JPH06128748A - Method and device for forming deposited film by microwave plasma cvd - Google Patents
Method and device for forming deposited film by microwave plasma cvdInfo
- Publication number
- JPH06128748A JPH06128748A JP27904592A JP27904592A JPH06128748A JP H06128748 A JPH06128748 A JP H06128748A JP 27904592 A JP27904592 A JP 27904592A JP 27904592 A JP27904592 A JP 27904592A JP H06128748 A JPH06128748 A JP H06128748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- type layer
- deposited film
- layer
- mesh
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は堆積膜形成用の原料ガス
をマイクロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成
するマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成方法
に関し、とりわけ、光起電力素子、薄膜トランジスタ
ー、センサー、電子写真用光受容部材等に好適な機能性
堆積膜形成方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a deposited film forming method by a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy to form a deposited film on a substrate, and more particularly to a photovoltaic device. , A thin film transistor, a sensor, a photoreceptive member for electrophotography and the like, and a functional deposited film forming method suitable for the same.
【0002】また、本発明はマイクロ波プラズマCVD
法による機能性堆積膜を成膜する装置に関し、とりわ
け、太陽電池等の光起電力素子を連続的に成膜する装置
に関するものである。更に詳細には、ロールツーロール
法を用いて、太陽電池等の光起電力素子を大量生産する
装置に関するものである。The present invention also relates to microwave plasma CVD.
The present invention relates to an apparatus for forming a functionally deposited film by the method, and more particularly to an apparatus for continuously forming a photovoltaic element such as a solar cell. More specifically, the present invention relates to an apparatus for mass-producing photovoltaic elements such as solar cells using the roll-to-roll method.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、a−Si膜等を用いた光起電力素
子などの機能性堆積膜の成膜には、一般的には、プラズ
マCVD法が広く用いられており、企業化されている。
しかしながら、これを光起電力素子として電力需要を賄
うものとして確立させるためには、使用する光起電力素
子が、光電変換効率が充分に高く、特性安定性に優れた
ものであり、且つ大量生産し得るものであることが基本
的に要求される。そのためには、a−Si膜等を用いた
光起電力素子の成膜においては、電気的、光学的、光導
電的あるいは機械的特性及び繰り返し使用での疲労特性
あるいは使用環境特性の向上を図るとともに、大面積
化、膜厚及び膜質の均一化を図りながら、しかも高速成
膜によって再現性のある量産化を図らねばならないた
め、これらのことが、今後改善すべき問題点として指摘
されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma CVD method is generally widely used for forming a functional deposited film such as a photovoltaic element using an a-Si film, and has been commercialized. There is.
However, in order to establish this as a photovoltaic element that can meet the power demand, the photovoltaic element to be used must have sufficiently high photoelectric conversion efficiency and excellent characteristic stability, and be mass-produced. It is basically required to be able to do. To this end, in film formation of a photovoltaic element using an a-Si film or the like, electrical, optical, photoconductive or mechanical characteristics and fatigue characteristics in repeated use or use environment characteristics are improved. At the same time, it is necessary to achieve reproducible mass production by high-speed film formation while achieving a large area and uniform film thickness and film quality. .
【0004】そのような観点から、これまでマイクロ波
プラズマCVD法による堆積膜形成方法については多く
の報告がなされている。From such a point of view, many reports have been made on the method of forming a deposited film by the microwave plasma CVD method.
【0005】例えば、“Chemical Vapor
deposition of a−SiGe:H f
ilms utilizing a microwav
e−excited plasma”T.Watana
be,M.Tanaka,K.Azuma,M.Nak
atani,T.Sonobe,T.Simada,J
apanese Journal of Applie
d Physics,Vol.26,No.4,Apr
il,1987,pp.L288−L290、“Mic
rowave−excited plasma CVD
of a−Si:H films utilizin
g a hydrogen plasma strea
m or by direct excitation
ofsilane”T.Watanabe,M.Ta
naka,K.Azuma,M.Nakatani,
T.Sonobe,T.Simada,Japanes
eJournal of Applied Physi
cs,Vol.26,No.8,August,198
7,pp.1215−1218等にECRを使用したマ
イクロ波プラズマCVD法が記述されている。For example, "Chemical Vapor
deposition of a-SiGe: Hf
ilms utilizing a microvav
e-excited plasma "T. Watana
be, M .; Tanaka, K .; Azuma, M .; Nak
atani, T .; Sonobe, T .; Simada, J
apanese Journal of Applie
d Physics, Vol. 26, No. 4, Apr
il, 1987, pp. L288-L290, "Mic
rowave-excited plasma CVD
of a-Si: H films utilizin
ga adrogen plasma strea
m or by direct excitation
ofsilane "T. Watanabe, M. Ta
naka, K .; Azuma, M .; Nakatani,
T. Sonobe, T .; Simada, Japanes
eJournal of Applied Physi
cs, Vol. 26, No. 8, August, 198
7, pp. 125-1218 and the like describe a microwave plasma CVD method using ECR.
【0006】また公開特許公報昭59−16328「プ
ラズマ気相反応装置」及び公開特許公報昭59−567
24「マイクロ波プラズマによる薄膜形成方法」には、
マイクロ波プラズマCVD法で半導体膜を堆積する方法
が示されている。Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 59-16328 “Plasma vapor phase reactor” and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 59-567.
24 "Microwave plasma thin film formation method"
A method of depositing a semiconductor film by a microwave plasma CVD method is shown.
【0007】また、rfプラズマCVD法においてアノ
ードとカソードとの間にメッシュ状の第三の電極を設け
る堆積膜の形成法が、“Preparation of
highly photosensitive hy
drogenated amorphous Si−G
e alloys using a triodepl
asma reactor”A.Matsuda e
t.al.,Applied Physics Let
ters,Vol.47 No.10,15Novem
ber 1985 pp.1061−1063に示され
ている。Further, in the rf plasma CVD method, a method of forming a deposited film in which a mesh-shaped third electrode is provided between an anode and a cathode is "Preparation of".
highly photosensitive hy
drowned amorphous Si-G
e alloys using a triodepl
asma reactor "A.Matsuda e
t. al. , Applied Physics Let
ters, Vol. 47 No. 10,15 Novem
ber 1985 pp. 1061-1063.
【0008】さらに、光起電力素子を用いる発電方式に
あっては、単位モジュールを直列又は並列に接続し、ユ
ニット化して所望の電流、電圧を得る形式が採用される
ことが多く、各モジュールにおいては断線やショートが
生起しないことが要求される。加えて、各モジュール間
の出力電圧や出力電流のばらつきのないことが重要であ
る。こうしたことから、少なくとも単位モジュールを成
膜する段階でその最大の特性決定要素である半導体層そ
のものの特性均一性が確保されていることが要求され
る。そして、モジュール設計をし易くし、且つモジュー
ル組立工程の簡略化できるようにする観点から大面積に
亘って特性均一性の優れた半導体堆積膜が提供されるこ
とが光起電力素子の量産性を高め、生産コストの大幅な
低減を達成せしめるについて要求される。Further, in a power generation method using a photovoltaic element, a form in which unit modules are connected in series or in parallel and unitized to obtain a desired current and voltage is often adopted. Is required not to cause disconnection or short circuit. In addition, it is important that there is no variation in output voltage or output current between modules. For this reason, at least at the stage of forming the unit module, it is required to secure the characteristic uniformity of the semiconductor layer itself, which is the largest characteristic determining factor. Further, from the viewpoint of facilitating the module design and simplifying the module assembling process, it is possible to provide a semiconductor deposited film having excellent property uniformity over a large area, thereby improving the mass productivity of photovoltaic devices. It is required to increase the production cost and to significantly reduce the production cost.
【0009】光起電力素子については、その重要な構成
要素たる半導体層は、いわゆるpn接合、pin接合等
の半導体接合がなされている。a−Si等の薄膜半導体
を用いる場合、ホスフィン(PH3 )、ジボラン(B2
H6 )等のドーパントとなる元素を含む原料ガスを主原
料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分解するこ
とにより所望の導電型を有する半導体膜が得られ、所望
の基板上にこれらの半導体膜を順次積層成膜することに
よって容易に前述の半導体接合が達成できることが知ら
れている。そしてこのことから、a−Si系の光起電力
素子を成膜するについて、その各々の半導体層成膜用の
独立した成膜室を設け、該成膜室にて各々の半導体層の
成膜を行なう方法が提案されている。In the photovoltaic element, a semiconductor layer which is an important component thereof has a semiconductor junction such as a so-called pn junction or pin junction. When a thin film semiconductor such as a-Si is used, phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2
A raw material gas containing an element serving as a dopant such as H 6 ) is mixed with silane, which is a main raw material gas, and glow discharge decomposed to obtain a semiconductor film having a desired conductivity type. It is known that the aforementioned semiconductor junction can be easily achieved by sequentially forming semiconductor films. From this fact, in forming an a-Si photovoltaic element, an independent film forming chamber for forming each semiconductor layer is provided, and each semiconductor layer is formed in the film forming chamber. A method of doing is proposed.
【0010】因に米国特許4,400,409号特許明
細書には、ロール・ツー・ロール(Roll to R
oll)方式を採用した連続プラズマCVD装置が開示
されている。この装置によれば、複数のグロー放電領域
を設け、所望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板
が前記各グロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配
置し、前記各グロー放電領域において必要とされる導電
型の半導体層を堆積しつつ、前記基板をその長手方向に
連続的に搬送せしめることによって、半導体接合を有す
る素子を連続成膜することができるとされている。な
お、該明細書においては、各半導体層成膜時に用いるド
ーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入するの
を防止するにはガスゲートが用いられている。具体的に
は、前記各グロー放電領域同志を、スリット状の分離通
路によって相互に分離し、さらに該分離通路に例えばA
r、H2 等の掃気用ガスの流れを成膜させる手段が採用
されている。こうしたことからこのロール・ツー・ロー
ル方式は、半導体素子の量産に適する方式であるもの
の、前述したように、光起電力素子を大量に普及させる
ためには、さらなる光電変換効率、特性安定性や特性均
一性の向上、成膜コストの低減が望まれている。Incidentally, US Pat. No. 4,400,409 discloses a roll-to-roll (Roll to R) method.
There is disclosed a continuous plasma CVD apparatus adopting the Oll system. According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and a sufficiently long flexible substrate having a desired width is arranged along a path through which the substrates sequentially pass through the glow discharge regions. It is said that an element having a semiconductor junction can be continuously formed by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing a conductive type semiconductor layer required in the discharge region. In this specification, a gas gate is used to prevent the dopant gas used in forming each semiconductor layer from diffusing and mixing into another glow discharge region. Specifically, the glow discharge regions are separated from each other by a slit-like separation passage, and the separation passage is provided with, for example, A
Means for forming a film of a flow of scavenging gas such as r or H 2 is adopted. For this reason, this roll-to-roll system is a system suitable for mass production of semiconductor devices, but as described above, in order to popularize a large number of photovoltaic devices, further photoelectric conversion efficiency, characteristic stability, and It is desired to improve property uniformity and reduce film formation cost.
【0011】特に、光電変換効率や特性安定性の向上の
ためには、各単位モジュールの光電変換効率や特性劣化
率を0.1%刻み(割合で約1.01倍相当)で改良す
るのは当然であるが、更には、単位モジュールを直列又
は並列に接続し、ユニット化した際には、ユニットを構
成する各単位モジュールの内の最小の電流又は電圧特性
の単位モジュールが律速してユニット特性が決るため、
各単位モジュールの平均特性を向上させるだけでなく、
特性バラツキも小さくすることが非常に重要となる。そ
のために単位モジュールを成膜する段階でその最大の特
性決定要素である半導体層そのものの特性均一性を確保
することが望まれている。また、成膜コストの低減のた
めに、各モジュールにおいては断線やショートが生起し
ないように、半導体層の欠陥を減らすことにより、歩留
まりを向上させることが強く望まれている。In particular, in order to improve the photoelectric conversion efficiency and the characteristic stability, the photoelectric conversion efficiency and the characteristic deterioration rate of each unit module should be improved in 0.1% increments (corresponding to about 1.01 times in proportion). Of course, when the unit modules are connected in series or in parallel and made into a unit, the unit module having the minimum current or voltage characteristic among the unit modules constituting the unit is the rate-determining unit. Because the characteristics are determined,
Not only improve the average characteristics of each unit module,
It is very important to reduce the characteristic variation. Therefore, it is desired to secure the characteristic uniformity of the semiconductor layer itself, which is the largest characteristic determining factor, at the stage of forming the unit module. Further, in order to reduce the film formation cost, it is strongly desired to improve the yield by reducing defects in the semiconductor layer so that disconnection or short circuit does not occur in each module.
【0012】したがって、連続して移動する帯状部材上
への半導体層の堆積において、特性の均一性を確保し、
欠陥を減らすための作製装置の早期の提供が望まれてい
る。Therefore, in the deposition of the semiconductor layer on the continuously moving strip-shaped member, the uniformity of the characteristics is ensured,
It is desired to provide a manufacturing device at an early stage to reduce defects.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜の形成方
法においては、以下のような問題点があった。However, the conventional method of forming a deposited film by the microwave plasma CVD method has the following problems.
【0014】(1)例えば非単結晶半導体膜(1例とし
てはアモルファスシリコンa−Si:H)等を堆積した
場合、堆積速度が遅い、電気特性が悪い、光照射下で長
時間使用した場合の劣化が多い等の問題点があった。特
に堆積速度を大きくした場合に、前記半導体膜の電気特
性、基板との密着性等の悪化は著しいものであった。(1) For example, when a non-single crystal semiconductor film (for example, amorphous silicon a-Si: H) is deposited, the deposition rate is slow, the electrical characteristics are poor, and the film is used for a long time under light irradiation. There was a problem that there was a lot of deterioration. In particular, when the deposition rate was increased, the electrical characteristics of the semiconductor film, the adhesion to the substrate, and the like were significantly deteriorated.
【0015】(2)堆積膜形成用の原料ガスが少ない領
域ではプラズマが不安定であるという問題点があった。(2) There is a problem that the plasma is unstable in a region where the raw material gas for forming the deposited film is small.
【0016】(3)プラズマが不均一になり易く、形成
された堆積膜の膜厚や特性にムラが生じ易く、その結果
として太陽電池や薄膜トランジスター、電子写真用光受
容部材等のデバイス特性や歩留まりを低下させるという
問題点があった。(3) The plasma is likely to be non-uniform, and the thickness and characteristics of the deposited film formed are likely to be uneven, resulting in device characteristics such as solar cells, thin film transistors, and electrophotographic light-receiving members. There is a problem that the yield is reduced.
【0017】(4)堆積膜の形成中に膜の構造、ひいて
は堆積膜の特性に悪影響を与える不要なイオンや電子に
よる堆積膜表面へのダメージが多く存在するため、得ら
れる各種電子デバイスの歩留まり及び特性が悪いものに
なってしまうという問題点があった。(4) During the formation of the deposited film, there are many damages to the surface of the deposited film by unnecessary ions and electrons which adversely affect the structure of the film and the characteristics of the deposited film. Also, there is a problem in that the characteristics become poor.
【0018】従って、本発明は上記従来技術の問題点に
鑑み、以下の課題を解決することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to solve the following problems.
【0019】(1)堆積速度を1nm/sec以上に大
きくしても電気特性に優れ、光劣化の少ない、非単結晶
半導体膜の堆積膜を均一且つ安定的に形成する方法を提
供する。(1) To provide a method for uniformly and stably forming a deposited film of a non-single-crystal semiconductor film, which has excellent electric characteristics even when the deposition rate is increased to 1 nm / sec or more and has little photodegradation.
【0020】(2)プラズマの均一性、安定性を高める
ことにより、形成された堆積膜の膜厚や特性の均一性、
再現性を向上させ、その結果として光起電力素子や薄膜
トランジスター、センサー、電子写真等のデバイス特性
や歩留まりを向上させ、これら電子デバイスの製造コス
トを低減する方法を提供する。(2) By increasing the uniformity and stability of plasma, the uniformity of the thickness and characteristics of the deposited film formed,
Provided is a method of improving reproducibility and, as a result, improving device characteristics and yield of photovoltaic elements, thin film transistors, sensors, electrophotography, etc., and reducing the manufacturing cost of these electronic devices.
【0021】(3)堆積膜の特性に悪影響を与える異常
放電の発生を抑えつつ、堆積膜の形成中に膜の構造緩和
に有効に寄与するエネルギーを有する活性種を大面積に
わたり均一に供給することを可能とし、且つ堆積膜の特
性に悪影響を与える不要なイオンや電子による堆積膜表
面へのダメージを低減することにより所望の特性を有す
る堆積膜を均一に形成し、その結果得られる各種電子デ
バイスの歩留まり及び特性の向上を可能ならしめる堆積
膜形成方法を提供する。(3) While suppressing the occurrence of abnormal discharge that adversely affects the characteristics of the deposited film, active species having energy that effectively contributes to structural relaxation of the film during the formation of the deposited film are uniformly supplied over a large area. It is possible to uniformly form a deposited film having desired characteristics by reducing damage to the surface of the deposited film by unnecessary ions and electrons that adversely affect the characteristics of the deposited film. Provided is a deposited film forming method capable of improving the yield and characteristics of devices.
【0022】また、本発明は次のことも目的とする。The present invention also has the following objects.
【0023】(4)堆積速度を数1nm/sec以上に
早くしても電気特性が優れ、光劣化も少ない非単結晶半
導体膜の堆積膜を均一かつ安定的に形成する装置を提供
する。(4) To provide an apparatus for uniformly and stably forming a deposited film of a non-single-crystal semiconductor film, which has excellent electric characteristics and little photodegradation even when the deposition rate is increased to several 1 nm / sec or more.
【0024】(5)連続的に移動する帯状部材が引き起
こすマイクロ波プラズマの不安定要因を排除して、長時
間に亘ってプラズマを安定せしめて半導体膜の層厚や特
性のムラを低減し、その結果として光起電力素子や薄膜
トランジスター、センサー、電子写真用光受容部材等の
デバイス特性や歩留まりを向上させ、これらの電子デバ
イスの成膜コストを低減する装置を提供する。(5) The instability factor of the microwave plasma caused by the continuously moving strip-shaped member is eliminated, the plasma is stabilized for a long time, and the layer thickness of the semiconductor film and the unevenness of characteristics are reduced. As a result, there is provided an apparatus which improves device characteristics and yield of a photovoltaic element, a thin film transistor, a sensor, a photoreceptive member for electrophotography, etc., and reduces the film forming cost of these electronic devices.
【0025】[0025]
【問題点を解決するための手段】上記(1)乃至(3)
の目的を達成する本発明は、下記の如き堆積膜形成方法
である。即ち、 (1)低圧下で堆積膜形成用の原料ガスをマイクロ波エ
ネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成するマイクロ波
プラズマCVD法において、内圧50mTorr以下の
真空度で、該原料ガスを100%分解するに必要なマイ
クロ波エネルギーより小さなマイクロ波エネルギーを前
記原料ガスに作用させると同時に、作用させるマイクロ
波エネルギーより大きなrfエネルギーを前記原料ガス
に作用させ、かつ、作用させるマイクロ波エネルギーに
よって前記原料ガスが主に分解される空間と基板との間
に導電性金属からなるメッシュを介在させ、かつ、該メ
ッシュにDCバイアス電圧を印加することを特徴とする
マイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成方法。[Means for Solving Problems] (1) to (3)
The present invention that achieves the above object is a deposited film forming method as described below. That is, (1) In a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, the raw material gas is 100 % Microwave energy smaller than the microwave energy required for decomposition is applied to the raw material gas, and at the same time, rf energy larger than the applied microwave energy is applied to the raw material gas, and Forming a deposited film by a microwave plasma CVD method, characterized in that a mesh made of a conductive metal is interposed between a space in which a source gas is mainly decomposed and a substrate, and a DC bias voltage is applied to the mesh. Method.
【0026】(2)低圧下で堆積膜形成用の原料ガスを
マイクロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成す
るマイクロ波プラズマCVD法において、内圧50mT
orr以下の真空度で、該原料ガスを100%分解する
に必要なマイクロ波エネルギーより小さなマイクロ波エ
ネルギーを前記原料ガスに作用させると同時に、作用さ
せるマイクロ波エネルギーより大きなrfエネルギーを
前記原料ガスに作用させ、かつ、作用させるマイクロ波
エネルギーによって前記原料ガスが主に分解される空間
と基板との間に導電性金属からなるメッシュを介在さ
せ、かつ、堆積膜形成時において該メッシュを100℃
以上の温度に加熱・保持することを特徴とするマイクロ
波プラズマCVD法による堆積膜形成方法。(2) In a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, an internal pressure of 50 mT
At a vacuum degree of orr or less, a microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas is applied to the source gas, and at the same time, an rf energy larger than the microwave energy to be applied is applied to the source gas. A mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space in which the source gas is mainly decomposed by the microwave energy to be caused to act, and the mesh is kept at 100 ° C. when the deposited film is formed.
A method of forming a deposited film by a microwave plasma CVD method, which comprises heating and holding at the above temperature.
【0027】(3)低圧下で堆積膜形成用の原料ガスを
マイクロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成す
るマイクロ波プラズマCVD法において、内圧50mT
orr以下の真空度で、該原料ガスを100%分解する
に必要なマイクロ波エネルギーより小さなマイクロ波エ
ネルギーを前記原料ガスに作用させると同時に、作用さ
せるマイクロ波エネルギーより大きなrfエネルギーを
前記原料ガスに作用させ、かつ、作用させるマイクロ波
エネルギーによって前記原料ガスが主に分解される空間
と基板との間に導電性金属からなるメッシュを介在さ
せ、かつ、該メッシュにrfバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法による堆積
膜形成方法。(3) In a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, an internal pressure of 50 mT
At a vacuum degree of orr or less, a microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas is applied to the source gas, and at the same time, an rf energy larger than the microwave energy to be applied is applied to the source gas. A mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space in which the source gas is mainly decomposed by the microwave energy to be caused to act, and an rf bias voltage is applied to the mesh. A characteristic method for forming a deposited film by a microwave plasma CVD method.
【0028】また、上記(4)及び(5)の目的を達成
する本発明は下記の如き堆積膜形成装置である。即ち、 (4)真空排気可能な真空容器内に成膜空間を設け、帯
状部材がその長手方向に連続的に搬送されて該成膜空間
を貫通し、該成膜空間内の該帯状部材の表面にマイクロ
波プラズマで原料ガスを分解し堆積膜を形成する機能性
堆積膜の作製装置において、前記成膜空間における前記
帯状部材の搬入側及び搬出側のいずれか一方又は両方
に、所定の範囲に亘って、多孔性の導電性部材が前記帯
状部材の堆積表面に近接するように配設されてなること
を特徴とする堆積膜作製装置。The present invention which achieves the above objects (4) and (5) is a deposited film forming apparatus as described below. That is, (4) a film forming space is provided in a vacuum container that can be evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in its longitudinal direction to penetrate the film forming space, In a device for producing a functional deposited film that decomposes a raw material gas by microwave plasma on a surface to form a deposited film, one or both of a carry-in side and a carry-out side of the strip-shaped member in the film formation space, a predetermined range An apparatus for producing a deposited film, characterized in that a porous conductive member is arranged over the entire length of the strip-shaped member so as to be close to the deposition surface.
【0029】(5)真空排気可能な真空容器内に成膜空
間を設け、帯状部材がその長手方向に連続的に搬送され
て該成膜空間を貫通し、該成膜空間内の該帯状部材の表
面にマイクロ波プラズマで原料ガスを分解し堆積膜を形
成する機能性堆積膜の作製装置において、前記成膜空間
内の前記帯状部材の堆積表面の全域に亘って、多孔性の
導電性部材が該堆積表面に近接するように配設されてな
ることを特徴とする堆積膜作製装置。(5) A film forming space is provided in a vacuum container capable of being evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in the longitudinal direction thereof to penetrate the film forming space, and the belt-shaped member in the film forming space. In the apparatus for producing a functional deposited film, which decomposes a raw material gas by microwave plasma to form a deposited film on the surface of a porous conductive member over the entire deposition surface of the strip-shaped member in the film formation space. Is disposed so as to be close to the deposition surface.
【0030】更に上記本発明装置においては、前記多孔
性の導電性部材が導電性金属からなるメッシュであるも
の、多孔性の導電性部材と該帯状部材とが、導電性材料
で電気的に接続されているもの、成膜空間の圧力が50
mTorr以下であるものが特に好ましい。Further, in the above-mentioned device of the present invention, the porous conductive member is a mesh made of a conductive metal, and the porous conductive member and the belt-shaped member are electrically connected by a conductive material. The pressure in the film formation space is 50
Those having mTorr or less are particularly preferable.
【0031】以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.
【0032】[0032]
【作用】上記(1)乃至(3)に記載の本発明堆積膜形
成方法における堆積メカニズムの詳細は未だ完全に明ら
かではないが、次のように考えられる。The details of the deposition mechanism in the method of forming a deposited film according to the present invention described in (1) to (3) above are not completely clear yet, but it is considered as follows.
【0033】原料ガスを100%分解するに必要なマイ
クロ波エネルギーより小さなマイクロ波エネルギーを前
記原料ガスに作用させることによって、大きいrfエネ
ルギーをマイクロ波エネルギーと同時に前記原料ガスに
作用させて堆積膜を形成するに適した活性種を選択でき
るものと考えられる。更に原料ガスを分解するときの堆
積室内の内圧が50mTorr以下の状態では良質な堆
積膜を形成するに適した活性種の平均自由行程が充分に
長いために気相反応が極力抑えられると考えられる。そ
してまた堆積室内の内圧が50mTorr以下の状態で
はrfエネルギーは、原料ガスの分解にほとんど影響を
与えず、プラズマと、メッシュを含む堆積室内壁面との
間の電位を制御しているものと考えられる。By applying a microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas to the source gas, a large rf energy is applied to the source gas simultaneously with the microwave energy to form a deposited film. It is believed that the active species suitable for forming can be selected. Furthermore, when the internal pressure in the deposition chamber when decomposing the source gas is 50 mTorr or less, it is considered that the gas phase reaction is suppressed as much as possible because the mean free path of active species suitable for forming a good quality deposited film is sufficiently long. . It is also considered that when the internal pressure in the deposition chamber is 50 mTorr or less, the rf energy has almost no effect on the decomposition of the source gas, and controls the potential between the plasma and the deposition chamber inner wall including the mesh. .
【0034】即ちマイクロ波エネルギーのみを投入した
場合、プラズマと堆積室内壁面との間の電位差は小さい
が、rfエネルギーをマイクロ波エネルギーと同時に投
入することによってプラズマと堆積室内壁面との間の電
位差(一般に堆積室内壁面に対してプラズマ側がプラス
となる)を大きくすることができる。このようにプラズ
マ電位が堆積室内壁面に対してプラスで高いことによっ
て、マイクロ波エネルギーで分解した活性種の内、プラ
ズマ電位で加速されたプラスイオンが主としてメッシュ
を通り抜けて基板上に衝突し適当な表面エネルギーを与
えることによって堆積膜表面での緩和反応が促進され良
質な堆積膜が得られるものと考えられる。特にこの効果
は堆積速度数が1nm/sec以上のときに効果が顕著
になるものである。That is, when only microwave energy is input, the potential difference between the plasma and the inner wall surface of the deposition chamber is small, but the potential difference between the plasma and the inner wall surface of the deposition chamber ( In general, the plasma side becomes positive with respect to the wall surface of the deposition chamber). Since the plasma potential is positively high with respect to the inner wall surface of the deposition chamber, positive ions accelerated by the plasma potential among the active species decomposed by microwave energy mainly pass through the mesh and collide with each other on the substrate. It is considered that by giving the surface energy, the relaxation reaction on the surface of the deposited film is promoted and a good quality deposited film can be obtained. This effect is particularly remarkable when the deposition rate is 1 nm / sec or more.
【0035】更にrfはDCと違って周波数が高いため
電離したイオンと電子の分布によってプラズマと堆積室
内壁面の電位差が決まってくる。すなわちイオンと電子
のシナジティクによってメッシュとプラズマの電位差が
決まってくるものである。従ってrfエネルギーを重畳
したマイクロ波プラズマCVD法では、堆積室内で異常
放電が起こりにくいという知見がこれまでに得られてい
る。Further, since rf has a high frequency unlike DC, the potential difference between the plasma and the inner wall surface of the deposition chamber is determined by the distribution of ionized ions and electrons. That is, the potential difference between the mesh and the plasma is determined by the synergy of ions and electrons. Therefore, in the microwave plasma CVD method in which the rf energy is superimposed, it has been found that abnormal discharge is unlikely to occur in the deposition chamber.
【0036】また、万一異常放電が発生したとしても、
導電性金属からなるメッシュをプラズマと基板の間に介
在させることによって、異常放電が基板に与える悪影響
を低減することができる。Even if an abnormal discharge should occur,
By interposing a mesh made of a conductive metal between the plasma and the substrate, it is possible to reduce the adverse effect of abnormal discharge on the substrate.
【0037】この際に、メッシュが存在することによっ
て、不用なイオンや電子が基板に到達することによって
生ずる堆積膜のダメージを効果的に低減させることがで
きる。At this time, the presence of the mesh makes it possible to effectively reduce damage to the deposited film caused by unwanted ions and electrons reaching the substrate.
【0038】更に、前記メッシュに適当なDCバイアス
電圧を印加することによって、上記のような電界による
効果を補正及び強調することが可能であり、メッシュを
通り抜けたイオンに適度な加速度を与えることによって
堆積膜の表面に与えるエネルギーの最適化が可能となる
と同時に堆積膜に悪影響を与える不要なイオンや電子の
衝撃を有効に低減することが可能となる。Further, by applying an appropriate DC bias voltage to the mesh, it is possible to correct and enhance the effect due to the electric field as described above, and by applying an appropriate acceleration to the ions passing through the mesh. It is possible to optimize the energy applied to the surface of the deposited film, and at the same time, it is possible to effectively reduce the impact of unnecessary ions and electrons that adversely affect the deposited film.
【0039】また、堆積膜形成時において該メッシュを
100℃以上の温度に加熱・保持することによって、堆
積膜の形成過程における膜中の構造緩和に有効に寄与す
るエネルギーを有する活性種の寿命が延び、堆積膜表面
に該活性種を豊富に供給することが可能となる。その結
果として、堆積膜の形成過程における膜中の構造緩和が
進み、堆積膜中のネットワークの乱れが低減し、成膜さ
れる電子デバイスの電気特性や信頼性を向上させること
が可能となる。By heating and holding the mesh at a temperature of 100 ° C. or higher during formation of the deposited film, the life of active species having energy that effectively contributes to structural relaxation in the film during the process of forming the deposited film It becomes possible to extend and supply the active species in abundance to the surface of the deposited film. As a result, structural relaxation in the deposited film is promoted during the formation process of the deposited film, disturbance of the network in the deposited film is reduced, and electrical characteristics and reliability of the electronic device to be deposited can be improved.
【0040】また、前記メッシュに適当なrfバイアス
電圧を印加することによって、電離したイオンと電子の
シナジティクにより定まる電界強度がメッシュと基板の
間に得られる。この電界によってイオンと電子に有効な
加速度が与えられ、堆積膜の形成過程における膜中の構
造緩和に寄与するエネルギーを有する活性種を有効に選
択すると同時に堆積膜に有害なダメージを与える不用な
電子、イオンの影響を有効に低減することにより堆積膜
中のネットワークの乱れを低減せしめることができる。
また、rfバイアス電圧をメッシュに印加した場合、該
メッシュと基板の間の電界による異常放電が起こりにく
いという知見が得られている。By applying an appropriate rf bias voltage to the mesh, the electric field strength determined by the synergy of ionized ions and electrons can be obtained between the mesh and the substrate. This electric field provides effective acceleration to ions and electrons, effectively selecting active species having energy that contributes to structural relaxation in the deposited film formation process, and at the same time, unnecessary electrons that cause harmful damage to the deposited film. By effectively reducing the influence of ions, it is possible to reduce the disorder of the network in the deposited film.
Further, it has been found that when an rf bias voltage is applied to the mesh, abnormal discharge due to an electric field between the mesh and the substrate is unlikely to occur.
【0041】次に、上記(4)に記載の本発明装置につ
いては、連続的に移動する帯状部材の一辺より形成され
る成膜空間内にマイクロ波プラズマで原料ガスを分解し
該帯状部材に堆積膜を形成するマイクロ波CVD装置に
おいて多孔性の導電性部材ら成るメッシュが成膜空間内
の前記帯状部材の搬入側及び搬出側のいずれか一方又は
両方に、所定の範囲に亘って近接するように配設するこ
とを特徴とするもので、その作用として帯状部材表面へ
のイオン衝撃の低減及び、イオン衝撃の低減された環境
下で堆積膜を形成することを可能とし、これがバファ層
機能を有することを見いだしたものである。そして、こ
のバファ層の存在が界面物性に起因した特性の向上及
び、均一性に優れ、欠陥の少ない光起電力素子を大量生
産するとを可能ならしめたものである。Next, in the apparatus of the present invention described in (4) above, the raw material gas is decomposed by microwave plasma in the film forming space formed by one side of the continuously moving strip-shaped member to form the strip-shaped member. In a microwave CVD apparatus for forming a deposited film, a mesh made of a porous conductive member is close to a loading side and a loading side of the band-shaped member in the deposition space or both of them over a predetermined range. It is possible to reduce the ion bombardment to the surface of the belt-shaped member and to form the deposited film in the environment where the ion bombardment is reduced, which is a buffer layer function. It has been found to have. The presence of the buffer layer enables improvement of the characteristics due to the physical properties of the interface and mass production of photovoltaic devices with excellent uniformity and few defects.
【0042】また、前記メッシュと前記帯状部材とが、
導電性材料で接続することによってメッシュによるイオ
ン及び電子の捕獲を増大させ、メッシュの効果を増大さ
せることが可能であり、更に、前記成膜空間の圧力を5
0mTorr以下に保持することで堆積に寄与する活性
種の選択が可能となり前記問題を解決し得る機能性堆積
膜を連続的に成膜することが可能となる。Further, the mesh and the belt-shaped member are
By connecting with a conductive material, it is possible to increase the trapping of ions and electrons by the mesh and to increase the effect of the mesh.
By keeping it at 0 mTorr or less, it becomes possible to select active species that contribute to deposition, and it is possible to continuously form a functional deposition film that can solve the above-mentioned problems.
【0043】本装置は、界面物性に起因した特性の向上
及び、均一性に優れ、欠陥の少ない光起電力素子を大量
生産することを可能ならしめたものである。The present device is capable of improving the characteristics due to the physical properties of the interface and mass-producing photovoltaic elements having excellent uniformity and few defects.
【0044】現時点においては、前述した効果が得られ
るメカニズムは完全に解明されていないものの、推察す
るには、原料ガスを分解するときの成膜空間の内圧が5
0mTorr以下の状態では良質な堆積膜を形成するに
適した活性種の平均自由行程が充分に長いために気相反
応が極力抑えられ、堆積に関わる活性種の選択が実現で
きるとともに膜特性及び、堆積速度の均一性の優れた堆
積が可能になると考えられる。At the present moment, although the mechanism by which the above-mentioned effects are obtained has not been completely clarified, it can be inferred that the internal pressure of the film-forming space when decomposing the source gas is 5
In the state of 0 mTorr or less, the average free path of the active species suitable for forming a high quality deposited film is sufficiently long, so that the gas phase reaction is suppressed as much as possible, and the selection of the active species related to deposition can be realized and the film characteristics and It is considered that the deposition with excellent uniformity of the deposition rate becomes possible.
【0045】そしてさらに、成膜空間を通過する帯状部
材上の堆積膜の表面へマイクロ波プラズマ中の高エネル
ギーイオン種がイオン衝撃を与えるのをメッシュに捕獲
することで軽減することにより、良好な界面物性を有す
るバッファ層を形成することを可能としたものと考えて
いる。Further, it is possible to reduce the impact of high-energy ion species in the microwave plasma on the surface of the deposited film on the strip-shaped member passing through the film formation space by capturing with a mesh, which is preferable. It is believed that it is possible to form a buffer layer having interface physical properties.
【0046】そして、上述した本発明の光起電力素子を
連続的に成膜する装置を用いて、光起電力素子を成膜す
ることにより、前述の諸問題を解決するとともに前述の
諸要求を満たし、連続して移動する帯状部材上に、高品
質で優れた均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を
成膜することができる。Then, the above-mentioned various problems are solved and the above-mentioned various requirements are met by forming the photovoltaic element by using the apparatus for continuously depositing the above-mentioned photovoltaic element of the present invention. It is possible to form a photovoltaic element having high quality, excellent uniformity, and few defects on the filled and continuously moving strip-shaped member.
【0047】また、上記(5)に記載の本発明装置は、
連続的に移動する帯状部材の一辺より形成される成膜空
間内にマイクロ波プラズマで原料ガスを分解し該帯状部
材に堆積膜を形成するマイクロ波CVD法において、該
成膜空間内に前記帯状部材の堆積表面全域に亘って近接
するように多孔性の導電性部材から成るメッシュを配設
することを特徴とする機能性堆積膜を連続的に成膜する
装置であり、そしてこの構成の結果、本発明の作用とし
て、前記プラズマは、前記メッシュで囲まれた成膜空間
内に閉じこめられることで安定性を向上することが可能
となる。The apparatus of the present invention described in (5) above is
In a microwave CVD method in which a source gas is decomposed by microwave plasma in a film forming space formed by one side of a continuously moving band-shaped member to form a deposited film on the band-shaped member, the band-shaped member is formed in the film-forming space. A device for continuously depositing a functional deposited film, characterized in that a mesh made of a porous conductive member is arranged so as to be close to the entire deposition surface of the member, and the result of this configuration. As an action of the present invention, the plasma can be confined in the film formation space surrounded by the mesh, thereby improving the stability.
【0048】現時点においては、前述した効果が得られ
るメカニズムは完全には解明されてはいないものの、推
察するには、帯状部材が連続的に成膜空間を移動する際
に生じる微振動が、成膜空間のプラズマの安定性に影響
を与え膜特性に影響を及ぼしているものと考えられる。At the present moment, although the mechanism by which the above-mentioned effect is obtained has not been completely clarified, it can be inferred that a slight vibration generated when the strip-shaped member continuously moves in the film forming space is generated. It is considered that this affects the stability of plasma in the film space and affects the film characteristics.
【0049】更に、マイクロ波プラズマ中の高エネルギ
ーイオン種が成膜空間を通過する帯状部材の表面へイオ
ン衝撃を与えるのをメッシュに捕獲することで軽減する
とともに、マイクロ波エネルギーを成膜空間に安定に閉
じ込めることでマイクロ波プラズマの長時間安定化と機
能性堆積膜の特性向上を実現したものである。Further, the high energy ion species in the microwave plasma is applied to the surface of the belt-like member passing through the film forming space to reduce the ion impact by capturing the ion impact, and the microwave energy is absorbed in the film forming space. By confining it stably, the microwave plasma was stabilized for a long time and the characteristics of the functional deposited film were improved.
【0050】上述した本発明の光起電力素子を連続的に
成膜する装置を用いて、光起電力素子を成膜することに
より、前述の諸問題を解決するとともに前述の諸要求を
満たし、連続して移動する帯状部材上に、高品質で優れ
た均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を成膜する
ことができる。By forming a photovoltaic element by using the above-mentioned apparatus for continuously forming a photovoltaic element of the present invention, the aforementioned problems are solved and the aforementioned requirements are satisfied. It is possible to form a photovoltaic element having high quality, excellent uniformity, and few defects on a continuously moving strip-shaped member.
【0051】上記本発明堆積膜形成方法及び堆積膜製作
装置により好適に製造される堆積膜は、非単結晶半導体
膜、特に非晶質水素化シリコン膜(a−Si:Hと略
記)、非晶質水素化ハロゲン化シリコン膜(a−Si:
HXと略記)、非晶質水素化シリコンゲルマニウム膜
(a−SiGe:Hと略記)非晶質水素化ハロゲン化シ
リコンゲルマニウム膜(a−SiGe:HXと略記)、
非晶質水素化炭化シリコン膜(a−SiC:Hと略記)
及び非晶質水素化ハロゲン化炭化シリコン膜(a−Si
C:HXと略記)(前記水素の全部又は一部を重水素で
置き換えたものであってもよい)等である。The deposited film preferably manufactured by the above-described deposited film forming method and deposited film manufacturing apparatus of the present invention is a non-single crystal semiconductor film, particularly an amorphous hydrogenated silicon film (abbreviated as a-Si: H), Amorphous hydrogenated silicon halide film (a-Si:
HX), an amorphous hydrogenated silicon germanium film (abbreviated as a-SiGe: H), an amorphous hydrogenated silicon germanium halide film (abbreviated as a-SiGe: HX),
Amorphous hydrogenated silicon carbide film (abbreviated as a-SiC: H)
And an amorphous hydrogenated halogenated silicon carbide film (a-Si
C: abbreviated as HX) (all or part of the hydrogen may be replaced with deuterium) and the like.
【0052】以下図面に従って本発明の堆積膜形成方法
及び堆積膜作製装置を更に詳細に説明する。The deposited film forming method and deposited film forming apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
【0053】まず、前記(1)の本発明方法について説
明する。First, the method (1) of the present invention will be described.
【0054】図1は本発明の堆積膜形成方法を適用する
に適した作製装置システムの一例を説明するための概略
的模式図である。図2は、本発明の堆積膜形成方法によ
り形成した光起電力素子例の模式的説明図である。図3
は、光起電力素子を形成する場合の基板上に光反射層と
光反射増加層とを堆積するためのDCマグネトロンスパ
ッター装置の模式的説明図である。図4は、光起電力素
子の透明電極及び集電電極を堆積するための抵抗加熱真
空蒸着装置の模式的説明図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing apparatus system suitable for applying the deposited film forming method of the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory view of an example of a photovoltaic element formed by the deposited film forming method of the present invention. Figure 3
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a DC magnetron sputtering apparatus for depositing a light reflection layer and a light reflection enhancement layer on a substrate when forming a photovoltaic element. FIG. 4 is a schematic explanatory view of a resistance heating vacuum vapor deposition apparatus for depositing a transparent electrode and a collector electrode of a photovoltaic element.
【0055】図1に模式的に示す作製装置システムに基
づいて本発明の堆積膜形成方法を説明する。図1に示す
作製装置システムは、作製装置100と原料ガス供給装
置1020から構成されている。The deposited film forming method of the present invention will be described based on the manufacturing apparatus system schematically shown in FIG. The manufacturing apparatus system shown in FIG. 1 includes a manufacturing apparatus 100 and a source gas supply device 1020.
【0056】作製装置100は、堆積室101、マイク
ロ波導入用の誘電体窓102、ガス導入管103、基板
104、加熱ヒータ105、真空計106、コンダクタ
ンスバルブ107、補助バルブ108、リークバルブ1
09、マイクロ波導入用の導波部110、プラズマにバ
イアス電圧を印加するためのバイアス電源111、バイ
アス棒112、メッシュ113、メッシュにDCバイア
ス電圧を印加するためのDCバイアス電源114等から
構成されている。The manufacturing apparatus 100 includes a deposition chamber 101, a dielectric window 102 for introducing microwaves, a gas introduction tube 103, a substrate 104, a heater 105, a vacuum gauge 106, a conductance valve 107, an auxiliary valve 108, and a leak valve 1.
09, a waveguide section 110 for introducing microwaves, a bias power source 111 for applying a bias voltage to plasma, a bias rod 112, a mesh 113, a DC bias power source 114 for applying a DC bias voltage to the mesh, and the like. ing.
【0057】本発明の堆積膜形成方法において好適に用
いられるメッシュ113を構成する材料として、Ni、
ステンレス、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、
V、Ti、Pt、Pb、Sn等の金属の単体もしくはこ
れらの合金を挙げることができる。とりわけAlは加工
が容易でありかつ電気伝導度が大きいので好ましい。ま
た、ステンレス、Ni等もプラズマに対する耐久性が高
いので好ましい。これらの材料の中から所望の堆積膜を
形成するために適宜選択して用いる。As a material forming the mesh 113 that is preferably used in the deposited film forming method of the present invention, Ni,
Stainless steel, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta,
Examples include simple metals such as V, Ti, Pt, Pb, and Sn, and alloys thereof. Particularly, Al is preferable because it is easy to process and has high electric conductivity. In addition, stainless steel, Ni, etc. are preferable because they have high durability against plasma. The material is appropriately selected and used from these materials to form a desired deposited film.
【0058】本発明の堆積膜形成方法において好適に用
いられるメッシュ113の形状としては、線状の素材を
編んだもの、板状の素材に細かい切り目を入れて引き広
げたもの(エクスパンデッドメタル)、パンチングメタ
ル等様々なものが用いられ得るが、メッシュ開口部の最
大径が10mm以下であることが、活性種の選択性やプ
ラズマの安定性を確保する点から好ましく、開口率が1
0%以上であることが原料ガスの利用率を高くし、成膜
室内部の圧力むらを小さくする点から好ましい。メッシ
ュ113と基板104との距離はメッシュ113の開口
率や内圧やDCバイアス電圧等の諸条件によって適宜定
められるものであるが、通常2〜30mmの範囲内で堆
積膜の膜厚や特性にむらが現われずかつ特性が最適とな
るように設定される。As the shape of the mesh 113 which is preferably used in the deposited film forming method of the present invention, a linear material is knitted, or a plate-shaped material is expanded with fine cuts (expanded metal). ), Various materials such as punching metal can be used, but it is preferable that the maximum diameter of the mesh opening is 10 mm or less in order to secure the selectivity of active species and the stability of plasma, and the opening ratio is 1
It is preferably 0% or more from the viewpoint of increasing the utilization factor of the source gas and reducing the pressure unevenness inside the film forming chamber. The distance between the mesh 113 and the substrate 104 is appropriately determined according to various conditions such as the aperture ratio of the mesh 113, the internal pressure, and the DC bias voltage. Usually, the thickness and characteristics of the deposited film are uneven within a range of 2 to 30 mm. Is set and the characteristics are optimized.
【0059】また、メッシュ113に対してDCバイア
ス電圧を印加するために、該メッシュは基板104及び
堆積室101等に対して電気的に絶縁されており、メッ
シュ用DCバイアス電源114に連結されている。In order to apply a DC bias voltage to the mesh 113, the mesh is electrically insulated from the substrate 104, the deposition chamber 101, etc., and is connected to the mesh DC bias power source 114. There is.
【0060】また、メッシュ113は少なくとも基板1
04の表面を覆うように設置されるものであり、図1に
示すように堆積室101の内部を2分割するように設置
されていてもよいし、基板104及び加熱ヒーター10
5を取り囲むように設置されていてもよい。The mesh 113 is at least the substrate 1
It is installed so as to cover the surface of 04, and may be installed so as to divide the inside of the deposition chamber 101 into two as shown in FIG. 1, or the substrate 104 and the heater 10.
It may be installed so as to surround 5.
【0061】また、基板104の近傍に堆積室101の
外部から操作が可能なシャッター115を設置すること
によって基板104への堆積膜の形成を制御することが
好ましい。シャッター115は、メッシュ113と基板
104の間に設置する方が、該シャッター115の開閉
によってプラズマに与える影響が小さいので好ましい。Further, it is preferable to control the formation of the deposited film on the substrate 104 by installing a shutter 115 that can be operated from outside the deposition chamber 101 in the vicinity of the substrate 104. It is preferable to install the shutter 115 between the mesh 113 and the substrate 104 because the opening and closing of the shutter 115 has less influence on plasma.
【0062】また、図1では基板104及びメッシュ1
13がマイクロ波の導入方向に対して垂直に設置されて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、平行
あるいは斜めに設置することも可能である。Further, in FIG. 1, the substrate 104 and the mesh 1
Although 13 is installed perpendicularly to the microwave introduction direction, the present invention is not limited to this, and it is also possible to install it in parallel or obliquely.
【0063】また、該メッシュ113は所望の堆積膜形
成条件に応じて堆積室101内の真空を保ったままで外
部からの操作で実質上取り除くことが可能であることが
好ましい。これと同様に外部からの操作でメッシュを他
の種類・形状のものに交換可能であることがより好まし
い。更に、該メッシュ113が連続的もしくは断続的に
移動可能(例えば送出しロールと巻取りロールを備える
装置)であることはメッシュに付着する堆積膜の影響を
小さくできるという点で好ましい。Further, it is preferable that the mesh 113 can be substantially removed by an operation from the outside while keeping the vacuum in the deposition chamber 101 according to a desired deposition film forming condition. Similarly, it is more preferable that the mesh can be exchanged for another type and shape by an external operation. Further, it is preferable that the mesh 113 can be moved continuously or intermittently (for example, a device including a delivery roll and a winding roll) because the influence of a deposited film attached to the mesh can be reduced.
【0064】原料ガス供給装置1020は、原料ガス導
入用の導入バルブ1041〜1046、マスフローコン
トローラー1021〜1026、マスフローコントロー
ラーの1次バルブ1031〜1036、圧力調整器10
61〜1066、ボンベのバルブ1051〜1056、
原料ガスボンベ1071〜1076等から構成されてい
る。The raw material gas supply device 1020 includes the introduction valves 1041 to 1046 for introducing the raw material gas, the mass flow controllers 1021 to 1026, the primary valves 1031 to 1036 of the mass flow controller, and the pressure regulator 10.
61 to 1066, cylinder valves 1051 to 1056,
It is composed of raw material gas cylinders 1071 to 1076 and the like.
【0065】以下、上記成膜システムによる成膜手順の
1例を説明する。An example of the film forming procedure by the above film forming system will be described below.
【0066】まず図1の堆積室101内に堆積膜形成用
の基板104を取り付け堆積室内を10-5Torr台以
下に充分に排気する。この排気にはターボ分子ポンプが
適しているが、オイル拡散ポンプであってもよい。ただ
し、オイル拡散ポンプを用いる場合はオイルが堆積室に
逆拡散しないように堆積室101の内圧が10-4以下に
なったらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガス
を堆積室内へ導入することが好ましい。堆積室内の排気
を充分に行った後、H2 、He、Ar、Ne、Kr、X
e等のガスを、堆積膜形成用の原料ガスを流したときと
ほぼ同等の堆積室内圧になるように堆積室内に導入す
る。堆積室内の圧力としては、0.5〜50mTorr
が最適な範囲である。堆積室内の内圧が安定したら、基
板加熱ヒーター105のスイッチを入れ基板を100〜
500℃に加熱する。基板の温度が所定の温度で安定し
たらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスを止
め堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベからマスフロー
コントローラーを介して所定の量を堆積室に導入する。
堆積室内へ導入される堆積膜形成用の原料ガスの供給量
は、堆積室の体積や所望の堆積膜の特性等によって適宜
決定されるものである。堆積膜形成用の原料ガスを堆積
室に導入した場合の堆積室内の圧力は、本発明方法にお
いて非常に重要な因子であり、最適な堆積室内の内圧
は、0.5〜50mTorrである。First, a substrate 104 for forming a deposited film is mounted in the deposition chamber 101 shown in FIG. 1, and the deposition chamber is evacuated to a level of 10.sup.- 5 Torr or less. A turbo molecular pump is suitable for this exhaust, but an oil diffusion pump may be used. However, when an oil diffusion pump is used, gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber when the internal pressure of the deposition chamber 101 becomes 10 −4 or less so that the oil does not diffuse back into the deposition chamber. Is preferably introduced into After sufficiently exhausting the inside of the deposition chamber, H 2 , He, Ar, Ne, Kr, X
A gas such as e is introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is almost the same as when the source gas for forming the deposited film is flowed. The pressure inside the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.
Is the optimum range. When the internal pressure in the deposition chamber has stabilized, the substrate heating heater 105 is turned on to turn the substrate 100-
Heat to 500 ° C. When the temperature of the substrate stabilizes at a predetermined temperature, the gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are stopped, and a predetermined amount of the raw material gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber from the gas cylinder through the mass flow controller. To do.
The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined depending on the volume of the deposition chamber, desired characteristics of the deposited film, and the like. The pressure in the deposition chamber when the source gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the method of the present invention, and the optimum internal pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.
【0067】また本発明方法において、堆積膜形成用に
堆積室内に投入されるマイクロ波エネルギーは、重要な
因子である。該マイクロ波エネルギーの大きさは堆積室
内に導入される原料ガスの流量、堆積室の容積、堆積室
の形状、基板の位置、その他の条件によって適宜決定さ
れるものであるが、前記原料ガスを100%分解するに
必要なマイクロ波エネルギーよりも小さいエネルギーで
あって、好ましい範囲としては、0.02〜1W/cm
3 である。マイクロ波エネルギーの好ましい周波数の範
囲としては0.5〜10GHzを挙げることができる。
特に2.45GHz付近の周波数が適している。また本
発明の堆積膜形成方法によって再現性のある堆積膜を形
成するため及び連続して搬送される長尺の基板上に数時
間から数十時間にわたって堆積膜を形成するためにはマ
イクロ波エネルギーの周波数の安定性が非常に重要であ
る。周波数の変動が±2%の範囲であることが好ましい
ものである。さらにマイクロ波のリップルも±2%が好
ましい範囲である。In the method of the present invention, the microwave energy input into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor. The magnitude of the microwave energy is appropriately determined depending on the flow rate of the source gas introduced into the deposition chamber, the volume of the deposition chamber, the shape of the deposition chamber, the position of the substrate, and other conditions. The energy is smaller than the microwave energy required for 100% decomposition, and the preferable range is 0.02 to 1 W / cm.
Is 3 . As a preferable frequency range of microwave energy, 0.5 to 10 GHz can be mentioned.
A frequency near 2.45 GHz is particularly suitable. Further, in order to form a deposited film with reproducibility by the deposited film forming method of the present invention and to form a deposited film on a long substrate continuously conveyed for several hours to several tens of hours, microwave energy is required. The frequency stability of is very important. It is preferable that the frequency variation is within ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably within ± 2%.
【0068】尚、前記投入されるマイクロ波エネルギー
が前記原料ガスを100%分解するに必要なマイクロ波
エネルギーよりも小さいエネルギーであることは、予め
以下に説明するような実験を行なっておくことによって
確認できる。The fact that the microwave energy input is smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas is determined by conducting an experiment as described below in advance. I can confirm.
【0069】マイクロ波エネルギー以外の条件は実際の
堆積膜形成時と等しく一定にして、投入するマイクロ波
エネルギーの値のみを変えながら堆積膜単膜の形成を行
ない、該単膜の堆積速度とマイクロ波エネルギーの値の
関係を調べる。すると、マイクロ波エネルギーによって
原料ガスが100%分解され堆積膜の形成に寄与してい
るときには堆積速度のマイクロ波エネルギーの値への依
存性が無いもしくは小さい(原料ガス流量律速状態)
が、原料ガスを100%分解するに必要なマイクロ波エ
ネルギーよりも小さい値であるときには堆積速度のマイ
クロ波エネルギーへの依存性が大きい(マイクロ波エネ
ルギー律速状態)ということがわかる。すなわち、本発
明の堆積膜形成方法においては、マイクロ波エネルギー
律速状態にて堆積膜の形成を行なうものであり、そのこ
とはマイクロ波エネルギーと堆積速度の関係を調べるこ
とによって確認され得る。The conditions other than the microwave energy are made equal and constant at the time of the actual formation of the deposited film, the deposition film single film is formed while changing only the microwave energy value to be input, and the deposition rate of the single film and the microwave are changed. Examine the relationship between wave energy values. Then, when the source gas is decomposed 100% by the microwave energy and contributes to the formation of the deposited film, the deposition rate has no or small dependence on the microwave energy value (source gas flow rate-controlled state).
However, when the value is smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas, it can be understood that the dependence of the deposition rate on the microwave energy is large (microwave energy rate-determining state). That is, in the deposited film forming method of the present invention, the deposited film is formed in the microwave energy rate-determining state, which can be confirmed by examining the relationship between the microwave energy and the deposition rate.
【0070】更に本発明の堆積膜形成方法において堆積
室内に前記マイクロ波エネルギーと同時に投入されるr
fエネルギーは、前記マイクロ波エネルギーとの組み合
わせにおいて非常に重要な因子でありrfエネルギーの
好ましい範囲としては、0.04〜2W/cm3 であ
り、堆積室内のプラズマ発生空間に設置されたバイアス
棒を介してブラズマに印加される。Further, in the method of forming a deposited film of the present invention, r is introduced into the deposition chamber at the same time as the microwave energy.
The f energy is a very important factor in combination with the microwave energy, and a preferable range of the rf energy is 0.04 to 2 W / cm 3 , and a bias rod installed in the plasma generation space in the deposition chamber. Is applied to the plasma through.
【0071】rfエネルギーの好ましい周波数の範囲と
しては1〜100MHzを挙げることができる。またr
fの周波数の変動は±2%以内で波形が滑らかであるこ
とが好ましい。A preferable frequency range of the rf energy is 1 to 100 MHz. Also r
The fluctuation of the frequency of f is preferably within ± 2% and the waveform is smooth.
【0072】又、前記rfエネルギーに加えて、前記バ
イアス棒112にDCバイアス電圧を重ねて印加しても
よい。DCバイアス電圧の極性としては、堆積室101
に対して前記バイアス棒112がプラスになるように電
圧を印加するのが好ましい。そしてDCバイアス電圧の
好ましい範囲としては、300V以下である。Further, in addition to the rf energy, a DC bias voltage may be applied to the bias rod 112 in an overlapping manner. The polarity of the DC bias voltage depends on the deposition chamber 101.
It is preferable to apply a voltage so that the bias rod 112 becomes positive. The preferable range of the DC bias voltage is 300 V or less.
【0073】又、マイクロ波の導入によるプラズマの発
生以前にバイアス電圧をバイアス棒112に印加した場
合、プラズマ発生初期の不安定な状態において異常放電
の発生が希に見受けられ、これが堆積膜の特性に悪影響
を与えることが有り得るのでバイアス電圧をバイアス棒
112に印加するのはプラズマが安定化した後であるこ
とが好ましい。When a bias voltage is applied to the bias rod 112 before the generation of plasma by the introduction of microwaves, abnormal discharge is rarely found in an unstable state at the beginning of plasma generation, which is a characteristic of the deposited film. It is preferable that the bias voltage be applied to the bias rod 112 after the plasma is stabilized, because it may adversely affect the temperature.
【0074】マイクロ波エネルギーを導波部110から
誘電体窓102を介して堆積室に導入して前記堆積室1
01内に導入された原料ガスを分解しプラズマを発生せ
しめ、該プラズマが安定化した後、rfエネルギーをバ
イアス電源111からバイアス棒112を介して堆積室
に導入する。続いて前記メッシュ113にDCバイアス
電圧を印加する。該メッシュ113に印加するDCバイ
アス電圧の値は、堆積室101内の構造、サイズ等のパ
ラメータによって、又所望の堆積膜の特性によって適宜
定められるものであるが、好ましくは、300V以下で
ある。The microwave energy is introduced into the deposition chamber from the waveguide 110 through the dielectric window 102, and the deposition chamber 1
After the source gas introduced into 01 is decomposed to generate plasma and the plasma is stabilized, rf energy is introduced from the bias power source 111 into the deposition chamber via the bias rod 112. Then, a DC bias voltage is applied to the mesh 113. The value of the DC bias voltage applied to the mesh 113 is appropriately determined by parameters such as the structure and size in the deposition chamber 101 and the desired characteristics of the deposited film, but is preferably 300 V or less.
