JPH0568109B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコン系半導体、殊にシリコン系光
起電力素子の製造方法に関する。 シラン（SiH4）のプラズマ分解法で得られる
アモルフアスシリコンは、W.E.Spear等によつ
て、PH3やB2H6でドーブする事により、その伝
導度を大きく変える事ができることを発見され
（1976年）、D.E.Carlson等によつてアモルフアス
シリコンを用いた太陽電池が試作（1976年）され
て以来注目を集め、アモルフアスシリコン或いは
微結晶化シリコン薄膜太陽電池の効率を改善する
研究が活発に行なわれている。 これまでの研究により、ｐ層にアモルフアスシ
リコンカーバイドを用いたpin型の太陽電池で
8.04％（浜川圭弘ら、1981年）という変換効率が
達成されている。また、長波長側の光を有効に利
用する目的でｉ層にエネルギーギヤツプの狭いア
モルフアスシリコンゲルマンとアモルフアスシリ
コンとを並用した６層構造（アモルフアス部分）
のスタツクドセルで7.7％（三菱電機、1981年）
の変換効率が得られている。 しかし、後者の場合ゲルマンを用いる上に、６
層構造を必要とするということからゲルマンを用
いずシリコンだけでエネルギーギヤツプの狭いｉ
層を作成し、変換効率を更に高めようという試み
がなされている。このｉ層には水素をダングリン
グボンドのターミネーターとする水素化アモルフ
アスシリコンが一般に用いられている。この水素
化アモルフアスシリコンに関しては膜中の水素含
有量が多くなるとそれに応じてエネルギーギヤツ
プも増大することが定説となつている。従つて、
膜中の水素含有量を減少させ、それによつてエネ
ルギーギヤツプの小さいｉ層を得ることを目的と
して成膜時の温度を高めたり、原料ガスであるシ
ランを水素で希釈することなく使用に供したりし
ている。 ところが成膜時の温度を高めると、膜中の水素
含有量はある程度減少するが、膜質（特に電気的
特性）の低下を招くのが現状である。一方、原料
ガスをシランのみに限つても、シラン分子中には
シリコン原子の４倍量の水素原子が存在し、膜中
の水素含有量は水素で希釈した場合とあまり変わ
らないのが現状であり、これらは微結晶化シリコ
ンについても同様の状態である。 また、シランの替わりにフツ化シラン又はフツ
化シランと水素の混合物をグロー放電分解する場
合も、膜中のフツ素含有量或いはフツ素と水素の
個々含有量もしくは合計量を、膜質が低下するこ
とのないような所望の量に制御できるようにはな
つていない。 このような現状に鑑み本発明者は、膜質の低下
を招くことなく膜中の水素或いはフツ素含有量を
制御し、これによつてシリコン系半導体のエネル
ギーギヤツプを適切な値に調整するべく鋭意研究
を重ねた結果、シランをはじめとするシリコン化
合物のグロー放電分解を於いて、プラズマ中に、
金属合金、金属間化合物、金属酸化物、非金属等
の無機物の固体、又は有機金属、炭化水素等の有
機物の固体を支持することにより、シリコン系半
導体のエネルギーギヤツプを制御できることを見
い出し本発明を完成するに至つた。以下にその詳
細を説明する。 シリコン系半導体は、シリコン化合物又は希釈
用ガスと混合されたシリコン化合物の気体を、容
量結合法又は誘導結合法による高周波グロー放電
分解又は直流グロー放電分解するに際して、後述
の如き固体をプラズマ中に支持しながらグロー放
電分解を実施することにより得られる。シリコン
化合物としてはシラン（SiH4）又はその誘導体、
フツ化シラン（SiF4）又はその誘導体、或いはこ
れらの混合物が主に使用される。シリコン化合物
と混合する希釈用ガスとしては、水素、アルゴ
ン、ヘリウム、又は炭素の水素若しくは窒素若し
くはフツ素化合物、窒素の水素若しくはフツ素化
合物、或はこれらの混合物が使用される、混合ガ
ス中のシリコン化合物の濃度は、通常0.5％以上
である。 グロー放電分解の一般的条件は通常採用されて
いるのと同様の条件でよく、例えば特開昭52−
122471号公報、特開昭55−68681号公報等に記載
されているものが採用できる。 グロー放電分解によりシリコン、シリコンカー
バイド、シリコンナイトライド又はこれらの混合
物から成る半導体（以下、これらをすべて含めて
シリコン系半導体という）を製造できる訳である
