(57)【要約】【課題】  基板処理デバイスにおいて改善された薄膜単接合或いは多接合型ソーラーセルを形成するための装置及び方法を提供する。【解決手段】  一実施形態は、ソーラーセルデバイスの一部を形成する一つ以上の層を堆積させるように適合される少なくとも一つの処理チャンバを含むシステムを提供する。一実施形態において、基板上に一つ以上の層を堆積させる前に、処理チャンバの内面上に洗浄処理を行うことによって処理チャンバ内で処理される基板の汚染を低減させる方法が用いられる。洗浄プロセスは、処理チャンバ内で見出される汚染物質を捕捉しようとするシーズニング層或いは不動態層のような層を堆積させることを含んでいてもよい。本発明の他の実施形態は、基板処理シーケンスの中で洗浄処理ステップを望ましい回数で予定し更に／又は位置決めすることを含んでもよい。【選択図】  図２
2011527826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にソーラーセルデバイスを形成する方法であって、
第一基板上に二つ以上の層を堆積させるステップであって、該二つ以上の層を堆積させるステップが、
処理チャンバ内で該第一基板の表面の上に真性型層を形成する工程と、
該第一基板上に形成された該真性層上に第一ドープ層を形成する工程と、
を含む、前記ステップと、
該第一基板上に該二つ以上の層を堆積させた後に、該処理チャンバの処理領域に配置されたチャンバ構成要素の表面を不動態化するステップであって、該チャンバ構成要素の該表面を不動態化するステップが、該チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含む不動態層を堆積させる工程を含む、前記ステップと、
第二基板上に二つ以上の層を堆積させるステップであって、該二つ以上の層を堆積させるステップが、
該処理チャンバ内で該第二基板の表面の上に真性型層を形成する工程と、
該第二基板上に形成された該真性層上に第一ドープ層を形成する工程と、
を含む、前記ステップと、
該第一基板と第二基板上に該二つ以上の堆積させた後に、該チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップであって、該チャンバ構成要素の該表面をシーズニングするステップが、
洗浄ガスを用いて該チャンバ構成要素からある量の物質を除去する工程と、
該チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含むシーズニング層を堆積させる工程と、
を含む、前記ステップと、を含む、前記方法。
【請求項２】
該ドープ層が、ｐ型シリコン含有層或いはｎ型シリコン含有層を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該不動態層が、ｐ型或いはｎ型のアモルファスシリコン含有層を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該第一基板或いは該第二基板上に該真性型層を堆積させる前に、他の処理チャンバ内で該第一基板或いは第二基板上に第二ドープ層を堆積させるステップであって、該第二ドープ層が、該第一ドープ層に配置されたドーパント原子と反対のタイプのものであるドーパント原子を含む、前記ステップと、
該第一基板或いは第二基板上に第二ドープ層を堆積させた後に、その他の処理チャンバの処理領域に配置されたチャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップであって、該チャンバ構成要素の該表面をシーズニングするステップが、
洗浄ガスを用いてその他の処理チャンバに配置された該チャンバ構成要素からある量の物質を除去する工程と、
その他の処理チャンバに配置された該チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含むシーズニング層を堆積させる工程と、
を含む、前記ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
基板上にソーラーセルデバイスを形成する方法であって、
第一処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップであって、該第一処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップが、
第一チャンバ構成要素上と複数の基板上で複数の第一層を堆積させる工程であって、該第一チャンバ構成要素と該複数の基板からの一つの基板が、該複数の第一層が該複数の基板の一つの上に堆積される時に、該第一処理チャンバの該処理領域に配置されることを含む、前記工程を含む、前記ステップと、
該複数の基板が処理された後に、該第一処理チャンバの該処理領域に配置された該第一チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップであって、該第一チャンバ構成要素の該表面をシーズニングするステップが、
洗浄ガスを用いて該第一チャンバ構成要素上に堆積された該複数の第一層の少なくとも一部のある量を除去する工程と、
該第一チャンバ構成要素の該表面上にシリコンを含む第二層を堆積させる工程と、
を含む、前記ステップと、
第二処理チャンバ内で該複数の基板を処理するステップであって、該第二処理チャンバ内で該複数の基板を処理するステップが、
該第二処理チャンバの処理領域に配置された第二チャンバ構成要素上と、該複数の基板の一つの上に形成される第一層上に一つ以上の第三層を堆積させる工程と、
該一つ以上の第三層を堆積させた後に、該処理領域に配置された該第二チャンバ構成要素の表面を不動態化する工程であって、該第二チャンバ構成要素の該表面を不動態化する工程が、該第二チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含む第四層を堆積させることを含む、前記工程と、
を含む、前記ステップと、を含む、前記方法。
【請求項６】
該一つ以上の第三層が、真性型シリコン含有層を備えている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該第一チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップが、更に、該複数の第一層の少なくとも一部を除去した後に、また、該第二層を堆積させる前に、パージガスで該第一処理チャンバの該処理領域をパージする工程を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
該第一処理チャンバ或いは該第二処理チャンバ内で堆積される該シーズニング層が、アモルファスシリコン含有層を備えている、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ソーラーセルデバイスを形成する方法であって、
第一処理チャンバの処理領域に配置されたチャンバ構成要素の表面からある量の堆積された物質を除去するステップと、
パージガスで該第一処理チャンバの該処理領域をパージするステップと、
該チャンバ構成要素の表面の上にシーズニング層を堆積させるステップであって、該シーズニング層がシリコンを含む、前記ステップと、
該チャンバ構成要素上に該シーズニング層を堆積させた後に、該処理領域に配置された基板支持体上に基板を位置決めするステップと、
該基板の表面上にソーラーセルデバイスの一部を形成するのに用いられる一つ以上の層を堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１０】
該表面を反応性ガスとＲＦ生成プラズマにさらすことによって該シーズニング層を堆積させる前に、該チャンバ構成要素の表面上に配置された物質を除去するステップであって、該反応性ガスがフッ素含有ガスを含む、前記ステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該処理領域をパージするステップが、該処理領域において水素含有プラズマを形成する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
該パージガスが、水素とアルゴンを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
一つ以上の基板上にソーラーセルデバイスを形成する方法であって、
クラスタツールの搬送チャンバ上に少なくとも一つの処理チャンバを位置決めするステップと、
該搬送チャンバ上に少なくとも四つの第二処理チャンバを位置決めするステップであって、該少なくとも一つの第一処理チャンバの各々と該少なくとも四つの第二処理チャンバの各々が該搬送チャンバ内に配置されたロボットと搬送可能に連通し、該少なくとも一つの第一処理チャンバの各々が、基板上にｐ型層を堆積させるように適合され、該少なくとも四つの第二処理チャンバの各々が、該基板上に順次真性型層とｎ型層を堆積させるように適合されている、前記ステップと、
該少なくとも一つの第一処理チャンバの一つにおいて基板の表面の上にｐ型層を形成するステップと、
該少なくとも四つの第二処理チャンバの一つにおいて該基板の該表面の上に真性型層とｎ型層を形成するステップと、
該基板が該少なくとも四つの第二処理チャンバのその一つにおいて処理された後に、該少なくとも四つの第二処理チャンバのその一つの処理領域に配置された第二チャンバ構成要素の表面を不動態化するステップであって、該第二チャンバ構成要素の該表面を不動態化するステップが、該第二チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含む不動態層を堆積させる工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１４】
該基板上に形成される該ｐ型層、真性型層、ｎ型層の上にｐ-ｉ-ｎ構造を形成するステップであって、該ｐ-ｉ-ｎ構造を形成するステップが、
該第一処理チャンバ内に形成される該ｐ型層と、該第二処理チャンバ内に形成される該真性型層と該ｎ型層の上に、第二ｐ型層を形成する工程であって、該第二ｐ型層が第三処理チャンバ内で形成される、前記工程と、
第四処理チャンバにおいて第二ｐ型層の該表面の上に真性型層とｎ型層を形成する工程と、
を含む、前記ステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
該第一処理チャンバ内に配置された第一チャンバ構成要素の表面上にシーズニングプロセスが行われる前に、該ｐ型層を形成するステップが複数の基板上で行われ、ここで、該シーズニングプロセスが、
洗浄ガスを用いて該第一チャンバ構成要素の該表面上に形成される該ｐ型層の一つの少なくとも一部を除去することと、
該第一チャンバ構成要素の該表面の上にシリコンを含む層を堆積させること、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、一般的には、ソーラーセル並びにそれを形成するための方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、薄膜太陽電池並びに汚染を制御し且つデバイス歩留まりを向上させるのに用いられるステップを含む薄膜ソーラーセルを形成するための方法及び装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]基板上に半導体材料を堆積させるためのプラズマ増強型化学気相堆積(ＰＥＣＶＤ）チャンバは、技術的に周知である。このようなＰＥＣＶＤチャンバの例は、米国特許第６,４７７,９８０号と公開された特許出願ＵＳ ２００６００６０１３８号に示されており、これらの各々の開示内容は本明細書に援用されている。プラズマプロセスは、プラズマチャンバと呼ばれる真空チャンバにプロセスガス混合物を供給するステップと、次に電磁エネルギーを与えて、プロセスガスをプラズマ状態に励起するステップとを含んでいる。プラズマは、ガス混合物を適切な基板上で所望の堆積を行うイオン化学種に分解する。
