JPS60200576A - ヒ化ガリウム半導体装置 - Google Patents

ヒ化ガリウム半導体装置

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JPS60200576A
JPS60200576A JP59056757A JP5675784A JPS60200576A JP S60200576 A JPS60200576 A JP S60200576A JP 59056757 A JP59056757 A JP 59056757A JP 5675784 A JP5675784 A JP 5675784A JP S60200576 A JPS60200576 A JP S60200576A
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JP
Japan
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layer
film
gaas
forming
type gaas
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Pending
Application number
JP59056757A
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English (en)
Inventor
Susumu Yoshida
進 吉田
Kotaro Mitsui
三井 興太郎
Takao Oda
織田 隆雄
Mari Kato
加藤 眞理
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明はヒ化ガリウム(OaAθ)太陽電池、 Ga
A3レーザ素子などのGaA El半導体装置に関する
ものである。
〔従来技術〕
以下、oaAe太陽電池を例にとり税引する。
第1図は従来のへテロフェイス形AtGaAs/GaA
θ太陽電池(J’、M、woOaallana H;J
、Hov−el、 App’1iedPhysics 
Letter、 21379 (19’72))の−例
の主要薄酸要素を示す−rIMJ図である。
図において、Filはn形GaAs (Pi下「n−G
aA8Jと呼ぶ)基板、(2)けn−GaA3基板fl
+の長面上に形成されたp形()aA8 (12を下r
p−GaAsJと呼ぶ)層、(3)はp−GaAs層+
21の表面上に形成されたp形AZxGa11As(3
1下「p−AtXGa工、、−XA8」と呼ぶ)層、(
41は窒化シリコン(813N+)または酸化タンタル
(Ta*Oa)からなりp−AノxGa1−XAs層(
3)の長面上に形成され600〜800A程度の膜層、
を有する反射防止膜、(51け反射防止膜14)の表面
から反射防止膜(4)およびp−AtzGa□−XAs
層(3)を貫通してp−GaAB層(2)の表面に達す
るように形成されたコンタクトホール、161はコンタ
クトホール(61内にp−GaAB層(2)にオーミッ
ク接続されるように形成さ台たp側電極、171けn−
GaA11l基板+11の長面上に形成さ名たnl1l
lut、極、Jけn−GaAs基板fllとp−()a
7ks If) A21との間に形成されたpn接合で
ある。
このように構成された従来例の太陽電池でけ、p−At
XGa□−XAB層(3)がp−GaA e M 12
1の表面再−結合速度を小さくするための窓層となって
いる。従って、p=AAXGal−zAB層(3)の太
陽光の吸収をできるだけ小さくするために、p”A7X
Ga l −XA 8層(31の膜厚が0.1〜0.2
μm程度に薄く設定され、捷たp−AtxG a l−
z A 8層(3)のアルミニウム(At)の組成比X
が0.8以上に大きく設定されている。
ところが、’9 A7−xGa 1−XAs層(3)の
Alの組成比XがO,S以上に大きくなった場合には、
p−AAXGa z−8Ae層(3)が化学的に極めて
活性になるので、反射防止膜(4)に欠陥部分があると
、この欠陥部分から湿気が浸入して、p−AtxGa 
1−XA 8層(3ンVcAtの酸化物または水酸化物
の質質層が形成される。時VCは、p −AtXG a
 1−zA 8層(3)の表面上に反射防止膜!411
に形成する前の段階1/jkいて、p−AAXG a 
1−XA 8層(3)の表面部が酸化されることもある
。こねによって、この従来例の太陽電池では湿気の多い
環境に長時間放置されると、太陽電池の元電流が減少し
、その結果光電変換効率が劣化するおそれかあり、信頼
性が惑いという欠点があった。
そこで、かかる欠点を収り除くために、p−ALXG 
a 1−7Ae層(3)を使用しないホモ接合形のGa
Aθ太陽電池が米国MIT (Masearhuset
ts工n5titute ofTechnology)
のJ、C,O,Fanらによって提案されている。
第2図はJ、C,O,Fanらの提案になるGaAe太
陽電池の主要構成要−$:を示す断面図である。
図において、(8)はp+−GaAs基板、(9)およ
び(10)はそれぞれp+−GaAs基板(8)の表面
上にハロゲン化輸送法を用いた気相成長方法によって順
次形成されたp−GaAs層およびn−GaAs層であ
る。
このJ、C1C,Fanらの提案になる太陽電池では、
n−() aAs層(10)の表面再結合速度の影響を
小さくするために、n−GaAs層(10)の膜厚を5
00A程度以下に薄く設定する必要があるので、大面積
化がむずかしいという欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明け、上述の欠点を除去する目的でなされたもの
で、互いの間Vcpn接合を形成する第1導亀形のGa
As層および第14電形とは反対の第2導電形のGaA
s層を備えたものにおいて、第2導電形のGaAs層の
表面上にセレン化亜鉛(ZnSθ)膜を形成することに
よって、耐湿性および性能の優れたGaAs半尋体装1
度を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第3図はこの発明の一実施例のGa八へ太陽軍池の主要
構成委素を示す断面図である。
図において、(11)けシリコン(Si)がドープされ
l X 1017〜20 X lo”cm−”程度のキ
ャリア濃度を有しこの実施例での第14゛亀形のGaA
s半郁体層であるn−GaA3基板、θ21けn−Ga
As基板(11)の表面)−i/ff液相エ液相エピタ
キシャル成長法気相エピタキシャル成長法によって形成
され亜鉛(Zn) 、ベリリウム(Be) 、マグネシ
ウム(Mg )などの■族元素の金属がドープされ5 
X 10”−I X 10” Cm−3程度のキャリア
濃度を有しこの実施例での第2.゛μ区形のGaAs半
専体層であるp−G aA 8層、(13)はp−()
aAs層θ21の表面EVc蒸着蒸着法タスクリーン印
刷る焼結法または分子線エピタキシャル法によって形成
され、0.1〜2μm程度の膜厚を有するZn5e膜、
(14)けZn8e膜031の表面上に蒸着法によって
形成された酸化シリコン(SiO2)膜またけプラズマ
気相蒸@(cvD)法によって形成された5isN<膜
もしくけTa205膜からなる反射防止膜、051は反
射防止膜(I4)の挽面から反射防止膜−およびZnS
θ膜θ3)を貫通してp−GaAs層(I21の表面に
達するように形成されたコンタクトホール、(+6+u
コンタクトホール(151内jf(p−GaAs層+1
21 Kオーミック接続されるように形成された9g1
11電極、(17Iはn−GaAs基板(11)の裏面
とに形成されたn側電極、(Ja) u n−GaAs
基板(11)とp−GaAs層(121との間に形成さ
れたpn接合である。
この実施例の太陽電池では、Zn5e膜(13)の禁制
帯幅が2.6’i’eVであるので、znse膜Q31
Vc入射する太陽光は、はとんどZn5e膜03)を透
過し、p−GaAs層(121およびp −G a A
θ基板(川内[吸収されて電子−正孔対を生成する。そ
して、pn接合Jaの付近に生成した電子−正孔対け、
再結合することなく、pn接合JaVcよって形成され
る空乏層領域に到達する。このようにして、空乏層頭載
に到達した電子−正孔対の電子は、空乏層領域の強い電
界によって、rl−Ga、A8基板(川へ流入し、正孔
はp−GaAB層(臣へ流入し、pmWjX極ll61
とn(IIll電極Uηとの間に接続された外部回路(
図示せず)K、Zn5e膜Oりへの入射太陽光@に比例
した電流が流れる。
この実施例のZn5e膜a3Iには次のような利点があ
る。
すなわち、Zn B e膜t131の禁制帯幅(2,6
’7eV)がp’()aA11]層(121の禁制帯幅
(1,43ev) VC比べて大きいので、Zn5e膜
t131Vc入射する太陽光がほとんどZnSθ膜03
)全透過する。また、Zn5e膜03)とp−GaAs
層(121との界面でのエネルギー差がp −()aA
 111層021内のキャリアのznse膜03)とp
−GaAs層(121との界面への拡散を抑制する。更
に、ZnBe膜(I3)およびp−()aAs層a21
の結晶格子定数がそれぞれ5.667Aおよび5゜65
:Aとほぼ同一であり、Zn5e膜Oatおよびp−G
aAS層(12)の熱膨張係数もそれぞれ7 X 10
−’/’におよび6XIO−6/’にと極めて近似して
いるので、ZnBe膜いとp−oaAB層+121との
界面での結合状態もよく、キャリアの再結合も小さい。
従って、この実施例では、GaAe系太陽電池において
最も[fiた光電変換効率が得られている従来のへテロ
フェイス形AQ aA 8/GaAEl太陽電池と間合
またけそれ以上の光電変換効率が期待される。
しかも、ZnfEje膜(13)がAtzGal−z 
Ae(xa’j、+、s)層より化学的に安定であるの
で、従来のへテロフェイス形AzoaAs/GaAs太
陽電池に比べて、高温・高湿−の条件下でも秘めて安定
で、湿気による劣化はほとんど与られない。捷た、Zn
5e膜t13iけ蒸看法。
スクリーン印刷による焼結法などによって容易で安価に
形成できるなどの利点がある。
このWM例では、n−GaAe基板111)の衆+f#
JIC−p−GaAs層θ21およびZn5e膜03)
を順次形成したZn8e/p−GaAs基板−GaAs
太陽電池について述べたが、この5 発明けp−GaA
s基板の長面上Tic n−GaAs層およびZn5e
aを順次形成したZn5e/n−σaAs/p−GaA
s太陽市池にも適用できる。
なお、これまで、GaAθ太陽電池を例にとり述べたが
、この発Iffはこれに限らず、GaAsレーザ素子な
どのその他のGaA s半尋体装rIt、VCも通用で
きる。
〔発明の効果〕
以上、説明しrcように、この発すイのGaAθ半導体
装置では、第1ノ4成形のGaAl1半萼体;−と、こ
の第1綽寵形のGaA3半郁体層の表面上に設けられ第
1導亀形のGaAe半4す体層との聞にpn接合を形成
する第2導屯形のGaAs半彎体層と、この第2メ〔美
電形のGaAfl半萼体層の表面上に形成さtまたZn
5e膜とをl1tiえているので、次のような効果があ
る。
すなわち、Zn Se膜が耐湿性がよいので、耐湿性の
向上を図ることができる。しかも、 Zn8e膜の禁制
帯幅(z、67ev)が第2Q岨形のGaA日半日仏導
体層制帯@ (1,43eV) VC比べて大きいので
、ZrlSe膜と第24電形のGaAs半得体層との界
面でのエネルギー差によって第24電形のGaA[l半
得体層内のキャリアのZn5e膜と第24゛屯形のGa
Ae半樽体層との界面への拡散を抑制できる。また、Z
n5e膜および第2導セ形の結晶格子定数がほぼ同一で
あり、熱膨張係数も極めて近似しているので、Zn5e
 14!!とazIq嵐形のGaA[l半辱体層との界
面での結合状態も↓く、キャリアの再結合も小さい。
従って、性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のへテロフェイス形AυaAs/GaAs
太陽電池の一例の主要欝成要素を示す断面図、第2図は
J、O,C,Fanらの提案になるGaAθ太陽゛噌池
の主少構成委素を示す断面図、第3図はこの発明の一実
施例のGaAs太陽電池の主侠信成要票を示す断面図で
ある。 。 図πおいて、1111はn−GaAs基板(第1導α形
のoaAs半得体層) 、iZはp−()aA9 m 
(@ 2 導”1i形のGaA3半得体層) 、+Ia
l u znBe膜である。 代理人 大岩増雄 勢 Cつ 昭和 年 月 日 特許庁長官R岐 1、事件の表示 特願昭 59−05675γ号3、補
正をする者 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1) 明細書の第4頁第2行K 「Massarhu
settaJとあるのを「Massachusetts
Jと訂正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. fi+ 第1導電形のヒ化ガリウム半辱体層、この第1
    導電形のヒ化ガリウム半辱体層の長面上に設けられと記
    第1導成形のヒ化ガリウム半導体層との闇にpn接合を
    形成する第2導電形のヒ化ガリウム半辱体層、およびこ
    の第2郁電形のヒ化カリウム半辱体層の表面上に形成さ
    れ1ζセレン化を鉛膜を備えたヒ化ガリウム半導体装置
JP59056757A 1984-03-24 1984-03-24 ヒ化ガリウム半導体装置 Pending JPS60200576A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6316680A (ja) * 1986-07-08 1988-01-23 Mitsubishi Electric Corp GaAs太陽電池およびその製造方法

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