[发明专利]等离子体处理装置及使用其的非晶硅薄膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理装置、特别是涉及一种用于通过 利用等离子体的化学气相沉积(CVD)形成薄膜的等离子体CVD装 置，并且本发明涉及一种使用其的非晶硅薄膜的制造方法。

背景技术

近年来，随着环境意识的提高，太阳能发电备受关注。在这种 情况下，已经开发出了各种太阳能电池，一些太阳能电池已经被实 用化。其中，硅原料的使用量少、适合大量生产的薄膜硅型太阳能 电池的生产规模正在扩大。

但是，薄膜硅型太阳能电池仍存在如下所述的尚未克服的问题： 因光照导致发电效率经时降低、即所谓的光劣化，因此，人们期望 能量转换效率的提高能够得到进一步改善。

薄膜硅型太阳能电池中使用的非晶硅薄膜多通过以硅烷气体作 为原料的等离子体CVD法成膜。但是，成膜时，等离子体内次要生 成的高级硅烷(higher silane)和粒子等不需要的物质混入到膜中， 通常认为这是引起光劣化的原因。上述的不需要的物质混入到膜中 时，膜中的Si-H₂键浓度增加。膜中的Si-H₂键浓度与光劣化的程 度具有相关性，为了防止光劣化，需要减小膜中的Si-H₂键浓度。 因此，为了防止光劣化，需要不使高级硅烷和粒子等不需要的物质 混入膜中的操作。

图13为现有的通常的等离子体CVD装置的纵截面简图。图13 所示的等离子体CVD装置PA13的真空容器P1内，等离子体生成 电极P2与接地电极P23隔着间隔相对设置。排气管P10的一端与真 空容器P1连接，排气管P10的另一端与气体排出装置P9连接。利 用气体排出装置P9，通过排气管P10，真空容器P1内保持低压。等 离子体生成电极P2上，设置有喷淋头状的气体供给口P16，硅烷气 体等原料气体从气体供给口P16被供给至真空容器P1内。原料气体 从气体导入管P14被供给至气体供给口P16。支承基板P3的接地电 极P23上设置有基板加热机构P11，排气管P10上设置有压力调节 阀P20。

通过与等离子体生成电极P2连接的电源P6，向等离子体生成电 极P2供电，生成等离子体P7。在生成的等离子体P7的作用下原料 气体被分解，由此生成成膜物质，通过该成膜物质在基板P3上形成 薄膜，所述基板P3被保持在接地电极P23上。

作为等离子体处理装置内生成的不需要物质的除去方法之一， 已知有由设置在等离子体生成电极上的排气孔抽吸除去不需要物质 的方法。

专利文献1中公开了在与电极的基板相对的整个表面上分布且 开口的、内径为Debye长以下的多个排气孔。专利文献1中没有涉 及利用上述开口于电极表面的多个排气孔除去不需要物质的内容， 由此通过实现气体向成膜面的均等供给及来自成膜面的气体的均等 排气，能够实现均匀的等离子体处理和均匀的成膜。

专利文献2中公开了一种电极，其中，在具有多个凹凸的电极 的凸部及凹部的一方具有气体供给孔，另一方具有气体吸收孔。

专利文献3中公开了一种电极，其中，在电极上设置气体导入 孔和气体排出孔两者，并且在电极表面设置多个凹部。在电极表面 的凹部生成高密度的等离子体，通过设置在凹部内的气体导入孔， 实现原料气体的高效分解。另外，在高密度等离子体内生成的分解 物质通过反应成长为高级硅烷或簇等之前，通过设置在凹部内的气 体排出孔，能够除去分解物质。

专利文献1：日本特开平6-124906号公报

专利文献2：日本特开2006-237490号公报

专利文献3：日本特开2007-214296号公报

发明内容

但是，专利文献1公开的技术中，关于气体供给的内容与通常 的喷淋电极相同。因此，产生的高级硅烷和粒子随着供给气体流被 运送到基板方向。因此，在通过排气从电极中除去不需要物质的方 面，并不认为上述公开的多个排气孔能够充分发挥该能力。

专利文献2公开的技术中，由于从气体供给孔排出的气体直接 朝向基板方向，所以在等离子体内生成的不需要物质也能随着其流 动朝向基板侧。因此，公开的气体吸收孔与专利文献1的情况相同， 也不能被认为能够充分发挥通过排气从电极中除去不需要物质的能 力。