JPH0620146B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
- Publication number
- JPH0620146B2 JPH0620146B2 JP59079621A JP7962184A JPH0620146B2 JP H0620146 B2 JPH0620146 B2 JP H0620146B2 JP 59079621 A JP59079621 A JP 59079621A JP 7962184 A JP7962184 A JP 7962184A JP H0620146 B2 JPH0620146 B2 JP H0620146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- type semiconductor
- layer
- junction
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
- H10F10/174—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers comprising monocrystalline or polycrystalline materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非単結晶半導体の表面を紫外光によって結晶
化を促進せしめる半導体装置の作製方法に関するもので
ある。
化を促進せしめる半導体装置の作製方法に関するもので
ある。
たとえば、本出願人の提案した特開昭５８−２５２８１
号公報第４図には、ステンレス基板上にＰ型半導体層、
Ｉ型半導体層、Ｎ型半導体層と、透明導電膜からなる対
抗電極とが設けられ、照射光によりＩ型半導体層で発生
した電子・ホール対をＰ型半導体層、Ｎ型半導体層に内
部電界によりドリフトして光起電力を得ようとするもの
が記載されている。
号公報第４図には、ステンレス基板上にＰ型半導体層、
Ｉ型半導体層、Ｎ型半導体層と、透明導電膜からなる対
抗電極とが設けられ、照射光によりＩ型半導体層で発生
した電子・ホール対をＰ型半導体層、Ｎ型半導体層に内
部電界によりドリフトして光起電力を得ようとするもの
が記載されている。
そして、上記公報の発明は、上記Ｉ型半導体層の一部を
セミアモルファス化することにより、光交換効率を上げ
ようとするものである。
セミアモルファス化することにより、光交換効率を上げ
ようとするものである。
また、本出願人の提案した特開昭５６−２３７８４号公
報、特開昭５７−９９７２９号公報、およびドイツ国の
優先権を基に日本国出願をした特開昭５６−８１９８１
号公報には、光照射により半導体の結晶化を促進するこ
とが記載されている。
報、特開昭５７−９９７２９号公報、およびドイツ国の
優先権を基に日本国出願をした特開昭５６−８１９８１
号公報には、光照射により半導体の結晶化を促進するこ
とが記載されている。
非単結晶半導体層からなる光電変換装置等の半導体装置
は、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層を結晶化して、こ
の層における光吸収におけるエネルギー損失を減少させ
る必要がある。
は、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層を結晶化して、こ
の層における光吸収におけるエネルギー損失を減少させ
る必要がある。
このように、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層は、結晶
化を促進させることによって、光吸収によるエネルギー
損失を減少させると共に、電子およびホールの移動度、
およびイオン化率（添加したＰ型またはＮ型不純物の内
アクセプタまたはドナーによる割合）を向上させてい
る。
化を促進させることによって、光吸収によるエネルギー
損失を減少させると共に、電子およびホールの移動度、
およびイオン化率（添加したＰ型またはＮ型不純物の内
アクセプタまたはドナーによる割合）を向上させてい
る。
他方、Ｉ型半導体層は、非単結晶の方が光吸収特性が優
れているが、強い光に曝されているため、光劣化現象が
観察される。たとえば、ＰＩ接合あるいはＮＩ接合等の
近傍のＩ型半導体は、光吸収係数を小さくすれば光劣化
が少なくなり、電子またはホールの移動度が高い半導体
となる。
れているが、強い光に曝されているため、光劣化現象が
観察される。たとえば、ＰＩ接合あるいはＮＩ接合等の
近傍のＩ型半導体は、光吸収係数を小さくすれば光劣化
が少なくなり、電子またはホールの移動度が高い半導体
となる。
すなわち、Ｉ型半導体は、その内部に少しでも多くの光
を吸収させ、ＰＩ接合あるいはＮＩ接合等の近傍のＩ型
半導体は、光吸収による劣化を減少させ、電子またはホ
ールを効率良く発生する必要がある。このため、ＰＩ接
合あるいはＮＩ接合からなる光電変換装置は、特性の異
