專利名稱：硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、及其制造方法和制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，其特征在于通過在同一等離 子體CVD膜沉積室中順序地在形成于基板上的透明導(dǎo)電膜上形成第一 p型半導(dǎo)體層、i型 非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、第一 n型半導(dǎo)體層、第二 p型半導(dǎo)體層、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、和 第二 n型半導(dǎo)體層而形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體，并且第一 p型半導(dǎo)體層、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn) 換層和第一 n型半導(dǎo)體層在這樣的條件下形成，使得在等離子體CVD膜沉積室中的膜沉積 壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并 且不高于O. 3W/cm2。 在根據(jù)本發(fā)明的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法中，形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體之 后，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置可以被取出等離子體CVD膜沉積室并 且在等離子體CVD膜沉積室中的陰極和/或內(nèi)表面上殘留的膜可以被去除。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法中，至少一由p型半導(dǎo) 體層、i型晶態(tài)硅基光電轉(zhuǎn)換層和n型半導(dǎo)體層構(gòu)成的晶態(tài)pin結(jié)構(gòu)堆疊體可以堆疊在用 上述制造方法形成的雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體的第二 n型半導(dǎo)體層上。 另外，本發(fā)明涉及一種硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括形成于基板上的透明導(dǎo)電 膜，和雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體，其特征在于所述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體由順序形成于透明導(dǎo)電膜上的 第一 P型半導(dǎo)體層、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、第一 n型半導(dǎo)體層、第二 P型半導(dǎo)體層、i型 微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、和第二 n型半導(dǎo)體層形成，并且各第一 n型半導(dǎo)體層和第二 p型半導(dǎo) 體層具有不高于lX1019cm—3的雜質(zhì)氮原子濃度和不高于lX102°cm—3的雜質(zhì)氧原子濃度。
另外，本發(fā)明涉及一種硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其包括形成于基板上的透明導(dǎo)電 膜，和雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體，其特征在于所述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體由順序形成于透明導(dǎo)電膜上的 第一 P型半導(dǎo)體層、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、第一 n型半導(dǎo)體層、第二 P型半導(dǎo)體層、i型 微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、和第二n型半導(dǎo)體層形成，并且確定第一n型半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型的 雜質(zhì)原子濃度不高于3 X 1019cm—3并且確定第二 p型半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原子濃度不 高于5X1019cm—3。 另外，本發(fā)明涉及一種制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，其包括的步驟是，在同 一等離子體CVD膜沉積室中，在形成于基板上的透明導(dǎo)電膜上順序形成p型半導(dǎo)體層、i型 非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、n型半導(dǎo)體層，并且p型半導(dǎo)體層、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層和n型半 導(dǎo)體層在這樣的條件下形成，使得在等離子體CVD膜沉積室中的膜沉積壓力不低于200Pa 并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于0. 3W/cm2。
在根據(jù)本發(fā)明的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法中，形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體 之后，包括非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置可以被取出等離子體CVD膜沉積 室并且在等離子體CVD膜沉積室中的陰極和/或內(nèi)表面上殘留的膜可以被去除。
另外，本發(fā)明涉及一種制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，其特征在于雙pin結(jié) 構(gòu)堆疊體通過在同一等離子體CVD膜沉積室中在形成于基板上的透明導(dǎo)電膜上順序地形 成第一 P型半導(dǎo)體層、第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、第一 n型半導(dǎo)體層、第二 P型半導(dǎo)體 層、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、和第二 n型半導(dǎo)體層而形成，并且第一 p型半導(dǎo)體層、第 一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層、第一 n型半導(dǎo)體層、第二 P型半導(dǎo)體層、第二 i型非晶硅基光 電轉(zhuǎn)換層、和第二 n型半導(dǎo)體層在這樣的條件下形成，使得在等離子體CVD膜沉積室中的膜 沉積壓力不低于2Q0Pa并且不高于3Q00Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于O. 3W/cm2。 在根據(jù)本發(fā)明的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法中，形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體之 后，包括雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置可以被取出等離子體CVD膜沉積室并 且在等離子體CVD膜沉積室中的陰極和/或內(nèi)表面上殘留的膜可以被去除。
另外，本發(fā)明還涉及用上述制造方法制造的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
另外，本發(fā)明還涉及在上述制造方法中所使用的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè) 備，該設(shè)備包括其中布置了陰極和陽極的等離子體CVD膜沉積室，調(diào)節(jié)等離子體CVD膜沉 積室內(nèi)的氣壓的氣壓調(diào)節(jié)部，和對于陰極供電的供電部，陰極和陽極之間的距離不小于3mm 并且不大于20rnm，并且氣壓調(diào)節(jié)部能夠控制CVD膜沉積室內(nèi)的氣壓在從至少200Pa至最多 3000Pa的范圍，并且供電部能夠控制陰極的每單位面積的功率密度在從至少0. OlW/cm2至 最多O. 3W/cm2的范圍。
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明，通過使用同一等離子體CVD膜沉積室可以形成具有一或多個pin結(jié) 構(gòu)堆疊體的薄膜，并且可以提供通過使用簡化的制造設(shè)備以低成本和高效率制造具有良好 質(zhì)量和高光電轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的方法和設(shè)備，以及用所述制造方法和制 造設(shè)備制造的具有良好特性的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的一實施例的示意截面圖。
圖2是在本發(fā)明中所使用的等離子體CVD設(shè)備的示意圖。 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的另一實施例的示意截面圖。
圖4是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一實施例 的流程圖。 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的另一實施例的示意截面圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的又一實施例的示意截面圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的用于制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備的一實施例的 示意截面圖。 圖8示出了在實例1中重復(fù)制造的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的形成次數(shù)和光 電轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。 圖9示出了在實例2中重復(fù)制造的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的形成次數(shù)和光 電轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。 圖10示出了在實例3中重復(fù)制造的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的形成次數(shù)和 光電轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。 圖11示出了在實例4中重復(fù)制造的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的形成次數(shù)和
光電轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。 參考標(biāo)記的描述 1基底；2透明導(dǎo)電膜；3導(dǎo)電膜；4金屬電極；1050非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體；11、21、 41p型半導(dǎo)體層；12、52i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層；13、23、43n型半導(dǎo)體層；20微晶pin結(jié)構(gòu) 堆疊體；22i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層；30、6Q雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體；40晶態(tài)pin結(jié)構(gòu)堆疊體；42i型晶態(tài)硅基光電轉(zhuǎn)換層；100、300、500、600硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置；200等離子體CVD 設(shè)備;201供電部;250阻抗匹配電路；206a、206b供電線;208電源輸出部;210加熱室;211 氣壓調(diào)節(jié)部；213氣體引入管；213v、217v壓力調(diào)節(jié)閥；216排氣設(shè)備；217排氣管；220膜沉 積室;221內(nèi)表面;222陰極;223陽極；和230出口室
具體實施例方式(實施例1) 參考圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一實施例，其特 征在于所述方法包括的步驟是在基板1上形成透明導(dǎo)電膜2，通過順序地在所述透明導(dǎo)電 膜2上形成第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一 n型半導(dǎo)體層13、第 二 P型半導(dǎo)體層21、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22、和第二 n型半導(dǎo)體層23而形成雙pin結(jié) 構(gòu)堆疊體30，形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的步驟在同一等離子體CVD膜沉積室220中進(jìn)行， 并且第一 P型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層13在這樣的 條件下形成，使得在所述等離子體CVD膜沉積室中的膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于 3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2。
即參考圖1和2，在本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法中，雙pin結(jié)構(gòu) 堆疊體30通過在同一等離子體CVD膜沉積室220中，在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上 順序地形成第一P型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一n型半導(dǎo)體層13、第二 p型半導(dǎo)體層21、 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22、和第二 n型半導(dǎo)體層23而形成。這里，第 一 P型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層13在這樣的條件下 形成，使得在等離子體CVD膜沉積室220中的膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa 并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于0. 3W/cm2。在本實施例中在同 一等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和陽極223之間的距離優(yōu)選為從至少3mm至最多 20mm的范圍并且所述距離優(yōu)選被固定。 傳統(tǒng)上，在形成具有雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的光電轉(zhuǎn)換裝置中，各pin結(jié)構(gòu)堆疊體 通常在分離的等離子體CVD膜沉積室中形成，所述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30由具有i型非晶 硅基光電轉(zhuǎn)換層12的非晶pin結(jié)構(gòu)層疊體10和具有i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22的微晶 pin結(jié)構(gòu)堆疊體20構(gòu)成(以下這樣的具有雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置也被 稱為堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置)。在用于形成i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22的等離子 體CVD膜沉積室中，為了形成高質(zhì)量的膜，設(shè)置陰極和陽極之間的小的距離。具體地，膜應(yīng) 當(dāng)在這樣的條件下形成，即陰極和陽極之間的距離被設(shè)置為，例如3mm至20mm，優(yōu)選5mm至 15mm，更優(yōu)選7mm至12mm，并且在等離子體CVD膜沉積室中設(shè)置高壓。另一方面，在用于形 成i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的等離子體CVD膜沉積室中，陰極和陽極之間通常設(shè)置更大 的距離。這是因為，當(dāng)設(shè)置陰極和陽極之間小的距離時，在這樣的距離條件下的陰極面內(nèi)的 非均勻性進(jìn)一步影響陰極和陽極上的基板之間的陰極面內(nèi)電場強(qiáng)度分布，并且因為，在形 成i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12中，與形成i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22相比，被引入等離子 體CVD膜沉積室的原材料氣體具有便于放電的氣體成分并且陰極和陽極之間的距離的自 由度較大。 為了如本實施例中的在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成具有i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的pin結(jié)構(gòu)堆疊體和具有i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22的pin結(jié)構(gòu)堆疊體， 應(yīng)當(dāng)提供其中在陰極222和陽極223之間設(shè)置小的距離的電極結(jié)構(gòu)，以便形成高質(zhì)量的i 型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22，并且i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12通過使用上述相同的電極結(jié)構(gòu) 形成。 