JPH1160399A

JPH1160399A - ｐ型半導体、ｐ型半導体の製造方法、半導体装置、光起電力素子、半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1160399A
Application number: JP21950397A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Watanabe; 隆行渡辺; Tetsuya Yamamoto; 哲也山本; Hiroshi Yoshida; 博吉田
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体（特
に、ＣｕＩｎＳ₂）を母材としたｐ型半導体において、
キャリア濃度が高く、製造上および性能の点で有利なも
のを得る。【解決手段】ＣｕＩｎＳ₂にＰ（ｐ型不純物）とＳｎ
（ｎ型不純物）の両方を添加して、ｐ型ＣｕＩｎＳ₂を
形成する。このｐ型半導体のキャリア濃度は５×１０¹⁷
（ｃｍ^-3）であり、ＰとともにＩｎを添加した場合の値
（５×１０¹⁶（ｃｍ ^-3））、Ｐのみを添加した場合の値
（３×１０¹⁵（ｃｍ^-3））と比較して大きい。ＰとＳｎ
を含むＣｕＩｎＳ₂層をｐ型半導体層３とし、ガラス基
板２、Ｍｏ電極１、ｐ型半導体層３、ＣｄＳ層（ｎ型半
導体層）４、ＩＴＯ電極５からなる層構造の薄膜太陽電
池を作製する。この太陽電池の変換効率は１２％と高い
値であった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−
ＶＩｂ₂族化合物半導体に不純物が含有されたｐ型半導
体に関し、特に、太陽電池等の光起電力素子や発光素子
用として好適である、高性能なｐ型半導体に関する。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体は、従来より太陽電池、発
光素子などの半導体デバイスに応用されてきた。これら
のデバイスを作製する場合には、ｐ型半導体とｎ型半導
体とが必要であり、各伝導型の半導体を得るために、化
合物半導体に対してその構成元素以外の元素をドーピン
グすることが行われる。

【０００３】例えば、ＣｕＩｎＳ₂等のＩｂ−ＩＩＩｂ
−（ＶＩｂ）₂族化合物半導体の場合には、ｐ型を得る
ためにＶｂ族元素、ｎ型を得るためにＶＩＩｂ族元素を
不純物として添加することが知られている。

【０００４】また、ＧａＮなどのＩＩＩｂ−Ｖｂ系化合
物半導体の場合は、ｐ型を得るためにＩＩａ族元素、ｎ
型を得るためにＩＶｂ族元素が不純物として用いられ、
ＺｎＳｅなどのＩＩｂ−ＶＩｂ系化合物半導体の場合
は、ｐ型を得るためにＶｂ族元素、ｎ型を得るためにＶ
ＩＩｂ族元素が不純物として用いられる。

【０００５】このような化合物半導体は、添加された不
純物が化合物半導体の構成元素の一部と置き換わること
により伝導性（ｐ型あるいはｎ型）を示すようになる。
ｐ型半導体を形成する場合には、一般的に、置換される
構成元素に比べて最外殻電子数の一つ少ない元素が不純
物として選ばれ、ｎ型半導体の場合には、最外殻電子数
の一つ多い元素が不純物として選ばれる。

【０００６】しかしながら、ｐ型伝導性を得ようとして
ｐ型不純物を化合物半導体にドーピングすると、特にイ
オン結合性の強い化合物半導体では、化合物半導体を構
成する陰性元素（電子の受け手側となる元素）が抜けて
陽性元素（電子の供給側となる元素）の価電子が受け手
を失うため、ドナー性欠陥が生じる。このドナー性欠陥
によりドーピングされたｐ型不純物の作用が相殺され
て、ｐ型キャリア濃度は思うように上がらない。つま
り、高いドーピング量に見合った高いキャリア濃度のｐ
型半導体が得られ難いという問題点があった。

【０００７】また、キャリア濃度を高めるためにｐ型不
純物の添加量を著しく増やすと、母材となる化合物半導
体の結晶歪みによる結晶性の低下や、結晶粒界へのドー
ピング元素の偏析などが起こり、必要な機能が得られに
くくなるという問題もあった。

【０００８】これらの問題から、イオン結合性の強い化
合物半導体を母材とするｐ型半導体を利用した半導体装
置、例えばＣｕＩｎＳ₂などをベースとした太陽電池、
ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＣｕＡｌＳｅ₂などをベースとした
青色発光素子として十分な性能を有するものが得られて
いなかった。

【０００９】このうち、ＧａＮを母材としたｐ型半導体
に関しては、ＧａＮに対してアクセプタとしてのＢｅと
ドナーとしてのＯを共に添加することにより、高キャリ
ア濃度を有するｐ型半導体を形成できることが、Ｂｒａ
ｎｄｔ等によって報告されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．１８（１９９
６）２７０７参照）。この場合には、不純物であるＢｅ
とＯの電気陰性度の差が大きいため、ＧａＮ結晶中で近
傍に存在し易くなることから、キャリア濃度が高くな
る。

【００１０】また、”Ｔｈｅ１９９６ＭＲＳＳｐ
ｒｉｎｇＭｅｅｔｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍｉｎ
ＳａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ”において、山本等は、
ＣｕＩｎＳ₂の構成元素同士であるＣｕの一部をＩｎで
置換することにより、ｐ型不純物のドーピングの際にＣ
ｕ−Ｓ結合へ電子供給を行って、ＣｕＩｎＳ₂のｐ型キ
ャリア濃度を高くすることを提案している。

【００１１】すなわち、Ｉｂ族元素であるＣｕの一部が
ＩＩＩｂ族元素であるＩｎに置換されてＣｕ＜Ｉｎとな
ると、Ｃｕ：Ｉｎ＝１：１の場合よりもＣｕＩｎＳ₂中
の電子数が多くなって、この電子がＣｕ−Ｓ結合へ供給
される。ただし、この提案で記載されている方法は、Ｃ
ｕＩｎＳ₂の構成元素ではないｐ型不純物とｎ型不純物
をＣｕＩｎＳ₂に対してともにドーピングする方法とは
異なる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにＣｕＩｎＳ₂の構成元素同士であるＣｕの一部をＩ
ｎで置換すると、ドナー性欠陥であるＩｎ_Cu（Ｃｕのサ
イトにＩｎが置換されたもの）の発生と同時に、その近
傍での電荷的中性を保持しようとして、アクセプタ性欠
陥であるＣｕ空孔が発生する。したがって、ＣｕのＩｎ
への置換量でＣｕ−Ｓ結合への電子供給量を正確に制御
することが難しいため、この方法には製造上の困難性が
ある。

【００１３】また、この方法では、Ｉｎが過剰であるた
め、ＣｕＩｎＳ₂層中にカルコパイライト構造のＣｕＩ
ｎＳ₂とは異なるスピネル構造のＣｕＩｎ₅Ｓ₈相が混
在する。結晶構造が異なる相が混在していると、ＣｕＩ
ｎＳ₂層の特に結晶粒界に欠陥が多く発生しやすい。し
かも、このＣｕＩｎ₅Ｓ₈相は高抵抗である。その結
果、キャリア濃度の高いｐ型ＣｕＩｎＳ₂が形成され難
くなるという問題点もある。

【００１４】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、ＣｕＩｎＳ₂等のＩｂ−
ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体において、キャリア
濃度の高いｐ型半導体であって、従来の方法よりも性能
が高く且つ製造上の有利性も高いものを形成すること、
およびそのようなｐ型半導体を用いることにより高性能
な半導体装置を実現可能とすることを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導
体に、ＩＩａ族元素および／またはＶｂ族元素からなる
ｐ型不純物と、ＩＶｂ族元素および／またはＶＩＩｂ族
元素からなるｎ型不純物とを含有していることを特徴と
するｐ型半導体を提供する。

