JPS58162076A - 光電変換素子の製造方法 - Google Patents
光電変換素子の製造方法Info
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- JPS58162076A JPS58162076A JP57044663A JP4466382A JPS58162076A JP S58162076 A JPS58162076 A JP S58162076A JP 57044663 A JP57044663 A JP 57044663A JP 4466382 A JP4466382 A JP 4466382A JP S58162076 A JPS58162076 A JP S58162076A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
不発#4は、透明電極−絶縁膜一半導体構造I造七もつ
光電変換素子の製造方法に関するものである。
光電変換素子の製造方法に関するものである。
半導体素子の中で、金属−絶縁膜一半導体構造をもつ、
いわゆるMI8 構造素子と呼ばれるものがある。MI
8構造素子は、その製造が簡単であるばかりでなく、
pmil′合形成が困難な半導体の応用に欠くことので
きないものとなっている。ところで、MIS構造素子を
、太陽電池や発光ダイオードなどの光電変換素子として
用いる場合、絶縁膜上に形成される金属層が光に対して
不透明であることが、光電変換効率の部上を図る上での
最大の障害となっている。この*1titを解決するた
めに、金属層の代りに、透明電極と呼ばれる低抵抗金属
酸化膜を用いることが一般に行われている。この低抵抗
金属酸化膜としては、tモル囁の8虱01を含むIn5
tallが広く用いられている。
いわゆるMI8 構造素子と呼ばれるものがある。MI
8構造素子は、その製造が簡単であるばかりでなく、
pmil′合形成が困難な半導体の応用に欠くことので
きないものとなっている。ところで、MIS構造素子を
、太陽電池や発光ダイオードなどの光電変換素子として
用いる場合、絶縁膜上に形成される金属層が光に対して
不透明であることが、光電変換効率の部上を図る上での
最大の障害となっている。この*1titを解決するた
めに、金属層の代りに、透明電極と呼ばれる低抵抗金属
酸化膜を用いることが一般に行われている。この低抵抗
金属酸化膜としては、tモル囁の8虱01を含むIn5
tallが広く用いられている。
ところで、これまで和製造された透明電極−絶縁膜一半
導体構造の光電変換素子の変換効率は、MI&構造素子
の場合の変換効率よりもかなり低い。
導体構造の光電変換素子の変換効率は、MI&構造素子
の場合の変換効率よりもかなり低い。
例えば、 I!IF太陽電池の場合、 MI8構造素子
では約lチーの変換効率が得られているのに対し、透明
電極−絶縁膜一半導体構造の素子の変換効率は10弧に
達していないのが現状である。このような事t*t’!
、化合物半導体を用いた素子においてより着しい、この
ように1Ml8@造素子での金属層の代りに透明電極を
用いることにより、光電変換効率の大幅な向上が期待さ
れるにもかかわらす、実際には、むしろ、効率の低下を
招いている。その最大の原因は、透明電極の形成時に、
絶縁膜中および半導体のIlI面に変換効率の低下の原
因となる各種の欠陥が高密度に導入されるためである。
では約lチーの変換効率が得られているのに対し、透明
電極−絶縁膜一半導体構造の素子の変換効率は10弧に
達していないのが現状である。このような事t*t’!
、化合物半導体を用いた素子においてより着しい、この
ように1Ml8@造素子での金属層の代りに透明電極を
用いることにより、光電変換効率の大幅な向上が期待さ
れるにもかかわらす、実際には、むしろ、効率の低下を
招いている。その最大の原因は、透明電極の形成時に、
絶縁膜中および半導体のIlI面に変換効率の低下の原
因となる各種の欠陥が高密度に導入されるためである。
例えば、 InP太陽電池の場合な例にとると、その従
来のlIl!造は@/図(暴)e (b)に示す工程
で行われていた。まず%WJ1図(a) ic示すよう
[、#M面研磨したp形InP結晶lを臭素水溶液ある
いは硝酸水溶液中に浸漬することKより、七の表面に絶
縁膜として厚さ約10OAのInP酸化酸化膜形成する
0次に、第1図(b)に示すように1スバンタ法あるい
をI CVD (Chemieal Vapor D@
poslti*n )法により、9モル幅の8nO1t
−含むI!110m1117をInP酸化酸化膜形に形
成する。ところで、スバンタ法により9モル幅の8nQ
1を含むIn50mM1j艙形成するにあたって、p形
InP結晶lおよびInP @ll化ココ、真空中でJ
OOt:程屓の高温にさらされるととも#′C,イオン
の衝撃を受ける。その結果、p形InP結晶lO表面に
おいては・、Pの蒸発やイオン衝撃による欠陥が導入さ
れ、またInk@化展2にも高蒸気圧成分(主KPf)
@化物)の損失による欠陥が導入される。このような欠
陥は、太ttift。
来のlIl!造は@/図(暴)e (b)に示す工程
で行われていた。まず%WJ1図(a) ic示すよう
[、#M面研磨したp形InP結晶lを臭素水溶液ある
いは硝酸水溶液中に浸漬することKより、七の表面に絶
縁膜として厚さ約10OAのInP酸化酸化膜形成する
0次に、第1図(b)に示すように1スバンタ法あるい
をI CVD (Chemieal Vapor D@
poslti*n )法により、9モル幅の8nO1t
−含むI!110m1117をInP酸化酸化膜形に形
成する。ところで、スバンタ法により9モル幅の8nQ
1を含むIn50mM1j艙形成するにあたって、p形
InP結晶lおよびInP @ll化ココ、真空中でJ
OOt:程屓の高温にさらされるととも#′C,イオン
の衝撃を受ける。その結果、p形InP結晶lO表面に
おいては・、Pの蒸発やイオン衝撃による欠陥が導入さ
れ、またInk@化展2にも高蒸気圧成分(主KPf)
@化物)の損失による欠陥が導入される。このような欠
陥は、太ttift。
により発生した光キャリアの再結合中心やトラップとし
て作用し、太陽電池としての変換効率を著しく低下させ
る。また、CVD法での9モル幅のBang を含むI
ll@OHJll J f)形成の場合には、p形Im
P結晶lおよびIaP酸化膜コはWOO℃以上の高温に
さらされるので、スバンタ法の場合以上に、高密にの熱
的欠陥が導入され、その結果、変換効率は極めて低いも
のになる。
て作用し、太陽電池としての変換効率を著しく低下させ
る。また、CVD法での9モル幅のBang を含むI
ll@OHJll J f)形成の場合には、p形Im
P結晶lおよびIaP酸化膜コはWOO℃以上の高温に
さらされるので、スバンタ法の場合以上に、高密にの熱
的欠陥が導入され、その結果、変換効率は極めて低いも
のになる。
以上の説明は、主[、ImP太陽電池の場合についての
ものであるが、他の半導体を用いたMI8 @造太陽電
池、さらに汀MIN@造発光素子においても、金属層の
代りに透明電極を用いることによる変換効率の向上は実
IX8れていなかった。
ものであるが、他の半導体を用いたMI8 @造太陽電
池、さらに汀MIN@造発光素子においても、金属層の
代りに透明電極を用いることによる変換効率の向上は実
IX8れていなかった。
そこで、本発明の目的を1、上述した問題点を解決して
、高効率の透明電極−絶に膜−半導体構造【一つ光電変
換素子を製造する方法を提供することにある。
、高効率の透明電極−絶に膜−半導体構造【一つ光電変
換素子を製造する方法を提供することにある。
かかる目的を達成するために1本発明では、表面KII
Iを含むInIIt形成した半導体基板を陽極酸化する
ことKより、a側電極ならびに絶縁膜を連続して形成す
る。
Iを含むInIIt形成した半導体基板を陽極酸化する
ことKより、a側電極ならびに絶縁膜を連続して形成す
る。
以下に図・面を参照して本発明を説明する。
陽極酸化法は、常温で金属や半導体の酸化膜を比較的容
易に形成できる方法であり、その原理は電解液中で、金
属あるいは半導体?2Is極に、白金などの賞金間を陰
極として電流を通じることにより、電解液中の醗素イオ
ンによって金属あるいは半導体が酸化さ汁るものである
。
易に形成できる方法であり、その原理は電解液中で、金
属あるいは半導体?2Is極に、白金などの賞金間を陰
極として電流を通じることにより、電解液中の醗素イオ
ンによって金属あるいは半導体が酸化さ汁るものである
。
不発BAは、この陽極酸化法を透明電極および半導体の
酸化膜の形成に利用するものである。いま。
酸化膜の形成に利用するものである。いま。
鏡面研磨した半導体を定電流密度で陽極酸化した場合、
第2図の特性IK示すよ5[、tm間電圧a時間に対し
て直縁的に増大する。極間電圧と形成される酸化膜の厚
さとは比例関係にあるので%極間電圧の増大は酸化膜厚
の増大に対応する。一方。
第2図の特性IK示すよ5[、tm間電圧a時間に対し
て直縁的に増大する。極間電圧と形成される酸化膜の厚
さとは比例関係にあるので%極間電圧の増大は酸化膜厚
の増大に対応する。一方。
半導体の表面に金M膜が存在する場合、これを陽極酸化
すると、この金属の酸化膜が低抵抗の場合には、第一図
に示す極間電圧一時間特性■が得られる。ここで、0A
NJは、*mの金属の酸化反応が進行している領域を示
し、ム点は金属の酸化反応の終了と半導体の酸化反応の
始まりを示すものである。A点以後の極間電圧の上昇は
、特性Iの場合と一様に半導体の酸化膜厚が時間ととも
に増大していること【示している。
すると、この金属の酸化膜が低抵抗の場合には、第一図
に示す極間電圧一時間特性■が得られる。ここで、0A
NJは、*mの金属の酸化反応が進行している領域を示
し、ム点は金属の酸化反応の終了と半導体の酸化反応の
始まりを示すものである。A点以後の極間電圧の上昇は
、特性Iの場合と一様に半導体の酸化膜厚が時間ととも
に増大していること【示している。
本発明では、かかる特性1の現象を利用し、半導体の表
面に、tず1〜1モル%の8nを含むIn膜を形成し、
この半導体を陽極酸化することにより、透明電極として
、l−1モル幅の8nO意を含むIn5Osllt形成
し、さらに引き続いて酸化反応を進行させ、絶縁膜とな
る半導体の酸化膜を形成することにより、透明電極−絶
縁膜一半導体構造の光電変換素子を製造する。
面に、tず1〜1モル%の8nを含むIn膜を形成し、
この半導体を陽極酸化することにより、透明電極として
、l−1モル幅の8nO意を含むIn5Osllt形成
し、さらに引き続いて酸化反応を進行させ、絶縁膜とな
る半導体の酸化膜を形成することにより、透明電極−絶
縁膜一半導体構造の光電変換素子を製造する。
以下に1本発明を実−例を用いて絆しく説明する。
(実施例1)
InP太陽電池を第3図(a) 、 (b)に示す工
程で製造した。まず、第J @ C&)に示すように、
p形1rhP結晶基板1/の表面を鏡面研磨し、さらに
その裏mにムu −Znオーム性電電極りを被着した0
次いで%p形InP結晶基板1/の表面に、貞空蒸着法
により9モル%の8n を含むIn膜15を形成した。
程で製造した。まず、第J @ C&)に示すように、
p形1rhP結晶基板1/の表面を鏡面研磨し、さらに
その裏mにムu −Znオーム性電電極りを被着した0
次いで%p形InP結晶基板1/の表面に、貞空蒸着法
により9モル%の8n を含むIn膜15を形成した。
次に、p形IsP結晶基板//の裏面を絶縁性ワンクス
で保画し、この基板//f、pH=/2の3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのlI3混合液中で、1
laA/cILの定xi密に下で陽極酸化した。この陽
極酸化は、第3図(b)に示すように%Snを含むIn
膜15がすべて8 n O富を含むIn1OII!!/
JKf化。し、さらにp形InP結晶基板//の表面層
が酸化されて厚さ約100 AのI!LP酸化#lコが
形成された時点で銘了させた。
で保画し、この基板//f、pH=/2の3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのlI3混合液中で、1
laA/cILの定xi密に下で陽極酸化した。この陽
極酸化は、第3図(b)に示すように%Snを含むIn
膜15がすべて8 n O富を含むIn1OII!!/
JKf化。し、さらにp形InP結晶基板//の表面層
が酸化されて厚さ約100 AのI!LP酸化#lコが
形成された時点で銘了させた。