可以根據(jù)Paschen法則容易地推導(dǎo)出當(dāng)使得陰極222和陽極223之間的距離小 時，通過在等離子體CVD膜沉積室中對于形成膜設(shè)置高壓而促進(jìn)了放電。然而，在本發(fā)明 中，利用了傳統(tǒng)上未考慮到的效應(yīng)，即通過設(shè)置形成具有i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的非 晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的條件，使得膜沉積壓力比通常條件高，并且陰極222的每單位面積 的功率密度比通常條件低而抑制雜質(zhì)的引入或擴(kuò)散的效應(yīng)，即使當(dāng)在同一等離子體CVD膜 沉積室中重復(fù)地形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30時，也可以制造獲得高光電轉(zhuǎn)換效率的堆疊型硅 基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100。 在本實施例中，第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半 導(dǎo)體層13在這樣的條件下順序形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，并 且單位電極面積的功率密度不低于0.01W/ci^并且不高于0. 3W/ci^，使得非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊 體10 (以下指其中p型層、i型層和n型層按此順序形成并且i型層是非晶的堆疊體)可 以在同一等離子體CVD膜沉積室中形成。這里，在任何的本實施例和其它的實施例中，當(dāng)在 形成pin結(jié)構(gòu)堆疊體中電源施加至陰極時，單位電極面積的功率密度稱為陰極的單位電極 面積的功率密度。 當(dāng)?shù)谝?n型半導(dǎo)體層13在這樣的條件下形成時，第一 n型半導(dǎo)體層13內(nèi)的n型雜 質(zhì)原子到其它層和膜沉積室中殘留的膜的擴(kuò)散可能性較小并且n型雜質(zhì)原子不影響第二 p 型半導(dǎo)體層21和i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22。 第一 n型半導(dǎo)體層13可以由從任何非晶半導(dǎo)體和晶態(tài)半導(dǎo)體形成，但是晶態(tài)半導(dǎo) 體是期望的。由于包括在晶態(tài)半導(dǎo)體中的晶態(tài)部高效率地?fù)诫sn型雜質(zhì)原子，所以第一n 型半導(dǎo)體層13中包括的晶態(tài)部可以帶來期望的導(dǎo)電性而不增加n型雜質(zhì)原子的濃度。因 此，可以降低第一 n型半導(dǎo)體層13中的n型雜質(zhì)原子的濃度并且可以抑制其擴(kuò)散至其它的層。 另外，即使當(dāng)重復(fù)形成雙pin結(jié)構(gòu)層疊體時，在形成如上所述的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊 體10的條件下獲得的第一 p型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12受到在形成第 二 n型半導(dǎo)體層23的先前的工藝中在等離子體CVD膜沉積室中形成的殘留的膜的n型雜 質(zhì)原子的影響的可能性也小。 膜沉積壓力不低于200Pa是比形成非晶硅基半導(dǎo)體層的傳統(tǒng)條件(例如大致從 lOOPa至120Pa)高的壓力條件。通過在高膜沉積壓力下形成第一 p型半導(dǎo)體層11和i型 非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，在這些層形成之前從附著至陰極222和/或內(nèi)表面221的第二 n 型半導(dǎo)體層23釋放的n型雜質(zhì)原子的平均自由程(在等離子體CVD膜沉積室內(nèi)的運動距 離)被減小，并且?guī)雽⒁纬傻牡谝?P型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的 n型雜質(zhì)原子的數(shù)量可以被減小。另外，通過在膜沉積壓力不高于3000Pa的膜沉積壓力的 形成條件下形成第一P型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置獲得良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 此外，通過在不高于0. 3W/cm2單位電極面積的低功率密度下形成第一 p型半導(dǎo)體層ll和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以降低與陰極222碰撞的等離子體中的電子和離子 的能量。當(dāng)n型雜質(zhì)原子通過等離子體中的電子和離子被排出附著于陰極222的第二n型 半導(dǎo)體層23之外時，通過降低其能量，可以降低帶入將要形成的第一 p型半導(dǎo)體層11和i 型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12內(nèi)的n型雜質(zhì)離子的數(shù)量。此外，通過在功率密度不低于0. 01W/ cm2的形成條件下形成第一 p型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于 薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置獲得良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 結(jié)果，雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30可以在下一個基板1上的透明導(dǎo)電膜2上連續(xù)地形成， 無需進(jìn)行去除形成于等離子體CVD膜沉積室中的陰極和/或內(nèi)表面上的殘留的膜并且可以 制造下一個堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100。 另外，通過在上述形成條件下形成i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，減小了在第一p型 半導(dǎo)體層11的形成中附著于陰極222和/或內(nèi)表面221的p型半導(dǎo)體層中的p型雜質(zhì)原 子引入i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的數(shù)量。 通過按此順序形成p型層、i型層和n型層，在上述各pin結(jié)構(gòu)堆疊體中，與以n型 層、i型層和P型層的順序的形成相比，雜質(zhì)原子較少影響起光電轉(zhuǎn)換層作用的i型層。這 可能是因為，將n型雜質(zhì)原子(例如磷原子)引入i型層的影響比將p型雜質(zhì)原子(例如 硼原子)引入的影響大，并且因此，i型層形成之后的n型層的形成比在i型層的形成之后 P型層的形成影響i型層較少。 在本實施例中，參考圖1 ，考慮到對于i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12提供足夠的內(nèi)部 電場，第一 P型半導(dǎo)體層11具有優(yōu)選不小于2nm并且更優(yōu)選不小于5nm的厚度。另外，考 慮到抑制無源層的入射側(cè)上的光吸收量的需要，第一 P型半導(dǎo)體層11具有不大于50nm并 且更優(yōu)選不大于30nm的厚度?？紤]到作為非晶薄膜光電轉(zhuǎn)換層的足夠的功能，i型非晶硅 基光電轉(zhuǎn)換層12具有優(yōu)選不小于0. liim的厚度。另外，考慮到足夠的內(nèi)部電場的需要，i 型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12優(yōu)選具有不大于0. 5 ii m的厚度并且更優(yōu)選不大于0. 4 ii m的厚 度。考慮到對于i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12提供足夠的內(nèi)部電場，第一n型半導(dǎo)體層13 具有優(yōu)選不小于2nm并且更優(yōu)選不小于5nm的厚度。另外，考慮到促進(jìn)減小在后面將要描 述的蝕刻殘留的膜期間可以擴(kuò)散入i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層的殘留的膜內(nèi)的n型雜質(zhì)原子 的量的操作和去除包含n型雜質(zhì)原子的殘留的膜的操作，第一 n型半導(dǎo)體層13具有優(yōu)選不 大于50nm并且更優(yōu)選不大于30nm的厚度。 另外，參考圖l，考慮到對于i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22提供足夠的內(nèi)部電場，第 二 P型半導(dǎo)體層21具有優(yōu)選不小于2nm并且更優(yōu)選不小于5nm的厚度。另外，考慮到抑制 無源層的入射光側(cè)的光吸收量的需要，第二P型半導(dǎo)體層21具有優(yōu)選不大于50nm并且更 優(yōu)選不大于30nm的厚度。考慮到足夠作為包含微晶的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換層的功能，i型微 晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22具有優(yōu)選不小于0. 5 ii m的厚度并且更優(yōu)選不小于1 P m的厚度。另 外，考慮到確保裝置的生產(chǎn)率的需要，i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22具有優(yōu)選不大于20 ii m并 且更優(yōu)選不大于15y m的厚度?？紤]到對于i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22提供足夠的內(nèi)部 電場，第二 n型半導(dǎo)體層23具有優(yōu)選不小于2nm并且更優(yōu)選不小于5nm的厚度。另外，考 慮到抑制無源層中光吸收量的需要，第二 n型半導(dǎo)體層23具有優(yōu)選不大于50nm并且更優(yōu) 選不大于30nm的厚度。 第一p型半導(dǎo)體層ll由非晶硅基半導(dǎo)體或晶態(tài)硅基半導(dǎo)體形成，并且第一p型半導(dǎo)體層11在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，優(yōu)選不 低于300Pa并且不高于2000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選不第一 400Pa并且不高于1500Pa。另外， 第一 P型半導(dǎo)體層11在這樣的條件下形成，使得單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/ cm2并且不高于0. 3W/cm2，優(yōu)選不低于0. 015W/cm2并且不高于0. 2W/cm2，并且更優(yōu)選不低于 0.02W/ci^并且不高于0. 15W/cm2。另外，基板的下面的基底的溫度優(yōu)選不高于250°C 。這 里，基板的下面的基底的溫度指其上放置基板的下面的基底的溫度并且基本等于基板的溫 度。在本實施例中，基板1通常放置在陽極223上并且這里下面的基底的溫度指陽極的溫 度。另外，引入等離子體CVD膜沉積室的原材料氣體優(yōu)選包括硅烷基氣體和包含氫氣的稀 釋氣體。原材料氣體可以包含甲烷、三甲基乙硼烷等以便降低在第一P型半導(dǎo)體層11中的 光吸收量。因而，可以形成不允許P型雜質(zhì)原子影響接著將要形成的i型非晶硅基光電轉(zhuǎn) 換層的P型半導(dǎo)體層。盡管確定第一P型半導(dǎo)體層11的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原子(以下稱為 導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子)不被具體地限制，但是考慮到高摻雜效果和通用性，優(yōu)選硼原子 和鋁原子。 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa 并且不高于3000Pa，優(yōu)選不低于300Pa并且不高于2000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選不低于400Pa 并且不高于1500Pa。另外，i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12在這樣的條件下形成，使得單位電 極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/ci^，優(yōu)選不低于0. 015W/cm2并且不 高于0. 2W/cm2，并且更優(yōu)選不低于0. 02W/cm2并且不高于0. 15W/cm2。另外，基板的下面的 基底的溫度優(yōu)選不高于25(TC。此外，對于引入等離子體CVD膜沉積室的原材料氣體，稀釋 氣體的流量為硅烷基氣體的流量優(yōu)選至少5倍大并且優(yōu)選最多20倍大，并且更優(yōu)選最多15 倍大。這樣可以形成高膜質(zhì)量的非晶i型光電轉(zhuǎn)換層。 第一 n型半導(dǎo)體層13由非晶硅基半導(dǎo)體或晶態(tài)硅基半導(dǎo)體形成，并且第一 n型半 導(dǎo)體層13在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，優(yōu)選不 低于300Pa并且不高于2000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選不低于400Pa并且不高于1500Pa。另外， 第一 n型半導(dǎo)體層13在這樣的條件下形成，使得單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/ cm2并且不高于0. 3W/cm2，優(yōu)選不低于0. 015W/cm2并且不高于0. 2W/cm2，并且更優(yōu)選不低于 0.02W/ci^并且不高于0. 15W/cm2。另外，基板的下面的基底的溫度優(yōu)選不高于250°C 。因 而，可以形成第一 n型半導(dǎo)體層13，其不允許n型雜質(zhì)原子影響i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層 12和后續(xù)形成的由第二 p型半導(dǎo)體層21、 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22和第二 n型半導(dǎo)體 層23形成的微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20 (以下稱為其中p型層、i型層和n型層以此順序形成 并且i型層是微晶的堆疊體)。 另外，由于可以重復(fù)地使用同一等離子體CVD膜沉積室形成具有pin結(jié)構(gòu)的薄膜， 所以在第一 n型半導(dǎo)體層13中的雜質(zhì)氮原子的濃度可以不高于1 X 1019cm—3并且其中氧原 子的雜質(zhì)濃度可以不高于1 X 102°cm—3。因而可以獲得第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半 導(dǎo)體層21之間的良好的歐姆接觸而不需要插入額外的復(fù)合層。 盡管第一n型半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子不被具體地限制，但是考慮到 高摻雜效果和通用性優(yōu)選磷原子。另外，考慮到足夠的摻雜效果，在原材料氣體中磷原子相 對于硅原子的成分優(yōu)選不低于O. 05原子百分比并且更優(yōu)選不低于0. l原子百分比，并且考 慮到避免膜質(zhì)量的惡化，優(yōu)選不高于3原子百分比并且更優(yōu)選不高于1原子百分比。這里，
10原子百分比指摻雜原子的數(shù)量對硅原子數(shù)量的百分比。因而，第一n型半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類 型確定雜質(zhì)原子的濃度可以不高于3X 1019cm—3。 第二 p型半導(dǎo)體層21應(yīng)當(dāng)僅在通常形成條件(例如，在日本特開平2000-243993 號公報等中所描述的)下形成，并且可以通過形成的p型微晶硅層而實施，例如，在這樣的 條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至3000Pa的范圍，并且單位電極面積的功率 密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3/cm2的范圍。 第二 p型半導(dǎo)體層21可以被實施，例如，通過以至少0. 01原子百分比和最多5原 子百分比摻雜起導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子作用的硼原子的P型非晶或微晶硅薄膜。第二 P型 半導(dǎo)體層21優(yōu)選在這樣的條件下形成，使得基板1的下面的基底的溫度不高于25(TC并且 引入等離子體CVD膜沉積室的原材料氣體包括硅烷基氣體和包含氫氣的稀釋氣體。另外， 為了減小第二P型半導(dǎo)體層21中的吸收量，原材料氣體可以包含甲烷、三甲基乙硼烷等?；?板1的下面的基底的溫度優(yōu)選不高于25(TC，使得可以形成第二 p型半導(dǎo)體層21而不影響 i型硅基光電轉(zhuǎn)換層12。 另外，由于可以使用同一等離子體CVD膜沉積室重復(fù)地形成具有pin結(jié)構(gòu)的薄膜， 所以在第二 P型半導(dǎo)體層21中的雜質(zhì)氮原子的濃度可以不高于1 X 1019cm—3并且其中氧原 子的雜質(zhì)濃度可以不高于1 X 102°cm—3。因而可以獲得第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半 導(dǎo)體層21之間的良好的歐姆接觸而不插入額外的復(fù)合層。 盡管第二p型半導(dǎo)體層21的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子不被具體地限制，但是考慮到 高摻雜效率和通用性優(yōu)選硼原子、鋁原子等。因而，在第二P型半導(dǎo)體層21中的導(dǎo)電類型 確定雜質(zhì)的濃度可以不高于5X 1019cm—3并且可以獲得第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半 導(dǎo)體層21之間的良好的歐姆接觸而不插入額外的復(fù)合層。 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22應(yīng)當(dāng)僅在通常的形成條件下形成(例如，在日本特開 平2000-243993號公報等中所描述的)，并且可以通過形成的i型微晶硅層而實施，例如，在 這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至3000Pa的范圍并且單位電極面積的 功率密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3W/cm2的范圍。 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22可以通過設(shè)置基板1的下面的基底的溫度優(yōu)選至不 高于25(TC的溫度而形成，而不影響i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12。另外，對于引入等離子體 CVD膜沉積室的原材料氣體，稀釋氣體的流量為硅烷基氣體的流量優(yōu)選至少30倍大并且優(yōu) 選最多100倍大，并且更優(yōu)選80倍大。因而可以獲得具有用Raman能譜法測量的520nm—1 峰對于480nm—1峰的峰強(qiáng)度比I52。/I48。不小于5并且不大于10的i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層 22。這樣的i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22可以實現(xiàn)晶態(tài)的足夠比例，并且i型硅基光電轉(zhuǎn)換 層可以以良好的再現(xiàn)性形成，即使在后面將要描述的去除(以下也稱為清潔)在膜沉積室 中的陰極和/或內(nèi)表面上形成的殘留的膜的處理之后。 第二n型半導(dǎo)體層23應(yīng)當(dāng)僅在通常的形成條件下形成(例如，在日本特開平 2000-243993號公報等中所描述的)，并且可以通過形成的n型微晶硅層而實施，例如，在這 樣的條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至3000Pa的范圍并且單位電極面積的功 率密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3W/cm2的范圍。 第二 n型半導(dǎo)體層23可以通過設(shè)置基板1的下面的基底的溫度優(yōu)選至不高于 25(TC的溫度而形成，而不影響i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層。這里，盡管對于第二n型半導(dǎo)體
11原子未被具體地限制，但是考慮到高摻雜效率和通用性優(yōu)選磷 原子。另外，考慮到足夠的摻雜效果，在原材料氣體中磷原子相對于硅原子的成分優(yōu)選不低 于0. 1原子百分比并且更優(yōu)選不低于0. 3原子百分比，并且考慮到避免膜質(zhì)量的惡化，優(yōu)選 不高于5原子百分比并且更優(yōu)選不高于3原子百分比。 因而通過在同一等離子體CVD膜沉積室中連續(xù)地形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10 (即 第一 P型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層13)和微晶pin結(jié) 構(gòu)堆疊體20 (即第二 p型半導(dǎo)體層21、 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22和第二 n型半導(dǎo)體層 23)，可以以低成本和高效率形成具有高光電轉(zhuǎn)換效率的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 [OO75](實施例2) 參考圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的另一一實施例 包括的步驟是在形成上述實施例1中的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體之后，將包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體 的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100取出等離子體CVD膜沉積室220并且去除等離子體CVD膜沉 積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上的殘留的膜。即，本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn) 換裝置的制造方法的特征在于，在形成雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體30之后，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體 30的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100被取出等離子體CVD膜沉積室220并且等離子體CVD膜沉 積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜被去除。 在如實施例1中所示在同一等離子體CVD膜沉積室中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體之 后，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100被取出，并且此后等離子體CVD膜 沉積室中陰極和/或內(nèi)表面上形成的殘留的膜被去除，使得可以在同一等離子體CVD膜沉 積室中重復(fù)地制造具有良好的質(zhì)量和性能的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100。
通過如實施例1中所示，在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆 疊體而形成一個堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置之后，下一個堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 也可以通過在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成下一個雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體而形成，而 不進(jìn)行去除如本實施例中所示出的去除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表 面221上殘留的膜的步驟。 然而，考慮到避免被等離子體CVD膜沉積室220中殘留的膜的污染，寧可不在一個 堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100的形成之后在下一基板1的透明導(dǎo)電膜2上連續(xù)地形成 下一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體IO，而是優(yōu)選在非晶pin結(jié) 構(gòu)堆疊體10的形成之前完全去除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221 上殘留的膜，從而完全消除殘留的膜中的第二n型層中的雜質(zhì)原子(n型摻雜劑)擴(kuò)散進(jìn)入 下一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的影響。因而，可以連續(xù) 地以良好的再現(xiàn)性形成具有良好的質(zhì)量和性能的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
S卩，本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的特征在于包括下列步驟去 除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜，作為消除在等離 子體CVD膜沉積室220中殘留的膜中的p型層和n型層中的雜質(zhì)原子(p型雜質(zhì)原子和n 型雜質(zhì)原子)在下一步驟中進(jìn)行的pin結(jié)構(gòu)堆疊體的形成時對于pin結(jié)構(gòu)堆疊體的影響的 步驟。采用這樣的步驟，即使在單個室系統(tǒng)中連續(xù)地制造多個光電轉(zhuǎn)換裝置，也可以消除殘 留的膜中的雜質(zhì)原子的影響，并且可以顯著地抑制n型雜質(zhì)原子引入pin結(jié)構(gòu)堆疊體中的 第一p型半導(dǎo)體層和i型非晶硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換層。因而，可以重復(fù)地形成具有良好的質(zhì)
12量和性能的pin結(jié)構(gòu)堆疊體并且可以使用單室系統(tǒng)制造包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的堆疊型硅 基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。這樣，與基于直線系統(tǒng)、多室系統(tǒng)或其組合的制造設(shè)施相比，可以簡 化設(shè)施，并且可以實現(xiàn)較低的成本。 在本實施例中，去除殘留的膜的步驟可以通過使用氣體等離子分解進(jìn)行，其中將 選自由氫氣、惰性氣體和氟基清潔氣體組成的組的至少一種氣體轉(zhuǎn)化為等離子體。由于這 樣的去除殘留的膜的步驟，pin結(jié)構(gòu)堆疊體可以被重復(fù)地形成并且可以以良好的再現(xiàn)性制 造堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。蝕刻殘留的膜的操作可以優(yōu)選通過使用任何氫氣、惰性 氣體和氟基清潔氣體而進(jìn)行，但是考慮到蝕刻殘留的膜的相對高的速率，優(yōu)選使用通過將
三氟化氮氣體轉(zhuǎn)換為等離子體而獲得的三氟化氮氣體等離子體。這里，通常氬氣優(yōu)選作為 惰性氣體，盡管取決于具體的蝕刻條件。 在本實施例中在去除殘留的膜的步驟中，可以去除等離子體CVD膜沉積室中的陰 極和/或內(nèi)表面上全部的殘留的膜。這里，為了避免在殘留的膜中作為位于最低層(其后 指最接近于陰極的層)P型層中的雜質(zhì)原子的影響，輕微的過蝕刻和欠蝕刻是必須的。
在過蝕刻的情形，當(dāng)上面的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體一旦形成時形成的殘留的膜被過蝕 刻至與其厚度加上該厚度的大約5%至10%相當(dāng)?shù)纳疃?。通過這樣做，可以消除殘留的膜 中的雜質(zhì)原子的影響。然而，重復(fù)地過蝕刻形成于等離子體CVD膜沉積室中的陰極上的殘 留的膜導(dǎo)致逐漸蝕刻形成于陰極上用于穩(wěn)定放電的預(yù)沉積膜(以下稱為預(yù)沉積膜)并且展 露出陰極的金屬表面，這可以在形成下一雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的初始階段顯著地影響具有大 約數(shù)十nm的厚度的部分。 為了解決上述問題，可以選擇欠蝕刻以留下當(dāng)所述結(jié)構(gòu)堆疊體一旦形成時形成的 殘留的膜的接近于陰極的部分。用這樣的方式進(jìn)行欠蝕刻，使得殘留的膜從其表面被蝕刻 掉，直到位于最接近于陰極和/或內(nèi)表面的第一 n型層，且優(yōu)選i型層被蝕刻至其厚度方向 10nm或者更深的深度。如果在厚度方向上蝕刻掉的i型層的深度小于10nm，則變得難于完 全消除已經(jīng)在i型層中擴(kuò)散的第一n型層中的雜質(zhì)原子(n型摻雜劑)的影響。這里，優(yōu)選 蝕刻掉i型層至相當(dāng)于其厚度的90%或更小，并且更優(yōu)選蝕刻掉i型層至相當(dāng)于其厚度的 80%或更小。蝕刻掉i型層至相當(dāng)于其厚度的90%產(chǎn)生i型層下面的p型層中的雜質(zhì)原子 (P型摻雜劑)的影響，且下一步驟將要形成的摻雜P層的數(shù)量可以從優(yōu)選值偏離。因此，優(yōu) 選與n型層一起，i型層被蝕刻至相當(dāng)于其厚度的大約80X，以便完全消除殘留的膜中的雜 質(zhì)原子的影響。在去除殘留的膜的工藝結(jié)束之后，下一基板被載入等離子體CVD膜沉積室， 并且重復(fù)地形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體。這樣制造包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的下一堆疊型硅基表 面光電轉(zhuǎn)換裝置。 通過多次重復(fù)形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的步驟和上述欠蝕刻步驟，未被蝕刻掉的殘 留的膜堆疊在陰極上，膜的數(shù)量對應(yīng)于雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的形成次數(shù)。當(dāng)這樣繼續(xù)堆疊型 硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造時，由于內(nèi)部應(yīng)力堆疊的殘留的膜從陰極表面剝離并且可以 作為具有幾個ym直徑的粉末進(jìn)入pin結(jié)構(gòu)堆疊體。粉末引起使得上和下電極相互短路的 點缺陷，并且顯著地降低了光電轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)率至30 %或更小。 這里，如果在光電轉(zhuǎn)換裝置的制造之后從陰極剝離殘留的膜，則優(yōu)選去除陰極上 的全部殘留的膜。即使當(dāng)殘留的膜未從陰極剝離時，也更優(yōu)選在殘留的膜剝離之前避免出 現(xiàn)上述點缺陷并且保持制造光電轉(zhuǎn)換裝置中的高產(chǎn)率。盡管殘留的膜的剝離程度根據(jù)膜
13沉積條件和附著膜時電極的表面狀態(tài)而顯著地變化，但是在等離子體CVD膜沉積室中制 造硅基薄膜中，通常當(dāng)形成于陰極上的殘留的膜的累積的厚度不小于lOym并且不大約 1000 m時，易于殘留的膜的剝離。因此，當(dāng)陰極上殘留的膜的累積厚度優(yōu)選不小于10 m 并且不大于800 ii m，并且更優(yōu)選不小于300 ii m并且不大于500 y m時，所有堆疊在陰極上的 殘留的膜被令人滿意地去除。 可以通過使用通過將氫氣、惰性氣體、氟基清潔氣體，或以任意比率包含這些氣體 的氣體混合物轉(zhuǎn)化為等離子體所獲得的氣體等離子體，進(jìn)行去除堆疊在陰極上的殘留的膜 的步驟，然而，考慮到蝕刻殘留膜相對高的速率，優(yōu)選使用氟基清潔氣體，例如三氟化氮。例 如，通過引入包括10至30體積百分比的三氟化氮氣體和90至70體積百分比的氬氣的氣 體混合物作為蝕刻氣體并且在不高于300Pa的壓力下提供等離子體放電，可以獲得不低于 10nm/s的蝕刻速率。在這樣的陰極清潔之后，為了穩(wěn)定陰極表面，在陰極表面上進(jìn)行硅膜的 預(yù)沉積(預(yù)沉)并且可以再次繼續(xù)形成pin結(jié)構(gòu)堆疊體的步驟。 尤其在過蝕刻形成于陰極上的殘留的膜的步驟中，應(yīng)當(dāng)注意不完全去除形成于金 屬表面上用于穩(wěn)定陰極表面的下面的膜。如果下面的膜被完全去除，則用于形成雙pin結(jié) 構(gòu)堆疊體中的第一p型半導(dǎo)體層的條件可能變得不穩(wěn)定，并且因此，優(yōu)選再次進(jìn)行下面的
膜的預(yù)沉積。(實施例3) 參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的又一實施例的特征 在于，由P型半導(dǎo)體層41、i型晶態(tài)硅基光電轉(zhuǎn)換層42和n型半導(dǎo)體層43形成的至少一晶 態(tài)pin結(jié)構(gòu)堆疊體40堆疊在用上述根據(jù)實施例1或?qū)嵤├?的制造方法形成的雙pin結(jié) 構(gòu)堆疊體30的第二 n型半導(dǎo)體層23上。 具體地，參考圖3 ，本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置通過具有堆疊型硅基薄膜 光電轉(zhuǎn)換裝置300而實施，堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置300具有這樣的結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)從 基板1側(cè)觀察時，3或更多的由非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10、微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20和一或更 多的晶態(tài)Pin結(jié)構(gòu)堆疊體40 (以下指由p型層、i型晶態(tài)層、和n型層形成的pin結(jié)構(gòu)堆疊 體)形成的Pin結(jié)構(gòu)堆疊體被堆疊，并且由于光源的光吸收的較高效率，實現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn) 換效率?？紤]到光吸收方面的較高的效率，i型晶態(tài)硅基光電轉(zhuǎn)換層42中的各晶體優(yōu)選具 有比i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22中各晶體更大的直徑。同時，p型半導(dǎo)體層41和n型半 導(dǎo)體層43分別與實施例1中的第一 p型半導(dǎo)體層11和第一 n型半導(dǎo)體層13相同。
(實施例4) 現(xiàn)將更具體地描述用實施例2中的方法制造的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。在本實施 例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置通過堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置而實施，并且參考圖1 ，其 是串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，該裝置通過在透明基板1上順序透明導(dǎo)電膜2、形成非晶 pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo) 體層13、形成微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20的第二 p型半導(dǎo)體層21、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22 和第二 n型半導(dǎo)體層23、導(dǎo)電膜3、和金屬電極4而獲得。 參考圖1、2和4，本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置用下列的方式制造。這里， 參考圖2，在制造本光電轉(zhuǎn)換裝置中所使用的等離子體CVD設(shè)備200包括加熱室210、膜沉 積室220和出口室230，并且基板1在箭頭所示出的方向在室之間傳送。
最初，透明導(dǎo)電膜2形成于由玻璃等制成的透明基板1上。透明導(dǎo)電膜2未被具 體地限制，只要它透射光線并且具有導(dǎo)電類型，并且優(yōu)選形成由例如Sn02、IT0(以下稱為氧 化銦錫)、和Zn0組成的透明導(dǎo)電氧化膜等。 以下，在步驟(以下，步驟簡寫為S)l中，其上形成了透明導(dǎo)電膜2的基板1被載 入等離子體CVD設(shè)備200的加熱室210。然后，在S2中，基板被加熱并且在加熱室210中 保持預(yù)定的時間直至基板的溫度達(dá)到膜沉積溫度。然后，在S3中，其上形成的透明導(dǎo)電膜 2并且其溫度達(dá)到膜沉積溫度的基板1被載入沉積室220。 接著，在S4中，形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅 基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層13，形成微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20的第二 p型半導(dǎo)體 層21、 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22和第二 n型半導(dǎo)體層23在同一膜沉積室220中連續(xù)地 形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上，從而形成包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的光電轉(zhuǎn)換裝置。
在膜沉積室220中，最初，第一 p型半導(dǎo)體層11用等離子體CVD法形成于透明導(dǎo) 電膜2上。第一 p型半導(dǎo)體層11在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且 不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于0. 3W/cm2。另 外，優(yōu)選基板1的下面的基底的溫度不高于250°C 。引入膜沉積室220的原材料氣體優(yōu)選包 括硅烷基氣體和包含氫氣的稀釋氣體。原材料氣體可以包含甲烷、三甲基乙硼烷等，以便降 低光吸收量。通過優(yōu)選設(shè)置基板的下面的基底的溫度不高于250°C ，形成第一 p型半導(dǎo)體層 11而不影響下面將要形成的i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12。另外，在后面將要描述的蝕刻殘 留的膜的步驟之后，第一P型半導(dǎo)體層ll還可以以良好的再現(xiàn)性形成。硼原子、鋁原子等 優(yōu)選選作第一P型半導(dǎo)體層11的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子。 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa 并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2。 另外，優(yōu)選基板1的下面的基底的溫度不高于250°C。此外，對于引入膜沉積室220的原材 料氣體，優(yōu)選稀釋氣體的流量為硅烷基氣體的流量至少5倍大，并且優(yōu)選稀釋氣體的流量 為硅烷基氣體的流量最多20倍大，并且更優(yōu)選最多15倍大。通過選擇這樣的條件，形成高 膜質(zhì)量的i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12。 第一 n型半導(dǎo)體層13在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不 高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2。優(yōu)選 基板1的下面的基底的溫度不高于250°C 。通過選擇這樣的條件，形成高膜質(zhì)量的第一 n型 半導(dǎo)體層13而不影響非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10和微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20。磷可以被選作第 一n型半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子。這里，考慮到足夠的摻雜效果，原材料氣體 中磷原子相對于硅原子的成分優(yōu)選不低于0. 05原子百分比并且更優(yōu)選不低于0. 1原子百 分比，并且考慮到避免膜質(zhì)量的惡化，優(yōu)選不高于3原子百分比并且更優(yōu)選不高于1原子百 分比。因而，第一n型半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子的濃度可以不高于3X10氣m一3。
第二 p型半導(dǎo)體層21應(yīng)當(dāng)僅在通常的形成條件下形成，并且可以通過形成的p型 微晶硅層而實施，例如在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至3000Pa的 范圍并且單位電極面積的功率密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3W/cm2的范圍。
第二 p型半導(dǎo)體層21優(yōu)選在基板1的下面的基底的溫度不高于25(TC的條件下 形成至至少2nm至最多50nm的厚度。引入膜沉積室220的原材料氣體主要包含硅烷基氣體，例如硅烷氣體和包含例如氫氣等的稀釋氣體，稀釋氣體的流量為硅烷基氣體的流量至 少100倍大，并且優(yōu)選乙硼烷作為摻雜氣體。 另外，第二 p型半導(dǎo)體層21可以被實施，例如通過以至少0. 01原子百分比和最多 5原子百分比摻雜起導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子作用的硼的p型非晶或微晶硅薄膜。然而，這些 第二P型半導(dǎo)體層21的條件不是限制性的，并且例如，鋁原子等也可以用作雜質(zhì)原子。作 為替代，第二 P型半導(dǎo)體層21可以由例如非晶和微晶碳化硅、非晶硅鍺等的合金材料制成 的層形成。另外，第二P型半導(dǎo)體層21優(yōu)選具有至少2nm至最多50nm范圍的厚度。作為 替代，第二P型半導(dǎo)體層21也可以通過多晶硅基薄膜或合金基薄膜，或者通過堆疊多個不 同的薄膜而實施。 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22應(yīng)當(dāng)僅在通常的形成條件下形成，并且可以通過形 成的i型微晶硅層而實施，例如在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至 3000Pa的范圍并且單位電極面積的功率密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3W/cm2的范圍。
i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22優(yōu)選形成至不小于0. 5 ii m并且不大于20 y m的厚度。 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22優(yōu)選在這樣的條件下形成，使得基板1的下面的基底的溫度不 高于25(TC并且稀釋氣體的流量為硅烷基氣體的流量優(yōu)選至少30倍大并且最多100倍大。 這樣獲得的i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22優(yōu)選具有用Raman能譜法測量的520nm—1峰對于 480nm—1峰的峰強(qiáng)度比I52。/I48。不小于5并且不大于10。另外，通過i型微晶硅薄膜或包含 少量弱P型或弱n型雜質(zhì)并且具有足夠的光電轉(zhuǎn)換功能的微晶硅薄膜，從而可以實施i型 微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層。此外，i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22不局限于上述微晶硅薄膜，并且 可以采用碳化硅、硅鍺等代表性的合金材料的薄膜。 第二 n型半導(dǎo)體層23應(yīng)當(dāng)僅在通常的形成條件下形成，并且可以通過形成的n型 微晶硅層而實施，例如在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力在大約從600Pa至3000Pa的 范圍并且單位電極面積的功率密度在大約從0. 05W/cm2至0. 3W/cm2的范圍。
第二 n型半導(dǎo)體層23優(yōu)選在基板1的下面的基底的溫度不高于250°C的條件下形 成為至少2nm至最多50nm的厚度。另外，第二 n型半導(dǎo)體層23可以被實施，例如通過以至 少0. 1原子百分比和最多5原子百分比摻雜以起導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子作用的磷原子的n 型非晶或微晶硅薄膜。然而，這些對于n型半導(dǎo)體層的條件不是限制性的，并且第二 n型半 導(dǎo)體層23可以由例如微晶碳化硅、硅鍺等的合金材料形成。 下面參考圖l、2和4，在S5中，將上述包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的光電轉(zhuǎn)換裝置取出 膜沉積室220到出口室230之后，在S6中，確定是否出現(xiàn)例如在膜沉積室220中的陰極上 的殘留的膜剝離的異常。如果出現(xiàn)例如剝離的異常(在S6中YES)，期望地，在步驟7中所 有陰極222上的殘留的膜采用過蝕刻被去除并且進(jìn)行在S8中(例如預(yù)沉積膜的形成)示 出的陰極表面的穩(wěn)定化。另一方面，如果不出現(xiàn)陰極222上的殘留的膜的異常(S6中No)， 則在S9中膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上的殘留的膜被蝕刻(欠蝕刻或 過蝕刻)，從而消除在最后的n型半導(dǎo)體層形成時在膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表 面221上形成的殘留的膜中的雜質(zhì)原子(n型摻雜劑)的影響。這里，殘留的膜的去除可以 使用通過將氫氣、惰性氣體、氟基清潔氣體或這些氣體的任何氣體混合物轉(zhuǎn)換為等離子體 而獲得的氣體等離子體進(jìn)行。在去除殘留的膜的步驟中，通常去除形成于陰極222上的全部殘留的膜。這里，為了避免蝕刻殘留的膜的步驟中最終留下的P型層中的雜質(zhì)原子(P型摻雜劑)的影響，輕微 的過蝕刻和欠蝕刻是必須的。在過蝕刻的情形，當(dāng)上述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體一旦形成時形成 的殘留的膜被蝕刻至相當(dāng)于其厚度加上其厚度的大約5%至10%的深度。通過這樣做，可 以消除殘留的膜中的雜質(zhì)原子的影響。然而，重復(fù)這樣的過蝕刻，導(dǎo)致逐漸蝕刻掉用于穩(wěn)定 放電的形成于陰極上的預(yù)沉積膜并且展露陰極的金屬表面，這在形成下一雙pin結(jié)構(gòu)堆疊 體的初始階段可能顯著地影響具有大約數(shù)十nm的厚度的部分。 為了解決上述問題，可以選擇欠蝕刻以留下當(dāng)所述結(jié)構(gòu)堆疊體一旦形成時形成的 殘留的膜的接近于陰極的部分。用這樣的方式進(jìn)行欠蝕刻，使得殘留的膜從其表面層被蝕 刻掉，直到優(yōu)選位于最接近于陰極和/或內(nèi)表面的i型層被蝕刻至在其厚度方向上10nm或 者更深的深度。如果在其厚度方向蝕刻掉的i型層的深度小于10nm，則變得難于完全消除 已經(jīng)在i型層中被擴(kuò)散的第一 n型層中的雜質(zhì)原子的影響(n型摻雜劑)。這里，優(yōu)選蝕刻 掉i型層至相當(dāng)于其厚度的90%或更小的深度，并且更優(yōu)選蝕刻掉i型層至相當(dāng)于其厚度 的80%或更小的深度。蝕刻至大于i型層厚度的90%的深度產(chǎn)生在i型層下面的p型層 中的雜質(zhì)原子(P型摻雜劑)的影響，且下一步驟將要形成的摻雜P層的數(shù)量可能從優(yōu)選值 偏離。因此，優(yōu)選與n型層一起，i型層被蝕刻至相當(dāng)于其厚度的大約80X的深度，以便完 全消除殘留的膜中的雜質(zhì)原子的影響。在去除殘留的膜的工藝結(jié)束之后，下一基板被載入 等離子體CVD膜沉積室，并且重復(fù)地形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體。因而，制造出包括雙pin結(jié)構(gòu) 堆疊體的下一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 通過多次重復(fù)形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的步驟和上述欠蝕刻步驟，未被蝕刻掉的殘 留的膜堆疊在陰極222上，其數(shù)量對應(yīng)于雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體的形成次數(shù)。當(dāng)工藝這樣繼續(xù) 進(jìn)行時，由于內(nèi)部應(yīng)力堆疊的殘留的膜從陰極表面剝離并且可以作為具有幾個Pm直徑的 粉末進(jìn)入pin結(jié)構(gòu)堆疊體。粉末引起這樣的點缺陷使得上和下電極相互短路，并且顯著地 降低了光電轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)率至30 %或更小。這里，如果在光電轉(zhuǎn)換裝置制造之后殘留的膜 從陰極222被剝離，則優(yōu)選去除陰極222上的全部殘留的膜。即使當(dāng)殘留的膜未從陰極222 剝離時，也更優(yōu)選在殘留的膜剝離之前避免出現(xiàn)上述點缺陷并且保持制造光電轉(zhuǎn)換裝置中 的高產(chǎn)率。盡管殘留的膜的剝離程度根據(jù)膜沉積條件和附著膜時電極的表面狀態(tài)而顯著地 變化，但是在等離子體CVD膜沉積室中制造硅基薄膜中，通常當(dāng)形成于陰極222上的殘留的 膜的累積厚度不小于10 y m并且不大于1000 ii m時，易于剝離殘留的膜。因此，當(dāng)陰極222 上殘留的膜的累積厚度優(yōu)選不小于10 y m并且不大于800 ii m，并且更優(yōu)選不小于300 y m并 且不大于500 ii m時，所有堆疊在陰極上的殘留的膜被期望地去除。 使用通過將氫氣、惰性氣體、氟基清潔氣體，或以任意比率包含這些氣體的氣體混 合物轉(zhuǎn)化為等離子體所獲得的氣體等離子體，可以進(jìn)行去除堆疊在陰極222上的殘留的膜 的步驟，然而，考慮到蝕刻殘留膜的相對高的速率，優(yōu)選使用氟基清潔氣體，例如三氟化氮。 例如，通過引入包括10至30體積百分比的三氟化氮氣體和90至70體積百分比的氬氣的 氣體混合物作為蝕刻氣體并且在不高于300Pa的壓力下提供等離子體放電，可以獲得不低 于10nm/s的蝕刻速率。在這樣的陰極222的清潔之后，為了穩(wěn)定陰極表面，在陰極表面上 進(jìn)行硅膜的預(yù)沉積并且可以再次繼續(xù)形成Pin結(jié)構(gòu)堆疊體的步驟。 接著參考圖1 ，在如上所述形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30之后，由例如ZnO組成的導(dǎo)電 膜3形成于雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的第二 n型半導(dǎo)體層23上并且此后由例如Al 、Ag等構(gòu)成的金屬電極4形成于導(dǎo)電膜3上。背電極部通過導(dǎo)電膜3和金屬電極4而實施，由此完成 光電轉(zhuǎn)換裝置。 如上所述，由于本實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置可以用單室系統(tǒng)制造，所以與直線系統(tǒng) 或多室系統(tǒng)相比可以簡化制造設(shè)施。另外，由于等離子體CVD設(shè)備可以長時間工作而不打 開膜沉積室，所以可以顯著地縮短制造中的節(jié)拍時間并且可以減小制造成本。
(實施例5) 參考圖l，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的一實施例涉及包括形成于基板 1上的透明導(dǎo)電膜2和雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100，并且其 特征在于雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體30由順序形成于透明導(dǎo)電膜2上的第一 p型半導(dǎo)體層ll、i型 非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一n型半導(dǎo)體層13、第二p型半導(dǎo)體層21、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn) 換層22、和第二 n型半導(dǎo)體層23形成，并且各第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半導(dǎo)體層 21具有不高于1 X 1019cm—3的雜質(zhì)氮原子濃度和不高于1 X 102°cm—3的雜質(zhì)氧原子濃度。采 用在實施例1至實施例4中所示出的制造方法，獲得了高光電轉(zhuǎn)換效率的堆疊型硅基薄膜 光電轉(zhuǎn)換裝置，其中各第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半導(dǎo)體層21具有不高于1 X 1019cm—3 的雜質(zhì)氮原子濃度和不高于lX102°cm—3的雜質(zhì)氧原子濃度。
(實施例6) 參考圖1 ，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的另一實施例涉及包括形成于基 板1上的透明導(dǎo)電膜2和雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100，并且 其特征在于雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30由順序形成于透明導(dǎo)電膜2上的第一 p型半導(dǎo)體層ll、i 型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一 n型半導(dǎo)體層13、第二 p型半導(dǎo)體層21、i型微晶硅基光電 轉(zhuǎn)換層22、和第二 n型半導(dǎo)體層23形成，確定第一 n型半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原 子的濃度不高于3X 1019cm—3，并且確定第二 p型半導(dǎo)體層21的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原子的濃度 不高于5 X 1019cm—3。通過設(shè)置確定第一 n型半導(dǎo)體層13和第二 p型半導(dǎo)體層21的導(dǎo)電類 型的雜質(zhì)原子的濃度至上述濃度或者更低的濃度，采用在實施例1至實施例4中所示出的 制造方法，有效地抑制了第一n型半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子引入其它層(第一 n型半導(dǎo)體層13之外的層)和第二 p型半導(dǎo)體層21的導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)原子引入其它層 (第二 P型半導(dǎo)體層21之外的層)，并且獲得了高光電轉(zhuǎn)換效率的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn) 換裝置。(實施例7) 參考圖2和5，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的又一實施例的 特征在于，包括通過在同一等離子體CVD膜沉積室220中在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜 2上順序地形成p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13而形成 非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟，并且p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型 半導(dǎo)體層13在這樣的條件下形成，使得等離子體CVD膜沉積室220中的膜沉積壓力不低 于200Pa并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于 0. 3W/cm2。 即參考圖2和5，根據(jù)本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，非晶pin 結(jié)構(gòu)堆疊體10通過在同一等離子體CVD膜沉積室220中在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜 2上順序地形成p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13而形成。