なる半導体層を接合する必要がある。
を吸収させ、ＰＩ接合あるいはＮＩ接合等の近傍のＩ型
半導体は、光吸収による劣化を減少させ、電子またはホ
ールを効率良く発生する必要がある。このため、ＰＩ接
合あるいはＮＩ接合からなる光電変換装置は、特性の異
なる半導体層を接合する必要がある。
したがって、これらの異なる特性の半導体層を接合した
接合界面では、結晶学的にミフィットして、この接合界
面における電子・ホールの再結合中心が増加するという
問題を有した。
接合界面では、結晶学的にミフィットして、この接合界
面における電子・ホールの再結合中心が増加するという
問題を有した。
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、
Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層、およびＩ型半導体層
との接合界面において、再結合中心が減少すると共に、
光アニール処理による結晶化の促進を向上させた半導体
装置の作製方法を提供することを目的とする。
Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層、およびＩ型半導体層
との接合界面において、再結合中心が減少すると共に、
光アニール処理による結晶化の促進を向上させた半導体
装置の作製方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明における半導体装置
の作製方法は、基板（１）上に形成された非単結晶半導
体層（３、４、５）に、ＰＩ接合またはＮＩ接合を少な
くとも一つ有する半導体装置であって、Ｉ層（４）は酸
素および窒素の濃度を５×１０18ｃｍ-3以下とした非単
結晶半導体層として形成し、１５０ｎｍないし４５０ｎ
ｍの紫外光を前記Ｉ層とＰＩ接合またはＮＩ接合を形成
するＰ層またはＮ層に照射することによって該Ｐ層また
はＮ層と、Ｉ層のＰＩ接合またはＮＩ接合界面近傍の非
単結晶半導体との結晶化を促進せしめることを特徴とす
る。
の作製方法は、基板（１）上に形成された非単結晶半導
体層（３、４、５）に、ＰＩ接合またはＮＩ接合を少な
くとも一つ有する半導体装置であって、Ｉ層（４）は酸
素および窒素の濃度を５×１０18ｃｍ-3以下とした非単
結晶半導体層として形成し、１５０ｎｍないし４５０ｎ
ｍの紫外光を前記Ｉ層とＰＩ接合またはＮＩ接合を形成
するＰ層またはＮ層に照射することによって該Ｐ層また
はＮ層と、Ｉ層のＰＩ接合またはＮＩ接合界面近傍の非
単結晶半導体との結晶化を促進せしめることを特徴とす
る。
また、本発明の半導体装置の作製方法における非単結晶
半導体層の結晶化を促進せしめる際の上記紫外光は、レ
ーザラマン分光法で検出可能な結晶粒径となるように照
射することを特徴とする。
半導体層の結晶化を促進せしめる際の上記紫外光は、レ
ーザラマン分光法で検出可能な結晶粒径となるように照
射することを特徴とする。
結晶化を促進せしめた半導体層は、電子・ホールの移動
度が高い代わりに、光吸収特性が悪い。
度が高い代わりに、光吸収特性が悪い。
一方、非単結晶半導体層は、光吸収特性が良い代わりに
電子・ホールの移動度が悪い。
電子・ホールの移動度が悪い。
上記のような性質を有する非単結晶半導体層が形成され
た半導体装置を作製する場合、非単結晶半導体層は、光
アニール処理によって結晶化を促進せしめる。しかし、
非単結晶半導体層は、光アニール処理によって結晶化が
促進されていくと、光吸収特性が悪くなる。そのため、
結晶化の促進された部分は、充分に光を吸収することが
できなくなり、結晶化の促進が減少する。
た半導体装置を作製する場合、非単結晶半導体層は、光
アニール処理によって結晶化を促進せしめる。しかし、
非単結晶半導体層は、光アニール処理によって結晶化が
促進されていくと、光吸収特性が悪くなる。そのため、
結晶化の促進された部分は、充分に光を吸収することが
できなくなり、結晶化の促進が減少する。
特に、低不純物濃度の半導体は、結晶化し易いため、非
単結晶半導体層における酸素、炭素、および窒素のいず
れも５×１０18ｃｍ-3以下にすると共に、結晶化が進む
と光吸収係数が低くなる点を補うために、１５０ｎｍな
いし４５０ｎｍの紫外光を照射して、非単結晶半導体層
に光アニール処理を施す。
単結晶半導体層における酸素、炭素、および窒素のいず
れも５×１０18ｃｍ-3以下にすると共に、結晶化が進む
と光吸収係数が低くなる点を補うために、１５０ｎｍな
いし４５０ｎｍの紫外光を照射して、非単結晶半導体層
に光アニール処理を施す。
本発明は、非単結晶半導体層における結晶化の促進と、
光吸収という相反する性質を打ち消すことができた。
光吸収という相反する性質を打ち消すことができた。
すなわち、本発明のような結晶化の促進と光アニール処
理を施した非単結晶半導体層における接合界面は、結晶
学的にミスフイットすることなく、この部分における再
結合中心が防止できると共に、光電変換効率を向上させ
