JPH07153698A - シリコン積層体 - Google Patents
シリコン積層体Info
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- JPH07153698A JPH07153698A JP5300468A JP30046893A JPH07153698A JP H07153698 A JPH07153698 A JP H07153698A JP 5300468 A JP5300468 A JP 5300468A JP 30046893 A JP30046893 A JP 30046893A JP H07153698 A JPH07153698 A JP H07153698A
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- film
- silicon
- polycrystalline silicon
- intermediate film
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気的特性の改善が図れかつシリコン膜が剥
離し難いシリコン積層体を提供すること。 【構成】 このシリコン積層体20は、焼結SiC基板21
と、この表面に製膜されたSiCx (0<x<1)の中
間膜22と、この中間膜22上に製膜された多結晶シリコン
膜23とで構成されている。そして、中間膜22の作用によ
り多結晶シリコン膜24の膜ストレスが低減され、かつ化
学量論化合物であるSiCに較べ炭素原子の比率が少な
いSiCx を中間膜として適用しているためSiの比率
が高い分シリコンとの格子不整合が緩和され、これに伴
い中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的に成
長させることが可能となる。従って、このシリコン積層
体20を太陽電池等に適用した場合、その光電変換効率の
向上が図れ、かつシリコン膜が剥離し難いためその物理
的耐性も向上すると共に、シリコン層と裏面電極との間
のオーミック性接合も可能となる。
離し難いシリコン積層体を提供すること。 【構成】 このシリコン積層体20は、焼結SiC基板21
と、この表面に製膜されたSiCx (0<x<1)の中
間膜22と、この中間膜22上に製膜された多結晶シリコン
膜23とで構成されている。そして、中間膜22の作用によ
り多結晶シリコン膜24の膜ストレスが低減され、かつ化
学量論化合物であるSiCに較べ炭素原子の比率が少な
いSiCx を中間膜として適用しているためSiの比率
が高い分シリコンとの格子不整合が緩和され、これに伴
い中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的に成
長させることが可能となる。従って、このシリコン積層
体20を太陽電池等に適用した場合、その光電変換効率の
向上が図れ、かつシリコン膜が剥離し難いためその物理
的耐性も向上すると共に、シリコン層と裏面電極との間
のオーミック性接合も可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SiC基材とこの基材
上に製膜された多結晶シリコン膜とでその主要部が構成
され、例えば、太陽電池の一部を構成するシリコン層と
裏面電極部材として一体的に適用可能なシリコン積層体
に係り、特に、その電気的特性の改善が図れるシリコン
積層体の改良に関するものである。
上に製膜された多結晶シリコン膜とでその主要部が構成
され、例えば、太陽電池の一部を構成するシリコン層と
裏面電極部材として一体的に適用可能なシリコン積層体
に係り、特に、その電気的特性の改善が図れるシリコン
積層体の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のシリコン積層体としては、例え
ば、特開昭55−73450号公報に記載されたものが
知られている。
ば、特開昭55−73450号公報に記載されたものが
知られている。
【0003】すなわち、このシリコン積層体は、融解槽
に収容された融体シリコン内に一連の穴を備えた網状構
造のカーボンファイバー織布等を浸漬し、上記穴内並び
に表面に融体シリコンを充填並びに被覆すると共に、こ
の融体を結晶化させて製造された構造のものが知られて
おり、例えば、図3に示された太陽電池のシリコン層と
裏面電極部材等として一体的に適用されている。
に収容された融体シリコン内に一連の穴を備えた網状構
造のカーボンファイバー織布等を浸漬し、上記穴内並び
に表面に融体シリコンを充填並びに被覆すると共に、こ
の融体を結晶化させて製造された構造のものが知られて
おり、例えば、図3に示された太陽電池のシリコン層と
裏面電極部材等として一体的に適用されている。
【0004】尚、図3中、aはp型シリコン層、bはn
型シリコン層、cはITO等の反射防止層、dは櫛歯状
電極、eはオーミック性接合層、fは裏面電極をそれぞ
れ示している。
型シリコン層、cはITO等の反射防止層、dは櫛歯状
電極、eはオーミック性接合層、fは裏面電極をそれぞ
れ示している。
【0005】ところで、このシリコン積層体において
は、上記融体シリコンを保持しかつ結晶化させる一連の
穴を備えた網状構造のカーボンファイバー織布等が適用
されており、このカーボンファイバー織布等が上記穴を
備えている分だけその電気抵抗が大きくなるため、この
シリコン積層体が組込まれた太陽電池についてはその光
電変換効率の向上を図り難い欠点があった。
は、上記融体シリコンを保持しかつ結晶化させる一連の
穴を備えた網状構造のカーボンファイバー織布等が適用
されており、このカーボンファイバー織布等が上記穴を
備えている分だけその電気抵抗が大きくなるため、この
シリコン積層体が組込まれた太陽電池についてはその光
電変換効率の向上を図り難い欠点があった。
【0006】このため、従来においては、通常、熱CV
D法やプラズマCVD法等の製膜手段によりシート状の
炭素系基材や耐熱性金属基材面に多結晶シリコン膜を直
接製膜させてシリコン積層体を製造し、このシリコン積
層体を上記太陽電池等に組込む方法が採られている。
D法やプラズマCVD法等の製膜手段によりシート状の
炭素系基材や耐熱性金属基材面に多結晶シリコン膜を直
接製膜させてシリコン積層体を製造し、このシリコン積
層体を上記太陽電池等に組込む方法が採られている。
【0007】しかし、上記製膜手段を適用して製造され
た後者のシリコン積層体においても以下のような問題が
あった。
た後者のシリコン積層体においても以下のような問題が
あった。
【0008】まず、シート状の炭素系基材面に対して熱
CVD法等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場
合、上記炭素系基材とシリコンの熱膨張係数の差異に起
因して製膜された多結晶シリコン膜にストレスが生じ易
くなり、このストレスに伴い上記多結晶シリコン膜の膜
厚をある程度の大きさに設定しないと膜内に欠陥やクラ
ックが発生し易く、かつ、上記膜ストレスが原因となっ
て基材から多結晶シリコン膜が剥がれ易くなる問題があ
った。
CVD法等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場
合、上記炭素系基材とシリコンの熱膨張係数の差異に起
因して製膜された多結晶シリコン膜にストレスが生じ易
くなり、このストレスに伴い上記多結晶シリコン膜の膜
厚をある程度の大きさに設定しないと膜内に欠陥やクラ
ックが発生し易く、かつ、上記膜ストレスが原因となっ
て基材から多結晶シリコン膜が剥がれ易くなる問題があ
った。
【0009】他方、耐熱性金属基材面に上記熱CVD法
等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場合、製膜
された多結晶シリコン膜内に耐熱性金属基材の金属成分
が拡散されてしまうことがあり、この金属成分の拡散具
合により上記多結晶シリコン膜の電気的特性が変動し易
い問題があった。
等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場合、製膜
された多結晶シリコン膜内に耐熱性金属基材の金属成分
が拡散されてしまうことがあり、この金属成分の拡散具
合により上記多結晶シリコン膜の電気的特性が変動し易
い問題があった。
【0010】このような技術的背景の下、本発明者は、
SiC基材とこのSiC基材上に製膜された多結晶シリ
コン膜とでその主要部が構成されるシリコン積層体を考
案した。すなわち、化学的並びに物理的性質がシリコン
と類似するSiCを基材に適用することにより、上記基
材と多結晶シリコン膜間における化学的、物理的親和性
を向上させることが可能になるため、多結晶シリコン製
膜後における膜ストレスの低減が図れると共に基材と多
結晶シリコン膜間のオーミック性接合をも形成でき、更
に、上記多結晶シリコン膜内への金属成分の拡散をも防
止できる利点を有している。
SiC基材とこのSiC基材上に製膜された多結晶シリ
コン膜とでその主要部が構成されるシリコン積層体を考
案した。すなわち、化学的並びに物理的性質がシリコン
と類似するSiCを基材に適用することにより、上記基
材と多結晶シリコン膜間における化学的、物理的親和性
を向上させることが可能になるため、多結晶シリコン製
膜後における膜ストレスの低減が図れると共に基材と多
結晶シリコン膜間のオーミック性接合をも形成でき、更
に、上記多結晶シリコン膜内への金属成分の拡散をも防
