JP2675323B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2675323B2
JP2675323B2 JP63051991A JP5199188A JP2675323B2 JP 2675323 B2 JP2675323 B2 JP 2675323B2 JP 63051991 A JP63051991 A JP 63051991A JP 5199188 A JP5199188 A JP 5199188A JP 2675323 B2 JP2675323 B2 JP 2675323B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は半導体装置、特に太陽電池、光センサ、電子
写真感光体等の半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device such as a solar cell, an optical sensor, an electrophotographic photosensitive member and the like.

(ロ)従来の技術 異なるエネルギーバンドギャップを有する2つの半導
体層による半導体接合をもつ、所謂ヘテロ接合型の半導
体装置にあっては、ヘテロ接合部分にノッチやスパイク
が生じ、また界面準位なる欠陥準位が生じている。この
界面準位の為に、接合部で電子または正孔のキャリアが
再結合し易く、その結果キャリアのライフタイムを減少
させる。光起電力装置にあっては、光励起したキャリア
が光起電力を発生する前に消滅し易くなり、出力を大き
くできない。
(B) Conventional technology In a so-called heterojunction type semiconductor device having a semiconductor junction composed of two semiconductor layers having different energy band gaps, a notch or a spike occurs in the heterojunction portion, and a defect such as an interface state is generated. There are levels. Due to this interface state, carriers of electrons or holes are likely to be recombined at the junction, and as a result, the carrier lifetime is reduced. In a photovoltaic device, photoexcited carriers are likely to disappear before generating photovoltaic power, and the output cannot be increased.

斯る問題点を解決する技術として、特開昭55−13938
号公報によれば、半導体層を非晶質とし、第1非晶質半
導体層から第2非晶質半導体層への形成遷移過程におい
て、炭素、窒素または酸素の如き添加物を、その添加量
を連続的に変化させつつ添加することにより、第1非晶
質半導体から第2非晶質半導体へ連続的にエネルギーバ
ンドギャップを変化させ、ノッチやスパイク、更には界
面準位の発生を防止している。
As a technique for solving such a problem, JP-A-55-13938
According to the publication, the semiconductor layer is made amorphous, and an additive such as carbon, nitrogen or oxygen is added in the formation transition process from the first amorphous semiconductor layer to the second amorphous semiconductor layer. Is added while continuously changing the energy band gap from the first amorphous semiconductor to the second amorphous semiconductor, thereby preventing notches, spikes, and interface states from being generated. ing.

また、一般に光起電力装置は透明電極膜、pin型非晶
質半導体層及び裏面電極膜をこの順序で形成した構成を
有するが、光学的なエネルギーバンドギャップがi層及
びn層でほとんど変化がなく、しかも価電子帯の上端部
のエネルギー準位及び伝導帯の下端部のエネルギー準位
は裏面電極膜側に向かってその傾斜が緩やかになってい
るため、本来透明電極膜に集電されるべき正孔が裏面電
極側に移動してここに集電された電子と再結合し、光起
電力特性の低下を招いている。
In general, a photovoltaic device has a structure in which a transparent electrode film, a pin-type amorphous semiconductor layer, and a back electrode film are formed in this order, but the optical energy band gap is almost the same in the i layer and the n layer. In addition, since the energy level at the upper end of the valence band and the energy level at the lower end of the conduction band are gradually inclined toward the back electrode film side, they are originally collected in the transparent electrode film. The positive holes move to the back electrode side and recombine with the electrons collected there, resulting in deterioration of photovoltaic characteristics.

斯る問題点を解決すべく、特開昭61−90476号公報に
よれば、n層に炭素または窒素を裏面電極膜側に向かっ
て漸増するように添加することによって、n層のエネル
ギーバンドギャップを裏面電極膜に向かって順次増大せ
しめている。
In order to solve such a problem, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-90476, the energy band gap of the n layer is increased by adding carbon or nitrogen to the n layer so as to increase gradually toward the back electrode film side. Are sequentially increased toward the back electrode film.

更に、光起電力装置の1つとして、非晶質半導体層
(より具体的にはpin型非晶質半導体層)からなる光電
変換層を光入射方向に複数積層すると共に各光電変換層
のエネルギーバンドギャップを光入射側から順次小さく
した構成のものが特開昭58−116779号公報に示されてお
り、この場合、エネルギーバンドギャップを調整するた
めに、シリコンからなる非晶質半導体層中にゲルマニウ
ム(Ge)や錫(Sn)を混入している。
Furthermore, as one of the photovoltaic devices, a plurality of photoelectric conversion layers each including an amorphous semiconductor layer (more specifically, a pin-type amorphous semiconductor layer) are stacked in the light incident direction and the energy of each photoelectric conversion layer is increased. JP-A-58-116779 discloses a structure in which the band gap is gradually reduced from the light incident side. In this case, in order to adjust the energy band gap, an amorphous semiconductor layer made of silicon is formed. It contains germanium (Ge) and tin (Sn).

