JPS6184074A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS6184074A JPS6184074A JP59206084A JP20608484A JPS6184074A JP S6184074 A JPS6184074 A JP S6184074A JP 59206084 A JP59206084 A JP 59206084A JP 20608484 A JP20608484 A JP 20608484A JP S6184074 A JPS6184074 A JP S6184074A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「発明の利用分野」
この発明は、水素またはハロゲン元素が添加されたPI
N接合を有するアモルファス半導体を含む非単結晶半導
体を絶縁表面を有する基板に設けた光電変換素子(単に
素子という)を複数個電気的に直列接続をして、高い電
圧を発生せしめる光電変換装置に関する。
N接合を有するアモルファス半導体を含む非単結晶半導
体を絶縁表面を有する基板に設けた光電変換素子(単に
素子という)を複数個電気的に直列接続をして、高い電
圧を発生せしめる光電変換装置に関する。
「従来の技術」
従来、水素またはハロゲン元素が添加された非単結晶半
導体としてアモルファス半導体が知られている。しかし
、かかる半導体はアモルファス構造を有し、結晶性を積
極的に用いていないため、PIN接合における■型半導
体層のキャリアの空乏層の厚さは0.3μ以下と狭く、
また、A11 (100mW/cm”)での光照射に対
し劣化が生じてしまった。
導体としてアモルファス半導体が知られている。しかし
、かかる半導体はアモルファス構造を有し、結晶性を積
極的に用いていないため、PIN接合における■型半導
体層のキャリアの空乏層の厚さは0.3μ以下と狭く、
また、A11 (100mW/cm”)での光照射に対
し劣化が生じてしまった。
「本発明が解決しようとする問題点」
本発明は、かかるアモルファス半導体を含む水素または
ハロゲン元素を含有する非単結晶半導体に対し、レーザ
アニールを行い、異方性を有する柱状粒を結晶化を助長
せしめて形成し、光照射に対する劣化を防ぎ、かつPI
N接合を有する光電変換装置の電流が流れる方向に対し
てはI型半導体の活性領域の空乏層を1J以上と大きく
巾広にすることを特徴としている。
ハロゲン元素を含有する非単結晶半導体に対し、レーザ
アニールを行い、異方性を有する柱状粒を結晶化を助長
せしめて形成し、光照射に対する劣化を防ぎ、かつPI
N接合を有する光電変換装置の電流が流れる方向に対し
てはI型半導体の活性領域の空乏層を1J以上と大きく
巾広にすることを特徴としている。
さらに連結部を構成する非活性半導体領域は、結晶粒の
粒界を多数回横切る方向にして高抵抗とし、この非活性
領域での電極間リークを防ぐものである。
粒界を多数回横切る方向にして高抵抗とし、この非活性
領域での電極間リークを防ぐものである。
「問題を解決しようとする手段」
本発明は、透光性電極側よりこの電極を透過して、内部
の非単結晶半導体に対し、500nm以上省波長のパル
ス状の強光(パルス巾10〜1000秒)を照射して、
■型半導体層またはそれに近接したPまたはN型半導体
層を水素またはハロゲン元素を柱状粒の粒界に多量に偏
析させて内部に保存しつつ結晶性を促進せしめるもので
ある。
の非単結晶半導体に対し、500nm以上省波長のパル
ス状の強光(パルス巾10〜1000秒)を照射して、
■型半導体層またはそれに近接したPまたはN型半導体
層を水素またはハロゲン元素を柱状粒の粒界に多量に偏
析させて内部に保存しつつ結晶性を促進せしめるもので
ある。
特に本発明は、その光吸収が小さい500 nm以上一
般には0.5〜2μ例えば0.53μまたは1.06μ
のYAG レーザまたは波長0.69μのルビーレーザ
のパルス状の強光を照射し、全体または内部の十分深い
領域までのI型半導体の結晶性を柱状粒として異方性を
有せしめて促進させる、いわゆる光アニールを行った。
般には0.5〜2μ例えば0.53μまたは1.06μ
のYAG レーザまたは波長0.69μのルビーレーザ
のパルス状の強光を照射し、全体または内部の十分深い
領域までのI型半導体の結晶性を柱状粒として異方性を
有せしめて促進させる、いわゆる光アニールを行った。
このため、光は照射光側の透光性導電膜(Eg #3.
