JPH07263340A - Manufacture of polycrystalline semiconductor film - Google Patents

Manufacture of polycrystalline semiconductor film

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JPH07263340A
JPH07263340A JP6052052A JP5205294A JPH07263340A JP H07263340 A JPH07263340 A JP H07263340A JP 6052052 A JP6052052 A JP 6052052A JP 5205294 A JP5205294 A JP 5205294A JP H07263340 A JPH07263340 A JP H07263340A
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JP
Japan
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semiconductor film
amorphous semiconductor
polycrystalline semiconductor
polycrystalline
concentration
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Application number
JP6052052A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Sano
景一 佐野
Yoichiro Aya
洋一郎 綾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07263340A publication Critical patent/JPH07263340A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a polycrystalline semiconductor film manufacturing method in which a polycrystalline semiconductor film composed of large crystal grains is formed by heat-treating amorphous semiconductor films in a short heat- treating time. CONSTITUTION:A polycrystalline semiconductor film is obtained by heat-treating an amorphous semiconductor film 2 doped with a conductivity type determining impurity at a specific concentration and an intrinsic amorphous semiconductor film 3 while the films 2 and 3 are brought into contact with each other.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ等の
スイッチング素子における半導体層や、光センサや太陽
電池等の光起電力装置における光電変換層、等に利用さ
れる多結晶半導体膜の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polycrystalline semiconductor film used as a semiconductor layer in a switching element such as a thin film transistor, a photoelectric conversion layer in a photovoltaic device such as an optical sensor or a solar cell, and the like. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】この多結晶半導体膜の製造としては、L
PCVD法やAPCVD法などによって直接多結晶半導
体膜を形成する、所謂直接形成法や、プラズマCVD法
等によって一旦非晶質状態で形成された半導体に対して
ヒータ加熱やレーザ光による熱処理を施すことで再結晶
化させ、これにより多結晶半導体膜を得る、所謂再結晶
化法などが一般的である。
2. Description of the Related Art As a method of manufacturing this polycrystalline semiconductor film, L
Performing heater heating or heat treatment with laser light on a semiconductor once formed in an amorphous state by a so-called direct formation method in which a polycrystalline semiconductor film is directly formed by a PCVD method or an APCVD method, or a plasma CVD method. The so-called recrystallization method is generally used in which the polycrystal semiconductor film is obtained by recrystallizing the polycrystal semiconductor.

【0003】再結晶化法は、直接形成法と比べて、比較
的低温で多結晶半導体膜が形成できることを特徴として
おり、特にリンがドーピングされた非晶質シリコン膜を
多結晶化のための出発材料として利用すると、600℃
以下の低温領域でも大きな結晶粒からなる多結晶半導体
膜が得られている(特開平2−94625号)。
The recrystallization method is characterized in that a polycrystalline semiconductor film can be formed at a relatively low temperature as compared with the direct formation method, and in particular, it is used for polycrystallizing an amorphous silicon film doped with phosphorus. 600 ℃ when used as starting material
A polycrystalline semiconductor film composed of large crystal grains has been obtained even in the following low temperature region (JP-A-2-94625).

【0004】また、この再結晶化法のその他の多結晶半
導体膜の製造方法としては、リンを含む非晶質半導体
と、真性の非晶質半導体とを接触状態で熱処理を施すこ
とで、やはり低温で且つ大きな結晶粒を有する多結晶半
導体膜が得られることが確認されている(特開平4−8
8642号)。
As another method for producing a polycrystalline semiconductor film by this recrystallization method, an amorphous semiconductor containing phosphorus and an intrinsic amorphous semiconductor are heat-treated in contact with each other, and It has been confirmed that a polycrystalline semiconductor film having large crystal grains at a low temperature can be obtained (JP-A-4-8).
8642).

【0005】この様なリンに因る再結晶化のために要す
る熱処理温度の低温化は、リンを含有する非晶質半導体
が、多結晶化のための核として機能することから、この
核から多結晶化が比較的低温下で進行するためである。
その結果、大きな結晶粒を備えた多結晶半導体膜を得る
ことができることとなる。
The lowering of the heat treatment temperature required for such recrystallization due to phosphorus causes the amorphous semiconductor containing phosphorus to function as a nucleus for polycrystallization. This is because polycrystallization proceeds at a relatively low temperature.
As a result, a polycrystalline semiconductor film having large crystal grains can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、これら再結
晶化法は、他の形成方法と比べて大きな結晶粒から成る
多結晶半導体膜が比較的低温で得られるというものの、
これを利用したデバイス特性を考慮した場合、未だ十分
な特性とし得るものではない。更には、製造過程で多結
晶化が十分進行するためには、10時間から100時間
といった極めて長時間の熱処理を施さねばならず生産性
が極めて悪いという問題も有していた。
However, in these recrystallization methods, a polycrystalline semiconductor film composed of large crystal grains can be obtained at a relatively low temperature as compared with other forming methods.
Considering the device characteristics using this, it is not possible to obtain sufficient characteristics. Furthermore, in order for polycrystallization to proceed sufficiently in the manufacturing process, heat treatment must be performed for an extremely long time such as 10 hours to 100 hours, resulting in a problem of extremely poor productivity.

【0007】本願発明では、熱処理に要する時間を短時
間なものとすることが可能であると共に、膜中に含まれ
る結晶粒を非常に大きなものとし得る多結晶半導体膜の
製造方法を提供することにある。
The present invention provides a method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film, which can shorten the time required for heat treatment and can make the crystal grains contained in the film very large. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明多結晶半導体膜製
造方法の特徴とするところは、導電型決定不純物が所定
量にドーピングされた非晶質半導体膜と、半導体膜と
を、接触状態で熱処理を施すことによりこれら半導体膜
を多結晶化させる多結晶半導体膜の製造方法であって、
上記所定量が、上記非晶質半導体膜からの多結晶化が急
激に進行せしめる量に設定されていることを特徴とし、
またその所定量が1×1020cm-3以上の濃度でドーピ
ングされた非晶質半導体膜と、真性非晶質半導体膜と
を、接触状態で熱処理を施すことにより多結晶化させる
ことにあり、更には導電型決定不純物が1×1020cm
-3以上の濃度でドーピングされた非晶質半導体膜と、前
記濃度よりも低濃度であって前記導電型と同導電型又は
異導電型の非晶質半導体膜とを、接触状態で熱処理を施
すことにより多結晶化させることにある。
A feature of the method for producing a polycrystalline semiconductor film of the present invention is that an amorphous semiconductor film doped with a predetermined amount of a conductivity type determining impurity and a semiconductor film are in contact with each other. A method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film, which polycrystallizes these semiconductor films by applying heat treatment,
The predetermined amount is characterized in that it is set to such an amount that polycrystallization from the amorphous semiconductor film can rapidly proceed,
In addition, a predetermined amount of the amorphous semiconductor film doped at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more and an intrinsic amorphous semiconductor film may be polycrystallized by heat treatment in a contact state. Furthermore, the conductivity determining impurity is 1 × 10 20 cm
A heat treatment in contact with an amorphous semiconductor film doped at a concentration of -3 or more and an amorphous semiconductor film having a conductivity lower than the concentration and having the same conductivity type or a different conductivity type as the conductivity type. It is to polycrystallize by applying.

【0009】更には、上記所定量にドーピングされた非
晶質半導体膜と接触する半導体として多結晶半導体膜と
したことを特徴とする。
Furthermore, a polycrystalline semiconductor film is used as a semiconductor in contact with the amorphous semiconductor film doped with the predetermined amount.

【0010】[0010]

【作用】本発明製造方法によれば、1×1020cm-3
上の濃度の導電型決定不純物を含む非晶質半導体膜と、
真性非晶質半導体膜とを、接触状態で熱処理を施すこと
により多結晶化させることから、あるいは導電型決定不
純物が1×1020cm-3以上の濃度でドーピングされた
非晶質半導体膜と、前記濃度よりも低濃度であって、前
記導電型と同導電型又は異導電型の、非晶質半導体膜と
を、接触状態で熱処理を施すことにより多結晶化させる
ことから、従来の熱処理による再結晶化法と比較して、
極めて大きな粒径を持つ結晶粒によって構成された多結
晶半導体膜を得ることができることとなる。
According to the manufacturing method of the present invention, an amorphous semiconductor film containing a conductivity determining impurity having a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more,
Since the intrinsic amorphous semiconductor film is polycrystallized by heat treatment in a contact state, or an amorphous semiconductor film doped with a conductivity type determining impurity at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more. , A concentration lower than the above-mentioned concentration, and an amorphous semiconductor film of the same conductivity type or different conductivity type as the conductivity type is polycrystallized by heat treatment in a contact state. Compared with the recrystallization method by
A polycrystalline semiconductor film composed of crystal grains having an extremely large grain size can be obtained.

