[发明专利]氧化铝的成膜方法及溅射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池硅基板的钝化膜所用的氧化铝的基于反应性溅射法的成膜技术。

背景技术

近年来，伴随着太阳能电池的高效率化，需要有一种p型硅表面的有效性钝化膜。而且，关于硅片p型面，具有正电荷的SiNx尚谈不上具有合适的电场效应，理想的是要求具有负电荷的膜。

已知作为该具有负电荷的钝化膜优选为氧化铝（Al₂O₃）。而且，以往为了作为钝化膜利用氧化铝，一直在采用ALD法或PE-CVD法。但是，ALD法的成膜速度极其缓慢、生产效率差，因此存在不适合批量生产的问题。另外，在PE-CVD法中，由于使用易燃的液体TMD（三甲基铝）溶液，存在需要在装置设计和原料使用中小心注意的问题。

另一方面，也有人在研究基于磁控溅射法进行的氧化铝膜的成膜。作为薄膜形成方法的一种，磁控溅射法已在半导体、液晶显示装置、磁记录装置、光学薄膜等的制造领域中得到了广泛的实用化。作为磁控溅射法，有：使用氧化物、氮化物、氟化物等的化合物靶，并且作为溅射电源使用高频电源，从而形成化合物薄膜的高频磁控溅射法（专利文献1）；使用金属靶，并且作为溅射电源使用直流电源的同时，导入反应性气体，从而形成金属氧化物、氮化物、氟化物等的薄膜的反应性DC磁控溅射法（专利文献2）等。不论哪一种方法都按用途得到了广泛应用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-31493号公报

专利文献2：日本特开平8-232064号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，由于氧化铝的硬度非常高、靶表面由铝的氧化物所覆盖的缘故，即使采用专利文献1、2的方法，也存在难以提高成膜速度的问题。另外，在溅射法中，为了在p型Si表面形成钝化效果高的氧化铝膜，需要高精度且稳定地控制所成膜的氧化铝的氧化度。但是，当采用专利文献1、2的方法成膜氧化铝膜时，通常进行以电力恒定模式驱动溅射电源的控制（溅射电压的恒功率控制），因此，氧化铝的氧化度会由于过渡模式中的成膜而变得不稳定。由此，时而铝的氧化过度、时而氧化不充分的现象交替地重复，存在所成膜的氧化铝的氧化度不稳定的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够在反应性溅射法中以稳定的氧化度且高成膜速度来使氧化铝成膜的技术。

解决课题的方法

为了解决上述课题，第一方式的氧化铝的成膜方法，其是在设置有用于形成静磁场的磁控阴极的真空容器中，以使该真空容器内的压力达到目标压力的方式控制并导入溅射气体和氧的反应性气体，从而对设置于该阴极的铝靶进行溅射，在与该铝靶对置的硅基板上形成氧化膜的氧化铝的成膜方法，包括：第一等离子体发生步骤，其在导入有前述溅射气体和前述反应性气体的真空容器内发生等离子体；第二等离子体发生步骤，对前述铝靶外加负电压、由负电压和正电压组成的直流脉冲和交流电压中的任意一种溅射电压，通过前述静磁场发生磁控等离子体；以及控制步骤，控制向前述真空容器内的前述反应性气体的导入量，并且，前述第二等离子体发生步骤是恒电压控制前述溅射电压的步骤，前述控制步骤是控制前述第二等离子体发生步骤中前述反应性气体的导入量以使流向前述磁控阴极的溅射电流值成为目标电流值的步骤，前述第一等离子体发生步骤是使用设置于前述真空容器内且由圈数低于一圈的导体构成的高频天线，至少在前述第二等离子体发生步骤中使高频电感耦合等离子体发生的步骤。

第二方式的氧化铝的成膜方法，是在第一方式的氧化铝的成膜方法中，前述目标电流值是所成膜的氧化铝的氧化度成为化学计量学上的氧化铝和氧化度比化学计量学上的氧化铝低的氧化铝的各氧化度的边界附近的氧化度时的前述溅射电流值。

第三方式的氧化铝的成膜方法，是在第一或第二方式的氧化铝的成膜方法中，前述控制步骤是从前述反应性气体的等离子体的发光强度的变化预测前述溅射电流值的变化来控制前述反应性气体的导入量，以使前述溅射电流值成为前述目标电流值的步骤。

第四方式的氧化铝的成膜方法，是在第一或第二方式的氧化铝的成膜方法中，前述溅射电压是负电压。

第五方式的氧化铝的成膜方法，是在第一或第二方式的氧化铝的成膜方法中，前述目标压力为0.2Pa以上且7Pa以下。

第六方式的氧化铝的成膜方法，是在第五方式的氧化铝的成膜方法中，前述目标压力为0.4Pa以上且2Pa以下。