[发明专利]形成淀积膜的设备和方法

说明书

本发明涉及形成淀积膜的设备，其中，在真空室内，在电功率供给电极与它相对设置的用作电极的衬底之间产生等离子体，引入真空室的反应气体分解以在衬底上形成淀积膜。

太阳能电池可能是清洁能源的典型例之一。太阳能电池是电子器件，它利用光电效应把例如太阳能的光能转变成电能，近来，它作为针对未来的能源问题而采取的防护措施的一部分而受到极大的关注。

近来，非晶硅作为能实现较低成本的太阳能电池用的材料而备受关注。非晶半导体，如非晶硅作为在各类器件中用的材料而备受关主，因为，它们可以形成大面积的薄膜，它们的组成自由度很高，它们的电性能和光性能可控制在一个宽的范围内。就非晶硅而言，与硅晶体相比，它的光吸收率高，特别在太阳能光谱的峰值附近的光吸收率高，而且，它的膜形成温度低，而且，它还有用辉光放电从原材料直接形成它的淀积膜和容易进行结形成的特性。尽管就性能而言，非晶硅有上述的那些特性，而且已制成了有高转换系数的非晶硅，但还要求它的价格能进一步降低。制成更低价格的非晶硅的障碍之一可能是它的制造工艺中的膜形成速率低。

用辉光放电气体分解制成的p-i-n非晶硅太阳能电池中，淀积膜按固定的膜形成速度，例如，在0.1至2埃/秒的低速度下，按i型半导体层的膜厚方向形成。因此，要完成4000埃厚的i型半导体膜的形成需要30分钟至2小时。作为进行高速膜形成方法的一个实例，打算用100％的SiH₄，气或100％的Si₂B₆气按5至100埃/秒的高速度进形膜形成。而且，在日本特许公开5-56850中公开了一种方洗，其中，通过减小电功率供给电极与作为电极的衬底之间的距离来提高膜形成速率。

但是，形成淀积膜的常规设备中，有时电功率供给电极的变形会使它难以形成均匀的淀积膜。具体地说，为了提高要形成的淀积膜的光性能和电性能，放电室内的零部件要加热到所需的温度。而且，由于被等离子放电而加速的诸如电子和离子的颗粒碰撞放电室内的零部件而使它们的温度进一步升高。而且，淀积膜还会在除衬底之外的其它部分上，如电功率供给电极上形成。结果，由热能引起的热膨胀和淀积膜形成引起的应力会使电功率供给电极变形，因此导致衬底与电功率供给电极之间的距离改变，因此，产生不均匀的等离子体。有时这会使它难以形成均匀的淀积膜。

日本特许公开5-73327中公开了一种设备，其中，电功率供给电极分隔成多个电极，分隔的电极以大距离大大地隔开，并电连接到连接件，它允许相邻电极之间的距离可变。衬底中会出现同样的变形，但是，可采取一些防护措施，例如把衬底固定到衬底夹上，或者，当衬底是条形时，可用磁铁来牵引它，或给它加一个大的张力，而使衬底保持轻微变形。

但是，用连接件电连接相邻的分隔电极时，如日本特许公开5-73327中所公开的，连接板的厚度和把连接板连接到分隔电极的螺栓作为突出部分会影响电极与衬底之间的距离，在这种突出部分会引起等离子体紊乱。而且，用连接板连接隔开的电极，很难在一个真正的平面中把多个分开的电极设置成平面状态，而且，使分开的电极的平面度下降，特别是在电极与衬底之间的距离小的情况下，会引起等离子体不均匀，有时，会使膜形成速度随在衬底上的位置变化。

而且，如上所述，在形成淀积膜的常规设备中，淀积膜必然会形成在除所规定的衬底部分以外的部分上，如电功率供给电极上，这是由设备的构形造成的。形成在除所规定的衬底部分以外的部分上的膜会剥离，剥离的膜在随后的膜形成中成为造成污染和粉尘的原因。为了防止因这种污染和粉尘使衬底上形成的膜的质量变坏，需要随时除去除衬底之外的其它部分上形成的淀积膜，更换衬底。而且，要定期更换电功率供给电极。这就阻碍了淀积膜的连续制造，有时，也妨碍了淀积膜批量生产中的改进。特别是，形成大面积淀积膜时，由于电功率供给电极变大，需要很多时间来做经常更换和清洁电功率供给电极的工作，因此，它成了造成生产成本高的原因之一。

本发明的目的是提供形成淀积膜的设备和方法，它能产生淀积膜均匀形成所需的均匀等离子体，也能降低淀积膜形成所需的成本。