JPH07135332A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents
光起電力素子の製造方法Info
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- JPH07135332A JPH07135332A JP5279793A JP27979393A JPH07135332A JP H07135332 A JPH07135332 A JP H07135332A JP 5279793 A JP5279793 A JP 5279793A JP 27979393 A JP27979393 A JP 27979393A JP H07135332 A JPH07135332 A JP H07135332A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光起電力装置の光活性層として、大きな結晶
粒径を有する薄膜多結晶シリコンを用い、光電変換効率
を向上させる。 【構成】 膜厚より大きな直径の棒状部２ａを有する非
晶質シリコン膜２を形成し、該非晶質シリコン膜２から
固相成長法により薄膜多結晶シリコン３を形成し、該薄
膜多結晶シリコン３を光活性層として用いることを特徴
としている。
粒径を有する薄膜多結晶シリコンを用い、光電変換効率
を向上させる。 【構成】 膜厚より大きな直径の棒状部２ａを有する非
晶質シリコン膜２を形成し、該非晶質シリコン膜２から
固相成長法により薄膜多結晶シリコン３を形成し、該薄
膜多結晶シリコン３を光活性層として用いることを特徴
としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜多結晶シリコンを
光活性層として用いた光起電力素子の製造方法に関する
ものである。
光活性層として用いた光起電力素子の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】光起電力素子の光活性層として、薄膜多
結晶シリコンを用いることが知られており、このような
光起電力素子においては光電変換効率の向上が求められ
ている。光電変換効率を向上させるための１つの手段と
して、薄膜多結晶シリコンにおける結晶粒を大型化し、
薄膜内におけるキャリア移動度を高める方法がある。
結晶シリコンを用いることが知られており、このような
光起電力素子においては光電変換効率の向上が求められ
ている。光電変換効率を向上させるための１つの手段と
して、薄膜多結晶シリコンにおける結晶粒を大型化し、
薄膜内におけるキャリア移動度を高める方法がある。
【０００３】薄膜多結晶シリコンの製造方法の１つとし
て、基板上に非晶質シリコン薄膜を形成し、この非晶質
シリコン薄膜を熱処理して結晶化させる、いわゆる固相
成長法が知られている。固相成長法により結晶粒径の大
きな薄膜多結晶シリコンを製造する方法として、いわゆ
るパーシャルドーピング法が知られている。パーシャル
ドーピング法は、非晶質シリコン薄膜の一部にリン
（Ｐ）あるいはボロン（Ｂ）等をドーピングすることに
より、非晶質シリコンの荷電状態を変化させ、ドーピン
グされた部分から選択的に結晶化を開始させる方法であ
る。パーシャルドーピング法によれば、非晶質シリコン
薄膜中の特定の部分から結晶化が開始されるため、結晶
核の発生を制御することができ、比較的大きな結晶粒径
を有する薄膜多結晶シリコンを得ることができる。
て、基板上に非晶質シリコン薄膜を形成し、この非晶質
シリコン薄膜を熱処理して結晶化させる、いわゆる固相
成長法が知られている。固相成長法により結晶粒径の大
きな薄膜多結晶シリコンを製造する方法として、いわゆ
るパーシャルドーピング法が知られている。パーシャル
ドーピング法は、非晶質シリコン薄膜の一部にリン
（Ｐ）あるいはボロン（Ｂ）等をドーピングすることに
より、非晶質シリコンの荷電状態を変化させ、ドーピン
グされた部分から選択的に結晶化を開始させる方法であ
る。パーシャルドーピング法によれば、非晶質シリコン
薄膜中の特定の部分から結晶化が開始されるため、結晶
核の発生を制御することができ、比較的大きな結晶粒径
を有する薄膜多結晶シリコンを得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光起電
力素子の光電変換効率をさらに向上させるためには、従
来のパーシャルドーピング法により得られる薄膜多結晶
シリコンでは限界があった。
力素子の光電変換効率をさらに向上させるためには、従
来のパーシャルドーピング法により得られる薄膜多結晶
シリコンでは限界があった。
【０００５】本発明の目的は、固相成長法により大きな
