專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法以及太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法以及太陽能電池，特別是涉及具有硅層和含有硅化鋇的層的半導(dǎo)體裝置及其制造方法以及太陽能電池。
背景技術(shù)：
以往已經(jīng)開發(fā)出使用了含有Ba(鋇)以及Si (硅)的BaSi層的太陽能電池(專利文獻(xiàn)1及2)。BaSi的帶隙比Si的帶隙大，通過在BaSi層中添加Sr (鍶)，能夠使帶隙成為適合于太陽能電池的1.4eV。由此，能夠進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換效率。另外，為了低成本化和薄膜化，優(yōu)選在玻璃基板等絕緣基板上形成BaSi層。作為在玻璃基板上形成BaSi層的方法，在非專利文獻(xiàn)1中記載有在玻璃基板上形成(111)取向的Si的內(nèi)容。在專利文獻(xiàn) 1、2及非專利文獻(xiàn)2中記載有在(111)取向的Si上形成BaSi層的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-66719號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 國際公開第2009/(^8560號小冊子非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 :J. Appl. Phys. Vol. 88，124 (2000)非專利文獻(xiàn)2 Jpn. J. Appl. Phys.，Vol. 43，No. 4A, L478 (2004)
發(fā)明概要發(fā)明所要解決的課題例如，如果能夠?qū)崿F(xiàn)使用了具有pn結(jié)的BaSi層的太陽能電池，則能夠進(jìn)一步提高太陽能電池的性能。但是，在希望于Si層上形成具有pn結(jié)的BaSi層時(shí)，很難在Si層與 BaSi層之間得到良好的電接觸。這樣，很難在硅層與含有硅化鋇的硅化物層之間，得到良好的電接觸。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供半導(dǎo)體裝置及其制造方法以及太陽能電池，能夠在硅層與含有硅化鋇的硅化物層之間，得到良好的電接觸。用于解決課題的手段本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其包含娃層；含有硅化鋇的中間硅化物層，其設(shè)置在所述硅層上，且具有開口 ；以及含有硅化鋇的上部硅化物層，其被設(shè)置成覆蓋中間硅化物層且經(jīng)由所述開口與硅層相接，該上部硅化物層的摻雜濃度比所述中間硅化物層的摻雜濃度高。根據(jù)本發(fā)明，能夠在硅層與硅化物層之間得到良好的電接觸。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述開口的開口率為0. 5以上且小于1。根據(jù)該結(jié)構(gòu)， 能夠進(jìn)一步降低硅層與硅化物層之間的接觸電阻。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅層的摻雜濃度比所述中間硅化物層的摻雜濃度尚。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅層與所述上部硅化物層的導(dǎo)電型不同。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅層和所述上部硅化物層形成了隧道結(jié)。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述中間硅化物層及所述上部硅化物層由硅化鋇構(gòu)成。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該制造方法包括以下步驟在硅層上形成含有硅化鋇的中間硅化物層，該中間硅化物層具有使所述硅層的表面露出的開口 ；以及以覆蓋中間硅化物層且經(jīng)由所述開口與硅層相接的方式，形成含有硅化鋇的上部硅化物層，該上部硅化物層的摻雜濃度比所述中間硅化物層的摻雜濃度高；形成所述中間硅化物層的步驟是如下所述的步驟在所述硅層上堆積鋇，使所述鋇與所述硅層發(fā)生反應(yīng)，由此形成所述中間硅化物層。根據(jù)本發(fā)明，能夠在硅層與硅化物層之間得到良好的電接觸。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，形成所述上部硅化物層的步驟是如下所述的步驟在所述中間硅化物層上以及所述硅層上同時(shí)蒸鍍摻雜物、硅以及鋇，由此形成所述上部硅化物層。本發(fā)明提供一種太陽能電池，該太陽能電池具有硅層；隧道結(jié)層，其形成在所述硅層上；pn結(jié)，其形成在所述隧道結(jié)層上，由含有硅化鋇的硅化物層構(gòu)成；第1電極，其從所述硅層得到載流子的供給；以及第2電極，其從所述硅化物層得到載流子的供給。根據(jù)本發(fā)明，能夠在硅層與硅化物層之間得到良好的電接觸。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅層為第1導(dǎo)電型，所述隧道結(jié)層包含隧道硅層，其形成在所述硅層上，摻雜濃度比所述硅層的摻雜濃度高，為所述第1導(dǎo)電型；以及含有硅化鋇的隧道硅化物層，其形成在所述隧道硅層上，為與所述第1導(dǎo)電型相反的第2導(dǎo)電型，所述硅化物層包含第2硅化物層，其形成在所述隧道結(jié)層上，摻雜濃度比所述隧道硅化物層的摻雜濃度低，為所述第2導(dǎo)電型，且含有硅化鋇；以及第1硅化物層，其形成在所述第2硅化物層上，為所述第1導(dǎo)電型，且含有硅化鋇。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的層結(jié)構(gòu)，在硅化物層內(nèi)設(shè)置pn結(jié)。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述太陽能電池具有含有硅化鋇的中間硅化物層，該中間硅化物層形成在所述隧道硅層與所述隧道硅化物層之間的界面處，具有使所述隧道硅層與所述隧道硅化物層直接相接的開口，該中間硅化物層的摻雜濃度比所述隧道硅化物層的摻雜濃度低。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步降低隧道硅層與隧道硅化物層之間的接觸電阻。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述開口的開口率為0. 5以上且小于1。根據(jù)該結(jié)構(gòu)， 能夠進(jìn)一步降低硅層與硅化物層之間的接觸電阻。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅化物層由硅化鋇構(gòu)成。在上述結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)成為，所述硅化物層由硅化鍶鋇構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠在硅層與含有硅化鋇的硅化物層之間得到良好的電接觸的半導(dǎo)體裝置及其制造方法以及太陽能電池。


圖1是實(shí)施例1的太陽能電池的剖面圖。
圖2是實(shí)施例1的太陽能電池內(nèi)的半導(dǎo)體層的能帶圖。圖3(a)及圖3(b)是示出比較例1的成膜方法的剖面圖。圖4(a)及圖4(b)是示出比較例2的成膜方法的剖面圖。圖5 (a)示出了比較例2的圖4 (a)中的模板BaSi層30的XRD衍射圖。圖5 (b) 示出了比較例2的圖4(b)中的導(dǎo)電性BaSi層32的XRD衍射圖。圖6(a)是示出比較例3的成膜方法的剖面圖。圖6 (b)示出了用比較例3的方法成膜的試樣的XRD衍射圖。圖7(a)及圖7(b)是示出實(shí)施例2的成膜方法的圖。圖8示出了用實(shí)施例2的方法成膜的導(dǎo)電性BaSi層32的XRD衍射圖。圖9 (a)是用實(shí)施例2的方法成膜的試樣的剖面圖，圖9 (b)是用比較例4的方法成膜的試樣的剖面圖。圖10示出了用實(shí)施例2的方法成膜的試樣與用比較例4的方法成膜的試樣在Si 層I0a與導(dǎo)電性BaSi層32之間的電流電壓特性。圖11(a)是用實(shí)施例2的方法成膜的試樣的剖面圖。圖11(b)示出了用實(shí)施例2 的方法成膜的第2BaSi層18的XRD衍射圖。圖12是使用實(shí)施例2的方法制造的太陽能電池的剖面圖。圖13是實(shí)施例3的太陽能電池的剖面圖。圖14(a)至圖14(c)是示出實(shí)施例3的太陽能電池的制造方法的剖面圖(其一)。圖15(a)至圖15(c)是示出實(shí)施例3的太陽能電池的制造方法的剖面圖(其二)。圖16是示出從樣品A到C的Si層與導(dǎo)電性BaSi層之間的電流電壓特性的圖。圖17(a)至圖17(c)分別是從樣品A到C的成膜了中間BaSi層之后的表面的AFM 圖像。圖18(a)至圖18(c)分別是假想為圖17(a)至圖17(c)的剖面的圖。圖19(a)及圖19(b)是實(shí)施例5的太陽能電池的剖面圖。圖20(a)及圖20(b)是分別示出與中間BaSi層的膜厚對應(yīng)的電阻及開口率的圖。圖21是示出太陽能電池的與串聯(lián)電阻對應(yīng)的轉(zhuǎn)換效率及填充因子(Fill Factor)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1圖1是實(shí)施例1的太陽能電池的剖面圖。在具有第1導(dǎo)電型(例如P型)的Si層 10上形成有隧道結(jié)(tunnel junction)層16。Si層10例如具有B (硼)、A1 (鋁)、Ga (鎵) 等摻雜物。Si層10的摻雜濃度例如優(yōu)選為IX IO"5 IX 1018cm_3。作為Si層10，也可以使用例如膜厚為幾百Pm的Si基板。另外，也可以使用形成在玻璃基板等上的、膜厚為例如50 50nm的Si薄膜。隧道結(jié)層16包含隧道Si層12和隧道BaSi層14。隧道Si層12和隧道BaSi層 14形成了隧道結(jié)。隧道Si層12形成在Si層10上，摻雜濃度比Si層10的摻雜濃度高，且為第1導(dǎo)電型(例如ρ型)。隧道Si層12例如優(yōu)選具有B、A1等摻雜物，膜厚例如優(yōu)選為10 50nm、摻雜濃度例如優(yōu)選為1 X IO19 1 X 102°cnT3。隧道BaSi層14形成在隧道Si層 12上，摻雜濃度比后述的第2BaSi層18的摻雜濃度高，導(dǎo)電型為第2導(dǎo)電型(例如η型)。 隧道BaSi層14例如優(yōu)選具有Sb (銻)、As (砷)等摻雜物，膜厚例如優(yōu)選為10 50nm、摻雜濃度例如優(yōu)選為1 X IO19 1 X IO2ciCnT3。在隧道結(jié)層16上形成有具有pn結(jié)的BaSi層22。BaSi層22包含形成在隧道結(jié)層16上的第2導(dǎo)電型(例如η型)的第2BaSi層18 ；以及形成在第2BaSi層18上的第1 導(dǎo)電型(例如P型)的第IBaSi層20。第IBaSi層20和第2BaSi層18形成了 pn結(jié)。第 2BaSi層18例如優(yōu)選具有Sb、As等摻雜物，膜厚例如優(yōu)選為500 lOOOnm，摻雜濃度例如優(yōu)選為1 X IO16 5 X 1016cm_3。第IBaSi層20例如優(yōu)選具有Al等摻雜物，膜厚例如優(yōu)選為 50 lOOnm，摻雜濃度例如優(yōu)選為5 X IO17 5 X IO18CnT3。在BaSi層22上形成有向BaSi層22的第IBaSi層20供給載流子的第2電極M。 第2電極M例如由Al等金屬構(gòu)成，優(yōu)選具有開口以使光50透過。在Si層10下形成有向 Si層10供給載流子的第1電極26。第1電極沈例如優(yōu)選由Al等金屬構(gòu)成。隧道BaSi層14、第2BaSi層18、第IBaSi層20以及實(shí)施例2中說明的中間BaSi 層含有Ba以及Si，例如是硅化鋇層。雖然硅化鋇的化學(xué)計(jì)量組成是BaSi2,但也可以與該化學(xué)計(jì)量組成不同。作為隧道BaSi層14、第2BaSi層18、第IBaSi層20以及中間BaSi 層，除了硅化鋇層以外，例如還可以含有Sr。也就是說，也可以是硅化鋇與硅化鍶的混晶。 特別是通過使隧道BaSi層14、第2BaSi層18、第IBaSi層20以及中間BaSi層成為例如 Biia5Sra5Si2層，從而能夠使能帶隙Eg成為ljeV。由此，能夠提供高效率且可薄膜化的太陽能電池。此外，還可以是硅化鍶以外的硅化物與硅化鋇的混晶。例如，隧道BaSi層14、第 2BaSi層18、第IBaSi層20以及中間BaSi層也可以含有Mg(鎂)或Ca(鈣)等II族元素 (即堿土金屬元素)，還可以是硅化鎂或硅化鈣與硅化鋇的混晶。例如，也可以是至少含有硅化鋇的堿土金屬硅化物。隧道BaSi層14、第2BaSi層18、第IBaSi層20以及中間BaSi 層優(yōu)選適當(dāng)含有如上所示的元素，以成為適合于太陽能電池的1. 4 1. 7eV的能帶隙。圖2是實(shí)施例1的太陽能電池內(nèi)的半導(dǎo)體層的能帶圖。EF表示費(fèi)米能級。Si層 10具有能帶隙Egl，BaSi層22具有能帶隙Eg2。由于在帶隙大的BaSi層22中形成了 pn 結(jié)，因此能夠提供高效率且可薄膜化的太陽能電池。隧道Si層12的摻雜濃度比Si層10的摻雜濃度高。另外，隧道BaSi層14的摻雜濃度比第2BaSi層18的摻雜濃度高。由此，能夠利用隧道Si層12和隧道BaSi層14形成隧道結(jié)層16。載流子能夠在隧道結(jié)層16中進(jìn)行隧道傳導(dǎo)。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)Si層10與第 2BaSi層18的歐姆接觸。如專利文獻(xiàn)1及2所示，例如通過在(111)取向的Si層上形成BaSi層，能夠得到高品質(zhì)的BaSi層。但是可看出，當(dāng)在Si層10上直接形成具有pn結(jié)的BaSi層22時(shí)，Si 層10與BaSi層22之間的接觸電阻變大。這是因?yàn)?，相對于Si層10的電子親和力4. OeV， BaSi層22的電子親和力較小，為3. ;3eV，在Si層10與BaSi層22之間形成了針對載流子的勢壘。根據(jù)實(shí)施例1，在Si層10與具有pn結(jié)的BaSi層22之間形成有隧道結(jié)層。由此， 能夠提高Si層10與BaSi層22之間的電接觸特性。這樣，能夠減小Si層10與BaSi層22 之間的接觸電阻。
另外，為了形成隧道結(jié)，優(yōu)選Si層10與隧道Si層12的導(dǎo)電型相同(第1導(dǎo)電型)，且隧道Si層12的摻雜濃度比Si層10的摻雜濃度高。另外，優(yōu)選第2BaSi層18與隧道BaSi層14的導(dǎo)電型(第2導(dǎo)電型)相同，且隧道BaSi層14的摻雜濃度比第2BaSi層 18的摻雜濃度高。當(dāng)在Si層10上設(shè)置隧道結(jié)層16時(shí)，隧道Si層12的導(dǎo)電型與Si層10 相同，隧道BaSi層14的導(dǎo)電型與Si層10的導(dǎo)電型不同。由此，通過使隧道BaSi層14成為與Si層10不同導(dǎo)電型的第2BaSi層18，使第IBaSi層20的導(dǎo)電型與Si層10的導(dǎo)電型相同，從而能夠以簡單的結(jié)構(gòu)在BaSi層22內(nèi)設(shè)置pn結(jié)。在上述例子中，作為第1導(dǎo)電型以P型為例進(jìn)行了說明，作為與第1導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型即第2導(dǎo)電型以η型為例進(jìn)行了說明，但也可以設(shè)第1導(dǎo)電型為ρ型、第2導(dǎo)電型為 η型。但是，例如在用非專利文獻(xiàn)1的方法形成Si層10時(shí)，Si層10成為ρ型。因此，在利用隧道結(jié)使Si層10與具有pn結(jié)的BaSi層22接觸的情況下，優(yōu)選Si層10側(cè)的第2BaSi 層18為η型、表面?zhèn)鹊牡贗BaSi層22為ρ型。由此，作為第1導(dǎo)電型優(yōu)選為ρ型，作為第 2導(dǎo)電型優(yōu)選為η型。實(shí)施例2實(shí)施例2是實(shí)施例1中的隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)及其制造方法的例子。在如實(shí)施例1所示形成隧道結(jié)時(shí)，將隧道Si層12與隧道BaSi層14的膜厚分別形成為例如50nm左右或其以下。但是，很難在Si層上形成摻雜濃度高且膜厚薄的高品質(zhì)的BaSi層。實(shí)施例2是在Si 層上形成薄且高品質(zhì)的BaSi層的例子。首先，對在Si層IOa上形成高品質(zhì)的BaSi層32的比較例1的成膜方法進(jìn)行說明。 圖3(a)及圖3(b)是示出比較例1的成膜方法的剖面圖。如圖3(a)所示，使用蒸鍍法等在 (111)取向的Si層IOa上形成Ba層。此時(shí)，使基板溫度成為Si與Ba發(fā)生反應(yīng)而形成硅化鋇的溫度。例如，使基板溫度成為450 700°C。Ba層33與Si層IOa發(fā)生反應(yīng)，形成模板BaSi層30。這樣，使用RDE (Reactive Deposition Epitaxy 反應(yīng)沉積外延)法形成模板BaSi層30。使用MBE (Molecular Beam Epitaxy 分子束外延)法在模板BaSi層30上形成導(dǎo)入了摻雜物的導(dǎo)電性BaSi層32。在比較例1中，由于將模板BaSi層30作為模板來形成導(dǎo)電性BaSi層32，因此能夠形成高品質(zhì)的導(dǎo)電性BaSi層32。但是，在模板BaSi層30中沒有添加摻雜物，膜厚為20nm 左右。因此，導(dǎo)電性BaSi層32與Si層IOa之間的接觸電阻變大。另外，為了形成更高品質(zhì)的導(dǎo)電性BaSi層32，有時(shí)需使用MBE法在模板BaSi層30上形成未摻雜BaSi層，在未摻雜BaSi層上形成導(dǎo)電性BaSi層32。此時(shí)，導(dǎo)電性BaSi層32與Si層IOa之間的接觸電阻進(jìn)一步提高。因此，作為比較例2，考慮了在使用RDE形成模板BaSi層30時(shí)導(dǎo)入摻雜物的技術(shù)。圖4(a)及圖4(b)是示出比較例2的成膜方法的剖面圖。作為Si層10a，使用了摻雜有以(111)為主面的B的P型Si晶片。Si層IOa的空穴濃度約為6X1017cm_3。如圖 4(a)所示，在Si層IOa上蒸鍍Ba和作為摻雜物的Sb。此時(shí)，基板溫度成為Ba與Si發(fā)生反應(yīng)的溫度。由此形成模板BaSi層30。以下是模板BaSi層30的成膜條件。成膜方法RDE法基板溫度550°C
Ba的成膜速度1. 55nm/分鐘Sb 晶胞(Sb cell)溫度:250°C成膜時(shí)間約5分鐘如圖4(b)所示，使用MBE在模板BaSi層30上蒸鍍Sb、Ba以及Si，形成以釙為摻雜物的導(dǎo)電性BaSi層32。以下是導(dǎo)電性BaSi層32的成膜條件。成膜方法MBE法基板溫度550°CBa的成膜速度2. 6nm/分鐘Si的成膜速度1. 55nm/分鐘Sb 晶胞溫度250°C成膜時(shí)間約60分鐘另外，通過使Sb晶胞溫度成為250°C，由此，作為后述的實(shí)施例2的導(dǎo)電性BaSi層 32，能夠得到102°cm_3左右的電子濃度。圖5 (a)示出了比較例2的圖4 (a)中的模板BaSi層30的XRD (X線衍射法)的衍射圖。如圖5(a)所示，觀測到了與Si的(111)面相應(yīng)的峰值，但未觀測到BaSi2的Q00)、 (400)以及(600)面的峰值。由此可知，模板BaSi層30沒有成為良好的晶體。另外，雖然在Si (222)面的位置處觀測到用(*)表示的峰值，但是該峰值(*)是多次被結(jié)晶面反射后的峰值，而不是Si (222)面的峰值。圖5(b)示出了比較例2的圖4(b)中的導(dǎo)電性BaSi層 32的XRD衍射圖。如圖5(a)所示，觀測到了與Si的(111)面相應(yīng)的峰值，但未觀測到BaSi2 的Q00)J400)以及(600)面的峰值。由此可知，導(dǎo)電性BaSi層32沒有成為良好的晶體。如比較例2所示，可知在使用RDE法將摻雜物導(dǎo)入到模板BaSi層30中的情況下， 模板BaSi層30以及導(dǎo)電性BaSi層32的結(jié)晶性劣化。因此，作為比較例3，考慮了使用MBE 法在Si層IOa上直接形成導(dǎo)電性BaSi層32的方式。圖6(a)是示出比較例3的成膜方法的剖面圖。如圖6(a)所示，與比較例2同樣， 使用MBE法在Si層30上蒸鍍Sb、Ba以及Si，直接成膜出以Sb為摻雜物的導(dǎo)電性BaSi層 32。以下是導(dǎo)電性BaSi層32的成膜條件。成膜方法MBE法基板溫度550°CBa的成膜速度2. 6nm/分鐘Si的成膜速度1. 55nm/分鐘Sb 晶胞溫度250°C成膜時(shí)間約60分鐘圖6(b)示出了用比較例3的方法成膜的試樣的XRD衍射圖。如圖6(b)所示，觀測到了與Si的(111)面相應(yīng)的峰值，但未觀測到BaSi2的000)、(400)以及(600)面的峰值。由此可知，在比較例3中導(dǎo)電性BaSi層32也沒有成為良好的晶體。如上所述，為了使模板BaSi層30具有導(dǎo)電性，當(dāng)想要將摻雜物導(dǎo)入到模板BaSi 層30中時(shí)，如比較例1的圖5(b)所示，不能形成良好的導(dǎo)電性BaSi層32。另一方面，即使想要在Si層IOa上直接形成導(dǎo)電性BaSi層32，如比較例2的圖6(b)所示，也不能形成良好的導(dǎo)電性BaSi層32。以下，對解決這種問題的實(shí)施例2進(jìn)行說明。圖7(a)及圖7(b)是示出實(shí)施例2的成膜方法的圖。參照圖7 (a)，與比較例2同樣，在Si層IOa上蒸鍍非常薄的Ba。此時(shí)，使基板溫度成為Ba與Si發(fā)生反應(yīng)的溫度。由此，形成中間BaSi層觀。以下是中間BaSi層28的成膜條件。成膜方法RDE法基板溫度550°CBa的成膜速度1. 55nm/分鐘成膜時(shí)間約0.5分鐘由于Ba的蒸鍍量非常小，因此Ba未覆蓋Si層IOa的整個(gè)表面。由此，在Si層 IOa上形成含有Ba和Si的中間BaSi層28，該中間BaSi層28具有使Si層IOa的表面露出的開口 29。參照圖7(b)，使用MBE法同時(shí)蒸鍍Sb、Ba及Si。由此，以覆蓋中間BaSi層觀且經(jīng)由開口四與Si層IOa相接的方式，形成了導(dǎo)電性BaSi層32。以下是導(dǎo)電性BaSi層32的成膜條件。成膜方法MBE法基板溫度550°CBa的成膜速度2. 6nm/分鐘Si的成膜速度1. 55nm/分鐘Sb 晶胞溫度250°C成膜時(shí)間約60分鐘如上所述，通過同時(shí)進(jìn)行Sb的成膜，能夠?qū)b作為摻雜物導(dǎo)入到導(dǎo)電性BaSi層 32中。圖8示出了用實(shí)施例2的方法成膜的導(dǎo)電性BaSi層32的XRD衍射圖。觀測到了 BaSi2的000)、(400)以及(600)面的峰值。這表示在(111)取向的Si層上形成了 α軸取向的BaSi2層。這樣，能夠成膜出具有良好的結(jié)晶性的導(dǎo)電性BaSi層32。接著，對Si層IOa與導(dǎo)電性BaSi層32之間的接觸特性進(jìn)行了測定。圖9 (a)是用實(shí)施例2的方法成膜的試樣的剖面圖，圖9(b)是用比較例4的方法成膜的試樣的剖面圖。如圖9(a)所示，在ρ型Si層IOa上形成高濃度Si層12a，與圖7(a)及圖7(b)相同， 在高濃度Si層1 上形成中間BaSi層觀，在中間BaSi層28上形成η型導(dǎo)電性BaSi層 32。Si層IOa是空穴濃度為約6 X IO17CnT3的B摻雜(111)基板。以下是高濃度Si層12a的成膜條件。成膜方法MBE法基板溫度700°C摻雜物同時(shí)蒸鍍B、Si和HBO3高濃度Si層12a的空穴濃度為約5 X 1019cm_3，膜厚為70nm。中間BaSi層觀的成膜方法與實(shí)施例1相同。導(dǎo)電性BaSi層32的成膜時(shí)的基板溫度、Ba及Si的成膜速度、Sb晶胞溫度與圖7(b)相同。將導(dǎo)電性BaSi層32的成膜時(shí)間設(shè)定為，使膜厚成為140nm。表1示出了用實(shí)施例2的方法制作的試樣的各層的摻雜物、導(dǎo)電型、載流子濃度以及膜厚。另外，中間BaSi層觀的膜厚是根據(jù)成膜時(shí)間估計(jì)的膜厚。表權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包含 硅層；含有硅化鋇的中間硅化物層，其設(shè)置在所述硅層上，且具有開口 ；以及含有硅化鋇的上部硅化物層，其被設(shè)置成覆蓋中間硅化物層且經(jīng)由所述開口與硅層相接，摻雜濃度比所述中間硅化物層高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述開口的開口率為0. 5以上且小于1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述硅層的摻雜濃度比所述中間硅化物層高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述硅層與所述上部硅化物層為不同的導(dǎo)電型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述硅層和所述上部硅化物層形成了隧道結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述中間硅化物層及所述上部硅化物層由硅化鋇構(gòu)成。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，該制造方法包括以下步驟在硅層上形成含有硅化鋇的中間硅化物層，該中間硅化物層具有使所述硅層的表面露出的開口 ；以及以覆蓋中間硅化物層且經(jīng)由所述開口與硅層相接的方式，形成含有硅化鋇的上部硅化物層，該上部硅化物層的摻雜濃度比所述中間硅化物層高，形成所述中間硅化物層的步驟是如下所述的步驟在所述硅層上堆積鋇，使所述鋇與所述硅層發(fā)生反應(yīng)，由此形成所述中間硅化物層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，形成所述上部硅化物層的步驟是如下所述的步驟在所述中間硅化物層上以及所述硅層上同時(shí)蒸鍍摻雜物、硅以及鋇，由此形成所述上部硅化物層。
9.一種太陽能電池，該太陽能電池具有硅層；隧道結(jié)層，其形成在所述硅層上；pn結(jié)，其形成在所述隧道結(jié)層上，由含有硅化鋇的硅化物層構(gòu)成； 第1電極，其從所述硅層得到載流子的供給；以及第2電極，其從所述硅化物層得到載流子的供給。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池，其中， 所述硅層為第1導(dǎo)電型，所述隧道結(jié)層包含隧道硅層，其形成在所述硅層上，摻雜濃度比所述硅層高，為所述第1導(dǎo)電型；以及含有硅化鋇的隧道硅化物層，其形成在所述隧道硅層上，為與所述第1導(dǎo)電型相反的第2導(dǎo)電型，所述硅化物層包含含有硅化鋇的第2硅化物層，其形成在所述隧道結(jié)層上，摻雜濃度比所述隧道硅化物層低，為所述第2導(dǎo)電型；以及含有硅化鋇的第1硅化物層，其形成在所述第2硅化物層上，為所述第1導(dǎo)電型。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中，該太陽能電池具有含有硅化鋇的中間硅化物層，該中間硅化物層形成在所述隧道硅層與所述隧道硅化物層之間的界面處，具有使所述隧道硅層與所述隧道硅化物層直接相接的開口，該中間硅化物層的摻雜濃度比所述隧道硅化物層低。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池，其中， 所述開口的開口率為0. 5以上且小于1。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中， 所述硅化物層由硅化鋇構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池，其中， 所述硅化物層由硅化鍶鋇構(gòu)成。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，其包含硅層(12)；含有硅化鋇的中間硅化物層(28)，其設(shè)置在所述硅層(12)上，且具有開口；以及含有硅化鋇的上部硅化物層(14)，其被設(shè)置成覆蓋中間硅化物層(28)且經(jīng)由所述開口與硅層(12)相接，摻雜濃度比所述中間硅化物層(28)的摻雜濃度高。
文檔編號H01L31/042GK102422438SQ20108002082
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者宇佐美德隆, 末益崇 申請人:國立大學(xué)法人東北大學(xué), 國立大學(xué)法人筑波大學(xué)