CN1161820C - 半导体层制造方法和制造设备、光生伏打电池的制造方法 - Google Patents

半导体层制造方法和制造设备、光生伏打电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种制造半导体层的方法，将原料气体引入放电室中，对该室施加高频功率，通过放电分解原料气体，在室中的衬底上形成半导体层，它包括步骤：提供至少是甚高频(VHF)的高频功率作为高频功率；对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频(RF)的高频功率同时还施加VHF高频功率；和控制流进对其施加偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。高质量的半导体层可大面积高速地淀积。

Description

半导体层制造方法和制造设备、 光生伏打电池的制造方法
技术领域
本发明涉及在衬底上制造半导体层的方法和制造半导体层的设备，特别涉及制造诸如非晶硅、非晶硅锗、非晶硅碳化物或微晶硅之类的非单硅型半导体层的方法和设备，所述半导体层用于太阳能电池、用于复印机的光敏磁鼓、用于传真机的图象传感器、用于液晶显示器件的薄膜晶体管等中。本发明还涉及使用该方法的光生伏打电池。
背景技术
非晶硅允许用等离子体化学汽相淀积(CVD)方法形成大面积的半导体薄膜，并且还允许用相对结晶硅和多晶硅来说较容易的方法制造大面积的半导体器件。
因此，非晶硅薄膜经常用于需要大面积的半导体器件中，尤其是用于太阳能电池、用于复印机的光敏磁鼓、用于传真机的图象传感器、用于液晶显示器件的薄膜晶体管等中。
与包括结晶半导体例如LSI和CCD的器件相比，这些器件的器件面积较大。例如，在太阳能电池的情况下，要求各单元(home)大至约30 M2的面积，以提供约3 KW输出，由此当其转换效率为10％时，完成一般单元电源。因此太阳电池组件还占据相当大的区域。
通常用等离子体CVD方法形成非晶硅膜，在该方法中，通过高频放电，诸如SiH4或Si2H6之类的含Si的原料气体被分解为等离子体状态，并在置于等离子体中的衬底上形成薄膜。
在用等离子体CVD方法形成非晶硅膜的情况下，在此之前通常使用RF(射频：约13.56MHz)高频。
另一方面，已经注意到近年来使用VHF(甚高频)的等离子体。
例如，非晶硅技术(Amorphous Silicon Technology)(PP.15-26，1992)(Materials Research Society Symposium ProceedingsVolume 258)报道放电频率从13.56MHz的RF改变为VHF，从而可获得高密度等离子体，使成膜速率明显地提高到某一程度，于是可以高速地形成良好的淀积膜。
美国专利4406765公开了在其中施加直流(DC)电场的高频等离子体CVD方法。据说在等离子体CVD方法中同时施加适度DC电场和高频电场，可提供良好质量的非晶半导体。
可是，利用使用VHF的等离子体方法，如上所述可高速形成淀积膜，但淀积大面积薄膜存在下列问题。
亦即，当使用通常用于RF中的大面积平板放电电极在大面积上诱发均匀放电时，在VHF中阻抗难以匹配，结果难以在放电电极上获得均匀的等离子体。
当使用棒或辐射电极时，阻抗匹配。可是，由于放电电极的面积非常小，因而在平行板电极中大体为1的放电电极与对置电极的面积比的平衡被破坏。在小面积平行板电极中随频率增加应该变小的自偏置绝对值相反地变大，于是放电电极产生较高的负自偏置电压。在这种情况下，放电电极的面积较小，因而在其上不能放置大面积的衬底，并对衬底施加相对于放电电极的高的负电压。
正如上述美国专利4406765中所公开的那样，为了提供良好质量的非晶半导体，重要的是同时施加适度的DC电场和高频电场。可是难以控制偏置电源量，该偏置电源用于适当地控制DC电场同时不引起诸如放电室中的打火之类的异常放电或因在所获得的淀积膜表面上充电所引起的电介质击穿。
为了控制DC电场，除了施加DC电压的上述方法外，已知在施加高频功率的基础上还施加高频偏置功率用以通过放电分解原料气体的方法。该方法披露于日本专利申请公开6-232429等中。即使在这种情况下，也难以控制偏置电源量，该偏置电源用于适当地控制DC电场同时不引起诸如放电室中的打火之类的异常放电或因在所获得的淀积膜表面上充电所引起的电介质击穿。
此外，作为非晶硅型半导体器件的连续制造设备，美国专利4400409等中披露了使用连续转动(roll to roll)***的连续等离子体CVD设备。
按照该设备，提供多个辉光放电室，通过沿通道设置辉光放电室可连续地制造具有半导体结的大面积器件，其中具有预定宽度的足够长的带状衬底连续地通过该通道并沿其纵向馈送该衬底，同时在各辉光放电室中淀积和形成所需导电类型的半导体膜。
如上所述，当使用连续转动***的连续等离子体CVD设备时，可长时间地连续制造器件而不停止制造设备，因而可实现高生产率。
可是，在该连续转动***的等离子体CVD方法中，当DC电场施加于等离子体上时，特别是在VHF中出现与上述相同的问题。
连续转动***还存在这样的问题，即尽管有多个在其中形成淀积膜的放电室，但由于衬底是连续且公用的并且通常是导电的，因而不能用如美国专利4406765中所公开的对衬底施加DC电压的这种方法，对多个放电室施加不同值的DC电压，因此不能根据淀积膜的种类和在各放电室中的放电条件适当地设置偏置电压值。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和设备，该方法能够解决在形成半导体层的上述方法中采用能够实现高成膜速率的VHF等离子体CVD方法淀积大面积膜的情况下存在的问题，也就是说该问题是：尽管必须同时施加适度的DC电场和高频电场，但难以控制用于实现良好偏置效果的偏置电源量，同时防止在所获得的淀积膜中因打火或充电出现的缺陷，因此容易设定偏置电源的合适量，从而在大面积上高速淀积高质量的半导体层。
本发明的目的是提供一种在大面积上连续地形成淀积膜从而制造半导体层的方法和设备，其中采用能够获得高密度等离子体的VHF等离子体CVD方法形成多层，并分别控制DC电场到适当的值，从而可制造叠置的高质量的半导体膜。
通过下述本发明可实现上述目的。
按照本发明，提供一种制造半导体层的方法，该方法将原料气体导入放电室中，对该放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，从而在放电室中的衬底上形成半导体层，该方法包括下列步骤：
提供至少是甚高频(VHF)的高频功率作为高频功率；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频(RF)的高频功率同时还对该放电室施加VHF高频功率；和
控制流进对其施加偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
按照本发明，还提供一种制造半导体层的方法，该方法将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上形成多个半导体层，该方法包括下列步骤：
对多个放电室中的两个或多个放电室施加至少是甚高频(VHF)的高频功率作为高频功率；
