專利名稱：半導體層制造方法和制造設備、光生伏打電池的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在襯底上制造半導體層的方法和制造半導體層的設備，特別涉及制造諸如非晶硅、非晶硅鍺、非晶硅碳化物或微晶硅之類的非單硅型半導體層的方法和設備，所述半導體層用于太陽能電池、用于復印機的光敏磁鼓、用于傳真機的圖象傳感器、用于液晶顯示器件的薄膜晶體管等中。本發(fā)明還涉及使用該方法的光生伏打電池。
非晶硅允許用等離子體CVD方法形成大面積的半導體薄膜，并且還允許用相對結晶硅和多晶硅來說較容易的方法制造大面積的半導體器件。
因此，非晶硅薄膜經(jīng)常用于需要大面積的半導體器件中，尤其是用于太陽能電池、用于復印機的光敏磁鼓、用于傳真機的圖象傳感器、用于液晶顯示器件的薄膜晶體管等中。
與包括結晶半導體例如LSI和CCD的器件相比，這些器件的器件面積較大。例如，在太陽能電池的情況下，要求各單元(home)大至約30M2的面積，以提供約3KW輸出，由此當其轉(zhuǎn)換效率為10％時，完成一般單元電源。因此太陽電池組件還占據(jù)相當大的區(qū)域。
通常用等離子體CVD方法形成非晶硅膜，在該方法中，通過高頻放電，諸如SiH4或Si2H6之類的含Si的原料氣體被分解為等離子體狀態(tài)，并在置于等離子體中的襯底上形成薄膜。
在用等離子體CVD方法形成非晶硅膜的情況下，在此之前通常使用RF(射頻約13.56MHz)高頻。
另一方面，已經(jīng)注意到近年來使用VHF(甚高頻)的等離子體。
例如，非晶硅技術(Amorphous Silicon Technology)(PP.15-26，1992)(Materials Research Society Symposium Proceedings Volume258)報道放電頻率從13.56MHz的RF改變?yōu)閂HF，從而可獲得高密度等離子體，使成膜速率明顯地提高到某一程度，于是可以高速地形成良好的淀積膜。
美國專利4406765公開了在其中施加直流(DC)電場的高頻等離子體CVD方法。據(jù)說在等離子體CVD方法中同時施加適度DC電場和高頻電場，可提供良好質(zhì)量的非晶半導體。
可是，利用使用VHF的等離子體方法，如上所述可高速形成淀積膜，但淀積大面積薄膜存在下列問題。
亦即，當使用通常用于RF中的大面積平板放電電極在大面積上誘發(fā)均勻放電時，在VHF中阻抗難以匹配，結果難以在放電電極上獲得均勻的等離子體。
當使用棒或輻射電極時，阻抗匹配。可是，由于放電電極的面積非常小，因而在平行板電極中大體為1的放電電極與對置電極的面積比的平衡被破壞。在小面積平行板電極中隨頻率增加應該變小的自偏置絕對值相反地變大，于是放電電極產(chǎn)生較高的負自偏置電壓。在這種情況下，放電電極的面積較小，因而在其上不能放置大面積的襯底，并對襯底施加相對于放電電極的高的負電壓。
正如上述美國專利4406765中所公開的那樣，為了提供良好質(zhì)量的非晶半導體，重要的是同時施加適度的DC電場和高頻電場?？墒请y以控制偏置電源量，該偏置電源用于適當?shù)乜刂艱C電場同時不引起諸如放電室中的打火之類的異常放電或因在所獲得的淀積膜表面上充電所引起的電介質(zhì)擊穿。
為了控制DC電場，除了施加DC電壓的上述方法外，已知在施加高頻功率的基礎上還施加高頻偏置功率用以通過放電分解原料氣體的方法。該方法披露于日本專利申請公開6-232429等中。即使在這種情況下，也難以控制偏置電源量，該偏置電源用于適當?shù)乜刂艱C電場同時不引起諸如放電室中的打火之類的異常放電或因在所獲得的淀積膜表面上充電所引起的電介質(zhì)擊穿。
此外，作為非晶硅型半導體器件的連續(xù)制造設備，美國專利4400409等中披露了使用連續(xù)轉(zhuǎn)動(roll to roll)系統(tǒng)的連續(xù)等離子體CVD設備。
按照該設備，提供多個輝光放電室，通過沿通道設置輝光放電室可連續(xù)地制造具有半導體結的大面積器件，其中具有預定寬度的足夠長的帶狀襯底連續(xù)地通過該通道并沿其縱向饋送該襯底，同時在各輝光放電室中淀積和形成所需導電類型的半導體膜。
如上所述，當使用連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的連續(xù)等離子體CVD設備時，可長時間地連續(xù)制造器件而不停止制造設備，因而可實現(xiàn)高生產(chǎn)率。
可是，在該連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的等離子體CVD方法中，當DC電場施加于等離子體上時，特別是在VHF中出現(xiàn)與上述相同的問題。
連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)還存在這樣的問題，即盡管有多個在其中形成淀積膜的放電室，但由于襯底是連續(xù)且公用的并且通常是導電的，因而不能用如美國專利4406765中所公開的對襯底施加DC電壓的這種方法，對多個放電室施加不同值的DC電壓，因此不能根據(jù)淀積膜的種類和在各放電室中的放電條件適當?shù)卦O置偏置電壓值。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和設備，該方法能夠解決在形成半導體層的上述方法中采用能夠?qū)崿F(xiàn)高成膜速率的VHF等離子體CVD方法淀積大面積膜的情況下存在的問題，也就是說該問題是盡管必須同時施加適度的DC電場和高頻電場，但難以控制用于實現(xiàn)良好偏置效果的偏置電源量，同時防止在所獲得的淀積膜中因打火或充電出現(xiàn)的缺陷，因此容易設定偏置電源的合適量，從而在大面積上高速淀積高質(zhì)量的半導體層。
本發(fā)明的目的是提供一種在大面積上連續(xù)地形成淀積膜從而制造半導體層的方法和設備，其中采用能夠獲得高密度等離子體的VHF等離子體CVD方法形成多層，并分別控制DC電場到適當?shù)闹担瑥亩芍圃殳B置的高質(zhì)量的半導體膜。
通過下述本發(fā)明可實現(xiàn)上述目的。
按照本發(fā)明，提供一種制造半導體層的方法，該方法將原料氣體導入放電室中，對該放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成半導體層，該方法包括下列步驟
提供至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明，還提供一種制造半導體層的方法，該方法將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上形成多個半導體層，該方法包括下列步驟對多個放電室中的兩個或多個放電室施加至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；根據(jù)在放電室中各自的成膜條件，對每個放電室施加不同值的偏置功率，并對其施加VHF高頻功率；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其達到與襯底相同的值或相對襯底為正的電位。