(ハ)発明が解決しようとする課題 然るに、第1非晶質半導体層と第2非晶質半導体層と
の接合部もしくはその近傍またはpin型非晶質半導体層
のn層は半導体の炭化物、窒化物または酸化物となるが
故に絶縁化の傾向を示し、よって、電気伝導度を低下さ
せ、光起電力装置にあっては、出力の直列抵抗損失とし
て作用する。
(C) Problems to be Solved by the Invention Accordingly, the junction between the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer or its vicinity or the n layer of the pin-type amorphous semiconductor layer is a semiconductor carbide, Since it becomes a nitride or an oxide, it tends to be insulated, thus lowering the electrical conductivity, and in a photovoltaic device, it acts as a series resistance loss of the output.

更に、非晶質半導体層にゲルマニウムや錫を混入する
ことは、膜質の劣化を招き好ましくない。
Further, it is not preferable to mix germanium or tin into the amorphous semiconductor layer, because it causes deterioration of film quality.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、CVD法によって形成される第1のエネルギ
ーバンドギャップを有する第1非晶質半導体層及び上記
第1のエネルギーバンドギャップと異なる第2のエネル
ギーバンドギャップを有する第2非晶質半導体層による
半導体接合を備えた半導体装置の製造方法であって、上
記第1非晶質半導体層と第2非晶質半導体層との接合部
またはその近傍の形成過程で原料ガスにアルゴン(Ar)
ガスをその添加量を変化させつつ添加したことを第1の
特徴とする。
(D) Means for Solving the Problems The present invention provides a first amorphous semiconductor layer having a first energy band gap formed by a CVD method and a second energy band different from the first energy band gap. A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor junction with a second amorphous semiconductor layer having a gap, comprising forming a junction between the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer or a vicinity thereof. Argon (Ar) as raw material gas in the process
The first feature is that the gas is added while changing its addition amount.

また、透明電極膜、CVD法によって形成されるpin型非
晶質半導体層及び裏面電極膜をの順序で形成すると共に
上記非晶質半導体層のn層のエネルギーバンドギャップ
を上記裏面電極膜側に向かって順次増大させた半導体装
置の製造方法であって、上記非晶質半導体層のn層は、
原料ガスにアルゴン(Ar)ガスをその添加量を上記裏面
電極膜側に向かって漸増させつつ添加して形成されたこ
とを第2の特徴とする。
Further, a transparent electrode film, a pin type amorphous semiconductor layer formed by a CVD method, and a back surface electrode film are formed in this order, and the energy band gap of the n layer of the amorphous semiconductor layer is located on the back surface electrode film side. In the method for manufacturing a semiconductor device, the n layer of the amorphous semiconductor layer is
The second characteristic is that the raw material gas is formed by adding argon (Ar) gas while gradually increasing the amount of addition thereof toward the back electrode film side.

更に、CVD法によって形成される非晶質半導体層から
なる光電変換層を光入射方向に複数積層すると共に各光
電変換層のエネルギーバンドギャップを光入射側から順
次小さくした半導体装置の製造方法であって、上記各光
電変換層は原料ガスにアルゴン(Ar)ガスをその添加量
を光入射側から順次減少させつつ添加して形成されたこ
とを第3の特徴とする。
Further, it is a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of photoelectric conversion layers formed of an amorphous semiconductor layer formed by a CVD method are stacked in the light incident direction and the energy band gaps of the photoelectric conversion layers are sequentially reduced from the light incident side. The third feature is that each of the photoelectric conversion layers is formed by adding argon (Ar) gas to the raw material gas while gradually decreasing the amount of addition thereof from the light incident side.

(ホ)作用 本発明によれば、第1非晶質半導体層及び第2非晶質
半導体層を順次形成する場合、第1非晶質半導体層から
第2非晶質半導体層への形成過程と、pin型非晶質半導
体層のn層の形成時と、複数の光電変換層の形成時にお
いて、原料ガスにArガスを、その添加量を変化させつつ
添加したことにより、エネルギーバンドギャップが変化
する。
According to the present invention, when the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer are sequentially formed, the process of forming the first amorphous semiconductor layer into the second amorphous semiconductor layer In addition, when the n layer of the pin type amorphous semiconductor layer is formed and when the plurality of photoelectric conversion layers are formed, Ar gas is added to the source gas while changing the addition amount, so that the energy band gap is increased. Change.