【0011】更には、本発明製造方法によれば、再結晶
化に要する時間が短時間なものとすることができる。
Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, the time required for recrystallization can be shortened.

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明多結晶半導体膜製造方法の第
1の実施例を説明するための工程別素子構造図で、同図
(a)に示す第1工程では、石英やガラスなどからなる
絶縁性、あるいはタングステンやチタン、ステンレスな
どの金属性からなる基板(1)上に、導電型決定不純物を
含有する非晶質半導体膜(2)を形成する。本実施例で
は、この非晶質半導体膜(2)としては、プラズマCVD
法によって形成された非晶質シリコン膜を使用し、その
導電型決定不純物としてはリンを含有せしめている。
FIG. 1 is an element structure diagram for each step for explaining a first embodiment of a method for producing a polycrystalline semiconductor film according to the present invention. In the first step shown in FIG. An amorphous semiconductor film (2) containing a conductivity-determining impurity is formed on a substrate (1) which is made of an insulating material or made of a metal such as tungsten, titanium or stainless. In this embodiment, the amorphous semiconductor film (2) is formed by plasma CVD.
An amorphous silicon film formed by the method is used, and phosphorus is contained as the conductivity type determining impurity.

【0013】本発明における再結晶化のための出発材料
としては、非晶質シリコン膜に限られず、非晶質ゲルマ
ニュウムや非晶質シリコンゲルマニュウムなどを用いて
もよく、その形成方法も蒸着法、スパッタ法あるいはイ
オンプレーティング等のいずれであってもよい。
The starting material for recrystallization in the present invention is not limited to the amorphous silicon film, and amorphous germanium, amorphous silicon germanium, etc. may be used, and the formation method thereof is the vapor deposition method, Either a sputtering method or ion plating may be used.

【0014】また、上記導電型決定不純物としては、リ
ンの他に、ボロン、アンチモン、アルミニウム、ガリウ
ム、インジウム、更にはヒ素などのドーパントであって
もよい。
In addition to phosphorus, the conductivity type determining impurity may be a dopant such as boron, antimony, aluminum, gallium, indium, or arsenic.

【0015】実施例で使用した非晶質シリコン膜の形成
条件を表1に示す。
Table 1 shows the conditions for forming the amorphous silicon film used in the examples.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】次に、同図(b)に示す第2工程では、出
発材料である非晶質半導体膜(2)の表面上に、真性の非
晶質半導体膜(3)、具体的には真性の非晶質シリコン膜
を膜厚が100Å〜100μmと成る範囲で形成し、非
晶質半導体(2)と非晶質半導体(3)との接触状態をつく
る。
Next, in the second step shown in FIG. 3B, the intrinsic amorphous semiconductor film (3), specifically, the amorphous semiconductor film (3), which is a starting material, is formed on the surface of the amorphous semiconductor film (2). An intrinsic amorphous silicon film is formed in a film thickness range of 100Å to 100 μm to make a contact state between the amorphous semiconductor (2) and the amorphous semiconductor (3).

