JPH04291967A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
光起電力装置の製造方法Info
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- JPH04291967A JPH04291967A JP3057184A JP5718491A JPH04291967A JP H04291967 A JPH04291967 A JP H04291967A JP 3057184 A JP3057184 A JP 3057184A JP 5718491 A JP5718491 A JP 5718491A JP H04291967 A JPH04291967 A JP H04291967A
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Classifications
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- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶半導体を有する
光起電力装置の製造方法に関する。
光起電力装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非晶質半導体からなる光起電力装
置が、その大面積形成の容易さや物性面での良好な光感
度特性に因り、広く利用されている。
置が、その大面積形成の容易さや物性面での良好な光感
度特性に因り、広く利用されている。
【０００３】然し乍ら、この光起電力装置を従前の単結
晶半導体や多結晶半導体からなる光起電力装置と特性面
で比較した場合、前記非晶質半導体によるそれは、未だ
同等な特性値を得るまでには至っていない。
晶半導体や多結晶半導体からなる光起電力装置と特性面
で比較した場合、前記非晶質半導体によるそれは、未だ
同等な特性値を得るまでには至っていない。
【０００４】そこで、非晶質半導体固有の特徴を活かし
つつその特性の向上を図るべく、この非晶質半導体と多
結晶半導体とを組み合わせた光起電力装置の開発が試み
られている。
つつその特性の向上を図るべく、この非晶質半導体と多
結晶半導体とを組み合わせた光起電力装置の開発が試み
られている。
【０００５】特に、多結晶半導体の材料としては、良質
な膜特性が比較的得やすい多結晶シリコンが多用されて
いる。この多結晶シリコンに関しては、特願平２−２９
６４３８号に詳しく記載されている。
な膜特性が比較的得やすい多結晶シリコンが多用されて
いる。この多結晶シリコンに関しては、特願平２−２９
６４３８号に詳しく記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、この多結晶
半導体は、一般に非晶質半導体と比較して、その形成の
ための温度を高くする必要があることから、耐熱性に優
れた高コストの基板材料を使用しなければならず、又そ
の多結晶半導体の光吸収係数が低いことにより、光起電
力装置として利用するにはその膜厚を厚くする必要があ
ることから材料面での難点がある。
半導体は、一般に非晶質半導体と比較して、その形成の
ための温度を高くする必要があることから、耐熱性に優
れた高コストの基板材料を使用しなければならず、又そ
の多結晶半導体の光吸収係数が低いことにより、光起電
力装置として利用するにはその膜厚を厚くする必要があ
ることから材料面での難点がある。
【０００７】さらには多結晶半導体を使用した場合、そ
の形成のための温度により下地となる基板との間で歪み
が発生するとともに、更にはこの多結晶半導体とその後
に被着形成される半導体との間では、異種材料との接触
であることによる材料面での歪みが生じる。
の形成のための温度により下地となる基板との間で歪み
が発生するとともに、更にはこの多結晶半導体とその後
に被着形成される半導体との間では、異種材料との接触
であることによる材料面での歪みが生じる。
【０００８】そこで、本発明の目的とするところは、形
成温度が比較的低温で、且つこれら歪みを軽減しうる多
結晶半導体を有する光起電力装置の製造方法を提供する
ことにある。
成温度が比較的低温で、且つこれら歪みを軽減しうる多
結晶半導体を有する光起電力装置の製造方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明光起電力装置の製
造方法の特徴とするところは、基板上に、ゲルマニュー
ムあるいは錫若しくは鉛のうち少なくとも１つを含有し
且つその含有量を前記基板側から漸減させた非晶質シリ
コンを成膜した後、該非晶質シリコンを熱処理すること
によって多結晶半導体を形成することにある。
造方法の特徴とするところは、基板上に、ゲルマニュー