止できる利点を有している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基材として
炭化シリコン(SiC)を適用した上記シリコン積層体は
上述したような利点を有しているが、基材を構成する炭
化シリコン(SiC)とシリコン(Si)との格子不整合
に起因して上記基材上に多結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させることが困難なため、多結晶シリコン膜の
基材との界面に結晶成長の不十分な未成長領域が形成さ
れてしまうことがあった。
炭化シリコン(SiC)を適用した上記シリコン積層体は
上述したような利点を有しているが、基材を構成する炭
化シリコン(SiC)とシリコン(Si)との格子不整合
に起因して上記基材上に多結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させることが困難なため、多結晶シリコン膜の
基材との界面に結晶成長の不十分な未成長領域が形成さ
れてしまうことがあった。
【0012】このため、多結晶シリコン膜における電子
移動度等電気的特性の向上を図る上において未だ改善の
余地を有していた。
移動度等電気的特性の向上を図る上において未だ改善の
余地を有していた。
【0013】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、多結晶シリコン
膜における電子移動度等電気的特性が更に改善されたシ
リコン積層体を提供することにある。
れたもので、その課題とするところは、多結晶シリコン
膜における電子移動度等電気的特性が更に改善されたシ
リコン積層体を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に係
る発明は、シリコン積層体が、SiC基材と、このSi
C基材表面に形成されたSiCx(但し、0<x<1)よ
り成る中間膜と、この中間膜上に製膜された多結晶シリ
コン膜とで構成されることを特徴とするものである。
る発明は、シリコン積層体が、SiC基材と、このSi
C基材表面に形成されたSiCx(但し、0<x<1)よ
り成る中間膜と、この中間膜上に製膜された多結晶シリ
コン膜とで構成されることを特徴とするものである。
【0015】そして、このシリコン積層体によれば、S
iC基材と多結晶シリコン膜との間に化学的並びに物理
的にSiCとシリコンの中間的性質を有するSiCx の
中間膜が介在されているため、化学的親和性の向上と多
結晶シリコン製膜後における膜ストレスの低減が図れ
る。更に、化学量論化合物であるSiCに較べ炭素原子
の比率が少ないSiCx (但し、0<x<1)を上記中間
膜として適用しており、この中間膜はSiの比率が高い
分シリコン(Si)との格子不整合が緩和され、これに伴
い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的
に成長させることが可能になると共に、中間膜との界面
にシリコンの未成長領域が形成され難くなるため、多結
晶シリコン膜における結晶性が向上してその電気的特性
の改善が図れる。
iC基材と多結晶シリコン膜との間に化学的並びに物理
的にSiCとシリコンの中間的性質を有するSiCx の
中間膜が介在されているため、化学的親和性の向上と多
結晶シリコン製膜後における膜ストレスの低減が図れ
る。更に、化学量論化合物であるSiCに較べ炭素原子
の比率が少ないSiCx (但し、0<x<1)を上記中間
膜として適用しており、この中間膜はSiの比率が高い
分シリコン(Si)との格子不整合が緩和され、これに伴
い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的
に成長させることが可能になると共に、中間膜との界面
にシリコンの未成長領域が形成され難くなるため、多結
晶シリコン膜における結晶性が向上してその電気的特性
の改善が図れる。
【0016】従って、この発明に係るシリコン積層体を
太陽電池等に適用した場合、電気的特性の改善に伴い光
電変換効率等の向上が図れ、かつ、その膜厚を薄く設定
しても製膜された多結晶シリコン膜には欠陥やクラック
等が存在しないと共にSiC基材からの剥離も起り難い
ためその物理的耐性が向上し、更に、シリコン層と裏面
電極との間のオーミック性接合も可能となる利点を有し
ている。
太陽電池等に適用した場合、電気的特性の改善に伴い光
電変換効率等の向上が図れ、かつ、その膜厚を薄く設定
しても製膜された多結晶シリコン膜には欠陥やクラック
等が存在しないと共にSiC基材からの剥離も起り難い
ためその物理的耐性が向上し、更に、シリコン層と裏面
電極との間のオーミック性接合も可能となる利点を有し