ることができた。
理を施した非単結晶半導体層における接合界面は、結晶
学的にミスフイットすることなく、この部分における再
結合中心が防止できると共に、光電変換効率を向上させ
ることができた。
以下、第１図に従って本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例である半導体装置の作製方法
に用いられた製造装置の概要を説明するための図であ
る。
に用いられた製造装置の概要を説明するための図であ
る。
第１図において、半導体製造装置は、反応系(20)の、ド
ーピング系(21)と、排気系(22)と、反応空間(25)とから
構成される。有効部分（60ｃｍ×60ｃｍ×30ｃｍ）であ
る反応空間（25）には、両横方向および前後方向からの
ハロゲンランプによる加熱手段(29)と、反応空間（25）
中のプラズマ放電を閉じ込めるため、上方、下方に設け
られた石英フード（23）、（23′）と、一対の対称型電
極（24）、（24′）と、側周辺を矩形に取り囲んだ石英
ホルダ（26）、（26′）とが備えられている。
ーピング系(21)と、排気系(22)と、反応空間(25)とから
構成される。有効部分（60ｃｍ×60ｃｍ×30ｃｍ）であ
る反応空間（25）には、両横方向および前後方向からの
ハロゲンランプによる加熱手段(29)と、反応空間（25）
中のプラズマ放電を閉じ込めるため、上方、下方に設け
られた石英フード（23）、（23′）と、一対の対称型電
極（24）、（24′）と、側周辺を矩形に取り囲んだ石英
ホルダ（26）、（26′）とが備えられている。
基板（１）、（１′）は、第１図において、10枚が示さ
れており、裏面を互いに接して6 ｃｍ（±0.5 ｃｍ以
内）の等間隔で配設されている。
れており、裏面を互いに接して6 ｃｍ（±0.5 ｃｍ以
内）の等間隔で配設されている。
前記一対の対称型電極（24）、（24′）は、高周波発振
器（32）たとえば、13.56MHzの周波数にチューニングを
とったマッチングトランス（31）に接続されている。
器（32）たとえば、13.56MHzの周波数にチューニングを
とったマッチングトランス（31）に接続されている。
ドーピング系（21）は、シラン（SinH 2n+2たとえば、S
iH4、Si2H4）用導入口(32)、シランで希釈されたジボラ
ン（B2H6／SiH4 20PPM）用導入口（33）（Ｉ層中和
用）、およびB2H6／SiH4＝１％（Ｐ型半導体形成用）用
導入口(34)、SixC1-x形成用にメチルシラン、たとえばD
MS H2Si（CH3）２用導入口(35)、Ｎ型半導体用シランで
希釈したフォスヒン（PH3／SiH4＝１％）用導入口(3
6)、水素またはヘリューム（パージ用）用導入口(37)か
ら構成され、各導入口にバルブが設けられている。
iH4、Si2H4）用導入口(32)、シランで希釈されたジボラ
ン（B2H6／SiH4 20PPM）用導入口（33）（Ｉ層中和
用）、およびB2H6／SiH4＝１％（Ｐ型半導体形成用）用
導入口(34)、SixC1-x形成用にメチルシラン、たとえばD
MS H2Si（CH3）２用導入口(35)、Ｎ型半導体用シランで
希釈したフォスヒン（PH3／SiH4＝１％）用導入口(3
6)、水素またはヘリューム（パージ用）用導入口(37)か
ら構成され、各導入口にバルブが設けられている。
これらの導入口(32)ないし(38)から導入された反応性気
体は、PIN接合を有する半導体を作製するためにそれぞ
れの層を形成するように反応空間(25)に供給される。排
気系（22）は、コントロールバルブ（30）と、ターボ分
子ポンプ（27）と、ストップバルブ(39)と、真空ポンプ
（28）とから構成されている。
体は、PIN接合を有する半導体を作製するためにそれぞ
れの層を形成するように反応空間(25)に供給される。排
気系（22）は、コントロールバルブ（30）と、ターボ分
子ポンプ（27）と、ストップバルブ(39)と、真空ポンプ
（28）とから構成されている。
反応空間(25)の圧力は、初期状態で１×10-7torr、さら
に、反応時、コントロールバルブ（30）により0.001tor
r ないし10torr、代表的には0.05torrないし0.2torr に
制御される。
に、反応時、コントロールバルブ（30）により0.001tor
r ないし10torr、代表的には0.05torrないし0.2torr に
制御される。
第２図は本実施例における光アニール装置の概要を説明
するための図である。
するための図である。
第２図において、被照射基板（60）は、後述の第３図
（Ａ）における裏面電極(9)および同じく第３図（Ｂ）
における透光性導電膜(2)が形成された後、または形成
される前の構造を光アニール装置における対象とした。
（Ａ）における裏面電極(9)および同じく第３図（Ｂ）
における透光性導電膜(2)が形成された後、または形成
される前の構造を光アニール装置における対象とした。
光源は、棒状の超高圧水銀灯（54）を用い、出力500W以
上、発光波長200 ｎｍないし650 ｎｍとした。特に、本
実施例では、東芝製超高圧真空水銀灯（KHM-50、出力5K
W）を用いた。すなわち、電源（50）は、一次電圧AC200
V、30A、および二次電圧（52）AC4200V、1.1Aないし1.6
Aとした。
上、発光波長200 ｎｍないし650 ｎｍとした。特に、本
実施例では、東芝製超高圧真空水銀灯（KHM-50、出力5K
W）を用いた。すなわち、電源（50）は、一次電圧AC200
V、30A、および二次電圧（52）AC4200V、1.1Aないし1.6
Aとした。
さらに、超高圧水銀灯（54）の発熱を押さえるため、お
よび発熱による被照射基板(60)の熱アニールを防ぐた
め、超高圧水銀灯(54)は、その外側に水（51）、（5
1′）を供給することにより冷却される。
よび発熱による被照射基板(60)の熱アニールを防ぐた
め、超高圧水銀灯(54)は、その外側に水（51）、（5
1′）を供給することにより冷却される。
超高圧水銀灯（54）は、300 ｎｍないし450 ｎｍの短波
長光を発生すると同時に、長波長の500 ｎｍ以上の波長
の光がフイルタ（59）によってカットされ、石英レンズ
（55）で集光された。
長光を発生すると同時に、長波長の500 ｎｍ以上の波長
の光がフイルタ（59）によってカットされ、石英レンズ
（55）で集光された。
この超高圧水銀灯（54）は、長さ20ｃｍの棒状からな
り、レンズもシリンドリカルレンズを用いた。さらに、
シャッタ（56）は石英レンズ（55）と、超高圧水銀灯
（54）との間に配設される。
り、レンズもシリンドリカルレンズを用いた。さらに、
シャッタ（56）は石英レンズ（55）と、超高圧水銀灯
（54）との間に配設される。
かくして、集光された線状紫外光（57）は、幅100 μｍ
ないし２ｍｍを有し、長さ18ｃｍを有していた。そのエ
ネルギー密度は、約5KW／ｃｍ2（幅１ｍｍの場合）とな
った。
ないし２ｍｍを有し、長さ18ｃｍを有していた。そのエ
ネルギー密度は、約5KW／ｃｍ2（幅１ｍｍの場合）とな
った。
上記集光された線状紫外光（57）は、対照射基板(60)の
表面に集光されるように焦点が合わされ、被照射基板(6
0)がＸテーブル（61）上で、一定速度に移動させられ
る。
表面に集光されるように焦点が合わされ、被照射基板(6
0)がＸテーブル（61）上で、一定速度に移動させられ
る。
かくすると、300 ｎｍないし450 ｎｍを中心とする集光
された線状紫外光(57)は、非単結晶半導体中に、1000Å
以下の深さで殆ど吸収されてしまい、この表面よりごく
薄い領域を結晶化させることができた。加えて、本実施
例のアニールは、光アニールのため熱を発生しないの
で、既に含有する水素またはハロゲン元素を脱気するこ
とがない。
された線状紫外光(57)は、非単結晶半導体中に、1000Å
以下の深さで殆ど吸収されてしまい、この表面よりごく
薄い領域を結晶化させることができた。加えて、本実施
例のアニールは、光アニールのため熱を発生しないの
で、既に含有する水素またはハロゲン元素を脱気するこ
とがない。
さらに、非単結晶半導体の結晶性は、光アニールにより
促進されるため、光学的エネルギーを小さくすることな
く、かつ結晶化により、その光吸収係数を小さくするこ
とができるという二重の特長を有していた。
促進されるため、光学的エネルギーを小さくすることな
く、かつ結晶化により、その光吸収係数を小さくするこ
とができるという二重の特長を有していた。
すなわち、活性領域であるＩ型半導体層は、光吸収が大
きいアモルファス、または低度の結晶性を有する状態に
保持され、多結晶化してはならない。
きいアモルファス、または低度の結晶性を有する状態に
保持され、多結晶化してはならない。
逆に、Ｐ型またはＮ型不純物領域、またはその近傍のＩ
型半導体層は、選択的に光吸収係数を少なくし、再結合
中心を少なくさせるために多結晶化を促進させる必要が
ある。
型半導体層は、選択的に光吸収係数を少なくし、再結合
中心を少なくさせるために多結晶化を促進させる必要が
ある。
この理由により、短波長光での半導体表面近傍のみの選
択的光アニールが重要であることが判明された。
択的光アニールが重要であることが判明された。
第３図（Ａ）は本発明の一実施例で、光電変換装置の作
製状態を説明するための図である。第３図（Ｂ）は本発
明の他の実施例で、光電変換装置の作製状態を説明する
ための図である。
製状態を説明するための図である。第３図（Ｂ）は本発
明の他の実施例で、光電変換装置の作製状態を説明する
ための図である。
第３図（Ａ）において、ガラス基板（１）上には、酸化
スズの表面を有する透光性導電膜(2)、さらにSixC
1-x（０＜ｘ＜１）のＰ型半導体層(3)（ここではSixC
1-x ｘ＝0.3 を用い、厚さを100 Åないし200 Åとし
た）、Ｉ型半導体層(4)（厚さ0.5 μｍないし1.2 μ
ｍ）、Ｎ型微結晶または多結晶化したＮ型半導体層(5)
（厚さ200 Åないし500 Å）、透光性導電膜(6)、およ
び反射電極(7)よりなる裏面電極(9)がそれぞれ設けられ
た。
スズの表面を有する透光性導電膜(2)、さらにSixC
1-x（０＜ｘ＜１）のＰ型半導体層(3)（ここではSixC
1-x ｘ＝0.3 を用い、厚さを100 Åないし200 Åとし
た）、Ｉ型半導体層(4)（厚さ0.5 μｍないし1.2 μ
ｍ）、Ｎ型微結晶または多結晶化したＮ型半導体層(5)
（厚さ200 Åないし500 Å）、透光性導電膜(6)、およ
び反射電極(7)よりなる裏面電極(9)がそれぞれ設けられ
た。
第３図（Ｂ）において、ステンレス箔（11）上には、耐
熱性樹脂（12）よりなる絶縁部材（可撓性も可）、反射
電極(7)、クロムを主成分とする透光性導電膜(6)、Ｎ型
半導体層(5)、Ｉ型半導体層(4)、Ｐ型半導体層(3)、透
光性導電膜(2)がそれぞれ設けられる。
熱性樹脂（12）よりなる絶縁部材（可撓性も可）、反射
電極(7)、クロムを主成分とする透光性導電膜(6)、Ｎ型
半導体層(5)、Ｉ型半導体層(4)、Ｐ型半導体層(3)、透
光性導電膜(2)がそれぞれ設けられる。
特に、これらの半導体装置におけるＩ型半導体層(4)の
形成に関し、本発明の実施例においては、第１図に示す
ごときプラズマCVD 装置、またはこれを発展させた図示
されていない３室式のマルチチャンバプラズマCVD装置
を用いて、酸素、窒素の不純物の混入を防ぐとともに、
半導体層の形成条件として、その作製時に0.1 PPM ない
し50PPM の濃度にホウ素を添加している。
形成に関し、本発明の実施例においては、第１図に示す
ごときプラズマCVD 装置、またはこれを発展させた図示
されていない３室式のマルチチャンバプラズマCVD装置
を用いて、酸素、窒素の不純物の混入を防ぐとともに、
半導体層の形成条件として、その作製時に0.1 PPM ない
し50PPM の濃度にホウ素を添加している。
以下、さらにその具体例に基づく本発明を記す。
具体例１ ガラス基板(1)上には、透光性導電膜（２）（CTF ）が
インジウム・スズ酸化物（ITO ）、および酸化スズによ
るテクスチァ構造を有する厚さ1000Åないし2000Åに形
成された。
インジウム・スズ酸化物（ITO ）、および酸化スズによ
るテクスチァ構造を有する厚さ1000Åないし2000Åに形
成された。
さらに、前記透光性導電膜（２）上には、第１図のプラ
ズマCVD 装置により、たとえばSixC1-xであるＰ型半導
体層(3)（平均厚さ２０Å）−Ｉ型アモルファスおよび
低い結晶化度の珪素を有するＩ型半導体層(4)（平均厚
さ0.8 μｍ）−、Ｎ型半導体層(5)（平均厚さ500 Å）
が積層された。
ズマCVD 装置により、たとえばSixC1-xであるＰ型半導
体層(3)（平均厚さ２０Å）−Ｉ型アモルファスおよび
低い結晶化度の珪素を有するＩ型半導体層(4)（平均厚
さ0.8 μｍ）−、Ｎ型半導体層(5)（平均厚さ500 Å）
が積層された。
この後、第２図に示す光アニール装置により移動速度10
ｃｍ／分で、10ｃｍ／10ｃｍの基板(1)上の被膜形成面
を移動させて光アニールを行なった。上記光アニールを
行なう際の基板(1)の温度は、室温である。光アニール
処理は、基板(1)の表側または裏面側から行なった。
ｃｍ／分で、10ｃｍ／10ｃｍの基板(1)上の被膜形成面
を移動させて光アニールを行なった。上記光アニールを
行なう際の基板(1)の温度は、室温である。光アニール
処理は、基板(1)の表側または裏面側から行なった。
さらに、基板(1)の表面は、１／10フッ化水素中に約１
分間浸漬され、Ｎ型半導体層(5)上の低級酸化物を除去
した。さらに、透光性導電膜(6)であるインジウム・ス
ズ酸化物上には、平均厚さ1050Å、反射電極(7)として
アルミニウムまたはクロムを主成分とする金属が形成さ
れる。
分間浸漬され、Ｎ型半導体層(5)上の低級酸化物を除去
した。さらに、透光性導電膜(6)であるインジウム・ス
ズ酸化物上には、平均厚さ1050Å、反射電極(7)として
アルミニウムまたはクロムを主成分とする金属が形成さ
れる。
かかる後、この表面は、150 ℃で60分間の熱処理が行な
われる。
われる。
かかる第３図（Ａ）の構造において、基板(1)側より照
射した光は、基板(1)、透光性導電膜（２）に大部分吸
収される。このため、たとえばSixC1-xであるＰ型半導
体層(3)は、多結晶化されない。しかし、Ｐ型半導体層
(3)におけるPI界面のＩ層の一部は（その厚さは200 Å
以下と推定される）、前記アニール処理の際に多結晶化
されていた。
射した光は、基板(1)、透光性導電膜（２）に大部分吸
収される。このため、たとえばSixC1-xであるＰ型半導
体層(3)は、多結晶化されない。しかし、Ｐ型半導体層
(3)におけるPI界面のＩ層の一部は（その厚さは200 Å
以下と推定される）、前記アニール処理の際に多結晶化
されていた。
他方、裏面電極(9)の領域は、Ｎ型半導体層(5)が露呈し
ており、かつ50Åないし200 Åの平均結晶粒径（レーザ
ラマン分光法にてシェーラーの式より算出）であるた
め、結晶化の核になり易い。
ており、かつ50Åないし200 Åの平均結晶粒径（レーザ
ラマン分光法にてシェーラーの式より算出）であるた
め、結晶化の核になり易い。
また、Ｎ型半導体層(5)またはその近傍のＩ型半導体層
(4)では、多結晶化され、レーザラマン分光より結晶の
粒径が300 Åないし500 Åであり、かつその多結晶化さ
れたＩ型半導体層(43)−アモルファス層(42）からなる
結晶界面がNI接合界面よりもＩ型半導体層(4)の内部に
存在している。
(4)では、多結晶化され、レーザラマン分光より結晶の
粒径が300 Åないし500 Åであり、かつその多結晶化さ
れたＩ型半導体層(43)−アモルファス層(42）からなる
結晶界面がNI接合界面よりもＩ型半導体層(4)の内部に
存在している。
かくのごとくにして、10ｃｍ×10ｃｍの大きさをした基
板(1)内に設けられた1.05ｃｍ２（3.4 ｍｍ×３ｃｍ）
の面積で、12.3％の変換効率（開放電圧0.92Ｖ、曲線因
子65.2％、短絡電流20.2ｍＡ／ｃｍ２）を得ることがで
きた。
板(1)内に設けられた1.05ｃｍ２（3.4 ｍｍ×３ｃｍ）
の面積で、12.3％の変換効率（開放電圧0.92Ｖ、曲線因
子65.2％、短絡電流20.2ｍＡ／ｃｍ２）を得ることがで
きた。
これを本発明方法のレーザアニール処理を行なわない同
一基板と比較すると、変換効率10.2％（開放電圧0.84
Ｖ、曲線因子62.7％、短絡電流19.4ｍＡ／ｃｍ２）であ
り、約２％もその特性の向上を図ることができた。
一基板と比較すると、変換効率10.2％（開放電圧0.84
Ｖ、曲線因子62.7％、短絡電流19.4ｍＡ／ｃｍ２）であ
り、約２％もその特性の向上を図ることができた。
具体例２ この具体例は第３図（Ｂ）に示す構造を有したものであ
る。
る。
すなわち、ステンレス基板(1)上には、耐熱性樹脂（1
2）（ポリイミド樹脂）、反射電極(7)（クロムを主成分
とする電極、約1200Å）、透光性導電膜(6)（平均厚さ1
050Å）、微結晶化したＮ型半導体層(5)（平均200
Å）、ホウ素が５×1017ｃｍ-3添加されたＩ型半導体
(4)、水素が注入された微結晶化したＰ型半導体層(3)
（平均200 Åの厚さ）が第３図のプラズマCVD 装置によ
り形成された。
2）（ポリイミド樹脂）、反射電極(7)（クロムを主成分
とする電極、約1200Å）、透光性導電膜(6)（平均厚さ1
050Å）、微結晶化したＮ型半導体層(5)（平均200
Å）、ホウ素が５×1017ｃｍ-3添加されたＩ型半導体
(4)、水素が注入された微結晶化したＰ型半導体層(3)
（平均200 Åの厚さ）が第３図のプラズマCVD 装置によ
り形成された。
この後、Ｐ型半導体層(3)は、第２図に示す光アニール
処理装置を用いて光アニール処理が行なわれた。する
と、この微結晶化したＰ型半導体層(3)およびその下の
Ｉ型半導体層（43）の領域（45）は、多結晶化領域とし
て構成せしめられ、さらに、この領域（45）の下側のＩ
型半導体層(43)をアモルファスまたは低度の微結晶の水
素を含む珪素半導体として残すことができた。
処理装置を用いて光アニール処理が行なわれた。する
と、この微結晶化したＰ型半導体層(3)およびその下の
Ｉ型半導体層（43）の領域（45）は、多結晶化領域とし
て構成せしめられ、さらに、この領域（45）の下側のＩ
型半導体層(43)をアモルファスまたは低度の微結晶の水
素を含む珪素半導体として残すことができた。
Ｉ型半導体層（43）は、約800 Åの厚さであり、第２図
に示すＸテーブル(61)の連続移動速度を可変することに
より、また、光アニールを繰り返し照射を施すことによ
り、結晶化の促進を深くもまた浅くもすることが可能に
なった。
に示すＸテーブル(61)の連続移動速度を可変することに
より、また、光アニールを繰り返し照射を施すことによ
り、結晶化の促進を深くもまた浅くもすることが可能に
なった。
かくして得られた半導体装置は、１／10のフッ化水素中
に浸漬され、その表面の絶縁酸化物が除去され、さらに
インジウム・スズ酸化物よりなる透光性導電膜(2)を500
Åないし2500Åの厚さに形成した。この結果得られる
特性は、室温、AM1（100mW／ｃｍ２）の光照射条件下に
て変換効率11.3％（開放電圧0.91Ｖ、曲線因子67％、短
絡電流18.5mA／ｃｍ２）であった。
に浸漬され、その表面の絶縁酸化物が除去され、さらに
インジウム・スズ酸化物よりなる透光性導電膜(2)を500
Åないし2500Åの厚さに形成した。この結果得られる
特性は、室温、AM1（100mW／ｃｍ２）の光照射条件下に
て変換効率11.3％（開放電圧0.91Ｖ、曲線因子67％、短
絡電流18.5mA／ｃｍ２）であった。
従来例における構造では、変換効率9.6 ％（開放電圧0.
87Ｖ、曲線因子64％、短絡電流17.2mA／ｃｍ２）であ
り、従来のものと比較して約２％もその変換効率を向上
させることができた。
87Ｖ、曲線因子64％、短絡電流17.2mA／ｃｍ２）であ
り、従来のものと比較して約２％もその変換効率を向上
させることができた。
以上の説明において、光アニール処理は、水銀灯ではな
くエキシマレーザ（波長150 ないし400 ｎｍ）を用いて
もよい。また、Ｉ型半導体層中の酸素、炭素、窒素の不
純物をそれぞれ５×1018ｃｍ-3以下、４×1017ｃｍ-3に
することにより、多結晶化を促し、加えて接合界面にお
けるミスフィットを除去し、この接合界面でのキャリア
再結合中心を減少させている。このため、光電変換装置
は、従来例と比較して１％ないし３％の変換効率の向上
させることができる。
くエキシマレーザ（波長150 ないし400 ｎｍ）を用いて
もよい。また、Ｉ型半導体層中の酸素、炭素、窒素の不
純物をそれぞれ５×1018ｃｍ-3以下、４×1017ｃｍ-3に
することにより、多結晶化を促し、加えて接合界面にお
けるミスフィットを除去し、この接合界面でのキャリア
再結合中心を減少させている。このため、光電変換装置
は、従来例と比較して１％ないし３％の変換効率の向上
させることができる。
以上の説明において、PIN 接合を１接合有する光電変換
装置を示したが、これを重ねてPINPIN・・・PIN 接合と
少なくとも２接合とすることも本発明の実施例として可
能であり、また、これらを絶縁表面を有する基板上に集
積化してもよい。
装置を示したが、これを重ねてPINPIN・・・PIN 接合と
少なくとも２接合とすることも本発明の実施例として可
能であり、また、これらを絶縁表面を有する基板上に集
積化してもよい。
非単結晶半導体としてSixGe 1-x（０＜ｘ＜１）または
ゲルマニウムのみをPIN 接合が有するＩ型半導体層に用
いることも可能である。
ゲルマニウムのみをPIN 接合が有するＩ型半導体層に用
いることも可能である。
以上の説明においては、PIN 接合を一つ有する光電変換
装置を主として説明をした。しかし、半導体層NIまたは
PI接合を少なくとも一つ有する、すなわちＮ（ソース領
域またはドレイン領域）、Ｉ（チャネル形成領域）、Ｎ
（ドレイン領域またはソース領域）、PIP 接合を有する
絶縁ゲート型電解効果半導体装置、また、NIPIN 、PINI
P 接合を有するバイポーラ型トランジスタにおけるＩ層
に対しても本実施例はきわめて有効である。
装置を主として説明をした。しかし、半導体層NIまたは
PI接合を少なくとも一つ有する、すなわちＮ（ソース領
域またはドレイン領域）、Ｉ（チャネル形成領域）、Ｎ
（ドレイン領域またはソース領域）、PIP 接合を有する
絶縁ゲート型電解効果半導体装置、また、NIPIN 、PINI
P 接合を有するバイポーラ型トランジスタにおけるＩ層
に対しても本実施例はきわめて有効である。
本発明によれば、非単結晶半導体層における酸素、炭素
および窒素のいずれもが５×10１８ｃｍ-3以下とすると
共に、１５０ｎｍないし４５０ｎｍの紫外光によって、
非単結晶半導体の結晶化を促進せしめることによって、
異なる特性の半導体層を接合した接合界面においても、
結晶学的にミスフィットすることなく、この接合界面に
おける電子・ホールの再結合中心を減少させる。
および窒素のいずれもが５×10１８ｃｍ-3以下とすると
共に、１５０ｎｍないし４５０ｎｍの紫外光によって、
非単結晶半導体の結晶化を促進せしめることによって、
異なる特性の半導体層を接合した接合界面においても、
結晶学的にミスフィットすることなく、この接合界面に
おける電子・ホールの再結合中心を減少させる。
したがって、本発明における半導体装置の製作方法は、
非単結晶半導体層における結晶化の促進と、光吸収とい
う相反する性質を打ち消すことによって光電変換効率を
向上させることができた。
非単結晶半導体層における結晶化の促進と、光吸収とい
う相反する性質を打ち消すことによって光電変換効率を
向上させることができた。
第１図は本発明の一実施例である半導体装置の作製方法
に用いられた製造装置の概要を説明するための図であ
る。 第２図は本実施例における光アニール装置の概要を説明
するための図である。 第３図（Ａ）は本発明の一実施例で、光電変換装置の作
製状態を説明するための図である。第３図（Ｂ）は本発
明の他の実施例で、光電変換装置の作製状態を説明する
ための図である。 (1)……基板 (2)……透光性導電膜 (3)……Ｐ型半導体層 (4)……Ｉ型半導体層 (5)……Ｎ型半導体層 (6)……透光性導電膜 (7)……反射電極 (9)……裏面電極 (10)……照射光 (11)……ステンレス箔 (12)……耐熱性樹脂
に用いられた製造装置の概要を説明するための図であ
る。 第２図は本実施例における光アニール装置の概要を説明
するための図である。 第３図（Ａ）は本発明の一実施例で、光電変換装置の作
製状態を説明するための図である。第３図（Ｂ）は本発
明の他の実施例で、光電変換装置の作製状態を説明する
ための図である。 (1)……基板 (2)……透光性導電膜 (3)……Ｐ型半導体層 (4)……Ｉ型半導体層 (5)……Ｎ型半導体層 (6)……透光性導電膜 (7)……反射電極 (9)……裏面電極 (10)……照射光 (11)……ステンレス箔 (12)……耐熱性樹脂
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に形成された非単結晶半導体層に、
ＰＩ接合またはＮＩ接合を少なくとも一つ有する半導体
装置の作製方法において、 Ｉ層は酸素および窒素の濃度を５×１０18ｃｍ-3以下と
した非単結晶半導体層として形成し、１５０ｎｍないし
４５０ｎｍの紫外光を前記Ｉ層とＰＩ接合またはＮＩ接
合を形成するＰ層またはＮ層に照射することによって該
Ｐ層またはＮ層と、Ｉ層のＰＩ接合またはＮＩ接合界面
近傍の非単結晶半導体との結晶化を促進せしめることを
特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項２】前記非単結晶半導体層の結晶化を促進せし
める際の上記紫外光は、レーザラマン分光法で検出可能
な結晶粒径となるように照射することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079621A JPH0620146B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079621A JPH0620146B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224281A JPS60224281A (ja) | 1985-11-08 |
| JPH0620146B2 true JPH0620146B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=13695133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59079621A Expired - Lifetime JPH0620146B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620146B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2938260A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-03-26 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Halbleiterbauelement fuer die umsetzung von licht in elektrische energie |
| JPS5771188A (en) * | 1980-10-21 | 1982-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | Amorphous solar cell |
| JPS5825281A (ja) * | 1981-08-07 | 1983-02-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS5935423A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置作製方法 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59079621A patent/JPH0620146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60224281A (ja) | 1985-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6794275B2 (en) | Process for forming a silicon-based film on a substrate using a temperature gradient across the substrate axis | |
| US6355941B1 (en) | Semiconductor device | |
| US5627081A (en) | Method for processing silicon solar cells | |
| US6307146B1 (en) | Amorphous silicon solar cell | |
| JPS588128B2 (ja) | 半導体装置作製方法 | |
| JPH0338756B2 (ja) | ||
| JPS60224282A (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JP2001156026A (ja) | 半導体素子及びその製造方法 | |
| JP2007281156A (ja) | 裏面電極型半導体へテロ接合太陽電池ならびにその製造方法と製造装置 | |
| US7038238B1 (en) | Semiconductor device having a non-single crystalline semiconductor layer | |
| JP2648683B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JPH0620146B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| Tsuo et al. | High-flux solar furnace processing of silicon solar cells | |
| JPS58161380A (ja) | 半導体装置 | |
| US6900463B1 (en) | Semiconductor device | |
| JPH0447453B2 (ja) | ||
| JPH07169985A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS58161381A (ja) | 半導体装置作製方法 | |
| JP3259908B2 (ja) | 半導体装置の作製方法 | |
| JPH05206492A (ja) | 光電変換装置 | |
| JPH05275726A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP3746711B2 (ja) | 微結晶シリコン太陽電池の製造方法 | |
| JP3125982B2 (ja) | 絶縁ゲート型電界効果半導体装置 | |
| JPS6150380A (ja) | 光電変換素子の製造方法 | |
| JP3513572B2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |