187713. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető amorf vékonyrétegek előállítására különösen félvezető eszközökhöz
1 .187 711 2 4 237 150 és a 4 237 151 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szerint a nagyvákuumban készült vékonyrétegek konduktivitása a 10_ö_10-7 (ohm • cm)-1 tartományba esik. A 3. ábra 300 fotodetektort mutat, amelyben 301 üveg hordozón szilícium anyagú amorf 302 vékonyréteg van, amelyet a találmány szerinti eljárással állítottunk elő. A 302 vékonyrétegen alumíniumból készült 303 és 304 kontaktusok vannak, amelyek 305 telepen keresztül 306 terhelésre vannak csatlakoztatva. Az amorf szilíciumból álló 302 vékonyréteg felületére eső 307 fénynyaláb elektron-lyuk párok számától függően változó feszültségesést idéznek elő. A találmány szerinti eljárással készült amorf szilíciumréteges félvezető eszközök egy másik példáját a 4. ábra mutatja, amelyen 400 heteroátmenetes félvezető eszköz látható. Ebben az eszközben 403 p-típusú vékonyréteg és 402 i-típusú vékonyréteg, illetve 402 i-típusú vékonyréteg és 401 n-típusú vékonyréteg között J2, illetve J1 átmenetek vannak kialakítva. A 403 p-típusú vékonyréteg és a 401 n-típusú vékonyréteg tiltott sávjainak szélessége eltér a 402 i-típusú vékonyréteg tiltott sávjának szélességétől. A 402 i-típusú vékonyréteget, valamint a 403 n-típusú vékonyréteget reaktív rápárologtatással (CVD-eljárással) készítjük. A 403 ptípusú vékonyréteget szintén lehet kémiai úton előállítani, megfelelő dópoló anyag, mint például bőr alkalmazásával. Ettől eltérően, a p-típusú vékonyréteg előállítására szolgáló gáz hordozógázként metánt vagy acetilént is tartalmazhat, hogy a megfelelő tulajdonságú szilícium-szén keverék réteg (a-/Si,C/:H) kialakulhasson. A létrejött P-I-N típusú 400 heteroátmenetes félvezető eszközt 405 hordozón elhelyezett 404 érintkezőn át vezérelhetjük. A 400 heteroátmenetes félvezető eszköznek a hasonló eszközökkel szemben megvan az az előnye, hogy a 402 i-típusú vékonyrétegbe több fény léphet be az amorf szilícium-szén ötvözetét tartalmazó 401 n-típusú vékonyréteg következtében, mivel ennek tiltott sávja szélesebb, mint a 402 i-típusú vékonyrétegé. Általában is kedvező tulajdonságú félvezető eszközök állíthatók elő, ha a találmány szerinti eljárással készült félvezető amorf vékonyrétegeket használjuk fel az egyéb eljárással készültek helyett, így például, ha a 4 064 521 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban bemutatott különböző félvezető eszközökben a találmány szerinti eljárással előállított vékonyrétegeket, vagyis az oly módon kialakított vékonyrétegeket alkalmazzuk, hogy az említett leírásban javasolt parázsfénykisüléses eljárás helyett az amorf szilícium vékonyréteget szilícium megfelelő polivegyületeinek hőbontásával állítjuk elő, igen kedvező tulajdonságú félvezető eszközöket nyerhetünk. Az SinH2nf2 általános képlettel jellemzett szilícium-hidridek közül amorf szilícium vékonyrétegek készítéséhez különösen az n = 2...6 rendszámúak alkalmasak, és ezekben a vékonyrétegekben a defektusos állapotok átlagos sűrűsége, a vizsgálatokból leszűrhető eredmények alapján, a 1016...1017cm-3 tartományba esik, és ez sokkal kisebb érték, mint a katódporlasztással vagy a vákuumpárologtatással előállított amorf szilícium vékonyrétegek esetében, amelyekben az átlagsűrűség legalább 1019 cm-3. A kis sűrűség, amely a defektu- SDS állapotok kisebb számát jelenti, azt okozza, hogy a tiltott sáv szélesebb, a rekombináció kisebb, mint az előzőekben ismert eljárásokban előállított eszközök esetében és ezért a készülékek, az eszközök jobb minősége érhető el. Az 5. ábrán az előzőekben leírt felépítésű eszkö/ ök egyik példájaként 500 Schottky-átmenetes nap- 6 lem látható, amely 512 hordozón épül fel. Az 512 hordozón egymásra felvitt amorf szilícium 514 vékonyréteg, 516 fémréteg, 518 közbenső rész, 520 í ntireflexiós réteg és a napsugárzást felfogó 522 beesési felület van kialakítva. Az 500 eszköz 524 í ácsos elektródot tartalmaz. A 6. ábrán 610 P-I-N fotoelektromos cella felépítése látható keresztmetszetben. Ebben 627 villamos érintkezőn 614 szilícium test van kialakítva, amelyen 628 áteresztő elektród van. A 628 áteresző elektród 629 beeső felülete 626 napsugárzást fog el. A 614 szilícium test felülről lefelé 613 első dobolt vékonyrétegből, 617 i-típusú vékonyrétegből ;s 615 második dópolt vékonyrétegből épül fel. Ha a 613 első dópolt vékonyrétegnél a 628 áteresztő elektród felületi rezisztivitása 10 ohm vagy öbb, előnyös az 5. ábrához hasonlóan rácsos kon.aktust kialakítani a 613 első dópolt vékonyrétegen a 614 szilícium testben gerjesztett áram összegyűjtésére. A 615 második dópolt vékonyréteg felületén a 628 áteresztő elektróddal szemben 627 villamos érintkező van kialakítva. A 627 villamos érintkező viszonylagosan elhanyagolható villamos ellenállású anyagból készült, anyaga például alumínium, króm, tantál, antimon, nióbium vagy rozsdamentes acél. Az 5. ábrával kapcsolatban említettük, hogy az Si„H2n+2 általános képletű (n = 2...6) szilíciumhidridek reaktív rápárologtatásával előállított amorf szilíciumrétegek abszorpciós tényezője nagyobb a látható fény tartományában, mint a kristályos szilíciumé. Éppen ezért a napsugárzás jelentősebb mértékű abszorpciójához vékony szilíciumrétegek is elegendők, ha anyaguk amorf. Tipikus értéknek tekinthető a mikron vagy ennél kisebb nagyságú vastagság, míg az amorf szilíciumrétegeket közrefogó 613 és 615 első és második dópolt vékonyrétegek vastagsága legfeljebb száz manométer. A 7. ábra 710 fotoelektromos félvezető eszközt mutat, amely tulajdonképpen egy P-N átmenetes napelem. A 710 fotoelektromos félvezető eszközben 711 amorf szilícíumrétegek vannak, amelyek a találmány szerinti eljárással poliszilánokból reaktív rápárologtatással készülnek megfelelő dópoló anyagokat tartalmazó gázok jelenlétében. A 711 amorf szilíciumrétegekben ellenkező vezetési típusú anyagból kialakított 752 első dópolt vékonyréteg és 754 második dópolt vékonyréteg, közöttük 756 P-N átmenet van. Egy konkrét kiviteli alakban a 752 első dópolt vékonyréteg p-típusú, míg a 754 második dópolt vékonyréteg n-típusú anyagból áll. A 752 első és a 754 második dópolt vékonyréteg a 710 fotoelektromos félvezető eszköz 714 testét al5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
