JPS5844775A - Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPS5844775A
JPS5844775A JP56142426A JP14242681A JPS5844775A JP S5844775 A JPS5844775 A JP S5844775A JP 56142426 A JP56142426 A JP 56142426A JP 14242681 A JP14242681 A JP 14242681A JP S5844775 A JPS5844775 A JP S5844775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
layer portion
layer
semiconductor layer
type layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP56142426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Sato
滋 佐藤
Masanari Shindo
新藤 昌成
Tatsuo Oota
達男 太田
Tetsuo Shima
徹男 嶋
Isao Myokan
明官 功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP56142426A priority Critical patent/JPS5844775A/en
Publication of JPS5844775A publication Critical patent/JPS5844775A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a solar cell having a high voltage electromotive force by a method wherein an amorphous Si device is composed of an N type layer, an intrinsic semiconductor layer and a P type layer and a doping agent consisting of a kind of group III element is included in the intrinsic semiconductor layer and the P type layer and the density of the P type layer is increased than that of the intrinsic semiconductor layer. CONSTITUTION:An Si evaporation source 8 covered with a shutter S1 and an evaporation source 10 consisting of a group III such as Al or the like covered with a shutter S2 are arranged on a base plate having an exhaust path 3 containing a butterfly valve 2 and a hydrogen gas discharge tube 7 at the lower face. Next, a bell jar 1 having a heater 5 at the inside of a ceiling and a stainless steel substrate 4 locating below the heater 5 is mounted on the base plate and the inside of the bell jar 1 is maintained at 10<-3>-10<-7>Torr and the substrate 4 connected to the negative terminal of a DC power source 6 is heated at 250-450 deg.C. At the same time, a hydrogen ion is poured in the bell jar from the discharge tube 7 and the shutters S1 and S2 are alternately opened and an amorphous Si layer 30 consisting of an N type layer 30n, an I layer 30i and a P type layer 30p having higher impurity density than that of the layer 30i is deposited and the deposition is repeated.

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淋。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an amorphous silicon semiconductor device and a method for manufacturing the same.

一般に成る種の半導体物質が有用であると−うためには
、それをドーピングによって任意Km型又tlpW!の
ものとなし得ることが必要であり、この点におψで結晶
シリコンは、広く実用化されている事実KNすまでもな
く、極めて有用な半導体物質である・しt・しながら、
結晶シリコンけ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。
In order for a semiconductor material of the general type to be useful, it can be doped with any Km type or tlpW! In this respect, crystalline silicon is an extremely useful semiconductor material, not to mention the fact that it is widely put into practical use.
The production of crystalline silicon sludge requires a great deal of time and cost, and it is difficult to obtain a thin layer with a large area.

一方アモルファスシリコンC以下、「a−シリコン」と
記す。)if、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易KN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th共有結合か切れたままの状態の
ダングリングボンドが“多く存在するため、そのままで
はギャップステー)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Fi
極めて低いものである。
On the other hand, amorphous silicon C is hereinafter referred to as "a-silicon". ) If, it is very advantageous in that it does not require the process of crystal growth and can easily form a thin layer with a large area, but its irregular atomic arrangement structure, which is amorphous, Since there are many dangling bonds in which the covalent bonds remain broken, there are many gap stays, and it is not possible to obtain a large doping efficiency.
This is extremely low.

なa−シリコンを得る方法として、−わゆるグリ−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
ガスを真空槽内においてグロー放電によ)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′シ封鎖された状態の息−シリコンを被着
堆積せしめる方法であシ、ドーピングは、シランガスと
共に、周期律表嬉l族若しくけ第■族元素の水素化物で
あるガス、即ちジボラン、ホスフィン、アルシン等を鋳
記声空槽内に導入することによって行なわれる。
A so-called green discharge method is conventionally known as a method for obtaining a-silicon. This glow discharge method is to decompose silane gas (by glow discharge in a vacuum chamber) to generate active silicon and hydrogen atoms or partially decomposed products,
This is a method of depositing breath-silicon with dangling bonds blocked by hydrogen atoms on the substrate provided in the vacuum chamber. This is carried out by introducing a gas which is a hydride of a Group 1 element, such as diborane, phosphine, arsine, etc., into the chamber.

このグロー放電法によれd%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−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
を用いなけれFiならず、これら社有毒ガスであってそ
の取扱−が(5) tIi傭である上公害の原因ともなるから完全な対策措
置を―することが必要となシ、又シランガスも爆発可能
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a−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。
The a-silicon obtained by d% by this glow discharge method can be said to be a useful semiconductor material because the dangling bonds are blocked by hydrogen atoms.
In doping, it is necessary to use diborane, phosphine, arsine, etc., which can be decomposed by glow discharge together with silane gas, because these gases are toxic and their handling is difficult, and they also cause pollution. It is necessary to take complete countermeasures, and silane gas is also a dangerous gas with the possibility of explosion, so countermeasures are also required. Therefore, there are considerable obstacles to manufacturing a-silicon semiconductor devices on an industrial scale by the glow discharge method.

又グリ−放電法にお−ては、得られるa−シリコンの組
織状Il及びドーピングする場合にお社る不純物元素の
1−シリコン中への導入割合等がグu−1lllKよっ
て生ずるプラズマの状1iK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
て安定に維持することも困−であ〕、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
な特性を有するa−シリコンを得ることは困■である。
In addition, in the green discharge method, the structure of the resulting a-silicon Il and the ratio of impurity elements introduced into the silicon during doping are determined by the plasma state generated by the green discharge method. Despite being dependent on 1iK,
It is very difficult to control the state of this plasma and difficult to maintain it stably. Therefore, it is necessary to sufficiently control the proportion of hydrogen introduced into silicon and the concentration of impurity elements. Therefore, it is difficult to obtain a-silicon having a desired state, for example, a conductivity type into which an impurity element is introduced at a high concentration and also having good characteristics.

更にグリ−放電法におψては製lI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(6) かも大面積の薄層のa−シリコンであって厚さが均一で
均質なもののkl造は、それらが同様に殆ど1111L
L得ないプラズマの状態に依存するため、非常に困■で
ある。
Furthermore, in the Gree-discharge method, the production speed is extremely small, on the order of several angstroms/second, and even though a-silicon is formed in a thin layer over a large area and is uniform in thickness, kl construction, they are almost 1111L as well
This is very difficult because it depends on the state of the plasma.

一方、a−シリコン半導体装置として実際1最も注目を
集めているものの一つとして太陽電池があ)、それけ1
−シリコン太陽電池においては大きな変換効率が比較的
春易に得られるt−らであるか、この太陽電池を構成せ
しめる上では、a−シリコン半導体層が、真性半導体層
部分c以下「1型層部分」という◎)を介してm9層部
分とpmlj11ml上が積層されたp−t−―構成と
なって−るものであること、或−は更にこのp−1−+
a構成の*tが積重されて成るものであることが最適で
あシ、p−1−1111成1によれば大きな変換効率が
得られると共に、その極重量造によれd大きな起電力電
圧が得られる@ 然るに前述のグロー放電法によってp−1−穐構成の1
−シリコン半導体層を製造するために#′1非常K11
雑な工程が必要となる。即ち、前述のようKll曹族元
素の化合物ガスによるドーピングによってPI!JJI
を形成し、第■族元素の化合物ガスによるドーピングに
よって論型層を形成することは各々可能ではあるが、1
 fJIIIC)形成を含め、これらを同一の真空槽に
おいて形成する場合には、先行する成る導ll型の畠−
シリコン層部分を形成する工程において用いられたドー
プ剤ガスを、後続する工程の齢に完全に除去若しくは置
換することが必要となる上、先行する工程のドープ剤が
真空槽の内面に付着するようになり、この付着したドー
プ剤のみならずM&上のa−シリコン層部分中に導入さ
れたドープ剤が、後続する別異の導電型のa−シリコン
層部分を形成する工程において、そのグロー族iのプラ
ズマによって活性化されて当該後続する工程において形
成される島−シリコン層部分に混入するようKなル、結
局所期の状態の導電型のa−シリコン層を得ることがで
きない。
On the other hand, one of the a-silicon semiconductor devices that is actually attracting the most attention is solar cells).
- In silicon solar cells, large conversion efficiencies can be obtained relatively easily.In constructing this solar cell, it is necessary to The m9 layer part and the pmlj11ml layer are laminated via the ◎ part called ◎), or the p-1-+
It is optimal that *t of a configuration is stacked, and according to p-1-1111 structure 1, a large conversion efficiency can be obtained, and due to its extremely heavy construction, d a large electromotive force voltage can be obtained. However, by the glow discharge method described above, the
- #'1 emergency K11 for manufacturing silicon semiconductor layer
A complicated process is required. That is, as mentioned above, by doping with a compound gas of a Kll carbon group element, PI! JJI
Although it is possible to form a theoretical layer by doping with a compound gas of a group Ⅰ element,
If these are formed in the same vacuum chamber, including fJIIIC) formation,
It is necessary to completely remove or replace the dopant gas used in the step of forming the silicon layer portion in the subsequent step, and it is also necessary to completely remove or replace the dopant gas used in the step of forming the silicon layer portion. Therefore, not only the attached dopant but also the dopant introduced into the a-silicon layer portion on M& will cause the glow group to increase in the subsequent step of forming the a-silicon layer portion of a different conductivity type. If activated by the plasma of i and mixed into the island-silicon layer portion formed in the subsequent step, an a-silicon layer of the desired conductivity type cannot be obtained.

即ち、例えばn型N部分の形成に綬〈工S!におい′て
le成されるS−シリコン層部分は、l・型となすべき
ときKけmII!化するようにな夛、pl!とすべは消
失してしまうこととなる。勿論p型層部分のY;成に絞
〈工程においても同様の不都合か生ずる。
That is, for example, in the formation of an n-type N part, a ribbon is used. When the S-silicon layer portion formed at the temperature is to be of the l-type, it is difficult to form the S-silicon layer. pl! And the sube will disappear. Of course, similar inconveniences occur in the process of reducing the Y value of the p-type layer portion.

斯t・る更象を防止するた1hKFJ、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Fよる汚
染のないものとすればよいが、それは現実KFi非常に
煩瑣で【7かも完全に汚染を除去するこLが困蒙であシ
、又その間におりる基板の保管に4特別力配慮か必要と
なる。m数の真空槽を準%L2てその各々においては単
一の導電型の1−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まう等の情況か
ら、設備が厖大になることも併せ、極めて非現実的であ
る。
In order to prevent such a phenomenon, once the preceding process is completed, the inside of the vacuum chamber should be completely free from contamination by the dopant F, but this is very cumbersome in reality [7] However, it is difficult to completely remove contamination, and special care must be taken to store the substrates in between. Although it is theoretically possible to form a 1-silicon layer of a single conductivity type in each of m vacuum chambers, in practice it is possible to transfer the layer to another vacuum chamber. This is extremely impractical, since the substrate is exposed to the atmosphere when doing so, and the equipment becomes enormous.

このように、グロー放電法によれd有用なa−シリコン
層を形成することができるとはいうものの、p−1−n
構成の半導体1llIを有するa−シリコン半導体ト鎖
を有利に且つ容易Kw造することかできない〇 (9) 以上のグロー放電法以外には、スパッタ法も知られては
いるが、ドーピングのためkF1グシー放電法における
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K
IIIi銀きれた朗制御自白度の小さ一方法であシ、製
膜速度も小さく、後続する・−シリコン層の形rRKお
−て先行する工程のドープ剤が混入される現象が太き一
等、グシー放電法と同様の或いは類似した欠点を有する
Thus, although it is possible to form a useful a-silicon layer by the glow discharge method,
It is not possible to advantageously and easily fabricate an a-silicon semiconductor chain having a semiconductor structure of 1llI. (9) In addition to the glow discharge method described above, a sputtering method is also known, but due to doping, kF1 It is necessary to use the same gas as in the glow discharge method, and the environmental conditions under which sputtering can be carried out are the same as in the glow discharge method.
IIIi It is a method with a low degree of control over silver, and the film forming speed is also low, and the phenomenon of mixing of dopants from the preceding process into the subsequent silicon layer shape is very important. , has the same or similar drawbacks as the Gussie discharge method.

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、p−k −!I @威を鳴し良好な特性を有するa−
シリコン半導体層を具え、特に太陽電池・として好適な
a−シリコン半導体装W1を提供することを目的とする
〇 本発明の他の目的は、上述のa−シリコン半導体装習を
確実に且つ有利に製造することのできる方法を癖供する
にある。
The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and p-k-! I @a- with strong sound and good characteristics
Another object of the present invention is to provide an a-silicon semiconductor device W1 comprising a silicon semiconductor layer and particularly suitable as a solar cell.Another object of the present invention is to reliably and advantageously carry out the above-mentioned a-silicon semiconductor device. We would like to provide you with a method that can be manufactured.

本発明半導体装1の特徴とするところは、−型層部分、
真性半導体層部分及びpHyamr分がとのIIK@層
されて成るa−シリコン半導体層(10) を具えて成り、少なくとも前記真性半導体層部分及びP
W!層部分け、I#1期律表rsl族元素の一種から成
るドープ剤を含有し且つ前記p型層部分における一記ド
、−プ剤の濃度が前記真性半導体層部分よシ高一点にあ
る。
The semiconductor device 1 of the present invention is characterized by - type layer portion,
an a-silicon semiconductor layer (10) in which an intrinsic semiconductor layer portion and a pHamr portion are layered with IIK@, and at least the intrinsic semiconductor layer portion and P
W! The layer segment contains a dopant consisting of one of the elements of group I#1 of the RSL group, and the concentration of the dopant in the p-type layer portion is at one point higher than that in the intrinsic semiconductor layer portion. .

本発明方法の%黴とするところは、 真空槽内において、水素カスの放11Kよって得られた
活性木葉及び水素イオンの存在下において、当該真空槽
内に&けだシリコン蒸発源よシシリコンを蒸発ゼしする
ことr(より、当該真空槽内に配置した基板Km−シリ
コンよ形成るn型層部分を形成する工程と、 当該真空槽内において、水素ガスの放電によって得られ
た活性水lt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よりシリコンを蒸発せし
めると共に当該真空槽内に&り九周期律表第履族元素の
一顧から成るドープ剤蒸発源よりドープ剤を蒸発せしめ
ることにょ夛、a−シリコンより成る真性半導体層を形
成する工程、及び当wI真性半導体層の形成工程におけ
るよシ前記ドープ剤蒸発源よシのドープ剤の蒸発速度を
大きくして行なう畠−シリコンより成るp型層を形成す
る工程と を含み、前記真性半導体Ni部分を形成する工程が、前
記1型層部分の形成工程とp型層部分の形成工程とC゛
関に遂行される点にある。
In the method of the present invention, in the presence of active leaves and hydrogen ions obtained by releasing hydrogen scum at 11K in a vacuum chamber, silicon is evaporated from a silicon evaporation source. The step of forming an n-type layer portion of the substrate Km-silicon placed in the vacuum chamber, and the step of forming an n-type layer portion made of silicon on the substrate Km disposed in the vacuum chamber; In the presence of hydrogen ions, silicon is evaporated from a silicon evaporation source provided in the vacuum chamber, and a dopant is evaporated into the vacuum chamber from a dopant evaporation source consisting of an element from group C of the nine periodic table. In addition to the evaporation, the step of forming an intrinsic semiconductor layer made of a-silicon and the step of forming the intrinsic semiconductor layer are performed by increasing the evaporation rate of the dopant from the dopant evaporation source. - forming a p-type layer made of silicon; the step of forming the intrinsic semiconductor Ni portion is performed in conjunction with the step of forming the type 1 layer portion and the step of forming the p-type layer portion; At the point.

以下図面によって本発明を具体的に説明する。The present invention will be specifically explained below with reference to the drawings.

本発明においてけ、#!1図に示すように、周期律表艶
璽族元素の一種、例えばアルミニウムよ〕威るドープ剤
が含有されていな−若しくは極めて微小濃度で含有され
たa−シリコンより成る1lIl!層部分30mを基板
4上に形成し、このII型型層部分30上上、同じドー
プ剤であるアルミニウムが微小濃度で含有されたa−シ
リコンよ〕成るl型層部分301を前記11型層部分3
0m上に形成し、更にこの1lilj部分301上K、
同じドープ剤であるアルミニウムが前記1型層部分30
1よル高−濃度で含有されたa−シリコンよntするp
型層部分30pを形成し、以ってこれら3つの層部分3
0m、301及び30pKよシ、p−1−m構成に必要
に応じて、同様のp−1−m構成を有する第2の1−シ
リコン半導体層31を前記1−シリコン半導体層30上
に設け、或−は更に同様のa−シリコン半導体層を稙1
iして設け、以ってa−シリコン半導体装置tl−構成
する。
In the present invention, #! As shown in Figure 1, 1lIl! is made of a-silicon, which does not contain a dopant that is harmful to elements of the Element Group of the Periodic Table of the Elements, such as aluminum, or contains a very small concentration of dopants. A layer portion 30m is formed on the substrate 4, and on this type II layer portion 30, an l type layer portion 301 made of a-silicon containing a minute concentration of aluminum, which is the same dopant, is formed on the type 11 layer. part 3
0 m above, and further above this 1lilj part 301 K,
The same dopant, aluminum, is used in the type 1 layer portion 30.
1. Contains a high concentration of a-silicon and p.
form the mold layer portion 30p, and thus these three layer portions 3
A second 1-silicon semiconductor layer 31 having a similar p-1-m configuration is provided on the 1-silicon semiconductor layer 30 as necessary for the p-1-m configuration. , or further a similar a-silicon semiconductor layer as shown in FIG.
i, thereby forming an a-silicon semiconductor device tl-.

第1図の例は太@電池であって、32は例えば−化イン
ジウムを主成分とする透明電極層を示す。
The example shown in FIG. 1 is a thick @ battery, and 32 indicates a transparent electrode layer containing, for example, indium -chloride as a main component.

本発明a−シリコン半導体装t#i以上のような構成で
あって、a−シリコンはそれが何らドープされてい1に
−ときには、詳しい原因は不明であるか弱い11!!の
導電型を有するものとなるため、a−シリコン半導体層
30.31等の各々hシー農−n構成を有するものとな
シ、従って図示の例のようKこれらを活性層とする太陽
電池とすることKよって大きな変換効率を得ることがで
き、特Km−シリコン半導体層30.31等を一重せし
めることによって、複数の太@蝋池要素が直列に接続さ
れた状1が得られるので、高い起電力電圧を有する太s
umとなる。そし、てドープ剤は各a−シリ(13) コン半導・体層30.31痔の全層ぎ分について同一で
あるので、製造が容易でコストが非常に低廉となる。
The present invention a-silicon semiconductor device t#i In the above structure, the a-silicon is not doped in any way and the detailed cause is unknown or weak 11! ! Therefore, each of the a-silicon semiconductor layers 30, 31, etc. has a h-c-n configuration. Therefore, as in the example shown in the figure, a solar cell with these as active layers and By doing this, a large conversion efficiency can be obtained, and in particular, by layering the silicon semiconductor layers 30, 31, etc., a state 1 in which a plurality of thick wafer elements are connected in series can be obtained, resulting in a high conversion efficiency. Thick s with electromotive force voltage
It becomes um. Since the doping agent is the same for all layers of each a-silicon semiconductor body layer 30, 31 hemorrhoid, manufacturing is easy and the cost is very low.

本発明半導体装置は次のようKして好適に製造すること
ができる。即ち、第2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を有する排気路3
を介して真空ポンプ(図示せず)を接続し、これによシ
当該ペルジャー1内を例えば10=〜10−’ Tor
rO高真空状態とし、当該ペルジャー1内Kti基板4
を配置してこれをヒーター5によ〕温度150〜500
℃、好ましくは250〜450℃に加熱すると共に、1
流電源6によ〕基板4KO〜−10kV、好ましくFi
−1〜−6kVの直流負電圧を印加し、その出口がTk
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よシの活性木葉及び水素イオンをペ
ルジャー1内に導入しiから、基板4と対向するよう設
けたシリコン蒸発i18を加熱してシリコンを蒸発せし
めると共に、このシリコン011発を継続しながら、前
記ペルジャー1内にお(14) いて基板4と対向するよう設けた、周期律表第■族元素
のうちの一種であるアルミニウムを蒸発源物質とするア
ル< ニウム蒸゛発源1Gを加熱して、アルミニウムを
零又は極めて小さい蒸発速度で蒸発せしめる第1段階、
この第1#11よシは若干大きいがなお比較的小さψ蒸
発速度で蒸発せしめる第2段階、及び通常のp型ドーピ
ングにおけると同程度の範囲の蒸発速度で蒸発せしめる
第3段階に亘ってこの順に各段階のアルミニウムの蒸発
制御を行ない、以って一1図に示したように1基板4上
に、ドープ剤であるアルミニウムが含有されていな≠若
+L<は極めて微小濃度で含有されたa−シリコンよ形
成るu型層部分30mを前記第1段rliKお−て形成
し、このm型層部分30m上K。
The semiconductor device of the present invention can be suitably manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 2, an exhaust path 3 has a Pelger IK butterfly valve 2 forming a vacuum chamber.
A vacuum pump (not shown) is connected via the Pel jar 1, and the inside of the Pel jar 1 is thereby heated to a pressure of, for example, 10=~10-' Tor.
The Kti substrate 4 inside the Pelger 1 is placed in rO high vacuum state.
and heat it to the heater 5] at a temperature of 150 to 500.
℃, preferably 250 to 450℃, and 1
[by current power supply 6] board 4KO~-10kV, preferably Fi
-1~-6kV DC negative voltage is applied, and the output is Tk
Activated leaves and hydrogen ions from a hydrogen gas discharge tube 7, which is connected to the outlet of the Pelger IK facing the plate 4, are introduced into the Pelger 1, and then silicon evaporation I18, which is provided facing the substrate 4, is introduced into the Pelger 1. While heating to evaporate the silicon, and while continuing the silicon 011 bombardment, the silicone oxide (14), which is a type of element of group Ⅰ of the periodic table, was provided in the Pelger 1 so as to face the substrate 4. A first step of heating 1G of an aluminum evaporation source using aluminum as an evaporation source material to evaporate aluminum at zero or extremely low evaporation rate;
This evaporation is performed in the second stage, which is slightly larger than the first #11, but still relatively small ψ, and in the third stage, which is evaporated at an evaporation rate in the same range as in normal p-type doping. By sequentially controlling the evaporation of aluminum at each stage, as shown in Figure 11, aluminum as a dopant was contained on one substrate 4 at an extremely minute concentration. A-U type layer portion 30m made of silicon is formed on the first stage rliK, and K is formed on this m type layer portion 30m.

アルミニウムが微小濃度で含有された諷−シリコンよシ
区る1型層部分301を前記第2段lIKお−て形成し
、更にこのi型層部分301上に、アルミニウムが前記
i型層部分301よシ高い濃度で含有されたa−シリコ
ンよtaるpa1層部分30pを形威し、そして必要に
応じて、前記アル(15) ミニラム蒸発源10を3段WItK亘って行なう蒸発速
度制御を繰シ返し、同様にp−1−n@成を有する第2
の龜−シリコン半導体層31Vt餉記a ’−シリコン
半導体層30上に積重した状1MKg)ける。
A type 1 layer portion 301, which is similar to silicon, containing aluminum at a minute concentration is formed in the second stage lIK, and further on this i type layer portion 301, aluminum is added to the i type layer portion 301. Form the PA1 layer portion 30p containing a-silicon at a very high concentration, and repeat the evaporation rate control by controlling the Al(15) miniram evaporation source 10 over three stages WItK as necessary. Similarly, the second with p-1-n@ formation
- The silicon semiconductor layer 31 is stacked on top of the silicon semiconductor layer 30 (1 Mkg).

#7m1更#C同様の畠−シリコン半導体層を積重して
形成することもできる。斯くしてa−シリコン牛導体装
置を製造する。尚第1図の例はアル(ニウム蒸発源10
の1!911制御を2回行表った場合のものを示し、3
1mx31を及び31pはそれぞれ30n、301及び
30pと同様のUS分を示す。
It can also be formed by stacking Hatake-silicon semiconductor layers similar to #7m1 and #C. An a-silicon conductor device is thus produced. The example in Figure 1 is an Al(nium evaporation source 10
1!911 control is displayed twice, and 3
1mx31 and 31p indicate US portions similar to 30n, 301 and 30p, respectively.

以上において、シリコン蒸発源8′Hびアルミニウム蒸
発jilGの加熱のために!fi、抵抗加熱、電子銃加
熱、誘導加熱等の任意の加熱手段を利用することかでき
る。そして名蒸発源において突沸によ)蒸発源物資の粗
大粒諷が飛翔して基板4上に付着することを避ける必要
があや、そのためには、屈曲した蒸気路を形成する粗大
粒塊飛散防止部材、を利用することかできる。
In the above, for heating the silicon evaporation source 8'H and the aluminum evaporation jilG! Any heating means such as fi, resistance heating, electron gun heating, induction heating, etc. can be used. It is necessary to prevent coarse particles of the evaporation source material from flying off (due to bumping in the evaporation source) and adhering to the substrate 4. To do this, a coarse particle scattering prevention member that forms a curved vapor path is required. , you can use it.

又前記アル之ニウム蒸発@ioの蒸発速度制御における
第1段階において、アルミニウムの蒸発に係るシャッタ
ー82を貼じても同様の結果が得られる。81Fb ーである。
Further, the same result can be obtained even if a shutter 82 related to aluminum evaporation is attached in the first step of controlling the evaporation rate of the aluminum evaporation @io. 81Fb -.

又前記水素ガスIll管7の一例においては、第3図に
示すように1ガス人口21を有する筒状の一方の電極部
材22と、この一方の電極部材22を一端に設けた、放
電空間23を囲繞する例えd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hO1
前記一方の電極部材22と角力のI!極部材26との関
に直流又は交流の電圧が印加される仁と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[お
―てグロニ放亀を生じ、これにより電子エネルギー的に
賦活された水緊原子若しくは分子よ形成る活性水素及び
イオン化された水素イオンが出口25よシ排出1される
。この図示の例の放璽空WIJs材24Fi二重管#I
Nであって冷却水を流過せしめ得る構成を有し、27.
28か冷却水入口(17) 及び出口を示す。29tj一方の亀!1部材2?の冷却
用フィンである。
Further, in an example of the hydrogen gas Ill tube 7, as shown in FIG. 3, one cylindrical electrode member 22 having one gas population 21, and a discharge space 23 provided at one end with this one electrode member 22. A discharge space member 24 made of cylindrical glass, for example, surrounding the discharge space member 24, and another ring-shaped electrode member 26 having an outlet 25 installed at the other end of this discharge space member 24.
The one electrode member 22 and the angular force I! When a direct current or alternating current voltage is applied to the pole member 26, the hydrogen gas supplied through the gas supply 21 causes a discharge space 23, thereby causing electron discharge. Active hydrogen and ionized hydrogen ions formed by energetically activated hydrogen atoms or molecules are discharged 1 through the outlet 25. This illustrated example of open-circuit WIJs material 24Fi double pipe #I
27. It is made of nitrogen and has a configuration that allows cooling water to flow through it.
28 shows the cooling water inlet (17) and outlet. 29tj One turtle! 1 part 2? This is a cooling fin.

上記の水素ガス放電管7における電極間距離は10〜1
5g+であシ、印加電圧Fisoo 〜5oov、放電
空関23の圧力FilO−”T・rr程度とされる□尚
前記アル1ニウム蒸発源lOの蒸発速度を制御するため
kは、当該アルミニウム蒸発源10の加熱温度を制御す
れによいが、実際の蒸着状態を知ってよ多適切な蒸発速
度制御を達腋するためには、シリコンの蒸発速度の監視
も含め、クリスタルモニター、四重極マススペクシルア
ナライザー等を利用するのが好ましい。
The distance between the electrodes in the above hydrogen gas discharge tube 7 is 10 to 1
5g+, the applied voltage Fisoo ~ 5oov, and the pressure of the discharge air tank 23 is approximately FilO-''T.rr □In order to control the evaporation rate of the aluminum evaporation source lO, k is the aluminum evaporation source. However, in order to achieve appropriate evaporation rate control, it is necessary to know the actual evaporation state. It is preferable to use a sil analyzer or the like.

以上の如き本発明方法においては、基Ik4上に形成さ
れる龜−シリコン半導体層30及び31等を構成するa
−シリコンが、ダングリングボンドが水素原子によって
封鎖されたものとなるために良好な半導体特性を有する
と共に、既述のようKa−シリコンはそれが何らドープ
されて−1に%AときKFi、弱−1濠の導電型を有す
るものとなシ、従って、シリコンの蒸着を継続しながら
行なわれ(18) る、アルミニウム蒸発源1Gの3段階に亘る蒸発速度制
御における絶1段階において、ドープ剤であるアルミニ
ウムの蒸発速度を零とし又はシャッター82を捌じるこ
とによってその蒸1を阻止することによ〕、シリコンの
蒸着のみが行なわれて勤型のa−シリコンよ形成る電型
層部分30mが形成され、或いはアルミニウムの蒸発速
度を極めて小さくすることによル、導入されたアル1=
ウムの濃度が極めて微小であってそれが自然に形成され
る!IIIを補償するKは不十分な濃度状態とし、これ
により、なおn型の*ttUを有する1型層部分30鳳
が形成される。
In the method of the present invention as described above, a
-Silicon has good semiconductor properties because dangling bonds are blocked by hydrogen atoms, and as mentioned above, Ka-silicon has weak KFi when it is doped to -1%A. Therefore, in the first step of the three-step evaporation rate control of the aluminum evaporation source 1G, which is carried out while silicon evaporation continues (18), the dopant has a conductivity type of 1G. By reducing the evaporation rate of some aluminum to zero or blocking its evaporation by opening the shutter 82], only silicon evaporation is carried out, and the electrode layer portion 30m formed by the a-silicon type is formed. is formed, or by making the evaporation rate of aluminum extremely small, the introduced Al 1 =
The concentration of um is so minute that it forms naturally! K, which compensates for III, is in an insufficient concentration state, thereby forming a type 1 layer portion 30 which still has n-type *ttU.

次の第2段@におψては、アル1−ラムの蒸発速度が前
記第1段階におりるよりも大きいがなお比較的小さくて
、形成されるa−シリコンにおける濃度が微小であるの
で、自然に形成されるmIlか補償されて事実上真性半
導体となったa−シリコンよ〕成る1型層部分301が
形成される。
In the next second stage @, the evaporation rate of Al-1-ram is higher than that in the first stage, but it is still relatively small, and the concentration in the formed a-silicon is minute. , naturally formed mIl or a-silicon which has been compensated to effectively become an intrinsic semiconductor] is formed.

そして#!3段11において、アルミニウムの蒸発速度
を前記第2段階におけるよりも大きくするこ(19) とにより、形成されるa−シリロンは、自然に形成され
るm型を補償する程度よル過剰の濃度のアルミニウムを
含有し、従ってpviiとなったa−シリコンよシ成る
p側層部分30pが形成される。
and#! By increasing the evaporation rate of aluminum in the third stage 11 than in the second stage (19), the a-sililon formed is in an excess concentration just enough to compensate for the naturally formed m-type. A p-side layer portion 30p is formed of a-silicon which contains aluminum of 30% and is therefore pvii.

本発明における前記アルミニウム蒸発源10の蒸発速度
の制御の鰺様は任意である。そのうちの代表的なものを
説明すると、第4図(イ)K示すように、#11段階に
おいてtja−シリコンにおけるアルミニウム濃度が、
自然に形成される1型を補償するために必をな最低補償
濃度C1より低い籠となる一定の蒸発速度とし、#12
段IIKお―ては最低補償濃度C1よシ高−がPill
となるに必要な最低ドープ濃度C2よシは低−値となる
一定の蒸発速度とし、第3段11においては最低ドープ
濃度C2より高い値となる一定の蒸発速度とすることK
よシ、段階的にアルミニウムの蒸発速度を大きくする方
法、 s4図(ロ)に示すように、@i段階においてはその途
中からアルミニウムの蒸発を開始し〜時間の経過と共に
一定の上昇率で蒸発速度を無段階C2を越える濃度とな
るようにする方決、第4図(ハ)K示すように、第11
1mKおnてはアル・l−ラムの蒸発を行なt・ず、第
2段階にお−てアルミニウム濃度が最低補償濃度CIよ
〕高く最低ドープ濃度C2より#ψ値となる一定の蒸発
速度とし、その後′i!P経的に蒸発速度を上昇せしめ
て最終的にアルミニウム濃度が最低ドープ濃度C2を着
えることとがるようにする方法、その他かある。
In the present invention, the evaporation rate of the aluminum evaporation source 10 may be controlled in any manner. To explain a typical one of these, as shown in Fig. 4 (a) K, at step #11, the aluminum concentration in tja-silicon is
#12 with a constant evaporation rate that results in a cage lower than the minimum compensation concentration C1 necessary to compensate for the naturally formed type 1.
Stage IIK is higher than the lowest compensation concentration C1.
The minimum dope concentration C2 required to achieve K is a constant evaporation rate that is a low value, and in the third stage 11, a constant evaporation rate that is a value higher than the minimum dope concentration C2.
Well, there is a method of increasing the evaporation rate of aluminum in stages. As shown in Figure s4 (b), in the @i stage, aluminum evaporation starts midway through the process and evaporates at a constant rate of increase over time. The method of increasing the speed to a concentration exceeding stepless C2 is as shown in Fig. 4 (C) K.
At 1 mK, Al-L-ram is not evaporated, and in the second stage, the aluminum concentration is higher than the minimum compensation concentration CI and is set at a constant evaporation rate such that the #ψ value is higher than the minimum doping concentration C2. and then 'i! There are other methods such as increasing the evaporation rate over time so that the aluminum concentration finally reaches the minimum doping concentration C2.

ここで*、 t’最低補償濃度C1及び最低ドープ濃度
C2の値は、形成される1−シリコン0allKよって
変動するものであるので、固定的に定めることはできな
いか、−例を挙け1け、C1=0.01原千1、C2=
0.1原子弧である。尚第4図の横軸1ts−シリコン
半導体層30における、基板変面を基準+(0)とする
層厚である。
Here, *, the values of t' minimum compensation concentration C1 and minimum doping concentration C2 vary depending on the formed 1-silicon0allK, so is it possible to fix them fixedly? , C1=0.01 hara 1, C2=
It is 0.1 atomic arc. The horizontal axis 1ts in FIG. 4 is the layer thickness of the silicon semiconductor layer 30 with the deformed surface of the substrate as the reference +(0).

そして仮に前記CI及びC2C)値が不明であっても、
例えば第4図C口)に示したように、第1段階から謝3
段階にかけて、アルミニウム濃度が(21) 零となる蒸発速度で出発して最低ドープ濃度C2を越え
る値となるよう連紗的K (*小段階を多数経るようK
しても同様であるが)アルミニウムの蒸発速度を大きく
することによシ、必ず第2段階も実行されることとなる
ので、確実に所期のp−1−醜S威の一−シリコン半導
体屡30が形成される。
And even if the CI and C2C) values are unknown,
For example, as shown in Figure 4 (C), from the first stage
Starting at an evaporation rate that makes the aluminum concentration zero (21), the aluminum concentration is continuously increased to a value exceeding the minimum doping concentration C2.
However, by increasing the evaporation rate of aluminum, the second stage is also executed, ensuring that the desired p-1 - ugliness - silicon semiconductor 30 is formed.

崗本発明にお―て、アルミニウム蒸発@10の蒸発速度
の制御を、前記第3段階から第2段階を経て第1段11
に移行するようKしても、構成順序が逆KFiなるが同
様の11−1−塾構成を得ることができるの#i勿論で
ある。
In the present invention, the evaporation rate of aluminum evaporation @ 10 is controlled from the third stage through the second stage to the first stage 11.
Of course, even if K moves to #i, the same 11-1-juku configuration can be obtained, although the configuration order is reversed.

又本発明方法にお四てけ、a−シリコンの形成を、水素
ガスを放電せしめるととK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シリコンの蒸着によって行
tうと共に、シリコンの蒸着を継続し1kからアルミニ
ウムの蒸発をその速度を3段lIK亘って制御するよう
にしており、基板4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7にお
轄ゐ(22) 供給水素ガス量、於Wt圧の制御による、ペルジャー1
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ので、所
望の良好な特性を有する1−シリコンが得られることと
併せ、アルミニウム蒸発源10の加熱の程度を制御する
ことKよるアルミニウムの蒸発速度の精密な制御及び当
該アルミニウム蒸発1lllOに係るシャッター82の
開閉制御を行なうことによシ、各々良好な特性を有する
1型層部分、1型層部分及びP型層部分tこO順又は逆
の順で確実に形成することができてp−ト職構成を有す
るa−シリコン半導体層を確実に製造する仁とができ、
併せて当該p−1−m構威011l重構成をも極めて容
易に得ることができる◎そして基板4上に形成されるa
−シリコンKFi、制御された蒸発速度で蒸発され九ア
ルミニウムは別として、汚染の原因となる異物質の混入
がなく、シかも用いるドープ剤が一種のみであるので工
程が著しく簡単である。
Further, according to the method of the present invention, the formation of a-silicon is carried out by vapor deposition of silicon in the presence of active hydrogen and hydrogen ions obtained by discharging hydrogen gas, and the vapor deposition of silicon is continued. From 1k onwards, the rate of aluminum evaporation is controlled in three stages, controlling the heating temperature and applied voltage of the substrate 4, controlling the evaporation rate of silicon, and controlling the hydrogen gas discharge tube 7. (22) Pelger 1 by controlling the amount of hydrogen gas supplied and the Wt pressure
Since the degree and amount of active hydrogen introduced into the aluminum evaporation source and the amount of hydrogen ions can be independently controlled, 1-silicon with desired good properties can be obtained, and the aluminum evaporation source By precisely controlling the evaporation rate of aluminum by controlling the heating degree of 10 and controlling the opening and closing of the shutter 82 related to the aluminum evaporation, the type 1 layer portion, 1, each having good characteristics, can be obtained. The type layer portion and the P type layer portion can be reliably formed in the order or in the reverse order to reliably produce an a-silicon semiconductor layer having a p-type structure;
In addition, the p-1-m structure 011l layered structure can be obtained very easily.
- Silicon KFi is evaporated with a controlled evaporation rate; apart from the aluminum, there is no contamination of foreign substances that may cause contamination; the process is extremely simple since only one dopant is used;

以上に加え、本発明方法にお−ては製膜速度を大きくす
ることが容易であって厚さの大きいa −シリコン半導
体層を短時間のうちに形成することが可能である上、基
板4が大面積のものであってもその面方向に均一な組成
で厚さも均一なa−シリコン半導体層を得ることが可能
であるので、上述の本発明a−シリコン半導体装置を有
利に且っ確実に製造することができる〇 以上第1族元素のドープ剤と【てアルミニウムを用いた
場合について説明したが、本発明においては、アルミニ
ウムの代シに、インジウム、ガリウム等を用いてもよい
In addition to the above, in the method of the present invention, it is easy to increase the film forming speed, and it is possible to form a thick a-silicon semiconductor layer in a short time. Even if the a-silicon semiconductor device of the present invention has a large area, it is possible to obtain an a-silicon semiconductor layer having a uniform composition and a uniform thickness in its surface direction. Although the case where aluminum is used as the dopant of Group 1 elements that can be produced in the above-described manner has been described, in the present invention, indium, gallium, etc. may be used instead of aluminum.

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、#!2図に示した#I威の装置においてペ
ルジャー1内を10−1丁◎rrの真空度に保ち、ステ
ンレス鋼よ構成る基板4をヒーター5によシ温度400
℃に加熱すると共に仁れに直流電源6によ!l−4kV
の直流負電圧を印加し、水素ガス放電管7KFi水素ガ
スを25 ee/分の流量で供給しながら−1−0電極
部材22.26関に600VO盲流電圧を印加してグロ
ー放電を生ぜしめた状態すると共にそのシャッター81
を開き、基板4上へのt柚達度か20λ/秒となる蒸発
速度においてシリコンの蒸発をに鮫しなから、当該シリ
コンの蒸発動始後5秒間を&過した時点においてシャッ
ター82を開いた状態でアルミニウム蒸発源10の抵抗
加熱方式による加熱によってアルにニウムの蒸発を開始
し、連続的に加熱温度を上昇せしめることによりJ)I
k的にアルミニウムの蒸発速度を大きくして245秒−
に亘シシリコンとアルミニウムとを蒸着せしtた後シャ
ッター12を閉じてアル主ニウムの蒸発を停止し、なお
シリコンの蒸発1に継続しながら再び同様にアル1ニウ
ムの蒸発速度t−1111111L、以って絶1図の構
成に従い、1&4上にシーミー−構成のa−シリコン半
S体層であってその厚さか5oooムのものを二重に電
属せしめた構aを得、その表面上には厚さ3000ムの
ITOと称される透明wL輪層を設けてa−シリコン太
陽電池をIlj!!iした。尚前記S−シリコン率導体
層、Kおけるアルミニウムの濃度分布は第4図(25) 1口)K従うものであシ、最高濃度tj6原子算であっ
た。
Hereinafter, an example of the present invention will be described in the case of manufacturing a solar cell. #! In the #I device shown in Fig. 2, the inside of the Pelger 1 is maintained at a vacuum level of 10-1◎rr, and the substrate 4 made of stainless steel is heated to a temperature of 400°C by the heater 5.
Heat it to ℃ and turn on the DC power supply 6! l-4kV
A glow discharge was generated by applying a DC negative voltage of 600 VO to the -1-0 electrode member 22.26 while supplying hydrogen gas at a flow rate of 25 ee/min to the hydrogen gas discharge tube 7KFi. The shutter 81
The shutter 82 is opened to allow the silicon to evaporate at an evaporation rate of 20λ/sec until it reaches the substrate 4, and then opens the shutter 82 when 5 seconds have elapsed after the start of the evaporation of the silicon. In this state, evaporation of nium in aluminum is started by heating the aluminum evaporation source 10 using a resistance heating method, and by continuously increasing the heating temperature, J)I
245 seconds by increasing the aluminum evaporation rate
After silicon and aluminum have been evaporated for a period of time, the shutter 12 is closed to stop the evaporation of aluminum, and while continuing the evaporation of silicon, the evaporation rate of aluminum is set to t-1111111L, and so on. Therefore, according to the structure shown in Figure 1, a structure a was obtained in which a seamy-structure a-silicon semi-S layer with a thickness of about 500 mm was doubly energized on 1 & 4, and Ilj! is an a-silicon solar cell by providing a transparent wL ring layer called ITO with a thickness of 3000 μm. ! I did it. The concentration distribution of aluminum in the S-silicon conductor layer K was as shown in FIG.

この太陽電池の特性を調べたところ、開放電圧に171
2 mV %短絡電流$19.1 waム% エフ Y
 X I K kける変換効率は約3.5弧であって優
れた特性を有するものであることが理解される。
When we investigated the characteristics of this solar cell, we found that the open circuit voltage was 171.
2 mV % short circuit current $19.1 wam% F Y
It is understood that the conversion efficiency of X I K k is about 3.5 arcs, which is an excellent characteristic.

以上のように本発明によれRlp−1−1構成を有し良
好な特性を有するa−シリコン半導体層を具え、特に太
陽電池として好適1に畠−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有利に且つ確
実Kll造することができ、シー1−m構成が種型した
構成をも客jK得ることOt′きる方法を提供する仁と
ができる・
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a Hatake-silicon semiconductor device which is provided with an a-silicon semiconductor layer having an Rlp-1-1 structure and good characteristics, and which is particularly suitable as a solar cell. Thus, it is possible to advantageously and reliably manufacture such a semiconductor device, and it is possible to provide a method by which a configuration modeled on the C1-m configuration can also be obtained by customers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図幡本発明の一実施例に係る太陽電池の構成を示す
説明図、#12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WIkm図、11
3図轄本発明にお−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、#14図(イ)〜(八)は、本
発明の−WgKおけるアルミニウムの蒸発速度の制御を
説明するための、層厚とアル1=ウム濃度との関係を示
すS図である。 1・・・ペルジャー    3・・・排気路4・・・基
板       6・・・直流ms7・・・水素ガス放
電管  8・・・シリコン蒸発源10・・・アルミニウ
ム蒸発源 21・・・ガス入口 22.26・・・電極部材  23・・・放電空間30
.31・・・アモルファスシリコン半導体層32・・・
透明電極層 第4囮 (ロ) (八) 手続補正書(1尭) 昭和57年7月2日 特許庁長官 若杉和夫 殿 1、事件の表示 昭和器6年   特許願第142416  号2、発明
の名称  アモルファスシリコン亭導体装置及びそ0m
111方法3、 補正をする者 事件との関係  特許出願人 、i、LM/、−東京都新宿区西新宿1丁GILLS書
!!量’、JN!6C名称)(凹)小西六寥真工癲株式
金社4、代理人 51、補正命令の日付 6、 補正により増加Yる発明の数 1)明細1114Iflll1行〜55wt前記CtZ
うに訂正する。− [これは、所望の導電型の1−シリコン半導体を得るた
めKFi、一方では結晶シリコンの場合と異なって高濃
度に不純物元素を導入しなければならず、他方ではその
ように高濃度に不純物元素を導入するとa−シリコンの
組織状態が変化Eてしま−、キャリア(!子又はネール
)O易動度が低下し、不安定性の大きい半導体となって
しまい、結局有効なドーピング効率が得られないからで
ある0 従って、例えば太陽電池、電界効果型トランジスタ、或
−F11子寥真感光体略O半導体装置O材料としてa−
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[て解決すべき多くの問題がある。 例えに、既述のように1−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、  グポンドに起因す
る多くのギャップ単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−ることができないO尤も
、この間■についてti〜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VCは、l−シリコンの導電!I!管制御する場合に
おいて、所望の導電Mt*る良め−のドーピングが結晶
シリコンに比して容易でなく、ドーピングによって良好
なmq若しくFip型tv−vxs体を得ることが困蒙
である間層がある。 又太陽電池等の半導体装置においては、光電変換効率の
向上が望まれて−るが、どのような導電型の半導体層を
どのように組合せて構 ・成するのが有利であるかは必
ずしも解明されておらず、実用上望ましい構成を有する
半導体装置は見出されていないのが現状である。 また太陽電池等の半導体装置に用いられるa−シリコン
半導体層の製造方決について、。 従来好ましい方法の1つとしてグロー放電法が知られて
いる。このグロー放電法」
Figure 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a solar cell according to an embodiment of the present invention, Figure #12 is an explanatory WIkm diagram showing an example of a device used to carry out the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, #11
Figure 3: An explanatory cross-sectional view showing the configuration of an example of the hydrogen gas discharge tube used in the present invention, Figures (A) to (8) show the control of the evaporation rate of aluminum in -WgK of the present invention. FIG. 2 is an S diagram showing the relationship between layer thickness and Al 1=U concentration for explanation. 1... Pelger 3... Exhaust path 4... Substrate 6... DC ms7... Hydrogen gas discharge tube 8... Silicon evaporation source 10... Aluminum evaporation source 21... Gas inlet 22 .26... Electrode member 23... Discharge space 30
.. 31...Amorphous silicon semiconductor layer 32...
Transparent electrode layer 4th decoy (b) (8) Procedural amendment (1 孭) July 2, 1980 Commissioner of the Japan Patent Office Kazuo Wakasugi 1. Indication of the incident Showa 6 Patent Application No. 142416 2. Invention Name: Amorphous silicon conductor device and its 0m
111 Method 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant, i, LM/, - Written by GILLS, 1-chome Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo! ! Quantity', JN! 6C Name) (Concave) Konishi Rokuto Shinkoran Co., Ltd. Kinsha 4, Agent 51, Date of amendment order 6, Number of inventions increased by amendment 1) Details 1114 Ifllll 1st line ~ 55wt Said CtZ
Correct it. - [This is because in order to obtain a 1-silicon semiconductor of the desired conductivity type, impurity elements must be introduced at a high concentration in KFi, unlike in the case of crystalline silicon; When an element is introduced, the structural state of a-silicon changes, the carrier (!son or Neel) O mobility decreases, resulting in a highly unstable semiconductor, and in the end, effective doping efficiency cannot be obtained. Therefore, for example, solar cells, field effect transistors, or -F11 photoreceptors, semiconductor devices, etc. can be used as materials.
There are many more problems to be solved when using silicon than when using crystalline silicon. For example, as mentioned above, in 1-silicon, there are many gap units caused by dangles and groups within its energy gap, so it cannot be used as is for the structure of the semiconductor layer of a semiconductor device. , during this time, for ■, if we introduce hydrogen atoms into ti~a-silicon and block the dangling bonds, then
It is known that uniform characteristic improvement is possible. Furthermore, VC is the conductivity of l-silicon! I! In the case of tube control, doping to the desired conductivity Mt* is not easy compared to crystalline silicon, and it is difficult to obtain a good MQ or FIP type TV-VXS body by doping. There are layers. Furthermore, in semiconductor devices such as solar cells, it is desired to improve the photoelectric conversion efficiency, but it is not always clear which conductivity types of semiconductor layers should be combined and configured to be advantageous. At present, no semiconductor device having a practically desirable configuration has been found. Also, regarding the manufacturing method of an a-silicon semiconductor layer used in semiconductor devices such as solar cells. A glow discharge method is known as one of the conventionally preferred methods. This glow discharge method

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)電型層部分、真性半導体層部分及びp型層部分がこ
の順K111層されて成るアモルファスシリコン半導体
層を具えて成り、少なくとも前記真性半導体層部分及び
pli層舒分け、周期律表第1族元素の一種から成るド
ープ剤を含有し且つ前記p型層部分における前記ドープ
剤の濃度が前記真性半導体層部分よル高いことを特徴と
するアモルファスシリコン半導体装置。 2)真空槽内におψ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
槽内に設轄たシリコン蒸発源よ)シリコンを蒸発せしめ
ることKよシ、当該真空槽内に配置した基板にアモルフ
ァスシリコンよシ成る1mW!層部分を形成する工程と
、 当該真空槽内において、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(2) いて、当該真空槽内に設けたシリコン蒸発源よシシリコ
ンを蒸発せしめると共に当該真空槽内に設ゆた周期律表
第1族元素の一種から成るドープ剤蒸発源よ)ドープ剤
を蒸発せしめることKよ)、アモルファスシリコンよシ
成る真性半導体層部分を形成する工程、及び当該真性半
導体層部分の形成工程におけるよシ前記ドープ剤蒸発源
よりのドープ剤の蒸発速度を大きくして行なうアモルフ
ァスシリコンより成るp型層部分を形成する工程とを含
み、前記真性半導体層部分を形成する工程が、前記nt
llF部分の形成工程とp型層部分の形成工程と0II
IK遂行される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。 3)前記員型層部分を形成する工程、真性半導体層部分
を形成する工程及びpM層部分を形成する工程を、同一
の順序で&#シ返すことを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載のアモルファスシリコン半導体itの製造方法
[Scope of Claims] 1) An amorphous silicon semiconductor layer including a voltage type layer portion, an intrinsic semiconductor layer portion, and a p-type layer portion are layered in this order, and at least the intrinsic semiconductor layer portion and the pli layer are separated. An amorphous silicon semiconductor device comprising a dopant made of one of Group 1 elements of the periodic table, and wherein the concentration of the dopant in the p-type layer portion is higher than that in the intrinsic semiconductor layer portion. 2) In the presence of active hydrogen and hydrogen ions obtained by discharging hydrogen gas in a vacuum chamber, silicon is evaporated using a silicon evaporation source installed in the vacuum chamber; The substrate placed in the vacuum chamber is made of amorphous silicon and has a power of 1mW! (2) In the vacuum chamber, silicon is evaporated from a silicon evaporation source provided in the vacuum chamber in the presence of active hydrogen and hydrogen ions obtained by discharging hydrogen gas. At the same time, the dopant evaporation source (an evaporation source) made of one of the Group 1 elements of the periodic table provided in the vacuum chamber is evaporated to form an intrinsic semiconductor layer portion made of amorphous silicon. and a step of forming a p-type layer portion made of amorphous silicon by increasing the evaporation rate of the dopant from the dopant evaporation source in the step of forming the intrinsic semiconductor layer portion, The step of forming the layer portion includes the step of forming the layer portion.
Forming process of llF part, forming process of p-type layer part, and 0II
A method for manufacturing an amorphous silicon semiconductor device, characterized in that IK is performed. 3) The step of forming the member-shaped layer portion, the step of forming the intrinsic semiconductor layer portion, and the step of forming the pM layer portion are repeated in the same order as claimed in claim 2. A method for manufacturing the amorphous silicon semiconductor IT described above.
JP56142426A 1981-09-11 1981-09-11 Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof Pending JPS5844775A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56142426A JPS5844775A (en) 1981-09-11 1981-09-11 Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56142426A JPS5844775A (en) 1981-09-11 1981-09-11 Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5844775A true JPS5844775A (en) 1983-03-15

Family

ID=15315042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56142426A Pending JPS5844775A (en) 1981-09-11 1981-09-11 Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5844775A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0226948A (en) * 1988-05-27 1990-01-29 Benninger Ag Method and apparatus for controlling yarn band width in warping machine
US7153173B2 (en) 2000-12-18 2006-12-26 J.S.T. Mfg. Co., Ltd. Electric connector
US7179134B2 (en) 2000-12-18 2007-02-20 J.S.T. Mfg. Co., Ltd. Electric connector for electrically connecting a wire of one article to a contact of another article

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS564287A (en) * 1979-06-18 1981-01-17 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS564287A (en) * 1979-06-18 1981-01-17 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0226948A (en) * 1988-05-27 1990-01-29 Benninger Ag Method and apparatus for controlling yarn band width in warping machine
US7153173B2 (en) 2000-12-18 2006-12-26 J.S.T. Mfg. Co., Ltd. Electric connector
US7179134B2 (en) 2000-12-18 2007-02-20 J.S.T. Mfg. Co., Ltd. Electric connector for electrically connecting a wire of one article to a contact of another article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4496450A (en) Process for the production of a multicomponent thin film
JPS6258145B2 (en)
JPS5934421B2 (en) Thin film manufacturing method
JPS5844775A (en) Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof
JPS62139876A (en) Formation of deposited film
JPH084070B2 (en) Thin film semiconductor device and method of forming the same
JPS62151572A (en) Deposited film forming device
JP4170507B2 (en) Method for producing transparent conductive film
TW201013962A (en) Method for manufacturing a photovoltaic cell structure
JPS5848473A (en) Manufacture of amorphous silicon solar cell
Kobayashi et al. Hydrogenated amorphous silicon films prepared by an ion‐beam‐sputtering technique
US5073804A (en) Method of forming semiconductor materials and barriers
JPS5844776A (en) Manufacturing device for amorphous silicon solar cell
JPH079059B2 (en) Method for producing carbon thin film
JPS5837973A (en) Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof
JPS5855328A (en) Manufacture of amorphous silicon
JPS5837972A (en) Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof
JPS5880876A (en) Manufacture of solar battery
JPS5844774A (en) Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof
JPH02103927A (en) Manufacture of carbon film made into semiconductor
JPS5867020A (en) Manufacture of amorphous silicon semiconductor device
JPS5880878A (en) Manufacture of solar battery
JPS5832411A (en) Manufacture of amorphous silicon
JPS5837974A (en) Amorphous silicon semiconductor device and manufacture thereof
JPS59147638A (en) Vapor deposition device