が、周期律表族の元素でドーピングすることに
よりｐ型のシリコン系半導体を、また周期律表
族の元素でドーピングすることによりｎ型のシリ
コン系半導体を得ることができる。 本発明によれば、プラズマ中に無機物或いは有
機物の固体を支持しながら、シリコン化合物を気
体の状態で供給し、これをグロー放電分解し、前
記固体表面に於いて水素或いはフツ素等を吸着す
ることにより、膜中に水素或はフツ素含有量を制
御することができるので、その結果電気的特性に
代表される膜質を損うことなく、所望のエネルギ
ーギヤツプを有するシリコン系半導体が得られ
る。 プラズマ中に支持する固体としては、各種の金
属、それらの合金、金属間化合物、金属化合物
（金属酸化物、金属窒化物、金属ハロゲン化物
等）、非金属とその化合物等の無機物、或は各種
の有機金属、炭化水素とその誘導体等の有機物が
使用できる。 もつとも、半導体中への好ましからざる不純物
の混入を極力抑えるという観点からは、上述の固
体の中でも、プラズマ中で分解し難いものや、分
解してもそれが不純物として取り込まれ難いも
の、或いは分解生成物が不純物とならないものが
好ましい。プラズマ中で分解するか否か、分解生
成物が不純物として取り込まれ難いか否かは、プ
ラズマの状態即ち、グロー放電条件に依存する。
従つて、プラズマ中で分解されても分解生成物が
不純物とならない固体を用いるのが最も好まし
い。つまり、上記固体としては、気体として供給
されるシリコン化合物と同種の化合物が最も好ま
しく、シリコン系半導体を製造する場合には、金
属シリコン、結晶シリコン、微結晶化シリコン、
アモルフアスシリコン又は有機ケイ素等のシリコ
ン化合物が好ましい。中でも膜中の水素含有量
を、他の一般的な方法による場合と比較して少量
に、しかも再現性良く制御する目的からは金属シ
リコン又は結晶シリコンが最も好ましく、純度と
経済性という点を加味すると、多結晶シリコンが
特に好ましい。同様に、本発明によつてシリコン
カーバイドを製造する場合は、前記のシリコン化
合物（固体）及び／又はグラフアイト、活性炭又
は炭化水素系ポリマー等の炭素化合物が最も好ま
しい。 これらの固体の形状については特に制限はない
が、水素或いはフツ素の吸着面積を調整すること
により膜中の水素或いはフツ素含有量を制御する
目的から言えば、板状、線状、グリツド状又は粒
子状が好ましく、しかも吸着面積を大きく成し得
るという点では、これらが多孔質であることが特
に好ましい。 プラズマ中に前記固体を支持する当たつては、
グロー放電への影響が少なく、且つプラズマによ
つても分解され難い支持体を用いるのが望まし
い。従つて、例えば石英製の支持体や、支持する
べき固体と同一の材料から成る支持体を用いた
り、或いは支持するべき固体を直接、電極に付着
せしめたり反応容器の壁面に取り付けるような方
法が採用できる。 本発明の効果は、電気的特性に代表される膜質
を損うなくシリコン系半導体中の水素或いはフツ
素含有量を制御し、それによつて該半導体のエネ
ルギーギヤツプを所望の値に調整できるというこ
とである。 本発明により得られるシリコン系半導体は通常
のシリコン系半導体と同様に太陽電池をはじめ、
（薄膜）トランジスター、光検出器或いは感光体
材料等に適用できる。それらのうち、光起電力素
子の一種であるアモルフアスシリコン太陽電地に
本発明を適用した場合を例にとつて更に詳細に説
明を加える。 本発明の適用が可能なアモルフアスシリコン太
陽電池は、ｐ層側から太陽光を照射するタイプ、
例えばガラス／透明電極／ｐ−ｉ−ｎアモルフア
スシリコン／アルミニウムの構成のもの、又はｎ
層側から太陽光を照射するタイプ、例えばステン
レス／ｐ−ｉ−ｎアモルフアスシリコン／透明電
極の構成のもの等、種々のものがある。他の例と
しては、ｐ層と透明電極との間に薄い絶縁層つけ
たり、薄い金属層をつけた構造のもの、或いはシ
ヨツトキーバリヤー型のもの、MIS型のもの等が
ある。要は以下述べる如く、真性アモルフアスシ
リコンを活性層とする太陽電池であればいかなる
構成のものであつてもよい。 使用する基板としては、透明電極（ITO、
SnO2等）を蒸着したガラスや高分子フイルム、
金属或い金属箔上に絶縁被膜を形成したものにさ
らに電極をとりつけた基板等、通常の太陽電池の
構成に用いられるあらゆる基板が使用可能であ
る。 シリコン化合物或いは希釈用ガスと混合された
シリコン化合物をグロー放電分解して得られる約
10-7秒以上のキヤリヤー寿命で約1017cm-3V-1以
下の局在準位密度及び10-3cm2／Ｖ・秒以上の易動
度をもつ真性アモルフアスシリコンをｉ層とし、
例えばｐ型ドーブ半導体とｎ型ドーブ半導体で接
合したpin接合構造にする。pin接合を用いた場合
の太陽電池としての代表的に構成は透明電極／ｐ
型アモルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導
体／ｎ型アモルフアス半導体／電極の構造で、透
明電極側から光を照射する。透明電極はITOや
SnO2特にSnO2が好ましく、ガラス基板にあらが
じめ蒸着して用いたりｐ型アモルフアス半導体上
に直接蒸着してもよよい。太陽光を照射する側の
ｐ層の厚みは約30〜300Å好ましくは50〜2000Å、
ｉ層の厚みは約2500〜1000Åが用いられる。ｎ層
はオーミツクコンタクトをとる為の層でもあり厚
み限定されないが、約150〜600Åが用いられる。 もう一つの代表的な構成は透明電極／ｎ型アモ
ルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導体／ｐ型
アモルフアス半導体／電極の構造で、透明電極側
から太陽光を照射する光を照射する側のｎ層の厚
みは約30〜300Å好ましくは50〜200Å、ｉ層の厚
みは2500〜10000Åが通常用いられる。ｐ層の厚
みは限定されないが約150〜600Åが用いられる。
透明電極の素材及び蒸着法については前同様であ
る。 次に、実施例により本発明の効果について説明
するが、本発明は以下の実施例により限定される
ものではない。 実施例 １ 第１図に示す如き反応系を用い、基板温度250
℃にて、13.56MHzの高周波でグロー放電分解を
行なつた。プラズマ中に平均粒径約２mmφの多孔
質多結晶シリコン粒１を石英製支持体２上に支持
しつつ、ガス供給口３よりシラン並びに水素で希
釈したドーピングガスを導入し、25Ω／口の
SnO2薄膜のついたガラス基板のSnO2面上に、ア
モルフアスシリコンをｐ型層（130Å）、ｉ型層
（5000Å）、ｎ型層（500Å）の順に成長せしめ、
最後に3.3mm2のアルミニウム電極を蒸着してアモ
ルフアスシリコン太陽電池を製作した。この太陽
電池の特性をAM−１のソーラーシミユレーター
を用いて調べたところ、短絡電流 Jsc＝12.2ｍ
Ａ／cm2、開放電圧 Voc＝0.75volts、変換効率
η＝5.7％であつた。 また、これとは別に上記反応系を用いて、コー
ニング社製ガラス（＃7059）上、並びに高抵抗結
晶シリコン上に、真性アモルフアスシリコンを同
様に成長せしめ、この光学的にエネルギーギヤツ
プ及び赤外吸収による膜中の水素含有量を測定
し、それぞれ1.70eV、14.5at％という値を得た。 なお、シリコン粒１を用いない以外は上記と全
く同様の反応系を用いて同様の太陽電池及び真性
アモルフアスシリコンを製作した結果、太陽電池
特性は、Jsc＝10.5ｍＡ／cm2、Voc＝0.75volts、
η＝4.8％が得られ、真性アモルフアスシリコン
の光学的なエネルギーギヤツプは1.78eV、膜中
の水素含有量は18at％であつた。 このようにプラズマ中にシリコン粒を支持して
グロー放電分解を行うことにより、膜質を損うこ
となく、膜中の水素含有量を減少せしめ、この効
果によつて活性層である真性アモルフアスシリコ
ン層のエネルギーギヤツプを低下せしめ、長波長
側の光を有効に利用できる太陽電池の製作が可能
となつた。 実施例 ２ 第２図に示す如き反応系を用い、基板温度250
℃にて13.56MHzの高周波でグロー放電分解を行
なつた。反応室４１でｐ層を、反応室４２，４
３，４４でｉ層を、反応室４５でｎ層を成長させ
た。反応室４３内には平均粒径約２mmφの多孔質
多結晶シリコン１を、また反応室４４内には平均
粒径約0.7mmφの、上記１と同様の細孔特性を有
する多孔質多結晶シリコン１′を、いずれも石英
製支持体２上に支持した。なお反応室４１，４
２，４５ではプラズマ中に固体を支持することは
なかつた。 この反応系を用い実施例１で用いたものと同じ
ガラス基板を、反応室４１，４２，４３，４４，
４５の順に移動せしめて該基板上にアモルフアス
シリコンｐ型層（130Å）、ｉ型層（5000Å 但
し、反応室４２で1500Å、同４３で1500Å、同４
４で2000Å）、ｎ型層（500Å）の順に成長させた
後、実施例１と同様にアルミニウム電極を蒸着し
てｐ−ｉ−ｎ型アモルフアスシリコン太陽電池を
製作した。この太陽電池の特性は、Jsc＝13.5ｍ
Ａ／cm2、Voc＝0.77volts、η＝6.8％であつた。 また、反応室４２，４３及び４４に於いてコー
ニング社製ガラス（＃7056）上、並びに高抵抗結
晶シリコン上に、真性アモルフアスシリコンを
各々別個に成長せしめた。得られた結果は表−１
の通りであつた。 【表】
起電力素子の製造方法に関する。 シラン（SiH4）のプラズマ分解法で得られる
アモルフアスシリコンは、W.E.Spear等によつ
て、PH3やB2H6でドーブする事により、その伝
導度を大きく変える事ができることを発見され
（1976年）、D.E.Carlson等によつてアモルフアス
シリコンを用いた太陽電池が試作（1976年）され
て以来注目を集め、アモルフアスシリコン或いは
微結晶化シリコン薄膜太陽電池の効率を改善する
研究が活発に行なわれている。 これまでの研究により、ｐ層にアモルフアスシ
リコンカーバイドを用いたpin型の太陽電池で
8.04％（浜川圭弘ら、1981年）という変換効率が
達成されている。また、長波長側の光を有効に利
用する目的でｉ層にエネルギーギヤツプの狭いア
モルフアスシリコンゲルマンとアモルフアスシリ
コンとを並用した６層構造（アモルフアス部分）
のスタツクドセルで7.7％（三菱電機、1981年）
の変換効率が得られている。 しかし、後者の場合ゲルマンを用いる上に、６
層構造を必要とするということからゲルマンを用
いずシリコンだけでエネルギーギヤツプの狭いｉ
層を作成し、変換効率を更に高めようという試み
がなされている。このｉ層には水素をダングリン
グボンドのターミネーターとする水素化アモルフ
アスシリコンが一般に用いられている。この水素
化アモルフアスシリコンに関しては膜中の水素含
有量が多くなるとそれに応じてエネルギーギヤツ
プも増大することが定説となつている。従つて、
膜中の水素含有量を減少させ、それによつてエネ
ルギーギヤツプの小さいｉ層を得ることを目的と
して成膜時の温度を高めたり、原料ガスであるシ
ランを水素で希釈することなく使用に供したりし
ている。 ところが成膜時の温度を高めると、膜中の水素
含有量はある程度減少するが、膜質（特に電気的
特性）の低下を招くのが現状である。一方、原料
ガスをシランのみに限つても、シラン分子中には
シリコン原子の４倍量の水素原子が存在し、膜中
の水素含有量は水素で希釈した場合とあまり変わ
らないのが現状であり、これらは微結晶化シリコ
ンについても同様の状態である。 また、シランの替わりにフツ化シラン又はフツ
化シランと水素の混合物をグロー放電分解する場
合も、膜中のフツ素含有量或いはフツ素と水素の
個々含有量もしくは合計量を、膜質が低下するこ
とのないような所望の量に制御できるようにはな
つていない。 このような現状に鑑み本発明者は、膜質の低下
を招くことなく膜中の水素或いはフツ素含有量を
制御し、これによつてシリコン系半導体のエネル
ギーギヤツプを適切な値に調整するべく鋭意研究
を重ねた結果、シランをはじめとするシリコン化
合物のグロー放電分解を於いて、プラズマ中に、
金属合金、金属間化合物、金属酸化物、非金属等
の無機物の固体、又は有機金属、炭化水素等の有
機物の固体を支持することにより、シリコン系半
導体のエネルギーギヤツプを制御できることを見
い出し本発明を完成するに至つた。以下にその詳
細を説明する。 シリコン系半導体は、シリコン化合物又は希釈
用ガスと混合されたシリコン化合物の気体を、容
量結合法又は誘導結合法による高周波グロー放電
分解又は直流グロー放電分解するに際して、後述
の如き固体をプラズマ中に支持しながらグロー放
電分解を実施することにより得られる。シリコン
化合物としてはシラン（SiH4）又はその誘導体、
フツ化シラン（SiF4）又はその誘導体、或いはこ
れらの混合物が主に使用される。シリコン化合物
と混合する希釈用ガスとしては、水素、アルゴ
ン、ヘリウム、又は炭素の水素若しくは窒素若し
くはフツ素化合物、窒素の水素若しくはフツ素化
合物、或はこれらの混合物が使用される、混合ガ
ス中のシリコン化合物の濃度は、通常0.5％以上
である。 グロー放電分解の一般的条件は通常採用されて
いるのと同様の条件でよく、例えば特開昭52−
122471号公報、特開昭55−68681号公報等に記載
されているものが採用できる。 グロー放電分解によりシリコン、シリコンカー
バイド、シリコンナイトライド又はこれらの混合
物から成る半導体（以下、これらをすべて含めて
シリコン系半導体という）を製造できる訳である
が、周期律表族の元素でドーピングすることに
よりｐ型のシリコン系半導体を、また周期律表
族の元素でドーピングすることによりｎ型のシリ
コン系半導体を得ることができる。 本発明によれば、プラズマ中に無機物或いは有
機物の固体を支持しながら、シリコン化合物を気
体の状態で供給し、これをグロー放電分解し、前
記固体表面に於いて水素或いはフツ素等を吸着す
ることにより、膜中に水素或はフツ素含有量を制
御することができるので、その結果電気的特性に
代表される膜質を損うことなく、所望のエネルギ
ーギヤツプを有するシリコン系半導体が得られ
る。 プラズマ中に支持する固体としては、各種の金
属、それらの合金、金属間化合物、金属化合物
（金属酸化物、金属窒化物、金属ハロゲン化物
等）、非金属とその化合物等の無機物、或は各種
の有機金属、炭化水素とその誘導体等の有機物が
使用できる。 もつとも、半導体中への好ましからざる不純物
の混入を極力抑えるという観点からは、上述の固
体の中でも、プラズマ中で分解し難いものや、分
解してもそれが不純物として取り込まれ難いも
の、或いは分解生成物が不純物とならないものが
好ましい。プラズマ中で分解するか否か、分解生
成物が不純物として取り込まれ難いか否かは、プ
ラズマの状態即ち、グロー放電条件に依存する。
従つて、プラズマ中で分解されても分解生成物が
不純物とならない固体を用いるのが最も好まし
い。つまり、上記固体としては、気体として供給
されるシリコン化合物と同種の化合物が最も好ま
しく、シリコン系半導体を製造する場合には、金
属シリコン、結晶シリコン、微結晶化シリコン、
アモルフアスシリコン又は有機ケイ素等のシリコ
ン化合物が好ましい。中でも膜中の水素含有量
を、他の一般的な方法による場合と比較して少量
に、しかも再現性良く制御する目的からは金属シ
リコン又は結晶シリコンが最も好ましく、純度と
経済性という点を加味すると、多結晶シリコンが
特に好ましい。同様に、本発明によつてシリコン
カーバイドを製造する場合は、前記のシリコン化
合物（固体）及び／又はグラフアイト、活性炭又
は炭化水素系ポリマー等の炭素化合物が最も好ま
しい。 これらの固体の形状については特に制限はない
が、水素或いはフツ素の吸着面積を調整すること
により膜中の水素或いはフツ素含有量を制御する
目的から言えば、板状、線状、グリツド状又は粒
子状が好ましく、しかも吸着面積を大きく成し得
るという点では、これらが多孔質であることが特
に好ましい。 プラズマ中に前記固体を支持する当たつては、
グロー放電への影響が少なく、且つプラズマによ
つても分解され難い支持体を用いるのが望まし
い。従つて、例えば石英製の支持体や、支持する
べき固体と同一の材料から成る支持体を用いた
り、或いは支持するべき固体を直接、電極に付着
せしめたり反応容器の壁面に取り付けるような方
法が採用できる。 本発明の効果は、電気的特性に代表される膜質
を損うなくシリコン系半導体中の水素或いはフツ
素含有量を制御し、それによつて該半導体のエネ
ルギーギヤツプを所望の値に調整できるというこ
とである。 本発明により得られるシリコン系半導体は通常
のシリコン系半導体と同様に太陽電池をはじめ、
（薄膜）トランジスター、光検出器或いは感光体
材料等に適用できる。それらのうち、光起電力素
子の一種であるアモルフアスシリコン太陽電地に
本発明を適用した場合を例にとつて更に詳細に説
明を加える。 本発明の適用が可能なアモルフアスシリコン太
陽電池は、ｐ層側から太陽光を照射するタイプ、
例えばガラス／透明電極／ｐ−ｉ−ｎアモルフア
スシリコン／アルミニウムの構成のもの、又はｎ
層側から太陽光を照射するタイプ、例えばステン
レス／ｐ−ｉ−ｎアモルフアスシリコン／透明電
極の構成のもの等、種々のものがある。他の例と
しては、ｐ層と透明電極との間に薄い絶縁層つけ
たり、薄い金属層をつけた構造のもの、或いはシ
ヨツトキーバリヤー型のもの、MIS型のもの等が
ある。要は以下述べる如く、真性アモルフアスシ
リコンを活性層とする太陽電池であればいかなる
構成のものであつてもよい。 使用する基板としては、透明電極（ITO、
SnO2等）を蒸着したガラスや高分子フイルム、
金属或い金属箔上に絶縁被膜を形成したものにさ
らに電極をとりつけた基板等、通常の太陽電池の
構成に用いられるあらゆる基板が使用可能であ
る。 シリコン化合物或いは希釈用ガスと混合された
シリコン化合物をグロー放電分解して得られる約
10-7秒以上のキヤリヤー寿命で約1017cm-3V-1以
下の局在準位密度及び10-3cm2／Ｖ・秒以上の易動
度をもつ真性アモルフアスシリコンをｉ層とし、
例えばｐ型ドーブ半導体とｎ型ドーブ半導体で接
合したpin接合構造にする。pin接合を用いた場合
の太陽電池としての代表的に構成は透明電極／ｐ
型アモルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導
体／ｎ型アモルフアス半導体／電極の構造で、透
明電極側から光を照射する。透明電極はITOや
SnO2特にSnO2が好ましく、ガラス基板にあらが
じめ蒸着して用いたりｐ型アモルフアス半導体上
に直接蒸着してもよよい。太陽光を照射する側の
ｐ層の厚みは約30〜300Å好ましくは50〜2000Å、
ｉ層の厚みは約2500〜1000Åが用いられる。ｎ層
はオーミツクコンタクトをとる為の層でもあり厚
み限定されないが、約150〜600Åが用いられる。 もう一つの代表的な構成は透明電極／ｎ型アモ
ルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導体／ｐ型
アモルフアス半導体／電極の構造で、透明電極側
から太陽光を照射する光を照射する側のｎ層の厚
みは約30〜300Å好ましくは50〜200Å、ｉ層の厚
みは2500〜10000Åが通常用いられる。ｐ層の厚
みは限定されないが約150〜600Åが用いられる。
透明電極の素材及び蒸着法については前同様であ
る。 次に、実施例により本発明の効果について説明
するが、本発明は以下の実施例により限定される
ものではない。 実施例 １ 第１図に示す如き反応系を用い、基板温度250
℃にて、13.56MHzの高周波でグロー放電分解を
行なつた。プラズマ中に平均粒径約２mmφの多孔
質多結晶シリコン粒１を石英製支持体２上に支持
しつつ、ガス供給口３よりシラン並びに水素で希
釈したドーピングガスを導入し、25Ω／口の
SnO2薄膜のついたガラス基板のSnO2面上に、ア
モルフアスシリコンをｐ型層（130Å）、ｉ型層
（5000Å）、ｎ型層（500Å）の順に成長せしめ、
最後に3.3mm2のアルミニウム電極を蒸着してアモ
ルフアスシリコン太陽電池を製作した。この太陽
電池の特性をAM−１のソーラーシミユレーター
を用いて調べたところ、短絡電流 Jsc＝12.2ｍ
Ａ／cm2、開放電圧 Voc＝0.75volts、変換効率
η＝5.7％であつた。 また、これとは別に上記反応系を用いて、コー
ニング社製ガラス（＃7059）上、並びに高抵抗結
晶シリコン上に、真性アモルフアスシリコンを同
様に成長せしめ、この光学的にエネルギーギヤツ
プ及び赤外吸収による膜中の水素含有量を測定
し、それぞれ1.70eV、14.5at％という値を得た。 なお、シリコン粒１を用いない以外は上記と全
く同様の反応系を用いて同様の太陽電池及び真性
アモルフアスシリコンを製作した結果、太陽電池
特性は、Jsc＝10.5ｍＡ／cm2、Voc＝0.75volts、
η＝4.8％が得られ、真性アモルフアスシリコン
の光学的なエネルギーギヤツプは1.78eV、膜中
の水素含有量は18at％であつた。 このようにプラズマ中にシリコン粒を支持して
グロー放電分解を行うことにより、膜質を損うこ
となく、膜中の水素含有量を減少せしめ、この効
果によつて活性層である真性アモルフアスシリコ
ン層のエネルギーギヤツプを低下せしめ、長波長
側の光を有効に利用できる太陽電池の製作が可能
となつた。 実施例 ２ 第２図に示す如き反応系を用い、基板温度250
℃にて13.56MHzの高周波でグロー放電分解を行
なつた。反応室４１でｐ層を、反応室４２，４
３，４４でｉ層を、反応室４５でｎ層を成長させ
た。反応室４３内には平均粒径約２mmφの多孔質
多結晶シリコン１を、また反応室４４内には平均
粒径約0.7mmφの、上記１と同様の細孔特性を有
する多孔質多結晶シリコン１′を、いずれも石英
製支持体２上に支持した。なお反応室４１，４
２，４５ではプラズマ中に固体を支持することは
なかつた。 この反応系を用い実施例１で用いたものと同じ
ガラス基板を、反応室４１，４２，４３，４４，
４５の順に移動せしめて該基板上にアモルフアス
シリコンｐ型層（130Å）、ｉ型層（5000Å 但
し、反応室４２で1500Å、同４３で1500Å、同４
４で2000Å）、ｎ型層（500Å）の順に成長させた
後、実施例１と同様にアルミニウム電極を蒸着し
てｐ−ｉ−ｎ型アモルフアスシリコン太陽電池を
製作した。この太陽電池の特性は、Jsc＝13.5ｍ
Ａ／cm2、Voc＝0.77volts、η＝6.8％であつた。 また、反応室４２，４３及び４４に於いてコー
ニング社製ガラス（＃7056）上、並びに高抵抗結
晶シリコン上に、真性アモルフアスシリコンを
各々別個に成長せしめた。得られた結果は表−１
の通りであつた。 【表】
第１図は本発明を実施する場合の装置を示す構
成図、第２図は更に効果的に本発明を実施する為
の装置を示す構成図である。 １，１′……多孔質シリコン粒、２……石英製
支持体、３……ガス供給口、４……反応容器、５
……基板、６……電極、７……高周波電源、８…
…真空ポンプ。
成図、第２図は更に効果的に本発明を実施する為
の装置を示す構成図である。 １，１′……多孔質シリコン粒、２……石英製
支持体、３……ガス供給口、４……反応容器、５
……基板、６……電極、７……高周波電源、８…
…真空ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン化合物ガスをグロー放電分解してシ
リコン系半導体を得る方法において、水素或いは
フツ素吸着させる固体をプラズマ中に支持しつゝ
上記グロー放電分解を行うことにより、光学的に
エネルギーギヤツプの小さいシリコン系半導体を
得ることを特徴とするシリコン系半導体の製造方
法。 ２ 前記グロー放電分解に際し、周期律表族又
は族の元素でドーピングすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のシリコン系半導体
の製造方法。 ３ 前記シリコン系半導体は光起電力素子の構成
要素として用いられることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項に記載にシリコン系半導
体の製造方法。 ４ 前記光起電力素子はｐ−ｉ−ｎ接合を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のシ
リコン系半導体の製造方法。 ５ 前記シリコン系半導体はシリコン、シリコン
カーバイド、シリコンナイトライド又はそれらの
混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、第２項、又は第３項記載のシリコン系半導
体の製造方法。 ６ 前記固体は金属シリコン、結晶シリコン、微
結晶化シリコン、アモルフアスシリコン又は有機
ケイ素等のシリコン化合物であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のシリコン系半導体
の製造方法。 ７ 前記固体はグラフアイト、活性炭又は炭化水
素系ポリマー等の炭素化合物であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のシリコン系半導
体の製造方法。 ８ 前記固体の形状は板状、線状、グリツト状又
は粒子状であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のシリコン系半導体の製造方法。 ９ 前記固体は多孔質から成つていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載にシリコン系半
導体の製造方法。 １０ 前記シリコン系半導体はアモルフアスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
項、第３項、第４項又は第５項記載のシリコン系
半導体の製造方法。 １１ 前記シリコン系半導体は微結晶化した半導
体であることを特徴とする特許請求の範囲第１乃
至第５項の内のいずれかに記載のシリコン系半導
体の製造方法。 １２ 前記シリコン系半導体は順次エネルギーギ
ヤツプの異なる半導体によつて構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、
第３項、第４項、第５項、第１０項又は第１１項
記載のシリコン系半導体の製造方法。 １３ 前記固体はrf電界と少なくとも部分的には
直交した領域を有する磁界によつて囲まれた内部
に支持されていることを特徴とする特許請求な範
囲第１項乃至第９項の内のいずれかに記載のシリ
コン系半導体の製造方法。 １４ 前記シリコン系半導体は、その成長速度が
約３〜500Å／sec、好ましくは４〜100Å／secで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に
記載のシリコン系半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57026559A JPS58143589A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | シリコン系半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57026559A JPS58143589A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | シリコン系半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58143589A JPS58143589A (ja) | 1983-08-26 |
| JPH0568109B2 true JPH0568109B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12196884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57026559A Granted JPS58143589A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | シリコン系半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58143589A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6092821U (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | 株式会社島津製作所 | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPH07111957B2 (ja) * | 1984-03-28 | 1995-11-29 | 圭弘 浜川 | 半導体の製法 |
| JP2728874B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1998-03-18 | 三井東圧化学株式会社 | 半導体装置の製法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5671927A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-15 | Canon Inc | Manufacture of amorphous hydro-silicon layer |
-
1982
- 1982-02-19 JP JP57026559A patent/JPS58143589A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5671927A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-15 | Canon Inc | Manufacture of amorphous hydro-silicon layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58143589A (ja) | 1983-08-26 |
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