[發明專利]硅基薄膜的形成方法,硅基薄膜和光電元件

無效

• 申請號: 01124925.0
• 申請日: 2001-05-31
• 公開（公告）號: CN1330392A
• 公開（公告）日: 2002-01-09
• 發明（設計）人: 近藤隆治;松田高一;東川誠
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L31/075;H01L31/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 段承恩

本發明涉及硅基薄膜的形成方法，硅基薄膜和光電元件，例如太陽能電池或由一套或多套pin結沉積形成的傳感器。

在形成具有結晶性的硅薄膜方法中，迄今為止已實施的方法，例如有基于從液相生長的澆鑄法，但該方法需要高溫處理，并且在批量生產和降低成本方面存在著問題。

除了澆鑄法外，在形成具有結晶性的硅薄膜方法中，還已知日本專利申請No.5-136062所公開的這樣一種方法：它在無定形硅形成后進行氫等離子體加工并重復這一過程從而形成多晶硅薄膜。

對于使用具有結晶性硅薄膜的光電元件來說，通常知道，硅晶粒邊界中懸空鍵等，晶粒邊界附近處的畸變，晶體本身的不完整性等作用都會阻礙載體的輸送性，因而會對作為光電元件的光電特性造成不利的影響。

為了減少上述因素的干擾，需要通過降低薄膜形成的速率以改進結晶比和結晶度的裝置或者在氫氣環境下重復硅薄膜形成和退火的同時進行薄膜形成的裝置。這些加工方法使薄膜的形成時間加長從而增加了成本。

由此，本發明的目的是解決上述存在的問題，并提供一種形成硅薄膜的方法，以及硅薄膜和光電元件，它們具有優異的光電性能并且在工業實踐中具有良好的薄膜形成速率。

根據本發明的第一方面，它提供了一種形成硅基薄膜的方法，該方法包括使用含有鹵化硅和氫氣的氣體源進行高頻等離子體CVD，其中，由Q＝P₀×P_R/S/d確定的Q值為50或更大，其中P₀(W)為供給功率，S(cm²)為高頻引入電極的面積，d(cm)為高頻引入電極和基材之間的距離，P_R(mTorr)為壓力。

根據本發明的第二方面，它提供一種使用含有鹵化硅和氫氣的氣體源由高頻等離子體CVD形成的硅基薄膜，其中，高頻等離子體CVI是在下述條件下進行的，由Q＝P₀×P_R/S/d確定的Q值為50或更大，其中P₀(W)為供給功率，S(cm²)為高頻引入電極的面積，d(cm)為高頻引入電極和基材之間的距離，P_R(mTorr)為壓力。

根據本發明的第三方面，它提供一種光電元件，該光電元件包括由在基材上的至少一個pin結組成的半導體層，使用含有鹵化硅和氫氣的氣體源由高頻等離子體CVD形成的至少一個i-型半導體層，其中所述的元件包括在下述條件下形成的含有結晶相的硅基薄膜，所述條件包括由Q＝P₀×P_R/S/d確定的Q值為50或更大，其中P₀(W)為供給功率，S(cm²)為高頻引入電極的面積，d(cm)為高頻引入電極和基材之間的距離，P_R(mTorr)為壓力。

優選上述鹵化硅含有至少氟和氯元素中的一種。

優選在上述氣體源中氫氣的流量要等于或大于鹵化硅的流量。

上述壓力P_R優選為50mTorr或更大。更優選為100mTorr或更大，最優選為500mTorr或更大。它的上限優選為20Torr。

用上述硅薄膜，在晶體成分中產生的拉曼散射強度優選為在無定形成分中產生的拉曼散射強度的三倍或更多倍。

用上述硅薄膜，X射線或電子束衍射的(220)衍射的衍射強度優選為總衍射強度的50％或更大。當低于50％時，會有非常明顯的晶粒邊界密度的降低。更優選它為60％或更高，最優選為70％或更高。其上限優選為95％。

圖1是根據本發明的光電元件實例的示意截面圖；

圖2是本發明用于生產硅基薄膜和光電元件的沉積薄膜形成裝置的示意截面圖；

圖3所示的是本發明半導體層實例的示意截面圖；

圖4所示的是本發明含有硅基薄膜的光電元件實例的示意截面圖；

圖5所示的是本發明含有硅基薄膜的光電元件的另一實例的示意截面圖。