18這里P型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13在這樣的條件下形 成，使得等離子體CVD膜沉積室220中的膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa并且 單位電極面積的功率密度不低于O. OlW/cm2并且不高于O. 3W/cm2。在本實施例中，如圖2中 所示出的，非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10在其中陰極222和陽極223之間的距離被固定的同一等 離子體CVD膜沉積室中連續(xù)地形成。 在圖5中所示出的本實施例的制造方法中，通過在同一等離子體CVD膜沉積室220 中，在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序形成p型半導(dǎo)體層11 、 i型非晶光電轉(zhuǎn)換層12 和n型半導(dǎo)體層13而形成pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟與圖1中實施例1中直到通過在形成 于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序形成第一 p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12 和第一 n型半導(dǎo)體層13而形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟相同。即在圖5中示出的本 實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10 (p型半導(dǎo)體層11 、 i型非晶 硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13)與在圖1中示出的實施例1中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn) 換裝置中的非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10(第一p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和 第一n型半導(dǎo)體層12)相同。因此，在本實施例的制造方法中非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體的形成 具有下面的特征，如在實施例1的制造方法中非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的形成。
具體地，在本實施例中，利用了傳統(tǒng)上未被考慮的效應(yīng)，即通過對于形成p型半導(dǎo) 體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13設(shè)置與傳統(tǒng)的對于在同一等離子 體CVD膜沉積室220中形成具有i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的 形成條件(例如大約100Pa至120Pa)相比較高的壓力和較低的陰極222的功率密度而抑 制n型雜質(zhì)引入p型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，即使當(dāng)在同一等離子體 CVD膜沉積室220中連續(xù)地形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10時，也可以制造獲得高光電轉(zhuǎn)換效 率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 另外，在本實施例中，非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10可以在同一等離子體CVD膜沉積室 220中通過在與實施例1相同的條件下順序地形成p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn) 換層12和n型半導(dǎo)體層13而形成，即這樣的條件是等離子體CVD膜沉積室220內(nèi)陰極222 和陽極223之間的距離被設(shè)置為3mm至20mrn，優(yōu)選5mm至15mrn，更優(yōu)選7mm至12mrn，膜沉積 壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并 且不高于O. 3W/cm2。 即使在非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10被形成并且基板1被取出之后，當(dāng)非晶pin結(jié)構(gòu)堆 疊體10重復(fù)地形成于下一基板上時，在上述條件下獲得的p型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅 基光電轉(zhuǎn)換層12也較小可能受到在形成n型半導(dǎo)體層13的先前的工藝中在等離子體CVD 膜沉積室220中形成的殘留的膜中的n型雜質(zhì)原子的影響。 不低于200Pa的膜沉積壓力是高于形成非晶硅基半導(dǎo)體層的傳統(tǒng)的條件(大約從 lOOPa至120Pa)的壓力條件。通過在高膜沉積壓力下形成p型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅 基光電轉(zhuǎn)換層12，從在形成這些層之前附著至等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/ 或內(nèi)表面221的n型半導(dǎo)體層釋放的n型雜質(zhì)的平均自由程(在等離子體DVD膜沉積室內(nèi) 的運動距離)被減小，并且可以減小被帶入將要形成的P型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光 電轉(zhuǎn)換層12的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量。另外，通過在膜沉積壓力不高于3000Pa的形成條件 下形成P型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的
19良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 此外，通過在不高于O. 3W/cm2單位電極面積的低功率密度下形成p型半導(dǎo)體層11 和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以降低與陰極222碰撞的等離子體中電子和離子的能量。 當(dāng)通過等離子體中的電子和離子，n型雜質(zhì)原子從附著至陰極222的n型半導(dǎo)體層中被排 出時，通過降低其能量，可以減小帶入將要形成的P型半導(dǎo)體層ll和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn) 換層12的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量。此外，通過在不低于0. OlW/cm2的功率密度的形成條件下 形成P型半導(dǎo)體層11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的良 好膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 因此，非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10可以連續(xù)地被形成于下一基板1上的透明導(dǎo)電膜2 上，而不進(jìn)行去除等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上形成的殘 留的膜的步驟，并且可以制造下一硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 另外，通過在上述形成條件下形成i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，在p型半導(dǎo)體層 11的形成中附著至陰極222和/或內(nèi)表面221的p型半導(dǎo)體層11中的p型雜質(zhì)原子引入 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的數(shù)量被減小。 通過在上述非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10中以此順序形成p型層、i型層和n型層，與以 n型層、i型層、p型層的順序形成的相比，雜質(zhì)原子影響起光電轉(zhuǎn)換層作用的i型層較小。 這是因為n型雜質(zhì)原子(例如磷原子)引入i型層的影響比p型雜質(zhì)原子(例如硼原子) 引入i型層的情形大，因此，形成i型層之后形成n型層比形成i型層之后形成p型層對于 i型層的影響小。 在本實施例中p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13 的厚度、形成條件和導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)的濃度分別與實施例1中的第一P型半導(dǎo)體層11、i 型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13相同。 具體地，p型半導(dǎo)體層11由非晶硅基半導(dǎo)體或晶態(tài)硅基半導(dǎo)體形成，并且在這樣 的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，優(yōu)選不低于300Pa并且不 高于2000Pa，并且更優(yōu)選不低于400Pa并且不高于1500Pa。另外，p型半導(dǎo)體層11在這樣 的條件下形成，使得單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm、優(yōu)選 不低于0. 015W/cm2并且不高于0. 2W/cm2，更優(yōu)選不低于0. 02W/cm2并且不高于0. 15W/cm2。
另外，i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12在這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于 200Pa并且不高于3000Pa，優(yōu)選不低于300Pa并且不高于2000Pa，并且更優(yōu)選不低于400Pa 并且不高于1500Pa。另外，i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12在這樣的條件下形成，使得單位電 極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/ci^，優(yōu)選不低于0. 015W/cm2并且不 高于0. 2W/cm2，更優(yōu)選不低于0. 02W/cm2并且不高于0. 15W/cm2。 此外，通過優(yōu)選設(shè)置基板1的下面的基底的溫度至不高于25(TC，可以形成n型半 導(dǎo)體層13而不影響i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12。這里，盡管對于n型半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電 類型確定雜質(zhì)原子未被具體地限制，但是考慮到高摻雜效率和通用性，優(yōu)選磷原子。另外， 考慮到足夠的摻雜效果，在原材料氣體中磷原子相對于硅原子的含量優(yōu)選不低于0. 1原子 百分比并且更優(yōu)選不低于0. 3原子百分比，并且考慮到避免膜質(zhì)量的惡化，優(yōu)選不高于5原 子百分比并且更優(yōu)選不高于3原子百分比。 由于可以在同一等離子體CVD膜沉積室220中重復(fù)地形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10(即p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13)，所以，可以以低 成本高效率地制造具有高光電轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500。
另外，n型半導(dǎo)體層13期望地由非晶硅基半導(dǎo)體或晶態(tài)硅基半導(dǎo)體形成，并且在 這樣的條件下形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，優(yōu)選不低于300Pa并 且不高于2000Pa，并且更優(yōu)選不低于400Pa并且不高于1500Pa。另外，n型半導(dǎo)體層13在 這樣的條件下形成，使得單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于0. 3W/cm2， 優(yōu)選不低于0. 015W/cm2并且不高于0. 2W/cm2，更優(yōu)選不低于0. 02W/cm2并且不高于0. 15W/ cm o n型半導(dǎo)體層13可以由任何非晶半導(dǎo)體和晶態(tài)半導(dǎo)體形成，然而，晶態(tài)半導(dǎo)體是 期望的。由于在晶態(tài)半導(dǎo)體中包括的晶態(tài)部被高效率地?fù)诫sn型雜質(zhì)原子，所以n型半導(dǎo) 體層13中晶態(tài)部的包括可以帶來期望的導(dǎo)電性而不增加n型雜質(zhì)原子的濃度。因此，可以 降低n型半導(dǎo)體層13中n型雜質(zhì)原子的濃度并且可以降低其對于其它層的擴(kuò)散。S卩，在順 序地在另一基板1上形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10中，由于在形成下一 p型半導(dǎo)體層11和i 型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12之前附著至等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi) 表面221的n型半導(dǎo)體層中的n型雜質(zhì)原子的濃度低，所以，帶入將要形成的p型半導(dǎo)體層 11和i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12中的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量可以被減小。因而可以重復(fù)地 制造具有高光電轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500。
(實施例8) 根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的另一實施例包括的步驟是在 上述實施例7中的形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟之后，將包括非晶結(jié)構(gòu)堆疊體10的 硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500取出等離子體CVD沉積室220并且去除等離子體CVD膜沉積室 220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上的殘留的膜。即本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 的制造方法的特征在于，形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10之后，包括非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的 硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500被取出等離子體CVD膜沉積室220并且等離子體CVD膜沉積室 220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜被去除。 如在實施例7中所示出的在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成非晶pin結(jié)構(gòu) 堆疊體10之后，包括非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500被取出，并且隨 后等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜被去除，使得可 以在同一等離子體CVD膜沉積室220中重復(fù)地制造具有良好質(zhì)量和性能的硅基薄膜光電轉(zhuǎn) 換裝置500。 下一硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500也可以使用在實施例7中所示出的方法，通過在 同一等離子體CVD膜沉積室220中形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10而不進(jìn)行去除等離子體CVD 膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜而形成。 然而，考慮到避免被等離子體CVD膜沉積室220中殘留的膜的污染，寧可不在一硅 基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500的形成之后在下一基板1的透明導(dǎo)電膜2上順序地形成下一硅基 薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10，而是優(yōu)選在非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的形 成之前完全去除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜，從 而完全消除殘留的膜中的n型層中的雜質(zhì)原子(n型摻雜劑)擴(kuò)散進(jìn)入下一硅基薄膜光電 轉(zhuǎn)換裝置500的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的影響。因而，可以以良好的再現(xiàn)性連續(xù)地形成具有良好的質(zhì)量和性能的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 S卩，本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的特征在于包括下列步驟去 除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜，作為消除在等離 子體CVD膜沉積室220中殘留的膜中的p型層和n型層中的雜質(zhì)原子(p型雜質(zhì)原子和n 型雜質(zhì)原子)在下一步驟中進(jìn)行的pin結(jié)構(gòu)堆疊體的形成時對于pin結(jié)構(gòu)堆疊體的影響的 步驟。采用這樣的步驟，即使在單個室系統(tǒng)中連續(xù)地制造多個光電轉(zhuǎn)換裝置，也可以消除殘 留的膜中的雜質(zhì)原子的影響并且可以顯著地抑制n型雜質(zhì)原子引入pin結(jié)構(gòu)堆疊體中的第 一p型半導(dǎo)體層和i型非晶硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換層。因而，可以重復(fù)地形成具有良好的質(zhì)量