【0075】又、マイクロ波の導入によるプラズマの発
生以前にメッシュ113にDCバイアス電圧を印加した
場合、プラズマ発生初期の不安定な状態において異常放
電の発生が希に見受けられ、これが堆積膜の特性に悪影
響を与えることが有り得るのでメッシュ113にDCバ
イアス電圧を印加するのはプラズマが安定化した後であ
ることが好ましい。When a DC bias voltage is applied to the mesh 113 before the generation of plasma by the introduction of microwaves, abnormal discharge is rarely seen in an unstable state at the beginning of plasma generation, which is a characteristic of the deposited film. Therefore, it is preferable that the DC bias voltage be applied to the mesh 113 after the plasma is stabilized.
【0076】ガス流量、堆積室内圧、プラズマ、バイア
ス電流等が安定した状態でシャッター113を開状態に
して所望の時間前記基板104上に所望の膜厚の堆積膜
を形成する。堆積膜の膜厚が所望の値に達したところで
シャッター113を閉状態にし、メッシュ113へのD
Cバイアス電圧の印加、マイクロ波エネルギー、rfエ
ネルギー、原料ガスの導入を止め、堆積室101内を排
気し、N2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスで
堆積室101内を充分パージした後、非単結晶半導体膜
を堆積した基板104を堆積室101から取り出す。With the gas flow rate, deposition chamber pressure, plasma, bias current, etc. being stable, the shutter 113 is opened to form a deposition film having a desired film thickness on the substrate 104 for a desired time. When the thickness of the deposited film reaches a desired value, the shutter 113 is closed, and the mesh D
C bias voltage application, microwave energy, rf energy, introduction of source gas was stopped, the inside of the deposition chamber 101 was evacuated, and the inside of the deposition chamber 101 was sufficiently filled with gas such as N 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe. After purging, the substrate 104 on which the non-single crystal semiconductor film is deposited is taken out from the deposition chamber 101.
【0077】次に前記(2)の本発明方法について説明
する。Next, the method (2) of the present invention will be described.
【0078】図5は本発明の堆積膜形成方法を適用する
に適した作製装置システムの一例を説明するための概略
的模式図である。図2(a)、(b)は、本発明の堆積
膜形成方法により形成した光起電力素子例の模式的説明
図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing apparatus system suitable for applying the deposited film forming method of the present invention. 2A and 2B are schematic explanatory views of examples of photovoltaic elements formed by the deposited film forming method of the present invention.
【0079】図5に模式的に示す作製装置システムに基
づいて本発明の堆積膜形成方法を説明する。図5に示す
作製装置システムは、基本的には前記(1)の本発明方
法の作製装置システムに準じており、作製装置100と
原料ガス供給装置1020とから構成されている。The deposited film forming method of the present invention will be described based on the manufacturing apparatus system schematically shown in FIG. The manufacturing apparatus system shown in FIG. 5 basically complies with the manufacturing apparatus system of the method of the present invention described in (1) above, and includes a manufacturing apparatus 100 and a source gas supply device 1020.
【0080】作製装置100は、堆積室101、マイク
ロ波導入用の誘電体窓102,ガス導入管103、基板
104、加熱ヒータ105、真空計106、コンダクタ
ンスバルブ107、補助バルブ108、リークバルブ1
09、マイクロ波導入用の導波部110、プラズマにバ
イアス電圧を印加するためのバイアス電源111、バイ
アス棒112、メッシュ113、メッシュの温度を調節
するための温度コントローラー116等から構成されて
いる。The manufacturing apparatus 100 includes a deposition chamber 101, a dielectric window 102 for introducing microwaves, a gas introduction tube 103, a substrate 104, a heater 105, a vacuum gauge 106, a conductance valve 107, an auxiliary valve 108, and a leak valve 1.
09, a waveguide section 110 for introducing microwaves, a bias power source 111 for applying a bias voltage to plasma, a bias rod 112, a mesh 113, a temperature controller 116 for adjusting the temperature of the mesh, and the like.
【0081】この本発明方法における基本的な操作及び
装置はすでに述べた(1)の本発明方法と同様のもので
あるが、メッシュ113を100℃以上に加熱、保持し
ながら堆積膜を形成することを特徴とするものである。The basic operation and apparatus in this method of the present invention are the same as those of the method of the present invention described in (1) above, but the deposited film is formed while heating and holding the mesh 113 at 100 ° C. or higher. It is characterized by that.
【0082】メッシュ113の温度を調節する方法とし
ては、メッシュに接して、もしくはメッシュ近傍に、タ
ングステン等の高融点金属からなるフィラメントを設置
して、これにACもしくはDCの電流を流すことにより
発熱させてメッシュ113を加熱し、同時に熱電対等の
温度測定素子を用いてメッシュ113の温度を測定し、
これを制御するという方法が好適な方法として挙げるこ
とができる。As a method of adjusting the temperature of the mesh 113, a filament made of a refractory metal such as tungsten is placed in contact with the mesh or in the vicinity of the mesh, and an AC or DC current is passed through the filament to generate heat. Then, the mesh 113 is heated, and at the same time, the temperature of the mesh 113 is measured using a temperature measuring element such as a thermocouple,
A suitable method is to control this.
【0083】メッシュ113の温度を調節する他の方法
として、メッシュ近傍にハロゲンランプ等を設置し、該
メッシュ113に光を照射することによりメッシュ11
3を加熱し、同時に熱電対等の温度測定素子を用いてメ
ッシュ113の温度を測定し、これを制御するという方
法も又好適な方法として挙げることができる。As another method for adjusting the temperature of the mesh 113, a halogen lamp or the like is installed near the mesh and the mesh 113 is irradiated with light.
A method in which 3 is heated and at the same time the temperature of the mesh 113 is measured using a temperature measuring element such as a thermocouple and the temperature is controlled can also be mentioned as a suitable method.
【0084】メッシュ113の温度を調節する他の方法
として、メッシュ113自体にACもしくはDCの電流
を流すことによりメッシュ自体の電気抵抗により発熱さ
せ、同時に熱電対等の温度測定素子を用いてメッシュ1
13の温度を測定し、これを制御するという方法も又好
適な方法として挙げることができる。As another method of adjusting the temperature of the mesh 113, an electric current of AC or DC is applied to the mesh 113 to generate heat due to the electric resistance of the mesh itself, and at the same time, a temperature measuring element such as a thermocouple is used.
A method of measuring the temperature of 13 and controlling it can also be mentioned as a suitable method.
【0085】又、メッシュ113の温度を調節するため
に、上記のような加熱手段の他に、水冷機構、ペルチェ
素子等の冷却手段を設けておくことは、メッシュ113
の温度をきめ細かく調節するために有効であり、好まし
い。In order to adjust the temperature of the mesh 113, it is necessary to provide a cooling means such as a water cooling mechanism and a Peltier element in addition to the above heating means.
It is effective and preferable for finely adjusting the temperature of.
【0086】又、本発明方法においても(1)の場合と
同様にメッシュ113にバイアス電圧を印加してもよ
い。その場合には、該メッシュは基板104及び堆積室
101等に対して電気的に絶縁されており、バイアス電
源が該メッシュに接続されている必要がある。又、該メ
ッシュを堆積室101等に対して同電位にする場合に
は、該メッシュを堆積室内壁面と電気的に連結するため
の導電性部材を該メッシュと堆積室101の間に設けれ
ばよい。Also in the method of the present invention, a bias voltage may be applied to the mesh 113 as in the case of (1). In that case, the mesh needs to be electrically insulated from the substrate 104, the deposition chamber 101 and the like, and a bias power source needs to be connected to the mesh. Further, when the mesh has the same potential as that of the deposition chamber 101, a conductive member for electrically connecting the mesh to the wall surface of the deposition chamber may be provided between the mesh and the deposition chamber 101. Good.
【0087】以下、図5に示される作製装置システムに
基づく、成膜手順の1例を示すが、これに限定されない
ことはいうまでもない。Hereinafter, one example of the film forming procedure based on the manufacturing apparatus system shown in FIG. 5 will be shown, but it goes without saying that the film forming procedure is not limited to this.
【0088】まず図5の堆積室101内に堆積膜形成用
の基板104を取り付け堆積室内を10-5Torr台以
下に充分に排気する。この排気にはターボ分子ポンプが
適しているが、オイル拡散ポンプであってもよい。ただ
し、オイル拡散ポンプを用いる場合はオイルが堆積室に
逆拡散しないように堆積室101の内圧が10-4以下に
なったらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガス
を堆積室内へ導入することが好ましい。堆積室内の排気
を充分に行った後、H2 、He、Ar、Ne、Kr、X
e等のガスを、堆積膜形成用の原料ガスを流したときと
ほぼ同等の堆積室内圧になるように堆積室内に導入す
る。堆積室内の圧力としては、0.5〜50mTorr
が最適な範囲である。堆積室内の内圧が安定したら、基
板加熱ヒーター105のスイッチを入れ基板を100〜
500℃に加熱する。基板の温度が所定の温度で安定し
たらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスを止
め堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベからマスフロー
コントローラーを介して所定の量を堆積室に導入する。
堆積室内へ導入される堆積膜形成用の原料ガスの供給量
は、堆積室の体積や所望の堆積膜の特性等によって適宜
決定されるものである。堆積膜形成用の原料ガスを堆積
室に導入した場合の堆積室内の圧力は、本発明の堆積膜
形成方法において非常に重要な因子であり、最適な堆積
室内の内圧は、0.5〜50mTorrである。First, a substrate 104 for forming a deposited film is mounted in the deposition chamber 101 shown in FIG. 5, and the deposition chamber is evacuated to a level of 10.sup.- 5 Torr or less. A turbo molecular pump is suitable for this exhaust, but an oil diffusion pump may be used. However, when an oil diffusion pump is used, gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber when the internal pressure of the deposition chamber 101 becomes 10 −4 or less so that the oil does not diffuse back into the deposition chamber. Is preferably introduced into After sufficiently exhausting the inside of the deposition chamber, H 2 , He, Ar, Ne, Kr, X
A gas such as e is introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is almost the same as when the source gas for forming the deposited film is flowed. The pressure inside the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.
Is the optimum range. When the internal pressure in the deposition chamber has stabilized, the substrate heating heater 105 is turned on to turn the substrate 100-
Heat to 500 ° C. When the temperature of the substrate stabilizes at a predetermined temperature, the gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are stopped, and a predetermined amount of the raw material gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber from the gas cylinder through the mass flow controller. To do.
The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined depending on the volume of the deposition chamber, desired characteristics of the deposited film, and the like. The pressure in the deposition chamber when the source gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the deposition film forming method of the present invention, and the optimum internal pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr. Is.
【0089】又、メッシュ113用の温度コントローラ
ー114を動作させることによってメッシュ113の温
度を100℃以上の所定の温度に設定しておく。Further, the temperature of the mesh 113 is set to a predetermined temperature of 100 ° C. or higher by operating the temperature controller 114 for the mesh 113.
【0090】本発明の堆積膜形成方法において、堆積膜
形成用に堆積室内に投入されるマイクロ波エネルギー
は、重要な因子である。In the deposited film forming method of the present invention, the microwave energy input into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor.
【0091】ガス流量、堆積室内圧、プラズマ、バイア
ス電流等が安定した状態でシャッター113を開状態に
して所望の時間前記基板104上に所望の膜厚の堆積膜
を形成する。堆積膜の膜厚が所望の値に達したところで
シャッター113を閉状態にし、バイアス棒112への
バイアス電圧の印加、マイクロ波エネルギー、原料ガス
の導入を止め、堆積膜101内を排気し、N2 、He、
Ar、Ne、Kr、Xe等のガスで堆積室101内を充
分パージした後、非単結晶半導体膜を堆積した基板10
4を堆積室101から取り出す。With the gas flow rate, the pressure in the deposition chamber, the plasma, the bias current and the like being stable, the shutter 113 is opened to form a deposited film having a desired film thickness on the substrate 104 for a desired time. When the thickness of the deposited film reaches a desired value, the shutter 113 is closed, application of the bias voltage to the bias rod 112, microwave energy, and introduction of the source gas are stopped, and the inside of the deposited film 101 is evacuated. 2 , He,
The substrate 10 on which the non-single-crystal semiconductor film is deposited after the inside of the deposition chamber 101 is sufficiently purged with a gas such as Ar, Ne, Kr, or Xe.
4 is taken out from the deposition chamber 101.
【0092】次に、前記(3)の本発明方法について説
明する。Next, the method (3) of the present invention will be described.
【0093】図8は本発明の堆積膜形成方法を適用する
に適した作製装置システムの一例を説明するための概略
的模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing apparatus system suitable for applying the deposited film forming method of the present invention.
【0094】図8に模式的に示す作製装置システムに基
づいて本発明の堆積膜形成方法を説明する。図8に示す
作製装置システムは、作製装置100と原料ガス供給装
置1020から構成されている。The deposited film forming method of the present invention will be described based on the manufacturing apparatus system schematically shown in FIG. The manufacturing apparatus system shown in FIG. 8 includes a manufacturing apparatus 100 and a source gas supply device 1020.
【0095】作製装置100は、堆積室101、マイク
ロ波導入用の誘電体窓102、ガス導入管103、基板
104、加熱ヒータ105、真空計106、コンダクタ
ンスバルブ107、補助バルブ108、リークバルブ1
09、マイクロ波導入用の導波部110、プラズマにバ
イアス電圧を印加するためのバイアス電源111、バイ
アス棒112、メッシュ113、メッシュにrfバイア
ス電圧を印加するためのrfバイアス電源117等から
構成されている。The manufacturing apparatus 100 includes a deposition chamber 101, a dielectric window 102 for introducing microwaves, a gas introduction tube 103, a substrate 104, a heater 105, a vacuum gauge 106, a conductance valve 107, an auxiliary valve 108, and a leak valve 1.
09, a waveguide section 110 for introducing microwaves, a bias power source 111 for applying a bias voltage to plasma, a bias rod 112, a mesh 113, an rf bias power source 117 for applying an rf bias voltage to the mesh, and the like. ing.
【0096】この方法においても、基本的な操作及び装
置はすでに述べた(1)の場合と同様であるが、メッシ
ュ113にrfバイアス電圧を印加することを特徴とす
る。Also in this method, the basic operation and apparatus are the same as those in the above-mentioned case (1), but the feature is that an rf bias voltage is applied to the mesh 113.
【0097】rf電圧の印加方法としては、マイクロ波
エネルギーを導波部110から誘電体窓102を介して
堆積室に導入して前記堆積室101内に導入された原料
ガスを分解しプラズマを発生せしめ、該プラズマが安定
化した後、rfエネルギーをバイアス電源111からバ
イアス棒112を介して堆積室に導入する。続いて前記
メッシュ113にrfバイアス電圧を印加する。該メッ
シュ113に印加するrfバイアス電圧の周波数は、堆
積室101内の構造、サイズ等のパラメータによって、
又所望の堆積膜の特性によって適宜定められるものであ
るが、好ましくは1〜100MHzの周波数を有するも
のである。前記メッシュ113に印加するバイアス電圧
の電圧値は、堆積室101内の構造、サイズ等のパラメ
ータによって、又所望の堆積膜の特性によって適宜定め
られるものであるが、好ましくは、ピーク・ツー・ピー
クの値で1kV以下である。又、周波数の変動は±2%
以内で波形が滑らかであることが好ましい。As a method of applying the rf voltage, microwave energy is introduced from the waveguide section 110 into the deposition chamber through the dielectric window 102 to decompose the source gas introduced into the deposition chamber 101 to generate plasma. After the plasma is stabilized, rf energy is introduced from the bias power source 111 into the deposition chamber via the bias rod 112. Then, an rf bias voltage is applied to the mesh 113. The frequency of the rf bias voltage applied to the mesh 113 depends on parameters such as the structure and size in the deposition chamber 101.
Further, although it is appropriately determined depending on the desired characteristics of the deposited film, it preferably has a frequency of 1 to 100 MHz. The voltage value of the bias voltage applied to the mesh 113 is appropriately determined by parameters such as the structure and size in the deposition chamber 101 and the desired characteristics of the deposited film, but is preferably peak-to-peak. Is 1 kV or less. Also, the frequency fluctuation is ± 2%
It is preferable that the waveform is smooth within the range.
【0098】又、マイクロ波の導入によるプラズマの発
生以前にrfバイアス電圧をメッシュ113に印加した
場合、プラズマ発生初期の不安定な状態において異常放
電の発生が希に見受けられ、これが堆積膜の特性に悪影
響を与えることが有り得るのでrfバイアス電圧をメッ
シュ113に印加するのはプラズマが安定化した後であ
ることが好ましい。When the rf bias voltage is applied to the mesh 113 before the generation of plasma by the introduction of microwaves, abnormal discharge is rarely seen in an unstable state at the initial stage of plasma generation, which is a characteristic of the deposited film. It is preferable that the rf bias voltage is applied to the mesh 113 after the plasma is stabilized, since it may adversely affect the above.
【0099】ガス流量、堆積室内圧、プラズマ、バイア
ス電流等が安定した状態でシャッター113を開状態に
して所望の時間前記基板104上に所望の膜厚の堆積膜
を形成する。堆積膜の膜厚が所望の値に達したところで
シャッター113を閉状態にし、メッシュ113へのr
fバイアス電圧の印加、マイクロ波エネルギー、rfエ
ネルギー、原料ガスの導入を止め、堆積室101内を排
気し、N2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスで
堆積室101内を充分パージした後、非単結晶半導体膜
を堆積した基板104を堆積室101から取り出す。With the gas flow rate, deposition chamber pressure, plasma, bias current, etc. stabilized, the shutter 113 is opened to form a deposited film having a desired film thickness on the substrate 104 for a desired time. When the thickness of the deposited film reaches a desired value, the shutter 113 is closed and the mesh 113 is r
The application of the f-bias voltage, the microwave energy, the rf energy, and the introduction of the source gas are stopped, the inside of the deposition chamber 101 is evacuated, and the inside of the deposition chamber 101 is sufficiently filled with a gas such as N 2 , He, Ar, Ne, Kr, or Xe. After purging, the substrate 104 on which the non-single crystal semiconductor film is deposited is taken out from the deposition chamber 101.
【0100】ここで、本発明に好適な原料ガスについて
説明する。Here, the raw material gas suitable for the present invention will be described.
【0101】シリコン堆積用の原料ガスとしては、シリ
コン原子を含有し、ガス化し得る化合物が好適で、例え
ば、SiH4 、SiH6 、SiF4 、SiFH3 、Si
F2H2 、SiF3 H、Si3 H8 、SiD4 、SiH
D3 、SiH2 D2 、SiH 3 D、SiFD3 、SiF
2 D2 、SiD3 H、Si2 H6 、Si2 D6 、Si 2
D3 H3 等を挙げることができる。The source gas for depositing silicon is silicon.
A compound containing a con atom and capable of being gasified is preferable, for example,
For example, SiHFour, SiH6, SiFFour, SiFH3, Si
F2H2, SiF3H, Si3H8, SiDFour, SiH
D3, SiH2D2, SiH 3D, SiFD3, SiF
2D2, SiD3H, Si2H6, Si2D6, Si 2
D3H3Etc. can be mentioned.
【0102】ゲルマニウム堆積用の原料ガスとしては、
ゲルマニウム原子を含有し、ガス化し得る化合物が好適
で、例えば、GeH4 、GeD4 、GeF4 、GeFH
3 、GeF2 H2 、GeF3 H、GeHD3 、GeH2
D2 、GeH3 D、Ge2 H 6 、Ge2 D6 等を挙げる
ことができる。As a source gas for depositing germanium,
A compound that contains a germanium atom and is gasifiable is preferable.
So, for example, GeHFour, GeDFour, GeFFour, GeFH
3, GeF2H2, GeF3H, GeHD3, GeH2
D2, GeH3D, Ge2H 6, Ge2D6Etc.
be able to.
【0103】炭素原子堆積用の原料ガスとしは、炭素原
子を含有し、ガス化し得る化合物が好適で、例えば、C
H4 、CD4 、Cn H2n+2(nは整数)、Cn H2n(n
は整数)、C2 H2 、C6 H6 等を挙げることができ
る。As the source gas for depositing carbon atoms, a compound containing carbon atoms and capable of being gasified is preferable.
H 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n
Is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 and the like.
【0104】又、非単結晶半導体層の伝導型を制御する
ために非単結晶半導体層に導入される物質としては周期
律表第III 族原及び第V族原子を挙げることができる。Further, as the substance introduced into the non-single crystal semiconductor layer for controlling the conduction type of the non-single crystal semiconductor layer, there can be mentioned Group III atoms and Group V atoms of the periodic table.
【0105】第III 族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるものとしては、ホウ素原子導入用としての
B2 H6 、B4 H10、B5 H9 、B5 H11、B6 H10、
B6H12、B6 H14等の水素化ホウ素、並びにBF3 、
BCl3 等のハロゲン化ホウ素等を挙げることができ
る。このほかにAlCl3 、GaCl3 、InCl3 、
TlCl3 等も挙げることができる。Effectively used as a starting material for introducing a Group III atom are B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 and B 6 for introducing a boron atom. H 10 ,
Borohydrides such as B 6 H 12 and B 6 H 14 , and BF 3 ,
Examples thereof include boron halides such as BCl 3 . In addition to this, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 ,
TlCl 3 and the like can also be mentioned.
【0106】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、燐原子導入用としてのPH3 、P2 H
4 等の水素化燐、並びにPH4 I、PF3 、PF5 、P
Cl 3 、PCl5 、PBr3 、PBr5 、PI3 等のハ
ロゲン化燐を挙げることができる。このほかAsH3 、
AsF3 、AsCl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH
3 、SbF5 、SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、B
iH3 、BiCl3 、BiBr3 等も挙げることができ
る。Effective as a starting material for introducing a Group V atom
PH used for introducing phosphorus atoms is used.3, P2H
FourPhosphorus hydride such as, and PHFourI, PF3, PFFive, P
Cl 3, PClFive, PBr3, PBrFive, PI3Etc.
Mention may be made of phosphorus-containing phosphorus. In addition, AsH3,
AsF3, AsCl3, AsBr3, AsFFive, SbH
3, SbFFive, SbFFive, SbCl3, SbClFive, B
iH3, BiCl3, BiBr3And so on
It
【0107】非晶結晶半導体層の伝導型をほぼi型に制
御するために該層へ導入される周期律表第III 族原子及
び第V族原子の導入量は1000ppm以下が好ましい
範囲として挙げることができる。又伝導型をほぼi型に
制御するために周期律表第III 族原子と第V族原子を同
時に補償するように添加してもよい。In order to control the conductivity type of the amorphous crystalline semiconductor layer to be almost i-type, the introduction amount of the group III atom and the group V atom of the periodic table to the layer is preferably 1000 ppm or less. You can Further, in order to control the conduction type to be almost i-type, an atom of group III and an atom of group V of the periodic table may be added so as to be simultaneously compensated.
【0108】非単結晶半導体層の伝導型をp型又はn型
に制御するために導入される周期律表第III 族原子及び
周期律表第V族原子の導入量は、100ppm〜10%
が好ましい範囲として挙げることができる。The introduced amount of the group III atom of the periodic table and the group V atom of the periodic table introduced for controlling the conductivity type of the non-single-crystal semiconductor layer to p-type or n-type is 100 ppm to 10%.
Can be mentioned as a preferable range.
【0109】又、前記のガス化し得る化合物をN2 、D
2 、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈
して堆積室に導入してもよい。特に前記のガス化し得る
化合物を希釈するに最適なガスとしてはN2 、D2 、H
eを挙げることができる。Further, the above-mentioned gasifiable compound is added to N 2 , D
The gas may be appropriately diluted with a gas such as 2 , He, Ne, Ar, Xe, and Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, N 2 , D 2 , and H are the most suitable gases for diluting the above-mentioned gasifiable compounds.
e can be mentioned.
【0110】次に、本発明の好適な応用例について説明
する。Next, a preferred application example of the present invention will be described.
【0111】前述のように本発明の堆積膜形成方法は、
光起電力素子、センサー、薄膜トランジスター及び電子
写真用像形成部材等の様々な電子デバイスに用いられる
半導体層の形成に適した方法である。以下において、本
発明の堆積膜形成法を光起電力素子の製造に適用する場
合について説明を行なうが、本発明はこれによって何等
限定されず、他の電子デバイスに適用可能であることは
言うまでもない。As described above, the deposited film forming method of the present invention is
The method is suitable for forming semiconductor layers used in various electronic devices such as photovoltaic elements, sensors, thin film transistors, and electrophotographic image forming members. Hereinafter, the case where the deposited film forming method of the present invention is applied to the production of a photovoltaic element will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this and can be applied to other electronic devices. .
【0112】〈光起電力素子への応用〉図2(a)及び
(b)は、太陽電池やセンサー等に利用される光起電力
素子の模式的説明図である。図2(a)において光起電
力素子200は、導電性基板201、光反射層202、
光反射増加層203、n型(p型)導電型層204、i
型層205、p型(n型)導電型層206、透明電極2
07及び集電電極208から構成されている。そして光
は透明電極207側から照射される。<Application to Photovoltaic Element> FIGS. 2A and 2B are schematic explanatory views of a photovoltaic element used for a solar cell, a sensor, or the like. In FIG. 2A, the photovoltaic element 200 includes a conductive substrate 201, a light reflection layer 202,
Light reflection increasing layer 203, n-type (p-type) conductivity type layer 204, i
Type layer 205, p-type (n-type) conductivity type layer 206, transparent electrode 2
07 and the collector electrode 208. Then, the light is emitted from the transparent electrode 207 side.
【0113】更に第1の導電型層、i型層及び第2の導
電型層を一つのユニットとして、該ユニットを2ユニッ
ト、3ユニット重ねたダブルセル、トリプルセルの構造
を形成してもよい。図2(b)にダブルセルの構造を模
式的に示す。図2(b)において光起電力素子210
は、導電性基板211、光反射層212、光反射増加層
213、第1のn型(p型)導電型層214、第1のi
型層215、第1のp型(n型)導電型層216、第2
のn型(p型)導電型層217、第2のi型層218、
第2のp型(n型)導電型層219、透明電極220及
び集電電極221から構成されている。そして光は透明
電極220側から照射される。Further, the first conductivity type layer, the i-type layer and the second conductivity type layer may be used as one unit to form a double cell or triple cell structure in which 2 units and 3 units of these units are stacked. The structure of the double cell is schematically shown in FIG. In FIG. 2B, the photovoltaic element 210
Is the conductive substrate 211, the light reflection layer 212, the light reflection increasing layer 213, the first n-type (p-type) conductivity type layer 214, and the first i.
Type layer 215, first p-type (n-type) conductivity type layer 216, second
N-type (p-type) conductivity type layer 217, second i-type layer 218,
It is composed of a second p-type (n-type) conductivity type layer 219, a transparent electrode 220, and a collector electrode 221. Then, the light is emitted from the transparent electrode 220 side.
【0114】一方、基板に実質的に光透過性を有する部
材を用い、その上に透明電極、各半導体層、光反射性金
属電極をこの順に有し、透明基板側から光入射を行なう
形の光起電力素子にも本発明の堆積膜形成方法は適用可
能である。On the other hand, a member having a substantially light-transmitting property is used for the substrate, and a transparent electrode, each semiconductor layer and a light-reflecting metal electrode are provided in this order on the substrate, and light is incident from the transparent substrate side. The deposited film forming method of the present invention can be applied to a photovoltaic element.
【0115】更に、前記導電性基板、光反射層、光反射
増加層及び透明電極の内少なくとも一層をテクスチャー
化することは光起電力素子の光電流を増加させることが
できるので好ましい。Further, it is preferable to texture at least one of the conductive substrate, the light reflection layer, the light reflection increasing layer and the transparent electrode because the photocurrent of the photovoltaic element can be increased.
【0116】以下において、本発明に好適な光起電力素
子の構成を説明する。但し、以下に挙げる説明は本発明
の1態様であって、本発明はこれによって何等限定され
ず、他の構成の光起電力素子にも適用可能であることは
言うまでもない。The construction of the photovoltaic element suitable for the present invention will be described below. However, it is needless to say that the following description is one mode of the present invention and the present invention is not limited to this and can be applied to a photovoltaic element having another configuration.
【0117】〈光起電力素子の構成〉導電性基板 導電性基板は、導電性材料であってもよく、電気絶縁性
材料又は導電性材料で支持体を形成し、その上に導電性
処理をしたものであってもよい。本発明に好適に用いら
れる前記導電性材料としては、例えば、Ni、ステンレ
ス、Al、Cr、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、
Pt、Pb、Sn等の金属の単体もしくはこれらの合金
を挙げることができる。<Structure of Photovoltaic Device> Conductive Substrate The conductive substrate may be a conductive material. A support is formed of an electrically insulating material or a conductive material, and a conductive treatment is performed thereon. It may be one. Examples of the conductive material preferably used in the present invention include Ni, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, and Ti.
Examples include simple metals such as Pt, Pb, and Sn or alloys thereof.
【0118】本発明に好適に用いられる前記電気絶縁性
材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカー
ボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポ
リアミド、等の合成樹脂のフィルム、又はシート、ガラ
ス、セラミックス、紙などを挙げることができる。これ
らの電気絶縁性材料は、好適には少なくともその一方の
表面を電導処理し、該導電処理された表面側に光起電力
層を設けるのが望ましい。The electrically insulating material preferably used in the present invention is a film or sheet of synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene and polyamide. , Glass, ceramics, paper, and the like. It is preferable that at least one surface of these electrically insulating materials is subjected to an electric conduction treatment, and a photovoltaic layer is provided on the surface side subjected to the electric conduction treatment.
【0119】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr、Al、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、T
i、Pt、Pb、In2 O3 、SnO2 、ITO(In
2 O 3 +SnO2 )等から成る薄膜を設けることによっ
て導電性を付与し、或いはポリエステルフィルム等の合
成樹脂フィルムであれば、NiCr、Al、Ag、P
b、Zn、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、T
a、V、Tl、Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビー
ム蒸着、スパッタリング等でその表面に設け、又は前記
金属でその表面をラミネート処理して、その表面に導電
性を付与する。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表
面のシート状であることができる。その厚さは所望通り
の光起電力を形成し得るように適宜決定するが光起電力
素子としての柔軟性が要求される場合には、支持体とし
ての機能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くするこ
とができる。しかしながら、支持体の成膜上及び取扱い
上、機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされ
る。光反射層 光反射層としては、Ag、Al、Cu、AlSi等の可
視光から近赤外光に対する反射率の高い金属が適してい
る。これらの金属から成る光反射層の形成法としては、
抵抗加熱真空蒸着法、電子ビーム真空蒸着法、共蒸着及
びスパッタリング法等が好適なものとして挙げることが
できる。光反射層としてのこれらの金属の層厚としては
10nmから5000nmが適した層厚として挙げるこ
とができる。該光反射層の表面をテクスチャー化する方
法として、サンドブラスト法、化学エッチング法等、数
多く知られているが中でもこれらの金属層を支持体上に
形成する際の温度を200℃以上にする方法や、該金属
層を比較的厚くすることによって自発的にテクスチャー
化させる方法が簡単かつ再現性良く行える方法である。反射増加層 反射増加層としてはZnO、SnO2 、In2 O3 、I
TO、TiO2 、CdO、Cd2 SnO4 、Bi
2 O3 、MoO3 、Nax WO3 、等が最適なものとし
て挙げることができる。For example, in the case of glass, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In2O3, SnO2, ITO (In
2O 3+ SnO2By providing a thin film of
To provide conductivity, or when using polyester film, etc.
For synthetic resin film, NiCr, Al, Ag, P
b, Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, T
Vacuum deposition of thin metal films such as a, V, Tl, Pt, etc.
It is provided on the surface by vapor deposition, sputtering, etc., or
Laminate the surface with metal and conduct electricity to the surface
Imparts sex. The shape of the support is smooth surface or uneven surface
The surface can be sheet-like. Its thickness is as desired
The photovoltaic power is determined as appropriate so that
When flexibility as an element is required, use it as a support
Be as thin as possible within the range where all functions are fully exhibited.
You can However, on the support film formation and handling
In terms of mechanical strength, etc., it is usually 10 μm or more.
ItLight reflection layer The light reflecting layer may be Ag, Al, Cu, AlSi, or the like.
Metals with high reflectance from visible light to near infrared light are suitable.
It As a method of forming the light reflecting layer made of these metals,
Resistance heating vacuum deposition, electron beam vacuum deposition, co-deposition
And the sputtering method may be mentioned as a preferable method.
it can. The layer thickness of these metals as a light reflecting layer is
A suitable layer thickness is 10 nm to 5000 nm.
You can How to texture the surface of the light reflecting layer
There are several methods such as sandblast method, chemical etching method, etc.
It is well known that these metal layers are on a support.
A method of controlling the temperature during formation to 200 ° C. or higher, or the metal
Spontaneously textured by making layers relatively thick
This is a simple and reproducible method.Reflection enhancement layer ZnO, SnO as the reflection increasing layer2, In2O3, I
TO, TiO2, CdO, Cd2SnOFour, Bi
2O3, MoO3, NaxWO3, And so on
Can be listed.
【0120】該反射増加層の堆積方法としては真空蒸着
法、スパッタリング法、CVD法、スプレー法、スピン
オン法、ディプ法等が適した方法として挙げることがで
きる。Suitable methods for depositing the reflection-increasing layer include vacuum vapor deposition method, sputtering method, CVD method, spray method, spin-on method, dip method and the like.
【0121】又反射増加層の層厚としては、前記反射増
加層の材料の屈折率等により最適な値は異なるが、好ま
しい範囲としては50nm〜10μmを挙げることがで
きる。p型層又はn型層 (第1、第2の導電型層) p型層又はn型層は、光起電力素子の特性を左右する重
要な層である。The optimum value of the thickness of the reflection increasing layer varies depending on the refractive index of the material of the reflection increasing layer and the like, but a preferable range is 50 nm to 10 μm. P-type layer or n-type layer (first and second conductivity type layers) The p-type layer or n-type layer is an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic element.
【0122】p型層又はn型層の非晶質材料(a−と表
示する)(微結晶材料(μc−と表示する)も非晶質材
料の範疇に入ることは言うまでもない。)としては、例
えばa−Si:H、a−Si:HX(XはF、Cl等の
ハロゲン原子)、a−SiC:H、a−SiC:HX、
a−SiGe:H、a−SiGeC:H、a−SiO:
H、a−SiN:H、a−SiON:HX、a−SiO
CN:HX、μc−Si:H、μc−SiC:H、μc
−Si:HX、μc−SiC:HX、μc−SiGe:
H、μc−SiO:H、μc−SiGeC:H、μc−
SiN:H、μc−SiON:HX、μc−SiOC
N:HX、等にp型の価電子制御剤(周期律表第III 族
原子 B、Al、Ge、In、Tl)やn型の価電子制
御剤(周期律表第V族原子、P、As、Sb、Bi)を
高濃度に添加した材料が挙げられ、多結晶材料(pol
y−と表示する)としては、例えばpoly−Si:
H、poly−Si:HX、poly−SiC:H、p
oly−SiC:HX、poly−SiGe:H、po
ly−Si、poly−SiC、poly−SiGe、
等にp型の価電子制御剤(周期律表第III 族原子 B、
Al、Ge、In、Tl)やn型の価電子制御剤(周期
律表第V族原子、P、As、Sb、Bi)を高濃度に添
加した材料を挙げることができる。As an amorphous material (denoted as a-) of a p-type layer or an n-type layer (of course, a microcrystalline material (denoted as μc-) is also included in the category of amorphous materials). , A-Si: H, a-Si: HX (X is a halogen atom such as F or Cl), a-SiC: H, a-SiC: HX,
a-SiGe: H, a-SiGeC: H, a-SiO:
H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-SiO
CN: HX, μc-Si: H, μc-SiC: H, μc
-Si: HX, μc-SiC: HX, μc-SiGe:
H, μc-SiO: H, μc-SiGeC: H, μc-
SiN: H, μc-SiON: HX, μc-SiOC
N: HX, etc., such as a p-type valence electron control agent (group III atom B, Al, Ge, In, Tl of the periodic table) or an n-type valence electron control agent (group V atom of the periodic table, P, As a material containing a high concentration of As, Sb, Bi), a polycrystalline material (pol
(displayed as y-), for example, poly-Si:
H, poly-Si: HX, poly-SiC: H, p
poly-SiC: HX, poly-SiGe: H, po
ly-Si, poly-SiC, poly-SiGe,
And a p-type valence electron control agent (group III atom B of the periodic table,
Examples thereof include Al, Ge, In, Tl) and n-type valence electron control agents (group V atom of the periodic table, P, As, Sb, Bi) added in high concentration.
【0123】特に光入射側のp型層又はn型層には、光
吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギャップの広い
非晶質半導体層が適している。Particularly, for the p-type layer or the n-type layer on the light incident side, a crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.
【0124】p型層への周期律表第III 族原子の添加量
及びn型層への周期律表第V族原子の添加量は0.1〜
50%が最適量として挙げることができる。The amount of Group III atoms added to the p-type layer and the amount of Group V atoms added to the n-type layer are 0.1 to 0.1%.
50% can be mentioned as the optimum amount.
【0125】又p型層又はn型層に含有される水素原子
(H、D)又はハロゲン原子は、p型層又はn型層の未
結合手を補償する働きをしp型層又はn型層のドーピン
グ効率を向上させるものである。p型層又はn型層へ添
加される水素原子又はハロゲン原子は0.1〜40%が
最適量として挙げることができる。特にp型層又はn型
層が結晶性の場合、水素原子又はハロゲン原子は0.1
〜8%が最適量として挙げることができる。更にp型層
/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原子又は/
及びハロゲン原子の含有量が多く分布しているものが好
ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍での水素原
子又は/及びハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量
の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙げること
ができる。このようにp型層/i型層、n型層/i型層
の各界面近傍で水素原子又はハロゲン原子の含有量を多
くすることによって該界面近傍の欠陥準位や応力を減少
させることができ、本発明の光起電力素子の光起電力や
光電流を増加させることができる。Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer serve to compensate dangling bonds in the p-type layer or the n-type layer, and It improves the doping efficiency of the layer. The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40%. Especially when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the hydrogen atom or halogen atom is 0.1
-8% can be mentioned as the optimum amount. In addition, hydrogen atoms or / on the interface sides of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer
And those in which the content of halogen atoms is large are listed as a preferable distribution form, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is 1.1 to 2 times the content in the bulk. The range can be mentioned as a preferable range. Thus, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of each interface of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, the defect level and stress near the interface can be reduced. Therefore, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.
【0126】光起電力素子のp型層及びn型層の電気特
性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のものが
好ましく、0.1eV以下のものが最適である。又比抵
抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以下
が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜5
0nmが好ましく、3〜10nmが最適である。Regarding the electric characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to 5
0 nm is preferable and 3 to 10 nm is optimum.
【0127】光起電力素子のp型層又はn型層の堆積に
適した原料ガスとしては、シリコン原子を含有したガス
化し得る化合物、ゲルマニウム原子を含有したガス化し
得る化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物等
若しくは該化合物の混合ガスを挙げることができる。As the source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic element, a gasifiable compound containing a silicon atom, a gasifiable compound containing a germanium atom, or a carbon atom was contained. Examples thereof include compounds that can be gasified or mixed gas of the compounds.
【0128】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としてはSiH4 、SiH6 、SiF4 、S
iFH3 、SiF2 H2 、SiF3 H、Si3 H8 、S
iD 4 、SiHD3 、SiH2 D2 、SiH3 D、Si
FD3 、SiF2 D2 、SiD3 H、Si2 D3 H3 、
等を挙げることができる。Specifically, gasification containing silicon atoms
SiH as the compound to be obtainedFour, SiH6, SiFFour, S
iFH3, SiF2H2, SiF3H, Si3H8, S
iD Four, SiHD3, SiH2D2, SiH3D, Si
FD3, SiF2D2, SiD3H, Si2D3H3,
Etc. can be mentioned.
【0129】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としてGeH4 ,GeD4 、GeF4 、
GeFH3 、GeF2 H2 、GeF3 H、GeHD3 、
GeH2 D2 、GeH3 D、Ge2 H6 、Ge2 D6 等
を挙げることができる。Specifically, as the gasifiable compound containing a germanium atom, GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 ,
GeH 2 D 2, GeH 3 D , mention may be made of Ge 2 H 6, Ge 2 D 6 , and the like.
【0130】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはCH4 、CD4 、C n H2n+2(nは整
数)Cn H2n(nは整数)、C2 H2 、C6 H6 、CO
2 、CO等を挙げることができる。Specifically gasifiable containing carbon atoms
CH as a compoundFour, CDFour, C nH2n + 2(N is an integer
Number) CnH2n(N is an integer), C2H2, C6H6, CO
2, CO and the like.
【0131】価電子制御を行うためにp型層又はn型層
に導入される物質としては周期律表第III 族原子又は第
V族原子を挙げることができる。Examples of the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons include Group III atoms and Group V atoms of the periodic table.
【0132】第III 族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるものとしては、具体的にはホウ素原子導入
用としては、B2 H6 、B4 H10、B5 H9 、B
5 H11、B 6 H10、B6 H12、B6 H14等の水素化ホウ
素、BF3 、BCl3 、等のハロゲン化ホウ素等を挙げ
ることができる。このほかにAlCl3 、GaCl3 、
InCl3 、TlCl3 等も挙げることができる。特に
B2 H6 、BF3 が適している。Effective as a starting material for introducing a Group III atom
Specifically, the boron atom introduced is used for
For use, B2H6, BFourHTen, BFiveH9, B
FiveH11, B 6HTen, B6H12, B6H14Borohydride
Elementary, BF3, BCl3, Boron halides, etc.
You can In addition to this, AlCl3, GaCl3,
InCl3, TlCl3Etc. can also be mentioned. In particular
B2H6, BF3Is suitable.
【0133】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはPH
3 、P2 H4 等の水素化燐、PH4 I、PF3 、P
F5 、PCl3 、PCl5 、PBr3 、PBr5 、PI
3 等のハロゲン化燐を挙げることができる。このほかA
sH3 、AsF3 、AsCl3 、AsBr3 、As
F5 、SbH3 、SbF3 、SbF5 、SbCl3 、S
bCl5 、BiH3 、BiCl 3 、BiBr3 等も挙げ
ることができる。特にPH3 、PF3 が適している。Effective as a starting material for introducing a Group V atom
Specifically used is PH for introducing a phosphorus atom.
3, P2HFourPhosphorus hydride, PH, etc.FourI, PF3, P
FFive, PCl3, PClFive, PBr3, PBrFive, PI
3And the like. Besides this A
sH3, AsF3, AsCl3, AsBr3, As
FFive, SbH3, SbF3, SbFFive, SbCl3, S
bClFive, BiH3, BiCl 3, BiBr3Etc.
You can Especially PH3, PF3Is suitable.
【0134】光起電力素子に適したp型層又はn型層の
堆積方法は、rfプラズマCVD法とマイクロ波プラズ
マCVD法である。The p-type layer or the n-type layer deposition method suitable for the photovoltaic device is an rf plasma CVD method and a microwave plasma CVD method.
【0135】rfプラズマCVD法で堆積する場合、容
量結合型のrfプラズマCVD法が適している。When depositing by the rf plasma CVD method, the capacitive coupling type rf plasma CVD method is suitable.
【0136】該rfプラズマCVD法でp型層又はn型
層を堆積する場合、堆積室内の基板温度は、100〜3
50℃、内圧は、0.1〜10Torr、rfエネルギ
ーは、0.05〜1.0W/cm2 、堆積速度は、0.
01〜3nm/secが最適条件として挙げることがで
きる。When a p-type layer or an n-type layer is deposited by the rf plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 3
50 ° C., internal pressure 0.1 to 10 Torr, rf energy 0.05 to 1.0 W / cm 2 , deposition rate 0.1.
The optimum condition is 01 to 3 nm / sec.
【0137】又前記ガス化し得る化合物をH2 、He、
Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆積室
に導入してもよい。Also, the gasifiable compound may be H 2 , He,
It may be appropriately diluted with a gas such as Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.
【0138】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収が少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場合
は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、rfエ
ネルギーは比較的大きいパワーを導入するのが好ましい
ものである。rfの周波数としては1MHz〜100M
Hzが適した範囲であり、特に13.56MHz近傍の
周波数が最適である。In particular, when depositing a layer having a small band of light absorption or a wide bandgap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted with hydrogen gas 2 to 100 times, and the rf energy is relatively large. It is preferable to introduce power. The frequency of rf is 1MHz-100M
Hz is a suitable range, and particularly a frequency near 13.56 MHz is optimum.
【0139】p型層又はn型層をマイクロ波プラズマC
VD法で堆積する場合、マイクロ波プラズマCVD装置
は、堆積室に誘電体窓(アルミナセラミックス等)を介
して導波管でマイクロ波を導入する方法が適している。Microwave plasma C is used for the p-type layer or the n-type layer.
When depositing by the VD method, the microwave plasma CVD apparatus is preferably a method of introducing microwaves into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like) using a waveguide.
【0140】マイクロ波プラズマCVD法でp型層又は
n型層を本発明の堆積膜形成方法も適した堆積方法であ
るが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用可能な堆
積膜を形成することができる。The p-type layer or the n-type layer formed by the microwave plasma CVD method is also suitable for the deposition film forming method of the present invention, but a deposition film applicable to a photovoltaic element is formed under wider deposition conditions. can do.
【0141】本発明の方法以外でp型層又はn型層をマ
イクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室内
の基板温度は100〜400℃、内圧は0.5〜30m
Torr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/c
m3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げることができる。When a p-type layer or an n-type layer is deposited by a microwave plasma CVD method other than the method of the present invention, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
Torr, microwave power 0.01 to 1 W / c
A preferable range of m 3 and microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.
【0142】又前記ガス化し得る化合物をH2 、He、
Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆積室
に導入してもよい。Further, the gasifiable compound may be H 2 , He,
It may be appropriately diluted with a gas such as Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.
【0143】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかハンドギャップの広い層を堆積する場合
は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイク
ロ波パワーは比較的大きいパワーを導入するのが好まし
いものである。i型層 光起電力素子において、i型層は照射光に対してキャリ
アを発生輸送する重要な層である。In particular, when depositing a layer such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H having a small light absorption or a wide hand gap, the source gas is diluted with hydrogen gas to 2 to 100 times, and the microwave power is relatively high. It is preferable to introduce a large power. i-Type Layer In a photovoltaic device, the i-type layer is an important layer that generates and transports carriers for irradiation light.
【0144】i型層の材料としては厳密にi型の材料で
ある必要はなく、僅かにp型、あるいは僅かにn型の材
料も使用できる。The material for the i-type layer need not be a strictly i-type material, and a slightly p-type or slightly n-type material can be used.
【0145】本発明の光起電力素子のi型層としては非
晶質材料、例えばa−Si:H、a−Si:HX、a−
SiC:H、a−SiC:HX、a−SiGe:H、a
−SiGe:HX、a−SiGeC:HX等を挙げるこ
とができる。The i-type layer of the photovoltaic element of the present invention is an amorphous material such as a-Si: H, a-Si: HX, a-.
SiC: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a
-SiGe: HX, a-SiGeC: HX, etc. can be mentioned.
【0146】特に、i型層としては、前記の非晶質材料
に価電子制御剤として周期律表第III 族原子又は/及び
第V族原子を添加してイントリンジック化(intri
nsic)した材料が好適なものとして挙げることがで
きる。In particular, as the i-type layer, an intrinsic material is formed by adding a group III atom and / or a group V atom of the periodic table to the above amorphous material as a valence electron control agent.
Suitable materials may be mentioned.
【0147】i型層に含有される水素原子(H、D)又
はハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償する
働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を向
上させるものである。又p型層/i型層、n型層/i型
層の各界面に発生する界面準位を補償する働きをし、光
起電力素子の光起電力、光電流そして光応答性を向上さ
せる効果のあるものである。i型層に含有される水素原
子又は/及びハロゲン原子は1〜40%が最適な含有量
として挙げることができる。特に、p型層/i型層、n
型層/i型層の各界面側で水素原子又は/及びハロゲン
原子の含有量が多く分布しているものが好ましい分布形
態として挙げられ、該界面近傍での水素原子又は/及び
ハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2
倍の範囲が好ましい範囲として挙げることができる。The hydrogen atom (H, D) or halogen atom (X) contained in the i-type layer serves to compensate dangling bonds of the i-type layer, and the mobility and life of carriers in the i-type layer. To improve the product of Further, it serves to compensate the interface states generated at the interfaces of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and improves the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic device. It is effective. The optimum content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer can be 1 to 40%. In particular, p-type layer / i-type layer, n
A preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on each interface side of the type layer / i-type layer, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is included. The amount is 1.1 to 2 of the content in the bulk.
A double range can be mentioned as a preferable range.
【0148】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、ダブルセル、トリプルセル)及びi
型層の光学的及び電気的特性等の諸条件により適宜定め
られるものであるが0.1〜1.0μmが最適な層厚と
して挙げることができる。The layer thickness of the i-type layer depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, double cell, triple cell) and i
Although it is appropriately determined depending on various conditions such as optical and electrical characteristics of the mold layer, 0.1 to 1.0 μm can be mentioned as the optimum layer thickness.
【0149】又i型層のバンドギャップはp型層/i型
層、n型層/i型層の各界面側で広くなるように設計す
ることが好ましいものである。このように設計すること
によって、光起電力素子の光起電力、光電流を大きくす
ることができ、更に長時間使用した場合の光劣化等を低
減することができる。Further, it is preferable that the band gap of the i-type layer is designed to be wide on the interface side of each of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. By designing in this way, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and further photodegradation and the like when used for a long time can be reduced.
【0150】光起電力素子のi型層には本発明の堆積膜
形成方法が最適である。透明電極 透明電極に好適に用いられる材質として、ZnO、Sn
O2 、In2 O3 、ITO、TiO2 、CdO、Cd2
SnO4 、Bi2 O3 、MoO3 、 Nax WO3 、等
を挙げることができる。The deposited film forming method of the present invention is most suitable for the i-type layer of the photovoltaic element. Transparent electrode ZnO, Sn are suitable materials for the transparent electrode.
O 2 , In 2 O 3 , ITO, TiO 2 , CdO, Cd 2
SnO 4, Bi 2 O 3, MoO 3, Na x WO 3, and the like.
【0151】透明電極は以下のようにして堆積される。The transparent electrode is deposited as follows.
【0152】透明電極の堆積にはスパッタリング法と真
空蒸着法が最適な堆積方法である。The sputtering method and the vacuum evaporation method are the most suitable deposition methods for depositing the transparent electrode.
【0153】透明電極の堆積に適したスパッタリング装
置として図3に模式的に示すDCマグネトロンスパッタ
装置を挙げることができる。As a sputtering apparatus suitable for depositing a transparent electrode, a DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG. 3 can be mentioned.
【0154】透明電極の堆積に適した図3に模式的に示
すDCマグネトロンスパッタ装置は、堆積室301、基
板302、加熱ヒーター303、ターゲット304、3
08、絶縁性支持体305、309、DC電源306、
310、シャッター307、311、真空計312、コ
ンダクタンスバルブ313、ガス導入バルブ314、3
15、マスフローコントローラー316、317等から
構成されている。The DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG. 3 suitable for depositing a transparent electrode includes a deposition chamber 301, a substrate 302, a heater 303, targets 304, 3
08, insulating supports 305, 309, DC power supply 306,
310, shutters 307, 311, vacuum gauge 312, conductance valve 313, gas introduction valves 314, 3
15, mass flow controllers 316, 317 and the like.
【0155】DCマグネトロンスパッタリング装置にお
いて、インジウム酸化物から成る透明電極を基板上に堆
積する場合、ターゲットは金属インジウム(In)やイ
ンジウム酸化物(In2 O3 )等のターゲットが用いら
れる。In a DC magnetron sputtering apparatus, when a transparent electrode made of indium oxide is deposited on a substrate, a target made of metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ) is used.
【0156】更にインジウム−スズ酸化物から成る透明
電極を基板上に堆積する場合ターゲットは金属スズ、金
属インジウム又は金属スズと金属インジウムの合金、ス
ズ酸化物、インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物
等のターゲットを適宜組み合わせて用いられる。When a transparent electrode made of indium-tin oxide is further deposited on the substrate, the target is metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium, tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide, etc. Are used in combination as appropriate.
【0157】スパッタリング法で堆積する場合、基板温
度は重要な因子であって、25℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げることができる。又透明電極をスパッタ
リング法で堆積する場合の、スパッタリング用のガスと
して、アルゴンガス(Ar)、ネオンガス(Ne)、キ
セノンガス(Xe)、ヘリウムガス(He)等の不活性
ガスが挙げられ、特にArガスが最適なものである。又
前記不活性ガスに酸素ガス(O2 )を必要に応じて添加
することが好ましいものである。特に金属をターゲット
にしている場合、酸素ガス(O2 )は必須のものであ
る。When depositing by the sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and 25 ° C. to 600 ° C. can be mentioned as a preferable range. In addition, as a gas for sputtering when depositing the transparent electrode by a sputtering method, an inert gas such as argon gas (Ar), neon gas (Ne), xenon gas (Xe), and helium gas (He) can be mentioned. Ar gas is the optimum one. Further, it is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Especially when a metal is used as a target, oxygen gas (O 2 ) is essential.
【0158】更に前記不活性ガス等によってターゲット
をスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的に
スパッタリングを行うために、0.1〜50mTorr
が好ましい範囲として挙げることができる。Further, when the target is sputtered with the inert gas or the like, the pressure in the discharge space is 0.1 to 50 mTorr in order to effectively sputter.
Can be mentioned as a preferable range.
【0159】加えてスパッタリング法の場合の電源とし
てはDC電源やrf電源が適したものとして挙げること
ができる。スパッタリング時の電力としては10〜10
00Wが適した範囲である。In addition, as a power source for the sputtering method, a DC power source and an rf power source are suitable. The power for sputtering is 10 to 10
00W is a suitable range.
【0160】透明電極の堆積速度は、放電空間の圧力や
放電電力に依存し、最適な堆積速度としては、0.01
〜10nm/secの範囲である。The deposition rate of the transparent electrode depends on the pressure of the discharge space and the discharge power, and the optimum deposition rate is 0.01
The range is from 10 nm / sec.
【0161】透明電極の層厚は、反射防止膜の条件を満
たすような条件に堆積するのが好ましいものである。具
体的な透明電極の層厚としては50〜300nmが好ま
しい範囲として挙げることができる。The layer thickness of the transparent electrode is preferably deposited under the conditions that satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, 50 to 300 nm can be mentioned as a preferable range.
【0162】透明電極を堆積するに適した第2の方法と
して真空蒸着法を挙げることができる。As a second method suitable for depositing the transparent electrode, a vacuum vapor deposition method can be mentioned.
【0163】真空蒸着装置は図4に模式的に示すよう
に、堆積室401、基板402、加熱ヒーター403、
蒸着源404、蒸着源用加熱ヒーター404、AC電源
406、シャッター407、真空計408、コンダクタ
ンスバルブ409、ガス導入バルブ410、マスフロー
コントローラー411、リークバルブ412、膜厚モニ
ター413から構成されている。The vacuum vapor deposition apparatus is, as schematically shown in FIG. 4, a deposition chamber 401, a substrate 402, a heater 403,
The vapor deposition source 404, the vapor deposition source heater 404, the AC power source 406, the shutter 407, the vacuum gauge 408, the conductance valve 409, the gas introduction valve 410, the mass flow controller 411, the leak valve 412, and the film thickness monitor 413 are included.
【0164】真空蒸着法において透明電極を堆積するに
適した蒸着源としては、金属スズ、金属インジウム、イ
ンジウム−スズ合金を挙げることができる。Suitable vapor deposition sources for depositing transparent electrodes in the vacuum vapor deposition method include metal tin, metal indium, and indium-tin alloy.
【0165】又透明電極を堆積することの基板温度とし
ては25℃〜600℃の範囲が適した範囲である。The suitable substrate temperature for depositing the transparent electrode is 25 ° C. to 600 ° C.
【0166】更に、透明電極を堆積するとき、堆積室を
10-6Torr以下に減圧した後に酸素ガス(O2 )を
5×10-5Torr〜9×10-4Torrの範囲で堆積
室に導入することが必要である。Further, when depositing the transparent electrode, the pressure of the deposition chamber is reduced to 10 -6 Torr or less, and then oxygen gas (O 2 ) is introduced into the deposition chamber in the range of 5 × 10 -5 Torr to 9 × 10 -4 Torr. It is necessary to introduce.
【0167】この範囲で酸素を導入することによって蒸
着源から気化した前記金属が気相中の酸素と反応して良
好な透明電極が堆積される。By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the vapor deposition source reacts with oxygen in the vapor phase to deposit a good transparent electrode.
【0168】又、前記真空度でrf電力を導入したプラ
ズマを発生させて、該プラズマを介して蒸着を行っても
よい。Further, plasma may be generated by introducing rf electric power at the above-mentioned degree of vacuum and vapor deposition may be carried out through the plasma.
【0169】上記条件による透明電極の好ましい堆積速
度の範囲としては0.01〜10nm/secである。
堆積速度が0.01nm/sec未満であると生産性が
低下し10nm/secより大きくなると粗な膜となり
透過率、導電率及び密着性が低下する。The preferable range of the deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / sec.
If the deposition rate is less than 0.01 nm / sec, the productivity will be reduced, and if it is more than 10 nm / sec, a rough film will be formed and the transmittance, conductivity and adhesion will be reduced.
【0170】続いて、本発明作製装置について図面に基
づき、説明する。Next, the manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0171】図9は上記(4)の本発明作製装置の典型
的1例を示す模式的説明図であり、特に光起電力素子を
連続成膜するに好適なものである。FIG. 9 is a schematic explanatory view showing a typical example of the manufacturing apparatus of the present invention in (4) above, which is particularly suitable for continuously forming photovoltaic elements.
【0172】同図において、真空容器2100(図1
1)の中に、概ね直方体形状のi型半導体成膜用の成膜
容器2101と帯状部材2150とで形成される第1、
第2、第3の成膜空間2102、2103、2104を
構成する。真空容器2100及び、成膜容器2101
は、それぞれ金属性であって電気的に接続されている。
堆積膜が形成される帯状部材2150は真空容器210
0の図示左側即ち、搬入側の側壁に取り付けられたガス
ゲート2129(図11)を経てこの成膜容器2101
内に導入され、第1、第2、第3の成膜空間2102、
2103、2104をそれぞれ貫通し、真空容器210
0の図示右側即ち、搬出側の側壁に取り付けられたガス
ゲート2130(図11)を通って真空容器2100の
外部へ排出されるようになっている。成膜容器210
1、2103、2104内には、第1、第2、第3のア
プリケータ2105、2106、2107が帯状部材2
150の移動方向に沿って並ぶように取り付けられてい
る。各アプリケータ2105、2106、2107はマ
イクロ波エネルギーを成膜空間に導入するためのもので
あり不図示のマイクロ波電源に一端が接続された導波管
2111、2112、2113の他端が、それぞれ接続
されている。又、アプリケータ2105、2106、2
107の成膜空間への取り付け部位は、それぞれ、マイ
クロ波を透過する材料からなるマイクロ波透過性部材2
108、2109、2110とから成っている。In the figure, a vacuum container 2100 (see FIG.
