JP2012129533A - 太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温ポストアニールのステップを必要とせず、従来の低温ポリシリコン薄膜トラ
ンジスタと集積可能な、高効率の太陽電池を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された第1導電層と、前記第1導電層上に形成されたNドープまたはPドープの第1半導体層と、前記第1半導体層上に形成され、複数のレーザー誘起凝集シリコンナノドットを有するシリコンリッチ誘電体層と、前記シリコンリッチ誘電体層上に形成されたNドープまたはPドープの第2半導体層と、前記第2半導体層上に形成された第2導電層と、を含み、前記基板、前記第1導電層、および前記第1半導体層と、前記第2半導体層および前記第2導電層と、のいずれかは、透明材料からなることを特徴とする太陽電池。
【選択図】図3
Description
化物にたいするプログラム/消去電圧を低電圧化できる。低電圧化できれば、電圧印加ポンプを小さくすることができ、フローティンゲイト素子の集積化に当たっては、ダブルポリシステムを省略することに因るコストダウンが可能になる。よって、分離(discrete)、トラップ状(trap−like)の記憶ノードを用いた不揮発性メモリ素子は、新たな注目を引いている。
(a)基板10上(図3のステップ310)に第1導電層20を形成するステップ。
(b)第1導電層20上(図3のステップ320)にシリコンリッチ誘電体層30を形成するステップ。
(c)シリコンリッチ誘電体層30に少なくともレーザーアニールを行い、シリコンリッチ誘電体層30内のシリコンリッチ成分を凝集させ、シリコンリッチ誘電体層30に複数のシリコンナノドット40(図3のステップ330)を形成するステップ。
(d)シリコンリッチ誘電体層45上に第2導電層50(図3のステップ340)を形成するステップ。
ではなく、第2導電層50は金属層として、第1導電層20は、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)層、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)層の透明な導電層にできる。
また、第2導電層50は、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)層、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)層の透明な導電層として、第1導電層20を金属層にもできる。第1導電層20と第2導電層50は、光を透過する透明な導電層、又は薄い金属層にすることもできる。
(a)基板10上(図3のステップ310)に第1導電層20を形成するステップ。
(b)第1導電層20上(図3のステップ320)にシリコンリッチ誘電体層30を形成するステップ。
(c)シリコンリッチ誘電体層30にレーザーアニールを行い、シリコンリッチ誘電体層30内のシリコンリッチを凝集させ、シリコンリッチ誘電体層30にシリコンナノドット40(図3のステップ330)を複数形成するステップ。
(d)レーザー誘起凝集シリコンナノドット40を複数含むシリコンリッチ誘電体層30上に第2導電層50を形成する、任意に実施するステップ(図3のステップ340)。
ではない。
キシマレーザー光の波長は、266nm〜532nm(308nmが好ましい)であり、
そのレーザーエネルギーの密度は、約70mJ/cm2〜300mJ/cm2(更に、70mJ/cm2〜200mJ/cm2が好ましく、この範囲内であれば、レーザーはシリコンリッチ誘電体層下の金属層の破損、又は剥落を招くことが無い)である。別の実施形態では、シリコンリッチ誘電体層30に連続波レーザー結晶化(CLC)を行うレーザー波長は、約532〜1024nmである。また別の実施形態では、シリコンリッチ誘電体層30に固体連続波緑色レーザー照射を行うレーザー波長は、約532nmである。しかし、レーザーエネルギーの密度が200mJ/cm2を超えた時、シリコンリッチ誘電体層30下の金属層の破損、又は剥落を招く可能性がある。
本件発明の実施例では、第1導電層20と、又は第2導電層50は、単一層、又は複合層から選択することができ、且つ単一層、又は複合層の中の1つの層の構成材料は、上述の材料を用いることができる。この例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)を含む透明材料の第2導電層50の多層構造体は、例えば、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、又は上記を組み合わせたディスプレイに用いることができる。しかし、第2導電層50は、金属層から選択することができ、第1導電層20は、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ハフニウム酸化物(HfO)、又はこれらを組み合わせた透明な導電層から選択できる。別の実施形態では、第2導電層50は、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ハフニウム酸化物(HfO)、又はこれらを組み合わせた透明な導電層から選択することができ、第1導電層20は、金属層から選択できる。第1導電層20と第2導電層50の中の1つの層は、光を透過させることができる透明な導電層、又は薄い金属層から選択できる。又は、第1導電層20と第2導電層50は、全て光を透過する透明な導電層、又は薄い金属層から選択できる。
(a)基板410。
(b)基板410上に形成され、それが次のステップでN+又はP+のドーパントでドープされ、第1Nドープ又はPドープの半導体層425を形成する、例えばアモルファスシリコンの第1半導体層。
(c)第1Nドープ又はPドープの半導体層425上に形成され、それがレーザー誘起凝集プロセスによって形成されたレーザー誘起凝集シリコンナノドット435を複数含むシリコンリッチ誘電体層430。
(d)シリコンリッチ誘電体層430上に形成され、それが次のステップでN+又はP+のドーパントでドープされ、第2Nドープ又はPドープの半導体層445を形成する、例えばアモルファスシリコンの第2半導体層。
(a)基板510を提供するステップ。
(b)基板510上に第1半導体層520を形成するステップ。
(c)第1Nドープ又は第1Pドープの半導体層525を形成するステップ。
(d)第1Nドープ又は第1Pドープの半導体層525上にシリコンリッチ誘電体層530を形成するステップ。
(e)レーザー誘起凝集プロセスを行い、シリコンリッチ誘電体層530内に複数のレーザー誘起凝集シリコンナノドット535を形成するステップ。
(f)複数のレーザー誘起凝集シリコンナノドット535を含むシリコンリッチ誘電体層530上に第2半導体層540を形成するステップ。
(g)第2Nドープ又は第2Pドープの半導体層545を形成するステップ。
本実施例の工程のステップは、上述の順序で実施しても、順序を変更して実施しても構わない。
モルファスシリコン、ポリシリコン、微結晶シリコン(micro−crystallized silicon)、単結晶シリコン(mono−crystallized silicon)、又はこれらの組み合わせから形成されている。また、第1半導体層520と第2半導体層540の少なくとも1つは、N型半導体、P型半導体、レーザー結晶化(laser crystallized)N型半導体、レーザー結晶化P型半導体、またはこれらの組み合わせて形成することができる。レーザー結晶化N型半導体とレーザー結晶化P型半導体とは、レーザー結晶化プロセスで形成することができる。
(a)基板510を提供するステップ。
(b)基板510上に少なくとも2つの層を含む多層構造体を形成し、それぞれの層が第1の形態と第2の形態を備えるステップ。
(c)レーザー光でこの多層構造体を照射し、この多層構造体の少なくとも1つの層を第1の形態から第2の形態に変換するステップ。
(a)導電層710。
(b)半導体層750。
(c)導電層710と半導体層750との間に位置されるレーザー誘起凝集シリコンナノドット740を含むシリコンリッチ誘電体層730。
(d)半導体層750に形成されたドレイン領域722。
(e)半導体層750に形成されたソース領域724。
(f)ドレイン領域722とソース領域724との間に形成され、例えばシリコンリッチ誘電体層730に直接接続するチャンネル領域720。
(a)導電層710。
(b)半導体層750。
(c)導電層710と半導体層750との間に配置されたレーザー誘起凝集シリコンナノドット740を含むシリコンリッチ誘電体層730。
(d)半導体層750に形成されたドレイン領域722。
(e)半導体層750に形成されたソース領域724。
(f)ドレイン領域722とソース領域724との間に形成されたチャンネル領域720。
(g)チャンネル領域720とシリコンリッチ誘電体層730との間に形成されたトンネル(tunnel)誘電体層736。
(a)導電層710。
(b)基板705上に位置された緩衝(buffer)誘電体層750。
(c)緩衝誘電体層750上に形成された半導体層750。
(d)導電層710とチャンネル領域720との間に位置されたレーザー誘起凝集シリコンナノドット740を含むシリコンリッチ誘電体層730。
(e)半導体層720に形成されたドレイン領域722。
(f)半導体層720に形成されたソース領域724。
(g)ドレイン領域722とソース領域724との間に形成され、シリコンリッチ誘電体層730に直接接触されるチャンネル領域720。
(a)ソース領域724とドレイン領域722を有する半導体層720を提供するステップ。
(b)半導体層720上にシリコンリッチ誘電体層730を形成するステップ。
