[发明专利]等离子体CVD装置、半导体膜的制造方法、薄膜太阳能电池的制造方法以及等离子体CVD装置的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体CVD装置、半导体膜的制造方法、薄膜太阳能电池的制造方法以及等离子体CVD装置的清洗方法。

背景技术

以往在薄膜太阳能电池中，为了宽范围地有效利用太阳光谱，采用将由带隙(band gap)不同的材料构成的多个光电转换层(半导体层)层叠在透光性绝缘基板上的串联(tandem)结构。特别是在硅系的薄膜太阳能电池的情况下，大多采用将非晶硅元件(amorphoussilicon cell)和微晶硅元件(microcrystalline silicon cell)进行了层叠的构造来作为半导体层。这里，各元件成为将P型半导体膜、I型半导体膜、N型半导体膜依次进行了层叠的3层构造，I型半导体膜是发电层，P型半导体膜以及N型半导体膜是用于形成内电场(internalelectric field)的层。

一般，在微晶硅元件中，作为发电层的I型半导体膜，优选包含有很多朝向(220)面取向的微晶硅晶粒的膜，而朝向(111)面取向的晶粒认为不合适。这是因为朝向(111)面取向的微晶硅结晶的晶界容易从外部气体中吸附氧、碳、氮等杂质，当吸附这些杂质时作为泄漏电流通路而发挥功能，因此在应用于薄膜太阳能电池时使发电效率显著下降。

然而，已知在利用化学气相沉积(CVD)法等来形成微晶硅薄膜的情况下，与(220)面相比，朝向(111)面取向的晶粒更稳定、更优先地沉积。目前为止，在世界上很多企业、研究机构中，进行了数十年与使不包含(111)面取向而朝向(220)面完全取向的微晶硅膜进行沉积的制膜工艺技术有关的研究开发，但是还没找到有效的解决方案。

因此，在以往的薄膜太阳能电池用的微晶硅膜的制膜方法中，进行了如下研究：在微晶硅膜的制膜结束之后向制膜室内导入氢气来产生等离子体，利用通过等离子体离解所生成的氢自由基(H)来钝化微晶硅膜中的结晶晶界，降低杂质的吸附(例如参照专利文献1)。

另外，还进行了如下研究：在微晶硅膜的制膜室旁边附设自由基生成室，在形成微晶硅膜之后，将在自由基生成室中产生的氢自由基(H)导入到制膜室内，利用氢自由基(H)来钝化朝向(111)面取向的微晶硅的晶界，降低杂质的吸附(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平8-97436号公报

专利文献2：日本特开平9-137274号公报

发明内容

然而，在上述专利文献1中的微晶硅的制造方法中，在所形成的微晶硅膜上产生氢等离子体，因此等离子体中的氢(H)离子通过鞘电场(sheath electric field)被加速从而被基板吸引，存在与所生成的微晶硅膜碰撞而造成损伤、缺陷这样的问题。

另外，在使用上述专利文献2中的薄膜制造装置来制作的微晶硅膜中，从与制膜室的旁边邻接的自由基生成室中将氢自由基(H)导入到制膜室内，因此存在如下问题：氢自由基(H)无法均匀地供给到微晶硅膜的整个面，关于氢自由基(H)所致的结晶晶界的钝化效果，产生较大的面内分布。即，位于自由基生成室附近的膜被充分地供给氢自由基(H)而获得较高的钝化效果，相反地，越是远离自由基生成室，氢自由基(H)越是无法充分到达而使钝化效果下降。通常，薄膜太阳能电池元件生成在一个边为1米以上的大面积玻璃基板上，因此这种面内分布直接关系到成品率的下降。这会预想到在考虑量产的情况下会引起深刻的问题。

另外，一般在薄膜太阳能电池的发电层中应用的微晶硅膜具有几μm的厚度，在进行一次制膜之后附着在制膜室内的残留膜量很多，需要在每次制膜时清洗制膜室来消除残留膜。通常，将氟系气体、例如四氟化碳气体(carbon tetrafiuoride gas)、三氟化氮气体(nitrogentrifluoride gas)或者六氟化硫气体作为清洗气体而导入到制膜室内，在制膜室内产生等离子体来生成氟原子自由基，通过蚀刻附着在制膜室内壁的硅残留膜来进行去除。在利用上述专利文献1、专利文献2的薄膜制造装置进行这种清洗工艺的情况下，在制膜室的内壁、特别是形成高电场鞘的喷板(shower plate)表面带有由离子撞击所致的损伤，每当重复制膜处理时，装置状态随时间变化，担心破坏制膜稳定性。

本发明是鉴于上述问题而作出的，目的在于得到一种向微晶硅膜的整个面均匀地供给氢自由基来实施均匀的氢钝化处理的、不会给制膜室的内壁带来损伤就能够清洗残留膜的等离子体CVD装置、半导体膜的制造方法、薄膜太阳能电池的制造方法以及等离子体CVD装置的清洗方法。