JPS61219180A - 化合物半導体装置の製造法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造法Info
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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】
く技術分野〉
本発明は、Ｓｉ基板の片面にｐ−ｎ接合を有する化合物
半導体素子を有し、さらに他面にオーミック性の金属性
電極を有する半導体装置の製造法に関し、たとえばＧａ
Ａｓ系太陽電池等の製造に用いれば好適なものである。
半導体素子を有し、さらに他面にオーミック性の金属性
電極を有する半導体装置の製造法に関し、たとえばＧａ
Ａｓ系太陽電池等の製造に用いれば好適なものである。
〈従来の技術〉
ＧａＡｓ太陽電池は、１９５６年ジエニイＵｅｎｎｙ）
（Ｐｊｙ、 Ｒｅｖ、 ｌｏｔ、 １２０ｇ（１９５６
））らによってｎ−ＧａＡｓにＣｄを拡散したものが形
成されて以来研究が進み、１９７２年ホーベル（）（ｏ
ｖｅｌ）やウツＶオール（Ｗｏｏｄａｌｌ） （Ａｐｐ
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、、 ２１゜３７９ （１
９７２））がｐ−ＧａＡ ｉＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ構造−
ＧａＡｓ構造で高変換効率を実現して一躍注目をあびる
ようになった。
（Ｐｊｙ、 Ｒｅｖ、 ｌｏｔ、 １２０ｇ（１９５６
））らによってｎ−ＧａＡｓにＣｄを拡散したものが形
成されて以来研究が進み、１９７２年ホーベル（）（ｏ
ｖｅｌ）やウツＶオール（Ｗｏｏｄａｌｌ） （Ａｐｐ
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、、 ２１゜３７９ （１
９７２））がｐ−ＧａＡ ｉＡｓ／ｐ−ＧａＡｓ構造−
ＧａＡｓ構造で高変換効率を実現して一躍注目をあびる
ようになった。
ＧａＡｓ太陽電池は、現在最も広く利用されているＳｉ
太陽電池と比較すると、次のような利点がある。
太陽電池と比較すると、次のような利点がある。
（１）ＧａＡｓの禁制帯幅は１．４３ｅＶで太陽の放射
スペクトルを吸収するのに適した値である。したがって
変換効率が高い。
スペクトルを吸収するのに適した値である。したがって
変換効率が高い。
（２）禁制帯幅が広いため高温動作が可能であ□ る
。
。
（３） ＧａＡｓは直接遷移型の吸収を示すため吸収
係数が大きく、太陽光を９０％以上吸収するのに５μｍ
程度の厚さがあれば十分である。
係数が大きく、太陽光を９０％以上吸収するのに５μｍ
程度の厚さがあれば十分である。
（４）ＧａＡｓは直接遷移型であるため少数キャリアの
寿命が短く、放射線による劣化がＳｉよりも少ない。
寿命が短く、放射線による劣化がＳｉよりも少ない。
ＧａＡｓ太陽電池は、上記のように光電変換に非常に好
都合な特性をもつ反面、以下のような欠点がある。
都合な特性をもつ反面、以下のような欠点がある。
（１） ＧａＡｓ単結晶ウェハの価格が高い。
（２） Ｓｔに比べて重い。したがって、重量当たり
の出力（ｗ／ｇ）が小さくなる。
の出力（ｗ／ｇ）が小さくなる。
（３） Ｓｉに比べて割れやすい。
前記利点を生かしつつ欠点を補うために、他の材料から
なる基板上にＧａＡｓ半導体層を堆積した構造が提案さ
れ、このような構造に対処するため、どのような基板の
上にもＧａＡｓ結晶を成長させ得る熱分解法による薄膜
の形成が注目されるようになった。
なる基板上にＧａＡｓ半導体層を堆積した構造が提案さ
れ、このような構造に対処するため、どのような基板の
上にもＧａＡｓ結晶を成長させ得る熱分解法による薄膜
の形成が注目されるようになった。
１９７７年デュプイス（Ｄ ｕｐｕｉｓＸＡｐｐｌ、
Ｐ ｈｙｓ。
Ｐ ｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、、現工、 ２０１ （１９７７））らは、ｎ
−ＧａＡｓ基板上にｐ−ＧａＡ、ｉ、Ａｓ、ｐ７ＧａＡ
ｓ、ｎ−ＧａＡｓを熱分解法により形成することにより
素子製作に成功しているが、ＧａＡｓ基板を用いている
ため、府述の欠点を補うには至らなかった。
−ＧａＡｓ基板上にｐ−ＧａＡ、ｉ、Ａｓ、ｐ７ＧａＡ
ｓ、ｎ−ＧａＡｓを熱分解法により形成することにより
素子製作に成功しているが、ＧａＡｓ基板を用いている
ため、府述の欠点を補うには至らなかった。
そこで、上記欠点を改善するために、第２図に示す如く
、薄型Ｓｉ基板１２上にＧｅの中間層１３を介して、そ
れの上にり”−ＧａＡｓ層１４、ｐ−ＧａＡｓ層１５及
びｎ”ＧａＡｓ層１６を順次エピタキシャル成長させ、
これによりｐ−ｎ接合をもつＧａＡｓからなる太陽電池
を作成することが提案された。同図において、１１は薄
型Ｓｔ基板１２に被着された一方の電極で、１７はｎ”
ＧａＡｓ層■６に被着された他方の電極である。なお、
薄型Ｓｉ基板１２上にＧｅ中間層を成長しないで、直接
、ＧａＡＳ層をエピタキシャル成長させる場合もある。
、薄型Ｓｉ基板１２上にＧｅの中間層１３を介して、そ
れの上にり”−ＧａＡｓ層１４、ｐ−ＧａＡｓ層１５及
びｎ”ＧａＡｓ層１６を順次エピタキシャル成長させ、
これによりｐ−ｎ接合をもつＧａＡｓからなる太陽電池
を作成することが提案された。同図において、１１は薄
型Ｓｔ基板１２に被着された一方の電極で、１７はｎ”
ＧａＡｓ層■６に被着された他方の電極である。なお、
薄型Ｓｉ基板１２上にＧｅ中間層を成長しないで、直接
、ＧａＡＳ層をエピタキシャル成長させる場合もある。
このように、構成された従来例では、ＧａＡｓＧｅ及び
Ｓｉの線膨張係数（室温）がそれぞれ５．７Ｘ１０−’
、ＬＯＸＩＯ−”、４．２ｘｌＯ−’ ｄｅｇ−’程度
であり、ＧａＡｓとＧｅの線膨張係数はＳｉに比べて大
きいため、１００μｍ程度以下のＳｉ基板１２上にＧｅ
層１３、ＧａＡｓ層１４，１５．１６を有機金属を用い
た気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）でエピタキシャル成長
した後（成長温度〜７５０℃）、このエピタキシャルウ
ェハを室温に戻すと、第２図のｎ”−ＧａＡｓ層１６側
を凹面にエピタキシャルウェハに反りが発生するという
問題がある。
Ｓｉの線膨張係数（室温）がそれぞれ５．７Ｘ１０−’
、ＬＯＸＩＯ−”、４．２ｘｌＯ−’ ｄｅｇ−’程度
であり、ＧａＡｓとＧｅの線膨張係数はＳｉに比べて大
きいため、１００μｍ程度以下のＳｉ基板１２上にＧｅ
層１３、ＧａＡｓ層１４，１５．１６を有機金属を用い
た気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）でエピタキシャル成長
した後（成長温度〜７５０℃）、このエピタキシャルウ
ェハを室温に戻すと、第２図のｎ”−ＧａＡｓ層１６側
を凹面にエピタキシャルウェハに反りが発生するという
問題がある。
〈発明の目的〉
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって
、エピタキシャルウェハの反りを防止する化合物半導体
装置の製造法を提供することを目的とするものである。
、エピタキシャルウェハの反りを防止する化合物半導体
装置の製造法を提供することを目的とするものである。
〈発明の構成〉
上記目的を達成するため、本発明はＳｔ基板の両面側の
反りをバランスさせて、反りの発生を解消すべく、化合
物半導体素子及び電極の形成に有機金属を用いた気相成
長法又は分子線エピタキシー法を用い、かつ、上記化合
物半導体素子及び電極を同一装置内で連続して形成する
ことを特徴と・ している。
反りをバランスさせて、反りの発生を解消すべく、化合
物半導体素子及び電極の形成に有機金属を用いた気相成
長法又は分子線エピタキシー法を用い、かつ、上記化合
物半導体素子及び電極を同一装置内で連続して形成する
ことを特徴と・ している。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図に示すように、薄型Ｓｉ基板２２上に、ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法を利用して、厚さ約０．５μｍのｐ−Ｇｅ層２３
を形成する。上記ｐ−Ｇｅ層２３上２３上−ＧａＡｓ層
２４が厚さ約２．５μｍに形成される。原料ガスは、Ｈ
２（１０ｆ／ｍ１ｎ）をキャリアとするＡＳＨｓ、Ｇａ
（ＣＨ３）１ガスで、ｎ型ドーパントとしてはＺ ｎ（
Ｃ＊Ｈｓ）ｔが添加される。上記原料ガス中の［Ａｓ］
／ＥＧａｌ比は１８、ｎ型ドーパント濃度は５ Ｘ ｌ
Ｏ”ｃｍ−’程度となるように制御される。次に上記
ｐ−ＧａＡｓ層２４の上にｎ−ＧａＡｓ層２５が厚さ約
０．１μｍに形成される。原料ガスは上記ｐ−ＧａＡｓ
層２４と同じもので、ｎ型ドーパントはＨ２Ｓｅを用い
、キャリア濃度が２ Ｘ １０ ｌ８ｃｍ”−’程度と
なるようにエピタキシャル成長される。さらに、その上
にｎ−ＧａＡＪｉｊＡｓ層２６が厚さ約６００人に形成
される。原料ガスは上記Ａ ｓ Ｈｓ及びＧａ（ＣＨ３
）５に加えてＡｌ（ＣＨ３）３を使用し、Ａ克混晶比は
０．８５〜０，９とする。なお、上記化合物半導体層の
エピタキシャル成長はＭＯ−ＣＶＤ法で７５０℃で行な
った。
ＶＤ法を利用して、厚さ約０．５μｍのｐ−Ｇｅ層２３
を形成する。上記ｐ−Ｇｅ層２３上２３上−ＧａＡｓ層
２４が厚さ約２．５μｍに形成される。原料ガスは、Ｈ
２（１０ｆ／ｍ１ｎ）をキャリアとするＡＳＨｓ、Ｇａ
（ＣＨ３）１ガスで、ｎ型ドーパントとしてはＺ ｎ（
Ｃ＊Ｈｓ）ｔが添加される。上記原料ガス中の［Ａｓ］
／ＥＧａｌ比は１８、ｎ型ドーパント濃度は５ Ｘ ｌ
Ｏ”ｃｍ−’程度となるように制御される。次に上記
ｐ−ＧａＡｓ層２４の上にｎ−ＧａＡｓ層２５が厚さ約
０．１μｍに形成される。原料ガスは上記ｐ−ＧａＡｓ
層２４と同じもので、ｎ型ドーパントはＨ２Ｓｅを用い
、キャリア濃度が２ Ｘ １０ ｌ８ｃｍ”−’程度と
なるようにエピタキシャル成長される。さらに、その上
にｎ−ＧａＡＪｉｊＡｓ層２６が厚さ約６００人に形成
される。原料ガスは上記Ａ ｓ Ｈｓ及びＧａ（ＣＨ３
）５に加えてＡｌ（ＣＨ３）３を使用し、Ａ克混晶比は
０．８５〜０，９とする。なお、上記化合物半導体層の
エピタキシャル成長はＭＯ−ＣＶＤ法で７５０℃で行な
った。
さらに、このようにして形成されたエビタキシャルウユ
バの温度を約７５０°Ｃに保持しつつ、ＭＯ−ＣＶＤ法
のりアクタ−内で上記エピタキシャルウェハの表裏を反
転させ、薄型Ｓｉ基板２２のＧａＡｓ層成長面と反対面
に、ｐ型Ｓ１のオーミック電極となるＡ、Ｊ層２１を約
８μｍの厚さに形成する。原料ガスはＨ，（Ｉ Ｏｆｌ
／ｍ１ｎ）をキャリアとするトリメチルアルミニウムＡ
ｉ（ｃＨ３）ｓガスである。Ａ４の線膨張係数はＳｉに
比べて大きいので、Ａ、Ｊ電極２Ｉの形成後室温に戻す
とＡ、９が縮み、Ｓｉ基板２２の裏面が凹になるように
働く。一方、前述の通り、ＧａＡｓ層２４，２５．Ｇａ
Ａ、ｉＡｓ層２６はＳｉ基板２７の表面が凹になるよう
に働くので、ＧａＡｓ層２４，２５．ＧａＡｊｉ；Ａｓ
層２６とＡＬ層２１の働きが同程度になるようにして、
エピタキシャルウェハの反りを防止する。
バの温度を約７５０°Ｃに保持しつつ、ＭＯ−ＣＶＤ法
のりアクタ−内で上記エピタキシャルウェハの表裏を反
転させ、薄型Ｓｉ基板２２のＧａＡｓ層成長面と反対面
に、ｐ型Ｓ１のオーミック電極となるＡ、Ｊ層２１を約
８μｍの厚さに形成する。原料ガスはＨ，（Ｉ Ｏｆｌ
／ｍ１ｎ）をキャリアとするトリメチルアルミニウムＡ
ｉ（ｃＨ３）ｓガスである。Ａ４の線膨張係数はＳｉに
比べて大きいので、Ａ、Ｊ電極２Ｉの形成後室温に戻す
とＡ、９が縮み、Ｓｉ基板２２の裏面が凹になるように
働く。一方、前述の通り、ＧａＡｓ層２４，２５．Ｇａ
Ａ、ｉＡｓ層２６はＳｉ基板２７の表面が凹になるよう
に働くので、ＧａＡｓ層２４，２５．ＧａＡｊｉ；Ａｓ
層２６とＡＬ層２１の働きが同程度になるようにして、
エピタキシャルウェハの反りを防止する。
さらに、ｎ−ＧａＡｓ層２５丘には出力を取り出すため
の表面電極２７が、既知のフォトリソグラフィによって
形成される。上記表面電極２７は電極部分のｎ−ＧａＡ
、９Ａｓ層２６を選択エツチングにて除去した後、Ｓｎ
を蒸着して熱処理を加え形成される。さらに、反射防止
膜２８とし、て、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法
等によって、５ｉＮＸ膜等が形成される。
の表面電極２７が、既知のフォトリソグラフィによって
形成される。上記表面電極２７は電極部分のｎ−ＧａＡ
、９Ａｓ層２６を選択エツチングにて除去した後、Ｓｎ
を蒸着して熱処理を加え形成される。さらに、反射防止
膜２８とし、て、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法
等によって、５ｉＮＸ膜等が形成される。
上記実施例では、成長法としてＭＯ−ＣＶＤ法を用いた
が、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を用いて、Ｓｉ
基板の片面上にＧｅ層、ＧａＡｓ層を成長させた後、上
記Ｓｉ基板を反転させてＡ、９層を形成してもよい。
が、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を用いて、Ｓｉ
基板の片面上にＧｅ層、ＧａＡｓ層を成長させた後、上
記Ｓｉ基板を反転させてＡ、９層を形成してもよい。
また、上記実施例では、ＧａＡｓ太陽電池について説明
したが、ＧａＡｓ太陽電池に限定されるものではなく、
ＩｎＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いた化合物
半導体素子にも本発明は適用できる。
したが、ＧａＡｓ太陽電池に限定されるものではなく、
ＩｎＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いた化合物
半導体素子にも本発明は適用できる。
また、電極としてＡ、９を使用したが、これも限定され
るものではなく、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ等でもよい。
るものではなく、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ等でもよい。
〈発明の効果〉
以上のように、本発明によれば、Ｓｉ基板の両面の反り
をバランスさせて、エピタキシャルウェハの反りを防止
できるため、素子化プロセスにおけるエピタキシャルウ
ェハの反りに起因する割れ損失を減少でき、歩留りの向
上ができ、コストダウンが達成できる。
をバランスさせて、エピタキシャルウェハの反りを防止
できるため、素子化プロセスにおけるエピタキシャルウ
ェハの反りに起因する割れ損失を減少でき、歩留りの向
上ができ、コストダウンが達成できる。
第１図は本発明による一実施例の太陽電池の断面図、第
２図は従来のＧａＡｓ太陽電池の断面図である。 ２１・・・電極、２２・・・薄型Ｓｉ基板、２３・・・
ｐ−Ｇａ層、２４−ｐ−ＧａＡｓ層、２５−ｎ−ＧａＡ
ｓ層、２６＝−ｎ−ＧａＡ、ＪＡｓ層、２７ ・・・電
極、２８・・・反射防止膜。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 前出 葆 外２名第１図 第２図
２図は従来のＧａＡｓ太陽電池の断面図である。 ２１・・・電極、２２・・・薄型Ｓｉ基板、２３・・・
ｐ−Ｇａ層、２４−ｐ−ＧａＡｓ層、２５−ｎ−ＧａＡ
ｓ層、２６＝−ｎ−ＧａＡ、ＪＡｓ層、２７ ・・・電
極、２８・・・反射防止膜。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 前出 葆 外２名第１図 第２図
Claims (1)
- （１）Ｓｉ基板の片面にｐ−ｎ接合を有する化合物半導
体素子を有し、さらに他面にオーミック性の金属性電極
を有する半導体装置の製造法において、上記化合物半導
体素子及び電極の形成に有機金属を用いた気相成長法又
は分子線エピタキシー法を用い、かつ、上記化合物半導
体素子及び電極を同一装置内で連続して形成することを
特徴とする半導体装置の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061096A JPS61219180A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 化合物半導体装置の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061096A JPS61219180A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 化合物半導体装置の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219180A true JPS61219180A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13161207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061096A Pending JPS61219180A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 化合物半導体装置の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219180A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296278A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60061096A patent/JPS61219180A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296278A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
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