按照本發(fā)明，提供一種制造光生伏打電池的方法，包括將原料氣體導入放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成i型半導體層的步驟，該方法包括下列步驟在形成i型半導體層的步驟中，提供至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明，提供一種制造光生伏打電池的方法，包括將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上至少形成多個i型半導體層，該方法包括下列步驟
對在其中形成各i型半導體層的多個放電室中的兩個或多個放電室施加甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；根據(jù)在放電室中各自的成膜條件，對在其上施加VHF高頻功率的放電室施加相互為不同值的偏置功率；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其達到與襯底相同的值或相對襯底為正的電位。
上述生產(chǎn)和制造方法可組合使用。
在各方法中，包括含硅原子的分子的原料氣體被用作原料氣體，以在襯底上形成硅型非單晶半導體層。
最好控制襯底和放電室內(nèi)壁表面為地電位。
最好與被施加VHF高頻功率的電極無關地對電極施加偏置功率，或?qū)Ρ皇┘覸HF高頻功率的電極提供偏置功率。最好用直流功率作為偏置功率。
最好用等離子體CVD法形成半導體層。
最好用帶狀和/或?qū)щ娨r底作為襯底。
襯底最好用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
按照本發(fā)明，還提供一種制造半導體層的設備，通過將原料氣體導入放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成半導體層，該設備包括提供作為高頻功率的至少是甚高頻(VHF)的高頻功率的裝置；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率的裝置；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)的裝置。
按照本發(fā)明，還提供一種制造半導體層的設備，通過將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上形成多個半導體層，該設備包括對多個放電室中的兩個或更多個放電室提供作為高頻功率的甚高頻(VHF)高頻功率的裝置；根據(jù)放電室中各自的成膜條件對在其上施加VHF高頻功率的放電室施加相互不同值的偏置功率的裝置；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其為與襯底相同的電位或相對襯底為正的電位的裝置。
在這些設備中，施加VHF高頻功率的裝置最好包括放電電極和與放電電極連接的VHF高頻電源。施加偏置功率的裝置最好包括與放電電極分開配置的偏置電極和與偏置電極連接的電源，或包括與放電電極連接的電源。
在施加偏置功率的裝置包括與放電電極連接的直流電源的情況下，電源最好通過高頻功率阻塞裝置與該直流電源連接。此時，高頻電源最好通過直流功率阻塞裝置與放電電極連接。


圖1是展示按照本發(fā)明的半導體層制造設備的實例的示意性剖面圖。
圖2是展示按照本發(fā)明的半導體層制造設備的另一實例的示意性剖面圖。
圖3是展示按照本發(fā)明的半導體層制造設備的又一實例的示意性剖面圖。
圖4A和4B示意性表示DC偏置電流密度與光生伏打電池特性之間的關系。
圖5是說明在本發(fā)明實例中使用的制造裝置的示意性剖面圖。
圖6是說明本發(fā)明實施例的連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的典型制造裝置的示意性剖面圖。
圖7是說明本發(fā)明另一實施例的連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的典型制造裝置的示意性剖面圖。
在本發(fā)明中，按照高頻等離子體CVD方法，在形成半導體層中，首先把高頻VHF作為分解原料氣體的高頻功率，從而可以形成高密度等離子體，實現(xiàn)高淀積速率。
在施加VHF功率的同時，至少還將DC功率和RF功率作為偏置功率施加給薄膜形成室，以改善薄膜質(zhì)量。同時，測量流入偏置電極電流的直流分量，以監(jiān)視對薄膜形成室的偏置功率的供給狀態(tài)，并根據(jù)薄膜形成室內(nèi)壁面積的電流密度，按流入偏置電極的電流在0.1A/m2至10A/m2范圍的方式，控制供給功率量，從而在產(chǎn)生半導體層中，在不因打火或充電產(chǎn)生損壞的情況下，可以按照實現(xiàn)良好偏置效果的量把偏置供給功率的量設定至偏置供給功率適當量。
圖4A和圖4B說明按照實例中表示的方法，在把按照本發(fā)明的方法用于形成帶有剪斷(nip)結構的半導體層時獲得的結果，隨后將說明在不銹鋼襯底上制造非單晶硅構成的太陽能電池組件。
圖4A用圖解法說明制造的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率與根據(jù)薄膜形成室內(nèi)壁面積供給薄膜形成室的DC偏置功率的偏置電流密度之間的關系。由該曲線可知，在偏置電流密度約為0.1A/m2或更高的條件下，可獲得良好的電池特性。
另一方面，圖4B用圖解法說明制造的太陽能電池組件的i型層的短路和根據(jù)薄膜形成室內(nèi)壁面積供給薄膜形成室的DC偏置功率的偏置電流密度之間的反比關系。由該曲線可知，在偏置電流密度約為10A/m2或更高的條件下，短路缺陷會迅速出現(xiàn)。
此時，薄膜形成室內(nèi)壁的面積為0.8M2，VHF是100MHz，并通過調(diào)整供給的電壓控制直流電流的密度。
就流入偏置電極電流的電流密度與光電轉(zhuǎn)換效率和通過改變供給射頻(13.56MHz)功率的偏置功率由總太陽能電池組件的短路產(chǎn)生的平均缺陷之間的相互關系，本發(fā)明者們已進一步進行了同樣的試驗研究，并獲得與上述相同的結果，即在偏置電流密度約為0.1A/m2或更高的條件下，可達到良好的電池特性，而在偏置電流密度約為10A/m2或更高的條件下，短路缺陷會迅速出現(xiàn)。
通過分別在0.1m2至3m2范圍內(nèi)改變薄膜形成室內(nèi)壁的面積和在20MHz至500MHz范圍內(nèi)改變VHF，還進行了與上述相同的試驗研究，獲得了與上述相同的結果，即在偏置電流密度約為0.1A/m2或更高的條件下，可達到良好的電池特性，而在偏置電流密度約為10A/m2或更高的條件下，短路缺陷會迅速出現(xiàn)。
如上所述，在使用VHF情況下，當用平板放電電極代替棒形或徑向天線電極時，阻抗是匹配的。但是，放電電極的自偏置絕對值反而變得更大，以致在放電電極側形成相反的負DC電場。
因此，當把VHF等離子體CVD方法用于可以在大面積上形成淀積薄膜的連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)等裝置時，為了消除在放電電極側負的自偏置影響，在大面積上獲得良好質(zhì)量的薄膜，例如，通過施加比如DC功率的偏置功率控制DC電場是重要的。
作為把例如DC功率的偏置功率提供給施加VHF高頻功率的薄膜形成室的方法，可考慮把施加偏置功率的偏置電極在薄膜形成室內(nèi)與VHF放電電極分開設置的方法，或把例如DC功率的偏置功率與高頻功率同時相互重疊施加給VHF放電電極的方法。
把DC功率與高頻功率同時相互重疊施加給VHF放電電極的方法可以減少電極數(shù)，簡化薄膜形成室的結構。但是，必須利用高頻功率阻斷裝置例如扼流圈阻斷高頻，以便高頻功率不進入DC功率供給電路，并為了高頻功率源，利用DC功率阻斷裝置例如電容器阻斷直流電流，以便直流電流不流動。
其中，把相互不同值的DC功率供給多個放電室，其中，根據(jù)相應的薄膜形成條件，需要高密度等離子體，從而在帶狀襯底上連續(xù)地制造高質(zhì)量半導體層，并依次改善產(chǎn)生的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率。
下面，將詳細說明本發(fā)明的實施例。
<偏置功率>
當把偏置功率例如DC功率施加給本發(fā)明的薄膜形成室時，期望控制電極(偏置電極)的電位，把該電極供給偏置功率，達到與襯底相同的電平或與襯底相反的正電位。最好按這樣的方式把該電位設定至適當?shù)碾娖?，即偏置電極和襯底之間的電位差被控制在0至500V的范圍內(nèi)，最好在50至400V的范圍內(nèi)，以便電流值在規(guī)定的范圍內(nèi)。
<施加DC偏置功率的方法>
作為把DC偏置功率施加給本發(fā)明的薄膜形成室的方法，有把供給偏置功率的偏置電極在薄膜形成室內(nèi)與VHF放電電極分開設置的方法，或把DC功率與高頻功率一起相互重疊施加給VHF放電電極的方法。
把DC功率與高頻功率一起相互重疊施加給VHF放電電極的方法可以減少電極數(shù)，簡化薄膜形成室的結構。但是，必須利用高頻功率阻斷裝置例如扼流圈阻斷高頻，以便高頻功率不進入DC功率供給電路，并為了高頻功率源，利用DC功率阻斷裝置例如電容器阻斷直流電流，以便直流電流不流動。
圖1是說明實施本發(fā)明實例的示意性剖面圖，在該圖中，施加DC偏置功率的偏置電極在薄膜形成室內(nèi)與VHF放電電極分開設置。
在圖1中，把薄膜形成室102(放電室)設置在真空容器101內(nèi)。在薄膜形成室102中，設有為淀積薄膜導入原料氣體的氣體輸入管103，與排氣裝置(未示出)連接的排氣管104，棒形電極106，該電極是放電與VHF的高頻功率源105連接的高頻功率的裝置，移動襯底107，和加熱襯底的加熱器109。在移動襯底上按照等離子態(tài)CVD方法形成淀積膜。
作為放電高頻功率裝置的棒形電極106沿圖1中深度方向按這樣的方式排列，即該電極縱向方向垂直于襯底的移動方向。
偏置電極113被設置在薄膜形成室102內(nèi)，并由DC電源110供給偏置功率。用安培計111測量流入偏置電極113電流的直流電流分量。
扼流圈112設置在偏置電極113和安培計111之間，以阻斷DC電路中VHF功率的進入。
圖2是說明實施本發(fā)明裝置的另一實例的示意性剖面圖，在該圖中，DC功率與高頻功率一起相互重疊施加給VHF放電電極。在圖2中，參考序號201至212分別與圖1中101至112的部分相對應，因此省略其說明。
<施加高頻偏置功率的方法>
作為把高頻偏置功率施加給本發(fā)明的薄膜形成室的方法，最好采用把施加偏置功率的偏置電極在薄膜形成室內(nèi)與VHF放電電極分開設置的方法。在該情況下，通過扼流圈接地偏置電極，隨著直流電流流入扼流圈，測量流入偏置電極電流的直流電流分量。
圖3是表示實施本發(fā)明裝置的另一實例的示意性剖面圖，在該圖中，施加高頻偏置功率的偏置電極在薄膜形成室內(nèi)與VHF放電電極分開設置。在圖3中，參考序號301至309和311至313分別與圖1中101至109和111至113的部分相對應，因此省略其說明。參考序號314和315分別表示RF的高頻功率源和阻斷電容器。
在這種情況下，可以在扼流圈和接地部分之間連接DC電源，以同時供給DC功率，或可以把DC功率同時供給VHF放電電極。但是，當把偏置功率供給VHF放電電極和偏置電極時，流入偏置電極電流的直流電流分量等于流入施加偏置功率的各個電極電流的直流電流分量的總和。
<VHF(甚高頻)>
在本發(fā)明的等離子態(tài)CVD方法中使用的VHF指大于RF(射頻)例如13.56MHz的頻段，以下通用該頻段，但小于微波頻率，例如2.45GHz，特別指30MHz至500MHz的頻段。在該頻段內(nèi)，選擇相當高的頻率區(qū)域，供增強等離子態(tài)密度使用，以增加淀積速率，同時選擇相當?shù)偷念l率區(qū)域，供使用更長的波長使用，以便在大面積上形成均勻的淀積膜。
<原料氣體>
當按照本發(fā)明的方法制造一種硅類型的非單晶硅半導體薄膜時，作為原材料的原料氣體是由至少包含硅原子并可以被氣化的化合物組成的氣體。這種氣體可以包括可氣化的包含鍺原子的化合物，可氣化的包含碳原子的化合物，或其混合氣體。
具體地說，作為可氣化的包含硅原子的化合物，可以使用直線形或環(huán)形硅烷化合物。其特定的實例包括氣體或容易氣化的化合物，例如SiH4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2H2、SiF3H、Si3H8、SiD4、SiHD3、SiH2D2、SiH3D、SiFD3、SiF2D2、SiD3H3、(SiF2)5、(SiF2)6、(SiF2)4、Si2F6、Si3F8、Si2H2F4、Si2H3F3、SiCl4、(SiCl2)5、SiBr4、(SiBr2)5、Si2Cl6、SiHCl3、SiH2Br2、SiH2Cl2和Si2Cl3F3。在上述化合物中，D表示重氫。
當形成作為淀積膜的非晶硅鍺膜時，作為原料氣體的可氣化的包含鍺原子的化合物實例包括GeH4、GeD4、GeF4、GeFH3、GeF2H2、GeF3H、GeHD3、GeH2D2、GeH3D、Ge2H6和Ge2D6。
當形成作為淀積膜的非晶硅碳膜時，作為原料氣體的可氣化的包含碳原子的化合物實例包括CH4、CD4、CnH2n+2(n為整數(shù))、CnH2n(n為整數(shù))、C2H2、C6H6、CO2和CO。
為產(chǎn)生價電子控制導入的p型層或n型層物質(zhì)的實例包括列入周期表的III族和V族的原子。
導入硼原子的化合物實例包括氫化硼例如B2H6和氟化硼例如BF3，該化合物最好被用作導入III族原子的原材料。
導入磷原子的化合物實例包括氫化磷例如PH3和氟化磷例如PF3，該化合物最好被用作導入V族原子的原材料。此外，可以把AsH3等用作導入V族原子的原材料。
在其被導入薄膜形成室前，可氣化的化合物也可以適當?shù)赜脷怏w稀釋，例如用H2、He、Ne、Ar、Xe或Kr稀釋。
下面，說明將本發(fā)明用于連續(xù)形成多個半導體層的情況下的方法和裝置。
圖6是說明本發(fā)明的層壓半導體薄膜的典型制造裝置的示意性剖面圖。
在圖6所示的裝置中，帶狀襯底被連續(xù)送入，穿過六個等離子體放電室，從而連續(xù)地制造六層的層壓硅型非單晶硅半導體薄膜，例如，雙層串接型太陽能電池。
在圖6中，在展開室602中成卷狀態(tài)轉(zhuǎn)動的連續(xù)帶狀襯底601被展開，依次通過等離子體放電室603、604、605、606、607和608，接著在裝有卷繞機(未示出)的卷繞室609中卷繞成卷。展開室602、各個等離子體放電室603至608和卷繞室609通過氣體閥門610分別與其連接的放電室連接。
通過越過帶狀襯底601的各氣體閥門610在其襯底送入方向靠近中心部分設有氣體閥門輸入管611。從該管導入氣體，例如H2和He，從而由氣體閥門的中心向各連接的放電室產(chǎn)生氣流，以防止在相鄰放電室之間的氣體混合和把原料氣體相互分隔開。
各個等離子體放電室603至608都設有原料氣體輸入管612，排氣管613，放電電極614和加熱襯底的加熱器615，從而把半導體層層壓在移動的帶狀襯底601的表面上。
在圖6所示的本發(fā)明的制造裝置中，等離子體放電室603至608中的等離子體放電室604和607中的高頻放電頻率為105MHz，而在其它等離子體放電室603、605、606和608中的高頻放電頻率為13.56MHz。
在等離子體放電室604和607中，其放電頻率為105MHz，高頻功率從放電室內(nèi)設置的天線電極614中放電。偏置電極616在等離子體放電室604和607中與天線電極分開設置，并由其DC電源617供給DC功率。
在本發(fā)明的制造方法和制造裝置中，除襯底外，把電極設置在各VHF等離子體放電室內(nèi)，以便供給DC偏置電壓。因此，即使在襯底的電位在所有放電室內(nèi)是相同的(例如，地電位)電位時，也可以把DC偏置電壓按適合其各自的放電條件的不同電壓值供給多個VHF等離子體放電室。
<帶狀襯底>
適用于本發(fā)明的制造方法和制造裝置的帶狀襯底材料最好是例如在形成半導體層中的必要溫度下幾乎沒有變形和彎曲的材料，并有期望的強度和導電率。
其特定的實例包括金屬薄板，例如不銹鋼、鋁和鐵，以及耐熱樹脂，例如聚酰亞胺和聚四氟乙烯，對其表面已經(jīng)進行導電率處理。
<等離子體放電室>
在本發(fā)明的制造方法和制造裝置中，就至少在兩個放電室中實施利用VHF的等離子體CVD處理而言，在其它等離子體放電室中的放電頻率可以是RF或微波頻率。
順便說明一下，在本發(fā)明中，僅說明了利用棒形電極釋放VHF的高頻功率情況。但是，本發(fā)明并不限于此，即使在使用平板電極的情況下，本發(fā)明也是有用的。但是，如上所述，從匹配阻抗的觀點看，使用棒形電極較好。
下面，通過以下實例詳細說明本發(fā)明。但是，本發(fā)明并不限于這些實例方式。
實例1圖5所示的裝置用于制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。在圖5中，形成i型層的室504與圖1所示的室相同。
在圖所示的裝置中，帶狀襯底被連續(xù)移動，穿過三個室，從而制造例如用于太陽能電池的三層層壓硅型非單晶硅半導體膜。
在圖5中，在展開室502中卷繞狀態(tài)的連續(xù)帶狀襯底501被展開，依次通過室(薄膜形成室)503、504和505，接著在裝有卷繞機(未示出)的卷繞室506中卷繞成卷。展開室502、各室503至505和卷繞室506通過氣體閥門507分別與其連接的室連接。
通過越過帶狀襯底501的各氣體閥門507在其襯底送入方向靠近中心部分設有氣體閥門輸入管508。從該管導入氣體，例如H2和He，從而由氣體閥門的中心向各連接的放電室產(chǎn)生氣流，以防止在相鄰放電室之間的氣體混合和把原料氣體相互分隔開。
各個室503至505各設有原料氣體輸入管509，排氣管510，平板放電電極511或棒形放電電極512，和加熱襯底的加熱器513，從而在移動的帶狀襯底501的表面上層壓半導體層。
在圖5所示的裝置中，室503至505中的室504中的高頻放電頻率為100MHz，而在其它室503和505中的高頻放電頻率為13.56MHz的RF。
在室504中，利用在薄膜形成室內(nèi)設置的棒形放電電極512釋放高頻功率。VHF功率源518與棒形放電電極512連接。
在室504中，利用在薄膜形成室內(nèi)設置的偏置電極514釋放偏置功率。DC電源515與偏置電極514連接，把DC安培計516和扼流圈517與DC電源串聯(lián)連接。
在圖5所示的裝置中，把長度為500M、寬度為356mm、厚度為0.15mm的不銹鋼襯底501(SUS 430-BA)按這樣的方式裝入展開室502，即從繞成卷的繞線軸中展開，經(jīng)過各個氣體閥門507穿過室503、504、和505，接著在卷繞室506中以成卷方式繞在繞線軸上。利用張力施加裝置(未示出)拉緊襯底。
接著，利用在各個室設置的排氣裝置把各個室502至506抽真空至1Pa或更低。
在持續(xù)地把該室抽真空的同時，從該室中與氣體輸送裝置(未示出)連接的原料氣體輸入管509中導入He氣(100sccm)，通過控制排氣管510的排氣閥(未示出)的開口，保持真空室內(nèi)部壓力為100Pa。在該狀態(tài)下，利用與卷繞室506中的卷線軸連接的襯底輸送裝置(未示出)控制帶狀襯底，以便按1200Mm/min的移動速率連續(xù)移動。
接著，在由各薄膜形成室503至505中設置的用于加熱襯底的加熱器513和襯底溫度監(jiān)視器(未示出)的控制下，按這樣的方式加熱帶狀襯底501，即移動通過各室的帶狀襯底501被加熱至規(guī)定的溫度。當在各室內(nèi)均勻加熱襯底501時，停止He氣的導入，同時持續(xù)加熱襯底，并把輸送給原料氣體輸入管509的氣體轉(zhuǎn)換成包含SiH4的原料氣體。
在各氣體閥門507中，導入H2(1000sccm)，作為把原料氣體從與氣體輸送裝置(未示出)連接的閥門氣體輸入管611中相互分隔開的氣體。
接著，把高頻功率從高頻功率源供給各室中的平板放電電極511或棒形放電電極512，以便在各室中產(chǎn)生高頻放電，從而通過等離子體淀積原料氣體，在連續(xù)移動的帶狀襯底501上淀積硅型非單晶硅膜的層壓膜，因此，形成包括硅型非單晶硅半導體的太陽能電池的半導體層。
同時，在對地電位的帶狀襯底501的正方向上把DC電壓(100V)提供給放電室504中的偏置電極514。此時，用DC安培計516測量流入偏置電極514電流的直流電流分量，并發(fā)現(xiàn)為3.0A。薄膜形成室的內(nèi)壁面積約為0.8M2，因此偏置電流密度為3.0/0.8A/m2，即3.75A/m2。表1表示在各個放電室中的薄膜形成條件。
表1
在超過400m的帶狀襯底上持續(xù)地進行這種薄膜的淀積后，停止供給放電功率、把原料氣體導入各個等離子體放電室和加熱帶狀襯底，充分清洗放電室，完全冷卻帶狀襯底和裝置的內(nèi)部，接著，裝置被氣動地打開，取出在卷繞室中卷繞在卷線軸上的帶狀襯底，在該襯底上已經(jīng)形成層壓的半導體薄膜。
隨后，利用連續(xù)的組件化(modulization)裝置連續(xù)地處理取出的帶狀襯底，在利用本發(fā)明的裝置形成的各層壓半導體膜的整個表面上形成作為透明電極的60nm厚度的薄ITO膜，接著，在ITO膜上按有規(guī)則的間隔形成作為集電極的良好Ag電極。把這樣處理的襯底切割成塊，從而在襯底的移動方向上，按35cm的寬度和5cm的長度的矩形形狀制造剪斷結構的太陽能電池組件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模擬陽光下，評價這樣制造的太陽能電池組件的特性。
作為特性評價的結果，可以發(fā)現(xiàn)，除在放電室504中實施DC偏置電壓的施加外(拆除偏置電極)，與按相同方式制造的太陽能電池組件(比較組件)相比，可把該太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率看成1，那么制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍。此外，因短路產(chǎn)生的不良比例約為2％，并與未施加偏置功率的情況不同。
比較例1-1除了把在薄膜形成室504中的DC電壓改變?yōu)?0V外，在不銹鋼襯底上按與實例1相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。流入偏置電極的直流電流為0.04A，而偏置電流密度為0.05A/m2。
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率并未如所示的那樣提高至1.0倍。
比較例1-2除了把在薄膜形成室504中的DC電壓改變?yōu)?00V外，在不銹鋼襯底上按與實例1相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。流入偏置電極的直流電流為12A，而偏置電流密度為15A/m2。
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，在沒有因短路造成的任何缺陷的組件中，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍。但是，在組件中可部分地觀察到瞬間打火的痕跡，并且因短路造成的不良比例高達約60％。
實例2除了把在薄膜形成室504中供給DC功率的方法改變?yōu)槿鐖D2中說明的從VHF放電電極同時施加的方法外，在不銹鋼襯底上按與實例1相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。
順便說明一下，流入偏置電極的直流電流為3.2A，而偏置電流密度為3.2A/0.8A/m2，即4.0A/m2。
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍。
此外，短路產(chǎn)生的不良比例約為2％，并與未施加偏置功率的情況不同。
實例3除了把在薄膜形成室504中的偏置功率改變?yōu)镽F高頻功率，和把施加偏置功率的方法改成圖3中說明的方法外，在不銹鋼襯底上按與實例1相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。表2表示在各個放電室中薄膜形成的條件。
順便說明一下，流入偏置電極的直流電流為2.4A，而偏置電流密度為2.4A/0.8A/m2，即3.0A/m2。
表2
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.25倍。
此外，短路產(chǎn)生的不良比例約為1.5％，并與未施加偏置功率的情況不同。
實例4除了把在薄膜形成室504中淀積的膜改變?yōu)榉蔷Ч桄N和把施加的DC電壓改變?yōu)?00V外，在不銹鋼襯底上按與實例1相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。表3表示在各個放電室中薄膜形成的條件。
順便說明一下，流入偏置電極的直流電流為2.8A，而偏置電流密度為2.8A/0.8A/m2，即3.5A/m2。
表3
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.35倍。
此外，短路產(chǎn)生的不良比例約為2.0％，并與未施加偏置功率的情況不同。
實例5除了把薄膜形成室504中的放電頻率改變?yōu)?00MHz外，在不銹鋼襯底上按與實例4相同的方式制造帶有包括三個硅型非單晶硅膜的剪斷結構的半導體層的太陽能電池。
順便說明一下，流入偏置電極的直流電流為2.8A，而偏置電流密度為2.8A/0.8A/m2，即3.5A/m2。
為了評價其特性，按與實例1相同的方式連續(xù)地制造太陽能電池組件。結果，可以發(fā)現(xiàn)，與比較組件相比，其光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.30倍。
此外，短路產(chǎn)生的不良比例約為2.5％，并與未施加偏置功率的情況不同。
實例6在實例6中，有圖6所示結構的本發(fā)明的層壓半導體膜的制造裝置被用于制造帶有組成六個硅型非單晶硅膜的雙剪斷(nip-nip)結構的半導體層的太陽能電池。
在圖6所示的裝置中，首先把長度為500M、寬度為356mm、厚度為0.15mm的不銹鋼襯底601(SUS 430-BA)按這樣的方式裝入展開室602，即從繞成卷的繞線軸中展開，經(jīng)過各個氣體閥門610穿過輝光放電室603、604、605、606、607和608，接著在卷繞室609中以成卷方式繞在繞線軸上。利用張力施加裝置(未示出)拉緊襯底。
接著，各個真空室602至609利用在各個室設置的排氣裝置抽真空至1Pa或更低。
在持續(xù)地進行真空室抽真空的同時，從等離子體放電室中與氣體輸送裝置(未示出)連接的原料氣體輸入管612中導入He氣(100sccm)，通過控制排氣管613的排氣閥(未示出)的開口，保持真空室內(nèi)部壓力為100Pa。
在該狀態(tài)下，利用與卷繞室609中的卷線軸連接的襯底輸送裝置(未示出)控制帶狀襯底，以便按600Mm/min的移動速率連續(xù)移動。
接著，在由各等離子體放電室603至608中設置的用于加熱襯底的加熱器615和襯底溫度監(jiān)視器(未示出)的控制下，按這樣的方式加熱帶狀襯底601，即移動通過各等離子體放電室的帶狀襯底601被加熱至規(guī)定的溫度。
當在各個輝光放電室內(nèi)均勻加熱襯底601時，停止He氣的導入，同時持續(xù)加熱襯底。把輸送給原料氣體輸入管612的氣體轉(zhuǎn)換成包含SiH4的原料氣體。
在各氣體閥門610中，導入H2(1000sccm)，作為把原料氣體從與氣體輸送裝置(未示出)連接的閥門氣體輸入管611中相互分隔開。
接著，把高頻功率從高頻功率源供給各等離子體放電室中的放電電極614，以便在各輝光放電室中產(chǎn)生輝光放電，從而通過等離子體淀積原料氣體，在連續(xù)移動的帶狀襯底601上淀積硅型非單晶硅膜的層壓膜，因此，形成帶有硅型非單晶硅半導體的雙層串接結構的太陽能電池的半導體層。
順便說明一下，等離子體放電室604和607中的放電頻率為105MHz，其放電電極為棒形，而等離子體放電室603、605、606和608中的放電頻率為13.56MHz，其放電電極為平板形。
