[发明专利]等离子体CVD装置、及硅薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体CVD装置(等离子体化学蒸镀装置)、及使用等离子体CVD法的硅薄膜的制造方法。特别涉及用于形成在硅薄膜太阳能电池、和硅薄膜晶体管等中利用的硅薄膜的等离子体CVD装置、及使用等离子体CVD法的硅薄膜的制造方法。

背景技术

与成为太阳能电池的主流的单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池相比，薄膜硅太阳能电池由于不使用昂贵的硅基板，对成本减少也有利，因此，作为下一代的太阳能电池受到关注。

作为薄膜硅太阳能电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离子体CVD装置的制造方法。该制造方法中使用的现有的平行平板型等离子体CVD装置示于图7。

图7所示的现有平行平板型等离子体CVD装置61具有用于进行等离子体处理的真空容器62。真空容器62通常具有高真空排气设备、及与工艺(process)排气设备结合的排气口62a。高真空排气设备用于获得真空容器62的内部的背压，作为高真空排气设备，通常可以使用涡轮分子泵等。工艺排气设备用于维持等离子体处理工艺所需的压力，虽然也依赖于其工艺压力，但通常的CVD工艺的情况，作为工艺排气设备，使用机械增压泵等。

在真空容器62的内部相对隔开间隔地设置有放电电极板63和接地电极板610。在接地电极板610的上面保持有基板612。在接地电极板610的内部设置有用于加热基板612的加热机构611。

在放电电极板63的下面设置有凹部63a，在放电电极板63的下面安装有喷淋板66，使其封闭凹部63a。在喷淋板66上设置有多个从其上面贯通至下面的气体导入孔66a。在真空容器62中设置有原料气体供给管65，所述原料气体供给管65从设置在真空容器62的外部的气体供给设备(图示省略)延伸，通过放电电极板63的内部，到达凹部63a。

原料气体供给管65和放电电极板63之间虽省略了图示，但被电绝缘。真空容器62和放电电极板63之间虽也省略了图示，但也被电绝缘。真空容器62利用导体62c接地。在真空容器62和接地电极板610之间设置有绝缘体610a，接地电极板610利用导体610c接地。

等离子体处理所需要的原料气体从原料气体供给设备通过原料气体供给管65被供给至凹部63a。供给至凹部63a的气体通过喷淋板66的多个气体导入孔66a，被均匀地供给至被保持在接地电极板610上的基板612。

高频电源614介由匹配箱613被连接在放电电极板63上。通过上述排气设备，真空容器62的内部维持一定的压力，通过高频电源614对放电电极板63外加高频电力，产生等离子体。由产生的等离子体在基板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离子体CVD装置制造的非晶硅薄膜由于光照射，膜中的悬空键(缺陷)增大，引起光劣化。上述光劣化的问题尽管在30年以前就作为Staeber-Wronski效果被发现，但目前仍然没有得到解决。

关于引起上述光劣化的机制，目前也没有明确阐明。但是，已知上述光劣化与膜中的Si-H₂键浓度相关。另外，有报道称膜中的Si-H₂键浓度低，则光劣化少。作为Si-H₂键浓度增加的原因，指出成膜中产生的高阶硅烷(highorder silane)(Si_mH_n：m＝2以上)被摄入膜中。高阶硅烷由于连续反应而成长，混入膜中，由此导致Si-H₂键增加，在膜中形成初期的悬空键，在所述连续反应中，等离子体中生成的SiH₂自由基被插入Si-H键。

另一方面，等离子体中的反应在下述情况下开始，即，具有某种能量的电子与作为母体分子的SiH₄碰撞，分解为各种分子例如SiH₃自由基、SiH₂自由基等。通常而言，表示等离子体中的电子的能量的电子温度(Te)存在分布，除被认为是成膜促进物质的SiH₃自由基之外，必然生成SiH₂自由基。因此，现有的平行平板型等离子体CVD装置中，在制造非晶硅薄膜时，为了减少所述高阶硅烷的产生量，将投入电力设定得较低，由此抑制SiH₂自由基、高阶硅烷的产生。但是，这会导致无法提高成膜速度(非专利文献1)。