【0018】この実施例では、真性の非晶質半導体膜
(3)を非晶質半導体膜(2)上に積層したが、これに替え上
記導電型決定不純物と同導電型であって、その出発材料
である非晶質半導体膜(2)の濃度よりも低濃度にドーピ
ングされた非晶質半導体膜を積層してもよい。具体的に
は、この低濃度とは、1×1019cm-3以下の範囲であ
り、斯る低濃度のドーピングされた非晶質半導体膜を使
用する理由としては、それ以上の高濃度とすれば、非晶
質半導体(3)の方が出発材料である非晶質半導体膜(2)よ
りも先に結晶化が始まることとなり、所望の多結晶化の
進行が行えないこととなるからである。
In this embodiment, an intrinsic amorphous semiconductor film is used.
(3) was laminated on the amorphous semiconductor film (2), but instead of this, from the concentration of the amorphous semiconductor film (2) which is the same conductivity type as the conductivity determining impurity and is the starting material Alternatively, a low concentration doped amorphous semiconductor film may be stacked. Specifically, this low concentration is in the range of 1 × 10 19 cm −3 or less, and the reason for using such a low concentration doped amorphous semiconductor film is that it is higher than that. If so, the amorphous semiconductor (3) will start to crystallize earlier than the amorphous semiconductor film (2) as the starting material, and the desired polycrystallization cannot be performed. Is.

【0019】更に、この低濃度にドーピングされた同導
電型の非晶質半導体膜に替えて、異導電型の非晶質半導
体膜を使用してもよい。斯る場合にあっては、後述する
熱処理工程後は、非晶質半導体膜(2)と非晶質半導体膜
(3)の積層体から得られた多結晶半導体膜の膜中には、
pn接合を含むこととなる。
Further, an amorphous semiconductor film of a different conductivity type may be used in place of the amorphous semiconductor film of the same conductivity type doped with a low concentration. In such a case, after the heat treatment step described later, the amorphous semiconductor film (2) and the amorphous semiconductor film
In the film of the polycrystalline semiconductor film obtained from the laminate of (3),
It will include a pn junction.

【0020】次に、同図(c)に示す第3工程では、基板
(1)上に形成された非晶質半導体膜(2)及び非晶質半導体
膜(3)の積層体を、真空中、又は窒素やアルゴンなどの
不活性ガス雰囲気中で、400〜700℃の熱処理を施
す。
Next, in the third step shown in FIG.
(1) The amorphous semiconductor film (2) and the amorphous semiconductor film (3) formed on the laminated body are heated at 400 to 700 ° C. in vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. Heat treatment of.

【0021】この熱処理を行うことによって、基板(1)
上の非晶質半導体膜の積層体は、導電型決定不純物が含
有された非晶質半導体膜(2)から多結晶化が進行し、ひ
いては該半導体膜(2)上の非晶質半導体膜(3)にまで多結
晶化が進むこととなる。
By performing this heat treatment, the substrate (1)
In the laminated body of the amorphous semiconductor film above, polycrystallization progresses from the amorphous semiconductor film (2) containing the conductivity determining impurity, and thus the amorphous semiconductor film on the semiconductor film (2). Polycrystallization will progress to (3).

【0022】特に、本願発明製造方法によれば、所定の
濃度以上に導電型決定不純物を含有させた半導体膜を出
発材料として使用することに因り、従来では得られない
大きな結晶粒を有する多結晶半導体膜(4)を得ることが
できることとなる。
In particular, according to the manufacturing method of the present invention, the use of a semiconductor film containing a conductivity-determining impurity in a predetermined concentration or more as a starting material results in a polycrystal having large crystal grains that cannot be obtained by conventional methods. The semiconductor film (4) can be obtained.

【0023】また、本願発明では、出発材料である非晶
質半導体(2)上に形成する半導体膜としては、非晶質半
導体に限られず多結晶半導体膜を使用してもよい。斯る
場合にあっては、熱CVD法、プラズマCVD法、更に
は蒸着法による膜質の悪い膜を形成した場合であって
も、下地となる出発材料である非晶質半導体膜(2)から
の多結晶化により、この膜質の悪い多結晶半導体膜も良
好な多結晶半導体膜とすることが可能となる。
Further, in the present invention, the semiconductor film formed on the starting material amorphous semiconductor (2) is not limited to the amorphous semiconductor, and a polycrystalline semiconductor film may be used. In such a case, even when a film with poor film quality is formed by the thermal CVD method, the plasma CVD method, or the vapor deposition method, the amorphous semiconductor film (2) which is the starting material for the base is used. By polycrystallizing, the polycrystalline semiconductor film having the poor film quality can be made a good polycrystalline semiconductor film.

