JPS6065528A - pn接合形成法 - Google Patents
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はpn接合形成法に係り、特に逆方向電流即ち逆
バイアス印加時の電流の小さなpn接合、さらに、開放
電圧(Voc)の大きな太陽醒池の製造に好適なpn接
合形成方法に関する。
バイアス印加時の電流の小さなpn接合、さらに、開放
電圧(Voc)の大きな太陽醒池の製造に好適なpn接
合形成方法に関する。
従来の低分解能質量分離方式あるいは非質量分離方式イ
オン打込仝後のアニール法としては、窒素ガス雰囲気中
のシ気炉アニール(M、D、 5irki6゜et a
l、 、 proc、of the 15th IEE
E’ PhotovoltajC8pecia1 is
t Conf11981 p、 981 B)L l:
toh、 et al−rJpn、 J、AI)pl、
Phys、 20 (1981)Supl)1.20
−2゜39)やレーザーアニール(特開昭53−130
975)を用いていたので、高効率太陽電池を得るには
、イオン打込み時の結晶損傷を浅くするため打込エネル
ギーを2〜10 KeVと低くしなければならない欠点
があった。打込みエネルギーを低くすると、一般に打込
みイオンビーム電流が低下し、イオン打込み処理速度が
低下することとなる。例えば、太陽1池用打込み装置で
は、打込みエネルギー10 KeVO時、打込みビーム
電流は5mA以下であるが、25 KeVO時、15m
A以上である。従って、打込みエネルギーが25 Ke
V前後の時のアニール法が望まれる。
オン打込仝後のアニール法としては、窒素ガス雰囲気中
のシ気炉アニール(M、D、 5irki6゜et a
l、 、 proc、of the 15th IEE
E’ PhotovoltajC8pecia1 is
t Conf11981 p、 981 B)L l:
toh、 et al−rJpn、 J、AI)pl、
Phys、 20 (1981)Supl)1.20
−2゜39)やレーザーアニール(特開昭53−130
975)を用いていたので、高効率太陽電池を得るには
、イオン打込み時の結晶損傷を浅くするため打込エネル
ギーを2〜10 KeVと低くしなければならない欠点
があった。打込みエネルギーを低くすると、一般に打込
みイオンビーム電流が低下し、イオン打込み処理速度が
低下することとなる。例えば、太陽1池用打込み装置で
は、打込みエネルギー10 KeVO時、打込みビーム
電流は5mA以下であるが、25 KeVO時、15m
A以上である。従って、打込みエネルギーが25 Ke
V前後の時のアニール法が望まれる。
一方、酸素ガス雰囲気中のアニールは、従来高いVoc
(開放′電圧)を得る目的で吹用されている( J、
A9Minnucci et al、 IEEE Tr
ans、 EIectronl)evices、 vo
l ’ED−27,p、 802.1980)が、通常
の高分解能質量分離方式イオン打込み法との組み合わせ
であシ、かなり特殊な方法にとどまっている。
(開放′電圧)を得る目的で吹用されている( J、
A9Minnucci et al、 IEEE Tr
ans、 EIectronl)evices、 vo
l ’ED−27,p、 802.1980)が、通常
の高分解能質量分離方式イオン打込み法との組み合わせ
であシ、かなり特殊な方法にとどまっている。
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、ダイオード
の逆方向電流が小さく、高効率な太陽−池の製造に有な
pn接合形成法を提供することにβる。
の逆方向電流が小さく、高効率な太陽−池の製造に有な
pn接合形成法を提供することにβる。
イオン打込み法は、今日では半導体工業にお込で重要な
要素技術となっているが、半導体プロセス用イオン打込
み装装置は高分解能で質量分離を行う方式(高分解能質
量分離方式)のため、導入不純物純度が高いという長所
を有する反面、質量分離器を装備するため装置コストと
ランニングコストが高いという欠点を有する。
要素技術となっているが、半導体プロセス用イオン打込
み装装置は高分解能で質量分離を行う方式(高分解能質
量分離方式)のため、導入不純物純度が高いという長所
を有する反面、質量分離器を装備するため装置コストと
ランニングコストが高いという欠点を有する。
他方、特に太陽電池のpn接合形成用として、上記の欠
点を除いた、低分解能で質量分離を行う方式(低分解能
質量分離方式)あるいは質量分離をしない方式(非fj
、址分離方式)がある。
点を除いた、低分解能で質量分離を行う方式(低分解能
質量分離方式)あるいは質量分離をしない方式(非fj
、址分離方式)がある。
これらの方式によれば、装置コストとシンニングコスト
が低酸するだけでなく、イオンビームの行路が短くなる
ため装置内壁等との衝突散乱による損失分が減シ打込み
電流が増大し、しだがって、打込み処理速度が増すとい
う特長をMする。
が低酸するだけでなく、イオンビームの行路が短くなる
ため装置内壁等との衝突散乱による損失分が減シ打込み
電流が増大し、しだがって、打込み処理速度が増すとい
う特長をMする。
非質量分離方式イオン打込み法には、固体原料(−打込
みの場合には赤燐、以下、括弧内は憐打込みの場合)を
用いる固体イオン源方式と、放電ガスとして水素化物(
PH8)、ハロゲン化物(PFs etc) 4を用い
る気体イオン源方式がある。
みの場合には赤燐、以下、括弧内は憐打込みの場合)を
用いる固体イオン源方式と、放電ガスとして水素化物(
PH8)、ハロゲン化物(PFs etc) 4を用い
る気体イオン源方式がある。
前者は、蒸発炉が必要なことと蒸発炉からイオン源まで
を加熱(約400C)L蒸気の固化を防・ぐ必要があり
取扱いが面倒であるが、談者は気体状原料のため取扱い
が容易でるる。
を加熱(約400C)L蒸気の固化を防・ぐ必要があり
取扱いが面倒であるが、談者は気体状原料のため取扱い
が容易でるる。
しかし、水素化物やハロゲンエし物の気体を用いる場合
には、イオン源内で導電性不純物単独イオン(P”、
P”、 P2”)以外のイオン、即ち導電性不純物と水
素やハロゲンと結合したイオン(PH9゜PHz”、P
H3等)およびH”、H2+の水素イオンやハロゲンイ
オンが発生し、低分解能質量分離方式や非質量分離方式
イオン打込み法では、導電性不純物単独イオン以外のイ
オンが試料へ打込まれる。
には、イオン源内で導電性不純物単独イオン(P”、
P”、 P2”)以外のイオン、即ち導電性不純物と水
素やハロゲンと結合したイオン(PH9゜PHz”、P
H3等)およびH”、H2+の水素イオンやハロゲンイ
オンが発生し、低分解能質量分離方式や非質量分離方式
イオン打込み法では、導電性不純物単独イオン以外のイ
オンが試料へ打込まれる。
これらのイオンはpn接合の成流−電圧特性および太陽
電池特性に悪影響を及ぼす(H,Itoh etal、
J、J、A、P、20(1981)SLIP+)1.2
0 2.1)I)、398よびJ、J、A、P、 21
(1982)Suppl、 21−2.pp、 7)
ため、これらの悪影響を抑えるためにはイオン打込みエ
ネルギーを低くするか、打込みイオンビームを磁場走査
することにより専心性不純物以外のイオンの打込み濃度
を低くする必要がある。
電池特性に悪影響を及ぼす(H,Itoh etal、
J、J、A、P、20(1981)SLIP+)1.2
0 2.1)I)、398よびJ、J、A、P、 21
(1982)Suppl、 21−2.pp、 7)
ため、これらの悪影響を抑えるためにはイオン打込みエ
ネルギーを低くするか、打込みイオンビームを磁場走査
することにより専心性不純物以外のイオンの打込み濃度
を低くする必要がある。
本発明は上記問題点解決のために行なわれたものであり
、酸化性雰囲気中でアニールすることによシ上記導畦性
不純物以外のイオンの悪影響を取除き、逆方向電流の小
さなpn接合を形成し、さらに高効率太陽′電池の製造
を可能とするものである。
、酸化性雰囲気中でアニールすることによシ上記導畦性
不純物以外のイオンの悪影響を取除き、逆方向電流の小
さなpn接合を形成し、さらに高効率太陽′電池の製造
を可能とするものである。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
放電ガスとしてP H3を用い、質量分離を行わずに、
比抵抗3Ω・・mのp型Si基板へイオン打込みを行っ
た。打込み条件は、エネルギー25KeV、全イオン打
込み敵を5X10”z−2とした。
比抵抗3Ω・・mのp型Si基板へイオン打込みを行っ
た。打込み条件は、エネルギー25KeV、全イオン打
込み敵を5X10”z−2とした。
この後、700〜1ooocの温度範囲でウェット02
中でアニールし、裏面にA7電極、表面にTi/Ag電
極を形成し太陽1池とした。作成した太陽電池の開放゛
成圧(Voc)のウエッ)02中アニ一ル温度依存性を
第1図曲線11で示す。また、同一条件でイオン打込み
を行った試料をドライN2中でアニールした結果を曲線
12、通常の質量分離方式イオン打込みにより、エネル
ギー25 KeVで打込み量5X1011Icm−2の
P+を打込んだ試料をウエツ)02中とドライN2中で
アニールし作成した太陽電池の結果もそれぞれ曲線13
および14で示した。非質量分離打込み+ウェット02
アニール太陽覗池のVocは、非質量分離打込み+ドラ
イN2アニール太陽醒池のVocに比べ高く、かつ、適
当な温度範囲を選べば、質量分離打込み+ウェット02
アニール太陽心池のVocと同等の1直となっている。
中でアニールし、裏面にA7電極、表面にTi/Ag電
極を形成し太陽1池とした。作成した太陽電池の開放゛
成圧(Voc)のウエッ)02中アニ一ル温度依存性を
第1図曲線11で示す。また、同一条件でイオン打込み
を行った試料をドライN2中でアニールした結果を曲線
12、通常の質量分離方式イオン打込みにより、エネル
ギー25 KeVで打込み量5X1011Icm−2の
P+を打込んだ試料をウエツ)02中とドライN2中で
アニールし作成した太陽電池の結果もそれぞれ曲線13
および14で示した。非質量分離打込み+ウェット02
アニール太陽覗池のVocは、非質量分離打込み+ドラ
イN2アニール太陽醒池のVocに比べ高く、かつ、適
当な温度範囲を選べば、質量分離打込み+ウェット02
アニール太陽心池のVocと同等の1直となっている。
即ち、アニール温度800〜900Cにおいて、非質量
分離打込み太陽電池は質量分離打込み太l@亀池に比べ
、アニール雰囲気をドライN2からウェット02へ変更
することの効果を著しく受けることを意味する。
分離打込み太陽電池は質量分離打込み太l@亀池に比べ
、アニール雰囲気をドライN2からウェット02へ変更
することの効果を著しく受けることを意味する。
以上、4種類の太陽電池のVocのアニール温度依存性
は次の様に説明できることが明らかとなった。まず、質
量分離打込み+ドライN2アニール太陽電池のVocが
アニール温度上昇に伴い単調に減少しているのは、少数
キャリアの拡散距離が減少しているためである。これは
、太陽電池の分光感度特性からp型Si基板の少数キャ
リア拡散距離をめたところ判明した。質量分離打込み+
ウエツ)02アニール太陽成池のVocのアニール温度
依存性は、P濃度プロファイルのアニール温度による変
化で説明される。これは、形成される酸化膜とSi基板
との間にPが再分布し、Si表面にP+講度の高い層が
形成されPg度分布の平坦部分がなくなるためでめると
考えられる。Vocのアニール温度依存性は上記のPの
再分布がアニール温度により異なり、Pd度プロファイ
ルがVocの決定妥因のひと3となっていることを示し
ている。
は次の様に説明できることが明らかとなった。まず、質
量分離打込み+ドライN2アニール太陽電池のVocが
アニール温度上昇に伴い単調に減少しているのは、少数
キャリアの拡散距離が減少しているためである。これは
、太陽電池の分光感度特性からp型Si基板の少数キャ
リア拡散距離をめたところ判明した。質量分離打込み+
ウエツ)02アニール太陽成池のVocのアニール温度
依存性は、P濃度プロファイルのアニール温度による変
化で説明される。これは、形成される酸化膜とSi基板
との間にPが再分布し、Si表面にP+講度の高い層が
形成されPg度分布の平坦部分がなくなるためでめると
考えられる。Vocのアニール温度依存性は上記のPの
再分布がアニール温度により異なり、Pd度プロファイ
ルがVocの決定妥因のひと3となっていることを示し
ている。
非質量分離打込み+ドライN2アニール太陽成池のVo
cのアニール温度依存性は、イオン打込み時に■]+イ
オンの造る結晶損傷位置と接合深さの位置関係によって
説明されることが明らかとなった。即ち、25KeVで
イオン打込みした時のH+の結晶損傷分布は表面から約
0.26μmの位置にピーク値を有し、この結晶損傷は
700〜850cでは完全に回復せずあまり位置が動か
ない。他方、接合深さは、アニール温度とともに増大し
、700〜1000Cに対し、0.3μm〜0.5μm
の値を示す。
cのアニール温度依存性は、イオン打込み時に■]+イ
オンの造る結晶損傷位置と接合深さの位置関係によって
説明されることが明らかとなった。即ち、25KeVで
イオン打込みした時のH+の結晶損傷分布は表面から約
0.26μmの位置にピーク値を有し、この結晶損傷は
700〜850cでは完全に回復せずあまり位置が動か
ない。他方、接合深さは、アニール温度とともに増大し
、700〜1000Cに対し、0.3μm〜0.5μm
の値を示す。
したがって、700,800Cでは結晶損傷分布位置と
接合深さがオーバーラツプし、ダイオードの醒流−電圧
特性、および太陽電池のVocが悪くなる。
接合深さがオーバーラツプし、ダイオードの醒流−電圧
特性、および太陽電池のVocが悪くなる。
900C以上でのVocの低下は質量分離打込み十ドラ
イN2アニール太陽電池と同様、少数キャリアの拡散距
離の低下で説明される。
イN2アニール太陽電池と同様、少数キャリアの拡散距
離の低下で説明される。
非質量分離打込み+ウエツ)02 アニール太陽電池の
Vocのアニール温度依存性は、形成される酸化膜厚と
接合深さのアニール温度依存性と関係している。この点
について第2図を用い説明する。
Vocのアニール温度依存性は、形成される酸化膜厚と
接合深さのアニール温度依存性と関係している。この点
について第2図を用い説明する。
第2図曲線21(・印)は、酸化膜として除去されるS
i層の厚さであシ、同図曲線22(○印)は除去される
Si層に接合深さを加えたものであり、酸化前の、9i
表面から接合位置までの仮想的な深さである。さらに同
図斜線部23は、打込みエネルギー25 KeV の時
にH+イオンが形成スる結晶損傷領域である。また曲線
22と斜線23がオーバーラツプするアニール条件の試
料においてダイオードの直流−電圧特性および太陽電池
のVo cが悪くなる。第1図曲線11のVocがアニ
ール温度700〜800Cで低いのはこのためである。
i層の厚さであシ、同図曲線22(○印)は除去される
Si層に接合深さを加えたものであり、酸化前の、9i
表面から接合位置までの仮想的な深さである。さらに同
図斜線部23は、打込みエネルギー25 KeV の時
にH+イオンが形成スる結晶損傷領域である。また曲線
22と斜線23がオーバーラツプするアニール条件の試
料においてダイオードの直流−電圧特性および太陽電池
のVo cが悪くなる。第1図曲線11のVocがアニ
ール温度700〜800Cで低いのはこのためである。
8500以上では22と23が離れオーツ(−ラップし
ないため本試料のVocは質量分離打込み+ウェット0
2アニール太陽電池とほとんど同等となる。
ないため本試料のVocは質量分離打込み+ウェット0
2アニール太陽電池とほとんど同等となる。
以上、太陽電池のVocについて議論したが、Vo c
は次式 n:ダイオード因子 に:ボルツマン定数 T:温度 q;累眠荷 JL:光覗流密度 Jo:ダイオードの飽和電流密度 で表わされるため、ダイオードの電流−電圧特性の特性
値であるn、Joの関数である。拡散電流支配の理想ダ
イオードではn = lであるが、生成・再結合電流成
分が大きくなるに伴い、nは1よシ大きくなシ、同時に
Joが大きくなるためVocは低下する。Joの大小は
逆方向電流の大小と相関関係がちj)、Vocが大きい
ことと逆方向電流の小さいことは対応する。
は次式 n:ダイオード因子 に:ボルツマン定数 T:温度 q;累眠荷 JL:光覗流密度 Jo:ダイオードの飽和電流密度 で表わされるため、ダイオードの電流−電圧特性の特性
値であるn、Joの関数である。拡散電流支配の理想ダ
イオードではn = lであるが、生成・再結合電流成
分が大きくなるに伴い、nは1よシ大きくなシ、同時に
Joが大きくなるためVocは低下する。Joの大小は
逆方向電流の大小と相関関係がちj)、Vocが大きい
ことと逆方向電流の小さいことは対応する。
また、本実施例は、打込みエネルギーが25KeVの時
について述べたが、打込みエネルギーの変化は、第2図
23の結晶損傷位置の位置を変化させるため、この23
の位置変化に応じたアニール温度の最適値が存在するこ
ととなる。即ち、任意の打込みエネルギーに対し、アニ
ール条件(特に温度)の最適値がある。
について述べたが、打込みエネルギーの変化は、第2図
23の結晶損傷位置の位置を変化させるため、この23
の位置変化に応じたアニール温度の最適値が存在するこ
ととなる。即ち、任意の打込みエネルギーに対し、アニ
ール条件(特に温度)の最適値がある。
以上、本実施例によれば、非質量分離イオン打込みに起
因するデバイス上のデメリットがなくなり、質量分離イ
オン打込みと同等のデノ(イス特性が得られる。このた
め、非質量分離イオン打込みの装置上、打込み処理速度
上のメリットが生かされるとの効果がある。
因するデバイス上のデメリットがなくなり、質量分離イ
オン打込みと同等のデノ(イス特性が得られる。このた
め、非質量分離イオン打込みの装置上、打込み処理速度
上のメリットが生かされるとの効果がある。
本発明によれば、低分解能質量分離方式もしくは非質量
分離方式イオン打込み法によシ作成されるpn接合の特
性は、質量分離方式イオン打込み法によシ作成したもの
と同等にできるため、本打込み方式の経済性、簡略化が
積極的に利用可能となり、pn接合および太陽電池のコ
ストパフォーマンスを高くできるとの効果がある。
分離方式イオン打込み法によシ作成されるpn接合の特
性は、質量分離方式イオン打込み法によシ作成したもの
と同等にできるため、本打込み方式の経済性、簡略化が
積極的に利用可能となり、pn接合および太陽電池のコ
ストパフォーマンスを高くできるとの効果がある。
第1図および第2図は、それぞれ本発明の詳細な説明す
るだめの曲線図である。
