[其他]光電動勢元件及其制備工藝和設備

無效

• 申請號: 86108412
• 申請日: 1986-12-11
• 公開（公告）號: CN86108412A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發明（設計）人: 廣岡政昭;石原俊一;半那純一;清水勇
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/10;H01L31/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李勇

本發明涉及使用非晶體材料的一種改進的光電動勢元件，及其制備工藝和制備設備。

迄今為止，人們已提出了許多光電動勢元件，這些光電動勢元件有一個非晶材料組成的光電轉換層，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合。

現有的各種用來制備上述光電轉換層的方法為：真空蒸發技術，熱化學汽相沉積技術，等離子體化學汽相沉積技術，活性濺射技術，離子鍍膜技術，以及光學汽相沉積技術。

在上述的各種方法中，普通認為采用等離子體汽相沉積技術（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制造光電轉換層。

然而，現有的光電轉換層，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品，就其各項特性，特別是電氣和光學特性，光導特性，重復使用時的抗退化和環境的使用特性諸方面，以及均勻性，重復使用特性，大批生產諸方面，和要求光電層穩固時的持久穩定性，壽命諸項特性來說，要總的能滿足要求，尚有許多問題留待解決。

產生上述問題的原因主要在于：為了獲得一個符合要求的光電轉換層，在考慮原材料的質量的同時，還要求在制備光電層時有經驗豐富的專門人員進行工藝操作，而不僅是一個簡單的層沉積工序。

例如，當用熱化學汽相沉積技術（此后稱之為“CVD法”）形成一個由a-Si材料組成的膜片時，在包含硅原子的氣體材料被稀釋后，要對其適當摻雜，要在500至650℃的高溫下對有關材料進行熱分解。因此，為了用CVD法獲得一個所需的a-Si膜片，要求進行精確的工藝操作和控制，並且正因為如此，要求為實施CVD法的工藝所采用的設備最終將是復雜而昂貴的。然而，即便如此，要穩定地獲得一個由a-Si材料組成的、均勻性符合要求的、且具有實際的工業應用價值的光電轉換層，仍然是極為困難的。

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

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

這就是說，即使在互相關聯的參數中，也已存在許多變化，這些參數有襯底溫度，要摻入的氣體的數量和流速，用于形成膜層的壓力和高頻功率，電極的結構，反應室的結構，要抽出的氣體的流速，以及等離子體產生系統。除上述這些參數以外，還存在其它種類的參數。在這些情況下，為了獲得所需的沉積膜產物，就需要從大量各種不同的參數中去選擇精確的參數。這樣一來，有時就引起嚴重的問題。例如，因為根據精確選定的參數，等離子體往往處于一種不穩定狀態，而這種不穩定狀態在要形成的沉積膜中會引起麻煩。

就為實施等離子體CVD法的工藝所采用的設備而言，由于，如前所述，要精確選定采用的參數，其結構最終將很復雜。這種設備的規模或種類如何改進或改變，其結構總必須能解決嚴格精選參數的要求。

就這方面而言，即使符合要求的沉積膜是大批量生產的，這種膜產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特殊的適當設備而進行一大筆投資;（2）即使對上述這樣的設備，仍然存在大量工藝操作參數，而且有關的諸參數必須從現有的各種參數中精確選定以便大批生產這種膜。根據這樣嚴格選擇的參數，就必須仔細地實施其工藝。

與上述情況形成對照的是，一種圖像讀出光敏感器，現在已品種繁多。而且，要求穩定地提供相當便宜的光電動勢元件的需求也在增長。而這種光電動勢元件具有一塊由a-Si材料組成的正常面積或大面積的光電轉換層，這種a-Si材料具有適當的均勻性和可應用性，並且符合使用要求和實用目的。

因此，為了滿足上述需求，急迫需要研究出一種適當的方法和設備。

同樣，相對于其它類型的非單晶半導體層來說，為了構成光電動勢元件的光電轉換層，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體層，存在著類似的情形。

本發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題，及研究一種簡單而有效地制備改進的光電動勢元件的新工藝，上述光電動勢元件具有一個由非晶半導體材料組成的符合要求的光電轉換層，這種光電動勢元件具有實用特性，並不依賴任何已知的方法，並能滿足上述實際的需求。

其結果是：本發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定地制備上述光電動元件，其簡化的具體工藝規程將在下面詳述。