【０００３】
[0003]このような堆積プロセスによって適切な基板上で形成されるシリコンのソーラーセルは、微結晶シリコンと同様にアモルファスの層を含んでいる。これらの層は、太陽光放射を吸収するｐ-ｉ-ｎデバイスを形成し、その結果、電流を生成する。ｐ-ｉ-ｎ構造を形成する所望の堆積を行うにはｉ-層の汚染を、あらかじめ堆積されたｐ型とｎ型の堆積層からｉ層形成のプロセス中に生じさせないことが重要であるが、これらは処理シーケンスにおけるその処理チャンバ或いは次に続く処理チャンバ内で形成される。従来の技術では、一般的に別々の堆積チャンバがデバイスの所望の層の各々を形成するのに用いられている。このようなプロセスはきわめて遅く、完成するのに過度な量の時間を必要とするので、これらの技術によって形成されるソーラーセルの製造コストを高くしている。この問題を克服するために、ＰＥＣＶＤマルチチャンバ装置が開発され、それにより大きな基板を含む基板が所望の堆積を達成するようにＰＥＣＶＤチャンバ間で自動的に取り扱われ、搬送することを可能にしている。このような堆積が行われる時でさえ、処理能力は所望の製造効率を得るには不充分な場合があり、達成される汚染レベルがデバイス歩留まりを低下させ、一般にデバイス性能特性が劣ったものになる場合がある。
【０００４】
[0004]それ故、システムの全体の処理能力を改善し、形成されるデバイスの電気特性と処理シーケンスのデバイス歩留まりを向上させるように、製造されたセルの汚染レベルを改善させる複数のＰＥＣＶＤチャンバを含むソーラーセル製造装置を有することが望まれている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明は、一般的には、基板上にソーラーセルのデバイスを形成する方法において、第一基板上に二つ以上の層を堆積させるステップであって、二つ以上の層を堆積させるステップが、処理チャンバ内の第一基板の表面の上に真性型層を形成する工程と、第一基板上に形成された真性層上に第一ドープ層を形成する工程とを含む、前記ステップと、第一基板上に二つ以上の層を堆積させた後に、処理チャンバの処理領域に配置されたチャンバ構成要素の表面を不動態化するステップであって、チャンバ構成要素の表面を不動態化するステップが、チャンバ構成要素の表面の上にシリコンを含む不動態層を堆積させる工程を含む、前記ステップと、第二基板上に二つ以上の層を堆積させるステップであって、二つ以上の層を堆積させるステップが、処理チャンバ内で第二基板の表面の上に真性型層を形成する工程と、第二基板上に形成された真性層上の第一ドープ層を形成する工程とを含む、前記ステップと、第一基板と第二基板上に二つ以上の層を堆積させた後に、チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップであって、チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップが、洗浄ガスを用いてチャンバ構成要素からある量の物質を除去する工程と、チャンバ構成要素の表面の上にシリコンを含むシーズニング層を堆積させる工程とを含む、前記ステップとを含む、前記方法を提供する。
【０００６】
[0006]本発明の実施形態は、更に、基板上にソーラーセルデバイスを形成する方法において、第一処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップであって、第一処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップが、第一チャンバ構成要素上と複数の基板上で複数の第一層を堆積させる工程であって、第一チャンバ構成要素と複数の基板からの一つの基板が、複数の第一層の一つが複数の基板の一つに堆積される時に、第一処理チャンバの処理領域に配置されることを含む、前記工程を含む、前記ステップと、複数の基板が処理された後に、第一処理チャンバの処理領域に配置された第一チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップであって、第一チャンバ構成要素の表面をシーズニングするステップが、洗浄ガスを用いて第一チャンバ構成要素上に堆積された複数の第一層の少なくとも一部の量を除去する工程と、第一チャンバ構成要素の表面上にシリコンを含む第二層を堆積させる工程とを含む、前記ステップと、第二処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップであって、第二処理チャンバ内で複数の基板を処理するステップが、第二処理チャンバの処理領域に配置された第二チャンバ構成要素上と、複数の基板の一つに形成される第一層上に一つ以上の第三層を堆積させる工程と、一つ以上の第三層を堆積させた後に、処理領域に配置された第二チャンバ構成要素の表面を不動態化する工程であって、第二チャンバ構成要素の表面を不動態化する工程が、第二チャンバ構成要素の表面の上にシリコンを含む第四層を堆積させることを含む、前記工程と、を含む、前記ステップと、を含む前記方法を提供する。
【０００７】
[0007]本発明の実施形態は、更に、ソーラーセルデバイスを形成する方法であって、第一処理チャンバの処理領域に配置されたチャンバ構成要素の表面からある量の堆積された物質を除去するステップと、パージガスで第一処理チャンバの処理領域をパージするステップと、チャンバ構成要素の表面の上にシーズニング層を堆積させるステップであって、シーズニング層がシリコンを含む、前記ステップと、チャンバ構成要素上にシーズニング層を堆積させた後に、処理領域に配置された基板支持体上に基板を位置決めするステップと、基板の表面上にソーラーセルデバイスの一部を形成するのに用いられる一つ以上の層を堆積させるステップとを含む、前記方法を提供する。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態は、更に、一つ以上の基板上にソーラーセルを形成する方法であって、クラスタツールの搬送チャンバ上に少なくとも一つの第一処理チャンバを位置決めするステップと、搬送チャンバ上に少なくとも四つの第二処理チャンバを位置決めするステップであって、少なくとも一つの第一処理チャンバの各々と少なくとも四つの第二処理チャンバの各々が搬送チャンバ内に配置されたロボットと搬送可能に連通し、少なくとも一つの第一処理チャンバの各々が、基板上にｐ型層を堆積させるように適合され、少なくとも四つの第二処理チャンバの各々が、基板上に順次真性型層とｎ型層を堆積させるように適合されている、前記ステップと、少なくとも一つの第一処理チャンバの一つにおいて基板の表面の上にｐ型層を形成するステップと、少なくとも四つの第二処理チャンバの一つにおいて基板の表面の上に真性型層とｎ型層を形成するステップと、基板が少なくとも四つの第二処理チャンバの一つにおいて処理された後に、少なくとも四つの第二処理チャンバの一つの処理領域に配置された第二チャンバ構成要素の表面を不動態化するステップであって、第二チャンバ構成要素の表面を不動態化するステップが、第二チャンバ構成要素の表面上にシリコンを含む不動態層を堆積させる工程を含む、前記ステップとを含む、前記方法を提供する。
【０００９】
[0009]本発明は、複数のＰＥＣＶＤチャンバを含む堆積システムを提供する方法であって、一つのチャンバがｐ型アモルファスシリコン層の堆積に専用とされ、チャンバの残りがアモルファス或いは微結晶構造の真性シリコン層或いは別にｎ型層(ｎ-ステップ)が後に続く真性層（ｉ-ステップ）の形成に各々専用とされる、前記方法に関する。真性層とｎ型層の堆積に続いて、汚染を低減させる不動態処理ステップ（ｐａｓｓ-ステップ)が行われる。本発明の別の実施形態として、遠隔プラズマ洗浄処理が複数の継続するｉ-ステップ／ｎ-ステップ／ｐａｓｓ-ステップが行われた後に行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[0010]上記に引用された本発明の特徴が詳細に理解されるように、上で簡単にまとめた本発明のより具体的な説明は、実施形態によって参照されてもよく、それらの一部は添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示すので、その範囲を制限するものとみなされるべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含んでもよいことは留意されるべきである。
【図１】図１は、光放射或いは太陽光放射に向けた多接合型ソーラーセルの特定実施形態の概略図である。
【図２】図２は、ｎ型アモルファスシリコンバッファ層を更に備える図１の多接合型ソーラーセルの概略図である。
【図３】図３は、ｐ型微結晶シリコン接触層を更に備える図１の多接合型ソーラーセルの概略図である。
【図４】図４は、ソーラーセルの一つ以上の膜を堆積させることができるプラズマ増強型化学堆積（ＰＥＣＶＤ）の一実施形態の概略断面図である。
【図５】図５は、複数のプロセスチャンバを有するプロセスシステムの一実施形態の概略平面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による処理チャンバの表面を洗浄し、シーズニングする方法を示す流れ図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による処理チャンバ内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態によるクラスタツール内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態によるクラスタツール内で行われる処理シーケンスを示す流れ図である。
【００１１】
[0025]理解を容易にするために、図に共通な同一要素を示すのに可能であれば同一符号が用いられている。一実施形態の要素と特徴は改めて引用することなく他の実施形態においても便宜的に取り込まれてもよいことは意図されている。
【詳細な説明】
【００１２】
[0026]本発明の実施形態は、一般的には、基板処理デバイスにおいて改善された薄膜単一接合或いは多接合型のソーラーセルを形成する装置及び方法を提供する。一実施形態は、ソーラーセルデバイスの一部を形成する一つ以上の層を堆積させるように適合された少なくとも一つの処理チャンバを含有するシステムを提供する。一実施形態において、基板上に一つ以上の層を堆積させる前に処理チャンバの内面上に洗浄プロセスを行うことによって処理チャンバ内で処理される基板の汚染を低減させる方法が用いられる。洗浄プロセスは、処理チャンバ内に見出される汚染物質を捕捉しようとするシーズニング層のような層を堆積することを含むので、処理された基板が清浄であることを確実にし、また、チャンバ内で処理される次の基板が同様の望ましいプロセス結果を有することになる。本発明の他の実施形態は、全体のシステム基板の処理能力を改善するために基板処理シーケンス内で所望の時間で洗浄処理ステップを計画し更に／又は位置決めしてもよい。
【００１３】
[0027]図1は、光源、或いは太陽光放射１０１に向けられた多接合型ソーラーセルの特定実施形態の概略図である。上部に薄膜が形成される、基板１０２、例えば、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板或いは他の適切な基板をソーラーセル１００は備える。ソーラーセル１００は、更に、基板１０２の上に形成される第一透明導電酸化物（ＴＣＯ）層１１０、第一ＴＣＯ層１１０の上に形成される第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０の上に形成される第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０の上に形成される第二ＴＣＯ層１４０、第二ＴＣＯ層１４０の上に形成される金属背面層１５０を備える。光の反射を低減することによって光の吸収を改善するために、基板及び／又は上部に形成される薄膜の一つ以上は、必要により、湿式プロセス、プラズマプロセス、イオンプロセス及び／又は機械的プロセスによってテクスチャ処理されてもよい。例えば、図１に示される実施形態において、第一ＴＣＯ層１１０は、テクスチャ処理され、その上に堆積される後の薄膜は、一般的には、その下の表面の形状に従うことになる。
【００１４】
[0028]第一ＴＣＯ層１１０と第二ＴＣＯ層１４０は、各々が酸化スズ、酸化亜鉛、インジウムスズ酸化物、スズ酸カドミウム、これらの組み合わせ、或いは他の適切な物質を含んでいてもよい。ＴＣＯ材料が、追加のドーパントや成分を含んでもよいことは理解される。例えば、酸化亜鉛は、更に、アルミニウム、ガリウム、ホウ素のようなドーパント、及び他の適切なドーパントを含んでいてもよい。酸化亜鉛は、好ましくは、５原子％以下のドーパントを含み、より好ましくは２.５原子％以下のアルミニウムを含む。特定例において、基板１０２は、ガラス製造業者によって供給され、第一ＴＣＯ層１１０がすでに設けられてもよい。
【００１５】
[0029]第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０は、ｐ型アモルファスシリコン層１２２と、ｐ型アモルファスシリコン層１２２の上に形成される真性型アモルファスシリコン層１２４と、真性型アモルファスシリコン層１２４の上に形成されるｎ型微結晶シリコン層１２６とを備えていてもよい。特定実施形態において、ｐ型アモルファスシリコン層１２２は、約６０オングストロームと約２００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。特定実施形態において、真性型アモルファスシリコン層１２４は、約２０００オングストロームと約４０００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。特定実施形態において、ｎ型微結晶シリコン層１２６は、約１００オングストロームと約６００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。
【００１６】
[0030]第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０は、ｐ型微結晶シリコン層１３２と、ｐ型微結晶シリコン層１３２の上に形成される真性型微結晶シリコン層１３４と、真性型微結晶シリコン層１３４の上に形成されるｎ型アモルファスシリコン層１３６とを備えていてもよい。特定実施形態において、ｐ型微結晶シリコン層１３２は、約１００オングストロームと約６００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。特定実施形態において、真性型微結晶シリコン層１３４は、約１０,０００オングストロームと約３００００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。特定実施形態において、ｎ型アモルファスシリコン層１３６は、約１００オングストロームと約４００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。
【００１７】
[0031]金属の背面層１５０としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、これらの合金、又はこれらの組み合わせからなる群より選ばれる物質が挙げられるが、これらに限定されない。レーザスクライビングプロセスのような他のプロセスがソーラーセル１００を形成するために行われてもよい。他の膜、材料、基板、及び／又はパッケージ化がソーラーセルのデバイスを完成するために金属背面層１５０の上に設けられてもよい。形成されたソーラーセルのデバイスは、モジュールを形成するように相互接続されてもよく、次に、大量の電力を生成させるソーラーセルアレイを形成するように結合可能である。
【００１８】
[0032]電力生成プロセス中、太陽光放射１０１は、ソーラーセルの真性シリコン領域から移動される電子-ホール対を生成するｐ-ｉ-ｎ接合部１２０、１３０の真性層によって吸収される。ｐ型層とｎ型層の間で作り出される電界は、電流を作り出す電子をｎ型に向けて、ホールをｐ型層に向けて流す真性層全体に広がっている。一実施形態において、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０は、真性型アモルファスシリコン層１２４を含み、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０は、真性型微結晶シリコン層１３４を備えている。なぜなら、アモルファスシリコンと微結晶シリコンが太陽光放射１０１の異なる波長を吸収するからである。それ故、ソーラーセル１００は、ソーラーセル１００に当たる太陽光放射の大部分を捕捉するのでより効率的である。アモルファスシリコンが微結晶シリコンより大きいバンドギャップを有しているので、真性型アモルファスシリコン層１２４と真性型微結晶シリコン層１３４は、太陽光放射１０１が真性型アモルファスシリコン層１２４に最初に当たり、次に真性型微結晶シリコン層１３４に当たるようにして位置決めされる。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０によって吸収されない太陽光放射は、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０に継続的に当たり続ける。第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０のｐ-ｉ-ｎ層の本明細書に開示された厚さがソーラーセルの効率を改善し、その製造コストを低減させることを見出したことは驚くべきことであった。特許請求の範囲に明確に記載されない限り理論によって縛られたくないが、より厚い真性型層１２４、１３４が大量の太陽光放射スペクトルを吸収するのに役立つと考えられる。しかしながら、ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と１３０のいずれかにおける真性型層１２４、１３４が厚すぎると、これらの領域を通る電子の流れは妨げられることになる。
【００１９】
[0033]一態様において、ソーラーセル１００は、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０の間に位置決めされた金属のトンネル層(図示せず)を利用している。金属トンネル層は、一般的には、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０のｎ型微結晶シリコン層１２６とｐ型微結晶シリコン層１３２とが第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０から第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０へ電子を容易に流すことを可能にするトンネル接合を与えるのに充分な導電性を有する場合においては必要とされない。
【００２０】
[0034]一態様において、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０のｎ型アモルファスシリコン層１３６は、それが空気と酸素からの攻撃により抵抗性があるので、セルの効率を増加させると考えられる。空気と酸素がシリコン膜を攻撃するので、そこを通るエレクトロン／ホールの輸送に関与する膜の能力を低下させる不純物を形成する。
【００２１】
[0035]図２は、真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型微結晶半導体層１２６の間に形成されるｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５を更に備える、図１の多接合型ソーラーセル１００の概略図である。特定実施形態において、ｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５は、約１０オングストロームと約１００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。ｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５が成長を向上させ、更に／又はｎ型微結晶半導体層１２６の接着を向上させると考えられる。真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型微結晶半導体層１２６の間の電流がこれらの層の間の改善された接合部を作り出すことによって向上されるので、セルの効率はｎ型アモルファスシリコンバッファ層１２５の追加によって改善され得ると考えられる。
【００２２】
[0036]図３は、ＴＣＯ層１１０とｐ型アモルファスシリコン層１２２の間に形成されるｐ型微結晶シリコン接触層１２１を更に備える図１の多接合型ソーラーセル１００の概略図である。特定実施形態において、ｐ型微結晶シリコン接触層１２１は、約６０オングストロームと約２００オングストロームの間の厚さに形成されてもよい。ｐ型微結晶シリコン接触層１２１がｐ型アモルファスシリコン層１２２の成長及び／又は接着を改善させるのを助けると考えられる。従って、真性型アモルファスシリコン層１２４と第一ＴＣＯ層１１０の間の電流がこれらの層の間の改善された接合部により改善されるので、セルの効率が向上すると考えられる。従って、一例において、第一ＴＣＯ層は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）含有層である。ソーラーセル１００は、更に、図２に関連して図示され、説明される(例えば、符号１２５)ように、真性型アモルファスシリコン層１２４とｎ型の微結晶半導体層１２６の間に形成される選択できるｎ型アモルファスシリコンバッファ層（図３には示されていない）を備えていてもよい。
【００２３】
[0037]図４は、図１-図３に例示されるソーラーセル１００のようにソーラーセルの一つ以上の膜が堆積されるプラズマ増強型化学堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバの一実施形態の概略断面図である。一つの適切なプラズマ増強型化学堆積チャンバは、カリフォルニア州サンタクララに所在するＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌ社から入手可能である。他の製造業者からの堆積チャンバを含む他の堆積チャンバが本発明を実施するのに用いられてもよいことも意図されている。
【００２４】
