專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)領(lǐng)域涉及一種利用單晶半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
由于產(chǎn)業(yè)的發(fā)達，世界的能量消耗量日趨增加。然而，主要使用 的石油、煤炭、天然氣等能源的消費是二氧化碳的產(chǎn)生源，也一般說 是急劇的地球溫暖化的主要原因。因此，近年來，作為代替能量的太 陽光發(fā)電得到普及。
雖然有利用熱的太陽光發(fā)電，但是很多太陽光發(fā)電是使用如下方
式的利用半導(dǎo)體的光電特性來將光能量轉(zhuǎn)換為電能量。將這種用來 將光能量轉(zhuǎn)換為電能量的裝置一般稱為光電轉(zhuǎn)換裝置(或者，光電動 勢裝置、太陽能電池等)。
光電轉(zhuǎn)換裝置已經(jīng)在市場上出售,并且由于世界各國政府的太陽 能電池支援政策的緣故，其生產(chǎn)量逐年增加。例如，2006年的全世界 的太陽能電池的生產(chǎn)量為2521MW，以超過年率40%的速度增加。在 此，在世界上得到普及的是利用晶體半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中利 用單晶硅襯底或多晶硅襯底的光電轉(zhuǎn)換裝置占有生產(chǎn)量的大部分。
作為光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)，建議了各種各樣的方案。例如，除了 在單晶硅襯底或多晶硅襯底中形成有n型或p型擴散層的典型結(jié)構(gòu)以
外，還已知組合由單晶半導(dǎo)體或多晶半導(dǎo)體構(gòu)成的單元元件和由非晶 半導(dǎo)體或微晶半導(dǎo)體構(gòu)成的單元元件而成的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文 件l)。而且，也在此情況下，利用單晶硅襯底或多晶硅襯底。
隨著如上所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的生產(chǎn)量的增加，為單晶硅或多晶 硅的原料的硅的供給不足、價格昂貴成為產(chǎn)業(yè)界的重大的問題。雖然 世界的各大硅供給廠商公司已經(jīng)謀求實現(xiàn)硅生產(chǎn)能力的增強，但是需求的增長超過其，預(yù)計無法消除供給不足。
在利用晶體硅的情況下，若是硅薄膜的厚度為10fim左右，就足 夠。然而， 一般制造的單晶硅晶片的厚度為600fim以上且800nm以 下左右，并且多晶硅晶片的厚度為200nm以上且350jtm以下左右。 就是說，單晶硅襯底或多晶硅襯底具有光電轉(zhuǎn)換裝置所需要的厚度的 幾十倍的厚度，而難說有效地利用原料。在這一點上，可以說現(xiàn)有的 光電轉(zhuǎn)換裝置還有改善的余地。
近年來，對于包括形成在具有絕緣表面的襯底上的單晶硅薄膜的 SOI (Silicon On Insulator;絕緣體上硅)結(jié)構(gòu)的開發(fā)積極地進4亍。 雖然SOI襯底是昂貴的，但是若可以用便宜的襯底如玻璃襯底等代替 支撐村底，則與利用單晶硅襯底的情況相比可以謀求實現(xiàn)低成本化。 此外，還可以降低作為原料的硅的消耗量。作為這種技術(shù)，公開了將 單晶硅薄膜固定到玻璃襯底的SOI襯底的制造方法(例如，參照專利 文件2 )。日本公告公才艮Hei6-044638號公報 [專利文件2日本專利申請公開Heill-097379號公報 與SIMOX法、在貼合后利用磨削或拋光進行薄膜化的方法等相 比，當(dāng)利用氫離子注入剝離法時，可以以低溫形成均勻的單晶硅薄膜。 此外，可以再次利用將單晶硅薄膜分離后的單晶硅襯底，而可以謀求 實現(xiàn)資源的有效利用。
當(dāng)利用氫離子注入剝離法時，根據(jù)離子的加速電壓而決定相對于 單晶硅襯底的離子的侵入深度，并且決定所得到的單晶硅薄膜的厚 度，但是，考慮到光電轉(zhuǎn)換效率，則優(yōu)選將單晶硅薄膜的厚度設(shè)定為 800腿以上。
另一方面，對離子注入裝置的加速電壓有裝置上的限制，并且， 有如下?lián)漠?dāng)提高加速電壓時，發(fā)生在安全上成為問題的放射線。 因此，為了得到所希望的厚度的單晶硅薄膜而提高加速電壓是不容易 的。此外，在現(xiàn)有的裝置中，在提高加速電壓的同時照射大量離子是 困難的，所以有如下?lián)臑榱说玫筋A(yù)定的注入量而需要很長時間，
10而生產(chǎn)節(jié)拍時間(tact time)惡化。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，所公開的發(fā)明的一種方式的目的之一在于在有效 地利用有限的資源的同時，安全提供具有優(yōu)越的光電轉(zhuǎn)換特性的光電 轉(zhuǎn)換裝置。
在本說明書等(至少包括說明書、權(quán)利要求書、以及附圖)所公 開的發(fā)明的一種方式中，通過利用固相成長(固相外延成長)法，使 單晶半導(dǎo)體層厚膜化。更具體地，通過如下那樣的工序，制造單晶半
導(dǎo)體層。首先，在使單晶半導(dǎo)體襯底薄片化而形成的單晶半導(dǎo)體層上 形成薄的結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層。并且，在該結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層上形 成厚的結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層。然后，對上述的疊層結(jié)構(gòu)施行加熱處理 等，通過固相成長來形成厚的單晶半導(dǎo)體層。
上述的"結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層，，可以通過使用硅烷類氣體和氫的 混合氣體且利用等離子體CVD法來形成。例如，可以通過對混合氣 體包含相對于該硅烷類氣體的流量比為50倍以上、優(yōu)選為100倍以 上的氫，來形成。而且，上述"結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層"大大受到通過薄 片化而形成的單晶半導(dǎo)體層的結(jié)晶度的影響，所以也可以將上述制造 方法特別稱為氣相成長(氣相外延成長)法。然而，其結(jié)晶度不局限 于單晶，而只要其結(jié)晶度高于后面形成的"結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層"的結(jié)
晶度，就可以。
"結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層"可以通過利用任一方法來形成。例如，與 上述"結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層，，同樣，可以通過使用硅烷類氣體和氫的混 合氣體且利用等離子體CVD法來形成。在此情況下，優(yōu)選使用與上 述的"結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層，，的情況相比成膜速度高的條件。例如，可 以通過使用對混合氣體包含相對于該硅烷類氣體的流量比為2倍以上 且20倍以下(優(yōu)選為5倍以上且15倍以下)的氫而成的原料氣體來 形成。
所公開的發(fā)明的一種方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法包括如下步驟。首先，通過對單晶半導(dǎo)體襯底照射離子，在單晶半導(dǎo)體襯底中 形成脆化層，并且在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成第一雜質(zhì)半導(dǎo) 體層、第一電極以及絕緣層。接著，通過在將絕緣層和支撐襯底貼緊 來將單晶半導(dǎo)體襯底和支撐襯底貼在一起，在脆化層中分離單晶半導(dǎo) 體襯底，以在支撐襯底上形成包括絕緣層、第一電極、笫一雜質(zhì)半導(dǎo) 體層及第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體。接著，在第一單晶半導(dǎo)體層上形 成第一半導(dǎo)體層，并且在第一半導(dǎo)體層上利用與第一半導(dǎo)體層不同的 制造條件而形成第二半導(dǎo)體層，并且通過固相成長，提高第一半導(dǎo)體 層及第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，來形成第二單晶半導(dǎo)體層。并且，在第 二單晶半導(dǎo)體層上形成具有與第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層相反的導(dǎo)電型的第
二雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且在第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
在上述中，以第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶度高于第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度 的方式形成第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層即可。此外，以第一半導(dǎo)體 層的氫濃度低于第二半導(dǎo)體層的氫濃度的方式形成第一半導(dǎo)體層及 第二半導(dǎo)體層即可。此外，優(yōu)選使第二半導(dǎo)體層的成膜速度大于第一
半導(dǎo)體層的成膜速度。
而且，將第一半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為5nm以上且100nm以下(優(yōu) 選為10nm以上且50nm以下)左右。此外，優(yōu)選以第一單晶半導(dǎo)體 層和第二單晶半導(dǎo)體層的厚度的合計成為800nm以上的方式形成第 一單晶半導(dǎo)體層和第二單晶半導(dǎo)體層。此外，作為上述離子，優(yōu)選使
用由包含氫的原料氣體生成的離子。
此外，在上述中，可以將第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)定為p型雜質(zhì)半導(dǎo) 體層，并且將第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)定為n型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。當(dāng)然，也 可以將第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層設(shè)定為n型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且將第二雜質(zhì) 半導(dǎo)體層設(shè)定為p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
在上述中，通過將相對于硅烷類氣體的氫(氣體)的流量比設(shè)定 為50倍以上的等離子體化學(xué)氣相成長法來形成第一半導(dǎo)體層即可。 由此，可以形成結(jié)晶度高(氫濃度低)的第一半導(dǎo)體層。在此，作為 硅烷類氣體，使用甲硅烷或乙硅烷即可。此外，等離子體化學(xué)氣相成長法優(yōu)選在1Pa以上且103Pa以下的壓力下進行。
而且，在本說明書中，單晶是指結(jié)晶結(jié)構(gòu)以具有一定的規(guī)律性的 方式形成且結(jié)晶軸在哪部分都朝向一定方向的。但是，在本說明書中， 不除外使結(jié)晶結(jié)構(gòu)的規(guī)律性錯亂的缺陷、晶格畸變等。
在所公開的發(fā)明的 一種方式中，利用外延成長技術(shù)而謀求實現(xiàn)單 晶半導(dǎo)體層的厚膜化。因此，可以在抑制原料的消耗量的同時謀求實
現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率的提高。此外，因為使單晶半導(dǎo)體襯底的表層部薄片 化且用作單晶半導(dǎo)體層，所以可以降低為原料的單晶半導(dǎo)體的消耗 量。此外，因為沒必要將單晶半導(dǎo)體層形成得厚，所以可以消除起因 于離子照射時的加速電壓的各種問題。再者，可以重復(fù)利用將單晶半 導(dǎo)體層分離后的單晶半導(dǎo)體襯底。
而且，在所公開的發(fā)明的一種方式中，在單晶半導(dǎo)體層上形成結(jié) 晶半導(dǎo)體層(也可以稱為援沖層)后，在結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成結(jié)晶度 低的半導(dǎo)體層(例如，非晶半導(dǎo)體層)。由此，可以防止當(dāng)進行外延 成長時的加熱處理等所引起的半導(dǎo)體層的剝離。就是說，可以通過利 用外延成長法成品率好地形成具有足夠的厚度的單晶半導(dǎo)體層。
如上所述，通過利用所公開的發(fā)明的一種方式，可以有效地利用 資源，并且提供具有優(yōu)越的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。
圖l是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的截面圖2是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的平面圖3A至3D是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖4A至4C是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖5A至5C是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖6A和6B是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖7A和7B是對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截面圖的能帶
圖8是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的截面圖；圖9A至9C是表示從圓形的單晶半導(dǎo)體襯底切割出預(yù)定形狀的
半導(dǎo)體襯底的方式的圖10A至10D是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖； 圖11A至11D是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖； 圖12A至12D是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖； 圖13A和13B是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖； 圖14是表示串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的截面圖； 圖15A和15B是表示串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的
截面圖16A和16B是表示串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的 截面圖17A和17B是對應(yīng)于串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截面 圖的能帶圖18是表示疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的截面圖； 圖19A和19B是對應(yīng)于疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截面 圖的能帶圖20是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例的截面圖21是表示離子摻雜裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖22是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的實例的截面圖23A和23B是說明太陽光發(fā)電模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖24是說明太陽光發(fā)電系統(tǒng)的實例的示意圖25是表示實施例中的觀察結(jié)果的圖。
具體實施例方式
參照附圖詳細(xì)說明實施方式。但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員當(dāng)然知道如下事實，即發(fā)明不局限于以下所示的實施方式所記載的 內(nèi)容，而其形式及詳細(xì)內(nèi)容可以在不脫離其宗旨的情況下被變換為各 種各樣的方式。此外，可以適當(dāng)?shù)亟M合根據(jù)不同的實施方式的結(jié)構(gòu)來 實施。而且，在以下說明的發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，對相同的部分或具有同樣
14的功能的部分使用相同的附圖標(biāo)記，而省略其重復(fù)說明。 實施方式1
圖l表示根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置100的截面的示意圖。 此外，圖2表示根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置100的頂面的示意圖 (平面圖)。而且，圖1是對應(yīng)于圖2中的O-P切斷線的截面圖的一例。
本實施方式所示的光電轉(zhuǎn)換裝置100具有如下結(jié)構(gòu)在支撐村底 102上依次層疊有絕緣層104、第一電極106、單元元件120。在此， 單元元件120具有由一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一單晶 半導(dǎo)體層110、第二單晶半導(dǎo)體層112、第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114構(gòu)成 的疊層結(jié)構(gòu)。
在上述第一電極106中的不形成有單元元件120的區(qū)域中形成有 輔助電極116，由此，可以將電能取出到外部。此外，在單元元件120 上形成有第二電極118。就是說，用來將電能取出到外部的電極被形 成為露出在支撐襯底102的一個表面上。而且，第二電極118的形狀 是格子狀(梳狀、梳形、梳齒狀)。通過采用這種形狀，可以使單元 元件120的受光面積足夠大。
支撐襯底102是具有絕緣表面的襯底或絕緣襯底。作為該絕緣襯 底，例如可以使用鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃 等的用于電子工業(yè)的各種玻璃襯底?；蛘撸松鲜霾Ａбr底以外， 還可以使用陶瓷襯底、石英襯底、藍寶石襯底等由絕緣體構(gòu)成的絕 緣襯底；對由金屬或不銹鋼等導(dǎo)電體構(gòu)成的襯底的表面進行絕緣處理 而成的村底等。
絕緣層104具有將支撐襯底102和第一電極106貼在一起的功 能。在這種意思上，可以將絕緣層104稱為接合層。此外，因為第一 電極106以接觸于單元元件120的方式被形成，所以單元元件120被 絕緣層104固定到支撐襯底102。
而且，絕緣層104的涉及與支撐襯底102 (或第一電極106)的 貼合的表面優(yōu)選具有一定的平坦性。這是因為如下緣故通過具有一定的平坦性，實現(xiàn)堅固的貼合。例如，將絕緣層104形成為其平均面 粗糙度(Ra)成為0.5nm以下。更優(yōu)選為0.3nm以下。而且，本說 明書中的平均面粗糙度(Ra)是指將JIS B0601所定義的中心線平均 粗糙度擴大為能夠應(yīng)用于面的。
在單元元件120中，第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108和第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層 114是添加有賦予預(yù)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體層。在此，第一 雜質(zhì)半導(dǎo)體層108和第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114被賦予有不同的導(dǎo)電型。 就是說，在將第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108設(shè)定為p型的情況下，第二雜質(zhì) 半導(dǎo)體層114成為n型，并且在將第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108設(shè)定為n型 的情況下，第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114成為p型。作為賦予p型的雜質(zhì)元 素，可以使用硼、鋁等第13族元素，并且，作為n型雜質(zhì)元素，可 以使用磷、砷等第15族元素。
笫一單晶半導(dǎo)體層U0和笫二單晶半導(dǎo)體層U2典型地由單晶硅
形成。在此，第二單晶半導(dǎo)體層112具有其制造方法不同的下層區(qū)域 112A和上層區(qū)域112B。而且，當(dāng)?shù)谝粏尉О雽?dǎo)體層110的導(dǎo)電型和 第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114的導(dǎo)電型不同時，第一單晶半導(dǎo)體層110可以 具有作為第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的功能，所以可以采用不設(shè)置第一雜 質(zhì)半導(dǎo)體層108的結(jié)構(gòu)。
第一單晶半導(dǎo)體層no可以通過分割單晶半導(dǎo)體襯底來形成。例 如，通過對單晶半導(dǎo)體襯底中以高濃度引入氫等離子，并且在該離子 引入?yún)^(qū)域中分割單晶半導(dǎo)體襯底，來形成第一單晶半導(dǎo)體層110。作 為上述單晶半導(dǎo)體襯底，使用單晶硅晶片即可。此外，也可以通過利 用如下方法，來形成第一單晶半導(dǎo)體層110，即在多孔質(zhì)半導(dǎo)體層(典 型為多孔質(zhì)硅層)上使單晶半導(dǎo)體層外延成長后，利用水射流 (water-jetting)等進行分離。
第二單晶半導(dǎo)體層112以形成在第一單晶半導(dǎo)體層IIO上的半導(dǎo) 體層為基礎(chǔ)來形成。具體地，通過對該半導(dǎo)體層進行加熱處理，進行 以第一單晶半導(dǎo)體層110為晶種(seed crystal)的固相成長(SPE; Solid Phase Epitaxy )，來形成第二單晶半導(dǎo)體層112。在此，作為成為第二單晶半導(dǎo)體層112的基礎(chǔ)的半導(dǎo)體層，使用 具有疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層。更具體地，使用由第一單晶半導(dǎo)體層上的 結(jié)晶度高的第一半導(dǎo)體層和該笫一半導(dǎo)體層上的結(jié)晶度低的第二半 導(dǎo)體層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)?；蛘?，也可以使用由第一單晶半導(dǎo)體層上的 氫濃度低(氫含量小)的第一半導(dǎo)體層和該第一半導(dǎo)體層上的氫濃度 高(氫含量大)的第二半導(dǎo)體層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。而且，通過加熱處 理，第一半導(dǎo)體層成為第二單晶半導(dǎo)體層112的下層區(qū)域112A,并 且第二半導(dǎo)體層成為第二單晶半導(dǎo)體層112的上層區(qū)域112B。
當(dāng)考慮到光電轉(zhuǎn)換效率時，優(yōu)選將第一單晶半導(dǎo)體層110和第二 單晶半導(dǎo)體層112的厚度的合計設(shè)定為800nm以上。更優(yōu)選為1000nm 以上。優(yōu)選將第一單晶半導(dǎo)體層的厚度設(shè)定為5nm以上且500nm以 下(更優(yōu)選為300nm以下)左右，并且將第二單晶半導(dǎo)體層的厚度設(shè) 定為300nm以上(更優(yōu)選為500nm以上)。雖然對成為第二單晶半 導(dǎo)體層的基礎(chǔ)的第 一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層的厚度沒有特別的限 制，但是優(yōu)選將第二半導(dǎo)體層形成得厚于第一半導(dǎo)體層。這是因為如 下緣故在其特性上，第一半導(dǎo)體層的成膜速度有小于第二半導(dǎo)體層 的成膜速度的趨勢。例如，可以將第一半導(dǎo)體層設(shè)定為5nm以上且 100nm以下(優(yōu)選為10nm以上且50iim以下)，并且將第二半導(dǎo)體 層設(shè)定為200nm以上(優(yōu)選為400nm以上)。
而且，有上述第一單晶半導(dǎo)體層110和第二單晶半導(dǎo)體層112 的導(dǎo)電型不同的情況。例如，利用p型單晶半導(dǎo)體襯底而制造的第一 單晶半導(dǎo)體層IIO成為p型，并且利用n型單晶半導(dǎo)體襯底而制造的 第一單晶半導(dǎo)體層IIO成為n型。另一方面，在形成時的原料氣體不 包含賦予導(dǎo)電型的雜質(zhì)的情況下，第二單晶半導(dǎo)體層112成為i型(本 征半導(dǎo)體)。
下面，參照圖3A至圖6B說明根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置 100的制造方法的一例。
首先，準(zhǔn)備單晶半導(dǎo)體襯底103。對該單晶半導(dǎo)體襯底103來說， 在離其一個表面有預(yù)定深度的區(qū)域中形成有脆化層105，并且在其一個表面附近形成有第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108。此外，在單晶半導(dǎo)體村底 103的一個表面上(第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108上)按順序形成有第一電 極106和絕緣層104 (參照圖3D )。
對脆化層105、第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一電極106、絕緣層 104的形成順序沒有特別的限制，而例如可以采用下面的(1)至(4) 所示的順序。
(1) 在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成保護層，從該保護層 的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，來在單晶半導(dǎo)體襯底的一個 表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層之后，從保護層的表面照射離子，以 在單晶半導(dǎo)體襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆化層。在去除保護層 之后，在第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在該第一電極上形 成絕緣層。
(2) 在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成保護層，對該保護層 的表面照射離子，來在單晶半導(dǎo)體村底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆 化層之后，從保護層的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，以在單 晶半導(dǎo)體襯底的一個表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層。在去除保護層
之后，在第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第一電極，并且在該第一電極上形 成絕緣層。
(3) 在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成第一電極。對該第一 電極的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，來在單晶半導(dǎo)體襯底的 一個表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層。再者，對第一電極的表面照射 離子，在單晶半導(dǎo)體村底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆化層之后，在 第一電極上形成絕緣層。
(4) 在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成第一電極。對該第一
電極的表面照射離子，在單晶半導(dǎo)體襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成
脆化層。再者，對第一電極的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素， 在單晶半導(dǎo)體村底的一個表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層。并且，在
第一電極上形成絕緣層。
而且，在本實施方式中，參照圖3A至3D說明上述(1)的情況。首先，在單晶半導(dǎo)體襯底103的一個表面上形成保護層107。并 且，通過對保護層107的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，對單 晶半導(dǎo)體襯底103添加雜質(zhì)元素，以形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (參 照圖3 A)。