ムあるいは錫若しくは鉛のうち少なくとも１つを含有し
且つその含有量を前記基板側から漸減させた非晶質シリ
コンを成膜した後、該非晶質シリコンを熱処理すること
によって多結晶半導体を形成することにある。
【００１０】
【作用】本発明製造方法によれば、まず、基板側からゲ
ルマニュームや錫あるいは鉛の含有量を漸減させた非晶
質シリコンを形成する。これにより、その基板近傍には
比較的ゲルマニュームなどの含有量の多い部分が形成さ
れる。
ルマニュームや錫あるいは鉛の含有量を漸減させた非晶
質シリコンを形成する。これにより、その基板近傍には
比較的ゲルマニュームなどの含有量の多い部分が形成さ
れる。
【００１１】一般に、この非晶質シリコンにあっては、
その膜内のゲルマニュームや錫、鉛の含有量が多くなる
につれて多結晶化が容易となり、例えば多結晶化のため
に必要な熱処理の温度が低くてすむ。従って、本発明に
おけるようなゲルマニューム等の含有量を傾斜させた非
晶質シリコンの場合にあっては、初期に、非晶質シリコ
ンが多結晶化されて成る結晶粒が以後の固相成長の核と
して機能するため、結局この非晶質シリコン全体として
の多結晶化のための前記熱処理温度が低温でできること
となる。
その膜内のゲルマニュームや錫、鉛の含有量が多くなる
につれて多結晶化が容易となり、例えば多結晶化のため
に必要な熱処理の温度が低くてすむ。従って、本発明に
おけるようなゲルマニューム等の含有量を傾斜させた非
晶質シリコンの場合にあっては、初期に、非晶質シリコ
ンが多結晶化されて成る結晶粒が以後の固相成長の核と
して機能するため、結局この非晶質シリコン全体として
の多結晶化のための前記熱処理温度が低温でできること
となる。
【００１２】又、前記ゲルマニューム，錫あるいは鉛の
含有量を漸減せしめた構造は、例えその熱処理を施して
も斯る含有量の漸減状態、即ち分布状態は保持される。 このために、この基板側では、ゲルマニューム等の含有
量が多い多結晶半導体となり、一方、該多結晶半導体の
上部ではゲルマニューム含有量の小さい膜となる。
含有量を漸減せしめた構造は、例えその熱処理を施して
も斯る含有量の漸減状態、即ち分布状態は保持される。 このために、この基板側では、ゲルマニューム等の含有
量が多い多結晶半導体となり、一方、該多結晶半導体の
上部ではゲルマニューム含有量の小さい膜となる。
【００１３】
【実施例】図１乃至図３は、本発明光起電力装置の製造
方法を説明するための工程別素子構造断面図である。こ
の光起電力装置の製造方法は以下のように行う。
方法を説明するための工程別素子構造断面図である。こ
の光起電力装置の製造方法は以下のように行う。
【００１４】図１に示す工程では、石英やガラス等から
なる基板（１）上に非晶質シリコン（２）を形成する。
なる基板（１）上に非晶質シリコン（２）を形成する。
【００１５】この非晶質シリコン（２）はプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成し、その形成条件は反応ガスであるシ
ランガスの流量、基板温度、放電電力、放電時のガス圧
力及び膜厚を夫々４０ｓｃｃｍ，２００℃，１０Ｗ，０
．２Ｔｏｒｒそして１００Å一定とした。この非晶質シ
リコン（２）形成の際には、基板（１）側において、Ｇ
ｅＨ４ガスの流量が４０ｓｃｃｍとなるように前記シラ
ンガスに添加し、その後このＧｅＨ４ガスの流量を漸減
させた。
Ｄ法によって形成し、その形成条件は反応ガスであるシ
ランガスの流量、基板温度、放電電力、放電時のガス圧
力及び膜厚を夫々４０ｓｃｃｍ，２００℃，１０Ｗ，０
．２Ｔｏｒｒそして１００Å一定とした。この非晶質シ
リコン（２）形成の際には、基板（１）側において、Ｇ
ｅＨ４ガスの流量が４０ｓｃｃｍとなるように前記シラ
ンガスに添加し、その後このＧｅＨ４ガスの流量を漸減
させた。
【００１６】実施例では非晶質シリコン（２）に導電性
を具備せしめるためその形成の際に、フォスフィンガス
によるリン（Ｐ）のドーピングを行いｎ形半導体となる
ようにした。
を具備せしめるためその形成の際に、フォスフィンガス
によるリン（Ｐ）のドーピングを行いｎ形半導体となる
ようにした。
【００１７】次に、図２に示す工程では、この非晶質シ
リコン（２）を真空内で４３０℃の熱処理を施し、固相
成長させ多結晶化する。これによりこの非晶質シリコン
（２）は、多結晶シリコンから成るｎ型の多結晶半導体
（２ａ）となる。（３）は多結晶化によって形成された
多結晶粒の粒界を示している。
リコン（２）を真空内で４３０℃の熱処理を施し、固相
成長させ多結晶化する。これによりこの非晶質シリコン
（２）は、多結晶シリコンから成るｎ型の多結晶半導体
（２ａ）となる。（３）は多結晶化によって形成された
多結晶粒の粒界を示している。
【００１８】そして、図３に示す工程では、多結晶半導
体（２ａ）を約１２０℃で加熱した後、この多結晶半導
体上にプラズマＣＶＤ法によって、約１００Åの真性非
晶質シリコン（４）及び約２０Åのｐ型非晶質シリコン
（５）を形成した後、ｐ型非晶質シリコン（５）上に蒸
着法またはスパッタ法による透明導電膜（６）を形成す
る。
体（２ａ）を約１２０℃で加熱した後、この多結晶半導
体上にプラズマＣＶＤ法によって、約１００Åの真性非
晶質シリコン（４）及び約２０Åのｐ型非晶質シリコン
（５）を形成した後、ｐ型非晶質シリコン（５）上に蒸
着法またはスパッタ法による透明導電膜（６）を形成す
る。
【００１９】従来の光起電力装置の素子構造にあっては
、通常ｎ型半導体とｐ型半導体との積層体の両側に一方
を金属膜、他方に透明導電膜を形成しそれぞれを電極と
して使用する。実施例にあっては、本発明製造方法で形
成される多結晶半導体（２ａ）の抵抗が小さいことから
前記金属膜による電極と同様な機能を同時に持たせてい
る。本発明はこれに限られず、従来のように基板（１）
と前記多結晶半導体（２ａ）との間に電極として機能す
る金属膜を形成してもよい。
、通常ｎ型半導体とｐ型半導体との積層体の両側に一方
を金属膜、他方に透明導電膜を形成しそれぞれを電極と
して使用する。実施例にあっては、本発明製造方法で形
成される多結晶半導体（２ａ）の抵抗が小さいことから
前記金属膜による電極と同様な機能を同時に持たせてい
る。本発明はこれに限られず、従来のように基板（１）
と前記多結晶半導体（２ａ）との間に電極として機能す
る金属膜を形成してもよい。
【００２０】本発明光起電力装置の製造方法では、固相
成長される非晶質シリコン（２ａ）中のゲルマニューム
含有量が重要である。以下では、その含有量と固相成長
のための熱処理温度との関係について詳述する。
成長される非晶質シリコン（２ａ）中のゲルマニューム
含有量が重要である。以下では、その含有量と固相成長
のための熱処理温度との関係について詳述する。
【００２１】図４は、本発明光起電力装置の製造方法で
使用するゲルマニュームの含有量を膜厚方向に沿って漸
次変化させた場合の非晶質シリコンについて、その形成
条件と、それが固相成長のために必要とする熱処理温度
の最小値との関係を示す特性図である。
使用するゲルマニュームの含有量を膜厚方向に沿って漸
次変化させた場合の非晶質シリコンについて、その形成
条件と、それが固相成長のために必要とする熱処理温度
の最小値との関係を示す特性図である。
【００２２】この非晶質シリコンの形成方法としては、
その形成条件の内、反応ガスであるシランガスの流量、
基板温度、放電電力、放電時のガス圧力及び膜厚は前述
した実施例と同様としている。
その形成条件の内、反応ガスであるシランガスの流量、
基板温度、放電電力、放電時のガス圧力及び膜厚は前述
した実施例と同様としている。
【００２３】変化させたパラメータとしては、そのシラ
ンガスに添加する、水素で希釈されたＧｅＨ４ガスの流
量で、その種類としてはＧｅＨ４ガスの全く添加しない
もの（ａ）、０〜１０ｓｃｃｍ（ｂ）、０〜２０ｓｃｃ
ｍ（ｃ）、０〜３０ｓｃｃｍ（ｄ）、０〜４０ｓｃｃｍ
（ｅ）、０〜５０ｓｃｃｍ（ｆ）の６種類である。
ンガスに添加する、水素で希釈されたＧｅＨ４ガスの流
量で、その種類としてはＧｅＨ４ガスの全く添加しない
もの（ａ）、０〜１０ｓｃｃｍ（ｂ）、０〜２０ｓｃｃ
ｍ（ｃ）、０〜３０ｓｃｃｍ（ｄ）、０〜４０ｓｃｃｍ
（ｅ）、０〜５０ｓｃｃｍ（ｆ）の６種類である。
【００２４】このＧｅＨ４ガス流量の制御に当っては、
前記非晶質シリコンの形成の際基板側でその流量が各範
囲内の最大値となるようにし、以後その流量を０ｓｃｃ
ｍにまで漸減させた。同図の横軸は、ＧｅＨ４ガス流量
の最大値を示している。
前記非晶質シリコンの形成の際基板側でその流量が各範
囲内の最大値となるようにし、以後その流量を０ｓｃｃ
ｍにまで漸減させた。同図の横軸は、ＧｅＨ４ガス流量
の最大値を示している。
【００２５】同図から判るように、ＧｅＨ４ガスの最大
値が増加するにつれて、固相成長のために必要な熱処理
温度の最小値が小さく、即ち低温化していることが判る
。特に、前記（ｆ）の場合にあっては、非晶質ゲルマニ
ュームの場合のそれと同程度の温度にまで低温化してい
ることが判る。
値が増加するにつれて、固相成長のために必要な熱処理
温度の最小値が小さく、即ち低温化していることが判る
。特に、前記（ｆ）の場合にあっては、非晶質ゲルマニ
ュームの場合のそれと同程度の温度にまで低温化してい
ることが判る。
【００２６】この関係は、この非晶質シリコンに導電型
決定不純物を添加した場合であっても、ＧｅＨ４ガスを
添加することによって同様な熱処理温度の低温化ができ
ることを確認しており、更に、この様な低温化の現象は
、前記ゲルマニュームの他に錫や鉛を使用した場合にお
いても同様に観察される。
決定不純物を添加した場合であっても、ＧｅＨ４ガスを
添加することによって同様な熱処理温度の低温化ができ
ることを確認しており、更に、この様な低温化の現象は
、前記ゲルマニュームの他に錫や鉛を使用した場合にお
いても同様に観察される。
【００２７】図５は、前述した実施例光起電力装置の変
換効率と、そのＧｅＨ４ガス流量の最大値との関係を示
す特性図である。
換効率と、そのＧｅＨ４ガス流量の最大値との関係を示
す特性図である。
【００２８】同図によれば、ＧｅＨ４ガス流量の変化と
して、その最大値を４０ｓｃｃｍとした場合においてこ
の変換効率が最も大きくなる。これは、この最大値が４
０ｓｃｃｍ以下の領域では、ゲルマニュームの含有量が
多くなるにつれて、光起電力装置としての長波長光感度
が向上することによるためであり、一方４０ｓｃｃｍを
越えると、この長波長光の感度は更に向上するもののこ
のゲルマニューム含有量の増加により多結晶化の際に核
が多数発生してしまい、多結晶粒が大きく成長しえず、
結果として形成された多結晶半導体の電気的特性が低下
してしまうためである。
して、その最大値を４０ｓｃｃｍとした場合においてこ
の変換効率が最も大きくなる。これは、この最大値が４
０ｓｃｃｍ以下の領域では、ゲルマニュームの含有量が
多くなるにつれて、光起電力装置としての長波長光感度
が向上することによるためであり、一方４０ｓｃｃｍを
越えると、この長波長光の感度は更に向上するもののこ
のゲルマニューム含有量の増加により多結晶化の際に核
が多数発生してしまい、多結晶粒が大きく成長しえず、
結果として形成された多結晶半導体の電気的特性が低下
してしまうためである。
【００２９】従って、本発明製造方法によれば、基板（
１）との接触部にはゲルマニュームの含有量が多い多結
晶半導体（２ａ）が配置され、又該多結晶半導体（２ａ
）と接触する真性非晶質シリコン（４）との間にはゲル
マニュームがほとんど含有しない多結晶半導体が配置さ
れることとなることから、それぞれの接触部には、従来
のような熱による歪みや、材料面での歪みが生ぜず光起
電力装置としての特性向上が成し得る。
１）との接触部にはゲルマニュームの含有量が多い多結
晶半導体（２ａ）が配置され、又該多結晶半導体（２ａ
）と接触する真性非晶質シリコン（４）との間にはゲル
マニュームがほとんど含有しない多結晶半導体が配置さ
れることとなることから、それぞれの接触部には、従来
のような熱による歪みや、材料面での歪みが生ぜず光起
電力装置としての特性向上が成し得る。
【００３０】尚、本実施例では、プラズマＣＶＤ法によ
って形成される非晶質シリコンのゲルマニュームの添加
用ガスとしてＧｅＨ４ガスを使用したが、これに限られ
ずＧｅＦ４ガスやＧｅ（ＣＨ３）４ガスであってもよい
。 錫や鉛を用いる場合に使用できる反応ガスとしては、Ｓ
ｎ（ＣＨ３）４，Ｐｂ（ＣＨ３）４などがある。
って形成される非晶質シリコンのゲルマニュームの添加
用ガスとしてＧｅＨ４ガスを使用したが、これに限られ
ずＧｅＦ４ガスやＧｅ（ＣＨ３）４ガスであってもよい
。 錫や鉛を用いる場合に使用できる反応ガスとしては、Ｓ
ｎ（ＣＨ３）４，Ｐｂ（ＣＨ３）４などがある。
【００３１】又、前記非晶質シリコンの形成方法として
は、前記プラズマＣＶＤ法の他にスパッタ法や蒸着法で
あっても実施例と同様の効果が得られる。
は、前記プラズマＣＶＤ法の他にスパッタ法や蒸着法で
あっても実施例と同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】本発明製造方法によれば、形成のための
熱処理温度が低温化できるとともに、素子構造において
発生する多結晶半導体と基板との熱歪みや、該多結晶半
導体と真性非晶質シリコンとの間の材料面での歪みが低
減しえる。
熱処理温度が低温化できるとともに、素子構造において
発生する多結晶半導体と基板との熱歪みや、該多結晶半
導体と真性非晶質シリコンとの間の材料面での歪みが低
減しえる。
【００３３】又、本発明製造方法によれば、基板近傍に
位置する初期に形成された非晶質シリコンが、以後の多
結晶化の核となることから、この形成に従えば大きな結
晶粒を有する多結晶半導体を形成することができる。
位置する初期に形成された非晶質シリコンが、以後の多
結晶化の核となることから、この形成に従えば大きな結
晶粒を有する多結晶半導体を形成することができる。
【００３４】さらに、本発明製造方法は、プラズマＣＶ
Ｄ法を行った場合、反応ガスの流量等を変化させること
によって簡便に形成することができるという特徴も有し
ている。
Ｄ法を行った場合、反応ガスの流量等を変化させること
によって簡便に形成することができるという特徴も有し
ている。
【図１】本発明光起電力装置の製造方法を説明するため
の一製造工程での素子構造断面図である。
の一製造工程での素子構造断面図である。
【図２】前記光起電力装置のその他の工程を説明するた
めの素子構造断面図である。
めの素子構造断面図である。
【図３】前記光起電力装置のその他の工程を説明するた
めの素子構造断面図である。
めの素子構造断面図である。
【図４】本発明製造方法で使用する非晶質シリコンの形
成条件と、該非晶質シリコンを固相成長するために必要
な熱処理温度の最小値との関係を示す特性図である。
成条件と、該非晶質シリコンを固相成長するために必要
な熱処理温度の最小値との関係を示す特性図である。
【図５】前記製造方法で使用される非晶質シリコンの形
成の際のＧｅＨ４ガス流量の最大値と、これにより形成
された光起電力装置の変換効率との関係を示す特性図で
ある。
成の際のＧｅＨ４ガス流量の最大値と、これにより形成
された光起電力装置の変換効率との関係を示す特性図で
ある。
１──基板
２ａ──多結晶半導体
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、ゲルマニュームあるいは錫
若しくは鉛のうち少なくとも１つを含有し且つその含有
量を前記基板側から漸減させた非晶質シリコンを成膜し
た後、該非晶質シリコンを熱処理することによって多結
晶半導体を形成することを特徴とする光起電力装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057184A JP2889718B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3057184A JP2889718B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291967A true JPH04291967A (ja) | 1992-10-16 |
| JP2889718B2 JP2889718B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=13048418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3057184A Expired - Fee Related JP2889718B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889718B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075002B1 (en) | 1995-03-27 | 2006-07-11 | Semiconductor Energy Laboratory Company, Ltd. | Thin-film photoelectric conversion device and a method of manufacturing the same |
| WO2011048866A1 (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | セントラル硝子株式会社 | 非晶質半導体膜用オリゴメチルゲルマン化合物とこれを用いる成膜ガス |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3057184A patent/JP2889718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7075002B1 (en) | 1995-03-27 | 2006-07-11 | Semiconductor Energy Laboratory Company, Ltd. | Thin-film photoelectric conversion device and a method of manufacturing the same |
| WO2011048866A1 (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | セントラル硝子株式会社 | 非晶質半導体膜用オリゴメチルゲルマン化合物とこれを用いる成膜ガス |
| JP2011086862A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Central Glass Co Ltd | 非晶質半導体膜用オリゴメチルゲルマン化合物とこれを用いる成膜ガス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2889718B2 (ja) | 1999-05-10 |
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