JPS62101083A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62101083A
JPS62101083A JP60242288A JP24228885A JPS62101083A JP S62101083 A JPS62101083 A JP S62101083A JP 60242288 A JP60242288 A JP 60242288A JP 24228885 A JP24228885 A JP 24228885A JP S62101083 A JPS62101083 A JP S62101083A
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intrinsic
deposition
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Masataka Kondo
正隆 近藤
Kazunaga Tsushimo
津下 和永
Yoshihisa Owada
善久 太和田
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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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】 「産業上の利用分野」 本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳しくは製
造時間を大中に短縮でき、かつVoc、 Jsc。
F、F、、  ηが著しく改善された半導体装置を製造
する方法に関するものである。
「従来の技術」 非晶質半導体層を含む太陽電池などの半導体装置の材料
としてa−3i:It 、a −SiC:ll 、a 
−SiGe:Il 、a −SiN  :Il 、a 
−Si :F  :H 、a −Ge : Itなどや
、これらの微結晶半導体などが用いられている。これら
の成膜はRPまたはDCのプラズマCVD装置を用いて
行うのが通常である。
従来法では、この種の装置を用いて220℃前後以上の
成膜温度ですべての非晶質半導体層を堆積させている。
また成膜時間の短縮の為に、l。
Å/秒以上で真性層を高速成膜しているが、このときの
成膜速度、成膜温度は真性層全体において一定である。
「発明が解決しようとする問題点」 このような方法で成膜するとプラズマ中の電子や、半導
体形成ガスの分解生成物であるイオンやラジカルなどが
基板面に直接衝突するため、ITO2[11203、l
 T O/ S nO2、CdxSn Oy  (x 
〜0.5〜2、y;2〜4):■rZOニー2(Z−0
,33〜0.5)などから形成された透明導電膜が、一
部または全体にわたって還元され金属化する。
この現象は第1不純物ドープ層堆積後の真性層の堆積プ
ロセスにおいても、成膜温度が220℃前後の場合には
第1不純物ドープ層のすき間を通して、電子やイオンや
ラジカルなどが基板面に衝突するため生ずる。とくに、
高速成膜の場合、プラズマの還元性が高くなるので、こ
の効果は顕著である。
このようにして生成した金属は、堆積された第1不純物
ドープ層のみならず真性層にまで拡散して、一種のドー
パントとして作用したり、真性層で発止した電子やホー
ルを打消してしまう再結合中心になったりするため、半
導体/透明導電膜の界面や第1不純物ドープ層/真性層
の界面が著しく劣化する。
この拡散は、第1不純物ドープ層の堆積中のみならず真
性層堆積中にも進行するが、真性層堆積中にはさらに第
1不純物ドープ層のドーパント原子の拡散も進行する。
さらに前記金属化が生しると、透明導電膜そのものの導
電性や透明性も低下するため、半導体装置の特性、とく
に光電変換特性が大11に低下する。
本発明は半導体層堆積のプロセスの時間短縮を図るため
に高速成膜する場合に於いて、前記のごとき透明導電股
上に非晶質半導体をll[積する際におこる透明導電膜
の変質により生ずる問題を少なくしようとするものであ
り、さらに第2不純物ドープ層と真性層との間の内蔵電
界を強めることにより前記再結合中心の影響を低減せん
とするものである。
「問題点を解決するための手段」 本発明は透明導電膜上に非晶質半導体を第1不純物ドー
プ層(以下、第1ドープ屓という)、真性層、第1ドー
プ層と反対の導電タイプの第2不純物ドープ層(以下、
第2ドープ層という)の順に堆積するプロセスに於いて
、真性層の第1ドープlit (!Ifの厚さ80〜1
000人の部分(以下、第1真性層という)の堆積速度
を0.5〜4Å/秒とし、残りの真性層の部分(以下、
第2真性層という)の積進速度を6〜80Å/秒とし、
かつ第1真性層の成膜温度の最高値が第2真性層の成膜
温度の最高値より20〜250℃層低くすることを特徴
とする半導体装置の製造方法を内容とするものである。
本発明に用いる透明電導膜とは、半導体装置の製造に一
般に使用される厚さ0.O1〜1.0μm程度の透明導
電膜のことであり、このような透明導電膜である限り、
とくに限定はない。
該透明導電膜の具体例としては、ITO、ITO/5n
02、]n203.5n02、CdxSn Oy  (
x 〜0.5−2、 y= 2〜4 ) 、jr、、0
□−、Z、(z 〜0.33−05) CdOなどがあ
げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの導電膜はいずれも、水素原子を含んだような還
元性のプラズマによりぶ元されやすく、とくに温度が高
くなると一般的な化学反応の場合と同様、その還元が顕
著におこる。
本発明において透明導電股上に堆積される第1ドープ屓
としては、たとえばa −Si :ll 、a −Si
C:lI 、、a−Ge:It 、a −3i :F 
 :ll 、#c −3i:11などのP型あるいはn
型のものが一般に用いられるが、これらに限定されるも
のではない。
第1ドープ層が堆積された後に形成される真性層及び第
2ドープ層は、通常用いられる真性層および第1ドープ
層と反対の導電タイプの第2ドープ層であれば、とくに
限定されるものではない。
このような真性層の具体例としては、a −3i :I
f 、 a −Si :F 、a −Si:F  :l
l 、a−SiGe:H1a −3iSn : It 
、a −SiN  : Ifなどのドープしてないもの
、あるいはBやPなどを微少量ドープしたものなど、第
2ドープ層の具体例としては、第1ドープ層がP型のば
あいにはn型のμc−3i:H。
a −SiC:ll 、a−Si:H 、a −3iN
  :lIなど、第1ドープ層がn型のばあいにはP型
のa−Si:If 5,17C−3i :lI 、a 
−SiC:llなどがあげられる。
本発明において、前記第1真性層は成膜速度が4Å/秒
以下で、且つ第2具性層の成膜温度の最高値より20〜
250℃低い温度で成膜される。
通常、透明導電膜の還元は第1ドープ層を堆積した後に
は、該ドープ層がプラズマ中の電子やイオンやラジカル
の基板面への衝突から透明導電膜を保護するので少なく
なる。しかし第1ドープ層の厚さは80〜300人程度
と薄く、場合によってはJfJが島状に形成されるため
、前記のごとき条件で真性層を形成する際にも、第1ド
ープ層を介して水素原子を含んだ還元性のプラズマによ
り透明導電膜は還元される。
さらに高速で狡准積をする場合においては、使用ガスの
流量を増加し、成膜温度を高めてRF主電力増加させる
必要があるため、プラズマの還元性はより顕著になる。
真性層堆積中には、さらに第1ドープ層のドーパント原
子の拡散も進行する。
しかし、本発明のように第1真性層、即ち、第ドープ層
に接する厚さ80〜1000人好ましくは100〜50
0人の真性層の部分の堆積速度を4Å/秒以下とし、そ
ののち成膜される真性層の部分(第2真性層)の堆積速
度を6Å/秒以上、好ましくは10Å/秒以上にし、第
1真性層の成膜温度の最高値を第2真性層の成膜温度の
最高値より20〜250℃低い温度、好ましくは10〜
210℃にすると、第1真性層の堆積時の還元性が小さ
いために、透明電導模が水素原子を含んだ還元性のプラ
ズマと接触しても還元されに(くなるとともに、第1ド
ープ層H積時に還元して発生した金属や第1ドープ層中
のドーパントの拡散も防げる。従って、生成する金属の
量も少なくなるとともに拡散も減少し、該金属による半
導体層の汚染から生ずる再結合中心の発生、ドーピング
効率の低下などの半導体特性の低下が著しく改善される
。
さらに第1ドープ層の成膜温度の最高値が10〜210
℃で、第1真性眉の成膜温度と同じか、それより低くす
ることにより上記透明導電膜が還元されにくくなるとい
う効果がより顕著に得られる。
また、このような方法で成膜すると、第1ドープ層、第
1真性層、そののち成膜される半導体の部分を低い成膜
温度から高い成膜温度へ階段的に成膜温度を上げて成膜
することができるので、内部応力の小さいPM、内部応
力の大きい真性層の間が円滑につながり酸化物透明導電
膜/第1ドープ層/第1真性N/そののち成膜される半
導体層の各界面における力学的なストレスが緩和され、
このストレスに起因する光劣化効果を少なくすることが
できる。
さらには、第1ドープ屓/第1真性層/そののち成膜さ
れる半導体層の各層の禁止帯幅が広いものから狭いもの
へスムーズに変化するため、該界面め内部電界を従来の
第1ドープ屓/真性層の界面に較べて均一に大きくする
ことができる。また該第1ドープ層をa  SiC:H
などの禁止帯幅の広い材料にすることにより、内部電界
をさらに大きくすることができる。さらに第1ドープ層
がμc−Si:H層のばあいには、pc −Si : 
Itと真性との間の界面の円滑なものが得られるという
効果かえられる。
n11記、第1真性層を成膜する条件は、たとえば圧力
を0.2〜2.5 Torrの範囲で、グロー放電を維
持可能な最大またはその近傍の圧力にすることが好まし
く、RFパワーはグロー放電を維持可能な範囲(5〜2
0mW / cd )で最小になるようにするのが好ま
しく、このようにすることにより、真性層よりあとの半
導体層の成膜温度より20〜250℃低い成膜温度でも
光導電率σphを10   (Ωcffi)−1以上に
することができ、光学的禁止帯幅Eoptを1.8ev
程度にすることができる。また、透明導電膜に対するプ
ラズマの影響も小さくできる。
しかしながら、この低い成膜温度で成膜した、第1真性
層の電気的特性は、通常の成膜条件で得られる真性層の
特性、もしくは前記第2真性層の特性に較べて劣る場合
もあるので、この層を厚くするのは好ましくなく、実用
上は第2真性層をtlを積する際の高速成膜条件のプラ
ズマの影響を少なくでき、透明4’ffi膜の変質およ
び第1ドープ屓中のドーパントの拡散を防ぐことができ
る厚さだけ、この第1真性層を堆積すればよい、すなわ
ち、第1真性層を80Å以上好ましくは250人前後の
厚さで堆積させることで効果が得られる。
第1IA性層の堆積速度、成膜温度は一定である必要は
なく、徐々に変化させてせよい、要は第2真性層の成膜
温度の最高値より少なくとも第1真性層の成膜温度の最
高値を20〜250℃、好ましくは50〜200℃低く
することである。
なお、第1真性層の堆積時における透明導電膜へのプラ
ズマの影響をさけるには、成15ti温度の最高値が1
0〜210℃で堆積するのが好ましく、10〜180℃
で堆積するのが好ましい。
また、前記、第2真性層(高い成膜温度、6人メ秒以上
の堆積速度で成膜する層)を成膜する条件は、たとえば
圧力を0.2〜2.5 Torrの範囲でグロー放電を
安定に維持可能な最大またはその近傍にするのが好まし
く、RFパワーSillガス流債、)12ガス流量は堆
積速度6Å/秒以上、好ましくはlOÅ/秒以上にする
ことが可能なように大きくすることが好ましい。ただし
RFパワーのみは、堆積速度、膜特性を得ることができ
る最少限が好ましい。また成膜温度は200〜280℃
程度で膜質が良くなるが、なるべく低い温度で成膜する
のが好ましい。
本発明の方法を実施するための装置としては、通常の容
量結合型旺平行平板型CV(l装置、誘導結合型RPC
VD装置、DC平行平板型CVD¥i装などがあげられ
るが、これらに限定されるものではない。
とくに平行平板型CVD装置において顕著な効果がみら
れる。
「実施例」 つぎに本発明の方法を実施例及び比較例に基づき説明す
るが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではな
い。
実施例1及び比較例1 ガラス板上に、スプレー法にて厚さ4000人のS n
 02電極を形成、これを基板として用い)こ。
該基板上に、基板温度30℃、CVD圧力!、 5 T
。
rr、 Sill /Cll  の流量比が2/3.S
il14+ C114の合計流量に対してB2116の
正味流量が1%になるようにして、RFパワー密度10
mW/−でP型a−Sic:l1層を1(10人堆積さ
せた後、成膜温度]OO℃(一定) 、CVD圧力I 
TorrでSil14  ガスを用いてRFパワー密度
10mW/calで堆積速度1.GÅ/秒にてi型a−
Si:11層(第1真性層)を200人堆積させたや ついで、成膜温度235℃(一定) 、CVD圧力1、
 OTorrでS i l+ 4ガスを用いてRFパワ
ー密度70mW/−で堆積速度13.8Å/秒にてi型
a−St:H屓(第2真性層)を6000000人堆積
。さらに成膜温度235℃(一定) 、CVD圧力2 
Torrにて、Sill  流量1に対してPl+  
を0.01、H、を30になるように導入し、叶パワー
密度70mW/dtn型μc −Si : It 層を
300人堆積させ、電極としてA1を真空蒸着法により
1000人jli Mさせて、ledの面積を有す太陽
電池を作製した。なおこのときの半導体層1「積に要し
た時間の合計は20分であった。ちなみにi型aSi:
11層の高速成膜を行わず2〜3Å/秒の堆積速度で成
膜した場合の時間の合δ1は80分であった。
得られた太陽電池の特性を八M−1,l OOmW/ 
c++1のツーラージミューレータ−を用いて測定する
と、Jsc  l 6.O+mA、 Woe O,88
V 、 F、F、 58%、η8゜17%であった。
また比較用試料として、第1真性層を堆積しない以外は
実施例1と同様な条件にて太陽電池を作製した。その特
性を測定したところJsc l 4mA、Voc O,
7V 、 F、F、 38%、73.7%であった。な
おこのときの半導体層堆積時間は18分程度であった。
「発明の効果」 本発明の方法により半導体装置を製造すると、lvJ造
時開時間幅に短縮でき、かツVoc、 Jsc、 F、
F、。
ηがそれぞれ著しく改善された半導体装置を得ることが
できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透明導電膜上に少なくとも非晶質部分を含む半導体
    を第1不純物ドープ層、真性層、第1不純物ドープ層と
    反対の導電タイプの第2不純物ドープ層を順次堆積する
    プロセスに於いて、真性層を堆積する際に、初めに堆積
    する厚さ80Å〜1000Åの部分を第1真性層、残り
    の真性層の部分を第2真性層とし、第2真性層の堆積速
    度が6Å/秒以上、第1真性層の堆積速度が4Å/秒以
    下で、且つ第1真性層の成膜温度の最高値が第2真性層
    の成膜温度の最高値より20〜250℃低くすることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。 2、第1真性層の成膜温度が10℃〜210℃である特
    許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3、第1不純物ドープ層の成膜温度の最高値が10〜2
    10℃で、且つ前記第1真性層の成膜温度の最高値と同
    じか或いはそれ以下である特許請求の範囲第1項又は第
    2項記載の製造方法。 4、第1と第2の少なくとも一方の不純物ドープ層がa
    −SiC:H(アモルファスシリコンカーバイド)また
    はμc−Si:H(微結晶化アモルファスシリコン)で
    ある特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の製
    造方法。
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JPH0562830B2 JPH0562830B2 (ja) 1993-09-09

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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