同時，在對地電位的帶狀襯底的正方向上把DC電壓(300V)提供給等離子體放電室604中的偏置電極，而在對地電位的帶狀襯底的正方向上把DC電壓(100V)提供給等離子體放電室607中的偏置電極。此時，在等離子體放電室604中流入偏置電極電流的直流分量為7.5A。薄膜形成室的內(nèi)壁面積約為0.8M2，因此偏置電流密度為9.38A/m2。在等離子體放電室607中流入偏置電極電流的直流分量為3.0A。薄膜形成室607的內(nèi)壁面積約為0.8M2，因此偏置電流密度為3.75A/m2。
表4表示在各個等離子體放電室中的薄膜形成條件。
表4
<p>表4(續(xù))
在超過400m的帶狀襯底上持續(xù)地進行這種薄膜的淀積后，停止供給放電功率、把原料氣體導入各個等離子體放電室和加熱帶狀襯底，充分清洗放電室，完全冷卻帶狀襯底和裝置的內(nèi)部，接著，裝置被氣動地打開，取出在卷繞室中卷繞在卷線軸上的帶狀襯底，在該襯底上已經(jīng)形成層壓的半導體薄膜。
隨后，利用連續(xù)的組件化(modulization)裝置連續(xù)地處理取出的帶狀襯底，在利用本發(fā)明的裝置形成的各層壓半導體膜的整個表面上形成作為透明電極的60nm厚度的薄ITO膜，接著，在ITO膜上按有規(guī)則的間隔形成作為集電極的良好Ag電極。把這樣處理的襯底切割成塊，從而連續(xù)地制造帶有雙剪斷結構的半導體層的35平方厘米的雙層串接型太陽能電池組件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模擬陽光下，評價這樣制造的太陽能電池組件的特性。
作為特性評價的結果，可以發(fā)現(xiàn)，除未把偏置電壓施加給放電室604和607外，與按相同方式制造的太陽能電池組件相比，可把該太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率看成1，那么制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.4倍，與把100V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.2倍，而與把300V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.2倍。因此，已經(jīng)證實，通過把偏置電壓按不同的電平施加給兩個放電室制造的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率被進一步改善。
實例7除了把在VHF放電室中施加偏置電壓的方法改變?yōu)榘袲C電壓與高頻功率重疊施加給各高頻放電室的方法外，按與實例6相同的方式連續(xù)制造帶有雙剪斷結構的35平方厘米的雙層串接型太陽能電池組件。
圖7是說明在本實例中使用的本發(fā)明的層壓半導體膜的制造裝置的示意性剖面圖。
圖7中，參考序號701至717分別對應于圖6中的部分601至617，因此省略其說明。
這樣構成圖7所示的裝置，即把非偏置電極616設置在VHF放電室704和707中，通過扼流圈716把DC電壓施加給高頻放電電極714。在放電室704和707中流入電極電流的直流電流分量分別為8.0A和3.2A，因此，電流密度分別為10A/m2和4.0A/m2。
各VHF功率源通過電容器718與高頻放電電極714連接。
在圖7中，與圖6中給出說明的相同部分的參考序號700s的含義與圖6中其對應的600s部分相同。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模擬陽光下，評價這樣制造的太陽能電池組件的特性。
作為特性評價的結果，可以發(fā)現(xiàn)，除未把偏置電壓施加給放電室704和707外，與按相同方式制造的太陽能電池組件相比，可把該太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率看成1，那么制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.4倍，與把100V的偏置電壓施加給兩個放電室704和707的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.2倍，而與把300V的偏置電壓施加給兩個放電室704和707的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.2倍。因此，即使在采用這種偏置電壓的方法中，也已經(jīng)證實，通過把偏置電壓按不同的電平施加給兩個放電室制造的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率被進一步改善。
實例8除了把放電室604和607中的放電頻率改變?yōu)?0MHz外，按與實例6相同的方式連續(xù)地制造帶有雙剪斷結構的半導體層的35平方厘米的雙層串接型太陽能電池組件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模擬陽光下，評價這樣制造的太陽能電池組件的特性。
作為特性評價的結果，可以發(fā)現(xiàn)，除未把偏置電壓施加給放電室604和607外，與按相同方式制造的太陽能電池組件相比，可把該太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率看成1，那么制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍，與把100V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.15倍，而與把300V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.15倍。因此，即使在采用這種偏置電壓的方法中，也已經(jīng)證實，通過把偏置電壓按不同的電平施加給兩個放電室制造的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率被進一步改善。
實例9除了把放電室604和607中的放電頻率改變?yōu)?50MHz外，按與實例6相同的方式連續(xù)地制造帶有雙剪斷結構的半導體層的35平方厘米的雙層串接型太陽能電池組件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模擬陽光下，評價這樣制造的太陽能電池組件的特性。
作為特性評價的結果，可以發(fā)現(xiàn)，除未把偏置電壓施加給放電室604和607外，與按相同方式制造的太陽能電池組件相比，可把該太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率看成1，那么制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.5倍，與把100V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍，而與把300V的偏置電壓施加給兩個放電室604和607的情況相比，制造的太陽能電池組件的平均光電轉(zhuǎn)換效率增加至1.3倍。因此，即使在采用這種偏置電壓的方法中，也已經(jīng)證實，通過把偏置電壓按不同的電平施加給兩個放電室制造的太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率被進一步改善。