根据在放电室中各自的成膜条件，对每个放电室施加不同值的偏置功率，并对其施加VHF高频功率；和
控制对其施加偏置功率的各电极的电位，使其达到与衬底相同的值或相对衬底为正的电位。
按照本发明，提供一种制造光生伏打电池的方法，包括将原料气体导入放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，从而在放电室中的衬底上形成i型半导体层的步骤，该方法包括下列步骤：
在形成i型半导体层的步骤中，提供至少是甚高频(VHF)的高频功率作为高频功率；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频(RF)的高频功率同时还对该放电室施加VHF高频功率；和
控制流进对其施加偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
按照本发明，提供一种制造光生伏打电池的方法，包括将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上至少形成多个i型半导体层，该方法包括下列步骤：
对在其中形成各i型半导体层的多个放电室中的两个或多个放电室施加甚高频(VHF)的高频功率作为高频功率；
根据在放电室中各自的成膜条件，对在其上施加VHF高频功率的放电室施加相互为不同值的偏置功率；和
控制对其施加偏置功率的各电极的电位，使其达到与衬底相同的值或相对衬底为正的电位。
上述生产和制造方法可组合使用。
在各方法中，包括含硅原子的分子的原料气体被用作原料气体，以在衬底上形成硅型非单晶半导体层。
最好控制衬底和放电室内壁表面为地电位。
最好与被施加VHF高频功率的电极无关地对电极施加偏置功率，或对被施加VHF高频功率的电极提供偏置功率。最好用直流功率作为偏置功率。
最好用等离子体CVD法形成半导体层。
最好用带状和/或导电衬底作为衬底。
衬底最好用作为放电室内壁的一部分。
按照本发明，还提供一种制造半导体层的设备，通过将原料气体导入放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，从而在放电室中的衬底上形成半导体层，该设备包括：
提供作为高频功率的至少是甚高频(VHF)的高频功率的装置；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频(RF)的高频功率同时还对该放电室施加VHF高频功率的装置；和
控制流进对其施加偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内的装置。
按照本发明，还提供一种制造半导体层的设备，通过将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上形成多个半导体层，该设备包括：
对多个放电室中的两个或更多个放电室提供作为高频功率的甚高频(VHF)高频功率的装置；
根据放电室中各自的成膜条件对在其上施加VHF高频功率的放电室施加相互不同值的偏置功率的装置；和
控制对其施加偏置功率的各电极的电位，使其为与衬底相同的电位或相对衬底为正的电位的装置。
在这些设备中，施加VHF高频功率的装置最好包括放电电极和与放电电极连接的VHF高频电源。施加偏置功率的装置最好包括与放电电极分开配置的偏置电极和与偏置电极连接的电源，或包括与放电电极连接的电源。
在施加偏置功率的装置包括与放电电极连接的直流电源的情况下，电源最好通过高频功率阻塞装置与该直流电源连接。此时，高频电源最好通过直流功率阻塞装置与放电电极连接。
附图说明
图1是展示按照本发明的半导体层制造设备的实例的示意性剖面图。
图2是展示按照本发明的半导体层制造设备的另一实例的示意性剖面图。
图3是展示按照本发明的半导体层制造设备的又一实例的示意性剖面图。
图4A和4B示意性表示DC偏置电流密度与光生伏打电池特性之间的关系。
图5是说明在本发明实例中使用的制造装置的示意性剖面图。
图6是说明本发明实施例的连续转动***的典型制造装置的示意性剖面图。
图7是说明本发明另一实施例的连续转动***的典型制造装置的示意性剖面图。
具体实施方式
在本发明中，按照高频等离子体CVD方法，在形成半导体层中，首先把高频VHF作为分解原料气体的高频功率，从而可以形成高密度等离子体，实现高淀积速率。
在施加VHF功率的同时，至少还将DC功率和RF功率作为偏置功率施加给薄膜形成室，以改善薄膜质量。同时，测量流入偏置电极电流的直流分量，以监视对薄膜形成室的偏置功率的供给状态，并根据薄膜形成室内壁面积的电流密度，按流入偏置电极的电流在0.1A/m2至10A/m2范围的方式，控制供给功率量，从而在产生半导体层中，在不因打火或充电产生损坏的情况下，可以按照实现良好偏置效果的量把偏置供给功率的量设定至偏置供给功率适当量。
图4A和图4B说明按照实例中表示的方法，在把按照本发明的方法用于形成带有剪断(nip)结构的半导体层时获得的结果，随后将说明在不锈钢衬底上制造非单晶硅构成的太阳能电池组件。
图4A用图解法说明制造的太阳能电池组件的光电转换效率与根据薄膜形成室内壁面积供给薄膜形成室的DC偏置功率的偏置电流密度之间的关系。由该曲线可知，在偏置电流密度约为0.1A/m2或更高的条件下，可获得良好的电池特性。
另一方面，图4B用图解法说明制造的太阳能电池组件的i型层的短路和根据薄膜形成室内壁面积供给薄膜形成室的DC偏置功率的偏置电流密度之间的反比关系。由该曲线可知，在偏置电流密度约为10A/m2或更高的条件下，短路缺陷会迅速出现。
此时，薄膜形成室内壁的面积为0.8M2，VHF是100MHz，并通过调整供给的电压控制直流电流的密度。
就流入偏置电极电流的电流密度与光电转换效率和通过改变供给射频(13.56MHz)功率的偏置功率由总太阳能电池组件的短路产生的平均缺陷之间的相互关系，本发明者们已进一步进行了同样的试验研究，并获得与上述相同的结果，即在偏置电流密度约为0.1A/m2或更高的条件下，可达到良好的电池特性，而在偏置电流密度约为10A/m2或更高的条件下，短路缺陷会迅速出现。
通过分别在0.1m2至3m2范围内改变薄膜形成室内壁的面积和在20MHz至500MHz范围内改变VHF，还进行了与上述相同的试验研究，获得了与上述相同的结果，即在偏置电流密度约为0.1A/m2或更高的条件下，可达到良好的电池特性，而在偏置电流密度约为10A/m2或更高的条件下，短路缺陷会迅速出现。
如上所述，在使用VHF情况下，当用平板放电电极代替棒形或径向天线电极时，阻抗是匹配的。但是，放电电极的自偏置绝对值反而变得更大，以致在放电电极侧形成相反的负DC电场。
因此，当把VHF等离子体CVD方法用于可以在大面积上形成淀积薄膜的连续转动***等装置时，为了消除在放电电极侧负的自偏置影响，在大面积上获得良好质量的薄膜，例如，通过施加比如DC功率的偏置功率控制DC电场是重要的。
作为把例如DC功率的偏置功率提供给施加VHF高频功率的薄膜形成室的方法，可考虑把施加偏置功率的偏置电极在薄膜形成室内与VHF放电电极分开设置的方法，或把例如DC功率的偏置功率与高频功率同时相互重叠施加给VHF放电电极的方法。
把DC功率与高频功率同时相互重叠施加给VHF放电电极的方法可以减少电极数，简化薄膜形成室的结构。但是，必须利用高频功率阻断装置例如扼流圈阻断高频，以便高频功率不进入DC功率供给电路，并为了高频功率源，利用DC功率阻断装置例如电容器阻断直流电流，以便直流电流不流动。
