JPS59177974A - アモルフアスシリコン系半導体素子 - Google Patents
アモルフアスシリコン系半導体素子Info
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- JPS59177974A JPS59177974A JP58052222A JP5222283A JPS59177974A JP S59177974 A JPS59177974 A JP S59177974A JP 58052222 A JP58052222 A JP 58052222A JP 5222283 A JP5222283 A JP 5222283A JP S59177974 A JPS59177974 A JP S59177974A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
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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、アモルファスシリコン系の半導体に形成され
る電極の構造に関する。
る電極の構造に関する。
−１−
従来、アモルファスシリコン系半導体、例えば水素化ア
モルファスシリコン（以下、「ａ−８ｔ；１−１」とい
う）半導体に電極を形成するには、アルミニウムを真空
蒸着する方法がとられている。しかしながら、フォトエ
ツヂング等によるパターン形成のために、ａ−８ｉ；Ｉ
−１半導体母体層の堆積とアルミニウムの真空蒸着との
両工程を同時に真空中で行なうことは不可能である。そ
のために、アルミニウムを蒸着するａ−３ｉ；ｌ−１基
板表面に必然的に薄い酸化被膜が形成されていた。酸素
原子の偏析した酸化被膜層の上にアルミニウムを蒸着す
るためバンド障壁が形成され、理想的なオーム性接触を
得ることは困難であった。そこで、この問題を解決する
にはａ−８ｉ；ｌ−１基板を加熱しつつアルミニウムを
蒸着するか、アルミニウムを所定の電極を形成する比較
的厚い厚さに蒸着した後、アニーリング処理を行なって
酸素原子の偏析を均一化し、オーム性接触を得ていた。
モルファスシリコン（以下、「ａ−８ｔ；１−１」とい
う）半導体に電極を形成するには、アルミニウムを真空
蒸着する方法がとられている。しかしながら、フォトエ
ツヂング等によるパターン形成のために、ａ−８ｉ；Ｉ
−１半導体母体層の堆積とアルミニウムの真空蒸着との
両工程を同時に真空中で行なうことは不可能である。そ
のために、アルミニウムを蒸着するａ−３ｉ；ｌ−１基
板表面に必然的に薄い酸化被膜が形成されていた。酸素
原子の偏析した酸化被膜層の上にアルミニウムを蒸着す
るためバンド障壁が形成され、理想的なオーム性接触を
得ることは困難であった。そこで、この問題を解決する
にはａ−８ｉ；ｌ−１基板を加熱しつつアルミニウムを
蒸着するか、アルミニウムを所定の電極を形成する比較
的厚い厚さに蒸着した後、アニーリング処理を行なって
酸素原子の偏析を均一化し、オーム性接触を得ていた。
しかし、このアニーリング処理を施すと、アルミニウム
原子がａ−ｓｒ；Ｈａ体層のバルク内深くまで拡散−２
− し、このため母体に不純物レベルを作り、半導体素子の
性能を低下させ、しかも経時時に、さらに母体内部の深
部まで多くのアルミニウム原子が拡散し、半導体素子特
性の経年変化の原因の１つになっているということが明
らかになった。
原子がａ−ｓｒ；Ｈａ体層のバルク内深くまで拡散−２
− し、このため母体に不純物レベルを作り、半導体素子の
性能を低下させ、しかも経時時に、さらに母体内部の深
部まで多くのアルミニウム原子が拡散し、半導体素子特
性の経年変化の原因の１つになっているということが明
らかになった。
そこで本発明は上記の欠点を改良するために成されたも
のであり、アルミニウム原子とシリコン原子との相互拡
散領域を極力狭い範囲に押さえることによって半導体素
子の性能低下及び経年変化を防止し、かつ、良好なオー
ム性接触を有する電極を形成することを目的とする。
のであり、アルミニウム原子とシリコン原子との相互拡
散領域を極力狭い範囲に押さえることによって半導体素
