JPS6142971A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6142971A JPS6142971A JP59165379A JP16537984A JPS6142971A JP S6142971 A JPS6142971 A JP S6142971A JP 59165379 A JP59165379 A JP 59165379A JP 16537984 A JP16537984 A JP 16537984A JP S6142971 A JPS6142971 A JP S6142971A
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- semiconductor film
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- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
- H10F77/169—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
- H10F77/1692—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates the films including only Group IV 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
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/30—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells
- H10F19/31—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells having multiple laterally adjacent thin-film photovoltaic cells deposited on the same substrate
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- 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
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ） 産業上の利用分野
本発明はパルス的に出力されるレーザビームを利用した
半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法に関する。
く口）従来の技術
半導体膜を光活性層とする半導体装置として太陽電池や
一次元光センサ等が存在する。
一次元光センサ等が存在する。
第１図は米国特許第４．２８１．２０８号に開示されて
いると共に、既に実用化されている太陽電池の基本構造
を示し、（１）はガラス、耐熱プラスチック等の鉋縁性
且つ透光性を有する基板、（２ａ）（２ｂ）（２Ｃ）・
・・は基板（１）上に一定間隔で被着された透明電極膜
、（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・は各透明電極膜上に
重畳被着された非晶質シリコン等の非晶質半導体膜、（
４ａ）＜４ｂ）（４ｃ）・・・は各非晶質半導体膜上に
重畳波Ｓきれ、かつ各右隣りの透明電極膜（２ｂ）（２
ｃ）・・・に部分的に重畳せる裏面電極膜で、斯る透明
電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）＝ ・乃至裏面電極膜
（ａａ）（ａｂ）（４ｃ）・・・の各積層体により光電
変換領域（５ａ）（５ｂ）（５ｃ）・・・が構成されて
いる。
いると共に、既に実用化されている太陽電池の基本構造
を示し、（１）はガラス、耐熱プラスチック等の鉋縁性
且つ透光性を有する基板、（２ａ）（２ｂ）（２Ｃ）・
・・は基板（１）上に一定間隔で被着された透明電極膜
、（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・は各透明電極膜上に
重畳被着された非晶質シリコン等の非晶質半導体膜、（
４ａ）＜４ｂ）（４ｃ）・・・は各非晶質半導体膜上に
重畳波Ｓきれ、かつ各右隣りの透明電極膜（２ｂ）（２
ｃ）・・・に部分的に重畳せる裏面電極膜で、斯る透明
電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）＝ ・乃至裏面電極膜
（ａａ）（ａｂ）（４ｃ）・・・の各積層体により光電
変換領域（５ａ）（５ｂ）（５ｃ）・・・が構成されて
いる。
各非晶質半導体膜（３ｇ＞（３ｂ）（３ｃ）・・・は、
その内部番こ例えば膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従
って透光性基板（１）及び透明電極膜（２ａ ）（２ｂ
）（２ｃ ）・・・を順次弁して光入射があると、光
起電力を発生する。各非晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）
（３ｃ）・・・内で発生した光起電力は裏面？［極膜（
４ａ）（４ｂ）（４ｃ）・・・での接続により直列的に
相加諮れる。
その内部番こ例えば膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従
