JPS5844775A - アモルフアスシリコン半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 本発明はアモルファスシリコン半導体装置及びその製造
方法に関するものであ淋。

一般に成る種の半導体物質が有用であると−うためには
、それをドーピングによって任意Ｋｍ型又ｔｌｐＷ！の
ものとなし得ることが必要であり、この点におψで結晶
シリコンは、広く実用化されている事実ＫＮすまでもな
く、極めて有用な半導体物質である・しｔ・しながら、
結晶シリコンけその製造において多大の時間とコストを
必要とし、しかも大面積の薄層状のものを得ることが困
難である。

一方アモルファスシリコンＣ以下、「ａ−シリコン」と
記す。）ｉｆ、結晶成長という工程、が不要であり、大
面積−の薄層状のものを容易ＫＮることができる点では
非常に有利ではあるが、非晶質というその不規則な原子
配列構造により、いｔｈ共有結合か切れたままの状態の
ダングリングボンドが“多く存在するため、そのままで
はギャップステー）が多くて大きなドーピング効率を得
ることができず、実用上半導体物質としての有用性Ｆｉ
極めて低いものである。

なａ−シリコンを得る方法として、−わゆるグリ−放電
法が従来知られている。このグロー放電法とは、シラン
ガスを真空槽内においてグロー放電によ）分解して活性
のシリコン及び水素原子又は部分分解物を生成せしめ、
当該真空槽内に設けた基板上に、ダングリングボンドが
水素原子によ′シ封鎖された状態の息−シリコンを被着
堆積せしめる方法であシ、ドーピングは、シランガスと
共に、周期律表嬉ｌ族若しくけ第■族元素の水素化物で
あるガス、即ちジボラン、ホスフィン、アルシン等を鋳
記声空槽内に導入することによって行なわれる。

このグロー放電法によれｄ％得られるａ−シリコンはダ
ングリングボンドが水素原子によシ封鎖された状態のも
のであるために有用な半導体物質であると言−得るが、
ドーピングにおいては、シランガスと共にグロー放電に
よって分解され得るジボラン、ホスフィン、アルシン等
を用いなけれＦｉならず、これら社有毒ガスであってそ
の取扱−が（５） ｔＩｉ傭である上公害の原因ともなるから完全な対策措
置を―することが必要となシ、又シランガスも爆発可能
性を有する危険性ガスであるのでその対策も必要となる
。従ってグロー放電法によるａ−シリコン半導体装置の
製造を工業的規模で実施する上では相当の障害がある。

又グリ−放電法にお−ては、得られるａ−シリコンの組
織状Ｉｌ及びドーピングする場合にお社る不純物元素の
１−シリコン中への導入割合等がグｕ−１ｌｌｌＫよっ
て生ずるプラズマの状１ｉＫ依存するにもかかわらず、
このプラズマの状態を制御することは非常に困難であっ
て安定に維持することも困−であ〕、従ってａ−シリコ
ン中に導入される水素の割合及び不純物元素の濃度を十
分に制御することができず、結局所望の状態、例えば高
濃度に不純物元素が導入された導電型を有ししかも良好
な特性を有するａ−シリコンを得ることは困■である。

更にグリ−放電法におψては製ｌＩ速度が数オングスト
ローム／秒程度であって極めて小さく、シ（６） かも大面積の薄層のａ−シリコンであって厚さが均一で
均質なもののｋｌ造は、それらが同様に殆ど１１１１Ｌ
Ｌ得ないプラズマの状態に依存するため、非常に困■で
ある。

一方、ａ−シリコン半導体装置として実際１最も注目を
集めているものの一つとして太陽電池があ）、それけ１
−シリコン太陽電池においては大きな変換効率が比較的
春易に得られるｔ−らであるか、この太陽電池を構成せ
しめる上では、ａ−シリコン半導体層が、真性半導体層
部分ｃ以下「１型層部分」という◎）を介してｍ９層部
分とｐｍｌｊ１１ｍｌ上が積層されたｐ−ｔ−―構成と
なって−るものであること、或−は更にこのｐ−１−＋
ａ構成の＊ｔが積重されて成るものであることが最適で
あシ、ｐ−１−１１１１成１によれば大きな変換効率が
得られると共に、その極重量造によれｄ大きな起電力電
圧が得られる＠ 然るに前述のグロー放電法によってｐ−１−穐構成の１
−シリコン半導体層を製造するために＃′１非常Ｋ１１
雑な工程が必要となる。即ち、前述のようＫｌｌ曹族元
素の化合物ガスによるドーピングによってＰＩ！ＪＪＩ
を形成し、第■族元素の化合物ガスによるドーピングに
よって論型層を形成することは各々可能ではあるが、１
　ｆＪＩＩＩＣ）形成を含め、これらを同一の真空槽に
おいて形成する場合には、先行する成る導ｌｌ型の畠−
シリコン層部分を形成する工程において用いられたドー
プ剤ガスを、後続する工程の齢に完全に除去若しくは置
換することが必要となる上、先行する工程のドープ剤が
真空槽の内面に付着するようになり、この付着したドー
プ剤のみならずＭ＆上のａ−シリコン層部分中に導入さ
れたドープ剤が、後続する別異の導電型のａ−シリコン
層部分を形成する工程において、そのグロー族ｉのプラ
ズマによって活性化されて当該後続する工程において形
成される島−シリコン層部分に混入するようＫなル、結
局所期の状態の導電型のａ−シリコン層を得ることがで
きない。

即ち、例えばｎ型Ｎ部分の形成に綬〈工Ｓ！におい′て
ｌｅ成されるＳ−シリコン層部分は、ｌ・型となすべき
ときＫけｍＩＩ！化するようにな夛、ｐｌ！とすべは消
失してしまうこととなる。勿論ｐ型層部分のＹ；成に絞
〈工程においても同様の不都合か生ずる。

斯ｔ・る更象を防止するた１ｈＫＦＪ、先行する工程が
完了したときけ当該真空槽内を完全にドープ剤Ｆよる汚
染のないものとすればよいが、それは現実ＫＦｉ非常に
煩瑣で【７かも完全に汚染を除去するこＬが困蒙であシ
、又その間におりる基板の保管に４特別力配慮か必要と
なる。ｍ数の真空槽を準％Ｌ２てその各々においては単
一の導電型の１−シリコン層のみを形成するようにする
ことも理論上は可能であるが、実際上は他の真空槽へ移
送するときに基板が大気中に曝されてしまう等の情況か
ら、設備が厖大になることも併せ、極めて非現実的であ
る。

このように、グロー放電法によれｄ有用なａ−シリコン
層を形成することができるとはいうものの、ｐ−１−ｎ
構成の半導体１ｌｌＩを有するａ−シリコン半導体ト鎖
を有利に且つ容易Ｋｗ造することかできない〇 （９） 以上のグロー放電法以外には、スパッタ法も知られては
いるが、ドーピングのためｋＦ１グシー放電法における
と同様のガスを用いることが必要とされ、又スパッタが
行なわれ得る環境条件がグロー放電法におけると同様Ｋ
ＩＩＩｉ銀きれた朗制御自白度の小さ一方法であシ、製
膜速度も小さく、後続する・−シリコン層の形ｒＲＫお
−て先行する工程のドープ剤が混入される現象が太き一
等、グシー放電法と同様の或いは類似した欠点を有する
。

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、ｐ−ｋ　−！Ｉ　＠威を鳴し良好な特性を有するａ−
シリコン半導体層を具え、特に太陽電池・として好適な
ａ−シリコン半導体装Ｗ１を提供することを目的とする
〇 本発明の他の目的は、上述のａ−シリコン半導体装習を
確実に且つ有利に製造することのできる方法を癖供する
にある。

本発明半導体装１の特徴とするところは、−型層部分、
真性半導体層部分及びｐＨｙａｍｒ分がとのＩＩＫ＠層
されて成るａ−シリコン半導体層（１０） を具えて成り、少なくとも前記真性半導体層部分及びＰ
Ｗ！層部分け、Ｉ＃１期律表ｒｓｌ族元素の一種から成
るドープ剤を含有し且つ前記ｐ型層部分における一記ド
、−プ剤の濃度が前記真性半導体層部分よシ高一点にあ
る。

本発明方法の％黴とするところは、 真空槽内において、水素カスの放１１Ｋよって得られた
活性木葉及び水素イオンの存在下において、当該真空槽
内に＆けだシリコン蒸発源よシシリコンを蒸発ゼしする
ことｒ（より、当該真空槽内に配置した基板Ｋｍ−シリ
コンよ形成るｎ型層部分を形成する工程と、 当該真空槽内において、水素ガスの放電によって得られ
た活性水ｌｔ及び水素イオンの存在下において、当該真
空槽内に設けたシリコン蒸発源よりシリコンを蒸発せし
めると共に当該真空槽内に＆り九周期律表第履族元素の
一顧から成るドープ剤蒸発源よりドープ剤を蒸発せしめ
ることにょ夛、ａ−シリコンより成る真性半導体層を形
成する工程、及び当ｗＩ真性半導体層の形成工程におけ
るよシ前記ドープ剤蒸発源よシのドープ剤の蒸発速度を
大きくして行なう畠−シリコンより成るｐ型層を形成す
る工程と を含み、前記真性半導体Ｎｉ部分を形成する工程が、前
記１型層部分の形成工程とｐ型層部分の形成工程とＣ゛
関に遂行される点にある。

以下図面によって本発明を具体的に説明する。

本発明においてけ、＃！１図に示すように、周期律表艶
璽族元素の一種、例えばアルミニウムよ〕威るドープ剤
が含有されていな−若しくは極めて微小濃度で含有され
たａ−シリコンより成る１ｌＩｌ！層部分３０ｍを基板
４上に形成し、このＩＩ型型層部分３０上上、同じドー
プ剤であるアルミニウムが微小濃度で含有されたａ−シ
リコンよ〕成るｌ型層部分３０１を前記１１型層部分３
０ｍ上に形成し、更にこの１ｌｉｌｊ部分３０１上Ｋ、
同じドープ剤であるアルミニウムが前記１型層部分３０
１よル高−濃度で含有されたａ−シリコンよｎｔするｐ
型層部分３０ｐを形成し、以ってこれら３つの層部分３
０ｍ、３０１及び３０ｐＫよシ、ｐ−１−ｍ構成に必要
に応じて、同様のｐ−１−ｍ構成を有する第２の１−シ
リコン半導体層３１を前記１−シリコン半導体層３０上
に設け、或−は更に同様のａ−シリコン半導体層を稙１
ｉして設け、以ってａ−シリコン半導体装置ｔｌ−構成
する。

第１図の例は太＠電池であって、３２は例えば−化イン
ジウムを主成分とする透明電極層を示す。

本発明ａ−シリコン半導体装ｔ＃ｉ以上のような構成で
あって、ａ−シリコンはそれが何らドープされてい１に
−ときには、詳しい原因は不明であるか弱い１１！！の
導電型を有するものとなるため、ａ−シリコン半導体層
３０．３１等の各々ｈシー農−ｎ構成を有するものとな
シ、従って図示の例のようＫこれらを活性層とする太陽
電池とすることＫよって大きな変換効率を得ることがで
き、特Ｋｍ−シリコン半導体層３０．３１等を一重せし
めることによって、複数の太＠蝋池要素が直列に接続さ
れた状１が得られるので、高い起電力電圧を有する太ｓ
ｕｍとなる。そし、てドープ剤は各ａ−シリ（１３） コン半導・体層３０．３１痔の全層ぎ分について同一で
あるので、製造が容易でコストが非常に低廉となる。

本発明半導体装置は次のようＫして好適に製造すること
ができる。即ち、第２図に示すように、真空槽を形成す
るペルジャーＩＫバタフライバルブ２を有する排気路３
を介して真空ポンプ（図示せず）を接続し、これによシ
当該ペルジャー１内を例えば１０＝〜１０−’　Ｔｏｒ
ｒＯ高真空状態とし、当該ペルジャー１内Ｋｔｉ基板４
を配置してこれをヒーター５によ〕温度１５０〜５００
℃、好ましくは２５０〜４５０℃に加熱すると共に、１
流電源６によ〕基板４ＫＯ〜−１０ｋＶ、好ましくＦｉ
−１〜−６ｋＶの直流負電圧を印加し、その出口がＴｋ
板４と対向するようペルジャーＩＫ出口を接続して設け
た水素ガス放電管７よシの活性木葉及び水素イオンをペ
ルジャー１内に導入しｉから、基板４と対向するよう設
けたシリコン蒸発ｉ１８を加熱してシリコンを蒸発せし
めると共に、このシリコン０１１発を継続しながら、前
記ペルジャー１内にお（１４） いて基板４と対向するよう設けた、周期律表第■族元素
のうちの一種であるアルミニウムを蒸発源物質とするア
ル＜　ニウム蒸゛発源１Ｇを加熱して、アルミニウムを
零又は極めて小さい蒸発速度で蒸発せしめる第１段階、
この第１＃１１よシは若干大きいがなお比較的小さψ蒸
発速度で蒸発せしめる第２段階、及び通常のｐ型ドーピ
ングにおけると同程度の範囲の蒸発速度で蒸発せしめる
第３段階に亘ってこの順に各段階のアルミニウムの蒸発
制御を行ない、以って一１図に示したように１基板４上
に、ドープ剤であるアルミニウムが含有されていな≠若
＋Ｌ＜は極めて微小濃度で含有されたａ−シリコンよ形
成るｕ型層部分３０ｍを前記第１段ｒｌｉＫお−て形成
し、このｍ型層部分３０ｍ上Ｋ。

アルミニウムが微小濃度で含有された諷−シリコンよシ
区る１型層部分３０１を前記第２段ｌＩＫお−て形成し
、更にこのｉ型層部分３０１上に、アルミニウムが前記
ｉ型層部分３０１よシ高い濃度で含有されたａ−シリコ
ンよｔａるｐａ１層部分３０ｐを形威し、そして必要に
応じて、前記アル（１５） ミニラム蒸発源１０を３段ＷＩｔＫ亘って行なう蒸発速
度制御を繰シ返し、同様にｐ−１−ｎ＠成を有する第２
の龜−シリコン半導体層３１Ｖｔ餉記ａ　’−シリコン
半導体層３０上に積重した状１ＭＫｇ）ける。

＃７ｍ１更＃Ｃ同様の畠−シリコン半導体層を積重して
形成することもできる。斯くしてａ−シリコン牛導体装
置を製造する。尚第１図の例はアル（ニウム蒸発源１０
の１！９１１制御を２回行表った場合のものを示し、３
１ｍｘ３１を及び３１ｐはそれぞれ３０ｎ、３０１及び
３０ｐと同様のＵＳ分を示す。

以上において、シリコン蒸発源８′Ｈびアルミニウム蒸
発ｊｉｌＧの加熱のために！ｆｉ、抵抗加熱、電子銃加
熱、誘導加熱等の任意の加熱手段を利用することかでき
る。そして名蒸発源において突沸によ）蒸発源物資の粗
大粒諷が飛翔して基板４上に付着することを避ける必要
があや、そのためには、屈曲した蒸気路を形成する粗大
粒塊飛散防止部材、を利用することかできる。

又前記アル之ニウム蒸発＠ｉｏの蒸発速度制御における
第１段階において、アルミニウムの蒸発に係るシャッタ
ー８２を貼じても同様の結果が得られる。８１Ｆｂ ーである。

又前記水素ガスＩｌｌ管７の一例においては、第３図に
示すように１ガス人口２１を有する筒状の一方の電極部
材２２と、この一方の電極部材２２を一端に設けた、放
電空間２３を囲繞する例えｄ筒状ガラス製の放電空間部
材２４と、この放電空間部材２４の他端に設置た、出口
２５を有するリング状の他方の電極部材２６とよｈＯ１
前記一方の電極部材２２と角力のＩ！極部材２６との関
に直流又は交流の電圧が印加される仁とＫよ〕、ガス人
口２１を介して供給された水素ガスが放電空間２３［お
―てグロニ放亀を生じ、これにより電子エネルギー的に
賦活された水緊原子若しくは分子よ形成る活性水素及び
イオン化された水素イオンが出口２５よシ排出１される
。この図示の例の放璽空ＷＩＪｓ材２４Ｆｉ二重管＃Ｉ
Ｎであって冷却水を流過せしめ得る構成を有し、２７．
２８か冷却水入口（１７） 及び出口を示す。２９ｔｊ一方の亀！１部材２？の冷却
用フィンである。

上記の水素ガス放電管７における電極間距離は１０〜１
５ｇ＋であシ、印加電圧Ｆｉｓｏｏ　〜５ｏｏｖ、放電
空関２３の圧力ＦｉｌＯ−”Ｔ・ｒｒ程度とされる□尚
前記アル１ニウム蒸発源ｌＯの蒸発速度を制御するため
ｋは、当該アルミニウム蒸発源１０の加熱温度を制御す
れによいが、実際の蒸着状態を知ってよ多適切な蒸発速
度制御を達腋するためには、シリコンの蒸発速度の監視
も含め、クリスタルモニター、四重極マススペクシルア
ナライザー等を利用するのが好ましい。

以上の如き本発明方法においては、基Ｉｋ４上に形成さ
れる龜−シリコン半導体層３０及び３１等を構成するａ
−シリコンが、ダングリングボンドが水素原子によって
封鎖されたものとなるために良好な半導体特性を有する
と共に、既述のようＫａ−シリコンはそれが何らドープ
されて−１に％ＡときＫＦｉ、弱−１濠の導電型を有す
るものとなシ、従って、シリコンの蒸着を継続しながら
行なわれ（１８） る、アルミニウム蒸発源１Ｇの３段階に亘る蒸発速度制
御における絶１段階において、ドープ剤であるアルミニ
ウムの蒸発速度を零とし又はシャッター８２を捌じるこ
とによってその蒸１を阻止することによ〕、シリコンの
蒸着のみが行なわれて勤型のａ−シリコンよ形成る電型
層部分３０ｍが形成され、或いはアルミニウムの蒸発速
度を極めて小さくすることによル、導入されたアル１＝
ウムの濃度が極めて微小であってそれが自然に形成され
る！ＩＩＩを補償するＫは不十分な濃度状態とし、これ
により、なおｎ型の＊ｔｔＵを有する１型層部分３０鳳
が形成される。

次の第２段＠におψては、アル１−ラムの蒸発速度が前
記第１段階におりるよりも大きいがなお比較的小さくて
、形成されるａ−シリコンにおける濃度が微小であるの
で、自然に形成されるｍＩｌか補償されて事実上真性半
導体となったａ−シリコンよ〕成る１型層部分３０１が
形成される。

そして＃！３段１１において、アルミニウムの蒸発速度
を前記第２段階におけるよりも大きくするこ（１９） とにより、形成されるａ−シリロンは、自然に形成され
るｍ型を補償する程度よル過剰の濃度のアルミニウムを
含有し、従ってｐｖｉｉとなったａ−シリコンよシ成る
ｐ側層部分３０ｐが形成される。

本発明における前記アルミニウム蒸発源１０の蒸発速度
の制御の鰺様は任意である。そのうちの代表的なものを
説明すると、第４図（イ）Ｋ示すように、＃１１段階に
おいてｔｊａ−シリコンにおけるアルミニウム濃度が、
自然に形成される１型を補償するために必をな最低補償
濃度Ｃ１より低い籠となる一定の蒸発速度とし、＃１２
段ＩＩＫお―ては最低補償濃度Ｃ１よシ高−がＰｉｌｌ
となるに必要な最低ドープ濃度Ｃ２よシは低−値となる
一定の蒸発速度とし、第３段１１においては最低ドープ
濃度Ｃ２より高い値となる一定の蒸発速度とすることＫ
よシ、段階的にアルミニウムの蒸発速度を大きくする方
法、 ｓ４図（ロ）に示すように、＠ｉ段階においてはその途
中からアルミニウムの蒸発を開始し〜時間の経過と共に
一定の上昇率で蒸発速度を無段階Ｃ２を越える濃度とな
るようにする方決、第４図（ハ）Ｋ示すように、第１１
１ｍＫおｎてはアル・ｌ−ラムの蒸発を行なｔ・ず、第
２段階にお−てアルミニウム濃度が最低補償濃度ＣＩよ
〕高く最低ドープ濃度Ｃ２より＃ψ値となる一定の蒸発
速度とし、その後′ｉ！Ｐ経的に蒸発速度を上昇せしめ
て最終的にアルミニウム濃度が最低ドープ濃度Ｃ２を着
えることとがるようにする方法、その他かある。

ここで＊、　ｔ’最低補償濃度Ｃ１及び最低ドープ濃度
Ｃ２の値は、形成される１−シリコン０ａｌｌＫよって
変動するものであるので、固定的に定めることはできな
いか、−例を挙け１け、Ｃ１＝０．０１原千１、Ｃ２＝
０．１原子弧である。尚第４図の横軸１ｔｓ−シリコン
半導体層３０における、基板変面を基準＋（０）とする
層厚である。

そして仮に前記ＣＩ及びＣ２Ｃ）値が不明であっても、
例えば第４図Ｃ口）に示したように、第１段階から謝３
段階にかけて、アルミニウム濃度が（２１） 零となる蒸発速度で出発して最低ドープ濃度Ｃ２を越え
る値となるよう連紗的Ｋ　（＊小段階を多数経るようＫ
しても同様であるが）アルミニウムの蒸発速度を大きく
することによシ、必ず第２段階も実行されることとなる
ので、確実に所期のｐ−１−醜Ｓ威の一−シリコン半導
体屡３０が形成される。

崗本発明にお―て、アルミニウム蒸発＠１０の蒸発速度
の制御を、前記第３段階から第２段階を経て第１段１１
に移行するようＫしても、構成順序が逆ＫＦｉなるが同
様の１１−１−塾構成を得ることができるの＃ｉ勿論で
ある。

又本発明方法にお四てけ、ａ−シリコンの形成を、水素
ガスを放電せしめるととＫよって得られる活性水素及び
水素イオンの存在下においてシリコンの蒸着によって行
ｔうと共に、シリコンの蒸着を継続し１ｋからアルミニ
ウムの蒸発をその速度を３段ｌＩＫ亘って制御するよう
にしており、基板４の加熱温度及び印加電圧の制御、シ
リコンの蒸発速度の制御、並びに水素ガス放電管７にお
轄ゐ（２２） 供給水素ガス量、於Ｗｔ圧の制御による、ペルジャー１
内に導入される活性水素の活性の程度と量及び水素イオ
ンの量の制御を各々独立に行なうことができるので、所
望の良好な特性を有する１−シリコンが得られることと
併せ、アルミニウム蒸発源１０の加熱の程度を制御する
ことＫよるアルミニウムの蒸発速度の精密な制御及び当
該アルミニウム蒸発１ｌｌｌＯに係るシャッター８２の
開閉制御を行なうことによシ、各々良好な特性を有する
１型層部分、１型層部分及びＰ型層部分ｔこＯ順又は逆
の順で確実に形成することができてｐ−ト職構成を有す
るａ−シリコン半導体層を確実に製造する仁とができ、
併せて当該ｐ−１−ｍ構威０１１ｌ重構成をも極めて容
易に得ることができる◎そして基板４上に形成されるａ
−シリコンＫＦｉ、制御された蒸発速度で蒸発され九ア
ルミニウムは別として、汚染の原因となる異物質の混入
がなく、シかも用いるドープ剤が一種のみであるので工
程が著しく簡単である。

以上に加え、本発明方法にお−ては製膜速度を大きくす
ることが容易であって厚さの大きいａ　−シリコン半導
体層を短時間のうちに形成することが可能である上、基
板４が大面積のものであってもその面方向に均一な組成
で厚さも均一なａ−シリコン半導体層を得ることが可能
であるので、上述の本発明ａ−シリコン半導体装置を有
利に且っ確実に製造することができる〇 以上第１族元素のドープ剤と【てアルミニウムを用いた
場合について説明したが、本発明においては、アルミニ
ウムの代シに、インジウム、ガリウム等を用いてもよい
。

以下本発明の実施例を、太陽電池の製造の場合について
説明すると、＃！２図に示した＃Ｉ威の装置においてペ
ルジャー１内を１０−１丁◎ｒｒの真空度に保ち、ステ
ンレス鋼よ構成る基板４をヒーター５によシ温度４００
℃に加熱すると共に仁れに直流電源６によ！ｌ−４ｋＶ
の直流負電圧を印加し、水素ガス放電管７ＫＦｉ水素ガ
スを２５　ｅｅ／分の流量で供給しながら−１−０電極
部材２２．２６関に６００ＶＯ盲流電圧を印加してグロ
ー放電を生ぜしめた状態すると共にそのシャッター８１
を開き、基板４上へのｔ柚達度か２０λ／秒となる蒸発
速度においてシリコンの蒸発をに鮫しなから、当該シリ
コンの蒸発動始後５秒間を＆過した時点においてシャッ
ター８２を開いた状態でアルミニウム蒸発源１０の抵抗
加熱方式による加熱によってアルにニウムの蒸発を開始
し、連続的に加熱温度を上昇せしめることによりＪ）Ｉ
ｋ的にアルミニウムの蒸発速度を大きくして２４５秒−
に亘シシリコンとアルミニウムとを蒸着せしｔた後シャ
ッター１２を閉じてアル主ニウムの蒸発を停止し、なお
シリコンの蒸発１に継続しながら再び同様にアル１ニウ
ムの蒸発速度ｔ−１１１１１１１Ｌ、以って絶１図の構
成に従い、１＆４上にシーミー−構成のａ−シリコン半
Ｓ体層であってその厚さか５ｏｏｏムのものを二重に電
属せしめた構ａを得、その表面上には厚さ３０００ムの
ＩＴＯと称される透明ｗＬ輪層を設けてａ−シリコン太
陽電池をＩｌｊ！！ｉした。尚前記Ｓ−シリコン率導体
層、Ｋおけるアルミニウムの濃度分布は第４図（２５） １口）Ｋ従うものであシ、最高濃度ｔｊ６原子算であっ
た。

この太陽電池の特性を調べたところ、開放電圧に１７１
２　ｍＶ　％短絡電流＄１９．１　ｗａム％　エフ　Ｙ
　Ｘ　Ｉ　Ｋ　ｋける変換効率は約３．５弧であって優
れた特性を有するものであることが理解される。

以上のように本発明によれＲｌｐ−１−１構成を有し良
好な特性を有するａ−シリコン半導体層を具え、特に太
陽電池として好適１に畠−シリコン半導体装置を提供す
ることができ、併せて斯かる半導体装置を有利に且つ確
実Ｋｌｌ造することができ、シー１−ｍ構成が種型した
構成をも客ｊＫ得ることＯｔ′きる方法を提供する仁と
ができる・

【図面の簡単な説明】

第１図幡本発明の一実施例に係る太陽電池の構成を示す
説明図、＃１２図は本発明半導体装置の製造方法の実施
に用いられる装置の一例を示す説明用ＷＩｋｍ図、１１
３図轄本発明にお−て用いる水素ガス放電管の一例の構
成を示す説明用断面図、＃１４図（イ）〜（八）は、本
発明の−ＷｇＫおけるアルミニウムの蒸発速度の制御を
説明するための、層厚とアル１＝ウム濃度との関係を示
すＳ図である。 １・・・ペルジャー　　　　３・・・排気路４・・・基
板　　　　　　　６・・・直流ｍｓ７・・・水素ガス放
電管　　８・・・シリコン蒸発源１０・・・アルミニウ
ム蒸発源 ２１・・・ガス入口 ２２．２６・・・電極部材　　２３・・・放電空間３０
．３１・・・アモルファスシリコン半導体層３２・・・
透明電極層 第４囮 （ロ） （八） 手続補正書（１尭） 昭和５７年７月２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和器６年　　　特許願第１４２４１６　　号２、発明
の名称　　アモルファスシリコン亭導体装置及びそ０ｍ
１１１方法３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 、ｉ、ＬＭ／、−東京都新宿区西新宿１丁ＧＩＬＬＳ書
！！量’、ＪＮ！６Ｃ名称）（凹）小西六寥真工癲株式
金社４、代理人 ５１、補正命令の日付 ６、　補正により増加Ｙる発明の数 １）明細１１１４Ｉｆｌｌｌ１行〜５５ｗｔ前記ＣｔＺ
うに訂正する。− ［これは、所望の導電型の１−シリコン半導体を得るた
めＫＦｉ、一方では結晶シリコンの場合と異なって高濃
度に不純物元素を導入しなければならず、他方ではその
ように高濃度に不純物元素を導入するとａ−シリコンの
組織状態が変化Ｅてしま−、キャリア（！子又はネール
）Ｏ易動度が低下し、不安定性の大きい半導体となって
しまい、結局有効なドーピング効率が得られないからで
ある０ 従って、例えば太陽電池、電界効果型トランジスタ、或
−Ｆ１１子寥真感光体略Ｏ半導体装置Ｏ材料としてａ−
シリコンを用いる場合には、結晶シリコンを用いる場合
に比［て解決すべき多くの問題がある。 例えに、既述のように１−シリコンにおいてはそのエネ
ルギーギャップ内にダングリン、　　グポンドに起因す
る多くのギャップ単位が存在するのでそのままでは半導
体装置の半導体層の構成に用−ることができないＯ尤も
、この間■についてｔｉ〜ａ−シリコン中に水素原子を
導入してダングリングボンドを封鎖するようＫすれば、
一様の特性改善が可能であることが知られている。 更ＶＣは、ｌ−シリコンの導電！Ｉ！管制御する場合に
おいて、所望の導電Ｍｔ＊る良め−のドーピングが結晶
シリコンに比して容易でなく、ドーピングによって良好
なｍｑ若しくＦｉｐ型ｔｖ−ｖｘｓ体を得ることが困蒙
である間層がある。 又太陽電池等の半導体装置においては、光電変換効率の
向上が望まれて−るが、どのような導電型の半導体層を
どのように組合せて構　・成するのが有利であるかは必
ずしも解明されておらず、実用上望ましい構成を有する
半導体装置は見出されていないのが現状である。 また太陽電池等の半導体装置に用いられるａ−シリコン
半導体層の製造方決について、。 従来好ましい方法の１つとしてグロー放電法が知られて
いる。このグロー放電法」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電型層部分、真性半導体層部分及びｐ型層部分がこ
   の順Ｋ１１１層されて成るアモルファスシリコン半導体
   層を具えて成り、少なくとも前記真性半導体層部分及び
   ｐｌｉ層舒分け、周期律表第１族元素の一種から成るド
   ープ剤を含有し且つ前記ｐ型層部分における前記ドープ
   剤の濃度が前記真性半導体層部分よル高いことを特徴と
   するアモルファスシリコン半導体装置。 ２）真空槽内におψて、水素ガスの放電によって得られ
   た活性水素及び水素イオンの存在下において、当該真空
   槽内に設轄たシリコン蒸発源よ）シリコンを蒸発せしめ
   ることＫよシ、当該真空槽内に配置した基板にアモルフ
   ァスシリコンよシ成る１ｍＷ！層部分を形成する工程と
   、 当該真空槽内において、水素ガスの放電によって得られ
   た活性水素及び水素イオンの存在下にお（２） いて、当該真空槽内に設けたシリコン蒸発源よシシリコ
   ンを蒸発せしめると共に当該真空槽内に設ゆた周期律表
   第１族元素の一種から成るドープ剤蒸発源よ）ドープ剤
   を蒸発せしめることＫよ）、アモルファスシリコンよシ
   成る真性半導体層部分を形成する工程、及び当該真性半
   導体層部分の形成工程におけるよシ前記ドープ剤蒸発源
   よりのドープ剤の蒸発速度を大きくして行なうアモルフ
   ァスシリコンより成るｐ型層部分を形成する工程とを含
   み、前記真性半導体層部分を形成する工程が、前記ｎｔ
   ｌｌＦ部分の形成工程とｐ型層部分の形成工程と０ＩＩ
   ＩＫ遂行されることを特徴とするアモルファスシリコン
   半導体装置の製造方法。 ３）前記員型層部分を形成する工程、真性半導体層部分
   を形成する工程及びｐＭ層部分を形成する工程を、同一
   の順序で＆＃シ返すことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のアモルファスシリコン半導体ｉｔの製造方法
   。