JPH06101573B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH06101573B2 JPH06101573B2 JP59074257A JP7425784A JPH06101573B2 JP H06101573 B2 JPH06101573 B2 JP H06101573B2 JP 59074257 A JP59074257 A JP 59074257A JP 7425784 A JP7425784 A JP 7425784A JP H06101573 B2 JPH06101573 B2 JP H06101573B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非単結晶半導体を用いた光電変換半導体装置に
関する。
関する。
従来、非単結晶半導体を用いた光電変換装置は光照射あ
るいは放射線照射により変換効率が劣化しやすく、強い
照射光下での長時間の使用には不向きであった。
るいは放射線照射により変換効率が劣化しやすく、強い
照射光下での長時間の使用には不向きであった。
本発明は非単結晶半導体を用いた光電変換半導体装置の
光照射、特に放射線放射による変換効率の劣化を防ぐこ
とを目的とする。
光照射、特に放射線放射による変換効率の劣化を防ぐこ
とを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するために、基板または基板
上に非単結晶半導体と、該半導体に密接して第１および
第２の電極とが設けられた半導体装置において、前記非
単結晶半導体を構成する真性または実質的に真性の半導
体層は、酸素および窒素を５×1018cm-3以下の濃度で有
し、ホウ素が５×1018cm-3〜５×1015cm-3の不純物濃度
の量添加され、リチュームの如きアルカリ金属元素を酸
素および窒素の濃度よりも高濃度に含有し、水素または
弗素が添加されたことを特徴としている。
上に非単結晶半導体と、該半導体に密接して第１および
第２の電極とが設けられた半導体装置において、前記非
単結晶半導体を構成する真性または実質的に真性の半導
体層は、酸素および窒素を５×1018cm-3以下の濃度で有
し、ホウ素が５×1018cm-3〜５×1015cm-3の不純物濃度
の量添加され、リチュームの如きアルカリ金属元素を酸
素および窒素の濃度よりも高濃度に含有し、水素または
弗素が添加されたことを特徴としている。
本発明は、酸素を極低濃度にするとともに、放射線照射
で発生する珪素の不対結合手をインタースティシァルに
存在するリチュームの如きアルカリ金属元素（以下単に
リチュームという）により中和させ、ひいては耐放射線
特性の向上をなすものである。
で発生する珪素の不対結合手をインタースティシァルに
存在するリチュームの如きアルカリ金属元素（以下単に
リチュームという）により中和させ、ひいては耐放射線
特性の向上をなすものである。
すなわち本発明は、基板または基板上の第１の電極と、
該電極上にPIN接合を少なくとも１つ有する非単結晶半
導体層を、Ｐ型（Ｎ型）半導体層、Ｉ型半導体層および
Ｎ（Ｐ型）型半導体層を積層することにより設けた光電
変換装置において、特に光照射により光起電力を発生す
る活性半導体層である真性または実質的に真性（Ｐ型用
にホウ素不純物を５×1015〜５×1018cm-3の濃度に人為
的に混入させた、またはバックグラウンドレベルで混入
した）半導体に対し、特に絶縁性の助長または光劣化現
象の発生をまたらす酸素および窒素（以下酸素という）
を平均濃度において５×1018cm-3以下好ましくは１×10
18cm-3以下の極低濃度にするとともに、プロトン、γ線
等の放射線、中性子線または電子線の照射によって作ら
れる損傷をリチュームの如きアルカリ金属によって防
止、補償するものである。
該電極上にPIN接合を少なくとも１つ有する非単結晶半
