JPH0831422B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0831422B2 JPH0831422B2 JP4320154A JP32015492A JPH0831422B2 JP H0831422 B2 JPH0831422 B2 JP H0831422B2 JP 4320154 A JP4320154 A JP 4320154A JP 32015492 A JP32015492 A JP 32015492A JP H0831422 B2 JPH0831422 B2 JP H0831422B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するものである。更に詳しくは、改善された光起電
接合体、整流性接合体および画像形成装置に有用な半導
体装置の製造方法に関する。
に関するものである。更に詳しくは、改善された光起電
接合体、整流性接合体および画像形成装置に有用な半導
体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素添加されたアモルファス・シリコン
薄膜（以下ａ−Ｓｉ：Ｈと略記する）は、半導体装置に
適用されており、種々の技術により製造されてきた。電
気化学学会誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ）第１１６
巻の１（１９６９年１月）の第７７〜８１頁の「アモル
ファス・シリコンの製造と特性」と題する論文におい
て、Ｃｈｉｔｔｉｃｋ，ＡｌｅｘａｎｄｅｒおよびＳｔ
ｅｒｌｉｎｇは、シラン（ＳｉＨ4 ）ガス中で誘導的に
結合したＲＦグロー放電により、ドナーとアクセプタの
両方の不純物をドープすることができ、それによって広
範囲に渡ってａ−Ｓｉ：Ｈの導電率を変化させることが
可能な低導電率ａ−Ｓｉ：Ｈを製造したと報告してい
る。最近、ａ−Ｓｉ：ＨがＨ2 ＋Ａｒ雰囲気中でシリコ
ンの蒸着によって製造された。この薄膜は、グロー放電
中のシランから作られるａ−Ｓｉ：Ｈと類似の半導体特
性を示す。
薄膜（以下ａ−Ｓｉ：Ｈと略記する）は、半導体装置に
適用されており、種々の技術により製造されてきた。電
気化学学会誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ）第１１６
巻の１（１９６９年１月）の第７７〜８１頁の「アモル
ファス・シリコンの製造と特性」と題する論文におい
て、Ｃｈｉｔｔｉｃｋ，ＡｌｅｘａｎｄｅｒおよびＳｔ
ｅｒｌｉｎｇは、シラン（ＳｉＨ4 ）ガス中で誘導的に
結合したＲＦグロー放電により、ドナーとアクセプタの
両方の不純物をドープすることができ、それによって広
範囲に渡ってａ−Ｓｉ：Ｈの導電率を変化させることが
可能な低導電率ａ−Ｓｉ：Ｈを製造したと報告してい
る。最近、ａ−Ｓｉ：ＨがＨ2 ＋Ａｒ雰囲気中でシリコ
ンの蒸着によって製造された。この薄膜は、グロー放電
中のシランから作られるａ−Ｓｉ：Ｈと類似の半導体特
性を示す。
【０００３】元来、ａ−Ｓｉ：ＨはＳｉＦ4 とＨ2 中で
のグロー放電によって合成された。この方法は、本発明
者の指導の下に開発され英国特許第９３３，５４５号
（１９６３年８月８日発行）に記載されている。ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの優れた誘電特性および高抵抗値については、上
記特許明細書第４頁に表で示されている。高抵抗のａ−
Ｓｉ：Ｈは特にここで述べられている接続体の一構成要
素として適している。
のグロー放電によって合成された。この方法は、本発明
者の指導の下に開発され英国特許第９３３，５４５号
（１９６３年８月８日発行）に記載されている。ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの優れた誘電特性および高抵抗値については、上
記特許明細書第４頁に表で示されている。高抵抗のａ−
Ｓｉ：Ｈは特にここで述べられている接続体の一構成要
素として適している。
【０００４】米国特許第４，０６４，５２１号には、グ
ロー放電によって堆積されるＰ−型、Ｎ−型および真性
ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光起電接合体が記載されている。
該特許では、先のＣｈｉｔｔｉｃｋらの論文に示されて
いるシランと混合されたガス状ドーパント、ジボロンお
よびホスフィンが、容量比で１／２〜５％使われてい
る。
ロー放電によって堆積されるＰ−型、Ｎ−型および真性
ａ−Ｓｉ：Ｈからなる光起電接合体が記載されている。
該特許では、先のＣｈｉｔｔｉｃｋらの論文に示されて
いるシランと混合されたガス状ドーパント、ジボロンお
よびホスフィンが、容量比で１／２〜５％使われてい
る。
【０００５】同様に、英国特許第２，０１８，４４６号
（１９７９年１０月１７日発行）には、異なった導電型
の２つのａ−Ｓｉ：Ｈの層からなる接合体をもった種々
の画像形成装置が記載されている。ａ−Ｓｉ：Ｈ用の保
護層およびブロッキング層もまた記載されている。また
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓの第
３５巻の４（１９７９年８月１５日）の第３４９〜３５
１頁の「アモルファス・シリコン薄膜を用いた光導電性
画像」と題する論文において、Ｙ．Ｉｍａｍｕｒａ等に
よるスパターされたａ−Ｓｉ：Ｈで作られたビジコン画
像形成装置が記載されている。
（１９７９年１０月１７日発行）には、異なった導電型
の２つのａ−Ｓｉ：Ｈの層からなる接合体をもった種々
の画像形成装置が記載されている。ａ−Ｓｉ：Ｈ用の保
護層およびブロッキング層もまた記載されている。また
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓの第
３５巻の４（１９７９年８月１５日）の第３４９〜３５
１頁の「アモルファス・シリコン薄膜を用いた光導電性
画像」と題する論文において、Ｙ．Ｉｍａｍｕｒａ等に
よるスパターされたａ−Ｓｉ：Ｈで作られたビジコン画
像形成装置が記載されている。
【０００６】最後に、半導体の分野においては、高速度
に加速されたボロンイオンをシリコンウェーファー中に
ドーパントして植え込むことは充分に確立されている。
ドーパントのイオンは、結晶−シリコンの中にコロナ放
電によって植え込まれる。この方法は、Ｗｉｃｈｎｅｒ
およびＣｈａｒｌｓｏｎのＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓの第５巻の５
（１９７６年）の第５１３〜５２９頁の「コロナ放電に
よって製造されるシリコン太陽電池」と題する論文に記
載されている。ここで重要なことは、第５１８頁に記載
されているが、電極間の電圧を数キロボルトに維持でき
るように、放電がコロナ状態に保たれなければならない
ことである。また、十分な植え込み深さ（範囲）を得る
為には高エネルギーの複数の帯電したイオン種が必要で
ある。
に加速されたボロンイオンをシリコンウェーファー中に
ドーパントして植え込むことは充分に確立されている。
ドーパントのイオンは、結晶−シリコンの中にコロナ放
電によって植え込まれる。この方法は、Ｗｉｃｈｎｅｒ
およびＣｈａｒｌｓｏｎのＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓの第５巻の５
（１９７６年）の第５１３〜５２９頁の「コロナ放電に
よって製造されるシリコン太陽電池」と題する論文に記
載されている。ここで重要なことは、第５１８頁に記載
されているが、電極間の電圧を数キロボルトに維持でき
るように、放電がコロナ状態に保たれなければならない
ことである。また、十分な植え込み深さ（範囲）を得る
為には高エネルギーの複数の帯電したイオン種が必要で
ある。
【０００７】そのため電圧およびボロンイオンエネルギ
ーが有用な植え込み深さを得るためには電圧が足りず、
従ってイオンのエネルギーが低すぎるためグロー放電は
特に除外されている。
ーが有用な植え込み深さを得るためには電圧が足りず、
従ってイオンのエネルギーが低すぎるためグロー放電は
特に除外されている。
【０００８】 ［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のアモルファスシリコンを用いたＰＩＮ型
の半導体装置の製造方法は、Ｉ型半導体層をシランのグ
ロー放電により、Ｐ型半導体層をシランとジボランとの
混合ガスによりそれぞれ堆積する方法であるが、この方
法で得られるＰＩＮ型半導体装置の特性は充分な物では
なかった。 ［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、Ｎ型半導体層と該Ｎ型半導体層に
隣接して設けられたＩ型半導体層と該Ｉ型半導体層に隣
接して設けられたＰ型半導体層とを有する積層体を基板
上に具備する半導体装置の製造方法において、シランガ
スのグロー放電によりアモルファスシリコンからなる前
記Ｉ型半導体層を堆積させたのち、シリコンは含まず、
ボロンを含むガスのグロー放電により前記Ｉ型半導体層
の表面側に前記Ｐ型半導体層を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。 ［作用］ 本発明によれば、Ｐ型半導体層を形成する際に、シラン
すなわちシリコンを含むガスを用いないことにより、ボ
ロンの拡散が抑制され、開放電圧Ｖｏｃが向上する。
尚、本願発明でいう電磁波とはこの種の半導体デバイス
を通常作動させうる波長のものであり、具体的には太陽
光線やＸ線等が挙げられ、遠赤外線より長波長のものは
通常用いられない。
の半導体装置の製造方法は、Ｉ型半導体層をシランのグ
ロー放電により、Ｐ型半導体層をシランとジボランとの
混合ガスによりそれぞれ堆積する方法であるが、この方
法で得られるＰＩＮ型半導体装置の特性は充分な物では
なかった。 ［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、Ｎ型半導体層と該Ｎ型半導体層に
隣接して設けられたＩ型半導体層と該Ｉ型半導体層に隣
接して設けられたＰ型半導体層とを有する積層体を基板
上に具備する半導体装置の製造方法において、シランガ
スのグロー放電によりアモルファスシリコンからなる前
記Ｉ型半導体層を堆積させたのち、シリコンは含まず、
ボロンを含むガスのグロー放電により前記Ｉ型半導体層
の表面側に前記Ｐ型半導体層を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。 ［作用］ 本発明によれば、Ｐ型半導体層を形成する際に、シラン
すなわちシリコンを含むガスを用いないことにより、ボ
ロンの拡散が抑制され、開放電圧Ｖｏｃが向上する。
尚、本願発明でいう電磁波とはこの種の半導体デバイス
を通常作動させうる波長のものであり、具体的には太陽
光線やＸ線等が挙げられ、遠赤外線より長波長のものは
通常用いられない。
【０００９】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は、金属表面Ｍ上に真性半導体（Ｉ型）、Ｐ−
型およびＮ−型のａ−Ｓｉ：Ｈのコーティングを製造す
るためのグロー放電装置の概略図である。図１の装置を
用いて作られる典型的なＰＩＮ／Ｍ光起電装置が図２に
示されている。基板１は電極２に支えられた３インチ×
４インチの方形面を有する厚さ０．０１インチのステン
レス・スチール１１である。抵抗ヒーター３は、電極２
と基板１１を支えかつ加熱するためのセラミック・ブロ
ック３ａ内に埋められている。基板１１は側壁８と頂部
９によって画定された４インチ×５インチの方形横断面
を有する凹状形カウンタ電極４の中に設置される。頂部
９は基板１１の上面から約４１／２インチ上方に位置し
ている。電極１と４は、ガス密閉を形成するためのガス
ケットによって台１２に密閉されたエンクロージャ６の
内部に設置される。真空ポンプ２０は、エンクロージャ
６を真空にするためにバルブとニップル１３により台１
２に接続される。タンク１７ａ〜１７ｅからのガスＧ
は、調節ニードル・バルブ１６ａ〜１６ｅ、マニホルド
１５およびコネクタ１４により台１２を介してエンクロ
ージャ６に導かれる。ここでガスＧは、絶縁体管５およ
び電極４の内側の拡散器７とにより導かれる。側壁８と
電極２との間の例えば１／４インチの間隙１１８は、グ
ロー放電プラズマＰを通過した後のガスＧの出口とな
る。計器ＶＧは、エンクロージャ６内のガスＧの圧力を
計るが、０．００１〜１０ｔｏｒｒの範囲内の腐食性で
圧縮性ガスを使用するために、市販されているキャパシ
タンスーマノメータ形が好ましい。計器ＶＧからの信号
は、所望の圧力を維持するためにサーボ機構によりバル
ブ１６を自動的に調節する。電圧Ｖは、台１２に埋め込
まれている絶縁された電気的ブッシング１８，１９を介
して接続された導線２１，２２により電源２４から電極
２と４の間に加えられる。保護抵抗２３はスパーク電流
により損傷を受けるのを防止する。電圧Ｖと電流Ｉは図
示の如く測定される。抵抗ヒータ３は導線４５と絶縁ブ
ッシング４５′を介して制御電源（図示せず）に接続さ
れる。
る。図１は、金属表面Ｍ上に真性半導体（Ｉ型）、Ｐ−
型およびＮ−型のａ−Ｓｉ：Ｈのコーティングを製造す
るためのグロー放電装置の概略図である。図１の装置を
用いて作られる典型的なＰＩＮ／Ｍ光起電装置が図２に
示されている。基板１は電極２に支えられた３インチ×
４インチの方形面を有する厚さ０．０１インチのステン
レス・スチール１１である。抵抗ヒーター３は、電極２
と基板１１を支えかつ加熱するためのセラミック・ブロ
ック３ａ内に埋められている。基板１１は側壁８と頂部
９によって画定された４インチ×５インチの方形横断面
を有する凹状形カウンタ電極４の中に設置される。頂部
９は基板１１の上面から約４１／２インチ上方に位置し
ている。電極１と４は、ガス密閉を形成するためのガス
ケットによって台１２に密閉されたエンクロージャ６の
内部に設置される。真空ポンプ２０は、エンクロージャ
６を真空にするためにバルブとニップル１３により台１
２に接続される。タンク１７ａ〜１７ｅからのガスＧ
は、調節ニードル・バルブ１６ａ〜１６ｅ、マニホルド
１５およびコネクタ１４により台１２を介してエンクロ
ージャ６に導かれる。ここでガスＧは、絶縁体管５およ
び電極４の内側の拡散器７とにより導かれる。側壁８と
電極２との間の例えば１／４インチの間隙１１８は、グ
ロー放電プラズマＰを通過した後のガスＧの出口とな
る。計器ＶＧは、エンクロージャ６内のガスＧの圧力を
計るが、０．００１〜１０ｔｏｒｒの範囲内の腐食性で
圧縮性ガスを使用するために、市販されているキャパシ
タンスーマノメータ形が好ましい。計器ＶＧからの信号
は、所望の圧力を維持するためにサーボ機構によりバル
ブ１６を自動的に調節する。電圧Ｖは、台１２に埋め込
まれている絶縁された電気的ブッシング１８，１９を介
して接続された導線２１，２２により電源２４から電極
２と４の間に加えられる。保護抵抗２３はスパーク電流
により損傷を受けるのを防止する。電圧Ｖと電流Ｉは図
示の如く測定される。抵抗ヒータ３は導線４５と絶縁ブ
ッシング４５′を介して制御電源（図示せず）に接続さ
れる。
【００１０】操作について、エンクロージャ６は０．０
２ｔｏｒｒ以下の圧力までポンプ２０で排気され、ヒー
タ３によって基板１１が１８０〜４００℃に保持され
る。そしてバルブ１６ａを開けることによりタンク１７
ａからのシラン（ＳｉＨ4 ）で充満される。バルブ１６
ａは、エンクロージャ６内を所望の圧力（例えば０．５
ｔｏｒｒ）に維持するために調節される。次にタンク１
７ｂからのホスフィン（ＰＨ3 ）を１％含むヘリウムの
混合物は、装置の圧力ＰＧを約１〜２ｔｏｒｒに上げる
ために、シランと混じるマンホルド１５に入り、そして
絶縁体管５と拡散器７を通して流れる。電極２と電極４
は陰極と陽極であり、この電極２と電極４との間の電位
差Ｖはグロー放電を開始させる約２００〜５００ボルト
に調節され、そして電流Ｉは基板１１の上にグロー放電
プラズマＰの位置を設けるために約５ｍＡに調節され
る。それによって基板１１上に均一な大量にドープされ
たＮオーミック層３２が作られる（図２）。約２分間放
電を維持した後、バルブ１６ｂはシランのみを残してＰ
Ｈ3 とヘリウムの流れを止めるために閉じられる。
２ｔｏｒｒ以下の圧力までポンプ２０で排気され、ヒー
タ３によって基板１１が１８０〜４００℃に保持され
る。そしてバルブ１６ａを開けることによりタンク１７
ａからのシラン（ＳｉＨ4 ）で充満される。バルブ１６
ａは、エンクロージャ６内を所望の圧力（例えば０．５
ｔｏｒｒ）に維持するために調節される。次にタンク１
７ｂからのホスフィン（ＰＨ3 ）を１％含むヘリウムの
混合物は、装置の圧力ＰＧを約１〜２ｔｏｒｒに上げる
ために、シランと混じるマンホルド１５に入り、そして
絶縁体管５と拡散器７を通して流れる。電極２と電極４
は陰極と陽極であり、この電極２と電極４との間の電位
差Ｖはグロー放電を開始させる約２００〜５００ボルト
に調節され、そして電流Ｉは基板１１の上にグロー放電
プラズマＰの位置を設けるために約５ｍＡに調節され
る。それによって基板１１上に均一な大量にドープされ
たＮオーミック層３２が作られる（図２）。約２分間放
電を維持した後、バルブ１６ｂはシランのみを残してＰ
Ｈ3 とヘリウムの流れを止めるために閉じられる。
【００１１】Ｎ−型オーミック層３２の均一性と不純物
濃度は真性半導体（Ｉ）ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の均一性お
よび不純物濃度ほど重要なものではないので、オーミッ
ク層３２はグロー放電を伴なわず熱的処理で堆積させて
もよい。たとえば、従来のヘリウムキャリアガス中にＰ
Ｈ3 ／ＳｉＨ4 で充満された化学的蒸気堆積（ＣＶＤ）
装置を、図１の装置に基板を装填する前にＮ−型層３２
を堆積させるために使用しても構わない。しかしなが
ら、多結晶体がマクロスケールで形成され、その表面粗
さの故に次の堆積されるａ−Ｓｉ：Ｈ層に損傷を与えな
いようにＣＶＤの温度を低く維持することが重要であ
る。
濃度は真性半導体（Ｉ）ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の均一性お
よび不純物濃度ほど重要なものではないので、オーミッ
ク層３２はグロー放電を伴なわず熱的処理で堆積させて
もよい。たとえば、従来のヘリウムキャリアガス中にＰ
Ｈ3 ／ＳｉＨ4 で充満された化学的蒸気堆積（ＣＶＤ）
装置を、図１の装置に基板を装填する前にＮ−型層３２
を堆積させるために使用しても構わない。しかしなが
ら、多結晶体がマクロスケールで形成され、その表面粗
さの故に次の堆積されるａ−Ｓｉ：Ｈ層に損傷を与えな
いようにＣＶＤの温度を低く維持することが重要であ
る。
【００１２】続いて、Ｎ層の頂部表面にＩ形ａ−Ｓｉ：
Ｈ層１０を生じさせるために基板１１の温度はヒータ３
によって１８０〜４１０℃に保持される。そしてシラン
のみの圧力ＰＧは０．１〜０．４ｔｏｒｒに調節され
る。もしキャリアガスとしてヘリウムを使用した場合
は、圧力ＰＧは約２ｔｏｒｒに調節される。電圧ＶはＰ
Ｇに依存するが５００〜１５００ボルトに調節される。
また電流Ｉを約５ｍＡに調節して電極２と電極４の間の
ギャップＧ′の強電界領域Ｅｓの中に放電を開始し、基
板１１に近接する弱電界領域Ｅｗの中に拡散プラズマＰ
を置くようにし、それによって基質１１でのスパーク発
生の可能性を最小限にする。放電は約４０分間継続さ
せ、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０を約１ミクロン生成する。より
長い放電時間、高い電流あるいはジシランを用いれば層
１０の厚さを増加することができる。層１０が望ましい
厚さになったところで、電圧Ｖを除去し、バルブ１６ａ
を閉め、そして残留ガスをポンプ２０で排除する。
Ｈ層１０を生じさせるために基板１１の温度はヒータ３
によって１８０〜４１０℃に保持される。そしてシラン
のみの圧力ＰＧは０．１〜０．４ｔｏｒｒに調節され
る。もしキャリアガスとしてヘリウムを使用した場合
は、圧力ＰＧは約２ｔｏｒｒに調節される。電圧ＶはＰ
Ｇに依存するが５００〜１５００ボルトに調節される。
また電流Ｉを約５ｍＡに調節して電極２と電極４の間の
ギャップＧ′の強電界領域Ｅｓの中に放電を開始し、基
板１１に近接する弱電界領域Ｅｗの中に拡散プラズマＰ
を置くようにし、それによって基質１１でのスパーク発
生の可能性を最小限にする。放電は約４０分間継続さ
せ、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０を約１ミクロン生成する。より
長い放電時間、高い電流あるいはジシランを用いれば層
１０の厚さを増加することができる。層１０が望ましい
厚さになったところで、電圧Ｖを除去し、バルブ１６ａ
を閉め、そして残留ガスをポンプ２０で排除する。
【００１３】次いでＭ／ＮＩＰ接合体の形成を完了する
ために、水素添加されたアモルファス・ボロン（ａ−
Ｂ：Ｈ）のＰ型層３０がＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の頂部
表面に、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）とヘリウムをプラズマＰ
に導入することによって堆積される。まず、バルブ１６
ｃが開けられ、圧力ＰＧが１〜２ｔｏｒｒになるまでＢ
2 Ｈ6 ／Ｈｅガスが導入され、そして基板１１の温度が
層１０および３０の形成の際と同様１８０〜４１０℃に
維持される。電圧Ｖは基板１１上の弱い電界Ｅｗにグロ
ー放電プラズマＰを置くために、２００〜５００ボルト
に調節される。電流はａ−Ｂ：Ｈ層の厚さが１００Åに
なるように約５ｍＡで２分間維持される。また、基板１
１の温度はａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積したのと同じ１８０〜
４１０℃に保持される。ついで、バルブ１６ｃが閉めら
れそしてバルブ１６ｄが開けられ、エンクロージャ６か
ら残留ジボランを除去するために窒素ガスが導入され
る。ヒータ３への電流は遮断され、１時間冷却した後、
エンクロージャ６は大気圧にもどされ、基板１１が取り
出される。
ために、水素添加されたアモルファス・ボロン（ａ−
Ｂ：Ｈ）のＰ型層３０がＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の頂部
表面に、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）とヘリウムをプラズマＰ
に導入することによって堆積される。まず、バルブ１６
ｃが開けられ、圧力ＰＧが１〜２ｔｏｒｒになるまでＢ
2 Ｈ6 ／Ｈｅガスが導入され、そして基板１１の温度が
層１０および３０の形成の際と同様１８０〜４１０℃に
維持される。電圧Ｖは基板１１上の弱い電界Ｅｗにグロ
ー放電プラズマＰを置くために、２００〜５００ボルト
に調節される。電流はａ−Ｂ：Ｈ層の厚さが１００Åに
なるように約５ｍＡで２分間維持される。また、基板１
１の温度はａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積したのと同じ１８０〜
４１０℃に保持される。ついで、バルブ１６ｃが閉めら
れそしてバルブ１６ｄが開けられ、エンクロージャ６か
ら残留ジボランを除去するために窒素ガスが導入され
る。ヒータ３への電流は遮断され、１時間冷却した後、
エンクロージャ６は大気圧にもどされ、基板１１が取り
出される。
【００１４】Ｍ／ＮＩＰ光起電装置の形成を完成するた
め、半透明な金属層３４、たとえば１００ÅのＰｂ、Ｃ
ｒ−ＣｕあるいはＮｉ−Ｃｒ合金をａ−Ｂ：Ｈ層上に熱
的に蒸着する。接触指３５を電気的接触のために、半透
明層３４上に熱的に真空蒸着する。フォトダイオードあ
るいは太陽電池として使用するためにＴｉＯ2 のような
反射防止（ＡＲ）コーティングあるいはＳｎＯ2 、イン
ジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）あるいは酸化亜鉛のよう
な導電金属酸化物（ＣＭＯ）が金属層３４上に堆積され
る。
め、半透明な金属層３４、たとえば１００ÅのＰｂ、Ｃ
ｒ−ＣｕあるいはＮｉ−Ｃｒ合金をａ−Ｂ：Ｈ層上に熱
的に蒸着する。接触指３５を電気的接触のために、半透
明層３４上に熱的に真空蒸着する。フォトダイオードあ
るいは太陽電池として使用するためにＴｉＯ2 のような
反射防止（ＡＲ）コーティングあるいはＳｎＯ2 、イン
ジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）あるいは酸化亜鉛のよう
な導電金属酸化物（ＣＭＯ）が金属層３４上に堆積され
る。
【００１５】上述の堆積プロセスが行なわれた後、Ｍ／
ＮＩＰ電池の電気的特性が種々の光源で試験された。Ａ
Ｍ１太陽光線の照射によって、典型的電池の短絡電流Ｉ
ｓｃを測定した結果４ｍＡ／ｃｍ2 であった。開放電圧
ＶｏｃはＣｒ／Ｎｉ合金半透明電極３４を用いて０．４
５ボルトであった。この電極は入射光光子フラックスの
約３０％しか透過しなかったので、もし十分なＡＭ１照
射が電極吸収および反射による損失なしに利用されたな
らば計算値で４／０．３、すなわち１３．３ｍＡ／ｃｍ
2 になる。
ＮＩＰ電池の電気的特性が種々の光源で試験された。Ａ
Ｍ１太陽光線の照射によって、典型的電池の短絡電流Ｉ
ｓｃを測定した結果４ｍＡ／ｃｍ2 であった。開放電圧
ＶｏｃはＣｒ／Ｎｉ合金半透明電極３４を用いて０．４
５ボルトであった。この電極は入射光光子フラックスの
約３０％しか透過しなかったので、もし十分なＡＭ１照
射が電極吸収および反射による損失なしに利用されたな
らば計算値で４／０．３、すなわち１３．３ｍＡ／ｃｍ
2 になる。
【００１６】この電流値は、同様な補正が電極の損失に
対してもなされた場合に文献で報告されている最良値と
ほぼ同じである。また測定されたＶｏｃは同様の低仕事
関数の電極を用いた場合の値と同等である。次いで、上
述したように図１の装置を用いて同じプロセスで第二の
Ｍ／ＮＩＰ電池を作った。しかし、ヒータ３は、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層１０の堆積温度よりも低い温度でａ−Ｂ：Ｈ層
３０を堆積するために、Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０を堆積
後、遮断された。電極１１とその結果としてａ−Ｓｉ：
Ｈ層１０の温度が約１時間で２００〜３００℃から約１
００℃に減少する。その後ａ−Ｂ：Ｈ層３０を、低温に
した以外、前述の第一の電池の製造条件と同じ条件で、
約２分間グロー放電で層１０上に堆積する。ジボランガ
スを除去した後、基板１１を更に冷却することなしにエ
ンクロージャ６から取り出し、そして後述の図７のよう
に画像形成特性と、半透明電極３４を加えた後の光起電
特性を試験する。
対してもなされた場合に文献で報告されている最良値と
ほぼ同じである。また測定されたＶｏｃは同様の低仕事
関数の電極を用いた場合の値と同等である。次いで、上
述したように図１の装置を用いて同じプロセスで第二の
Ｍ／ＮＩＰ電池を作った。しかし、ヒータ３は、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層１０の堆積温度よりも低い温度でａ−Ｂ：Ｈ層
３０を堆積するために、Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０を堆積
後、遮断された。電極１１とその結果としてａ−Ｓｉ：
Ｈ層１０の温度が約１時間で２００〜３００℃から約１
００℃に減少する。その後ａ−Ｂ：Ｈ層３０を、低温に
した以外、前述の第一の電池の製造条件と同じ条件で、
約２分間グロー放電で層１０上に堆積する。ジボランガ
スを除去した後、基板１１を更に冷却することなしにエ
ンクロージャ６から取り出し、そして後述の図７のよう
に画像形成特性と、半透明電極３４を加えた後の光起電
特性を試験する。
【００１７】また、光起電太陽電池を形成するために、
半透明金属コーティング３４と接触指３５を第１のＭ／
ＮＩＰ電池と同じ真空蒸着システムでａ−Ｂ：Ｈ層３０
上に熱的処理を施して蒸着する。そして第２の完成され
たＭ／ＮＩＰ電池を太陽放射のもとでＡＲコーティング
３６の有る場合および無い場合の両方について試験し
た。ＡＭ１太陽光子フラックスを用い、ＡＲコーティン
グ３６がない場合の試験ではＶｏｃは０．６５ボルトで
電流は４ｍＡ／ｃｍ2 であった。従ってａ−Ｂ：Ｈ層３
４が低温で堆積された場合、Ｖｏｃは基板１１の温度を
減少させずにａ−Ｂ：Ｈ層を堆積させた第１のＭ／ＮＩ
Ｐ電池に比べ約０．２ボルト増加する。
半透明金属コーティング３４と接触指３５を第１のＭ／
ＮＩＰ電池と同じ真空蒸着システムでａ−Ｂ：Ｈ層３０
上に熱的処理を施して蒸着する。そして第２の完成され
たＭ／ＮＩＰ電池を太陽放射のもとでＡＲコーティング
３６の有る場合および無い場合の両方について試験し
た。ＡＭ１太陽光子フラックスを用い、ＡＲコーティン
グ３６がない場合の試験ではＶｏｃは０．６５ボルトで
電流は４ｍＡ／ｃｍ2 であった。従ってａ−Ｂ：Ｈ層３
４が低温で堆積された場合、Ｖｏｃは基板１１の温度を
減少させずにａ−Ｂ：Ｈ層を堆積させた第１のＭ／ＮＩ
Ｐ電池に比べ約０．２ボルト増加する。
【００１８】本発明により得られる開放電圧Ｖｏｃの増
加は、現時点では理論的に説明できないが、基板１１の
温度が低いため、Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の表面へのａ
−Ｂ：Ｈ層３０が堆積する際の衝撃による損傷が軽微で
あるためではないかと思われる。ａ−Ｂ：Ｈ層３０は低
温基板に堆積した場合、Ｐ型半導体であるらしい。そし
て堆積したままではわずかにＮ型であるドープのないＩ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に対してＰ−Ｎヘテロ接合を形成
する。Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０とａ−Ｂ：Ｈ層３０との
境界面からＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に向かって空乏領域
が形成するので、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の頂部表面は最も
重要である。
加は、現時点では理論的に説明できないが、基板１１の
温度が低いため、Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の表面へのａ
−Ｂ：Ｈ層３０が堆積する際の衝撃による損傷が軽微で
あるためではないかと思われる。ａ−Ｂ：Ｈ層３０は低
温基板に堆積した場合、Ｐ型半導体であるらしい。そし
て堆積したままではわずかにＮ型であるドープのないＩ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に対してＰ−Ｎヘテロ接合を形成
する。Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０とａ−Ｂ：Ｈ層３０との
境界面からＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に向かって空乏領域
が形成するので、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０の頂部表面は最も
重要である。
【００１９】第１のＭ／ＮＩＰ電池内のボロンの拡散量
を調べるために、組成物を質量分析器で分析した。図４
は、ａ−Ｂ：Ｈ層３０と３００℃でクロー放電によって
堆積されたａ−Ｓｉ：Ｈ層１０との境界面のボロン／シ
リコンの比を一般的に用いられる第２イオン質量分析器
によって分析した結果を示してある。図から明らかよう
に、Ｂ11／Ｓｉ28同位体の比は約１００Åで急激に減少
し、それから５００Åまでは徐々に減少し、ついにバッ
クグラウンドの雑音になる。初めの１００Åはシリコン
の相互拡散を伴うａ−Ｂ：Ｈを表わすようであり、一方
５００Åまではシリコン中のボロンの拡散勾配を示して
いるようである。しかしながらこの拡散はグロー放電の
存在しない場合のすでに発表されたボロン拡散のデータ
から予期される値に比べ大きい。グロー放電中のボロン
含有イオンの植え込みもいくらかは起こるだろうし、Ｓ
ｉＢ6 合金も形成されるかもしれない。
を調べるために、組成物を質量分析器で分析した。図４
は、ａ−Ｂ：Ｈ層３０と３００℃でクロー放電によって
堆積されたａ−Ｓｉ：Ｈ層１０との境界面のボロン／シ
リコンの比を一般的に用いられる第２イオン質量分析器
によって分析した結果を示してある。図から明らかよう
に、Ｂ11／Ｓｉ28同位体の比は約１００Åで急激に減少
し、それから５００Åまでは徐々に減少し、ついにバッ
クグラウンドの雑音になる。初めの１００Åはシリコン
の相互拡散を伴うａ−Ｂ：Ｈを表わすようであり、一方
５００Åまではシリコン中のボロンの拡散勾配を示して
いるようである。しかしながらこの拡散はグロー放電の
存在しない場合のすでに発表されたボロン拡散のデータ
から予期される値に比べ大きい。グロー放電中のボロン
含有イオンの植え込みもいくらかは起こるだろうし、Ｓ
ｉＢ6 合金も形成されるかもしれない。
【００２０】しかしながら、ａ−Ｂ：Ｈ層３０を低温で
堆積し、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０中へのボロンの拡散が抑制
された場合にＶｏｃは、従来の半導体技術すなわち結晶
シリコン中へ熱的処理でポロンドーパントを拡散して作
られるＰ−Ｎ接合体の結果から予測されることと矛盾し
ている。ａ−Ｂ：Ｈ薄膜１０を１８０℃でグロー放電を
用いずに熱的処理で堆積すると、ａ−Ｂ：Ｈ薄膜が単結
晶Ｓｉの表面から剥がれるので、低温で堆積されたａ−
Ｂ：Ｈ薄膜の半導体特性にかかわるデータは存在しない
ようである。
堆積し、ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０中へのボロンの拡散が抑制
された場合にＶｏｃは、従来の半導体技術すなわち結晶
シリコン中へ熱的処理でポロンドーパントを拡散して作
られるＰ−Ｎ接合体の結果から予測されることと矛盾し
ている。ａ−Ｂ：Ｈ薄膜１０を１８０℃でグロー放電を
用いずに熱的処理で堆積すると、ａ−Ｂ：Ｈ薄膜が単結
晶Ｓｉの表面から剥がれるので、低温で堆積されたａ−
Ｂ：Ｈ薄膜の半導体特性にかかわるデータは存在しない
ようである。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】図５には図２と図３の光起電ディバイスを
共通の半透明電極５３と平衡に連結されたタンデム式Ｍ
／ＰＩＮ／ＮＩＰ接合体が図示されている。まず最初に
ａ−Ｂ：Ｈ層５０が図１に記載されているような装置を
用いてステンレス・スチール基板１１上に２００Åの厚
さで堆積される。次いで２ミクロンの厚さの真性ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層５１と２００Åの厚さのＮ型層５２がグロー放
電によって堆積され、その結果図３に示されているよう
なＭ／ＰＩＮが形成される。１００Åの厚さのＮｉ／Ｃ
ｒ合金電極５３がＮ型層５２上に真空蒸着され、第１の
Ｍ／ＰＩＮ段階が完結する。Ｎｉ／Ｃｒ合金の代わり
に、半透明電極５３は０．１ミクロン以上の厚さをもっ
た錫酸化物のような導電性金属酸化物であってもよい。
共通の半透明電極５３と平衡に連結されたタンデム式Ｍ
／ＰＩＮ／ＮＩＰ接合体が図示されている。まず最初に
ａ−Ｂ：Ｈ層５０が図１に記載されているような装置を
用いてステンレス・スチール基板１１上に２００Åの厚
さで堆積される。次いで２ミクロンの厚さの真性ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層５１と２００Åの厚さのＮ型層５２がグロー放
電によって堆積され、その結果図３に示されているよう
なＭ／ＰＩＮが形成される。１００Åの厚さのＮｉ／Ｃ
ｒ合金電極５３がＮ型層５２上に真空蒸着され、第１の
Ｍ／ＰＩＮ段階が完結する。Ｎｉ／Ｃｒ合金の代わり
に、半透明電極５３は０．１ミクロン以上の厚さをもっ
た錫酸化物のような導電性金属酸化物であってもよい。
【００３０】図２に関して述べたプロセス条件を用いて
約２００Åの厚さのＮ型層５４次いで１ミクロンの厚さ
のＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層５５がグロー放電によって堆積さ
れ、Ｍ／ＮＩＰが形成される。ａ−Ｂ：ＨのＰ型層５６
は図２で述べた第２のＭ／ＮＩＰ電池で行なったよう
に、基板１１を約１００℃に冷却後堆積されることが好
ましい。基板１１上のａ−Ｂ：Ｈ層５０は１８０℃以上
の温度で堆積されることが好ましく、一方、頂部のａ−
Ｂ：Ｈ層５６はＶｏｃを最大にするために１８０℃以下
で堆積されることが好ましい。ステンレス・スチール基
板１１上の層５０はボロンがドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ
であってもよく、その際のａ−Ｓｉ：ＨとしてはＢ／Ｓ
ｉ比が０．１％以上のものが好ましい。
約２００Åの厚さのＮ型層５４次いで１ミクロンの厚さ
のＩ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層５５がグロー放電によって堆積さ
れ、Ｍ／ＮＩＰが形成される。ａ−Ｂ：ＨのＰ型層５６
は図２で述べた第２のＭ／ＮＩＰ電池で行なったよう
に、基板１１を約１００℃に冷却後堆積されることが好
ましい。基板１１上のａ−Ｂ：Ｈ層５０は１８０℃以上
の温度で堆積されることが好ましく、一方、頂部のａ−
Ｂ：Ｈ層５６はＶｏｃを最大にするために１８０℃以下
で堆積されることが好ましい。ステンレス・スチール基
板１１上の層５０はボロンがドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ
であってもよく、その際のａ−Ｓｉ：ＨとしてはＢ／Ｓ
ｉ比が０．１％以上のものが好ましい。
【００３１】次いで半透明電極５７、ＡＲコーティング
５８および接触指５９を以前のようにａ−Ｂ：Ｈ層５６
上に蒸着する。適当な接触パッド（図示せず）を用いて
従来のタンデム式ディバイス技術において要求されるよ
うに直列接続の各電池の電流を調整することなし電極１
１，５７を並列に連結することもできる。ＡＭ１太陽照
射のもとで、出力Ｉｓｃがどちらかのセルだけと比べた
場合少なくとも２０％は高くなる。最初のＰＩＮ接合体
によって吸収されない光子フラックスは、層５２を通過
し、ａ−Ｂ：Ｈ層５０との境界面でａ−Ｓｉ：Ｈ層５１
の空乏領域に小数キャリアを生じさせるために出力パワ
ーと効率は無視されるほど低いだろう。しかし、あたか
もＰ型層が最初に照射されたかのようなエネルギーを第
２のＭ／ＰＩＮ接続体が得る。不透明電極１１上に生じ
るこの結果はもし空乏領域が従来報告されているように
０．３ミクロンの厚さのままであれば説明できない。
５８および接触指５９を以前のようにａ−Ｂ：Ｈ層５６
上に蒸着する。適当な接触パッド（図示せず）を用いて
従来のタンデム式ディバイス技術において要求されるよ
うに直列接続の各電池の電流を調整することなし電極１
１，５７を並列に連結することもできる。ＡＭ１太陽照
射のもとで、出力Ｉｓｃがどちらかのセルだけと比べた
場合少なくとも２０％は高くなる。最初のＰＩＮ接合体
によって吸収されない光子フラックスは、層５２を通過
し、ａ−Ｂ：Ｈ層５０との境界面でａ−Ｓｉ：Ｈ層５１
の空乏領域に小数キャリアを生じさせるために出力パワ
ーと効率は無視されるほど低いだろう。しかし、あたか
もＰ型層が最初に照射されたかのようなエネルギーを第
２のＭ／ＰＩＮ接続体が得る。不透明電極１１上に生じ
るこの結果はもし空乏領域が従来報告されているように
０．３ミクロンの厚さのままであれば説明できない。
【００３２】図６にはａ−Ｂ：Ｈ層６０が静電チャージ
を受けいれる自由表面６０′と共にグロー放電によって
堆積される画像ディバイス７０の断面図が示されてい
る。ここで厚さ０．２０インチのアルミニウム基板６１
が常法のプラズマ堆積あるいは蒸着法で０．２５ミクロ
ンのＳｉ3 Ｎ4 誘電層６６によってコーティングされ
る。次いで１０ミクロンのａ−Ｓｉ：Ｈ層６２と１００
Åのａ−Ｂ：Ｈ層６０が図１のようなグロー放電装置を
用いて誘電層６６上に１８０〜４１０℃の温度内で堆積
される。ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２を３０〜１００℃で堆積し
て、そして２００〜２５０℃で焼きなましてもよい。ま
たいずれの場合にもａ−Ｂ：Ｈ層６０を堆積するときの
温度は１８０℃以下が好ましい。最後にポリパラキシレ
ンのような保護有機コーティング６７を層６０上に堆積
することも可能である。
を受けいれる自由表面６０′と共にグロー放電によって
堆積される画像ディバイス７０の断面図が示されてい
る。ここで厚さ０．２０インチのアルミニウム基板６１
が常法のプラズマ堆積あるいは蒸着法で０．２５ミクロ
ンのＳｉ3 Ｎ4 誘電層６６によってコーティングされ
る。次いで１０ミクロンのａ−Ｓｉ：Ｈ層６２と１００
Åのａ−Ｂ：Ｈ層６０が図１のようなグロー放電装置を
用いて誘電層６６上に１８０〜４１０℃の温度内で堆積
される。ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２を３０〜１００℃で堆積し
て、そして２００〜２５０℃で焼きなましてもよい。ま
たいずれの場合にもａ−Ｂ：Ｈ層６０を堆積するときの
温度は１８０℃以下が好ましい。最後にポリパラキシレ
ンのような保護有機コーティング６７を層６０上に堆積
することも可能である。
【００３３】マクロ結晶温度以下で且つ水素脱離により
暗抵抗と光導電性が減少する温度以下に保たれれば、Ｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２はシラン／ヘリウム中で低温ＣＶ
Ｄによって堆積してもよい。適当な光導電性、暗抵抗お
よび逆バイアスチャージングが材料特有のものであれば
Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２を形成するために、本発明者の
米国特許出願Ｎｏ．８５７，６９０に記載されたスパッ
タリングと蒸着のような他の堆積技術を用いてもよい。
図９に示されている装置は画像形成に特に有効である。
暗抵抗と光導電性が減少する温度以下に保たれれば、Ｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２はシラン／ヘリウム中で低温ＣＶ
Ｄによって堆積してもよい。適当な光導電性、暗抵抗お
よび逆バイアスチャージングが材料特有のものであれば
Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２を形成するために、本発明者の
米国特許出願Ｎｏ．８５７，６９０に記載されたスパッ
タリングと蒸着のような他の堆積技術を用いてもよい。
図９に示されている装置は画像形成に特に有効である。
【００３４】図７には、図５の電池のような接続体上に
像を形成するのに使うことのできる電子写真装置が模式
的に示されている。ハウジング７３のコロナ放電線７２
によって層６６の表面６６′（あるいは保護層６３）上
に高い負の表面電位が誘起される暗チャンバ７６のコン
ベヤー上に電池７０を設置する。次いで電池７０は、第
二の暗チャンバ７７に運ばれる。そこではタングステン
球７４からの光が適当なレンズシステムで焦点があわさ
れて試験物体７６に照射される。それから電池７０は、
適当な極性をもったトナー（図示せず）が（液状あるい
は粉末状で）塗布され、そしてランプ７９からの熱で付
着される現像部７８へ運ばれる。液状および粉末の両方
のトナーが試験物体の輪郭に対応する良好な転写画を形
成した。また常法の現像電極（図示せず）は像を反転す
ることがわかった。
像を形成するのに使うことのできる電子写真装置が模式
的に示されている。ハウジング７３のコロナ放電線７２
によって層６６の表面６６′（あるいは保護層６３）上
に高い負の表面電位が誘起される暗チャンバ７６のコン
ベヤー上に電池７０を設置する。次いで電池７０は、第
二の暗チャンバ７７に運ばれる。そこではタングステン
球７４からの光が適当なレンズシステムで焦点があわさ
れて試験物体７６に照射される。それから電池７０は、
適当な極性をもったトナー（図示せず）が（液状あるい
は粉末状で）塗布され、そしてランプ７９からの熱で付
着される現像部７８へ運ばれる。液状および粉末の両方
のトナーが試験物体の輪郭に対応する良好な転写画を形
成した。また常法の現像電極（図示せず）は像を反転す
ることがわかった。
【００３５】図８には電極３４とＡＲコーティング３５
のない図２に示されたＭ／ＮＩＰ電極のａ−Ｂ：Ｈ層３
０の表面のような電池８０の表面８０′上に像を形成す
るのに使うことできるＸ線の点放電源が示されている。
まずａ−Ｂ：Ｈ表面８０′が暗チャンバー８６に設置さ
れた静電遮断物８３中の高電圧コロナ線８２によって負
にチャージされる。チャージ後、電池８０はチャンバー
８６から遮断されたチャンバー８７にコンベヤーで動か
され、そして点源８４からのＸ線で露光される。Ｘ線が
Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に電気伝導性を引き起こし、そ
して表面８０′上の静電荷を放電する。誘起された導電
性と放電荷量はＸ線放射率と露光時間の関数である。被
写体８５に応じてＸ線の線量が低減されそれに応じてａ
−Ｂ：Ｈ層３０上の電荷の放電がきまる。電池８０はチ
ャンバ８８に運ばれ、そこで市販のトナー（粉末あるい
は液状）を塗布されそしてランプ８９からの熱で定着さ
れる。図３のＭ／ＰＩＮ電池は正のチャージになってお
り、適切なトナーが使われた場合被写体８５の良好な像
を形成した。
のない図２に示されたＭ／ＮＩＰ電極のａ−Ｂ：Ｈ層３
０の表面のような電池８０の表面８０′上に像を形成す
るのに使うことできるＸ線の点放電源が示されている。
まずａ−Ｂ：Ｈ表面８０′が暗チャンバー８６に設置さ
れた静電遮断物８３中の高電圧コロナ線８２によって負
にチャージされる。チャージ後、電池８０はチャンバー
８６から遮断されたチャンバー８７にコンベヤーで動か
され、そして点源８４からのＸ線で露光される。Ｘ線が
Ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層１０に電気伝導性を引き起こし、そ
して表面８０′上の静電荷を放電する。誘起された導電
性と放電荷量はＸ線放射率と露光時間の関数である。被
写体８５に応じてＸ線の線量が低減されそれに応じてａ
−Ｂ：Ｈ層３０上の電荷の放電がきまる。電池８０はチ
ャンバ８８に運ばれ、そこで市販のトナー（粉末あるい
は液状）を塗布されそしてランプ８９からの熱で定着さ
れる。図３のＭ／ＰＩＮ電池は正のチャージになってお
り、適切なトナーが使われた場合被写体８５の良好な像
を形成した。
【００３６】図９には、画像形成部材として使われる円
筒状の基板９０をコーティングするのに特に適したグロ
ー放電堆積装置が示されている。基板９０は、台９３内
にある絶縁された軸受け筒９５中のロッド９４によって
支持された直径６インチ長さ１８インチのアルミニウム
円筒からできている。エンクロジャー１００は、頂部プ
レート９７の付いた直径１２インチ長さ２８インチのス
テンレス・スチールの管９１からできており、適当なガ
スケットの付いた台上に置かれた場合、真空もれのない
密閉構造となっている。円筒電極９２（頂部プレート９
７に電気的に連結している）は、図示されているように
頂部表面９９から間隙ｄをおいて基板９０の表面９９に
対し同軸的に置かれる。ガスＧは、貯蔵タンクと調節バ
ルブ（図示せず）からプレート９７を通りノズル１２０
によって容易に注入される。図１に関して議論したよう
に、ａ−Ｓｉ：Ｈ形成用の適当なガスとしてはＳｉＨ4
あるいはジシランがあげられ、シリコンドーパントとし
ては、ホスフィン、アルシンあるいはジボラン等があげ
られる。ガスＧは間隙を通りそしてバルブの付いたステ
ンレス・スチール導管９８を通り連結された真空ポンプ
１３１を通って排気される。電源１３２は、基板９０の
支持ロッド９４とアースされたエンクロージャ部材９
１，９２，９３，９７との間に連結される、強電界領域
Ｅｓが電極９２と９９の間の間隙ｄに誘起され、弱電界
領域Ｅｗが基板９０の表面に誘起される。台９３には適
当なセラミック絶縁体の付いたヒータの線９６がとりつ
けられ、ガスＧの一部を熱分解しシリコン化合物を作り
これがプラズマ部Ｐに拡散しグロー放電を促進させる。
台９３上の円筒遮断物１３４がシリコン含有化合物から
絶縁された軸受け筒９５を遮蔽する。
筒状の基板９０をコーティングするのに特に適したグロ
ー放電堆積装置が示されている。基板９０は、台９３内
にある絶縁された軸受け筒９５中のロッド９４によって
支持された直径６インチ長さ１８インチのアルミニウム
円筒からできている。エンクロジャー１００は、頂部プ
レート９７の付いた直径１２インチ長さ２８インチのス
テンレス・スチールの管９１からできており、適当なガ
スケットの付いた台上に置かれた場合、真空もれのない
密閉構造となっている。円筒電極９２（頂部プレート９
７に電気的に連結している）は、図示されているように
頂部表面９９から間隙ｄをおいて基板９０の表面９９に
対し同軸的に置かれる。ガスＧは、貯蔵タンクと調節バ
ルブ（図示せず）からプレート９７を通りノズル１２０
によって容易に注入される。図１に関して議論したよう
に、ａ−Ｓｉ：Ｈ形成用の適当なガスとしてはＳｉＨ4
あるいはジシランがあげられ、シリコンドーパントとし
ては、ホスフィン、アルシンあるいはジボラン等があげ
られる。ガスＧは間隙を通りそしてバルブの付いたステ
ンレス・スチール導管９８を通り連結された真空ポンプ
１３１を通って排気される。電源１３２は、基板９０の
支持ロッド９４とアースされたエンクロージャ部材９
１，９２，９３，９７との間に連結される、強電界領域
Ｅｓが電極９２と９９の間の間隙ｄに誘起され、弱電界
領域Ｅｗが基板９０の表面に誘起される。台９３には適
当なセラミック絶縁体の付いたヒータの線９６がとりつ
けられ、ガスＧの一部を熱分解しシリコン化合物を作り
これがプラズマ部Ｐに拡散しグロー放電を促進させる。
台９３上の円筒遮断物１３４がシリコン含有化合物から
絶縁された軸受け筒９５を遮蔽する。
【００３７】装置の操作は、図１で述べたのと同様で、
基板９０に５００〜１５００ボルトの負の電圧が加えら
れ、強電界領域Ｅｓ中、圧力ＰＧでガスＧを通してグロ
ー放電が開始される。それからグロー放電プラズマＰの
拡散成分は、圧力ＰＧおよびＶを調節することによって
基板９０の活性表面の上の弱電界領域Ｅｓに位置するよ
うにされる。更に、ＳｉＨ4 によってａ−Ｓｉ：Ｈを堆
積するに際し、電源（図示せず）からヒータ線９６に十
分電流を流すことによって、ＳｉＨ4 のいくらかが熱分
解され、そしていくらかのシリコン含有フラグメントが
プラズマＰ中にそして基板９０の表面上に拡散し、それ
によってコーティング１３０を形成する。成膜速度はこ
れらの熱分解されるフラグメントによって高められそし
てａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１３０の電気的抵抗率が上昇し画像
形成ディバイス用に特に適したコーティング１３０を作
ることができる。コーティング１３０はヒータ（図示せ
ず）によって１８０〜４１０℃に維持された基板９０に
堆積されるか、もしくは３０〜１００℃に保たれた基板
９０に堆積され、ついで２００〜３００℃に焼きなまさ
れる。
基板９０に５００〜１５００ボルトの負の電圧が加えら
れ、強電界領域Ｅｓ中、圧力ＰＧでガスＧを通してグロ
ー放電が開始される。それからグロー放電プラズマＰの
拡散成分は、圧力ＰＧおよびＶを調節することによって
基板９０の活性表面の上の弱電界領域Ｅｓに位置するよ
うにされる。更に、ＳｉＨ4 によってａ−Ｓｉ：Ｈを堆
積するに際し、電源（図示せず）からヒータ線９６に十
分電流を流すことによって、ＳｉＨ4 のいくらかが熱分
解され、そしていくらかのシリコン含有フラグメントが
プラズマＰ中にそして基板９０の表面上に拡散し、それ
によってコーティング１３０を形成する。成膜速度はこ
れらの熱分解されるフラグメントによって高められそし
てａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１３０の電気的抵抗率が上昇し画像
形成ディバイス用に特に適したコーティング１３０を作
ることができる。コーティング１３０はヒータ（図示せ
ず）によって１８０〜４１０℃に維持された基板９０に
堆積されるか、もしくは３０〜１００℃に保たれた基板
９０に堆積され、ついで２００〜３００℃に焼きなまさ
れる。
【００３８】画像形成Ｐ−Ｎ接合体を完成するために、
ａ−Ｂ：Ｈ層１３１が図２に述べたようにａ−Ｓｉ：Ｈ
層１３０の表面にグロー放電によって堆積される。図７
に示されているような電子写真装置の試験では、ａ−
Ｂ：Ｈ頂部層１３１は１００ボルト以上に帯電した。図
９に示された装置で作られたディバイスは図２，３，６
（電極３４，４４およびＡＲコーティング３６，４６な
し）で述べたようにＰ，Ｉ，Ｎおよびブロッキング層の
組み合せのいずれの場合でも良好な画像形成特性をも
つ。また、図９の装置で作られた太陽電池、整流ダイオ
ードおよびプレーナトランジスターは改善された特性を
示す。
ａ−Ｂ：Ｈ層１３１が図２に述べたようにａ−Ｓｉ：Ｈ
層１３０の表面にグロー放電によって堆積される。図７
に示されているような電子写真装置の試験では、ａ−
Ｂ：Ｈ頂部層１３１は１００ボルト以上に帯電した。図
９に示された装置で作られたディバイスは図２，３，６
（電極３４，４４およびＡＲコーティング３６，４６な
し）で述べたようにＰ，Ｉ，Ｎおよびブロッキング層の
組み合せのいずれの場合でも良好な画像形成特性をも
つ。また、図９の装置で作られた太陽電池、整流ダイオ
ードおよびプレーナトランジスターは改善された特性を
示す。
【００３９】ａ−Ｃ：Ｈやａ−Ｓｉ：Ｈにａ−Ｂ：Ｈを
添加する時にボロンを含有するガス、例えばＢＦ3 を水
素希釈して使用しうる。１９６２年１２月１８日に特許
された米国特許第３，０６９，２８３号のパラグラフ６
に述べられているように本発明者はボロンの薄膜をグロ
ー放電でコーティングするためのガス供給源として先に
ＢＦ3 を使用していた事実を特記したい。しかしなが
ら、本発明はａ−Ｓｉとａ−Ｂの接触に依存しておりそ
して各堆積温度を調節することが好ましい。
添加する時にボロンを含有するガス、例えばＢＦ3 を水
素希釈して使用しうる。１９６２年１２月１８日に特許
された米国特許第３，０６９，２８３号のパラグラフ６
に述べられているように本発明者はボロンの薄膜をグロ
ー放電でコーティングするためのガス供給源として先に
ＢＦ3 を使用していた事実を特記したい。しかしなが
ら、本発明はａ−Ｓｉとａ−Ｂの接触に依存しておりそ
して各堆積温度を調節することが好ましい。
【００４０】
【００４１】従ってこれまでに述べてきた概念が太陽エ
ネルギー変換、不透明電極をもった回路要素としての整
流接合体および画像ディバイスに有用な改良された光起
電ディバイスの基礎を形成することが明らかである。本
発明の半導体素子は改良されたバイポーラ型トランジス
ターを作るのに使われうる。この他の応用および組合せ
は当業者であれば容易であるだろう。
ネルギー変換、不透明電極をもった回路要素としての整
流接合体および画像ディバイスに有用な改良された光起
電ディバイスの基礎を形成することが明らかである。本
発明の半導体素子は改良されたバイポーラ型トランジス
ターを作るのに使われうる。この他の応用および組合せ
は当業者であれば容易であるだろう。
【図１】アモルファス・ボロン、アモルファス・シリコ
ンおよびアモルファス・カーボンのグロー放電堆積とド
ーピング用の第１の装置である。
ンおよびアモルファス・カーボンのグロー放電堆積とド
ーピング用の第１の装置である。
【図２】本発明の第一の実施態様を表わすＭ／ＮＩＰ半
導体の断面図である。
導体の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施態様を表わすＭ／ＰＩＮ半
導体の断面図である。
導体の断面図である。
【図４】アモルファス・ボロン／アモルファス・シリコ
ンの接続体においてのボロン／シリコンの比率を示すグ
ラフである。
ンの接続体においてのボロン／シリコンの比率を示すグ
ラフである。
【図５】本発明の第三の実施態様を表わすタンデム半導
体装置の断面図である。
体装置の断面図である。
【図６】本発明の第四の実施態様を表わす画像形成装置
の断面図である。
の断面図である。
【図７】電子写真現像装置の概略図である。
【図８】本発明の第五の実施態様を表わすＸ線電子写真
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図９】シリコン含有ガスの熱分解用の第２の装置の概
略図である。
略図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎ型半導体層と該Ｎ型半導体層に隣接し
て設けられたＩ型半導体層と該Ｉ型半導体層に隣接して
設けられたＰ型半導体層とを有する積層体を基板上に具
備する半導体装置の製造方法において、 シランガスのグロー放電によりアモルファスシリコンか
らなる前記Ｉ型半導体層を堆積させたのち、シリコンは
含まず、ボロンを含むガスのグロー放電により前記Ｉ型
半導体層の表面側に前記Ｐ型半導体層を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記シリコンは含まず、ボロンを含むガ
スが、ジボランおよびヘリウムの混合ガスであることを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4320154A JPH0831422B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4320154A JPH0831422B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2209057A Division JPH0782998B2 (ja) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342762A JPH06342762A (ja) | 1994-12-13 |
| JPH0831422B2 true JPH0831422B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=18118312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4320154A Expired - Lifetime JPH0831422B2 (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831422B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6950315B2 (ja) * | 2016-12-15 | 2021-10-13 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法、ボロン膜、及び成膜装置 |
| JP7049883B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2022-04-07 | 東京エレクトロン株式会社 | ボロン系膜の成膜方法および成膜装置 |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP4320154A patent/JPH0831422B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06342762A (ja) | 1994-12-13 |
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