JPH065780B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH065780B2 JPH065780B2 JP59216329A JP21632984A JPH065780B2 JP H065780 B2 JPH065780 B2 JP H065780B2 JP 59216329 A JP59216329 A JP 59216329A JP 21632984 A JP21632984 A JP 21632984A JP H065780 B2 JPH065780 B2 JP H065780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- junction
- laser
- semiconductor device
- stage
- 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
- 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
- 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、オ
ーミック性が良いｐ層とｎ層から成る接合層（以下本明
細書においては、ｐｎ接合又はｎｐ接合という）を有す
る半導体部を含有する半導体装置の製造方法に関する。
ーミック性が良いｐ層とｎ層から成る接合層（以下本明
細書においては、ｐｎ接合又はｎｐ接合という）を有す
る半導体部を含有する半導体装置の製造方法に関する。
オーミック性が良いpn接合又はnp接合が要求されるもの
の例として、いわゆるタンデム型のアモルファスシリコ
ン太陽電池がある（特開昭55−125680および同58−1167
79参照）。この太陽電池の構造は、通常、ガラス基板／
透明電極／pin／pin／……／金属電極から構成され、pi
nの光電変換素子が二段以上に積層され電気的に直列接
続となっている。このため、ｐ及びｎ層の低抵抗化とと
もに、pn接合部のオーミック性の向上が重要である。従
来用いられているｐ層の抵抗率は約103Ω・cm、ｎ層の抵
抗率は10〜1Ω・cmと高く、直列抵抗やオーミック性不良
の為、太陽電池の出力特性の性能に問題があった。
の例として、いわゆるタンデム型のアモルファスシリコ
ン太陽電池がある（特開昭55−125680および同58−1167
79参照）。この太陽電池の構造は、通常、ガラス基板／
透明電極／pin／pin／……／金属電極から構成され、pi
nの光電変換素子が二段以上に積層され電気的に直列接
続となっている。このため、ｐ及びｎ層の低抵抗化とと
もに、pn接合部のオーミック性の向上が重要である。従
来用いられているｐ層の抵抗率は約103Ω・cm、ｎ層の抵
抗率は10〜1Ω・cmと高く、直列抵抗やオーミック性不良
の為、太陽電池の出力特性の性能に問題があった。
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、pn接合
層の低抵抗化とpn接合部のオーミック性向上を達成でき
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
層の低抵抗化とpn接合部のオーミック性向上を達成でき
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
従来、半導体膜の低抵抗化を実現し、かつpn接合部のオ
ーミック性を向上させる方法として熱処理法がある。し
かし、アモルファス膜の場合、通常の電気炉を用いる長
時間熱処理では、活性層であるノンドープ層が変質し、
太陽電池性能が劣化してしまう。この点を解決するた
め、本発明では、熱処理時間が１秒以下のレーザを用い
た短時間熱処理法を用いる。レーザとして、パルスレー
ザとＣＷレーザがあり、ＣＷの場合、走査速度を早くす
れば実質的に短時間の熱処理が可能である。
ーミック性を向上させる方法として熱処理法がある。し
かし、アモルファス膜の場合、通常の電気炉を用いる長
時間熱処理では、活性層であるノンドープ層が変質し、
太陽電池性能が劣化してしまう。この点を解決するた
め、本発明では、熱処理時間が１秒以下のレーザを用い
た短時間熱処理法を用いる。レーザとして、パルスレー
ザとＣＷレーザがあり、ＣＷの場合、走査速度を早くす
れば実質的に短時間の熱処理が可能である。
かかるレーザの例として次のものがある。パルスレーザ
として、エキシマレーザ（波長157〜351nm）、ルビーレ
ーザ(694nm)、ネオジウム ＹＡＧ（266、532、1064n
m）、ガラスレーザ(531nm)やアレキサンドライトレーザ
(700〜818nm)などがある。ＣＷレーザとして、Arイオン
レーザ(257nm)やHeNeレーザ(633nm)などがある。今迄、
アモルファスシリコンのレーザアニールとしてＱスイッ
チのNd：ＹＡＧレーザ(1064nm)が用いられた例は知られ
ていたが、このような長波長光では、アモルファスシリ
コン膜の吸収係数が小さく、膜全体に光が吸収されるた
め、極めて薄いｐ、ｎ膜のみを処理することは出来なか
った。従って、良好な太陽電池性能は得られていない。
として、エキシマレーザ（波長157〜351nm）、ルビーレ
ーザ(694nm)、ネオジウム ＹＡＧ（266、532、1064n
m）、ガラスレーザ(531nm)やアレキサンドライトレーザ
(700〜818nm)などがある。ＣＷレーザとして、Arイオン
レーザ(257nm)やHeNeレーザ(633nm)などがある。今迄、
アモルファスシリコンのレーザアニールとしてＱスイッ
チのNd：ＹＡＧレーザ(1064nm)が用いられた例は知られ
ていたが、このような長波長光では、アモルファスシリ
コン膜の吸収係数が小さく、膜全体に光が吸収されるた
め、極めて薄いｐ、ｎ膜のみを処理することは出来なか
った。従って、良好な太陽電池性能は得られていない。
アモルファスシリコン太陽電池において、レーザアニー
ルするpn接合部を含めたｐ層とｎ層の全膜厚は20〜40nm
である。このため、上記各種レーザ光の中で、波長400n
m以下のレーザ光を用いれば吸収係数106cm-1となり光の
吸収深さは約10nmで、縦方向の上部半導体層のみ熱処理
できるなどの利点を有する。これに適したレーザとし
て、エキシマレーザ（波長二重型で266nm）がある。特
に、エキシマレーザは励起ガスの種類を変えて、発振波
長を変えることが可能である。例えば、Ｆ２(157nm)、A
F(193nm)、KrCl(222nm)、KrF(248nm)、XeBr(282nm)、Xe
Cl(308nm)とXeF(351nm)で出力も数十Ｗ迄の大出力で大
口径のレーザが得られる。
ルするpn接合部を含めたｐ層とｎ層の全膜厚は20〜40nm
である。このため、上記各種レーザ光の中で、波長400n
m以下のレーザ光を用いれば吸収係数106cm-1となり光の
吸収深さは約10nmで、縦方向の上部半導体層のみ熱処理
できるなどの利点を有する。これに適したレーザとし
て、エキシマレーザ（波長二重型で266nm）がある。特
に、エキシマレーザは励起ガスの種類を変えて、発振波
長を変えることが可能である。例えば、Ｆ２(157nm)、A
F(193nm)、KrCl(222nm)、KrF(248nm)、XeBr(282nm)、Xe
Cl(308nm)とXeF(351nm)で出力も数十Ｗ迄の大出力で大
口径のレーザが得られる。
本発明は、かかる波長が400nm以下の短波長のレーザを
用い、pn接合部分のみを熱処理することにより、pn接合
の電気抵抗を下げ、オーミックな特性を与えることを特
徴としている。半導体膜として、Ｂ又はAlなどのｐ形不
純物、Ｐ又はAsなどのｎ形不純物を含有するアモルファ
スSi：Ｈ膜、微結晶化Si：Ｈ膜、SiGe：Ｈ膜、SiN：Ｈ
膜やSiC：Ｈ膜などがある。不純物を該Si膜中に含有さ
せる工程として、プラズマＣＶＤなどの膜形成中にガス
から導入する方法とノンドープ又は低濃度ドープ層中に
イオン打込み法で導入する方法などがある。
用い、pn接合部分のみを熱処理することにより、pn接合
の電気抵抗を下げ、オーミックな特性を与えることを特
徴としている。半導体膜として、Ｂ又はAlなどのｐ形不
純物、Ｐ又はAsなどのｎ形不純物を含有するアモルファ
スSi：Ｈ膜、微結晶化Si：Ｈ膜、SiGe：Ｈ膜、SiN：Ｈ
膜やSiC：Ｈ膜などがある。不純物を該Si膜中に含有さ
せる工程として、プラズマＣＶＤなどの膜形成中にガス
から導入する方法とノンドープ又は低濃度ドープ層中に
イオン打込み法で導入する方法などがある。
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１ 第１図に示したように、ガラス板１に透明電極２が形成
されたものを基板として用い、該基板上にグロー放電を
用いるプラズマＣＶＤ法によりｎ形層３、ｎ形層４を形
成した。第１図に(b)は、その後、波長350nmのエキシマ
レーザでpn接合を含むｐ層とｎ層の二層を同時に照射
し、ｐ層７とｎ層６の低抵抗化とpn接合のオーミック性
の向上を図った。最後に、第１図(a)及び第１図(b)の両
方にAl電極５を蒸着した。第２図は、第１図のレーザ照
射が無（第１図(a)）及び有（第１図(b)）の時のpn形ダ
イオードの直列抵抗及びオーミック性を調べた電流−電
圧特性である。第２図(2)の曲線は、レーザ照射が無い
時の曲線で、第２図(b)の曲線は、レーザ照射が有る時
の曲線である。レーザ照射した結果、オーミック性が向
上した。これにより、pn形ダイオードの直列抵抗が低下
し、pn接合部のオーミック性が改善された。
されたものを基板として用い、該基板上にグロー放電を
用いるプラズマＣＶＤ法によりｎ形層３、ｎ形層４を形
成した。第１図に(b)は、その後、波長350nmのエキシマ
レーザでpn接合を含むｐ層とｎ層の二層を同時に照射
し、ｐ層７とｎ層６の低抵抗化とpn接合のオーミック性
の向上を図った。最後に、第１図(a)及び第１図(b)の両
方にAl電極５を蒸着した。第２図は、第１図のレーザ照
射が無（第１図(a)）及び有（第１図(b)）の時のpn形ダ
イオードの直列抵抗及びオーミック性を調べた電流−電
圧特性である。第２図(2)の曲線は、レーザ照射が無い
時の曲線で、第２図(b)の曲線は、レーザ照射が有る時
の曲線である。レーザ照射した結果、オーミック性が向
上した。これにより、pn形ダイオードの直列抵抗が低下
し、pn接合部のオーミック性が改善された。
実施例２ タンデム型のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法
を示す。第３図(c)は、ガラス板１１に透明電極１２が
形成されたものを基板として用い、該基板上にプラズマ
ＣＶＤ法によりｐ形層１３、ｉ形層１４、ｎ形層１５、
ｐ形層１６、ｉ形層１７、そしてｎ形層１８を順次積層
し、最後にAl電極１９を蒸着し、光電変換素子pin層が
二段になったタンデム型太陽電池である。第３図(d)
は、第３図(c)のｎ層１５及びｐ層１６のpn接合部を含
有するpn層の二層をエキシマレーザで照射し、その後、
ｉ層１７、ｎ層１８を順次積層し、最後にAl電極１９を
蒸着したタンデム型太陽電池である。第４図は、第３図
(c)及び第３図(d)のタンデム型太陽電池の電流−電圧特
性を示した。第４図(c)は、pn接合部をレーザアニール
していない太陽電池曲線で、第４図(d)はレーザアニー
ルをした太陽電池曲線である。レーザアニールした(d)
の曲線が、太陽電池のシリーズ抵抗が減少し、かつオー
ミック性が改善された。このため、太陽電池の曲線因子
が0.45から0.57と大幅に改善し、光電変換効率も5.6％
から6.8％と向上した。
を示す。第３図(c)は、ガラス板１１に透明電極１２が
形成されたものを基板として用い、該基板上にプラズマ
ＣＶＤ法によりｐ形層１３、ｉ形層１４、ｎ形層１５、
ｐ形層１６、ｉ形層１７、そしてｎ形層１８を順次積層
し、最後にAl電極１９を蒸着し、光電変換素子pin層が
二段になったタンデム型太陽電池である。第３図(d)
は、第３図(c)のｎ層１５及びｐ層１６のpn接合部を含
有するpn層の二層をエキシマレーザで照射し、その後、
ｉ層１７、ｎ層１８を順次積層し、最後にAl電極１９を
蒸着したタンデム型太陽電池である。第４図は、第３図
(c)及び第３図(d)のタンデム型太陽電池の電流−電圧特
性を示した。第４図(c)は、pn接合部をレーザアニール
していない太陽電池曲線で、第４図(d)はレーザアニー
ルをした太陽電池曲線である。レーザアニールした(d)
の曲線が、太陽電池のシリーズ抵抗が減少し、かつオー
ミック性が改善された。このため、太陽電池の曲線因子
が0.45から0.57と大幅に改善し、光電変換効率も5.6％
から6.8％と向上した。
本発明によれば、pn接合（又はnp接合）を有するｐ層及
びｎ層の二層をレーザアニール処理で、同時に低抵抗な
ｐ層及びｎ層を作製でき、かつpn接合（又はnp接合）部
のオーミック性を改善できる。そして極めて薄い上層部
半導体層のみを処理できるため、活性層であるノンドー
プ層が変質することがない。
びｎ層の二層をレーザアニール処理で、同時に低抵抗な
ｐ層及びｎ層を作製でき、かつpn接合（又はnp接合）部
のオーミック性を改善できる。そして極めて薄い上層部
半導体層のみを処理できるため、活性層であるノンドー
プ層が変質することがない。
第１図及び第３図は本発明の異なる実施例を示す工程図
であり、第２図及び第４図は本発明の効果を説明するた
めの図である。 １，１１…ガラス板、２，１２…透明電極、３，６…ｎ
形層、４，７…ｐ形層、５，１９…Al電極、１３，１６
…ｐ形層、１４，１７…ｉ形層、１５，１８…ｎ形層。
であり、第２図及び第４図は本発明の効果を説明するた
めの図である。 １，１１…ガラス板、２，１２…透明電極、３，６…ｎ
形層、４，７…ｐ形層、５，１９…Al電極、１３，１６
…ｐ形層、１４，１７…ｉ形層、１５，１８…ｎ形層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 晴夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中村 信夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 審査官 真鍋 潔
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンを主体とする非単結晶相で構成さ
れたｐｉｎ構造の光電変換素子が２段以上積層され電気
的に直列接続している半導体装置の製造方法において、
上記光電変換素子の一素子の上に該一素子の最上層とは
逆導電型の次段の素子の最下層を形成する工程と、該工
程により形成された上記一素子と次段の素子との隣接部
のｐ層とｎ層から成る接合層に、上記次段の素子側から
波長４００nm以下の光を照射して、該接合層の接合部の
オーミック性を向上させる工程と、該光照射工程後に上
記次段の素子のｉ層を形成する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216329A JPH065780B2 (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59216329A JPH065780B2 (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196773A JPS6196773A (ja) | 1986-05-15 |
| JPH065780B2 true JPH065780B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=16686824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59216329A Expired - Lifetime JPH065780B2 (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065780B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63133578A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
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 |
| JPS5745980A (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-16 | Mitsubishi Electric Corp | Amorphous solar battery and manufacture thereof |
| JPS5799729A (en) * | 1981-10-20 | 1982-06-21 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semi-amorphous semiconductor |
| JPS58122783A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP59216329A patent/JPH065780B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6196773A (ja) | 1986-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |