスタや配線部分のみをカバ
ーするようにパターニングれる。このように、太陽電池
および液晶ディスプレーにおいては、透明導電膜上にシ
リコン膜またはシリコン化合物膜が積層される。透明導
電膜としては、薄膜形状で低抵抗化できるＩＴＯ（酸化
錫ドープ酸化インジウム）、酸化錫、酸化亜鉛などの酸
化物膜が使用されている。
ム膜が使われる太陽電池などの用途において、製品の軽
量化、生産性の向上、曲面加工のための可撓性、コスト
の削減などの要求がある。融点の低い材料や、プラスチ
ック材料には、低い温度で任意の形に成型することがで
きるため、加工コストが低いという長所があり、更にプ
ラスチック材料には、重量が軽くできる、割れにくいと
いう長所があるため、これらの材料の上に高品質のアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが望
まれる。プラスチック、特にポリエステルフィルムなど
の汎用プラスチックフィルムが基体に採用できれば、長
尺基体を用いたロールツーロール型の生産設備の導入と
合わせて、上記の要求に応えることができる。しかしな
がら、汎用プラスチックは２００℃以上の耐熱性（使用
温度範囲）を備えておらず、アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜形成時の低温化が望まれる。また、アモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜形成時の低温化は、基
体とアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜との熱膨張
係数の違いによる反りや膜の剥離の低減を図るために、
高い耐熱性を有するガラスや金属などの基体を使用する
場合も効果がある。太陽電池においては光を素子内に導
くために透明導電膜が利用され、基体上に透明導電膜、
ダイオード、背面電極がこの順に積層される。また液晶
ディスプレーにおいてはバックライトからの光を透過さ
せるために透明導電膜が利用されるが、駆動素子である
薄膜トランジスタの保護膜として窒化シリコンを成膜す
る際、該透明導電膜上に窒化シリコンが形成されついで
窒化シリコンは薄膜トランジスタや配線部分のみをカバ
ーするようにパターニングれる。このように、太陽電池
および液晶ディスプレーにおいては、透明導電膜上にシ
リコン膜またはシリコン化合物膜が積層される。透明導
電膜としては、薄膜形状で低抵抗化できるＩＴＯ（酸化
錫ドープ酸化インジウム）、酸化錫、酸化亜鉛などの酸
化物膜が使用されている。
【０００４】しかしながら酸化物透明導電膜は、その上
にプラズマ分解によりシリコン膜またはシリコン化合物
膜が積層される際、プラズマ中の励起された水素原子に
よって酸素原子が引き抜かれるなどしてダメージを受
け、抵抗値の増大、表面の荒れ、透過率の低下をきたす
問題があった。さらに酸素原子の引き抜きによって生じ
る金属原子の半導体膜への拡散と拡散による半導体膜の
特性劣化の問題があった。プラズマ中の励起された水素
原子にるダメージは、酸化物透明導電膜の中でもＩＴＯ
において顕著で、次いで酸化錫であり、酸化亜鉛は最も
プラズマ耐性が良いとされている。抵抗値については低
くできるほうからＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛の順である
ため、低抵抗化とプラズマ耐性はトレードオフの関係に
ある。基体上にＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛をこの順に積
層して低抵抗化とプラズマ耐性を両立させようとする試
みがなされているが、最もプラズマ耐性の高い酸化亜鉛
においても水素プラズマに晒されると透過率の低下をき
たしている。また、プラズマ耐性の高い酸化亜鉛膜は基
体の温度を３００℃と高くして得られるが、このような
高基体温度はプラスチックなどの耐熱性が比較的低いも
のを基体として使用する場合には採用が難しい。
にプラズマ分解によりシリコン膜またはシリコン化合物
膜が積層される際、プラズマ中の励起された水素原子に
よって酸素原子が引き抜かれるなどしてダメージを受
け、抵抗値の増大、表面の荒れ、透過率の低下をきたす
問題があった。さらに酸素原子の引き抜きによって生じ
る金属原子の半導体膜への拡散と拡散による半導体膜の
特性劣化の問題があった。プラズマ中の励起された水素
原子にるダメージは、酸化物透明導電膜の中でもＩＴＯ
において顕著で、次いで酸化錫であり、酸化亜鉛は最も
プラズマ耐性が良いとされている。抵抗値については低
くできるほうからＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛の順である
ため、低抵抗化とプラズマ耐性はトレードオフの関係に
ある。基体上にＩＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛をこの順に積
層して低抵抗化とプラズマ耐性を両立させようとする試
みがなされているが、最もプラズマ耐性の高い酸化亜鉛
においても水素プラズマに晒されると透過率の低下をき
たしている。また、プラズマ耐性の高い酸化亜鉛膜は基
体の温度を３００℃と高くして得られるが、このような
高基体温度はプラスチックなどの耐熱性が比較的低いも
のを基体として使用する場合には採用が難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、融点
の低い基体上に形成されながら明導電率が１×１０-7Ｓ
／ｃｍ以上であるノンドープのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜および、暗導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ
以上であるドーピングされたアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜とその製造方法を提供することにある。
の低い基体上に形成されながら明導電率が１×１０-7Ｓ
／ｃｍ以上であるノンドープのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜および、暗導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ
以上であるドーピングされたアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜とその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は以下の構
成および製造方法により達成される。
成および製造方法により達成される。
【０００７】すなわち、融点が２９０℃以下の基体上に
形成されたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であ
って、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であることを
特徴とする（ノンドープの）アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜、暗導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であ
る（ドーピングされた）アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜および３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲
の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水素
化ゲルマニウムガスとを含む混合ガスをプラズマ分解す
ることによってアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成することを特徴とするアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜の製造方法である。
形成されたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であ
って、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であることを
特徴とする（ノンドープの）アモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜、暗導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であ
る（ドーピングされた）アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜および３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲
の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水素
化ゲルマニウムガスとを含む混合ガスをプラズマ分解す
ることによってアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成することを特徴とするアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜の製造方法である。
【０００８】ドーピングされたアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入されてｐ型
あるいはｎ型の半導体とされたアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜をさす。ノンドープのアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入され
ていない真性半導体であるアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜をさす。ただし、無視できる程度の少量の不
純物が含有されている場合は、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜とみなす。
ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入されてｐ型
あるいはｎ型の半導体とされたアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜をさす。ノンドープのアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜とは、ボロンまたは燐が導入され
ていない真性半導体であるアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜をさす。ただし、無視できる程度の少量の不
純物が含有されている場合は、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜とみなす。
【０００９】ノンドープのアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜は、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であ
ることが重要であり、１×１０-6Ｓ／ｃｍ以上であるこ
とがさらに好ましい。ドーピングされたアモルファスシ
リコン−ゲルマニウム膜は、暗導電率が１×１０-7Ｓ／
ｃｍ以上であることが重要であり、１×１０-6Ｓ／ｃｍ
以上であることがさらに好ましい。明導電率とは、ソー
ラーシミュレーターによるＡＭ−１．５光を１００ｍＷ
／ｃｍ2 の強さで膜に垂直に入射させた状態で測定した
導電率をさし、暗導電率とは、膜に全く光が当たらない
状態で測定した導電率をさす。明導電率および暗導電率
は、例えば、直流２端子法で測定される。
マニウム膜は、明導電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であ
ることが重要であり、１×１０-6Ｓ／ｃｍ以上であるこ
とがさらに好ましい。ドーピングされたアモルファスシ
リコン−ゲルマニウム膜は、暗導電率が１×１０-7Ｓ／
ｃｍ以上であることが重要であり、１×１０-6Ｓ／ｃｍ
以上であることがさらに好ましい。明導電率とは、ソー
ラーシミュレーターによるＡＭ−１．５光を１００ｍＷ
／ｃｍ2 の強さで膜に垂直に入射させた状態で測定した
導電率をさし、暗導電率とは、膜に全く光が当たらない
状態で測定した導電率をさす。明導電率および暗導電率
は、例えば、直流２端子法で測定される。
【００１０】ノンドープのアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜において、明導電率が小さくなると、太陽電
池を形成するｐｉｎダイオードのｉ型層に用いた場合に
太陽電池の変換効率が低くなる。一方、ドーピングされ
たアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜において、暗
導電率が小さくなると、太陽電池を形成するｐｉｎダイ
オードのｐ型層および／またはｎ型層に用いた場合に太
陽電池の変換効率が低くなる。
マニウム膜において、明導電率が小さくなると、太陽電
池を形成するｐｉｎダイオードのｉ型層に用いた場合に
太陽電池の変換効率が低くなる。一方、ドーピングされ
たアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜において、暗
導電率が小さくなると、太陽電池を形成するｐｉｎダイ
オードのｐ型層および／またはｎ型層に用いた場合に太
陽電池の変換効率が低くなる。
【００１１】また、ノンドープのアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜においては、明暗導電率比が２×１０
2 以上であることが好ましく、明暗導電率比は５×１０
2 以上であることがさらに好ましい。明暗導電率比とは
（明導電率／暗導電率）の値であり、この値が低くなる
と明導電率が大きい場合であっても太陽電池に用いた場
合、開放電圧が小さくなりまた変換効率が小さくなる。
−ゲルマニウム膜においては、明暗導電率比が２×１０
2 以上であることが好ましく、明暗導電率比は５×１０
2 以上であることがさらに好ましい。明暗導電率比とは
（明導電率／暗導電率）の値であり、この値が低くなる
と明導電率が大きい場合であっても太陽電池に用いた場
合、開放電圧が小さくなりまた変換効率が小さくなる。
【００１２】タンデム型太陽電池の光吸収効率を高め、
変換効率を向上させるために、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜の光学的バンドギャップは
１．２〜１．７ｅＶの範囲であることが好ましい。
変換効率を向上させるために、ノンドープのアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜の光学的バンドギャップは
１．２〜１．７ｅＶの範囲であることが好ましい。
【００１３】アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜に
含まれるゲルマニウム原子の割合は、ゲルマニウム／
（シリコン＋ゲルマニウム）で表し、この値が２０％以
上であることが、光学的バンドギャップを１．７ｅＶ以
下にするために好ましい。ゲルマニウムおよびシリコン
の組成比は、オージェ分光分析などによって調べること
ができる。
含まれるゲルマニウム原子の割合は、ゲルマニウム／
（シリコン＋ゲルマニウム）で表し、この値が２０％以
上であることが、光学的バンドギャップを１．７ｅＶ以
下にするために好ましい。ゲルマニウムおよびシリコン
の組成比は、オージェ分光分析などによって調べること
ができる。
【００１４】次に、本発明にかかるアモルファスシリコ
ン−ゲルマニウム膜の製造方法について説明する。
ン−ゲルマニウム膜の製造方法について説明する。
【００１５】すなわち、３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以
下の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスとを含むガスをプラズマ分解する
ことにより、基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニ
ウム膜を形成する方法である。
下の周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスとを含むガスをプラズマ分解する
ことにより、基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニ
ウム膜を形成する方法である。
【００１６】ここで、プラズマ分解に用いる電源の周波
数が、３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲であるこ
とが重要である。３０ＭＨｚ未満の周波数の高周波を電
源に用いて膜形成を行った場合、プラズマの電子密度が
あまり高くならないため、堆積速度が小さくなるという
