[go: up one dir, main page]

JP2008270572A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents

光起電力素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008270572A
JP2008270572A JP2007112333A JP2007112333A JP2008270572A JP 2008270572 A JP2008270572 A JP 2008270572A JP 2007112333 A JP2007112333 A JP 2007112333A JP 2007112333 A JP2007112333 A JP 2007112333A JP 2008270572 A JP2008270572 A JP 2008270572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
material gas
semiconductor film
layer
catalyst wire
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007112333A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Terakawa
朗 寺川
Toshio Asaumi
利夫 浅海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2007112333A priority Critical patent/JP2008270572A/ja
Priority to EP08251466A priority patent/EP1983579A3/en
Priority to CNA2008100925327A priority patent/CN101290878A/zh
Priority to US12/105,469 priority patent/US8043885B2/en
Priority to KR1020080036704A priority patent/KR20080094633A/ko
Publication of JP2008270572A publication Critical patent/JP2008270572A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
    • H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
    • H10P14/20—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • H10P14/24—
    • H10P14/3411—
    • 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
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】半導体膜の膜質が不安定になるのを抑制することが可能な半導体膜の製造方法を提供する。
【解決手段】この半導体膜の製造方法は、半導体の材料ガスを導入する工程と、材料ガスによる雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧する工程と、雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧した後、触媒線４を所定の温度以上に加熱する工程と、加熱した触媒線４により材料ガスを分解して半導体膜１０を形成する工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体膜の製造方法および光起電力素子の製造方法に関し、特に、触媒線により材料ガスを分解して半導体膜を形成する工程を備える半導体膜の製造方法および光起電力素子の製造方法に関する。
従来、触媒線により材料ガスを分解して半導体膜を形成する工程を備える半導体膜の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１では、触媒体（触媒線）に電力が供給されることにより材料ガスの熱分解温度以上に加熱された触媒体に、シラン（ＳｉＨ４）などのシリコン化合物のガス（材料ガス）と水素（Ｈ２）などの他の物質のガスとの混合ガスが導入されることによって、シリコン化合物が分解されるとともに、基板の表面上にシリコン膜（半導体膜）が形成される。
特許第３４５３２１４号公報
しかしながら、上記特許文献１では、シリコン膜（半導体膜）を形成する際の、触媒体（触媒線）への電力の供給を開始する（加熱を開始する）タイミングと、材料ガスを導入するタイミングとについては開示されていない。また、一般的には、加熱を開始するタイミングと、材料ガスを導入するタイミングとは同時に行われている。この場合には、材料ガスを導入してから材料ガスによる雰囲気の圧力が安定するまでに一定の時間を要するため、半導体膜の形成初期において、材料ガスによる雰囲気の圧力が安定しない状態で半導体膜が形成される。この場合、材料ガスによる雰囲気の圧力が安定しない状態で形成された半導体膜は、膜質が不安定になるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、半導体膜の膜質が不安定になるのを抑制することが可能な半導体膜の製造方法および光起電力素子の製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
この発明の第１の局面による半導体膜の製造方法は、半導体の材料ガスを導入する工程と、材料ガスによる雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧する工程と、雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、加熱した触媒線により材料ガスを分解して半導体膜を形成する工程とを備えている。
この第１の局面による半導体膜の製造方法では、上記のように、雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、加熱した触媒線により材料ガスを分解して半導体膜を形成する工程とを設けることによって、雰囲気の圧力が安定した状態で半導体膜の形成を開始することができるので、雰囲気の圧力が不安定な状態で半導体膜が形成されるのを抑制することができる。これにより、半導体膜の膜質が不安定になるのを抑制することができる。
上記構成において、好ましくは、材料ガスは、非材料ガスにより希釈されている。
上記構成において、好ましくは、半導体膜を形成した後、材料ガスを排気する工程と、材料ガスが実質的に排気された後、所定の温度以上に加熱されている触媒線への加熱を停止する工程とをさらに備えている。
この発明の第２の局面による半導体膜の製造方法は、半導体の材料ガスを導入する工程と、材料ガスによる雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧する工程と、雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、加熱した触媒線により材料ガスを分解して光電変換層として機能する半導体膜を形成する工程とを備えている。
この第２の局面による半導体膜の製造方法では、上記のように、雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、加熱した触媒線により材料ガスを分解して光電変換層として機能する半導体膜を形成する工程とを設けることによって、雰囲気の圧力が安定した状態で、半導体膜の形成を開始することができるので、雰囲気の圧力が不安定な状態で半導体膜が形成されるのを抑制することができる。これにより、光電変換層として機能する半導体膜の膜質が不安定になるのを抑制することができるので、安定した性能を有する光起電力素子を製造することができる。
上記構成において、好ましくは、材料ガスは、非材料ガスにより希釈されている。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、触媒線ＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による半導体膜の製造に用いられる触媒線ＣＶＤ装置の構成を説明する。
図１に示すように、触媒線ＣＶＤ装置は、反応室１と、反応室１内に材料ガスおよび調圧ガスを供給するためのガス供給部２と、直流電源３に接続された触媒線４と、排気バルブ５と、半導体膜１０が形成される下地２０を設置するための設置部６と、設置部６に設置された下地２０を加熱するためのヒータ７とを備えている。
触媒線４は、タングステン（Ｗ）からなる。また、触媒線４は、直流電源３により通電されることによって、加熱されるように構成されている。また、反応室１内の気体は、真空ポンプ（図示せず）により排気可能であり、排気バルブ５によって排気通路を開閉するように構成されている。
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態による半導体膜の製造方法について説明する。なお、第１実施形態では、半導体膜１０として水素化されたアモルファスシリコン膜を下地２０上に形成する例を説明する。アモルファスシリコン膜の製造条件の一例を以下の表１に示す。
Figure 2008270572
 表１に示すように、アモルファスシリコン膜を形成する際には、約０．５ｍｍの線径を有するタングステンからなる触媒線４が用いられる。この触媒線４が設置された触媒線ＣＶＤ装置の設置部６に下地２０が設置される。この状態で、アモルファスシリコン膜の成膜を開始する。第１実施形態のアモルファスシリコン膜の製造プロセスを以下の表２に示す。
Figure 2008270572
 第１実施形態による半導体膜の製造方法によりアモルファスシリコン膜を形成する際には、まず、表１に示すように、下地２０をヒータ７により約２００℃に加熱した状態で、表２に示すように、アモルファスシリコン膜（半導体膜１０）の材料となるＳｉＨ４からなる材料ガスをガス供給部２から反応室１内に導入する。ＳｉＨ４からなる材料ガスは、Ｈ２からなる非材料ガスにより希釈されている。表１に示すように、ＳｉＨ４およびＨ２は、それぞれ、流量が約５００ｓｃｃｍおよび約１０００ｓｃｃｍの条件で導入される。その後、本発明では、材料ガスの調圧が行われる。すなわち、表１に示すように、圧力が約３Ｐａ（ＳｉＨ４の分圧およびＨ２の分圧がそれぞれ約１Ｐａおよび約２Ｐａ）となるように圧力が調整される。その後、表２に示すように、直流電源３により触媒線４への通電が行われることにより、触媒線４の温度が約１７００℃になるように触媒線４の加熱が行われる。
そして、約１７００℃に加熱された触媒線４と、反応室１内のＳｉＨ４からなる材料ガスとが接触する。これにより、約１７００℃に加熱された触媒線４によりＳｉＨ４が分解されるとともに、分解種が下地２０上に堆積されて、下地２０上に水素化されたアモルファスシリコン膜（半導体膜１０）が形成される。
また、表２に示すように、水素化されたアモルファスシリコン膜が形成された後、排気バルブ５を開いて真空ポンプ（図示せず）により反応室１内を排気する。そして、反応室１内の材料ガス（ＳｉＨ４）が実質的に排気された後、直流電源３による触媒線４への通電を停止する。これにより、材料ガスが実質的に排気された状態で、触媒線４の温度を低下させる。このようにして、第１実施形態によるアモルファスシリコン膜（半導体膜１０）の成膜が終了する。
第１実施形態では、上記のように、雰囲気の圧力を約３Ｐａに調圧した後、触媒線４を約１７００℃に加熱し、加熱した触媒線４によりＳｉＨ４からなる材料ガスを分解して半導体膜１０を形成することによって、雰囲気の圧力が安定した状態で、半導体膜１０の形成を開始することができるので、雰囲気の圧力が不安定な状態で半導体膜１０が形成されるのを抑制することができる。これにより、半導体膜１０の膜質が不安定になるのを抑制することができる。
また、ＳｉＨ４からなる材料ガスを、Ｈ２からなる非材料ガスにより希釈することによって、約３Ｐａの雰囲気の圧力（材料ガスおよび非材料ガスの合計圧力）で調圧する場合に、材料ガスの分圧を約１Ｐａと小さくすることができる。これにより、材料ガスを非材料ガスにより希釈しない場合と比較して、少ない材料ガスを用いて反応室１内を約３Ｐａに調圧することができる。ＳｉＨ４からなる材料ガスを導入した状態で触媒線４の加熱を開始すると、触媒線４の温度が約１７００℃になるまでに一定の時間を要するため、触媒線４の加熱を開始した直後では、約１７００℃未満の触媒線４とＳｉＨ４からなる材料ガスとが接触する。この時、十分に加熱されていない状態（約１７００℃未満）の触媒線４上にはＳｉＨ４からなる材料ガスが滞在し易いので、タングステン（Ｗ）からなる触媒線４とＳｉＨ４からなる材料ガスとの化合物（タングステンシリサイド）が触媒線４の表面に形成される場合がある。第１実施形態では、比較的少ない量のＳｉＨ４からなる材料ガスを用いて反応室１内を約３Ｐａに調圧しているので、ＳｉＨ４の量が少ない分、触媒線４の表面にシリサイドが形成されるのを抑制することができる。これにより、この化合物に起因して触媒線４の抵抗率が変化するのを抑制することができるので、触媒線４の温度の制御が困難になるのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、半導体膜１０を形成した後、材料ガスの排気を行い、材料ガス（ＳｉＨ４）が実質的に排気された後、約１７００℃に加熱されている触媒線４への加熱を停止することによって、触媒線４の温度が約１７００℃よりも低下した状態で、触媒線４とＳｉＨ４とが接触するのを抑制することができる。これにより、アモルファスシリコン膜（半導体膜１０）の製造プロセスの終了時に、タングステン（Ｗ）からなる触媒線４とＳｉＨ４からなる材料ガスとの化合物（タングステンシリサイド）が形成されるのを抑制することができる。したがって、上記と同様に、触媒線４の温度の制御が困難になるのを抑制することができる。
（第２実施形態）
図２は、本発明による半導体膜の製造方法により製造される薄膜系の光起電力素子を示す断面図である。第２実施形態では、上記第１実施形態による半導体膜の製造方法を用いて、薄膜系の光起電力素子１００を製造した例を説明する。まず、図２を参照して、本発明による半導体膜の製造方法により製造される薄膜系の光起電力素子１００の構造を説明する。
図２に示すように、光起電力素子１００は、基板１０１と、表面電極層１０２と、光電変換層１０３と、裏面電極層１０４とを備えている。
基板１０１は、絶縁性表面を有するとともに、透光性を有するガラスからなる。また、基板１０１の上面上には、表面電極層１０２が形成されている。この表面電極層１０２は、導電性および透光性を有する酸化錫（ＳｎＯ２）などのＴＣＯからなる。
また、表面電極層１０２の上面上に、ｐｉｎ型のアモルファスシリコン系半導体からなる光電変換層１０３が形成されている。このｐｉｎ型のアモルファスシリコン系半導体からなる光電変換層１０３は、ｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）層１０３ａ（以下、ｐ層１０３ａ）と、ｉ型水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層１０３ｂ（以下、ｉ層１０３ｂ）と、ｎ型水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層１０３ｃ（以下、ｎ層１０３ｃ）とにより構成されている。
また、光電変換層１０３の上面上には、裏面電極層１０４が形成されている。裏面電極層１０４は、銀（Ａｇ）層の表面および裏面を一対のＺｎＯ層で挟んだ構造を有する。
次に、図２に示した光起電力素子１００の製造プロセスを説明する。光起電力素子１００の製造プロセスとしては、まず、絶縁性表面を有する基板１０１の上面上に、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、酸化錫からなる表面電極層１０２を形成する。
次に、表面電極層１０２の上面上に、触媒線ＣＶＤ法により、ｐ層（ｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイド層）１０３ａと、ｉ層（ｉ型水素化アモルファスシリコン層）１０３ｂと、ｎ層（ｎ型水素化アモルファスシリコン層）１０３ｃとを順次形成することにより、アモルファスシリコン系半導体からなる光電変換層１０３が形成される。この時、ｐ層（ｐ型水素化アモルファスシリコンカーバイド層）１０３ａを透明導電膜からなる表面電極層１０２上に形成する際、ｐ層１０３ａ上にｉ層１０３ｂを形成する際、および、ｉ層１０３ｂ上にｎ層１０３ｃを形成する際には、上記第１実施形態のように、水素（Ｈ２）により希釈された材料ガスを導入するとともに、調圧を行った後、触媒線４（図１参照）を加熱することによって、成膜が行われる。
その後、光電変換層１０３（ｎ層１０３ｃ）の上面上に、スパッタリング法により、銀を主成分とする金属材料層（ＺｎＯ層（上層）／Ａｇ層（中間層）／ＺｎＯ層（下層））からなる裏面電極層１０４が形成される。このようにして、薄膜系の光起電力素子１００が製造される。
第２実施形態では、上記のように、上記第１実施形態による半導体膜の製造方法を用いて光電変換層１０３を形成して薄膜系の光起電力素子１００を製造することによって、光電変換層１０３の膜質が不安定になるのを抑制することができる。これにより、安定した性能を有する薄膜系の光起電力素子１００を製造することができる。
（第３実施形態）
図３は、本発明による半導体膜の製造方法により製造されるヘテロ接合型の光起電力素子を示す断面図である。第３実施形態では、上記第１実施形態による半導体膜の製造方法を用いて、ヘテロ接合型の光起電力素子２００を製造した例を説明する。まず、図３を参照して、本発明による半導体膜の製造方法により製造されるヘテロ接合型の光起電力素子２００の構造を説明する。
第３実施形態による光起電力装置２００では、図３に示すように、ｎ型単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）基板２０１の上面上に、光電変換層として機能するアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２０２、表面電極層２０３が順次形成されている。表面電極層２０３は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる透明導電膜により形成されている。アモルファスシリコン層２０２は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面上に形成された実質的に真性なｉ型アモルファスシリコン層２０２ａと、ｉ型アモルファスシリコン層２０２ａ上に形成されたボロン（Ｂ）がドープされたｐ型アモルファスシリコン層２０２ｂとによって構成されている。ｉ型アモルファスシリコン層２０２ａの厚みは、ｉ型アモルファスシリコン層２０２ａが光活性層としては実質的に発電に寄与しない小さい厚みである。
また、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面上には、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面に近い方から順に、光電変換層として機能するアモルファスシリコン層２０４および、裏面電極層２０５が形成されている。裏面電極層２０５は、ＩＴＯからなる透明導電膜により形成されている。また、アモルファスシリコン層２０４は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面上に形成された実質的に真性なｉ型アモルファスシリコン層２０４ａと、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａの裏面上に形成されたリン（Ｐ）がドープされたｎ型アモルファスシリコン層２０４ｂとによって構成されている。また、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａの厚みは、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａが実質的に発電に寄与しない小さい厚みである。そして、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａ、ｎ型アモルファスシリコン層２０４ｂおよび裏面電極層２０５によって、いわゆるＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）構造が構成されている。
次に、図３を参照して、光起電力素子２００の製造プロセスを説明する。
まず、洗浄したｎ型単結晶シリコン基板２０１を真空チャンバ（図示せず）内に設置した後、２００℃以下の温度条件下で、ｎ型単結晶シリコン基板２０１を加熱することによって、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の表面に付着した水分が極力除去される。これにより、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の表面に付着した水分中の酸素がシリコンと結合して欠陥になるのが抑制される。
次に、基板温度を１７０℃に保持した状態で、水素（Ｈ２）ガスを導入するとともに、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面に対して水素処理が行われる。これにより、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面がクリーニングされるとともに、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面近傍に水素原子が吸着される。この吸着した水素原子によって、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面の欠陥は不活性化（終端）される。
この後、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の表面および裏面に各層が形成される。
具体的には、触媒線ＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の上面上に、ｉ型アモルファスシリコン層２０２ａが形成される。この際、上記第１実施形態のように、水素（Ｈ２）により希釈された材料ガスを導入するとともに、調圧を行った後、触媒線４（図１参照）を加熱することによって、成膜が行われる。
続いて、触媒線ＣＶＤ法を用いて、ｉ型アモルファスシリコン層２０２ａ上に、ボロン（Ｂ）がドープされたｐ型アモルファスシリコン層２０２ｂが形成される。この際、上記第１実施形態のように、水素（Ｈ２）により希釈された材料ガスを導入するとともに、調圧を行った後、触媒線４（図１参照）を加熱することによって、成膜が行われる。
次に、スパッタリング法を用いて、ｐ型アモルファスシリコン層２０２ｂの上面上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる表面電極層２０３が形成される。
次に、触媒線ＣＶＤ法を用いて、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の裏面上に、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａが形成される。この際、上記第１実施形態のように、水素（Ｈ２）により希釈された材料ガスを導入するとともに、調圧を行った後、触媒線４（図１参照）を加熱することによって、成膜が行われる。
続いて、触媒線ＣＶＤ法を用いて、ｉ型アモルファスシリコン層２０４ａの裏面上に、リン（Ｐ）がドープされたｎ型アモルファスシリコン層２０４ｂが形成される。この際、上記第１実施形態のように、水素（Ｈ２）により希釈された材料ガスを導入するとともに、調圧を行った後、触媒線４（図１参照）を加熱することによって、成膜が行われる。
最後に、スパッタリング法を用いて、ｎ型アモルファスシリコン層２０４ｂの裏面上に、ＩＴＯからなる裏面電極層２０５が形成される。このようにして、図３に示したヘテロ接合型の光起電力装置２００が形成される。
第３実施形態では、上記のように、上記第１実施形態による半導体膜の製造方法を用いてヘテロ接合型の光起電力素子２００を製造することによって、触媒線ＣＶＤ法によりヘテロ接合型の光起電力素子２００を製造する場合に、アモルファスシリコン層２０２および２０４の膜質が不安定になるのを抑制することができる。これにより、上記第２実施形態と同様に、安定した性能を有するヘテロ接合型の光起電力素子２００を製造することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１実施形態では、材料ガスとして、シラン（ＳｉＨ４）ガスを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）またはトリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）などの他のシラン系のガスを用いてもよいし、ＳｉＦ２またはＳｉＨ２Ｆ２などのフッ化シリコン系のガスを用いてもよい。
また、上記第１実施形態では、タングステン（Ｗ）からなる触媒線４を用いたが、本発明はこれに限らず、タンタル（Ｔａ）などの他の高融点材料からなる触媒線を用いてもよい。タンタルからなる触媒線を用いた場合には、タングステンからなる触媒線４を用いた場合と比較して、触媒線の表面にシリサイドが形成されるのを抑制することができる。
また、上記第１実施形態では、下地２０上に表１に示した成膜条件により半導体膜１０としてアモルファスシリコン膜を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、成膜条件を変更することにより、半導体膜１０として微結晶シリコンおよび多結晶シリコンなどの半導体膜を形成してもよい。
また、上記第１実施形態では、材料ガスを希釈する非材料ガスとして、水素（Ｈ２）ガスを用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、非材料ガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの希ガス、フッ素（Ｆ２）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、またはメタン（ＣＨ４）ガスなどを用いてもよい。
また、上記第１実施形態では、材料ガスの分圧が約１Ｐａ、非材料ガスの分圧が約２Ｐａ、合計の圧力が約３Ｐａで調圧を行った例を示したが、本発明はこれに限らず、調圧を行う際の圧力は約３Ｐａでなくてもよい。また、材料ガスの分圧は約１Ｐａ以下とすることが好ましい。
また、上記第１実施形態では、排気を行う際に、真空ポンプにより反応室１内のガスを真空排気する例を示したが、本発明はこれに限らず、ＳｉＨ４などの成膜種を含まないガス（Ｈ２ガス、Ａｒガスなど）を供給しながら排気してもよい。これにより、ＳｉＨ４が反応室１から排気される速度を大きくすることができる。また、成膜後は、材料ガス（ＳｉＨ４）が排気されれば良く、他のガス（Ｈ２ガスなど）は反応室１内に残留してもよい。Ｈ２ガスを残留させた場合には、触媒線４の表面に形成された化合物（シリサイド）をエッチングして除去することができる。
また、上記第２および第３実施形態では、それぞれ、薄膜系の光起電力素子１００およびヘテロ接合型の光起電力素子２００を製造した例を示したが、本発明はこれに限らず、触媒線ＣＶＤ法を用いて製造される半導体膜を有する光起電力素子全般に適用することができる。また、本発明は、光起電力素子を製造する場合に限らず、触媒線ＣＶＤ法を用いて製造される半導体膜を有する半導体素子全般に適用することができる。
本発明に用いられる触媒線ＣＶＤ装置の概略図である。 本発明により製造される薄膜系の光起電力素子を示す断面図である。 本発明により製造されるヘテロ接合型の光起電力素子を示す断面図である。
符号の説明
４ 触媒線
１０ 半導体膜

Claims (5)

  1. 半導体の材料ガスを導入する工程と、
    前記材料ガスによる雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧する工程と、
    前記雰囲気の圧力を前記所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、
    加熱した前記触媒線により前記材料ガスを分解して半導体膜を形成する工程とを備える、半導体膜の製造方法。
  2. 前記材料ガスは、非材料ガスにより希釈されている、請求項１に記載の半導体膜の製造方法。
  3. 前記半導体膜を形成した後、前記材料ガスを排気する工程と、
    前記材料ガスが実質的に排気された後、前記所定の温度以上に加熱されている触媒線への加熱を停止する工程とをさらに備える、請求項１または２に記載の半導体膜の製造方法。
  4. 半導体の材料ガスを導入する工程と、
    前記材料ガスによる雰囲気の圧力を所定の圧力に調圧する工程と、
    前記雰囲気の圧力を前記所定の圧力に調圧した後、触媒線を所定の温度以上に加熱する工程と、
    加熱した前記触媒線により前記材料ガスを分解して光電変換層として機能する半導体膜を形成する工程とを備える、光起電力素子の製造方法。
  5. 前記材料ガスは、非材料ガスにより希釈されている、請求項４に記載の光起電力素子の製造方法。
JP2007112333A 2007-04-20 2007-04-20 光起電力素子の製造方法 Pending JP2008270572A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007112333A JP2008270572A (ja) 2007-04-20 2007-04-20 光起電力素子の製造方法
EP08251466A EP1983579A3 (en) 2007-04-20 2008-04-18 Method of manufacturing semiconductor film and method of manufacturing photovoltaic element
CNA2008100925327A CN101290878A (zh) 2007-04-20 2008-04-18 半导体膜的制造方法和光敏元件的制造方法
US12/105,469 US8043885B2 (en) 2007-04-20 2008-04-18 Method of manufacturing semiconductor film and method of manufacturing photovoltaic element
KR1020080036704A KR20080094633A (ko) 2007-04-20 2008-04-21 반도체막의 제조 방법 및 광기전력 소자의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007112333A JP2008270572A (ja) 2007-04-20 2007-04-20 光起電力素子の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008270572A true JP2008270572A (ja) 2008-11-06

Family

ID=39677428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007112333A Pending JP2008270572A (ja) 2007-04-20 2007-04-20 光起電力素子の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8043885B2 (ja)
EP (1) EP1983579A3 (ja)
JP (1) JP2008270572A (ja)
KR (1) KR20080094633A (ja)
CN (1) CN101290878A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011044360A3 (en) * 2009-10-08 2011-08-04 Ovshinsky Innovation, Llc Process for manufacturing solar cells including ambient pressure plasma torch step
JPWO2012128051A1 (ja) * 2011-03-24 2014-07-24 三洋電機株式会社 透明導電膜の製造方法および太陽電池の製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011018324A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Forschungszentrum Jülich GmbH Heißdrahtverfahren zur Abscheidung von Halbleiter-Material auf einem Substrat und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409424A (en) * 1982-06-21 1983-10-11 Genevieve Devaud Compensated amorphous silicon solar cell
US6124186A (en) * 1992-05-05 2000-09-26 Midwest Research Institute Deposition of device quality, low hydrogen content, hydrogenated amorphous silicon at high deposition rates with increased stability using the hot wire filament technique
JP3453214B2 (ja) * 1995-03-15 2003-10-06 科学技術振興事業団 触媒ｃｖｄ法による薄膜トランジスタの製造方法および薄膜トランジスタ
EP0949688A1 (de) * 1998-03-31 1999-10-13 Phototronics Solartechnik GmbH Dünnschichtsolarzelle, Verfahren zu deren Herstellung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP2000223419A (ja) * 1998-06-30 2000-08-11 Sony Corp 単結晶シリコン層の形成方法及び半導体装置の製造方法、並びに半導体装置
JP2001168038A (ja) * 1999-12-10 2001-06-22 Sony Corp 単結晶シリコン層およびそのエピタキシャル成長方法ならびに半導体装置
JP4710187B2 (ja) * 2000-08-30 2011-06-29 ソニー株式会社 多結晶シリコン層の成長方法および単結晶シリコン層のエピタキシャル成長方法
JP2002069646A (ja) * 2000-09-01 2002-03-08 Sony Corp 薄膜製造方法
US7122736B2 (en) * 2001-08-16 2006-10-17 Midwest Research Institute Method and apparatus for fabricating a thin-film solar cell utilizing a hot wire chemical vapor deposition technique
JP2003193235A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Nippon Steel Corp 曲面形状を有する構造体及びその製造装置、製造方法
JP3748060B2 (ja) 2002-01-16 2006-02-22 京セラ株式会社 プラズマｃｖｄ装置のクリーニング方法
EP1369931A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-10 Hitachi, Ltd. Solar cell and its manufacturing method, metal plate for the same
JP2004064042A (ja) 2002-06-03 2004-02-26 Hitachi Ltd 太陽電池装置とその製造法及びその太陽電池装置用金属板並びに発電プラント
JP4405161B2 (ja) 2003-02-04 2010-01-27 シャープ株式会社 多結晶シリコン基板の処理方法、その方法により処理された多結晶シリコン基板および太陽電池
JP2005179744A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Toshiba Corp 触媒ｃｖｄ装置及び触媒ｃｖｄ法
JP2005179743A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Toshiba Corp 触媒ｃｖｄ装置及び触媒ｃｖｄ法
JP2005317670A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Japan Science & Technology Agency （１００）配向した立方晶炭化珪素結晶膜の作製方法
JP2006024735A (ja) * 2004-07-08 2006-01-26 Seiko Instruments Inc 半導体膜の結晶化方法、及び、表示装置の製造方法
JP2006176811A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Rikogaku Shinkokai 結晶性ＳｉＣ膜の製造方法
JP2007046135A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Seiko Instruments Inc 薄膜製造方法
JP4308281B2 (ja) * 2007-04-23 2009-08-05 三洋電機株式会社 光起電力素子の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011044360A3 (en) * 2009-10-08 2011-08-04 Ovshinsky Innovation, Llc Process for manufacturing solar cells including ambient pressure plasma torch step
JPWO2012128051A1 (ja) * 2011-03-24 2014-07-24 三洋電機株式会社 透明導電膜の製造方法および太陽電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8043885B2 (en) 2011-10-25
KR20080094633A (ko) 2008-10-23
EP1983579A2 (en) 2008-10-22
US20080261347A1 (en) 2008-10-23
CN101290878A (zh) 2008-10-22
EP1983579A3 (en) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8691613B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
EP1548848A1 (en) Amorphous silicon solar cell
US20080245414A1 (en) Methods for forming a photovoltaic device with low contact resistance
KR20090035471A (ko) 다중-접합 태양 전지들과 이를 형성하기 위한 방법들 및 장치들
JP6609324B2 (ja) 光電変換装置の製造方法
JP6612359B2 (ja) 光電変換装置の製造方法
CN102668111A (zh) 光电转换装置和其制造方法
JP4308281B2 (ja) 光起電力素子の製造方法
EP2330633A1 (en) Photoelectric conversion device manufacturing method, photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device manufacturing system
JPWO2010087198A1 (ja) 光電変換装置の製造方法，光電変換装置，光電変換装置の製造システム，及び光電変換装置製造システムの使用方法
JP2008270572A (ja) 光起電力素子の製造方法
JP4711851B2 (ja) 光起電力装置
JP3697199B2 (ja) 太陽電池の製造方法および太陽電池
JP2001345463A (ja) 光起電力装置及びその製造方法
KR101302373B1 (ko) 태양전지 제조방법
JP3746711B2 (ja) 微結晶シリコン太陽電池の製造方法
TWI436493B (zh) 簡化電極設計之太陽能電池及其製造方法
WO2013153695A1 (ja) 光電変換装置の製造方法および光電変換装置
JP2011238925A (ja) 微結晶層内に形成される膜微細構造を動的に制御する方法
JPH11298015A (ja) 非晶質シリコン太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090407