其中，把相互不同值的DC功率供给多个放电室，其中，根据相应的薄膜形成条件，需要高密度等离子体，从而在带状衬底上连续地制造高质量半导体层，并依次改善产生的太阳能电池组件的光电转换效率。
下面，将详细说明本发明的实施例。
<偏置功率>
当把偏置功率例如DC功率施加给本发明的薄膜形成室时，期望控制电极(偏置电极)的电位，把该电极供给偏置功率，达到与衬底相同的电平或与衬底相反的正电位。最好按这样的方式把该电位设定至适当的电平，即偏置电极和衬底之间的电位差被控制在0至500V的范围内，最好在50至400V的范围内，以便电流值在规定的范围内。
<施加DC偏置功率的方法>
作为把DC偏置功率施加给本发明的薄膜形成室的方法，有把供给偏置功率的偏置电极在薄膜形成室内与VHF放电电极分开设置的方法，或把DC功率与高频功率一起相互重叠施加给VHF放电电极的方法。
把DC功率与高频功率一起相互重叠施加给VHF放电电极的方法可以减少电极数，简化薄膜形成室的结构。但是，必须利用高频功率阻断装置例如扼流圈阻断高频，以便高频功率不进入DC功率供给电路，并为了高频功率源，利用DC功率阻断装置例如电容器阻断直流电流，以便直流电流不流动。
图1是说明实施本发明实例的示意性剖面图，在该图中，施加DC偏置功率的偏置电极在薄膜形成室内与VHF放电电极分开设置。
在图1中，把薄膜形成室102(放电室)设置在真空容器101内。在薄膜形成室102中，设有为淀积薄膜导入原料气体的气体输入管103，与排气装置(未示出)连接的排气管104，棒形电极106，该电极是放电与VHF的高频功率源105连接的高频功率的装置，移动衬底107，和加热衬底的加热器109。在移动衬底上按照等离子态CVD方法形成淀积膜。
作为放电高频功率装置的棒形电极106沿图1中深度方向按这样的方式排列，即该电极纵向方向垂直于衬底的移动方向。
偏置电极113被设置在薄膜形成室102内，并由DC电源110供给偏置功率。用安培计111测量流入偏置电极113电流的直流电流分量。
扼流圈112设置在偏置电极113和安培计111之间，以阻断DC电路中VHF功率的进入。
图2是说明实施本发明装置的另一实例的示意性剖面图，在该图中，DC功率与高频功率一起相互重叠施加给VHF放电电极。在图2中，参考序号201至212分别与图1中101至112的部分相对应，因此省略其说明。
<施加高频偏置功率的方法>
作为把高频偏置功率施加给本发明的薄膜形成室的方法，最好采用把施加偏置功率的偏置电极在薄膜形成室内与VHF放电电极分开设置的方法。在该情况下，通过扼流圈接地偏置电极，随着直流电流流入扼流圈，测量流入偏置电极电流的直流电流分量。
图3是表示实施本发明装置的另一实例的示意性剖面图，在该图中，施加高频偏置功率的偏置电极在薄膜形成室内与VHF放电电极分开设置。在图3中，参考序号301至309和311至313分别与图1中101至109和111至113的部分相对应，因此省略其说明。参考序号314和315分别表示RF的高频功率源和阻断电容器。
在这种情况下，可以在扼流圈和接地部分之间连接DC电源，以同时供给DC功率，或可以把DC功率同时供给VHF放电电极。但是，当把偏置功率供给VHF放电电极和偏置电极时，流入偏置电极电流的直流电流分量等于流入施加偏置功率的各个电极电流的直流电流分量的总和。
<VHF(甚高频)>
在本发明的等离子态CVD方法中使用的VHF指大于RF(射频)例如13.56MHz的频段，以下通用该频段，但小于微波频率，例如2.45GHz，特别指30MHz至500MHz的频段。在该频段内，选择相当高的频率区域，供增强等离子态密度使用，以增加淀积速率，同时选择相当低的频率区域，供使用更长的波长使用，以便在大面积上形成均匀的淀积膜。
<原料气体>
当按照本发明的方法制造一种硅类型的非单晶硅半导体薄膜时，作为原材料的原料气体是由至少包含硅原子并可以被气化的化合物组成的气体。这种气体可以包括可气化的包含锗原子的化合物，可气化的包含碳原子的化合物，或其混合气体。
具体地说，作为可气化的包含硅原子的化合物，可以使用直线形或环形硅烷化合物。其特定的实例包括气体或容易气化的化合物，例如SiH4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2H2、SiF3H、Si3H8、SiD4、SiHD3、SiH2D2、SiH3D、SiFD3、SiF2D2、SiD3H3、(SiF2)5、(SiF2)6、(SiF2)4、Si2F6、Si3F8、Si2H2F4、Si2H3F3、SiCl4、(SiCl2)5、SiBr4、(SiBr2)5、Si2Cl6、SiHCl3、SiH2Br2、SiH2Cl2和Si2Cl3F3。在上述化合物中，D表示重氢。
当形成作为淀积膜的非晶硅锗膜时，作为原料气体的可气化的包含锗原子的化合物实例包括GeH4、GeD4、GeF4、GeFH3、GeF2H2、GeF3H、GeHD3、GeH2D2、GeH3D、Ge2H6和Ge2D6。
当形成作为淀积膜的非晶硅碳膜时，作为原料气体的可气化的包含碳原子的化合物实例包括CH4、CD4、CnH2n+2(n为整数)、CnH2n(n为整数)、C2H2、C6H6、CO2和CO。
为产生价电子控制导入的p型层或n型层物质的实例包括列入周期表的III族和V族的原子。
导入硼原子的化合物实例包括氢化硼例如B2H6和氟化硼例如BF3，该化合物最好被用作导入III族原子的原材料。
导入磷原子的化合物实例包括氢化磷例如PH3和氟化磷例如PF3，该化合物最好被用作导入V族原子的原材料。此外，可以把AsH3等用作导入V族原子的原材料。
在其被导入薄膜形成室前，可气化的化合物也可以适当地用气体稀释，例如用H2、He、Ne、Ar、Xe或Kr稀释。
下面，说明将本发明用于连续形成多个半导体层的情况下的方法和装置。
图6是说明本发明的层压半导体薄膜的典型制造装置的示意性剖面图。
在图6所示的装置中，带状衬底被连续送入，穿过六个等离子体放电室，从而连续地制造六层的层压硅型非单晶硅半导体薄膜，例如，双层串接型太阳能电池。
在图6中，在展开室602中成卷状态转动的连续带状衬底601被展开，依次通过等离子体放电室603、604、605、606、607和608，接着在装有卷绕机(未示出)的卷绕室609中卷绕成卷。展开室602、各个等离子体放电室603至608和卷绕室609通过气体阀门610分别与其连接的放电室连接。
通过越过带状衬底601的各气体阀门610在其衬底送入方向靠近中心部分设有气体阀门输入管611。从该管导入气体，例如H2和He，从而由气体阀门的中心向各连接的放电室产生气流，以防止在相邻放电室之间的气体混合和把原料气体相互分隔开。
各个等离子体放电室603至608都设有原料气体输入管612，排气管613，放电电极614和加热衬底的加热器615，从而把半导体层层压在移动的带状衬底601的表面上。
在图6所示的本发明的制造装置中，等离子体放电室603至608中的等离子体放电室604和607中的高频放电频率为105MHz，而在其它等离子体放电室603、605、606和608中的高频放电频率为13.56MHz。
在等离子体放电室604和607中，其放电频率为105MHz，高频功率从放电室内设置的天线电极614中放电。偏置电极616在等离子体放电室604和607中与天线电极分开设置，并由其DC电源617供给DC功率。