(c)シリコンリッチ誘電体層730にレーザー誘起凝集プロセスを行い、シリコンリッチ誘電体層730に複数のレーザー誘起凝集シリコンナノドット740を形成するステップ。
(d)シリコンリッチ誘電体層730に導電層710を形成するステップ。
この方法では、更に以下に示す1つ又は複数のステップを含むことができる。
(e)ソース領域724とドレイン領域722にそれぞれ電気的に接続されるソース領域とドレイン領域を提供するステップ。
(f)半導体層720とシリコンリッチ誘電体層730との間にトンネル誘電体層736を形成するステップ。
(g)ガラス基板705上に緩衝誘電体層750を形成し、緩衝誘電体層750上に半導体層720を形成するステップ。
(a)基板810上に緩衝誘電体層820を提供するステップ。
(b)緩衝誘電体層820上にポリシリコン半導体層を提供し、半導体層内にソース領域830(n+又はP+)、例えばnチャンネル又はPチャンネルのイントリンシックチャネル領域850(intrinsic channel)と、ドレイン領域(n+又はP+)が形成するステップ。
(c)ポリシリコン半導体層上にトンネル誘電体層860を提供するステップ。
(d)トンネル誘電体層860上にシリコンリッチ誘電体層870を形成するステップ。
(e)シリコンリッチ誘電体層870にレーザー誘起凝集プロセスを行い、シリコンリッチ誘電体層870内にレーザー誘起凝集シリコンナノドット875を複数形成するステップ。
(f)レーザー誘起凝集シリコンナノドット875を含むシリコンリッチ誘電体層870上に導電層880を形成し、ゲートを制御するステップ。
(a)第1導電層1010。
(b)第2導電層1040。
(c)第1導電層1010と第2導電層1040との間に配置され、レーザー誘起凝集
シリコンナノドット1020を複数含むシリコンリッチ誘電体層1030。
(a)第1導電層1010を提供するステップ。
(b)第1導電層1010上にシリコンリッチ誘電体層1030を形成するステップ。
(c)シリコンリッチ誘電体層1030にレーザー誘起凝集プロセスを施し、シリコンリッチ誘電体層1030内にレーザー誘起凝集シリコンナノドット1020を複数形成するステップ。
(d)レーザー誘起凝集シリコンナノドット1020を含むシリコンリッチ誘電体層1030上に第2導電層1040を形成するステップ。
しかし、感光素子1000の第1導電層1010と第2導電層1040は、その他の材料で形成することができる。
感光素子は、シリコンリッチ誘電体層内にレーザー誘起凝集シリコンナノドットを含み、且つ低温ポリシリコン(LTPS)パネル1300に集積されている。感光素子の第1部分1340では、感光素子は、レーザー誘起凝集シリコンナノドットのシリコンリッチ誘電体層1314と第2導電層1316を含む第1導電層1312を備え、感光素子の第2部分1350では、読み取り用の薄膜トランジスタ(TFT)が基板上に形成され、基板1310は、ソース領域1322、ドレイン領域1324と、ゲート電極1326を備える。
(a)基板。
(b)基板上に位置された第1導電体層、及び
(c)第1導電体層上に位置され、レーザー誘起凝集シリコンナノドットを含むシリコンリッチ誘電体層。
20 第1導電層
30 シリコンリッチ誘電体層
40 シリコンナノドット
45 シリコンリッチ誘電体層
50 第2導電層
62 レーザー光
64 レーザー光
100 多層構造体
300 流れ図
310、320、330、340 ステップ
400、402、404、406 太陽電池
410 基板
415 第1導電層
420 第1半導体層
425 第1Nドープ又は第1Pドープの半導体層
435 シリコンナノドット
440 第2半導体層
445 第2Nドープ又は第2Pドープの半導体層
450 第2導電層
510 曲線/基板
515 第1導電層
520 第1半導体層/曲線
525 第1Nドープ又は第1Pドープの半導体層
530 シリコンリッチ誘電体層/曲線
535 シリコンナノドット
540 第2半導体層/曲線
545 第2Nドープ又は第1Pドープの半導体層
550 第2導電層
700 不揮発メモリ素子
702、704 不揮発性メモリ素子
705 基板
710 導電層
720 チャンネル領域/半導体層
722 ドレイン領域
724 ソース領域
730 シリコンリッチ誘電体層
736 トンネル(tunnel)誘電体層
740 シリコンナノドット
750 半導体層/基板/緩衝(buffer)誘電体層
810 基板
820 緩衝誘電体層
830 ソース領域
840 ドレイン領域
850 チャンネル領域
860 トンネル誘電体層
870 シリコンリッチ誘電体層
875 シリコンナノドット
880 導電層
910 ゲート
920 チャンネル
930 コントロールオキサイド
940 トンネルオキサイド
1000 感光素子
1002、1004 可視光
1010 第1導電層
1020 シリコンナノドット
1030 シリコンリッチ誘電体層
1040 第2導電層
1041 接続線
1050 電池
1060 電流計
1110 高ドープN型シリコンソース領域
1120 高ドープN型シリコンドレイン領域
1130 ゲート電極
1140、1150 接続線
1300 低温ポリシリコン(LTPS)パネル
1310 基板
1312 第1導電層
1314 シリコンリッチ誘電体層
1316 第2導電層
1322 ソース領域
1324 ドレイン領域
1326 ゲート電極
1330 窓(window)
1340 第1部分
1350 第2部分
1410 基板
1412 第1導電層
1414 シリコンリッチ誘電体層
1416 第2導電層
1422 ソース領域
1424 ドレイン領域
1426 ゲート電極
1430 環境光
1440 バックライト
1500 ディスプレイパネル
1510 データを表示する表示領域
1520 信号を入力する表示領域
1530 光検出器
1540 太陽電池
1550 環境光センサ
1560 ディスプレイ領域
1570、1572 スキャンライン
1580、1582 データライン
1600 フローティングゲートの不揮発性メモリ素子
1602 ソース電極
1604 ゲート電極
1606 ドレイン電極
1608 絶縁層
1610 フローティングゲート
1612 反転層
1700 (SONOS)型の不揮発性メモリ素子
1710 ソース領域
1720 ドレイン領域
1730 第1酸化シリコン層
1740 多結晶シリコン層
1750 第2酸化シリコン層
1760 窒化ケイ素層
1770 第3酸化シリコン層
1780 導電層
Claims (12)
- 基板と、
前記基板上に形成された第1導電層と、
前記第1導電層上に形成されたNドープまたはPドープの第1半導体層と、
前記第1半導体層上に形成され、複数のレーザー誘起凝集シリコンナノドットを有するシリコンリッチ誘電体層と、
前記シリコンリッチ誘電体層上に形成されたNドープまたはPドープの第2半導体層と、
前記第2半導体層上に形成された第2導電層と、
を含み、
前記基板、前記第1導電層、および前記第1半導体層と、前記第2半導体層および前記第2導電層と、のいずれかは、透明材料からなる
ことを特徴とする太陽電池。 - 前記シリコンリッチ誘電体層は、シリコンリッチ酸化物、シリコンリッチ窒化物、シリコンリッチ酸窒化物、シリコンリッチ炭化物、または上述の組み合わせである請求項1に記載の太陽電池。
- 前記シリコンリッチ誘電体層の屈折率は、約1.4〜2.3である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記シリコンリッチ誘電体層の屈折率は、約1.47〜2.5である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記シリコンリッチ誘電体層は、シリコンリッチ酸化層、またはシリコンリッチ窒化層であり、前記シリコンリッチ酸化層の屈折率は、1.47〜2.5であり、前記シリコンリッチ窒化層の屈折率は、約1.7〜2.5である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記シリコンリッチ誘電体層の厚さは、約50〜1000nmであり、前記レーザー誘起凝集シリコンナノドットの密度は、約1×1011/cm2〜1×1012/cm2である請求項1に記載の太陽電池。
- 少なくとも一部の前記レーザー誘起凝集シリコンナノドットの直径は、2〜10nmであり、前記レーザー誘起凝集シリコンナノドットの密度は、約1×1011/cm2〜1×1012/cm2である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第1半導体層及び前記第2半導体層は、レーザー結晶化(laser crystallized)N型半導体またはレーザー結晶化P型半導体である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第1導電層及び前記第2導電層は、金属または金属酸化物である請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第2導電層は、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ハフニウム酸化物(HfO)、または上述の組み合わせを含む請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第2導電層は、金、銀、銅、鉄、スズ、鉛、カドミウム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ハフニウム、ネオジム、これらの合金、複合層、これらの窒化物またはこれらの酸化物を含む請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第2導電層は、透明材料と反射材料とを組み合わせて形成される請求項1に記載の太陽電池。
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