ことと、基体のセルフバイアスが大きくなるため、プラ
マズマダメージにより膜の導電率が小さくなることがあ
る。３００ＭＨｚを越える周波数の超短波を電源に用い
た場合、インピーダンス整合が難しく電極への効率的な
電源投入が困難になったり、大面積に均一な厚みの膜を
形成するのが困難になったりする。さらには、プラズマ
分解に用いる電源の周波数が、５５ＭＨｚ以上２００Ｍ
Ｈｚ以下の周波数の超短波を用いることがより好まし
い。
数が、３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲であるこ
とが重要である。３０ＭＨｚ未満の周波数の高周波を電
源に用いて膜形成を行った場合、プラズマの電子密度が
あまり高くならないため、堆積速度が小さくなるという
ことと、基体のセルフバイアスが大きくなるため、プラ
マズマダメージにより膜の導電率が小さくなることがあ
る。３００ＭＨｚを越える周波数の超短波を電源に用い
た場合、インピーダンス整合が難しく電極への効率的な
電源投入が困難になったり、大面積に均一な厚みの膜を
形成するのが困難になったりする。さらには、プラズマ
分解に用いる電源の周波数が、５５ＭＨｚ以上２００Ｍ
Ｈｚ以下の周波数の超短波を用いることがより好まし
い。
【００１７】３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲の
周波数の超短波を用いることによって、基体の温度を１
７０℃未満に保っておいても、ノンドープの場合は明導
電率が高く、ドーピングされている場合は暗導電率が高
い高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をそ
の基体上に形成できる。そのためプラスチック材料など
の融点が低く耐熱性が低い材料基体上にも、高品質のア
モルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが
できる。具体的には、融点が２９０℃未満の基体、さら
には融点が２４０℃以下の基体上にも、容易に明導電率
または暗導電率が大きいアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を形成することができる。
周波数の超短波を用いることによって、基体の温度を１
７０℃未満に保っておいても、ノンドープの場合は明導
電率が高く、ドーピングされている場合は暗導電率が高
い高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をそ
の基体上に形成できる。そのためプラスチック材料など
の融点が低く耐熱性が低い材料基体上にも、高品質のア
モルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することが
できる。具体的には、融点が２９０℃未満の基体、さら
には融点が２４０℃以下の基体上にも、容易に明導電率
または暗導電率が大きいアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を形成することができる。
【００１８】もちろん、本発明にかかる製造方法は、融
点が２９０℃以下の基体のみならず、融点が２９０℃を
こえる基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成する場合にも好ましく適用される。そのような基
体においても、基体の温度を低くすることによって、基
体の歪みによる変形や、アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜との熱膨張係数の差による変形もしくはアモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜の基体からの剥離を防
ぐことができる。
点が２９０℃以下の基体のみならず、融点が２９０℃を
こえる基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜
を形成する場合にも好ましく適用される。そのような基
体においても、基体の温度を低くすることによって、基
体の歪みによる変形や、アモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜との熱膨張係数の差による変形もしくはアモル
ファスシリコン−ゲルマニウム膜の基体からの剥離を防
ぐことができる。
【００１９】基体としては、プラスチック材料、金属材
料、セラミックス材料、珪酸ガラス、石英、シリコンな
どを用いることができる。これらの内、可撓性基体の採
用が好ましく、可撓性基体としては、プラスチック材
料、金属材料、一部のセラミックス材料などを用いるこ
とができる。
料、セラミックス材料、珪酸ガラス、石英、シリコンな
どを用いることができる。これらの内、可撓性基体の採
用が好ましく、可撓性基体としては、プラスチック材
料、金属材料、一部のセラミックス材料などを用いるこ
とができる。
【００２０】珪酸ガラスとしては、ナトリウムを含まな
いバリウム硼珪酸ガラスやアルミニウム硼珪酸ガラスが
採用できる。ナトリウムを含む珪酸ガラスの場合は、ナ
トリウムの溶出を防ぐため、酸化珪素膜などのバリア層
が表面にコーティングされているものが好ましい。
いバリウム硼珪酸ガラスやアルミニウム硼珪酸ガラスが
採用できる。ナトリウムを含む珪酸ガラスの場合は、ナ
トリウムの溶出を防ぐため、酸化珪素膜などのバリア層
が表面にコーティングされているものが好ましい。
【００２１】可撓性基体としては、上記の通り、プラス
チック材料、金属材料、一部のセラミックス材料などを
用いることができるが、具体的には、厚みの薄い板状も
しくはフィルム状に成型されたセラミックス材料、金属
材料やプラスチック材料などである。可撓性基体は、ロ
ール状に巻くことができるため、この上に膜形成を行う
場合、長尺基体走行系を備えた膜形成装置を用いての製
造が可能となり、生産性を高くできるという長所があ
る。また、搬送が容易であったり、曲面をもった製品に
加工することができるという長所がある。さらに、可撓
性基体としてプラスチック材料を用いた場合は、基体の
面積当たりの重さをセラミックス材料や金属材料より軽
くすることが可能となるため、アモルファスシリコン−
ゲルマニウム製品を軽量化できたり、膜形成装置を簡略
化できたりする長所がある。
チック材料、金属材料、一部のセラミックス材料などを
用いることができるが、具体的には、厚みの薄い板状も
しくはフィルム状に成型されたセラミックス材料、金属
材料やプラスチック材料などである。可撓性基体は、ロ
ール状に巻くことができるため、この上に膜形成を行う
場合、長尺基体走行系を備えた膜形成装置を用いての製
造が可能となり、生産性を高くできるという長所があ
る。また、搬送が容易であったり、曲面をもった製品に
加工することができるという長所がある。さらに、可撓
性基体としてプラスチック材料を用いた場合は、基体の
面積当たりの重さをセラミックス材料や金属材料より軽
くすることが可能となるため、アモルファスシリコン−
ゲルマニウム製品を軽量化できたり、膜形成装置を簡略
化できたりする長所がある。
【００２２】該プラスチック材料としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカ
ーボネートなどのポリエステル類、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン類、ポリフェニレンスルフィドなどの
ポリアリレンスルフィド類、ポリアミド類、芳香族ポリ
アミド類、ポリエーテルケトン類およびポリイミド類な
どを用いることができる。これらのうち、融点が２９０
℃以下のものとしては、ポリエチレンテレフタレート、
アセテート、ポリフェニレンスルフィドなどがあり好適
に用いられ、融点が２４０℃以下のものとしては、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニルなどがあり好適に用いられる。ま
た、これらをフィルムの形態で用いる場合は、機械的安
定性や強度の点から、二軸延伸されていることが好まし
い。プラスチック材料の耐熱性は成型方法、添加物や使
用方法などによって変化し一概に決めることはできない
が、機械的特性が概ね維持される使用温度範囲とよばれ
る指標を目安とすることができる。
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカ
ーボネートなどのポリエステル類、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン類、ポリフェニレンスルフィドなどの
ポリアリレンスルフィド類、ポリアミド類、芳香族ポリ
アミド類、ポリエーテルケトン類およびポリイミド類な
どを用いることができる。これらのうち、融点が２９０
℃以下のものとしては、ポリエチレンテレフタレート、
アセテート、ポリフェニレンスルフィドなどがあり好適
に用いられ、融点が２４０℃以下のものとしては、ポリ
カーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニルなどがあり好適に用いられる。ま
た、これらをフィルムの形態で用いる場合は、機械的安
定性や強度の点から、二軸延伸されていることが好まし
い。プラスチック材料の耐熱性は成型方法、添加物や使
用方法などによって変化し一概に決めることはできない
が、機械的特性が概ね維持される使用温度範囲とよばれ
る指標を目安とすることができる。
【００２３】太陽電池用途で基体が透明な場合には、基
体上にまず透明導電膜を形成し、この上にｐ型もしくは
ｎ型のドーピングされたシリコン系半導体膜を形成し、
次いでノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜、透明導電膜直上のシリコン系半導体膜とは反対の
型のドーピングされたシリコン系半導体膜がこの順に積
層されｐｉｎ型ダイオードを構成する。シリコン系半導
体膜としては、アモルファスシリコンなどのＳｉの他
に、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＡｌ、ＳｉＧａ、ＳｉＳ、
ＳｉＳｎなどがあげられる。透明導電膜としては高透明
性で低抵抗化できるＩＴＯ、酸化錫、弗素ドープ酸化
錫、酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化アルミニウムなどの酸化
物またはこれらの積層体が好ましく採用される。ＩＴＯ
における酸化錫のドープの量としては２〜２０重量％で
あることが好ましい。これらの酸化物透明導電膜は励起
された水素原子に対する耐性が良好でなく水素化シリコ
ンガスを含むガスをプラズマ分解してアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成する際に抵抗値の増大、透
明性の低下や表面の粗れをきたすことが多い。特にＩＴ
Ｏや酸化錫は該耐性が不良であり、温度が高い程、抵抗
値の増大、透明性の低下や表面の粗れは顕著になる。表
面の粗れはこの上にアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜が積層される際に堆積の核となって、粗大粒子形成
・白濁の原因となることがある。またプラズマで励起さ
れた水素の薄膜への浸透性が強いため、例えば、透明導
電膜にダメージを与えないよう、特に低基板温度で、７
０ｎｍ以下のドーピングされたシリコン系半導体膜を形
成した後であっても、この上に特に配慮することなくノ
ンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成すると、やはり透明導電膜のダメージがある。本発明
によれば高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム
膜を低基板温度で形成することができ、酸化物透明導電
膜の抵抗値の増大や透明性の低下を押さえることができ
る。本発明の超短波によるプラズマ分解はプラズマの電
位が小さいために、更に透明導電膜がプラズマから受け
るダメージを小さくでき、透明導電膜の特性劣化抑制に
効果が大きい。
体上にまず透明導電膜を形成し、この上にｐ型もしくは
ｎ型のドーピングされたシリコン系半導体膜を形成し、
次いでノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜、透明導電膜直上のシリコン系半導体膜とは反対の
型のドーピングされたシリコン系半導体膜がこの順に積
層されｐｉｎ型ダイオードを構成する。シリコン系半導
体膜としては、アモルファスシリコンなどのＳｉの他
に、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＡｌ、ＳｉＧａ、ＳｉＳ、
ＳｉＳｎなどがあげられる。透明導電膜としては高透明
性で低抵抗化できるＩＴＯ、酸化錫、弗素ドープ酸化
錫、酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化アルミニウムなどの酸化
物またはこれらの積層体が好ましく採用される。ＩＴＯ
における酸化錫のドープの量としては２〜２０重量％で
あることが好ましい。これらの酸化物透明導電膜は励起
された水素原子に対する耐性が良好でなく水素化シリコ
ンガスを含むガスをプラズマ分解してアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成する際に抵抗値の増大、透
明性の低下や表面の粗れをきたすことが多い。特にＩＴ
Ｏや酸化錫は該耐性が不良であり、温度が高い程、抵抗
値の増大、透明性の低下や表面の粗れは顕著になる。表
面の粗れはこの上にアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜が積層される際に堆積の核となって、粗大粒子形成
・白濁の原因となることがある。またプラズマで励起さ
れた水素の薄膜への浸透性が強いため、例えば、透明導
電膜にダメージを与えないよう、特に低基板温度で、７
０ｎｍ以下のドーピングされたシリコン系半導体膜を形
成した後であっても、この上に特に配慮することなくノ
ンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形
成すると、やはり透明導電膜のダメージがある。本発明
によれば高品質のアモルファスシリコン−ゲルマニウム
膜を低基板温度で形成することができ、酸化物透明導電
膜の抵抗値の増大や透明性の低下を押さえることができ
る。本発明の超短波によるプラズマ分解はプラズマの電
位が小さいために、更に透明導電膜がプラズマから受け
るダメージを小さくでき、透明導電膜の特性劣化抑制に
効果が大きい。
【００２４】膜形成装置としては、平行平板の容量結合
型のプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。分解に
用いるプラズマエネルギーはカソードの電極面積あたり
で８０ｍＷ／ｃｍ2 以上、１Ｗ／ｃｍ2 以下が好まし
い。水素原子のシリコン原子との結合状態として、シリ
コン原子に１個の水素原子が結合したＳｉ−Ｈの状態と
シリコン原子に２個の水素原子が結合したＳｉ−Ｈ2 の
状態とがあるが、Ｓｉ−Ｈ2 の状態はシリコンのネット
ワークの障害となり、欠陥を形成する下となるので好ま
しくなく、なるべく少ないほうが望ましい。低基板温
度、例えば１７０℃以下では、プラズマＣＶＤ法で形成
されるシリコン系半導体薄膜では、（Ｓｉ−Ｈ2 の状態
の水素原子の数／Ｓｉ−Ｈの状態の水素原子の数）の値
が大きくなることが多いが、超短波を用いるプラズマ分
解においては、プラズマエネルギーを８０ｍＷ／ｃｍ2
以上にすると（Ｓｉ−Ｈ2 の状態の水素原子の数／Ｓｉ
−Ｈの状態の水素原子の数）の値を小さくすることがで
きる。一方、１Ｗ／ｃｍ2 より大きなエネルギーでプラ
ズマ分解をおこなうと、プラズマダメージによって膜の
導電率が小さくなることがある。分解に用いるプラズマ
エネルギーは１００ｍＷ／ｃｍ2 以上５００ｍＷ／ｃｍ
2 以下であることが更に好ましい。水素原子とシリコン
原子との結合状態およびその結合数の比はＦＩ−ＩＲに
よって測定することができる。
型のプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。分解に
用いるプラズマエネルギーはカソードの電極面積あたり
で８０ｍＷ／ｃｍ2 以上、１Ｗ／ｃｍ2 以下が好まし
い。水素原子のシリコン原子との結合状態として、シリ
コン原子に１個の水素原子が結合したＳｉ−Ｈの状態と
シリコン原子に２個の水素原子が結合したＳｉ−Ｈ2 の
状態とがあるが、Ｓｉ−Ｈ2 の状態はシリコンのネット
ワークの障害となり、欠陥を形成する下となるので好ま
しくなく、なるべく少ないほうが望ましい。低基板温
度、例えば１７０℃以下では、プラズマＣＶＤ法で形成
されるシリコン系半導体薄膜では、（Ｓｉ−Ｈ2 の状態
の水素原子の数／Ｓｉ−Ｈの状態の水素原子の数）の値
が大きくなることが多いが、超短波を用いるプラズマ分
解においては、プラズマエネルギーを８０ｍＷ／ｃｍ2
以上にすると（Ｓｉ−Ｈ2 の状態の水素原子の数／Ｓｉ
−Ｈの状態の水素原子の数）の値を小さくすることがで
きる。一方、１Ｗ／ｃｍ2 より大きなエネルギーでプラ
ズマ分解をおこなうと、プラズマダメージによって膜の
導電率が小さくなることがある。分解に用いるプラズマ
エネルギーは１００ｍＷ／ｃｍ2 以上５００ｍＷ／ｃｍ
2 以下であることが更に好ましい。水素原子とシリコン
原子との結合状態およびその結合数の比はＦＩ−ＩＲに
よって測定することができる。
【００２５】電極基体間距離は８ｍｍ以上、８０ｍｍ以
下が好ましい。８ｍｍ未満になると、プラズマダメージ
により膜の導電率が小さくることがあり、８０ｍｍより
長くなると、放電が困難になったり、堆積速度が小さく
なることがあり、実用上不利になることがある。また、
電極基体間距離とプラズマ雰囲気の圧力との積が、１２
ｍｍ・Ｔｏｒｒ以上１８ｍｍ・Ｔｏｒｒ以下の範囲であ
ることが、堆積速度と堆積速度の面内均一性とのバラン
スを取る上で好ましい。電極基体間距離とプラズマ雰囲
気の圧力との積が１２ｍｍ・Ｔｏｒｒ未満または１８ｍ
ｍ・Ｔｏｒｒ超であると堆積速度が小さくかったり堆積
速度の面内均一性が悪くなる。
下が好ましい。８ｍｍ未満になると、プラズマダメージ
により膜の導電率が小さくることがあり、８０ｍｍより
長くなると、放電が困難になったり、堆積速度が小さく
なることがあり、実用上不利になることがある。また、
電極基体間距離とプラズマ雰囲気の圧力との積が、１２
ｍｍ・Ｔｏｒｒ以上１８ｍｍ・Ｔｏｒｒ以下の範囲であ
ることが、堆積速度と堆積速度の面内均一性とのバラン
スを取る上で好ましい。電極基体間距離とプラズマ雰囲
気の圧力との積が１２ｍｍ・Ｔｏｒｒ未満または１８ｍ
ｍ・Ｔｏｒｒ超であると堆積速度が小さくかったり堆積
速度の面内均一性が悪くなる。
【００２６】分解に用いられる水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスを含む混合ガスとしては、ノンド
ープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成す
る場合には水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガ
スとの混合ガス、または水素、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、キセノンの群から選ばれた少なくとも一種のガス
と水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガスとの混
合ガスであり、ドーピングされたアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成する場合には水素化シリコンガ
スと水素化ゲルマニウムガスとボロンを有するガスもし
くは燐を有するガスとの混合ガス、または水素、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノンの群から選ばれた少な
くとも一種のガスと水素化シリコンガスと水素化ゲルマ
ニウムガスとボロンを有するガスもしくは燐を有するガ
スとの混合ガスとの混合ガスである。該水素化シリコン
ガスとしては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓ
ｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ2 Ｆ2 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＦ4 な
どが採用できる。該水素化ゲルマニウムガスとしては、
ＧｅＨ4 、ＧｅＦ4 などが採用できる。該ボロンを有す
るガスとしては、Ｂ2 Ｈ6 、Ｂ（ＣＨ3 ）3 、ＢＦ3 な
どが採用できる。該燐を有するガスとしては、ＰＨ3 な
どが採用できる。
素化ゲルマニウムガスを含む混合ガスとしては、ノンド
ープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成す
る場合には水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガ
スとの混合ガス、または水素、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、キセノンの群から選ばれた少なくとも一種のガス
と水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガスとの混
合ガスであり、ドーピングされたアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成する場合には水素化シリコンガ
スと水素化ゲルマニウムガスとボロンを有するガスもし
くは燐を有するガスとの混合ガス、または水素、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノンの群から選ばれた少な
くとも一種のガスと水素化シリコンガスと水素化ゲルマ
ニウムガスとボロンを有するガスもしくは燐を有するガ
スとの混合ガスとの混合ガスである。該水素化シリコン
ガスとしては、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓ
ｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ2 Ｆ2 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＦ4 な
どが採用できる。該水素化ゲルマニウムガスとしては、
ＧｅＨ4 、ＧｅＦ4 などが採用できる。該ボロンを有す
るガスとしては、Ｂ2 Ｈ6 、Ｂ（ＣＨ3 ）3 、ＢＦ3 な
どが採用できる。該燐を有するガスとしては、ＰＨ3 な
どが採用できる。
【００２７】本発明にかかるアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜は、真性半導体または、ｐ型またはｎ型半
導体膜であり、基体上に形成され、真性半導体層、ｐ型
半導体層、ｎ型半導体層、透明導電膜、金属膜、絶縁膜
などと積層することによりダイオードを構成し、太陽電
池などとして用いられる。特にｐｉｎ接合を複数有する
タンデム型と呼ばれる太陽電池にアモルファスシリコン
ｐｉｎダイオードと組合せて使用するのに適している。
ルマニウム膜は、真性半導体または、ｐ型またはｎ型半
導体膜であり、基体上に形成され、真性半導体層、ｐ型
半導体層、ｎ型半導体層、透明導電膜、金属膜、絶縁膜
などと積層することによりダイオードを構成し、太陽電
池などとして用いられる。特にｐｉｎ接合を複数有する
タンデム型と呼ばれる太陽電池にアモルファスシリコン
ｐｉｎダイオードと組合せて使用するのに適している。
【００２８】
［特性の測定・評価方法］ （１）導電率の測定 導電率の測定は、金蒸着により、コプレナー型の電極を
設けて、２端子で電圧を印加し、電流を測定することに
より、導電率を算出した。明導電率の測定時には、ソー
ラーシミュレータでＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2
の光を室温で照射した。暗導電率の測定は光を完全に遮
断できるシールドボックスの中でおこなった。明暗導電
率比は、（明導電率／暗導電率）の値である。
設けて、２端子で電圧を印加し、電流を測定することに
より、導電率を算出した。明導電率の測定時には、ソー
ラーシミュレータでＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2
の光を室温で照射した。暗導電率の測定は光を完全に遮
断できるシールドボックスの中でおこなった。明暗導電
率比は、（明導電率／暗導電率）の値である。
【００２９】（２）光学的バンドギャップの測定 可視光分光器を用いて、基礎吸収端スペクトルを測定
し、この結果をｈωα（ω）／２πの平方根を縦軸にと
り、ｈω／２πを横軸にとってグラフに表した場合に得
られる直線部分の外挿線の切片を光学的バンドギャップ
とした。ｈはプランク定数、ωは光の振動数、αは吸収
係数である。
し、この結果をｈωα（ω）／２πの平方根を縦軸にと
り、ｈω／２πを横軸にとってグラフに表した場合に得
られる直線部分の外挿線の切片を光学的バンドギャップ
とした。ｈはプランク定数、ωは光の振動数、αは吸収
係数である。
【００３０】実施例１ 膜形成装置としては、電極面積が４００ｃｍ2 並行平板
の容量結合型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。電極基板
間距離を３０ｍｍとし、放電時の圧力を０．３Ｔｏｒｒ
とし、ガス流量をＳｉＨ4 ：２５ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4 ：
１０ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：８０ｓｃｃｍ、プラズマ励起電力
の周波数：５０ＭＨｚ、投入電力：４０Ｗでプラズマを
発生させた。基板に、バリウム硼珪酸ガラス（融点１１
６０℃）を用い、基板温度１５０℃で厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．３８ｅ
Ｖであり、明導電率は８．３×１０-7Ｓ／ｃｍと大きく
良好であった。明暗導電率比は、２．３×１０2 であっ
た。
の容量結合型のプラズマＣＶＤ装置を用いた。電極基板
間距離を３０ｍｍとし、放電時の圧力を０．３Ｔｏｒｒ
とし、ガス流量をＳｉＨ4 ：２５ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4 ：
１０ｓｃｃｍ、Ｈ2 ：８０ｓｃｃｍ、プラズマ励起電力
の周波数：５０ＭＨｚ、投入電力：４０Ｗでプラズマを
発生させた。基板に、バリウム硼珪酸ガラス（融点１１
６０℃）を用い、基板温度１５０℃で厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．３８ｅ
Ｖであり、明導電率は８．３×１０-7Ｓ／ｃｍと大きく
良好であった。明暗導電率比は、２．３×１０2 であっ
た。
【００３１】バリウム硼珪酸ガラス（融点１１６０℃）
の上に２００ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形
成されたものを基板として同じ条件で厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の表面性は良好であり、比較例１で見
られた白濁はなかった。
の上に２００ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形
成されたものを基板として同じ条件で厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の表面性は良好であり、比較例１で見
られた白濁はなかった。
【００３２】比較例１ プラズマ励起電力の周波数を１３．５６ＭＨｚとしたこ
と以外は、実施例１と同様にしてアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光
学的バンドギャップは１．４３ｅＶであり、明導電率は
７．８×１０-8Ｓ／ｃｍと小さく不良であった。明暗導
電率比は、９．８×１０であった。
と以外は、実施例１と同様にしてアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光
学的バンドギャップは１．４３ｅＶであり、明導電率は
７．８×１０-8Ｓ／ｃｍと小さく不良であった。明暗導
電率比は、９．８×１０であった。
【００３３】バリウム硼珪酸ガラス（融点１１６０℃）
の上に２００ｎｍのＩＴＯ膜が形成されたものを基板と
して同じ条件で厚さ４００ｎｍのアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には
直径約１μｍの粒子が形成され白濁した。
の上に２００ｎｍのＩＴＯ膜が形成されたものを基板と
して同じ条件で厚さ４００ｎｍのアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には
直径約１μｍの粒子が形成され白濁した。
【００３４】実施例２ プラズマ励起電力の周波数を７０ＭＨｚとしたこと以外
は、実施例１と同様にしてアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学的バ
ンドギャップは１．３９ｅＶであり、明導電率は１．６
×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であった。明暗導電率比
は、３×１０2 であった。
は、実施例１と同様にしてアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学的バ
ンドギャップは１．３９ｅＶであり、明導電率は１．６
×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であった。明暗導電率比
は、３×１０2 であった。
【００３５】実施例３ 基体に、真空中で１７０℃で１時間の熱処理をおこなっ
た厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィル
ム（融点２６３℃）を用い、基板温度を１５０℃とした
こと以外は、実施例２と同様にしてアモルファスシリコ
ン−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の
光学的バンドギャップは１．３８ｅＶであり、明導電率
は１．１×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であった。明暗
導電率比は、３．３×１０2 であった。
た厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィル
ム（融点２６３℃）を用い、基板温度を１５０℃とした
こと以外は、実施例２と同様にしてアモルファスシリコ
ン−ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の
光学的バンドギャップは１．３８ｅＶであり、明導電率
は１．１×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であった。明暗
導電率比は、３．３×１０2 であった。
【００３６】実施例４ ガス流量をＳｉＨ4 ：２５ｓｃｃｍ、ＧｅＨ4 ：３ｓｃ
ｃｍ、ＰＨ3 １％−Ｈ2 ：７０ｓｃｃｍ、投入電力：４
０Ｗ、プラズマ励起電力の周波数：８０ＭＨｚでプラズ
マを発生させたこと以外は、実施例１と同様にして、基
板温度１５０℃で燐がドーピングされた厚さ４００ｎｍ
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をバリウム硼
珪酸ガラス（融点１１６０℃）上に形成した。かくして
得られた膜の光学的バンドギャップは１．５５ｅＶであ
り、暗導電率は２×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であっ
た。
ｃｍ、ＰＨ3 １％−Ｈ2 ：７０ｓｃｃｍ、投入電力：４
０Ｗ、プラズマ励起電力の周波数：８０ＭＨｚでプラズ
マを発生させたこと以外は、実施例１と同様にして、基
板温度１５０℃で燐がドーピングされた厚さ４００ｎｍ
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜をバリウム硼
珪酸ガラス（融点１１６０℃）上に形成した。かくして
得られた膜の光学的バンドギャップは１．５５ｅＶであ
り、暗導電率は２×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく良好であっ
た。
【００３７】比較例２ プラズマ励起電力の周波数を１３．５６ＭＨｚとしたこ
と以外は、実施例４と同様にして燐がドーピングされた
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．５９ｅ
Ｖであり、暗導電率は８．１×１０-8Ｓ／ｃｍと小さく
不良であった。
と以外は、実施例４と同様にして燐がドーピングされた
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．５９ｅ
Ｖであり、暗導電率は８．１×１０-8Ｓ／ｃｍと小さく
不良であった。
【００３８】実施例５ ガス流量および組成をＳｉＨ4 ：２５ｓｃｃｍ、ＧｅＨ
4 ：３ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6 ０．５％−Ｈ2 ：７０ｓｃｃ
ｍとしたこと以外は、実施例４と同様にして、基板温度
１５０℃でボロンがドーピングされた厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．３２ｅ
Ｖであり、暗導電率は１．３×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく
良好であった。
4 ：３ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6 ０．５％−Ｈ2 ：７０ｓｃｃ
ｍとしたこと以外は、実施例４と同様にして、基板温度
１５０℃でボロンがドーピングされた厚さ４００ｎｍの
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成した。か
くして得られた膜の光学的バンドギャップは１．３２ｅ
Ｖであり、暗導電率は１．３×１０-6Ｓ／ｃｍと大きく
良好であった。
【００３９】比較例３ プラズマ励起電力の周波数を１３．５６ＭＨｚとしたこ
と以外は、実施例５と同様にしてボロンがドーピングさ
れたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成し
た。かくして得られた膜の光学的バンドギャップは１．
４ｅＶであり、暗導電率は７．１×１０-9Ｓ／ｃｍと小
さく不良であった。
と以外は、実施例５と同様にしてボロンがドーピングさ
れたアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜を形成し
た。かくして得られた膜の光学的バンドギャップは１．
４ｅＶであり、暗導電率は７．１×１０-9Ｓ／ｃｍと小
さく不良であった。
【００４０】実施例６ バリウム硼珪酸ガラス（融点１１６０℃）の上に５００
ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形成されたもの
を基板とした。実施例５と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形成されたもの
を基板とした。実施例５と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
【００４１】該ボロンがドーピングされたアモルファス
シリコン−ゲルマニウム膜の上に実施例１と同様にして
ノンドープの厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の表面
性は良好であり、白濁はなかった。
シリコン−ゲルマニウム膜の上に実施例１と同様にして
ノンドープの厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の表面
性は良好であり、白濁はなかった。
【００４２】比較例４ バリウム硼珪酸ガラス（融点１１６０℃）の上に５００
ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形成されたもの
を基板とした。実施例５と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
ｎｍのＩＴＯ膜（酸化錫１０重量％）が形成されたもの
を基板とした。実施例５と同様にしてボロンがドーピン
グされた厚さ１５ｎｍのアモルファスシリコン−ゲルマ
ニウム膜を該基板上に形成した。かくして得られたアモ
ルファスシリコン−ゲルマニウム膜の表面性は良好で白
濁は見られなかった。
【００４３】該ボロンがドーピングされたアモルファス
シリコン−ゲルマニウム膜の上に比較例１と同様にして
ノンドープの厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には直
径約１μｍの粒子が形成され白濁した。
シリコン−ゲルマニウム膜の上に比較例１と同様にして
ノンドープの厚さ５００ｎｍのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜には直
径約１μｍの粒子が形成され白濁した。
【００４４】実施例７ 基体に、真空中で１７０℃で１時間の熱処理をおこなっ
た厚み７５μｍのポリフェニレンスルフィドフィルム
（融点２８５℃）を用い、基板温度を１５０℃としたこ
と以外は実施例２と同様にしてアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学
的バンドギャップは１．３９ｅＶであり、明導電率は
１．５×１０-6と大きく良好であった。明暗導電率比は
３．２×１０2 であった。
た厚み７５μｍのポリフェニレンスルフィドフィルム
（融点２８５℃）を用い、基板温度を１５０℃としたこ
と以外は実施例２と同様にしてアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成した。かくして得られた膜の光学
的バンドギャップは１．３９ｅＶであり、明導電率は
１．５×１０-6と大きく良好であった。明暗導電率比は
３．２×１０2 であった。
【００４５】
【発明の効果】本発明にかかるアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜およびその製造方法によれば、超短波を
用いて、水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガス
とを含む混合ガスをプラズマ分解することによって、基
体の温度を１７０℃以下に保ちながら、明導電率の高い
ノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜お
よび暗導電率の高いドーピングされたアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成することができる。その結
果、安価で耐熱性の比較的低いプラスチック材料を基体
として使用することが可能となり、安価で軽量な太陽電
池などを提供することができる。また、耐熱性が高い基
体を用いる場合においても基体の温度を低く保ちつつ膜
を形成することができるため、熱膨張係数の差や熱収縮
などによる歪みや膜の剥離という問題を生じにくくする
ことができる。
ゲルマニウム膜およびその製造方法によれば、超短波を
用いて、水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウムガス
とを含む混合ガスをプラズマ分解することによって、基
体の温度を１７０℃以下に保ちながら、明導電率の高い
ノンドープのアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜お
よび暗導電率の高いドーピングされたアモルファスシリ
コン−ゲルマニウム膜を形成することができる。その結
果、安価で耐熱性の比較的低いプラスチック材料を基体
として使用することが可能となり、安価で軽量な太陽電
池などを提供することができる。また、耐熱性が高い基
体を用いる場合においても基体の温度を低く保ちつつ膜
を形成することができるため、熱膨張係数の差や熱収縮
などによる歪みや膜の剥離という問題を生じにくくする
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/04
Claims (12)
- 【請求項１】融点が２９０℃以下の基体上に形成された
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であって、明導
電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜。 - 【請求項２】明暗導電率比が２×１０2 以上であること
を特徴とする請求項１記載のアモルファスシリコン−ゲ
ルマニウム膜。 - 【請求項３】融点が２９０℃以下の基体上に形成された
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜であって、暗導
電率が１×１０-7Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜。 - 【請求項４】３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲の
周波数の超短波を用いて、水素化シリコンガスと水素化
ゲルマニウムガスを含む混合ガスをプラズマ分解するこ
とにより、基体上にアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜を形成することを特徴とするアモルファスシリコン
−ゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項５】１７０℃以下に保たれた基体上にアモルフ
ァスシリコン−ゲルマニウム膜を形成することを特徴と
する請求項４記載のアモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム膜の製造方法。 - 【請求項６】融点が２９０℃以下の基体上にアモルファ
スシリコン−ゲルマニウム膜を形成することを特徴とす
る請求項４記載のアモルファスシリコン−ゲルマニウム
膜の製造方法。 - 【請求項７】水素化シリコンガスと水素化ゲルマニウム
ガスを含む混合ガスが、（Ａ）水素化シリコンガスと水
素化ゲルマニウムガスとの混合ガス、または（Ｂ）水
素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンの群から選
ばれた少なくとも一種のガス、水素化シリコンガス、水
素化ゲルマニウムガスとの混合ガス、または、（Ｂ）水
素化シリコンガス、水素化ゲルマニウムガス、ボロンを
有するガスもしくは燐を有するガスとの混合ガス、また
は、（Ｄ）水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノ
ンの群から選ばれた少なくとも一種のガス、水素化シリ
コンガス、水素化ゲルマニウムガス、ボロンを有するガ
スもしくは燐を有するガスとの混合ガスとの混合ガス、
であることを特徴とする請求項４記載のアモルファスシ
リコン−ゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項８】超短波の周波数が、５５ＭＨｚ以上２００
ＭＨｚ以下の範囲であることを特徴とする請求項４記載
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項９】カソード電極面積で除した超短波の電力値
が、８０ｍＷ／ｃｍ2 以上、１Ｗ／ｃｍ2 以下であるこ
とを特徴とする請求項４記載のアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項１０】酸化物からなる透明導電膜が形成された
基体上にドーピングされたアモルファスシリコン−ゲル
マニウム膜を形成することを特徴とする請求項４記載の
アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項１１】酸化物からなる透明導電膜が形成された
基体上に、７０ｎｍ以下のドーピングされたシリコン系
半導体膜を介してノンドープのアモルファスシリコン−
ゲルマニウム膜を形成することを特徴とする請求項４記
載のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方
法。 - 【請求項１２】酸化物からなる透明導電膜が酸化錫ドー
プ酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛またはこれらの積
層体であることを特徴とする請求項１０または１１記載
のアモルファスシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6069512A JPH07254568A (ja) | 1994-01-28 | 1994-04-07 | アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP838394 | 1994-01-28 | ||
| JP6-8383 | 1994-01-28 | ||
| JP6069512A JPH07254568A (ja) | 1994-01-28 | 1994-04-07 | アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254568A true JPH07254568A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=26342896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6069512A Pending JPH07254568A (ja) | 1994-01-28 | 1994-04-07 | アモルファスシリコン−ゲルマニウム膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254568A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002099890A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Sony Corporation | Semiconductor layer and forming method therefor, and semiconductor device and production method therefor |
| WO2004114417A1 (ja) * | 2003-06-19 | 2004-12-29 | Kaneka Corporation | 薄膜光電変換装置 |
| KR100512988B1 (ko) * | 2002-09-26 | 2005-09-07 | 삼성전자주식회사 | 플렉서블 ｍｅｍｓ 트랜스듀서 제조방법 |
| KR100512960B1 (ko) * | 2002-09-26 | 2005-09-07 | 삼성전자주식회사 | 플렉서블 ｍｅｍｓ 트랜스듀서와 그 제조방법 및 이를채용한 플렉서블 ｍｅｍｓ 무선 마이크로폰 |
| WO2008120498A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2008283075A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Kaneka Corp | 光電変換装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP6069512A patent/JPH07254568A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7060582B2 (en) | 2001-06-05 | 2006-06-13 | Sony Corporation | Adjusting the germanium concentration of a semiconductor layer for equal thermal expansion for a hetero-junction bipolar transistor device |
| WO2002099890A1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Sony Corporation | Semiconductor layer and forming method therefor, and semiconductor device and production method therefor |
| KR100512988B1 (ko) * | 2002-09-26 | 2005-09-07 | 삼성전자주식회사 | 플렉서블 ｍｅｍｓ 트랜스듀서 제조방법 |
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| JP4558646B2 (ja) * | 2003-06-19 | 2010-10-06 | 株式会社カネカ | 集積化薄膜光電変換装置 |
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| JPWO2004114417A1 (ja) * | 2003-06-19 | 2006-08-03 | 株式会社カネカ | 薄膜光電変換装置 |
| KR101067354B1 (ko) * | 2003-06-19 | 2011-09-23 | 가부시키가이샤 가네카 | 집적화 박막 광전 변환 장치 |
| US7678992B2 (en) | 2003-06-19 | 2010-03-16 | Kaneka Corporation | Thin-film photoelectric converter |
| WO2008120498A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JPWO2008120498A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2010-07-15 | 三菱重工業株式会社 | 光電変換装置及びその製造方法 |
| CN101622719B (zh) | 2007-03-29 | 2012-07-04 | 三菱重工业株式会社 | 光电变换装置及其制造方法 |
| AU2008233856B2 (en) * | 2007-03-29 | 2012-11-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Photovoltaic device and process for producing same. |
| JP2008283075A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Kaneka Corp | 光電変換装置の製造方法 |
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