JPH0432552B2 - - Google Patents
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- JPH0432552B2 JPH0432552B2 JP57038769A JP3876982A JPH0432552B2 JP H0432552 B2 JPH0432552 B2 JP H0432552B2 JP 57038769 A JP57038769 A JP 57038769A JP 3876982 A JP3876982 A JP 3876982A JP H0432552 B2 JPH0432552 B2 JP H0432552B2
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-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非単結晶半導体を用いた半導体装置特
に光照射により電子・ホール対を発生する光起電
力発生用半導体層（以下単に活性半導体層とい
う）を有する真性または人為的にＰまたはＮ型の
不純物を積層的に添加しないいわゆる実質的に真
性の半導体層（以下単にＩ層または単に真性半導
体層という）およびＰ型-またはN-型半導体層を
積層してIN-接合を有せしめた半導体装置に関す
る。
に光照射により電子・ホール対を発生する光起電
力発生用半導体層（以下単に活性半導体層とい
う）を有する真性または人為的にＰまたはＮ型の
不純物を積層的に添加しないいわゆる実質的に真
性の半導体層（以下単にＩ層または単に真性半導
体層という）およびＰ型-またはN-型半導体層を
積層してIN-接合を有せしめた半導体装置に関す
る。
本発明は光電変換装置は光照射面側より
PIN-Nを有せしめ、活性半導体層における少数
キヤリアのライフタイムを実質的に長くして、ひ
いては大電流出力を有せしめることを目的として
いる。
PIN-Nを有せしめ、活性半導体層における少数
キヤリアのライフタイムを実質的に長くして、ひ
いては大電流出力を有せしめることを目的として
いる。
本発明は第１、第２、第３、第４の非単結晶半
導体を積層して、PINN接合を有せしめるにあた
り、これらの半導体層を同一反応室を用いて作製
するのではなく、それぞれ独立した４個の反応室
を連結して具備せしめ、第１の半導体層を形成し
た後、隣の反応室に被形成面を有する基板を大気
にふれさせることなく第１の半導体層上に第２の
半導体層を積層して形成せしめ、かかる工程を漸
次くりかえすことにより第１の半導体層上に第２
の半導体層を、また第２の半導体層上に第３の半
導体層を、第３の半導体層上に第４の半導体層を
形成せしめる半導体装置の作製方法に関する。
導体を積層して、PINN接合を有せしめるにあた
り、これらの半導体層を同一反応室を用いて作製
するのではなく、それぞれ独立した４個の反応室
を連結して具備せしめ、第１の半導体層を形成し
た後、隣の反応室に被形成面を有する基板を大気
にふれさせることなく第１の半導体層上に第２の
半導体層を積層して形成せしめ、かかる工程を漸
次くりかえすことにより第１の半導体層上に第２
の半導体層を、また第２の半導体層上に第３の半
導体層を、第３の半導体層上に第４の半導体層を
形成せしめる半導体装置の作製方法に関する。
本発明は４つの反応室を連結して有する半導体
装置製造方法に関し、その第１の半導体層を形成
するに先立ち、その半導体層上に水分、空気等の
吸着物を除去し、さらに反応室に大気（空気特に
酸素、水）の混入がないように、大気との遮断用
の第１の予備室と、基板上の吸着物除去用の予備
加熱用の第２の予備室を設けることを目的として
いる。
装置製造方法に関し、その第１の半導体層を形成
するに先立ち、その半導体層上に水分、空気等の
吸着物を除去し、さらに反応室に大気（空気特に
酸素、水）の混入がないように、大気との遮断用
の第１の予備室と、基板上の吸着物除去用の予備
加熱用の第２の予備室を設けることを目的として
いる。
従来プラズマCVD法特にグロー放電法を利用
し、PIN接合を積層法にて有する光電変換装置に
関しては、本発明人の出願になる「光起電力発生
用半導体装置」（S49.6.20出願 特開昭51−890
特願昭49−71739）が知られている。また 半導
体装置（特開昭52−16990）も知られている。し
かしこれらの半導体装置における活性半導体層し
てのＩ層は、このＩ層をはさむＰまたはＮ型半導
体層に比べて低不純物濃度層であることを指摘し
ながらも、さらにその細目については全く開示し
ていない。
し、PIN接合を積層法にて有する光電変換装置に
関しては、本発明人の出願になる「光起電力発生
用半導体装置」（S49.6.20出願 特開昭51−890
特願昭49−71739）が知られている。また 半導
体装置（特開昭52−16990）も知られている。し
かしこれらの半導体装置における活性半導体層し
てのＩ層は、このＩ層をはさむＰまたはＮ型半導
体層に比べて低不純物濃度層であることを指摘し
ながらも、さらにその細目については全く開示し
ていない。
本発明は半導体層を被形成面上に積層して作製
する光電変換装置において、この活性半導体層を
さらに検討した結果、その内部を５×1016cm-3以
下の不純物濃度しかないＩ型半導体層と、７×
1016〜１×1018cm-3の濃度の不純物が添加されて
いるP-またはN-型半導体層をそれぞれ独立した
反応室で積層して形成し、お互いの不純物が混入
しあわせなくせしめたことを特徴としている。こ
の結果、この活性半導体層を電子またはホールと
積層的に対立させ、かつ光照射により発生したキ
ヤリアのうちの小数キヤリアを電極ヘドリフトさ
せやすく、ひいてはそのライフタイムを長くせし
めたことを特徴とする。
する光電変換装置において、この活性半導体層を
さらに検討した結果、その内部を５×1016cm-3以
下の不純物濃度しかないＩ型半導体層と、７×
1016〜１×1018cm-3の濃度の不純物が添加されて
いるP-またはN-型半導体層をそれぞれ独立した
反応室で積層して形成し、お互いの不純物が混入
しあわせなくせしめたことを特徴としている。こ
の結果、この活性半導体層を電子またはホールと
積層的に対立させ、かつ光照射により発生したキ
ヤリアのうちの小数キヤリアを電極ヘドリフトさ
せやすく、ひいてはそのライフタイムを長くせし
めたことを特徴とする。
さらに本発明はこの半導体中に添加された酸素
の濃度を第１および第２の予備室を設け、そこで
除去することにより、従来知られていた１〜20×
1018cm-3の濃度よりさらに1/3以下好ましくは1/1
０〜1/50としたことにより、半導体をその中に酸
化珪素絶縁性成分を除去し、より半導体としキヤ
リアのライフタイムを長くしたことを特徴として
いる。
の濃度を第１および第２の予備室を設け、そこで
除去することにより、従来知られていた１〜20×
1018cm-3の濃度よりさらに1/3以下好ましくは1/1
０〜1/50としたことにより、半導体をその中に酸
化珪素絶縁性成分を除去し、より半導体としキヤ
リアのライフタイムを長くしたことを特徴として
いる。
また半導体層をそれぞれ独立に積層する方法は
本発明人により、半導体装置（特願昭53−152887
S53.12.10出願）およびその分割出願 半導体装
置作製方法（特願昭56−55607 S56.4.15）に記さ
れている。しかしこれらは独立連結方式のプラズ
マ気相法が記されていながらも、やはり活性半導
体層をさらに複数層にわけ、そこをIP-，IN-接
合、さらにそれを発展させたIN-Nを形成するこ
とについての記載はない。本発明はこれをさらに
発展せしめ、光電変換装置としての変換効率を10
〜14％／cm2（AMl100mW／cm2の照射光における
５cm□の真性変換効率）を有せしめ、従来の６〜
８％／cm2よりもさらに４〜６％も向上せしめたこ
とを特徴としている。
本発明人により、半導体装置（特願昭53−152887
S53.12.10出願）およびその分割出願 半導体装
置作製方法（特願昭56−55607 S56.4.15）に記さ
れている。しかしこれらは独立連結方式のプラズ
マ気相法が記されていながらも、やはり活性半導
体層をさらに複数層にわけ、そこをIP-，IN-接
合、さらにそれを発展させたIN-Nを形成するこ
とについての記載はない。本発明はこれをさらに
発展せしめ、光電変換装置としての変換効率を10
〜14％／cm2（AMl100mW／cm2の照射光における
５cm□の真性変換効率）を有せしめ、従来の６〜
８％／cm2よりもさらに４〜６％も向上せしめたこ
とを特徴としている。
本発明における光電変換装置において、Ｐまた
はＮ型半導体層特に入射光側のＰ型半導体層を活
性半導体層に比べて広いエネルギバンド巾とし、
その半導体層での照射光の吸収損失の増加を防い
でいる。
はＮ型半導体層特に入射光側のＰ型半導体層を活
性半導体層に比べて広いエネルギバンド巾とし、
その半導体層での照射光の吸収損失の増加を防い
でいる。
このエネルギバンド構造を連続接合し、Ｐ型の
半導体層に対し窓構造を設けたものとして、本発
明人の出願になる半導体装置（米国特許4239554
1980.12.6発行米国特許4254429 1981.3.3発行）が
知られている。本発明はかかる本発明人の発明に
なる出願をさらに発展させたものである。
半導体層に対し窓構造を設けたものとして、本発
明人の出願になる半導体装置（米国特許4239554
1980.12.6発行米国特許4254429 1981.3.3発行）が
知られている。本発明はかかる本発明人の発明に
なる出願をさらに発展させたものである。
本発明はかかる半導体層に再結合中心中和用の
水素、フツ素または塩素の如きハロゲン元素を
0.1〜20モル％の濃度に、またリチユームの如き
アルカリ金属元素を1015〜1017cm-3の濃度に含有
せしめて、不対結合手中和効果を有せしめるとと
もに、５〜2000Å代表的には５〜100Åの大きさ
の結晶性（シヨートレンジオーダの結晶性）を有
するセミアモルフアス（半非晶質）半導体（以下
SASという）とかかるシヨートレンジオーダの
結晶性を有さないアモルフアス（非晶質）半導体
（以下ASという）とが層状に積層構造を有して設
けられたものである。
水素、フツ素または塩素の如きハロゲン元素を
0.1〜20モル％の濃度に、またリチユームの如き
アルカリ金属元素を1015〜1017cm-3の濃度に含有
せしめて、不対結合手中和効果を有せしめるとと
もに、５〜2000Å代表的には５〜100Åの大きさ
の結晶性（シヨートレンジオーダの結晶性）を有
するセミアモルフアス（半非晶質）半導体（以下
SASという）とかかるシヨートレンジオーダの
結晶性を有さないアモルフアス（非晶質）半導体
（以下ASという）とが層状に積層構造を有して設
けられたものである。
本発明は特に光電変換装置におけ光照射面側の
Ｐ型の半導体層がその領域での入射光の吸収性を
少なくするためSASとし、さらにそれに隣接し
た真性半導体層をSASとし、入射光側でのキヤ
リアのライフタイムを長くし、さらにこのSAS
上面に真性の階段状または連続的にASまたはAS
を混入させた半導体層を積層して内部電界を自発
的に設け、光−電気変換効率の向上を促したもの
である。
Ｐ型の半導体層がその領域での入射光の吸収性を
少なくするためSASとし、さらにそれに隣接し
た真性半導体層をSASとし、入射光側でのキヤ
リアのライフタイムを長くし、さらにこのSAS
上面に真性の階段状または連続的にASまたはAS
を混入させた半導体層を積層して内部電界を自発
的に設け、光−電気変換効率の向上を促したもの
である。
SASに関しては、本発明人の出願になる特願
昭55−026388，S55.3.3出願（セミアモルフアス
半導体）が知られている。さらにこのSASを利
用してPIN接合型の光電変換装置を設けた発明と
して、本発明人の出願になる特願昭56−008699，
S56−1.22（光電変換装置）が知られている。
昭55−026388，S55.3.3出願（セミアモルフアス
半導体）が知られている。さらにこのSASを利
用してPIN接合型の光電変換装置を設けた発明と
して、本発明人の出願になる特願昭56−008699，
S56−1.22（光電変換装置）が知られている。
以下図面に従つて説明する。
第１図は本発明を実施するのに必要なプラズマ
CVD装置の概要を示す。
CVD装置の概要を示す。
すなわち基板１は絶縁性ホルダ例えば石英ホル
ダ（ボート）２が保持された反応炉２５〜２８中
に上方向から下方向への反応性ガスの流れに平行
であり、かつ高周波エネルギ４に対する電極２，
３の放電に対し平行方向に設置させている。反応
性気体は珪化物気体（SixH2x+2x21）を５，９，
１３，１７より、またＰ型不純物であるジボラン
（B2H6）を６より、Ｎ型不純物であるフオスヒン
（PH3）を１８より、キヤリアガスである水素ま
たはヘリユーム（He）を８，１２，１６，２０
より供給した。また広いエネルギバンド巾とする
ための添加材例えばメタン（CH4）を７，１９よ
り供給する。後量不純物添加用としてシランによ
り10〜100PPMに希釈されたジボランを１０，１
４よりまた同様に水素またはシランで希釈された
10〜100PPMのフオスヒンを１１，１５より供給
する。
ダ（ボート）２が保持された反応炉２５〜２８中
に上方向から下方向への反応性ガスの流れに平行
であり、かつ高周波エネルギ４に対する電極２，
３の放電に対し平行方向に設置させている。反応
性気体は珪化物気体（SixH2x+2x21）を５，９，
１３，１７より、またＰ型不純物であるジボラン
（B2H6）を６より、Ｎ型不純物であるフオスヒン
（PH3）を１８より、キヤリアガスである水素ま
たはヘリユーム（He）を８，１２，１６，２０
より供給した。また広いエネルギバンド巾とする
ための添加材例えばメタン（CH4）を７，１９よ
り供給する。後量不純物添加用としてシランによ
り10〜100PPMに希釈されたジボランを１０，１
４よりまた同様に水素またはシランで希釈された
10〜100PPMのフオスヒンを１１，１５より供給
する。
これらを反応性気体の反応室への噴出し口であ
つて、かつプラズマ発生用の電極５１，５２，５
３，５４より反応室２５，２６，２７，２８に供
給している。この反応性気体が反応室に放出され
ると、電磁エネルギが加えられ、それらの気体を
活性化、分解して反応生成物が被形成面上に蒸積
される。この反応室では直流〜20MHz例えば直
流、500KHz、13.56MHzの周波数の電磁エネルギ
を電極２，３より加えた。さらに被形成面を有す
る基板１に赤外線加熱炉４により100〜500℃代表
的には200〜300℃に加熱し、多量の基板処理がで
きるようになつた。
つて、かつプラズマ発生用の電極５１，５２，５
３，５４より反応室２５，２６，２７，２８に供
給している。この反応性気体が反応室に放出され
ると、電磁エネルギが加えられ、それらの気体を
活性化、分解して反応生成物が被形成面上に蒸積
される。この反応室では直流〜20MHz例えば直
流、500KHz、13.56MHzの周波数の電磁エネルギ
を電極２，３より加えた。さらに被形成面を有す
る基板１に赤外線加熱炉４により100〜500℃代表
的には200〜300℃に加熱し、多量の基板処理がで
きるようになつた。
基板１は最初第１の予備室２３に挿入され、ロ
ータリーポンプ３０にて真空引きされた。この予
備室を大気圧にするには２１より窒素を導入し
た。この予備室が真空引された後、その隣りに設
けられた200〜400℃に赤外線ランプにて加熱され
た第２の予備室にゲイト５５を開けて移し、移し
た後再びゲイト５５を閉め、第１の予備室は２１
より窒素を導入し大気圧とした後、別の基板が導
入される。かくの如きくりかえしにより、第１の
予備室の基板は第２の予備室に、第２の予備室２
４の基板は第１の反応室２５に漸次移相して導入
される。さらにこの第１の予備室で真空引をして
大気を除去した後、第２の予備室で吸着酸素、水
を真空加熱により除去することは、半導体層中の
酸素の濃度を従来より知られた１〜３×1018cm-3
よりもさらに1/3以下代表的には1/10〜1/30の１
×1017〜５×1015cm-3にまで下げることができた。
ータリーポンプ３０にて真空引きされた。この予
備室を大気圧にするには２１より窒素を導入し
た。この予備室が真空引された後、その隣りに設
けられた200〜400℃に赤外線ランプにて加熱され
た第２の予備室にゲイト５５を開けて移し、移し
た後再びゲイト５５を閉め、第１の予備室は２１
より窒素を導入し大気圧とした後、別の基板が導
入される。かくの如きくりかえしにより、第１の
予備室の基板は第２の予備室に、第２の予備室２
４の基板は第１の反応室２５に漸次移相して導入
される。さらにこの第１の予備室で真空引をして
大気を除去した後、第２の予備室で吸着酸素、水
を真空加熱により除去することは、半導体層中の
酸素の濃度を従来より知られた１〜３×1018cm-3
よりもさらに1/3以下代表的には1/10〜1/30の１
×1017〜５×1015cm-3にまで下げることができた。
もちろん各反応室においても、外部よりの真空
リークは10-3torr以下を保障できるように務めて
いる。
リークは10-3torr以下を保障できるように務めて
いる。
以上の如くにして第１の反応室において、被形
成面上に1.6〜2.2eVのエネルギバンド巾を有する
Ｐ型の導電型を有するSixC1-x（Ｏ＜ｘ＜１）を
200Å以下代表的には30〜150Åの厚さに形成した
後、第１および第２の反応室を真空引をして、こ
の被形成面を有する基板を第２の反応室２６に移
相した。この時第２の反応室に設置された基板は
第３の反応室２７に、第３の反応室２７の基板は
第４の反応室２８に、第４の反応室の基板は第３
の予備室２７に移相し、第３の予備室の基板はゲ
イト５６を完全閉にした後、他のゲイト５７より
外部に出される。
成面上に1.6〜2.2eVのエネルギバンド巾を有する
Ｐ型の導電型を有するSixC1-x（Ｏ＜ｘ＜１）を
200Å以下代表的には30〜150Åの厚さに形成した
後、第１および第２の反応室を真空引をして、こ
の被形成面を有する基板を第２の反応室２６に移
相した。この時第２の反応室に設置された基板は
第３の反応室２７に、第３の反応室２７の基板は
第４の反応室２８に、第４の反応室の基板は第３
の予備室２７に移相し、第３の予備室の基板はゲ
イト５６を完全閉にした後、他のゲイト５７より
外部に出される。
第２の反応室２６においては、第２図Ａにその
たて断面図が示されているが、Ｐ型の第１の半導
体層４４が形成した上にＩ型の第２の半導体層４
５が100〜2000Åの厚さ代表的には200〜500Åの
厚さに形成される。このＩ層は第２の半導体層を
形成する際、第１の半導体層を生成する不純物が
50〜100Åの深さに混入するため、100Å以上形成
させ、Ｐ型用の不純物とＮ型用の不純物とが５×
1016cm-3以上の濃度で直接に混合しないように務
めた。
たて断面図が示されているが、Ｐ型の第１の半導
体層４４が形成した上にＩ型の第２の半導体層４
５が100〜2000Åの厚さ代表的には200〜500Åの
厚さに形成される。このＩ層は第２の半導体層を
形成する際、第１の半導体層を生成する不純物が
50〜100Åの深さに混入するため、100Å以上形成
させ、Ｐ型用の不純物とＮ型用の不純物とが５×
1016cm-3以上の濃度で直接に混合しないように務
めた。
このＩ型半導体層は空乏層を形成させ、ここで
のキヤリアの電極へのドリフトによる移動を助長
させるためにきわめて重要である。
のキヤリアの電極へのドリフトによる移動を助長
させるためにきわめて重要である。
さらにこの後第３の反応室２７にて、第２図Ａ
におけるＮ型の第３の半導体層４６を0.1〜0.6cm
の厚さに形成させた。さらに第４の反応室２８に
てＮ型の第４の半導体層４７を100〜500Åの厚さ
に形成させた。この半導体層をもBSF（逆方向の
空乏層電界）を少数キヤリアに与えるため、この
Egを1.8〜2.5eVとしたSixC1-x（Ｏ＜ｘ１）と
した。またＩ層４５、N-層４６は前記した非単
結晶シリコンを用い1.5〜1.8eVとした。
におけるＮ型の第３の半導体層４６を0.1〜0.6cm
の厚さに形成させた。さらに第４の反応室２８に
てＮ型の第４の半導体層４７を100〜500Åの厚さ
に形成させた。この半導体層をもBSF（逆方向の
空乏層電界）を少数キヤリアに与えるため、この
Egを1.8〜2.5eVとしたSixC1-x（Ｏ＜ｘ１）と
した。またＩ層４５、N-層４６は前記した非単
結晶シリコンを用い1.5〜1.8eVとした。
以上の如き４つの半導体層を積層した後、電極
４８および耐湿性向上のため、エポキシ、ポリイ
ミド等の有機樹脂モールド４９を100〜500μの厚
さにオーバーコートをした。
４８および耐湿性向上のため、エポキシ、ポリイ
ミド等の有機樹脂モールド４９を100〜500μの厚
さにオーバーコートをした。
第２図Ａにおいて、基板は透光性基板４０例え
ばガラス、ポリイミド樹脂を用い、そこに３〜
20μの深さのNi，Ni中にＢ，Ｐが添加された代表
的またはそのバルクにA1，Cuが設けられ、うめ
こみ補助電極４１を設けた。さらにこの上面に透
明導電膜４３を形成している。この透明導電膜は
ITO（酸化インジユーム＋３〜10％酸化スズ）と
酸化スズ、酸化アンチモンまたはその混合物を積
層して２層膜としていた。
ばガラス、ポリイミド樹脂を用い、そこに３〜
20μの深さのNi，Ni中にＢ，Ｐが添加された代表
的またはそのバルクにA1，Cuが設けられ、うめ
こみ補助電極４１を設けた。さらにこの上面に透
明導電膜４３を形成している。この透明導電膜は
ITO（酸化インジユーム＋３〜10％酸化スズ）と
酸化スズ、酸化アンチモンまたはその混合物を積
層して２層膜としていた。
この透明導電膜はこれに接する半導体がこの実
施例の如くＰ型半導体にあつてはＶ価の透明導電
膜である酸化アンチモン（Sb2O3またはSb2O5）
を50〜200Åの厚さにそれに接する如くにして形
成し、ITOはこの導電膜の導電性を向上させる如
くにその下地に設けることが光電変換装置の変換
効率の向上特に電流の増大に大きく寄与してい
た。そしてITOをＰ型半導体に接せしめる時、５
〜10mA〜cm2の電流密度であつたものが13〜
20mA／cm2ときわめて大きくできた。これはアン
チモンがＰ型半導体のホールの再結合中心とな
り、この界面での電気的な直列抵抗を下げること
ができた。
施例の如くＰ型半導体にあつてはＶ価の透明導電
膜である酸化アンチモン（Sb2O3またはSb2O5）
を50〜200Åの厚さにそれに接する如くにして形
成し、ITOはこの導電膜の導電性を向上させる如
くにその下地に設けることが光電変換装置の変換
効率の向上特に電流の増大に大きく寄与してい
た。そしてITOをＰ型半導体に接せしめる時、５
〜10mA〜cm2の電流密度であつたものが13〜
20mA／cm2ときわめて大きくできた。これはアン
チモンがＰ型半導体のホールの再結合中心とな
り、この界面での電気的な直列抵抗を下げること
ができた。
以上の如くにして得られた第２図Ａに対応した
エネルギバンド巾を第２図Ｂにその番号を対応し
て設けている。
エネルギバンド巾を第２図Ｂにその番号を対応し
て設けている。
この図面より明らかな如く、活性半導体層４１
〜４６はこの場合の少数キヤリアであるホールを
Ｐ型半導体層４４に４４，４６間の高い電位差に
より効率よく供給せしめている。特に照射光近く
にある真性半導体層４５での空乏層のひろがりお
よび高い電界強度を有せしめるためN-型半導体
層４６を設け、さらにこの４６で光照射により発
生したキヤリアはBSF効果の助けを含めて少数
キヤリアをＰ型半導体層にドリフトさせたもので
ある。その結果、従来より知られた単なるPIN半
導体においては５〜７％／cm2までの効率しか得ら
れなかつたものが、PIN-N型構造とすることに
より、10〜12％の高い変換効率をAMlにて得る
ことができた。さらに10cm□の大面積基板におい
ても、４１の補助電極の助けを含めて開放電圧
0.9〜0.95V、短絡電流16〜20mA／cm2７〜10％の
実用変換効率を得ることができた。
〜４６はこの場合の少数キヤリアであるホールを
Ｐ型半導体層４４に４４，４６間の高い電位差に
より効率よく供給せしめている。特に照射光近く
にある真性半導体層４５での空乏層のひろがりお
よび高い電界強度を有せしめるためN-型半導体
層４６を設け、さらにこの４６で光照射により発
生したキヤリアはBSF効果の助けを含めて少数
キヤリアをＰ型半導体層にドリフトさせたもので
ある。その結果、従来より知られた単なるPIN半
導体においては５〜７％／cm2までの効率しか得ら
れなかつたものが、PIN-N型構造とすることに
より、10〜12％の高い変換効率をAMlにて得る
ことができた。さらに10cm□の大面積基板におい
ても、４１の補助電極の助けを含めて開放電圧
0.9〜0.95V、短絡電流16〜20mA／cm2７〜10％の
実用変換効率を得ることができた。
第３図は参考例であつて、基板４０を導電性と
し、例えばステンレスとしたものである。この上
面に第２図Ａと同様に第１、第２、第３、第４の
半導体層４４，４５，４６，４７と積層して設
け、ITOの透明導電膜４３補助電極４１樹脂モー
ルド４９により設けている。
し、例えばステンレスとしたものである。この上
面に第２図Ａと同様に第１、第２、第３、第４の
半導体層４４，４５，４６，４７と積層して設
け、ITOの透明導電膜４３補助電極４１樹脂モー
ルド４９により設けている。
Ａ−A′における対応エネルギバンド図を第３
図Ｂに示している。この場合は第２図Ａと異な
り、上方向よりの光照射のためＮ，４７，Ｉ４
６，P-，４５，Ｐ，４４としている。この場合
P-はその被膜形成の際その不純物濃度が５×1016
〜1018cm-3ときわめて低いため、ボンベ中で５〜
10PPM（水素希釈）を作ることがジボランとボン
ベとの反応により不可能である。このため本発明
においては、シラン中に10〜100PPMのジボラン
を添加したボンベを用いていることが他の特徴で
ある。かくして制御性を有するP-半導体層４５
を作ることができた。この中に第１の半導体４４
よりのオートドーピングによるＰ型不純物の混入
を禁止するため、本発明においては第１図に示す
如くＰ型半導体層４４用の第１の反応室２５と
P-型半導体層用の第２の反応室２６とを独立に
している。特にＰ型半導体層４４に炭素を添加し
た場合、この炭素が部分的（局部的）にP-の第
２の半導体層に混入し、電気的導電性を防げるこ
とを防ぐことはきわめて重要である。このため４
５の第２の半導体層は珪素、ゲルマニユームまた
はその混合体を主成分とし、炭素、酸素、窒素が
３×10+17cm-3以上の濃度に混入して電気的伝導
度を悪くしないように務めた。
図Ｂに示している。この場合は第２図Ａと異な
り、上方向よりの光照射のためＮ，４７，Ｉ４
６，P-，４５，Ｐ，４４としている。この場合
P-はその被膜形成の際その不純物濃度が５×1016
〜1018cm-3ときわめて低いため、ボンベ中で５〜
10PPM（水素希釈）を作ることがジボランとボン
ベとの反応により不可能である。このため本発明
においては、シラン中に10〜100PPMのジボラン
を添加したボンベを用いていることが他の特徴で
ある。かくして制御性を有するP-半導体層４５
を作ることができた。この中に第１の半導体４４
よりのオートドーピングによるＰ型不純物の混入
を禁止するため、本発明においては第１図に示す
如くＰ型半導体層４４用の第１の反応室２５と
P-型半導体層用の第２の反応室２６とを独立に
している。特にＰ型半導体層４４に炭素を添加し
た場合、この炭素が部分的（局部的）にP-の第
２の半導体層に混入し、電気的導電性を防げるこ
とを防ぐことはきわめて重要である。このため４
５の第２の半導体層は珪素、ゲルマニユームまた
はその混合体を主成分とし、炭素、酸素、窒素が
３×10+17cm-3以上の濃度に混入して電気的伝導
度を悪くしないように務めた。
かくして第３図Ｂの如き場合においても、第２
図と同様の10％をこえる変換効率を得ることがで
きた。
図と同様の10％をこえる変換効率を得ることがで
きた。
第３図の他の製造方法については第１図、第２
図において述べたことと同様である。
図において述べたことと同様である。
以上の説明において半導体装置はPIN-N接合
を１つ有せしめた。しかしこれをさらにくりかえ
し、光照射面側よりPIN-NPIN-Nまたは
PIN-NPIN接合と積層した直列接続し、前側の
IN-活性層を非単結晶のSiにより1.6〜1.8eVとし
後側をSixGe1-x（Ｏｘ１）により1.0〜1.6eV
として開放電圧の増大に務めてもよい。
を１つ有せしめた。しかしこれをさらにくりかえ
し、光照射面側よりPIN-NPIN-Nまたは
PIN-NPIN接合と積層した直列接続し、前側の
IN-活性層を非単結晶のSiにより1.6〜1.8eVとし
後側をSixGe1-x（Ｏｘ１）により1.0〜1.6eV
として開放電圧の増大に務めてもよい。
以上の説明より明らかな如く、本発明において
は活性半導体層をIN-とし、従来より単にＮの半
導体層よりも低不純物濃度としたというのではな
く、その中における電流防害要素である酸素、炭
素、窒素をIMAにて測定した場合３×1017cm-3以
下とし、さらに光照射面側でのＩ層中での価お
よび価の不純物の混合をさけ、加えてP-また
はN-とすることにより少数キヤリアのライフタ
イムを長くさせたこと、さらにこのＩ、P-また
はN-をそれぞれ独立に反応室で形成する等のす
べてを一体化することにより、初めて10％をこえ
る高い変換効率を有す大面積型光電変換装置を作
ることができる。この点でその工業的価値は少な
くないものと信ずる。
は活性半導体層をIN-とし、従来より単にＮの半
導体層よりも低不純物濃度としたというのではな
く、その中における電流防害要素である酸素、炭
素、窒素をIMAにて測定した場合３×1017cm-3以
下とし、さらに光照射面側でのＩ層中での価お
よび価の不純物の混合をさけ、加えてP-また
はN-とすることにより少数キヤリアのライフタ
イムを長くさせたこと、さらにこのＩ、P-また
はN-をそれぞれ独立に反応室で形成する等のす
べてを一体化することにより、初めて10％をこえ
る高い変換効率を有す大面積型光電変換装置を作
ることができる。この点でその工業的価値は少な
くないものと信ずる。
第１図は本発明に用いられた半導体装置製造装
置の概要を示す。第２図においてＡは本発明の光
電変換装置のたて断面図を示し、またＢはＡに対
応したエネルギバンド図を示している。第３図は
参考例として示した光電変換装置であり、Ａはそ
のたて断面図を、ＢはＡに対応したエネルギバン
ド図を示している。
置の概要を示す。第２図においてＡは本発明の光
電変換装置のたて断面図を示し、またＢはＡに対
応したエネルギバンド図を示している。第３図は
参考例として示した光電変換装置であり、Ａはそ
のたて断面図を、ＢはＡに対応したエネルギバン
ド図を示している。
Claims (1)
- １ 光照射面側から非単結晶半導体層の導電型を
PIN-Nと構成した光電変換装置であつて、前記
N-型の半導体は導電型用の不純物濃度が７×
1016〜１×1018cm-3を有し、前記Ｉ型の半導体は
５×1016cm-3以下の不純物濃度を有し、かつ前記
N-型またはＩ型の半導体中における炭素、窒素
または酸素の濃度が３×1017cm-3以下であること
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57038769A JPS58155774A (ja) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57038769A JPS58155774A (ja) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58155774A JPS58155774A (ja) | 1983-09-16 |
| JPH0432552B2 true JPH0432552B2 (ja) | 1992-05-29 |
Family
ID=12534495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57038769A Granted JPS58155774A (ja) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58155774A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59115574A (ja) | 1982-12-23 | 1984-07-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
| US6664566B1 (en) | 1982-08-24 | 2003-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method of making the same |
| US5468653A (en) * | 1982-08-24 | 1995-11-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method of making the same |
| USRE37441E1 (en) | 1982-08-24 | 2001-11-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| USRE38727E1 (en) | 1982-08-24 | 2005-04-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method of making the same |
| US5391893A (en) | 1985-05-07 | 1995-02-21 | Semicoductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Nonsingle crystal semiconductor and a semiconductor device using such semiconductor |
| US6346716B1 (en) | 1982-12-23 | 2002-02-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor material having particular oxygen concentration and semiconductor device comprising the same |
| JPS6047515A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Victor Co Of Japan Ltd | 同期引込判別回路 |
| US4727044A (en) * | 1984-05-18 | 1988-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making a thin film transistor with laser recrystallized source and drain |
| JPS61244075A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| US7038238B1 (en) | 1985-05-07 | 2006-05-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a non-single crystalline semiconductor layer |
| KR950013784B1 (ko) * | 1990-11-20 | 1995-11-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 | 반도체 전계효과 트랜지스터 및 그 제조방법과 박막트랜지스터 |
| US5849601A (en) * | 1990-12-25 | 1998-12-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method for manufacturing the same |
| US6693681B1 (en) | 1992-04-28 | 2004-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method of driving the same |
| JP2814161B2 (ja) | 1992-04-28 | 1998-10-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | アクティブマトリクス表示装置およびその駆動方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS571262A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-06 | Fuji Electric Co Ltd | Solar cell |
-
1982
- 1982-03-11 JP JP57038769A patent/JPS58155774A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS571262A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-06 | Fuji Electric Co Ltd | Solar cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58155774A (ja) | 1983-09-16 |
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