作為單晶半導(dǎo)體襯底103，可以使用硅或鍺等半導(dǎo)體晶片、砷化 鎵或磷化銦等化合物半導(dǎo)體晶片等。其中，優(yōu)選使用單晶硅晶片。對 單晶半導(dǎo)體襯底103的平面形狀沒有特別的限制，但是在后面要固定 的支撐襯底是矩形的情況下，優(yōu)選將單晶半導(dǎo)體襯底103也設(shè)定為矩 形。此外，單晶半導(dǎo)體襯底103的表面優(yōu)選進行鏡面拋光。
而且，在市場上流通的單晶硅晶片的多半是圓形，當(dāng)使用這種圓 形晶片時，將其加工為矩形或多角形即可。例如，如圖9A至9C所 示，可以從圓形的單晶半導(dǎo)體襯底101 (參照圖9A)切割出矩形的單 晶半導(dǎo)體襯底103a(參照圖9B)、多角形的單晶半導(dǎo)體村底103b(參 照圖9C )。
而且，圖9B表示切割出內(nèi)接于圓形的單晶半導(dǎo)體村底101且其 面積成為最大的矩形的單晶半導(dǎo)體襯底103a的情況。在此，單晶半 導(dǎo)體襯底103a的角部(頂點)的角度大約為90度。此外，圖9C表 示切割出其對邊的間隔長于上述單晶半導(dǎo)體襯底103a的對邊的間隔 的單晶半導(dǎo)體村底103b的情況。在此情況下，單晶半導(dǎo)體襯底103b 的角部(頂點)的角度不是90度，并且該單晶半導(dǎo)體襯底103b是多 角形，而不是矩形。
作為保護層107，優(yōu)選使用氧化硅或氮化硅。作為制造方法，例 如利用等離子體CVD法、濺射法等即可。此外，也可以通過使用氧 化性的藥液或氧基對單晶半導(dǎo)體襯底103進行氧化處理，形成保護層 107。再者，還可以通過利用熱氧化法使單晶半導(dǎo)體襯底103的表面 氧化來形成保護層107。通過形成保護層107，當(dāng)在單晶半導(dǎo)體村底 103中形成脆化層時，或者當(dāng)對單晶半導(dǎo)體襯底添加賦予一種導(dǎo)電型 的雜質(zhì)元素時，可以防止襯底表面受到損壞。
第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108通過對單晶半導(dǎo)體襯底103添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素來形成。而且，因為在單晶半導(dǎo)體襯底l(B上形成 有保護層107，所以賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素經(jīng)過保護層107而添 加到單晶半導(dǎo)體襯底103。在此，將第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的厚度設(shè) 定為30nm至150證、優(yōu)選為50腿至IOO薩。
作為上述賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，例如使用硼。由此，可以 形成p型第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108。而且，第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108也可 以通過熱擴散法來形成。但是，因為在熱擴散法中進行900。C左右或 其以上的高溫處理，所以需要在形成脆化層之前進行。
通過上述方法來形成的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108被配置在與光入 射面相反一側(cè)的面上。在此，當(dāng)使用p型襯底作為單晶半導(dǎo)體襯底103 時，第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108成為高濃度p型區(qū)域。由此，從與光入射 面相反一側(cè)按順序配置高濃度p型區(qū)域和低濃度p型區(qū)域，以形成背 面電場(BSF; Back Surface Field )。 就是說，電子不能進入高濃 度p型區(qū)域，因此可以降低由于光激發(fā)而發(fā)生的載流子的重新組合。
接著，對保護層107的表面照射離子，在單晶半導(dǎo)體襯底103 中形成脆化層105 (參照圖3B)。在此，作為上述離子，優(yōu)選使用利 用包含氫的原料氣體而生成的離子(特別為H+、 H2+、 H/等)。而 且，形成脆化層105的深度由照射離子時的加速電壓控制。此外，根 據(jù)形成脆化層105的深度，決定從單晶半導(dǎo)體襯底103分離的單晶半 導(dǎo)體層的厚度。
在離單晶半導(dǎo)體襯底103的表面(正確的是第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層的 表面)有500nm以下的深度、優(yōu)選有400nm以下的深度、更優(yōu)選有 50nm以上且300nm以下的深度的區(qū)域中形成脆化層105。通過在淺 區(qū)域中形成脆化層105，分離后的單晶半導(dǎo)體襯底殘留得厚，所以可 以增加單晶半導(dǎo)體村底的重復(fù)利用次數(shù)。但是，當(dāng)在淺區(qū)域中形成脆 化層105時，需要降低加速電壓，而必須考慮到生產(chǎn)率等。
上述離子的照射可以通過利用離子摻雜裝置、離子注入裝置來進 行。因為離子摻雜裝置通常不伴隨質(zhì)量分離，所以即使單晶半導(dǎo)體襯 底103大型化，也可以對單晶半導(dǎo)體襯底103的整個表面均勻地照射
20離子。
圖21表示離子摻雜裝置的結(jié)構(gòu)的一例。對離子源2000從氣體供 應(yīng)部2004供應(yīng)氫等原料氣體。此外，離子源2000具有燈絲2001。燈 絲電源2002對燈絲2001施加電弧;改電電壓，調(diào)節(jié)流過燈絲2001的 電流。從氣體供應(yīng)部2004供應(yīng)的原料氣體由排氣系統(tǒng)排氣。
供應(yīng)到離子源2000的氫等通過與從燈絲2001放出的電子之間的 反應(yīng)而離子化。這樣生成的離子由引出電極2005加速，以形成離子 束2017。離子束2017被照射到設(shè)置于襯底支撐部2006的單晶半導(dǎo)體 襯底103。而且，離子束2017所包含的離子的構(gòu)成比由設(shè)置于襯底支 撐部2006的附近的質(zhì)量分析管2007測定。此外，質(zhì)量分析管2007 的測定結(jié)果通過質(zhì)量分析計2008進行信號轉(zhuǎn)換，而被反饋到電源控 制部2003。由此，可以控制離子的構(gòu)成比。
而且，因為經(jīng)過第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108照射上述離子束，所以也 可以進行第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的氫化。
在形成上述脆化層105之后，去除保護層107,在第一雜質(zhì)半導(dǎo) 體層108上形成第一電極106 (參照圖3C)。
在此，第一電極106必須能夠忍受后面的工序中的熱處理。因此， 第一電極106優(yōu)選使用難熔金屬材料來形成。例如，可以使用鈦、鉬、 鴒、鉭、鉻、鎳等。此外，也可以采用由上述的金屬材料和金屬材料 的氮化物構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，也可以使用由氮化鈦層和鈦層構(gòu)成 的疊層結(jié)構(gòu)、由氮化鉭層和鉭層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)、由氮化鎢層和鎢層 構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)等。當(dāng)采用上述那樣的利用氮化物的疊層結(jié)構(gòu)時，以 與第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108接觸的方式形成氮化物即可。通過這樣形成 氮化物，可以提高笫一電極106和第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的緊密性。 而且，第一電極106可以通過利用蒸鍍法、濺射法來形成。此外，優(yōu) 選將其厚度設(shè)定為100nm以上。
接著，在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖3D)。雖然 絕緣層104可以是單層結(jié)構(gòu)或兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)，但是其表面優(yōu)選 具有高平坦性。此外，其最外表面優(yōu)選具有親水性。作為上述絕緣層104，例如可以形成氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、氮氧化硅層 等。作為絕緣層104的形成方法，可以舉出等離子體CVD法、光CVD 法、熱CVD法等CVD法。特別地，通過應(yīng)用等離子體CVD法，可 以形成其平均面粗糙度(Ra)為0.5nm以下(優(yōu)選為0.3nm以下) 的平坦的絕緣層104。
在此，氧氮化硅是指在其組成上氧的含量多于氮的含量，例如是 指以50原子％以上且70原子％以下的范圍包含氧，以0.5原子％以 上且15原子％以下的范圍包含氮，以25原子％以上且35原子％以 下的范圍包含硅，并且以0.1原子％以上且10原子％以下的范圍包含 氫。此外，氮氧化硅是指在其組成上氮的含量多于氧的含量，例如是 指以5原子％以上且30原子％以下的范圍包含氧，以20原子％以上 且55原子％以下的范圍包含氮，以25原子％以上且35原子％以下 的范圍包含硅，并且以10原子％以上且25原子％以下的范圍包含氫。 但是，上述范圍是在利用盧瑟福背散射光譜學(xué)法(RBS: Rutherford Backscattering Spectrometry)、 氬前方散射法(HFS: Hydrogen Forward Scattering)來測定的情況下的范圍。此外，構(gòu)成元素的含 有比率的合計不超過100原子％ 。
而且，作為上述絕緣層104，特別使用通過使用有機硅烷且利用 化學(xué)氣相成長法來制造的氧化硅層即可。作為有機硅烷，可以使用四 乙氧基珪烷(tetraethoxysilane) ( TEOS: Si ( OC2H5) 4)、三甲基 硅烷(TMS: (CH3) 3SiH)、四甲基環(huán)四珪氧烷(TMCTS )、八甲 基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基 硅烷(SiH ( OC2H5) 3)、三二甲氨基珪烷(SiH ( N ( CH3) 2) 3) 等。當(dāng)然，也可以通過利用甲硅烷、乙硅烷或丙硅烷等無機硅烷來形 成氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅等。
此外，在絕緣層104具有疊層結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選采用包括氮化 硅層、氮氧化硅層等包含氮的硅絕緣層的疊層結(jié)構(gòu)。由此，可以防止 來自支撐襯底102的堿金屬、堿土金屬等所引起的半導(dǎo)體的污染。而 且，優(yōu)選將絕緣層104形成為其厚度成為5nm至500nm左右。
22而且，在第一電極106的表面具有一定的平坦性的情況下，具體地說，在其平均面粗糙度(Ra)為0.5nm以下(優(yōu)選為0.3nm以下)的情況下，有即使不形成絕緣層104也可以實現(xiàn)貼合的情況。在此情況下，也可以采用不形成絕緣層104的結(jié)構(gòu)。
接著，通過使上述絕緣層104的一個表面和支撐襯底102的一個表面貼緊且進行加壓，將單晶半導(dǎo)體村底103上的疊層結(jié)構(gòu)和支撐襯底102貼在一起(參照圖4A)。
此時，對涉及貼合的表面(在此，絕緣層104的一個表面和支撐襯底102的一個表面)進行足夠的清潔化。這是因為如下緣故當(dāng)在涉及貼合的表面上存在有微小的塵埃等時，貼合不良的發(fā)生幾率提高。而且，也可以使涉及貼合的表面活化，以降低貼合不良。例如，通過對涉及貼合的表面的一方或雙方照射原子束或離子束，可以使其表面活化。此外，也可以通過利用等離子體處理、藥液處理等來進行活化。如此，通過使涉及貼合的表面活化，即使在400。C以下的溫度下也可以實現(xiàn)良好的貼合。
而且，也可以采用如下結(jié)構(gòu)在支撐襯底102上形成氮化硅層、氮氧化硅層等含有氮的硅絕緣層，并且將其與絕緣層104貼緊。在此情況下，也可以防止來自支撐襯底102的堿金屬、堿土金屬等所引起的半導(dǎo)體的污染。
接著，通過進行熱處理，來加強貼合。此時的溫度必須以脆化層105中不進行分離為條件。例如，可以將其設(shè)定為不足400°C、優(yōu)選為300。C以下。對熱處理時間沒有特別的限制，而根據(jù)處理速度和貼合強度的關(guān)系適當(dāng)?shù)卦O(shè)定最適的條件即可。作為一例，可以采用200°C、 2小時程度的熱處理條件。在此，也可以僅對涉及貼合的區(qū)域照射微波，進行局部性的熱處理。而且，在對貼合強度沒有問題的情況下，也可以省略上述加熱處理。
接著，在脆化層105中，將單晶半導(dǎo)體村底103分離為分離襯底109和第一單晶半導(dǎo)體層110 (參照圖4B)。單晶半導(dǎo)體襯底103的分離通過熱處理來進行。至于該熱處理的溫度，可以將支撐襯底102的耐熱溫度作為基準(zhǔn)。例如，在使用玻璃襯底作為支撐村底102的情況下，熱處理溫度優(yōu)選為400。C以上且650。C以下。但是，若是短時間，則也可以進行400。C以上且700。C以下的熱處理。當(dāng)然，在玻璃襯底的耐熱溫度高于700。C的情況下，也可以將熱處理溫度設(shè)定得高于700。C。
通過進行上述那樣的熱處理，形成于脆化層105中的微小的空孔發(fā)生體積變化，而在脆化層105中發(fā)生裂縫。其結(jié)果，沿著脆化層105，單晶半導(dǎo)體襯底103分離。因為絕緣層104與支撐襯底102貼在一起，所以在支撐襯底102上殘留從單晶半導(dǎo)體襯底103分離的第一單晶半導(dǎo)體層110。此外，通過該熱處理，支撐襯底102和絕緣層104的涉及貼合的界面被加熱，所以在涉及貼合的界面形成共價鍵，而進一步提高支撐襯底102和絕緣層104的結(jié)合力。
而且，第一單晶半導(dǎo)體層110和第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的厚度的合計大體上對應(yīng)于形成脆化層105的深度，而成為500nm以下、優(yōu)選為400謹(jǐn)以下、更優(yōu)選為50腿以上且300腿以下。
通過上述工序，可以得到固定在支撐村底102上的第一單晶半導(dǎo)體層110。而且，對分離襯底109來說，在進行再生處理之后，可以再次利用。再生處理后的分離襯底109既可以用于用來得到單晶半導(dǎo)體層的襯底(在本實施方式中，對應(yīng)于單晶半導(dǎo)體層103)，又可以用于其他用途。在用于用來得到單晶半導(dǎo)體層的襯底的情況下，可以使用 一個單晶半導(dǎo)體襯底制造多個光電轉(zhuǎn)換裝置。
接著，在第一單晶半導(dǎo)體層110上形成第一半導(dǎo)體層111A (參
照圖4C)。例如，通過利用氣相成長(氣相外延成長)法來形成第一半導(dǎo)體層111A (參照圖4C)。在此情況下，第一半導(dǎo)體層111A成為受到第一單晶半導(dǎo)體層110的結(jié)晶度的影響的半導(dǎo)體層。在此，根據(jù)第一單晶半導(dǎo)體層110來選擇材料并形成第一半導(dǎo)體層111A即可。在形成硅層作為第一半導(dǎo)體層111A的情況下，例如可以通過以硅烷類氣體(典型為硅烷)和氫的混合氣體為原料且利用等離子體CVD法來形成。此外，將第一半導(dǎo)體層111A形成為其厚度成為10nm以上且lOOnm以下(優(yōu)選為10nm以上且50nm以下)左右即可。
上述原料氣體是相對于硅烷類氣體的氫的流量比為50倍以上
(優(yōu)選為100倍以上)的混合氣體。例如，以4sccm: 400sccm的比例混合硅烷(SiH4)和氫來使用即可。通過提高氫的流量，可以形成結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層。由此，可以降低半導(dǎo)體層中的氫含量。
而且，不局限于使用硅烷作為硅烷類氣體，也可以使用乙硅烷
(ShH6)等。此外，也可以對上述原料氣體添加稀有氣體。
當(dāng)利用等離子體CVD法來形成第一半導(dǎo)體層111A時的其他條件為如下頻率為10MHz至200MHz、功率為5W以上且50W以下、反應(yīng)室內(nèi)的壓力為10Pa以上且103Pa以下、電極間隔(平行平玲反型時)為15mm以上且30mm以下、支撐襯底102的溫度為200。C以上且400。C以下，典型地說，分別為60MHz、 15W、 100Pa、 20mm、 280。C。而且，上述的成膜條件不過是一例，而所公開的發(fā)明的一種方式不被解釋為僅局限于此。這里，重要的點是，形成結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層(或氫濃度低的半導(dǎo)體層、氫含量小的半導(dǎo)體層)作為第一半導(dǎo)體層111A，所以只要可以達成該目的，就可以利用任一方法來形成第一半導(dǎo)體層111A。
而且，優(yōu)選在進行第一半導(dǎo)體層111A的外延成長之前去除形成在第一單晶半導(dǎo)體層iio的表面上的自然氧化層等。這是因為如下緣故當(dāng)在第一單晶半導(dǎo)體層110的表面上存在有氧化層時，不能進行受到第一單晶半導(dǎo)體層no的結(jié)晶度的影響的外延成長，而降低第一半導(dǎo)體層111A的結(jié)晶度。在此，可以通過利用氫氟酸類的溶液等來進行上述氧化層的去除。
接著，在第一半導(dǎo)體層iiiA上形成第二半導(dǎo)體層111B (參照圖5A)。在此，第二半導(dǎo)體層111B通過根據(jù)第一半導(dǎo)體層111A選擇材料來形成。此外，將第二半導(dǎo)體層111B形成為其厚度成為200nm以上(優(yōu)選為400nm以上)。在此情況下，也優(yōu)選去除形成在第一半導(dǎo)體層111A的表面上的氧化層。
將第二半導(dǎo)體層111B設(shè)定為其結(jié)晶度低于第一半導(dǎo)體層111A的半導(dǎo)體層?；蛘?，將第二半導(dǎo)體層niB設(shè)定為其氫濃度高于第一半導(dǎo)體層lllA的半導(dǎo)體層(氫含量大的半導(dǎo)體層)。作為這種第二
半導(dǎo)體層111B，例如形成非晶半導(dǎo)體層即可。
雖然第二半導(dǎo)體層111B的形成方法是任意的，但是優(yōu)選以成膜速度至少高于笫一半導(dǎo)體層111A的條件形成。例如，在通過以硅烷類氣體(典型為硅烷)和氫氣體的混合氣體為原料且利用等離子體CVD法來形成第二半導(dǎo)體層111B的情況下，將相對于硅烷類氣體的氫氣體的流量比i殳定為2倍以上且20倍以下(優(yōu)選為5倍以上且15倍以下)即可。此外，將頻率設(shè)定為lOMHz至200MHz，將功率設(shè)定為5W以上且50W以下，將反應(yīng)室內(nèi)的壓力i殳定為10Pa以上且1(^Pa以下，將電極間隔(平行平板型時)設(shè)定為15mm以上且30mm以下，并且將支撐襯底102的溫度設(shè)定為200。C以上且400。C以下即可。典型地，將硅烷(SiH4)的流量設(shè)定為25sccm,將氫的流量設(shè)定為150sccm，將頻率設(shè)定為27MHz,將功率設(shè)定為30W，將壓力設(shè)定為66.6Pa，將電極間隔設(shè)定為25mm，并且將村底溫度設(shè)定為280°C。而且，上述成膜條件不過是一例，而所公開的發(fā)明的一種方式不被解釋為僅局限于此。這里，重要的點是，形成即使結(jié)晶度低(或氫濃度高)也成膜速度高的半導(dǎo)體層作為第二半導(dǎo)體層111B，所以只要可以達成該目的，就可以利用任一方法來形成第二半導(dǎo)體層111B。
然后，進行熱處理，通過固相成長(固相外延成長)形成第二單晶半導(dǎo)體層112 (參照圖5B)。而且，第一半導(dǎo)體層111A對應(yīng)于第二單晶半導(dǎo)體層112的下層區(qū)域112A,并且第二半導(dǎo)體層111B對應(yīng)于第二單晶半導(dǎo)體層112的上層區(qū)域112B。
上述熱處理可以通過利用RTA (Rapid Thermal Anneal;快速熱退火)、爐(furnace)、毫米波加熱裝置等熱處理裝置來進行。作為熱處理裝置的加熱方式，可以舉出電阻加熱方式、燈加熱方式、氣體加熱方式、電磁波加熱方式等。也可以進行激光束的照射、熱等離子體噴射(thermal plasma jet)的照射。
一般而言，爐是外熱式，并且反應(yīng)室內(nèi)和被處理物成為熱平衡狀態(tài)。另一方面，RTA是通過對被處理物直接供應(yīng)能量來進行瞬間加熱(快速加熱)的，并且反應(yīng)室內(nèi)和被處理物成為熱不平衡狀態(tài)。作為RTA裝置，可以舉出燈加熱方式的RTA (LRTA; Lamp RapidThermal Anneal)裝置、4吏用4皮加熱的氣體的氣體加熱方式的RTA(GRTA; Gas Rapid Thermal Anneal)裝置、或具備燈加熱方式和氣體加熱方式的雙方的RTA裝置等。
在使用RTA裝置的情況下，優(yōu)選將處理溫度設(shè)定為500。C以上且750。C以下，并且將處理時間設(shè)定為0.5分鐘以上且10分鐘以下。在使用爐的情況下，優(yōu)選將處理溫度設(shè)定為500。C以上且650。C以下，并且將處理時間設(shè)定為1小時以上且4小時以下。
通過上述，形成由第一單晶半導(dǎo)體層110和第二單晶半導(dǎo)體層112構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。在此，當(dāng)考慮到光電轉(zhuǎn)換效率時，光電轉(zhuǎn)換裝置被要求800nm以上的厚度的單晶半導(dǎo)體層。因此，例如在將第一單晶半導(dǎo)體層110的厚度設(shè)定為300iim的情況下，優(yōu)選將第二單晶半導(dǎo)體層112的厚度至少設(shè)定為500nm以上。在此，為了形成具有500nm以上的厚度的第二單晶半導(dǎo)體層112，僅利用氣相外延成長法在成膜速度方面不是優(yōu)選的。另一方面，在僅利用固相外延成長法來形成第二單晶半導(dǎo)體層112的情況下，起因于固相成長(固相外延成長)時的熱處理等而發(fā)生半導(dǎo)體層的剝離的問題?？梢哉J(rèn)為這起因于剛成膜之后的半導(dǎo)體層(例如，非晶半導(dǎo)體層)包含大量氫。
在本實施方式中，在利用氣相成長(氣相外延成長)將第一半導(dǎo)體層111A形成得薄之后，利用不同條件的氣相成長(氣相外延成長)將第二半導(dǎo)體層111B形成得厚，然后進行固相成長(固相外延成長)來形成具有為第一半導(dǎo)體層111A的下層區(qū)域112A和為第二半導(dǎo)體層111B的上層區(qū)域112B的第二單晶半導(dǎo)體層112。由此，可以在確保成膜速度的同時消除半導(dǎo)體層的剝離的問題。就是說，可以生產(chǎn)率好且成品率好地形成單晶半導(dǎo)體層。
而且，可以認(rèn)為如本實施方式，通過在單晶半導(dǎo)體層上形成由結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層和結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)，然后進
27行固相成長來降低剝離的問題是因為相鄰的層彼此的結(jié)晶度的差別變小，而界面上的原子彼此的結(jié)合強化，結(jié)果緊密性提高的緣故。
在本實施方式中，在單晶半導(dǎo)體層(第一單晶半導(dǎo)體層110)和結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層(第二半導(dǎo)體層111B)之間形成一個結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層(第一半導(dǎo)體層mA)，但是從上述理由來看，沒必要所
公開的發(fā)明的一種方式被解釋為僅局限于此。就是說，也可以采用在單晶半導(dǎo)體層和結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層之間設(shè)置多個結(jié)晶度不同的半
導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)。例如，在單晶半導(dǎo)體層上形成結(jié)晶度高的半導(dǎo)體層，在其上形成結(jié)晶度稍微高的半導(dǎo)體層，并且在其上形成結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以進一步提高緊密性。
此外，從界面上的緊密力的觀點來說，優(yōu)選以盡可能地不接觸于大氣等的方式形成上述疊層結(jié)構(gòu)。例如，優(yōu)選在相同的反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)形成第一半導(dǎo)體層111A和第二半導(dǎo)體層111B。
接著，對第二單晶半導(dǎo)體層112的一個表面一側(cè)(不接觸于第一單晶半導(dǎo)體層no的表面一側(cè))添加賦予與第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108不同的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，來形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114(參照圖5C)。例如，作為雜質(zhì)元素添加磷或砷，來形成n型第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114。在應(yīng)用玻璃村底作為支撐襯底102的情況下，不能忍受熱擴散法的處理溫度，所以通過離子注入或離子摻雜添加雜質(zhì)元素。
此外，也可以在第二單晶半導(dǎo)體層112上利用非晶半導(dǎo)體形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 (參照圖13A、圖13B)。因為主要用作光電轉(zhuǎn)換層的區(qū)域由單晶半導(dǎo)體層形成，所以即使利用非晶半導(dǎo)體形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114，也不成為很大的問題。
而且，優(yōu)選將第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114的厚度設(shè)定為20nm以上且200nm以下左右、更優(yōu)選為50nm以上且100nm以下左右。通過將第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114形成得薄，可以防止第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114中的載流子的重新組合。
通過上述，可以得到按順序?qū)盈B有一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一單晶半導(dǎo)體層IIO、第二單晶半導(dǎo)體層112、與上述一種導(dǎo)電型不同的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114的單元元件120。
然后，對設(shè)置在第一電極106上的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一單晶半導(dǎo)體層110、第二單晶半導(dǎo)體層112以及第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114進行蝕刻，使笫一電極106的一部分(優(yōu)選為第一電極106的端部)露出(參照圖6A)。
在此，使第一電極106的一部分露出是為了在以后形成輔助電極(或者輔助布線)的緣故。為了用作光電轉(zhuǎn)換裝置，需要能夠從對應(yīng)于正極和負(fù)極的電極取出電能，然而第一電極106的上部由單晶半導(dǎo)體層等覆蓋，并且在笫一電極的下方設(shè)置有支撐襯底102，所以難以直接取出電能。于是，通過對形成在第一電極106的上方的層的一部分進行蝕刻，來使第一電極106的一部分露出，以便可以形成能夠引繞的輔助電極(或者輔助布線)。
具體地，在第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114上利用抗蝕劑、氮化硅層等絕緣層形成掩模，并且利用該掩模進行蝕刻即可。蝕刻例如可以是利用NF3、 SF6等氟類氣體的干蝕刻，至少在能夠充分確保第一電極106和形成在第一電極106的上方的層(第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一單晶半導(dǎo)體層IIO、第二單晶半導(dǎo)體層112、第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114)的選擇比的條件下進行即可。而且，在蝕刻后，去除不需要了的掩模。
雖然在本實施方式中示出在形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114之后使第一電極106露出的實例，但是也可以在使第一電極106露出之后形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114。
接著，形成接觸于露出的第一電極106的輔助電極116以及第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114上的第二電極118 (參照圖6B)。
輔助電極116被設(shè)置以便容易取出受到光電轉(zhuǎn)換的電能。就是說，輔助電極116用作取出電極(也稱為集電極)。
如圖2所示，將第二電極118形成為當(dāng)從上方來看時成為格子狀(或者梳狀、梳形、梳齒狀)。通過采用這種形狀，可以對單元元件120照射足夠的光，而可以提高單元元件120的光吸收效率。對第二電極118的形狀沒有特別的限制，但是當(dāng)然單元元件120 (第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114)上的第二電極118的面積越小，光吸收效率越提高。而且，第二電極118可以以與輔助電極116相同的工序形成。
輔助電極116和第二電極118通過使用鋁、銀、鉛錫(焊料)等且利用印刷法等方法形成即可。例如，可以通過使用銀膏且利用絲網(wǎng)印刷法形成。
