JP2015029144A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015029144A
JP2015029144A JP2014209887A JP2014209887A JP2015029144A JP 2015029144 A JP2015029144 A JP 2015029144A JP 2014209887 A JP2014209887 A JP 2014209887A JP 2014209887 A JP2014209887 A JP 2014209887A JP 2015029144 A JP2015029144 A JP 2015029144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
photoelectric conversion
transistor
oxide semiconductor
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014209887A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5752308B2 (ja
Inventor
山崎 舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
木村 肇
Hajime Kimura
肇 木村
良明 伊藤
Yoshiaki Ito
良明 伊藤
拓郎 王丸
Takuo Oumaru
拓郎 王丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2014209887A priority Critical patent/JP5752308B2/ja
Publication of JP2015029144A publication Critical patent/JP2015029144A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5752308B2 publication Critical patent/JP5752308B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/0296Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/0304Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/0312Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIVBIV compounds, e.g. SiC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/03685Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table including microcrystalline silicon, uc-Si
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/1812Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table including only AIVBIV alloys, e.g. SiGe
    • H01L31/1816Special manufacturing methods for microcrystalline layers, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/32Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02422Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02551Group 12/16 materials
    • H01L21/02554Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02565Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02672Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using crystallisation enhancing elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545Microcrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】光電変換素子に光が達しない領域を抑制すること、発電効率が悪化するのを抑制
すること、及び電圧変換素子の作製コストを抑制することを課題とする。
【解決手段】透光性を有し、n型半導体層、真性半導体層、及びp型半導体層を有する光
電変換素子と、当該光電変換素子と重畳し、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に有する
電圧変換素子と、当該光電変換素子及び電圧変換素子を電気的に接続する導電素子とを有
する光電変換装置に関する。当該光電変換素子は太陽電池である。当該電圧変換素子は、
酸化物半導体膜をチャネル形成領域に有するトランジスタを有する。当該電圧変換素子は
、DC−DCコンバータである。
【選択図】図1

Description

開示される発明の一様態は、光電変換装置及びその作製方法に関する。
光起電力効果により、受けた光を直接電力に変換して出力する光電変換素子の一つとして
、太陽電池が挙げられる(特許文献1参照)。太陽電池は、従来の発電方式のように、途
中で熱エネルギーや運動エネルギーへのエネルギー変換の必要がない。
さらに太陽電池と、該太陽電池で発電した直流電力を変換するコンバータ回路を、太陽電
池の非受光面などに取り付けた光電変換装置が、小規模又は中規模の太陽光発電システム
や非常用電源として注目されている(特許文献2又は特許文献3)。
このようなコンバータ回路として、例えばDC−DCコンバータ(直流−直流変換器)や
DC−ACコンバータ(直流−交流変換器)等が挙げられる(特許文献4又は特許文献5
参照)。
しかしながら、コンバータ回路は、例えばパワーMOS、IGBT、ショットキーバリア
ダイオード等で構成されるため、コストが高い。また該コンバータ回路を有する光電変換
装置は、コンバータ回路の厚さが厚いため、薄型化できないという恐れがある(特許文献
2参照)。
さらに、該コンバータ回路は、温度上昇による電力変換効率の低下を抑えるために、放熱
構造を設ける必要がある(特許文献3参照)。そのため該コンバータ回路を有する光電変
換装置は、薄型化が難しい。
特開2010−10667号公報 特開平9−69647号公報 特開2002−141539号公報 特開2005−312158号公報 特開2009−200372号公報
上記問題を鑑み、開示される発明の一様態は、光電変換素子及びコンバータ回路の両方を
有する光電変換装置の薄型化を課題の一とする。
また開示される発明の一様態は、温度上昇による、コンバータ回路の変換効率低下の抑制
を課題の一とする。
また開示される発明の一様態は、コンバータ回路の作製コストを抑制することを課題の一
とする。
開示される発明の一様態において、光電変換素子の保護部材の一部であり、かつ透光性を
有する基板の一面に、透光性を有する酸化物半導体膜を用いたコンバータ回路を作製する
また開示される発明の一様態において、該コンバータ回路は、薄膜である酸化物半導体膜
を用いた薄膜回路で構成する。そのため、該コンバータ回路を有する光電変換装置の薄型
化が可能である。
また開示される発明の一様態において、上述のように該コンバータ回路を薄膜である酸化
物半導体膜を用いた薄膜回路で構成するため、コンバータ回路の作製コストを抑制するこ
とが可能である。
また開示される発明の一様態において、該酸化物半導体膜は、作動温度が上昇しても、特
性が安定である。そのため該酸化物半導体膜を有するコンバータ回路、及び該コンバータ
回路を有する光電変換装置も安定して動作する。
開示される発明の一様態は、少なくとも一方の面から外光が入射するように配置された光
電変換素子と、当該光電変換素子を封入する保護部材と、当該保護部材の一面に形成され
た、当該光電変換素子の出力を昇圧又は降圧するコンバータ回路とを有し、当該コンバー
タ回路は、チャネル形成領域が酸化物半導体でなるトランジスタを含んで構成されている
ことを特徴とする光電変換装置に関する。
開示される発明の一様態は、少なくとも一方の面から外光が入射するように配置された光
電変換素子と、当該光電変換素子を封入する保護部材と、当該保護部材の一面に形成され
た、当該光電変換素子の出力を昇圧又は降圧するDC−DCコンバータとを有し、当該D
C−DCコンバータは、チャネル形成領域が酸化物半導体でなるトランジスタを含んで構
成されていることを特徴とする光電変換装置に関する。
開示される発明の一様態は、少なくとも一方の面から外光が入射するように配置された太
陽電池と、当該太陽電池を封入する保護部材と、当該保護部材の一面に形成された、当該
太陽電池の出力を昇圧又は降圧するコンバータ回路とを有し、当該コンバータ回路は、チ
ャネル形成領域が酸化物半導体でなるトランジスタを含んで構成されていることを特徴と
する光電変換装置に関する。
開示される発明の一様態は、少なくとも一方の面から外光が入射するように配置された太
陽電池と、当該太陽電池を封入する保護部材と、当該保護部材の一面に形成された、当該
太陽電池の出力を昇圧又は降圧するDC−DCコンバータとを有し、当該DC−DCコン
バータは、チャネル形成領域が酸化物半導体でなるトランジスタを含んで構成されている
ことを特徴とする光電変換装置に関する。
開示される発明の一様態において、当該コンバータ回路は、当該保護部材の内部に形成さ
れることを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該DC−DCコンバータは、当該保護部材の内部の
空間に形成されることを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該保護部材のうち、当該光電変換素子の外光が入射
される側に配置される部材は透光性を有し、該透光性部材の表面に当該コンバータ回路が
形成されていることを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該保護部材のうち、当該光電変換素子の外光が入射
される側に配置される部材は透光性を有し、該透光性部材の表面に当該DC−DCコンバ
ータが形成されていることを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該コンバータ回路は、コイル、ダイオード、及びコ
ンデンサを有することを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該DC−DCコンバータは、コイル、ダイオード、
及びコンデンサを有することを特徴とする。
開示される発明の一様態において、当該トランジスタは、トップゲート型トランジスタで
あり、かつ当該酸化物半導体膜の上面とソース電極及びドレイン電極が接することを特徴
とする。
開示される発明の一様態において、当該トランジスタは、トップゲート型トランジスタで
あり、かつ当該酸化物半導体膜の下面とソース電極及びドレイン電極が接することを特徴
とする。
開示される発明の一様態において、当該トランジスタは、ボトムゲート型トランジスタで
あり、かつ当該酸化物半導体膜の上面とソース電極及びドレイン電極が接することを特徴
とする。
開示される発明の一様態において、当該トランジスタは、ボトムゲート型トランジスタで
あり、かつ当該酸化物半導体膜の下面とソース電極及びドレイン電極が接することを特徴
とする。
開示される発明の一様態により、透光性を有する基板に、酸化物半導体膜を有する薄膜回
路でコンバータ回路を作ることにより、光電変換装置の薄型化が可能となる。
また開示される発明の一様態により、酸化物半導体膜を有する薄膜回路でコンバータ回路
を作ることにより、該コンバータ回路及び該コンバータ回路を有する光電変換装置の作製
コストを抑制することが可能である。
また、開示される発明の一様態では、バンドギャップの大きい酸化物半導体膜で、コンバ
ータ回路のようなパワーデバイスを製作することにより、温度特性が安定化する。これに
より該コンバータ回路を有する光電変換装置の温度特性を、安定化させることが可能であ
る。
光電変換装置の断面図。 光電変換装置の上面図。 光電変換素子の作製工程を示す断面図。 コンバータ回路の回路図。 トランジスタの上面図及び断面図。 トランジスタの作製工程を示す断面図。 トランジスタの断面図。 電源回路の回路図。 光電変換装置を搭載した車両の一例及び太陽光発電モジュールを示す図。
以下、本明細書に開示された発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し
、本明細書に開示された発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本明細書
に開示された発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変
更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限
定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機
能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態1]
本実施の形態では、光電変換素子及びコンバータ回路を有する光電変換装置について、図
1(A)〜図1(B)、図2(A)〜図2(B)、図3(A)〜図3(C)、図4(A)
〜図4(B)、図5(A)〜図5(B)、図6(A)〜図6(E)、図7(A)〜図7(
C)を用いて説明する。
本実施の形態の光電変換装置を、図1(A)及び図2(A)に示す。比較として、従来の
光電変換装置を、図1(B)及び図2(B)に示す。
本実施の形態で記載される光電変換装置の断面図を、図1(A)に示す。
図1(A)に示される光電変換装置は、透光性を有する基板101上に、透光性を有する
導電膜102、透光性を有する導電膜に接して設けられた光電変換素子103、光電変換
素子103に接して設けられ、透光性を有する導電膜104を有している。また図1(A
)に示される光電変換装置は、透光性を有する基板111上に、透光性を有する材料で形
成されたコンバータ回路112を有している。
基板101上に設けられた光電変換素子103と、透光性を有する基板111上に設けら
れたコンバータ回路112は、配線121によって電気的に接続されている。これにより
光電変換素子103で出力された直流電圧を、コンバータ回路112で変換することがで
きる。配線121としては、例えば、導電ペーストや異方性導電材料を用いればよい。
当該透光性を有する基板101、透光性を有する基板111、配線121は、光電変換素
子103を封入し、かつ、外部からの衝撃や異物が混入するのを防ぐ保護部材110とし
て機能する。
すなわち保護部材110は、透光性を有する部材である基板101、透光性を有する部材
である基板111、及び光電変換素子103及びコンバータ回路112を接続する配線1
21を有している。また保護部材110は、その内部の空間に光電変換素子103が配置
される。すなわち保護部材110は、光電変換素子103を封入し、かつ、保護している
また、保護部材110は、その内部の空間にコンバータ回路112が配置されている。透
光性を有する基板111の一面に形成されているコンバータ回路112は、保護部材11
0の一面に形成されていると言える。
当該コンバータ回路112は、保護部材の一面に形成されているため、外部からの衝撃や
異物の混入の影響を受けない。
本実施の形態のコンバータ回路112は透光性を有する材料で形成される。よって、コン
バータ回路112が形成され、かつ当該保護部材110の部材である基板111側から外
光が入射しても、光電変換素子103に光が到達する。
基板111側から入射した外光を効率よく使用することが可能なので、光電変換素子10
3の発電効率が向上する。
また本実施の形態で記載される光電変換装置において、基板101側及び基板111側の
両方から光を入射させてもよい。基板101側及び基板111側の両方から外光が入射す
るので、入射する外光の量を大きくすることができる。
また光電変換素子103に接して設けられる導電膜104と、コンバータ回路112との
間には、接着層122が設けられている。接着層122は、絶縁性を有する樹脂等を用い
て形成すればよい。接着層122を導電膜104とコンバータ回路112との間に設ける
ことで、導電膜104とコンバータ回路112との距離を固定することができる。また接
着層122が絶縁性を有しているので、導電膜104とコンバータ回路112を絶縁する
ことができる。
図2(A)は、図1(A)に示す光電変換装置の上面図である。図2(A)に示されるよ
うに、コンバータ回路112が透光性を有する材料で形成されているので、光電変換素子
103とコンバータ回路112とを重畳させて形成することが可能である。
ここで、「重畳」とは、平面図において互いに重なる領域を有することを言う。本明細書
の他の記載においても同様とする。本明細書では、断面図において、互いに重なる領域同
士の間に別の物質が存在している場合も、「重畳」という。
コンバータ回路が透光性を有さない材料で形成された場合の光電変換装置を、図1(B)
及び図2(B)に示す。図1(B)は光電変換装置の断面図、図2(B)は光電変換装置
の上面図である。なお図1(B)及び図2(B)において、図1(A)及び図2(A)と
同じものは同じ符号で表している。
コンバータ回路を透光性を有さない材料で形成した場合、コンバータ回路が設けられてい
る基板側から光が照射されると、コンバータ回路が光を遮り、光電変換層に光が到達しな
い。
よって、図1(B)に示されるように、コンバータ回路142と光電変換層133とを、
重畳しないように形成する必要がある。コンバータ回路142と光電変換層133とを、
重畳しないように形成すると、光電変換層133の占める面積が減少する(図2(B)参
照)。光電変換層133が占める面積が減少するということは、受光面積が減少するとい
うことである。そのため光電変換層133の発電量が減少する。
本実施の形態の光電変換素子の作製方法を、図3(A)〜図3(C)を用いて説明する。
本実施の形態では、光電変換素子の一例として太陽電池について述べる。
まず、基板201を用意する。基板201は、上記の基板101に相当する。基板201
側から光電変換層211に光が入射することを想定して、基板201は太陽光に対して透
光性を有する材料を用いる。
透光性を有する基板201として、例えば、青板ガラス、白板ガラス、鉛ガラス、強化ガ
ラス、セラミックガラスなどのガラス板を用いることができる。また、アルミノシリケー
ト酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガ
ラス基板、石英基板、セラミック基板を用いることができる。
透光性を有する基板201として、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基
板(プラスチック基板)を用いる場合は、上記基板と比較して耐熱温度が一般的に低い傾
向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
プラスチック基板として、ポリエステル、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレ
ンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド系合成繊維、ポリエ
ーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(P
EI)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミ
ド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ
酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。ポリエステルとして、例えば、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET)が挙げられる。
まず、基板201上に、所定の形状に加工された導電膜210を形成する。導電膜210
を所定の形状に加工するには、基板201の全面に導電膜を形成した後、エッチングやレ
ーザ等で加工して形成してもよいし、最初から所定の形状に導電膜を形成してもよい。最
初から所定の形状に導電膜を形成する方法については後述する。
導電膜210は、基板201側から光が入射するので、太陽光に対して透光性を有する導
電材料を用いて形成する。
透光性を有する導電材料として、例えば、インジウム錫酸化物(Indium Tin
Oxide:ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、有機インジウ
ム、有機スズ、酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(I
ndium Zinc Oxide))、ガリウム(Ga)をドープしたZnO、酸化ス
ズ(SnO)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むイ
ンジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム
錫酸化物などが好適である。
導電膜210は、40nm以上800nm以下、好ましくは400nm以上700nm以
下の膜厚となるように形成する。また、導電膜210のシート抵抗は、20Ω/□以上2
00Ω/□以下とすればよい。
本実施の形態では、厚さ1.1mmのソーダガラスの基板201上に、膜厚150nmの
酸化珪素膜と、表面に凹凸を有する膜厚約600nmの酸化スズ(SnO)を用いた導
電膜とを、順に積層した旭硝子社製の基板(商品名:Asahi−U)を用いる。
そして、上記酸化スズを用いた導電膜を加工して、後に形成されるセル202間を電気的
に接続する導電膜210を形成する(図3(A)参照)。
なお、上述のように、導電膜210は、導電膜をエッチングやレーザ等で加工する方法で
なく、最初から所定の形状に導電膜を形成する方法で形成してもよい。所定の形状を有す
る導電膜の形成方法としては、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などが挙げられ
る。なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出または噴出することで
所定の形状の導電膜を形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれ
る。
また、導電膜210の、光電変換層211側の面に凹凸を形成しておくことで、導電膜2
10において光が屈折または乱反射する。このため、光電変換層211内における光の吸
収率を高め、変換効率を高めることができる。
次に、導電膜210上に、n型半導体層213、真性半導体層214、p型半導体層21
5が順に積層された光電変換層211を形成する(図3(B)参照)。
n型半導体層213、真性半導体層214、p型半導体層215は、スパッタ法、LPC
VD法、またはプラズマCVD法等により形成することができる。また、n型半導体層2
13、真性半導体層214、p型半導体層215は、非晶質半導体、多結晶半導体、微結
晶半導体などを用いて形成することができる。
また、n型半導体層213、真性半導体層214、p型半導体層215は、その界面にゴ
ミなどが付着するのを防ぐため、あるいは酸化防止のために、大気に曝さずに連続して形
成することが望ましい。
または、SOI法で形成された単結晶半導体薄膜を、n型半導体層213、真性半導体層
214、p型半導体層215として用いても良い。単結晶半導体薄膜を用いる場合、光電
変換層211内において、キャリアの移動を阻害する要因となる結晶欠陥が少ないので、
変換効率を高めることができる。
本実施の形態では、n型半導体層213に珪素を有する微結晶半導体、真性半導体層21
4に珪素を有する非晶質半導体、p型半導体層215に炭化珪素を有する非晶質半導体を
用いる。
n型半導体層213に用いる、珪素を有する微結晶半導体の形成方法について、以下に述
べる。
珪素を有する微結晶半導体は、周波数が数十MHz乃至数百MHzの高周波プラズマCV
D法、または周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD法により形成することが
できる。代表的には、シラン、ジシランなどの水素化シリコン、フッ化シリコンまたは塩
化シリコンを、水素で希釈して用いることで、微結晶半導体膜を形成することができる。
また、水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複
数種の希ガスで希釈してもよい。珪化水素などの珪素を含む化合物に対して、水素の流量
比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、更に好ましくは100
倍とする。
またn型を付与する不純物元素を、珪素を含む気体に加えることで、n型の導電型を微結
晶半導体に与えることができる。このようなn型を付与する不純物として、例えば、リン
が挙げられる。n型を付与する不純物としてリンを用いる場合、珪素を含む気体にホスフ
ィンを加えればよい。
本実施の形態では、モノシラン、水素、ホスフィンを、それぞれ5sccm、950sc
cm、40sccmの流量とし、反応圧力133Pa、基板温度を250℃、高周波(1
3.56MHz)として、プラズマCVD法で、珪素を有する微結晶半導体である、膜厚
10nmのn型半導体層213を形成する。
また、真性半導体層214に用いる、珪素を有する非晶質半導体の形成方法について、以
下に述べる。
珪素を有する非晶質半導体は、上述した珪素を含む気体を、グロー放電分解することによ
り、得ることができる。
本実施の形態では、モノシラン、水素を、それぞれ25sccm、25sccmの流量と
し、反応圧力40Pa、基板温度を250℃、高周波(60MHz)として、プラズマC
VD法で、珪素を有する非晶質半導体である、膜厚60nmの真性半導体層214を形成
する。
また、p型半導体層215に用いる、炭化珪素を有する非晶質半導体の形成方法について
、以下に述べる。
炭化珪素を有する非晶質半導体は、炭素を含む気体と珪素を含む気体とを、グロー放電分
解することにより得ることができる。炭素を含む気体としては、CH、Cなどが
挙げられる。珪素を含む気体としては、SiH、Siが挙げられる。珪素を含む
気体を、水素、水素及びヘリウムで希釈して用いても良い。
また、p型を付与する不純物元素を、炭素を含む気体と珪素を含む気体とに加えることで
、p型の導電型を非晶質半導体に与えることができる。このようなp型を付与する不純物
元素として、例えば、ホウ素が挙げられる。p型を付与する不純物元素としてホウ素を用
いる場合、炭素を含む気体と珪素を含む気体とに、ボラン、ジボラン、三フッ化ホウ素の
いずれか、あるいは、2つ以上を加えればよい。
本実施の形態では、メタン、モノシラン、水素、ジボランを、それぞれ18sccm、6
sccm、150sccm、40sccmの流量とし、反応圧力67Pa、基板温度を2
50℃、高周波(13.56MHz)として、プラズマCVD法で、炭化珪素を有するp
型の非晶質半導体である、膜厚10nmのp型半導体層215を形成する。
なお、真性半導体層214を形成する前に、n型半導体層213の表面に水素を用いてプ
ラズマ処理を施すことで、n型半導体層213と真性半導体層214の界面における結晶
欠陥の数を減らし、変換効率を高めることができる。
本実施の形態では、水素の流量を175sccmとし、反応圧力67Pa、基板温度を2
50℃、高周波(13.56MHz)とし、n型半導体層213の表面にプラズマ処理を
行う。上記プラズマ処理において、水素にアルゴンを加えても良い。アルゴンを加える場
合、その流量を、例えば60sccmとすることができる。
また、光電変換層211に用いられる半導体の材料として、シリコン、炭化シリコンの他
、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、シリ
コンゲルマニウムなどのような化合物半導体も用いることができる。
また、多結晶半導体を用いて光電変換層211を形成する場合、非晶質半導体膜または微
結晶半導体膜を、レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する
触媒元素を用いた熱結晶化法等を単独で、或いは複数組み合わせて実施することで、形成
することができる。また、多結晶半導体を、スパッタ法、プラズマCVD法、熱CVD法
などを用いて、直接形成しても良い。
なお、本実施の形態では、光電変換層211として、n型半導体層213、真性半導体層
214、p型半導体層215が順に積層された例を示すが、積層の順番はp型半導体層、
真性半導体層、n型半導体層の順でもよい。
ただし、p型半導体層はn型半導体層よりも、光が入射される側に近くなるよう配置する
ことが望ましい。ホールのキャリアとしての寿命は、電子のキャリアとしての寿命の約半
分と短い。pin接合を有する光電変換層211に光が照射されると、真性半導体層内に
おいて多量の電子とホールが形成され、電子はn型半導体層側へ、ホールはp型半導体層
側へ移動し、起電力を得ることができる。
光の照射をp型半導体層側から行うと、電子とホールの形成が、真性半導体層内のn型半
導体層よりもp型半導体層に近い側において多く行われる。そのため、寿命が短いホール
がp型半導体層へ移動する距離を、短くすることができ、その結果、高い起電力を得るこ
とができる。
本実施の形態では、光はp型半導体層側及びn型半導体層側の両方から入射する。そのた
め、光電変換層211の積層の順番は、n型半導体層、真性半導体層、p型半導体層、あ
るいは、p型半導体層、真性半導体層、n型半導体層、のどちらでもよい。しかし、入射
する光の強度がより強い側にp型半導体層を設けると、より高い起電力を得ることができ
る。
なお、光電変換層211を形成する前に、導電膜210の表面における清浄度を向上させ
るため、ブラシ洗浄、具体的には、PVA(ポリビニルアルコール)系の多孔質体などを
用いた洗浄を行い、異物を除去しておいても良い。また、フッ酸などを含む薬液を用いて
、表面を洗浄しておいてもよい。本実施の形態では、上記PVA(ポリビニルアルコール
)系の多孔質体を用いて導電膜210の表面を洗浄した後、0.5%のフッ化水素水溶液
を用いて導電膜210の表面を洗浄する。
次いで、図3(B)に示すように、n型半導体層213、真性半導体層214、p型半導
体層215が順に積層された光電変換層211を、エッチング法やレーザ照射法等を用い
て、各セル毎に分離する。
切り離された複数の光電変換層211のそれぞれについて、各導電膜210が各n型半導
体層213を介して電気的に接続されている。
次に、図3(C)に示すように、光電変換層211上に所定の形状を有する導電膜212
を形成する。
本実施の形態では、光電変換層211の上部からも光が入射する光電変換素子を例とする
。よって、導電膜212は、導電膜210と同様に、透光性を有する上記導電材料を用い
る。導電膜212は、40nm乃至800nm、好ましくは400nm乃至700nmの
膜厚に形成する。また、導電膜212のシート抵抗は、20Ω/□乃至200Ω/□程度
とすれば良い。本実施の形態では、酸化スズを用いて、膜厚約600nmの導電膜212
を形成する。
なお、導電膜212にインジウム錫酸化物を用いる場合、非晶質半導体であるp型半導体
層215上に導電膜212を形成すると、p型半導体層215中に存在する水素が、導電
膜212中のインジウム錫酸化物を還元してしまう。そのため、導電膜212の膜質が劣
化する恐れがある。
インジウム錫酸化物を導電膜212に用いる場合、インジウム錫酸化物が還元されるのを
防ぐために、インジウム錫酸化物を用いた導電膜上に、酸化スズを用いた導電膜、または
、酸化亜鉛と窒化アルミニウムとの混合材料を含む導電性材料を用いた導電膜を、数十n
mの膜厚で積層したものを、導電膜212として用いることが好ましい。
なお、所定の形状を有する導電膜212は、光電変換層211上の全面に導電膜を形成し
た後、該全面に形成された導電膜を加工して、形成することができる。なお、導電膜21
2は、全面に形成された導電膜をエッチングやレーザ等で所定の形状に加工する方法以外
にも、メタルマスクを用いた蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。
導電膜212は、光電変換層211とp型半導体層215側において電気的に接続されて
いる。そして、1つの光電変換層211の、n型半導体層213側において電気的に接続
されている導電膜210は、上記1つの光電変換層211とは異なる光電変換層211の
、p型半導体層215側において電気的に接続されている導電膜212と、電気的に接続
されている。以上により切り離された各セルは、異なるセルと接続される。各セルが異な
るセルと直列に接続されていると、出力電圧を上昇させることが可能である。
以上により光電変換層211を有する光電変換素子を作製する。
次いで、本実施の形態のコンバータ回路の一例を、図4(A)〜図4(B)を用いて説明
する。本実施の形態で説明されるコンバータ回路は、直流電圧を直流電圧に変換するDC
−DCコンバータである。
なお、本実施の形態のコンバータ回路は、以下で述べられる構成に限定されず、透光性を
有する材料で作製されたコンバータ回路であればどんな構成でもよい。
図4(A)に示すコンバータ回路301は、トランジスタ302、コイル303、ダイオ
ード304、コンデンサ305を有する昇圧回路である。
コイル303の一方の端子は、光電変換素子307のp型半導体層側の電極に電気的に接
続されている。コイル303の他方の端子はトランジスタ302のソースあるいはドレイ
ンの一方と電気的に接続されている。トランジスタ302のソースあるいはドレインの一
方は、コイル303の他方の端子及びダイオード304の入力端子と電気的に接続されて
いる。トランジスタ302のソースあるいはドレインの他方は、光電変換素子307のn
型半導体層側の電極及びコンデンサ305の一方の端子と電気的に接続されている。コン
デンサ305の他方の端子は、ダイオード304の出力端子及び出力端子OUTに電気的
に接続されている。なお、光電変換素子307のn型半導体層側の電極、トランジスタ3
02のソースあるいはドレインの他方、及びコンデンサ305の一方の端子は接地されて
いる。
なお、上記トランジスタのゲートとは、ゲート電極及びゲート配線の一部または全部のこ
とをいう。ゲート配線とは、少なくとも一つのトランジスタのゲート電極と、別の電極や
別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
上記トランジスタのソースとは、ソース領域、ソース電極、及びソース配線の一部または
全部のことをいう。ソース領域とは、半導体層のうち、抵抗値がチャネル形成領域より低
い領域のことをいう。ソース電極とは、ソース領域に接続される部分の導電層のことをい
う。ソース配線とは、少なくとも一つのトランジスタのソース電極と、別の電極や別の配
線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
上記トランジスタのドレインとは、ドレイン領域、ドレイン電極、及びドレイン配線の一
部または全部のことをいう。ドレイン領域とは、半導体層のうち、抵抗値がチャネル形成
領域より低い領域のことをいう。ドレイン電極とは、ドレイン領域に接続される部分の導
電層のことをいう。ドレイン配線とは、少なくとも一つのトランジスタのドレイン電極と
、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
また、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造や動作条件などによって
互いに入れ替わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難で
ある。そこで、本書類(明細書、特許請求の範囲または図面など)においては、ソース及
びドレインのいずれか一方をソース及びドレインの一方と表記し、他方をソース及びドレ
インの他方と表記する。
トランジスタ302はスイッチング素子として機能する。またトランジスタ302のゲー
トは、コンバータ回路301の制御回路に接続されている。コンバータ回路301の制御
回路からの信号により、トランジスタ302はオン状態あるいはオフ状態となる。
スイッチング素子であるトランジスタ302がオン状態のとき、コイル303に流れ込む
電流により、コイル303には励磁エネルギーが蓄えられる。
トランジスタ302がオフ状態になると、コイル303に蓄えられた励磁エネルギーが放
出される。コイル303から放出される励磁エネルギーに起因する電圧V2が、電圧V1
に上積みされる。これによりコンバータ回路301は昇圧回路として機能する。
スイッチング素子であるトランジスタ302がオン状態の時間をTon、トランジスタ3
02がオフ状態の時間をToffとする。出力電圧V2の値は、以下の(式1)で表され
る。
V2=V1×(Ton+Toff)/Toff (式1)
トランジスタ302がオン状態の時間Tonが長く、コイル303に蓄えたエネルギーが
大きいほど、大電力を取り出すことができる。
なお本実施の形態において、トランジスタ302またはトランジスタ312として例えば
電界効果トランジスタを用いることができる。
電界効果トランジスタは、ゲート、ソース、及びドレインを少なくとも有する。電界効果
トランジスタとしては、例えば薄膜トランジスタ(TFTともいう)を用いることができ
る。また、電界効果トランジスタとしては、例えばトップゲート型、又はボトムゲート型
のトランジスタを用いることができる。また、電界効果トランジスタは、n型の導電型に
することができる。
また、本実施の形態における電界効果トランジスタは、チャネル形成領域としての機能を
有する酸化物半導体膜を有するトランジスタである。なお、チャネル形成領域の水素濃度
は、5×1019atoms/cm以下、好ましくは5×1018atoms/cm
以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm以下とする。該水素濃度は、例
えば二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spe
ctroscopy)による値である。またトランジスタのキャリア濃度は、1×10
/cm以下、好ましくは1×1012/cm以下とする。
また本実施の形態において、コイル303として、基板上にコイル状に形成した配線を用
いることができる。
また本実施の形態において、ダイオード304として、例えばショットキーバリアダイオ
ードを用いることができる。
また、本実施の形態において、コンデンサ305として、例えば第1の電極と、第2の電
極と、誘電体と、を有する構成のコンデンサを用いることができる。
図4(B)に示すコンバータ回路311は、トランジスタ312、コイル313、ダイオ
ード314、コンデンサ315を有する降圧回路である。
トランジスタ312のソースあるいはドレインの一方は、光電変換素子317のp型半導
体層側の電極に電気的に接続されている。トランジスタ312のソースあるいはドレイン
の他方は、ダイオード314の出力端子及びコイル313の一方の端子と電気的に接続さ
れている。ダイオード314の入力端子は、光電変換素子317のn型半導体層側の電極
及びコンデンサ315の一方の端子に電気的に接続されている。ダイオード314の出力
端子は、トランジスタ312のソースあるいはドレインの他方及びコイル313の一方の
端子と電気的に接続されている。コイル313の一方の端子は、トランジスタ312のソ
ースあるいはドレインの他方及びダイオード314の出力端子に電気的に接続されている
。コイル313の他方の端子は、コンデンサ315の他方の端子及び出力端子OUTに電
気的に接続されている。なお、光電変換素子317のn型半導体層側の電極、ダイオード
314の入力端子、及びコンデンサ315の一方の端子は接地されている。
トランジスタ312はスイッチング素子として機能する。またトランジスタ312のゲー
トは、コンバータ回路311の制御回路に接続されている。コンバータ回路311の制御
回路からの信号により、トランジスタ312はオン状態あるいはオフ状態となる。
スイッチング素子であるトランジスタ312がオン状態のとき、光電変換素子317のp
型半導体層側の電極から出力OUTに流れる降圧回路の電流により、コイル313には励
磁エネルギーが蓄えられる。
トランジスタ312がオフ状態になると、コイル313は電流を保とうとして起電力を発
生させ、ダイオード314をオン状態にする。ダイオード314を通じて電流が流れるこ
とによって、電圧がV2に低下する。電圧V1より電圧V2が低下するため、コンバータ
回路311は降圧回路として機能する。
なお本実施の形態において、トランジスタ312として例えば電界効果トランジスタを用
いることができる。
また本実施の形態において、コイル313として、基板上にコイル状に形成した配線を用
いることができる。
また本実施の形態において、ダイオード314として、例えばショットキーバリアダイオ
ードを用いることができる。
また、本実施の形態において、コンデンサ315として、例えば第1の電極と、第2の電
極と、誘電体とを有する構成のコンデンサを用いることができる。
上述のトランジスタ302あるいはトランジスタ312は、電界効果トランジスタであり
、チャネル形成領域に酸化物半導体膜を有するトランジスタである。チャネル形成領域に
酸化物半導体膜を有するトランジスタは、酸化物半導体膜が透光性を有するので好適であ
る。
上述のトランジスタ302あるいはトランジスタ312の例として、後述のトランジスタ
410を挙げる。トランジスタ410の構造及びその作製方法について、図5(A)〜図
5(B)、図6(A)〜図6(E)を用いて説明する。
まず、図5(A)にトランジスタ410の平面、図5(B)にその断面構造の一例を示す
。図5(A)はトップゲート構造のトランジスタ410の平面図であり、図5(B)は図
5(A)の線A−A’における断面図である。
トランジスタ410は、基板400上に、絶縁膜407、酸化物半導体膜412、ソース
電極及びドレイン電極の一方である電極416、ソース電極及びドレイン電極の他方であ
る電極417、ゲート絶縁膜402、及び、ゲート電極411を有し、電極416、電極
417にはそれぞれ配線層414、配線層415が接して設けられ、電気的に接続されて
いる。トランジスタ410は、ソース電極及びドレイン電極である電極416及び電極4
17が、チャネル形成領域である酸化物半導体膜412の上面で接しているので、トップ
コンタクト型のトランジスタと言える。
酸化物半導体膜412はチャネル形成領域として機能する。また上述のように酸化物半導
体膜412は透光性を有する。酸化物半導体膜412が透光性を有すると、光電変換層2
11に光が到達するので好適である。
なお、図5(A)に示すトランジスタ410はシングルゲート構造のトランジスタを示し
ているが、本実施の形態はこの構成に限定されるものではなく、ゲート電極を複数有し、
チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のトランジスタとしてもよい。
トランジスタ410のチャネル形成領域としての機能を有する酸化物半導体膜は、高純度
の酸化物半導体膜であることが好適である。高純度の酸化物半導体膜を有するトランジス
タの特徴及びその利点にについて、以下に説明する。
高純度の酸化物半導体膜は、酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性に悪影響を与
える不純物が極めて少ないレベルにまで低減されたものである。電気特性に悪影響を与え
る不純物の代表例としては、水素が挙げられる。
水素は、酸化物半導体膜中でキャリアの供与体(ドナー)となり得る不純物であり、酸化
物半導体膜中に水素が多量に含まれていると、酸化物半導体がn型化されてしまう。
このように水素が多量に含まれた酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、ノーマリーオ
ンとなってしまう。そして、トランジスタのオン・オフ比を十分にとることができない。
したがって、本明細書における「高純度の酸化物半導体」は、酸化物半導体膜における水
素が極力低減されているものであって、真性又は実質的に真性な半導体膜を指す。高純度
の酸化物半導体の一例としては、キャリア濃度が1×1014/cm未満、好ましくは
1×1012/cm未満、さらに好ましくは1×1011/cm未満、または6.0
×1010/cm未満である酸化物半導体膜が挙げられる。
酸化物半導体膜に含まれる水素を徹底的に除去することにより得られる高純度の酸化物半
導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、シリコンをチャネル形成領域に用い
たトランジスタ等に比較して、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。
また、本実施の形態においては、高純度の酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、nチ
ャネル型のトランジスタであるものとして以下説明する。
なお、本明細書においてオフ電流(リーク電流ともいう)とは、nチャネル型のトランジ
スタでしきい値Vthが正である場合、室温において−20V以上−5V以下の範囲で任
意のゲート電圧を印加したときにトランジスタのソース−ドレイン間を流れる電流のこと
を指す。なお、室温は、15度以上25度以下とする。本明細書に開示する酸化物半導体
膜を用いたトランジスタは、室温において、チャネル幅(w)あたりの電流値が100z
A/μm以下、好ましくは10zA/μm以下である。
なお、オフ電流とドレイン電圧との値が分かればオームの法則からトランジスタがオフ状
態のときの抵抗値(オフ抵抗R)を算出することができ、チャネル形成領域の断面積Aと
チャネル長Lが分かればρ=RA/Lの式(Rはオフ抵抗を表す)からオフ抵抗率ρを算
出することもできる。オフ抵抗率は1×10Ω・m以上(または1×1010Ω・m)
が好ましい。ここで、断面積Aは、チャネル形成領域の膜厚をdとし、チャネル幅をWと
するとき、A=dWから算出することができる。
また、酸化物半導体膜のエネルギーギャップは、2eV以上、好ましくは2.5eV以上
、より好ましくは3eV以上である。
また、高純度の酸化物半導体膜を用いたトランジスタは温度特性が良好である。代表的に
は、−25℃から150℃までの温度範囲におけるトランジスタの電流電圧特性において
、オン電流、オフ電流、電界効果移動度、S値、及びしきい値電圧の変動がほとんどなく
、温度による電流電圧特性の劣化がほとんど見られない。
次に、酸化物半導体膜を用いたトランジスタのホットキャリア劣化について説明する。
ホットキャリア劣化とは、高速に加速された電子がチャネル中のドレイン近傍でゲート酸
化膜中に注入されて固定電荷となったり、高速に加速された電子がゲート絶縁膜界面にト
ラップ準位を形成することにより、しきい電圧の変動やゲートリーク等のトランジスタ特
性の劣化が生じることであり、ホットキャリア劣化の要因としては、チャネルホットエレ
クトロン注入(CHE注入)とドレインアバランシェホットキャリア注入(DAHC注入
)がある。
シリコンはバンドギャップが1.12eVと小さいため、アバランシェ降伏によって雪崩
的に電子が発生しやすく、ゲート絶縁膜への障壁を越えられるほど高速に加速される電子
数が増加する。一方、本実施の形態で示す酸化物半導体膜は、バンドギャップが3.15
eVと広いため、アバランシェ降伏が生じにくく、シリコンと比べてホットキャリア劣化
の耐性が高い。
なお、高耐圧材料の一つであるシリコンカーバイドのバンドキャップと酸化物半導体のバ
ンドギャップは同等である。しかし、シリコンカーバイトよりも、酸化物半導体の方が移
動度が小さいため、電子が加速されにくい。また、ゲート絶縁膜である酸化膜との障壁が
、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコンよりも、酸化物半導体の方が大きいため
、酸化膜に注入される電子が極めて少ない。酸化膜に注入される電子が極めて少ないため
、シリコンカーバイド、窒化ガリウム、シリコンよりも、酸化物半導体の方がホットキャ
リア劣化が生じにくく、ドレイン耐圧が高いといえる。このため、チャネルとして機能す
る酸化物半導体と、ソース電極及びドレイン電極との間に、意図的に低濃度不純物領域を
形成する必要が無く、トランジスタ構造が極めて簡単になり、製造工程数を低減できる。
以上のように、酸化物半導体を用いたトランジスタはドレイン耐圧が高く、具体的には1
00V以上、好ましくは500V、好ましくは1kV以上のドレイン耐圧を有することが
可能である。
上述の酸化物半導体は、可視光の透過率に優れた半導体である。そのため、このような透
光性を有する酸化物半導体膜をチャネル形成領域として有するトランジスタは、光電変換
素子と重畳して形成されていても、光電変換素子に可視光が到達するのを阻害しない。
次に、図6(A)〜図6(E)を用いて、トランジスタ410を作製する工程について説
明する。
まず、基板400を用意する。基板400は上述の基板111に相当する。基板400は
、基板400側からトランジスタ410に光が入射することを想定して、基板400は太
陽光に対して透光性を有している材料を用いる。
透光性を有する基板400として、例えば、青板ガラス、白板ガラス、鉛ガラス、強化ガ
ラス、セラミックガラスなどのガラス板を用いることができる。また、アルミノシリケー
ト酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの無アルカリガ
ラス基板、石英基板、セラミック基板を用いることができる。
透光性を有する基板400として、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基
板(プラスチック基板)を用いる場合は、上記基板と比較して耐熱温度が一般的に低い傾
向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
プラスチック基板として、ポリエステル、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレ
ンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド系合成繊維、ポリエ
ーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(P
EI)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミ
ド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ
酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。ポリエステルとして、例えば、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET)が挙げられる。
基板400上に下地膜となる絶縁膜407を形成する。
絶縁膜407としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、ま
たは酸化窒化アルミニウム膜などの酸化物絶縁膜を用いると好ましい。絶縁膜407の形
成方法としては、プラズマCVD法、スパッタリング法等を用いることができるが、絶縁
膜407中に水素が多量に含まれないようにするためには、スパッタリング法で絶縁膜4
07を成膜することが好ましい。
本実施の形態においては、絶縁膜407としてスパッタリング法により酸化シリコン膜を
形成する。具体的には、基板400を処理室へ搬送した後、水素及び水分を除去し、かつ
高純度酸素を含むスパッタガスを導入し、シリコンまたはシリコン酸化物のターゲットを
用いて、基板400上に絶縁膜407として酸化シリコン膜を成膜する。なお、成膜時の
基板400は室温でもよいし、加熱されていてもよい。
成膜条件の具体例としては、ターゲットとして石英(好ましくは合成石英)を用い、基板
温度108℃、基板400とターゲット間の距離(T−S間距離)を60mm、圧力0.
4Pa、高周波電源1.5kW、酸素及びアルゴン(酸素流量25sccm:アルゴン流
量25sccm=1:1)雰囲気下でRFスパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜
する。膜厚は100nmとする。なお、ターゲットとして石英(好ましくは合成石英)に
代えてシリコンターゲットを用いることもできる。また、スパッタガスとして酸素及びア
ルゴンの混合ガスに代えて酸素ガスを用いてもよい。ここで、絶縁膜407を成膜する際
に用いるスパッタガスは、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物の濃度がppmレ
ベル、好ましくはppbレベルまで低減された高純度ガスを用いる。
また、絶縁膜407の成膜時において、処理室内の残留水分を除去しつつ絶縁膜407を
成膜することにより、絶縁膜407に水素、水、水酸基又は水素化物などが含まれないよ
うにすることが好ましい。
処理室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプを用いればよい。例えば、
クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることができる。
また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを組み合わせて使用すること
が好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、水素原子や、水(HO)等の
水素原子を含む化合物等が排気されるため、当該成膜室で成膜した絶縁膜407は、水素
原子が極力取り込まれにくく好ましい。
スパッタリング法にはスパッタ用電源に高周波電源を用いるRFスパッタリング法と、D
Cスパッタリング法があり、さらにパルス的にバイアスを与えるパルスDCスパッタリン
グ法もある。RFスパッタリング法は主に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、DCスパッ
タリング法は主に金属膜を成膜する場合に用いられる。
また、材料の異なるターゲットを複数設置可能な多元スパッタ装置もある。多元スパッタ
装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成膜することも、同一チャンバーで複数種
類の材料を同時に放電させて成膜することもできる。
また、チャンバー内部に磁石機構を備えたマグネトロンスパッタリング法を用いるスパッ
タ装置や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるECRス
パッタリング法を用いるスパッタ装置を用いることができる。
また、スパッタリング法を用いる成膜方法としては、成膜中にターゲット物質とスパッタ
ガス成分とを化学反応させ、それらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリング
法や、成膜中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。
また、絶縁膜407は単層構造に限定されず、積層構造でもよい。例えば、基板400側
から窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、又は窒化酸化アルミニ
ウム膜などの窒化物絶縁膜と、上記酸化物絶縁膜との積層構造としてもよい。
例えば、基板上に高純度窒素を含むスパッタガスを導入し、シリコンターゲットを用いて
窒化シリコン膜を成膜し、その後、スパッタガスを高純度酸素ガスに切り替えて、酸化シ
リコン膜を成膜する。この場合においても、先に説明したのと同様に、処理室内の残留水
分を除去しつつ窒化シリコン膜や酸化シリコン膜を成膜することが好ましい。また、成膜
時に基板を加熱してもよい。
次に、絶縁膜407上に酸化物半導体膜をスパッタリング法により形成する。
酸化物半導体膜に水素、水酸基及び水分が極力含まれないようにするために、成膜の前処
理として、スパッタリング装置の予備加熱室で絶縁膜407が形成された基板400を予
備加熱し、基板400に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好まし
い。なお、予備加熱室に設ける排気手段は、水素原子や、水(HO)等の水素原子を含
む化合物等を排気するためクライオポンプが好ましい。また、この予備加熱は、後に形成
するゲート絶縁膜402の成膜前の基板400に対して行うことが好ましい。また、後に
形成する第1の電極416及び第2の電極417まで形成した基板400に対しても同様
に行うことが好ましい。ただし、これらの予備加熱の処理は省略してもよい。
なお、酸化物半導体膜をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導入して
プラズマを発生させる逆スパッタを行い、絶縁膜407の表面に付着しているゴミを除去
することも好ましい。逆スパッタとは、アルゴン雰囲気下で基板に高周波電源を用いて電
圧を印加することによって基板近傍にプラズマを形成し、表面を改質する方法である。な
お、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素等を用いてもよい。
酸化物半導体膜のターゲットとしては、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲット
を用いることができる。上記ターゲットとして、例えば、In:Ga:Zn
O=1:1:1(mol数比)、In:Ga:ZnO=1:1:2(mol
数比)、またはIn:Ga:ZnO=1:1:4(mol数比)であるター
ゲットを用いることができる。また、In、Ga、及びZnを含むターゲットの充填率は
90%以上100%以下、好ましくは95%以上100%未満である。充填率の高いター
ゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
なお、酸化物半導体膜の成膜の際は、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲
気下、または希ガス及び酸素混合雰囲気下とすればよい。ここで、酸化物半導体膜を成膜
する際に用いるスパッタガスは、水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物の濃度がp
pmレベル、好ましくはppbレベルまで低減された高純度ガスを用いる。
酸化物半導体膜は、減圧状態に保持された処理室内に基板を保持し、処理室内の残留水分
を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、金属酸化物をターゲット
として基板400上に成膜する。処理室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空
ポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリ
メーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコ
ールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は
、例えば、水素原子、水(HO)など水素原子を含む化合物(より好ましくは炭素原子
を含む化合物も)等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる
不純物の濃度を低減できる。また、酸化物半導体膜成膜時に基板を室温状態のままとする
か、または400℃未満の温度に加熱してもよい。
酸化物半導体膜の成膜条件の一例としては、基板温度を室温、基板とターゲットの間との
距離を110mm、圧力0.4Pa、直流(DC)電源0.5kW、酸素及びアルゴン(
酸素流量15sccm:アルゴン流量30sccm=1:2)雰囲気下の条件が挙げられ
る。なお、パルス直流(DC)電源を用いると、ごみが軽減でき、膜厚分布も均一となる
ために好ましい。酸化物半導体膜の膜厚は、膜厚2nm以上200nm以下とすればよく
、好ましくは5nm以上30nm以下とする。なお、適用する酸化物半導体の材料により
適切な厚みは異なり、材料に応じて適宜厚みを選択すればよい。
以上では、酸化物半導体として、三元系金属の酸化物であるIn−Ga−Zn−O系酸化
物を用いる例を示したが、その他にも、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Z
n−O系や、他の三元系金属の酸化物であるIn−Sn−Zn−O系、In−Al−Zn
−O系、Sn−Ga−Zn−O系、Al−Ga−Zn−O系、Sn−Al−Zn−O系や
、二元系金属の酸化物であるIn−Zn−O系、Sn−Zn−O系、Al−Zn−O系、
Zn−Mg−O系、Sn−Mg−O系、In−Ga−O系、In−Mg−O系や、In−
O系、Sn−O系、Zn−O系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸
化物半導体はSiを含んでいてもよい。また、これらの酸化物半導体は、非晶質であって
もよいし、結晶質であってもよい。または、非単結晶であってもよいし、単結晶であって
もよい。なお、本明細書において、三元系金属の酸化物とは、酸素(O)の他に3つの金
属元素を含む金属酸化物を指す。同様にして、四元系金属の酸化物とは、酸素(O)の他
に4つの金属元素を含む金属酸化物、二元系金属の酸化物とは、酸素(O)の他に2つの
金属元素を含む金属酸化物を指す。
また、酸化物半導体膜として、InMO(ZnO)(m>0)で表記される薄膜を用
いることもできる。ここで、Mは、Zn、Ga、Al、MnおよびCoから選ばれた一ま
たは複数の金属元素である。例えば、Mとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、ま
たはGa及びCoが挙げられる。
次に、酸化物半導体膜を第1のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体膜41
2に加工する(図6(A)参照。)。なお、島状の酸化物半導体膜412を形成するため
のレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェッ
ト法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
なお、酸化物半導体膜のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよ
く、両方を用いてもよい。
ドライエッチングを行う場合、平行平板型RIE(Reactive Ion Etch
ing)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導
結合型プラズマ)エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節する。
ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス(塩素系ガス、例え
ば塩素(Cl)、三塩化硼素(BCl)、四塩化珪素(SiCl)、四塩化炭素(
CCl)など)が好ましいが、フッ素を含むガス(フッ素系ガス、例えば四弗化炭素(
CF)、六弗化硫黄(SF)、三弗化窒素(NF)、トリフルオロメタン(CHF
)など)、臭化水素(HBr)、酸素(O)、またはこれらのガスにヘリウム(He
)やアルゴン(Ar)などの希ガスを添加したガス等を用いることもできる。
ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液、ア
ンモニア過水(31重量%過酸化水素水:28重量%アンモニア水:水=5:2:2)な
どを用いることができる。また、ITO07N(関東化学社製)を用いてもよい。エッチ
ングの条件(エッチング液、エッチング時間、温度等)については、酸化物半導体の材料
に合わせて適宜調節すればよい。
また、ウェットエッチングを行う場合、エッチング液はエッチングされた材料とともに洗
浄によって除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、含まれ
る材料を再利用してもよい。当該エッチング後の廃液から酸化物半導体膜に含まれる材料
(例えば、インジウム等のレアメタル)を回収して再利用することにより、資源を有効活
用することができる。
本実施の形態では、エッチング液として燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液を用いたウェット
エッチング法により、酸化物半導体膜を島状の酸化物半導体膜412に加工する。
次に、酸化物半導体膜412に第1の加熱処理を行う。第1の加熱処理の温度は、400
℃以上750℃以下、好ましくは400℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱
処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体膜412に対して窒素雰囲気
下450℃において1時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体
膜412への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体膜412を得る。この第1の加熱処
理によって酸化物半導体膜412から水素、水、及び水酸基等を除去することができる。
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、GRTA(Gas
Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid
Thermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal An
neal)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧
水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置
である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体としては
、不活性ガス(代表的には、アルゴン等の希ガス)または窒素ガスを用いることができる
例えば、第1の加熱処理として、650℃〜700℃の高温に加熱した不活性ガス中に基
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すGRTAを行ってもよい。GRTAを用いることにより、短時間での高温加熱処
理が可能となる。
第1の加熱処理の際の雰囲気には、水、水素などが含まれないようにすることが好ましい
。または、加熱処理装置の装置内に導入する窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等のガス
の純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上
、(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とすることが好まし
い。
なお、第1の加熱処理の条件、または酸化物半導体膜の材料によっては、第1の加熱処理
により島状の酸化物半導体膜412が結晶化し、微結晶化または多結晶化する場合もある
。例えば、結晶化率が80%以上の微結晶の酸化物半導体膜となる場合もある。ただし、
第1の加熱処理を行っても島状の酸化物半導体膜412が結晶化せず、非晶質の酸化物半
導体膜となる場合もある。また、非晶質の酸化物半導体膜の中に微結晶部(粒径1nm以
上20nm以下(代表的には2nm以上4nm以下))が混在する酸化物半導体膜となる
場合もある。
また、酸化物半導体膜に対する第1の加熱処理は、島状の酸化物半導体膜に加工する前の
酸化物半導体膜に行ってもよい。この場合、第1の加熱処理後に、加熱処理装置から基板
を取り出し、第1のフォトリソグラフィ工程を行う。その他に、第1の加熱処理は、酸化
物半導体膜上にソース電極及びドレイン電極を積層した後、またはソース電極及びドレイ
ン電極上にゲート絶縁膜を形成した後、のいずれで行ってもよい。
第1の加熱処理においては、酸化物半導体膜中から水素、水、及び水酸基等の不純物を除
去することを主な目的としているが、この加熱処理の際に酸化物半導体膜中に酸素欠損が
生じてしまうおそれがある。このため、第1の加熱処理の後に、加酸化処理を行うことが
好ましい。加酸化処理の具体例としては、第1の加熱処理の後、連続して酸素雰囲気また
は窒素及び酸素を含む雰囲気(例えば、窒素と酸素の体積比が4:1)での加熱処理を行
う方法が挙げられる。
第1の加熱処理は、酸化物半導体膜に対する脱水化、脱水素化の効果を奏する。
次に、絶縁膜407及び酸化物半導体膜412上に、導電膜を形成する。導電膜は、スパ
ッタリング法や真空蒸着法により形成すればよい。
該導電膜は透光性を有する導電膜を用いて形成する必要がある。なぜなら基板400(基
板111に相当)側から入射した光が、該導電膜を透過して、光電変換層に入射するから
である。このような透光性を有する導電膜として、導電性を有する金属酸化物が挙げられ
る。導電性を有する金属酸化物膜としては、酸化インジウム(In)、酸化スズ(
SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜
鉛合金(In―ZnO)または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコ
ンを含ませたものを用いることができる。また、導電膜は、単層構造としてもよいし、2
層以上の積層構造としてもよい。
次に、第2のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的
にエッチングを行って第1の電極416及び第2の電極417を形成した後、レジストマ
スクを除去する(図6(B)参照。)。第1の電極416はソース電極及びドレイン電極
の一方として機能し、第2の電極417はソース電極及びドレイン電極の他方として機能
する。ここで、第1の電極416及び第2の電極417の端部がテーパとなるようにエッ
チングすると、上に積層するゲート絶縁膜の被覆性が向上するため好ましい。なお、第1
の電極416、第2の電極417を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で
形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用し
ないため、製造コストを低減できる。
また基板400の大きさが大きければ、後述の工程で形成されるトランジスタが占める面
積を大きくできるいう点で好適である。トランジスタが占める面積が大きいと、チャネル
幅Wを広くすることが可能である。トランジスタのチャネル幅Wが広いと、電流能力を稼
ぐことが可能である。
次に、絶縁膜407、酸化物半導体膜412、第1の電極416、第2の電極417上に
ゲート絶縁膜402を形成する(図6(C)参照。)。
ゲート絶縁膜402は、プラズマCVD法又はスパッタリング法等を用いて形成する。ま
たゲート絶縁膜402は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、又は酸化アルミニウム膜を単層又は積層して形成することができる。
ゲート絶縁膜402を形成する際は、水素が含まれないようにすることが好ましい。この
ため、成膜時の雰囲気に水素を極力減らすことが可能なスパッタリング法でゲート絶縁膜
402を成膜することが好ましい。スパッタリング法により酸化シリコン膜を成膜する場
合には、ターゲットとしてシリコンターゲット又は石英ターゲットを用い、スパッタガス
として酸素、または酸素及びアルゴンの混合ガスを用いて行う。
また、ゲート絶縁膜402は、基板400側から順に酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を
積層した構造とすることもできる。例えば、第1のゲート絶縁膜として膜厚5nm以上3
00nm以下の酸化シリコン膜(SiO(x>0))を形成し、第1のゲート絶縁膜上
に第2のゲート絶縁膜として膜厚50nm以上200nm以下の窒化シリコン膜(SiN
(y>0))を積層して、膜厚100nmのゲート絶縁膜としてもよい。本実施の形態
では、圧力0.4Pa、高周波電源1.5kW、酸素及びアルゴン(酸素流量25scc
m:アルゴン流量25sccm=1:1)雰囲気下でRFスパッタリング法により膜厚1
00nmの酸化シリコン膜を形成する。
次に、第3のフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、選択的にエッチン
グを行ってゲート絶縁膜402の一部を除去することにより、第1の電極416及び第2
の電極417それぞれに達する開口418及び開口419を形成する(図6(D)参照。
)。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成する場合、フォトマスクを使用しな
いため、製造コストを低減できる。
次に、ゲート絶縁膜402、開口418、及び開口419上に導電膜を形成した後、第4
のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極411、配線層414、配線層415を形成
する。
ゲート電極411、配線層414、配線層415は、透光性を有する導電膜を用いて形成
する。
ゲート電極411、配線層414、配線層415は、それぞれ、透光性を有する導電膜を
用いて形成する必要がある。なぜなら基板400(基板111に相当)側から入射した光
が、該導電膜を透過して、光電変換層に入射するからである。
当該透光性を有する導電膜として、導電性を有する金属酸化物膜が挙げられる。導電性を
有する金属酸化物としては、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸
化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム酸化スズ合金、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In
―ZnO)または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含ませたも
のを用いることができる。また、導電膜は、単層構造としてもよいし、2層以上の積層構
造としてもよい。
次に、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第2の加熱処理(好ましくは20
0℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行う。本実施の形態では、
窒素雰囲気下で250℃、1時間の第2の加熱処理を行う。なお、第2の加熱処理は、ト
ランジスタ410上に保護絶縁膜や平坦化絶縁膜を形成してから行ってもよい。
また、大気中、100℃以上200℃以下、1時間以上30時間以下での加熱処理を更に
行ってもよい。この加熱処理は、一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から
、100℃以上200℃の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回繰
り返して行ってもよい。
以上の工程により、水素、水分、水素化物、水酸化物の濃度が低減された、高純度の酸化
物半導体膜412を有するトランジスタ410を形成することができる(図6(E)参照
)。
また、トランジスタ410上に保護絶縁膜や、平坦化のための平坦化絶縁膜を設けてもよ
い。保護絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、又は酸化アルミニウム膜を単層又は積層して形成することができる。ま
た、平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、
エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に
、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPS
G(リンボロンガラス)等を用いることもできる。また、これらの材料で形成される絶縁
膜を複数積層させることで平坦化絶縁膜を形成してもよい。
ここで、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O
−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばア
ルキル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有し
ていても良い。
平坦化絶縁膜の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、SOG法、
スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印
刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコータ、カーテンコータ、ナイフコー
ター等を用いることができる。
上述したように、酸化物半導体膜を成膜するに際し、反応雰囲気中の残留水分を除去する
ことで、酸化物半導体膜中の水素及び水素化物の濃度を低減することができる。
以上のようにして、トランジスタ410を構成する、チャネル形成領域である酸化物半導
体膜412、電極416、電極417、ゲート電極411、配線層414、配線層415
はそれぞれ、透光性を有している。そのためトランジスタ410は透光性を有し、光が光
電変換素子103に到達するのを阻害しない。
またトランジスタ410は、チャネル形成領域である酸化物半導体膜412を用いている
ので、チャネル形成領域が光を吸収しない。チャネル形成領域に珪素を用いたトランジス
タは、チャネル形成領域に含まれる珪素が光を吸収することにより、トランジスタが正し
く機能しない恐れがある。しかしながら、チャネル形成領域に酸化物半導体膜412を有
するトランジスタ410は、チャネル形成領域の酸化物半導体膜412が光を吸収しない
。チャネル形成領域の酸化物半導体膜412が光を吸収しないので、トランジスタ410
が正しく機能しない恐れがない。
次に図5に示すトランジスタと異なる構造の例、高純度の酸化物半導体を用いたトランジ
スタの構造の他の例を、図7(A)〜図7(C)に示す。
図7(A)に示すトランジスタ420は、ボトムゲート型トランジスタである。トランジ
スタ420は、基板400上に形成されたゲート電極421と、ゲート電極421上のゲ
ート絶縁膜422と、ゲート絶縁膜422上においてゲート電極421と重畳する酸化物
半導体膜423と、酸化物半導体膜423上においてゲート電極421と重畳するチャネ
ル保護膜424と、酸化物半導体膜423上に形成された導電膜425及び導電膜426
とを有する。さらに、トランジスタ420は、酸化物半導体膜423上に形成された絶縁
膜427を、その構成要素に含めても良い。トランジスタ420は、ソース電極及びドレ
イン電極である導電膜425及び導電膜426が、チャネル形成領域である酸化物半導体
膜423の上面で接しているので、トップコンタクト型のトランジスタと言える。
チャネル保護膜424を設けることによって、酸化物半導体膜423のチャネル形成領域
となる部分に対する、後の工程時におけるダメージ(エッチング時のプラズマやエッチン
グ剤による膜減りなど)を防ぐことができる。従ってトランジスタの信頼性を向上させる
ことができる。
チャネル保護膜424には、酸素を含む無機材料(酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪
素、酸化アルミニウム、または酸化窒化アルミニウムなど)を用いることができる。チャ
ネル保護膜424は、プラズマCVD法や熱CVD法などの気相成長法やスパッタリング
法を用いて形成することができる。チャネル保護膜424は成膜後にエッチングにより形
状を加工する。ここでは、スパッタ法により酸化珪素膜を形成し、フォトリソグラフィに
よるマスクを用いてエッチング加工することでチャネル保護膜424を形成する。
また、酸化物半導体膜423に接してチャネル保護膜424を形成すると、酸化物半導体
膜423中のチャネル保護膜424と接する領域が高抵抗化し、高抵抗化酸化物半導体領
域となる。チャネル保護膜424の形成により、酸化物半導体膜423は、チャネル保護
膜424との界面近傍に高抵抗化酸化物半導体領域を有することができる。
なお、トランジスタ420は、絶縁膜427上に、バックゲート電極をさらに有していて
も良い。バックゲート電極は、酸化物半導体膜423のチャネル形成領域と重なるように
形成する。バックゲート電極は、電気的に絶縁しているフローティングの状態であっても
良いし、電位が与えられる状態であっても良い。後者の場合、バックゲート電極には、ゲ
ート電極421と同じ高さの電位が与えられていても良いし、グラウンドなどの固定電位
が与えられていても良い。バックゲート電極に与える電位の高さを制御することで、トラ
ンジスタ420の閾値電圧を制御することができる。
図7(B)に示すトランジスタ430は、ボトムゲート型トランジスタである。トランジ
スタ430は、基板400上に形成されたゲート電極431と、ゲート電極431上のゲ
ート絶縁膜432と、ゲート絶縁膜432上の導電膜433及び導電膜434と、ゲート
電極431と重なっている酸化物半導体膜435とを有する。さらに、トランジスタ43
0は、酸化物半導体膜435上に形成された絶縁膜437を、その構成要素に含めても良
い。トランジスタ430は、ソース電極及びドレイン電極である導電膜433及び導電膜
434が、チャネル形成領域である酸化物半導体膜435の下面で接しているので、ボト
ムコンタクト型のトランジスタと言える。
また、ボトムコンタクト型のトランジスタ430の場合、導電膜433及び導電膜434
の膜厚は、後に形成される酸化物半導体膜435が段切れを起こすのを防ぐために、薄く
するのが望ましい。具体的には、10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nm
とする。
なお、トランジスタ430は、絶縁膜437上に、バックゲート電極をさらに有していて
も良い。バックゲート電極は、酸化物半導体膜435のチャネル形成領域と重畳するよう
に形成する。バックゲート電極は、電気的に絶縁しているフローティングの状態であって
も良いし、電位が与えられる状態であっても良い。後者の場合、バックゲート電極には、
ゲート電極431と同じ高さの電位が与えられていても良いし、グラウンドなどの固定電
位が与えられていても良い。バックゲート電極に与える電位の高さを制御することで、ト
ランジスタ430の閾値電圧を制御することができる。
図7(C)に示すトランジスタ440は、トップゲート型トランジスタである。トランジ
スタ440は、基板400上に形成された導電膜441及び導電膜442と、導電膜44
1及び導電膜442と重なっている酸化物半導体膜443と、酸化物半導体膜443上の
ゲート絶縁膜444と、ゲート絶縁膜444上において酸化物半導体膜443と重なって
いるゲート電極445とを有する。さらに、トランジスタ440は、ゲート電極445上
に形成された絶縁膜447を、その構成要素に含めても良い。トランジスタ440は、ソ
ース電極及びドレイン電極である導電膜441及び導電膜442が、チャネル形成領域で
ある酸化物半導体膜443の下面で接しているので、ボトムコンタクト型のトランジスタ
と言える。
また、トップゲート型のトランジスタ440の場合、導電膜441及び導電膜442の膜
厚は、後に形成される酸化物半導体膜443が段切れを起こすのを防ぐために、薄くする
のが望ましい。具体的には、10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとす
る。
なおコンバータ回路301のトランジスタ302又はコンバータ回路311のトランジス
タ312の構造は、トランジスタ410、トランジスタ420、トランジスタ430、ト
ランジスタ440の構造に限定されるものではない。トランジスタ302又はトランジス
タ312として、例えばパワーMOS(MIS)FETを用いると、より耐圧が高いので
好適である。
以上説明したように、透光性の材料でコンバータ回路112を作製すると、コンバータ回
路112が作製された領域にも光が透過する。コンバータ回路112が作製された領域に
も光が透過すると、光電変換素子103の受光面積が増える。光電変換素子103の受光
面積が増えると、出力電流が増大する。出力電流が増大すると、光電変換装置の発電効率
が向上する。
なお、本実施の形態では、コンバータ回路112が作製された領域から光電変換素子10
3へ光を透過させたが、必要であれば光電変換素子103から光を入射させてもよい。光
電変換素子103から光を入射させると、光起電力が増大し、光電変換装置の発電効率が
向上する。
またコンバータ回路112を構成するトランジスタを、高価な単結晶シリコン基板の代わ
りに、より安価な酸化物半導体膜を用いて作製する。これにより、コンバータ回路のコス
トを抑制することが可能である。
本実施の形態により、透光性を有する基板に、酸化物半導体膜を有する薄膜回路で電力変
換素子を作ることにより、光電変換装置の薄型化が可能となる。
また本実施の形態により、酸化物半導体膜を有する薄膜回路で電力変換素子を作ることに
より、該電力変換素子及び該電力変換素子を有する光電変換装置の作製コストを抑制する
ことが可能である。
また、本実施の形態では、バンドギャップの大きい酸化物半導体膜で、コンバータ回路の
ようなパワーデバイスを製作することにより、温度特性が安定化する。これにより該コン
バータ回路を有する光電変換装置の温度特性を、安定化させることが可能である。
[実施の形態2]
本実施の形態では、実施の形態1で述べたコンバータ回路の回路構成の一例について、図
8を用いて説明する。
図8は電源回路601の構成例である。電源回路601は、コンバータ回路である電圧変
換回路602、及び電圧変換回路602の制御回路603を有している。電圧変換回路6
02は、実施の形態1でも述べたDC−DCコンバータである。
電圧変換回路602は、トランジスタ611、コイル612、ダイオード613、及びコ
ンデンサ614を有している。制御回路603は、三角波発生回路621、デジタル制御
方式の回路650、パルス幅変調出力ドライバ623、抵抗624、及び抵抗625を有
している。また点線の矢印627は帰還回路のループを表している。抵抗624の出力電
圧である帰還電圧Vfbは、デジタル制御方式の回路650に入力される。
電圧変換回路602のトランジスタ611に、トランジスタ410、トランジスタ420
、トランジスタ430、又はトランジスタ440を用いると、トランジスタ611が透光
性を有するので好適である。さらにコイル612、ダイオード613、及びコンデンサ6
14の材料として、透光性を有する材料を用いると好適である。コイル612、ダイオー
ド613、及びコンデンサ614の材料として、透光性を有する材料を用いると、電圧変
換回路602を構成する素子が全て透光性となる。電圧変換回路602を構成する素子が
全て透光性であると、実施の形態1で述べた光電変換素子に達する光を遮断しないので好
適である。
電圧変換回路602のトランジスタ611は、出力電圧が高いため、耐圧の高いトランジ
スタを用いると好適である。耐圧の高いトランジスタとしては、酸化物半導体膜をチャネ
ル形成領域に有するトランジスタが好適である。
デジタル制御方式の回路650は、コンパレータ651、デジタル演算処理回路652、
パルス幅変調出力ドライバ653、及びローパスフィルタ654(ローパスフィルタ:L
ow Pass Filter(LPF))を有している。
デジタル制御方式の回路650の内、デジタル演算処理回路652及びパルス幅変調出力
ドライバ653はデジタル回路である。デジタル回路は、回路を流れる信号の基準に対す
る高低によって、1か0(ゼロ)かを判断するためである。デジタル回路は、1か0(ゼ
ロ)かを判断するため、デジタル回路を構成する素子の特性がばらついても、正しく処理
する事が可能である。
またデジタル制御方式の回路650は、占有面積の大きい受動素子(例えば、容量や抵抗
)の使用を抑制してるので、回路の占有面積を小さくすることが可能であるという点で好
適である。
コンパレータ651は、反転入力端子REFから入力される参照電圧Vrefと、非反転
入力端子から入力される帰還電圧Vfbとを比較して、H(ハイレベル)かL(ローレベ
ル)、すなわち1か0(ゼロ)であるデジタル信号を出力する。
デジタル演算処理回路652は、デジタル平均化・積分器652a及びデジタルパルス幅
変調器652bを有している。またデジタル演算処理回路652には、外部からクロック
分割器655が接続され、クロック分割器655からのクロック信号が入力される。
デジタル演算処理回路652は、コンパレータ651から出力されたデジタル信号を、平
均化処理、積分化処理、及び、デジタルパルス幅変調処理を行う。デジタル演算処理回路
652中のデジタル平均化・積分器652aが平均化処理及び積分化処理を行い、デジタ
ルパルス幅変調器652bがデジタルパルス幅変調処理を行う。
デジタル演算処理回路652では、まず、コンパレータ651から出力されたデジタル信
号(H(ハイレベル)またはL(ローレベル))をNビット保持し、HとLの回数を比較
し、多い方の信号を出力する。これによりデジタル信号の平均化が行われる。
平均化されたデジタル信号に応じて、Hであれば「−1」、Lであれば「+1」を加えて
積算する。これにより、平均化されたデジタル信号が積分される。
積分されたデジタル信号に応じて、パルス幅変調の位相位置の設定を行う。これによりデ
ジタルパルス幅変調処理化が行われる。デジタルパルス幅変調処理化されたパルス幅変調
出力信号は、パルス幅変調出力ドライバ653に入力される。
三角波発生回路621は、パルス幅変調生成信号に必要な三角波Voscを発生させる回
路である。
パルス幅変調出力ドライバ623の反転入力端子にはデジタル制御方式の回路650の出
力信号Verrが入力され、非反転入力端子には三角波発生回路621が生成した三角波
Voscが入力される。
パルス幅変調出力ドライバ623は、デジタル制御方式の回路650の出力信号Verr
と三角波Voscを比較し、三角波Voscの信号レベルがデジタル制御方式の回路65
0の出力信号Verrより大きい場合は、H(ハイレベル)をパルス幅変調信号としてト
ランジスタ611に出力する。一方、三角波Voscの信号レベルがデジタル制御方式の
回路650の出力信号Verrより小さい場合は、L(ローレベル)をパルス幅変調信号
としてトランジスタ611に出力する。
以上説明したように、透光性の材料で電圧変換回路602を作製すると、電圧変換回路6
02が作製された領域にも光が透過する。電圧変換回路602が作製された領域にも光が
透過すると、実施の形態1で述べた光電変換素子の受光面積が増える。光電変換素子の受
光面積が増えると、出力電流が増大する。出力電流が増大すると、光電変換装置の発電効
率が向上する。
また電圧変換回路602を構成するトランジスタを、高価な単結晶シリコン基板の代わり
に、より安価な酸化物半導体膜を用いて作製する。これにより、電圧変換回路のコストを
抑制することが可能である。
[実施の形態3]
本実施の形態では、実施の形態1又は実施の形態2などにより得られる光電変換装置を用
いて、太陽光発電モジュールを得る。得られた太陽光発電モジュールを車両に搭載する例
について説明する。
本実施の形態の太陽光発電モジュールの例を図9(C)に示す。本実施の形態の太陽光発
電モジュールは、実施の形態1又は実施の形態2に示す光電変換装置を用いて作製される
図9(C)示される太陽光発電モジュール5028は、透光性の基板101上に、透光性
を有する導電膜102、透光性を有する導電膜102に接して設けられた光電変換素子1
03、光電変換素子103に接して設けられ、透光性を有する導電膜104を有している
。また図9(C)に示される太陽光発電モジュール5028は、透光性を有する基板11
1上に、透光性を有する材料で形成されたコンバータ回路112を有している。コンバー
タ回路112には、該太陽光発電モジュールと外部機器との電気的接続を担う配線151
が接続される。また121は配線、122は接着層を示す。なお図9(C)に示す太陽光
発電モジュール5028及び実施の形態1で述べられた図1(A)に示す光電変換装置に
おいて、同じものは同じ符号で示している。
図9(A)および図9(B)に、図9(C)で示した太陽光発電モジュール5028をル
ーフ部分に搭載した電動推進車両6000(乗用自動車)の例を示す。太陽光発電モジュ
ール5028は、コンバータ6002を介してバッテリーまたはキャパシタ6004に接
続されている。すなわち、バッテリーまたはキャパシタ6004は、太陽光発電モジュー
ル5028から供給される電力を用いて充電される。また、エンジン6006の動作状況
をモニタ6008で監視して、その状況に応じて充電及び放電を選択させる構成としても
良い。
太陽光発電モジュール5028は、熱によって光電変換効率が低下する傾向にある。この
ような光電変換効率の低下を抑制するために、太陽光発電モジュール5028内に冷却用
の液体などを循環させる構成としても良い。例えば、ラジエータ6010の冷却水を循環
ポンプ6012によって循環させる構成とすることができる。もちろん、冷却用の液体を
ラジエータ6010と共用することには限定されない。また、光電変換効率の低下が深刻
でない場合には、液体を循環させる構成は不要である。
本実施の形態により、透光性を有する基板に、酸化物半導体膜を有する薄膜回路で電力変
換素子を作ることにより、光電変換装置の薄型化が可能となる。
また本実施の形態により、酸化物半導体膜を有する薄膜回路で電力変換素子を作ることに
より、該電力変換素子及び該電力変換素子を有する光電変換装置の作製コストを抑制する
ことが可能である。
また、本実施の形態では、バンドギャップの大きい酸化物半導体膜で、コンバータ回路の
ようなパワーデバイスを製作することにより、温度特性が安定化する。これにより該コン
バータ回路を有する光電変換装置の温度特性を、安定化させることが可能である。
本実施の形態では、車両の限定された領域に光電変換素子及びコンバータ回路を積層した
光電変換装置、及び該光電変換装置を用いた太陽光発電モジュールを搭載することが可能
なので好適である。車両の限定された領域に該太陽光発電モジュールを搭載すると、光電
変換素子が生成した電圧を、効率よく車両の他の機器に用いることが可能である。
101 基板
102 導電膜
103 光電変換素子
104 導電膜
108 基板温度
110 保護部材
111 基板
112 コンバータ回路
121 配線
122 接着層
133 光電変換層
142 コンバータ回路
151 配線
201 基板
202 セル
210 導電膜
211 光電変換層
212 導電膜
213 n型半導体層
214 真性半導体層
215 p型半導体層
301 コンバータ回路
302 トランジスタ
303 コイル
304 ダイオード
305 コンデンサ
307 光電変換素子
311 コンバータ回路
312 トランジスタ
313 コイル
314 ダイオード
315 コンデンサ
317 光電変換素子
400 基板
402 ゲート絶縁膜
407 絶縁膜
410 トランジスタ
411 ゲート電極
412 酸化物半導体膜
414 配線層
415 配線層
416 電極
417 電極
418 開口
419 開口
420 トランジスタ
421 ゲート電極
422 ゲート絶縁膜
423 酸化物半導体膜
424 チャネル保護膜
425 導電膜
426 導電膜
427 絶縁膜
430 トランジスタ
431 ゲート電極
432 ゲート絶縁膜
433 導電膜
434 導電膜
435 酸化物半導体膜
437 絶縁膜
440 トランジスタ
441 導電膜
442 導電膜
443 酸化物半導体膜
444 ゲート絶縁膜
445 ゲート電極
447 絶縁膜
601 電源回路
602 電圧変換回路
603 制御回路
611 トランジスタ
612 コイル
613 ダイオード
614 コンデンサ
621 三角波発生回路
623 パルス幅変調出力ドライバ
624 抵抗
625 抵抗
627 矢印
650 回路
651 コンパレータ
652 デジタル演算処理回路
652a デジタル平均化・積分器
652b デジタルパルス幅変調器
653 パルス幅変調出力ドライバ
654 ローパスフィルタ
655 クロック分割器
5028 太陽光発電モジュール
6000 車両
6002 コンバータ
6004 キャパシタ
6006 エンジン
6008 モニタ
6010 ラジエータ
6012 循環ポンプ

Claims (3)

  1. 光電変換素子と、
    前記光電変換素子上の接着層と、
    前記接着層上のコンバータ回路と、
    前記光電変換素子、前記接着層及び前記コンバータ回路の側面を覆う配線と、を有し、
    前記コンバータ回路は、コイルと、ダイオードと、コンデンサと、トランジスタと、を有し、
    前記配線は、前記光電変換素子と前記コンバータ回路とを電気的に接続し、
    前記光電変換素子と前記コンバータ回路とは、前記接着層を介して重畳する光電変換装置。
  2. 請求項1において、
    前記コンバータ回路は、前記光電変換素子の出力を昇圧又は降圧する機能を有する光電変換装置。
  3. 請求項1または2において、
    前記トランジスタは、チャネル形成領域が酸化物半導体である光電変換装置。
JP2014209887A 2010-04-23 2014-10-14 光電変換装置 Expired - Fee Related JP5752308B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014209887A JP5752308B2 (ja) 2010-04-23 2014-10-14 光電変換装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010100337 2010-04-23
JP2010100337 2010-04-23
JP2014209887A JP5752308B2 (ja) 2010-04-23 2014-10-14 光電変換装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011094863A Division JP5634320B2 (ja) 2010-04-23 2011-04-21 光電変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015029144A true JP2015029144A (ja) 2015-02-12
JP5752308B2 JP5752308B2 (ja) 2015-07-22

Family

ID=44814752

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011094863A Expired - Fee Related JP5634320B2 (ja) 2010-04-23 2011-04-21 光電変換装置
JP2014209887A Expired - Fee Related JP5752308B2 (ja) 2010-04-23 2014-10-14 光電変換装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011094863A Expired - Fee Related JP5634320B2 (ja) 2010-04-23 2011-04-21 光電変換装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9537043B2 (ja)
