JPH02117127A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に光
起電力装置の形成に用いて好適である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and is particularly suitable for use in forming a photovoltaic device.
（ロ）従来の技術
半導体装置の一つとして、光起電力装置が存在するが、
この光起電力装置としては、アモルファスシリコン（以
下、ａ−３ｉと称する）を用いたＰＩＮｍ造のものが、
製造コストが安い、大面積化が容易等の利点から研究開
発が進められている。(b) Photovoltaic devices exist as one type of conventional technology semiconductor devices.
This photovoltaic device is made of PINm using amorphous silicon (hereinafter referred to as a-3i).
Research and development is progressing due to its advantages such as low manufacturing cost and easy expansion into a large area.
この光起電力装置は、特公昭６３−２６５５７号公報に
見られるように、通常、１３．５６Ｍ）（ｚの高周波に
よるグロー放電を用いたプラズマＣＶＤ法により製造さ
れる。This photovoltaic device is usually manufactured by a plasma CVD method using glow discharge using a high frequency of 13.56 M)(z), as shown in Japanese Patent Publication No. 63-26557.
しかしながら、この方法では、製造装置の大型化、電気
系統に悪影響を及ぼすノイズトラブル、基板面積が大型
化した際に生じる電力分布の不均一性などａ−５ｉ膜の
形勢にとっては副次的な多くの弊害をもたらす。更には
、膜形成時に多量のフレークが生じ、ａ−３ｉ膜にピン
ホールが発生しやすくなり、光起電力装置の特性を低下
させることとなっていた。However, with this method, there are many side-effects to the A-5I film situation, such as increased manufacturing equipment size, noise problems that adversely affect the electrical system, and uneven power distribution that occurs when the substrate area increases. bring about the negative effects of Furthermore, a large amount of flakes are generated during film formation, and pinholes are likely to occur in the a-3i film, degrading the characteristics of the photovoltaic device.
そこで、こうした高周波における問題点を解決する方法
として低周波によるグロー放電を用いたプラズマＣＶＤ
法が考えられる。Therefore, as a method to solve these problems with high frequencies, plasma CVD using low frequency glow discharge is proposed.
Law is considered.
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかし、低周波によるグロー放電を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法により、ＰＩＮ構造の光起電力装置を形成した場合
、Ｐ層を形成した後に１層を形成する時にＰ層へのイオ
ンの衝突が激しく、Ｐ／１界面に多量の界面準位が存在
するようになり、１層で発生したキャリアが界面で再結
合によって失われてしまう。(c) Problems to be solved by the invention However, plasma CV using glow discharge due to low frequency
When a photovoltaic device with a PIN structure is formed using the D method, when forming one layer after forming the P layer, ion collisions with the P layer are intense, and a large amount of interface states exist at the P/1 interface. As a result, carriers generated in one layer are lost by recombination at the interface.
また、１層のみを低周波によるグロー放電を用いたプラ
ズマＣＶＤ法にて形成した場合、高周波によるグロー放
電を用いたプラズマＣＶＤ法にて形成したＰ層との間の
バンドギャップの違い並びに組成上の違いに基く界面準
位が生じる。In addition, when only one layer is formed by plasma CVD using low-frequency glow discharge, there are differences in band gap and composition between the P layer and P layer formed by plasma CVD using high-frequency glow discharge. An interface state is generated based on the difference in
そこで、本発明の目的は、高周波によるグロー放電を用
いたプラズマＣＶＤ法による膜形成時の欠点及び低周波
によるグロー放電を用いたプラズマＣＶＤ法による膜形
成時の欠点を共に解消し、高品質な半導体装置、例えば
、光起電力装置を形成することにある。Therefore, an object of the present invention is to eliminate both the drawbacks of film formation by plasma CVD using high-frequency glow discharge and the drawbacks of film formation by plasma CVD using low-frequency glow discharge, and to achieve high quality. The purpose is to form a semiconductor device, for example a photovoltaic device.
（ニ）課題を解決するための手段
本発明の半導体装置は、第１の周波数によるグロー放電
を用いて形成された一導電型半導体層と、上記第１の周
波数もしくはこれより低い第２の周波数によるグロー放
電を用いて形成された第１の真性半導体層と、上記第２
の周波数より低い第３の周波数のよるグロー放電を用い
て形成された第２の真性半導体層とを、この順に積層し
た構造を備えたことを特徴とする。(d) Means for Solving the Problems The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor layer of one conductivity type formed using glow discharge at a first frequency, and a second frequency at or below the first frequency. a first intrinsic semiconductor layer formed using a glow discharge caused by the first intrinsic semiconductor layer;
and a second intrinsic semiconductor layer formed using glow discharge with a third frequency lower than the frequency of , which are laminated in this order.
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、第１の周波数
によるグロー放電を用いて一導電型半導体層を形成する
工程と、上記第１の周波数もしくはこれより低い第２の
周波数によるグロー放電を用いて上記一導電型半導体層
トに第１の真性半導体層を形成する工程と、上記第２の
周波数より低い第３の周波数のよるグロー放電を用いて
上記第１の真性半導体層上に第２の真性半導体層を形成
する工程とを、備えたことを特徴とする。Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a semiconductor layer of one conductivity type using glow discharge at a first frequency, and a step of forming a semiconductor layer of one conductivity type using glow discharge at the first frequency or a second frequency lower than the first frequency. forming a first intrinsic semiconductor layer on the one conductivity type semiconductor layer using a glow discharge having a third frequency lower than the second frequency; The present invention is characterized by comprising a step of forming a second intrinsic semiconductor layer.
（ホ）作用
高周波（１３，５６ＭＨ２）によるグロー放電を用いて
成膜を行う場合、原料ガスの分解に際し、電子とイオン
の電解移動度の違いによりＤＣセルフバイアスが生じ、
このＤＣセルフバイアスによって強い分解集中領域が形
成される。そして、この領域におけるシラン化（ポリマ
リゼーション）によって、フレークが大量に発生する。(e) When forming a film using glow discharge using high frequency (13,56 MH2), DC self-bias occurs due to the difference in electrolytic mobility between electrons and ions during decomposition of the source gas.
This DC self-bias forms a strong decomposition concentration region. Silanization (polymerization) in this region generates a large amount of flakes.
これに対し、低周波によるグロー放電を用いると、イオ
ンの電解移動が周波数に追随することができるようにな
り、ＤＣセルフバイアスを小さくすることが可能となり
、フレークの発生を抑制することができる。On the other hand, when low-frequency glow discharge is used, the electrolytic movement of ions can follow the frequency, making it possible to reduce the DC self-bias and suppressing the generation of flakes.
一方、イオンの電解移動が周波数に追随できるようにな
ると、成膜された層にイオンが衝突し、層表面がダメー
ジを受ける。特に、この層がＰ層であり、その上に１層
を形成する場合、Ｐ／Ｉ界面に大量の界面準位が存在す
るようになる。 そこで、Ｐ層上に１層を形成する場合
、まず、高周波によるグロー放電を用いた１層を形成し
、１層の上に低周波によるグロー放電を用いた１層を形
成する。On the other hand, when the electrolytic movement of ions becomes able to follow the frequency, the ions collide with the formed layer, damaging the layer surface. In particular, when this layer is a P layer and one layer is formed on it, a large amount of interface states will exist at the P/I interface. Therefore, when forming one layer on the P layer, first, one layer using high-frequency glow discharge is formed, and then one layer using low-frequency glow discharge is formed on the first layer.
（へ）実施例
第１図は本発明の一実施例である光起電力装置を示す断
面図である。(f) Example FIG. 1 is a sectional view showing a photovoltaic device which is an example of the present invention.
（］）はガラス、透明プラスチック等から成る透光性の
基板、（２）はこの基板（１）上に形成されたＩｎ＋Ｏ
ｓ、ＳｎＯ，、ＩＴＯ等から成る透明電極、（３）は高
周波（１３，５６Ｍ１（Ｚ）によるグロー放電を用いて
膜厚約１５０人で透明電極（２）上に形成されたボロン
ドープのアモルファスシリコン（ａ −５ｉ）から成る
Ｐ型層、（４）は高周波によるグロー放電を用いて膜厚
約２０〜１０００人でＰ型層（３）上に形成されたノン
ドープのａ−３ｉがら成る第１Ｉ型層、（５）は低周波
（３０Ｈｚ −５００ＫＨｚ）によるグロー放電を用い
て膜厚約５０００人で第１１型層（４））、に形成され
たノンドープのａ−５ｉから成る第２１型層、（６）は
高周波によるグロー放電を用いて膜厚約２０〜１０００
人で第２■型層（５）上に形成されたノンドープのａ−
３ｉから成る第３■型層、（７）は高周波によるグロー
放電を用いて膜厚約３００人で第３Ｉ型層（６）上に形
成されたリンドープのａ−５ｉがら成るＮ型層、（８）
はＮ型層（７）上に形成されたＡ１、Ｔｉ、ＴｉＡｇ等
から成る裏面電極である。( ) is a transparent substrate made of glass, transparent plastic, etc., and (2) is an In+O formed on this substrate (1).
(3) is a boron-doped amorphous silicon film formed on the transparent electrode (2) with a film thickness of about 150 mm using glow discharge using high frequency (13,56M1 (Z)). The P-type layer (a-5i) is formed on the P-type layer (3), and (4) is a 1st I layer consisting of a non-doped a-3i formed on the P-type layer (3) with a film thickness of about 20 to 1000 layers using high-frequency glow discharge. The type layer (5) is a 21st type layer made of non-doped a-5i formed on the 11th type layer (4)) with a film thickness of approximately 5000 nm using glow discharge with low frequency (30Hz - 500KHz). , (6) uses high-frequency glow discharge to form a film with a thickness of about 20 to 1000.
Non-doped a-
The third ■-type layer (7) consisting of phosphorus-doped a-5i was formed on the third I-type layer (6) with a film thickness of approximately 300 nm using high-frequency glow discharge. 8)
is a back electrode made of A1, Ti, TiAg, etc. formed on the N-type layer (7).
このように、高周波によるグロー放電及び低周波による
グロー放電を用いて形成した光起電力装置の特性を測定
した。その結果を下表に示す。In this way, the characteristics of the photovoltaic device formed using high-frequency glow discharge and low-frequency glow discharge were measured. The results are shown in the table below.
なお、同表は高周波によるグロー放電のみを用いて形成
した光起電力装置の特性を】、Ｏとして規格化したもの
であり、比較のために、低周波によるグロー放電のみを
用いて第１、第２及び第３１型層（４）（５）（６）を
形成した光起電力装置の特性を合わせて示している。Note that the same table normalizes the characteristics of the photovoltaic device formed using only glow discharge due to high frequency as The characteristics of the photovoltaic devices formed with the second and 31st type layers (4), (5), and (6) are also shown.
（以下、余白）
同表から明らかなように、本発明の如く高周波によるグ
ロー放電及び低周波によるグロー放電を用いて！型層（
４）（５）（６）を形成した光起電力装置では、高周波
によるグロー放電のみを用いて■型層を形成した光起電
力装置と比べて遜色ない特性を有するものが得られ、低
周波によるグロー放電のみを用いて形成した光起電力装
置より優れた特性を有するものが得られる。(Hereinafter, blank space) As is clear from the table, using high-frequency glow discharge and low-frequency glow discharge as in the present invention! Type layer (
4) A photovoltaic device formed with (5) and (6) has characteristics comparable to those of a photovoltaic device in which a ■-type layer is formed using only high-frequency glow discharge, and low-frequency This results in a photovoltaic device having superior properties to that of a photovoltaic device formed using only glow discharge.
また、本発明では、高周波によるグロー放電のみを用い
て形成する場合に比べて約２倍の速さで光起電力装置を
形成することができる。Further, according to the present invention, a photovoltaic device can be formed approximately twice as fast as when forming a photovoltaic device using only high-frequency glow discharge.
更に、第２図及び第３図は、本発明（実線にて表示）と
高周波によるグロー放電のみを用いた場合（破線にて表
示）とにおいて、反応容器内にたまるフレーク量と反応
回数との関係及び反応回数と光起電力装置の特性との関
係を示す特性図である。尚、第３図は、最初に形成した
光起電力装置の特性を１０として規格化したものである
。Furthermore, Figures 2 and 3 show the relationship between the amount of flakes accumulated in the reaction vessel and the number of reactions in the case of the present invention (indicated by the solid line) and when only high-frequency glow discharge is used (indicated by the broken line). FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of reactions and the characteristics of a photovoltaic device. In addition, in FIG. 3, the characteristics of the photovoltaic device formed first are standardized as 10.
各図から明らかなように、本発明によれば、反応容器内
にたまるフレーク量が大きく（従来に比べて約１７１５
以下）低減されると共に、反応回数により形成される光
起電力装置の特性が変化することらない。As is clear from each figure, according to the present invention, the amount of flakes accumulated in the reaction vessel is large (approximately 1,715
(below), and the characteristics of the photovoltaic device formed do not change depending on the number of reactions.
ところで、上記実施例によれば、第１Ｉ型層（２Ｉ）及
び第３Ｉ型層（６）を高周波によるグロー放電を用いて
形成しているが、これら各層を高周波（１３，５６＼Ｉ
）Ｉｚ）から低周波（３０Ｈｚ −５００ＫＨｚ）に向
かって漸減させながら形成することにより、Ｐ型層（３
）から第２１型層（５）への膜特性及び第２■型層（５
）からＮ型層（７）への膜特性を徐々に変化させること
ができ、Ｐ／Ｉ界面、Ｉ／Ｎ界面の界面準位をより一層
低減することができる。By the way, according to the above embodiment, the first I-type layer (2I) and the third I-type layer (6) are formed using glow discharge using high frequency waves.
)Iz) to lower frequencies (30Hz - 500KHz), the P-type layer (3
) to the 21st type layer (5) and the film properties from the 2nd type layer (5)
) to the N-type layer (7) can be gradually changed, and the interface states at the P/I interface and I/N interface can be further reduced.
（ト）発明の効果
本発明によれば、高周波によるグロー放電を用いた場合
及び低周波によるグロー放電を用いた場合のそれぞれの
欠点を解消することができ、高品質の゛Ｆ′−導体装置
（例えば、光起電力装置）を形成することができる。(G) Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to eliminate the respective drawbacks of using high-frequency glow discharge and low-frequency glow discharge, and provide a high-quality ゛F′-conductor device. (e.g., a photovoltaic device).
第１図は本発明の一実施例を示す概略的断面図、第２図
は反応回数とフレーク量との関係を示す特性図、第３図
は反応回数と特性変化状態との関係を示す特性図である
。
（３）・・・Ｐ型層、（４） ・第１■型層、（５）第
２１型層、（６）・ 第３１型層、（７） Ｎ型層。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of reactions and the amount of flakes, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the number of reactions and the state of change in characteristics. It is a diagram. (3) P-type layer, (4) ・first ■-type layer, (5) 21st-type layer, (6) ・31st-type layer, (7) N-type layer.
Claims (3)
放電を用いて形成された第１の真性半導体層と、上記第
１の周波数より低い第２の周波数のよるグロー放電を用
いて形成された第２の真性半導体層とを、この順に積層
した構造を備えたことを特徴とする半導体装置。(1) A semiconductor layer of one conductivity type, a first intrinsic semiconductor layer formed using glow discharge at a first frequency, and a glow discharge formed at a second frequency lower than the first frequency. A semiconductor device characterized by having a structure in which a second intrinsic semiconductor layer and a second intrinsic semiconductor layer are laminated in this order.
数によるグロー放電を用いて上記一導電型半導体層上に
第１の真性半導体層を形成する工程と、上記第１の周波
数より低い第２の周波数のよるグロー放電を用いて上記
第１の真性半導体層上に第２の真性半導体層を形成する
工程とを、備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。(2) a step of forming a semiconductor layer of one conductivity type; a step of forming a first intrinsic semiconductor layer on the semiconductor layer of one conductivity type using glow discharge at a first frequency; forming a second intrinsic semiconductor layer on the first intrinsic semiconductor layer using glow discharge with a low second frequency.
、グロー放電の周波数は上記第２の周波数に向かって漸
減されることを特徴とした第２項記載の半導体装置の製
造方法。(3) The method for manufacturing a semiconductor device according to item 2, wherein in the process of forming the first intrinsic semiconductor layer, the frequency of the glow discharge is gradually decreased toward the second frequency.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63271273A JP2627323B2 (en) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117127A true JPH02117127A (en) | 1990-05-01 |
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| JP (1) | JP2627323B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5676765A (en) * | 1994-03-25 | 1997-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Pin junction photovoltaic device having a multi-layered I-type semiconductor layer with a specific non-single crystal I-type layer formed by a microwave plasma CVD process |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189274A (en) * | 1984-02-14 | 1985-09-26 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | Method of forming photoconductive element and photoconductive element formed thereby |
| JPS621223A (en) * | 1985-06-26 | 1987-01-07 | Fujitsu Ltd | Forming method for amorphous film |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP63271273A patent/JP2627323B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
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| JP2627323B2 (en) | 1997-07-02 |
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