通過上述，可以制造光電轉(zhuǎn)換裝置100。
而且，優(yōu)選在單元元件120上形成具有反射防止功能的鈍化層119 (參照圖8)。
作為鈍化層119，使用其折射率為單元元件120的入射面(在本實施方式中，第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層114)和空氣的中間的材料。此外，為了不妨礙對單元元件120的光的入射，使用具有相對于預(yù)定的波長的光的透射性的材料。通過使用這種材料，可以防止在單元元件120的入射面上的反射。而且，作為這種材料，例如可以舉出氮化硅、氮氧化硅、氟化鎂等。
鈍化層119設(shè)置在輔助電極116和單元元件120之間以及第二電極118和單元元件120之間。例如，在單元元件120上形成鈍化層119之后，對鈍化層119進行蝕刻以使第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114和第一電極106的一部分露出。然后，形成接觸于第一電極106的輔助電極116和接觸于第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114的第二電極118。而且，也可以通過應(yīng)用剝離(lift-off)法等來形成設(shè)置有開口部的鈍化層119。
圖7A示出光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件120的截面示意圖的一例。雖然在此示出按順序配置有以高濃度添加有p型雜質(zhì)元素的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (p +層)、p型的第一單晶半導(dǎo)體層110 (p層)、i型的第二單晶半導(dǎo)體層112(i層)、添加有n型雜質(zhì)元素的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 (n +層、或ii層)的結(jié)構(gòu)，但是所公開的發(fā)明的一種方式不被解釋為僅局限于此。而且，在將單元元件120中的單晶半導(dǎo)體層設(shè)定為單晶硅的情況下，其帶隙能量大約為1.12eV。此外，光(能量hv)從第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114一側(cè)入射。
圖7B是圖7A所示的單元元件120的能帶圖。在此，Ec表示傳導(dǎo)帶的底部，并且Ev表示價電子帶的頂部(top)。此外，Ef表示費密能級的能量。此外，Egd是第一單晶半導(dǎo)體層110及第二單晶半導(dǎo)體層112的帶隙能量。
起因于圖7B所示的帶結(jié)構(gòu)(band structure )，由于光激發(fā)而生成的電子向n +層(或n層)的方向流過，并且由于光激發(fā)而生成的空穴向p +層的方向流過。這是光電轉(zhuǎn)換的基本原理。在此，為了提高光電轉(zhuǎn)換的效率，增多由于光激發(fā)而發(fā)生的栽流子的數(shù)量是很重要的。為了增多光激發(fā)載流子，使光吸收層(在本實施方式中，單晶半導(dǎo)體層)具有一定程度的厚度即可。在使用單晶硅作為光吸收層的情況下，根據(jù)單晶硅的光吸收系數(shù)、太陽光的光譜，將其厚度設(shè)定為800nm以上(優(yōu)選為1000nm以上)即可。
在這一點上，在本實施方式中，利用外延成長技術(shù)來謀求實現(xiàn)單晶半導(dǎo)體層的厚膜化，并且將第一單晶半導(dǎo)體層110和第二單晶半導(dǎo)
體層112的厚度的合計設(shè)定為800nm以上。因此，可以在單晶半導(dǎo)體層中發(fā)生足夠的載流子，而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
如上所述，通過利用本實施方式所示的外延成長技術(shù)，可以得到用作光電轉(zhuǎn)換層的800nm以上、優(yōu)選為1000nm以上的單晶半導(dǎo)體層。由此，與利用塊狀單晶半導(dǎo)體村底的情況相比，可以抑制單晶半導(dǎo)體的消耗量。而且，雖然以前支撐光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)體部分也由單晶半導(dǎo)體形成，但是通過利用使單晶半導(dǎo)體村底薄片化而成的單晶半導(dǎo)體層，可以大幅度地降低單晶半導(dǎo)體的消耗量。此外，因為可以重復(fù)利用將單晶半導(dǎo)體層分離后的單晶半導(dǎo)體襯底，所以可以有效地利用資源。
再者，在本實施方式中，通過利用由結(jié)晶度高(氫濃度低、氫含量小)的第一半導(dǎo)體層和結(jié)晶度低(氫濃度高、氫含量大)的第二半導(dǎo)體層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)來形成第二單晶半導(dǎo)體層。由此，即使在將第二單晶半導(dǎo)體層形成得厚的情況下，也可以防止第二單晶半導(dǎo)體層的
剝離。就是說，因為可以在將第二半導(dǎo)體層形成得足夠厚以提高生產(chǎn)率的同時防止起因于第二半導(dǎo)體層的厚膜化的剝離，所以可以有效
31地、成品率好地僅使用必要最小限度的材料來形成具有必要的厚度的光電轉(zhuǎn)換層。
本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施方式2
在本實施方式中，將說明與上述的實施方式不同的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的實例。具體地，雖然在上述的實施方式中，以(1)為例而說明脆化層105、第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一電極106、絕緣層104的形成順序，但是在本實施方式中將說明(2) 、 (3)、 (4)的實例。而且，因為除了脆化層105、第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108、第一電極106、絕緣層104的形成順序以外與上述的實施方式同樣，所以省略說明。
下面，參照圖10A至10D說明(2)的實例。
首先，在單晶半導(dǎo)體襯底103的一個表面上形成保護層107。然后，對保護層107的表面照射離子，以在單晶半導(dǎo)體襯底103中形成脆化層105 (參照圖10A)。
接著，通過對保護層107的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，對單晶半導(dǎo)體村底103添加雜質(zhì)元素，以形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (參照圖10B)。而且，因為在此已形成有脆化層105，所以優(yōu)選利用離子注入法或離子摻雜法來添加雜質(zhì)元素。這是因為如下緣故在利用像熱擴散法那樣的必要高溫處理的方法的情況下，單晶半導(dǎo)體村底103在脆化層105中分離的可能性很高。
然后，去除保護層107，以形成第一電極106 (參照圖10C)。并且，在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖10D)。此后的工序與上述的實施方式同樣。
如此，在(2)中，對沒有添加雜質(zhì)元素的單晶半導(dǎo)體襯底照射離子來形成脆化層，所以實現(xiàn)脆化層的不均勻性的降低。
下面，參照圖IIA至IID說明(3)的實例。
首先，在單晶半導(dǎo)體村底103的一個表面上形成第一電極106(參照圖11A)。接著，對第一電極106的表面照射離子，以在單晶半導(dǎo)體襯底103中形成脆化層105 (參照圖11B)。
然后，通過對笫一電極106的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，對單晶半導(dǎo)體襯底103添加雜質(zhì)元素，以形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (參照圖11C)。
然后，在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖11D)。此后的工序與上述的實施方式同樣。
如此，因為在(3)中，第一電極106用作保護層，所以沒必要另行設(shè)置保護層，而實現(xiàn)工序的縮短。
下面，參照圖12A至12D說明(4)的實例。
首先，在單晶半導(dǎo)體村底103的一個表面上形成第一電極106(參照圖12A)。
接著，通過對第一電極106的表面照射賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，對單晶半導(dǎo)體襯底103添加雜質(zhì)元素，以形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (參照圖12B)。
然后，對第一電極106的表面照射離子，以在單晶半導(dǎo)體襯底103中形成脆化層105 (參照圖12C)。
并且，在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖12D)。此后的工序與上述的實施方式同樣。如此，因為在(4)中，第一電極106用作保護層，所以沒必要另行設(shè)置保護層，而實現(xiàn)工序的縮短。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施方式3
在本實施方式中，將說明光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的另外的實例。
圖22示出將第一電極106和支撐襯底102直接貼合而形成的光電轉(zhuǎn)換裝置的實例。在第一電極106的表面為平坦的情況下，例如在第一電極106的表面的平均面粗糙度(Ra)為0.5nm以下、優(yōu)選為0.3nm以下的情況下，即使不形成絕緣層104 (參照圖1等)，也可以將第一電極106和支撐襯底102貼在一起。
上述貼合通過將受到足夠的清潔化的第一電極106的表面和支撐襯底102的表面貼緊來進行。當(dāng)然，也可以在貼合之前使第一電極106的表面、支撐襯底102的表面活化。此外，也可以在貼合之后進行熱處理、加壓處理。通過像本實施方式那樣地形成其表面為平坦的第一電極106，沒必要i殳置絕緣層104,而縮短工序。而且，上述記載不排除絕緣層104的形成。例如，可以說形成用作阻擋層的絕緣層等從可靠性提高的觀點來看是優(yōu)選的。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施方式4
在本實施方式中，將說明光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的另外的實例。
在上述的實施方式中，有如下情況在從單晶半導(dǎo)體襯底103薄片化而得到的第一單晶半導(dǎo)體層110的表面上留下起因于脆化層105的晶體缺陷(參照圖4B)。在存在有這種晶體缺陷的情況下，有由于載流子的捕捉等而光電轉(zhuǎn)換效率降低的擔(dān)心。因此，優(yōu)選進行晶體缺陷的恢復(fù)或去除。具體地，可以應(yīng)用激光束的照射處理、蝕刻處理等。
在對第 一單晶半導(dǎo)體層no進行蝕刻處理的情況下，可以去除其晶體缺陷。作為這種蝕刻，可以利用干蝕刻或濕蝕刻。
圖20示出進行激光束的照射處理的實例。在對第一單晶半導(dǎo)體層110照射適當(dāng)?shù)膹姸鹊募す馐?80的情況下，第一單晶半導(dǎo)體層110的至少表面附近的區(qū)域熔化，并且以不熔化的固相區(qū)域為晶種進行重新單晶化(recrystallized)。由此，可以恢復(fù)第一單晶半導(dǎo)體層110的晶體缺陷。而且，在此，采用如下結(jié)構(gòu)通過使形成有第一單晶半導(dǎo)體層110的支撐襯底102移動，對第一單晶半導(dǎo)體層110的整個表面照射激光束180，但是所公開的發(fā)明的一種方式不被解釋為僅局限于此。
雖然激光束180使第一單晶半導(dǎo)體層110的表面附近的區(qū)域熔
34化，但是支撐襯底102幾乎不被加熱。因此，在使用像玻璃襯底那樣 的耐熱性低的支撐襯底的情況下是優(yōu)選的。在此，當(dāng)將激光束180的 照射區(qū)域加熱到支撐襯底的耐熱溫度以下的溫度(例如，250。C以上 且600。C以下左右)時，可以有效地進行缺陷的恢復(fù)，所以是優(yōu)選的。 而且，通過上述激光束180的照射處理、加熱處理，在形成第一電極 106的金屬和第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108的界面上形成硅化物，而容易流 過電流。此外，通過上述激光束180的照射處理、加熱處理，可以使 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108活化。
作為激光束180的波長，選擇從紫外光到可見光程度的波長即 可。但是，不局限于此。作為激光振蕩器，可以使用Ar激光器、Kr 激光器、受激準(zhǔn)分子(ArF、 KrF、 XeCl)激光器、C02激光器、YAG 激光器、YV04激光器、YLF激光器、YA103激光器、GdV(V激光器、 ￥203激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti:藍寶石激光器、銅蒸 汽激光器、金蒸汽激光器等。
而且，優(yōu)選在減壓氣氛或惰性氣氛下進行激光束的照射。為了在 減壓氣氛或惰性氣氛下照射激光束，控制具有氣密性的反應(yīng)室的氣 氛，并且在該反應(yīng)室內(nèi)照射激光束即可。在不使用反應(yīng)室的情況下， 也可以通過對激光束的被照射面噴上氮氣體等惰性氣體，形成惰性氣 氛。
當(dāng)進行上述激光束的照射處理時，也可以使用相移掩模等在第一 單晶半導(dǎo)體層110的表面上形成凹凸。例如，可以使用l(Him平方的 圖案互相配置的像所謂的兩種不同顏色相間的方格花紋那樣的相移 掩模。通過該相移掩模照射激光束，可以形成依賴于掩模的圖案的表 面凹凸。通過設(shè)置這種表面凹凸，可以提高后面形成的半導(dǎo)體層的緊 密性來抑制剝離。此外，根據(jù)起因于表面凹凸的散射效果、反射防止 效果，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
而且，也可以將上述蝕刻處理和激光束的照射處理組合來使用。
本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施方式5在本實施方式中，將說明層疊多個單元元件的所謂的串聯(lián)型光電 轉(zhuǎn)換裝置的實例。而且，在本實施方式中，將說明層疊兩個單元元件 的情況。
圖14示出根據(jù)本實施方式的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置200的截面的 示意圖。光電轉(zhuǎn)換裝置200具有在支撐襯底102上層疊有單元元件120 (也可以稱為第一單元元件)和單元元件230 (也可以稱為第二單元 元件)的結(jié)構(gòu)。在支撐襯底102和單元元件120之間設(shè)置有第一電極 106，并且在第一電極106和支撐襯底102之間設(shè)置有絕緣層104。在 本實施方式中，支撐襯底102、絕緣層104、第一電極106、單元元件 120的結(jié)構(gòu)及制造方法與實施方式1同樣，所以省略對于重復(fù)部分的 說明。
