JP2003059832A - 結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置 - Google Patents
結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置Info
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- JP2003059832A JP2003059832A JP2001250367A JP2001250367A JP2003059832A JP 2003059832 A JP2003059832 A JP 2003059832A JP 2001250367 A JP2001250367 A JP 2001250367A JP 2001250367 A JP2001250367 A JP 2001250367A JP 2003059832 A JP2003059832 A JP 2003059832A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積で結晶性がよく低コストの結晶シリコ
ン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導
体装置を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１上の非晶質シリコン層２の
一部をエッチングしてガラス基板１が露出した部分の非
晶質シリコン層２の側壁２ａに触媒元素を含む層を形成
した後、熱処理することにより非晶質シリコン層２を結
晶シリコン層７に変換させるので、結晶化の進行に伴う
触媒元素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面
積で均一な結晶シリコン層を形成することができる。こ
のようにして形成された結晶シリコン層を用いて大面積
の太陽電池を形成することができる。
ン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導
体装置を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１上の非晶質シリコン層２の
一部をエッチングしてガラス基板１が露出した部分の非
晶質シリコン層２の側壁２ａに触媒元素を含む層を形成
した後、熱処理することにより非晶質シリコン層２を結
晶シリコン層７に変換させるので、結晶化の進行に伴う
触媒元素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面
積で均一な結晶シリコン層を形成することができる。こ
のようにして形成された結晶シリコン層を用いて大面積
の太陽電池を形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置
に関する。
半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、太陽電池や、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ
Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の分野で非晶質シリ
コン薄膜に変わる材料として結晶系シリコン薄膜が注目
されており、異種基板上に低温で品質のよい結晶系薄膜
を形成する研究が盛んに行われている。異種基板上に結
晶系薄膜を形成するには、通常、高温で成膜しなければ
ならず、低温で成膜すると、結晶性が低下するか、ある
いは非晶質の薄膜が形成されてしまうという問題があっ
た。
Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の分野で非晶質シリ
コン薄膜に変わる材料として結晶系シリコン薄膜が注目
されており、異種基板上に低温で品質のよい結晶系薄膜
を形成する研究が盛んに行われている。異種基板上に結
晶系薄膜を形成するには、通常、高温で成膜しなければ
ならず、低温で成膜すると、結晶性が低下するか、ある
いは非晶質の薄膜が形成されてしまうという問題があっ
た。
【０００３】一方、基板上に形成した非晶質薄膜が、触
媒元素を用いることにより低温で結晶化する現象がＲ．
Ｃ．Ｃａｍｍａｒａｔａらによって報告されている
［Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅ．，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１０
（１９９０）ｐ．２１３３〜２１３８］。
媒元素を用いることにより低温で結晶化する現象がＲ．
Ｃ．Ｃａｍｍａｒａｔａらによって報告されている
［Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅ．，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１０
（１９９０）ｐ．２１３３〜２１３８］。
【０００４】この現象を用いれば、低温かつ短時間で多
結晶の成膜が可能となる。さらにこの低温での結晶化
は、例えば微量のＮｉ元素を導入して熱処理することに
より達成可能であると考えられている。
結晶の成膜が可能となる。さらにこの低温での結晶化
は、例えば微量のＮｉ元素を導入して熱処理することに
より達成可能であると考えられている。
【０００５】従来、この触媒元素を用いた非晶質シリコ
ンを結晶化する技術は、主にＴＦＴをターゲットとして
開発されている。例えば、特開平６−２４４１０３号公
報にはＴＦＴに用いるための金属触媒結晶化技術が開示
されている。この技術は、素子が位置する場所の一部に
金属片を形成し、シリコンの融点以下の温度で熱処理す
ることにより、その金属片を出発点として結晶化を行う
ものである。また、太陽電池素子としては、特開平１１
−５４４３３号公報に金属触媒を用いたシリコン多結晶
薄膜形成方法が開示されている。この方法は、基板上に
触媒金属を島状に形成した後、非晶質シリコン薄膜を形
成して熱処理を行うものである。特開平１０−２２３５
３０号公報にはフォトレジストとイオン注入とを用いる
方法が開示されている。また、これらの他、非晶質シリ
コン層を形成した後、その上部又は下部全面に金属触媒
を形成して熱処理する方法等が知られている。
ンを結晶化する技術は、主にＴＦＴをターゲットとして
開発されている。例えば、特開平６−２４４１０３号公
報にはＴＦＴに用いるための金属触媒結晶化技術が開示
されている。この技術は、素子が位置する場所の一部に
金属片を形成し、シリコンの融点以下の温度で熱処理す
ることにより、その金属片を出発点として結晶化を行う
ものである。また、太陽電池素子としては、特開平１１
−５４４３３号公報に金属触媒を用いたシリコン多結晶
薄膜形成方法が開示されている。この方法は、基板上に
触媒金属を島状に形成した後、非晶質シリコン薄膜を形
成して熱処理を行うものである。特開平１０−２２３５
３０号公報にはフォトレジストとイオン注入とを用いる
方法が開示されている。また、これらの他、非晶質シリ
コン層を形成した後、その上部又は下部全面に金属触媒
を形成して熱処理する方法等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術、例えば特開平６−２４４１０３号公報や
特開平１１−５４４３３号公報に開示された方法では、
大面積の非晶質シリコンを結晶化させるためには、触媒
元素を島状に多数形成する必要があり、各島を核として
結晶が成長するために、結晶化させた薄膜は多くの結晶
粒界が存在する薄膜となってしまう。
た従来の技術、例えば特開平６−２４４１０３号公報や
特開平１１−５４４３３号公報に開示された方法では、
大面積の非晶質シリコンを結晶化させるためには、触媒
元素を島状に多数形成する必要があり、各島を核として
結晶が成長するために、結晶化させた薄膜は多くの結晶
粒界が存在する薄膜となってしまう。
【０００７】また、これらの方法を用いると触媒元素の
結晶化が進行するにつれて、濃度が変化してしまう。具
体的には結晶化は円形状に半径を大きくしながら進むた
め、濃度が低下していく。この濃度の低下によって例え
ば、結晶化されたシリコン中に残された触媒元素の量が
変化したり、結晶性が変化したり、結晶化が進むにつれ
て結晶速度が著しく低下する等の問題が起こる。
結晶化が進行するにつれて、濃度が変化してしまう。具
体的には結晶化は円形状に半径を大きくしながら進むた
め、濃度が低下していく。この濃度の低下によって例え
ば、結晶化されたシリコン中に残された触媒元素の量が
変化したり、結晶性が変化したり、結晶化が進むにつれ
て結晶速度が著しく低下する等の問題が起こる。
【０００８】さらに、特開平１０−２２３５３０号公報
に開示された方法では、フォトリソグラフィやイオン注
入を用いるため、１ｍ角サイズの大面積である結晶シリ
コン薄膜を形成することは現状では装置的な問題から不
可能であり、かつたとえ可能となった場合でも処理時間
が長くなり、その結果高コストとなってしまう。
に開示された方法では、フォトリソグラフィやイオン注
入を用いるため、１ｍ角サイズの大面積である結晶シリ
コン薄膜を形成することは現状では装置的な問題から不
可能であり、かつたとえ可能となった場合でも処理時間
が長くなり、その結果高コストとなってしまう。
【０００９】さらに、非晶質シリコン層の上部又は下部
全面に金属触媒を形成する方法では結晶粒を大きくする
ことができないという問題があった。
全面に金属触媒を形成する方法では結晶粒を大きくする
ことができないという問題があった。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、大面積で結晶性がよく低コストの結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置
を提供することにある。
し、大面積で結晶性がよく低コストの結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法は、
非晶質シリコンとは異なる異種基板上に非晶質シリコン
層を形成し、非晶質シリコン層の一部にエッチングを施
して異種基板が露出した部分の非晶質シリコン層の側壁
に触媒元素を含む層を形成した後、熱処理することによ
り非晶質シリコン層を結晶シリコン層に変換させるもの
である。
に本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法は、
非晶質シリコンとは異なる異種基板上に非晶質シリコン
層を形成し、非晶質シリコン層の一部にエッチングを施
して異種基板が露出した部分の非晶質シリコン層の側壁
に触媒元素を含む層を形成した後、熱処理することによ
り非晶質シリコン層を結晶シリコン層に変換させるもの
である。
【００１２】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層にｐ型のド
ーパントを混入させてもよい。
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層にｐ型のド
ーパントを混入させてもよい。
【００１３】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層にｎ型のド
ーパントを混入させてもよい。
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層にｎ型のド
ーパントを混入させてもよい。
【００１４】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、熱処理温度を上記非晶質シリ
コンの融点温度以下とするのが好ましい。
半導体装置の製造方法は、熱処理温度を上記非晶質シリ
コンの融点温度以下とするのが好ましい。
【００１５】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層の露出部の
側壁が非晶質シリコン層の表面に対して略直交するよう
にエッチングするのが好ましい。
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層の露出部の
側壁が非晶質シリコン層の表面に対して略直交するよう
にエッチングするのが好ましい。
【００１６】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層をエッチン
グする際の露出部を溝状に形成するのが好ましい。
半導体装置の製造方法は、非晶質シリコン層をエッチン
グする際の露出部を溝状に形成するのが好ましい。
【００１７】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、露出部を非晶質シリコン層の
表面に沿って一方向に部分的に、あるいは非晶質シリコ
ン層の一方の端面から他方の端面まで形成するのが好ま
しい。
半導体装置の製造方法は、露出部を非晶質シリコン層の
表面に沿って一方向に部分的に、あるいは非晶質シリコ
ン層の一方の端面から他方の端面まで形成するのが好ま
しい。
【００１８】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、露出部を非晶質シリコン層に
複数本形成してもよい。
半導体装置の製造方法は、露出部を非晶質シリコン層に
複数本形成してもよい。
【００１９】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、露出部を互いに平行になるよ
うに形成してもよい。
半導体装置の製造方法は、露出部を互いに平行になるよ
うに形成してもよい。
【００２０】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、隣接する露出部の間隔を１μ
ｍ以上１ｃｍ以下とするのが好ましい。
半導体装置の製造方法は、隣接する露出部の間隔を１μ
ｍ以上１ｃｍ以下とするのが好ましい。
【００２１】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、触媒元素を含む層を非晶質シ
リコン層の露出部を埋めるように形成するのが好まし
い。
半導体装置の製造方法は、触媒元素を含む層を非晶質シ
リコン層の露出部を埋めるように形成するのが好まし
い。
【００２２】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、触媒元素を含む層を複数層形
成してもよい。
半導体装置の製造方法は、触媒元素を含む層を複数層形
成してもよい。
【００２３】上記構成に加え本発明の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法は、触媒元素としてＮｉ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｔｉとその化合
物を用いるのが好ましい。
半導体装置の製造方法は、触媒元素としてＮｉ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｔｉとその化合
物を用いるのが好ましい。
【００２４】本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置は、
上記いずれかに記載の製造方法によって製造されたもの
である。
上記いずれかに記載の製造方法によって製造されたもの
である。
【００２５】本発明によれば、異種基板上の非晶質シリ
コン層の一部をエッチングして異種基板が露出した部分
の非晶質シリコン層の側壁に触媒元素を含む層を形成し
た後、熱処理することにより非晶質シリコン層を結晶シ
リコン層に変換させるので、結晶化の進行に伴う触媒元
素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面積で均
一な結晶シリコン層を形成することができる。このよう
にして形成された結晶シリコン層を用いて大面積の太陽
電池を形成することができる。
コン層の一部をエッチングして異種基板が露出した部分
の非晶質シリコン層の側壁に触媒元素を含む層を形成し
た後、熱処理することにより非晶質シリコン層を結晶シ
リコン層に変換させるので、結晶化の進行に伴う触媒元
素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面積で均
一な結晶シリコン層を形成することができる。このよう
にして形成された結晶シリコン層を用いて大面積の太陽
電池を形成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２７】図１（ａ）〜（ｆ）は本発明の結晶シリコ
ン薄膜半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す工程
図である。図２は図１（ｂ）〜（ｄ）に示した金属マス
クパターンの平面図の一例である。尚、図１（ｂ）〜
（ｄ）に示した金属マスクは図２に示した金属マスクの
一部である。まず、異種基板としてのガラス基板１の上
に非晶質シリコン層２を形成する（図１（ａ））。
ン薄膜半導体装置の製造方法の一実施の形態を示す工程
図である。図２は図１（ｂ）〜（ｄ）に示した金属マス
クパターンの平面図の一例である。尚、図１（ｂ）〜
（ｄ）に示した金属マスクは図２に示した金属マスクの
一部である。まず、異種基板としてのガラス基板１の上
に非晶質シリコン層２を形成する（図１（ａ））。
【００２８】非晶質シリコン層２の上に図２に示すよう
な金属マスク３を配置する（図１（ｂ））。
な金属マスク３を配置する（図１（ｂ））。
【００２９】非晶質シリコン層２の一部をエッチングし
て溝４を形成する（図１（ｃ））。非晶質シリコン層２
の上から金属マスク３を介してＮｉを蒸着させ、非晶質
シリコン層２のガラス基板１が露出した部分１ａ及び非
晶質シリコン層２の側面２ａに触媒元素としてのＮｉ層
５を形成する（図１（ｄ））。
て溝４を形成する（図１（ｃ））。非晶質シリコン層２
の上から金属マスク３を介してＮｉを蒸着させ、非晶質
シリコン層２のガラス基板１が露出した部分１ａ及び非
晶質シリコン層２の側面２ａに触媒元素としてのＮｉ層
５を形成する（図１（ｄ））。
【００３０】Ｎｉ層５を形成した後、ガラス基板１上の
Ｎｉ層５を除去すると共に金属マスク３を除去すること
により、非晶質シリコン層２の側面にＮｉ層５ａが残る
（図１（ｅ））。
Ｎｉ層５を除去すると共に金属マスク３を除去すること
により、非晶質シリコン層２の側面にＮｉ層５ａが残る
（図１（ｅ））。
【００３１】最後に非晶質シリコン層２をガラス基板１
ごと熱処理することにより、非晶質シリコン層２がＮｉ
層５ａから矢印６ａ、６ｂ方向に向かって結晶シリコン
層７に変換される。（図１（ｆ））。
ごと熱処理することにより、非晶質シリコン層２がＮｉ
層５ａから矢印６ａ、６ｂ方向に向かって結晶シリコン
層７に変換される。（図１（ｆ））。
【００３２】すなわち、本製造方法は、非晶質シリコン
とは異なる異種基板上の少なくとも一部に、少なくとも
非晶質シリコン層を含む層を形成し、非晶質シリコン層
の一部をエッチングして異種基板が露出した部分の非晶
質シリコン層の側壁の少なくとも一部に触媒元素を含む
層を形成した後、熱処理することにより非晶質シリコン
層を結晶シリコン層に変換させるものである。
とは異なる異種基板上の少なくとも一部に、少なくとも
非晶質シリコン層を含む層を形成し、非晶質シリコン層
の一部をエッチングして異種基板が露出した部分の非晶
質シリコン層の側壁の少なくとも一部に触媒元素を含む
層を形成した後、熱処理することにより非晶質シリコン
層を結晶シリコン層に変換させるものである。
【００３３】本製造方法によれば、結晶化の進行に伴う
触媒元素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面
積で均一な結晶シリコン層を形成することができる。ま
た、得られた結晶シリコン層を用いて大面積の太陽電池
を形成することができる。
触媒元素濃度の低下を最小限に抑えることができ、大面
積で均一な結晶シリコン層を形成することができる。ま
た、得られた結晶シリコン層を用いて大面積の太陽電池
を形成することができる。
【００３４】図３は本発明の結晶シリコン薄膜半導体装
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。尚、図１（ａ）〜
（ｆ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用い
た。
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。尚、図１（ａ）〜
（ｆ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用い
た。
【００３５】同図に示す結晶シリコン薄膜装置は、非晶
質シリコン層２−１の露出部４−１を非晶質シリコン層
２−１の表面に沿って一方向に部分的に形成したもので
ある。このような結晶シリコン薄膜装置においても図１
（ｆ）に示した結晶シリコン薄膜装置と同様の効果が得
られる。
質シリコン層２−１の露出部４−１を非晶質シリコン層
２−１の表面に沿って一方向に部分的に形成したもので
ある。このような結晶シリコン薄膜装置においても図１
（ｆ）に示した結晶シリコン薄膜装置と同様の効果が得
られる。
【００３６】図４は本発明の結晶シリコン薄膜半導体装
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
【００３７】図３に示した実施の形態との相違点は、非
晶質シリコン層２−２の露出部４−２を非晶質シリコン
層２−２の一方（図では下側）の端面から他方（図では
上側）の端面まで形成した点である。このような結晶シ
リコン薄膜装置においても図３に示した結晶シリコン薄
膜装置と同様の効果が得られる。
晶質シリコン層２−２の露出部４−２を非晶質シリコン
層２−２の一方（図では下側）の端面から他方（図では
上側）の端面まで形成した点である。このような結晶シ
リコン薄膜装置においても図３に示した結晶シリコン薄
膜装置と同様の効果が得られる。
【００３８】図５は本発明の結晶シリコン薄膜半導体装
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
【００３９】図４に示した実施の形態との相違点は、非
晶質シリコン層２−３の露出部４−３の形状を溝状に形
成した点である。このような結晶シリコン薄膜装置にお
いても図４に示した結晶シリコン薄膜装置と同様の効果
が得られる。
晶質シリコン層２−３の露出部４−３の形状を溝状に形
成した点である。このような結晶シリコン薄膜装置にお
いても図４に示した結晶シリコン薄膜装置と同様の効果
が得られる。
【００４０】図６は本発明の結晶シリコン薄膜半導体装
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
置の製造方法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実
施の形態を示す外観斜視図である。
【００４１】図５に示した実施の形態との相違点は、非
晶質シリコン層２−４の露出部４−４を複数（図では４
つであるが限定されない。）並列に形成した点である。
このような結晶シリコン薄膜装置においても図５に示し
た結晶シリコン薄膜装置と同様の効果が得られる。
晶質シリコン層２−４の露出部４−４を複数（図では４
つであるが限定されない。）並列に形成した点である。
このような結晶シリコン薄膜装置においても図５に示し
た結晶シリコン薄膜装置と同様の効果が得られる。
【００４２】
【実施例】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
【００４３】（実施例１）本実施例ではガラス基板上に
結晶シリコン薄膜を形成する場合で説明する。
結晶シリコン薄膜を形成する場合で説明する。
【００４４】異種基板としてガラス基板を用い、ガラス
基板の上にプラズマＣＶＤで非晶質シリコン層を略２０
ｎｍの厚さに形成した。この非晶質シリコン層の厚さの
範囲は１０〜７５ｎｍであり、望ましくは１５〜４５ｎ
ｍである。プラズマＣＶＤで成膜する際の原料ガスには
モノシラン（ＳｉＨ4）ガスを用いた。
基板の上にプラズマＣＶＤで非晶質シリコン層を略２０
ｎｍの厚さに形成した。この非晶質シリコン層の厚さの
範囲は１０〜７５ｎｍであり、望ましくは１５〜４５ｎ
ｍである。プラズマＣＶＤで成膜する際の原料ガスには
モノシラン（ＳｉＨ4）ガスを用いた。
【００４５】次に金属マスクで非晶質シリコン層を覆っ
てエッチングガスにＣＦ4ガスを用いてプラズマエッチ
ングを行い溝を形成した。金属マスクのマスクパターン
には図２に示したものを用いた。
てエッチングガスにＣＦ4ガスを用いてプラズマエッチ
ングを行い溝を形成した。金属マスクのマスクパターン
には図２に示したものを用いた。
【００４６】エッチングを施す際のマスクは、フォトレ
ジストによって形成してもよい。また、マスクパターン
は、エッチングを施す部分の間隔は、熱処理時間を数十
分程度にしたい場合は数μｍ、熱処理時間を数時間〜数
十時間としたい場合には数ｍｍとすることが望ましい。
さらにエッチングはフッ酸系溶液等を用いたウェットエ
ッチングや、スパッタによるドライエッチングでもよ
い。
ジストによって形成してもよい。また、マスクパターン
は、エッチングを施す部分の間隔は、熱処理時間を数十
分程度にしたい場合は数μｍ、熱処理時間を数時間〜数
十時間としたい場合には数ｍｍとすることが望ましい。
さらにエッチングはフッ酸系溶液等を用いたウェットエ
ッチングや、スパッタによるドライエッチングでもよ
い。
【００４７】次に、金属マスクで覆った状態のままでＥ
Ｂ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着を用いて触媒元
素としてＮｉ層を形成した。金属マスクを除去した後、
レーザを用いて余分に形成されたガラス基板上のＮｉ層
を除去した。これらの処理を施したガラス基板を５５０
℃、窒素雰囲気中で熱処理を施し、非晶質シリコン層を
結晶シリコン層に変換した。熱処理を施す際は、窒素雰
囲気中に限らず、真空中、水素雰囲気中、アルゴン等の
希ガス雰囲気中、ハロゲン化物中でも同様の効果が得ら
れた。このようにして形成された結晶シリコン薄膜は
（２２０）面配向を有していた。ラマン分光法で得られ
たスペクトルは薄膜全面にわたって、結晶シリコンであ
ることを示す５２０ｃｍ-1に鋭いピークを有する。ま
た、この薄膜は図７に示すように膜中に深さ方向に均一
な残留ニッケル濃度を有していた。
Ｂ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）蒸着を用いて触媒元
素としてＮｉ層を形成した。金属マスクを除去した後、
レーザを用いて余分に形成されたガラス基板上のＮｉ層
を除去した。これらの処理を施したガラス基板を５５０
℃、窒素雰囲気中で熱処理を施し、非晶質シリコン層を
結晶シリコン層に変換した。熱処理を施す際は、窒素雰
囲気中に限らず、真空中、水素雰囲気中、アルゴン等の
希ガス雰囲気中、ハロゲン化物中でも同様の効果が得ら
れた。このようにして形成された結晶シリコン薄膜は
（２２０）面配向を有していた。ラマン分光法で得られ
たスペクトルは薄膜全面にわたって、結晶シリコンであ
ることを示す５２０ｃｍ-1に鋭いピークを有する。ま
た、この薄膜は図７に示すように膜中に深さ方向に均一
な残留ニッケル濃度を有していた。
【００４８】図７はニッケル濃度と深さとの関係を示す
特性図であり、横軸が深さ軸を示し、縦軸がニッケル濃
度軸を示す。
特性図であり、横軸が深さ軸を示し、縦軸がニッケル濃
度軸を示す。
【００４９】尚、本実施例に記載の金属触媒層は、側面
のみ形成されず、薄膜表面に１μｍ程度はみ出して形成
された場合にも、側面のみに形成された場合と同様の効
果が得られた。
のみ形成されず、薄膜表面に１μｍ程度はみ出して形成
された場合にも、側面のみに形成された場合と同様の効
果が得られた。
【００５０】（実施例２）本実施例は、実施例１に記載
の非晶質シリコン膜にドーパントを混入させたものであ
る。ｐ型のドーパントを混入させる際には、プラズマＣ
ＶＤにおいてドーピングガスとしてジボラン（Ｂ
2Ｈ6）、ｎ型のドーパントを混入させる際には、フォス
フィン（ＰＨ3）を用いた。その他の処理は、実施例１
と同様である。これらのドーパントが混入された非晶質
シリコンにおいても実施例１と同様に（２２０）面配向
を有しており、結晶性のよい薄膜が形成できた。
の非晶質シリコン膜にドーパントを混入させたものであ
る。ｐ型のドーパントを混入させる際には、プラズマＣ
ＶＤにおいてドーピングガスとしてジボラン（Ｂ
2Ｈ6）、ｎ型のドーパントを混入させる際には、フォス
フィン（ＰＨ3）を用いた。その他の処理は、実施例１
と同様である。これらのドーパントが混入された非晶質
シリコンにおいても実施例１と同様に（２２０）面配向
を有しており、結晶性のよい薄膜が形成できた。
【００５１】（実施例３）本実施例は、実施例１に記載
の触媒元素層にＮｉとＴｉとを用いた。触媒元素の形成
には、実施例１において触媒元素を形成する際、まずＮ
ｉを０．５ｎｍの厚さに蒸着した後、Ｔｉを１ｎｍの厚
さに蒸着した。この方法で形成した薄膜は実施例１で形
成した薄膜よりも強い（２２０）面配向を有していた。
の触媒元素層にＮｉとＴｉとを用いた。触媒元素の形成
には、実施例１において触媒元素を形成する際、まずＮ
ｉを０．５ｎｍの厚さに蒸着した後、Ｔｉを１ｎｍの厚
さに蒸着した。この方法で形成した薄膜は実施例１で形
成した薄膜よりも強い（２２０）面配向を有していた。
【００５２】上述した実施例においては異種基板上に形
成する結晶シリコン薄膜太陽電池素子だけでなく、結晶
シリコン薄膜を用いた素子、基板等に幅広く用いること
ができる。
成する結晶シリコン薄膜太陽電池素子だけでなく、結晶
シリコン薄膜を用いた素子、基板等に幅広く用いること
ができる。
【００５３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５４】大面積で結晶性がよく低コストの結晶シリ
コン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半
導体装置の提供を実現することができる。
コン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半
導体装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の結晶シリコン薄膜半
導体装置の製造方法の一実施の形態を示す工程図であ
る。
導体装置の製造方法の一実施の形態を示す工程図であ
る。
【図２】金属マスクパターンの平面図の一例である。
【図３】本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
【図４】本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
【図５】本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
【図６】本発明の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
法を適用した結晶シリコン薄膜装置の他の実施の形態を
示す外観斜視図である。
【図７】ニッケル濃度と深さとの関係を示す特性図であ
る。
る。
１ 異種基板（ガラス基板）
２ 非晶質シリコン層
３ 金属マスク
４ 露出部（溝）
５ 触媒層（Ｎｉ層）
７ 結晶シリコン層
フロントページの続き
(72)発明者 皆川 康
茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線
株式会社アドバンスリサーチセンタ内
Ｆターム(参考） 5F051 AA03 AA16 BA12 BA14 CA15
CB14 CB22 CB24 CB29 GA03
5F052 AA11 CA04 DA02 DB03 EA15
FA06 JA01 JA09
Claims (14)
- 【請求項１】 非晶質シリコンとは異なる異種基板上に
非晶質シリコン層を形成し、該非晶質シリコン層の一部
にエッチングを施して上記異種基板が露出した部分の上
記非晶質シリコン層の側壁に触媒元素を含む層を形成し
た後、熱処理することにより上記非晶質シリコン層を結
晶シリコン層に変換させることを特徴とする結晶シリコ
ン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記非晶質シリコン層にｐ型のドーパン
トを混入させる請求項１に記載の結晶シリコン薄膜半導
体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記非晶質シリコン層にｎ型のドーパン
トを混入させる請求項１に記載の結晶シリコン薄膜半導
体装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記熱処理温度を上記非晶質シリコンの
融点温度以下とする請求項１から３のいずれかに記載の
結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記非晶質シリコン層の露出部の側壁が
上記非晶質シリコン層の表面に対して略直交するように
エッチングする請求項１から４のいずれかに記載の結晶
シリコン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 上記非晶質シリコン層をエッチングする
際の露出部を溝状に形成する請求項１から５のいずれか
に記載の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 上記露出部を上記非晶質シリコン層の表
面に沿って一方向に部分的に、あるいは上記非晶質シリ
コン層の一方の端面から他方の端面まで形成する請求項
６に記載の結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記露出部を上記非晶質シリコン層に複
数本形成する請求項６又は７に記載の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 上記露出部を互いに平行になるように形
成する請求項８に記載の結晶シリコン薄膜半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１０】 上記隣接する露出部の間隔を１μｍ以
上１ｃｍ以下とする請求項９に記載の結晶シリコン薄膜
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 上記触媒元素を含む層を上記非晶質シ
リコン層の露出部を埋めるように形成する請求項１から
１０のいずれかに記載の結晶シリコン薄膜半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１２】 上記触媒元素を含む層を複数層形成す
る請求項１１に記載の結晶シリコン薄膜半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１３】 上記触媒元素としてＮｉ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｔｉとその化合物
を用いる請求項１から１２のいずれかに記載の結晶シリ
コン薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれかに記載の
製造方法によって製造された結晶シリコン薄膜半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250367A JP2003059832A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001250367A JP2003059832A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003059832A true JP2003059832A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19079197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001250367A Pending JP2003059832A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 結晶シリコン薄膜半導体装置の製造方法及び結晶シリコン薄膜半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003059832A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1782459A2 (en) * | 2004-08-05 | 2007-05-09 | California Institute Of Technology | Method for fabricating crystalline silicon |
| US7999247B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electrode having a transparent electrode layer, electronic device and method for manufacturing the same |
| TWI476826B (zh) * | 2011-02-23 | 2015-03-11 | San Fu Chemical Co Ltd | 玻璃基板連續結晶式化學蝕刻方法與設備 |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001250367A patent/JP2003059832A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1782459A2 (en) * | 2004-08-05 | 2007-05-09 | California Institute Of Technology | Method for fabricating crystalline silicon |
| EP1782459A4 (en) * | 2004-08-05 | 2010-04-07 | California Inst Of Techn | PROCESS FOR PREPARING CRYSTALLINE SILICON |
| US7999247B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electrode having a transparent electrode layer, electronic device and method for manufacturing the same |
| US8324096B2 (en) | 2007-05-30 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electrode, electronic device and method for manufacturing the same |
| TWI476826B (zh) * | 2011-02-23 | 2015-03-11 | San Fu Chemical Co Ltd | 玻璃基板連續結晶式化學蝕刻方法與設備 |
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