JPH0370389B2 - - Google Patents
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- JPH0370389B2 JPH0370389B2 JP57051970A JP5197082A JPH0370389B2 JP H0370389 B2 JPH0370389 B2 JP H0370389B2 JP 57051970 A JP57051970 A JP 57051970A JP 5197082 A JP5197082 A JP 5197082A JP H0370389 B2 JPH0370389 B2 JP H0370389B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes 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
- H01L31/202—Processes 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、特性のよいホウ素を含有したアモ
ルフアスシリコン薄膜の成膜方法に関するもので
ある。
ルフアスシリコン薄膜の成膜方法に関するもので
ある。
アモルフアスシリコン太陽電池で３〜４％以上
の変換効率のものを製造するためには、従来は、
１パツチ１時間前後の時間を必要としていた。こ
れは従来のアモルフアスシリコンの成膜法では成
膜速度を上げると、膜の光電特性の悪いものしか
得られなかつたからである。アモルフアスシリコ
ン太陽電池の低価格化には、さらに製造時間を短
縮化する必要がある。高速成膜の原料として高次
シラン（SioH2o+2（ｎ≧２））が有望であることが
B.A.Scott（B.A.Scotc、他、“Glow discharge
preparation of amorphous hydrogenated
silicon from higher silanes”，Appl.Phys.
Lett.37.8.15.Oct.1980.P.725）らによつて発表さ
れている。しかし、高効率の太陽電池ないしは電
気特性の優れたデバイスのためのシリコン膜の製
造条件については明らかにされていない。
の変換効率のものを製造するためには、従来は、
１パツチ１時間前後の時間を必要としていた。こ
れは従来のアモルフアスシリコンの成膜法では成
膜速度を上げると、膜の光電特性の悪いものしか
得られなかつたからである。アモルフアスシリコ
ン太陽電池の低価格化には、さらに製造時間を短
縮化する必要がある。高速成膜の原料として高次
シラン（SioH2o+2（ｎ≧２））が有望であることが
B.A.Scott（B.A.Scotc、他、“Glow discharge
preparation of amorphous hydrogenated
silicon from higher silanes”，Appl.Phys.
Lett.37.8.15.Oct.1980.P.725）らによつて発表さ
れている。しかし、高効率の太陽電池ないしは電
気特性の優れたデバイスのためのシリコン膜の製
造条件については明らかにされていない。
この発明は、上述の点にかんがみなされたもの
で、ジシラン（Si2H6）等高次シランを用いて特
性のよいデバイスを得る成膜条件を提供すること
を目的とするものである。以下、この発明につい
て説明する。
で、ジシラン（Si2H6）等高次シランを用いて特
性のよいデバイスを得る成膜条件を提供すること
を目的とするものである。以下、この発明につい
て説明する。
まず、この発明に用いる装置例を第１図により
説明する。
説明する。
第１図において、１はチヤンバーで、内部に放
電電極２を有し、これに放電を維持するための直
流〜交流電圧が放電電源３から印加される。さら
に、パイレツクス、ガラス、シリコンウエフア
ー、ステンレス板等が載せられ（下向き等の場合
には止め金具等で固定され）加熱される基板加熱
手段４を有し、放電電極２の近傍に形成された放
電領域５に原料ガスが供給される原料供給手段６
とチヤンバー１内を排気する排気手段７がチヤン
バー１に接続されている。この他、必要に応じて
放電電極２と基板加熱手段４の間にアミ状または
パンチング板のシールド電極、減圧チヤンバー側
面に真空ゲージ、観察窓、放電用フイラメント等
が設けられている。このような装置の内にジシラ
ン等高次シランを導入して、放電を開始し、放電
電力を上昇して行くとき、膜の成長速度は漸増
し、特定の電力（特性放電電力と呼ぶ）からさら
に放電電力を増すと成長速度はほゞ一定となるこ
とを見出した。
電電極２を有し、これに放電を維持するための直
流〜交流電圧が放電電源３から印加される。さら
に、パイレツクス、ガラス、シリコンウエフア
ー、ステンレス板等が載せられ（下向き等の場合
には止め金具等で固定され）加熱される基板加熱
手段４を有し、放電電極２の近傍に形成された放
電領域５に原料ガスが供給される原料供給手段６
とチヤンバー１内を排気する排気手段７がチヤン
バー１に接続されている。この他、必要に応じて
放電電極２と基板加熱手段４の間にアミ状または
パンチング板のシールド電極、減圧チヤンバー側
面に真空ゲージ、観察窓、放電用フイラメント等
が設けられている。このような装置の内にジシラ
ン等高次シランを導入して、放電を開始し、放電
電力を上昇して行くとき、膜の成長速度は漸増
し、特定の電力（特性放電電力と呼ぶ）からさら
に放電電力を増すと成長速度はほゞ一定となるこ
とを見出した。
第２図は100％ジシランを原料ガスとして用い
たアモルフアスシリコン膜の成長速度のデータの
一例を示すものである。第２図で横軸は放電電
力／流量（Ｗ／（c.c.／min））、縦軸は成長速度／
流量（Å／c.c.）であり、○．□．◇印はそれぞれ
流量が6.4，12.8，32c.c.／minのときを示す。
たアモルフアスシリコン膜の成長速度のデータの
一例を示すものである。第２図で横軸は放電電
力／流量（Ｗ／（c.c.／min））、縦軸は成長速度／
流量（Å／c.c.）であり、○．□．◇印はそれぞれ
流量が6.4，12.8，32c.c.／minのときを示す。
第２図はガス流量をパラメータとしているが、
特性放電電力と思われる電力以上では一定ガス流
量に対して、そのガス流量で決まるほゞ一定の成
長速度を示している。第２図において、各種条件
のデータがほゞ一定の曲線の近傍に集中してい
る。このときは、特性放電電力は特性放電電力を
与える流量にほゞ比例することを示し、これを
0.45W／（c.c.／min）とすることが妥当である。
この成長速度の増加に対して得られたシリコン膜
の光導電度がどのように変化するかを第３図から
見てみる。
特性放電電力と思われる電力以上では一定ガス流
量に対して、そのガス流量で決まるほゞ一定の成
長速度を示している。第２図において、各種条件
のデータがほゞ一定の曲線の近傍に集中してい
る。このときは、特性放電電力は特性放電電力を
与える流量にほゞ比例することを示し、これを
0.45W／（c.c.／min）とすることが妥当である。
この成長速度の増加に対して得られたシリコン膜
の光導電度がどのように変化するかを第３図から
見てみる。
第３図では、横軸は第２図と同じであり、縦軸
は光導電度（／cm）をとつてある。この図から
分るように、放電電力を増加して膜の成長速度が
増加したための著しい光導電度の低下は見られな
いばかりか増加の傾向さえ見られる。そして、得
られた膜は主としてSiH（モノハイドライド）の
形で水素を含むアモルフアスシリコン膜であるこ
とが赤外吸収等の手段で確められた。
は光導電度（／cm）をとつてある。この図から
分るように、放電電力を増加して膜の成長速度が
増加したための著しい光導電度の低下は見られな
いばかりか増加の傾向さえ見られる。そして、得
られた膜は主としてSiH（モノハイドライド）の
形で水素を含むアモルフアスシリコン膜であるこ
とが赤外吸収等の手段で確められた。
従来、モノシランガスのグロー放電分解または
シリコンの反応性スパツタによるアモルフアスシ
リコン膜の成長では、放電電力の増加はこの光導
電度を低下させるので、良質膜の生成によくない
ということが定説であつた。しかし、高次シラン
の分解においては、この定説は有効でないことが
分つた。上記の実施例では、同一流量のモノシラ
ンからのアモルフアスシリコン膜の成長速度の約
５倍の成長速度が光導電度の低下を伴わずに得ら
れている。これは太陽電池等の光電変換素子また
は電界効果トランジスタのような電界効果素子
が、光電特性または電気特性を犠性にすることな
く、従来より５倍の速さで製造可能であることを
示している。
シリコンの反応性スパツタによるアモルフアスシ
リコン膜の成長では、放電電力の増加はこの光導
電度を低下させるので、良質膜の生成によくない
ということが定説であつた。しかし、高次シラン
の分解においては、この定説は有効でないことが
分つた。上記の実施例では、同一流量のモノシラ
ンからのアモルフアスシリコン膜の成長速度の約
５倍の成長速度が光導電度の低下を伴わずに得ら
れている。これは太陽電池等の光電変換素子また
は電界効果トランジスタのような電界効果素子
が、光電特性または電気特性を犠性にすることな
く、従来より５倍の速さで製造可能であることを
示している。
この発明の成長条件を用いた不純物のドーピン
グ特性を調べた結果を第４図に示す。用いた放電
電力は、第２図に示される特性放電電力の約３倍
である。ｎ形不純物として燐を用い、不純物源と
してPH3を用いた。ｐ形不純物として硼素を用
い、不純物源はB2H6である。ジシラン流量は約
8.0c.c.／min、放電電力約10W、基板温度300℃で
あり、曲線σdは光照射しないときの生成膜の導電
度で、ドーピング特性の指標となり、曲線△σPh
はドーピングによる光電特性の変化の指標とな
る。ここで得られたドーピング効率は、モノシラ
ンの場合の典型例より悪くなく、10-4〜10-5の割
合でB2H6をドーピングしたときの方がノンドー
プのときより暗導電度が小さくなる傾向もモノシ
ランの場合とよく似ている。しかし、光導電度の
B2H6添加による低下は約１桁以下であり、10-4
以上のPH3添加により光導電度は約１桁増加して
いるところがモノシランの場合よりも良好な特性
である。
グ特性を調べた結果を第４図に示す。用いた放電
電力は、第２図に示される特性放電電力の約３倍
である。ｎ形不純物として燐を用い、不純物源と
してPH3を用いた。ｐ形不純物として硼素を用
い、不純物源はB2H6である。ジシラン流量は約
8.0c.c.／min、放電電力約10W、基板温度300℃で
あり、曲線σdは光照射しないときの生成膜の導電
度で、ドーピング特性の指標となり、曲線△σPh
はドーピングによる光電特性の変化の指標とな
る。ここで得られたドーピング効率は、モノシラ
ンの場合の典型例より悪くなく、10-4〜10-5の割
合でB2H6をドーピングしたときの方がノンドー
プのときより暗導電度が小さくなる傾向もモノシ
ランの場合とよく似ている。しかし、光導電度の
B2H6添加による低下は約１桁以下であり、10-4
以上のPH3添加により光導電度は約１桁増加して
いるところがモノシランの場合よりも良好な特性
である。
第４図のドーピングデータを利用して第５図に
断面を示すような太陽電池を作成した。この図
で、１１はガラス層、１２はSnO2層、１３はp+
層（B2H6／Si2H6＝0.75％、70Å）、１４はｉ層
（不純物添加なし、7000Å）、１５はｎ層（PH3／
Si2H6＝2.5％、300Å）、１６は金属薄膜である。
１７，１８は＋出力、−出力を示す。
断面を示すような太陽電池を作成した。この図
で、１１はガラス層、１２はSnO2層、１３はp+
層（B2H6／Si2H6＝0.75％、70Å）、１４はｉ層
（不純物添加なし、7000Å）、１５はｎ層（PH3／
Si2H6＝2.5％、300Å）、１６は金属薄膜である。
１７，１８は＋出力、−出力を示す。
第５図は太陽電池の特性を第６図に示す。
AM1スプクトラム、69.2ｍＷ／cm2強度のソーラ
ージユミレータ下で、第５図に示すような特性を
示し、最高5.4％の変換効率が得られた。
AM1スプクトラム、69.2ｍＷ／cm2強度のソーラ
ージユミレータ下で、第５図に示すような特性を
示し、最高5.4％の変換効率が得られた。
また、同じく第７図の構造を示す電界効果トラ
ンジスタを作成した。第７図で、２１はガラス基
板、２２，２３はNi等の金属からなるソース、
ドレイン、２４は高次シランから成長したシリコ
ン膜、２５は絶縁膜、２６はゲートを示す。この
電界効果トランジスタでは、５桁の電流変化を示
す良好な伝達特性を有するものが得られた。しか
も短時間で製造することができた。
ンジスタを作成した。第７図で、２１はガラス基
板、２２，２３はNi等の金属からなるソース、
ドレイン、２４は高次シランから成長したシリコ
ン膜、２５は絶縁膜、２６はゲートを示す。この
電界効果トランジスタでは、５桁の電流変化を示
す良好な伝達特性を有するものが得られた。しか
も短時間で製造することができた。
さらに、第５図に示す太陽電池のｉ層１４を
10-4以下の割合のB2H6を加えた高次シランで成
長させた場合、変換効率がさらに６％まで向上し
た。また、第７図に示す電界効果トランジスタの
アモルフアスシリコン膜として10-4〜10-5の
B2H6を加えた高次シランで成長させた膜を用い
る場合は、従来のモノシランの場合とは違つて伝
達コンダクタンスの大幅な低下を伴わないでゲー
トしきい値電圧をほゞ正負対称な値に調整するこ
とができ、さらに電流変化範囲を６桁とすること
ができた。
10-4以下の割合のB2H6を加えた高次シランで成
長させた場合、変換効率がさらに６％まで向上し
た。また、第７図に示す電界効果トランジスタの
アモルフアスシリコン膜として10-4〜10-5の
B2H6を加えた高次シランで成長させた膜を用い
る場合は、従来のモノシランの場合とは違つて伝
達コンダクタンスの大幅な低下を伴わないでゲー
トしきい値電圧をほゞ正負対称な値に調整するこ
とができ、さらに電流変化範囲を６桁とすること
ができた。
以上詳細に説明したように、この発明は、高次
シランにホウ素を含むガスを混入して成長させて
シリコン膜を構成したので、特性のよい光電素
子、電界効果素子を得ることができる利点を有す
る。
シランにホウ素を含むガスを混入して成長させて
シリコン膜を構成したので、特性のよい光電素
子、電界効果素子を得ることができる利点を有す
る。
第１図はこの発明の製造に用いる装置の一例を
示す断面略図、第２図はこの発明の原理説明のた
めの図で、ジシランを原料ガスとして用いたアモ
ルフアスシリコン膜の成長速度とデータ例の図、
第３図は同じく放電電力に対する光導電度の変化
を示す図、第４図はこの発明による不純物のドー
ピング特性を示す図、第５図は第４図のドーピン
グ特性を利用して製作した太陽電池の断面図、第
６図は第５図の太陽電池の出力特性図、第７図は
この発明により製作した電界効果トランジスタの
断面図である。 図中、１はチヤンバー、２は放電電極、３は放
電電源、４は基板加熱手段、５は放電領域、６は
原料供給手段、７は排気手段、１１はガラス層、
１２はSnO2層、１３はp+層、１４はｉ層、１５
はｎ層、１６は金属薄膜、１７は＋出力、１８は
−出力である。
示す断面略図、第２図はこの発明の原理説明のた
めの図で、ジシランを原料ガスとして用いたアモ
ルフアスシリコン膜の成長速度とデータ例の図、
第３図は同じく放電電力に対する光導電度の変化
を示す図、第４図はこの発明による不純物のドー
ピング特性を示す図、第５図は第４図のドーピン
グ特性を利用して製作した太陽電池の断面図、第
６図は第５図の太陽電池の出力特性図、第７図は
この発明により製作した電界効果トランジスタの
断面図である。 図中、１はチヤンバー、２は放電電極、３は放
電電源、４は基板加熱手段、５は放電領域、６は
原料供給手段、７は排気手段、１１はガラス層、
１２はSnO2層、１３はp+層、１４はｉ層、１５
はｎ層、１６は金属薄膜、１７は＋出力、１８は
−出力である。
Claims (1)
- １ 放電領域の形成手段と基板加熱手段とを内蔵
するチヤンバーに排気手段と原料供給手段とが接
続された装置を用い、放電電力を増加して行つた
とき、（膜の成長速度）／（ガス流量）がほぼ一
定となる放電電力領域で、高次シランとホウ素を
含むガスより成長させることを特徴とするアモル
フアスシリコン薄膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051970A JPS58168281A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホウ素を含有したシリコン薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051970A JPS58168281A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホウ素を含有したシリコン薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168281A JPS58168281A (ja) | 1983-10-04 |
| JPH0370389B2 true JPH0370389B2 (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=12901723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57051970A Granted JPS58168281A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホウ素を含有したシリコン薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168281A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193675A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
| US4957773A (en) * | 1989-02-13 | 1990-09-18 | Syracuse University | Deposition of boron-containing films from decaborane |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56122122A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57051970A patent/JPS58168281A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56122122A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168281A (ja) | 1983-10-04 |
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