JPS63170976A - a−Si光ダイオ−ドの製造方法 - Google Patents

a−Si光ダイオ−ドの製造方法

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JPS63170976A
JPS63170976A JP62002851A JP285187A JPS63170976A JP S63170976 A JPS63170976 A JP S63170976A JP 62002851 A JP62002851 A JP 62002851A JP 285187 A JP285187 A JP 285187A JP S63170976 A JPS63170976 A JP S63170976A
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JP
Japan
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layer
film
photodiode
annealing
polycrystallize
Prior art date
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Pending
Application number
JP62002851A
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English (en)
Inventor
Yasuyoshi Mishima
康由 三島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63170976A publication Critical patent/JPS63170976A/ja
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    • 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
    • Y02E10/546—Polycrystalline 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
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 下地や接合面に影響を与えない程度の弱い放電パワーで
pin型のa−3i膜を作成した後、2層およびn層の
少なくとも片方を、エキシマレーザを用いた紫外光レー
ザ照射でアニールすることにより多結晶化し、p/i、
i/nの界面にダメージを与えることなく多結晶化を実
現する。
〔産業上の利用分野〕
a−Siを用いた密着型イメージセンサは、ファクシミ
リ装置の普及に伴ない、小型化、低コスト化、高精細化
が急がれている。本発明はこのようなイメージセンサ等
に適しているa−Si光ダイオードおよび太陽電池の製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
第5図は従来のa−Si膜を用いた表面型のイメージセ
ンサの断面図である。4はガラスまたはセラミック等の
基板であり、その上にCrやNiCr等のオーミック電
極1、a−5i膜3、ITOまたはptなとの透明電極
2の順に積層されている。その上に保護膜5として、プ
ラズマCVD法等によりSiO□またはSiN膜を形成
し、この保護膜5側から光を入射することで、イメージ
センサとして使用する。
ところがこのように、保護膜5側から光を入射する構造
では、光がITO等の透明電極2を透過して入ってくる
ため、透明電極2上に保護膜5を形成する際、保護膜5
の透過率、屈折率、厚さが問題となり、光の透過量を大
きくするには、保護膜をある程度薄くせざるを得ない。
しかし保護膜を薄くすると、保護膜としての信転性が低
くなるといった問題が生じる。またa−Si自体は25
0″C,ITOは200°Cを超えると特性が変化し、
ダイオードとしての特性が劣化するため、保護膜5の形
成法としては、200°C以下のプロセスを検討しなけ
ればならないが、そうすると良質の保護膜を形成するこ
とが困難になる。その結果、保護膜としての機能を充分
に果たせず、素子の寿命低下を招く。
そこで第6図に示すように、基板側から光を入射する裏
面型のイメージセンサが使用されている。
この図において、(a)の構成は、基板4上にショット
キー電極1としてa−Stと反応しにくいSnO2が積
層され、その上にa−5i膜3、オーミック電極2、保
護膜5の順に積層されている。この裏面型のイメージセ
ンサは、光を透明基板4から入射するため、最上段の最
終保護膜5は、透明でも不透明でもよく、また膜厚も自
由に選べるという利点がある。
ところでショットキー電極1として、ITOを使用する
ことも可能ではあるが、a−5i膜3を作成する際の熱
でITOとa−Siが反応し、目標の特性が得られない
。そこで、ショットキー電極として、a−Siと反応し
にくいSnO□を使用しているが、SnO□は5cho
ttky障壁が低く、逆方向バイアスでの漏れ電流が大
きく、動作マージンが小さい、という問題がある。
第6図(1))はこの問題を解消し、動作マージンを大
きくできるようにしたものである。すなわち基板4上に
、SnO,から成る下部電極1、pin型a−3i膜3
aを積層し、その上に眉間絶縁膜6を被覆してから、C
rやNiCrなどの上部電極2、保護膜5の順に積層す
る。pin型a−Si膜3aはプラズマCVD法によっ
て作成される。すなわちa−SiF!!膜にまずボロン
(B)をドーピングしてp型a−5i層を形成し、次い
で不純物をドーピングしないi層、リン(P)をドーピ
ングしたn層の層構成とする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところでこのようなpin構造のフォトダイオードや太
陽電池では、充電流特性を上げるために、p層、n層を
多結晶化することが行なわれている。
例えば、プラズマCVD法によりa−Si薄膜を作成す
る際に、p層、nJiIの作成工程において、水素の希
釈度を上げたり放電パワーを上げたりすることにより、
多結晶化が行なわれる。
しかしながらこのように希釈ガスを使用して放電パワー
を上げるため、a−3iと透明電極1とが反応し、また
大きな放電パワーでもってa −S i [9面がたた
かれるため、p層とi層間の接合面の制御が困難で、所
望の特性が得られない。しかも特性にバラツキが生じた
り、劣化するなどの問題がある。
本発明の技術的課題は、このような問題を解消し、pi
n型a−5i光ダイオードを作成する際に、放電パワー
を下げて多結晶化を可能とすることにある。
〔問題点を解決するための手段] 第1図は本発明によるa−Si光導電膜の製造方法の基
本原理を説明する断面図である。4は基板であり、その
上にa−5iによりn層、i層、p層が作成される。こ
のとき、下地や接合面に影響を与えない程度の弱い放電
パワーでpin型a−Si光導電膜を作成する。その後
p層、n層を短波長のレーザ光照射でアニールし、多結
晶化することにより、フォトダイオードとしての光電流
の増加または太陽電池として起電力の増加を行なう。な
おp層、n層は、片方のみをアニールしてもよく、両方
共アニールしてもよい。
〔作用〕
pin型のa−Si光導電膜の形成工程とp層、n層の
多結晶化工程が分かれており、まず下地や接合面に影響
を与えない程度の弱い放電パワーでpin型のa−3t
光導電膜を形成する。そしてp層、n層の片方または両
方にレーザ光を照射してアニールすることで、a−5i
のp層、n層の少なくとも片方を多結晶化する。このよ
うにレーザ光アニールでn層が多結晶化することにより
、直列抵抗が低減し、かつ電子親和力が向上する。その
結果、太陽電池として使用した場合の光起電力が増す。
p層が多結晶化することにより、直列抵抗が低減し、か
つ透過率が向上する”ため、p層からの光入射の場合の
光電流の増加の作用があり、フォトダイオードとして極
めて有効である。
またp層、n層の多結晶化のためにレーザ光を照射して
アニールするが、そのときレーザ光は浅い領域までしか
届かず、p/i、n/i接合面に達しない。そのため、
接合面に悪影響を及ぼすことはない。pin層の形成は
、下地や接合面に影響を与えない程度の弱い放電パワー
で行なわれるので、下地や接合面に悪影響を与えること
はなく、多結晶化が確実で所定の特性を得ることができ
、かつ特性が安定し、劣化も少ない。
〔実施例〕
次に本発明によるa−Si光ダイオードの製造方法が実
際上どのように具体化されるかを実施例で説明する。第
2図はpin型a−Si膜を作成するプラズマCVD装
置であり、ヒータ7で基板4を加熱した状態で、ガス供
給口8から装置内に反応ガスを供給しながら、電源9に
接続された電極10でグロー放電を起こさせてプラズマ
を発生させる。反応ガスとしては通常SiH4を使用し
、グロー放電分解法によりpin型のa−5i膜が形成
される。pHはB2H4、n層はPH3が不純物として
添加されている。
そのためp層を形成するときはSiH4+Bzllaを
使用し、n層を形成するときはSiH4+ P 113
を使用する。
基板4としては、Ts= 300°Cに耐えるもので、
ガラス、有機薄膜、SUS薄板等を用いる。
第2図のプラズマCVD装置において、前記組成のガス
を使用して、まず第3図のようなpin型a−Si膜を
作成する。第3図の(a)は基板側からpin構成にな
っており、(b)は逆に上側からpin構成になってい
る。基板側のp層、nNは100〜200人、中間のi
層は5000〜1oooo人、上側のn層、p層は10
0〜400人程度の膜厚とする。次いでレーザ光により
p層、n層の多結晶化を行なう。
第3図(a)の層構成において、上側のn層を多結晶化
するには、上部より紫外線(この場合は、ArFエキシ
マレーザλ= 193rvを使用)を照射する。また基
板側のp層を多結晶化するには、基板4側よりレーザ光
を照射しアニールする。(b)のように上側からpin
構成の場合も、基板側からレーザ光照射してn層を多結
晶化し、上側からレーザ光照射してp層を多結晶化する
。なお基板から上記レーザ光を照射する場合、基板はそ
の波長に対して透過性のある合成石英等を使用しなくて
はいけない。
第4図は従来のプラズマCVD法による多結晶化製品と
本発明によるレーザ光照射による多結晶化製品との特性
を比較する図である。まず結晶粒径は、プラズマCVD
法による多結晶化品が100〜200人であるのに対し
エキシマレーザ光によるアニール品は100〜500人
であり、レーザアニールにより多結晶化が確実に進行し
ていることを示している。直列抵抗値は、レーザアニー
ルの方が、1桁低下している。またレーザアニール品は
、−光の吸収係数が小さく、光の透過率が良くなってい
る。その結果フォトダイオードや太陽電池とした場合、
入射光に対し大きな出力が得られる。
このようにレーザ光アニールでn層が多結晶化すること
により直列抵抗が低減し、かつ電子親和力が向上する。
その結果、太陽電池として使用した場合の起電力が増す
。p層が結晶化することにより、直列抵抗が低減し、透
過率が向上するので、p層から光が入射した場合、光電
流が増加する。
〔発明の効果] 以上のように本発明によれば、p/i、i/nの界面や
下地にダメージを与えることなしに、p層、n層の多結
晶化が可能となり、光電流の増加、光起電力の増加の効
果が得られる。また接合面や下地に対する影響が小さい
ので多結晶化が確実で所定の特性を得ることができ、か
つ特性が均一で、
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるa−5i光ダイオードの製造方法
の基本原理を説明する断面図、第2図はプラズマCVD
装置の断面図、第3図は本発明方法の実施例を示す断面
図、第4図は従来のプラズマCVDによる多結晶化方法
と本発明のレーザ光照射による多結晶化方法との特性を
比較する図、第5図は表面型のイメージセンサの断面図
、第6図は裏面型のイメージセンサの断面図である。 図において、3はa−Si膜、3aはpin型a−5i
膜、4は透明基板、6は層間絶縁膜をそれぞれ示す。 特許出願人     富士通株式会社 復代理人 弁理士  福 島 康 文 パマCVD美! 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. a−Siを用いたpin型の光ダイオードを作成する際
    に、まず下地や接合面に影響を与えない程度の弱い放電
    パワーでpin型のa−Si膜を作成し、その後p層お
    よびn層の少なくとも片方を紫外光レーザ光照射でアニ
    ールすることにより多結晶化することを特徴とするa−
    Si光ダイオードの製造方法。
JP62002851A 1987-01-09 1987-01-09 a−Si光ダイオ−ドの製造方法 Pending JPS63170976A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5155051A (en) * 1990-06-22 1992-10-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing photovoltaic device
US5304819A (en) * 1992-06-29 1994-04-19 Oki Electric Industry Co., Ltd. Light-activated semiconductor device having light-emitting elements, light-receiving elements and output elements
JP2002305297A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP2006093212A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd 多結晶層の形成方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置
JP2013519224A (ja) * 2010-02-03 2013-05-23 リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー 太陽電池セル、特に結晶または多結晶シリコン太陽電池セルのディスク状基板材料を熱処理するための方法および装置

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