JPS5826185B2 - 多結晶半導体膜の製造方法 - Google Patents
多結晶半導体膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS5826185B2 JPS5826185B2 JP53042463A JP4246378A JPS5826185B2 JP S5826185 B2 JPS5826185 B2 JP S5826185B2 JP 53042463 A JP53042463 A JP 53042463A JP 4246378 A JP4246378 A JP 4246378A JP S5826185 B2 JPS5826185 B2 JP S5826185B2
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- Japan
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- substrate
- semiconductor film
- polycrystalline semiconductor
- diffusion agent
- polycrystalline silicon
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- Expired
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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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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多結晶半導体膜の製造方法に関するもので、特
に半導体膜を成長させる基板にポ・−ラスな材料を使用
し、このような基板に塗布拡散剤を含浸させて半導体の
成長膜に不純物をドープして比抵抗を制御する半導体膜
の製造方法に関する。
に半導体膜を成長させる基板にポ・−ラスな材料を使用
し、このような基板に塗布拡散剤を含浸させて半導体の
成長膜に不純物をドープして比抵抗を制御する半導体膜
の製造方法に関する。
以下シリコンを例にあげて本発明を説明する。
最近安価な基板上に成長させた多結晶薄膜シリコンの技
術的利用が特に太陽電池の低廉化に寄与し得るものとし
て注目されつつある。
術的利用が特に太陽電池の低廉化に寄与し得るものとし
て注目されつつある。
上記安価な基板として金属を用いた場合、多結晶シリコ
ンを成長させる過程で基板金属がシリコン中に拡散して
電気的特性を悪化させ、所望の半導体特性が得られない
ばかりでなく、シリコン半導体層と基板金属との熱膨張
係数が相当異なるため、使用中の温度サイクルによって
半導体層が基板表面から剥離し、装置の破損を招く惧れ
があった。
ンを成長させる過程で基板金属がシリコン中に拡散して
電気的特性を悪化させ、所望の半導体特性が得られない
ばかりでなく、シリコン半導体層と基板金属との熱膨張
係数が相当異なるため、使用中の温度サイクルによって
半導体層が基板表面から剥離し、装置の破損を招く惧れ
があった。
上記のような金属基板を用いることによる問題に対して
、シリコン等の半導体層と熱膨張係数が比較的近似し、
且つ導電性を有する炭素板や黒鉛板を利用した製造方法
も考案されている。
、シリコン等の半導体層と熱膨張係数が比較的近似し、
且つ導電性を有する炭素板や黒鉛板を利用した製造方法
も考案されている。
しかしながら、炭素板や黒鉛板を利用してこの上に化学
蒸着法等によって多結晶シリコンを成長させた場合、良
質な半導体層を成長させるためには気孔率の小さい上質
黒鉛板を使用する必要があり、装置が非常に高価になる
欠点があった。
蒸着法等によって多結晶シリコンを成長させた場合、良
質な半導体層を成長させるためには気孔率の小さい上質
黒鉛板を使用する必要があり、装置が非常に高価になる
欠点があった。
またたとえ気孔率の小さい上質黒鉛板を使用しても、シ
リコン層の表面側にＰ−Ｎ接合を形成する際に基板の気
孔を通し不純物がシリコン層底部に拡散され、素子特性
が悪化する。
リコン層の表面側にＰ−Ｎ接合を形成する際に基板の気
孔を通し不純物がシリコン層底部に拡散され、素子特性
が悪化する。
さらに素子化した時外部雰囲気から湿気やその他の不純
物の浸入を阻止することは困難で、素子特性の劣化は避
けられない。
物の浸入を阻止することは困難で、素子特性の劣化は避
けられない。
本発明は上記従来方法の問題点に鑑みてなされたもので
、簡単な構成を付加するのみで素子特性を劣化させるこ
となく、安価な多結晶半導体膜を提供することができる
製造方法に関する。
、簡単な構成を付加するのみで素子特性を劣化させるこ
となく、安価な多結晶半導体膜を提供することができる
製造方法に関する。
次に基板として炭素板を使用し、該炭素板上にシリコン
層を成長させる場合を挙げて本発明を説明する。
層を成長させる場合を挙げて本発明を説明する。
第１図は炭素板を基板１として該基板１上に、気相成長
によって多結晶シリコン膜２゜が作製された半導体装置
の断面図を示す。
によって多結晶シリコン膜２゜が作製された半導体装置
の断面図を示す。
該多結晶シリコン膜２゜の製造方法を工程順に説明する
。
。
上記基板１は、ポーラスな性質を利用して気孔に液体塗
布拡散剤が含浸される。
布拡散剤が含浸される。
ここで液体塗布拡散剤は、基板１上に多結晶シリコン膜
を成長させるに際して、化学反応によって二酸化ケイ素
を生成し得る物質に更にＰ型式いはＮ型のドープ剤を含
んだ物質を夫々溶媒中に溶解させて液体状としたもので
、具体的には例えば溶媒となるエチルアルコール（重量
比８０％）に二酸化ケイ素になり得る珪酸エチル（重量
比１５％）及びＰ型ドープ剤となるリン酸化物（重量比
５％）を混合攪拌して溶液状としたもの等が用いられる
。
を成長させるに際して、化学反応によって二酸化ケイ素
を生成し得る物質に更にＰ型式いはＮ型のドープ剤を含
んだ物質を夫々溶媒中に溶解させて液体状としたもので
、具体的には例えば溶媒となるエチルアルコール（重量
比８０％）に二酸化ケイ素になり得る珪酸エチル（重量
比１５％）及びＰ型ドープ剤となるリン酸化物（重量比
５％）を混合攪拌して溶液状としたもの等が用いられる
。
上記塗布拡散剤が基板１に回転塗布、スプレィ或いは浸
析等によって含浸され、約２００℃以上の熱が３０分程
度加えられて溶媒が気化される。
析等によって含浸され、約２００℃以上の熱が３０分程
度加えられて溶媒が気化される。
上記溶媒の気化によって基板１の気孔はリンを含んだ二
酸化ケイ素を主成分とする固体で埋められる。
酸化ケイ素を主成分とする固体で埋められる。
上記処理された基板１が反応炉中に設置され、四塩化ケ
イ素等の反応気体が流されて基板上に多結晶シリコンを
気相成長させる。
イ素等の反応気体が流されて基板上に多結晶シリコンを
気相成長させる。
気相成長のための反応ガスは水素１３１／分、四塩化ケ
イ素０．５〜４×１０１０−３ａｔ塩化水素Ｏ〜０．７
５１／分を用い、反応温度１１００〜１７００℃に保持
した状態で成長速度０．３〜２μｍ／ｆ＋の割で多結晶
シリコン膜が形成される。
イ素０．５〜４×１０１０−３ａｔ塩化水素Ｏ〜０．７
５１／分を用い、反応温度１１００〜１７００℃に保持
した状態で成長速度０．３〜２μｍ／ｆ＋の割で多結晶
シリコン膜が形成される。
該多結晶シリコン膜の成長過程で、基板１内に含まれた
不純物源からＮ型不純物であるリンが成長シリコン層へ
と熱拡散される。
不純物源からＮ型不純物であるリンが成長シリコン層へ
と熱拡散される。
従って基板１との接合界面において不純物濃度の高い一
低比抵抗層２（膜厚数μｍ以下）が形成され、導電性を
もつ炭素基板１を一方の電極とした際、電極との電気的
接触が極めて良好な状態が得られ、また不純物濃度に勾
配が生じることから多結晶シリコン膜を太陽電池として
動作させる装置において、バック・サーフェイス・フィ
ールド効果によって太陽電池特性を良好にすることがで
きる。
低比抵抗層２（膜厚数μｍ以下）が形成され、導電性を
もつ炭素基板１を一方の電極とした際、電極との電気的
接触が極めて良好な状態が得られ、また不純物濃度に勾
配が生じることから多結晶シリコン膜を太陽電池として
動作させる装置において、バック・サーフェイス・フィ
ールド効果によって太陽電池特性を良好にすることがで
きる。
上記Ｎ十層２の厚さ、比抵抗値は塗布拡散剤の成分比と
多結晶シリコン膜の成長時間、温度等によって制御する
ことができる。
多結晶シリコン膜の成長時間、温度等によって制御する
ことができる。
Ｎ＋層２に続いて比較的低不純物濃度のＮ層３が成長し
、太陽電池を構成するためのシリコン半導体膜が形成さ
れる。
、太陽電池を構成するためのシリコン半導体膜が形成さ
れる。
膜厚２０〜４０μｍに形成された多結晶シリコン膜の成
長表面からボロン等のＰ型不純物を、温度１０００℃窒
素ガス１１／９ｆの下で拡散時間３０分の処理により熱
拡散することによってＰ型溝電層４が形成される。
長表面からボロン等のＰ型不純物を、温度１０００℃窒
素ガス１１／９ｆの下で拡散時間３０分の処理により熱
拡散することによってＰ型溝電層４が形成される。
該ボロン等のＰ型不純物拡散過程で、多結晶シリコン膜
３の基板１と表面を接した裏面は基板１の気孔が既に二
酸化ケイ素を主成分とする固体によって埋められている
ため、Ｐ型不純物の裏面からの拡散は阻止され、露出し
た表面側のみに不純物が注入されて露出表面に近い側で
ＰＮ接合が形成される。
３の基板１と表面を接した裏面は基板１の気孔が既に二
酸化ケイ素を主成分とする固体によって埋められている
ため、Ｐ型不純物の裏面からの拡散は阻止され、露出し
た表面側のみに不純物が注入されて露出表面に近い側で
ＰＮ接合が形成される。
不純物が所望濃度に拡散された後、アルミニウム電極５
が蒸着によって設けられ、上記炭素基板１との間でＰＮ
接合間の起電力が取り出される。
が蒸着によって設けられ、上記炭素基板１との間でＰＮ
接合間の起電力が取り出される。
ＡＭＯ強度１４０ ｍｗ／ｆｆｌの光を照射した状態で
開放電圧３４０ｍｖ１短絡電流１５ｍＡ／ｃＴＬ１ 光
電変換効率２．０％の値が得られ、その電圧・電流特性
を第２図の曲線Ａに示す。
開放電圧３４０ｍｖ１短絡電流１５ｍＡ／ｃＴＬ１ 光
電変換効率２．０％の値が得られ、その電圧・電流特性
を第２図の曲線Ａに示す。
（但し測定に使用した多結晶シリコン膜太陽電池は反射
防止膜が施こされていない。
防止膜が施こされていない。
）第２図において曲線Ｂは、炭素基板を液体塗布拡散剤
で処理することなく、直ちに多結晶シリコン膜を成長さ
せた太陽電池から得られる電圧電流特性である。
で処理することなく、直ちに多結晶シリコン膜を成長さ
せた太陽電池から得られる電圧電流特性である。
図から明らかなように本発明によって太陽電池特性が改
善される。
善される。
上記実施例はポーラスな炭素板を基板としたが、ポーラ
スな性質をもつセラミック板等を利用して予め液体塗布
拡散剤を含浸させ、上記実施例と同様に多結晶シリコン
を成長させ、基板に近接した低比抵抗層にコツチング等
の処理を経て電極を設けることにより、同様に本発明を
実施することができる。
スな性質をもつセラミック板等を利用して予め液体塗布
拡散剤を含浸させ、上記実施例と同様に多結晶シリコン
を成長させ、基板に近接した低比抵抗層にコツチング等
の処理を経て電極を設けることにより、同様に本発明を
実施することができる。
以上本発明によれば、ポーラスな基板を用いて該基板に
予め液体塗布拡散剤を含浸させ、該塗布拡散剤を固体状
態にした後基板上に多結半導体膜を成長させることによ
り、安価な基板材料を利用することができ、半導体装置
の低廉化を図ると共に、塗布拡散剤によって基板の気孔
を埋めて外部不純物の浸入を阻止し、また塗布拡散剤に
含ませたドープ剤によって生成半導体膜の抵抗値等を制
御することができ、安価で量産性に適した半導体装置を
得ることができる。
予め液体塗布拡散剤を含浸させ、該塗布拡散剤を固体状
態にした後基板上に多結半導体膜を成長させることによ
り、安価な基板材料を利用することができ、半導体装置
の低廉化を図ると共に、塗布拡散剤によって基板の気孔
を埋めて外部不純物の浸入を阻止し、また塗布拡散剤に
含ませたドープ剤によって生成半導体膜の抵抗値等を制
御することができ、安価で量産性に適した半導体装置を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による多結晶シリコン膜半導体装置の断
面図、第２図は半導体装置の電圧・電流特性図である。 １：炭素基板、２：Ｎ＋層、４：２層、５：Ａｌ電極。
面図、第２図は半導体装置の電圧・電流特性図である。 １：炭素基板、２：Ｎ＋層、４：２層、５：Ａｌ電極。
Claims (1)
- １ ポーラスな表面を備えた基板に、半導体材料に対し
てＰ型式いはＮ型の不純物となるドープ剤を含んだ溶液
状の塗布拡散剤を含浸させる工程と、該塗布拡散剤の乾
燥処理に続いて基板上に多結晶半導体膜を気相成長させ
る工程とよりなり、上記塗布拡散剤中のドープ剤を多結
晶半導体膜中に拡散させて、光電変換のための半導体膜
を作成することを特徴とする多結晶半導体膜の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53042463A JPS5826185B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53042463A JPS5826185B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54134587A JPS54134587A (en) | 1979-10-19 |
| JPS5826185B2 true JPS5826185B2 (ja) | 1983-06-01 |
Family
ID=12636757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53042463A Expired JPS5826185B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 多結晶半導体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5826185B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0369767A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-03-26 | Hiroshi Suzuki | 建物用収納装置及び出窓兼収納ユニット |
-
1978
- 1978-04-10 JP JP53042463A patent/JPS5826185B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54134587A (en) | 1979-10-19 |
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