JPS62295466A - 光電変換半導体装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （イ）発明の利用分野 本発明は導電性を持つ透光性酸化物表面を有する基板上
に還元性気体を含む反応気体を用いて、作製した光電変
換装置に関するものである。

（ロ）従来技術 従来、透光性基板上の導電性を有する透光性酸化物被膜
としてはインジューム・ティン・オキサイド（以下ＩＴ
Ｏという）、酸化スズ（以下５ｎｕ２という）が知られ
光電変換装置の導電膜として、広（使用されている。

しかしながらＩＴＯの場合は導電性は非常に高く、透光
性は十分であるがＩＴ、Ｏ自身が非常に還元されやす＜
ＴＴＯ上に半導体被膜を形成するとＩＴＯと半導体被膜
との界面付近において、白濁現象が現われるために透光
性が著しく悪化し硝子基板等の透光性基板上に前記被膜
を形成した物を光電変換装置として応用が不可能であっ
た。また、前記界面付近には金属インジュームが析出し
、この金属が半導体中に拡散してゆき、素子特性を著し
く劣化させてしまった。

一方ＳｎＯ，膜は、前述したＩＴＯ膜のような白濁現象
は見られない。しかしＳｎＯ□膜は抵抗率が高く光電変
換装置として使用した場合、外部に十分な量の電力を取
り出せない。また、エツチング加工が非常に困難な為に
、細かいパターンを有する電子デバイスには使用不可能
であった。

（ハ）発明の目的 本発明は前述したように、光電変換素子を白濁しない加
工性のよい透光性導電膜上に作製した光電変換装置を提
供するものであり、透光性基板上の透光性導電膜さらに
その上に半導体被膜を形成した素子を光学的素子として
使用可能にすることを目的とするものである。

（ニ）発明の構成 ゛　本発明は、透光性基板上に還元性雰囲気下において
、形成された導電性を有する透光性導電膜、例えば酸化
亜鉛または酸化亜鉛中にアルミニューム、ゲルマニュー
ム、シリコン等の不純物が添加された導電膜の上に設け
た一導電型の珪素または珪素を主成分とする第１の非単
結晶半導体層と、前記第１の非単結晶半導体層上に設け
た真性の第２の非単結晶半導体層と、前記第２の非単結
晶半導体層上に設けた前記第１の非単結晶半導体層とは
逆導電型の第３の非単結晶半導体層とから成ることを特
徴とするものである。本発明において、前述の透光性導
電膜は還元性雰囲気下において高い導電性を示し白濁し
ないことを特徴とする。

この白濁の原因として考えられることは、この金属酸化
物導電膜が還元性雰囲気下で還元され金属が析出したこ
と、および導電膜表面が荒らされて凸凹化したことが考
えられる。

本発明はこれらの問題に対し、酸化亜鉛または酸化亜鉛
を主成分とする導電膜を用いたことで解決したものであ
る。この酸化亜鉛導電膜は還元性雰囲気下においても良
好な導電性及び透過率を有するものである。特に酸化亜
鉛導電膜形成時に還元性気体である水素ガスを分圧にし
て０．００５〜０゜０５Ｐａ導入すると導電性が増すと
いう特徴を有するものである。

以下実施例により本発明の光電変換半導体装置を説明す
る。

実施例１ 硝子基板上にアルミニュームが酸化物の形で２ｗｔ％添
加された酸化亜鉛をターゲットとして、高周波スパッタ
リング法により膜厚２０００人で形成した。その形成条
件を以下に示す。

ＲＦ小出力　　　　５００　Ｗ スパッタ圧力　　　　Ｉ　Ｐａ 水素分圧　　　　０．０５　Ｐａ このように水素を分圧比にして０．００１〜０．０１程
度添加すると無添加時に比べて最大で５０％程度導電性
が向上した。この時のシート抵抗は１９Ω／Ｃ４であっ
た。

この導電膜上に光化学気相反応法により、Ｐ型炭化珪素
半導体膜を約１０人作製した。

その時の作製条件を以下に示す。

使用ガス流量 Ｓ　ｉｚ　Ｈｂ　　　　　　　５０　ＳＣＣＭＨ２ベー
ス５％Ｂ２Ｈ６１０ＳＣＣＭ Ｓｉｎｇ（ＣＨｓ）ｇ　　　　　　５　ＳＣＣＭ反応圧
力　　　　４００　Ｐａ 基板加熱温度　　２５０℃ この際、基板加熱後約１０分間は水素ガスのみを流した
状態で、基板表面のクリーニングを行い酸化亜鉛膜とＰ
型置化珪素被膜界面特性を向上させ、かつ炭化珪素被膜
の密着性を向上させた。その後水素ガスを止め、反応性
ガスを導入して第１のＰ型置化珪素半導体層を形成した
。このようにして得られた硝子基板上に形成された酸化
亜鉛電膜上の第１のＰ型炭化珪素被膜の透過率を、第１
図曲線（１）に示す。図より明らかなように可視光の波
長範囲内において約８５％程度の透過率が得られ良好な
特性が得られた。

一方比較の為、硝子基板上のＩＴＯ膜上に本実施と同じ
工程を用いて炭化珪素被膜を作製したところ、白濁状態
となり光が散乱されてしまい、第１凹曲線（２）に示す
ように前記基板を垂直に入射し透過する光は、本発明の
場合と比べて約７０％程度になっていた。この被膜をＸ
ＭＡ　（Ｘ線マイクロアナライザー）にて分析したとこ
ろ、ＩＴＯと窒化珪素膜界面に金属インジューム（Ｉｎ
　）の析出が観察された。

一方、本発明の場合は、金属亜鉛の析出は観察されなか
った。

さらに、第１の半導体層上に、■型の非単結晶半導体層
を公知のプラズマＣＶＤ法により７０００人の膜厚に形
成した。

以下にその条件を示す。

使用ガス流量　　　Ｓ　ｉｌＬ　　　５０　ＳＣＣＭ反
応圧力　　　　　　　　　　１３　　Ｐａ基板加熱温度
　　　　　　　２５０　’　Ｃ高周波出力　　　　　　
　　１００Ｗ さらに、この第２の半導体層上に同様にＮ型の微結晶半
導体層を約５００人形成した。

以下にその条件を示す。

使用ガス流量 Ｓ　ｉＨｎ　　　　　　　　　５０　ＳＣＣＭＳｉＨａ
ベース５％円＋３　　２　ＳＣＣＭＨｚ　　　　　　　
　　　１００　ＳＣＣＭその他は、第２半導体層作製条
件と同じであった。

さらに、真空蒸着法により裏面反射電極として、アルミ
ニュームを形成し、光電変換装置とした。

これにより、透光性導電膜と、半導体層間で白濁により
光を散乱させず、効率の高い光電変換装置を得ることが
できた。

その特性を以下に示す。

開放電圧　　　　　　０．８５　Ｖ 短縮電流　　　　　１８．５　　ｍＡ 曲線因子　　　　　　０．７０ 効率　　　　　　　１１．０％ 面積　　　　　　　　１．０５ａＪ ただし　　Ａ　Ｍ　Ｔ　（１００ｍＷ／ｃｆｆｌ）本実
施例では、単層膜の酸化亜鉛導電膜上に還元性ガスを有
する反応性ガスを用いて半導体被膜を形成したが、特に
本構成のみに限定されるわけではな（ＩＴＯ」１に酸化
亜鉛被膜を形成し、還元性ガス及び還元性の活性種がＩ
ＴＯ等下地下地被膜れないようにしてあればよい。

また、光電変換装置の構成は本実施例のみに限定される
わけではない。

（ホ）効果 本発明の構成をとることにより、透光性導電膜上に還元
性ガスを有する反応性気体を用いて、被膜を白濁させず
に半導体被膜を形成することが可能となった。また、こ
の酸化亜鉛被膜はエツチング特性がよく微細なパターン
を形成することができた。

また、透光性導電膜と半導体層界面に金属が依存しない
ため、金属が半導体層中に混入しないため良好な特性の
光電変換半導体装置が得られかつ、光電変換半導体装置
の長期の信頼性も向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明及び比較例より得られた基板の透過率を
示す。 １・・・・・・本発明 ２・・・・・・比較例

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性絶縁基板上の酸化亜鉛導電膜と該酸化亜鉛導
   電膜上に設けた一導電型の珪素または珪素を主成分とす
   る第１の非単結晶半導体層と、前記第１の非単結晶半導
   体層上に設けた真性の第２の非単結晶半導体層と、前記
   第２の非単結晶半導体層上に設けた前記第１の非単結晶
   半導体層とは逆導電型の第３の非単結晶半導体層とから
   成ることを特徴とする光電変換半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記酸化亜鉛導電
   膜中には、不純物としてアルミニュウム、ゲルマニュー
   ム、シリコン等が添加されていることを特徴とする光電
   変換半導体装置。 ３、特許請求の範囲第１項において前記珪素を主成分と
   する第１の半導体層としては、炭化珪素半導体（Ｓｉ＿
   ｘＣ＿１＿−＿ｘ０＜ｘ＜１）を用いたことを特徴とす
   る光電変換半導体装置。