って透光性基板（１）及び透明電極膜（２ａ ）（２ｂ
）（２ｃ ）・・・を順次弁して光入射があると、光
起電力を発生する。各非晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）
（３ｃ）・・・内で発生した光起電力は裏面？［極膜（
４ａ）（４ｂ）（４ｃ）・・・での接続により直列的に
相加諮れる。
通常、断る構成の太陽電池にあっては細密加工性に優れ
ている写真蝕刻技術が用いられている。
ている写真蝕刻技術が用いられている。
この技術による場合、基板（１）上全面への透明電極膜
の被着工程と、フォトレジスト及びエツチングによる各
個別の透明電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・の分
離、即ち、各透明電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・
・の隣接間隔部分の除去工程と、これら各透明電極膜］
二を含む基板（１）上全面への非晶質半導体膜の被石工
程と、フォトレジスト及びエツチングによる各個別の非
晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・の分離、
即ち、各非晶質半導体膜（３ａ ）（３ｂ Ｈ３ｃ ）
・・・の隣接間隔部分の除去工程とを順次経ることにな
る。
の被着工程と、フォトレジスト及びエツチングによる各
個別の透明電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・の分
離、即ち、各透明電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・
・の隣接間隔部分の除去工程と、これら各透明電極膜］
二を含む基板（１）上全面への非晶質半導体膜の被石工
程と、フォトレジスト及びエツチングによる各個別の非
晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・の分離、
即ち、各非晶質半導体膜（３ａ ）（３ｂ Ｈ３ｃ ）
・・・の隣接間隔部分の除去工程とを順次経ることにな
る。
然し乍ら、写真蝕刻技術は細密加工の上で優れてはいる
が、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのピンホー
ルや周縁での剥れにより非晶質半導体膜に欠陥を生じさ
せやすい。
が、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのピンホー
ルや周縁での剥れにより非晶質半導体膜に欠陥を生じさ
せやすい。
特開昭５７−１２５６８号公報に開示された先行技術は
、レーザビームの照射による膜の焼さ切りで上記隣接間
隔を設けるものであり、写真蝕刻技術で必要なフォトレ
ジスト、即ちウェットプロセスを一切使わず細密加工性
に富むその技法は上記の課題を解決する上で極めて有効
である。
、レーザビームの照射による膜の焼さ切りで上記隣接間
隔を設けるものであり、写真蝕刻技術で必要なフォトレ
ジスト、即ちウェットプロセスを一切使わず細密加工性
に富むその技法は上記の課題を解決する上で極めて有効
である。
レーザ使用の際に留意すべきことは、斯るレーザ加工は
本質的に熱加工であり、加工せんとする膜部分の下に他
の膜が存在しておれば、それに損傷を与えないことであ
る。さもなければ、目的の膜部分を焼き切った上、必要
としない下の膜まで涜き切ってしまったり、或いは焼き
切らないまでも熱的なダメージを与えてしまう、上記先
行技術は、この要求を満たずために、レーザ出力やパル
ス周波数を各膜に対して選択することを提案している。
本質的に熱加工であり、加工せんとする膜部分の下に他
の膜が存在しておれば、それに損傷を与えないことであ
る。さもなければ、目的の膜部分を焼き切った上、必要
としない下の膜まで涜き切ってしまったり、或いは焼き
切らないまでも熱的なダメージを与えてしまう、上記先
行技術は、この要求を満たずために、レーザ出力やパル
ス周波数を各膜に対して選択することを提案している。
然し乍ら、上記先行技術の第１の欠点は、被加工膜に於
けるレーザの加工閾値エネルギ密度はその膜厚によって
吸収率が変動するために一定とならず、従って斯る膜厚
による閾値エネルギ密度の変化を無視して加工を施すと
、レーザ出力が小きいと被加工膜の成るところに対して
は加工不足を生じ、またレーザ出力が大きいと下層の膜
をレーザビームが直撃するところが発生し、その箇所は
少なくとも熱的なダメージを被る０例えば波長１゜Ｑ５
１ｊｍ０＞Ｑ、２．イ７チ付Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより
非晶質ソリコン系半導体／透明電極膜／透光性基板の構
造において非晶質シリコン系の半導体膜を除去する場合
の吸収率（Ａ）、反射率（Ｒ）、透過率（Ｔ）と膜厚と
の関係は第２図の通りであり、膜厚変化幅約７００人の
範囲に於いて吸収率（Ａ）は太陽電池の実用膜厚約４０
００人程度以上で５％〜２０％と激しく変位する。即ち
、斯るＹＡＧレーザにより半導体膜を加工する際、最低
吸収率（Ａ＞である５％の膜厚であっても、その半導体
膜部分を加工でさるようにレーザ出力を決定すると、２
０％の吸収率の膜厚を有する半導体膜部分に対してはそ
の膜厚部分の閾値エネルギ密度の４倍の出力のレーザビ
ームが照射きれることになり、従って断る半導体膜部分