和性能的Pin結(jié)構(gòu)堆疊體并且可以使用單室系統(tǒng)制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。與根據(jù)直線 系統(tǒng)、多室系統(tǒng)或其組合的制造設(shè)施相比，則可以簡化設(shè)施，并且可以實現(xiàn)成本的降低。本 實施例中在去除殘留的膜的步驟中所使用的清潔氣體與實施例2中相同。
(實施例9) 參考圖2和6，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的又一實施例的 特征在于包括形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的步驟，通過在同一等離子體CVD膜沉積室220 中在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序地形成第一 p型半導(dǎo)體層11、第一 i型非晶硅 基光電轉(zhuǎn)換層12、第一 n型半導(dǎo)體層13、第二 p型半導(dǎo)體層21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換 層52、和第二 n型半導(dǎo)體層23，并且第一 p型半導(dǎo)體層11、第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層 12、第一 n型半導(dǎo)體層13、第二 p型半導(dǎo)體層21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52、和第二 n型半導(dǎo)體層23在這樣的條件下形成，使得等離子體CVD膜沉積室220中的膜沉積壓力不 低于200Pa并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高 于0. 3W/cm2。 即參考圖2和6，根據(jù)本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，通過在同 一等離子體CVD膜沉積室220中，在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序地形成第一 p 型半導(dǎo)體層11、第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一n型半導(dǎo)體層13、第二p型半導(dǎo)體層 21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52、和第二 n型半導(dǎo)體層23而形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60。 這里，第一 p型半導(dǎo)體層11、第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一 n型半導(dǎo)體層13、第二 p型半導(dǎo)體層21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52、和第二 n型半導(dǎo)體層23在這樣的條件 下形成，使得等離子體CVD膜沉積室220中的膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa 并且單位電極面積的功率密度不低于0. OlW/cm2并且不高于0. 3W/cm2。在本實施例中，雙 pin結(jié)構(gòu)堆疊體60重復(fù)地在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成，其中陰極222和陽極 223之間的距離如在圖2中所示出的被固定。 在圖6中所示出的本實施例的制造方法中通過在同一等離子體CVD膜沉積室222 中在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序形成p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶光電轉(zhuǎn)換層12 和n型半導(dǎo)體層13而形成pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟與圖1中實施例1的制造方法中直到 通過在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序形成第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光 電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層13而形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步驟和通過圖5中 的實施例7中的制造方法中直到在形成于基板1上的透明導(dǎo)電膜2上順序形成p型半導(dǎo)體 層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13而形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的步 驟相同。
即在圖6中示出的本實施例中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600中的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10 (第一 p型半導(dǎo)體層11、 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第二 n型半導(dǎo)體層13)與在圖1中示出的實施例1中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置100中的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體IO(第一p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和第一 n型半導(dǎo)體層12)和在圖5中示出的實施例7中的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置500中的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體lO(p型半導(dǎo)體層ll、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12和n型半導(dǎo)體層13)相同。 另外，在本實施例中，雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60可以在與實施例1和7相同的條件下，在同一等離子體CVD膜沉積室220中，通過順序地形成第一p型半導(dǎo)體層ll、第一i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、第一n型半導(dǎo)體層13、第二p型半導(dǎo)體層21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52、和第二 n型半導(dǎo)體層23而形成，即在這樣的條件下形成，使得等離子體CVD膜沉積室220內(nèi)的陰極222和陽極223之間的距離被設(shè)置為3mm至20mm，優(yōu)選5mm至15mm，并且更優(yōu)選7mm至12mm，膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa，并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2。 即雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60通過在相似的條件下重復(fù)兩次在實施例7中所述的形成非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10而實施，并且雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60由第一非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10和第二非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體50構(gòu)成。因此，形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體50的第二 p型半導(dǎo)體層21、第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，和第二 n型半導(dǎo)體層23分別與形成非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的第一 p型半導(dǎo)體層11、第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12、和第一 n型半導(dǎo)體層13相同。這里，為了實現(xiàn)串連的兩個非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10、50的電流輸出的匹配，第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52具有比第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12更大的厚度。通常，第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12具有大約數(shù)十nm的厚度，而第二 i型非晶光電轉(zhuǎn)換層52具有大約從200至400nm的厚度。 在本實施例中，當(dāng)?shù)诙蔷in結(jié)構(gòu)堆疊體50通過順序地在這樣的條件下形成第二 P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2時，隨后基板1被改變，并且第一非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10重復(fù)地形成于基板上，在上述形成條件下獲得的第一 P型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12較小可能受到在形成第二 n型半導(dǎo)體層23的先前的工藝中在等離子體CVD膜沉積室220中形成的殘留的膜中的n型雜質(zhì)原子的影響。 不低于200Pa的膜沉積壓力是比形成非晶硅基半導(dǎo)體層的通常條件更高的壓力條件。通過在高膜沉積壓力下形成第一 P型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，在這些層形成之前從附著至等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221的第二 n型半導(dǎo)體層23釋放的n型雜質(zhì)原子的平均自由程(在等離子體CVD膜沉積室內(nèi)的運動距離)被減小，并且可以減小帶入將要形成的第一 P型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量。另外，通過在膜沉積壓力不高于3000Pa的膜沉積壓力的形成條件下形成第一P型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的獲得良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 此外，通過在不高于0. 3W/cm2單位電極面積的低功率密度下形成第一 p型半導(dǎo)體層ll和第一i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以降低與陰極222碰撞的等離子體中的電子和
23離子的能量。當(dāng)n型雜質(zhì)原子通過等離子體中的電子和離子被排出附著于陰極222的第二n型半導(dǎo)體層23之外時，通過降低其能量，可以降低帶入將要形成的第一 p型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12內(nèi)的n型雜質(zhì)離子的數(shù)量。此外，通過在功率密度不低于0. OlW/cm2的形成條件下形成第一 p型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的獲得良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。
因此，雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60可以在下一個基板1上的透明導(dǎo)電膜2上連續(xù)地形成，無需進(jìn)行去除形成于等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上的第二n型半導(dǎo)體層23的殘留的膜的步驟并且可以制造下一個堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600。 另外，通過在上述形成條件下形成第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12，可以減小在第一p型半導(dǎo)體層n的形成中附著于陰極222和/或內(nèi)表面221的p型半導(dǎo)體層中的p型雜質(zhì)原子的引入第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的數(shù)量。即可以降低第一p型半導(dǎo)體層11中的P型雜質(zhì)原子對于第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12的影響。
第一 n型半導(dǎo)體層13可以由任何非晶半導(dǎo)體和晶態(tài)半導(dǎo)體形成，然而，晶態(tài)半導(dǎo)體是期望的。由于在晶態(tài)半導(dǎo)體中包括的晶態(tài)部被高效率地?fù)诫sn型雜質(zhì)原子，所以n型半導(dǎo)體層13中晶態(tài)部的包括可以帶來期望的導(dǎo)電性而不增加n型雜質(zhì)原子的濃度。因此，可以降低第一n型半導(dǎo)體層13中n型雜質(zhì)原子的濃度并且可以減輕其對于其它層的擴(kuò)散。即，在第一 n型半導(dǎo)體層13的形成之后順序地形成第二非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體50，由于在形成第二 P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52之前附著至等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221的第一 n型半導(dǎo)體層13中的n型雜質(zhì)原子的濃度低，所以，帶入將要形成的第二 P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52中的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量可以被減小。 另外，在本實施例中，第二 p型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52在這樣的條件下順序形成，使得膜沉積壓力不低于200Pa并且不高于3000Pa并且單位電極面積的功率密度不低于0. 01W/cm2并且不高于0. 3W/cm2。當(dāng)?shù)诙?p型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52在這樣的形成條件下形成時，在等離子體CVD膜沉積室220中形成的殘留的膜中的n型雜質(zhì)原子在第一n型半導(dǎo)體層13的形成中的影響較小。
不低于200Pa的膜沉積壓力是比形成非晶硅基半導(dǎo)體層的通常的條件更高的壓力條件。通過在高膜沉積壓力下形成第二 P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，在形成這些層之前從附著至等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221的n型半導(dǎo)體層釋放的n型雜質(zhì)的平均自由程(在等離子體DVD膜沉積室內(nèi)的運動距離)被減小，并且可以減小被帶入將要形成的第二P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量。另外，通過在膜沉積壓力不高于3000Pa的形成條件下形成第二P型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜 此外，通過在不高于0. 3W/cm2單位電極面積的低功率密度下形成第二 p型半導(dǎo)體層21和第二i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，可以降低與陰極222碰撞的等離子體中的電子和離子的能量。當(dāng)n型雜質(zhì)原子通過等離子體中的電子和離子被排出附著于陰極222的第一n型半導(dǎo)體層13之外時，通過降低其能量，可以降低帶入將要形成的第二 p型半導(dǎo)體層21換層52內(nèi)的n型雜質(zhì)離子的數(shù)量。此外，通過在功率密度不低
于0. OlW/cm2的形成條件下形成第二 p型半導(dǎo)體層21和第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，
可以形成對于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的獲得良好的膜質(zhì)量的硅基半導(dǎo)體薄膜。 另外，通過在上述形成條件下形成第二i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52，減小了在第
二 P型半導(dǎo)體層21的形成中附著于陰極222和/或內(nèi)表面221的第二 p型半導(dǎo)體層21中
的P型雜質(zhì)原子的引入第二 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52的數(shù)量。 第二 n型半導(dǎo)體層23可以由任何非晶半導(dǎo)體和晶態(tài)半導(dǎo)體形成，然而，晶態(tài)半導(dǎo)體是期望的。由于在晶態(tài)半導(dǎo)體中包括的晶態(tài)部被高效率地?fù)诫sn型雜質(zhì)原子，所以n型半導(dǎo)體層13中晶態(tài)部的包括可以帶來期望的導(dǎo)電性而不增加n型雜質(zhì)原子的濃度。因此，可以降低第二 n型半導(dǎo)體層23中n型雜質(zhì)原子的濃度并且可以減輕其對于其它層的擴(kuò)散。即，在另一基板1上順序地形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60，由于在形成下一第一 p型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12之前附著至等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221的第二 n型半導(dǎo)體層23中的n型雜質(zhì)原子的濃度低，所以，帶入將要形成的第一 P型半導(dǎo)體層11和第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12中的n型雜質(zhì)原子的數(shù)量可以被減小。因而可以重復(fù)地制造具有高光電轉(zhuǎn)換效率的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600。
(實施例IO) 根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的又一實施例包括的步驟是在上述實施例9中的形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的步驟之后，將包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600取出等離子體CVD沉積室220并且去除等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上的殘留的膜。即本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的特征在于，形成雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體60之后，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600被取出等離子體CVD膜沉積室220并且等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜被去除。 如在實施例9中所示出的，在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60之后，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600被取出，并且隨后等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜被去除，使得可以在同一等離子體CVD膜沉積室220中重復(fù)地制造具有良好質(zhì)量和性能的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600。 下一硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600也可以使用在實施例9中所示出的方法，通過在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60而形成，而不進(jìn)行去除等離子體CVD膜沉積室220中的陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜。 然而，考慮到避免被等離子體CVD膜沉積室220中殘留的膜的污染，寧可不在一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600的形成之后在下一基板1的透明導(dǎo)電膜2上順序地形成下一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60，而是優(yōu)選在雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的形成之前完全去除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜，從而完全消除殘留的膜中的n型層中的雜質(zhì)原子(n型摻雜劑)擴(kuò)散進(jìn)入下一堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的影響。因而，可以以良好的再現(xiàn)性連續(xù)地形成具有良好的質(zhì)量和性能的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置600。 S卩，本實施例的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的特征在于，還包括下列步驟
25去除等離子體CVD膜沉積室220中陰極222和/或內(nèi)表面221上殘留的膜，作為消除在等離子體CVD膜沉積室220中殘留的膜中的p型層和n型層中的雜質(zhì)原子(p型雜質(zhì)原子和n型雜質(zhì)原子)在下一步驟中進(jìn)行的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的形成時對于雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60的影響的步驟。采用這樣的步驟，即使在單個室系統(tǒng)中連續(xù)地制造多個光電轉(zhuǎn)換裝置，也可以消除殘留的膜中的雜質(zhì)原子的影響并且可以顯著地降低n型雜質(zhì)原子引入雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60中的第一和第二 p型半導(dǎo)體層11和21以及第一和第二 i型非晶硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換層12和52。因而，可以重復(fù)地形成具有良好的質(zhì)量和性能的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體并且可以使用單室系統(tǒng)制造堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。與根據(jù)直線系統(tǒng)、多室系統(tǒng)或其組合的設(shè)施相比，則可以簡化設(shè)施，并且可以實現(xiàn)成本的降低。本實施例中在去除殘留的膜的步驟中所使用的清潔氣體與實施例2和實施例8中相同。
(實施例ll) 參考圖7，根據(jù)本發(fā)明的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造設(shè)備的一實施例是實施例1 (見圖1)、實施例7 (見圖5)、實施例9 (見圖6)等中的制造方法所使用的制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備，并且制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備包括其中布置了陰極222和陽極223的等離子體CVD膜沉積室220，調(diào)節(jié)等離子體CVD膜沉積室220中的氣壓的氣壓調(diào)節(jié)部211 ;和對陰極222供電的供電部201，陰極222和陽極223之間的距離不小于3mm并且不大于20mm，氣壓調(diào)節(jié)部211能夠在從至少200Pa至最多3000Pa的范圍控制CVD膜沉積室220內(nèi)的氣壓，并且供電部201能夠在從0. 01W/cm2至0. 3W/cm2的范圍控制陰極的單位面積的功率密度。在圖7中，箭頭G1指示引入等離子體CVD膜沉積室220的氣體流，而箭頭G2指示從等離子體CVD膜沉積室220排出的氣體流。 參考圖7，例如，本實施例中制造硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備是用等離子體CVD法制造半導(dǎo)體層的設(shè)備，具有這樣的平行板電極結(jié)構(gòu)，使得陰極222和陽極223在可以在氣密地密封的等離子體CVD膜沉積室220中平行地布置得相互面對。這里，陰極222和陽極223之間的距離被設(shè)置，例如3mm至20mm，優(yōu)選5mm至15mm，更優(yōu)選7mm至12mm。陰極222和陽極223的兩個電極都被固定，使得其間的距離是固定或者是可變的?？紤]到電極之間的距離的較高的精確度和較小的設(shè)備尺寸，電極之間的距離優(yōu)選固定至恒定的值。
在等離子體CVD膜沉積室220中，布置了提供了構(gòu)成氣壓調(diào)節(jié)部222的壓力調(diào)節(jié)閥213v的氣體引入管213，提供了壓力調(diào)節(jié)閥217v的氣體排出管217和氣體排出設(shè)備216(例如排氣泵)。 稀釋氣體、原材料氣體、摻雜氣體等通過氣體引入管213引入等離子體CVD膜沉積室220。包含氫氣的氣體被用作稀釋氣體，硅烷基氣體、甲烷氣體、鍺烷氣體等被用作原材料氣體，用于摻雜P型雜質(zhì)原子的乙硼烷氣體等用作P型雜質(zhì)原子摻雜氣體，并且使用摻雜n型雜質(zhì)原子的磷化氫等。 另外，等離子體CVD膜沉積室220內(nèi)的氣體利用排氣設(shè)備216通過排氣管217而被排出。這里，通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥213v， 217v和排氣設(shè)備216，可以調(diào)節(jié)等離子體CVD膜沉積室220中的氣壓。這里，排氣設(shè)備216能夠高真空排氣，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為1. OX 10—4pa的背景壓力，然而，考慮到設(shè)備的簡化，降低的成本和改善的生產(chǎn)量，能夠排氣至大約0. lPa的背景壓力的設(shè)備是期望的。 由于本實施例中的制造設(shè)備包括能夠控制等離子體CVD膜沉積室220中的氣壓至
26從至少200Pa至最多3000Pa的范圍，優(yōu)選從至少300Pa至最多2000Pa，并且更優(yōu)選從至少400Pa至最多1500Pa的氣壓調(diào)節(jié)部211，所以可以形成其中較小可能引入雜質(zhì)原子的pin結(jié)構(gòu)堆疊體，并且可以以低成本高效率地制造具有高轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在等離子體CVD膜沉積室220外面布置構(gòu)成供電部201的電源輸出部208，阻抗匹配電路205，和將在電源輸出部208中所產(chǎn)生的電源提供給陰極222的供電線206a、206b。這里，供電線206a連接至電源輸出部208和阻抗電路205的一端，而供電線206b連接至阻抗電路205的另一端和陰極222。 電源輸出部208可以提供任何CW(連續(xù)波)交流輸出和脈沖調(diào)制(開_關(guān)控制)AC輸出。來自電源輸出部208的AC電源通常具有13. 56MHz的頻率，然而，頻率并不局限于此，可以采用從幾kHz至VHF的頻帶和微波頻帶的頻率。 同時，陽極223電連接至地，并且其上形成了透明導(dǎo)電膜的基板1被放置在陽極上。盡管基板l可以被放置在陰極上，但是通常提供在陽極上，以便減輕由于等離子體中的離子所產(chǎn)生的損傷導(dǎo)致膜質(zhì)量的下降。陰極222通過供電線206a、阻抗匹配電路205和供電線206b提供來自電源輸出部208的電力。 由于本實施例中的制造設(shè)備包括能夠在從至少0. 01W/cm2至0. 3W/ci^，優(yōu)選從至少0. 015W/cm2至最多0. 2W/cm2的范圍控制陰極222的單位面積的功率密度的供電部201，所以可以形成其中較小可能引入雜質(zhì)原子的pin結(jié)構(gòu)堆疊體并且可以以低成本高效率地
制造具有高轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
實例
(實例l) 在本實例中，通過在圖2中所示出的同一等離子體CVD膜沉積室220中通過重復(fù)地形成圖1中所示出的雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30而重復(fù)地制造堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
起第一p型半導(dǎo)體層ll的作用并且具有10nm厚度(硼原子濃度3 X 1019cm—3)的非晶硅層，起i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 5 ii m厚度的非晶硅層，起第一 n型半導(dǎo)體層13的作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度2X 1019cm—3、氮原子濃度1 X 1018cm—3、氧原子濃度5X 1019cm—3)的非晶硅層、起第二 p型半導(dǎo)體層21作用并且具有30nm的厚度(硼原子濃度3X 1019cm—3、氮原子濃度1 X 1018cm—3、氧原子濃度5X 1019cm—3)的微晶硅層、起i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22作用并且具有3 ii m厚度的微晶硅層、和起第二 n型半導(dǎo)體層23作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度3X 1019cm—3)的微晶硅層形成于透明導(dǎo)電膜2上，透明導(dǎo)電膜2通過具有1 y m厚度并且形成于由厚度4mm的玻璃形成的基板1上的Sn02膜而實施。此后形成起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 ii m厚度的ZnO層和起金屬電極作用并且具有O. liim厚度的Ag電極。 初始，起第一 p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有10nm厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于其上形成了具有凹凸的SnOj莫(透明導(dǎo)電膜2)的玻璃基板l上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 5 ii m厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于第一 P型半導(dǎo)體層11上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 07W/cm2。
此后，起第一 n型半導(dǎo)體層13作用并且具有30nm厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起第二p型半導(dǎo)體層21作用并且具有30nm厚度的微晶硅層在這樣的條件下形成于第一n型半導(dǎo)體層13上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為800Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 08W/cm2。 此后，起i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22作用并且具有3 m厚度的微晶硅層在這樣的條件下形成于第二 P型半導(dǎo)體層21上使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為800Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 10W/cm2。 此后，起第二 n型半導(dǎo)體層23作用并且具有30nm厚度的微晶硅層在這樣的條件下形成于i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為800Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 08W/cm2。 此后，起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 m厚度的ZnO層和起金屬電極的作用并且具有0. 1 m的厚度的Ag電極用濺射形成，從而制造作為堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 獲得的串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率被測量并且其結(jié)果是13. 6%。此后，第二雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30在同一等離子體CVD膜沉積室220中在與上述
相同的條件下形成，從而用相似的方法制造堆疊型硅表面光電轉(zhuǎn)換裝置。測量了獲得的第二堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是13. 5%。這樣，接連地制造十