るだめの曲線図である。
Claims (1)
- 低質量分離方式もしくは非寅量分離方式によって基板に
イオンを打込む工程と、上記基板を酸素を含む雰囲気中
においてアニールする工程を含trことを特徴とするp
n接合形成法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58172987A JPS6065528A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | pn接合形成法 |
FR848414336A FR2552265B1 (fr) | 1983-09-21 | 1984-09-19 | Procede de formation d'une jonction pn |
DE19843434552 DE3434552A1 (de) | 1983-09-21 | 1984-09-20 | Verfahren zur bildung einer pn-grenzschicht |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58172987A JPS6065528A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | pn接合形成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6065528A true JPS6065528A (ja) | 1985-04-15 |
Family
ID=15952071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58172987A Pending JPS6065528A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | pn接合形成法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6065528A (ja) |
DE (1) | DE3434552A1 (ja) |
FR (1) | FR2552265B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3727825A1 (de) * | 1987-08-20 | 1989-03-02 | Siemens Ag | Serienverschaltetes duennschichtsolarmodul aus kristallinem silizium |
DE3727826A1 (de) * | 1987-08-20 | 1989-03-02 | Siemens Ag | Serienverschaltetes duennschicht-solarmodul aus kristallinem silizium |
US6982215B1 (en) * | 1998-11-05 | 2006-01-03 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | N type impurity doping using implantation of P2+ ions or As2+ Ions |
KR101832230B1 (ko) | 2012-03-05 | 2018-04-13 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4915377B1 (ja) * | 1968-10-04 | 1974-04-15 |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP58172987A patent/JPS6065528A/ja active Pending
-
1984
- 1984-09-19 FR FR848414336A patent/FR2552265B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1984-09-20 DE DE19843434552 patent/DE3434552A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2552265A1 (fr) | 1985-03-22 |
DE3434552C2 (ja) | 1989-10-19 |
DE3434552A1 (de) | 1985-04-11 |
FR2552265B1 (fr) | 1990-02-02 |
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