0eV)に対し損傷を与えない波長でかつ半導体の光吸
収係数の比較的少ない、即ち深い領域まで光アニールを
行い得る500nm以上の波長を用いた。
0eV)に対し損傷を与えない波長でかつ半導体の光吸
収係数の比較的少ない、即ち深い領域まで光アニールを
行い得る500nm以上の波長を用いた。
本発明は、この先アニールにより同時に伴う電気伝導度
の増加が、集積化構造にあってアイソレイションの妨げ
になってはならない。このため本発明方法においては、
この先アニールを活性半導体領域のみにおいては、粒界
が電流の流れに平行に、かつ、この非活性領域において
は粒界が電界と交叉するように異方性を有せしめた。即
ち、基板に対し垂直方向に成長せしめた。
の増加が、集積化構造にあってアイソレイションの妨げ
になってはならない。このため本発明方法においては、
この先アニールを活性半導体領域のみにおいては、粒界
が電流の流れに平行に、かつ、この非活性領域において
は粒界が電界と交叉するように異方性を有せしめた。即
ち、基板に対し垂直方向に成長せしめた。
本発明はこの先アニールと同時またはその前または後の
工程において、非活性領域で集積化のためのに連結部を
構成するため、非単結晶半導体をレーザ光 (Qスイッ
チ)がかけられたYAG レーザ光によりスクライブし
、除去したものである。
工程において、非活性領域で集積化のためのに連結部を
構成するため、非単結晶半導体をレーザ光 (Qスイッ
チ)がかけられたYAG レーザ光によりスクライブし
、除去したものである。
「作用」
本発明は、柱状粒の異方性を用いるため、各セル間のア
イソレイション領域は、もし電流が流れ得ても、柱状粒
を横切る方向であるため抵抗が大きく、十分なアイソレ
イションができる。他方、PINの電流は柱状粒にそっ
た方向であり、電流は粒界を横切らない。加えて光はラ
ンダムに1層内で光路を有せしめ、光吸収係数が大きい
水素を多量に有する粒界を多数回横切るように光閉じ込
め型のセルとする。即ち第1および裏面側の第2の電極
を凹凸にせしめ、また裏面電極は反射性を有せしめるこ
とが有効である。本発明はこれらの効果を存し、かつ集
積化光電変換装置の製造に光照射面側からの光を加えて
光アニール工程のみで他の余分の工程を伴わずに完了さ
せることができるという特長を有する。
イソレイション領域は、もし電流が流れ得ても、柱状粒
を横切る方向であるため抵抗が大きく、十分なアイソレ
イションができる。他方、PINの電流は柱状粒にそっ
た方向であり、電流は粒界を横切らない。加えて光はラ
ンダムに1層内で光路を有せしめ、光吸収係数が大きい
水素を多量に有する粒界を多数回横切るように光閉じ込
め型のセルとする。即ち第1および裏面側の第2の電極
を凹凸にせしめ、また裏面電極は反射性を有せしめるこ
とが有効である。本発明はこれらの効果を存し、かつ集
積化光電変換装置の製造に光照射面側からの光を加えて
光アニール工程のみで他の余分の工程を伴わずに完了さ
せることができるという特長を有する。
本発明の装置における素子の配置、大きさ、形状は設計
仕様によって決められる。しかし本発明の内容を簡単に
するため、以下の詳細な説明においては、第1の素子の
下側(基板側)の第1の電極と、その右隣りに配置した
第2の素子の第2の電極(半導体上即ち基板から離れた
側)とを電気的に直列接続させた場合のパターンを基と
して記す。
仕様によって決められる。しかし本発明の内容を簡単に
するため、以下の詳細な説明においては、第1の素子の
下側(基板側)の第1の電極と、その右隣りに配置した
第2の素子の第2の電極(半導体上即ち基板から離れた
側)とを電気的に直列接続させた場合のパターンを基と
して記す。
そしてこの規定された位置にLS用のレーザ光、例えば
波長1.06μ(光径約50μ)または0.53μ(光
径約25μ)のYAGレーザ(焦点路111i140
m m )を照射させる。
波長1.06μ(光径約50μ)または0.53μ(光
径約25μ)のYAGレーザ(焦点路111i140
m m )を照射させる。
さらにそれを0.05〜5m/分例えば30cm 7分
の操作速度で移動せしめ、前工程と従属関係の開講を作
製せしめる。
の操作速度で移動せしめ、前工程と従属関係の開講を作
製せしめる。
本発明は、基板が透光性のガラスである場合、また、非
透光性基板上に半導体を形成し、その上面の光照射に対
し500nm以上のレーザ光アニール(エネルギ密度は
lXl0’〜I Xl0Jす/cm2でありレーザスク
ライブの際のエネルギ密度の5X106〜5 X 10
7W/cm2より1/10〜1/103である)を行っ
たもので、製造工程を従来公知の光電変換WiZの作製
工程を単にレーザアニール工程を加えるのみで、歩留り
を従来の約60%より84%にまで高めることができる
という画期的な光電変換装置の作製方法を提供すること
にある。
透光性基板上に半導体を形成し、その上面の光照射に対
し500nm以上のレーザ光アニール(エネルギ密度は
lXl0’〜I Xl0Jす/cm2でありレーザスク
ライブの際のエネルギ密度の5X106〜5 X 10
7W/cm2より1/10〜1/103である)を行っ
たもので、製造工程を従来公知の光電変換WiZの作製
工程を単にレーザアニール工程を加えるのみで、歩留り
を従来の約60%より84%にまで高めることができる
という画期的な光電変換装置の作製方法を提供すること
にある。
以下に図面に従って本発明の詳細を示す。
「実施例1」
第1図は本発明の光電変換素子の縦断面図である。
図面において、絶縁表面を有する基板例えばガラス基1
反(1)であって、1.5cm 、巾2cmを用いた。
反(1)であって、1.5cm 、巾2cmを用いた。
さらにこの上面に、全面にわたって第1の導電膜(2)
である透光性導電膜を0.1〜0.5μの厚さに形成さ
せた。この導電膜は高低差〜0.1 μの凹凸を有せし
めた。
である透光性導電膜を0.1〜0.5μの厚さに形成さ
せた。この導電膜は高低差〜0.1 μの凹凸を有せし
めた。
この透光性導電膜(2)として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または
ITO(酸化スズ・インジューム) (500〜500
0人代表的には500〜1500人)をスパッタ法また
はスプレー法により形成させて、第1の導電膜とした。
添加された酸化スズを主成分とする透光性導電膜または
ITO(酸化スズ・インジューム) (500〜500
0人代表的には500〜1500人)をスパッタ法また
はスプレー法により形成させて、第1の導電膜とした。
この後、この上面にプラズマCVD法、フォトCvD法
またはLPCV D法により、光照射により光起電力を
発生する非単結晶半導体即ちPIN接合を存する水素ま
たはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体層(3)
をI型半導体中の最低酸素濃度を5×10111cm−
3以下とし、かつその厚さを0.3〜5.Op代表的に
は2.0μの厚さに形成させた。
またはLPCV D法により、光照射により光起電力を
発生する非単結晶半導体即ちPIN接合を存する水素ま
たはハロゲン元素が添加された非単結晶半導体層(3)
をI型半導体中の最低酸素濃度を5×10111cm−
3以下とし、かつその厚さを0.3〜5.Op代表的に
は2.0μの厚さに形成させた。
その代表例は光照射が基板側からの場合であるため、P
型(SixC1−xO< x < 1 )半導体(約2
00A)−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2.0μ)−N型の微結晶(約50
0人)を有する半導体よりなる1つのPIN接合を有す
る非単結晶半導体(3)を均一の膜厚で形成させた。
型(SixC1−xO< x < 1 )半導体(約2
00A)−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2.0μ)−N型の微結晶(約50
0人)を有する半導体よりなる1つのPIN接合を有す
る非単結晶半導体(3)を均一の膜厚で形成させた。
第1図において、さらにこの上面に第2の導電膜(5)
およびコネクタ(30)を形成した。
およびコネクタ(30)を形成した。
さらに本発明方法における500 nm以上の波長(一
般には530nmまたは1.06μ)を発光するYAG
またはルビーパルス光レーザアニール装置の概要および
その方法を示す。
般には530nmまたは1.06μ)を発光するYAG
またはルビーパルス光レーザアニール装置の概要および
その方法を示す。
被照射構造物は第1図または裏面電極を形成する前の半
導体(3)が積層された基板を対象とする。
導体(3)が積層された基板を対象とする。
光源の照射光面積は光学系を用いてlmmX9mmの照
射面積としたルビーパルスレーザ光を用いた。
射面積としたルビーパルスレーザ光を用いた。
また、スキャンスピードとの関係でその厚さを1mmと
して、照射エネルギ密度を制御するため、100 μ〜
3mmまで可変させてもよい。
して、照射エネルギ密度を制御するため、100 μ〜
3mmまで可変させてもよい。
ここではCTCコムチックトレーニング株式会社製レー
ザ発振器を用いた。
ザ発振器を用いた。
さらにこのレーザ光はレンズで長方形に集光し、パルス
光(周波数300Hz 〜30KHz)を有し5KW
/c艷(巾11の場合)となった。
光(周波数300Hz 〜30KHz)を有し5KW
/c艷(巾11の場合)となった。
この照射光(25)を被照射面に一定速度の移動基体に
照射させた。
照射させた。
か(すると、非単結晶半導体中で1層の全厚さく波長0
.7μの場合)または0.53μの波長を用いる場合に
その半分程度の3000〜5000人の深さの領域に柱
状粒の結晶化を助長させる領域を作ることができた。こ
の結晶化の事実は、この工程の後レーザラマン分光測定
を行うことにより判明した。
.7μの場合)または0.53μの波長を用いる場合に
その半分程度の3000〜5000人の深さの領域に柱
状粒の結晶化を助長させる領域を作ることができた。こ
の結晶化の事実は、この工程の後レーザラマン分光測定
を行うことにより判明した。
加えて、この本発明方法のアニールは光パルスアニール
のため、結晶化の際、既に含有している水素またはハロ
ゲン元素を外部に脱気することが少なく、また結晶粒界
に偏析せしめ、この粒界でのの不対結合手を中和させ得
る。加えて結晶性または秩序性を光アニールにより促進
するため、光劣化特性が小さくなり、加えてPN間のア
モルファス半導体における1層中の空乏層の巾をアモル
ファス構造のPIN接合における0、3μより結晶性を
有せしめるため、1〜3μと伸ばすことができるという
二重の特長を有していた。このため1層の最適厚さをア
モルファス半導体の0.5 μより1.5〜2.0μに
まで厚くさせることができ、光電変換装置としての電流
を増加させ得る。
のため、結晶化の際、既に含有している水素またはハロ
ゲン元素を外部に脱気することが少なく、また結晶粒界
に偏析せしめ、この粒界でのの不対結合手を中和させ得
る。加えて結晶性または秩序性を光アニールにより促進
するため、光劣化特性が小さくなり、加えてPN間のア
モルファス半導体における1層中の空乏層の巾をアモル
ファス構造のPIN接合における0、3μより結晶性を
有せしめるため、1〜3μと伸ばすことができるという
二重の特長を有していた。このため1層の最適厚さをア
モルファス半導体の0.5 μより1.5〜2.0μに
まで厚くさせることができ、光電変換装置としての電流
を増加させ得る。
かくの如(第1図に示した半導体上の第2の導電膜(5
)は金属と透光性導電酸化膜(CTF) とを用いた。
)は金属と透光性導電酸化膜(CTF) とを用いた。
その厚さはそれぞれ300〜1500人に形成させ、光
閉じ込め型の構造とした。
閉じ込め型の構造とした。
このCTFとしてクロム−珪素化合物等の非酸化物導電
膜よりなる透光性導電膜を用いてもよい。
膜よりなる透光性導電膜を用いてもよい。
これらは電子ビーム蒸着法またはスパッタ法、フォトC
vD法、フォト・プラズマCVD法を含むCVD法を用
い、半導体層を劣化させないため、250°C以下の温
度で形成させた。
vD法、フォト・プラズマCVD法を含むCVD法を用
い、半導体層を劣化させないため、250°C以下の温
度で形成させた。
斯くして照射光(10)に対し、この実施例の如き基板
(3,5mm X 3cm)において、11.8%(1
,05cm2)の変換効率を存せしめることができた。
(3,5mm X 3cm)において、11.8%(1
,05cm2)の変換効率を存せしめることができた。
第2図は本発明の思想の概要を説明する構成図である。
第2図(A)は柱状粒(40) (ここでは3ケ所のみ
を示す)をその柱径(41)が0.1〜2μ、一般には
1μ以下を5E)1 (走査電子顕微鏡写真)で調べた
ところ、平均粒径、0.1〜0.15μを有し、垂直方
向に成長している。
を示す)をその柱径(41)が0.1〜2μ、一般には
1μ以下を5E)1 (走査電子顕微鏡写真)で調べた
ところ、平均粒径、0.1〜0.15μを有し、垂直方
向に成長している。
このエネルギハンド巾を第2図(B) 、 (C) 、
(D) 、 (E)に示す。即ち第2図(B)は第2
図(A)におけるB−Boの柱状粒の中央部の縦方向に
電界が加わらない場合である。(C)は電界によりホー
ル(42)、電子(43)がドリフトしている。(D)
は柱状粒のA−へ”での断面におけるエネルギハンドを
横方向に示す。
(D) 、 (E)に示す。即ち第2図(B)は第2
図(A)におけるB−Boの柱状粒の中央部の縦方向に
電界が加わらない場合である。(C)は電界によりホー
ル(42)、電子(43)がドリフトしている。(D)
は柱状粒のA−へ”での断面におけるエネルギハンドを
横方向に示す。
すると光照射によって発生した電子(42′)、ホール
(43’)は粒界での水素が多量にある領域で光−電気
変換をしてキャリア(42) 、 (42“)を発生ず
る。
(43’)は粒界での水素が多量にある領域で光−電気
変換をしてキャリア(42) 、 (42“)を発生ず