(ヘ)実施例 第1図(A)乃至第1図(E)は本発明の第1の製造
方法を用いて光起電力装置を製造した場合の工程別断面
図である。
(F) Example FIGS. 1 (A) to 1 (E) are cross-sectional views by process when a photovoltaic device is manufactured by using the first manufacturing method of the present invention.

第1図(A)において、ガラス、耐熱プラスチック等
の透光性かつ絶縁性を有する基板(1)上に、酸化錫
(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)または酸化インジ
ウム錫(ITO)等の透光性導電酸化物(TCO)から成る膜
厚300〜3000Åの透明電極膜(2)が、熱CVD法、スパッ
タ法、電子ビーム蒸着法等により形成される。
In FIG. 1 (A), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), or indium tin oxide (ITO) is formed on a substrate (1) such as glass or heat-resistant plastic that has a light-transmitting and insulating property. A transparent electrode film (2) made of a translucent conductive oxide (TCO) having a thickness of 300 to 3000 Å is formed by a thermal CVD method, a sputtering method, an electron beam evaporation method or the like.

第1図(B)において、透明電極膜(2)上に、膜厚
約300Åのp型の水素化アモルファスシリコンカーバイ
ド(a−SiC:H)層(3)がグロー放電を用いたプラズ
マCVD法により形成される。斯るp型a−SiC:H層(3)
の形成条件としては、 反応圧力:0.2〜1Torr 基板温度:250〜300℃ 電力密度:0.01〜0.1w/cm2 であり、原料ガスとしてシラン(SiH4)ガス、メタン
(CH4)ガス及びジボラン(B2H6)ガスが、またバラン
スガスとしてアルゴン(Ar)ガスが使用される。こうし
て、エネルギーバンドギャップ1.9〜2.2eVのp型a−Si
C:H層(3)が形成される。
In FIG. 1 (B), a p-type hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H) layer (3) having a film thickness of about 300Å is formed on the transparent electrode film (2) by a plasma CVD method using glow discharge. Is formed by. Such p-type a-SiC: H layer (3)
The reaction conditions are as follows: reaction pressure: 0.2 to 1 Torr substrate temperature: 250 to 300 ° C. power density: 0.01 to 0.1 w / cm 2 , silane (SiH 4 ) gas, methane (CH 4 ) gas, and diborane as source gases. (B 2 H 6 ) gas and Argon (Ar) gas are used as balance gas. Thus, p-type a-Si with an energy band gap of 1.9 to 2.2 eV
A C: H layer (3) is formed.

第1図(C)において、p型a−SiC;H層(3)の上
に膜厚3000〜6000Åのi型の水素化アモルファスシリコ
ン(a−Si:H)層(4)が上述と同様の形成条件の下に
プラズマCVD法により形成される。この場合、最初原料
ガスとしてSiH4ガスが、またバランスガスとしてArガス
が使用され、かつ成膜を進めるに従ってArガスの量が漸
減される。これによって、第2図に示すように、エネル
ギーバンドギャップが約1.85eVから1.65eVまで連続的に
変化するグレイデッドi型a−Si:H層(4a)がp型a−
SiC:H層(3)に隣接して形成される。引き続いて、原
料ガスとしてのSiH4ガスのみが使用されてエネルギーバ
ンドギャップ約1.65eV一定ギャップi型a−Si:H層(4
b)が形成される。
In FIG. 1 (C), the i-type hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) layer (4) having a film thickness of 3000 to 6000Å is formed on the p-type a-SiC; H layer (3) as described above. Is formed by the plasma CVD method under the formation conditions of. In this case, SiH 4 gas is first used as the source gas and Ar gas is used as the balance gas, and the amount of Ar gas is gradually reduced as the film formation is advanced. As a result, as shown in FIG. 2, the graded i-type a-Si: H layer (4a) whose energy band gap continuously changes from about 1.85 eV to 1.65 eV is changed to the p-type a-
It is formed adjacent to the SiC: H layer (3). Subsequently, only SiH 4 gas was used as the source gas, and the energy band gap was about 1.65 eV. The constant gap i-type a-Si: H layer (4
b) is formed.

第1図(D)において、i型a−Si:H層(4)の上
に、膜厚300〜800Åのn型a−Si:H層(5)が上述と同
様の形成条件の下にプラズマCVD法により形成される。
この場合、原料ガスとしてSiH4ガス及びホスフィン(PH
3)ガスが、またバランスガスとしてArガスが使用され
る。こうして、エネルギーバンドギャップ1.6〜1.75eV
のn型a−Si:H層(5)が形成される。
In FIG. 1 (D), an n-type a-Si: H layer (5) having a film thickness of 300 to 800 Å is formed on the i-type a-Si: H layer (4) under the same formation conditions as described above. It is formed by the plasma CVD method.
In this case, SiH 4 gas and phosphine (PH
3 ) Gas and Ar gas are used as balance gas. Thus, the energy band gap is 1.6-1.75 eV
N-type a-Si: H layer (5) is formed.

