JPS58161381A - 半導体装置作製方法 - Google Patents
半導体装置作製方法Info
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- JPS58161381A JPS58161381A JP57044082A JP4408282A JPS58161381A JP S58161381 A JPS58161381 A JP S58161381A JP 57044082 A JP57044082 A JP 57044082A JP 4408282 A JP4408282 A JP 4408282A JP S58161381 A JPS58161381 A JP S58161381A
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- type
- gallium
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- indium
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- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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
【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
によシミ子・ホール対を発生せしめる光起電力発生用光
電変換装置において、基板または基板上の導電層よりな
る電極上に、ガリュームまたはインジュームの添加され
たＰ型の珪素、ゲルマニュームまたは炭化珪素を主成分
とする第１の非単結晶半導体層を設け、該半導体層上に
形成する第２の非単結晶半導体層中にＰ型の不純物がオ
ートドーピングされることを防ぐことを目的としている
。
によシミ子・ホール対を発生せしめる光起電力発生用光
電変換装置において、基板または基板上の導電層よりな
る電極上に、ガリュームまたはインジュームの添加され
たＰ型の珪素、ゲルマニュームまたは炭化珪素を主成分
とする第１の非単結晶半導体層を設け、該半導体層上に
形成する第２の非単結晶半導体層中にＰ型の不純物がオ
ートドーピングされることを防ぐことを目的としている
。
本発明はプラズマ気相法において、従来Ｐ型半導体用不
純物としてジボランのみが用いられていだが、このホウ
素がこの半導体層上に形成する第２の非単結晶半導体層
中にドーピングがされてしまい、この第２の半導体層は
人為的に制御され得ないｌＸ１０ｃｍまたはそれ以上の
不純物濃度のＰ−型の半導体層が形成されてしまう。
純物としてジボランのみが用いられていだが、このホウ
素がこの半導体層上に形成する第２の非単結晶半導体層
中にドーピングがされてしまい、この第２の半導体層は
人為的に制御され得ないｌＸ１０ｃｍまたはそれ以上の
不純物濃度のＰ−型の半導体層が形成されてしまう。
本発明はかかる欠点を除去するため、かかるＰ型半導体
層中に添加するアクセプタ用不純物としてガリュームま
たはインジュームを用いたことを特徴としている。
層中に添加するアクセプタ用不純物としてガリュームま
たはインジュームを用いたことを特徴としている。
従来非単結晶半導体特にアモルファスまたセミアモルフ
ァス半導体により、ｐ工Ｎ接合またはその変形構造を構
成して光電変換装置をプラズマ気相法によシ作製せんと
する時、基板上にＰ型半導体層をシランにジボランを０
．２〜１係混合して形成していた。
ァス半導体により、ｐ工Ｎ接合またはその変形構造を構
成して光電変換装置をプラズマ気相法によシ作製せんと
する時、基板上にＰ型半導体層をシランにジボランを０
．２〜１係混合して形成していた。
しかもこの會合さらにこの上面に不純物を添加しないい
わゆる工型半導体層を形成せんとする時、この半導体層
中にはその前に形成し゛たＰ型半導体層よりまた反応炉
の内壁よシホウ素がしみだして、工型半導体層中に１×
１６°ｃ ｍ’またはそれ以上オートドーピングされて
しまい、いわゆる■型またはＮ〜型を得ることができな
い。加えてオートドーピングされたＰ一層に関しても、
そのドーピングの濃度、さらにドーピングされた不純物
のアクセプタ憧る吋いわゆるイオン化率も１％以下であ
り、残りは単に再結合中心を形成してしまい、その制御
性はきわめて低いものであった。
わゆる工型半導体層を形成せんとする時、この半導体層
中にはその前に形成し゛たＰ型半導体層よりまた反応炉
の内壁よシホウ素がしみだして、工型半導体層中に１×
１６°ｃ ｍ’またはそれ以上オートドーピングされて
しまい、いわゆる■型またはＮ〜型を得ることができな
い。加えてオートドーピングされたＰ一層に関しても、
そのドーピングの濃度、さらにドーピングされた不純物
のアクセプタ憧る吋いわゆるイオン化率も１％以下であ
り、残りは単に再結合中心を形成してしまい、その制御
性はきわめて低いものであった。
本発明はかかる欠点を除去し、Ｐ型半導体層はオートド
ーピングがないガリュームまたはインジュームをアクセ
プタ用の不純物として用い中に水素またはハロゲン元系
が再結合中心中和剤として添加されている半導体に対し
適用したものである。
ーピングがないガリュームまたはインジュームをアクセ
プタ用の不純物として用い中に水素またはハロゲン元系
が再結合中心中和剤として添加されている半導体に対し
適用したものである。
このため反応性気体として珪化物気体例えばシラン、ジ
クロールシラン、フッ化珪素、ゲルマニューム化物気体
としてゲルマン、また炭化物気体としてメタン、アセチ
レン等を用い、特にシラン、ゲルマンおよびメタンより
なる水素化物を用いることが代表的であるが、そこにガ
リュームまたはインジュームの炭化物気体特にアルキル
化物である以下の反応性気体を用いた。
クロールシラン、フッ化珪素、ゲルマニューム化物気体
としてゲルマン、また炭化物気体としてメタン、アセチ
レン等を用い、特にシラン、ゲルマンおよびメタンより
なる水素化物を用いることが代表的であるが、そこにガ
リュームまたはインジュームの炭化物気体特にアルキル
化物である以下の反応性気体を用いた。
すなわち
品 名 化学式 融点 沸点トリメチルガ
リューム （ＯＱ Ｇａ −１５，８°Ｏ５５，８
°Ｃトリエチルガリューム （ｃｎ、）、Ｇａ
−８２，３°Ｃ１４３°Ｃトリメチルインジューム（Ｏ
Ｈ，）、Ｉｎ −８９，５℃ ’１３６ ’０
トリエチルインジューム（０，）ＱＩｎ −３２°
Ｏ］−８４’０である。特にトリエチルガリュームまた
はインジューム化合物はドライアイスで冷却し、出口側
を０．０５〜１ｔＯｒｒとして、その低温での蒸気圧を
利用してシラン系の反応性気体に対し０．０１〜２％添
加し得るようにした。
リューム （ＯＱ Ｇａ −１５，８°Ｏ５５，８
°Ｃトリエチルガリューム （ｃｎ、）、Ｇａ
−８２，３°Ｃ１４３°Ｃトリメチルインジューム（Ｏ
Ｈ，）、Ｉｎ −８９，５℃ ’１３６ ’０
トリエチルインジューム（０，）ＱＩｎ −３２°
Ｏ］−８４’０である。特にトリエチルガリュームまた
はインジューム化合物はドライアイスで冷却し、出口側
を０．０５〜１ｔＯｒｒとして、その低温での蒸気圧を
利用してシラン系の反応性気体に対し０．０１〜２％添
加し得るようにした。
またトリエチルガリュームは水素希釈のボンベを用い、
２０ Ｋ ｇｌｏ ｒｎＬでは約５００ＰＰＭ、 １０
０Ｋｇ／（！ｍ’では５０ＰＰＭとなる高圧下での気化
する分圧を利用して、シラン等の半導体用反応性気体に
同様に２多以下０゜ＩＰＰＭ〜２％の７４１“４パ３゛
“′の不純物 制御を行なった。
２０ Ｋ ｇｌｏ ｒｎＬでは約５００ＰＰＭ、 １０
０Ｋｇ／（！ｍ’では５０ＰＰＭとなる高圧下での気化
する分圧を利用して、シラン等の半導体用反応性気体に
同様に２多以下０゜ＩＰＰＭ〜２％の７４１“４パ３゛
“′の不純物 制御を行なった。
さらにその上面に珪素またはゲルマニューム等を同様の
プラズマ気相法例えば本発明人の出願になる特許願 半
導体装置ヨ（特願昭５３−１５２８８３ ８５３．１２
．ｌＯ出願）およびその分割出願１半導体装置作製方法
Ｊ（特願昭５６−５５６０’ｉ’８５６゜４．１５出願
）Ｋ示されているプラズマ気相法により実施した。
プラズマ気相法例えば本発明人の出願になる特許願 半
導体装置ヨ（特願昭５３−１５２８８３ ８５３．１２
．ｌＯ出願）およびその分割出願１半導体装置作製方法
Ｊ（特願昭５６−５５６０’ｉ’８５６゜４．１５出願
）Ｋ示されているプラズマ気相法により実施した。
さらに本発明における光電変換装置においてＰ型半導体
層特に入射光側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。
層特に入射光側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ペテロ接合を有する連続接合
とし、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４．２３
９．５５４１９Ｂ０．１２．６発行 米国特許 ４．２
５４．４２９１９８１．３．３発行）が知られている。
とし、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４．２３
９．５５４１９Ｂ０．１２．６発行 米国特許 ４．２
５４．４２９１９８１．３．３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。
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
ッ素または塩素の如きノ・ロゲン元素を０．１〜２０モ
ルチ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、５〜２００ＯＡ代表的には５〜’１０
０Ａの大きさの結晶性（ショートレンジオーダの結晶性
）を有するセミアモルファス（半非晶質）半導体（以下
ＳＡＳという）と、かかるショートレンジオーダの結晶
性を有さないアモルファス（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。かくすることによシ、ガリュームまたはインジュ
ームが添加されたＰ層を有するＰ工、 ｐｉ、 ｐＰ−
接合において、工、 Ｎ−、Ｐ−型の半導体層をオート
ドーピングなく、すなわｌ −ｓ ちガリュームの１層での不純物濃度はｌＸ１０ｃｍ以下
特に３×１０〜］−Ｘ１０ｃｍにまで下げることができ
た。特にこのＰ層およびその上に形成される１／１００
以下にすることができた。
ッ素または塩素の如きノ・ロゲン元素を０．１〜２０モ
ルチ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、５〜２００ＯＡ代表的には５〜’１０
０Ａの大きさの結晶性（ショートレンジオーダの結晶性
）を有するセミアモルファス（半非晶質）半導体（以下
ＳＡＳという）と、かかるショートレンジオーダの結晶
性を有さないアモルファス（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。かくすることによシ、ガリュームまたはインジュ
ームが添加されたＰ層を有するＰ工、 ｐｉ、 ｐＰ−
接合において、工、 Ｎ−、Ｐ−型の半導体層をオート
ドーピングなく、すなわｌ −ｓ ちガリュームの１層での不純物濃度はｌＸ１０ｃｍ以下
特に３×１０〜］−Ｘ１０ｃｍにまで下げることができ
た。特にこのＰ層およびその上に形成される１／１００
以下にすることができた。
特にトリメチルガリュームを用いる場合、その次の工程
にて工型半導体層を例えば作ろうとする時、発生する水
素化物がその下地のＰ型層のガリュームをボロンの場合
の如く吸い出すことがなくプラズマ気相Ｙディポジット
さとる場／ｌづ ｌＸｌ０ｃｍ以下の不純物濃度にすることができた以下
図面に従って説明する。
にて工型半導体層を例えば作ろうとする時、発生する水
素化物がその下地のＰ型層のガリュームをボロンの場合
の如く吸い出すことがなくプラズマ気相Ｙディポジット
さとる場／ｌづ ｌＸｌ０ｃｍ以下の不純物濃度にすることができた以下
図面に従って説明する。
第１図は本発明を実施するのに必要なプラズマ０ＶＤ装
置の概要を示す。
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）が保持された第１〜第４の反応炉（ハ）
〜（ハ）中に、上方向から下方向への反応性ガスの流れ
に平行であシ、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。
ボート）（２）が保持された第１〜第４の反応炉（ハ）
〜（ハ）中に、上方向から下方向への反応性ガスの流れ
に平行であシ、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（Ｓ、ｔＸ私、ＬＸ２１）を（
曵、（９）、ａ：ｉ、αηよシ、またＰ型不純物である
水素希釈のトリメチルガリューム（Ｇａ（Ｏ砧）を（６
）よシ、Ｎ型不純物であるフォスヒン（ＰＨ，）アルシ
ン（Ａ ６１ Ｈｌ）またはトリメチルアンチモン（８
１員） をＨｊｌ：＞キャリアガスである水素またはへ
リューム（Ｈｅ）を（８）、Ｈ，Ｈ，（２１よシ供給し
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（ＯＨ，）を（′７）、アンモニア（ＮＨ，ｌ
またはヒドラジン（ＮＬＨ７’を０９よシ供給する。微
量不純物添加用とじて１００ Ｋ ｇ／ｃ ｍＬ圧の水
素希釈のＧａ＆）、により１０〜’１１００ＦＰに希釈
されたガリューム化物を（１０）（１４１より、また同
様に水素またはシランで希釈された５〜５０ＰＰＭの７
オスヒンまたはアルシン、トリメチルアンチモンを０１
）Ｈより供給する。
曵、（９）、ａ：ｉ、αηよシ、またＰ型不純物である
水素希釈のトリメチルガリューム（Ｇａ（Ｏ砧）を（６
）よシ、Ｎ型不純物であるフォスヒン（ＰＨ，）アルシ
ン（Ａ ６１ Ｈｌ）またはトリメチルアンチモン（８
１員） をＨｊｌ：＞キャリアガスである水素またはへ
リューム（Ｈｅ）を（８）、Ｈ，Ｈ，（２１よシ供給し
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（ＯＨ，）を（′７）、アンモニア（ＮＨ，ｌ
またはヒドラジン（ＮＬＨ７’を０９よシ供給する。微
量不純物添加用とじて１００ Ｋ ｇ／ｃ ｍＬ圧の水
素希釈のＧａ＆）、により１０〜’１１００ＦＰに希釈
されたガリューム化物を（１０）（１４１より、また同
様に水素またはシランで希釈された５〜５０ＰＰＭの７
オスヒンまたはアルシン、トリメチルアンチモンを０１
）Ｈ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って、か
つプラズマ発生用の電極（５１） （５２） （５３）
２ノ 、（５０より反応室親（ハ）ハ（ハ）に供給している。
つプラズマ発生用の電極（５１） （５２） （５３）
２ノ 、（５０より反応室親（ハ）ハ（ハ）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、それらの気体をプラズマ放電せしめ、活性
化、分解して反応生成物が被形成面上に黒檀される。こ
の反応室では直流〜２０ＭＨ２例えば直流、５００ＫＨ
２，１３，５６ＭＨ２の周波数の電磁エネルギを電極（
２） （３）より加えたプラズマＯＶＤ方式である。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°Ｃ代表的には２００〜３００°
Ｃに加熱し、多量の基板処理ができるようになった。
が加えられ、それらの気体をプラズマ放電せしめ、活性
化、分解して反応生成物が被形成面上に黒檀される。こ
の反応室では直流〜２０ＭＨ２例えば直流、５００ＫＨ
２，１３，５６ＭＨ２の周波数の電磁エネルギを電極（
２） （３）より加えたプラズマＯＶＤ方式である。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°Ｃ代表的には２００〜３００°
Ｃに加熱し、多量の基板処理ができるようになった。
基板（１）は最初第１の予備室（ハ）に挿入され、口−
１’ｌＪ−ホンダ（３０）にて真空引きされた。この予
備室を大気圧にするにはＨよシ窒素を導入した。
１’ｌＪ−ホンダ（３０）にて真空引きされた。この予
備室を大気圧にするにはＨよシ窒素を導入した。
この予備室が真空引された後、その隣シに設けられた２
００〜４００°Ｃに赤外線ランプにて加熱された第３の
予備室にゲイ）（５５）を開けて柳―移した後再びゲイ
）（５５）を閉め、第１の予備室は（ハ）よシ窒素を導
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、水を真空加熱によシ除去すること
は、半導体層中の酸素の濃度を従来よシ知られた１〜３
Ｘ１０Ｃｒｎすよりもさらに１／３以下代表的には１／
１０〜１／３０のｌＸｌ０〜５Ｘ１０ｃｍ’にまで下げ
ることができた。
００〜４００°Ｃに赤外線ランプにて加熱された第３の
予備室にゲイ）（５５）を開けて柳―移した後再びゲイ
）（５５）を閉め、第１の予備室は（ハ）よシ窒素を導
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、水を真空加熱によシ除去すること
は、半導体層中の酸素の濃度を従来よシ知られた１〜３
Ｘ１０Ｃｒｎすよりもさらに１／３以下代表的には１／
１０〜１／３０のｌＸｌ０〜５Ｘ１０ｃｍ’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、外部よシの真空リークは
１０ｔＯｒｒ以下を保障できるように務″ｂ−ｒｚ、ｂ
・ 。場 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ガリュ
ームまたはインジュームが１〜２０Ｘ１０ｃｍ代表的に
は７〜８Ｘ１０ｃｍの濃度にアクセプタ不純物として有
するＰ型の導電型のＳ ｉ ｘ Ｏ，。
１０ｔＯｒｒ以下を保障できるように務″ｂ−ｒｚ、ｂ
・ 。場 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ガリュ
ームまたはインジュームが１〜２０Ｘ１０ｃｍ代表的に
は７〜８Ｘ１０ｃｍの濃度にアクセプタ不純物として有
するＰ型の導電型のＳ ｉ ｘ Ｏ，。
（０−： ｘ４１）を２００Ａ以下代表的には３０〜１
５０Ａ＋７）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（ハ）に移相し、第１の反応室の壁面に反応室に
設置された基板は第３の反応室（社）に、第３の反応室
（イ）の基板は第４の反応室（ハ）に、第４の反応室の
基板は第３の予備室（ハ）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（５
７）よシ外部に出される。
５０Ａ＋７）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（ハ）に移相し、第１の反応室の壁面に反応室に
設置された基板は第３の反応室（社）に、第３の反応室
（イ）の基板は第４の反応室（ハ）に、第４の反応室の
基板は第３の予備室（ハ）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（５
７）よシ外部に出される。
第２の反応室（ハ）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００
が形成した上に不純物の添加を行なわ荷 ない非単結晶珪素を主成分とする１型の第２の半導体層
（４のが１００−２００ＯＡの厚さ代表的には２００〜
５００Ａの厚さに形成される。この１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５
０〜１００Ａの深さに混入するため、１００Ａ以上形成
させ、Ｐ型用の不純物とこの後に形成させるＮまたはＮ
−型用の不純物とが１〜５ Ｘ Ｉ Ｏ”ｃ ｍ’以上
の濃度で直接に混合しないように務めた。
て断面図が示されているが、Ｐ型の第１の半導体層００
が形成した上に不純物の添加を行なわ荷 ない非単結晶珪素を主成分とする１型の第２の半導体層
（４のが１００−２００ＯＡの厚さ代表的には２００〜
５００Ａの厚さに形成される。この１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５
０〜１００Ａの深さに混入するため、１００Ａ以上形成
させ、Ｐ型用の不純物とこの後に形成させるＮまたはＮ
−型用の不純物とが１〜５ Ｘ Ｉ Ｏ”ｃ ｍ’以上
の濃度で直接に混合しないように務めた。
この工型半導体層は空乏層を形成させ、ここでのキャリ
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。
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。
さらにこの徒弟３の反応室（イ）にて、第２図（４）に
おけるＮ−型のｌＸｌ０〜３Ｘ１０ｃｍのドナー濃度を
有する第３の半導体層（４６）を０．１〜０．６μの厚
さに形成させた。さらに第４の反応室（ハ）にて１〜２
０Ｘ１０ｃｍの不純物濃度にしたリンまたはヒ素。
おけるＮ−型のｌＸｌ０〜３Ｘ１０ｃｍのドナー濃度を
有する第３の半導体層（４６）を０．１〜０．６μの厚
さに形成させた。さらに第４の反応室（ハ）にて１〜２
０Ｘ１０ｃｍの不純物濃度にしたリンまたはヒ素。
アンチモンがドープされたＮ型の第４の半導体層（４η
を１００〜５００Ａ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）を少数キャリアに
与えるため、とのＦｉｇを１．８〜２．５ｅＶとしたＳ
ｉ、Ｎ、 （０，＝ Ｘ（４代表的にはＸ−３〜３゜
８）とした。また１層（４５）、Ｎ一層（４６）は前記
した非単結晶シリコンを用い１．５〜１゜８θ■とした
。
を１００〜５００Ａ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）を少数キャリアに
与えるため、とのＦｉｇを１．８〜２．５ｅＶとしたＳ
ｉ、Ｎ、 （０，＝ Ｘ（４代表的にはＸ−３〜３゜
８）とした。また１層（４５）、Ｎ一層（４６）は前記
した非単結晶シリコンを用い１．５〜１゜８θ■とした
。
以上の如き４つの半導体層を積層した後、電極（４８）
オヨ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。
オヨ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が添加された之 ラ Ｉ
ｔ 灸偶扇またはそのバルクにＡＩ、 Ｏｕが設ケラれ、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Ｉ
ＴＯ（酸化インジューム＋３〜１０％酸化スス）と酸化
スズ、（２〜１０％の酸化アンチモンを含む）を積層し
て２層膜とした。
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が添加された之 ラ Ｉ
ｔ 灸偶扇またはそのバルクにＡＩ、 Ｏｕが設ケラれ、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Ｉ
ＴＯ（酸化インジューム＋３〜１０％酸化スス）と酸化
スズ、（２〜１０％の酸化アンチモンを含む）を積層し
て２層膜とした。
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型半導体にあってはＶ価の透明導電膜である酸化ア
ンチモン（ｓ ｂ、ｏ、またはｓｂ、ｏ、）を５Ｏ−２
０ＯＡの厚さにそれに接する如くにして形成し、■ＴＯ
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。そして工ＴＯをＰ型半導体に
接せしめる時、５〜１０ｍＡ／ａｍ′の電流密度であっ
たものが１３〜２０ｍＡ／Ｃ靜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か
できた。
くＰ型半導体にあってはＶ価の透明導電膜である酸化ア
ンチモン（ｓ ｂ、ｏ、またはｓｂ、ｏ、）を５Ｏ−２
０ＯＡの厚さにそれに接する如くにして形成し、■ＴＯ
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。そして工ＴＯをＰ型半導体に
接せしめる時、５〜１０ｍＡ／ａｍ′の電流密度であっ
たものが１３〜２０ｍＡ／Ｃ靜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か
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。
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々如く、活性半導体層（４１）〜０
６）はこの場合の少数キャリアであるホールをＰ型半導
体層α０とＮ型半導体層０６）間の高い電位差により効
率よく供給せしめている。特産 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０６）で光照射によ
シ発生したキャリアはＢＳＦ効果９助けをＮ型層（４７
）により有せしめて少数キャリアをＰ型半導体層（４４
）にドリフトさせたものである。
６）はこの場合の少数キャリアであるホールをＰ型半導
体層α０とＮ型半導体層０６）間の高い電位差により効
率よく供給せしめている。特産 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０６）で光照射によ
シ発生したキャリアはＢＳＦ効果９助けをＮ型層（４７
）により有せしめて少数キャリアをＰ型半導体層（４４
）にドリフトさせたものである。
エネルギバンド的には、Ｗ（炭化珪Ｃよシ広いＰｇＯＰ
型層）−Ｎ（珪素）−Ｗ（窒化珪素による広いＥｇのＮ
型層）としだ光電変換装置を作った。その結果、従来よ
り知られた単なるＰ工Ｎ半導体においては５〜’１ ％
／ｃ ｍ″までの効率しか得られなかったものが、ＰＩ
ｄＮ型構造とすることにより、１０〜１２％の高い変換
効率をＡ、ＭＩＫて得ることができた。さらにｌｏｃｍ
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Ｏ＋９〜０．９５■、短絡電流１６〜２
０ｍＡ／ｃｍＬ、 ’ｉ’〜１０％の実用変換効率を得
ることができた。
型層）−Ｎ（珪素）−Ｗ（窒化珪素による広いＥｇのＮ
型層）としだ光電変換装置を作った。その結果、従来よ
り知られた単なるＰ工Ｎ半導体においては５〜’１ ％
／ｃ ｍ″までの効率しか得られなかったものが、ＰＩ
ｄＮ型構造とすることにより、１０〜１２％の高い変換
効率をＡ、ＭＩＫて得ることができた。さらにｌｏｃｍ
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Ｏ＋９〜０．９５■、短絡電流１６〜２
０ｍＡ／ｃｍＬ、 ’ｉ’〜１０％の実用変換効率を得
ることができた。
さらに本発明のガリュームをＰ型不純物として用いた場
合と、ホウ素を用いた場合のオート謹 ドーピングの効果をＩＭＡ （イオンマイクロアナライ
ザ）にて調べた結果を第３図に示す。
合と、ホウ素を用いた場合のオート謹 ドーピングの効果をＩＭＡ （イオンマイクロアナライ
ザ）にて調べた結果を第３図に示す。
第３図（Ａ）においてはＰ型半導体層（４４）上に不純
物を意図的に添加しない工型半導体層（４５）を形成さ
せた場合である。
物を意図的に添加しない工型半導体層（４５）を形成さ
せた場合である。
第３図（Ｂ）において明らかな如く、シランにジボラン
を混合したホウ素不純物によりＰ型半導体層を５０ＯＡ
の厚さに形成し、その上側に工型半導体層を同一反応炉
にて形成させた場合、曲観察された。
を混合したホウ素不純物によりＰ型半導体層を５０ＯＡ
の厚さに形成し、その上側に工型半導体層を同一反応炉
にて形成させた場合、曲観察された。
これを同様にジボランを第１図の場合においグは〜１０
”ｃ ｍ’と約１／１０にまで下げることができた。こ
れを本発明の如くトリメチルガリュームを用いた場合、
Ｐ型半導体層と■型半導体層とを同じ反応室にて形成し
た場合においても曲線わめて小さく、加えて第１図に示
す如く独立反応室方式においては、曲線（６３）を得る
ことができた。これはＰ型半導体層の不純物濃度を７〜
８Ｘ１０ａｍとした場合であるが、１×１０ｃｍまたは
それ以下とすると、また８Ｘ１０ｃｍの濃度でも５ｉｘ
Ｏ，、、（０＜ｘ＜ １ ｘｃｏ、 ２〜００５）と炭
化珪素とすると、単Ｋ ５００Ａまでの深さでもｌＸ１
０ｃｍ以下特にｌＸ１０ｃｍ以下Ｋまで以下ることがで
きた。
”ｃ ｍ’と約１／１０にまで下げることができた。こ
れを本発明の如くトリメチルガリュームを用いた場合、
Ｐ型半導体層と■型半導体層とを同じ反応室にて形成し
た場合においても曲線わめて小さく、加えて第１図に示
す如く独立反応室方式においては、曲線（６３）を得る
ことができた。これはＰ型半導体層の不純物濃度を７〜
８Ｘ１０ａｍとした場合であるが、１×１０ｃｍまたは
それ以下とすると、また８Ｘ１０ｃｍの濃度でも５ｉｘ
Ｏ，、、（０＜ｘ＜ １ ｘｃｏ、 ２〜００５）と炭
化珪素とすると、単Ｋ ５００Ａまでの深さでもｌＸ１
０ｃｍ以下特にｌＸ１０ｃｍ以下Ｋまで以下ることがで
きた。
このｌＸ１０ｃｍ’以下の濃度であることは、プラズマ
気相法における不純物制御が単結晶半導体と同程度に精
度よく行ない得ることを克・、４、し、その工業的価値
は単Ｋ ＰＩＮ型ダイオードではな（、ＰＩＮＩＰ、
ＮＩＰＩＮ型バイポーラトランジスタ００ Ｄ、絶縁ゲ
イト型電界効果半導体装置への適用も可能である。さら
にＰ型半導体層はホウ素を５〜１０１０Ｘ１０’添加す
ると、非単結晶シリコン半導体においての光学的エネル
ギバンドは真性の１゜７〜１゜８ｅＶより１゜６５〜ｌ
。４θＶｉ／Ｃまで下ってしまう０しかしガリュームま
たはインジュームに においては、１．’７〜Ｌ、Ｓθ■であシ、不純物添加
によるＥｇの低下はみられなかった。
気相法における不純物制御が単結晶半導体と同程度に精
度よく行ない得ることを克・、４、し、その工業的価値
は単Ｋ ＰＩＮ型ダイオードではな（、ＰＩＮＩＰ、
ＮＩＰＩＮ型バイポーラトランジスタ００ Ｄ、絶縁ゲ
イト型電界効果半導体装置への適用も可能である。さら
にＰ型半導体層はホウ素を５〜１０１０Ｘ１０’添加す
ると、非単結晶シリコン半導体においての光学的エネル
ギバンドは真性の１゜７〜１゜８ｅＶより１゜６５〜ｌ
。４θＶｉ／Ｃまで下ってしまう０しかしガリュームま
たはインジュームに においては、１．’７〜Ｌ、Ｓθ■であシ、不純物添加
によるＥｇの低下はみられなかった。
第１図の装置においては、トリメチルガリュームを水素
で希釈したボンベを用いた。しかし前記した如く、シリ
ンダーを冷してその蒸気圧を用いての気化による制御を
第１図の場合に加えてもよい。またインジュームにおい
ても同様のオートドーピングが実質的にない接合特性を
得ることができた。
で希釈したボンベを用いた。しかし前記した如く、シリ
ンダーを冷してその蒸気圧を用いての気化による制御を
第１図の場合に加えてもよい。またインジュームにおい
ても同様のオートドーピングが実質的にない接合特性を
得ることができた。
第３図において、Ｐ型半導体層を非単結晶珪素ですく、
珪化ゲルマニューム（ｓｔｘＧθｌ−Ｘｏ＜ｘ（１）、
炭化珪素（Ｓ ｉｘｏ、、 Ｏ（Ｘ（’ｌ）としてもよ
い。また前記した如く、Ｐ型層を５ｉｘＯｌ−イ（Ｏ＜
ｘ＜１）とし、１層を珪素または珪化ゲルマニュームと
したへテロ接合としても同様のオートドーピングのない
特性（６２） 、（６３）を得ることができた０ このためさらに本発明にお′いてはこの１層を特に光電
変換装置においての活性半導体層を１亀Ｎ−，Ｐ−とそ
の濃度を制御することができる。
珪化ゲルマニューム（ｓｔｘＧθｌ−Ｘｏ＜ｘ（１）、
炭化珪素（Ｓ ｉｘｏ、、 Ｏ（Ｘ（’ｌ）としてもよ
い。また前記した如く、Ｐ型層を５ｉｘＯｌ−イ（Ｏ＜
ｘ＜１）とし、１層を珪素または珪化ゲルマニュームと
したへテロ接合としても同様のオートドーピングのない
特性（６２） 、（６３）を得ることができた０ このためさらに本発明にお′いてはこの１層を特に光電
変換装置においての活性半導体層を１亀Ｎ−，Ｐ−とそ
の濃度を制御することができる。
そのためＮ−とするには第１図の実施例において第３の
反応室にてフォスピン０．０１〜ＩＰＰ３図の曲線（６
３）の１ｘｌＯ〜１×１０ｃｍより高濃度にする場合に
おいて、同様にガリュームをその必要量シランに加えれ
ばよい。
反応室にてフォスピン０．０１〜ＩＰＰ３図の曲線（６
３）の１ｘｌＯ〜１×１０ｃｍより高濃度にする場合に
おいて、同様にガリュームをその必要量シランに加えれ
ばよい。
かくして第１図の反応炉によシ、光照射面側よりＰ工層
−Ｎ接合またはＰｉＮ構造を有する光電変（。
−Ｎ接合またはＰｉＮ構造を有する光電変（。
検装置を設けた。しかしこれをさらにくりかえし、光照
射面側よりＰ工層−ＮＰ■汀ＮまたはＰ工１ＮＰＩＮ船
と積層した直列接続し、前側のＩＮ活性層を非単結晶の
８１によシ１．６〜１。８ｅＶとし、後側を５ｉｘＧｅ
ｌ−、 （０＜ｘ〈ｌ）により１．０〜１．６ｅＶとし
て開放電圧の増大に務めてもよい。またＮ工層’Ｐに関
し、Ｎ工ｐＰＮ工ｒｐ接合、Ｎ工層−ＰＮ工Ｐ接合とし
た場合も同様である。
射面側よりＰ工層−ＮＰ■汀ＮまたはＰ工１ＮＰＩＮ船
と積層した直列接続し、前側のＩＮ活性層を非単結晶の
８１によシ１．６〜１。８ｅＶとし、後側を５ｉｘＧｅ
ｌ−、 （０＜ｘ〈ｌ）により１．０〜１．６ｅＶとし
て開放電圧の増大に務めてもよい。またＮ工層’Ｐに関
し、Ｎ工ｐＰＮ工ｒｐ接合、Ｎ工層−ＰＮ工Ｐ接合とし
た場合も同様である。
以上の説明より明らかな如く、本発明においては活性半
導体層を工ｙｌ工Ｐ−または１ｐ−ｐＱ 汀す。
導体層を工ｙｌ工Ｐ−または１ｐ−ｐＱ 汀す。
工ＮＮ，工ｐｐ等を含むｐｈｉ接合とし、従来よシ単に
ＰまたはＮの半導体層よシ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、窒素を工ＭＡにて測定した場合３ Ｘ １ ０’
ｃ ｍ７’以下とし、さらに光照射面側での工層中での
ガリュームまたはインジュームによる■価、アンチモン
のＶ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、少数キャリアのライフタイムを長くさせた
こと、さらにこの工、Ｐ−またはＮ−をそれぞれ独立と
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チ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た。
ＰまたはＮの半導体層よシ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、窒素を工ＭＡにて測定した場合３ Ｘ １ ０’
ｃ ｍ７’以下とし、さらに光照射面側での工層中での
ガリュームまたはインジュームによる■価、アンチモン
のＶ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、少数キャリアのライフタイムを長くさせた
こと、さらにこの工、Ｐ−またはＮ−をそれぞれ独立と
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チ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た。
本発明は基板上に形成する半導体層はガリュームまたは
インジュームの添加されたＰ型半導体層とした。しかし
同様にオートドーピングをきわめて少なくしたＮ型半導
体層を形成するためには、トリメチルアンチモレ（融点
−６２°Ｃ１沸点８０．６’Ｏ （ＯＨｔ）ＪＳｂ
）′！ｉ：りｕ）！Ｊエチル７）’ｌーモン（融点−９
８°Ｃ 沸点１５９”Ｏ （７Ｊ ＯｍｍＨｇ） （０
．１）、 Ｓｂ）を用いればよい。かかる場合は被形成
面上に１〜２ ０ Ｘ １０ ｃ ｍ”のｓｂを添加さ
せ、Ｎ型層を形成しさらに工型層を形成し、その工型層
へのオートドーピングはガリュームの場合と全く同様の
著しくリンに比べて少なくすることが可能であった。か
くすることにより、金属基板または透光性基板上にＩＴ
Ｏ等の透明導電膜が形成された基板上にＮ型アンチモン
ドープ半導体層を、さらにその上面に工、ＰまたはＮ型
のオートドーピングをＩ×１０〜ｌＸ１０ｃｍにまで下
げた半導体層を作ることができた０このためＮ工層”Ｐ
構造でも、９〜１１％の変換効率を得ることができた。
インジュームの添加されたＰ型半導体層とした。しかし
同様にオートドーピングをきわめて少なくしたＮ型半導
体層を形成するためには、トリメチルアンチモレ（融点
−６２°Ｃ１沸点８０．６’Ｏ （ＯＨｔ）ＪＳｂ
）′！ｉ：りｕ）！Ｊエチル７）’ｌーモン（融点−９
８°Ｃ 沸点１５９”Ｏ （７Ｊ ＯｍｍＨｇ） （０
．１）、 Ｓｂ）を用いればよい。かかる場合は被形成
面上に１〜２ ０ Ｘ １０ ｃ ｍ”のｓｂを添加さ
せ、Ｎ型層を形成しさらに工型層を形成し、その工型層
へのオートドーピングはガリュームの場合と全く同様の
著しくリンに比べて少なくすることが可能であった。か
くすることにより、金属基板または透光性基板上にＩＴ
Ｏ等の透明導電膜が形成された基板上にＮ型アンチモン
ドープ半導体層を、さらにその上面に工、ＰまたはＮ型
のオートドーピングをＩ×１０〜ｌＸ１０ｃｍにまで下
げた半導体層を作ることができた０このためＮ工層”Ｐ
構造でも、９〜１１％の変換効率を得ることができた。
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（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） Ｋ対応したエネルギバンド図
を示している。 第３図は本発明を用いたＰ工接合における不純物濃度θ
２°ワフアイルを示す。
を示す。 第２図（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） Ｋ対応したエネルギバンド図
を示している。 第３図は本発明を用いたＰ工接合における不純物濃度θ
２°ワフアイルを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 プラズマ気相法によシＴ型の非単結晶半導体層を
被形成面上に形成するにあたり、前記半導体層を構成す
る反応性気体にガリュームまたはインジュームの炭化物
気体を加えて形成することによシ、Ｐ型不純物とｉｔす
仁 主成分とす矛年導体層に添加せしめることを特徴とする
半導体装置作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、Ｐ型の非単結晶半
導体層上に真性または実質的に真性の工型半導体または
Ｎ型の珪素、ゲルマニュームを主成分とする非単結晶半
導体層をプラズマ気相法によシ作製することを特徴とす
る半導体装置作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、ガリュームまたは
インジュームの炭化物気体はトリメチルガリューム、ト
リエチルガリューム、トリメチルインジューム、トリエ
チルインジュームが用いられたことを特徴とする半導体
装置作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044082A JPS58161381A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 半導体装置作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044082A JPS58161381A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 半導体装置作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58161381A true JPS58161381A (ja) | 1983-09-24 |
Family
ID=12681690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044082A Pending JPS58161381A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 半導体装置作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58161381A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004297008A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ｐ型半導体材料、その作製方法、その作製装置、光電変換素子、発光素子、および薄膜トランジスタ |
| JP2005268481A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびｐ型半導体材料を作製する作製装置 |
| JP2005268482A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびｐ型半導体材料の製造方法および製造装置 |
| US9577045B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-02-21 | Fairchild Semiconductor Corporation | Silicon carbide power bipolar devices with deep acceptor doping |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP57044082A patent/JPS58161381A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004297008A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ｐ型半導体材料、その作製方法、その作製装置、光電変換素子、発光素子、および薄膜トランジスタ |
| JP2005268481A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびｐ型半導体材料を作製する作製装置 |
| JP2005268482A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Toppan Printing Co Ltd | 非単結晶太陽電池およびｐ型半導体材料の製造方法および製造装置 |
| JP4691889B2 (ja) * | 2004-03-18 | 2011-06-01 | 凸版印刷株式会社 | 非単結晶太陽電池および非単結晶太陽電池の製造方法 |
| US9577045B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-02-21 | Fairchild Semiconductor Corporation | Silicon carbide power bipolar devices with deep acceptor doping |
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