る。
そのキャリアはより安定なレベルである柱状粒の内部に
ドリフトする。このため再結合中心の多くが存在する粒
界により離れた柱状粒の中央部でキャリアをドリフトす
ることができる。
ドリフトする。このため再結合中心の多くが存在する粒
界により離れた柱状粒の中央部でキャリアをドリフトす
ることができる。
他方、第2図(E)に示すごとく、集積化構造における
連結部のアイソレイション領域ではこの粒界を横切るご
とくにして電界が印加される。この時は粒界(45)が
バリアになり、リーク電流を流しにくい。即ち光電変換
装置の集積化を行わんとするとき、連結部を構成する非
活性領域ではリーク電流をより流さないようにするには
、基板に対し垂直方向に柱状粒を成長させればよい。
連結部のアイソレイション領域ではこの粒界を横切るご
とくにして電界が印加される。この時は粒界(45)が
バリアになり、リーク電流を流しにくい。即ち光電変換
装置の集積化を行わんとするとき、連結部を構成する非
活性領域ではリーク電流をより流さないようにするには
、基板に対し垂直方向に柱状粒を成長させればよい。
第2図(F)は柱状粒(40)の粒界(45)に水素が
偏析し高濃度になる。このためこの粒界が光学的Egを
大きくし、かつアモルファス半導体と同様に光吸収係数
が大きい。
偏析し高濃度になる。このためこの粒界が光学的Egを
大きくし、かつアモルファス半導体と同様に光吸収係数
が大きい。
このことより、光はこの粒界を多数回横切るようにする
ことが薄い厚さで光−電気変換を効率よく行うに重要で
あることがわかる。
ことが薄い厚さで光−電気変換を効率よく行うに重要で
あることがわかる。
またこれらの理由により、半導体の柱径は真性または実
質的に真性の半導体の厚さの0.1〜5μに比べそれ以
下で、一般的には0.05〜0.2μにする、二とが有
効である。
質的に真性の半導体の厚さの0.1〜5μに比べそれ以
下で、一般的には0.05〜0.2μにする、二とが有
効である。
これ以上にすると、粒界で発生したキャリアは柱状粒内
部へのドリフトよりも先にPまたはN層Gこドリフトし
てしまい、十分に行われず、即ち粒界で水素によりバリ
アを高くした意味が減少してしまう。
部へのドリフトよりも先にPまたはN層Gこドリフトし
てしまい、十分に行われず、即ち粒界で水素によりバリ
アを高くした意味が減少してしまう。
第3図における(15) 、 (16)はそれぞれ縦方
向の電気伝導度及び横方向の電気伝導度を示す。
向の電気伝導度及び横方向の電気伝導度を示す。
各グラフにおける初期値は水素が添加されたアモルファ
ス半導体の構造において濶べた光転導度(15) 、
(17)および暗転導度(16) 、 (18)である
。次のプロットはルビーレーザアニールをアモルファス
半4体に行ない多結晶化した後の特性、第3のプロット
の光照射(AMI)を2時間照射した後の電気伝導度を
示す。さらに第4の測定点は150℃、2時間熱アニー
ルした後の特性を示す。
ス半導体の構造において濶べた光転導度(15) 、
(17)および暗転導度(16) 、 (18)である
。次のプロットはルビーレーザアニールをアモルファス
半4体に行ない多結晶化した後の特性、第3のプロット
の光照射(AMI)を2時間照射した後の電気伝導度を
示す。さらに第4の測定点は150℃、2時間熱アニー
ルした後の特性を示す。
これらの結果より明らかなことは、垂直方向の電気伝導
度は光アニールにより約3倍に光転導度゛が向上するが
、粒界を横切る水平方向の(17)に示す電気伝導度は
約1710に減少する。
度は光アニールにより約3倍に光転導度゛が向上するが
、粒界を横切る水平方向の(17)に示す電気伝導度は
約1710に減少する。
加えて、粒界に存在する水素、酸素等により横方向の電
気伝導度特性には光劣化(ステブラ・ロンスキ効果)が
見られるが、垂直方向の電気伝導度には実質的には変化
がなく、きわめて安定である。
気伝導度特性には光劣化(ステブラ・ロンスキ効果)が
見られるが、垂直方向の電気伝導度には実質的には変化
がなく、きわめて安定である。
実施例2
第4図は本発明の製造工程を示す縦断面図である。
被膜の製造プロセスは実施例1と同様に行った。
即ち、図面において、絶縁表面を有する基板例えばガラ
ス基板(1)であって、長さく図面では左右方向) 1
0cm、巾10cmを用いた。さらに、この上面に、全
面にわたって第1の導電膜(2)である透光。
ス基板(1)であって、長さく図面では左右方向) 1
0cm、巾10cmを用いた。さらに、この上面に、全
面にわたって第1の導電膜(2)である透光。
性導電膜(2)を0,1〜0.5 μの厚さに凹凸を有
して形成させた。
して形成させた。
この後、この基板の上側より、YAGレーザ(波長0.
53μ(パルス中30n秒)加工機(日本電気型)によ
り平均出力0.3〜IW (焦点距離40 m m )
を加え、直径5mm φのレーザ光を集光し、スポット
径20〜70μφ代表的には50μφをマイクロコンピ
ュータにより制御して、上方よりレーザ光を照射し、そ
の走査により、スクライブライン用の第1の開溝(13
)を形成させ、各活性素子領域(31) 、 (11,
)に第1の電極(15)をレーザスクライブ(LSとい
う)により作製した。
53μ(パルス中30n秒)加工機(日本電気型)によ
り平均出力0.3〜IW (焦点距離40 m m )
を加え、直径5mm φのレーザ光を集光し、スポット
径20〜70μφ代表的には50μφをマイクロコンピ
ュータにより制御して、上方よりレーザ光を照射し、そ
の走査により、スクライブライン用の第1の開溝(13
)を形成させ、各活性素子領域(31) 、 (11,
)に第1の電極(15)をレーザスクライブ(LSとい
う)により作製した。
LSにより形成された開講(13)は、巾約50μ長さ
10cmであり、深さはそれぞれ第1の電極を構成させ
るために完全に切断分離した。
10cmであり、深さはそれぞれ第1の電極を構成させ
るために完全に切断分離した。
か(して第1の素子(31)および第2の素子(11)
を構成する領域の巾は5〜40mm例えば10mmとし
て一形成させた。
を構成する領域の巾は5〜40mm例えば10mmとし
て一形成させた。
この時、第1の開講(13)に充填させた半導体は高抵
抗型であり、アイソレイションが行われなければならな
い。
抗型であり、アイソレイションが行われなければならな
い。
この後、この上面にプラズマCVD法、フォl−CVD
法またはLPCV D法により、実施例と同様に非単結
晶半導体層(3)を0.5〜5.0μ代表的には2.0
μの厚さに形成させた。
法またはLPCV D法により、実施例と同様に非単結
晶半導体層(3)を0.5〜5.0μ代表的には2.0
μの厚さに形成させた。
さらに第4図(B)に示されるごとく、第1の開講(1
3)の左方向側(第1の素子側)にわたって第2の開講
(14)を第2のLSI程により形成させた。
3)の左方向側(第1の素子側)にわたって第2の開講
(14)を第2のLSI程により形成させた。
この図面では第1および第2の開講(13) 、 (M
)の中心間を100μずらしている。
)の中心間を100μずらしている。
かくして第2の開溝(18)は第1の電極の側面または
上面(8) 、 (9)を露出させた。
上面(8) 、 (9)を露出させた。
さらに本発明は、第1の電極(2)の透光性導電膜(1
5)の表面のみを露呈させてもよいが、製造、・歩留り
の向上のためには、レーザ光が0.1〜ト例えば0.8
Wでは多少強すぎ、この第1の電極(15)の深さ方向
のすべてを除去した。しかし、その側面(8)(側面の
みまたは側面と上面の端部)に第1図(C)で第2の電
極(38)とのコネクタ(30)が密接しても、その接
触抵抗が一般に酸化物−酸化物コンタクト(酸化スズ−
ITOコンタクト)となり、その界面にkl物バリアが
形成されないため、実用上何等問題はなかった。
5)の表面のみを露呈させてもよいが、製造、・歩留り
の向上のためには、レーザ光が0.1〜ト例えば0.8
Wでは多少強すぎ、この第1の電極(15)の深さ方向
のすべてを除去した。しかし、その側面(8)(側面の
みまたは側面と上面の端部)に第1図(C)で第2の電
極(38)とのコネクタ(30)が密接しても、その接
触抵抗が一般に酸化物−酸化物コンタクト(酸化スズ−
ITOコンタクト)となり、その界面にkl物バリアが
形成されないため、実用上何等問題はなかった。
第4図において、さらにこの上面に第4図(C)に示さ
れるごとく、第2の導電膜(5)およびコネクタ(30
