JPH0578953B2 - - Google Patents
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- JPH0578953B2 JPH0578953B2 JP60002140A JP214085A JPH0578953B2 JP H0578953 B2 JPH0578953 B2 JP H0578953B2 JP 60002140 A JP60002140 A JP 60002140A JP 214085 A JP214085 A JP 214085A JP H0578953 B2 JPH0578953 B2 JP H0578953B2
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- Japan
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- layer
- amorphous silicon
- thin film
- silicon semiconductor
- semiconductor layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/60—Schottky-barrier diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/18—Photovoltaic cells having only Schottky potential barriers
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は非晶質半導体に係り、特にシリコンを
主成分とした薄膜ダイオードに関する。
主成分とした薄膜ダイオードに関する。
シリコンを主成分とした非晶質半導体（以下、
非晶質シリコンと呼ぶ）は、グロー放電法やスパ
ツタ法等で形成される。そして製膜雰囲気にホウ
素、Ｂやリン、Ｐを含むガスを導入することによ
り、膜形成時に層状にｐ形半導体として働くｐ
層、ｎ形半導体として働くｎ層、真性半導体とし
て働くｉ層を形成することができる。
非晶質シリコンと呼ぶ）は、グロー放電法やスパ
ツタ法等で形成される。そして製膜雰囲気にホウ
素、Ｂやリン、Ｐを含むガスを導入することによ
り、膜形成時に層状にｐ形半導体として働くｐ
層、ｎ形半導体として働くｎ層、真性半導体とし
て働くｉ層を形成することができる。
第１図、第２図は、ガラス基板１１上に下部配
線１２を設け、この上に順次ｐ層１３、ｉ層１
４、ｎ層１５、もしくはｎ層１５、ｉ層１４、ｐ
層１３を設けて非晶質シリコンダイオード１８と
し、これら非晶質シリコンダイオードのｎ層１５
もしくはｐ層１３の一部を除いて絶縁層１６で絶
縁し、上記ｎ層１５もしくはｐ層１３の露出部と
接続するよう上部電極１７を設けて製作したサン
ドイツチ構造のダイオードである。（特開昭57−
106084公報、特開昭58−197886広報） そして、このような構造のダイオードは、民生
用太陽電池として実用化されている。
線１２を設け、この上に順次ｐ層１３、ｉ層１
４、ｎ層１５、もしくはｎ層１５、ｉ層１４、ｐ
層１３を設けて非晶質シリコンダイオード１８と
し、これら非晶質シリコンダイオードのｎ層１５
もしくはｐ層１３の一部を除いて絶縁層１６で絶
縁し、上記ｎ層１５もしくはｐ層１３の露出部と
接続するよう上部電極１７を設けて製作したサン
ドイツチ構造のダイオードである。（特開昭57−
106084公報、特開昭58−197886広報） そして、このような構造のダイオードは、民生
用太陽電池として実用化されている。
しかし、前記非晶質シリコンダイオードは、オ
ートドーピング等によりｉ層の膜質が変動し特性
が変化しやすい。また逆方向特性や順方向特性は
ｐ層、ｎ層の膜厚によつても微妙に変動する。
ートドーピング等によりｉ層の膜質が変動し特性
が変化しやすい。また逆方向特性や順方向特性は
ｐ層、ｎ層の膜厚によつても微妙に変動する。
これらは、ダイオードを多数配列して応用する
密着型イメージセンサや液晶パネル駆動用ダイオ
ードマトリクスにおける、ダイオード素子の歩留
りを下げている。
密着型イメージセンサや液晶パネル駆動用ダイオ
ードマトリクスにおける、ダイオード素子の歩留
りを下げている。
更に、逆方向電流は飽和電流の温度変化に従つ
て変動するため、温度上昇に対する電流増加の割
合が大きい。これは、ダイオードを逆方向で用い
る場合には大きな問題となる。（特開昭58−56363
公報） ｉ層、ｎ層、ｐ層を別々の反応室で形成するこ
とにより、それぞれの膜の質を上げることができ
るが前述した応用に対して十分とは言えない。
て変動するため、温度上昇に対する電流増加の割
合が大きい。これは、ダイオードを逆方向で用い
る場合には大きな問題となる。（特開昭58−56363
公報） ｉ層、ｎ層、ｐ層を別々の反応室で形成するこ
とにより、それぞれの膜の質を上げることができ
るが前述した応用に対して十分とは言えない。
本発明の目的は、高品質で信頼性の高い薄膜ダ
イオードとその製造方法を提供することにある。
イオードとその製造方法を提供することにある。
結晶シリコンと反応してけい化物を形成する高
融点金属は、水素を含む非晶質シリコンとも反応
してけい化物層を形成する。このけい化物層は、
非晶質シリコンとの間でシヨツトキ障壁を形成す
るとともに、非晶質シリコンへの電子注入阻止層
として働く。また、リン等を高濃度添加したｎ形
非晶質シリコンは、ｉ層に対し電子注入層として
働く。
融点金属は、水素を含む非晶質シリコンとも反応
してけい化物層を形成する。このけい化物層は、
非晶質シリコンとの間でシヨツトキ障壁を形成す
るとともに、非晶質シリコンへの電子注入阻止層
として働く。また、リン等を高濃度添加したｎ形
非晶質シリコンは、ｉ層に対し電子注入層として
働く。
本発明は、一連の検討を通じて得た上記の結果
に基づいて、非晶質シリコンに対する整流性接触
としてのけい化物層を非晶質シリコンと高融点金
属の固相反応によつて形成し、電子注入を不純物
を添加したｎ形非晶質シリコンと無添加の非晶質
シリコンの間にできるni接合によつて行なうよう
にした薄膜ダイオードである。
に基づいて、非晶質シリコンに対する整流性接触
としてのけい化物層を非晶質シリコンと高融点金
属の固相反応によつて形成し、電子注入を不純物
を添加したｎ形非晶質シリコンと無添加の非晶質
シリコンの間にできるni接合によつて行なうよう
にした薄膜ダイオードである。
以下、本発明を、実施例によつて説明する。
実施例 １
本発明の一実施例を、第３図に示す。コーニン
グ7059等のガラス基板１１上にTiをターゲツト
としてスパツタリングによつてTiよりなる高融
点金属層を形成し、ホトエツチングプロセスによ
り下部電極１２、下部配線（図示せず）を形成し
た。下部電極１２を形成したガラス基板１１をグ
ロー放電装置に設置し、真空排気した後水素を導
入して基板表面の水素プラズマ処理を行なつた。
グ7059等のガラス基板１１上にTiをターゲツト
としてスパツタリングによつてTiよりなる高融
点金属層を形成し、ホトエツチングプロセスによ
り下部電極１２、下部配線（図示せず）を形成し
た。下部電極１２を形成したガラス基板１１をグ
ロー放電装置に設置し、真空排気した後水素を導
入して基板表面の水素プラズマ処理を行なつた。
次いで所定量のモノシランSiH4と、水素H2を
導入して水素を含有する非晶質シリコン層よりな
るｉ層１４を400nｍ程度形成し、更に所定量の
SiH4、H2、ホスフインPH3を導入して約30nｍの
リン添加の非晶質シリコン層よりなるｎ層１５を
形成した。その後210℃で約20分間の熱処理を行
なつて、上記ｉ層１４とTi層とを固相反応させ、
水素を含有する非晶質シリコンと高融点金属層の
固相反応層を形成した。ホトエツチングやドライ
エツチングで非晶質シリコン層を所定のパターン
としてから、酸化けい素、SiO2のような絶縁層
１６をスパツタリング法等で堆積した。次いで、
SiO2製の絶縁膜の１部に電極を形成するための
コンタクト穴を開け、更にクロム（Cr）、アルミ
ニウム（Al）を真空蒸着法等により順次積層し、
所定のパターンの上部電極１７、上部配線（図示
せず）を形成し薄膜ダイオードを得た。
導入して水素を含有する非晶質シリコン層よりな
るｉ層１４を400nｍ程度形成し、更に所定量の
SiH4、H2、ホスフインPH3を導入して約30nｍの
リン添加の非晶質シリコン層よりなるｎ層１５を
形成した。その後210℃で約20分間の熱処理を行
なつて、上記ｉ層１４とTi層とを固相反応させ、
水素を含有する非晶質シリコンと高融点金属層の
固相反応層を形成した。ホトエツチングやドライ
エツチングで非晶質シリコン層を所定のパターン
としてから、酸化けい素、SiO2のような絶縁層
１６をスパツタリング法等で堆積した。次いで、
SiO2製の絶縁膜の１部に電極を形成するための
コンタクト穴を開け、更にクロム（Cr）、アルミ
ニウム（Al）を真空蒸着法等により順次積層し、
所定のパターンの上部電極１７、上部配線（図示
せず）を形成し薄膜ダイオードを得た。
この薄膜ダイオードの電流−電圧特性を第４図
に示す。実線は24℃での特性を、破線は64℃の特
性を示す。If、Irは、それぞれ順方向電流、逆方
向電流を示し、下部電極１２に正の電圧印加した
場合に順方向となる。±１〜2Vの電圧印加に対し
10℃以上の整流比を持ち、5Vの逆方向電圧印加
に対する逆方向電流は３×10-3A／cm2以下、順方
向電流を制限する直列抵抗は0.6Ω・cm2以下であ
る。
に示す。実線は24℃での特性を、破線は64℃の特
性を示す。If、Irは、それぞれ順方向電流、逆方
向電流を示し、下部電極１２に正の電圧印加した
場合に順方向となる。±１〜2Vの電圧印加に対し
10℃以上の整流比を持ち、5Vの逆方向電圧印加
に対する逆方向電流は３×10-3A／cm2以下、順方
向電流を制限する直列抵抗は0.6Ω・cm2以下であ
る。
また、熱処理条件を選んでやると逆方向電流は
更に１桁以上低くなり、整流比も1010になること
も確かめている。
更に１桁以上低くなり、整流比も1010になること
も確かめている。
また、逆方向の印加電圧が1V以上になると逆
方向電流が増加する傾向を示しているが、これは
従来のpinダイオードでも見られ、ダイオードア
レイを構成する際の素子歩留りに大きい影響を及
ぼしている。
方向電流が増加する傾向を示しているが、これは
従来のpinダイオードでも見られ、ダイオードア
レイを構成する際の素子歩留りに大きい影響を及
ぼしている。
従来のpinダイオードにおいては、この逆方向
電流の増加の割合は大きくバラつき、5V程度の
逆方向電圧印加に対して電流を抑えられなくなる
こともあるが、本発明による薄膜ダイオードでは
第４図に示す程度ですんでいる。
電流の増加の割合は大きくバラつき、5V程度の
逆方向電圧印加に対して電流を抑えられなくなる
こともあるが、本発明による薄膜ダイオードでは
第４図に示す程度ですんでいる。
また、従来のpinダイオードでは、逆方向電流
は時間とともに増加する傾向を示すが、本発明に
よる薄膜ダイオードの場合には、逆方向電流の経
時変化は小さく、むしろ減少する傾向を示す。
は時間とともに増加する傾向を示すが、本発明に
よる薄膜ダイオードの場合には、逆方向電流の経
時変化は小さく、むしろ減少する傾向を示す。
更に、従来のpinダイオードの逆方向電流は飽
和電流の温度依存を反映して温度変化が大きい
が、本発明による薄膜ダイオードの高電場におけ
る逆方向電流の温度変化は、100℃以下であれば
第４図に示す如く極めて小さい。
和電流の温度依存を反映して温度変化が大きい
が、本発明による薄膜ダイオードの高電場におけ
る逆方向電流の温度変化は、100℃以下であれば
第４図に示す如く極めて小さい。
これらの点は、本発明による薄膜ダイオードが
従来の非晶質シリコンダイオードに比べすぐれて
いる点である。
従来の非晶質シリコンダイオードに比べすぐれて
いる点である。
本発明による薄膜ダイオードのこのような特性
は、ダイオードを逆直列接続して使うような密着
型イメージセンサの基本素子として使える。ま
た、上部電極１７を透明電極で構成すれば光起電
力素子として働き、従来のpinダイオードに比較
して同等以上の特性（568nｍの光を30μW／cm2の
強度で照射した場合に、開放電圧0.5V、短絡電
流１×10-5A／cm2）が得られている。
は、ダイオードを逆直列接続して使うような密着
型イメージセンサの基本素子として使える。ま
た、上部電極１７を透明電極で構成すれば光起電
力素子として働き、従来のpinダイオードに比較
して同等以上の特性（568nｍの光を30μW／cm2の
強度で照射した場合に、開放電圧0.5V、短絡電
流１×10-5A／cm2）が得られている。
実施例 ２
第５図と第４図（実施例１）との違いは、高融
点金属を上部金属１７の一部として用いて、上部
電極側に非晶質シリコンとの反応層３１を形成し
ている点である。
点金属を上部金属１７の一部として用いて、上部
電極側に非晶質シリコンとの反応層３１を形成し
ている点である。
この場合には、第５図に示すような素子ができ
上がつてから熱処理を施して高融点金属と水素を
含有する非晶質シリコンとの反応層（けい化物
層）３１を形成することになり、非晶質シリコン
の反応界面の清浄さを十分保つことが重要であ
る。この場合も実施例１と、ほぼ同等の特性を示
した。
上がつてから熱処理を施して高融点金属と水素を
含有する非晶質シリコンとの反応層（けい化物
層）３１を形成することになり、非晶質シリコン
の反応界面の清浄さを十分保つことが重要であ
る。この場合も実施例１と、ほぼ同等の特性を示
した。
以上、述べてきた本発明による薄膜ダイオード
のすぐれた性質は、電極膜金属としてTiのよう
な高融点金属を用い、この金属と水素を含む非晶
質シリコンとの固相反応によつてけい化物層が形
成され、けい化物層が非晶質シリコンに対してシ
ヨツトキ障壁を形成するとともに電子注入阻止層
として働き、反対側から非晶質シリコンへの電子
注入を行なつていることに基づいている。
のすぐれた性質は、電極膜金属としてTiのよう
な高融点金属を用い、この金属と水素を含む非晶
質シリコンとの固相反応によつてけい化物層が形
成され、けい化物層が非晶質シリコンに対してシ
ヨツトキ障壁を形成するとともに電子注入阻止層
として働き、反対側から非晶質シリコンへの電子
注入を行なつていることに基づいている。
前記した実施例では、高融点金属としてTiを
用いているが、Ti、Gr、Zr、Nb、Mo、Hf、
Ta、Ｗ、Co、Niの中の少なくとも一つを用いて
も108程度の整流比を有する薄膜ダイオードを得
ることができる。
用いているが、Ti、Gr、Zr、Nb、Mo、Hf、
Ta、Ｗ、Co、Niの中の少なくとも一つを用いて
も108程度の整流比を有する薄膜ダイオードを得
ることができる。
また、非晶質半導体も実施例では水素を含む非
晶質シリコンであるが、Ｈ、Ｏ、ハロゲン元素、
Ｎ、Ｂ、Ｐ、Al、Asの中の少なくとも一種類の
元素を含んだものを用いれば良い。
晶質シリコンであるが、Ｈ、Ｏ、ハロゲン元素、
Ｎ、Ｂ、Ｐ、Al、Asの中の少なくとも一種類の
元素を含んだものを用いれば良い。
電子注入層も実施例ではリンを含む非晶質半導
体であるが、Ｐ、As、Sbの中の少なくとも一種
類を含んだ非晶質シリコンを用いれば良い。
体であるが、Ｐ、As、Sbの中の少なくとも一種
類を含んだ非晶質シリコンを用いれば良い。
また、実施例ではTiと非晶質シリコンを固相
反応させるために210℃の温度で熱処理している
が、処理温度を210℃に固定するのではなく、150
〜300℃の温度で５分〜90分間熱処理を行えば効
果があり、この温度の範囲内で熱処理温度プロフ
アイルを適切に選ぶことにより本発明の効果をよ
り大きくできる。
反応させるために210℃の温度で熱処理している
が、処理温度を210℃に固定するのではなく、150
〜300℃の温度で５分〜90分間熱処理を行えば効
果があり、この温度の範囲内で熱処理温度プロフ
アイルを適切に選ぶことにより本発明の効果をよ
り大きくできる。
以上述べたように本発明によれば、従来の非晶
質シリコンダイオードに比較して逆方向電流が少
なく、高電場における逆方向電流の温度変化が小
さく、経時安定性にすぐれ、109以上の整流比を
有する高品質で信頼性の高い薄膜ダイオードを提
供できる効果がある。
質シリコンダイオードに比較して逆方向電流が少
なく、高電場における逆方向電流の温度変化が小
さく、経時安定性にすぐれ、109以上の整流比を
有する高品質で信頼性の高い薄膜ダイオードを提
供できる効果がある。
また、本発明のダイオードは、イメージセン
サ、ダイオードマトリツクス回路や太陽電池に好
適である。
サ、ダイオードマトリツクス回路や太陽電池に好
適である。
第１図、第２図は従来の非晶質シリコンダイオ
ードの断面図、第３図、第５図は本発明のダイオ
ードの断面図、第４図は本発明に係る薄膜ダイオ
ードの電流−電圧特性を示す図である。 １１……ガラス基板、１２……下部電極、１３
……ｐ層、１４……ｉ層、１５……ｎ層、１６…
…絶縁層、１７……上部電極、１８……非晶質シ
リコンダイオード、３１……高融点金属と水素を
含有する非晶質シリコンとの反応層。
ードの断面図、第３図、第５図は本発明のダイオ
ードの断面図、第４図は本発明に係る薄膜ダイオ
ードの電流−電圧特性を示す図である。 １１……ガラス基板、１２……下部電極、１３
……ｐ層、１４……ｉ層、１５……ｎ層、１６…
…絶縁層、１７……上部電極、１８……非晶質シ
リコンダイオード、３１……高融点金属と水素を
含有する非晶質シリコンとの反応層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非晶質シリコン半導体層と、この層の片面に
所定の不純物元素を含んだｎ型の非晶質シリコン
半導体層を設け、該ｎ型の非晶質シリコン半導体
層が設けられていない側の前記非晶質シリコン半
導体層の面に、Ti、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、
Ta、Ｗ、Co、Niの中から選ばれた少なくとも一
種類の高融点金属層を設け、前記非晶質シリコン
半導体層と前記高融点金属層との間に固相反応層
を形成し、前記高融点金属層に接触させて設けた
金属層および前記ｎ型の非晶質シリコン半導体層
に接触させて設けた金属層をそれぞれ電極とした
ことを特徴とする薄膜ダイオード。 ２ 特許請求の範囲第１項において、非晶質シリ
コン半導体層が、Ｈ、Ｏ、ハロゲン元素、Ｎ、
Ｂ、Ｐ、Al、Asのうちから選ばれた少なくとも
一種類の元素を含むものであることを特徴とする
薄膜ダイオード。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記ｎ型の非晶質シリコン半導体層が、Ｐ、
As、Sbのうちから選ばれた少なくとも一種類の
元素を含むことを特徴とする薄膜ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002140A JPS61161776A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 薄膜ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60002140A JPS61161776A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 薄膜ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161776A JPS61161776A (ja) | 1986-07-22 |
| JPH0578953B2 true JPH0578953B2 (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=11521031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60002140A Granted JPS61161776A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 薄膜ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161776A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2569196B (en) | 2017-12-11 | 2022-04-20 | Pragmatic Printing Ltd | Schottky diode |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60002140A patent/JPS61161776A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61161776A (ja) | 1986-07-22 |
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