JPS5969976A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents

半導体装置およびその作製方法

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JPS5969976A
JPS5969976A JP57181873A JP18187382A JPS5969976A JP S5969976 A JPS5969976 A JP S5969976A JP 57181873 A JP57181873 A JP 57181873A JP 18187382 A JP18187382 A JP 18187382A JP S5969976 A JPS5969976 A JP S5969976A
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phosphorus
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • 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
    • H01L31/08Semiconductor 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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor 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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体特に反射防止膜の機能を有する透光
性導電膜がその直下の50−800又の厚さの半導体と
は逆導電型の半導体層の不純物供給源またはこの半導体
と一体化機能を有せしめた光電変換装置に関する。
本発明は単結晶半導体上に透明導電膜を形成するに際し
、この透明導電膜のシート抵抗を従111JrLσt らK 1) 7 f 6.’01〜301〜3重量%に
チという)を添加することによシ、約1/100に下げ
ることができたことを見出すとともに、このITO中の
リンの一部が半導体中に拡散添加されて、その直下の半
導体層をN型化するとともに、このN型半導体層と工T
oとの界面に従来よシ知られた電流の流れをpi(する
絶縁膜(S i Ox)を作るのではなく、リンガラス
化せしめることによシ、そこでのオーム接触抵抗を下げ
、さらに高信頼性をN型半導体層が50〜800に好ま
しくは10o−半導体層を作ることができるようになっ
たことを特徴としている0 従来半導体装置特に光電変換装wにおいて、透明導電膜
は単に基板半導体でペテロ接合を構成するための、また
は反射防止膜をかねた導電性電極としてのみ用いられて
いた。
しかしかかる構造においては、酸化スズ、酸化インジュ
ーム、■TO等の透光性絶縁物と基板は屈折率が小さい
ため、この形成により量産化された反射防止膜もズレを
生じ、反射が増大しさらにこの透明導電膜(以下単K 
CTFという)への光照射によって発生していたキャリ
アの電極への移動を防げ、結果として変換効率の低下を
もたらしてしまっていた。
本発明はかかる欠点を除去したもので、結果として3m
m”の7オトセンサを製造した場合、20、5%という
高い変換効率をAMI (100mW/Cm’)で得る
ことができるようVC′/Lつだ。
さらに本発明はかかるOTFがそのシ・−ト抵抗を1/
1 o−1/1000と下げるため、この上面にあった
補助電極の間隙も従来5mm位であったものを5cm以
上または全く除去してしまうことも可能となった。その
結果、locm’のソーラーセルにおいても同様に20
.2%という1悌い効率を得ることができた。
以下に図面に従って本発明の実施例を記す。
実施例1 第1図(A)は実施例のたて断面図が示されている0 図面において半導体(1)は(1OO)面を有するシリ
コン単結晶であシ、PまたはN型である。またはこの上
面の透明導電膜(2) Kは、ホウ素またはリンがそれ
ぞれ対応して0.01〜3重量%添加されたスズ、イン
ジューム、アンチモンまたはそれらの混合物、例えば工
To、 5nOLよシなシ、この下側にはこのCTFと
同一形状を有して5 M OO^好ましくは100−2
00^の深さく厚さ)の逆導電型の半導体層(4)が設
けられている。
この半導体層の製造方法は、例えばP型半導体(3Ac
坤基板上に例えばリンが添加された工TOを電子ビーム
真空蒸着法によシ500−900λの厚さ例えば+70
0大に形成した。この後600−900’+Eの温度例
えば750°OKて窒化雰囲気例えばアンモニアまたは
窒素にて加熱した。すると15分、2時間、8時間にて
リンが1%添加されている場合、50λ、200^、6
00^の厚さに不純物が拡散し、N型半導体層を形成す
ることができた。また他方、半導体がN型(20−40
crri Kあっては、ホウ素が添加された一酸化スズ
を電子ビーム蒸着法によシ500−900λの厚さ例え
ばり00λに形成した。
この後酸化雰囲気例えば空気中にて308 O0°C例
えばt−00℃にて加熱処理を施し、この−酸化スズを
二酸化スズに変成して、さらにこの時リンを半導体との
界面に偏析させた。次に600〜章。o’aの窒化また
は不活性気体雰囲気にて熱処理を750′cで行なうこ
とにより、ホウ素をN型半導体中K 50−800λの
厚さに拡散させることができた。
これらN型半導体層はそれ自体はシート抵抗が5−8努
を有し、まfcP型においては畑り0ユ〆であった。し
かしTOFの値が1”l 津K例えば0.3Yであるた
め、浅いPN接合を得ることができ、短波長光がこの半
導体層での吸収損失を少なくできるに加えて、電極とし
てのシート抵抗がTOFの1ユ4以下であるため、大電
力用にも可能であるという特徴を有する。
実施例2 この実施例は第1図(B)Kそのたて断面図が示されて
おシ、光電変換装置を作製した場合である0 半導体は例えばP型1ユCmを用いた。製造方法は第2
図に示される工程と同様である。
図面において、半導体(1)はP型半導体(3)とN裂
半導体(4)とを有し、この半導体上面KOTFQ5)
がリンが0.01〜3チ例えば0.3チ添加された厚さ
フ00^で設けられている。さらに上面に補助電極(8
)を有し、裏面のオーム接f1虫電極(7)とは半導体
(1)の周辺をとシかこむ酸化珪素絶縁膜(6)Kよシ
絶縁され、チャネルリークを少なくしている。
半導体層は150^であシ、表面のリンの不純物濃度は
l”XlOcm’を有していた。
AMI (10)の光を照射した時、この真性面積25
cmL[て変換効率20.1%(電圧0.63V、電流
39mA/amυを得ることができた。
実施例3 実施例2と同様の構造を有するが、4−’cTy(5)
ト半導体(4)との間K 5−20^の厚さの半絶縁体
層が不純物拡散を行なう際、酸化雰囲気で600−’7
00’Oで加熱したため形成されてしまった。
そのためこの第1図(C)の構造においては効率は18
.8%と最大であった。
実施例4 第2図は本発明の半導体装置の製造工程を示すたて断面
図を示す0 気で1150″′Cで行なうことにより’L素素人の酸
化珪素(2)を約2000^の厚さに形成した。さらに
その後この上面および裏面を社企岐の選択エツチングに
よシ窓あけし、半導体表面を露呈(3)させた0この後
この上面にリンの添加された工TOを電子ビーム蒸着法
で形成した。この後この半導体を実施例2と同様に加熱
処理をしてN型半導体層を形成した。さらに裏面にはス
クリーン印刷法によりアルミニューム(7)を約25μ
の厚さに印刷せしめた後、600°Cの加熱酸化処理に
てPlのl38F用のP@属層(3)を形成した。
かくしてAM’lで変換効率19チを得ることができた
実施例5 この実施例は実施例4の変形である。即ち第2図(13
)の工程がえ了した後、まず裏面にアルミニュームをス
クリーン印刷法で形成した。この後これを650″Cの
窒素雰囲気にて加熱処理をして裏面側に第2図CD) 
K示されている・Pの金属層をB8F効果を得るため形
成した。この後これら全体をいOHF躇擬′−dLl、
シ、窓(3)土に形成された2 0−50^の酸化理累
を除去した。この後リンが添加された工Toを電子ビー
ム蒸着法によシマOO^の厚さに形成し、さらに300
″Cの酸化雰囲気にて加熱処理をした後、さらK 60
0−900°C例えば900bの温度の窒素または不活
性気体雰囲気にて約1分加熱をして、半導体(4)を1
00^の厚さに形成させた。その後は第2図(D) K
示される光電変換装置において5cm’にて20.5チ
の真性効率を得ることができた。
実施例に の実施例は実施例4の変形である0即ち、実施例4にて
(B)の工程が完了した後、特に不純物の添加されてい
ない工TOをプラズマOVD Q iたは電子ビーム蒸
着法により50M0OA C厚さに形成した。この後こ
れらをフオスヒンがプラズマ化されて導入され1いる雰
囲気(ヘリューム中に7オスヒンを0.1%添加した混
合ガス)に浸すことにより、リンのプラズマイオン注入
(Pエエ)を行なった。この時裏面にはリンが添加され
ないようにマスクをする必要がある。さらにこれらをと
り出した後、空気中400’OKて加熱処理をしてIT
q5)のプラズマ損傷による白だくを除去し、この後不
活性ガス中にて加熱処理をして半導体層(4)を半分単
結晶化した0さらに実施例4とは逆に裏面の電極を形成
し第2図(D)のたて1tili面図を得た。
変換効率はAMI Kて18%でちった。
実施例7 この実施例は第1図(4)のたて断面図を1@るために
用いられたもので、工TOKリンの添加量によpこのC
TFのシート抵抗の変化特性を調べた場合を曲線0])
K示す。図面において3%以上添加すると、OTFの透
過率が低くなったため、結果として領域CI))が本発
明にとって最適な不純物添力ロ量であった。
実施例8 この実施例は酸化スズ中にリンを同時に添加した際の特
性である。即ち一酸化スズ中に五酸化リンを第3図曲線
(1■に示されるように添加しこれを400’C!の加
熱にてOTFを形成したものである。
かくすることによシ透過率80チ以上を有するリンが添
加されたOTFを得ることができた。
このCTFは実施例1−6に用いることができることは
いうまでもない0 本発明の実施例においては、0TFK添加する不純物と
してリンのみを示(7た。し7かし■価の不純物である
ホウ素を用いてもよく、特に酸素過剰型のアクセフリO
TFである酸化スズまたは酸化アンチモンにとっては、
ホウ素にアクセプタのンク)をP4夫させることができ
る。そのため半導体をN型半導体とし、その上部K O
TF K接してP型の半導体層を5 ()−800^と
極1作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置のたて断面図である。 第2図は本発明の半導体装置の製造工程を示す。 第3図は本発明に用いられる透光性導電膜にリンを添加
し7た場合のシート抵抗の変化を示す〇第1j図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1−導電型の半導体の上部に、該半導体とは逆導電型の
    PまたはN型の半導体層と、該半導体層上、または該半
    導体層上の電流を流し得る厚さの半絶縁膜上に前記半導
    体層を構成する不純物と同一4(i7の不純物であるホ
    ウ素またはリンが0.01〜3重量%添加されたスズ、
    インジュニム、アンチモンまたはそれらの混合物の酸化
    物よりなる透光性導電膜が5孜800λの厚さに設けら
    れたことを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項において、透光性少7 導電膜はリンが0.01〜3重量%添加されY酸化スズ
    がlO重量係添加された酸化イノジューム、またはホウ
    素が0.01〜3重量%添加され’を酸化アンチモンが
    10重重量風下に添加された酸化スズを主成分とするこ
    とを特徴とする半導体装置。 3−導電型の半導体の表面に酸化珪素絶縁膜を形成した
    後、前記半導体の表面および裏面に選択的に窓あけを施
    す工程と、前記半導体表面の窓には前記半導体に逆導電
    型を与える不純物を含むスズ、インジューム、アンチモ
    ンまたけそれらの混合物の酸化物を形成する工程と、前
    記不純物を前記半導体層中にふ〜800Aの厚さに添力
    牝でドヲーー−!、たはアクセプタとすることによりP
    N接合を形成する工程と、前記PN接合を形成する工程
    の前または後に前記半導体の裏面にアルミニューム膜を
    形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置作
    製方法。 4、特許請求の範囲第3項において、P型半導体の表面
    に酸化珪素絶縁膜を形成した後、前記半導体の表面およ
    び裏面に選択的に窓あけを施す工程と、前記半導体の表
    面の窓には前記半導体に接してリンを0.01〜3重量
    %含むとともに酸化スズをlO重量楚以下有する酸化イ
    ンジュームを500−900λの厚さに形成する工程と
    、加熱処理をして前記リンを前記半導体中ニ50〜80
    0^の厚さに添加することによりPN接合を形成する工
    程と、前記PH接合を形成する前または後に半導体の裏
    面にアルミニュームをスクリーン印刷法により印刷した
    後第2の加熱処理を行なう工程とを有することを特徴と
    する半導体装置作製方法。
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JPS6262072B2 JPS6262072B2 (ja) 1987-12-24

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0637085A1 (en) * 1989-08-30 1995-02-01 Texas Instruments Incorporated Infrared detector and imager

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0637085A1 (en) * 1989-08-30 1995-02-01 Texas Instruments Incorporated Infrared detector and imager

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