JPS63222425A - 非晶質シリコンゲルマニウム膜の製造方法 - Google Patents

非晶質シリコンゲルマニウム膜の製造方法

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JPS63222425A
JPS63222425A JP62055563A JP5556387A JPS63222425A JP S63222425 A JPS63222425 A JP S63222425A JP 62055563 A JP62055563 A JP 62055563A JP 5556387 A JP5556387 A JP 5556387A JP S63222425 A JPS63222425 A JP S63222425A
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amorphous silicon
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silicon alloy
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Hisao Haku
白玖 久雄
Katsunobu Sayama
勝信 佐山
Shinya Tsuda
津田 信哉
Hisaki Tarui
久樹 樽井
Yoshihiro Hishikawa
善博 菱川
Yukio Nakajima
行雄 中嶋
Noboru Nakamura
昇 中村
Shoichi Nakano
中野 昭一
Michitoshi Onishi
大西 三千年
Yukinori Kuwano
桑野 幸徳
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Chemical Vapour Deposition (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。

Description

【発明の詳細な説明】 ビ1 産業上の利用分野 本発明は非晶質シリコンに、光学的ノくンドギャップを
任意の値に調節する元素を添加し合金化した非晶質ンリ
コンアロイ膜の製造方法に関する。
(四 従来の技術 非晶質太陽電池の用途が電卓、腕時計のような小型民生
用電子機器の電源から光太陽発電へと進むに従って、半
導体接合も単層型から特開昭58−116779号公報
の如く積層型(タンデム型)の構造へと開発目標が拡が
っている。
従来、非晶質太陽電池において主として発電に寄与する
光活性層は欠陥を形成するダングリングボンド(不対結
合手)を水素及び又はへロゲンによりターミネート(終
端)した非晶質シリコン(a−8i)が用いられ、就中
水素をダングリングボンドのターミネータ(終端子)と
した水素化非晶質シリコン(a−E31:H)により高
い光電変換特性が得られている。
一方、積層型非晶質太陽電池において、上記公開公報に
開示された如き光活性層の光学的バンドギャップICg
optを異ならしめる所謂マルチバンドギャップセルが
注目され、a−8iのg gopt(1,756’V)
を基準にバンドギャップの広い非品質シリコンカーバイ
ド、非晶質シリコンナイトライド等のワイドバンドギャ
ップ材料や、バンドギャップの狭い非晶質シリコンゲル
マニクム、非晶實シリコンスズ等のナローバンドギャッ
プ材料として良質な非晶質シリコンアロイの開発が急が
れている。現狂非晶貿シリコンアロイとして非晶ている
以外、未だ工業化されるに至っていない。
これは、非晶質シリコンに光学的バンドギャップ調節用
元素を添加することによシ、膜のネットワークの低密度
化及び添加元素に多数のダングリングボンドが発生する
ことによるものと考えられている。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 本発明は上述の如く非晶質シリコンアロイ膜が非晶質シ
リコン膜に比してネットワークの低密度化及び添加元素
に多数のダングリングボンドが発生し膜特性が低下する
ことを解決しようとするものである。
に)問題点を解決するための手段 本発明製造方法は上記問題点を解決すべく、少なくとも
シリコン元素及び光学的バンドギャップの調節に寄与す
る元素を含む原料ガスを分解し。
基板表面に光学的バンドギャップがggopt(ey〕
の非晶質シリコンアロイ膜を堆積せしめる非晶質シリコ
ンアロイ膜の製造方法であって、上記非晶質シリコンア
ロイ膜の膜形成時の基板温度T8(1)を、当該非晶質
シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEgopt〔
eV〕に対応して。
TB−300x(1,75−ggopt)+200±1
0としたことを特徴とする。
ホ)作 用 上述の如く膜形成時の基板温度T8(”C)を。
成膜しようとする非晶質シリコンアロイ膜の光学的バン
ドギャップggopt〔eV〕に対応して。
Tll−300X(t7Tl1−300X(+75−E
±10とすることによって、光学的バンドギャップ軸節
用元素の移動性の向上が図れ、斯る元素が不安定な領域
に留まシダングリングボンドを形成することなく安定な
サイトにまで移動し、結合して、当該サイトでネットワ
ークを構成する。
(へ)実施例 第1図は本発明製造方法を説明するためのプラズマOV
D法による膜形成装置を示し1本装置自体は当業者にと
って周知である。即ち、(1)は排気系(2)を介して
10   Torrjd下に減圧せしめられる反応容器
、 (31+4)は該反応容器(1)内に反応空間を隔
てて対向配置された一対の上部、下部電極。
(5)は上記電極の内一方の下部電極(4)上に載置さ
れ形成される膜を支持する基板、(6)は上記基板(5
)を所定の温度に加熱保持すべく下部電橋(4)に内蔵
されたヒータ、(7)は王妃一対の上部、下部電極(3
バ4)に高周波電力を付与する高周波1!lX、(8!
L)(8t))(8C)は反応容器(1)内に導入ナベ
き原料ガスを貯蔵するガスボンベ、(96)(91))
(90)は各ガスボンベ(8&)(8b)(80)から
流出する原料ガスの流量を制御するマス70−コントロ
ーラである。
而して、斯る装置において、原料ガスとして。
81H4を用いてa−81:H膜を形成したところ、S
iH4流量201:!O/分1分店反応圧力0.ITO
rr周波電力30W、基板温度200℃の成膜条件で、
現花非晶質太陽電池に用いられるよう+11 な暗導電率(cra)が10 〜10  〔Ωam−’
)、光導電*((r−1)h)が10−’〜10−5〔
Ω 備 〕と高光導電特性を有する光学的バントキャッ
プ(Rgopt)が1.75[eV)のれ−817H膜
が得られる。
次に、上記成膜条件において、原料ガスとしてBiT(
4ガスにH2ベースの2%G e H4ガスを毎分5Q
cc加えて、非晶質シリコンアロイ膜としてナローバン
ドギャップ材料の水素化非晶質シリコンゲルマ二りム(
a−8iGe:H)[gを形成した。
下記第1表1項に斯るa−31Ge:H膜の各種特性値
を示す。
、1−え、 以下余白 第1表 尚、上記各種特性値において、光学的バンドギャップI
Cgopt  は光吸収スペクトル(?へ〇PLOT 
)から求め、暗導電率ya、光導電率のphの測定はA
I!を電極として用いたギャップセル構造を用い、また
特性エネルギBahは斯る構造における充電流測定の結
果を、先の光吸収スペクトルの測定結果に外挿すること
によシ求めた。
このように、200(”C)の基板温度(Te)で形成
したa−81G@ :H膜にあっては、 I:gOpt
がt5(eV)とa−81:H膜の1.75 (θV〕
と小さい、即ち高光吸収特性をもつにも拘らず1元導電
率(7−phは小さく、また特性エネルギBahも大き
く非常に膜特性が悪い。
そこで、上呂第1表2項、5項及び4項の如く基板温度
(Ts)を、240℃、275℃及び300℃と上昇さ
せ、その他の成膜条件は同一としてa−8iGe:H膜
を形成したところ、第1表の如く各種特性値を得た。第
2図は、特性エネルギgchを第1表の記号と対応させ
て描いたものである。斯る特性エネルギEohは、特に
a−8iGe:H膜の欠陥準位の一つであるテイル準位
の状態を示す重要な値で、当該Bahが小さいことは膜
特性が良いことを意味する。従って、光学的バンドギャ
ップ(ECgOpt)が15(ev)のa−81G@:
H膜にあっては、基板温度(Tg)がほぼ275(’C
)のとき、その膜特性の最適化が図れる。
このようにa−f31Ge:H膜の膜特性が基板温度(
TlB)依存性を示す理由としては基板温度が200℃
、240℃、275℃と増加していくにつれて成膜に寄
与する活性種(特にGe)が基板表面で安定なサイトに
落ちつき、高密度なネットワークを形成するためのマイ
グレーション(移動度)が向上するため、200℃、2
40℃に比べ275℃の特性が良いと考えられ、また2
75℃から300℃に上げた場合は、今度は基板温度の
上げすぎのため1弱いGe−H結合からの水素の離脱あ
るいはそれによる表面反応性の増加のためにGeのマイ
グレーションの低下が生ずるため500℃の特性が27
5℃に劣ると考えられる。
従って、上述のごと<、a−8iGeネツトワークの高
密度化を因り、膜特性の最適化を配る場合。
クリティカルな基板温度効果を考慮する必要があり、さ
らにその基板温度’re(’c)としては1本実施例に
示したごと(ggopt−1,75evでTel−20
0℃、 EigOPt−” 1.5eVでTe−275
℃が最適であることから他のEgopt値をもつa−1
91Ge:)(膜にあっても、第3図に示すように。
Te−300(1,75−Egopt)4−200で求
められる基板温度を中心に±10℃の変動幅を許容する
温度範囲に設定することにより、膜特性の最適化が図れ
る。
第4図は光学的バンドギャップ(EgOl)t)が16
2(IIV)のa−EliGe :H膜の特性エネルギ
gohの測定結果を示したもので、基板温度(T−)を
上記式にEgOp’t;−162(e’i’〕の値を代
入して算出した240℃に設定して成膜したものである
。このように、基板温度(Te)の最適化が図;れるこ
とによυ光学的バンドギャップ(Egypt)がt62
(ev)の5L−31()8:H膜として、特性エネル
ギEahが従来にない29CmeV”Jと良好な膜特性
を有する膜が得られた。
(ト1 発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く。
膜形成時の基板温度’rs(’c)を、成膜しようとす
る非晶質シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEg
opt(θV〕に対応して設定することによって、BH
gopt  調節用元素の移動性の向上が図れ、斯る元
素が不安定なサイトに留まりダングリングボンドを形成
することなく安定なナイトにまで移動し結合して、当該
サイトでネットワークを構成するので、低密度ネットワ
ークの原因となる光学的バンドギャップ調節用元素が誠
少し高光電特性且つテイル準位の少ない良質な膜が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1因は本発明製造方法に用いられる膜形成装置の概念
図、第2図は非晶質シリコンゲルマニクム課における特
性エネルギの基板温度依存性を示す特性歯、第6図は光
学的バンドギャップの基板温度依存性を示す特性図、第
4図は光学的バンドギャップが1.62 (e V )
の非晶質シリコンゲルマ二りム膜の特性エネルギを示す
特性図、である。 (1)・・・反応容器、(31(4)・・・上部、下部
電極、(5)・・・基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくともシリコン元素及び光学的バンドギャッ
    プの調節に寄与する元素を含む原料ガスを分解し、基板
    表面に光学的バンドギャップがEgopt〔eV〕の非
    晶質シリコンアロイ膜を堆積せしめる非晶質シリコンア
    ロイ膜の製造方法であつて、上記非晶質シリコンアロイ
    膜の膜形成時の基板温度Ts〔℃〕を、当該非晶質シリ
    コンアロイ膜の光学的バンドギャップEgopt〔eV
    〕に対応して、 Ts=300×(1.75−Egopt)+200±1
    0としたことを特徴とする非晶質シリコンアロイ膜の製
    造方法。
JP62055563A 1987-03-11 1987-03-11 非晶質シリコンアロイ膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH0821548B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02122575A (ja) * 1988-10-31 1990-05-10 Kyocera Corp 光電変換装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60147155A (ja) * 1984-01-11 1985-08-03 Seiko Epson Corp 出力回路
JPS60147115A (ja) * 1983-12-30 1985-08-03 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション エレクトロルミネツセンス・デバイスの製造方法

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