、このようにして作製した太陽電池は、AM(air
maam )−の太陽光下で、11%の変換効率配水し
、従来のII8 #9造太陽電池の効率/ヂ%を大幅に
上まわることが確gされた。
maam )−の太陽光下で、11%の変換効率配水し
、従来のII8 #9造太陽電池の効率/ヂ%を大幅に
上まわることが確gされた。
(実施例2)
Zn8・発光ダイオードを第参図(s)、 (b)K
示す工程で製造した。まず、第参図(&)に示すようt
fc、 rXIOcIILF)Gaが添加され、さらi
c 41 面WCIa −Gaオーム性電極2ヂを被着
したZt+8@結晶Iの表面に、真空蒸着法により、タ
モル襲の811を含むlm1i2tを形成した1次K。
示す工程で製造した。まず、第参図(&)に示すようt
fc、 rXIOcIILF)Gaが添加され、さらi
c 41 面WCIa −Gaオーム性電極2ヂを被着
したZt+8@結晶Iの表面に、真空蒸着法により、タ
モル襲の811を含むlm1i2tを形成した1次K。
この2m8・結晶2/を%pH= /Jの3%酒石酸水
溶液とプロピレングリコールとのl:J混合液中で陽極
酸化し、第参図(b)に示すように、8nO1を含むI
n1OI MII27 HよびZnB*酸化膜nを形成
した。
溶液とプロピレングリコールとのl:J混合液中で陽極
酸化し、第参図(b)に示すように、8nO1を含むI
n1OI MII27 HよびZnB*酸化膜nを形成
した。
この上5WCL、て作製した発光ダイオードは。
約JVの順方向バイアス下でピーク波長#≦00人の青
色発光を示し、その効率+s io で従来のMI8
構造ダイオードの効率10 を1桁上まわるものであ
った。
色発光を示し、その効率+s io で従来のMI8
構造ダイオードの効率10 を1桁上まわるものであ
った。
、以上説明したよ5に、本発明によれば、透明電極なら
びに絶縁膜となる半導体の酸化膜を常温での陽極酸化法
で形成するから、絶縁膜中ならびに半導体の表面に、変
換効率の低下の原因となる熱的欠陥や機械的欠陥が導入
されるおそれは全くない。したがって、MIIQ造素子
での金属層の代り[a明iE極を用いた効果が十分に発
揮され、極めて為い変換効率を有する光電置換素子を製
造できるという利点がある。
びに絶縁膜となる半導体の酸化膜を常温での陽極酸化法
で形成するから、絶縁膜中ならびに半導体の表面に、変
換効率の低下の原因となる熱的欠陥や機械的欠陥が導入
されるおそれは全くない。したがって、MIIQ造素子
での金属層の代り[a明iE極を用いた効果が十分に発
揮され、極めて為い変換効率を有する光電置換素子を製
造できるという利点がある。
第1図(a) 、 (b) tX従来の方法による透
明電極−絶縁膜一半導体構造のImP太陽電池の製浩工
程を示す模式的断面図、w4J図は半導体ならびに表面
に金jii1膜を有する半導体の定電流密度陽極酸化で
の極間電圧一時間特性な示す線図%第3図(a)、
(b)は本発明の方法による透明電極−絶縁膜一半導体
構造のInP太陽電池の製造工程を示す模式的断面図、
第4図(a) 、 (b)は本発明の方法による透明
電極−絶縁膜一半導体構造のZn8・発光ダイオードの
製造工程を示す模式的#面図である。 /、II・・p形InP結晶基板、コ、 /2−IEI
F酸化膜、J、 /J、 2J ・= 8m(h を含
むI” s Os II %lダ・・・Au −Zぬオ
ー^性電極、/j・・・9モル襲のsnを含む11L1
・・・ZnS・結晶、 〃・・・In8・酸化膜
、21− In −Gaオーム性電sb。 工・・・半導体の陽極酸化における極間電圧一時間特性
、厘・・・!!面に金属層を有する半導体の陽極酸化に
おける極間電圧一時間特性。 0・・・陽極酸化の開始点。 ム・・・金属膜の鹸化反応の終了点。 特許出駄人 日本電信電話公社 第1図 (、(1) 第2・図 第3図 (4)
明電極−絶縁膜一半導体構造のImP太陽電池の製浩工
程を示す模式的断面図、w4J図は半導体ならびに表面
に金jii1膜を有する半導体の定電流密度陽極酸化で
の極間電圧一時間特性な示す線図%第3図(a)、
(b)は本発明の方法による透明電極−絶縁膜一半導体
構造のInP太陽電池の製造工程を示す模式的断面図、
第4図(a) 、 (b)は本発明の方法による透明
電極−絶縁膜一半導体構造のZn8・発光ダイオードの
製造工程を示す模式的#面図である。 /、II・・p形InP結晶基板、コ、 /2−IEI
F酸化膜、J、 /J、 2J ・= 8m(h を含
むI” s Os II %lダ・・・Au −Zぬオ
ー^性電極、/j・・・9モル襲のsnを含む11L1
・・・ZnS・結晶、 〃・・・In8・酸化膜
、21− In −Gaオーム性電sb。 工・・・半導体の陽極酸化における極間電圧一時間特性
、厘・・・!!面に金属層を有する半導体の陽極酸化に
おける極間電圧一時間特性。 0・・・陽極酸化の開始点。 ム・・・金属膜の鹸化反応の終了点。 特許出駄人 日本電信電話公社 第1図 (、(1) 第2・図 第3図 (4)
Claims (1)
- 逃明電極−絶縁膜−牛導体構造をもつ光11L変換素子
を製造するにあたって、半導体基板の表面にSni含む
In膜を杉成し、次にこの半導体基板を陽極酸化するこ
とに・より、8nQ1を含む1101膜、さらに半導体
基板の酸化膜を連続して形成することを特徴とする光電
変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044663A JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044663A JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58162076A true JPS58162076A (ja) | 1983-09-26 |
JPS6259908B2 JPS6259908B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=12697682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57044663A Granted JPS58162076A (ja) | 1982-03-23 | 1982-03-23 | 光電変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58162076A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60189931A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-27 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 半導体デバイスの電気コーテイング処理の方法 |
US6872649B2 (en) | 1999-04-15 | 2005-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing transparent conductor film and compound semiconductor light-emitting device with the film |
-
1982
- 1982-03-23 JP JP57044663A patent/JPS58162076A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60189931A (ja) * | 1984-02-17 | 1985-09-27 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 半導体デバイスの電気コーテイング処理の方法 |
US6872649B2 (en) | 1999-04-15 | 2005-03-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing transparent conductor film and compound semiconductor light-emitting device with the film |
US6876003B1 (en) | 1999-04-15 | 2005-04-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, method of manufacturing transparent conductor film and method of manufacturing compound semiconductor light-emitting device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6259908B2 (ja) | 1987-12-14 |
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