在本发明的制造方法和制造装置中，除衬底外，把电极设置在各VHF等离子体放电室内，以便供给DC偏置电压。因此，即使在衬底的电位在所有放电室内是相同的(例如，地电位)电位时，也可以把DC偏置电压按适合其各自的放电条件的不同电压值供给多个VHF等离子体放电室。
<带状衬底>
适用于本发明的制造方法和制造装置的带状衬底材料最好是例如在形成半导体层中的必要温度下几乎没有变形和弯曲的材料，并有期望的强度和导电率。
其特定的实例包括金属薄板，例如不锈钢、铝和铁，以及耐热树脂，例如聚酰亚胺和聚四氟乙烯，对其表面已经进行导电率处理。
<等离子体放电室>
在本发明的制造方法和制造装置中，就至少在两个放电室中实施利用VHF的等离子体CVD处理而言，在其它等离子体放电室中的放电频率可以是RF或微波频率。
顺便说明一下，在本发明中，仅说明了利用棒形电极释放VHF的高频功率情况。但是，本发明并不限于此，即使在使用平板电极的情况下，本发明也是有用的。但是，如上所述，从匹配阻抗的观点看，使用棒形电极较好。
下面，通过以下实例详细说明本发明。但是，本发明并不限于这些实例方式。
实例1：
图5所示的装置用于制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。在图5中，形成i型层的室504与图1所示的室相同。
在图所示的装置中，带状衬底被连续移动，穿过三个室，从而制造例如用于太阳能电池的三层层压硅型非单晶硅半导体膜。
在图5中，在展开室502中卷绕状态的连续带状衬底501被展开，依次通过室(薄膜形成室)503、504和505，接着在装有卷绕机(未示出)的卷绕室506中卷绕成卷。展开室502、各室503至505和卷绕室506通过气体阀门507分别与其连接的室连接。
通过越过带状衬底501的各气体阀门507在其衬底送入方向靠近中心部分设有气体阀门输入管508。从该管导入气体，例如H2和He，从而由气体阀门的中心向各连接的放电室产生气流，以防止在相邻放电室之间的气体混合和把原料气体相互分隔开。
各个室503至505各设有原料气体输入管509，排气管510，平板放电电极511或棒形放电电极512，和加热衬底的加热器513，从而在移动的带状衬底501的表面上层压半导体层。
在图5所示的装置中，室503至505中的室504中的高频放电频率为100MHz，而在其它室503和505中的高频放电频率为13.56MHz的RF。
在室504中，利用在薄膜形成室内设置的棒形放电电极512释放高频功率。VHF功率源518与棒形放电电极512连接。
在室504中，利用在薄膜形成室内设置的偏置电极514释放偏置功率。DC电源515与偏置电极514连接，把DC安培计516和扼流圈517与DC电源串联连接。
在图5所示的装置中，把长度为500M、宽度为356mm、厚度为0.15mm的不锈钢衬底501(SUS 430-BA)按这样的方式装入展开室502，即从绕成卷的绕线轴中展开，经过各个气体阀门507穿过室503、504、和505，接着在卷绕室506中以成卷方式绕在绕线轴上。利用张力施加装置(未示出)拉紧衬底。
接着，利用在各个室设置的排气装置把各个室502至506抽真空至1Pa或更低。
在持续地把该室抽真空的同时，从该室中与气体输送装置(未示出)连接的原料气体输入管509中导入He气(100sccm)，通过控制排气管510的排气阀(未示出)的开口，保持真空室内部压力为100Pa。在该状态下，利用与卷绕室506中的卷线轴连接的衬底输送装置(未示出)控制带状衬底，以便按1200Mm/min的移动速率连续移动。
接着，在由各薄膜形成室503至505中设置的用于加热衬底的加热器513和衬底温度监视器(未示出)的控制下，按这样的方式加热带状衬底501，即移动通过各室的带状衬底501被加热至规定的温度。当在各室内均匀加热衬底501时，停止He气的导入，同时持续加热衬底，并把输送给原料气体输入管509的气体转换成包含SiH4的原料气体。
在各气体阀门507中，导入H2(1000sccm)，作为把原料气体从与气体输送装置(未示出)连接的阀门气体输入管611中相互分隔开的气体。
接着，把高频功率从高频功率源供给各室中的平板放电电极511或棒形放电电极512，以便在各室中产生高频放电，从而通过等离子体淀积原料气体，在连续移动的带状衬底501上淀积硅型非单晶硅膜的层压膜，因此，形成包括硅型非单晶硅半导体的太阳能电池的半导体层。
同时，在对地电位的带状衬底501的正方向上把DC电压(100V)提供给放电室504中的偏置电极514。此时，用DC安培计516测量流入偏置电极514电流的直流电流分量，并发现为3.0A。薄膜形成室的内壁面积约为0.8M2，因此偏置电流密度为3.0/0.8A/m2，即3.75A/m2。表1表示在各个放电室中的薄膜形成条件。
表1
薄膜形成室503 薄膜形成室504 薄膜形成室505
放电频率 13.56MHz 100MHz 13.56MHz
淀积膜 a-Si(n型) a-Si(i型) 微晶Si(p型)
淀积膜厚度 20nm 120nm 10nm
高频功率 200W 1500W 1500W
偏置电压 100V
偏置直流 3.0A
偏置电流密度 3.75A/m2
原料气体流速 SiH4：200sccm SiH4：400sccm SiH4：20sccm
H2：800sccm H2：1200sccm H2：2000sccm
PH3：18sccm BF3：1sccm
衬底温度 300℃ 330℃ 200℃
压力 133Pa 3Pa 133Pa
在超过400m的带状衬底上持续地进行这种薄膜的淀积后，停止供给放电功率、把原料气体导入各个等离子体放电室和加热带状衬底，充分清洗放电室，完全冷却带状衬底和装置的内部，接着，装置被气动地打开，取出在卷绕室中卷绕在卷线轴上的带状衬底，在该衬底上已经形成层压的半导体薄膜。
随后，利用连续的组件化(modulization)装置连续地处理取出的带状衬底，在利用本发明的装置形成的各层压半导体膜的整个表面上形成作为透明电极的60nm厚度的薄ITO膜，接着，在ITO膜上按有规则的间隔形成作为集电极的良好Ag电极。把这样处理的衬底切割成块，从而在衬底的移动方向上，按35cm的宽度和5cm的长度的矩形形状制造剪断结构的太阳能电池组件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模拟阳光下，评价这样制造的太阳能电池组件的特性。
作为特性评价的结果，可以发现，除在放电室504中实施DC偏置电压的施加外(拆除偏置电极)，与按相同方式制造的太阳能电池组件(比较组件)相比，可把该太阳能电池组件的平均光电转换效率看成1，那么制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.3倍。此外，因短路产生的不良比例约为2％，并与未施加偏置功率的情况不同。
比较例1-1：
除了把在薄膜形成室504中的DC电压改变为10V外，在不锈钢衬底上按与实例1相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。流入偏置电极的直流电流为0.04A，而偏置电流密度为0.05A/m2。