【0024】次に、本願発明の第2の実施例を図2に示
す。同図は第1の実施例の熱処理工程前の積層体の構造
を示しており、図中の符号を図1と同一のものついて
は、同一の符号を付している。同図の図1と異なるとこ
ろは、所定の濃度以上の導電型決定不純物が含む非晶質
半導体膜(2)は基板(1)全面に形成されずに島状に形成さ
れ、次に形成された非晶質半導体膜(3)が、その非晶質
半導体膜(2)の表面及び露出している基板(1)の表面を覆
うように形成されている点である。
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. The figure shows the structure of the laminated body before the heat treatment step of the first embodiment, and the same reference numerals as those in FIG. 1 are given the same reference numerals in the figure. The difference from FIG. 1 of the figure is that the amorphous semiconductor film (2) containing the conductivity determining impurities of a predetermined concentration or more is not formed on the entire surface of the substrate (1) but is formed in an island shape, and is formed next. In addition, the amorphous semiconductor film (3) is formed so as to cover the surface of the amorphous semiconductor film (2) and the exposed surface of the substrate (1).

【0025】このような構造とした場合であっても、下
地となる非晶質半導体膜(2)から第1の実施例と同様に
多結晶化が進行し、非晶質半導体(3)ともに多結晶化す
る。即ち、島状に形成された非晶質半導体膜(3)から進
行した多結晶化はその島と島との海峡を跨ぐようにも進
行し、ひいては島間の非晶質半導体(3)をも多結晶化す
ることができるのである。但し、その島と島との間の海
峡はあまりにも大きいものでは、多結晶化の進行は不良
なものとなることから、精々100μm以下とすること
が好ましい。
Even in the case of such a structure, polycrystallization proceeds from the amorphous semiconductor film (2) which is the base as in the first embodiment, and both the amorphous semiconductor film (3) and Polycrystal. That is, the polycrystallization that progresses from the island-shaped amorphous semiconductor film (3) also proceeds across the straits of the islands, and eventually the amorphous semiconductor (3) between the islands. It can be polycrystallized. However, if the strait between the islands is too large, the progress of polycrystallization will be poor, so it is preferable to set it to 100 μm or less at most.

【0026】図3は、本発明製造方法を利用した場合
の、上記導電型決定不純物を含む非晶質半導体膜(2)部
分の結晶化に要する時間を、該導電型決定不純物の濃度
の関数として示したものである。これによれば、出発材
料となる非晶質半導体膜(2)中に含まれる上記不純物の
濃度が、1×1020cm-3以上となると、結晶化に要す
る時間が飛躍的に短くなることが分かる。
FIG. 3 shows the time required for crystallization of the portion of the amorphous semiconductor film (2) containing the conductivity determining impurities as a function of the concentration of the conductivity determining impurities when the manufacturing method of the present invention is used. It is shown as. According to this, when the concentration of the impurities contained in the amorphous semiconductor film (2) as the starting material is 1 × 10 20 cm −3 or more, the time required for crystallization is drastically shortened. I understand.

【0027】このことは、本願発明によれば、出発材料
となる非晶質半導体膜(2)の結晶化の進行が従来のもの
と比較して飛躍的に進行すること、ひいては該半導体膜
(2)上に形成された真性の、あるい低濃度にドーピング
された非晶質半導体膜(3)の多結晶化をも促進すること
となり、結果的に上記積層体の結晶化のための熱処理時
間をも短縮化ができることとなる。
This means that, according to the present invention, the progress of crystallization of the amorphous semiconductor film (2) as a starting material progresses remarkably as compared with the conventional one.
(2) It also promotes the crystallization of the intrinsic or low-concentration doped amorphous semiconductor film (3), which results in crystallization of the laminate. The heat treatment time can also be shortened.

