JPS6134268B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置、特にその活性領域がシ
ラン中でのグロー放電によつて形成された非晶質
シリコンから成り、その内に半導体接合をもつた
装置に関する。

太陽電池あるいは光検出器のような光起電力装
置は太陽電池を有用な電気エネルギーに変換する
ことができる。太陽電池の分野における問題点
は、太陽電池で電気エネルギーを作る費用が一般
に他の電気エネルギー発生手段と競争にならぬ程
高い点である。太陽電池の製造に於て最も経費を
要するものゝ一つは太陽電池の活性領域の半導体
材料である。通常太陽電池は太陽光線を十分に吸
収させるため約20μｍ以上の厚い単結晶活性層を
必要とする。必要とする半導体材料の量が多くな
れば、太陽電池の価格も増大するのは当然であ
る。光検出装置の場合も必要な半導体材料の量を
減少させるとその価格は下る。もしこの半導体材
料が暗状態で電流整流特性を示すものであれば、
ダイオードのような半導体装置の活性領域として
も利用することができる。したがつて、光起電力
または電流の整流のいづれかの特性を示し、太陽
電池、光検出器、電流整流装置の価格を下げるよ
うな半導体装置の活性領域の材料を得ることが半
導体の分野で最も望まれている。

本発明の半導体装置は、半導体接合とシラン中
でのグロー放電によつて製作した非晶質シリコン
の活性領域を持つている。

以下、図面を参照しつゝ詳細に説明する。

第１図に、本発明の半導体装置で使用される非
晶質シリコンと同様な非晶質シリコンを使つた半
導体装置１０を示す。第１図の半導体装置１０は
本発明を説明するに当つて参考として示したもの
で、半導体装置１０は光起電力装置、特にシヨツ
トキ障壁型太陽電池として例示してある。光起電
力装置１０はグロー放電で被着させた非晶質シリ
コンとオーム接触を作り得るとともに良好な導電
性を持つた材料から成る基板１２を持つている。
基板１２用として代表的な材料は、アルミニウ
ム、アンチモン、ステンレス鋼などの金属、ある
いは高濃度にドープしたＮ型の単結晶もしくは多
結晶のシリコンである。基板１２の表面に非晶質
シリコンの活性領域１４が設けられている。活性
領域とは、装置のその部分で電子−正孔対が発生
し、光起電力装置の電流として捕捉する領域を意
味している。

非晶質材料は、格子の周期性に長距離秩序を有
しない材料のことである。シラン（SiH₄）中のグ
ロー放電によつて形成した非晶質シリコンは20Å
以下の短距離秩序しか持つていない。活性領域１
４の非晶質シリコンはシラン中のグロー放電によ
つて形成され、約10^-7秒以上のキヤリヤ寿命を有
し、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が10¹⁷／cm³
あるいはそれ以下で、また10^-3cm²／Ｖ・秒以上の
電子および正孔易動度を持つている。活性領域１
４は約１〜３μｍもしくはそれ以下の厚さであ
る。

活性領域１４の、基板１２側と反対側の表面上
には境界１８を介して金属層１６が配置されてい
る。金属層１６は太陽光線に対し半透明であり、
金、白金、パラジウムあるいはクロムのような高
導電度の金属材料から作られる。金属層１６は単
層もしくは多層構造の金属層で作ることができ
る。金属層１６を多層金属層で作る場合、たとえ
ば、活性領域１４上の第１層は白金で作つて大き
なシヨツトキ障壁高さを得、その第１の白金層上
の第２層は高導電度の点から金もしくは銀で作る
ことができる。この金属層１６は、金、白金、パ
ラジウム、あるいはクロムのような金属であるか
ら、太陽光線に対し半透明にするには約100Åの
厚さにする必要がある。

金属層１６の境界１８と反対側の表面には格子
電極２４が配置されている。通常、この格子電極
２４は高導電度の金属で作られる。本発明の説明
の目的上、この格子電極は２組の格子線を持ち、
それぞれの組の格子線は互に実質的に平行であり
また各組の格子線は他方の組の格子線と交差して
いるものとして示す。そして説明の都合から、こ
の格子線は直角に交差しているものとする。格子
電極２４に衝突する太陽光線は活性領域１４から
外方に反射されてしまう可能性があるので、格子
電極２４は金属層１６の表面上では小さな面積し
か占有しない様にする。格子電極２４は金属領域
１６から電流を均一に捕捉する働きをする。格子
電極２４は、また、回路の一部分として動作する
とき、装置１０の直列抵抗が低くなるようにす
る。しかしながら、均一な電流の捕捉には一組の
格子線だけで十分であると思われる。

反射防止層２０が、格子電極２４上および格子
電極２４で占有されない境界１８と相対向する金
属層１６の表面上に形成されている。反射防止層
２０は入射面２２を持ちその上に太陽光線２６が
入射する。この技術分野で周知のごとく、金属層
１６を通過した活性領域１４に入射する太陽光線
２６の量は、λを入射面２２に入射する光の波
長、ｎを適当な値の反射防止層２０の屈折率とす
ると、λ／4nにほゞ等しい厚さに反射防止層２
０を形成することによつて増加させることができ
る。実際には反射防止層２０は装置１０から反射
される光量を減少させるものである。通常反射防
止層は硫化亜鉛のような誘導体材料で作られる。

一般に、シヨツトキ障壁として知られる表面障
壁型接合は、ある種の半導体にある種の金属を接
触させることによつて形成されることは、半導体
装置の分野において周知である。第１図の半導体
装置においては、金属層１６を活性領域１４に接
触させることによりシヨツトキ障壁が境界１８に
形成される。シヨツトキ障壁は境界１８から活性
領域１４中に広がり空乏層領域と呼ばれる空間電
荷の電界を半導体材料中に作る。この光起電力装
置１０においては、空乏層領域が境界１８と基板
１２間の活性領域１４の幅全体に延長することが
望ましい。空乏層領域が活性領域１４の幅全体に
延長すると、太陽光線２６を吸収して活性領域１
４中の任意の部分で発生するキヤリヤは空乏層領
域の電界によつて、基板１２もしくは金属層１６
のいづれかに向つて掃き寄せられる。基板１２は
活性領域１４に対する電極の１つとして働く。も
し空乏層領域が活性領域１４の一部分中に延長し
ないと、活性領域１４の非空乏層領域で発生する
キヤリヤは電界によつて電極に掃き寄せられなく
なる。活性領域１４の非空乏層領域で発生するキ
ヤリヤはそれが捕捉されるためには電極もしくは
空乏層領域のいづれかに向つて拡散で移動しなけ
ればならない。さらにまた、非空乏層領域は装置
から電流を取出す場合直列抵抗を増大させ、この
直列抵抗は装置の効率を低下させる。

シラン中のグロー放電によつて形成した活性領
域１４の非晶質シリコンは光起電力装置の活性領
域として理想的な特性を持つている。スパツタあ
るいは蒸着によつて形成した非晶質シリコン中の
キヤリヤ寿命10^-11秒程度であるのに対し、シラ
ン中のグロー放電によつて形成した非晶質シリコ
ン中のキヤリヤ寿命は約10^-7秒以上である。グロ
ー放電による非晶質シリコン中の電子、正孔の易
動度は10^-3cm²／Ｖ・秒以上であるため、大きな電
流捕捉効率を得ることができる。

グロー放電による非晶質シリコンの光吸収特性
は4000Åから7000Åの可視光領域において、単結
晶シリコンの光吸収特性よりも優れている。第２
図には、非晶質シリコンが単結晶シリコンより可
視光領域において大きな吸収係数を持つているこ
とが示されている。このことはグロー放電による
非晶質シリコンの活性領域１４を単結晶シリコン
のそれの10分の１にしても可視光領域で同程度の
光吸収を得ることができることを意味する。この
ため活性領域１４を１μｍもしくはそれ以下の薄
さにしても良好な装置の効率を得ることができ
る。

さらにグロー放電による非晶質シリコンの禁止
帯の幅の中の平均局在状態密度は10¹⁷／cm³もしく
はそれ以下の程度である。グロー放電による非晶
質シリコンの平均局在状態密度は被着温度を上げ
かつ非晶質シリコンの形成に使用するシランの純
度を上げると減少する。このグロー放電による非
晶質シリコンの平均局在状態密度は他の手段によ
つて形成した非晶質シリコンのそれよりも遥かに
低い。すなわちスパツタもしくは蒸着で作られる
非晶質シリコンにおける、平均局在状態密度は
10¹⁹／cm²・eVもしくはそれ以上である。禁止帯の
幅の中の平均局在状態密度に関して重要なこと
は、それが空乏層領域の幅の２乗に逆比例するこ
とである。グロー放電による非晶質シリコンの状
態密度は比較的低いため、１μｍ程度の空乏層の
幅を得ることができる。さらにまた、キヤリヤ寿
命が平均状態密度に逆比例することも平均局在状
態密度に関して重要なことである。この点からも
グロー放電による非晶質シリコンのキヤリヤ寿命
が前述の他の方法によつて形成される非晶質シリ
コンのキヤリヤ寿命より長いことを再認識してお
く必要がある。

第３図に、第１図の半導体装置および後程説明
する本発明の半導体装置を製造するに適したグロ
ー放電装置３０が示されている。グロー放電装置
３０は通常はガラス材料で作られる真空ベルジヤ
ー３４で区切られた真空室３２を持つている。真
空室３２中には陽極３６、陽極３６から離れてこ
れに対向する加熱板３８が配置されている。陽極
３６は、白金のような高導電度の金属材料で作ら
れ、スクリーンもしくはコイル状になつている。
加熱板３８は、真空室３２の外にある電流源４０
から電力を供給される加熱コイルを囲むセラミツ
クフレームである。

真空室３２の第１の出口４４は拡散ポンプに、
第２の出口４６はメカニカルポンプに、第３の出
口はグロー放電工程で使用する種々の気体源とな
る系の気体供給部に接続される。第２の出口は拡
散ポンプに接続されていると述べたが、拡散ポン
プは系の排気には必ずしも必要でないと思われ
る。

光起電力装置１０を作るには、たとえばアルミ
ニウムから成る基板１２を加熱板３８上に置き、
それを電源４２の負の端子に接続する。陽極３６
は電源４２の正の端子に接続する。電源４２は直
流、交流のいずれでもよい。このようにして電源
４２を動作させると、陽極３６と直流動作の場合
実質的に陰極として働く基板１２の間に電位差が
発生する。

真空室３２を約0.5〜1.0×10^-6トールの真空度
に排気し、加熱板３８の加熱コイルに給電するこ
とにより基板１２を150℃〜400℃の範囲の温度に
加熱する。

次にシラン（SiH₄）を真空室３２中に0.1〜3.0
トールの圧力まで供給する。その結果基板温度は
200℃〜500℃の温度に上昇する。基板１２と活性
領域１４間のオーム接触を保証するため、活性領
域１４は350℃以上の温度で基板１２上に被着し
アルミニウム基板１２と非晶質シリコンの活性領
域１４間で共融合金を形成するようにしなければ
ならない。

陽極３６と基板１２間でグロー放電を発生さ
せ、非晶質シリコンの活性領域１４を基板１２の
表面に被着させるため電源４２を付勢する。活性
領域１４を被着させるためには、陽極３６と基板
１２間の電位差を基板１２の表面上で電流密度が
0.3〜3.0mA／cm²の範囲になるようにしなければ
ならない。非晶質シリコンの被着速度はシランの
蒸気圧と電流密度とともに増加する。上記のよう
な条件に設定すると、５分未満で１μｍの非晶質
シリコンが被着する。

一旦、グロー放電が発生すると、基板１２から
電子が放出され、それがシラン分子（SiH₄）を衝
撃して分子のイオン化と解離を起させる。シリコ
ンイオンとSiH⁺のようなシリコン水素化物は正
の荷電体であるから、陰極である基板１２に引寄
せられ、それによつてシリコンが基板１２上に被
着する。基板温度は350℃以上であり被着したシ
リコンの水素化物の熱分解を進行させる。

非晶質シリコンの被着後、基板１２と活性領域
１４から成るウエハを周知の蒸着装置中に置き、
その活性領域１４上に金属領域１６を蒸着する。
同様に格子電極２４と反射防止層２０を周知の蒸
着とマスキング技術によつて金属領域１６上に被
着する。この工程全体を、グロー放電と蒸着の両
方を行なえる単一の系で行なうことができる。

光起電力装置１０の製作は、基板１２と格子電
極２４に、外部回路へ接続するための電極線（図
示せず）を接続することによつて完了する。

第４図に本発明による第１の実施例である半導
体装置１１０を示す。説明の便宜上、半導体装置
１１０は光起電力装置、具体的にはPIN型太陽電
池であるとする。光起電力装置１１０はシラン中
のグロー放電によつて形成した非晶質シリコンの
活性領域１１４を持つている。活性領域１１４
は、第１のドープ層１１３、第１のドープ層１１
３からある距離を隔てゝこれと対向する第２のド
ープ層１１５、およびこれら第１と第２のドープ
層１１３，１１５の間にあつてそれぞれと接触し
ている真性層１１７を持つている。真性層１１７
はドープされていない。第１と第２のドープ層１
１３，１１５は逆導電型である。説明の便宜上第
２のドープ層１１５はＮ型、第１のドープ層１１
３はＰ型の導電型であるとする。第１、第２のド
ープ層１１３，１１５は電気的に活性な不純物を
10¹⁹／cm³以上の高濃度にドープされている。通
常、Ｎ型の第２のドープ層１１５には燐を、Ｐ型
の第１のドープ層１１３には硼素をドープする。

第１ドープ層１１３の、第２のドープ層１１５
と反対側の表面上には太陽光線透過電極１２８が
設けられている。透過電極１２８は第１のドープ
層１１３と反対側に入射面１２９を持つている。
透過電極１２８は太陽光線に対し透明もしくは半
透明であり、活性領域１１４中で発生する電流を
捕捉することができる。太陽光線１２６は入射面
１２９でこの装置１１０に入射する。太陽光線透
過電極１２８は、ともに太陽光線に対し透明であ
り、かつ高電気伝導度をもつ酸化インジウム錫も
しくは酸化錫のような材料の単層で作ることがで
きる。透過電極１２８は、太陽光線に対し半透明
である金、アンチモン、白金などの約100Åの厚
さの金属薄膜で作ることもできる。透過電極１２
８が金属薄膜から成る場合には、第１の装置に関
して説明した反射防止層を電極１２８の入射面１
２９上に形成し太陽光線１２６の反射を減少させ
ることが望ましい。さらにまた、電極１２８はガ
ラス材料層上に市販の酸化インジウム錫層を重ね
た多層構造とすることもできる。その場合、酸化
インジウム錫は第１のドープ領域１１３と密着し
ている。

第１のドープ層１１３上の電極１２８の表面抵
抗が約10Ω／□もしくはそれ以上ある場合には、
活性領域１１４中で発生する電流を捕捉するた
め、第１のドープ層１１３上には前述した第１図
の半導体装置と同様な格子型の接触を形成するこ
とが望ましい。

第２ドープ層１１５の、透過電極１２８と反対
側の表面上には電極１２７が配置されている。電
極１２７はアルミニウム、クロム、アンチモンの
ような適当な導電度を持つ材料から成る。

第１図の半導体装置について説明したように、
グロー放電による非晶質シリコンの吸収係数は可
視光領域において単結晶シリコンのそれよりも大
きい。このため十分に太陽光線を吸収させる場合
でも薄い非晶質シリコン層でよい。通常、非晶質
シリコンの真性領域の厚さは約１〜３μｍもしく
はそれ以下であり、一方第１と第２のドープ層１
１３，１１５の厚さは各々数100Åある。

PIN型太陽電池の分野の技術者には周知のよう
に、層１１３，１１５，１１７のフエルミ準位を
一致させることにより、第１のドープ層１１３中
に負の空間電荷が、第２のドープ層１１５中に正
の空間電荷が発生し、真性層１１７中に空乏層領
域が形成される。空乏層領域の電界がどの程度の
深さまで真性層１１７中に延長するかは、第１の
半導体装置に関して説明したように禁止帯の幅す
なわちエネルギーギヤツプ中の平均局在状態密度
の関数である。さらに半導体装置１０に関する説
明から、空乏層領域は真性層１１７の幅全体、す
なわち約１〜３μｍもしくはそれ以下の厚さにわ
たつて延長することがわかる。したがつて、太陽
光線を吸収して真性層１１７中で発生するキヤリ
ヤは空乏層領域の電界で掃き寄せられ、電流とし
て捕捉される。

光起電力装置１１０の製作において、透過電極
１２８はガラス材料層上に形成した市販の酸化イ
ンジウム錫の層であるとする。電極１２８を第３
図に示す装置３０の加熱板３８上に置く。電極１
２８のガラス層は加熱板３８に密着している。

次に装置３０を、電極１２８の酸化インジウム
錫層上にＰ型の第１のドープ層１１３を被着する
ため準備する。真空室３２を約10^-6トールの真空
度まで排気し、次に0.5〜５％のジボラン
（B₂H₆）を含むシラン（すなわちジボランがシラ
ン−ジボラン混合体の0.5〜５％を構成してい
る）を0.1〜1.0トールの圧力まで真空室３２中に
供給する。その間電極１２８は200℃〜500℃の温
度に上げる。

電極１２８上で約0.5mA／cm²の電流密度をもつ
て約１〜２秒間グロー放電を真空室３２中で行な
い数100Åの厚さの第１のドープ層１１３を被着
する。

次に真空室３２をメカニカルポンプ４６で一旦
排気する。

真空室内の真空度が10^-6トールに戻ると、シラ
ンを0.1〜３トールの圧力まで真空室３２中に供
給する。ここで再び第１のドープ層１１３上で
0.3mA／cm²〜3.0mA／cm²の電流密度をもつて１〜
５分間グロー放電を行ない、約１μｍの厚さの真
性層１１７を被着する。

次にドーピング・ガスとして約0.1〜1.0％のホ
スフイン（PH₃）を真空室３２中に供給する。そ
の結果ホスフインは、シラン−ホスフイン混合体
の0.1〜1.0％を構成する。真性層１１７上で
0.3mA／cm²〜3.0mA／cm²の電流密度をもつてグロ
ー放電を行ない、数100Åの厚さのＮ型の第２の
ドープ層１１５を真性層１１７の表面上に被着す
る。

第１と第２のドープ層１１３，１１５に対する
ドーピング・ガスとしてホスフインとジボランを
挙げて説明したが、これ以外に周知の適当なドー
ピング・ガスを使用することもできる。

次に電極１２７を、周知の蒸着方法を用いて第
２のドープ層１１５の表面上に被着する。光起電
力装置１１０の製作の最終工程は、外部回路に接
続するため、電極１２７および電極１２８へ配線
（図示せず）を接続することである。

第５図に、本発明の第２の実施例の半導体装置
２１０を示す。この場合も半導体装置２１０は光
起電力であり、さらに具体的に言えばＰ−Ｎ接合
型太陽電池である。光起電力装置２１０は適当な
ドーピング・ガスを混合したシラン中でのグロー
放電によつて形成した非晶質シリコンの基板２１
１を持つている。基板２１１は、１導電型の第１
のドープ層２５２、およびこの層にＰ−Ｎ接合２
５６を介して接する逆導電型の第２のドープ層２
５４を持つている。説明の便宜上、第１のドープ
層２５２はＰ型、第２のドープ層２５４はＮ型で
あるとする。この第１と第２のドープ層２５２，
２５４はともに光起電力装置２１０の活性領域２
１４である。基板２１１は、第２のドープ層２５
４のＰ−Ｎ接合２５６と反対側の表面上に第３の
ドープ層２５８を持つている。第３のドープ層２
５８は第２のドープ層２５４と同一の導電型であ
るが、ドーピング濃度は第２のドープ層２５４よ
り高くなつている。したがつて第３のドープ領域
２５８はN⁺型である。第３のドープ層２５８は
活性領域２１４にオーム接触を作るのに役立つ。

第３のドープ層２５８のＰ−Ｎ接合２５６と反
対側の表面上に、第４図に示す第１の実施例の電
極１２７と同一の電極２２７が形成されている。
太陽光線の入射面２２９を持つ太陽光線透過電極
２２８が、第１のドープ層２５２のＰ−Ｎ接合２
５６と反対側の表面上に配置されている。太陽光
線２５６は入射面２２９で装置２１０に入射す
る。太陽光線透過電極２２８は第２の実施例にお
ける太陽光線透過電極１２８と同一のものであ
る。

光起電力装置２１０の動作を説明すると、太陽
光線２２６は装置２１０の入射面２２９に入射
し、その太陽光線２２６の幾分かが活性領域２１
４中で吸収され電子−正孔対を発生する。これら
のキヤリヤはＰ−Ｎ接合２５６に向つて拡散し、
再結合する前にＰ−Ｎ接合２５６の空間電荷の電
界の所に到達すると、これらのキヤリヤは捕捉さ
れ装置２１０の電流となる。

装置２１０の製作法を説明するが、先ず第４図
に示す第１の実施例の装置１１０の場合と同様に
透過電極２２８はガラス材料層上に酸化インジウ
ム錫の層を設けたものとする。電極２２８は、ガ
ラス材料層が加熱板３８と密着するように装置３
０の加熱板３８上に置く。

次に透過電極２２８の酸化インジウム錫層上に
第１のドープ層２５２を被着するため装置を準備
する。真空室３２を約10^-6トールの真空度に排気
し、次に約１〜５％のジボランを含むシランを
0.1〜1.0トールの圧力まで真空室３２中に供給す
る。その間電極２２８は200℃〜500℃の温度に上
昇させる。電極２２８の表面上で約0.5mA／cm²の
電流密度をもつて約１〜２秒間真空室３２中でグ
ロー放電を行ない、数100Åの厚さの第１のドー
プ層２５２を被着させる。

次いで、真空室３２をメカニカルポンプ４６で
排気し、約10^-6トールの真空度になると、約0.01
％のホスフインを含むシランを0.1〜３トールの
圧力まで真空容器３２中に供給する。第１のドー
プ層２５２の表面上で0.3mA／cm²の電流密度をも
つて約１〜30分間グロー放電を行ない、第２のド
ープ層２５４を１〜20μｍの範囲の厚さに被着さ
せる。

次にホスフインを真空室３２中に供給し、ホス
フインが0.5％のシランとの混合体となるように
する。ここで再び第２のドープ層２５４上で
0.3mA／cm²〜3.0mA／cm²の電流密度をもつてグロ
ー放電を行ない、数100Åの厚さに第３のドープ
層２５８を被着させる。

次に電極２２７を、周知の蒸着方法によつて、
第３のドープ層２５８上に形成する。装置２１０
の製作は電極２２７と透過電極２２８に配線（図
示せず）を接続して完了する。

本発明の第１および第２の実施例の半導体装置
が光起電力装置として動作する場合に電極１２
７，２２７は吸収されない太陽光線を夫々の活性
領域１１４，２１４中に反射させて戻し、それに
よつて太陽光線の吸収確率を改善させる。

第１図の半導体装置においては、基板１２を装
置の支持体として説明してきたが、本発明の第１
と第２の実施例においては光透過電極１２８，２
２８が夫々の装置の支持体となつていることに注
意すべきである。

本発明の半導体装置の２つの実施例はこれまで
太陽電池として説明してきたが、本発明によつて
これら２つの実施例はまた高周波応答性をもつた
光検出器、すなわち、輻射エネルギーに応答する
装置として使用し得ることは明らかである。この
シラン中のグロー放電によつて形成した非晶質シ
リコンの活性領域を持つ光検出器は10MHz以上の
高周波応答性を持つことが判明した。第１図の半
導体装置を光検出器として使用する場合は、周知
のように、活性領域中に入射する輻射エネルギー
の量はこれを太陽電池として使用する場合ほど厳
密なものでなくてもよい。したがつて第１図の半
導体装置を光検出器として用いる場合、たとえば
反射防止層および格子電極を除去するというよう
な周知の変更を加えることができる。

本発明の第１の実施例の半導体装置１１０は
PIN構造であり、光検出器として使用する場合そ
のスペクトル応答は人間の視感度に合わせること
ができる。この半導体装置１１０のスペクトル応
答を視感度に合せることはＰ型のすなわち第１の
ドープ層１１３もしくは第２のドープ層１１５の
いづれかの厚さとドーピング不純物濃度、および
真性層１１７の厚さを変えることによつて行なわ
れる。１例として述べるならば、装置１１０のス
ペクトル応答はＰ型領域が５原子％程度の硼酸の
アクセプタ不純物濃度を持ち、約500Åの厚さに
作られ、一方真性層の厚さが約0.3μｍであれば
人間の視感度に近いものとなる。

光起電力、光検出装置の活性領域にグロー放電
による非晶質シリコンを用いると、基本構造が同
一の、単結晶シリコンを使用した装置に比較し薄
い活性領域を持つ装置を作ることができる。さら
にまた、グロー放電による非晶質シリコンを用い
た装置は、10倍も厚い活性領域を持つ単結晶シリ
コンの光起電力、光検出装置と同程度に太陽光線
を吸収することができる。したがつて光起電力あ
るいは光検出装置としての本発明の特に優れた点
は薄い活性領域の使用によつて製造価格の低減が
可能になることである。さらに光起電力装置とし
ての本発明は単結晶を用いた装置より低い温度で
製作されるため本発明の装置の製作に要するエネ
ルギーが少なく、また単結晶の太陽電池に比較し
て大面積の太陽電池を製作できるため太陽光発電
の原価が下がる。

シラン中のグロー放電によつて製作した非晶質
シリコンの活性領域を持つ本発明の半導体装置は
第１図の半導体装置と同様に暗状態で整流作用の
あることが判つた。１例としてＮ型単結晶シリコ
ン基板１２、金の金属領域１６、を持ち格子電極
２４および反射防止層２０を除去した第１図のシ
ヨツトキ障壁型半導体装置１０は−0.4Vの逆方
向バイアス状態に対し＋0.4Vの順方向バイアス
状態では10⁴倍も大きい電流を流す電流整流特性
を示した。本発明の２つの実施例は太陽電池につ
いて説明されたが、これらは電流整流装置として
も動作させることができる。しかしその場合には
この分野の技術者に周知のように、格子電極およ
び反射防止層を除去するというような幾つかの改
変を行なうことで、整流装置としてより望ましい
ものとなる。本発明の半導体装置は、半導体接
合、すなわちＰ−Ｎ接合あるいはPIN接合によつ
て形成された電位障壁を持つている。

本発明の半導体装置は、活性領域としてシラン
中のグロー放電によつて形成した非晶質シリコン
を有するもので、これらの装置は太陽電池、光検
出器、あるいは電流整流装置として良好な動作を
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置を説明するた
めの参考となるシヨツトキ障壁をもつた半導体装
置の断面図である。第２図は可視光領域での単結
晶シリコンに対するグロー放電による非晶質シリ
コンの吸収係数の比較を示す図である。第３図は
シラン中でのグロー放電により非晶質シリコンを
形成する装置の簡略説明図である。第４図は本発
明による半導体装置の第１の実施例の断面図であ
る。第５図は本発明による半導体装置の第２の実
施例の断面図である。 １１０，２１０……半導体装置、１１４，２１
４……非晶質シリコンの活性領域、１１３，１１
５……ドープ層、１１７……真性層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 約10^-7秒あるいはそれ以上のキヤリア寿命、
   約10¹⁷／cm³あるいはそれ以下のエネルギ・ギヤプ
   中の平均局在状態密度、および約10^-3cm²／Ｖ・秒
   あるいはそれ以上の電子に対する易動度を持つ非
   晶質シリコンの本体からなり、この本体が、導電
   率を変更するドープ剤を10¹⁹／cm³よりも大きな濃
   度で含んでいるドープ領域を含む導電型を異にす
   る領域と、半導体接合とを有する半導体装置。