[發明專利]等離子體CVD裝置、半導體膜的制造方法、薄膜太陽能電池的制造方法以及等離子體CVD裝置的清洗方法

有效

• 申請號: 200980141695.2
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN102197158A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 山向干雄;折田泰;山林弘也
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: C23C16/50
• 分類號: C23C16/50;C23C16/56;H01L31/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 許海蘭

技術領域

本發明涉及一種等離子體CVD裝置、半導體膜的制造方法、薄膜太陽能電池的制造方法以及等離子體CVD裝置的清洗方法。

背景技術

以往在薄膜太陽能電池中，為了寬范圍地有效利用太陽光譜，采用將由帶隙(band?gap)不同的材料構成的多個光電轉換層(半導體層)層疊在透光性絕緣基板上的串聯(tandem)結構。特別是在硅系的薄膜太陽能電池的情況下，大多采用將非晶硅元件(amorphoussilicon?cell)和微晶硅元件(microcrystalline?silicon?cell)進行了層疊的構造來作為半導體層。這里，各元件成為將P型半導體膜、I型半導體膜、N型半導體膜依次進行了層疊的3層構造，I型半導體膜是發電層，P型半導體膜以及N型半導體膜是用于形成內電場(internalelectric?field)的層。

一般，在微晶硅元件中，作為發電層的I型半導體膜，優選包含有很多朝向(220)面取向的微晶硅晶粒的膜，而朝向(111)面取向的晶粒認為不合適。這是因為朝向(111)面取向的微晶硅結晶的晶界容易從外部氣體中吸附氧、碳、氮等雜質，當吸附這些雜質時作為泄漏電流通路而發揮功能，因此在應用于薄膜太陽能電池時使發電效率顯著下降。

然而，已知在利用化學氣相沉積(CVD)法等來形成微晶硅薄膜的情況下，與(220)面相比，朝向(111)面取向的晶粒更穩定、更優先地沉積。目前為止，在世界上很多企業、研究機構中，進行了數十年與使不包含(111)面取向而朝向(220)面完全取向的微晶硅膜進行沉積的制膜工藝技術有關的研究開發，但是還沒找到有效的解決方案。

因此，在以往的薄膜太陽能電池用的微晶硅膜的制膜方法中，進行了如下研究：在微晶硅膜的制膜結束之后向制膜室內導入氫氣來產生等離子體，利用通過等離子體離解所生成的氫自由基(H)來鈍化微晶硅膜中的結晶晶界，降低雜質的吸附(例如參照專利文獻1)。

另外，還進行了如下研究：在微晶硅膜的制膜室旁邊附設自由基生成室，在形成微晶硅膜之后，將在自由基生成室中產生的氫自由基(H)導入到制膜室內，利用氫自由基(H)來鈍化朝向(111)面取向的微晶硅的晶界，降低雜質的吸附(例如參照專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開平8-97436號公報

專利文獻2：日本特開平9-137274號公報

發明內容

然而，在上述專利文獻1中的微晶硅的制造方法中，在所形成的微晶硅膜上產生氫等離子體，因此等離子體中的氫(H)離子通過鞘電場(sheath?electric?field)被加速從而被基板吸引，存在與所生成的微晶硅膜碰撞而造成損傷、缺陷這樣的問題。

另外，在使用上述專利文獻2中的薄膜制造裝置來制作的微晶硅膜中，從與制膜室的旁邊鄰接的自由基生成室中將氫自由基(H)導入到制膜室內，因此存在如下問題：氫自由基(H)無法均勻地供給到微晶硅膜的整個面，關于氫自由基(H)所致的結晶晶界的鈍化效果，產生較大的面內分布。即，位于自由基生成室附近的膜被充分地供給氫自由基(H)而獲得較高的鈍化效果，相反地，越是遠離自由基生成室，氫自由基(H)越是無法充分到達而使鈍化效果下降。通常，薄膜太陽能電池元件生成在一個邊為1米以上的大面積玻璃基板上，因此這種面內分布直接關系到成品率的下降。這會預想到在考慮量產的情況下會引起深刻的問題。

另外，一般在薄膜太陽能電池的發電層中應用的微晶硅膜具有幾μm的厚度，在進行一次制膜之后附著在制膜室內的殘留膜量很多，需要在每次制膜時清洗制膜室來消除殘留膜。通常，將氟系氣體、例如四氟化碳氣體(carbon?tetrafiuoride?gas)、三氟化氮氣體(nitrogentrifluoride?gas)或者六氟化硫氣體作為清洗氣體而導入到制膜室內，在制膜室內產生等離子體來生成氟原子自由基，通過蝕刻附著在制膜室內壁的硅殘留膜來進行去除。在利用上述專利文獻1、專利文獻2的薄膜制造裝置進行這種清洗工藝的情況下，在制膜室的內壁、特別是形成高電場鞘的噴板(shower?plate)表面帶有由離子撞擊所致的損傷，每當重復制膜處理時，裝置狀態隨時間變化，擔心破壞制膜穩定性。

本發明是鑒于上述問題而作出的，目的在于得到一種向微晶硅膜的整個面均勻地供給氫自由基來實施均勻的氫鈍化處理的、不會給制膜室的內壁帶來損傷就能夠清洗殘留膜的等離子體CVD裝置、半導體膜的制造方法、薄膜太陽能電池的制造方法以及等離子體CVD裝置的清洗方法。