專利名稱：半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件及其制造方法，尤其是涉及一種如光電元件的功能性半導(dǎo)體元件和一種薄膜晶體管及它的制造方法。
微晶硅半導(dǎo)體出現(xiàn)于1979年(S.USUI和M.KIKUCHI，“具有低阻抗的重?fù)诫sGD-Si的特性”，非晶態(tài)固體雜志，34(1979),pp.1到11)。這篇文章描述了摻磷的微晶態(tài)硅半導(dǎo)體可用輝光放電方法來淀積。
在A.MATSUDA,S.YAMASAKI等的“摻磷輝光放電Si:F:H和Si:H膜的電氣和結(jié)構(gòu)特性”，日本應(yīng)用物理學(xué)雜志，19卷，No.6,JUNE,1980,pp.L305到L308中描述過同樣的事情。
還有，在A.Matsuda,M.Matsumura等的“摻硼氫化硅薄膜”，日本應(yīng)用物理學(xué)雜志20卷，No.3,MARCH,1981,pp.L183到L186中討論過摻硼非晶混合相和微晶態(tài)硅的特征。
在A.MATSUDA,T.YOSHIDA等的“非晶-微晶態(tài)硅混合相Si:H膜的結(jié)構(gòu)研究”，日本應(yīng)用物理學(xué)雜志，20卷，No.6,JUNE,1981,pp.L439到L442中討論過非晶和微晶態(tài)混合相的結(jié)構(gòu)。
然而，盡管有人建議這種非晶和微晶態(tài)硅混合層具有應(yīng)用于半導(dǎo)體元件如太陽能電池上的可能性，但還沒有實際應(yīng)用過。
使用微晶態(tài)硅半導(dǎo)體的太陽能電池在美國專利號No.4,600,801的“氟化摻磷微晶態(tài)硅半導(dǎo)體合金材料”，美國專利號No.4,609,771的“含有改良微晶態(tài)硅半導(dǎo)體合金材料的串聯(lián)結(jié)太陽能電池裝置”，和美國專利號No.4,775,425中的“包括帶隙擴(kuò)大元件的p和n型微晶態(tài)半導(dǎo)體合金材料及使用該材料的裝置”。然而，在這些專利中描述的微晶態(tài)硅半導(dǎo)體被用在使用非晶i型半導(dǎo)體層pin結(jié)構(gòu)的太陽能電池的p型或n型半導(dǎo)體層。
最近，有一篇關(guān)于在i型半導(dǎo)體層中使用微晶態(tài)硅的太陽能電池的報道。例如，“一種微觀概念獲得高效薄膜硅太陽能電池的方法”，J.Meier,P.Torres等，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.420,(1996)p.3。然而，據(jù)這篇文章的作者認(rèn)為，在i型半導(dǎo)體層中使用微晶態(tài)硅的單結(jié)構(gòu)太陽能電池的初始光電轉(zhuǎn)換率是7.7％，這低于使用非晶硅的同樣結(jié)構(gòu)的太陽能電池。
本發(fā)明致力于研究為什么在i型半導(dǎo)體層中使用微晶態(tài)硅的太陽能電池的轉(zhuǎn)換率低于使用非晶硅的同樣結(jié)構(gòu)的太陽能電池。結(jié)果顯示其中主要原因在于n型半導(dǎo)體層或p型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層的界面之間，特別是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在臨近n型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層的界面之間，以及在臨近p型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層的界面之間存在很多缺陷狀態(tài)，它的功能是復(fù)合中心。復(fù)合中心的存在導(dǎo)致在i型半導(dǎo)體層的光致激發(fā)自由載流子的傳輸能力降低和數(shù)目減少。結(jié)果，太陽能電池的開路電壓(Voc)，短路電流(Jsc)，和填充系數(shù)(FF)下降。另外，這可歸因于太陽能電池的串聯(lián)阻抗增加和并聯(lián)阻抗減少。結(jié)果，太陽能電池的轉(zhuǎn)換率降低。
當(dāng)發(fā)明者用次級離子質(zhì)譜儀和透射電子顯微鏡，調(diào)查存在于上述臨近界面的許多缺陷狀態(tài)的原因，他們發(fā)現(xiàn)n型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層，或p型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層是不連續(xù)層疊。因此，他們設(shè)想存在于上述臨近界面的許多缺陷狀態(tài)的原因是n型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層，或p型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層是不連續(xù)層疊。
另外，當(dāng)普通的半導(dǎo)體元件被擱置于大氣環(huán)境中，空氣中的分子(水，氧，氮，氮氧化物，含硫化合物，等)或包含于此的元素有時可能會擴(kuò)散入半導(dǎo)體元件，降低半導(dǎo)體元件的特性。同樣，當(dāng)半導(dǎo)體元件如太陽能電池用另一種材料(密封物)密封起來，包含于密封物內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)(醋酸等)有時可能會擴(kuò)散入半導(dǎo)體元件，降低半導(dǎo)體元件的特。特別是，當(dāng)在半導(dǎo)體結(jié)(n型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層，或p型半導(dǎo)體層與i型半導(dǎo)體層等)的每一層都是不連續(xù)的疊放，擴(kuò)散物質(zhì)將會被這種界面缺陷捕獲而降低半導(dǎo)體的特性。
發(fā)明者分析透射電子顯微鏡和X-線衍射數(shù)據(jù)明顯看出，結(jié)構(gòu)變形易于被集中在微晶態(tài)晶粒之間的較大空間，這里有很多缺陷。這些缺陷會降低光致激發(fā)自由載流子的傳輸能力(遷移率)和縮短它的壽命，由此降低半導(dǎo)體元件的特性。
本發(fā)明的目標(biāo)是解決上述問題，并改善光電轉(zhuǎn)換元件如太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率。
本發(fā)明的另一個目的是根除在半導(dǎo)體結(jié)部分的不連續(xù)，提供一種具有優(yōu)良半導(dǎo)體特性的半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明還有一個目的是減少微晶態(tài)晶粒之間的缺陷，并解決在半導(dǎo)體結(jié)部分的不連續(xù)，提供一種具有優(yōu)良半導(dǎo)體特性的半導(dǎo)體元件。
另外，本發(fā)明致力于改善半導(dǎo)體元件的耐熱性和耐用性。
本發(fā)明第一個方面是由微晶態(tài)半導(dǎo)體構(gòu)成，在微晶態(tài)晶粒處有半導(dǎo)體結(jié)的半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明第二個方面是由具有第一電特性的半導(dǎo)體層，具有第二電特性的半導(dǎo)體層，和具有第三電特性的半導(dǎo)體層按順序疊放構(gòu)成的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)晶粒被鋪展于具有第一電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分和具有第二電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分上。
本發(fā)明第三個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括下列步驟在襯底上形成具有第一電特性的半導(dǎo)體層；結(jié)晶具有第一電特性的半導(dǎo)體層；和在具有第一電特性的結(jié)晶的半導(dǎo)體層上生成具有第二電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；接著再在具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層上同法鋪展生成微晶態(tài)晶粒。
本發(fā)明第四個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括下列步驟在襯底上形成具有第一電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；在具有第一電特性的半導(dǎo)體層上生成具有第二電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；接著再在具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層上同法鋪展生成微晶態(tài)晶粒。
本發(fā)明第五個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括下列步驟在襯底上形成具有第一電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；在具有第一電特性的半導(dǎo)體層上生成具有第二電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；和使用退火方法在具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層上鋪展生成微晶態(tài)晶粒。