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，与比较组件相比，其光电转换效率并未如所示的那样提高至1.0倍。
比较例1-2：
除了把在薄膜形成室504中的DC电压改变为500V外，在不锈钢衬底上按与实例1相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。流入偏置电极的直流电流为12A，而偏置电流密度为15A/m2。
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，在没有因短路造成的任何缺陷的组件中，与比较组件相比，其光电转换效率增加至1.3倍。但是，在组件中可部分地观察到瞬间打火的痕迹，并且因短路造成的不良比例高达约60％。
实例2：
除了把在薄膜形成室504中供给DC功率的方法改变为如图2中说明的从VHF放电电极同时施加的方法外，在不锈钢衬底上按与实例1相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。
顺便说明一下，流入偏置电极的直流电流为3.2A，而偏置电流密度为3.2A/0.8A/m2，即4.0A/m2。
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，与比较组件相比，其光电转换效率增加至1.3倍。
此外，短路产生的不良比例约为2％，并与未施加偏置功率的情况不同。
实例3：
除了把在薄膜形成室504中的偏置功率改变为RF高频功率，和把施加偏置功率的方法改成图3中说明的方法外，在不锈钢衬底上按与实例1相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。表2表示在各个放电室中薄膜形成的条件。
顺便说明一下，流入偏置电极的直流电流为2.4A，而偏置电流密度为2.4A/0.8A/m2，即3.0A/m2。
表2
薄膜形成室503 薄膜形成室504 薄膜形成室505
放电频率 13.56MHz 100MHz 13.56MHz
淀积膜 a-Si(n型) a-Si(i型) 微晶Si(p型)
淀积膜厚度 20nm 120nm 10nm
高频功率 200W 1500W 1500W
偏置功率 1500W(13.56MHz)
偏置直流 2.4A
偏置电流密度 3.0A/m2
原料气体流速 SiH4：200sccm SiH4：400sccm SiH4：20sccm
H2：800sccm H2：1200sccm H2：2000sccm
PH3：18sccm BF3：1sccm
衬底温度 300℃ 330℃ 200℃
压力 133Pa 3Pa 133Pa
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，与比较组件相比，其光电转换效率增加至1.25倍。
此外，短路产生的不良比例约为1.5％，并与未施加偏置功率的情况不同。
实例4：
除了把在薄膜形成室504中淀积的膜改变为非晶硅锗和把施加的DC电压改变为200V外，在不锈钢衬底上按与实例1相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。表3表示在各个放电室中薄膜形成的条件。
顺便说明一下，流入偏置电极的直流电流为2.8A，而偏置电流密度为2.8A/0.8A/m2，即3.5A/m2。
表3
薄膜形成室503 薄膜形成室504 薄膜形成室505
放电频率 13.56MHz 100MHz 13.56MHz
淀积膜 a-Si(n型) a-SiGe(i型) 微晶Si(p型)
淀积膜厚度 20nm 120nm 10nm
高频功率 200W 1500W 1500W
偏置电压 200V
偏置直流 2.8A
偏置电流密度 3.5A/m2
原料气体流速 SiH4：200sccm SiH4：200sccm SiH4：20sccm
H2：800sccm GeH4：200sccm H2：2000sccm
PH3：18sccm H2：1200sccm BF3：1sccm
衬底温度 300℃ 330℃ 200℃
压力 133Pa 3Pa 133Pa
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，与比较组件相比，其光电转换效率增加至1.35倍。
此外，短路产生的不良比例约为2.0％，并与未施加偏置功率的情况不同。
实例5：
除了把薄膜形成室504中的放电频率改变为500MHz外，在不锈钢衬底上按与实例4相同的方式制造带有包括三个硅型非单晶硅膜的剪断结构的半导体层的太阳能电池。
顺便说明一下，流入偏置电极的直流电流为2.8A，而偏置电流密度为2.8A/0.8A/m2，即3.5A/m2。
为了评价其特性，按与实例1相同的方式连续地制造太阳能电池组件。结果，可以发现，与比较组件相比，其光电转换效率增加至1.30倍。
此外，短路产生的不良比例约为2.5％，并与未施加偏置功率的情况不同。
实例6：
在实例6中，有图6所示结构的本发明的层压半导体膜的制造装置被用于制造带有组成六个硅型非单晶硅膜的双剪断(nip-nip)结构的半导体层的太阳能电池。
在图6所示的装置中，首先把长度为500M、宽度为356mm、厚度为0.15mm的不锈钢衬底601(SUS 430-BA)按这样的方式装入展开室602，即从绕成卷的绕线轴中展开，经过各个气体阀门610穿过辉光放电室603、604、605、606、607和608，接着在卷绕室609中以成卷方式绕在绕线轴上。利用张力施加装置(未示出)拉紧衬底。
接着，各个真空室602至609利用在各个室设置的排气装置抽真空至1Pa或更低。
在持续地进行真空室抽真空的同时，从等离子体放电室中与气体输送装置(未示出)连接的原料气体输入管612中导入He气(100sccm)，通过控制排气管613的排气阀(未示出)的开口，保持真空室内部压力为100Pa。
在该状态下，利用与卷绕室609中的卷线轴连接的衬底输送装置(未示出)控制带状衬底，以便按600Mm/min的移动速率连续移动。
接着，在由各等离子体放电室603至608中设置的用于加热衬底的加热器615和衬底温度监视器(未示出)的控制下，按这样的方式加热带状衬底601，即移动通过各等离子体放电室的带状衬底601被加热至规定的温度。
当在各个辉光放电室内均匀加热衬底601时，停止He气的导入，同时持续加热衬底。把输送给原料气体输入管612的气体转换成包含SiH4的原料气体。
在各气体阀门610中，导入H2(1000sccm)，作为把原料气体从与气体输送装置(未示出)连接的阀门气体输入管611中相互分隔开。
接着，把高频功率从高频功率源供给各等离子体放电室中的放电电极614，以便在各辉光放电室中产生辉光放电，从而通过等离子体淀积原料气体，在连续移动的带状衬底601上淀积硅型非单晶硅膜的层压膜，因此，形成带有硅型非单晶硅半导体的双层串接结构的太阳能电池的半导体层。
顺便说明一下，等离子体放电室604和607中的放电频率为105MHz，其放电电极为棒形，而等离子体放电室603、605、606和608中的放电频率为13.56MHz，其放电电极为平板形。