【0028】次に、本発明製造方法によって得られた多
結晶半導体膜の、結晶粒の粒径と、出発材料である非晶
質半導体膜(2)に含有される上記導電型決定不純物の濃
度との関係を示した特性図を図4に示す。
Next, the grain size of the crystal grains of the polycrystalline semiconductor film obtained by the manufacturing method of the present invention and the concentration of the conductivity determining impurities contained in the starting amorphous semiconductor film (2). FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship with

【0029】これによれば、上記不純物濃度が1×10
20cm-3以上とした場合にあっては、多結晶半導体膜中
に含まれる結晶粒の大きさが飛躍的に大きくなることが
分かる。このことは、1つの多結晶半導体領域に含まれ
る結晶粒の個数が減少できることとなり、ひいては膜特
性を悪くする粒界が含まれることを減少させることがで
きることを意味し、良質な多結晶半導体膜が得られる原
因となる。
According to this, the impurity concentration is 1 × 10.
It can be seen that when it is 20 cm −3 or more, the size of the crystal grains contained in the polycrystalline semiconductor film increases dramatically. This means that the number of crystal grains contained in one polycrystalline semiconductor region can be reduced, and consequently the inclusion of grain boundaries that deteriorate the film characteristics can be reduced, and a high-quality polycrystalline semiconductor film can be obtained. Will be obtained.

【0030】次に、本発明製造方法によって得られた多
結晶半導体膜を光起電力装置の光電変換層に用いた場合
について説明する。
Next, the case where the polycrystalline semiconductor film obtained by the manufacturing method of the present invention is used as a photoelectric conversion layer of a photovoltaic device will be described.

【0031】図5は、その光起電力装置の素子構造断面
図で、図中の(51)はこの光起電力装置の支持基板になる
と共に、電極の機能をも担うチタンや、タングステン等
からなる金属性の基板、(52)はこの基板(51)に上述した
方法によって形成された多結晶半導体膜で、該半導体膜
は上記導電型決定不純物としてリンを使用していること
から、n型を呈しているが、該多結晶半導体膜(52)の表
面には、p型半導体膜とするためにボロンなどの導電型
決定不純物をイオン注入法や熱拡散法やp型非晶質半導
体膜の形成によって、p型多結晶半導体膜(53)が形成さ
れている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the element structure of the photovoltaic device, and (51) in the figure serves as a supporting substrate of the photovoltaic device and is made of titanium, tungsten, or the like which also functions as an electrode. (52) is a polycrystalline semiconductor film formed on the substrate (51) by the method described above, and the semiconductor film uses phosphorus as the conductivity type determining impurity. On the surface of the polycrystalline semiconductor film (52), a conductivity type determining impurity such as boron is ion-implanted, thermally diffused, or p-type amorphous semiconductor film is formed to form a p-type semiconductor film. The formation of p-type polycrystalline semiconductor film (53).

【0032】これにより、多結晶半導体膜(52)(53)の界
面では、膜内にpn接合を含むこととなる。(54)は多結
晶半導体膜(53)上に形成された、他方の電極で、蒸着法
やプレーティング法などで形成されたアルミニウム膜や
銀膜などである。
As a result, at the interface between the polycrystalline semiconductor films (52) and (53), a pn junction is included in the film. Reference numeral (54) is the other electrode formed on the polycrystalline semiconductor film (53), which is an aluminum film or a silver film formed by a vapor deposition method or a plating method.

【0033】特に、この光起電力装置では、本願発明製
造方法によって得られた、結晶粒が大きな多結晶半導体
膜を利用できることに加えて、基板(51)側として、上記
出発材料であるドーピングされた非晶質半導体に基づ
く、高濃度にドーピングされた多結晶半導体膜が配置さ
れることから、この多結晶半導体膜と金属基板との間に
は、良好なコンタクト特性を確保することができること
になる。
In particular, in this photovoltaic device, the polycrystalline semiconductor film having large crystal grains obtained by the manufacturing method of the present invention can be used, and the substrate (51) side is doped with the above-mentioned starting material. Since a highly doped polycrystalline semiconductor film based on an amorphous semiconductor is arranged, good contact characteristics can be secured between the polycrystalline semiconductor film and the metal substrate. Become.

【0034】加えて、高濃度のこの多結晶半導体の領域
は、太陽電池の構造としてBSF(Back Surface Fiel
d)構造としての半導体層としても機能することから、光
起電力特性をより向上させることに寄与することとな
る。
In addition, the high-concentration region of this polycrystalline semiconductor has a BSF (Back Surface Field) structure as a solar cell structure.
d) Since it also functions as a semiconductor layer as a structure, it contributes to further improvement of photovoltaic characteristics.