ている。
【0017】ここで、上記中間膜を構成するSiCx の
xの値は、0<x<1の範囲内においてSiC基材側で
はSiCに近い大きな値に設定する一方、多結晶シリコ
ン膜側に近付くにつれてxの値が連続的に小さくなるよ
うに設定し中間膜内の組成が厚み方向で変化するよう調
整してもよいし、あるいは、0<x<1の範囲内の特定
の値に設定し中間膜内の組成が厚み方向で略一定となる
よう調整してもよく、上記多結晶シリコン膜の目的とす
る電気的特性に応じて任意に選択できる。
xの値は、0<x<1の範囲内においてSiC基材側で
はSiCに近い大きな値に設定する一方、多結晶シリコ
ン膜側に近付くにつれてxの値が連続的に小さくなるよ
うに設定し中間膜内の組成が厚み方向で変化するよう調
整してもよいし、あるいは、0<x<1の範囲内の特定
の値に設定し中間膜内の組成が厚み方向で略一定となる
よう調整してもよく、上記多結晶シリコン膜の目的とす
る電気的特性に応じて任意に選択できる。
【0018】次に、請求項2に係る発明は、請求項1記
載の発明に係るシリコン積層体を前提とし、SiCx
(但し、0<x<1)より成る中間膜内にn型又はp型ド
ーパントが混入されていることを特徴とするものであ
る。
載の発明に係るシリコン積層体を前提とし、SiCx
(但し、0<x<1)より成る中間膜内にn型又はp型ド
ーパントが混入されていることを特徴とするものであ
る。
【0019】そして、請求項2記載の発明に係るシリコ
ン積層体によれば、SiCx より成る中間膜内にn型又
はp型ドーパントが混入されているため、このn型又は
p型ドーパントの作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に中間膜の電気抵抗も下げられ、か
つ多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためBSF
(Back Surface Field)効果を得ることも可能となる。
ン積層体によれば、SiCx より成る中間膜内にn型又
はp型ドーパントが混入されているため、このn型又は
p型ドーパントの作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に中間膜の電気抵抗も下げられ、か
つ多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためBSF
(Back Surface Field)効果を得ることも可能となる。
【0020】従って、このシリコン積層体についてはB
SF型太陽電池等にそのまま適用することが可能とな
り、かつ、その膜厚を薄く設定しても製膜された多結晶
シリコン膜には欠陥やクラック等が存在しないと共にS
iC基材からの剥離も起こり難いためその物理的耐性の
向上も図れる利点を有している。
SF型太陽電池等にそのまま適用することが可能とな
り、かつ、その膜厚を薄く設定しても製膜された多結晶
シリコン膜には欠陥やクラック等が存在しないと共にS
iC基材からの剥離も起こり難いためその物理的耐性の
向上も図れる利点を有している。
【0021】尚、SiCx より成る中間膜内に混入され
るn型ドーパントとしては、P(リン)、Sb(アンチ
モン)、As(ひ素)等があり、p型ドーパントとして
は、B(ボロン)、In(インジウム)、Ga(ガリウ
ム)、Al(アルミニウム)等がある。また、これ等の
ドーパントは、中間膜の製膜時にPH3 (フォスフィ
ン)ガス、AsH3(アルシン)ガス、B2H6(ジボラ
ン)ガス、B(CH3)3(トリメチルボロン)ガス等の
ドーパントガスを作用させることにより上記中間膜内に
混入させることができる。
るn型ドーパントとしては、P(リン)、Sb(アンチ
モン)、As(ひ素)等があり、p型ドーパントとして
は、B(ボロン)、In(インジウム)、Ga(ガリウ
ム)、Al(アルミニウム)等がある。また、これ等の
ドーパントは、中間膜の製膜時にPH3 (フォスフィ
ン)ガス、AsH3(アルシン)ガス、B2H6(ジボラ
ン)ガス、B(CH3)3(トリメチルボロン)ガス等の
ドーパントガスを作用させることにより上記中間膜内に
混入させることができる。
【0022】また、請求項1〜2記載の発明に係るシリ
コン積層体の適用対象としては上記太陽電池に限らず、
例えば光センサ等が挙げられる。
コン積層体の適用対象としては上記太陽電池に限らず、
例えば光センサ等が挙げられる。
【0023】
【作用】請求項1に係る発明によれば、SiC基材と、
このSiC基材表面に形成されたSiCx (但し、0<
x<1)より成る中間膜と、この中間膜上に製膜された
多結晶シリコン膜とでシリコン積層体が構成されてお
り、化学的並びに物理的にSiCとシリコンの中間的性
質を有するSiCx の中間膜の作用によりSiC基材と
多結晶シリコン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリ
コン製膜後における膜ストレスの低減が図れ、かつ、上
記多結晶シリコン膜とSiC基材間のオーミック性接合
をより完全に形成することも可能となる。
このSiC基材表面に形成されたSiCx (但し、0<
x<1)より成る中間膜と、この中間膜上に製膜された
多結晶シリコン膜とでシリコン積層体が構成されてお
り、化学的並びに物理的にSiCとシリコンの中間的性
質を有するSiCx の中間膜の作用によりSiC基材と
多結晶シリコン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリ
コン製膜後における膜ストレスの低減が図れ、かつ、上
記多結晶シリコン膜とSiC基材間のオーミック性接合
をより完全に形成することも可能となる。
【0024】更に、化学量論化合物であるSiCに較べ
炭素原子の比率が少ないSiCx(但し、0<x<1)を
上記中間膜として適用しており、この中間膜はSiの比
率が高い分シリコン(Si)との格子不整合が緩和され、
これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキ
シャル的に成長させることが可能になると共に、中間膜
との界面にシリコンの未成長領域が形成され難くなるた
め、多結晶シリコン膜の結晶性が向上してその電気的特
性の改善を図ることが可能となる。
炭素原子の比率が少ないSiCx(但し、0<x<1)を
上記中間膜として適用しており、この中間膜はSiの比
率が高い分シリコン(Si)との格子不整合が緩和され、
これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキ
シャル的に成長させることが可能になると共に、中間膜
との界面にシリコンの未成長領域が形成され難くなるた
め、多結晶シリコン膜の結晶性が向上してその電気的特
性の改善を図ることが可能となる。
【0025】また、請求項2に係る発明によれば、Si
Cx (但し、0<x<1)より成る上記中間膜内にn型又
はp型ドーパントが混入されているため、このn型又は
p型ドーパントの作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、
かつ、多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためBS
F(Back Surface Field)効果を得ることも可能とな
る。
Cx (但し、0<x<1)より成る上記中間膜内にn型又
はp型ドーパントが混入されているため、このn型又は
p型ドーパントの作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、
かつ、多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためBS
F(Back Surface Field)効果を得ることも可能とな
る。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【0027】[実施例1]まず、この実施例に係るシリ
コン積層体20は、図1に示すように焼結SiC基材2
1と、このSiC基材21上に製膜されかつSiC基材
21から離れるにつれてxの値が連続的に小さく設定さ
れているSiCx (0<x<1)から成る中間膜22
と、この中間膜22上にエピタキシャル的に成長された
多結晶シリコン膜23とでその主要部が構成されてい
る。
コン積層体20は、図1に示すように焼結SiC基材2
1と、このSiC基材21上に製膜されかつSiC基材
21から離れるにつれてxの値が連続的に小さく設定さ
れているSiCx (0<x<1)から成る中間膜22
と、この中間膜22上にエピタキシャル的に成長された
多結晶シリコン膜23とでその主要部が構成されてい
る。
【0028】そして、このシリコン積層体20は以下に
述べるような方法にて製造されている。すなわち、図2
に示すようにアークプラズマ並びに誘導プラズマを形成
できる高温プラズマ発生部1と、この高温プラズマ発生
部1に隣接して設けられ内部に基材ホルダー7を備える
反応室3とでその主要部が構成される装置内に上記焼結
SiC基材21を配置し、かつ、反応室3内を〜10-3
Torrまで真空引きを行って反応室3内の空気等を排気し
た後、プラズマ点火後の急加熱や局所的過熱を防ぐため
点火に先がけ上記基材ホルダー7に設けられSiC基材
21を水平方向へ移動操作する移動機構(図示せず)を
作動させた。
述べるような方法にて製造されている。すなわち、図2