子の性能低下及び経年変化を防止し、かつ、良好なオー
ム性接触を有する電極を形成することを目的とする。
即ち、本発明は金属電極層とアモルファスシリコン系の
半導体層から成る半導体素子において、前記金属電極層
は、アモルファスシリコン系の半導体層表面に、アルミ
ニウムを２０’〜１００人蒸着し、アニーリング処理し
て成るアルミニウムケイ化物層と、 該アルミニウムクイ化物層表面に、蒸着されて成る金属
層とから成るアモルファスシリコン系半導体素子に関す
る。
半導体層から成る半導体素子において、前記金属電極層
は、アモルファスシリコン系の半導体層表面に、アルミ
ニウムを２０’〜１００人蒸着し、アニーリング処理し
て成るアルミニウムケイ化物層と、 該アルミニウムクイ化物層表面に、蒸着されて成る金属
層とから成るアモルファスシリコン系半導体素子に関す
る。
−３−
ここで、アモルファスシリコン系の半導体とはａ−８ｉ
；１−１、ａ−８ｉ；Ｆ等のシリコン半導体、ならびに
ａ −８ｉ Ｇｅ 、 ａ −８ｉ Ｃ，ａ −８ｉ
Ｎ。
；１−１、ａ−８ｉ；Ｆ等のシリコン半導体、ならびに
ａ −８ｉ Ｇｅ 、 ａ −８ｉ Ｃ，ａ −８ｉ
Ｎ。
ａ ３１３ｎ等のアモルファスシリコン化合物半導体
が使用できる。又、アルミニウムを蒸着する／ｎ体層は
、Ｎタイプシリコン、Ｐタイプシリコンのどちらでも良
い。
が使用できる。又、アルミニウムを蒸着する／ｎ体層は
、Ｎタイプシリコン、Ｐタイプシリコンのどちらでも良
い。
本発明の特徴部分は、アモルファスシリコン系の半導体
表面にアルミニウムとシリコンの相互拡散によって形成
された薄いアルミニウムケイ化物層を有していることで
ある。このアルミニウムケイ化物層はアモルファスシリ
コン系半導体の表面にアルミニウムを２０〜１００人蒸
着し、これをアニーリング処理して形成されるものであ
る。アニーリング処理の条件は通常の処理条件で良い。
表面にアルミニウムとシリコンの相互拡散によって形成
された薄いアルミニウムケイ化物層を有していることで
ある。このアルミニウムケイ化物層はアモルファスシリ
コン系半導体の表面にアルミニウムを２０〜１００人蒸
着し、これをアニーリング処理して形成されるものであ
る。アニーリング処理の条件は通常の処理条件で良い。
例えば、１５０〜２００℃で、約１５分加熱した後徐冷
する。この様に形成された薄いアルミニウムケイ化物層
の表面に金属層を蒸着等によって形成し、電極を得る。
する。この様に形成された薄いアルミニウムケイ化物層
の表面に金属層を蒸着等によって形成し、電極を得る。
この金属層は母体を冷却後に、アルミニウムを蒸着した
もの、又、ニラクルクロー ４ − ム合金、ステンレス等を蒸着して形成することができる
。この電極層の厚さは前記のアルミニウムケイ化物層の
厚さに比べて十分に厚いものであり、所望の出力特性、
及び強度が得られる厚さである。
もの、又、ニラクルクロー ４ − ム合金、ステンレス等を蒸着して形成することができる
。この電極層の厚さは前記のアルミニウムケイ化物層の
厚さに比べて十分に厚いものであり、所望の出力特性、
及び強度が得られる厚さである。
この様にシリコン母体に対しアルミニウムクイ化物層を
介在させることにより、金属層原子がシリコン内部に拡
散していくことを防止することができる。特に拡散係数
の小さなＮｉＣｒ合金、ステンレスを金属層に使用すれ
ば、シリコン母体内部への金属層を形成する原子の拡散
が小さく抑えられる。又、該層は薄いため拡散層に内在
するアルミニウムの母体内部への経時的な熱拡散量は少
ない。このため、素子の性能を向上させることができる
。又、オーム性の良いアルミニウムケイ化物層を介在さ
せているために金属層にニラクルクロム、ステンレス等
を用いても良好なオーム性接触が得られる。
介在させることにより、金属層原子がシリコン内部に拡
散していくことを防止することができる。特に拡散係数
の小さなＮｉＣｒ合金、ステンレスを金属層に使用すれ
ば、シリコン母体内部への金属層を形成する原子の拡散
が小さく抑えられる。又、該層は薄いため拡散層に内在
するアルミニウムの母体内部への経時的な熱拡散量は少
ない。このため、素子の性能を向上させることができる
。又、オーム性の良いアルミニウムケイ化物層を介在さ
せているために金属層にニラクルクロム、ステンレス等
を用いても良好なオーム性接触が得られる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るＰＩＮＮＪｌａ−−５
− ８ｔ；ｌ−１太陽電池の構成断面図を示したものである
。透明ガラス基板１００表面に透明電極としてインジウ
ム−錫酸化物（ＩＴＯ）層１２をスパッタリング蒸着法
で形成する。このＩＴＯ層１２の厚さは５００〜３００
０人である。さらに、そのＩＴＯ層１２の表面に錫酸化
物（二酸化錫）でできた隔離層１４を５００〜ｉ ｏｏ
ｏ人スパッタリングにより形成した。次に、この隔離１
１１４の表面にＰ型ａ−８ｉ；８層１６を設（プた。こ
のＰ型ａ−８ｔ；８層１６は、シランガス（Ｓｉｔ−（
４）を主成分とし、ジボラン（Ｂｚ）ｌｅ）のビーパン
１−ガスを混合して反応ガスとしてプラズマＣＶＤ法に
より形成した。混合ガスの比率はＳｉト１４：Ｂ ｔ
Ｉ−１ｅ ＝ ２〜５：０．００６〜０．００２で、該
混合ガスをさらに、アルゴンガスで１０倍に稀釈した。
− ８ｔ；ｌ−１太陽電池の構成断面図を示したものである
。透明ガラス基板１００表面に透明電極としてインジウ
ム−錫酸化物（ＩＴＯ）層１２をスパッタリング蒸着法
で形成する。このＩＴＯ層１２の厚さは５００〜３００
０人である。さらに、そのＩＴＯ層１２の表面に錫酸化
物（二酸化錫）でできた隔離層１４を５００〜ｉ ｏｏ
ｏ人スパッタリングにより形成した。次に、この隔離１
１１４の表面にＰ型ａ−８ｉ；８層１６を設（プた。こ
のＰ型ａ−８ｔ；８層１６は、シランガス（Ｓｉｔ−（
４）を主成分とし、ジボラン（Ｂｚ）ｌｅ）のビーパン
１−ガスを混合して反応ガスとしてプラズマＣＶＤ法に
より形成した。混合ガスの比率はＳｉト１４：Ｂ ｔ
Ｉ−１ｅ ＝ ２〜５：０．００６〜０．００２で、該
混合ガスをさらに、アルゴンガスで１０倍に稀釈した。
他の条件は、流量３０〜６０８ｃｃｍ、内圧０．３〜０
．５ＴＯｒｒ 、基板温度２００〜３００℃、ＲＦ電力
１０〜２０ワット（電力密度０゜０１４〜０．０２８Ｗ
／ｃｍ２）である。以上のプラスｖｃＶｏ法によってＰ
型ａ −８ｉ ；ＨＩｉ１６− ６ − を５０〜１００人形成した。次に■型のａ−８ｉ；ト１
層１８を同じ＜ Ｐ ＣＶ ｌＤ法によって形成する。
．５ＴＯｒｒ 、基板温度２００〜３００℃、ＲＦ電力
１０〜２０ワット（電力密度０゜０１４〜０．０２８Ｗ
／ｃｍ２）である。以上のプラスｖｃＶｏ法によってＰ
型ａ −８ｉ ；ＨＩｉ１６− ６ − を５０〜１００人形成した。次に■型のａ−８ｉ；ト１
層１８を同じ＜ Ｐ ＣＶ ｌＤ法によって形成する。
この場合、混合ガスはシランガスをアルゴンガスで１０
倍に稀釈したものを反応カスとした。その他の条件はＰ
型ａ−８ｉ：ＨＩ３層の作成と同一条件である。この生
成膜は２０００〜４０００人である。次に、Ｎ型ａ −
８ｉ ；＠層２０を形成する。このＮ型ａ−８ｔ：ｌ−
１層２０は５ｉｔ−１４ｆＵ材ガスとＰ Ｈ３のドーパ
ントガスとの混合ガスを用いた。混合比はＳ ＋ ｔ−
１４： Ｐ ｌ−１３＝ １ ： ０ 、０１〜０．０
２である。混合ガスはアルゴンガスにで１０倍に稀゛釈
した。その他の条イ！１は前記と同一である。層の厚さ
は３００〜５００人に形成した。
倍に稀釈したものを反応カスとした。その他の条件はＰ
型ａ−８ｉ：ＨＩ３層の作成と同一条件である。この生
成膜は２０００〜４０００人である。次に、Ｎ型ａ −
８ｉ ；＠層２０を形成する。このＮ型ａ−８ｔ：ｌ−
１層２０は５ｉｔ−１４ｆＵ材ガスとＰ Ｈ３のドーパ
ントガスとの混合ガスを用いた。混合比はＳ ＋ ｔ−
１４： Ｐ ｌ−１３＝ １ ： ０ 、０１〜０．０
２である。混合ガスはアルゴンガスにで１０倍に稀゛釈
した。その他の条イ！１は前記と同一である。層の厚さ
は３００〜５００人に形成した。
次に本発明の特徴部分であるアルミニウムケイ化物層２
２は、アルミニウムを２０〜１００人の厚さに電子ビー
ム蒸着で真空蒸着し、この蒸着物を温度２４０℃に保ち
、約１５分間アニーリング処理を施して形成した。この
層は、アルミニウムとシリコンの相互熱拡散によってで
きた薄い層である。その後、アルミニウムケイ化物層２
２の表−７− 面に、金属層２４を真空蒸着により形成した。該金属層
２４は、２０００〜３０００人のニッケルクロム合金か
ら成る。
２は、アルミニウムを２０〜１００人の厚さに電子ビー
ム蒸着で真空蒸着し、この蒸着物を温度２４０℃に保ち
、約１５分間アニーリング処理を施して形成した。この
層は、アルミニウムとシリコンの相互熱拡散によってで
きた薄い層である。その後、アルミニウムケイ化物層２
２の表−７− 面に、金属層２４を真空蒸着により形成した。該金属層
２４は、２０００〜３０００人のニッケルクロム合金か
ら成る。
又、比較例として、ガラス基板、透明電極、Ｐｌ ’Ｎ
型ａ−８ｉ；ｌ−１層の構成は、本実施例の構成と同一
とじ、金属電極層だけ従来例と同一構成をとる太陽電池
を製作した。第１比較例は、Ｎ型ａ−８ｉ：ｌ−１層の
表面にアルミニウムを膜厚２０００〜３０００人の厚さ
に、真空蒸着によって形成した太陽電池である。
型ａ−８ｉ；ｌ−１層の構成は、本実施例の構成と同一
とじ、金属電極層だけ従来例と同一構成をとる太陽電池
を製作した。第１比較例は、Ｎ型ａ−８ｉ：ｌ−１層の
表面にアルミニウムを膜厚２０００〜３０００人の厚さ
に、真空蒸着によって形成した太陽電池である。
第２比較例は、Ｎ型ａ−８ｉ；ｔ−１層の表面にアルミ
ニウムを膜厚２０００〜３０００人の厚さに真空蒸着し
た後、これを２００℃、１５分加熱して徐冷してアニー
リング処理を施して形成した太陽電池である。
ニウムを膜厚２０００〜３０００人の厚さに真空蒸着し
た後、これを２００℃、１５分加熱して徐冷してアニー
リング処理を施して形成した太陽電池である。
第２図は、本実施例太陽電池の電極部Ｖ−Ｉ特性を曲線
■、第１比較例太陽電池のＶ−Ｉ特性を曲線■、第２比
較例太陽電池のＶ−Ｉ特性を曲線■としてそれぞれ示し
たものである。このことからも明らかな様に、本実施例
太陽電池の電極のオー ８ − 一ム性は、第１比較例のものより良いことが分る。
■、第１比較例太陽電池のＶ−Ｉ特性を曲線■、第２比
較例太陽電池のＶ−Ｉ特性を曲線■としてそれぞれ示し
たものである。このことからも明らかな様に、本実施例
太陽電池の電極のオー ８ − 一ム性は、第１比較例のものより良いことが分る。
又、アルミニウム原子のシリコン母体への拡散の深さを
ＳＩＭＳ法によって分析した所、Ａ１イオン電流強度が
、１／１０に低下する所までをＡ１の拡散層の厚さとし
て定義した場合、本実施例太陽電池は１５０人、第１比
較例太陽電池は１００人、第２比較例太陽電池は２５０
人であった。
ＳＩＭＳ法によって分析した所、Ａ１イオン電流強度が
、１／１０に低下する所までをＡ１の拡散層の厚さとし
て定義した場合、本実施例太陽電池は１５０人、第１比
較例太陽電池は１００人、第２比較例太陽電池は２５０
人であった。
このことからも、アルミニウムの拡散が第２比較例太陽
電池に比べて小さく抑えられていることが分る。
電池に比べて小さく抑えられていることが分る。
この効果を変換効率について言えば、ＡＭｌ（１０Ｑｍ
Ｗ／ｃｎ＋２＞の照度で１Ｇ１当り、本実施例太陽電
池は７．０％、第１比較例太陽電池は６．０％、又第２
比較例太陽電池は６．３％であった。このことからも、
変換効率について、本発明太陽電池は、従来のものに比
べ優れていることが分る。
Ｗ／ｃｎ＋２＞の照度で１Ｇ１当り、本実施例太陽電
池は７．０％、第１比較例太陽電池は６．０％、又第２
比較例太陽電池は６．３％であった。このことからも、
変換効率について、本発明太陽電池は、従来のものに比
べ優れていることが分る。
第１図は、本発明の一実施例に係るアモルファスシリコ
ン系半導体素子である太陽電池の構成断−〇 − 面図である。第２図は、同実施例太陽電池電極及び比較
例太陽電池電極のＶ−Ｉ特性の実験結果をそれぞれ示し
たものである。 １０・・・透明基板 １２・・・ｒＴＯ層 １４−８層０２層 １６−＝・Ｐ型ａ−８ｉ；Ｈ層 １８−１型ａ−８ｉ：ｌ−１層 ２０・・・Ｎ型ａ−８ｔ：Ｈｆｆ１ ２２・・・アルミニウムケイ化物層 ２４・・・金属層 特許出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理士 大川 宏 同 弁理士 藤谷 修 同 弁理士 丸山明夫 −１０＝
ン系半導体素子である太陽電池の構成断−〇 − 面図である。第２図は、同実施例太陽電池電極及び比較
例太陽電池電極のＶ−Ｉ特性の実験結果をそれぞれ示し
たものである。 １０・・・透明基板 １２・・・ｒＴＯ層 １４−８層０２層 １６−＝・Ｐ型ａ−８ｉ；Ｈ層 １８−１型ａ−８ｉ：ｌ−１層 ２０・・・Ｎ型ａ−８ｔ：Ｈｆｆ１ ２２・・・アルミニウムケイ化物層 ２４・・・金属層 特許出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理士 大川 宏 同 弁理士 藤谷 修 同 弁理士 丸山明夫 −１０＝
Claims (2)
- （１）金属電極層とア°［ルファスシリコン系の半導体
層から成る半導体素子において、前記金属電極層は、ア
モルファスシリコン系の半導体層表面に、アルミニウム
を２０〜１００人蒸着し、アニーリング処理して成るア
ルミニウムケイ化物層と、 該アルミニウムクイ化物層表面に、蒸着されて成る金属
層とから成るアモルファスシリコン系半導体素子。 - （２）前記金属層は、アルミニウム、ニッケルクロム合
金、又はステンレスのうち１種から成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のアモルファスシリコン系
半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052222A JPS59177974A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | アモルフアスシリコン系半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052222A JPS59177974A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | アモルフアスシリコン系半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177974A true JPS59177974A (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12908717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58052222A Pending JPS59177974A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | アモルフアスシリコン系半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177974A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
| JPS61283174A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-13 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 耐熱性薄膜光電変換素子およびその製法 |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP58052222A patent/JPS59177974A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
| JPH0564868B2 (ja) * | 1985-03-18 | 1993-09-16 | Kanegafuchi Chemical Ind | |
| JPS61283174A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-13 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 耐熱性薄膜光電変換素子およびその製法 |
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