導体層を、Ｐ型（Ｎ型）半導体層、Ｉ型半導体層および
Ｎ（Ｐ型）型半導体層を積層することにより設けた光電
変換装置において、特に光照射により光起電力を発生す
る活性半導体層である真性または実質的に真性（Ｐ型用
にホウ素不純物を５×1015〜５×1018cm-3の濃度に人為
的に混入させた、またはバックグラウンドレベルで混入
した）半導体に対し、特に絶縁性の助長または光劣化現
象の発生をまたらす酸素および窒素（以下酸素という）
を平均濃度において５×1018cm-3以下好ましくは１×10
18cm-3以下の極低濃度にするとともに、プロトン、γ線
等の放射線、中性子線または電子線の照射によって作ら
れる損傷をリチュームの如きアルカリ金属によって防
止、補償するものである。
非単結晶半導体を用いた光電変換半導体装置の半導体層
においてもし酸素が多量に混入していると、放射線損傷
に対し中和作用を有するリチュームが珪素よりも電気陰
性度の大きい酸素とより反応してしまい、非単結晶半導
体中で以下のごとくにイオン性の反応をし、酸化リチュ
ームまたは水酸化リチュームを作り、 2Li＋Ｏ−Li2O Li＋OH−LiOH 結果として不対結合手の中和用のリチュームが存在しな
くなってしまうことが判明した。
においてもし酸素が多量に混入していると、放射線損傷
に対し中和作用を有するリチュームが珪素よりも電気陰
性度の大きい酸素とより反応してしまい、非単結晶半導
体中で以下のごとくにイオン性の反応をし、酸化リチュ
ームまたは水酸化リチュームを作り、 2Li＋Ｏ−Li2O Li＋OH−LiOH 結果として不対結合手の中和用のリチュームが存在しな
くなってしまうことが判明した。
このため非単結晶半導体中にインタースティシァル（侵
入型）にリチュームを存在させんとするならば、このリ
チュームよりも不純物としての酸素の濃度をより低濃度
にすることがきわめて重要であることが判明した。
入型）にリチュームを存在させんとするならば、このリ
チュームよりも不純物としての酸素の濃度をより低濃度
にすることがきわめて重要であることが判明した。
そのため本発明は酸素および窒素の不純物を十分除去
し、シリコン半導体は珪素と再結合中心中和用に必要な
水素または弗素を含有し、さらに放射線損傷に対し有効
となるためのアルカリ金属元素特にリチュームを酸素濃
度より高濃度に添加し、またその結果発生するフェルミ
レベルのシフトを相殺するためのIII価のホウ素不純物
を（５×1015〜５×1018cm-3）添加している。
し、シリコン半導体は珪素と再結合中心中和用に必要な
水素または弗素を含有し、さらに放射線損傷に対し有効
となるためのアルカリ金属元素特にリチュームを酸素濃
度より高濃度に添加し、またその結果発生するフェルミ
レベルのシフトを相殺するためのIII価のホウ素不純物
を（５×1015〜５×1018cm-3）添加している。
本発明においては、半導体中にリチュームの如きアルカ
リ金属元素およびホウ素を添加することにより、半導体
例えばシリコン半導体中の再結合中心の密度を１×1018
cm-3より１×1017cm-3以下好ましくは５×1014〜５×10
16cm-3にまで下げるのに成功し、耐放射線損傷特性を有
せしめ、かつ光照射により光伝導度が劣化するいわゆる
ステブラ・ロンスキ効果を除去せしめた。
リ金属元素およびホウ素を添加することにより、半導体
例えばシリコン半導体中の再結合中心の密度を１×1018
cm-3より１×1017cm-3以下好ましくは５×1014〜５×10
16cm-3にまで下げるのに成功し、耐放射線損傷特性を有
せしめ、かつ光照射により光伝導度が劣化するいわゆる
ステブラ・ロンスキ効果を除去せしめた。
かくして本発明においては、AM1にて変換効率を10％以
上保証するために、そのＩ層中に酸素および窒素を５×
1018cm-3以下好ましくは１×1018cm-3以下とし、さらに
耐放射線損傷を補償するためのリチュームを２×1019cm
-3以下かつ酸素より多い濃度で添加した。本発明はかか
る半導体の高純度化をなすものである。
上保証するために、そのＩ層中に酸素および窒素を５×
1018cm-3以下好ましくは１×1018cm-3以下とし、さらに
耐放射線損傷を補償するためのリチュームを２×1019cm
-3以下かつ酸素より多い濃度で添加した。本発明はかか
る半導体の高純度化をなすものである。
以下に図面に従って本発明の実施例を示す。
第１図は本発明の半導体装置の作製に用いられた製造装
置の概要を示す。
置の概要を示す。
図面において、反応系（20）（反応空間（25）60cm×60
cm×30cm）に対し、両横方向からのハロゲンヒータによ
り加熱炉（29）、基板（１）、（１′）を（図面では10
枚を示す）20枚裏面に接して6cmの等間隔に配設した。
反応系には一対をなす電極（24）、（24′）、中央より
チューニングをとったマッチングトランス（31）、高周
波発振器（32）（例えば13.56MHz）、さらに反応空間
（25）中のプラズマ放電を閉じ込めるための上方、下方
には石英フード（23）、（23′）と側周辺にも矩形に取
り囲んだ石英ホルダ（26）、（26′）を設けており、プ
ラズマから見てその外側の空間のすべてが絶縁物により
取り囲まれているプラズマ閉じ込め型空間とした。
cm×30cm）に対し、両横方向からのハロゲンヒータによ
り加熱炉（29）、基板（１）、（１′）を（図面では10
枚を示す）20枚裏面に接して6cmの等間隔に配設した。
反応系には一対をなす電極（24）、（24′）、中央より
チューニングをとったマッチングトランス（31）、高周
波発振器（32）（例えば13.56MHz）、さらに反応空間
（25）中のプラズマ放電を閉じ込めるための上方、下方
には石英フード（23）、（23′）と側周辺にも矩形に取
り囲んだ石英ホルダ（26）、（26′）を設けており、プ
ラズマから見てその外側の空間のすべてが絶縁物により
取り囲まれているプラズマ閉じ込め型空間とした。
ドーピング系（21）はシラン（SinH2n+2例えばSiH4,Si2
H6）（32）、シランで希釈されたジボランB2H6/SiH4 2
0PPM（33）（Ｉ層中和用）、１％（Ｐ型半導体形成用）
（34）、Six C1-x形成用にメチルシン例えばジメチルシ
ランH2Si（CH3）２（35）、Ｎ型半導体用シランで希釈
したフェスヒン（PH3/SiH4 1％）（36）、水素またはヘ
リューム（パージ用）（37）を有している。これらを用
いてPIN接合を有する半導体にそれぞれの層に必要な反
応性気体を導入した。
H6）（32）、シランで希釈されたジボランB2H6/SiH4 2
0PPM（33）（Ｉ層中和用）、１％（Ｐ型半導体形成用）
（34）、Six C1-x形成用にメチルシン例えばジメチルシ
ランH2Si（CH3）２（35）、Ｎ型半導体用シランで希釈
したフェスヒン（PH3/SiH4 1％）（36）、水素またはヘ
リューム（パージ用）（37）を有している。これらを用
いてPIN接合を有する半導体にそれぞれの層に必要な反
応性気体を導入した。
排気系（22）はコントロールバルブ（30）、ターボ分子
ポンプ（27）、ストップバルブ（33）、真空ポンプ（2
8）を経て排気させた。反応炉内の圧力は初期状態で１
×10-7torr、さらに反応時はコントロールバルブ（30）
により0.001〜10torr代表的には0.05〜0.2torrに制御し
た。
ポンプ（27）、ストップバルブ（33）、真空ポンプ（2
8）を経て排気させた。反応炉内の圧力は初期状態で１
×10-7torr、さらに反応時はコントロールバルブ（30）
により0.001〜10torr代表的には0.05〜0.2torrに制御し
た。
本発明においては、半導体用の反応性気体例えば珪化物
気体であるシラン（SinH2n+2）、弗化珪素（SiF4,SiF2,
H2Si F2）、またゲルマニューム化物気体であるGeH4,Ge
F4等がその有効分子直径として4.8Å以上を有すること
を利用して、これらの反応性気体より水、酸素を除去し
て精製し、反応性気体を高純度化した。加えて被膜作製
時における反応炉内での排気系からの大気、油成分の逆
流を防ぐため、ターボ分子ポンプを用いるとともに、反
応炉それ自体のリークを極力防ぐことに努めた。
気体であるシラン（SinH2n+2）、弗化珪素（SiF4,SiF2,
H2Si F2）、またゲルマニューム化物気体であるGeH4,Ge
F4等がその有効分子直径として4.8Å以上を有すること
を利用して、これらの反応性気体より水、酸素を除去し
て精製し、反応性気体を高純度化した。加えて被膜作製
時における反応炉内での排気系からの大気、油成分の逆
流を防ぐため、ターボ分子ポンプを用いるとともに、反
応炉それ自体のリークを極力防ぐことに努めた。
その結果、この活性半導体層であるＩ層において、その
酸素濃度を従来の２〜４×1020cm-3より1/50以下に下
げ、５×1018cm-3以下好ましくは１×1018〜１×1014cm
-3にまで低めることができた。
酸素濃度を従来の２〜４×1020cm-3より1/50以下に下
げ、５×1018cm-3以下好ましくは１×1018〜１×1014cm
-3にまで低めることができた。
本発明はかかる水素または弗素が添加された非単結晶半
導体特有の物性を用いている。このため、一般に太陽電
池の放射線損傷防止用に単結晶珪素中に添加するリチュ
ームとは本質的に異なるものである。
導体特有の物性を用いている。このため、一般に太陽電
池の放射線損傷防止用に単結晶珪素中に添加するリチュ
ームとは本質的に異なるものである。
即ち単結晶珪素においては、その中の酸素不純物は1000
℃以上の製造工程中にすでに必要な酸化物（酸化珪素）
を作っているため、その後に添加されるリチュームとは
前記したごとき反応を呈さない。しかし他方、本発明の
非単結晶半導体中では酸素は珪素と水素化物（Si−OH結
合）、Si−Ｏ−Si結合をきわめて多く作っており、また
PIN接合を積層して形成する際、多量に不純物の酸素が
混入しやすい。加えて混入した不純物は格子歪を強く有
する非単結晶半導体中ではその歪エネルギのため容易に
Si−OH,Si−Ｏ−Siの結合手が切れ、その結果生ずる不
対の酸素結合手とリチュームが安定な結合をしてしまい
やすい。このため、本発明の非単結晶半導体中における
酸素濃度を下げることが耐放射線損傷を向上させるため
にきわめて重要であることが判明した。
℃以上の製造工程中にすでに必要な酸化物（酸化珪素）
を作っているため、その後に添加されるリチュームとは
前記したごとき反応を呈さない。しかし他方、本発明の
非単結晶半導体中では酸素は珪素と水素化物（Si−OH結
合）、Si−Ｏ−Si結合をきわめて多く作っており、また
PIN接合を積層して形成する際、多量に不純物の酸素が
混入しやすい。加えて混入した不純物は格子歪を強く有
する非単結晶半導体中ではその歪エネルギのため容易に
Si−OH,Si−Ｏ−Siの結合手が切れ、その結果生ずる不
対の酸素結合手とリチュームが安定な結合をしてしまい
やすい。このため、本発明の非単結晶半導体中における
酸素濃度を下げることが耐放射線損傷を向上させるため
にきわめて重要であることが判明した。
またリチュームは非単結晶半導体中ではドナーセンタに
なりやすい。このためこのリチュームのドナーとして働
く効果を相殺するためにアクセプタレベルを作るホウ素
を添加した。このホウ素はリチュームとは特に電気陰性
度的に大きな差はない。参考までに本発明の光電変換装
置に使用される元素の電気陰性度を以下に示す。即ち、
リチューム（Li）1.0,ナトリューム（Na）0.9,カリュー
ム（Ｋ）0.8,ホウ素（Ｂ）2.0,酸素（Ｏ）3.5,窒素
（Ｎ）3.0,水素（Ｈ）2.1,珪素（Si）1.8,弗素（Ｆ）4.
0。
なりやすい。このためこのリチュームのドナーとして働
く効果を相殺するためにアクセプタレベルを作るホウ素
を添加した。このホウ素はリチュームとは特に電気陰性
度的に大きな差はない。参考までに本発明の光電変換装
置に使用される元素の電気陰性度を以下に示す。即ち、
リチューム（Li）1.0,ナトリューム（Na）0.9,カリュー
ム（Ｋ）0.8,ホウ素（Ｂ）2.0,酸素（Ｏ）3.5,窒素
（Ｎ）3.0,水素（Ｈ）2.1,珪素（Si）1.8,弗素（Ｆ）4.
0。
即ち水素または弗素が添加された非単結晶珪素において
酸素、窒素が存在すると、リチューム等と酸素、窒素と
その陰性度の差が2.5（Li−Ｏ）、2.0（Li−Ｎ）もある
ため、安定に結合してしまう。このため、もし中性子に
より珪素の不対結合手等ができても、リチュームがこれ
にドリフトして結合することができない。このためリチ
ュームの濃度は少なくとも酸素、窒素よりも高濃度であ
り、過剰リチュームであることが重要である。
酸素、窒素が存在すると、リチューム等と酸素、窒素と
その陰性度の差が2.5（Li−Ｏ）、2.0（Li−Ｎ）もある
ため、安定に結合してしまう。このため、もし中性子に
より珪素の不対結合手等ができても、リチュームがこれ
にドリフトして結合することができない。このためリチ
ュームの濃度は少なくとも酸素、窒素よりも高濃度であ
り、過剰リチュームであることが重要である。
さらに加えて、酸素、窒素の濃度が十分低いと過剰リチ
ュームは水素、ホウ素の近傍にドリフトしやすい。この
水素は珪素と不対結合手を作り中和しており、かつ珪素
ときわめて近い電気陰性度のため大きなイオン性を有さ
ない。このため、ドナーとしても過剰リチュームの量に
見合うホウ素を添加することにより、活性Ｉ層を真性化
または実質的に真性化することがきわめて重要である。
ュームは水素、ホウ素の近傍にドリフトしやすい。この
水素は珪素と不対結合手を作り中和しており、かつ珪素
ときわめて近い電気陰性度のため大きなイオン性を有さ
ない。このため、ドナーとしても過剰リチュームの量に
見合うホウ素を添加することにより、活性Ｉ層を真性化
または実質的に真性化することがきわめて重要である。
さらに珪素の不対結合手に対しては水素（Ｈ−Si 0.
3）よりもリチューム（Li−Si 0.8）の方が電気陰性度
の差が大きく、結果として、リチュームが珪素の不対結
合手と結合しやすいことがわかる。勿論、ナトリュー
ム、カリュームのごとき他のアルカリ金属元素でもよい
が、これらも中和効果は十分有するが、原子半径が大き
い。このため、半導体中のドリフトのしやすさにおいて
はリチュームが原子半径が最も小さく有効であった。
3）よりもリチューム（Li−Si 0.8）の方が電気陰性度
の差が大きく、結果として、リチュームが珪素の不対結
合手と結合しやすいことがわかる。勿論、ナトリュー
ム、カリュームのごとき他のアルカリ金属元素でもよい
が、これらも中和効果は十分有するが、原子半径が大き
い。このため、半導体中のドリフトのしやすさにおいて
はリチュームが原子半径が最も小さく有効であった。
かくのごとくにして第２図に示す光電変換装置を作製し
た。即ち第１図の装置を用いて、第２図（Ａ）に示すご
とく、ガラス基板（１）上に酸化スズの表面を有する透
明導電膜（２）、さらにSixC1-x（０＜ｘ＜１ 代表的
にはｘ＝0.2）のＰ型半導体（ここではSixC1-x（ｘ＝0.
3）を用いた）（３）（100〜200Å）、Ｉ型半導体
（４）（0.4〜１μ）、Ｎ型半導体（５）（200〜500
Å）、透光性導電膜（６）および反射性電極（７）より
なる裏面電極を設けた。
た。即ち第１図の装置を用いて、第２図（Ａ）に示すご
とく、ガラス基板（１）上に酸化スズの表面を有する透
明導電膜（２）、さらにSixC1-x（０＜ｘ＜１ 代表的
にはｘ＝0.2）のＰ型半導体（ここではSixC1-x（ｘ＝0.
3）を用いた）（３）（100〜200Å）、Ｉ型半導体
（４）（0.4〜１μ）、Ｎ型半導体（５）（200〜500
Å）、透光性導電膜（６）および反射性電極（７）より
なる裏面電極を設けた。
第２図（Ｂ）はステンレス基板（11）上に耐熱性樹脂膜
（12）よりなる絶縁表面を有する基板（可曲性も可）
（１）、反射性電極（７）一般にはクロムを主成分とす
る透光性導電膜（６）、Ｎ型半導体（５）、Ｉ型半導体
（４）、Ｐ型半導体（３）、透光性導電膜（２）よりな
る。
（12）よりなる絶縁表面を有する基板（可曲性も可）
（１）、反射性電極（７）一般にはクロムを主成分とす
る透光性導電膜（６）、Ｎ型半導体（５）、Ｉ型半導体
（４）、Ｐ型半導体（３）、透光性導電膜（２）よりな
る。
これらの半導体に対し、光照射（10）を行って変換効率
の測定を行った。
の測定を行った。
特にこれらの半導体におけるＩ型半導体の形成に関し、
本発明の実施例においては、第１図に示すごときプラズ
マCVD装置またはこれらを発展させた３室式のマルチチ
ャンバCVD装置を用いて、酸素、窒素の不純物の混入を
防ぐとともに、形成の条件としてはその作製時に0.1〜5
0PPMの濃度にホウ素を添加している。またリチュームの
添加は以下の３つの方法を用いた。１つは第１図に示す
PCVD装置に他のドーピング用配管より添加した。
本発明の実施例においては、第１図に示すごときプラズ
マCVD装置またはこれらを発展させた３室式のマルチチ
ャンバCVD装置を用いて、酸素、窒素の不純物の混入を
防ぐとともに、形成の条件としてはその作製時に0.1〜5
0PPMの濃度にホウ素を添加している。またリチュームの
添加は以下の３つの方法を用いた。１つは第１図に示す
PCVD装置に他のドーピング用配管より添加した。
その一例として液体状の有機樹脂リチューム例えばイソ
ポプロピネイトリチュームを用い、その気化により被膜
形成と同時に添加した。
ポプロピネイトリチュームを用い、その気化により被膜
形成と同時に添加した。
第２の方法はこれらを形成してしまった後、この半導体
表面（８）をリチュームが添加された水溶液（80℃中）
（濃度１〜10N（規定））に浸漬し拡散させた。この後
この表面を十分清浄化し、半導体表面の自然酸化された
酸化物を1/10弗酸にて溶去し、さらに裏面電極（９）を
形成した。
表面（８）をリチュームが添加された水溶液（80℃中）
（濃度１〜10N（規定））に浸漬し拡散させた。この後
この表面を十分清浄化し、半導体表面の自然酸化された
酸化物を1/10弗酸にて溶去し、さらに裏面電極（９）を
形成した。
第３の方法は半導体（８）を形成してしまった後、イオ
ン注入法にてその量を精密に制御してリチュームを添加
するものである。
ン注入法にてその量を精密に制御してリチュームを添加
するものである。
もっとも精密な結果はイオン注入法を用いた場合であ
る。しかし多量生産用には第２の浸漬法が適していた。
る。しかし多量生産用には第２の浸漬法が適していた。
かくして１つのPIN接合を有する半導体中に酸素、窒素
を低濃度化し、加えてリチュームとホウ素を添加したも
のをSIMS（二次イオン分析装置）（カメラ製商品名3F型
を使用）にて深さ分布（ディップス・プロファイル）を
測定し特性を第３図に示す。
を低濃度化し、加えてリチュームとホウ素を添加したも
のをSIMS（二次イオン分析装置）（カメラ製商品名3F型
を使用）にて深さ分布（ディップス・プロファイル）を
測定し特性を第３図に示す。
その絶対量の補正は、非晶質シリコンにイオン注入法に
より特定の元素注入量（例えば１×1020cm-3）を添加
し、これをSIMS（二次イオン分析装置）にて同定（キァ
リブレイト）し、そのイオン強度により行った。
より特定の元素注入量（例えば１×1020cm-3）を添加
し、これをSIMS（二次イオン分析装置）にて同定（キァ
リブレイト）し、そのイオン強度により行った。
その結果、CmHnは５×1017cm-3またはそれ以下の濃度に
まで下げることができた。さらに酸素、窒素ともに５×
1018cm-3以下にすることができ、特にその深さ分布の一
例を第３図で酸素に関して曲線（40）にて示す。
まで下げることができた。さらに酸素、窒素ともに５×
1018cm-3以下にすることができ、特にその深さ分布の一
例を第３図で酸素に関して曲線（40）にて示す。
するとＰ型半導体（３′）Ｎ型半導体（４′）におい
て、電極の影響を受けて酸素は多いが、Ｉ層の活性半導
体層（４′）中特にPI,NI接合界面より離れた（各約500
Å程度離れた中央部）部分では５×1018cm-3ここでは７
〜10×1017cm-3にまで下げることができた。
て、電極の影響を受けて酸素は多いが、Ｉ層の活性半導
体層（４′）中特にPI,NI接合界面より離れた（各約500
Å程度離れた中央部）部分では５×1018cm-3ここでは７
〜10×1017cm-3にまで下げることができた。
またホウ素は曲線（41）に示すが、Ｐ型半導体層内で10
20cm-3のオーダを有し、Ｉ型層では２〜10×1017cm-3を
有して濃度勾配を形成していた。リチューム（42）はＰ
およびＮ層界面でパイルアップ現象（界面に不純物が局
部集中する現象）を有し、１×1018cm-3のオーダに添加
させることができていた。
20cm-3のオーダを有し、Ｉ型層では２〜10×1017cm-3を
有して濃度勾配を形成していた。リチューム（42）はＰ
およびＮ層界面でパイルアップ現象（界面に不純物が局
部集中する現象）を有し、１×1018cm-3のオーダに添加
させることができていた。
第４図は本発明の光電変換装置（46）と従来より公知の
リチュームを添加しない光電変換装置（47）に1MeVの電
子エネルギを１×1014/1時間の速度で照射していった時
の時間に対する変換効率特性の劣化現象を示す。
リチュームを添加しない光電変換装置（47）に1MeVの電
子エネルギを１×1014/1時間の速度で照射していった時
の時間に対する変換効率特性の劣化現象を示す。
ここでは本発明の光電変換装置は活性Ｉ型層中での不純
物は酸素、窒素が１×1018cm-3、リチューム５×1018cm
-3、ホウ素７×1019cm-3である。
物は酸素、窒素が１×1018cm-3、リチューム５×1018cm
-3、ホウ素７×1019cm-3である。
かかる本発明の光電変換装置の劣化特性を曲線（46）
に、また酸素が７×1019cm-3、窒素が２×1019cm-3、ホ
ウ素１×1016cm-3リチューム添加なしの従来の光電変換
装置の特性を曲線（47）に示す。
に、また酸素が７×1019cm-3、窒素が２×1019cm-3、ホ
ウ素１×1016cm-3リチューム添加なしの従来の光電変換
装置の特性を曲線（47）に示す。
このことから明らかなごとく、本発明の光電変換装置
は、その電子線照射に対する劣化の程度が従来の光電変
換装置よりも50倍〜100倍も低く、長寿命であることが
判明した。即ち一方が１時間で10％も劣化するが、本発
明構造では50時間かかって10％の劣化であった。
は、その電子線照射に対する劣化の程度が従来の光電変
換装置よりも50倍〜100倍も低く、長寿命であることが
判明した。即ち一方が１時間で10％も劣化するが、本発
明構造では50時間かかって10％の劣化であった。
この特性の縦軸を規格化しているが、本発明の光電変換
装置はその初期に変換効率10.3％/1.05cm2（AM1 100mW/
cm2）を有し、従来例では10.4％を有していた。
装置はその初期に変換効率10.3％/1.05cm2（AM1 100mW/
cm2）を有し、従来例では10.4％を有していた。
このガラス基板の特性をさらに改良するため、第４図
（Ｂ）構造のPIN接合型光電変換装置を作製した。
（Ｂ）構造のPIN接合型光電変換装置を作製した。
以上の説明において、PIN接合を１接合を有する光電変
換装置を示したが、これを重ねてPINPIN・・・PIN接合
と少なくとも２接合とせしめることも本発明の応用とし
て重要であり、またこれらを絶縁表面を有する基板上に
集積化してもよい。
換装置を示したが、これを重ねてPINPIN・・・PIN接合
と少なくとも２接合とせしめることも本発明の応用とし
て重要であり、またこれらを絶縁表面を有する基板上に
集積化してもよい。
非単結晶半導体としてSixGe1-X（０＜ｘ＜１）またはGe
のみをPIN接合が有するＩ型半導体層に用いることも可
能である。
のみをPIN接合が有するＩ型半導体層に用いることも可
能である。
以上の説明においては、PIN接合を１つ有する光電変換
装置を主として説明をした。しかし半導体層がNIまたは
PI接合を少なくとも１つ有する即ちＮ（ソースまたはド
レイン）、Ｉ（チャネル形成領域）Ｎ（ドレインまたは
ソース）、PIP接合を有する絶縁ゲイト型電界効果半導
体装置、またはNIPIN,PINIP接合を有するバイポーラ型
トランジスタにおけるＩ層に対しても本発明はきわめて
有効である。
装置を主として説明をした。しかし半導体層がNIまたは
PI接合を少なくとも１つ有する即ちＮ（ソースまたはド
レイン）、Ｉ（チャネル形成領域）Ｎ（ドレインまたは
ソース）、PIP接合を有する絶縁ゲイト型電界効果半導
体装置、またはNIPIN,PINIP接合を有するバイポーラ型
トランジスタにおけるＩ層に対しても本発明はきわめて
有効である。
本発明により、非単結晶半導体を用いた光電変換装置の
電子線照射に対する変換効率の劣化の程度を従来のもの
よりも50倍〜100倍も低くすることができた。
電子線照射に対する変換効率の劣化の程度を従来のもの
よりも50倍〜100倍も低くすることができた。
第１図は本発明の半導体装置作製用のプラズマ気相反応
炉の概要を示す。 第２図は本発明の光電変換装置の縦断面図を示す。 第３図は本発明の光電変換装置の不純物の深さ分布を示
す。 第４図は電子線を照射した際の劣化特性を示す。
炉の概要を示す。 第２図は本発明の光電変換装置の縦断面図を示す。 第３図は本発明の光電変換装置の不純物の深さ分布を示
す。 第４図は電子線を照射した際の劣化特性を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板又は基板上の第１の電極と、該基板上
または該第１の電極上にPIN接合を少なくとも１つ有す
る非単結晶半導体と、該半導体上の第２の電極とが設け
られた半導体装置において、 前記非単結晶半導体を構成する真性または実質的に真性
の半導体層は、 酸素および窒素を５×1018cm-3以下の濃度で有し、 ホウ素が５×1018cm-3〜５×1015cm-3の不純物濃度の量
添加され、 リチュームの如きアルカリ金属元素を酸素および窒素の
濃度よりも高濃度に含有し、 水素または弗素が添加されたことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074257A JPH06101573B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
| US07/380,683 US4903102A (en) | 1984-04-13 | 1989-07-14 | Semiconductor photoelectric conversion device and method of making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074257A JPH06101573B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP59074257A Expired - Lifetime JPH06101573B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
Country Status (2)
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