)を形成した。
れるごとく、第2の導電膜(5)およびコネクタ(30
)を形成した。
・この第2の導電膜(5)は金属と透光性導電酸化膜(
CTF) とを用いた。その厚さはそれぞれ300〜1
500人に形成させた。
CTF) とを用いた。その厚さはそれぞれ300〜1
500人に形成させた。
さらに本発明方法における500 nm以上の波長を発
光するルビーパルス光レーザアニールは実施例1と同様
に行った。
光するルビーパルス光レーザアニールは実施例1と同様
に行った。
即ち、被照射用基板は第4図(B)または(C)に示す
。
。
第2の透光性電極(5)を形成する前または後の構造物
を光アニール工程における対象基体として実施例1と同
様に行った。
を光アニール工程における対象基体として実施例1と同
様に行った。
かくして、図面では示していないが、光アニール(25
)を光照射面側から行い、栽仮に垂直方向の柱状粒を有
する半導体にI型半導体を形成させた。
)を光照射面側から行い、栽仮に垂直方向の柱状粒を有
する半導体にI型半導体を形成させた。
この時、領域(13)の非活性領域(34) (33’
) の半導体は素子(31) 、 (11)の第1
の電極間のアイソレイションを行うため、柱状粒は多数
回横切るように基板に垂直に成長させた。
) の半導体は素子(31) 、 (11)の第1
の電極間のアイソレイションを行うため、柱状粒は多数
回横切るように基板に垂直に成長させた。
このレーザアニールの後、第3のLSにより切断分離を
して複数の第2の電極(39) 、 (38)を第3の
開講(20)を形成してアイソレイションした。
して複数の第2の電極(39) 、 (38)を第3の
開講(20)を形成してアイソレイションした。
このCTFとしてクロム−珪素化合物等の非酸化物導電
膜よりなる透光性導電膜を用いてもよい。
膜よりなる透光性導電膜を用いてもよい。
かくして第4図(C)に示されるごとく、複数の素子(
31) 、 (11)を連結部(4)で直列接続する光
電変換装置を作ることができた。
31) 、 (11)を連結部(4)で直列接続する光
電変換装置を作ることができた。
第4図(D)はさらに本発明を光電変換装置として完成
させんとしたものである。即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
窒化珪素膜(21)を500〜2000人の厚さに均一
に形成させ、各素子間のリーク電流の湿気等の吸着によ
る発生をさらに防いだ。
させんとしたものである。即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
窒化珪素膜(21)を500〜2000人の厚さに均一
に形成させ、各素子間のリーク電流の湿気等の吸着によ
る発生をさらに防いだ。
さらに外部引出し端子(22) 、 (22’ )を周
辺部に設けた。
辺部に設けた。
斯くして照射光(10)に対し、この実施例のごとき基
板(10cm X LOcm)において、各素子を巾1
0mm X 92mrrlの短冊状に設け、さらに連結
部の中200μm外部引出し電極部の巾3mm、周辺部
4mmによリ・実質的に88mm x 92mm内に1
0段を有せしめた。
板(10cm X LOcm)において、各素子を巾1
0mm X 92mrrlの短冊状に設け、さらに連結
部の中200μm外部引出し電極部の巾3mm、周辺部
4mmによリ・実質的に88mm x 92mm内に1
0段を有せしめた。
その結果、パネルにて8.3%(理論的に゛は9.6%
になるが、11段直列連結抵抗により実効変換効率が低
下した(^旧(100mW /cm2]))にて、6.
7Wの出力電力を存せしめることができた。
になるが、11段直列連結抵抗により実効変換効率が低
下した(^旧(100mW /cm2]))にて、6.