同时，在对地电位的带状衬底的正方向上把DC电压(300V)提供给等离子体放电室604中的偏置电极，而在对地电位的带状衬底的正方向上把DC电压(100V)提供给等离子体放电室607中的偏置电极。此时，在等离子体放电室604中流入偏置电极电流的直流分量为7.5A。薄膜形成室的内壁面积约为0.8M2，因此偏置电流密度为9.38A/m2。在等离子体放电室607中流入偏置电极电流的直流分量为3.0A。薄膜形成室607的内壁面积约为0.8M2，因此偏置电流密度为3.75A/m2。
表4表示在各个等离子体放电室中的薄膜形成条件。
表4
薄膜形成室603 薄膜形成室604 薄膜形成室605
淀积膜 a-Si(n型) a-SiGe(i型) 微晶Si(p型)
淀积膜厚度 20nm 100nm 10nm
偏置电压 300V
偏置直流 7.5A
偏置电流密度 9.38A/m2
放电频率 13.56MHz 105MHz 13.56MHz
放电功率 200W 1500W 1500W
原料气体流速 SiH4：200sccm SiH4：200sccm SiH4：20sccm
H2：800sccm GeH4：200sccm H2：2000sccm
PH3：18sccm H2：1200sccm BF3：1sccm
衬底温度 300℃ 330℃ 200℃
压力 133Pa 3Pa 133Pa
平均淀积速率 0.4nm/sec 4nm/sec 0.1nm/sec
表4(续)
薄膜形成室606 薄膜形成室607 薄膜形成室608
淀积膜 a-Si(n型) a-Si(i型) 微晶Si(p型)
淀积膜厚度 20nm 100nm 10nm
偏置电压 100V
偏置直流 3.0A
偏置电流密度 3.75A/m2
放电频率 13.56MHz 105MHz 13.56MHz
放电功率 200W 1500W 1500W
原料气体流速 SiH4：200sccm SiH4：400sccm SiH4：20sccm
H2：800sccm H2：1200sccm H2：2000sccm
PH3：18sccm PH3：1sccm
衬底温度 300℃ 220℃ 200℃
压力 133Pa 3Pa 133Pa
平均淀积速率 0.4nm/sec 4nm/sec 0.1nm/sec
在超过400m的带状衬底上持续地进行这种薄膜的淀积后，停止供给放电功率、把原料气体导入各个等离子体放电室和加热带状衬底，充分清洗放电室，完全冷却带状衬底和装置的内部，接着，装置被气动地打开，取出在卷绕室中卷绕在卷线轴上的带状衬底，在该衬底上已经形成层压的半导体薄膜。
随后，利用连续的组件化(modulization)装置连续地处理取出的带状衬底，在利用本发明的装置形成的各层压半导体膜的整个表面上形成作为透明电极的60nm厚度的薄ITO膜，接着，在ITO膜上按有规则的间隔形成作为集电极的良好Ag电极。把这样处理的衬底切割成块，从而连续地制造带有双剪断结构的半导体层的35平方厘米的双层串接型太阳能电池组件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模拟阳光下，评价这样制造的太阳能电池组件的特性。
作为特性评价的结果，可以发现，除未把偏置电压施加给放电室604和607外，与按相同方式制造的太阳能电池组件相比，可把该太阳能电池组件的平均光电转换效率看成1，那么制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.4倍，与把100V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.2倍，而与把300V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.2倍。因此，已经证实，通过把偏置电压按不同的电平施加给两个放电室制造的太阳能电池组件的光电转换效率被进一步改善。
实例7：
除了把在VHF放电室中施加偏置电压的方法改变为把DC电压与高频功率重叠施加给各高频放电室的方法外，按与实例6相同的方式连续制造带有双剪断结构的35平方厘米的双层串接型太阳能电池组件。
图7是说明在本实例中使用的本发明的层压半导体膜的制造装置的示意性剖面图。
图7中，参考序号701至717分别对应于图6中的部分601至617，因此省略其说明。
这样构成图7所示的装置，即把非偏置电极616设置在VHF放电室704和707中，通过扼流圈716把DC电压施加给高频放电电极714。在放电室704和707中流入电极电流的直流电流分量分别为8.0A和3.2A，因此，电流密度分别为10A/m2和4.0A/m2。
各VHF功率源通过电容器718与高频放电电极714连接。
在图7中，与图6中给出说明的相同部分的参考序号700s的含义与图6中其对应的600s部分相同。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模拟阳光下，评价这样制造的太阳能电池组件的特性。
作为特性评价的结果，可以发现，除未把偏置电压施加给放电室704和707外，与按相同方式制造的太阳能电池组件相比，可把该太阳能电池组件的平均光电转换效率看成1，那么制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.4倍，与把100V的偏置电压施加给两个放电室704和707的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.2倍，而与把300V的偏置电压施加给两个放电室704和707的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.2倍。因此，即使在采用这种偏置电压的方法中，也已经证实，通过把偏置电压按不同的电平施加给两个放电室制造的太阳能电池组件的光电转换效率被进一步改善。
实例8：
除了把放电室604和607中的放电频率改变为30MHz外，按与实例6相同的方式连续地制造带有双剪断结构的半导体层的35平方厘米的双层串接型太阳能电池组件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模拟阳光下，评价这样制造的太阳能电池组件的特性。
作为特性评价的结果，可以发现，除未把偏置电压施加给放电室604和607外，与按相同方式制造的太阳能电池组件相比，可把该太阳能电池组件的平均光电转换效率看成1，那么制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.3倍，与把100V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.15倍，而与把300V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.15倍。因此，即使在采用这种偏置电压的方法中，也已经证实，通过把偏置电压按不同的电平施加给两个放电室制造的太阳能电池组件的光电转换效率被进一步改善。
实例9：
除了把放电室604和607中的放电频率改变为450MHz外，按与实例6相同的方式连续地制造带有双剪断结构的半导体层的35平方厘米的双层串接型太阳能电池组件。
在暴露于AM 1.5(100mW/cm2)的模拟阳光下，评价这样制造的太阳能电池组件的特性。
作为特性评价的结果，可以发现，除未把偏置电压施加给放电室604和607外，与按相同方式制造的太阳能电池组件相比，可把该太阳能电池组件的平均光电转换效率看成1，那么制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.5倍，与把100V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.3倍，而与把300V的偏置电压施加给两个放电室604和607的情况相比，制造的太阳能电池组件的平均光电转换效率增加至1.3倍。因此，即使在采用这种偏置电压的方法中，也已经证实，通过把偏置电压按不同的电平施加给两个放电室制造的太阳能电池组件的光电转换效率被进一步改善。
如上所述，本发明可以解决在利用等离子体CVD方法形成硅型非单晶硅半导体方法的情况下存在的问题，把可以实现高薄膜形成率的VHF等离子体CVD方法用于大面积薄膜的淀积，就是说，该问题是：尽管必须同时施加适度的DC电场和高频电场，但难以控制实现良好偏置效果的偏置电源量，同时防止在所获得淀积膜中因打火或充电出现的缺陷，因此，可容易设定偏置电源的合适量，从而在大面积上按高速度淀积高质量的硅型非单晶硅半导体膜。
在光伏打电池上形成i型层时，本发明的方法是有效的。
当把可以获得高密度等离子体的VHF等离子体CVD方法导入制造方法和利用可以在大面积上连续地形成淀积膜的连续转动***的层压半导体层的制造装置时，如果存在多个VHF放电室，那么利用任何普通方法都不能单独地控制偏置电压，而本发明可以克服该问题，因此有可以导入VHF等离子体CVD方法的良好效果，并可以把DC电场控制在适当的值，从而制造高质量的层压半导体薄膜。

Claims (70)

1.一种制造半导体层的方法，将原料气体导入放电室中，对该放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，从而在放电室中的衬底上形成半导体层，该方法包括下列步骤：
提供至少是30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频的高频功率，同时，还对该放电室施加甚高频高频功率；和
控制流进施加了偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，把施加了偏置功率的电极的电位控制到与衬底相同的电位或相对于衬底为正的电位。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，控制在施加了偏置功率的电极与衬底之间的电位差，使其在0至500V的范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料气体被用作原料气体，以在衬底上形成硅型非单晶半导体层。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制衬底和放电室内壁表面为地电位。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对独立于被施加甚高频高频功率的电极的电极施加所述偏置功率。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对被施加甚高频高频功率的电极提供所述偏置功率。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用直流功率作为偏置功率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用等离子体化学汽相淀积法形成半导体层。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用带状衬底作为衬底。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用导电衬底作为衬底。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底用作为放电室内壁的一部分。
13.一种制造半导体层的方法，将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上形成多个半导体层，该方法包括下列步骤：
对多个放电室中的两个或多个放电室施加至少是30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率；
根据在放电室中各自的成膜条件，对施加了甚高频高频功率的放电室施加互不相同的偏置功率；和
控制施加了偏置功率的各电极的电位，使其达到与衬底相同的电位或相对于衬底为正的电位。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，控制流进施加了偏置功率的各电极的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，控制在施加了偏置功率的各电极与衬底之间的电位差，使其在0至500V的范围内。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料气体被用作原料气体，以在衬底上形成硅型非单晶半导体层。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，控制衬底和放电室内壁表面为地电位。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对独立于被施加甚高频高频功率的电极的电极施加偏置功率。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对被施加甚高频高频功率的电极提供偏置功率。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用直流功率作为偏置功率。
21.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用等离子体化学汽相淀积法形成半导体层。
22.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用带状衬底作为衬底。
23.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用导电衬底作为衬底。
24.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述衬底用作为放电室内壁的一部分。
25.一种制造光生伏打电池的方法，包括将原料气体导入放电室中、对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体、从而在放电室中的衬底上形成i型半导体层的步骤，该方法包括下列步骤：
在上述形成i型半导体层的步骤中，提供至少是30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频的高频功率，同时还对该放电室施加甚高频高频功率；和