本發(fā)明第六個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括下列步驟在襯底上形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；用離子注入法將摻雜物注入半導(dǎo)體層以在半導(dǎo)體層的微晶態(tài)晶粒處形成半導(dǎo)體結(jié)。
本發(fā)明第七個方面是由微晶態(tài)半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體元件，具有區(qū)域其中的微晶態(tài)晶粒是由不同直徑的晶?；旌闲纬?。
本發(fā)明第八個方面是由具有第一電特性的半導(dǎo)體層，具有第二電特性的半導(dǎo)體層，和具有第三電特性的半導(dǎo)體層按順序疊放構(gòu)成的半導(dǎo)體元件，其中的具有不同晶粒直徑的微晶態(tài)晶粒作為混合物存在于至少其中之一的半導(dǎo)體層內(nèi)。
本發(fā)明第九個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括在氣相離解源氣體產(chǎn)生等離子體，由此在襯底上形成包含微晶體的半導(dǎo)體層的步驟，其中施加于等離子體上的電功率周期性的變化，以形成包含不同尺寸微晶態(tài)晶?；旌衔锏陌雽?dǎo)體層。
本發(fā)明第十個方面是半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)方法，包括在氣相離解源氣體產(chǎn)生等離子體，由此在襯底上形成包含微晶體的半導(dǎo)體層的步驟，其中將含鹵素氣體定期加于源氣體，以形成包含不同尺寸微晶態(tài)晶?；旌衔锏陌雽?dǎo)體層。


圖1是一例本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的光電元件層結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是顯示用于產(chǎn)生本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的光電元件的淀積膜的形成裝置的框圖；圖3是顯示幾乎緊貼于反射增強層上面生長的微晶態(tài)半導(dǎo)體層示例的框圖；圖4是顯示非晶層被淀積于反射增強層上，并有微晶態(tài)半導(dǎo)體層生于其上的示例的框圖；圖5是顯示微晶態(tài)半導(dǎo)體層被淀積于反射增強層上，又一微晶態(tài)半導(dǎo)體層生于其上的示例的框圖；和圖6A是顯示其中的微晶態(tài)晶粒的晶粒直徑相同的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的部分截面框圖，圖6B是顯示其中的微晶態(tài)晶粒的晶粒直徑不同的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的部分截面框圖。
為解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了嚴(yán)格地研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由微晶態(tài)半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體元件，解決這個問題的有效方法是在微晶態(tài)晶粒內(nèi)提供半導(dǎo)體結(jié)。在半導(dǎo)體元件中，每兩個具有不同電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分(例如n型半導(dǎo)體層一部分與i型半導(dǎo)體層一部分，或p型半導(dǎo)體層一部分與i型半導(dǎo)體層一部分)，在臨近這兩層的界面處，在同樣的微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成。換句話說，在半導(dǎo)體元件中，有微晶態(tài)晶粒鋪展于兩個半導(dǎo)體層之上。以這種方法，在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成諸如p/i或n/i的半導(dǎo)體結(jié)，臨近界面的缺陷狀態(tài)會最大程度地減少。結(jié)果，太陽能電池的開路電壓(Voc)，短路電流(Jsc)，和填充系數(shù)(FF)的下降可以避免。另外，太陽能電池的串聯(lián)阻抗增加和并聯(lián)阻抗減少也可避免。結(jié)果，太陽能電池的轉(zhuǎn)換率得到改善。
再者，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，半導(dǎo)體元件的耐熱性得到改善。
另外，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，可排除半導(dǎo)體結(jié)部分層界面的不連續(xù)性，半導(dǎo)體特性被改善。例如，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，半導(dǎo)體結(jié)的耗盡層比傳統(tǒng)的具有半導(dǎo)體結(jié)的半導(dǎo)體元件更加擴(kuò)大。結(jié)果，整流特性比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體結(jié)好，當(dāng)施加反偏壓時暗電流也可保持很低。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在由微晶態(tài)半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體元件中，在半導(dǎo)體層內(nèi)提供不同晶粒直徑混合物的微晶態(tài)晶粒，在微晶態(tài)晶粒內(nèi)提供半導(dǎo)體結(jié)是解決上述問題的有效方法。在本說明和權(quán)利要求書中，“由不同直徑晶?；旌衔锏奈⒕B(tài)晶粒構(gòu)成的半導(dǎo)體層”所表達(dá)的意思是，在半導(dǎo)體層中其微晶態(tài)晶粒是由不同直徑的晶粒無規(guī)律的隨機混合。另外，具有不同晶粒直徑混合物的微晶態(tài)晶粒作為混合物被提供的這一事實，通過從X線衍射峰(220)的半寬計算平均結(jié)晶晶粒的直徑，從透射電子顯微鏡的暗視野圖象證實結(jié)晶晶粒的直徑，發(fā)現(xiàn)它們的差異超過50埃。在半導(dǎo)體元件中，通過混合不同晶粒直徑的微晶態(tài)晶粒，變形比三維空間(半導(dǎo)體層)充滿相同直徑晶粒的微晶態(tài)晶粒的還要小。結(jié)果，有可能增加微晶態(tài)半導(dǎo)體層的光致激發(fā)自由載流子的傳輸能力(遷移率)，延長載流子的壽命。另外，在半導(dǎo)體元件中，每兩個具有不同電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分(例如n型半導(dǎo)體層一部分與i型半導(dǎo)體層一部分，或p型半導(dǎo)體層一部分與i型半導(dǎo)體層一部分)，在臨近這兩層的界面處，在同樣的微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成。換句話說，在半導(dǎo)體元件中，有微晶態(tài)晶粒鋪展于兩個半導(dǎo)體層之上。以這種方法，在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成諸如p/i或n/i的半導(dǎo)體結(jié)，臨近界面的缺陷狀態(tài)會最大程度地減少。結(jié)果，太陽能電池的開路電壓(Voc)，短路電流(Jsc)，和填充系數(shù)(FF)的下降可以避免。另外，太陽能電池的串聯(lián)阻抗增加和并聯(lián)阻抗減少也可避免。結(jié)果，太陽能電池的轉(zhuǎn)換率得到改善。
在這種情況下，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，半導(dǎo)體元件的耐熱性也得到改善。
另外，在這種情況下，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，可排除半導(dǎo)體結(jié)的層界面的不連續(xù)性，半導(dǎo)體元件特性被改善。
光電元件被用做本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的示例，將參考附圖被說明如下。
圖1是一例本發(fā)明半導(dǎo)體元件的光電元件層結(jié)構(gòu)示例；這個光電元件由襯底111(導(dǎo)電襯底可由金屬如不銹鋼構(gòu)成或絕緣襯底由玻璃或此類構(gòu)成)，由金屬如鋁，銅，或銀構(gòu)成的反射層110，由金屬氧化物或此類如氧化鋅，氧化銦，或氧化錫構(gòu)成的反射增強層109，由n型或p型半導(dǎo)體層108(具有第一電特性的層)，i型半導(dǎo)體層(具有第二電特性的層)107，及n型或p型半導(dǎo)體層106(具有第三電特性的層)構(gòu)成的底部光電元件112，和由n型或p型半導(dǎo)體層105,i型半導(dǎo)體層104,n型或p型半導(dǎo)體層103構(gòu)成的頂部光電元件113，然后在頂部是如ITO的透明電極102和柵極(集電極)101。在這一光生伏打元件中，底部光電元件i型半導(dǎo)體層由微晶態(tài)硅半導(dǎo)體構(gòu)成。
圖3到5顯示圖1的反射增強層109，具有第一電特性的層108和具有第二電特性的層107的放大圖。
圖3是顯示形成于反射增強層301上面的微晶態(tài)半導(dǎo)體層302和305的示例；具有第一電特性的半導(dǎo)體層是直線303下面那部分305。具有第二電特性的半導(dǎo)體層是直線303上面那部分302。圖4是顯示例如非晶半導(dǎo)體層以幾個100埃被淀積于反射增強層401上的示例，微晶態(tài)半導(dǎo)體層402和405形成于其上；具有第一電特性的半導(dǎo)體層是直線403下面那部分405。具有第二電特性的半導(dǎo)體層是直線403上面那部分402。圖5是顯示微晶態(tài)半導(dǎo)體層504以幾個100埃被淀積于反射增強層501上，微晶態(tài)半導(dǎo)體層502和505形成于其上；具有第一電特性的半導(dǎo)體層505是直線503下面那部分。具有第二電特性的半導(dǎo)體層是直線503上面那部分502。在另一示例中，半導(dǎo)體結(jié)被提供于微晶態(tài)晶粒內(nèi)。于微晶態(tài)晶粒內(nèi)具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶體形狀，當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察時最好是柱狀。優(yōu)選實施例的示例，為改變于微晶態(tài)晶粒內(nèi)具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶體的電特性而附加電容，這種附加電容在具有第一電特性的半導(dǎo)體層的厚度方向變化。
圖6A是顯示其中的微晶態(tài)晶粒的晶粒直徑一致的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的部分截面框圖，圖6B是顯示其中的微晶態(tài)晶粒的晶粒直徑不同的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的部分截面框圖。在圖6A的微晶態(tài)半導(dǎo)體層中，由于微晶態(tài)晶粒601的晶粒直徑一致，有很多缺陷的未用微晶態(tài)晶粒填充的非晶層存在于微晶態(tài)半導(dǎo)體層。在圖6A中參考數(shù)602代表沒有被微晶態(tài)填充的空間。另一方面，因為圖6B的微晶態(tài)半導(dǎo)體層是由晶粒直徑不同的微晶態(tài)晶粒構(gòu)成，所以完全沒有未被微晶態(tài)晶粒填充的空間。結(jié)果，圖6B的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的載流子的遷移率和壽命要比圖6A的增大。
圖2是顯示用于產(chǎn)生光電元件的淀積膜形成裝置的示例，它是本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的示例；這個淀積膜形成裝置結(jié)構(gòu)包括裝載室201，微晶態(tài)硅i型半導(dǎo)體層淀積室202，硅半導(dǎo)體層(i型半導(dǎo)體層，p型半導(dǎo)體層，n型半導(dǎo)體層)淀積RF室203，微晶態(tài)硅鍺i型半導(dǎo)體層淀積室204，以及卸載室205。裝載室裝有激光退火加熱器，但未在圖上畫出，還設(shè)置有窗口222，它用于利用激光照射半導(dǎo)體層，也未在圖上畫出。
閘門閥206,207,208和209把每一室分開，使得源氣體不至于混合在一起。微晶態(tài)硅i型半導(dǎo)體層淀積室202由用于襯底加熱的加熱器211和等離子體CVD室210構(gòu)成。RF室203裝有用于淀積n型半導(dǎo)體層的加熱器212和用于淀積n型半導(dǎo)體層的淀積室215，用于淀積i型半導(dǎo)體層的加熱器213和用于淀積i型半導(dǎo)體層的淀積室216，以及用于淀積p型半導(dǎo)體層的加熱器214和用于淀積p型半導(dǎo)體層的淀積室217。微晶態(tài)硅鍺i型半導(dǎo)體層淀積室204具有加熱器218和等離子體CVD室219。襯底被附著在襯底座221上，該襯底座通過外力驅(qū)動的滾軸在軌道220上移動。為了淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體，微波等離子體CVD方法或VHF等離子體方法是最好的選擇，但RF等離子體CVD方法也可以使用。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的示例的光電元件，它按以下說明形成。
首先，具有反射層110以及它上面形成的反射增強層109的SUS襯底111，被固定在襯底座221上，然后安裝在裝載室201中的軌道220上。裝載室201被抽成在幾mTorr(1Torr等于133帕)以下的真空狀態(tài)。閘門閥206和207被打開時，襯底座被傳送到室203的n型半導(dǎo)體層的淀積室215。每一個閘門閥都被關(guān)閉時，n型半導(dǎo)體層108以所需的層厚度，及所需的源氣體淀積出來。在充分抽空以后，襯底座被傳送到裝載室201。襯底用未在圖中畫出的加熱器加熱到400℃，當(dāng)襯底溫度變成常數(shù)后，n型半導(dǎo)體層108用未在圖中畫出的XeCl激光器結(jié)晶出來。在激光照射期間，裝載室的壓力維持在真空程度不高于10-3Torr的狀態(tài)。當(dāng)襯底座被傳送到i型半導(dǎo)體層淀積室202時，閘門閥206和207被關(guān)閉。襯底用加熱器211加熱到所需溫度；源氣體按所需的量被引入；所需的真空度被達(dá)到；預(yù)定的微波能或VHF能被引入到淀積室210；并且產(chǎn)生等離子體，以便于在n型半導(dǎo)體層108上以所需的厚度淀積微晶態(tài)硅i型半導(dǎo)體層107。同時，為了微晶態(tài)硅i型半導(dǎo)體層107外延生長在n型半導(dǎo)體層108上，最好在n型半導(dǎo)體層108的氫等離子體處理之后連續(xù)地淀積i型半導(dǎo)體層107，或在i型半導(dǎo)體層107的淀積期間，襯底的溫度比n型半導(dǎo)體層108淀積期間的襯底溫度高。
然后，室202被充分地抽空；閘門閥207被打開；并且襯底座221從室202傳送到室203。襯底座221被傳送到室203的p型半導(dǎo)體層淀積室217，襯底用加熱器214加熱到要求的溫度；為了p型半導(dǎo)體層的淀積，在要求的流速下供給淀積室217源氣體，而且當(dāng)維持淀積室217在要求的真空狀態(tài)時，在淀積室217中引入射頻能。然后p型半導(dǎo)體層106以要求的厚度淀積出來。在淀積出來p型半導(dǎo)體層106以后，淀積室217被充分地抽空，襯底座227被傳送到同一室203內(nèi)的n型半導(dǎo)體層淀積室215。用以上提到的n型半導(dǎo)體層108所用的方法，在p型半導(dǎo)體層106上淀積n型半導(dǎo)體層105。淀積室215被充分地抽空，并且襯底座221被傳送到i型半導(dǎo)體層淀積室216。襯底用加熱器213加熱到要求的溫度。為了i型半導(dǎo)體層的淀積，在要求的流速下供給淀積室216源氣體，當(dāng)維持淀積室216在要求的壓力時，在淀積室216中引入射頻能。因此，i型半導(dǎo)體層以要求的薄膜厚度，在n型半導(dǎo)體層105上淀積出i型半導(dǎo)體層104。接著，淀積室216被充分地抽空；襯底座221從淀積室216傳送到淀積室217；用以上提到的p型半導(dǎo)體層106所用的方法，在i型半導(dǎo)體層104上淀積出n型半導(dǎo)體層103。用以上提到的方式充分抽空淀積室217后，閘門閥208和209被打開，淀積了半導(dǎo)體層的襯底座被傳送到卸載室205；所有的閥門被關(guān)上，氮氣被引入卸載室205；并且將襯底涼到要求的溫度。然后卸載室205的取出閘門閥打開，以便取出襯底座221。使用透明電極淀積法的蒸發(fā)器(未顯示)，透明電極102以要求的厚度淀積在p型半導(dǎo)體層103。然后以同樣的方式，使用蒸發(fā)器(未顯示)把集電極101淀積到透明電極102上。
順便提及，當(dāng)微晶態(tài)i型半導(dǎo)體層107由硅鍺而不是硅形成時，室204可以由室202代替。
進(jìn)一步，在微晶態(tài)晶粒內(nèi)具有半導(dǎo)體結(jié)的半導(dǎo)體元件可以按以下方式形成。
(1)具有第一電特性的晶態(tài)半導(dǎo)體層(摻雜半導(dǎo)體層)，以及具有第二電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層(非摻雜微晶態(tài)半導(dǎo)體層或具有不同于第一種摻雜半導(dǎo)體層的電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層)，在使得微晶體連續(xù)地增長的條件下，通過改變源氣體而被淀積出來，因此在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)。
(2)形成具有第一電特性的晶態(tài)半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上的微晶態(tài)或非晶態(tài)半導(dǎo)體層有第二電特性；并且這兩種半導(dǎo)體層在低于熔點的溫度下被退火，因此在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)。
(3)形成具有第一電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層；應(yīng)用氫等離子體處理該半導(dǎo)體層，以便清潔具有第一電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層的表面；然后在有第二電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層外延生長于具有第一電特性的微晶態(tài)半導(dǎo)體層上，以便在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)。
(4)形成具有第一電特性的非晶態(tài)或晶態(tài)半導(dǎo)體層；有第二電特性的非晶態(tài)或微晶態(tài)半導(dǎo)體層淀積于半導(dǎo)體層上；然后用準(zhǔn)分子激光器(激光退火)再結(jié)晶，以便在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)。
在準(zhǔn)分子激光器(激光退火)的再結(jié)晶過程中，激光的能量密度最好取為200mJ/cm2到800mJ/cm2。為了獲得激光退火，第一和第二半導(dǎo)體層的總厚度最好取為100到700。在重結(jié)晶后，在有第二電特性的半導(dǎo)體層上，外延生長具有同一種電子特征的半導(dǎo)體層，使得增加有第二電特性的半導(dǎo)體層的層厚度成為可能。當(dāng)實施激光退火時，最好提供環(huán)境溫度，特別適合100-800℃。特別地，當(dāng)使用具有低熱阻抗特性的支撐(襯底)，如不銹鋼薄膜或玻璃時，環(huán)境溫度最好選為100-600℃。適合于激光退火的激光器可以是ArF(波長193nm),KrF(波長248nm),XeCl(波長308nm)，或XeF(波長351nm)之一。當(dāng)對硅型半導(dǎo)體層進(jìn)行退火時，XeCl(波長308nm)是最好的選擇。
(5)形成具有第一電特性的晶態(tài)半導(dǎo)體層并且在半導(dǎo)體中注入雜質(zhì)(摻雜)的離子，使得在同一半導(dǎo)體內(nèi)能形成半導(dǎo)體結(jié)。
在這種情況下，在離子注入后，熱退火最好在100-800℃范圍內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明不僅能用于形成有一層不摻雜的半導(dǎo)體結(jié)，例如p/i或n/i結(jié)，也能用于形成有異性電特性的層的半導(dǎo)體結(jié)，例如n/p結(jié)，或有同性電特性的層的半導(dǎo)體結(jié)，但互相具有不同的雜質(zhì)濃度，例如n/n或p/p結(jié)。
由具有不同顆粒直徑的微晶態(tài)晶粒組成的微晶態(tài)半導(dǎo)體層，例如，能按以下方式形成。
(1)在淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層的過程中，當(dāng)用大量氫氣稀釋源氣體時，加到等離子體上的能量周期性地改變。
通過這種方法，在晶體難于生長的半導(dǎo)體層的生長表面的一部分處，晶體生長率由于活性氫而提高。因此，具有不同離子直徑的微晶體離子填滿半導(dǎo)體層。
施加的功率的最大值最好在改變之前的1.1到2倍之間。如果改變值超過2倍，則有可能對半導(dǎo)體生長表面的影響和增加缺陷的情況一樣大。
(2)把含鹵素氣體以規(guī)則間隔加到源氣體中的同時沉積微晶態(tài)半導(dǎo)體層。
通過這種方法，可以激活晶體難于生長的半導(dǎo)體層的生長表面，以便提高晶體生長率。因此，具有不同離子直徑的微晶體離子填滿半導(dǎo)體層。
當(dāng)把含鹵素氣體加到源氣體時，加的氣體比例(體積濃度)最好在不含鹵素氣體的源氣體的0.2到0.9倍之間。如果加的含鹵素的氣體量超過這個范圍，則等離子體將可能不穩(wěn)定，而且有可能不能得到要求的半導(dǎo)體薄膜。
如果結(jié)晶通過后處理進(jìn)行，則在淀積期間，微晶態(tài)晶粒(具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層)內(nèi)臨近半導(dǎo)體結(jié)的半導(dǎo)體層可以是非晶態(tài)，也可以是晶態(tài)。如果沒有結(jié)晶通過后處理進(jìn)行，則在淀積期間需要結(jié)晶。當(dāng)在淀積期間，它們被形成晶態(tài)，它們最好為微晶態(tài)半導(dǎo)體。
微晶態(tài)晶粒的平均晶體顆粒直徑，當(dāng)用Scherrer方程從X-射線衍射峰的半寬度計算它時，最好為100到1000。如果這個平均直徑由透射電子顯微鏡的暗視野圖象決定，則最好取在100到10μm內(nèi)。當(dāng)柱狀晶體的平均晶體顆粒直徑用于透射電子顯微鏡時，最好其長軸和短軸的幾何平均值都在以上范圍內(nèi)。
進(jìn)一步地，包含在微晶態(tài)半導(dǎo)體中的非晶態(tài)相的最佳比例是使得，當(dāng)用拉曼(Raman)光譜觀察時，和峰值相關(guān)的非晶態(tài)相與和峰值相關(guān)的晶態(tài)相的比例不超過70％。如果平均晶體顆粒直徑小于100，將在晶體顆粒的邊界上存在更多的非晶體，并且光電退化容易發(fā)生。如果平均晶體顆粒直徑太小，也有可能使得電子和空穴的遷移率和壽命變小，從而降低作為半導(dǎo)體的特性。另一方面，如果用Scherrer方程計算出的平均晶體顆粒直徑大于1000，可能使得晶體顆粒的邊界的弛豫不能充分地進(jìn)行，象懸掛鍵這樣的缺陷可能在晶體顆粒的邊界上出現(xiàn)，并且這些缺陷會重新組合電子和空穴的中心，因此降低微晶體半導(dǎo)體的特性。作為微晶體的形狀，最好在電流流動的方向上長而薄(柱狀)。另外，包含在本發(fā)明的微晶體半導(dǎo)體層中的氫原子或鹵素原子部分，最好不超過30％。
用在本發(fā)明的半導(dǎo)體部件中的半導(dǎo)體層，包括象p型半導(dǎo)體層或n型半導(dǎo)體層，i型半導(dǎo)體層等類似的摻雜層。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于光電元件時，摻雜層是影響元件特性的重要一層，而i型半導(dǎo)體層也是用于通過光入射進(jìn)行載流子生產(chǎn)和輸送的另一個重要層。
作為非晶體半導(dǎo)體材料，最適合應(yīng)用于本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的微晶態(tài)半導(dǎo)體材料和多晶態(tài)半導(dǎo)體材料包括，例如，a-Si:H,a-Si:HX,a-SiC:H,a-SiC:HX,a-SiGe:H,a-SiGeC:H,a-SiO:H,a-SiN:H,a-SiON:HX,a-SiOCN:HX,μc-Si:H,μc-SiC:H,μc-Si:HX,μc-SiC:HX,μc-SiGe:H,μc-SiO:H,μc-SiGeC:H,μc-SiN:H,μc-SiON:HX,μc-SiOCN:HX，多晶-Si:H，多晶-Si:HX，多晶-SiC:H，多晶-SiC:HX，多晶-SiGe:H，多晶-Si，多晶-SiC，以及多晶-SiGe。
當(dāng)這些材料應(yīng)用于摻雜層時，最好加入p型化合價控制劑(周期表的Ⅲ族原子B,Al,Ga,In,或Tl)或n型化合價控制劑(周期表的Ⅴ族原子P,As,Sb,或Bi)的濃度。p型半導(dǎo)體層中的Ⅲ族原子的含量以及n型半導(dǎo)體層中的Ⅴ族原子的含量最好在0.1到50％之間(按原子數(shù))。
進(jìn)一步地，包含在p型半導(dǎo)體層或n型半導(dǎo)體層中氫原子(H,D)和/或鹵素原子(F,Cl等)，具有補償p型或n型半導(dǎo)體層的懸掛鍵的功能，因而能夠提高p型或n型半導(dǎo)體層的摻雜效率。在p型或n型半導(dǎo)體層中的氫原子和/或鹵素原子的含量最好在0.1到40％之間(按原子數(shù))。特別地，當(dāng)p型或n型半導(dǎo)體層是晶態(tài)時，氫原子和/或鹵素原子的含量最好在0.1到8％之間(按原子數(shù))。
另外，對于本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層來說。氫原子(H,D)和/或鹵素原子(F,Cl等)的含量，在p型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層或n型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層的臨近界面處，最好大一些。在p型半導(dǎo)體層或n型半導(dǎo)體層情況下，臨近界面處的氫原子和/或鹵素原子的含量最好是在體區(qū)含量的1.1到2倍之間。在臨近界面處(p型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層，n型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層)，如此大的氫原子和/或鹵素原子含量，能降低臨近界面處的缺損和機械變形，從而提高本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的特性。
在多元素(合金)半導(dǎo)體層，例如SiC,SiGe等情況時，最好氫原子和/或鹵素原子含量隨硅原子的含量的變化而變化。在半導(dǎo)體層中，根據(jù)能帶隙，在能帶隙窄的部分，氫原子和/或鹵素原子含量較小。
順便說，在硅原子含量達(dá)到最小的部分，氫原子和/或鹵素原子含量最好在1到10％之間(按原子數(shù))，是氫原子和/或鹵素原子含量達(dá)到最大的部分的0.3至0.8倍。
雖然機理細(xì)節(jié)不甚清楚，但可以認(rèn)為，當(dāng)含有硅原子和鍺原子的合金層被淀積時，由于有硅原子和鍺原子的離子化程度的差別，每一個原子取得的電磁波能是不一樣的，因此，即使在合金中氫原子和/或鹵素原子含量較小，釋放也能充分地進(jìn)行，以便提供高質(zhì)量的合金半導(dǎo)體。
本發(fā)明的半導(dǎo)體元件應(yīng)用到光電元件中時，關(guān)于當(dāng)p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的最好電特性是使得活化能不超過0.2eV，最優(yōu)情況時不超過0.1eV。阻抗最好是不超過100Ωcm，最優(yōu)情況時不超過1Ωcm。p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的層厚度最好在1至50nm之間，最優(yōu)情況時在3至10nm之間。
作為光入射邊的p型半導(dǎo)體層或n型半導(dǎo)體層，具有較小的吸光率的晶態(tài)半導(dǎo)體層，或具有較大能帶隙的非晶態(tài)半導(dǎo)體層相當(dāng)適合。在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件中，用作i型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層，可以稍微帶一點p型或n型(即基本上是i型半導(dǎo)體層)(是否成為p型或n型，有賴于特性缺陷的分布，例如尾部狀態(tài))。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件應(yīng)用到光電元件中時，作為i型半導(dǎo)體層，可以使用的除均勻能帶隙的半導(dǎo)體之外，還可以是包含硅和鍺原子，以使得在i型半導(dǎo)體層的層厚度方向上，能帶隙平坦改變，以及能帶隙的最小值從i型半導(dǎo)體層的中心位置向p型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層之間的界面偏移的半導(dǎo)體。而且，同時摻雜有作為施主的化合價控制劑和摻雜有作為受主的化合價控制劑的半導(dǎo)體層也適合作為i型半導(dǎo)體層。
進(jìn)一步地，最好i型半導(dǎo)體層的能帶隙設(shè)計得在每一p型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層/i型半導(dǎo)體層的界面方向變大。這樣的設(shè)計使得光電元件的光電電壓和光電電流的增加成為可能，并避免長期使用時的光損耗，或此類問題出現(xiàn)。
在光電元件主要依賴元件的結(jié)構(gòu)(例如單電池，串聯(lián)電池，或三聯(lián)電池)和i型半導(dǎo)體層的能帶隙的情況下，i型半導(dǎo)體層的層厚度最好是0.7到30.0微米。
下一步，關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層的淀積方法，最好是包括RF等離子CVD,VHF等離子CVD，和微波等離子CVD。射頻和甚高頻的較好的頻率范圍是1MHz到300MHz。對于射頻，最好的頻率是接近13.56MHz，對于甚高頻，最好的頻率是接近105MHz，對于微波來說，最好的頻率范圍是0.5GHz到10GHz。
特別是，當(dāng)?shù)矸e微晶態(tài)硅時，因為淀積率依賴所用的電磁波，并隨著輸入能量的頻率增加而變大。所以用高頻較合適。
至于適合用于本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層的淀積時的源氣體，可包括由可氣化含硅原子化合物構(gòu)成的氣體，由可氣化含鍺原子化合物構(gòu)成的氣體，由可氣化含碳原子化合物構(gòu)成的氣體，或這些混合氣體。
至于含硅原子并可氣化的化合物，包括例如，SiH4,Si2H6,Si3H8,SiF4,SiHF3,SiH2F2,SiH3F,SiH3Cl,SiH2Cl2,SiHCl3,SiCl4,SiD4,SiHD3,SiH2D2,SiH3D,SiD3F,SiD2F2,SiHD3,Si2H3D2，等。
至于含鍺原子并可氣化的化合物，包括例如，GeH4,GeF4,GeHF3,GeH2F2,GeH3F,GeHCl,GeH2Cl2,GeH3Cl,GeHD3,GeH2D2,GeH3D,GeD4,Ge2H6,Ge2D6，等。
至于含碳原子并可氣化的化合物，包括例如，用CnH2n+2(n是整數(shù))代表的化合物如CH4，等，用CnH2n(n是整數(shù))代表的化合物如C2H2，等，和CD4,C6H6,CO2,CO，或等等此類。
另外，源氣體可以是含氮原子的氣體或是含氧原子的氣體。
含氮原子的氣體包括N2,NH3,ND3,NO,NO2,N2O，等。
含氧原子的氣體包括O2,CO,CO2,NO,NO2,N2O,CH3CH2OH,CH3OH，等。
再者，上述可氣化化合物適合用下列氣體稀釋H2,He,Ne,Ar,Xe，或Kr，可被引入淀積室。
特別是，當(dāng)?shù)矸e本發(fā)明的微晶態(tài)半導(dǎo)體層時，最好用氫氣或氦氣稀釋這些源氣體，以便形成優(yōu)良的微晶態(tài)半導(dǎo)體。用氫氣的稀釋率最好是10或更多倍。特別好的稀釋率范圍是10到100倍。如果稀釋率太小，微晶態(tài)形成困難，而易于形成非晶相。反之，如果稀釋率太大，微晶態(tài)淀積率太小，實際應(yīng)用中的問題就會增加。
尤其是，當(dāng)在淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體或半導(dǎo)體層時有較小的光吸收或有較大的能帶隙如a-Si:H等等，最好用氫氣等稀釋源氣體2到100倍，并使輸入RF功率，甚高頻功率，或微波功率相對加大。
當(dāng)?shù)矸ep型半導(dǎo)體層或i型半導(dǎo)體層時，最好加入一種含化合價控制劑的化合物(周期表中Ⅲ族或Ⅴ族元素)于源氣體中，以影響化合價的形成。
至于引入的Ⅲ族元素的化合物，這里可用的有效的硼烷化合物如B2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12,B6H14，等，或鹵化硼如BF3,BCl3，等用做硼原子引入。另外，一些化合物如AlCl3,GaCl3,InCl3，或TlCl3可被作為引入的Ⅲ族元素的化合物而代替硼。在這些化合物中B2H6和BF3最為合適。
至于引入的Ⅴ族元素的化合物，這里可用的有效的氫磷化合物如PH3,P2H4，等，及鹵化磷PH4I,PF3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等用做磷原子引入。另外，一些化合物如AsH3,AsF3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH3,SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,BiH3,BiCl3，和BiBr3可被作為引入的Ⅴ族元素的化合物而代替磷。在這些化合物中PH3和PF3最為合適。
當(dāng)用前述RF等離子CVD方法淀積半導(dǎo)體層時，最好的淀積條件是，淀積室的襯底溫度100到350℃；內(nèi)壓是0.1到10Torr,RF功率是0.01到5.0W/cm2，淀積率是0.1到30/秒。另外，當(dāng)用RF等離子CVD方法淀積半導(dǎo)體層時，最好用電容耦合RF等離子CVD方法。
當(dāng)用微波等離子CVD方法淀積半導(dǎo)體層時，最好的淀積條件是，淀積室的襯底溫度100到400℃；內(nèi)壓是0.5到30mTorr，微波功率是0.01到1.0W/cm3，用微波等離子CVD方法淀積半導(dǎo)體層而用微波等離子CVD儀時，最好的方法是用波導(dǎo)通過電解質(zhì)窗(如鋁瓷)將微波引入淀積室。
本發(fā)明淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層的合適溫度是100到500℃。它可以根據(jù)需要而變，當(dāng)需要增加淀積率時，襯底可以保持在相對高的溫度。關(guān)于本發(fā)明淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層時淀積室的真空度的合適范圍，是在1mTorr到1Torr之間。尤其是用微波等離子CVD方法淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層時，最好是在1mTorr到10mTorr范圍。
關(guān)于本發(fā)明淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層時淀積室的輸入功率的合適范圍，是0.01到10W/cm3。當(dāng)它被源氣體流速和輸入功率的相關(guān)性所限定時，功率的限定域適合于使淀積率依賴輸入功率。
再者，關(guān)于本發(fā)明淀積微晶態(tài)半導(dǎo)體層時襯底和用于功率輸入的電極之間的距離是個重要因素。為獲得適合本發(fā)明的微晶態(tài)層，最佳距離應(yīng)該設(shè)置到10mm到50mm。
用上述淀積膜形成方法形成的包含硅原子或鍺原子的i型半導(dǎo)體層，其在價帶面上的尾能態(tài)很低，即使在淀積率超過5nm/秒時，尾能態(tài)的傾斜率不超過60meV，由電子自旋共振決定的懸掛鍵的密度不大于1017/cm3。
本發(fā)明將根據(jù)下面的例子進(jìn)行詳細(xì)描述。當(dāng)然，應(yīng)該明白的是，本發(fā)明并不僅限于下面的例子。(例1)在這個例子中的光電元件是用圖2的淀積膜形成裝置生產(chǎn)的。每一個半導(dǎo)體層的淀積條件顯示如表1。在所有例子包括這一例子和對照例子中的構(gòu)件如電極的形成都是用傳統(tǒng)的方法形成的。在本發(fā)明的同一微晶態(tài)半導(dǎo)體內(nèi)有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)半導(dǎo)體被用在底部光電元件的n型半導(dǎo)體層n1和i型半導(dǎo)體層i1之間。在n型半導(dǎo)體層n1淀積后，n型半導(dǎo)體層n1在裝載室內(nèi)，表2所示的條件下用準(zhǔn)分子激光器照射，使n型半導(dǎo)體層n1晶體化。之后，i型半導(dǎo)體層i1用VHF等離子CVD方法淀積在n型半導(dǎo)體層n1上。(對照例1)除了n型半導(dǎo)體層n1不是用準(zhǔn)分子激光器處理的以外，用于和例1比較的光電元件的生產(chǎn)方法類似于例1。(例1和對照例1的比較)用WXS-130S-20T(商品名WACOM CO.制造)作為光源測量和評估兩種方法生產(chǎn)的光電元件。光源的光譜是AM1.5，光強度是1sun。表3顯示的結(jié)果是當(dāng)對照例1與例1比較后的相對值。例1中由本發(fā)明的在同一微晶態(tài)半導(dǎo)體內(nèi)有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)半導(dǎo)體構(gòu)成的光電元件與對照例相比，顯示優(yōu)良的光電特性。另外，與對照例的元件相比，例1的光電元件具有較低的串聯(lián)阻抗和較大的并聯(lián)阻抗。
之后，用例1和對照例1的相同條件下分別生產(chǎn)100個光電元件，這些光電元件中的被暴露于含醋酸的，溫度85℃和濕度85％的大氣環(huán)境下2000小時。之后，測量光電元件。與對照例1相比，例1的100個光電元件的特性顯示極小的變化。換句話說，本發(fā)明的光電元件具有對環(huán)境的極高的抵抗性(耐用性)。
當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察這里的每一光電元件的截面時，對于例一的光電元件，證實是n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層之間的邊界區(qū)域由在層厚度方向具有2000-4000長度的微晶態(tài)晶粒組成。進(jìn)一步地，經(jīng)過次級離子質(zhì)譜儀證實，雜質(zhì)(摻雜)位于微晶態(tài)晶粒的襯底面上。
(例2)在表4所示的淀積膜形成的條件下，使用圖2所示的淀積膜淀積裝置，以例1同樣的方式，生產(chǎn)光電元件。n型半導(dǎo)體層n1在表5所示的條件下，用準(zhǔn)分子激光器照射，以便象例1使用過的方式晶化n型半導(dǎo)體層n1。底部的i型半導(dǎo)體層i1通過所謂的HRCVD方法在其上面形成，在這種方法中氫氣用微波等離子體激活，并且和SiF4起反應(yīng)，以便淀積半導(dǎo)體層。
(對照例2)除了n型半導(dǎo)體層n1不是用激光處理以外，以與例2中相同的方式，生產(chǎn)出光電元件。
(例2和對照例2的比較)這些光電元件的光電特性，用例1和對照例1中使用的測量方法測量。結(jié)果以相對于對照例2的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表6中。例2的光電元件顯示出比對照例2的元件更高的光電特性。
進(jìn)一步地，用電子顯微鏡觀察這里的每一光電元件的截面，并且雜質(zhì)量通過次級離子質(zhì)譜儀測量出來。結(jié)果證實，對于例2中的光電元件，n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層的每一部分都是在同一微晶態(tài)晶粒中形成。微晶態(tài)晶粒的形狀是圓柱型的，在層厚度方向上的長度是3000，在垂直于層厚度方向上的長度是300。
(例3)在例1的方法中，除了i型半導(dǎo)體層i1疊加在被激光晶化的n型半導(dǎo)體層n1上這一程序被替代外，其它地方不變，在這種方式下光電元件產(chǎn)生出來，在淀積出n型半導(dǎo)體層n1后，使用一種方法，在i型半導(dǎo)體層淀積室202中執(zhí)行顯示于表7的氫等離子體處理，并且將用于形成i型半導(dǎo)體層的源氣體以連續(xù)釋放方式加入，以便淀積i型半導(dǎo)體層i1。
(例3和對照例1的比較)例3的光電元件的光電特性，用例1中使用過的方法評價。結(jié)果以相對于對照例1的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表8中。
表8清楚地顯示了，例3的光電元件顯示出更高的光電特性。
(例4)使用圖2所示的淀積膜形成裝置，在表9顯示的淀積膜形成條件下形成光電元件。在淀積出微晶態(tài)i型半導(dǎo)體層(i0)后，含磷原子在表10所示的條件下，用未被顯示出來的離子注入設(shè)備注入i0層，接著通過退火激活含磷原子。
(例4和對照例1的比較)例4的光電元件的光電特性，用例1中使用過的方法評價。結(jié)果以相對于對照例1的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表11中。
表11清楚地顯示出，例4的光電元件具有更高的光電特性。
當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察例4的光電元件的截面時，對i0層，證實了在層厚度方向上均勻微晶態(tài)晶粒形成3000厚，并延伸到整個方向。進(jìn)一步，通過次級離子質(zhì)譜儀證實，被注入的磷原子僅僅分布在襯底面，即半導(dǎo)體結(jié)在單微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成。
(例5)使用圖2所示的淀積膜形成裝置，在表12顯示的淀積膜形成條件下形成光電元件。在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)半導(dǎo)體，被用于光電元件的底部的n型和i型半導(dǎo)體層n1和i1之間。在n型半導(dǎo)體層n1淀積出后，在表2所示的條件下，n型半導(dǎo)體層n1在裝載室中被準(zhǔn)分子激光照射，以便晶化n型半導(dǎo)體層n1。之后，用VHF等離子體CVD方法在n型半導(dǎo)體層n0上繼續(xù)淀積出i型半導(dǎo)體層i1。
(對照例3)為了和例5作比較，除了n型半導(dǎo)體層不是用激光處理以外，用與例5相同的方式生產(chǎn)出光電元件。
(例5和對照例3的比較)這些光電元件的光電特性，用例1和對照例1中使用過的方法測量。結(jié)果以相對于對照例3的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表13中。例5的光電元件顯示出高于對照例3的光電特性。而且與對照例3的元件相比，本發(fā)明的光電元件具有較低的串聯(lián)阻抗，以及較大的并聯(lián)阻抗。
在與例5和對照例3相同條件下生產(chǎn)出一百個光電元件。然后這些元件被放在85℃，濕度在85％的環(huán)境中達(dá)2000小時。之后，測量光電元件的光電特性。與對照例3的元件相比，例5的100個光電元件的特性顯示出極小的變化。換句話說，本發(fā)明的光電元件對環(huán)境具有極高的抵抗性(耐用性)。
當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察這里的每一光電元件的截面時，被證實，對例5的光電元件，被認(rèn)為是n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層之間的邊界的區(qū)域由在層厚度方向具有2000-5000這樣的長度的微晶態(tài)晶粒組成，還證實，通過次級離子質(zhì)譜儀測量，雜質(zhì)(摻雜)位于這些微晶態(tài)晶粒的襯底面上。
(例6)除了在淀積出p型半導(dǎo)體層后，在象n型半導(dǎo)體層的晶體化一樣的激光照射條件，即表2所示的條件下，用準(zhǔn)分子激光器照射p型半導(dǎo)體層以外，例1的其它條件不變，以此方式生產(chǎn)光電元件。經(jīng)過這種照射，具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)層在微晶態(tài)晶粒內(nèi)，進(jìn)一步在i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層之間形成。
(例6以及例1和對照例1的比較)例6的光電元件的光電特性，用例1中使用過的方法評價。結(jié)果以相對于對照例1的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表14中。與對照例1和例1的元件相比，例6的光電元件顯示出極高的光電特性。
射電子顯微鏡和次級離子質(zhì)譜儀被用于證實是否半導(dǎo)體結(jié)在這一例子的光電元件中的同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成。結(jié)果證明，這個例子的元件中在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層，并且在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層。
從以上還可證明，在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層和在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層的光電元件，具有最好的特性。
在與例6和對照例1相同條件下生產(chǎn)出一百個光電元件。然后把這些元件在85℃，濕度在95％的氧化氮環(huán)境中放3000小時，并同時用AM1.5和100mW/cm2的光照射它們。之后，測量其光電特性。與對照例1相比，例6光電元件的特性有較小的變化。
更進(jìn)一步，給例6的光電元件施加2v反偏壓的電流值和對照例1的元件情況比較。結(jié)果顯示出例6的光電元件的電流值，比對照例1的電流值接近低數(shù)量級。
(例7)在本例中，光電元件使用圖2所示的淀積膜形成裝置生產(chǎn)。每一半導(dǎo)體層的淀積條件顯示在表15中。在包括本例和所有對照例中的構(gòu)件，比如電極的形成，依照的是普通的方法。當(dāng)?shù)矸e底部光電元件時，輸入功率以每6秒為一周期，在表15所示的數(shù)值和它的1.5倍之間變化。在本發(fā)明的同一微晶態(tài)半導(dǎo)體內(nèi)具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)半導(dǎo)體被用于底部光電元件的n型半導(dǎo)體層n1和i型半導(dǎo)體層i1之間。在n型半導(dǎo)體層n1淀積出后，在表16所示的條件下，n型半導(dǎo)體層n1在裝載室中被準(zhǔn)分子激光器照射，以便晶化n型半導(dǎo)體層n1。之后，用VHF等離子體CVD方法，n型半導(dǎo)體層n1上繼續(xù)淀積出i型半導(dǎo)體層i1。
(對照例4)為了和例7作比較，除了輸入功率設(shè)為顯示于表15的常數(shù)值，以及n型半導(dǎo)體層不是用激光處理以外，用與例5相同的方式生產(chǎn)出光電元件。
(例7和對照例4的比較)這樣形成的這些光電元件的光電特性，用WXS-130S-20T(商品名；由WACOM公司制造)作為光源加以測量和評價。光源的光譜是AM1.5，光強度是1sun。結(jié)果以相對于對照例4的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表17中。與對照例4比較，例7的光電元件顯示出極好的光電特性。而且與對照例4相比，例7的光電元件具有更低的串聯(lián)阻抗和更大的并聯(lián)阻抗。
在與例7和對照例4相同條件下生產(chǎn)出一百個光電元件。然后把這樣元件在85℃，濕度為85％的含醋酸的環(huán)境中放2000小時。之后測量光電特性。與對照例4的元件相比，例7的100個光電元件的特性顯示出極小的變化。換句話說，本發(fā)明的光電元件對環(huán)境具有極高的抵抗性(耐用性)。
當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察這里的每一光電元件的截面時，結(jié)果證實，對例7的光電元件，被認(rèn)為是n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層之間的邊界的區(qū)域由在層厚度方向具有2000-4000長度的微晶態(tài)晶粒組成。通過次級離子質(zhì)譜儀檢測，進(jìn)一步證實雜質(zhì)(摻雜)位于這些微晶態(tài)晶粒的襯底面上。
再者，用電子顯微鏡的暗視野圖象證實在例7的底部光電元件的半導(dǎo)體層內(nèi)不同大小的微晶態(tài)晶?；旌显谝黄稹Ａ硪环矫?，也證實在對照例4的底部光電元件的半導(dǎo)體層內(nèi)相同大小的微晶態(tài)晶?；旌显谝黄?。(例8)光電元件以例7相同的方式，用圖2的淀積膜形成裝置，在表18所列的淀積膜形成條件下產(chǎn)生。以例7相同的方式，n型半導(dǎo)體層n1在表19所列的條件下用準(zhǔn)分子激光器照射以晶體化。底部i型半導(dǎo)體層i1通過稱為HRCVD的方法，其中氫氣用微波等離子激活，并與SiF4反應(yīng)形成半導(dǎo)體層。當(dāng)?shù)矸e底部i型半導(dǎo)體層i1時，微波能量在表18所列的值和1.3倍于表18所列的值之間的值，以每隔6秒定期釋放。(對照例5)除了在淀積i型半導(dǎo)體層i1時所用的微波功率以表8所列的恒定的值提供，和n型半導(dǎo)體層n1不用準(zhǔn)分子激光器處理外，用與例8相同的光電元件以與例8相同的方式生產(chǎn)。(例8和對照例5的比較)這些光電元件的光電特性以例7和對照例4相似的方式進(jìn)行檢測。表20所示的結(jié)果是參照表1所示的對照例5的結(jié)果的相對值。例8所示的光電元件顯示了優(yōu)于對照例5的元件的光電特性。
另外，用電子顯微鏡觀察每一光電元件的截面，并用次級離子質(zhì)譜儀檢測了雜質(zhì)的量。結(jié)果，證實例8的光電元件的每一n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層的一部分形成于相同的微晶態(tài)晶粒內(nèi)。微晶態(tài)晶粒的形狀是柱狀的，層厚度方向的長度是3000，垂直于層厚度方向的長度是300。
另外，當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察這些光電元件的暗視野圖象時，可見在對照例5的光電元件的空間未被微晶態(tài)晶粒充滿，但在例8，空間完全由不同直徑晶粒的微晶態(tài)晶粒充滿。(例9)除了與例7中的i型半導(dǎo)體層疊放在用激光晶化的n型半導(dǎo)體層上的方法不同外，光電元件用與例7相似的方法生產(chǎn)。此方法是在n型半導(dǎo)體層淀積后，在i型半導(dǎo)體層淀積室202執(zhí)行表21所示的氫等離子處理，用于形成i型半導(dǎo)體層的源氣體以連續(xù)的釋放來淀積i型半導(dǎo)體層。(例9和對照例4的比較)例9的光電元件的光電特性以例7相似的方式進(jìn)行檢測。表22所示的結(jié)果是參照表1所示的對照例4的結(jié)果的相對值。
從表22可以看出，例9的光電元件顯示了優(yōu)良的光電特性。(例10)用圖2所示的淀積膜形成裝置，在表23所示的淀積膜形成條件下形成光電元件。在淀積微晶態(tài)i型半導(dǎo)體層后(i1層)，在表24所示的條件下，用未顯示的離子注入儀將磷原子注入i0層，之后用退火來激活磷原子。當(dāng)?shù)矸ei0層時，硅烷氣體的50％SiF4以每分鐘10次的速率，每次時間為一秒加入。(例10和對照例4的比較)例10的光電元件的光電特性以例7相似的方式進(jìn)行檢測。表25所示的結(jié)果是參照表1所示的對照例4的結(jié)果的相對值。
從表25可以看出，例10的光電元件顯示了優(yōu)良的光電特性。
當(dāng)用電子顯微鏡觀察例10的每一光電元件的截面，證實在i0層，同一直徑的微晶態(tài)晶粒完全鋪展在層厚度3000的層厚度方向。還在次級離子質(zhì)譜儀的檢測下進(jìn)一步證實注入的磷原子僅僅分布在襯底面，即半導(dǎo)體結(jié)形成于單微晶態(tài)晶粒內(nèi)。
另外，觀察透射電子顯微鏡的暗視野圖象，并進(jìn)行X-線衍射分析。從X-線衍射(220)峰半寬處計算比較例4的光電元件的平均結(jié)晶晶粒的直徑，約為200。從透射電子顯微鏡的暗視野圖象中計算比較例4的光電元件的平均結(jié)晶晶粒的直徑，約為200。另一方面，從X-線衍射(220)峰半寬處計算例10的光電元件的平均結(jié)晶晶粒的直徑，約為250。從透射電子顯微鏡的暗視野圖象中計算例10的光電元件的平均結(jié)晶晶粒的直徑，約為750。。從X-線衍射計算的平均直徑與從透射電子顯微鏡計算的平均結(jié)直徑之差，說明了在例10的微晶態(tài)半導(dǎo)體層內(nèi)存在具有不同顆粒直徑的微晶體。(例11)用圖2所示的淀積膜形成裝置，在表26所示的淀積膜形成條件下，形成光電元件。在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)擁有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)半導(dǎo)體，被用于底部光電元件的n型和i型半導(dǎo)體層n1和i1之間。n型半導(dǎo)體層n1淀積出后，在表16所示的條件下，n型半導(dǎo)體層n1在裝載室中被準(zhǔn)分子激光器照射，以便晶化n型半導(dǎo)體層n1。之后，用VHF等離子體CVD方法，在n型半導(dǎo)體層n1上繼續(xù)淀積出i型半導(dǎo)體層i1。當(dāng)?shù)矸ei型半導(dǎo)體層i1時，VHF的輸入功率以每3秒為一周期，在表26所示的數(shù)值和1.3倍于表18值的之間的值變化。
(對照例6)用于與例11作比較的光電元件，除n型半導(dǎo)體層不用準(zhǔn)分子激光器處理，以及VHF功率設(shè)為顯示于表26的常數(shù)值外，用與例11相同的方式生產(chǎn)。
(例11和對照例6的比較)這些光電元件的光電特性，用例7和對照例4中用過的相似方式進(jìn)行檢測。其結(jié)果參照例6的結(jié)果做基數(shù)1時的相對值，顯示于表27中。例9的光電元件顯示了優(yōu)于對照例6的元件的光電特性。而且與對照例6相比，例11的光電元件具有更低的串聯(lián)阻抗和更大的并聯(lián)阻抗。
在與例11和對照例6相同條件下，生產(chǎn)出一百個光電元件。然后把這些元件在85℃，濕度為85％的環(huán)境中放2000小時。之后測量光電特性。與對照例6的元件相比，例11的100個光電元件的特性顯示出極小的變化。換句話說，本發(fā)明的光生伏打元件對環(huán)境具有極高的抵抗性(耐用性)。
當(dāng)用透射電子顯微鏡觀察這里的每一光電元件的截面時，結(jié)果證實，對例11的光電元件，被認(rèn)為是n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層之間的邊界的區(qū)域由在層厚度方向具有2000-5000長度的微晶態(tài)晶粒組成。通過次級離子質(zhì)譜儀檢測進(jìn)一步證實，雜質(zhì)(摻雜)位于這些微晶態(tài)晶粒的襯底面上。
(例12)除了淀積出p型半導(dǎo)體層后，在象n型半導(dǎo)體層的晶體化一樣激光照射條件，即表16所示的條件下，用準(zhǔn)分子激光器照射p型半導(dǎo)體層以外，例7的其它條件不變，以此方式生產(chǎn)光電元件。經(jīng)過這種照射，具有半導(dǎo)體結(jié)的微晶態(tài)層在微晶態(tài)晶粒內(nèi)，進(jìn)一步在i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層之間形成。
(例12與例7和對照例4的比較)例12的光電元件的光電特性，用例7中使用過的方法評價。結(jié)果以相對于對照例4的結(jié)果表示成基數(shù)1時的相對數(shù)據(jù)，顯示于表28中。與對照例4和例7的元件相比，例12的光電元件顯示出極高的光電特性。
透射電子顯微鏡和次級離子質(zhì)譜儀被用于證實是否半導(dǎo)體結(jié)在這一例子的光電元件中的同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成。結(jié)果證明，這個例子的元件中在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層，并且在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層。
從以上還可證明，在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含n型半導(dǎo)體層和i型半導(dǎo)體層和在同一微晶態(tài)晶粒內(nèi)含i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層的光電元件，具有最好的特性。
生產(chǎn)出一百個例12和對照例4的光電元件。然后把這樣元件溫度在85℃，濕度在95％的氧化氮環(huán)境中放3000小時，并同時用AM1.5和100mW/cm2的光照射它們。之后，測量其光電特性。與對照例1相比，例12光電元件的特性有較小的變化。
更進(jìn)一步，當(dāng)給例12的光電元件施加2v反偏壓時，其電流值和對照例4的元件的電流值做比較。結(jié)果證明，例12的光電元件的電流值，比對照例4的電流值接近低一個數(shù)量級。
如上所述，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)，形成諸如p/i或n/i的半導(dǎo)體結(jié)，可以最大程度地減少臨近界面的缺陷狀態(tài)。因此可能避免光電元件的開路電壓(Voc)，短路電流(Jsc)，和填充系數(shù)(FF)的下降。另外，也可能避免光電元件的串聯(lián)阻抗增加和并聯(lián)阻抗的減小。從而光電裝置的光電轉(zhuǎn)換率得到改善。
由于半導(dǎo)體結(jié)在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成，這也可以改善半導(dǎo)體元件的熱阻抗特性。
另外，通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，還可能避免由于空氣或密封引起的特性的降低。
而且通過在微晶態(tài)晶粒內(nèi)形成半導(dǎo)體結(jié)，半導(dǎo)體結(jié)的損耗層比傳統(tǒng)的具有半導(dǎo)體結(jié)的半導(dǎo)體元件更加擴(kuò)大。因此整流特性比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體結(jié)更好，并且當(dāng)施加反偏壓時，暗流也可保持很低。
用具有不同晶粒直徑的微晶態(tài)晶粒，比用相同直徑晶粒的微晶態(tài)晶粒填充三維空間(半導(dǎo)體層)時，可能產(chǎn)生更小的變形。因此，有可能增加微晶態(tài)半導(dǎo)體層的光致激發(fā)自由載流子的傳輸能力(遷移率)，延長載流子的壽命。
表1<
>表2
表3<
<p>表4
<p>表5
表6
表7
表8
表9
表10
表11
<p>表12
<p>表13
表14
表15
表16
表17
<p>表18
<p>表19
表20
表21
表22
表2權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體元件，包含微晶態(tài)半導(dǎo)體，它在微晶態(tài)晶粒中具有半導(dǎo)體結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含硅原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含鍺原子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含氫原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含鹵素原子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)晶粒是柱狀的。
7.半導(dǎo)體元件，它包括具有第一電特性的半導(dǎo)體層，具有第二電特性的半導(dǎo)體層，具有第三電特性的半導(dǎo)體層，它們按所述順序疊放在一起，在其中，微晶態(tài)晶粒在具有第一電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分，和在具有第二電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分上擴(kuò)展。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)晶粒在具有第二電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分，和在具有第三電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分上擴(kuò)展。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體元件，在其中，具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第三電特性的半導(dǎo)體層之一是p型半導(dǎo)體層，另一層為n型半導(dǎo)體層，而具有第二電特性的半導(dǎo)體層是i型半導(dǎo)體層。
10.半導(dǎo)體元件，包含微晶態(tài)半導(dǎo)體，具有不同顆粒直徑的微晶態(tài)晶粒以混合物出現(xiàn)的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含硅原子。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含鍺原子。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含氫原子。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)半導(dǎo)體包含鹵素原子。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)晶粒是柱狀的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體元件，在微晶態(tài)晶粒中具有半導(dǎo)體結(jié)。
17.半導(dǎo)體元件，它包括具有第一電特性的半導(dǎo)體層，具有第二電特性的半導(dǎo)體層和具有第三電特性的半導(dǎo)體層，它們按所述順序疊放在一起，在其中，有不同顆粒直徑的微晶態(tài)晶粒在至少半導(dǎo)體層中以混合物出現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體元件，其中的微晶態(tài)晶粒在具有第一電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分，和在具有第二電特性的半導(dǎo)體層的至少一部分上擴(kuò)展。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體元件，在其中，具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第三電特性的半導(dǎo)體層之一是p型半導(dǎo)體層，另一層為n型半導(dǎo)體層，而具有第二電特性的半導(dǎo)體層是i型半導(dǎo)體層。
20.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在襯底上形成具有第一電特性的半導(dǎo)體層；晶化具有第一電特性的半導(dǎo)體層；并且在具有第一電特性的晶化半導(dǎo)體層上，生長具有第二電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層，從而遍布具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層生長微晶態(tài)晶粒。
21.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在襯底上形成具有第一電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層；并且在具有第一電特性的半導(dǎo)體層上生長具有第二電特性的結(jié)晶半導(dǎo)體層，從而遍布具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層生長出微晶態(tài)晶粒。
22.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在襯底上形成具有第一電特性的半導(dǎo)體層；在具有第一電特性的半導(dǎo)體層上，生長具有第二電特性的半導(dǎo)體層；并且實施退火，以便遍布具有第一電特性的半導(dǎo)體層和具有第二電特性的半導(dǎo)體層形成微晶態(tài)晶粒。
23.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在襯底上形成結(jié)晶半導(dǎo)體層；用離子注入法把雜質(zhì)注入半導(dǎo)體層，使得在半導(dǎo)體層的微晶態(tài)晶粒中形成半導(dǎo)體結(jié)。
24.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在氣相中產(chǎn)生等離子體，以便分解源氣體，從而在襯底上形成由微晶體組成的半導(dǎo)體層，在其中，加到等離子體的電功率周期性地改變，以便形成包含不同尺寸的微晶態(tài)晶粒作為混合物的半導(dǎo)體層。
25.制造半導(dǎo)體元件的方法，包括以下步驟在氣相中產(chǎn)生等離子體，以便分解源氣體，從而在襯底上形成由微晶體組成的半導(dǎo)體層，在其中，含鹵素氣體以規(guī)則間隔被加進(jìn)源氣體，以便形成包含不同尺寸的微晶態(tài)晶粒作為混合物的半導(dǎo)體層。
全文摘要
在包含微晶態(tài)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件中,在微晶態(tài)晶粒內(nèi)提供半導(dǎo)體結(jié)。而且在包含微晶態(tài)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件中,提供不同直徑的微晶態(tài)晶粒作為混合物,以便形成半導(dǎo)體層。因此,半導(dǎo)體結(jié)的不連續(xù)性得以改善,從而改善半導(dǎo)體元件的特性,耐用性,耐熱性。半導(dǎo)體層中的變形也降低。
文檔編號H01L31/052GK1231518SQ9910594
公開日1999年10月13日 申請日期1999年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者齊藤惠志, 佐野政史 申請人:佳能株式會社