結晶粒径を有する薄膜多結晶シリコンを形成し、該薄膜
多結晶シリコンを光活性層として用いる光起電力素子の
製造方法を提供することにある。
結晶粒径を有する薄膜多結晶シリコンを形成し、該薄膜
多結晶シリコンを光活性層として用いる光起電力素子の
製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、薄
膜多結晶シリコンを光活性層として用いた光起電力素子
を製造する方法であり、膜厚より大きな直径の棒状部を
有する非晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シリコン膜
から固相成長法により前記薄膜多結晶シリコンを形成す
ることを特徴としているなお、本発明において、非晶質
シリコン膜の棒状部の直径とは、棒状部の最大直径部分
の直径を意味している。
膜多結晶シリコンを光活性層として用いた光起電力素子
を製造する方法であり、膜厚より大きな直径の棒状部を
有する非晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シリコン膜
から固相成長法により前記薄膜多結晶シリコンを形成す
ることを特徴としているなお、本発明において、非晶質
シリコン膜の棒状部の直径とは、棒状部の最大直径部分
の直径を意味している。
【０００７】
【作用】本発明の製造方法では、膜厚より大きな直径の
棒状部を有する非晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シ
リコン膜から固相成長法により薄膜多結晶シリコンを形
成している。膜厚より大きな直径の棒状部を有する非晶
質シリコン膜を固相成長法により結晶化することによ
り、棒状部から結晶化を開始させている。このような棒
状部を有する非晶質シリコン膜は、凹凸形状の表面を有
する基板上に、熱ＣＶＤ法等により非晶質シリコン薄膜
を形成することにより得ることができる。この際の原料
ガスとしてはＳｉn Ｈ2n+2（ｎ＝１，２，３，４）を用
い、ガス流量を１０〜１００ｓｃｃｍ、基板温度５００
〜６００℃、反応圧力１００〜１００００Ｐａの条件と
することが好ましい。基板としては、ブラスト法等によ
り凹凸形状を付与した基板を用いることが好ましい。
棒状部を有する非晶質シリコン膜を形成し、該非晶質シ
リコン膜から固相成長法により薄膜多結晶シリコンを形
成している。膜厚より大きな直径の棒状部を有する非晶
質シリコン膜を固相成長法により結晶化することによ
り、棒状部から結晶化を開始させている。このような棒
状部を有する非晶質シリコン膜は、凹凸形状の表面を有
する基板上に、熱ＣＶＤ法等により非晶質シリコン薄膜
を形成することにより得ることができる。この際の原料
ガスとしてはＳｉn Ｈ2n+2（ｎ＝１，２，３，４）を用
い、ガス流量を１０〜１００ｓｃｃｍ、基板温度５００
〜６００℃、反応圧力１００〜１００００Ｐａの条件と
することが好ましい。基板としては、ブラスト法等によ
り凹凸形状を付与した基板を用いることが好ましい。
【０００８】図１（ａ）は、このような凹凸面を有する
基板上に非晶質シリコン膜を形成した状態を示す断面図
である。図１（ａ）を参照して、基板１の凹凸面１ａ内
には、非晶質シリコン膜２が形成されており、この非晶
質シリコン膜２には、膜厚より大きな直径の棒状部２ａ
が形成されている。非晶質シリコン膜２は、一般に１０
μｍ〜２０μｍの膜厚で形成されるので、棒状部２ａの
直径はこれよりも大きな直径を有しており、通常１６μ
ｍ〜３０μｍの直径で形成される。また棒状部２ａの厚
みは、一般に数１０μｍ〜数ｍｍの高さで形成される。
基板上に非晶質シリコン膜を形成した状態を示す断面図
である。図１（ａ）を参照して、基板１の凹凸面１ａ内
には、非晶質シリコン膜２が形成されており、この非晶
質シリコン膜２には、膜厚より大きな直径の棒状部２ａ
が形成されている。非晶質シリコン膜２は、一般に１０
μｍ〜２０μｍの膜厚で形成されるので、棒状部２ａの
直径はこれよりも大きな直径を有しており、通常１６μ
ｍ〜３０μｍの直径で形成される。また棒状部２ａの厚
みは、一般に数１０μｍ〜数ｍｍの高さで形成される。
【０００９】本発明に従えば、次に、固相成長法により
非晶質シリコン膜を結晶化する。図１（ｂ）を参照し
て、非晶質シリコン膜２において結晶化は棒状部２ａの
部分から開始される。従って、図１（ｂ）に示すような
矢印の方向で結晶化が進行する。固相成長条件として
は、一般に固相成長温度５５０〜７００℃、成長時間１
０〜２５０時間で行われる。
非晶質シリコン膜を結晶化する。図１（ｂ）を参照し
て、非晶質シリコン膜２において結晶化は棒状部２ａの
部分から開始される。従って、図１（ｂ）に示すような
矢印の方向で結晶化が進行する。固相成長条件として
は、一般に固相成長温度５５０〜７００℃、成長時間１
０〜２５０時間で行われる。
【００１０】本発明に従えば、上述のように非晶質シリ
コン膜の棒状部より結晶化が開始されるので、図１
（ｃ）に示すように、非晶質シリコン膜の結晶化により
得られる薄膜多結晶シリコン３においては大きな結晶粒
が形成され、膜厚方向に連なった結晶粒となる。必要に
応じて薄膜多結晶シリコン３の棒状部３ａを除去した
後、この薄膜多結晶シリコン３上に半導体膜等を積層
し、光起電力素子を構成させる。
コン膜の棒状部より結晶化が開始されるので、図１
（ｃ）に示すように、非晶質シリコン膜の結晶化により
得られる薄膜多結晶シリコン３においては大きな結晶粒
が形成され、膜厚方向に連なった結晶粒となる。必要に
応じて薄膜多結晶シリコン３の棒状部３ａを除去した
後、この薄膜多結晶シリコン３上に半導体膜等を積層
し、光起電力素子を構成させる。
【００１１】以上のように、本発明に従えば、大きな結
晶粒径を有する薄膜多結晶シリコンを形成させることが
できるので、薄膜内におけるキャリア移動度が高められ
光電変換効率を向上させることができる。
晶粒径を有する薄膜多結晶シリコンを形成させることが
できるので、薄膜内におけるキャリア移動度が高められ
光電変換効率を向上させることができる。
【００１２】
【実施例】石英からなる基板を用い、ダイヤモンド粒子
を用いたブラスト法により、この基板の表面に凹凸形状
を形成し、この基板の凹凸面の上にジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6）ガスを原料ガスとして用い、熱ＣＶＤ法により、図
１（ａ）に示すような棒状部２ａを有する非晶質シリコ
ン膜２を形成した。薄膜堆積条件は、Ｓｉ2 Ｈ6 ガス流
量４０ｓｃｃｍ、基板温度６００℃、反応圧力４００Ｐ
ａとした。熱ＣＶＤ装置としては、図５に示すような装
置を用いた。図５を参照して、石英管１１内に設置され
たサセプター１２上に基板１が載せられている。基板温
度は、石英管１１の回りに設けられたヒーター１３によ
って制御される。石英管１１内にはジシランのガスボン
ベ１４からジシランが供給される。必要に応じてジボラ
ン（Ｂ 2 Ｈ6 ）またはホスフィン（ＰＨ3 ）のガスボン
ベ１５から、ｎ型ドーパントのソースガスであるホスフ
ィンまたはｐ型ドーパントのソースガスであるジボラン
が供給される。
を用いたブラスト法により、この基板の表面に凹凸形状
を形成し、この基板の凹凸面の上にジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6）ガスを原料ガスとして用い、熱ＣＶＤ法により、図
１（ａ）に示すような棒状部２ａを有する非晶質シリコ
ン膜２を形成した。薄膜堆積条件は、Ｓｉ2 Ｈ6 ガス流
量４０ｓｃｃｍ、基板温度６００℃、反応圧力４００Ｐ
ａとした。熱ＣＶＤ装置としては、図５に示すような装
置を用いた。図５を参照して、石英管１１内に設置され
たサセプター１２上に基板１が載せられている。基板温
度は、石英管１１の回りに設けられたヒーター１３によ
って制御される。石英管１１内にはジシランのガスボン
ベ１４からジシランが供給される。必要に応じてジボラ
ン（Ｂ 2 Ｈ6 ）またはホスフィン（ＰＨ3 ）のガスボン
ベ１５から、ｎ型ドーパントのソースガスであるホスフ
ィンまたはｐ型ドーパントのソースガスであるジボラン
が供給される。
【００１３】図１（ａ）に示す非晶質シリコン膜２の形
成に際しては、ｎ型ドーパントであるホスフィンガスを
供給し、ｎ型の非晶質シリコン膜２を形成した。膜厚は
１０μｍであり、棒状部２ａの直径は１６μｍであり、
高さは１ｍｍであった。
成に際しては、ｎ型ドーパントであるホスフィンガスを
供給し、ｎ型の非晶質シリコン膜２を形成した。膜厚は
１０μｍであり、棒状部２ａの直径は１６μｍであり、
高さは１ｍｍであった。
【００１４】次に、図１（ｂ）に示すように熱処理によ
り固相成長を行った。固相成長条件としては、６５０
℃、１２０時間とした。以上のようにして図２（ａ）に
示すような棒状部３ａを有する薄膜多結晶シリコン３を
形成した。
り固相成長を行った。固相成長条件としては、６５０
℃、１２０時間とした。以上のようにして図２（ａ）に
示すような棒状部３ａを有する薄膜多結晶シリコン３を
形成した。
【００１５】次に薄膜多結晶シリコン３の棒状部３ａを
除去した。棒状部３ａの除去は物理的に行い、棒状部３
ａを除去した後、化学的エッチングにより図２（ｂ）に
示すようななめらかな凹凸形状とした。次に図２（ｃ）
に示すように、薄膜多結晶シリコン３の上にｉ型非晶質
シリコン膜４及びｐ型非晶質シリコン膜５を形成し、ｐ
−ｎ接合を形成した。ｉ型非晶質シリコン膜４及びｐ型
非晶質シリコン膜５の膜厚は全体で１００Åとした。
除去した。棒状部３ａの除去は物理的に行い、棒状部３
ａを除去した後、化学的エッチングにより図２（ｂ）に
示すようななめらかな凹凸形状とした。次に図２（ｃ）
に示すように、薄膜多結晶シリコン３の上にｉ型非晶質
シリコン膜４及びｐ型非晶質シリコン膜５を形成し、ｐ
−ｎ接合を形成した。ｉ型非晶質シリコン膜４及びｐ型
非晶質シリコン膜５の膜厚は全体で１００Åとした。
【００１６】次に、図３（ａ）に示すように、ｐ型非晶
質シリコン膜５の上にＩＴＯからなる透明導電膜６（膜
厚７００Å）を形成した。さらに、図３（ｂ）に示すよ
うに、この透明導電膜６の上に取り出し電極として串型
のアルミニウム電極７を形成した。図４は、このような
串型アルミニウム電極７の形状を示す平面図である。
質シリコン膜５の上にＩＴＯからなる透明導電膜６（膜
厚７００Å）を形成した。さらに、図３（ｂ）に示すよ
うに、この透明導電膜６の上に取り出し電極として串型
のアルミニウム電極７を形成した。図４は、このような
串型アルミニウム電極７の形状を示す平面図である。
【００１７】以上のようにして得られた本発明に従う実
施例の光起電力素子について、電流−電圧特性を測定し
図６に示した。また、比較として、薄膜多結晶シリコン
３を与える非晶質シリコン膜として棒状部を有さない非
晶質シリコン膜を、ジシランガス流量４０ｓｃｃｍ、基
板温度６００℃、反応圧力１３３Ｐａの条件で作製し、
その他の条件は上記実施例と同様にして比較例の光起電
力素子を作製した。この比較例の光起電力素子の電流−
電圧特性も図６に示した。
施例の光起電力素子について、電流−電圧特性を測定し
図６に示した。また、比較として、薄膜多結晶シリコン
３を与える非晶質シリコン膜として棒状部を有さない非
晶質シリコン膜を、ジシランガス流量４０ｓｃｃｍ、基
板温度６００℃、反応圧力１３３Ｐａの条件で作製し、
その他の条件は上記実施例と同様にして比較例の光起電
力素子を作製した。この比較例の光起電力素子の電流−
電圧特性も図６に示した。
【００１８】図６から明らかなように、本発明に従う実
施例の光起電力素子では短絡電流とフィルファクター
（Ｆ．Ｆ．）が向上しており、比較例と比べ高い光電変
換効率を示している。
施例の光起電力素子では短絡電流とフィルファクター
（Ｆ．Ｆ．）が向上しており、比較例と比べ高い光電変
換効率を示している。
【００１９】上記実施例では、薄膜多結晶シリコンの上
に非晶質シリコン膜を形成しヘテロ接合を形成させてい
るが、薄膜多結晶シリコンに熱拡散またはイオン注入法
等により逆導電型のドーパントをドープしホモ接合を形
成させてもよい。
に非晶質シリコン膜を形成しヘテロ接合を形成させてい
るが、薄膜多結晶シリコンに熱拡散またはイオン注入法
等により逆導電型のドーパントをドープしホモ接合を形
成させてもよい。
【００２０】また、上記実施例では棒状部を有する非晶
質シリコン膜を結晶化させて形成する薄膜多結晶シリコ
ンをｎ型としているが、当然のことながら、この薄膜多
結晶シリコンはｐ型として形成させてもよく、さらには
真性半導体として形成させてもよい。
質シリコン膜を結晶化させて形成する薄膜多結晶シリコ
ンをｎ型としているが、当然のことながら、この薄膜多
結晶シリコンはｐ型として形成させてもよく、さらには
真性半導体として形成させてもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明の製造方法では、膜厚より大きな
直径の棒状部を有する非晶質シリコン膜を形成し、該非
晶質シリコン膜から固相成長法により薄膜多結晶シリコ
ンを形成し、この薄膜多結晶シリコンを光活性層として
用いている。この薄膜多結晶シリコンは、従来よりも大
きな結晶粒径の薄膜多結晶シリコンとなるので、薄膜内
におけるキャリア移動度が高められ、従来よりも高い光
電変換効率を有する光起電力素子とすることができる。
直径の棒状部を有する非晶質シリコン膜を形成し、該非
晶質シリコン膜から固相成長法により薄膜多結晶シリコ
ンを形成し、この薄膜多結晶シリコンを光活性層として
用いている。この薄膜多結晶シリコンは、従来よりも大
きな結晶粒径の薄膜多結晶シリコンとなるので、薄膜内
におけるキャリア移動度が高められ、従来よりも高い光
電変換効率を有する光起電力素子とすることができる。
【図１】本発明に従い、棒状部を有する非晶質シリコン
膜を固相成長法により結晶化する工程を示す断面図。
膜を固相成長法により結晶化する工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例における光起電力素子の製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図３】図２に示す製造工程の続きの工程を示す断面
図。
図。
【図４】図３（ｂ）に示す串型アルミニウム電極を示す
平面図。
平面図。
【図５】本発明に従う実施例において用いた熱ＣＶＤ装
置を示す概略構成図。
置を示す概略構成図。
【図６】本発明に従う実施例において製造した光起電力
素子の電流−電圧特性を示す図。
素子の電流−電圧特性を示す図。
１…基板 １ａ…基板の凹凸面 ２…非晶質シリコン膜 ２ａ…非晶質シリコン膜の棒状部 ３…薄膜多結晶シリコン ３ａ…薄膜多結晶シリコンの棒状部 ４…ｎ型非晶質シリコン膜 ５…ｐ型非晶質シリコン膜 ６…透明導電膜 ７…串型アルミニウム電極
Claims (1)
- 【請求項１】 薄膜多結晶シリコンを光活性層として用
いた光起電力素子を製造する方法において、 膜厚より大きな直径の棒状部を有する非晶質シリコン膜
を形成し、該非晶質シリコン膜から固相成長法により前
記薄膜多結晶シリコンを形成することを特徴とする光起
電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279793A JP2892922B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279793A JP2892922B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135332A true JPH07135332A (ja) | 1995-05-23 |
| JP2892922B2 JP2892922B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=17615992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5279793A Expired - Fee Related JP2892922B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892922B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100294057B1 (ko) * | 1995-08-22 | 2001-09-17 | 모리시타 요이찌 | 실리콘 구조체층을 포함하는 반도체 장치, 그 층의 제조방법 및 제조장치와 그 층을 이용한 태양전지 |
| JP2012234994A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Teijin Ltd | 半導体シリコン膜及び半導体デバイス、並びにそれらの製造方法 |
| US9577050B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-02-21 | Teijin Limited | Semiconductor laminate, semiconductor device, and production method thereof |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5279793A patent/JP2892922B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100294057B1 (ko) * | 1995-08-22 | 2001-09-17 | 모리시타 요이찌 | 실리콘 구조체층을 포함하는 반도체 장치, 그 층의 제조방법 및 제조장치와 그 층을 이용한 태양전지 |
| US9577050B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-02-21 | Teijin Limited | Semiconductor laminate, semiconductor device, and production method thereof |
| JP2012234994A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Teijin Ltd | 半導体シリコン膜及び半導体デバイス、並びにそれらの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2892922B2 (ja) | 1999-05-17 |
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