7Wの出力電力を存せしめることができた。
またさらにこのパネルを大きくし、例えば40cmX
60cmを2ヶ直列にアルミサツシの固い枠内またカー
ボン・ブラックによる可曲性枠内に組み合わせることに
よりパッケージさせ、120cm X 40cmのNE
DO規格の大電力用のパネルを設けることが可能である
。
60cmを2ヶ直列にアルミサツシの固い枠内またカー
ボン・ブラックによる可曲性枠内に組み合わせることに
よりパッケージさせ、120cm X 40cmのNE
DO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ーフレックスに
よりガラス基板の裏面(照射面の反対側)に本発明の光
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。
よりガラス基板の裏面(照射面の反対側)に本発明の光
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。
パネルの実効効率としてAMI (100mW/cm
”)にて8.7%、化カフ、8Wを得ることができた。
”)にて8.7%、化カフ、8Wを得ることができた。
有効面積は82.8cm”であり、パネル全体の82.
8%を有効に利用することができた。
8%を有効に利用することができた。
本発明におけるレーザアニールは、0.53μパルス巾
30n秒のYAG レーザまたは0,69μ(パルス巾
70n秒)の波長のルビーレーザを用いた。
30n秒のYAG レーザまたは0,69μ(パルス巾
70n秒)の波長のルビーレーザを用いた。
しかしこの500nm(0,5μ) 〜5000nm(
5μm)の波長光を他のレーザ光、またはフラッシュ状
のキセノンランプ等を用いて行うことは有効である。
5μm)の波長光を他のレーザ光、またはフラッシュ状
のキセノンランプ等を用いて行うことは有効である。
本発明の実施例は半導体装置における特にガラス基板側
から光照射を行う光電変換装置に関して記した。しかし
これを金属基板上に絶縁膜コートをし、この上面に下側
電極、半導体、上側電極を積層し、基板の上方からの照
射の光電変換装置にも適応し得る。加えて、PTNまた
はNIP構造を有する水素またはハロゲン元素が添加さ
れたフォトセンサ、イメージセンサに対して本発明を適
用してもよいことはいうまでもない。
から光照射を行う光電変換装置に関して記した。しかし
これを金属基板上に絶縁膜コートをし、この上面に下側
電極、半導体、上側電極を積層し、基板の上方からの照
射の光電変換装置にも適応し得る。加えて、PTNまた
はNIP構造を有する水素またはハロゲン元素が添加さ
れたフォトセンサ、イメージセンサに対して本発明を適
用してもよいことはいうまでもない。
「効果」
本発明は第5図に示す如く、光照射(AMI (100
mw/cm2))効果に対してきわめて有効である。そ
してその1例として一般的なアモルファスPIN型半導
体の劣化特性(50)に比べて、I型半導体の場合は1
.0〜5μと厚いにもかかわらず、きわめてその劣化が
少ない結果(51)を本発明では得ることができた。(
51)は実施例1、(52)は実施例2の特性である。
mw/cm2))効果に対してきわめて有効である。そ
してその1例として一般的なアモルファスPIN型半導
体の劣化特性(50)に比べて、I型半導体の場合は1
.0〜5μと厚いにもかかわらず、きわめてその劣化が
少ない結果(51)を本発明では得ることができた。(
51)は実施例1、(52)は実施例2の特性である。
第1図は本発明の光電変換装置の縦断面図を示す。
第2図は本発明で得られる柱状粒および対応するエネル
ギハンド閣を示す。 第3図は本発明で得られる特性を示す。 第4図は本発明の光電変換装置の製造工程を示す縦断面
図である。 第5図は本発明の光パルスアニールを行なわない光電変
換装置と、本発明の光パルスアニールを行った光電変換
装置の光照射信頬性特性である。
ギハンド閣を示す。 第3図は本発明で得られる特性を示す。 第4図は本発明の光電変換装置の製造工程を示す縦断面
図である。 第5図は本発明の光パルスアニールを行なわない光電変
換装置と、本発明の光パルスアニールを行った光電変換
装置の光照射信頬性特性である。
Claims (3)
- 1.絶縁表面を有する基板上に、第1の電極と、該電極
上に密接してPIN接合を有する水素またはハロゲン元
素が添加された非単結晶半導体と、該半導体上に第2の
電極とを有する光電変換素子を複数個直列に連結部にて
連結して設けた半導体装置において、真性または実質的
に真性のI型半導体は基板に垂直方向に柱状粒を一部ま
たは全部に有せしめることを特徴とする半導体装置。 - 2.特許請求の範囲第1項において、第1および第2の
電極は凹凸表面を有し、裏面電極は反射性電極が設けら
れたことを特徴とする半導体装置。 - 3.特許請求の範囲第1項において、連結部を構成する
非活性領域は結晶粒の粒界を多数回横切る方向にして高
抵抗領域を設けることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59206084A JPS6184074A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59206084A JPS6184074A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6184074A true JPS6184074A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=16517552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59206084A Pending JPS6184074A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6184074A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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