最後に、第1図(E)において、n型a−Si:H層
(5)の上に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、チタン
(Ti)、クロム(Cr)、マグネシウム(Mg)あるいはニ
ッケル(Ni)等の金属単体またはこれらの合金から成る
裏面電極膜(6)が、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法ま
たはスパッタ法等により形成される。
Finally, in FIG. 1 (E), aluminum (Al), silver (Ag), titanium (Ti), chromium (Cr), magnesium (Mg) are formed on the n-type a-Si: H layer (5). Alternatively, the back electrode film (6) made of a simple metal such as nickel (Ni) or an alloy thereof is formed by a resistance heating method, an electron beam evaporation method, a sputtering method, or the like.

こうして、基板(1)上に、透明電極膜(2)、p型
a−SiC:H層(3)、i型a−Si:H層(4)、n型a−S
i:H層(5)及び裏面電極膜(6)が積層された光起電
力装置が形成され、そのエネルギーバンドギャップ、特
にp型a−SiC:H層(3)とi型a−Si:H層(4)との
接合部またはその近傍のエネルギーバンドギャップは、
第3図に示すように、連続的に変化したものとなる。
Thus, on the substrate (1), the transparent electrode film (2), the p-type a-SiC: H layer (3), the i-type a-Si: H layer (4), and the n-type a-S.
A photovoltaic device in which the i: H layer (5) and the back electrode film (6) are laminated is formed, and its energy band gap, particularly the p-type a-SiC: H layer (3) and the i-type a-Si: The energy band gap at or near the junction with the H layer (4) is
As shown in FIG. 3, it changes continuously.

第4図はArガスの添加比と電気伝導度、具体的には光
導電率σph及び暗導電率σdとの関係を示したものであ
る。同図から、Arガスの添加は、光導電率σph及び暗導
電率σdにほとんど悪影響を与えないことがわかる。
FIG. 4 shows the relationship between the Ar gas addition ratio and the electrical conductivity, specifically, the photoconductivity σph and the dark conductivity σd. From the figure, it can be seen that the addition of Ar gas has almost no adverse effect on the photoconductivity σph and the dark conductivity σd.

第5図は本発明の第2の製造方法により製造された光
起電力装置を示す断面図である。斯る光起電力装置は上
述の装置におけるn型a−Si:H層(5)に代えて、裏面
電極膜(6)に向かってエネルギーバンドギャップが順
次増大するグレイデッドn型a−Si:H層(5)(第6図
参照)を形成した点にある。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a photovoltaic device manufactured by the second manufacturing method of the present invention. In such a photovoltaic device, instead of the n-type a-Si: H layer (5) in the above-mentioned device, a graded n-type a-Si: whose energy band gap gradually increases toward the back electrode film (6). The point is that the H layer (5) (see FIG. 6) is formed.

斯るグレイデッドn型a−Si:H層(5)は上述と同様
の形成条件の下にプラズマCVD法により形成される。こ
の場合、原料ガスとしてSiH4ガスが、またバランスガス
としてArガスが使用され、かつ成膜を進めるに従ってAr
ガスの量が漸増され、従って、エネルギーバンドギャッ
プが約1.65eVから1.7eVまで連続的に変化する。
The graded n-type a-Si: H layer (5) is formed by the plasma CVD method under the same formation conditions as described above. In this case, SiH 4 gas is used as the source gas, Ar gas is used as the balance gas, and Ar gas is used as the film formation progresses.
The amount of gas is gradually increased, so that the energy band gap changes continuously from about 1.65 eV to 1.7 eV.

こうして製造された本発明の光起電力装置とn層がグ
レイデッドとされていない従来の光起電力装置とに対し
て、開放電圧Voc(V)、短絡電流Isc(μA)及び形状
因子FF(%)を測定し、その結果を下表に示す。
The open circuit voltage Voc (V), the short circuit current Isc (μA), and the form factor FF (for the photovoltaic device of the present invention thus manufactured and the conventional photovoltaic device in which the n layer is not graded are compared. %) Was measured and the results are shown in the table below.

以上の如く、本発明によれば、Isc及びFFにおいて、
大きく改善されている。
As described above, according to the present invention, in Isc and FF,
Has been greatly improved.

更に、第7図(A)乃至第7図(H)は本発明の第3
の製造方法により光起電力装置を製造した場合の工程別
断面図である。
Further, FIGS. 7 (A) to 7 (H) show the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view for each step when a photovoltaic device is manufactured by the manufacturing method of.

第7図(A)において、ガラス、耐熱プラスチック等
の透光性かつ絶縁性を有する基板(10)上に、SnO2、In
2O3またはITO等のTCOから成る膜厚300〜6000Åの透明電
極膜(11)が、熱CVD法、スパッタ法、電子ビーム蒸着
法等により形成される。
In FIG. 7 (A), SnO 2 , In is formed on a substrate (10) having a light-transmitting property and an insulating property, such as glass or heat-resistant plastic.
A transparent electrode film (11) made of TCO such as 2 O 3 or ITO and having a film thickness of 300 to 6000 Å is formed by a thermal CVD method, a sputtering method, an electron beam evaporation method or the like.

第7図(B)において、透明電極膜(11)上に、膜厚
約300Åの第1p型a−SiC:H層(12)がグロー放電を用い
たプラズマCVD法により形成される。斯る第1p型a−Si
C;H層(12)の形成条件としては、 反応圧力:0.2〜1Torr 基板温度:200〜250℃ 電力密度:0.01〜0.1W/cm2 であり、原料ガスとしてSiH4ガス、CH4ガス及びB2H6
スが、またバランスガスとしてArガスが使用される。こ
うして、エネルギーバンドギャップ2.2〜2.3eVの第1p型
a−SiC:H層(12)が形成される。
In FIG. 7 (B), a first p-type a-SiC: H layer (12) having a film thickness of about 300Å is formed on the transparent electrode film (11) by the plasma CVD method using glow discharge. Such first p-type a-Si
The conditions for forming the C; H layer (12) are: reaction pressure: 0.2 to 1 Torr substrate temperature: 200 to 250 ° C. power density: 0.01 to 0.1 W / cm 2 , and SiH 4 gas, CH 4 gas and B 2 H 6 gas and Ar gas are used as balance gas. Thus, the first p-type a-SiC: H layer (12) having an energy band gap of 2.2 to 2.3 eV is formed.

第7図(C)において、第1p型a−SiC:H層(12)の
上に膜厚3000〜6000Åの第1i型a−Si:H層(13)が上述
と同様の形成条件の下にプラズマCVD法により形成され
る。この場合、最初原料ガスとしてSiH4ガスが、また、
バランスガスとしてArガスが使用され、かつ成膜を進め
るに従ってArガスの量がある一定量まで漸減される。こ
れによって、第8図に示すように、エネルギーバンドギ
ャップが約2.15eVから2.05eVまで連続的に変化する第1
グレイデッドi型a−Si:H層(13a)が第1p型a−SiC:H
層(12)に隣接して形成される。引き続いて、原料ガス
としてのSiH4ガスが、またバランスガスとして一定量の
Arガスが使用されてエネルギーバンドギャップ約2.05eV
の第1一定ギャップi型a−Si:H層(13b)が形成され
る。第7図(D)において、第1i型a−Si:H層(13)の
上に、膜厚300〜800Åの第1n型a−Si:H層(14)が上述
と同様の形成条件の下にプラズマCVD法により形成され
る。この場合、原料ガスとしてSiH4ガス及びPH3ガス
が、またバランスガスとしてArガスが使用される。こう
して、エネルギーバンドギャップ2.0〜2.1eVの第1n型a
−Si:H層(14)が形成される。
In FIG. 7 (C), the first i-type a-Si: H layer (13) having a film thickness of 3000 to 6000Å is formed on the first p-type a-SiC: H layer (12) under the same formation conditions as described above. Is formed by plasma CVD method. In this case, SiH 4 gas as the starting material gas,
Ar gas is used as the balance gas, and the amount of Ar gas is gradually reduced to a certain amount as the film formation proceeds. As a result, as shown in Fig. 8, the energy band gap continuously changes from about 2.15 eV to 2.05 eV.
The graded i-type a-Si: H layer (13a) is the first p-type a-SiC: H
Formed adjacent to the layer (12). Subsequently, the SiH 4 gas as the source gas and a fixed amount of the balance gas
Energy band gap of Ar gas is about 2.05eV
A first constant gap i-type a-Si: H layer (13b) is formed. In FIG. 7 (D), the first n-type a-Si: H layer (14) having a film thickness of 300 to 800 Å is formed on the first i-type a-Si: H layer (13) under the same formation conditions as described above. It is formed below by the plasma CVD method. In this case, SiH 4 gas and PH 3 gas are used as the source gas, and Ar gas is used as the balance gas. Thus, the first n-type a with an energy band gap of 2.0 to 2.1 eV
-Si: H layer (14) is formed.

第7図(E)において、第1n型a−Si:H層(14)の上
に膜厚約300Å及びエネルギーバンドギャップ2.0〜2.1e
Vの第2p型a−SiC:H層(15)が第1p型a−SiC:H層(1
2)と同様の形成条件及び使用ガスの下にプラズマCVD法
により形成される。
In FIG. 7 (E), the film thickness is about 300Å and the energy band gap is 2.0 to 2.1e on the first n-type a-Si: H layer (14).
The second p-type a-SiC: H layer (15) of V is the first p-type a-SiC: H layer (1
It is formed by the plasma CVD method under the same forming conditions and used gas as in 2).

第7図(F)において、第2p型a−Si:H層(15)の上
に膜厚3000Å〜1μmの第2i型a−Si:H層(16)が上述
と同様の形成条件の下にプラズマCVD法により形成され
る。この場合、原料ガスとしてSiH4ガスが、またバラン
スガスとして上記一定量のArガスが使用され、かつ成膜
を進めるに従ってArガスの量が漸減され、最終的に0と
される。これによって、エネルギーバンドギャップが約
2.05〜1.95eVまで連続的に変化する第2グレイデッドi
型a−Si:H層(16a)が第2p型a−Si:H層(15)に隣接
して形成される。引き続いて、原料ガスとしてのSiH4
スのみが使用されてエネルギーバンドギャップ約1.95eV
の第2一定ギャップi型a−Si:H層(16b)が形成され
る。
In FIG. 7 (F), a second i-type a-Si: H layer (16) having a film thickness of 3000Å to 1 μm is formed on the second p-type a-Si: H layer (15) under the same formation conditions as described above. Is formed by plasma CVD method. In this case, SiH 4 gas is used as the source gas, the above-mentioned fixed amount of Ar gas is used as the balance gas, and the amount of Ar gas is gradually reduced as the film formation proceeds, and finally becomes 0. This results in an energy bandgap of about
Second graded i that continuously changes from 2.05 to 1.95 eV
A type a-Si: H layer (16a) is formed adjacent to the second p-type a-Si: H layer (15). Subsequently, only SiH 4 gas was used as the source gas, and the energy band gap was about 1.95 eV.
A second constant gap i-type a-Si: H layer (16b) is formed.

第7図(G)において、第2i型a−Si:H層(16)の上
に、膜厚300〜800Å及びエネルギーバンドギャップ1.9
〜2.0eVの第2n型a−Si:H層(17)が第1n型a−Si:H層
(14)と同様の形成条件及び使用ガスの下にプラズマCV
D法により形成される。
In FIG. 7 (G), a film thickness of 300 to 800Å and an energy band gap of 1.9 are formed on the second i-type a-Si: H layer (16).
The second n-type a-Si: H layer (17) of ~ 2.0 eV has the same formation conditions as the first n-type a-Si: H layer (14) and the plasma CV under the used gas.
It is formed by the D method.

最後に、第7図(H)において、第2n型a−Si:H層
(17)の上に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、チタン
(Ti)、クロム(Cr)、マグネシウム(Mg)あるいはニ
ッケル(Ni)等の金属単体またはこれらの合金から成る
裏面電極膜(18)が、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法ま
たはスパッタ法等により形成される。
Finally, in FIG. 7 (H), aluminum (Al), silver (Ag), titanium (Ti), chromium (Cr), magnesium (Mg) is formed on the second n-type a-Si: H layer (17). ) Or a simple metal such as nickel (Ni) or an alloy thereof, a back electrode film (18) is formed by a resistance heating method, an electron beam evaporation method, a sputtering method or the like.

こうして、基板(10)上に、透明電極膜(11)、第1p
型a−SiC:H層(12)と第1i型a−Si:H層(13)と第1n
型a−Si:H層(14)とから成る第1光電変換層、第2p型
a−SiC:H層(15)と第2i型a−Si:H層(16)と第2n型
a−Si:H層(17)とから成る第2光電変換層及び裏面電
極膜(18)が積層された光起電力装置が形成され、第1i
型a−Si:H層(13)のエネルギーバンドギャップEg
1は、第9図に示すように、第2i型a−Si:H層(16)の
それEg2より大きくなったものとなる。
Thus, the transparent electrode film (11) and the first p-layer are formed on the substrate (10).
Type a-SiC: H layer (12) and 1st i-type a-Si: H layer (13) and 1n
Type a-Si: H layer (14), first p-type photoelectric conversion layer, second p-type a-SiC: H layer (15), second i-type a-Si: H layer (16) and second n-type a- A photovoltaic device in which a second photoelectric conversion layer composed of a Si: H layer (17) and a back electrode film (18) are laminated is formed,
Type a-Si: H layer (13) energy band gap Eg
As shown in FIG. 9, 1 is larger than Eg 2 of the second i-type a-Si: H layer (16).

なお、光電変換層は上述の如き2層に限らず、3層以
上としてもよい。
The photoelectric conversion layer is not limited to the two layers as described above and may be three or more layers.

また、第2図及び第8図から見てArガスの添加量の変
化に加えて基板温度を変えると、エネルギーバンドギャ
ップの変化幅を大きくすることができる。従って、光入
射側から順次小さくなるエネルギーバンドギャップをも
つ光電変換層をより多く積層し、光電変換効率の高い光
起電力装置を形成できる。
Further, as seen from FIGS. 2 and 8, when the substrate temperature is changed in addition to the change of the addition amount of Ar gas, the change width of the energy band gap can be increased. Therefore, it is possible to form a photovoltaic device having high photoelectric conversion efficiency by stacking more photoelectric conversion layers having energy band gaps that become smaller from the light incident side.

ところで、Arガスを添加することによる付随効果とし
て、第10図に示す如く、成膜速度を高める効果がある。
これにより、生産性を向上させることができる。
By the way, as an accompanying effect of adding Ar gas, there is an effect of increasing the film formation rate as shown in FIG.
Thereby, productivity can be improved.

なお、第10図には、参考例として、特開昭56−88377
号公報に示されている如く、本発明のようなグレイデッ
ドなエネルギーバンドギャップを有する膜を形成するた
めの添加物としての水素(H2)ガスにおける添加量と成
膜速度との関係を示している。同図から明らかなよう
に、H2ガスの添加は、成膜速度を低下させ、生産性を悪
化させることになり、好ましくない。
It should be noted that FIG. 10 shows, as a reference example, JP-A-56-88377.
As shown in the publication, the relationship between the amount of hydrogen (H 2 ) gas added as an additive for forming a film having a graded energy band gap as in the present invention and the film formation rate is shown. ing. As is clear from the figure, addition of H 2 gas is not preferable because it lowers the film formation rate and deteriorates productivity.