に於ける下層に存在する透明電極膜の熱的ダメージは免
れない、同様に、最大吸収率（Ａ）である２０％にレー
ザ出力を設定すると、最低吸収率（Ａ）付近の膜厚を有
する半導体部分は、除去されず、切残しとなって存在し
、セル出力の低下の原因となる。
けるレーザの加工閾値エネルギ密度はその膜厚によって
吸収率が変動するために一定とならず、従って斯る膜厚
による閾値エネルギ密度の変化を無視して加工を施すと
、レーザ出力が小きいと被加工膜の成るところに対して
は加工不足を生じ、またレーザ出力が大きいと下層の膜
をレーザビームが直撃するところが発生し、その箇所は
少なくとも熱的なダメージを被る０例えば波長１゜Ｑ５
１ｊｍ０＞Ｑ、２．イ７チ付Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより
非晶質ソリコン系半導体／透明電極膜／透光性基板の構
造において非晶質シリコン系の半導体膜を除去する場合
の吸収率（Ａ）、反射率（Ｒ）、透過率（Ｔ）と膜厚と
の関係は第２図の通りであり、膜厚変化幅約７００人の
範囲に於いて吸収率（Ａ）は太陽電池の実用膜厚約４０
００人程度以上で５％〜２０％と激しく変位する。即ち
、斯るＹＡＧレーザにより半導体膜を加工する際、最低
吸収率（Ａ＞である５％の膜厚であっても、その半導体
膜部分を加工でさるようにレーザ出力を決定すると、２
０％の吸収率の膜厚を有する半導体膜部分に対してはそ
の膜厚部分の閾値エネルギ密度の４倍の出力のレーザビ
ームが照射きれることになり、従って断る半導体膜部分
に於ける下層に存在する透明電極膜の熱的ダメージは免
れない、同様に、最大吸収率（Ａ）である２０％にレー
ザ出力を設定すると、最低吸収率（Ａ）付近の膜厚を有
する半導体部分は、除去されず、切残しとなって存在し
、セル出力の低下の原因となる。
さらに、第２の欠点は、（透明電極膜と半導体膜の溶融
温度を比較すると、わずかに透明電極膜のほうが高いの
ではあるが）レーザで半導体膜を加工する場合、その表
裏の温度差を大きくしたほうが下層の透明電極膜へのダ
メージの回避には有利であるにも拘らず、レーザ波長１
．０６１４ｍでは半導体膜への吸収が小きく大きな温度
差を期待することができない。
温度を比較すると、わずかに透明電極膜のほうが高いの
ではあるが）レーザで半導体膜を加工する場合、その表
裏の温度差を大きくしたほうが下層の透明電極膜へのダ
メージの回避には有利であるにも拘らず、レーザ波長１
．０６１４ｍでは半導体膜への吸収が小きく大きな温度
差を期待することができない。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
本発明は大面積に対する細密加工性に富むレーザビーム
を使用したにも拘らず、下着に損傷を与えたり、加工不
足の原因となる被カロエ膜の膜厚に対する加工閾値エネ
ルギ密度の変動を抑圧することにある。さらに、除去す
べき膜】の表裏の温度差を大きくとり、下層に損傷を与
えにくくすることにある。
を使用したにも拘らず、下着に損傷を与えたり、加工不
足の原因となる被カロエ膜の膜厚に対する加工閾値エネ
ルギ密度の変動を抑圧することにある。さらに、除去す
べき膜】の表裏の温度差を大きくとり、下層に損傷を与
えにくくすることにある。
（ニ）問題点を解決するための手段
本発明半導体装置の製造方法は、複数の領域に跨って被
着された非晶質シリコン系半導体を主体とする半導体膜
の分割すべき隣接間隔部に対して、ほぼ紫外領域及び可
視光領域の波長を有するレーザ装置からパルス的に発射
されるレーザビームを照射する構成にある。
着された非晶質シリコン系半導体を主体とする半導体膜
の分割すべき隣接間隔部に対して、ほぼ紫外領域及び可
視光領域の波長を有するレーザ装置からパルス的に発射
されるレーザビームを照射する構成にある。
（ホ）作用
上記紫外領域及び可視光領域の波長を有すると共にパル
ス的に出力きれるレーザビームは、非晶質シリコン系半
導体に対して加工閾値エネルギ密度の変動を抑圧すべく
作用する。また、非晶質シリコン系半導体の吸収が大き
くなるために表面近傍で吸収されるので表裏の温度差を
大きくずべく作用する。
ス的に出力きれるレーザビームは、非晶質シリコン系半
導体に対して加工閾値エネルギ密度の変動を抑圧すべく
作用する。また、非晶質シリコン系半導体の吸収が大き
くなるために表面近傍で吸収されるので表裏の温度差を
大きくずべく作用する。
（へ）実施例
以下第３図乃至第１９図を参照して、本発明製造方法を
太陽電池の製造方法に適用した実施例につき詳述する。
太陽電池の製造方法に適用した実施例につき詳述する。
第３図乃至第９図は本発明を実施せる太陽電池の製造方
法が工程別に示きれている。第３図の工程では、厚さ１
ｍｍ〜３ｍｍ面積１０ｃｍＸ １０ｃｍ 〜４０ＣＯＩ
Ｘ４０ｃｍ程度の透明なガラス等の基板（１０）上全面
に、厚ｔ ２０００人〜５０００人の酸化錫（ＳｎＯｚ
）から成る透明電極膜（１１）が被着きれる。
法が工程別に示きれている。第３図の工程では、厚さ１
ｍｍ〜３ｍｍ面積１０ｃｍＸ １０ｃｍ 〜４０ＣＯＩ
Ｘ４０ｃｍ程度の透明なガラス等の基板（１０）上全面
に、厚ｔ ２０００人〜５０００人の酸化錫（ＳｎＯｚ
）から成る透明電極膜（１１）が被着きれる。
第４図の工程では、隣接間隔部（１１’）がレーザ。
ビームの照射により除去されて、個別の各透明電極膜（
ｌｌａ）（ｌｌｂ）（ｌｌｃ）−が分離形成きれる。使
用されるレーザ装置は基板（１０）にほとんど吸収゛さ
れることのない波長が適当であり、上記ガラスに対して
