[發明專利]等離子體CVD裝置、及硅薄膜的制造方法

有效

• 申請號: 201080049061.7
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN102598218A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 小森常范;綱岡孝夫;坂本桂太郎
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C23C16/24;C23C16/505;H01L31/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及等離子體CVD裝置(等離子體化學蒸鍍裝置)、及使用等離子體CVD法的硅薄膜的制造方法。特別涉及用于形成在硅薄膜太陽能電池、和硅薄膜晶體管等中利用的硅薄膜的等離子體CVD裝置、及使用等離子體CVD法的硅薄膜的制造方法。

背景技術

與成為太陽能電池的主流的單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池相比，薄膜硅太陽能電池由于不使用昂貴的硅基板，對成本減少也有利，因此，作為下一代的太陽能電池受到關注。

作為薄膜硅太陽能電池中使用的非晶硅薄膜的制造方法，已知使用平行平板型等離子體CVD裝置的制造方法。該制造方法中使用的現有的平行平板型等離子體CVD裝置示于圖7。

圖7所示的現有平行平板型等離子體CVD裝置61具有用于進行等離子體處理的真空容器62。真空容器62通常具有高真空排氣設備、及與工藝(process)排氣設備結合的排氣口62a。高真空排氣設備用于獲得真空容器62的內部的背壓，作為高真空排氣設備，通常可以使用渦輪分子泵等。工藝排氣設備用于維持等離子體處理工藝所需的壓力，雖然也依賴于其工藝壓力，但通常的CVD工藝的情況，作為工藝排氣設備，使用機械增壓泵等。

在真空容器62的內部相對隔開間隔地設置有放電電極板63和接地電極板610。在接地電極板610的上面保持有基板612。在接地電極板610的內部設置有用于加熱基板612的加熱機構611。

在放電電極板63的下面設置有凹部63a，在放電電極板63的下面安裝有噴淋板66，使其封閉凹部63a。在噴淋板66上設置有多個從其上面貫通至下面的氣體導入孔66a。在真空容器62中設置有原料氣體供給管65，所述原料氣體供給管65從設置在真空容器62的外部的氣體供給設備(圖示省略)延伸，通過放電電極板63的內部，到達凹部63a。

原料氣體供給管65和放電電極板63之間雖省略了圖示，但被電絕緣。真空容器62和放電電極板63之間雖也省略了圖示，但也被電絕緣。真空容器62利用導體62c接地。在真空容器62和接地電極板610之間設置有絕緣體610a，接地電極板610利用導體610c接地。

等離子體處理所需要的原料氣體從原料氣體供給設備通過原料氣體供給管65被供給至凹部63a。供給至凹部63a的氣體通過噴淋板66的多個氣體導入孔66a，被均勻地供給至被保持在接地電極板610上的基板612。

高頻電源614介由匹配箱613被連接在放電電極板63上。通過上述排氣設備，真空容器62的內部維持一定的壓力，通過高頻電源614對放電電極板63外加高頻電力，產生等離子體。由產生的等離子體在基板612的表面形成非晶硅薄膜。

但是，已知使用上述平行平板型等離子體CVD裝置制造的非晶硅薄膜由于光照射，膜中的懸空鍵(缺陷)增大，引起光劣化。上述光劣化的問題盡管在30年以前就作為Staeber-Wronski效果被發現，但目前仍然沒有得到解決。

關于引起上述光劣化的機制，目前也沒有明確闡明。但是，已知上述光劣化與膜中的Si-H₂鍵濃度相關。另外，有報道稱膜中的Si-H₂鍵濃度低，則光劣化少。作為Si-H₂鍵濃度增加的原因，指出成膜中產生的高階硅烷(highorder?silane)(Si_mH_n：m＝2以上)被攝入膜中。高階硅烷由于連續反應而成長，混入膜中，由此導致Si-H₂鍵增加，在膜中形成初期的懸空鍵，在所述連續反應中，等離子體中生成的SiH₂自由基被插入Si-H鍵。

另一方面，等離子體中的反應在下述情況下開始，即，具有某種能量的電子與作為母體分子的SiH₄碰撞，分解為各種分子例如SiH₃自由基、SiH₂自由基等。通常而言，表示等離子體中的電子的能量的電子溫度(Te)存在分布，除被認為是成膜促進物質的SiH₃自由基之外，必然生成SiH₂自由基。因此，現有的平行平板型等離子體CVD裝置中，在制造非晶硅薄膜時，為了減少所述高階硅烷的產生量，將投入電力設定得較低，由此抑制SiH₂自由基、高階硅烷的產生。但是，這會導致無法提高成膜速度(非專利文獻1)。