JPH10214790A - シリコン系半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
シリコン系半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH10214790A JPH10214790A JP9018214A JP1821497A JPH10214790A JP H10214790 A JPH10214790 A JP H10214790A JP 9018214 A JP9018214 A JP 9018214A JP 1821497 A JP1821497 A JP 1821497A JP H10214790 A JPH10214790 A JP H10214790A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱ＣＶＤ法により、異種基板上に欠陥の少な
い良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を生産性よく製造
する。 【解決手段】 基板１上に、下地層としてシリコン系半
導体の多結晶層３を形成し、多結晶層３の少なくとも表
面３ａをレーザーアニールした後、熱ＣＶＤ法によりそ
の上にシリコン系半導体薄膜を結晶成長させることを特
徴としている。
い良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を生産性よく製造
する。 【解決手段】 基板１上に、下地層としてシリコン系半
導体の多結晶層３を形成し、多結晶層３の少なくとも表
面３ａをレーザーアニールした後、熱ＣＶＤ法によりそ
の上にシリコン系半導体薄膜を結晶成長させることを特
徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン系半導体
薄膜の製造方法に関するものであり、特に熱ＣＶＤ法に
よりシリコン系半導体薄膜を製造する方法に関するもの
である。
薄膜の製造方法に関するものであり、特に熱ＣＶＤ法に
よりシリコン系半導体薄膜を製造する方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】薄膜多結晶シリコン半導体は、ＬＳＩ、
液晶ディスプレイ、太陽電池などの分野において活発な
研究開発がなされており、特に、石英、ガラスなどのＳ
ｉＯ2や金属、カーボンなどの基板、いわゆる異種基板
上への形成は、素子の低コスト化が可能となる等の利点
があるため、注目されている。
液晶ディスプレイ、太陽電池などの分野において活発な
研究開発がなされており、特に、石英、ガラスなどのＳ
ｉＯ2や金属、カーボンなどの基板、いわゆる異種基板
上への形成は、素子の低コスト化が可能となる等の利点
があるため、注目されている。
【０００３】薄膜多結晶シリコンを形成する方法として
は、例えば、（１）非晶質シリコンを加熱してアニール
することにより結晶化させる固相成長法、（２）非晶質
シリコンをエキシマレーザーを用いて溶融再結晶化させ
るエキシマレーザーアニール法、（３）材料ガスを基板
表面で直接熱分解し堆積させる熱ＣＶＤ法、（４）熱Ｃ
ＶＤ法よりはやや低めの基板温度でプラズマ反応により
原料ガスを分解して堆積させるプラズマＣＶＤ法などが
挙げられている。
は、例えば、（１）非晶質シリコンを加熱してアニール
することにより結晶化させる固相成長法、（２）非晶質
シリコンをエキシマレーザーを用いて溶融再結晶化させ
るエキシマレーザーアニール法、（３）材料ガスを基板
表面で直接熱分解し堆積させる熱ＣＶＤ法、（４）熱Ｃ
ＶＤ法よりはやや低めの基板温度でプラズマ反応により
原料ガスを分解して堆積させるプラズマＣＶＤ法などが
挙げられている。
【０００４】これらの薄膜形成方法の中でも、固相成長
法及びエキシマレーザーアニール法は、比較的大きな粒
径の多結晶シリコン膜が得られる方法として知られてい
る。しかしながら、固相成長法は、結晶成長層に双晶を
含む傾向があり、また結晶成長させるためのアニール時
間が長いなどの問題がある。一方、エキシマレーザーア
ニール法では、ｎｓオーダーの非常に短い時間で結晶化
が可能であるが、一般的にはレーザー光の入射方向に１
００ｎｍ以下の厚みでしか良好な多結晶層が得られな
い。これは、吸収されたレーザー光（紫外光）を熱に変
換して再結晶化する、この方法独自の問題でもある。
法及びエキシマレーザーアニール法は、比較的大きな粒
径の多結晶シリコン膜が得られる方法として知られてい
る。しかしながら、固相成長法は、結晶成長層に双晶を
含む傾向があり、また結晶成長させるためのアニール時
間が長いなどの問題がある。一方、エキシマレーザーア
ニール法では、ｎｓオーダーの非常に短い時間で結晶化
が可能であるが、一般的にはレーザー光の入射方向に１
００ｎｍ以下の厚みでしか良好な多結晶層が得られな
い。これは、吸収されたレーザー光（紫外光）を熱に変
換して再結晶化する、この方法独自の問題でもある。
【０００５】熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法によれば、
堆積速度が大きいため、生産性よく薄膜多結晶シリコン
を製造することができる。従って、デバイスの形成には
有利な方法である。特に、シリコン基板上に薄膜多結晶
シリコン膜を形成する場合、熱ＣＶＤ法によれば、エピ
タキシャル成長して基板と同等以上の品質のシリコン層
が形成できる。
堆積速度が大きいため、生産性よく薄膜多結晶シリコン
を製造することができる。従って、デバイスの形成には
有利な方法である。特に、シリコン基板上に薄膜多結晶
シリコン膜を形成する場合、熱ＣＶＤ法によれば、エピ
タキシャル成長して基板と同等以上の品質のシリコン層
が形成できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな熱ＣＶＤ法により、石英、ガラスなどのＳｉＯ2 基
板や、金属基板、カーボン基板などの異種基板上に薄膜
多結晶シリコンを直接堆積させると、粒径の小さな薄膜
多結晶シリコンしか得られず、良好な膜質の薄膜多結晶
シリコンを得ることができない。
うな熱ＣＶＤ法により、石英、ガラスなどのＳｉＯ2 基
板や、金属基板、カーボン基板などの異種基板上に薄膜
多結晶シリコンを直接堆積させると、粒径の小さな薄膜
多結晶シリコンしか得られず、良好な膜質の薄膜多結晶
シリコンを得ることができない。
【０００７】このような問題を解決する方法として、異
種基板の上に下地層として多結晶シリコン膜を形成し、
この上に熱ＣＶＤ法により薄膜多結晶シリコンを結晶成
長させる方法が考えられる。しかしながら、このような
下地層を固相成長法で形成すると、上述のように下地層
中に双晶が含まれ、この上に堆積する結晶成長層に双晶
に基づく欠陥が誘発される。従って、異種基板上に直接
形成する場合に比べれば良好ではあるものの、シリコン
基板上に形成する場合に比べると膜質として不十分であ
った。また、上記のレーザーアニール法でこの下地層を
形成すると、基板の熱伝導率によって結晶粒径が左右さ
れたり、結晶化が可能な膜厚に制限が加わるなど、素子
の設計上、及び実用化上の問題を生じた。
種基板の上に下地層として多結晶シリコン膜を形成し、
この上に熱ＣＶＤ法により薄膜多結晶シリコンを結晶成
長させる方法が考えられる。しかしながら、このような
下地層を固相成長法で形成すると、上述のように下地層
中に双晶が含まれ、この上に堆積する結晶成長層に双晶
に基づく欠陥が誘発される。従って、異種基板上に直接
形成する場合に比べれば良好ではあるものの、シリコン
基板上に形成する場合に比べると膜質として不十分であ
った。また、上記のレーザーアニール法でこの下地層を
形成すると、基板の熱伝導率によって結晶粒径が左右さ
れたり、結晶化が可能な膜厚に制限が加わるなど、素子
の設計上、及び実用化上の問題を生じた。
【０００８】本発明の目的は、熱ＣＶＤ法により、欠陥
の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を生産性よ
く製造する方法を提供することにある。
の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を生産性よ
く製造する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱ＣＶＤ法に
よりシリコン系半導体薄膜を製造する方法であり、下地
層としてシリコン系半導体の多結晶層を形成し、該多結
晶層の少なくとも表面をレーザーアニールした後、熱Ｃ
ＶＤ法によりこの下地層の上にシリコン系半導体薄膜を
結晶成長させる方法である。
よりシリコン系半導体薄膜を製造する方法であり、下地
層としてシリコン系半導体の多結晶層を形成し、該多結
晶層の少なくとも表面をレーザーアニールした後、熱Ｃ
ＶＤ法によりこの下地層の上にシリコン系半導体薄膜を
結晶成長させる方法である。
【００１０】本発明によれば、下地層である多結晶層の
少なくとも表面をレーザー照射し、溶融、再結晶化する
ことにより、結晶層の表面付近の欠陥を減少させること
ができる。従って、欠陥の少ない下地層表面の上にシリ
コン系半導体薄膜を結晶成長させることができ、良好な
膜質のシリコン系半導体薄膜を堆積させることができ
る。また、熱ＣＶＤ法によりシリコン系半導体薄膜を形
成するので、堆積速度が大きく、生産性よくシリコン系
半導体薄膜を製造することができる。
少なくとも表面をレーザー照射し、溶融、再結晶化する
ことにより、結晶層の表面付近の欠陥を減少させること
ができる。従って、欠陥の少ない下地層表面の上にシリ
コン系半導体薄膜を結晶成長させることができ、良好な
膜質のシリコン系半導体薄膜を堆積させることができ
る。また、熱ＣＶＤ法によりシリコン系半導体薄膜を形
成するので、堆積速度が大きく、生産性よくシリコン系
半導体薄膜を製造することができる。
【００１１】従って、本発明によれば、シリコン基板以
外の異種基板の上に、欠陥の少ない良好な膜質のシリコ
ン系半導体薄膜を生産性よく製造することができる。本
発明において、下地層となる多結晶層は、好ましくは、
非晶質シリコン系半導体を固相成長させ結晶化した多結
晶層である。例えば、異種基板の上に、プラズマＣＶＤ
法などのＣＶＤ法により、非晶質シリコン系半導体薄膜
を形成し、これを加熱しアニールすることにより、固相
成長させて結晶化した多結晶層が用いられる。上述のよ
うに、固相成長法により得られる薄膜多結晶シリコン層
は比較的大粒径であるが、双晶が多く存在する。また、
粒界等においても多くの欠陥が存在することが知られて
いる。本発明に従い、多結晶層の少なくとも表面をレー
ザーアニールすることにより、多結晶層の表面付近の双
晶等の欠陥を減少させることができる。従って、表面付
近の欠陥の少ない多結晶層を下地層として、この上にシ
リコン系半導体薄膜を結晶成長させることができ、欠陥
の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を形成させ
ることができる。
外の異種基板の上に、欠陥の少ない良好な膜質のシリコ
ン系半導体薄膜を生産性よく製造することができる。本
発明において、下地層となる多結晶層は、好ましくは、
非晶質シリコン系半導体を固相成長させ結晶化した多結
晶層である。例えば、異種基板の上に、プラズマＣＶＤ
法などのＣＶＤ法により、非晶質シリコン系半導体薄膜
を形成し、これを加熱しアニールすることにより、固相
成長させて結晶化した多結晶層が用いられる。上述のよ
うに、固相成長法により得られる薄膜多結晶シリコン層
は比較的大粒径であるが、双晶が多く存在する。また、
粒界等においても多くの欠陥が存在することが知られて
いる。本発明に従い、多結晶層の少なくとも表面をレー
ザーアニールすることにより、多結晶層の表面付近の双
晶等の欠陥を減少させることができる。従って、表面付
近の欠陥の少ない多結晶層を下地層として、この上にシ
リコン系半導体薄膜を結晶成長させることができ、欠陥
の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を形成させ
ることができる。
【００１２】本発明において、下地層となる多結晶層
は、上述のように非晶質シリコン系半導体を固相成長さ
せた多結晶層が好ましいが、これに限定されるものでは
なく、例えばＣＶＤ法等により下地層として直接に多結
晶層を形成し、この多結晶層の少なくとも表面をレーザ
ーアニールしてもよい。
は、上述のように非晶質シリコン系半導体を固相成長さ
せた多結晶層が好ましいが、これに限定されるものでは
なく、例えばＣＶＤ法等により下地層として直接に多結
晶層を形成し、この多結晶層の少なくとも表面をレーザ
ーアニールしてもよい。
【００１３】本発明において、下地層の厚みは、特に限
定されるものではないが、１μｍ以下が好ましく、さら
に好ましくは１０００〜５０００Åの範囲内である。下
地層の厚みが薄すぎると、下地層の表面を良好な膜質の
多結晶とすることが困難となり、その上に良好な膜質の
シリコン系半導体薄膜を結晶成長させることができなく
なる場合がある。また、下地層の厚みが厚くなりすぎる
と、その上に形成するシリコン系半導体薄膜の膜質の改
善の効果が厚みに比例して向上しないにもかかわらず、
下地層の形成のための時間が長くなり、生産性が低下す
るとともに、経済的にも不利なものとなる。
定されるものではないが、１μｍ以下が好ましく、さら
に好ましくは１０００〜５０００Åの範囲内である。下
地層の厚みが薄すぎると、下地層の表面を良好な膜質の
多結晶とすることが困難となり、その上に良好な膜質の
シリコン系半導体薄膜を結晶成長させることができなく
なる場合がある。また、下地層の厚みが厚くなりすぎる
と、その上に形成するシリコン系半導体薄膜の膜質の改
善の効果が厚みに比例して向上しないにもかかわらず、