控制流进施加了偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，控制施加了偏置功率的电极的电位，使其达到与衬底相同的电位或相对于衬底为正的电位。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，控制在施加了偏置功率的电极与衬底之间的电位差，使其在0至500V的范围内。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料气体被用作原料气体，以在衬底上形成硅型非单晶半导体层。
29.如权利要求25所述的方法，其特征在于，控制衬底和放电室内壁表面为地电位。
30.如权利要求25所述的方法，其特征在于，对独立于被施加甚高频高频功率的电极的电极施加偏置功率。
31.如权利要求25所述的方法，其特征在于，对被施加甚高频高频功率的电极提供偏置功率。
32.如权利要求25所述的方法，其特征在于，用直流功率作为偏置功率。
33.如权利要求25所述的方法，其特征在于，用等离子体化学汽相淀积法形成i型半导体层。
34.如权利要求25所述的方法，其特征在于，用带状衬底作为衬底。
35.如权利要求25所述的方法，其特征在于，用导电衬底作为衬底。
36.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述衬底用作为放电室内壁的一部分。
37.如权利要求25所述的方法，其特征在于，在形成i型半导体层的步骤之前和之后，还分别包括形成n型半导体层的步骤和形成p型半导体层的步骤。
38.一种制造光生伏打电池的方法，将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上至少形成多个i型半导体层，该方法包括下列步骤：
对在其中形成各i型半导体层的多个放电室中的两个或多个放电室施加30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率；
根据多个放电室中各自的成膜条件，对在其上施加甚高频高频功率的放电室施加互不相同的偏置功率；和
控制施加了偏置功率的各电极的电位，使其达到与衬底相同的电位或相对于衬底为正电位。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，控制流进施加了偏置功率的各电极的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，控制在施加了偏置功率的各电极与衬底之间的电位差，使其在0至500V的范围内。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，包括含硅原子的分子的原料气体被用作原料气体，以在衬底上形成硅型非单晶半导体层。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，控制衬底和放电室内壁表面为地电位。
43.如权利要求38所述的方法，其特征在于，对独立于被施加甚高频高频功率的电极的电极施加偏置功率。
44.如权利要求38所述的方法，其特征在于，对被施加甚高频高频功率的电极提供偏置功率。
45.如权利要求38所述的方法，其特征在于，用直流功率作为偏置功率。
46.如权利要求38所述的方法，其特征在于，用等离子体化学汽相淀积法形成i型半导体层。
47.如权利要求38所述的方法，其特征在于，用带状衬底作为衬底。
48.如权利要求38所述的方法，其特征在于，用导电衬底作为衬底。
49.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述衬底用作为放电室内壁的一部分。
50.如权利要求38所述的方法，其特征在于，在形成多个i型半导体层的步骤之前和之后，还分别包括形成n型半导体层的步骤和形成p型半导体层的步骤。
51.一种制造半导体层的设备，通过将原料气体导入放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，从而在放电室中的衬底上形成半导体层，该设备包括：
提供至少是30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率的装置；
对放电室施加直流功率的偏置功率和/或射频的高频功率同时还对该放电室施加甚高频高频功率的装置；和
控制流进施加了偏置功率的电极中的电流的直流分量，使放电室内壁面积上的电流密度处于0.1A/m2至10A/m2的范围内的装置。
52.如权利要求51所述的设备，其特征在于，施加甚高频高频功率的装置包括放电电极和与放电电极连接的甚高频高频电源。
53.如权利要求52所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括与放电电极分开配置的偏置电极和与偏置电极连接的电源。
54.如权利要求52所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括与放电电极连接的电源。
55.如权利要求52所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括通过高频功率阻塞装置与放电电极连接的直流电源。
56.如权利要求55所述的设备，其特征在于，高频功率阻塞装置是扼流圈。
57.如权利要求55所述的设备，其特征在于，高频电源通过直流功率阻塞装置与放电电极连接。
58.如权利要求57所述的设备，其特征在于，直流功率阻塞装置是电容器。
59.如权利要求51所述的设备，其特征在于，所述衬底和放电室的内壁表面为地电位。
60.如权利要求51所述的设备，其特征在于，所述衬底被用作为放电室内壁的一部分。
61.一种制造半导体层的设备，通过将原料气体导入多个放电室中，对放电室施加高频功率以通过放电分解原料气体，并使衬底连续地通过放电室，从而在衬底上形成多个半导体层，该设备包括：
对多个放电室中的两个或更多个放电室提供30MHz至500MHz的甚高频高频功率作为高频功率的装置；
根据放电室中各自的成膜条件对在其上施加甚高频高频功率的放电室施加互不相同的偏置功率的装置；和
控制施加了偏置功率的各电极的电位，使其为与衬底相同的电位或相对于衬底为正的电位的装置。
62.如权利要求61所述的设备，其特征在于，施加甚高频高频功率的装置包括放电电极和与放电电极连接的甚高频高频电源。
63.如权利要求62所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括与放电电极分开配置的偏置电极和与偏置电极连接的电源。
64.如权利要求62所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括与放电电极连接的电源。
65.如权利要求62所述的设备，其特征在于，施加偏置功率的装置包括通过高频功率阻塞装置与放电电极连接的直流电源。
66.如权利要求65所述的设备，其特征在于，高频功率阻塞装置是扼流圈。
67.如权利要求65所述的设备，其特征在于，高频电源通过直流功率阻塞装置与放电电极连接。
68.如权利要求67所述的设备，其特征在于，直流功率阻塞装置是电容器。
69.如权利要求61所述的设备，其特征在于，衬底和放电室的内壁表面为地电位。
70.如权利要求61所述的设备，其特征在于，衬底被用作为放电室内壁的一部分。
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