JPH06163954A - 結晶系シリコン薄膜の形成方法及びこの膜を用いた光起電力装置 - Google Patents
結晶系シリコン薄膜の形成方法及びこの膜を用いた光起電力装置Info
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- JPH06163954A JPH06163954A JP4312151A JP31215192A JPH06163954A JP H06163954 A JPH06163954 A JP H06163954A JP 4312151 A JP4312151 A JP 4312151A JP 31215192 A JP31215192 A JP 31215192A JP H06163954 A JPH06163954 A JP H06163954A
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
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- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の凹凸形状を有し、かつ結晶性の良好な
結晶系シリコン薄膜を形成する。 【構成】 凹凸面３ａを有した結晶系シリコンからなる
鋳型３を、非晶質シリコン薄膜２の表面に凹凸面３ａの
凸部が接触するように載せ、非晶質シリコン薄膜２を加
熱して固相成長法により結晶化させ、鋳型３の凹凸面３
ａに対応した凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成
する。
結晶系シリコン薄膜を形成する。 【構成】 凹凸面３ａを有した結晶系シリコンからなる
鋳型３を、非晶質シリコン薄膜２の表面に凹凸面３ａの
凸部が接触するように載せ、非晶質シリコン薄膜２を加
熱して固相成長法により結晶化させ、鋳型３の凹凸面３
ａに対応した凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶系シリコン薄膜の
形成方法に関するものであり、特に所望の凹凸形状を表
面に付与することのできる結晶系シリコン薄膜の形成方
法に関するものである。
形成方法に関するものであり、特に所望の凹凸形状を表
面に付与することのできる結晶系シリコン薄膜の形成方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりシリコン薄膜の表面に凹凸形状
を付与する方法としては、ヘリウムまたはアルゴン等の
不活性ガスや、ＣＦ4 等のフロンガスまたは水素ガスと
いった反応性ガスを用い、化学的または物理的エッチン
グで表面を粗くする方法や、ＫＯＨやフッ硝酸等を用い
たウエットエッチングにより表面を粗くする方法があ
る。しかしながら、このような方法により得られる凹凸
形状は、凹凸面の間隔及び高さ等がばらついており不均
一なものであった。また、これらの方法によれば、エッ
チングされた凹凸面にエッチング成分が残留する等の問
題があった。
を付与する方法としては、ヘリウムまたはアルゴン等の
不活性ガスや、ＣＦ4 等のフロンガスまたは水素ガスと
いった反応性ガスを用い、化学的または物理的エッチン
グで表面を粗くする方法や、ＫＯＨやフッ硝酸等を用い
たウエットエッチングにより表面を粗くする方法があ
る。しかしながら、このような方法により得られる凹凸
形状は、凹凸面の間隔及び高さ等がばらついており不均
一なものであった。また、これらの方法によれば、エッ
チングされた凹凸面にエッチング成分が残留する等の問
題があった。
【０００３】比較的均一な凹凸面を形成する方法として
は、単結晶シリコンの（１００）面を、水酸化ナトリウ
ムまたは水酸化カリウムのような化学薬品でエッチング
する方法が知られている（Ｒ．Ｈｅｚｅｌ ａｎｄ
Ｌ．Ｈｕ，Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ
Ｉｎｔ’ｌ ＰＶＳＥＣ−５（１９９０），ｐ７０
１）。この方法によれば、上記エッチング法による凹凸
面に比べ、比較的均一な凹凸形状を得ることができる
が、（１００）面を有する単結晶シリコンの表面しか凹
凸形状にすることができないという問題があった。また
形成される凹凸形状の間隔及び高さ等が、格子定数によ
り決定されるものであるため、所望の凹凸形状を形成で
きないという問題もあった。
は、単結晶シリコンの（１００）面を、水酸化ナトリウ
ムまたは水酸化カリウムのような化学薬品でエッチング
する方法が知られている（Ｒ．Ｈｅｚｅｌ ａｎｄ
Ｌ．Ｈｕ，Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ
Ｉｎｔ’ｌ ＰＶＳＥＣ−５（１９９０），ｐ７０
１）。この方法によれば、上記エッチング法による凹凸
面に比べ、比較的均一な凹凸形状を得ることができる
が、（１００）面を有する単結晶シリコンの表面しか凹
凸形状にすることができないという問題があった。また
形成される凹凸形状の間隔及び高さ等が、格子定数によ
り決定されるものであるため、所望の凹凸形状を形成で
きないという問題もあった。
【０００４】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、均一な凹凸形状等の所望の凹凸形状を表面に
付与することができ、しかも結晶性の良好なシリコン薄
膜を形成することのできる方法を提供することにある。
を解消し、均一な凹凸形状等の所望の凹凸形状を表面に
付与することができ、しかも結晶性の良好なシリコン薄
膜を形成することのできる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従う結晶系シリ
コン薄膜の形成方法は、非晶質シリコン薄膜を固相成長
法により結晶化して結晶系シリコン薄膜を形成する際、
結晶系シリコン薄膜の表面に凹凸形状を付与する方法で
ある。
コン薄膜の形成方法は、非晶質シリコン薄膜を固相成長
法により結晶化して結晶系シリコン薄膜を形成する際、
結晶系シリコン薄膜の表面に凹凸形状を付与する方法で
ある。
【０００６】すなわち、本発明の方法は、凹凸面を有し
た結晶系シリコンからなる鋳型を準備する工程と、この
鋳型の凹凸面を非晶質シリコン薄膜上に載せ、非晶質シ
リコン薄膜の表面に鋳型の凹凸面の凸部を加圧下に接触
させる工程と、この接触状態で、非晶質シリコン薄膜を
加熱して固相成長法により結晶化させ、鋳型の凹凸面に
対応した凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成する
工程とを備えている。
た結晶系シリコンからなる鋳型を準備する工程と、この
鋳型の凹凸面を非晶質シリコン薄膜上に載せ、非晶質シ
リコン薄膜の表面に鋳型の凹凸面の凸部を加圧下に接触
させる工程と、この接触状態で、非晶質シリコン薄膜を
加熱して固相成長法により結晶化させ、鋳型の凹凸面に
対応した凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成する
工程とを備えている。
【０００７】本発明において、非晶質シリコン薄膜上に
載せる鋳型は、結晶系シリコンからなり、凹凸面を有し
ている。この凹凸面を、均一な凹凸形状とすることによ
り、本発明に従い形成する結晶性シリコン薄膜の表面を
均一な凹凸形状にすることができる。この結晶系シリコ
ンの鋳型の凹凸形状は、物理的な方法や化学的な方法で
形成することができる。例えば、切削加工等の機械的な
方法で凹凸形状を形成させてもよいし、プラズマエッチ
ングやウェットエッチング等のエッチングで凹凸形状を
形成させてもよい。鋳型を形成する結晶系シリコンは、
単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび微結晶シリコン
の中から選択することができる。
載せる鋳型は、結晶系シリコンからなり、凹凸面を有し
ている。この凹凸面を、均一な凹凸形状とすることによ
り、本発明に従い形成する結晶性シリコン薄膜の表面を
均一な凹凸形状にすることができる。この結晶系シリコ
ンの鋳型の凹凸形状は、物理的な方法や化学的な方法で
形成することができる。例えば、切削加工等の機械的な
方法で凹凸形状を形成させてもよいし、プラズマエッチ
ングやウェットエッチング等のエッチングで凹凸形状を
形成させてもよい。鋳型を形成する結晶系シリコンは、
単結晶シリコン、多結晶シリコンおよび微結晶シリコン
の中から選択することができる。
【０００８】凹凸形状は溝状に形成させたものでもよい
し、角錐状（ピラミッド状）や円錐状の凸部または凹部
を点在させたものでもよい。また、凹凸形状は曲面や球
面から構成されるようなものであってもよい。
し、角錐状（ピラミッド状）や円錐状の凸部または凹部
を点在させたものでもよい。また、凹凸形状は曲面や球
面から構成されるようなものであってもよい。
【０００９】また、本発明においては、鋳型の凹凸面を
均一な凹凸面にすることにより、均一な凹凸面を有する
結晶系シリコン薄膜を形成することができるが、本発明
における凹凸面は均一なものに限定されるものではな
く、所望の形状の凹凸面とすることができる。例えば、
凹凸の密度が中央部において疎であり周辺部で密である
ような凹凸形状、あるいはその逆に中央において密であ
り周辺部において疎であるような凹凸形状等を形成させ
ることができる。
均一な凹凸面にすることにより、均一な凹凸面を有する
結晶系シリコン薄膜を形成することができるが、本発明
における凹凸面は均一なものに限定されるものではな
く、所望の形状の凹凸面とすることができる。例えば、
凹凸の密度が中央部において疎であり周辺部で密である
ような凹凸形状、あるいはその逆に中央において密であ
り周辺部において疎であるような凹凸形状等を形成させ
ることができる。
【００１０】本発明において、形成する凹凸面を均一な
凹凸形状とする場合には、凹凸面の凸部間または凹部間
の間隔は、０．３μｍ〜１００μｍが好ましい。また凸
部の高さまたは凹部の深さは、０．１μｍ〜３μｍが好
ましい。
凹凸形状とする場合には、凹凸面の凸部間または凹部間
の間隔は、０．３μｍ〜１００μｍが好ましい。また凸
部の高さまたは凹部の深さは、０．１μｍ〜３μｍが好
ましい。
【００１１】本発明においては、非晶質シリコン薄膜の
表面に上述の鋳型の凹凸面の凸部を加圧下に接触させ
る。この際の圧力は特に限定されるものではないが、非
晶質シリコン薄膜の結晶化が進行すると共に、鋳型の凹
凸面の凸部が非晶質シリコン薄膜中に埋め込まれ、非晶
質シリコン薄膜の結晶化により形成される結晶系シリコ
ン薄膜の表面が鋳型の凹凸面に対応した凹凸面となるよ
うな適当な圧力が必要である。鋳型を錘等で加圧する場
合、加圧力としては、例えば、３０〜５００ｇ／ｃｍ2
が好ましく、さらに好ましくは３００〜５００ｇ／ｃｍ
2 である。
表面に上述の鋳型の凹凸面の凸部を加圧下に接触させ
る。この際の圧力は特に限定されるものではないが、非
晶質シリコン薄膜の結晶化が進行すると共に、鋳型の凹
凸面の凸部が非晶質シリコン薄膜中に埋め込まれ、非晶
質シリコン薄膜の結晶化により形成される結晶系シリコ
ン薄膜の表面が鋳型の凹凸面に対応した凹凸面となるよ
うな適当な圧力が必要である。鋳型を錘等で加圧する場
合、加圧力としては、例えば、３０〜５００ｇ／ｃｍ2
が好ましく、さらに好ましくは３００〜５００ｇ／ｃｍ
2 である。
【００１２】本発明においては、鋳型の凹凸面の凸部を
非晶質シリコン薄膜の表面に接触させた状態で、非晶質
シリコン薄膜を加熱して固相成長法により結晶化させて
いる。この加熱の温度は、固相成長法により結晶化させ
得るものであれば特に限定されるものではないが、後述
するように鋳型の凹凸面の凸部との接触部分から結晶化
を開始させるには、やや低めの温度に設定することが好
ましい。通常５００〜６００℃が好ましく、さらに好ま
しくは５００〜５５０℃に設定される。
非晶質シリコン薄膜の表面に接触させた状態で、非晶質
シリコン薄膜を加熱して固相成長法により結晶化させて
いる。この加熱の温度は、固相成長法により結晶化させ
得るものであれば特に限定されるものではないが、後述
するように鋳型の凹凸面の凸部との接触部分から結晶化
を開始させるには、やや低めの温度に設定することが好
ましい。通常５００〜６００℃が好ましく、さらに好ま
しくは５００〜５５０℃に設定される。
【００１３】
【作用】本発明に従えば、固相成長法により結晶化する
非晶質シリコン薄膜の表面に鋳型の凹凸面の凸部を加圧
して接触させている。非晶質シリコン薄膜は、結晶化と
共に体積が収縮するが、本発明では、鋳型の凹凸面が非
晶質シリコン薄膜の表面上に加圧して載せられているた
め、結晶化に伴う体積収縮の際、この凹凸面に対応した
凹凸面が結晶系シリコン薄膜の表面として形成される。
従って、本発明に従えば、所望の凹凸面を有した鋳型を
用いることにより、結晶系シリコン薄膜上に所望の凹凸
形状を形成させることができる。
非晶質シリコン薄膜の表面に鋳型の凹凸面の凸部を加圧
して接触させている。非晶質シリコン薄膜は、結晶化と
共に体積が収縮するが、本発明では、鋳型の凹凸面が非
晶質シリコン薄膜の表面上に加圧して載せられているた
め、結晶化に伴う体積収縮の際、この凹凸面に対応した
凹凸面が結晶系シリコン薄膜の表面として形成される。
従って、本発明に従えば、所望の凹凸面を有した鋳型を
用いることにより、結晶系シリコン薄膜上に所望の凹凸
形状を形成させることができる。
【００１４】また、本発明に従えば非晶質シリコン薄膜
の表面に鋳型の凹凸面の凸部を接触させた状態で結晶を
開始している。固相成長反応においては、種結晶と接し
ている部分から結晶化が開始されることが知られてお
り、このため本発明に従えば鋳型の凹凸面の凸部が接し
ている非晶質シリコン薄膜の表面部分から結晶化が始ま
る。この鋳型の凸部は所定間隔を隔てて設けられている
ものであるため、非晶質シリコン薄膜の表面の特定の部
分から結晶化が開始される。このため、本発明に従え
ば、非晶質シリコン薄膜の表面の特定の部分からのみ結
晶化を開始させることができるので、結晶粒径を大きく
させることができる。従って、従来の固相成長法により
得られる結晶系シリコン薄膜よりも粒径の大きい結晶性
の良好なシリコン薄膜を得ることができる。
の表面に鋳型の凹凸面の凸部を接触させた状態で結晶を
開始している。固相成長反応においては、種結晶と接し
ている部分から結晶化が開始されることが知られてお
り、このため本発明に従えば鋳型の凹凸面の凸部が接し
ている非晶質シリコン薄膜の表面部分から結晶化が始ま
る。この鋳型の凸部は所定間隔を隔てて設けられている
ものであるため、非晶質シリコン薄膜の表面の特定の部
分から結晶化が開始される。このため、本発明に従え
ば、非晶質シリコン薄膜の表面の特定の部分からのみ結
晶化を開始させることができるので、結晶粒径を大きく
させることができる。従って、従来の固相成長法により
得られる結晶系シリコン薄膜よりも粒径の大きい結晶性
の良好なシリコン薄膜を得ることができる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明に従う一実施例を説明するた
めの断面図である。図１を参照して、基板１上には、非
晶質シリコン薄膜２が形成されており、この非晶質シリ
コン薄膜２の上には、凹凸面３ａが形成された単結晶シ
リコンからなる鋳型３が凹凸面３ａを下にして設けられ
ている。鋳型３上には錘４が設けられている。この錘４
及び鋳型３の自重により、鋳型３の凹凸面３ａの凸部先
端が非晶質シリコン薄膜２の表面に加圧されて接触して
いる。錘４の重さは、鋳型３の自重と併せて、３０ｇ／
ｃｍ2 程度となる重量にされている。鋳型３の凹凸面３
ａは、ピラミッド状に所定間隔で突出した凹凸形状を有
している。凹凸面３ａにおける凸部間の間隔は１０μｍ
であり、凸部の高さは０．５μｍである。
めの断面図である。図１を参照して、基板１上には、非
晶質シリコン薄膜２が形成されており、この非晶質シリ
コン薄膜２の上には、凹凸面３ａが形成された単結晶シ
リコンからなる鋳型３が凹凸面３ａを下にして設けられ
ている。鋳型３上には錘４が設けられている。この錘４
及び鋳型３の自重により、鋳型３の凹凸面３ａの凸部先
端が非晶質シリコン薄膜２の表面に加圧されて接触して
いる。錘４の重さは、鋳型３の自重と併せて、３０ｇ／
ｃｍ2 程度となる重量にされている。鋳型３の凹凸面３
ａは、ピラミッド状に所定間隔で突出した凹凸形状を有
している。凹凸面３ａにおける凸部間の間隔は１０μｍ
であり、凸部の高さは０．５μｍである。
【００１６】この状態で、非晶質シリコン薄膜２の温度
が５５０℃となるように加熱し、固相成長を開始する。
非晶質シリコン薄膜２の固相成長開始と共に、結晶化が
進行し、非晶質シリコン薄膜２の体積が徐々に収縮す
る。この体積収縮と共に、鋳型３が下方に徐々に移動
し、結晶化していく非晶質シリコン薄膜２の表面が鋳型
３の凹凸面３ａに沿う凹凸形状に形成されていく。
が５５０℃となるように加熱し、固相成長を開始する。
非晶質シリコン薄膜２の固相成長開始と共に、結晶化が
進行し、非晶質シリコン薄膜２の体積が徐々に収縮す
る。この体積収縮と共に、鋳型３が下方に徐々に移動
し、結晶化していく非晶質シリコン薄膜２の表面が鋳型
３の凹凸面３ａに沿う凹凸形状に形成されていく。
【００１７】図２は、非晶質シリコン薄膜が結晶化し、
結晶系シリコン薄膜となった状態を示す断面図である。
図２に示すように、結晶系シリコン薄膜５の表面には、
鋳型３の凹凸面３ａに沿う凹凸面５ａが形成されてい
る。図３は、以上のように固相成長法により結晶化させ
た基板１上の結晶系シリコン薄膜５を示している。図３
に示すように、本発明に従えば、鋳型の凹凸面に沿う凹
凸面５ａを結晶系シリコン薄膜５に形成させることがで
きる。
結晶系シリコン薄膜となった状態を示す断面図である。
図２に示すように、結晶系シリコン薄膜５の表面には、
鋳型３の凹凸面３ａに沿う凹凸面５ａが形成されてい
る。図３は、以上のように固相成長法により結晶化させ
た基板１上の結晶系シリコン薄膜５を示している。図３
に示すように、本発明に従えば、鋳型の凹凸面に沿う凹
凸面５ａを結晶系シリコン薄膜５に形成させることがで
きる。
【００１８】図４は、本発明の方法に従い結晶系シリコ
ン薄膜を形成し、太陽電池を作製する実施例を説明する
ための断面図である。図４を参照して、厚み３００μｍ
のｎ型単結晶シリコン１１の上には、厚み０．２μｍの
ｐ型非晶質シリコン薄膜１２が形成されている。このｐ
型非晶質シリコン薄膜１２の上には、凹凸面１３ａを下
にして鋳型１３が載せられている。鋳型１３の上には錘
１４が載せられている。鋳型１３及び錘１４の重量は、
合計で５０ｇ／ｃｍ2 程度になるように設定されてい
る。鋳型１３の凹凸面１３ａはピラミッド状に突出した
凹凸形状であり、凸部間の間隔は０．３μｍであり、凸
部の高さは０．１μｍである。
ン薄膜を形成し、太陽電池を作製する実施例を説明する
ための断面図である。図４を参照して、厚み３００μｍ
のｎ型単結晶シリコン１１の上には、厚み０．２μｍの
ｐ型非晶質シリコン薄膜１２が形成されている。このｐ
型非晶質シリコン薄膜１２の上には、凹凸面１３ａを下
にして鋳型１３が載せられている。鋳型１３の上には錘
１４が載せられている。鋳型１３及び錘１４の重量は、
合計で５０ｇ／ｃｍ2 程度になるように設定されてい
る。鋳型１３の凹凸面１３ａはピラミッド状に突出した
凹凸形状であり、凸部間の間隔は０．３μｍであり、凸
部の高さは０．１μｍである。
【００１９】図４に示す状態で加熱し、ｐ型非晶質シリ
コン薄膜１２の温度を６００℃とし、固相成長法により
結晶化させた。図５は、このようにして得られた多結晶
シリコン薄膜を示す断面図である。図５に示すように、
ｎ型単結晶シリコン１１の上に、ｐ型多結晶シリコン薄
膜１５が形成される。このｐ型多結晶シリコン薄膜１５
の表面に形成された凹凸面１５ａは、図４に示す鋳型１
３の凹凸面１３ａに対応する凹凸形状である。
コン薄膜１２の温度を６００℃とし、固相成長法により
結晶化させた。図５は、このようにして得られた多結晶
シリコン薄膜を示す断面図である。図５に示すように、
ｎ型単結晶シリコン１１の上に、ｐ型多結晶シリコン薄
膜１５が形成される。このｐ型多結晶シリコン薄膜１５
の表面に形成された凹凸面１５ａは、図４に示す鋳型１
３の凹凸面１３ａに対応する凹凸形状である。
【００２０】図６は、図５に示すｐ型単結晶シリコン薄
膜を用いて作製した光起動力装置を示す断面図である。
図６を参照して、ｐ型多結晶シリコン薄膜１５の上に、
酸化インジウム錫や酸化錫等の透明導電膜からなる前面
電極１６を形成する。ｎ型単結晶シリコン１１の背面に
は、蒸着法等によって金属電極からなる背面電極１７を
形成する。
膜を用いて作製した光起動力装置を示す断面図である。
図６を参照して、ｐ型多結晶シリコン薄膜１５の上に、
酸化インジウム錫や酸化錫等の透明導電膜からなる前面
電極１６を形成する。ｎ型単結晶シリコン１１の背面に
は、蒸着法等によって金属電極からなる背面電極１７を
形成する。
【００２１】この光起電力装置において、ｐ型多結晶シ
リコン薄膜の平均的な厚みは約０．１５μｍであり、前
面電極１６の平均的な厚みは約７００Åであり、背面電
極１７の厚みは約２μｍである。
リコン薄膜の平均的な厚みは約０．１５μｍであり、前
面電極１６の平均的な厚みは約７００Åであり、背面電
極１７の厚みは約２μｍである。
【００２２】比較として、図７に示すようなｎ型単結晶
シリコン２１上に設けられた、平坦な表面を有するｐ型
多結晶シリコン薄膜２５の上に前面電極２６を設け、ｎ
型単結晶シリコン２１の背面に背面電極２７を設けた光
起電力装置を作製した。図６に示す実施例の光起電力装
置及び図７に示す比較例の光起電力装置の収集効率を測
定し、図８に示した。図８に示すように、実施例の光起
電力装置は、短波長側及び長波長側において、比較例の
光起電力装置より、収集効率が向上していることがわか
る。
シリコン２１上に設けられた、平坦な表面を有するｐ型
多結晶シリコン薄膜２５の上に前面電極２６を設け、ｎ
型単結晶シリコン２１の背面に背面電極２７を設けた光
起電力装置を作製した。図６に示す実施例の光起電力装
置及び図７に示す比較例の光起電力装置の収集効率を測
定し、図８に示した。図８に示すように、実施例の光起
電力装置は、短波長側及び長波長側において、比較例の
光起電力装置より、収集効率が向上していることがわか
る。
【００２３】図９は、多結晶シリコン基板上に形成した
非晶質シリコン薄膜を本発明に従い結晶化させる実施例
を説明するための断面図である。図９を参照して、厚み
４００μｍのｎ型多結晶シリコン基板３１上には、厚み
３０００Åの非晶質シリコン薄膜３２が設けられてい
る。非晶質シリコン薄膜３２は、ノンドープの非晶質シ
リコン層３２ａ（厚み１０００Å）と、Ｂドープの結晶
質シリコン層３２ｂ（厚み２０００Å）の２層構造を有
している。これは、固相成長をさせた際に、Ｂドープの
非晶質シリコン層３２ｂから結晶成長が始まるように
し、ｎ型多結晶シリコン基板３１の影響を固相成長の際
に受けないようにするためである。
非晶質シリコン薄膜を本発明に従い結晶化させる実施例
を説明するための断面図である。図９を参照して、厚み
４００μｍのｎ型多結晶シリコン基板３１上には、厚み
３０００Åの非晶質シリコン薄膜３２が設けられてい
る。非晶質シリコン薄膜３２は、ノンドープの非晶質シ
リコン層３２ａ（厚み１０００Å）と、Ｂドープの結晶
質シリコン層３２ｂ（厚み２０００Å）の２層構造を有
している。これは、固相成長をさせた際に、Ｂドープの
非晶質シリコン層３２ｂから結晶成長が始まるように
し、ｎ型多結晶シリコン基板３１の影響を固相成長の際
に受けないようにするためである。
【００２４】このＢドープの非晶質シリコン層３２ｂの
上に凹凸面３３ａを有した鋳型３３が載せられており、
この鋳型３３の上に錘３４が載せられている。鋳型３３
の凹凸面３３ａ形状並びに鋳型３３と錘３４の合計重量
は、図４に示す実施例と同様にしている。
上に凹凸面３３ａを有した鋳型３３が載せられており、
この鋳型３３の上に錘３４が載せられている。鋳型３３
の凹凸面３３ａ形状並びに鋳型３３と錘３４の合計重量
は、図４に示す実施例と同様にしている。
【００２５】図９に示す状態で非晶質シリコン薄膜３２
を固相成長法により結晶化させ、図１０に示すｐ型結晶
系シリコン薄膜３５とした。このｐ型結晶系シリコン薄
膜３５の上に図１１に示すように前面電極３６（厚み７
００Å）を設け、ｎ型多結晶シリコン基板３１の背面に
背面電極３７（厚み２μｍ）を設けた光起電力装置を作
製した。
を固相成長法により結晶化させ、図１０に示すｐ型結晶
系シリコン薄膜３５とした。このｐ型結晶系シリコン薄
膜３５の上に図１１に示すように前面電極３６（厚み７
００Å）を設け、ｎ型多結晶シリコン基板３１の背面に
背面電極３７（厚み２μｍ）を設けた光起電力装置を作
製した。
【００２６】比較として、図９に示す非晶質シリコン薄
膜３２の上に鋳型３３及び錘３４を設けずに固相成長法
により結晶化させ、光起電力装置を作製した。図１２
は、このような光起電力装置を示しており、ｎ型多結晶
シリコン基板４１上には表面が平坦なｐ型結晶系シリコ
ン薄膜４５が設けられており、ｐ型結晶系シリコン薄膜
４５上には前面電極４６が設けられている。またｎ型多
結晶シリコン基板４１の背面には背面電極４７が設けら
れている。
膜３２の上に鋳型３３及び錘３４を設けずに固相成長法
により結晶化させ、光起電力装置を作製した。図１２
は、このような光起電力装置を示しており、ｎ型多結晶
シリコン基板４１上には表面が平坦なｐ型結晶系シリコ
ン薄膜４５が設けられており、ｐ型結晶系シリコン薄膜
４５上には前面電極４６が設けられている。またｎ型多
結晶シリコン基板４１の背面には背面電極４７が設けら
れている。
【００２７】図１１に示す実施例の光起電力装置及び図
１２に示す比較の光起電力装置の収集効率を測定し、図
１３に示した。図１３に示されるように、本発明に従い
ｐ型結晶系シリコン薄膜の表面に凹凸形状を付与した光
起電力装置は、短波長側及び長波長側において収集効率
の増加が認められた。
１２に示す比較の光起電力装置の収集効率を測定し、図
１３に示した。図１３に示されるように、本発明に従い
ｐ型結晶系シリコン薄膜の表面に凹凸形状を付与した光
起電力装置は、短波長側及び長波長側において収集効率
の増加が認められた。
【００２８】また実施例において固相成長法により結晶
化させた結晶系シリコン薄膜は、比較の方法により形成
された結晶薄膜に比べて結晶粒径が２〜５倍程度大きい
ことが確認された。
化させた結晶系シリコン薄膜は、比較の方法により形成
された結晶薄膜に比べて結晶粒径が２〜５倍程度大きい
ことが確認された。
【００２９】
【発明の効果】本発明のシリコン薄膜の形成方法に従え
ば、所望の形状の凹凸面を有した結晶系シリコンからな
る鋳型を用いることにより、この鋳型の凹凸面に対応し
た凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成させること
ができる。従って、凸部間の間隔や凸部の高さ等の均一
な凹凸面を有した鋳型を用いることにより、均一な凹凸
形状の結晶系シリコン薄膜の表面に付与することができ
る。
ば、所望の形状の凹凸面を有した結晶系シリコンからな
る鋳型を用いることにより、この鋳型の凹凸面に対応し
た凹凸面を有する結晶系シリコン薄膜を形成させること
ができる。従って、凸部間の間隔や凸部の高さ等の均一
な凹凸面を有した鋳型を用いることにより、均一な凹凸
形状の結晶系シリコン薄膜の表面に付与することができ
る。
【００３０】また鋳型の凹凸面の凸部が接触した非晶質
シリコン薄膜の表面から選択的に結晶化を開始させるこ
とができ、従来よりも結晶粒径の大きなシリコン薄膜を
形成させることができる。このため、従来よりも結晶性
の良好なシリコン薄膜を形成することができる。
シリコン薄膜の表面から選択的に結晶化を開始させるこ
とができ、従来よりも結晶粒径の大きなシリコン薄膜を
形成させることができる。このため、従来よりも結晶性
の良好なシリコン薄膜を形成することができる。
【００３１】また、光起電力装置の光電変換層中の結晶
系シリコン薄膜を、本発明の方法に従い形成させること
により、従来の光起電力装置よりも収集効率の高い光起
電力装置を得ることができ、光電変換効率を向上させる
ことができる。
系シリコン薄膜を、本発明の方法に従い形成させること
により、従来の光起電力装置よりも収集効率の高い光起
電力装置を得ることができ、光電変換効率を向上させる
ことができる。
【図１】本発明の一実施例において、非晶質シリコン薄
膜の表面に鋳型の凹凸面を載せた状態を示す断面図。
膜の表面に鋳型の凹凸面を載せた状態を示す断面図。
【図２】図１に示す状態で固相成長法により結晶化させ
た状態を示す断面図。
た状態を示す断面図。
【図３】本発明に従う一実施例において、結晶系シリコ
ン薄膜が固相成長法による結晶化で形成された状態を示
す断面図。
ン薄膜が固相成長法による結晶化で形成された状態を示
す断面図。
【図４】本発明の方法に従い形成された結晶系シリコン
薄膜を光起電力装置に用いる実施例を説明するための断
面図。
薄膜を光起電力装置に用いる実施例を説明するための断
面図。
【図５】図４に示す実施例において、ｐ型結晶系シリコ
ン薄膜が形成された状態を示す断面図。
ン薄膜が形成された状態を示す断面図。
【図６】図５に示すシリコンの積層構造に電極を取付け
光起電力装置とした状態を示す断面図。
光起電力装置とした状態を示す断面図。
【図７】比較の光起電力装置を示す断面図。
【図８】図６に示す実施例の光起電力装置の収集効率を
示す図。
示す図。
【図９】本発明の方法に従い形成された結晶系シリコン
薄膜を用いて光起電力装置を作製する他の実施例を説明
するための断面図。
薄膜を用いて光起電力装置を作製する他の実施例を説明
するための断面図。
【図１０】図９に示す実施例において、非晶質シリコン
薄膜を結晶化した状態を示す断面図。
薄膜を結晶化した状態を示す断面図。
【図１１】図１０に示すシリコンの積層構造に電極を取
付けて光起電力装置とした状態を示す断面図。
付けて光起電力装置とした状態を示す断面図。
【図１２】比較の光起電力装置を示す断面図。
【図１３】図１１に示す実施例の光起電力装置の収集効
率を示す図。
率を示す図。
１…基板 ２…非晶質シリコン薄膜 ３，１３，３３…鋳型 ３ａ，１３ａ，３３ａ…鋳型の凹凸面 ４，１４，３４…錘 １１…ｎ型単結晶シリコン基板 １２…ｐ型非晶質シリコン薄膜 ３１…ｎ型多結晶シリコン基板 ３２…非晶質シリコン薄膜 ３２ａ…ノンドープ非晶質シリコン層 ３２ｂ…Ｂドープ非晶質シリコン層
Claims (2)
- 【請求項１】 非晶質シリコン薄膜を固相成長法により
結晶化して結晶系シリコン薄膜を形成する方法であっ
て；凹凸面を有した結晶系シリコンからなる鋳型を準備
する工程と；前記非晶質シリコン薄膜の上に前記鋳型の
凹凸面を載せ、非晶質シリコン薄膜の表面に鋳型の凹凸
面の凸部を加圧下に接触させる工程と；前記非晶質シリ
コン薄膜の表面に鋳型の凹凸面の凸部を接触させた状態
で、前記非晶質シリコン薄膜を加熱して固相成長法によ
り結晶化させ、鋳型の凹凸面に対応した凹凸面を有する
結晶系シリコン薄膜を形成する工程とを備える、結晶系
シリコン薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 光電変換層中の結晶系シリコン薄膜が、
請求項１に記載の方法で形成されている、光起電力装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4312151A JPH06163954A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 結晶系シリコン薄膜の形成方法及びこの膜を用いた光起電力装置 |
| US08/151,271 US5378289A (en) | 1992-11-20 | 1993-11-12 | Method of forming crystalline silicon film and solar cell obtained thereby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4312151A JPH06163954A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 結晶系シリコン薄膜の形成方法及びこの膜を用いた光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163954A true JPH06163954A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18025861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4312151A Pending JPH06163954A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 結晶系シリコン薄膜の形成方法及びこの膜を用いた光起電力装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5378289A (ja) |
| JP (1) | JPH06163954A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533969A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | アイメック | エミッタ構造の作製方法とその結果のエミッタ構造 |
| JP2012507172A (ja) * | 2008-10-31 | 2012-03-22 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | マイクロエレクトロニクス分野において単結晶膜を形成する方法 |
| JP2012507171A (ja) * | 2008-10-31 | 2012-03-22 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ | 埋め込み電気絶縁連続層を備えたハイブリッド基板を製造する方法 |
| JP2013526048A (ja) * | 2010-04-28 | 2013-06-20 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 太陽電池用シリコンウェハーを機械的にテクスチャリングする装置及び方法、並びに得られるシリコンウェハー |
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| FR2757684B1 (fr) * | 1996-12-20 | 1999-03-26 | Thomson Csf | Detecteur infrarouge a structure quantique, non refroidie |
| US5827773A (en) * | 1997-03-07 | 1998-10-27 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Method for forming polycrystalline silicon from the crystallization of microcrystalline silicon |
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| DE19802131B4 (de) | 1998-01-21 | 2007-03-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer monokristallinen Schicht aus einem leitenden oder halbleitenden Material |
| DE50010046D1 (de) * | 1999-01-04 | 2005-05-19 | Infineon Technologies Ag | Verfahren und vorrichtung zur formgebung von halbleiteroberflächen |
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| WO2004093202A1 (fr) * | 2003-04-14 | 2004-10-28 | Centre National De La Recherche Scientifique | Materiau semiconducteur obtenu par frittage |
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| US8405183B2 (en) * | 2003-04-14 | 2013-03-26 | S'Tile Pole des Eco-Industries | Semiconductor structure |
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| WO2010129163A2 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Thinsilicon Corporation | Photovoltaic cells and methods to enhance light trapping in semiconductor layer stacks |
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| KR101729308B1 (ko) | 2010-09-30 | 2017-05-02 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조 방법 |
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Also Published As
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| US5378289A (en) | 1995-01-03 |
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