[發(fā)明專利]薄膜形成裝置以及半導(dǎo)體膜制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980119459.0
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN102047385A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 津田睦;瀧正和
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C23C16/24;C23C16/455;H01L31/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 許海蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種形成硅薄膜太陽電池中所使用的微晶硅薄膜等半導(dǎo)體膜的薄膜形成裝置以及半導(dǎo)體膜制造方法。

背景技術(shù)

作為硅薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換層，廣泛使用著本征(i型)微晶硅薄膜。作為該微晶硅薄膜的制造方法，一般是通過使用了硅烷(SiH₄)和氫(H₂)的混合氣體的等離子體CVD(Chemical?Vapor?Deposition：化學(xué)氣相沉積)方法來堆積到基板上。

一般，為了通過該等離子體CVD方法來堆積微晶硅膜，廣泛使用被稱作“高壓耗盡法”的成膜方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。具體地說，在高壓力下，通過使SiH₄氣體流量[SiH₄]足夠小(換句話說，使H₂氣體流量[H₂]足夠大)，使SiH₄流量比降低到[SiH₄]/([SiH₄]+[H₂])＝1～5％程度為止來使等離子體中的SiH₄耗盡，從而能夠?qū)崿F(xiàn)微晶硅薄膜的堆積(相反地，當(dāng)SiH₄流量比大時，所堆積的膜成為非晶質(zhì))。將通過該方法所得到的微晶硅薄膜應(yīng)用到太陽電池的光電轉(zhuǎn)換層中，試制評價了太陽電池單元的結(jié)果，得到光電轉(zhuǎn)換效率約9％程度的實用特性。

另外，作為形成微晶硅薄膜的其它方法，已知被稱作層層(layerby?layer)法的成膜方法(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。在該層層法中，使用等離子體CVD裝置，交替地重復(fù)進(jìn)行多次在10～100s的范圍內(nèi)生成SiH₄等離子體、并在100～600s的范圍內(nèi)生成H₂等離子體的處理，來進(jìn)行硅薄膜的堆積，從而即使在堆積的時刻是非晶質(zhì)的薄膜，也通過連續(xù)暴露于H₂等離子體從而使薄膜晶體化。

而且，最近面向硅薄膜太陽電池的真正的實用化，為了能夠以更高的生產(chǎn)率且更低的成本來制造太陽電池，逐漸使用基板尺寸為1m×1m以上的大面積基板。在上述的微晶硅薄膜的形成中，不僅是其堆積速度、膜質(zhì)，而且在米(m)級的大面積基板上均勻地形成薄膜的大面積/均勻成膜技術(shù)也逐漸變得重要。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

專利文獻(xiàn)1：日本特開2001-237187號公報

非專利文獻(xiàn)1：N.Layadi，P.R.Cabarrocas，B.Drevillon，I.Solomon，“Real-time?spectroscopic?ellipsometry?study?of?the?growthof?amorphous?and?microcrystalline?silicon?thin?films?prepared?byalternating?silicon?deposition?and?hydrogen?plasma?teatment”，phys.Rev.B，vol.52，pp.5136-5143(1995)

發(fā)明內(nèi)容

另外，i型微晶硅薄膜的光吸收比較小，因此需要使其膜厚至少加厚至2μm以上。但是，在上述專利文獻(xiàn)1中記載的基于等離子體CVD方法的微晶硅薄膜的堆積方法中，由于要通過調(diào)整SiH₄流量比即[SiH₄]/([SiH₄]+[H₂])來控制結(jié)晶性，因此膜的結(jié)晶性和堆積速率處于折衷的關(guān)系。即，在非晶質(zhì)的情況下容易得到大的堆積速率，但是在為了結(jié)晶化而降低SiH₄流量比時，存在堆積速率大幅下降而通常成為約1nm/s程度這樣的問題。因此，在要堆積例如2.5μm的微晶硅薄膜時，需要40分鐘以上的處理時間。

另外，在上述非專利文獻(xiàn)1所述的基于層層法的微晶硅薄膜的形成方法中，當(dāng)切換SiH₄等離子體生成時的SiH₄氣體和H₂等離子體生成時的H₂氣體時，需要設(shè)置用于將殘留在氣體供給管內(nèi)的相當(dāng)量的氣體進(jìn)行排出的排氣時間，存在導(dǎo)致實際的成膜速率變低這樣的問題。在非專利文獻(xiàn)1中，作為基于該層層法的微晶硅薄膜的堆積速率，報告了0.03～0.06nm/s的值。這樣，堆積速率的值較低，因此難以提高具有微晶硅薄膜的太陽電池的制造工序的生產(chǎn)量，妨礙低成本化。