個串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率分別是13. 4%、 13. 5%、 13. 4%、 13. 6%、 13. 6%、 13. 4%、13. 5%和13. 6%。結(jié)果在圖8中示出。 從圖8中還可以清楚地看出，觀察到第一至第十串連型光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率沒有顯著的變化，并且可以以穩(wěn)定的方式制造具有良好特性的堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。(實例2) 作為堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的串連型硅基光電轉(zhuǎn)換裝置通過連續(xù)(重復(fù)地)地根據(jù)圖4中所示出的SI至S5在圖2中示出的等離子體CVD設(shè)備200中的同一膜沉積室220中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30 (非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10和微晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體20)而獲得。 這里，在本實例的串連型光電轉(zhuǎn)換裝置中，具有4mm厚度的玻璃基板被用作基板1。起透明導(dǎo)電膜2作用并且具有1 P m厚度的Sn02膜、起第一 p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有10nm厚度(硼原子濃度3X10氣m—3)的非晶硅層，起i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 5 m厚度的非晶硅層，起第一 n型半導(dǎo)體層13的作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度2X10 m—3、氮原子濃度lX1018cm—s、氧原子濃度5X10 m—3)的非晶硅層、起第二 P型半導(dǎo)體層21作用并且具有30nm的厚度(硼原子濃度3X 1019cm—3、氮原子濃度1 X 1018cm—3、氧原子濃度5X 1019cm—3)的微晶硅層、起i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層22作用并且具有3 m厚度的微晶硅層、和起第二 n型半導(dǎo)體層23作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度3X 1019cm—3)、起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 m厚度的Zn0層和起金屬電極作用并且具有0. 1 m厚度的Ag電極順序形成于基板1上。 測量獲得的串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是13. 5%。此后，通過從其表面欠蝕刻殘留的膜至相當(dāng)于膜沉積室中最接近于陰極和內(nèi)表面的i型層的厚度的90%的深度而取出在膜沉積室220中形成的殘留的膜，并且此后，在與上述相同的條件下形成包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的第二串連型光電轉(zhuǎn)換裝置。測量獲得的第二串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是13. 4 % 。這樣，接連地制造十個串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率分別是13. 5 % 、 13. 5 % 、 13. 4% 、 13. 5 % 、 13. 5 % 、 13. 5 % 、13. 4%和13. 5%。結(jié)果在圖9中示出。 從圖9中還可以清楚地看出，第一至第十串連型光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率基本固定。換而言之，即使形成十次之后，也沒有觀察到值得注意的特性的變化。在任意次數(shù)的形成之后產(chǎn)率是100%，并且非常出色。 從本實例的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在同一等離子體CVD膜沉積室220中重復(fù)地形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30中，即使當(dāng)在雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30形成并且在膜沉積室220中形成的殘留的膜被蝕刻之后形成雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體30時，包括雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體30的串連型(堆疊型)光電轉(zhuǎn)換裝置的特性也沒有降低并且實現(xiàn)了良好的產(chǎn)率。由于即使在蝕刻之后也沒有降低產(chǎn)率，所以可以降低維護(hù)設(shè)備的頻率。
(實例3) 在本實例中，重復(fù)地制造其中在圖2中示出的在同一等離子體CVD膜沉積室220中形成在圖5中示出的非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
起p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有10nm厚度(硼原子濃度3 X 1019cm—3)的非晶硅層，起i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 3 m厚度的非晶硅層，起n型半導(dǎo)體層13的作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度2X 1019cm—3、氮原子濃度1 X 1018cm—3、氧原子濃度5X 1019cm—3)的非晶硅層形成于透明導(dǎo)電膜2上，透明導(dǎo)電膜2通過具有1 y m厚度并且形成于由厚度4mm的玻璃形成的基板1上的Sn02膜而實施。此后形成起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 m厚度的ZnO層和起金屬電極作用并且具有0. 1 y m厚度的Ag電極。
初始，起p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有l(wèi)Onm厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于其上形成了具有凹凸的SnOj莫(透明導(dǎo)電膜2)的玻璃基板l上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm 。 此后，起i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 3 m厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于P型半導(dǎo)體層11上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 07W/cm2。 此后，起n型半導(dǎo)體層13作用并且具有30nm厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 m厚度的ZnO層和起金屬電極的作用并且具有O. lym的厚度的Ag電極用濺射形成，從而制造堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
測量獲得的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是9. 9%。
此后，第二非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10在同一等離子體CVD膜沉積室220中在與上述相同的條件下形成，從而用相似的方法制造硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。測量了獲得的第二堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是10.0%。這樣，接連地制造十個硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率分別是10. 1%、10. 0%、10. 0%、10. 1%、10. 0%、9. 9%、9. 9%和10. 1%，。結(jié)果在圖10中示出。 從圖10中還可以清楚地看出，沒有觀察到第一至第十串連型光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率的顯著變化，并且可以以穩(wěn)定的方式制造具有良好特性的硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。(實例4) 在本實例中，通過在圖2中所示出的在同一等離子體CVD膜沉積室220中重復(fù)地制造如圖6中所示出的其中形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60 (第一非晶pin結(jié)構(gòu)堆疊體10和第二非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體50)的堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 起第一 p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有10nm厚度(硼原子濃度3X 1019cm—3)的非晶硅層，起第一i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 07iim厚度的非晶硅層，起第一 n型半導(dǎo)體層13的作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度2X 1019cm—3、氮原子濃度IX 1018cm—3、氧原子濃度5X 1019cm—3)的非晶硅層形成于透明導(dǎo)電膜2上，透明導(dǎo)電膜2通過具有1 P m厚度并且形成于由厚度4mm的玻璃形成的基板1上的Sn02膜而實施，以便實施第一非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體10，并且此后，起第二 p型半導(dǎo)體層21作用并且具有10nm的厚度(硼原子濃度3X1019cm—3)的非晶硅層、起第二 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52作用并且具有0. 3 ii m厚度的非晶硅層、和起第二 n型半導(dǎo)體層23作用并且具有30nm厚度(磷原子濃度2X1019cm—3，氮原子濃度lX1018cm—s、氧原子濃度5X10 m—3)的非晶硅層形成，從而實施第二非晶Pin結(jié)構(gòu)堆疊體50。此后，形成起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 ii m厚度的ZnO層和起金屬電極作用并且具有0. 1 ii m厚度的Ag電極。 初始，起第一 p型半導(dǎo)體層11的作用并且具有10nm厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于其上形成了具有凹凸的SnOj莫(透明導(dǎo)電膜2)的玻璃基板l上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起第一 i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12作用并且具有0. 07 ii m厚度的非晶硅層
在這樣的條件下形成于第一 P型半導(dǎo)體層11上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力
被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 07W/cm2。 此后，起第一 n型半導(dǎo)體層13作用并且具有30nm厚度的非晶硅層在這樣的條件
下形成于第一i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層12上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被
設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起第二p型半導(dǎo)體層21作用并且具有10nm厚度的微晶硅層在這樣的條件下形成于第一n型半導(dǎo)體層13上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。 此后，起第二 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52作用并且具有0. 3 ii m厚度的非晶硅層在這樣的條件下形成于第二 P型半導(dǎo)體層21上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力
被設(shè)置為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 07W/cm2。 此后，起第二 n型半導(dǎo)體層23作用并且具有30nm厚度的非晶硅層在這樣的條件
下形成于i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層52上，使得等離子體CVD膜沉積室220中的壓力被設(shè)置
為500Pa并且陰極的單位面積的功率密度被設(shè)置為0. 05W/cm2。由此形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊
體60。 此后，起導(dǎo)電膜3的作用并且具有0. 05 m厚度的Zn0層和起金屬電極的作用并且具有0. 1 m的厚度的Ag電極用濺射形成，從而制造作為堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 獲得的串連型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率被測量并且該結(jié)果是10. 9%。 此后，第二雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體60在同一等離子體CVD膜沉積室220中在與上述相同的條件下形成，從而用相似的方法制造堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。測量了獲得的第二串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率并且該結(jié)果是11.0%。這樣，接連地制造十個串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十串連型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率分別是10. 9 % 、 10. 9 % 、 11. 1 % 、 11. 0 % 、 10. 9 % 、 11. 0 % 、11.0%和11.0%。結(jié)果在圖ll中示出。 從圖11中還可以清楚地看出，沒有觀察到第一至第十串連型光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率的顯著變化，并且可以以穩(wěn)定的方式制造具有良好特性的堆疊型硅薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。 應(yīng)當(dāng)理解在此公開的實施例和實例在各方面都是示意性的和非限制性的。本發(fā)明的范圍由所述權(quán)力要求的條款而非上述描述所界定，并且旨在包括在等同于所附權(quán)利要求的條款的范圍和涵義內(nèi)的任何改進(jìn)。
工業(yè)應(yīng)用 根據(jù)本發(fā)明，可以容易地以低成本和高效率制造具有良好性能的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
3權(quán)利要求
一種堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置(100)，包括形成于基板(1)上的透明導(dǎo)電膜(2)；和雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體(30)；所述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體(30)由順序形成于所述透明導(dǎo)電膜(2)上的第一p型半導(dǎo)體層(11)、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(12)、第一n型半導(dǎo)體層(13)、第二p型半導(dǎo)體層(21)、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(22)、和第二n型半導(dǎo)體層(23)形成，并且各所述第一n型半導(dǎo)體層(13)和所述第二p型半導(dǎo)體層(21)具有不高于1×1019cm-3的雜質(zhì)氮原子濃度和不高于1×1020cm-3的雜質(zhì)氧原子濃度。
2. —種堆疊型硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，包括 形成于基板(1)上的透明導(dǎo)電膜(2);禾口雙Pin結(jié)構(gòu)堆疊體(30);所述雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體(30)由順序形成于所述透明導(dǎo)電膜(2)上的第一p型半導(dǎo)體 層(11)、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(12)、第一n型半導(dǎo)體層(13)、第二p型半導(dǎo)體層(21)、 i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(22)、和第二n型半導(dǎo)體層(23)形成，并且確定所述第一n型半導(dǎo)體層(13)的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原子濃度不高于3X10氣m—3并且 確定所述第二P型半導(dǎo)體層(21)的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)原子濃度不高于5Xl(^cm—3。
全文摘要
公開了一種硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于通過在同一等離子體CVD膜沉積室中，在形成于基板(1)上的透明導(dǎo)電膜(2)上順序地形成第一p型半導(dǎo)體層(11)、i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(12)、第一n型半導(dǎo)體層(13)、第二p型半導(dǎo)體層(21)、i型微晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(22)、和第二n型半導(dǎo)體層(23)而形成雙pin結(jié)構(gòu)堆疊體(30)，所述第一p型半導(dǎo)體層(11)、所述i型非晶硅基光電轉(zhuǎn)換層(12)、和所述第一n型半導(dǎo)體層(13)在200-3000Pa的等離子體CVD膜沉積室中的膜形成壓力和0.01-0.3W/cm2的單位電極面積的功率密度下形成。通過該方法，可以使用簡化的生產(chǎn)設(shè)備以低成本和高效率制造具有好質(zhì)量和高光電轉(zhuǎn)換效率的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。
文檔編號H01L31/20GK101771098SQ201010109509
公開日2010年7月7日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月3日
發(fā)明者岸本克史 申請人:夏普株式會社