JPH0234911A - 極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法 - Google Patents
極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は改善された光応答特性を有する非晶質半導゛体
台金および該合金からつくられた素子の製造方法に関す
る。本発明は特に極超短波エネルギによってプラズマが
励起される反応気体からのプラズマ蒸着による前記合金
および素子の製造方法に関する。本発明の極めて重要な
用途は、ｐ −ｉ −ｎ 、 ｐ −ｎ 、シＢ／トキ
またはＭＩＳ（金ぶ一絶縁物一半導体）型の太陽電池な
どのような受光素子；ゼロックス写真などに用いられる
光導電媒体；光検知素子および大面積フォトダイオード
アレイを含めたフォトダイオード等の種々の光応答性用
途に用いられる改善された光応答性合金および素子を製
造することにある。
台金および該合金からつくられた素子の製造方法に関す
る。本発明は特に極超短波エネルギによってプラズマが
励起される反応気体からのプラズマ蒸着による前記合金
および素子の製造方法に関する。本発明の極めて重要な
用途は、ｐ −ｉ −ｎ 、 ｐ −ｎ 、シＢ／トキ
またはＭＩＳ（金ぶ一絶縁物一半導体）型の太陽電池な
どのような受光素子；ゼロックス写真などに用いられる
光導電媒体；光検知素子および大面積フォトダイオード
アレイを含めたフォトダイオード等の種々の光応答性用
途に用いられる改善された光応答性合金および素子を製
造することにある。
シリコンは巨大結晶半導体工業の基礎をなし、宇宙用途
に使用される極めて高い効率（１８％）の結晶太陽電池
を生み出した材料である。結品半導体技術が商業ベース
に達した時点で、それは現在の巨大半導体素子の製造工
業の基盤となった。これは、科学者が実質的に欠陥のな
いゲルマニウムおよび特にシリコンの結晶を成長させ得
、そしてざらにかかる結晶をｎ型およびｎ型の導電領域
を含む外因性材料に変え得たためである。このことは、
かかる結晶性材料に対してｐｐｍオーダのドナー（ｎ）
およびアクセプタ（ｐ）ドーパント物質を実質的に純粋
な結晶性材料中に置換的に導入される不純物として拡散
させ、それによって半導体材料の導電性を増大させると
共にそれらのｎ型またはｎ型の導電型を制御することに
よって達成された。ｐ−ｎ接合結晶の製造方法には極め
て複雑でかつ時間および費用のかかる作業が含まれる。
に使用される極めて高い効率（１８％）の結晶太陽電池
を生み出した材料である。結品半導体技術が商業ベース
に達した時点で、それは現在の巨大半導体素子の製造工
業の基盤となった。これは、科学者が実質的に欠陥のな
いゲルマニウムおよび特にシリコンの結晶を成長させ得
、そしてざらにかかる結晶をｎ型およびｎ型の導電領域
を含む外因性材料に変え得たためである。このことは、
かかる結晶性材料に対してｐｐｍオーダのドナー（ｎ）
およびアクセプタ（ｐ）ドーパント物質を実質的に純粋
な結晶性材料中に置換的に導入される不純物として拡散
させ、それによって半導体材料の導電性を増大させると
共にそれらのｎ型またはｎ型の導電型を制御することに
よって達成された。ｐ−ｎ接合結晶の製造方法には極め
て複雑でかつ時間および費用のかかる作業が含まれる。
したがって、太陽電池および電流制御素子として有用な
これらの結晶性材料は、極めて注意深く制御された条件
下で個々のシリコンまたはゲルマニウムのＩｌｌ結晶を
成長さＵることにＪ、ってつくられ、そしてｐ−ｎ接合
が必要な場合にｔよ極めて小組でかつ厳密な聞のドーパ
ントをかかるＩｌｌ結晶にドープさせることによってつ
くられる。
これらの結晶性材料は、極めて注意深く制御された条件
下で個々のシリコンまたはゲルマニウムのＩｌｌ結晶を
成長さＵることにＪ、ってつくられ、そしてｐ−ｎ接合
が必要な場合にｔよ極めて小組でかつ厳密な聞のドーパ
ントをかかるＩｌｌ結晶にドープさせることによってつ
くられる。
これらの結晶成長方法によってつくられる結晶は比較的
小さいので、一つの太陽電池パネルの所望の面積をｖす
るには多くの単結晶の集合体が必要ど４ｒる。このＪ：
うな方法で太陽電池をつくるのに必要なエネルギ団、シ
リコン結晶の大さ゛さの限度から生じる制約、おにびこ
のような結晶性材料を裁断（カットアップ）および集合
さ・Ｕる必要性等が全て、結晶性半導体太陽電池をエネ
ルギ変換用途へ大規模に適用゛す“る際の経済的な障壁
どなっていた。さらに、結晶性シリコンには材料中での
光の吸収を低下さμるよう／、Ｔ間接的な光学的縁部が
ある。このＪ：うに光吸収性が低いために、結晶性太陽
電池番ま入射光を吸収するために少なくとも５０ミクロ
ンの厚さを有していなければならない。単結晶材料に代
えてより安価な製造方法により得られる多結晶シリコン
を用いても、間接的な光学的縁部はやはり存在し、従っ
て材料の厚さは減らせない。また多結晶材料には更に、
結晶粒界およびその他の問題のある欠陥が含まれる。
小さいので、一つの太陽電池パネルの所望の面積をｖす
るには多くの単結晶の集合体が必要ど４ｒる。このＪ：
うな方法で太陽電池をつくるのに必要なエネルギ団、シ
リコン結晶の大さ゛さの限度から生じる制約、おにびこ
のような結晶性材料を裁断（カットアップ）および集合
さ・Ｕる必要性等が全て、結晶性半導体太陽電池をエネ
ルギ変換用途へ大規模に適用゛す“る際の経済的な障壁
どなっていた。さらに、結晶性シリコンには材料中での
光の吸収を低下さμるよう／、Ｔ間接的な光学的縁部が
ある。このＪ：うに光吸収性が低いために、結晶性太陽
電池番ま入射光を吸収するために少なくとも５０ミクロ
ンの厚さを有していなければならない。単結晶材料に代
えてより安価な製造方法により得られる多結晶シリコン
を用いても、間接的な光学的縁部はやはり存在し、従っ
て材料の厚さは減らせない。また多結晶材料には更に、
結晶粒界およびその他の問題のある欠陥が含まれる。
要するに、結晶性シリコン素子は必要に応じて変えられ
ない固定的なパラメータを含み、大量の材料を必要とし
、比較的小さな面積しかつくることができず、またその
製造に時間および費用がかかる。非晶質シリコンをベー
スとする素子はこれらの結晶性シリコンの欠点を解消す
ることができる。非晶質シリコンは直接ギャップ半導体
に似た性質を有する光学的吸収縁部を有しており、５０
ミクロンの厚さの結晶性シリコンにおけるのと同じ量の
太陽光を吸収するために必要な材料の厚さが１ミクロン
またはそれ以下で済む。ざらに非晶質シリコンは結晶性
シリコンよりはより迅速、容易にそしてより大きな面積
でつくることができる。
ない固定的なパラメータを含み、大量の材料を必要とし
、比較的小さな面積しかつくることができず、またその
製造に時間および費用がかかる。非晶質シリコンをベー
スとする素子はこれらの結晶性シリコンの欠点を解消す
ることができる。非晶質シリコンは直接ギャップ半導体
に似た性質を有する光学的吸収縁部を有しており、５０
ミクロンの厚さの結晶性シリコンにおけるのと同じ量の
太陽光を吸収するために必要な材料の厚さが１ミクロン
またはそれ以下で済む。ざらに非晶質シリコンは結晶性
シリコンよりはより迅速、容易にそしてより大きな面積
でつくることができる。
したがって、非晶質半導体合金もしくはその薄膜を容易
に蒸着させ、蒸着装置の大きさによっては制限されるが
比較的大きな面積を必要に応じて得ることができ、そし
てそれらからｐ−ｎ接合素子をつくろうとする場合には
容易にｎ型あるいはｎ型にドーピングされて対応の結晶
性部分によってつくられたｐ−ｎ接合素子に等価なｐ−
ｎ接合素子を形成させることのできる方法を開発するた
めの努力がなされて来た。。しか−しこのような研究は
従来長年にわたって結実しなかった。非晶質シリコンま
たはゲルマニウム（第■ｖ族元素）の薄膜は通常四面配
位体であって、−微細空隙および懸垂結合ならびにその
エネルギギャップに高密度の偏在状態を生じさせるよう
なその他の欠陥を有していることが認められていた。非
晶質シリコン半導体膜のエネルギギャップにこのような
高密度の偏在状態があると、その導電率が低下しかつキ
ャリヤ寿命が雇くなるのでこれらの半導体膜を光応答用
途に使用することは不適である。したがって、このよう
な膜材料をドーピングあるいはその他の半円によって改
質してフェルミ単位を伝専帯あるいは原子価帯に近付け
るように遷移させることはできず、太陽電池、ｌＩ５よ
び電流制御用途におけるｐ−ｎ接合の形成には不適な材
料となっていた。
に蒸着させ、蒸着装置の大きさによっては制限されるが
比較的大きな面積を必要に応じて得ることができ、そし
てそれらからｐ−ｎ接合素子をつくろうとする場合には
容易にｎ型あるいはｎ型にドーピングされて対応の結晶
性部分によってつくられたｐ−ｎ接合素子に等価なｐ−
ｎ接合素子を形成させることのできる方法を開発するた
めの努力がなされて来た。。しか−しこのような研究は
従来長年にわたって結実しなかった。非晶質シリコンま
たはゲルマニウム（第■ｖ族元素）の薄膜は通常四面配
位体であって、−微細空隙および懸垂結合ならびにその
エネルギギャップに高密度の偏在状態を生じさせるよう
なその他の欠陥を有していることが認められていた。非
晶質シリコン半導体膜のエネルギギャップにこのような
高密度の偏在状態があると、その導電率が低下しかつキ
ャリヤ寿命が雇くなるのでこれらの半導体膜を光応答用
途に使用することは不適である。したがって、このよう
な膜材料をドーピングあるいはその他の半円によって改
質してフェルミ単位を伝専帯あるいは原子価帯に近付け
るように遷移させることはできず、太陽電池、ｌＩ５よ
び電流制御用途におけるｐ−ｎ接合の形成には不適な材
料となっていた。
非場質シリコンおよびゲルマニウムに含まれる前記の問
題を極力減少させるための試みとして、ダンデイ大学、
カーネギイ物理研究所（英国、スコツトランド）のＷ−
Ｅ−８ｐｅａｒおよびＰ−Ｇ−Ｌ ｅ Ｃｏｍｂｅｒ
は、ソリッド・ステート通信（Ｓｏｌｄ ５ｔａｔ
ｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第１７巻（１９７
５年”） 、１１９３〜１１９６１）で公表された論文
「非晶質シリコンの置換的ドーピング」において報告さ
れているように、非晶質シリコンまたはゲルマニウム中
のエネルギギャップの偏在を減少させてこれを６）よぞ
より真性に近い精品性シリコンまたはゲルマニウムとし
、および／または非晶質材料を結晶質材料の場合と同様
な適当な通常のドーパントによって雪換的にドーピング
しこれを外因性のｐまたはｎ導電型とする目的のために
、幾つかの研究を行なった。
題を極力減少させるための試みとして、ダンデイ大学、
カーネギイ物理研究所（英国、スコツトランド）のＷ−
Ｅ−８ｐｅａｒおよびＰ−Ｇ−Ｌ ｅ Ｃｏｍｂｅｒ
は、ソリッド・ステート通信（Ｓｏｌｄ ５ｔａｔ
ｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）第１７巻（１９７
５年”） 、１１９３〜１１９６１）で公表された論文
「非晶質シリコンの置換的ドーピング」において報告さ
れているように、非晶質シリコンまたはゲルマニウム中
のエネルギギャップの偏在を減少させてこれを６）よぞ
より真性に近い精品性シリコンまたはゲルマニウムとし
、および／または非晶質材料を結晶質材料の場合と同様
な適当な通常のドーパントによって雪換的にドーピング
しこれを外因性のｐまたはｎ導電型とする目的のために
、幾つかの研究を行なった。
シラン（ＳｉＨ４）ガスを反応管に通過させ管中でこの
気体をｒ、「、グロー放電により分解して基板に対して
基板温度的５００〜６００°Ｋ （２２７〜３２７℃）
で蒸着させる非晶質シリコン膜のグロー放電蒸着により
、遍在状態は減少した。このようにして基板上に蒸着さ
れた材料はシリコンおよび水素からなる非晶質真性材料
であった。ドーピングされた非晶質材料をつくるために
は、ｎ−導電型についてはホスフィン（ＰＨ）の気体が
、ｐ−導電型についてはジポラン（Ｂ、Ｈ４）の気体が
シランガスと予め混合されて同一の条件下でグロー放電
反応管に通過された。ここで用いられたドーパントの気
体濃度は約５ Ｘ １０−’および１０−２容器部であ
った。このようにして蒸着された材料は置換されたリン
またはホウ素ドーパントを含むものと考えられ、そして
外因性のｎまたはｎ導電型であることが示された。
気体をｒ、「、グロー放電により分解して基板に対して
基板温度的５００〜６００°Ｋ （２２７〜３２７℃）
で蒸着させる非晶質シリコン膜のグロー放電蒸着により
、遍在状態は減少した。このようにして基板上に蒸着さ
れた材料はシリコンおよび水素からなる非晶質真性材料
であった。ドーピングされた非晶質材料をつくるために
は、ｎ−導電型についてはホスフィン（ＰＨ）の気体が
、ｐ−導電型についてはジポラン（Ｂ、Ｈ４）の気体が
シランガスと予め混合されて同一の条件下でグロー放電
反応管に通過された。ここで用いられたドーパントの気
体濃度は約５ Ｘ １０−’および１０−２容器部であ
った。このようにして蒸着された材料は置換されたリン
またはホウ素ドーパントを含むものと考えられ、そして
外因性のｎまたはｎ導電型であることが示された。
これらの研究者によっては教示されなかったが、現在で
はグロー放電蒸着の間にシラン中の水素が至適温度でシ
リコンの多くの懸垂結合に結合するとエネルギギャップ
中の偏在密度が著しく減少し、非晶質材料の電子的な性
質を対応する結晶質材料の電子的な性質にお）そより近
ずくことが他の研究者によって明らかにされている。
はグロー放電蒸着の間にシラン中の水素が至適温度でシ
リコンの多くの懸垂結合に結合するとエネルギギャップ
中の偏在密度が著しく減少し、非晶質材料の電子的な性
質を対応する結晶質材料の電子的な性質にお）そより近
ずくことが他の研究者によって明らかにされている。
前記の方法による水素の導入がシラン中のシリコンに対
する水素の割合が固定的なものであることによる制約を
もたらす他に、さらに重要なことには種々のＳｉ：Ｈ結
合の形態がこれらの材料に好ましくない結果を招く可能
性のある新たな抗結合（ａｎｔｉｂｏｎｄｉｎａ ）状
態をもたらす。したがって効果的なｐおよびｎドーピン
グでも、特に有害なこれらの材料中における偏在状態の
密度を減少させることには基本的な制約がある。シラン
蒸着材料中に生じる偏在状態の密度は狭い空乏幅をもた
らし、これが自由キャリヤのドリフトにその動作が依存
している太陽電池およびその他の装置の効率を制限して
いる。また、シリコンおよび水素だけを用いてこれらの
材料をつくる方法によれば、前記全てのパラメータに影
響する表面状態の高い密度が生じる。
する水素の割合が固定的なものであることによる制約を
もたらす他に、さらに重要なことには種々のＳｉ：Ｈ結
合の形態がこれらの材料に好ましくない結果を招く可能
性のある新たな抗結合（ａｎｔｉｂｏｎｄｉｎａ ）状
態をもたらす。したがって効果的なｐおよびｎドーピン
グでも、特に有害なこれらの材料中における偏在状態の
密度を減少させることには基本的な制約がある。シラン
蒸着材料中に生じる偏在状態の密度は狭い空乏幅をもた
らし、これが自由キャリヤのドリフトにその動作が依存
している太陽電池およびその他の装置の効率を制限して
いる。また、シリコンおよび水素だけを用いてこれらの
材料をつくる方法によれば、前記全てのパラメータに影
響する表面状態の高い密度が生じる。
シランガスからのシリコンのグロー放電蒸着の開発につ
づいて、アルゴン（スパッタ蒸着法で必要）および分子
状水素の混合物からなる雰囲気中での非晶質シリコン薄
膜のスパッタ蒸着についての研究がなされ、このような
分子状水素が蒸着非晶質シリコン薄膜の性質に及ぼす影
響が調べられた。この研究によれば、水素はエネルギギ
ャップ中での偏在状態を減少させるように結合する改質
剤として作用することが示された。しかしスパッタ蒸着
法でエネルギギャップ中の偏在状態が減少される度合い
は、前記シラン蒸着法によって得られる度合いよりは遥
かに小さい。このスパッタ蒸着法においても前記のｐお
よびｎドーパント気体がｐおよびｎ−ドープ材料をつく
るためにスパッタリング工程中で導入される。これらの
材料のドーピング効率はグロー放電法によってつくられ
る材料に比較して低いものであった。この方法によって
も、商業的に有用なｐ−ｎまたはｐ −ｉ −ｎ接合素
子を得るために十分に大きなアクセプタ濃度を有する効
率的なｐ−ドープ材料はつくられなかった。ｎ−ドーピ
ングの効率は望ましい商業レベル以下のものであり、そ
してｐ−ドーピングはそれがバンドギャップの幅を減少
させかつバンドギャップ中での偏在状態の数を増加させ
るので特に好ましくない。
づいて、アルゴン（スパッタ蒸着法で必要）および分子
状水素の混合物からなる雰囲気中での非晶質シリコン薄
膜のスパッタ蒸着についての研究がなされ、このような
分子状水素が蒸着非晶質シリコン薄膜の性質に及ぼす影
響が調べられた。この研究によれば、水素はエネルギギ
ャップ中での偏在状態を減少させるように結合する改質
剤として作用することが示された。しかしスパッタ蒸着
法でエネルギギャップ中の偏在状態が減少される度合い
は、前記シラン蒸着法によって得られる度合いよりは遥
かに小さい。このスパッタ蒸着法においても前記のｐお
よびｎドーパント気体がｐおよびｎ−ドープ材料をつく
るためにスパッタリング工程中で導入される。これらの
材料のドーピング効率はグロー放電法によってつくられ
る材料に比較して低いものであった。この方法によって
も、商業的に有用なｐ−ｎまたはｐ −ｉ −ｎ接合素
子を得るために十分に大きなアクセプタ濃度を有する効
率的なｐ−ドープ材料はつくられなかった。ｎ−ドーピ
ングの効率は望ましい商業レベル以下のものであり、そ
してｐ−ドーピングはそれがバンドギャップの幅を減少
させかつバンドギャップ中での偏在状態の数を増加させ
るので特に好ましくない。
結晶性シリコンにより近似したものとするためにシラン
ガスからの水素によって改質され、かつ結晶性シリコン
のドーピングと同様にしてドーピングされた従来の蒸着
法による非晶質シリコンは、全ての重要な特性がドーピ
ングされた結晶性シリコンよりも劣る。特にｐ−型材料
については不適当なドーピング効率および導電率しか得
られず、そしてこれらのシリコン合金薄膜の光起電力の
品質については多くの改善すべき点が残されている。
ガスからの水素によって改質され、かつ結晶性シリコン
のドーピングと同様にしてドーピングされた従来の蒸着
法による非晶質シリコンは、全ての重要な特性がドーピ
ングされた結晶性シリコンよりも劣る。特にｐ−型材料
については不適当なドーピング効率および導電率しか得
られず、そしてこれらのシリコン合金薄膜の光起電力の
品質については多くの改善すべき点が残されている。
１９８０年１０年子０月で付与された米田特許第４２２
６８９８号（スタンフォード・Ｒ・オブシンスキイおよ
びアラン・マーダン） （発明の名称：結晶性半導体に
等価な非晶質半導体）には、グロー放電により、エネル
ギギャップ中の偏在状態の濃度が大きく減少しかつ高品
位の電子的特性を有する著しく改善された非晶質シリコ
ン合金がつくられることが詳細に記載されている。この
ような材料が蒸着によってつくられることが、１９８０
年８月１２日付で付与された前記と同じ標題の米国特許
第４２１７３７４号（スタンフォード・Ｒ・オ、ブシン
スキイおよびイズ マサラグ）中に詳細に記載されてい
る。これらの特許中に開示されているように、非晶質シ
リコン半導体中、に°フッ素が導入されるとその内部の
偏在状態のＢ度が著しく減少する。活性化されたフッ素
は非晶質体中に極めて容易に拡散しその体中の非晶質シ
リコンと結合してその内部の偏在欠陥状態の密度を著し
く減少させるが、これはフッ素原子の大きさが小さいの
でそれらが非晶質体中に容易に導入されることによるも
のである。フッ素はシリコンの懸垂結合（ｄａｎｇ＋ｔ
ｎｇｂｏｎｄ ）に結合して可撓性のある結合角を有す
る部分的にイオン安定性な結合と考えられるものを形成
するので、水素その他の補償ないし改質剤よりはより安
定かつより効率的に補償ないしは改質を生じさせる。フ
ッ素はその極めて小さな大きさ、大きな反応性、化学結
合における特異性および極めて高い電子陰性度のために
、単独でまたは水素と共に用いた場合水素よりはより効
率の良い補償ないしは改質剤になるものと考えられる。
６８９８号（スタンフォード・Ｒ・オブシンスキイおよ
びアラン・マーダン） （発明の名称：結晶性半導体に
等価な非晶質半導体）には、グロー放電により、エネル
ギギャップ中の偏在状態の濃度が大きく減少しかつ高品
位の電子的特性を有する著しく改善された非晶質シリコ
ン合金がつくられることが詳細に記載されている。この
ような材料が蒸着によってつくられることが、１９８０
年８月１２日付で付与された前記と同じ標題の米国特許
第４２１７３７４号（スタンフォード・Ｒ・オ、ブシン
スキイおよびイズ マサラグ）中に詳細に記載されてい
る。これらの特許中に開示されているように、非晶質シ
リコン半導体中、に°フッ素が導入されるとその内部の
偏在状態のＢ度が著しく減少する。活性化されたフッ素
は非晶質体中に極めて容易に拡散しその体中の非晶質シ
リコンと結合してその内部の偏在欠陥状態の密度を著し
く減少させるが、これはフッ素原子の大きさが小さいの
でそれらが非晶質体中に容易に導入されることによるも
のである。フッ素はシリコンの懸垂結合（ｄａｎｇ＋ｔ
ｎｇｂｏｎｄ ）に結合して可撓性のある結合角を有す
る部分的にイオン安定性な結合と考えられるものを形成
するので、水素その他の補償ないし改質剤よりはより安
定かつより効率的に補償ないしは改質を生じさせる。フ
ッ素はその極めて小さな大きさ、大きな反応性、化学結
合における特異性および極めて高い電子陰性度のために
、単独でまたは水素と共に用いた場合水素よりはより効
率の良い補償ないしは改質剤になるものと考えられる。
フッ素は他のハロゲン元素とは質的に異なっておりした
がって超ハロゲン元素と考えられる。
がって超ハロゲン元素と考えられる。
例として、補償（Ｃ０１ｌｐｅｎＳａｔｉＯｎ）はフッ
素を単独でまたは水素と共に小！！ｌ（たとえば数分の
１原子％）添加することによって達成される。しかし、
もつとも好ましく用いられるフッ素および水素のｍはシ
リコン−水素−フッ素合金が形成されるように、前記量
よりはるかに多い。このようなフッ素および水素の合金
化量はたとえば１〜５％の範囲またはそれ以上であって
もよい。このようにして形成された新規な合金のエネル
ギギャップ中の密度もしくは欠陥状態は、懸垂結合およ
び同様な欠陥状態の単なる中和によって得られるものよ
りは低いものと考えられる。特にこのように大凶のフッ
素は、非晶質シリコン含有材料に新規な構造形状を与え
かつゲルマニウム等の他の合金化物質の添加を容易にす
るものと考えられる。前記した特性に加えて、フッ素は
その誘導およびイオン作用によってシリコン−含有合金
中に局部的な構造を形成すると考えられる。またフッ素
は欠陥状態の密度を減少させる元素として作用しながら
、水素が関与する欠陥状態の密度を低下させるように作
用して水素の結合に影響を及ぼす。フッ素がこのような
合金中で果たすイオン的な役割は、最も近接した関係に
ついて重要な要因であるものと考えられる。
素を単独でまたは水素と共に小！！ｌ（たとえば数分の
１原子％）添加することによって達成される。しかし、
もつとも好ましく用いられるフッ素および水素のｍはシ
リコン−水素−フッ素合金が形成されるように、前記量
よりはるかに多い。このようなフッ素および水素の合金
化量はたとえば１〜５％の範囲またはそれ以上であって
もよい。このようにして形成された新規な合金のエネル
ギギャップ中の密度もしくは欠陥状態は、懸垂結合およ
び同様な欠陥状態の単なる中和によって得られるものよ
りは低いものと考えられる。特にこのように大凶のフッ
素は、非晶質シリコン含有材料に新規な構造形状を与え
かつゲルマニウム等の他の合金化物質の添加を容易にす
るものと考えられる。前記した特性に加えて、フッ素は
その誘導およびイオン作用によってシリコン−含有合金
中に局部的な構造を形成すると考えられる。またフッ素
は欠陥状態の密度を減少させる元素として作用しながら
、水素が関与する欠陥状態の密度を低下させるように作
用して水素の結合に影響を及ぼす。フッ素がこのような
合金中で果たすイオン的な役割は、最も近接した関係に
ついて重要な要因であるものと考えられる。
前記の方法によってつくられる非晶質半導体合金は光起
電力用途に理想的に適した光応答特性を示している。し
かし、これらの従来技術の方法は蒸着速度が比較的遅く
、かつこれらの材料から光起電力素子を商業ベースで生
産する観点から重要な反応気体原料の利用率が低いとい
う欠点がある。
電力用途に理想的に適した光応答特性を示している。し
かし、これらの従来技術の方法は蒸着速度が比較的遅く
、かつこれらの材料から光起電力素子を商業ベースで生
産する観点から重要な反応気体原料の利用率が低いとい
う欠点がある。
さらに、これらの方法では高電子温度プラズマが生じて
蒸着中にイオンが高濃度で生成し、材料が蒸着される過
程で材料に対するイオンボンバードが起って材料を損傷
させるおそれがある。
蒸着中にイオンが高濃度で生成し、材料が蒸着される過
程で材料に対するイオンボンバードが起って材料を損傷
させるおそれがある。
本出願人は非晶質半導体合金および素子を製造するため
の新規で改善された方法を発見した。本発明の方法によ
れば蒸着速度および反応気体原料の利用率が著しく増大
される。ざらに、本発明の方法によれば低い電子温度の
プラズマによる蒸着がなされかつイオン密度が著しく減
少するので、蒸着材料のイオンボンバードが著しく減少
し、したがってその損傷も著しく減少される。さらに本
発明の方法によれば、従来技術の方法によってはこれま
で得られなかったような充分に高い濃度で反応種（ｒｅ
ａｃｔｉｏｎ ５ｐｅｃｉｅｓ ）が形成される。こ
の結果、従来得られていたものとは著しく異なる材料特
性を備えた新規な非晶質半導体合金が生成される。本発
明によれば前記の全てのことによって、改善された光′
応答特性を有する非晶質半導体合金およびそれらからつ
くられる素子を著しく速い速度で得ることができる。
の新規で改善された方法を発見した。本発明の方法によ
れば蒸着速度および反応気体原料の利用率が著しく増大
される。ざらに、本発明の方法によれば低い電子温度の
プラズマによる蒸着がなされかつイオン密度が著しく減
少するので、蒸着材料のイオンボンバードが著しく減少
し、したがってその損傷も著しく減少される。さらに本
発明の方法によれば、従来技術の方法によってはこれま
で得られなかったような充分に高い濃度で反応種（ｒｅ
ａｃｔｉｏｎ ５ｐｅｃｉｅｓ ）が形成される。こ
の結果、従来得られていたものとは著しく異なる材料特
性を備えた新規な非晶質半導体合金が生成される。本発
明によれば前記の全てのことによって、改善された光′
応答特性を有する非晶質半導体合金およびそれらからつ
くられる素子を著しく速い速度で得ることができる。
前記米国特許第４２１７３７４号中で開示されて（入る
ように、安定でかつ化学的形状を有する新規で改善され
た非晶質半導体合金および素子をつくることができる。
ように、安定でかつ化学的形状を有する新規で改善され
た非晶質半導体合金および素子をつくることができる。
前記化学的形状は基本的な結合を考慮して決定されるが
、これらの考慮点の一つは材料を極力四面体として結合
させて長範囲の規則性を伴なうことな（材料の歪みを最
小にできるようにすることである。たとえば、フッ素は
これらの合金材料中に含有させられると、四面体結合の
形状を促進させるように作用する。このような四面体構
造を有する非晶質半導体材料では懸垂結合の密度が低く
なるので、材料は光起電力用途に適したものとなる。
、これらの考慮点の一つは材料を極力四面体として結合
させて長範囲の規則性を伴なうことな（材料の歪みを最
小にできるようにすることである。たとえば、フッ素は
これらの合金材料中に含有させられると、四面体結合の
形状を促進させるように作用する。このような四面体構
造を有する非晶質半導体材料では懸垂結合の密度が低く
なるので、材料は光起電力用途に適したものとなる。
水素はフッ素よりも小さいが反応性ははるかに低い。こ
の結果として、水素は四面体結合を促進させると同時に
、材料中に欠陥をもたらす可能性のあるその他の種々の
結合形態をも形成する。たとえばＨ２Ｓ＋結合を生じる
可能性がある。これらの結合は熱によって破壊された後
で懸垂結合を残ずような弱い結合である。さらに水素の
場合、好ましい四面体結合を促進するためには蒸着の間
の基板温度をかなり厳密に制御することが必要である。
の結果として、水素は四面体結合を促進させると同時に
、材料中に欠陥をもたらす可能性のあるその他の種々の
結合形態をも形成する。たとえばＨ２Ｓ＋結合を生じる
可能性がある。これらの結合は熱によって破壊された後
で懸垂結合を残ずような弱い結合である。さらに水素の
場合、好ましい四面体結合を促進するためには蒸着の間
の基板温度をかなり厳密に制御することが必要である。
したがって、小量のフッ素と組合された小量の水素によ
って最適の非晶質半導体合金が得られる筈である。しか
し、これらの作用を果たすのは分子としての水素または
分子としてのフッ素ではない。これらの作用をするのは
原子状の水素および原子状のフッ素である。プラズマを
化学的な見地からみるとこれらの種は自由原子または自
由ラジカルとして存在する。
って最適の非晶質半導体合金が得られる筈である。しか
し、これらの作用を果たすのは分子としての水素または
分子としてのフッ素ではない。これらの作用をするのは
原子状の水素および原子状のフッ素である。プラズマを
化学的な見地からみるとこれらの種は自由原子または自
由ラジカルとして存在する。
一つの好ましい具体例によれば、原子状フッ素および／
または水素は別個に自由ラジカルとして発生し、極超短
波エネルギによって維持されるプラズマ中で発生される
半導体の自由ラジカルと反応する。この結果、別個の自
由ラジカルが形成されることによる全ての利点が、極超
短波プラズマ蒸気の利点と共に得ら、れる。
または水素は別個に自由ラジカルとして発生し、極超短
波エネルギによって維持されるプラズマ中で発生される
半導体の自由ラジカルと反応する。この結果、別個の自
由ラジカルが形成されることによる全ての利点が、極超
短波プラズマ蒸気の利点と共に得ら、れる。
商業的な光起電力素子をつくる際には、周囲の外気に含
まれている化学種（ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｐｅｃｉｅ
ｓ ）に接して素子材料中に好ましくない化学反応が生
じることを防ぐために素子を外気から遮断することが必
要である。たとえば、接点材料の酸化を防止しなければ
ならない。このような保護を与えるために従来では、ガ
ラスまたは種々の有機ポリマあるいはプラスチック材料
のような比較的重くて厚い材料が提案されていた。本発
明のさらに別の具体例によれば、必要とされるシールを
与えると共に軽層であってかつ素子の光起電力材料の形
成に適合できるような形態で容易に取込むことのできる
保護形態が提供される。
まれている化学種（ｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｐｅｃｉｅ
ｓ ）に接して素子材料中に好ましくない化学反応が生
じることを防ぐために素子を外気から遮断することが必
要である。たとえば、接点材料の酸化を防止しなければ
ならない。このような保護を与えるために従来では、ガ
ラスまたは種々の有機ポリマあるいはプラスチック材料
のような比較的重くて厚い材料が提案されていた。本発
明のさらに別の具体例によれば、必要とされるシールを
与えると共に軽層であってかつ素子の光起電力材料の形
成に適合できるような形態で容易に取込むことのできる
保護形態が提供される。
本発明は非晶質合金膜および素子を従来技術よりも著し
く速い速度で製造する方法を提供する。
く速い速度で製造する方法を提供する。
蒸着がこのように速く起こるにも拘わらず、合金は光起
電力用途を含めた多くの用途に適した高品位の電子的性
質を示す。
電力用途を含めた多くの用途に適した高品位の電子的性
質を示す。
本発明によれば、この方法は、極超短波エネルギ源を形
成し、この極超短波エネルギを非晶質半導体膜がその上
に蒸着される基板を含む実質的に密閉された反応容器に
結合させ、そしてこの反応容器中に少なくとも一つの半
導体含有化合物を含む反応気体を導入する工程からなっ
ている。極超短波エネルギおよび反応気体によって反応
容器中にグロー放電プラズマが発生し、非晶質半導体膜
が反応気体から基板上に蒸着される。反応気体としては
シラン（Ｓｉ Ｈ４）四フッ化シリコン（ＳｉＦ、）、
シランと四フッ化シリコン、シランとゲルマン（ＧｅＨ
４４）、または四フッ化シリコンとゲルマンが挙げられ
る。反応気体としてはさらにゲルマンまたは四フッ化ゲ
ルマニウム（ＧｅＦ４）も含まれる。前記の全てのもの
に対して水素（Ｈ２）を加えることもできる。反応気体
に対してｐ−型またはｎ−型のドーパントを添加してそ
れぞれｐ−型またはｎ−型の合金膜を形成することもで
きる。さらに、炭素またはチッ素のようなバンドギャッ
プ増大元素を、たとえば、メタンあるいはアンモニアガ
スの形で添加して合金のバンドギャップを広げるように
してもよい。
成し、この極超短波エネルギを非晶質半導体膜がその上
に蒸着される基板を含む実質的に密閉された反応容器に
結合させ、そしてこの反応容器中に少なくとも一つの半
導体含有化合物を含む反応気体を導入する工程からなっ
ている。極超短波エネルギおよび反応気体によって反応
容器中にグロー放電プラズマが発生し、非晶質半導体膜
が反応気体から基板上に蒸着される。反応気体としては
シラン（Ｓｉ Ｈ４）四フッ化シリコン（ＳｉＦ、）、
シランと四フッ化シリコン、シランとゲルマン（ＧｅＨ
４４）、または四フッ化シリコンとゲルマンが挙げられ
る。反応気体としてはさらにゲルマンまたは四フッ化ゲ
ルマニウム（ＧｅＦ４）も含まれる。前記の全てのもの
に対して水素（Ｈ２）を加えることもできる。反応気体
に対してｐ−型またはｎ−型のドーパントを添加してそ
れぞれｐ−型またはｎ−型の合金膜を形成することもで
きる。さらに、炭素またはチッ素のようなバンドギャッ
プ増大元素を、たとえば、メタンあるいはアンモニアガ
スの形で添加して合金のバンドギャップを広げるように
してもよい。
前記した全ての蒸着パラメータは、自由ラジカル種を極
超短波プラズマに於ける結合に先立って別個に発生させ
ることによって独立に制御し得る。
超短波プラズマに於ける結合に先立って別個に発生させ
ることによって独立に制御し得る。
たとえば原子状フッ素および／または水素を別個に発生
させて、これらを半導体の自由ラジカルが生じているプ
ラズマ中に供給することができる。
させて、これらを半導体の自由ラジカルが生じているプ
ラズマ中に供給することができる。
前記の元素は次いでプラズマ中で反応し、基板上に蒸着
されて新規で改鋳された非晶質半導体合金を形成する。
されて新規で改鋳された非晶質半導体合金を形成する。
半導体の自由ラジカルは前記の半導体含有化合物の中の
任意のものから発生させることができる。
任意のものから発生させることができる。
また、光起電力素子のシールは素子に対して透明な絶縁
性材料の薄層を蒸着させることによって得られる。たと
えば、透明な材料としては、シランとアンモニアまたは
チッ素とシランと酸素との極超短波グロー放電によって
それぞれ生成されるチッ化シリコン（Ｓｉ、Ｎ、 ）
および二酸化シリコン（ＳｉＣ）が挙げられる。
性材料の薄層を蒸着させることによって得られる。たと
えば、透明な材料としては、シランとアンモニアまたは
チッ素とシランと酸素との極超短波グロー放電によって
それぞれ生成されるチッ化シリコン（Ｓｉ、Ｎ、 ）
および二酸化シリコン（ＳｉＣ）が挙げられる。
したがって、本発明の第一の目的は、極超短波エネルギ
源を形成し、この極超短波エネルギを基板を含む実質的
に密閉された反応容器中に結合させ、そして少なくとも
一種の半導体含有化合物を含む反応気体を反応容器中に
導入して反応容器内部にグロー放電プラズマを発生させ
非晶質半導体膜を反応気体から基板上に蒸着させること
を特徴とする、非晶質含有膜を基板上に蒸着させるため
の方法を提供することにある。
源を形成し、この極超短波エネルギを基板を含む実質的
に密閉された反応容器中に結合させ、そして少なくとも
一種の半導体含有化合物を含む反応気体を反応容器中に
導入して反応容器内部にグロー放電プラズマを発生させ
非晶質半導体膜を反応気体から基板上に蒸着させること
を特徴とする、非晶質含有膜を基板上に蒸着させるため
の方法を提供することにある。
本発明の第二の目的は、極超短波エネルギ源を形成し、
この極超短波エネルギを光起電力素子を含む実質的に密
閉された反応容器中に結合させ、そしてシリコンとチッ
素または酸素とを含む気体を反応容器中に導入して反応
容器内部にグロー放電プラズマを発生させ透明な絶縁性
材料を反応気体から素子上に蒸着させることを特徴とす
る、透明な絶縁性の材料を光起電力素子上に蒸着させる
ための方法を提供することにある。
この極超短波エネルギを光起電力素子を含む実質的に密
閉された反応容器中に結合させ、そしてシリコンとチッ
素または酸素とを含む気体を反応容器中に導入して反応
容器内部にグロー放電プラズマを発生させ透明な絶縁性
材料を反応気体から素子上に蒸着させることを特徴とす
る、透明な絶縁性の材料を光起電力素子上に蒸着させる
ための方法を提供することにある。
本発明の第三の目的は、基板をその内部に収容するよう
に設計された実質的に密閉された反応容器と、極超短波
エネルギ源と、この極超短波エネルギ源を反応容器の内
部に結合させる結合手段と、少なくとも一種の半導体含
有化合物を含む反応気体を反応容器中に導入して反応容
器中でグロー放電プラズマを発生させかつ非晶質半導体
膜を反応気体から基板上に蒸着させるための手段とを備
えていることを特徴とする、非晶質半導体合金膜を基板
上に蒸着させるための装置を提供することにある。
に設計された実質的に密閉された反応容器と、極超短波
エネルギ源と、この極超短波エネルギ源を反応容器の内
部に結合させる結合手段と、少なくとも一種の半導体含
有化合物を含む反応気体を反応容器中に導入して反応容
器中でグロー放電プラズマを発生させかつ非晶質半導体
膜を反応気体から基板上に蒸着させるための手段とを備
えていることを特徴とする、非晶質半導体合金膜を基板
上に蒸着させるための装置を提供することにある。
以下本発明の好ましい具体例を明ａ書に添付した図面を
参照して例によって説明する。
参照して例によって説明する。
特に第１図についてより詳細に説明すると、本発明の方
法を実施するのに適した極超短波エネルギが一般的に１
０で示されている。この装置１０は非晶質半導体合金膜
がその上に蒸着される基板１４を含む透明な管状至また
は容器１２を備えている。基板１４は放射ヒータ１６に
よって加熱され容器１２の外部は極超短波エネルギ源１
７によって照射される。
法を実施するのに適した極超短波エネルギが一般的に１
０で示されている。この装置１０は非晶質半導体合金膜
がその上に蒸着される基板１４を含む透明な管状至また
は容器１２を備えている。基板１４は放射ヒータ１６に
よって加熱され容器１２の外部は極超短波エネルギ源１
７によって照射される。
容器１２の入口４６から反対側端部の出口２０に通過す
る反応気体は基板１４の領域でエネルギ源１７からの極
超短波エネルギを受ける。この反応気体とエネルギ源１
１からの極超短波エネルギとの組合せによって基板１４
の領域中でプラズマが形成され、フィルム２２の蒸着が
生じる。本発明によれば、反応気体はプラズマを形成す
るための少なくとも一種の半導体含有化合物を含んでい
る。基板１４の温度は室温から約４００℃の間とするこ
とができそして極超短波エネルギの周波数は２．４５ギ
ガヘルツおよびそれ以上、そして好ましくは２．４５ギ
ガヘルツとすることができる。前記のように、極超短波
エネルギと反応気体との組合せによって蒸着工程が進行
される。この工程の間、プラズマ中でのイオン濃度が比
較的低く基板自己バイアスが縮小されているために、フ
ィルム２２はイオンボンバードの損傷作用を受けない。
る反応気体は基板１４の領域でエネルギ源１７からの極
超短波エネルギを受ける。この反応気体とエネルギ源１
１からの極超短波エネルギとの組合せによって基板１４
の領域中でプラズマが形成され、フィルム２２の蒸着が
生じる。本発明によれば、反応気体はプラズマを形成す
るための少なくとも一種の半導体含有化合物を含んでい
る。基板１４の温度は室温から約４００℃の間とするこ
とができそして極超短波エネルギの周波数は２．４５ギ
ガヘルツおよびそれ以上、そして好ましくは２．４５ギ
ガヘルツとすることができる。前記のように、極超短波
エネルギと反応気体との組合せによって蒸着工程が進行
される。この工程の間、プラズマ中でのイオン濃度が比
較的低く基板自己バイアスが縮小されているために、フ
ィルム２２はイオンボンバードの損傷作用を受けない。
さらに第１図について詳細に説明すると、管状容器１２
は中央の石英室部分２４およびその両端部における端部
２６からなっている。端部２６は端部固定部材３０およ
び３２の一対によって閉じられて容器と形成している。
は中央の石英室部分２４およびその両端部における端部
２６からなっている。端部２６は端部固定部材３０およ
び３２の一対によって閉じられて容器と形成している。
各端部固定部材には閉鎖端部３６から開放端部に至るス
リーブ部分３４が含まれている。
リーブ部分３４が含まれている。
開放端部には一方の端部に内方に延出する環状フランジ
４２を有するカラー４０を受けるようにネジが切られて
いる。フランジ４２と端部との間の空所には、これらを
石英室部弁２６に対して押圧するためのＯ−リング（図
示せず）が設けられている。このようにして端部固定部
材３０および３２と管状室１２との間には気密なシール
が設けられている。
４２を有するカラー４０を受けるようにネジが切られて
いる。フランジ４２と端部との間の空所には、これらを
石英室部弁２６に対して押圧するためのＯ−リング（図
示せず）が設けられている。このようにして端部固定部
材３０および３２と管状室１２との間には気密なシール
が設けられている。
端部固定部材３０および３２は好ましくはステンレス鋼
またはその他の適当な非腐食性金属でつくられており、
閉鎖端部３６はスリーブ部分３４に対して溶接またはそ
の他によって固着されている。端部固定部材３２の閉鎖
端部３６には、蒸着気体がそれに適して容器１２中に導
入される気体入口４６が設けられている。プラズマの維
持を助けるためにアルゴン等のような不活性気体を一方
の入口４６を通して導入することができる。
またはその他の適当な非腐食性金属でつくられており、
閉鎖端部３６はスリーブ部分３４に対して溶接またはそ
の他によって固着されている。端部固定部材３２の閉鎖
端部３６には、蒸着気体がそれに適して容器１２中に導
入される気体入口４６が設けられている。プラズマの維
持を助けるためにアルゴン等のような不活性気体を一方
の入口４６を通して導入することができる。
気体入口４Ｇはそれらの中での反応気体の流れが調節さ
れるように通常のガスラック、（図示せず）に接続され
ているのが好ましい。出口２０が閉鎖端部３６において
選択可能な第１および第２のポンプと接続するように端
部固定部材３０に設けられている。第１のポンプは容器
の最初の抜気のために設けられている。第２のポンプは
動作中における未使用反応気体の回収および０．１トル
あるいはそれ以上の適当な蒸着圧力を維持するために設
けられている。
れるように通常のガスラック、（図示せず）に接続され
ているのが好ましい。出口２０が閉鎖端部３６において
選択可能な第１および第２のポンプと接続するように端
部固定部材３０に設けられている。第１のポンプは容器
の最初の抜気のために設けられている。第２のポンプは
動作中における未使用反応気体の回収および０．１トル
あるいはそれ以上の適当な蒸着圧力を維持するために設
けられている。
極超短波エネルギ源１７は好ましくはアンテナ１９に結
合された極超短波エネルギ発生器１８を備えている。ア
ンテナ１９は極超短波エネルギを容器１２中に集中させ
るために反射ハウジング２１の内部に収容されている。
合された極超短波エネルギ発生器１８を備えている。ア
ンテナ１９は極超短波エネルギを容器１２中に集中させ
るために反射ハウジング２１の内部に収容されている。
図示のアンテナは好ましくは１／４波長の長さの垂直ア
ンテナである。反応気体に対して最大の出力を伝達し得
るように、アンテナの先端は容器１２の外面と僅かに接
触されている。
ンテナである。反応気体に対して最大の出力を伝達し得
るように、アンテナの先端は容器１２の外面と僅かに接
触されている。
放射ヒータ１６は好ましくは通常の抵抗ヒータから成っ
ている。熱は反応気体をあまり直接加熱することな（、
輻射によコて基板１４および容器１２．に伝達される。
ている。熱は反応気体をあまり直接加熱することな（、
輻射によコて基板１４および容器１２．に伝達される。
また、抵抗加熱装置（図示せず）を容ａ１２の内部に設
けて基板１４を加熱するようにしてもよい。この場合に
は、加熱素子のための供電ラインは端部固定部材の一方
の閉鎖端部３６を貫通される。
けて基板１４を加熱するようにしてもよい。この場合に
は、加熱素子のための供電ラインは端部固定部材の一方
の閉鎖端部３６を貫通される。
動作について説明すると、装Ｗ１１０は先ず１Ｇ−’ト
ルのような所望の蒸着圧力以下にポンプによって減圧さ
れる。四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、シラン（ＳｉＨ
４）、四フッ化シリコンとシラン、シランとゲルマン（
Ｇｅ Ｈ４ｒ） 、または四フッ化シリコンとゲルマン
等のような反応気体が別々の入口導管４６を通して室２
４に供給され、そして容器１２はたとえば０．１トルの
所望の動作圧力に加圧される。前記の反応気体に対して
は水素（Ｈよ）を加えることもできる。ここで用いられ
るその他の反応気体はゲルマン、四フッ化ゲルマニウム
（Ｇｅ Ｆ、） １．四７フ化ゲルマニウムと四フッ化
シリコンである。これらの気体に対しても水素（Ｈ２）
を加える、こ、とができる。
ルのような所望の蒸着圧力以下にポンプによって減圧さ
れる。四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、シラン（ＳｉＨ
４）、四フッ化シリコンとシラン、シランとゲルマン（
Ｇｅ Ｈ４ｒ） 、または四フッ化シリコンとゲルマン
等のような反応気体が別々の入口導管４６を通して室２
４に供給され、そして容器１２はたとえば０．１トルの
所望の動作圧力に加圧される。前記の反応気体に対して
は水素（Ｈよ）を加えることもできる。ここで用いられ
るその他の反応気体はゲルマン、四フッ化ゲルマニウム
（Ｇｅ Ｆ、） １．四７フ化ゲルマニウムと四フッ化
シリコンである。これらの気体に対しても水素（Ｈ２）
を加える、こ、とができる。
アンテナ１９からの極超短波エネルギは反射ハウジング
２１によって容器１２に方向付けられ基板の領域にプラ
ズマを形成する。この結果、非晶質半導体合金１１１２
２が基板１４上に蒸着される。ヒータ１６は基板を約２
０℃ないし４００℃の間の温度に維持する。
２１によって容器１２に方向付けられ基板の領域にプラ
ズマを形成する。この結果、非晶質半導体合金１１１２
２が基板１４上に蒸着される。ヒータ１６は基板を約２
０℃ないし４００℃の間の温度に維持する。
極超短波エネルギ発生器１８の出力は、プラズマ中に含
まれる気体の容積および気体の組成によりて約２０ない
し１１５Ｗの間に調節される。これらの出力は出力密度
で好ましくは約０．１〜ＩＷ／ａｍ’ である。反応気
体の流量は毎分１〜１０標準９＋１１’（ＳＣＣＭ）の
間とすることができる。前記の装置パラメータによれば
２５〜２５０Ａ ／秒の蒸着速度を得ることができる。
まれる気体の容積および気体の組成によりて約２０ない
し１１５Ｗの間に調節される。これらの出力は出力密度
で好ましくは約０．１〜ＩＷ／ａｍ’ である。反応気
体の流量は毎分１〜１０標準９＋１１’（ＳＣＣＭ）の
間とすることができる。前記の装置パラメータによれば
２５〜２５０Ａ ／秒の蒸着速度を得ることができる。
このように高い蒸着速度で蒸着された非晶質半導体膜は
光起電力およびその他の用途に適した高品位の光応答特
性゛を示す。
光起電力およびその他の用途に適した高品位の光応答特
性゛を示す。
本発明の方法によって光起電力素子を製造するためには
、蒸着膜をｐ−型またはｎ−型とするためにドーパント
を容器１２中に導入することができる。たとえば、ｐ−
型膜をつくるためにはジポラン（Ｂ、Ｈ４）ガスを入口
４６の一つを通して導入することができる。ｎ−型膜を
つくるためにはホスフィン（ＰＨ４）ガスを入口４６の
一つを通して導入することができる。材料のバンドギャ
ップを増大させることが望ましい場合には、メタン（Ｃ
Ｈ４）またはアンモニア（ＮＨＪ）を蒸着の間に入口４
６の一つのものから導入することによって炭素またはチ
ッ素等のようなバンドギャップを増大させる元素を膜中
に含有させることができる。
、蒸着膜をｐ−型またはｎ−型とするためにドーパント
を容器１２中に導入することができる。たとえば、ｐ−
型膜をつくるためにはジポラン（Ｂ、Ｈ４）ガスを入口
４６の一つを通して導入することができる。ｎ−型膜を
つくるためにはホスフィン（ＰＨ４）ガスを入口４６の
一つを通して導入することができる。材料のバンドギャ
ップを増大させることが望ましい場合には、メタン（Ｃ
Ｈ４）またはアンモニア（ＮＨＪ）を蒸着の間に入口４
６の一つのものから導入することによって炭素またはチ
ッ素等のようなバンドギャップを増大させる元素を膜中
に含有させることができる。
反応気体を逐次的に導入して任意の望ましい素子形状を
得ることができる。
得ることができる。
プラズマの維持を助けるためにプラズマ維持気体を入口
４６の一つのものに導入することができる。
４６の一つのものに導入することができる。
この目的のためにはアルゴンガスを用いることができる
。前記本発明の方法による非晶質半導体合金膜の蒸着は
、従来の蒸着方法に対して多くの利点を示す。第一に、
極超短波エネルギはこれまで可能であった以上に高濃度
の自由ラジカルを与える。これによって、原料反応気体
をほず完全に利用して蒸着速度を速め、且つ従来は導入
することができなかった元素を成長中の膜へ導入するプ
ラズマ種の反応性が改善される。これによって新規な組
成および構造特性を有する新たな材料が得られる。第二
に、形成されたプラズマはより低い電子温度を有する。
。前記本発明の方法による非晶質半導体合金膜の蒸着は
、従来の蒸着方法に対して多くの利点を示す。第一に、
極超短波エネルギはこれまで可能であった以上に高濃度
の自由ラジカルを与える。これによって、原料反応気体
をほず完全に利用して蒸着速度を速め、且つ従来は導入
することができなかった元素を成長中の膜へ導入するプ
ラズマ種の反応性が改善される。これによって新規な組
成および構造特性を有する新たな材料が得られる。第二
に、形成されたプラズマはより低い電子温度を有する。
これによってイオンの生成が著しく減少される。特にイ
オンによる電子等のような荷電粒子によるフィルムの過
度のボンバードの点で、イオンの生成は高品位の膜の蒸
着に対して有害なものと考えられている。このようなイ
オンボンバードは材料が蒸着される際にそれを損傷させ
る。要するに、本発明は蒸着速度を高め、改善された性
質を有しそして材料の組成を大きく変化さぜる可能な非
晶質半導体Ｉ！＃および素子を製造するための方法を提
供する。
オンによる電子等のような荷電粒子によるフィルムの過
度のボンバードの点で、イオンの生成は高品位の膜の蒸
着に対して有害なものと考えられている。このようなイ
オンボンバードは材料が蒸着される際にそれを損傷させ
る。要するに、本発明は蒸着速度を高め、改善された性
質を有しそして材料の組成を大きく変化さぜる可能な非
晶質半導体Ｉ！＃および素子を製造するための方法を提
供する。
本発明の特徴的な方法によって製造される改善された非
晶質合金の種々の適用例を第２図ないし第７図に示す。
晶質合金の種々の適用例を第２図ないし第７図に示す。
第２図はショットキ・バリヤ太陽電池１４２の要部の断
面を示す。太陽電池１４２は良好な導電性を有し、そし
てエネルギギャップ中の偏在状態の密度を減少させるよ
うに補償または改質された非晶質合金１４６とオーム接
触することのできる基板または電極１４４を備えている
。基板１４４はアルミニウム、タンタル、ステンレス鋼
あるいはその他のその上に蒸着された非晶質合金１４６
に適合するような低仕事関数金属（１０Ｗｍｅｔａｌ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ）からなっており
、前記非晶質合金はエネルギギャップ中の偏在状態の密
度が好ましくは１０ ／ｃｍ ／ｅ Ｖ以下のよう
に低い合金状態、に補償または改質されたシリコンを含
んでいる。この合金が１ｍ １４４の次の領域７４８を
有し、この領域が前記電極１４４と真性で低ｎ−導電型
領域である下−ピングされていない比較的暗抵抗の高い
領域１５０との間にｎ 導電型の高度にドーピングされ
た低抵抗境面を形成していることがもっとも好ましい。
面を示す。太陽電池１４２は良好な導電性を有し、そし
てエネルギギャップ中の偏在状態の密度を減少させるよ
うに補償または改質された非晶質合金１４６とオーム接
触することのできる基板または電極１４４を備えている
。基板１４４はアルミニウム、タンタル、ステンレス鋼
あるいはその他のその上に蒸着された非晶質合金１４６
に適合するような低仕事関数金属（１０Ｗｍｅｔａｌ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｅｔａｌ ）からなっており
、前記非晶質合金はエネルギギャップ中の偏在状態の密
度が好ましくは１０ ／ｃｍ ／ｅ Ｖ以下のよう
に低い合金状態、に補償または改質されたシリコンを含
んでいる。この合金が１ｍ １４４の次の領域７４８を
有し、この領域が前記電極１４４と真性で低ｎ−導電型
領域である下−ピングされていない比較的暗抵抗の高い
領域１５０との間にｎ 導電型の高度にドーピングされ
た低抵抗境面を形成していることがもっとも好ましい。
第２図に示すように、非晶質合金１４６の上面は金属領
域１５２に結合され、この金属領域と非晶質合金１４６
との間の境面はショットキ・バリヤ１５４を形成する。
域１５２に結合され、この金属領域と非晶質合金１４６
との間の境面はショットキ・バリヤ１５４を形成する。
金属領域１５２は太陽光に対して透明ないしは半透明で
、良好な導電性を有しそして非晶質合金１４６に比較し
て高い仕事関数（たとえば、金、白金、パラジウム等に
よって生じる４、５ｅ Ｖまたはそれ以上）を有する。
、良好な導電性を有しそして非晶質合金１４６に比較し
て高い仕事関数（たとえば、金、白金、パラジウム等に
よって生じる４、５ｅ Ｖまたはそれ以上）を有する。
金属領域１５２は金属の単一層でもよくまたは多層でも
よい。非晶質合金１４６の厚さは約０．５〜１ミクロン
でありそして金属領域１５２の厚さは太陽光に対して半
透明となるように約１００へとされる。
よい。非晶質合金１４６の厚さは約０．５〜１ミクロン
でありそして金属領域１５２の厚さは太陽光に対して半
透明となるように約１００へとされる。
金属領域１５２の表面には導電性の良好な金属からなる
グリッド電極１５６が蒸着されている。このグリッドは
金属領域の極く一部のみを占める導電性材料上に交叉方
向に設けられたラインを含み、金属領域の他の部分は太
陽エネルギに露出されている。たとえば、このグリッド
１５６は金属領域１５２全体の面積の約５〜１０％のみ
を占めている。
グリッド電極１５６が蒸着されている。このグリッドは
金属領域の極く一部のみを占める導電性材料上に交叉方
向に設けられたラインを含み、金属領域の他の部分は太
陽エネルギに露出されている。たとえば、このグリッド
１５６は金属領域１５２全体の面積の約５〜１０％のみ
を占めている。
グリッド電極１５６は金属領域１５２から均一に電流を
集めて装置の直列抵抗が低い良好な状態に保たれるよう
に作用する。
集めて装置の直列抵抗が低い良好な状態に保たれるよう
に作用する。
グリッド電極１５６およびグリッド電極域の間の金属領
域１５２の領域には反射防止ＷＩＪ１５Ｂが設けられる
。この反射防止層１５８は太陽光が衝突する太陽光入射
面１６０を有している。たとえば、反射防止層１５８の
厚さは、太陽輻射スペクトルの最大エネルギ点の波長を
反射防止層１５８の屈折率の４倍で割った程度の値を有
している。金属領域１５２が厚さ１００ Ａの白金であ
るときには、屈折率が２．１で厚さが約５００Ａの酸化
ジルコニウムが適当な反射防止層１５８である。。
域１５２の領域には反射防止ＷＩＪ１５Ｂが設けられる
。この反射防止層１５８は太陽光が衝突する太陽光入射
面１６０を有している。たとえば、反射防止層１５８の
厚さは、太陽輻射スペクトルの最大エネルギ点の波長を
反射防止層１５８の屈折率の４倍で割った程度の値を有
している。金属領域１５２が厚さ１００ Ａの白金であ
るときには、屈折率が２．１で厚さが約５００Ａの酸化
ジルコニウムが適当な反射防止層１５８である。。
領域１５０および１５２の間の境面に形成されるショッ
トキ・バリヤ１５４は太陽輻射光からの光子により合金
１４６中に電流キャリアを生じさせ、これらはｉｔ流と
してグリッド電極１５６によって集められる。ＦＪ １
５０および１５２の間に酸化物層（図示せず）を付加し
てＭＩＳ（金属−絶縁体一半導体）太陽電池を形成させ
ることもできる。
トキ・バリヤ１５４は太陽輻射光からの光子により合金
１４６中に電流キャリアを生じさせ、これらはｉｔ流と
してグリッド電極１５６によって集められる。ＦＪ １
５０および１５２の間に酸化物層（図示せず）を付加し
てＭＩＳ（金属−絶縁体一半導体）太陽電池を形成させ
ることもできる。
第２図に示したショットキ・バリヤまたはＭ Ｉ Ｓ太
陽電池の他に、その一部がすでに述べた一連の蒸着、補
償または改質およびドーピング工程にしたがって形成さ
れた。非晶質合金体からなる該合金中のｐ−ｎ接合を利
用した太ｌｌ］ｉ電池の構造体がある。これらその他の
形態の太ＦＩＪ電池の概要を第３図、第６図および第７
図に示しである。
陽電池の他に、その一部がすでに述べた一連の蒸着、補
償または改質およびドーピング工程にしたがって形成さ
れた。非晶質合金体からなる該合金中のｐ−ｎ接合を利
用した太ｌｌ］ｉ電池の構造体がある。これらその他の
形態の太ＦＩＪ電池の概要を第３図、第６図および第７
図に示しである。
これらの構造体１６２は一般に太陽輻射エネルギがその
太陽電池体中にそれを通して通過する透明な電極１６４
を含んでいる。この透明なｉ！極と対向するＮ極１６６
との間には、前記のようにして補償されたシリコンを好
ましく含む蒸着された非晶質合金１６８が存在する。こ
の非晶質合金１６８中には、非晶質合金がそれぞれ反対
にドーピングされた領域を有する少な（とも二つの隣接
する領域１７０および１７２があり、領域１７０はｎ−
導電型領域そして領域１１２はｐ−導電型領域として示
されている。
太陽電池体中にそれを通して通過する透明な電極１６４
を含んでいる。この透明なｉ！極と対向するＮ極１６６
との間には、前記のようにして補償されたシリコンを好
ましく含む蒸着された非晶質合金１６８が存在する。こ
の非晶質合金１６８中には、非晶質合金がそれぞれ反対
にドーピングされた領域を有する少な（とも二つの隣接
する領域１７０および１７２があり、領域１７０はｎ−
導電型領域そして領域１１２はｐ−導電型領域として示
されている。
これら領域１１０および１７２は、本発明のバンド制御
および補償または改質方法によって得られる低い値に唱
導電体が保持されるように、フェルミ準位を関連する原
子価帯および導電帯に移動させるのに充分な程度にドー
ピングされている。合金１６８はこの合金１６８の隣接
領域として導電、型が同一の、高導電性を有し大きくド
ーピングされたオーム接触境面領域１１４および１７６
を有している。
および補償または改質方法によって得られる低い値に唱
導電体が保持されるように、フェルミ準位を関連する原
子価帯および導電帯に移動させるのに充分な程度にドー
ピングされている。合金１６８はこの合金１６８の隣接
領域として導電、型が同一の、高導電性を有し大きくド
ーピングされたオーム接触境面領域１１４および１７６
を有している。
合金領域１７４および１７６は電極１６４および１６６
にそれぞれ接触している。
にそれぞれ接触している。
第４図について説明すると、図中には抵抗が入射光量に
したがって変化する光検知素子１７８として利用される
非晶質合金の別の応用例が示されている。その非晶質合
金１８０は本発明にしたがって蒸着されており、第３図
の具体例のようなｐ−ｎ接合を有しておらずそして透明
電極１８２と基板電極１８４との間に設けられている。
したがって変化する光検知素子１７８として利用される
非晶質合金の別の応用例が示されている。その非晶質合
金１８０は本発明にしたがって蒸着されており、第３図
の具体例のようなｐ−ｎ接合を有しておらずそして透明
電極１８２と基板電極１８４との間に設けられている。
光検知素子では最小の唱導電性を有することが好ましく
、したがって非晶質合金１８０はドーピングはされてい
ないが補償または改質された領域１８６と電極１８２／
３よび１８４に対して低い抵抗のオーム接触をなす同一
の導電型の大きくドーピングされた領域１８８および１
９０を有し、これらは合金１８０に対する基板と成す。
、したがって非晶質合金１８０はドーピングはされてい
ないが補償または改質された領域１８６と電極１８２／
３よび１８４に対して低い抵抗のオーム接触をなす同一
の導電型の大きくドーピングされた領域１８８および１
９０を有し、これらは合金１８０に対する基板と成す。
第５図について説明すると、図中には静電画像形成素子
１９２（ゼロックス用ドラム等）が示されている。この
素子１９２はドラム等のような適当な支持体１９６上に
蒸着された唱導電性の低い、選択的な波長閾値を有する
、ドーピングされていないかあるいは僅かにｐ−ドーピ
ングされた非晶質の酸素安定化合金１９４を有する。
１９２（ゼロックス用ドラム等）が示されている。この
素子１９２はドラム等のような適当な支持体１９６上に
蒸着された唱導電性の低い、選択的な波長閾値を有する
、ドーピングされていないかあるいは僅かにｐ−ドーピ
ングされた非晶質の酸素安定化合金１９４を有する。
本明細書中補償剤（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ａｇ
ｅｎｔ ）あるいは材料ならびに改質剤（ａｌｔｅｒｉ
ｎ（ｌ ａ（ｌｅｎｔ ）、元素あるいは材料とは、
シリコンを含む非晶質合金中に含有させられてエネルギ
ギャップ中の偏在状態の密度が低い非晶質シリコン／フ
ッ素／水素組成合金を形成させるように非晶質合金中に
含有されてその構造を改質ないしは変化させる材料、例
えば活性化フッ素（および水素）を意味している。活性
化されたフッ素（および水素）は合金中のシリコンに結
合してその内部の偏在状態の密度を低下させるが、フッ
素および水素はその大きさが小さいためにいずれもシリ
コン元素を著しく転位させたりそれらの非晶質合金中で
の関係を変えることなく容易に非晶質合金中に導入され
得る。
ｅｎｔ ）あるいは材料ならびに改質剤（ａｌｔｅｒｉ
ｎ（ｌ ａ（ｌｅｎｔ ）、元素あるいは材料とは、
シリコンを含む非晶質合金中に含有させられてエネルギ
ギャップ中の偏在状態の密度が低い非晶質シリコン／フ
ッ素／水素組成合金を形成させるように非晶質合金中に
含有されてその構造を改質ないしは変化させる材料、例
えば活性化フッ素（および水素）を意味している。活性
化されたフッ素（および水素）は合金中のシリコンに結
合してその内部の偏在状態の密度を低下させるが、フッ
素および水素はその大きさが小さいためにいずれもシリ
コン元素を著しく転位させたりそれらの非晶質合金中で
の関係を変えることなく容易に非晶質合金中に導入され
得る。
さて第６図について説明すると、ガラスまたはステンレ
ス鋼あるいはアルミニウムからなる可撓性ウェブの基板
２００を有するｐ −１−ｎ型太陽電池１９８が示され
ている。基板２００は所望の巾および長さを有しており
その厚さは好ましくは少なくとも３ミルである。基板に
はメツキ、蒸着、またはアルミニウム基板の場合の陽極
処理等のような通常の工程によってその上に被着された
絶縁層２０２が設けられている。たとえば、厚さが約５
ミクロンの絶縁層２０２は酸化金属でつくることができ
る。この層はアルミニウム基板の場合には酸化アルミニ
ウム（ＡｉｚＯ３）とすることが好ましく、そしてステ
ンレス鋼基板の場合には二酸化シリコン（Ｓｉ Ｏ４）
あるいはその他の適当なガラスであってもよい。
ス鋼あるいはアルミニウムからなる可撓性ウェブの基板
２００を有するｐ −１−ｎ型太陽電池１９８が示され
ている。基板２００は所望の巾および長さを有しており
その厚さは好ましくは少なくとも３ミルである。基板に
はメツキ、蒸着、またはアルミニウム基板の場合の陽極
処理等のような通常の工程によってその上に被着された
絶縁層２０２が設けられている。たとえば、厚さが約５
ミクロンの絶縁層２０２は酸化金属でつくることができ
る。この層はアルミニウム基板の場合には酸化アルミニ
ウム（ＡｉｚＯ３）とすることが好ましく、そしてステ
ンレス鋼基板の場合には二酸化シリコン（Ｓｉ Ｏ４）
あるいはその他の適当なガラスであってもよい。
層２０２の上には電極２０４が一層または多層として付
着されて電池１９８のための基礎電極を形成する。この
電極層２０４は比較的迅速な付着方法である蒸着により
被着される。電極層２０４は好ましくは太陽電池または
光起電力素子のためのモリブデン、アルミニウム、クロ
ムであるいはステンレス鋼からなる反射金属電極である
。太陽電池では半導体合金を通過する非吸収光が電極層
２０４から反射されて再び半導体合金を通過しここでさ
らに多くの光エネルギが吸収されて素子の効率を高める
ので、このような反射Ｎ極を設けることが好ましい。
着されて電池１９８のための基礎電極を形成する。この
電極層２０４は比較的迅速な付着方法である蒸着により
被着される。電極層２０４は好ましくは太陽電池または
光起電力素子のためのモリブデン、アルミニウム、クロ
ムであるいはステンレス鋼からなる反射金属電極である
。太陽電池では半導体合金を通過する非吸収光が電極層
２０４から反射されて再び半導体合金を通過しここでさ
らに多くの光エネルギが吸収されて素子の効率を高める
ので、このような反射Ｎ極を設けることが好ましい。
基板２００は蒸着場所に置かれる。第６図および第７図
に示す特定の具体例は本発明の改善された方法を用いて
製造することのできる二、三のｐ −１−ｎ接合型素子
の例を示すものにすぎない。
に示す特定の具体例は本発明の改善された方法を用いて
製造することのできる二、三のｐ −１−ｎ接合型素子
の例を示すものにすぎない。
たとえば、本発明の方法によってタンデム型の電池をつ
くることもできる。第６図および第７図に示す各素子は
その全体的な浮さが約３０００ないし３００００ Ａの
間の合金体を有している。この厚さによって、構造体中
にビンボールまたはその他の物理的な欠陥がないように
することができそして吸光効率を最大にすることができ
る。厚さをより大きくすればより大量の光が吸収される
が、厚さが大きくなると光によって生成された電子−ホ
ールの対が再結合されるようになるのである程度の厚さ
になるとそれ以上の電流は生じなくなる（第２因ないし
第７図中に示す各層の厚さは実際の寸法ではないことに
注意すべきである）。
くることもできる。第６図および第７図に示す各素子は
その全体的な浮さが約３０００ないし３００００ Ａの
間の合金体を有している。この厚さによって、構造体中
にビンボールまたはその他の物理的な欠陥がないように
することができそして吸光効率を最大にすることができ
る。厚さをより大きくすればより大量の光が吸収される
が、厚さが大きくなると光によって生成された電子−ホ
ールの対が再結合されるようになるのである程度の厚さ
になるとそれ以上の電流は生じなくなる（第２因ないし
第７図中に示す各層の厚さは実際の寸法ではないことに
注意すべきである）。
まず、ｎ −１−ｐ型素子１９８の形成について説明す
ると、この素子はまず電極２０４上に大きくドーピング
されたｎ 合金ＷＪ２０６を付着させることによって形
成される。このｎ 層２０６を付着させた後、その上に
真性（ｉ）合金層２０８を被着させる。この真性層２０
８に続いて大きくドーピングされたｐ 導電型の合金層
２１０を最終的な半導体層として被着させる。非晶質合
金ＷＩ２０６． ２０８゜２１０はｎ −１−ｐ型素子
１’ｌの活性層を形成する。
ると、この素子はまず電極２０４上に大きくドーピング
されたｎ 合金ＷＪ２０６を付着させることによって形
成される。このｎ 層２０６を付着させた後、その上に
真性（ｉ）合金層２０８を被着させる。この真性層２０
８に続いて大きくドーピングされたｐ 導電型の合金層
２１０を最終的な半導体層として被着させる。非晶質合
金ＷＩ２０６． ２０８゜２１０はｎ −１−ｐ型素子
１’ｌの活性層を形成する。
第６図および第７図に示した各素子はその他の用途にも
用いられるが、ここでは光起電力素子として説明する。
用いられるが、ここでは光起電力素子として説明する。
光起電力素子として用いる場合には、選択された外側の
ｐ’ ５２１Ｇは光吸収率の低いそして導電性の高い合
金層である。真性合金層２０８は好ましくは太陽光応答
のための制御された波長閾値、高い光吸収率、低い唱導
電性および大きな高導電性を有する。底部の合金Ｂ２０
６は光吸収率が低く高いｎ？導電性を有する層である。
ｐ’ ５２１Ｇは光吸収率の低いそして導電性の高い合
金層である。真性合金層２０８は好ましくは太陽光応答
のための制御された波長閾値、高い光吸収率、低い唱導
電性および大きな高導電性を有する。底部の合金Ｂ２０
６は光吸収率が低く高いｎ？導電性を有する層である。
電極Ｉ！２０６の内面とｐ＋層２１０の上面との間の素
子全体の厚さは前記のように少なくとも約３０００／＋
程度である。ｎ ドープＪｉｊ ２０６の厚さは約５０
〜５００ハの範囲にあることが好ましい。非晶質真性合
金２０８の好ましい厚さは約３０００ないし３００００
／’１の間である。最上部のｐ 接触層の好ましい厚
さちまた５０〜５００Ａの間である。ホールの拡散長が
短いために、ｐ＋層の厚さは一般にはできるだけ薄く約
５０〜１５０ハとされる。さらに、最上層（ここではｐ
層２１０）はｎ またはｐ″のいずれであっても接触
層中での光の吸収を避けるためにできるだけ薄くされる
。
子全体の厚さは前記のように少なくとも約３０００／＋
程度である。ｎ ドープＪｉｊ ２０６の厚さは約５０
〜５００ハの範囲にあることが好ましい。非晶質真性合
金２０８の好ましい厚さは約３０００ないし３００００
／’１の間である。最上部のｐ 接触層の好ましい厚
さちまた５０〜５００Ａの間である。ホールの拡散長が
短いために、ｐ＋層の厚さは一般にはできるだけ薄く約
５０〜１５０ハとされる。さらに、最上層（ここではｐ
層２１０）はｎ またはｐ″のいずれであっても接触
層中での光の吸収を避けるためにできるだけ薄くされる
。
第７図中には第二の型式のｐ −１−ｎ接合素子２１２
が示されている。この素子中では、電極層２０４′上に
第一のｐ＋層２１４が付着され次いで真性非晶質合金層
２１６、ｎ型非晶質合金Ｂ２１８および外側のｎ 型非
晶質合金１ｉｊ ２２Ｇが形成されている。さらに、真
性合金層２０８または２１６（第６図および第７図中）
は非晶質合金であるが、外側の層はそのように限定され
ることはなく、たとえば層２１４のように多結晶とする
こともできる〔第６図および第７図の逆の構造も用いら
れる（図示せず）〕。
が示されている。この素子中では、電極層２０４′上に
第一のｐ＋層２１４が付着され次いで真性非晶質合金層
２１６、ｎ型非晶質合金Ｂ２１８および外側のｎ 型非
晶質合金１ｉｊ ２２Ｇが形成されている。さらに、真
性合金層２０８または２１６（第６図および第７図中）
は非晶質合金であるが、外側の層はそのように限定され
ることはなく、たとえば層２１４のように多結晶とする
こともできる〔第６図および第７図の逆の構造も用いら
れる（図示せず）〕。
素子１９８および２１２について所望の順序で種々の手
、導体合金層を被着させた後、好ましくは別々の被着場
所でさらに別の被着工程が行なわれる。
、導体合金層を被着させた後、好ましくは別々の被着場
所でさらに別の被着工程が行なわれる。
蒸着は迅速な被着工程であるので蒸着装置を用いること
が好ましい。この工程では、ＴＣＯ１ｉｉ２２２（透明
導電酸化物）が付加され、これはたとえば液化インジウ
ムスズ（ＩＴＯ＞、スズ酸カドミウム（ＣｄｚＳｎ０４
）またはドーピングされた酸化スズ（ＳｎＯ２）である
。Ｔ２Ｏ層は膜が一種またはそれ以上の所望の補償また
は改質元素とともに付着されない場合にはフッ素（およ
び水素）の後補償（ｐｏｓｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉ
ｏｎ）の後に添加される。すでに述べたその他の補償ま
たは改質元素を後補償によって添加することもできる。
が好ましい。この工程では、ＴＣＯ１ｉｉ２２２（透明
導電酸化物）が付加され、これはたとえば液化インジウ
ムスズ（ＩＴＯ＞、スズ酸カドミウム（ＣｄｚＳｎ０４
）またはドーピングされた酸化スズ（ＳｎＯ２）である
。Ｔ２Ｏ層は膜が一種またはそれ以上の所望の補償また
は改質元素とともに付着されない場合にはフッ素（およ
び水素）の後補償（ｐｏｓｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉ
ｏｎ）の後に添加される。すでに述べたその他の補償ま
たは改質元素を後補償によって添加することもできる。
電極グリッド２２４を必要に応じて素子１９８または２
１２に設けることができる。充分に小さな面積を有する
素子については、ＴＣＯＨ２２２は良好な素子の効率の
ためにグリッド２２４を必要としないほど一般に充分な
導電性を′有する。素子が充分に大きな面積を有するか
または７００層２２２の導電性が不充分なときには、グ
リッド２２４をＴＣＯ層２２２上に設けてキャリヤ通路
を短縮しそして素子の導電効率を高めることができる。
１２に設けることができる。充分に小さな面積を有する
素子については、ＴＣＯＨ２２２は良好な素子の効率の
ためにグリッド２２４を必要としないほど一般に充分な
導電性を′有する。素子が充分に大きな面積を有するか
または７００層２２２の導電性が不充分なときには、グ
リッド２２４をＴＣＯ層２２２上に設けてキャリヤ通路
を短縮しそして素子の導電効率を高めることができる。
最後に透明な封入体（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ ）
２２５をグリッド２２４上に被着させる。この封入体は
、たとえばシランとチッ素あるいはアンモニアまたはシ
ランと酸素からそれぞれ極超短波蒸着によって形成され
るチッ化シリコン（Ｓ ｆ ３ Ｎ ４）または二酸化
シリコン（Ｓ！Ｏ，−）からなるものとすることができ
る。層２２５すなわちこの透明材料の厚さは約１〜１５
ミクロンとすることができる。
２２５をグリッド２２４上に被着させる。この封入体は
、たとえばシランとチッ素あるいはアンモニアまたはシ
ランと酸素からそれぞれ極超短波蒸着によって形成され
るチッ化シリコン（Ｓ ｆ ３ Ｎ ４）または二酸化
シリコン（Ｓ！Ｏ，−）からなるものとすることができ
る。層２２５すなわちこの透明材料の厚さは約１〜１５
ミクロンとすることができる。
層２２５がチッ化シリコンである場合には、反応気体を
シラン（ＳｉＨ，ｒ）および３％水素と９７％チッ素と
の混合物とすることができる。蒸着温度は室温でよくそ
して蒸着圧力は０．７〜１．５トルの間とすることがで
きる。反応気体の流量の範囲は約１１０８ＣＣそして出
力は８０〜１００Ｗの間とすることができる。
シラン（ＳｉＨ，ｒ）および３％水素と９７％チッ素と
の混合物とすることができる。蒸着温度は室温でよくそ
して蒸着圧力は０．７〜１．５トルの間とすることがで
きる。反応気体の流量の範囲は約１１０８ＣＣそして出
力は８０〜１００Ｗの間とすることができる。
各素子の半導体合金層は第１図の装置によって基板上に
蒸着させることができる。容器１２を先ず約０．１トル
の圧力に後見して雰囲気中の不純物を蒸着装置からパー
ジまたは除去する。次いで合金材料を好ましくは気体状
の化合物の形態として、最も好ましくは真性材料のため
の半導体含有化合物として蒸Ｉｌ空中に供給する。反応
性気体は、せばめられたバンドギャップを有する真性非
晶質半導体合金を形成するようにゲルマニウム等のよう
なバンドギャップ調節元素を含有することができる。
蒸着させることができる。容器１２を先ず約０．１トル
の圧力に後見して雰囲気中の不純物を蒸着装置からパー
ジまたは除去する。次いで合金材料を好ましくは気体状
の化合物の形態として、最も好ましくは真性材料のため
の半導体含有化合物として蒸Ｉｌ空中に供給する。反応
性気体は、せばめられたバンドギャップを有する真性非
晶質半導体合金を形成するようにゲルマニウム等のよう
なバンドギャップ調節元素を含有することができる。
極超短波発生器を動作させると気体混合物からプラズマ
が得られる。
が得られる。
各合金層のための所望の蒸！温度に加熱することのでき
る基板に対して半導体材料をプラズマから蒸着させる。
る基板に対して半導体材料をプラズマから蒸着させる。
たとえば、基板温度は非晶質シリコンおよびゲルマニウ
ム合金については２１５℃そしてＧｅＦ、またはＧｅ
Ｈ４から蒸着される非晶質ゲルマニウム合金については
２００℃とすることができる。素子のドープ層は使用さ
れる材料の形態に応じて、たとえば２５０〜３００℃の
種々の温度で蒸着される。基板温度の上限は一つには使
用される金属基板の種類によって定められる。ｎ −１
−ｐまたはｐ −１−ｎ素子中への真性層の形成などの
ように、最初に水素で補償された非晶質合金をつくるた
めには、基板温度を約４００℃そして好ましくは約２７
５℃以下とすべきである。
ム合金については２１５℃そしてＧｅＦ、またはＧｅ
Ｈ４から蒸着される非晶質ゲルマニウム合金については
２００℃とすることができる。素子のドープ層は使用さ
れる材料の形態に応じて、たとえば２５０〜３００℃の
種々の温度で蒸着される。基板温度の上限は一つには使
用される金属基板の種類によって定められる。ｎ −１
−ｐまたはｐ −１−ｎ素子中への真性層の形成などの
ように、最初に水素で補償された非晶質合金をつくるた
めには、基板温度を約４００℃そして好ましくは約２７
５℃以下とすべきである。
各素子について合金層を蒸着させる際のドーピング濃度
は所望のｐ、ｐｒ、ｎまたはｎ１型導電性を形成するよ
うに変えられる。ｎまたはｐドープ層については、材料
はその蒸着の際に５〜１１００ｐｐのドーパント物質に
よってドーピングされる。ｎ またはｐｆトド−層につ
いては材料はその蒸着の際に１１００ｐｐないし１％以
上のドーパント物質によってドーピングされる。
は所望のｐ、ｐｒ、ｎまたはｎ１型導電性を形成するよ
うに変えられる。ｎまたはｐドープ層については、材料
はその蒸着の際に５〜１１００ｐｐのドーパント物質に
よってドーピングされる。ｎ またはｐｆトド−層につ
いては材料はその蒸着の際に１１００ｐｐないし１％以
上のドーパント物質によってドーピングされる。
第８図について説明すると、図中には第１図の装置のた
めの別の気体供給システムが示されている。この気体供
給システムは密閉された容器２４中における気体分配マ
ニホルド２３０を含んでいる。
めの別の気体供給システムが示されている。この気体供
給システムは密閉された容器２４中における気体分配マ
ニホルド２３０を含んでいる。
このマニホルド２３０は極超短波プラズマ中に用いられ
る種々の気体混合物を受けるために容器のエンドキャッ
プ（図示せず）を通して延出されている。気体混合物は
すでに述べた気体混合物の任意のものでよい。第８図か
ら明らかなように、マニホルドは基板１４をループ状に
どっかこみほず平行な部分２３４および２３６に沿った
多数の出口を備えている。これによって矢印２３８で示
した反応気体を基板上に均一に分配してより均質なプラ
ズマを１ｑることができる。この結果として、基板１４
上に蒸着される非晶質半導体合金膜は基板１４にわたっ
て均一な電気的および光学的性質を有するものとなる。
る種々の気体混合物を受けるために容器のエンドキャッ
プ（図示せず）を通して延出されている。気体混合物は
すでに述べた気体混合物の任意のものでよい。第８図か
ら明らかなように、マニホルドは基板１４をループ状に
どっかこみほず平行な部分２３４および２３６に沿った
多数の出口を備えている。これによって矢印２３８で示
した反応気体を基板上に均一に分配してより均質なプラ
ズマを１ｑることができる。この結果として、基板１４
上に蒸着される非晶質半導体合金膜は基板１４にわたっ
て均一な電気的および光学的性質を有するものとなる。
このような構成は、たとえば四フッ化シリコンとゲルマ
ンまたは四フッ化シリコンと四フッ化ゲルマニウム等の
ような気体が用いられる場合には効果的であるが、これ
はシリコン化合物とゲルマニウム化合物とが異なった解
離エネルギを有しているために、このような構成をどら
ない場合には基板に対する原料気体の流れ方向に沿って
不均一な組成を示すような蒸着膜が生成されることにな
るからである。
ンまたは四フッ化シリコンと四フッ化ゲルマニウム等の
ような気体が用いられる場合には効果的であるが、これ
はシリコン化合物とゲルマニウム化合物とが異なった解
離エネルギを有しているために、このような構成をどら
ない場合には基板に対する原料気体の流れ方向に沿って
不均一な組成を示すような蒸着膜が生成されることにな
るからである。
次に第９図について説明すると、図中には別個に発生さ
れた原子状のフッ素および、゛または水素をプラズマ中
に供給するシステムが示されてい・る。
れた原子状のフッ素および、゛または水素をプラズマ中
に供給するシステムが示されてい・る。
このシステムは一対の導管２４０および２４２を備、え
ており、これらは基板１４の対向する側で容器２４中に
延出されている。導管２４０および２４２は基板からほ
ず同じ間隔でへたてられておりそして原子状のフッ素お
よび／または水素（矢印２４４および２４６で示す）を
基板１４に対して均一にプラズマに対して分配するため
の出口を基板の近くに備えている。次いでこの原子状の
フッ素および／または水素は、入口４６（図示せず）か
ら容器２４中に供給される半導体含有気体２４８から解
離された半導体自由ラジカルとプラズマ内で反応するこ
とができる。原子状のフッ素および／または水素と半導
体自由ラジカルとが反応して基板上に膜を生成する。
ており、これらは基板１４の対向する側で容器２４中に
延出されている。導管２４０および２４２は基板からほ
ず同じ間隔でへたてられておりそして原子状のフッ素お
よび／または水素（矢印２４４および２４６で示す）を
基板１４に対して均一にプラズマに対して分配するため
の出口を基板の近くに備えている。次いでこの原子状の
フッ素および／または水素は、入口４６（図示せず）か
ら容器２４中に供給される半導体含有気体２４８から解
離された半導体自由ラジカルとプラズマ内で反応するこ
とができる。原子状のフッ素および／または水素と半導
体自由ラジカルとが反応して基板上に膜を生成する。
この結果として、第９図のシステムによれば、プラズマ
内部の自由ラジカルに対して独立した制御が行なわれて
、膜がそれによって蒸着される所望の種をプラズマ内に
選択的に含ませることができる。
内部の自由ラジカルに対して独立した制御が行なわれて
、膜がそれによって蒸着される所望の種をプラズマ内に
選択的に含ませることができる。
別の導管を設けることによってざらに別の自由ラジカル
を導入することも勿論可能である。たとえばホウ素の自
由ラジカルを導入して蒸着膜中に置換的なドーピングを
生じさせ改善されたｐ型合金を形成させることもできる
。このような合金は光起電力素子をつくる際に特に有用
である。
を導入することも勿論可能である。たとえばホウ素の自
由ラジカルを導入して蒸着膜中に置換的なドーピングを
生じさせ改善されたｐ型合金を形成させることもできる
。このような合金は光起電力素子をつくる際に特に有用
である。
次に第１０図について説明すると、図中には本発明のさ
らに別の具体例による別の極超短波蒸着方法が示されて
いる。このシステムでは、選択された自由ラジカル２５
２を容器２４中に供給するように、当該技術分野で知ら
れている［ウッドホーン（Ｗｏｏｄｓ Ｈｏｒｍ ）
２５４Ｊを有する自由ラジカル発生器２５０が用い
られている。ざらに別の発生器２５０を設けることも勿
論可能である。・第１図に示したような極超短波発生器
１８、アンテナ１９および反射ハウジング２１を備えた
極超短波エネルギ源を設けることができる。この発生器
１８によって自由ラジカル発生Ｂ２５０に極超短波エネ
ルギを供給することができるが、自由ラジカル発生器２
５０自体が極超短波エネルギ源を有していてもよい。
らに別の具体例による別の極超短波蒸着方法が示されて
いる。このシステムでは、選択された自由ラジカル２５
２を容器２４中に供給するように、当該技術分野で知ら
れている［ウッドホーン（Ｗｏｏｄｓ Ｈｏｒｍ ）
２５４Ｊを有する自由ラジカル発生器２５０が用い
られている。ざらに別の発生器２５０を設けることも勿
論可能である。・第１図に示したような極超短波発生器
１８、アンテナ１９および反射ハウジング２１を備えた
極超短波エネルギ源を設けることができる。この発生器
１８によって自由ラジカル発生Ｂ２５０に極超短波エネ
ルギを供給することができるが、自由ラジカル発生器２
５０自体が極超短波エネルギ源を有していてもよい。
自由ラジカル２５２は反応気体２５６からプラズマ内に
形成された反応種と反応して基板１４上に膜を形成する
。したがって、前記の具体例と同様にして、選択された
自由ラジカルを必要に応じてプラズマ中に導入すること
により新規で改善された非晶質半導体合金を得ることが
できる。
形成された反応種と反応して基板１４上に膜を形成する
。したがって、前記の具体例と同様にして、選択された
自由ラジカルを必要に応じてプラズマ中に導入すること
により新規で改善された非晶質半導体合金を得ることが
できる。
プラズマ内の原子状フッ素および／または水素は改善さ
れた構造的および化学的性質を有する非晶質半導体合金
を与える。赤外線分光分析によれば、合金中に顕著なシ
リコン−フッ素ピークが認められ、フッ素がシリコンに
対して好ましい形で結合して状態の密度が減少された安
定な材料が形成されることを示している。これは光起電
力素子をつくる上で特に重要である。
れた構造的および化学的性質を有する非晶質半導体合金
を与える。赤外線分光分析によれば、合金中に顕著なシ
リコン−フッ素ピークが認められ、フッ素がシリコンに
対して好ましい形で結合して状態の密度が減少された安
定な材料が形成されることを示している。これは光起電
力素子をつくる上で特に重要である。
すでに述べたように、真性合金層以外の合金層は多結晶
層などのような非晶質層以外のものでもよい。「非晶質
」という用語は短−中範囲では規則性を有することがあ
り、あるいは場合によってはある程度の結晶質の混入が
あっても長馳囲においては規則性を示さないものを意味
する。
層などのような非晶質層以外のものでもよい。「非晶質
」という用語は短−中範囲では規則性を有することがあ
り、あるいは場合によってはある程度の結晶質の混入が
あっても長馳囲においては規則性を示さないものを意味
する。
本発明は前記の技術に関して種々の改変および変更をな
すことが可能である。したがって本発明は特許請求の範
囲内において、すでに具体的に説明した以外の態様で実
施することが可能である。
すことが可能である。したがって本発明は特許請求の範
囲内において、すでに具体的に説明した以外の態様で実
施することが可能である。
第１図は本発明の方法により非晶質半導体合金膜を蒸着
させるための極超短波プラズマ蒸着装置の一部破断斜視
図、第２図は本発明の方法によってつくられた非晶質半
導体受光合金の一つの用途を示すためのショットキ・バ
リヤ太陽電池の具体例を示す部分断面図、第３図は本発
明の方法によってつくられたドーピングされた非晶質半
導体合金を含むｐ−ｎ接合型太陽電池素子の部分断面図
、第４図は本発明の方法によってつくられた非晶質半導
体合金を含む光検知素子の部分断面図、第５図は本発明
の方法によってつくられた非晶質半導体合金を含むゼロ
ックス用ドラムの部分断面図、第６図はｐ −１−ｎ接
合型太陽電池素子の部分断面図、第７図はｎ −１−ｐ
接合型太陽電池素子の部分断面図、第８因は本発明の別
の具体例による第１図の装置のための別の気体供給シス
テムの部分上面図、第９図は本発明の別の具体例による
第１図の装置のための自由ラジカル分配シスデムの部分
上面図、第１０１は本発明のさらに別の具体例による別
の極超短波プラズマ蒸着装置の部分斜視図である。 １０・・・極超短−波蒸着装置、 １２・・・反応容器、 １７・・・極超短波エネルギ源、 ２１・・・結合手段、 ２２・・・非晶質半弓体
膜。 ＦＩＧ、 ８ ＦＩＧ、 ９ ＦＩＧ、１０
させるための極超短波プラズマ蒸着装置の一部破断斜視
図、第２図は本発明の方法によってつくられた非晶質半
導体受光合金の一つの用途を示すためのショットキ・バ
リヤ太陽電池の具体例を示す部分断面図、第３図は本発
明の方法によってつくられたドーピングされた非晶質半
導体合金を含むｐ−ｎ接合型太陽電池素子の部分断面図
、第４図は本発明の方法によってつくられた非晶質半導
体合金を含む光検知素子の部分断面図、第５図は本発明
の方法によってつくられた非晶質半導体合金を含むゼロ
ックス用ドラムの部分断面図、第６図はｐ −１−ｎ接
合型太陽電池素子の部分断面図、第７図はｎ −１−ｐ
接合型太陽電池素子の部分断面図、第８因は本発明の別
の具体例による第１図の装置のための別の気体供給シス
テムの部分上面図、第９図は本発明の別の具体例による
第１図の装置のための自由ラジカル分配シスデムの部分
上面図、第１０１は本発明のさらに別の具体例による別
の極超短波プラズマ蒸着装置の部分斜視図である。 １０・・・極超短−波蒸着装置、 １２・・・反応容器、 １７・・・極超短波エネルギ源、 ２１・・・結合手段、 ２２・・・非晶質半弓体
膜。 ＦＩＧ、 ８ ＦＩＧ、 ９ ＦＩＧ、１０
Claims (41)
- （１）極超短波エネルギ源を形成し、その極超短波エネ
ルギを基板を含む実質的に密閉された反応容器中に結合
させ、そして少なくとも一種の半導体含有化合物を含む
反応気体を前記容器に導入して前記容器中でグロー放電
プラズマを生成させかつ前記反応気体から前記基板上に
非晶質半導体膜を蒸着させることを特徴とする非晶質半
導体合金膜の基板上への蒸着方法。 - （２）少なくとも一種の前記反応気体がシリコンを含む
特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）少なくとも一種の前記反応気体がシラン（ＳｉＨ
＿４）である特許請求の範囲第２項記載の方法。 - （４）少なくとも一種の前記反応気体が四フッ化シリコ
ン（ＳｉＦ＿４）である特許請求の範囲第２項記載の方
法。 - （５）前記反応気体が四フッ化シリコン（ＳｉＦ＿４）
と水素（Ｈ＿２）である特許請求の範囲第２項記載の方
法。 - （６）前記反応気体がシラン（ＳｉＨ＿４）と四フッ化
シリコン（ＳｉＦ＿４）である特許請求の範囲第２項記
載の方法。 - （７）前記反応気体がシラン（ＳｉＨ＿４）とゲルマン
（ＧｅＨ＿４）である特許請求の範囲第２項記載の方法
。 - （８）前記反応気体が四フッ化シリコン（ＳｉＦ＿４）
とゲルマン（ＧｅＨ＿４）である特許請求の範囲第２項
記載の方法。 - （９）前記反応気体がさらに水素（Ｈ＿２）を含む特許
請求の範囲第６項乃至第８項のいずれかに記載の方法。 - （１０）少なくとも一種の前記反応気体がゲルマニウム
を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （１１）少なくとも一種の前記反応気体がゲルマン（Ｇ
ｅＨ＿４）である特許請求の範囲第１０項記載の方法。 - （１２）少なくとも一種の前記反応気体が四フッ化ゲル
マニウム（ＧｅＦ＿４）である特許請求の範囲第１０項
記載の方法。 - （１３）前記反応気体がさらに水素（Ｈ＿２）を含む特
許請求の範囲第１１項または第１２項記載の方法。 - （１４）前記反応気体がドーパント含有化合物を含む特
許請求の範囲第１項記載の方法。 - （１５）前記ドーパント含有化合物がホウ素を含む特許
請求の範囲第１４項記載の方法。 - （１６）前記ドーパント含有化合物がジポラン（Ｂ＿２
Ｈ＿６）である特許請求の範囲第１４項または第１５項
記載の方法。 - （１７）前記ドーパント含有化合物がリンを含む特許請
求の範囲第１４項記載の方法。 - （１８）前記ドーパント含有化合物がホスフィン（ＰＨ
＿３）である特許請求の範囲第１４項または第１７項記
載の方法。 - （１９）プラズマ維持気体を前記反応気体と共に前記容
器中に導入する工程を含む特許請求の範囲第１項乃至第
１８項のいずれかに記載の方法。 - （２０）前記プラズマ維持気体がアルゴンである特許請
求の範囲第１９項記載の方法。 - （２１）前記蒸着された半導体膜がバンドギャップを有
しそして少なくとも一種の反応気体がバンドギャップ調
節元素を含む特許請求の範囲第１項乃至第２０項のいず
れかに記載の方法。 - （２２）前記バンドギャップ調節元素がバンドギャップ
増加元素である特許請求の範囲第２１項記載の方法。 - （２３）前記バンドギャップ増加元素が炭素またはチッ
素である特許請求の範囲第２２項記載の方法。 - （２４）前記反応気体がアンモアガス（ＮＨ＿３）を含
む特許請求の範囲２３項記載の方法。 - （２５）前記反応気体がメタンガス（ＣＨ＿４）を含む
特許請求の範囲第２３項記載の方法。 - （２６）前記バンドギャップ調節元素がバンドギャップ
減少元素である特許請求の範囲第２１項記載の方法。 - （２７）前記バンドギャップ減少元素がゲルマニウムで
ある特許請求の範囲第２６項記載の方法。 - （２８）前記基板の温度を約２０℃ないし４００℃の間
に維持する工程を含む特許請求の範囲１項乃至第２７項
のいずれかに記載の方法。 - （２９）前記容器中の圧力を約０．１トルあるいはそれ
以上に維持する工程を含む特許請求の範囲第１項乃至第
２８項のいずれかに記載の方法。 - （３０）前記合金膜が毎秒２５Åまたはそれ以上の蒸着
速度で蒸着される特許請求の範囲第１項乃至第２９項の
いずれかに記載の方法。 - （３１）前記極超短波エネルギ源の出力電力を１ｃｍ＾
■当たり約０．１〜１Ｗの間の電力密度を与えるように
調節する工程を含む特許請求の範囲第１項乃至第３０項
のいずれかに記載の方法。 - （３２）前記極超短波エネルギの周波数が２．４５ギガ
ヘルツである特許請求の範囲第１項乃至第３１項のいず
れかに記載の方法。 - （３３）前記方法が順次蒸着される反対の導電型（ｐお
よびｎ）の合金層を形成するための多段工程中の一工程
であり、ここでｎ−型層は蒸着層と共に蒸着されてｎ−
型層を形成するｎ−型ドーパント元素を含む反応気体を
前記容器中に導入することによつて形成され、そしてｐ
−型層は蒸着層と共に蒸着されてｐ−型層を形成するｐ
−型ドーパント元素を含む反応気体を前記容器中に導入
することによって形成される特許請求の範囲第１項乃至
第第３２項のいずれかに記載の方法。 - （３４）前記ｐおよびｎ型ドープ層の間にＰまたはｎ型
ドーパント元素のいずれもが存在しない真性非晶質半導
体合金層が蒸着される特許請求の範囲第３３項記載の方
法。 - （３５）極超短波エネルギ源を形成し、その極超短波エ
ネルギを光起電力素子を含む実質的に密閉された反応容
器の内部に結合させ、そしてシリコンおよびチッ素また
は酸素を含む気体を前記容器中に導入して前記容器中に
グロー放電プラズマを形成しそして前記反応気体からの
透明な絶縁性材料を前記素子上に蒸着させることを特徴
とする透明な電気絶縁性材料の光起電力素子上への蒸着
方法。 - （３６）前記透明な材料がチッ化シリコン（Ｓｉ＿３Ｎ
＿４）でありそして前記反応気体がシラン（ＳｉＨ＿４
）ガスとチッ素ガスまたはアンモニアガス（ＮＨ＿３）
である特許請求の範囲第３５項記載の方法。 - （３７）前記透明な材料が二酸化シリコンでありそして
前記反応気体がシラン（ＳｉＨ＿４）ガスおよび酸素で
ある特許請求の範囲第３５項記載の方法。 - （３８）前記透明な材料が１ないし１５ミクロンの厚さ
になるまで前記蒸着を継続する工程を含む特許請求の範
囲第３５項乃至第３７項のいずれかに記載の方法。 - （３９）基板をその内部に収容するように設計された実
質的に密閉された反応容器と、極超短波エネルギ源と、
前記極超短波エネルギ源を前記反応容器の内部に結合さ
せるための結合手段と、少なくとも一種の半導体含有化
合物を含む反応気体を前記容器中に導入して前記容器中
にグロー放電プラズマを形成させそして前記反応気体か
ら非晶質半導体膜を前記基板上に蒸着させるための手段
とを備えていることを特徴とする非晶質半導体合金膜の
基板上への蒸着装置。 - （４０）前記極超短波エネルギ源が極超短波発生器とこ
の発生器に対して結合された垂直アンテナとを備えてい
る特許請求の範囲第３９項記載の装置。 - （４１）前記結合手段が、前記極超短波エネルギを前記
容器に対して方向付けるための反射ハウジングを前記ア
ンテナのまわりに備えている特許請求の範囲第４０項記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/423,424 US4517223A (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy |
| US423,424 | 1982-09-24 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176099A Division JPS5978528A (ja) | 1982-09-24 | 1983-09-22 | 極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234911A true JPH0234911A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=23678863
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176099A Granted JPS5978528A (ja) | 1982-09-24 | 1983-09-22 | 極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法 |
| JP1098620A Pending JPH0234911A (ja) | 1982-09-24 | 1989-04-18 | 極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176099A Granted JPS5978528A (ja) | 1982-09-24 | 1983-09-22 | 極超短波エネルギを用いた非晶質半導体合金および素子の製造方法 |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4517223A (ja) |
| EP (2) | EP0175223A1 (ja) |
| JP (2) | JPS5978528A (ja) |
| KR (1) | KR910005370B1 (ja) |
| AT (1) | ATE27186T1 (ja) |
| AU (1) | AU560168B2 (ja) |
| BR (1) | BR8305222A (ja) |
| CA (1) | CA1219240A (ja) |
| DE (1) | DE3371543D1 (ja) |
| EG (1) | EG15981A (ja) |
| ES (2) | ES525911A0 (ja) |
| IE (1) | IE54688B1 (ja) |
| IL (1) | IL69773A (ja) |
| IN (1) | IN161892B (ja) |
| PH (1) | PH20277A (ja) |
| ZA (1) | ZA837086B (ja) |
Families Citing this family (79)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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