【００１６】このｐ型半導体は、ｎ型不純物の存在によ
り、同じ量のｐ型不純物を含有してｎ型不純物が存在し
ない場合と比較して、キャリア濃度の高いｐ型半導体と
なっている。

【００１７】なお、本発明において、ｐ型不純物とはア
クセプタ不純物のことを意味し、ｎ型不純物とはドナー
不純物のことを意味する。本発明は、また、Ｉｂ−ＩＩ
Ｉｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体に対して、ＩＩａ族元素
および／またはＶｂ族元素からなるｐ型不純物と、ＩＶ
ｂ族元素および／またはＶＩＩｂ族元素からなるｎ型不
純物とを、ｎ型不純物よりｐ型不純物の含有量が高くな
るように添加することを特徴とするｐ型半導体の製造方
法を提供する。

【００１８】この方法によれば、ｐ型不純物とｎ型不純
物の両方を含有しているｐ型半導体が得られる。このｐ
型半導体は、ｐ型不純物とともにｎ型不純物を添加する
ことにより、ｐ型不純物のみを同じ添加量で添加した場
合と比較して、キャリア濃度を高くすることができる。

【００１９】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体
に含有させるｐ型不純物とｎ型不純物との組合せとして
は、ｐ型不純物はＩＩａ族元素でｎ型不純物はＩＶｂ族
元素である組合せがあり、この場合には、ｐ型不純物は
Ｂｅおよび／またはＭｇであり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓ
ｎ、およびＰｂのうちの少なくとも一つであることが好
ましい。

【００２０】別の組合せとしては、ｐ型不純物はＩＩａ
族元素でｎ型不純物はＶＩＩｂ族元素である組合せがあ
り、この場合には、ｐ型不純物はＢｅおよび／またはＭ
ｇであり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの
少なくとも一つであることが好ましい。このうち、ｐ型
不純物はＢｅであり、ｎ型不純物はＣｌであると特に好
ましい。

【００２１】別の組合せとしては、ｐ型不純物はＶｂ族
元素でｎ型不純物はＩＶｂ族元素である組合せがあり、
この場合には、ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂのう
ちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓｎ、
およびＰｂのうちの少なくとも一つであることが好まし
い。このうち、ｐ型不純物はＰであり、ｎ型不純物はＳ
ｎであると特に好ましい。

【００２２】別の組合せとしては、ｐ型不純物はＶｂ族
元素でｎ型不純物はＶＩＩｂ族元素である組合せがあ
り、この場合には、ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂ
のうちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂ
ｒ、およびＩのうちの少なくとも一つであることが好ま
しい。

【００２３】また、これらの組合せのうち、ｐ型不純物
はＩＩａ族元素でｎ型不純物はＶＩＩｂ族元素である組
合せ、およびｐ型不純物はＶｂ族元素でｎ型不純物はＩ
Ｖｂ族元素である組合せが好ましい。

【００２４】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体
に対してｐ型不純物とｎ型不純物の両方を添加して得ら
れるｐ型半導体のｐ型キャリア濃度が高くなるのは、以
下の理由によるものである。

【００２５】Ｓｉ，Ｇｅなどの元素半導体はほぼ１００
％共有結合であるのに対して、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ
₂族化合物半導体の結合は、イオン結合性を有する共有
結合である。特にその中でも、ＣｕＩｎＳ₂がＣｕＩｎ
Ｓｅ₂などと比較してイオン結合性が強い。イオン結合
性は陽性元素と陰性元素との電気陰性度の差が大きいほ
ど強くなる傾向がある。

【００２６】そして、前述のように、イオン結合性の強
い化合物半導体ほど、ｐ型不純物を添加する際に化合物
半導体を構成する陰性元素（電子の受け手側となる元
素）が抜け易くなるが、ｎ型不純物をともに添加するこ
とによって、このような陰性元素の抜けが生じないよう
にすることができる。これにより、ｎ型不純物をともに
ドーピングしない場合と比較して、ｐ型キャリア濃度が
高くなる。

【００２７】また、ｐ型半導体を得るためには、ｎ型不
純物よりｐ型不純物の添加量を高くすることが必要であ
り、両者の最適な比率は、求められるｐ型キャリア濃
度、添加する不純物の種類等によって異なるが、ｐ型不
純物の含有量はｎ型不純物の含有量の１．３〜３．０倍
であることが好ましく、１．８〜２．２倍であることが
より好ましい。

【００２８】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体
にｐ型不純物とｎ型不純物をともに含むｐ型半導体のｐ
型キャリア濃度は、ｐ型不純物の含有量とｎ型不純物の
含有量との差に応じた値となる。この差が小さい（すな
わち、ｎ型不純物の含有量に対するｐ型不純物の含有量
の比率は１より大であるが、この比率が１に近い）と、
高いｐ型キャリア濃度を得るために両不純物の含有量を
高くする必要があり、これによって結晶歪みによる結晶
性の低下が生じる。

【００２９】したがって、本発明の効果を大きくするた
めには、ｐ型不純物の含有量はｎ型不純物の含有量より
十分に大きくする必要があり、ｐ型不純物の含有量がｎ
型不純物の含有量の１．３倍以上であると、結晶性を劣
化させない範囲で十分なｐ型伝導が得られやすい。ま
た、ｐ型不純物の含有量がｎ型不純物の含有量の３．０
倍を超えると、ｎ型不純物の添加により化合物半導体中
の陰性元素の抜けを抑制する効果が小さくなって、高い
ｐ型キャリア濃度が得られ難くなる。

【００３０】本発明は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化
合物半導体のうち特にＣｕＩｎＳ₂に適用されると、そ
の効果が高く、カルコパイライト単一相からなるＣｕＩ
ｎＳ ₂にｐ型不純物とｎ型不純物の両方を含有させるこ
とによって、キャリア濃度１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上の
ｐ型半導体を得ることができる。

【００３１】ここで、カルコパイライト単一相からなる
ＣｕＩｎＳ₂とは、結晶構造としてカルコパイライト構
造であるＣｕＩｎＳ₂相のみを有するＣｕＩｎＳ₂であ
って、ＣｕとＩｎの比（Ｃｕ／Ｉｎ）はおよそ０．９２
〜１．００の範囲にある。この範囲よりＣｕの含有率が
高いとＣｕ_XＳ相を含むようになり、Ｉｎの含有率が高
いとＣｕＩｎ₅Ｓ₈相を含むようになる。そして、Ｃｕ
Ｉｎ₅Ｓ₈相を含む場合には、前述のようにＣｕＩｎ₅
Ｓ₈相が高抵抗であるため、キャリア濃度は高くならな
い。

【００３２】ただし、Ｃｕ_XＳ相を含む場合には、Ｃｕ
_XＳ相は低抵抗であるため、この相がＣｕＩｎＳ₂相に
混在しているＣｕＩｎＳ₂は、本発明のようなｐ型とｎ
型の両不純物を添加する方法によらなくても、ｐ型キャ
リア濃度１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上のものは容易に得ら
れる。しかしながら、カルコパイライト単一相からなる
ＣｕＩｎＳ₂の場合には、ｐ型キャリア濃度１×１０¹⁷
（ｃｍ^-3）以上のものはこれまでにはなく、本発明の方
法によって実現可能となった。

【００３３】なお、Ｃｕ_XＳ相がＣｕＩｎＳ₂相に混在
しているＣｕＩｎＳ₂を母材とする高キャリア濃度のｐ
型半導体を用いた半導体装置の性能は極端に低く、例え
ば太陽電池の場合であればその変換効率はほぼ０とな
る。

【００３４】以下に、ＣｕＩｎＳ₂を例にとり、本発明
の方法と従来の方法とにおける作用の違いについて詳細
に説明する。ＣｕＩｎＳ₂はＩｎ−Ｓ結合とＣｕ−Ｓ結
合を有する。Ｉｎ−Ｓ結合では、Ｉｎの３個の最外殻電
子とＳの６個の最外殻電子との総数が９個となるため、
安定結合の８個と比較して１個余っている。Ｃｕ―Ｓ結
合では、Ｃｕの１個の最外殻電子とＳの６個の最外殻電
子との総数が７個となるため、安定結合の８個と比較し
て１個足りない。そして、Ｉｎ−Ｓ結合で余った１個の
電子は、Ｃｕ−Ｓ結合の不足した電子を補充するために
供給され、系（母材）全体としては安定化している。

【００３５】しかしながら、ｐ型不純物であるＰ等のＶ
ｂ族元素（最外殻電子数が５個）が添加されてＳと置換
すると、Ｉｎ−Ｐ結合は最外殻電子数が８個となって安
定となるが、Ｃｕ―Ｓ結合に供給されるべき電子が余ら
ない。

【００３６】そのため、Ｃｕ−Ｓ結合は、ｐ型不純物を
添加しないときに比べて不安定な状態となる。そのよう
な状態になると、エネルギー的に抜けやすいＣｕが抜け
る。Ｃｕが抜けると、それにつられて近接のＳが抜ける
か、もしくは添加されたｐ型不純物（Ｐ）が抜けること
になる。このようなＳまたはＰの抜けは、Ｃｕが抜ける
ことで電気的に陰性であるＳおよびＰ同士が隣接するよ
うになり、クーロン反発力が増すことに起因する。

【００３７】Ｃｕが抜けた部分（Ｃｕ空孔）はアクセプ
タ性欠陥となり、ＳまたはＰが抜けた部分（Ｓ空孔）は
ドナー性欠陥となる。そして、Ｃｕは１価、Ｓは２価で
あるために、同数のＣｕ，Ｓが抜けると全体としてドナ
ー性欠陥の方が多くなって、ドナー性の傾向が強くな
る。このドナー性欠陥によって、アクセプタであるｐ型
不純物のドーピング作用が相殺される（添加されたｐ型
不純物はドナー性欠陥を補償するために使用される）た
め、ｐ型不純物のドーピング量に見合ったｐ型キャリア
濃度が得られない。

【００３８】これに対して、本発明の方法のように、ｐ
型不純物を添加する際に、ｎ型不純物、例えばＳｎ等の
ＩＶｂ族元素（最外殻電子数４個）をともに添加すれ
ば、これがＩｎ（最外殻電子数３個）と置換することに
より電子が１個余り、この余った電子がＣｕ−Ｓ結合に
供給されるため、前述のようなＣｕ抜けが生じない。こ
れにより、前述のようなドナー性欠陥が生じないため、
ｐ型不純物のドーピング量に見合ったｐ型キャリア濃度
が得られる。

【００３９】なお、ｐ型不純物の添加により不安定とな
ったＣｕ−Ｓ結合に対して有効に電子を供与してＣｕ−
Ｓ結合を安定化するためには、母材（ＣｕＩｎＳ₂）の
中でｎ型不純物がｐ型不純物の近傍に存在することが好
ましい。

【００４０】ＣｕＩｎＳ₂に添加するｐ型不純物として
は、例えば、Ｉｎより最外殻電子数が少ないＢｅなどの
ＩＩａ族元素、またはＳより最外殻電子数が少ないＰな
どのＶｂ族元素が挙げられる。ｎ型不純物としては、例
えば、Ｓより最外殻電子数の多いＣｌなどのＶＩＩｂ族
元素や、Ｉｎより最外殻電子数の多いＳｎなどのＩＶｂ
族元素が挙げられる。

【００４１】ここで、結晶の安定性の点からは、ｐ型不
純物とｎ型不純物がそれぞれ母材のＩｎおよびＳと別々
に置換する方が、ｐ型不純物とｎ型不純物の両方がＩｎ
またはＳと置換する場合よりも好ましい。そのため、Ｃ
ｕＩｎＳ₂に添加するｐ型不純物とｎ型不純物の組み合
わせとしては、ｐ型不純物がＶｂ族元素でありｎ型不純
物がＩＶｂ族元素である組合せ、またはｐ型不純物がＩ
Ｉａ族元素でありｎ型不純物がＶＩＩｂ族元素である組
合せが好ましい。

【００４２】Ｖｂ族元素とＩＶｂ族元素との組合せのう
ち、共有結合性を高くしてＣｕＩｎＳ₂中で両元素を安
定的に存在させるという点からは、Ｖｂ族元素として
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂを、ＩＶｂ族元素としてＧｅ、Ｓｎ、Ｐ
ｂを用いることが好ましい。

【００４３】また、ＩＩａ族元素とＶＩＩｂ族元素との
組合せでは、ＩＩａ族元素とＶＩＩｂ族元素とで電気陰
性度の差が大きいため、母材中に添加された両元素間に
クーロン引力が生じる。そして、このクーロン引力によ
り、母材中で両元素が近傍に存在し易くなる。したがっ
て、Ｃｕ−Ｓ結合の安定化という点では、ＩＩａ族元素
とＶＩＩｂ族元素との組合せが好ましい。

【００４４】なお、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物
半導体は、前述のように、イオン結合性と共有結合性と
が混在しているため、ｐ型不純物とｎ型不純物を電気陰
性度の差が極端に大きな組合せ（例えば、ｐ型不純物が
ＢｅまたはＭｇで、ｎ型不純物がＦである組合せ）で添
加すると、イオン結合性が極端に強まり、母材であるＣ
ｕＩｎＳ₂結晶のエネルギー的安定性を低下させてしま
う。これに伴い、陰性元素の抜けなどが生じて結晶が壊
れやすくなる。

【００４５】したがって、母材の結晶の安定性を保持し
ながらＣｕ−Ｓ結合を安定化させるためには、添加する
ｐ型不純物とｎ型不純物との組み合わせとして、電気陰
性度の差が、両不純物を近傍に存在させるために十分で
あって且つ極端に大きくはない値となる組合せを選択す
る必要がある。このような組合せとしては、ｐ型不純物
が、浅いアクセプタ準位を形成するＢｅおよび／または
Ｍｇであり、ｎ型不純物がＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうち
の少なくともいずれか一つである組合せが好ましい。

【００４６】また、ＣｕＩｎＳ₂に対するｐ型不純物と
なるＶｂ族元素は、−３価以外の価数（例えば＋３価）
になることがあり、この場合に、Ｖｂ族元素はＳと置換
されないでＩｎと置換される可能性がある。これを回避
し、Ｖｂ族元素をＳと置換させてアクセプタを生じさ易
くするためには、ドーピングの際にＶｂ族元素の陰性を
強めておくことが好ましい。すなわち、Ｖｂ族元素をＩ
ｎとの化合物の形（ＩｎＰ、ＩｎＳｂ等）で、もしくは
Ｃｕとの化合物の形（Ｃｕ₃Ｐ等）で、さらにはアルカ
リ金属元素との化合物の形（Ｎａ₃Ｐ、Ｌｉ₃Ｓｂ等）
で供給することが好ましい。

【００４７】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体
へＮａ等のアルカリ金属元素を添加することは、太陽電
池の変換効率向上に有効であることが知られているが、
本発明においても、ｐ型不純物およびｎ型不純物ととも
にアルカリ金属元素を添加することにより同様な効果が
得られる。

【００４８】以上のように、本発明の方法は、Ｉｂ−Ｉ
ＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体の構成元素（例えばＣ
ｕＩｎＳ₂であればＣｕ、Ｉｎ、Ｓ）以外の不純物をｎ
型不純物としてドーピングするため、ＣｕＩｎＳ₂の構
成元素同士であるＣｕの一部をＩｎで置換する公知の方
法とは異なり、アクセプタ性欠陥（ｐ型不純物）とドナ
ー性欠陥（ｎ型不純物）の添加量を精密にコントロール
することができるとともに、高抵抗な異相の混在も生じ
ない。したがって、本発明の方法は、製造上の容易性お
よび得られるｐ型半導体の性能のいずれの点においても
有効な方法である。

【００４９】本発明の方法において、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−
ＶＩｂ₂族化合物半導体に対してｐ型不純物とｎ型不純
物を添加するタイミングは、時間的に同時であっても異
なっていてもどちらでもよいが、ｐ型不純物をｎ型不純
物より先に添加すると、ｐ型不純物が添加された時点
で、前述のような陰性元素の抜けに伴うドナー性欠陥が
発生する。そのため、ｎ型不純物をｐ型不純物と同時に
またはｐ型不純物より先に添加することが好ましい。

【００５０】特に、ｐ型不純物とｎ型不純物を同時に添
加すると、母材中で両不純物が近傍に存在し易くなると
ともに、母材全体に均一に存在し易くなるため、本発明
の効果が非常に大きくなる。特に、ｐ型不純物とｎ型不
純物との化学結合力が強い組合せ（例えば、ＢｅとＣｌ
等）である場合には、その傾向が顕著となるため好まし
い。

【００５１】本発明のｐ型半導体を形成するための最適
な方法は、母材となる化合物半導体の種類、形態をバル
クとするか薄膜とするか等によって異なってくるが、基
本的には従来より公知の全ての方法を利用することがで
きる。

【００５２】例えば、薄膜の場合には、ＭＢＥ法やＣＶ
Ｄ法により、母材である化合物半導体を構成する元素と
ｐ型不純物およびｎ型不純物とを同時に供給して成膜し
てもよいし、母材である化合物半導体の薄膜をＭＢＥ法
やＣＶＤ法によって形成した後に、その薄膜に対してイ
オン注入や熱拡散によりｐ型不純物およびｎ型不純物を
添加してもよい。この方法は、良質な膜が得られること
から、主に、発光素子などに利用される単結晶層を形成
する方法として、一般的にもよく用いられている。

【００５３】また、太陽電池の構成材料として好適なｐ
型ＣｕＩｎＳ₂膜の作製方法としては、構成元素を同時
に供給する真空蒸着法と、ＣｕＩｎ合金薄膜またはＣｕ
／Ｉｎ積層膜、さらにはＣｕＩｎＳ合金薄膜などを形成
した後に、この薄膜をＳ含有雰囲気中で熱処理する硫化
法が挙げられる。

【００５４】真空蒸着法の場合には、構成元素のうち室
温で固体のもの（例えば、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｓｂ等）は、通
常、元素単体の原料をＫセルに入れて加熱することによ
り分子線状にして供給する。また、室温で固体であって
高い蒸気圧を有する元素（例えば、ＰまたはＩ等）等の
ように、元素単体ではその供給量を制御するのが困難な
場合には、母材の構成元素であるＣｕやＩｎもしくは他
のドーピング元素との化合物（ＣｕＩ、ＩｎＰなどの固
体原料）の形態とし、この化合物をＫセルに入れて加熱
することにより分子線状で供給することもできる。

【００５５】ＣｌはＣｌ₂の形態で、室温で液体である
Ｂｒは真空チャンバの外部で加熱することにより気化さ
せてからＢｒ₂の形態で、それぞれガス状で真空中に供
給する。必要に応じて、このガスを高周波コイルを用い
て活性化することにより、ＣｕＩｎＳ₂薄膜中にドーピ
ング元素を取り込まれやすくすることができる。また、
前述のように母材の構成元素もしくは他のドーピング元
素との化合物（ＣｕＣｌ、ＩｎＣｌ₃、ＭｇＣｌ₂など
の固体原料）の形態とし、この化合物をＫセルに入れて
加熱することにより分子線状で供給することもできる。

【００５６】ドーピング元素をガス状で高濃度に添加し
ようとする際には、蒸着中の成長圧力の上昇が問題とな
るが、分子線状で供給するとこれが抑制される。したが
って、高品質な薄膜を形成するためには、ＣｌやＢｒに
ついても、母材の構成元素もしくは他のドーピング元素
との化合物の形態で供給することが好ましい。

【００５７】硫化法としては、ドーピング元素を含むＣ
ｕＩｎ（またはＣｕＩｎＳ）合金薄膜を形成した後に、
この合金薄膜を、Ｓを含有する雰囲気中で熱処理する方
法がある。この場合、ドーピング元素を含有する合金薄
膜を形成する方法としては、合金薄膜を形成する際にド
ーピング元素のターゲットからのスパッタリングを同時
に行う方法、先ずドーピング元素の成膜を行い、その上
に合金薄膜を成膜して積層する方法、先ず合金薄膜の成
膜を行い、その上にドーピング元素の成膜を行って積層
する方法、合金（Ｃｕ、Ｉｎ，ＣｕＩｎ、ＣｕＩｎＳな
ど）にドーピング元素を添加したターゲットからスパッ
タリングによる成膜を行う方法が挙げられる。

【００５８】また、ＣｕＩｎ（またはＣｕＩｎＳ）合金
薄膜をＳ含有ガス雰囲気中で硫化する際に、Ｓ含有ガス
と同時にガス状のドーピング元素を供給して、前記合金
薄膜中にドーピング元素を添加する方法もある。

【００５９】このような真空蒸着法および硫化法以外の
ｐ型ＣｕＩｎＳ₂の形成方法としては、先ずＣｕＩｎＳ
₂薄膜を形成し、その中にイオン注入によってドーピン
グ元素を添加する方法も挙げられる。この場合には、イ
オン注入により低下した結晶性を改善するために、熱処
理を施す必要がある。この熱処理の際にＳ抜けが起こる
ことを防ぐために、Ｓ含有ガス雰囲気中で熱処理を行う
ことが好ましい。

【００６０】本発明は、また、前述のようなＩｂ−ＩＩ
Ｉｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体にｐ型不純物とｎ型不純
物とを含有しているｐ型半導体を構成材料として備えて
いることを特徴とする半導体装置を提供する。

【００６１】本発明は、また、ｎ型半導体層、第一のｐ
型半導体層、第一のｐ型半導体層よりｐ型キャリア濃度
が高い第二のｐ型半導体層、および電極層をこの順に有
する光起電力素子において、第一のｐ型半導体層および
第二のｐ型半導体層は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化
合物半導体にｐ型不純物とｎ型不純物とを含有している
ｐ型半導体からなることを特徴とする光起電力素子を提
供する。

【００６２】この光起電力素子（太陽電池やフォトダイ
オード等）は、ＢＳＦ（back surface field）構造の光
起電力素子であって、ＢＳＦ構造とすることによって薄
膜化に伴う光電流の減少が抑制される。

【００６３】本発明は、また、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ
₂族化合物半導体にｐ型不純物とｎ型不純物とを含有し
ているｐ型半導体と、母材がＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂
族化合物半導体であるｎ型半導体とが接合されているこ
とを特徴とする半導体装置を提供する。

【００６４】ここで、この半導体装置のｎ型半導体は、
Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体に対して、ｎ
型不純物とｐ型不純物の両方をｎ型不純物の含有量が高
くなるように添加して得られたものであってもよい。

【００６５】また、この半導体装置は、接合されている
ｐ型半導体とｎ型不純物とで母材のＩｂ−ＩＩＩｂ−Ｖ
Ｉｂ₂族化合物半導体が同じであるもの（すなわち、ｐ
ｎホモ接合を有するもの）も、異なるものも含まれる。

【００６６】この半導体装置がｐｎホモ接合を有するも
のである場合には、ｐ型半導体およびｎ型半導体の形成
方法として、成膜装置内にＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素
とＶＩｂ族元素と不純物とを同時に供給して不純物を含
む半導体層を直接的に得る方法を採用し、同一のＩｂ−
ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体を母材とするｐｎホ
モ接合を形成する両半導体層を同一の成膜装置内で連続
的に成膜することが好ましい。

【００６７】具体的に、この半導体装置のｐ型半導体お
よびｎ型半導体の両方がｐ型およびｎ型の両不純物を含
む場合は、成膜装置内に、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素
とＶＩｂ族元素とｐ型不純物とｎ型不純物とを同時に、
且つｐ型不純物濃度がｎ型不純物濃度より高くなるよう
に供給してｐ型半導体を形成した後、同一装置内でｎ型
不純物濃度がｐ型不純物濃度より高くなるようにｐ型不
純物および／またはｎ型不純物の供給量を変えてｎ型半
導体を形成する。

【００６８】また、この半導体装置のｐ型半導体のみが
ｐ型およびｎ型の両不純物を含む場合は、前記と同様に
してｐ型半導体を形成した後、同一装置内で、ｐ型不純
物の供給のみを止めてｎ型半導体を形成する。

【００６９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て、具体的な実施例を用いて説明する。［実施例１］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
先ず、以下のようにしてドーピング元素なしのＣｕＩｎ
Ｓ₂層を形成した。

【００７０】すなわち、ＣｕおよびＩｎをターゲットと
して用い、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度８％）を
スパッタリングガスとして、反応性スパッタリング法に
よりＣｕＩｎＳ膜を形成した。このスパッタリング中に
基板の加熱は行わなかった。その後、このＣｕＩｎＳ膜
を、温度５５０℃、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度
５％）の雰囲気中で熱処理することにより、ＣｕＩｎＳ
₂膜を得た。

【００７１】次に、このＣｕＩｎＳ₂膜に対して、Ｓｎ
（ｎ型不純物）およびＰ（ｐ型不純物）をＳｎ，Ｐの順
序でイオン注入した。これにより、ｐ型不純物とｎ型不
純物の両方を含有しているＣｕＩｎＳ₂膜を得た。な
お、イオン注入の条件は下記の通りである。〈イオン注入条件〉Ｓｎの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：１×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）Ｐの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：２×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）また、イオン注入により結晶性が低下したＣｕＩｎＳ₂
膜の再結晶化を施すために、イオン注入後のＣｕＩｎＳ
₂膜を、温度５２０℃のＨ₂Ｓ＋Ａｒ（Ｈ₂Ｓ濃度５
％）中で熱処理した。

【００７２】形成されたＣｕＩｎＳ₂膜の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂膜の電気的特性をｖａｎ
ｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により調べた
ところ、キャリア濃度５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【００７３】ＣｕＩｎＳ₂膜中のＳｎおよびＰの濃度
を、２次イオン質量分析装置（日立製作所（株）製ＩＭ
Ａ−３）を用いて測定したところ、Ｐがおよそ１×１０
¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｓｎがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）であ
った。

【００７４】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂膜が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、溶液
成長法によりｎ型半導体層であるＣｄＳ層を形成し、さ
らにその上に、透明電極層であるＩＴＯ（酸化インジウ
ム・スズ）をＲＦスパッタリング法により順次形成し
た。これにより、図１に示すような、ガラス基板２の上
に、Ｍｏ層（Ｍｏ電極）１、ＣｕＩｎＳ₂層（ｐ型半導
体層）３、ＣｄＳ層（ｎ型半導体層）４、ＩＴＯ層（Ｉ
ＴＯ電極）５を有する層構造の薄膜太陽電池を作製し
た。ここで、ＣｄＳ層４の膜厚は８０ｎｍであり、ＩＴ
Ｏ層５の膜厚は０．８μｍである。

【００７５】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１２％であった。［実施例２］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
先ず、以下のようにしてドーピング元素なしのＣｕＩｎ
Ｓ₂層を形成した。

【００７６】すなわち、ＣｕおよびＩｎをターゲットと
して用い、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度８％）を
スパッタリングガスとして、反応性スパッタリング法に
よりＣｕＩｎＳ膜を形成した。このスパッタリング中に
基板の加熱は行わなかった。その後、このＣｕＩｎＳ膜
を、温度５５０℃、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度
５％）の雰囲気中で熱処理することにより、ＣｕＩｎＳ
₂膜を得た。

【００７７】次に、このＣｕＩｎＳ₂膜に対して、Ｓｉ
（ｎ型不純物）およびＰ（ｐ型不純物）をＳｉ，Ｐの順
序でイオン注入した。これにより、ｐ型不純物とｎ型不
純物の両方を含有しているＣｕＩｎＳ₂膜を得た。な
お、イオン注入の条件は下記の通りである。〈イオン注入条件〉Ｓｉの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：１×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）Ｐの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：２×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）また、イオン注入により結晶性が低下したＣｕＩｎＳ₂
膜の再結晶化を施すために、イオン注入後のＣｕＩｎＳ
₂膜を、温度５２０℃のＨ₂Ｓ＋Ａｒ（Ｈ₂Ｓ濃度５
％）中で熱処理した。

【００７８】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性をｖａｎ
ｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により調べた
ところ、キャリア濃度２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【００７９】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰおよびＳｉの濃度
を、実施例１と同様にして測定したところ、Ｐがおよそ
１×１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｓｉがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ
^-3）であった。

【００８０】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【００８１】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１０％であった。［比較例１］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素なしのＣｕＩｎＳ₂層を形成した後、こ
のＣｕＩｎＳ₂層にＩｎおよびＰをイオン注入によりド
ーピングすることにより、Ｃｕの一部がＩｎに置換され
たＣｕＩｎＳ₂中に、ドーピング元素としてＰ（ｐ型不
純物）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を形成した。

【００８２】ドーピング元素なしのＣｕＩｎＳ₂層の形
成は、以下のように行った。すなわち、ＣｕおよびＩｎ
をターゲットとして用い、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂
Ｓ濃度８％）をスパッタリングガスとして、反応性スパ
ッタリング法によりＣｕＩｎＳ膜を形成した。このスパ
ッタリング中に基板の加熱は行わなかった。その後、こ
のＣｕＩｎＳ膜を、温度５５０℃、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガ
ス（Ｈ₂Ｓ濃度５％）の雰囲気中で熱処理することによ
り、ＣｕＩｎＳ₂層を得た。

【００８３】イオン注入は、Ｉｎ、Ｐの順序で以下の条
件により行った。〈イオン注入条件〉Ｉｎの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：１×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）Ｐの注入エネルギー：１０（ＫｅＶ）、注入量：２×１０¹⁵（ｃ
ｍ^-2）また、イオン注入により結晶性が低下したＣｕＩｎＳ₂
膜の再結晶化を施すために、イオン注入後のＣｕＩｎＳ
₂膜を、温度５２０℃のＨ₂Ｓ＋Ａｒ（Ｈ₂Ｓ濃度５
％）中で熱処理した。

【００８４】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性をｖａｎ
ｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により調べた
ところ、キャリア濃度５×１０¹⁶（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【００８５】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰの濃度を、実施例１
と同様にして測定したところ、およそ１×１０¹⁹（ｃｍ
^-3）であった。Ｃｕと置換されたＩｎの濃度は、Ｉｎが
母材の構成元素であるため測定不可能であった。

【００８６】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【００８７】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ８％であった。［比較例２］Ｐ（ｐ型不純物）のみを同じ量イオン注入
したこと以外は、実施例１と同様にしてＣｕＩｎＳ₂層
を形成した。このＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を実施例
１と同様にして測定したところ、キャリア濃度３×１０
¹⁵（ｃｍ^-3）のｐ型伝導を示した。

【００８８】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰの濃度を実施例１と
同様にして測定したところ、およそ１×１０¹⁹（ｃ
ｍ^-3）であった。このＰのみがイオン注入されたＣｕＩ
ｎＳ₂層をｐ型半導体層３としたこと以外は、実施例１
と同様にして図１に示す太陽電池を作製した。この太陽
電池の変換効率を、ソーラーシミュレータにより実施例
１と同じ条件で測定したところ、４％であった。［実施例３］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＰ（ｐ型不純物）およびＳｎ（ｎ
型不純物元素）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を、以下のよ
うにして形成した。

【００８９】先ず、ガラス基板上またはＭｏ層上に、そ
れぞれＰおよびＳｎを含有したＣｕＩｎＳ層を形成し
た。このＣｕＩｎＳ層は、ＩｎＰペレットを乗せたＩｎ
−Ｓｎ合金ターゲットと、Ｃｕターゲットを用い、Ｈ₂
Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度８％）ガス雰囲気中で同
時にスパッタリングすることにより形成した。また、ス
パッタリング中には基板の加熱を行わなかった。次に、
このＰおよびＳｎを含有したＣｕＩｎＳ膜を温度５５０
℃、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度５％）雰囲気中
で熱処理した。

【００９０】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【００９１】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰおよびＳｎの濃度を
実施例１と同様にして測定したところ、Ｐがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｓｎがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
であった。

【００９２】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【００９３】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１３％であった。［実施例４］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
Ｓｎ濃度が実施例３の５分の２程度であるＩｎ−Ｓｎ合
金ターゲットを用いた以外は、実施例３と全て同じにし
て、Ｐ（ｐ型不純物）およびＳｎ（ｎ型不純物元素）を
含有するＣｕＩｎＳ₂層を形成した。

【００９４】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【００９５】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰおよびＳｎの濃度を
実施例１と同様にして測定したところ、Ｐがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｓｎがおよそ２×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
であった。

【００９６】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【００９７】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１０％であった。この実施例４において、ｐ型不
純物の含有量はｎ型不純物の含有量の５．０倍であり、
「ｐ型不純物の含有量はｎ型不純物の含有量の１．３〜
３．０倍である」という限定から外れるため、２．０倍
である実施例１および３と比較してキャリア濃度および
変換効率は若干小さくなっている。［実施例５］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＰ（ｐ型不純物）およびＣｌ（ｎ
型不純物）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を、以下のように
して形成した。

【００９８】先ず、ガラス基板上またはＭｏ層上にＰお
よびＣｌを含有したＣｕＩｎＳ層を形成した。このＣｕ
ＩｎＳ層は、Ｉｎターゲットの上にＩｎＰペレットをの
せて、Ｃｕターゲットの上にＣｕＣｌペレットをのせ
て、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ ₂Ｓ濃度８％）雰囲気中
で同時にスパッタリングすることにより形成した。ま
た、スパッタリング中には基板の加熱を行わなかった。
次に、このＰおよびＣｌを含有したＣｕＩｎＳ膜を温度
５５０℃、Ｈ₂Ｓ＋Ａｒ混合ガス（Ｈ₂Ｓ濃度５％）雰
囲気中で熱処理した。

【００９９】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度３×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【０１００】ＣｕＩｎＳ₂層中のＰおよびＣｌの濃度を
実施例１と同様にして測定したところ、Ｐがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｃｌがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
であった。

【０１０１】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【０１０２】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１１％であった。［比較例３］Ｐ（ｐ型不純物）のみを同じ量ドーピング
したこと以外は、実施例４と同様にしてＣｕＩｎＳ₂層
を形成した。

【０１０３】このＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を実施例
１と同様にして測定したところ、キャリア濃度７×１０
¹⁵（ｃｍ^-3）のｐ型伝導を示した。ＣｕＩｎＳ₂層中の
Ｐの濃度を実施例１と同様にして測定したところ、およ
そ１×１０¹⁹（ｃｍ^-3）であった。

【０１０４】このＰのみがドーピングされたＣｕＩｎＳ
₂層をｐ型半導体層３としたこと以外は、実施例１と同
様にして図１に示す太陽電池を作製した。この太陽電池
の変換効率を、ソーラーシミュレータで実施例１と同じ
条件で測定したところ、５％であった。［実施例６］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＢｅ（ｐ型不純物）およびＣｌ
（ｎ型不純物）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を真空蒸着法
で作製した。Ｃｕ、Ｉｎ、ＳおよびＢｅは元素単体で、
ＣｌはＣｕＣｌの形態で、それぞれＫセル内で加熱する
ことにより分子線状にして基板に供給した。また、成長
中の基板温度は５５０℃とした。

【０１０５】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度５×１0¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【０１０６】ＣｕＩｎＳ₂層中のＢｅおよびＣｌの濃度
を実施例１と同様に測定したところ、Ｂｅがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｃｌがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
であった。

【０１０７】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ₂層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【０１０８】この太陽電池の変換効率を、ソーラーシミ
ュレータで実施例１と同じ条件で測定したところ、１３
％であった。［実施例７］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＢｅ（ｐ型不純物）およびＦ（ｎ
型不純物）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を真空蒸着法で作
製した。Ｃｕ、Ｉｎ、ＳおよびＢｅは元素単体で、Ｆは
ＣｕＦの形態で、それぞれＫセル内で加熱することによ
り分子線状にして基板に向けて供給した。また、成長中
の基板温度は５５０℃とした。

【０１０９】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【０１１０】ＣｕＩｎＳ₂層中のＢｅおよびＦの濃度を
実施例１と同様に測定したところ、Ｂｅがおよそ１×１
０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｆがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）であ
った。

【０１１１】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ２層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【０１１２】この太陽電池の変換効率を、ソーラーシミ
ュレータで実施例１と同じ条件で測定したところ、１０
％であった。［実施例８］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＢｅ（ｐ型不純物）およびＳｎ
（ｎ型不純物）を含有するＣｕＩｎＳ₂層を真空蒸着法
で作製した。Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓ、ＢｅおよびＳｎは元素単
体で、それぞれＫセル内で加熱することにより分子線状
にして基板に供給した。また、成長中の基板温度は５５
０℃とした。

【０１１３】形成されたＣｕＩｎＳ₂層の膜厚を段差計
により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基板
上に直接形成したＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を、ｖａ
ｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により行った
ところ、キャリア濃度２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ型伝導
を示した。

【０１１４】ＣｕＩｎＳ₂層中のＢｅおよびＳｎの濃度
を実施例１と同様に測定したところ、Ｂｅがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｓｎがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
であった。

【０１１５】また、Ｍｏ層を介してＣｕＩｎＳ₂層が形
成されたガラス基板には、ＣｕＩｎＳ２層の上に、実施
例１と同様にして、ＣｄＳ層、ＩＴＯ層を順次形成する
ことにより、薄膜太陽電池を作製した。

【０１１６】この太陽電池の変換効率を、ソーラーシミ
ュレータで実施例１と同じ条件で測定したところ、１０
％であった。［比較例４］Ｂｅ（ｐ型不純物）のみを同じ量ドーピン
グしたこと以外は、実施例５と同様にしてＣｕＩｎＳ₂
層を形成した。

【０１１７】このＣｕＩｎＳ₂層の電気的特性を実施例
１と同様にして測定したところ、キャリア濃度３×１０
¹⁵（ｃｍ^-3）のｐ型伝導を示した。ＣｕＩｎＳ₂層中の
Ｂｅの濃度を実施例１と同様に測定したところ、およそ
１×１０¹⁹（ｃｍ^-3）であった。

【０１１８】このＢｅのみがドーピングされたＣｕＩｎ
Ｓ₂層をｐ型半導体層３としたこと以外は、実施例１と
同様にして図１に示す太陽電池を作製した。この太陽電
池の変換効率を、ソーラーシミュレータで実施例１と同
じ条件で測定したところ、４％であった。［実施例９］同一のガラス基板を用意し、その一方には
直接、他方には１μｍの厚さのＭｏをコートした上に、
ドーピング元素としてＳｂ（ｐ型不純物）およびＩ（ｎ
型不純物）を含有するＣｕＩｎＳｅ₂層を真空蒸着法で
作製した。Ｃｕ、Ｉｎ、ＳｅおよびＳｂは元素単体で、
ＩはＣｕＩの状態で、それぞれＫセル内で加熱すること
により分子線状にして基板に供給した。また、成長中の
基板温度は５００℃とした。

【０１１９】形成されたＣｕＩｎＳｅ₂層の膜厚を段差
計により測定したところ２．０μｍであった。ガラス基
板上に直接形成したＣｕＩｎＳｅ₂層の電気的特性を、
ｖａｎｄｅｒＰａｕｗ法を用いたホール測定により
行ったところ、キャリア濃度５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のｐ
型伝導を示した。

【０１２０】ＣｕＩｎＳｅ₂層中のＳｂおよびＩの濃度
を実施例１と同様に測定したところ、Ｓｂがおよそ１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｉがおよそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）で
あった。

【０１２１】このＳｂおよびＩがドーピングされたＣｕ
ＩｎＳｅ₂層をｐ型半導体層３としたこと以外は、実施
例１と同様にして図１に示す太陽電池を作製した。この
太陽電池の変換効率を、ソーラーシミュレータで実施例
１と同じ条件で測定したところ、１３％であった。［比較例５］Ｓｂ（ｐ型不純物）のみを同じ量ドーピン
グしたこと以外は実施例９と同様にして、ＣｕＩｎＳｅ
₂層を形成した。

【０１２２】このＣｕＩｎＳｅ₂層の電気的特性を実施
例１と同様にして測定したところ、キャリア濃度８×１
０¹⁶（ｃｍ^-3）のｐ型伝導を示した。ＣｕＩｎＳｅ₂層
中のＳｂの濃度を、実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、およそ１×１０¹⁹（ｃｍ ^-3）であった。

【０１２３】このＳｂのみがドーピングされたＣｕＩｎ
Ｓｅ₂層をｐ型半導体層３としたこと以外は、実施例１
と同様にして図１に示す太陽電池を作製した。この太陽
電池の変換効率は１１％であった。［実施例１０］図２に示すＢＳＦ（back surface fiel
d）構造の薄膜太陽電池を、実施例３とほぼ同様の手順
で作製した。ただし、実施例３とは異なり、Ｍｏ層１と
ＣｕＩｎＳ₂層３（第一のｐ型半導体層３ａ）との間
に、第二のｐ型半導体層として、第一のｐ型半導体層３
ａよりもｐ型キャリア濃度が高いＣｕＩｎＳ₂層６を、
厚さ０．２μｍで形成した。

【０１２４】すなわち、ＣｕＩｎＳ₂層（第二のｐ型半
導体層）６の形成は、ＰおよびＳｎを含有したＣｕＩｎ
Ｓ層を形成する際に、実施例３のＣｕＩｎＳ₂層３を形
成するためのＣｕＩｎＳ層形成の場合よりもＳｎ含有量
が高いＩｎ−Ｓｎ合金ターゲットを使用するとともに、
これに乗せるＩｎＰペレットの量を多くした以外は、実
施例３のＣｕＩｎＳ₂層３の形成と同様にして行った。
このＣｕＩｎＳ₂層（第二のｐ型半導体層）６の上に、
実施例３のＣｕＩｎＳ₂層３と同じ第一のｐ型半導体層
３ａを形成した。

【０１２５】ＣｕＩｎＳ₂層６の電気的特性およびＰお
よびＳｎの濃度については、Ｍｏ層１に形成した時と同
様の条件で、ガラス基板上に厚さ２．０μｍでＰおよび
Ｓｎを含有したＣｕＩｎＳ₂層を形成し、実施例１と同
様にして測定した。その結果、ｐ型キャリア濃度は１×
１０¹⁹（ｃｍ^-3）であり、Ｐの濃度はおよそ２×１０ ²⁰
（ｃｍ^-3）であり、Ｓｎの濃度はおよそ１×１０²⁰（ｃ
ｍ^-3）であった。

【０１２６】この太陽電池の変換効率をソーラーシミュ
レータ（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ²）で測定した
ところ１３．５％であった。すなわち、ＣｕＩｎＳ₂に
Ｐ（ｐ型不純物）とＳｎ（ｎ型不純物）の両方を添加し
て得られるｐ型半導体は、キャリア濃度を１×１０
¹⁹（ｃｍ^-3）程度まで高くすることができるため、この
実施例のような、Ｍｏ層（電極）１、キャリア濃度が１
×１０¹⁹（ｃｍ^-3）のＣｕＩｎＳ₂層（第二のｐ型半導
体層）６、キャリア濃度が５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）のＣｕ
ＩｎＳ₂層（第一のｐ型半導体層）３ａをこの順に有す
る、変換効率の高いＢＳＦ構造の薄膜太陽電池が得られ
る。［実施例１１］図３に示すようなｐｎホモ接合型の薄膜
太陽電池を以下の手順で作製した。

【０１２７】先ず、実施例６と同様にして、真空蒸着法
により、ガラス基板２の上に、Ｍｏ層１を介してＣｕＩ
ｎＳ₂層３を形成した。すなわち、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓおよ
びＢｅは元素単体で、ＣｌはＣｕＣｌの形態で、それぞ
れＫセル内で加熱することにより分子線状にしたもの
を、真空装置内に供給した。これにより、ｐ型キャリア
濃度は５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）であり、ＢｅおよびＣｌの
濃度は、Ｂｅがおよそ１×１０¹⁹（ｃｍ^-3）、Ｃｌがお
よそ５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）であるＣｕＩｎＳ₂層３を形
成した。

【０１２８】その後、ｐ型不純物であるＢｅの供給のみ
を止めて真空蒸着を継続することにより、ｎ型不純物で
あるＣｌのみを添加したｎ型のＣｕＩｎＳ₂層７をｐ型
のＣｕＩｎＳ₂層３の上に形成した。次いで、このｎ型
のＣｕＩｎＳ₂層７の上に、実施例１と同様にしてＩＴ
Ｏ層５を形成した。

【０１２９】この太陽電池の変換効率を、ソーラーシミ
ュレータで実施例１と同じ条件で測定したところ、１
３．５％であった。なお、このように、ＣｕＩｎＳ₂を
母材とし、且つｐ型ＣｕＩｎＳ₂層はｐ型不純物とｎ型
不純物との両方を添加して形成するｐｎホモ接合を有す
る半導体装置の製造方法として真空蒸着法を採用すれ
ば、ｐ型ＣｕＩｎＳ₂層形成の後に、ｎ型ＣｕＩｎＳ₂
層の形成をｐ型不純物の供給を止めることで連続的に行
うことができるため、イオン注入法等の他の方法と比較
して生産効率が高くなる。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のｐ型半導
体は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体にｐ型
不純物とともに添加されたｎ型不純物の存在により、ｐ
型キャリア濃度はｐ型不純物の含有量に見合った値とな
る。また、このｐ型半導体により高性能な半導体装置が
実現される。

【０１３１】本発明のｐ型半導体の製造方法によれば、
Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体にｐ型不純物
とともにｎ型不純物を添加することにより、ｐ型不純物
の含有量に見合った高いキャリア濃度のｐ型半導体が得
られる。

【０１３２】また、この方法によれば、ｐ型不純物およ
びｎ型不純物の添加量を精密にコントロールすることが
できるため、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体
の構成元素同士を置換する公知の方法よりも、設定通り
のキャリア濃度を容易に実現することができる。また、
高抵抗な異相の混在も生じないため、よりキャリア濃度
の高いｐ型半導体が得られる。

【０１３３】特に、この方法によれば、カルコパイライ
ト単一相からなるＣｕＩｎＳ₂が母材である場合に今ま
で実現できなかった１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上のｐ型キ
ャリア濃度が実現される。また、このｐ型ＣｕＩｎＳ₂
を構成材料として用いた太陽電池では、高い変換効率が
実現される。

【０１３４】本発明の半導体装置の製造方法は、本発明
のｐ型半導体に母材が同一であるｎ型半導体が接合され
たｐｎホモ接合を有する半導体装置を形成する方法とし
て、生産効率を特に高くできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜９および比較例１〜５で形成した薄
膜太陽電池の構造を示す概略断面図である。

【図２】実施例１０で形成したＢＳＦ構造の薄膜太陽電
池の構造を示す概略断面図である。

【図３】実施例１１で形成したｐｎホモ接合型の薄膜太
陽電池の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１Ｍｏ電極２ガラス基板３ｐ型半導体層３ａｐ型半導体層（第一のｐ型半導体層）４母材がＣｕＩｎＳ₂でないｎ型半導体層５ＩＴＯ電極６ｐ型半導体層（第二のｐ型半導体層）７母材がＣｕＩｎＳ₂であるｎ型半導体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導
体に、ＩＩａ族元素および／またはＶｂ族元素からなる
ｐ型不純物と、ＩＶｂ族元素および／またはＶＩＩｂ族
元素からなるｎ型不純物とを含有していることを特徴と
するｐ型半導体。
【請求項２】ｐ型不純物はＩＩａ族元素であり、ｎ型
不純物はＩＶｂ族元素であることを特徴とする請求項１
記載のｐ型半導体。
【請求項３】ｐ型不純物はＢｅおよび／またはＭｇで
あり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓｎ、およびＰｂのうちの少
なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載のｐ
型半導体。
【請求項４】ｐ型不純物はＩＩａ族元素であり、ｎ型
不純物はＶＩＩｂ族元素であることを特徴とする請求項
１記載のｐ型半導体。
【請求項５】ｐ型不純物はＢｅおよび／またはＭｇで
あり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの少な
くとも一つであることを特徴とする請求項１記載のｐ型
半導体。
【請求項６】ｐ型不純物はＢｅであり、ｎ型不純物は
Ｃｌであることを特徴とする請求項１記載のｐ型半導
体。
【請求項７】ｐ型不純物はＶｂ族元素であり、ｎ型不
純物はＩＶｂ族元素であることを特徴とする請求項１記
載のｐ型半導体。
【請求項８】ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂのう
ちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓｎ、
およびＰｂのうちの少なくとも一つであることを特徴と
する請求項１記載のｐ型半導体。
【請求項９】ｐ型不純物はＰであり、ｎ型不純物はＳ
ｎであることを特徴とする請求項１記載のｐ型半導体。
【請求項１０】ｐ型不純物はＶｂ族元素であり、ｎ型
不純物はＶＩＩｂ族元素であることを特徴とする請求項
１記載のｐ型半導体。
【請求項１１】ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂの
うちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂ
ｒ、およびＩのうちの少なくとも一つであることを特徴
とする請求項１記載のｐ型半導体。
【請求項１２】ｐ型不純物の含有量はｎ型不純物の含
有量の１．３〜３．０倍であることを特徴とする請求項
１〜１１のいずれか一つに記載のｐ型半導体。
【請求項１３】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半
導体はＣｕＩｎＳ₂であることを特徴とする請求項１〜
１２のいずれか一つに記載のｐ型半導体。
【請求項１４】カルコパイライト単一相からなるＣｕ
ＩｎＳ₂にｐ型不純物とｎ型不純物とを含有しているキ
ャリア濃度１×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上のｐ型半導体。
【請求項１５】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半
導体に対して、ＩＩａ族元素および／またはＶｂ族元素
からなるｐ型不純物と、ＩＶｂ族元素および／またはＶ
ＩＩｂ族元素からなるｎ型不純物とを、ｎ型不純物より
ｐ型不純物の含有量が高くなるように添加することを特
徴とすることを特徴とするｐ型半導体の製造方法。
【請求項１６】ｎ型不純物を、ｐ型不純物と同時にま
たはｐ型不純物より先に、化合物半導体に対して添加す
ることを特徴とする請求項１５記載のｐ型半導体の製造
方法。
【請求項１７】ｐ型不純物はＩＩａ族元素であり、ｎ
型不純物はＩＶｂ族元素であることを特徴とする請求項
１５または１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項１８】ｐ型不純物はＢｅおよび／またはＭｇ
であり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓｎ、およびＰｂのうちの
少なくとも一つであることを特徴とする請求項１５また
は１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項１９】ｐ型不純物はＩＩａ族元素であり、ｎ
型不純物はＶＩＩｂ族元素であることを特徴とする請求
項１５または１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２０】ｐ型不純物はＢｅおよび／またはＭｇ
であり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの少
なくとも一つであることを特徴とする請求項１５または
１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２１】ｐ型不純物はＢｅであり、ｎ型不純物
はＣｌであることを特徴とする請求項１５または１６記
載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２２】ｐ型不純物はＶｂ族元素であり、ｎ型
不純物はＩＶｂ族元素であることを特徴とする請求項１
５または１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２３】ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂの
うちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＧｅ、Ｓ
ｎ、およびＰｂのうちの少なくとも一つであることを特
徴とする請求項１５または１６記載のｐ型半導体の製造
方法。
【請求項２４】ｐ型不純物はＰであり、ｎ型不純物は
Ｓｎであることを特徴とする請求項１５または１６記載
のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２５】ｐ型不純物はＶｂ族元素であり、ｎ型
不純物はＶＩＩｂ族元素であることを特徴とする請求項
１５または１６記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２６】ｐ型不純物はＰ、Ａｓ、およびＳｂの
うちの少なくとも一つであり、ｎ型不純物はＣｌ、Ｂ
ｒ、およびＩのうちの少なくとも一つであることを特徴
とする請求項１５または１６記載のｐ型半導体の製造方
法。
【請求項２７】ｐ型不純物の含有量がｎ型不純物の含
有量の１．３〜３．０倍となるように両不純物を添加す
ることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか一つに
記載のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２８】化合物半導体はＣｕＩｎＳ₂であるこ
とを特徴とする請求項１５〜２７のいずれか一つに記載
のｐ型半導体の製造方法。
【請求項２９】請求項１〜１４のいずれか一つに記載
のｐ型半導体または請求項１５〜２８のいずれか一つに
記載の方法で製造されたｐ型半導体を、構成材料として
備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３０】ｎ型半導体層、第一のｐ型半導体層、
第一のｐ型半導体層よりｐ型キャリア濃度が高い第二の
ｐ型半導体層、および電極層をこの順に有する光起電力
素子において、第一のｐ型半導体層および第二のｐ型半
導体層は、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のｐ型
半導体または請求項１５〜２８のいずれか一つに記載の
方法で製造されたｐ型半導体からなることを特徴とする
光起電力素子。
【請求項３１】請求項１〜１４のいずれか一つに記載
のｐ型半導体または請求項１５〜２８のいずれか一つに
記載の方法で製造されたｐ型半導体と、母材がＩｂ−Ｉ
ＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体であるｎ型半導体とが
接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３２】ｐ型半導体およびｎ型半導体の形成方
法として、成膜装置内にＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素と
ＶＩｂ族元素と不純物とを同時に供給して不純物を含む
半導体層を直接的に得る方法を採用し、同一のＩｂ−Ｉ
ＩＩｂ−ＶＩｂ₂族化合物半導体を母材とするｐｎホモ
接合を形成する両半導体層を同一の成膜装置内で連続的
に成膜することを特徴とする請求項３１記載の半導体装
置の製造方法。