專利名稱：光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置和方法、以及光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置和方法、以及光電轉(zhuǎn)換元件，特別涉及提 高成膜速度和轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置和方法、以及光電轉(zhuǎn)換元件。
背景技術：
以往開始就使用的石油資源具有諸如以下的問題作為資源的有限性、隨著燃燒 而產(chǎn)生的二氧化碳的增加所帶來的所謂的地球溫暖化現(xiàn)象等，近年來，太陽能電池作為綠 色能源而受到關注。以往，在太陽能電池中所追求的是CPT (成本/投資回收期/時間)，該CPT由下式?jīng)Q定。
._ 太陽光發(fā)電系統(tǒng)的初始導入成本 “由于導入而帶來的年間利潤-年運營成本在2007年，上述的CPT值在晶體硅太陽能電池中為25年、在薄膜太陽能電池中為 40年左右。由于投資回收期相當長，因此必然背負過大的成本(初始成本)負擔，這成為太 陽能電池在現(xiàn)實中難以普及的主要原因之一。為了降低CPT值(減少成本/投資回收期/時間)，需要實現(xiàn)初始導入成本的降 低、由于導入而帶來的年間利潤的增加、年間運營成本的降低等。為了實現(xiàn)這些，應當降低 太陽能電池的裝置費用，提高成膜速度以及轉(zhuǎn)換效率。為提高成膜速度，能夠利用高密度的 等離子體。并且，為提高轉(zhuǎn)換效率，需要制作缺陷量少、氧濃度低的膜。另一方面，也需要沒有浪費地利用具有寬的波長范圍的太陽光，為了達到上述目 的利用串聯(lián)式的太陽能電池。專利文獻1 日本專利文獻特開2006-210558號公報；專利文獻2 日本專利文獻特開2002-29727號公報；專利文獻3 日本專利文獻特開平9-51116號公報。

發(fā)明內(nèi)容
以往，等離子體的生成中利用微波，通過微波實現(xiàn)高密度的等離子體來提高成膜 速度，但是無法形成充分縝密的膜。因此，當裸露在大氣中時等，氧和水分將會進入膜中，因 此出現(xiàn)無法得到耐用的含氧量充分低并且缺陷密度低的膜的問題。特別是在太陽能電池中，收到了以下報告一旦氧混入Si (硅)中，則Si被n型 化，從而暗電導率的增大(泄漏電流的增加)、或由于缺陷而光電導率降低。在其他方面，近年來，作為低成本的太陽能電池而受到矚目的非晶態(tài)硅太陽能電 池的最大的問題在于轉(zhuǎn)換效率比晶體硅太陽能電池低。對此，雖然研究了各種串聯(lián)式太陽能電池，但是在入射光的有效利用性以及光吸 收特性等性能和材料之間的關系上還存在可改良的余地，其中，所述串聯(lián)式太陽能電池是以下方式構成的太陽能電池例如層積P型半導體、i型半導體、n型半導體，并層積任意層 的量的具有不同的吸收波長帶域的pin結(jié)的組。特別是，在涉及非晶態(tài)硅和微晶硅、微晶硅 和微晶硅的組合的串聯(lián)式太陽能電池中，除了入射光的有效利用性以及光吸收特性之外， 上述暗電導率的增大(泄漏電流的增大)或光電導率的降低也成為問題。包括上述專利文 獻在內(nèi)的以往的技術，無論哪一個都沒有針對這些問題，并且也沒有給出答案。作為這樣的以往技術上的問題的氧的進入，可以通過在襯底上形成縝密的膜來抑 制，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了縝密膜的形成中自偏電壓具有很大的影響。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在太陽能電池的成膜中，通過使用微波等離子 體來實現(xiàn)高效的成膜并提高成膜速度，同時，通過適當?shù)剡x擇/控制自偏電壓來形成縝密 的膜以抑制氧的混入，并且能夠降低缺陷的量、提高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置和 方法、以及光電轉(zhuǎn)換元件。本發(fā)明是為了解決作為以往的技術上的問題的氧的進入而進行的，首先其目的在 于提供一種在太陽能電池的通常的成膜中，通過使用微波等離子體來實現(xiàn)高效的成膜并提 高成膜速度，同時，抑制氧的混入，并且降低缺陷的量，由此能夠提高轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換 元件制造裝置和方法、以及光電轉(zhuǎn)換元件。本發(fā)明的進一步的目的在于提供一種轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池(包括微晶硅、非晶態(tài))。首先，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，所述裝置是在襯底上通過微波等離子 體CVD (Chemical Vapor D印osition，化學氣相沉積)法來形成半導體的層積膜的光電轉(zhuǎn)換 元件制造裝置，的特征在于，包括腔室，所述腔室是密閉空間，并且所述腔室中內(nèi)置有載放 襯底的基座，所述襯底是要形成薄膜的對象；第一氣體供應部，其對所述腔室內(nèi)的等離子體 激發(fā)區(qū)域提供等離子體激發(fā)氣體；調(diào)壓部，其調(diào)整所述腔室內(nèi)的壓力；第二氣體供應部，其 對所述腔室內(nèi)的等離子體擴散區(qū)域提供原料氣體；微波施加部，其將微波導入到所述腔室 內(nèi)；以及偏置電壓施加部，其對所述襯底根據(jù)所述氣體種類來選擇并施加襯底偏置電壓。另外，本發(fā)明涉及的光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，包括以下步驟第一步 驟，其中，將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)，所述腔室中內(nèi)置載放有襯底的基座，所述襯 底是要形成薄膜的對象；第二步驟，其中，對所述腔室內(nèi)進行調(diào)壓；第三步驟，其中，在對所 述腔室內(nèi)導入微波之后再對該腔室內(nèi)導入原料氣體，或者在對所述腔室內(nèi)導入原料氣體之 后再對該腔室內(nèi)導入微波；以及第四步驟，其中，對所述襯底施加襯底偏置電壓，并且，所述 光電轉(zhuǎn)換元件制造方法制造所述薄膜的缺陷數(shù)小于等于1017個/cm3的光電轉(zhuǎn)換元件?；蛘撸《?，本發(fā)明涉及的光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，包括以下步 驟第一步驟，其中，將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)，所述腔室中內(nèi)置載放有襯底的基 座，所述襯底是要形成薄膜的對象；第二步驟，其中，對所述腔室內(nèi)進行調(diào)壓；第三步驟，其 中，在對所述腔室內(nèi)導入微波之后再對該腔室內(nèi)導入原料氣體，或者在對所述腔室內(nèi)導入 原料氣體之后再對該腔室內(nèi)導入微波；以及第四步驟，其中，對所述襯底施加襯底偏置電 壓，并且，所述光電轉(zhuǎn)換元件制造方法制造所述薄膜的氧濃度小于等于1019atOm/cm3的光電 轉(zhuǎn)換元件。根據(jù)具有這樣的構成的本發(fā)明，從第一氣體供應部通過第一噴頭對載放在內(nèi)置于 腔室內(nèi)的基座上部的等離子體激發(fā)區(qū)域?qū)氲入x子體激發(fā)氣體。接下來，調(diào)壓部調(diào)整腔室內(nèi)的壓力。然后，等離子體產(chǎn)生源通過在對腔室內(nèi)導入微波之后第二氣體供應部再通過第 二噴頭對腔室內(nèi)的等離子體擴散區(qū)域?qū)朐蠚怏w，或者在第二氣體供應部對腔室內(nèi)的等 離子體擴散區(qū)域?qū)朐蠚怏w之后等離子產(chǎn)生源再對腔室內(nèi)導入微波。之后，偏置電壓施 加部對襯底導入襯底偏置電壓。根據(jù)氣體種類等來選擇適用的偏置功率以使偏置電壓不使 等離子體變動并且只作為自偏置發(fā)揮功能。這樣，能夠控制在襯底表面上的照射離子能量。 換言之，首先，通過導入微波，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的等離子體。通過該高密度的等離子體實現(xiàn) 快的成膜速度。通過上述的構成形成縝密的膜，降低所生成的膜中的缺陷密度、降低氧濃度，降低 暗電導率(泄漏電流)并提高光電導率，并且提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。在這種情況下，能夠通過將在所述第三步驟中導入的原料氣體逐次改變成第一原 料氣體、第二原料氣體、第三原料氣體來執(zhí)行所述第一步驟至第四步驟，對所述襯底依次層 積P型半導體膜、i型半導體膜、n型半導體膜，將這樣形成的1層pin結(jié)層積1層以上的所 期望的量。能夠作為Pin結(jié)來實現(xiàn)具有缺陷密度和氧濃度被降低了的膜的、實現(xiàn)了暗電導 率(泄漏電流)的降低以及光電導率的提高的光電轉(zhuǎn)換元件，依次層積這些Pin結(jié)，由此能 夠?qū)崿F(xiàn)有效地吸收太陽光的各波長區(qū)域的結(jié)構(串聯(lián)式)。并且，當所述層積數(shù)為2時，由至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的第一 pin結(jié)、以 及至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第二 Pin結(jié)來形成該兩個層。或者，當所述層積數(shù)為3 時，可以如下形成該3個層涉及至少i層包含非晶態(tài)硅的第一 pin結(jié)、至少i層包含微結(jié) 晶或多結(jié)晶硅鍺的第二 Pin結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第三pin結(jié)，并且以所述 第一 pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第三pin結(jié)、或者所述第三pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第一 pin結(jié) 的方式來進行層積。根據(jù)上述具有2層的結(jié)構的本發(fā)明，通過例如使得第一層為微結(jié)晶或多結(jié)晶pin 結(jié)、第二層為微結(jié)晶或多結(jié)晶pin結(jié)，能夠進一步有效地利用入射光，并且進一步提高光吸 收特性。優(yōu)選的是，層積了以下2層的串聯(lián)式結(jié)構太陽能電池第一層為微結(jié)晶或多結(jié)晶 硅pin結(jié)(至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的pin結(jié))、第二層為微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺pin結(jié) (至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的Pin結(jié))。由此，與單層式相比能夠有效地利用入射光， 并且通過微結(jié)晶或多結(jié)晶硅-微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的組合進一步提高光吸收特性。此時，根 據(jù)仿真，能夠獲得 Voc = 1.0V、Isc = 25. 8mA/cm2、Efficiency = 20.8%。另外，根據(jù)上述具有3層的結(jié)構的本發(fā)明，通過例如使得第一層為非晶態(tài)pin結(jié)、 第二層為微結(jié)晶或多結(jié)晶Pin結(jié)、第三層為微結(jié)晶或多結(jié)晶pin結(jié)，或者將這些的順序改為 第三層、第二層、第一層，能夠進一步有效地利用入射光，并且進一步提高光吸收特性。優(yōu)選 的是，層積了以下3層的串聯(lián)式結(jié)構太陽能電池第一層為非晶態(tài)硅pin結(jié)(至少i層包含 非晶態(tài)硅的Pin結(jié))、第二層為微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺pin結(jié)(至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶 硅鍺的Pin結(jié))、第三層為微結(jié)晶鍺(至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的pin結(jié))。由此，與 單層式相比能夠有效地利用入射光，并且通過非晶態(tài)硅-微結(jié)晶(或多結(jié)晶)硅鍺-微結(jié) 晶(或多結(jié)晶)鍺的組合進一步提高光吸收特性。此時，根據(jù)仿真，能夠獲得Voc = 1.75V、 Isc = 217. 2mA/cm2> Efficiency = 24. 3%。并且，在這樣的成膜中，通過對襯底施加襯底偏置電壓，如前所述，能夠形成縝密 的膜，能夠?qū)崿F(xiàn)氧濃度和缺陷密度低的薄膜的太陽能電池。
并且，在上述的構成中，可以構成為在襯底的表面上形成微小的金字塔型的凹凸 加工，將太陽光聚在里面，提高聚光效率。另外，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是層積1層以上的pin結(jié)來構 成的，所述pin結(jié)被構成為在襯底上利用通過微波激發(fā)的等離子體來形成p型半導體膜、i 型半導體膜、n型半導體膜，所述光電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，通過對所述襯底施加襯底偏置 電壓，被成膜的至少1層的膜的缺陷數(shù)小于等于1017個/cm3。并且，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是層積1層以上的pin結(jié)來構 成的，所述Pin結(jié)被構成為在襯底上利用通過微波激發(fā)的等離子體來形成p型半導體膜、 i型半導體膜、n型半導體膜，所述光電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，通過對所述襯底施加襯底偏置電壓，被成膜的至少1層的膜的氧濃度小于等于 1019atom/ cm3。根據(jù)具有這樣的構成的本發(fā)明，形成光電轉(zhuǎn)換元件的pin結(jié)的p型半導體、i型半 導體、n型半導體通過以下的方式成膜在將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)并進行調(diào)壓 后，進行原料氣體的導入一微波的導入、或者進行微波的導入一原料氣體的導入，然后由偏 置電壓施加部對襯底根據(jù)氣體種類對應地選擇并施加襯底偏置電壓。即，通過選擇對應的 功率，使由微波激發(fā)的原料氣體在偏置電壓施加襯底上成膜，因此這樣的光電轉(zhuǎn)換元件可 以實現(xiàn)由微波導入引起的低的電子溫度所帶來的雜質(zhì)濃度的降低、以及通過施加偏置電 壓而進行照射能量控制所帶來的膜的縝密性。由此，這樣成膜的觀點轉(zhuǎn)換元件能夠最大限 度地防止氧的混入，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)低氧濃度，由此能夠成為暗電導率(泄漏電流)降 低、光電導率增加的高品質(zhì)的光電轉(zhuǎn)換元件。并且，當所述層積數(shù)為2時，可以由至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的第一 pin 結(jié)、以及至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第二 pin結(jié)來形成該兩個層。或者，當所述層積 數(shù)為3時，可以如下形成該3個層涉及至少i層包含非晶態(tài)硅的第一 pin結(jié)、至少i層包 含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺的第二 Pin結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第三pin結(jié)，并且 以所述第一 Pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第三pin結(jié)、或者所述第三pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第一 pin結(jié)的方式來進行層積。根據(jù)具有這些構成的光電轉(zhuǎn)換元件，進一步有效地利用入射光，并且光吸收特性 進一步提高。具體來說，與單層式的相比能夠有效地利用入射光并且通過微結(jié)晶或多結(jié)晶 硅-微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的組合、或者非晶態(tài)硅-微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺-微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺 的組合，進一步提高光吸收特性。另外，通過上述的構成實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換元件能夠確認氧濃度小于等于1019atom/ cm3或者缺陷數(shù)小于等于1017個/cm3。即，能夠形成氧濃度非常低、或者缺陷數(shù)非常少的光 電轉(zhuǎn)換元件的膜。在本發(fā)明中，在以下的過程中，偏置電壓不使等離子體變動，并只作為自偏置而發(fā) 揮功能，其中，所述過程是將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)，所述腔室中內(nèi)置載放有襯 底的基座，所述襯底是要形成薄膜的對象，并且，調(diào)整腔室內(nèi)的壓力，在對腔室內(nèi)導入微波 之后再對該腔室內(nèi)導入原料氣體，或者在對腔室內(nèi)導入原料氣體之后再對該腔室內(nèi)導入微 波，并且，對所述襯底施加襯底偏置電壓的過程。另外，根據(jù)氣體種類等選擇對應的偏置功 率。從而，能夠控制襯底表面上的照射離子能量。
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換言之，通過導入微波實現(xiàn)高密度的等離子體，通過該高密度的等離子體實現(xiàn)快 的成膜速度。同時，通過由偏置電壓河不施加襯底偏置電壓控制照射能量，由此實現(xiàn)膜的縝 密性，從而即使在露在外部也能夠最大限度地防止氧的混入，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)氧濃度低 并且膜中的缺陷密度低的高品質(zhì)的成膜。另外，在將其應用于光電轉(zhuǎn)換元件領域的情況下，能夠形成氧濃度和缺陷密度低 的高品質(zhì)的Si等的膜，由此帶來暗電導率(泄漏電流)的降低以及光電導率的增大。并且，在串聯(lián)式太陽能電池中，通過由至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的第一 pin 結(jié)和至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第二 pin結(jié)來形成2層，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步有效地利 用入射光且光吸收特性進一步提高了的太陽能電池。另外，在串聯(lián)式太陽能電池中，形成至少i層包含非晶態(tài)硅的第一 pin結(jié)、至少i 層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺的第二 Pin結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第三pin結(jié)， 并且以所述第一 pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第三pin結(jié)或者所述第三pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第 一 pin結(jié)來進行層積，由此能夠?qū)崿F(xiàn)進一步有效地利用入射光且光吸收特性進一步提高了 的太陽能電池。并且，在這些串聯(lián)式太陽能電池的成膜過程中，通過導入微波實現(xiàn)高密度的等離 子體，通過該高密度的等離子體實現(xiàn)快的成膜速度，同時，通過由偏置電壓河不施加襯底偏 置電壓控制照射能量，由此實現(xiàn)膜的縝密性，從而即使在露在外部也能夠最大限度地防止 氧的混入，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)氧濃度低并且膜中的缺陷密度低的高品質(zhì)的成膜。由此，能 夠?qū)崿F(xiàn)具有暗電導率(泄漏電流)降低且光電導率增大的特性的太陽能電池、即轉(zhuǎn)換效率 高的太陽能電池。


圖1是表示本發(fā)明的優(yōu)選的一個實施方式涉及的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置的整體 的簡要結(jié)構的構成概念圖；圖2是將本申請的發(fā)明人為了通過實驗驗證上述的技術的思想的效果而在設定 一定的條件的情況下所獲得的由RF偏置帶來的膜質(zhì)改善效果用曲線圖表示的圖；圖3是將本申請的發(fā)明人為了通過實驗驗證上述的技術的思想的效果而在設定 一定的條件的情況下所獲得的由RF偏置帶來的膜質(zhì)改善效果用曲線圖表示的圖；圖4是將本申請的發(fā)明人為了通過實驗驗證上述的技術的思想的效果而在設定 一定的條件的情況下所獲得的由RF偏置帶來的膜質(zhì)改善效果用曲線圖表示的圖；圖5是表示在通過本發(fā)明的一個實施方式所涉及的、上述的制造裝置以及制造方 法制造的光電轉(zhuǎn)換元件為6層時的光電轉(zhuǎn)換元件200的截面構成的圖；圖6是表示作為在本發(fā)明的一個實施方式所涉及的、該6層的微結(jié)晶金屬pin 結(jié)一微結(jié)晶金屬Pin結(jié)中、第一 pin結(jié)采用微結(jié)晶硅(P c-Si)、第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺 (uc-Ge)的情況下的仿真結(jié)果的光吸收特性的曲線圖；圖7是表示通過本發(fā)明的一個實施方式所涉及的、上述的制造裝置以及制造方法 制造的光電轉(zhuǎn)換元件為9層時的光電轉(zhuǎn)換元件300的截面的構成的圖；圖8是表示作為在本發(fā)明的一個實施方式所涉及的、該9層的非晶態(tài)金屬pin 結(jié)一微結(jié)晶金屬化合物pin結(jié)一微結(jié)晶金屬pin結(jié)中、第一 pin結(jié)采用非晶態(tài)硅(a_Si)、第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶硅鍺(y c-SiGe)、第三pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺(y c_Ge)的情況下的仿真 結(jié)果的光吸收特性的曲線圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)

用于實現(xiàn)發(fā)明的最優(yōu)實施方式。圖1是表示本發(fā)明的優(yōu)選的一個實施方式涉及的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置的整體 的簡要結(jié)構的構成概念圖。在此，作為實現(xiàn)本發(fā)明的技術思想的一個例子以光電轉(zhuǎn)換元件 制造裝置的情況為例進行說明，但是該思想也能夠適用于所有的半導體的成膜裝置，下述 的說明也包含作為成膜裝置/成膜方法的本申請的實施方式的說明。在該圖中只示出在本 發(fā)明的說明必須的部件，其他的部件采用以往所公知的技術。如該圖所示，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置100至少包括作為用于對襯底W進 行等離子體處理的等離子體處理室并內(nèi)置有載放襯底w的基座12的腔室10、產(chǎn)生等離子體 激發(fā)用的微波并將該產(chǎn)生的微波提供給腔室10內(nèi)的微波施加部20、與微波施加部20連接 并將微波引導到腔室10內(nèi)的天線部30 (優(yōu)選的是使用RLSA (Radial Line Slot Antenna, 徑向線縫隙天線))、將等離子體激發(fā)用氣體提供給腔室10內(nèi)(優(yōu)選的是等離子體激發(fā) 區(qū)域)的等離子體激發(fā)用氣體供應部40、將作為成膜原料的原料氣體、SixHy(例如SiH4、 SiH6)、SiClxHy (例如SiCl2H2)、Si (CH3)4、SiF4等提供給腔室內(nèi)(優(yōu)選的是擴散等離子體區(qū) 域)的原料氣體供應部50、產(chǎn)生由高頻引起的襯底偏置電壓并對內(nèi)置于基座12的(未圖 示)的電極施加該由高頻引起的襯底偏置電壓的RF電力施加部60、從腔室10內(nèi)通過排氣 管72進行排氣并調(diào)整腔室內(nèi)部的壓力的調(diào)壓/排氣部70、對這些各部/各裝置整體的動作 進行控制的整體控制部80。腔室10由例如鋁合金等來構成。圖1是腔室10的(概念性的)剖面圖。腔室10 內(nèi)部的大致中央位置配置有載放襯底W的基座12?；?2上設置有未圖示的溫度調(diào)整部， 襯底W通過該溫度調(diào)整部能夠被加熱/保溫到合適的溫度、例如室溫 約600°C。腔室10的例如底部連接有排氣管72。排氣管72的另一端與調(diào)壓/排氣部70連 接。調(diào)壓/排氣部70具備例如排氣泵等的排氣機構(未圖示)。通過調(diào)壓/排氣部70等， 腔室內(nèi)成為減壓狀態(tài)，或者被設定為預定的壓力。微波施加部20是用于通過微波產(chǎn)生等離子體的機構。在等離子體激發(fā)區(qū)域(未 圖示)中通過能量比較高的電子(例如Ar的情況下為小于等于約2. OeV)生成(后述的) 激發(fā)用氣體的離子，該離子和原料氣體在腔室10內(nèi)的擴散等離子體區(qū)域或者襯底W表面附 近相碰撞的結(jié)果，生成反應種、離子種、自由基種、發(fā)光種等，并通過將這些活性種層積在襯 底W上來形成膜。從上段噴淋上部導入例如2. 45GHz的微波。天線部30具有RLSA (Radial Line Slot Antenna，徑向線縫隙天線)以及(未圖 示的)導波路徑。通過利用RLSA能夠在襯底的整個面上生成均勻的高密度、低電子溫度的 等離子體，降低對襯底的成膜損傷，能夠在面內(nèi)形成均勻的膜。并且，在利用RLSA進行微波 導入的情況下，實現(xiàn)低電子溫度，并且能夠防止腔室被濺射，因此不存在從腔室壁等產(chǎn)生雜 質(zhì)(例如氧或水分)并且這些雜質(zhì)進入膜中的情況，膜中的雜質(zhì)濃度降低。等離子體激發(fā)用氣體供應部40是提供等離子體激發(fā)用氣體(例如Ar/H2、H2、Ar2、 He、Ne、Xe、Kr等)的機構。在該等離子體激發(fā)用氣體供應部40具有形成有多個氣體噴射孔的上段噴淋板(shower plate)42，以能夠用如下方式提供氣體使氣體流過設置在例如 天花板(未圖示)上的氣體流路，并使氣體通過分散配置在天花板的下表面的多個氣體噴 射孔以噴淋狀態(tài)向激發(fā)空間(未圖示)的基本上整個面擴散以提供氣體。另外，在該圖中， 雖然通過側(cè)面部的側(cè)開口向氣體流路(未圖示)提供氣體，但是也可以被構成為在氣體供 應中，氣體經(jīng)由上部的開口流通。該上段噴淋板42優(yōu)選的是能夠由石英或氧化鋁等形成。原料氣體供應部50是提供用于通過等離子體激發(fā)工藝來成膜的原料氣體、 SixHy (例如 SiH4、SiH6)、SiClxHy (例如 SiCl2H2)、Si (CH3)4、SiF4 等的機構。通過該原料氣體 的供應，原料氣體被激發(fā)并被活化，在所期望的襯底W的表面上成膜。該原料氣體供應部50 是設置在擴散等離子體區(qū)域的供應部，并具備在例如氣體流路的中途形成有多個氣體噴出 孔的下段噴淋板52。該下段噴淋板52應當能夠?qū)^(qū)域內(nèi)均勻地提供氣體，也可以例如從鉛 直方向傾斜地穿設噴出孔。另外，在該圖中，從氣體流路(未圖示)的兩端部側(cè)向氣體流路 提供氣體，在該氣體供應中使氣體經(jīng)由上部的開口流通。該下段噴淋板52優(yōu)選的是能夠由 金屬或石英等形成。為進行溫度控制使用金屬是最優(yōu)的。RF電力施加部60是用于對內(nèi)置于基座12中的(未圖示)電極施加由高頻引起 的襯底偏置電壓的機構。在本發(fā)明中，在等離子體激發(fā)中利用通過微波施加部20施加的微 波，并且將由通過RF電力施加部60施加的高頻而產(chǎn)生的襯底偏置電壓用于產(chǎn)生自偏置。 即使施加由高頻產(chǎn)生的襯底偏置電壓，等離子體也不變動。該高頻只要是能夠引起自偏置 的頻率即可，理論上來說，可以是例如100MHz左右，優(yōu)選的是40MHz左右。其中，小于等于 13. 56MHz是最優(yōu)的。在后述的實施例中，以采用了 400kHz的情況為例進行了說明。另外，該RF的值優(yōu)選的是能夠根據(jù)氣體的種類來調(diào)節(jié)。作為激發(fā)氣體的種類例如 有Ar/H2、H2、Ar2、He、Ne、Xe、Kr等，但是不限于此。另外，作為原料氣體可以使用SixHy (例 如 SiH4、SiH6)、SiClxHy (例如 SiCl2H2)、Si (CH3)4、SiF4 等，但是不限于此。整體控制部80是具有以下功能的部件除了上述各部/各裝置整體的控制之外， 還通過例如控制軟件或控制電路來進行對微波施加部20、等離子體激發(fā)用氣體供應部40、 原料氣體供應部50、RF電力施加部60、調(diào)壓/排氣部70等各機構/裝置的具體控制以及 動作定時的控制/管理等，并且是作為起到這樣的功能的軟件、電路、存儲有軟件的存儲介 質(zhì)等來實現(xiàn)的。接下來，通過利用光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置100來制造光電轉(zhuǎn)換元件的工藝來說明 這樣構成的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置100的動作。首先，通過運送臂(未圖示)經(jīng)由設置在腔室10的側(cè)壁上的未圖示的閘閥將作為 希望成膜的對象的襯底W載放到腔室10內(nèi)基座12上的所希望的位置上。根據(jù)需要該襯底 W的表面也可以是被加工的。接下來，通過受到整體控制部80的控制的調(diào)壓/排氣部70的動作，腔室10內(nèi)被 維持在預定的處理壓力，并且等離子體激發(fā)用氣體通過等離子體激發(fā)用氣體供應部40經(jīng) 由上段噴淋板42 (受到整體控制部80的控制)一邊被進行流量控制一邊被導入到腔室10 內(nèi)的等離子體激發(fā)區(qū)域中。接下來，(受到整體控制部80的控制，)調(diào)壓/排氣部70調(diào)整腔室10內(nèi)的壓力。 此時，腔室10內(nèi)通過未圖示的溫度調(diào)整部被調(diào)整到固定的所期望的溫度。接下來，在原料氣體通過原料氣體供應部50經(jīng)由下段噴淋板52 (受到整體控制部
1080的控制)一邊被進行流量控制一邊被導入到腔室10內(nèi)的擴散等離子體區(qū)域中之后，微波 通過受到整體控制部80的控制的微波施加部20，經(jīng)由未圖示的矩形導波管或同軸導波管 等而被導入到天線部30內(nèi)。在導入了微波的腔室10內(nèi)的(未圖示的)等離子體激發(fā)區(qū)域中，如后所述，等 離子體激發(fā)氣體(例如H2等)被等離子體激發(fā)而被離子化，生成H+、e_、H自由基、H2自由 基。該激發(fā)氣體離子在擴散等離子體區(qū)域或者襯底W的表面，通過與原料氣體、SixHy(例如 SiH4、SiH6)、SiClxHy (例如SiCl2H2)、Si (CH3)4、SiF4等碰撞，使原料氣體成為自由基以生成 SiHx(x = 0 4)。該自由基以不完全狀態(tài)附著在襯底W上，在附著之后成為完全狀態(tài)并堆 積，由此形成膜。此時，通過未圖示的溫度調(diào)整部，天線部30內(nèi)的溫度被調(diào)整為最合適的溫度，由 于不受到由熱膨脹而引起的變形等，因此微波作為整體以均勻且最合適的密度被導入。另外，由上述的原料氣體供應部50的供應原料氣體的動作和由微波施加部20導 入微波的動作的順序也可以是相反的。另一方面，以與通過設置在基座12內(nèi)的未圖示的溫度調(diào)整部將襯底W的溫度調(diào)整 為固定值的動作最匹配的定時，通過被整體控制部80驅(qū)動/控制的RF電力施加部60對基 座12施加由高頻引起的襯底偏置電壓。等離子體不因該由高頻引起的襯底偏置電壓而變 動。該偏置電壓不使等離子體變動并且只具有自偏置的功能，由此能夠控制在襯底W表面 上的照射離子能量。在等離子體激發(fā)區(qū)域內(nèi)中，通過經(jīng)由RLSA 30產(chǎn)生的等離子體，激發(fā)氣體Ar2 (作 為激發(fā)氣體并不限于此，也可以是例如Ar/H2、H2、Ar2、He、Ne、Xe、Kr等)被低溫度電子的電 子e_激發(fā)，生成低能量的Ar+離子。在擴散等離子體區(qū)域或者在襯底W的表面上，該kr離 子與原料氣體、SixHy (例如 SiH4、SiH6)、SiClxHy (例如 SiCl2H2)、Si (CH3) 4、SiF4 等相碰撞，生 成作為自由基的SiHx(x = 0 4)。在對被埋入在基座12內(nèi)的電極施加的RF(400kHz)的 自偏壓的狀態(tài)下，在上述所生成的自由基以不完全狀態(tài)附著在襯底W上之后，通過化學反 應以完全狀態(tài)堆積，由此形成膜。此時，由于以對基座12施加了自偏壓的狀態(tài)堆積自由基，因此在這些的成膜中， 能夠?qū)崿F(xiàn)高成膜速度/低雜質(zhì)混入這樣的由于微波等離子體帶來的效果，同時通過導入RF 來控制照射離子能量，由此實現(xiàn)氧濃度和缺陷密度低的薄膜的太陽能電池。如上所述，在只在給定的時間進行成膜處理之后，襯底W從未圖示的閘閥被運送 到腔室10的外部。在如后所述的例如串聯(lián)式(層積型)太陽能電池的情況下，在通過上述的工藝形 成了 1層的膜之后，形成2層、3層、...時，也可以通過將其運送到例如與上述腔室10 (以 及制造裝置100)具有大致相同的結(jié)構的第二腔室、第三腔室、…中進行同樣的工藝，由此 獲得層積型光電轉(zhuǎn)換元件，或者在同一個腔室內(nèi)重復排氣來進行層積。這樣成膜的襯底W由于腔室10內(nèi)的微波密度均勻而具有均勻的厚度，由于腔室內(nèi) 的溫度被調(diào)整為固定值，從而保持固定的成膜品質(zhì)，除此之外，在實現(xiàn)高成膜速度/低雜質(zhì) 混入這樣的由于微波等離子體帶來的效果的同時，由于對襯底施加由高頻引起的襯底偏置 電壓，從而通過導入RF來控制照射離子能量，實現(xiàn)高精度、高品質(zhì)的成膜。作為光電轉(zhuǎn)換元 件，實現(xiàn)氧濃度和缺陷密度低的薄膜的太陽能電池。因此，作為太陽能電池，暗電導率(泄