(ト)発明の効果 本発明によれば、アルゴンガスをその添加量を変化さ
せつつ添加したので、電気伝導度を低下させることな
く、または膜質を劣化させることなくエネルギーバンド
ギャップを任意に変化させることができる。その結果、
光起電力装置にあっては、出力特性を良好なものとし得
る。
(G) Effect of the Invention According to the present invention, since the argon gas is added while changing the addition amount thereof, the energy band gap is arbitrarily changed without lowering the electrical conductivity or degrading the film quality. be able to. as a result,
The photovoltaic device can have good output characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(A)乃至第1図(E)は本発明の第1の製造方
法により光起電力装置を製造した場合の工程を示す断面
図、第2図は基板温度250〜300℃でのArガスの添加量と
エネルギーバンドギャップとの関係を示す特性図、第3
図は本発明の第1の製造方法により製造された光起電力
装置のバンドプロファイルを示す模式図、第4図はArガ
スの添加量と光導電率σph及び暗導電率σdとの関係を
示す特性図、第5図は本発明の第2の製造方法により製
造された光起電力装置の断面図、第6図は本発明の第2
の製造方法により製造された光起電力装置のバンドプロ
ファイルを示す模式図、第7図(A)乃至第7図(H)
は本発明の第3の製造方法により光起電力装置を製造し
た場合の工程を示す断面図、第8図は基板温度200〜250
℃でのArガスの添加量とエネルギーバンドギャップとの
関係を示す特性図、第9図は本発明の第3の製造方法に
より製造された光起電力装置のバンドプロファイルを示
す模式図、第10図はArガス及びH2ガスの添加量と成膜速
度との関係を示す特性図である。 (3)(12)(15)……p型a−SiC:H層、(4a)(13
a)(16a)……グレイデッドi型a−Si:H層、(4b)
(13b)(16b)……一定ギャップi型a−Si:H層、
(5)(5′)(14)(17)……n型a−Si:H層。
1 (A) to 1 (E) are cross-sectional views showing steps in the case where a photovoltaic device is manufactured by the first manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is at a substrate temperature of 250 to 300 ° C. Characteristic diagram showing the relationship between the amount of Ar gas added and the energy band gap, No. 3
FIG. 4 is a schematic diagram showing the band profile of the photovoltaic device manufactured by the first manufacturing method of the present invention, and FIG. 4 shows the relationship between the additive amount of Ar gas and the photoconductivity σph and dark conductivity σd. FIG. 5 is a characteristic view, FIG. 5 is a cross-sectional view of a photovoltaic device manufactured by the second manufacturing method of the present invention, and FIG.
Schematic diagrams showing band profiles of photovoltaic devices manufactured by the manufacturing method of FIG. 7, FIGS. 7 (A) to 7 (H)
Is a cross-sectional view showing steps in the case of manufacturing a photovoltaic device by the third manufacturing method of the present invention, and FIG. 8 is a substrate temperature of 200 to 250.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of Ar gas added and the energy band gap at 0 ° C., FIG. 9 is a schematic diagram showing a band profile of a photovoltaic device manufactured by the third manufacturing method of the present invention, and FIG. The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of Ar gas and H 2 gas added and the film formation rate. (3) (12) (15) ... p-type a-SiC: H layer, (4a) (13
a) (16a) ... Graded i-type a-Si: H layer, (4b)
(13b) (16b) ... Constant gap i-type a-Si: H layer,
(5) (5 ') (14) (17) ... n-type a-Si: H layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−155180(JP,A) 特開 昭58−116779(JP,A) 特開 昭56−88377(JP,A) 特開 昭58−220478(JP,A) 特開 昭56−138970(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-155180 (JP, A) JP-A-58-116779 (JP, A) JP-A-56-88377 (JP, A) JP-A-58- 220478 (JP, A) JP-A-56-138970 (JP, A)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】CVD法によって形成される第1のエネルギ
ーバンドギャップを有する第1非晶質半導体層及び上記
第1のエネルギーバンドギャップと異なる第2のエネル
ギーバンドギャップを有する第2非晶質半導体層による
半導体接合を備えた半導体装置の製造方法であって、上
記第1非晶質半導体層と第2非晶質半導体層との接合部
またはその近傍の形成過程で原料ガスにアルゴン(Ar)
ガスをその添加量を変化させつつ添加したことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A first amorphous semiconductor layer having a first energy bandgap formed by a CVD method and a second amorphous semiconductor having a second energy bandgap different from the first energy bandgap. A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor junction by layers, wherein argon (Ar) is used as a source gas in the process of forming the junction between the first amorphous semiconductor layer and the second amorphous semiconductor layer or in the vicinity thereof.
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a gas is added while changing its addition amount.
【請求項2】上記第1非晶質半導体層はアモルファスシ
リコンカーバイドであることを特徴とする第1項記載の
半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first amorphous semiconductor layer is amorphous silicon carbide.
【請求項3】上記第2非晶質半導体層はアモルファスシ
リコンであることを特徴とする第1項記載の半導体装置
の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second amorphous semiconductor layer is amorphous silicon.
【請求項4】透明電極膜、CVD法によって形成されるpin
型非晶質半導体層及び裏面電極膜をこの順序で形成する
と共に上記非晶質半導体層のn層のエネルギーバンドギ
ャップを上記裏面電極膜側に向かって増大させた半導体
装置の製造方法であって、上記非晶質半導体層のn層
は、原料ガスにアルゴン(Ar)ガスをその添加量を上記
裏面電極膜側に向かって漸増させつつ添加して形成され
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A transparent electrode film, a pin formed by a CVD method
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an amorphous semiconductor layer and a back electrode film are formed in this order, and the energy band gap of the n-layer of the amorphous semiconductor layer is increased toward the back electrode film side. The n layer of the amorphous semiconductor layer is formed by adding argon (Ar) gas to a source gas while gradually increasing the amount of addition of the argon gas toward the back electrode film side. Production method.
【請求項5】CVD法によって形成される非晶質半導体層
から成る光電変換層を光入射方向に複数積層すると共に
各光電変換層のエネルギーバンドギャップを光入射側か
ら順次小さくした半導体装置の製造方法であって、上記
各光電変換層は原料ガスにアルゴン(Ar)ガスをその添
加量を光入射側から順次減少させつつ添加して形成され
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of photoelectric conversion layers made of an amorphous semiconductor layer formed by a CVD method are stacked in the light incident direction and the energy band gaps of the photoelectric conversion layers are sequentially reduced from the light incident side. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein each of the photoelectric conversion layers is formed by adding argon (Ar) gas to a raw material gas while sequentially decreasing the amount of addition thereof from the light incident side.
【請求項6】上記CVD法はグロー放電を用いたプラズマC
VDであることを特徴とする第1項、第4項または第5項
記載の半導体装置の製造方法。
6. The CVD method is plasma C using glow discharge.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 1, 4, or 5, which is a VD.
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