JPS627168A - Manufacture of thin film semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce a working strain applied to a patterned portion and to decrease a working size in patterning a thin film semiconductor by improving working accuracy by combining a laser scribing and a photoetching method to reduce the working strain applied to the patterned portion. CONSTITUTION:After a P-type layer 3, an I-type layer 2 and an N-type layer 1 are laminated on a substrate 4, the second harmonic wave of an Ar laser light is emitted in Cl2 gas atmosphere, photoetching deeply from the junction of the N-type layer and the I-type layer to form an etched surface 5. Then, an Nd:YAG laser of narrower width than photoetching is emitted to laser scribe to form a scribed surface 6. Thereafter, electrodes are wired to form an integrated solar battery. In this case, the intensity of an Ar laser used for photoetching is weaker than a scribing laser. Thus, a working distortion due to patterning of the surface 5 is smaller than that of the surface 6 to substantially eliminate the working distortion in the junction between the N-type layer and the I-type layer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置、特にＰＮ接合を有する素子が電極
を介して直列、又は並列に接続された薄膜半導体装置の
製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, particularly a thin film semiconductor device in which elements having PN junctions are connected in series or in parallel via electrodes.

（発明の背景〕 薄膜半導体、特にアモルファスシリコン太陽電池におい
て、集積型構造が採用されている。この集積型構造にお
いては、中野他″レーザでバターニングにより集積化し
た非晶質太陽電池モジュール”テクニカル・ダイジェス
トオブ・ジ・インターナショｆｔＬｔ　ＰＶＳＥＣ−１
、神戸、日本、第５８３〜５８６頁、１９８４年（Ｎａ
ｋａｎｏ　ａｔ　′ａ１．　　”Ｌａ５ｅｒＰａｔｔｅ
ｒｎｅｄ　　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　　Ｔｙｐｅ　　ａ
−５ｉ　　５ｏｌａｒ　　Ｃｅｌ１Ｍｏｄｕｌａ″　、
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉ（ｅｓｔ　　ｏｆ　ｔｈｅＩ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＰＶＳＥＣ−１ｅ　Ｋｏｂ
ｅｔ　　ｐ　５８３（１９８４年））に記載されるよう
に分割された電池が金属電極等を介して直列接続されて
いるが、この直列接続のためのバターニング方法として
、金属マスクを用いた選択デポジション、フォトエツチ
ング又はレーザースクライブのいずれかのバターニング
方法又はそれらを組み合すせた方法が採用されている。(Background of the Invention) An integrated structure is used in thin film semiconductors, especially amorphous silicon solar cells.In this integrated structure, Nakano et al., “Amorphous solar cell module integrated by laser buttering” Technical・Digest of the International ftLt PVSEC-1
, Kobe, Japan, pp. 583-586, 1984 (Na
kano at 'a1. ”La5erPatte
rned Integrated Type a
-5i 5olar Cel1Modula'',
Technical Di(est of theI)
international PVSEC-1e Kob
et p 583 (1984)), divided batteries are connected in series via metal electrodes, etc., and as a patterning method for this series connection, a selective device using a metal mask is used. A patterning method such as position etching, photo etching, or laser scribing, or a combination thereof, is employed.

有効発電面積の点からは、レーザースクライブ法が最も
優れており、出力電力も大きい。In terms of effective power generation area, the laser scribing method is the best, and the output power is also large.

しかし、ユーザースクライブ法ではシリコンを溶融して
蒸発させるため、高出力のレーザービームを用いるため
、スクライブ部に熱履歴を受けた部分が存在し、加工前
の状態と異なっていると考えられる−特に加工部にＰＮ
接合を有する場合には電気的特性の低下を持たらす。However, since the user scribe method uses a high-power laser beam to melt and evaporate silicon, there are parts of the scribe that have undergone thermal history, and it is thought that the state is different from the state before processing - especially PN in processing section
If there is a junction, the electrical characteristics will be degraded.

すなわちレーザースクライブ法で作った集積型太陽電池
の光電変換特性は、メタルマス、りを用いて作った集積
型太陽電池より低くなるという問題点を持っている。In other words, the problem is that the photoelectric conversion characteristics of an integrated solar cell made using the laser scribing method are lower than those made using a metal mass or glue.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前述の従来の問題点を解決する方法を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for solving the above-mentioned conventional problems.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

従来技術の問題点であるレーザースクライブの加工歪を
小さくするために、光エツチング法の役付を行った。光
エツチング法においては、ハロゲン元素を含むガスをレ
ーザー光で励起し、その励起種が被エツチング物（例え
ばシリコン）をエツチングする１本方法は、レーザー光
で励起したガスによるエツチングであるので、被エツチ
ング物への加工歪はほとんどなく、レーザースクライブ
法の問題点の解決策となることがわかった。In order to reduce the processing distortion of laser scribing, which is a problem with the conventional technology, we used the optical etching method. In the photo-etching method, one method involves exciting a gas containing a halogen element with a laser beam and using the excited species to etch the object to be etched (for example, silicon). It was found that there was almost no processing distortion on the etched product, and that it was a solution to the problems of the laser scribing method.

