JPS5868971A - 太陽電池の製造方法 - 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】 本発明は基板上にアモルファスシリコン（以ド「ａ−シ
リコン」と比す。）の堆積層を有するａ−シリコ／半導
体装置に関するものである。

近年、ａ−シリコンは結晶シリコンに比して大面積に篩
速で製造できるなど、＃造上の利点があるほか、性０’
ｔ４かすぐれていることから半導体装置の材料として注
目されている。

例えばシリコンダイオード、シリコントラジスタ−、シ
リコン制御整流器、電界効果型トランジスター（ＦＥＴ
）、太陽電池または電子写真感光体等の半導体装置に利
用されている。これらの半導体装置において、半導体層
と電極との接触のあロガには一般に整流性接触と非整流
性接触とがめり、電子写真感光体等のように半導体層表
面に静電荷像を形成するような場合は別として、一般に
出力電流を利用する半導体装置にあっては、電極と半導
体層との間に非整流性接触、即ちオーミックな接触が必
要とされ、これが不充分であれば半導体装置としての機
能が失なわれる。

かかるオーミンクな接触をうるための方法としては、従
来週期律表第厘族の硼素、アルミニウム、ガリワム、イ
ンジウム等をａ−シリコン層中にヘビードープした所謂
るａ−シリコンＰ＋層または週期律第ｖ族の燐、砒素、
アンチ七ン、ビスマス等をａ−シリコン層中にヘビード
ープした所謂るａ−シリコンＰ＋層を介して、この上に
ａ−シリコン層を設けるようにしている。

しかしながら上記の方法においてに、ヘビードープノー
を形成することによる工程の複雑化の外にａ−シリコン
層に接するヘビードーグ層のドープ剤が前記ａ−シリコ
ン層中に比較的多く拡散され、当ａｌ　ａ−シリコン層
の価電子制御が不可Ｈヒになるなとの欠点があった。

杢うこ明の目的は基板上にａ−シリコン層を設ける際、
当該基板とａ−シリコン層との間に極めて簡年な層構成
で良好なオーミック接触が得られるａ−シリコン牛導体
装置を提供するにある。

前記の目的は基板上にアンチ七／Ｊ−１当該アンチ七ン
ノー上にａ−シリコンから成る堆積層を設けたａ−シリ
コン牛導体装置によシ遅成場れる。

ト１ｊＪち、本発明においては、例えばガラス、プラス
チック等の絶縁性基板またはステンレススチールｆ＆−
鋼、アルミニウム等の金属基板上に、特に低１融点であ
って、かつａ−シリコン層中に拡散し易い特性を有する
アンチモン層を設け（但し基板がアンチモンから成る場
合は直接）この上に１例えは後述する方法によりａ−シ
リコン層の堆積層をりアンチモン層とａ−シリコン層と
の間にオーミックな接触が形成され半導体装置としての
有能な機能を付与することができる。かかるオーミック
な接触が得られる理由としては前記特性を有するアンチ
モン層上に真空室内ま友は＃膜室内においてａ−シリコ
ン層が堆積されるとき萬い運動のエネルギーをもって飛
翔するシリコンがアンチモン層に衝突したとき、前記運
動のエネルギーを失うと同時に高い熱エネルギー（温度
にして１０００’Ｃ付近の高温に達する）Ｋ変換され、
結果としてシリコンとアンチモンとが原子状態で振動混
合されて、前記アンチモン層とａ−シリコン層との界面
近傍においてアンチモ／がａ−シリコン層中に拡散され
九層が形成されるためと推察される。

かかる拡散層はアンチモンがａ−シリコン層中Ｋ　１０
　ａｔｏｍｉｏ％〜０，１　ａｔｏｍ１ｃ％程度拡散さ
れた層であろうと推察される。

ところで前記ａ−シリコンは非晶質というその不規則な
原子配置構造により、いわば共有結合が切れたままの状
態のタンクリングボンドが多く存在しているため、その
ままではギヤ９ブステートが多く、例えば効果的なドー
ピングが得られず半専体装置として好ましいものが得ら
れない。そこで、例えば米国特許第４，２１７，３７４
号明細舊に記載されるようにａ−シリコンの構造中に内
在するダングリングボンドを封鎖して半導体特性を向上
するため水素または弗素等が導入される。

前酊ジグロー放′亀汰においては、シランガスｐよび必
磨によりドーピング用ホスフィン、ジボラン、アルシン
等のガスが存在する０、１〜３　’Ｉ’ｏｒｒの製膜′
ゲ内において、放電電極に例えば２０〜１００Ｗ。

］Ｊ、５６　ＭＨｚの高周数電圧を印加してクロー放電
を生起せしめ、とのクロー放電の・プラ、ズマにより前
ｄビガスを分解して活性化し、予めアンチモン層を設け
た基板上に水素ガスでダングリングボンドが封鎖された
ａ−シリコンの堆積層を形成する。

また前記スパッタリング法においては、水素ガスおよび
アルゴンガスおよび必要によりドーピング用ジポラン、
ノー）スフィン　アルシン等のガスが存在するＩｆｆ　
　−ＩＦ　Ｔｏｒｒの真空室内において、シリコンより
成るターゲットにアルゴンガス／を射突せしめてシリコ
ンを叩き出し、これを基板のアンチモン層上に被着せし
め、水素ガスによりダングリングボンドが封鎖されたａ
−シリコン層を堆積せしめる。

また前記蒸着法においては、水素ガスの放電によって得
られた活性水素および水素イオンの存在するｌ鉦　〜ｌ
Ｑ’−’ｉ’ｏｒｒの真空室内に設けたシリコン蒸発源
および必要により週期律表第璽族または第Ｖ族元素の蒸
発源を加熱して蒸発せしめ、基板のアンチモノ層上に被
着せしめて、水素によりダングリングボンドが封鎖され
たａ−シリコン堆積層を形成せしめる。

かくして単にアンチモン層上に前記諸々の方法により得
られるａ−シリコンの堆積層を設けるだけで両層間に良
好なオーミック接触が達成される。

、なお必普によりかかる堆積層祉、より完全なオーミッ
ク接触とするため１００〜３００℃付近で加熱処理して
アニーりングすることもできる。

−また前記グロー放憲法、スパッタリング法または魚、
−法号において、基板上にアンチモン層ケ形成する工程
と、この上にａ−シリコン層を形成する工程とが、例え
ば同一の真空呈内でまたは隣接する虱空室を遡して連続
して遂行できる製造方法が好ましい。

一亡の理由はアンチモンＩ−が形成された後、別の装Ｔ
ｕに移されてａ−シリコン層が形ｈｙ、される場合には
ｆンチモンＩｔｍの表層が酸化されて変質する結呆、そ
の上にａ−シリコンｊ−を堆積したとき良好なオーミッ
ク接触が４成されないことかめるからでめａ３、 ・（、−むを得す、別々の装置でアンチモン層とａ　−
シリコン層を形成する場合には、ａ−シリコン層を堆積
する前にアルゴンガスによりスノ（ツタエッチするか、
またはイオンエ・ンチするか、あるいは清１生水素によ
り表向を還元する等の処置をとるのが７−止しい。

ｐＪド図面によって不発明の゛央流例を説明する１つ第
１区に示した装置においてペルジャー１内を〕（ポンプ
（図示せず）を接続し、これＫよりペルジャー１内を、
例えばＬ（ｒ　　Ｔｏｒｒ　　の真空状態とし、当該ペ
ルジャー１内にはステンレス鋼より成る基板４を配置し
て、これをヒーター５により温度３００℃に加熱し、基
板４と対向するよう設けたアンチモン蒸発源８樵抗加熱
方式により加熱して２秒間蒸着を行い、基板上に厚１０
００Ａのアンチモン層（９）を形成した後、アンチモン
蒸発源８の７ＪＯ熱を停止し、シャッターＳを閉じた。

次に基板４の温度３００℃で、基板背面電極に−０，３
ＫＶの直流電圧を印加し、他方水素放電管７の電極部ρ
およびが間には６００ｖの直流電圧を印加し、水素ガス
流をグロー放電によりイオン化および活性化し、これを
前記ペルジャー１内に４人し、併せて導入管９よりアル
ゴンガスを導入し、ペルジャー１内を１（Ｊ′″　Ｔｏ
ｒｒ　の圧力に調整した。

一方、シリコンより成る陰極ターゲット１２を其えたマ
グネトロンスパッタ装置１０を陰極ターグ・ント１２と
陽極１３との間に高周波電圧を印加して動作せし７め、
以って基板４上に厚さ５０００λのａ−シリコン層を形
成した。

な２、上記マグネトロンスパッタ装置１ｔＩＯはＷ、３
図に示すように外方に拡開する円周面をＭする陰極ター
ゲツト１２と、この陰極ターゲット１２の中央底部に配
置した陽極板１３と、前記陰極ターゲット１２の外周或
いは梃に背後に配置【また永久磁石１４とより成るもの
であり、高周波電圧若しくは直流電圧が印加されて陰極
ターグツ）　１２と陽極板１３との間で！″＋ｌするグ
ロー放電のプラズマが永久磁石１４の砂力によって陰極
ターゲット１２の表面近傍に拘束さ扛る結果、プラズマ
中に高密度に存在するアルゴンイオンにより陰極ターケ
・ント１２の物質粒子が蘭い＠率で叩き出され、更に前
記永久磁石１４の悼界の？’ｌ−用も加わって、陰極タ
ーグツ）　１２の内周面の延反によって包囲された空間
内で高い効率でスバ、りが行なわれるように構成さｎた
もので、具体的にはバリアン社（米国）製のマグ坪トロ
ンスバＩり装置「Ｓ−カン」が好ましい例として挙げら
れる−１ また前記水素放電管７は第２図に示すようにガス人口２
１を有する筒状の一方の電極部材ｎを一端に設けた放電
空間るを囲繞する、例えば筒状ガラス製の放電空間部材
冴と、この放電空間部材Ｕの他端に設けた出口δを有す
るリング状の他方の電極部材加とより成り、前記一方の
電極部材ｎと他方の電極部材加との間に直流または交流
の電圧が印加されることにより、ガス人口２１を介して
供給され九水素ガスが放電空間乙においてグロー放電を
生じ、これにより電子エネルギー的に賦活された水素原
子着しくは分子より成る活性水素および水素イオンが出
口５より排出されるように構成されている。

以上のようにして基板上にアンチモン層およびその上に
ａ−シリコン層を形成した後、スパッタ装置１０の作動
を停止せしめ、基板温度を３００℃に維持し良状態で白
金を蒸発物質とする金ｌｌＩ４蒸発源１２を抵抗加熱方
式により加熱して白金を前記ａ−シリコン層３１上Ｋ　
１０秒間に亘って蒸着して厚さ１ｏｏ　Ｘの透明金属層
おを形成し、更にこの上にＩＴＯより成る電極層あを設
けて太陽電池を製造したが、この太陽電池の光電変換効
率は４％であった。

萌万上述の製碕工確において、アンチモン層Ｉのル成を
行なわずに、基板４上に直接ａ−シリコ７ｉｉ　３１を
形成した以外は全く同様にして太陽電池τ装置したとこ
ろ、光電変換効率は１％と低いものでめった。

以十のように本発明によｎば、従来のようにヘヒードー
プ層を形成するためのドーピング工程ｔ−必・女と（ｔ
ず、単に基板のアンチモン層上にａ−シリコ／の堆積層
を設けるだけで両層間に良好なオーミック接触を形成す
ることかでさ、かくして、−ｔ　ｙｃ良好な特性を封す
るａ−シリコン半導体装置を堤区することができる。

【図面の簡単な説明】

弔１図は本発明半導体装置の製造方法の実施に由いられ
る装置を示す説明図、第２図は第１図の製Ｊｉｉ’Ａ　
ｆｔに用いられる水素カス放電管の構成を示す６シ（四
国、第３図は第１図の製造装置に用いられ発明半導体装
置の一列である太陽電池の構成を示す説明用断面図。 １・・・ペルジャー　　　３・・・排気路・１　・・ノ
ル　板　　　　　　５・・・ヒーター６・・・１〔１流
電源　　　　７・・・水素ガス放電管８・・・アンチモ
ン蒸発源　９・・・アルゴンガス導入管！０・・・）リ
コンスバッタ装置１１川白金蒸発源２１・・・水素カス
人口　　ｎ、２６・・・ｔ１１％材ム・・・放電を間　
　　　加・・・アンチモン層３１・・・１モルファスシ
リコン層 ３２＝、Ｊ／！ｉＬ；：４金ｍＪｆｊ　　　　３３−Ｉ
ＴＯ透明４１１１Ｊｉ代理人　矢　原　義　美

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にアンチモン層、当該アンチモン層上にア
   モルファスシリコンから成る堆積層を有することを特徴
   とするアモルファスシリコン半導体装置。
2. （２）　　前記アンチモア層と前記アモルファスシリ置
   。