11漏電流)降低、光電導率增加、轉(zhuǎn)換效率提高。圖2 圖4是將本申請的發(fā)明人為了通過實驗驗證上述的技術的思想的效果而在 設定一定的條件的情況下所獲得的由襯底偏置電壓帶來的膜質(zhì)改善效果用曲線圖表示的 圖，其中所述襯底偏置電壓是由高頻(RF)產(chǎn)生的。特別是，圖2是表示RF自偏置接通電力 和缺陷密度之間的關系的圖、圖3是對施加了偏置的情況和沒有施加偏置的情況分別表示 由 SIMS (Secondary Ionization Mass Spectrometer，二次離子質(zhì)量分析儀)測量的硅薄 膜深度和該薄膜中的氧濃度之間的關系的圖。在該圖中，硅濃度為5X 1022 (atom/cm3)。另 外，如圖2所示，確認到通過施加RF，膜中的缺陷密度降低。并且，如圖3所示，確認到通 過對基座施加了 RF的微波等離子體，形成了氧濃度低的硅(Si)膜。此外，如圖4所示，除 了偏置之外都在同一條件下進行的情況下，視覺地確認到膜質(zhì)以0W、100W、150W、200W的 順序被改善。S卩，根據(jù)上述的本實施方式，通過微波導入，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的等離子體。通過該 高密度的等離子體，能夠?qū)崿F(xiàn)快的成膜速度。另一方面，使用了 RLSA的情況下，通過RLSA 生成電子溫度低的等離子體來抑制腔室被濺射，因此不會從腔室壁等產(chǎn)生雜質(zhì)，膜中的雜 質(zhì)濃度降低。除了通過如上所述的微波等離子體起到效果之外，還通過對襯底施加由高頻 (RF)引起的襯底偏置電壓，控制照射能量，使膜變得縝密。通過使膜變得縝密，例如即使在 進行評價時露在外部也能夠最大限度地阻止氧混入，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)低的氧濃度。接下來，說明通過這樣的制造裝置以及制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構。圖5是表示在通過上述的制造裝置以及制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換元件為6層時的 光電轉(zhuǎn)換元件200的截面構成的圖。在該圖中，對于尺寸，為便于說明有時強調(diào)表示了其一 部分，有時也不一定是反映了正確的尺寸。如該圖所示，在光電轉(zhuǎn)換元件200的制造中，作為襯底W使用例如透明電極。該透 明電極被形成為例如小金字塔型的凹凸被加工形成在其表面上。但是，在此示出的例子 只是一個示例，電極并不一定是透明電極，另外，電極的表面上也并不一定加工形成有小的 金字塔型的凹凸。根據(jù)上面說明的工藝的結(jié)果，光電轉(zhuǎn)換元件200被構成為在透明電極 (TC0) 210之上，形成微結(jié)晶硅(iic-Si)的p層221、i層223、n層225(第一 pin結(jié))，在該 第一 pin結(jié)之上，形成微結(jié)晶鍺(P c-Ge)的p層231、i層233、n層235 (第二 pin結(jié))，并 且在其上層積金屬(例如鋁)290。如上所述，通過構成為微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)一微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)的串 聯(lián)6層結(jié)構，能夠發(fā)揮適用于各波長帶域的受光性能。在這里，優(yōu)選的是，第一 pin結(jié)采用 微結(jié)晶硅、第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺。根據(jù)該構成，通過微結(jié)晶硅以及微結(jié)晶鍺，pin結(jié)構 能夠有效地吸收分別與微結(jié)晶硅以及微結(jié)晶鍺對應的波長帶域的太陽光譜。另外，也可以 互換該第一 Pin結(jié)以及第二 pin結(jié)的構成。圖6是表示作為在該6層的微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)一微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié) 中第一 pin結(jié)采用微結(jié)晶硅(P c-Si)、第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺(P c-Ge)的情況下的仿真 結(jié)果的光吸收特性的曲線圖。在此例子中，pin結(jié)的尺寸如下結(jié)晶硅的P層221為50nm、 i 層 223 為 4. 5 ii m、n 層 225 為 50nm、微結(jié)晶鍺的 p 層 231 為 50nm、i 層 233 為 0. 5 ii m、n 層 235 為 50nm。此時，例如光吸收特性為 Voc = 1. 0V、Isc = 25. 8mA/cm2、Efficiency = 20.8%,但是期待獲得良好的改善。
圖7是表示通過上述的制造裝置以及制造方法制造的光電轉(zhuǎn)換元件為9層時的光 電轉(zhuǎn)換元件300的截面的構成的圖。如該圖所示，在光電轉(zhuǎn)換元件300的制造中，作為襯底W使用例如透明電極。該 透明電極被形成為例如小金字塔型的凹凸被加工形成在其表面上。但是，在此示出的例 子只是一個示例，電極并不一定是透明電極，另外，電極的表面上也并不一定加工形成有小 的金字塔型的凹凸。根據(jù)上面說明的工藝的結(jié)果，光電轉(zhuǎn)換元件300被構成為在透明電 極(TC0) 310之上，形成非晶態(tài)硅(a-Si)的p層321、i層323、n層325 (第一 pin結(jié))，在 該第一 pin結(jié)之上，形成微結(jié)晶硅鍺(iic-SiGe)的p層331、i層333、n層335 (第二 pin 結(jié))，在該第二 pin結(jié)之上，形成微結(jié)晶鍺(yc-Ge)的p層341、i層343、n層345 (第三 pin結(jié))，在其上層積金屬(例如鋁)390。另外，也可以將該第一 pin結(jié)、第二 pin結(jié)、第三 pin結(jié)的構成替換成3 — 2—1的順序。如上所述，通過構成為非晶態(tài)pin結(jié)一微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)一微結(jié)晶或者多 結(jié)晶Pin結(jié)的串聯(lián)9層結(jié)構，能夠發(fā)揮適用于各波長帶域的受光性能。在此，優(yōu)選的是，第 一 pin結(jié)采用非晶態(tài)硅，第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶硅鍺，第三pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺。根據(jù)該構 成，通過非晶態(tài)硅、微結(jié)晶硅鍺以及微結(jié)晶鍺，pin結(jié)構能夠有效地吸收分別與非晶態(tài)硅、微 結(jié)晶硅鍺以及微結(jié)晶鍺對應的波長帶域的太陽光譜。圖8是表示作為在該9層的非晶態(tài)pin結(jié)一微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)一微結(jié) 晶或者多結(jié)晶pin結(jié)中第一 pin結(jié)采用非晶態(tài)硅(a-Si)、第二 pin結(jié)采用微結(jié)晶硅鍺 (y c-SiGe)、第三pin結(jié)采用微結(jié)晶鍺(y c_Ge)的情況下的仿真結(jié)果的光吸收特性的曲線 圖。在此例子中，pin結(jié)的尺寸如下非晶態(tài)硅的p層321為50nm、i層323為1. m、n層 325為50nm、微結(jié)晶硅鍺的p層331為50nm、i層333為3. 5 y m、n層335為50nm、微結(jié)晶 鍺的P層341為50nm、i層343為0. 5 y m、n層345為50nm。此時，例如光吸收特性為Voc =1. 75V、Isc = 217. 2mA/cm2、Efficiency = 24. 3%，但是期待獲得良好的改善。另外，也 可以將該第一 Pin結(jié)、第二 pin結(jié)、第三pin結(jié)的構成替換成第三pin結(jié)、第二 pin結(jié)、第一 pin結(jié)的順序。特別是，在導入非晶態(tài)硅的串聯(lián)結(jié)構的情況下，通過結(jié)構柔軟性可以享受到容易 形成禁帶寬不同的材料之間的結(jié)等優(yōu)點。另外，雖然在上面舉例說明了作為化合物而采用了 P c-SiGe的情況，但是也可以 采用 P c-SiC。在使用RLSA導入微波情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)低的電子溫度，并能夠抑制腔室被濺射， 因此不會從腔室壁等產(chǎn)生雜質(zhì)(例如氧或水分)并且該雜質(zhì)進入膜中，膜中的雜質(zhì)濃度降 低。但是，即使在不使用RLSA的情況下，有時也能夠獲得同樣的效果。如上面詳細說明的那樣，根據(jù)本申請的制造裝置和制造方法、以及通過這些制造 的光電轉(zhuǎn)換元件，一邊導入微波等離子體一邊對襯底施加由高頻引起的襯底偏置電壓，由 此實現(xiàn)快的成膜速度/低的雜質(zhì)混入這樣的由微波等離子體帶來的效果，并且能夠?qū)崿F(xiàn)氧 濃度和缺陷密度低的薄膜的太陽能電池。從而，能夠期待暗電導率(泄漏電流)的降低、 光電導率的增加、轉(zhuǎn)換效率的提高。并且，在太陽能電池中，通過將微結(jié)晶或者多結(jié)晶pin結(jié)作為第一層、將微結(jié)晶或 者多結(jié)晶Pin結(jié)作為第二層，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步有效利用入射光、進一步提高了光吸收特性的太陽能電池。由此，即使是單層，通過所生成的膜中的缺陷密度以及氧濃度降低，能夠帶 來暗電導率(泄漏電流)的降低和光電導率的提高，因此實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率提高了的太陽能電 池。在將其另外作為串聯(lián)式太陽能電池構成的情況下，通過將非晶態(tài)pin結(jié)作為第一 層、將微結(jié)晶或者多結(jié)晶Pin結(jié)作為第二層、將微結(jié)晶或者多結(jié)晶Pin結(jié)作為第三層，來層 積缺陷密度和氧濃度降低且轉(zhuǎn)換效率提高了的高品質(zhì)的膜，因此，除了疊加地發(fā)揮這些效 果之外，還能夠沒有浪費地利用太陽光，實現(xiàn)進一步有效利用入射光、進一步提高了光吸收 特性的太陽能電池。另外，本發(fā)明不限于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的主要思想的范圍內(nèi)可以 進行各種變更。例如，在上面雖然說明了由高頻引起的襯底偏置電壓，但是也并不一定是高頻，只 要能夠?qū)σr底施加合適的偏置電壓既可。另外，例如，在上述中，以使用RLSA (Radial Line Slot Antenna)產(chǎn)生微波的為例 進行了說明，但是并不限于此，也可以利用其他源來產(chǎn)生微波。另外，上述的只是為具體化本申請的技術思想而示出的實施方式的一個例子，其 他的實施方式也可能使用本申請的技術思想。此外，即使在將利用本申請的發(fā)明所生產(chǎn)的裝置、方法、系統(tǒng)被安裝在其2次產(chǎn)品 上來作為商品的情況下，本申請的發(fā)明的價值也不會有任何減少。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)氣體種類等來選擇適用的偏置功率以使通過RF施加部被導入 的襯底偏置電壓只作為自偏置發(fā)揮功能，由此能夠控制在襯底表面上的照射離子能量。其 所帶來的效果是降低所生成的膜中的缺陷密度、降低氧濃度、降低暗電導率(泄漏電流) 并提高光電導率，并且提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。因此，這些優(yōu)點不僅對于半導體產(chǎn)業(yè)、 半導體制造產(chǎn)業(yè)、還對于以信息產(chǎn)業(yè)、電器產(chǎn)業(yè)為主的制造/使用使用了半導體的二次產(chǎn) 品的所有產(chǎn)業(yè)、或者有可能利用作為完成品的太陽能電池的住宅產(chǎn)業(yè)、宇宙產(chǎn)業(yè)、建設產(chǎn)業(yè) 等，帶來非常有益的效果。
1權利要求
一種光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，所述裝置是在襯底上通過微波等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)法來形成半導體的層積膜的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，所述光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置的特征在于，包括腔室，所述腔室是密閉空間，并且所述腔室中內(nèi)置有載放襯底的基座，所述襯底是要形成薄膜的對象；第一氣體供應部，其對所述腔室內(nèi)的等離子體激發(fā)區(qū)域提供等離子體激發(fā)氣體；調(diào)壓部，其調(diào)整所述腔室內(nèi)的壓力；第二氣體供應部，其對所述腔室內(nèi)的等離子體擴散區(qū)域提供原料氣體；微波施加部，其將微波導入到所述腔室內(nèi)；以及偏置電壓施加部，根據(jù)所述氣體種類來選擇襯底偏置電壓并將其施加給所述襯底。
2.一種光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其特征在于，所述方法使用權利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，制造所述層積膜的缺陷數(shù)小 于等于IO17個/cm3的光電轉(zhuǎn)換元件。
3.一種光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其特征在于，所述方法使用權利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，制造所述層積膜的氧濃度小 于等于1019atOm/cm3的光電轉(zhuǎn)換元件。
4.一種光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其特征在于，所述方法使用權利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，制造所述層積膜的缺陷數(shù)小 于等于IO17個/cm3并且氧濃度小于等于1019atOm/cm3的光電轉(zhuǎn)換元件。
5.如權利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置，其特征在于，所述微波使用RLSA(Radial Line Slot Antenna，徑向線縫隙天線)在所述腔室內(nèi)傳播。
6.一種光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，包括以下步驟第一步驟，將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)，所述腔室中內(nèi)置載放有襯底的基座，所 述襯底是要形成薄膜的對象；第二步驟，對所述腔室內(nèi)進行調(diào)壓；第三步驟，在對所述腔室內(nèi)導入微波之后再對該腔室內(nèi)導入原料氣體，或者在對所述 腔室內(nèi)導入原料氣體之后再對該腔室內(nèi)導入微波；以及 第四步驟，對所述襯底施加襯底偏置電壓，并且，所述光電轉(zhuǎn)換元件制造方法制造所述薄膜的缺陷數(shù)小于等于IO17個/cm3的光電 轉(zhuǎn)換元件。
7.一種光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，包括以下步驟第一步驟，將等離子體激發(fā)氣體導入到腔室內(nèi)，所述腔室中內(nèi)置載放有襯底的基座，所 述襯底是要形成薄膜的對象；第二步驟，對所述腔室內(nèi)進行調(diào)壓；第三步驟，在對所述腔室內(nèi)導入微波之后再對該腔室內(nèi)導入原料氣體，或者在對所述 腔室內(nèi)導入原料氣體之后再對該腔室內(nèi)導入微波；以及 第四步驟，對所述襯底施加襯底偏置電壓，并且，所述光電轉(zhuǎn)換元件制造方法制造所述薄膜的氧濃度小于等于1019atom/Cm3的光電轉(zhuǎn)換元件。
8.如權利要求6或7所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，通過將在所述第三步驟中導入的原料氣體逐次改變成第一原料氣體、第二原料氣體、 第三原料氣體來執(zhí)行所述第一步驟至第四步驟，對所述襯底依次層積P型半導體膜、i型半 導體膜、η型半導體膜，將這樣形成的1層pin結(jié)層積1層以上的所期望的量。
9.如權利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，當所述層積數(shù)為2時，如下形成該兩個層至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的第一 pin 結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第二 Pin結(jié)。
10.如權利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換元件制造方法，其特征在于，當所述層積數(shù)為3時，如下形成該3個層涉及至少i層包含非晶態(tài)硅的第一 pin結(jié)、 至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺的第二 Pin結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第三 Pin結(jié)，并且以所述第一 pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第三pin結(jié)、或者所述第三pin結(jié)一第二 pin 結(jié)一第一 pin結(jié)的方式來進行層積。
11.一種光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是層積1層以上的Pin結(jié)來構成的，所述 Pin結(jié)是通過在襯底上利用由微波激發(fā)的等離子體來形成ρ型半導體膜、i型半導體膜、η 型半導體膜而構成的，所述光電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，通過對所述襯底施加襯底偏置電壓，被成膜的至少1層的膜的缺陷數(shù)小于等于IO17個/ 3/cm ο
12.一種光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件是層積1層以上的pin結(jié)來構成的，所述 Pin結(jié)是通過在襯底上利用由微波激發(fā)的等離子體來形成ρ型半導體膜、i型半導體膜、η 型半導體膜而構成的，所述光電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，通過對所述襯底施加襯底偏置電壓，被成膜的至少1層的膜的氧濃度小于等于 1019atom/ cm3。
13.如權利要求11或12所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，當所述層積數(shù)為2時，由至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅的第一 pin結(jié)、以及至少i層 包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第二 Pin結(jié)來形成該兩個層。
14.如權利要求11或12所述的光電轉(zhuǎn)換元件，其特征在于，當所述層積數(shù)為3時，如下形成該3個層涉及至少i層包含非晶態(tài)硅的第一 pin結(jié)、 至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶硅鍺的第二 Pin結(jié)、至少i層包含微結(jié)晶或多結(jié)晶鍺的第三 Pin結(jié)，并且以所述第一 pin結(jié)一第二 pin結(jié)一第三pin結(jié)或者所述第三pin結(jié)一第二 pin 結(jié)一第一 pin結(jié)的方式來進行層積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠通過微波等離子體進行高效/快速成膜、并且防止氧的混入、且降低缺陷數(shù)的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置和方法以及光電轉(zhuǎn)換元件，本發(fā)明涉及在襯底(W)上通過微波等離子體CVD法來形成半導體的層積膜的光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置(100)，所述光電轉(zhuǎn)換元件制造裝置(100)包括腔室(10)，所述腔室(10)是密閉空間，并且所述腔室(10)中內(nèi)置有載放襯底的基座，所述襯底(W)是要形成薄膜的對象；第一氣體供應部(40)，其對所述腔室(10)內(nèi)的等離子體激發(fā)區(qū)域提供等離子體激發(fā)氣體；調(diào)壓部(70)，其調(diào)整所述腔室(10)內(nèi)的壓力；第二氣體供應部(50)，其對所述腔室(10)內(nèi)的等離子體擴散區(qū)域提供原料氣體；微波施加部(20)，其將微波導入到所述腔室(10)內(nèi)；以及偏置電壓施加部(60)，其對所述襯底(W)根據(jù)所述氣體種類來選擇并施加襯底偏置電壓。
文檔編號C23C16/511GK101903562SQ200880122240
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者后藤哲也, 大見忠弘, 寺本章伸, 田中宏治 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社;國立大學法人東北大學