JPH0230176B2 - - Google Patents

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JPH0230176B2
JPH0230176B2 JP56119874A JP11987481A JPH0230176B2 JP H0230176 B2 JPH0230176 B2 JP H0230176B2 JP 56119874 A JP56119874 A JP 56119874A JP 11987481 A JP11987481 A JP 11987481A JP H0230176 B2 JPH0230176 B2 JP H0230176B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素添加したアモルフアスシリコン
（弗素等、他の原子を添加したものを含む）、水素
添加した半導体微結晶、水素添加したアモルフア
スゲルマニウム、水素添加したアモルフアスSiC
等、総称して水素添加した半導体薄膜と、表面の
みが金属となつている基板とか全体が金属である
基板等、少なくとも表面が金属となつている基
板、総称して金属表面基板との電気接触性や金属
との接触面近傍の半導体薄膜の電気特性を再現性
良く制御するため、半導体薄膜を成長させる前段
階の工程において上記基板の表面を処理する基板
の前処理方法に関する。
従来、表面は金属となつている基板、例えばガ
ラス等の上にNiまたはCr等の金属を蒸着した基
板とか、全体が金属である基板、例えばステンレ
ス等の金属基板の上に、水素と半導体を構成する
原子とが一部結合している水素添加半導体薄膜を
成長させる場合、その前処理として、各種有機溶
媒洗浄や水溶液による化学エツチング処理を施し
ても、その後に当該前処理を施した基板の上に成
長させられた半導体薄膜と基板との間の電気障壁
の特性の制御は困難であつた。
例えば半導体薄膜と金属表面基板との間の障壁
高さ及び障壁幅等は再現性良く得られなかつた。
さらに、半導体にｐ型ないしはｎ型の不純物が大
量に添加されている場合には、理論的にはオーム
性接触が金属との間に形成されることが期待され
るのであるが、実際にはそうした均一で再現性の
良いオーム性接触は得られなかつた。
本発明はこうした従来技術の困難点を解決する
ことを目的として成されたものである。
本発明においては、金属表面基板上に水素添加
した半導体薄膜を成長させる前の前処理として、
当該金属表面基板を水素のグロープラズマにさら
す技術を提案する。このようにすれば、本発明を
適用した金属表面基板を前処理するに用いたと同
一の半導体薄膜成長装置内にて、引き続いての第
二工程で半導体原料ガスのグロープラズマを利用
し、目的の水素添加した半導体薄膜を成長させる
ことができる。これは換言すれば、当該水素添加
した半導体薄膜をグロープラズマを利用して成長
させるに用いる半導体薄膜成長装置を、本発明の
金属表面基板前処理のための装置として前もつて
そのまま援用できることを意味する。
なお、本発明において金属表面基板の前処理に
水素のグロープラズマを特定し、他のプラズマを
排斥するのは、例えばプラズマトーチにより発生
されるアークプラズマ等では極めて高温になり、
当該表面金属部分を溶融させてしまうおそれがあ
るためである。
以下、本発明を実施例に即し、さらに説明す
る。
第１図は、本発明の水素グロープラズマによる
前処理を施したステンレスステイール基板
（SUS304基板）と、上記前処理の後、その上に
モノシランと少量のジボランの混合ガスのグロー
プラズマによる化学蒸着成長（CVD）によつて
成長させた水素添加アモルフアスシリコン薄膜
（２％の硼素を含む）との接触特性を示している。
ただし、横軸は当該水素添加アモルフアスシリ
コン薄膜を成長させる前にステンレスステイール
基板を本発明の思想に即して水素のグロープラズ
マで前処理するに際し、当該プラズマ発生時に供
給した電力であり、縦軸は前処理の後、当該水素
添加アモルフアスシリコン薄膜を成長させた結果
としての当該水素添加アモルフアスシリコン薄膜
と上記ステンレスステイール基板との間の抵抗値
である。
同様に、第２図は、本発明の水素グロープラズ
マによる前処理を施したステンレスステイール基
板（SUS304基板）と、その上にモノシランと少
量のホスフインの混合ガスを原料ガスとするプラ
ズマCVDによりその後に成長させた水素添加ア
モルフアスシリコン薄膜（１％の燐を含む）との
接触特性を示しており、その横軸、縦軸は上記第
１図におけると同じ意味を持つ。
したがつて、こうした第１，２図に示される実
施例のデータは、アモルフアスシリコン中に1019
以上のｐ型及びｎ型不純物を含んでいる場合のデ
ータに相当するが、こうした場合、理論的には接
合はオーム性接触を示し、アモルフアスシリコン
上に１mmφの電極を付けたとき、この電極と基板
との間の抵抗は約0.1Ω／cm2程度となる筈である。
しかるに、水素添加アモルフアスシリコン薄膜
成長の前に本発明の思想に即することなく、ステ
ンレスステイール基板に対して水素グロープラズ
マによる前処理を施さなかつた場合（従来の場合
に相当する）には、当該アモルフアスシリコン薄
膜を成長させた後のその薄膜と基板との間の電気
特性はオーム性もなく、顕かに薄膜と基板間に大
きな幅の障壁を示した。
一方、20cmφの平行平板電極を有するグロー放
電装置中で本発明の思想に即し、薄膜成長前にス
テンレスステイール基板に対して前処理を行なつ
た場合には、そのときの水素グロープラズマの発
生電力がたかだか5Wの場合にも既に効果は現れ、
薄膜と基板間に著しい抵抗の減少が見られてい
る。特に第１図に示されるように、ｐ型不純物を
含むアモルフアスシリコン薄膜を成長させた場合
には、オーム性は極めて良好であり、当該水素グ
ロープラズマ発生電力が5Wのときにもう低抵抗
飽和値に近付いている。
第３図はガラス上のCr薄膜を蒸着した金属表
面基板に本発明に即して水素グロープラズマによ
る前処理を施し、その後に水素添加アモルフアス
シリコン薄膜（２％の硼素を含む）をプラズマ
CVDにより成長させた場合の当該基板と薄膜と
の接触特性を示し、同様に第４図は、上記基板に
水素グロープラズマによる前処理を施した後、水
素添加アモルフアスシリコン薄膜（１％の燐を含
む）をプラズマCVDにより成長させた場合の基
板と薄膜との接触特性を示している。
これらの実施例においても、すでに水素グロー
プラズマの発生電力が5Wのときに効果が現れて
おり、ただし低抵抗飽和値に近付くのはｐ型不純
物添加の場合もｎ型不純物添加の場合も約20Wと
なつている。
また、水素添加シリコン薄膜をプラズマCVD
で成長させる場合、当該成長時のプラズマ電力を
増加させて行くと薄膜は微結晶となることが知ら
れているが、こうした場合にも、本発明により前
処理された基板の上にこの成長過程を採らせた場
合、同様に本発明の効果が現れることも観測され
た。
本発明の前処理効果は、この外、水素添加した
アモルフアスゲルマニウム、水素添加したアモル
フアスSiC等、その他の水素添加した半導体薄膜
にも観測された。
さらに、本発明の基板に対する前処理を行なわ
なかつた表面金属基板上のn+ip+太陽電池または
p+in+太陽電池は、開放光起電圧Voc、曲線因子
F.F、短絡光電流Iscともにバラツキが大きく、再
現性が悪かつたが、本発明の思想に即して水素の
グロープラズマによる前処理を施した金属表面基
板上に形成されたこの種太陽電池は、開放光起電
圧Voc、曲線因子F.F、短絡光電流Iscともに大き
な値を示し、しかもバラツキの少なさ、再現性を
良好さにおいて優れていた。第５図はこれを証す
る特性図で、同図Ａは水素グロープラズマによる
前処理を行なわない金属表面基板の上に形成され
た太陽電池（従来型の太陽電池）の出力特性図、
同図Ｂは本発明の思想に即して前処理を施した金
属表面基板の上に形成された太陽電池の出力特性
図である。
ただし、本実施例における本発明の前処理は、
1Torr、水素グロープラズマ発生電力50W、20分
の条件でなし、出力特性を採つたときの入射光強
度は70ｍＷ／cm2AMIである。
このように、本発明の前処理方法は、金属表面
の酸化膜を水素のグロープラズマが還元するのみ
ならず、金属と接触している接合面近傍の水素添
加半導体薄膜の特性をも結果として改良する効果
があることが分かる。
以上述べたように、本発明は金属表面基板と水
素添加半導体薄膜の電気接触特性を制御すること
ができ、したがつて上記半導体薄膜で構成される
各種デバイスの特性を再現性良く改善することも
できるので、この種の半導体デバイスの製造技術
に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の前処理を施したステンレスス
テイール基板（SUS304基板）と、その後、その
上にプラズマCVDによつて成長させた水素添加
アモルフアスシリコン薄膜（２％の硼素を含む）
との接触特性図、第２図は本発明の前処理を施し
たステンレスステイール基板（SUS304基板）
と、その上にプラズマCVDによりその後に成長
させた水素添加アモルフアスシリコン薄膜（１％
の燐を含む）との接触特性図、第３図はガラス上
にCr薄膜を蒸着した金属表面基板に本発明に即
して水素グロープラズマによる前処理を施し、そ
の後に水素添加アモルフアスシリコン薄膜（２％
の硼素を含む）をプラズマCVDにより成長させ
た場合の当該基板と薄膜との接触特性図、第４図
はガラス上にCr薄膜を蒸着した金属表面基板に
本発明に即して水素グロープラズマによる前処理
を施し、その後に水素添加アモルフアスシリコン
薄膜（１％の燐を含む）をプラズマCVDにより
成長させた場合の基板と薄膜との接触特性図、第
５図は本発明に即しての前処理を施さない金属表
面基板上に形成された従来型の太陽電池の特性と
本発明に即して前処理の施された金属表面基板上
に形成された太陽電池の特性を比較する特性図、
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 少なくとも表面は金属となつている基板上
    に、水素添加した半導体薄膜をグロープラズマを
    利用して化学蒸着成長させるに際し、当該成長工
    程に先立つ前段階の工程において、上記少なくと
    も表面は金属となつている基板を水素のグロープ
    ラズマ中にさらすことを特徴とする水素添加した
    半導体薄膜成長用金属表面基板の前処理方法。
JP56119874A 1981-07-30 1981-07-30 水素添加した半導体薄膜成長用金属表面基板の前処理方法 Granted JPS5821324A (ja)

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