しかし、レーザースクライブ法にくらべるとエツチング
速度が遅いという問題点を有している。However, it has the problem that the etching speed is slower than the laser scribing method.

そこで、レーザースクライブと光エツチング法を組み合
わせることにより両者の欠点をおぎなうことができる。Therefore, by combining laser scribing and optical etching, the drawbacks of both can be overcome.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下１本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.

第１図は本発明の一実施例である。集積型アモルファス
シリコン太陽電池の製造工程のうち、アモルファスシリ
コンのパターニング工程を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The patterning process of amorphous silicon is shown in the manufacturing process of an integrated amorphous silicon solar cell.

基板４上に、公知のプラズマＣＶＤ法等で２層３゜１層
２、ｎ層１を積層させたのち、ＣＱ、、ガス雰囲気でＡ
ｒレーザー光の第２高調波を照射し、ｎ層とｉ層の接合
より深くまで光エッチングしたところエツチング面５が
できた。その次に光エッチングより狭い幅のＮｄ　：　
ＹＡＧレーザーを照射しレーザスクライブを行い、スク
ライブ面６を形成した。この後、公知の技術にて電極が
配線され集積型太陽電池とした。After laminating 2 layers 3 degrees, 1 layer 2, and an n layer 1 on the substrate 4 by a known plasma CVD method, CQ, A is formed in a gas atmosphere.
When the second harmonic of the r laser beam was irradiated and photoetching was performed to a depth deeper than the junction between the n layer and the i layer, an etched surface 5 was formed. Next, Nd with a width narrower than that of photoetching:
Laser scribing was performed by irradiating a YAG laser to form a scribe surface 6. Thereafter, electrodes were wired using a known technique to form an integrated solar cell.

この場合、光エッチングに用いるＡｒレーザーの強度は
、スクライブ用レーザーに比較し弱くなっているので、
パターニング加工による加工歪ははエツチング面５の方
がスクライブ面６より小さなものとなっており、ｎ層と
ｉ層の接合は加工歪がほとんどなく、太陽電池特性もメ
タルマスクを用いた場合とほぼ同一の値を示した。In this case, the intensity of the Ar laser used for photoetching is weaker than that of the scribing laser, so
The processing strain caused by patterning is smaller on the etched surface 5 than on the scribe surface 6, and the junction between the n-layer and i-layer has almost no processing strain, and the solar cell characteristics are almost the same as when using a metal mask. showed the same value.

第２図は本発明の他の実施例である。第１図と同じ工程
で基板４上に２層３，１層２．ｎ層１を積層させた後、
Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザーでレーザースクライブを行い
、その後でＣａ、ガス雰囲気中でＡｒレーザー光を照射
し光エッチングを行い、その後、公知の技術で集積型太
陽電池を形成する。FIG. 2 shows another embodiment of the invention. In the same process as in FIG. 1, two layers 3, 1 layer 2. After laminating n layer 1,
Laser scribing is performed using a Nd:YAG laser, and then photo-etching is performed by irradiation with Ar laser light in a Ca and gas atmosphere, and then an integrated solar cell is formed using a known technique.

本実施例においては、レーザースクライブで形成された
加工歪層を光エッチングによりエツチングするため、エ
ツチング面５に現われている２層。In this embodiment, since the strained layer formed by laser scribing is etched by photoetching, two layers appear on the etching surface 5.

ｉ層、ｎ層間の接合は加工歪層のない良好な接合となっ
ている。この結果、太陽電池特性はメタルマスク又はフ
ォトエツチングを用いた場合と同等の値を示した。又、
レーザー光を用いているため加工溝幅、溝精度もメタル
マスク法、フォトエツチング法によるパターニングの場
合より、溝幅は狭く、精度も高くなっており、発電有効
面積の向上が計られる。The bond between the i-layer and the n-layer is a good bond with no strained layer. As a result, the solar cell characteristics showed values equivalent to those using a metal mask or photoetching. or,
Since laser light is used, the groove width and groove accuracy are narrower and more accurate than when patterning by metal mask method or photo-etching method, and the effective area for power generation can be improved.

以上の実施例では、光エッチングの際スポット状にしぼ
ったレーザー光を用いたが、メタルマスクあるいはホト
レジストマスクを用いて、光エッチングを行っても同等
の効果が得られる。又、光エッチングの時のレーザー光
をｎ層１に平行に照射することでも可能である。In the above embodiments, laser light focused into a spot was used for photo-etching, but the same effect can be obtained by performing photo-etching using a metal mask or a photoresist mask. It is also possible to irradiate the n-layer 1 with laser light in parallel during photoetching.

また、レーザー光源のスポット系および強度を変えるこ
とにより、光エッチングとレーザースクライブのいずれ
も同一の光源を用いることもで□きる。さらに、レーザ
ースクライブの際にＣΩ２ガス等のエツチングガスが存
在してもスクライブに問題はなかった。すなわち、同一
ガス雰囲気中で光エッチング、レーザースクライブを連
続して行うこともできる。Furthermore, by changing the spot system and intensity of the laser light source, the same light source can be used for both optical etching and laser scribing. Furthermore, even if an etching gas such as CΩ2 gas was present during laser scribing, there was no problem with scribing. That is, optical etching and laser scribing can be performed continuously in the same gas atmosphere.

また光エッチングとスクライブ用の２種の光源を重畳し
たビームとし、一度に光エッチングとツクライビングを
行うことも出来る。It is also possible to perform optical etching and scribing at the same time by using a superimposed beam of two types of light sources for optical etching and scribing.

又１以上の実施例では、アモルファスシリコンのｐｉｎ
太陽電池の場合について述べたが、他の薄膜材料（Ｇａ
Ａｇ、　Ｉ　ｎ　Ｐ等化合物半導体、５ｉ−Ｇａｅ　５
ｉ−５ｎ、５ｉ−Ｃ，Ｇｅ等７モル・ファス半導体等）
の場合についても、本発明を適用できる。In one or more embodiments, the amorphous silicon pin
Although the case of solar cells has been described, other thin film materials (Ga
Compound semiconductors such as Ag and InP, 5i-Gae 5
i-5n, 5i-C, Ge, etc. 7 molar semiconductors, etc.)
The present invention is also applicable to this case.

基板としては、ガラス、ＳＵＳ、ＡＱ、結晶Ｓｉポリマ
ーフィルム等を用いることができ−ることはもちろんで
あるが、さらにスズネサガラス付きのガラス基板などの
表面に薄膜を有する基板や、゛これら薄膜がパターニン
グされている基板を用いることもできる。As a substrate, it is possible to use glass, SUS, AQ, crystalline Si polymer film, etc., but it is also possible to use a substrate with a thin film on the surface, such as a glass substrate with tinesa glass, or a substrate where these thin films can be patterned. It is also possible to use a substrate.

光エツチング用のガスとしてはＣΩ２に限らず、Ｂｒ、
Ｉ　ＣＨ，Ｂ　ｒ、ＣＨ３Ｃｆ１．ＣＨ，Ｉｅ　５Ｆｓ
ｔＨＣＱ　、　Ｘｓ　Ｆ、、　ＣＦ３Ｈｒ、　ＣＣＵ、
、　ＣＣｆ１３Ｏｒ。The gas for photoetching is not limited to CΩ2, but also Br,
I CH, B r, CH3Cf1. CH, Ie 5Fs
tHCQ, Xs F,, CF3Hr, CCU,
, CCf13Or.

ＣＦ、、Ｌなどが薄膜材料に応じて使い分けられること
は言うまでもない、光源としては、Ａ　ｒ　。It goes without saying that CF, L, etc. can be used depending on the thin film material, and Ar as a light source.

Ｃｏ、、Ｎｄ　：　ＹＡＧ　の他にエキシマ・レーザー
等も光エッチングに使用できる。スクライブ用には、薄
膜を高温にできる高パワーのレーザー光源であればいず
れも使用できる。Co, Nd: In addition to YAG, an excimer laser or the like can also be used for optical etching. For scribing, any high-power laser light source that can heat the thin film can be used.

一方、薄膜トランジスタ、ラインセンサー等の薄膜半導
体に本発明を適用することができる。On the other hand, the present invention can be applied to thin film semiconductors such as thin film transistors and line sensors.

（発明の効果〕 本発明によれば、薄膜半導体のパターニングにおいて、
パターニング部に与える加工歪を小さくし、かつ加工精
度が良く、加工寸法の小さな製造方法が得られ、半導体
有効面積の向上、特性の向上がはかられる。(Effects of the Invention) According to the present invention, in patterning a thin film semiconductor,
It is possible to obtain a manufacturing method in which the processing strain imparted to the patterned portion is reduced, the processing accuracy is good, and the processing dimensions are small, and the effective semiconductor area and characteristics are improved.

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

第１図は本発明の一実施例である製造プロセスを示す断
面図である。第２図は他の実施例の製造プロセスを示す
縦断面図である。 １・・・ｎ型伝導層、２・・・ｉ型伝導届、３・・・ｐ
型缶導層、４・・・基板、５・・・エツチング面、６・
・・スフライ第　１ 兇FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the manufacturing process of another embodiment. 1...n-type conduction layer, 2...i-type conduction layer, 3...p
mold can conductive layer, 4... substrate, 5... etching surface, 6...
...Sufray No. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、薄膜半導体装置の製造方法において、光エッチング
とレーザースクライブを組み合わせてパターニングする
ことを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。1. A method for manufacturing a thin film semiconductor device, characterized in that patterning is performed using a combination of optical etching and laser scribing.