如上所述，本發(fā)明可以解決在利用等離子體CVD方法形成硅型非單晶硅半導體方法的情況下存在的問題，把可以實現(xiàn)高薄膜形成率的VHF等離子體CVD方法用于大面積薄膜的淀積，就是說，該問題是盡管必須同時施加適度的DC電場和高頻電場，但難以控制實現(xiàn)良好偏置效果的偏置電源量，同時防止在所獲得淀積膜中因打火或充電出現(xiàn)的缺陷，因此，可容易設定偏置電源的合適量，從而在大面積上按高速度淀積高質(zhì)量的硅型非單晶硅半導體膜。
在光伏打電池上形成i型層時，本發(fā)明的方法是有效的。
當把可以獲得高密度等離子體的VHF等離子體CVD方法導入制造方法和利用可以在大面積上連續(xù)地形成淀積膜的連續(xù)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的層壓半導體層的制造裝置時，如果存在多個VHF放電室，那么利用任何普通方法都不能單獨地控制偏置電壓，而本發(fā)明可以克服該問題，因此有可以導入VHF等離子體CVD方法的良好效果，并可以把DC電場控制在適當?shù)闹?，從而制造高質(zhì)量的層壓半導體薄膜。
權利要求
1.一種制造半導體層的方法，將原料氣體導入放電室中，對該放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成半導體層，該方法包括下列步驟提供至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，控制對其施加偏置功率的電極的電位達到與襯底相同的值或相對襯底為正的電位。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，控制在對其施加偏置功率的電極與襯底之間的電位差，使其在0至500V的范圍內(nèi)。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料氣體被用作原料氣體，以在襯底上形成硅型非單晶半導體層。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，控制襯底和放電室內(nèi)壁表面為地電位。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，獨立于被施加VHF高頻功率的電極，對電極施加偏置功率。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對被施加VHF高頻功率的電極提供偏置功率。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用直流功率作為偏置功率。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用等離子體CVD法形成半導體層。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用帶狀襯底作為襯底。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用導電襯底作為襯底。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，襯底用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
13.一種制造半導體層的方法，將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上形成多個半導體層，該方法包括下列步驟對多個放電室中的兩個或多個放電室施加至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；根據(jù)在放電室中各自的成膜條件，對施加了VHF高頻功率的放電室施加互不相同的偏置功率；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其達到與襯底相同的值或相對襯底為正的電位。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，控制流進對其施加偏置功率的各電極的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，控制在對其施加偏置功率的各電極與襯底之間的電位差，使其在0至500V的范圍內(nèi)。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料氣體被用作原料氣體，以在襯底上形成硅型非單晶半導體層。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，控制襯底和放電室內(nèi)壁表面為地電位。
18.如權利要求13所述的方法，其特征在于，獨立于被施加VHF高頻功率的電極，對電極施加偏置功率。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于，對被施加VHF高頻功率的電極提供偏置功率。
20.如權利要求13所述的方法，其特征在于，用直流功率作為偏置功率。
21.如權利要求13所述的方法，其特征在于，用等離子體CVD法形成半導體層。
22.如權利要求13所述的方法，其特征在于，用帶狀襯底作為襯底。
23.如權利要求13所述的方法，其特征在于，用導電襯底作為襯底。
24.如權利要求13所述的方法，其特征在于，襯底用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
25.一種制造光生伏打電池的方法，包括將原料氣體導入放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成i型半導體層的步驟，該方法包括下列步驟在形成i型半導體層的步驟中，提供至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，控制對其施加偏置功率的電極的電位，使其達到與襯底相同的值或相對襯底為正的電位。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，控制在對其施加偏置功率的電極與襯底之間的電位差，使其在0至500V的范圍內(nèi)。
28.如權利要求25所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料氣體被用作原料氣體，以在襯底上形成硅型非單晶半導體層。
29.如權利要求25所述的方法，其特征在于，控制襯底和放電室內(nèi)壁表面為地電位。
30.如權利要求25所述的方法，其特征在于，獨立于被施加VHF高頻功率的電極，對電極施加偏置功率。
31.如權利要求25所述的方法，其特征在于，對被施加VHF高頻功率的電極提供偏置功率。
32.如權利要求25所述的方法，其特征在于，用直流功率作為偏置功率。
33.如權利要求25所述的方法，其特征在于，用等離子體CVD法形成i型半導體層。
34.如權利要求25所述的方法，其特征在于，用帶狀襯底作為襯底。
35.如權利要求25所述的方法，其特征在于，用導電襯底作為襯底。
36.如權利要求25所述的方法，其特征在于，襯底用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
37.如權利要求25所述的方法，其特征在于，在形成i型半導體層的步驟之前和之后，還分別包括形成n型半導體層的步驟和形成p型半導體層的步驟。
38.一種制造光生伏打電池的方法，包括將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上至少形成多個i型半導體層，該方法包括下列步驟對在其中形成各i型半導體層的多個放電室中的兩個或多個放電室施加甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率；根據(jù)在放電室中各自的成膜條件，對在其上施加VHF高頻功率的放電室施加互不相同的偏置功率；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其達到與襯底相同的值或相對襯底為正電位。
39.如權利要求38所述的方法，其特征在于，控制流進對其施加偏置功率的各電極的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)。
40.如權利要求38所述的方法，其特征在于，控制在對其施加偏置功率的各電極與襯底之間的電位差，使其在0至500V的范圍內(nèi)。
41.如權利要求38所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料氣體被用作原料氣體，以在襯底上形成硅型非單晶半導體層。
42.如權利要求38所述的方法，其特征在于，控制襯底和放電室內(nèi)壁表面為地電位。
43.如權利要求38所述的方法，其特征在于，獨立于被施加VHF高頻功率的電極，對電極施加偏置功率。
44.如權利要求38所述的方法，其特征在于，對被施加VHF高頻功率的電極提供偏置功率。
45.如權利要求38所述的方法，其特征在于，用直流功率作為偏置功率。
46.如權利要求38所述的方法，其特征在于，用等離子體CVD法形成i型半導體層。
47.如權利要求38所述的方法，其特征在于，用帶狀襯底作為襯底。
48.如權利要求38所述的方法，其特征在于，用導電襯底作為襯底。
49.如權利要求38所述的方法，其特征在于，襯底用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
50.如權利要求38所述的方法，其特征在于，在形成多個i型半導體層的步驟之前和之后，還分別包括形成n型半導體層的步驟和形成p型半導體層的步驟。
51.一種制造半導體層的設備，通過將原料氣體導入放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，從而在放電室中的襯底上形成半導體層，該設備包括提供作為高頻功率的至少是甚高頻(VHF)的高頻功率的裝置；對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還對該放電室施加VHF高頻功率的裝置；和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量，使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m2至10A/m2的范圍內(nèi)的裝置。
52.如權利要求51所述的設備，其特征在于，施加VHF高頻功率的裝置包括放電電極和與放電電極連接的VHF高頻電源。
53.如權利要求52所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括與放電電極分開配置的偏置電極和與偏置電極連接的電源。
54.如權利要求52所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括與放電電極連接的電源。
55.如權利要求52所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括通過高頻功率阻塞裝置與放電電極連接的直流電源。
56.如權利要求55所述的設備，其特征在于，高頻功率阻塞裝置是扼流圈。
57.如權利要求55所述的設備，其特征在于，高頻電源通過直流功率阻塞裝置與放電電極連接。
58.如權利要求55所述的設備，其特征在于，直流功率阻塞裝置是電容器。
59.如權利要求51所述的設備，其特征在于，襯底和放電室的內(nèi)壁表面為地電位。
60.如權利要求51所述的設備，其特征在于，襯底被用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
61.一種制造半導體層的設備，通過將原料氣體導入多個放電室中，對放電室施加高頻功率以通過放電分解原料氣體，并使襯底連續(xù)地通過放電室，從而在襯底上形成多個半導體層，該設備包括對多個放電室中的兩個或更多個放電室提供作為高頻功率的甚高頻(VHF)高頻功率的裝置；根據(jù)放電室中各自的成膜條件對在其上施加VHF高頻功率的放電室施加互不相同的偏置功率的裝置；和控制對其施加偏置功率的各電極的電位，使其為與襯底相同的電位或相對襯底為正的電位的裝置。
62.如權利要求61所述的設備，其特征在于，施加VHF高頻功率的裝置包括放電電極和與放電電極連接的VHF高頻電源。
63.如權利要求62所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括與放電電極分開配置的偏置電極和與偏置電極連接的電源。
64.如權利要求62所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括與放電電極連接的電源。
65.如權利要求62所述的設備，其特征在于，施加偏置功率的裝置包括通過高頻功率阻塞裝置與放電電極連接的直流電源。
66.如權利要求65所述的設備，其特征在于，高頻功率阻塞裝置是扼流圈。
67.如權利要求65所述的設備，其特征在于，高頻電源通過直流功率阻塞裝置與放電電極連接。
68.如權利要求67所述的設備，其特征在于，直流功率阻塞裝置是電容器。
69.如權利要求61所述的設備，其特征在于，襯底和放電室的內(nèi)壁表面為地電位。
70.如權利要求61所述的設備，其特征在于，襯底被用作為放電室內(nèi)壁的一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造半導體層的方法,將原料氣體引入放電室中,對該室施加高頻功率,通過放電分解原料氣體,在室中的襯底上形成半導體層,它包括步驟:提供至少是甚高頻(VHF)的高頻功率作為高頻功率;對放電室施加直流功率的偏置功率和/或射頻(RF)的高頻功率同時還施加VHF高頻功率;和控制流進對其施加偏置功率的電極中的電流的直流分量,使放電室內(nèi)壁面積上的電流密度處于0.1A/m
文檔編號C23C16/455GK1244031SQ9911191
公開日2000年2月9日 申請日期1999年7月30日 優(yōu)先權日1998年7月31日
發(fā)明者藤岡靖, 岡部正太郎, 金井正博, 憑井明, 澤山忠志, 幸田勇藏, 矢島孝博 申請人:佳能株式會社