1), which is formed of a film forming container 2101 for forming an i-type semiconductor film having a substantially rectangular parallelepiped shape and a belt-shaped member 2150,
Second and third film forming spaces 2102, 2103, and 2104 are formed. Vacuum container 2100 and film forming container 2101
Are metallic and are electrically connected to each other.
The belt-shaped member 2150 on which the deposited film is formed is the vacuum container 210.
0 through the gas gate 2129 (FIG. 11) attached to the side wall on the left side of FIG.
Is introduced into the first, second, and third film-forming spaces 2102,
2103 and 2104 are penetrated respectively, and the vacuum container 210
0 is discharged to the outside of the vacuum container 2100 through a gas gate 2130 (FIG. 11) attached to the side wall on the right side of FIG. Film forming container 210
First, second, and third applicators 2105, 2106, and 2107 are provided in the strip-shaped member 2 in the first, second 103, and second 104.
It is attached so as to be lined up along the moving direction of 150. The applicators 2105, 2106, and 2107 are for introducing microwave energy into the film formation space, and the other ends of the waveguides 2111, 2112, and 2113 each having one end connected to a microwave power source (not shown) are respectively It is connected. Also, applicators 2105, 2106, 2
Each of the attachment portions of 107 to the film formation space is formed of a microwave permeable member 2 made of a material that transmits microwaves.
It is composed of 108, 2109 and 2110.
【0173】又、成膜容器2101の底面には、原料ガ
スを放出する第1、第2、第3のガス導入手段211
7、2118、2119がそれぞれ取り付けられ、原料
ガスを放出するための多数のガス放出孔が帯状部材21
50に向けられ配設されている。これらのガス放出手段
は、不図示のガス供給設備に接続されている。又、アプ
リケータの対抗側即ち図示手前側の側壁には、排気パン
チングボード2120、2121、2122が取り付け
られマイクロ波エネルギーを成膜空間内に閉じこめると
ともに排気管2125、2126(図11)に接続され
た排気スロットルバルブ2127、2128を介して真
空ポンプなどの不図示の排気手段に接続されている。On the bottom surface of the film forming container 2101, the first, second and third gas introducing means 211 for releasing the source gas are provided.
7, 2118, and 2119 are attached respectively, and a large number of gas discharge holes for discharging the raw material gas are provided in the belt-shaped member 21.
It is arranged facing 50. These gas releasing means are connected to a gas supply facility (not shown). Further, exhaust punching boards 2120, 2121, and 2122 are attached to the opposite side of the applicator, that is, the side wall on the front side in the figure, to confine microwave energy in the film formation space and to connect to exhaust pipes 2125 and 2126 (FIG. 11). The exhaust throttle valves 2127 and 2128 are connected to an exhaust means (not shown) such as a vacuum pump.
【0174】図11の装置は、機能性堆積膜を連続的に
成膜する装置であり、帯状部材2150の送り出し及び
巻き取り用の真空容器2301及び2302、第1の導
電型層成膜用の真空容器2100n、i型層成膜用の真
空容器2100、第2の導電型層成膜用の真空容器21
00pをガスゲートを介して接続した装置から構成され
ている。The apparatus shown in FIG. 11 is an apparatus for continuously forming a functional deposited film, and includes vacuum containers 2301 and 2302 for feeding and winding the belt-shaped member 2150, and a first conductivity type layer for film formation. Vacuum container 2100n, vacuum container 2100 for forming i-type layer, and vacuum container 21 for forming second conductive type layer
00p is connected via a gas gate.
【0175】第1の導電型層成膜用の真空容器2100
n及び、第2の導電型層成膜用の真空容器2100pは
先に説明したi型層成膜用の真空容器2100内の構造
に対しアプリケータを一台とし、真空容器2100n、
2100pの中に、それぞれ概ね直方体形状の容器21
01n、2101pと帯状部材2150とで成膜空間2
102n、2102pを形成する。図10の真空容器2
100n、2100p及び、成膜容器2101n、21
01pは、それぞれ金属性であって電気的に接続されて
いる。Vacuum container 2100 for depositing first conductivity type layer
n and the vacuum container 2100p for forming the second conductivity type layer has a single applicator with respect to the structure in the vacuum container 2100 for forming the i-type layer described above.
2100p each have a substantially rectangular parallelepiped container 21.
01n, 2101p and the strip-shaped member 2150
102n and 2102p are formed. Vacuum container 2 of FIG.
100n, 2100p and film forming containers 2101n, 21
01p is metallic and electrically connected.
【0176】2303は帯状部材2150の送り出し用
ボビン、2304は帯状部材2150の巻き取り用ボビ
ンであり、図中矢印方向に帯状部材が搬送される。もち
ろんこれは逆転させて搬送することもできる。又、真空
容器2303、2304中には帯状部材2150の表面
保護用に用いられる合紙の巻き取り、及び送り込み手段
を配設しても良い。前記合紙の材質としては、耐熱性樹
脂であるポリイミド系、テフロン系及びグラスウール等
が好適に用いられる。2305、2306は張力調整及
び帯状部材の位置出しを兼ねた搬送用ローラである。2
314、2315は圧力計。2127n、2127、2
128、2128p、2307、2308はコンダクタ
ンス調製用のスロットルバルブ、2125n、212
5、2126、2125p、2310、2311は排気
管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続されてい
る。Reference numeral 2303 denotes a feeding bobbin for the belt-shaped member 2150, and 2304 a winding bobbin for the belt-shaped member 2150. The belt-shaped member is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed. Further, the vacuum containers 2303 and 2304 may be provided with winding and feeding means of interleaving paper used for surface protection of the belt-shaped member 2150. As the material of the interleaving paper, polyimide, Teflon, glass wool and the like which are heat resistant resins are preferably used. Denoted at 2305 and 2306 are conveying rollers for adjusting tension and positioning the belt-shaped member. Two
Reference numerals 314 and 2315 are pressure gauges. 2127n, 2127, 2
128, 2128p, 2307, 2308 are throttle valves for adjusting conductance, 2125n, 212
Reference numerals 5, 2126, 2125p, 2310, and 2311 denote exhaust pipes, which are connected to exhaust pumps (not shown).
【0177】2129n、2129、2130、212
9pはガスゲートであり、2131n、2131、21
32、2131pはゲートガス導入管で、それぞれ不図
示のガス供給設備に接続されている。2105n、21
05、2106、2107、2105pはマイクロ波導
入のためのアプリケータでそれらの先端部にはマイクロ
波透過性部材2108n、2108、2109、211
0、2108pがそれぞれ取り付けられており、導波管
2111n、2111、2112、2113、2111
pを通じて、不図示のマイクロ波電源に接続されてい
る。各成膜容器2101n、2101、2101pの帯
状部材2150を挟んで成膜空間と反対側には、多数の
赤外線ランプヒーター2124n、2124、2124
pと、これら赤外線ランプヒーターからの放射熱を効率
よく帯状部材2150に集中させるためのランプハウス
2123n、2123、2123pがそれぞれ設けられ
ている。又、帯状部材2150の温度を監視するための
熱電対2134n、2134、2134pがそれぞれ帯
状部材2150に接触するように接続されている。2129n, 2129, 2130, 212
9p is a gas gate, and 2131n, 2131, 21
Reference numerals 32 and 2131p are gate gas introduction pipes, which are connected to gas supply equipment (not shown). 2105n, 21
Reference numerals 05, 2106, 2107, and 2105p are applicators for introducing microwaves, and the microwave permeable members 2108n, 2108, 2109, and 211 are provided at their tip ends.
0, 2108p are attached to the waveguides 2111n, 2111, 2112, 2113, 2111, respectively.
It is connected to a microwave power source (not shown) through p. A large number of infrared lamp heaters 2124n, 2124, 2124 are provided on the opposite side of the film forming space with the strip-shaped member 2150 of each film forming container 2101n, 2101, 2101p interposed therebetween.
p and lamp houses 2123n, 2123, 2123p for efficiently concentrating the radiant heat from these infrared lamp heaters on the belt-shaped member 2150. Further, thermocouples 2134n, 2134, and 2134p for monitoring the temperature of the strip-shaped member 2150 are connected so as to be in contact with the strip-shaped member 2150, respectively.
【0178】以下、装置の要部について更に詳細に説明
する。 (多孔性の導電性部材)図中、2135及び2136は
多孔性の導電性部材である。この導電性部材は導電性金
属からなるメッシュであることが好ましい。The main part of the apparatus will be described in more detail below. (Porous conductive member) In the figure, 2135 and 2136 are porous conductive members. This conductive member is preferably a mesh made of a conductive metal.
【0179】このようなメッシュを構成する材料とし
て、マイクロ波プラズマ損傷に対する耐久性の観点から
金属、半導体材料等から成る部材が好適に用いられる。
具体的には、Ni、ステンレス、Al、Cr、Mo、A
u、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb、Sn等の金属
の単体若しくはこれらの合金を挙げることができる。半
導体としては、シリコン、ゲルマニウム、炭素、及び、
その他の化合物半導体、これらの単体又は、複合体で構
成されるもの等を挙げることができ、又、絶縁部材の表
面に鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電処理を
行なったものを挙げることができる。とりわけAlは加
工が容易でありかつ電気伝導度が高いので好ましい。
又、ステンレス、Ni等もプラズマに対する耐久性が高
いので好ましい。これらの材料の中から所望の堆積膜を
形成するために適宜選択して用いる。As a material forming such a mesh, a member made of a metal, a semiconductor material or the like is preferably used from the viewpoint of durability against microwave plasma damage.
Specifically, Ni, stainless steel, Al, Cr, Mo, A
Examples include metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn, and alloys thereof. Semiconductors include silicon, germanium, carbon, and
Other compound semiconductors, those composed of a simple substance or a composite of these, and the like can be given, and those whose conductive treatment is performed on the surface of the insulating member by a method such as plating, vapor deposition, sputtering, coating or the like can be given. be able to. Particularly, Al is preferable because it is easy to process and has high electric conductivity.
Also, stainless steel, Ni, etc. are preferable because they have high durability against plasma. The material is appropriately selected and used from these materials to form a desired deposited film.
【0180】又、メッシュの好適な形状としては、線状
の素材を編んだもの、板状の素材に細かい切り目を入れ
て引き広げたもの(エクスパンデッドメタル)、パンチ
ングメタル等様々なものが用いられ得るが、メッシュ開
口部の最大径が1〜10mmの範囲内であることが、活
性種の選択性やマイクロ波の遮断性を確保する点から好
ましく、開口率が10%以上であることが原料ガスの利
用率を高くし、成膜室内部の圧力むらを小さくする点か
ら好ましい。メッシュ2133、2133n、2133
pと帯状部材2150の距離はメッシュの開口率や内圧
やDCバイアス電圧等の諸条件によって適宜定められる
ものであるが、通常2〜30mmの範囲内で堆積膜の層
厚や特性にむらが現われずかつ特性が最適となるように
設定される。[0180] Further, as the preferable shape of the mesh, various materials such as a knitted material of a linear material, a material of a plate material which is expanded by making fine cuts (expanded metal), a punching metal and the like are available. Although it can be used, it is preferable that the maximum diameter of the mesh opening is in the range of 1 to 10 mm from the viewpoint of securing the selectivity of the active species and the microwave blocking property, and the opening ratio is 10% or more. Is preferable from the viewpoint of increasing the utilization rate of the source gas and reducing the pressure unevenness inside the film forming chamber. Mesh 2133, 2133n, 2133
The distance between p and the strip-shaped member 2150 is appropriately determined according to various conditions such as the aperture ratio of the mesh, the internal pressure and the DC bias voltage, but normally the layer thickness and characteristics of the deposited film appear uneven within the range of 2 to 30 mm. And the characteristics are set to be optimum.
【0181】又、メッシュ2135、2136と帯状部
材2150とを同電位に保つために、メッシュと帯状部
材2150は導電性材料で電気的に連結することがメッ
シュの効果を増大させるのに好ましい。In order to keep the meshes 2135 and 2136 and the strip-shaped member 2150 at the same potential, it is preferable to electrically connect the mesh and the strip-shaped member 2150 with a conductive material in order to increase the effect of the mesh.
【0182】このような導電性材料としては、Ni、ス
テンレス、Al、Cu、Ag、Fe、Cr、Mo、A
u、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb、Sn等の金属
の単体若しくはこれらの合金を挙げることができる。
又、シリコン、ゲルマニウム、炭素等の半導体化合物の
単体若しくは複合体等を使用することもできる。更に、
絶縁部材の表面に鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法
で導電処理を施したものでもよい。Such conductive materials include Ni, stainless steel, Al, Cu, Ag, Fe, Cr, Mo and A.
Examples include metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn, and alloys thereof.
Further, it is also possible to use a simple substance or a complex of a semiconductor compound such as silicon, germanium or carbon. Furthermore,
The surface of the insulating member may be subjected to conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering or coating.
【0183】又、メッシュ2135、2136は少なく
とも帯状部材2150の表面を覆うように、帯状部材2
150の幅以上に設置され且つ接触することのないよう
に、図9に示すように成膜空間内に設置される。 (アプリケーター)本発明装置においてマイクロ波アプ
リケータは、帯状部材の移動する方向に垂直に配置され
るが、さらに具体的に説明する。図12において240
1、2402はマイクロ波透過性部材であり、メタルシ
ール2412及び、固定用リング2406を用いて、内
筒2424、外筒2405に固定されており、真空シー
ルがされている。又内筒2404、外筒2405との間
には冷却媒体2409が流れるようになっており一方の
端にはOリング2410でシールされており、マイクロ
波アプリケータ2400全体を均一に冷却するようにな
っている。冷却媒体2409としては、水、フレオン、
オイル、冷却空気等が好ましく用いられる。マイクロ波
透過性部材2401にはマイクロ波整合用円板2403
a、2403bが固定されている。外筒2405には溝
2411の加工されたチョークフランジ2407が接続
されている。又、2413、2414は冷却空気の導入
孔、及び/又は排出孔であり、アプリケータ内部を冷却
するために用いられる。 (帯状部材)本発明において好適に用いられる帯状部材
の材質としては、半導体膜成膜時に必要とされる温度に
おいて変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、又、導
電性を有するものであることが好ましく、具体的にはス
テンレススチール、アルミニウム及びその合金、鉄及び
その合金、銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合
体、及びそれらの表面に異種材質の金属薄膜及び/又は
SiO2 、Si3 N4、Al2 O3 、AlN等の絶縁性
薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーテ
ィング処理を行なったもの。又、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等の耐熱性
樹脂製シート又はこれらとガラスファイバー、カーボン
ファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体
の表面に金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物(T
CO)等と鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電
性処理を行なったものを挙げることができる。Further, the meshes 2135 and 2136 cover at least the surface of the belt-shaped member 2150 so that the belt-shaped member 2 is covered.
It is installed in the film formation space as shown in FIG. 9 so that it is installed over the width of 150 and does not come into contact with it. (Applicator) In the device of the present invention, the microwave applicator is arranged perpendicular to the moving direction of the belt-shaped member, which will be described more specifically. 240 in FIG.
Reference numerals 1 and 2402 denote microwave permeable members, which are fixed to the inner cylinder 2424 and the outer cylinder 2405 using a metal seal 2412 and a fixing ring 2406, and are vacuum-sealed. A cooling medium 2409 flows between the inner cylinder 2404 and the outer cylinder 2405, and an O-ring 2410 is sealed at one end to uniformly cool the entire microwave applicator 2400. Has become. As the cooling medium 2409, water, freon,
Oil, cooling air and the like are preferably used. A microwave matching disk 2403 is provided on the microwave transparent member 2401.
a, 2403b are fixed. A choke flange 2407 having a groove 2411 formed therein is connected to the outer cylinder 2405. Further, reference numerals 2413 and 2414 are cooling air introduction holes and / or discharge holes, which are used for cooling the inside of the applicator. (Strip-shaped member) The material of the strip-shaped member that is preferably used in the present invention is one that has little deformation and distortion at the temperature required for semiconductor film formation, has desired strength, and has conductivity. Preferably, specifically, specifically, a thin plate of metal such as stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys, and a composite thereof, and a metal thin film and / or SiO of different materials on their surfaces. 2, Si 3 N 4, Al 2 O 3, sputtering an insulating thin film such as AlN, a vapor deposition method, which was subjected to surface coating treatment by plating method or the like. In addition, a sheet of a heat-resistant resin such as polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, or epoxy, or a composite of glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber, or the like, with a simple metal or an alloy, and a transparent conductive oxide. (T
CO) and the like, and those subjected to a conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering, coating and the like can be mentioned.
【0184】又、前記帯状部材の厚さとしては、前記搬
送手段による搬送時に成膜される湾曲形状が維持される
強度を発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペース
等を考慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的に
は、好ましくは0.01mm乃至5mm、より好ましく
は0.02mm乃至2mm、最適には0.05mm乃至
1mmであることが望ましいが、金属等の薄板を用いる
場合、厚さを比較的薄くしても所望の強度が得られやす
い。Further, the thickness of the belt-shaped member is possible in consideration of cost, storage space, etc. as long as it is within a range in which the curved shape formed during the transportation by the transportation means can be maintained. It is desirable to be as thin as possible. Specifically, the thickness is preferably 0.01 mm to 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2 mm, and most preferably 0.05 mm to 1 mm. However, when a thin plate such as metal is used, the thickness is relatively small. Even if it is thin, desired strength can be easily obtained.
【0185】前記帯状部材の幅については、特に制限さ
れることはなく、半導体膜成膜手段、あるいはその容器
等のサイズによって決定される。The width of the belt-like member is not particularly limited and is determined by the size of the semiconductor film forming means, the container thereof or the like.
【0186】前記帯状部材の長さについては、特に制限
されることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さ
であっても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺
化したものであっても良い。The length of the belt-like member is not particularly limited, and may be such a length that it can be wound into a roll, and a longer one is further lengthened by welding or the like. May be
【0187】前記帯状部材が金属等の電気導電性である
場合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合
成樹脂等の電気絶縁性である場合には半導体膜の成膜さ
れる側の表面にAl、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、
Mo、W、Fe、V、Cr、Cu、ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム、SnO2 、In2 O3 、ZnO、SnO
2 −In2 O3 (ITO)等のいわゆる金属単体又は合
金、及び透明導電性酸化物(TCO)を鍍金、蒸着、ス
パッタ等の方法であらかじめ表面処理を行なって電流取
り出し用の電極を成膜しておくことが望ましい。When the band-shaped member is electrically conductive such as metal, it may be used as an electrode for direct current extraction. When it is electrically insulating such as synthetic resin, it may be formed on the side where the semiconductor film is formed. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, on the surface
Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, SnO
A so-called simple metal or alloy such as 2-In 2 O 3 (ITO) and a transparent conductive oxide (TCO) are subjected to surface treatment in advance by a method such as plating, vapor deposition and sputtering to form an electrode for current extraction. It is desirable to keep it.
【0188】前記帯状部材が金属等の非透光性のもので
ある場合、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
るための反射性導電膜を該帯状部材上に成膜することが
前述のように好ましい。該反射性導電膜の材質として好
適に用いられるものとしてAg、Al、Cr等を挙げる
ことができる。When the band-shaped member is a non-translucent material such as a metal, a reflective conductive film for improving the reflectance of long wavelength light on the substrate surface is formed on the band-shaped member. Are preferred as mentioned above. Examples of materials that are preferably used as the material of the reflective conductive film include Ag, Al, and Cr.
【0189】又、基板材質と半導体膜との間での構成元
素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層とする等
の目的で金属層等を反射性導電膜として、前記基板上の
半導体膜が成膜される側に設けることが好ましい。該緩
衝層の材質として好適に用いられるものとして、ZnO
を挙げることができる。On the substrate, a metal layer or the like is used as a reflective conductive film for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the semiconductor film or a buffer layer for preventing short circuit. It is preferably provided on the side where the semiconductor film is formed. ZnO is preferably used as the material of the buffer layer.
Can be mentioned.
【0190】又、前記帯状部材が比較的透明であって、
該帯状部材の側から光入射を行なう層構成の太陽電池と
する場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電
性薄膜をあらかじめ堆積成膜しておくことが望ましい。Further, since the band-shaped member is relatively transparent,
In the case of a solar cell having a layer structure in which light is incident from the side of the belt-shaped member, it is desirable to deposit and form a conductive thin film such as the transparent conductive oxide or a metal thin film in advance.
【0191】又、前記帯状部材の表面性としてはいわゆ
る平滑面であっても、微小の凹凸面が有っても良い。微
小の凹凸面とする場合には球状、円錐状、角錐状等であ
って、且つその最大高さ(Rmax)は好ましくは50
nm乃至500nmとすることにより、該表面での光反
射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大を
もたらす。 (ガスゲート)本発明において、前記帯状部材の送り出
し及び巻き取り用真空容器と半導体膜成膜用真空容器を
分離独立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通
させて連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適に用
いられる。該ガスゲート手段の能力としては前記各容器
間に生じる圧力差によって、相互に使用している半導体
膜成膜用原料ガス等の雰囲気を拡散させない能力を有す
ることが必要である。従って、その基本概念は米国特許
第4,438,723号に開示されているガスゲート手
段を採用することができるが、更にその能力は改善され
る必要がある。具体的には、最大106 倍程度の圧力差
に耐え得ることが必要であり、排気ポンプとしては排気
能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、メカニ
カルブースタポンプ等が好適に用いられる。又、ガスゲ
ートの断面形状としてはスリット状又はこれに類似する
形状であり、その全長及び用いる排気ポンプの排気能力
等と合わせて、一般のコンダクタンス計算式を用いてそ
れらの寸法が計算、設計される。更に、分離能力を高め
るためにゲートガスを併用することが好ましく、例えば
Ar、He、Ne、Kr、Xe、Rn等の希ガス又はH
2 等の半導体膜成膜用希釈ガスを挙げることができる。
ゲートガス流量としてはガスゲート全体のコンダクタン
ス及び用いる排気ポンプの能力等によって適宜決定され
るが、例えば、図10に示したような圧力勾配を作成す
るようにすれば良い。図10において、ガスゲートのほ
ぼ中央部に圧力の最大となるポイントを設ければ、ゲー
トガスはガスゲート中央部から両サイドの真空容器側へ
流れ、両サイドの容器間での相互のガス拡散を最小限に
抑えることができる。実際には、質量分析計を用いて拡
散してくるガス量を測定したり、半導体膜の組成分析を
行なうことによって最適条件を決定する。The surface property of the belt-shaped member may be a so-called smooth surface or a minute uneven surface. In the case of forming a minute uneven surface, it has a spherical shape, a conical shape, a pyramidal shape, and the maximum height (Rmax) is preferably 50.
When the thickness is set to nm to 500 nm, the light reflection on the surface becomes irregular reflection, and the optical path length of the reflected light on the surface increases. (Gas Gate) In the present invention, a vacuum container for feeding and winding the belt-shaped member and a vacuum container for forming a semiconductor film are separated and independent, and the belt-shaped member is continuously conveyed through them. A gas gate means is preferably used. It is necessary for the gas gate means to have the ability not to diffuse the atmospheres of the raw material gases for semiconductor film formation that are mutually used due to the pressure difference generated between the containers. Therefore, the basic concept can employ the gas gate means disclosed in US Pat. No. 4,438,723, but its capabilities need to be further improved. Specifically, it is necessary to withstand a pressure difference of up to about 10 6 times, and as the exhaust pump, an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, or the like having a large exhaust capacity is preferably used. In addition, the cross-sectional shape of the gas gate is a slit shape or a shape similar to this, and their dimensions are calculated and designed by using a general conductance calculation formula together with the overall length and the exhaust capacity of the exhaust pump used. . Further, it is preferable to use a gate gas together in order to enhance the separation ability. For example, a rare gas such as Ar, He, Ne, Kr, Xe, Rn or H.
2 Diluting gas for forming a semiconductor film such as
The gate gas flow rate is appropriately determined depending on the conductance of the entire gas gate, the capacity of the exhaust pump used, and the like. For example, a pressure gradient as shown in FIG. 10 may be created. In FIG. 10, if a point at which the pressure is maximized is provided in the substantially central portion of the gas gate, the gate gas flows from the central portion of the gas gate to the vacuum container side on both sides to minimize mutual gas diffusion between the containers on both sides. Can be suppressed to In practice, the optimum conditions are determined by measuring the amount of gas that diffuses using a mass spectrometer and analyzing the composition of the semiconductor film.
【0192】以下、本発明装置により好適に製造される
光起電力素子について説明する。The photovoltaic element preferably manufactured by the device of the present invention will be described below.
【0193】図16乃至18は、本発明装置により好適
に製造される光起電力素子の典型的構成例を示す模式的
説明図である。16 to 18 are schematic explanatory views showing a typical constitutional example of a photovoltaic element suitably manufactured by the device of the present invention.
【0194】図16に示す例は、帯状部材2501(2
150)、下部電極2502、第1の導電型層250
3、i型層2504、第2の導電型層2505、上部電
極2506、集電電極2507から構成されている。In the example shown in FIG. 16, the belt-shaped member 2501 (2
150), lower electrode 2502, first conductivity type layer 250
3, an i-type layer 2504, a second conductivity type layer 2505, an upper electrode 2506, and a collector electrode 2507.
【0195】図17に示す例は、バンドギャップ及び/
又は層厚の異なる2種の半導体層をi型層として用いた
光起電力素子2511、2512を2素子積層して構成
されたいわゆるタンデム型光起電力素子であり、帯状部
材2501(2150)、下部電極2502、第1の導
電型層2503、i型層2504、第2の導電型層25
05、第1の導電型層2503、i型層2504、第2
の導電型層2505、上部電極2506、集電電極25
07から構成されている。In the example shown in FIG. 17, the band gap and /
Alternatively, it is a so-called tandem photovoltaic element configured by laminating two photovoltaic elements 2511 and 2512 using two types of semiconductor layers having different layer thicknesses as i-type layers, and a belt-shaped member 2501 (2150), Lower electrode 2502, first conductivity type layer 2503, i-type layer 2504, second conductivity type layer 25
05, the first conductivity type layer 2503, the i-type layer 2504, the second
Conductivity type layer 2505, upper electrode 2506, current collecting electrode 25
It is composed of 07.
【0196】図18に示す例は、バンドギャップ及び/
又は層厚の異なる3種の半導体層をi型層として用いた
光起電力素子2511、2512、2513を3素子積
層して構成された、いわゆるトリプル型光起電力素子で
あり、帯状部材2501(2150)、下部電極250
2、第1の導電型層2503、i型層2504、第2の
導電型層2505、第1の導電型層2503、i型層2
504、第2の導電型層2505、第1の導電型層25
03、i型層2504、第2の導電型層2505、上部
電極2506、集電電極2507から構成されている。In the example shown in FIG. 18, the band gap and /
Alternatively, it is a so-called triple photovoltaic element constituted by stacking three photovoltaic elements 2511, 2512, 2513 using three types of semiconductor layers having different layer thicknesses as i-type layers, and a strip-shaped member 2501 ( 2150), lower electrode 250
2, first conductivity type layer 2503, i-type layer 2504, second conductivity type layer 2505, first conductivity type layer 2503, i-type layer 2
504, second conductivity type layer 2505, first conductivity type layer 25
03, i-type layer 2504, second conductivity type layer 2505, upper electrode 2506, and collector electrode 2507.
【0197】以下、これらの光起電力素子の構成につい
て説明するが、その説明は本発明の1態様であって、本
発明を限定するものではない。 〈光起電力素子の構成〉帯状部材 本発明において用いられる帯状部材2501(215
0)は、フレキシブルである材質のものが好適に用いら
れ、導電性のものであっても、又電気絶縁性のものであ
ってもよい。さらには、それらは透光性のものであって
も、又非透光性のものであってもよいが、帯状部材25
01(2150)の側より光入射が行なわれる場合に
は、もちろん透光性であることが必要である。The constitution of these photovoltaic elements will be described below, but the explanation is one aspect of the present invention and does not limit the present invention. <Structure of Photovoltaic Element> Strip-Shaped Member The strip-shaped member 2501 (215 used in the present invention
0) is preferably made of a flexible material, and may be conductive or electrically insulating. Further, although they may be translucent or non-translucent, the band-shaped member 25
When light is incident from the 01 (2150) side, it is of course necessary that the light is transmissive.
【0198】具体的には、本発明において用いられる前
記帯状部材2150を挙げることができ、該帯状部材2
150を用いることにより、成膜される光起電力素子の
軽量化、強度向上、運搬スペースの低減等が図れる。電極 本光起電力素子においては、当該素子の構成形態により
適宜の電極が選択使用される。それらの電極としては、
下部電極、上部電極(透明電極)、集電電極を挙げるこ
とができる。(ただし、ここでいう上部電極とは光の入
射側に設けられたものを示し、下部電極とは半導体層を
挟んで上部電極に対向して設けられたものを示すことと
する。)これらの電極について以下に詳しく説明する。 (I)下部電極 本発明において用いられる下部電極2502としては、
上述した帯状部材2501の材料が透光性であるか否か
によって、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故
(たとえば帯状部材2501が金属等の非透光性の材料
である場合には、図16で示したごとく透明電極250
6側から光起電力発生用の光を照射する。)その設置さ
れる場所が異なる。Specific examples thereof include the band-shaped member 2150 used in the present invention.
By using 150, it is possible to reduce the weight of the photovoltaic element to be formed, improve its strength, and reduce the transportation space. Electrodes In the present photovoltaic element, appropriate electrodes are selected and used depending on the configuration of the element. For those electrodes,
Examples thereof include a lower electrode, an upper electrode (transparent electrode), and a collector electrode. (However, the upper electrode referred to here means the one provided on the light incident side, and the lower electrode means the one provided so as to face the upper electrode with the semiconductor layer in between.) The electrodes will be described in detail below. (I) Lower Electrode As the lower electrode 2502 used in the present invention,
Since the surface of the belt-shaped member 2501 irradiated with light for generating photovoltaic power differs depending on whether or not the material of the belt-shaped member 2501 is translucent (for example, when the belt-shaped member 2501 is a non-translucent material such as metal) The transparent electrode 250 as shown in FIG.
Light for photovoltaic generation is emitted from the 6 side. ) The place where it is installed is different.
【0199】具体的には、図16、17及び18のよう
な層構成の場合には帯状部材2501と第1の導電型層
2503との間に設けられる。しかし、帯状部材250
1が導電性である場合には、該帯状部材が下部電極を兼
ねることができる。ただし、帯状部材2501が導電性
であってもシート抵抗値が高い場合には、電流取り出し
用の低抵抗の電極として、あるいは基板表面での反射率
を高め入射光の有効利用を図る目的で下部電極2502
を設置してもよい。Specifically, in the case of the layer structure as shown in FIGS. 16, 17 and 18, it is provided between the strip member 2501 and the first conductivity type layer 2503. However, the strip 250
When 1 is conductive, the strip-shaped member can also serve as the lower electrode. However, if the sheet member 2501 is conductive but has a high sheet resistance, the lower part may be used as a low resistance electrode for current extraction or for the purpose of effectively utilizing incident light by increasing the reflectance on the substrate surface. Electrode 2502
May be installed.
【0200】電極材料としては、Ag、Au、Pt、N
i、Cr、Cu、Al、Ti、Zn、Mo、W等の金属
又はこれらの合金が挙げら、これ等の金属の薄膜を真空
蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で成膜する。
又、成膜された金属薄膜は光起電力素子の出力に対して
抵抗成分とならぬように配慮されねばならず、シート抵
抗値として好ましくは50Ω以下、より好ましくは10
Ω以下であることが望ましい。As the electrode material, Ag, Au, Pt, N
Examples thereof include metals such as i, Cr, Cu, Al, Ti, Zn, Mo, and W, or alloys thereof. Thin films of these metals are formed by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like.
In addition, the formed metal thin film must be considered so as not to become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element, and the sheet resistance value is preferably 50 Ω or less, more preferably 10 Ω.
Ω or less is desirable.
【0201】下部電極2502と第1の導電型層250
3との間に、図中には示されていないが、ZnO等の短
絡防止及び拡散防止のための緩衝層を設けても良い。該
緩衝層の効果としては下部電極2502を構成する金属
元素が第1の導電型層2503中へ拡散するのを防止す
るのみならず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層
を挟んで設けられた下部電極2502と透明電極250
6との間にピンホール等の欠陥で発生するショートを防
止すること、及び薄膜による多重干渉を発生させ入射さ
れた光を光起電力素子内に閉じ込める等の効果を挙げる
ことができる。 (II)上部電極(透明電極) 本発明において用いられる透明電極2506としては太
陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収
させるために光の透過率が85%以上であることが望ま
しく、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して
抵抗成分とならぬようにシート抵抗値は100Ω以下で
あること望ましい。このような特性を備えた材料として
SnO2 、In2 O3 、ZnO、CdO、Cd2 SnO
4 、ITO(In2 O3 +SnO2 )などの金属酸化物
や、Au、Al、Cu等の金属を極めて薄く半透明状に
成膜した金属薄膜等を挙げることができる。透明電極は
図16乃至18においては第2の導電型層2505層の
上に積層されるため、互いの密着性の良いものを選ぶこ
とが必要である。これらの成膜方法としては、抵抗加熱
蒸着法、電子ブーム加熱蒸着法、スパッタリング法、ス
プレー法等を用いることができ所望に応じて適宜選択さ
れる。 (III)集電電極 本発明において用いられる集電電極2507は、透明電
極2506の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極2
506上に設けられる。電極材料としてはAg、Cr、
Ni、Al、Ag、Au、Ti、Pt、Cu、Mo、W
等の金属又はこれらの合金を挙げることができる。これ
らの薄膜は積層させて用いることができる。又、半導体
層への光入射光量が十分に確保されるよう、その形状及
び面積が適宜設計される。Lower electrode 2502 and first conductivity type layer 250
Although not shown in the figure, a buffer layer for preventing short-circuiting and diffusion of ZnO or the like may be provided between the layer 3 and 3. As the effect of the buffer layer, not only the metal element forming the lower electrode 2502 is prevented from diffusing into the first conductivity type layer 2503, but also a slight resistance value is provided to sandwich the semiconductor layer. Lower electrode 2502 and transparent electrode 250
6 and 6 can prevent short-circuiting caused by defects such as pinholes, and multiple interference due to thin films can be generated to confine incident light in the photovoltaic element. (II) Upper Electrode (Transparent Electrode) The transparent electrode 2506 used in the present invention has a light transmittance of 85% or more in order to efficiently absorb light from the sun, a white fluorescent lamp or the like into the semiconductor layer. Furthermore, it is desirable that the sheet resistance value is 100Ω or less so that it does not electrically become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element. Materials having such characteristics include SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, and Cd 2 SnO.
4 , a metal oxide such as ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), a metal thin film formed by forming a metal such as Au, Al, or Cu in an extremely thin and semitransparent state. Since the transparent electrode is laminated on the second conductivity type layer 2505 in FIGS. 16 to 18, it is necessary to select those having good adhesion to each other. A resistance heating vapor deposition method, an electronic boom heating vapor deposition method, a sputtering method, a spraying method, or the like can be used as a film forming method for these, and it is appropriately selected as desired. (III) Collector Electrode The collector electrode 2507 used in the present invention is a transparent electrode 2 for the purpose of reducing the surface resistance value of the transparent electrode 2506.
506 is provided. The electrode material is Ag, Cr,
Ni, Al, Ag, Au, Ti, Pt, Cu, Mo, W
And the like, or alloys thereof. These thin films can be laminated and used. Further, the shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed so as to secure a sufficient amount of light incident on the semiconductor layer.
【0202】たとえば、その形状は光起電力素子の受光
面に対して一様に広がり、且つ受光面積に対してその面
積は好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下
であることが望ましい。For example, it is desirable that its shape is uniformly spread over the light receiving surface of the photovoltaic element, and its area is preferably 15% or less, more preferably 10% or less with respect to the light receiving area.
【0203】又、シート抵抗値としては、好ましくは5
0Ω以下、より好ましくは10Ω以下であることが望ま
しい。第1及び第2の導電型層 本発明の光起電力素子における第1及び第2の導電型層
に用いられる材料としては、周期律表第IV族の原子を1
種又は複数種から成る、非単結晶半導体が適す。又更
に、光照射側の導電型層は、微結晶化した半導体が最適
である。該微結晶の粒径は、好ましくは3nm〜20n
mで有り、最適には3nm〜10nmである。The sheet resistance value is preferably 5
It is desirable to be 0Ω or less, and more preferably 10Ω or less. 1st and 2nd conductivity type layer As a material used for the 1st and 2nd conductivity type layers in the photovoltaic device of the present invention, 1 atom of Group IV of the periodic table is used.
Non-single crystal semiconductors consisting of one or more species are suitable. Furthermore, the conductive layer on the light irradiation side is most preferably a microcrystallized semiconductor. The grain size of the fine crystals is preferably 3 nm to 20 n.
m, and optimally 3 nm to 10 nm.
【0204】第1又は第2の導電型層の導電型がn型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第VA族の原子が適している。その中で
特にリン(P)、窒素(N)、ひ素(As)、アンチモ
ン(Sb)が最適である。When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is n-type, an atom of Group VA of the periodic table is suitable as the additive contained in the first or second conductivity type layer. There is. Among them, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As) and antimony (Sb) are most suitable.
【0205】第1又は第2の導電型層の導電型がp型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第III A族元素が適している。その中で
特にホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム
(Ga)が最適である。When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is p-type, as an additive contained in the first or second conductivity type layer, a Group IIIA element of the periodic table is suitable. There is. Among them, boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are most suitable.
【0206】第1及び第2の導電型の層厚は、好ましく
は1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。The layer thickness of the first and second conductivity types is preferably 1 nm to 50 nm, and most preferably 3 nm to 10 nm.
【0207】更に、光照射側の導電型層での光吸収をよ
り少なくするためには、i型層を構成する半導体のバン
ドギャップより大きなバンドギャップを有する半導体層
を用いることが好ましい。例えば、i型層がアモルファ
スシリコンの場合に光照射側の導電型層に非単結晶炭化
シリコンを用いるのが最適である。i型層 本発明の光起電力素子におけるi型層に用いられる半導
体材料としては周期律表第IV族の原子を1種又は、複数
種から成る、Si、Ge、C、SiC、GeC、SiS
n、GeSn、SnC等の半導体を挙げることができ
る。III −V族化合物半導体として、GaAs、Ga
P、GaSb、InP、InAs、II−VI族化合物半導
体としてZnSe、ZnS、ZnTe、CdS、CdS
e、CdTe、I−III −VI族化合物半導体として、C
uAlS2 、CuAlSe2 、CuAlTe2 、CuI
nS2 、CuInSe2 、CuInTe2 、CuGaA
s2 、CuGaSe2 、CuGaTe、AgInS
e2 、AgInTe2 、II−IV−V族化合物半導体とし
ては、ZnSiP2 、ZnGeAs2 、CdSiA
s2 、CdSnP2 、酸化物半導体として、Cu2 O、
TiO2 、In2 O3 、SnO2、ZnO、CdO、B
i2 O3 、CdSnO4 がそれぞれ挙げることができ
る。Further, in order to further reduce light absorption in the conductive layer on the light irradiation side, it is preferable to use a semiconductor layer having a bandgap larger than that of the semiconductor forming the i-type layer. For example, when the i-type layer is amorphous silicon, it is optimal to use non-single crystal silicon carbide for the conductive type layer on the light irradiation side. i-Type Layer As a semiconductor material used for the i-type layer in the photovoltaic device of the present invention, Si, Ge, C, SiC, GeC, SiS composed of one or more atoms of Group IV of the periodic table is used.
Semiconductors such as n, GeSn and SnC may be mentioned. As III-V group compound semiconductors, GaAs, Ga
P, GaSb, InP, InAs, II-VI group compound semiconductors such as ZnSe, ZnS, ZnTe, CdS, CdS
e, CdTe, I-III-VI group compound semiconductor, C
uAlS 2 , CuAlSe 2 , CuAlTe 2 , CuI
nS 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 , CuGaA
s 2 , CuGaSe 2 , CuGaTe, AgInS
e 2 , AgInTe 2 , and II-IV-V group compound semiconductors include ZnSiP 2 , ZnGeAs 2 , CdSiA.
s 2 , CdSnP 2 , Cu 2 O as an oxide semiconductor,
TiO 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, CdO, B
Examples thereof include i 2 O 3 and CdSnO 4 .
【0208】又更に本発明において、i型層の層厚は、
本発明の光起電力素子の特性を左右する重要なパラメー
タである。i型層の好ましい層厚は100nm〜100
0nmであり、最適な層厚は200nm〜600nmで
ある。これらの層厚は、i型層及び界面層の吸光係数や
光源のスペクトルを考慮し上記範囲内で設計することが
望ましいものである。Furthermore, in the present invention, the layer thickness of the i-type layer is
It is an important parameter that influences the characteristics of the photovoltaic device of the present invention. The preferable layer thickness of the i-type layer is 100 nm to 100 nm.
0 nm and the optimum layer thickness is 200 nm to 600 nm. It is desirable that these layer thicknesses are designed within the above range in consideration of the absorption coefficient of the i-type layer and the interface layer and the spectrum of the light source.
【0209】本発明において、第1及び第2の導電型
層、i型層及び界面層を成膜する、マイクロ波グロー放
電分解法に適した原料ガスとして次のものを挙げること
ができる。In the present invention, the following can be mentioned as the source gases suitable for the microwave glow discharge decomposition method for forming the first and second conductivity type layers, the i-type layer and the interface layer.
【0210】本発明において使用されるSi供給用の原
料ガスとしては、SiH4 、Si2H6 、Si3 H8 、
Si4 H10等のガス状態の、又はガス化し得る水素化硅
素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙げら
れ、殊に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ
等の点でSiH4 、Si2 H6 が好ましいものとして挙
げることができる。As the raw material gas for supplying Si used in the present invention, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 ,
Si 4 H 10 or other gas-state or gasifiable silicon hydrides (silanes) are mentioned as being effectively used. Particularly, it is easy to handle the layer formation work, and the Si supply efficiency is good. In this respect, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable.
【0211】本発明において使用されるハロゲン原子供
給用の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化合
物を挙げることができる。例えばハロゲンガス、ハロゲ
ン化物、ハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラ
ン誘導体等のガス状態の又はガス化し得るハロゲン化合
物が好ましく挙げることができる。Many halogen compounds can be cited as effective source gases for supplying halogen atoms in the present invention. Preferable examples include halogen compounds in the gas state or gasifiable such as halogen gas, halides, interhalogen compounds, and silane derivatives substituted with halogen.
【0212】又、更には、シリコン原子とハロゲン原子
とを構成元素とするガス状態の又はガス化し得る、ハロ
ゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして本発明に
おいては挙げることができる。Further, a silicon compound containing a halogen atom, which has a silicon atom and a halogen atom as constituent elements and is in a gas state or can be gasified, can be mentioned as an effective one in the present invention.
【0213】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素のハロゲンガス、BrF、ClF、ClF3 、BrF
5 、BrF3 、IF3 、IF7 、ICl、IBr等のハ
ロゲン間化合物を挙げることができる。Halogen compounds which can be preferably used in the present invention include, specifically, halogen gas of fluorine, chlorine, bromine and iodine, BrF, ClF, ClF 3 and BrF.
5 , interhalogen compounds such as BrF 3 , IF 3 , IF 7 , ICl, and IBr can be mentioned.
【0214】ハロゲン原子を含む硅素化合物、いわゆ
る、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、
具体的には例えばSiF4 、Si2 F6 、SiCl4 、
SiBr4 等のハロゲン化硅素が好ましいものとして挙
げることができる。As a silicon compound containing a halogen atom, a so-called silane derivative substituted with a halogen atom,
Specifically, for example, SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 ,
Silicon halides such as SiBr 4 can be mentioned as preferable ones.
【0215】本発明においては、ハロゲン原子供給用の
原料ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロゲ
ン原子を含む硅素化合物が有効なものとして使用される
ものであるが、その他に、HF、HCl、HBr、HI
等のハロゲン化水素、SiH 3 F、SiH2 F2 、Si
HF3 、SiH2 I2 、SiH2 Cl2 、SiHC
l 3 、SiH2 Br2 、SiHBr3 等のハロゲン置換
水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス化し得る、水
素原子を構成要素の1つとするハロゲン化物も有効な原
料ガスとして挙げることができる。In the present invention, for supplying halogen atoms
The halogen compounds or halogens described above as the source gas
Silicon compounds containing nitrogen atoms are effectively used
In addition, HF, HCl, HBr, HI
Hydrogen halide such as SiH 3F, SiH2F2, Si
HF3, SiH2I2, SiH2Cl2, SiHC
l 3, SiH2Br2, SiHBr3Halogen substitution
Water in gas state or gasifiable such as silicon hydride
Halides containing elementary atoms as one of the constituent elements are also effective sources.
It can be mentioned as a charge gas.
【0216】これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、
層成膜の際に成膜される層中にハロゲン原子の供給と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も供給されるので、本発明においては好適なハロゲ
ン原子供給用の原料ガスとして使用される。The halide containing these hydrogen atoms is
At the same time as the supply of halogen atoms into the layer formed during layer formation, hydrogen atoms that are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties are also supplied. Used as raw material gas.
【0217】本発明において、水素原子供給用の原料ガ
スとしては、上記の他にH2 、あるいはSiH4 、Si
2 H6 、Si3 H8 、Si4 H10等の水素化硅素を挙げ
ることができる。In the present invention, as the raw material gas for supplying hydrogen atoms, in addition to the above, H 2 , SiH 4 , or Si
Examples thereof include silicon hydrides such as 2 H 6 , Si 3 H 8 and Si 4 H 10 .
【0218】本発明において、ゲルマニウム原子供給用
ガスとしては、GeH4 、Ge2 H 6 、Ge3 H8 、G
e4 H10、Ge5 H12、Ge6 H14、Ge7 H16、Ge
8 H 18、Ge9 H20等の水素化ゲルマニウムや、GeH
F3 、GeH2 F2 、GeH 3 F、GeHCl3 、Ge
H2 Cl2 、GeH3 Cl、GeHBr3 、GeH2B
r2 、GeH3 Br、GeHI3 、GeH2 I2 、Ge
H3 I等の水素化ハロゲン化ゲルマニウム等の水素原子
を構成要素の1つとするハロゲン化物、GeF 4 、Ge
Cl4 、GeBr4 、GeI4 、GeF2 、GeC
l2 、GeBr2 、GeI2 等のハロゲン化ゲルマニウ
ム等のゲルマニウム化合物を挙げることができる。In the present invention, for supplying germanium atoms
As gas, GeHFour, Ge2H 6, Ge3H8, G
eFourHTen, GeFiveH12, Ge6H14, Ge7H16, Ge
8H 18, Ge9H20Such as germanium hydride and GeH
F3, GeH2F2, GeH 3F, GeHCl3, Ge
H2Cl2, GeH3Cl, GeHBr3, GeH2B
r2, GeH3Br, GeHI3, GeH2I2, Ge
H3Hydrogen atoms such as hydrogenated germanium halides such as I
, Which is one of the constituent elements, GeF Four, Ge
ClFour, GeBrFour, GeIFour, GeF2, GeC
l2, GeBr2, GeI2Halogenated germanium such as
Examples thereof include germanium compounds such as aluminum.
【0219】炭素原子供給用の原料となる炭素原子含有
化合物としては、例えば炭素数1〜4の飽和炭化水素、
炭素数2〜4のエチレン系看過水素、炭素数2〜3のア
セチレン系炭化水素等を挙げることができる。Examples of the carbon atom-containing compound as a raw material for supplying carbon atoms include saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms,
Examples thereof include ethylene-based hydrogen having 2 to 4 carbon atoms and acetylene-based hydrocarbon having 2 to 3 carbon atoms.
【0220】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン(CH4 )、エタン(C2 H6 )、プロパン(C3 H
8 )、n−ブタン(n−C4 H10)、ペンタン(C5 H
12)、エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2 H
4 )、プロピレン(C3 H6)、ブテン−1(C
4 H8 )、ブテン−2(C4 H8 )、イソブチレン(C
4 H 8 )、ペンテン(C5 H10)、アセチレン系炭化水
素としては、アセチレン(C 2 H2 )、メチルアセチレ
ン(C3 H4 )、ブチン(C4 H6 )等を挙げることが
できる。Specifically, as the saturated hydrocarbon,
(CHFour), Ethane (C2H6), Propane (C3H
8), N-butane (n-CFourHTen), Pentane (CFiveH
12), Ethylene-based hydrocarbons include ethylene (C2H
Four), Propylene (C3H6), Butene-1 (C
FourH8), Butene-2 (CFourH8), Isobutylene (C
FourH 8), Penten (CFiveHTen), Acetylated carbonized water
As an element, acetylene (C 2H2), Methyl acetyl
(C3HFour), Butin (CFourH6) And so on
it can.
【0221】SiとCとHとを構成原子とする原料ガス
としては、Si(CH3 )4 、Si(C2 H4 )4 等の
ケイ化アルキルを挙げることができる。Examples of the source gas containing Si, C and H as constituent atoms include alkyl silicides such as Si (CH 3 ) 4 and Si (C 2 H 4 ) 4 .
【0222】第III 族原子又は第V族原子の含有される
層を成膜するのにグロー放電を用いる場合、該層成膜用
の原料ガスとなる出発物質は、前記したシリコン原子用
の出発物質の中から適宜選択したものに、第III 族原子
又は第V族原子供給用の出発物質が加えられたものであ
る。そのような第III 族原子又は第V原子供給用の出発
物質としては、第III 族原子又は第V族原子を構成原子
とするガス状態の物質又はガス化し得る物質をガス化し
たものであれば、いずれのものであってもよい。When glow discharge is used to form a layer containing a group III atom or a group V atom, the starting material used as a source gas for forming the layer is a starting material for the silicon atom described above. A starting material for supplying a Group III atom or a Group V atom is added to an appropriately selected substance. As the starting material for supplying such a group III atom or a group V atom, a substance in a gas state containing a group III atom or a group V atom or a gasifiable substance can be gasified. , Any of them may be used.
【0223】本発明において第III 族原子供給用の出発
物質として有効に使用されるものとしては、具体的には
硼素原子供給用として、B2 H6 、B4 H10、B
5 H9 、B 5 H11、B6 H10、B6 H12、B6 H14等の
水素化硼素、BF3 、BCl3 、BBr3 等のハロゲン
化硼素等を挙げることができるが、この他AlCl3 、
GaCl3 、InCl3 、TlCl3 等も挙げることが
できることができる。Starting for Supplying Group III Atoms in the Present Invention
Specifically, what is effectively used as a substance is
B for supplying boron atoms2H6, BFourHTen, B
FiveH9, B FiveH11, B6HTen, B6H12, B6H14Etc.
Boron hydride, BF3, BCl3, BBr3Halogen etc.
Boron bromide and the like can be mentioned, but in addition to this, AlCl3,
GaCl3, InCl3, TlCl3And so on
You can do it.
【0224】本発明において第V族原子供給用の出発物
質として、有効に使用されるものとしては、具体的には
燐原子供給用としては、PH3 、P2 H4 等の水素化
燐、PH4 I、PF3 、PF5 、PCl3 、PCl5 、
PBr3 、PBr5 、PI3 、AsH3 、AsF3 、A
sCl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH3 、Sb
F3、SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、BiH3 、
BiCl3 、BiBr3 、N 2 、NH3 、H2 NN
H2 、HN3 、NH4 N3 、F3 N、F4 N2 等も挙げ
ることができる。Starting Material for Supplying Group V Atoms in the Present Invention
In terms of quality, what is effectively used is
PH for supplying phosphorus atoms3, P2HFourHydrogenation of
Phosphorus, PHFourI, PF3, PFFive, PCl3, PClFive,
PBr3, PBrFive, PI3, AsH3, AsF3, A
sCl3, AsBr3, AsFFive, SbH3, Sb
F3, SbFFive, SbCl3, SbClFive, BiH3,
BiCl3, BiBr3, N 2, NH3, H2NN
H2, HN3, NHFourN3, F3N, FFourN2Etc.
You can
【0225】本発明において、酸素原子供給用ガスとし
ては、酸素(O2 )、オゾン(O3)、一酸化窒素(N
O)、二酸化窒素(NO2 )、一二酸化窒素(N
2 O)、三二酸化窒素(N2 O3 )、四三酸化窒素(N
2 O4 )、五二酸化窒素(N2 O5)、三酸化窒素(N
O3 )、シリコン原子(Si)と酸素原子(O)と水素
原子(H)とを構成原子とする例えば、ジシロキサン
(H3 SiOSiH3 )、トリシロキサン(H3 SiO
SiH2 OSiH3 )等の低級シロキサン等を挙げるこ
とができる。In the present invention, the oxygen atom supply gas is oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (N
O), nitrogen dioxide (NO 2 ), nitrogen monoxide (N
2 O), nitrogen trioxide (N 2 O 3 ), trinitrogen oxide (N
2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitric oxide (N
O 3 ), silicon atom (Si), oxygen atom (O) and hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example, disiloxane (H 3 SiOSiH 3 ), trisiloxane (H 3 SiO 2).
Lower siloxanes such as SiH 2 OSiH 3 ) and the like can be mentioned.
【0226】本発明において、窒素原子供給用ガスとし
ては、窒素(N2 )、アンモニア(NH3 )、ヒドラジ
ン(H2 NNH2 )、アジ化水素(HN3 )、アンモニ
ウム(NH4 N3 )等のガス状の又はガス化し得る窒
素、窒素物及びアジ化物等の窒素化合物を挙げることが
できる。この他に、窒素原子の供給に加えて、ハロゲン
原子の供給も行なえるという点から、三弗化窒素(F3
N)、四弗化窒素(F4N2 )等のハロゲン化窒素化合
物を挙げることができる。In the present invention, the nitrogen atom supply gas is nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NNH 2 ), hydrogen azide (HN 3 ), ammonium (NH 4 N 3 ). And nitrogen compounds such as nitrogenous substances and azides. In addition to this, nitrogen trifluoride (F 3
N) and nitrogen halide compounds such as nitrogen tetrafluoride (F 4 N 2 ) can be mentioned.
【0227】本発明に於いてII−VI族化合物半導体を形
成するために用いられる、周期律表第II族原子を含む化
合物としては、具体的にはZn(CH3 )2 、Zn(C
2 H 5 )2 、Zn(OCH3 )2 、Zn(OC2 H5 )
2 、Cd(CH3 )2 、Cd(C2 H5 )2 、Cd(C
H3 )2 、Cd(C2 H5 )2 、Cd(C3 H7 )2、
Cd(C4 H9 )、Hg(CH3 )2 、Hg(C
2 H5 )2 、Hg(C6 H5)2 、Hg〔(C=(C6
H5 )〕2 等を挙げることができる。又周期律表第VI族
原子を含む化合物としては、具体的にはNO、N2 O、
CO2 、CO、H2 S、SCl2 、S2 Cl2 、SOC
l2 、SeH2 、SeCl2 、Se2 Br2 、Se(C
H3 )2 、Se(C2 H5 )2 、TeH、Te(C
H3 )2 、Te(C 2 H5 )2 等を挙げることができ
る。勿論、これらの原料物質は1種のみ成らず2種以上
混合して使用することもできる。In the present invention, a II-VI group compound semiconductor is formed.
A compound containing a group II atom of the periodic table, which is used to
As the compound, specifically, Zn (CH3)2, Zn (C
2H Five)2, Zn (OCH3)2, Zn (OC2HFive)
2, Cd (CH3)2, Cd (C2HFive)2, Cd (C
H3)2, Cd (C2HFive)2, Cd (C3H7)2,
Cd (CFourH9), Hg (CH3)2, Hg (C
2HFive)2, Hg (C6HFive)2, Hg [(C = (C6
HFive)]2Etc. can be mentioned. Periodic table group VI
Specific examples of the compound containing atoms include NO and N2O,
CO2, CO, H2S, SCl2, S2Cl2, SOC
l2, SeH2, SeCl2, Se2Br2, Se (C
H3)2, Se (C2HFive)2, TeH, Te (C
H3)2, Te (C 2HFive)2Can be mentioned
It Of course, these raw materials are not only one type, but two or more types.
It can also be used as a mixture.
【0228】本発明に於いて形成されるII−VI族化合物
半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御剤
としては、周期律表I、III 、IV、V族の原子を含む化
合物などを有効なものとして挙げることができる。具体
的には、I族原子を含むものとしては、LiCHLi
(sec−CHg)SLiN等が好適なものとして挙げ
ることができる。Examples of the valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the II-VI group compound semiconductor formed in the present invention include compounds containing an atom of group I, III, IV or V of the periodic table. Can be listed as valid. Specifically, as those containing a group I atom, LiCHLi
(Sec-CHg) SLiN etc. can be mentioned as a suitable thing.
【0229】又、III 族原子を含む化合物としては、B
X3 、B2 H6 、B4 H10、B5 H 9 、B5 H11、B6
H10、B(CH3 )3 、B(C2 H5 )3 、B6 H12、
AlX3 、Al(CH3 )2 Cl、Al(CH3 )3 、
Al(OCH3 )3 、Al(CH3 )Cl2 、Al(C
2 H5 )3 、Al(OC2 H5 )3 、Al(CH3 ) 3
Cl3 、Al(i−C4 H9 )3 、Al(i−C
3 H7 )3 、Al(C3 H7)3 、Al(OC4 H9 )
3 、GaX3 Ga(OCH3 )3 、Ga(OC2 H5)
3 、Ga(OC3 H7 )、Ga(OC4 H9 )3 、Ga
(CH3 )3 、Ga2H6 、GaH(C2 H5 )2 、G
a(OC2 H5 )、(C2 H5 )2 、In(C
H3 )3 、In(C4 H7 )3 、In(C4 H9 )3 、
V族原子を含む化合物としてはNH3 、HN3 、N2 H
5 N3 、N2 H4 、NH4 N3 、PX3 、P(OC
H3 )3 、P(OC2 H5 )3 、P(C3 H7 )3 、P
(OC4 H9 )3 、P(CH3 )3 、P(C
2 H5 )3 、P(C4 H9 )3 、P(OCH3 )3 、P
(OC2 H5 )3 、P(OC2 H5 )3 、P(OC3 H
7 )3 、P(OC4 H9 ) 3 、P(SCN)3 、P2 H
4 、PH3 、AsH、AsH3 、As(OCH3 ) 3 、
As(OC2 H5 )3 、As(OC3 H7 )3 、As
(OC4 H9 )3 、As(CH3 )3 、As(C
6 H5 )3 、SbX3 、Sb(OCH3 )3 、Sb(O
C2 H5 )3 、Sb(OC3 H7 )3 、Sb(OC4 H
9 )3 、Sb(CH3)3 、Sb(C3 H7 )3 、Sb
(C4 H9 )3 等を挙げることができる。〔但し、Xは
ハロゲン原子、具体的には、F、Cl、Br、Iから選
ばれる少なくとも一つを表す。〕勿論、これらの原料物
質は1種のみ成らず2種以上混合して使用することもで
きる。As the compound containing a group III atom, B is
X3, B2H6, BFourHTen, BFiveH 9, BFiveH11, B6
HTen, B (CH3)3, B (C2HFive)3, B6H12,
AlX3, Al (CH3)2Cl, Al (CH3)3,
Al (OCH3)3, Al (CH3) Cl2, Al (C
2HFive)3, Al (OC2HFive)3, Al (CH3) 3
Cl3, Al (i-CFourH9)3, Al (i-C
3H7)3, Al (C3H7)3, Al (OCFourH9)
3, GaX3Ga (OCH3)3, Ga (OC2HFive)
3, Ga (OC3H7), Ga (OCFourH9)3, Ga
(CH3)3, Ga2H6, GaH (C2HFive)2, G
a (OC2HFive), (C2HFive)2, In (C
H3)3, In (CFourH7)3, In (CFourH9)3,
NH as a compound containing a group V atom3, HN3, N2H
FiveN3, N2HFour, NHFourN3, PX3, P (OC
H3)3, P (OC2HFive)3, P (C3H7)3, P
(OCFourH9)3, P (CH3)3, P (C
2HFive)3, P (CFourH9)3, P (OCH3)3, P
(OC2HFive)3, P (OC2HFive)3, P (OC3H
7)3, P (OCFourH9) 3, P (SCN)3, P2H
Four, PH3, AsH, AsH3, As (OCH3) 3,
As (OC2HFive)3, As (OC3H7)3, As
(OCFourH9)3, As (CH3)3, As (C
6HFive)3, SbX3, Sb (OCH3)3, Sb (O
C2HFive)3, Sb (OC3H7)3, Sb (OCFourH
9)3, Sb (CH3)3, Sb (C3H7)3, Sb
(CFourH9)3Etc. can be mentioned. [However, X is
Halogen atom, specifically selected from F, Cl, Br, I
Represents at least one ] Of course, these raw materials
It is possible to use not only one type of quality but also a mixture of two or more types.
