JPH02296375A - 半導体デバイスの構成方法 - Google Patents

半導体デバイスの構成方法

Info

Publication number
JPH02296375A
JPH02296375A JP1116999A JP11699989A JPH02296375A JP H02296375 A JPH02296375 A JP H02296375A JP 1116999 A JP1116999 A JP 1116999A JP 11699989 A JP11699989 A JP 11699989A JP H02296375 A JPH02296375 A JP H02296375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystalline semiconductor
amorphous silicon
thin film
carrier
layer formed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1116999A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2813712B2 (ja
Inventor
Yutaka Hayashi
豊 林
Isao Sakata
功 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP1116999A priority Critical patent/JP2813712B2/ja
Publication of JPH02296375A publication Critical patent/JPH02296375A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2813712B2 publication Critical patent/JP2813712B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Thin Film Transistor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体デバイスに関し、特に結晶半導体表面
にアモルファスシリコン系薄膜が積層さ1れた構造を有
する半導体デバイスの構成方法に関する。本発明におい
て、結晶半導体とはSl。
qe等の単原子結晶、またはIV族化合物、  IIV
I族化合物等の化合物半導体を言い アモルファスシリ
コン系薄膜とは、a−!−3i:Ha−8i:H:F、
a−slXcel−X :H,aS iXC,−x: 
H,a−3iN、: HなどのSiを含んだアモルファ
ス(マイクロクリスタル)も含む薄膜を言う。
〈従来の技術〉 従来、n型アモルファスシリコン系薄膜をp型結晶シリ
コン基板上に積層し、光電変換素子等を形成することは
行われていたが、アモルファスシリコンの堆積層が10
0MΩ/。以上のシート抵抗を有するため、電流取出し
の層には使えないという観点から、アモ・ルファスシリ
コン全面に透明導電膜を更に積層して素子を構成してい
た。この素子の構成方法は、結晶に不純物を導入するた
めの高温プロセスが不要であり、しかも不純物導入によ
る結晶欠陥の発生もないので、高性能な素子+’ −,
2゜ 力)実現されるボテ″″ヤルを有、し7い“・く、発明
が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の構成方法ではアモルファスシリコ
ンの光吸収係数が大きいため、次のような問題があった
即ち、光電変換素子の電流感度を上げるためには、膜厚
をできるだけ小さくする必要があるか、膜厚を小さくす
ると透明導電膜との界面がら空間電荷層が拡がり、出力
電圧を低下させてしまっていた。
く問題を解決するための手段〉 本発明ではこの従来の素子の構成の問題点を解決するた
めに、アモルファスシリコン系薄膜と結晶半導体との積
層構造の電気特性を詳細に調べたところ、上記積層構造
の界面の結晶半導体側にキャリア誘起層が形成されてい
ることを見ました。
このキャリア誘起層は結晶半導体とアモルファスシリコ
ン系薄膜か同−導電形であれば蓄積層となり、結晶半導
体とアモルファスシリコン系薄膜か相異なる導電形であ
れば反転層となることが多いが、結晶半導体とアモルフ
ァスシリコン系薄膜の仕事関数差によっては、同−導電
形でも反転層、逆導電形でも蓄積層となる。このキャリ
ア誘起層を用いて半導体デバイスの動作を構成すること
により、従来の問題点を解決し、また従来得られなかっ
た新しい効果を生み出すことを見出した。
く作用〉 本発明において、上記キャリア誘起層はアモルファスシ
リコン系薄膜の1万分の1−以下のシート抵抗を有して
いるので、この層を通して電流を流すことによって、従
来の問題点であった透明導電膜を直接アモルファスシリ
コン系薄膜に接触させなくてすむようになる。このため
、光吸収にょる電流損失を最小に留めるまで、8カ電圧
の低下なしにアモルファスシリコン系薄膜を薄くするこ
とが可能となる。
即ち、従来得われていたように、電流取出し電極をアモ
ルファスシリコン系薄膜全面に付着する必要がなくなっ
たので、電極は部分的に設ければよく、更に−アモルフ
ァスシリコン系薄膜の表面に、汚染等による空間電荷層
が発生しないように、窒化シリコン膜のような保護層を
アモルファスシリコン系薄膜の表面にコーティングする
ことも可能着させることは、酸素か結晶界面に供給され
る原因を作り、界面の電子状態を劣化(界面準位の発生
)させる原因にもなっていたが、この問題も解決するこ
とができた。
キャリア誘起層か蓄積層である場合は、蓄積層の存在に
伴って、アモルファスシリコン系薄膜との積層面から少
数キャリアを追い返す電界が結晶半導体表面に存在して
いることになり、これを用いて光電変換素子等のキャリ
ア閉じ込めによる■力電圧の向上及びキャリア収集効率
の向上を実現することができる。
一方、アモルファスシリコン系薄膜はバンド内にテイル
準位、ギャップ準位か多量に存在し、ギヤツブ内伝導が
行われる。従って、キャリア誘起付着することにより、
キャリア誘起層が蓄積層の場合はオーム性接触が可能と
なる。
)i ニー、・ 以上の手段及び作用をまとめて、本発明の半
導体デバイスの構成方法の要旨をまとめると以下のよう
になる。
結晶半導体表面にアモルファスシリコン系薄膜が積層さ
れた構造において (1)結晶半導体側に形成されたキャリア誘起層の電気
伝導を用いること。
(2)結晶半導体側に形成されたキャリア蓄積層の電界
を、少数キャリアを積層面から追い返す電界として用い
ること。
(3)結晶半導体側に形成されたキャリア蓄積層と、該
アモルファスシリコン系薄膜とを該結晶半導体へのオー
ム性接触の1部として用いること。
上記構成方法において、結晶半導体とアモルファスシリ
コン系薄膜の間に結晶半導体の酸化膜窒化膜など第三の
薄膜が介在する場合も、キャリア誘導層が存在する場合
は本発明の特徴を生かしシリコン膜等から構成される保
護層、30は結晶半導体10の第2の表面に積層された
第2のアモルファスシリコン系薄膜、]3は第2のアモ
ルファスシリコン系薄膜30によって結晶半導体]0の
第2の表面に誘起された蓄積層、31は結晶半導体10
の第2の表面に接着された導電電極てあ晶半導体(薄膜
、厚膜、バルク状の結晶5iInP等)、20は結晶半
導体10の第1の表面に積層された第1の逆導電形のア
モルファスシリコン系薄膜、12はアモルファスシリコ
ン系薄膜20によって結晶半導体10の第1の表面に誘
起された反転層、21はアモルファスシリコン系薄膜2
0に接着された第1の導電電極、22は窒化蓄積層を誘
起することができる。
本発明の実施例としては、第1の表面側の構成と第2の
表面側の構成か同一の半導体デバイス中で同時に実現さ
れていればそれたけ発明の効果は大きいか、必ずしも同
時に実現されている必要はなく、どちらかの表面か従来
の構成方法で構成されていても本発明の実施例となり得
る。
さて、第1図の実施例では光は矢印して示されたように
、第1の表面から入射する場合を仮定する(勿論、第2
の表面から入射した場合も光電変換素子として動作する
)。入射した光によって発生した少数キャリアは、第2
の表面近傍で発生したものについては蓄積層の電界によ
って矢印C1で示されるように、第1−の表面側に押し
戻される。
押し戻された少数キャリアは第1の表面近傍で発生した
少数キャリアと共に反転層12に入り、矢印C2で示さ
れるように第1の表面に平行な方向に反転層12を電気
伝導し、第1のアモルファスシリコン系薄膜20を通っ
て第1の導電電極2極31は、この実施例では結晶半導
体10に接着しているが、これは第2のアモルファスシ
リコン系薄膜30の厚み方向の抵抗がデバイス特性を阻
害する程大きいか、または結晶半導体10と第2のアモ
ルファスシリコン系薄膜30の間に第三の絶縁性の薄膜
が介在している場合に必要であり、極に集められる。こ
の発明の第1の実施例では出力電圧を減少させることな
く第1のアモルファスシリコン系薄膜20の膜厚を従来
例よりも薄く構成することができるので、短波長光の感
度が改善され、更に第1の結晶半導体の表面の電子状態
が良好である(界面準位密度か小さい)ので、短波長感
度及び出力電圧に優れている。第2の導電型と異なる点
は第1のアモルファスシリコン系薄膜20に第1の導電
電極21を直接接着させた時に第1のアモルファスシリ
コン系薄膜20の膜厚方向の抵抗か大きいか、または第
三の絶縁性薄膜の介在のため、反転層12と電極間の抵
抗が大きい場合にとられる構成を示す。領域14は第1
の導電形を有する結晶半導体10の第1の表面に形成さ
れた逆導電形のキャリア収集領域で、反転層のキャリア
はまずこの領域に集められ、次いでこのキャリア収集領
域14に接着された第1の導電電極21Gによって取り
川される。結晶半導体10の第2の表面で少数キャリア
が押し戻され、反転層12を電導して取り川される動作
は第1図の実れる。このため、長波長感度の改善か行わ
れる。
第3図は本発明の第3の実施例を示し、]は絶縁性基板
、10は結晶半導体薄膜、40は結晶半導体薄膜に付着
されたアモルファスシリコン系薄膜、41はアモルファ
スシリコン系薄膜40の表面の一部に接着された導電電
極、42は結晶半導箱2のアモルファスシリコン系薄膜
30の表面には透明導電膜32.導電電極31. bか
順次積層されている。この構造は第2のアモルファスシ
リコン系薄膜30の膜厚方向の抵抗が小さい場合に有効
で、第1の表面から矢印L1に示されるように入射した
光は第2の表面の積層構造で有効に反射され、再度結晶
半導体10中に戻り有効に吸収さ]1 、′ゲーI−電極43に対して左右に40a、40b4
1a、41bと離間されており、そのためキャリア誘起
層14も40a、40bに対応して14a、14bと離
間されている。誘起層14a14bは電界効果トランジ
スタのソース及びドレインとなり、41a、41bはソ
ース、トレイン電極となる。ゲート電極43によって結
晶半導体表面に誘起されたチャネルキャリアは、キャリ
ア誘起層14と同−導電形である場合はキャリア誘起層
を通ってソース電極41.a、トレイン電極]2 41b間を流れる。
この場合、ゲート電極43とソース及びドレインとのオ
ーバーラツプが必要となるが、本発明の構成によればア
モルファスシリコン系薄膜上の絶縁膜を介してオーバー
ラツプさせることができるので、絶縁耐圧の高い素子か
得られる。これはアモルファスシリコン系薄膜上の絶縁
膜(シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜)は金属薄膜
上の絶縁膜に較べて絶縁耐圧の高い絶縁膜が得られるか
ることかできるという格別の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図1第3図はそれぞれ本発明の第1、第2
.第3の実施例の構成図。第4図は従来の構成図である

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結晶半導体表面にアモルファスシリコン系薄膜が
    積層された構造において、結晶半導体側に形成されたキ
    ャリア誘起層の電気伝導を用いることを、特徴とする半
    導体デバイスの構成方法。
  2. (2)結晶半導体表面にアモルファスシリコン系薄膜が
    積層された構造において、結晶半導体側に形成されたキ
    ャリア蓄積層の電界を、少数キャリアを積層面から追い
    返す電界として用いられることを特徴とする半導体デバ
    イスの構成方法。
  3. (3)結晶半導体表面にアモルファスシリコン系薄膜が
    積層された構造において、結晶半導体側に形成されたキ
    ャリア蓄積層と、該アモルファスシリコン系薄膜とを該
    結晶半導体へのオーム性接触の1部として用いることを
    特徴とする半導体デバイスの構成方法。
  4. (4)結晶半導体表面とアモルファスシリコン系薄膜と
    の間に第三の薄膜が介在したことを特徴とする特許請求
    の範囲1ないし3記載の半導体デバイスの構成方法。
JP1116999A 1989-05-10 1989-05-10 光電変換素子 Expired - Lifetime JP2813712B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1116999A JP2813712B2 (ja) 1989-05-10 1989-05-10 光電変換素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1116999A JP2813712B2 (ja) 1989-05-10 1989-05-10 光電変換素子

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13190498A Division JP3371130B2 (ja) 1998-05-14 1998-05-14 電界効果型トランジスタ
JP13199198A Division JP3295725B2 (ja) 1998-05-14 1998-05-14 光電変換素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02296375A true JPH02296375A (ja) 1990-12-06
JP2813712B2 JP2813712B2 (ja) 1998-10-22

Family

ID=14700961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1116999A Expired - Lifetime JP2813712B2 (ja) 1989-05-10 1989-05-10 光電変換素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2813712B2 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57143876A (en) * 1981-02-27 1982-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric transducer
JPS5898987A (ja) * 1981-12-08 1983-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽光電池
JPS62224089A (ja) * 1986-03-26 1987-10-02 Hitachi Ltd 太陽電池
JPS6319872A (ja) * 1986-07-14 1988-01-27 Hitachi Ltd 半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57143876A (en) * 1981-02-27 1982-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric transducer
JPS5898987A (ja) * 1981-12-08 1983-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽光電池
JPS62224089A (ja) * 1986-03-26 1987-10-02 Hitachi Ltd 太陽電池
JPS6319872A (ja) * 1986-07-14 1988-01-27 Hitachi Ltd 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2813712B2 (ja) 1998-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3203078B2 (ja) 光起電力素子
JP2011507246A (ja) 広いうら側エミッタ領域を有する裏面電極型太陽電池およびその製造方法
TW201145534A (en) Solar panel module and method for manufacturing such a solar panel module
JP2008294080A (ja) 太陽電池セル及び太陽電池セルの製造方法
WO2018023940A1 (zh) 一种背接触太阳能电池串及其制备方法和组件、系统
JP6388707B2 (ja) ハイブリッド全バックコンタクト太陽電池及びその製造方法
WO2018001188A1 (zh) 电池片组件、电池片矩阵和太阳能电池组件
CN118213428A (zh) 一种背接触电池及其制造方法、光伏组件
JP2890441B2 (ja) 半導体装置
KR20230033814A (ko) 다층 게이트 절연막내의 반 강유전 커플된 분극현상을 사용한 터널링 전계 효과 트랜지스터
JPH02296375A (ja) 半導体デバイスの構成方法
CN114843334B (zh) 一种平面式功率mosfet器件的闸汲端夹止结构
JP3295725B2 (ja) 光電変換素子
CN115775840A (zh) 光电传感器件和显示面板
JP3371130B2 (ja) 電界効果型トランジスタ
TW201133884A (en) Silicon solar cell
JPH09148600A (ja) 太陽電池及びその製造方法
WO2016027530A1 (ja) 光電変換装置
JP2001036069A (ja) ダイオード
JPH10256579A (ja) 光電変換素子
CN108461569A (zh) 一种具有局域发射极特性的Si基双面太阳电池结构
CN108305910A (zh) 一种同质结晶体硅双面太阳电池结构
JPS633471A (ja) タンデム構造太陽電池
CN120659396A (zh) 一种太阳能电池及其制造方法、光伏组件
JPH05175238A (ja) 接合型電界効果トランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term