JPS58162076A - 光電変換素子の製造方法 - Google Patents
光電変換素子の製造方法Info
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- JPS58162076A JPS58162076A JP57044663A JP4466382A JPS58162076A JP S58162076 A JPS58162076 A JP S58162076A JP 57044663 A JP57044663 A JP 57044663A JP 4466382 A JP4466382 A JP 4466382A JP S58162076 A JPS58162076 A JP S58162076A
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- Japan
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- semiconductor
- film
- insulating film
- transparent electrode
- forming
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- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
Landscapes
- Led Devices (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】
不発#4は、透明電極−絶縁膜一半導体構造I造七もつ
光電変換素子の製造方法に関するものである。
光電変換素子の製造方法に関するものである。
半導体素子の中で、金属−絶縁膜一半導体構造をもつ、
いわゆるMI8 構造素子と呼ばれるものがある。MI
8構造素子は、その製造が簡単であるばかりでなく、
pmil′合形成が困難な半導体の応用に欠くことので
きないものとなっている。ところで、MIS構造素子を
、太陽電池や発光ダイオードなどの光電変換素子として
用いる場合、絶縁膜上に形成される金属層が光に対して
不透明であることが、光電変換効率の部上を図る上での
最大の障害となっている。この*1titを解決するた
めに、金属層の代りに、透明電極と呼ばれる低抵抗金属
酸化膜を用いることが一般に行われている。この低抵抗
金属酸化膜としては、tモル囁の8虱01を含むIn5
tallが広く用いられている。
いわゆるMI8 構造素子と呼ばれるものがある。MI
8構造素子は、その製造が簡単であるばかりでなく、
pmil′合形成が困難な半導体の応用に欠くことので
きないものとなっている。ところで、MIS構造素子を
、太陽電池や発光ダイオードなどの光電変換素子として
用いる場合、絶縁膜上に形成される金属層が光に対して
不透明であることが、光電変換効率の部上を図る上での
最大の障害となっている。この*1titを解決するた
めに、金属層の代りに、透明電極と呼ばれる低抵抗金属
酸化膜を用いることが一般に行われている。この低抵抗
金属酸化膜としては、tモル囁の8虱01を含むIn5
tallが広く用いられている。
ところで、これまで和製造された透明電極−絶縁膜一半
導体構造の光電変換素子の変換効率は、MI&構造素子
の場合の変換効率よりもかなり低い。
導体構造の光電変換素子の変換効率は、MI&構造素子
の場合の変換効率よりもかなり低い。
例えば、 I!IF太陽電池の場合、 MI8構造素子
では約lチーの変換効率が得られているのに対し、透明
電極−絶縁膜一半導体構造の素子の変換効率は10弧に
達していないのが現状である。このような事t*t’!
、化合物半導体を用いた素子においてより着しい、この
ように1Ml8@造素子での金属層の代りに透明電極を
用いることにより、光電変換効率の大幅な向上が期待さ
れるにもかかわらす、実際には、むしろ、効率の低下を
招いている。その最大の原因は、透明電極の形成時に、
絶縁膜中および半導体のIlI面に変換効率の低下の原
因となる各種の欠陥が高密度に導入されるためである。
では約lチーの変換効率が得られているのに対し、透明
電極−絶縁膜一半導体構造の素子の変換効率は10弧に
達していないのが現状である。このような事t*t’!
、化合物半導体を用いた素子においてより着しい、この
ように1Ml8@造素子での金属層の代りに透明電極を
用いることにより、光電変換効率の大幅な向上が期待さ
れるにもかかわらす、実際には、むしろ、効率の低下を
招いている。その最大の原因は、透明電極の形成時に、
絶縁膜中および半導体のIlI面に変換効率の低下の原
因となる各種の欠陥が高密度に導入されるためである。
例えば、 InP太陽電池の場合な例にとると、その従
来のlIl!造は@/図(暴)e (b)に示す工程
で行われていた。まず%WJ1図(a) ic示すよう
[、#M面研磨したp形InP結晶lを臭素水溶液ある
いは硝酸水溶液中に浸漬することKより、七の表面に絶
縁膜として厚さ約10OAのInP酸化酸化膜形成する
0次に、第1図(b)に示すように1スバンタ法あるい
をI CVD (Chemieal Vapor D@
poslti*n )法により、9モル幅の8nO1t
−含むI!110m1117をInP酸化酸化膜形に形
成する。ところで、スバンタ法により9モル幅の8nQ
1を含むIn50mM1j艙形成するにあたって、p形
InP結晶lおよびInP @ll化ココ、真空中でJ
OOt:程屓の高温にさらされるととも#′C,イオン
の衝撃を受ける。その結果、p形InP結晶lO表面に
おいては・、Pの蒸発やイオン衝撃による欠陥が導入さ
れ、またInk@化展2にも高蒸気圧成分(主KPf)
@化物)の損失による欠陥が導入される。このような欠
陥は、太ttift。
来のlIl!造は@/図(暴)e (b)に示す工程
で行われていた。まず%WJ1図(a) ic示すよう
[、#M面研磨したp形InP結晶lを臭素水溶液ある
いは硝酸水溶液中に浸漬することKより、七の表面に絶
縁膜として厚さ約10OAのInP酸化酸化膜形成する
0次に、第1図(b)に示すように1スバンタ法あるい
をI CVD (Chemieal Vapor D@
poslti*n )法により、9モル幅の8nO1t
−含むI!110m1117をInP酸化酸化膜形に形
成する。ところで、スバンタ法により9モル幅の8nQ
1を含むIn50mM1j艙形成するにあたって、p形
InP結晶lおよびInP @ll化ココ、真空中でJ
OOt:程屓の高温にさらされるととも#′C,イオン
の衝撃を受ける。その結果、p形InP結晶lO表面に
おいては・、Pの蒸発やイオン衝撃による欠陥が導入さ
れ、またInk@化展2にも高蒸気圧成分(主KPf)
@化物)の損失による欠陥が導入される。このような欠
陥は、太ttift。
により発生した光キャリアの再結合中心やトラップとし
て作用し、太陽電池としての変換効率を著しく低下させ
る。また、CVD法での9モル幅のBang を含むI
ll@OHJll J f)形成の場合には、p形Im
P結晶lおよびIaP酸化膜コはWOO℃以上の高温に
さらされるので、スバンタ法の場合以上に、高密にの熱
的欠陥が導入され、その結果、変換効率は極めて低いも
のになる。
て作用し、太陽電池としての変換効率を著しく低下させ
る。また、CVD法での9モル幅のBang を含むI
ll@OHJll J f)形成の場合には、p形Im
P結晶lおよびIaP酸化膜コはWOO℃以上の高温に
さらされるので、スバンタ法の場合以上に、高密にの熱
的欠陥が導入され、その結果、変換効率は極めて低いも
のになる。
以上の説明は、主[、ImP太陽電池の場合についての
ものであるが、他の半導体を用いたMI8 @造太陽電
池、さらに汀MIN@造発光素子においても、金属層の
代りに透明電極を用いることによる変換効率の向上は実
IX8れていなかった。
ものであるが、他の半導体を用いたMI8 @造太陽電
池、さらに汀MIN@造発光素子においても、金属層の
代りに透明電極を用いることによる変換効率の向上は実
IX8れていなかった。
そこで、本発明の目的を1、上述した問題点を解決して
、高効率の透明電極−絶に膜−半導体構造【一つ光電変
換素子を製造する方法を提供することにある。
、高効率の透明電極−絶に膜−半導体構造【一つ光電変
換素子を製造する方法を提供することにある。
かかる目的を達成するために1本発明では、表面KII
Iを含むInIIt形成した半導体基板を陽極酸化する
ことKより、a側電極ならびに絶縁膜を連続して形成す
る。
Iを含むInIIt形成した半導体基板を陽極酸化する
ことKより、a側電極ならびに絶縁膜を連続して形成す
る。
以下に図・面を参照して本発明を説明する。
陽極酸化法は、常温で金属や半導体の酸化膜を比較的容
易に形成できる方法であり、その原理は電解液中で、金
属あるいは半導体?2Is極に、白金などの賞金間を陰
極として電流を通じることにより、電解液中の醗素イオ
ンによって金属あるいは半導体が酸化さ汁るものである
。
易に形成できる方法であり、その原理は電解液中で、金
属あるいは半導体?2Is極に、白金などの賞金間を陰
極として電流を通じることにより、電解液中の醗素イオ
ンによって金属あるいは半導体が酸化さ汁るものである
。
不発BAは、この陽極酸化法を透明電極および半導体の
酸化膜の形成に利用するものである。いま。
酸化膜の形成に利用するものである。いま。
鏡面研磨した半導体を定電流密度で陽極酸化した場合、
第2図の特性IK示すよ5[、tm間電圧a時間に対し
て直縁的に増大する。極間電圧と形成される酸化膜の厚
さとは比例関係にあるので%極間電圧の増大は酸化膜厚
の増大に対応する。一方。
第2図の特性IK示すよ5[、tm間電圧a時間に対し
て直縁的に増大する。極間電圧と形成される酸化膜の厚
さとは比例関係にあるので%極間電圧の増大は酸化膜厚
の増大に対応する。一方。
半導体の表面に金M膜が存在する場合、これを陽極酸化
すると、この金属の酸化膜が低抵抗の場合には、第一図
に示す極間電圧一時間特性■が得られる。ここで、0A
NJは、*mの金属の酸化反応が進行している領域を示
し、ム点は金属の酸化反応の終了と半導体の酸化反応の
始まりを示すものである。A点以後の極間電圧の上昇は
、特性Iの場合と一様に半導体の酸化膜厚が時間ととも
に増大していること【示している。
すると、この金属の酸化膜が低抵抗の場合には、第一図
に示す極間電圧一時間特性■が得られる。ここで、0A
NJは、*mの金属の酸化反応が進行している領域を示
し、ム点は金属の酸化反応の終了と半導体の酸化反応の
始まりを示すものである。A点以後の極間電圧の上昇は
、特性Iの場合と一様に半導体の酸化膜厚が時間ととも
に増大していること【示している。
本発明では、かかる特性1の現象を利用し、半導体の表
面に、tず1〜1モル%の8nを含むIn膜を形成し、
この半導体を陽極酸化することにより、透明電極として
、l−1モル幅の8nO意を含むIn5Osllt形成
し、さらに引き続いて酸化反応を進行させ、絶縁膜とな
る半導体の酸化膜を形成することにより、透明電極−絶
縁膜一半導体構造の光電変換素子を製造する。
面に、tず1〜1モル%の8nを含むIn膜を形成し、
この半導体を陽極酸化することにより、透明電極として
、l−1モル幅の8nO意を含むIn5Osllt形成
し、さらに引き続いて酸化反応を進行させ、絶縁膜とな
る半導体の酸化膜を形成することにより、透明電極−絶
縁膜一半導体構造の光電変換素子を製造する。
以下に1本発明を実−例を用いて絆しく説明する。
(実施例1)
InP太陽電池を第3図(a) 、 (b)に示す工
程で製造した。まず、第J @ C&)に示すように、
p形1rhP結晶基板1/の表面を鏡面研磨し、さらに
その裏mにムu −Znオーム性電電極りを被着した0
次いで%p形InP結晶基板1/の表面に、貞空蒸着法
により9モル%の8n を含むIn膜15を形成した。
程で製造した。まず、第J @ C&)に示すように、
p形1rhP結晶基板1/の表面を鏡面研磨し、さらに
その裏mにムu −Znオーム性電電極りを被着した0
次いで%p形InP結晶基板1/の表面に、貞空蒸着法
により9モル%の8n を含むIn膜15を形成した。
次に、p形IsP結晶基板//の裏面を絶縁性ワンクス
で保画し、この基板//f、pH=/2の3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのlI3混合液中で、1
laA/cILの定xi密に下で陽極酸化した。この陽
極酸化は、第3図(b)に示すように%Snを含むIn
膜15がすべて8 n O富を含むIn1OII!!/
JKf化。し、さらにp形InP結晶基板//の表面層
が酸化されて厚さ約100 AのI!LP酸化#lコが
形成された時点で銘了させた。
で保画し、この基板//f、pH=/2の3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのlI3混合液中で、1
laA/cILの定xi密に下で陽極酸化した。この陽
極酸化は、第3図(b)に示すように%Snを含むIn
膜15がすべて8 n O富を含むIn1OII!!/
JKf化。し、さらにp形InP結晶基板//の表面層
が酸化されて厚さ約100 AのI!LP酸化#lコが
形成された時点で銘了させた。
、このようにして作製した太陽電池は、AM(air
maam )−の太陽光下で、11%の変換効率配水し
、従来のII8 #9造太陽電池の効率/ヂ%を大幅に
上まわることが確gされた。
maam )−の太陽光下で、11%の変換効率配水し
、従来のII8 #9造太陽電池の効率/ヂ%を大幅に
上まわることが確gされた。
(実施例2)
Zn8・発光ダイオードを第参図(s)、 (b)K
示す工程で製造した。まず、第参図(&)に示すようt
fc、 rXIOcIILF)Gaが添加され、さらi
c 41 面WCIa −Gaオーム性電極2ヂを被着
したZt+8@結晶Iの表面に、真空蒸着法により、タ
モル襲の811を含むlm1i2tを形成した1次K。
示す工程で製造した。まず、第参図(&)に示すようt
fc、 rXIOcIILF)Gaが添加され、さらi
c 41 面WCIa −Gaオーム性電極2ヂを被着
したZt+8@結晶Iの表面に、真空蒸着法により、タ
モル襲の811を含むlm1i2tを形成した1次K。
この2m8・結晶2/を%pH= /Jの3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのl:J混合液中で陽極
酸化し、第参図(b)に示すように、8nO1を含むI
n1OI MII27 HよびZnB*酸化膜nを形成
した。
溶液とプロピレングリコールとのl:J混合液中で陽極
酸化し、第参図(b)に示すように、8nO1を含むI
n1OI MII27 HよびZnB*酸化膜nを形成
した。
この上5WCL、て作製した発光ダイオードは。
約JVの順方向バイアス下でピーク波長#≦00人の青
色発光を示し、その効率+s io で従来のMI8
構造ダイオードの効率10 を1桁上まわるものであ
った。
色発光を示し、その効率+s io で従来のMI8
構造ダイオードの効率10 を1桁上まわるものであ
った。
、以上説明したよ5に、本発明によれば、透明電極なら
びに絶縁膜となる半導体の酸化膜を常温での陽極酸化法
で形成するから、絶縁膜中ならびに半導体の表面に、変
換効率の低下の原因となる熱的欠陥や機械的欠陥が導入
されるおそれは全くない。したがって、MIIQ造素子
での金属層の代り[a明iE極を用いた効果が十分に発
揮され、極めて為い変換効率を有する光電置換素子を製
造できるという利点がある。
びに絶縁膜となる半導体の酸化膜を常温での陽極酸化法
で形成するから、絶縁膜中ならびに半導体の表面に、変
換効率の低下の原因となる熱的欠陥や機械的欠陥が導入
されるおそれは全くない。したがって、MIIQ造素子
での金属層の代り[a明iE極を用いた効果が十分に発
揮され、極めて為い変換効率を有する光電置換素子を製
造できるという利点がある。
第1図(a) 、 (b) tX従来の方法による透
明電極−絶縁膜一半導体構造のImP太陽電池の製浩工
程を示す模式的断面図、w4J図は半導体ならびに表面
に金jii1膜を有する半導体の定電流密度陽極酸化で
の極間電圧一時間特性な示す線図%第3図(a)、
(b)は本発明の方法による透明電極−絶縁膜一半導体
構造のInP太陽電池の製造工程を示す模式的断面図、
第4図(a) 、 (b)は本発明の方法による透明
電極−絶縁膜一半導体構造のZn8・発光ダイオードの
製造工程を示す模式的#面図である。 /、II・・p形InP結晶基板、コ、 /2−IEI
F酸化膜、J、 /J、 2J ・= 8m(h を含
むI” s Os II %lダ・・・Au −Zぬオ
ー^性電極、/j・・・9モル襲のsnを含む11L1
・・・ZnS・結晶、 〃・・・In8・酸化膜
、21− In −Gaオーム性電sb。 工・・・半導体の陽極酸化における極間電圧一時間特性
、厘・・・!!面に金属層を有する半導体の陽極酸化に
おける極間電圧一時間特性。 0・・・陽極酸化の開始点。 ム・・・金属膜の鹸化反応の終了点。 特許出駄人 日本電信電話公社 第1図 (、(1) 第2・図 第3図 (4)
明電極−絶縁膜一半導体構造のImP太陽電池の製浩工
程を示す模式的断面図、w4J図は半導体ならびに表面
に金jii1膜を有する半導体の定電流密度陽極酸化で
の極間電圧一時間特性な示す線図%第3図(a)、
(b)は本発明の方法による透明電極−絶縁膜一半導体
構造のInP太陽電池の製造工程を示す模式的断面図、
第4図(a) 、 (b)は本発明の方法による透明
電極−絶縁膜一半導体構造のZn8・発光ダイオードの
製造工程を示す模式的#面図である。 /、II・・p形InP結晶基板、コ、 /2−IEI
F酸化膜、J、 /J、 2J ・= 8m(h を含
むI” s Os II %lダ・・・Au −Zぬオ
ー^性電極、/j・・・9モル襲のsnを含む11L1
・・・ZnS・結晶、 〃・・・In8・酸化膜
、21− In −Gaオーム性電sb。 工・・・半導体の陽極酸化における極間電圧一時間特性
、厘・・・!!面に金属層を有する半導体の陽極酸化に
おける極間電圧一時間特性。 0・・・陽極酸化の開始点。 ム・・・金属膜の鹸化反応の終了点。 特許出駄人 日本電信電話公社 第1図 (、(1) 第2・図 第3図 (4)
Claims (1)
- 逃明電極−絶縁膜−牛導体構造をもつ光11L変換素子
を製造するにあたって、半導体基板の表面にSni含む
In膜を杉成し、次にこの半導体基板を陽極酸化するこ
とに・より、8nQ1を含む1101膜、さらに半導体
基板の酸化膜を連続して形成することを特徴とする光電
変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044663A JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044663A JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58162076A true JPS58162076A (ja) | 1983-09-26 |
| JPS6259908B2 JPS6259908B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=12697682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044663A Granted JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58162076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189931A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-27 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 半導体デバイスの電気コーテイング処理の方法 |
| US6872649B2 (en) | 1999-04-15 | 2005-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing transparent conductor film and compound semiconductor light-emitting device with the film |
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57044663A patent/JPS58162076A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189931A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-27 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 半導体デバイスの電気コーテイング処理の方法 |
| US6872649B2 (en) | 1999-04-15 | 2005-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing transparent conductor film and compound semiconductor light-emitting device with the film |
| US6876003B1 (en) | 1999-04-15 | 2005-04-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, method of manufacturing transparent conductor film and method of manufacturing compound semiconductor light-emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6259908B2 (ja) | 1987-12-14 |
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