JPS6050973A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6050973A JPS6050973A JP58157976A JP15797683A JPS6050973A JP S6050973 A JPS6050973 A JP S6050973A JP 58157976 A JP58157976 A JP 58157976A JP 15797683 A JP15797683 A JP 15797683A JP S6050973 A JPS6050973 A JP S6050973A
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/3211—Silicon, silicon germanium or germanium
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
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- 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】
非晶質シリコン（以下ａ−８ｉと略記）を主体とす°る
光起電力素子を形成する際、基板上にモノプランおよび
シラン誘導体をシリコン源とし、アクセプターあるいは
ドナーとして働く添加不純物を混合した原料カスを真空
反応槽中でクロー放電分解し、ｎ、ｉまたはｐのａ−８
ｉ層を形成し光起電力素子を製造する方法は従来よシ知
られている。
光起電力素子を形成する際、基板上にモノプランおよび
シラン誘導体をシリコン源とし、アクセプターあるいは
ドナーとして働く添加不純物を混合した原料カスを真空
反応槽中でクロー放電分解し、ｎ、ｉまたはｐのａ−８
ｉ層を形成し光起電力素子を製造する方法は従来よシ知
られている。
一方、１９７８年に几ＣＡのパンコツ（Ｐａｎｋｏｖ）
らによって炭素添加非晶質シリコン（以下ａ−８ｉＣ：
Ｈと略記）を該光起電力素子に適用し、ａ−８ｉＣ：Ｈ
／ａ−８ｉＨヘテロ接合を形成し、光起電力素子を構成
する内容の特許（米国特許第４１０９２７１号）が発表
されている。
らによって炭素添加非晶質シリコン（以下ａ−８ｉＣ：
Ｈと略記）を該光起電力素子に適用し、ａ−８ｉＣ：Ｈ
／ａ−８ｉＨヘテロ接合を形成し、光起電力素子を構成
する内容の特許（米国特許第４１０９２７１号）が発表
されている。
ａ−８ｉのｎ形層、ｉ層、ｐ形層を基板上に第一層、第
二層、第三層として、あるいは逆に構成して素子を製造
する場合には、たとえ不純物をドーピングしても、ドー
ピング層の格子は不純物を添加しないａ−８ｉの格子と
＃１は同等である。したが、→てｎ ／ Ｉ 、 ｐ
／ ｌ 、 ｎ ／ ｐ 各接合界面において格子１１
羽整合による接合特性の劣化という問題は生ずる’；ｉ
性は非常に少なかった。しかしながら、第一と、崩と第
二層の界面あるいは第三層と第三層の界面・め共有結合
半径はシリコンのそれの約７０％にすぎない。
二層、第三層として、あるいは逆に構成して素子を製造
する場合には、たとえ不純物をドーピングしても、ドー
ピング層の格子は不純物を添加しないａ−８ｉの格子と
＃１は同等である。したが、→てｎ ／ Ｉ 、 ｐ
／ ｌ 、 ｎ ／ ｐ 各接合界面において格子１１
羽整合による接合特性の劣化という問題は生ずる’；ｉ
性は非常に少なかった。しかしながら、第一と、崩と第
二層の界面あるいは第三層と第三層の界面・め共有結合
半径はシリコンのそれの約７０％にすぎない。
第 １ 表
このため、ａ Ｓ ｒ Ｃ： Ｈ層の格子はａ−８ｉ：
Ｈの層の格子とは大いに異な凱 ａ−８ｉＣ：Ｈ／ａ−
８４＝Ｈの界面には格子の不整合が発生すると考えられ
る。
Ｈの層の格子とは大いに異な凱 ａ−８ｉＣ：Ｈ／ａ−
８４＝Ｈの界面には格子の不整合が発生すると考えられ
る。
＃２表
第２表はホモ接合、ヘテロ接合の光起電力素子について
その特性比較を示した。ヘテロ接合素子畔入射側の層に
シランおよび炭素源となる炭化木次の等量およびそれ以
上の混合ガスをグロー放電分解して生成したａ−８ｉＣ
：Ｈを用いたもので、遺Ｈ：ｅ ｉ Ｃ： Ｈ膜中の炭
素量５〜２０％である。
その特性比較を示した。ヘテロ接合素子畔入射側の層に
シランおよび炭素源となる炭化木次の等量およびそれ以
上の混合ガスをグロー放電分解して生成したａ−８ｉＣ
：Ｈを用いたもので、遺Ｈ：ｅ ｉ Ｃ： Ｈ膜中の炭
素量５〜２０％である。
ａ−＝Ｓ＋Ｃ：Ｈ膜は、その光透過性がａ−ｓｉ：）ｌ
より’＜′高いために光電流発生領域である真性ａ−８
ｉ：Ｈ層に到達する光量が大きくなるので、短絡光電流
（Ｊ ｓ ｃ ）についてはへテロ接合素子より増加し
ている。しかしながら開放電圧（Ｖｏｃ） 、形状因子
（ＦＦ）、光電変換効率（η）は７〜１５チ低下してい
る。これはａ−８ｉＣ：Ｈ／ａ−８ｉ：Ｈヘテロ接合界
面に前述のような格子の不整合が生じて歪を発生させる
ためと考えられる。接合界面に格子不整合による歪が存
在すると、界面付近の局在準位密度が増大し、光起電力
素子のリーク電流、直列抵抗成分が大きくなるため、Ｖ
ｏｃ、ＦＦを低下させるものである。光透過性の優れた
ａ−８ｉＣ：Ｈ層を光起電力素子の入射光側に位置させ
、光起電力素子の光電変換効率を有効に向上させるため
には、このヘテロ接合面に発生する格子不整合を緩和す
る必要性がある。
より’＜′高いために光電流発生領域である真性ａ−８
ｉ：Ｈ層に到達する光量が大きくなるので、短絡光電流
（Ｊ ｓ ｃ ）についてはへテロ接合素子より増加し
ている。しかしながら開放電圧（Ｖｏｃ） 、形状因子
（ＦＦ）、光電変換効率（η）は７〜１５チ低下してい
る。これはａ−８ｉＣ：Ｈ／ａ−８ｉ：Ｈヘテロ接合界
面に前述のような格子の不整合が生じて歪を発生させる
ためと考えられる。接合界面に格子不整合による歪が存
在すると、界面付近の局在準位密度が増大し、光起電力
素子のリーク電流、直列抵抗成分が大きくなるため、Ｖ
ｏｃ、ＦＦを低下させるものである。光透過性の優れた
ａ−８ｉＣ：Ｈ層を光起電力素子の入射光側に位置させ
、光起電力素子の光電変換効率を有効に向上させるため
には、このヘテロ接合面に発生する格子不整合を緩和す
る必要性がある。
本発明は、上述の欠点を除去し、ヘテロ接合面＃！Ａｆ
ｔｓ生する格子不整合を緩和してヘテロ接合の特良に生
かした半導体装置を提供することを目的と≠［る。
ｔｓ生する格子不整合を緩和してヘテロ接合の特良に生
かした半導体装置を提供することを目的と≠［る。
本発明はへテロ接合を形成する二種類の半導体の二つの
層の間にその化学的組成が両層の半導体の化学的組成の
中間にある半導体の層が介在することによって格子不整
合を緩和するものである。
層の間にその化学的組成が両層の半導体の化学的組成の
中間にある半導体の層が介在することによって格子不整
合を緩和するものである。
第１図、第４図は本発明の実施例の光起電力素子の構造
を示し、第１図においては導電性基板１の上にａ−ｓｉ
：）（の０層２、ａ−８ｉ：Ｈの１層３を積層し、その
上にヘテロ接合を形成するｐ形のａ−８ｉＣ：Ｈの窓層
４を積層する前に、ｉ層の原料ガスであるモノシランお
よびその誘導体ガス中にａ−８ｉＣ：Ｈの炭素源となる
炭化水素ガスを短時間導入し、グロー放電分解すること
によＪａ−８’ｉＣ：Ｈとａ−８ｉ：Ｈの中間層５が形
成されている。さらに窓層４の上に透明導電膜６および
金属集電電極７が設けられる。この光起電力の素子は、
中間層５の形成の際の炭化水素ガスの導入時間および添
加量によシ左右され、中間層５の膜厚が５〜１５０Ａに
なる時間だけ導入した場合に、第３図すしたように中間
層を設けない第２図に示したｊｍｉｊｋ構造の素子にく
らべると特性の向上が認めら、和Ｊｒｖ ０ガスノ組成
についてはＣＨ，／ Ｓ ｉ Ｈ，＝ ０．１〜゛２．
４の間で効果が認められた。ここに示した時間。
を示し、第１図においては導電性基板１の上にａ−ｓｉ
：）（の０層２、ａ−８ｉ：Ｈの１層３を積層し、その
上にヘテロ接合を形成するｐ形のａ−８ｉＣ：Ｈの窓層
４を積層する前に、ｉ層の原料ガスであるモノシランお
よびその誘導体ガス中にａ−８ｉＣ：Ｈの炭素源となる
炭化水素ガスを短時間導入し、グロー放電分解すること
によＪａ−８’ｉＣ：Ｈとａ−８ｉ：Ｈの中間層５が形
成されている。さらに窓層４の上に透明導電膜６および
金属集電電極７が設けられる。この光起電力の素子は、
中間層５の形成の際の炭化水素ガスの導入時間および添
加量によシ左右され、中間層５の膜厚が５〜１５０Ａに
なる時間だけ導入した場合に、第３図すしたように中間
層を設けない第２図に示したｊｍｉｊｋ構造の素子にく
らべると特性の向上が認めら、和Ｊｒｖ ０ガスノ組成
についてはＣＨ，／ Ｓ ｉ Ｈ，＝ ０．１〜゛２．
４の間で効果が認められた。ここに示した時間。
、導入量が多すぎるとヘテロ接合界面に高抵抗層を作る
ことにな、Ｄ、’ｌ’！性は逆に低下し、短かいあるい
゛は導入量が少なすぎるときには、この中間層５が格子
不整合を緩和するに充分な層となり得えず、特性の向上
は認められなかった。また、１層３を少量の炭化水素を
導入しつつ形成すると、１層３の光伝導度が低下するた
めに変換効率の低下をもたらすのみであった。中間層を
設けた光起電力素子とそうでない素子との比較を第３表
に示したが、中間層５を形成してやることによって明ら
かに各特性因子（Ｖｏｃ、Ｊｓｃ、ＦＦ）に向上が認め
られ、格子不整合を充分に緩和し素子の特性を大きく改
善することが可能となった。
ことにな、Ｄ、’ｌ’！性は逆に低下し、短かいあるい
゛は導入量が少なすぎるときには、この中間層５が格子
不整合を緩和するに充分な層となり得えず、特性の向上
は認められなかった。また、１層３を少量の炭化水素を
導入しつつ形成すると、１層３の光伝導度が低下するた
めに変換効率の低下をもたらすのみであった。中間層を
設けた光起電力素子とそうでない素子との比較を第３表
に示したが、中間層５を形成してやることによって明ら
かに各特性因子（Ｖｏｃ、Ｊｓｃ、ＦＦ）に向上が認め
られ、格子不整合を充分に緩和し素子の特性を大きく改
善することが可能となった。
第 ３ 表
この中間層による改善効果は、第４図に示すよｊにガラ
ス板などの絶縁性透明基板８の上に透明導電膜６、ａ−
８ｉＣ：Ｈの９層４、ａ−８ｉ：Ｈのｌｉｎ層３ａ−８
ｉ ： ＨＯ） ｎ層２、金属電極９を積層する場合に
も９層４とｎ層３の間に少量の炭化水素を導入して中間
層５を形成した場合、第５図に示した中間層のない従来
の構造の素子にくらべて同様に特性の向上を達成し得た
。また窓層にｎ形のａ−８ｉＣ：Ｈ膜を用いたときも同
様の中間層の効果が認められた。
ス板などの絶縁性透明基板８の上に透明導電膜６、ａ−
８ｉＣ：Ｈの９層４、ａ−８ｉ：Ｈのｌｉｎ層３ａ−８
ｉ ： ＨＯ） ｎ層２、金属電極９を積層する場合に
も９層４とｎ層３の間に少量の炭化水素を導入して中間
層５を形成した場合、第５図に示した中間層のない従来
の構造の素子にくらべて同様に特性の向上を達成し得た
。また窓層にｎ形のａ−８ｉＣ：Ｈ膜を用いたときも同
様の中間層の効果が認められた。
さらに、ａ−８ｉＣ：Ｈ／ａ−８ｉ ：Ｈ（７）へテロ
接合のみならず、原料ガス中にＮＨ３ガスあるいはＮ２
ガスを加えて形成する窒素添加ａ−８ｉとａ−８ｉ：Ｈ
のへテロ接合においても、窒素の共有結合半径が第１表
に示したように炭素に近いため同様の格子不整合の問題
があり、これがＮ）（３カスあるいはＮ２ガスの少量導
入による中間層を設け、接合界面の格子不整合を緩和す
ることで接合特性を低下させることなく、ヘテロ接合を
形成できることを見い出した。
接合のみならず、原料ガス中にＮＨ３ガスあるいはＮ２
ガスを加えて形成する窒素添加ａ−８ｉとａ−８ｉ：Ｈ
のへテロ接合においても、窒素の共有結合半径が第１表
に示したように炭素に近いため同様の格子不整合の問題
があり、これがＮ）（３カスあるいはＮ２ガスの少量導
入による中間層を設け、接合界面の格子不整合を緩和す
ることで接合特性を低下させることなく、ヘテロ接合を
形成できることを見い出した。
本発明は半導体薄膜の二つの層間に形成される・不テロ
接合の格子不整合を緩和するために化学的４（１成が両
層の中間にある層を介在せしめるもので、）仁れにより
格子不整合のために低下する特性が回復し、特性良好な
ヘテロ接合半導体装置を形成で・き、窓層に光透過性の
よいａ−８ｉＣ：ｎ層を肩する光起電力素子の特性向上
に極めて有効に適用できる。
接合の格子不整合を緩和するために化学的４（１成が両
層の中間にある層を介在せしめるもので、）仁れにより
格子不整合のために低下する特性が回復し、特性良好な
ヘテロ接合半導体装置を形成で・き、窓層に光透過性の
よいａ−８ｉＣ：ｎ層を肩する光起電力素子の特性向上
に極めて有効に適用できる。
琲；１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその改
善前の従来例の断面図、第３図は光電変換効率と中間層
膜厚の関係線図、第４図は本発明の別の実施例の断面図
、第５図はその改善前の従来例の断面図である。 ２−・・ａ−８ｉ ：Ｈ＊ ｎ層、３・・・ａ−８ｉ：
Ｈ１１１層、４・・・ａ−８ｉＣ：Ｈφｐ層、５・・・
中間層。 竹許出、原亘太 川 １）ネ畿 部
善前の従来例の断面図、第３図は光電変換効率と中間層
膜厚の関係線図、第４図は本発明の別の実施例の断面図
、第５図はその改善前の従来例の断面図である。 ２−・・ａ−８ｉ ：Ｈ＊ ｎ層、３・・・ａ−８ｉ：
Ｈ１１１層、４・・・ａ−８ｉＣ：Ｈφｐ層、５・・・
中間層。 竹許出、原亘太 川 １）ネ畿 部
Claims (1)
- １）バンドギャップの異なる二つの半導体の層により形
成されるヘテロ接合を有するものにおいて、両生導体の
層の間にその化学的組成が両層の半導体の化学的組成の
中間にある半導体の層が介在す
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157976A JPH0658970B2 (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157976A JPH0658970B2 (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050973A true JPS6050973A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0658970B2 JPH0658970B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=15661534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157976A Expired - Lifetime JPH0658970B2 (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658970B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113673A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-21 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 光起電力デバイス |
| JPS6233479A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池 |
| JPS6260271A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS62115785A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| JPH01145875A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Hitachi Ltd | アモルファスＳｉ太陽電池 |
| JPH0225078A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
| JPH05312081A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-11-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガソリン機関の燃焼制御装置 |
| JP2004335733A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| JP2004335734A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157976A patent/JPH0658970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
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| JP2004335733A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| JP2004335734A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658970B2 (ja) | 1994-08-03 |
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