[其他]光電動(dòng)勢(shì)元件及其制備工藝和設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86108412
• 申請(qǐng)日: 1986-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN86108412A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廣岡政昭;石原俊一;半那純一;清水勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L31/06
• 分類號(hào): H01L31/06;H01L31/10;H01L31/18
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 李勇

本發(fā)明涉及使用非晶體材料的一種改進(jìn)的光電動(dòng)勢(shì)元件，及其制備工藝和制備設(shè)備。

迄今為止，人們已提出了許多光電動(dòng)勢(shì)元件，這些光電動(dòng)勢(shì)元件有一個(gè)非晶材料組成的光電轉(zhuǎn)換層，而上述非晶材料則以硅原子為其主要成份。這種非晶材料即是所謂的非晶硅（以后稱之為“a-Si”），它被用于光電器件及諸如此類的場(chǎng)合。

現(xiàn)有的各種用來(lái)制備上述光電轉(zhuǎn)換層的方法為：真空蒸發(fā)技術(shù)，熱化學(xué)汽相沉積技術(shù)，等離子體化學(xué)汽相沉積技術(shù)，活性濺射技術(shù)，離子鍍膜技術(shù)，以及光學(xué)汽相沉積技術(shù)。

在上述的各種方法中，普通認(rèn)為采用等離子體汽相沉積技術(shù)（以后稱之為“等離子體CVD法”）的方法為最佳方法，並且目前廣泛采用這種方法來(lái)制造光電轉(zhuǎn)換層。

然而，現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換層，即使是采用上述等離子體CVD方法制備的並且具備了差不多滿意的特性的合格產(chǎn)品，就其各項(xiàng)特性，特別是電氣和光學(xué)特性，光導(dǎo)特性，重復(fù)使用時(shí)的抗退化和環(huán)境的使用特性諸方面，以及均勻性，重復(fù)使用特性，大批生產(chǎn)諸方面，和要求光電層穩(wěn)固時(shí)的持久穩(wěn)定性，壽命諸項(xiàng)特性來(lái)說(shuō)，要總的能滿足要求，尚有許多問(wèn)題留待解決。

產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因主要在于：為了獲得一個(gè)符合要求的光電轉(zhuǎn)換層，在考慮原材料的質(zhì)量的同時(shí)，還要求在制備光電層時(shí)有經(jīng)驗(yàn)豐富的專門人員進(jìn)行工藝操作，而不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的層沉積工序。

例如，當(dāng)用熱化學(xué)汽相沉積技術(shù)（此后稱之為“CVD法”）形成一個(gè)由a-Si材料組成的膜片時(shí)，在包含硅原子的氣體材料被稀釋后，要對(duì)其適當(dāng)摻雜，要在500至650℃的高溫下對(duì)有關(guān)材料進(jìn)行熱分解。因此，為了用CVD法獲得一個(gè)所需的a-Si膜片，要求進(jìn)行精確的工藝操作和控制，並且正因?yàn)槿绱耍鬄閷?shí)施CVD法的工藝所采用的設(shè)備最終將是復(fù)雜而昂貴的。然而，即便如此，要穩(wěn)定地獲得一個(gè)由a-Si材料組成的、均勻性符合要求的、且具有實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的光電轉(zhuǎn)換層，仍然是極為困難的。

如前所述，雖然等離子體CVD法現(xiàn)今被廣泛地采用，但是這種方法仍然伴隨著涉及工藝操作和設(shè)備投資這樣一些問(wèn)題。

就工藝操作問(wèn)題而言，等離子體CVD法所采用的操作規(guī)程比熟知的CVD法要復(fù)雜得多，而且要推廣使用這些操作規(guī)程也極其困難。

這就是說(shuō)，即使在互相關(guān)聯(lián)的參數(shù)中，也已存在許多變化，這些參數(shù)有襯底溫度，要摻入的氣體的數(shù)量和流速，用于形成膜層的壓力和高頻功率，電極的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)，要抽出的氣體的流速，以及等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)。除上述這些參數(shù)以外，還存在其它種類的參數(shù)。在這些情況下，為了獲得所需的沉積膜產(chǎn)物，就需要從大量各種不同的參數(shù)中去選擇精確的參數(shù)。這樣一來(lái)，有時(shí)就引起嚴(yán)重的問(wèn)題。例如，因?yàn)楦鶕?jù)精確選定的參數(shù)，等離子體往往處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，而這種不穩(wěn)定狀態(tài)在要形成的沉積膜中會(huì)引起麻煩。

就為實(shí)施等離子體CVD法的工藝所采用的設(shè)備而言，由于，如前所述，要精確選定采用的參數(shù)，其結(jié)構(gòu)最終將很復(fù)雜。這種設(shè)備的規(guī)模或種類如何改進(jìn)或改變，其結(jié)構(gòu)總必須能解決嚴(yán)格精選參數(shù)的要求。

就這方面而言，即使符合要求的沉積膜是大批量生產(chǎn)的，這種膜產(chǎn)品也不可避免地成本昂貴，其原因是：（1）首先必須為建造一個(gè)特殊的適當(dāng)設(shè)備而進(jìn)行一大筆投資;（2）即使對(duì)上述這樣的設(shè)備，仍然存在大量工藝操作參數(shù)，而且有關(guān)的諸參數(shù)必須從現(xiàn)有的各種參數(shù)中精確選定以便大批生產(chǎn)這種膜。根據(jù)這樣嚴(yán)格選擇的參數(shù)，就必須仔細(xì)地實(shí)施其工藝。

與上述情況形成對(duì)照的是，一種圖像讀出光敏感器，現(xiàn)在已品種繁多。而且，要求穩(wěn)定地提供相當(dāng)便宜的光電動(dòng)勢(shì)元件的需求也在增長(zhǎng)。而這種光電動(dòng)勢(shì)元件具有一塊由a-Si材料組成的正常面積或大面積的光電轉(zhuǎn)換層，這種a-Si材料具有適當(dāng)?shù)木鶆蛐院涂蓱?yīng)用性，並且符合使用要求和實(shí)用目的。

因此，為了滿足上述需求，急迫需要研究出一種適當(dāng)?shù)姆椒ê驮O(shè)備。

同樣，相對(duì)于其它類型的非單晶半導(dǎo)體層來(lái)說(shuō)，為了構(gòu)成光電動(dòng)勢(shì)元件的光電轉(zhuǎn)換層，例如，由包含從氧原子，碳原子和氮原子中選擇出的至少一種原子的a-Si材料組成的那些非單晶半導(dǎo)體層，存在著類似的情形。

本發(fā)明者作了廣泛的研究，以解決在前述公知的方法中存在的問(wèn)題，及研究一種簡(jiǎn)單而有效地制備改進(jìn)的光電動(dòng)勢(shì)元件的新工藝，上述光電動(dòng)勢(shì)元件具有一個(gè)由非晶半導(dǎo)體材料組成的符合要求的光電轉(zhuǎn)換層，這種光電動(dòng)勢(shì)元件具有實(shí)用特性，並不依賴任何已知的方法，並能滿足上述實(shí)際的需求。

其結(jié)果是：本發(fā)明者已最終找到了一種工藝，采用這種工藝可使我們有效地和穩(wěn)定地制備上述光電動(dòng)元件，其簡(jiǎn)化的具體工藝規(guī)程將在下面詳述。