JPH09199421A - 光照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課 題】 非単結晶半導体における光アニールの方法
として、半導体の表面のみをより薄くアニールでき、添
加した水素の脱気も防止する方法を提供する。 【解決手段】 エキシマレーザ光のみを線状に集光する
光学手段５３、５５、５６、５９によって、エキシマレ
ーザ光を発生させる。当該エキシマレーザ光の長手方向
に対して移動する移動テーブル６１上に載置された被加
工物６０に、移動させながらエキシマレーザ光を照射す
る。エキシマレーザ光は、被加工物の表面から１０００
Å以下の深さを結晶化するように波長が選択されてお
り、被加工物の一部のみを所定の温度にすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、被加工物の表面のみをエキシマレーザ光に
よって加工する光照射方法を提供することを目的とす
る。本発明は、非単結晶半導体の再結合中心の発生を防
止する水素が脱気し難い光照射方法を提供することを目
的とする。本発明は、非単結晶半導体を所望の厚さで、
しかも均一な光アニールにより結晶化を促進する光照射
方法を提供することを目的とする。本発明は、非単結晶
半導体の接合面近傍を結晶化し、Ｉ層を光吸収の高い非
単結晶のままにした光照射方法を提供することを目的と
する。本発明は、集光された線状紫外光を走査すること
で、生産性を向上させる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】本発明の光照射方法は、
基板上に水素が添加されているアモルファス半導体層を
形成し、１００ｎｍないし５００ｎｍの波長からなるエ
キシマレーザを光学手段によって線状に集光させ、前記
線状に集光された１００ｎｍないし５００ｎｍのエキシ
マレーザをその照射面の長手方向に対して略直角方向
に、前記アモルファス半導体層を結晶化するために適度
の速度で移動させ、前記アモルファス半導体層の全面を
加熱しながら一方から他方へ順次移動させ、前記アモル
ファス半導体層の表面から１０００Å以下の深さを結晶
化させるためのエキシマレーザ光の波長を選択すること
を特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】たとえば、水銀灯によって波長の
短い紫外光を発生させる。超高圧水銀灯によって発生し
た紫外光、たとえば、エキシマレーザ光は、シリンドリ
カルレンズによって、集光されて線状光となる。一方、
被加工物は、上記線状のマキシマレーザ光の長手方向に
対して、略直角方向に移動する移動テーブル上に載置さ
れる。移動テーブルに載置された被加工物は、その一端
から他端に向かって順次紫外光によって所定の速さで走
査される。また、エキシマレーザ光からなる線状光は、
波長が短いため、被加工物の一部のみを加熱したい場合
に有効である。さらに、エキシマレーザ光からなる線状
光は、移動テーブルによって順次走査され、１０００Å
以下の深さのみを結晶化する波長が選択されるため、所
望の部分だけが加熱され、被加工物全体の温度を上げず
に、水素を脱気し難くしている。

【０００８】本発明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加工方法について説明する。た
とえば、光照射によって起電力を発生させ得る非単結晶
半導体は、前記集光された線状の紫外光、たとえば、エ
キシマレーザ光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、前記非単結晶半
導体は、移動テーブルによって移動されることによっ
て、集光されたエキシマレーザ光が均一に照射される。
このように、前記集光された線状エキシマレーザ光が前
記非単結晶半導体の表面を走査すると、半導体の全面に
わたって照射されることによって、その表面近傍のみが
一定の深さで光アニールされて、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
装置によって、集光された線状紫外光、たとえば、エキ
シマレーザ光が非単結晶半導体の表面を結晶化するため
に適当な波長が選択されると共に、その速度も制御され
る。上記半導体製造方法によれば、非単結晶半導体の表
面近傍におけるＰ層またはＮ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、赤外光を含まない集光された線状エキシマレ
ーザ光による光アニールは、熱が発生しない。そのた
め、水素は、非単結晶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、赤外光を含まない集
光された線状のエキシマレーザ光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、非単結晶半導体は、移動テーブル
およびその駆動装置によって、一方向から他方向への移
動というような単純な動作と集光された線状エキシマレ
ーザ光の波長を選択することで、均一でしかも所望の厚
さに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。エキシマレーザ光発生部によって発生した光
は、フィルタを通すことによって１００ｎｍないし５０
０ｎｍのエキシマレーザ光のみになる。その後、前記１
００ｎｍないし５００ｎｍのエキシマレーザ光は、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非単結晶半導体
は、前記集光された線状のエキシマレーザ光の長手方向
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、前記非単結晶半導体は、移動テーブルによ
って移動されることによって、集光されたエキシマレー
ザ光が均一に照射される。

【００１１】このように、前記集光された１００ｎｍな
いし５００ｎｍの線状のエキシマレーザ光が非単結晶半
導体の全表面を走査することによって、その表面近傍か
ら一定の深さのみ、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、テーブル駆動装置によ
って、集光された線状のエキシマレーザ光が非単結晶半
導体の表面を結晶化するために適当な速度に制御され
る。以上のように、本発明は、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】線状に集光されたエキシマレーザ光の幅
は、１００μｍ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(11)および第２素子(31)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
（SixC_1-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Si_xC_1-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(5
5)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100 μｍ〜2 ｍｍ、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5KW ／ｃｍ² （幅1 ｍｍ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−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、300 ｎｍ〜450 ｎｍを中心とする
集光された線状紫外光(57)は、非単結晶半導体層(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、非単結晶半導体層(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−ルは、赤外光を含まない光アニ−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い。

【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
ーザのスポット径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、15
ｍｍ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（11）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(11)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、エキシマレーザ光から
なる線状光は、波長が短いため、被加工物の表面から１
０００Å以下の深さのみを加熱することができる。本発
明によれば、エキシマレーザ光からなる線状光が移動テ
ーブルによって、被加工物を順次走査するため、所定の
深さだけが順次加熱され、被加工物全体の温度を一度に
上げることがない。したがって、基板上に形成された水
素が添加されている非単結晶半導体層の表面から水素が
脱気し難い。本発明によれば、光照射によって光起電力
を発生させ得る非単結晶半導体に、光学装置によって、
線状に集光されたエキシマレーザ光のみの光アニールを
行なうことで、非単結晶半導体の所望部分のみを結晶化
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、非単結晶半導体を一方向
に移動させることで、線状に集光されたエキシマレーザ
光が所望の部分のみ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。

【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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に水素が添加されているアモルフ
   ァス半導体層を形成し、 １００ｎｍないし５００ｎｍの波長からなるエキシマレ
   ーザを光学手段によって線状に集光させ、 前記線状に集光された１００ｎｍないし５００ｎｍのエ
   キシマレーザをその照射面の長手方向に対して略直角方
   向に、前記アモルファス半導体層を結晶化するために適
   度の速度で移動させ、 前記アモルファス半導体層の全面を加熱しながら一方か
   ら他方へ順次移動させ、 前記アモルファス半導体層の表面から１０００Å以下の
   深さを結晶化させるためのエキシマレーザ光の波長を選
   択することを特徴とする光照射方法。