JPS5969975A - 半導体装置作製方法 - Google Patents

半導体装置作製方法

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JPS5969975A
JPS5969975A JP57181872A JP18187282A JPS5969975A JP S5969975 A JPS5969975 A JP S5969975A JP 57181872 A JP57181872 A JP 57181872A JP 18187282 A JP18187282 A JP 18187282A JP S5969975 A JPS5969975 A JP S5969975A
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JP
Japan
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semiconductor
conductivity type
oxide
atmosphere
phosphorus
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Pending
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JP57181872A
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English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121The active layers comprising only Group IV materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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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】 この発明は、半導体特に反射防止膜の機能を有する透光
性導電膜がその直下の50〜soo′Aの厚さの半導体
とは逆導電型の半導体層の不純物供給源丑たdこの半導
体と一体化機能を有ぜしめた光電変換装置に関する。
本発明は単結晶半導体上に透明導電膜を形成するに際し
、この透明導電膜のシート抵抗を従来の工TO(酸化ス
ズがlO重量係以下例えば5φ を添加することにより、約x/100 K下げることが
できたことを見出すとともに、このITO中のリンの一
部が半導体中に拡散添加されて、その直下の半導体層を
N型化するとともに、このN型半導体層と工Toとの界
面に従来より知られた電流の流れをIIE(する絶縁膜
(S i Ox)を作るのではなく、リンガラス化せし
めることにより、そこでのオーム接触抵抗を下げ、さら
に高信頼性をN型半導体層が50〜800^好ましくは
100−半導体層を作ることができるようになったこと
を特徴としている。
従来半導体装置%Ig−光電変換装置において、透明導
電膜は単に基板半導体でペテロ接合を構成するための、
または反射防止膜を力・ねた導電性電極としてのみ用い
られていた。
しかしかかる構造においては、酸化スズ、酸化インジュ
ーム、ITO等の透光性絶縁物と基板との間に屈折率小
さいSiOxがそれぞれの44大g イ〒 がンセして形成されてし寸っていた。このSiOxは屈
折率が小さいため、この形成により量産化された反射防
止膜もズレを生じ、反射が増大しさらにこの透明導電膜
(以下単にCTFという)への光照射によって発生して
いたキャリアの電極への移動を防げ、結果として変換効
率の低下をもたらしてし寸っていた。
本発明はかかる欠点を除去したもので、結果として31
11mの7オトセンサを製造した場合、20゜5%とい
う高い変換効率をAMI (100mW/cmL)で得
ることができるようになった。
さらに本発明はかかるCTFがそのシート抵抗を1/1
0−1/1000と下げるため、この上面にあった補助
電極の間隙も従来5mm位であったものを5cm以上ま
たは全く除去してしまうことも可能となった。その結果
’1 10cm”のソーラーセルにおいても同様に20
.2%という高い効率を得ることができた。
以下に図面に従って本発明の実施例を記す。
実施例1 第1図(A)は実施例のたて断面図が示されているO 図面において半導体(1)は(100)面を有するシリ
コン単結晶であり、PまたはN型である。′またはこの
上面の透明導電膜(2)Kは、ホウ素またはリンがそれ
ぞれ対応して0.01〜3重量係添加されたスズ、イン
ジューム、アンチモン捷たはそれらの混合物、例えば工
TO,SnO,よりなり、この下11 KはとのCTF
と同一形状を有して50〜800^好ましくは100−
20OAの深さく厚さ)の逆導電型の半導体層(4)が
設けられている。
この半導体層の製造方法は、例えばP型半導体(3AC
m)基板上に例えはリンが添加された工TOを電子−ヒ
ーム真空蒸着法により500〜900Åの厚さ例えば7
00^に形成した。この後600〜900’Cの詰iV
一度例えば750°CKで窒化雰囲気例えばアンモニア
また(d窒素(でて加熱した。すると15分、2時間、
8時間にてリンが1%添加されている場?、50大、2
0oi、 600λの厚さに不純物が拡散し、N型半導
体層を形成することができた。寸だ他方、半導体がN型
(20−40ttc n9 Kあっては、ホウ素か添加
された一酸化スズを電子ビーム蒸M法により500〜9
0献の厚さ例えば’700^に形成した。
この後酸化雰囲気例えば空気中にて300−’700°
C例えば400°CKて加熱処理を施し、この−酸化ス
ズを二酸化スズに変成して、さらにこの時リンを半導体
との界面に偏析させた。次(/(600〜ioo°Cの
窒化または不活性気体雰囲気にて熱処理を′750°C
で行なうことにより、ホウ素をN型半導体中K 50〜
800大の厚さに拡散させることができた。
これらN型半導体層はそれ自体はシート抵抗が5〜8ユ
%を有し、丑たP型においては20〜3「%であった。
しかしTCFの値が1%≧仄例えば0.3%であるため
、浅いPN接合を得ることができ、短波長光がこの半導
体層での吸収損失を少なくできるに加えて、電極として
のシート抵抗がTOFの1扼以下であるため、大電力用
にも可能であるという特徴を有する。
実施例2 この実施例は第1図(B)にそのたて断面図が示されて
おシ、光電変換装置を作製した場合である〇 半導体は例えばP型1fLcmを用いた。隼9造方法は
第2図に示される工程と同様である。
図面において、半導体(1)はP型半導体(3)とN型
半導体(4)とを有し、この単層体上面KCTF(5)
がリンが0.01〜3係例えばO03係添加された厚さ
一700′Aで設けられている。さらに上面に補助電極
(8)を有し、裏面のオーム接触電極(7)とは半導体
(1)の周辺をとりかこむ酸化珪素絶縁膜(6)Kより
絶縁され、チャネルリークを少なくしている。
半導体層は150λであり、表面のリンの不純物濃度は
<; XIO” am’を有していた。
AMI(10)の光を照射した時、この真性面積25c
mLKて変換効率20.1%(電圧0.63V、電流3
9rnA/cm−)を得ることができた。
実施例3 li 実施例2と同様の構造を有するが、V−OTF(5)と
半導体(4)との間に5〜20大の厚さの半絶縁体層が
不純物拡散を行なう際、酸化雰囲気で600−’′IO
OoCで加熱したため形成されてしまった。
そのためこの第1図(0)の構造においては効率は18
.8チと最大であった。
実施例4 第2図は本発明の半導体装置の製造工程を示すたて断面
図を示す。
図面において(A)はP型半導体はif、 14 ji
 5〜10才4・・ rLCm厚さ200μであり、これを酸化を培枦冨捕気
で1150′Oで行なうことによシタ素人りの酸化珪素
(2)を約2000λの厚さに形成した。さらにその後
この上面および裏面を−l&t /jiの選択エツチン
グによシ窓あけし、半導体表面を露呈(3)させた。
この後この上面にリンの添加された工TOを電子ビーム
蒸着法で形成した。この後この半導体を実施例2と同様
に加熱処理をしてN型半導体層を形成した。さらに裏面
にはスクリーン印刷法によシアルミニューム(7)を約
25μの厚さに印刷せしめた後、600’C!の加熱酸
化処理にてブのBEIF用のP金属層(3)を形成した
かくしてAMIで変換効率19%を得ることかでき グ
ζ、。
実施例5 この実施例は実施例4の変形である。即ち第2図(B)
の工程が完了した後、まず裏面にアルミニュームをスク
リーン印刷法で形成した。この後これを650″OC窒
素雰囲気にて加熱処理をして裏面側に第2図(D>に示
されているPI7;金属層をBSE’効果を得るため形
成した。この後これら全体を1/l0HF□p :(<
 rニー丑:lし、慾(3)土に形成された20〜50
″Aの酸化珪素を除去した。この後リンが添加された工
TOを電子ビーム蒸九法により7oO′Aの厚さに形成
し、さらK 3006Cの酸化雰囲気にて加熱処理をし
た後、さらK 600−900°C例えば900’C!
の温度の窒素または不活性気体雰囲気にて約1分加熱を
して、半導体(4)を100λの厚さに形成させた。そ
の後は第2図(D) K示される光電変換装置において
5crn’にて20.5係の真性効率を得ることができ
た。
実施例に の実施例は実施例4の変形である。即ち、実施例4にて
(B)の工程が完了した後、’l?に不純物の添加され
ていない工ToをプラズマOVD法または電子ビーム蒸
着法により500〜900人の厚さに形成した。この後
これらをフオスヒンがプラズマ化されて導入されている
雰囲気(ヘリューム中にフオスヒンを0.1%添加した
混合ガス)に浸すことにより、リンのプラズマイオン注
入(P工υを行なった。この時裏面にはリンが添加され
ないようにマスクをする必要がある。さらにこれらをと
り出した後、空気中400°cKて加熱処理をして工T
 c(5)のプラズマ損傷による白だくを除去し、この
後不活性ガス中にて加熱処理をして半導体層(4)を半
分単結晶化した。
さらに実施例4とは逆に裏面の電極を形成し第2図(D
)のたて断面図を得た。
変換効率はAMI Kで18係であった。
実施例7 この実施例は第1図(A)のたて断面図を得るために用
いられたもので、工TOKリンの添加量によりこのCT
Fのシート抵抗の変化特性を調べた場合を曲線(1])
K示す。図面において3%以上添加すると、CTFの透
過率か低くなったため、結果として領域(+>)が本発
明にとつで最適な不純物添加量であった。
実施例8 この実施例は酸化スズ中にリンを同時に添力13した際
の特性である。即ち一酸化スズ中に五酸化リンを第3図
曲線(12に示されるように添加しこれを400’Oの
加熱にてOTFを形成したものである。
かくすることによシ透過率8咋以上を有するリンが添加
されたOTFを得ることができた。
このOTFは実力m例1−6に用いることができること
はいうまでもない。
本発明の実施例においては、cTFK添加する不純物と
してリンのみを示した。しがし111価の不純物である
ホウ素を用いてもよく、特に酸素過剰型のアクセプタC
TFである酸化スズまたは酸化アンチモンにとっては、
ホウ素にアクセプタのh粂をBt(させることができる
。そのため半導体をN型半導体とし、その上部K OT
Fに接してP型の半導体層を5 o−s o o^と極
薄に作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置のたて断面図である。 第2図は本発明の半導体装置の製造工程を示す。 第3図は本発明に用いられる透光性導電膜にリンを添加
した場合のシート抵抗の変化を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、−導電型の半導体上に、該半導体と逆導電型を与え
    る不純物を含むスズ、インジューム、アンチモンまたは
    それらの混合物の酸化物を形成した後、前記半導体およ
    び酸理をすることにより、または前記酸化雰囲気にて加
    熱処理をした後前記窒化雰囲気にて窒化処理をすること
    により、前記酸化物を透光性導電膜に変成するとともに
    、該膜下の半導体中に不純物を5NOO^の厚さに添加
    することによシ前記半導体の上部に逆導電型の半導体層
    を形成する工程とを有す  3゜ることを特徴とする半
    導体装置作製方法。 2−導電型の半導体の表面にスズ、インジューム、アン
    チモンまたはそれらの混合物の酸化物被膜を形成する工
    程と、該半導体および酸化物被膜を前記半導体に逆導電
    型を与える不純物気体を有するプラズマ雰囲気に浸すこ
    とにより前記半導体および前記酸化物被膜中にホウ素、
    リンまたはヒ素をプラズマイオン注入する工程と、この
    工程llJ は前記酸化をした後前記窒化雰囲気1≦万不活性気体雰
    囲気にて加熱処理を施すことによシ、半導体の上部に逆
    導電型の半導体層と、該半導体層上に前記半導体層と同
    一不純物を有する透光性導電膜とが形成されたことを特
    徴とする半導体作製方法。
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