JPS5837973A - アモルフアスシリコン半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルファスシリコン半導体装置及びその製造
方法に関するものである。

一般に成る種の半導体物質が有用であるというためＫけ
、それをドーピングによって任意にｎｆｉｌ又＃′ｉｐ
型のものとなし得ることが必要であシ、この点において
結晶シリコンは、広く実用化されている事実に照すまで
もなく、極めて有用な半導体物質である。しかしながら
、結晶シリコンはその製造において多大の時間とコスト
を必要とし、しかも大面積の薄層状のものを得ることが
困難である。

−４アモル７アスシ′リコン（以下、「１−シリ１！１
間昭５８−　３７９７３　（２）フン」と記す◎）は、
結晶成長という工程が不要であり大面積の薄層状のもの
を容Ｊ！に得ることができる点では非常に有利ではある
が、非晶質というその不規則な原子配列構造により、い
わば共有結合が切れたｉｔの状態のダングリングボンド
が多く存在するため、その′１まではギヤツブステート
が多くて大きなドーピング効率を得ることができず、実
用上半導体物質としての有用性は極めて低いものである
。これは、所要の状態の導電型を得るためＫｔｊ、不純
物元素を極めて高い濃度で１−シリコン中に導入しなけ
ればならないところ、そのように高濃度で不純物元素を
導入すると１−シリコンの組織状態が変化して結晶化す
るようになる結果、当該ａ−シリコンは、通常ドーピン
グによって発生するキャリア（１！子又はホール）の易
動度が低い若しくは不安定性の大きい母体となってしま
い、結局有効なドーピング効率を得ることができな≠か
らである。

斯かる背景下にお−て、半導体物質として有用な１−シ
リコンを得る方法として、いわゆるグロ（５） 一放電法が従来知られている。このグロー放電法とは、
シランガスを１Ｘ中槽内においてグロー放電により分解
して活性のシリコン及び水素原子又は部分分解物を生成
せしめ、当該真空槽内に設けた基板上に、ダングリング
ボンドが水素原子により封鎖された状態のａ−シリコン
を被着堆積せしめる方法であり、ドーピングは、シラン
ガスと共に１周期律表第１族若シ、くけ第■族元素の水
素化物であるガス、即ちジボラン、ホスフィン、アルシ
ン等を前記真空槽内に導入することＫよって行なわれる
。

このグロー放電法によれば、得られるａ−シリコンはダ
ングリングボンドが水素原子によシ封鎖された状態のも
のであるために有用な半導体物質であると言い得るが、
ドーピングにおいては、シランガスと共にグロー放電に
よって分解され得るジボラン、ホスフィン、アルシン等
を用≠彦ければならず、これらは有毒ガスであってその
取扱いが面倒である上公害の原因ともなるから完全な対
策措置を１、することが必要となシ、又シランガス（６
） も爆発可能性を有する危険性ガスであるのでその対策も
必要となる。従ってグロー放電法による１−シリコン半
導体装置の製造を工業的規模で実施する上では相当の障
害がある。

又グロー放電法においては、得られる１−シリコンの組
織状態及びドーピングする場合における不純物元素のａ
−シリコン中への導入割合等がグロー族１によって生ず
るプラズマの状態に依存するにもかかわらず、このプラ
ズマの状態を制御することは非常に困難であって安定に
、ｍ持することも困難であり、従ってａ−シリコン中に
導入される水素の割合及び不純物元素の濃度を十分に制
御することができず、結局所望の状態、例えば高濃度に
不純物元素が導入された導電型を有ししかも良好彦特性
を有するａ−シリコンを得ることは殆ど不可能である。

更にグロー放電法においてけ製膜速度が数オングストロ
ーム／秒程度であって極めて小さく、シかも大面積の薄
層の１−シリコンであって厚さが均一で均質なものの製
造は、それらが同様に殆ど制御し得ないプラズマの状態
に依存するため、非常に困難である。

以上に加え、実際の半導体装Ｉにおいては、基板上に導
電型ｃ′ｌ！性のものを含む。ンの興なる２以上の半導
体層を積層して或いはそれら半導体層の領域を隣接して
形成することが必要であり、これにより、半導体装置に
おいて必要とされる接合若しくはバリアが形成され、或
いは基板と半導体素子との間のオーミックコンタクトの
形成が速成され得る。

然るにグロー放電法によって導電型の異なる２以上のａ
−シリコン層を共通の基板上に連続して形成すると、隣
接する２つのａ−シリコン層間におけるドーピングプロ
ファイルＦ１両層の境界を明確に示さないものとなって
しまう。これは先行するａ−シリコン層の形成工程にお
いて用いられた第１族若しくは第■族元素の一部が真空
槽内に付着してしまい、後続の１−シリコン層の形成工
程におけるグロー放電によシ再放出されて当１１［ａ　
−シリコン層内に導入されるようＫなるからである０そ
してこの結果、後絞の工程の特に初期の段＠において＃
−ｉ所期の導電型のａ−シリコンを得ることができず、
結局最終的Ｋｌｌ造される半導体装置は特性の低いもの
となる。

斯かる現象を防止するためには、先行する工程が完了し
たときけ当該真空槽内を完全にドープ剤による汚染のな
いものとすればよいが、それは現実には非常に煩瑣でし
かも完全に汚染を除失すること一二困難であり、又その
間における基板の保管にも特別な配慮が必要となる。複
数の真空槽を準備してその各々においては単一の導電型
のａ−シリコン層のみを形成するようにすることも理論
上は可能であるが、実際上は他の真空槽へ移送するとき
に基板が大気中に曝されてし壕う等の情況から、設備が
厖大になることも併せ、極めて非現実的である。

このように１グロー放電法によれけ有用なａ−シリコン
層を形成する仁とができるとけいうものの、異なる導電
型の層管有する半導体装置を有利に且つ容易Ｋｌｌ造す
ることができない〇（９） 以上のグロー放電性以外には、スパッタ法も知られてけ
―るが、ドーピングのためＫはグロー放電法におけると
同様のガスを用いることが必要とされ、又スパッタが行
なわれ得る環境条件がグロー放電法におけると同様に制
限された制御自由度の小さ一方法であシ、製＊＊度も小
さく、後続するａ−シリコン層の形成において先行する
工程のドープ剤が混入される現象が大きい等、グロー放
電法と同様の或いは類似した欠点を有する。

本発明は以上の如き事情に基−てなされたものであって
、導電型の異なる１−シリコン層であって各々特性の優
れたものを有し、しかもその各々におけるドーピングプ
ロファイルが境界において明確であり、従って優れた半
導体機能を有するａ−シリコン半導体装置、及び斯かる
半導体装置を確実に、有利に且つ容易に製造することの
できる方法を提供することを目的とする。

本発明半導体装置の特徴とするところは、アンチモンを
含有する第１０烏−シリコン層と、インジウム又はガリ
ウムを含有する第２の１−シリコ（１０） ン層とを有する点にある。

本発明方法の特徴とするところは、上記構成の１−シリ
コン半導体装置の製造方法において、真空槽内において
、水素ガスの放電によって得られた活性水素及び水素イ
オンの存在下において、当該真空槽内に設けたシリコン
蒸発源及びアンチモン蒸発源を加熱してシリコンとアン
チモンを同時に蒸発せしめ、前記真空槽内に配置した基
板に両者を蒸着せしめることによりアンチモンを含有す
る−１のアモルファスシリコン層を形成する工程と、 真空槽内において、水素ガスの放電によって得られた活
性水素及び水素イオンの存在下において、当該真空槽内
に設は九シリコン蒸発源及びインジウム蒸発源若しく轄
ガリウム蒸発源を加熱してシリコンとインジウム又はガ
リウムとを同時に蒸発せしめ、当該真空槽内に配置した
基板に両者を蒸着せしめることによりインジウム又はガ
リウムを含有する第２のアモルファスシリコン層を形成
する工程と （１１） を含む点にある。

以下図面によって本発明を具体的Ｋｍ明する。

本発明においては、第１図に示すように、真空槽を形成
するペルジャーＩＫバタフライバルブ２を有する排気ｗ
Ｊ３を介して真空ポンプ（図示せず）を！ＩＩ続し、こ
れにより当該ペルジャーｌ内を例えば１０−１〜１０づ
’ｒｅｒｒの高真空状態と（、当該ペルジャーｌ内Ｋｒ
！基板４を配置してこれをヒーター５によ６１１度１５
０〜５００℃、好ましく　Ｆｉ２５０〜４５０℃に加熱
すると共に１直流電１ｔ６により基板４ＫＯ〜−１０Ｋ
Ｖ、好ましくＦｉ−１〜−６ＫＶ（Ｄ直流負電圧を印加
し、その出口が基板４と対向するようペルジャーＩＫ出
口を接続して設けた水素ガス放電管７よシの活性水素及
び水素イオンをペルジャーｌ内に導入しながら、基板４
と対向するよう設けたシリコン蒸発源８及びアンチモン
蒸発＠１０並びにインジウム蒸発源１２のうち、シリコ
ン蒸発１ｉｉｓとアンチモン蒸発源１０を共に加熱して
シリコン及びアンチモンをその蒸発速度比が例えば１：
０．０１〜１となる蒸発速度で同時に蒸発特開昭５８−
　３７９７３（４） せしめ、これにより前記基板４上にアンチモン及び水素
が導入されたａ−シリコンを被着堆積せしめ、以って第
２図（イ）Ｋ示すように、基板４上にアンチモンを０．
０１〜１ｏ原子≦の割合で含有する第１の１−シリコン
層３ｏを形成する◎次いで、上記工程にお−て開いてい
たアンチモン蒸発源ｌＯに係るシャッターＳを閉じると
共に当該アンチモン蒸発１１１０の加熱を停止し、イン
ジウム蒸発＃１２を加熱すると共にそのシャッターＳを
開き、他は上記工程と全く同様にしてシリコン及びイン
ジウムをその蒸発速度比が例えば１：０．０１〜０．２
となる蒸発速度で同時に蒸発せしめ、これによルインジ
ウムを０．０１〜１ｏ原子％の割合で含有する第２の亀
−シリコン層３１を前記第１の１−シリコン層３ｏ上に
形成し、以って半導体装置を製造する。

以上においては、第１の１−シリコン層と第２のａ−シ
リコン層、とが積層された状態となるが、マスクを利用
して第２図（ロ）又は（ハ）に示すように、基板４の特
定領域に第１のａ−シリコン（１３） 層３０を形成し、例えばこれとｌＩ＊する他の特定領域
に第２の１−シリコン層３１を形成するようにすること
もできる。

Ｉ上にお−で、シリコン蒸発源８及びアンチモン蒸発源
１０並びにインジウム蒸発源１２の加熱のためＫは、抵
抗加熱、電子銃加熱、ＩＳ導加熱等の任意の加熱手段を
利用することができる。

各蒸発＃において突沸により粗大粒塊が飛翔して基板４
に付着することを避ける必要があシ、そのためＫＦｉ、
屈曲した蒸気路を形成する粗大粒塊飛散防止部材を利用
することができる。

又前記シリコン及びアンチモン並びにインジウム蒸発速
度の制御は、クリスタルモニター、四重極マススペクト
ルアナライザー、原子吸光法による検出器等を利用して
蒸発速度若しくは付着速度を検出することによシ、確実
に行なうことができる。

又前記水素ガス放電管７の−Ｍにおいてけ、第３図に示
すように、ガス人口２１を有する筒状の一方の電極部材
２２と、仁の一方の電ａｉ部材２２を（１４） 一端に設けた、放電空間２３を凹線する例えば筒状ガラ
ス製の放電空間部材２４と、この放電空間部材２４の他
端に設置た、出口２５を有するリング状の他方の電極部
材２６とよシ成シ、前記一方の電極部材２２と他方の電
極部材２６との関に直流又は交流の電圧が印加されるこ
とＫよ）、ガス人口２１を介して供給された水素ガスが
放電空間２３においてグロー放電を生じ、これにより電
子エネルギー的に賦活された水素原子若しくけ分子より
成る活性水素及びイオン化された水素イオンが出口２５
よシ排出される。この図示の例の放電空間部材２４け二
重管構造であって冷却水を流過せしめ得る構成を有し−
２７，２８が冷却水入口及び出口を示す。２９け一方の
１１！１１部材２２の冷却用フィンである。

上記の水素ガス放電管７における電極間距離は１０〜１
５ａＩＩであり、印加電圧ａ５００〜８００Ｖ、放電空
関２３の圧力は１０−”　Ｔ＠ｒｒ程度とされる。

尚第２図（イ）〜（八）の半導体装置の各々については
後述する。

（１５） 本発明においては、以上におけるインジウム蒸発ｒ１１
２の代りにガリウム蒸発源を用い、第２の１−シリコン
層３１をガリウムを含有するものとしてもよ−。

以上の如き本発明方法によって製造さねる本発明半導体
装置は、その第１のａ−シリコン層３゜がアンチモンを
含有するためａ型の半導体層としての機能を有し、第２
のａ−シリコンｊｌ１３１がインジウム又はガリウムを
含有するためｐ型の半導体層若しくｔｆｌ型の真性半導
体層としての機能を有するものとなる。そしてこれらの
両ａ−シリコン層は何れも蒸着によって形成されるため
、先行するａ−シリコン層の形成において用いたドープ
剤がペルジャー１内に付着したとしてもそれが後続の１
−シリコン層の形成に何ら悪影響を及埋すことがなく、
第１のａ−シリコン層３０及び第２のａ−シリコン層３
１の何れにおいてもそのドーピングプロファイルが明確
であってそれらが互に積層されて或−は隣接領域に形成
されて互に連続するものであるときけ、両１−シリコン
層３０　、３１特開昭５８−　３７９７３（５） の境界が不純物分布の点で明朦とな）、この接合若しく
はバリアを利用して優れた特性の半導体装置を得ること
ができる。そして土建の説明からも明かなように、真空
槽を形成するペルジャーは両ａ−シリコン層３０．３１
の形成に共通に用いることができて特別の考慮又は対葉
を講する必要はないＯ ｐ型又けｍａｌのシリコン半導体を得るための不純物元
素は周期律表の第１族元素又は第Ｖ族元素であるが、第
Ｖ族元素のうち特にアンチモンは、その融点の高さが適
当である上に取扱−が容屏であシ、他の第Ｖ族元素であ
るリン、ヒ素をドープ剤として蒸着せしめるときに生ず
る基板背後へのまわシ込みを生ぜず、又マスクのパター
ンに忠実に従った蒸着を行なうことができる。

又第１族元素のうち、インジウムとガリウムはｐ型の導
電型を与える上で有効なドープ剤ではあるが、そのドー
ピング効率はあｔ）大き−ものではプい。しかしながら
、ａ−シリコンは何らドーピングを行なわな−ときＫは
弱いａｌｌとなるもの（１７） であシ、従ってインジウム又はガリウムを制御された微
量含有せしめることＫよって真性半導体又はこれに近い
状態が得られる。これけ特に高い抵抗値を有することか
ら、電子写真感光体の構成に利用して大きな電荷保持能
が得られる。

このように本発明においてけ、単に蒸着法を利用すると
いう点のみならず、ｐａｌ及びｍａｌの半導体層を与え
るドープ剤を特・定することにょ）、それらが蒸着法に
おいて有する利点をも利用して、シャープなドーピング
プロファイルを有するｐ型若しくけ１型及び！Ｉ型のａ
−シリコンによる半導体層を得ることができ、結局優れ
た特性を有する半導体装置が得られる。

以上に加え、本発明においては、第１のａ−シリコン層
におけるアンチモン及び第２の１−シリコンＭＫおける
インジウム又はガリウムの含有割合を０．０１〜１０原
子弧とすることによって、・それらのａ−シリコン層を
確実に所期の導電型の半導体としての機能を有するもの
とすることができ、しかもその含有割合は１０原子襲以
下であるので（１８） 母体としてのａ−シリコンに著しψ結晶化を生ぜしめる
等の不都合を生ずることがない０このように不純物元素
によるドーピング効果が得られる理由は勿論当該ａ−シ
リ゛フンが水素原子によってそのダングリングボンドが
封鎖されたものであるからである。しかしながらアンチ
モン或いはインジウム又はガリウムの含′４ｉｌｌＩ１
合が０．０１原子弧未満では実際上ドーピング効果を確
実に１！ることができない。

又本発明方法においては、シリコンとアンチモン或いは
インジウム又はガリウムとを同時に、しかも水素ガスを
放電せしめることによって得られる活性水素及び水素イ
オンの存在下において蒸着するが、特にシリコンとアン
チモンとを１：０．０１〜１の蒸発速度比で蒸発せしめ
、又シリコンとインジウム又はガリウムとを１：０．０
１〜０．２の蒸発速度比で蒸発せしめることＫよって当
該蒸着を行なうとアンチモン或−はインジウム又はガリ
ウムの含有割合が上述の０．０１〜１０原子≦のａ−シ
リコン層を確実に形成することができる。

（１９） 而して本発明においては、上述のようにｍ型及びｐ型若
しくＦｉｉ型Ｏｓ−シリコン層を得るために用いる不純
物物質がアンチモン単体及びインジウム単体若しくはガ
リウム単体であるため取扱いが非常に容易であると共に
、シリコン源をも含めて危険性及び毒性については特別
の１慮は不要であって公害の原因となるおそれは皆無で
ある。

又本発明の蒸着においてけ、ドープ剤の蒸発速度の独立
した制御が可能であって更Ｋａ述のように蒸発速度若し
くは付着速度を検出してその結果に応じて高い正確さを
以って制御することも可能であることに加え、基板の加
熱温度及び印加電圧の制御、シリコンの蒸発速度の制御
、並びに水素ガス放電管にお妙る供給水素ガス量、放電
電圧等の制御による、ペルジャーｌ内に導入される活性
水素の活性の程度と量及び水素イオンの量の制御を各々
独立に行なうことができるから、所望の含有割合で不純
物元素を含有するａ−シリコンの形成が容易であり、所
望の良好な特性を有するｌＷＩ及びＰＩＭ若しくは１型
の１−シリコン層による半？）開明５８−　３７９７３
（６） 導体装置を得ることができる。

更Ｋ　ａ　−シ！Ｊ　コンの製膜速度をグローｌ電性に
比してその数十倍以上とすることが容易であると共Ｋ、
基板が大面積のものである場合にも、その表面方向のみ
ならず厚さ方向にも均質であってドープ剤の濃度分布も
均一であシ、膜厚も均一で条るａ−シリコン層を短時間
のうちに形成することができる。

本発明において汀、アンチモン蒸発源１ｏよシのアンチ
モン蒸気Ｋｌｉ子を照射することが好ましく、こｈによ
）アンチモンの付着効率を大きくすることができる。こ
れを行なうためには、例えば第４図に示すように、ガラ
ス壁ＫＮ繞された電子発生室４１内に熱電子発生用ヒー
ター４２を設け、電子発生室４１にガラス製の電子誘導
管４３を接続し、て成る電子供給器４ｏを用い、電子誘
導管４３の５１１をペルジャーｌ内に突入せしめてアン
チモン蒸発源１０の近傍に位置せしめればよい。４４は
ヒーター４２に接続された電源、４５及び４６は電子誘
導管４３の内面に設けた加速電Ｓ及びそ（２１） の直流電源である。斯かる電子供給器４ｏの代ゎ〕に、
単に電子放出用ヒーターをアンチモン蒸発源ｌＯの近傍
に設けるのみでも有効である。

本発明においては、ｍ型の第１　Ｏａ−シリコン層及び
ｐ型若Ｌ（’ｔｊｉ型の第２の１−シリコン層を利用し
て任意の具体的半導体装置を得ることができる。例えば
第２図（イ）Ｋ示し九Ｍは、金属の基板４上に第１のａ
−シリコン層３ｏを形成した上に、型の第２のａ−シリ
コン層３１Ｖｒ１成り。

更にこの第２のａ−シリコン層３１上に、ＩＴＯ膜と称
される透明電極１！！３２を形成したものであり、第１
の１−シリコンｊ１３０と第２の畠−シリコン層３１と
Ｋよるｐｍ接合を利用した太陽電池が構成される。前記
第２のａ−シリコン層３１におけるインジウム又はガリ
ウムの含有割合を抑えてこれを真性半導体（を型）又は
仁れに近い状態とし、透明電＠Ｍ３２を設けずに電子写
真感光体を構成せしめることもできる。

第２図（ロ）の例は、ガラスより成る基板４上にａ型の
第１の１−シリコン層３０゛を島状に形成（２２） し、この＄１１　（Ｄ　ａ−シリコン層３ｏ上からこれ
に隣接する基１４上の領域ＩＩＣｐ型の第２のａ−シリ
ニア　＞　７１３１を１ハ前記ＩＩＩの龜−シリコン［
３０及び第２の１−シリコン層３１にそれぞれ接するよ
う電極層３３．３３を形成して成）、ダイオードとし２
て用いられる。又第２図（ハンの例は、ガラスよ、！１
ｌｆＬる基ｔｋ４上にｍ型の第１の１−シリコン層３０
を形成し、この第１の１−シリコン層３゜上には、ｐ型
の第２の１−シリコン層３１と、この第２のａ−シリコ
ン層３１と離間してＩｌ＋型層３４．３４とを形成した
上、これらにｍ極層３３゜３３．３３ｔｉ蔽して威力、
電界効果型トランジスタとして用いられる。

以上のほか、第１のａ−シリコン層３ｏと第２の１−シ
リコン層３１とを基板４上に積層して形成した場合にお
いて、基１４に接するものの不純物濃度を大きくしてこ
れをオーミックコンタクト形成用とし上層ＫＦｉ適当な
半導体素子を形成するようにすることもできる。そして
第１の１−シリコン層３０及び停２の畠−シリコン層３
１の露出（２３） 表面上に更Ｋｍ−シリコン層等を設けてもよりことけ勿
論であり、その実行のためＫＦｉシリコン蒸発源８等を
共通に用いることができる。

基板４としては、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属
基板、又はガラス等の絶縁性ベース材若しくけその表面
に金属層を設ゆたものが一般に用いられる。

本発明においては、第１の１−シリコン層の形成と、第
２のａ−シリコン層の形成を同一のペルジャー内におい
て遂行することは必須のことではなく、連続した真空槽
を設けて基板をそれらの真空槽を通過するよう移送せし
め、これにより両ａ−シリコン層を形成することができ
る。具体的に説明すると、第５図は長尺な樹脂フィルム
より成るベース材上に連続的に第２図（イ）と同様の構
成で第１の１−シリコン層及び第２のｌ−シリコン層を
形成するための装置を示し、ベース材ｌＦ′ｉ、真空槽
５０内において、供給ロール（図示せず）から通路ＷＫ
沿って移動されて巻取シロール（図示せず）に送られる
。このベース材ｌの通路ＷＫ特開昭５８−　３７９７３
（７） 沿って合計３つの蒸着室５１，５２，５３がこの層に設
けられる。第１の蒸着室５１内Ｋｉ！移動されるベース
材Ｂと対向するよう、クロム蒸発源１４又はこれに代る
スパッタ装置が設けられ、これＫよシベース材１上にり
ｐムの金属層が形成される。

第２の蒸着室５２内には、シリコン蒸発ＩＩＢ及びアン
チモン蒸発１１１０がＩ）ｆｆられると共に水素ガス放
電管７が接続され、これにょシ前記ベース材Ｂ上の金属
層上ＫＩＩＭＩの第１のａ−シリコン層が形成される。

第３の蒸着室５３内にはシリコン蒸発ｊｉ８Ｎびインジ
ウム蒸発源１２又はガリウム蒸発源が設けられると共に
水素ガス放電管７が接続され、これＫより前記第１のａ
−シリコン層上にＰ型の第２の１−シリコン層が形成さ
れる。そしてこの第２のａ−シリコン層上に透明電極膜
を形成すれ社、長尺な太陽電池が製造される。５５Ｆｉ
排気路、５６Ｆｉヒ−１−１７０Ｆｉｌｌ圧印加用ロー
ラ、７１Ｆｉ案内ローラである。

以下本発明の実施例を、太陽電池の製造の場合について
説明すると、第１１ｆに示した構成の装置（２５） においてペルジャー１内を２×１０−・Ｔｏｒｒ　の真
空度に排気し、ステンレス鋼よ形成る基板４をヒーター
５によ）温度４５０　℃に加熱すると共にこれに直流電
源６により一４ＫＶの直流負電圧を印加し、水素ガス放
電管７には水素ガスを１００ｅｅ／分の流量で供給しな
がらその電極部材２２゜２６間に６００ｖの直？Ｉｌ電
圧を印加してグロー放電を生ぜしめた状態において、先
ずシリコン蒸発源８及びアンチモン蒸発１１０を抵抗加
熱方式で加熱すると共にそれらに係るシャッターｓ、ｓ
を開き、シリコン及びアンチモンをクリスタルモニター
及び四重極マススペクトルアナライザーによシ監視して
１：０．１となる蒸発速度比で蒸発せしめ、１２５秒間
に亘って前記基歇４上に、アンチモンの含有割合２原子
弧、厚さ５ｏｏｏλの第１のａ−シリコン層３０を形成
した。次いでアンチモン蒸発［１０に係るシャッター８
を閉じると共にその加熱を停止した後、インジウム蒸発
１２１２を抵抗加熱方式で加熱すると共にそのシャッタ
ーＳを開き、シリコン及びインジウムを１紀と同様にし
て蒸着（２６） 状態を監視して１：０．０２となる蒸発速度比で蒸発せ
しめ、２０秒間に亘って前記第１のａ−シリコン層３０
上に、インジウムの含有割合１原子％１厚さ８００λＯ
第２の１−シリコン層３１を形成した。更にこの第２０
ｍ−シリコン層３１上に酸化インジウムを主成分とする
厚さ５ｏｏｉの透明電極膜３２を形成し、以って太陽電
池を製造し九Ｇこの太陽電池の特性は、エアマス（ムＭ
）１の光の照射下において、開放電圧０．６Ｖ、短絡電
流４　ｍＡ〜と優れ良ものであった。

以上のように本発明によれば、ｎ型及びｐ！型若しくＦ
ｉｉ型の２種のａ−シリコン層であって特性の優れたも
のを有ししかもその各々におけるドーピングプロファイ
ルが境界において明確であシ、従って優れた特性の１−
シリコン半導体装置を提供することができ、併せて斯か
る半導体装置を確実に、有利に且つ容易ＫｍＭすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明半導体装置の製造方法の実施に用いられ
る装置の一例を示す説明用断面図、第２（２７） 図（イ）〜（ハ）ｔｉｔそれぞれ本発明に係る半導体装
置の例である太陽電池、ダイオード及びトランジスタの
構成を示す説明図、第３図は本発明において用いる水素
ガス放電管の一例の構成を示す説明用断面図、第４図は
本発明方法の実施に有効に用いられる電子供給器の一例
を示す説明用断面図、第５図は本発明方法の実５ＩＩＫ
用いられる装置の他の例を示す説明用断面図である。 １・・・ペルジャー　　　　３・・・排気路４・・・基
板　　　　　　　６・・・直流電源７・・・水素ガス放
電管　　８・・・シリコン蒸発源１０・−・アンチモン
蒸発源 １２・・・インジウム蒸発源 １４・・・クロム蒸発源　　２１・・・ガス入口２２．
２６・・−電極部材　　２３・・・放電空間３０・・・
ｌＮｌ０アモルファスシリコン層３１・・・第２のアモ
ルファスシリコン層３２・・・透明電極＄　　　　３３
・・・を極層４０・・・電子供給器 ５１．５２．５３・・・蒸着室 特開ＭＢ５８−　３７９７３　（８） 革１図 ＄３図 第２図　（イ） 第２図　（ロ） 第２図（ハ） 手続補正書１発） 昭和５７年７月２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 】　事件の表示 昭和　５６りＩ　　　　特許願第１３５！５９２　　号
２発明の名称　アモルファスシリコン半導体装置及びそ
の製造方法３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ｆＥ’Ｚｊ　　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号
罠”ｌｌｉ；、銘１ｋ＞　（１２７）小西六写真工業株
式会社４、代理人 ５、　補正命令の日付 ６、　補正により増加する発明の数 明細書の発明の詳細な説明Ｏ橢　　　　゛８ｈ口止の内
容 １）明細書ｌＩ４頁第１３行中［厭化して結晶化するＪ
’ｔｒ変化する」と訂正する。 ２）同第４頁第１９行〜第５頁第１行を下記のように訂
正する。 「従って、例えば太陽電池、電界効果型トランジスタ、
ダイオード、或いは電子写真感光体等の半導体装置の材
料として鳳−シリコンを用いる場合には、結晶シリコン
を用いる場合に比し。 て解決すべき多くの問題がある。 例えば、既述のように島−シリコンにおいてはそのエネ
ルギーギャップ内にダングリングボンドに起因する多く
のギャップ準位が存在するのでそのままでは半導体装置
の半導体層の構成に用いることができない０尤も、この
間ＷＩＮＫついては、ａ−シリコン中に水素原子を導入
してダングリングボンドを封鎖するようＫすれば、一様
の特性改善が可能であることが知られている。 更には、１−シリコンの導電型を制御する場合において
、所望の導電ｇｉｌｔ得るためのドーピングが結晶シリ
コンに比して容易でなく、ド−ヒングによって良好なｎ
型若１＜Ｆｉｐ型の半導体を得ることが困難である問題
がある。特に２身以上の異った導電型の半導体層を組合
せで有する半導体装置を工業的規模で得る場合に好適な
ドープ剤のｍｓ及びＩｔｊ未だ見出されていない。この
ため、実用上望ましい複Ｗ１種の半導体層を有する半導
体装ＭＦｉ得られていないのが現状である。 枠々の導電型のａ−シリコン半導体層を製造する方法に
ついて、従来好ましい方法の１つとしてグロー放１１決
が知られている。このグロー放電性Ｊ ３）同第９頁第１８行〜第２０行を下記のように訂正す
る。 「本発明半導体製電の特徴とするところは、ドープ剤と
してアンチモンが選択され、そのドープ量が好ましく　
Ｆｉｏ、０１〜１０原千％である第１の鳳−シリコン層
と、ドープ剤としてインジウム又はガリウムが選択され
、そのドープ量が好ましくは０．０１〜１０原子弧であ
る第２の１−シリ　　コ　」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アンチモンを含有する第１のアモルファスシリコン
   層と、インジウム又はガリウムを含有する第２のアモル
   ファスシリコン層とを有することを特徴とするアモルフ
   ァスシリコン半導体装置。 ２）前記第１のアモルファスシリコン層におけるアンチ
   モン及び第２のアモルファスシリコン層におけるインジ
   ウム又はガリウムの含有割合が０．０１〜１０１ｉ子％
   であることを特徴とする特許請求の範匪第１項記載のア
   モルファスシリコン半導体装胃。 ３）基板上に、アンチモンを含有する第１のアモルファ
   スシリコン層及びインジウム又はガリウムを含有する第
   ２のアモルファスシリフン層を有するアモルファスシリ
   コン半導体装曽の製造方法において、 （２） 真空槽内において、水素ガスの放電によって得られた活
   性水素及び水素イオンの存在下において、当該真空槽内
   に設けたシリコン蒸発源及びアンチモン蒸発源を加熱し
   てシリコンとアンチモンを同時に蒸発せしめ、前記真空
   槽内に配置した基板に両者を蒸着せしめることＫよりア
   ンチモンを含有する第１のアモルファスシリコン層を形
   成する工程と、 真空槽内において、水素ガスの放電によって得られた活
   性水素及び水素イオンの存在下において、当該真空槽内
   に設けたシリコン蒸発源及びインジウム蒸発源若しく轄
   ガリウム蒸発源を加熱してシリコンとインジウム又はガ
   リウムとを同時に蒸発せしめ、当該真空槽内に配置した
   基板に両者を蒸着せしめることＫよシインジウム又はガ
   リウムを含有する第２のアモルファスシリコン層を形成
   する工程と を含むことを特徴とするアモルファスシリコン半導体装
   置の製造方法。 ４）前記第１のアモルファスシリコン層を形成（３） する工程におけるシリコンとアンチモンとの蒸発速度比
   が１：０．０１〜１であ夛、第２のアモルファスシリコ
   ン層を形成する工程におするシリコンとインジウム又は
   ガリウムとの蒸発速度比がに〇、Ｏ１〜０．２であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のアモルファ
   スシリコン半導体装Ｉの製造方法。