JP2648683B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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- JP2648683B2 JP2648683B2 JP4350151A JP35015192A JP2648683B2 JP 2648683 B2 JP2648683 B2 JP 2648683B2 JP 4350151 A JP4350151 A JP 4350151A JP 35015192 A JP35015192 A JP 35015192A JP 2648683 B2 JP2648683 B2 JP 2648683B2
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- semiconductor layer
- type semiconductor
- light
- junction
- ultraviolet light
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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
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【０００１】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。
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。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、本出願人の提案した特開昭５
８−２５２８１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。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、光変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５６−８１
９８１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。
８−２５２８１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。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、光変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５６−８１
９８１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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】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
よ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
タまたはドナーになる割合）を向上させている。
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
よ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
タまたはドナーになる割合）を向上させている。
【０００４】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。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Ｎ
Ｉ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、結晶学的にミスフィットして、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。
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。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Ｎ
Ｉ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、結晶学的にミスフィットして、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。
【０００５】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。
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願発明における半導体装置の作製方法は、紫外光
発生手段によって発生した１００ｎｍないし４５０ｎｍ
の紫外光を１００μｍないし２ｍｍの幅の線状に集光す
る工程と、非単結晶半導体が前記集光された線状紫外光
で照射されるように配設する工程と、前記非単結晶半導
体を前記集光された線状紫外光の長手方向に対して略直
角方向に移動する工程と、からなり、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
くとも一つ有し、上記線状紫外光の波長を選択して、非
単結晶半導体層に照射することによって、所望の範囲ま
で結晶化したＩ型半導体層を得ることを特徴とする。
に、本願発明における半導体装置の作製方法は、紫外光
発生手段によって発生した１００ｎｍないし４５０ｎｍ
の紫外光を１００μｍないし２ｍｍの幅の線状に集光す
る工程と、非単結晶半導体が前記集光された線状紫外光
で照射されるように配設する工程と、前記非単結晶半導
体を前記集光された線状紫外光の長手方向に対して略直
角方向に移動する工程と、からなり、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
くとも一つ有し、上記線状紫外光の波長を選択して、非
単結晶半導体層に照射することによって、所望の範囲ま
で結晶化したＩ型半導体層を得ることを特徴とする。
【０００７】
【作 用】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。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。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。
ホールの移動度が高い代わりに、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。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。
【０００８】特に、低不純物濃度の半導体は、結晶化し
易いが、非単結晶半導体層における結晶化を進めると光
吸収係数が低くなる点を補うために、１００ｎｍないし
４５０ｎｍの線状紫外光の波長を選択して照射し、非単
結晶半導体層に光アニール処理を施し、Ｉ型半導体層を
所望の範囲まで結晶化する。また、上記Ｉ型半導体層
は、前記の結果により結晶化の低い層になる。本発明
は、上記のようにすることで、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。すなわち、本発明のように、Ｉ型半導
体層の所望の範囲まで光アニール処理を施して、適度の
結晶化とすることにより、非単結晶半導体層における接
合界面は、結晶学的にミスフィットすることなく、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。
易いが、非単結晶半導体層における結晶化を進めると光
吸収係数が低くなる点を補うために、１００ｎｍないし
４５０ｎｍの線状紫外光の波長を選択して照射し、非単
結晶半導体層に光アニール処理を施し、Ｉ型半導体層を
所望の範囲まで結晶化する。また、上記Ｉ型半導体層
は、前記の結果により結晶化の低い層になる。本発明
は、上記のようにすることで、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。すなわち、本発明のように、Ｉ型半導
体層の所望の範囲まで光アニール処理を施して、適度の
結晶化とすることにより、非単結晶半導体層における接
合界面は、結晶学的にミスフィットすることなく、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。
【０００９】
【実 施 例】以下、図１に従って本発明の実施例を説
明する。図１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。図１において、半導体製造装置は、反応系(20)
と、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。有効部分が（60ｃｍ×60ｃｍ×30ｃ
ｍ）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−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。
明する。図１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。図１において、半導体製造装置は、反応系(20)
と、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。有効部分が（60ｃｍ×60ｃｍ×30ｃ
ｍ）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−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。
【００１０】基板（１）、（１′）は、図１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。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−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−ピング系
（21）は、シラン（SinH 2n+2 たとえば、SiH4、Si
2H4 ）用導入口(32)、シランで希釈されたジボラン（B2
H6／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(3
4)、SixC1-x 形成用にメチルシラン、たとえばDMS 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(36)、水素
またはヘリュ−ム（パ−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。
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。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−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−ピング系
（21）は、シラン（SinH 2n+2 たとえば、SiH4、Si
2H4 ）用導入口(32)、シランで希釈されたジボラン（B2
H6／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(3
4)、SixC1-x 形成用にメチルシラン、たとえばDMS 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(36)、水素
またはヘリュ−ム（パ−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。
【００１１】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−ルバルブ（30)
と、タ−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−ルバルブ（30）により0.001torr ないし
10torr、代表的には0.05torrないし0.2torr に制御され
る。
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−ルバルブ（30)
と、タ−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−ルバルブ（30）により0.001torr ないし
10torr、代表的には0.05torrないし0.2torr に制御され
る。
【００１２】図２は本実施例における光アニ−ル装置の
概要を説明するための図である。図２において、被照射
基板（60）は、後述の図３（Ａ）における裏面電極(9)
および同じく図３（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−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5KW ）を用いた。すなわち、電
源（50）は、一次電圧AC200V、30A 、および二次電圧
（52）AC4200V 、1.1Aないし1.6A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−ルを防ぐため、超高圧水銀
灯(54)は、その外側に水（51) 、( 51′) を供給するこ
とにより冷却される。
概要を説明するための図である。図２において、被照射
基板（60）は、後述の図３（Ａ）における裏面電極(9)
および同じく図３（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−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5KW ）を用いた。すなわち、電
源（50）は、一次電圧AC200V、30A 、および二次電圧
（52）AC4200V 、1.1Aないし1.6A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−ルを防ぐため、超高圧水銀
灯(54)は、その外側に水（51) 、( 51′) を供給するこ
とにより冷却される。
【００１３】超高圧水銀灯（54）は、300 ｎｍないし45
0 ｎｍの短波長光を発生すると同時に、長波長の500 ｎ
ｍ以上の波長の光がフィルタ（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。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。上記集光された線状紫外光（57）
は、被照射基板(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(60)がＸテ−ブル（61）上で、一定
速度に移動させられる。
0 ｎｍの短波長光を発生すると同時に、長波長の500 ｎ
ｍ以上の波長の光がフィルタ（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。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。上記集光された線状紫外光（57）
は、被照射基板(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(60)がＸテ−ブル（61）上で、一定
速度に移動させられる。
【００１４】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−ルは、光アニ−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−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。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。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。
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−ルが重要であることが判明された。
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−ルは、光アニ−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−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。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。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。
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−ルが重要であることが判明された。
【００１５】図３（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。図３
（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。図３（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SixC1-x （０＜ｘ＜１）のＰ型半導
体層(3) （ここではSixC1-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 μｍ）、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。
換装置の作製状態を説明するための図である。図３
（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。図３（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SixC1-x （０＜ｘ＜１）のＰ型半導
体層(3) （ここではSixC1-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 μｍ）、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。
【００１６】図３（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。
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、図１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。
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。
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、図１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。
【００１７】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。さらに、前記透光性導電膜（２）上には、図
１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２0 Å）─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、図２に示す光アニ−ル
装置により移動速度10ｃｍ／分で、10ｃｍ×10ｃｍの基
板(1) 上の被膜形成面を移動させて光アニ−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。
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。さらに、前記透光性導電膜（２）上には、図
１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２0 Å）─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、図２に示す光アニ−ル
装置により移動速度10ｃｍ／分で、10ｃｍ×10ｃｍの基
板(1) 上の被膜形成面を移動させて光アニ−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。
【００１８】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。かかる後、この表面は、150 ℃で60
分間の熱処理が行なわれる。かかる図３（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。
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。かかる後、この表面は、150 ℃で60
分間の熱処理が行なわれる。かかる図３（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。
【００１９】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−ザラマン分光法にてシェ−ラ−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−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×3 ｃ
ｍ）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−ザアニ−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0.84Ｖ、曲線因子62.7％、短絡電流19.4ｍＡ／ｃ
ｍ2）であり、約２％もその特性の向上を図ることがで
きた。
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−ザラマン分光法にてシェ−ラ−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−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×3 ｃ
ｍ）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−ザアニ−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0.84Ｖ、曲線因子62.7％、短絡電流19.4ｍＡ／ｃ
ｍ2）であり、約２％もその特性の向上を図ることがで
きた。
【００２０】具体例２ この具体例は図３（Ｂ）に示す構造を有したものであ
る。すなわち、ステンレス基板(1) 上には、耐熱性樹脂
（12) （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1050Å）、微結晶化したＮ型半導体層(5) （平均20
0 Å）、ホウ素が５×1017ｃｍ-3添加されたＩ型半導体
層(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）が図３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、図２に
示す光アニール処理装置を用いて光アニ−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（4
5）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。
る。すなわち、ステンレス基板(1) 上には、耐熱性樹脂
（12) （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1050Å）、微結晶化したＮ型半導体層(5) （平均20
0 Å）、ホウ素が５×1017ｃｍ-3添加されたＩ型半導体
層(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）が図３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、図２に
示す光アニール処理装置を用いて光アニ−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（4
5）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。
【００２１】Ｉ型半導体層（43）は、約800 Åの厚さで
あり、図２に示すＸテ−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−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 ／ｃ
ｍ2 ）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。
あり、図２に示すＸテ−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−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 ／ｃ
ｍ2 ）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。
【００２２】以上の説明において、光アニ−ル処理は、
水銀灯ではなくエキシマレ−ザ（波長150 ないし400 ｎ
ｍ）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
でのキャリアの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。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。
水銀灯ではなくエキシマレ−ザ（波長150 ないし400 ｎ
ｍ）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
でのキャリアの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。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。
【００２３】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
体層が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）、PI
P 接合を有する絶縁ゲート型電界効果半導体装置、また
はNIPIN 、PINIP 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。
する光電変換装置を主として説明をした。しかし、半導
体層が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）、PI
P 接合を有する絶縁ゲート型電界効果半導体装置、また
はNIPIN 、PINIP 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。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、非単結晶半導体層に１
００ｎｍないし４５０ｎｍの線状紫外光の波長を選択し
て、非単結晶半導体層に照射することにより、所望の範
囲までＩ型半導体層を結晶化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、本発明の半導体装置は、非単結晶半導体層における
結晶化を所望の範囲まで促進せしめ、結晶化と光吸収と
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。
００ｎｍないし４５０ｎｍの線状紫外光の波長を選択し
て、非単結晶半導体層に照射することにより、所望の範
囲までＩ型半導体層を結晶化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、本発明の半導体装置は、非単結晶半導体層における
結晶化を所望の範囲まで促進せしめ、結晶化と光吸収と
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。
【図１】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。
【図２】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。
【図３】（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。（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。
作製状態を説明するための図である。（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 (50)・・・電源 (54)・・・光源 (55)・・・石英レンズ (56)・・・シャッタ (57)・・・線状紫外光
Claims (1)
- 【請求項１】 紫外光発生手段によって発生した１００
ｎｍないし４５０ｎｍの紫外光を１００μｍないし２ｍ
ｍの幅の線状に集光する工程と、 非単結晶半導体が前記集光された線状紫外光で照射され
るように配設する工程と、 前記非単結晶半導体を前記集光された線状紫外光の長手
方向に対して略直角方向に移動する工程と、 からなり、基板上に形成された非単結晶半導体層に、Ｐ
Ｉ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、上記線状紫外光の波長を選択して、非単結晶半導体層 に
照射することによって、所望の範囲まで結晶化したＩ型
半導体層を得ることを特徴とする半導体装置の作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350151A JP2648683B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体装置の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350151A JP2648683B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体装置の作製方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59079622A Division JPS60224282A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 半導体装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677132A JPH0677132A (ja) | 1994-03-18 |
| JP2648683B2 true JP2648683B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=18408577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4350151A Expired - Lifetime JP2648683B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体装置の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2648683B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3346214B2 (ja) * | 1997-03-26 | 2002-11-18 | セイコーエプソン株式会社 | 結晶性半導体膜の製造方法、およびアニール装置および薄膜トランジスタの製造方法および液晶表示装置用アクティブマトリクス基板 |
| KR100470720B1 (ko) * | 1997-07-10 | 2005-07-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체장치제조용스테퍼설비의조명장치 |
Family Cites Families (2)
| 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 |
| JPS58127318A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 絶縁層上への単結晶膜形成方法 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP4350151A patent/JP2648683B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0677132A (ja) | 1994-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |