DE2711365C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit Schottky- Grenzschicht an einem Grundkörper aus Silizium, in der der Grundkörper einen Ohmschen Kontakt an einer ersten Grenzfläche und einen die Schottky-Grenzschicht in dem Silizium bildenden Metallfilm an einer zweiten Grenzfläche besitzt.The invention relates to a semiconductor arrangement with Schottky Boundary layer on a basic body made of silicon, in the the base body makes an ohmic contact on a first one Interface and the Schottky interface in the silicon forming metal film at a second interface owns.

Fotospannungs-Anordnungen, wie Solarzellen und Fotodetektoren, können Licht, beispielsweise aus dem Bereich des Infraroten bis zum Ultravioletten, in brauchbare elektrische Energie umwandeln. Ein Problem auf dem Gebiet der Solarzellen besteht darin, daß wegen der Kosten für die aus Solarzellen gewonnene elektrische Energie dieses Verfahren häufig nicht mit anderen Erzeugungsarten wettbewerbsfähig ist. Einer der größten Ausgabenposten in der Solarzellenherstellung ist der Preis des in den Solarzellen verwendeten Halbleitermaterials. Natürlich ist der Preis einer Solarzelle um so höher, je mehr Halbleitermaterial benötigt wird. Eine Verringerung des benötigten Halbleitermaterials für Fotodetektoranordnungen würde ebenfalls deren Kosten senken. Wenn das gleiche Halbleitermaterial Strom-Gleichrichtereigenschaften in der Dunkelheit aufweist, so könnte es ebenfalls in anderen Halbleiteranordnungen, wie Dioden, Verwendung finden.Photo voltage arrangements, such as solar cells and photo detectors, can light, for example from the area of Infrared to ultraviolet, in usable electrical Convert energy. A problem in the field of solar cells is that because of the cost of the Solar energy generated by this process often not competitive with other types of production is. One of the largest expenditure items in solar cell manufacturing is the price of that used in the solar cells Semiconductor material. Of course, the price is one The more semiconductor material needed, the higher the solar cell becomes. A reduction in the semiconductor material required for photodetector arrays would also cost reduce. If the same semiconductor material current rectifier properties has in the dark, so could it also in other semiconductor devices like diodes, Find use.

Eine Solarzelle und damit eine Halbleiteranordnung der eingangs genannten Gattung wird in der US-Zeitschrift "Journal of Applied Physics", Vol. 45, No. 9, Sept. 1974, Seiten 3913 bis 3915, beschrieben. Der aktive Bereich der bekannten Solarzelle besteht aus einkristallinem Silizium oder aus einem polykristallinen Siliziumfilm. An das Silizium grenzt auf einer Fläche ein elektrisch leitendes Substrat als Ohmscher Kontakt und auf einer gegenüberliegenden Fläche ein Metallfilm unter Bildung der Schottky-Grenzschicht. Der Metallfilm soll zumindest halbdurchlässig gegenüber Sonnenstrahlung sein. Es wird vorgeschlagen, den Wirkungsgrad von Solarzellen mit Schottky-Grenzschicht durch Verwendung geschichteter oder legierter Schottky-Sperrschichten auf p-leitendem Silizium zu verbessern. Zugleich sollen die Herstellungkosten vermindert werden, indem anstelle von einkristallinem Silizium ein polykristalliner Dünnfilm aus Silizium vorgesehen wird.A solar cell and thus a semiconductor arrangement at the beginning genus mentioned in the US journal "Journal of Applied Physics ", Vol. 45, No. 9, Sept. 1974, pages 3913 to 3915. The active area of the known Solar cell is made of single crystal or silicon from a polycrystalline silicon film. The silicon  borders an electrically conductive substrate on a surface as an ohmic contact and on an opposite surface a metal film to form the Schottky boundary layer. The metal film should be at least semi-transparent to solar radiation be. It is suggested efficiency of solar cells with Schottky boundary layer through use layered or alloyed Schottky barrier layers to improve p-type silicon. At the same time Manufacturing costs can be reduced by replacing monocrystalline silicon is a polycrystalline thin film Silicon is provided.

Aus der GB-Zeitschrift "Solid State Communications", Vol. 17, 1975, Seiten 1193 bis 1196, ist es bekannt, amorphes Silizium bei der Herstellung durch Zersetzung von Silan in einer Hochfrequenz-Glimmentladung dadurch substitutionell zu dotieren, daß dem Silan ein Dotierstoffgas, z. B. Phosphorwasserstoff oder Diboran, beigefügt wird. Durch die Wahl der Dotierung sollen die elektronischen Eigenschaften des aufwachsenden, amorphen Siliziums gesteuert werden. Die diskutierten Siliziumkörper sind durchweg homogen, Kontakte werden nicht beschrieben.From the GB magazine "Solid State Communications", Vol. 17, 1975, pages 1193 to 1196, it is known to be amorphous Silicon produced by decomposing silane in a high-frequency glow discharge is therefore substitutional to dope that the silane a dopant gas, e.g. B. hydrogen phosphide or diborane. Through the The choice of the doping should include the electronic properties of the growing, amorphous silicon can be controlled. The Silicon bodies discussed are consistently homogeneous, contacts are not described.

In der NL-Zeitschrift "Journal of Non-Crystalline Solids", Band 13 (1973/74) Seiten 55 bis 68, wird angegeben, wie die Fotoleitfähigkeit und Absorption von durch Zersetzung von Silan in einer Glimmentladung hergestellten, amorphen Siliziumstücken von der beim Abscheiden des Siliziums herrschenden Substrattemperatur abhängen kann. Die dargestellten Bauelemente enthalten ebenfalls homogene, amorphe Siliziumkörper. In the NL journal "Journal of Non-Crystalline Solids", Volume 13 (1973/74) pages 55 to 68, is given as the Photoconductivity and absorption by decomposition of Amorphous silicon pieces produced in a glow discharge from that prevailing when the silicon is deposited Substrate temperature may depend. The illustrated Components also contain homogeneous, amorphous silicon bodies.  

In der US-Zeitschrift "Applied Physics Letters", Vol. 28, No 2, 15. Januar 1976, Seiten 105 bis 107 wird schließlich die Herstellung eines Dünnschicht-Bauelements mit amorphem Siliziumkörper und darin beim Aufwachsen des Siliziumfilms erzeugtem PN-Übergang beschrieben. Der PN-Übergang wird dadurch hergestellt, daß dem der Glimmentladung ausgesetzten Silan zunächst ein Donatorgas und dann ein Akzeptorgas zugefügt wird. Als Ergebnis wird gefunden, daß die gleichrichtende und fotovoltaische Empfindlichkeit des PN-Übergangs qualitativ ähnlich den entsprechenden Werten bei einem kristallinen PN-Übergang ist. Bemerkenswert ist der Hinweis, daß die Eigenschaften, die im Zusammenhang mit dem PN-Übergang im amorphen Silizium beobachtet werden, nicht durch einen oder beide von zwei möglichen Schottky- Grenzschichten an den aus Metall bestehenden Kontakten des Siliziumkörpers verursacht sein können.In the US journal "Applied Physics Letters", vol. 28, No 2, January 15, 1976, pages 105 to 107 is finally published the production of a thin-film component with amorphous Silicon body and in it when growing the silicon film generated PN transition described. This will make the PN transition manufactured that exposed to the glow discharge Silane first a donor gas and then an acceptor gas is added. As a result, it is found that the rectifying and photovoltaic sensitivity of the PN transition qualitatively similar to the corresponding values with a crystalline PN junction. Remarkably the indication that the properties associated with the PN transition can be observed in amorphous silicon, not by one or both of two possible Schottky Boundary layers on the contacts made of metal of the silicon body can be caused.

Wegen des relativ geringen Aufwands zum Herstellen amorphen Siliziums, könnte man versuchen, das in dünner Schicht durch Glimmentladung in Silan herzustellende Material als Grundkörper einer Halbleiteranordnung eingangs genannter Art, also beispielsweise einer Solarzelle, eines Fotodetektors oder eines Gleichrichters, einzusetzen. In einer gattungsgemäßen Halbleiteranordnung würde das bedeuten, die amorphe Siliziumschicht auf einer Seite mit einem flächigen Ohmschen Kontakt und auf der anderen Seite mit einem flächigen Sperrschichtkontakt auszustatten und den Siliziumkörper so auszubilden, daß in ihn die zum Betrieb des Bauelements, z. B. einer Solarzelle, erforderliche Raumladungszone entstehen kann. Because of the relatively low cost of manufacturing amorphous Silicon, you could try that in a thin layer Material to be produced by glow discharge in silane as Base body of a semiconductor arrangement mentioned above Art, so for example a solar cell, a photo detector or a rectifier. In a generic semiconductor arrangement that would mean the amorphous silicon layer on one side with a flat Ohmic contact and on the other hand with one equip planar barrier layer contact and the silicon body to train so that in him the operation of the Component, e.g. B. a solar cell, required space charge zone can arise.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung eingangs genannter Art unter Verwendung amorphen Siliziums für den Silizium-Grundkörper zu schaffen, die alle Vorteile früherer Bauelemente mit einkristallinem oder polykristallinem Silizium aufweist, aber mit weniger Herstellungsaufwand und Material zu produzieren ist, und deren Grundkörper insbesondere zugleich das Anbringen eines flächigen Ohmschen Kontaktes und eines flächigen Sperrschichtkontaktes ermöglicht.The invention has for its object a semiconductor device initially mentioned type using amorphous To create silicon for the silicon base body that all advantages of previous components with single crystal or Has polycrystalline silicon, but with less manufacturing effort and material to produce, and their Basic body in particular at the same time attaching a flat Ohmic contact and a flat junction contact enables.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei der Halbleiteranordnung mit einem einen Ohmschen Kontakt einer ersten Grenzfläche und einen Sperrschichtkontakt an einer zweiten Grenzfläche aufweisenden Silizium-Grundkörper darin, daß der Grundkörper aus einer an die erste Grenzfläche angrenzen­ den, ersten Schicht aus durch Glimmentladung in einer Mi­ schung von Silan sowie einem Dotierstoffgas erzeugtem, do­ tiertem, amorphem Silizium und aus einer durch Glimment­ ladung in Silan auf eine der ersten Grenzfläche gegenüber­ liegende Oberfläche der ersten Schicht niedergeschlagenen zweiten Schicht angrenzend an die zweite Grenzfläche besteht.The solution according to the invention consists in the semiconductor arrangement with an ohmic contact of a first interface and a junction contact at a second interface having silicon base body in that the Adjacent base body from one to the first interface the first layer of glow discharge in a Mi the production of silane and a dopant gas tated, amorphous silicon and from a glow charge in silane to one of the first interfaces opposite lying surface of the first layer second layer adjacent to the second interface.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der amorphe Silizium- Grundkörper an der dem Ohmschen Flächenkontakt zugewandten Oberfläche relativ hoch zu dotieren und an der dem Sperrschichtkontakt zugeordneten Fläche relativ schwach oder gar nicht zu dotieren ist. An der höher dotierten Seite kann sich daher ein sperrschichtfreier Kontakt ausbilden während an der schwächer dotierten Seite ein Sperrschichtkontakt mit ausgeprägter Raumladungszone innerhalb des Silizium-Grundkörpers herzustellen ist. Der Gradient der Dotierstoffe innerhalb des aus amorphem Silizium bestehenden Grundkörpers kann beim Abscheiden des Siliziums durch Glimmentladung aus Silan und gegebenenfalls einem Dotierstoffgas vorzugsweise so gesteuert werden, daß das im Silizium von der Schottky-Sperrschicht ausgehende elektrische Feld bzw. die entsprechende Raumladung ausreichend weit für den Betrieb des Bauelements, z. B. als Solarzelle, hineinreicht.It is achieved by the invention that the amorphous silicon Base body on the ohmic surface contact Doping surface relatively high and at the Area associated with junction contact is relatively weak or is not to be endowed. At the higher endowed Side can therefore form a barrier-free contact while a junction contact on the weakly doped side with a pronounced space charge zone within  of the silicon base body is to be produced. The gradient of dopants within the amorphous silicon Base body can when depositing the silicon by glow discharge from silane and optionally one Dopant gas are preferably controlled so that the electrical in silicon from the Schottky junction Field or the corresponding space charge is sufficient far for the operation of the component, e.g. B. as a solar cell, reaches in.

Anhand der Zeichnung von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtBased on the drawing of exemplary embodiments Invention explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Halbleiteranordnung mit Schottky- Grenzschicht; Fig. 1 shows a cross section of a first embodiment of a semiconductor device comprising Schottky barrier layer;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Absorptionskoeffizienten von Einkristallsilizium im Vergleich zu amorphem Silizium, das durch Glimmentladung erzeugt wurde, und zwar im sichtbaren Lichtbereich; Fig. 2 is a graph of the absorption coefficient of single crystal silicon as compared to amorphous silicon produced by glow discharge, and that in the visible light region;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Vorrichtung zum Herstellen von amorphem Silizium durch eine Glimmentladung in Silan; Figure 3 is a schematic representation of a first apparatus for producing amorphous silicon by glow discharge in silane.

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Vorrichtung für die Herstellung von amorphem Silizium durch Glimmentladung in Silan; Figure 4 is a schematic representation of a second apparatus for the production of amorphous silicon by glow discharge in silane.

Fig. 5 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Halbleiteranordnung mit Schottky-Grenzschicht nach der Erfindung. Fig. 5 is a cross section of a second embodiment of a semiconductor device comprising Schottky barrier according to the invention.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Halbleiteranordnung nach der vorliegenden Erfindung mit 10 bezeichnet. Die Halbleiteranordnung 10 weist ein Substrat 12 aus einem Material mit guten elektrischen Leiteigenschaften auf. Typische Materialien mit diesen Eigenschaften sind Aluminium, Chrom, rostfreier Stahl, Niob, Tantal, Eisen und Indium-Zinn-Oxid auf Glas.A first exemplary embodiment of the semiconductor arrangement according to the present invention is designated by 10 in FIG. 1. The semiconductor arrangement 10 has a substrate 12 made of a material with good electrical conductivity properties. Typical materials with these properties are aluminum, chrome, stainless steel, niobium, tantalum, iron and indium tin oxide on glass.

Auf einer Oberfläche des Substrats 12 ist ein Grundkörper 13 aus amorphem Silizium aufgebracht, das durch Glimmentladung in Silan SiH₄ hergestellt wurde. Das Abscheideverfahren, das Fachleuten bekannt ist, beinhaltet die elektrische Entladung durch Gas bei relativ niedrigem Druck, beispielsweise um 5 Torr oder weniger, in einer teilweise evakuierten Kammer. Eine Glimmentladung ist durch mehrere Bereiche von diffusem, leuchtendem Glühen charakterisiert, beispielsweise der positiven Glühsäule nahe der Anode und dem negativen Glühbereich zwischen Anode und dem negativen Glühbereich zwischen Anode und Kathode, und einem Spannungsabfall in der Nachbarschaft der Kathode, der ein viel höheres Potential aufweist als das Ionisierungspotential des Gases, beispielsweise der Crookes- Dunkelraumbereich.A base body 13 made of amorphous silicon, which was produced by glow discharge in silane SiH₄, is applied to a surface of the substrate 12 . The deposition method known to those skilled in the art involves electrical discharge by gas at a relatively low pressure, for example around 5 torr or less, in a partially evacuated chamber. A glow discharge is characterized by several areas of diffuse, glowing glow, for example the positive glow column near the anode and the negative glow area between the anode and the negative glow area between the anode and cathode, and a voltage drop in the vicinity of the cathode, which has a much higher potential than the ionization potential of the gas, for example the Crookes dark room area.

Amorphes Material ist Material, das keine Ordnung über größere Bereiche bezüglich der Periodizität der Matrix aufweist. Amorphes Silizium, das durch Glimmentladung in Silan, SiH₄, hergestellt wurde, besitzt eine Ordnung in einem kleinen Bereich von nicht mehr als 20 Å. Das Fehlen einer Ordnung über größere Bereiche bei amorphem, durch Glimmentladung in Silan hergestelltem Silizium kann durch Röntgenstrahl- oder Elektronen-Beugung festgestellt werden.Amorphous material is material that has no order larger ranges regarding the periodicity of the matrix having. Amorphous silicon caused by glow discharge  in silane, SiH₄, has an order in a small range of not more than 20 Å. The Lack of order over larger areas with amorphous, Silicon produced by glow discharge in silane can be determined by X-ray or electron diffraction will.

Der Körper 13 besitzt eine erste Schicht 14 aus amorphem Silizium, das durch Glimmentladung in einer Mischung von Silan und Dotiergas hergestellt wurde. Die erste Schicht 14 weist einen Ohmschen Kontakt mit dem Substrat 12 auf, wobei zwischen beiden eine erste Grenzfläche 15 liegt. Eine zweite Schicht 16 aus amorphem Silizium innerhalb des Körpers 13 ist auf der ersten Schicht 14 auf der dem Substrat 12 abgewandten Seite aufgebracht. Die zweite Schicht 16 wurde durch Glimmentladung in Silan, SiH₄, hergestellt, und zwar typischerweise durch eine Glimmentladung in im wesentlichen reinem Silan. Da die Glimmentladung in im wesentlichen reinem Silan stattfindet, würde man annehmen, daß die zweite Schicht 16 undotiert ist, es wurde jedoch festgestellt, daß diese zweite Schicht 16, obwohl in reinem Silan hergestellt, leicht n-dotiert ist, beispielsweise bei Abscheiden auf einer Oberfläche, die auf eine Temperatur von mehr als 100° C erhitzt wurde. Die erste und die zweite Schicht 14 bzw. 16 sind vom gleichen Leitfähigkeitstyp. Vorzugsweise nimmt die Dotierungskonzentration der ersten Schicht 14 derart ab, daß sie an der Grenzfläche 15 ein Maximum aufweist und bis zu unbedeutender Konzentration an der Grenzfläche der ersten Schicht 14 mit der zweiten Schicht 16 abnimmt. Obwohl die erste Schicht vorzugsweise eine gestufte bzw. abnehmende Dotierungskonzentration aufweist, werden mit der vorliegenden Erfindung aus Gründen, die nachfolgend erklärt werden, auch Dotierungskonzentrationen umfaßt, die durch die gesamte Schicht 14 gleichförmig sind.The body 13 has a first layer 14 made of amorphous silicon, which was produced by glow discharge in a mixture of silane and doping gas. The first layer 14 has an ohmic contact with the substrate 12 , a first interface 15 lying between the two. A second layer 16 of amorphous silicon within the body 13 is applied to the first layer 14 on the side facing away from the substrate 12 . The second layer 16 was made by glow discharge in silane, SiH₄, typically by glow discharge in substantially pure silane. Since the glow discharge takes place in substantially pure silane, it would be assumed that the second layer 16 is undoped, but it has been found that this second layer 16 , although made in pure silane, is slightly n-doped, for example when deposited on one Surface that has been heated to a temperature of more than 100 ° C. The first and second layers 14 and 16 are of the same conductivity type. The doping concentration of the first layer 14 preferably decreases such that it has a maximum at the interface 15 and decreases to an insignificant concentration at the interface of the first layer 14 with the second layer 16 . Although the first layer preferably has a stepped or decreasing doping concentration, the present invention also includes doping concentrations that are uniform through the entire layer 14 for reasons that will be explained below.

Das amorphe Silizium der ersten und zweiten Schicht 14 bzw. 16 wird durch eine Glimmentladung in Silan zuzüglich einem geeigneten Dotierungsgas für die Schicht 14 gebildet, und kann von anderem amorphem Silizium dadurch unterschieden werden, daß es die kinetischen Eigenschaften einer durchschnittlichen Zustandsdichte in der Größenordnung von 10¹⁷/CM³ oder darunter besitzt. Die durchschnittliche Zustandsdichte ist zu bestimmen durch Aufzeichnen des Verhältnisses von 1 zur quadrierten Kapazität (1/C²) als Funktion der an der Silizium-Halbleiteranordnung herrschenden Spannung. Aus der Form dieser Aufzeichnung können Fachleute die durchschnittliche Zustandsdichte bestimmen. Bei der Herstellung von amorphem Silizium durch Glimmentladung in Silan beträgt die Drift-Beweglichkeit für Elektronen 10-3 cm²/V-sec oder mehr. Die Driftbeweglichkeit der Elektronen wird durch bekannte Maßnahmen gemessen, wobei man Lichtimpulse oder Elektronenstrahlimpulse auf die vorgespannte Halbleiteranordnung auftreffen läßt, und der durch die Impulse erzeugte nachfolgende Elektronenfluß wird durch ein Probensystem verfolgt. Aus Messungen der Fotoleitfähigkeit ist weiterhin abgeschätzt worden, daß die Größenordnung der Lebensdauer der Elektronen von durch die Glimmentladung in Silan erzeugtem amorphem Silizium in der Größenordnung von 10-5 sec liegt. Gleichwohl kann vorausgesetzt werden, daß durch Glimmentladung in Silan erzeugtes amorphes Silizium mit einer Elektronen-Lebensdauer in der Größenordnung von 10-7 sec oder höher ebenfalls gute elektrische Eigenschaften aufweist.The amorphous silicon of the first and second layers 14 and 16 is formed by a glow discharge in silane plus a suitable doping gas for the layer 14 , and can be distinguished from other amorphous silicon in that it has the kinetic properties of an average density of states in the order of magnitude 10¹⁷ / CM³ or less. The average density of states is to be determined by recording the ratio of 1 to the squared capacitance (1 / C²) as a function of the voltage prevailing at the silicon semiconductor device. From the form of this record, experts can determine the average density of states. In the production of amorphous silicon by glow discharge in silane, the drift mobility for electrons is 10 -3 cm² / V-sec or more. The drift mobility of the electrons is measured by known means, whereby light impulses or electron beam impulses are impinged on the prestressed semiconductor arrangement, and the subsequent electron flow generated by the impulses is followed by a sample system. From measurements of the photoconductivity it has further been estimated that the order of magnitude of the lifetime of the electrons of amorphous silicon produced by the glow discharge in silane is in the order of 10 -5 seconds. Nevertheless, it can be assumed that amorphous silicon produced by glow discharge in silane and having an electron lifetime of the order of magnitude of 10 -7 sec or higher also has good electrical properties.

Die erste Schicht 14 ist typischerweise zwischen 100 Å und etwa 0,5 Micrometer dick, die zweite Schicht 16 zwischen etwa ½ und 1 Micrometer dick. The first layer 14 is typically between 100 Å and about 0.5 micrometers thick, the second layer 16 between about 1/2 and 1 micrometers thick.

Auf der der ersten Schicht 14 abgewandten Oberfläche der zweiten Schicht 16 ist ein Metallfilm 18 an einer Grenzfläche 20 angebracht. Der Metallfilm 18 ist mindestens halbtransparent gegenüber Sonnenstrahlung, wenn die Anordnung als Solarzelle benutzt werden soll, und ist aus Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit und hohem Normalpotential, beispielsweise größer als 4,5 eV, d. h. ein edles Metall, unter der Annahme, daß die zweite Schicht 16 n-leitend ist. Metalle mit guter elektrischer Leitfähigkeit und hohem Normalpotential, d. h. ein edles Metall, sind beispielsweise Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Iridium oder Chrom. Der Metallfilm 18 kann aus einer einzelnen Metallschicht oder aus mehreren Schichten bestehen. Falls der Metallfilm 18 aus mehreren Schichten besteht, könnte eine erste Schicht aus Platin auf der zweiten Schicht 16 aufliegen, und eine zweite Schicht auf der ersten Platinschicht könnte Gold oder Silber sein, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Wie vorher festgestellt, ist im Falle einer Solarzelle der Metallfilm 18 mindestens halbtransparent gegenüber Sonnenstrahlung und sollte zu diesem Zweck, da es sich um ein Metall handelt, etwa 100 Å dick sein.A metal film 18 is attached to an interface 20 on the surface of the second layer 16 facing away from the first layer 14 . The metal film 18 is at least semi-transparent to solar radiation when the arrangement is to be used as a solar cell, and is made of metal with good electrical conductivity and high normal potential, for example greater than 4.5 eV, ie a noble metal, assuming that the second Layer 16 is n-type. Metals with good electrical conductivity and high normal potential, ie a noble metal, are for example gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium or chromium. The metal film 18 can consist of a single metal layer or of several layers. If the metal film 18 consists of multiple layers, a first layer of platinum could be on top of the second layer 16 and a second layer on the first layer of platinum could be gold or silver to achieve good electrical conductivity. As previously stated, in the case of a solar cell, the metal film 18 is at least semi-transparent to solar radiation and, because it is a metal, should be about 100 Å thick for this purpose.

Üblicherweise ist die erste Schicht n-leitend, obwohl die erste Schicht einer erfindungsgemäßen Schottky-Anordnung selbstverständlich auch p-leitend sein kann. Falls die erste Schicht 14 p-leitend ist, wird die zweite Schicht 16 derart dotiert, daß sie leicht p-leitend ist, und der Metallfilm 18 besteht aus einem Metall mit niedrigem Normalpotential, d. h. einem unedlen Metall, mit weniger als etwa 4,3 eV, im allgemeinen Aluminium.The first layer is usually n-conducting, although the first layer of a Schottky arrangement according to the invention can of course also be p-conducting. If the first layer 14 is p-type, the second layer 16 is doped to be slightly p-type, and the metal film 18 is made of a metal with a low normal potential, ie a base metal, less than about 4.3 eV, generally aluminum.

An einem Abschnitt der der Grenzfläche 20 gegenüberliegenden Oberfläche des Metallfilms 18 ist eine Elektrode 22 angeordnet. Typischerweise hat die Elektrode 22 die Form eines Gitters, obwohl sie auch andere bekannte Formen, beispielsweise eines Fingers oder eines Kammes aufweisen kann; die Elektrode besteht aus einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit.An electrode 22 is arranged on a portion of the surface of the metal film 18 opposite the interface 20 . Typically, the electrode 22 is in the form of a grid, although it may also have other known shapes, for example a finger or a comb; the electrode is made of a metal with good electrical conductivity.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Elektrode 22 zwei Scharen von Gitterlinien auf, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und die Gitterlinien der anderen Anordnung schneiden. Die Elektrode 22 nimmt lediglich eine kleine Fläche der Oberfläche des Metallfilms 18 ein, beispielsweise etwa 5-10% der Oberfläche des Films 18, da die auf die Elektrode 22 auftreffende Sonnenstrahlung von der Anordnung 10 wegreflektiert werden soll. Die Aufgabe der Elektrode 22 besteht in der gleichmäßigen Aufnahme des vom Metallfilm 18 herrührenden Stromes. Die Elektrode 22 erleichtert es, den Serienwiderstand der Anordnung 20 niedrig zu halten, wenn er als Teil des Schaltkreises in Betrieb ist. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß lediglich eine einzige Gitterschar für eine gleichmäßige Stromaufnahme bei Anordnung mit kleinen Oberflächenbereichen notwendig ist, die in irgendeiner bekannten Form, wie als Finger, oder Kamm, gestaltet sein kann.In the present exemplary embodiment of the invention, the electrode 22 has two sets of grid lines which run essentially parallel to one another and intersect the grid lines of the other arrangement. The electrode 22 takes up only a small area of the surface of the metal film 18 , for example about 5-10% of the surface of the film 18 , since the solar radiation impinging on the electrode 22 is to be reflected away from the arrangement 10 . The task of the electrode 22 consists in the uniform absorption of the current originating from the metal film 18 . The electrode 22 makes it easier to keep the series resistance of the assembly 20 low when it is in operation as part of the circuit. However, it can be assumed that only a single coulter share is necessary for uniform current consumption in the case of an arrangement with small surface areas, which can be designed in any known form, such as a finger or comb.

Eine Antireflexionsschicht 24 ist an der Elektrode 22 und der der Grenzfläche 20 gegenüberliegenden Oberfläche des von der Elektrode 22 nicht bedeckten Metallfilms 18 angebracht. Die Antireflexionsschicht 24 weist eine Einfallfläche 26 auf, auf welche die Sonnenstrahlung 28 auftreffen kann. Wie allgemein bekannt, erhält man eine Erhöhung der Sonnenstrahlung 28, die durch den Metallfilm 18 durchgeht und in die Anordnung 10 eindringt, indem man die Dicke der Antireflexionsschicht 24 in der Größenordnung von λ/n hält, wobei λ die Wellenlänge der auf die Einfallfläche 26 auftreffenden Strahlung, und n der Brechungsindex der Antireflexionsschicht 24 ist. Der Brechungsindex n der Antireflexionsschicht 24 sollte einen geeigneten Wert haben, damit der Betrag der auf den Metallfilm 18 auffallenden Sonnenstrahlung 28 erhöht wird. Falls beispielsweise der Metallfilm 18 aus Platin mit einer Dicke von 100 Å besteht, könnte eine geeignete Antireflexionsschicht 24 aus Zirkonoxid ZrO₂ von 500 Å Dicke mit n = 2,1 bestehen. Im Ergebnis verringert die Antireflexionsschicht 24 den Betrag des Lichtes, der von der Anordnung 10 reflektiert wird. Normalerweise wird die Antireflexionsschicht 24 aus einem dielektrischen Material wie Zinksulfid, Zirkonoxid oder Silikonnitrid bestehen, sie kann aber auch ein transparentes halbleitendes Material wie Zinnoxid, welches mit Antimon dotiert ist, oder Indiumoxid, dotiert mit Zinn, sein.An anti-reflective layer 24 is attached to the electrode 22 and to the surface of the metal film 18 not covered by the electrode 22, which surface is opposite to the interface 20 . The antireflection layer 24 has an incident surface 26 on which the solar radiation 28 can strike. As is well known, an increase in solar radiation 28 which passes through the metal film 18 and penetrates the assembly 10 is obtained by keeping the thickness of the anti-reflective layer 24 on the order of λ / n , where λ is the wavelength of the incident surface 26 incident radiation, and n is the refractive index of the anti-reflection layer 24 . The refractive index n of the antireflection layer 24 should have a suitable value so that the amount of solar radiation 28 incident on the metal film 18 is increased. If, for example, the metal film 18 consists of platinum with a thickness of 100 Å, a suitable antireflection layer 24 could consist of zirconium oxide ZrO₂ of 500 Å thickness with n = 2.1. As a result, the anti-reflective layer 24 reduces the amount of light reflected by the assembly 10 . Normally, the anti-reflective layer 24 will be made of a dielectric material such as zinc sulfide, zirconium oxide or silicon nitride, but it can also be a transparent semiconducting material such as tin oxide which is doped with antimony or indium oxide doped with tin.

Es ist bekannt, daß man einen Randschicht-Übergang, allgemein als Schottky-Grenzschicht bzw. -Sperrschicht bekannt, als Ergebnis der Berührung von bestimmten Metallen mit bestimmten Halbleitermaterialien erhält. Bei der Schottky- Anordnung 10 nach der vorliegenden Erfindung wird der Übergang durch Berührung des Metallfilms 18 mit der zweiten Schicht 16 an der Grenzfläche 20 gebildet. Eine Schottky-Sperrschicht erzeugt eine Raumladung oder ein elektrisches Feld im Halbleitermaterial der Anordnung 10 von der Grenzfläche 20 her, welches in die zweite Schicht 16 eindringt; dieser Bereich wird als Verarmungs- oder Sperr-Bereich bezeichnet. Als Ergebnis der abnehmenden Dotierungskonzentration in der ersten Schicht 14 wird ebenfalls in dieser ein elektrisches Feld erzeugt. Infolge der Schottky-Sperrschicht an der Grenzfläche 20 und der abgestuften, abnehmenden Dotierungskonzentration der ersten Schicht 14 erstreckt sich ein elektrisches Feld im wesentlichen durch die erste und die zweite Schicht 14 bzw. 16. Es wird zumindest für Fotospannungs-Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß sich das elektrische Feld sowohl durch die erste als auch durch die zweite Schicht 14 bzw. 16 erstreckt. Bei einem elektrischen Feld, das sich durch die erste und die zweite Schicht 14 bzw. 16 erstreckt, werden Ladungsträger, die irgendwo innerhalb dieser Schichten erzeugt werden, als Ergebnis der Absorption der Sonnenstrahlung 28 durch das elektrische Feld entweder zum Substrat 12 oder zur Metallschicht 18 abgezogen. Das Substrat 12 ist eine der Elektroden der Anordnung 10. Falls sich das elektrische Feld nicht in einem Abschnitt der ersten oder der zweiten Schicht 14 bzw. 16 der Anordnung 10 hineinerstreckt, werden irgendwelche Ladungsträger, welche in diesem quasi-neutralen Abschnitt erzeugt werden, nicht mit Hilfe eines Feldes zu einer Elektrode abgezogen und sind auf Diffusion zum Verarmungsbereich angewiesen, damit sie aufgefangen werden können. Außerdem trägt irgendein quasi-neutraler Bereich bei der Stromentnahme aus der Anordnung zum Serien- oder Reihenwiderstand bei, was den Wirkungsgrad der Anordnung verringert.It is known that an interface junction, commonly known as a Schottky junction, is obtained as a result of contact of certain metals with certain semiconductor materials. In the Schottky arrangement 10 according to the present invention, the transition is formed by contacting the metal film 18 with the second layer 16 at the interface 20 . A Schottky barrier layer generates a space charge or an electric field in the semiconductor material of the arrangement 10 from the interface 20 , which penetrates into the second layer 16 ; this area is called the depletion or restricted area. As a result of the decreasing doping concentration in the first layer 14 , an electric field is also generated in this. As a result of the Schottky barrier layer at the interface 20 and the stepped, decreasing doping concentration of the first layer 14 , an electric field extends essentially through the first and second layers 14 and 16, respectively. It is preferred, at least for photo-voltage arrangements according to the present invention, that the electric field extends through both the first and the second layers 14 and 16 , respectively. With an electrical field extending through the first and second layers 14 and 16 , charge carriers generated anywhere within these layers become either the substrate 12 or the metal layer 18 as a result of the absorption of the solar radiation 28 by the electrical field deducted. The substrate 12 is one of the electrodes of the arrangement 10 . If the electrical field does not extend into a section of the first or the second layer 14 or 16 of the arrangement 10 , any charge carriers which are generated in this quasi-neutral section are not drawn off to an electrode with the aid of a field and are open Diffusion directed to the depletion area so that it can be caught. In addition, any quasi-neutral area contributes to series or series resistance when drawing current from the device, reducing the efficiency of the device.

Während die abnehmende Dotierungskonzentration innerhalb der ersten Schicht 14 vorteilhaft ist für eine Verbreiterung des elektrischen Feld-Bereiches der Anordnung 10, kann zusätzlich ein Ohmscher Kontakt zwischen erster Schicht 14 und Substrat 12 leichter gebildet werden, da die Dotierungskonzentration an der ersten Grenzfläche 15 ihr Maximum hat, und beispielsweise in der Größenordnung von 5 Atom-% liegt. Die Bildung eines Ohmschen Kontaktes an der Berührungsstelle 15 ist vorteilhaft, um einen niedrigen Serienwiderstand für die Halbleiteranordnung 10 zu erreichen. Selbst wenn durch die erste Schicht 14 hindurch eine gleichförmige Dotierungskonzentration herrscht, kann an der Berührungsstelle 15 ein Ohmscher Kontakt gebildet werden, so lange die gleichförmige Dotierungskonzentration in der Größenordnung von 5 Atom-% liegt.While the decreasing doping concentration within the first layer 14 is advantageous for widening the electric field range of the arrangement 10 , an ohmic contact between the first layer 14 and the substrate 12 can also be formed more easily since the doping concentration at the first interface 15 has its maximum , and is, for example, on the order of 5 atomic%. The formation of an ohmic contact at the contact point 15 is advantageous in order to achieve a low series resistance for the semiconductor arrangement 10 . Even if there is a uniform doping concentration through the first layer 14 , an ohmic contact can be formed at the contact point 15 as long as the uniform doping concentration is of the order of 5 atom%.

Das amorphe Silizium der ersten Schicht 14, das durch Glimmentladung in Silan plus Dotierungsgas hergestellt wurde, und das amorphe Silizium der zweiten Schicht 16, das durch Glimmentladung in Silan hergestellt wurde, besitzt Eigenschaften, die für Fotospannungs-Anordnungen in idealer Weise geeignet sind. Die Elektronen-Lebensdauer in amorphem Silizium, das durch Glimmentladung in Silan hergestellt wurde, wird auf etwa 10-5 sec geschätzt, während die Elektronen-Lebensdauer bei amorphem Silizium, welches durch Zerstäubung oder Aufdampfen gewonnen wurde, in der Größenordnung von 10-11 sec liegt.The amorphous silicon of the first layer 14 , which was produced by glow discharge in silane plus doping gas, and the amorphous silicon of the second layer 16 , which was produced by glow discharge in silane, has properties that are ideally suited for photo-voltage arrangements. The electron lifetime in amorphous silicon, which was produced by glow discharge in silane, is estimated to be about 10 -5 sec, while the electron lifetime in amorphous silicon, which was obtained by sputtering or vapor deposition, is of the order of 10 -11 sec lies.

Messungen der spektralen Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Anordnung zeigen einen hohen Auffang-Wirkungsgrad im sichtbaren Bereich des Spektrums an, beispielsweise einen durchschnittlichen Auffang-Wirkungsgrad im Spektralbereich von 4000 Å bis 7000 Å in der Größenordnung von 50%.Measurements of the spectral sensitivity of the invention Arrangements show a high collection efficiency in the visible region of the spectrum, for example an average collecting efficiency in the spectral range from 4000 Å to 7000 Å in the order of 50%.

Die Lichtabsorption im sichtbaren Bereich, d. h. von 4000 Å bis 7000 Å, liegt bei durch Glimmentladung erzeugtem amorphem Silizium höher als diejenige von monokristallinem Silizium. In Fig. 2 ist gezeigt, daß amorphes Silizium einen größeren Absorptionskoeffizienten über den sichtbaren Bereich hat als monokristallines Silizium. Dies bedeutet, daß ein Hauptteil aus durch Glimmentladung gewonnenem amorphem Silizium um den Faktor 10 dünner sein kann als monokristallines Silizium, um eine vergleichbare Lichtabsorption im sichtbaren Bereich zu erzielen.The light absorption in the visible range, ie from 4000 Å to 7000 Å, is higher than that of monocrystalline silicon in the case of amorphous silicon produced by glow discharge. In Fig. 2 it is shown that amorphous silicon has a larger absorption coefficient over the visible range than monocrystalline silicon. This means that a major part of glow discharge amorphous silicon can be thinner by a factor of 10 than monocrystalline silicon in order to achieve comparable light absorption in the visible range.

Weiterhin liegt die durchschnittliche Zustandsdichte von durch Glimmentladung gewonnenem, amorphem Silizium in der Größenordnung von 10¹⁷/cm³ oder darunter. Die durchschnittliche Zustandsdichte von durch Glimmentladung erzeugtem amorphem Silizium nimmt mit steigender Abscheidetemperatur und wachsender Reinheit des Silans bei der Herstellung ab und ist viel niedriger als diejenige von amorphem Silizium, das auf andere Art erzeugt wurde, beispielsweise durch Zerstäubung oder Aufdampfung, dessen durchschnittliche Zustandsdichte bei 10¹⁹/cm³ oder darüber liegt. Es ist auffällig, daß die Zustandsdichte umgekehrt proportional zum Quadrat der Breite des Verarmungsbereichs ist. Da die Zustandsdichte bei durch Glimmentladung gewonnenem amorphem Silizium relativ niedrig ist, kann man eine Verarmungsbreite in der Größenordnung von 1 µm erhalten. Augenfällig für die durchschnittliche Zustandsdichte nahe der Mitte des Energiebandes ist die Tatsache, daß die Lebensdauer der Energieträger umgekehrt proportional ist zur durchschnittlichen Zustandsdichte. Diese Tatsache bestätigt wiederum, daß die Lebensdauer der Träger von durch Glimmentladung gewonnenem amorphem Silizium höher ist als diejenige von amorphem Silizium, das durch die vorher erwähnten anderen Verfahren hergestellt wurde.The average density of states also lies of glow discharge amorphous silicon on the order of 10¹⁷ / cm³ or less. The average density of states due to glow discharge generated amorphous silicon increases with increasing deposition temperature and growing purity of the silane in the manufacture and is much lower than that of amorphous silicon that was produced in a different way, for example by atomization or vapor deposition, the average density of states at 10¹⁹ / cm³ or above lies. It is striking that the density of states is reversed proportional to the square of the width of the depletion area is. Since the density of states in glow discharge amorphous silicon is relatively low, one can a depletion range of the order of 1 µm receive. Obvious for the average density of states near the center of the energy band is the fact that the life of the energy source is inversely proportional is the average density of states. this fact again confirms that the lifespan of the carriers of Amorphous silicon obtained by glow discharge higher is than that of amorphous silicon, which is characterized by the other method previously mentioned.

In Fig. 3 ist eine für eine Glimmentladung geeignete Vorrichtung zur Herstellung der Halbleiter-Anordnung 10 nach der vorliegenden Erfindung im ganzen mit 30 bezeichnet. Die Glimmentladungs-Vorrichtung 30 enthält eine Kammer 32, welche durch eine Vakuumglocke 34, üblicherweise aus Glas, gebildet wird. In der Vakuumkammer 32 ist eine Elektrode 36 sowie eine Heizplatte 38 in einem Abstand davon und gegenüber der Elektrode 36 angeordnet. Die Elektrode 36 besteht aus Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit, wie Platin, und hat die Form eines Schirms oder einer Spule. Die Heizplatte 38 besteht aus einem Keramik-Rahmen mit eingeschlossenen Heizspulen, die von einer Stromquelle 40 außerhalb der Vakuumkammer 32 gespeist werden.In Fig. 3 a form suitable for a glow discharge apparatus for manufacturing the semiconductor device 10 of the present invention is indicated generally at 30. The glow discharge device 30 contains a chamber 32 which is formed by a vacuum bell 34 , usually made of glass. An electrode 36 and a heating plate 38 are arranged in the vacuum chamber 32 at a distance therefrom and opposite the electrode 36 . The electrode 36 is made of metal with good electrical conductivity, such as platinum, and is in the form of a screen or a coil. The heating plate 38 consists of a ceramic frame with enclosed heating coils, which are fed by a power source 40 outside the vacuum chamber 32 .

Ein erster Auslaß 44 in der Vakuumkammer 32 ist mit einer Diffusionspumpe verbunden, ein zweiter Auslaß 46 ist mit einer mechanischen Pumpe verbunden, und ein dritter Auslaß 48 ist mit einer Gaszufuhr verbunden, die als Quelle für die verschiedenen, während des Glimmentladungs-Verfahrens benutzten Gase darstellt. Obwohl der zweite Auslaß 46 als mit einer Diffusionspumpe verbunden beschrieben ist, wird vorausgesetzt, daß eine Diffusionspumpe unter Umständen nicht notwendig ist, da die mit dem ersten Auslaß 44 verbundene, mechanische Pumpe die Anlage bis zu einem ausreichenden Druck evakuieren kann.A first outlet 44 in the vacuum chamber 32 is connected to a diffusion pump, a second outlet 46 is connected to a mechanical pump, and a third outlet 48 is connected to a gas supply which is the source of the various gases used during the glow discharge process represents. Although the second outlet 46 is described as being connected to a diffusion pump, it is assumed that a diffusion pump may not be necessary since the mechanical pump connected to the first outlet 44 can evacuate the system to a sufficient pressure.

Bei der Herstellung der Halbleiteranordnung 10 wird das Substrat 12, beispielsweise rostfreier Stahl 304, auf der Heizplatte 38 angeordnet und mit einer Buchse der Spannungsquelle 42 verbunden, während die Elektrode 36 mit der entgegengesetzten Buchse der Spannungsquelle 42 verbunden wird. Daher existiert ein Spannungspotential zwischen Elektrode 36 und Substrat 12. Die Spannung der Spannungsquelle 42 kann entweder Gleichspannung sein oder sie kann im niedrigen Frequenzbereich von beispielsweise 60 Hertz, oder im Radiofrequenzbereich liegen, beispielsweise im Hochfrequenzbereich in der Größenordnung von MHz. Wenn die Spannungsquelle 42 Gleichstrom liefert, ist die Elektrode 36 üblicherweise mit der positiven Buchse der Spannungsquelle 42 verbunden, und das Substrat 12 ist mit der negativen Buchse der Spannungsquelle 42 verbunden. Daher wirkt die Elektrode 36 als Anode und das Substrat 12 als Kathode, wenn die Spannungsquelle 42 eingeschaltet wird. Dieses wird als Kathoden-Gleichstrom- Betrieb bezeichnet. Jedoch können beim Gleichstrombetrieb das Substrat 12 und die Elektrode 36 auch umgekehrte Polarität haben, d. h. daß das Substrat 12 die Anode und die Elektrode 36 die Kathode ist, was als Gleichstrom-Anodenbetrieb bezeichnet wird. Es wurde festgestellt, daß die Abscheidegeschwindigkeit beim Kathodenbetrieb etwas höher als beim Anodenbetrieb liegt. Außerdem kann ein Hochfrequenz- Glimmentladungsbetrieb in Elektroden-losen Glimmentladungsvorrichtungen von bekannter Bauart durchgeführt werden, beispielsweise in kapazitiven Hochfrequenz-Glimmentladungs- Anlagen und induktiven Hochfrequenz-Glimmentladungs-Anlagen. Jedoch erreicht man eine gleichmäßigere Abscheidung über eine große Fläche, beispielsweise größer als 10 cm², bei einer Glimmentladung mit Gleichstrom oder niedrigem Wechselstrom als mit Elektroden-loser Hochfrequenz. Als nächstes wird die Vakuumkammer 32 üblicherweise auch auf einen Druck von etwa 10-3 bis 10-6 Torr evakuiert, und das Substrat 12 auf eine Temperatur im Bereich von 150° bis 450° C aufgeheizt, wobei man die Heizspulen der Heizplatten 38 mit Strom versorgt.In the manufacture of the semiconductor device 10 , the substrate 12 , for example stainless steel 304 , is arranged on the heating plate 38 and connected to a socket of the voltage source 42 , while the electrode 36 is connected to the opposite socket of the voltage source 42 . There is therefore a voltage potential between electrode 36 and substrate 12 . The voltage of the voltage source 42 can either be DC voltage or it can be in the low frequency range of, for example, 60 Hertz, or in the radio frequency range, for example in the high frequency range on the order of MHz. When the voltage source 42 provides DC power, the electrode 36 is typically connected to the positive socket of the voltage source 42 and the substrate 12 is connected to the negative socket of the voltage source 42 . Therefore, electrode 36 acts as an anode and substrate 12 acts as a cathode when voltage source 42 is turned on. This is called cathode direct current operation. However, in DC operation, substrate 12 and electrode 36 may also have reverse polarity, that is, substrate 12 is the anode and electrode 36 is the cathode, which is referred to as DC anode operation. It was found that the deposition rate in the cathode operation is somewhat higher than in the anode operation. In addition, a high-frequency glow discharge operation can be carried out in electrode-less glow discharge devices of a known type, for example in capacitive high-frequency glow discharge systems and inductive high-frequency glow discharge systems. However, a more uniform deposition over a large area, for example larger than 10 cm², is achieved with a glow discharge with direct current or low alternating current than with electrode-free high frequency. Next, the vacuum chamber 32 is usually also evacuated to a pressure of about 10 -3 to 10 -6 torr, and the substrate 12 is heated to a temperature in the range of 150 ° to 450 ° C, by heating the heating coils of the heating plates 38 with current provided.

Dann wird eine Atmosphäre von etwa 98,5% Silan, SiH₄, und etwa 1,5% n-Dotiergas in die Vakuumkammer eingeführt, so daß ein Druck von 0,1 bis 5 Torr entsteht, und als Ergebnis erhöht sich die Substrat-Temperatur auf einen Wert im Bereich von 200° C bis 500° C. Übliche n-Typ-Dotiergase, welche in Glimmentladungs-Verfahren verwendet werden können, sind Phosphin, PH₃, und Arsin AsH₃. Es können ebenfalls Materialien wie Antimon Sb, Wismuth Bi, Natriumhydrid NaH und Caesiumnitrid CsN₃ verwendet werden, indem man sie in ein Verdampferschiffchen füllt und in der Atmosphäre der Vakuumkammer 32 erhitzt, bis der gewünschte Betrag von Dotiergas oder -Dampf in die Silan-Atmosphäre abgegeben wird.Then an atmosphere of about 98.5% silane, SiH₄, and about 1.5% n-dopant gas is introduced into the vacuum chamber so that a pressure of 0.1 to 5 Torr is generated, and as a result, the substrate temperature increases to a value in the range from 200 ° C to 500 ° C. Usual n-type doping gases which can be used in glow discharge processes are phosphine, PH₃, and arsine AsH₃. Materials such as antimony Sb, bismuth Bi, sodium hydride NaH and cesium nitride CsN₃ can also be used by filling them in an evaporator boat and heating them in the atmosphere of the vacuum chamber 32 until the desired amount of doping gas or vapor is released into the silane atmosphere becomes.

Um die Glimmentladung zwischen Elektrode 36 und Substrat 12 einzuleiten, wird die Spannungsquelle 42 eingeschaltet, wodurch das Abscheiden der dotierten, amorphen Siliziumschicht 14 beginnt. Es sei der Gleichstrom-Kathodenbetrieb angenommen. Für die Abscheidung der ersten Schicht 14 sollte die Stromdichte in der Größenordnung von 0,1 bis 3,0 mA/cm² an der Oberfläche des Substrats 12 liegen. Die Abscheidegeschwindigkeit des amorphen Siliziums wächst mit dem Dampfdruck des Silans und der Stromdichte an. Bei einem Druck von 2 Torr und einer Stromdichte von 1 mA/cm² zum Kathodensubstrat 12 bei einer Temperatur von 350° C findet das Abscheiden von etwa 200 Å dotiertem amorphem Silizium in wenigen Sekunden statt. Um die Dotierungskonzentration der ersten Schicht 14 abzustufen bzw. abnehmen zu lassen, wird während der Glimmentladungs-Abscheidung zusätzliches Silan in die Vakuumkammer 32 eingeführt.In order to initiate the glow discharge between the electrode 36 and the substrate 12 , the voltage source 42 is switched on, as a result of which the deposition of the doped, amorphous silicon layer 14 begins. DC cathode operation is assumed. For the deposition of the first layer 14 , the current density should be on the order of 0.1 to 3.0 mA / cm 2 on the surface of the substrate 12 . The deposition rate of the amorphous silicon increases with the vapor pressure of the silane and the current density. At a pressure of 2 torr and a current density of 1 mA / cm² to the cathode substrate 12 at a temperature of 350 ° C., the deposition of about 200 Å doped amorphous silicon takes place in a few seconds. In order to graduate or decrease the doping concentration of the first layer 14 , additional silane is introduced into the vacuum chamber 32 during the glow discharge deposition.

Wenn die Glimmentladung für den Gleichstrom-Kathodenbetrieb einmal eingeleitet ist, werden Elektronen von dem Substrat 12 ausgesandt und treffen mit Silanmolekülen SiH₄ zusammen, wobei beide Moleküle ionisiert und dissoziiert werden. Die positiven Siliziumionen und die positiven Siliziumhydrid-Ionen SiH⁺, werden zum Substrat 12 hingezogen, das die Kathode bildet, wobei Silizium, das einigen Wasserstoff enthält, auf dem Substrat 12 abgeschieden wird. Es wird angenommen, daß die Anwesenheit von Wasserstoff in amorphem Silizium für seine elektrischen Eigenschaften von Vorteil ist. Once glow discharge is initiated for DC cathode operation, electrons are emitted from substrate 12 and meet with SiH Sil silane molecules, both molecules being ionized and dissociated. The positive silicon ions and the positive silicon hydride ions SiH⁺ are attracted to the substrate 12 , which forms the cathode, whereby silicon, which contains some hydrogen, is deposited on the substrate 12 . The presence of hydrogen in amorphous silicon is believed to be beneficial for its electrical properties.

Die Atmosphäre der Vakuumkammer 32 wird dann durch die mechanische Pumpe 46 abgepumpt.The atmosphere of the vacuum chamber 32 is then pumped out by the mechanical pump 46 .

Wenn die Vakuumkammer 32 einen Druck von etwa 10-6 Torr aufweist, wird im wesentlichen reines Silan in die Vakuumkammer 32 eingeführt, so daß ein Druck im Bereich von 0,1 bis 5 Torr entsteht. Die Glimmentladung wird erneut für 1 bis 5 Minuten bei einer Stromdichte von 0,3 mA/cm² bis 3,0 mA/cm² an der ersten Schicht 14 für die Ablagerung der zweiten Schicht 16 aus amorphem Silizium in Betrieb gesetzt. Es hat sich herausgestellt, daß die zweite Schicht 16 aus amorphem Silizium, die in im wesentlichen reinem Silan durch Glimmentladung hergestellt wird, leicht n-leitend ist, wenn sie auf der ersten Schicht 14 bei einer Temperatur über 100° C abgeschieden wird.When the vacuum chamber 32 has a pressure of about 10 -6 torr, substantially pure silane is introduced into the vacuum chamber 32 so that a pressure in the range of 0.1 to 5 torr is created. The glow discharge is again activated for 1 to 5 minutes at a current density of 0.3 mA / cm 2 to 3.0 mA / cm 2 on the first layer 14 for the deposition of the second layer 16 of amorphous silicon. It has been found that the second layer 16 of amorphous silicon, which is produced in essentially pure silane by glow discharge, is slightly n-conductive when it is deposited on the first layer 14 at a temperature above 100.degree.

Die Temperatur des Substrats 12 beim Glimmentladungsverfahren kann infolge von Effekten der Auto-Dotierung, der Bildung eines Eutektikums und infolge von induzierter Kristallisation die Zusammensetzung und Struktur des darauf abgeschiedenen Materials beeinflussen, d. h. diese Abscheidung auf einem Einkristall-Silizium-Substrat bei Temperaturen oberhalb etwa 500° C hat eine Abscheidung von polykristallinem Silizium zur Folge, und eine Abscheidung auf einem Goldsubstrat bei Temperaturen über 186° C resultiert in einer induzierten Kristallisation des abgeschiedenen Siliziums.The temperature of the substrate 12 in the glow discharge process can affect the composition and structure of the material deposited thereon due to effects of auto-doping, the formation of a eutectic and due to induced crystallization, ie this deposition on a single-crystal silicon substrate at temperatures above about 500 ° C results in deposition of polycrystalline silicon, and deposition on a gold substrate at temperatures above 186 ° C results in an induced crystallization of the deposited silicon.

Nach der Abscheidung der ersten und zweiten Schicht 14 bzw. 16 kann der Grundkörper 13 einer Wärmebehandlung unterzogen werden, bei der er für fünf Minuten bis zu einigen Stunden einer Temperatur im Bereich von 200° C bis 450° C ausgesetzt wird. Es sei erwähnt, daß die Wärmebehandlung nur bei den unteren Temperaturen mehrere Stunden beträgt. After the first and second layers 14 and 16 have been deposited, the base body 13 can be subjected to a heat treatment in which it is exposed to a temperature in the range from 200 ° C. to 450 ° C. for five minutes to a few hours. It should be noted that the heat treatment takes several hours only at the lower temperatures.

Üblicherweise kann die Wärmebehandlung so durchgeführt werden, daß man den Grundkörper 13 nach Beendigung des Glimmvorganges in der Glimmentladungs-Vorrichtung 30 beläßt, oder das Plättchen in einen Ofen allgemein bekannter Bauart stellt. Die Wärmebehandlung kann entweder im Vakuum oder in einer Formgas-Atmosphäre stattfinden, d. h. 90 Vol.-% Stickstoff und 10 Vol.-% Sauerstoff oder in einer Atmosphäre aus reinem Stickstoff oder aus reinem Sauerstoff. Diese Verfahrensstufe merzt Gitterfehler im Grundkörper 13 aus amorphem Silizium aus und verbessert den Wirkungsgrad der Anordnung.Usually, the heat treatment can be carried out by leaving the base body 13 in the glow discharge device 30 after the glow process has ended, or by placing the plate in an oven of a generally known type. The heat treatment can take place either in a vacuum or in a molding gas atmosphere, ie 90% by volume of nitrogen and 10% by volume of oxygen, or in an atmosphere of pure nitrogen or pure oxygen. This process stage eliminates lattice defects in the base body 13 made of amorphous silicon and improves the efficiency of the arrangement.

Als nächstes wird der Grundkörper 13 in eine bekannte Aufdampfungsanlage gegeben und der Metallfilm 18 auf die zweite Schicht 16 aufgedampft. In gleicher Weise werden die Elektrode 22 und die Antireflexionsschicht 24 auf den Metallfilm 18 durch bekannte Aufdampfungs- und Maskentechniken abgeschieden. Das ganze Verfahren kann in einer einzigen Anlage durchgeführt werden, die sowohl für Glimmentladung als auch für Verdampfung eingerichtet ist.Next, the base body 13 is placed in a known evaporation system and the metal film 18 is evaporated onto the second layer 16 . Similarly, electrode 22 and anti-reflective layer 24 are deposited on metal film 18 by known vapor deposition and masking techniques. The whole process can be carried out in a single installation which is set up for both glow discharge and evaporation.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß der Auffang-Wirkungsgrad der Anordnung 10 steigt, wenn diese einen Metallfilm 18 aus einem Material aufweist, der zu der Gruppe Chrom, Iridium, Rhodium, Platin oder Palladium gehört, und während der Herstellung einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Üblicherweise kann die Wärmebehandlung dann erfolgen, nachdem die Antireflexionsschicht 24 abgeschieden wurde, oder sowohl vor der Abscheidung der Elektrode 22 als auch nach der Abscheidung der Antireflexionsschicht 24. Insbesondere kann man für die Wärmebehandlung die Halbleiteranordnung 10 in eine Wärmebehandlungskammer von bekannter Bauart einbringen und einer Temperatur zwischen 150° C und 250° C für etwa 5 bis 30 Minuten unterziehen. Die Wärmebehandlungskammer kann evakuiert sein oder unter Formgasatmosphäre stehen, beispielsweise 90 Vol.-% Stickstoff und 10 Vol.-% Wasserstoff oder unter einer Atmosphäre von reinem Stickstoff oder von reinem Wasserstoff. Es wurde festgestellt, daß diese Wärmebehandlung den Wirkungsgrad erhöht, wobei ein Anwachsen der Höhe der Schottky-Grenzschicht bzw. -Sperrschicht erzielt wurde, außerdem eine Verbesserung des Auffang-Wirkungsgrades und eine Verringerung des wirksamen Serienwiderstandes der Anordnung. Die Herstellung der Halbleiter-Anordnung 10 wird durch die Verbindung von Drahtelektroden (nicht gezeigt) mit dem Substrat 12 und der Elektrode 22 für einen Anschluß an externe Schaltkreise fertiggestellt.It has also been found that the collection efficiency of the assembly 10 increases when it comprises a metal film 18 made of a material belonging to the group of chromium, iridium, rhodium, platinum or palladium and is subjected to a heat treatment during manufacture. The heat treatment can usually be carried out after the antireflection layer 24 has been deposited, or both before the deposition of the electrode 22 and after the deposition of the antireflection layer 24 . In particular, for the heat treatment, the semiconductor arrangement 10 can be introduced into a heat treatment chamber of a known type and subjected to a temperature between 150 ° C. and 250 ° C. for about 5 to 30 minutes. The heat treatment chamber can be evacuated or be under a shaped gas atmosphere, for example 90% by volume of nitrogen and 10% by volume of hydrogen or under an atmosphere of pure nitrogen or pure hydrogen. It has been found that this heat treatment increases efficiency by increasing the height of the Schottky barrier layer, improving the collection efficiency and reducing the effective series resistance of the device. The manufacture of the semiconductor device 10 is completed by connecting wire electrodes (not shown) to the substrate 12 and the electrode 22 for connection to external circuitry.

Beim Betrieb der Halbleiteranordnung 10 kann das Substrat 12 nicht absorbierte Sonnenstrahlung zurück in die erste und zweite Schicht 14 bzw. 16 reflektieren, wobei die Möglichkeit für eine Strahl-Absorption verbessert wird.During operation of the semiconductor arrangement 10 , the substrate 12 can reflect non-absorbed solar radiation back into the first and second layers 14 and 16 , respectively, the possibility of beam absorption being improved.

In Fig. 4 ist eine zweite Glimmentladungsvorrichtung zum Herstellen der Halbleiter-Anordnung 10 gezeigt, die mit 130 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 130 ist ähnlich der Vorrichtung 30 aufgebaut, insbesondere sind die Vakuumkammer 132, die Vakuumglocke 134, die Elektrode 136, die Heizplatte 138, die Stromquelle 140, die Spannungsquelle 142, der erste Auslaß 144, der zweite Auslaß 146 und der dritte Auslaß 148 der Vorrichtung 130 die gleichen wie die Vakuumkammer 32, die Vakuumglocke 34, die Elektrode 36, die Heizplatte 38, die Stromquelle 40, die Spannungsquelle 42, der erste Auslaß 44, der zweite Auslaß 46 sowie der dritte Auslaß 48 bei der Vorrichtung 30. Anders als die Vorrichtung 30 weist die Vorrichtung 130 eine Elektrode 149 auf, welche die Form eines Schirms hat. Die Schirmelektrode 149 besteht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus einem Metall, wie rostfreiem Stahl, und hat Öffnungen, welche kleiner sind als der Kathoden- Dunkelraum-Bereich der Glimmentladung. Die Schirmelektrode 149 ist zwischen Elektrode 136 und Heizplatte 138 in einem Abstand über dem Substrat 12 angeordnet, der in der Größenordnung des Kathoden-Dunkelraum-Bereichs der Glimmentladung liegt. Der Betrieb der Vorrichtung 130 unterscheidet sich insofern von demjenigen der Vorrichtung 30, daß das Substrat 12 nicht elektrisch mit der Spannungsquelle 142 verbunden ist, sondern statt dessen die Schirmelektrode 142. Daher ist die Schirmelektrode 149 mit einer Buchse der Spannungsquelle 142 und die Elektrode 136 mit der gegenüberliegenden Buchse verbunden. Nimmt man einen Gleichstrom-Kathodenbetrieb an, dann werden die positiven Ionen in der Glimmentladung zur Schirmelektrode 149 hingezogen, wenn man die Spannungsquelle 142 einschaltet. Die meisten positiven Ionen werden jedoch durch die Öffnungen der Schirmelektrode 149 hindurchgehen. FIG. 4 shows a second glow discharge device for producing the semiconductor arrangement 10 , which is designated by 130 . The device 130 is constructed similarly to the device 30 , in particular the vacuum chamber 132 , the vacuum bell 134 , the electrode 136 , the heating plate 138 , the current source 140 , the voltage source 142 , the first outlet 144 , the second outlet 146 and the third outlet 148 the device 130 is the same as the vacuum chamber 32 , the vacuum bell 34 , the electrode 36 , the heating plate 38 , the power source 40 , the voltage source 42 , the first outlet 44 , the second outlet 46 and the third outlet 48 in the device 30 . Unlike the device 30 , the device 130 has an electrode 149 which has the shape of a screen. The shield electrode 149 is made of an electrically conductive material, for example a metal such as stainless steel, and has openings which are smaller than the cathode dark space region of the glow discharge. The shield electrode 149 is arranged between the electrode 136 and the heating plate 138 at a distance above the substrate 12 which is of the order of magnitude of the cathode dark space region of the glow discharge. The operation of the device 130 differs from that of the device 30 in that the substrate 12 is not electrically connected to the voltage source 142 , but instead the shield electrode 142 . Therefore, the shield electrode 149 is connected to a socket of the voltage source 142 and the electrode 136 to the opposite socket. Assuming DC cathode operation, the positive ions in the glow discharge are attracted to the shield electrode 149 when the voltage source 142 is turned on. However, most positive ions will pass through the openings of the shield electrode 149 .

Die Vorrichtung 130 mit der Schirmelektrode 149 kann dann verwendet werden, wenn das Substrat 12 ein Isolator ist, auf dem kein elektrischer Kontakt möglich ist. Die Vorrichtung 130 kann jedoch auch bei der Herstellung von Anordnungen mit amorphem Silizium benützt werden, bei denen das Substrat 12 kein Isolator ist.The device 130 with the shield electrode 149 can be used if the substrate 12 is an insulator on which no electrical contact is possible. However, the device 130 can also be used in the production of arrangements with amorphous silicon in which the substrate 12 is not an insulator.

Die Vorrichtung 130 kann wie die Vorrichtung 30 im Gleichstrom- Kathoden- oder -Anoden-Betrieb betrieben werden.The device 130 , like the device 30 , can be operated in direct current cathode or anode operation.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halbleiter- Anordnung mit Schottky-Grenzschicht bzw. -Sperrschicht nach der vorliegenden Erfindung dargestellt und mit 110 bezeichnet. Die Halbleiteranordnung 110 enthält ein elektrisch leitendes Substrat 112. An eine Oberfläche des Substrats 112 grenzt eine Zwischenschicht 111 an, und an diese ein Grundkörper 113. Der Körper 113 enthält eine erste Schicht 114 auf der Zwischenschicht 111 gegenüber dem Substrat 112, und eine zweite Schicht 116 auf der ersten Schicht 114 gegenüber dem Substrat 112. Ein halbtransparenter Metallfilm 118 ist auf der zweiten Schicht 116 gegenüber dem Substrat 112 aufgebracht und bildet zwischen beiden einen Randschicht-Übergang. An einem Abschnitt des Metallfilms 118 ist eine Elektrode 122 angebracht, während der verbleibende Teil des Metallfilms 118 mit einer Antireflexionsschicht 124 versehen ist. Das Substrat 112, die erste Schicht 114, die zweite Schicht 116, der Metallfilm 118, die Elektrode 122 und die Antireflexionsschicht 124 der Anordnung 110 sind die gleichen wie das Substrat 12, die erste Schicht 14, die zweite Schicht 16, der Metallfilm 18, die Elektrode 22 und die Antireflexionsschicht 24 der Halbleiteranordnung 10. Der einzige Unterschied zwischen Halbleiteranordnung 10 und Halbleiteranordnung 110 besteht darin, daß die Anordnung 110 eine Zwischenschicht 111 aufweist, die bei der Anordnung 10 nicht vorhanden ist.In Fig. 5, a second embodiment is shown of a semiconductor device comprising Schottky barrier or barrier layer according to the present invention and designated 110. The semiconductor arrangement 110 contains an electrically conductive substrate 112 . An intermediate layer 111 adjoins a surface of the substrate 112 , and a base body 113 adjoins this. The body 113 contains a first layer 114 on the intermediate layer 111 opposite the substrate 112 , and a second layer 116 on the first layer 114 opposite the substrate 112 . A semi-transparent metal film 118 is applied to the second layer 116 opposite the substrate 112 and forms an edge layer transition between the two. An electrode 122 is attached to a portion of the metal film 118 , while the remaining part of the metal film 118 is provided with an anti-reflection layer 124 . The substrate 112 , the first layer 114 , the second layer 116 , the metal film 118 , the electrode 122 and the anti-reflection layer 124 of the arrangement 110 are the same as the substrate 12 , the first layer 14 , the second layer 16 , the metal film 18 , the electrode 22 and the anti-reflection layer 24 of the semiconductor arrangement 10 . The only difference between semiconductor device 10 and the semiconductor device 110 is that the assembly 110 has an intermediate layer 111, which is not present in the arrangement of the tenth

Die Zwischenschicht 111 besteht aus einem Material, das einen Ohmschen Kontakt sowohl zum Substrat 112 als auch zur ersten Schicht 114 bewirkt. Üblicherweise besteht die Zwischenschicht 111 aus dotiertem amorphem Germanium oder aus einer Verbindung von dotiertem amorphem Germanium und Silizium. Bei jeder dieser Materialien ist die Schicht 111 gewöhnlich n-leitend, falls die zweite Schicht 16 leicht n-leitend ist. Es wurde festgestellt, daß amorphes Germanium ein gutes Material zum Bilden eines Ohmschen Kontaktes zwischen dotiertem amorphem Silizium und metallischem Substrat 112 darstellt. Insbesondere, wenn das Substrat 112 aus Aluminium besteht, ist die elektrische Leitfähigkeit zwischen erster und zweiter Schicht 114 bzw. 116 der Anordnung 110 sowie des Substrats 112 besser als die elektrische Leitfähigkeit zwischen erster und zweiter Schicht 14 und 16 der Anordnung 10 sowie des Substrats 12.The intermediate layer 111 consists of a material which brings about an ohmic contact both with the substrate 112 and with the first layer 114 . The intermediate layer 111 usually consists of doped amorphous germanium or a combination of doped amorphous germanium and silicon. For each of these materials, layer 111 is usually n-type if second layer 16 is slightly n-type. Amorphous germanium has been found to be a good material for making ohmic contact between doped amorphous silicon and metallic substrate 112 . In particular, if the substrate 112 is made of aluminum, the electrical conductivity between the first and second layers 114 and 116 of the arrangement 110 and the substrate 112 is better than the electrical conductivity between the first and second layers 14 and 16 of the arrangement 10 and the substrate 12 .

Der Betrieb der Anordnung 110 ist der gleiche wie der vorher beschriebene für die Halbleiteranordnung 10. Die Herstellung der Halbleiteranordnung 110 ist ähnlich derjenigen der Anordnung 10, ausgenommen, daß die Zwischenschicht 111 durch eine Glimmentladung auf dem Substrat 112 abgeschieden wird, bevor die erste Schicht 114 durch Glimmentladung hergestellt wird. Unter Verwendung eines Gerätes gemäß Fig. 3 vollzieht sich die Herstellung der Zwischenschicht 111 folgendermaßen: Das Substrat 112 wird auf die Heizplatte 138 gelegt, das Substrat auf eine Temperatur im Bereich von 150° C bis 450° C aufgeheizt und die Kammer 132 auf einen Druck von etwa 0,5 bis 1,0 · 10-6 Torr evakuiert. Als nächstes werden Gase, welche durch die gewünschte Zusammensetzung der Zwischenschicht 111 bestimmt sind, in die Kammer 132 eingeführt, bis zu einem Druck von 0,1 bis 5,0 Torr. Falls die Zwischenschicht aus dotiertem Germanium bestehen soll, enthält die Atmosphäre etwa 60% Germaniumwasserstoff GeH₄, 39,5% Silan SiH₄ und etwa 0,5% Dotiergas, beispielsweise Phosphin PH₃, das n-leitend ist. Die Glimmentladung wird dann eingeleitet und für etwa zwei Sekunden zum Ablagern einer Zwischenschicht 111 von etwa 200 Å Dicke fortgesetzt. Die Atmosphäre in der Vakuumkammer 32 wird dann durch die mechanische Pumpe 46 abgepumpt. Die übrige Herstellung der Halbleiteranordnung 110 ist die gleiche wie zuvor für die Halbleiteranordnung 10 beschrieben. The operation of the device 110 is the same as that previously described for the semiconductor device 10 . The fabrication of the semiconductor device 110 is similar to that of the device 10 , except that the intermediate layer 111 is deposited on the substrate 112 by a glow discharge before the first layer 114 is produced by a glow discharge. Using an apparatus according to FIG. 3, the intermediate layer 111 is produced as follows: the substrate 112 is placed on the heating plate 138 , the substrate is heated to a temperature in the range from 150 ° C. to 450 ° C. and the chamber 132 is under pressure evacuated from about 0.5 to 1.0 x 10 -6 torr. Next, gases determined by the desired composition of the intermediate layer 111 are introduced into the chamber 132 up to a pressure of 0.1 to 5.0 torr. If the intermediate layer is to consist of doped germanium, the atmosphere contains about 60% germanium hydrogen GeH₄, 39.5% silane SiH₄ and about 0.5% doping gas, for example phosphine PH₃, which is n-conductive. The glow discharge is then initiated and continued for about two seconds to deposit an intermediate layer 111 approximately 200 Å thick. The atmosphere in the vacuum chamber 32 is then pumped out by the mechanical pump 46 . The remaining manufacture of semiconductor device 110 is the same as previously described for semiconductor device 10 .

Obwohl die Halbleiteranordnungen 10 und 110 nach der vorliegenden Erfindung als Solarzellen beschrieben wurden, können Halbleiteranordnungen 10 bzw. 110 in gleicher Weise als Hochfrequenz-Fotodetektor, beispielsweise als Anordnung, welche auf Strahlungsenergie anspricht, verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß diese Fotodetektoren, bei denen eine erste Schicht aus dotiertem amorphem Silizium an eine zweite Schicht aus amorphem Silizium angrenzt, die durch eine Glimmentladung in Silan hergestellt wurden, eine hohe Empfindlichkeit gegenüber hohen Frequenzen in der Größenordnung von 10 MHz und darüber aufweisen. Der Betrag der auf die Anordnung auftreffenden Strahlungsenergie bei Verwendung der Halbleiteranordnungen 10 und 110 als Fotodetektor ist nicht so kritisch, als wenn man sie als Solarzellen benützt. Für die Funktion der Anordnungen 10 und 110 als Fotodetektor sind daher ohne weiteres Abänderungen möglich, beispielsweise das Entfernen der Antireflexionsschicht und das Ersetzen der Gitterelektrode durch eine Kontaktkonsole.Although the semiconductor arrays 10 and 110 according to the present invention have been described as solar cells, semiconductor arrays 10 and 110 can be used in the same way as a high-frequency photodetector, for example as an array which is responsive to radiant energy. It has been found that these photodetectors, in which a first layer of doped amorphous silicon adjoins a second layer of amorphous silicon made by glow discharge in silane, are highly sensitive to high frequencies on the order of 10 MHz and above . The amount of radiation energy striking the device when the semiconductor devices 10 and 110 are used as a photodetector is not as critical as when they are used as solar cells. For the function of the arrangements 10 and 110 as a photodetector, modifications are therefore possible without further ado, for example removing the antireflection layer and replacing the grid electrode with a contact console.

Die Verwendung von durch Glimmentladung hergestelltem amorphem Silizium in Fotospannungs- und Fotodetektor- Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht dünnere Grundkörper als bei Anordnung mit der gleichen Grundstruktur, aber mit Einkristall-Silizium. Anordnungen, die unter Glimm-Entladung erzeugtes amorphes Silizium verwenden, sind für eine Sonnenstrahlungs-Absorption geeignet, die mit derjenigen von Fotospannungs- und Fotodetektor-Anordnungen, die unter Verwendung von Einkristall- Silizium hergestellt worden sind, vergleichbar sind, deren Grundkörper um den Faktor 10 dicker sind. Daher ist der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung als Fotospannungs- oder Fotodetektor- Anordnung die Kostenverringerung durch die Verwendung von dünneren aktiven Bereichen. Darüber hinaus läßt sich mit der vorliegenden Erfindung als Fotospannungs- Anordnung auch eine Kostenverringerung bei der Erzeugung von elektrischer Energie aus der Sonnenstrahlung erzielen, weil bei der Herstellung der Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung weniger Energie verbraucht wird, da die Herstellung bei niedrigeren Temperaturen als die Herstellung von Einkristall-Anordnungen erfolgt; außerdem können Solarzellen mit größeren Flächen hergestellt werden im Vergleich zu Solarzellen unter Verwendung von Einkristall- Anordnungen.The use of glow discharge amorphous silicon in photo voltage and photo detector Arrangements according to the present invention enables thinner base body than when arranged with the same Basic structure, but with single crystal silicon. Orders, the amorphous silicon produced under glow discharge use are for solar radiation absorption suitable with that of photo voltage and Photodetector arrays using single crystal Silicon have been produced, comparable are whose base bodies are 10 times thicker. Hence the particular advantage of the present invention when used as a photo voltage or photo detector  Arrangement the cost reduction through use of thinner active areas. Furthermore can be used with the present invention as a photo voltage Arrangement also reduces production costs of electrical energy from solar radiation, because in the manufacture of the arrangements according to the present Less energy is consumed since the invention Manufacturing at lower temperatures than manufacturing single crystal arrangements; also can Solar cells with larger areas are manufactured in Comparison to solar cells using single crystal Orders.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß Halbleiteranordnungen 10 und 110 zur Stromgleichrichtung in der Dunkelheit geeignet sind. Beispielsweise zeigt eine Schottky-Anordnung 10 mit einem Substrat 12 aus rostfreiem Stahl, mit einer gleichförmigen mit Phosphor dotierten ersten Schicht 14, mit einem Metallfilm 18 aus Palladium von 1000 Å bis 2000 Å Dicke zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes, und ohne die Gitterelektrode 22 und die Antireflexionsschicht 24 bei ±0,4 Volt ein Gleichrichtungsverhältnis von 10⁴. Obwohl die Anordnungen 10 und 110 als Solarzellen beschrieben sind, können sie auch als Stromgleichrichter arbeiten, wobei es selbstverständlich ist, daß ihre Wirksamkeit als Gleichrichter durch kleinere Abänderungen, beispielsweise Entfernen der Antireflexionsschichten, noch erhöht werden kann.It has also been found that semiconductor devices 10 and 110 are suitable for current rectification in the dark. For example, shows a Schottky assembly 10 with a stainless steel substrate 12 , with a uniform phosphor layer doped first layer 14 , with a palladium metal film 18 from 1000 Å to 2000 Å thick for electrical contact, and without the grid electrode 22 and the anti-reflection layer 24 has a rectification ratio of 10⁴ at ± 0.4 volts. Although the arrangements 10 and 110 are described as solar cells, they can also work as a current rectifier, it being understood that their effectiveness as a rectifier can be increased by minor modifications, for example removal of the antireflection layers.

Die Halbleiter-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung, deren erste Schicht aus dotiertem amorphem Silizium und deren zweite Schicht aus amorphem Silizium besteht, kann entweder als Sonnenzelle, als Fotodetektor oder als Gleichrichter arbeiten.The semiconductor device according to the present invention, the first layer of doped amorphous silicon and whose second layer consists of amorphous silicon, can either as a solar cell, as a photo detector or as Rectifiers work.

Claims (9)

1. Halbleiteranordnung mit Schottky-Grenzschicht an einem Grundkörper (13) aus Silizium, in der der Grundkörper, einen Ohmschen Kontakt (12) an einer ersten Grenzfläche (15) und einen die Schottky-Grenzschicht in dem Silizium bildenden Metallfilm (18) an einer zweiten Grenzfläche (20) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (13)
  • a) aus einer an die erste Grenzfläche (15) angrenzenden ersten Schicht (14) aus durch Glimmentladung in einer Mischung von Silan sowie einem Dotierstoffgas erzeugtem, dotiertem, amorphem Silizium und
  • b) aus einer durch eine Glimmentladung in Silan auf eine der ersten Grenzfläche (15) gegenüberliegende Oberfläche der ersten Schicht (14) niedergeschlagenen zweiten Schicht (16) angrenzend an die zweite Grenzfläche (20)
1. A semiconductor arrangement with a Schottky boundary layer on a base body ( 13 ) made of silicon, in which the base body, an ohmic contact ( 12 ) at a first interface ( 15 ) and a metal film ( 18 ) forming the Schottky boundary layer in the silicon on one second interface ( 20 ), characterized in that the base body ( 13 )
  • a) from a first layer ( 15 ) adjacent to the first layer ( 14 ) made of glow discharge in a mixture of silane and a dopant gas, doped, amorphous silicon and
  • b) a second layer ( 16 ) deposited by a glow discharge in silane onto a surface of the first layer ( 14 ) opposite the first interface ( 15 ), adjacent to the second interface ( 20 )
besteht.consists. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht n-Leitung besitzt.2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that that the first layer has n line. 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt der ersten Schicht (14) aus einem an diese Schicht mit Ohmschem Kontakt angrenzenden, elektrisch leitenden Substrat besteht.3. A semiconductor arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical contact of the first layer ( 14 ) consists of an electrically conductive substrate adjacent to this layer with ohmic contact. 4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffkonzentration innerhalb der ersten Schicht (14) ausgehend von einem Maximum an der einen Ohmschen Kontakt aufweisenden ersten Grenzfläche (15) in Richtung auf ihre Grenzfläche zur zweiten Schicht (16) abnimmt.4. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the dopant concentration within the first layer ( 14 ) starting from a maximum at the ohmic contact first interface ( 15 ) towards its interface with the second layer ( 16 ) decreases. 5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Dotierstoffkonzentration in der Größenordnung von 5 Atom-% liegt.5. Semiconductor arrangement according to claim 4, characterized in that the maximum dopant concentration in is of the order of 5 atomic%. 6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierstoffgas Phosphorwasserstoff, Arsenwasserstoff, Antimon, Wismut, Natriumhydrid oder Caesiumnitrid ist. 6. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the dopant gas is hydrogen phosphide, Hydrogen arsenic, antimony, bismuth, sodium hydride or cesium nitride.   7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (13) aus amorphem Silizium getempert ist.7. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the base body ( 13 ) is annealed from amorphous silicon. 8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Bilden einer aus dotiertem, amorphem Silizium bestehenden ersten Schicht (14) durch Glimmentladung in einer Mischung aus Silan und einem Dotierstoffgas;
  • b) Bilden einer aus amorphem Silizium bestehenden zweiten Schicht (16) auf der ersten Schicht (14) durch Glimmentladung in Silan; und
  • c) Tempern der ersten und zweiten Schicht (14, 16) bei einer Temperatur in der Größenordnung von 200 bis 405° C während einer Zeitdauer von wenigen Minuten bis mehreren Stunden.
8. A method for producing a semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized by the following steps:
  • a) forming a first layer ( 14 ) consisting of doped, amorphous silicon by glow discharge in a mixture of silane and a dopant gas;
  • b) forming a second layer ( 16 ) made of amorphous silicon on the first layer ( 14 ) by glow discharge in silane; and
  • c) annealing the first and second layers ( 14, 16 ) at a temperature of the order of 200 to 405 ° C for a period of a few minutes to several hours.
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