JP2002270879A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射防止膜の最適化を行って反射特性に優れ
た半導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 反射防止膜は、ｎ型拡散層２上に形成さ
れた第１の窒化シリコン膜３ａと、第１の窒化シリコン
膜３ａ上に形成された第１の窒化シリコン膜３ａの屈折
率より小さい第２の窒化シリコン膜３ｂとからなるよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に係
り、詳しくは、例えば、フォトダイオードや太陽電池等
の受光素子に適用することができ、特に、窒化シリコン
膜を有する太陽電池デバイスに適用した場合、低反射率
にして発電効率を向上させることができる技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、各種半導体装置に適用するこ
とができ、中でも、フォトダイオードや太陽電池等の受
光素子にとりわけ有効である。ここでは、具体例として
太陽電池を取り上げて、以下に、本発明の背景について
説明する。近年、電力用太陽電池の主流は、シリコン太
陽電池であるが、その普及には、製品コストの低減が必
要である。太陽電池の発電効率を向上させることも、製
品価格を下げる手段と言える。また、発電効率の高いデ
バイスを用いることができれば、設置面積を小さくする
ことができるという付加的なメリットもある。

【０００３】図７、８は従来の一般的に行われている太
陽電池の製造工程を示す図である。図７、８において、
１０１はｐ型Ｓｉ基板であり、１０２はｐ型Ｓｉ基板１
０１上部の表面部分に形成されたｎ型拡散層である。１
０３はｎ型拡散層１０２上に形成された反射防止膜とし
て機能する絶縁膜である。

【０００４】１０５はｎ型拡散層１０２と接続するよう
に形成された表電極であり、１０６はｐ型Ｓｉ基板１０
１の裏面に形成された裏電極である。１０７は表電極１
０５を覆うように形成されたＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ
Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等からなる充填材膜で
あり、１０８は充填材膜１０７上に形成されたガラス板
である。

【０００５】まず、図７（Ａ）に示すｐ型Ｓｉ基板１０
１を用い、図７（Ｂ）に示すように、例えばリンをｐ型
Ｓｉ基板１０１表面部分中に熱的に拡散することによ
り、導電型を反転させたｎ型拡散層１０２をｐ型Ｓｉ基
板１０１表面部分に形成する。この時、拡散層１０２
は、Ｓｉ基板１０１の全面に形成される。次いで、図７
（Ｃ）に示すように、ｐ型Ｓｉ基板１０１の一主面のみ
に拡散層２を残すように拡散層１０２を選択的にエッチ
ング除去する。

【０００６】次に、図８（Ａ）に示すように、ｎ型拡散
層１０２上に反射防止膜として機能する絶縁膜３を形成
する。太陽電池デバイスの反射防止膜としては、酸化シ
リコン、窒化シリコン、酸化チタン等が用いられてお
り、反射率低減を目的とした光学設計に関する論文も多
数発表されている。この後、図８（Ｂ）に示すように、
絶縁膜１０３上に銀ペーストを塗布し、印刷技術により
銀ペーストを所定のパターン形状に形成した後、その銀
パターンを焼成して表電極１０５を形成する。表電極１
０５は、焼成により絶縁膜１０３を貫通してｎ型拡散層
１０２と接続される。

【０００７】次に、図８（Ｂ）に示すように、ｐ型Ｓｉ
基板１０１裏面に銀アルミあるいはアルミペーストなど
を塗布し、印刷技術により所定のパターン形状に形成し
た後、その金属パターンを焼成して、ｐ型Ｓｉ基板１０
１裏面に裏電極１０６を形成する。そして、表電極１０
５を覆うようにＥＶＡからなる充填材膜１０７、ガラス
板１０８を順次形成することにより、図８（Ｃ）に示す
ような構造の太陽電池デバイスを得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
太陽電池デバイスでは、一般的に単層の反射防止膜が用
いられてきており、反射防止膜構造に関して様々な試み
がなされているが、発電効率を指標とした反射防止膜の
最適化を行う点で問題を残していた。

【０００９】そこで、本発明は、反射防止膜の最適化を
行って反射特性に優れた半導体装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
主面に反射防止膜が形成された半導体装置において、前
記反射防止膜が、前記半導体基板上に形成された第１の
窒化シリコン膜と、前記第１の窒化シリコン膜上に形成
された前記第１の窒化シリコン膜の屈折率より小さい第
２の窒化シリコン膜とからなるものである。

【００１１】上記半導体装置において、前記第１の窒化
シリコン膜の屈折率は、２．１以上２．３以下の範囲で
あるものである。

【００１２】上記半導体装置において、前記第２の窒化
シリコン膜の屈折率は、１．９以上２．１以下の範囲で
あるものである。

【００１３】上記半導体装置において、前記第１の窒化
シリコン膜の厚さは、２００オングストローム以上８０
０オングストローム以下の範囲であるものである。

【００１４】上記半導体装置において、前記第２の窒化
シリコン膜の厚さは、２００オングストローム以上８０
０オングストローム以下の範囲であるものである。

【００１５】上記半導体装置において、前記第１、第２
の窒化シリコン膜を合わせた厚さは、６００オングスト
ローム以上１０００オングストローム以下の範囲である
ものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明における実施の形
態を、図面を参照して説明する。 実施の形態１.図１は本発明に係る実施の形態１におけ
る半導体装置の構造を示す断面図である。図示例の半導
体装置は、太陽電池に適用する場合である。図１におい
て、１はｐ型Ｓｉ基板であり、２はｐ型Ｓｉ基板１上部
の表面部分に形成されたｎ型拡散層である。３ａはｎ型
拡散層２上に形成された第１の窒化シリコン膜であり、
３ｂは第１の窒化シリコン膜３ａ上に形成された第１の
窒化シリコン膜３ａの屈折率よりも小さい第２の窒化シ
リコン膜３ｂである。反射防止膜は、第１、第２の窒化
シリコン膜３ａ、３ｂから構成される。

【００１７】４はｎ型拡散層２と接続するように形成さ
れた表電極であり、５はｐ型Ｓｉ基板１の裏面に形成さ
れた裏電極である。６は表電極４を覆うように形成され
たＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａ
ｔｅ）等からなる充填材膜であり、７は充填材膜６上に
形成されたガラス板である。

【００１８】次に、図２、３は図１に示す半導体装置の
製造工程を示す図である。図２、３において、図１と同
一符号は同一又は相当部分を示す。なお、本実施の形態
における製造工程は、一例であってこれのみに限定され
るものではない。まず、例えば、引き上げ法により製造
される単結晶あるいはキャスト法により製造される多結
晶シリコンからなるｐ型Ｓｉ基板１を洗浄する（図２
（Ａ））。

【００１９】太陽電池の場合は、インゴットからスライ
スされたままの基板１を用いることが多い。この場合、
スライス工程で生じた基板１表面の機械加工変質層およ
び汚れを取り除くために、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウム水溶液等のアルカリ水溶液あるいは弗酸と硝酸の
混合液などを用いて、およそ１０から２０μｍ程度、基
板１表面をエッチングする。更には、基板１表面に付着
した鉄などの重金属類を除去するために、塩酸と過酸化
水素の混合液で洗浄する工程を付加してもよい。

【００２０】次に、図２（Ａ）に示すｐ型Ｓｉ基板１を
用い、図２（Ｂ）に示すように、使用する基板１がｐ型
なので、ｐｎ接合を形成するために基板１表面にｎ型層
２を形成する。このｎ型層２の形成方法は、例えば、オ
キシ塩化リン（POCl3）による熱拡散を用いる。その他
の方法としては、例えば、リンあるいはヒ素のイオン注
入法やシラン系ガスに不純物源であるホスフィン（ＰＨ
３）ガスを混合させた熱ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶ
Ｄ法で形成しても、同様のｎ型層２を得ることができ
る。また、このｎ型層２は、不純物のドーピング量や厚
さ等を、目的に合わせて適宜選択すればよい。

【００２１】次に、図２（Ｃ）に示すように、ｐ電極と
ｎ電極がショートしないようにｐｎ接合分離を行うため
に、所望の電極パターンに合わせて不要なｎ型層２の部
分を選択的に除去する。ここでは、ｐ型Ｓｉ基板１上部
（主面）にｎ型層２が残される。ｎ型層２の除去方法と
しては、前述したｐ型Ｓｉ基板１表面部分の除去方法以
外に、例えば、プラズマによるエッチングやサンドブラ
ストによる機械的方法などが挙げられる。

【００２２】イオン注入やＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓ
ｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ）などを、基板の１面のみに
スピンコートする方法等に代表される拡散される領域を
選択できる場合には、上記ｐｎ接合分離工程を省略して
もよい。次いで、ｎ型層２が上部に形成された図２
（Ｃ）に示す基板１を、例えば熱酸化することにより、
基板１表面に１００オングストローム程度の厚みを有す
るシリコン酸化膜を形成する(図示せず)。なお、ここで
はシリコン酸化膜を形成したが、シリコン酸化膜は、形
成しなくてもよい。

【００２３】この表面酸化膜形成工程により、基板１表
面の欠陥密度が低減して、表面再結合を抑制することが
できるので、太陽電池特性が改善される。この方法は、
表面パッシベーション技術の一つとして広く知られてい
るものである。また、シリコン酸化膜は、熱酸化法以外
の例えば、ＳｉＨ4とＯ2の混合ガスを原料としたプラズ
マＣＶＤ法により形成してもよい。

【００２４】次に、図３（Ａ）に示すように、ｎ型拡散
層２上に第１の窒化シリコン膜３ａを形成した後、図３
（Ｂ）に示すように、第１の窒化シリコン膜３ａ上に第
１の窒化シリコン膜３ａの屈折率よりも小さい第２の窒
化シリコン膜３ｂを形成する。この第１、第２の窒化シ
リコン膜３ａ、３ｂは、反射防止膜として機能し、太陽
電池の入射光に対する表面反射率を低減して透過率を向
上させることができるため、大幅に発生電流を増加させ
ることができる。

【００２５】このように、反射防止膜を、単層で形成す
るのではなく、第１の窒化シリコン膜３ａとこの第１の
窒化シリコン膜３ａ上に形成された第１の窒化シリコン
膜３ａの屈折率よりも小さい第２の窒化シリコン膜３ｂ
とから構成することにより、反射率を低減し透過率を向
上させて、反射特性を向上させることができる。第１の
窒化シリコン膜３ａの屈折率は、２．１以上２．３以下
の範囲とし、その厚さは、２００オングストローム以上
８００オングストローム以下の範囲とする。

【００２６】第１の窒化シリコン膜３ａ上に形成された
第２の窒化シリコン膜３ｂの屈折率は１．９以上２．１
以下の範囲とし、その厚さは、２００オングストローム
以上８００オングストローム以下の範囲とする。ここ
で、第１の窒化シリコン膜３ａの屈折率を２．１以上と
しているのは、２．１より小さくすると、第２の窒化シ
リコン膜３ｂとの屈折率の差がなくなり好ましくないか
らである。また、第１の窒化シリコン膜３ａの屈折率を
２．３以下としているのは、２．３より大きくすると、
透過率が低下して光吸収が増えて、反射特性が低下して
好ましくないからである。

【００２７】また、ここで、第２の窒化シリコン膜３ｂ
の屈折率を１．９以上としているのは、１．９より小さ
くすると、反射特性が低下して好ましくないからであ
る。また、第２の窒化シリコン膜３ｂの屈折率を２．１
以下としているのは、２．１より大きくすると、第１の
窒化シリコン膜３ａとの屈折率の差がなくなり好ましく
ないからである。第１、第２の窒化シリコン膜３ａ、３
ｂの厚さを２００オングストローム以上８００オングス
トローム以下の範囲としたのは、厚さを２００オングス
トロームより小さく、若しくは８００オングストローム
より大きくすると、反射特性が低下して好ましくないか
らである。

【００２８】第１、第２の窒化シリコン膜３ａ、３ｂの
形成方法としては、減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法
が挙げられる。熱ＣＶＤ法により成膜する場合は、ジク
ロルシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）とアンモニア（ＮＨ3）を
原料とすることが多く、例えば、ガス流量比をＮＨ3／
ＳｉＣｌ2Ｈ2＝１０〜２０とし、反応室内の圧力を０．
２〜０．５Ｔｏｒｒとし、温度を７６０℃とした条件で
成膜を行う。この熱ＣＶＤ方法では、高温熱分解のた
め、窒化シリコン膜中に殆ど水素は含まれず、ＳｉとＮ
の組成比は、ほぼ化学量論的組成であるＳｉ3Ｎ4とな
り、屈折率もほぼ１．９６から１．９８の範囲になる。

【００２９】従って、熱ＣＶＤ法による窒化シリコン膜
は、第２の窒化シリコン膜３ｂとして適用させることが
できる。また、このような化学量論的組成をなす膜の場
合は、後工程で熱処理が加えられても膜質（膜厚、屈折
率）が変化せず安定であり、極めて緻密な膜質になると
いう特徴を有する。次に、プラズマＣＶＤ法で形成する
場合の原料ガスとしては、ＳｉＨ4とＮＨ3の混合ガスを
用いるのが一般的である。成膜条件としては、例えばガ
ス流量比をＮＨ3／ＳｉＨ4＝０．５〜２０とし、反応室
内の圧力を０.３〜３Ｔｏｒｒとし、温度を３００〜５
５０℃とし、プラズマ放電に必要な高周波電源の周波数
としては数百ｋＨｚ以上とするのが適当である。

【００３０】このプラズマＣＶＤ法で成膜する場合は、
熱ＣＶＤ法に比べて低温成膜のため、窒化シリコン膜中
には水素が含まれ、また、ガス分解がプラズマによるた
め、Ｓｉ、Ｎ、水素の組成比も大きく変化させることが
できる等の特徴を有する。実際、ガス流量比、圧力、温
度等の条件を変化させると、膜中のＳｉ、Ｎ、水素の組
成比が変化して、窒化シリコン膜の屈折率を１．８〜
２．５の範囲で適宜調整することができる。このプラズ
マＣＶＤ法によれば、屈折率が２．１〜２．３の範囲に
ある第１の窒化シリコン膜３ａだけでなく、屈折率が
１．９〜２．１の範囲にある第２の窒化シリコン膜３ｂ
も成膜することができる。

【００３１】このようなプラズマＣＶＤ法で成膜された
膜質の場合は、後工程で熱処理が加えられると、例えば
電極焼成工程等で、水素が離脱するなどの現象により、
屈折率、膜厚が成膜直後の値から変化する場合がある。
この場合には、予め、後工程での熱処理による膜質変化
を考慮して、成膜条件を適宜決定するように対応すれ
ば、所望の窒化シリコン膜を得ることができる。なお、
屈折率測定には、例えば、ヘリウム−ネオンレーザを光
源とし、波長が６３３ナノメートルの光を利用した。

【００３２】反射防止膜を構成する第１、第２の窒化シ
リコン膜３ａ、３ｂは、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニ
ア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）の混合ガスを用いたＲＦプ
ラズマＣＶＤ法により形成することができ、各ガスの流
量比を変えることで容易に屈折率を変量することができ
る。一般に、アンモニアを減らすと、窒化シリコン膜の
屈折率を大きくすることができる。

【００３３】例えば、ＳｉＨ４流量200ccm、ＮＨ３流量
1800ccmあるいは、ＳｉＨ４流量120ccm、ＮＨ３流量450
ccm、Ｎ２流量1710ccmに設定すれば、窒化シリコン膜の
屈折率は２．０に設定することができる。また、例え
ば、ＳｉＨ４流量480ccm、ＮＨ３流量1800ccmあるい
は、ＳｉＨ４流量240ccm、ＮＨ３流量300ccm、Ｎ２流量
1140ccmに設定すれば、窒化シリコン膜の屈折率は２．
２に設定することができる。

【００３４】なお、プラズマ周波数、圧力、ＲＦパワー
を変化させても、屈折率を制御することができる。例え
ば、ＲＦパワーをアップさせると、窒化シリコン膜の屈
折率は小さくすることができる。温度を上げると、窒化
シリコン膜の屈折率は大きくすることができる。

【００３５】また、上記の系においては、太陽電池の特
性を向上させるために、プラズマ種として水素を含ませ
ている。窒化シリコン膜の屈折率が所望の値になってい
れば、混合ガス中に水素が加えられていても構わない。

【００３６】次に、図３（Ｂ）に示すように、第２の窒
化シリコン膜３ｂ上に銀ペーストを塗布し、スクリーン
印刷法等により銀ペースト等を所定のパターン形状に形
成した後、その金属パターンを例えば、７００〜８００
℃の温度で数十秒〜数分間焼成してｎ型の表電極４を形
成する。この焼成により、表電極４は、第２の窒化シリ
コン膜３ｂ及び第１の窒化シリコン膜３ａを貫通してｎ
型拡散層２とオーミック接触で接続される。

【００３７】また、図３（Ｂ）に示すように、ｐ型Ｓｉ
基板１裏面に銀アルミあるいはアルミペースト等を塗布
し、スクリーン印刷法等により金属ペーストを所定のパ
ターン形状に形成した後、その金属パターンを例えば、
７００〜８００℃の温度で数十秒〜数分間焼成してｐ型
の裏電極５を形成する。この焼成により、裏電極５は、
ｐ型Ｓｉ基板１とオーミック接触で接続される。なお、
表電極４と裏電極５の両電極は、一度に焼成するように
構成してもよい。

【００３８】ｎ型の表電極４は、焼成により−第２の窒
化シリコン膜３ｂ及び第１の窒化シリコン膜３ａを貫通
させてｎ型拡散層２と接続させる場合について説明した
が、第２の窒化シリコン膜３ｂ及び第１の窒化シリコン
膜３ａを選択的にエッチングして開口部を形成し、この
開口部内のｎ型拡散層２と接続するように表電極４を形
成するように構成してもよい。

【００３９】そして、表電極４を覆うようにＥＶＡシー
ト、強化ガラスを順次重ね合わせて、真空排気を行いな
がら加熱することにより、ＥＶＡシートからなる充填材
膜６、強化ガラスからなるガラス板７を形成することに
より、図１に示すような構造の太陽電池モジュールを得
ることができる。なお、太陽電池の下部側にも、樹脂お
よび防湿シートを重ね合わせるのが一般的であるが、図
では省略した。

【００４０】このように、本実施の形態では、反射防止
膜を、ｎ型拡散層２上に形成された第１の窒化シリコン
膜３ａと、第１の窒化シリコン膜３ａ上に形成された第
１の窒化シリコン膜３ａの屈折率より小さい第２の窒化
シリコン膜３ｂとからなるように構成している。このた
め、反射防止膜の表面反射を大幅に低減し透過率を向上
させることができ、反射防止膜の最適化を行って反射特
性を向上させることができる。特に、出力電流を増加さ
せて、発電効率の高い太陽電池が実現することができ
る。従って、製品コストを低減することができるととも
に、狭い面積でも所望の電力を得ることができる。

【００４１】実施の形態２.図４は本発明に係る実施の
形態２と比較例における太陽電池の基本特性を比較する
図である。図４において、Ｖｏｃは開放電圧を示し、Ｊ
ｓｃは短絡電流を示し、Ｆ.Ｆは曲線因子を示し、Ｅｆ
ｆは太陽電池の効率を示す。Ｅｆｆ＝Ｖｏｃ＊Ｊｓｃ＊
Ｆ.Ｆの関係があり、各パラメータは、太陽電池の基本
特性を表すパラメータである。太陽電池の効率は、１０
０mW/cm2の照射光に対して、どれだけの電力を得ること
ができるかを表す。

【００４２】比較例１は、屈折率が２．２で膜厚が６６
０オングストロームの単層の窒化シリコン膜を有する太
陽電池を形成した資料である。比較例１は、反射防止膜
として上記単層の窒化シリコン膜を形成した以外は上記
実施の形態１と同様な構成とする。実施の形態２におけ
る本発明１は、屈折率が２．２で膜厚が４００オングス
トロームの第１の窒化シリコン膜と屈折率が２．０で膜
厚が４００オングストロームの第２の窒化シリコン膜と
からなる反射防止膜を有する太陽電池を形成した試料で
ある。

【００４３】実施の形態２における本発明２は、屈折率
が２．２で膜厚が３００オングストロームの第１の窒化
シリコン膜と屈折率が２．０で膜厚が５００オングスト
ロームの第２の窒化シリコン膜とからなる反射防止膜を
有する太陽電池を形成した試料である。また、実施の形
態２における本発明３は、屈折率が２．２で膜厚が５０
０オングストロームの第１の窒化シリコン膜と屈折率が
２．０で膜厚が３００オングストロームの第２の窒化シ
リコン膜とからなる反射防止膜を有する試料である。

【００４４】本発明１〜３は、反射防止膜を前述した実
施の形態１と同様な方法で形成しており、反射防止膜以
外の構成も実施の形態１と同様である。本発明１〜３
は、反射防止膜が単層の比較例と比較して、何れのもの
も電流値が大きくなっており、透過率が高く反射率が低
減して、反射特性が向上していることが判る。

【００４５】実施の形態３.図５は本発明に係る実施の
形態３と比較例における太陽電池の基本特性を比較する
図である。比較例は、屈折率が２．０で膜厚が６５０オ
ングストロームの第１の窒化シリコン膜と屈折率が２．
２で膜厚が２００オングストロームの第２の窒化シリコ
ン膜とからなる反射防止膜を有する太陽電池を形成した
試料である。比較例は、上記反射防止膜以外は上記実施
の形態１と同様な構成とする。比較例では、屈折率が第
１の窒化シリコン膜の方が第２の窒化シリコン膜よりも
小さくなっている。

【００４６】実施の形態３における本発明は、屈折率が
２．２で膜厚が２００オングストロームの第１の窒化シ
リコン膜と屈折率が２．０で膜厚が６５０オングストロ
ームの第２の窒化シリコン膜とからなる反射防止膜を有
する太陽電池を形成した試料である。本発明は、反射防
止膜を前述した実施の形態１と同様な方法で形成してお
り、反射防止膜以外の構成も実施の形態１と同様であ
る。屈折率が第２の窒化シリコン膜の方が第１の窒化シ
リコン膜よりも小さい本発明は、屈折率が第１の窒化シ
リコン膜の方が第２の窒化シリコン膜よりも小さくなっ
ている比較例と比較して、電流値が大きくなっており、
透過率が高く反射率が低減して、反射特性が向上してい
ることが判る。

【００４７】実施の形態４.図６は本発明に係る実施の
形態４と比較例における反射防止膜の膜厚と光電流の関
係を比較した図である。ここでは、シリコン太陽電池の
電流を指標に、薄膜光学計算による反射防止膜の最適化
を試みている。分光反射率は、シリコン基板および窒化
シリコン膜の分光屈折率および分光消光係数を考慮して
計算している。分光屈折率は、光の各波長に対応した屈
折率を意味し、分光消光係数は、光の各波長に対応した
消光係数を意味する。

【００４８】次に、多結晶シリコン太陽電池の標準的な
分光内部量子効率を基準にして、ＡＭ（エアマス）１．
５の太陽光スペクトルのもとで、計算で得られた分光反
射率から光電流の期待値を試算した。ここで、分光内部
量子効率は、光の各波長に対応した内部量子効率を意味
する。内部量子効率は、太陽電池の特性を表すもので、
１つのフォトンが太陽電池に入射したときに、取り出せ
る電子の割合を示す。

【００４９】本発明、比較例共、充填材としてＥＶＡと
ガラスを積層した太陽電池モジュール構造としている。
屈折率は、ＥＶＡを１．４９とし、ガラスを１．５２と
して、それぞれの光吸収も考慮した。上記仮定をもと
に、屈折率が２．２の単層の窒化シリコン膜でその膜厚
をパラメータとする比較例と、第１の窒化シリコン膜の
屈折率を２．２で膜厚を４００オングストロームとし、
第２の窒化シリコン膜の屈折率を２．０とし、その膜厚
をパラメータとする本発明において、得られた計算結
果、即ち反射防止膜の膜厚と光電流の関係が図６であ
る。

【００５０】この結果から、第１、第２の窒化シリコン
膜とも４００オングストロームの反射防止膜が８００オ
ングストロームである本発明は、最適点となり、その最
適値を１として規格化した電流値を縦軸にとる。図６よ
り、第１、第２の窒化シリコン膜のそれぞれの厚さを合
計した反射防止膜の膜厚が、６００〜１０００オングス
トロームの範囲にある本発明は、太陽電池の特性におい
て、反射防止膜が単層構造の比較例と比較して、光電流
の値が大きく、反射特性が優れていることが判る。

【００５１】上記各実施の形態では、太陽電池の受光素
子に適用した好適の態様の場合を例示して説明したが、
本発明は太陽電池のみに限定されるものではなく、多岐
に亘る各種半導体装置に適用させることができ、例え
ば、フォトダイオード等の受光素子に適用しても有効で
ある。

【発明の効果】本発明によれば、半導体基板の主面に反
射防止膜が形成された半導体装置において、前記反射防
止膜を、前記半導体基板上に形成された第１の窒化シリ
コン膜と、前記第１の窒化シリコン膜上に形成された前
記第１の窒化シリコン膜の屈折率より小さい第２の窒化
シリコン膜とからなるように構成することにより、反射
防止膜の表面反射を大幅に低減し透過率を向上させるこ
とができ、反射特性を向上させることができる。特に、
例えば、太陽電池に適用した場合、出力電流を増加させ
て、発電効率の高いデバイスが実現することができる。
従って、製品コストを低減することができるとともに、
狭い面積でも所望の電力を得ることができる。

【００５２】上記半導体装置においては、前記第１の窒
化シリコン膜の屈折率を、２．１以上２．３以下の範囲
で構成することにより、屈折率を２．１以上にすること
で第２の窒化シリコン膜との屈折率差を保つことがで
き、屈折率を２．３以下にすることで透過率を向上させ
光吸収を低減することができるので、反射特性に優れた
反射防止膜を得ることができる。

【００５３】上記半導体装置においては、前記第２の窒
化シリコン膜の屈折率を、１．９以上２．１以下の範囲
で構成することにより、屈折率を２．１以下にすること
で第１の窒化シリコン膜との屈折率差を保つことがで
き、屈折率を１．９以上にすることで反射特性に優れた
反射防止膜を得ることができる。

【００５４】上記半導体装置においては、前記第１の窒
化シリコン膜の厚さを、２００オングストローム以上８
００オングストローム以下の範囲で構成することによ
り、反射特性に優れた反射防止膜を得ることができる。

【００５５】上記半導体装置においては、前記第２の窒
化シリコン膜の厚さを、２００オングストローム以上８
００オングストローム以下の範囲で構成することによ
り、反射特性に優れた反射防止膜を得ることができる。

【００５６】上記半導体装置において、前記第１、第２
の窒化シリコン膜を合わせた厚さは、６００オングスト
ローム以上１０００オングストローム以下の範囲で構成
することにより、反射特性に非常に優れた反射防止膜を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態１における半導体装
置の構造を示す断面図である。

【図２】 図１に示す半導体装置の製造工程を示す図で
ある。

【図３】 図１に示す半導体装置の製造工程を示す図で
ある。

【図４】 本発明に係る実施の形態２と比較例における
太陽電池の基本特性を比較する図である。

【図５】 本発明に係る実施の形態３と比較例における
太陽電池の基本特性を比較する図である。

【図６】 本発明に係る実施の形態４と比較例における
反射防止膜の膜厚と光電流の関係を比較した図である。

【図７】 従来の太陽電池の製造工程を示す図である。

【図８】 従来の太陽電池の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１ ｐ型Ｓｉ基板、２ ｎ型拡散層、３ａ 第１の窒化
シリコン膜、３ｂ 第２の窒化シリコン膜、４ 表電
極、５ 裏電極、６ 充填材膜、７ ガラス膜。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA13 BA40 BB13 FA01 FA10 JA01 LA01 LA11 LA16 5F049 NA02 SZ03 SZ04 5F051 AA02 AA03 BA16 CB05 CB12 CB20 CB30 DA03 GA02 GA15 HA03 HA06 5F058 BA20 BD01 BD10 BF04 BF07 BF23 BF24 BF30 BF37 BF39

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の主面に反射防止膜が形成さ
   れた半導体装置において、前記反射防止膜は、前記半導
   体基板上に形成された第１の窒化シリコン膜と、前記第
   １の窒化シリコン膜上に形成された前記第１の窒化シリ
   コン膜の屈折率より小さい第２の窒化シリコン膜とから
   なることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１の窒化シリコン膜の屈折率は、２．１以上２．
   ３以下の範囲であることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項１乃至２に記載の半導体装置にお
   いて、前記第２の窒化シリコン膜の屈折率は、１．９以
   上２．１以下の範囲であることを特徴とする半導体装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記第１の窒化シリコン膜の厚さは、２００オングスト
   ローム以上８００オングストローム以下の範囲であるこ
   とを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の半導体装置において、
   前記第２の窒化シリコン膜の厚さは、２００オングスト
   ローム以上８００オングストローム以下の範囲であるこ
   とを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】 請求項４乃至５に記載の半導体装置にお
   いて、前記第１、第２の窒化シリコン膜を合わせた厚さ
   は、６００オングストローム以上１０００オングストロ
   ーム以下の範囲であることを特徴とする半導体装置。