Wear.
【0230】本発明に於いて形成されるIII −V族化合
物半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御
剤としては、周期律表II、IV、VI族の原子を含む化合物
などを有効なものとして挙げることができる。As the valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the III-V group compound semiconductor formed in the present invention, compounds containing an atom of Group II, IV or VI of the Periodic Table are effective. Can be listed as
【0231】具体的には、II族原子を含む化合物として
は、Zn(CH3 )2 、Zn(C2H5 )2 、Zn(O
CH3 )2 、Zn(C2 H5 )2 、Cd(CH3 )2 、
Cd(C2 H5 )2 、Cd(C3 H7 )2 、Cd(C4
H9 )2 、Hg(CH3 )2、Hg(C2 H5 )2 、H
g(C6 H5 )2 、Hg〔C≡C(C6 H5 )〕2 等を
有効なものとして挙げることができる。又、VI族原子を
含む化合物としては、NO、N2 O、CO2 、CO、H
2 S、SCl2 、S2 Cl2 、SOCl2 、SeH2 、
SeCl2 、Se2 Br2 、Se(CH3 )2 、Se
(C2 H5 )2 、TeH、Te(CH3 )2 、Te(C
2 H5 )2 等を挙げることができる。勿論、これらの原
料物質は1種のみ成らず2種以上混合して使用すること
もできる。更にIV族原子を含む化合物としては前述した
化合物を挙げることができる。Specifically, as the compound containing a group II atom, Zn (CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Zn (O
CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 ,
Cd (C 2 H 5 ) 2 , Cd (C 3 H 7 ) 2 , Cd (C 4
H 9) 2, Hg (CH 3) 2, Hg (C 2 H 5) 2, H
g (C 6 H 5) 2 , Hg [C≡C (C 6 H 5)] can be mentioned 2 such as valid. Compounds containing a group VI atom include NO, N 2 O, CO 2 , CO and H.
2 S, SCl 2 , S 2 Cl 2 , SOCl 2 , SeH 2 ,
SeCl 2 , Se 2 Br 2 , Se (CH 3 ) 2 , Se
(C 2 H 5 ) 2 , TeH, Te (CH 3 ) 2 , Te (C
2 H 5 ) 2 and the like can be mentioned. Of course, these raw materials may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, examples of the compound containing a group IV atom include the compounds described above.
【0232】本発明において前述した原料化合物はH
e、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnなどの希ガス、及
び、H2 、HF、HCl等の希釈ガスと混合して導入さ
れても良い。In the present invention, the raw material compounds described above are H
It may be introduced by mixing with a rare gas such as e, Ne, Ar, Kr, Xe, or Rn, and a diluent gas such as H 2 , HF, or HCl.
【0233】本発明において配設されるガス導入手段を
構成する材質としてはマイクロ波プラズマ中で損傷を受
けることがないものが好適に用いられる。具体的には、
ステンレススチール、ニッケル、チタン、ニオブ、タン
タル、タングステン、バナジウム、モリブデン等耐熱性
金属及び、これらをアルミナ、窒化ケイ素、石英等のセ
ラミックス上に溶射処理等したもの、そしてアルミナ、
窒化ケイ素、石英等のセラミックス単体、及び、複合体
で構成されるもの等を挙げることができる。As a material forming the gas introducing means arranged in the present invention, a material which is not damaged in microwave plasma is preferably used. In particular,
Heat-resistant metals such as stainless steel, nickel, titanium, niobium, tantalum, tungsten, vanadium, molybdenum, and those obtained by thermal spraying these on ceramics such as alumina, silicon nitride and quartz, and alumina,
Examples include simple ceramics such as silicon nitride and quartz, and composite ceramics.
【0234】上述した本発明の光起電力素子を連続的に
成膜する装置を用いて、光起電力素子を成膜することに
より、前述の諸問題を解決するとともに前述の諸要求を
満たし、連続して移動する帯状部材上に、高品質で優れ
た均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を成膜する
ことができる。By forming a photovoltaic element by using the above-mentioned apparatus for continuously forming a photovoltaic element of the present invention, the aforementioned problems can be solved and the aforementioned requirements can be satisfied. It is possible to form a photovoltaic element having high quality, excellent uniformity, and few defects on a continuously moving strip-shaped member.
【0235】次に上記(5)の本発明作製装置について
図面を基に説明する。Next, the above-mentioned (5) production apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0236】図19は(5)の本発明装置の1例を示す
模式的説明図であり、光起電力素子を連続的に成膜する
に好適なものを示している。FIG. 19 is a schematic explanatory view showing an example of the device of the present invention of (5), which is suitable for continuously forming a photovoltaic element.
【0237】同図において、真空容器3100(図2
1)の中に、概ね直方体形状のi型半導体成膜用の成膜
容器3101と帯状部材3150とで形成される第1、
第2、第3の成膜空間3102,3103,3104を
構成する。真空容器3100及び、成膜容器3101
は、それぞれ金属性であって電気的に接続されている。
堆積膜が形成される帯状部材3150は真空容器310
0の図示左側即ち、搬入側の側壁に取り付けられたガス
ゲート3129(図21)を経てこの成膜容器3101
内に導入され、第1、第2、第3の成膜空間3102,
3103,3104をそれぞれ貫通し、真空容器310
0の図示右側即ち、搬出側の側壁に取り付けられたガス
ゲート3130(図21)を通って真空容器3100の
外部へ搬出されるようになっている。成膜空間310
2,3103,3104内には、第1、第2、第3のア
プリケータ3105,3106,3107が帯状部材3
150の移動方向に沿って並ぶように取り付けられてい
る。各アプリケータ3105,3106,3107はマ
イクロ波エネルギーを成膜空間に導入するためのもので
あり不図示のマイクロ波電源に一端に連続された導波管
3111,3112,3113の他端が、それぞれ接続
されている。又、アプリケータ3105,3106,3
107の成膜空間への取り付けは部位は、それぞれ、マ
イクロ波を透過する材料からなるマイクロ波透過性部材
3108,3109,3110とから成っている。In the figure, the vacuum container 3100 (see FIG.
1), which is formed of a substantially rectangular parallelepiped film-forming container 3101 for film-forming a semiconductor and a band-shaped member 3150,
Second and third film forming spaces 3102, 3103, and 3104 are formed. Vacuum container 3100 and film forming container 3101
Are metallic and are electrically connected to each other.
The belt-shaped member 3150 on which the deposited film is formed is a vacuum container 310.
0 through the gas gate 3129 (FIG. 21) attached to the side wall on the left side of FIG.
Is introduced into the first, second, and third film-forming spaces 3102,
3103 and 3104 are penetrated respectively, and vacuum container 310
0 on the right side in the drawing, that is, through the gas gate 3130 (FIG. 21) attached to the side wall on the carry-out side, the product is carried out to the outside of the vacuum container 3100. Film formation space 310
First, second, and third applicators 3105, 3106, and 3107 are provided in the band-shaped member 3 in 2, 3103, and 3104.
It is attached so as to be lined up along the moving direction of 150. The respective applicators 3105, 3106, 3107 are for introducing microwave energy into the film forming space, and the other ends of the waveguides 3111, 3112, 3113, which are connected to one end of a microwave power source (not shown), respectively, It is connected. Also, applicators 3105, 3106, 3
The attachment of 107 to the film formation space is made up of microwave transmitting members 3108, 3109, and 3110 made of a material that transmits microwaves.
【0238】又、成膜容器3101の底面には、原料ガ
スを放出する第1、第2、第3のガス導入手段311
7,3118,3119がそれぞれ取り付けられ、原料
ガスを放出すための多数のガス放出孔が帯状部材315
0に向けられ配設されている。これらのガス放出手段
は、不図示のガス供給設備に連続されている。又、アプ
リケータの対抗側即ち図示手前側の側壁には、排気パン
チングボード3120,3121,3122が取り付け
られマイクロ波エネルギーを成膜空間内に閉じこめると
ともに排気管3125,3126(図21)に接続され
た排気スロットルバルブ3127,3128を介して真
空ポンプなどの不図示の排気手段に接続されている。Further, on the bottom surface of the film forming container 3101, first, second and third gas introducing means 311 for releasing the raw material gas are provided.
7, 3118 and 3119 are attached respectively, and a large number of gas discharge holes for discharging the raw material gas are provided in the belt-shaped member 315.
It is arranged facing 0. These gas releasing means are connected to a gas supply facility (not shown). Further, exhaust punching boards 3120, 3121, 3122 are attached to the opposite side of the applicator, that is, the side wall on the front side in the figure, to confine microwave energy in the film formation space and to connect to exhaust pipes 3125, 3126 (FIG. 21). The exhaust throttle valves 3127 and 3128 are connected to an exhaust means (not shown) such as a vacuum pump.
【0239】図21の装置は、機能性堆積膜を連続的に
形成する装置であり、帯状部材3150の送り出し及び
巻き取り用の真空容器3301及び3302、第1の導
電型層成膜用の真空容器3100n、i型層成膜用の真
空容器3100、第2の導電型層成膜用の真空容器31
00pをガスゲートを介して接続した装置から構成され
る。The apparatus shown in FIG. 21 is an apparatus for continuously forming a functional deposited film, and includes vacuum containers 3301 and 3302 for feeding and winding the belt-shaped member 3150, and a vacuum for forming the first conductivity type layer. Container 3100n, vacuum container 3100 for forming i-type layer, vacuum container 31 for forming second conductive type layer
00p is connected via a gas gate.
【0240】第1の導電型層成膜用の真空容器3100
n及び、第2の導電型層成膜用の真空容器3100pは
先に説明したi型層成膜用の真空容器3100内の構造
に対しアプリケータを一台とし、真空容器3100n,
3100pの中に、それぞれ概ね直方体形状の容器31
01n,3101pと帯状部材3150とで成膜空間3
102n,3102pを形成する。図20の真空容器3
100n,3100p及び、成膜容器3101n,31
01pは、それぞれ金属性であって電気的に接続されて
いる。Vacuum container 3100 for depositing first conductivity type layer
n and the vacuum container 3100p for forming the second conductivity type layer has a single applicator with respect to the structure in the vacuum container 3100 for forming the i-type layer described above.
Each of the 3100p has a substantially rectangular parallelepiped container 31.
01n, 3101p and the band-shaped member 3150
102n and 3102p are formed. Vacuum container 3 of FIG.
100n and 3100p and film forming containers 3101n and 31
01p is metallic and electrically connected.
【0241】3303は帯状部材3150の送り出し用
ボビン、3304は帯状部材3150の巻き取り用ボビ
ンであり、図中矢印方向に帯状部材が搬送される。もち
ろんこれは逆転させて搬送することもできる。又、真空
容器3303、3304中には帯状部材3150の表面
保護用に用いられる合紙の巻き取り、及び送り込み手段
を配設しても良い。前記合紙の材質としては、耐熱性樹
脂であるポリイミド系、テフロン系及びグラスウール等
が好適に用いられる。3305,3306は張力調整及
び帯状部材の位置出しを兼ねた搬送用ローラーである。
3314,3315は圧力計。3127n,3127,
3128,3128p,3307,3308はコンダク
タンス調製用のスロットバルブ、3125n,312
5,3126,3125p,3310,3311は排気
管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続されてい
る。Reference numeral 3303 is a bobbin for sending out the belt-shaped member 3150, and 3304 is a bobbin for winding the belt-shaped member 3150, and the belt-shaped member is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed. Further, the vacuum containers 3303 and 3304 may be provided with winding and feeding means of interleaving paper used for surface protection of the belt-shaped member 3150. As the material of the interleaving paper, polyimide, Teflon, glass wool and the like which are heat resistant resins are preferably used. Reference numerals 3305 and 3306 are conveying rollers that also adjust the tension and position the belt-shaped member.
3314 and 3315 are pressure gauges. 3127n, 3127,
3128, 3128p, 3307, and 3308 are conductance adjusting slot valves 3125n and 312.
5, 3126, 3125p, 3310, 3311 are exhaust pipes, each connected to an exhaust pump (not shown).
【0242】3129n,3129,3130,312
9pはガスゲートであり、3131n,3131,31
23,3131pはゲートガス導入管で、それぞれ不図
示のガス供給設備に接続されている。3105n,31
05,3106,3107,3105pはマイクロ波導
入のためのアプリケータでそれらの先端部にはマイクロ
波透過性部材3108n,3108,3109,311
0,3108pがそれぞれ取り付けられており、導波管
3111n,3111,3112,3113,3101
pを通じて、不図示のマイクロ波電源に接続されてい
る。3129n, 3129, 3130, 312
9p is a gas gate, and 3131n, 3131, 31
Reference numerals 23 and 3131p are gate gas introduction pipes, each of which is connected to a gas supply facility (not shown). 3105n, 31
Reference numerals 05, 3106, 3107, and 3105p are applicators for introducing microwaves, and microwave-transmissive members 3108n, 3108, 3109, and 311 are provided at their tips.
0, 3108p are attached to each of the waveguides 3111n, 3111, 3112, 3113, 3101.
It is connected to a microwave power source (not shown) through p.
【0243】各成膜容器3101n,3101,310
1pの帯状部材3150を挟んで成膜空間と反対側に
は、多数の赤外線ランプヒーター3124n,312
4,3124pと、これら赤外線ランプヒーターからの
放射熱を効率よく帯状部材3150に集中させるための
ランプハウス3123n,3123,3123pがそれ
ぞれ設けられている。又、帯状部材3150の温度を監
視するための熱電対3134n,3134,3134p
がそれぞれ帯状部材3150に接触するように接続され
ている。Each film forming container 3101n, 3101 and 310
A large number of infrared lamp heaters 3124n and 312 are provided on the opposite side of the film forming space with the 1p band member 3150 interposed therebetween.
4, 3124p and lamp houses 3123n, 3123, 3123p for efficiently concentrating the radiant heat from the infrared lamp heaters on the belt-shaped member 3150 are provided. Also, thermocouples 3134n, 3134, 3134p for monitoring the temperature of the strip member 3150.
Are connected so as to contact the strip-shaped member 3150.
【0244】以下、装置の要部について更に詳細に説明
する。 (多孔性の導電性部材)図中、3133は多孔性の導電
性性部材である。多孔性の導電性部材としては、導電性
金属からなるメッシュが好ましい。The main part of the apparatus will be described in more detail below. (Porous Conductive Member) In the figure, 3133 is a porous conductive member. A mesh made of a conductive metal is preferable as the porous conductive member.
【0245】そのようなメッシュを構成する材料として
は、マイクロ波プラズマ損傷に対する耐久性の観点から
金属、半導体材料等から成る部材が好適に用いられる。
具体的には、Ni,ステンレス、Al,Cr,Mo,A
u,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,Sn等の金属
の単体もしくはこれらの合金を挙げることができる。半
導体としは、シリコン、ゲルマニウム、炭素、及び、そ
の他の化合物半導体、これらの単体又は、複合体で構成
されるもの等を挙げることができ、又、絶縁部材の表面
に鍍金、蒸状、スッパタ、塗布等の方法で導電処理を行
ったものを挙げることができる。とりわけAlは加工が
容易でありかつ電気伝動度が高いので好ましい。又、ス
テンレス、Ni等もプラズマに対する耐久性が高いので
好ましい。これらの材料の中から所望の堆積膜を形成す
るために適宜選択して用いる。As a material for forming such a mesh, a member made of metal, semiconductor material or the like is preferably used from the viewpoint of durability against microwave plasma damage.
Specifically, Ni, stainless steel, Al, Cr, Mo, A
Examples include metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn, and alloys thereof. Examples of the semiconductor include silicon, germanium, carbon, and other compound semiconductors, and simple substances or composites thereof. Further, plating on the surface of the insulating member, steaming, spatter, Examples thereof include those that have been subjected to a conductive treatment by a method such as coating. Especially, Al is preferable because it is easy to process and has high electric conductivity. Also, stainless steel, Ni, etc. are preferable because they have high durability against plasma. The material is appropriately selected and used from these materials to form a desired deposited film.
【0246】メッシュの好適な形状としては、線状の素
材を編んだもの、板状の素材に細かい切り目を入れて引
き広げたもの(エクスパンデッドメタル)、パンチング
メタル等様々なものが用いられ得るが、メッシュ開口部
の最大径が1〜10mmの範囲内であることが、活性種
の選択性やマイクロ波の遮断性を確保する点から好まし
く、開口率が10%以上であることが原料ガスの利用率
を高くし、成膜室内部の圧力むらを小さくする点から好
ましい。メッシュ3133、3133n、3133pと
帯状部材3150との距離はメッシュの開口率や内圧や
DCバイアス電圧等の諸条件によって適宜決められるも
のであるが、通常2〜30mmの範囲内で堆積膜の層厚
や特性にむらが現われずかつ特性が最適となるように設
定される。As a preferable shape of the mesh, various materials such as a knitted material of a linear material, a material of a plate material which is expanded by making fine cuts (expanded metal), a punching metal and the like are used. Although it is obtained, it is preferable that the maximum diameter of the mesh opening is in the range of 1 to 10 mm from the viewpoint of securing the selectivity of the active species and the microwave blocking property, and the opening ratio is 10% or more. This is preferable from the viewpoint of increasing the gas utilization rate and reducing the pressure unevenness inside the film forming chamber. The distance between the meshes 3133, 3133n, 3133p and the belt-shaped member 3150 is appropriately determined according to various conditions such as the aperture ratio of the mesh, the internal pressure and the DC bias voltage, but usually the layer thickness of the deposited film is within the range of 2 to 30 mm. The characteristic is set so that the characteristic does not appear uneven and the characteristic is optimal.
【0247】又、メッシュ3133、3133n、31
33pと帯状部材3150と同電位に保つために、メッ
シュと帯状部材3150は導電性部材で電気的に連結さ
れている。Further, the meshes 3133, 3133n, 31
In order to keep the 33p and the strip-shaped member 3150 at the same potential, the mesh and the strip-shaped member 3150 are electrically connected by a conductive member.
【0248】又、メッシュ3133、3133n、31
33pは少なくとも帯状部材3150の表面を覆うよう
に設置されるものであり、図19及び20に示すように
成膜空間内に設置されている。 (アプリケータ)本発明においてマイクロ波アプリケー
タは、帯状部材の移動する方向に垂直に配設されるが、
さらに具体的に説明する。図22において3401,3
402はマイクロ波透過性部材であり、メタルシール3
412及び、固定用リング3406を用いて、内筒34
24、外筒3405に固定されており、真空シールがさ
れている。又内筒3404、外筒3405との間には冷
却媒体3409が流れるようになっており一方の端には
Oリング3410でシールされており、マイクロ波アプ
リケータ3400全体を均一に冷却するようになってい
る。冷却媒体3409としては、水、フレオン、オイ
ル、冷却空気等が好ましく用いられる。マイクロ波透過
性部材3410にはマイクロ波整合用円板3403a,
3403bが固定されている。外筒3405には溝34
11の加工されたチョークフランジ3407が接続され
ている。又、3413,3414は冷却空気の導入孔、
及び/又は排出孔であり、アプリケータ内部を冷却する
ために用いられる。 (帯状部材)本発明において好適に用いられる帯状部材
の材質としては、半導体膜成膜時に必要とされる温度に
おいて変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、又、導
電性を有するものであることが好ましく、具体的にはス
テンレススチール、アルミニウム及びその合金、鉄及び
その合金、銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合
体、及びそれらの表面に異種材質の金属薄膜及び/又は
SiO2 、Si3 N4、Al2 O3 、AlN等の絶縁性
薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーテ
ィング処理を行ったもの。又、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等の耐熱性
樹脂製シート又はこれらとガラスファイバー、カーボン
ファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体
の表面に金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物(T
CO)等を鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電
性処理を行ったものを挙げることができる。Also, the meshes 3133, 3133n, 31
33p is installed so as to cover at least the surface of the belt-shaped member 3150, and is installed in the film forming space as shown in FIGS. (Applicator) In the present invention, the microwave applicator is arranged perpendicular to the moving direction of the strip-shaped member,
A more specific description will be given. In FIG. 22, 3401, 3
Reference numeral 402 denotes a microwave transparent member, which is a metal seal 3
412 and the fixing ring 3406, the inner cylinder 34
24, fixed to the outer cylinder 3405 and vacuum-sealed. A cooling medium 3409 flows between the inner cylinder 3404 and the outer cylinder 3405, and one end is sealed by an O-ring 3410 to uniformly cool the entire microwave applicator 3400. Has become. As the cooling medium 3409, water, freon, oil, cooling air or the like is preferably used. The microwave permeable member 3410 includes a microwave matching disk 3403a,
3403b is fixed. Groove 34 on outer cylinder 3405
Eleven machined choke flanges 3407 are connected. Further, 3413 and 3414 are cooling air introduction holes,
And / or discharge holes, which are used to cool the interior of the applicator. (Strip-shaped member) The material of the strip-shaped member that is preferably used in the present invention is one that has little deformation and distortion at the temperature required for semiconductor film formation, has desired strength, and has conductivity. Preferably, specifically, specifically, a thin plate of metal such as stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys, and a composite thereof, and a metal thin film and / or SiO of different materials on their surfaces. 2. An insulating thin film such as 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 or AlN that has been surface-coated by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method or the like. In addition, a sheet of a heat-resistant resin such as polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, or epoxy, or a composite of glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber, or the like, with a simple metal or an alloy, and a transparent conductive oxide. (T
CO) or the like which has been subjected to a conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering or coating.
【0249】又、前記帯状部材の厚さとしては、前記搬
送手段による搬送時に成膜される湾曲形状が維持される
強度を発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペース
等を考慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的に
は、好ましくは0.01mm無し5mm、より好ましく
は0.02mm乃至2mm、最適には0.05mm乃至
1mmであることが望ましいが、金属等の薄板を用いる
場合、厚さを比較的薄くしても所望の強度が得られやす
い。The thickness of the belt-shaped member is possible in consideration of cost, storage space, etc. as long as it is within a range in which the curved shape formed during the transfer by the transfer means can be maintained. It is desirable to be as thin as possible. Specifically, it is preferably 0.01 mm without 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2 mm, and most preferably 0.05 mm to 1 mm. However, when using a thin plate such as metal, the thickness is relatively small. Even if it is thin, desired strength can be easily obtained.
【0250】前記帯状部材の幅については、特に制限さ
れることはなく、半導体膜成膜手段、あるいはその容器
等のサイズによって決定される。The width of the belt-like member is not particularly limited and is determined by the size of the semiconductor film forming means, its container or the like.
【0251】前記帯状部材の長さについては、特に制限
されることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さ
であっても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺
化したものであっても良い。The length of the belt-like member is not particularly limited, and may be such a length that it can be wound into a roll, and a longer one is further lengthened by welding or the like. May be
【0252】前記帯状部材が金属等の電気導電性である
場合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合
成樹脂等の電気絶縁性である場合には半導体膜の成膜さ
れる側の表面にAl、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、
Mo、W、Fe、V、Cr、Cu、ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム、SnO2 、In2 O3 、ZnO、SnO
2 、−In2 O3 (ITO)等のいわゆる金属単体又は
合金、及び透明導電性酸化物(TCO)を鍍金、蒸着、
スパッタ等の方法であらかじめ表面処理を行って電流取
り出し用の電極を成膜しておくことが望ましい。When the band-shaped member is electrically conductive such as metal, it may be used as an electrode for direct current extraction. When it is electrically insulating such as synthetic resin, it may be formed on the side where the semiconductor film is formed. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, on the surface
Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, SnO
2, -In 2 O 3 (ITO ) so-called metal alone or an alloy, and a transparent conductive oxide such as a (TCO) plating, vapor deposition,
It is desirable to perform surface treatment in advance by a method such as sputtering to form an electrode for current extraction.
【0253】前記帯状部材が金属等の非透光性のもので
ある場合、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
るための反射性導電膜を該帯状部材上に成膜することが
前述のように好ましい。該反射性導電膜の材質として好
適に用いられるものとしてAg、Al、Cr等を挙げる
ことができる。When the band-shaped member is a non-translucent material such as metal, a reflective conductive film for improving the reflectance of long wavelength light on the substrate surface is formed on the band-shaped member. Are preferred as mentioned above. Examples of materials that are preferably used as the material of the reflective conductive film include Ag, Al, and Cr.
【0254】又、基板材質と半導体膜との間での構成元
素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層とする等
の目的で金属層等を反射性導電膜として、前記基板上の
半導体膜が成膜される側に設けることが好ましい。該緩
衝層の材質として好適に用いられるものとして、ZnO
を挙げることができる。A metal layer or the like is used as a reflective conductive film on the substrate for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the semiconductor film or a buffer layer for preventing short circuit. It is preferably provided on the side where the semiconductor film is formed. ZnO is preferably used as the material of the buffer layer.
Can be mentioned.
【0255】又、前記帯状部材が比較的透明であって、
該帯状部材の側から光入射を行う層構成の太陽電池とす
る場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電性
薄膜をあらかじめ堆積成膜しておくことが望ましい。Further, the belt-shaped member is relatively transparent,
In the case of a solar cell having a layer structure in which light is incident from the side of the belt-shaped member, it is desirable to previously deposit and form a conductive thin film such as the transparent conductive oxide or the metal thin film.
【0256】又、前記帯状部材の表面性としてはいわゆ
る平滑面であっても、微小の凹凸面が有っても良い。微
小の凹凸面とする場合には球状、円錐状、角錐状等であ
って、且つその最大高さ(Rmax)は好ましくは50
nm乃至500nmとすることにより、該表面での光反
射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大を
もたらす。 (ガスゲート)本発明において、前記帯状部材の送り出
し及び巻き取り用真空容器と半導体膜成膜用真空容器を
分離独立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通
させて連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適に用
いられる。該ガスゲート手段の能力としては前記各容器
間に生じる圧力等によって、相互に使用している半導体
膜成膜用原料ガス等の雰囲気を拡散させない能力を有す
ることが必要である。従って、その基本概念は米国特許
第4,438,723号に開示されているガスゲート手
段を採用することができるが、更にその能力は改善され
る必要がある。具体的には、最大106 倍程度の圧力差
に耐え得ることが必要であり、排気ポンプとしては排気
能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、メカニ
カルブースターポンプ等が好適に用いられる。又、ガス
ゲートの断面形状としてはスリット状又はこれに類似す
る形状であり、その全長及び用いる排気ポンプの排気能
力等と合わせて、一般のコンダクタンス計算式を用いて
それらの寸法が計算、設計される。更に、分離能力を高
めるためにゲートガスを併用することが好ましく、例え
ばAr、He、Ne、Kr、Xe、Rn等の希ガス又は
H2 等の半導体膜成膜用希釈ガスを挙げることができ
る。ゲートガス流量としてはガスゲート全体のコンダク
タンス及び用いる排気ポンプの能力等によって適宜決定
されるが、例えば、ガスゲートのほぼ中央部に圧力の最
大となるポイントを設ければ、ゲートガスはガスゲート
中央部から両サイドの真空容器側へ流れ、両サイドの容
器間での相互のガス拡散を最小限に抑えることができ
る。実際には、質量分析計を用いて拡散してくるガス量
を測定したり、半導体膜の組成分析を行うことによって
最適条件を決定する。The surface property of the belt-shaped member may be a so-called smooth surface or a minute uneven surface. In the case of forming a minute uneven surface, it has a spherical shape, a conical shape, a pyramidal shape, and the maximum height (Rmax) is preferably 50.
When the thickness is set to nm to 500 nm, the light reflection on the surface becomes irregular reflection, and the optical path length of the reflected light on the surface increases. (Gas Gate) In the present invention, a vacuum container for feeding and winding the belt-shaped member and a vacuum container for forming a semiconductor film are separated and independent, and the belt-shaped member is continuously conveyed through them. A gas gate means is preferably used. It is necessary for the gas gate means to have the ability not to diffuse the atmospheres of the raw material gases for semiconductor film formation which are mutually used due to the pressure generated between the respective containers. Therefore, the basic concept can employ the gas gate means disclosed in US Pat. No. 4,438,723, but its capabilities need to be further improved. Specifically, it is necessary to withstand a pressure difference of up to about 10 6 times, and as the exhaust pump, an oil diffusion pump, a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, or the like having a large exhaust capacity is preferably used. In addition, the cross-sectional shape of the gas gate is a slit shape or a shape similar to this, and their dimensions are calculated and designed by using a general conductance calculation formula together with the overall length and the exhaust capacity of the exhaust pump used. . Further, it is preferable to use a gate gas in combination in order to enhance the separation ability. For example, a rare gas such as Ar, He, Ne, Kr, Xe, or Rn or a diluting gas for forming a semiconductor film such as H 2 can be used. The gate gas flow rate is appropriately determined according to the conductance of the entire gas gate and the capacity of the exhaust pump used.For example, if a point at which the pressure is maximized is provided at approximately the center of the gas gate, the gate gas will flow from the center of the gas gate to both sides. The gas flows to the vacuum container side, and mutual gas diffusion between the containers on both sides can be minimized. In practice, the optimum conditions are determined by measuring the amount of gas that diffuses using a mass spectrometer and analyzing the composition of the semiconductor film.
【0257】次にこの堆積膜作製装置により好適に製造
される光起電力素子について説明する。Next, a photovoltaic element which is suitably manufactured by this deposited film forming apparatus will be described.
【0258】図26乃至28は、本発明装置により好適
に製造される光起電力素子の典型的な構成例を示す模式
的説明図である。26 to 28 are schematic explanatory views showing a typical constitutional example of a photovoltaic element suitably manufactured by the device of the present invention.
【0259】図26に示す例は、帯状部材3501(3
150)、下部電極3502、第1の導電型層350
3、i型層3504、第2の導電型層3505、上部電
極3506、集電電極3507から構成されている。In the example shown in FIG. 26, the belt-shaped member 3501 (3
150), lower electrode 3502, first conductivity type layer 350
3, an i-type layer 3504, a second conductivity type layer 3505, an upper electrode 3506, and a collector electrode 3507.
【0260】図27に示す例は、バンドギャップ及び/
又は層厚の異なる2種の半導体層をi型層として用いた
光起電力素子3511,3512を2素子積層して構成
されたいわゆるタンデム型光起電力素子であり、帯状部
材3510(3150)、下部電極3502、第1の導
電型層3503、i型層3504、第2の導電型層35
05、第1の導電型層3503、i型層3504、第2
の導電型層3505、上部電極3506、集電電極35
07から構成されている。In the example shown in FIG. 27, the band gap and /
Alternatively, it is a so-called tandem photovoltaic element configured by laminating two photovoltaic elements 3511 and 3512 using two types of semiconductor layers having different layer thicknesses as i-type layers, and a belt-shaped member 3510 (3150), Lower electrode 3502, first conductivity type layer 3503, i-type layer 3504, second conductivity type layer 35
05, the first conductivity type layer 3503, the i-type layer 3504, the second
Conductivity type layer 3505, upper electrode 3506, collector electrode 35
It is composed of 07.
【0261】図28に示す例は、バンドギャップ及び/
又は層厚の異なる3種の半導体層をi型層として用いた
光起電力素子3511,3512,3513を3素子積
層して構成された、いわゆるトリプル型光起電力素子で
あり、帯状部材3510(3150)、下部電極350
2、第1の導電型層3503、i型層3504、第2の
導電型層3505、第1の導電型層3503、i型層3
504、第2の導電型層3505、第1の導電型層35
03、i型層3504、第2の導電型層3505、上部
電極3506、集電電極3507から構成されている。In the example shown in FIG. 28, the band gap and /
Alternatively, it is a so-called triple photovoltaic element constituted by stacking three photovoltaic elements 3511, 3512, 3513 using three types of semiconductor layers having different layer thicknesses as i-type layers, and a strip-shaped member 3510 ( 3150), lower electrode 350
2, first conductivity type layer 3503, i-type layer 3504, second conductivity type layer 3505, first conductivity type layer 3503, i-type layer 3
504, second conductivity type layer 3505, first conductivity type layer 35
03, i-type layer 3504, second conductivity type layer 3505, upper electrode 3506, and collector electrode 3507.
【0262】以下、これらの光起電力素子の好ましい構
成について説明する。但し、以下の説明は本発明の1態
様であって、本発明はこれに限定されるものではないこ
とはいうまでもない。 〈光起電力素子の構成〉帯状部材 本発明において用いられる帯状部材3501(315
0)は、フレキシブルである材質のものが好適に用いら
れ、導電性のものであっても、又電気絶縁性のものであ
ってもよい。さらには、それらは透光性のものであって
も、又非透光性のものであってもよいが、帯状部材35
01(3150)の側より光入射が行われる場合には、
もちろん透光性であることが必要である。Hereinafter, preferable structures of these photovoltaic elements will be described. However, it goes without saying that the following description is one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to this. <Structure of Photovoltaic Element> Band- Shaped Member Band-shaped member 3501 (315) used in the present invention.
0) is preferably made of a flexible material, and may be conductive or electrically insulating. Further, although they may be translucent or non-translucent, the band-shaped member 35
When light is incident from the 01 (3150) side,
Of course, it needs to be transparent.
【0263】具体的には、本発明において用いられる前
記帯状部材3150を挙げることができ、該帯状部材3
150を用いることにより、成膜される光起電力素子の
軽量化、強度向上、運搬スペースの低減等が図れる。電極 本光起電力素子においては、当該素子の構成形態により
適宜の電極が選択使用される。それらの電極としては、
下部電極、上部電極(透明電極)、集電電極を挙げるこ
とができる。(ただし、ここでいう上部電極とは光の入
射側に設けられたものを示し、下部電極とは半導体層を
挟んで上部電極に対向して設けられたものを示すことと
する。)これらの電極について以下に詳しく説明する。 (I)下部電極 本発明において用いられる下部電極3502としては、
上述した帯状部材3501の材料が透光性であるか否か
によって、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故
(たとえば帯状部材3501が金属等の非透光性の材料
である場合には、図26で示したごとく透明電極350
6側から光起電力発生用の光を照射する。)その設置さ
れる場所が異なる。Specific examples thereof include the belt-shaped member 3150 used in the present invention.
By using 150, it is possible to reduce the weight of the photovoltaic element to be formed, improve its strength, and reduce the transportation space. Electrodes In the present photovoltaic element, appropriate electrodes are selected and used depending on the configuration of the element. For those electrodes,
Examples thereof include a lower electrode, an upper electrode (transparent electrode), and a collector electrode. (However, the upper electrode referred to here means the one provided on the light incident side, and the lower electrode means the one provided so as to face the upper electrode with the semiconductor layer in between.) The electrodes will be described in detail below. (I) Lower Electrode As the lower electrode 3502 used in the present invention,
The surface of the belt-shaped member 3501 irradiated with the light for generating photovoltaic power differs depending on whether or not the material of the belt-shaped member 3501 is translucent (for example, when the belt-shaped member 3501 is a non-translucent material such as metal). As shown in FIG. 26, the transparent electrode 350
Light for photovoltaic generation is emitted from the 6 side. ) The place where it is installed is different.
【0264】具体的には、図26、27及び28のよう
な層構成の場合には帯状部材3501と第1の導電型層
3503との間に設けられる。しかし、帯状部材350
1が導電性である場合には、該帯状部材が下部電極を兼
ねることができる。ただし、帯状部材3501が導電性
であってもシート抵抗値が高い場合には、電流取り出し
用の低抵抗の電極として、あるいは基板表面での反射率
を高め入射光の有効利用を図る目的で下部電極3502
を設置してもよい。Specifically, in the case of the layer structure as shown in FIGS. 26, 27 and 28, it is provided between the belt-shaped member 3501 and the first conductivity type layer 3503. However, the belt-shaped member 350
When 1 is conductive, the strip-shaped member can also serve as the lower electrode. However, even if the strip-shaped member 3501 is conductive, if the sheet resistance value is high, the lower part is used as a low resistance electrode for current extraction or for the purpose of effectively utilizing incident light by increasing the reflectance on the substrate surface. Electrode 3502
May be installed.
【0265】電極材料としては、Ag、Au、Pt、N
i、Cr、Cu、Al、Ti、Zn、Mo、W等の金属
又はこれらの合金が挙げられ、これ等の金属の薄膜を真
空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で成膜す
る。又、成膜された金属薄膜は光起電力素子の出力に対
して抵抗成分とならぬように配慮されねばならず、シー
ト抵抗値として好ましくは50Ω以下、より好ましくは
10Ω以下であることが望ましい。As electrode materials, Ag, Au, Pt, N
Examples thereof include metals such as i, Cr, Cu, Al, Ti, Zn, Mo and W or alloys thereof, and thin films of these metals are formed by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering or the like. In addition, the formed metal thin film must be considered so as not to become a resistance component to the output of the photovoltaic element, and the sheet resistance value is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω or less. .
【0266】下部電極3502と第1の導電型層350
3との間に、図中には示されていないが、ZnO等の短
絡防止及び拡散防止のための緩衝層を設けても良い。該
緩衝層の効果としては下部電極3502を構成する金属
元素が第1の導電型層3503中へ拡散するのを防止す
るのみならず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層
を挟んで設けられた下部電極3502と透明電極350
6との間にピンホール等の欠陥で発生するショートを防
止すること、及び薄膜による多重干渉を発生させ入射さ
れた光を光起電力素子内に閉じ込める等の効果を挙げる
ことができる。 (II)上部電極(透明電極) 本発明において用いられる透明電極3506としては太
陽や白色蛍光灯等から光を半導体層内に効率良く吸収さ
せるために光の透過率が85%以上であることが望まし
く、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵
抗成分とならぬようにシート抵抗値は100Ω以下であ
ることが望ましい。このような特性を備えた材料として
SnO2 、In2 O3 、ZnO、CdO、Cd2 SnO
4 、ITO(In2 O3 +SnO2 )などの金属酸化物
や、Au、Al、Cu等の金属を極めて薄く半透明状に
成膜した金属薄膜等を挙げることができる。透明電極は
図26乃至28においては第2の導電型層3505層の
上に積層されるため、互いの密着性の良いものを選ぶこ
とが必要である。これらの成膜方法としては、抵抗加熱
蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、ス
プレー法等を用いることができ所望に応じて適宜選択さ
れる。 (III)集電電極 本発明において用いられる集電電極3507は、透明電
極3506の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極3
506上に設けられる。電極材料としてAg、Cr、N
i、Al、Ag、Au、Ti、Pt、Cu、Mo、W等
の金属又はこれらの合金の薄膜を挙げることができる。
これらの薄膜は積層させて用いることができる。Lower electrode 3502 and first conductivity type layer 350
Although not shown in the figure, a buffer layer for preventing short-circuiting and diffusion of ZnO or the like may be provided between the layer 3 and 3. As an effect of the buffer layer, not only is the metal element forming the lower electrode 3502 prevented from diffusing into the first conductivity type layer 3503, but the buffer layer is provided with a slight resistance value so as to sandwich the semiconductor layer. Lower electrode 3502 and transparent electrode 350
6 and 6 can prevent short-circuiting caused by defects such as pinholes, and multiple interference due to thin films can be generated to confine incident light in the photovoltaic element. (II) Upper Electrode (Transparent Electrode) The transparent electrode 3506 used in the present invention has a light transmittance of 85% or more in order to efficiently absorb light from the sun or a white fluorescent lamp into the semiconductor layer. It is desirable that the sheet resistance value is 100Ω or less so that it does not electrically become a resistance component to the output of the photovoltaic element. Materials having such characteristics include SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, and Cd 2 SnO.
4 , a metal oxide such as ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), a metal thin film formed by forming a metal such as Au, Al, or Cu in an extremely thin and semitransparent state. Since the transparent electrode is laminated on the second conductivity type layer 3505 in FIGS. 26 to 28, it is necessary to select those having good adhesion to each other. A resistance heating vapor deposition method, an electron beam heating vapor deposition method, a sputtering method, a spraying method, or the like can be used as a film forming method for these, and it is appropriately selected as desired. (III) Collector Electrode The collector electrode 3507 used in the present invention is a transparent electrode 3 for the purpose of reducing the surface resistance value of the transparent electrode 3506.
506 is provided. Ag, Cr, N as electrode materials
Examples thereof include thin films of metals such as i, Al, Ag, Au, Ti, Pt, Cu, Mo and W or alloys thereof.
These thin films can be laminated and used.
【0267】又、半導体層への光入射光量が十分に確保
されるよう、その形状及び面積が適宜設計される。例え
ば、その形状は光起電力素子の受光面に対して一様に広
がり、且つ受光面積に対してその面積は好ましは15%
以下、より好ましくは10%以下であることが望まし
い。Further, the shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed so as to secure a sufficient amount of light incident on the semiconductor layer. For example, its shape is uniformly spread over the light receiving surface of the photovoltaic element, and its area is preferably 15% of the light receiving area.
It is desirable that the amount is below, more preferably 10% or below.
【0268】又、シート抵抗値としては、好ましくは5
0Ω以下、より好ましくは10Ω以下であることが望ま
しい。第1及び第2の導電型層 本発明の光起電力素子における第1及び第2の導電型層
に用いられる材料としては、周期律表第IV族の原子を1
種又は複数種から成る、非単結晶半導体が適す。又更
に、光照射側の導電型層は、微結晶化した半導体が最適
である。該微結晶の粒径は、好ましくは3nm〜20n
mで有り、最適には3nm〜10nmである。Also, the sheet resistance value is preferably 5
It is desirable to be 0Ω or less, and more preferably 10Ω or less. 1st and 2nd conductivity type layer As a material used for the 1st and 2nd conductivity type layers in the photovoltaic device of the present invention, 1 atom of Group IV of the periodic table is used.
Non-single crystal semiconductors consisting of one or more species are suitable. Furthermore, the conductive layer on the light irradiation side is most preferably a microcrystallized semiconductor. The grain size of the fine crystals is preferably 3 nm to 20 n.
m, and optimally 3 nm to 10 nm.
【0269】第1又は第2の導電型層の導電型がn型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第VA族の原子が適している。その中で
特にリン(P)、窒素(N)、ひ素(As)、アンチモ
ン(Sb)が最適である。When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is n-type, an atom of Group VA of the periodic table is suitable as an additive contained in the first or second conductivity type layer. There is. Among them, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As) and antimony (Sb) are most suitable.
【0270】第1又は第2の導電型層の導電型がp型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第III A族原子が適している。その中で
特にホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム
(Ga)が最適である。When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is p-type, as an additive contained in the first or second conductivity type layer, an atom of Group IIIA of the periodic table is suitable. There is. Among them, boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are most suitable.
【0271】第1及び第2の導電型の層厚は、好ましく
は1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。The layer thickness of the first and second conductivity types is preferably 1 nm to 50 nm, optimally 3 nm to 10 nm.
【0272】更に、光照射側の導電型層での光吸収をよ
り少なくするためには、i型層を構成する半導体のバン
ドギャップより大きなバンドギャップを有する半導体層
を用いることが好ましい。例えば、i型層がアモルファ
スシリコンの場合に光照射側の導電型層に非単結晶炭化
シリコンを用いるのが最適である。i型層 本発明の光起電力素子におけるi型層に用いられる半導
体材料としては周期律表第IV族の原子を1種又は、複数
種から成る、Si、Ge、C、SiC GeC、SiS
n、GeSn、SnC等の半導体を挙げることができ
る。III −V族化合物半導体として、GaAs、Ga
P、GaSb、InP、InAs、II−VI族化合物半導
体としてZnSe、ZnS、ZnTe、CdS、CdS
e、CdTe、I−III −VI族化合物半導体として、C
uAlS2 、CuAlSe2 CuAlTe2 、CuIn
S2 、CuInSe2 、CuInTe2 、CuGA
s2 、CuGaSe2 、CuGaTe、AgInS
e2 、AgInTe2 、II−IV−V族化合物半導体とし
ては、ZnSiP2 、ZnGeAs2 、CdSiA
s2 、CdSnP2 、酸化物半導体として、Cu2 O、
TiO2 、In2 O2 、SnO2 、ZnO、CdO、B
i2 O3 、CdSnO4 がそれぞれ挙げることができ
る。Further, in order to further reduce light absorption in the conductive layer on the light irradiation side, it is preferable to use a semiconductor layer having a band gap larger than that of the semiconductor forming the i-type layer. For example, when the i-type layer is amorphous silicon, it is optimal to use non-single crystal silicon carbide for the conductive type layer on the light irradiation side. i-Type Layer As a semiconductor material used for the i-type layer in the photovoltaic device of the present invention, Si, Ge, C, SiC GeC, SiS, which is composed of one or more atoms of Group IV of the periodic table,
Semiconductors such as n, GeSn and SnC may be mentioned. As III-V group compound semiconductors, GaAs, Ga
P, GaSb, InP, InAs, II-VI group compound semiconductors such as ZnSe, ZnS, ZnTe, CdS, CdS
e, CdTe, I-III-VI group compound semiconductor, C
uAlS 2 , CuAlSe 2 CuAlTe 2 , CuIn
S 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 , CuGA
s 2 , CuGaSe 2 , CuGaTe, AgInS
e 2 , AgInTe 2 , and II-IV-V group compound semiconductors include ZnSiP 2 , ZnGeAs 2 , CdSiA.
s 2 , CdSnP 2 , Cu 2 O as an oxide semiconductor,
TiO 2 , In 2 O 2 , SnO 2 , ZnO, CdO, B
Examples thereof include i 2 O 3 and CdSnO 4 .
【0273】又更に本発明において、i型層の層厚は、
本発明の光起電力素子の特性を左右する重要なパラメー
タである。i型層の好ましい層厚は100nm〜100
0nmであり、最適な層厚は200nm〜600nmで
ある。これらの層厚は、i型層及び界面層の吸光係数や
光源のスペクトルを考慮し上記範囲内で設計することが
望ましいものである。Furthermore, in the present invention, the layer thickness of the i-type layer is
It is an important parameter that influences the characteristics of the photovoltaic device of the present invention. The preferable layer thickness of the i-type layer is 100 nm to 100 nm.
0 nm and the optimum layer thickness is 200 nm to 600 nm. It is desirable that these layer thicknesses are designed within the above range in consideration of the absorption coefficient of the i-type layer and the interface layer and the spectrum of the light source.
【0274】本発明において、第1及び第2の導電型
層、i型層及び界面層を成膜する、マイクロ波グロー放
電分解法に適した原料ガスとして次のものを挙げること
ができる。In the present invention, source gases suitable for the microwave glow discharge decomposition method for forming the first and second conductivity type layers, the i-type layer and the interface layer are as follows.
【0275】本発明において使用されるSi供給用の原
料ガスとしては、SiH4 ,Si2H6 ,Si3 H8 ,
Si4 H10等のガス状態の、又はガス化し得る水素化硅
素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙げら
れ、殊に、層作成作業の扱い易さ、Si供給効率の良さ
等の点でSiH4 ,Si2 H6 が好ましいものとして挙
げることができる。The source gas for supplying Si used in the present invention includes SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 ,
Si 4 H 10 or other gas-state or gasifiable silicon hydrides (silanes) are mentioned as being effectively used. Particularly, it is easy to handle the layer formation work, and the Si supply efficiency is good. In this respect, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable.
【0276】本発明において使用されるハロゲン原子供
給用の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハ
ロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等
のガス状態の又はガス化し得るハロゲン化合物が好まし
く挙げることができる。As the raw material gas for supplying halogen atoms used in the present invention, many halogen compounds can be cited, for example, halogen gas, halides, interhalogen compounds, silane derivatives substituted with halogen, etc. Preference is given to halogenated compounds or those which can be gasified.
【0277】又、更には、シリコン原子とハロゲン原子
とを構成元素とするガス状態の又はガス化し得る、ハロ
ゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして本発明に
おいては挙げることができる。Furthermore, a silicon compound containing a halogen atom, which has a silicon atom and a halogen atom as constituent elements and is in a gas state or which can be gasified, can be mentioned as an effective one in the present invention.
【0278】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素のハロゲンガス、BrF,ClF,ClF3 ,BrF
5 ,BrF3 ,IF3 ,IF7 ,ICl,IBr等のハ
ロゲン間化合物を挙げることができる。Halogen compounds that can be preferably used in the present invention include, specifically, halogen gas of fluorine, chlorine, bromine and iodine, BrF, ClF, ClF 3 and BrF.
5, BrF 3, IF 3, IF 7, ICl, may be mentioned interhalogen compounds such as IBr.
【0279】ハロゲン原子を含む硅素化合物、いわゆ
る、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、
具体的には例えばSiF4 ,Si2 F6 ,SiCl4 ,
SiBr4 等のハロゲン化硅素が好ましいものとして挙
げることができる。As a silicon compound containing a halogen atom, a so-called silane derivative substituted with a halogen atom,
Specifically, for example, SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 ,
Silicon halides such as SiBr 4 can be mentioned as preferable ones.
【0280】本発明においては、ハロゲン原子供給用の
原料ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロゲ
ン原子を含む硅素化合物が有効なものとして使用される
ものであるが、その他に、HF,HCl,HBr,HI
等のハロゲン化水素、SiH 3 F,SiH2 F2 ,Si
HF3 ,SiH2 I2 ,SiH2 Cl2 ,SiHC
l 3 ,SiH2 Br2 ,SiHBr3 等のハロゲン置換
水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス化し得る、水
素原子を構成要素の1つとするハロゲン化物も有効な原
料ガスとして挙げることができる。In the present invention, for supplying halogen atoms
The halogen compounds or halogens described above as the source gas
Silicon compounds containing nitrogen atoms are effectively used
In addition to these, HF, HCl, HBr, HI
Hydrogen halide such as SiH 3F, SiH2F2, Si
HF3, SiH2I2, SiH2Cl2, SiHC
l 3, SiH2Br2, SiHBr3Halogen substitution
Water in gas state or gasifiable such as silicon hydride
Halides containing elementary atoms as one of the constituent elements are also effective sources.
It can be mentioned as a charge gas.
【0281】こら等の水素原子を含むハロゲン化物は、
層成膜の際に成膜される層中にハロゲン原子の供給と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も供給されるので、本発明においては好適なハロゲ
ン原子供給用の原料ガスとして使用される。Halides containing a hydrogen atom such as these are
At the same time as the supply of halogen atoms into the layer formed during layer formation, hydrogen atoms that are extremely effective in controlling electrical or photoelectric properties are also supplied. Used as raw material gas.
【0282】本発明において、水素原子供給用の原料ガ
スとしては、上記の他にH2 、あるいはSiH4 ,Si
2 H6 ,Si3 H8 ,Si4 H10等の水素化硅素を挙げ
ることができる。In the present invention, as the raw material gas for supplying hydrogen atoms, in addition to the above, H 2 or SiH 4 , Si
There may be mentioned silicon hydrides such as 2 H 6 , Si 3 H 8 and Si 4 H 10 .
【0283】本発明において、ゲルマニウム原子供給用
ガスとしては、GeH4 ,Ge2 H 6 ,Ge3 H8 ,G
e4 H10,Ge5 H12,Ge6 H14,Ge7 H16,Ge
8 H 18,Ge9 H20等の水素化ゲルマニウムや、GeH
F3 ,GeH2 F2 ,GeH 3 F,GeHCl,GeH
2 Cl2 ,GeH3 Cl,GeHBr3 ,GeH2 Br
2 ,GeH3 Br,GeHI3 ,GeH2 I2 ,GeH
3 I等の水素化ハロゲン化ゲルマニウム等の水素原子を
構成要素の1つとするハロゲン化物、GeF4,GeCl
4 ,GeBr4 ,GeI4 ,GeF2 ,GeCl2 ,G
eBr2 ,GeI2 等のハロゲン化ゲルマニウム等のゲ
ルマニウム化合物を挙げることができる。In the present invention, for supplying germanium atoms
As gas, GeHFour, Ge2H 6, Ge3H8, G
eFourHTen, GeFiveH12, Ge6H14, Ge7H16, Ge
8H 18, Ge9H20Such as germanium hydride and GeH
F3, GeH2F2, GeH 3F, GeHCl, GeH
2Cl2, GeH3Cl, GeHBr3, GeH2Br
2, GeH3Br, GeHI3, GeH2I2, GeH
3Hydrogen atom such as hydrogenated germanium halide such as I
GeF as one of the constituents, GeFFour,GeCl
Four, GeBrFour, GeIFour, GeF2, GeCl2, G
eBr2, GeI2Such as germanium halide
Mention may be made of rumanium compounds.
【0284】炭素原子供給用の原料となる炭素原子含有
化合物としては、例えば炭素数1〜4の飽和炭化水素、
炭素数2〜4のエチレン系炭化水素、炭素数2〜3のア
セチレン系炭化水素等を挙げることができる。Examples of the carbon atom-containing compound as a raw material for supplying carbon atoms include saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms,
Examples thereof include ethylene hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms and acetylene hydrocarbons having 2 to 3 carbon atoms.
【0285】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン(CH4 ),エタン(C2 H6 ),プロパン(C3 H
8 ),n−ブタン(n−C4 H10),ペンタン(C5 H
12),エチレン系炭化水素としては、エチレン(C2 H
4 ),プロピレン(C3 H6),ブテン−1(C
4 H8 ),ブテン−2(C4 H8 ),イソブチレン(C
4 H 8 ),ペンテン(C5 H10),アセチレン系炭化水
素としては、アセチレン(C 2 H2 ),メチルアセチレ
ン(C3 H4 ),ブチン(C4 H6 )等を挙げることが
できる。Specifically, as the saturated hydrocarbon,
(CHFour), Ethane (C2H6), Propane (C3H
8), N-butane (n-CFourHTen), Pentane (CFiveH
12), Ethylene-based hydrocarbons include ethylene (C2H
Four), Propylene (C3H6), Butene-1 (C
FourH8), Butene-2 (CFourH8), Isobutylene (C
FourH 8), Penten (CFiveHTen), Acetylene-based carbonized water
As an element, acetylene (C 2H2), Methyl acetyl
(C3HFour), Butin (CFourH6) And so on
it can.
【0286】SiとCとHとを構成原子とする原料ガス
としては、Si(CH3 )4 、Si(C2 H4 )4 等の
ケイ化アルキルを挙げることができる。Examples of the raw material gas containing Si, C and H as constituent atoms include alkylsilicides such as Si (CH 3 ) 4 and Si (C 2 H 4 ) 4 .
【0287】第III 族原子又は第V族原子の含有される
層を成膜するのにグロー放電を用いる場合、該層成膜用
の原料ガスとなる出発物質は、前記したシリコン原子用
の出発物質の中から適宜選択したものに、第III 族原子
又は第V族原子供給用の出発物質が加えられたものであ
る。そのような第III 族原子又は第V族原子供給用の出
発物質としては、第III 族原子又は第V族原子を構成原
子とするガス状態の物質又はガス化し得る物質をガス化
したものであれば、いずれのものであってもよい。When glow discharge is used to form a layer containing a group III atom or a group V atom, the starting material used as a source gas for forming the layer is a starting material for the silicon atom described above. A starting material for supplying a Group III atom or a Group V atom is added to an appropriately selected substance. The starting material for supplying the group III atom or the group V atom may be a gas state substance containing the group III atom or the group V atom as a constituent atom or a gasified substance capable of being gasified. Any of them may be used.
【0288】本発明において第III 族原子供給用の出発
物質として有効に使用されるものとしては、具体的には
硼素原子供給用として、B2 H6 ,B4 H10,B
5 H9 ,B 5 H11,B6 H10,B6 H12,B6 H14等の
水素化硼素、BF3 ,BCl3 ,BBR3 等のハロゲン
化硼素等を挙げることができるが、この他AlCl3 ,
GaCl3 ,InCl3 ,TlCl3 等も挙げることが
できることができる。Starting for Supplying Group III Atoms in the Present Invention
Specifically, what is effectively used as a substance is
B for supplying boron atoms2H6, BFourHTen, B
FiveH9, B FiveH11, B6HTen, B6H12, B6H14Etc.
Boron hydride, BF3, BCl3, BBR3Halogen etc.
Boron bromide and the like can be mentioned, but in addition to this, AlCl3,
GaCl3, InCl3, TlCl3And so on
You can do it.
【0289】本発明において第V族原子供給用の出発物
質として、有効に使用されるものとしては、具体的には
燐原子供給用として、PH3 ,P2 H4 等の水素化燐、
PH 4I,PF3 ,PF5 ,PCl3 ,PCl5 ,PB
r3 ,PBr5 ,PI3 ,AsH3 ,AsF3 ,AsC
l3 ,AsBr3 ,AsF5 ,SbH3 ,SbF3 ,S
bF5 ,SbCl3 ,SbCl5 ,BiH3 ,BiCl
3 ,BiBr3 ,N2,NH3 ,H2 NNH2 ,H
N3 ,NH4 N3 ,F3 N,F4 N2 等もあげることが
できる。Starting Material for Supplying Group V Atoms in the Present Invention
In terms of quality, what is effectively used is
PH for supplying phosphorus atoms3, P2HFourSuch as phosphorus hydride,
PH FourI, PF3, PFFive, PCl3, PClFive, PB
r3, PBrFive, PI3, AsH3, AsF3, AsC
l3, AsBr3, AsFFive, SbH3, SbF3, S
bFFive, SbCl3, SbClFive, BiH3, BiCl
3, BiBr3, N2, NH3, H2NNH2, H
N3, NHFourN3, F3N, FFourN2And so on
it can.
【0290】本発明において、酸素原子供給用ガスとし
ては、酸素(O2 ),オゾン(O3),一酸化窒素(N
O),二酸化窒素(NO2 ),一二酸化窒素(N
2 O),三二酸化窒素(N2 O3 ),四三酸化窒素(N
2 O4 ),五二酸化窒素(N2 O5),三酸化窒素(N
O3 ),シリコン原子(Si)と酸素原子(O)と水素
原子(H)とを構成原子とする例えば、ジシロキサン
(H3 SiOSiH3 ),トリシロキサン(H3 SiO
SiH2 OSiH3 )等の低級シロキサン等を挙げるこ
とができる。In the present invention, the oxygen atom supply gas is oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (N
O), nitrogen dioxide (NO 2 ), nitrogen monoxide (N)
2 O), nitrogen trioxide (N 2 O 3 ), trinitrogen trioxide (N
2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitric oxide (N
O 3 ), silicon atom (Si), oxygen atom (O) and hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example, disiloxane (H 3 SiOSiH 3 ), trisiloxane (H 3 SiO 2).
Lower siloxanes such as SiH 2 OSiH 3 ) and the like can be mentioned.
【0291】本発明において、窒素原子供給用ガスとし
ては、窒素(N2 ),アンモニア(NH3 ),ヒドラジ
ン(H2 NNH2 ),アジ化水素(HN3 ),アンモニ
ウム(NH4 N3 )等のガス状の又はガス化し得る窒
素、窒素物及びアジ化物等の窒素化合物を挙げることが
できる。この他に、窒素原子の供給に加えて、ハロゲン
原子の供給も行えるという点から、三弗化窒素(F
3 N),四弗化窒素(F4 N 2 )等のハロゲン化窒素化
合物を挙げることができる。In the present invention, a gas for supplying nitrogen atoms is used.
The nitrogen (N2), Ammonia (NH3), Hydraji
(H2NNH2), Hydrogen azide (HN3), Ammoni
Umm (NHFourN3) Etc. gaseous or gasifiable nitrogen
Nitrogen compounds such as oxygen, nitrogen compounds and azides can be mentioned.
it can. In addition to the supply of nitrogen atoms, halogen
Nitrogen trifluoride (F
3N), nitrogen tetrafluoride (FFourN 2) Etc.
We can mention compound.
【0292】本発明に於いてII−VI族化合物半導体を形
成するために用いられる、周期律表第II族原子を含む化
合物としては、具体的にはZn(CH3 )2 、Zn(C
2 H 5 )2 、Zn(OCH3 )2 、Zn(OC2 H5 )
2 、Cd(CH3 )2 、Cd(C2 H5 )2 、Cd(C
H3 )2 、Cd(C2 H5 )2 、Cd(C3 H7 )2、
Cd(C4 H9 )2 、Hg(CH3 )2 、Hg(C2 H
5 )2 、Hg(C6 H 5 )2 、Hg〔(C=(C
6 H5 )〕2 等を挙げることができる。又周期律表第VI
族原子を含む化合物としては、具体的にはNO、N
2 O、CO2 、CO、H2S、SCl2 、S2 Cl2 、
SOCl2 、SeH2 、SeCl2 、Se2 Br2、S
e(CH3 )2 、Se(C2 H5 )2 、TeH、Te
(CH3 )2 、Te(C2 H5 )2 等を挙げることがで
きる。勿論、これらの原料物質は1種のみ成らず2種以
上混合して使用することもできる。In the present invention, a II-VI group compound semiconductor is formed.
A compound containing a group II atom of the periodic table, which is used to
As the compound, specifically, Zn (CH3)2, Zn (C
2H Five)2, Zn (OCH3)2, Zn (OC2HFive)
2, Cd (CH3)2, Cd (C2HFive)2, Cd (C
H3)2, Cd (C2HFive)2, Cd (C3H7)2,
Cd (CFourH9)2, Hg (CH3)2, Hg (C2H
Five)2, Hg (C6H Five)2, Hg [(C = (C
6HFive)]2Etc. can be mentioned. Periodic table VI
Specific examples of the compound containing a group atom include NO and N
2O, CO2, CO, H2S, SCl2, S2Cl2,
SOCl2, SeH2, SeCl2, Se2Br2, S
e (CH3)2, Se (C2HFive)2, TeH, Te
(CH3)2, Te (C2HFive)2Etc.
Wear. Of course, these raw materials are not only one type, but two or more types.
It can also be used as a mixture.
【0293】本発明に於いて形成されるII−VI族化合物
半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御剤
としては、周期律表I、III 、IV、V族の原子を含む化
合物などを有効なものとして挙げることができる。具体
的には、I族原子を含むものとしては、LiCHLi
(sec−CHg)、SLiN等が好適なものとして挙
げることができる。The valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the II-VI group compound semiconductor formed in the present invention includes compounds containing an atom of group I, III, IV or V of the periodic table. Can be listed as valid. Specifically, as those containing a group I atom, LiCHLi
(Sec-CHg), SLiN, etc. can be mentioned as a suitable thing.
【0294】又、III 族原子を含む化合物としては、B
X3 、B2 H6 、B4 H10、B5 H 9 、B5 H11、B6
H10、B(CH3 )3 、B(C2 H5 )3 、B6 H12、
AlX3 、Al(CH3 )2 Cl、Al(CH3 )3 、
Al(OCH3 )3 、Al(CH3 )Cl2 、Al(C
2 H5 )3 、Al(OC2 H5 )3 、Al(CH3 ) 3
Cl2 、Al(i−C4 H9 )3 、Al(i−C
3 H7 )3 、Al(C3 H7)3 、Al(OC4 H9 )
3 、GaX3 Ga(OCH3 )3 、Ga(OC2 H5)
3 、Ga(OC3 H7 )、Ga(OC4 H9 )3 、Ga
(CH3 )3 、Ga2H6 、GaH(C2 H5 )2 、G
a(OC2 H5 )、(C2 H5 )2 、In(C
H3 )3 、In(C4 H7 )3 、In(C4 H9 )3 、
V族原子を含む化合物としてはNH3 、HN3 、N2 H
5 N3 、N2 H4 、NH4 N3 、PX3 、P(OC
H3 )3 、P(OC2 H5 )3 、P(C3 H7 )3 、P
(OC4 H9 )3 、P(CH3 )3 、P(C
2 H5 )3 、P(C4 H9 )3 、P(OCH3 )3 、P
(OC2 H5 )3 、P(OC2 H5 )3 、P(OC3 H
7 )3 、P(OC4 H9 ) 3 、P(SCN)3 、P2 H
4 、PH3 、AsH、AsH3 、As(OCH3 ) 3 、
As(OC2 H5 )3 、As(OC3 H7 )3 、As
(OC4 H9 )3 、As(CH3 )3 、As(C
6 H5 )3 、SbX3 、Sb(OCH3 )3 、Sb(O
C2 H5 )3 、Sb(OC3 H7 )3 、Sb(OC4 H
9 )3 、Sb(CH3)3 、Sb(C3 H7 )3 、Sb
(C4 H9 )3 等を挙げることができる。〔但し、Xは
ハロゲン原子、具体的には、F、Cl、Br、Iから選
ばれる少なくとも一つを表す。〕勿論、これらの原料物
質は1種のみ成らず2種以上混合して使用することもで
きる。Compounds containing a group III atom include B
X3, B2H6, BFourHTen, BFiveH 9, BFiveH11, B6
HTen, B (CH3)3, B (C2HFive)3, B6H12,
AlX3, Al (CH3)2Cl, Al (CH3)3,
Al (OCH3)3, Al (CH3) Cl2, Al (C
2HFive)3, Al (OC2HFive)3, Al (CH3) 3
Cl2, Al (i-CFourH9)3, Al (i-C
3H7)3, Al (C3H7)3, Al (OCFourH9)
3, GaX3Ga (OCH3)3, Ga (OC2HFive)
3, Ga (OC3H7), Ga (OCFourH9)3, Ga
(CH3)3, Ga2H6, GaH (C2HFive)2, G
a (OC2HFive), (C2HFive)2, In (C
H3)3, In (CFourH7)3, In (CFourH9)3,
NH as a compound containing a group V atom3, HN3, N2H
FiveN3, N2HFour, NHFourN3, PX3, P (OC
H3)3, P (OC2HFive)3, P (C3H7)3, P
(OCFourH9)3, P (CH3)3, P (C
2HFive)3, P (CFourH9)3, P (OCH3)3, P
(OC2HFive)3, P (OC2HFive)3, P (OC3H
7)3, P (OCFourH9) 3, P (SCN)3, P2H
Four, PH3, AsH, AsH3, As (OCH3) 3,
As (OC2HFive)3, As (OC3H7)3, As
(OCFourH9)3, As (CH3)3, As (C
6HFive)3, SbX3, Sb (OCH3)3, Sb (O
C2HFive)3, Sb (OC3H7)3, Sb (OCFourH
9)3, Sb (CH3)3, Sb (C3H7)3, Sb
(CFourH9)3Etc. can be mentioned. [However, X is
Halogen atom, specifically selected from F, Cl, Br, I
Represents at least one ] Of course, these raw materials
It is possible to use not only one type of quality but also a mixture of two or more types.
Wear.
【0295】本発明に於いて形成されるIII −V族化合
物半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御
剤としては、周期律表II、IV、VI族の原子を含む化合物
などを有効なものとして挙げることができる。As the valence electron controlling agent used for controlling the valence electrons of the III-V group compound semiconductor formed in the present invention, compounds containing an atom of group II, IV or VI of the periodic table are effective. Can be listed as
【0296】具体的には、II族原子を含む化合物として
は、Zn(CH3 )2 、Zn(C2H5 )2 、Zn(O
CH3 )2 、Zn(C2 H5 )2 、Cd(CH3 )2 、
Cd(C2 H5 )2 、Cd(C3 H7 )2 、Cd(C4
H9 )2 、Hg(CH3 )2、Hg(C2 H5 )2 、H
g(C6 H5 )2 、Hg〔C≡C(C6 H5 )〕2 等を
有効なものとして挙げることができる。又、VI族原子を
含む化合物としては、NO、N2 O、CO2 、CO、H
2 S、SCl2 、S2 Cl2 、SOCl2 、SeH2 、
SeCl2 、Se2 Br2 、Se(CH3 )2 、Se
(C2 H5 )2 、TeH、Te(CH3 )2 、Te(C
2 H5 )2 等を挙げることができる。勿論、これらの原
料物質は1種のみ成らず2種以上混合して使用すること
もできる。更にIV族原子を含む化合物としては前述した
化合物を挙げることができる。Specifically, as the compound containing a group II atom, Zn (CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Zn (O
CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 ,
Cd (C 2 H 5 ) 2 , Cd (C 3 H 7 ) 2 , Cd (C 4
H 9) 2, Hg (CH 3) 2, Hg (C 2 H 5) 2, H
g (C 6 H 5) 2 , Hg [C≡C (C 6 H 5)] can be mentioned 2 such as valid. Compounds containing a group VI atom include NO, N 2 O, CO 2 , CO and H.
2 S, SCl 2 , S 2 Cl 2 , SOCl 2 , SeH 2 ,
SeCl 2 , Se 2 Br 2 , Se (CH 3 ) 2 , Se
(C 2 H 5 ) 2 , TeH, Te (CH 3 ) 2 , Te (C
2 H 5 ) 2 and the like can be mentioned. Of course, these raw materials may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, examples of the compound containing a group IV atom include the compounds described above.
【0297】本発明において前述した原料化合物はH
e、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、などの希ガス、及
び、H2 、HF、HCl等の希釈ガスと混合して導入さ
れても良い。In the present invention, the raw material compounds described above are H
It may be introduced by mixing with a rare gas such as e, Ne, Ar, Kr, Xe, or Rn, and a diluent gas such as H 2 , HF, or HCl.
【0298】本発明において配設されるガス導入手段を
構成する材質としてはマイクロ波プラズマ中で損傷を受
けることがないものが好適に用いられる。具体的には、
ステレンススチール、ニッケル、チタン、ニオブ、タン
タル、タングステン、バナジウム、モリブデン等耐熱性
金属及び、これらをアルミナ、窒化ケイ素、石英等のセ
ラミック上に溶射処理等したもの、そしてアルミナ、窒
化ケイ素、石英等のセラミックス単体、及び、複合体で
構成されるもの等を挙げることができる。As a material forming the gas introducing means arranged in the present invention, a material which is not damaged in microwave plasma is preferably used. In particular,
Heat-resistant metals such as stainless steel, nickel, titanium, niobium, tantalum, tungsten, vanadium, molybdenum, and those obtained by performing thermal spraying treatment on ceramics such as alumina, silicon nitride and quartz, and alumina, silicon nitride and quartz. Examples include ceramics alone and composites.
【0299】上述した本発明の光起電力素子を連続的に
製作する装置を用いて、光起電力素子を成膜することに
より、前述の諸問題を解決するとともに前述の諸要素を
満たし、連続して移動する帯状部材上に、高品質で優れ
た均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を形成する
ことができる。By forming a photovoltaic element by using the above-mentioned apparatus for continuously producing the photovoltaic element of the present invention, the above-mentioned various problems are solved and the above-mentioned various elements are satisfied. It is possible to form a photovoltaic element having high quality, excellent uniformity, and few defects on the moving strip-shaped member.
【0300】[0300]
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって何等限定されるものでは
ない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
【0301】実施例1 図2(a)に示す構成を有するa−Si:H光起電力素
子を以下に説明するように製造した。Example 1 An a-Si: H photovoltaic element having the structure shown in FIG. 2A was manufactured as described below.
【0302】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.3μmの厚さに形成
した。In this embodiment, as the substrate 201, a stainless steel (SUS304) plate having a 10 cm square and a thickness of 0.1 mm whose surface is mirror-polished is used, and a light reflection layer 202 is formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.3 μm by a known vacuum deposition method.
【0303】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を、図3に示したDCスパッタ装置を用いて以下の
ようにして形成した。On this, a zinc oxide layer as the reflection increasing layer 203 was formed as follows using the DC sputtering apparatus shown in FIG.
【0304】加熱ヒーター303に予め銀を蒸着した基
板302を取り付けた後、堆積室301内を不図示のポ
ンプによって真空排気した。堆積室301内の真空度が
10 -5Torr以下になったことを真空計312で確認
した後ヒーター303に通電し、基板302の温度を4
00℃に加熱・保持した。A substrate on which silver has been vapor-deposited on the heater 303 in advance.
After attaching the plate 302, the inside of the deposition chamber 301 is not shown.
Pump down. The degree of vacuum in the deposition chamber 301
10 -FiveConfirmed that it became below Torr with vacuum gauge 312
After that, the heater 303 is energized to change the temperature of the substrate 302 to 4
It was heated and held at 00 ° C.
【0305】本実施例ではターゲット304は、酸化亜
鉛のパウダーを焼結したものを用いた。スパッタガスと
してアルゴンガスを25sccmの流量となるようにマ
スフローコントローラー316で調整しながらガス導入
バルブ314を介して供給し、流量が安定した後、前記
ターゲット304にスパッタ電源306よりDC電圧
を、スパッタ電流が0.8Aとなるように設定・印加し
た。又、スパッタ中の内部圧力は7mTorrに保っ
た。In this example, the target 304 used was zinc oxide powder sintered. Argon gas as a sputter gas is supplied through the gas introduction valve 314 while being adjusted by the mass flow controller 316 so that the flow rate is 25 sccm, and after the flow rate is stabilized, a DC voltage is supplied from the sputter power source 306 to the target 304 and a sputter current. Was set and applied so as to be 0.8 A. The internal pressure during sputtering was kept at 7 mTorr.
【0306】以上のようにして酸化亜鉛層の形成を開始
し、該酸化亜鉛層の層厚が1.0μmに達した後、スパ
ッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供給、ヒー
ター303への通電を停止し、基板冷却後、堆積室30
1内を大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り
出した。As described above, the formation of the zinc oxide layer was started, and after the layer thickness of the zinc oxide layer reached 1.0 μm, power was supplied from the sputtering power source, sputtering gas was supplied, and the heater 303 was supplied. After de-energizing and cooling the substrate, the deposition chamber 30
The inside of 1 was leaked to the atmosphere, and the substrate on which the zinc oxide layer was formed was taken out.
【0307】続いて、この上に各々a−Si:Hからな
る、n型層204、i型層205及びp型層206を、
図1に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用いて形成
した。Subsequently, an n-type layer 204, an i-type layer 205 and a p-type layer 206 each made of a-Si: H are formed thereon.
It was formed using the microwave plasma CVD apparatus shown in FIG.
【0308】図1中のガスボンベ1071乃至1076
には、各々の半導体層を形成するための原料ガスが密封
されている。1071はSiH4 (純度99.999
%)ガスボンベ、1072はGeH4 (純度99.99
9%)ガスボンベ、1073はH2 (純度99.999
9%)ガスボンベ、1074はH2 ガスで10%に希釈
されたPH3 ガス(以下「PH3 /H2 ガス」と略記す
る)ボンベ、1075はH2 ガスで10%に希釈された
BF3 ガス(以下「BF3 /H2 ガス」と略記する)ボ
ンベ、及び1076はArガスボンベである。カスボン
ベ1071乃至1076を取り付けた際に、ガスボンベ
1071よりSiH4 ガス、ガスボンベ1072よりG
eH4 ガス、ガスボンベ1073よりH3 ガス、ガスボ
ンベ1074よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ107
5よりBF3 /H2 ガス、及びガスボンベ1076より
Arガスを、バルブ1051乃至1056を開けて、バ
ルブ1031乃至1036までのそれぞれのガス配管内
に導入し、圧力調整器1061乃至1066によりそれ
ぞれの配管内のガス圧力を2kg/cm2 に調整した。Gas cylinders 1071 to 1076 in FIG.
The raw material gas for forming each semiconductor layer is sealed in. 1071 is SiH 4 (purity 99.999
%) Gas cylinder, 1072 is GeH 4 (purity 99.99)
9%) gas cylinder, 1073 is H 2 (purity 99.999)
9%) gas cylinder, 1074 abbreviated as PH 3 gas diluted to 10% with H 2 gas (hereinafter "PH 3 / H 2 gas") cylinder, 1075 BF 3 diluted to 10% with H 2 gas Gas (hereinafter abbreviated as “BF 3 / H 2 gas”) cylinders and 1076 are Ar gas cylinders. When the gas cylinders 1071 to 1076 are attached, SiH 4 gas is supplied from the gas cylinder 1071 and G is supplied from the gas cylinder 1072.
eH 4 gas, H 3 gas from gas cylinder 1073, PH 3 / H 2 gas from gas cylinder 1074, gas cylinder 107
BF 3 / H 2 gas from No. 5 and Ar gas from the gas cylinder 1076 are introduced into the gas pipes of the valves 1031 to 1036 by opening the valves 1051 to 1056, and the respective pipes are adjusted by the pressure regulators 1061 to 1066. The gas pressure inside was adjusted to 2 kg / cm 2 .
【0309】バルブ1031乃至1036及び堆積室1
01のリークバルブ109が閉じられていることを確認
し、又、バルブ1041乃至1046が開かれているこ
とを確認して、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ
107を全開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室
101及びガス配管内を排気する。真空計106の読み
が、好ましくは1×10-4Torr以下、より好ましく
は1×10-5Torr以下になった時点でバルブ104
1乃至1046を閉じる。Valves 1031 to 1036 and deposition chamber 1
It is confirmed that the leak valve 109 of 01 is closed, and that the valves 1041 to 1046 are opened, the conductance (butterfly type) valve 107 is fully opened, and a vacuum pump (not shown) is used. The deposition chamber 101 and the gas pipe are exhausted. When the reading of the vacuum gauge 106 is preferably 1 × 10 −4 Torr or less, more preferably 1 × 10 −5 Torr or less, the valve 104 is reached.
1 to 1046 are closed.
【0310】次に、バルブ1031乃至1036を徐々
に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー10
21乃至1026内に導入する。Next, the valves 1031 to 1036 are gradually opened to let each gas flow through the mass flow controller 10.
21 to 1026.
【0311】以上のようにして半導体層の形成の準備が
整った後、加熱ヒーター105通電し、基板104を3
80℃に加熱・保持した。After the preparation for forming the semiconductor layer is completed as described above, the heater 105 is energized to remove the substrate 104 from the substrate 3 for 3 hours.
It was heated and kept at 80 ° C.
【0312】次に、導入バルブ1041、1043、1
044をダストが飛散しないように徐々に開いて、Si
H4 ガス、H2 ガス及びPH3 /H2 ガスを補助バルブ
108、ガス導入管103を通じて堆積室101内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が10sccm、
H2 ガス流量が100sccm及びPH3 /H2 ガス流
量が1.0sccmとなるようにマスフローコントロー
ラー1021、1023、1024で調整した。Next, the introduction valves 1041, 1043, 1
Open 044 gradually to prevent dust from scattering
H 4 gas, H 2 gas, and PH 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 101 through the auxiliary valve 108 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm,
The mass flow controllers 1021, 1023, and 1024 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 100 sccm and the PH 3 / H 2 gas flow rate was 1.0 sccm.
【0313】堆積室101へのガスの導入を徐々におこ
なうとともに、シャッター115が閉じられた状態でこ
れをおこなうことは基板表面へのダストの付着を防ぐた
めに好ましい。It is preferable to gradually introduce the gas into the deposition chamber 101 and to perform the operation with the shutter 115 closed to prevent dust from adhering to the substrate surface.
【0314】ガス流量が安定したところで、堆積室10
1内の圧力が5mTorrとなるように真空計106を
見ながらコンダクタンスバルブ107の開口を調整し
た。次に、不図示のマイクロ波電源の電力を400Wに
設定し、不図示の導波管、導波部110及び導電体窓1
02を介して堆積室101内にマイクロ波電力を導入し
マイクロ波グロー放電を生起させた。プラズマが安定化
した後、DC及びrfバイアス電圧を供給可能であり、
十分な電源容量を有するバイアス電源111による60
0Wのrfバイアス及び+100VのDCバイアス電圧
をバイアス棒112に印加した。プラズマの様子、バイ
アス電流等の各パラメータが一定になったところでシャ
ッター115を開き、基板104上にn型層の形成を開
始した。なお、メッシュ113を移動することによって
基板104の近傍から取り除いてある。When the gas flow rate became stable, the deposition chamber 10
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in 1 became 5 mTorr. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 400 W, and the waveguide, the waveguide section 110, and the conductor window 1 (not shown) are set.
Microwave power was introduced into the deposition chamber 101 via 02 to cause microwave glow discharge. DC and rf bias voltages can be applied after the plasma has stabilized,
60 by bias power supply 111 having sufficient power supply capacity
An rf bias of 0 W and a DC bias voltage of +100 V was applied to the bias rod 112. The shutter 115 was opened when the parameters of the plasma and the bias current became constant, and the formation of the n-type layer on the substrate 104 was started. The mesh 113 is removed from the vicinity of the substrate 104.
【0315】n型層204の層厚が約20nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、バイアス電源111の出力を切り、又、導入
バルブ1041、1043、1044を閉じて堆積室1
01内へのガス導入を止め、n型層204の形成を終え
た。When the layer thickness of the n-type layer 204 reaches about 20 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the output of the bias power source 111 is cut off, and the introduction valves 1041, 1043, 1044 are closed. Deposition chamber 1
The introduction of gas into the inside of No. 01 was stopped, and the formation of the n-type layer 204 was completed.
【0316】次に、i型層205の形成を以下のように
して行なった。まず、メッシュ113を移動させ、基板
104を覆うように設置した。続いて堆積室101及び
配管内を一旦10-5Torr以下の高真空に排気した
後、基板104を加熱ヒーター105により370℃に
加熱・保持し、導入バルブ1041を開いてSiH4 ガ
ス150sccmを補助バルブ108及びガス導入管1
03を介して堆積室101内に導入した。堆積室101
内の圧力が5mTorrとなるように真空計106を見
ながらコンダクタンスバルブ107の開口を調整した。
次に、不図示のマイクロ波電源の電力を450Wに設定
し、不図示の導波管、導波部110及び誘電体窓102
を通じて堆積室101内にマイクロ波電力を導入し、マ
イクロ波グロー放電を生起させた。プラズマが安定化し
た後、バイアス電源111によるrfバイアス750W
をバイアス棒112に供給した。又、メッシュ用バイア
ス電源114によるDCバイアス電圧+60Vをメッシ
ュ113に印加した。プラズマの様子、バイアス電流等
の各パラメータが一定になったところでシャッター11
5を開き、n型層上にi型層の形成を開始した。なお、
このマイクロ波エネルギーの値ではマイクロ波エネルギ
ー律速状態であることが前述の方法で予め確認されてい
る。Next, the i-type layer 205 was formed as follows. First, the mesh 113 was moved and installed so as to cover the substrate 104. Subsequently, the deposition chamber 101 and the piping were once evacuated to a high vacuum of 10 −5 Torr or less, and then the substrate 104 was heated and held at 370 ° C. by the heater 105, and the introduction valve 1041 was opened to supplement 150 sccm of SiH 4 gas. Valve 108 and gas introduction pipe 1
It was introduced into the deposition chamber 101 through 03. Deposition chamber 101
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the internal pressure became 5 mTorr.
Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 450 W, and the waveguide, the waveguide section 110, and the dielectric window 102 (not shown) are set.
Microwave power was introduced into the deposition chamber 101 through the to generate microwave glow discharge. After plasma is stabilized, rf bias 750 W by the bias power supply 111
Was supplied to the bias rod 112. Further, a DC bias voltage +60 V from the mesh bias power source 114 was applied to the mesh 113. When the parameters such as the state of plasma and the bias current become constant, the shutter 11
5 was opened to start forming an i-type layer on the n-type layer. In addition,
It has been previously confirmed by the above-described method that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state.
【0317】i型層205の層厚が約270nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111及び114の出力を切
り、又、堆積室101内へのガス導入を止め、i型層2
05の形成を終えた。該i型層の堆積速度は約10nm
/secであった。When the layer thickness of the i-type layer 205 reaches about 270 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the outputs of the bias power sources 111 and 114 are cut off, and the gas is introduced into the deposition chamber 101. Stop the i-type layer 2
The formation of 05 is finished. The deposition rate of the i-type layer is about 10 nm
/ Sec.
【0318】次に、p型層206の形成を以下のように
して行なった。まず、メッシュ113を移動させ、基板
104の近傍から取り除いた。続いて、基板104を加
熱ヒーター105により350℃に加熱・保持し、Si
H4 ガス、H2 ガス、BF3/H2 ガスを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。この時、SiH4 ガス流量が10sccm、H
2 ガス流量が100sccm、BF3 /H2 ガス流量が
1sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室101内の圧力が5mTorrと
なるように真空計106を見ながらコンダクタンスバル
ブ107の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波
電源の電力を400Wに設定し、不図示の導波管、導波
部110及び誘電体窓102を通じて堆積室101内に
マイクロ波エネルギーを導入し、マイクロ波グロー放電
を生起させた。プラズマが安定化した後、バイアス電源
111による+100VのDCバイアス電圧をバイアス
棒112に印加した。プラズマの様子、バイアス電流等
の各パラメータが一定になったところでシャッター11
5を開き、i型層上にp型層の形成を開始した。Next, the p-type layer 206 was formed as follows. First, the mesh 113 was moved and removed from the vicinity of the substrate 104. Subsequently, the substrate 104 is heated and held at 350 ° C. by the heater 105, and Si is heated.
Auxiliary valve 1 for H 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, H
The mass flow controllers were adjusted so that the 2 gas flow rate was 100 sccm and the BF 3 / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in the deposition chamber 101 was 5 mTorr. Next, the power of a microwave power source (not shown) is set to 400 W, microwave energy is introduced into the deposition chamber 101 through a waveguide, a waveguide section 110, and a dielectric window 102 (not shown) to perform microwave glow discharge. Caused. After the plasma was stabilized, the bias power supply 111 applied a DC bias voltage of +100 V to the bias rod 112. When the parameters such as the state of plasma and the bias current become constant, the shutter 11
5 was opened to start forming a p-type layer on the i-type layer.
【0319】p型層206の層厚が約10nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、バイアス電源111の出力を切り、又、堆積
室101内へのガス導入を止め、p型層206の形成を
終えた。When the layer thickness of the p-type layer 206 becomes about 10 nm, the shutter 115 is closed to stop the introduction of microwave power, turn off the output of the bias power source 111, and stop the introduction of gas into the deposition chamber 101. The formation of the p-type layer 206 is completed.
【0320】次いで、堆積室101、及びガス導入管等
の内部のアルゴンパージを3回繰り返し行なってからガ
ス導入用バルブを閉じ、基板温度が適当な値に下がった
ところでリークバルブ109を開けて堆積室101内を
大気リークし、表面上にn型層、i型層及びp型層が形
成された基板104を堆積室101内から取り出した。Next, after argon purge inside the deposition chamber 101 and the gas introduction pipe and the like is repeated three times, the gas introduction valve is closed, and when the substrate temperature drops to an appropriate value, the leak valve 109 is opened to deposit. The inside of the chamber 101 was leaked to the atmosphere, and the substrate 104 having the n-type layer, the i-type layer and the p-type layer formed on the surface thereof was taken out from the deposition chamber 101.
【0321】次の工程として、上記のようにして形成し
たa−Si:H光起電力素子のp型層206上に、透明
電極207としてITO(In2 O3 +SnO2 )を、
以下のようにして形成した。In the next step, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode 207 on the p-type layer 206 of the a-Si: H photovoltaic element formed as described above.
It was formed as follows.
【0322】反応性真空蒸着装置として図4に示す装置
を用いた。The apparatus shown in FIG. 4 was used as a reactive vacuum vapor deposition apparatus.
【0323】p型層まで形成した基板402を加熱ヒー
ター403に取り付け、蒸着源404として金属スズと
金属インジウム(ともに純度99.999%)の50
%:50%混合物を補給した後、不図示の真空ポンプを
稼働しコンダクタンスバルブを全開にして堆積室401
内の真空排気を行なった。The substrate 402 on which the p-type layer has been formed is attached to the heater 403, and as the evaporation source 404, metal tin and metal indium (both having a purity of 99.999%) are used.
%: 50% After replenishing the mixture, a vacuum pump (not shown) is operated to fully open the conductance valve and the deposition chamber 401.
The inside was evacuated.
【0324】堆積室内の真空度が10-5Torr以下に
なった後に加熱ヒーター403に通電して基板402の
温度を150℃に保持した。After the degree of vacuum in the deposition chamber became 10 −5 Torr or less, the heater 403 was energized to maintain the temperature of the substrate 402 at 150 ° C.
【0325】続いて、酸素ガス(O2 )を8sccmの
流量になるようにマスフローコントローラー411にて
調節し、ガス導入バルブ410を介して堆積室401内
に導入した。流量が一定となった後に真空計408を見
ながらコンダクタンスバルブ409を調節して堆積室4
01内の真空度を3×10-4Torrに設定した。Subsequently, oxygen gas (O 2 ) was adjusted by the mass flow controller 411 so that the flow rate was 8 sccm, and was introduced into the deposition chamber 401 via the gas introduction valve 410. After the flow rate becomes constant, the conductance valve 409 is adjusted while watching the vacuum gauge 408 to adjust the deposition chamber 4
The degree of vacuum inside 01 was set to 3 × 10 −4 Torr.
【0326】内圧が一定となった後に蒸着源用の加熱ヒ
ーター405に通電し、蒸着源404の加熱を開始し
た。After the internal pressure became constant, the heater 405 for the vapor deposition source was energized to start heating the vapor deposition source 404.
【0327】蒸着源の温度が上昇して金属スズ及びイン
ジウムが気化し始めると、気化した金属原子が堆積室内
の酸素ガスと反応することによって堆積室内の圧力が若
干下がる。この圧力の変動値が3×10-5Torrとな
ったところでシャッター407を開いて基板402への
ITO膜の形成を開始した。When the temperature of the vapor deposition source rises and metal tin and indium begin to vaporize, the vaporized metal atoms react with oxygen gas in the deposition chamber, and the pressure in the deposition chamber slightly decreases. When the fluctuation value of the pressure became 3 × 10 −5 Torr, the shutter 407 was opened and the formation of the ITO film on the substrate 402 was started.
【0328】膜厚モニター413によって堆積速度の値
を見ながらAC電源406の出力を調節して堆積速度が
約0.07nm/secでほぼ一定になるようにしてI
TO膜の形成を行なった。While watching the value of the deposition rate by the film thickness monitor 413, the output of the AC power source 406 is adjusted so that the deposition rate becomes substantially constant at about 0.07 nm / sec.
A TO film was formed.
【0329】膜厚が75nmとなったところでシャッタ
ー407で閉じ、加熱ヒーター403及び405への通
電を切り、ガス導入バルブ410を閉めて透明電極20
7の形成を終了する。基板温度が下がったところでリー
クバルブ412を開け、堆積室401内をリークして透
明電極207を形成した基板402を取り出した。When the film thickness reaches 75 nm, the shutter 407 is closed, the heaters 403 and 405 are deenergized, the gas introduction valve 410 is closed, and the transparent electrode 20 is closed.
The formation of 7 is completed. When the substrate temperature decreased, the leak valve 412 was opened, the inside of the deposition chamber 401 was leaked, and the substrate 402 on which the transparent electrode 207 was formed was taken out.
【0330】次に集電電極208として層厚が2μmの
Alを、抵抗加熱真空蒸着法にてマスクを用いて蒸着・
形成し、a−Si:H光起電力素子(No.実−1)を
得た。Next, as the collecting electrode 208, Al having a layer thickness of 2 μm was vapor-deposited by a resistance heating vacuum vapor deposition method using a mask.
Then, an a-Si: H photovoltaic element (No. Ex-1) was obtained.
【0331】比較例として、前記i型層形成工程におい
てメッシュ113にDCバイアス電圧を印加しないで半
導体層を堆積した点を除いて他の条件で光起電力素子
(No.実−1)と等しくしてa−Si:H光起電力素
子(No.比−1)を作製した。As a comparative example, it is the same as the photovoltaic element (No. real-1) under other conditions except that a semiconductor layer was deposited without applying a DC bias voltage to the mesh 113 in the i-type layer forming step. Then, an a-Si: H photovoltaic element (No. ratio -1) was produced.
【0332】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−1)、及び(No.比−1)に対してソー
ラーシミュレーター(山下電装、YSS−150)を用
いて疑似太陽光(AM−1.5、100mW/cm2 )
照射の下で各々電流−電圧特性を測定し光電変換効率を
求めた。その結果、比較例の光起電力素子(No.比−
1)の値を1とした場合、本発明の堆積膜形成方法を用
いて形成された光起電力素子(No.実−1)の光電変
換効率は1.25と飛躍的に向上していることがわかっ
た。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右す
るi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用い
た光起電力素子においては、膜特性向上に寄与するイオ
ン種が有効に選択され、かつメッシュと基板の間の電界
によって適度な加速度を与えられたことによる堆積膜の
均一性及び特性の向上が図られ、その結果として光起電
力素子の光電変換効率の飛躍的向上が達成されたものと
考えられる。Pseudo sunlight was produced by using a solar simulator (Yamashita Denso Co., Ltd., YSS-150) for the photovoltaic elements (No. Ex-1) and (No. Ratio-1) produced as described above. (AM-1.5, 100 mW / cm 2 )
The current-voltage characteristics were measured under irradiation to determine the photoelectric conversion efficiency. As a result, the photovoltaic element of the comparative example (No.
When the value of 1) is set to 1, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element (No. Ex-1) formed using the deposited film forming method of the present invention is dramatically improved to 1.25. I understood it. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the ionic species that contribute to the improvement of the film characteristics are effectively selected, In addition, the uniformity and characteristics of the deposited film were improved by applying an appropriate acceleration by the electric field between the mesh and the substrate, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device was dramatically improved. It is considered to be a thing.
【0333】又、一枚の基板上に、同じ形状を有する小
面積の光起電力素子を25個形成して、該光起電力素子
の光電変換効率のばらつきを調べた。その結果、本発明
の堆積膜形成法を用いて形成した光起電力素子における
ばらつきの幅は比較例の光起電力素子におけるばらつき
の幅を1とした場合、0.43であることがわかった。
すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右するi
型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用いた光
起電力素子においては、プラズマが均一化することによ
って堆積膜の均一性向上が図られ、その結果として光起
電力素子の均一性の飛躍的向上が達成されたものと考え
られる。Further, 25 small-area photovoltaic elements having the same shape were formed on one substrate, and the variation in photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic elements was examined. As a result, it was found that the variation width in the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention was 0.43 when the variation width in the photovoltaic element of the comparative example was 1. .
That is, i that most affects the characteristics of the photovoltaic element
In the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in forming the mold layer, the uniformity of the deposited film is improved by uniformizing the plasma, and as a result, the uniformity of the photovoltaic element is improved. It is considered that the dramatic improvement has been achieved.
【0334】又、これらの光起電力素子の実使用条件下
での信頼性を調べるために以下のような耐久試験を行な
った。Further, the following durability test was conducted in order to investigate the reliability of these photovoltaic elements under actual use conditions.
【0335】光起電力素子(No.実−1)及び(N
o.比−1)の各々をポリフッ化ビニリデン(VDF)
からなる保護フィルムで真空封止し、実使用条件下(屋
外に設置、両電極に50オームの固定抵抗を接続)に1
年間置いた後、再び光電変換効率の評価を行い、光照
射、温度差、風雨等に起因する劣化率(劣化により損な
われた光電変換効率の値を初期の光電変換効率の値で割
ったもの)を調べた。その結果、光起電力素子(No.
実−1)の劣化率は光起電力素子(No.比−1)の劣
化率を1とした場合0.71と飛躍的に改善されてい
た。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右す
るi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用い
た光起電力素子においては、堆積中の膜の構造緩和に寄
与するエネルギーを有する活性種の存在とともに、堆積
膜に有害なダメージを与える不用な電子、イオンの影響
を有効に低減することが可能となったことにより堆積膜
中のネットワークの乱れの低減が図られ、その結果とし
て光起電力素子の信頼性の飛躍的向上が達成されたもの
と考えられる。Photovoltaic device (No. Ex-1) and (N
o. Each of the ratio-1) is polyvinylidene fluoride (VDF)
It is vacuum-sealed with a protective film consisting of 1 and it is used under actual use conditions (installed outdoors, connecting a fixed resistance of 50 ohms to both electrodes).
After leaving for a year, the photoelectric conversion efficiency is evaluated again, and the deterioration rate due to light irradiation, temperature difference, wind and rain, etc. (The value of the photoelectric conversion efficiency damaged by the deterioration is divided by the initial value of the photoelectric conversion efficiency. ) Was investigated. As a result, the photovoltaic element (No.
The actual deterioration rate of -1) was dramatically improved to 0.71 when the deterioration rate of the photovoltaic element (No. ratio -1) was set to 1. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the activity having energy that contributes to the structural relaxation of the film being deposited is With the presence of species, it is possible to effectively reduce the effects of unnecessary electrons and ions that cause harmful damage to the deposited film, which reduces the disturbance of the network in the deposited film, and as a result, It is considered that the reliability of the electromotive force element has been dramatically improved.
【0336】実施例2 図2(a)に示す構成を有するa−SiGe:H光起電
力素子を以下に説明するように作製した。Example 2 An a-SiGe: H photovoltaic element having the structure shown in FIG. 2A was produced as described below.
【0337】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研摩を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.5μmの厚さに形成
した。その際に、基板温度を350℃に設定して銀の堆
積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1μm、高
低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this embodiment, as the substrate 201, a stainless steel (SUS304) plate having a 10 cm square and a thickness of 0.1 mm whose surface is mirror-polished is used, and the light reflecting layer 202 is formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.5 μm by a known vacuum deposition method. At that time, the substrate temperature was set at 350 ° C. to deposit silver to form an uneven structure with a period of about 1 μm and a height difference of about 0.3 μm on the surface of the silver layer.
【0338】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を実施例1と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 203 in the same manner as in Example 1.
【0339】次にn型層204を実施例1と同様にして
形成し、続いてi型層205としてa−SiGe:H膜
を以下のように形成した。Next, the n-type layer 204 was formed in the same manner as in Example 1, and subsequently, an a-SiGe: H film was formed as the i-type layer 205 as follows.
【0340】まず、堆積室101及び配管内を一旦10
-5Torr以下の高真空に排気した後、基板104を加
熱ヒーター105により380℃に加熱・保持し、導入
バルブ1041及び1042を開いてSiH4 ガス11
0sccm、GeH4 ガス40sccmを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。堆積室101内の圧力が5mTorrとなるよ
うに真空計106を見ながらコンダクタンスバルブ10
7の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波電源の
電力を400Wに設定し、不図示の導波管、導波部11
0及び誘電体窓102を通じて堆積室101内にマイク
ロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起させ
た。プラズマが安定化した後、バイアス電源111によ
るrfエネルギー600Wをバイアス棒112に印加し
た。又、メッシュ用バイアス電源114によるDCバイ
アス+120Vをメッシュ113に印加した。プラズマ
の様子、バイアス電流等の各パラメータが一定になった
ところでシャッター115を開き、n型層上にi型層の
形成を開始した。なお、このマイクロ波エネルギーの値
ではマイクロ波エネルギー律速状態であることが予め確
認されている。First, the deposition chamber 101 and the inside of the pipe are temporarily set to 10
After evacuating to a high vacuum of -5 Torr or less, the substrate 104 is heated and held at 380 ° C. by the heater 105, the introduction valves 1041 and 1042 are opened, and the SiH 4 gas 11
0 sccm, GeH 4 gas 40 sccm auxiliary valve 1
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. Conductance valve 10 while watching vacuum gauge 106 so that the pressure in deposition chamber 101 becomes 5 mTorr.
The opening of 7 was adjusted. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 400 W, and the waveguide and the waveguide 11 (not shown) are set.
0 and the dielectric window 102, microwave power was introduced into the deposition chamber 101 to cause microwave glow discharge. After the plasma was stabilized, rf energy of 600 W from the bias power supply 111 was applied to the bias rod 112. A DC bias of +120 V from the mesh bias power source 114 was applied to the mesh 113. When each parameter such as the state of plasma and the bias current became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the i-type layer on the n-type layer was started. It has been previously confirmed that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state.
【0341】i型層205の層厚が約200nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111及び114の出力を切
り、又、堆積室101内へのガス導入を止め、i型層2
05の形成を終えた。該i型層の堆積速度は約10nm
/secであった。When the layer thickness of the i-type layer 205 reaches approximately 200 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the outputs of the bias power sources 111 and 114 are cut off, and the gas is introduced into the deposition chamber 101. Stop the i-type layer 2
The formation of 05 is finished. The deposition rate of the i-type layer is about 10 nm
/ Sec.
【0342】続いてp型層206、透明電極207、集
電電極208を実施例1と同様にして形成し、光起電力
素子(No.実−2)を得た。Subsequently, a p-type layer 206, a transparent electrode 207, and a collector electrode 208 were formed in the same manner as in Example 1 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-2).
【0343】これに対して比較例を2種類作製した。ひ
とつは、前記i型層形成工程においてrfエネルギーを
300Wとマイクロ波エネルギーよりも小さな値に設定
して半導体層を堆積した点を除いて他の条件は光起電力
素子(No.実−2)と等しくして作製したa−SiG
e:H光起電力素子(No.比−2−1)であり、いま
ひとつは、前記i型層形成工程においてマイクロ波エネ
ルギーを500Wと原料ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギーよりも大きな値に設定して半導
体層を堆積した点を除いて他の条件は光起電力素子(N
o.実−2)と等しくして作製したa−SiGe:H光
起電力素子(No.比−2−2)である。On the other hand, two types of comparative examples were manufactured. One is that, in the i-type layer forming step, the rf energy is set to 300 W, which is smaller than the microwave energy, and the semiconductor layer is deposited. A-SiG manufactured in the same manner as
e: H photovoltaic element (No. ratio 2-1), and the second one is more than microwave energy required to decompose microwave energy of 500 W and 100% of raw material gas in the i-type layer forming step. Except for the fact that the semiconductor layer is deposited with a large value, the other conditions are the photovoltaic device (N
o. This is an a-SiGe: H photovoltaic element (No. ratio -2-2) manufactured in the same manner as in Example-2).
【0344】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−2)、(No.比−2−1)及び(No.
比−2−2)に対して実施例1と同様にして電流−電圧
特性を測定し光電変換効率を求めた。その結果、比較例
の光起電力素子(No.比−2−1)の値を1とした場
合、本発明の堆積膜形成方法を用いて作製された光起電
力素子(No.実−2)の光電変換効率は1.27と飛
躍的に向上していることがわかった。又、光起電力素子
(No.比−2−2)に対して同様の評価を行なうと光
電変換効率は0.93と、光起電力素子(No.比−2
−1)よりも劣っていた。Photovoltaic devices (No. Ex-2), (No. Ratio 2-1) and (No.
The current-voltage characteristics were measured for the ratio -2-2) in the same manner as in Example 1 to obtain the photoelectric conversion efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic device (No. ratio 2-1) of the comparative example is 1, the photovoltaic device (No. real-2) manufactured by using the deposited film forming method of the present invention. It was found that the photoelectric conversion efficiency of 1) was dramatically improved to 1.27. Further, when the same evaluation is performed on the photovoltaic element (No. ratio -2-2), the photoelectric conversion efficiency is 0.93, and the photovoltaic element (No. ratio -2) is
It was inferior to -1).
【0345】以上の結果から、光起電力素子の特性を最
も大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜
形成方法を用いた光起電力素子においては、堆積膜の特
性向上に寄与するイオン種が多量に生成され、かつそれ
が有効に選択されたことやプラズマの均一性や安定性が
向上したことによる堆積膜の均一性及び特性の向上が図
られ、その結果として光起電力素子の光電変換効率の飛
躍的向上が達成されたものと考えられる。From the above results, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in forming the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, it contributes to the improvement of the characteristics of the deposited film. A large amount of ionic species is generated and is effectively selected, and the uniformity and stability of the plasma are improved, so that the uniformity and characteristics of the deposited film are improved, and as a result, the photovoltaic device is improved. It is considered that the dramatic improvement in the photoelectric conversion efficiency of 1 was achieved.
【0346】実施例3 図2(b)に示す構成を有するa−Si:H/a−Si
Ge:Hダブル型光起電力素子を以下に説明するように
作製した。該光起電力素子において、第1のi型層はa
−SiGe:Hによって構成され、第2のi型層はa−
Si:Hによって構成されている。Example 3 a-Si: H / a-Si having the structure shown in FIG. 2 (b)
A Ge: H double type photovoltaic element was produced as described below. In the photovoltaic device, the first i-type layer is a
-SiGe: H, the second i-type layer is a-
It is composed of Si: H.
【0347】本実施例では基板211として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層212
として銀を公知の真空蒸着法で平均0.5μmの厚さに
形成した。その際に、基板温度を400℃に設定して銀
の堆積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1.1
μm、高低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this embodiment, as the substrate 211, a 10 cm square stainless steel (SUS304) plate having a mirror-polished surface is used, and a light reflecting layer 212 is formed thereon.
Was formed by a known vacuum deposition method to have an average thickness of 0.5 μm. At that time, the substrate temperature is set to 400 ° C. to deposit silver, and thereby a period of about 1.1 is formed on the surface of the silver layer.
A concavo-convex structure with a height difference of about 0.3 μm was formed.
【0348】この上に、反射増加層213として酸化亜
鉛層を実施例1と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 213 in the same manner as in Example 1.
【0349】続いて第1のn型層214と、第1のi型
層215としてa−SiGe:H膜と、第1のp型層2
16を実施例2同様にして形成した。Subsequently, the first n-type layer 214, the a-SiGe: H film as the first i-type layer 215, and the first p-type layer 2 are formed.
16 was formed in the same manner as in Example 2.
【0350】更に、第2のn型層217と、第2のi型
層218としてa−Si:H膜と、第2のp型層219
を実施例1と同様にして形成した。Furthermore, the second n-type layer 217, the a-Si: H film as the second i-type layer 218, and the second p-type layer 219.
Was formed in the same manner as in Example 1.
【0351】以上の工程が済んだ後、透明電極220、
集電電極221を実施例1と同様にして形成し、光起電
力素子(No.実−3)を得た。After the above steps are completed, the transparent electrode 220,
The collector electrode 221 was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-3).
【0352】比較例として、前記第1及び第2のi型層
形成工程においてメッシュ113にバイアス電圧を印加
しないで半導体層を堆積した点を除いて他の条件は光起
電力素子(No.実−3)と等しくしてa−Si:H/
a−SiGe:Hダブル型光起電力素子(No.比−
3)を作製した。As a comparative example, except that the semiconductor layer was deposited without applying a bias voltage to the mesh 113 in the steps of forming the first and second i-type layers, the other conditions were the photovoltaic element (No. -3) and a-Si: H /
a-SiGe: H double type photovoltaic element (No. ratio-
3) was produced.
【0353】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−3)、及び(No.比−3)に対して実施
例1と同様にして電流−電圧特性を測定し光電変換効率
を求めた。その結果、比較例の光起電力素子(No.比
−3)の値を1とした場合、本発明の堆積膜形成方法を
用いて作製された光起電力素子(No.実−3)の光電
変換効率は1.24と飛躍的に向上していることがわか
った。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右
するi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用
いた光起電力素子においては、堆積膜の特性向上に寄与
するイオン種が有効に選択されたことやプラズマの均一
性や安定性が向上したことによる堆積膜の均一性及び特
性の向上が図られ、その結果として光起電力素子の光電
変換効率の飛躍的向上が達成されたものと考えられる。With respect to the photovoltaic elements (No. Ex-3) and (No. Ratio-3) produced as described above, the current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1 to perform photoelectric conversion. I asked for efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic element (No. ratio -3) of the comparative example is 1, the photovoltaic element (No. Ex-3) produced by using the deposited film forming method of the present invention is used. It was found that the photoelectric conversion efficiency was dramatically improved to 1.24. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the ionic species that contribute to the improvement of the deposited film characteristics are effectively selected. And that the uniformity and characteristics of the deposited film have been improved by improving the uniformity and stability of the plasma, and as a result, a dramatic improvement in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device has been achieved. Conceivable.
【0354】又、同様の実験を10回繰り返して行な
い、光起電力素子の光電変換効率のばらつきを調べた。
その結果、本発明の堆積膜形成法を用いて成膜した光起
電力素子におけるばらつきの幅は比較例の光起電力素子
におけるばらつきの幅を1とした場合、0.49である
ことがわかった。すなわち、光起電力素子の特性を最も
大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜形
成方法を用いた光起電力素子においては、プラズマが安
定することによる堆積膜の再現性向上が図られ、その結
果として光起電力素子の再現性の飛躍的向上が達成され
たものと考えられる。Further, the same experiment was repeated 10 times to examine the variation in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.
As a result, it was found that the variation width in the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention was 0.49 when the variation width in the photovoltaic element of the comparative example was 1. It was That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in forming the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, it is possible to improve the reproducibility of the deposited film by stabilizing the plasma. As a result, it is considered that the reproducibility of the photovoltaic element is dramatically improved.
【0355】実施例4 図2(a)に示す構成を有するa−Si:H光起電力素
子を以下に説明するように作製した。Example 4 An a-Si: H photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2 (a) was produced as described below.
【0356】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.3μmの厚さに形成
した。In this example, as the substrate 201, a 10 cm square stainless steel (SUS304) plate having a mirror-polished surface was used, and a light reflecting layer 202 was formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.3 μm by a known vacuum deposition method.
【0357】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を、図3に示したDCスパッタ装置を用いて以下の
ようにして形成した。On this, a zinc oxide layer as the reflection increasing layer 203 was formed as follows using the DC sputtering apparatus shown in FIG.
【0358】加熱ヒーター303に予め銀を蒸着した基
板302を取り付けた後、堆積室301内を不図示のポ
ンプによって真空排気した。堆積室301内の真空度が
10 -5Torr以下になったことを真空計312で確認
した後ヒーター303に通電し、基板302の温度を4
00℃に加熱・保持した。A substrate on which silver has been vapor-deposited in advance on the heater 303.
After attaching the plate 302, the inside of the deposition chamber 301 is not shown.
Pump down. The degree of vacuum in the deposition chamber 301
10 -FiveConfirmed that it became below Torr with vacuum gauge 312
After that, the heater 303 is energized to change the temperature of the substrate 302 to 4
It was heated and held at 00 ° C.
【0359】本実施例ではターゲット304は、酸化亜
鉛のパウダーを焼結したものを用いた。スパッタガスと
してアルゴンガスを25sccmの流量となるようにマ
スフローコントローラー316で調整しながらガス導入
バルブ314を介して供給し、流量が安定した後、前記
ターゲット304にスパッタ電源306よりDC電圧
を、スパッタ電流が0.8Aとなるように設定・印加し
た。又、スパッタ中の内部圧力は7mTorrに保っ
た。In this example, the target 304 used was a sintered zinc oxide powder. Argon gas as a sputter gas is supplied through the gas introduction valve 314 while being adjusted by the mass flow controller 316 so that the flow rate is 25 sccm, and after the flow rate is stabilized, a DC voltage is supplied from the sputter power source 306 to the target 304 and a sputter current. Was set and applied so as to be 0.8 A. The internal pressure during sputtering was kept at 7 mTorr.
【0360】以上のようにして酸化亜鉛層の形成を開始
し、該酸化亜鉛層の層厚が1.0μmに達した後、、ス
パッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供給、ヒ
ーター303への通電を停止し、基板冷却後、堆積室3
01内を大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取
り出した。The formation of the zinc oxide layer was started as described above, and after the layer thickness of the zinc oxide layer reached 1.0 μm, power was supplied from the sputtering power source, sputtering gas was supplied to the heater 303. Power to the deposition chamber 3 is stopped and the substrate is cooled.
The inside of 01 was leaked to the atmosphere to take out the substrate on which the zinc oxide layer was formed.
【0361】続いて、この上に各々a−Si:Hからな
る、n型層204、i型層205及びp型層206を、
図1に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用いて形成
した。Subsequently, an n-type layer 204, an i-type layer 205 and a p-type layer 206 each made of a-Si: H are formed thereon.
It was formed using the microwave plasma CVD apparatus shown in FIG.
【0362】図1中のガスボンベ1071乃至1076
には、各々の半導体層を形成するための原料ガスが密封
されている。1071はSiH4 (純度99.999
%)ガスボンベ、1072はGeH4 (純度99.99
9%)ガスボンベ、1073はH2 (純度99.999
9%)ガスボンベ、1074はH2 ガスで10%に希釈
されたPH3 ガス(以下「PH3 /H2 ガス」と略記す
る)ボンベ、1075はH2 ガスで10%に希釈された
BF3 ガス(以下「BF3 /H2 ガス」と略記する)ボ
ンベ、及び1076はArガスボンベである。ガスボン
ベ1071乃至1076を取り付けた際に、ガスボンベ
1071よりSiH4 ガス、ガスボンベ1072よりG
eH4 ガス、ガスボンベ1073よりH2 ガス、ガスボ
ンベ1074よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ107
5よりBF3 /H2 ガス、及びガスボンベ1076より
Arガスを、バルブ1051乃至1056を開けて、バ
ルブ1031乃至1036までのそれぞれのガス配管内
に導入し、圧力調整器1061乃至1066によりそれ
ぞれの配管内のガス圧力を2kg/cm2 に調整した。Gas cylinders 1071 to 1076 in FIG.
The raw material gas for forming each semiconductor layer is sealed in. 1071 is SiH 4 (purity 99.999
%) Gas cylinder, 1072 is GeH 4 (purity 99.99)
9%) gas cylinder, 1073 is H 2 (purity 99.999)
9%) gas cylinder, 1074 abbreviated as PH 3 gas diluted to 10% with H 2 gas (hereinafter "PH 3 / H 2 gas") cylinder, 1075 BF 3 diluted to 10% with H 2 gas Gas (hereinafter abbreviated as “BF 3 / H 2 gas”) cylinders and 1076 are Ar gas cylinders. When the gas cylinders 1071 to 1076 are attached, SiH 4 gas from the gas cylinder 1071 and G from the gas cylinder 1072
eH 4 gas, H 2 gas from gas cylinder 1073, PH 3 / H 2 gas from gas cylinder 1074, gas cylinder 107
BF 3 / H 2 gas from No. 5 and Ar gas from the gas cylinder 1076 are introduced into the gas pipes of the valves 1031 to 1036 by opening the valves 1051 to 1056, and the respective pipes are adjusted by the pressure regulators 1061 to 1066. The gas pressure inside was adjusted to 2 kg / cm 2 .
【0363】バルブ1031乃至1036及び堆積室1
01のリークバルブ109が閉じられていることを確認
し、又、バルブ1041乃至1046が開かれているこ
とを確認して、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ
107を全開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室
101及びガス配管内を排気する。真空計106の読み
が、好ましくは1×10-4Torr以下、より好ましく
は1×10-5Torr以下になった時点でバルブ104
1乃至1046を閉じる。Valves 1031 to 1036 and deposition chamber 1
It is confirmed that the leak valve 109 of 01 is closed, and that the valves 1041 to 1046 are opened, the conductance (butterfly type) valve 107 is fully opened, and a vacuum pump (not shown) is used. The deposition chamber 101 and the gas pipe are exhausted. When the reading of the vacuum gauge 106 is preferably 1 × 10 −4 Torr or less, more preferably 1 × 10 −5 Torr or less, the valve 104 is reached.
1 to 1046 are closed.
【0364】次に、バルブ1031乃至1036を徐々
に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー10
21乃至1026内に導入する。Next, the valves 1031 to 1036 are gradually opened to let each gas flow through the mass flow controller 10.
21 to 1026.
【0365】以上のようにして半導体層の形成の準備が
整った後、加熱ヒーター105通電し、基板104を3
80℃で加熱・保持した。After the preparation for forming the semiconductor layer is completed as described above, the heater 105 is energized to set the substrate 104 to 3
Heated and held at 80 ° C.
【0366】次に、導入バルブ1041,1043,1
044をダストが飛散しないように徐々に開いて、Si
H4 ガス、H2 ガス及びPH3 /H2 ガスを補助バルブ
108、ガス導入管103を通じて堆積室101内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が10sccm、
H2 ガス流量が100sccm及びPH3 /H2 ガス流
量が1.0sccmとなるようにマスフローコントロー
ラー1021,1023,1024で調整した。Next, the introduction valves 1041, 1043, 1
Open 044 gradually to prevent dust from scattering
H 4 gas, H 2 gas, and PH 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 101 through the auxiliary valve 108 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm,
The mass flow controllers 1021, 1023, and 1024 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 100 sccm and the PH 3 / H 2 gas flow rate was 1.0 sccm.
【0367】堆積室101へのガスの導入を徐々におこ
なうとともに、シャッター115が閉じられた状態でこ
れをおこなうことは基板表面へのダストの付着を防ぐた
めに好ましい。It is preferable to gradually introduce the gas into the deposition chamber 101 and to perform the operation with the shutter 115 closed, in order to prevent dust from adhering to the substrate surface.
【0368】メッシュ113は、予め移動することによ
り基板近傍から取り除いてある。The mesh 113 has been removed from the vicinity of the substrate by moving in advance.
【0369】ガス流量が安定したところで、堆積室10
1内の圧力が5mTorrとなるように真空計106を
見ながらコンダクタンスバルブ107の開口を調整し
た。次に、不図示のマイクロ波電源の電力を350Wに
設定し、不図示の導波管、導波部110及び誘電体窓1
02を介して堆積室101内にマイクロ波電力を導入し
マイクロ波グロー放電を生起させた。プラズマが安定化
した後、DC及びrfバイアス電圧を供給可能なバイア
ス電源111による500Wのrfバイアス及び+80
VのDCバイアス電圧をバイアス棒112に印加した。
プラズマの様子、バイアス電流等の各パラメータが一定
になったところでシャッター115を開き、基板104
上にn型層の形成を開始した。When the gas flow rate becomes stable, the deposition chamber 10
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in 1 became 5 mTorr. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 350 W, and the waveguide, the waveguide section 110, and the dielectric window 1 (not shown) are set.
Microwave power was introduced into the deposition chamber 101 via 02 to cause microwave glow discharge. After the plasma is stabilized, 500 W rf bias and +80 by the bias power supply 111 capable of supplying DC and rf bias voltages.
A DC bias voltage of V was applied to bias rod 112.
The shutter 115 is opened when each parameter such as the state of plasma and the bias current becomes constant, and the substrate 104 is opened.
The formation of the n-type layer on top was started.
【0370】n型層204の層厚が約20nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、rf及びDC電源111の出力を切り、又、
導入バルブ1041,1043,1044を閉じて堆積
室101内へのガス導入を止め、n型層204の形成を
終えた。When the thickness of the n-type layer 204 reaches about 20 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the output of rf and the DC power supply 111 is cut off, and
The introduction valves 1041, 1043, and 1044 were closed to stop the gas introduction into the deposition chamber 101, and the formation of the n-type layer 204 was completed.
【0371】次に、本発明の方法を用いてi型層205
の形成を以下のようにして行なった。Next, the i-type layer 205 is formed by using the method of the present invention.
Was formed as follows.
【0372】まず、メッシュ113を移動させ、基板1
04を覆うように設置し、かつメッシュ113用温度コ
ントローラー116を動作させることによって、メッシ
ュ113の温度を200℃に加熱・保持する。なお、本
実施例において用いられたメッシュ113は、材質がA
lであり、一辺0.5mmの概ね正方形の開口部を有
し、開口率が50%である。First, the mesh 113 is moved to move the substrate 1
The temperature of the mesh 113 is heated and maintained at 200 ° C. by installing it so as to cover 04 and operating the temperature controller 116 for the mesh 113. The material of the mesh 113 used in this example is A.
1 and has a substantially square opening having a side of 0.5 mm and an opening ratio of 50%.
【0373】続いて堆積室101及び配管内を一旦10
-4Torr以下の高真空に排気した後、基板104を加
熱ヒーター105により370℃に加熱・保持し、導入
バルブ1041を開いてSiH4 ガス150sccmを
補助バルブ108及びガス導入管103を介して堆積室
101内に導入した。堆積室101内の圧力が7mTo
rrとなるように真空計106を見ながらコンダクタン
スバルブ107の開口を調整した。次に、不図示のマイ
クロ波電源の電力を400Wに設定し、不図示の導波
管、導波部110及び誘電体窓102を通じて堆積室1
01内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放
電を生起させ、その後、バイアス電源111によるrf
バイアス650Wをバイアス棒112に供給した。Next, the deposition chamber 101 and the inside of the pipe are temporarily set to 10
After evacuating to a high vacuum of -4 Torr or less, the substrate 104 is heated and held at 370 ° C. by the heater 105, the introduction valve 1041 is opened, and 150 sccm of SiH 4 gas is deposited through the auxiliary valve 108 and the gas introduction pipe 103. It was introduced into the chamber 101. The pressure in the deposition chamber 101 is 7 mTo
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that it would be rr. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 400 W, and the deposition chamber 1 is passed through the waveguide (not shown), the waveguide section 110 and the dielectric window 102.
Microwave power is introduced into 01 to generate microwave glow discharge, and then rf is generated by the bias power supply 111.
A bias of 650 W was supplied to the bias rod 112.
【0374】プラズマの様子、バイアス電流等の各パラ
メータが一定になったところでシャッター115を開
き、n型層上にi型層の形成を開始した。なお、このマ
イクロ波エネルギーの値ではマイクロ波エネルギー律速
状態であることが前述の方法で予め確認されている。When the parameters of the plasma state, bias current, etc. became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the i-type layer on the n-type layer was started. It has been previously confirmed by the above-described method that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state.
【0375】i型層205の層厚が約250nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111の出力を切り、又、堆
積室101内へのガス導入を止め、i型層205の形成
を終えた。該i型層の堆積速度は約9nm/secであ
った。When the thickness of the i-type layer 205 reaches about 250 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the output of the bias power supply 111 is cut off, and the introduction of gas into the deposition chamber 101 is stopped. The formation of the i-type layer 205 is completed. The deposition rate of the i-type layer was about 9 nm / sec.
【0376】次に、p型層206の形成を以下のように
して行なった。まず、メッシュ113を移動させ、基板
104の近傍から取り除いた。続いて、基板104を加
熱ヒーター105により350℃に加熱・保持し、Si
H4 ガス、H2 ガス、BF3/H2 ガスを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。この時、SiH4 ガス流量が10sccm、H
2 ガス流量が100sccm、BF3 /H2 ガス流量が
1sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室101内の圧力が5mTorrと
なるように真空計106を見ながらコンダクタンスバル
ブ107の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波
電源の電力を400Wに設定し、不図示の導波管、導波
部110及び誘電体窓102を通じて堆積室101内に
マイクロ波エネルギーを導入し、マイクロ波グロー放電
を生起させ、その後、バイアス電源111による+10
0VのDCバイアス電圧をバイアス棒112に印加し
た。プラズマの様子、バイアス電流等の各パラメータが
一定になったところでシャッター115を開き、i型層
上にp型層の形成を開始した。Next, the p-type layer 206 was formed as follows. First, the mesh 113 was moved and removed from the vicinity of the substrate 104. Subsequently, the substrate 104 is heated and held at 350 ° C. by the heater 105, and Si is heated.
Auxiliary valve 1 for H 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, H
The mass flow controllers were adjusted so that the 2 gas flow rate was 100 sccm and the BF 3 / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in the deposition chamber 101 was 5 mTorr. Next, the power of a microwave power source (not shown) is set to 400 W, microwave energy is introduced into the deposition chamber 101 through a waveguide, a waveguide section 110, and a dielectric window 102 (not shown) to perform microwave glow discharge. And then +10 by the bias power supply 111.
A DC bias voltage of 0V was applied to the bias rod 112. When the parameters of the plasma, the bias current, etc. became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the p-type layer on the i-type layer was started.
【0377】p型層206の層厚が約10nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、バイアス電源111の出力を切り、又、堆積
室101内へのガス導入を止め、p型層206の形成を
終えた。When the layer thickness of the p-type layer 206 reaches about 10 nm, the shutter 115 is closed to stop the introduction of microwave power, turn off the output of the bias power source 111, and stop the introduction of gas into the deposition chamber 101. The formation of the p-type layer 206 is completed.
【0378】次いで、堆積室101、及びガス導入管等
の内部のアルゴンパージを3回繰り返し行なってからガ
ス導入用バルブを閉じ、基板温度が適当な値に下がった
ところでリークバルブ109を開けて堆積室101内を
大気リークし、表面上にn型層、i型層及びp型層が形
成された基板104を堆積室101内から取り出した。Next, after the argon purge inside the deposition chamber 101 and the gas introduction pipe and the like is repeated three times, the gas introduction valve is closed, and when the substrate temperature drops to an appropriate value, the leak valve 109 is opened to deposit. The inside of the chamber 101 was leaked to the atmosphere, and the substrate 104 having the n-type layer, the i-type layer and the p-type layer formed on the surface thereof was taken out from the deposition chamber 101.
【0379】次の工程として、上記のようにして形成し
たa−Si:H光起電力素子のp型層206の上に、透
明電極207としてITO(In2 O3 +SnO)を、
以下のようにして形成した。In the next step, ITO (In 2 O 3 + SnO) was formed as a transparent electrode 207 on the p-type layer 206 of the a-Si: H photovoltaic element formed as described above.
It was formed as follows.
【0380】反応性真空蒸着装置として図4に示す装置
を用いた。The apparatus shown in FIG. 4 was used as a reactive vacuum vapor deposition apparatus.
【0381】p型層まで形成した基板402を加熱ヒー
ター403に取り付け、蒸着源404として金属スズと
金属インジウム(ともに純度99.999%)の50
%:50%混合物を補給した後、不図示の真空ポンプを
稼働しコンダクタンスバルブを全開にして堆積室401
内の真空排気を行なう。The substrate 402 on which the p-type layer is formed is attached to the heater 403, and as the vapor deposition source 404, metal tin and metal indium (both having a purity of 99.999%) are used.
%: 50% After replenishing the mixture, a vacuum pump (not shown) is operated to fully open the conductance valve and the deposition chamber 401.
Evacuate the inside.
【0382】堆積室内の真空度が10-6Torr以下に
なった後に加熱ヒーター403に通電して基板402の
温度を150℃に保持した。After the degree of vacuum in the deposition chamber became 10 −6 Torr or less, the heater 403 was energized to maintain the temperature of the substrate 402 at 150 ° C.
【0383】続いて、酸素ガス(O2 )を8sccmの
流量になるようにマスフローコントローラー411にて
調節し、ガス導入バルブ410を介して堆積室401内
に導入した。流量が一定になった後に真空計408を見
ながらコンダクタンスバルブ409を調節して堆積室4
01内の真空度を3×10-4Torrに設定した。Subsequently, oxygen gas (O 2 ) was adjusted by the mass flow controller 411 so that the flow rate was 8 sccm, and was introduced into the deposition chamber 401 via the gas introduction valve 410. After the flow rate becomes constant, the conductance valve 409 is adjusted while watching the vacuum gauge 408 to adjust the deposition chamber 4
The degree of vacuum inside 01 was set to 3 × 10 −4 Torr.
【0384】内圧が一定になった後に蒸着源用の加熱ヒ
ーター405に通電し、蒸着源404の加熱を開始し
た。After the internal pressure became constant, the heater 405 for the vapor deposition source was energized to start heating the vapor deposition source 404.
【0385】蒸着源の温度が上昇してスズ及びインジウ
ムが気化し始めると、気化した金属原子が堆積室内の酸
素ガス反応することによって堆積室内の圧力が若干下が
る。この圧力の変動値が3×10-6Torrとなったと
ころでシャッター407を開いて基板402へのITO
膜の形成を開始した。When the temperature of the vapor deposition source rises and tin and indium start to vaporize, the vaporized metal atoms react with oxygen gas in the deposition chamber, so that the pressure in the deposition chamber slightly decreases. When the fluctuation value of this pressure reaches 3 × 10 −6 Torr, the shutter 407 is opened and the ITO on the substrate 402 is opened.
The film formation started.
【0386】膜厚モニター413によって堆積速度の値
を見ながらAC電源406の出力を調節して堆積速度が
約0.07nm/secでほぼ一定になるようにしてI
TOの膜の形成を行なった。While watching the value of the deposition rate by the film thickness monitor 413, the output of the AC power source 406 is adjusted so that the deposition rate becomes substantially constant at about 0.07 nm / sec.
A TO film was formed.
【0387】ITO膜の膜厚が75nmとなったところ
でシャッター407を閉じ、加熱ヒーター403及び4
05への通電を切り、ガス導入バルブ410を閉めて透
明電極207の形成を終了する。基板温度が下がったと
ころでリークバルブ412を開け、堆積室401内をリ
ークして透明電極207を形成した基板402を取り出
した。When the thickness of the ITO film reaches 75 nm, the shutter 407 is closed and the heaters 403 and 4 are used.
The energization of 05 is stopped, the gas introduction valve 410 is closed, and the formation of the transparent electrode 207 is completed. When the substrate temperature decreased, the leak valve 412 was opened, the inside of the deposition chamber 401 was leaked, and the substrate 402 on which the transparent electrode 207 was formed was taken out.
【0388】次に集電電極208として層厚が2μmの
Alを、抵抗加熱真空蒸着法にてマスクを用いて蒸着・
形成し、a−Si:H光起電力素子(No.実−4)を
得た。Next, as the collecting electrode 208, Al having a layer thickness of 2 μm is vapor-deposited by a resistance heating vacuum vapor deposition method using a mask.
Then, an a-Si: H photovoltaic element (No. Ex-4) was obtained.
【0389】比較例として、前記i型層形成工程におい
てメッシュ113の設定温度を変えて半導体層を堆積し
た点を除いて他の条件は光起電力素子(No.実−4)
と等しくしてa−Si:H光起電力素子(No.比−4
−1)〜(No.比−4−10)を製作した。As a comparative example, a photovoltaic element (No. Ex-4) was used under the other conditions except that the preset temperature of the mesh 113 was changed to deposit the semiconductor layer in the i-type layer forming step.
And a-Si: H photovoltaic element (No. ratio -4
-1) to (No. ratio -4-10) were manufactured.
【0390】以上のようにして製作された光起電力素子
(No.実−4)、及び(No.比−4−1)〜(N
o.比−4−10)に対してソーラーシミュレーター
(山下電装、YSS−150)を用いて疑似太陽光(A
M−1.5、100mW/cm2)照射の下で各々電流
−電圧特性を測定し、i型層形成時におけるメッシュの
設定温度と光電変換効率の関係を調べた。その結果を規
格化して図5に示す。この結果から明らかなように、本
発明の堆積膜形成方法を用いて成膜された光起電力素子
の光電変換効率は、本発明の方法を用いないで成膜した
光起電力素子の光電変換効率よりも飛躍的に向上してい
ることがわかった。すなわち、光起電力素子の特性を最
も大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜
形成方法を用いた光起電力素子においては、膜特性向上
に寄与する活性種が有効に選択され、かつ豊富に堆積膜
表面に供給されたことによる堆積膜の特性の向上が図ら
れ、その結果として光起電力素子の光電変換効率の飛躍
的向上が達成されたものと考えられる。Photovoltaic devices (No. Ex-4) and (No. Ratio-4-1) to (N) produced as described above.
o. For the ratio -4-10), using a solar simulator (Yamashita Denso, YSS-150), the simulated sunlight (A
The current-voltage characteristics were measured under irradiation with M-1.5 and 100 mW / cm 2 ) to examine the relationship between the preset temperature of the mesh and the photoelectric conversion efficiency during the formation of the i-type layer. The results are standardized and shown in FIG. As is clear from this result, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention is as high as that of the photovoltaic element formed by not using the method of the present invention. It turns out that it has improved dramatically from the efficiency. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, active species that contribute to the improvement of the film characteristics are effectively selected, It is also considered that the characteristics of the deposited film were improved due to the abundant supply to the surface of the deposited film, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device was dramatically improved.
【0391】又、これらの光起電力素子の実使用条件下
での信頼性を調べるために以下のような耐久試験を行な
った。Further, the following durability test was conducted in order to investigate the reliability of these photovoltaic elements under actual use conditions.
【0392】光起電力素子(No.実−4)及び(N
o.比−4−1)〜(No.比−4−10)の各々をポ
リフッ化ビニリデン(VDF)からなる保護フィルムで
真空封止し、実使用条件下(屋外に設置、両電極に50
オームの固定抵抗を接続)に1年間置いた後、再び光電
変換効率の評価を行い、光照射、温度差、風雨等に起因
する劣化率(劣化により損なわれた光電変換効率の値を
初期の光電変換効率の値で割ったもの)を求め、i型層
形成時のメッシュの設定温度と劣化率の関係を調べた。
その結果を規格化して図6に示す。この結果から明らか
なように、本発明の堆積膜形成方法を用いて成膜された
光起電力素子の信頼性は、本発明の堆積膜形成方法を用
いないで成膜した光起電力素子の信頼性よりも飛躍的に
向上していることがわかった。すなわち、光起電力素子
の信頼性を大きく左右するi型層の形成において本発明
の堆積膜形成方法を用いた光起電力素子においては、堆
積膜の耐劣化性向上に寄与する活性種が有効に選択さ
れ、かつ豊富に堆積膜表面に供給されたことにより堆積
膜の劣化性が向上し、その結果として光起電力素子の信
頼性の飛躍的向上が達成されたものと考えられる。Photovoltaic device (No. Ex-4) and (N
o. Each of the ratios 4-1) to (No. ratio -4-10) is vacuum-sealed with a protective film made of polyvinylidene fluoride (VDF), and under actual use conditions (installed outdoors, 50 on both electrodes).
After placing it for 1 year in a fixed resistance of ohms, the photoelectric conversion efficiency is evaluated again, and the deterioration rate due to light irradiation, temperature difference, wind and rain, etc. The value obtained by dividing by the value of photoelectric conversion efficiency) was obtained, and the relationship between the set temperature of the mesh and the deterioration rate during the formation of the i-type layer was investigated.
The results are standardized and shown in FIG. As is clear from this result, the reliability of the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention is as high as that of the photovoltaic element formed by not using the deposited film forming method of the present invention. It turned out that it has improved dramatically from the reliability. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that largely affects the reliability of the photovoltaic element, active species that contribute to the improvement of the deterioration resistance of the deposited film are effective. It is considered that the deterioration of the deposited film is improved by the above selection and the abundant supply to the surface of the deposited film, and as a result, the reliability of the photovoltaic element is dramatically improved.
【0393】実施例5 図2(a)に示す構成を有するa−SiGe:H光起電
力素子を以下に説明するように作製した。Example 5 An a-SiGe: H photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2A was produced as described below.
【0394】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.5μmの厚さに形成
した。その際に、基板温度を350℃に設定して銀の堆
積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1μm、高
低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this embodiment, a stainless steel (SUS304) plate having a 10 cm square and a thickness of 0.1 mm whose surface is mirror-polished is used as the substrate 201, and the light reflecting layer 202 is formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.5 μm by a known vacuum deposition method. At that time, the substrate temperature was set at 350 ° C. to deposit silver to form an uneven structure with a period of about 1 μm and a height difference of about 0.3 μm on the surface of the silver layer.
【0395】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を実施例1と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 203 in the same manner as in Example 1.
【0396】次にn型層204を実施例1と同様にして
形成し、続いてi型層205としてa−SiGe:H膜
を以下のように形成した。Next, the n-type layer 204 was formed in the same manner as in Example 1, and subsequently, an a-SiGe: H film was formed as the i-type layer 205 as follows.
【0397】まず、堆積室101及び配管内を一旦10
-5Torr以下の高真空に排気した後、基板104を加
熱ヒーター105により380℃に加熱・保持し、導入
バルブ1041及び1042を開いてSiH4 ガス12
0sccm、GeH4 ガス30sccmを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。堆積室101内の圧力が5mTorrとなるよ
うに真空計106を見ながらコンダクタンスバルブ10
7の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波電源の
電力を350Wに設定し、不図示の導波管、導波部11
0及び誘電体窓102を通じて堆積室101内にマイク
ロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起させ、
プラズマが安定化した後、バイアス電源111によるr
fエネルギー550Wをバイアス棒112に印加した。
又、メッシュ113用温度コントローラー114を動作
させることによって、メッシュ113の温度を200℃
に加熱・保存する。プラズマの様子、バイアス電流等の
パラメータが一定になったところでシャッター115を
開き、n型層上にi型層の形成を開始した。なお、この
マイクロ波エネルギーの値ではマイクロ波エネルギー律
速状態であることが予め確認されている。なお、本実施
例において用いられたメッシュ113は、材質がSUS
であり、一辺0.75mmの概ね正方形の開口部を有
し、開口率が70%である。First, the deposition chamber 101 and the inside of the pipe are temporarily set to 10
After evacuating to a high vacuum of -5 Torr or less, the substrate 104 is heated and held at 380 ° C. by the heater 105, the introduction valves 1041 and 1042 are opened, and the SiH 4 gas 12
0 sccm, GeH 4 gas 30 sccm auxiliary valve 1
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. Conductance valve 10 while watching vacuum gauge 106 so that the pressure in deposition chamber 101 becomes 5 mTorr.
The opening of 7 was adjusted. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 350 W, and the waveguide and the waveguide section 11 (not shown) are set.
0 and the dielectric window 102 to introduce microwave power into the deposition chamber 101 to cause microwave glow discharge,
After the plasma is stabilized, the bias power supply 111 causes r
F energy of 550 W was applied to the bias rod 112.
In addition, by operating the temperature controller 114 for the mesh 113, the temperature of the mesh 113 is increased to 200 ° C.
Heat and store. When parameters such as plasma state and bias current became constant, the shutter 115 was opened, and formation of the i-type layer on the n-type layer was started. It has been previously confirmed that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state. The mesh 113 used in this embodiment is made of SUS.
And has a substantially square opening with a side of 0.75 mm and an opening ratio of 70%.
【0398】i型層205の層厚が約230nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111及び114の出力を切
り、又、堆積室101内へのガス導入を止め、i型層2
05の形成を終えた。該i型層の堆積速度は約9nm/
secであった。When the layer thickness of the i-type layer 205 reaches approximately 230 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the outputs of the bias power sources 111 and 114 are cut off, and the gas is introduced into the deposition chamber 101. Stop the i-type layer 2
The formation of 05 is finished. The deposition rate of the i-type layer is about 9 nm /
It was sec.
【0399】続いてp型層206、透明電極207、集
電電極208を実施例4と同様にして形成し、光起電力
素子(No.実−5)を得た。Subsequently, the p-type layer 206, the transparent electrode 207, and the collector electrode 208 were formed in the same manner as in Example 4 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-5).
【0400】これに対して比較例を2種類作製した。ひ
とつは、前記i型層形成工程においてバイアス棒から供
給するrfエネルギーを300Wとマイクロ波エネルギ
ーよりも小さな値に設定して半導体層を堆積した点を除
いて他の条件は光起電力素子(No.実−5)と等しく
して製作したa−SiGe:H光起電力素子(No.比
−5−1)であり、いまひとつは、前記i型層形成工程
においてマイクロ波エネルギーを500Wと原料ガスを
100%分解するに必要なマイクロ波エネルギーよりも
大きな値に設定して半導体層を堆積した点を除いて他の
条件は光起電力素子(No.実−5)と等しくして作製
したa−SiGe:H光起電力素子(No.比−5−
2)である。On the other hand, two types of comparative examples were manufactured. One is that in the i-type layer forming step, the rf energy supplied from the bias rod is set to 300 W, which is a value smaller than the microwave energy, and the semiconductor layer is deposited. The actual a-5) is an a-SiGe: H photovoltaic element (No. ratio -5-1) manufactured by the same method as the actual -5), and another one is 500 W of microwave energy and source gas in the i-type layer forming step. Was prepared under the same conditions as the photovoltaic element (No. Ex-5), except that the semiconductor layer was deposited at a value larger than the microwave energy required for 100% decomposition of a. -SiGe: H photovoltaic element (No. ratio-5-
2).
【0401】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−5)、(No.比−5−1)及び(No.
比−5−2)に対して実施例4と同様にして電流−電圧
特性を測定し光電変換効率を求めた。その結果、比較例
の光起電力素子(No.比−5−1)の値を1とした場
合、本発明の堆積膜形成方法を用いて成膜された光起電
力素子(No.実−5)の光電変換効率は1.31と飛
躍的に向上していることがわかった。又、光起電力素子
(No.比−5−2)に対して同様の評価を行なうと光
電変換効率は0.93と、光起電力素子(No.比−5
−1)よりも劣っていた。Photovoltaic devices (No. Ex-5), (No. Ratio-5-1) and (No.
The current-voltage characteristics were measured for the ratio -5-2) in the same manner as in Example 4 to obtain the photoelectric conversion efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic element (No. ratio -5-1) of the comparative example is set to 1, the photovoltaic element (No. real-number) formed by using the deposited film forming method of the present invention. It was found that the photoelectric conversion efficiency of 5) was dramatically improved to 1.31. Further, when the same evaluation is performed on the photovoltaic element (No. ratio -5-2), the photoelectric conversion efficiency is 0.93, and the photovoltaic element (No. ratio -5).
It was inferior to -1).
【0402】以上の結果から、光起電力素子の特性を最
も大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜
形成方法を用いた光起電力素子においては、堆積膜の電
気特性・耐劣化性の向上に寄与するイオン種が有効に選
択されかつ堆積膜表面に豊富に供給されたこと、及びプ
ラズマの均一性や安定性が向上したことによる堆積膜の
均一性及び特性の向上が図られ、その結果として光起電
力素子の光電変換効率の飛躍的向上が達成されたものと
考えられる。From the above results, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the electrical characteristics and deterioration resistance of the deposited film are obtained. The ion species that contribute to the improvement of the plasma property are effectively selected and are abundantly supplied to the surface of the deposited film, and the uniformity and stability of the deposited film are improved by improving the plasma uniformity and stability. As a result, it is considered that the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element has been dramatically improved.
【0403】実施例6 図2(b)に示す構成を有するa−Si:H/a−Si
Ge:Hダブル型光起電力素子を以下に説明するように
作製した。該光起電力素子において、第1のi型層はa
−SiGe:Hによって構成され、第2のi型層はa−
Si:Hによって構成されている。Example 6 a-Si: H / a-Si having the structure shown in FIG. 2 (b)
A Ge: H double type photovoltaic element was produced as described below. In the photovoltaic device, the first i-type layer is a
-SiGe: H, the second i-type layer is a-
It is composed of Si: H.
【0404】本実施例では基板211として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層212
として銀を公知の真空蒸着法で平均0.5μmの厚さに
形成した。その際に、基板温度を400℃に設定して銀
の堆積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1.1
μm、高低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this example, as the substrate 211, a 10 cm square stainless steel (SUS304) plate having a mirror-polished surface is used, and a light reflection layer 212 is formed thereon.
Was formed by a known vacuum deposition method to have an average thickness of 0.5 μm. At that time, the substrate temperature is set to 400 ° C. to deposit silver, and thereby a period of about 1.1 is formed on the surface of the silver layer.
A concavo-convex structure with a height difference of about 0.3 μm was formed.
【0405】この上に、反射増加層213として酸化亜
鉛層を実施例1と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 213 in the same manner as in Example 1.
【0406】続いて第1のn型層214と、第1のi型
層215としてa−SiGe:H膜と、第1のp型層2
16を実施例2と同様にして形成した。Subsequently, the first n-type layer 214, the a-SiGe: H film as the first i-type layer 215, and the first p-type layer 2 are formed.
16 was formed in the same manner as in Example 2.
【0407】更に、第2のn型層217と、第2のi型
層218としてa−Si:H膜と、第2のp型層219
を実施例1と同様にして形成した。Further, a second n-type layer 217, an a-Si: H film as the second i-type layer 218, and a second p-type layer 219.
Was formed in the same manner as in Example 1.
【0408】以上の工程が済んだ後、透明電極220、
集電電極221を実施例4と同様にして形成し、光起電
力素子(No.実−6)を得た。After completing the above steps, the transparent electrode 220,
The collector electrode 221 was formed in the same manner as in Example 4 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-6).
【0409】比較例として、前記第1及び第2のi型層
形成工程においてメッシュ113を基板104の近傍に
設置せずに半導体層を堆積した点を除いて他の条件は光
起電力素子(No.実−6)と等しくしてa−Si:H
/a−SiGe:Hダブル型光起電力素子(No.比−
6)を作製した。As a comparative example, except for the point that the semiconductor layer was deposited without placing the mesh 113 in the vicinity of the substrate 104 in the first and second i-type layer forming steps, the photovoltaic element ( No. Ex.-6) and a-Si: H
/ A-SiGe: H double type photovoltaic element (No. ratio-
6) was produced.
【0410】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−6)、及び(No.比−6)に対して実施
例1と同様にして電流−電圧特性を測定し光電変換効率
を求めた。その結果、比較例の光起電力素子(No.比
−6)の値を1とした場合、本発明の堆積膜形成方法を
用いて成膜された光起電力素子(No.実−6)の光電
変換効率は1.35と飛躍的に向上していることがわか
った。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右
するi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用
いた光起電力素子においては、堆積膜の特性向上に寄与
するイオン種が有効に選択されたことやプラズマの均一
性や安定性が向上したことによる堆積膜の均一性及び特
性の向上が図られ、その結果として光起電力素子の光電
変換効率の飛躍的向上が達成されたものと考えられる。Current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1 with respect to the photovoltaic elements (No. Ex-6) and (No. Ratio-6) produced as described above, and photoelectric conversion was performed. I asked for efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic element (No. ratio-6) of the comparative example is 1, the photovoltaic element (No. Ex-6) formed by using the deposited film forming method of the present invention. It was found that the photoelectric conversion efficiency of was dramatically improved to 1.35. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the ionic species that contribute to the improvement of the deposited film characteristics are effectively selected. And that the uniformity and characteristics of the deposited film have been improved by improving the uniformity and stability of the plasma, and as a result, a dramatic improvement in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device has been achieved. Conceivable.
【0411】又、同様の実験を10回繰り返して行な
い、光起電力素子の光電変換効率のばらつきを調べた。
その結果、本発明の堆積膜形成法を用いて成膜した光起
電力素子におけるばらつきの幅は比較例の光起電力素子
におけるばらつきの幅を1とした場合、0.46である
ことがわかった。すなわち、光起電力素子の特性を最も
大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積形成
方法を用いた光起電力素子においては、プラズマが安定
することによる堆積膜の再現性向上が図られ、その結果
として光起電力素子の再現性の飛躍的向上が達成された
ものと考えられる。Further, the same experiment was repeated 10 times to examine the variation in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.
As a result, it was found that the variation width in the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention is 0.46 when the variation width in the photovoltaic element of the comparative example is 1. It was That is, in the photovoltaic device using the deposition forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic device, the reproducibility of the deposited film is improved by stabilizing the plasma. As a result, it is considered that the reproducibility of the photovoltaic element has been dramatically improved.
【0412】実施例7 図2(a)に示す構成を有するa−Si:H光起電力素
子を以下に説明するように製作した。Example 7 An a-Si: H photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2A was manufactured as described below.
【0413】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.3μmの厚さに形成
した。In this example, as the substrate 201, a stainless steel (SUS304) plate having a 10 cm square and a thickness of 0.1 mm whose surface was mirror-polished was used, and a light reflecting layer 202 was formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.3 μm by a known vacuum deposition method.
【0414】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を、図3に示したDCスパッタ装置を用いて以下の
ようにして形成した。On this, a zinc oxide layer as the reflection increasing layer 203 was formed as follows using the DC sputtering apparatus shown in FIG.
【0415】加熱ヒーター303に予め銀を蒸着した基
板302を取り付けた後、堆積室301内を不図示のポ
ンプによって真空排気した。堆積室301内の真空度が
10 -5Torr以下になったことを真空計312で確認
した後ヒーター303に通電し、基板302の温度を4
00℃に加熱・保持した。A substrate on which silver has been vapor-deposited in advance on the heater 303.
After attaching the plate 302, the inside of the deposition chamber 301 is not shown.
Pump down. The degree of vacuum in the deposition chamber 301
10 -FiveConfirmed that it became below Torr with vacuum gauge 312
After that, the heater 303 is energized to change the temperature of the substrate 302 to 4
It was heated and held at 00 ° C.
【0416】本実施例ではターゲット304は、酸化亜
鉛のパウダーを焼結したものを用いた。スパッタガスと
してアルゴンガスを25sccmの流量となるようにマ
スフローコントローラー316で調整しながらガス導入
バルブ314を介して供給し、流量が安定した後、前記
ターゲット304にスパッタ電源306よりDC電圧
を、スパッタ電流が0.8Aとなるように設定・印加し
た。又、スパッタ中の内部圧力は7mTorrに保っ
た。In this example, the target 304 used was a sintered zinc oxide powder. Argon gas as a sputter gas is supplied through the gas introduction valve 314 while being adjusted by the mass flow controller 316 so that the flow rate is 25 sccm, and after the flow rate is stabilized, a DC voltage is supplied from the sputter power source 306 to the target 304 and a sputter current. Was set and applied so as to be 0.8 A. The internal pressure during sputtering was kept at 7 mTorr.
【0417】以上のようにして酸化亜鉛層の形成を開始
し、該酸化亜鉛層の層厚が1.0μmに達した後、スパ
ッタ電源からの電力の供給、スパッタガスの供給、ヒー
ター303への通電を停止し、基板冷却後、堆積室30
1内を大気リークして酸化亜鉛層を形成した基板を取り
出した。The formation of the zinc oxide layer was started as described above, and after the layer thickness of the zinc oxide layer reached 1.0 μm, power was supplied from the sputtering power source, sputtering gas was supplied, and the heater 303 was supplied. After de-energizing and cooling the substrate, the deposition chamber 30
The inside of 1 was leaked to the atmosphere, and the substrate on which the zinc oxide layer was formed was taken out.
【0418】続いて、この上に各々a−Si:Hからな
る、n型層204、i型層205及びp型層206を、
図1に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用いて形成
した。Subsequently, an n-type layer 204, an i-type layer 205 and a p-type layer 206 each made of a-Si: H are formed thereon.
It was formed using the microwave plasma CVD apparatus shown in FIG.
【0419】図1中のガスボンベ1071乃至1076
には、各々の半導体層を形成するための原料ガスが密封
されている。1071はSiH4 (純度99.999
%)ガスボンベ、1072はGeH4 (純度99.99
9%)ガスボンベ、1073はH2 (純度99.999
9%)ガスボンベ、1074はH2 ガスで10%に希釈
されたPH3 ガス(以下「PH3 /H2 ガス」と略記す
る)ボンベ、1075はH2 ガスで10%に希釈された
BF3 ガス(以下「BF3 /H2 ガス」と略記する)ボ
ンベ、及び1076はArガスボンベである。ガスボン
ベ1071乃至1076を取り付けた際に、ガスボンベ
1071よりSiH4 ガス、ガスボンベ1072よりG
eH4 ガス、ガスボンベ1073よりH2 ガス、ガスボ
ンベ1074よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ107
5よりBF3 /H2 ガス、及びガスボンベ1076より
Arガスを、バルブ1051乃至1056を開けて、バ
ルブ1031乃至1036までのそれぞれのガス配管内
に導入し、圧力調整器1061乃至1066によりそれ
ぞれの配管内のガス圧力を2kg/cm2 に調整した。Gas cylinders 1071 to 1076 in FIG.
The raw material gas for forming each semiconductor layer is sealed in. 1071 is SiH 4 (purity 99.999
%) Gas cylinder, 1072 is GeH 4 (purity 99.99)
9%) gas cylinder, 1073 is H 2 (purity 99.999)
9%) gas cylinder, 1074 abbreviated as PH 3 gas diluted to 10% with H 2 gas (hereinafter "PH 3 / H 2 gas") cylinder, 1075 BF 3 diluted to 10% with H 2 gas Gas (hereinafter abbreviated as “BF 3 / H 2 gas”) cylinders and 1076 are Ar gas cylinders. When the gas cylinders 1071 to 1076 are attached, SiH 4 gas from the gas cylinder 1071 and G from the gas cylinder 1072
eH 4 gas, H 2 gas from gas cylinder 1073, PH 3 / H 2 gas from gas cylinder 1074, gas cylinder 107
BF 3 / H 2 gas from No. 5 and Ar gas from the gas cylinder 1076 are introduced into the gas pipes of the valves 1031 to 1036 by opening the valves 1051 to 1056, and the respective pipes are adjusted by the pressure regulators 1061 to 1066. The gas pressure inside was adjusted to 2 kg / cm 2 .
【0420】バルブ1031乃至1036及び堆積室1
01のリークバルブ109が閉じられていることを確認
し、又、バルブ1041乃至1046が開かれているこ
とを確認して、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ
107を全開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室
101及びガス配管内を排気する。真空計106の読み
が、好ましくは1×10-4Torr以下、より好ましく
は1×10-5Torr以下になった時点でバルブ104
1乃至1046を閉じる。Valves 1031 to 1036 and deposition chamber 1
It is confirmed that the leak valve 109 of 01 is closed, and that the valves 1041 to 1046 are opened, the conductance (butterfly type) valve 107 is fully opened, and a vacuum pump (not shown) is used. The deposition chamber 101 and the gas pipe are exhausted. When the reading of the vacuum gauge 106 is preferably 1 × 10 −4 Torr or less, more preferably 1 × 10 −5 Torr or less, the valve 104 is reached.
1 to 1046 are closed.
【0421】次に、バルブ1031乃至1036を徐々
に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー10
21乃至1026内に導入する。Next, the valves 1031 to 1036 are gradually opened to let each gas flow through the mass flow controller 10.
21 to 1026.
【0422】以上のようにして半導体層の形成の準備が
整った後、加熱ヒーター105に通電し、基板104を
380℃に加熱・保持した。After the semiconductor layer was prepared for preparation as described above, the heater 105 was energized to heat and hold the substrate 104 at 380 ° C.
【0423】次に、導入バルブ1041、1043、1
044をダストが飛散しないように徐々に開いて、Si
H4 ガス、H2 ガス及びPH3 /H2 ガスを補助バルブ
108、ガス導入管103を通じて堆積室101内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が10sccm、
H2 ガス流量が100sccm及びPH3 /H2 ガス流
量が1.0sccmとなるようにマスフローコントロー
ラー1021、1023、1024で調整した。Next, the introduction valves 1041, 1043, 1
Open 044 gradually to prevent dust from scattering
H 4 gas, H 2 gas, and PH 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 101 through the auxiliary valve 108 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm,
The mass flow controllers 1021, 1023, and 1024 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 100 sccm and the PH 3 / H 2 gas flow rate was 1.0 sccm.
【0424】堆積室101へのガスの導入を徐々におこ
なうとともに、シャッター115が閉じられた状態でこ
れを行なうことは基板表面へのダストの付着を防ぐため
に好ましい。It is preferable to gradually introduce the gas into the deposition chamber 101 and to perform this with the shutter 115 closed to prevent dust from adhering to the substrate surface.
【0425】ガス流量が安定したところで、堆積室10
1内の圧力が5mTorrとなるように真空計106を
見ながらコンダクタンスバルブ107の開口を調整し
た。次に、不図示のマイクロ波電源の電力を400Wに
設定し、不図示の導波管、導波部110及び誘電体窓1
02を介して堆積室101内にマイクロ波電力を導入し
マイクロ波グロー放電を生起させた。プラズマが安定化
した後、DC及びrfバイアス電圧を供給可能なバイア
ス電源111による600Wのrfバイアス及び+10
0VのDCバイアス電圧をバイアス棒112に印加し
た。プラズマの様子、バイアス電流等の各パラメータが
一定になったところでシャッター115を開き、基板1
04上にn型層の形成を開始した。なお、メッシュ11
3を移動することによって基板104の近傍から取り除
いてある。When the gas flow rate is stable, the deposition chamber 10
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in 1 became 5 mTorr. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 400 W, and the waveguide, the waveguide section 110, and the dielectric window 1 (not shown) are set.
Microwave power was introduced into the deposition chamber 101 via 02 to cause microwave glow discharge. After the plasma is stabilized, 600 W rf bias and +10 by a bias power supply 111 capable of supplying DC and rf bias voltages.
A DC bias voltage of 0V was applied to the bias rod 112. When each parameter such as the state of plasma and the bias current becomes constant, the shutter 115 is opened and the substrate 1
The formation of an n-type layer on 04 was started. The mesh 11
It has been removed from near substrate 104 by moving 3.
【0426】n型層204の層厚が約20nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、rf及びDC電源111の出力を切り、又、
導入バルブ1041、1043、1044を閉じて堆積
室101内へのガス導入を止め、n型層204の形成を
終えた。When the layer thickness of the n-type layer 204 becomes about 20 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the output of rf and the DC power supply 111 is cut off, and
The introduction valves 1041, 1043, and 1044 were closed to stop the gas introduction into the deposition chamber 101, and the formation of the n-type layer 204 was completed.
【0427】次に、i型層205の形成を以下のように
して行なった。まず、メッシュ113を移動させ、基板
104を覆うように設置した。続いて堆積室101及び
配管内を一旦10-5Torr以下の高真空に排気した
後、基板104を加熱ヒーター105により370℃に
加熱・保持し、導入バルブ1041を開いてSiH4 ガ
ス150sccmを補助バルブ108及びガス導入管1
03を介して堆積室101内に導入した。堆積室101
内の圧力が5mTorrとなるように真空計106を見
ながらコンダクタンスバルブ107の開口を調整した。
次に、不図示のマイクロ波電源の電力を450Wに設定
し、不図示の導波管、導波部110及び誘電体窓102
を通じて堆積室101内にマイクロ波電力を導入し、マ
イクロ波グロー放電を生起させ、その後、バイアス電源
111によるrfバイアス750Wをバイアス棒112
に供給した。又、メッシュ用rfバイアス電源114に
よるrfバイアス電圧を印加し、rfエネルギー100
Wをメッシュ113から供給した。プラズマの様子、バ
イアス電流等の各パラメータが一定になったところでシ
ャッター115を開き、n型層上にi型層の形成を開始
した。なお、このマイクロ波エネルギーの値ではマイク
ロ波エネルギー律速状態であることが前述の方法で予め
確認されている。Next, the i-type layer 205 was formed as follows. First, the mesh 113 was moved and installed so as to cover the substrate 104. Subsequently, the deposition chamber 101 and the piping were once evacuated to a high vacuum of 10 −5 Torr or less, and then the substrate 104 was heated and held at 370 ° C. by the heater 105, and the introduction valve 1041 was opened to supplement 150 sccm of SiH 4 gas. Valve 108 and gas introduction pipe 1
It was introduced into the deposition chamber 101 through 03. Deposition chamber 101
The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the internal pressure became 5 mTorr.
Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 450 W, and the waveguide, the waveguide section 110, and the dielectric window 102 (not shown) are set.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 101 through a microwave glow discharge to generate a microwave glow discharge, and then an rf bias 750 W from a bias power source 111 is applied to the bias rod 112.
Supplied to. Also, the rf bias voltage from the mesh rf bias power source 114 is applied to the rf energy 100
W was supplied from the mesh 113. When each parameter such as the state of plasma and the bias current became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the i-type layer on the n-type layer was started. It has been previously confirmed by the above-described method that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state.
【0428】i型層205の層厚が約270nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111及び114の出力を切
り、又、堆積室101内へのガス導入を止め、i型層2
05の形成を終えた。該i型層の堆積速度は約10nm
/secであった。When the thickness of the i-type layer 205 reaches about 270 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the outputs of the bias power sources 111 and 114 are cut off, and the gas is introduced into the deposition chamber 101. Stop the i-type layer 2
The formation of 05 is finished. The deposition rate of the i-type layer is about 10 nm
/ Sec.
【0429】次に、p型層206の形成を以下のように
して行なった。まず、メッシュ113を移動させ、基板
104の近傍から取り除いた。続いて、基板104を加
熱ヒーター105により350℃に加熱・保持し、Si
H4 ガス、H2 ガス、BF3/H2 ガスを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。この時、SiH4 ガス流量が10sccm、H
2 ガス流量が100sccm、BF3 /H2 ガス流量が
1sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室101内の圧力が5mTorrと
なるように真空計106を見ながらコンダクタンスバル
ブ107の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波
電源の電力を400Wに設定し、不図示の導波管、導波
部110及び誘電体窓102を通じて堆積室101内に
マイクロ波エネルギーを導入し、マイクロ波グロー放電
を生起させ、その後、バイアス電源111による+10
0VのDCバイアス電圧をバイアス棒112に印加し
た。プラズマの様子、バイアス電流等の各パラメータが
一定になったところでシャッター115を開き、i型層
上にp型層の形成を開始した。Next, the p-type layer 206 was formed as follows. First, the mesh 113 was moved and removed from the vicinity of the substrate 104. Subsequently, the substrate 104 is heated and held at 350 ° C. by the heater 105, and Si is heated.
Auxiliary valve 1 for H 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, H
The mass flow controllers were adjusted so that the 2 gas flow rate was 100 sccm and the BF 3 / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The opening of the conductance valve 107 was adjusted while observing the vacuum gauge 106 so that the pressure in the deposition chamber 101 was 5 mTorr. Next, the power of a microwave power source (not shown) is set to 400 W, microwave energy is introduced into the deposition chamber 101 through a waveguide, a waveguide section 110, and a dielectric window 102 (not shown) to perform microwave glow discharge. And then +10 by the bias power supply 111.
A DC bias voltage of 0V was applied to the bias rod 112. When the parameters of the plasma, the bias current, etc. became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the p-type layer on the i-type layer was started.
【0430】p型層206の層厚が約10nmとなった
ところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の導
入を止め、バイアス電源111の出力を切り、又、堆積
室101内へのガス導入を止め、p型層206の形成を
終えた。When the layer thickness of the p-type layer 206 becomes about 10 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the output of the bias power supply 111 is cut off, and the introduction of gas into the deposition chamber 101 is stopped. The formation of the p-type layer 206 is completed.
【0431】次いで、堆積室101、及びガス導入管等
の内部のアルゴンパージを3回繰り返し行なってからガ
ス導入用バルブを閉じ、基板温度が適当な値に下がった
ところでリークバルブ106を開けて堆積室101内を
大気リークし、表面上にn型層、i型層及びp型層が形
成された基板104を堆積室101内から取り出した。Next, after the argon purging of the inside of the deposition chamber 101 and the gas introduction pipe and the like is repeated three times, the gas introduction valve is closed, and when the substrate temperature drops to an appropriate value, the leak valve 106 is opened and deposition is performed. The inside of the chamber 101 was leaked to the atmosphere, and the substrate 104 having the n-type layer, the i-type layer and the p-type layer formed on the surface thereof was taken out from the deposition chamber 101.
【0432】次の工程として、上記のようにして形成し
たa−Si:H光起電力素子のp型層206上に、透明
電極207としてITO(In2 O3 +SnO2 )を、
以下のようにして形成した。In the next step, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode 207 on the p-type layer 206 of the a-Si: H photovoltaic element formed as described above.
It was formed as follows.
【0433】反応性真空蒸着装置として図4に示す装置
を用いた。The apparatus shown in FIG. 4 was used as a reactive vacuum vapor deposition apparatus.
【0434】p型層まで形成した基板402を加熱ヒー
ター403に取り付け、蒸着源404として金属スズと
金属インジウム(ともに純度99.999%)の50
%:50%混合物を補給した後、不図示の真空ポンプを
稼動しコンダクタンスバルブを全開にして堆積室401
内の真空排気を行なう。The substrate 402 on which the p-type layer has been formed is attached to the heater 403, and as the vapor deposition source 404, metal tin and metal indium (both having a purity of 99.999%) are used.
%: 50% After replenishing the mixture, a vacuum pump (not shown) is operated to fully open the conductance valve and the deposition chamber 401.
Evacuate the inside.
【0435】堆積室内の真空度が10-6Torr以下に
なった後に加熱ヒーター403に通電して基板402の
温度を150℃に保持した。After the degree of vacuum in the deposition chamber became 10 −6 Torr or less, the heater 403 was energized to maintain the temperature of the substrate 402 at 150 ° C.
【0436】続いて、酸素ガス(O2 )を8sccmの
流量になるようにマスフローコントローラー411にて
調節し、ガス導入バルブ410を介して堆積室401内
に導入した。流量が一定となった後に真空計408を見
ながらコンダクタンスバルブ409を調節して堆積室4
01内の真空度を3×10-4Torrに設定した。Subsequently, oxygen gas (O 2 ) was adjusted by the mass flow controller 411 so that the flow rate was 8 sccm, and introduced into the deposition chamber 401 through the gas introduction valve 410. After the flow rate becomes constant, the conductance valve 409 is adjusted while watching the vacuum gauge 408 to adjust the deposition chamber 4
The degree of vacuum inside 01 was set to 3 × 10 −4 Torr.
【0437】内圧が一定となった後に蒸着源用の加熱ヒ
ーター405に通電し、蒸着源404の加熱を開始し
た。After the internal pressure became constant, the heater 405 for the vapor deposition source was energized to start heating the vapor deposition source 404.
【0438】蒸着源の温度が上昇して金属スズ及びイン
ジウムが気化し始めると、気化した金属原子が堆積室内
の酸素ガスと反応することによって堆積室内の圧力が若
干下がる。この圧力の変動値が3×10-5Torrとな
ったところでシャッター407を開いて基板402への
ITO膜の形成を開始した。When the temperature of the vapor deposition source rises and metal tin and indium begin to vaporize, the vaporized metal atoms react with oxygen gas in the deposition chamber, so that the pressure in the deposition chamber slightly decreases. When the fluctuation value of the pressure became 3 × 10 −5 Torr, the shutter 407 was opened and the formation of the ITO film on the substrate 402 was started.
【0439】膜厚モニター413によって堆積速度の値
を見ながらAC電源406の出力を調節して堆積速度が
約0.07nm/secでほぼ一定になるようにしてI
TO膜の形成を行なった。While watching the value of the deposition rate by the film thickness monitor 413, the output of the AC power source 406 is adjusted so that the deposition rate becomes substantially constant at about 0.07 nm / sec.
A TO film was formed.
【0440】膜厚が75nmとなったところでシャッタ
ー407を閉じ、加熱ヒーター403及び405への通
電を切り、ガス導入バルブ410を閉めて透明電極20
7の形成を終了する。基板温度が下がったところでリー
クバルブ412を開け、堆積室401内をリークして透
明電極207を形成した基板402を取り出した。When the film thickness reaches 75 nm, the shutter 407 is closed, the heaters 403 and 405 are deenergized, the gas introduction valve 410 is closed, and the transparent electrode 20 is closed.
The formation of 7 is completed. When the substrate temperature decreased, the leak valve 412 was opened, the inside of the deposition chamber 401 was leaked, and the substrate 402 on which the transparent electrode 207 was formed was taken out.
【0441】次に集電電極208として層厚が2μmの
Alを、抵抗加熱真空蒸着法にてマスクを用いて蒸着・
形成し、a−Si:H光起電力素子(No.実−7)を
得た。Next, as the collector electrode 208, Al having a layer thickness of 2 μm was vapor-deposited by a resistance heating vacuum vapor deposition method using a mask.
Then, an a-Si: H photovoltaic element (No. Ex-7) was obtained.
【0442】比較例として、前記i型層形成工程におい
てメッシュ113にrfバイアス電圧を印加しないで半
導体層を堆積した点を除いて他の条件は光起電力素子
(No.実−7)と等しくしてa−Si:H光起電力素
子(No.比−7)を作製した。As a comparative example, the other conditions are the same as those of the photovoltaic element (No. real-7) except that the semiconductor layer is deposited without applying the rf bias voltage to the mesh 113 in the i-type layer forming step. Then, an a-Si: H photovoltaic element (No. ratio -7) was produced.
【0443】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−7)、及び(No.比−7)に対してソー
ラーシミュレーター(山下電装、YSS−150)を用
いて疑似太陽光(AM−1.5、100mW/cm2 )
照射の下で各々電流−電圧特性を測定し光電変換効率を
求めた。その結果、比較例の光起電力素子(No.比−
7)の値を1とした場合、本発明の堆積膜形成方法を用
いて成膜された光起電力素子(No.実−7)の光電変
換効率は1.22と飛躍的に向上していることがわかっ
た。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右す
るi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用い
た光起電力素子においては、膜特性向上に寄与するイオ
ン種が有効に選択され、かつメッシュと基板の間の電界
によって適度な加速を受けたことによる堆積膜の均一性
及び特性の向上が図られ、その結果として光起電力素子
の光電変換効率の飛躍的向上が達成されたものと考えら
れる。The solar cells (Yamashita Denso Co., Ltd., YSS-150) for the photovoltaic elements (No. Ex-7) and (No. Ratio-7) produced as described above were used for pseudo sunlight. (AM-1.5, 100 mW / cm 2 )
The current-voltage characteristics were measured under irradiation to determine the photoelectric conversion efficiency. As a result, the photovoltaic element of the comparative example (No.
When the value of 7) is set to 1, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element (No. Ex-7) formed by using the deposited film forming method of the present invention is dramatically improved to 1.22. I found out that That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the ionic species that contribute to the improvement of the film characteristics are effectively selected, Moreover, the uniformity and characteristics of the deposited film have been improved by being appropriately accelerated by the electric field between the mesh and the substrate, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device has been dramatically improved. it is conceivable that.
【0444】又、同様の実験を10回繰り返して行な
い、光起電力素子の光電変換効率のばらつきを調べた。
その結果、本発明の堆積膜形成法を用いて成膜した光起
電力素子におけるばらつきの幅は比較例の光起電力素子
におけるばらつきの幅を1とした場合、0.47である
ことがわかった。すなわち、光起電力素子の特性を最も
大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜形
成方法を用いた光起電力素子においては、プラズマが安
定することによる堆積膜の再現性向上が図られ、その結
果として光起電力素子の再現性の飛躍的向上が達成され
たものと考えられる。Further, the same experiment was repeated 10 times to examine the variation in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.
As a result, it was found that the variation width in the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention is 0.47 when the variation width in the photovoltaic element of the comparative example is 1. It was That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in forming the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, it is possible to improve the reproducibility of the deposited film by stabilizing the plasma. As a result, it is considered that the reproducibility of the photovoltaic element is dramatically improved.
【0445】又、これらの光起電力素子の実使用条件下
での信頼性を調べるために以下のような耐久試験を行な
った。Further, in order to investigate the reliability of these photovoltaic elements under actual use conditions, the following durability test was conducted.
【0446】光起電力素子(No.実−7)及び(N
o.比−7)の各々をポリフッ化ビニリデン(VDF)
からなる保護フィルムで真空封止し、実使用条件下(屋
外に設置、両電極に50オームの固定抵抗を接続)に1
年間置いた後、再び光電変換効率の評価を行ない、光照
射、温度差、風雨等に起因する劣化率(劣化により損な
われた光電変換効率の値を初期の光電変換効率の値で割
ったもの)を調べた。その結果、光起電力素子(No.
実−7)の劣化率は光起電力素子(No.比−7)の劣
化率を1とした場合0.66と飛躍的に改善されてい
た。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右す
るi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用い
た光起電力素子においては、堆積中の膜の構造緩和に寄
与するエネルギーを有する活性種の存在とともに、堆積
膜に有害なダメージを与える不用な電子、イオンの影響
を有効に低減することが可能となったことにより堆積膜
中のネットワークの乱れの低減が図られ、その結果とし
て光起電力素子の信頼性の飛躍的向上が達成されたもの
と考えられる。Photovoltaic device (No. Ex-7) and (N
o. Each of the ratio -7) is polyvinylidene fluoride (VDF)
It is vacuum-sealed with a protective film consisting of 1 and it is used under actual use conditions (installed outdoors, connecting a fixed resistance of 50 ohms to both electrodes).
After leaving for a year, the photoelectric conversion efficiency is evaluated again, and the deterioration rate due to light irradiation, temperature difference, wind and rain, etc. (The value of the photoelectric conversion efficiency damaged by the deterioration is divided by the initial value of the photoelectric conversion efficiency. ) Was investigated. As a result, the photovoltaic element (No.
The actual deterioration rate of -7) was dramatically improved to 0.66 when the deterioration rate of the photovoltaic element (No. ratio -7) was set to 1. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the activity having energy that contributes to the structural relaxation of the film being deposited is With the presence of species, it is possible to effectively reduce the effects of unnecessary electrons and ions that cause harmful damage to the deposited film, which reduces the disturbance of the network in the deposited film, and as a result, It is considered that the reliability of the electromotive force element has been dramatically improved.
【0447】実施例8 図2(a)に示す構成を有するa−SiGe:H光起電
力素子を以下に説明するように作製した。Example 8 An a-SiGe: H photovoltaic device having the structure shown in FIG. 2A was produced as described below.
【0448】本実施例では基板201として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層202
として銀を公知の真空蒸着法で0.5μmの厚さに形成
した。その際に、基板温度を350℃に設定して銀の堆
積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1μm、高
低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this example, as the substrate 201, a stainless steel (SUS304) plate having a 10 cm square and a thickness of 0.1 mm, the surface of which was mirror-polished, was used, and the light reflection layer 202 was formed thereon.
Was formed into a thickness of 0.5 μm by a known vacuum deposition method. At that time, the substrate temperature was set at 350 ° C. to deposit silver to form an uneven structure with a period of about 1 μm and a height difference of about 0.3 μm on the surface of the silver layer.
【0449】この上に、反射増加層203として酸化亜
鉛層を実施例7と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 203 in the same manner as in Example 7.
【0450】次にn型層204を実施例7と同様にして
形成し、続いてi型層205としてa−SiGe:H膜
を以下のように形成した。Next, the n-type layer 204 was formed in the same manner as in Example 7, and subsequently, an a-SiGe: H film was formed as the i-type layer 205 as follows.
【0451】まず、堆積室101及び配管内を一旦10
-5Torr以下の高真空に排気した後、基板104を加
熱ヒーター105により380℃に加熱・保持し、導入
バルブ1041及び1042を開いてSiH4 ガス12
0sccm、GeH4 ガス30sccmを補助バルブ1
08及びガス導入管103を介して堆積室101内に導
入した。堆積室101内の圧力が5mTorrとなるよ
うに真空計106を見ながらコンダクタンスバルブ10
7の開口を調整した。次に、不図示のマイクロ波電源の
電力を400Wに設定し、不図示の導波管、導波部11
0及び誘電体窓102を通じて堆積室101内にマイク
ロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起させ、
プラズマが安定化した後、バイアス電源111によるr
fエネルギー600Wをバイアス棒112に印加した。
又、メッシュ用バイアス電源114によるrfバイアス
電圧をメッシュ113に印加し、rfエネルギー80W
をメッシュから供給した。プラズマの様子、バイアス電
流等の各パラメータが一定になったところでシャッター
115を開き、n型層上にi型層の形成を開始した。な
お、このマイクロ波エネルギーの値ではマイクロ波エネ
ルギー律速状態であることが予め確認されている。First, the deposition chamber 101 and the inside of the pipe are once
After evacuating to a high vacuum of -5 Torr or less, the substrate 104 is heated and held at 380 ° C. by the heater 105, the introduction valves 1041 and 1042 are opened, and the SiH 4 gas 12
0 sccm, GeH 4 gas 30 sccm auxiliary valve 1
It was introduced into the deposition chamber 101 through 08 and the gas introduction pipe 103. Conductance valve 10 while watching vacuum gauge 106 so that the pressure in deposition chamber 101 becomes 5 mTorr.
The opening of 7 was adjusted. Next, the power of the microwave power source (not shown) is set to 400 W, and the waveguide and the waveguide 11 (not shown) are set.
0 and the dielectric window 102 to introduce microwave power into the deposition chamber 101 to cause microwave glow discharge,
After the plasma is stabilized, the bias power supply 111 causes r
F energy of 600 W was applied to the bias rod 112.
Further, the rf bias voltage from the mesh bias power source 114 is applied to the mesh 113, and the rf energy is 80 W.
Was supplied from the mesh. When each parameter such as the state of plasma and the bias current became constant, the shutter 115 was opened, and the formation of the i-type layer on the n-type layer was started. It has been previously confirmed that the microwave energy value is in a microwave energy rate-determining state.
【0452】i型層205の層厚が約230nmとなっ
たところでシャッター115を閉じ、マイクロ波電力の
導入を止め、バイアス電源111及び114の出力を切
り、又、堆積室101内へのガス導入を止め、i型層2
05の形成を終えた。該i型層の堆積速度は約10nm
/secであった。When the layer thickness of the i-type layer 205 reaches approximately 230 nm, the shutter 115 is closed, the introduction of microwave power is stopped, the outputs of the bias power sources 111 and 114 are cut off, and the gas is introduced into the deposition chamber 101. Stop the i-type layer 2
The formation of 05 is finished. The deposition rate of the i-type layer is about 10 nm
/ Sec.
【0453】続いてp型層206、透明電極207、集
電電極208を実施例7と同様にして形成し、光起電力
素子(No.実−8)を得た。Subsequently, a p-type layer 206, a transparent electrode 207, and a current collecting electrode 208 were formed in the same manner as in Example 7 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-8).
【0454】これに対して比較例を2種類作製した。ひ
とつは、前記i型層形成工程においてバイアス棒から供
給するrfエネルギーを300Wとマイクロ波エネルギ
ーよりも小さな値に設定して半導体層を堆積した点を除
いて他の条件は光起電力素子(No.実−8)と等しく
して作製したa−SiGe:H光起電力素子(No.比
−8−1)であり、いまひとつは、前記i型層形成工程
においてマイクロ波エネルギーを500Wと原料ガスを
100%分解するに必要なマイクロ波エネルギーよりも
大きな値に設定して半導体層を堆積した点を除いて他の
条件は光起電力素子(No.実−8)と等しくして作製
したa−SiGe:H光起電力素子(No.比−8−
2)である。On the other hand, two types of comparative examples were manufactured. One is that in the i-type layer forming step, the rf energy supplied from the bias rod is set to 300 W, which is a value smaller than the microwave energy, and the semiconductor layer is deposited. Example 8) An a-SiGe: H photovoltaic element (No. ratio -8-1) manufactured in the same manner as Example 8), and another one is 500 W of microwave energy and source gas in the i-type layer forming step. Was prepared under the same conditions as the photovoltaic element (No. real-8) except that the semiconductor layer was deposited at a value higher than the microwave energy required for 100% decomposition. -SiGe: H photovoltaic element (No. ratio -8-
2).
【0455】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−8)、(No.比−8−1)及び(No.
比−8−2)に対して実施例7と同様にして電流−電圧
特性を測定し光電変換効率を求めた。その結果、比較例
の光起電力素子(No.比−8−1)の値を1とした場
合、本発明の堆積膜形成方法を用いて成膜された光起電
力素子(No.実−8)の光電変換効率は1.23と飛
躍的に向上していることがわかった。又、光起電力素子
(No.比−8−2)に対して同様の評価を行なうと光
電変換効率は0.89と、光起電力素子(No.比−8
−1)よりも劣っていた。Photovoltaic devices (No. Ex-8), (No. Ratio-8-1) and (No.
The current-voltage characteristics were measured for the ratio -8-2) in the same manner as in Example 7 to obtain the photoelectric conversion efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic element (No. ratio −8-1) of the comparative example is 1, the photovoltaic element (No. actual −) formed by using the deposited film forming method of the present invention. It was found that the photoelectric conversion efficiency of 8) was dramatically improved to 1.23. Further, when the same evaluation is performed on the photovoltaic element (No. ratio -8-2), the photoelectric conversion efficiency is 0.89, and the photovoltaic element (No. ratio -8).
It was inferior to -1).
【0456】以上の結果から、光起電力素子の特性を最
も大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜
形成方法を用いた光起電力素子においては、堆積膜の特
性向上に寄与するイオン種が有効に選択されたことやプ
ラズマの均一性や安定性が向上したことによる堆積膜の
均一性及び特性の向上が図られ、その結果として光起電
力素子の光電変換効率の飛躍的向上が達成されたものと
考えられる。From the above results, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, it contributes to the improvement of the characteristics of the deposited film. The uniformity and characteristics of the deposited film are improved by the effective selection of ion species and the improvement of plasma uniformity and stability. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device is dramatically improved. Is considered to have been achieved.
【0457】実施例9 図2(b)に示す構成を有するa−Si:H/a−Si
Ge:Hダブル型光起電力素子を以下に説明するように
作製した。該光起電力素子において、第1のi型層はa
−SiGe:Hによって構成され、第2のi型層はa−
Si:Hによって構成されている。Example 9 a-Si: H / a-Si having the structure shown in FIG. 2 (b)
A Ge: H double type photovoltaic element was produced as described below. In the photovoltaic device, the first i-type layer is a
-SiGe: H, the second i-type layer is a-
It is composed of Si: H.
【0458】本実施例では基板211として、表面に鏡
面研磨を施した10cm角、厚さ0.1mmのステンレ
ス(SUS304)板を用い、その上に光反射層212
として銀を公知の真空蒸着法で平均0.5μmの厚さに
形成した。その際に、基板温度を400℃に設定して銀
の堆積を行なうことにより該銀層の表面に周期約1.1
μm、高低差約0.3μmの凹凸構造を形成した。In this example, as the substrate 211, a 10 cm square stainless steel (SUS304) plate having a mirror-polished surface was used, and a light reflection layer 212 was formed thereon.
Was formed by a known vacuum deposition method to have an average thickness of 0.5 μm. At that time, the substrate temperature is set to 400 ° C. to deposit silver, and thereby a period of about 1.1 is formed on the surface of the silver layer.
A concavo-convex structure with a height difference of about 0.3 μm was formed.
【0459】この上に、反射増加層213として酸化亜
鉛層を実施例7と同様にして形成した。On this, a zinc oxide layer was formed as the reflection increasing layer 213 in the same manner as in Example 7.
【0460】続いて第1のn型層214と、第1のi型
層215としてa−SiGe:H膜と、第1のp型層2
16を実施例8と同様にして形成した。Subsequently, the first n-type layer 214, the a-SiGe: H film as the first i-type layer 215, and the first p-type layer 2 are formed.
16 was formed in the same manner as in Example 8.
【0461】更に、第2のn型層217と、第2のi型
層218としてa−Si:H膜と、第2のp型層219
を実施例7と同様にして形成した。Furthermore, the second n-type layer 217, the a-Si: H film as the second i-type layer 218, and the second p-type layer 219.
Was formed in the same manner as in Example 7.
【0462】以上の工程が済んだ後、透明電極220、
集電電極221を実施例7と同様にして形成し、光起電
力素子(No.実−9)を得た。After the above steps are completed, the transparent electrode 220,
The collector electrode 221 was formed in the same manner as in Example 7 to obtain a photovoltaic element (No. Ex-9).
【0463】比較例として、前記第1及び第2のi型層
形成工程においてメッシュ113にrfバイアス電圧を
印加しないで半導体層を堆積した点を除いて他の条件は
光起電力素子(No.実−9)と等しくしてa−Si:
H/a−SiGe:Hダブル型光起電力素子(No.比
−9)を作製した。As a comparative example, except that the semiconductor layer was deposited without applying an rf bias voltage to the mesh 113 in the steps of forming the first and second i-type layers, the photovoltaic element (No. Equal to the actual −9) and a-Si:
An H / a-SiGe: H double photovoltaic element (No. ratio -9) was produced.
【0464】以上のようにして作製された光起電力素子
(No.実−9)、及び(No.比−9)に対して実施
例7と同様にして電流−電圧特性を測定し光電変換効率
を求めた。その結果、比較例の光起電力素子(No.比
−9)の値を1とした場合、本発明の堆積膜形成方法を
用いて成膜された光起電力素子(No.実−9)の光電
変換効率は1.20と飛躍的に向上していることがわか
った。すなわち、光起電力素子の特性を最も大きく左右
するi型層の形成において本発明の堆積膜形成方法を用
いた光起電力素子においては、堆積膜の特性向上に寄与
するイオン種が有効に選択されたことやプラズマの均一
性や安定性が向上したことによる堆積膜の均一性及び特
性の向上が図られ、その結果として光起電力素子の光電
変換効率の飛躍的向上が達成されたものと考えられる。Current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 7 with respect to the photovoltaic elements (No. Ex-9) and (No. Ratio-9) produced as described above, and photoelectric conversion was performed. I asked for efficiency. As a result, when the value of the photovoltaic element (No. ratio-9) of the comparative example is 1, the photovoltaic element (No. Ex-9) formed by using the deposited film forming method of the present invention. It was found that the photoelectric conversion efficiency of 1. was dramatically improved to 1.20. That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in the formation of the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, the ionic species that contribute to the improvement of the deposited film characteristics are effectively selected. And that the uniformity and characteristics of the deposited film have been improved by improving the uniformity and stability of the plasma, and as a result, a dramatic improvement in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device has been achieved. Conceivable.
【0465】又、同様の実験を10回繰り返して行な
い、光起電力素子の光電変換効率のばらつきを調べた。
その結果、本発明の堆積膜形成法を用いて成膜した光起
電力素子におけるばらつきの幅は比較例の光起電力素子
におけるばらつきの幅を1とした場合、0.39である
ことがわかった。すなわち、光起電力素子の特性を最も
大きく左右するi型層の形成において本発明の堆積膜形
成方法を用いた光起電力素子においては、プラズマが安
定することによる堆積膜の再現性向上が図られ、その結
果として光起電力素子の再現性の飛躍的向上が達成され
たものと考えられる。Further, the same experiment was repeated 10 times to examine the variation in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.
As a result, it was found that the variation width of the photovoltaic element formed by using the deposited film forming method of the present invention was 0.39 when the variation width of the photovoltaic element of the comparative example was 1. It was That is, in the photovoltaic element using the deposited film forming method of the present invention in forming the i-type layer that most greatly affects the characteristics of the photovoltaic element, it is possible to improve the reproducibility of the deposited film by stabilizing the plasma. As a result, it is considered that the reproducibility of the photovoltaic element is dramatically improved.
【0466】実施例10 図11に示した作製装置を用いて、光起電力素子を連続
的に作製した。Example 10 Photovoltaic devices were continuously manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG.
【0467】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
2301に、十分に脱脂、洗浄を行ない、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
部材2150(幅120mm×長さ200m×厚さ0.
13mm)の巻きつけられたボビン2303をセット
し、該帯状部材2150をガスゲート、第1の導電型層
成膜用の真空容器2100n、i型層成膜用の真空容器
2100、第2の導電型層成膜用の真空容器2100p
を介して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容器23
02まで通し、たるみのない程度に張力調整を行なっ
た。First, a vacuum container 2301 having a substrate delivery mechanism was thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z was formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA band-shaped member 2150 (width 120 mm x length 200 m x thickness 0.
13 mm) wound bobbin 2303 is set, the band-shaped member 2150 is a gas gate, a vacuum container 2100n for forming a first conductivity type layer, a vacuum container 2100 for forming an i-type layer, and a second conductivity type. Vacuum container 2100p for layer formation
Via a vacuum container 23 having a belt-shaped member winding mechanism
The tension was adjusted to such an extent that there was no slack in the sample until 02.
【0468】そこで、各真空容器2301、2100
n、2100、2100p、2302を不図示の真空ポ
ンプで1×10-6Torr以下まで真空引きした。Therefore, each vacuum container 2301, 2100
n, 2100, 2100p, and 2302 were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less with a vacuum pump (not shown).
【0469】次に、ガスゲート2129n、2129、
2130、2129pにゲートガス導入管2131n、
2131、2132、2131pよりゲートガスとして
H2を各々700sccm流し、加熱用赤外線ランプ2
124n、2124、2124pにより、帯状部材21
50を、各々350℃に加熱する。そして、ガス導入手
段2114nより、SiH4 ガスを20sccm、PH
3 /H2 (1%)ガスを200sccm、H2 ガスを2
00sccm、ガス導入手段2114、2115、21
16より、それぞれSiH4 ガスを200sccm、H
2 ガスを200sccm、ガス導入手段2114pよ
り、SiH4 ガスを30sccm、BF3/H2 (1
%)ガスを50sccm、H2 ガスを250sccm導
入した。真空容器2100n内の圧力は、30mTor
rとなるように圧力計(不図示)を見ながらスロットル
バルブ2127nの開口を調整した。真空容器2100
内の圧力は、6mTorrとなるように圧力計(不図
示)を見ながらスロットルバルブ2127の開口を調整
した。真空容器2100p内の圧力は、30mTorr
となるように圧力計(不図示)を見ながらスロットルバ
ルブ2127pの開口を調節した。Next, the gas gates 2129n, 2129,
2130 and 2129p are provided with gate gas introduction pipes 2131n,
H 2 as a gate gas was made to flow at 700 sccm from 2131, 2132, and 2131p to heat the infrared lamp 2 for heating.
The belt-shaped member 21 is formed by 124n, 2124, and 2124p.
50 are heated to 350 ° C. each. Then, SiH 4 gas is supplied at 20 sccm and PH by the gas introducing means 2114n.
3 / H 2 (1%) gas at 200 sccm, H 2 gas at 2
00 sccm, gas introduction means 2114, 2115, 21
16 from 200 sccm of SiH 4 gas, H
2 gas of 200 sccm, SiH 4 gas of 30 sccm, BF 3 / H 2 (1
%) Gas and H 2 gas at 250 sccm were introduced. The pressure in the vacuum container 2100n is 30 mTorr
The opening of the throttle valve 2127n was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be r. Vacuum container 2100
The opening of the throttle valve 2127 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the internal pressure became 6 mTorr. The pressure in the vacuum container 2100p is 30 mTorr
The opening of the throttle valve 2127p was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that
【0470】その後、マイクロ波電力をアプリケータ2
105n、2105、2106、2107、2105p
に電力を導入し、それぞれマイクロ波透過性部材210
8n、2108、2109、2110、2108pを通
じて、マイクロ波電力を1000W、300W、300
W、300W、1000W導入し、次に、帯状部材21
50を図中の矢印の方向に搬送させ、帯状部材上に第1
の導電型層、i型層、第2の導電型層を成膜した。Thereafter, the microwave power is applied to the applicator 2
105n, 2105, 2106, 2107, 2105p
Power is applied to each of the microwave transparent members 210
8n, 2108, 2109, 2110, 2108p, and microwave power of 1000W, 300W, 300
Introduced W, 300W, 1000W, then strip 21
50 is conveyed in the direction of the arrow in the figure, and the first member is placed on the belt-shaped member.
Of the conductivity type, the i-type layer, and the second conductivity type layer were formed.
【0471】又、i型層を形成する際に、図1に示すよ
うにメッシュ2135、2136を真空容器2100内
に配設した。When forming the i-type layer, meshes 2135 and 2136 were placed in the vacuum container 2100 as shown in FIG.
【0472】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In2 O3 +SnO2)を真空蒸着にて2
70nm蒸着し、さらに集電電極として、Alを真空蒸
着にて2μm蒸着し、光起電力素子を得た(素子No.
実10)。Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode on the second conductive type layer by vacuum evaporation to a thickness of 2
70 nm was vapor-deposited, and Al was further vapor-deposited by vacuum vapor-depositing to a thickness of 2 μm to obtain a photovoltaic element (element No.
Actual 10).
【0473】尚、光起電力素子の作製条件を表1に示
す。Table 1 shows the manufacturing conditions of the photovoltaic element.
【0474】[0474]
【表1】 比較例10 i型層を形成する際に、図9に示すような真空容器21
00内のメッシュ2135、2136を取り外して、そ
の他の作製条件は、実施例10と同様にした(素子N
o.比10)。[Table 1] Comparative Example 10 When forming the i-type layer, a vacuum container 21 as shown in FIG.
The meshes 2135 and 2136 in 00 were removed, and other manufacturing conditions were the same as in Example 10 (element N
o. Ratio 10).
【0475】実施例11 実施例10において同様にi型層を形成する際に、図9
に示すように真空容器2100内にメッシュ2135及
び、2136を配設しさらに導電性部材(不図示)でこ
れらのメッシュと帯状部材を同電位に保持した以外は、
実施例10と同じ作製条件で、帯状部材上に、下部電
極、第1の導電型層、i型層、第2の導電型層、透明電
極、集電電極を形成して光起電力素子を得た(素子N
o.実11)。Example 11 When an i-type layer was formed in the same manner as in Example 10, FIG.
As shown in, except that the mesh 2135 and 2136 are arranged in the vacuum container 2100 and the mesh and the strip-shaped member are held at the same potential by a conductive member (not shown),
Under the same manufacturing conditions as in Example 10, a lower electrode, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on a strip-shaped member to form a photovoltaic element. Obtained (element N
o. Fruit 11).
【0476】実施例10(素子No.実10)、実施例
11(素子No.実11)及び比較例10(素子No.
比10)で作製した光起電力素子の光電変換効率、特性
均一性及び欠陥密度の評価を行なった。Example 10 (element No. Ex. 10), Example 11 (element No. Ex. 11) and Comparative Example 10 (element No. Ex.
The photoelectric conversion efficiency, the characteristic uniformity, and the defect density of the photovoltaic element manufactured in the ratio 10) were evaluated.
【0477】光電変換効率、特性均一性は、実施例10
(素子No.実10)、実施例11(素子No.実1
1)及び比較例10(素子No.比10)で作成した帯
状部材上の光起電力素子を、10mおきに5cm角の面
積で切出し、AM−1.5(100mW/cm2 )光照
射下に設置し、光電変換効率を測定して、その平均値及
び、そのバラツキを評価した。実施例10(素子No.
実10)、実施例11(素子No.実11)の光起電力
素子の光電変換効率は比較例10(素子No.比10)
の光起電力素子を基準にしてそれぞれ1.05倍、1.
06倍とともに優れていることがわかった。又、比較例
10(素子No.比10)の光起電力素子を基準にし
て、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を
表2に示す。The photoelectric conversion efficiency and the characteristic uniformity are the same as those in Example 10.
(Element No. Ex. 10), Example 11 (Element No. Ex. 1)
1) and the photovoltaic element on the belt-shaped member prepared in Comparative Example 10 (element No. ratio 10) were cut out every 10 m in a 5 cm square area, and irradiated with AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light. The photoelectric conversion efficiency was measured, and the average value and its variation were evaluated. Example 10 (Element No.
Ex. 10), the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic elements of Example 11 (element No. Ex 11) is comparative example 10 (element No. ratio 10).
1.05 times, respectively, based on the photovoltaic element of 1.
It turned out that it was excellent with 06 times. Table 2 shows the results of characteristic evaluation in which the reciprocal of the magnitude of variation was obtained with the photovoltaic element of Comparative Example 10 (element No. ratio 10) as a reference.
【0478】欠陥密度は、実施例10(素子No.実1
0)、実施例11(素子No.実11)及び比較例10
(素子No.比10)で作成した帯状部材上の光起電力
素子の中央部5mの範囲を、5cm角の面積100個切
出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素
子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較
例10(素子No.比10)の光起電力素子を基準にし
て、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表2に示
す。The defect density is as shown in Example 10 (Element No. Ex. 1).
0), Example 11 (element No. Ex 11) and Comparative Example 10
Defects of each photovoltaic element were measured by cutting out 100 5 cm square areas in the range of the central portion 5 m of the photovoltaic element on the strip-shaped member prepared with (element No. ratio 10) and measuring the reverse current. The presence or absence of the defect was detected to evaluate the defect density. Table 2 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the number of defects was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 10 (device No. ratio 10) as a reference.
【0479】[0479]
【表2】 表2に示すように、比較例10(素子No.比10)の
光起電力素子に対して、実施例10(素子No.実1
0)及び実施例11(素子No.実11)の光起電力素
子は、変換効率、特性均一性及び欠陥密度のいずれにお
いても優れており、本発明の製作装置により成膜した光
起電力素子が、優れた特性を有することが判明し、本発
明の効果が実証された。[Table 2] As shown in Table 2, as compared with the photovoltaic element of Comparative Example 10 (element No. ratio 10), Example 10 (element No. Ex 1) was used.
0) and the photovoltaic elements of Example 11 (element No. Ex. 11) are excellent in conversion efficiency, characteristic uniformity, and defect density, and are photovoltaic elements formed by the manufacturing apparatus of the present invention. However, it was found that they have excellent characteristics, and the effect of the present invention was verified.
【0480】実施例12 図17に示す、下部電極上に、第1の導電型層、i型
層、第2の導電型層、第1の導電型層、i型層、及び第
2の導電型層を2組のpin接合を積層したタンデム型
の太陽電池を成膜した。2組のpin接合を積層するた
めに図11に示した堆積膜形成装置の第2の導電型層成
膜用真空容器2100pと真空容器2302の間に、第
1の導電型層成膜用真空容器2100n’、i型層成膜
用真空容器2100’、第2の導電型層成膜用真空容器
2100p’を各ガスゲートを介して接続した装置から
構成されている。Example 12 As shown in FIG. 17, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a first conductivity type layer, an i-type layer, and a second conductivity layer were formed on the lower electrode. A tandem-type solar cell in which two mold layers were laminated with two pin junctions was formed. In order to stack two sets of pin junctions, a first conductive type layer forming vacuum is provided between the second conductive type layer forming vacuum container 2100p and the vacuum container 2302 of the deposited film forming apparatus shown in FIG. The container 2100n ′, the i-type layer film forming vacuum container 2100 ′, and the second conductivity type layer film forming vacuum container 2100p ′ are connected via gas gates.
【0481】第1のpin接合は、アモルファスシリコ
ンゲルマニウムで、又第2のpin接合はアモルファス
シリコンでそれぞれi層を構成している。作製条件は表
3にまとめてしるす。The first pin junction is made of amorphous silicon germanium, and the second pin junction is made of amorphous silicon to form the i layer. The manufacturing conditions are summarized in Table 3.
【0482】なお、メッシュは、i型層成膜用の真空容
器2100、及び、2100’にそれぞれ図9に示すよ
うにメッシュ2135、2136、2135’、213
6’を図のように配設した(素子No.実12)。The meshes are the vacuum containers 2100 and 2100 ′ for forming the i-type layer, as shown in FIG.
6'was arranged as shown (element No. Ex. 12).
【0483】[0483]
【表3】 比較例11 各々の層を形成する際に、図9、11に示したメッシュ
を各層成膜用真空容器に配設せず、実施例12と同じ作
製条件で、タンデム型の光起電力素子を作成した(素子
No.比11)。[Table 3] Comparative Example 11 When forming each layer, a tandem photovoltaic element was prepared under the same manufacturing conditions as in Example 12 without disposing the mesh shown in FIGS. It was created (element No. ratio 11).
【0484】実施例12(素子No.実12)及び比較
例11(素子No.比11)で作製した光起電力素子
を、実施例10と同様な方法で、光電変換効率、特性均
一性及び欠陥密度の測定を行なった。その結果を表4に
示す。Photovoltaic devices produced in Example 12 (element No. Ex. 12) and Comparative Example 11 (element No. ratio 11) were subjected to photoelectric conversion efficiency, characteristic uniformity and The defect density was measured. The results are shown in Table 4.
【0485】[0485]
【表4】 実施例12(素子No.実12)の光起電力素子の光電
変換効率は比較例11(素子No.比11)の光起電力
素子を基準にして1.07倍であり、優れていることが
わかった。又、特性均一性及び、欠陥密度の測定の結
果、比較例11(素子No.比11)の光起電力素子に
対して、実施例12(素子No.実12)の光起電力素
子は、特性均一性が1.22倍、欠陥密度が1.25倍
良く、本発明により成膜した光起電力素子が、優れた特
性を有することが判明し、本発明の効果が実証された。[Table 4] The photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element of Example 12 (element No. Ex. 12) is 1.07 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 11 (element No. ratio 11), which is excellent. I understood. In addition, as a result of the measurement of the characteristic uniformity and the defect density, the photovoltaic element of Example 12 (element No. Ex. 12) was compared with the photovoltaic element of Comparative Example 11 (element No. ratio 11). It was found that the characteristic uniformity was 1.22 times and the defect density was 1.25 times better, and that the photovoltaic device formed according to the present invention had excellent characteristics, and the effect of the present invention was verified.
【0486】実施例13 図18に示す、下部電極上に、第1の導電型層、i型
層、第2の導電型層の3組のpin接合を積層したトリ
プル型の光起電力素子を作製した。3組のpin接合を
積層するために実施例12に示した堆積膜形成装置の第
2の導電型層成膜用の真空容器2100p’と真空容器
2302の間に、第1の導電型層成膜用の真空容器21
00n''、i型層成膜用の真空容器2100p''、第2
の導電型層成膜用の真空容器2100p''を各ガスゲー
トを介して接続した装置から構成されている。第1のp
in接合は、アモルファスシリコンゲルマニウムで、又
第2のpin接合はアモルファスシリコンで、第3のp
in接合は、アモルファスシリコンでそれぞれi層を構
成している。作製条件は表5にまとめてしるす。Example 13 A triple-type photovoltaic element shown in FIG. 18 in which three sets of pin junctions of a first conductivity type layer, an i-type layer, and a second conductivity type layer were laminated on a lower electrode was obtained. It was made. In order to stack three sets of pin junctions, the first conductivity type layer formation is performed between the vacuum container 2100p ′ and the vacuum container 2302 for forming the second conductivity type layer of the deposited film forming apparatus shown in the twelfth embodiment. Vacuum container for membrane 21
00n ", vacuum container 2100p" for forming i-type layer, second
Of the vacuum chamber 2100p ″ for forming the conductive type layer is connected via each gas gate. First p
The in-junction is amorphous silicon germanium, the second pin-junction is amorphous silicon, and the third p-junction is
The in-junction is made of amorphous silicon to form each i-layer. The production conditions are summarized in Table 5.
【0487】なお、メッシュは、i型層成膜用真空容器
2100にメッシュ2135、2136を、i型層成膜
用真空容器2100’にメッシュ2135’、213
6’を、i型層成膜用真空容器2100''にメッシュ2
135''、2136''をそれぞれにて配設した。The meshes 2135 and 2136 are provided in the i-type layer film forming vacuum container 2100, and the meshes 2135 ′ and 213 are provided in the i-type layer film forming vacuum container 2100 ′.
6'into the i-type layer deposition vacuum container 2100 '' mesh 2
135 ″ and 2136 ″ are arranged respectively.
【0488】[0488]
【表5】 比較例12 各々の層を形成する際に、実施例13に示したメッシュ
を各i型層成膜用真空容器に配設せず、その他の作製条
件は、実施例12と同一でトリプル型光起電力素子を作
製(素子No.比12)。[Table 5] Comparative Example 12 When each layer was formed, the mesh shown in Example 13 was not placed in each i-type layer film forming vacuum container, and the other manufacturing conditions were the same as in Example 12, and the triple-type light was used. An electromotive force element was produced (element No. ratio 12).
【0489】実施例13(素子No.実13)及び比較
例12(素子No.比12)で作製した光起電力素子
を、実施例10と同様な方法で、光電変換効率、特性均
一性及び欠陥密度の測定を行なった。その結果を表6に
示す。Photovoltaic devices produced in Example 13 (element No. Ex. 13) and Comparative Example 12 (element No. ratio 12) were processed in the same manner as in Example 10 to obtain photoelectric conversion efficiency, characteristic uniformity and The defect density was measured. The results are shown in Table 6.
【0490】[0490]
【表6】 実施例13(素子No.実13)の光起電力素子の光電
変換効率は比較例12(素子No.比12)の光起電力
素子を基準にて1.08倍であり優れていることがわか
った。又、特性均一性及び、欠陥密度の測定の結果、比
較例12(素子No.比12)の光起電力素子に対し
て、実施例13(素子No.実13)の光起電力素子
は、特性均一性が1.25倍、欠陥密度が1.35倍良
く、本発明により成膜した光起電力素子が、優れた特性
を有することが判明し、本発明の効果が実証された。[Table 6] The photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element of Example 13 (element No. Ex. 13) is 1.08 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 12 (element No. ratio 12), which is excellent. all right. Further, as a result of the measurement of the characteristic uniformity and the defect density, the photovoltaic element of Example 13 (element No. Ex. 13) was compared with the photovoltaic element of Comparative Example 12 (element No. ratio 12). It was found that the characteristic uniformity was 1.25 times better and the defect density was 1.35 times better, and the photovoltaic device formed according to the present invention had excellent characteristics, and the effect of the present invention was verified.
【0491】実施例14 次に、帯状部材を搬送方向に湾曲させることで成膜空間
を形成する機能性堆積膜の成膜について説明する。Example 14 Next, film formation of a functional deposition film for forming a film formation space by bending a belt-shaped member in the carrying direction will be described.
【0492】図13において2210(2150)は帯
状部材であり、支持・搬送用ローラー2202,220
3及び、支持、搬送用リング2204,2205によっ
て円柱状に湾曲した形状を保ちながら、図中矢印(→)
方向に搬送され、成膜空間2216を連続的に形成す
る。2206a乃至2206eは帯状部材2201(2
150)のを加熱又は、冷却するための温度制御機構で
あり、それぞれ独立に温度制御がなされる。本装置でア
プリケータ2207、2208は一対対抗して設けられ
ており、その先端部分にはマイクロ波透過性部材220
9、2210がそれぞれ設けられていて、又、方形導波
管2211,2212がそれぞれ支持・搬送用ローラー
の中心軸を含む面に対しその長辺を含む面が垂直となら
ないよう、且つ、お互いに長辺を含む面が平行とならな
いように配設されている。なお、図13において、説明
のためにアプリケータ2207は支持・搬送用リング2
204から切り離された状態を示してあるが、堆積膜形
成時には、図中矢印の方向に配設される。In FIG. 13, reference numeral 2210 (2150) is a belt-shaped member, and is used for supporting / conveying rollers 2202, 220.
3 and the supporting and transporting rings 2204, 2205, while maintaining a cylindrically curved shape, an arrow (→) in the figure
And the film forming space 2216 is continuously formed. 2206a to 2206e are strip members 2201 (2
150) is a temperature control mechanism for heating or cooling, and temperature control is independently performed for each. In this device, a pair of applicators 2207 and 2208 are provided so as to face each other, and a microwave transparent member 220 is provided at the tip portion thereof.
9 and 2210 are provided, and the rectangular waveguides 2211 and 2212 do not have their long sides perpendicular to the plane containing the central axis of the supporting / conveying roller, and The surfaces including the long sides are arranged so as not to be parallel. Note that, in FIG. 13, the applicator 2207 is shown as the support / transport ring 2 for the sake of explanation.
Although it is shown separated from 204, it is arranged in the direction of the arrow in the drawing when the deposited film is formed.
【0493】2213a、2213b、2213cはガ
ス導入手段であり、それぞれ不図示のガス供給設備によ
り原料ガスが成膜空間に導入される。支持・搬送用ロー
ラー2202、2203には、搬送速度検出機構、張力
検出調整機構(不図示)が内蔵され、帯状部材2201
(2150)の搬送速度を一定に保つとともに、その湾
曲形状が一定に保たれる。Reference numerals 2213a, 2213b, 2213c are gas introducing means, and the source gas is introduced into the film forming space by a gas supply facility (not shown). The support / conveyance rollers 2202 and 2203 have a conveyance speed detection mechanism and a tension detection adjustment mechanism (not shown) built therein, and the belt-shaped member 2201.
The conveyance speed of (2150) is kept constant and its curved shape is kept constant.
【0494】図15は図13で説明した成膜空間を第1
の導電型層成膜用の真空容器2200n、i型層成膜用
の真空容器2200、第2の導電型層成膜用の真空容器
2200pにそれぞれ適用して、機能性堆積膜を連続的
に成膜する装置である。帯状部材2201(2150)
の送り出し及び巻き取り用の真空容器2301及び、2
302には2303の帯状部材2150の送り出し用ボ
ビン、2304の帯状部材2150の巻き取り用ボビン
が配設されている。そして、図中矢印方向に帯状部材が
搬送される。もちろんこれは逆転させて搬送することも
できる。又、真空容器2303,2304中には帯状部
材2201(2150)の表面保護用に用いられる合紙
の巻き取り、及び送り込み手段を配設しても良い。前記
合紙の材質としては、耐熱性樹脂であるポリイミド系、
テフロン系及びグラスウール等が好適に用いられる。2
305,2306は張力調整及び帯状部材の位置出しを
兼ねた搬送用ローラーである。2314,2315は圧
力計、2309n、2309、2309p、2307、
2308はコンダクタンス調製用のスロットルバルブ、
2320n、2320、2320b、2310、231
1は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続
されている。2217、2218はそれぞれメッシュで
ある。FIG. 15 shows the film formation space described in FIG.
To the vacuum container 2200n for forming the conductive type layer, the vacuum container 2200 for forming the i-type layer, and the vacuum container 2200p for forming the second conductive type layer, respectively, to continuously deposit the functional deposited film. This is a device for film formation. Band-shaped member 2201 (2150)
Vacuum containers 2301 and 2 for feeding and winding
302, a bobbin for sending out the band-shaped member 2150 of 2303 and a bobbin for winding the band-shaped member 2150 of 2304 are arranged. Then, the belt-shaped member is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed. Further, the vacuum containers 2303 and 2304 may be provided with winding and feeding means for the interleaving paper used for surface protection of the belt-shaped member 2201 (2150). The material of the interleaving paper, a polyimide-based heat-resistant resin,
Teflon type and glass wool are preferably used. Two
Reference numerals 305 and 2306 denote transport rollers that also adjust the tension and position the belt-shaped member. 2314 and 2315 are pressure gauges, 2309n, 2309, 2309p, 2307,
2308 is a throttle valve for adjusting conductance,
2320n, 2320, 2320b, 2310, 231
Reference numeral 1 denotes an exhaust pipe, which is connected to an exhaust pump (not shown). 2217 and 2218 are meshes, respectively.
【0495】マイクロ波アプリケータは先に図12で説
明したものと同一のものである。The microwave applicator is the same as that described above with reference to FIG.
【0496】図14は成膜空間を帯状部材の幅方向から
見た図であり同図においてメッシュ2217,2218
はそれぞれ帯状部材2150(2201)の成膜空間2
216の搬入側、搬出側に近接するように配設されてい
る。FIG. 14 is a view of the film forming space viewed from the width direction of the strip-shaped member. In FIG. 14, meshes 2217 and 2218 are shown.
Is the film forming space 2 of the strip member 2150 (2201).
It is arranged so as to be close to the carry-in side and the carry-out side of 216.
【0497】図15に示した装置を用いて、光起電力素
子を連続的に作製した。Photovoltaic devices were continuously manufactured using the apparatus shown in FIG.
【0498】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
2301に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
部材2150(幅120mm×長さ200m×厚さ0.
13mm)の巻きつけられたボビン2303をセット
し、該帯状部材2201、ガスゲート、各層成膜用真空
容器2200n、2200、2200pを介して、帯状
部材巻き取り機構を有する真空容器2302まで通し、
たるみのない程度に張力調整を行った。First, a vacuum container 2301 having a substrate feeding mechanism is thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z is formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA band-shaped member 2150 (width 120 mm x length 200 m x thickness 0.
(13 mm) wound bobbin 2303 is set and passed through the belt-shaped member 2201, the gas gate, and the vacuum containers 2200n, 2200, 2200p for film formation of each layer to the vacuum container 2302 having a belt-shaped member winding mechanism,
The tension was adjusted so that there was no slack.
【0499】そこで、各真空容器2301、2302、
2200n、2200、2200pを不図示の真空ポン
プで1×10-6Torr以下まで真空引きした。Therefore, the respective vacuum vessels 2301, 2302,
2200n, 2200, and 2200p were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by a vacuum pump (not shown).
【0500】次に、ガスゲートにゲートガス導入管21
31n、2131、2132、2131pよりゲートガ
スとしてH2 を各々700sccm流し、温度調整機構
2206a〜2206eにより、帯状部材2150を、
各々350℃、350℃、300℃、に加熱そして、ガ
ス導入手段2213nよりSiH4 ガスを40scc
m、PH3 /H2 (1%)ガスを200sccm、H2
ガスを400sccm、ガス導入手段管2213a、2
213b、2213cより、トータルでSiH4ガスを
400sccm、H2 ガスを200sccm、ガス導入
手段2213pより、SiH4 ガスを20sccm、B
F3 (1%)ガスを100sccm、H2ガスを500
sccm導入した。Next, a gate gas introducing pipe 21 is attached to the gas gate.
H 2 as a gate gas is caused to flow at 700 sccm from 31n, 2131, 2132, and 2131p, and the belt-shaped member 2150 is moved by the temperature adjusting mechanisms 2206a to 2206e.
Heated to 350 ° C., 350 ° C. and 300 ° C., respectively, and 40 sccc of SiH 4 gas from the gas introduction means 2213n.
m, PH 3 / H 2 (1%) gas at 200 sccm, H 2
Gas is 400 sccm, gas introducing means pipes 2213a, 2
From 213b and 2213c, the total SiH 4 gas is 400 sccm, the H 2 gas is 200 sccm, and the SiH 4 gas is 20 sccm from the gas introducing means 2213p.
F 3 (1%) gas 100 sccm, H 2 gas 500
sccm was introduced.
【0501】真空容器2200n内の圧力は、40mT
orrとなるように圧力計(不図示)を見ながらコンダ
クタンス調整用のスロットルバルブ2309nの開口を
調整した。真空容器2200内の圧力は、5mTorr
となるように圧力計(不図示)を見ながらコンダクタン
スバルブ2305の開口を調整した。真空容器2200
p内の圧力は、40mTorrとなるように圧力計(不
図示)を見ながらスロットルバルブ2309pの開口を
調整した。そして、マイクロ波電力を各真空容器に接続
されたアプリケータ2207n、2208n、220
7、2208、2207p、2208pに、マイクロ波
透過性部材を通して、それぞれマイクロ波電力を800
W、800W、500W、500W、800W、800
W導入した。The pressure in the vacuum container 2200n is 40 mT.
The opening of the conductance adjusting throttle valve 2309n was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be orr. The pressure inside the vacuum container 2200 is 5 mTorr.
The opening of the conductance valve 2305 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that Vacuum container 2200
The opening of the throttle valve 2309p was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the pressure in p was 40 mTorr. And the applicator 2207n, 2208n, 220 which connected the microwave electric power to each vacuum container
7, 2, 208, 2207p, 2208p, through the microwave transparent member, microwave power 800
W, 800W, 500W, 500W, 800W, 800
W was introduced.
【0502】次に、帯状部材2150を図中の矢印の方
向に搬送させ、帯状部材上に第1の導電型層、i型層、
第2の導電型層を成膜した。Next, the strip-shaped member 2150 is conveyed in the direction of the arrow in the figure, and the first conductivity type layer, i-type layer, and
A second conductivity type layer was formed.
【0503】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In2 O3 +SnO2)を真空蒸着にて7
0nm蒸着し、さらに集電電極として、Alを真空蒸着
にて2μm蒸着し、光起電力素子を得た(素子No.実
14)。Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode on the second conductivity type layer by vacuum evaporation.
0 nm was vapor-deposited, and Al was further vapor-deposited by 2 μm as a collector electrode by vacuum vapor deposition to obtain a photovoltaic element (Element No. Ex 14).
【0504】以上の、光起電力素子の作製条件を表7に
示す。Table 7 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above.
【0505】[0505]
【表7】 比較例13 i型層を形成する際に、図13、14に示すような真空
容器2200内のメッシュ2217、2218を取り外
して、その他の作製条件は、実施例14と同一にした
(素子No.比13)。[Table 7] Comparative Example 13 When forming the i-type layer, the meshes 2217 and 2218 in the vacuum container 2200 as shown in FIGS. 13 and 14 were removed, and the other manufacturing conditions were the same as in Example 14 (Element No. Ratio 13).
【0506】実施例15 比較例13においてi型層を形成する際に、図13,1
4に示すように真空容器2200内にメッシュ221
7、2218を配設し、さらにこれらのメッシュを導電
性部材(不図示)により同電位とした以外は、実施例1
4と同じ成膜条件で、帯状部材上に、下部電極、第1の
導電型層、i型層、第2の導電型層、透明電極、集電電
極を形成して光起電力素子を得た(素子No.実1
5)。Example 15 In the case of forming an i-type layer in Comparative Example 13, as shown in FIGS.
As shown in FIG. 4, a mesh 221 is placed inside the vacuum container 2200.
No. 7, 2218 was provided, and these meshes were made to have the same electric potential by a conductive member (not shown).
A lower electrode, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode are formed on the strip-shaped member under the same film forming conditions as in No. 4 to obtain a photovoltaic element. (Element No. Ex 1
5).
【0507】実施例14(素子No.実14)、実施例
15(素子No.実15)及び比較例13(素子No.
比13)で作製した光起電力素子の光電変換効率、特性
均一性及び欠陥密度の評価を行なった。Example 14 (Element No. Ex. 14), Example 15 (Element No. Ex. 15) and Comparative Example 13 (Element No. Ex.
The photoelectric conversion efficiency, the characteristic uniformity, and the defect density of the photovoltaic element manufactured in the ratio 13) were evaluated.
【0508】特性均一性は、実施例14(素子No.実
14)、実施例15(素子No.実15)及び比較例1
3(素子No.比13)で作製した帯状部材上の光起電
力素子を、10mおきに5cm角の面積で切出し、AM
−1.5(100mW/cm 2 )光照射下に設置し、光
電変換効率を測定して平均を求め、又、その光電変換効
率のバラツキを評価した。The characteristic uniformity is shown in Example 14 (element No.
14), Example 15 (element No. Ex. 15) and Comparative Example 1
Photovoltaic on the strip-shaped member manufactured with No. 3 (element No. ratio 13)
A force element is cut out every 10 m in an area of 5 cm square, and AM
-1.5 (100 mW / cm 2) Installed under light irradiation,
The photoelectric conversion efficiency is measured and the average is calculated, and the photoelectric conversion efficiency is calculated.
The variation in the rate was evaluated.
【0509】実施例14(素子No.実14)、実施例
15(素子No.実15)の光起電力素子の光電変換効
率は比較例13(素子No.比13)の光起電力素子を
基準にしてそれぞれ1.06倍及び、1.07倍であり
優れていることがわかった。The photoelectric conversion efficiencies of the photovoltaic elements of Example 14 (element No. Ex 14) and Example 15 (element No. Ex 15) were the same as those of Comparative Example 13 (element No. ratio 13). It was found to be excellent, being 1.06 times and 1.07 times, respectively, as a reference.
【0510】又、比較例13(素子No.比13)の光
起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数であ
る特性均一性を求めた特性評価の結果を表8に示す。Table 8 shows the results of the characteristic evaluation in which the characteristic uniformity, which is the reciprocal of the variation, was obtained with the photovoltaic element of Comparative Example 13 (element No. ratio 13) as a reference.
【0511】欠陥密度は、実施例14(素子No.実1
4)、実施例15(素子No.実15)及び比較例13
(素子No.比13)で作製した帯状部材上の光起電力
素子の中央部5mの範囲を、5cm角の面積100個切
出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素
子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較
例13(素子No.比13)の光起電力素子を基準にし
て、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表8に示
す。The defect density is as shown in Example 14 (Element No. Ex. 1).
4), Example 15 (element No. Ex. 15) and Comparative Example 13
Defects of each photovoltaic element were measured by cutting out 100 5 cm square areas in the range of the central portion 5 m of the photovoltaic element formed on the strip-shaped member (element No. ratio 13) and measuring the reverse current. The presence or absence of the defect was detected to evaluate the defect density. Table 8 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the number of defects was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 13 (device No. ratio 13) as a reference.
【0512】[0512]
【表8】 表8に示すように、比較例13(素子No.比13)の
光起電力素子に対して、実施例14(素子No.実1
4)及び実施例15(素子No.実15)の光起電力素
子は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れ
ており、本発明により成膜した光起電力素子が、優れた
特性を有することが判明し、本発明の効果が実証され
た。[Table 8] As shown in Table 8, as compared with the photovoltaic element of Comparative Example 13 (element No. ratio 13), Example 14 (element No. Ex. 1) was used.
4) and the photovoltaic element of Example 15 (element No. Ex. 15) are excellent in both characteristic uniformity and defect density, and the photovoltaic element formed according to the present invention has excellent characteristics. It has been proved to have the effect, and the effect of the present invention has been proved.
【0513】実施例16 図21に示した本発明作製装置により光起電力素子を連
続的に作製した。Example 16 A photovoltaic element was continuously manufactured by the manufacturing apparatus of the present invention shown in FIG.
【0514】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
3310に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
部材3150(幅120mm×長さ200m×厚さ0.
13mm)の巻きつけられたボビン3303をセット
し、該帯状部材3150をガスゲート、第1の導電型層
成膜用の真空容器3100n’、i型層成膜用の真空容
器3100、第2の導電型層成膜用の真空容器3100
pを介して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容器3
302まで通し、たるみのない程度に張力調整を行っ
た。First, a vacuum container 3310 having a substrate feeding mechanism is thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z is formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA band-shaped member 3150 (width 120 mm x length 200 m x thickness 0.
13 mm) wound bobbin 3303 is set, the belt-shaped member 3150 is a gas gate, a vacuum container 3100n ′ for forming a first conductive type layer, a vacuum container 3100 for forming an i-type layer, and a second conductive layer. Vacuum container 3100 for forming mold layer
Vacuum container 3 having a belt-shaped member winding mechanism via p
The tension was adjusted to the extent that there was no slack through the wire up to 302.
【0515】そこで、各真空容器3301,3100
n,3100,3100p,3302を不図示の真空ポ
ンプで1×10-6Torr以下まで真空引きした。Therefore, each vacuum container 3301, 3100
n, 3100, 3100p and 3302 were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by a vacuum pump (not shown).
【0516】次に、ガスゲート3129n,3129,
3130,3129pにゲートガス導入管3131n,
3131,3132,3131pよりゲートガスとして
H2を各々700sccm流し、加熱用赤外線ランプ3
124n,3124,3124pにより、帯状部材31
50を、各々350℃に加熱する。そして、ガス導入手
段3114nより、SiH4 ガスを20sccm、PH
3 /H2 (1%)ガスを200sccm、H2 ガスを2
00sccm、ガス導入手段3114,3115,31
16より、それぞれSiH4 ガスを200sccm、H
2 ガスを200sccm、ガス導入手段3114pよ
り、SiH4 ガスを30sccm、BF3/H2 (1
%)ガスを50sccm、H2 ガスを250sccm導
入した。真空容器3100n内の圧力は、30mTor
rとなるように圧力計(不図示)を見ながらスロットル
バルブ3127nの開口を調整した。真空容器3100
内の圧力は、6mTorrとなるように圧力計(不図
示)を見ながらスロットルバルブ3127の開口を調整
した。真空容器3100p内の圧力は、30mTorr
となるように圧力計(不図示)を見ながらスロットルバ
ルブ3127pの開口を調整した。Next, the gas gates 3129n, 3129,
3130, 3129p to the gate gas introduction pipe 3131n,
700 sccm of H 2 was made to flow from 3131, 3132, and 3131p as a gate gas, and the infrared lamp 3 for heating was used.
The belt-shaped member 31 is formed by 124n, 3124, and 3124p.
50 are heated to 350 ° C. each. Then, SiH 4 gas is supplied at 20 sccm and PH by the gas introducing means 3114n.
3 / H 2 (1%) gas at 200 sccm, H 2 gas at 2
00 sccm, gas introducing means 3114, 3115, 31
16 from 200 sccm of SiH 4 gas, H
2 gas at 200 sccm, SiH 4 gas at 30 sccm, and BF 3 / H 2 (1
%) Gas and H 2 gas at 250 sccm were introduced. The pressure in the vacuum container 3100n is 30 mTorr
The opening of the throttle valve 3127n was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be r. Vacuum container 3100
The opening of the throttle valve 3127 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the internal pressure became 6 mTorr. The pressure in the vacuum container 3100p is 30 mTorr.
The opening of the throttle valve 3127p was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that
【0517】その後、マイクロ波電力をアプリケータ3
105n,3105,3106,3107,3105p
に電力を導入し、それぞれマイクロ波透過性部材310
8n,3108,3109,3110,3108pを通
じて、マイクロ波電力を1000W,300W,300
W,300W,1000W導入し、次に、帯状部材31
50を図中の矢印の方向に搬送させ、帯状部材上に第1
の導電型層、i型層、第2の導電型層を成膜した。Thereafter, the microwave power is applied to the applicator 3
105n, 3105, 3106, 3107, 3105p
Power is applied to each of the microwave transparent members 310.
8n, 3108, 3109, 3110, 3108p, microwave power 1000W, 300W, 300
W, 300W, 1000W is introduced, and then the strip-shaped member 31
50 is conveyed in the direction of the arrow in the figure, and the first member is placed on the belt-shaped member.
Of the conductivity type, the i-type layer, and the second conductivity type layer were formed.
【0518】又、n型層を形成する際に、図20に示す
ように真空容器3100n内にメッシュ3133nを配
設した。When forming the n-type layer, a mesh 3133n was placed in a vacuum container 3100n as shown in FIG.
【0519】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In2 O3 +SnO2)を真空蒸着にて7
0nm蒸着し、さらに集電電極として、Alを真空蒸着
にて2μm蒸着し、光起電力素子を成膜した(素子N
o.実16)。Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode on the second conductivity type layer by vacuum evaporation.
0 nm was vapor-deposited, and Al was further vapor-deposited by 2 μm as a collector electrode by vacuum vapor deposition to form a photovoltaic element (element N
o. Actual 16).
【0520】以上の、光起電力素子の作製条件を表9に
示す。Table 9 shows the manufacturing conditions of the above photovoltaic element.
【0521】[0521]
【表9】 比較例14 n型層を形成する際に、図20に示すような真空容器3
100n内のメッシュ3133nを取り外して、その他
の成膜条件は、実施例16と同様にした(素子No.比
14)。[Table 9] Comparative Example 14 When forming the n-type layer, the vacuum container 3 as shown in FIG.
The mesh 3133n in 100n was removed, and the other film forming conditions were the same as in Example 16 (element No. ratio 14).
【0522】実施例17 比較例14においてi型層を形成する際に、図19に示
すように真空容器3100内にメッシュ3133を配設
した以外は、比較例14と同じ作製条件で、帯状部材上
に、下部電極、第1の導電型層、i型層、第2の導電型
層、透明電極、集電電極を形成して光起電力素子を得た
(素子No.実17)。Example 17 A strip-shaped member was produced under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 14 except that a mesh 3133 was provided in a vacuum container 3100 as shown in FIG. 19 when forming an i-type layer in Comparative Example 14. A lower electrode, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on the above to obtain a photovoltaic element (Element No. Example 17).
【0523】実施例18 比較例14においてp型層を形成する際に、図20に示
すように真空容器3100p内にメッシュ3133pを
配設した以外は、比較例14と同じ作製条件で、帯状部
材上に、下部電極、第1の導電型層、i型層、第2の導
電型層、透明電極、集電電極を形成して光起電力素子を
得た(素子No.実18)。Example 18 A strip-shaped member was produced under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 14 except that when a p-type layer was formed in Comparative Example 14, a mesh 3133p was arranged in a vacuum container 3100p as shown in FIG. A lower electrode, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on the above to obtain a photovoltaic element (Element No. Example 18).
【0524】実施例19 比較例14においてn,i,p型層を形成する際に、図
19,20に示すように真空容器3100n,310
0,3100p内にそれぞれメッシュ3133n,31
33,3133pを配設した以外は、比較例14と同じ
作製条件で、帯状部材上に、下部電極、第1の導電型
層、i型層、第2の導電型層、透明電極、集電電極を形
成して光起電力素子を得た(素子No.実19)。Example 19 In forming the n, i, p-type layers in Comparative Example 14, vacuum vessels 3100n, 310 as shown in FIGS.
Meshes 3133n and 31 in 0 and 3100p respectively
33, 3133p were provided, and under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 14, the lower electrode, the first conductivity type layer, the i-type layer, the second conductivity type layer, the transparent electrode, and the current collector were formed on the belt-shaped member. Electrodes were formed to obtain a photovoltaic element (Element No. Ex. 19).
【0525】実施例16(素子No.実16)乃至実施
例19(素子No.実19)及び比較例14(素子N
o.比14)で作製した光起電力素子の特性均一性及び
欠陥密度の評価を行なった。Example 16 (Element No. Ex 16) to Example 19 (Element No. Ex 19) and Comparative Example 14 (Element N)
o. The uniformity of characteristics and the defect density of the photovoltaic element manufactured according to the ratio 14) were evaluated.
【0526】特性均一性は、実施例16(素子No.実
16)〜実施例19(素子No.実19)及び比較例1
4(素子No.比14)で作製した帯状部材上の光起電
力素子を、10mおきに5cm角の面積で切出し、AM
−1.5(100mW/cm 2 )光照射下に設置し、光
電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを
評価した。比較例14(素子No.比14)の光起電力
素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めて特
性均一性を評価した結果を表10に示す。The characteristic uniformity is shown in Example 16 (element No.
16) to Example 19 (Element No. Ex. 19) and Comparative Example 1
Photovoltaic on a strip-shaped member prepared in No. 4 (element No. ratio 14)
A force element is cut out every 10 m in an area of 5 cm square, and AM
-1.5 (100 mW / cm 2) Installed under light irradiation,
Measure the photoelectric conversion efficiency and measure the variation in the photoelectric conversion efficiency.
evaluated. Photovoltaic power of Comparative Example 14 (element No. ratio 14)
Calculate the reciprocal of the magnitude of variation based on the element
Table 10 shows the results of evaluation of uniformity of properties.
【0527】欠陥密度は、実施例16(素子No.実1
6)〜実施例19(素子No.実19)及び比較例14
(素子No.比14)で作製した帯状部材上の光起電力
素子の中央部5mの範囲を、5cm角の面積100個切
出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素
子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較
例14(素子No.比14)の光起電力素子を基準にし
て、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表10に
示す。The defect density is as shown in Example 16 (element No. Ex. 1).
6) to Example 19 (Element No. Ex. 19) and Comparative Example 14
Defects of each photovoltaic element were measured by cutting out 100 5 cm square areas in the range of the central portion 5 m of the photovoltaic element on the strip-shaped member prepared in (Element No. ratio 14) and measuring the reverse current. The presence or absence of the defect was detected to evaluate the defect density. Table 10 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the number of defects was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 14 (device No. ratio 14) as a reference.
【0528】[0528]
【表10】 表10に示すように、比較例14(素子No.比14)
の光起電力素子に対して、実施例16(素子No.実1
6)〜実施例19(素子No.19)の光起電力素子
は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れて
おり、本発明の作製装置により成膜した光起電力素子
が、優れた量産性を有することが判明し、本発明の効果
が実証された。[Table 10] As shown in Table 10, Comparative Example 14 (element No. ratio 14)
Example 16 (element No. Ex. 1)
The photovoltaic elements of 6) to Example 19 (element No. 19) are excellent in both property uniformity and defect density, and the photovoltaic elements formed by the manufacturing apparatus of the present invention are excellent. It was found to have mass productivity, and the effect of the present invention was verified.
【0529】実施例20 図27に示す、下部電極上に、第1の導電型層、i型
層、第2の導電型層、第1の導電型層、i型層、及び第
2の導電型層を2組のpin接合を積層したタンデム型
の太陽電池を成膜した。2組のpin接合を積層するた
めに図21に示した堆積膜形成装置の第2の導電型層成
膜用真空容器3100pと真空容器3302の間に、第
1の導電型層成膜用真空容器3100n’、i型層成膜
用真空容器3100’、第2の導電型層成膜用真空容器
3100p’を各ガスゲートを介して接続した装置から
構成されている。Example 20 As shown in FIG. 27, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a first conductivity type layer, an i-type layer, and a second conductivity layer were formed on the lower electrode. A tandem-type solar cell in which two mold layers were laminated with two pin junctions was formed. In order to stack two sets of pin junctions, the first conductivity type layer deposition vacuum is provided between the second conductivity type layer deposition vacuum container 3100p and the vacuum container 3302 of the deposited film forming apparatus shown in FIG. The container 3100n ′, the i-type layer film forming vacuum container 3100 ′, and the second conductivity type layer film forming vacuum container 3100p ′ are connected to each other through respective gas gates.
【0530】第1のpin接合は、アモルファスシリコ
ンゲルマニウムで、又第2のpin接合はアモルファス
シリコンでそれぞれi層を構成している。作製条件は表
11にまとめてしるす。The first pin junction is made of amorphous silicon germanium, and the second pin junction is made of amorphous silicon to form the i layer. The production conditions are summarized in Table 11.
【0531】なお、メッシュは、第1の導電型層成膜用
の真空容器3100n、i型層成膜用の真空容器310
0、第2の導電型層成膜用の真空容器3100p、第1
の導電型層成膜用の真空容器3100n’、i型層成膜
用の真空容器3100’、及び、第2の導電型層成膜用
の真空容器3100p’の全てに配設した(素子No.
実20)。[0531] The mesh is composed of a vacuum container 3100n for forming the first conductivity type layer and a vacuum container 310 for forming the i-type layer.
0, the vacuum container 3100p for forming the second conductivity type layer, the first
Of the vacuum container 3100n ′ for forming the conductive type layer, the vacuum container 3100 ′ for forming the i-type layer, and the vacuum container 3100p ′ for forming the second conductive type layer (element No. .
Actual 20).
【0532】[0532]
【表11】 比較例15 各々の層を形成する際に、図19、20に示したメッシ
ュを各層成膜用真空容器に配設せず、実施例20と同じ
作製条件で、タンデム型の光起電力素子を作製した(素
子No.比15)。[Table 11] Comparative Example 15 A tandem photovoltaic element was prepared under the same manufacturing conditions as in Example 20, without disposing the mesh shown in FIGS. 19 and 20 in the vacuum container for forming each layer when forming each layer. It was manufactured (element No. ratio 15).
【0533】実施例20(素子No.実20)及び比較
例15(素子No.比15)で作製した光起電力素子
を、実施例16と同様な方法で、特性均一性及び欠陥密
度の測定を行なった。測定の結果、比較例15(素子N
o.比15)の光起電力素子に対して、実施例20(素
子No.実20)の光起電力素子は、特性均一性が1.
34倍、欠陥密度が1.49倍良く、本発明により作製
した光起電力素子が、優れた量産性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。The photovoltaic elements manufactured in Example 20 (element No. Ex. 20) and Comparative Example 15 (element No. ratio 15) were measured for characteristic uniformity and defect density in the same manner as in Example 16. Was done. As a result of the measurement, Comparative Example 15 (element N
o. Compared with the photovoltaic element having a ratio of 15), the photovoltaic element of Example 20 (element No. Ex. 20) has a characteristic uniformity of 1.
34 times, the defect density was 1.49 times better, and it was found that the photovoltaic element manufactured according to the present invention had excellent mass productivity, and the effect of the present invention was verified.
【0534】実施例21 図28に示す、下部電極上に、第1の導電型層、i型
層、第2の導電型層の3組のpin接合を積層したトリ
プル型の光起電力素子を作製した。3組のpin接合を
積層するために実施例20に示した堆積膜形成装置の第
2の導電型層作製用の真空容器3100p’と真空容器
3302の間に、第1の導電型層作製用の真空容器31
00n''、i型層成膜用の真空容器3100''、第2の
導電型層成膜用の真空容器3100p''を各ガスゲート
を介して接続した装置から構成されている。第1のpi
n接合は、アモルファスシリコンゲルマニウムで、又第
2のpin接合はアモルファスシリコンで、第3のpi
n接合は、アモルファスシリコンでそれぞれi層を構成
している。作製条件は表12にまとめてしるす。Example 21 A triple type photovoltaic device shown in FIG. 28, in which three sets of pin junctions of a first conductivity type layer, an i type layer and a second conductivity type layer are laminated on a lower electrode is shown. It was made. In order to stack three sets of pin junctions, between the vacuum vessel 3100p ′ for producing the second conductivity type layer and the vacuum vessel 3302 of the deposited film forming apparatus shown in the embodiment 20, for producing the first conductivity type layer. Vacuum container 31
00n ″, a vacuum container 3100 ″ for forming an i-type layer, and a vacuum container 3100p ″ for forming a second conductivity type layer are connected to each other through respective gas gates. First pi
The n-junction is amorphous silicon germanium, the second pin junction is amorphous silicon, and the third pi is
Each of the n-junctions is made of amorphous silicon to form an i-layer. The production conditions are summarized in Table 12.