に示すようにアークプラズマ並びに誘導プラズマを形成
できる高温プラズマ発生部1と、この高温プラズマ発生
部1に隣接して設けられ内部に基材ホルダー7を備える
反応室3とでその主要部が構成される装置内に上記焼結
SiC基材21を配置し、かつ、反応室3内を〜10-3
Torrまで真空引きを行って反応室3内の空気等を排気し
た後、プラズマ点火後の急加熱や局所的過熱を防ぐため
点火に先がけ上記基材ホルダー7に設けられSiC基材
21を水平方向へ移動操作する移動機構(図示せず)を
作動させた。
【0029】次に、プラズマ発生部1内へアルゴンガス
と水素ガスを導入すると共にプラズマ点火を行った。電
源は最初に直流を投入しその後に高周波を投入した。
尚、高温プラズマフレームの形状はアルゴンガス、水素
ガスの流量でかなり変化するが安定した状態を比較的容
易に得ることができた。また、この装置にはアルゴンガ
スと水素ガスの導入口並びにシリコン原料の導入口に圧
力制御弁が取付けられ、かつ、反応室3の下流側には排
気系4が設けられておりこれ等機構により反応室3内の
圧力は〜550Torrに保持されている。
と水素ガスを導入すると共にプラズマ点火を行った。電
源は最初に直流を投入しその後に高周波を投入した。
尚、高温プラズマフレームの形状はアルゴンガス、水素
ガスの流量でかなり変化するが安定した状態を比較的容
易に得ることができた。また、この装置にはアルゴンガ
スと水素ガスの導入口並びにシリコン原料の導入口に圧
力制御弁が取付けられ、かつ、反応室3の下流側には排
気系4が設けられておりこれ等機構により反応室3内の
圧力は〜550Torrに保持されている。
【0030】そして、上記SiC基材21を高温プラズ
マと基材ホルダー7内に設けられた加熱手段8により加
熱してその表面温度が十分上昇していることを放射温度
計を用いてモニターし、かつ、その表面温度がシリコン
の融点直下の温度(1400℃)になった時点で上記ガ
ス導入口からシランガスとメタンガスとの混合ガスを導
入し、シランガス流量については0.5リットル/mi
nに設定する一方、メタンガス流量については0.5リ
ットル/minから連続的に下げて最終的には0リット
ル/minに設定し、この混合ガスをSiC基材21上
で気相反応させてそのxの値が連続的に小さく設定され
たSiCx (0<x<1)から成る中間膜22を形成し
た。
マと基材ホルダー7内に設けられた加熱手段8により加
熱してその表面温度が十分上昇していることを放射温度
計を用いてモニターし、かつ、その表面温度がシリコン
の融点直下の温度(1400℃)になった時点で上記ガ
ス導入口からシランガスとメタンガスとの混合ガスを導
入し、シランガス流量については0.5リットル/mi
nに設定する一方、メタンガス流量については0.5リ
ットル/minから連続的に下げて最終的には0リット
ル/minに設定し、この混合ガスをSiC基材21上
で気相反応させてそのxの値が連続的に小さく設定され
たSiCx (0<x<1)から成る中間膜22を形成し
た。
【0031】次いで、SiC基材21の温度を1400
℃に保持する一方、上記シランガスとメタンガスから成
る混合ガスの供給を停止すると共に、シリコン原料の導
入口から定量のシリコン粒子6を導入してこのシリコン
粒子6を高温プラズマ中にて溶融させ、かつ、この溶融
物を上記中間膜22上に製膜させた。
℃に保持する一方、上記シランガスとメタンガスから成
る混合ガスの供給を停止すると共に、シリコン原料の導
入口から定量のシリコン粒子6を導入してこのシリコン
粒子6を高温プラズマ中にて溶融させ、かつ、この溶融
物を上記中間膜22上に製膜させた。
【0032】そして、この製膜処理を2〜3分間行い、
かつ、シリコン粒子6の供給停止後も高周波を投入して
アルゴンの高温プラズマを継続させ5〜10分程度の冷
却制御を行い膜厚1mm程度の多結晶シリコン膜23を形
成して上記シリコン積層体20を製造した。
かつ、シリコン粒子6の供給停止後も高周波を投入して
アルゴンの高温プラズマを継続させ5〜10分程度の冷
却制御を行い膜厚1mm程度の多結晶シリコン膜23を形
成して上記シリコン積層体20を製造した。
【0033】尚、基材ホルダー7に設けられた移動機構
は上記中間膜22の形成前からシリコン膜の冷却制御中
も継続して作動させておりSiC基材21表面への入熱
の均一化を図っている。
は上記中間膜22の形成前からシリコン膜の冷却制御中
も継続して作動させておりSiC基材21表面への入熱
の均一化を図っている。
【0034】 (製 膜 条 件) 反応室内の圧力 〜550Torr DCプラズマ投入電力 5KW RFプラズマ投入電力 30KW アルゴンガス流量 60〜80リットル/min 水素ガス流量 2〜4リットル/min シランガス流量 0.5リットル/min メタンガス流量 0〜0.5リットル/min シリコン粒子の粒径 75〜150μm シリコン粒子の供給量 1g/min 高温プラズマ発生部と基材間距離 10〜20cm この様にして求められた多結晶シリコン膜23について
TEM観察を行ったところ、膜厚1mm程度でその結晶粒
径は100μm程度に達していることが確認でき、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。
TEM観察を行ったところ、膜厚1mm程度でその結晶粒
径は100μm程度に達していることが確認でき、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。
【0035】[実施例2]上記中間膜22を形成する
際、メタンガスの流量を0.3リットル/minと定量
条件に設定し、この条件で厚み方向の組成が略一定のS
iCx (x=0.8)から成る中間膜22を形成してい
る点を除き実施例1と略同一の条件でシリコン積層体を
製造した。
際、メタンガスの流量を0.3リットル/minと定量
条件に設定し、この条件で厚み方向の組成が略一定のS
iCx (x=0.8)から成る中間膜22を形成してい
る点を除き実施例1と略同一の条件でシリコン積層体を
製造した。
【0036】そして、このシリコン積層体20の多結晶
シリコン膜23についてTEM観察を行ったところ、実
施例1に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有して
いることが確認された。
シリコン膜23についてTEM観察を行ったところ、実
施例1に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有して
いることが確認された。
【0037】[実施例3]上記SiCx (0<x<1)
の中間膜22を形成する際に、5ミリリットル/min
流量のフォスフィンガスを導入してn型ドーパントのリ
ン(P)が混入された上記中間膜22を形成している点
を除き実施例1と略同一の条件でシリコン積層体を製造
した。
の中間膜22を形成する際に、5ミリリットル/min
流量のフォスフィンガスを導入してn型ドーパントのリ
ン(P)が混入された上記中間膜22を形成している点
を除き実施例1と略同一の条件でシリコン積層体を製造
した。
【0038】TEM観察の結果、この多結晶シリコン膜
も実施例1に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有
していた。
も実施例1に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有
していた。
【0039】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、化学的並
びに物理的にSiCとシリコンの中間的性質を有するS
iCx の中間膜の作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリコン製膜後に
おける膜ストレスの低減が図れ、かつ、上記多結晶シリ
コン膜とSiC基材間のオーミック性接合をより完全に
形成することも可能となる。更に、化学量論化合物であ
るSiCに較べ炭素原子の比率が少ないSiCx(但し、
0<x<1)を上記中間膜として適用しており、この中
間膜はSiの比率が高い分シリコン(Si)との格子不整
合が緩和され、これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコ
ン膜をエピタキシャル的に成長させることが可能になる
と共に、中間膜との界面にシリコンの未成長領域が形成
され難くなるため、多結晶シリコン膜の結晶性が向上し
てその電気的特性の改善を図ることが可能となる。
びに物理的にSiCとシリコンの中間的性質を有するS
iCx の中間膜の作用によりSiC基材と多結晶シリコ
ン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリコン製膜後に
おける膜ストレスの低減が図れ、かつ、上記多結晶シリ
コン膜とSiC基材間のオーミック性接合をより完全に
形成することも可能となる。更に、化学量論化合物であ
るSiCに較べ炭素原子の比率が少ないSiCx(但し、
0<x<1)を上記中間膜として適用しており、この中
間膜はSiの比率が高い分シリコン(Si)との格子不整
合が緩和され、これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコ
ン膜をエピタキシャル的に成長させることが可能になる
と共に、中間膜との界面にシリコンの未成長領域が形成
され難くなるため、多結晶シリコン膜の結晶性が向上し
てその電気的特性の改善を図ることが可能となる。
【0040】従って、その電気的特性が良好でかつ多結
晶シリコン膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる
効果を有している。
晶シリコン膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる
効果を有している。
【0041】また、請求項2に係る発明によれば、Si
Cx の中間膜内に混入されたn型又はp型ドーパントの
作用によりSiC基材と多結晶シリコン膜との間のオー
ミック性接合を更に完全に形成することが可能になると
共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、かつ、多結晶シリ
コン膜に対して電界が生じるためBSF(Back Surface
Field)効果を得ることも可能となる。
Cx の中間膜内に混入されたn型又はp型ドーパントの
作用によりSiC基材と多結晶シリコン膜との間のオー
ミック性接合を更に完全に形成することが可能になると
共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、かつ、多結晶シリ
コン膜に対して電界が生じるためBSF(Back Surface
Field)効果を得ることも可能となる。
【0042】従って、BSF型太陽電池等にそのまま適
用され、しかも電気的特性が良好でかつ多結晶シリコン
膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる効果を有し
ている。
用され、しかも電気的特性が良好でかつ多結晶シリコン
膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる効果を有し
ている。
【図1】実施例に係るシリコン積層体の概略断面図。
【図2】実施例の製法に適用された装置の構成概念図。
【図3】従来の太陽電池の概略断面図。
20 シリコン積層体 21 焼結SiC基材 22 SiCx から成る中間膜 23 多結晶シリコン膜
Claims (2)
- 【請求項1】SiC基材と、このSiC基材表面に形成
されたSiCx (但し、0<x<1)より成る中間膜と、
この中間膜上に製膜された多結晶シリコン膜とで構成さ
れることを特徴とするシリコン積層体。 - 【請求項2】SiCx (但し、0<x<1)より成る上記
中間膜内にn型又はp型ドーパントが混入されているこ
とを特徴とする請求項1記載のシリコン積層体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5300468A JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5300468A JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07153698A true JPH07153698A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17885164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5300468A Pending JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07153698A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999049523A1 (de) * | 1996-09-18 | 1999-09-30 | Deutsche Shell Aktiengesellschaft | Keramisches substrat für kristalline silicium-dünnschicht-solarzellen |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5300468A patent/JPH07153698A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999049523A1 (de) * | 1996-09-18 | 1999-09-30 | Deutsche Shell Aktiengesellschaft | Keramisches substrat für kristalline silicium-dünnschicht-solarzellen |
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