は０．３５ｐ〜２．５１ＪＴ１１の波長のパルス出力型
が好ましい、斯る好適な実施例は、波長的１．０６１Ｊ
Ｔ１１工ネルギ密度１３Ｊ ７ｃｍ” 、パルス繰返し
周波数３ 、ＫＨｚのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレー
ザであり、隣接間隔部（１１’）の間隔は約１００−に
設定きれる。
ｌｌａ）（ｌｌｂ）（ｌｌｃ）−が分離形成きれる。使
用されるレーザ装置は基板（１０）にほとんど吸収゛さ
れることのない波長が適当であり、上記ガラスに対して
は０．３５ｐ〜２．５１ＪＴ１１の波長のパルス出力型
が好ましい、斯る好適な実施例は、波長的１．０６１Ｊ
Ｔ１１工ネルギ密度１３Ｊ ７ｃｍ” 、パルス繰返し
周波数３ 、ＫＨｚのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレー
ザであり、隣接間隔部（１１’）の間隔は約１００−に
設定きれる。
第５図の工程では、各透明電極膜（ｌｌａ）（ｌｌｂ）
（１１ｃ）・・・の表面を含んで基板り１０）上全面に
光電変換に有効に寄与する厚さ５０００人〜７０００人
の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）等の非晶質半導体膜（１
２）が被着される。斯る半導体膜（１２）はその内部に
膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従ってより具体的には
、シリフン化合物雰囲気中でのグロー放電によりＰ型の
非晶質シリコンカーバイドが被着され、次いでＩ型及び
Ｎ型の非晶質シリコンが順次積層被着される。
（１１ｃ）・・・の表面を含んで基板り１０）上全面に
光電変換に有効に寄与する厚さ５０００人〜７０００人
の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）等の非晶質半導体膜（１
２）が被着される。斯る半導体膜（１２）はその内部に
膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従ってより具体的には
、シリフン化合物雰囲気中でのグロー放電によりＰ型の
非晶質シリコンカーバイドが被着され、次いでＩ型及び
Ｎ型の非晶質シリコンが順次積層被着される。
第６図の工程では、隣接間隔部（１２’）がＱスイッチ
の動作によってパルス的に出力きれるレーザビームの照
射により除去されて、個別の各非晶質半導体膜（１２ａ
）（１２ｂ）（１２ｃ）・・・が分離形成される。斯る
レーザビームの照射に於いて苗意すべきは、非晶質シリ
フン系の半導体膜（１２）の先行技術に開示された波長
１．０６μｍのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザに対
する吸収率（Ａ）、反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）の光
学的特性が第２図の通り極めて悪いことである。従って
本発明にあっては、非晶質シリコン系半導体からなる半
導体膜（１２）の分割に使用きれるレーザビームの波長
帯域をほぼ紫外領域及び可視光領域に限定するものであ
る。
の動作によってパルス的に出力きれるレーザビームの照
射により除去されて、個別の各非晶質半導体膜（１２ａ
）（１２ｂ）（１２ｃ）・・・が分離形成される。斯る
レーザビームの照射に於いて苗意すべきは、非晶質シリ
フン系の半導体膜（１２）の先行技術に開示された波長
１．０６μｍのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザに対
する吸収率（Ａ）、反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）の光
学的特性が第２図の通り極めて悪いことである。従って
本発明にあっては、非晶質シリコン系半導体からなる半
導体膜（１２）の分割に使用きれるレーザビームの波長
帯域をほぼ紫外領域及び可視光領域に限定するものであ
る。
以下に斯る波長帯域限定の根拠につき説明す。
る。
第９図、第１０図及び第１１図は厚み２ｍｍのガラス製
基板（１０）上に厚み２０００人の上記５ｎ０２等の透
明導電性酸化物（Ｔ ＣＯ）からなる透明電極膜（１１
）を配置せしめ、更に斯る透明電極膜（１１）上に非晶
質シリコン（ａ−８ｉ）系の半導体膜（１２）を重畳せ
しめた基本構造について、パルス出力型のレーザ装置か
ら発射されるレーザビームを照射したときの吸収率（Ａ
）、反射率（Ｒ）、透過率（Ｔ）の各強度をレーザビー
ムの波長（λ）をパラメータとして光学的に理論解析し
線図化したものであって、横軸はａ −Ｓ ｉ系半導体
膜（１２）の膜厚であり、縦軸は各強度を表わしている
。即ち、第９図のレーザビームの波長（λ）は約０．４
−であり、第１０図、第１１図のそれは各々約０．５３
−１約０．７１Ｊｒａであって、上記波長（天）はほぼ
紫外領域及び可視光領域に含まれるものである。斯る理
論計算の結果、半導体膜（１２）に於けるパルス出力型
のレーザビームの吸収率（Ａ＞は波長（λ）にして約０
．４１Ｊｒａ及び約０．５３μｍに於いてその膜厚が太
陽電池の光活性層として実用に供せられる約４０００人
より小きい３０００人程度Ｔａとんど一定値を示し、し
かも強度にして０．５以上と他の反射率（Ｒ）、透過率
（Ｔ）の強度より大きな値が得られる。一方、波長（λ
）が約０．７ｙｍに於いて上記実用膜厚約４０００Å以