光電轉(zhuǎn)換裝置200具有從附圖中的上方(單元元件230的表面一 側(cè))入射光的結(jié)構(gòu)。此外，構(gòu)成單元元件230的半導(dǎo)體層的帶隙能量 大于構(gòu)成單元元件120的半導(dǎo)體層的帶隙能量。具體地，例如，可以 將非單晶半導(dǎo)體層用于單元元件230，并且將單晶半導(dǎo)體層用于單元
元件120。通過層疊帶隙不同的光電轉(zhuǎn)換層，能夠吸收的波長區(qū)域 (wavelength range)擴大，而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。特別地，對 太陽光來說，其波長區(qū)域很廣泛即從短波長一側(cè)到長波長一側(cè)，所以 采用像本實施方式那樣的結(jié)構(gòu)是非常有效的。此外，通過在光入射一 側(cè)配置帶隙大的光電轉(zhuǎn)換層，可以有效地吸收光。
單元元件230具有在單元元件120上按順序?qū)盈B有賦予有一種導(dǎo) 電型的第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222、非單晶半導(dǎo)體層224、賦予有與第三 雜質(zhì)半導(dǎo)體層222不同的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226的結(jié)構(gòu)。在 此，對第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222賦予與單元元件120的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體 層114相反的導(dǎo)電型。
作為單元元件230的非單晶半導(dǎo)體層224，例如可以使用非晶硅、 微晶硅等。第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222和第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226是包含預(yù) 定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的非晶半導(dǎo)體層或微晶半導(dǎo)體層。除此以外， 還可以使用非晶碳化硅等。在將第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222設(shè)定為p型的體層226成為ii型，但是也可以將第三雜質(zhì)半 導(dǎo)體層222設(shè)定為n型，并且將第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226設(shè)定為p型。
非單晶半導(dǎo)體層224可以通過等離子體CVD法來形成。例如， 通過利用硅烷類的原料氣體來形成非晶硅即可。而且，非單晶半導(dǎo)體 層224也可以通過濺射法來形成。在使用非晶硅作為非單晶半導(dǎo)體層 224的情況下，將其厚度設(shè)定為50nm以上且300nm以下、優(yōu)選為 100nm以上且200nm以下。因為非晶硅的帶隙大約為1.75eV，所以 通過采用這種厚度，可以充分吸收短于600nm的波長區(qū)域的光。
此外，也可以將微晶半導(dǎo)體(典型為微晶硅)用于非單晶半導(dǎo)體 層224。在此情況下，在單元元件120上形成幾nm左右的極薄的非 晶半導(dǎo)體層之后，形成微晶半導(dǎo)體即可。通過這樣做，可以防止從單 晶半導(dǎo)體進行外延成長來形成單晶半導(dǎo)體層。而且，因為第三雜質(zhì)半
導(dǎo)體層222也可以由單晶半導(dǎo)體層形成，所以將幾nm左右的薄的非 晶半導(dǎo)體層形成在第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114上或第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222
上即可。
在單元元件120的支撐襯底102 —側(cè)設(shè)置有第一電極106，并且 在單元元件230的表面一側(cè)設(shè)置有第二電極232。此外，設(shè)置有與第 一電極106連接的輔助電極217、以及與第二電極232連接的輔助電 極219。輔助電極217和輔助電極219用作取出在光電轉(zhuǎn)換層中轉(zhuǎn)換 了的電能的取出電極(也稱為集電極)。
在單元元件230由非單晶半導(dǎo)體形成的情況下，有載流子的使用 壽命變短的趨勢，并且有起因于此而光電轉(zhuǎn)換效率降低的擔(dān)心。為了 防止此，在本實施方式中將第二電極232形成在襯底的整個表面上。 在此，為了對單元元件230及單元元件120入射足夠的光，利用太陽 光的透射率高的材料來形成第二電極232。此外，將接觸于第二電極 232的輔助電極219設(shè)定為格子狀(或者梳狀、梳形、梳齒狀)。
接著，參照圖15A至圖16B說明根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝 置200的制造方法的一例。而且，因為直到第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114的 制造方法與實施方式1同樣，所以在此省略說明。在形成第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114之后，在該第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 上按順序形成第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222、非單晶半導(dǎo)體層224、第四雜 質(zhì)半導(dǎo)體層226 (參照圖15A)。
在此，將第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222設(shè)定為與第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 不同的導(dǎo)電型的非晶半導(dǎo)體層或微晶半導(dǎo)體層。例如，在第二雜質(zhì)半 導(dǎo)體層114是n型的情況下，將第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222設(shè)定為p型的 非晶半導(dǎo)體層(例如，p型的非晶硅層)或者p型的微晶半導(dǎo)體層(例 如，p型的微晶硅層)。將第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222的厚度設(shè)定為10nm 以上且100nm以下左右即可。
此外，優(yōu)選將非單晶半導(dǎo)體層224設(shè)定為不包含賦予導(dǎo)電型的雜 質(zhì)元素的本征半導(dǎo)體層(例如，i型的非晶硅層或者i型的非單晶硅 層)。將其厚度設(shè)定為50nm以上且300nm以下、優(yōu)選為100nm以 上且200nm以下。
此外，將第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226設(shè)定為與第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222 不同的導(dǎo)電型的非晶半導(dǎo)體層或微晶半導(dǎo)體層。例如，在第三雜質(zhì)半 導(dǎo)體層222是p型的情況下，將第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226設(shè)定為n型的 非晶半導(dǎo)體層(例如，n型的非晶硅層)或者n型的微晶半導(dǎo)體層(例 如，n型的微晶硅層)。將第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226的厚度設(shè)定為10nm 以上且100nm以下左右即可。
第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222、非單晶半導(dǎo)體層224、第四雜質(zhì)半導(dǎo)體 層226可以通過CVD法、賊射法來形成。而且，在利用等離子體CVD 法等氣相成長法來形成非單晶硅層的情況下，通過對原料氣體添加乙 硼烷等，可以賦予p型。另一方面，在想要賦予n型的情況下，對原 料氣體添加磷化氬等即可。
通過上述，可以得到按順序?qū)盈B有賦予有一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì) 半導(dǎo)體層222、非單晶半導(dǎo)體層224、賦予有與第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222 不同的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226的單元元件230。
接著，在第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226上形成第二電極232 (參照圖 15B)。第二電極232可以通過濺射法、真空蒸鍍法來形成。此外，第二電極232優(yōu)選通過利用充分透射太陽光的材料來形成。作為上述 材料，使用氧化銦 錫合金(ITO )、氧化銦 氧化鋅合金、氧化鋅、 氧化錫等氧化物金屬即可。將第二電極232形成為其厚度成為40nm 以上且200nm以下左右(優(yōu)選為50nm以上且100nm以下左右)且 其薄層電阻成為20Q/sq.以上且200Q/sq.以下左右即可。
在本實施方式中，在單元元件230上選擇性地形成第二電極232。 例如，通過利用陰影掩模(shadow mask)來形成第二電極232。通 過選擇性地形成第二電極232，可以將其用作后面使第一電極106的 一部分(優(yōu)選為端部)露出時的蝕刻用掩模。
而且，也可以利用導(dǎo)電高分子材料(也稱為導(dǎo)電聚合物)來形成 第二電極232。作為導(dǎo)電高分子材料，可以使用；r電子共軛類導(dǎo)電高 分子。例如，使用聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或這些的衍生物、這些的 兩種以上的共聚物等即可。
接著，以第二電極232為掩模，對第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226、非單 晶半導(dǎo)體層224、第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222、第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114、第 二單晶半導(dǎo)體層U2、第一單晶半導(dǎo)體層110以及第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層
108進行蝕刻，來使第一電極106的一部分露出(參照圖16A)。
上述蝕刻采用^f吏用NF3、 SF6等的氟類氣體的干蝕刻即可。并且，
以能夠充分確保第一電極106和形成在第一電極106的上方的疊層 (構(gòu)成單元元件120及單元元件230的各層)的選擇比的條件進行即
可。在此，第二電極232可以用作掩模，所以沒必要另行設(shè)置蝕刻用
掩模。當(dāng)然，也可以使用抗蝕劑、絕緣層來形成掩模。
然后，形成連接到第一電極106的輔助電極217、連接到第二電
極232的輔助電極219 (參照圖16B )。
如圖2所示，將輔助電極219形成為當(dāng)從上方來看時成為格子狀 (或者梳狀、梳形、梳齒狀)。通過采用這種形狀，可以對單元元件
230及單元元件120入射足夠的光，而可以提高光吸收效率。此外，
以接觸于通過上述的蝕刻而露出的第一電極106的方式形成輔助電極
217。
39輔助電極217和輔助電極219通過使用鋁、銀、鉛錫(焊料)等 且利用印刷法等方法形成即可。例如，可以通過使用銀膏且利用絲網(wǎng) 印刷法形成。
通過上述，可以制造所謂的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置200。 而且，雖然在本實施方式中沒圖示，但是至于上述串聯(lián)型光電轉(zhuǎn) 換裝置200，也優(yōu)選形成具有反射防止功能的鈍化層119。
圖17A示出光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件120和單元元件230的截 面示意圖的一例。雖然在此示出按順序?qū)盈B有以高濃度添加有p型雜 質(zhì)元素的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108( p +層)、p型第一單晶半導(dǎo)體層110 (p層)、i型第二單晶半導(dǎo)體層112 (i層)、添加有n型雜質(zhì)元素 的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 ( n +層、或n層)的單元元件120以及按順 序配置有p型第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222 (p +層、或p層)、i型非單晶 半導(dǎo)體層224 (i層)、n型第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226 (n +層、或n層) 的單元元件230，但是所公開的發(fā)明的一種方式不被解釋為僅局限于 此。而且，在將單元元件120中的單晶半導(dǎo)體層i殳定為單晶硅的情況 下，其帶隙能量大約為1.12eV，并且在將單元元件230中的非單晶半 導(dǎo)體層設(shè)定為非晶硅的情況下，其帶隙能量大約為1.75eV。此外，光 (能量hv)從第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226—側(cè)入射。
圖17B是圖17A所示的單元元件120和單元元件230的能帶圖。 在此，Ec表示傳導(dǎo)帶的底部，并且Ev表示價電子帶的頂部。此外， Ef表示費密能級的能量。此外，Egd是單元元件120的帶隙能量(大 約為1.12eV)，并且EgC2是單元元件230的帶隙能量(大約為1.75eV)。 起因于圖17B所示的帶結(jié)構(gòu)，在各單元元件中由于光激發(fā)而生 成的電子向各單元元件的n +層(或n層)的方向流過，并且空穴向 各單元元件的p +層(或p層)的方向流過。這是光電轉(zhuǎn)換的基本原 理。因為在單元元件120和單元元件230的連接部分流過復(fù)合電流 (recombination current),所以可以將電流取出到外部。
通過使用具有單晶半導(dǎo)體層的單元元件120作為底部元件 (bottom cell),可以吸收800nm以上的波長的光來進行光電轉(zhuǎn)換。此外，通過使用具有非單晶半導(dǎo)體層的單元元件230作為頂部元件 (top cell)，可以吸收單晶半導(dǎo)體層不吸收的不足800nm的波長的 光來進行光電轉(zhuǎn)換。通過采用這種層疊有帶隙不同的單元元件的結(jié)構(gòu) (所謂的串聯(lián)型結(jié)構(gòu))，可以大大提高光電轉(zhuǎn)換效率。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。 實施方式6
在本實施方式中，將說明層疊有多個單元元件的光電轉(zhuǎn)換裝置的 一例。具體地，將說明層疊有三個單元元件的所謂的疊層型光電轉(zhuǎn)換 裝置300。
圖18示出根據(jù)本實施方式的疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置300的截面的 示意圖。光電轉(zhuǎn)換裝置300具有在支撐襯底102上層疊有單元元件120 (也可以稱為第一單元元件)、單元元件230 (也可以稱為第二單元 元件)和單元元件340 (也可以稱為第三單元元件)的結(jié)構(gòu)。在支撐 襯底102和單元元件120之間設(shè)置有笫一電才及106，并且在第一電極 106和支撐襯底102之間設(shè)置有絕緣層104。在本實施方式中，支撐 村底102、絕緣層104、第一電極106、單元元件120的結(jié)構(gòu)及制造方 法與實施方式l同樣，所以省略對于重復(fù)部分的說明。此外，單元元 件230的結(jié)構(gòu)及制造方法與實施方式5同樣，所以省略對于重復(fù)部分 的說明。
光電轉(zhuǎn)換裝置300具有從附圖中的上方(單元元件340的表面一 側(cè))入射光的結(jié)構(gòu)。此外，構(gòu)成單元元件340、單元元件230、單元 元件120的半導(dǎo)體層的帶隙能量越接近光的入射一側(cè)越大。就是說， 按帶隙能量大的順序說，是單元元件340、單元元件230、單元元件 120。如此，通過使各單元元件的帶隙能量不同，并且按帶隙能量大 的順序從入射一側(cè)配置，可以有效地吸收光。
例如，在使用單晶硅作為構(gòu)成單元元件120的半導(dǎo)體層的情況 下，其帶隙能量大約為1.12eV，所以將帶隙能量更大的材料用于單元 元件230及單元元件340。具體地，例如，使用帶隙能量為1.45eV以 上且1.65eV以下左右的材料(非晶硅鍺等)作為單元元件230的半導(dǎo)體層，并且使用帶隙能量為1.7eV以上且2.0eV以下左右的材料(非 晶硅、非晶碳化硅等)作為單元元件340的半導(dǎo)體層即可。
單元元件340具有在單元元件230上按順序?qū)盈B有賦予有一種導(dǎo) 電型的第五雜質(zhì)半導(dǎo)體層342、非單晶半導(dǎo)體層344、賦予有與第五 雜質(zhì)半導(dǎo)體層342不同的導(dǎo)電型的第六雜質(zhì)半導(dǎo)體層346的結(jié)構(gòu)。在 此，對第五雜質(zhì)半導(dǎo)體層342賦予與單元元件230的第四雜質(zhì)半導(dǎo)體 層226相反的導(dǎo)電型。
在單元元件120的支撐襯底102 —側(cè)設(shè)置有第一電極106,并且 在單元元件340的表面一側(cè)設(shè)置有第二電極352。此外，設(shè)置有與第 一電極106連接的輔助電極353、以及與第二電極352連接的輔助電 極354。輔助電極353和輔助電極354用作取出在光電轉(zhuǎn)換層中轉(zhuǎn)換 了的電能的取出電極(也稱為集電極)。
圖19A示出光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件120、單元元件230和單元 元件340的截面示意圖的一例。雖然在此示出按順序?qū)盈B有以高濃度 添加有p型雜質(zhì)元素的第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108 (p +層)、p型第一單 晶半導(dǎo)體層110 (p層)、i型第二單晶半導(dǎo)體層112 (i層)、添加有 n型雜質(zhì)元素的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層114 (n +層、或n層)的單元元件 120、按順序配置有p型第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222 (p +層、或p層)、 i型非單晶半導(dǎo)體層224 (i層)、n型第四雜質(zhì)半導(dǎo)體層226 (ii +層、 或n層)的單元元件230以及按順序配置有p型第五雜質(zhì)半導(dǎo)體層342 (p +層、或p層)、i型非單晶半導(dǎo)體層344 (i層)、n型第六雜質(zhì) 半導(dǎo)體層346 (n +層、或n層)的單元元件340,但是所公開的發(fā)明 的一種方式不被解釋為僅局限于此。
圖19B是圖19A所示的單元元件120、單元元件230和單元元 件340的能帶圖。在此，Ec表示傳導(dǎo)帶的底部，并且Ev表示價電子 帶的頂部。此外，Ef表示費密能級的能量。此外，Egd是單元元件 120的帶隙能量，EgC2是單元元件230的帶隙能量，并且EgC3是單元 元件340的帶隙能量。
起因于圖19B所示的帶結(jié)構(gòu)，在各單元元件中由于光激發(fā)而生
42成的電子向各單元元件的n+層(或n層)的方向流過，并且空穴向 各單元元件的p +層(或p層)的方向流過。這是光電轉(zhuǎn)換的基本原 理。因為在單元元件120和單元元件230的連接部分、在單元元件230 和單元元件340的連接部分流過復(fù)合電流，所以可以將電流取出到外 部。
如上所述，通過采用所謂的疊層型結(jié)構(gòu)，可以得到廣泛的吸收波 長區(qū)域，所以可以大大提高光電轉(zhuǎn)換效率。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。 實施方式7
通過使用根據(jù)實施方式1至6等而得到的光電轉(zhuǎn)換裝置，可以制 造太陽光發(fā)電模塊。在本實施方式中，圖23A示出使用實施方式1所 示的光電轉(zhuǎn)換裝置的太陽光發(fā)電模塊的實例。太陽光發(fā)電模塊1028 由設(shè)置在支撐襯底102上的單元元件120構(gòu)成。在支撐襯底102和單 元元件120之間從支撐襯底102—側(cè)設(shè)置有絕緣層104、第一電極106。 此外，第一電極106連接到輔助電極116。
輔助電極116及第二電極118被形成在支撐襯底102的一個表面 一側(cè)(形成有單元元件120的一側(cè))，并且在支撐襯底102的端部與 外部端子連接用的背面電極1026及背面電極1027分別連接。圖23B 是對應(yīng)于圖23A的C-D的截面圖，并且示出如下情況通過支撐襯 底102的貫穿口，輔助電極116與背面電極1026連接，并且第二電 極118與背面電極1027連接。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施方式8
圖24示出使用實施方式7所示的太陽光發(fā)電模塊1028的太陽光 發(fā)電系統(tǒng)的實例。充電控制電路1029利用一個或多個太陽光發(fā)電模 塊1028所供應(yīng)的電力，對蓄電池1030進行充電。此外，在蓄電池1030 受到足夠的充電的情況下，將太陽光發(fā)電模塊1028所供應(yīng)的電力直 接輸出到負(fù)栽 (load) 1031。
當(dāng)使用雙電層電容器作為蓄電池1030時，充電不需要化學(xué)反應(yīng)，，與利用化學(xué)反應(yīng)的鉛蓄電池等相比，
可以將使用壽命提高為8倍左右并且將充放電效率提高為1.5倍左右。 本實施方式所示的太陽光發(fā)電系統(tǒng)可以用于照明、電子設(shè)備等使用電 力的各種各樣的負(fù)載1031。
而且，本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合來使用。
實施例1
在本實施例中，參照圖25而說明利用所公開的發(fā)明的一種方式 在玻璃村底上形成的單晶硅層的特性。
首先，通過使用上述實施方式所說明的方法，在玻璃村底上形成 單晶硅層。在本實施例中，在厚度為0.7mm的玻璃襯底上形成由厚度 為50nm的氧化硅層、厚度為50nm的氮氧化硅層、厚度為120nm的 單晶硅層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。并且，然后，在上述單晶硅層上按順序形 成結(jié)晶度高的硅層和結(jié)晶度低的硅層。
結(jié)晶度高的硅層的制造條件為如下。
.成膜法等離子體CVD
原料氣體硅烷(4sccm) +氬(400sccm )
.功率(頻率)15W (60MHz)
壓力100Pa
電極間隔20mm
.玻璃襯底溫度280 °C
.厚度20nm
此外，結(jié)晶度低的硅層的制造條件為如下。
.成膜法等離子體CVD法
.原料氣體硅烷(25sccm) +氫(150sccm )
.功率(頻率)30W (27MHz)
.壓力66.6Pa
.電極間隔25mm
.玻璃襯底溫度280。C
厚度480腿當(dāng)制造上述結(jié)晶度低的硅層時，觀察半導(dǎo)體層的特性。具體地，
進行利用顯微鏡的硅層表面的觀察、拉曼光鐠觀察、EBSP ( Electron Back Scattering Pattern;電子背散射f汴射花才羊)》見察。
此后，通過固相外延成長，使結(jié)晶度低的半導(dǎo)體層單晶化。具體 地說，利用氣體加熱方式的RTA( GRTA; Gas Rapid Thermal Anneal: 氣體快速熱退火)裝置進行65(TC且6分鐘的熱處理。而且，由于在 本實施例中形成的結(jié)晶度高的硅層是單晶硅層，所以沒可能會通過上 述加熱處理而其結(jié)晶度大大變化。當(dāng)然，在結(jié)晶度高的硅層不是單晶 硅層的情況下，通過固相成長而單晶化。此外，在該階段中，不發(fā)生 上述硅層的剝離。在上述熱處理后，再次進行表面觀察、拉曼光i普觀 察、EBSP觀察。
圖25總結(jié)上述觀察結(jié)果來示出。左列是熱處理之前的觀察結(jié)果， 并且右列是熱處理之后的觀察結(jié)果。根據(jù)這些的比較，可以知道如下 事實在加熱處理之前后，半導(dǎo)體層的特性大大變化。例如，加熱處 理之后的拉曼光^普的峰波數(shù)(peakwavenumber)為519.1cirT1，并且， 其峰值陡峭(半峰全寬為5.33cm-1)。再者，通過EBSP觀察，可以 知道如下事實結(jié)晶的排列十分整齊，在實質(zhì)上單晶化。
通過使用這種半導(dǎo)體層，可以制造具有優(yōu)越的特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。
(比較例)
為了比較，在單晶硅層上直接形成結(jié)晶度低的硅層，進行為固相 成長的加熱處理。而且，雖然在本比較例中使用結(jié)晶度低的硅層(厚 度500nm)而代替由結(jié)晶度高的硅層和結(jié)晶度低的硅層構(gòu)成的疊層 結(jié)構(gòu)，但是對于其以外的條件，采用與上述實施例相同的條件。
加熱處理的結(jié)果，在本比較例中，發(fā)生半導(dǎo)體層的剝離?？梢哉J(rèn) 為，這是因為如下緣故單晶半導(dǎo)體層和結(jié)晶度低的硅層之間的緊密 性低。根據(jù)本比較例，可以確認(rèn)到所公開的發(fā)明的一種方式的有效性。
本說明書根據(jù)2008年4月25日在日本專利局受理的日本專利申 請編號2008-114744而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟在單晶半導(dǎo)體襯底上形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層；對所述單晶半導(dǎo)體襯底照射離子以在所述單晶半導(dǎo)體襯底中形成脆化層；在所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第一電極；在所述第一電極上形成絕緣層；將所述絕緣層和支撐襯底貼緊來將所述單晶半導(dǎo)體襯底和所述支撐襯底貼在一起，然后，沿著所述脆化層分離所述單晶半導(dǎo)體襯底，從而在所述支撐襯底上提供包括所述絕緣層、所述第一電極、所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體；在所述第一單晶半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層；在與所述第一半導(dǎo)體層不同的條件下在所述第一半導(dǎo)體層上形成第二半導(dǎo)體層；通過固相成長來提高所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，以形成第二單晶半導(dǎo)體層；在所述第二單晶半導(dǎo)體層上形成具有與所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及在所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成所 述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶 度高于所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成所 迷第 一半導(dǎo)體層及所迷第二半導(dǎo)體層，以使所述第 一半導(dǎo)體層的氫濃 度低于所述第二半導(dǎo)體層的氫濃度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中將所迷 第一半導(dǎo)體層形成為10nm至50mn厚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中使用由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子作為所述離子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成所 述第 一單晶半導(dǎo)體層及所迷第二單晶半導(dǎo)體層，以使所述第 一單晶半導(dǎo)體層及所述第二單晶半導(dǎo)體層的膜厚度的合計成為800nm以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第 一雜質(zhì)半導(dǎo)體層是p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層是 n型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第 一半導(dǎo)體層通過相對于硅烷類氣體的氫氣體的流量比為50倍以上的 等離子體化學(xué)氣相成長法來形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述硅 烷類氣體是硅烷或乙硅烷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中 所述等離子體化學(xué)氣相成長法在從1Pa到103Pa的壓力下進行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層和所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層通過離子注入法或離子摻 雜法來形成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所 述第 一單晶半導(dǎo)體層照射激光束以修復(fù)或去掉包括在所述第 一單晶半導(dǎo)體層中的晶體缺陷。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 笫二單晶半導(dǎo)體層通過利用快速熱退火對所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層進行加熱來形成。
14. 一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟對單晶半導(dǎo)體襯底照射離子以在所述單晶半導(dǎo)體村底中形成脆化層；在所述單晶半導(dǎo)體襯底上形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層；在所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第一電極；在所述第一電極上形成絕緣層；將所述絕緣層和支撐襯底貼緊來將所述單晶半導(dǎo)體襯底和所述 支撐襯底貼在一起，然后，沿著所述脆化層分離所述單晶半導(dǎo)體襯底， 從而在所述支撐襯底上提供包括所述絕緣層、所述第一電極、所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體；在所述第一單晶半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層；在與所述第一半導(dǎo)體層不同的條件下在所述第一半導(dǎo)體層上形成第二半導(dǎo)體層；通過固相成長來提高所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，以形成第二單晶半導(dǎo)體層；在所述第二單晶半導(dǎo)體層上形成具有與所述笫一雜質(zhì)半導(dǎo)體層 相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及在所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的結(jié) 晶度高于所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的氫 濃度低于所述第二半導(dǎo)體層的氫濃度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中將所 述第一半導(dǎo)體層形成為10nm至50nm厚。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中使用 由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子作為所述離子。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一單晶半導(dǎo)體層及所述第二單晶半導(dǎo)體層，以使所述第一單晶 半導(dǎo)體層及所述第二單晶半導(dǎo)體層的膜厚度的合計成為800nm以上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層是p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層 是ii型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第一半導(dǎo)體層通過相對于硅烷類氣體的氫氣體的流量比為50倍以上的等離子體化學(xué)氣相成長法來形成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 硅烷類氣體是硅烷或乙硅烷。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 等離子體化學(xué)氣相成長法在從lPa到103Pa的壓力下進行。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層和所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層通過離子注入法或離子摻 雜法來形成。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所 述第一單晶半導(dǎo)體層照射激光束以修復(fù)或去掉包括在所述第一單晶半導(dǎo)體層中的晶體缺陷。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第二單晶半導(dǎo)體層通過利用快速熱退火對所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層進行加熱來形成。
27. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟 在單晶半導(dǎo)體襯底上形成笫一電極；對所述單晶半導(dǎo)體襯底照射離子以在所述單晶半導(dǎo)體襯底中形 成脆化層；在所述單晶半導(dǎo)體襯底上形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層； 在所述第一電極上形成絕緣層；將所述絕緣層和支撐村底貼緊來將所述單晶半導(dǎo)體村底和所述 支撐襯底貼在一起，然后，沿著所述脆化層分離所述單晶半導(dǎo)體襯底， 從而在所述支撐襯底上提供包括所述絕緣層、所迷第一電極、所迷第 一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體；在所述第一單晶半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層；在與所述第一半導(dǎo)體層不同的條件下在所述第一半導(dǎo)體層上形 成第二半導(dǎo)體層；通過固相成長來提高所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，以形成第二單晶半導(dǎo)體層；在所述第二單晶半導(dǎo)體層上形成具有與所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層 相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及在所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的結(jié) 晶度高于所迷第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的氫 濃度低于所述第二半導(dǎo)體層的氫濃度。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中將所 述第一半導(dǎo)體層形成為10nm至50nm厚。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中 使用由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子作為所述離子。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第 一單晶半導(dǎo)體層及所述第二單晶半導(dǎo)體層，以使所述第 一單晶 半導(dǎo)體層及所述第二單晶半導(dǎo)體層的膜厚度的合計成為800nm以上。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層是P型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層 是ii型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一半導(dǎo)體層通過相對于硅烷類氣體的氫氣體的流量比為50倍以上 的等離子體化學(xué)氣相成長法來形成。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 硅烷類氣體是硅烷或乙硅烷。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 等離子體化學(xué)氣相成長法在從1Pa到103Pa的壓力下進行。
37. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層和所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層通過離子注入法或離子摻雜法來形成。
38. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所 述第一單晶半導(dǎo)體層照射激光束以修復(fù)或去掉包括在所述第一單晶半導(dǎo)體層中的晶體缺陷。
39. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第二單晶半導(dǎo)體層通過利用快速熱退火對所述第 一半導(dǎo)體層及所述第 二半導(dǎo)體層進行加熱來形成。
40. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟 在單晶半導(dǎo)體襯底上形成第一電極及第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層；對所述單晶半導(dǎo)體村底照射離子以在所述單晶半導(dǎo)體襯底中形 成脆化層；在所述第一電極上形成絕緣層；將所述絕緣層和支撐襯底貼緊來將所述單晶半導(dǎo)體襯底和所述 支撐村底貼在一起，然后，沿著所述脆化層分離所迷單晶半導(dǎo)體襯底， 從而在所述支撐村底上提供包括所述絕緣層、所述第一電極、所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層及第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體；在所述第一單晶半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層； 在與所述笫一半導(dǎo)體層不同的條件下在所述第一半導(dǎo)體層上形成第二半導(dǎo)體層；通過固相成長，提高所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度；在所述笫二半導(dǎo)體層上形成具有與所述第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層相反 的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及在所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的結(jié) 晶度高于所述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成所述笫一半導(dǎo)體層及所述笫二半導(dǎo)體層，以使所述第一半導(dǎo)體層的氫濃度低于所述第二半導(dǎo)體層的氫濃度。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中將所 述第一半導(dǎo)體層形成為10nm至50nm厚。
44. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中 使用由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子作為所述離子。
45. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中形成 所述第一單晶半導(dǎo)體層、所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層，以 使它們的膜厚度的合計成為800nm以上。
46. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層是p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層 是ii型雜質(zhì)半導(dǎo)體層。
47. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一半導(dǎo)體層通過相對于硅烷類氣體的氫氣體的流量比為50倍以上 的等離子體化學(xué)氣相成長法來形成。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 硅烷類氣體是硅坑或乙硅烷。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 等離子體化學(xué)氣相成長法在從1Pa到103Pa的壓力下進行。
50. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述 第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層和所述第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層通過離子注入法或離子摻雜法來形成。
51. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所 述第一單晶半導(dǎo)體層照射激光束以修復(fù)或去掉包括在所述第一單晶半導(dǎo)體層中的晶體缺陷。
52. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中通過 利用快速熱退火對所述第一半導(dǎo)體層及所述第二半導(dǎo)體層進行加熱， 提高結(jié)晶度。
全文摘要
所公開的本發(fā)明的目的之一在于在有效地利用有限的資源的同時安全地提供具有優(yōu)越的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。在所公開的本發(fā)明中，在單晶半導(dǎo)體襯底中形成脆化層，并且在單晶半導(dǎo)體襯底的一個表面上形成第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層、第一電極以及絕緣層；通過在將絕緣層和支撐襯底貼緊來將單晶半導(dǎo)體襯底和支撐襯底貼在一起后，在脆化層中分離單晶半導(dǎo)體襯底，形成包括第一單晶半導(dǎo)體層的疊層體；在第一單晶半導(dǎo)體層上形成第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層；通過固相成長，提高第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶度，來形成第二單晶半導(dǎo)體層；在第二單晶半導(dǎo)體層上形成具有與第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層；在第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層上形成第二電極。
文檔編號H01L31/0256GK101567408SQ200910136910
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者井坂史人, 加藤翔, 鳥海聰志 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所