JPH02248037A - 非晶質半導体の生成方法 - Google Patents
非晶質半導体の生成方法Info
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- JPH02248037A JPH02248037A JP1069590A JP6959089A JPH02248037A JP H02248037 A JPH02248037 A JP H02248037A JP 1069590 A JP1069590 A JP 1069590A JP 6959089 A JP6959089 A JP 6959089A JP H02248037 A JPH02248037 A JP H02248037A
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラズマＣＶＤ法による任意のバンドギャッ
プをもつ非晶質半導体の生成方法に関する。
プをもつ非晶質半導体の生成方法に関する。
例えば太陽電池の窓層としてバンドギャップの広いｐ形
非晶質シリコン層をバンドギャップの狭いｌ質非晶賞シ
リコン層と接触させる場合、或いはバンドギャップの広
い非晶質シリコン薄膜とバンドギャップの狭い非晶質シ
リコン薄膜を積層して超格子構造をつくる場合には、異
なる原料ガス、例えば５ｔｎｅとＣ１＋、を用い、これ
らのガスの混合比率を代えてＲＦ高周波あるいは直流電
界を用いたプラズマＣＶＤを行９てバンドギャップの異
なった非晶質シリコン層を得る方法が知られている。
非晶質シリコン層をバンドギャップの狭いｌ質非晶賞シ
リコン層と接触させる場合、或いはバンドギャップの広
い非晶質シリコン薄膜とバンドギャップの狭い非晶質シ
リコン薄膜を積層して超格子構造をつくる場合には、異
なる原料ガス、例えば５ｔｎｅとＣ１＋、を用い、これ
らのガスの混合比率を代えてＲＦ高周波あるいは直流電
界を用いたプラズマＣＶＤを行９てバンドギャップの異
なった非晶質シリコン層を得る方法が知られている。
上記のように、原料ガスの混合比率を変化させて行うプ
ラズマＣＶＤ法により生成される非晶質半導体のバンド
ギャップを変化させる方法では、反応槽中に流れるガス
の混合比変化速度以上の遠い速度でバンドギャップを変
化させることは不可能である。特にバンドギャップを断
続的に変化させて積層する超格子構造を正確に作製しよ
うとすると、−度放電を停止してガスの混合比を完全に
変えたのち再び放電を開始しなければならず、時間がか
かると共に、その界面に欠陥が多数発生するという問題
があった。
ラズマＣＶＤ法により生成される非晶質半導体のバンド
ギャップを変化させる方法では、反応槽中に流れるガス
の混合比変化速度以上の遠い速度でバンドギャップを変
化させることは不可能である。特にバンドギャップを断
続的に変化させて積層する超格子構造を正確に作製しよ
うとすると、−度放電を停止してガスの混合比を完全に
変えたのち再び放電を開始しなければならず、時間がか
かると共に、その界面に欠陥が多数発生するという問題
があった。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、バンドギャップ
の異なる非晶質半導体層を容易に形成できる非晶質半導
体の生成方法を提供することにある。
の異なる非晶質半導体層を容易に形成できる非晶質半導
体の生成方法を提供することにある。
上記の目的の達成のために、本発明は、４族元素化合物
ガスを少なくとも一つ含む原料ガス中に電界を印加して
グロー放電を発生させプラズマＣＶＤを行う際に、電界
をパルス状に印加し、そのパルスのパルス幅とパルス周
期を生成される非晶質半導体の所期のバンドギャップに
対応させて設定するものとする。
ガスを少なくとも一つ含む原料ガス中に電界を印加して
グロー放電を発生させプラズマＣＶＤを行う際に、電界
をパルス状に印加し、そのパルスのパルス幅とパルス周
期を生成される非晶質半導体の所期のバンドギャップに
対応させて設定するものとする。
（作用〕
プラズマＣＶＤを行うために印加する電界をパルス状に
すれば、パルス波形に対応してプラズマ中での電子温度
とプラズマポテンシャルが変化する。従ってパルス波形
により電子温度とプラズマポテンシャルを自由に制御す
ることができ、電子温度とプラズマポテンシャルを自由
に制御することにより、プラズマ中での原料の反応速度
を制御することが可能となる。それによってプラズマ中
のイオン量、ラジカル量を制御することができる。
すれば、パルス波形に対応してプラズマ中での電子温度
とプラズマポテンシャルが変化する。従ってパルス波形
により電子温度とプラズマポテンシャルを自由に制御す
ることができ、電子温度とプラズマポテンシャルを自由
に制御することにより、プラズマ中での原料の反応速度
を制御することが可能となる。それによってプラズマ中
のイオン量、ラジカル量を制御することができる。
従ってこの方法によれば、原料ガスの組成を変化させな
くても、パルス状の電界のパルス幅とパルス周期う変化
させるだけで、ガスの反応速度を制御して生成される非
晶質半導体の組成比を変化させることができ、バンドギ
ャップの制御が可能となる。
くても、パルス状の電界のパルス幅とパルス周期う変化
させるだけで、ガスの反応速度を制御して生成される非
晶質半導体の組成比を変化させることができ、バンドギ
ャップの制御が可能となる。
第１図は本発明の実施例に用いる装置の構成を示す、真
空槽１の内部には平行平板電極２．３が対向設置され、
一方の電極３の上に基板４が置かれている。真空槽１に
は、原料ガス導入管５および真空排気系６が連結されて
いる。電極２にはパルス発生電源フが接続されている。
空槽１の内部には平行平板電極２．３が対向設置され、
一方の電極３の上に基板４が置かれている。真空槽１に
は、原料ガス導入管５および真空排気系６が連結されて
いる。電極２にはパルス発生電源フが接続されている。
パルス電源により発生されるＲＦ高周波または直流電界
はパルス状に変調されている。直流電界の変調例を第２
図に示し、暢Ｗのパルス電界が周期Ｔで繰り返し印加さ
れる。高周波電界の場合には、パルス幅Ｗの間だけ１３
．５６ＭＨｚのＲＦ電界が印加される。第３図は、第１
図の装置を用い、原料ガス導入管５から減圧下で５ｌｌ
ｌｅおよびＣＨ４を導入し、パルス周期Ｔを１０００μ
ｓｅｃとしてパルス幅を変化して得られた非晶質シリコ
ンカーバイト （ａ −３ＩＣ：ＩＩ）の膜質を示す、
パルス幅Ｗを３μｓｅｃから１０００＃ａｅｃ（連続）
まで変化させることにより、ａ−３ＩＣ：Ｈの光学バン
ドギャップＥ、が２．Ｏｖから１．７５ｅＶまで変化し
、光転導度σ、ｈも連続的に変化する。
はパルス状に変調されている。直流電界の変調例を第２
図に示し、暢Ｗのパルス電界が周期Ｔで繰り返し印加さ
れる。高周波電界の場合には、パルス幅Ｗの間だけ１３
．５６ＭＨｚのＲＦ電界が印加される。第３図は、第１
図の装置を用い、原料ガス導入管５から減圧下で５ｌｌ
ｌｅおよびＣＨ４を導入し、パルス周期Ｔを１０００μ
ｓｅｃとしてパルス幅を変化して得られた非晶質シリコ
ンカーバイト （ａ −３ＩＣ：ＩＩ）の膜質を示す、
パルス幅Ｗを３μｓｅｃから１０００＃ａｅｃ（連続）
まで変化させることにより、ａ−３ＩＣ：Ｈの光学バン
ドギャップＥ、が２．Ｏｖから１．７５ｅＶまで変化し
、光転導度σ、ｈも連続的に変化する。
第４図は第１図の装置を用いて形成した超格子構造を示
す、この構造はガラス基板ｌｌ上に透明導電膜１２を形
成し、その上にパルス周期Ｔを１０００μｓｅｃとし、
パルス幅１０００μｓｅＣの電界とパルス幅３μｓｅｃ
のの電界とを、例えば３０秒ごとに交互に印加して成膜
する。パルス幅１０００μ３ｅｃのときには連続放電と
なる。これにより、それぞれ厚さが例えば２０人のバン
ドギャップＥ＊ １−７５ｅＶのａ−ｓｉｃ＋ｇ層１３
とＥ 、 ２．ＯｅＶ （Ｄ ａ−３ＩＣ＝ＩＩ層１４
とが積層されて超格子構造となった。なお、透明導電膜
１２の端部および最上層の上にはそれぞれ電極１５゜１
６を設けた。このようにして発光ダイオードなどの超格
子デバイスが形成される。もちろん、原料ガスの種類や
流量比の初期設定を変化させることにより、光学バンド
ギャップの大きさを自由に変化させることが可能である
。また上記の実施例では、パルス周期Ｔを１０００μｓ
ｅｃとしたが、ガスの種類によっては、これを０．２μ
ｓｅｃから１０ｓｅｃの間で変化させ、その中でパルス
幅を自由に変化させることにより、自由に膜質を制御す
ることが可能である。このような超格子構造非晶質半導
体は発光ダイオードの材料に用いられる。
す、この構造はガラス基板ｌｌ上に透明導電膜１２を形
成し、その上にパルス周期Ｔを１０００μｓｅｃとし、
パルス幅１０００μｓｅＣの電界とパルス幅３μｓｅｃ
のの電界とを、例えば３０秒ごとに交互に印加して成膜
する。パルス幅１０００μ３ｅｃのときには連続放電と
なる。これにより、それぞれ厚さが例えば２０人のバン
ドギャップＥ＊ １−７５ｅＶのａ−ｓｉｃ＋ｇ層１３
とＥ 、 ２．ＯｅＶ （Ｄ ａ−３ＩＣ＝ＩＩ層１４
とが積層されて超格子構造となった。なお、透明導電膜
１２の端部および最上層の上にはそれぞれ電極１５゜１
６を設けた。このようにして発光ダイオードなどの超格
子デバイスが形成される。もちろん、原料ガスの種類や
流量比の初期設定を変化させることにより、光学バンド
ギャップの大きさを自由に変化させることが可能である
。また上記の実施例では、パルス周期Ｔを１０００μｓ
ｅｃとしたが、ガスの種類によっては、これを０．２μ
ｓｅｃから１０ｓｅｃの間で変化させ、その中でパルス
幅を自由に変化させることにより、自由に膜質を制御す
ることが可能である。このような超格子構造非晶質半導
体は発光ダイオードの材料に用いられる。
第５図は本発明の別の実施例を示し、ｐｉｎ構造を有す
る非晶質シリコン太陽電池のバンド・ダイアグラムであ
る。ｐｉｎ構造の太陽電池においては、いわゆる窓層で
ある光入射側のｐ層にバンドギャップの広いａ−３ｉＣ
：Ｈ膜を、用い、光の透過率を高くすることは良（知ら
れている０図において、ａ−ｓｉｃ：ａからなる２層２
１．非晶質シリコン（ａ−３ｉ）からなる１Ｊ１１１ｎ
層２３によって構成されるｐｉｎ構造のほかに２層２１
と１層２２０間にインターフェイス層２４が挿入されて
いる。この実施例では、この中のインターフェイス層の
バンドギャップの勾配を第１図の装置の画電極２．３の
間に印加されるパルス状電界のパルス幅を変化させるこ
とにより得ている。具体的には、原料ガス導入管５より
、流量２００ＳＣ（：Ｍの５ｉＨｅ、 ２ ＳＣＣＭ
のＣＨＩ。
る非晶質シリコン太陽電池のバンド・ダイアグラムであ
る。ｐｉｎ構造の太陽電池においては、いわゆる窓層で
ある光入射側のｐ層にバンドギャップの広いａ−３ｉＣ
：Ｈ膜を、用い、光の透過率を高くすることは良（知ら
れている０図において、ａ−ｓｉｃ：ａからなる２層２
１．非晶質シリコン（ａ−３ｉ）からなる１Ｊ１１１ｎ
層２３によって構成されるｐｉｎ構造のほかに２層２１
と１層２２０間にインターフェイス層２４が挿入されて
いる。この実施例では、この中のインターフェイス層の
バンドギャップの勾配を第１図の装置の画電極２．３の
間に印加されるパルス状電界のパルス幅を変化させるこ
とにより得ている。具体的には、原料ガス導入管５より
、流量２００ＳＣ（：Ｍの５ｉＨｅ、 ２ ＳＣＣＭ
のＣＨＩ。
２０ＳＣＣＭのｈの混合ガスを原料ガスとし、パルス周
期をｌ ｍ５ｅｃとして、パルス幅を３μｓｅｃから連
続放電となる１０００μｓｅｃまで３０分の間に連続的
に変化させて、バンドギャップＥ、が２ｅＶから１．７
５ｅＶまで変化し、一方では２層２１と同じバンドギャ
ップ、他方では１層２２と同じバンドギャップのインタ
ーフェイス層２４を２００〜４００人の厚さに成膜した
。このようななだらかにバンドギャップが変化するイン
ターフ、エイス層２４を挿入することにより、ｐＭ１２
１と０層２３の間のビルトイン・ポテンシャルが上がり
、出力電圧が高くなった。
期をｌ ｍ５ｅｃとして、パルス幅を３μｓｅｃから連
続放電となる１０００μｓｅｃまで３０分の間に連続的
に変化させて、バンドギャップＥ、が２ｅＶから１．７
５ｅＶまで変化し、一方では２層２１と同じバンドギャ
ップ、他方では１層２２と同じバンドギャップのインタ
ーフェイス層２４を２００〜４００人の厚さに成膜した
。このようななだらかにバンドギャップが変化するイン
ターフ、エイス層２４を挿入することにより、ｐＭ１２
１と０層２３の間のビルトイン・ポテンシャルが上がり
、出力電圧が高くなった。
本発明は、以上の二つの実施例に限定されず、プラズマ
ＣＶＤにより生成される非晶質半導体のバンドギャップ
を制御する必要のある場合にすべて実施可能である。
ＣＶＤにより生成される非晶質半導体のバンドギャップ
を制御する必要のある場合にすべて実施可能である。
本発明によれば、プラズマＣＶＤ装置の真空槽中の原料
ガス混合比を変化させることなく、槽内の電極に電圧を
印加するパルス電源のパルス周期。
ガス混合比を変化させることなく、槽内の電極に電圧を
印加するパルス電源のパルス周期。
パルス幅を変化させることにより、積層される非晶質半
導体のバンドギャップを任意に制御することができる。
導体のバンドギャップを任意に制御することができる。
特に、超格子構造や太陽電池などのためにバンドギャッ
プの異なる非晶質半導体膜を積層する際に、放電を停止
してガスを入れ損える必要がなくなり、時間ロスを伴わ
ないで成膜でき、放電停止による界面欠陥の発生を防ぐ
ことができる。
プの異なる非晶質半導体膜を積層する際に、放電を停止
してガスを入れ損える必要がなくなり、時間ロスを伴わ
ないで成膜でき、放電停止による界面欠陥の発生を防ぐ
ことができる。
第１図は本発明の実施例に用いるプラズマＣＶＤ装置の
断面図、第２図はパルス電源の出力波形図、第３図はパ
ルス周期Ｌ ｍ５ｅｃにおける印加電界のパルス幅と得
られるａ−５ＩＣ：Ｈのバンドギャップおよび光転導度
との関係線図、第４図は本発明の一実施例によって得ら
れる超格子デバイスの断面図、第５図は本発明の別の実
施例によって得られるインターフェイス層をもつ大腸電
池のバンドダイアダラムである。 １：真空槽、２，３：電極、４：基板、５：原料ガス導
入管、６：真空排気系、７：パルス電源。 第１図 第２図 ノ（ルス？Ｉ （ｕｓｅｃ） 第３図 第４図 第５図
断面図、第２図はパルス電源の出力波形図、第３図はパ
ルス周期Ｌ ｍ５ｅｃにおける印加電界のパルス幅と得
られるａ−５ＩＣ：Ｈのバンドギャップおよび光転導度
との関係線図、第４図は本発明の一実施例によって得ら
れる超格子デバイスの断面図、第５図は本発明の別の実
施例によって得られるインターフェイス層をもつ大腸電
池のバンドダイアダラムである。 １：真空槽、２，３：電極、４：基板、５：原料ガス導
入管、６：真空排気系、７：パルス電源。 第１図 第２図 ノ（ルス？Ｉ （ｕｓｅｃ） 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- （１）４族元素、化合物ガスを少なくとも一つ含む原料
ガス中に電界を印加してグロー放電を発生させプラズマ
ＣＶＤを行う際に、電界をパルス状に印加し、そのパル
スのパルス幅とパルス周期を生成される非晶質半導体の
所期のバンドギャップに対応させて設定することを特徴
とする非晶質半導体の生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069590A JP2708864B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 非晶質半導体の生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069590A JP2708864B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 非晶質半導体の生成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248037A true JPH02248037A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2708864B2 JP2708864B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=13407193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1069590A Expired - Lifetime JP2708864B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 非晶質半導体の生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708864B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737825A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Nec Corp | アモルファスシリコンの成膜方法、及び、薄膜トラ ンジスタの製造方法 |
| JP2005050905A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Sharp Corp | シリコン薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP2005183620A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Sharp Corp | シリコン薄膜太陽電池の製造方法 |
| WO2006134781A1 (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Kyocera Corporation | 堆積膜形成方法、堆積膜形成装置、堆積膜およびこれを用いた感光体 |
| JP2008181960A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Sharp Corp | 積層型光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2008240156A (ja) * | 1994-12-20 | 2008-10-09 | Schott Ag | プラズマｃｖｄ法 |
| JP2009267383A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Ngk Insulators Ltd | シリコン系薄膜量産装置及びその方法 |
| JP2009302583A (ja) * | 2009-09-28 | 2009-12-24 | Sharp Corp | 積層型光電変換装置及びその製造方法 |
Citations (3)
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| JPS56158419A (en) * | 1980-05-12 | 1981-12-07 | Shunpei Yamazaki | Semiamorphous semiconductor and manufacture therefor |
| JPS611023A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-07 | Teru Saamuko Kk | バツチプラズマ装置 |
| JPH01149965A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-13 | Hitachi Ltd | プラズマ反応装置 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1069590A patent/JP2708864B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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| JP4851448B2 (ja) * | 2005-06-16 | 2012-01-11 | 京セラ株式会社 | 堆積膜形成方法、堆積膜形成装置、堆積膜およびこれを用いた感光体 |
| JP2008181960A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Sharp Corp | 積層型光電変換装置及びその製造方法 |
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| JP2009302583A (ja) * | 2009-09-28 | 2009-12-24 | Sharp Corp | 積層型光電変換装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2708864B2 (ja) | 1998-02-04 |
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