[0038]チャンバ４００は、一般的には、処理領域４０６を画成する基板支持体４３０と、壁４０２と、底部４０４と、シャワーヘッド４１０と、を含んでいる。処理領域４０６は、バルブ４０８を通じて接近されて、基板１０２がチャンバ４００の内外に搬送される。基板支持体４３０は、基板を支持するための基板受容面４３２と、基板支持体４３０を上下させるリフトシステム４３６に結合されているステム４３４とを含んでいる。シャドウフレーム４３３は、必要により、基板１０２の周辺上に置かれる。リフトピン４３８は、基板の受容面４３２へ、また、受容面から基板を動かすために、基板支持体４３０を通して動かせるように配置される。基板支持体４３０は、基板支持体４３０を所望の温度に維持するように加熱素子及び／又は冷却素子４３９を含んでいてもよい。基板支持体４３０は、また、基板支持体４３０の周辺にＲＦ接地を与えるように接地ストラップ４３１を含んでいてもよい。接地ストラップの例は、Ｌａｗらの２０００年２月１５日に発行された米国特許第６,０２４,０４４号とＰａｒｋらの２００６年１２月２０日に出願された米国特許出願第１１／６１３,９３４号に開示され、これらはいずれも本開示内容に合致する範囲で本明細書に全体で援用されている。
【００２５】
[0039]シャワーヘッド４１０は、サスペンション４１４によってその周辺のバッキングプレート４１２に結合されている。シャワーヘッド４１０は、また、シャワーヘッド４１０の直線性及び／又は曲線性をたわめるのを避け、更に／又は制御するのを援助するように一つ以上の中央支持体４１６によってバッキングプレートに結合されてもよい。ガス源４２０は、バッキングプレート４１２を通じて、また、シャワーヘッド４１０に形成されるポート４１１を通して基板受容面４３２にガスを供給するようにバッキングプレート４１２に結合されている。真空ポンプ４０９は、所望の圧力に処理領域４０６を制御するようにチャンバ４００に結合されている。ＲＦ電源４２２は、シャワーヘッド４１０にＲＦ電力を供給するようにバッキングプレート４１２及び／又はシャワーヘッド４１０に結合されているので、電界がシャワーヘッド４１０と壁面４０２の間に作り出されて、処理領域４０６に配置されているガスを用いてプラズマを形成する。約０.３ＭＨｚと約２００ＭＨｚの間の周波数のような様々なＲＦ周波数が用いられてもよい。一実施形態において、ＲＦ電源は、１３.５６ＭＨｚの周波数で与えられる。シャワーヘッドの例は、Ｗｈｉｔｅらの２００２年１１月１２日に発行された米国特許第６,４７７,９８０号に開示され、Ｃｈｏｉらの２００６年１１月１７日に公開された米国公開第２００５０２５１９９０号、Ｋｅｌｌｅｒらの２００６年３月２３日に公開された米国公開第２００６００６０１３８号に開示されており、これらはすべて本開示内容に合致する範囲で本明細書に全体で援用されている。
【００２６】
[0040]誘導結合遠隔プラズマ源のような遠隔プラズマ源４２４は、また、ガス源４２０とバッキングプレート４１２の間に結合されてもよい。それ故、反応性洗浄ガスは、プラズマ活性化洗浄ガスが生成され、次に処理チャンバ構成要素の表面に分配されるように遠隔プラズマ源４２４に洗浄ガスを分配することによって様々なチャンバ４００の構成要素を洗浄するために与えられる。洗浄ガスは、更に、ＲＦ電源４２２からシャワーヘッド４１０へエネルギーを分配することによって励起されてもよい。適切な洗浄ガスとしては、ＮＦ３、Ｆ２、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４及びＣ２Ｃｌ６が挙げられが、これらに限定されない。遠隔プラズマ源の例は、更に、Ｓｈａｎｇらの１９９８年８月４日に発行された米国特許第５,７８８,７７８号に開示され、本開示内容に合致する範囲で本明細書に援用されている。
【００２７】
[0041]次の堆積パラメータと堆積方法は、図４に例示される処理チャンバ４００と同様の処理チャンバを用いて、図１-図３に例示されるソーラーセル１００のシリコン層の一つ以上のようなソーラーセルデバイスの一つ以上のシリコン層を形成するのに使用可能である。一例において、表面積が１０,０００ｃｍ２以上、好ましくは４０,０００ｃｍ２以上、より好ましくは５５,０００ｃｍ２以上の基板１０２が処理チャンバに設けられる。処理した後、基板１０２は、より小さなソーラーセルデバイスを形成するよう切断されてもよいことは留意されるべきである。
【００２８】
[0042]一実施形態において、加熱素子及び／又は冷却要素４３９は、摂氏約４００度（℃）以下、好ましくは約１００℃と約４００℃の間、より好ましくは約１５０℃と約４００℃の間、例えば、約２００℃の堆積中の基板支持体の温度を与えるように設定されてもよい。
【００２９】
[0043]基板受容面４３２上に配置された基板の最上面とシャワーヘッド４１０との間の堆積中の間隔は、４００ミル（０.０１０ｍ）と約１,２００ミル（０.０３０ｍ）の間、好ましくは４００ミルと約８００ミルの間である。太陽応用のガラス基板の典型的な厚さは、約４０ミル(０.００１０ｍ)と約２００ミル（０.００５１ｍ）の間である。
【００３０】
[0044]一実施形態において、コントローラ４４７は、一般的には、チャンバ４００とシステム５００(図５)の制御と自動化を容易にするように設計され、典型的には、中央処理装置(ＣＰＵ）（図示せず)と、メモリ(図示せず)と、支援回路(或いはＩ／Ｏ)(図示せず)を含んでもよい。ＣＰＵは、様々なチャンバプロセスとハードウェア（例えば、検出器、モータ、液体分配ハードウェア等)を制御するために工業用の配備に用いられ且つシステムとチャンバプロセス（例えば、基板位置、プロセス時間等）をモニタするコンピュータプロセッサのいずれの形式の一つであってもよい。メモリは、ＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク或いはデジタルメモリのいかなる形のもので付属或いは遠隔のようなものの容易に入手可能なメモリの一つ以上のものであってよい。ソフトウェアの命令とデータは、符号化され、ＣＰＵに命令するためにメモリ内に格納可能である。支援回路は、また、従来の方式でプロセッサを支援するためにＣＰＵに接続される。支援回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入／出力回路、サブシステム等を含んでもよい。コントローラ４４７により読み出し可能なプログラム(或いは計算機の命令)は、基板にどのタスクが実行可能かを決定する。好ましくは、プログラムは、少なくともプロセス処方の系列化、基板位置情報、様々に制御された構成要素の移動の系列、プロセス制御、プロセスタイミング、スケジュール、キューを入れるステップ、これらのいかなる組み合わせも含むコントローラ４４７によって読み出し可能なソフトウェアである。
【００３１】
[0045]シリコン膜を堆積するために、一般的には、シリコンベースのガスと水素ベースのガスが与えられる。適切なシリコンベースのガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ４）、四フッ化シリコン(ＳｉＦ４）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。適切な水素ベースのガスとしては、水素ガス（Ｈ２）が含まれるがこれに限定されない。ｐ型シリコン層のｐ型ドーパントは、各々がホウ素又はアルミニウムのようなＩＩＩ族の元素を含んでいてもよい。好ましくは、ホウ素がｐ型ドーパントとして用いられる。ホウ素含有源の例としては、トリメチルボロン（ＴＭＢ或いはＢ(ＣＨ３)３）、トリエチルボロン（ＴＥＢ）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）及び同様の化合物が挙げられる。ｎ型シリコン層のｎ型ドーパントは、各々、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、或いはアンチモン（Ｓｂ）のようなＶ族元素を含んでもよい。好ましくは、リンは、ｎ型ドーパントとして用いられる。リン含有源の例としては、ホスフィン（ＰＨ３）及び同様の化合物が挙げられる。ドーパントは、典型的には、水素、アルゴン、及び他の適切な化合物のようなキャリヤガスで与えられる。
【００３２】
[0046]図３の接触層１２１のようなｐ型微結晶シリコン接触層を堆積させる特定実施形態は、水素ガス（Ｈ２）とシラン（ＳｉＨ４）のガスのガス混合物を約２００：１以上の比で与えることを含んでもよい。シランガスは、約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌと約０.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約５０ｓｃｃｍ／Ｌと約４００ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。トリメチルボロン（Ｈ２中０.５％容積濃度）は、約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌと約０.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。この開示の流量は、チャンバ内容積当たり毎分標準立法センチメートル（ｓｃｃｍ）として表される。チャンバ内容積は、処理中にガスが占有し得るチャンバの内部の容積として定義される。例えば、チャンバ４００のチャンバ内容積は、(シャワーヘッド４１０、サスペンション４１４、中央支持体４１６を含む)シャワーヘッドアセンブリと基板支持アセンブリ(即ち、基板支持体４３０、接地ストラップ４３１)によって内部に占める容積を引いたバッキングプレート４１２とチャンバの壁４０２と底部４０４によって一般的に定義される容積である。約５０ミリワット／ｃｍ２と約７００ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。一部の構成において、基板１０２の寸法より約２０％大きいようにシャワーヘッド４１０の大きさにすることが望ましい。この開示におけるＲＦ電力は、基板面積当たり電極に供給されるワットとして表される。例えば、１０,３８５ワットのＲＦ電力が２２０ｃｍ×２６０ｃｍの寸法を持つシャワーヘッドに供給される場合、等価なＲＦ電力は、１０,３８５ワット／（２２０ｃｍ×２６０ｃｍ）＝１８０ミリワット／ｃｍ２と等しくなる。チャンバの圧力は、約１トールと約１００トールの間、好ましくは約３トールと約２０トールの間、より好ましくは４トールと１２トールの間に保持されてもよい。ｐ型微結晶シリコン接触層の堆積速度は、約３０オングストローム／分以上であってもよい。
【００３３】
[0047]図１-図３に示されるシリコン層１２２のようなｐ型アモルファスシリコン層を堆積させる特定実施形態は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約２０：１以下の比率で供給することを含んでもよい。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられる。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌと約５０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。トリメチルボロン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。メタンは、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約２５ミリワット／ｃｍ２と約２００ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約０.１トールと約２０トールの間、好ましくは約１トールと約４トールの間に維持される。ｐ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約１００オングストローム／分以上であってもよい。
【００３４】
[0048]図１-図３に例示されるシリコン層１２４のような真性型アモルファスシリコン層を堆積させる特定実施形態は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約２０：１以下の比率で与えられることを含む。シランガスは、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌと約７ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌと約６０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約１５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約０.１トールと約２０トールの間、好ましくは約０.５トールと約５トールの間に維持されてもよい。真性型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約１００オングストローム／分以上であってもよい。
【００３５】
[0049]図２のシリコン層１２５のようなｎ型アモルファスシリコンバッファ層を堆積させる特定実施形態は、水素ガスとシリコンガスのガス混合物を約２０：１以下の比率で与えられることを含む。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約４ｓｃｃｍ／Ｌと約４０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよく、ホスフィン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌと約１.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約１５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力は、シャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約０.１トールと約２０トールの間、好ましくは約０.５トールと約４トールの間に維持されてもよい。真性型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上であってもよい。
【００３６】
[0050]図１-図３に例示されるシリコン層１２６のようなｎ型微結晶シリコン層を堆積させる特定実施形態は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約１００：１以上の比率で与えられることを含む。シランガスは、約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌと約０.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられれてもよい。水素ガスは、約３０ｓｃｃｍ／Ｌと約２５０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。ホスフィン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約０.１ｓｃｃｍ／Ｌと約０.８ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約１００ミリワット／ｃｍ２と約９００ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約１トールと約１００トールの間、好ましくは約３トールと約２０トールの間、より好ましくは４トールと約１２トールの間に維持されてもよい。ｎ型微結晶シリコン層の堆積速度は、約５０オングストローム／分以上であってもよい。
【００３７】
[0051]図１-図３に例示されるシリコン層１３２のようなｐ型微結晶シリコン層を堆積させる特定実施形態は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約２００：１以上の比率で与えられることを含む。シランガスは、約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌと約０.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約５０ｓｃｃｍ／Ｌと約４００ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。トリメチルボロン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約０.０５ｓｃｃｍ／Ｌと約０.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約５０ミリワット／ｃｍ２と約７００ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約１トールと約１００トールの間、好ましくは約３トールと約２０トールの間、より好ましくは４トールと約１２トールの間に与えられてもよい。ｐ型微結晶シリコン層の堆積速度は、約３０オングストローム／分以上であってもよい。
【００３８】
[0052]図１-図３に例示されるシリコン層１３４のような真性型微結晶シリコン層を堆積させる特定実施形態は、シランガスと水素ガスのガス混合物を１：２０と１：２００の間の比で与えられることを含んでもよい。シランガスは、約０.３ｓｃｃｍ／Ｌと約３ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約２０ｓｃｃｍ／Ｌと約２００ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。特定実施形態において、シランの流量は、堆積中、第一流量から第二流量に減少される（ramped down）。特定実施形態において、堆積中、水素の流量は第一流量から第二流量に減少してもよい。約３００ミリワット／ｃｍ２以上、好ましくは４５０ミリワット／ｃｍ２以上のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。特定実施形態において、堆積中、電力密度は、第一電力密度から第二電力密度に減少してもよい。チャンバの圧力は、約１トールと約１００トールの間、好ましくは約３トールと約２０トールの間、より好ましくは４トールと約１２トールの間に維持される。真性型シリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上、好ましくは４００オングストローム／分であってもよい。堆積された微結晶真性層のための方法及び装置は、“光起電力デバイス用の微結晶シリコン膜を堆積させるための方法及び装置”と題する、２００６年６月２３日に出願された米国特許出願第１１／４２６,１２７号に開示されており、これは本開示内容に合致する範囲で本明細書に全体で援用されている。特定実施形態において、微結晶シリコン真性型層は、約２０パーセントと約８０パーセントの間、好ましくは５５パーセントと約７５パーセントの間の結晶部分を有する。約７０％以下の結晶部分を有する微結晶シリコン真性型層が開放回路電圧を増加し、より高いセル効率につながることを見出したことは驚くべきことであった。
【００３９】
[0053]図１-図３に例示されるシリコン層１３６のようなｎ型アモルファスシリコン層を堆積させる方法の特定実施形態は、選択できる第一ｎ型アモルファスシリコン層を第一シラン流量で堆積させることと、第一ｎ型アモルファスシリコン層の上に第二ｎ型アモルファスシリコン層を第一シラン流量より低い第二シラン流量で堆積させることを含んでいてもよい。第一ｎ型アモルファスシリコン層は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約２０：１以下の比率で供給することを含んでいてもよい。シランガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約４ｓｃｃｍ／Ｌと約４０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。ホスフィン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌと約３.５ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられれてもよい。２５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約０.１トールと約２０トールの間、好ましくは約０.５トールと約４トールの間に維持されてもよい。第一ｎ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上であってもよい。第二ｎ型アモルファスシリコン層は、水素ガスとシランガスのガス混合物を約１：２０以下の比率で供給することを含んでいてもよい。シランガスは、約０.２ｓｃｃｍ／Ｌと約２ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。水素ガスは、約１ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。ホスフィン（Ｈ２中の０.５％容積濃度の混合物）は、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌと約１０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。約２５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２の間のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。チャンバの圧力は、約０.１トールと約２０トールの間、好ましくは約０.１トールと約２０トールの間に維持されてもよい。第二ｎ型アモルファスシリコン層の堆積速度は、約２００オングストローム／分以上であってもよい。
【００４０】
[0054]図５は、図４のＰＥＣＶＤチャンバ４００或いはシリコン膜を堆積することができる他の適切なチャンバのような複数の処理チャンバ５３１-５３７を有する処理システム５００の一実施形態の概略平面図である。処理システム５００は、ロードロックチャンバ５１０と処理チャンバ５３１-５３７に結合された搬送チャンバ５２０を含む。ロードロックチャンバ５１０は、基板をシステム外部の周囲環境と搬送チャンバ５２０とプロセスチャンバ５３１-５３７内の真空環境との間を搬送させることを可能にする。ロードロックチャンバ５１０は、一つ以上の基板を保持する一つ以上の排出可能領域を含んでいる。排出可能領域は、処理システム５００に基板を導入している間にポンプダウンされており、処理システム５００から基板を送出させている間は換気されている。一実施形態において、搬送チャンバ５２０は、ロードロックチャンバ５１０と処理チャンバ５３１-５３７の間で基板を搬送するように適合される、内部に配置された少なくとも一つの真空ロボット５２２を有し、搬送チャンバ５２０は、真空状態に保持されている。他の実施形態において、搬送チャンバ５２０は、大気圧近くに維持され、ある量の不活性ガスを含有している。
【００４１】
[0055]処理システム５００の一実施形態において、プロセスチャンバ５３１-５３７の一つは、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部或いは第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積するように構成され、プロセスチャンバ５３１-５３７の他の一つは、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部或いは第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の真性シリコン層を堆積させるように構成され、プロセスチャンバ５３１-５３７の別の一つは、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部或いは第二ｐ-ｉ-ｎ接合部のｎ型シリコン層を堆積させるように構成される。三つのチャンバプロセスの構成が何らかの汚染管理の利点を有していると、それは、一般的には、二つのチャンバ処理システム(以下で更に述べる)より低い基板の処理能力を持つことになり、処理シーケンスのロボットを制限させる搬送ステップの回数を増加させるために、ロボットの利用がかなり高くなり、チャンバの一つがいくつかのプロセス或いはハードウェアの問題を解決するために生産ラインから取り外されると、プロセスチャンバの利用効率が著しく低下する。
【００４２】
[0056]本発明の特定実施形態において、一つの処理システム５００は、図１-図３に例示される第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０のような多接合型のソーラーセルの一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層を備える第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるように構成される。一実施形態において、プロセスチャンバ５３１-５３７の一つは、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積させるように構成され、残りの処理チャンバ５３１-５３７は、各々が第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層のいずれをも堆積させるように構成されている。一実施形態において、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０の一つ或いは複数の真性型アモルファスシリコン層と一つ或いは複数のｎ型シリコン層は、堆積ステップの間において不動態化プロセス(以下で述べる)を行うことなく同じチャンバ内で堆積されてもよい。処理システム５００とその構成要素の検討は第一ｐ-ｉ-ｎ接合部の様々な要素を形成するのに用いることを参照しているが、この構成は、処理システム５００が第一ｐ-ｉ-ｎ接合部、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部と第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の双方、或いはこれらの他の組み合わせを本明細書に記載される本発明の基本範囲を逸脱することなく形成するように適合されるので、本明細書に記載される本発明の範囲に関して制限しようとするものではない。
【００４３】
[0057]処理システム５００において行われる基板処理シーケンスの一例において、基板は、ロードロックチャンバ５１０を通じて処理システム５００に入れられ、ｐ型シリコン層を堆積するように構成された専用の処理チャンバに真空ロボットにより搬送され、一つ又は複数の真性型シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積させるように構成された残りのプロセスチャンバの一つに真空ロボットによって搬送され、ロードロックチャンバ５１０に真空ロボットによって搬送される。一例において、図５に示されるように、基板は、基板上に一つ以上のｐ型シリコン層を堆積するように構成されるプロセスチャンバ５３１に真空ロボット５２２によって搬送され(経路Ａ１参照)、次に基板は、一つ又は複数の真性型シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積させるように構成された処理チャンバ５３４に真空ロボット５２２によって搬送され（経路Ａ２を参照）、次に基板は、ロードロックチャンバ５１０に戻され(経路Ａ３参照)、その後、基板はシステムから取り出すことができる。
【００４４】
[0058]ｐ型層が厚さ１５０オングストロームであり毎分５００オングストロームの堆積速度を仮定すると、ｐ型層を堆積させる時間は約０.３分である。２２０オングストローム／分の堆積速度で２７００オングストロームの真性層に対して真性層を堆積させる時間は約１２.３分である。毎分５００オングストロームの堆積速度であり２５０オングストロームのｎ型層を仮定すると、ｎ型層を堆積させるには約０.５分を必要とする。それ故、一つのチャンバがｐ型層の堆積に専用化され、複数のチャンバがｉ-ｎ層の堆積に専用化される場合には、ｉ-ｎ層を並行に生産することができる処理チャンバの数を増加することによって基板の処理能力の向上が実現可能であることがわかる。即ち、継続した一連の基板は、プロセスチャンバ５３１のような、ｐ型層を堆積させるように適合されるプロセスチャンバから搬送チャンバ５２０によって装填され、操作が可能であり、次にｉ-ｎ層を形成する処理チャンバ５３２から５３７のような、少なくとも一つの後の処理チャンバに基板の各々を搬送する。
【００４５】
[0059]一実施形態において、処理チャンバの各々における処理シーケンスと処理時間は基板の処理能力とプロセス結果を改善するよう調節可能である。第一処理チャンバがｐ型層を堆積させるように適合され、第二処理チャンバが真性層とｎ型層を堆積させるように適合される一例においては、第二処理チャンバに搬送される前に基板を所望の温度に加熱、或いは冷却されることを可能にする第一処理チャンバ内の基板支持体上に基板を位置決めする時間を追加するように、処理時間を調節することが望ましい場合がある。この場合、第一処理チャンバにおける堆積時間が、一般的には、第二処理チャンバにおける処理時間より短いので、基板温度を平衡にするために追加される時間を調節することができ、基板の処理能力が第一処理チャンバ内で費やされる追加の時間によって影響されないようにする。一実施形態において、システムコントローラ４４７は、処理結果とシステムの処理能力を向上させるように処理時間、基板のキュー時間、他のプロセスパラメータを制御し、調整するように適合される。
【００４６】
[0060]二つのチャンバ処理構成において、その生産に専用化されたチャンバの各々でｉ-ｎ層を堆積させるのに続いて、プロセスが繰り返されてもよい。しかしながら、後の基板上に形成される真性層に取り込まれる汚染を排除するために、ある所望の間隔でｉ-ｎ層を生産するように専用化されたチャンバの各々でシーズニングプロセス６００のような洗浄プロセスを行うことで、処理シーケンスのデバイス歩留まりを向上させることができることが見出された。シーズニングプロセス６００は、一般的には、処理チャンバの一部から先に堆積された物質を取り除くのに用いられる一つ以上のステップと、本明細書に記載される実施形態の一つに従って述べられるように処理チャンバの一部で物質を堆積させるのに用いられる一つ以上のステップを含んでもよい。図６は、後に処理される基板１０２上で後に形成される層における汚染を低減するのに用いられるシーズニングプロセス６００を示す一実施形態である。
【００４７】
[0061]第一ステップ、即ち、洗浄プロセス６０２において、少なくとも一つの洗浄ステップが処理チャンバ内の構成要素(例えば、壁４０２、シャドウフレーム４３３、シャワーヘッド４１０)の表面上に見出される以前に堆積された物質の少なくとも一部を除去するようにチャンバ内で行われる。一つのこのような洗浄プロセスは、上記で引用され、本明細書に援用されている、特許第５,７８８,７７８号に開示されているような高電力の遠隔励起源を用い、ＮＦ３、Ｆ２、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４、Ｃ２Ｃｌ６、ハロゲン及び／又はハロゲン含有化合物等のような洗浄ガスを用いる。或いは、遠隔プラズマ源を用いるのとは反対に、洗浄プロセス６０２は、適切な洗浄ガスを用いて処理チャンバ４００の処理領域４０６にプラズマを生成することによって達成される。一般に、洗浄プロセス６０２は、微粒子の汚染源を低減し、更に／又は先に堆積された層に含有されるドーパントによる後に堆積される一つ又は複数の真性層の汚染の機会を低減するように、チャンバ構成要素(例えば、壁４０２、底部４０４、シャワーヘッド４１０、基板支持体４３０)上の後に堆積される物質の接着に影響し得る先に堆積された一つ又は複数の層といかなる汚染をも除去するように行われる。
【００４８】
[0062]次のステップ、即ち、パージステップ６０４において、処理領域内或いはチャンバ構成要素の表面上に配置されるいかなる不必要な残留汚染をも除去するように処理チャンバの処理領域にガスが分配される。一実施形態において、パージステップ６０４は、水素（Ｈ２）ガスのような反応性ガスを含有するパージガスをＰＥＣＶＤプロセスチャンバに流すことによって行われる。一例において、パージガスはアルゴンのような不活性ガスを含む。一構成において、処理中に一つ又は複数の反応性ガスの活性と不活性ガスのエネルギーを増加させるようにパージステップ６０４中にプラズマを生成することも望ましいことである。パージステップ６０４中に水素含有プラズマを形成することが一つ又は複数の以前の洗浄プロセス６０２ステップ中にチャンバ表面に結合され、或いは吸着されたいかなる望ましくない汚染をも除去することに効果的である。一例において、真空ポンプシステム(例えば、図４における真空ポンプ４０９)によって除去される揮発性のＨＦ含有蒸気を形成することによってチャンバ表面に結合され、或いは吸着される望ましくないフッ素（Ｆ）含有汚染を除去するのに水素プラズマが用いられる。
【００４９】
[0063]次のステップ、即ち、シーズニングプロセス６０６において、シーズニング層は処理チャンバ構成要素の一つ又は複数の表面に配置される。一実施形態において、シーズニング層は、アモルファスシリコン層であり、これは処理チャンバ構成要素の表面上にアモルファスシリコンの層を堆積させるように堆積チャンバを通じてシランのような適切なガスを流すとともにプラズマを生成することによって堆積される。従って、シーズニング層は、様々なプロセスチャンバ構成要素に配置されるいかなる残留の堆積物質に対してもシールドとして機能する。シーズニング層は、一般的には、チャンバ構成要素上に配置された堆積ｎ型層及び／又はｐ型層の上の残留物のために、堆積された真性層の汚染を低減し更に／又は防止するのに効果的である。一例において、シーズニング層は、チャンバ圧が約０.１トールと約２０トールの間で水素ガスとシランガスの比が約１：２０以下のガス混合物を与えることによって堆積される。シランガスは、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌと約７ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよく、水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌと約６０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。１５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。一例において、シーズニング層の厚さは、約２００オングストロームを超える。他の例において、シーズニング層の厚さは、約５００オングスロトームを超える。また他の例において、シーズニング層の厚さは、５００オングスロトームと１５００オングスロトームの間である。
【００５０】
[0064]一般に、シーズニングプロセス６００は、基板が処理チャンバの処理領域に配置されずに行われる。しかしながら、場合によっては、シーズニングプロセス６００の一つ以上の間に、ダミーの基板、又は使用しない基板が将来の基板汚染とデバイス歩留まりの問題を低減するように基板支持体上に位置決めされる。一例において、ダミー基板は、基板支持面上にシーズニング層の堆積を防止するように基板支持面上に配置される。
【００５１】
[0065]それ故、第一ｐ-ｉ-ｎ接合部１２０及び／又は第二ｐ-ｉ-ｎ接合部１３０内で一つ以上の層を形成するのに用いられる基板処理シーケンスのデバイス歩留まりを向上させるために、シーズニングプロセス６００は、クラスタツールにおける処理チャンバ(例えば、図５の処理システム５００)の各々において行われる堆積ステップの間に規則正しい間隔で行われる。図７Ａは、基板の堆積プロセス７０５Ａが基板上で行われ、次にシーズニングプロセス６００が処理チャンバ構成要素で行われる処理チャンバ内で行われる処理シーケンス７００の一実施形態を例示する。一例において、図７Ａに示されるように基板堆積処理７０５は、二つのステップの堆積プロセスを含み、そこでは真性層が基板の表面上に堆積され(即ち、ステップ７０２)、次にドーパント含有層が真性層の上に堆積される（即ち、ステップ７０４）。特定の場合には、ドーパント含有層は、上で述べたようにｎ型層、或いはｐ型層である。
【００５２】
[0066]図７Ｂは、処理チャンバ内で行われる処理シーケンス７２０の一実施形態を例示し、単一層が処理チャンバ構成要素でシーズニングプロセス６００を行う前に基板堆積プロセス７０５Ｂ中に基板上に堆積される。一例において、基板堆積プロセス７０５Ｂは、単一堆積プロセスステップを含み、ドープされた層が基板の表面上に堆積される（即ち、ステップ７２２)。特定の場合には、ドーパント含有層は、上で述べたように、ｎ型層或いはｐ型層である。図７Ａ-図７Ｂは、二つのステップの堆積プロセスと単一のステップの堆積プロセスのそれぞれを例示しているが、この構成は、他の複数のステップの堆積プロセスが本明細書に記載される本発明の基本範囲から逸脱することなく行われてもよいので、本発明の範囲に関して制限するように意図されるものではない。
【００５３】
[0067]図８は、処理チャンバ内で行われる処理シーケンス８００の一実施形態を例示し、一連の堆積プロセスステップ(例えば、符号８０５Ａ-８０５Ｎ)が複数の基板上で行われ、一連のシーズニングプロセス(例えば、符号６００Ａ-６００Ｎ)が堆積プロセスステップの各々の後で行われる。図８に示されるように、処理シーケンス８００は、基板上の一つ以上の層を形成し、次に順次Ｎ回（ここで、Ｎは基板の望ましい数である）プロセスチャンバ構成要素でシーズニングプロセスを行うことを含む。一例において、堆積プロセスステップ８０５Ａ-８０５Ｎの各々が基板上に真性型層を形成し、次にｎ型或いはｐ型層のようなドーパント含有層を形成することを含む。一般に、シーズニングプロセス６００Ａ-６００Ｎのステップは、上で述べたシーズニングプロセス６００と同じである。また、本明細書に述べた堆積プロセスステップ８０５Ａ-８０５Ｎは、一般的には、堆積プロセス７０５Ａ-７０５Ｂの少なくとも一つ及び／又は前述されたプロセス例と同様である。
【００５４】
[0068]処理システム５００内で基板の処理能力を増加させる努力において、不動態化プロセス９００(図９)のような複雑でない洗浄プロセスが処理シーケンスの様々な部分の間にシーズニングプロセス６００の代わりに用いられてもよい。各基板１０２上にｉ-ｎ層を堆積した後、或いは他の望ましい間隔で不動態化プロセス９００を行うと、基板の処理能力を増加させることができるが、望ましい汚染レベルが処理チャンバ内で維持可能である。図９は、後に処理される基板１０２上に後で形成される層において汚染を低減するよう用いられる不動態化プロセス９００の一実施形態を示す図である。
【００５５】
[0069]第一ステップ、即ち、パージステップ９０２において、処理領域内或いはチャンバ構成要素の表面上に配置されるいかなる望ましくない残留汚染をも除去するように処理チャンバの処理領域にガスが分配される。一実施形態において、パージステップ９０２は、水素ガス（Ｈ２）のような反応性ガスを含有するパージガスをＰＥＣＶＤプロセスチャンバに流すことによって行われる。一例において、パージガスは、アルゴンのような不活性ガスを含む。一構成において、処理中に反応性ガスの活性と不活性ガスのエネルギーを増大させるためにパージステップ９０２の間にプラズマを生成することも望ましいことである。パージステップ９０２の間に水素含有プラズマを形成すると、以前の堆積プロセス中にチャンバ表面に結合或いは吸着されるいかなる望ましくない汚染物質も除去するのに効果的である。しかしながら、不動態化プロセス９００の一部の実施形態において、パージステップ９００２が必要により要求されてもよいので、場合によっては、不動態化プロセス９００は、以下に述べられるシーズニングプロセス９０４をちょうど含むこととなる。
【００５６】
[0070]次のステップ、即ち、シーズニングプロセス９０４において、不動態化層は、処理チャンバ構成要素の一つ又は複数の表面に配置される。一実施形態において、一不動態化層は、アモルファスシリコン層であり、これは、堆積チャンバを通じてシランのような適切なガスを流し、処理チャンバ構成要素の表面にアモルファスシリコンの層を堆積するようにプラズマを生成することによって堆積される。従って、不動態層は、様々なプロセスチャンバ構成要素上に配置されるいかなる残留堆積材料に対してもシールドとして機能する。不動態層は、一般的には、チャンバ構成要素に配置される堆積されたｎ型層及び／又はｐ型層の上の残留物のために、堆積された真性層の汚染を低減し、更に／又は防止するのに効果的である。一例において、不動態層は、チャンバ圧が約０.１トールと約２０トールの間で水素ガスとシランガスの比が約１：２０以下のガス混合物を与えることによって堆積される。シランガスは、約０.５ｓｃｃｍ／Ｌと約７ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよく、水素ガスは、約５ｓｃｃｍ／Ｌと約６０ｓｃｃｍ／Ｌの間の流量で与えられてもよい。１５ミリワット／ｃｍ２と約２５０ミリワット／ｃｍ２のＲＦ電力がシャワーヘッドに与えられてもよい。一例において、不動態層の厚さは、約２００オングストロームを超える。他の例において、不動態層の厚さは、約５００オングスロトームを超える。また他の例において、不動態層の厚さは、５００オングスロトームと１５００オングスロトームの間である。
【００５７】
[0071]シーズニングプロセス９０４の一実施形態において、堆積処理中に不動態層に取り込まれるドーパント含有ガスを添加することによってステップ９０４中に形成される不動態層に望ましい型のドーパントが添加される。場合によっては、処理中に基板１０２上に堆積される一つ以上の層に含有される一つ又は複数のドーパントと反対の型のものであるドーパントで不動態層をドープすることが望ましい。供与体或いは受容体のような反対の型のドーパントで不動態層を形成すると、添加されるドーパント原子は、先の基板堆積プロセスの上に残されたいかなる残留ドーパント汚染の効果をも中和することとなり、これが基板上に形成される後に堆積される真性型層において最後になり得ると考えられている。一例において、先の堆積プロセスから残された残留のリン（Ｐ）のドーパントの効果を中和するホウ素（Ｂ）のドーパントを用いてアモルファスシリコン不動態層をドープすることが望ましい。一実施形態において、上で述べたシーズニングプロセス６０６において形成されるシーズニング層にドーパントを添加することが望ましい。
【００５８】
[0072]一般に、不動態化プロセス９００は、処理チャンバの処理領域に基板が配置されずに行われる。しかしながら、場合によっては、不動態化プロセスの一つ以上の間にダミーの基板、或いは使用しない基板が将来の基板汚染とデバイス歩留まりの問題を低減するように基板支持体上に位置決めされる。一例において、ダミーの基板は、基板支持面上の不動態層の堆積を防止するように基板支持面上に配置される。
【００５９】
[0073]図１０は、処理チャンバ内で行われる基板処理シーケンス１０００の一実施形態を例示し、一連の堆積プロセスステップ１００６が一連の基板上で行われ、次にシーズニングプロセス６００が処理チャンバ内で行われる。図１０に示されるように、処理シーケンス１０００は、Ｎ個の基板上に一つ以上の層を形成するステップ（例えば、ステップ８０５Ａ−８０５Ｎ）、次に処理チャンバ構成要素の上にシーズニングプロセス６００を行うステップ、そして次に追加のＮ個の基板上に一つ以上の層を形成するステップ(例えば、ステップ８０５Ｎ＋１から８０５Ｎ＋Ｎ)、次にプロセスチャンバ構成要素上に第二シーズニングプロセス６００を行うステップとを含み、ここで、Ｎは、基板の所望の数である。プロセスシーケンス１０００の一例において、一連の堆積プロセスステップ１００６における堆積プロセスステップの各々が基板上にｎ型或いはｐ型層のようなドープされた層を形成する工程を含んでいる。他の例において、一連の堆積プロセスステップ１００６における堆積プロセスステップ(例えば、ステップ８０５Ａ-８０５Ｎ)の各々は、基板上にｐ型のドープされた基板を形成する工程を含み、ここで、シーズニングプロセスが行われる回数(即ち、Ｎ)は、１〜５０の基板毎に一回である。更に他の例において、シーズニングプロセスが、基板上にｐ型にドープされる層を堆積させるように適合されるチャンバ内で行われる回数(即ち、Ｎ)は、１０〜５０の基板毎に一回である。
【００６０】
[0074]図１１は、処理チャンバ内で行われる基板処理シーケンス１１００の一実施形態を例示し、一連の堆積プロセスステップ１１０６が一連の基板上で行われ、次にシーズニングプロセス６００が処理チャンバ内で行われる。図１１に示されるように、処理シーケンス１１００は、Ｎ個の基板上に一つ以上の層を形成するステップと（例えば、ステップ８０５Ａ−８０５Ｎ）、次にプロセスチャンバ構成要素の上にシーズニングプロセス６００を行うステップと、次に追加のＮ個の基板上に一つ以上の層を形成するステップ(例えば、ステップ８０５Ｎ＋１-８０５Ｎ＋Ｎ)と、次にプロセスチャンバ構成要素上にシーズニングプロセス６００を行うステップとを含み、ここで、Ｎは基板の所望の数である。図１１に示されるように、処理シーケンス１１００の一実施形態において、一つ以上の層が基板(例えば、ステップ８０５Ａ-８０５Ｎ-１、ステップ８０５Ｎ＋１-８０５Ｎ＋Ｎ-１)上に形成される堆積ステップの各々の間において不動態化プロセス９００を行うことも望ましい。一実施形態において、一対の基板堆積ステップ間でシーズニングプロセス６００を行う前後に不動態化プロセス９００を行うことは必要ではない。例えば、図１１に示されるように、シーズニングプロセス６００だけがステップ８０５Ｎと８０５Ｎ＋Ｎが完了した後に行われる。この構成において、処理チャンバ内の汚染レベルを低減することができ、堆積された層の汚染を低減するために各堆積ステップの後で洗浄型のプロセスステップを加えることのスループット効果は最小化される。一般に、図１１に示される不動態化プロセス(例えば、ステップ９００Ａ、９００Ｂ、９００Ｎ＋１)の各々は、上述される不動態化プロセス９００と同様である。
【００６１】
[0075]プロセスシーケンス１１００の一例において、一連の堆積処理ステップ１１０６における堆積プロセスステップ(例えば、ステップ８０５Ａ-８０５Ｎ)の各々は、真性型層を形成する工程と、次に基板上にｎ型或いはｐ型層のようなドープされた層を形成する工程とを含んでいる。他の例において、一連の堆積処理ステップ１１０６における堆積処理ステップ(例えば、ステップ８０５Ａ-８０５Ｎ)の各々は、基板上に真性型の層を形成し、次にｎ型のドープされた層を形成する工程を含み、ここで、シーズニングプロセスが行われる回数（即ち、Ｎ）は、１〜２０個の基板毎に一回であり、不動態化プロセスは、他のプロセスステップの間で行われる。更に他の例において、真性型層を堆積させるように適合されるチャンバ内でシーズニングプロセスが行われ、次にｎ型ドープ層を基板上に形成する回数（即ち、Ｎ）は、１〜２０個の基板毎に一回であり、不動態化プロセスは、その他のプロセスステップの間で行われる。
【００６２】
[0076]図１２は、少なくとも二つの処理チャンバを含有するクラスタツールにおいて行われる基板処理シーケンス１２００の一実施形態を例示し、一連の堆積処理ステップが一連の基板上で行われ、次に一つ以上の洗浄型のプロセス(即ち、シーズニングプロセス６００と不動態化プロセス９００)が望ましい間隔で処理チャンバの各々で行われる。図１２に示されるように、デバイスの様々な部分を形成するのに用いられる処理シーケンスは、第一処理チャンバ内で一つ以上の層を形成するステップ(例えば、ステップ１２０５Ａ-１２０５Ｎ)と、第二チャンバへ基板を搬送するステップ(例えば、ステップ１２０８Ａ-１２０８Ｎ)と、次に第二処理チャンバで一つ以上の層を基板上に形成するステップ（例えば、ステップ１２０７Ａ−Ｚ）とを含む。一例において、第一処理チャンバは、上で述べた堆積プロセスステップ１００６を行うように適合され、第二プロセスチャンバは、上で述べた堆積プロセスステップ１１０６を行うように適合される。この例では、プロセスステップ１２０５Ａ-１２０５Ｎは、図１０に関連して上で述べたプロセスステップ８０５Ａ-８０５Ｎと同様であり、プロセスステップ１２０７Ａ-１２０７Ｚは、図１１に関連して上で述べたプロセスステップ８０５Ａ-８０５Ｎと同様である。シーズニングプロセス６００が行われる前の第一処理チャンバと第二処理チャンバ内で処理され得る基板の望ましい数は、それぞれＮ個の基板とＺ個の基板である。図１２は、一般に、シーズニングプロセスが第一処理チャンバと第二処理チャンバ内で行われる回数が等しい(即ち、Ｎ＝Ｚ)場合を示すが、この構成は、本明細書に記載される本発明の範囲に関して制限することを意図するものではない。図１２に例示される二つのチャンバの基板プロセスシーケンスが構成を限定するものでも、処理システム５００或いは本明細書に述べられる洗浄プロセスステップの実施形態に含有されてもよい処理チャンバの各々のタイプの数を限定することを意図しないことは留意すべきである。シーズニングプロセスが処理チャンバ内で行われる回数は、一般的には、チャンバ内で行われる堆積ステップの数、チャンバ内に堆積される物質の量、堆積プロセスパラメータ、チャンバ内で堆積される物質のタイプとともに変化する。図１２に例示されるように、様々な処理シーケンスのステップは、所望の回数或いは所望の数の基板がクラスタツール内で処理されるまで繰り返される。
【００６３】
[0077]本発明の特定実施形態において、処理システム５００は、図１-図３に例示される第二ｐ-ｉ-ｎ接合部のように多接合型ソーラーセルの一つ又は複数の真性型微結晶層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるように構成される。一構成において、プロセスチャンバ５３１-５３７の一つ以上は、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部の一つ又は複数のｐ型シリコン層を堆積させるように構成されるが、残りの処理チャンバ５３１-５３７は、各々、一つ又は複数の真性型シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層の双方を堆積させるように構成される。特定実施形態において、一つ又は複数のｐ型シリコン層を形成するように基板を処理チャンバで基板を処理する時間は、単一チャンバ内で一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層と一つ又は複数のｎ型シリコン層を形成する時間よりおよそ４倍以上速い。それ故、第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるシステムの特定実施形態では、ｐ-チャンバとｉ/ｎチャンバの比が１：４以上、好ましくは１：６以上である。
【００６４】
[0078]更に、処理システム５００の基板の処理能力を増加させるために、シーズニングプロセス６００及び／又は不動態化プロセス９００が行われる回数と堆積される層の厚さ(例えば、ステップ６０６のシーズニング層、ステップ９０４の不動態層)が最適化され得る。一般に、シーズニングプロセス６００と不動態化プロセス９００は、一般的には、デバイス基板上に行われる堆積プロセスステップと同時に行われることができないので、これらのプロセスの一つ以上を行うのに必要な時間は、プロセスチャンバの総処理時間を増加させる。それ故、システムの処理能力をこのように向上させるために、これらのプロセスが行われる回数は、プロセスを完了するのにかかる時間、処理システムにおけるチャンバの数、システム内に位置決めされるチャンバの数、各々のプロセスチャンバにおいて行われる堆積プロセス処方パラメータに基づいて選ぶことができる。その結果、本明細書に説明される本発明の原理は、一般的には、処理チャンバの各々における汚染のレベルを制御しつつ、高処理能力堆積プロセスを与える。
【００６５】
[0079]特定実施形態において、真性型アモルファスシリコン層を備える第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるための処理システム５００の処理能力は、一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層の厚さが一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層の厚さより厚いので、真性型微結晶シリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるための処理システム５００の処理能力よりおよそ２倍大きい。それ故、一つ又は複数の真性型アモルファスシリコン層を備える第一ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるように適合された単一処理システム５００は、一つ又は複数の真性型微結晶シリコン層を備える第二ｐ-ｉ-ｎ接合部を堆積させるように適合された二つ以上のシステム５００と適合させることができる。いったん第一ｐ-ｉ-ｎ接合部が一つのシステム５００内の一つの基板上に形成されると、基板は周囲環境にさらされ、第二システムに搬送されてもよい。アモルファスシリコンｐ-ｉ-ｎ堆積に関して上に説明されるシーズニングプロセス６００及び／又は不動態化プロセス９００は、ここに記載されるように真性型微結晶シリコン層にも適用可能である。或いはまた、上で説明され、図５に例示されるシステムは、ｐ型シリコン層を堆積させることに処理チャンバの一つを専用化し、ｎ型シリコン層を処理することに専用化されるチャンバの二番目のものを専用化することによって用いることもできる。これらの状況において、基板は、ｐ型層の堆積に専用化されたプロセスチャンバ５３１のようなプロセスチャンバに搬送チャンバ５２０を通って搬送される。一旦ｐ型層が基板上に堆積されると、前述されたように真性層の堆積のためにプロセスチャンバ５３２から５３６までのように後の処理チャンバに真空ロボット５２２によって搬送される。いったん真性層がｐ型層に付けられると、プロセスチャンバ５３７のような後の処理チャンバへ真空ロボット５２２によって基板はｎ型層の堆積に移動される。これらの状況において、上記のようにシーズニング層６００は、一般的には、各処理チャンバに見出される汚染を低減するために処理チャンバの各々に必要とされる。図１３は、少なくとも三つの処理チャンバを含むクラスタツールで行われる基板処理シーケンス１３００の一実施形態を例示し、一連の三つの異なる堆積プロセスステップが一連の基板上に処理チャンバの各々において行われ、次に一つ以上の洗浄型のプロセス(即ち、シーズニングプロセス６００と不動態化プロセス９００)が、望ましい間隔で処理チャンバの各々において行われる。図１３に示されるように、デバイスの様々な部分を形成するのに用いられる処理シーケンスは、第一処理チャンバ内で基板上に第一層を形成するステップ(例えば、ステップ１３０５Ａ-１３０５Ｎ)と、基板を第二処理チャンバに搬送するステップ(例えば、ステップ１３０８Ａ-１３０８Ｎ)と、第二処理チャンバ内で基板上に第二層を形成するステップ(例えば、１３０６Ａ-１３０６Ｘ)と、基板を第三処理チャンバに搬送するステップ(例えば、ステップ１３０９Ａ-１３０９Ｎ)と、次に第三処理チャンバ内で基板上に第三層を形成するステップ(例えば、ステップ１３０７Ａ-１３０７Ｚ）とを含んでいる。シーズニングプロセス６００が行われる前に第一処理チャンバ、第二処理チャンバ或��は第三処理チャンバ内で処理可能な基板の望ましい数は、それぞれＮ個の基板、Ｘ個の基板、Ｚ個の基板である。図１３は、一般的には、シーズニングプロセスが第一処理チャンバ、第二処理チャンバ、第三処理チャンバ内で行われる回数が等しい(即ち、Ｎ＝Ｘ＝Ｚ)場合を例示しているが、この構成は、本明細書に説明された本発明の範囲に関して制限しようとするものではない。
【００６６】
[0080]上記は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他の多くの実施形態が本発明の基本範囲から逸脱せずに構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【００６７】
１００…多接合型ソーラーセル、１０１…太陽放射、１０２…基板、１１０…第一ＴＣＯ層、１２０…ｐ-ｉ-ｎ接合部、１２１…ｐ型微結晶シリコン接触層、１２２…ｐ型アモルファスシリコン層、１２４…真性型アモルファスシリコン層、１２５…ｎ型アモルファスシリコンバッファ層、１２６…ｎ型微結晶シリコン層、１３０…ｐ-ｉ-ｎ接合部、１３２…ｐ型微結晶シリコン層、１３４…真性型微結晶シリコン層、１３６…ｎ型アモルファスシリコン層、１４０…第二ＴＣＯ層、１５０…金属背面層、４００…チャンバ、４０２…壁、４０４…底部、４０６…処理領域、４０８…バルブ、４０９…真空ポンプ、４１０…シャワーヘッド、４１１…ポート、４１２…バッキングプレート、４１４…サスペンション、４１６…中央支持体、４２０…ガス源、４２２…ＲＦ電源、４２４…遠隔プラズマ源、４３０…基板支持体、４３１…接地ストラップ、４３２…基板受容面、４３３…シャドウフレーム、４３４…ステム、４３６…リフトシステム、４３８…リフトピン、４３９…加熱素子及び／又は冷却素子、４４７…コントローラ、５００…システム、５１０…ロードロックチャンバ、５２０…搬送チャンバ、５２２…真空ロボット、５３１-５３７…プロセスチャンバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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