【0535】尚、メッシュは、第1の導電型層成膜用真
空容器3100n、3100n’、3100n''、i型
層成膜用真空容器3100、3100’、3100''、
第2の導電型層成膜用真空容器3100p、3100
p’、3100p''の全てに配設した。The mesh is composed of the first conductive type layer film forming vacuum containers 3100n, 3100n ′, 3100n ″, the i type layer film forming vacuum containers 3100, 3100 ′, 3100 ″,
Second conductivity type layer forming vacuum container 3100p, 3100
All of p ′ and 3100p ″ were arranged.
【0536】[0536]
【表12】 比較例16 各々の層を形成する際に、実施例20に示したメッシュ
を各層成膜用真空容器に配設せず、その他の作製条件
は、実施例20と同一でトリプル型光起電力素子を作製
した(素子No.比16)。[Table 12] Comparative Example 16 In forming each layer, the mesh shown in Example 20 was not arranged in the vacuum container for forming each layer, and other production conditions were the same as in Example 20, and the triple photovoltaic element was used. Was produced (element No. ratio 16).
【0537】実施例21(素子No.実21)及び比較
例16(素子No.比16)で作製した光起電力素子
を、実施例16と同様な方法で、特性均一性及び欠陥密
度の測定を行なった。測定の結果、比較例16(素子N
o.比16)の光起電力素子に対して、実施例21(素
子No.実21)の光起電力素子は、特性均一性が1.
40倍、欠陥密度が1.55倍良く、本発明により作製
した光起電力素子が、優れた量産性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。The photovoltaic elements manufactured in Example 21 (element No. Ex. 21) and Comparative Example 16 (element No. ratio 16) were measured for uniformity of characteristics and defect density in the same manner as in Example 16. Was done. As a result of the measurement, Comparative Example 16 (element N
o. Compared with the photovoltaic element having a ratio of 16), the photovoltaic element of Example 21 (element No. Ex. 21) has a characteristic uniformity of 1.
It was found that the photovoltaic element manufactured according to the present invention had excellent mass productivity, with 40 times better defect density and 1.55 times better defect density, demonstrating the effect of the present invention.
【0538】実施例22 次に、帯状部材を搬送方向に湾曲させることで成膜空間
を形成する機能性堆積膜の作製について説明する。Example 22 Next, the production of a functional deposition film in which a film formation space is formed by bending a belt-shaped member in the carrying direction will be described.
【0539】図23において3210(3150)は帯
状部材であり、支持・搬送用ローラー3202,320
3及び、支持、搬送用リング3204,3205によっ
て円柱状に湾曲した形状を保ちながら、図中矢印(→)
方向に搬送され、成膜空間3216を連続的に形成す
る。3206a乃至3206eは帯状部材3201(3
150)を加熱又は、冷却するための温度制御機構であ
り、それぞれ独立に温度制御がなされる。本装置でアプ
リケータ3207、3208は一対対抗して設けられて
おり、その先端部分にはマイクロ波透過性部材320
9、3210がそれぞれ設けられていて、又、方形導波
管3211,3212がそれぞれ支持・搬送用ローラー
の中心軸を含む面に対しその長辺を含む面が垂直となら
ないよう、且つ、お互いに長辺を含む面が平行とならな
いように配設されている。尚、図23において、説明の
ためにアプリケータ3207は支持・搬送用リング32
04から切り離された状態を示してあるが、堆積膜形成
時には、図中矢印の方向に配設される。In FIG. 23, 3210 (3150) is a belt-shaped member, and is used for supporting / conveying rollers 3202, 320.
3 and the supporting and carrying rings 3204, 3205 while maintaining a cylindrically curved shape, an arrow (→) in the figure
And the film forming space 3216 is continuously formed. 3206a to 3206e are strip members 3201 (3
150) is a temperature control mechanism for heating or cooling, and temperature control is independently performed for each. In this device, a pair of applicators 3207 and 3208 are provided so as to face each other, and a microwave permeable member 320 is provided at a tip portion thereof.
9, 3210 are provided respectively, and the rectangular waveguides 3211, 3212 are so arranged that their long sides are not perpendicular to the plane containing the central axis of the supporting / conveying roller, and The surfaces including the long sides are arranged so as not to be parallel. In FIG. 23, the applicator 3207 is shown as a support / transport ring 32 for the sake of explanation.
Although it is shown as separated from 04, it is arranged in the direction of the arrow in the drawing when the deposited film is formed.
【0540】3213a、3213b、3213cはガ
ス導入手段であり、それぞれ不図示のガス供給設備によ
り原料ガスが成膜空間に導入される。支持・搬送用ロー
ラー3202、3203には、搬送速度検出機構、張力
検出調整機構(不図示)が内蔵され、帯状部材3201
(3150)の搬送速度を一定に保つとともに、その湾
曲形状が一定に保たれる。図25は図23の成膜空間を
第1導電型層成膜用の真空容器3200n、i型層成膜
用の真空容器3200、第2の導電型層成膜用の真空容
器3200pに適用して、機能性堆積膜を連続的に作製
する装置である。帯状部材3201(3150)の送り
出し及び巻き取り用の真空容器3301及び、3302
には3303の帯状部材3150の送り出し用ボビン、
3304の帯状部材3150の巻き取り用ボビンが配設
されている。そして、図中矢印方向に帯状部材が搬送さ
れる。もちろんこれは逆転させて搬送することもでき
る。又、真空容器3303,3304中には帯状部材3
201(3150)の表面保護用に用いられる合紙の巻
き取り、及び送り込み手段を配設しても良い。前記合紙
の材質としては、耐熱性樹脂であるポリイミド系、テフ
ロン系及びグラスウール等が好適に用いられる。330
5,3306は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼ね
た搬送用ローラーである。3314,3315は圧力
計、3309n、3309、3309p、3307、3
308はコンダクタンス調製用のスロットルバルブ、3
320n、3320、3320b、3310、3311
は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続さ
れている。3217はメッシュである。Reference numerals 3213a, 3213b, and 3213c are gas introducing means, and the source gas is introduced into the film forming space by a gas supply facility (not shown). The support / conveyance rollers 3202 and 3203 have a conveyance speed detection mechanism and a tension detection adjustment mechanism (not shown) built therein.
The conveyance speed of (3150) is kept constant, and its curved shape is kept constant. FIG. 25 shows that the film formation space of FIG. 23 is applied to a vacuum container 3200n for forming a first conductivity type layer, a vacuum container 3200 for forming an i-type layer, and a vacuum container 3200p for forming a second conductivity type layer. It is a device for continuously producing a functional deposited film. Vacuum containers 3301 and 3302 for feeding and winding the belt-shaped member 3201 (3150)
Is a bobbin for feeding the band member 3150 of 3303,
A bobbin for winding the band-shaped member 3150 of 3304 is arranged. Then, the belt-shaped member is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed. Further, in the vacuum containers 3303 and 3304, the strip-shaped member 3 is
The interleaving paper winding and feeding means used for surface protection of 201 (3150) may be provided. As the material of the interleaving paper, polyimide, Teflon, glass wool and the like which are heat resistant resins are preferably used. 330
Numerals 5 and 3306 are conveying rollers that also adjust the tension and position the belt-shaped member. 3314 and 3315 are pressure gauges, 3309n, 3309, 3309p, 3307 and 3
308 is a throttle valve for adjusting conductance, 3
320n, 3320, 3320b, 3310, 3311
Are exhaust pipes, each connected to an exhaust pump (not shown). 3217 is a mesh.
【0541】マイクロ波アプリケータは先に図22で説
明したものと同一のものである。The microwave applicator is the same as that described above with reference to FIG.
【0542】図24は成膜空間を帯状部材の幅方向から
見た図であり同図においてメッシュ3217,3217
n,3217pはそれぞれ成膜空間内に帯状部材315
0の堆積表面全域に亘って近接するように配設されてい
る。FIG. 24 is a view of the film forming space viewed from the width direction of the strip-shaped member. In FIG. 24, meshes 3217 and 3217 are shown.
n and 3217p are strip members 315 in the film formation space, respectively.
They are arranged so as to be close to each other over the entire 0 deposition surface.
【0543】図25に示した装置を用いて、光起電力素
子を連続的に作製した。Photovoltaic devices were continuously manufactured using the apparatus shown in FIG.
【0544】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
3301に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
部材3150(3201)(幅120mm×長さ200
m×厚さ0.13mm)の巻きつけられたボビン330
3をセットし、該帯状部材3201、ガスゲート、各層
成膜用真空容器3200n、3200、3200pを介
して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容器3302
まで通し、たるみのない程度に張力調整を行った。First, a vacuum container 3301 having a substrate feeding mechanism is thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z is formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA belt-shaped member 3150 (3201) (width 120 mm x length 200) on which an nO thin film is deposited by 1 μm
m × thickness 0.13 mm) wound bobbin 330
3 is set, and a vacuum container 3302 having a belt-shaped member winding mechanism is provided via the belt-shaped member 3201, the gas gate, and the vacuum containers 3200n, 3200, and 3200p for forming each layer.
The tension was adjusted so that there was no slack.
【0545】そこで、各真空容器3301、3302、
3200n、3200、3200pを不図示の真空ポン
プで1×10-6Torr以下まで真空引きした。Therefore, each vacuum container 3301, 3302,
The 3200n, 3200, and 3200p were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by a vacuum pump (not shown).
【0546】次に、ガスゲートにゲートガス導入管31
31n、3131、3132、3131pよりゲートガ
スとしてH2 を各々700sccm流し、温度調整機構
3206a〜3206eにより、帯状部材3150を、
各々350℃、350℃、300℃、に加熱そして、ガ
ス導入手段3213nよりSiH4 ガスを40scc
m、PH3 /H2 (1%)ガスを200sccm、H2
ガスを400sccm、ガス導入手段管3213a、3
213b、3213cより、トータルでSiH4ガスを
400sccm、H2 ガスを200sccm、ガス導入
手段3213pより、SiH4 ガスを20sccm、B
F3 (1%)ガスを100sccm、H2ガスを500
sccm導入した。Next, the gate gas introduction pipe 31 is attached to the gas gate.
H 2 as a gate gas was made to flow at 700 sccm from 31n, 3131, 3132, and 3131p, and the belt-shaped member 3150 was set by the temperature adjusting mechanisms 3206a to 3206e.
Heated to 350 ° C., 350 ° C. and 300 ° C., respectively, and 40 sccc of SiH 4 gas from the gas introducing means 3213n.
m, PH 3 / H 2 (1%) gas at 200 sccm, H 2
Gas is 400 sccm, gas introducing means pipes 3213a, 3
213b and 3213c, 400 sccm of SiH 4 gas in total, 200 sccm of H 2 gas, 20 sccm of SiH 4 gas from the gas introducing means 3213p, B
F 3 (1%) gas 100 sccm, H 2 gas 500
sccm was introduced.
【0547】真空容器3200n内の圧力は、40mT
orrとなるように圧力計(不図示)を見ながらコンダ
クタンス調整用のスロットルバルブ3309nの開口を
調整した。真空容器2200内の圧力は、5mTorr
となるように圧力計(不図示)を見ながらコンダクタン
スバルブ3305の開口を調整した。真空容器3200
p内の圧力は、40mTorrとなるように圧力計(不
図示)を見ながらスロットルバルブ3309pの開口を
調整した。そして、マイクロ波電力を各真空容器に接続
されたアプリケータ3207n、3208n、320
7、3208、3207p、3208pに、マイクロ波
透過性部材を通して、それぞれマイクロ波電力を800
W、800W、500W、500W、800W、800
W導入した。The pressure in the vacuum container 3200n is 40 mT.
The opening of the conductance adjusting throttle valve 3309n was adjusted while looking at the pressure gauge (not shown) so as to be orr. The pressure inside the vacuum container 2200 is 5 mTorr.
The opening of the conductance valve 3305 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that Vacuum container 3200
The opening of the throttle valve 3309p was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the pressure in p was 40 mTorr. Then, the applicators 3207n, 3208n, 320 connected to the respective vacuum vessels with microwave power.
A microwave power of 800 is applied to each of 7, 3208, 3207p, and 3208p through a microwave transparent member.
W, 800W, 500W, 500W, 800W, 800
W was introduced.
【0548】次に、帯状部材3150を図中の矢印の方
向に搬送させ、帯状部材上に第1の導電型層、i型層、
第2の導電型層を作製した。Next, the strip-shaped member 3150 is conveyed in the direction of the arrow in the drawing, and the first conductivity type layer, the i-type layer, and
A second conductivity type layer was produced.
【0549】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In2 O3 +SnO2)を真空蒸着にて7
0nm蒸着し、さらに集電電極として、Alを真空蒸着
にて2μm蒸着し、光起電力素子を作製した(素子N
o.実22)。Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was formed as a transparent electrode on the second conductivity type layer by vacuum evaporation.
0 nm was vapor-deposited, and Al was further vapor-deposited by vacuum vapor-depositing to a thickness of 2 μm as a collector electrode to fabricate a photovoltaic element (element N
o. Actual 22).
【0550】以上の、光起電力素子の作製条件を表13
に示す。Table 13 shows the above-mentioned conditions for manufacturing the photovoltaic element.
Shown in.
【0551】n型層を形成する際に、図23、24に示
すように真空容器3200n内にメッシュ3217nを
配設した。When forming the n-type layer, a mesh 3217n was placed in a vacuum container 3200n as shown in FIGS.
【0552】[0552]
【表13】 比較例17 n型層を形成する際に、図23、24に示すような真空
容器3200n内のメッシュ3217nを取り外して、
その他の作製条件は、実施例22と同一にした(素子N
o.比17)。[Table 13] Comparative Example 17 When forming the n-type layer, the mesh 3217n in the vacuum container 3200n as shown in FIGS.
Other manufacturing conditions were the same as in Example 22 (element N
o. Ratio 17).
【0553】実施例23 比較例17においてi型層を形成する際に、図23,2
4に示すように真空容器3200内にメッシュ3217
した以外は、比較例17と同じ作製条件で、帯状部材上
に、下部電極、第1の導電型層、i型層、第2の導電型
層、透明電極、集電電極を形成して光起電力素子を作製
した(素子No.実23)。Example 23 When the i-type layer was formed in Comparative Example 17, as shown in FIGS.
As shown in FIG. 4, a mesh 3217 is placed in the vacuum container 3200.
Except that, under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 17, the lower electrode, the first conductivity type layer, the i-type layer, the second conductivity type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were formed on the belt-shaped member, and light was formed. An electromotive force element was produced (element No. Ex. 23).
【0554】実施例24 比較例17においてp型層を形成する際に、図23、2
4に示すように真空容器3200p内にメッシュ321
7pを配設した以外は、比較例17と同じ作製条件で、
帯状部材上に、下部電極、第1の導電型層、i型層、第
2の導電型層、透明電極、集電電極を形成して光起電力
素子を作製した(素子No.実24)。Example 24 When a p-type layer was formed in Comparative Example 17, the results shown in FIGS.
4, the mesh 321 is placed in the vacuum container 3200p.
Under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 17, except that 7p was provided,
A lower electrode, a first conductivity type layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on the strip-shaped member to fabricate a photovoltaic element (Element No. Example 24). .
【0555】実施例25 比較例17においてn,i,p型層を形成する際に、図
23,24に示すように真空容器3200n,320
0,3200p内にメッシュ3217n,3217,3
217pをそれぞれ配設した以外は、比較例17と同じ
作製条件で、帯状部材上に、下部電極、第1の導電型
層、i型層、第2の導電型層、透明電極、集電電極を形
成して光起電力素子を作製した(素子No.実25)。Example 25 In forming the n, i, p-type layers in Comparative Example 17, vacuum vessels 3200n, 320 as shown in FIGS.
Meshes 3217n, 3217, 3 in 0, 3200p
Under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 17, except that 217p were provided, the lower electrode, the first conductivity type layer, the i-type layer, the second conductivity type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were formed on the strip-shaped member. To form a photovoltaic element (Element No. Ex. 25).
【0556】実施例22(素子No.実22)〜実施例
25及び比較例17(素子No.比17)で作製した光
起電力素子の特性均一性及び欠陥密度の評価を行なっ
た。The uniformity of characteristics and the defect density of the photovoltaic elements produced in Example 22 (element No. Ex. 22) to Example 25 and Comparative Example 17 (element No. ratio 17) were evaluated.
【0557】特性均一性は、実施例22(素子No.実
22)〜実施例25(素子No.実25)及び比較例1
7(素子No.比17)で作製した帯状部材上の光起電
力素子を、10mおきに5cm角の面積で切出し、AM
−1.5(100mW/cm 2 )光照射下に設置し、光
電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを
評価した。比較例14(素子No.比14)の光起電力
素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めて特
性均一性を評価した結果を表14に示す。The characteristic uniformity is shown in Example 22 (element No.
22) to Example 25 (element No. Ex. 25) and Comparative Example 1
Photovoltaic on a strip-shaped member manufactured with No. 7 (element No. ratio 17)
A force element is cut out every 10 m in an area of 5 cm square, and AM
-1.5 (100 mW / cm 2) Installed under light irradiation,
Measure the photoelectric conversion efficiency and measure the variation in the photoelectric conversion efficiency.
evaluated. Photovoltaic power of Comparative Example 14 (element No. ratio 14)
Calculate the reciprocal of the magnitude of variation based on the element
Table 14 shows the results of evaluation of uniformity of property.
【0558】欠陥密度は、実施例22(素子No.実2
2)、実施例25(素子No.実25)及び比較例17
(素子No.比17)で作製した帯状部材上の光起電力
素子の中央部5mの範囲を、5cm角の面積100個切
出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素
子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較
例17(素子No.比17)の光起電力素子を基準にし
て、欠陥の数の逆数を求めて欠陥密度を評価した結果を
表14に示す。The defect density is as shown in Example 22 (Element No. Ex. 2).
2), Example 25 (element No. Ex. 25) and Comparative Example 17
Defects of each photovoltaic element were measured by cutting out 100 areas of 5 cm square in the area of the central portion 5 m of the photovoltaic element on the strip-shaped member produced in (Element No. ratio 17) and measuring the reverse current. The presence or absence of the defect was detected to evaluate the defect density. Table 14 shows the results of evaluating the defect density by obtaining the reciprocal of the number of defects with reference to the photovoltaic device of Comparative Example 17 (device No. ratio 17).
【0559】[0559]
【表14】 表14に示すように、比較例17(素子No.比17)
の光起電力素子に対して、実施例22(素子No.実2
2)〜実施例25(素子No.25)の光起電力素子
は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れて
おり、本発明により作製した光起電力素子が、優れた量
産性を有することが判明し、本発明の効果が実証され
た。[Table 14] As shown in Table 14, Comparative Example 17 (element No. ratio 17)
Example 22 (element No. Ex. 2)
The photovoltaic elements of 2) to Example 25 (element No. 25) are excellent in both property uniformity and defect density, and the photovoltaic element manufactured according to the present invention has excellent mass productivity. It was found that the effect of the present invention was demonstrated.
【0560】[0560]
【発明の効果】低圧下で堆積膜形成用の原料ガスをマイ
クロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成するマ
イクロ波プラズマCVD法において、内圧50mTor
r以下の真空度で、該原料ガスを100%分解するに必
要なマイクロ波エネルギーより小さなマイクロ波エネル
ギーを前記原料ガスに作用させると同様に、作用させる
マイクロ波エネルギーより大きなrfエネルギーを前記
原料ガスに作用させ、かつ、、作用させるマイクロ波エ
ネルギーによって前記原料ガスが主に分解される空間と
基板の間に導電性金属からなるメッシュを介在させ、か
つ、該メッシュにDCバイアス電圧を印加することを特
徴とする本発明の堆積膜形成法を用いることによって以
下に挙げる効果が得られた。INDUSTRIAL APPLICABILITY In a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, an internal pressure of 50 mTorr
At a vacuum degree of r or less, the microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas is applied to the raw material gas, and the rf energy larger than the microwave energy to be applied is applied to the raw material gas. And applying a DC bias voltage to the mesh by interposing a mesh made of a conductive metal between the substrate and the space where the source gas is mainly decomposed by the microwave energy to act on the mesh. The following effects were obtained by using the deposited film forming method of the present invention characterized by:
【0561】(1)堆積速度を数1nm/sec以上に
早くしても電気特性が優れ、光劣化も少ない非単結晶半
導体膜の堆積膜を形成することが可能となった。(1) It has become possible to form a deposited film of a non-single-crystal semiconductor film, which has excellent electrical characteristics and little photodegradation even when the deposition rate is increased to several nm / sec or more.
【0562】(2)プラズマの均一性・安定性を高める
ことによって、形成された堆積膜の膜厚や特性のムラが
低減し、その結果として光起電力素子や薄膜トランジス
ター、センサー、電子写真用光受容部材等のデバイス特
性や歩留まりが向上し、これらの電子デバイスの作製コ
ストを低減することが可能となった。(2) By increasing the uniformity and stability of plasma, unevenness in the thickness and characteristics of the deposited film formed is reduced, and as a result, for photovoltaic devices, thin film transistors, sensors, electrophotography. The device characteristics such as the light receiving member and the yield have been improved, and it has become possible to reduce the manufacturing cost of these electronic devices.
【0563】(3)堆積膜の特性に悪影響を与える異常
放電の発生を抑えつつ、堆積膜の形成中に膜の構造緩和
に有効に寄与するエネルギーを有する活性種を大面積に
わたって均一に供給することを可能とし、かつ堆積膜の
特性に悪影響を与える不要なイオンや電子による堆積膜
表面へのダメージを低減することにより所望の特性を有
する堆積膜を均一に形成することが可能となった。(3) Active species having energy that effectively contributes to structural relaxation of the film are uniformly supplied over a large area during formation of the deposited film while suppressing the occurrence of abnormal discharge that adversely affects the properties of the deposited film. It is possible to reduce the damage to the surface of the deposited film by unnecessary ions and electrons that adversely affect the characteristics of the deposited film, and it is possible to uniformly form a deposited film having desired characteristics.
【0564】又、低圧下で堆積膜堆積用の原料ガスをマ
イクロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成する
マイクロ波プラズマCVD法において、内圧50mTo
rr以下の真空度で該原料ガスを100%分解するに必
要なマイクロ波エネルギーより小さなマイクロ波エネル
ギーを前記原料ガスに作用させると同時に、作用させる
マイクロ波エネルギーより大きなrfエネルギーを前記
原料ガスに作用させ、かつ、作用させるマイクロ波エネ
ルギーによって前記原料ガスが主に分解される空間と基
板の間に導電性金属からなるメッシュを介在させ、か
つ、堆積膜形成時において該メッシュを100℃以上の
温度に加熱・保持することを特徴とする本発明の堆積膜
形成法を用いることによっても上記同様の効果が得られ
た。In the microwave plasma CVD method of decomposing the raw material gas for depositing a deposited film with microwave energy under a low pressure to form a deposited film on the substrate, an internal pressure of 50 mTo
A microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas at a vacuum degree of rr or less is applied to the source gas, and at the same time, an rf energy larger than the microwave energy to be applied is applied to the source gas. And a mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space in which the source gas is mainly decomposed by the applied microwave energy, and the mesh is kept at a temperature of 100 ° C. or higher during formation of the deposited film. The same effect as described above was obtained by using the deposited film forming method of the present invention, which is characterized by heating and holding the film.
【0565】又、低圧下で堆積膜堆積用の原料ガスをマ
イクロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成する
マイクロ波プラズマCVD法において、内圧50mTo
rr以下の真空度で該原料ガスを100%分解するに必
要なマイクロ波エネルギーより小さなマイクロ波エネル
ギーを前記原料ガスに作用させると同時に、作用させる
マイクロ波エネルギーより大きなrfエネルギーを前記
原料ガスに作用させ、かつ、、作用させるマイクロ波エ
ネルギーによって前記原料ガスが主に分解される空間と
基板の間に導電性金属からなるメッシュを介在させ、か
つ、該メッシュにrfバイアス電圧を印加することを特
徴とする本発明の堆積膜形成法を用いることによっても
上記同様の効果が得られた。In the microwave plasma CVD method of decomposing the raw material gas for depositing the deposited film with microwave energy under a low pressure to form the deposited film on the substrate, the internal pressure is 50 mTo
A microwave energy smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the source gas at a vacuum degree of rr or less is applied to the source gas, and at the same time, an rf energy larger than the microwave energy to be applied is applied to the source gas. A mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space where the source gas is mainly decomposed by the applied microwave energy, and an rf bias voltage is applied to the mesh. The same effect as above can be obtained by using the deposited film forming method of the present invention.
【0566】一方、真空排気可能な真空容器内に成膜空
間を設け、帯状部材がその長手方向に連続的に搬送され
て該成膜空間を貫通し、該成膜空間内の該帯状部材の表
面にマイクロ波プラズマで原料ガスを分解し堆積膜を形
成する機能性堆積膜の作製装置において、前記成膜空間
における前記帯状部材の搬入側及び搬出側のいずれか一
方又は両方に、所定の範囲に亘って、多孔性の導電性部
材が前記帯状部材の堆積表面に近接するように配設され
てなることを特徴とする本発明の堆積膜作製装置を用い
ることにより、特に光起電力素子の連続作製において、
大面積にわたって、高い光電変換効率を実現できるばか
りでなく、優れた均一性を有し、欠陥の少ない光起電力
素子を大量に再現良く生産することが可能となった。On the other hand, a film forming space is provided in a vacuum container capable of being evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in the longitudinal direction thereof to penetrate the film forming space, and the belt-shaped member in the film forming space is moved. In a device for producing a functional deposited film that decomposes a raw material gas by microwave plasma on a surface to form a deposited film, one or both of a carry-in side and a carry-out side of the strip-shaped member in the film formation space, a predetermined range By using the deposited film forming apparatus of the present invention, characterized in that the porous conductive member is disposed so as to be close to the deposition surface of the strip-shaped member, In continuous production,
In addition to achieving high photoelectric conversion efficiency over a large area, it has become possible to reproducibly produce a large number of photovoltaic devices with excellent uniformity and few defects.
【0567】又、上記実施例10〜15においては、i
型層のバッファ層を作製することを主に説明してきた
が、導電性金属よりなるメッシュを第1及び、第2の導
電型層を作製する際に各成膜空間に配設しイオン衝撃を
低減し素子特性の向上を図ることも可能である。In the above tenth to fifteenth embodiments, i
Although the description has been mainly given to the production of the buffer layer of the mold layer, a mesh made of a conductive metal is arranged in each film formation space when the first and second conductive type layers are prepared to prevent ion bombardment. It is also possible to reduce and improve the device characteristics.
【0568】又、真空排気可能な真空容器内に成膜空間
を設け、帯状部材がその長手方向に連続的に搬送されて
該成膜空間を貫通し、該成膜空間内の該帯状部材の表面
にマイクロ波プラズマで原料ガスを分解し堆積膜を形成
する機能性堆積膜の作製装置において、前記成膜空間内
の前記帯状部材の堆積表面の全域に亘って、多孔性の導
電性部材が該堆積表面に近接するように配設されてなる
ことを特徴とする本発明の堆積膜作製装置を用いること
により、特に光起電力素子の連続作製において、マイク
ロ波プラズマの長時間安定維持を可能とし、この結果大
面積にわたって、高品質で優れた均一性を有し、欠陥の
少ない光起電力素子を大量に再現良く生産することが、
上記のような1部にメッシュを設けた装置によるものに
比べ、更に助長された。[0568] Further, a film forming space is provided in a vacuum container capable of being evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in the longitudinal direction thereof and penetrates the film forming space, and the belt-shaped member in the film forming space is In a device for producing a functional deposited film that decomposes a raw material gas by microwave plasma to form a deposited film on the surface, a porous conductive member is provided over the entire deposition surface of the strip-shaped member in the film formation space. By using the deposited film production apparatus of the present invention, which is arranged so as to be close to the deposition surface, it is possible to maintain stable microwave plasma for a long time, particularly in the continuous production of photovoltaic elements. As a result, it is possible to reproducibly produce a large number of photovoltaic elements with high quality and excellent uniformity over a large area and with few defects.
It was further promoted as compared with the above-mentioned device provided with a mesh in one part.
【0569】又、マイクロ波プラズマ中の高エネルギー
イオン種の基板表面及び堆積膜表面への衝撃を抑制する
ことができ、光起電力素子の特性向上はもとより、帯状
部材からの膜剥れの低減、光劣化特性の改善が可能とな
った。Also, the impact of high-energy ion species in microwave plasma on the surface of the substrate and the surface of the deposited film can be suppressed, which not only improves the characteristics of the photovoltaic element but also reduces film peeling from the strip-shaped member. , It has become possible to improve the photodegradation characteristics.
【図1】本発明の堆積膜形成方法を適用するに適した成
膜装置システムの模式的説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a film forming apparatus system suitable for applying a deposited film forming method of the present invention.
【図2】本発明の堆積膜形成方法により好適に形成され
る光起電力素子の態様例を示す模式的説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a mode example of a photovoltaic element that is preferably formed by the deposited film forming method of the present invention.
【図3】DCマグネトロンスパッタ装置の1例を示す模
式的説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of a DC magnetron sputtering apparatus.
【図4】抵抗加熱真空蒸着装置の1例を示す模式的説明
図である。FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of a resistance heating vacuum vapor deposition apparatus.
【図5】本発明の堆積膜形成方法を適用するに適した成
膜装置システムの模式的説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view of a film forming apparatus system suitable for applying the deposited film forming method of the present invention.
【図6】i型層形成時のメッシュの設定温度と光電変換
効率との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the preset temperature of the mesh and the photoelectric conversion efficiency when forming the i-type layer.
【図7】i型層形成時のメッシュの設定温度と堆積膜の
劣化率との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the set temperature of the mesh and the deterioration rate of the deposited film when forming the i-type layer.
【図8】本発明の堆積膜形成方法を適用するに適した成
膜装置システムの模式的説明図である。FIG. 8 is a schematic explanatory view of a film forming apparatus system suitable for applying the deposited film forming method of the present invention.
【図9】本発明の堆積膜製作装置におけるi型層形成用
成膜容器の1例を示す概念的模式図である。FIG. 9 is a conceptual schematic diagram showing an example of an i-type layer forming film forming container in the deposited film manufacturing apparatus of the present invention.
【図10】本発明装置において好適に用いられるガスゲ
ート近傍の圧力勾配を概念的に示すグラフである。FIG. 10 is a graph conceptually showing a pressure gradient in the vicinity of a gas gate that is preferably used in the device of the present invention.
【図11】光起電力素子を連続的に成膜するに好適な本
発明成膜装置の1態様を示す模式説明図である。FIG. 11 is a schematic explanatory view showing one mode of a film forming apparatus of the present invention suitable for continuously forming a film of photovoltaic elements.
【図12】本発明装置に好適なマイクロ波アプリケータ
の1構成例を示す部分断面図である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing one structural example of a microwave applicator suitable for the device of the present invention.
【図13】本発明装置のi型層成膜用真空容器内の成膜
空間部分の構成例を模式的に示す1部破断斜視図であ
る。FIG. 13 is a partial cutaway perspective view schematically showing a configuration example of a film forming space portion in the i-type layer film forming vacuum container of the device of the present invention.
【図14】図13に示すi型層成膜用真空容器内の成膜
空間部分の横断面図である。14 is a cross-sectional view of a film forming space portion in the i-type layer film forming vacuum container shown in FIG.
【図15】光起電力素子を連続的に成膜するに好適な本
発明成膜装置の他の態様を示す模式説明図である。FIG. 15 is a schematic explanatory view showing another aspect of the film forming apparatus of the present invention, which is suitable for continuously forming a film of photovoltaic elements.
【図16】本発明成膜装置によって好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic element that is preferably manufactured by the film forming apparatus of the present invention.
【図17】本発明成膜装置によって好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic element that is preferably manufactured by the film forming apparatus of the present invention.
【図18】本発明成膜装置によって好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic element that is preferably manufactured by the film forming apparatus of the present invention.
【図19】本発明第2の成膜装置におけるi型層形成用
成膜容器の1態様を示す概念的模式図である。FIG. 19 is a conceptual schematic diagram showing one embodiment of an i-type layer forming film forming container in the second film forming apparatus of the present invention.
【図20】本発明第2の成膜装置におけるn、p型層形
成用成膜容器の1態様を示す概念模式図である。FIG. 20 is a conceptual schematic diagram showing one embodiment of an n, p-type layer forming film forming container in the second film forming apparatus of the present invention.
【図21】光起電力素子を連続的に成膜するに好適な本
発明第2の成膜装置の1態様を示す模式説明図である。FIG. 21 is a schematic explanatory view showing one mode of a second film forming apparatus of the present invention, which is suitable for continuously forming a photovoltaic element.
【図22】本発明に好適なマイクロ波アプリケータの1
態様を示す部分断面図である。FIG. 22 is a microwave applicator suitable for the present invention.
It is a fragmentary sectional view showing a mode.
【図23】本発明装置のn、i及びp型層成膜用真空容
器内の成膜空間部分の1態様を模式的に示す1部破断斜
視図である。FIG. 23 is a partially broken perspective view schematically showing one mode of a film forming space portion in the vacuum container for forming n, i and p type layers of the device of the present invention.
【図24】図23に示されるn、i及びp型層成膜用真
空容器内の成膜空間部分の横断面図である。FIG. 24 is a transverse cross-sectional view of a film forming space in the vacuum container for forming n, i and p type layers shown in FIG. 23.
【図25】光起電力素子を連続的に成膜するに好適な本
発明第2の成膜装置の他の態様を示す模式説明図であ
る。FIG. 25 is a schematic explanatory view showing another aspect of the second film-forming apparatus of the present invention, which is suitable for continuously forming a photovoltaic element.
【図26】本発明第2の装置により好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic element preferably manufactured by the second device of the present invention.
【図27】本発明第2の装置により好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic device that is suitably manufactured by the second device of the present invention.
【図28】本発明第2の装置により好適に作製される光
起電力素子の数態様を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing several aspects of a photovoltaic device preferably manufactured by the second device of the present invention.
100 成膜装置 101 堆積室 102 誘電体窓 103 ガス導入管 104 基板 105 加熱ヒーター 106 真空計 107 コンダクタンスバルブ 108 補助バルブ 109 リークバルブ 110 導波部 112 バイアス棒 113 メッシュ 114 メッシュ用バイアス電源 115 シャッター 116 メッシュ用温度コントローラー 117 メッシュ用rf電源 1020 原料ガス供給装置 1041〜1046 導入バルブ 1021〜1026 マスフローコントローラー 1031〜1036 マスフローコントローラーの1
次バルブ 1061〜1066 圧力調整器 1051〜1056 バルブ 1071〜1076 ボンベ 200、210 光起電力素子 201、211 導電性基板 202、212 光反射層 203、213 反射増加層 204、214 導電型層 205、215、218 i型層 206、216、217、219 導電型層 207、220 透明電極 208、221 集電電極 209、222 照射光 301 堆積室 302 基板 303 加熱ヒーター 304、308 ターゲット 305、309 絶縁性支持体 306、310 DC電源 307、311 シャッター 312 真空計 313 コンダクタンスバルブ 314、315 ガス導入バルブ 316、317 マスフローコントローラー 401 堆積室 402 基板 403 加熱ヒーター 404 蒸着源 405 加熱ヒーター 406 AC電源 407 シャッター 408 真空計 409 コンダクタンスバルブ 410 ガス導入バルブ 411 マスフローコントローラー 412 リークバルブ 413 膜圧モニター 2100,2100n,2100p,2301,230
2 真空容器 2101 i型層作製用成膜容器 2101n 第1の導電型層作製用の成膜容器 2101p 第2の導電型層作製用の成膜容器 2102,2102n,2102p,2103,210
4 成膜空間 2105,2105n,2105p,2106,210
7 アプリケータ 2108,2108n,2108p,2109,211
0 マイクロ波透過性部材 2111,2111n,2111p,2112,211
3 導波管 2114,2114n,2114p,2115,211
6 ガス導入手段 2117,2117n,2117p,2118,211
9 ガス供給管 2120,2120n,2120p,2121,212
2 排気パンチングボード 2123,2123n,2123p ランプハウス 2124,2124n,2124p 赤外線ランプヒ
ーター 2125,2125n,2125p,2126 排気
管 2127,2127n,2127p,2128 排気
スロットルバルブ 2129,2129n,2129p,2130,231
1,2312 ガスゲート 2131,2131n,2131p,2132n,21
32p,2132 ゲートガス供給管 2133,2133n,2133p 排気管 2134,2134n,2134p 熱電対 2135,2136 メッシュ 2150 帯状部材 2220 i型層成膜用真空容器 2220n 第1の導電型層成膜用真空容器 2220p 第2の導電型層成膜用真空容器 2201 帯状部材 2202n,2202p,2202,2203,220
2p,2203p 搬送用ローラー 2204n,2205n,2204,2205,220
4p,2205p 搬送用リング 2206na,2206nb,2206a〜e,220
6pa,2206pb温度調整機構 2207n,2208n,2207,2208,220
7p,2208p アプリケータ 2209n,2210n,2209,2210,220
9p,2210p マイクロ波透過性部材 2211n,2212n,2211,2212,221
1p,2212p 方形導波管 2213a,b,c,2213n,2213p ガス
導入手段 2214 排気管 2215a,b 隔離通路 2216 成膜空間 2217,2218 メッシュ 2303 送り出し用ボビン 2304 巻き取り用ボビン 2305,2306 搬送用ローラー 2307,2308,2309,2309a,2309
b スロットルバルブ 2310,2311 排気管 2312,2313 温度調整機構 2314,2315 圧力計 2400 マイクロ波アプリケータ 2401,2402 マイクロ波透過性部材 2403a,2403b マイクロ波整合用円板 2404 内筒 2405 外筒 2406 固定用リング 2407 チョークフランジ 2408 方形導波管 2409 冷却媒体 2410 Oリング 2411 溝 2412 メタルシール 2413,2414 冷却空気導入・排気孔 2501 帯状部材 2502 下部電極 2503 第1の導電型層(n型半導体層) 2504 i型半導体層 2504b バッファ層 2505 第2の導電型層(p型半導体層) 2506 上部電極 2507 集電電極 2508 第1のpin接合光起電力素子 2509 第2のpin接合光起電力素子 2510 第3のpin接合光起電力素子 2511 タンデム型光起電力素子 2512 トリプル型光起電力素子 3100,3100n,3100p,3301,330
2 真空容器 3101 i型層成膜用容器 3101n 第1の導電型層作製用の成膜容器 3101p 第2の導電型層作製用の成膜容器 3102,3102n,3102p,3103,310
4 成膜空間 3105,3105n,3105p,3106,310
7 アプリケータ 3108,3108n,3108p,3109,311
0 マイクロ波透過性部材 3111,3111n,3111p,3112,311
3 導波管 3114,3114n,3114p,3115,311
6 ガス導入手段 3117,3117n,3117p,3118,311
9 ガス供給管 3120,3120n,3120p,3121,312
2 排気パンチングボード 3123,3123n,3123p ランプハウス 3124,3124n,3124p 赤外線ランプヒ
ーター 2125,3125n,3125p,3126 排気
管 3127,3127n,3127p,3128 排気
スロットルバルブ 3129,3129n,3129p,3130,331
1,3312 ガスゲート 3131,3131n,3131p,3132n,31
32p,3132 ゲートガス供給管 3133,3133n,3133p メッシュ 3134,3134n,3134p 熱電対 3150 帯状部材 3200 i型層成膜用真空容器 3200n 第1の導電型層成膜用真空容器 3200p 第2の導電型層成膜用真空容器 3201 帯状部材 3202n,3202p,3202,3203,320
2p,3203p 搬送用ローラー 3204n,3205n,3204,3205,320
4p,3205p 搬送用リング 3206na,3206nb,3206a〜e,320
6pa,3206pb温度調整機構 3207n,3208n,3207,3208,320
7p,3208p アプリケータ 3209n,3210n,3209,3210,320
9p,3210p マイクロ波透過性部材 3211n,3212n,3211,3212,321
1p,3212p 方形導波管 3213a,b,c,3213n,3213p ガス
導入手段 3214 排気管 3215a,b 隔離通路 3216 成膜空間 3217,3218 メッシュ 3303 送り出し用ボビン 3304 巻き取り用ボビン 3305,3306 搬送用ローラー 3307,3308,3309,3309a,3309
b スロットルバルブ 3310,3311 排気管 3312,3313 温度調整機構 3314,3315 圧力計 3400 マイクロ波アプリケータ 3401,3402 マイクロ波透過性部材 3403a,3403b マイクロ波整合用円板 3404 内筒 3405 外筒 3406 固定用リング 3407 チョークフランジ 3408 方形導波管 3409 冷却媒体 3410 Oリング 3411 溝 3412 メタルシール 3413,3414 冷却空気導入・排気孔 3501 帯状部材 3502 下部電極 3503 第1の導電型層(n型半導体層) 3504 i型半導体層 3505 第2の導電型層(p型半導体層) 3506 上部電極 3507 集電電極 3508 第1のpin接合光起電力素子 3509 第2のpin接合光起電力素子 3510 第3のpin接合光起電力素子 3511 タンデム型光起電力素子 3512 トリプル型光起電力素子100 film forming apparatus 101 deposition chamber 102 dielectric window 103 gas introduction tube 104 substrate 105 heating heater 106 vacuum gauge 107 conductance valve 108 auxiliary valve 109 leak valve 110 waveguide section 112 bias rod 113 mesh 114 mesh bias power supply 115 shutter 116 mesh Temperature controller 117 rf power supply for mesh 1020 raw material gas supply device 1041 to 1046 introduction valve 1021 to 1026 mass flow controller 1031 to 1036 mass flow controller 1
Next valve 1061-1066 Pressure regulator 1051-1056 Valve 1071-1076 Cylinder 200, 210 Photovoltaic element 201, 211 Conductive substrate 202, 212 Light reflection layer 203, 213 Reflection increasing layer 204, 214 Conductivity type layer 205, 215 218 i-type layer 206, 216, 217, 219 conductive type layer 207, 220 transparent electrode 208, 221 current collecting electrode 209, 222 irradiation light 301 deposition chamber 302 substrate 303 heating heater 304, 308 target 305, 309 insulating support 306, 310 DC power source 307, 311 Shutter 312 Vacuum gauge 313 Conductance valve 314, 315 Gas introduction valve 316, 317 Mass flow controller 401 Deposition chamber 402 Substrate 403 Heating heater 404 Deposition source 40 Heater 406 AC power 407 shutter 408 vacuum gauge 409 a conductance valve 410 gas introduction valve 411 mass flow controllers 412 leak valve 413 film thickness monitor 2100,2100n, 2100p, 2301,230
2 Vacuum container 2101 i-type layer forming film forming container 2101n First conductivity type layer forming film forming container 2101p Second conductivity type layer forming film forming container 2102, 2102n, 2102p, 2103, 210
4 film forming spaces 2105, 2105n, 2105p, 2106, 210
7 Applicators 2108, 2108n, 2108p, 2109, 211
0 microwave transparent member 2111, 2111n, 2111p, 2112, 211
3 Waveguides 2114, 2114n, 2114p, 2115, 211
6 Gas introduction means 2117, 2117n, 2117p, 2118, 211
9 gas supply pipes 2120, 2120n, 2120p, 2121, 212
2 Exhaust punching board 2123, 2123n, 2123p Lamp house 2124, 2124n, 2124p Infrared lamp heater 2125, 2125n, 2125p, 2126 Exhaust pipe 2127, 2127n, 2127p, 2128 Exhaust throttle valve 2129, 2129n, 2129p, 2130, 231
1, 2312 gas gates 2131, 2131n, 2131p, 2132n, 21
32p, 2132 Gate gas supply pipe 2133, 2133n, 2133p Exhaust pipe 2134, 2134n, 2134p Thermocouple 2135, 2136 Mesh 2150 Band member 2220 i-type layer film forming vacuum container 2220n First conductive type layer film forming vacuum container 2220p No. 2 vacuum container 2201 for forming a conductive type layer 2202n, 2202p, 2202, 2203, 220
2p, 2203p Transport rollers 2204n, 2205n, 2204, 2205, 220
4p, 2205p Transport ring 2206na, 2206nb, 2206a to e, 220
6pa, 2206pb temperature adjustment mechanism 2207n, 2208n, 2207, 2208, 220
7p, 2208p applicator 2209n, 2210n, 2209, 2210, 220
9p, 2210p microwave permeable member 2211n, 2212n, 2211, 2122, 221
1p, 2212p Square waveguide 2213a, b, c, 2213n, 2213p Gas introduction means 2214 Exhaust pipe 2215a, b Isolation passageway 2216 Film forming space 2217, 2218 Mesh 2303 Sending bobbin 2304 Winding bobbin 2305, 2306 Transfer roller 2307, 2308, 2309, 2309a, 2309
b Throttle valve 2310, 2311 Exhaust pipe 2312, 2313 Temperature adjustment mechanism 2314, 2315 Pressure gauge 2400 Microwave applicator 2401,402 Microwave permeable member 2403a, 2403b Microwave matching disk 2404 Inner cylinder 2405 Outer cylinder 2406 For fixing Ring 2407 Choke flange 2408 Rectangular waveguide 2409 Cooling medium 2410 O-ring 2411 Groove 2412 Metal seal 2413, 2414 Cooling air introduction / exhaust hole 2501 Band member 2502 Lower electrode 2503 First conductive type layer (n-type semiconductor layer) 2504 i Type semiconductor layer 2504b buffer layer 2505 second conductivity type layer (p type semiconductor layer) 2506 upper electrode 2507 current collecting electrode 2508 first pin junction photovoltaic element 2509 second pin junction Photovoltaic element 2510 third pin junction photovoltaic element 2511 tandem photovoltaic device 2512 triple type photovoltaic device 3100,3100n, 3100p, 3301,330
2 vacuum container 3101 i-type layer film forming container 3101n film forming container for forming first conductivity type layer 3101p film forming container for forming second conductivity type layer 3102, 3102n, 3102p, 3103, 310
4 film forming spaces 3105, 3105n, 3105p, 3106, 310
7 Applicators 3108, 3108n, 3108p, 3109, 311
0 microwave permeable member 3111, 3111n, 3111p, 3112, 311
3 Waveguides 3114, 3114n, 3114p, 3115, 311
6 Gas introduction means 3117, 3117n, 3117p, 3118, 311
9 gas supply pipes 3120, 3120n, 3120p, 3121, 312
2 Exhaust punching board 3123, 3123n, 3123p Lamp house 3124, 3124n, 3124p Infrared lamp heater 2125, 3125n, 3125p, 3126 Exhaust pipe 3127, 3127n, 3127p, 3128 Exhaust throttle valve 3129, 3129n, 3129p, 3130, 331
1,3312 Gas gate 3131, 3131n, 3131p, 3132n, 31
32p, 3132 Gate gas supply pipe 3133, 3133n, 3133p Mesh 3134, 3134n, 3134p Thermocouple 3150 Band member 3200 i-type layer film forming vacuum container 3200n First conductivity type layer film forming vacuum container 3200p Second conductivity type layer Film forming vacuum container 3201 Band-shaped members 3202n, 3202p, 3202, 3203, 320
2p, 3203p Transport rollers 3204n, 3205n, 3204, 3205, 320
4p, 3205p Transport ring 3206na, 3206nb, 3206a to e, 320
6pa, 3206pb temperature adjusting mechanism 3207n, 3208n, 3207, 3208, 320
7p, 3208p applicator 3209n, 3210n, 3209, 3210, 320
9p, 3210p microwave permeable member 3211n, 3212n, 3211, 3212, 321
1p, 3212p Rectangular waveguide 3213a, b, c, 3213n, 3213p Gas introduction means 3214 Exhaust pipe 3215a, b Isolation passageway 3216 Film forming space 3217, 3218 Mesh 3303 Sending bobbin 3304 Winding bobbin 3305, 3306 Transfer roller 3307, 3308, 3309, 3309a, 3309
b Throttle valve 3310, 3311 Exhaust pipe 3312, 3313 Temperature adjustment mechanism 3314, 3315 Pressure gauge 3400 Microwave applicator 3401, 3402 Microwave transmissive member 3403a, 3403b Microwave matching disk 3404 Inner cylinder 3405 Outer cylinder 3406 For fixing Ring 3407 Choke flange 3408 Rectangular waveguide 3409 Cooling medium 3410 O-ring 3411 Groove 3412 Metal seal 3413, 3414 Cooling air introducing / exhausting hole 3501 Band member 3502 Lower electrode 3503 First conductive type layer (n-type semiconductor layer) 3504 i -Type semiconductor layer 3505 Second conductivity type layer (p-type semiconductor layer) 3506 Upper electrode 3507 Current collecting electrode 3508 First pin-junction photovoltaic element 3509 Second pin-junction photovoltaic element 3510 Third pin junction photovoltaic element 3511 Tandem photovoltaic element 3512 Triple photovoltaic element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 政史 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 林 享 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 酒井 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤岡 靖 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡部 正太郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 芳里 直 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Masafumi Sano 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ryo Hayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Akira Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yasushi Fujioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. ( 72) Inventor Shotaro Okabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Naoshi Yoshiri 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Invention Person Masahiro Kanai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (8)
クロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成するマ
イクロ波プラズマCVD法において、 内圧50mTorr以下の真空度で、該原料ガスを10
0%分解するに必要なマイクロ波エネルギーより小さな
マイクロ波エネルギーを前記原料ガスに作用させると同
時に、作用させるマイクロ波エネルギーより大きなrf
エネルギーを前記原料ガスに作用させ、かつ、作用させ
るマイクロ波エネルギーによって前記原料ガスが主に分
解される空間と基板との間に導電性金属からなるメッシ
ュを介在させ、かつ、該メッシュにDCバイアス電圧を
印加することを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法
による堆積膜形成方法。1. A microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, and the raw material gas is supplied at a vacuum degree of 50 mTorr or less in internal pressure.
Microwave energy smaller than that required for 0% decomposition is applied to the source gas, and at the same time, rf is larger than the applied microwave energy.
Energy is applied to the raw material gas, and a mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space where the raw material gas is mainly decomposed by the acting microwave energy, and a DC bias is applied to the mesh. A method for forming a deposited film by a microwave plasma CVD method, characterized in that a voltage is applied.
クロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成するマ
イクロ波プラズマCVD法において、 内圧50mTorr以下の真空度で、該原料ガスを10
0%分解するに必要なマイクロ波エネルギーより小さな
マイクロ波エネルギーを前記原料ガスに作用させると同
時に、作用させるマイクロ波エネルギーより大きなrf
エネルギーを前記原料ガスに作用させ、かつ、作用させ
るマイクロ波エネルギーによって前記原料ガスが主に分
解される空間と基板との間に導電性金属からなるメッシ
ュを介在させ、かつ、堆積膜形成時において該メッシュ
を100℃以上の温度に加熱・保持することを特徴とす
るマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成方法。2. In a microwave plasma CVD method in which a raw material gas for forming a deposited film is decomposed by microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, the raw material gas is 10 at a vacuum degree of 50 mTorr or less.
Microwave energy smaller than that required for 0% decomposition is applied to the source gas, and at the same time, rf is larger than the applied microwave energy.
Energy is applied to the raw material gas, and a mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space where the raw material gas is mainly decomposed by the microwave energy to act, and at the time of forming the deposited film. A method for forming a deposited film by a microwave plasma CVD method, which comprises heating and holding the mesh at a temperature of 100 ° C. or higher.
クロ波エネルギーで分解し基板上に堆積膜を形成するマ
イクロ波プラズマCVD法において、 内圧50mTorr以下の真空度で、該原料ガスを10
0%分解するに必要なマイクロ波エネルギーより小さな
マイクロ波エネルギーを前記原料ガスに作用させると同
時に、作用させるマイクロ波エネルギーより大きなrf
エネルギーを前記原料ガスに作用させ、かつ、作用させ
るマイクロ波エネルギーによって前記原料ガスが主に分
解される空間と基板との間に導電性金属からなるメッシ
ュを介在させ、かつ、該メッシュにrfバイアス電圧を
印加することを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法
による堆積膜形成方法。3. In a microwave plasma CVD method for decomposing a raw material gas for forming a deposited film with microwave energy under a low pressure to form a deposited film on a substrate, the raw material gas is 10 at a vacuum degree of 50 mTorr or less.
Microwave energy smaller than that required for 0% decomposition is applied to the source gas, and at the same time, rf is larger than the applied microwave energy.
Energy is applied to the raw material gas, and a mesh made of a conductive metal is interposed between the substrate and the space where the raw material gas is mainly decomposed by the microwave energy to act, and an rf bias is applied to the mesh. A method for forming a deposited film by a microwave plasma CVD method, characterized in that a voltage is applied.
設け、帯状部材がその長手方向に連続的に搬送されて該
成膜空間を貫通し、 該成膜空間内の該帯状部材の表面にマイクロ波プラズマ
で原料ガスを分解し堆積膜を形成する機能性堆積膜の作
製装置において、 前記成膜空間における前記帯状部材の搬入側及び搬出側
のいずれか一方又は両方に、所定の範囲に亘って、 多孔性の導電性部材が前記帯状部材の堆積表面に近接す
るように配設されてなることを特徴とする堆積膜作製装
置。4. A film forming space is provided in a vacuum container capable of being evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in its longitudinal direction to penetrate the film forming space, In a device for producing a functional deposited film that decomposes a raw material gas by microwave plasma on a surface to form a deposited film, one or both of a carry-in side and a carry-out side of the strip-shaped member in the film formation space, a predetermined range The deposited film forming apparatus, wherein a porous conductive member is provided so as to be close to the deposition surface of the strip-shaped member.
設け、帯状部材がその長手方向に連続的に搬送されて該
成膜空間を貫通し、 該成膜空間内の該帯状部材の表面にマイクロ波プラズマ
で原料ガスを分解し堆積膜を形成する機能性堆積膜の作
製装置において、 前記成膜空間内の前記帯状部材の堆積表面の全域に亘っ
て、多孔性の導電性部材が該堆積表面に近接するように
配設されてなることを特徴とする堆積膜作製装置。5. A film forming space is provided in a vacuum container capable of being evacuated, and the belt-shaped member is continuously conveyed in its longitudinal direction to penetrate the film forming space, In the apparatus for producing a functional deposited film, which decomposes a raw material gas by microwave plasma to form a deposited film on the surface, a porous conductive member is provided over the entire deposition surface of the strip-shaped member in the film formation space. An apparatus for producing a deposited film, which is arranged so as to be close to the deposition surface.
るメッシュである請求項4又は5に記載の堆積膜作製装
置。6. The deposited film forming apparatus according to claim 4, wherein the porous conductive member is a mesh made of a conductive metal.
導電性材料で電気的に接続されている請求項4乃至6い
ずれか一に記載の堆積膜作製装置。7. A porous conductive member and the belt-shaped member,
The deposited film forming apparatus according to claim 4, wherein the deposited film is electrically connected by a conductive material.
ある請求項4乃至7いずれか一に記載の堆積膜作製装
置。8. The deposited film forming apparatus according to claim 4, wherein the pressure in the film forming space is 50 mTorr or less.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4279045A JP3068963B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Deposition film production equipment |
JP2000002672A JP3406959B2 (en) | 1992-10-16 | 2000-01-11 | Method for forming deposited film by microwave plasma CVD method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4279045A JP3068963B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Deposition film production equipment |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000002672A Division JP3406959B2 (en) | 1992-10-16 | 2000-01-11 | Method for forming deposited film by microwave plasma CVD method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06128748A true JPH06128748A (en) | 1994-05-10 |
JP3068963B2 JP3068963B2 (en) | 2000-07-24 |
Family
ID=17605637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4279045A Expired - Fee Related JP3068963B2 (en) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | Deposition film production equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068963B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5902563A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-11 | Pl-Limited | RF/VHF plasma diamond growth method and apparatus and materials produced therein |
JP2000049103A (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Canon Inc | Device for manufacturing thin-film semiconductor by plasma cvd method and its manufacture |
JP2010010297A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Tokyo Electron Ltd | Microwave plasma processing apparatus |
JP2012146994A (en) * | 2009-02-17 | 2012-08-02 | Korea Inst Of Industrial Technology | Method of manufacturing solar cell utilizing induction coupled plasma enhanced chemical vapor deposition |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4279045A patent/JP3068963B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5902563A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-11 | Pl-Limited | RF/VHF plasma diamond growth method and apparatus and materials produced therein |
JP2000049103A (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Canon Inc | Device for manufacturing thin-film semiconductor by plasma cvd method and its manufacture |
JP2010010297A (en) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Tokyo Electron Ltd | Microwave plasma processing apparatus |
JP2012146994A (en) * | 2009-02-17 | 2012-08-02 | Korea Inst Of Industrial Technology | Method of manufacturing solar cell utilizing induction coupled plasma enhanced chemical vapor deposition |
JP2014195101A (en) * | 2009-02-17 | 2014-10-09 | Korea Inst Of Industrial Technology | Method of manufacturing solar cell utilizing induction coupled plasma chemical vapor deposition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3068963B2 (en) | 2000-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3073327B2 (en) | Deposition film formation method | |
US7064263B2 (en) | Stacked photovoltaic device | |
US5571749A (en) | Method and apparatus for forming deposited film | |
EP0406690A2 (en) | Process for continuously forming a large area functional deposited film by microwave PCVD method and an apparatus suitable for practicing the same | |
US6495392B2 (en) | Process for producing a semiconductor device | |
JPH0992850A (en) | Formation of photoelectric transducer | |
JPH11261102A (en) | Photovoltaic device | |
JP3068963B2 (en) | Deposition film production equipment | |
JP2000192245A (en) | Formation of deposition film by microwave plasma cvd method | |
JP3367981B2 (en) | Method and apparatus for forming deposited film | |
JPH06216039A (en) | Microwave plasma cvd device | |
JP3181121B2 (en) | Deposition film formation method | |
JPH07115215A (en) | Photovoltaic element | |
JP3554314B2 (en) | Deposition film formation method | |
JPH06318717A (en) | Photovoltaic element | |
JPH06318718A (en) | Photovoltaic element | |
JP2810531B2 (en) | Method and apparatus for forming deposited film | |
JP3017393B2 (en) | Manufacturing method of photovoltaic device | |
JP2784820B2 (en) | Photovoltaic element | |
JPH0851228A (en) | Manufacture of photovoltaic element | |
JP3406930B2 (en) | Deposition film formation method | |
JP2812377B2 (en) | Photovoltaic element, method of manufacturing the same, and power generation system using the same | |
JPH10183357A (en) | Photoelectromotive force element and its continuous production | |
JP2836716B2 (en) | Photovoltaic element and power generation system | |
JP3017392B2 (en) | Manufacturing method of photovoltaic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |