JPS627172A

JPS627172A - 薄膜受光素子の製造装置

Info

Publication number: JPS627172A
Application number: JP60147442A
Authority: JP
Inventors: Shungo Tsuboi; 俊吾坪井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1987-01-14

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】［産業上の利用分野］この発明は薄膜受光素子の製造装置に関し、特に非晶質
から成る薄膜受光素子に関する。

【従来の技術１第６図はＰＩＮ型受光受光素子面構造を示し、図におい
て、（１）はガラス基板、（２）は透明電極、（３）は
Ｐ層、（０はｉＪｅ、（５）は３層、（Ｂ）は背面電極
である。かかるＰＩＮ型受光受光素子ネルギ帯を示した
ものが第７図で、（７）は価電子帯。

（８）は禁止帯、（３）は伝導帯を示し、禁止帯（８）
にフェルミ準位（１０）が存在していることを示してい
る。そして高位のエネルギ準位から受光素子のＰ層領域
（１１）、１層領域（１２）及びｎ層領域（１３）と各
層領域が順次低エネルギ準位として存在していることを
示している。さらに各層領域の具体的構成を説明すると
、第６図におけるＰ層領域（１１）としては硼素をドー
ピングした非晶質炭化硅素（以下ｒａ−５ｉｎ；８」と
記す）、１層領域（１２）は不純物の存在しない非晶質
硅素（以下ｒａ−５ｉＪと記す）、ｎ層領域（１３）は
燐をドーピングした非晶質硅素（以下ｒａ−Ｓｉ　；ｐ
Ｊと記す）として構成されている。　然して、光はＰ層
領域（１１）側から入射するのが一般的で、ａ−５ｉＣ
；Ｂから成るＰ層領域（１１）にｎＭ層領域１３）を形
成−するａ−８ｉ；Ｐを接合したベテロ接合構造にする
ことによって受光素子の受光感度波長幅を広くとること
が可能となって受光変換の効率向上に有効となる。また
、ａ−９ｉＣ；Ｂの２Ｍ領域（１１）に禁止帯幅の広い
ａ−ＳｉＣを１層領域（１２）として接合することによ
りＰ層領域（１１）での無効な光吸収が減少し、１層領
域（１２）での効率の良い光電変換をもたらし、１層領
域（１２）の深さ方向に連続的に禁止帯幅を変化させ、
広い波長領域にわたって有効に光吸収をさせることがで
きる。

このようにａ−ＳｉＣ構成からａ−Ｓｉ構成に向って炭
素含有量を連続的に減少させることによって光に対する
感度分布曲線を平坦にすることができる。

これを実現させるために、ｉ層領域（１２）のａ−Ｓｉ
に少量の炭素を均一にドーピングした層を有する素子が
報告サレテイル（ＮＩＫＫＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
８１１１１８５゜１．１４）　。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記報告における素子は、Ｐ層領域（１
１）と１層領域（１２）間にａ−ＳｉＣからなる新たな
層を一層介在させた構造となり、そのためにはａ−Ｊｉ
Ｇを成膜するための反応室が新たに必要となり、ひいて
はこの反応室に付帯するガス導入、排気系設備なども必
要となって装置として複雑になる。またこの装置におい
ては、ｉ層に炭素を加えて禁止帯幅に勾配をつけようと
する場合、連続的変化は得られず、基−板温度および、
反応ガス分圧によって画一的に決まる特定の禁止帯幅°
をもつ各層が形成され、Ｐ層（３）とｉ層（４）の中間
の禁止帯幅をもったａ−９ｉＣが段階的に変化したもの
として得られるに過ぎない。

この発明は、基板にａ−ＳＨＯから成る層を形成する際
、その基板温度によって炭素と硅素の組成比（以下ｒｅ
／ＳｉＪと記す）が変化する事実、っまりＣｐｓ　ｉが
第８図に示したように基板温度の低減につれ連続的に減
少し、　ａ−８ｉのもつ禁止帯幅に漸近す″る事実に着
目してなされたものである。これによって１層領域（１
２）におけるＣｐｓ　ｉの連続的な減少によって連続的
に禁止帯幅を変化させて所期の目的を達成しようとする
ものである。なお、第８図に示したデータは５ｉＨａ−
ＣＨａ−Ｈ２−Ａｔガス系でＣＨ４／５ｉＨ４（分圧比
）＝５０．１３．５８鱈ｇ、高周波電力５０誓の時のも
のであり、基板温度３００℃における光学的禁止帯幅は
２−８ｅＶ　、禁止帯の広がりを表わすＥｄｇｅ％１ｉ
ｄｔｈ　Ｐａｒａｍｅｔｓｒは３．８７９　Ｘ　１０−
５　ｃｍ−ｅＶテあり、良好な膜が得られていることが
わかる。

［・問題点を解決するための手段］この発明は、　ＰＩＮ型受光受光素子造装置における１
層領域の形成室において、この形成室に炭素をドーピン
グするガスを導入するとともに基板・を加熱移送する際
、ｎ層領・域の形成室側に向けて移送４される基板の加
熱温度を逓減制御する加熱制御手段を設けて・構成した
ものである。

「作用」この発明装置によれば１層領域の２層領域側からｎ層領
域側に至るつれて、１層領域を構成するａ−８ｉＣにお
けるＣｐｓ　ｉが逓減してａ−ＳｉＣ禁止帯幅が狭小と
なってａ−９ｉの禁止帯幅に漸近したものとして形成さ
れる。

［実施例］以下第１図ないし第４図に示した実施例に基づいてこの
発明を説明する。第１図、第２図はプラズマ化、学堆積
法（プラズマＣｖＤ法）による製造装置の概略を示すも
ので、図において、基板準備室（２１）から移送された
基板（Ｓ）は、中間室（２２）’を経由してＰ層成膜室
（２３）に入り、基板（Ｓ）は加熱装置（２４）によっ
て加熱した加熱電極（２３ａ）上をｉ層成膜室−側に向
けて移送される。この間ガス供給室（２５）か、ら供給
された混合ガスが熱分解して基板（Ｓ）にＳｉＣ；Ｂの
Ｐ層（３）として形成される。そして混合ガスとしては
、硅素源としてシランガス（Ｓｉｎｓ）、炭素源として
メタンガス（ＣＨｊ）がそれぞれ使用され、価電子制御
用ガスはＰ型制御用としてジポランガス（Ｂ２Ｈ６）が
使用される。なお、混合ガスのキャリ５ヤガスとしては
アルゴンガス（Ａｒ）を用いている。Ｐ層（３）の形成
された基板（Ｓ）は中間室（２８）を経てｉ層成膜室（
２７）に入る。

このｉ層成膜室（２７）においてもＰ層の成膜と同様に
ｉ層が形成されるのであるが、このｉ層成膜室（２７）
における加熱電極（２７ａ）に本発明の励機がある。こ
の加熱電極（２？ａ）を拡大して示したもの　　　□が
第２図で、図において、加４ｊ！ｌ電極（：ｌＬ７　ａ
　）の上面には１、基板（Ｓ）を、ｍｉしたトレイ（Ｔ
）を移送する移送機構（４０）が配設され、この移送機
構（４０）は駆動軸（４１）の回転によって駆動するよ
うになっている。またこの移送機構（４１）の下面には
基板（Ｓ）の移送方向に向けてヒータ群（４２）〜（４
Ｂ）が順次配設され、さらに各ヒータ群（４２）〜（４
８）の温度を熱電対（４７）〜（５１）によって計測し
、この計測値に基づき各ヒータ群（４２）〜（４６）を
温度制御するように構成されている。そして各ヒータ群
（４２）〜（４Ｂ）の電力供給源（５２）及び熱電対（
４７）〜（５１）からの温度検出用線（５３）は加熱装
置（２４）にそれぞれ接続されて、加熱電極（２７ａ）
の温度１分布を任意に調整制御することができるなって
いる。この加熱電極（２７ａ）による代表的な温度分布
を示したものが第３図で、同図のように加熱電極（２７
ａ）中央部を後述するｎ層成膜室側より高温に調整され
てる。然して、加熱電極（２７ａ）における温度分布特
性と加熱電極（２７ａ）上を移送するトレイ（Ｔ）の移
送速度とを調整することによって基板（Ｓ）の加温状態
を決定することができ、ひいてはｉＮ領域（１２）とし
てのＣ／Ｓｉの連続的な変化を制御してｉ層の禁止帯幅
の調整をすることができる。仮に、３００℃の温度領域
に入った基板（Ｓ）は、プログラムされた所定の移送速
度で加熱電極（２？ａ）上を移送されることとなり、こ
のとき−ｉ層成膜室（２７）に導入する混合ガス系をＳ
　１Ｈ４−ＣＨ４−Ｈ２−Ａｒから成る４元′混合ガス
とすると、このｉ層成膜室（２７）において禁止帯幅に
勾配をもたせたｉ−ｓ：Ｉ−ＸｃＸとして１層領域（１
２）の形成された基板（Ｓ）が中間室（２８）を経てｎ
層成膜室（２８）に至る。

ｎ層成膜室（２９）ではその加熱電極（２９ａ）におい
てｎ層領域（１３）がａ−Ｓｉ；Ｐとして形成されるが
、このときガス供給装置！！（２５）から導入される混
合ガス・は、燐源としてホスフィンガス（ＰＨ３）が混
入されたＳ　１Ｈ４−ＰＨ３−Ｈ２−Ａ「としてのガス
組成を有している。このようにしてｎＮ領域（１３）の
形成された基板（Ｓ）は次の中間室（３０）を経て取出
室（３１）においてカートリッジケースに収納されるこ
とになる。

なお、また（３２）は高周波電源装置である。

このようにして得られたＰＩＮ型受光素子は、１層領域
（１２）のＣ／Ｓ　ｉがＰ層領域（１１）からｎ層領域
　　□（１３）側に向けて逓減するため、その禁止帯幅
が第４図に示したように制御される。つまり、かかる受
光素子から形成された受光素子パネルは、分光、　感度
特性において、従来のものより短波長領域ての感度が向
上しており、光電変換効率の向上に大きく寄与する。こ
れを具体的に示したものが第５図で、同図は太陽光のス
ペクトル分布（５１）、および受光素子パネルの分光感
度特性（５２）　、　（５３）をそれぞれ示したもので
ある。この図によれば、従来の受光素子の分光感度特性
を示す曲線（５２）より本実施例装置によって製造され
た受光素子の分光感度特性を示す曲１ｉＬ（５３）の方
が短波長領域に優れた特性を有していることが明らかで
ある。

以上本発明による製造装置の基本は、Ｐ層領域（１１）
、１層領域（１２）、ｎＮ領域（１３）を個別の反応室
によって形成させる３室インライン型製造装置において
、ｉ層成膜室（２７）の加熱電極（２？ａ）の基板（Ｓ
）進行方向の温度分布と基板（Ｓ）の移送速度によって
、ｉ層成膜室（２７）における基板自体の温度履歴を制
御することにより、１層領域（１２）の禁止帯幅を第３
図のように連続的に変化させること　　□叫ある。

従って、従来の３室連続式製造装置での加熱型　　・極
および制御系を変更するのみで、従来の設備費　　□と
殆ど変わらず、しかも既設の製造設備であっても、僅か
な改造費用で本発明装置を実施すること　　゛が可能で
ある。

「発明の効果」以上この発明装置によれば、ＰＩＮ型薄膜受光素　　□
子における１層領域の禁止帯幅を連続的に変化させたも
のとして製造することができるため、光の短波長領域の
分光感度特性に優れた素子を得ることができ、ひいては
光電変換効率の向上を図るこてかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成　　図、第
２図は第１図の要部拡大図、第３図は第２図に示した加
熱電極の温度分布特性の一例を示す図、第４図は本実施
例装置によって製造されたＰＩＮ型受光素子のエネルギ
、帯を示す説明図、第５図はこの受光素子の太陽光スペ
クトルの分布を従来の素子と比較して示したグラフ、第
６図は従来のＰＩＮ型受光受光素子す拡大断面図、第７
図はこの従来の素子のエネルギ帯を示す第４図相当図、
の関係を示すグラフである。図において、（２２）はＰ層成膜室（第１室）、（２４）は加熱装置。（２７〕は１Ｐｊｊ成膜室（第２室）、（２？ａ）は加
熱電極（加熱構造体）、（４０）は移送機構、　　　　
（４２）〜（４８）はヒータ群、（４７）〜（５１）は
熱電対、（５２）は電力供給源、（５３）は温度検出用
線、（４２）〜（５３）は加熱制御手段である。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

非晶質炭化硅素を主体とするＰ層を形成する第１室と、
非晶質硅素から成るｉ層を形成する第２室とを備えたＰ
ＩＮ型薄膜受光素子を製造する薄膜受光素子の製造装置
において、上記第２室における薄膜受光素子の基板の加
熱構造体に、該加熱構造体上を移送される基板の形成ｉ
層に炭素をドーピングするとともに、該基板の温度を移
送中央部から移送につれて逓減させる加熱制御手段を設
けたことを特徴とする薄膜受光素子の製造装置。