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半導体装置およびその製造方法

国内特許コード P160012757
整理番号 S2014-0980-N0
掲載日 2016年2月5日
出願番号 特願2014-103670
公開番号 特開2015-220371
出願日 平成26年5月19日(2014.5.19)
公開日 平成27年12月7日(2015.12.7)
発明者
  • 末益 崇
  • 都甲 薫
  • 宇佐美 徳隆
  • 原 康祐
出願人
  • 国立大学法人 筑波大学
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 半導体装置およびその製造方法
発明の概要 【課題】少数キャリア寿命時間を長くすること。
【解決手段】本発明は、基板10上にバリウムシリサイドを含む半導体層12を形成する工程と、前記半導体層12の表面を酸化雰囲気に曝すことなく前記半導体層12上に、バリウム層またはシリコン層14を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。また、基板10上に形成されたバリウムシリサイドを含む半導体層12と、前記半導体層12上に形成され、バリウムとシリコンに対するバリウムの原子比が、前記半導体層における前記原子比より大きく、かつ酸化バリウムを含む(または、バリウムとシリコンに対するシリコンの原子比が、前記半導体層における前記原子比より大きく、かつ酸化シリコンを含む)表面層14と、を具備する半導体装置である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


バリウムシリサイド(BaSi)を含む半導体層を用いた太陽電池が開発されている。太陽光のスペクトルからエネルギー変換効率が高くなる半導体のバンドギャップエネルギーは1.4eVから1.6eVである。バリウムシリサイドのバンドギャップエネルギーは1.3eVであり、シリコンの1.1eVより、変換効率が高くなるバンドギャップエネルギーに近い。このため、バリウムシリサイドを用いた太陽電池は、高いエネルギー変換効率が期待できる。半導体の表面には、多数の欠陥が存在する。このような欠陥により、半導体層の少数キャリア寿命時間が短くなる。太陽電池の半導体層には、少数キャリア寿命時間が長いことが求められる。



非特許文献1では、μ-PCD(microwave photo conductivity decay)法を用いバリウムシリサイド層の少数キャリア寿命時間を測定している。非特許文献1の図1に示されているように、バリウムシリサイド層を形成した後に、800℃において熱処理することにより、バリウムシリサイド層の少数キャリア寿命時間を長くすることができる。800℃において熱処理したバリウムシリサイド層の少数キャリア寿命時間は、膜厚が5μm程度の太陽電池に応用するには十分に長い。

産業上の利用分野


本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、バリウムシリサイドを含む半導体層を有する半導体装置およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板上にバリウムシリサイドを含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の表面を酸化雰囲気に曝すことなく前記半導体層上に、バリウム層またはシリコン層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項2】
前記バリウム層またはシリコン層を形成した後、前記バリウム層またはシリコン層の表面を酸化雰囲気に曝す工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】
前記バリウム層またはシリコン層を形成する温度は、前記バリウム層またはシリコン層と前記半導体層とが反応する温度より低いことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】
基板上に形成されたバリウムシリサイドを含む半導体層と、
前記半導体層上に形成され、バリウム原子濃度とシリコン原子濃度との和に対するバリウム原子濃度の比が、前記半導体層における前記比より大きく、かつ酸化バリウムを含む表面層と、
を具備することを特徴とする半導体装置。

【請求項5】
前記表面層の表面をXPS分析したときのC1s信号のCO結合のピークは、バリウムシリサイド層の表面をXPS分析したときのC1s信号のCO結合のピークより高いことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。

【請求項6】
基板上に形成されたバリウムシリサイドを含む半導体層と、
前記半導体層上に形成され、バリウム原子濃度とシリコン原子濃度との和に対するシリコン原子濃度の比が、前記半導体層における前記比より大きく、かつ酸化シリコンを含む表面層と、
を具備することを特徴とする半導体装置。

【請求項7】
前記表面層の表面をXPS分析したときのSi2p信号のSiO結合のピークは、バリウムシリサイド層の表面をXPS分析したときのSi2p信号のSiO結合のピークより高いことを特徴とする請求項6記載の半導体装置。

【請求項8】
第1電極と第2電極とを具備し、
前記半導体層は、バリウムシリサイドを含むn型半導体層とバリウムシリサイドを含むp型半導体層とのいずれか一方の第1層と、前記一方の層上に形成された前記n型半導体層と前記p型半導体層との他方の第2層と、を含み、
前記第1電極は前記第1層に電気的に接続され、
前記第2電極は前記第2層に電気的に接続されたことを特徴とする請求項4から7のいずれか一項記載の半導体装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014103670thum.jpg
出願権利状態 公開
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