上で、吸収率（Ａ）は最低３２％〜最高６・茎％の範囲
で変動するものの、最低吸収率と最高吸収率との比は２
倍であり、このことは最低吸収率の膜厚の半導体膜部分
を加工できるように出力が決定されたレーザビームで以
って最高吸収率の半導体膜部分を照射しても、従来の波
長１．０６４ＩＴＯの最低吸収率と最高吸収率との比が
４倍であることからしてその熱的ダメージが軽減される
ことを意味している。また、その逆に、切残し部分も少
なくなる。
基板（１０）上に厚み２０００人の上記５ｎ０２等の透
明導電性酸化物（Ｔ ＣＯ）からなる透明電極膜（１１
）を配置せしめ、更に斯る透明電極膜（１１）上に非晶
質シリコン（ａ−８ｉ）系の半導体膜（１２）を重畳せ
しめた基本構造について、パルス出力型のレーザ装置か
ら発射されるレーザビームを照射したときの吸収率（Ａ
）、反射率（Ｒ）、透過率（Ｔ）の各強度をレーザビー
ムの波長（λ）をパラメータとして光学的に理論解析し
線図化したものであって、横軸はａ −Ｓ ｉ系半導体
膜（１２）の膜厚であり、縦軸は各強度を表わしている
。即ち、第９図のレーザビームの波長（λ）は約０．４
−であり、第１０図、第１１図のそれは各々約０．５３
−１約０．７１Ｊｒａであって、上記波長（天）はほぼ
紫外領域及び可視光領域に含まれるものである。斯る理
論計算の結果、半導体膜（１２）に於けるパルス出力型
のレーザビームの吸収率（Ａ＞は波長（λ）にして約０
．４１Ｊｒａ及び約０．５３μｍに於いてその膜厚が太
陽電池の光活性層として実用に供せられる約４０００人
より小きい３０００人程度Ｔａとんど一定値を示し、し
かも強度にして０．５以上と他の反射率（Ｒ）、透過率
（Ｔ）の強度より大きな値が得られる。一方、波長（λ
）が約０．７ｙｍに於いて上記実用膜厚約４０００Å以
上で、吸収率（Ａ）は最低３２％〜最高６・茎％の範囲
で変動するものの、最低吸収率と最高吸収率との比は２
倍であり、このことは最低吸収率の膜厚の半導体膜部分
を加工できるように出力が決定されたレーザビームで以
って最高吸収率の半導体膜部分を照射しても、従来の波
長１．０６４ＩＴＯの最低吸収率と最高吸収率との比が
４倍であることからしてその熱的ダメージが軽減される
ことを意味している。また、その逆に、切残し部分も少
なくなる。
第１２図は０．５３μｍ、０．６５−及び１，０６−の
各波長（λ）のレーザビームに於ける吸収率（Ａ）とａ
−Ｓ ｉ系の半導体膜（１２）の膜厚との関係を一括
してまとめたものであり、０．５３−及び１．０６μｍ
のものについては前に示した第１０図及び第２図から抽
出したものであり、波長０．６５μｍについては今回新
たに加わったものである。また、第１３図は上記第１２
図と同しく波長（λ）が０．５３１ＪＴＩｌ、ｏ、ａｓ
ｕｍ及び１．０６ｕｍのパルス状レーザビームがａ−３
ｉ系の半導体膜（１２）表面に照射されたとき、その表
面が溶融するに至るまでの閾値エネルギ密度と半導体膜
（１２）の膜厚との関係を示しており、斯る両図から明
らかな如く、波長（λ）が０．５３μｍ及び０．６５１
ｊＩＩのレーザビームにあっては吸収率（Ａ＞が高いた
めに、溶融するに至るまでの閾値エネルギ密度が小さく
、しかも、太陽電池の実用膜厚である約４０００Å以上
にあっては上記閾値エネルギ密度がほとんど変動するこ
となく一定値（約０．５ Ｊ ／ｃａ＋” ）を示すこ
とが判る。
各波長（λ）のレーザビームに於ける吸収率（Ａ）とａ
−Ｓ ｉ系の半導体膜（１２）の膜厚との関係を一括
してまとめたものであり、０．５３−及び１．０６μｍ
のものについては前に示した第１０図及び第２図から抽
出したものであり、波長０．６５μｍについては今回新
たに加わったものである。また、第１３図は上記第１２
図と同しく波長（λ）が０．５３１ＪＴＩｌ、ｏ、ａｓ
ｕｍ及び１．０６ｕｍのパルス状レーザビームがａ−３
ｉ系の半導体膜（１２）表面に照射されたとき、その表
面が溶融するに至るまでの閾値エネルギ密度と半導体膜
（１２）の膜厚との関係を示しており、斯る両図から明
らかな如く、波長（λ）が０．５３μｍ及び０．６５１
ｊＩＩのレーザビームにあっては吸収率（Ａ＞が高いた
めに、溶融するに至るまでの閾値エネルギ密度が小さく
、しかも、太陽電池の実用膜厚である約４０００Å以上
にあっては上記閾値エネルギ密度がほとんど変動するこ
となく一定値（約０．５ Ｊ ／ｃａ＋” ）を示すこ
とが判る。
第１４ｒＸＪは実線斯る光学的理論解析に基づき実際に
波長（λ）が１．０６μｍと０８５３μｍのパルス出力
型レーザ装置を用いてａ−５ｉ系半導体膜（１２）を除
去するに必要な閾値エネルギ密度と膜厚との関係を測定
したものであり破線は各波長（λ）に於ける下着の透明
電極膜（１１）が熱的ダメージを受ける閾値エネルギ密
度を示している。尚、斯る実験に際しては、波長（λ）
が０．６５−１０．４−については第９図乃至第１３図
の理論解析から０．５３−と同じ傾向を呈することが判
明したため、本発明に含まれる０、５３−と従来の１．
０６ｕｎ＋の２つの波長についてのみ比較した。
波長（λ）が１．０６μｍと０８５３μｍのパルス出力
型レーザ装置を用いてａ−５ｉ系半導体膜（１２）を除
去するに必要な閾値エネルギ密度と膜厚との関係を測定
したものであり破線は各波長（λ）に於ける下着の透明
電極膜（１１）が熱的ダメージを受ける閾値エネルギ密
度を示している。尚、斯る実験に際しては、波長（λ）
が０．６５−１０．４−については第９図乃至第１３図
の理論解析から０．５３−と同じ傾向を呈することが判
明したため、本発明に含まれる０、５３−と従来の１．
０６ｕｎ＋の２つの波長についてのみ比較した。
この様に、従来の１．０６μｍの波長を有するパルス出
力型レーザ装置を用いてａ−Ｓｉ系の半導体膜（１２〉
を加工しようとすれば、その閾値エネルギ密度に於いて
透明電極膜（１１）の熱的ダメージを受ける値以上の箇
所が存在しており、断る熱的ダメージを回避するために
はレーザビームのエネルギ密度をノｊ＼さくすれば今度
は逆に熱的ダメージを回避できたとしても半導体膜（１
２）が力ロエされない部分が発生するに至ったのである
。それに対し、波長０゜５３ｕｍのパルス出力型レーザ
装置を使用すれば、加工閾値エネルギ密度は半導体膜（
１２）の膜厚にほとんど依存上ず、しかもその値は透明
ＴＬ電極膜１１）に対して熱的なダメージを与える値よ
りノ」１きいため、多少の膜厚変動に対しても良好な加
工を施し得ることが理解できる。
力型レーザ装置を用いてａ−Ｓｉ系の半導体膜（１２〉
を加工しようとすれば、その閾値エネルギ密度に於いて
透明電極膜（１１）の熱的ダメージを受ける値以上の箇
所が存在しており、断る熱的ダメージを回避するために
はレーザビームのエネルギ密度をノｊ＼さくすれば今度
は逆に熱的ダメージを回避できたとしても半導体膜（１
２）が力ロエされない部分が発生するに至ったのである
。それに対し、波長０゜５３ｕｍのパルス出力型レーザ
装置を使用すれば、加工閾値エネルギ密度は半導体膜（
１２）の膜厚にほとんど依存上ず、しかもその値は透明
ＴＬ電極膜１１）に対して熱的なダメージを与える値よ
りノ」１きいため、多少の膜厚変動に対しても良好な加
工を施し得ることが理解できる。
更に第１５図は膜厚５０００人のａ−３ｉ系半導体膜（
１２）表面が融点に到達したときの深さ方向の温度分布
２、パルスレーザ波長０．５Ｓｕｎ＋、 ０．６５１Ｊ
ｍ及び１．０６１１ｍについて解析したものであり、短
波長はど上記半導体膜（１２）と膜厚２０００人のＴＣ
Ｏからなる透明電極膜（１１）との界面温度が低くなり
、斯る結果から透明電極膜（１１）に対して熱的ダメー
ジの低減が図れることが判る。
１２）表面が融点に到達したときの深さ方向の温度分布
２、パルスレーザ波長０．５Ｓｕｎ＋、 ０．６５１Ｊ
ｍ及び１．０６１１ｍについて解析したものであり、短
波長はど上記半導体膜（１２）と膜厚２０００人のＴＣ
Ｏからなる透明電極膜（１１）との界面温度が低くなり
、斯る結果から透明電極膜（１１）に対して熱的ダメー
ジの低減が図れることが判る。
第１６図及び第１７図は設計膜厚５５００人のａ −Ｓ
ｉ系半導体膜（１２）を得るべくしてグロー放電によ
り形成された半導体膜（１２）を、斯る設計膜厚５５０
０人を加工できな（すればならないエネルギ密度で以っ
て加工したときの顕微鏡写真であり、第１６図は波長（
λ）約０．５３＋ｍ、エネルギ密度０．６ Ｊ ７ｃｍ
＋２のレーザビームで以って半導体膜（１２〉をパルス
的に照射しそのパルス状レーザビームがオーバラップす
る速度で半導体膜（１２）側を走査したものであり、第
１６図は波長（λ）１．０６ｕｎ＋、エネルギ密度３Ｊ
／ｃ−でその他の条件については同じである。断る顕微
鏡写真から明らかな如く、本発明方法にあってはレーザ
ビームが照射された部分はその走査方向に直線的に半導
体膜（１２）が除去され、複数の領域に分割きれている
のに対し、従来方法にあっては膜厚が設計値からズした
箇所に於いて半導体膜（１２）の除去されていない部分
が明らかに存在している。
ｉ系半導体膜（１２）を得るべくしてグロー放電によ
り形成された半導体膜（１２）を、斯る設計膜厚５５０
０人を加工できな（すればならないエネルギ密度で以っ
て加工したときの顕微鏡写真であり、第１６図は波長（
λ）約０．５３＋ｍ、エネルギ密度０．６ Ｊ ７ｃｍ
＋２のレーザビームで以って半導体膜（１２〉をパルス
的に照射しそのパルス状レーザビームがオーバラップす
る速度で半導体膜（１２）側を走査したものであり、第
１６図は波長（λ）１．０６ｕｎ＋、エネルギ密度３Ｊ
／ｃ−でその他の条件については同じである。断る顕微
鏡写真から明らかな如く、本発明方法にあってはレーザ
ビームが照射された部分はその走査方向に直線的に半導
体膜（１２）が除去され、複数の領域に分割きれている
のに対し、従来方法にあっては膜厚が設計値からズした
箇所に於いて半導体膜（１２）の除去されていない部分
が明らかに存在している。
この様にして波長領域がほぼ紫外領域及び可視光領域の
レーザビームをパルス的に照射することにより隣接間隔
部（１２′）に於ける下層の透明Ｎ、電極膜１１ａ０１
１ｂ）（ｌｌｃ）・・を露出せしめる如く各領域毎に半
導体膜（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）・・・の分離形
成が終了すると、第７図の工程に移る。第７図の工程で
は、半導体膜（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）＝・及び
透明電極膜（ｌｌａ）（ｌｌｂ＞（１１ｃＬ−の各露出
部分を含んで基板（１０）上全面に４０００人〜２−程
度の厚さのアルミニウム単ｆ ｔＭ造、或いは該アルミ
ニウムにチタン（ＴＩ）又はチタン銀合金（ＴｉＡｇ）
を積層した二層構造、更には斯る二層構造を二重に精み
重ねた裏面ｘｉ膜（１３）が被着きれる。
レーザビームをパルス的に照射することにより隣接間隔
部（１２′）に於ける下層の透明Ｎ、電極膜１１ａ０１
１ｂ）（ｌｌｃ）・・を露出せしめる如く各領域毎に半
導体膜（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）・・・の分離形
成が終了すると、第７図の工程に移る。第７図の工程で
は、半導体膜（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）＝・及び
透明電極膜（ｌｌａ）（ｌｌｂ＞（１１ｃＬ−の各露出
部分を含んで基板（１０）上全面に４０００人〜２−程
度の厚さのアルミニウム単ｆ ｔＭ造、或いは該アルミ
ニウムにチタン（ＴＩ）又はチタン銀合金（ＴｉＡｇ）
を積層した二層構造、更には斯る二層構造を二重に精み
重ねた裏面ｘｉ膜（１３）が被着きれる。
第９図の最終工程では、隣接間隔部（１３’）がレーザ
ビームの照射により除去されて、個別の各裏面Ｍｌ極（
１３ａ）（１３ｂ）（１３Ｃ）−・が形成きれる。その
結果、相隣り合う光電変換領域（１４ａ）（１４ｂ）（
１４ｃ）−・の裏面電極膜（１３ａ）（１３ｂ）・・・
と透明電極膜（ｌｌｂ）（ＩＩｃ） ・とが隣接間隔
部に於いて結合し、上記光電変換領域（１４ａ）（１４
ｂ）（１４ｃ）・・・は電気的に直列接続される。第１
８図は、厚み５０００人のアルミニウム単Ｊｒ５構造か
らなる裏面電極膜（１３）に対し、波長１．０６μｍの
レーザビームを照射したときの透明電極膜（１゜１）の
膜厚依存性を吸収率（Ａ）及び反射率（Ｒ）につき光学
的に解析した結果を線区化したもので、また第１９図は
同じく波長１．０６−のレーザビー・ムに於けるアルミ
ニウム単層構造からなる裏面電極膜（１１）の膜厚依存
性を吸収率（Ａ）及び反射率（Ｒ）について解析したも
のである。この解析結果から、アルミニウム単層構造の
裏面電極膜（１１）の波長１゜０６−のレーザビームに
対する吸収率（Ａ）は１０％未満と低率であるにも拘ら
ず膜厚依存性がないこ゛とが判る。
ビームの照射により除去されて、個別の各裏面Ｍｌ極（
１３ａ）（１３ｂ）（１３Ｃ）−・が形成きれる。その
結果、相隣り合う光電変換領域（１４ａ）（１４ｂ）（
１４ｃ）−・の裏面電極膜（１３ａ）（１３ｂ）・・・
と透明電極膜（ｌｌｂ）（ＩＩｃ） ・とが隣接間隔
部に於いて結合し、上記光電変換領域（１４ａ）（１４
ｂ）（１４ｃ）・・・は電気的に直列接続される。第１
８図は、厚み５０００人のアルミニウム単Ｊｒ５構造か
らなる裏面電極膜（１３）に対し、波長１．０６μｍの
レーザビームを照射したときの透明電極膜（１゜１）の
膜厚依存性を吸収率（Ａ）及び反射率（Ｒ）につき光学
的に解析した結果を線区化したもので、また第１９図は
同じく波長１．０６−のレーザビー・ムに於けるアルミ
ニウム単層構造からなる裏面電極膜（１１）の膜厚依存
性を吸収率（Ａ）及び反射率（Ｒ）について解析したも
のである。この解析結果から、アルミニウム単層構造の
裏面電極膜（１１）の波長１゜０６−のレーザビームに
対する吸収率（Ａ）は１０％未満と低率であるにも拘ら
ず膜厚依存性がないこ゛とが判る。
（ト）発明の効果
本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、非晶質
シリコン系の半導体膜に対してほぼ紫外領域及び可視光
領域の波長を有するレーザビームをパルス的に照射せし
めたので、斯る波長領域のレーザビームは非晶質シリコ
ン系半導体膜の加工閾値エネルギ密度の変動を抑圧する
と共に表裏のｍ変長を犬きくずべく作用する結果、下層
に損傷を与えたり加工不足を生ぜしめることなく被加工
膜を複数の領域毎に分割することができる。
シリコン系の半導体膜に対してほぼ紫外領域及び可視光
領域の波長を有するレーザビームをパルス的に照射せし
めたので、斯る波長領域のレーザビームは非晶質シリコ
ン系半導体膜の加工閾値エネルギ密度の変動を抑圧する
と共に表裏のｍ変長を犬きくずべく作用する結果、下層
に損傷を与えたり加工不足を生ぜしめることなく被加工
膜を複数の領域毎に分割することができる。
第１図は太陽電池の典型例を示す断面図、第２図はａ
−Ｓ ｉ系半導体膜に於ける光学的特性の膜厚依存性を
示す特性図、第３図乃至第８図は本発明方法を適用した
太陽電池の製造工程を工程別に示した断面図、第９１１
！Ｊ乃至第１１図はａ−８ｉ系半導体膜に於ける光学的
特注を照射されるレーザビームの波長を異ならしめたと
きの膜厚依存性を示す特性図、第１２図はａ −Ｓ ｉ
系半導体膜に於ける吸収率の膜厚依存性を示す特性図、
第３３図はａ −Ｓ ｉ系半導体膜に於ける溶融加工閾
値エネルギ密度の膜厚依存性を示す特性図、第１４図は
ａ −Ｓ ｉ系半導体膜に於ける除去加工閾値エネルギ
密度の膜厚依存性を示す特性図、第１５図は半導体表面
が融点に到達したときの深さ方向の温度分布図、第１６
図は本発明方法によりａ−３ｉ系半導体膜が除去された
隣接間隔部をその露出面側から臨んだ顕微鏡写真、第１
７図は従来方法の顕微鏡写真、第１８図及び第１９図は
裏面電極膜に於ける光学的特性の透明電極膜及び裏面電
極膜の膜厚依存性を示す特性図、を夫々示している。 （１０）・・一基板、（１２）（１２ａ）（１２ｂ）＜
１２ｃ）−・ａ −Ｓ ｉ系半導体膜、（１４ａ）（１
４ｂ）（１４ｃ）−・光電変換領・域。
−Ｓ ｉ系半導体膜に於ける光学的特性の膜厚依存性を
示す特性図、第３図乃至第８図は本発明方法を適用した
太陽電池の製造工程を工程別に示した断面図、第９１１
！Ｊ乃至第１１図はａ−８ｉ系半導体膜に於ける光学的
特注を照射されるレーザビームの波長を異ならしめたと
きの膜厚依存性を示す特性図、第１２図はａ −Ｓ ｉ
系半導体膜に於ける吸収率の膜厚依存性を示す特性図、
第３３図はａ −Ｓ ｉ系半導体膜に於ける溶融加工閾
値エネルギ密度の膜厚依存性を示す特性図、第１４図は
ａ −Ｓ ｉ系半導体膜に於ける除去加工閾値エネルギ
密度の膜厚依存性を示す特性図、第１５図は半導体表面
が融点に到達したときの深さ方向の温度分布図、第１６
図は本発明方法によりａ−３ｉ系半導体膜が除去された
隣接間隔部をその露出面側から臨んだ顕微鏡写真、第１
７図は従来方法の顕微鏡写真、第１８図及び第１９図は
裏面電極膜に於ける光学的特性の透明電極膜及び裏面電
極膜の膜厚依存性を示す特性図、を夫々示している。 （１０）・・一基板、（１２）（１２ａ）（１２ｂ）＜
１２ｃ）−・ａ −Ｓ ｉ系半導体膜、（１４ａ）（１
４ｂ）（１４ｃ）−・光電変換領・域。
Claims (2)
- （１）基板の一主面に於ける複数の領域に跨って被着さ
れた非晶質シリコン系半導体を主体とする半導体膜の分
割すべき隣接間隔部に対して、ほぼ紫外領域及び可視光
領域の波長を有するレーザ装置からパルス的に発射され
るレーザビームを照射して、上記半導体膜を複数の領域
毎に分割することを特徴とした半導体装置の製造方法。 - （２）上記レーザビームの波長は約０．３５μｍ〜０．
７８μｍであることを特徴とした特許請求の範囲第１項
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59165379A JPS6142971A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/745,301 US4650524A (en) | 1984-06-20 | 1985-06-14 | Method for dividing semiconductor film formed on a substrate into plural regions by backside energy beam irradiation |
| FR8509389A FR2566584B1 (fr) | 1984-06-20 | 1985-06-20 | Procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteurs avec subdivision d'une pellicule semi-conductrice dudit dispositif possedant une pluralite de regions de conversion photoelectrique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59165379A JPS6142971A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142971A true JPS6142971A (ja) | 1986-03-01 |
| JPH0566758B2 JPH0566758B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=15811254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59165379A Granted JPS6142971A (ja) | 1984-06-20 | 1984-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142971A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712568A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-22 | Rca Corp | Method of producing solar battery |
| JPS5935489A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 光半導体装置の製造方法 |
| JPS59107579A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS6014479A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
-
1984
- 1984-08-06 JP JP59165379A patent/JPS6142971A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712568A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-22 | Rca Corp | Method of producing solar battery |
| JPS5935489A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 光半導体装置の製造方法 |
| JPS59107579A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS6014479A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566758B2 (ja) | 1993-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |