JPH0760802B2 - Ｐ型非晶質シリコンの製造方法 - Google Patents
Ｐ型非晶質シリコンの製造方法Info
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- JPH0760802B2 JPH0760802B2 JP62097836A JP9783687A JPH0760802B2 JP H0760802 B2 JPH0760802 B2 JP H0760802B2 JP 62097836 A JP62097836 A JP 62097836A JP 9783687 A JP9783687 A JP 9783687A JP H0760802 B2 JPH0760802 B2 JP H0760802B2
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- Japan
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- amorphous silicon
- type amorphous
- substrate
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はｐ型非晶質シリコンの製造方法、特に広い光学
的バンドギャップを有するｐ型非晶質シリコンの製造方
法に関する。
的バンドギャップを有するｐ型非晶質シリコンの製造方
法に関する。
従来の技術 従来、ｐ型非晶質シリコン（ｐ−ａ−Si）はガラス／透
明電極/Pin/金属電極型の太陽電池の入射側導電性非晶
質シリコン層として利用されて来た。しかしながら従来
のｐ型非晶質シリコンの製造方法では、例えばSiH4（モ
ノシラン）とB2H6（ジボラン）の混合ガスを原料ガスと
したプラズマCVD法で行なっており、低抵抗のｐ型層を
得るために基板温度を200℃以上に加熱していた。この
場合、光学的バンドギャップが1.6〜1.7eVと真性型もし
くはｎ型非晶質シリコンの1.7〜1.8eVと比べ狭いため高
い光の利用率が得られにくかった。そのため原料ガスと
してさらにCH4やC2H4を混合し、ｐ型非晶質シリコンカ
ーバイド（ｐ−ａ−SiC）とし、光学的バンドギャップ
を1.9〜2.0eVに広げてやるという手法を取っていた。
明電極/Pin/金属電極型の太陽電池の入射側導電性非晶
質シリコン層として利用されて来た。しかしながら従来
のｐ型非晶質シリコンの製造方法では、例えばSiH4（モ
ノシラン）とB2H6（ジボラン）の混合ガスを原料ガスと
したプラズマCVD法で行なっており、低抵抗のｐ型層を
得るために基板温度を200℃以上に加熱していた。この
場合、光学的バンドギャップが1.6〜1.7eVと真性型もし
くはｎ型非晶質シリコンの1.7〜1.8eVと比べ狭いため高
い光の利用率が得られにくかった。そのため原料ガスと
してさらにCH4やC2H4を混合し、ｐ型非晶質シリコンカ
ーバイド（ｐ−ａ−SiC）とし、光学的バンドギャップ
を1.9〜2.0eVに広げてやるという手法を取っていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この方法では光の利用効率は向上する
が、このｐ型層上に堆積する真性（ｉ）型非晶質シリコ
ンに炭素元素が汚染不純物元素として混入し、真性層の
光活性層としての性能を低下させたり、ｐ−ｉ接合界面
特性が悪化したりし、光利用効率の割には太陽電池とし
ての変換効率の向上が実現出来なかった。
が、このｐ型層上に堆積する真性（ｉ）型非晶質シリコ
ンに炭素元素が汚染不純物元素として混入し、真性層の
光活性層としての性能を低下させたり、ｐ−ｉ接合界面
特性が悪化したりし、光利用効率の割には太陽電池とし
ての変換効率の向上が実現出来なかった。
本発明は、このような従来技術における問題点を解決す
ることを目的とする。
ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するため、本発明では、ｐ型非晶質
シリコンをマイクロ波，電子サイクロトロン共鳴吸収を
用いたECRプラズマCVD法（以下μ波ECRプラズマCVD法を
用いて基板を60℃以下にして堆積し、しかるのちこの堆
積温度以上で熱処理するものである。
シリコンをマイクロ波，電子サイクロトロン共鳴吸収を
用いたECRプラズマCVD法（以下μ波ECRプラズマCVD法を
用いて基板を60℃以下にして堆積し、しかるのちこの堆
積温度以上で熱処理するものである。
作用 この方法を用いれば、60℃以下の基板温度でSiH4とB2H6
の混合ガスを原料とし堆積した後、たとえば200〜300℃
の熱処理を行なうことによって、低抵抗で広い光学バン
ドギャップを有するｐ型非晶質シリコンが実現出来る事
が見い出された。
の混合ガスを原料とし堆積した後、たとえば200〜300℃
の熱処理を行なうことによって、低抵抗で広い光学バン
ドギャップを有するｐ型非晶質シリコンが実現出来る事
が見い出された。
この方法を用いれば、60℃以下で堆積されたｐ型非晶質
シリコンはもともと1.9eV程度の光学ギャップを持つが
抵抗が107Ωcm程度と大きい。しかしながらこのｐ型非
晶質シリコンを200℃〜300℃程度の温度で熱処理を行な
うと構造緩和によって2.0eV程度まで増大しさらに膜中
の不純物元素が活性化し〜104Ωcm程度まで抵抗が減少
するのである。
シリコンはもともと1.9eV程度の光学ギャップを持つが
抵抗が107Ωcm程度と大きい。しかしながらこのｐ型非
晶質シリコンを200℃〜300℃程度の温度で熱処理を行な
うと構造緩和によって2.0eV程度まで増大しさらに膜中
の不純物元素が活性化し〜104Ωcm程度まで抵抗が減少
するのである。
実施例 以下図面に基づき、本発明の代表的な実施例を示す。第
１図は本実施例で使用するμ波ECRプラズマCVD装置の概
略図である。11が真空チャンバーで排気孔12より真空に
排気される。導波管13を通してマイクロ波発振器14から
マイクロ波がプラズマ発生室15へ導入される。電磁石16
によりプラズマ発生室15に磁界が印加される。17はガス
導入口でSiH4やB2H6などの原料ガスが導入される。磁界
の強さを、電子サイクロトロン共鳴条件を満すように設
定することにより解離度の高いプラズマが発生する。発
生したプラズマは、プラズマ引出し窓18を通過し基板ホ
ルダ19に達し、ホルダ19上の基板にｐ型非晶質シリコン
が形成される。
１図は本実施例で使用するμ波ECRプラズマCVD装置の概
略図である。11が真空チャンバーで排気孔12より真空に
排気される。導波管13を通してマイクロ波発振器14から
マイクロ波がプラズマ発生室15へ導入される。電磁石16
によりプラズマ発生室15に磁界が印加される。17はガス
導入口でSiH4やB2H6などの原料ガスが導入される。磁界
の強さを、電子サイクロトロン共鳴条件を満すように設
定することにより解離度の高いプラズマが発生する。発
生したプラズマは、プラズマ引出し窓18を通過し基板ホ
ルダ19に達し、ホルダ19上の基板にｐ型非晶質シリコン
が形成される。
第２図は第１図で示した装置で、60℃以下の基板温度で
形成した非晶質シリコンを300℃まで熱処理した場合の
電気伝導度の変化と光学的バンドギャップの変化を示し
ている。熱処理によって光学的バンドギャップが1.9eV
からさらに2.0eVまで増大すると同時に電気伝導度の変
化を示している。この値は従来の技術において、ｐ型非
晶質シリコンカーバイトで得られた光学的バンドギャッ
プ2.0eVの時の電気伝導度〜10-6〜10-5（Ωcm）-1より
優れている。
形成した非晶質シリコンを300℃まで熱処理した場合の
電気伝導度の変化と光学的バンドギャップの変化を示し
ている。熱処理によって光学的バンドギャップが1.9eV
からさらに2.0eVまで増大すると同時に電気伝導度の変
化を示している。この値は従来の技術において、ｐ型非
晶質シリコンカーバイトで得られた光学的バンドギャッ
プ2.0eVの時の電気伝導度〜10-6〜10-5（Ωcm）-1より
優れている。
従来のプラズマCVD法で作られるｐ型非晶質シリコンはS
iH4とB2H6の混合ガスを原料ガスとしプラズマCVD法で作
製されるがB2H6ガスの混合比を増加させてゆくとｐ型非
晶質シリコン中に入りシリコン原子と結合する水素量が
急激に減少し、結果として光学ギャップが狭くなってし
まう。このことは、μ波ECRプラズマCVD法で基板温度20
0℃〜300℃で作製しても同様である。
iH4とB2H6の混合ガスを原料ガスとしプラズマCVD法で作
製されるがB2H6ガスの混合比を増加させてゆくとｐ型非
晶質シリコン中に入りシリコン原子と結合する水素量が
急激に減少し、結果として光学ギャップが狭くなってし
まう。このことは、μ波ECRプラズマCVD法で基板温度20
0℃〜300℃で作製しても同様である。
しかし前記した本発明の方法によると、60℃以下の室温
に近い温度で作られたｐ型非晶質シリコン中には充分Si
と結合した水素が存在する。したがって未処理の状態で
は構造的ストレスにより光学ギャップは小さくなってい
るが堆積温度以上の熱処理によって緩和され本発明によ
れば〜2.0eV以上の光学ギャップが得られ、かつ電気伝
導度も向上するのである。なお、従来のプラズマCVD法
において室温で形成すると確かに広い光学ギャップの膜
が得られるが、熱処理を行っても充分な電気伝導を持つ
ｐ型非晶質シリコンは得られなかった。また、本発明に
おいては、基板は通常加熱しないのが望ましいが、基板
加熱は行なわなくても一般的に堆積によって基板は〜60
℃程度に上昇するが、この程度であれば特に問題はなか
った。これ以上上昇してしまうと前記した効果が消失し
てしまうので冷却する等を行なって基板を60℃程度にす
る必要がある。
に近い温度で作られたｐ型非晶質シリコン中には充分Si
と結合した水素が存在する。したがって未処理の状態で
は構造的ストレスにより光学ギャップは小さくなってい
るが堆積温度以上の熱処理によって緩和され本発明によ
れば〜2.0eV以上の光学ギャップが得られ、かつ電気伝
導度も向上するのである。なお、従来のプラズマCVD法
において室温で形成すると確かに広い光学ギャップの膜
が得られるが、熱処理を行っても充分な電気伝導を持つ
ｐ型非晶質シリコンは得られなかった。また、本発明に
おいては、基板は通常加熱しないのが望ましいが、基板
加熱は行なわなくても一般的に堆積によって基板は〜60
℃程度に上昇するが、この程度であれば特に問題はなか
った。これ以上上昇してしまうと前記した効果が消失し
てしまうので冷却する等を行なって基板を60℃程度にす
る必要がある。
発明の効果 本発明の効果は次のようなものである。
従来技術で得られた非晶質シリコン，非晶質シリコンカ
ーバイドのｐ型層に比べ充分広い光学的バンドギャップ
を持ち充分高い電気伝導度を示すｐ型層が実現出来た。
特に基板／透明電極/Pin/金属電極構成の非晶質シリコ
ン太陽電池を製造する場合ｐ型層からのｉ型層への炭素
元素の汚染拡散が無く好都合である。また熱処理が必要
ではあるが、その後のｉ型層,n型層の堆積時に通常200
〜300℃基板加熱を行なうのでこの加熱を利用すること
ができ、実際に熱処理を施す必要はなく製造工程上も好
都合である。
ーバイドのｐ型層に比べ充分広い光学的バンドギャップ
を持ち充分高い電気伝導度を示すｐ型層が実現出来た。
特に基板／透明電極/Pin/金属電極構成の非晶質シリコ
ン太陽電池を製造する場合ｐ型層からのｉ型層への炭素
元素の汚染拡散が無く好都合である。また熱処理が必要
ではあるが、その後のｉ型層,n型層の堆積時に通常200
〜300℃基板加熱を行なうのでこの加熱を利用すること
ができ、実際に熱処理を施す必要はなく製造工程上も好
都合である。
第１図は本発明で使用したμ波ECRプラズマCVD装置の概
略図、第２図は本発明の実施例としてSiH4とB2H6を原料
ガスとして第１図で示した装置によって形成したｐ型非
晶質シリコンの電気伝導度および光学的バンドギャップ
の熱処理による変化を示す図である。 11……真空チャンバー、12……排気孔、13……導波管、
14……マイクロ波発振器、15……プラズマ発生室、16…
…電磁石、17……ガス導入口、18……プラズマ引き出し
窓。
略図、第２図は本発明の実施例としてSiH4とB2H6を原料
ガスとして第１図で示した装置によって形成したｐ型非
晶質シリコンの電気伝導度および光学的バンドギャップ
の熱処理による変化を示す図である。 11……真空チャンバー、12……排気孔、13……導波管、
14……マイクロ波発振器、15……プラズマ発生室、16…
…電磁石、17……ガス導入口、18……プラズマ引き出し
窓。
Claims (1)
- 【請求項１】ｐ型非晶質シリコン形成方法において、マ
イクロ波電子サイクロトロン共鳴吸収を利用したプラズ
マ分解により、基板を60℃以下の温度で保持し、SiH4と
B2H6の混合ガスを原料として前記基板上に堆積形成した
後、200℃〜300℃の範囲の温度により熱処理を行うこと
を特徴とするｐ型非晶質シリコンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097836A JPH0760802B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Ｐ型非晶質シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097836A JPH0760802B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Ｐ型非晶質シリコンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262837A JPS63262837A (ja) | 1988-10-31 |
| JPH0760802B2 true JPH0760802B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=14202802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097836A Expired - Fee Related JPH0760802B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Ｐ型非晶質シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760802B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5123444B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2013-01-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 太陽電池の製造方法 |
| WO2019074877A1 (en) * | 2017-10-09 | 2019-04-18 | Applied Materials, Inc. | DOPED AMORPHOUS SILICON CONFORMS AS A METAL DEPOSITION NUCLEATION LAYER |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP62097836A patent/JPH0760802B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63262837A (ja) | 1988-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |