JP2009295970A5 - - Google Patents

Claims (9)

1. 第１電極上に設けられ、微結晶半導体で形成された一導電型を付与する不純物元素を含む第１の半導体層と、
   前記第１の半導体層上に設けられた第２の半導体層と、
   前記第２の半導体層上に設けられ、前記一導電型とは逆導電型を付与する不純物元素を含む第３の半導体層と、
   前記第３の半導体層上に設けられた第２電極と、
   を有し、
   前記第２の半導体層は、前記第１の半導体層との界面側に、前記第１の半導体層との界面から前記第３の半導体層に向かって幅が狭まっていく立体的形状を有する第１の結晶領域と、
   前記第３の半導体層との界面側に、前記第３の半導体層との界面から前記第１の半導体層に向かって幅が狭まっていく立体的形状を有する第２の結晶領域と、
   を含み、
   前記第１の結晶領域は、前記第１の半導体層から前記第２の半導体層が成膜される方向に向けて上狭まりに成長しており、
   前記第２の結晶領域は、前記第１の半導体層との界面とは離れた位置から上拡がりに成長しており、
   前記第２の半導体層は、結晶質半導体である前記第１の結晶領域および前記第２の結晶領域が非晶質構造の中に存在することを特徴とする光電変換装置。
2. 請求項１において、
   前記第２の半導体層には、二次イオン質量分析法によって計測される窒素濃度が２×１０^２０／ｃｍ^３以上７×１０^２０／ｃｍ^３以下の領域を起点として、前記第２の結晶領域が前記第３の半導体層に向けて成長していることを特徴とする光電変換装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２の半導体層は、前記第２の結晶領域の結晶核近傍において、二次イオン質量分析法によって計測されるピーク濃度が３×１０^２０／ｃｍ^３乃至１×１０^２１／ｃｍ^３であり、前記結晶核近傍から前記第３の半導体層との界面方向に向けて窒素濃度が減少していることを特徴とする光電変換装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記第２の結晶領域は、単結晶、または、双晶を含む単結晶であることを特徴とする光電変換装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記第１の半導体層はｎ型半導体であり、前記第２の半導体層はｉ型半導体であり、前記第３の半導体層はｐ型半導体であることを特徴とする光電変換装置。
6. 第１電極上に、一導電型を付与する不純物元素を含む微結晶半導体で第１の半導体層を形成し、
   前記第１の半導体層上に、
   成膜初期段階においては、半導体材料ガスに対して希釈ガスの流量比を１倍以上６倍以下とした反応ガスを反応室内に導入してプラズマを生成し、前記第１の半導体層との界面から成膜方向に向けて成長する第１の結晶領域を含む被膜の成膜を行った後、
   微結晶半導体の生成が可能な混合比で前記半導体材料ガスと前記希釈ガスとを前記反応室内に導入してプラズマを生成し、結晶核の生成を妨害する不純物元素を含ませて被膜の成膜を開始した後に前記結晶核の生成を妨害する不純物元素の濃度を減少させていくことで結晶核を生成させて、前記第１の半導体層との界面とは離れた位置から成膜方向に向けて成長する第２の結晶領域を含む被膜の成膜を行い、前記第１の結晶領域と前記第２の結晶領域とを非晶質構造の中に含む第２の半導体層を形成し、
   前記第２の半導体層上に、前記一導電型とは逆導電型を付与する不純物元素を含む第３の半導体層を形成し、
   前記第３の半導体層上に第２電極を形成する
   ことを特徴とする光電変換装置の作製方法。
7. 請求項６において、
   第１の結晶領域を含む被膜の成膜を行った後、前記結晶核の生成を妨害する不純物元素が残留するように、前記結晶核の生成を妨害する不純物元素を含むガスを一時的に前記反応室内に導入し、その後前記結晶核の生成を妨害する不純物元素を含むガス排気する処理を行うことを特徴とする光電変換装置の作製方法。
8. 請求項６又は請求項７において、
   前記結晶核の生成を妨害する不純物元素として、窒素を用いることを特徴とする光電変換装置の作製方法。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
   前記半導体材料ガスとしては水素化シリコン、フッ化シリコン、または塩化シリコンを用い、
   前記希釈ガスとしては水素を用いることを特徴とする光電変換装置の作製方法。