JP (2) JP5634320B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019009473A (ja) * 2015-03-24 2019-01-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池セルの製造方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011156454A2 (en) * 2010-06-08 2011-12-15 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Crystallization of multi-layered amorphous films
FR2972294B1 (fr) * 2011-03-02 2013-04-26 Commissariat Energie Atomique Procede de gravure chimique selective
DE102011002236A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co.Kg Verfahren zur Herstellung einer polykristallinen Schicht
JP6023994B2 (ja) * 2011-08-15 2016-11-09 Nltテクノロジー株式会社 薄膜デバイス及びその製造方法
KR20220088814A (ko) 2012-01-25 2022-06-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법
JP6220597B2 (ja) * 2012-08-10 2017-10-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
KR102241249B1 (ko) 2012-12-25 2021-04-15 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 저항 소자, 표시 장치, 및 전자기기
DE112013006214T5 (de) 2012-12-25 2015-09-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Halbleitervorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270765A (ja) * 2007-03-26 2008-11-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置及び当該光電変換装置を具備する電子機器

Family Cites Families (125)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58166680A (ja) 1982-03-29 1983-10-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JPS60198861A (ja) 1984-03-23 1985-10-08 Fujitsu Ltd 薄膜トランジスタ
JPH0244256B2 (ja) 1987-01-28 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn2o5deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244260B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn5o8deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244258B2 (ja) 1987-02-24 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn3o6deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPS63210023A (ja) 1987-02-24 1988-08-31 Natl Inst For Res In Inorg Mater InGaZn↓4O↓7で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法
JPH0244262B2 (ja) 1987-02-27 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn6o9deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JPH0244263B2 (ja) 1987-04-22 1990-10-03 Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho Ingazn7o10deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho
JP3255657B2 (ja) 1991-05-31 2002-02-12 京セラ株式会社 車両用太陽電池装置
JPH05251705A (ja) 1992-03-04 1993-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜トランジスタ
JP3479375B2 (ja) 1995-03-27 2003-12-15 科学技術振興事業団 亜酸化銅等の金属酸化物半導体による薄膜トランジスタとpn接合を形成した金属酸化物半導体装置およびそれらの製造方法
DE69635107D1 (de) 1995-08-03 2005-09-29 Koninkl Philips Electronics Nv Halbleiteranordnung mit einem transparenten schaltungselement
JPH0969647A (ja) 1995-08-30 1997-03-11 Kyocera Corp 太陽電池装置
JP3625598B2 (ja) 1995-12-30 2005-03-02 三星電子株式会社 液晶表示装置の製造方法
JP4170454B2 (ja) 1998-07-24 2008-10-22 Hoya株式会社 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法
JP2000150861A (ja) 1998-11-16 2000-05-30 Tdk Corp 酸化物薄膜
JP3276930B2 (ja) 1998-11-17 2002-04-22 科学技術振興事業団 トランジスタ及び半導体装置
TW460731B (en) 1999-09-03 2001-10-21 Ind Tech Res Inst Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD
JP4089858B2 (ja) 2000-09-01 2008-05-28 国立大学法人東北大学 半導体デバイス
JP2002108466A (ja) 2000-09-29 2002-04-10 Canon Inc 電力制御装置およびその制御方法、並びに、発電装置
JP2002141539A (ja) 2000-10-30 2002-05-17 Canon Inc 太陽電池モジュールおよびその製造方法、並びに、発電装置
KR20020038482A (ko) 2000-11-15 2002-05-23 모리시타 요이찌 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널
JP3997731B2 (ja) 2001-03-19 2007-10-24 富士ゼロックス株式会社 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法
JP2002289859A (ja) 2001-03-23 2002-10-04 Minolta Co Ltd 薄膜トランジスタ
JP3925839B2 (ja) 2001-09-10 2007-06-06 シャープ株式会社 半導体記憶装置およびその試験方法
JP4090716B2 (ja) 2001-09-10 2008-05-28 雅司 川崎 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置
US7061014B2 (en) 2001-11-05 2006-06-13 Japan Science And Technology Agency Natural-superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film
JP4164562B2 (ja) 2002-09-11 2008-10-15 独立行政法人科学技術振興機構 ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ
JP4083486B2 (ja) 2002-02-21 2008-04-30 独立行政法人科学技術振興機構 LnCuO(S,Se,Te)単結晶薄膜の製造方法
CN1445821A (zh) 2002-03-15 2003-10-01 三洋电机株式会社 ZnO膜和ZnO半导体层的形成方法、半导体元件及其制造方法
JP3933591B2 (ja) 2002-03-26 2007-06-20 淳二 城戸 有機エレクトロルミネッセント素子
US7339187B2 (en) 2002-05-21 2008-03-04 State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Transistor structures
JP2004022625A (ja) 2002-06-13 2004-01-22 Murata Mfg Co Ltd 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法
US7105868B2 (en) 2002-06-24 2006-09-12 Cermet, Inc. High-electron mobility transistor with zinc oxide
JP2004111557A (ja) 2002-09-17 2004-04-08 Kyocera Corp 薄膜光電変換装置
JP4014152B2 (ja) 2002-10-09 2007-11-28 本田技研工業株式会社 電気車両用パワーコントロールユニット
US7067843B2 (en) 2002-10-11 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Transparent oxide semiconductor thin film transistors
JP4166105B2 (ja) 2003-03-06 2008-10-15 シャープ株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2004273732A (ja) 2003-03-07 2004-09-30 Sharp Corp アクティブマトリクス基板およびその製造方法
JP4108633B2 (ja) 2003-06-20 2008-06-25 シャープ株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス
US7262463B2 (en) 2003-07-25 2007-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transistor including a deposited channel region having a doped portion
US7145174B2 (en) 2004-03-12 2006-12-05 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Semiconductor device
US7297977B2 (en) 2004-03-12 2007-11-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Semiconductor device
EP1737044B1 (en) 2004-03-12 2014-12-10 Japan Science and Technology Agency Amorphous oxide and thin film transistor
US7282782B2 (en) 2004-03-12 2007-10-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Combined binary oxide semiconductor device
JP2005312158A (ja) 2004-04-20 2005-11-04 Canon Inc 電力変換装置およびその制御方法、並びに、太陽光発電装置
US7211825B2 (en) 2004-06-14 2007-05-01 Yi-Chi Shih Indium oxide-based thin film transistors and circuits
JP2006100760A (ja) 2004-09-02 2006-04-13 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタおよびその製造方法
US7285501B2 (en) 2004-09-17 2007-10-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of forming a solution processed device
US7298084B2 (en) 2004-11-02 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes
AU2005302962B2 (en) 2004-11-10 2009-05-07 Canon Kabushiki Kaisha Amorphous oxide and field effect transistor
US7829444B2 (en) 2004-11-10 2010-11-09 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor manufacturing method
US7453065B2 (en) 2004-11-10 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Sensor and image pickup device
US7863611B2 (en) 2004-11-10 2011-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Integrated circuits utilizing amorphous oxides
US7791072B2 (en) 2004-11-10 2010-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Display
US7872259B2 (en) 2004-11-10 2011-01-18 Canon Kabushiki Kaisha Light-emitting device
CA2585071A1 (en) 2004-11-10 2006-05-18 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor employing an amorphous oxide
US7579224B2 (en) 2005-01-21 2009-08-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film semiconductor device
TWI445178B (zh) 2005-01-28 2014-07-11 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法
TWI505473B (zh) 2005-01-28 2015-10-21 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法
US7858451B2 (en) 2005-02-03 2010-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof
US7948171B2 (en) 2005-02-18 2011-05-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
US20060197092A1 (en) 2005-03-03 2006-09-07 Randy Hoffman System and method for forming conductive material on a substrate
US8681077B2 (en) 2005-03-18 2014-03-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof
WO2006105077A2 (en) 2005-03-28 2006-10-05 Massachusetts Institute Of Technology Low voltage thin film transistor with high-k dielectric material
US7645478B2 (en) 2005-03-31 2010-01-12 3M Innovative Properties Company Methods of making displays
US8300031B2 (en) 2005-04-20 2012-10-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element
US20060267769A1 (en) 2005-05-30 2006-11-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Terminal device and communication system
JP2006344849A (ja) 2005-06-10 2006-12-21 Casio Comput Co Ltd 薄膜トランジスタ
US7691666B2 (en) 2005-06-16 2010-04-06 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7402506B2 (en) 2005-06-16 2008-07-22 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
US7507618B2 (en) 2005-06-27 2009-03-24 3M Innovative Properties Company Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles
KR100711890B1 (ko) 2005-07-28 2007-04-25 삼성에스디아이 주식회사 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법
JP2007059128A (ja) 2005-08-23 2007-03-08 Canon Inc 有機el表示装置およびその製造方法
JP2007073705A (ja) 2005-09-06 2007-03-22 Canon Inc 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法
JP5116225B2 (ja) 2005-09-06 2013-01-09 キヤノン株式会社 酸化物半導体デバイスの製造方法
JP4280736B2 (ja) 2005-09-06 2009-06-17 キヤノン株式会社 半導体素子
JP4850457B2 (ja) 2005-09-06 2012-01-11 キヤノン株式会社 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード
EP1998375A3 (en) 2005-09-29 2012-01-18 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method
JP5037808B2 (ja) 2005-10-20 2012-10-03 キヤノン株式会社 アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置
KR101117948B1 (ko) 2005-11-15 2012-02-15 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 액정 디스플레이 장치 제조 방법
TWI292281B (en) 2005-12-29 2008-01-01 Ind Tech Res Inst Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same
US7867636B2 (en) 2006-01-11 2011-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transparent conductive film and method for manufacturing the same
JP4977478B2 (ja) 2006-01-21 2012-07-18 三星電子株式会社 ZnOフィルム及びこれを用いたTFTの製造方法
US7576394B2 (en) 2006-02-02 2009-08-18 Kochi Industrial Promotion Center Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof
US7977169B2 (en) 2006-02-15 2011-07-12 Kochi Industrial Promotion Center Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof
KR20070101595A (ko) 2006-04-11 2007-10-17 삼성전자주식회사 ZnO TFT
US20070252928A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Toppan Printing Co., Ltd. Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof
JP5028033B2 (ja) 2006-06-13 2012-09-19 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4609797B2 (ja) 2006-08-09 2011-01-12 Nec液晶テクノロジー株式会社 薄膜デバイス及びその製造方法
JP4999400B2 (ja) 2006-08-09 2012-08-15 キヤノン株式会社 酸化物半導体膜のドライエッチング方法
JP4332545B2 (ja) 2006-09-15 2009-09-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ及びその製造方法
TW200816608A (en) * 2006-09-26 2008-04-01 Beyond Innovation Tech Co Ltd DC/DC converter
JP4274219B2 (ja) 2006-09-27 2009-06-03 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置
JP5164357B2 (ja) 2006-09-27 2013-03-21 キヤノン株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7622371B2 (en) 2006-10-10 2009-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fused nanocrystal thin film semiconductor and method
US7772021B2 (en) 2006-11-29 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays
JP2008140684A (ja) 2006-12-04 2008-06-19 Toppan Printing Co Ltd カラーelディスプレイおよびその製造方法
KR101303578B1 (ko) 2007-01-05 2013-09-09 삼성전자주식회사 박막 식각 방법
US8207063B2 (en) 2007-01-26 2012-06-26 Eastman Kodak Company Process for atomic layer deposition
KR100851215B1 (ko) 2007-03-14 2008-08-07 삼성에스디아이 주식회사 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치
US7795613B2 (en) 2007-04-17 2010-09-14 Toppan Printing Co., Ltd. Structure with transistor
KR101325053B1 (ko) 2007-04-18 2013-11-05 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
KR20080094300A (ko) 2007-04-19 2008-10-23 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이
GB0707714D0 (en) * 2007-04-20 2007-05-30 Imp Innovations Ltd Improved oxide-based field-effect transistors
KR101334181B1 (ko) 2007-04-20 2013-11-28 삼성전자주식회사 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법
US8274078B2 (en) 2007-04-25 2012-09-25 Canon Kabushiki Kaisha Metal oxynitride semiconductor containing zinc
KR101345376B1 (ko) 2007-05-29 2013-12-24 삼성전자주식회사 ZnO 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법
JP5235348B2 (ja) * 2007-07-26 2013-07-10 富士フイルム株式会社 放射線撮像素子
KR20090040158A (ko) * 2007-10-19 2009-04-23 삼성전자주식회사 투명한 트랜지스터를 구비한 시모스 이미지 센서
US8202365B2 (en) 2007-12-17 2012-06-19 Fujifilm Corporation Process for producing oriented inorganic crystalline film, and semiconductor device using the oriented inorganic crystalline film
JP2009200372A (ja) 2008-02-25 2009-09-03 Sharp Corp ソーラ発電led照明装置
US20090293954A1 (en) 2008-05-30 2009-12-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric Conversion Device And Method For Manufacturing The Same
JP4623179B2 (ja) 2008-09-18 2011-02-02 ソニー株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法
CN102165600B (zh) 2008-09-26 2013-09-25 株式会社半导体能源研究所 光电转换器件及其制造方法
JP5451280B2 (ja) 2008-10-09 2014-03-26 キヤノン株式会社 ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置
JP5202395B2 (ja) 2009-03-09 2013-06-05 株式会社半導体エネルギー研究所 タッチパネル、電子機器
US9260779B2 (en) 2009-05-21 2016-02-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-transmitting conductive film, display device, electronic device, and manufacturing method of light-transmitting conductive film
WO2010140495A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
WO2010140522A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
WO2010140539A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
US8772627B2 (en) 2009-08-07 2014-07-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
TWI512997B (zh) 2009-09-24 2015-12-11 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置,電源電路,和半導體裝置的製造方法
US8658313B2 (en) 2009-09-30 2014-02-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing electrode, and method for manufacturing power storage device and power generation and storage device having the electrode
KR101117700B1 (ko) * 2009-11-19 2012-02-24 삼성에스디아이 주식회사 광전변환소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270765A (ja) * 2007-03-26 2008-11-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置及び当該光電変換装置を具備する電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019009473A (ja) * 2015-03-24 2019-01-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池セルの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5752308B2 (ja) 2015-07-22
US20110259420A1 (en) 2011-10-27
US9537043B2 (en) 2017-01-03
JP2011243969A (ja) 2011-12-01
JP5634320B2 (ja) 2014-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5752308B2 (ja) 光電変換装置
US9178419B2 (en) Power source circuit including transistor with oxide semiconductor
JP6145203B2 (ja) 半導体装置
JP5653193B2 (ja) 半導体装置及びその作製方法
JP5977328B2 (ja) 半導体装置
JP6008927B2 (ja) 電界効果型トランジスタ
JP5665477B2 (ja) 電界効果型トランジスタ
JP5856746B2 (ja) 半導体装置
US9224757B2 (en) DC-DC converter and manufacturing method thereof
JP5923193B2 (ja) 光電変換装置
JP5890124B2 (ja) 半導体装置
US9667148B2 (en) Photoelectric transducer device including a transistor including an oxide semiconductor layer

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150416

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150519

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5752308

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees