JPS5868971A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
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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】
本発明は基板上にアモルファスシリコン(以ド「a−シ
リコン」と比す。)の堆積層を有するa−シリコ/半導
体装置に関するものである。
リコン」と比す。)の堆積層を有するa−シリコ/半導
体装置に関するものである。
近年、a−シリコンは結晶シリコンに比して大面積に篩
速で製造できるなど、#造上の利点があるほか、性0’
t4かすぐれていることから半導体装置の材料として注
目されている。
速で製造できるなど、#造上の利点があるほか、性0’
t4かすぐれていることから半導体装置の材料として注
目されている。
例えばシリコンダイオード、シリコントラジスタ−、シ
リコン制御整流器、電界効果型トランジスター(FET
)、太陽電池または電子写真感光体等の半導体装置に利
用されている。これらの半導体装置において、半導体層
と電極との接触のあロガには一般に整流性接触と非整流
性接触とがめり、電子写真感光体等のように半導体層表
面に静電荷像を形成するような場合は別として、一般に
出力電流を利用する半導体装置にあっては、電極と半導
体層との間に非整流性接触、即ちオーミックな接触が必
要とされ、これが不充分であれば半導体装置としての機
能が失なわれる。
リコン制御整流器、電界効果型トランジスター(FET
)、太陽電池または電子写真感光体等の半導体装置に利
用されている。これらの半導体装置において、半導体層
と電極との接触のあロガには一般に整流性接触と非整流
性接触とがめり、電子写真感光体等のように半導体層表
面に静電荷像を形成するような場合は別として、一般に
出力電流を利用する半導体装置にあっては、電極と半導
体層との間に非整流性接触、即ちオーミックな接触が必
要とされ、これが不充分であれば半導体装置としての機
能が失なわれる。
かかるオーミンクな接触をうるための方法としては、従
来週期律表第厘族の硼素、アルミニウム、ガリワム、イ
ンジウム等をa−シリコン層中にヘビードープした所謂
るa−シリコンP+層または週期律第v族の燐、砒素、
アンチ七ン、ビスマス等をa−シリコン層中にヘビード
ープした所謂るa−シリコンP+層を介して、この上に
a−シリコン層を設けるようにしている。
来週期律表第厘族の硼素、アルミニウム、ガリワム、イ
ンジウム等をa−シリコン層中にヘビードープした所謂
るa−シリコンP+層または週期律第v族の燐、砒素、
アンチ七ン、ビスマス等をa−シリコン層中にヘビード
ープした所謂るa−シリコンP+層を介して、この上に
a−シリコン層を設けるようにしている。
しかしながら上記の方法においてに、ヘビードープノー
を形成することによる工程の複雑化の外にa−シリコン
層に接するヘビードーグ層のドープ剤が前記a−シリコ
ン層中に比較的多く拡散され、当al a−シリコン層
の価電子制御が不可Hヒになるなとの欠点があった。
を形成することによる工程の複雑化の外にa−シリコン
層に接するヘビードーグ層のドープ剤が前記a−シリコ
ン層中に比較的多く拡散され、当al a−シリコン層
の価電子制御が不可Hヒになるなとの欠点があった。
杢うこ明の目的は基板上にa−シリコン層を設ける際、
当該基板とa−シリコン層との間に極めて簡年な層構成
で良好なオーミック接触が得られるa−シリコン牛導体
装置を提供するにある。
当該基板とa−シリコン層との間に極めて簡年な層構成
で良好なオーミック接触が得られるa−シリコン牛導体
装置を提供するにある。
前記の目的は基板上にアンチ七/J−1当該アンチ七ン
ノー上にa−シリコンから成る堆積層を設けたa−シリ
コン牛導体装置によシ遅成場れる。
ノー上にa−シリコンから成る堆積層を設けたa−シリ
コン牛導体装置によシ遅成場れる。
ト1jJち、本発明においては、例えばガラス、プラス
チック等の絶縁性基板またはステンレススチールf&−
鋼、アルミニウム等の金属基板上に、特に低1融点であ
って、かつa−シリコン層中に拡散し易い特性を有する
アンチモン層を設け(但し基板がアンチモンから成る場
合は直接)この上に1例えは後述する方法によりa−シ
リコン層の堆積層をりアンチモン層とa−シリコン層と
の間にオーミックな接触が形成され半導体装置としての
有能な機能を付与することができる。かかるオーミック
な接触が得られる理由としては前記特性を有するアンチ
モン層上に真空室内ま友は#膜室内においてa−シリコ
ン層が堆積されるとき萬い運動のエネルギーをもって飛
翔するシリコンがアンチモン層に衝突したとき、前記運
動のエネルギーを失うと同時に高い熱エネルギー(温度
にして1000’C付近の高温に達する)K変換され、
結果としてシリコンとアンチモンとが原子状態で振動混
合されて、前記アンチモン層とa−シリコン層との界面
近傍においてアンチモ/がa−シリコン層中に拡散され
九層が形成されるためと推察される。
チック等の絶縁性基板またはステンレススチールf&−
鋼、アルミニウム等の金属基板上に、特に低1融点であ
って、かつa−シリコン層中に拡散し易い特性を有する
アンチモン層を設け(但し基板がアンチモンから成る場
合は直接)この上に1例えは後述する方法によりa−シ
リコン層の堆積層をりアンチモン層とa−シリコン層と
の間にオーミックな接触が形成され半導体装置としての
有能な機能を付与することができる。かかるオーミック
な接触が得られる理由としては前記特性を有するアンチ
モン層上に真空室内ま友は#膜室内においてa−シリコ
ン層が堆積されるとき萬い運動のエネルギーをもって飛
翔するシリコンがアンチモン層に衝突したとき、前記運
動のエネルギーを失うと同時に高い熱エネルギー(温度
にして1000’C付近の高温に達する)K変換され、
結果としてシリコンとアンチモンとが原子状態で振動混
合されて、前記アンチモン層とa−シリコン層との界面
近傍においてアンチモ/がa−シリコン層中に拡散され
九層が形成されるためと推察される。
かかる拡散層はアンチモンがa−シリコン層中K 10
atomio%〜0,1 atom1c%程度拡散さ
れた層であろうと推察される。
atomio%〜0,1 atom1c%程度拡散さ
れた層であろうと推察される。
ところで前記a−シリコンは非晶質というその不規則な
原子配置構造により、いわば共有結合が切れたままの状
態のタンクリングボンドが多く存在しているため、その
ままではギヤ9ブステートが多く、例えば効果的なドー
ピングが得られず半専体装置として好ましいものが得ら
れない。そこで、例えば米国特許第4,217,374
号明細舊に記載されるようにa−シリコンの構造中に内
在するダングリングボンドを封鎖して半導体特性を向上
するため水素または弗素等が導入される。
原子配置構造により、いわば共有結合が切れたままの状
態のタンクリングボンドが多く存在しているため、その
ままではギヤ9ブステートが多く、例えば効果的なドー
ピングが得られず半専体装置として好ましいものが得ら
れない。そこで、例えば米国特許第4,217,374
号明細舊に記載されるようにa−シリコンの構造中に内
在するダングリングボンドを封鎖して半導体特性を向上
するため水素または弗素等が導入される。
前酊ジグロー放′亀汰においては、シランガスpよび必
磨によりドーピング用ホスフィン、ジボラン、アルシン
等のガスが存在する0、1〜3 ’I’orrの製膜′
ゲ内において、放電電極に例えば20〜100W。
磨によりドーピング用ホスフィン、ジボラン、アルシン
等のガスが存在する0、1〜3 ’I’orrの製膜′
ゲ内において、放電電極に例えば20〜100W。
]J、56 MHzの高周数電圧を印加してクロー放電
を生起せしめ、とのクロー放電の・プラ、ズマにより前
dビガスを分解して活性化し、予めアンチモン層を設け
た基板上に水素ガスでダングリングボンドが封鎖された
a−シリコンの堆積層を形成する。
を生起せしめ、とのクロー放電の・プラ、ズマにより前
dビガスを分解して活性化し、予めアンチモン層を設け
た基板上に水素ガスでダングリングボンドが封鎖された
a−シリコンの堆積層を形成する。
また前記スパッタリング法においては、水素ガスおよび
アルゴンガスおよび必要によりドーピング用ジポラン、
ノー)スフィン アルシン等のガスが存在するIff
−IF Torrの真空室内において、シリコンより
成るターゲットにアルゴンガス/を射突せしめてシリコ
ンを叩き出し、これを基板のアンチモン層上に被着せし
め、水素ガスによりダングリングボンドが封鎖されたa
−シリコン層を堆積せしめる。
アルゴンガスおよび必要によりドーピング用ジポラン、
ノー)スフィン アルシン等のガスが存在するIff
−IF Torrの真空室内において、シリコンより
成るターゲットにアルゴンガス/を射突せしめてシリコ
ンを叩き出し、これを基板のアンチモン層上に被着せし
め、水素ガスによりダングリングボンドが封鎖されたa
−シリコン層を堆積せしめる。
また前記蒸着法においては、水素ガスの放電によって得
られた活性水素および水素イオンの存在するl鉦 〜l
Q’−’i’orrの真空室内に設けたシリコン蒸発源
および必要により週期律表第璽族または第V族元素の蒸
発源を加熱して蒸発せしめ、基板のアンチモノ層上に被
着せしめて、水素によりダングリングボンドが封鎖され
たa−シリコン堆積層を形成せしめる。
られた活性水素および水素イオンの存在するl鉦 〜l
Q’−’i’orrの真空室内に設けたシリコン蒸発源
および必要により週期律表第璽族または第V族元素の蒸
発源を加熱して蒸発せしめ、基板のアンチモノ層上に被
着せしめて、水素によりダングリングボンドが封鎖され
たa−シリコン堆積層を形成せしめる。
かくして単にアンチモン層上に前記諸々の方法により得
られるa−シリコンの堆積層を設けるだけで両層間に良
好なオーミック接触が達成される。
られるa−シリコンの堆積層を設けるだけで両層間に良
好なオーミック接触が達成される。
、なお必普によりかかる堆積層祉、より完全なオーミッ
ク接触とするため100〜300℃付近で加熱処理して
アニーりングすることもできる。
ク接触とするため100〜300℃付近で加熱処理して
アニーりングすることもできる。
−また前記グロー放憲法、スパッタリング法または魚、
−法号において、基板上にアンチモン層ケ形成する工程
と、この上にa−シリコン層を形成する工程とが、例え
ば同一の真空呈内でまたは隣接する虱空室を遡して連続
して遂行できる製造方法が好ましい。
−法号において、基板上にアンチモン層ケ形成する工程
と、この上にa−シリコン層を形成する工程とが、例え
ば同一の真空呈内でまたは隣接する虱空室を遡して連続
して遂行できる製造方法が好ましい。
一亡の理由はアンチモンI−が形成された後、別の装T
uに移されてa−シリコン層が形hy、される場合には
fンチモンItmの表層が酸化されて変質する結呆、そ
の上にa−シリコンj−を堆積したとき良好なオーミッ
ク接触が4成されないことかめるからでめa3、 ・(、−むを得す、別々の装置でアンチモン層とa −
シリコン層を形成する場合には、a−シリコン層を堆積
する前にアルゴンガスによりスノ(ツタエッチするか、
またはイオンエ・ンチするか、あるいは清1生水素によ
り表向を還元する等の処置をとるのが7−止しい。
uに移されてa−シリコン層が形hy、される場合には
fンチモンItmの表層が酸化されて変質する結呆、そ
の上にa−シリコンj−を堆積したとき良好なオーミッ
ク接触が4成されないことかめるからでめa3、 ・(、−むを得す、別々の装置でアンチモン層とa −
シリコン層を形成する場合には、a−シリコン層を堆積
する前にアルゴンガスによりスノ(ツタエッチするか、
またはイオンエ・ンチするか、あるいは清1生水素によ
り表向を還元する等の処置をとるのが7−止しい。
pJド図面によって不発明の゛央流例を説明する1つ第
1区に示した装置においてペルジャー1内を〕(ポンプ
(図示せず)を接続し、これKよりペルジャー1内を、
例えばL(r Torr の真空状態とし、当該ペ
ルジャー1内にはステンレス鋼より成る基板4を配置し
て、これをヒーター5により温度300℃に加熱し、基
板4と対向するよう設けたアンチモン蒸発源8樵抗加熱
方式により加熱して2秒間蒸着を行い、基板上に厚10
00Aのアンチモン層(9)を形成した後、アンチモン
蒸発源8の7JO熱を停止し、シャッターSを閉じた。
1区に示した装置においてペルジャー1内を〕(ポンプ
(図示せず)を接続し、これKよりペルジャー1内を、
例えばL(r Torr の真空状態とし、当該ペ
ルジャー1内にはステンレス鋼より成る基板4を配置し
て、これをヒーター5により温度300℃に加熱し、基
板4と対向するよう設けたアンチモン蒸発源8樵抗加熱
方式により加熱して2秒間蒸着を行い、基板上に厚10
00Aのアンチモン層(9)を形成した後、アンチモン
蒸発源8の7JO熱を停止し、シャッターSを閉じた。
次に基板4の温度300℃で、基板背面電極に−0,3
KVの直流電圧を印加し、他方水素放電管7の電極部ρ
およびが間には600vの直流電圧を印加し、水素ガス
流をグロー放電によりイオン化および活性化し、これを
前記ペルジャー1内に4人し、併せて導入管9よりアル
ゴンガスを導入し、ペルジャー1内を1(J′″ To
rr の圧力に調整した。
KVの直流電圧を印加し、他方水素放電管7の電極部ρ
およびが間には600vの直流電圧を印加し、水素ガス
流をグロー放電によりイオン化および活性化し、これを
前記ペルジャー1内に4人し、併せて導入管9よりアル
ゴンガスを導入し、ペルジャー1内を1(J′″ To
rr の圧力に調整した。
一方、シリコンより成る陰極ターゲット12を其えたマ
グネトロンスパッタ装置10を陰極ターグ・ント12と
陽極13との間に高周波電圧を印加して動作せし7め、
以って基板4上に厚さ5000λのa−シリコン層を形
成した。
グネトロンスパッタ装置10を陰極ターグ・ント12と
陽極13との間に高周波電圧を印加して動作せし7め、
以って基板4上に厚さ5000λのa−シリコン層を形
成した。
な2、上記マグネトロンスパッタ装置1tIOはW、3
図に示すように外方に拡開する円周面をMする陰極ター
ゲツト12と、この陰極ターゲット12の中央底部に配
置した陽極板13と、前記陰極ターゲット12の外周或
いは梃に背後に配置【また永久磁石14とより成るもの
であり、高周波電圧若しくは直流電圧が印加されて陰極
ターグツ) 12と陽極板13との間で!″+lするグ
ロー放電のプラズマが永久磁石14の砂力によって陰極
ターゲット12の表面近傍に拘束さ扛る結果、プラズマ
中に高密度に存在するアルゴンイオンにより陰極ターケ
・ント12の物質粒子が蘭い@率で叩き出され、更に前
記永久磁石14の悼界の?’l−用も加わって、陰極タ
ーグツ) 12の内周面の延反によって包囲された空間
内で高い効率でスバ、りが行なわれるように構成さnた
もので、具体的にはバリアン社(米国)製のマグ坪トロ
ンスバIり装置「S−カン」が好ましい例として挙げら
れる−1 また前記水素放電管7は第2図に示すようにガス人口2
1を有する筒状の一方の電極部材nを一端に設けた放電
空間るを囲繞する、例えば筒状ガラス製の放電空間部材
冴と、この放電空間部材Uの他端に設けた出口δを有す
るリング状の他方の電極部材加とより成り、前記一方の
電極部材nと他方の電極部材加との間に直流または交流
の電圧が印加されることにより、ガス人口21を介して
供給され九水素ガスが放電空間乙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
子着しくは分子より成る活性水素および水素イオンが出
口5より排出されるように構成されている。
図に示すように外方に拡開する円周面をMする陰極ター
ゲツト12と、この陰極ターゲット12の中央底部に配
置した陽極板13と、前記陰極ターゲット12の外周或
いは梃に背後に配置【また永久磁石14とより成るもの
であり、高周波電圧若しくは直流電圧が印加されて陰極
ターグツ) 12と陽極板13との間で!″+lするグ
ロー放電のプラズマが永久磁石14の砂力によって陰極
ターゲット12の表面近傍に拘束さ扛る結果、プラズマ
中に高密度に存在するアルゴンイオンにより陰極ターケ
・ント12の物質粒子が蘭い@率で叩き出され、更に前
記永久磁石14の悼界の?’l−用も加わって、陰極タ
ーグツ) 12の内周面の延反によって包囲された空間
内で高い効率でスバ、りが行なわれるように構成さnた
もので、具体的にはバリアン社(米国)製のマグ坪トロ
ンスバIり装置「S−カン」が好ましい例として挙げら
れる−1 また前記水素放電管7は第2図に示すようにガス人口2
1を有する筒状の一方の電極部材nを一端に設けた放電
空間るを囲繞する、例えば筒状ガラス製の放電空間部材
冴と、この放電空間部材Uの他端に設けた出口δを有す
るリング状の他方の電極部材加とより成り、前記一方の
電極部材nと他方の電極部材加との間に直流または交流
の電圧が印加されることにより、ガス人口21を介して
供給され九水素ガスが放電空間乙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
子着しくは分子より成る活性水素および水素イオンが出
口5より排出されるように構成されている。
以上のようにして基板上にアンチモン層およびその上に
a−シリコン層を形成した後、スパッタ装置10の作動
を停止せしめ、基板温度を300℃に維持し良状態で白
金を蒸発物質とする金llI4蒸発源12を抵抗加熱方
式により加熱して白金を前記a−シリコン層31上K
10秒間に亘って蒸着して厚さ1oo Xの透明金属層
おを形成し、更にこの上にITOより成る電極層あを設
けて太陽電池を製造したが、この太陽電池の光電変換効
率は4%であった。
a−シリコン層を形成した後、スパッタ装置10の作動
を停止せしめ、基板温度を300℃に維持し良状態で白
金を蒸発物質とする金llI4蒸発源12を抵抗加熱方
式により加熱して白金を前記a−シリコン層31上K
10秒間に亘って蒸着して厚さ1oo Xの透明金属層
おを形成し、更にこの上にITOより成る電極層あを設
けて太陽電池を製造したが、この太陽電池の光電変換効
率は4%であった。
萌万上述の製碕工確において、アンチモン層Iのル成を
行なわずに、基板4上に直接a−シリコ7ii 31を
形成した以外は全く同様にして太陽電池τ装置したとこ
ろ、光電変換効率は1%と低いものでめった。
行なわずに、基板4上に直接a−シリコ7ii 31を
形成した以外は全く同様にして太陽電池τ装置したとこ
ろ、光電変換効率は1%と低いものでめった。
以十のように本発明によnば、従来のようにヘヒードー
プ層を形成するためのドーピング工程t−必・女と(t
ず、単に基板のアンチモン層上にa−シリコ/の堆積層
を設けるだけで両層間に良好なオーミック接触を形成す
ることかでさ、かくして、−t yc良好な特性を封す
るa−シリコン半導体装置を堤区することができる。
プ層を形成するためのドーピング工程t−必・女と(t
ず、単に基板のアンチモン層上にa−シリコ/の堆積層
を設けるだけで両層間に良好なオーミック接触を形成す
ることかでさ、かくして、−t yc良好な特性を封す
るa−シリコン半導体装置を堤区することができる。
弔1図は本発明半導体装置の製造方法の実施に由いられ
る装置を示す説明図、第2図は第1図の製Jii’A
ftに用いられる水素カス放電管の構成を示す6シ(四
国、第3図は第1図の製造装置に用いられ発明半導体装
置の一列である太陽電池の構成を示す説明用断面図。 1・・・ペルジャー 3・・・排気路・1 ・・ノ
ル 板 5・・・ヒーター6・・・1〔1流
電源 7・・・水素ガス放電管8・・・アンチモ
ン蒸発源 9・・・アルゴンガス導入管!0・・・)リ
コンスバッタ装置11川白金蒸発源21・・・水素カス
人口 n、26・・・t11%材ム・・・放電を間
加・・・アンチモン層31・・・1モルファスシ
リコン層 32=、J/!iL;:4金mJfj 33−I
TO透明4111Ji代理人 矢 原 義 美
る装置を示す説明図、第2図は第1図の製Jii’A
ftに用いられる水素カス放電管の構成を示す6シ(四
国、第3図は第1図の製造装置に用いられ発明半導体装
置の一列である太陽電池の構成を示す説明用断面図。 1・・・ペルジャー 3・・・排気路・1 ・・ノ
ル 板 5・・・ヒーター6・・・1〔1流
電源 7・・・水素ガス放電管8・・・アンチモ
ン蒸発源 9・・・アルゴンガス導入管!0・・・)リ
コンスバッタ装置11川白金蒸発源21・・・水素カス
人口 n、26・・・t11%材ム・・・放電を間
加・・・アンチモン層31・・・1モルファスシ
リコン層 32=、J/!iL;:4金mJfj 33−I
TO透明4111Ji代理人 矢 原 義 美
Claims (2)
- (1)基板上にアンチモン層、当該アンチモン層上にア
モルファスシリコンから成る堆積層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) 前記アンチモア層と前記アモルファスシリ置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56167435A JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56167435A JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5868971A true JPS5868971A (ja) | 1983-04-25 |
JPH0430196B2 JPH0430196B2 (ja) | 1992-05-21 |
Family
ID=15849647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56167435A Granted JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5868971A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56101741A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-14 | Exxon Research Engineering Co | Density gradient doping method |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP56167435A patent/JPS5868971A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56101741A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-14 | Exxon Research Engineering Co | Density gradient doping method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0430196B2 (ja) | 1992-05-21 |
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