下地層の形成のための時間が長くなり、生産性が低下す
るとともに、経済的にも不利なものとなる。
【００１４】下地層となる多結晶層を非晶質シリコン系
半導体の固相成長により形成する場合、固相成長のため
のアニール温度は、固相成長の一般的な温度とすること
ができ、例えば５００〜６００℃の範囲の温度とするこ
とができる。
半導体の固相成長により形成する場合、固相成長のため
のアニール温度は、固相成長の一般的な温度とすること
ができ、例えば５００〜６００℃の範囲の温度とするこ
とができる。
【００１５】本発明において、レーザーアニールの条件
は、多結晶層の少なくとも表面を溶融再結晶化すること
ができる条件であれば特に限定されないが、一般的には
レーザーパワー密度を２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好
ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とし、必要に応じ
てショット数を複数回とする。一般には、１〜１２８シ
ョット程度である。レーザー光源としては、レーザーア
ニールに用い得るレーザー光源であればよく、ＸｅＣｌ
エキシマレーザーや、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦ
エキシマレーザー、Ａｒレーザーなどを用いることがで
きる。
は、多結晶層の少なくとも表面を溶融再結晶化すること
ができる条件であれば特に限定されないが、一般的には
レーザーパワー密度を２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 、好
ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ2 とし、必要に応じ
てショット数を複数回とする。一般には、１〜１２８シ
ョット程度である。レーザー光源としては、レーザーア
ニールに用い得るレーザー光源であればよく、ＸｅＣｌ
エキシマレーザーや、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦ
エキシマレーザー、Ａｒレーザーなどを用いることがで
きる。
【００１６】本発明においては、多結晶層の少なくとも
表面をレーザーアニールするが、この表面部分の厚み
は、膜質として良好な結晶粒が形成できる厚みであれば
よく、一般には、２０Å以上である。
表面をレーザーアニールするが、この表面部分の厚み
は、膜質として良好な結晶粒が形成できる厚みであれば
よく、一般には、２０Å以上である。
【００１７】下地層としての多結晶層を、非晶質シリコ
ン系半導体の固相成長により形成する場合には、不純物
をドープした非晶質シリコン系半導体を用いることが好
ましい。不純物をドープすることにより、結晶化を促進
でき、結晶粒径の大きな良好な膜質の多結晶層とするこ
とができる。不純物としては、リン及びボロンなどが挙
げられ、ｎ型及びｐ型のいずれの導電型とする不純物で
あってもよく、不純物濃度としては、１０17〜１０20ｃ
ｍ-3程度であることが好ましい。
ン系半導体の固相成長により形成する場合には、不純物
をドープした非晶質シリコン系半導体を用いることが好
ましい。不純物をドープすることにより、結晶化を促進
でき、結晶粒径の大きな良好な膜質の多結晶層とするこ
とができる。不純物としては、リン及びボロンなどが挙
げられ、ｎ型及びｐ型のいずれの導電型とする不純物で
あってもよく、不純物濃度としては、１０17〜１０20ｃ
ｍ-3程度であることが好ましい。
【００１８】本発明においては、下地層の上に、熱ＣＶ
Ｄ法によりシリコン系半導体薄膜を結晶成長させてい
る。本発明における熱ＣＶＤ法の形成条件は、特に限定
されるものではなく、一般的な条件を採用することがで
きる。例えば、結晶シリコン層を堆積させる場合の条件
の一例としては、Ｓｉ2 Ｈ6 などのシランガス１０ＳＣ
ＣＭ、Ｈ2 ２００〜３００ＳＣＣＭ、圧力０．２〜０．
５Ｔｏｒｒ、基板温度７００〜８００℃が挙げられる。
Ｄ法によりシリコン系半導体薄膜を結晶成長させてい
る。本発明における熱ＣＶＤ法の形成条件は、特に限定
されるものではなく、一般的な条件を採用することがで
きる。例えば、結晶シリコン層を堆積させる場合の条件
の一例としては、Ｓｉ2 Ｈ6 などのシランガス１０ＳＣ
ＣＭ、Ｈ2 ２００〜３００ＳＣＣＭ、圧力０．２〜０．
５Ｔｏｒｒ、基板温度７００〜８００℃が挙げられる。
【００１９】本発明は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅなどの
シリコン系半導体薄膜の形成に適用することができるも
のである。本発明によれば、欠陥の少ない良好な膜質の
シリコン系半導体薄膜を熱ＣＶＤ法により形成すること
ができる。従って、同程度の膜厚のシリコン系半導体薄
膜を固相成長により形成する場合に比べ、成膜時間を大
幅に減少することができ、生産性を向上させることがで
きる。
シリコン系半導体薄膜の形成に適用することができるも
のである。本発明によれば、欠陥の少ない良好な膜質の
シリコン系半導体薄膜を熱ＣＶＤ法により形成すること
ができる。従って、同程度の膜厚のシリコン系半導体薄
膜を固相成長により形成する場合に比べ、成膜時間を大
幅に減少することができ、生産性を向上させることがで
きる。
【００２０】本発明の製造方法は、ＬＳＩ、液晶ディス
プレイ、太陽電池などの半導体デバイスにおけるシリコ
ン系半導体薄膜の製造に適用することができるものであ
る。特に、太陽電池等においては、膜厚の厚いシリコン
系半導体薄膜を形成する必要があるので、堆積速度の大
きい熱ＣＶＤ法を採用する本発明は有用である。
プレイ、太陽電池などの半導体デバイスにおけるシリコ
ン系半導体薄膜の製造に適用することができるものであ
る。特に、太陽電池等においては、膜厚の厚いシリコン
系半導体薄膜を形成する必要があるので、堆積速度の大
きい熱ＣＶＤ法を採用する本発明は有用である。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の製造方
法により発電層としてのシリコン系半導体薄膜を形成し
た太陽電池の製造工程を示す断面図である。
法により発電層としてのシリコン系半導体薄膜を形成し
た太陽電池の製造工程を示す断面図である。
【００２２】図１（ａ）に示す基板１として、ガラス状
カーボン基板を用い、図１（ｂ）に示すように、この基
板１の上に非晶質シリコン層２を形成した。非晶質シリ
コン層２は、プラズマＣＶＤ法により形成し、形成条件
は、原料ガス流量としてＳｉＨ4 ：１０ＳＣＣＭ、ＰＨ
3 （１％／Ｈ2 ）：１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ：９０ＳＣＣ
Ｍ、ＲＦパワー：２５ｍＷ／ｃｍ2 、圧力：０．５Ｔｏ
ｒｒ、基板温度：１５０℃とした。非晶質シリコン層の
膜厚２は、３０００Åとした。
カーボン基板を用い、図１（ｂ）に示すように、この基
板１の上に非晶質シリコン層２を形成した。非晶質シリ
コン層２は、プラズマＣＶＤ法により形成し、形成条件
は、原料ガス流量としてＳｉＨ4 ：１０ＳＣＣＭ、ＰＨ
3 （１％／Ｈ2 ）：１０ＳＣＣＭ、Ｈ2 ：９０ＳＣＣ
Ｍ、ＲＦパワー：２５ｍＷ／ｃｍ2 、圧力：０．５Ｔｏ
ｒｒ、基板温度：１５０℃とした。非晶質シリコン層の
膜厚２は、３０００Åとした。
【００２３】次に、図１（ｃ）に示すように、真空中、
６００℃で熱処理を行い、非晶質シリコン層２を固相成
長させて結晶化させ、多結晶シリコン層３を形成した。
次に、図１（ｄ）に示すように、多結晶シリコン層３の
表面に、ＫｒＦエキシマレーザーを照射してレーザーア
ニールによる表面改質を行った。本実施例では、真空中
で基板を約４００℃に加熱してからレーザー光Ａを照射
し、多結晶シリコン層３の表面を溶融再結晶化させた。
レーザー照射の条件としては、レーザーパワー密度２６
０ｍＪ／ｃｍ2 、ショット数１２８とした。
６００℃で熱処理を行い、非晶質シリコン層２を固相成
長させて結晶化させ、多結晶シリコン層３を形成した。
次に、図１（ｄ）に示すように、多結晶シリコン層３の
表面に、ＫｒＦエキシマレーザーを照射してレーザーア
ニールによる表面改質を行った。本実施例では、真空中
で基板を約４００℃に加熱してからレーザー光Ａを照射
し、多結晶シリコン層３の表面を溶融再結晶化させた。
レーザー照射の条件としては、レーザーパワー密度２６
０ｍＪ／ｃｍ2 、ショット数１２８とした。
【００２４】レーザーアニールにより、図１（ｅ）に示
すように、多結晶シリコン層３の表面部分に双晶等の欠
陥が少なくなった高品質の多結晶シリコン層３ａが形成
された。
すように、多結晶シリコン層３の表面部分に双晶等の欠
陥が少なくなった高品質の多結晶シリコン層３ａが形成
された。
【００２５】次に、図２（ｆ）に示すように、表面改質
された多結晶シリコン層３ａの上に、熱ＣＶＤ法により
シリコンを結晶成長させ、結晶成長層４を形成した。熱
ＣＶＤの条件としては、Ｓｉ2 Ｈ6 ：１０ＳＣＣＭ、Ｈ
2 ：２００ＳＣＣＭ、圧力：０．３Ｔｏｒｒ、基板温
度：８００℃とした。結晶成長層４の厚みは、４μｍと
した。
された多結晶シリコン層３ａの上に、熱ＣＶＤ法により
シリコンを結晶成長させ、結晶成長層４を形成した。熱
ＣＶＤの条件としては、Ｓｉ2 Ｈ6 ：１０ＳＣＣＭ、Ｈ
2 ：２００ＳＣＣＭ、圧力：０．３Ｔｏｒｒ、基板温
度：８００℃とした。結晶成長層４の厚みは、４μｍと
した。
【００２６】次に、図２（ｇ）に示すように、発電層で
ある結晶成長層４の上に、真性非晶質シリコン層５（膜
厚５０Å）及びｐ型非晶質シリコン層６（膜厚５０Å）
をプラズマＣＶＤ法により形成し、ヘテロ接合型太陽電
池の構造を形成した。
ある結晶成長層４の上に、真性非晶質シリコン層５（膜
厚５０Å）及びｐ型非晶質シリコン層６（膜厚５０Å）
をプラズマＣＶＤ法により形成し、ヘテロ接合型太陽電
池の構造を形成した。
【００２７】次に、図２（ｈ）に示すように、ｐ型非晶
質シリコン層６の上に、透明電極層７及び櫛形電極８を
順次形成した。以上のようにして得られた太陽電池の動
作特性（電圧−電流特性）を図３に示す。また、比較と
して、上記実施例の太陽電池の製造工程において、下地
層である多結晶シリコン層３の表面のレーザーアニール
処理を行わないこと以外は、上記実施例と同様にして比
較例の太陽電池を作製した。この比較例の太陽電池につ
いても、図３に動作特性を示した。
質シリコン層６の上に、透明電極層７及び櫛形電極８を
順次形成した。以上のようにして得られた太陽電池の動
作特性（電圧−電流特性）を図３に示す。また、比較と
して、上記実施例の太陽電池の製造工程において、下地
層である多結晶シリコン層３の表面のレーザーアニール
処理を行わないこと以外は、上記実施例と同様にして比
較例の太陽電池を作製した。この比較例の太陽電池につ
いても、図３に動作特性を示した。
【００２８】図３から明らかなように、本発明に従う実
施例の太陽電池と、比較例の太陽電池の動作特性には明
らかな違いが現れている。すなわち、実施例の太陽電池
では、開放電圧及び短絡電流において、レーザーアニー
ル処理を行っていない比較例の太陽電池のそれよりも高
い値となっている。これは、本発明に従い、下地層であ
る多結晶シリコン層の表面をレーザーアニール処理する
ことにより下地層の表面近傍の膜質が改善されるので、
この上に熱ＣＶＤ法により結晶成長したシリコン層がこ
の下地層の良好な情報を引継ぎ、より膜質が良好な発電
層とすることができるためであると考えられる。
施例の太陽電池と、比較例の太陽電池の動作特性には明
らかな違いが現れている。すなわち、実施例の太陽電池
では、開放電圧及び短絡電流において、レーザーアニー
ル処理を行っていない比較例の太陽電池のそれよりも高
い値となっている。これは、本発明に従い、下地層であ
る多結晶シリコン層の表面をレーザーアニール処理する
ことにより下地層の表面近傍の膜質が改善されるので、
この上に熱ＣＶＤ法により結晶成長したシリコン層がこ
の下地層の良好な情報を引継ぎ、より膜質が良好な発電
層とすることができるためであると考えられる。
【００２９】上記実施例では、ｎ型の下地層からの不純
物拡散により結晶成長層をｎ型半導体とする例について
述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ
型の下地層の上に結晶成長させ、ｐ型の結晶成長層を形
成してもよい。また、熱ＣＶＤ法により結晶成長させる
際に不純物ガスを導入してドープしてもよい。
物拡散により結晶成長層をｎ型半導体とする例について
述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ
型の下地層の上に結晶成長させ、ｐ型の結晶成長層を形
成してもよい。また、熱ＣＶＤ法により結晶成長させる
際に不純物ガスを導入してドープしてもよい。
【００３０】また、上記実施例では、ガラス状カーボン
基板を用いているが、タングステン基板などのその他の
導電性基板を用いてもよい。鉄などのシリコン半導体に
対して著しく電気的特性を悪化させる元素を含む基板材
料を用いる場合には、基板上に、ＳｉＯ2 、ＳｉＮX な
どの膜を形成すると、基板からの不純物の侵入を防ぐこ
とができる。なお、導電性基板上にＳｉＯ2 、ＳｉＮX
などの膜を形成する場合、これらの膜を部分的に形成す
ることにより、基板を電極として使用することができ
る。
基板を用いているが、タングステン基板などのその他の
導電性基板を用いてもよい。鉄などのシリコン半導体に
対して著しく電気的特性を悪化させる元素を含む基板材
料を用いる場合には、基板上に、ＳｉＯ2 、ＳｉＮX な
どの膜を形成すると、基板からの不純物の侵入を防ぐこ
とができる。なお、導電性基板上にＳｉＯ2 、ＳｉＮX
などの膜を形成する場合、これらの膜を部分的に形成す
ることにより、基板を電極として使用することができ
る。
【００３１】また、石英やセラミックスなどの絶縁材料
を基板として用いることもできる。アルミナセラミック
スなどを基板材料として用いる場合には、上記の鉄材料
を基板として用いる場合と同様に、基板上に不純物侵入
防止層を形成してもよい。図４は、このような不純物侵
入防止層を形成した基板を示す断面図である。図４に示
すように、アルミナ基板１１の上には、ＳｉＯ2 層１２
及びＳｉＮX 層１３が順次形成されており、この上に、
太陽電池の裏面側集電極となる櫛形状の金属層１４が形
成されている。金属層１４の材料としては、例えば、タ
ングステン、窒化チタンなどを用いることができる。こ
の上に、上記実施例と同様に下地層となる非晶質シリコ
ン層を形成し、固相成長後レーザーアニールすることに
より下地層とし、この上に熱ＣＶＤ法によりシリコン層
を結晶成長させる。
を基板として用いることもできる。アルミナセラミック
スなどを基板材料として用いる場合には、上記の鉄材料
を基板として用いる場合と同様に、基板上に不純物侵入
防止層を形成してもよい。図４は、このような不純物侵
入防止層を形成した基板を示す断面図である。図４に示
すように、アルミナ基板１１の上には、ＳｉＯ2 層１２
及びＳｉＮX 層１３が順次形成されており、この上に、
太陽電池の裏面側集電極となる櫛形状の金属層１４が形
成されている。金属層１４の材料としては、例えば、タ
ングステン、窒化チタンなどを用いることができる。こ
の上に、上記実施例と同様に下地層となる非晶質シリコ
ン層を形成し、固相成長後レーザーアニールすることに
より下地層とし、この上に熱ＣＶＤ法によりシリコン層
を結晶成長させる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、多結晶層の少なくとも
表面をレーザーアニールし、表面の結晶欠陥を少なく
し、該多結晶層の上に熱ＣＶＤ法によりシリコン系半導
体薄膜を結晶成長させているので、下地層の良好な結晶
性を引継いで結晶成長させることができる。従って、欠
陥の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を、堆積
速度の大きい熱ＣＶＤ法により生産性よく製造すること
ができる。
表面をレーザーアニールし、表面の結晶欠陥を少なく
し、該多結晶層の上に熱ＣＶＤ法によりシリコン系半導
体薄膜を結晶成長させているので、下地層の良好な結晶
性を引継いで結晶成長させることができる。従って、欠
陥の少ない良好な膜質のシリコン系半導体薄膜を、堆積
速度の大きい熱ＣＶＤ法により生産性よく製造すること
ができる。
【図１】本発明の製造方法を用いた太陽電池の製造工程
の一例を示す断面図。
の一例を示す断面図。
【図２】本発明の製造方法を用いた太陽電池の製造工程
の一例を示す断面図。
の一例を示す断面図。
【図３】図１及び図２に示す実施例で得られた太陽電池
の特性（電圧−電流特性）を示す図。
の特性（電圧−電流特性）を示す図。
【図４】基板として絶縁材料を用いる場合の基板近傍の
構造の一例を示す断面図。
構造の一例を示す断面図。
１…基板 ２…非晶質シリコン層 ３…多結晶シリコン層（下地層） ３ａ…多結晶シリコン層の表面部分（下地層の表面部
分） ４…シリコン結晶成長層 ５…真性非晶質シリコン層 ６…ｐ型非晶質シリコン層 ７…透明電極層 ８…櫛形電極 １１…絶縁基板 １２…ＳｉＯ2 層 １３…ＳｉＯX 層 １４…金属層
分） ４…シリコン結晶成長層 ５…真性非晶質シリコン層 ６…ｐ型非晶質シリコン層 ７…透明電極層 ８…櫛形電極 １１…絶縁基板 １２…ＳｉＯ2 層 １３…ＳｉＯX 層 １４…金属層
Claims (2)
- 【請求項１】 熱ＣＶＤ法によりシリコン系半導体薄膜
を製造する方法において、 下地層としてシリコン系半導体の多結晶層を形成し、該
多結晶層の少なくとも表面をレーザーアニールした後、
前記熱ＣＶＤ法によりその上に前記シリコン系半導体薄
膜を結晶成長させることを特徴とするシリコン系半導体
薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記多結晶層が、非晶質シリコン系半導
体を固相成長させた多結晶層である請求項１に記載のシ
リコン系半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09018214A JP3102772B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | シリコン系半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09018214A JP3102772B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | シリコン系半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10214790A true JPH10214790A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3102772B2 JP3102772B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=11965406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09018214A Expired - Fee Related JP3102772B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | シリコン系半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102772B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000315805A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Nagano Keiki Co Ltd | 歪み検出素子及び歪み検出素子製造方法 |
| JP2006524439A (ja) * | 2003-04-24 | 2006-10-26 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 高機能粒子構造を有する多結晶膜の堆積方法 |
| US7563660B2 (en) * | 2005-01-08 | 2009-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Silicon film, crystalline film and method for manufacturing the same |
| KR20160053181A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-13 | 충남대학교산학협력단 | 탄소 기판을 이용한 태양 전지 제조 방법 |
| KR20160076005A (ko) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 삼성디스플레이 주식회사 | 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP09018214A patent/JP3102772B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000315805A (ja) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Nagano Keiki Co Ltd | 歪み検出素子及び歪み検出素子製造方法 |
| JP2006524439A (ja) * | 2003-04-24 | 2006-10-26 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 高機能粒子構造を有する多結晶膜の堆積方法 |
| US7563660B2 (en) * | 2005-01-08 | 2009-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Silicon film, crystalline film and method for manufacturing the same |
| KR20160053181A (ko) * | 2014-10-31 | 2016-05-13 | 충남대학교산학협력단 | 탄소 기판을 이용한 태양 전지 제조 방법 |
| KR20160076005A (ko) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 삼성디스플레이 주식회사 | 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102772B2 (ja) | 2000-10-23 |
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