【0035】また、本願発明では熱処理工程としては、
ヒータなどによる加熱方法によって説明したが、本願発
明はこれに限るものでは例えば、レーザなどによる光エ
ネルギーを上述した接触状態でそれら半導体膜の積層体
に照射することでも、全く同様に高品質な多結晶半導体
膜を得ることができる。
In the present invention, the heat treatment step is
Although the present invention is not limited to this, the present invention is not limited to this. For example, by irradiating the stacked body of the semiconductor films with light energy by a laser in the above-described contact state, a high quality multi-layer structure is obtained. A crystalline semiconductor film can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明製造方法によれば、所定濃度の導
電型決定不純物を含む非晶質半導体膜と、真性非晶質半
導体膜とを、接触状態で熱処理を施すことにより多結晶
化させることから、あるいは導電型決定不純物が1×1
20cm-3以上の濃度でドーピングされた非晶質半導体
膜と、前記濃度よりも低濃度であって、前記導電型と同
導電型又は異導電型の、非晶質半導体膜とを、接触状態
で熱処理を施すことにより多結晶化させることから、従
来の熱処理による再結晶化法と比較して、極めて大きな
粒径を持つ結晶粒によって構成された多結晶半導体膜を
得ることができることとなる。
According to the manufacturing method of the present invention, an amorphous semiconductor film containing a conductivity type determining impurity of a predetermined concentration and an intrinsic amorphous semiconductor film are heat-treated in a contact state to be polycrystallized. Therefore, the conductivity determining impurity is 1 × 1
An amorphous semiconductor film doped at a concentration of 0 20 cm −3 or higher, and an amorphous semiconductor film having a concentration lower than the above concentration and having the same conductivity type as the conductivity type or a different conductivity type; Since polycrystallization is performed by performing heat treatment in a contact state, it is possible to obtain a polycrystal semiconductor film composed of crystal grains having an extremely large grain size as compared with the conventional recrystallization method by heat treatment. Become.

【0037】また、所定のドーピングが施された上記非
晶質半導体膜に多結晶半導体膜を接触状態で熱処理を施
すことで、良質な多結晶半導体膜を得ることができる。
Further, a high-quality polycrystalline semiconductor film can be obtained by heat-treating the amorphous semiconductor film, which has been subjected to a predetermined doping, in contact with the polycrystalline semiconductor film.

【0038】更には、本発明製造方法によれば、再結晶
化に要する時間が短時間なものとすることができる。
Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, the time required for recrystallization can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明多結晶半導体膜の製造方法を説明する第
1の実施例の工程別素子構造断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a device structure for each step of a first embodiment for explaining a method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film according to the present invention.

【図2】本発明多結晶半導体膜の製造方法を説明する第
2の実施例の工程別素子構造断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the element structure for each step of the second embodiment for explaining the method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film according to the present invention.

【図3】本発明多結晶半導体膜の製造方法における、導
電型決定不純物の濃度に対する結晶化に要する時間を示
した特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the time required for crystallization with respect to the concentration of conductivity type determining impurities in the method for producing a polycrystalline semiconductor film of the present invention.

【図4】本発明多結晶半導体膜の製造方法における、導
電型決定不純物の濃度に対する、得られた多結晶半導体
膜の結晶粒径を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the crystal grain size of the obtained polycrystalline semiconductor film with respect to the concentration of the conductivity type determining impurity in the method for producing a polycrystalline semiconductor film of the present invention.

【図5】本発明多結晶半導体膜の製造方法で形成された
多結晶半導体膜を光電変換層として用いた光起電力装置
の素子構造断面図である。
FIG. 5 is an element structure cross-sectional view of a photovoltaic device using a polycrystalline semiconductor film formed by the method for producing a polycrystalline semiconductor film of the present invention as a photoelectric conversion layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)…基板 (2)…金属ま
たは金属塩 (3)…非晶質シリコン膜 (3)’…薄膜
多結晶シリコン
(1) ... Substrate (2) ... Metal or metal salt (3) ... Amorphous silicon film (3) '... Thin film polycrystalline silicon

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年6月15日[Submission date] June 15, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0031】図5は、その光起電力装置の素子構造断面
図で、図中の(51)はこの光起電力装置の支持基板になる
と共に、電極の機能をも担うチタンや、タングステン等
からなる金属性の基板、(52)はこの基板(51)に上述した
方法によって形成された多結晶半導体膜で、該半導体膜
は上記導電型決定不純物としてリンを使用していること
から、n型を呈しているが、該多結晶半導体膜(52)の表
面には、p型半導体膜とするためにボロンなどの導電型
決定不純物をイオン注入法や熱拡散法やp型非晶質半導
体膜の形成によって、p型半導体膜(53)が形成されてい
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the element structure of the photovoltaic device, and (51) in the figure serves as a supporting substrate of the photovoltaic device and is made of titanium, tungsten, or the like which also functions as an electrode. (52) is a polycrystalline semiconductor film formed on the substrate (51) by the method described above, and the semiconductor film uses phosphorus as the conductivity type determining impurity. On the surface of the polycrystalline semiconductor film (52), a conductivity type determining impurity such as boron is ion-implanted, thermally diffused, or p-type amorphous semiconductor film is formed to form a p-type semiconductor film. the formation, p-type semi-conductor film (53) is formed.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Name of item to be corrected] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0032】これにより、多結晶半導体膜(52)とp型半
導体膜(53)の界面では、膜内にpn接合を含むこととな
る。(54)はp型半導体膜(53)上に形成された、他方の電
極で、蒸着法やプレーティング法などで形成されたアル
ミニウム膜や銀膜などである。
As a result, the polycrystalline semiconductor film (52) and the p-type half
At the interface of the conductor film (53), a pn junction is included in the film. (54) is the other electrode formed on the p-type semiconductor film (53), which is an aluminum film or a silver film formed by a vapor deposition method or a plating method.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電型決定不純物が所定量にドーピング
された非晶質半導体膜と、半導体膜とを、接触状態で熱
処理を施すことによりこれら半導体膜を多結晶化させる
多結晶半導体膜の製造方法であって、 上記所定量が、上記非晶質半導体膜からの多結晶化が急
激に進行せしめる量に設定されていることを特徴とする
多結晶半導体膜の製造方法。
1. A method for producing a polycrystalline semiconductor film, which comprises polycrystallizing an amorphous semiconductor film doped with a predetermined amount of a conductivity determining impurity and a semiconductor film by heat treatment in contact with each other. A method for producing a polycrystalline semiconductor film, wherein the predetermined amount is set to an amount at which polycrystallization from the amorphous semiconductor film rapidly progresses.
【請求項2】 導電型決定不純物が1×1020cm-3
上の濃度でドーピングされた非晶質半導体膜と、真性非
晶質半導体膜とを、接触状態で熱処理を施すことにより
多結晶化させることを特徴とする多結晶半導体膜の製造
方法。
2. An amorphous semiconductor film doped with a conductivity-determining impurity at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more and an intrinsic amorphous semiconductor film are heat-treated in contact with each other to form a polycrystalline film. A method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film, characterized by:
【請求項3】 導電型決定不純物が1×1020cm-3
上の濃度でドーピングされた非晶質半導体膜と、前記濃
度よりも低濃度であって前記導電型と同導電型又は異導
電型の非晶質半導体膜とを、接触状態で熱処理を施すこ
とにより多結晶化させることを特徴とする多結晶半導体
膜の製造方法。
3. An amorphous semiconductor film doped with a conductivity type determining impurity at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more, and a conductivity type which is lower than the concentration and is the same conductivity type as or different from the conductivity type. And a type amorphous semiconductor film are subjected to heat treatment in a contact state so as to be polycrystallized.
【請求項4】 導電型決定不純物が1×1020cm-3
上の濃度でドーピングされた非晶質半導体膜と、多結晶
半導体膜とを、接触状態で熱処理を施すことにより多結
晶化させることを特徴とする多結晶半導体膜の製造方
法。
4. An amorphous semiconductor film doped with a conductivity determining impurity at a concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more and a polycrystalline semiconductor film are polycrystallized by heat treatment in a contact state. A method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6692981B2 (en) 2000-09-25 2004-02-17 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method of manufacturing a solar cell

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