NL8104140A - METHOD FOR MANUFACTURING AMORPHIC SEMICONDUCTOR DEVICES WITH IMPROVED PHOTOSENSITIVE PROPERTIES AND EQUIPMENT OBTAINED AS SUCH. - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING AMORPHIC SEMICONDUCTOR DEVICES WITH IMPROVED PHOTOSENSITIVE PROPERTIES AND EQUIPMENT OBTAINED AS SUCH. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8104140A NL8104140A NL8104140A NL8104140A NL8104140A NL 8104140 A NL8104140 A NL 8104140A NL 8104140 A NL8104140 A NL 8104140A NL 8104140 A NL8104140 A NL 8104140A NL 8104140 A NL8104140 A NL 8104140A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- alloy
- deposited
- hydrogen
- amorphous
- fluorine
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 48
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 142
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 138
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 72
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 67
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 67
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 47
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 31
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical group [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 7
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 79
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 50
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 49
- 235000019000 fluorine Nutrition 0.000 description 46
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 28
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 21
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 11
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 7
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000669 Chrome steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001188 F alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- -1 SiF2 Chemical compound 0.000 description 1
- 229910004016 SiF2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N difluorosilicon Chemical compound F[Si]F MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical class C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0026—Activation or excitation of reactive gases outside the coating chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1604—Amorphous materials
-
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/065—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the graded gap type
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/204—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table including AIVBIV alloys, e.g. SiGe, SiC
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
*5 - • «* s -1- VO 2286 #.* 5 - • «* s -1- VO 2286 #.
Werkwijze voor het vervaardigen van amorfe halfgeleiderinrichtingen met verbeterde fotogevoelige eigenschappen alsmede als zodanig verkregen inrichtingenA method of manufacturing amorphous semiconductor devices with improved photosensitive properties as well as devices obtained as such
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van amorfe halfgeleiderinrichtingen met verbeterde fotogevoelige eigenschappen. De uitvinding heeft als belangrijkste toepassing de vervaardiging van fotogevoelige legeringen en inrichtingen 5 met gegradeerde bandafstanden of energiesprongen voor specifieke fotogevoelige toepassingen met inbegrip van fotoreceptieve inrichtingen, zoals zonnecellen van een p—i-n, p-n, Schottky of MIS (metaal-isolator-halfgeleider)type; fotogeleidend medium, zoals toegepast in xerografie; foto-det eet erende inrichtingen en fotodiodes met inbegrip van foto-10 diode-opstellingen met een groot oppervlak.The invention relates to a method for manufacturing amorphous semiconductor devices with improved photosensitive properties. The main application of the invention is the manufacture of photosensitive alloys and devices with graded bandgaps or energy jumps for specific photosensitive applications including photo-receptive devices, such as p-in, pn, Schottky or MIS (metal insulator-semiconductor) type solar cells ; photoconductive medium, as used in xerography; photo-sensing devices and photodiodes including large-area photo-diode arrays.
Silicium is de basis van de enoime industrie van kristallijne halfgeleiders en vormt het materiaal waaruit dure, hoog-efficiënte, (18$) kristallijne zonnecellen voor ruimtetoepassingen zijn gemaakt.Silicon is the foundation of the vast crystalline semiconductor industry and is the material from which expensive, high-efficiency ($ 18) crystalline solar cells for space applications are made.
Toen de kristallijne halfgeleidertechnologie de commerciële fase had 15 bereikt, werd de basis gelegd voor de huidige enoime industrie van . halfgeleiderinrichtingen. Dit was te danken aan het feit dat de wetenschappelijke onderzoekers in staat waren cm. nagenoeg defect vrij germanium en in het bijzonder siliciumkristallen te laten groeien, en deze daarna cm te zetten in extrinsieke materialen met daarin aan-20 wezige p-type en n-type geleidbaarheidsgebieden. Dit werd tot stand gebracht door in dergelijke kristallijne materialen delen per millioen donor (n) of acceptor (p) dopingmaterialen te laten diffunderen die als vervangende onzuiverheden in het nagenoeg zuivere kristallijne materiaal werden geïntroduceerd, ter verhoging van de elektrische 25 geleidbaarheid daarvan en voor het instellen van het p- of n-geleidings-type. De vervaardigingsmethoden van p- en n-overgangskristallen betroffen bijzonder ingewikkelde, tijdrovende en dure procedures. Deze kristallijne materialen die bruikbaar zijn in zonnecellen en in strocmregelinrichtingen worden aldus onder zeer zorgvuldig beheerste 30 omstandigheden vervaardigd door individuele silicium of geraniumkris-tallen te laten groeien, waarbij wanneer p-n-overgangen vereist zijn 8104140 \ * -2- dergelijke enkele kristallen worden gedoopt met extreem kleine en kritische hoeveelheden dopingsmiddelen.When crystalline semiconductor technology reached the commercial phase, the foundations for today's enoime industry were laid. semiconductor devices. This was due to the fact that the scientific researchers were able to cm. grow substantially defect free free germanium and in particular silicon crystals, and then convert them into extrinsic materials containing p-type and n-type conductivity regions. This was accomplished by diffusing parts per million of donor (s) or acceptor (p) doping materials into such crystalline materials which were introduced as substitute impurities into the substantially pure crystalline material, to increase its electrical conductivity and to setting the p or n conduction type. The methods of manufacturing p and n transition crystals involved particularly complex, time consuming and expensive procedures. These crystalline materials useful in solar cells and in current control devices are thus manufactured under very carefully controlled conditions by growing individual silicon or geranium crystals, where, when pn junctions are required, such single crystals are dipped with extremely small and critical amounts of dopants.
Deze kristalgroeimethoden leveren dergelijke· relatief kleine kristallen, dat voor zonnecellen een groot aantal geccmhineerde 5 enkele kristallen nodig is cm het gewenste oppervlak van slechts één enkel zonnecelpaneel te "bestrijken. De hoeveelheid energie die volgens deze methode noodzakelijk is voor het maken van een zonnecel,, de beperkingen die door de aflaetingsgrenzen van het silieiumkristal • worden opgelegd alsmede de noodzaak een dergelijk kristallijn materiaal 10 in stukjes te snijden en te assembleren vormen tezamen een barrière ten opzichte van de economische toepassing op grote schaal van kristallijne half gelei derzonnecellen voor energieaazetting ► Verder heeft kristallijn silicium een indirecte optische beperking, nl. een slechte lichtabsorptie in het materiaal. Vanwege deze slechte lichtabsorptie 15 dienen kristallijne zonnecellen ten minste 50 micrometer dikste zijn cm het invallende zonlicht te kunnen absorberen. Zelfs indien het enkele kristalmateriaal wordt vervangen door polykristallijn silicium, dat goedkoper kan worden geproduceerd, blijft nog steeds dit. bezwaar bestaan; vandaar dat de materiaaldikte niet wordt verminderd. Bij poly-20 kristallijne materiaal zijn tevens de toevoeging van korrelgrensvlakken en andere probleemdefecten betrokken.These crystal growth methods provide such relatively small crystals that solar cells require a large number of combined single crystals to cover the desired surface area of only a single solar cell panel. The amount of energy required by this method to make a solar cell, , the limitations imposed by the boundary limits of the silicon crystal and the need to cut and assemble such a crystalline material 10 together constitute a barrier to the large-scale economic application of crystalline semiconductor solar cells for energy deposition. crystalline silicon has an indirect optical limitation, ie poor light absorption in the material Because of this poor light absorption, crystalline solar cells must be at least 50 micrometres thickest to absorb the incident sunlight, even if the single crystal material is replaced and polycrystalline silicon, which can be produced more cheaply, still does this. objection exist; hence the material thickness is not reduced. Polycrystalline material also involves the addition of grain interfaces and other problem defects.
Een extra tekortkoming van het kristallijne materiaal voor zonneceltoepassingen betreft het feit· dat de kristallijne silicium-bandafstand (verboden zone) van ongeveer 1,1 eV inherent beneden de 25 optimale bandafstand van ongeveer 1,5 eV ligt. Inmenging van germanium wanneer mogelijk, vernauwt verder de bandaf stand die verder het amzettingsrendement van het zonlicht vermindert.An additional shortcoming of the crystalline material for solar cell applications concerns the fact that the crystalline silicon band gap (forbidden zone) of about 1.1 eV is inherently below the optimum band distance of about 1.5 eV. Interference of germanium when possible further narrows the tire spacing which further reduces the amputation efficiency of the sunlight.
Samengevat hebben kristallijne siliciuminrichtingen vaste ^parameters die niet naar wens varieerbaar zijn, zijn grote hoeveel-30 heden materiaal nodig, kunnen zij slechts met betrekkelijk kleine oppervlakken worden gemaakt en zijn zij- duur en tijdrovend wat de vervaardiging betreft. Met inrichtingen gebaseerd op amorf silicium kunnen deze nadelen van kristallijn silicium worden vermeden.In summary, crystalline silicon devices require fixed parameters that are not variable as desired, require large amounts of material, can be made only with relatively small areas, and are lengthy and time-consuming in manufacture. With amorphous silicon based devices, these drawbacks of crystalline silicon can be avoided.
Amorf silicium heeft een optisch absorptiegedrag analoog aan een direkte 35 verboden zonehalfgeleider waarbij slechts een materiaaldikte van 1 micrometer of minder noodzakelijk is cm dezelfde hoeveelheid zonlicht té absorberen als het 50 micrometer dikke kristallijne silicium.Amorphous silicon has an optical absorption behavior analogous to a direct forbidden zone semiconductor where only a material thickness of 1 micron or less is necessary to absorb the same amount of sunlight as the 50 micron thick crystalline silicon.
8104140 t * — ;8104140 t * -;
Verder kan amorf silicium sneller, gemakkelijker en met grote oppervlakken worden gemaakt dan kristallijn silicium.Furthermore, amorphous silicon can be made faster, easier and with large areas than crystalline silicon.
Aldus heeft men veel onderzoek verricht voor het ontwikkelen van methoden voor het gemakkelijk afzetten van amorfe halfgeleider-5 legeringen of films, die elk desgewenst hetrekkelijk grote oppervlakken kunnen bestrijken, slechts begrensd door de afmetingen van de depositie-inrichting, en die gemakkelijk kunnen worden gedoteerd ter vorming van p-type en n-type materialen, wanneer daaruit p-n-junctie-inrichtingen moeten worden gemaakt die equivalent zijn aan die 10 geproduceerd uit hun kristallijne tegenhangers. Gedurende vele jaren was dit onderzoek vrijwel niet produktief. Amorfe silicium of germanium (groep IV) films zijn normaal viervoudig gecoördineerd en gevonden werd dat zij microholtes en losse bindingen en andere defeften hadden, die een hoge dichtheid van gelocaliseerde niveaus 15 iu de energieband ervan veroorzaken. De aanwezigheid van een hoge dichtheid van gelocaliseerde niveaus standen in de energieband van amorfe silicium halfgeleiderfilms heeft geleid tot een lage graad van fotogeleidbaarheid en een korte dragerlevensduur, waardoor dergelijke films ongeschikt worden voor fotogevoelige toepassingen.Thus, much research has been conducted to develop methods for easily depositing amorphous semiconductor alloys or films, each of which can cover quite large areas if desired, limited only by the dimensions of the depositor, and which can be easily doped to form p-type and n-type materials, when to be made therefrom pn junction devices equivalent to those produced from their crystalline counterparts. For many years, this research was virtually unproductive. Amorphous silicon or germanium (Group IV) films are normally fourfold coordinated and found to have micro-cavities and loose bonds and other defects causing high density of localized levels in their energy band. The presence of a high density of localized levels of positions in the energy band of amorphous silicon semiconductor films has resulted in a low degree of photoconductivity and a short carrier life, making such films unsuitable for photosensitive applications.
20 Tevens kunnen dergelijke films niet met succes worden gedoopt of anderszins gemodificeerd cm het Fermi-niveau dicht naar de geleidings-of valentiebanden te verschuiven, waardoor zij ongeschikt worden voor het maken van p-n-overgangen voor zonnecellen en strocmregelinrichting-toepassingen.Also, such films cannot be successfully doped or otherwise modified to shift the Fermi level close to the conduction or valence bands, rendering them unsuitable for making p-n junctions for solar cells and current control applications.
25 ' Met het doel de voomoemde problemen wat amorf silicium en germanium betreft te verminderen is door W.E. Spear en P.G. LeCcmber van Carnegie Laboratory of Physics, Universitee of Dundee, in Dundee, Schotland, werk verricht betreffende "Substitutional Doping of Amorphous Silicon" als vermeld in een artikel gepubliceerd in Solid State 30 Cqnrnunications, Vol. 17, blz. 1193-1196, 1975j met het doel de gelocaliseerde niveaus in de energieband in amorf silicium of germanium te verminderen en deze in eigenschappen dichter intrinsiek kristallijn silicium of germanium te laten benaderen en met het doel de amorfe materialen vervangend te doteren met geschikte klassieke doping-35 middelen, zoals bij het doteren van kristallijne materialen, cm extrinsieke of p- of n-geleidingstypen daarvan te maken.25 'With the aim of reducing the aforementioned problems with regard to amorphous silicon and germanium, W.E. Spear and P.G. LeCcmber of Carnegie Laboratory of Physics, Universitee of Dundee, in Dundee, Scotland, work on "Substitutional Doping of Amorphous Silicon" as stated in an article published in Solid State 30 Cqnrnunications, Vol. 17, pp. 1193-1196, 1975j with the aim of reducing the localized levels in the energy band in amorphous silicon or germanium and allowing them to approach in their properties more closely intrinsically crystalline silicon or germanium and with the aim of doping the amorphous materials with suitable classic doping agents, such as in doping crystalline materials, to make extrinsic or p or n conductivity types thereof.
De vermindering van de gelocaliseerde niveaus werd tot stand 8104 140 V » gebracht door gloeioatladingsdepositie ran amorfe siliciumfilms, waarbij een gas van silaan (Siïï^) werd geleid door een reactiebuis,. waarin het gas werd ontleed door een r.f. gloeiontlading·én neergeslagen op een' substraat bij een substraattemperatuur van ongeveer 5 22T-32T°C* Het aldus op het substraat neergeslagen materiaal was een intrinsieke amorf materiaal bestaande uit silicium en waterstof,The reduction of the localized levels was accomplished 8104 140 V by glow discharge deposition of amorphous silicon films, passing a gas of silane (Siil) through a reaction tube. in which the gas was decomposed by an r.f. glow discharge and one deposited on a substrate at a substrate temperature of about 5 22T-32T ° C. The material thus deposited on the substrate was an intrinsic amorphous material consisting of silicon and hydrogen,
Ter vorming van een gedoopt, amorf materiaal werd een gas van fosfine (PH^) voor n-type geleiding of een gas van diboraan (B^Hg) voor p-type geleiding voorgemengd met het silaangas en onder dezelfde 10 bedrijfsomstandigheden door de gloeiontladingsreactiebuis geleid.To form a doped amorphous material, a gas of phosphine (PH ^) for n-type conduction or a gas of diborane (B ^ Hg) for p-type conduction was premixed with the silane gas and passed through the glow discharge reaction tube under the same operating conditions. .
De gas concentratie van de dopingmi ddelen lag tussen ongeveer —6 —2 5 x 10 en 10 delen per volume. Het aldus gedeponeerde· materiaal cmvat naar wordt aangenomen, vervangende fosfor- of boriumdoping-middelen en het bleek extrinsiek-en van een n- of p-geleidingstype 15 te zijn.The gas concentration of the doping agents was between about -6 -2 5x10 and 10 parts by volume. The material thus deposited is believed to substitute phosphorus or boron doping agents and was found to be extrinsic of an n or p conductivity type.
Hoewel indertijd niet bekend, is nu door werk van anderen gebleken, dat de waterstof in het silaan. zich gedurende de gloei-ontladingsdepositie bij een optimale temperatuur combineert met vele van de losse bindingen van het silicium waardoor de dichtheid 20 van de gelocaliseerde niveaus in de energieband aanzienlijk wordt verminderd en de elektronische eigenschappen van het amorfe materiaal dichter bij die van het overeenkomstige kristallijne materiaal komen.Although unknown at the time, work by others has now shown that the hydrogen is in the silane. combines during the glow discharge deposition at an optimum temperature with many of the loose bonds of the silicon thereby significantly reducing the density of the localized levels in the energy band and the electronic properties of the amorphous material closer to that of the corresponding crystalline material come.
D.I. Jones, W.E. Spear, P.G. LeComber, S. Li en R. Martins hebben tevens gewerkt met het doel a-Ge:H uit GeH^ te bereiden onder toe-25 passing van analoge depositieteehnieken. Het verkregen materiaal gaf blijk van een hoge dichtheid van gelocaliseerde niveaus in de energieband daarvan. Hoewel het materiaal kon worden gedoteert was het rendement aanmerkelijk lager dan dat verkrijgbaar met a-Si:H.D.I. Jones, W.E. Spear, P.G. LeComber, S. Li and R. Martins have also worked with the aim of preparing α-Ge: H from GeH 2 using analog deposition techniques. The material obtained showed a high density of localized levels in its energy band. Although the material could be doped, the efficiency was significantly lower than that available with a-Si: H.
In dit onderzoek vermeld in Philosophical Magazine B, vol. 39» blz. 1^7 30 (1979) concluderen de auteurs dat het het verkregen materiaal vanwege de grote dichtheid van de bandniveaus "een minder attractief materiaal dan a-Si voor doteerproeven en eventuele toepassing" is.Reported in this study in Philosophical Magazine B, vol. 39, pp. 1, 7, 30 (1979), the authors conclude that due to the high density of the band levels, the material obtained is "a less attractive material than a-Si for doping tests and optional use".
Bij onderzoek van met een soortgelijke gloeiontladingsmethode vervaardigde amorfe siliciumzonnecellen onder toepassing van silaan 35 probeerde D.E.Carlson germanium in de cellen te gebruiken cm van zijn beste vervaardigde zonnecelmateriaal dat een bandafstand van 165-170 eV had de optische band naar de optimale zonnecelwaarde van 8104140" i t -5- ongeveer 1,5 eV te vernauwen (D.E. Carlson, Journal of Non Crystalline Solids, vol. 35 en 36 (1980) blz. 707-717, voordracht op 8ste "international Conference on .Amorphous and Liquid Semi-Conductors", Cambridge, Mass., aug. 2T-31 1979)* Carlson heeft echter verder 5 vezmeld dat de toevoeging van germanium uit germaangas niet succesvol was omdat hierdoor significante verlagingen in alle fotogalvanische parameters van de zonnecellen werden veroorzaakt. Carlson gaf aan dat de vermindering van de fotogalvanische eigenschappen een aanwijzing was dat defecten in de energieband van de gedeponeerde films 10 werden gecreëerd (D.E. Carlson, Tech. Dig. 1977 IEEM, Washington, D.C., blz. 214).When examining amorphous silicon solar cells produced by a similar glow discharge method using silane 35, DECarlson attempted to use germanium in the cells cm of its best manufactured solar cell material having a band gap of 165-170 eV the optical band to the optimal solar cell value of 8104140 "it -5- constrict about 1.5 eV (DE Carlson, Journal of Non Crystalline Solids, vol. 35 and 36 (1980) pp. 707-717, lecture at 8th "International Conference on .Amorphous and Liquid Semi-Conductors", Cambridge, Mass., Aug. 2T-31 1979) * However, Carlson further stated that the addition of germanium from germane gas was unsuccessful because it caused significant reductions in all photovoltaic parameters of the solar cells. the photovoltaic properties was an indication that defects in the energy band of the deposited films were created (DE Carlson, Tech. Dig. 1977 IEEM, Washington, D.C., p. 214).
In een recente rapport betreffende het verhogen van het celrendement van multipele-junctie (gestapelde) zonnecellen van amorf silicium (a-Si:H) op de bovenvermelde wijze gedeponeerd uit 15 silaaa, rapporteerden de auteurs dat "germanium blijkt in a-Si:H een schadelijke onzuiverheid te zijn, die de J daarvan bij toenemendeIn a recent report on increasing the cell efficiency of multiple-junction (stacked) solar cells of amorphous silicon (a-Si: H) deposited from 15 silaaa as described above, the authors reported that "germanium appears in a-Si: H to be a harmful impurity, increasing the J thereof
SOSO
Ge exponentieel vermindertUit hun werk alsmede dat van Carlson concludeerden zij, dat legeringen van amorf silicium, germanium en waterstof "slechte fotogalvanische eigenschappen hebben 20 getoond" zodat aldus nieuwe "fotogalvanische filmcelmaterialen gevonden moeten worden met een spectrale responsie bij ongeveer 1 micrometer voor efficiënt gestapelde celcanbinaties met a^-Si:H) (J.J. Hanak, B. Eaughnan, Y. Korsun en J.P. Pellicane, voorgedragen op de 14e trtct; Photovoltaic Specialists Conference, San Diego, California, 25 januari 7-10, 1980}.They exponentially diminish from their work as well as that of Carlson they concluded that amorphous silicon, germanium and hydrogen alloys "have shown poor photogalvanic properties" so that new "photogalvanic film cell materials must be found with a spectral response at about 1 micrometer for efficiently stacked cell combinations with a ^ -Si: H) (JJ Hanak, B. Eaughnan, Y. Korsun and JP Pellicane, nominated at the 14th trtct; Photovoltaic Specialists Conference, San Diego, California, January 25, 7-10, 1980}.
Het graderen van de bandafstand ("band gap") van kristallijne p-n-overgang silicium fotogalvanische zonnecellen werd in i960 gesuggereerd door Wolf, "Limitations and Postibilities for Improvements of Photovoltaic Solar Energy Converters," Proc. IEE, vol 48, blz. 1246-1263; 30 i960. Op het tijdstip van zijn rapport concludeerde Wolf dat de bereiding van kristallijne halfgeleidezmaterialen met gegradeerde ene'rgie-afstanden technisch mogelijk was, maar dat de toepassing daarvan voor fotogalvanische cellen niet bijzonder geschikt bleek vanwege het verlies in Voc.Band gap grading of crystalline p-n junction silicon photovoltaic solar cells was suggested in i960 by Wolf, "Limitations and Postibilities for Improvements of Photovoltaic Solar Energy Converters," Proc. IEE, vol 48, pp. 1246-1263; 30 i960. At the time of his report, Wolf concluded that the preparation of crystalline semiconductor materials with graduated energy distances was technically possible, but that their use for photovoltaic cells was not particularly suitable due to the loss in Voc.
35 In het bovengenoeade artikel, D.E. Carlson, Journal of35 In the above article, D.E. Carlson, Journal of
Noncrystalline Solids, vol 35 en 36 (1980), blz. 707-717s heeft Carlson tevens gesuggereerd, dat de gradering van de bandaf stand in 8104140 « 1 1 1 _ ~ ' —————————————— .--6- de silaan gedeponeerde inrichtingen ”de prestatie van de inrichting kan verbeteren”. Er is geen suggestie gedaan de bandafstand over een bepaald significant gebied te graderen, behalve dan de suggestie Ge toe te voegen hetgeen Carlson reeds als een mislukking had gerappor-5 teerd. Er werd echter geen enkele suggestie gedaan on. de bandafstand hoe dan ook te vergroten.Noncrystalline Solids, vol. 35 and 36 (1980), pp. 707-717s, Carlson also suggested that the graduation of the tire spacing in 8104140 «1 1 1 _ ~ '———————————— - .-- 6- the silane deposited devices "can improve the performance of the device". No suggestion has been made to grade the band gap over a certain significant area, except to add the Ge suggestion which Carlson had already reported as a failure. However, no suggestion was made on. anyway, increase the band gap.
Carlson'heeft later voorgesteld dat de bandafstand van amorfe silicium zonnecellen in een silaancmgeving kan worden gegradeerd om een potentiale gradiënt te leveren die de verzameling van. grote 10 gegenereerde dragers zou bevorderen. Het was echter niet bekend hoe een dergelijke gradering tot stand kon worden gebracht zonder germanium aan de a-Si:H toe te voegen, dat als eerder vermeld, volgens Carlson significante verlagingen in alle fotogalvanische parameters van de zonnecellen veroorzaakte. Het opnemen van waterstof in de 15 voornoemde silaanmethode heeft niet alleen beperkingen gebaseerd op de vaste verhouding van waterstof tot silicium in silaan maar hetgeen bijzonder belangrijk door verschillende Si:H bindingsconfiguraties worden nieuwe anti-bindingstoestanden ingevoerd die schadelijke gevolgen voor deze materialen kunnen bezitten. Derhalve zijn. er basisbeperkingen 20 wat betreft het verminderen van de dichtheid van gelocaliseerde toestanden in deze materialen die bijzonder schadelijk zijn, uitgedrukt in effectieve p- alsmede n-dotering. De resulterende dichtheid van niveaus van silaan-gedeponeerde materialen leidt tot een nauwe dëpletie-breedte, die op zijn beurt het rendement van zonnecellen en andere 25 inrichtingen waarvan de werking afhangt van de drift van vrije ladingsdragers beperkt. De werkwijze cm deze materialen door toepassing van alleen silicium en waterstof te maken leidt tevens tot een hoge dichtheid van oppervlaktetoestanden waardoor al de voornoemde parameters worden beïnvloed.. Verder hebben de eerdere pogingen 30 cm de bandafstand van het materiaal te verminderen, hoewel deze met succes werd verminderd, tegelijkertijd niveaus in de band- of verboden zone toegevoegd. De toename in de niveaus in de bandafstand heeft tot een verlaging of een totaal verlies aan fotogeleidbaarheid geleid en werkt aldus de vorming van fotogevoelige inrichtingen tegen.Carlson later proposed that the bandgap of amorphous silicon solar cells can be graded in a silane environment to yield a potential gradient representing the set of. would promote large 10 generated carriers. However, it was not known how such a grading could be accomplished without adding germanium to the a-Si: H, which, as previously mentioned, caused significant reductions in all photovoltaic parameters of the solar cells, according to Carlson. The inclusion of hydrogen in the aforementioned silane method not only has limitations based on the fixed ratio of hydrogen to silicon in silane, but importantly, through different Si: H bonding configurations, new anti-bonding states are introduced which may have deleterious effects on these materials. Therefore are. there are basic limitations in reducing the density of localized states in these materials that are particularly harmful, expressed in effective p- and n-doping. The resulting density of levels of silane deposited materials results in a narrow depletion width, which in turn limits the efficiency of solar cells and other devices whose operation depends on the drift of free charge carriers. The process of making these materials by using only silicon and hydrogen also results in a high density of surface states affecting all of the aforementioned parameters. Furthermore, the previous attempts have reduced the band gap of the material by 30 cm, although successfully was reduced, at the same time added levels in the band or forbidden zone. The increase in the band gap levels has led to a decrease or a total loss of photoconductivity and thus counteracts the formation of photosensitive devices.
35 Ha de ontwikkeling van de gloeiontladingsdepositie van silicium uit silaangas werd de kathodeverstuivingsdepositie van amorfe siliciumfiJms in een atmosfeer van een mengsel van argon (vereist voor 8104140 .-7- - de verstuivingsdepositiemethode) en moleculaire waterstof, onderzocht voor het vaststellen van de resultaten van dergelijke moleculaire waterstof op de eigenschappen van de gedeponeerde amorfe silieium-film. Dit onderzoek heeft aangetoond dat de waterstof als ccopen-5 serend middel fungeerde dat zich op dergelijke wijze wordt gebonden dat de gelocaliseerde niveaus in de energieband werden verminderd.After the development of the glow discharge deposition of silicon from silane gas, the sputter deposition of amorphous silicon films in an atmosphere of a mixture of argon (required for 8104140.-7- the sputter deposition method) and molecular hydrogen was examined to determine the results of such molecular hydrogen on the properties of the deposited amorphous silicon film. This study has shown that the hydrogen acted as a ccopen-5 serative to bind in such a way that localized levels in the energy band were reduced.
De mate waarmee de gelocaliseerde niveaus in de energieband in de verstuivingsdepositiemethode werden verminderd was echter veel minder dan die bereikt volgens de silaandepositiemethode als boven beschreven.However, the extent to which the localized levels in the energy band in the sputter deposition method were reduced was much less than that achieved by the silane deposition method described above.
Ίθ De bovenbeschreven p en n dqpingsgassen werden tevens in de verstuivings-methode ingevoerd cm p en n gedoopte materialen te produceren.P The p and n dipping gases described above were also introduced in the sputtering method to produce p and n doped materials.
Deze materialen hadden een lager dopingrendement dan de materialen gevormdin de gloeiontladingsmethode. Geen van deze methoden leverde efficiënte p-gedoopte materialen met voldoende hoge acceptorconcen-15 traties ter vorming van canmerciële p-n of p-i-n overgangsinrichtingen. Het n-dopingsrendaaent lag beneden gewenste aanvaardbare canmerciële niveaus en de p-doping was bijzonder ongewenst aangezien daardoor debreedte van de bandafstand verminderde en het aantal gelocaliseerde niveaus in de bandafstand veimeerderde.These materials had a lower doping efficiency than the materials formed in the glow discharge method. Neither of these methods yielded efficient p-doped materials with sufficiently high acceptor concentrations to form commercial p-n or p-i-n junctions. The n-doping trend rate was below desired acceptable levels of cancer and the p-doping was particularly undesirable as it reduced the bandwidth width and decreased the number of localized levels in the band gap.
20 De bekende depositie van amorf silicium, dat door waterstof is gewijzigd uit het silaangas met het doel om een meer op kristallijn silieium-gelijkend materiaal. te maken en dat is gedoopt op een wijze gelijk aan die van het dopen van kristallijn silicium, levert eigenschappen die in alle belangrijke aspecten inferieur zijn aan 25 die van gedoteerde kristallijne silicium. Aldus werden onvoldoende dopingsrendement en geleidbaarheid bereikt, in het bijzonder in het p-type materiaal, terwijl tevens veel te wensen overbleef betreffende de fotogalvanische kwaliteiten van deze siliciumfilms.The known deposition of amorphous silicon, which has been modified by hydrogen from the silane gas with the aim of producing a more crystalline silicon-like material. and which has been doped in a manner similar to that of crystallization of crystalline silicon provides properties which are inferior in all important aspects to those of doped crystalline silicon. Thus, insufficient doping efficiency and conductivity were achieved, especially in the p-type material, while also much was left to be desired regarding the photovoltaic qualities of these silicon films.
Sterk verbeterde amorfe siliciumlegeringen met significant 30 verminderde concentraties van gelocaliseerde niveaus in de energie-banden daarvan en elektronische eigenschappen van hoge kwaliteit zijn bereid door gloeiontlading als beschreven in het Amerikaanse oc-trooischrift lf-.226.S98, en door dampdepositie als beschreven in het Amerikaanse cctrooischrift U.217-37^· Zoals in deze octrooi-35 schriften is beschreven wordt fluor in de amorfe silicium,halfgeleider ingevoerd cm de dichtheid van de gelocaliseerde niveaus daarin aanzienlijk te verminderen. In het bijzonder geactiveerde fluor diffundeert 8104 140 + *> .-Greatly improved amorphous silicon alloys with significantly reduced concentrations of localized levels in their energy bands and high quality electronic properties have been prepared by glow discharge as described in U.S. Patent 1,226,298, and by vapor deposition as described in U.S. Pat. United States Patent U.217-37 ^ As described in these patents, fluorine is introduced into the amorphous silicon semiconductor to significantly reduce the density of the localized levels therein. In particular, activated fluorine diffuses 8104 140 + *> .-
' ' "" ' ' '......... ...... - π.,.,mini, - . ' 1 - I'' "" "" ......... ...... - π.,., mini, -. 1 - I
-8- ! gemakkelijk in en "bindt zich met het amorfe silicium in het amorfe ' lichaam waarbij de dichtheid van de daarin aanwezige gelocaliseerde 'defectniveaus aanzienlijk wordt verminderd, andat de fluoratcmen door hun kleine aflneting in staat zijn gemakkelijk in het amorfe . 5 lichaam te worden, ingevoerd. De fluor bindt zich met de losse bindin-en van het silicium en‘vormt naar wordt aangenomen, een gedeeltelijke ionisch stabiele binding met flexibele binding shoeken, hetgeen leidt tot een meer stabiele en efficiënte compensatie of wijziging dan 'wordt verkregen door waterstof en andere compenserende of wijzigende 10 middelen. Fluor wordt als een meer efficiënt compenserend of wijzigend element beschouwd dan waterstof bij gebruik alleen of met waterstof • vanwege zijn enorm kleine afmeting, hoge reactiviteit, specificiteit in chaiische bindingen, en zijn hoge elektronegativiteitVandaar dat fluor kwalitatief verschillend is van andere halogenen., en als zodanig 15 als een super-halogeen wordt beschouwd.-8-! readily binds and "binds with the amorphous silicon into the amorphous body, significantly reducing the density of the localized defect levels contained therein, and that the fluorines, due to their small size, are able to be easily introduced into the amorphous body. The fluorine binds with the loose bonds of the silicon and is believed to form a partially ionically stable bond with flexible bond angles, resulting in a more stable and efficient compensation or modification than that obtained by hydrogen and other compensating or modifying agents Fluorine is considered a more efficient compensating or modifying element than hydrogen when used alone or with hydrogen • due to its extremely small size, high reactivity, specificity in chaiic bonds, and high electronegativity Hence, fluorine is qualitatively different from other halogens, and as such as a super halogen wo rdt considered.
Bij voorbeeld kan compensatie worden bereikt met alleen fluor of in combinatie met waterstof onder toevoeging van deze elementen in zeer kleine hoeveelheden;, (bij voorbeeld fracties van êën atocmprocent). Het is echter gewenst dat de toegepaste hoeveel-20 heden fluor en waterstof veel groter zijn dan dergelijke kleine percentages teneinde een silicijm-waterstof-fluorlegering te vormen. Dergelijke legerende hoeveelheden van. fluor en waterstof kunnen, bij voorbeeld in het gebied van 1-5$ of groter liggen. Aangenomen.wordt dat de aldus gevormde nieuwe legering een lagere dichtheid van defect-25 niveaus in de energieband heeft dan die bereikt door alleen neutralisatie van losse bindingen en soortgelijke defectniveaus. Aangenomen wordt dat een dergelijke grote hoeveelheid fluor sterk deelneemt aan een nieuwe structurele configuratie van een amorf siliciumhoudend materiaal en deftoevoeging van andere legeringsmaterialen, zoals 30 germanium, bevordert. Aangencmen wordt dat fluor naast zijn andere eerdervermelde eigenschappen, via inductieve in ionische effecten een organiserende component van de locale structuur in de silicium-houdende legering is. Aangenomen, wordt dat fluor tevens de binding van waterstof beïnvloedt door op gunstige wijze de dichtheid van defect-35 niveaus te laten verminderen waaraan waterstof bijdraagt, waarbij het fungeert als een niveau-dichtheid verminderend element. Aangenomen wordt dat de ionische rol die fluor in een dergelijke legering speelt 81 0 4 1 40 ..................For example, compensation can be achieved with fluorine alone or in combination with hydrogen with the addition of these elements in very small amounts (eg fractions of one atomic percent). However, it is desirable that the amounts of fluorine and hydrogen used be much greater than such small percentages to form a silica-hydrogen-fluorine alloy. Such alloying amounts of. for example, fluorine and hydrogen can be in the range of from 1 to 5 or greater. The new alloy thus formed is believed to have a lower density of defect levels in the energy band than that achieved by only neutralization of loose bonds and similar defect levels. Such a large amount of fluorine is believed to strongly participate in a new structural configuration of an amorphous siliceous material and promote de-addition of other alloy materials, such as germanium. It is believed that, in addition to its other previously mentioned properties, fluorine is an organizing component of the local structure in the silicon-containing alloy via inductive in ionic effects. Fluorine is also believed to affect hydrogen bonding by favorably reducing the density of defect levels to which hydrogen contributes, acting as a level density reducing element. The ionic role of fluorine in such an alloy is believed to be 81 0 4 1 40 ..................
r · " . , -9- een 'belangrijke factor is, uitgedrukt in de meest nabije nabuur-verhoudingen.r9 is an important factor, expressed in the nearest neighbor ratios.
Volgens de uitvinding wordt voorzien in een verhoogde spectrale responsie van amorfe fotpgevoelige siliciuminrichtingen en een 5 verbeterde verzameling van de fotogevormde dragers daarin door een of meer bandafstand instellende elementen in een continu variërende hoeveelheid aan een amorfe fotogevoelige legering in tenminste een of meer delen van het fotostroaageneratiegebied daarvan toe te voegen cm de bandafstandbreedte te graderen voor bepaalde toepassingen 10 zonda: dat de nadelige niveaus in de band aanmerkelijk worden vermeerderd. Aldus warden de elektronische eigenschappen van hoge kwaliteit van het materiaal niet nadelig beïnvloed bij de vorming van de gegradeerde bandafstandslegering.According to the invention, an increased spectral response of amorphous photosensitive silicon devices and an improved collection of the photosensitive carriers therein is provided by one or more band spacing adjusting elements in a continuously varying amount of an amorphous photosensitive alloy in at least one or more parts of the photoscatter generation region. to add the thereof to graduate the band gap width for certain applications, even if the adverse levels in the band are significantly increased. Thus, the high quality electronic properties of the material were not adversely affected in the formation of the graded bandgap alloy.
De amorfe legering omvat tenminste êën van de niveaudichtheid 15 verminderend element, fluor. Het condenserende of wijzigende element, fluor, en/of andere elementen kan of kunnen gedurende de depositie of daarna worden toegevoegd. De inatelelementen kunnen worden geactiveerd en kunnen in dampdepositie, kathodeverstuiving of gloei-ontladingsprocessen worden toegepast. De bandaf stand kan naar behoefte 20 voor een specifieke toepassing worden gegradeerd door verschillende hoeveelheden van een of meer van de instelelementen in de ingestelde legering toe te voegen in ten minste een of meer delen van het foto-strocm-genererende gebied daarvan.The amorphous alloy includes at least one of the level density reducing element, fluorine. The condensing or modifying element, fluorine, and / or other elements can be added during the deposition or after. The inel elements can be activated and can be used in vapor deposition, sputtering or glow discharge processes. The tape spacing can be graded as needed for a specific application by adding different amounts of one or more of the setting elements in the set alloy in at least one or more parts of the photocurrent generating region thereof.
De bandbreedte wordt vanwege de aanwezigheid van fluor in 25 de legering gegradeerd zonder nagenoeg het aantal toestanden in de bandbreedte van de legering en de inrichtingen te vermeerderen.The bandwidth is graded due to the presence of fluorine in the alloy without substantially increasing the number of states in the bandwidth of the alloy and the devices.
De reeds eerder silaan-gedeponeerde films worden typerend gedeponeerd op substraten verhit tot 250-350°C om de opneming en compensatie van silicium met waterstof' in de films maximaal te maken. Eerdere pogin-30 gen cm de bandafstand te verminderen door germanium aan deze film toe te voegen faalden omdat de waterstofgermaniumbinding te zwak is dat deze bij de vereiste depositiesubstraattemperatuur stabiel is.The previously silane deposited films are typically deposited on substrates heated to 250-350 ° C to maximize the incorporation and compensation of silicon with hydrogen in the films. Earlier attempts to reduce the band gap by adding germanium to this film failed because the hydrogen germanium bond is too weak to be stable at the required deposition substrate temperature.
De aanwezigheid van fluor in de legering van de uitvinding levert een siliciumlegering die fysisch, chemisch en elektrochemisch 35 verschilt van andere siliciumlegeringen, andat fluor zich niet alleen covalent verbindt met het silicium maar tevens op een positieve wijze de korte afstand structuur van het materiaal beïnvloedt. Hierdoor kunnen 8104140 ' « i Γ 1 7 “ ί instelelementen, zoals germanium,, tin, koolstof of stikstof effectief f aan de. legering worden toegevoegd, aadat fluor sterkere en stabielere bindingen vormt dan waterstof.. Fluor compenseert of wijzigt silicium.The presence of fluorine in the alloy of the invention provides a silicon alloy that differs physically, chemically and electrochemically from other silicon alloys, and that fluorine not only covalently bonds with the silicon but also positively influences the short range structure of the material. As a result, 8104140 'i' 1 7 '' adjustment elements such as germanium, tin, carbon or nitrogen can effectively f. alloy, since fluorine forms stronger and more stable bonds than hydrogen. Fluorine compensates or modifies silicon.
; alsmede de b'andinstelelementen inl-legering efficiënter dan. waterstof, 5 vanwege de sterkere thermisch stabielere bindingen en de meer flexibele binding configuraties te danken aan de ionische aard van de fluorbinding. De toepassing van fluor levert de legering of film, als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4·.127.374, waarin de niveaudichtheid in. de bandafstand veel lager is dan die ver-10 kregen door een ccmbinatie van silicium en waterstof, zoals uit silaan. Aangezien de bandinstelelementen in het materiaal pasklaar zijn gemaakt om de. bandafstand te graderen zonder in wezen schadelijke niveau in te voeren, handhaaft de nieuwe legering vanwege de invloed van fluor, elektronische kwaliteiten van hoog niveau alsmede fotcgeleid-15 baarheid en levert verder een elektrisch veld in de gehele halfgeleider waardoor de zonnecelfotogalvanisehe energieomzetting wordt verbeterd door de het ladingsdragerverzamelrendement te verhogen* Waterstof verbetert verder de fluor gecompenseerde gewijzigde legering en kan gedurende de depositie met fluor of na de depositie, zoals met fluor 20 en andere alternatieve elementen, worden toegevoegd» De post-depositie-opname van waterstof is voordelig wanneer het gewenst is de hogere depositiesubstraattemperatuur door fluor toegelaten te benutten.; as well as the band adjustment elements inl alloy more efficient than. hydrogen, 5 due to the stronger thermally stable bonds and the more flexible bonding configurations due to the ionic nature of the fluorine bond. The use of fluorine yields the alloy or film, as described in U.S. Patent 4,127,374, which provides the level density. the bandgap is much lower than that obtained by a combination of silicon and hydrogen, such as from silane. Since the strap adjustment elements in the material are made to fit every. to grasp band gap without entering essentially harmful level, the new alloy maintains due to the influence of fluorine, high-level electronic qualities as well as photoconductivity and further delivers an electric field throughout the semiconductor thereby improving solar cell photovoltaic energy conversion by increase charge carrier collection efficiency * Hydrogen further enhances the fluorine-compensated modified alloy and can be added during the deposition with fluorine or after the deposition, such as with fluorine 20 and other alternative elements »The post-deposition uptake of hydrogen is advantageous when desired the higher deposition substrate temperature by using fluorine is permitted.
Hoewel de principes van de uitvinding van toepassing zijn op elk van de genoande depositieprocessea, worden voor illustratieve 25 doeleinden alleen een damp en plasma geactiveerde dampdepositieaageving beschreven. Het gloeiontladingssysteen als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.226.898 heeft andere procesvariabelen die met voordeel volgens de principes van de uitvinding kunnen worden toegepast.While the principles of the invention apply to any of the nested deposition processes, only a vapor and plasma activated vapor deposition display are described for illustrative purposes. The glow discharge system described in U.S. Patent 4,226,898 has other process variables which can be used advantageously in accordance with the principles of the invention.
Aldus is het een eerste doel van de uitvinding te voorzien 30 in een werkwijze voor het maken van een verbeterde fotcgevoelige amorfe legering, welke methode omvat het op een substraat deponeren van een materiaal dat ten minste silicium omvat en in het materiaal ten minste éên element dat de dichtheid van de niveaus of toestanden vermindert, op te nemen, welk element fluor is, gekenmerkt door het 35 ten minste in verschillende hoeveelheden invoeren van éên bandafstand instellend element in het genoemde materiaal zonder dat de niveaus in de bandafstand nagenoeg worden vermeerderd onder voiming van een 8104140 -11- , legering met een gegradeerde bandafstand met een specifiek traject van fotogevoelige golflengtefuncties. -Thus, it is a first object of the invention to provide a method of making an improved photosensitive amorphous alloy, which method comprises depositing on a substrate a material comprising at least silicon and in the material at least one element decreases the density of the levels or states, to include which element is fluorine, characterized by introducing one tire spacing adjusting element into said material at least in varying amounts without substantially increasing the levels in the tire spacing to provide an 8104140-11, alloy with a graded bandgap with a specific range of photosensitive wavelength functions. -
Het is het tweede doel van de uitvinding te voorzien, in een fotogevoelige amorfe silicium omvattende legering waarin ten minste 5 een de dichtheid van de toestanden verminderend element is opge-ncmen, welk element fluor is, die daardoor is gekenmerkt dat in de legering een de bandafstand-instellend element in variërende hoeveelheden wordt opgencmen zonder dat de niveaus in de band aanmerkelijk worden vermeerderd, welke legering een gegradeerde bandafstaad heeft 10 met een specifiek traject van fotogevoelige golflengtefuncties.It is the second object of the invention to provide a photosensitive amorphous silicon alloy in which at least 5 an element reducing the density of the states is incorporated, which element is fluorine, characterized in that in the alloy an band spacing adjusting element in varying amounts is recorded without significantly increasing the levels in the band, which alloy has a graded band distance with a specific range of photosensitive wavelength functions.
Het is een derde doel van de uitvinding te voorzien in een verbeterde fotogevoelige inrichting, welke inrichting gesuperponeerde lagen van verschillende materialen cmvat met inbegrip van een amorf halfgeleiderlegeringslichaam met een actief fotogevoelig gebied, dat 15 daarin een bandafstaad cmvat waarop straling kan invallen onder vorming van ladingsdragers, welke amorfe legering ten minste één de dichtheid van de niveaus verminderend element cmvat, welke element fluor is, daardoor gekenmerkt dat de legering verder een de bandafstaad instellend element in verschillende hoeveelheden in ten minste 20 genoemd fotogevoelig gebied omvat voor het versterken van de stralings-absorptie daarvan zonder dat aanmerkelijk de niveaus of toestanden in de band worden vermeerderd, waarbij de bandafstand van de legering is gegradeerd voor een specifiek traject van fotogevoelige golflengtefuncties .It is a third object of the invention to provide an improved photosensitive device, which device comprises superimposed layers of different materials including an amorphous semiconductor alloy body having an active photosensitive region, which incorporates a beam distance upon which radiation can incident to form charge carriers the amorphous alloy comprising at least one the density of the level-reducing element, the element being fluorine, characterized in that the alloy further comprises a band-distance adjusting element in different amounts in at least said photosensitive region for enhancing the radiation absorption thereof without appreciably increasing the levels or states in the band, the band spacing of the alloy being graded for a specific range of photosensitive wavelength functions.
25 De voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding zal nu als voor beeld worden beschreven met betrekking tot de tekeningen waarin: fig. 1 een type PUI zonnecel illustreert met een geleidings-band die is gegradeerd volgens de uitvinding; fig. 2 een schematische voorstelling is van een min :öf meer 30 gebruikelijke vacuumdepositie-inrichting waaraan elementen zijn toegevoegd voor het uitvoeren van de toevoeging van fluor (en waterstof) door toevoeging van moleculaire fluorverbindingen die fluor bevatten, zoals SiF^, alsmede waterstofinlaten en geactiveerde fluor en waterstof vormende eenheden, die het moleculaire fluor en de • 35 waterstof binnen de geëvacueerde ruimte van de dampdepositieinrichting ontleden, cm moleculaire fluor en waterstof in geactiveerde fluor en waterstof cm te zetten en een of beide te richten tegen het substraat ........810 4 140 Ί * : . -12- ; gedurende de depositie ran een amorfe silicium bevattende legering; fig. 3 illustreert de vacuumdepositie-inrichting volgens ' fig- 1, met geactiveerde fluor (en waterstof) vormende onderdelen bestaande uit een ultraviolette lichtbron die het substraat gedurende 5 de depositiemethode van de amorfe legering bestraalt, welke lichtbron de geactiveerde fluor en vaterstofvormende eenheden van fig. 1 vervangt, alsmede een instelelement vormend orgaan; fig. k illustreert de vacuumdepositie-inrichting voor fig. 1, waaraan extra middelen zijn toegevoegd voor het dopen van da-legering 10 die wordt neergeslagen met een n- of p-geleidbaarheidsproducerend materiaal; fig. 5 illustreert een toepassing waarin de depositie van de amorfe legering en de toepassing van de geactiveerde fluor en waterstof als afzonderlijke trappen en in afzonderlijke omhullingen kunnen • 15 worden uitgevoerd; fig. 6 illustreert een voorbeeld van een inrichting voor het diffuseren van geactiveerde waterstof in een reeds gedeponeerde amorfe legering; fig. 7 is een deelaanzicht van een uitvoeringsvorm van een 20 Schottky-barrière-zonnecel ter illustratie van een toepassing van de amorfe fotogevoelige halfgeleiderlegeringen die volgens de werkwijze volgens de uitvinding worden gemaakt ; fig. 8 is een deelaanzicht van een p-n overgang zonnecel-inrichting die een gedoteerde amorfe halfgeleiderlegering omvat, 25 gemaakt volgens de* werkwijze van de uitvinding; fig. 9 is een deelaanzicht van een foto-detectie-inrichting, die een amorfe halfgeleiderlegering omvat gemaakt volgens de werkwijze van de uitvinding; fig. 10 is een deelaanzicht van een xerografische trommel 30 die een amorfe halfgeleiderlegering gemaakt volgens de werkwijze van de uitvinding omvat; fig. 11 is een deelaanzicht van een p-i-n-overgangzonnecel-inrichting; fig. 12 is een deelaanzicht van een n-i-p-overgangzonnecel-35 inrichting; fig. 13 is een schematische voorstelling van een plasma ge- 8 1 0 4 1 40-------------------------------..................... - '· ------------ -13- activeerd dampdepositiesysteea voor het deponeren van de amorfe legeringen waarin het instellende element (of de elementen) van de uitvinding zijn apgenamen en fig. 14 is een grafiek van zonnespeetrumstraling die de 5 standaard zonlichtgolflengten illustreert, die beschikbaar zijn voor verschillende fotogevoelige toepassingen.The preferred embodiment of the invention will now be described as an example with respect to the drawings in which: Fig. 1 illustrates a type of PUI solar cell with a conductive tape graded according to the invention; FIG. 2 is a schematic of a more conventional vacuum deposition device to which elements have been added to carry out the addition of fluorine (and hydrogen) by addition of fluorine molecular compounds containing fluorine, such as SiF2, as well as hydrogen inlets, and activated fluorine and hydrogen forming units, which decompose the molecular fluorine and the • hydrogen within the evacuated space of the vapor depositor, convert cm molecular fluorine and hydrogen into activated fluorine and hydrogen cm and direct one or both of them against the substrate ... ..... 810 4 140 Ί *:. -12-; an amorphous silicon-containing alloy during deposition; FIG. 3 illustrates the vacuum deposition device of FIG. 1, with activated fluorine (and hydrogen) forming members consisting of an ultraviolet light source irradiating the substrate during the deposition method of the amorphous alloy, the light source of the activated fluorine and hydrogen forming units of Fig. 1 replaces and an adjusting element forming member; Fig. k illustrates the vacuum deposition device for Fig. 1, to which additional means have been added for dipping alloy 10 which is deposited with an n or p conductivity producing material; Fig. 5 illustrates an application in which the deposition of the amorphous alloy and the use of the activated fluorine and hydrogen can be carried out as separate steps and in separate enclosures; FIG. 6 illustrates an example of an apparatus for diffusing activated hydrogen into an already deposited amorphous alloy; FIG. 7 is a partial view of an embodiment of a Schottky barrier solar cell illustrating an application of the amorphous photosensitive semiconductor alloys made by the method of the invention; FIG. 8 is a partial view of a p-n junction solar cell device comprising a doped amorphous semiconductor alloy made in accordance with the method of the invention; FIG. 9 is a partial view of a photo-detecting device comprising an amorphous semiconductor alloy made according to the method of the invention; FIG. 10 is a partial view of a xerographic drum 30 comprising an amorphous semiconductor alloy made by the method of the invention; FIG. 11 is a partial view of a p-i-n junction solar cell device; FIG. 12 is a partial view of an n-i-p junction solar cell device; Fig. 13 is a schematic representation of a plasma. 8 1 0 4 1 40 -------------------------------. .................... - '· ------------ -13- activates vapor deposition systems for depositing the amorphous alloys in which the adjusting element (or elements) of the invention are apgenames, and Fig. 14 is a graph of solar spece radiation illustrating the 5 standard sunlight wavelengths available for various photosensitive applications.
In fig. 1 wordt een PUT zonnecel met' een bandafstand, die gegradeerd is op de wijze volgens de uitvinding geïllustreerd.In Figure 1, a PUT solar cell with a band gap graded in the manner of the invention is illustrated.
De bandafstand van het intrinsieke gebied van het n3- gebied tot het 10 p+ gebied is gegradeerd van 1,2 e7 tot 1,8 eV, bij voorbeeld door een of meer band instelelementen toe te voegen. Het intrinsieke (i) gebied kan worden gevormd uit amorfe SiiF gedeponeerd op een wijze die hierna wordt beschreven. De kleinste bandafstand van 1,2 eV kan worden bereikt door germanium of tin aan het intrinsieke gebied wanneer 15 dit wordt gedeponeerd, toe te voegen. De afstand kan worden vergroot ten opzichte van die waarde door de hoeveelheid germanium die gedurende de intrinsieke laagdepositie wordt toegevoegd, te verminderen.The band gap from the intrinsic region of the n3 region to the 10 p + region is graded from 1.2 e7 to 1.8 eV, for example, by adding one or more band adjustment elements. The intrinsic (i) region can be formed from amorphous SiiF deposited in a manner described below. The smallest band gap of 1.2 eV can be achieved by adding germanium or tin to the intrinsic region when deposited. The distance can be increased from that value by reducing the amount of germanium added during the intrinsic layer deposition.
De eindbandafstandwaarde van T,8 eV kan worden bereikt door de toevoeging van het bandinstelelement (of de elementen) germanium of tin tegen 20 het einde van de intrinsieke laagdepositie v66r het deponeren van de p+laag te beëindigen. Verder kan door toevoeging van een instelelement (of elementen), die de bandafstand vergroten, zoals stikstof of koolstof, de bandafstand worden vermeerderd tot 1,8 eV of hcger nabij het p+ gebied. De stikstof kan in de vorm van ammoniak (HH^) en de 25 koolstof in de vorm van methaan (CÏÏ^J worden toegevoegd. Zoals hierna in bijzonderheden zal worden beschreven, kunnen de bandinstelelementen worden toegevoegd cm de gegradeerde bandafstand te leveren onder handhaving van elektronische eigenschappen en fotogeleidbaarheid van hoge kwaliteit in de cel veroorzaakt door de opname van fluor (en 30 waterstof) in de legering.The end band spacing value of 1.8 eV can be achieved by terminating the addition of the band adjusting element (or elements) germanium or tin towards the end of the intrinsic layer deposition before depositing the p + layer. Furthermore, by adding an adjusting element (or elements) that increase the band gap, such as nitrogen or carbon, the band gap can be increased to 1.8 eV or higher near the p + region. The nitrogen can be added in the form of ammonia (HH 2) and the carbon in the form of methane (C 1 2 J.) As will be described in detail below, the belt adjusting elements can be added to provide the graded belt spacing while maintaining high quality electronic properties and photoconductivity in the cell caused by the incorporation of fluorine (and hydrogen) in the alloy.
Krachtens de gegradeerde bandafstand wordt een beter gebruik van zonne-energie voor de vorming van elektrcnen-gatenparen bereikt . Aangezien het bandinstelelement (of de elementen) in elke hoeveelheid kan worden toegevoegd, kunnen verder verschillende vormen van gradering 35 (d.w.z. continu, intermitterend of getrapt) worden bereikt. Tevens kun-nen de n - en p -lagen op dezelfde wijze of door selectieve dotenng worden gegradeerd. De bandafstand kan worden vernauwd beneden 1,2 eVDue to the graded band gap, better use of solar energy for the formation of pairs of electric holes is achieved. Furthermore, since the tape adjustment element (or elements) can be added in any amount, different grades of 35 (i.e., continuous, intermittent or stepped) can be achieved. Also, the n and p layers can be graded in the same manner or by selective deposition. The band gap can be narrowed below 1.2 eV
81 0 4 1 40 * .: -iu- door tin in de legering' in te voeren.81 0 4 1 40 *: -iu- by importing tin into the alloy.
Niet alleen wordt door de gegradeerde bandafstand een beter gebruik van zonne-energie verschaft,, er wordt tevens vrijwel geheel door de inrichting een elektrisch veld gecreëerd, dat de leidings— dragerverzameling bevordert. Zoals duidelijk is, zal in een a-Si:F 5 volumereconbinatie domineren in afwezigheid van elektrische velden.Not only does the graded bandgap provide better use of solar energy, but an electric field is also created almost entirely by the device, which promotes conduit carrier collection. As is clear, in an a-Si: F 5 volume combination will dominate in the absence of electric fields.
Dit vermindert het verzamelingsrendement aangezien dragers die buiten •het depletiegebied fotcgegenereerd zijn verloren gaan. Krachtens de gegradeerde bandafstand wordt echter een ingebouwd elektrisch veld gecreëerd dat de overgangstijd vergeleken met de levensduur van de 10 ladingsdrager vermindert, zodat nagenoeg alle dragers worden verzameld, -onder voorwaarde dat het veld. in het gehele halfgeleidergebied een minimale waarde overschrijdt.This reduces the collection efficiency as carriers that are photo-generated outside the depletion region are lost. However, due to the graded band gap, a built-in electric field is created that reduces the transition time compared to the life of the charge carrier, so that almost all carriers are collected, provided the field. exceeds a minimum value throughout the semiconductor region.
Er wordt tevens opgemerkt in fig. 1 dat de valentieband is verschoven. Zoals geïllustreerd is deze hellend van de n+ laag naar 15 de p+ laag. Deze lichte helling maakt het mogelijk dat de foto-gegenereerde gaten naar de p+ laag bewegen en worden verzameld.It is also noted in Fig. 1 that the valence band has shifted. As illustrated, it is sloped from the n + layer to the p + layer. This slight slope allows the photo-generated holes to move to the p + layer and be collected.
Een dergelijke kanteling kan tot stand worden gebracht door selectieve doping in kleine hoeveelheden wanneer de intrinsieke laag wordt ge-• deponeerd. Een dergelijk effect kan niet alleen door dopen maar ook 20 in plaats daarvan door de opgebouwde ruimtelading worden bereikt.Such tilting can be accomplished by selective doping in small amounts when the intrinsic layer is deposited. Such an effect can be achieved not only by baptisms but also by the built-up space charge instead.
Wanneer een dergelijk ruimteladingsgebied eenmaal aanwezig is, zullen de gevormde gaten zich vrij naar de p+ laag kunnen bewegen en worden verzameld.Once such a space charge area is present, the holes formed will be able to move freely to the p + layer and be collected.
Door de bandafstand op de wijze voorgesteld in fig. 1 te 25 graderen, zal er een geringe verlaging in de Vbc over een enkele bandafstandlegering van 1,8 eV zijn, aangezien de laagste bandafstand in de gegradeerde legering in wezen Voc bepaalt. Jgc wordt echter vergroot vanwege het meer efficiënte gebruik van de zonne-energie voor elekt r oneng at envoiming en de meer efficiënte verzameling 30 van de gegenereerde dragers. Derhalve kan de totale werking van de inrichting worden verbeterd, in het bijzonder bij toepassingen waar .hogere stromen, maar lagere spanningen nodig of aanvaardbaar zijn.By grading the band gap in the manner shown in Fig. 1, there will be a slight decrease in the Vbc over a single band gap alloy of 1.8 eV, since the lowest band gap in the graded alloy essentially determines Voc. However, Jgc is increased because of the more efficient use of the solar energy for electronic envoiming and the more efficient collection of the generated carriers. Therefore, overall device performance can be improved, especially in applications where higher currents but lower voltages are needed or acceptable.
Het verbreden van de bandafstand boven 1,8 eV vergroot tevens de hoeveelheid zonlicht die voor toepassing in de inrichting beschikbaar is. 35 In fig. 2 wordt een dampdepositie-inrichting weergegeven, in het algemeen aangeduid met verwij zings cijfer 10, die een gebruikelijke 8104140 -15- dampdepositieinrichting kan zijn, waaraan een injectieorgaan is toe-gevoegd voor het invoeren van een geactiveerd compenserend of wijzigend materiaal. Deze geïllustreerde inrichting crnvat een klok 12 of een soortgelijke omhulling, die een geëvacueerde ruimte 14 insluit, waarin 5 een of meer smeltkroezen zijn geplaatst, zoals smeltkroes 16, die het amorfe halfgeleider film-vonaende element of de elementen, die op een substraat 18 moeten worden geponeerd, omvat . In de uitvoeringsvorm van de uitvinding als beschreven bevat de smeltkroes 16 in het begin silicium ter vorming van een amorfe silicium bevattende legering op 10 het substraat 18, dat bij voorbeeld een metaal, een kristallijne of polykristallijne halfgeleider of een ander materiaal kan zijn, waarop het gewenst is de legering te vormen, die wordt gedeponeerd volgens de werkwijze van de uitvinding. Een elektronenbundelbron 20 is voorzien grenzend aan de smeltkroes 16, welke elektronenbundelbron, 15 schematisch geïllustreerd, - gewoonlijk een verhit filament en een bundel-afbuigorgaan (niet weergegeven) omvat, welke een bundel elektronen op het in de smeltkroes 16 aanwezige silicium richt cm dit te doen verdampen.Broadening the band gap above 1.8 eV also increases the amount of sunlight available for use in the device. In Fig. 2, a vapor deposition device is shown, generally indicated by reference numeral 10, which may be a conventional 8104140-15 vapor deposition device, to which is added an injector for introducing an activated compensating or modifying material . This illustrated device includes a clock 12 or a similar enclosure enclosing an evacuated space 14 in which one or more crucibles are placed, such as crucible 16, which must contain the amorphous semiconductor film forming element or elements to be placed on a substrate 18 are included. In the embodiment of the invention as described, the crucible 16 initially contains silicon to form an amorphous silicon-containing alloy on the substrate 18, which may be, for example, a metal, a crystalline or polycrystalline semiconductor or other material on which the it is desirable to form the alloy which is deposited according to the method of the invention. An electron beam source 20 is provided adjacent to the crucible 16, which electron beam source 15 is schematically illustrated, usually comprising a heated filament and a beam deflector (not shown), which directs a beam of electrons onto the silicon present in the melting crucible 16. evaporate.
Een hoge gelijkspanning leverancier 22 levert een geschikte 20 hoge spanning, bij voorbeeld 10.000 V gelijkspanning, waarvan de positieve aansluitklem via een regeleenheid 2k en een geleider 26 is verbonden aan de smeltkroes 16. De negatieve aansluitklem is via de regeleenheid 2k en een geleider 28 aan het filament van de elektronenbundelbron 20 verbonden. De regeleenheid 2k crnvat relais en dergelijke 25 voor het onderbreken van de verbinding van de spanningsbron 22 met de geleiders 26 en 28, wanneer de filmdikte bepaald door een depositie-bemonsteringseenheid 30 in de geëvacuee5de ruimte 1^ een bepaalde waarde, ingesteld door bediening van een manuele regeling 32 op een regelpaneel 3¾ van de regeleenheid 2k bereikt. De legeringsbemonsterings-30 eenheid 30 crnvat een kabel 36 naar de regeleenheid 2k, die bekende onderdelen omvat die reageren op zowel de dikte van de op de legering s-bemonsteringseenheid 30 gedeponeerde legering als de depositie-sneiheid. Op het regelpaneel 3U kan een handregelaar 38 worden voorzien voor het instellen en fixeren van de gewenste depositiesnelheid van 35 de legering, die door de strocmsterkte naar het filament van. de elektronenbundelbron via een geleider hO op bekende wijze wordt geregeld.A high DC voltage supplier 22 supplies a suitable high voltage, for example 10,000 V DC, the positive terminal of which is connected via a control unit 2k and a conductor 26 to the crucible 16. The negative terminal is connected via the control unit 2k and a conductor 28 the filament of the electron beam source 20 is connected. The control unit 2k includes relays and the like for interrupting the connection of the voltage source 22 to the conductors 26 and 28, when the film thickness determined by a deposition sampling unit 30 in the evacuated space 1 ^ a certain value, set by operation of a manual control 32 on a control panel 3¾ of the control unit 2k. The alloy sample unit 30 includes a cable 36 to the control unit 2k, which includes known parts responsive to both the thickness of the alloy deposited on the alloy sample unit 30 and the deposition rate. A hand controller 38 can be provided on the control panel 3U to adjust and fix the desired deposition rate of the alloy, which is transferred by the current strength to the filament. the electron beam source is controlled in a known manner via a conductor hO.
Het substraat 18 wordt gesteund op een substrnathouder b2 8104140 ; . -16- l , waarop een verhitter 1+4 is gemonteerd. Een kabel 46 voert een bekrach- tigingsstroom naar de verhitter 44 die de temperatuur van de substraat-houder 42 en het substraat 18 regelt afhankelijk van de temperatuur-instelling door de hand regelaar 48 op het regelpaneel 34 van de 5 regeleenheid 24 ingesteld.The substrate 18 is supported on a substrate holder b2 8104140; . -16- l, on which a heater 1 + 4 is mounted. A cable 46 conducts an energizing current to the heater 44 which controls the temperature of the substrate holder 42 and the substrate 18 depending on the temperature setting set by the hand controller 48 on the control panel 34 of the control unit 24.
De klok 12 steekt uit boven een dragerbasis 50 waaruit de verschillende kabels en andere aansluitingen naar de componenten binnen de klok 12 verlopen. De basis 50 is gemonteerd op een omhulling 52 .die is verbonden met een leiding 54 gekoppeld met een zuigerpcmp 56.The clock 12 projects above a support base 50 from which the various cables and other connections to the components within the clock 12 extend. The base 50 is mounted on a casing 52 which is connected to a conduit 54 coupled to a piston pump 56.
10 De vacuumpamp 56 die continu kan worden bediend, evacueert de ruimte 14 binnen de klok 12. De gewenste druk in de klok wordt ingesteld door een regelknop 58 op het regelpaneel 34. In deze uitvoeringsvoim van de uitvinding wordt door deze instelling het drukniveau waarop de stroom van de geactiveerde fluor (en waterstof) in de klok 12 1-5 wordt ingesteld, geregeld. Indien de regelknop wordt ingesteld op een klokdruk van 10^ Torr, zal de stroom fluor (en waterstof) in de • klok 12 zodanig zijn, dat deze druk in de klok bij voortgaande werking van de vacuumpcmp 56 wordt gehandhaafd.The vacuum pump 56, which can be operated continuously, evacuates the space 14 within the clock 12. The desired pressure in the clock is set by a control knob 58 on the control panel 34. In this embodiment of the invention, this setting sets the pressure level at which the flow of the activated fluorine (and hydrogen) in clock 12 1-5 is adjusted, controlled. If the control knob is set to a clock pressure of 10 ^ Torr, the flow of fluorine (and hydrogen) in the clock 12 will be such that this clock pressure is maintained as the vacuum pump 56 continues to operate.
Leveranciers 60 en 62 van moleculaire fluor en waterstof 20 zijn aangegeven via respectieve lèidingen 64 en 66 met de regeleenheid 24 verbonden. Een druksensor 68 in de klok 12. is door een kabel 70 met de regeleenheid. 24 verbonden. Stroamkleppen 72 en 74 worden door de regeleenheid 24 zodanig bestuurd dat de gegeven druk in de klok wordt gehandhaafd. Leidingen 76 en 78 lopen uit de regel-25 eenheid 24 door de basis 50 in de geëvacueerde ruimte 14 van de klok 12. Leidingen 76 en 78 zijn resp. verbonden met geactiveerde fluor en waterstof leverende eenheden 80 en 82, die de moleculaire fluor en waterstof resp. cmzetten in geactiveerde fluor en waterstof, die atcmaire en/of geïoniseerde vormen van deze gassen kunnen zijn.Suppliers 60 and 62 of molecular fluorine and hydrogen 20 are indicated connected to the control unit 24 via respective lines 64 and 66. A pressure sensor 68 in the clock 12. is connected by a cable 70 to the control unit. 24 connected. Flow valves 72 and 74 are controlled by the control unit 24 such that the given pressure in the clock is maintained. Lines 76 and 78 extend from control unit 24 through base 50 into the evacuated space 14 of clock 12. Lines 76 and 78 are resp. connected to activated fluorine and hydrogen supply units 80 and 82, which are the molecular fluorine and hydrogen, respectively. convert to activated fluorine and hydrogen, which may be atomic and / or ionized forms of these gases.
30 De geactiveerde fluor en waterstof leverende eenheden 80 en 82 kunnen verhitte wolfraamfilamenten zijn die de moleculaire gassen tot hun ontledingstemperatuur verhitten of een op zichzelf bekende plasma vormende eenheid die een plasma van ontlede gassen levert. Tevens kunnen geactiveerde fluor en waterstof in geïoniseerde voim gevormd door 35 plasma worden versneld en in de legering die wordt gedeponeerd geïnjecteerd door een elektrisch veld tussen het substraat en de activerende bron aan te leggen. In beide gevallen worden de geactiveerde fluor 810 4 140 -T7- en de waterstofgeneratoreenheden 8θ en 82 bij voorkeur in de onmiddellijke nabijheid van bet substraat 18 geplaatst, zodat de afgeleverde relatief kortlevende geactiveerde fluor en waterstof onmiddellijk in de nabijbeid van bet substraat 18 waar de legering wordt neergeslagen 5 worden geïnjecteerd. Als eerder vermeld zal ten minste fluor in de legering worden opgenanen en zal waterstof tevens bij voorkeur worden opgenanen. De geactiveerde fluor (en waterstof) alsmede andere compenserende of wijzigende elaaenten kunnen tevens uit verbindingen, die de elementen bevatten in plaats van uit een moleculaire gasbron 10 worden gevormd.The activated fluorine and hydrogen providing units 80 and 82 may be heated tungsten filaments that heat the molecular gases to their decomposition temperature or a known plasma generating unit which provides a plasma of decomposed gases. Also, activated fluorine and hydrogen in ionized voim formed by plasma can be accelerated and injected into the alloy deposited by applying an electric field between the substrate and the activating source. In either case, the activated fluorine 810 4 140 -T7- and the hydrogen generator units 8θ and 82 are preferably placed in the immediate vicinity of the substrate 18, so that the delivered relatively short-lived activated fluorine and hydrogen are immediately in the vicinity of the substrate 18 where the alloy is precipitated 5 to be injected. As mentioned previously, at least fluorine will be incorporated in the alloy and hydrogen will also be incorporated preferably. The activated fluorine (and hydrogen) as well as other compensating or modifying elements can also be formed from compounds containing the elements rather than from a molecular gas source.
Ter vorming van geschikte amorfe legeringen, die de gewenste eigenschappen ten gebruike in fotogevoelige inrichtingen, zoals fotoreceptors, zonnecellen, p-n overgangsstrocmregelinrichtingen enz. hebben, brengen als eerder vermeld de compenserende of wijzigende 15 middelen, materiaal of elementen, een zeer lage dichtheid van ge-localiseerde toestanden in de energieband tot stand zonder dat het basisch intrinsiefekarakter van de film wordt gewijzigd. Dit resultaat wordt met betrekkelijk kleine hoeveelheden geactiveerde fluor en waterstof bereikt, zodat de druk in de geëvacueerde klokruimte 1Λ 20 neg steeds betrekkelijk laag kan zijn (zoals 10-^ Torr). De druk van het gas in de generator kan hoger zijn dan de druk in de klok door de afineting van de uitlaat van de generator in te stellen.To form suitable amorphous alloys, which have the desired properties for use in photosensitive devices, such as photoreceptors, solar cells, pn transitional current controllers, etc., the aforementioned compensating or modifying agents, material or elements bring a very low density of localized states in the energy band without altering the basic intrinsic character of the film. This result is achieved with relatively small amounts of activated fluorine and hydrogen, so that the pressure in the evacuated clock space 1Λ20 neg can always be relatively low (such as 10-Torr). The pressure of the gas in the generator can be higher than the pressure in the clock by setting the size of the generator's outlet.
De temperatuur van het substraat 18 wordt ingesteld cm de maximale verlaging in de dichtheid van de gelocaliseerde niveaus in 25 de energieband van de betrokken amorfe legering te verkrijgen.The temperature of the substrate 18 is adjusted to obtain the maximum decrease in the density of the localized levels in the energy band of the amorphous alloy concerned.
De substraatoppervlaktemperatuur zal in het algemeen zodanig zijn, dat deze een hoge mobiliteit van de te deponeren materialen verzekert en is bij voorkeur beneden de kristallisatietemperatuur van de gedeponeerde legering.The substrate surface temperature will generally be such that it ensures a high mobility of the materials to be deposited and is preferably below the crystallization temperature of the deposited alloy.
30 Het oppervlak van het substraat kan worden bestraald door stralingsenergie cm de mobiliteit van het gedeponeerde legerings-materiaal verder te vergroten, zoals door een ultraviolette lichtbron (niet weergegeven) in de klokruimte 1k aan te brengen. De geactiveerde fluor en waterstofgeneratoreenheden 80 en 82 in fig. 2, kunnen naar 35 keuze tevens worden vervangen door een ultraviolette lichtbron 8!+ als weergegeven in fig. 3, die direkt ultraviolette energie naar het substraat 18 richt. Dit ultraviolette licht zal de moleculaire fluor 8104140 -jg- , .¾ • (en waterstof) beide op afstand van en op het substraat 18 ontleden onder voiming van geactiveerde fluor (en waterstof) die in de gedeponeerde amorfe legering, die condenseert op het substraat 18 diffunderen.The surface of the substrate can be irradiated by radiant energy to further increase the mobility of the deposited alloy material, such as by applying an ultraviolet light source (not shown) in the clock space 1k. Optionally, the activated fluorine and hydrogen generator units 80 and 82 in Figure 2 can also be replaced by an ultraviolet light source 8 + + as shown in Figure 3 which directs ultraviolet energy toward the substrate 18. This ultraviolet light will decompose the molecular fluorine 8104140 -jg-, .¾ • (and hydrogen) both remotely from and on the substrate 18, voiding activated fluorine (and hydrogen) contained in the deposited amorphous alloy, which condenses on the substrate. 18 diffuse.
Het ultraviolette licht vermeerdert tevens de oppervlaktemobiliteit 5 van het legêringsmateriaal' dat wordt neergeslagen.The ultraviolet light also increases the surface mobility of the alloy material which is deposited.
In fig. 2 en 3 hunnen de bandafstand instellende elementen in gasvoxmige vorm op. identieke wijze als fluor en waterstof worden toegevoegd door de waterstofgenerator 82 te vervangen of door een of meer geactiveerde instelelementgeneratoren 86 en 88 toe te voegen 10(fig. 3). Als eerder vermeld wordt de in het systeem ingevoerde hoeveelheid van het instelelement of de elementen gedurende depositie gevarieerd cm de gegradeerde bandaf stand, te 1-veren. Elk van de generatoren 86 en 88 zal karakteristiek één van de instelelementen, zoals germanium of koolstof leveren. Bij voorbeeld kan generator 86 15 germanium leveren in de vorm van germaangas (GeH^) of koolstof in de vorm van methaangas (CH^).In FIGS. 2 and 3, the belt spacing adjusting elements are in gaseous form. identically as fluorine and hydrogen are added by replacing the hydrogen generator 82 or by adding one or more activated adjusting element generators 86 and 88 (Fig. 3). As mentioned previously, the amount of the adjusting element or elements introduced into the system during deposition is varied to 1-spring the graded band distance. Each of generators 86 and 88 will typically supply one of the adjusting elements, such as germanium or carbon. For example, generator 86 can provide germanium in the form of germane gas (GeH2) or carbon in the form of methane gas (CH2).
Fig. b illustreert de toevoegingen aan. de inrichting weergegeven in fig. 2 voor het toevoegen van andere middelen of elementen aan de gedeponeerde legering. Bij. voorbeeld kan een n-geleid-20 baarheidsdopingsmiddel, zoals fosfor of arseen, in het begin worden toegevoegd cm het weinig intrinsieke n-type legering een sterker n-type legering te maken, en daarna kan een p-dopingsmiddel als aluminium, gallium of indium worden toegevoegd ter. vorming van een goede p-n overgang in de legering. Een smeltkroes 90 wordt aangegeven 25 voor het opnsnen van een dopingmiddel, zoals arseen, dat wordt verdampt door dit te bombarderen met een elektronenbundel uit bron 92, zoals de bron 20, als eerder beschreven. De snelheid waarmee· het dopingmiddel in de atmosfeer van de klok:12 verdampt, en die wordt bepaald door de intensiteit van de door de bron 92 geproduceerde elektronen-30 bundel, wordt ingesteld door een manuele regelaar 9b op het regel-paneel 3^, die de stroomsterkte toegevoerd aan het filament vormende deel van deze bron kan regelen ter verkrijging van de ingestelde ver-dampingssnelheid. De verdampingssnelheid wordt gemeten door een dikte bemonsteringseenheid 96 waarop het dopingmateriaal wordt neergeslagen 35 en die een signaal genereert in een kabel 98 tussen de eenheid 96 en de regeleenheid 2H, dat de snelheid aangeeft waarmee het dopingmateriaal op de eenheid 96 wordt gedeponeerd.Fig. b illustrates the additions to. the device shown in Fig. 2 for adding other agents or elements to the deposited alloy. Bee. for example, an n-conductivity dopant such as phosphorus or arsenic can be added initially to make the less intrinsic n-type alloy a stronger n-type alloy, and then a p-dopant such as aluminum, gallium or indium are added ter. formation of a good p-n transition in the alloy. A crucible 90 is indicated for absorbing a doping agent, such as arsenic, which is evaporated by bombarding it with an electron beam from source 92, such as source 20, as previously described. The rate at which the doping agent evaporates in the atmosphere of the clock: 12, and which is determined by the intensity of the electron beam produced by the source 92, is set by a manual controller 9b on the control panel 3 ^, which can control the current applied to the filament forming portion of this source to obtain the set evaporation rate. The evaporation rate is measured by a thickness sampling unit 96 on which the doping material is deposited and which generates a signal in a cable 98 between the unit 96 and the control unit 2H, indicating the rate at which the doping material is deposited on the unit 96.
8 1 0 4 1 4 0 - - -19-8 1 0 4 1 4 0 - - -19-
Hadat de gewenste dikte van de amorfe legering met de gewenste graad van n-geleidbaarheid is neergeslagen, wordt de verdamping van silicium en het n-geleidbaarheidsdopingniddel "beëindigd en de smeltkroes 90 (of een andere niet weergegeven smeltkroes) voorzien 5 van een beschrevenp-geleidbaarheidsdopingmiddel, waarna de werkwijze van het neerslaan van amorfe legering en het dopingmiddel voortgaat als eerder beschreven ter vergroting van de dikte van de amorfe legering met daarin een p-geleidbaarheidsgebied.After the desired thickness of the amorphous alloy with the desired degree of n-conductivity has precipitated, the evaporation of silicon and the n-conductivity dopant is terminated and the crucible 90 (or other crucible not shown) is provided with a described p-conductivity dopant. after which the process of depositing amorphous alloy and doping agent continues as previously described to increase the thickness of the amorphous alloy having a p-conductivity range therein.
Het band instelelement (de elementen) kan (kunnen) tevens 10 worden toegevoegd door een analoge methode als eerder beschreven voor het dopingmiddel onder toepassing van een andere smeltkroes analoog aan de smeltkroes 90.The band adjusting member (s) may also be added by an analogous method as previously described for the doping agent using a different crucible analogous to the crucible 90.
In het geval dat de amorfe legeringen twee of meer elementen · anvatten die bij kamertemperatuur vast zijn, is het meestal gewenst 15 elk element geplaatst in een afzonderlijke smeltkroes afzonderlijk, te verdampen en de depositiesnelheid daarvan op elke geschikte wijze te regelen, zoals door instelregelaars op het regelpaneel 3^, die in combinatie met de depositiesnelheids- en de dikte-bemonsterings-eenheden, de dikte en de samenstelling van de gedeponeerde legering 2Q regelen.In the event that the amorphous alloys contain two or more elements which are solid at room temperature, it is usually desirable to evaporate each element placed in a separate crucible separately and control its deposition rate in any suitable manner, such as by adjusting controls on the the control panel 3 ^, which, in combination with the deposition rate and thickness sampling units, control the thickness and composition of the deposited alloy 2Q.
Hoewel aangenomen wordt dat geactiveerde fluor (en waterstof) de voordeligste ccmpensatiemiddelen zijn ten gebruike in het compenseren van amorfe legeringen met inbegrip van silicium, kunnen volgens een ruimer aspect van de uitvinding andere compenserende of 25 wijzigende middelen worden toegepast. Bij voorbeeld kunnen koolstof en zuurstof geschikt zijn voor het verminderen van de dichtheid van gelccaliseerde niveaus in.de energieband bij toepassing in zodanige kleine hoeveelheden dat de intrinsieke eigenschappen van de legering niet worden veranderd.Although it is believed that activated fluorine (and hydrogen) are the most advantageous compensating agents for use in compensating amorphous alloys including silicon, in a broader aspect of the invention, other compensating or modifying agents may be used. For example, carbon and oxygen may be suitable for reducing the density of accalculated levels in the energy band when used in such small amounts that the intrinsic properties of the alloy are not changed.
30 Hoewel het de voorkeur heeft dat de compenserende en andere middelen in de amorfe legering worden opgencmen wanneer deze wordt neergeslagen als reeds kan aangegeven volgens een ander aspect van de uitvinding, de amorfe legeringsdepositiemethode en de methode voor het injecteren van de compenserende en .andere middelen in de 35 halfgeleiderlegering tevens worden uitgevoerd in een volledig, ten opzichte van de depositie van de amorfe legering, gescheiden omgeving.Although it is preferred that the compensating and other agents be included in the amorphous alloy when it is deposited as may already be indicated according to another aspect of the invention, the amorphous alloy deposition method and the method of injecting the compensating and other agents in the semiconductor alloy are also carried out in a completely separate environment from the deposition of the amorphous alloy.
Dit heeft: in bepaalde toepassingen voordelen aangezien de omstandigheden 810 4 140 i > * ï . ..This has advantages in certain applications since the conditions 810 4 140 i> * ï. ..
-20- * ' -¾ voor liet injecteren van dergelijke middelen dan volledig onafhankelijk zijn van de omstandigheden voor de legeringsdepositie. Als eerder toegelicht wordt in sommige gevallen, waaneer de dampdepositiemethode een poreuze legering oplevert, de porositeit van de legering gemakke-5 lijker verminderd door omgevingsomstandigheden die totaal verschillend zijn van die aanwezig in de dampdepositiemethode. Voor dit doel wordt verwezen naar fig. 5 en 6 die illustreren dat de amorfe depositie-methode of de methode voor het diffuseren van het compenserende of wijzigende middel als afzonderlijke trappen worden uitgevoerd in 10 volledig verschillende omgevingen, waarbij fig. 6 de inrichting voor het uitvoeren van de postcompensatiediffusiemethode illustreert.-20- * '-¾ for injecting such agents are then completely independent of the alloy deposition conditions. As explained earlier, in some cases where the vapor deposition method yields a porous alloy, the porosity of the alloy is more easily reduced by ambient conditions that are completely different from those present in the vapor deposition method. For this purpose, reference is made to FIGS. 5 and 6 which illustrate that the amorphous deposition method or the method of diffusing the compensating or modifying agent are performed as separate steps in 10 completely different environments, with FIG. 6 illustrating the device for illustrating the post-compensation diffusion method.
Zoals aldaar aangegeven is voorzien in een lage drukhouder-lichaam 100 met een lage drukkamer 102 die een opening 10¾ aan de top daarvan heeft. Deze opening 10¾ wordt gesloten door een deksel 106 15 met schroefdraad 108, die geschroefd wordt rond een overeenkomstig met schroefdraad voorzien deel op het uitwendige van het houder-lichaam 100. Een af dichtende 0-ring 110 is opgenomen tussen het deksel 106 en het bovenvlak van het houderlichaam. Een monster-vastklemmende elektrode 112 is op een isolerende bodemwand 11¾ van de 20 kamer 100 gemonteerd. Een substraat 116 waarop reeds een amorfe half-geleiderlegering 118 is gedeponeerd wórdt op de elektrode 112 geplaatst. Het bovenvlak van het substraat 116 bevat de te wijzigen of de te compenseren amorfe legering 118, op de wijze als nu zal worden beschreven.As indicated therein, a low pressure container body 100 is provided with a low pressure chamber 102 having an opening 10¾ at the top thereof. This opening 10¾ is closed by a threaded lid 106 15 threaded around a corresponding threaded portion on the exterior of the container body 100. A sealing O-ring 110 is received between the lid 106 and the top surface of the container body. A sample clamping electrode 112 is mounted on an insulating bottom wall 11¾ of the chamber 100. A substrate 116 on which an amorphous semiconductor alloy 118 has already been deposited is placed on the electrode 112. The top surface of the substrate 116 contains the amorphous alloy 118 to be modified or compensated, as will now be described.
25 Op afstand boven het substraat 116 bevindt zich een elek- . trode 120. De elektroden 112 en 120 zijn door kabels 122 en 12¾ aan een gelijkspannings- of wisselspanningsbron 126 verbonden,' die tussen de elektroden 112 en 120 een spanning levert voor het opwekken van een geactiveerd plasma van het compenserende of wijzigende gas 30 of de gassen, zoals fluor, waterstof en dergelijke, die in de kamer 102 worden gevoerd. Eehvoudigheidshalve illustreert fig. 6 alleen de toevoer van moleculaire waterstof in kamer 102 via een inlaatleiding 128 die passeert door deksel 106 en afkomstig is van een toevoert ank 130 van moleculaire waterstof. Andere compenserende 35 of wijzigende gassen (zoals fluor en dergelijke) kunnen tevens analoog in kamer 102 worden ingevoerd. De leiding 128 wordt weergegeven gekop-. .peld aan een klep 132 bij de tank 130. Een strocmsnelheidsindicatie- 8 1 0 4 1 4 0 ...........; -21- meter 13¾ wordt weergegeven, die verbonden is met de inlaatleiding /128 voorbij de klep 132.An electrode is located at a distance above the substrate 116. electrode 120. The electrodes 112 and 120 are connected by cables 122 and 12 to a DC or AC voltage source 126, which supplies a voltage between the electrodes 112 and 120 to generate an activated plasma of the compensating or modifying gas 30 or the gases, such as fluorine, hydrogen and the like, which are introduced into the chamber 102. For simplicity, Figure 6 illustrates only the supply of molecular hydrogen into chamber 102 through an inlet conduit 128 passing through cover 106 and coming from a supply ank 130 of molecular hydrogen. Other compensating or modifying gases (such as fluorine and the like) can also be introduced analogously into chamber 102. Line 128 is shown headed. .pinned to a valve 132 at the tank 130. A flow rate indicator 8 1 0 4 1 4 0 ...........; -21- meter 13¾ is displayed, which is connected to the inlet line / 128 past the valve 132.
Geschikte organen worden voorzien voor het verhitten van het inwendige van de kamer 102 zodat de substraattemperatuur bij 5 voorkeur wordt optgevoerd tot een temperatuur beneden, maar nabij de kristallisatietemperatuur van de film 118. Bij voorbeeld worden wikkelingen van een verhittingsdraad 136 in de bodemwand 11¾ van de kamer 102 aangegeven, aan welke wikkelingen een kabel is verbonden (niet weergegeven) die door de wanden van het houderlichaam 100 10 passeert naar een strocmbron voor het verhitten daarvan.Suitable means are provided for heating the interior of the chamber 102 so that the substrate temperature is preferably raised to a temperature below but near the crystallization temperature of the film 118. For example, turns of a heating wire 136 in the bottom wall 11wand of the chamber 102, to which windings a cable is connected (not shown) passing through the walls of the container body 100 to a current source for heating it.
De hoge temperatuur alsmede een plasma van gas dat een of meer ccmpenserende ccmponenten bevat ontwikkeld tussen de elektrode 112 en 120 brengt een reductie van de gelocaliseerde toestanden in de bandafstand van de legering tot stand. De eaapensering of wijziging 15 van de amorfe legering 118 kan worden versterkt door bestraling van de amorfe legering 118 met stralingsenergie uit een ultraviolette lichtbron 138, die buiten het houderlichaam 100 wordt aangegeven en die ultraviolet licht tussen de elektroden 112 en 120 richt via een kwartsvenster lk0, dat is gemonteerd in de zijwand van het houder-20 lichaam 100.The high temperature as well as a plasma of gas containing one or more compensating components developed between the electrodes 112 and 120 accomplishes a reduction of the localized states in the band gap of the alloy. The eagle ring or modification 15 of the amorphous alloy 118 can be amplified by irradiating the amorphous alloy 118 with radiant energy from an ultraviolet light source 138, which is indicated outside the container body 100 and which directs ultraviolet light between the electrodes 112 and 120 through a quartz window lk0. mounted in the side wall of the container body 100.
De lage druk of het vacuum in de kamer 120 kan worden ontwikkeld door een vaeuumpamp (niet weergegeven), zoal pomp 56 in fig. 2. De druk van de kamer 102 kan van de orde van 0,3-2 Torr zijn met een substraattemperatuur van de orde van 2Q0—^5O°C. Het geactiveerde 25 fluor (en waterstof) alsmede de andere ccmpenserende of wijzigende elsaenten kunnen tevens worden gevormd uit verbindingen die de elementen bevatten in plaats van uit een moleculaire gasbron, zoals eerder vermeld.The low pressure or vacuum in the chamber 120 can be generated by a vacuum pump (not shown), such as pump 56 in Fig. 2. The pressure of the chamber 102 can be on the order of 0.3-2 Torr with a substrate temperature of the order of 200 ° -50 ° C. The activated fluorine (and hydrogen) as well as the other compensating or modifying elements can also be formed from compounds containing the elements rather than from a molecular gas source, as previously mentioned.
Verschillende toepassingen van de verbeterde amorfe lege-30 ringen die volgens de bijzondere werkwijze van de uitvinding worden geproduceerd, worden in de fig. 7-12 geïllustreerd. Fig. 7 toont een Schottky-barrière-zonnecel lb2 in een deeldoorsnede. De zonnecel ^2 cmvat een substraat of elektrode 1¾¾ van een materiaal met goede elektrische geleidbaarheidseigenschappen, en de capaciteit 35 een ohms contact te maken met een amorfe legering Ik6 die is gecompenseerd of gewijzigd, waarbij een lage dichtheid van gelocaliseerde toestanden in de energieband wordt geleverd en met een bandafstand 8 1 0 4 1 40-------------------------- ------------------ ’ w t , i Γ ] -22- : ~ ~ : ! * -\ ' -¾ die wordt geoptimaliseerd door de werkwijze van de uitvinding.Various applications of the improved amorphous empty rings produced according to the particular method of the invention are illustrated in Figures 7-12. Fig. 7 shows a Schottky barrier solar cell lb2 in a partial section. The solar cell ^ 2 cm comprises a substrate or electrode 1¾¾ of a material with good electrical conductivity properties, and the capacity to contact an ohmic alloy Ik6 35 ohms compensated or modified, providing a low density of localized states in the energy band and with a tire gap 8 1 0 4 1 40 -------------------------- -------------- ---- 'wt, i Γ] -22-: ~ ~:! * - \ '-¾ which is optimized by the method of the invention.
Het substraat kan een lage werkfunctiemetaal omvatten, zoals aluminium, tantaal, roestvrij staal of een ander materiaal, dat mengbaar is met de amorfe legering die daarop is gemonteerd, 5 welke bij voorkeur silicium omvat, gecompenseerd of gewijzigd'op de wijze van de eerder beschreven legeringen, zodat deze een lage dichtheid voor gelocaliseerde toestanden in de energieband heeft 16 3 van bij voorkeur niet meer dan 10 per cnr per eV. Het heeft de meeste voorkeur dat de legering een gebied 1^8 grenzend aan de elek-10 trode 1¾¾ bezit, welk gebied een n-plus geleidbaarheids-, zwaar gedoopt, lage wëerstaadgrensvlak tussen de. elektrode en een niet gedoopte gebied 150 met een betrekkelijk hoog weerstand zonder belichting vormt, dat een intrinsiek, maar laag n-geleidbaarheidsgebied heeft met een gegradeerde band als eerder'beschreven.The substrate may comprise a low work function metal, such as aluminum, tantalum, stainless steel or other material, which is miscible with the amorphous alloy mounted thereon, which preferably comprises, compensates or modifies silicon in the manner previously described. alloys so that it has a low density for localized states in the energy band, preferably 3 not more than 10 per cm. per eV. Most preferably, the alloy has a region 1 ^ 8 adjacent to the electrode 1¾¾, which region has an n-plus conductivity, heavily doped, low weather interface between the two. electrode and an undoped region 150 of relatively high resistance without illumination, which has an intrinsic, but low n-conductivity region with a graded band as previously described.
, 15 Het bovenoppervlak van de amorfe legering 1U6 als aangegeven in fig. 7, grenst aan een metallisch gebied 152, waarbij een grensvlak tussen dit'metallische gebied en de amorfe legering 1½ een Schottky-barrière 15^ vomt. Het metallische gebied 152 is doorzichtig of halfdoorzichtig ten opzichte van zonnestraling, heeft een 20 goede elektrische geleidbaarheid en heeft een hoge werkfunctie (bij voorbeeld U,5 eV of meer, bij voorbeeld geproduceerd door goud, platina, palladium enz.) ten opzichte van de amorfe legering 1 k6.The top surface of the amorphous alloy 1U6 as shown in Figure 7 abuts a metallic region 152, an interface between this metallic region and the amorphous alloy 1½ forming a Schottky barrier 15. The metallic region 152 is transparent or semi-transparent with respect to solar radiation, has good electrical conductivity and has a high work function (eg U, 5 eV or more, eg produced by gold, platinum, palladium, etc.) with respect to the amorphous alloy 1 k6.
Het metallische gebied 152 kan een enkele laag van metaal zijn of een multi-laag. De amorfe legering 1^6 kan een dikte hebben van onge-25 veer 0,5-1 ji en het metallische gebied 152 kan een dikte hebben van ongeveer 10 nm teneinde seai-doorlaatbaar ten opzichte van zonnestraling te zijn.The metallic region 152 can be a single layer of metal or a multi-layer. The amorphous alloy 16 can have a thickness of about 0.5-1 µm, and the metallic region 152 can have a thickness of about 10 nm to be sea-permeable to solar radiation.
Op het oppervlak van het metallische gebied 1 b2 wordt een roosterelektrode 156 afgezet, gemaakt van een metaal met goede 30 elektrische geleidbaarheid. Het rooster kan orthogonaal gerichte lijnen van geleidend materiaal cmvatten, die slechts een ondergeschikt deel van het oppervlak van het metallische gebied bezetten, waarbij de rest in contact is met zonne-energie. Bij voorbeeld kan rooster 156 slechts ongeveer 5-10$ van het gehele oppervlak van het metallische 35 gebied 152 bezetten. De roosterleketrode 156 verzamelt uniform stroom uit het metallische gebied 152 en garandeert een goede lage serieweerstand voor de inrichting.A grating electrode 156 made of a metal with good electrical conductivity is deposited on the surface of the metallic region 1 b2. The grid can contain orthogonally oriented lines of conductive material occupying only a minor part of the surface of the metallic region, the remainder being in contact with solar energy. For example, grid 156 can occupy only about 5-10% of the entire surface of the metallic region 152. The grid leakage red 156 uniformly collects power from the metallic region 152 and ensures good low series resistance for the device.
8104140 - -23-8104140 - -23-
Een anti-reflectielaag 158 kan op de roosterelektrode 156 en de -vlakken van het metallische gebied 152 tussen de roosterelektrode-gébieden warden aangebracht. De anti-reflectielaag 153 heeft een op de zonnestraling gericht oppervlak 160, waarop de zonnestraling 5 invalt. De anti-reflectielaag. 153 kan bij voorbeeld een dikte van de orde van grootte van de golflengte van het maximale energiepunt / van het zonnestralingsspectrum bezitten, gedeeld door viermaal de brekingsindex van de anti-reflectielaag 158. Indien het metallische gebied 152 platina met een dikte van 10 nm is, zal een geschikte 10 antireflectielaag 158 zircoonoxyde met een dikte van ongeveer 50 nm zijn en met een brekingsindex van 2,1.An anti-reflection layer 158 may be applied to the grating electrode 156 and the surfaces of the metallic region 152 between the grating electrode areas. The anti-reflection layer 153 has a surface 160 directed at the sun's radiation, on which the sun's radiation 5 is incident. The anti-reflection layer. 153 may, for example, have a thickness of the order of magnitude of the maximum energy point / of the solar radiation spectrum divided by four times the refractive index of the anti-reflection layer 158. If the metallic region 152 is platinum with a thickness of 10 nm, a suitable anti-reflective layer 158 will be zirconium oxide having a thickness of about 50 nm and having a refractive index of 2.1.
Het band instelelement (de elementen) wordt (worden) aan het fotostrocm-genererende gebied 150 in verschillende hoeveelheden gedurende de depositie ervan toegevoegd. De schottky-barrière 15¾ ge-15 vormd bij het grensvlak tussen de gebieden 150 en 152 maakt het mogelijk dat de fotonen uit de zonnestraling stroandragers in de legering 1½ vormen, die als strocm door de roosterelektrode 156 worden verzameld. Een oxydelaag (niet weergegeven) kan tussen de lagen 150 en 152 worden toegevoegd om een MIS (metalen isolator 20 halfgeleider) zonnecel te produceren.The band adjusting element (s) is (are) added to the photo-current generating region 150 in varying amounts during its deposition. The schottky barrier 15¾ formed at the interface between regions 150 and 152 allows the photons from the solar radiation to form alloy 1½ straw carriers which are collected as current by the grating electrode 156. An oxide layer (not shown) can be added between layers 150 and 152 to produce an MIS (metal insulator 20 semiconductor) solar cell.
Haast de Schottky-barrière of MIS zonnecel, weergegeven in fig. 7s zijn er zonnecelconstructies, waarbij gebruik wordt gemaakt van p-n overgangen in het lichaam van de amorfe legering, die een deel daarvan vormt, in overeenstemming met de achtereenvolgende 25 depositie, compensatie of wijzigings- en doteringstrappen als eerder beschreven. Deze andere vormen van zonnecellen worden algemeen geïllustreerd in fig. 8 alsmede in fig. 11 en 12.Almost the Schottky barrier or MIS solar cell, shown in Fig. 7s, there are solar cell constructions, using pn junctions in the body of the amorphous alloy, which forms part thereof, in accordance with the successive deposition, compensation or modification and doping steps as previously described. These other forms of solar cells are generally illustrated in Figure 8 as well as Figures 11 and 12.
Deze constructies 162 omvatten in het algemeen een doorzichtige r - elektrode 16¾ waardoor de zonnestralingsenergie in het lichaam van de 30 betrokken zonnecel doordringt. Tussen deze transparante elektrode en een tegenovergestelde elektrode 166 bevindt zich een gedeponeerde amorfe legering 168, bij voorkeur met silicium, aanvankelijk op de wijze als eerder beschreven gecompenseerd. In deze amorfe legering 168 bevinden zich tenminste twee aangrenzende gebieden 1J0 en 172, waar 35 de amorfe legering resp. tegenovergesteld gedoopte gebieden bezit, waarbij gebied 170 wordt aangegeven als een n-geleidbaarheidsgebied en gebied 172 als een p-geleidbaarheidsgebied. Het dopen van de ge- 8104140 β i teThese structures 162 generally include a transparent r electrode 16¾ through which the solar radiation energy penetrates into the body of the solar cell concerned. Between this transparent electrode and an opposite electrode 166 is a deposited amorphous alloy 168, preferably with silicon, initially offset in the manner previously described. In this amorphous alloy 168 there are at least two adjacent regions 10 and 172, where the amorphous alloy resp. has opposite doped regions, region 170 being designated as an n-conductivity region and region 172 as a p-conductivity region. Baptizing the 8104140 β i te
f ! — ~ —— . * “ "If! - ~ ——. * "" I
! -2U- 1 f . * i i "bieden 170 en 172 is alleen voldoende cm de Fermi-niveaus naar de betrokken valentie- en geleidingsbanden te verschuiven, zodanig dat de geleidbaarheid zonder belichting op een lage vaarde blijft bereikt door de band instellende en compenserende of vijzigende methode 5 van de uitvinding.. De legering 168 heeft hoge geleidbaarheids , sterk gedoopte ofamse contactgrensvlakgebieden 17^ en 176 van hetzelfde geleidbaarheidstype als het aangrenzende gebied van de legering 168.! -2U- 1 f. * ii "bid 170 and 172 is only sufficient to shift the Fermi levels to the respective valence and conductivity bands such that the conductivity without illumination remains at a low value through the band setting and compensating or jacking method of the invention The alloy 168 has high conductivity, highly doped oram contact interface regions 17 and 176 of the same conductivity type as the adjacent region of the alloy 168.
De legeringsgebieden 17^· en 176 maken contact met resp. elektroden-16U :en 166. De instelelementen vorden tenminste toegevoegd aan gebieden 170 10 en/of 172 voor het graderen van de bandafstand.The alloy regions 17 ^ and 176 make contact with resp. electrodes 16U: and 166. The adjustment elements are added at least to areas 170, 10 and / or 172 for grading the band gap.
In fig. 9 wordt een andere toepassing van een amorfe legering toegepast in een fotodetectorinrichting 178, geïllustreerd waarvan de weerstand afhankelijk is van de hoeveelheid daarop invallend licht.In Fig. 9, another application of an amorphous alloy is used in a photodetector device 178, the resistance of which is dependent on the amount of light incident on it.
Een amorfe legering 180 daarvan met een gegradeerde en gecompenseerde .15 of gewijzigde bandafstand volgens de uitvinding, heeft geen p-n-over-gangen, zoals in de uitvoeringsvorm aangegeven in fig. 8, en is geplaatst tussen een transparante elektrode 182 en een substraat-elektrode l8k. Het is in een fotodetectorinrichting gewenst een minimaal geleidbaarheid zonder belichting te bezitten en aldus heeft de amorfe 20 legering 180 een niet-gedoopt, maar gecompenseerd of gewijzigd gebied 186 en zwaar gedoopte gebieden 188 en 190 van hetzelfde geleidbaarheidstype, die een lage veerstand ohms contact met de elektroden 182 en 18b hebben, die een substraat voor de legering I80 kunnen vormen. De instelelementen vorden tenminste aan het gebied 186 25 toegevoegd cm de bandafstand daarvan voor een betere gevoeligheid te graderen.An amorphous alloy 180 thereof with a graded and compensated .15 or modified bandgap according to the invention has no pn junctions, as in the embodiment shown in Fig. 8, and is placed between a transparent electrode 182 and a substrate electrode l8k. It is desirable in a photodetector device to have a minimum conductivity without illumination and thus the amorphous alloy 180 has an undoped, but compensated or modified region 186 and heavily doped regions 188 and 190 of the same conductivity type, which have a low spring resistance ohmic contact with the electrodes 182 and 18b, which can form a substrate for the alloy I80. The adjustment elements are added at least to the region 186 to graduate their band gap for better sensitivity.
In fig. 10 vordt een elektrostatische beeldvormende inrichting 192 (zoals een’xerograf ische tranmel) geïllustreerd. De inrichting 192 heeft een lage geleidbaarheid zonder belichting, een selectieve' 30 golf lengt edrempel, een niet-gedoopte of gering p-ge doopte amorfe legering 19^·» gedeponeerd op een geschikt substraat 196, zoals een trcmmel. De instelelementen vorden aan de legering 19^ toegevoegd om de bandafstand ter verbetering van de gevoeligheid te graderen.In Fig. 10, an electrostatic imaging device 192 (such as an xerographic tranmel) is illustrated. The device 192 has a low conductivity without illumination, a selective wavelength edge threshold, an undoped or slightly p-doped amorphous alloy 19 deposited on a suitable substrate 196, such as a film. The adjustment elements are added to the alloy 19 ^ to graduate the band gap to improve sensitivity.
Zoals hierin toegepast betekenen de termen ccmpenserende 35 middelen of materialen en wijzigende middelen, elementen of materialen, materialen die in de amorfe legering worden opgenomen voor het wijzigen of veranderen van de structuur ervan, zoals geactiveerde fluor 8104140 -25- - (en. waterstof) opgenomen in de amorfe legering, die silicium "bevat, ter vorming van een amorfe s ilicium/ fluor/wat er stof samenstelling s-legering, met een gewenste bandafstand en lage dichtheid van ge-localiseerde toestanden of niveaus in de energiéband. Het geactiveerde 5 fluor (en waterstof) wordt gebonden aan het silicium in de legering en vermindert daarin de dichtheid van de gelocaliseerde toestanden,, waarbij wegens de kleine aflaeting van de fluor- en waterstofatomen deze beide gemakkelijk in de amorfe legering worden ingevoerd zonder enige dislocatie van de siliciumatcmen van betekenis en de verhoudingen 10 daarvan in de amorfe legering te veroorzaken. Dit is in het bijzonder van kracht vanwege de extreme elektronegativiteit, specificiteit,· kleine aflaeting en reactiviteit van fluor, welke eigenschappen allen de locale volgorde van de legeringen helpen beïnvloeden en organiseren. Bij het creëren van deze nieuwe legering zijn de 15 sterk inductieve krachten van fluor en het vermogen daarvan als een organisator op de rangorde op korte afstand in te werken van belang. Het vermogen van de fluor zich te binden met zowel silicium als waterstof leidt tot de vorming van nieuwe en superieure legeringen met minimale gelocaliseerde defecttoestanden in de energieband.As used herein, the terms compensating agents or materials and modifying agents, elements or materials mean materials incorporated into the amorphous alloy to modify or alter its structure, such as activated fluorine 8104140 -25- (and hydrogen). incorporated in the amorphous alloy, which contains "silicon, to form an amorphous silicon / fluorine / dust composition s alloy, with a desired band gap and low density of localized states or levels in the energy band. The activated 5 Fluorine (and hydrogen) is bonded to the silicon in the alloy and decreases the density of the localized states therein, whereby due to the small size of the fluorine and hydrogen atoms, both of them are easily introduced into the amorphous alloy without any dislocation of the silicon atoms of significance and to cause its proportions in the amorphous alloy This is especially effective because of d The extreme electronegativity, specificity, small size and reactivity of fluorine, all of which help influence and organize the local order of the alloys. In the creation of this new alloy, the 15 highly inductive forces of fluorine and its ability to act as a short-range organizer are important. The fluorine's ability to bond with both silicon and hydrogen leads to the formation of new and superior alloys with minimal localized defect states in the energy band.
20 Vandaar dat fluor en waterstof zonder aanmerkelijke formatie van andere gelocaliseerde niveaus in de energieband worden ingevoerd ter vorming van de nieuwe legeringen.Hence, fluorine and hydrogen are introduced into the energy band without appreciable formation of other localized levels to form the new alloys.
In fig. 11 wordt een p-i-n-zonnecel 198 geïllustreerd met een substraat 200, die van glas of een buigbaar vlies kan zijn ge-25 vormd uit roestvrij staal of aluminium. Het substraat 200 heeft een gewenste breedte en lengte en is bij voorkeur tenminste 75 ƒ*· dik.In Figure 11, a p-i-n solar cell 198 is illustrated with a substrate 200, which may be glass or a flexible fleece formed from stainless steel or aluminum. The substrate 200 has a desired width and length and is preferably at least 75 thick.
Het substraat heeft een isolerende laag 202 die daarop is gedeponeerd via de gebruikelijke methode, zoals chemische depositie, opdamping of anodisering in het geval van een aluminiumsubstraat. De laag 202 die 30 bij voorbeeld ongeveer 5 ]*. dik is, kan worden gemaakt van een metaal-oxyde. Voor een aluminiumsubstraat geeft men de voorkeur aan aluminium-oxyde (Al^O^) en voor een roestvrij stalen substraat siliciumdioxyde (SiO^) of een ander geschikt glas.The substrate has an insulating layer 202 deposited thereon by the usual method such as chemical deposition, vapor deposition or anodizing in the case of an aluminum substrate. The layer 202 which is, for example, approximately 5] *. thick, it can be made of a metal oxide. For an aluminum substrate, preference is given to aluminum oxide (Al 2 O 3) and for a stainless steel substrate silicon dioxide (SiO 2) or another suitable glass.
Een elektrode 20U wordt in een of meer lagen op de laag 202 35 ter vorming van een basiselektrode voor de cel 198 gedeponeerd.An electrode 20U is deposited in one or more layers on the layer 202 to form a base electrode for the cell 198.
De elektrode 20^-laag of lagen wordt of worden opgedampt hetgeen een _ betrekkelijk snelle depositiemethode is. De elektrodelagen zijn bij 8104140 \ · ! ; : . .......... -26- ' ? i I f ! 1 .. i ; * ! voorkeur reflecterende metalen elektroden van molybdeen, aluminium, . chroom of roestvrij staal voor een zonnecel of een fotogalvanische. inrichting. De reflecterende elektrode heeft voorkeur aangezien in een zonnecel niet-geabsorbeerd licht, dat door de halfgeleider-5 legering passeert door de elektrodelaag 20 4 wordt gereflecteerd waar .... het opnieuw passeert door de halfgeleiderlegering, die daarna nog meer van de lichtenergie absorbeert cm het rendement van de inrichting te vergroten.The electrode 20 layer or layers is or are vapor deposited which is a relatively fast deposition method. The electrode layers are at 8104140 \! ; :. .......... -26- '? i I f! 1 .. i; *! preferably reflective metal electrodes of molybdenum, aluminum,. chrome or stainless steel for a solar cell or photovoltaic. design. The reflective electrode is preferred since in a solar cell, unabsorbed light passing through the semiconductor 5 alloy is reflected by the electrode layer 4 where it again passes through the semiconductor alloy, which then absorbs even more of the light energy. increase the efficiency of the establishment.
; ! Het substraat 200 wordt daarna in de depositieangeving .10 gebracht. De specifieke voorbeelden weergegeven in fig. 11 en 12, geven een illustratie van enige p-i-n-overgangsinrichtingen die onder toepassing van de verbeterde werkwijze en materialen van de 'uitvinding kunnen worden vervaardigd. Elk van. de in de fig. 11 en 12 geïllustreerde inrichtingen heeft een legeringslichaam met een totale 15 dikte tussen ongeveer 300- en 3000 nm. Door deze dikte wordt verzekerd dat er geen puntgaatjes of andere fysische gebreken in de structuur aanwezig zijn en dat er een maximaal lichtabsorptierendement is.. Een dikker materiaal kan meer licht absorberen maar bij een. bepaalde dikte zal niet meer stroom worden opgewekt aangezien door 20 de grotere dikte een grotere reccmbinatie van de door het licht gevormde elektronen-gatenparen mogelijk is (Het is duidelijk dat de dikten van de verschillende lagen van fig. 7-12 niet op schaal zijn ! . . ...; ! Substrate 200 is then introduced into the deposition indication .10. The specific examples shown in Figures 11 and 12 illustrate some p-i-n transition devices that can be manufactured using the improved method and materials of the invention. Each of. the devices illustrated in Figs. 11 and 12 have an alloy body with a total thickness between about 300 and 3000 nm. This thickness ensures that there are no pinholes or other physical defects in the structure and that there is maximum light absorption efficiency. A thicker material can absorb more light but only one. Certain thickness will not generate more current since the greater thickness allows greater recycling of the electron hole pairs formed by the light (Obviously, the thicknesses of the different layers of Figures 7-12 are not to scale! ...
igetekend).(signed).
Voor de n-i-p-inrichting 198 geldt dat deze inrichting is 25 gevormd door eerst een. sterk gedoopte n+ legeringslaag 206 op de elektrode 204 deponeren. Wanneer eenmaal de n laag 206 is gedeponeerd, wordt daarop een intrinsieke (i) legeringslaag 208 gedeponeerd.For the n-i-p device 198 it holds that this device is formed by first one. deposit heavily doped n + alloy layer 206 on the electrode 204. Once the n layer 206 is deposited, an intrinsic (i) alloy layer 208 is deposited thereon.
De intrinsieke laag 208 wordt gevolgd door een .sterk gedoopte geleidende p+ legeringslaag 210 gedeponeerd als de uiteindelijke balfge-30 leider laag. De legeringslagen 206, 208 en 210. vormen de actieve lagen van de n-i-p-inrichting 198.The intrinsic layer 208 is followed by a highly doped conductive p + alloy layer 210 deposited as the final bellows leader layer. The alloy layers 206, 208 and 210 form the active layers of the n-i-p device 198.
Hoewel elk van de inrichtingen als geïllustreerd in fig. 11 en 12 andere gebruiksmogelijkheden kan hebben, zullen zij nu als fotogalvanische inrichtingen worden beschreven. Gebruikt als een foto-35 galvanische inrichting is de gekozen buiten, p+ laag 210 een laag met een lage lichtabsorptie, en een hoge geleidbaarheid. De intrinsieke legeringslaag 208 heeft een gegradeerde golflengtedrempel voor een 8104140 -27- zonnecelfotoresponsie , een hoge lichtabsorptie s een lagere donker-, geleidbaarheid en een hoge fotogeleidbaarheid met inbegrip van vol doende en verschillende hoeveelheden van de instellende elementen cm de bandafstand te graderen. De bodemlegeringslaag 20 U is een 5 laag met een lage lichtabsorptie en een hoge geleidbaarheid n+.While each of the devices illustrated in Figures 11 and 12 may have other uses, they will now be described as photovoltaic devices. Used as a photo-35 galvanic device, the chosen outdoor, p + layer 210 is a layer with low light absorption, and high conductivity. The intrinsic alloy layer 208 has a graded wavelength threshold for an 8104140 -27 solar cell motor response, high light absorption, lower darkness, conductivity and high photoconductivity including sufficient and varying amounts of the adjusting elements to graduate the band gap. The bottom alloy layer 20 U is a layer with a low light absorption and a high conductivity n +.
De totale inrichtingsdikte tussen het binnenoppervlak van de elektrode-laag 206 en het topoppervlak van de p laag 210 is, als eerder vezmeld, van de orde van ten minste ongeveer 300 nm. De dikte van de n+ gedoopte laag 206 ligt bij voorkeur in het gebied van ongeveer 5-50 nm.The overall device thickness between the inner surface of the electrode layer 206 and the top surface of the p layer 210, as previously stated, is of the order of at least about 300 nm. The thickness of the n + doped layer 206 is preferably in the range of about 5-50 nm.
10 De dikte van het amorfe instellende element dat de intrinsieke legering 208 bevat, ligt bij voorkeur tussen ongeveer 300 en 3000 nm.The thickness of the amorphous adjusting element containing the intrinsic alloy 208 is preferably between about 300 and 3000 nm.
«£·«£ ·
Dedikte van de top p -contactlaag 210 is tevens bij voorkeur tussen ongeveer 5 en 50 nm. Wegens de kortere diffusielengte van de gaten zal de p+ laag in het algaaeen zo dun mogelijk zijn, van de orde 15 van 5-15 nm. De buitenlaag (hier p laag 210) zal ongeacht of deze 4» + n of p is, zo dun mogelijk worden gehouden ter vermijding van absorptie van licht in de contactlaag en zal in het algemeen niet de bandaf stand instellende elementen bevatten.The thickness of the top p contact layer 210 is also preferably between about 5 and 50 nm. Due to the shorter diffusion length of the holes, the p + layer will generally be as thin as possible, of the order of 5-15 nm. The outer layer (here p layer 210), regardless of whether it is 4 + n or p, will be kept as thin as possible to avoid absorption of light in the contact layer and will generally not contain the band-adjusting elements.
Een tweede type p-i-n-junctie-inrichting 212 wordt geïllustreerd 20 in fig. 12. In deze inrichting wordt een eerste p+ laag 21 k gedeponeerd op de elektrodelaag 20k gevolgd door een intrinsieke amorfe legerings-laag 216, die de bandaf stand instellende elementen in gevarieerde hoeveelheden bevat voor het graderen van de bandafstand, een n-amorfe legering slaag 218 en een buitenste n+ amorfe legeringslaag 220.A second type of pin junction device 212 is illustrated in Fig. 12. In this device, a first p + layer 21k is deposited on the electrode layer 20k followed by an intrinsic amorphous alloy layer 216, which varies the band-setting elements in varied contains amounts for grading the band gap, an n-amorphous alloy beat 218 and an outer n + amorphous alloy layer 220.
25 Hoewel verder de intrinsieke legeringslaag 208 of 216 (in fig. 11 en 12) een amorfe legering is, zijn de andere lagen niet zodanig beperkt en kunnen polykristallijn zijn, zoals laag 21k. (Het omgekeerde van de structuur van fig. 11 en 12, niet geïllustreerd, kan tevens worden benut). . ^ 30 Na de depositie in de gewenste volgorde van de verschillende halfgeleiderlegeringslagen voor de inrichtingen 198 en 212, wordt een verdere depositietrap uitgevoerd, bij voorkeur in een afzonderlijke depositie-cmgeving. Het is gewenst dat een dampdepositie-cmgeving wordt toegepast aangezien dit een snelle methode is. In deze 35 trap wordt een TCO-laag 222 (transparant geleidend oxyde) toegevoegd, die bij voorbeeld indiumtinoxyde (ITO), cadmiumstannaat (Cd^SnO^), of gedoteerd tincxyde (SnO^) is. De TCO-laag zal worden toegevoegd 8104140 Λ “ : ” ’ ; na de postcompensatie van fluor (en waterstof) indien de films niet met een of meer van de gewenste compenserende of wijzigende elementen daarin waren gedeponeerd. Tevens kunnen de andere compensatie of wijzigende elementen, als .boven beschreven, door postcompensatie 5 worden toegevoegd.Furthermore, while the intrinsic alloy layer 208 or 216 (in Figures 11 and 12) is an amorphous alloy, the other layers are not so limited and may be polycrystalline, such as layer 21k. (The inverse of the structure of Figures 11 and 12, not illustrated, can also be utilized). . After the deposition in the desired order of the different semiconductor alloy layers for the devices 198 and 212, a further deposition step is performed, preferably in a separate deposition environment. It is desirable that a vapor deposition environment be used since this is a rapid method. In this step, a TCO layer 222 (transparent conductive oxide) is added, which is, for example, indium tin oxide (ITO), cadmium stannate (Cd ^ SnO ^), or doped tin oxide (SnO ^). The TCO layer will be added 8104140 Λ “:” ’; after the post-compensation of fluorine (and hydrogen) if the films were not deposited therein with one or more of the desired compensating or altering elements. Also, the other compensation or modifying elements, as described above, can be added by post compensation 5.
Een elektroderooster 22b kan désgewenst aan beide inrichtingen 198 of 212 worden toegevoegd. Voor een inrichting met een voldoende klein oppervlak is de TCO-laag 222 in het algemeen voldoende geleidend, . zodat het rooster 22b niet noodzakelijk is voor een goed rendement 10 van de inrichting. Indien de inrichting een voldoende, groot oppervlak heeft of indien de geleidbaarheid van de TCO-aag 222 onvoldoende .is, kan het rooster 22b op de laag 222 worden geplaatst voor het verkorten van de dragerweg en het verhogen van het geleidingsrendement van de inrichtingen.An electrode grid 22b can be added to either device 198 or 212 if desired. For a device with a sufficiently small area, the TCO layer 222 is generally sufficiently conductive. so that the grid 22b is not necessary for a good efficiency of the device. If the device has a sufficiently large surface area or if the conductivity of the TCO layer 222 is insufficient, the grid 22b can be placed on the layer 222 to shorten the carrier path and increase the conductivity of the devices.
15 In fig.13 wordt een uitvoeringsvorm van een plastma ge activeerde dampdepositiekamer 226 geïllustreerd waarin de halfgeleider en de band instellende elementen van de uitvinding kunnen worden gedeponeerd. Een regeleenheid 228 wordt benut voor het sturen van. de depo-sitieparameters, zoals druk, stroomsnelheden, enz., op een wijze 20 analoog aan die als eerder beschreven met betrekking tot de eenheid 2b —3 (fig. 1). De druk wordt gehandhaafd op ongeveer 10 Torr of minder.In Fig. 13, an embodiment of a plastics activated vapor deposition chamber 226 is illustrated in which the semiconductor and the band adjusting elements of the invention can be deposited. A control unit 228 is used to control. the deposition parameters, such as pressure, flow rates, etc., in a manner analogous to that previously described with respect to unit 2b-3 (Fig. 1). Pressure is maintained at about 10 Torr or less.
Een of meer reactiegasleidingen, zoals 230 en 232, kunnen worden toegepast voor het toevoeren van gassen, zoals siliciumtetra-fluoride (SiF^) en waterstof (H^) in een plasmagebied 23^·· Het plasma-25 gebied 23b wordt tot stand gebracht tussen een wikkeling 236 gevoed door een gelijkspanningsbron (niet geïllustreerd) en een plaat 238.One or more reaction gas lines, such as 230 and 232, can be used to supply gases, such as silicon tetrafluoride (SiF ^) and hydrogen (H ^), in a plasma region 23 ^ · Plasma region 23b is established between a winding 236 powered by a DC voltage source (not illustrated) and a plate 238.
Het plasma activeert het toevoergas of de gassen die geactiveerde fluor (en waterstof) leveren (die) moet (moeten) worden gedeponeerd op een substraat 2l*0. Het substraat 2^0 kan tot de gewenste depositie-30 temperatuur worden verhit door verhittermiddelen als eerder beschreven,The plasma activates the feed gas or gases which supply activated fluorine (and hydrogen) (which) must (must) be deposited on a 2l * 0 substrate. The substrate 2 ^ 0 can be heated to the desired deposition temperature by heating means as previously described,
De bandinstelelementen en silicium kunnen uit twee of meer verdampingsboten, zoals 2b2 en 2¼ wonden toegevoegd. De boot 2^2 kan bij voorbeeld germanium bevatten en de boot 2UU silicium. De elementen in boten 2k2 en 2kk kunnen worden verdampt door elektronenbundels 35 of andere verhittingsorganen en worden door het plasma geactiveerd.The band adjustment elements and silicon can be added from two or more evaporation boats, such as 2b2 and 2¼ wounds. For example, the boat 2 ^ 2 may contain germanium and the boat 2UU silicon. The elements in boats 2k2 and 2kk can be vaporized by electron beams or other heating means and activated by the plasma.
Een sluiter 2k6 kan worden benut cm de hoeveelheden van de bandinstelelementen die gedeponeerd worden in het fotogenererende 81 0 4 1 40 -------------- ------- ------ - — -29- gebied van de film voor het graderen van de bandafstand te variëren.A shutter 2k6 can be utilized to measure the amounts of the tape adjusters deposited in the photo-generating 81 0 4 1 40 -------------- ------- ------ - - -29- range of the film for grading the band gap.
De rotatiesnelheid van de sluiter kan selectief worden geregeld can. de hoeveelheid van het gedeponeerde bandinstellende element voor het graderen van de film te variëren. Aldus kunnen de bandinstelelementen 5 afzonderlijk in getrapte of in continu variërende hoeveelheden worden toegevoegd.The rotation speed of the shutter can be selectively controlled. vary the amount of the deposited tape adjuster for grading the film. Thus, the belt adjusting elements 5 can be added individually in stepped or continuously varying amounts.
Hg. ih illustreert het beschikbare zonnelichtspectrum.Hg. ih illustrates the available solar light spectrum.
Iaichtmassa 0 (AMO) is het zonlicht dat beschikbaar is zonder atmosfeer en met de zon recht boven het hoofd. AMI kont met dezelfde situatie 10 overeen na filtrering door de atmosfeer van de aarde. Kristallijn silicium heeft een indirekte bandaf stand van ongeveer 1,1-1,2 eV, die overeenkomt met de golflengte van ongeveer 1,0 micrometer. Dit staat gelijk aan het verliezen, d.w.z. het niet genereren van geschikte fotonen, van vrijwel alle golflengten van het licht boven 1,0 micro-15 meter. Zoals hierin toegepast is de bandaf stand of E optisch gedefinieerd als de geëxtrapoleerde snijlijn van een grafiek van (cr^v) waarin a de absorptiecoëfficiënt is enl&cJ (of e) de fotonenergie.Light mass 0 (AMO) is the sunlight that is available without atmosphere and with the sun directly overhead. AMI corresponds to the same situation 10 after filtration through the Earth's atmosphere. Crystalline silicon has an indirect band distance of about 1.1-1.2 eV, which corresponds to the wavelength of about 1.0 micron. This is equivalent to losing, i.e. not generating suitable photons, from virtually all wavelengths of light above 1.0 micro-15 meters. As used herein, the band gap or E is optically defined as the extrapolated intersection of a graph of (cr ^ v) where a is the absorption coefficient and 1 & cJ (or e) the photon energy.
Voor licht met een golflengte boven de drempelwaarde gedefinieerd door de bandaf stand, zijn de fotonenergieen niet voldoende cm een 20 fotodragerpaar te genereren, zodat zij geen stroom bijdragen aan een specifieke inrichting.For light with a wavelength above the threshold value defined by the band gap, the photon energies are not sufficient to generate a photocarrier pair so that they do not contribute power to a specific device.
Een andere fotogevoelige toepassing betreft lasergolf-lengten, zoals voor infraroodgevoeligheid. Fotogevoelig materiaal dat wordt toegepast in een hoge-snelheid-elektrofotografische 25 ccmputeruitgang, waarin gebruik wordt gemaakt van een laser,, zoals een heliumneonlaser, dient een golf lengt edrempel van ongeveer 0,6 micrometer te bezitten. Voor toepassing voor vezeloptiek, zoals GaAs lasers, dient de fotogevoelige materiaaldrempel ongeveer 1 micrometer of lager te zijn. De toevoeging van de bandafstand instellende elementen 30 van de uitvinding maakt het mogelijk legeringen met een gegradeerde bandafstand voor de gewenste toepassing pasklaar te maken.Another photosensitive application involves laser wavelengths, such as for infrared sensitivity. Photosensitive material used in a high-speed electrophotographic computer output using a laser, such as a helium neon laser, should have a wavelength threshold of about 0.6 micrometers. For fiber optic applications such as GaAs lasers, the photosensitive material threshold should be about 1 micron or less. The addition of the band gap adjusting elements 30 of the invention makes it possible to prepare alloys with a graded band gap for the desired application.
Elk van de halfgeleiderlegeringslagen van de inrichting kan door gloei ontlading zijn afgezet op het basiselektrodesubstraat door middel van een gebruikelijke gloeiontladingskamer als beschreven 35 in het Amerikaanse octrooischrift h.226.898. De legeringslagen kunnen tevens in een continue werkwijze worden afgezet. In deze gevallen wordt het gloeiontladingssystesa in het begin geëvacueerd 8104140 - ----------- T t ' -30- ; tot bij benadering 1 mtorr voor bet uit bet depositiesysteem uitspoelen of verwijderen van atmosferische onzuiverheden. Het legerings-. materiaal is bij voorkeur tetrafluoride (SiF^), waterstof (H^) en germaan (GeH^). Het gloeiontladingsplasma wordt bij voorkeur 5 verkregen uit bet gasmengsel. Het depositiesysteem. volgens .Amerikaans octrooischrift 4.226.898 wordt bij voorkeur bediend bij een druk van ongeveer 0,3-1,5 Torr, bij voorkeur tussen 0,6-1,0, zoals ongeveer 0,6 Torr.Each of the semiconductor alloy layers of the device may be glow-deposited on the base electrode substrate through a conventional glow discharge chamber as described in U.S. Pat. No. 2,226,898. The alloy layers can also be deposited in a continuous process. In these cases, the glow discharge system is initially evacuated 8104140 - ----------- T t '-30-; to approximately 1 mtorr for rinsing or removing atmospheric impurities from the deposition system. The alloy. material is preferably tetrafluoride (SiF ^), hydrogen (H ^) and germane (GeH ^). The glow discharge plasma is preferably obtained from the gas mixture. The deposition system. according to U.S. Patent 4,226,898 is preferably operated at a pressure of about 0.3-1.5 Torr, preferably between 0.6-1.0, such as about 0.6 Torr.
Het halfgeleidermateriaal wordt afgezet uit een zichzelf 10 handhavend plasma op het substraat dat voor elke legeringslaag.The semiconductor material is deposited from a self-sustaining plasma on the substrate for each alloy layer.
tot de gewenste depositietemperatuur wordt verhit., bij voorkeur door infraroodmiddelen. De gedoteerde lagen van de inrichtingen worden 'bij verschillende temperaturen in het gebied van 200 tot 1000°C gedeponeerd, afhankelijk van de vorm van het toegepaste materiaal* 15 De bovengrens van de substraattanperatuur wordt ten dele bepaald door het type toegepast metaalsubstraat. Voor aluminium dient de boventemperatuur niet groter te zijn dan ongeveer 600°C en voor roestvrij staal niet groter dan 1000°C. Ter vorming van een aanvankelijk waterstof gecompenseerde amorfe legering, zoals ter vorming van de 20 intrinsieke laag in n-i-p--of p-i-n-inrichtingen, dient de substraat- ^ * \ O · · · temperatuur kleiner te zijn dan ongeveer 400 C en is bij voorkeur ongeveer·300°C.is heated to the desired deposition temperature, preferably by infrared means. The doped layers of the devices are deposited at different temperatures in the range of from 200 to 1000 ° C, depending on the shape of the material used. The upper limit of the substrate temperature is partly determined by the type of metal substrate used. For aluminum, the upper temperature should not exceed about 600 ° C and for stainless steel should not exceed 1000 ° C. To form an initially hydrogen-compensated amorphous alloy, such as to form the intrinsic layer in nip or pin devices, the substrate temperature should be less than about 400 ° C and is preferably about 300 ° C.
De dopingconcentraties worden gevarieerd ter vorming van de gewenste p, p+, n of n+ typen geleidbaarheid bij het dopen van 25 de legeringslagen voor elke inrichting. Voor n of p gedoopte lagen wordt het materiaal bij deponering gedoteerd met 5-100 dpm van een dopingmateriaal. Voor n+ of p+ gedoopte lagen wordt het materiaal bij deponering gedoteerd met 100 dpm tot meer dan dopingmateriaal.The doping concentrations are varied to form the desired p, p +, n or n + types of conductivity when dipping the alloy layers for each device. For n or p doped layers, the material is doped upon deposition with 5-100 ppm of a doping material. For n + or p + doped layers, the material upon deposition is doped at 100 ppm to greater than doping material.
Het n-dopingmateriaal kan een gebruikelijk dopingmateriaal zijn in 30 een hoeveelheid van 100 tot meer dan 5000 dpm voor het p+ materiaal.The n-doping material can be a conventional doping material in an amount of 100 to more than 5000 ppm for the p + material.
De gloeiontladingsdepositiemethode kan een AC-signaal -gegenereerd plasma, waarin de materialen worden ingevoerd omvatten.The glow discharge deposition method may include an AC signal-generated plasma into which the materials are introduced.
Het plasma wordt bij voorkeur in stand gehouden tussen een kathode en een substraatanode met een AC-signaal van ongeveer 1 kHz tot 13,6 MHz. 35 Hoewel de · gegradeerde methode en elementen van de uitvinding kunnen worden toegepast in inrichtingen met verschillende amorfe legeringslagen heeft het de voorkeur dat zij worden toegepast met de 8104140 --------- -31- met fluor en waterstof gecompenseerde door gloeiontlading gedeponeerde legeringen. In dat geval wordt een mengsel van siliciumtetrafluoride en waterstof als een amorf gecompenseerd legeringsmateriaal gedeponeerd bij of onder ongeveer tOO°C, voor de n-type-laag. De intrinsieke 5 amorge legeringslaag met gegradeerde bandafstand en de p+ laag kunnen op de elektrodelaag worden gedeponeerd bij een hogere substraattemperatuur boven ongeveer b50°C» waardoor een materiaal wordt geleverd dat fluor gecompenseerd is.Preferably, the plasma is maintained between a cathode and a substrate anode with an AC signal of about 1 kHz to 13.6 MHz. Although the graded method and elements of the invention can be used in devices with different amorphous alloy layers, it is preferred that they be used with the 8104140 --------- -31- with fluorine and hydrogen compensated by glow discharge deposited alloys. In that case, a mixture of silicon tetrafluoride and hydrogen as an amorphous compensated alloy material is deposited at or below about 100 ° C, for the n-type layer. The intrinsic 5 graded bandgap amber alloy layer and the p + layer can be deposited on the electrode layer at a higher substrate temperature above about b50 ° C to provide a material that is fluorine compensated.
Een mengsel van de gassen GeH^ + Ar + SiF^ + Hg met een relatief 10 percentage GeH^ tot SiF^ in een variërend traject van 0,001 tot 155 levert bij voorbeeld fotogevoelige legeringen met de gegradeerde bandafstanden zonder dat de gewenste elektronische eigenschappen worden verloren. Het mengsel heeft een verhouding van SiF^ tot Hg van b tot 1 tot 10 tot 1. De hoeveelheid van het graderende of 15 instellende element (elaaenten), hier germanium, in de verkregen legering is veel groter dan de gaspercentages en kan' significant boven 20$ liggen afhankelijk van de toepassing. Argon is bruikbaar als een verdunningsmiddel maar is niet essentieel voor de werkwijze van de uitvinding.For example, a mixture of the gases GeH ^ + Ar + SiF ^ + Hg with a relative 10 percent GeH ^ to SiF ^ in a varying range of 0.001 to 155 yields photosensitive alloys with the graded bandgaps without losing the desired electronic properties. The mixture has a SiF 2 to Hg ratio of from b to 1 to 10 to 1. The amount of the grading or adjusting element (s), here germanium, in the resulting alloy is much greater than the gas percentages and can be significantly above 20 $ depending on the application. Argon is useful as a diluent but is not essential to the method of the invention.
20 Hoewel verder het (de) bandafstand instellende element(en) wordt (worden) toegevoegd voor het tenminste graderen van het fotogevoelige gebied van de inrichtingen, kan (kunnen) het (de) element (en) tevens bruikbaar zijn voor andere legeringslagen van de inrichtingen.Furthermore, while the belt spacing adjusting element (s) is (are) added for at least grading the photosensitive region of the devices, the element (s) may also be useful for other alloy layers of the establishments.
Als eerder vermeld kunnen de legeringslagen anders dan de intrinsieke 25 legeringslaag verschillen van de amorfe lagen, zoals polykristallijne lagen (onder de term ''amorf" wordt een legering of materiaal bedoeld, dat een lange afstandwanorde heeft, hoewel het korte of tussenrangordes of zelfs scms..enige kristallijne insluitsels kan bevatten).As mentioned earlier, the alloy layers other than the intrinsic alloy layer may differ from the amorphous layers, such as polycrystalline layers (the term "" amorphous "refers to an alloy or material which has a long range disorder, although it has short or intermediate orders or even scms ... may contain some crystalline inclusions).
81041408104140
Claims (26)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18552080 | 1980-09-09 | ||
| US06/185,520 US4342044A (en) | 1978-03-08 | 1980-09-09 | Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices |
| US20657980A | 1980-11-13 | 1980-11-13 | |
| US20657980 | 1980-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8104140A true NL8104140A (en) | 1982-04-01 |
Family
ID=26881211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8104140A NL8104140A (en) | 1980-09-09 | 1981-09-07 | METHOD FOR MANUFACTURING AMORPHIC SEMICONDUCTOR DEVICES WITH IMPROVED PHOTOSENSITIVE PROPERTIES AND EQUIPMENT OBTAINED AS SUCH. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR890000478B1 (en) |
| AU (1) | AU547173B2 (en) |
| BR (1) | BR8105747A (en) |
| CA (1) | CA1192819A (en) |
| DE (1) | DE3135411C2 (en) |
| ES (1) | ES505268A0 (en) |
| FR (1) | FR2490018B1 (en) |
| GB (1) | GB2083701B (en) |
| IE (1) | IE52207B1 (en) |
| IL (1) | IL63754A (en) |
| IN (1) | IN157458B (en) |
| IT (1) | IT1138202B (en) |
| NL (1) | NL8104140A (en) |
| SE (1) | SE455554B (en) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5795677A (en) * | 1980-12-03 | 1982-06-14 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous silicon type photoelectric tranducer |
| US4523214A (en) * | 1981-07-03 | 1985-06-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image pickup device utilizing microcrystalline and amorphous silicon |
| EP0094426B1 (en) * | 1981-11-20 | 1987-08-05 | Chronar Corporation | Bandgap control in amorphous semiconductors |
| US4460669A (en) * | 1981-11-26 | 1984-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoconductive member with α-Si and C, U or D and dopant |
| US4460670A (en) * | 1981-11-26 | 1984-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoconductive member with α-Si and C, N or O and dopant |
| US4465750A (en) * | 1981-12-22 | 1984-08-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoconductive member with a -Si having two layer regions |
| JPS5914679A (en) * | 1982-07-16 | 1984-01-25 | Toshiba Corp | Photovoltaic device |
| JPS59111152A (en) * | 1982-12-16 | 1984-06-27 | Sharp Corp | Photosensitive body for electrophotography |
| US4547621A (en) * | 1984-06-25 | 1985-10-15 | Sovonics Solar Systems | Stable photovoltaic devices and method of producing same |
| DE8430810U1 (en) * | 1984-10-19 | 1986-05-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Solar cell with a gradual energy band gap with a semiconductor body made of amorphous silicon |
| JPS61104678A (en) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | Amorphous solar cell |
| CA1269164A (en) * | 1986-03-24 | 1990-05-15 | Metin Aktik | Photosensitive diode with hydrogenated amorphous silicon layer |
| FR2630260B1 (en) * | 1988-04-19 | 1991-11-29 | Thomson Csf | AMORPHOUS SILICON PHOTODETECTOR WITH IMPROVED QUANTUM YIELD |
| DE19700697A1 (en) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Goeller Christian | Inexpensive solar cell production |
| US6437233B1 (en) * | 2000-07-25 | 2002-08-20 | Trw Inc. | Solar cell having multi-quantum well layers transitioning from small to large band gaps and method of manufacture therefor |
| EP1923483A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-05-21 | Dow Corning Corporation | Deposition of amorphous silicon films by electron cyclotron resonance |
| EP1918414A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-05-07 | Dow Corning Corporation | Film deposition of amorphous films with a graded bandgap by electron cyclotron resonance |
| EP1919264A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-05-07 | Dow Corning Corporation | Device for forming a film by deposition from a plasma |
| EP1918965A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-05-07 | Dow Corning Corporation | Method and apparatus for forming a film by deposition from a plasma |
| EP1918966A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-07 | Dow Corning Corporation | Method for forming a film with a graded bandgap by deposition of an amorphous material from a plasma |
| EP1918967B1 (en) | 2006-11-02 | 2013-12-25 | Dow Corning Corporation | Method of forming a film by deposition from a plasma |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1123525A (en) * | 1977-10-12 | 1982-05-11 | Stanford R. Ovshinsky | High temperature amorphous semiconductor member and method of making same |
| US4342044A (en) * | 1978-03-08 | 1982-07-27 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices |
| US4217374A (en) * | 1978-03-08 | 1980-08-12 | Energy Conversion Devices, Inc. | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors |
| US4226898A (en) * | 1978-03-16 | 1980-10-07 | Energy Conversion Devices, Inc. | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors produced by a glow discharge process |
| JPS5513938A (en) | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
| JPS5513939A (en) | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device |
| DE2950008A1 (en) * | 1979-12-12 | 1981-06-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | PERMANENTLY MAGNETIC RUNNER FOR A SYNCHRONOUS MACHINE |
| GB2083704B (en) * | 1980-09-09 | 1985-08-21 | Energy Conversion Devices Inc | Amorphous semiconductors |
-
1981
- 1981-09-07 GB GB8126963A patent/GB2083701B/en not_active Expired
- 1981-09-07 KR KR1019810003328A patent/KR890000478B1/en active
- 1981-09-07 DE DE3135411A patent/DE3135411C2/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-09-07 ES ES505268A patent/ES505268A0/en active Granted
- 1981-09-07 FR FR8116956A patent/FR2490018B1/en not_active Expired
- 1981-09-07 NL NL8104140A patent/NL8104140A/en active Search and Examination
- 1981-09-07 IT IT23825/81A patent/IT1138202B/en active
- 1981-09-07 IL IL63754A patent/IL63754A/en unknown
- 1981-09-07 IE IE2063/81A patent/IE52207B1/en not_active IP Right Cessation
- 1981-09-07 SE SE8105277A patent/SE455554B/en not_active IP Right Cessation
- 1981-09-07 IN IN1003/CAL/81A patent/IN157458B/en unknown
- 1981-09-08 CA CA000385402A patent/CA1192819A/en not_active Expired
- 1981-09-08 BR BR8105747A patent/BR8105747A/en not_active IP Right Cessation
- 1981-09-08 AU AU75019/81A patent/AU547173B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL63754A0 (en) | 1981-12-31 |
| IE52207B1 (en) | 1987-08-05 |
| ES8302361A1 (en) | 1982-12-16 |
| CA1192819A (en) | 1985-09-03 |
| DE3135411A1 (en) | 1982-09-23 |
| KR890000478B1 (en) | 1989-03-18 |
| FR2490018B1 (en) | 1986-01-17 |
| FR2490018A1 (en) | 1982-03-12 |
| IT8123825A0 (en) | 1981-09-07 |
| SE8105277L (en) | 1982-03-10 |
| IT1138202B (en) | 1986-09-17 |
| BR8105747A (en) | 1982-05-25 |
| IE812063L (en) | 1982-03-09 |
| SE455554B (en) | 1988-07-18 |
| IL63754A (en) | 1984-07-31 |
| AU547173B2 (en) | 1985-10-10 |
| GB2083701B (en) | 1985-09-04 |
| GB2083701A (en) | 1982-03-24 |
| ES505268A0 (en) | 1982-12-16 |
| KR830008406A (en) | 1983-11-18 |
| IN157458B (en) | 1986-04-05 |
| AU7501981A (en) | 1982-03-18 |
| DE3135411C2 (en) | 1994-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8104140A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING AMORPHIC SEMICONDUCTOR DEVICES WITH IMPROVED PHOTOSENSITIVE PROPERTIES AND EQUIPMENT OBTAINED AS SUCH. | |
| KR860002031B1 (en) | Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices | |
| US4522663A (en) | Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices | |
| US4492810A (en) | Optimized doped and band gap adjusted photoresponsive amorphous alloys and devices | |
| US4441113A (en) | P-Type semiconductor material having a wide band gap | |
| NL8204754A (en) | PHOTOVOLTAIC DEVICE. | |
| US4485389A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| NL8104139A (en) | METHOD FOR MAKING AMORPHIC ALLOYS WITH ENLARGED DISTANCE AND DEVICES MADE THEREFROM | |
| CA1172742A (en) | Multiple cell photoresponsive amorphous alloys and devices | |
| US4891074A (en) | Multiple cell photoresponsive amorphous alloys and devices | |
| US4954182A (en) | Multiple cell photoresponsive amorphous photo voltaic devices including graded band gaps | |
| US4605941A (en) | Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors | |
| EP0058543B1 (en) | Photoresponsive amorphous semiconductor alloys | |
| GB2111534A (en) | Making photoresponsive amorphous alloys and devices by reactive plasma sputtering | |
| Feldman et al. | Evaporated polycrystalline silicon films for photovoltaic applications-grain size effects | |
| US4469715A (en) | P-type semiconductor material having a wide band gap | |
| NL8104142A (en) | METHOD FOR MAKING AMORFE GERMANIUM ALLOYS AND ESTABLISHES MADE THEREFROM | |
| Das et al. | Correlation of nanostructural heterogeneity and light induced degradation in a-Si: H solar cells | |
| US4689645A (en) | Current control device | |
| Grushka et al. | Mercury indium telluride–a new promising material for photonic structures and devices | |
| Lewis | Silica nanosphere textured back reflectors for increased absorption in thin film amorphous silicon solar cells | |
| JPS62115785A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BC | A request for examination has been filed | ||
| BN | A decision not to publish the application has become irrevocable |