JP2744979B2 - Light irradiation method for semiconductor - Google Patents

Light irradiation method for semiconductor

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JP2744979B2
JP2744979B2 JP6160733A JP16073394A JP2744979B2 JP 2744979 B2 JP2744979 B2 JP 2744979B2 JP 6160733 A JP6160733 A JP 6160733A JP 16073394 A JP16073394 A JP 16073394A JP 2744979 B2 JP2744979 B2 JP 2744979B2
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semiconductor
silicon
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舜平 山崎
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株式会社 半導体エネルギー研究所
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、被加熱物に紫外光を照
射することによって、その表面近傍のみを光アニールす
る半導体の光照射方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】非単結晶半導体に水素等を添加すること
によって再結合中心を中和させる技術は、たとえば特開
昭58−25281号公報に記載されている。また、非
単結晶半導体を光アニールによって結晶化を促進する技
術は、たとえば特開昭57−53986号公報、特開昭
56−23784号公報、特開昭56−81981号公
報、特開昭57−99729号公報にそれぞれ記載され
ている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示されているアニール技術は、赤外光を含む光アニール
である。赤外光は、紫外光と比較して、波長が長いた
め、レンズで集光した場合でも、光が互いに干渉して散
乱する。したがって、赤外光を含んだ光アニールは、非
単結晶半導体の所望の厚さ、特に1000Åの厚さ以下
だけの半導体の結晶化を促進させることができなかっ
た。また、赤外光を含む光アニールには、レーザ光を利
用したQスイッチ発振パルスによるもの、あるいは連続
発振させたレーザ光を回転ミラーによって走査するもの
等がある。そして、赤外光を含む光アニールによる光照
射は、非単結晶半導体の結晶化を促進することが知られ
ている。 【0004】しかし、上記レーザアニールは、円形の連
続したスポット光から構成されるため、スポット光とス
ポット光との間に隙間ができるか、あるいは重なり部が
できるかのいずれかである。そのため、上記円形のスポ
ット光によるレーザアニールは、均一な結晶化が困難で
あった。さらに、赤外光を含むレーザアニールは、赤外
光の熱によって非単結晶半導体の再結合中心の発生を防
止する水素を脱気させる。特に、円形のスポット光によ
るレーザアニールは、光の重なり部において、赤外光に
よる熱の発生が多く、水素の脱気が激しいという問題を
有する。さらに、活性領域であるI層は、光吸収係数を
大きくして光変換効率を上げる必要がある。しかし、赤
外光は、非単結晶半導体の奥深く侵入するため、上記活
性領域まで結晶化して光吸収係数を低下させるという問
題を有する。 【0005】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、水素が添加されているアモルファスシリコ
半導体層の表面から1000Å以下の深さを100n
mないし500nmのエキシマレーザによって加工する
半導体の光照射方法を提供することを目的とする。本発
明は、水素が添加されているアモルファスシリコン半導
体層をアニール処理する際に、再結合中心の発生を防止
する水素が脱気し難い半導体の光照射方法を提供するこ
とを目的とする。本発明は、水素が添加されているアモ
ルファスシリコン半導体層の表面から1000Å以下の
深さで、しかも均一な光アニールにより結晶化を促進す
半導体の光照射方法を提供することを目的とする。本
発明は、水素が添加されているアモルファスシリコン
導体層の表面から1000Å以下の深さを結晶化し、I
層を光吸収の高い非単結晶のままにした光照射装置を提
供することを目的とする。本発明は、集光された線状で
100nmないし500nmのエキシマレーザを走査す
ることで、生産性を向上させる半導体の光照射方法を提
供することを目的とする。本発明は、水素が添加されて
いるアモルファスシリコン半導体層の表面から1000
Å以下の深さに結晶化するための半導体の光照射方法を
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】本発明における半導体の
光照射方法は、100nmないし500nmのエキシマ
レーザを発生させる手段と、前記100nmないし50
0nmのエキシマレーザを幅100μmないし2mmの
線状に集光させる光学手段と、当該線状に集光された1
00nmないし500nmのエキシマレーザの線状照射
面の長手方向に対して略直角方向に移動する移動テーブ
とを具備する紫外光照射装置を用い、基板上に形成さ
れた水素が添加されているアモルファスシリコン半導体
層にエキシマレーザを照射すると同時に、基板が載置さ
れている上記移動テーブルの移動をマイクロ・コンピュ
ータによって制御して、上記アモルファスシリコン半導
体層の表面から1000Å以下の深さを多結晶シリコン
にすることを特徴とする。 【0007】 【作 用】基板上における水素等が添加されているアモ
ルファスシリコン半導体層の表面から1000Å以下の
深さは、100nmないし500nmのエキシマレーザ
によって結晶化が行われる。当該エキシマレーザは、
100μmないし2mmの線状に集光され、照射面の長
手方向に対して、略直角方向に移動する移動テーブル上
に載置された上記アモルファスシリコン半導体層を照射
する。移動テーブルに載置された上記アモルファスシリ
コン半導体層は、その一端から他端に向けて、順次10
0nmないし500nmのエキシマレーザによって、所
定の速さで走査される。また、線状に集光された100
nmないし500nmのエキシマレーザは、波長が短い
ため、上記アモルファスシリコン半導体層の表面から1
000Å以下の深さを加熱するため有効である。さら
に、線状に集光された100nmないし500nmのエ
キシマレーザは、マイクロ・コンピュータによって制御
された移動テーブルによって順次走査されるため、上記
アモルファスシリコン半導体の表面から1000Å以下
の部分だけが加熱され、上記アモルファスシリコン半導
体全体の温度を上げることがない。したがって、水素等
が添加されているアモルファスシリコン半導体層の結晶
化を行う際に、水素等が脱気し難くなる。 【0008】本発明における半導体の光照射方法を適用
した場合、特に効果のある半導体装置の光アニールにつ
いて説明する。たとえば、光照射によって起電力を発生
させ得る少なくとも一つのPI接合またはNI接合を有
する水素等が添加されているアモルファスシリコン半導
体は、前記光学手段によって線状に集光された100n
mないし500nmのエキシマレーザにおける照射面の
長手方向に対して略直角方向に移動する移動テーブルに
載置される。そして、上記のような光照射方法を採用す
ると、前記アモルファスシリコン半導体の表面には、ス
ポット光のように周辺部と中心部との光強度に差が生じ
ないため、幅100μmないし2mmの線状に集光され
た100nmないし500nmのエキシマレーザが均一
に照射される。このように、前記線状に集光された10
0nmないし500nmのエキシマレーザが前記アモル
ファスシリコン半導体の表面を走査すると、半導体の全
面にわたって順次照射されることによって、前記アモル
ファスシリコン半導体層の表面から1000Å以下の深
さを光アニールすると共に、この部分がより結晶化され
る。 【0009】上記移動テーブルの駆動は、テーブル駆動
装置、および制御装置によって、幅100μmないし2
mmの線状に集光された100nmないし500nmの
エキシマレーザが水素等が添加されているアモルファス
シリコン半導体の表面から1000Å以下の層を結晶化
するために適当な速度に、たとえば、マイクロ・コンピ
ュータで制御される。上記半導体製造装置によれば、前
記アモルファスシリコン半導体の表面から1000Å以
下の深さの層は、結晶化されて導電性が増加するのに対
して、P層またはN層の下に形成されているI層は結晶
化されない。そのため、I層は、光吸収係数が大きいま
まとなり、光電変換効率を低下させない。また、光学手
段によって、赤外光を含まない線状に集光された100
nmないし500nmのエキシマレーザによる光アニー
ルは、熱が発生しない。そのため、水素等は、アモルフ
ァスシリコン半導体から脱気し難いので、前記P層また
はN層における再結晶中心の発生が防止される。すなわ
ち、P層またはN層は、赤外光を含まない線状に集光さ
れた100nmないし500nmのエキシマレーザによ
る光アニールによって導電性が損なわれることがない。 【0010】さらに、水素等が添加されているアモルフ
ァスシリコン半導体は、移動テーブルおよびその駆動装
置によって、一方向への移動というような単純な動作
と、光学手段によって、幅100μmないし2mmの
状に集光された100nmないし500nmのエキシマ
レーザとを組み合わすことで、前記アモルファスシリコ
半導体層の表面から1000Å以下の層を光アニール
できると共に、スポット光の断続によるレーザアニール
等と比較して、生産性を向上させることができる。前記
100nmないし500nmのエキシマレーザは、シリ
ンドリカルレンズによって線状に集光される。一方、光
照射によって光起電力を発生させ得る前記アモルファス
シリコン半導体は、前記線状に集光された前記100n
mないし500nmのエキシマレーザにおける照射面の
長手方向に対して略直角方向に移動する移動テーブルに
載置される。そして、前記アモルファスシリコン半導体
は、移動テーブルをマイクロ・コンピュータの制御によ
って移動されせて、線状に集光された100nmないし
500nmのエキシマレーザが均一に照射される。 【0011】このように、前記線状に集光された100
nmないし500nmのエキシマレーザが水素等が添加
されているアモルファスシリコン半導体の全表面を走査
することによって、前記アモルファスシリコン半導体層
の表面から1000Å以下の深さの層が光アニールされ
てより結晶化される。上記移動テーブルの駆動は、たと
えば、マイクロ・コンピュータ等によって、線状に集光
された100nmないし500nmのエキシマレーザが
前記アモルファスシリコン半導体の表面から1000入
以下の層を結晶化するために必要な速度に制御される。
以上のように、第2発明は、前記第1発明と同様に、そ
の変換効率を良くし、均一でしかも所望の厚さに光アニ
ールができると共に、スポット光の断続によるレーザア
ニール等と比較して生産性を向上させることができる。 【0012】線状に集光された紫外光の幅は、100μ
mないし2mmとすることで、非単結晶半導体の表面か
ら適度の厚さで結晶化を促進せしめることができた。 【0013】 【実 施 例】以下、図1および図2を参照しつつ本発
明の一実施例を説明する。図1(A)ないし(D)は本
発明の一実施例で、光電変換装置の製造工程を示す縦断
面図である。図1において、基板(1) は、絶縁表面処理
を施した金属箔の可撓性基板(6) 、たとえば10〜200 μ
m、特に、20〜50μmの厚さのステンレス箔にポリイミ
ド樹脂(7) が0.1 〜3μm、たとえば、約1.5 μmの厚
さに形成されている。そして、基板(1) は、図1に示さ
れた左右方向の長さが60cm、幅20cmのものが用いら
れた。また、基板(1) の全表面にわたって第1導電膜
(2) が形成される。すなわち、基板(1) の表面上には、
クロムまたはクロムを主成分とする金属膜(25)が0.1
〜0.5 μmの厚さにスパッタ法、特にマグネトロンDCス
パッタ法により形成された。 【0014】レーザスクライブ加工を行なう際の特性の
向上には、光学的に反射率の高い反射性金属のクロム中
に銅または銀が1〜50重量%添加された昇華性( レ−ザ
光に対し)金属を用いる。このような昇華性金属を用い
たレーザスクライブは、加工後に残存物が残らず好まし
かった。さらに、かかるCu-Cr(クロム銅合金) 、Cr-Ag
(クロム銀合金) は、クロム導体材料よりも500 nm〜7
00 nmの波長領域での反射光が約10%も大きく、基板
(1) の裏面側で反射を行なわせた場合、光が閉じ込めら
れて有効であった。さらに、この金属膜(25)上には、
弗素等のハロゲン元素が添加された酸化スズを主成分と
する透光性導電膜、たとえば酸化スズ・インジュ−ム(5
0 Å〜2000Å、代表的には500 Å〜1500Å)がスパッタ
法、あるいはスプレ−法により形成されて、これを第1
導電膜(2) とした。この第1導電膜(2) は、金属膜(2
5)のみでもよい。しかし、金属膜(25)の金属が後工程
において半導体中に逆拡散してしまうことを防ぐために
は、酸化スズ・インジュームのブロッキング層がきわめ
て有効であった。 【0015】さらに、この酸化スズ・インジュームは、
その上面のP型半導体層、あるいはN型半導体層とのオ
─ム接触性に優れており、加えて入射光のうちの長波長
光の裏面電極(第1電極(37))での反射による実質的な
光路長を大きくする時の反射効果を向上させるためにも
きわめて有効であった。その後、第1導電膜(2) の表面
には、YAGレ−ザ加工機(日本電気製)の出力0.3 〜
3W(焦点距離40mm)、スポット径20〜70μm、代表的
には40μmをマイクロコンピュ−タにより制御して、上
方からレ−ザ光が照射される。そして、レーザ光は、そ
の走査によりスクライブライン用の第1開溝(13)が形成
される。そして、第1開溝(13)の間には、素子間領域
(31) 、(11)が形成されると共に、第1電極(37)が形成
される。レーザスクライブにより形成された第1開溝(1
3)は、幅約50μm、長さ20cmである。また、前記第1
開溝(13)の深さは、それぞれ第1電極(37)を構成させる
ために、第1導電膜(2) が完全に切断分離された。かく
して、第1素子(31)および第2素子(11)を構成する領域
の幅は、5〜40mm、たとえば、15mmとして形成され
た。 【0016】その後、第1導電膜(2) の上面には、プラ
ズマCVD 法、フォトCVD 法、または低圧プラズマCVD 法
により非単結晶半導体層(3) が0.3 μm〜1.0 μm、た
とえば0.7 μmの厚さに形成された。上記非単結晶半導
体層(3) は、照射光 (10) により光起電力を発生するPN
またはPIN 接合を有する水素またはハロゲン元素が添加
されている。非単結晶半導体層(3) の代表例は、P型
(SixC1-x 0<x<1)半導体(約300 Å) −I型アモ
ルファスまたはセミアモルファスのシリコン半導体(約
0.7 μm) −N型の微結晶(約200 Å)からなる一つの
PIN 接合を有する。また、非単結晶半導体層(3)は、N
型微結晶珪素(約300 Å) 半導体−I型半導体−P型微
結晶化Si半導体−P型SixC1-x( 約50Å x=0.2 〜0.
3)からなる。かかる非単結晶半導体層(3) は、第1導電
膜(2) の全面にわたって均一の膜厚で形成された。 【0017】さらに、図1(B)に示されるごとく、第
1開溝(13)の左方向側(第1素子側)にわたって、第2
開溝(14)は、第2レーザスクライブ工程により形成され
た。本実施例では、第1開溝(13)と第2開溝(14)との中
心間を50μmずらしている。かくして、第2開溝(14)
は、第1電極(37)の側面(8) 、(9) を露出させた。さら
に、本実施例は、第1電極(37)の透光性導電膜(15)
および金属膜(25)の表面のみを露呈させてもよいが、
製造歩留りの向上のため、レ−ザ光を0.1〜1W、たとえ
ば0.8 wでは多少強すぎて、この第1電極(37)の深さ方
向の全てを除去してしまう。その結果、第1導電膜(2)
の側面(8)(側面のみまたは側面と上面の端部) に図1
(C)で示す第2電極(38)とのコネクタ(30)が密接して
もその接触抵抗は、一般に酸化物−酸化物コンタクト(
酸化スズ─酸化スズ・インジューム コンタクト) とな
り、その界面に絶縁物バリアを形成しないため、特に増
大する等の異常がなく、実用上何等問題がなかった。 【0018】図1(C)に示されるごとく、非単結晶半
導体層(3) の表面には、金属膜(5)およびコネクタ(3
0)が形成された。さらに、本実施例における500 nm
以下の波長(一般には200 nm〜450 nm)を発光する
光アニ−ル装置の概要およびその方法を図2を参照しつ
つ説明する。 【0019】図2は本発明の一実施例で、光アニール装
置の概念図を示す。被照射基板(60)は、図2に示されて
いるように一方向に動くXテーブル(61)上に載置されて
いる。図1に示す第1導電膜(2) が形成されている基板
(1) は、図2に示す光アニ−ル装置における被照射基板
(60)に対応する。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〜650 nmとし
た。特に、本実施例は、東芝製超高圧水銀灯(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 、1.1 〜
1.6Aとした。 【0020】さらに、超高圧水銀灯(54)は、その発熱を
押さえるため、および被照射基板(60)の発熱による熱ア
ニ−ルの発生を防ぐため、超高圧水銀灯(54)の外側を水
(51)、(51') を供給することによって冷却した。超高圧
水銀灯(54)は、300 nm〜450 nmの短波長光を発生
する。また、超高圧水銀灯(54)から照射される500 nm
以上の波長の光は、フィルタ(59)によってカットされ
る。そして、300 nm〜450 nmの短波長の光だけがシ
リンドリカルレンズ(55)によって集光された。上記超
高圧水銀灯(54)は、長さ20cmの棒状体からなるため、
石英製のシリンドリカルレンズ(55)が用いられた。 【0021】さらに、シャッター(56)は、前記短波
長光が充分集光される前、またはシリンドリカルレンズ
(55)と超高圧水銀灯(54)との間に配設された。
かくして、超高圧水銀灯(54)から発生した短波長の
光は、集光された線状紫外光(57)となり、その幅1
00μm〜2mm、長さ18cmとなった。その時、集
光された線状紫外光(57)のエネルギー密度は、約5
KW/cm(幅1mmの場合)となった。前記集光さ
れた線状紫外光(57)は、被照射基板(60)の照射
面に集光される。その後、被照射基板(60)は、Xテ
ーブル(61)上に載置されているため、Xテーブル
(61)を一定速度で移動をさせることによって、集光
された線状紫外光(57)によって走査されることにな
る。かくすると、300nm〜450nmを中心とする
集光された線状紫外光(57)は、アモルファス半導体
層(3)の表面近傍である1000Å以下の深さに殆ど
吸収されてしまう。このため、アモルファス半導体層
(3)は、その表面近傍のごく薄い領域が結晶化される
ことになる。加えて本実施例による光アニールは、赤外
光を含まない光アニールのため、熱の発生が全くなく、
既に含有する水素またはハロゲン元素を脱気し難くす
る。 【0022】また、同時に、本実施例による光アニ−ル
は、非単結晶半導体層(3) の表面近傍の結晶性を促進す
る。そして、この結晶性が促進された表面近傍は、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
特長を有する。しかし、活性領域であるI層の内部は、
光吸収係数を大きくする必要がある。すなわち、前記活
性領域は、アモルファスまたは低度の結晶性を有する状
態に保持し、いわゆる多結晶化してはならない。逆に、
P型またはN型またはそれに加えてその近傍のI層を選
択的に光吸収係数を少なくし、加えて接合界面での再結
合中心の密度を少なくさせるために接合界面で結晶的に
連続して多結晶化(33)をさせることが重要である。この
ことにより短波長の紫外光は、半導体表面近傍のみを選
択的に光アニ−ルすることができる。 【0023】その後、第3のレーザスクライブにより金
属膜(5) および非単結晶半導体層(3) を切断分離して形
成された第3開溝(20)は、複数のアイソレイションさ
れた第2電極(38)、(39)を形成する。前記金属膜(5) に
は、透光性導電膜(15)(CTF)が用いられた。そして、そ
の透光性導電膜(15)の厚さは、300 Å〜1500Åに形成さ
れた。前記透光性導電膜(15)としては、N型半導体と良
好なオーム接触をする酸化スズ・インジュームを主成分
とする混合物で形成された。また、前記透光性導電膜(1
5)としては、酸化インジュ−ムを主成分として形成させ
ることも可能である。さらに、透光性導電膜(15)として
は、クロム−珪素化合物等の非酸化物導電膜より形成さ
せることも可能である。 【0024】この結果、半導体に密接して第2電極(3
8)、(39)が形成された。前記透光性導電膜(15)は、電子
ビ−ム蒸着法、スパッタ法、フォトCVD 法、フォト・プ
ラズマCVD 法を含むCVD 法を用い、非単結晶半導体層
(3) を劣化させないため、250 ℃以下の温度で形成され
た。さらに、第3開溝(20)の深さは、単に第2電極(3
8)、(39)のみを除去するだけでなく、その下の非単結晶
半導体層(3) の多結晶領域(33)を含めて同時に除去され
る。この結果、第1電極(37)は、その一部を露呈せしめ
る。そして、本実施例による光加工は、第3開溝(20)を
形成する際に、レーザスクライブの照射強度(パワー密
度)のバラツキにより、第2電極(38)、(39)の一部が残
存して、電気的に2つの電極が分離できなくなることを
防いだ。前記本実施例に使用したレ−ザ光は、第2電極
(38)、(39)の下面に密接する非単結晶半導体層(3) 、特
に多結晶化の高い電気伝導度を有する多結晶領域(33)を
もえぐり出し除去した。 【0025】また、本実施例のレ−ザ光は、照射された
領域の非単結晶半導体層(3) に対して絶縁化を図り、2
つの電極(38)、(39)間の絶縁性を完全にした。このた
め、非単結晶半導体層(3) の下側の第1電極(37)を形成
する透光性導電膜(15)は、酸化スズ・インジュームより
も耐熱性に優れた酸化スズを主成分とすると、この第1
電極(37)を残し、レーザ光の熱エネルギーを吸収しやす
い非単結晶半導体層(3) を第2電極(38)、(39)用材料と
ともに選択的に除去せしめて第3開溝(20)を容易に形成
させることができた。さらに、製造歩留り的にリ−クが
10-5Å/cm〜10-7Å/cmある準不良装置(全体の5
%〜10%を有する)に関しては、その後、弗酸1:硝酸
3:酢酸5を水でさらに5倍〜10倍に希釈して表面部の
みを軽くエッチングする。そして、このエッチングは、
開溝部の珪素、低級酸化物を化学的に50Å〜200 Åの深
さにインジューム等の金属不純物と共に除去し、リーク
の低減に有効であった。 【0026】かくして図1(C)に示されるごとく、複
数の素子間領域(11)、(31)は、連結部(4) で直列接続さ
れる光電変換装置とすることができた。図1(D)は本
実施例の光電変換装置が完成されたものである。すなわ
ち、パッシベイション膜として、プラズマ気相法または
フォト・プラズマ気相法により形成された窒化珪素膜(2
1)は、500 Å〜2000Åの均一の厚さとし、各素子間のリ
−ク電流の湿気等の吸着による発生をさらに防いだ。さ
らに、光電変換装置は、外部引出し電極(24)、(24 ′)
がその周辺部に設けられた。図1(D)において、たと
えば60cm×20cmの基板(1) には、各素子が幅14.35
mm×192 mmの短冊状に設けられ、さらに連結部の幅
150 mm、外部引出し電極部の幅10mm、周辺部4 mm
とすることで、実質的に580 mm×192 mm内に40段形
成された。 【0027】その結果、光電変換素子のセグメントが1
1.3%(1.05cm2)の変換効率を有する場合、パネルに
て6.6 %(理論的には9.1 %になるが、40段直列連結の
抵抗により実効変換効率が低下した(AM1〔100mw/cm
2 〕) にて、68.4wの出力電力を有せしめることができ
た。また、このパネル、たとえば40cm×40cmまたは
60cm×20cmを3個または4個直列にアルミサッシの
固い枠内またカーボン・ブラックによる可撓性枠内に組
み合わせることによりパッケ−ジさせ、120 cm×40c
mのNEDO規格の大電力用のパネルを設けることが可能で
ある。また、このNEDO規格のパネル用には、シ−フレッ
クスによりガラス基板の裏面(照射面の反対側)に本実
施例の光電変換装置の上面をはりあわせて、風圧、雨等
に対し機械強度の増加を図ることも有効である。さら
に、本発明を実施する際の具体例を挙げる。 【0028】具体例1 図1(A)ないし(D)を参照しつつ本実施例における
具体例を説明する。すなわち、絶縁性被膜を有する金属
箔からなる基板(1) は、約50μmの厚さのステンレス箔
の表面にポリイミド樹脂を用いて1.5 μmの厚さにコ−
トした。その時の基板(1) の大きさは、長さ60cm、幅
20cmとした。さらに、絶縁性被膜が形成されている金
属箔からなる基板(1) は、その上に銅が1.0 〜10重量
%、たとえば2.5 重量%添加されたクロムをマグネトロ
ンスパッタ法により、0.1 Å〜0.2 Åの厚さに形成され
た。さらに、その上面には、SnO2が1050Åの厚さにスパ
ッタ法で形成された。次に、第1開溝(13)は、YAGレ
−ザ−のスポット径50μm、出力0.5W、マイクロコンピ
ュ−タにより制御して0.3 〜3 m/分(平均3 m/分)
の走査速度にて形成された。素子間領域(11)、(31)は、
15mm幅とした。 【0029】その後、公知のPCVD法、フォトCVD 法また
はフォト・プラズマCVD 法により図1に示したPIN 接合
を1つ有する非単結晶半導体層(3) が形成された。非単
結晶半導体層(3) の全厚さは、約0.7 μmであった。そ
の後、第1開溝(13)は、工業テレビによってモニタ−さ
れ、第1開溝(13)より50μm第1素子間領域(31)側に
シフトさせた位置に、スポット径50μm、平均出力0.5
W、室温、周波数3KHz、走査スピ−ド60cm/ 分による
レーザスクライブにより第2開溝(14)が形成された。
その後、図2の装置を用いて光アニ−ル処理は、P型半
導体層に対し行なわれた。前記光アニールによって微結
晶化されたP型半導体層およびその下のI型半導体層か
らなる領域は、多結晶領域(33)として構成された。さら
に、この多結晶領域(33)の下側のI型半導体(34)は、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
として残された。 【0030】結晶性を促進される領域(33)は、約800 Å
の厚さであり、この多結晶領域(33)に、図2に示すXテ
−ブル(61)の移動速度を可変したり、または繰り返し照
射を施すことにより、光アニ−ル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を1/
10のフッ化水素中に浸漬して表面の絶縁酸化物を除去
し、さらにこの全体を透光性導電膜である酸化スズ・イ
ンジュームをスパッタ法により形成し、その膜圧の平均
を 700Åに作製して、第2金属膜(5) およびコネクタ
(30)が構成された。さらに、第3開溝(20)は、同様
にレーザスクライブにより第2開溝(14)より50μmのわ
たり深さに第1素子間領域(31)側にシフトして形成さ
せ、図1(C)に示す構成とした。この時、第3開溝(2
0)の深さは、図面に示すごとく、その底部が第1電極(3
7)の表面にまで至っていた。このため、透光性導電膜(1
5)および非単結晶半導体層(3) は、完全に除去されてい
た。 【0031】レ−ザ光は、平均出力0.5Wとし、他は第2
開溝(14)の作製と同一条件とした。図1(C)の工程の
後、パネルの端部をレ−ザ光出力1Wにて第1電極(37)、
非単結晶半導体層(3) 、第2電極(38)、(39)の全てを基
板(1) の端より4 mm内側で長方形に走査し、パネルの
枠との電気的短絡を防止した。その後、窒化珪素膜(2
1)は、PCVD法またはフォト・プラズマCVD 法により、1
000Åの厚さに250 ℃の温度にて形成された。すると、2
0cm×60cmのパネルは、15mm幅で素子を40段にす
ることができた。パネルの実効効率としてAM1 (100mw
/cm2)にて6.7 %、出力73.8wを得ることができた。
有効面積は、1102cm2 であり、パネル全体の91.8%を
有効に利用することができた。 【0032】具体例2 大きさ20cm×60cmの基板(1) に形成されたステンレ
ス箔上には、厚さ30μmのポリイミド樹脂(7) がコ−ト
処理されている。さらに、一つの電卓用光電変換装置を
5 cm×1 cmとした場合、前記基板(1) には複数個の
光電変換装置が採れる。ここでは光電変換装置における
一つの素子形状は、9 mm× 9mmとし、5段連続アレ
−とした。第1電極(37)は、反射性金属のクロム・銀(
銀1重量%〜10重量%、たとえば2.5 重量%) 合金とし
た。 酸化スズ・インジュームは、スパッタ法で形成さ
れ、下側の第2電極(38)、(39)がレーザスクライブによ
り形成された。さらに、第1導電膜(2) の上面には、NI
P 接合を有する非単結晶半導体層(3)が形成された。さ
らに、表面から超高圧水銀灯(54)の光を照射して、前記
非単結晶半導体層(3) の表面近傍1000Å以下の深さの部
分が多結晶化された。さらに、第2電極(38)、(39)は、
P型半導体上に酸化スズ(1050 Å)が形成された。その
他は具体例1と同様である。 【0033】各素子間の連結部は、100 μmとし、外部
電極とは図1(A)、(B)の左端、右端を外部引出し
電極(24)、(24 ′) として設けられた。すると、250 個
の電卓用装置を一度に作ることができた。3.8 %の実効
変換効率以上を良品として螢光灯下500 LXでテストを
した。その結果、76%の最終製造歩留りを得ることがで
きた。従来の方法における最終製造歩留りが40〜50%し
か得られず、かつ連結部の必要面積が大きかったことを
考えると、本具体例は、きわめて有効なものであること
が判る。さらに、前記基板(1) は、10〜15wの強いパル
ス光を用いたレーザスクライブにより自動切断が可能と
なった。 【0034】本具体例においては、上側の光照射側に透
光性保護用有機樹脂(22)、(23)、たとえば紫外光照射に
より硬化する樹脂を重合わせることにより、金属層と有
機樹脂との間に光電変換装置をはさむ構造とすることが
でき、可撓性を有し、きわめて安価で多量生産が可能に
なった。本実施例においては、紫外光を超高圧水銀灯(5
4)を用いて行った。しかし、この100 nm〜500 nmの
波長光をエキシマレ−ザを用いても行なうことができ
る。 【0035】 【発明の効果】本発明によれば、光学手段によって幅1
00μmないし2mmの線状に集光された100nmな
いし500nmのエキシマレーザは、波長が短いため、
水素等が添加されているアモルファスシリコン半導体層
の表面から1000Å以下の深さの層を加熱することが
できる。本発明によれば、前記線状に集光された100
nmないし500nmのエキシマレーザがマイクロ・コ
ンピュータの制御による移動テーブルによって、前記ア
モルファスシリコン半導体層を順次走査するため、前記
アモルファスシリコン半導体層の表面から1000Å以
下の深さの層が順次加熱され、被加熱物全体の温度が必
要以上に上がることがなく、水素が脱気し難い。本発明
によれば、光照射によって光起電力を発生させ得る前記
アモルファスシリコン半導体層に光学手段によって、
線状に集光された100nmないし500nmのエキ
シマレーザのみの光アニールを行うことで、前記アモル
ファスシリコン半導体層の表面から1000Å以下の深
さの層を結晶化できると共に、所望の部分における再結
合中心の発生を防止できる。本発明によれば、前記アモ
ルファスシリコン半導体層を一方向に移動させること
で、前記線状に集光された100nmないし500nm
のエキシマレーザが前記アモルファスシリコン半導体層
の表面から1000Å以下の深さの層を均一に光アニー
ルできると同時に、スポット光の断続によるレーザアニ
ール等と比較して生産性が向上する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention illuminates an object to be heated with ultraviolet light.
Irradiates light only in the vicinity of the surface.
Light irradiation of semiconductorMethodIt is about. [0002] 2. Description of the Related Art Adding hydrogen and the like to a non-single-crystal semiconductor
The technique of neutralizing the recombination center by
It is described in JP-A-58-25281. Also, non
Technology to promote crystallization of single crystal semiconductors by optical annealing
The technique is described in, for example, JP-A-57-53886,
JP-A-56-23784, JP-A-56-81981
And JP-A-57-99729, respectively.
ing. [0003] However, the above-mentioned publication discloses
Annealing techniques shown include optical annealing including infrared light
It is. Infrared light has a longer wavelength than ultraviolet light.
Therefore, even if the light is focused by the lens, the light interferes with each other and scatters.
Disturb. Therefore, optical annealing containing infrared light is not
Desirable thickness of single crystal semiconductor, especially less than 1000mm thickness
Cannot promote crystallization of semiconductors alone
Was. Laser light is used for optical annealing including infrared light.
By Q switch oscillation pulse used or continuous
Scanning oscillated laser light with a rotating mirror
Etc. And light irradiation by light annealing including infrared light.
Radiation is known to promote crystallization of non-single-crystal semiconductors.
ing. [0004] However, the laser annealing described above is performed in a circular series.
It consists of a continuous spotlight and a spotlight
If there is a gap between the pot light and the overlapping part
Either you can. Therefore, the circular
Laser annealing with cut light makes uniform crystallization difficult.
there were. In addition, laser annealing including infrared light
Prevents recombination centers in non-single-crystal semiconductors from being generated by the heat of light
Degas the stopping hydrogen. In particular, the circular spot light
Laser anneal produces infrared light at the light overlap
Heat is generated, and the degassing of hydrogen is severe.
Have. Further, the I layer, which is the active region, has a light absorption coefficient
It is necessary to increase the light conversion efficiency by increasing the size. But red
Since external light penetrates deep into the non-single-crystal semiconductor,
Crystallinity to the crystalline region and lowers the light absorption coefficient
With a title. [0005] The present invention has been made to solve the above problems.
Amorphous with hydrogen addedSilico
NA depth of 1000 ° or less from the surface of the semiconductor layer is 100 n
Processing with excimer laser of m to 500 nm
SemiconductorLight irradiationMethodThe purpose is to provide. Departure
Akira is amorphous with hydrogen addedsiliconSemiconduct
Prevents recombination centers from forming when annealing body layers
Hydrogen is hard to degasSemiconductorLight irradiationMethodTo provide
aimed to. The present invention relates to an ammonia-added
Rufussilicon1000 ° or less from the surface of the semiconductor layer
Promotes crystallization by depth and uniform optical annealing
ToSemiconductorLight irradiationMethodThe purpose is to provide. Book
The invention is based on amorphoussiliconHalf
Crystallize to a depth of 1000 ° or less from the surface of the conductor layer,
Light irradiation device with non-single crystal layer with high light absorption
The purpose is to provide. The present invention provides a focused linear
Scan with an excimer laser of 100 to 500 nm
Increase productivitySemiconductorLight irradiationMethodOffer
The purpose is to provide. The invention is based on the addition of hydrogen
Is amorphoussilicon1000 from the surface of the semiconductor layer
の for crystallization to below depthSemiconductorLight irradiation method
The purpose is to provide. [0006] Means for Solving the Problems The present inventionOf semiconductors in
Light irradiationMethodIs an excimer of 100 nm to 500 nm
Means for generating a laser;
0nm excimer laser100 μm to 2 mm width
Optical means for condensing linearlyAnd the 1
Of excimer laser of 00nm to 500nmLinear irradiation
Moving table that moves in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the surface
LeWithultravioletLight irradiation deviceUsingFormed on the substrate
Hydrogen has been addedAmorphous silicon semiconductor
In layersExcimer laser irradiationAt the same time, the substrate is
The movement of the moving table
Controlled by the dataAmorphous silicon semiconductor
A depth of less than 1000 mm from the surface of the body layer
It is characterized by the following. [0007] [Action] Amo to which hydrogen or the like is added on the substrate
Rufussilicon1000 ° or less from the surface of the semiconductor layer
Excimer laser with a depth of 100nm to 500nm
The crystallization takes place. The excimer laser iswidth
100 μm to 2 mmIt is condensed linearly and the length of the irradiated surface
On a moving table that moves in a direction substantially perpendicular to the hand direction
The above amorphous placed onsiliconIrradiate semiconductor layer
I do. The above amorphous placed on a moving tableSiri
ConThe semiconductor layer is sequentially formed from one end to the other end.
With an excimer laser of 0 nm to 500 nm,
Scanning is performed at a constant speed. In addition, the linearly focused 100
Excimer lasers from nm to 500 nm have shorter wavelengths
Because of the above amorphoussilicon1 from the surface of the semiconductor layer
It is effective for heating a depth of less than 000 °. Further
In addition, 100 nm to 500 nm
Kisima lasersControlled by microcomputer
Was doneBecause it is scanned sequentially by the moving table,
amorphoussilicon1000 mm or less from the surface of the semiconductor
Is heated, the above amorphoussiliconSemiconduct
Does not raise the temperature of the whole body. Therefore, hydrogen etc.
Amorphous to which is addedsiliconSemiconductor layer crystal
It is difficult to degas hydrogen and the like when performing gasification. [0008] The present inventionOf semiconductors inApply light irradiation method
In particular, light annealing of semiconductor devices is particularly effective.
Will be described. For example, generating electromotive force by light irradiation
Have at least one PI or NI junction
Amorphous to which hydrogen etc. are addedsiliconSemiconduct
The body is 100n condensed linearly by the optical means
m to 500 nm of excimer laser
On a moving table that moves in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction
Is placed. Then, the light irradiation method as described above is adopted.
Then, the amorphoussiliconThe surface of the semiconductor
There is a difference in light intensity between the peripheral part and the central part like pot light.
Because there is no100 μm to 2 mm widthFocused linearly
Excimer laser of 100nm to 500nm is uniform
Is irradiated. As described above, the linearly condensed 10
The excimer laser of 0 nm to 500 nm is
FasssiliconScanning the surface of the semiconductor, the whole of the semiconductor
By successive irradiation over the surface,
Fasssilicon1000 ° or less from the surface of the semiconductor layer
This part is more crystallized while light annealing.
You. The moving table is driven by a table drive.
By the device and the control device,100μm to 2 width
mm100nm to 500nm focused linearly
Excimer laser is amorphous with hydrogen added
siliconCrystallize layers less than 1000mm from semiconductor surface
To a suitable speed, e.g.
Controlled by the computer. According to the semiconductor manufacturing apparatus,
AmorphousSilico1000 mm or less from the surface of semiconductor
Layers at lower depths are crystallized and increase conductivity.
The I layer formed below the P layer or the N layer is
Is not converted. Therefore, the I layer has a large light absorption coefficient.
That is, the photoelectric conversion efficiency is not reduced. Also optical hand
By the steps, the linearly focused 100
optical annealing with excimer laser of nm to 500 nm
Does not generate heat. Therefore, hydrogen etc.
AsssiliconSince it is difficult to degas from the semiconductor, the P layer or
Prevents generation of recrystallization centers in the N layer. Sand
That is, the P layer or the N layer is condensed linearly without infrared light.
100 nm to 500 nm excimer laser
The optical annealing does not impair the conductivity. Amorph to which hydrogen or the like is added
AsssiliconThe semiconductor is a moving table and its driving device.
Simple movements such as moving in one direction
And by optical means,100 μm to 2 mm widthline
Excimer of 100 nm to 500 nm focused in a shape
By combining with a laser, the amorphousSilico
NPhoto-annealing a layer less than 1000 ° from the surface of the semiconductor layer
Laser annealing by intermittent spot light
The productivity can be improved as compared with the above. Said
An excimer laser of 100 nm to 500 nm is
The light is condensed linearly by the cylindrical lens. Meanwhile, light
The amorphous material capable of generating a photovoltaic force by irradiation
siliconThe semiconductor is the linearly condensed 100n.
m to 500 nm of excimer laser
On a moving table that moves in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction
Is placed. And the amorphoussiliconsemiconductor
Move the moving tableControlled by microcomputer
Let me moveAnd the linearly focused 100 nm
An excimer laser of 500 nm is irradiated uniformly. Thus, the linearly condensed 100
Excimer laser of nm to 500 nm doped with hydrogen, etc.
AmorphoussiliconScans the entire surface of the semiconductor
By doing so, the amorphoussiliconSemiconductor layer
A layer less than 1000 mm deep from the surface of the
More crystallized. The driving of the moving table
For example, the light is collected linearly by a microcomputer, etc.
100 nm to 500 nm excimer laser
The amorphoussilicon1000 pieces from the surface of the semiconductor
The rate is controlled to the rate required to crystallize the following layers:
As described above, the second invention is the same as the first invention.
The conversion efficiency of the light
Laser beam due to the intermittent spot light.
The productivity can be improved as compared with Neil or the like. The width of the linearly focused ultraviolet light is 100 μm.
m to 2 mm, the surface of the non-single-crystal semiconductor
The crystallization could be promoted with an appropriate thickness. [0013] [Embodiment] Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS.
An embodiment of the present invention will be described. FIGS. 1A to 1D show books
In one embodiment of the invention, a longitudinal section showing a manufacturing process of a photoelectric conversion device.
FIG. In FIG. 1, the substrate (1) has an insulating surface treatment.
Metal foil flexible substrate (6), for example, 10-200 μ
m, especially stainless steel foil with a thickness of 20-50 μm.
The resin (7) has a thickness of 0.1 to 3 μm, for example, about 1.5 μm.
Is formed. The substrate (1) is shown in Fig. 1.
With a horizontal length of 60 cm and a width of 20 cm
Was. Also, the first conductive film extends over the entire surface of the substrate (1).
(2) is formed. That is, on the surface of the substrate (1),
Chromium or chromium-based metal film (25) is 0.1
Sputtering method to a thickness of ~ 0.5 μm, especially magnetron DC
It was formed by the putter method. The characteristics of laser scribe processing
The improvement is due to the high reflectivity of the highly reflective metal chromium
Sublimation (laser) with 1-50% by weight of copper or silver added to
Use metal (for light). Using such a sublimable metal
Laser scribes are preferred because they leave no residue after machining.
won. Furthermore, such Cu-Cr (chromium copper alloy), Cr-Ag
(Chromium silver alloy) is 500 nm ~ 7
The reflected light in the wavelength region of 00 nm is about 10% larger,
If light is reflected on the back side of (1),
Was effective. Furthermore, on this metal film (25),
The main component is tin oxide to which halogen elements such as fluorine are added.
Transparent conductive film, such as tin oxide indium (5
0Å to 2000Å, typically 500Å to 1500Å)
Formed by the spray method or the spray method.
The conductive film (2) was used. This first conductive film (2) is a metal film (2
5) Only. However, the metal of the metal film (25) is
To prevent back diffusion in semiconductor
The tin oxide indium blocking layer is very important
Was effective. Further, the tin oxide indium is
The contact with the P-type or N-type semiconductor layer on the upper surface
Excellent film contact and long wavelength of incident light
Substantially due to the reflection of light on the back electrode (first electrode (37))
To improve the reflection effect when increasing the optical path length
It was very effective. Then, the surface of the first conductive film (2)
The output of YAG laser processing machine (manufactured by NEC) is 0.3 ~
3W (focal length 40mm), spot diameter 20-70μm, typical
Is controlled by a microcomputer to 40 μm.
Irradiates the laser light. Then, the laser light is
The first groove (13) for scribe line is formed by scanning
Is done. And, between the first grooves (13), an inter-element region
(31) and (11) are formed, and the first electrode (37) is formed.
Is done. The first groove (1) formed by laser scribe
3) is about 50 μm wide and 20 cm long. In addition, the first
The depth of the groove (13) constitutes the first electrode (37)
As a result, the first conductive film (2) was completely cut and separated. Scratch
And the regions constituting the first element (31) and the second element (11)
Is formed as 5-40 mm, for example, 15 mm
Was. Thereafter, a plastic film is formed on the upper surface of the first conductive film (2).
Zuma CVD, photo CVD, or low pressure plasma CVD
As a result, the non-single-crystal semiconductor layer (3) has a thickness of 0.3 μm to 1.0 μm.
For example, it was formed to a thickness of 0.7 μm. The above non-single crystal semiconductor
The body layer (3) is a PN that generates photovoltaic
Or hydrogen or halogen element with PIN junction added
Have been. A typical example of the non-single-crystal semiconductor layer (3) is a P-type
(SixC1-x0 <x <1) semiconductor (about 300 mm)-type I
Rufus or semi-amorphous silicon semiconductor (approx.
0.7 μm)-one of N-type crystallites (about 200 mm)
Has a PIN junction. The non-single-crystal semiconductor layer (3)
Type microcrystalline silicon (approximately 300 mm) semiconductor-I type semiconductor-P type fine
Crystallized Si semiconductor-P-type SixC1-x(Approx. 50Å x = 0.2 to 0.
3). The non-single-crystal semiconductor layer (3) has a first conductive property.
A film having a uniform thickness was formed over the entire surface of the film (2). Further, as shown in FIG.
The second groove extends over the left side (first element side) of the 1 groove (13).
The groove (14) is formed by the second laser scribe process.
Was. In this embodiment, the first groove (13) and the second groove (14) are located between the first groove (13) and the second groove (14).
The center is shifted by 50 μm. Thus, the second groove (14)
Exposed the side surfaces (8) and (9) of the first electrode (37). Further
In this embodiment, the light-transmitting conductive film (15) of the first electrode (37) is used.
And only the surface of the metal film (25) may be exposed,
In order to improve the production yield, the laser light is 0.1 ~ 1W
For example, 0.8 w is a little too strong and the depth of this first electrode (37)
Remove all directions. As a result, the first conductive film (2)
Fig. 1 on the side (8) (only the side or the end of the side and top)
The connector (30) with the second electrode (38) shown in FIG.
Also, the contact resistance is generally an oxide-oxide contact (
Tin oxide (tin oxide / indium contact)
In particular, since no insulating barrier is formed at the interface.
There were no abnormalities such as greatness, and there were no practical problems. As shown in FIG. 1C, a non-single crystal half
The metal layer (5) and the connector (3
0) was formed. Furthermore, 500 nm in this embodiment is used.
Emit the following wavelengths (generally 200 nm to 450 nm)
An outline of the optical annealing apparatus and its method will be described with reference to FIG.
I will explain. FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
FIG. The irradiated substrate (60) is shown in FIG.
Placed on an X table (61) that moves in one direction
I have. Substrate on which the first conductive film (2) shown in FIG. 1 is formed
(1) is a substrate to be irradiated in the optical annealing apparatus shown in FIG.
Corresponds to (60). Light source is a bar-shaped ultra-high pressure mercury lamp (54)
With an output of 500 W or more and an emission wavelength of 200 nm to 650 nm.
Was. In particular, in this embodiment, the Toshiba ultra-high pressure mercury lamp (KHM-50,
Output 5kW) was used. That is, the power supply (50) is
Voltage AC200V, 30A and secondary voltage (52) AC4200V, 1.1 ~
1.6A. Further, the extra-high pressure mercury lamp (54)
Heat, due to the heat generated by the substrate to be irradiated (60).
To prevent the generation of nails, apply water outside the ultra-high pressure mercury lamp (54).
It was cooled by feeding (51) and (51 '). Super high pressure
Mercury lamp (54) emits short wavelength light from 300 nm to 450 nm
I do. In addition, 500 nm irradiated from an ultra-high pressure mercury lamp (54)
Light of the above wavelength is cut by the filter (59).
You. Only light with a short wavelength of 300 nm to 450 nm is blocked.
The light was collected by the cylindrical lens (55). Above
Since the high-pressure mercury lamp (54) is composed of a rod with a length of 20 cm,
A cylindrical lens (55) made of quartz was used. Further, the shutter (56) is provided with the short wave
Before long light is sufficiently collected, or a cylindrical lens
(55) and an extra-high pressure mercury lamp (54).
Thus, the short wavelength light generated from the ultra-high pressure mercury lamp (54)
The light becomes condensed linear ultraviolet light (57), and its width 1
It became 00 μm to 2 mm and 18 cm in length. At that time,
The energy density of the illuminated linear ultraviolet light (57) is about 5
KW / cm2(In the case of a width of 1 mm). Said focused
The irradiated linear ultraviolet light (57) irradiates the irradiated substrate (60).
Focused on the surface. Thereafter, the irradiated substrate (60) is
Table (61), the X table
Light is condensed by moving (61) at a constant speed.
Is scanned by the linear ultraviolet light (57).
You. In this case, the center is between 300 nm and 450 nm
The collected linear ultraviolet light (57)amorphoussemiconductor
Almost at a depth of less than 1000 ° near the surface of layer (3)
It will be absorbed. For this reason,amorphousSemiconductor layer
In (3), a very thin region near the surface is crystallized.
Will be. In addition, the optical annealing according to this embodiment
Because of light annealing that does not include light, there is no heat generation,
Degass hydrogen or halogen elements already containedHard to do
You. At the same time, the optical annealing according to this embodiment
Promotes crystallinity near the surface of the non-single-crystal semiconductor layer (3).
You. The vicinity of the surface where the crystallinity is promoted is optically
Crystallization without reducing the mechanical energy
The double that its light absorption coefficient can be reduced
Has features. However, the inside of the I layer, which is the active region,
It is necessary to increase the light absorption coefficient. That is, the activity
Crystalline region is amorphous or has a low degree of crystallinity
It must not be kept in a crystalline state, so-called polycrystallized. vice versa,
Select P-type or N-type or I layer in the vicinity
Selectively reduce the light absorption coefficient, and in addition, rejoin at the joint interface
Crystallized at the joint interface to reduce the density of the joint center
It is important to carry out polycrystallization (33) continuously. this
As a result, UV light of short wavelength can be selected only near the semiconductor surface.
Alternatively, light annealing can be performed. Then, the third laser scribe
The metal film (5) and the non-single-crystal semiconductor layer (3) are cut and separated.
The third groove (20) formed has multiple isolations.
The formed second electrodes (38) and (39) are formed. The metal film (5)
The light-transmitting conductive film (15) (CTF) was used. And that
The thickness of the light-transmitting conductive film (15) is 3003001500Å.
Was. As the translucent conductive film (15), an N-type semiconductor may be used.
Main component is tin oxide indium which has good ohmic contact
The mixture was formed as follows. Further, the transparent conductive film (1
5) is to form oxide indium as the main component
It is also possible. Furthermore, as a translucent conductive film (15)
Is formed from a non-oxide conductive film such as a chromium-silicon compound.
It is also possible to make it. As a result, the second electrode (3
8) and (39) were formed. The translucent conductive film (15) is an electron
Beam evaporation method, sputtering method, photo CVD method, photo
Non-single-crystal semiconductor layer using CVD method including plasma CVD method
Formed at a temperature of 250 ° C or less to prevent (3) from deteriorating
Was. Furthermore, the depth of the third groove (20) is simply the second electrode (3
8), not only removing (39), but also the non-single crystal under it
Removed simultaneously including the polycrystalline region (33) of the semiconductor layer (3).
You. As a result, a part of the first electrode (37) is exposed.
You. In the optical processing according to the present embodiment, the third groove (20) is formed.
When forming, the irradiation intensity of laser scribe (power density)
Degree), part of the second electrodes (38) and (39) remain.
That the two electrodes cannot be electrically separated
I prevented it. The laser light used in the present embodiment is the second electrode
The non-single-crystal semiconductor layer (3) closely contacting the lower surfaces of (38) and (39),
A polycrystalline region (33) with high electrical conductivity of polycrystallization
It was also extruded and removed. The laser light of this embodiment was irradiated.
Insulating the non-single-crystal semiconductor layer (3) in the region
The insulation between the two electrodes (38) and (39) was completed. others
Forming a first electrode (37) under the non-single-crystal semiconductor layer (3)
Translucent conductive film (15) from tin oxide indium
The main component is tin oxide, which has excellent heat resistance.
Leaves the electrode (37) to easily absorb the thermal energy of the laser beam
The non-single-crystal semiconductor layer (3) is used as a material for the second electrodes (38) and (39).
Both are selectively removed to easily form the third groove (20)
I was able to. In addition, the leakage is increased in manufacturing yield.
Ten-FiveÅ / cm ~ 10-7準 / cm quasi-defective device (5
% To 10%), then hydrofluoric acid 1: nitric acid
3: The acetic acid 5 is further diluted 5 to 10 times with water, and
Lightly etch only. And this etching is
Chemically removes silicon and low-grade oxide in trenches to a depth of 50 to 200 mm.
In addition, it is removed together with metal impurities such as indium and leaks.
Was effective in reducing the Thus, as shown in FIG.
Number of inter-element regions (11) and (31) are connected in series at the connection (4).
Photoelectric conversion device. Fig. 1 (D) is a book
The photoelectric conversion device of the embodiment is completed. Sand
That is, as a passivation film, a plasma gas phase method or
Silicon nitride film (2
1) has a uniform thickness of 500 to 2000 mm,
-The generation of electric current caused by adsorption of moisture or the like is further prevented. Sa
In addition, the photoelectric conversion device includes external extraction electrodes (24), (24 ').
Was provided on the periphery. In FIG. 1 (D),
For example, on a 60 cm x 20 cm substrate (1), each element has a width of 14.35.
mm x 192 mm, and the width of the connecting part
150 mm, width of external extraction electrode part 10 mm, peripheral part 4 mm
, It is practically 40 steps within 580 mm x 192 mm
Was made. As a result, the segment of the photoelectric conversion element is 1
1.3% (1.05cmTwoIf the conversion efficiency is
6.6% (theoretically 9.1%, but 40-stage series connection
The effective conversion efficiency decreased due to the resistance (AM1 [100 mw / cm
Two)), The output power of 68.4 w
Was. Also, this panel, for example 40cm x 40cm or
60cm x 20cm 3 or 4 in series aluminum sash
Assembled in a solid frame or in a flexible frame of carbon black
Packaged by mating, 120cm x 40c
m NEDO standard high power panel can be installed.
is there. Also, for this NEDO standard panel,
On the back of the glass substrate (opposite the irradiated surface)
Attach the upper surface of the photoelectric conversion device of the embodiment, wind pressure, rain, etc.
On the other hand, it is also effective to increase the mechanical strength. Further
Next, specific examples when implementing the present invention will be described. Specific Example 1 Referring to FIGS. 1A to 1D, in this embodiment,
A specific example will be described. That is, a metal having an insulating coating
The substrate made of foil (1) is a stainless steel foil with a thickness of about 50 μm.
Coated to 1.5 μm thickness using polyimide resin on the surface of
I did it. The size of the substrate (1) at that time is 60cm in length and width
It was 20 cm. In addition, gold with an insulating coating
Substrate made of metal foil (1) has copper on it 1.0 to 10 weight
%, For example 2.5% by weight added chromium
Formed to a thickness of 0.1 to 0.2 mm by sputtering.
Was. In addition, SnOTwoBut spa to 1050mm thickness
It was formed by the tta method. Next, the first groove (13) is
-The spot diameter of 50μm, output 0.5W, microcomputer
0.3 to 3 m / min (average 3 m / min) controlled by a computer
Formed at a scanning speed of. The inter-element regions (11) and (31)
The width was 15 mm. Thereafter, a known PCVD method, a photo CVD method or
Is the PIN junction shown in Fig. 1 by photo-plasma CVD
A non-single-crystal semiconductor layer (3) having one was formed. Non-simple
The total thickness of the crystalline semiconductor layer (3) was about 0.7 μm. So
After that, the first groove (13) is monitored by an industrial television.
50 μm from the first groove (13) to the first inter-element region (31).
At the shifted position, spot diameter 50μm, average output 0.5
W, room temperature, frequency 3KHz, scanning speed 60cm / min
The second groove (14) was formed by laser scribing.
Thereafter, using the apparatus shown in FIG.
Performed on conductor layers. Slightly formed by the optical annealing
Crystallized P-type semiconductor layer and underlying I-type semiconductor layer
The region consisting of was constituted as a polycrystalline region (33). Further
The I-type semiconductor (34) below the polycrystalline region (33) is
Silicon semiconductors containing morphus or low-grade microcrystalline hydrogen
Was left as. The region (33) where the crystallinity is promoted is about 800 mm.
In this polycrystalline region (33), the X-text shown in FIG.
-Change the moving speed of the
By applying light, the light annealing can be made deep or shallow.
It became possible to be. The semiconductor thus obtained is divided by 1 /
Remove the insulating oxide on the surface by immersion in 10 hydrogen fluoride
Further, the whole is made of tin oxide / a, which is a light-transmitting conductive film.
Is formed by sputtering, and the average film thickness is
To the second metal film (5) and connector
(30) was configured. Furthermore, the third groove (20) is the same
Next, a laser scribe is used to create a 50 μm line from the second groove (14).
At the first inter-element region (31) side.
Thus, the configuration shown in FIG. At this time, the third groove (2
As shown in the drawing, the depth of the first electrode (3) is
It reached the surface of 7). Therefore, the translucent conductive film (1
5) and the non-single-crystal semiconductor layer (3) have been completely removed.
Was. The laser beam has an average output of 0.5 W, and the other
The conditions were the same as those for forming the groove (14). In the step of FIG.
Then, the end of the panel is connected to the first electrode (37) with a laser light output of 1 W,
Based on all of the non-single-crystal semiconductor layer (3) and the second electrodes (38) and (39)
Scan a rectangle 4 mm inside the edge of the plate (1), and
An electrical short circuit with the frame was prevented. Then, a silicon nitride film (2
1) by PCVD method or photo-plasma CVD method
It was formed at a temperature of 250 ° C. to a thickness of 000 mm. Then 2
For a panel of 0cm x 60cm, the element is 40mm in 15mm width.
I was able to. AM1 (100mw)
/ CmTwo), The output was 6.7% and the output was 73.8w.
Effective area is 1102cmTwo91.8% of the entire panel
It could be used effectively. Specific Example 2 Stainless steel formed on a 20cm x 60cm substrate (1)
A 30μm thick polyimide resin (7) is coated on the foil.
Is being processed. Furthermore, one photoelectric conversion device for calculators
In the case of 5 cm x 1 cm, the substrate (1)
A photoelectric conversion device can be used. Here in the photoelectric conversion device
One element shape is 9 mm × 9 mm, and a 5-stage continuous array
-. The first electrode (37) is made of a reflective metal chrome / silver (
Silver 1% to 10% by weight, for example 2.5% by weight)
Was. Tin oxide indium is formed by sputtering.
The lower second electrodes (38) and (39) are
Formed. Further, on the upper surface of the first conductive film (2), NI
A non-single-crystal semiconductor layer (3) having a P junction was formed. Sa
Further, by irradiating the light of an ultra-high pressure mercury lamp (54) from the surface,
Non-single-crystal semiconductor layer (3)
The fraction was polycrystallized. Further, the second electrodes (38) and (39)
Tin oxide (1050Å) was formed on the P-type semiconductor. That
Others are the same as the specific example 1. The connection between each element is 100 μm,
Electrodes are the left and right ends of Fig. 1 (A) and (B)
Electrodes (24), (24 ') were provided. Then 250
Was able to make a calculator device at once. 3.8% effective
Test with 500 LX under fluorescent light as a good product with conversion efficiency or higher
did. As a result, a final production yield of 76% can be obtained.
Came. Final production yield of conventional method is 40-50%
And the required area of the connecting part was large.
Considering that this example is extremely effective
I understand. Further, the substrate (1) is a strong pallet of 10 to 15 watts.
Laser cutting using laser light enables automatic cutting
became. In this embodiment, the upper light irradiation side is transparent.
Organic resin for light protection (22), (23), for example, for ultraviolet light irradiation
By overlapping the more hardening resin, the metal layer and the
Structure that sandwiches the photoelectric conversion device between the resin
Flexible, very inexpensive and capable of mass production
became. In the present embodiment, the ultra-high pressure mercury lamp (5
4) was performed. However, this 100 nm to 500 nm
Wavelength light can also be obtained using an excimer laser.
You. [0035] According to the present invention, optical meansWidth 1
00 μm to 2 mm100nm focused linearly
The excimer laser of 500nm has a short wavelength,
Amorphous to which hydrogen is addedsiliconSemiconductor layer
A layer with a depth of 1000 mm or less from the surface of
it can. According to the present invention, the linearly focused 100
nm to 500 nm excimer laserMicro Ko
By computer controlDepending on the moving table,
MorphassiliconIn order to sequentially scan the semiconductor layer,
amorphoussilicon1000 mm or less from the surface of the semiconductor layer
The layers at the lower depth are sequentially heated, and the temperature of the whole
Hydrogen is not easily degassed without rising more than necessary. The present invention
According to the above, it is possible to generate a photovoltaic by light irradiation
amorphoussiliconBy optical means to the semiconductor layer,Previous
Record100 nm to 500 nm
By performing optical annealing only with the Shima laser,
Fasssilicon1000 ° or less from the surface of the semiconductor layer
Layer can be crystallized and
The occurrence of confluence can be prevented. According to the present invention, the ammo
RufussiliconMoving the semiconductor layer in one direction
so,Said100 nm to 500 nm focused linearly
Excimer laser is amorphoussiliconSemiconductor layer
Light annealed a layer less than 1000mm deep from the surface
At the same time as the laser
Productivity is improved as compared with a tool or the like.

【図面の簡単な説明】 【図1】(A)ないし(D)は本発明の一実施例で、光
電変換装置の製造工程を示す縦断面図である。 【図2】本発明の一実施例で、光アニール装置の概念図
を示す。 【符号の説明】 1・・・基板 2・・・第1導電膜 3・・・非単結晶半導体層 4・・・連結部 5・・・金属膜 6・・・可撓性基板 7・・・ポリイミド樹脂 8・・・電極の側面 9・・・電極の側面 10・・・照射光 11・・・第1素子間領域 13・・・第1開溝 14・・・第2開溝 15・・・透光性導電膜 20・・・第3開溝 21・・・窒化珪素膜 22、23・・・透光性保護用有機樹脂 24、24′・・・外部引出し電極 25・・・金属膜 30・・・コネクタ 31・・・第2素子間領域 33・・・多結晶領域 34・・・低度の結晶性を有する領域 37・・・第1電極 38、39・・・第2電極 50・・・電源 51、51′・・・水 52・・・二次電圧 53・・・反射鏡 54・・・超高圧水銀灯 55・・・シリンドリカルレンズ 56・・・シャッター 57・・・集光された線状紫外光 59・・・フィルタ 60・・・被照射基板 61・・・Xテーブル
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1A to 1D are longitudinal sectional views showing a manufacturing process of a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of an optical annealing apparatus according to an embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 ... Substrate 2 ... First conductive film 3 ... Non-single-crystal semiconductor layer 4 ... Connecting portion 5 ... Metal film 6 ... Flexible substrate 7 ... Polyimide resin 8 Side surface 9 of electrode Side surface 10 of electrode Irradiation light 11 First inter-element region 13 First open groove 14 Second open groove 15 ..Transparent conductive film 20... Third groove 21... Silicon nitride films 22 and 23... Transparent protective organic resin 24 and 24 ′. Film 30 connector 31 second element region 33 polycrystalline region 34 region having low crystallinity 37 first electrodes 38 and 39 second electrode 50 Power supply 51, 51 'Water 52 Secondary voltage 53 Mirror 54 Ultra-high pressure mercury lamp 55 Cylindrical lens 56 Shut Target 57: Condensed linear ultraviolet light 59: Filter 60: Irradiated substrate 61: X table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−194518(JP,A) 特開 昭57−155726(JP,A) 特開 昭57−104217(JP,A) 特開 昭58−191420(JP,A) 特開 昭58−190899(JP,A) 特開 昭58−127318(JP,A) 特開 昭56−108231(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (56) References JP-A-57-194518 (JP, A)                 JP-A-57-155726 (JP, A)                 JP-A-57-104217 (JP, A)                 JP-A-58-191420 (JP, A)                 JP-A-58-190899 (JP, A)                 JP-A-58-127318 (JP, A)                 JP-A-56-108231 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.100nmないし500nmのエキシマレーザを発
生させる手段と、 前記100nmないし500nmのエキシマレーザを
100μmないし2mmの線状に集光させる光学手段
と、 当該線状に集光された100nmないし500nmのエ
キシマレーザの線状照射面の長手方向に対して略直角方
向に移動する移動テーブルと、 を具備する紫外光照射装置を用いたアモルファスシリコ
ン半導体層に対する光照射方法において、 基板上に形成された水素が添加されているアモルファス
シリコン半導体層にエキシマレーザを照射すると同時
に、基板が載置されている上記移動テーブルの移動をマ
イクロ・コンピュータによって制御して、上記アモルフ
ァスシリコン半導体層の表面から1000Å以下の深さ
を多結晶シリコンにすることを特徴とする半導体の光照
射方法。
(57) [Claims] 1. Excimer laser of 100nm to 500nm is emitted
Means to live, The excimer laser of 100 nm to 500 nmwidth
Optical means for condensing into a linear shape of 100 μm to 2 mm
When, 100 nm to 500 nm energy condensed into the linear shape
Kisima LaserAt right angles to the longitudinal direction of the linear irradiation surface
Moving table moving in the directionWhen, HaveultravioletLight irradiation deviceAmorphous silicon using
In the method of irradiating the semiconductor layer with light, Hydrogen formed on the substrate is addedamorphous
Silicon semiconductor layerExcimer laser irradiationThen at the same time
The movement of the moving table on which the substrate is placed.
Controlled by micro computer, the aboveAmorph
1000 mm or less depth from the surface of the silicon semiconductor layer
Semiconductor illumination characterized by using polycrystalline silicon
Shooting method.
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