光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法

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專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用單晶硅或多晶硅的光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
地球溫暖化是全球性的需要解決的重要課題。被認(rèn)為溫暖化的主要因素的二氧化碳等的溫室效應(yīng)氣體因使用石油、煤、天然氣等的能而排出。然而，在產(chǎn)業(yè)社會上這些能不可缺少的，不能簡單地減少能使用量。因此，作為次世代的能源，二氧化碳的排出量少，且對環(huán)境的影響小的太陽能發(fā)電引人注目而越來越普及。
太陽能發(fā)電中有一些利用太陽熱，但是大多數(shù)應(yīng)用利用半導(dǎo)體特性將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換裝置(也稱為太陽電池、光電動勢裝置)。
以太陽電池為代表的光電轉(zhuǎn)換裝置已經(jīng)在市場上出售，由于世界
各國政府的太陽電池支持政策的推動，其產(chǎn)量逐年增加。例如，2006 年的太陽電池的全世界產(chǎn)量為2521MW，以超過年率40%的趨勢增力口。在全球越來越普及的是使用結(jié)晶半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換裝置，而使用單晶硅襯底或多晶硅襯底的光電轉(zhuǎn)換裝置占產(chǎn)量的大部分。
隨著光電轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)量逐年增加，原料的硅的供給不足和價格高漲成為產(chǎn)業(yè)界的難題。因受到半導(dǎo)體不景氣的影響而供給過剩的硅的供求平衡由于半導(dǎo)體(LSI)產(chǎn)業(yè)的恢復(fù)以及太陽電池市場的急劇擴(kuò)展，從2005年度左右一轉(zhuǎn)陷入供給不足的狀態(tài)。雖然世界各個硅供給制造大公司已經(jīng)進(jìn)行硅生產(chǎn)能力的加強，但是還是不能跟上需求的增加，供給不足的狀況暫時將持續(xù)下去。若這樣的狀況持續(xù)下去，則會妨礙太陽能發(fā)電的普及。根據(jù)結(jié)晶狀態(tài)或裝置結(jié)構(gòu)，將硅類光電轉(zhuǎn)換裝置分類成塊狀型、薄膜型、單晶型或多晶型等。作為可以實現(xiàn)充分的光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，占現(xiàn)狀的產(chǎn)量的大部分的是塊狀型硅類光電轉(zhuǎn)換裝置。塊狀型硅
類光電轉(zhuǎn)換裝置的典型結(jié)構(gòu)是在單晶硅村底或多晶硅村底中形成n型或p型的擴(kuò)散層的。硅類光電轉(zhuǎn)換裝置為了吸收太陽光有10pm左右的厚度的光電轉(zhuǎn)換層就足夠了，單晶硅襯底或多晶硅襯底具有作為光電轉(zhuǎn)換層所需要的厚度的幾十倍以上的厚度，這很難說是有效地利用了作為原料的硅。極端地說，用于塊狀型硅類光電轉(zhuǎn)換裝置的單晶硅襯底或多晶硅襯底的大部分被用作為了維持光電轉(zhuǎn)換裝置的形狀的結(jié)構(gòu)體。
在薄膜型硅類光電轉(zhuǎn)換裝置中將設(shè)置在支撐襯底上的硅層用作光電轉(zhuǎn)換層。只對用于光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域可以使用硅層，因此與塊狀型相比可以大幅度減少硅的使用量。此外，若作為支撐村底可以應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)大面積化且便宜的玻璃襯底等，則可以解決太陽電池普及的障礙之一的成本問題。
現(xiàn)有的薄膜型硅類光電轉(zhuǎn)換裝置通過使用各種物理或化學(xué)成長法在支撐襯底上形成硅層，因此不能形成單晶硅，而使用非晶硅層、微晶硅層或多晶硅層等的非單晶硅層。非單晶硅層的光電轉(zhuǎn)換特性比單晶硅低，薄膜型硅類光電轉(zhuǎn)換裝置不能實現(xiàn)充分的光電轉(zhuǎn)換效率。于是，提出了如下方法通過利用氬離子注入剝離法，在支撐襯底上形成單晶硅層，將該單晶硅層用作光電轉(zhuǎn)換層。此外，還提出了如下方法通過使用化學(xué)氣相沉積法使形成在支撐襯底上的單晶硅層外延生長(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
此外，作為使硅層外延生長的方法，已知大氣壓等離子體CVD 法(參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1曰本專利申請公開平10-93122號公報
專利文獻(xiàn)2日本專利第3480448號
然而，氫離子注入剝離法等的將以單晶硅襯底的表面層為單晶硅
9層分離的技術(shù)不能防止在氫離子注入工序、分離工序中產(chǎn)生結(jié)晶缺陷。
通過使用大氣壓等離子體CVD法可以實現(xiàn)硅層的外延生長的高速成膜。但是，當(dāng)在成為種子層的單晶硅層中具有結(jié)晶缺陷時，不好進(jìn)展外延生長，不能形成優(yōu)良的單晶硅層。當(dāng)在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域中具有結(jié)晶缺陷等的缺陷時，其部分成為載流子的復(fù)合中心，它成為降低光電轉(zhuǎn)換效率的原因。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的課題之一在于制造有效地利用有限的資源，并且具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。
一種具有進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的單晶硅層的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，即通過使用化學(xué)氣相沉積(CVD; Chemical Vapor Deposition)法，尤其是大氣壓等離子體化學(xué)氣相沉積法(以下，稱為大氣壓等離子體 CVD法)的外延生長技術(shù)，形成單晶硅層。此外，將以單晶硅襯底的表面層為單晶硅層分離固定在支撐襯底上。謀求減少固定在支撐襯底上的單晶硅層的結(jié)晶缺陷，然后通過使用大氣壓等離子體CVD法使單晶硅層外延生長來進(jìn)行厚膜化。通過利用大氣壓等離子體CVD法，與一般的減壓下的等離子體CVD法相比，可以以短時間進(jìn)行所希望的膜厚度的外延生長。
對使單晶硅襯底薄片化而獲得的單晶硅層，通過進(jìn)行結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理謀求減少結(jié)晶缺陷，然后使用大氣壓等離子體CVD法來進(jìn)行外延生長。作為結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理，可以舉出激光處理、RTA處理、閃光燈處理、蝕刻處理或 CMP處理。在進(jìn)行了這種處理的單晶硅層上通過使用大氣壓等離子體 CVD法，形成硅層的同時使下層的單晶硅層作為種子層外延生長。
單晶是指晶面、晶軸一致的結(jié)晶，并且構(gòu)成它的原子或分子在空間有規(guī)律地排列。理所當(dāng)然，單晶是由原子有規(guī)律地排列而構(gòu)成的，但是也包括其一部分具有排列無序的晶格缺陷、有意地或無意地具有晶格畸變的單晶。
本發(fā)明之一是光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟通過從單晶硅襯底的一表面照射離子或簇離—子，以在離其一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極；配置支撐村底和單晶硅襯底，以便將支撐襯底的一表面和單晶硅襯底的一表面彼此相對，將支撐襯底的一表面和第一電極貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著脆弱層分離單晶硅襯底，以在支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行單晶硅層的結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理；使用至少包含硅烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使原料氣體活性化，來使單晶硅層外延生長；在外延生長的單晶^s圭層的表面上形成第二雜質(zhì)硅層。
本發(fā)明之一是光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟通過從單晶硅襯底的一表面照射離子或簇離子，以在離其一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極和絕緣層；配置支撐襯底和單晶硅襯底，以便將支撐襯底的一表面和單晶硅襯底的一表面彼此相對，將支撐襯底的一表面和絕緣層貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著脆弱層分離單晶硅襯底，以在支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行單晶硅層的結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理；使用至少包含硅烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體^f吏原料氣體活性化，來使單晶硅層外延生長；在外延生長的單晶硅層的表面上形成第二雜質(zhì)硅層。
在上述結(jié)構(gòu)中，大氣壓或接近大氣壓的壓力為0.1氣壓至10氣壓的范圍，優(yōu)選為0.2氣壓至2氣壓的范圍。
在上述結(jié)構(gòu)中，作為硅烷類氣體，使用硅烷、乙硅烷或丙硅烷。此外，在原料氣體中可以添加稀有氣體或氫。
ii在上述結(jié)構(gòu)中，使單晶硅層外延生長的區(qū)域可以為本征半導(dǎo)體。注意，本說明書中的"本征半導(dǎo)體(i型半導(dǎo)體)"是指本征或?qū)嵸|(zhì) 上本征的半導(dǎo)體，并且是指在該半導(dǎo)體中包含的賦予一種導(dǎo)電型的雜
質(zhì)元素(賦予p型的雜質(zhì)元素或賦予n型的雜質(zhì)元素)的濃度為 lxlO加/cmS以下，氧及氮的濃度為9xl019/cm3"T，且光傳導(dǎo)率為暗傳導(dǎo)率的IOO倍以上的半導(dǎo)體。在有意性地不添加用來控制價電子的雜質(zhì)元素時本征半導(dǎo)體會顯示出弱n型的導(dǎo)電性。此外，在本征半導(dǎo) 體中也可以添加有l(wèi)ppm至1000ppm的硼。例如，在成膜的同時或成膜后，有時添加賦予p型的雜質(zhì)元素。作為賦予p型的雜質(zhì)元素，代表性的是硼，優(yōu)選將B2H6, BF3等的雜質(zhì)氣體以lppm至1000ppm的比例混入到半導(dǎo)體材料氣體中。硼的濃度例如優(yōu)選為1 x 1014/cm3至 6xl016/cm3。
在上述結(jié)構(gòu)中，作為蔟離子，優(yōu)選使H3+離子的比例高而使用。
在第二雜質(zhì)硅層上也可以形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層、非單晶硅層、及與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層。
通過利用大氣壓等離子體CVD法的結(jié)晶的外延生長技術(shù)，使減少了結(jié)晶缺陷的單晶硅層厚膜化而形成進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的層，因此可以制造抑制資源的消費量，且提高光電轉(zhuǎn)換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。此外，從單晶硅襯底分離其表面層部，來將它作為單晶硅層接合于支撐襯底，而可以抑制原料的單晶硅的消費量。再者，可以反復(fù)利用分離了單晶硅層的單晶硅襯底。從而，可以制造有效地利用資源，且具有優(yōu) 良的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。

圖1A和1B是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的俯視圖及截面圖2A至2E是示出才艮據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例的截面圖；圖3A至3C是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例的截面圖4A至4C是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例的截面圖5A至5D是示出從圓形的單晶硅襯底切出預(yù)定的形狀的單晶硅
襯底的方式的圖6是示出可以應(yīng)用于本發(fā)明的離子摻雜裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是示出可以應(yīng)用于本發(fā)明的激光處理裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的截面圖；圖9A和9B是對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截
面圖的能帶圖10 A至10D是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的變形例子的截面圖11A至11D是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的變形例子的截面圖12A至12D是示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的變形例子的截面圖13是示出才艮據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的截面圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的截面圖15A和15B是示出根據(jù)本;^明的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例的截面圖16A和16B是示出根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例的截面圖17A和17B是對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截面圖的能帶圖18是示出才艮據(jù)本發(fā)明的疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的截面圖19A和19B是對應(yīng)于才艮據(jù)本發(fā)明的疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置的單元元件的截面圖的能帶13圖20是說明太陽能發(fā)電模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖21是說明太陽能發(fā)電系統(tǒng)的一例的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。注意，本發(fā)明不局限于以下說明，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是，其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在下述實施方式所記載的內(nèi)容中。在以下所說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，有時在不同附圖之間共同使用同一附圖標(biāo)記表示同一部分。
實施方式1
在圖1A中示出根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置100的上表面的示意圖，在圖1B中示出截面的示意圖。圖1B示出沿圖1A中的0-P截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中具有單晶硅層的單元元件 116設(shè)置在支撐襯底102上。在單元元件116的支撐襯底102 —側(cè)設(shè) 置有第一電極10.6，在與支撐襯底102 —側(cè)相反一側(cè)的該單元元件116 的表面一側(cè)設(shè)置有第二電極120。單元元件116夾持在第一電極106 和第二電極120之間。此外，在支撐襯底102和單元元件116之間設(shè) 置有絕緣層104。在單元元件116和絕緣層104之間設(shè)置有第一電極 106，在與單元元件116的支撐襯底102—側(cè)相反一側(cè)的表面設(shè)置有第二電極120。此外，設(shè)置與第一電極106電連接的輔助電極118。根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置IOO是在支撐襯底102上固定有單元元件 116的結(jié)構(gòu)，成為正極的電極和成為相對于正極的負(fù)極的電極采用在支撐襯底102的相同的面一側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。另外，在設(shè)置連接于成為正極的電極的電極、或連接于成為負(fù)極的電極的電極的情況下，與成為正極的電極及成為負(fù)極的電極同樣，可以采用在支撐襯底的相同的面一側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。注意，不必須設(shè)置連接于成為正極的電極的電極以及連接于成為負(fù)極的電極的電極，可以采用僅設(shè)置任一方的結(jié)構(gòu)。
單元元件116具有按順序?qū)盈B一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)硅層108、單晶硅層113、與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)硅層114 的結(jié)構(gòu)。此外，第二雜質(zhì)硅層U4和第一單晶硅層110的導(dǎo)電型相反的情況下，可以采用不設(shè)置第一雜質(zhì)硅層108的結(jié)構(gòu)。
單晶硅層113具有第一單晶硅層IIO和第二單晶硅層112。第一單晶硅層IIO是使單晶硅襯底薄片化的單晶硅層。第二單晶硅層112 是使單晶硅襯底薄片化而獲得的單晶硅層的外延生長層。
第一單晶硅層IIO使單晶硅襯底薄片化來形成。例如，在單晶硅襯底的預(yù)定的深度中，照射由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子或簇離子照射并注入高濃度的氫，然后通過進(jìn)行熱處理分離表面層的單晶硅層，來可以形成第一單晶硅層110。此外，可以應(yīng)用在多孔珪層上使單晶硅層外延生長，然后利用水噴射將多孔半導(dǎo)體層劈開而分離的方法。在薄片化的單晶硅襯底為p型襯底的情況下，第一單晶硅層IIO 成為p型，在薄片化的單晶硅襯底為n型襯底的情況下，第一單晶硅層110成為n型。
通過^f吏用大氣壓等離子體CVD法在第一單晶硅層110上形成硅層的同時使它外延生長來可以獲得第二單晶硅層112。具體而言，在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生等離子體，使原料氣體活性化而形成硅層，來使單晶硅層氣相外延(Vapor Phase Epitaxy)生長。
第二單晶硅層112使第一單晶硅層110外延生長來獲得，因此兩者為晶面、晶軸(結(jié)晶方向)大致一致的結(jié)晶。此外，外延生長層的第二單晶硅層U2為本征(i型)。
將單晶硅層113用作光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域，至少為lpm以上的厚度，以便吸收太陽光。例如，單晶硅層113為1(im至20nm的厚度，優(yōu)選為l(iim至10pm的厚度。
一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)硅層108和與所述第一雜質(zhì)硅層相反的導(dǎo) 電型的第二雜質(zhì)硅層114是添加有賦予預(yù)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的硅層。在使第一雜質(zhì)硅層108成為p型的情況下，使第二雜質(zhì)硅層114 成為n型。當(dāng)然也可以使第一雜質(zhì)硅層108成為n型，且使第二雜質(zhì) 硅層114成為p型。作為賦予p型的雜質(zhì)元素，使用硼、鋁等元素周期表中第13族的元素。作為賦予n型的雜質(zhì)元素，使用磷、砷等元素周期表中第15族的元素。雜質(zhì)元素的添加使用離子注入或離子摻雜來進(jìn)行。
在本說明書中，"離子注入"是指對使用原料氣體而產(chǎn)生的離子進(jìn) 行質(zhì)量分離并將它照射到對象物的方式。"離子摻雜"是指在對使用原料氣體而產(chǎn)生的離子不進(jìn)行質(zhì)量分離的情況下，將它照射到對象物的方式。
第一電極106和第二電極120是一方對應(yīng)于正極，另一方對應(yīng)于負(fù)極的電極。第一電極106設(shè)置在單元元件116的第一雜質(zhì)硅層108 一側(cè)。此外，第二電極120設(shè)置在單元元件116的第二雜質(zhì)硅層114 一側(cè)。另外，形成有與第一電極106接觸的輔助電極118。輔助電極 118采用與第二電極120相同的面一側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。
在本實施方式所示的光電轉(zhuǎn)換裝置中，以形成有第二電極120 — 側(cè)為光入射面，第二電極120成為從上面看時為如圖1A所示那樣的格子狀(或梳狀、梳形、梳齒狀)的電極。采用這種形狀是為了盡可能增大光入射到單元元件116的有效面積。在根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置中，為了從第二電極120—側(cè)入射光，優(yōu)選盡可能縮小覆蓋單元元件116表面的第二電極120的面積，且使單元元件116的表面露出得盡可能大。
固定單元元件116的支撐襯底102可以應(yīng)用具有絕緣表面的襯底或絕纟彖襯底。例如可以應(yīng)用如下襯底鋁石圭酸鹽玻璃、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;石英襯底；陶瓷襯底；或藍(lán)寶石襯底。優(yōu)選應(yīng)用可以實現(xiàn)大面積化且便宜的玻璃
絕緣層104設(shè)置在支撐襯底102和單元元件116之間，它用來固
16定兩者。在此，絕緣層104與支撐襯底102接合，使單元元件U6固定在支撐襯底102上。換言之，絕緣層104用來將單元元件116和支撐村底102接合的接合層。例如，絕緣層104是形成其最外表面的層時的平均表面粗糙度Ra值為0.5nm以下,優(yōu)選為0.3nm以下的層。注意，本說明書中的平均表面粗糙度(Ra值)是將JISB0601所定義的中心線平均粗糙度擴(kuò)大為三維以使它能夠應(yīng)用于平面的。
下面，將參照圖2A至圖4C說明根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置100 的制造方法的一例。
在離單晶硅襯底101的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層 103。此外，在單晶硅襯底101的一表面形成第一雜質(zhì)硅層108、第一電才及106以及絕緣層104 。
脆弱層103、第一雜質(zhì)硅層108、第一電極106以及絕緣層104 的形成順序和形成方法不是只有一個，至少可以舉出如下所示的(1) 至(4) 。
( 1 )在單晶硅襯底的一表面上形成保護(hù)層，從形成有該保護(hù)層的面一側(cè)照射離子或簇離子，在單晶硅襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層之后，接著從形成有保護(hù)層的面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，在單晶硅襯底的一表面形成第一雜質(zhì)硅層。在去除保護(hù)層之后，在形成過該保護(hù)層的表面一側(cè)的第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極，在該第一電極上形成絕緣層。(2)在單晶硅襯底的一表面上形成保護(hù)層，>^人形成有該保護(hù)層的面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì) 元素，在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層之后，接著從形成有保護(hù)層的面一側(cè)照射離子或簇離子，在單晶硅襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層。在去除保護(hù)層之后，在形成過該保護(hù)層的表面一側(cè)的第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極，在該第一電極上形成絕緣層。 (3)在單晶硅襯底的一表面上形成第一電極之后，從形成有該第一電極的面一側(cè)照射離子或簇離子，在單晶硅襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層。再者，從形成有第一電極的面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層。在第一電極上形成絕緣層。(4)在單晶硅襯底的一表面上形成第一電極之后，從形成有該第一電極的面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層。再者，從形成有第一電極的面一側(cè)照射離子或簇離子、在單晶硅襯底的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層。在第一電極上形成絕緣層。在本實施方式中應(yīng)用(1) 的形成順序而說明。
在單晶硅襯底101的一表面上形成保護(hù)層105之后，從形成有保護(hù)層105的面一側(cè)照射離子或簇離子，在離單晶硅村底101的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層103 (參照圖2A)。
對單晶硅村底101的平面形狀沒有特別的限制，在后面固定的支撐襯底為矩形的情況下，優(yōu)選為近似四邊形。例如，作為單晶硅襯底 101,像用電阻率為1Qcm至40Qcm左右的p型單晶硅襯底。此外，可以應(yīng)用多晶硅襯底代替單晶硅襯底。
一般流通的單晶硅襯底的形狀大多數(shù)是圓形的，既可以不需任何改變地使用它，又可以將圓形的單晶硅村底切出所希望的形狀。例如，既可以如圖5A所示那樣應(yīng)用圓形的單晶硅襯底101a，又可以如圖5B、 5C所示那樣切出近似四邊形的單晶硅襯底101b、單晶硅襯底101c。在圖5B中示出使內(nèi)接于圓形的單晶珪村底101a的尺寸成為最大的尺寸來切出矩形的單晶硅襯底101b的例子。單晶硅村底101b的角部的頂點的角度為近似90。。在圖5C中示出與內(nèi)接于圓形的單晶硅襯底 101a的最大的矩形區(qū)域相比使其對邊的間隔長地切出單晶硅村底 101c的例子。單晶硅襯底101c的角部的頂點的角度不成為90°，該單晶硅襯底101c的形狀不是矩形而是多角形。此外，如圖5D所示，也可以切出六角形的單晶硅襯底101d。在圖5D中示出以使內(nèi)接于圓形的單晶硅襯底101a的尺寸成為最大的尺寸的方式切出六角形的單晶硅襯底101d的例子。通過切出為六角形，與切出為矩形相比，可以減少作為余長浪費的原料。另外，在一個支撐襯底上形成多個光電轉(zhuǎn) 換層，而形成太陽電池^t塊的情況下，通過將形成光電轉(zhuǎn)換層的單晶硅層形成為六角形，與其他多角形相比，可以容易鋪滿，而沒有間隔地貼合。
保護(hù)層105是當(dāng)形成脆弱層103和笫一雜質(zhì)硅層108時防止單晶硅襯底101表面被蝕刻或受到損傷的層由氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層或氮氧化硅層等形成。例如，利用臭氧水、過氧化氫水溶液或臭氧氣氛在單晶硅襯底101表面形成2nm至5nm厚的化學(xué)氧化物作為保護(hù)層105。通過使用熱氧化法或氧自由基處理，在單晶硅襯底 101表面形成2nm至10nm厚的氧化層作為保護(hù)層105即可。此外，通過使用等離子體CVD法，形成2nm至10nm厚的保護(hù)層105即可。
此外，在本說明書中的氧氮化硅層是指如下的層作為其組成氧含量多于氮含量，并在通過盧瑟福背散射光譜學(xué)法(RBS: Rutherford Backscattering Spectrometry )及氬前方散射法(HFS: Hydrogen Forward Scattering )進(jìn)行測量時，作為組成范圍，其包含50atoms。/。至70atoms% 的氧;0.5atoms。/o至15atoms。/。的氮；25atoms。/o至35atomsO/。的Si;以及0.1atomsO/o至10atomsQ/o的氫。另外，氮氧化硅層是指如下的層作為其組成氮含量多于氧含量，并在通過RBS及HFS進(jìn)行測量時，作為組成范圍，其包含5atoms。/。至30atoms。/。的氧；20atomsO/o至55atoms% 的氮；25atomsO/o至35atoms。/。的Si;以及10atoms。/o至30atomsO/o的氫。
通過照射離子或簇離子，在單晶硅襯底101的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層103。由包含氫的原料氣體產(chǎn)生離子或簇離子。作為由包含氫的原料氣體產(chǎn)生的離子或簇離子，可以舉出f離子、H2+離子、 H/離子。優(yōu)選提高H3+離子的比例。通過使用H3+離子可以提高氫的注入效率。通過將離子或簇離子的加速電壓及劑量控制而照射，可以在單晶珪襯底101的預(yù)定的深度的區(qū)域中局部性地注入高濃度的氫來形成脆弱層103。在脆弱層103中優(yōu)選包含氫原子計算5xl0^atoms/cm3 以上的氫。
從單晶硅襯底101分離的單晶硅層的厚度，即后面固定在支撐襯底上的第一單晶硅層110的厚度取決于形成脆弱層103的深度。脆弱層103的深度可以根據(jù)照射離子或簇離子時的加速電壓來控制。從單晶硅襯底101分離的單晶硅層越薄，殘留的單晶硅襯底的厚度越厚，其結(jié)果可以增加反復(fù)利用的次數(shù)。但是，為了減薄分離的單晶硅層，需要將脆弱層103形成在深度淺的區(qū)域中，因此需要降低加速電壓。若降低加速電壓，則離子的照射時間變長，而使節(jié)拍時間惡化，因此需要將脆弱層103形成在顧及生產(chǎn)率等的深度中。
通過利用H3+離子，與IT離子相比，可以將脆弱層103容易形成在單晶硅村底101的深度淺的區(qū)域中。例如，在離單晶硅襯底101的一表面有深度A的區(qū)域中形成脆弱層103。在H+離子的加速電壓為B 的情況下，H3+離子的加速電壓可以為大約3B。這是被認(rèn)為因為當(dāng)將
H3+離子照射到單晶硅襯底時，與構(gòu)成單晶硅襯底或其上層的原子沖突
而分離成H原子、f離子等。因此，通過利用H/離子，容易使分離的單晶硅層變薄，可以在不降低產(chǎn)率的情況下增加反復(fù)利用的次數(shù)。
以H3+離子為代表的簇離子的摻雜可以使用如下離子摻雜裝置來進(jìn)行使用包含氫的原料氣體而產(chǎn)生氫等離子體，對在該氫等離子體中產(chǎn)生的簇離子不進(jìn)行質(zhì)量分離，使用電壓對其加速來照射。通過使用離子摻雜裝置，可以對大面積的單晶硅襯底101進(jìn)行均勻的摻雜。
例如，主要使用H3+離子，通過使用離子摻雜法，以lxl016ions/cm2 至5xl0"ions/cn^的劑量照射離子或簇離子，來可以形成脆弱層103。在氫原子計算中，在3xl016atoms/cm2i 1.5xl0"atoms/cn^的范圍中添加，來可以形成脆弱層103。
如圖2A所示，通過將離子或簇離子照射到保護(hù)層105，穿過保護(hù)層105而注入氬，可以防止單晶珪襯底101表面受到被蝕刻等的損傷。
在圖6中，示出說明對在離子源2000中產(chǎn)生的多種離子不進(jìn)行質(zhì)量分離，而將它照射到單晶^i襯底101的離子摻雜裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖的一例。從氣體供應(yīng)部2004將氫等的預(yù)定的原料氣體供應(yīng)到離子源2000。在離子源2000中配置有燈絲2001。燈絲電源2002對燈絲2001施加電51^丈電電壓來調(diào)節(jié)流過燈絲2001的電流。氣體供應(yīng)部 2004所供應(yīng)的原料氣體由排氣系統(tǒng)排氣。
在離子源2000中產(chǎn)生的離子凈皮取出電極系2005取出，來形成離子束20n。將離子束2017照射到》文在載置臺2006上的單晶,圭襯底 101。在離子束2017中包含的離子種的比率由在載置臺2006附近設(shè) 置的質(zhì)量分析管2007計量。質(zhì)量分析計2008也可以對質(zhì)量分析管 2007所計量的離子密度進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，并將該結(jié)果反饋到電源控制部 2003。根據(jù)離子密度的計量結(jié)果，電源控制部2003可以控制燈絲電源2002。
如圖6所示，氣體供應(yīng)部2004所供應(yīng)的氫等的原料氣體流過離子摻雜裝置的處理室內(nèi)，并由排氣系統(tǒng)排出。
當(dāng)將產(chǎn)生大量的簇離子的H3+離子的離子束照射到襯底時有如下效果與照射H+離子、H2+離子的情況相比可以提高氫注入效率，并且即使劑量少也可以將氫高濃度地注入到單晶硅襯底101。
如上所述，通過提高H3+離子的比率，在脆弱層103中可以包含 lxl0^atoms/ci^以上的氫，優(yōu)選包含5xl02Qatoms/cm3的氬。通過在單晶硅襯底101中局部性地形成高濃度的氫注入?yún)^(qū)域，以失去結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而形成孩t小的空洞，因此形成在單晶硅襯底101中的脆弱層103成為多孔結(jié)構(gòu)。由此，通過進(jìn)行比較低溫(60(TC以下)的熱處理，使形成在脆弱層103中的微小的空洞的體積發(fā)生變化，而可以沿脆弱層103 分離單晶硅襯底IOI。此外，在脆弱層103中包含的氫濃度由離子或簇離子的劑量和加速電壓等控制。
此外，使用比近似四邊形的單晶硅襯底101的一邊的長度長的線狀離子束來掃描單晶硅村底101的表面，并引入離子或簇離子，因此可以使脆弱層103的深度均勻。
下面，^v形成有保護(hù)層105的面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì) 元素，在單晶硅襯底101的一表面形成第一雜質(zhì)硅層108(參照圖2B)。將雜質(zhì)元素穿過保護(hù)層105添加到單晶硅襯底IOI，在單晶硅襯底101
21和保護(hù)層105之間形成第一雜質(zhì)硅層108。
通過使用離子摻雜法或離子注入法將賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素添加來形成第一雜質(zhì)硅層108。例如，作為賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì) 元素添加硼，形成p型的第一雜質(zhì)硅層108。硼的添加優(yōu)選使用如下離子摻雜裝置來進(jìn)行使用B2H6、 BF3作為原料元素，對產(chǎn)生了的離子不進(jìn)行質(zhì)量分離并使用電壓使其加速，將產(chǎn)生的離子流照射到襯底。此外，對添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的原料氣體可以添加氫、稀有氣體，例如在此情況下，可以使用對B2H6或BF3添加氫、氦的氣體作為原料氣體。這是因為通過使用離子摻雜裝置即使單晶硅襯底 101的面積為超過對角300mm的尺寸也可以使離子束的照射面積大，而可以高效地處理。例如，通過形成長邊的長度超過300mm的線狀離子束，并進(jìn)行處理，以將該線狀離子束照射從羊晶硅襯底101的一端到另一端，可以在單晶硅襯底101的整個表面上均勻地形成第一雜質(zhì)硅層108。第一雜質(zhì)硅層108的厚度為30nm至150nm,優(yōu)選為50nm 至幽腦。
此外，第一雜質(zhì)硅層108不局限于單晶硅或多晶硅，也可以由微晶硅或非晶硅形成。例如，可以通過等離子體CVD法使用對硅烷類氣體添加了乙硼烷等的包含硼的摻雜氣體的原料氣體來形成第一雜質(zhì)硅層108。在通過使用等離子體CVD法形成第一雜質(zhì)硅層108的情況下，在形成保護(hù)層105之前，預(yù)先去除形成在單晶硅襯底IOI表面上的自然氧化層等，然后形成第一雜質(zhì)硅層108。在由微晶硅或非晶硅形成第一雜質(zhì)硅層108的情況下，優(yōu)選形成為薄，以便防止載流子的復(fù)合。
在本實施方式所示的光電轉(zhuǎn)換裝置中，第一雜質(zhì)硅層108配置在與光入射一側(cè)相反的一側(cè)，可以形成背面電場(BSF; BackSurface Field)。若作為單晶硅襯底IOI應(yīng)用p型襯底，則不需要另行設(shè)置添加有賦予p型的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)硅層(在本實施方式中為第一雜質(zhì)硅層108)。然而，通過采用高濃度p型區(qū)域(稱為p+型)和比其低濃
22度的p型區(qū)域的配置，可以形成BSF。在此，采用成為p+型的第一雜質(zhì)硅層108和p型的第一單晶硅層IIO的配置，借助于光密封效果，可以防止由于光〗lb良產(chǎn)生的載流子(電子和空穴)的復(fù)合，而^^是高載流子收集效率。由此，可以提高光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。
下面，在去除保護(hù)層105之后，在第一雜質(zhì)硅層108上形成第一電極106 (參照圖2C)。
第一電極106需要使用能夠耐受后面用來分離單晶硅襯底101的熱處理溫度的材料，優(yōu)選使用高熔點金屬。具體而言，其需要具有支撐襯底102的應(yīng)變點溫度左右的耐熱性。例如，應(yīng)用鈦、鉬、鎢、鉭、鉻、鎳等的金屬材料。此外，可以采用上述金屬材料和金屬材料的氮化物的疊層結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出氮化鈦層和鈦層、氮化鉭層和鉭層、氮化鴒層和鴒層等的疊層結(jié)構(gòu)。在采用與氮化物的疊層結(jié)構(gòu)的情況下，接觸于第一雜質(zhì)硅層108地形成氮化物。通過形成氮化物，可以提高第一電極106和第一雜質(zhì)硅層108的密接性。另外，第一電極106 表面的平均表面粗糙度Ra值為0.5nm以下，優(yōu)選為0,3nm以下。當(dāng) 然，平均表面粗糙度Ra值越小越好是不言而喻的。第一電極106表面具有優(yōu)良的平滑性，因此可以良好地進(jìn)行與支撐襯底102的貼合。當(dāng)然，通過在上層形成用作接合層的絕緣層104,可以獲得具有優(yōu)良的平滑性的接合面，但是若下層的第一電極106的平滑性良好，則容易使上層的絕緣層104的平滑性也良好。此外，有時不設(shè)置用作接合層的絕緣層，也可以在第一電極106和支撐襯底之間實現(xiàn)直接接合。具體而言，優(yōu)選使用鈦形成第一電極106以使其表面的平滑性優(yōu)良。第一電極106使用蒸鍍法或濺射法來可以形成為100nm以上的膜厚度。另外，在第一雜質(zhì)硅層108上形成有自然氧化層等的情況下，預(yù) 先去除其然后形成第一電極106。
在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖2D)。絕緣層104可以為單層結(jié)構(gòu)或兩層以上的疊層結(jié)構(gòu)。最外表面(接合面)優(yōu)選具有平滑性，更優(yōu)選具有平滑性和親水性表面。至于絕緣層104的最外表
23面(接合層)的平滑性，具體而言，以其平均表面粗糙度Ra值為0.5nm 以下，優(yōu)選為0.3nm以下的方式形成，可以良好地進(jìn)行與支撐襯底的貼合。當(dāng)然，平均表面粗糙度Ra值越小越好是不言而喻的。例如，作為絕緣層104形成氧化硅層、氮化硅層、氧氮化硅層、或氮氧化珪層。作為絕緣層104的形成方法，應(yīng)用等離子體CVD法、光CVD法、或熱CVD法(也包括減壓CVD法或常壓CVD法)等的CVD法即可，優(yōu)選通過應(yīng)用等離子體CVD法可以形成具有理想的平滑性的層。
作為具有平滑性并可形成親水性表面的層，例如優(yōu)選使用以有機(jī) 硅烷類氣體為成膜用原料氣體使用等離子體CVD法形成的氧化硅層。通過使用這種氧化硅層，可以使支撐襯底和后面形成的單元元件牢固地接合。作為有機(jī)硅烷類氣體，可以使用四乙氧基硅烷(TEOS:化學(xué) 式為Si(OC2H5)4)、四曱基硅烷(TMS:化學(xué)式為Si(CH3)4)、四曱基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八曱基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、六曱基二硅氮烷(HMDS)、三乙氧基硅烷(SiH(OC2H5)3)、三(二甲基M) 硅烷(SiH(N(CH3)2)3)等的含珪化合物。
此外，作為具有平滑性并可形成親水表面的層，還可以^使用通過使用等離子體CVD法將硅烷、乙硅烷、或丙硅烷等的硅烷類氣體用作成膜用原料氣體來形成的氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅。例如，可以應(yīng)用通過使用等離子體CVD法以硅烷和氨為成膜用原料氣體來形成的氮化硅層。還可以對上述原料氣體添加氫。此外，除了硅烷、氨以外，還可將一氧化二氮氣體添加到原料氣體中，通過等離子體CVD法形成氮氧化硅層。
例如，形成膜厚度50nm的氧氮化硅層、膜厚度50nm的氮氧化硅層、及膜厚度50nm的氧化硅層的疊層膜作為絕緣層104。這些絕緣層可以使用等離子體CVD法來形成。形成最外表面的層并成為接合面的氧化硅層在成膜之后其表面的Ra值為0.4ran以下，優(yōu)選為 0.3nm以下，例如通過使用等離子體CVD法以TEOS為原料氣體來形成。此外，通過使絕緣層104包括含氮的硅絕緣層，具體地包括氮化硅層或氮氧化硅層，可以防止來自后面貼合的支撐襯底102的雜質(zhì)擴(kuò) 散。
在任何情況下，只要是最外表面具有平滑性，具體地具有平均表面粗糙度Ra值為O.lnm以下，優(yōu)逸為0.3nm以下的平滑性的絕緣層，則不局限于包含硅的絕緣層還可以應(yīng)用其它絕緣層。注意，在絕緣層 104為疊層結(jié)構(gòu)的情況下，形成最外表面的層以外的層不局限于此。此外，絕緣層104的成膜溫度需要為不使氫從形成在單晶硅襯底101 中的脆弱層103脫離的溫度，優(yōu)選為350。C以下的成膜溫度。
將單晶硅襯底ioi的一表面和支撐襯底102的一表面相對，而將成為接合面的面重疊而貼合(參照圖2E)。在本實施方式中，將形成在單晶硅襯底ioi上的絕緣層104和支撐村底102的一表面接觸而接合。接合面是絕緣層104的一表面(不與第一電極106接觸的面一側(cè)) 和支撐襯底102的一表面。
使接合面(在本實施方式中為絕緣層104的一表面及支撐襯底102 的一表面)充分潔凈。這是因為若在接合面上有微小的灰塵等的微粒則會引起貼合缺陷的緣故。具體而言，優(yōu)選清洗每個接合面來進(jìn)行潔凈化。例如，進(jìn)行使用頻率為100kHz至2MHz的超聲波和純水的超聲波清洗、兆聲清洗、或使用氮、干燥空氣、純水的二流體清洗，使接合面潔凈化。此外，通過對使用于清洗的純水添加二氧化碳等，可以使電阻率降低為5MQcm以下來防止靜電的發(fā)生。
將單晶硅襯底ioi —側(cè)的接合面和支撐襯底102 —側(cè)的接合面接觸而接合。在本實施方式中，將絕緣層104的一表面和支撐襯底102 的一表面接觸而接合。通過范德華力和氳4建起作用實現(xiàn)接合。例如，通過推壓重疊了的單晶硅村底101和支撐襯底102的一部分，可以在接合面的整個區(qū)域中使范德華力和氬M開。在接合面的一方或雙方具有親水表面的情況下，羥基、水分子起粘合劑的作用，在后面的熱處理中水分子擴(kuò)散，殘留成分形成硅烷醇基(Si-OH)，而由氫鍵形成接合。再者，通過使氫脫離來形成硅氧烷鍵(O-Si-O)，該接合部成為共價鍵，而實現(xiàn)更牢固的接合。兩個襯底(單晶硅襯底101和支撐襯底102 )的每個接合面(絕緣層104的一表面和支撐襯底102的一表面)的平均表面粗糙度Ra值為0.5nm以下，優(yōu)選為0.3nm以下。此外，兩個襯底的接合面的平均表面粗糙度Ra值的總計為0.7nm以下，優(yōu)選為0.6nm以下，更優(yōu)選為0.4nm以下。再者，兩個襯底的每個接合面對純水的接觸角為20°以下，優(yōu)選為10。以下，更優(yōu)選為5° 以下，兩個襯底的接合面對純水的接觸角的總計為30°以下，優(yōu)選為 20°以下，更優(yōu)選為10°以下。當(dāng)接合面滿足這些條件時，可以進(jìn)行良好的貼合，而可以形成更牢固的接合。
此外，為了實現(xiàn)支撐襯底102和單晶硅襯底101的良好貼合，也可以預(yù)先使接合面活性化。例如，對接合面的一方或雙方上照射原子束或離子束。在利用原子束或離子束的情況下，可以使用氬等惰性氣體中性原子束或惰性氣體離子束。除此以外，也可以通過進(jìn)行等離子體處理或自由基處理使接合面活性化。通過進(jìn)行這種表面處理，在 400。C以下的溫度下也可以容易實現(xiàn)異種材料之間的接合。另外，也可以使用含臭氧水、含氧水、含氫水、或純水等對接合面進(jìn)行清洗處理。通過這樣進(jìn)行清洗處理，可以使接合面具有親水性，并增大接合面的羥基，而可以使接合更牢固。
此外，在將單晶硅襯底101和支撐襯底102貼合之后，優(yōu)選進(jìn)行熱處理或加壓處理。通過進(jìn)行熱處理或加壓處理可以提高接合強度。當(dāng)進(jìn)行熱處理時，其溫度范圍是支撐襯底102的應(yīng)變點溫度以下，且為不使在單晶珪襯底101中形成的脆弱層103的體積變的溫度，優(yōu)選為200。C以上JM氐于410。C。另外，該熱處理也可以與后面的以脆弱層103為邊界將單晶硅襯底101的一部分分離的熱處理連續(xù)地進(jìn)行。另外，在進(jìn)行了貼合的裝置或地點中，優(yōu)選連續(xù)進(jìn)行200。C以上的熱處理，使接合牢固。此外，在進(jìn)行加壓處理的情況下，向與接合面垂直的方向施加壓力,并且顧及支撐襯底102及單晶硅襯底101的耐壓性而進(jìn)4于該處理。此夕卜，也可以在支撐襯底102 —側(cè)形成絕緣層，將在支撐襯底102 上形成的絕緣層用作接合面。另外，也可以在支撐襯底102—側(cè)形成氮化硅層或氮氧化硅層等的包含氮的硅絕緣層。將包含氮的硅絕緣層可以用作哮止來自支撐4十底102的雜質(zhì)污染的阻擋層。
通過進(jìn)行熱處理，以脆弱層103或該脆弱層103附近為邊界從支撐村底102分離單晶硅襯底101的一部分。在支撐村底102上殘留有從單晶硅襯底101分離的第一單晶硅層110,而可以獲得所謂SOI結(jié) 構(gòu)。第一單晶硅層110具有與單晶硅襯底101大致相同的結(jié)晶性。此外，可以獲得第一單晶硅層110被分離的剝離襯底130(參照圖3A)。
以脆弱層103為邊界，從單晶硅襯底101分離第一單晶硅層110 的熱處理優(yōu)選以410。C以上且低于支撐襯底102的應(yīng)變點溫度的溫度進(jìn)行。此外，優(yōu)選采用絕緣層104的成膜溫度以上進(jìn)行。通過將熱處理溫度設(shè)定為600。C以上，優(yōu)選為630。C以上且低于支撐襯底102的應(yīng)變點溫度，不使支撐襯底102應(yīng)變，可以使包含于第一雜質(zhì)硅層108 的雜質(zhì)元素活性化。例如，通過以450。C以上且低于700。C的溫度范圍進(jìn)行熱處理，使形成在脆弱層103中的微小的空洞的體積發(fā)生變化，而可以沿脆弱層103分離。絕緣層104與支撐村底102接合，在支撐村底102上形成第一單晶硅層110。第一單晶硅層110的厚度大致對應(yīng)于脆弱層103的形成深度。另外，在支撐襯底102和第一單晶硅層 IIO之間，形成有絕緣層104、第一電極106、第一雜質(zhì)硅層108。
此外，有時平均表面粗糙度Ra值為7nm至10nm、最大高低差 (P-V)為300nm至400nm的凹凸形成在第一單晶硅層IIO的成為分離面的表面上。在此所說的最大高低差是指頂峰和谷底的高度差。此夕卜，在此所說的頂峰和谷底是指將JISB0601中定義的"頂峰，，和"谷底，，擴(kuò)展至三維而得的概念。頂峰表示指定面的突出部中標(biāo)高最高處,谷底表示指定面的凹部中標(biāo)高最^f氐處。第一單晶^:層IIO表面的凹凸可以反映到在其上層形成的層,而可以對完成的光電轉(zhuǎn)換裝置的光入射面的最上層(在本實施方式中為第二雜質(zhì)珪層)形成凹凸。半導(dǎo)體表面的反射率具有波長依賴性，一般認(rèn)為30%至50%。在光入射面的反射成為入射的光的損失，它成為光電轉(zhuǎn)換效率降低的因素。因此，若在光入射面上形成凹凸，則借助于表面結(jié)構(gòu)降低反射率且借助于光密封效果可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
在對第一單晶硅層110被分離的單晶硅襯底的剝離襯底130進(jìn)行再生處理之后，可以反復(fù)利用。剝離襯底130既可用于作為制造光電轉(zhuǎn)換裝置的單晶石圭襯底，又可用于其他用途。通過作為為了分離單晶硅層的單晶硅襯底反復(fù)利用，可以從一個原料襯底制造多個光電轉(zhuǎn)換裝置。此外，使被分離的第一單晶硅層IIO的厚度越薄，可以使剝離襯底130的厚度越厚，從而可以增加反復(fù)利用的次數(shù)并有效地利用資源。
在從單晶硅襯底101薄片化了的第一單晶硅層110中因脆弱層形成工序或分離工序等的損傷而產(chǎn)生結(jié)晶缺陷。在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域存在的缺陷捕獲載流子或成為復(fù)合中心等，它成為降低光電轉(zhuǎn)換效率的因素。此外，因為第一單晶硅層UO成為進(jìn)^f亍外延生長時的種子層，所以若具有結(jié)晶缺陷則不好進(jìn)行外延生長。因此，對使單晶硅襯底薄片化而獲得的單晶硅層進(jìn)行結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理。
作為結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理，應(yīng)用激光處理、 RTA (Rapid Thermal Anneal;快速熱退火)處理、閃光燈處理、使用爐的熱處理、蝕刻處理、或CMP處理。在本實施方式中，示出通過激光處理謀求結(jié)晶缺陷的減少的例子(參照圖3B)。
對第一單晶硅層IIO照射激光束，熔化其一部分或全部，使它再結(jié)晶化，可以修復(fù)第一單晶硅層IIO的結(jié)晶缺陷。優(yōu)選通過激光束的照射使單晶硅層熔化為部分熔化。這是因為在使單晶硅層完全熔化的情況下，成為液相之后的單晶硅因無序的核發(fā)生而微晶化，會導(dǎo)致結(jié) 晶性降低。針對于此，在使單晶硅層部分熔化的情況下，結(jié)晶成長從不被熔化的固相部分展開，不降低結(jié)晶性，可以修復(fù)結(jié)晶缺陷。此夕卜，在本說明書中，完全熔化是指單晶硅層被熔化到下部界面附近，成為液相狀態(tài)。部分熔化是指單晶硅層的一部分(例如上層部)被熔化而成為液相，其他部分(例如下層部)不被溶化而保持固相的狀態(tài)。
例如，如圖3B所示，通過從第一單晶硅層110的上表面照射激光束180，至少使篇一單晶硅層110的表面一側(cè)熔化，使固相狀態(tài)的下層部作為種子層，在后面的冷卻過程中使它再結(jié)晶化。在其過程中，可以修復(fù)第一單晶硅層110的結(jié)晶缺陷。作為激光束180，例如優(yōu)選應(yīng)用XeCl受激準(zhǔn)分子激光器或YAG激光的二次諧波。
在此，在照射波長為紫外區(qū)的激光束等的光而謀求修復(fù)結(jié)晶缺陷的情況下，第一單晶硅層IIO的膜厚度為200nm以下，優(yōu)選為100nm 以下，這樣優(yōu)選為薄。這是因為通過謀求修復(fù)結(jié)晶缺陷的單晶硅層的厚度變薄，可以減少當(dāng)修復(fù)結(jié)晶缺陷時需要的能。
當(dāng)作為減少第一單晶硅層IIO的結(jié)晶缺陷的方法應(yīng)用激光處理時，不使支撐襯底102直接加熱，可以抑制該支撐襯底102的溫度上升，因此是優(yōu)選的。尤其是在應(yīng)用耐熱性低的玻璃襯底作為支撐襯底 102的情況下，使用激光處理的結(jié)晶缺陷修復(fù)是優(yōu)選的。此外，通過將第一單晶硅層IIO形成為薄，可以充分進(jìn)行使用激光處理的結(jié)晶缺陷的修復(fù)。這是因為當(dāng)?shù)谝粏尉Ч鑼?10的厚度過厚時，不能在膜厚方向上充分熔化到深度深的區(qū)域，會導(dǎo)致在成為種子層的區(qū)域中殘留很多結(jié)晶缺陷。
此外，當(dāng)進(jìn)行上述激光處理時，優(yōu)選至少使激光束的照射區(qū)域加熱到250。C至600。C。通過預(yù)先對照射區(qū)域進(jìn)行加熱，可以使激光束的照射的熔化時間變長，而可以更有效地進(jìn)行缺陷的修復(fù)。雖然激光束180熔化第一單晶硅層110的表面一側(cè)，但是由于支撐襯底102幾乎不受到加熱的影響,所以可以使用如玻璃襯底那樣的耐熱性低的支撐襯底。另外，因為第一電極106由高熔點金屬形成，所以當(dāng)以上述溫度進(jìn)行加熱時也不給第一單晶硅層IIO帶來不利的影響。在形成第一電極106的金屬和第一雜質(zhì)硅層108的界面形成硅化物，從而電流更容易流過。此外，上述激光處理可以同時進(jìn)行第一雜質(zhì)半導(dǎo)體層108
29的活性化。
此外，在包含氧的氣氛中，通過對第一單晶硅層UO上面照射激光束，可以在第一單晶硅層110表面形成凹凸，或也可以使其最大高低差與在成為—分離面的表面上已經(jīng)形成了的凹凸相比大。
將參照圖7說明可以進(jìn)行謀求減少結(jié)晶缺陷的激光處理的激光處理裝置的一例。激光處理裝置具備激光振蕩器510、對激光束進(jìn)行聚光伸張而使它成為細(xì)線形光束的光學(xué)系統(tǒng)511、控制激光照射區(qū)域的氣氛的氣體噴4t筒512、對該氣體噴射筒512供給氣氛控制氣體的氣體供給部513、流量控制部514、氣體加熱部515、使被照射體530 (具體而言，固定有第一單晶硅層IIO的支撐襯底102)懸浮來搬運其的襯底臺522、支撐襯底的兩端并搬運其的導(dǎo)軌523以及對襯底臺 522供給懸浮用氣體的氣體供給部516。
作為激光振蕩器510，選擇其振蕩波長為紫外光域至可見光域的激光振蕩器。激光振蕩器510優(yōu)選為脈沖振蕩型的ArF、 KrF或XeCl 受激準(zhǔn)分子激光器或者Nd-YAG激光器、YLF激光器等的固體激光器，并發(fā)射重復(fù)頻率為lMHz以下，脈沖寬度為10n秒以上且500n 秒以下的激光束的激光振蕩器。例如，使用能夠發(fā)射重復(fù)頻率為10Hz 至300Hz,脈沖寬度為25n秒，波長為308nm的激光束的XeCl受激準(zhǔn)分子激光器。
光學(xué)系統(tǒng)511對激光束進(jìn)行聚光及伸張，并且在被照射的面上形成截面形狀為線狀的激光束。形成線狀束的光學(xué)系統(tǒng)511由柱面透鏡陣列517、柱面透《竟518、反射鏡519以及雙合柱面透鏡520構(gòu)成。雖然根據(jù)透鏡的尺寸，但是可以照射長邊方向為100mm至700mm且短邊方向為lOOjim至500|mi左右的線狀'激光束。
聚光為線狀的激光束經(jīng)過氣體噴射筒512的光入射窗口 521照射到被照射體530,氣體噴射筒512與被照射體530鄰接地配置。氣體供給部513對氣體噴射筒512供給氮氣體。從氣體噴射筒512中的面對被照射體530的開口部噴射氮氣體。氣體噴射筒512的開口部以對
30被照射體530的在支撐村底102上固定的第一單晶硅層110照射從光入射窗口 521入射的激光束180的方式按線狀激光束的光軸配置。因為從氣體噴射筒512的開口部噴射的氮氣體的作用，激光束的照射區(qū)
域成為IL氣氛o
通過在氣體加熱部515中對供給到氣體噴射筒512的氮氣體以 250。C至60(TC進(jìn)行加熱，可以使用:Ri。熱的氮氣體控制被照射體530 的激光束照射面上的溫度。通過預(yù)先對照射區(qū)域進(jìn)行加熱，可以如上所述那樣控制激光束的照射的熔融時間。
空氣或氮從氣體供給部516經(jīng)過流量控制部514供給到襯底臺 522。氣體供給部516所供給的氣體以從襯底臺522的上表面噴出到被照射體530的支撐襯底102的下面的方式噴出，而使該支撐襯底102
搬運，此時，通過,人襯底臺522—側(cè)凈皮噴出氣體，可以以不彎曲而懸浮的狀態(tài)搬運。在本實施方式的激光處理裝置中，從氣體噴射筒512 對被照射體530的支撐襯底102的上面噴出氮氣體。因此，通過從支撐襯底102的背面也噴出氣體，可以防止支撐襯底102的彎曲。
襯底臺522也可以區(qū)劃為激光照射部近旁和其他區(qū)域。在襯底臺 522的激光照射部近旁也可以噴出由氣體加熱部515加熱了的氮氣體。由此，可以對被照射體530的支撐襯底102進(jìn)行加熱。
此外，通過使用RTA處理、閃光燈照射、使用爐的熱處理代替激光處理，可以進(jìn)行結(jié)晶缺陷的修復(fù)。優(yōu)選使用RTA處理或閃燈光照射，與使用爐相比可以進(jìn)行高溫處理。RTA處理是進(jìn)行瞬間加熱的加熱方式，可以對被處理物直接賦予能，在熱不平衡狀態(tài)下加熱處理室內(nèi)和被處理物。因此，直到稍微超過被處理物的應(yīng)變點的溫度，可以不使-陂處理物應(yīng)變地進(jìn)^"熱處理。作為RTA裝置，可以舉出燈加熱方式的RTA (LRTA; Lamp Rapid Thermal Anneal,即燈快速熱退火)、使用被加熱了的氣體的氣體加熱方式的RTA(GRTA; Gas Rapid Thermal Anneal,即氣體快速熱退火)、或具備燈加熱方式和氣體加熱方式的雙方的RTA等。RTA裝置可以使用鹵素?zé)?、金鹵燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈、或者高壓汞燈等的燈。此外，可以在添加有不與被處理物起反應(yīng)的惰性氣體如氮或者氬等的稀有氣體等的氣氛下ii行。另外，除了燈以外，也可以使用電阻發(fā)熱體等的發(fā)熱體。
通過使第一單晶硅層110外延生長，形成笫二單晶硅層112 (參照圖3C)。在第一單晶硅層110上通過使用大氣壓等離子體CVD法形成硅層的同時以第一單晶硅層110為種子層進(jìn)行外延生長(氣相生長)來可以獲得第二單晶硅層112。
具體而言，使用包含硅烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使原料氣體活性化，在形成硅層的同
時以下層的單晶硅層為種子層進(jìn)行外延生長。
壓力設(shè)定為在成膜面大氣壓或接近大氣壓。在本實施方式中，第一單晶珪層110的分離面的表面相當(dāng)于成膜面。注意，在本說明書中大氣壓或接近大氣壓的壓力是指0.1氣壓至10氣壓或1(^Pa至106Pa 左右，優(yōu)選為0.2氣壓至2氣壓，4戈表性的為1()Spa左右。此外，在難以控制或測量成膜面的壓力的情況下,使處理室內(nèi)的壓力為上述壓力范圍中。
通過在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生等離子體，可以與一般的等離子體CVD相比提高等離子體密度。其結(jié)果，可以實現(xiàn)外延生長的高速成膜。
作為原料氣體，至少包含硅烷類氣體。此外，對原料氣體優(yōu)選添加氬、氦等的稀有氣體。再者，可以對原料氣體添加氫。通過使用這種原料氣體，可以形成本征半導(dǎo)體的第二單晶硅層112。
此外，作為原料氣體對硅烷類氣體添加摻雜氣體，來可以形成示出p型或n型的一種導(dǎo)電型的第二單晶硅層112。再者，在添加摻雜氣體的情況下，可以添加稀有氣體或氫等。另外，在將第二單晶硅層 112為p型或n型的情況下，優(yōu)選使其濃度比第一單晶硅層110或后面形成的第二雜質(zhì)硅層114低。例如，通過在大氣壓或接近大氣壓的壓力下施加電力頻率為
13.56MHz、 27MHz、 60MHz、或150MHz的高頻而產(chǎn)生等離子體，進(jìn)行硅層的外延生長。襯底溫度為550。C至670。C的范圍。此外，作為原料氣體使用硅烷，除此以外還可以添加氦、氫。當(dāng)襯底溫度為 600。C以上時，可以實現(xiàn)成長速度為1]Lim/min,可以進(jìn)行l(wèi)|nm至20|im 的外延生長。
此外，在第一單晶硅層IIO表面形成有與單晶硅不同的材料層，例如形成有自然氧化層等的情況下，預(yù)先去除然后進(jìn)行外延生長。這是因為若在單晶硅層上形成有與其不同的材料層，則不能順利展開外延生長。例如，使用氫氟酸可以去除自然氧化層。具體而言，使用氫氟酸處理直到第一單晶^i層IIO的表面呈現(xiàn)出防水性。根據(jù)防水性可以確認(rèn)出氧化層被去除于第一單晶硅層IIO的表面。此外，當(dāng)進(jìn)行外延生長時，在添加硅烷等的硅烷類氣體之前，使用氫和稀有氣體的混合氣體，例如使用氫和氦的混合氣體或氫、氦、氬的混合氣體進(jìn)行等離子體處理，來可以去除第一單晶硅層IIO表面的自然氧化層或大氣氣氛元素(氧、氮、碳)。
本發(fā)明通過在進(jìn)行外延生長之前進(jìn)行結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理，謀求減少成為種子層的單晶硅層的結(jié)晶缺陷，可以使良好的單晶硅層厚膜化。當(dāng)具有結(jié)晶缺陷時成為由于光激發(fā)來產(chǎn)生的載流子的復(fù)合中心而降^(氐載流子收集效率，因此通過應(yīng)用本發(fā)明，可以去除導(dǎo)致降^f氐光電轉(zhuǎn)換效率的因素。
此外，本發(fā)明可以使成為種子層的單晶硅層變薄，還可以實現(xiàn)通過進(jìn)行外延生長使單晶硅層厚膜化。通過減少原料的硅量，可以抑制資源的消費量。另外，在利用現(xiàn)有的氫離子注入剝離法等而使單晶硅村底薄片化，分離表面層的單晶硅層的情況下，為了使分離的單晶硅層為厚，需要提高加速電壓而在單晶硅村底的膜厚度方向的深度深的區(qū)域中形成離子注入層。雖然需要提高加速電壓，但是現(xiàn)有的離子注入裝置或離子摻雜裝置有極限，因此對分離的單晶硅層的厚度也有最高限度。然而，如本發(fā)明那樣，通過使用大氣壓等離子體CVD法進(jìn) 行外延生長，可以實現(xiàn)高速成膜，容易獲得厚膜的單晶硅層。此外，通過上述那樣，預(yù)先進(jìn)行減少結(jié)晶缺陷的處理然后進(jìn)行外延生長，可以使良好的單蟲硅層厚膜化，由使用其厚膜化了的單晶硅層進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，可以制造具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。
通過上述步驟，可以獲得在第一單晶硅層110上使第二單晶硅層 112外延生長了的單晶硅層113。單晶硅層113的厚度為lfim至20iim, 優(yōu)選為l(am至10|am，可以充分吸收太陽光，而提高光電轉(zhuǎn)換效率。第一單晶硅層110和第二單晶硅層112的每個厚度顧及到節(jié)拍時間和成本等的生產(chǎn)率來確定即可。例如，第一單晶硅層110的厚度為20nm 至1000nm，優(yōu)選為40nm至300nm，且第二單晶硅層112的厚度為 0.5pm至20(im，優(yōu)選為l(im至10pm。
通過對單晶硅層113的一表面(與第一雜質(zhì)硅層108相反的一側(cè)) 添加賦予與第一雜質(zhì)硅層108相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，形成第二雜質(zhì)硅層114 (參照圖4A)。
例如，在上迷圖2B中示出對第一雜質(zhì)硅層108添加硼而成為p 型的例子，添加磷或砷作為賦予與第一雜質(zhì)硅層108相反的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，而形成n型的第二雜質(zhì)硅層114。雜質(zhì)元素的添加使用離子注入法或離子摻雜法來進(jìn)行即可。例如，第二雜質(zhì)硅層114以50nm 至lOOnm的厚度來形成。此外，在形成第二雜質(zhì)硅層114之后，優(yōu)選通過進(jìn)行RTA處理或激光處理，進(jìn)行包含在第二雜質(zhì)硅層114的雜質(zhì)元素的活性化。
此外，第二雜質(zhì)硅層U4不局限于單晶硅或多晶硅，還可以使用微晶硅或非晶硅來形成。例如，通過使用等離子體CVD法且使用對
硅烷類氣體添加磷化氫等的包含磷的摻雜氣體的原料氣體來可以形成第二雜質(zhì)硅層114。此外，在通過等離子體CVD法形成第二雜質(zhì)硅層114的情況下，預(yù)先去除形成在單晶硅層113上的自然氧化層等然后形成第二雜質(zhì)硅層114。另外，在第二雜質(zhì)硅層114使用微晶硅或非晶硅來形成的情況下，優(yōu)選形成為薄，以便防止載流子的復(fù)合。
此外，在第二單晶硅層112的導(dǎo)電型為與第一雜質(zhì)硅層108相反的導(dǎo)電型的情況下，不需要另行設(shè)置第二雜質(zhì)硅層114。但是，通過設(shè)置其濃度比第二單晶硅層112高的第二雜質(zhì)硅層114,可以提高載流子的收集效率。
此外，使用對硅烷類氣體混合摻雜氣體的原料氣體，通過大氣壓
二雜質(zhì)硅層114。
通過上述步驟，可以獲得按順序?qū)盈B了一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)硅層108、單晶硅層113以及與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)硅層114的單元元件116。
此外，在單元元件116表面，即在第二雜質(zhì)珪層114表面有時形成有凹凸。這種凹凸將使單晶硅襯底薄片化，而分離了其表面層的第一單晶硅層110的成為分離面的表面的凹凸反映來形成。在本實施方式中，第二雜質(zhì)硅層114表面成為光入射面，因此凹凸成為表面結(jié)構(gòu) 而降低反射率，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
將設(shè)置在第一電極106上的第一雜質(zhì)硅層108、單晶硅層113、第二雜質(zhì)硅層114選擇性地蝕刻，而露出第一電極106的一部分(參照圖4B)。接著，在第二雜質(zhì)硅層114上形成第二電極120的同時，形成接觸于第一電極106的輔助電極118 (參照圖4C)。
光電轉(zhuǎn)換裝置需要取出光電轉(zhuǎn)換了的電能。電能可以從對應(yīng)于正極和負(fù)極的電極取出。第一電極106和第二電極120分別用作對應(yīng)于正極和負(fù)極的電極。然而，在第一電極106的上層設(shè)置有第一雜質(zhì)硅層108至第二雜質(zhì)硅層114,在其下層設(shè)置有支撐村底102，因此在上述狀態(tài)下難以將電取出到外部。所以，優(yōu)選形成與第一電極106電連接且能夠引導(dǎo)出的輔助電極118。
在本實施方式中，將形成在第一電極106上的層選擇性地蝕刻，使第一電極106的端部露出，而與露出的第一電極106接觸地形成輔助電極118。具體而言，在第二雜質(zhì)硅層114上使用抗蝕劑或氮化硅層等的絕緣層等形成掩模，使用該掩模進(jìn)行蝕刻，使第一電極106的一部分露出。蝕刻采用使用NF3、 SF6等的氟類氣體的干蝕刻即可，在至少形成在第一電極106和在該第一電極106的上層的層(第一雜質(zhì) 硅層108至第二雜質(zhì)硅層114)的蝕刻選擇比為充分高的條件下進(jìn)行即可。在進(jìn)行蝕刻之后，去除不用的掩模。
第二電極120形成為俯視時如圖1A所示的格子狀(或梳狀、梳形、梳齒狀)。通過像這樣形成，光可以入射到單元元件116。對第二電極120的形狀沒有特別的限制，但是，勿須置言，若使其覆蓋單元元件116 (第二雜質(zhì)硅層114)上的面積盡可能小，則可以使光入射面的有效面積增大，因此是優(yōu)選的。
輔助電極118可以在與第二電極120同一個工序中形成。將輔助電極118可以用作取出電極。此外，輔助電極118不一定需要設(shè)置，設(shè)計者適當(dāng)?shù)剡x擇是否設(shè)置輔助電極或者選擇輔助電極的形狀即可。通過本實施方式那樣形成輔助電極118,可以隨意地引導(dǎo)取出電極，而將電能容易取出到外部。
第二電極120和輔助電極118通過使用印刷法等并使用鎳、鋁、銀、鉛錫(焊料)等來形成。例如，可以通過使用絲網(wǎng)印刷法并使用鎳膏或銀膏來形成。此外，在通過使用絲網(wǎng)印刷法并使用膏等來形成電極的情況下，其厚度會為幾pm至幾百^im左右。但是，圖示的是示意圖，不一定表示實際上的尺寸。
通過上述步驟，可以制造光電轉(zhuǎn)換裝置100。
此外，在單元元件116上優(yōu)選形成兼用作反射防止層的鈍化層119 (參照圖8)。
如上所述那樣，光入射面中的反射相當(dāng)于入射的光的損失，其成為光電轉(zhuǎn)換效率降低的主要原因。因此，通過在單元元件U6的光入射面(在本實施方式中為第二雜質(zhì)硅層U4上)形成鈍化層U9，可以防止在單元元件116的入射面的反射，該鈍化層119是其折射率在于單元元件116的入射面的材料的硅和空氣的折射率的中間，并且是不妨礙光的入射的具有透光性的層。作為這種鈍化層119，可以形成氮化硅層、氮氧化硅層、或氟化鎂層等。 —在單元元件116和第二電極120、以^^單元元件116和輔助電極 118之間設(shè)置鈍化層119。在此情況下，在單元元件116上形成鈍化層119之后，以使第二雜質(zhì)硅層114和第一電極106的表面的一部分露出的方式蝕刻，而設(shè)置開口部?；蛘撸ㄟ^應(yīng)用剝離法等可以形成設(shè)置有開口部的鈍化層119。通過設(shè)置在鈍化層119中的開口部與第二雜質(zhì)硅層114連接的第二電極120使用印刷法來形成。另外，在同一個工序中，通過設(shè)置在鈍化層119中的開口部與第一電極106連接的輔助電極118形成。
在根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置中，在謀求減少結(jié)晶缺陷之后通過使用大氣壓等離子體CVD法來進(jìn)行外延生長，可以獲得良好的單晶硅層的厚膜。通過由這種厚膜的單晶硅層形成進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的層，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。因此，可以制造具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。此外，利用大氣壓等離子體CVD法，可以實現(xiàn) 外延生長的高速成膜，與現(xiàn)有的等離子體CVD法相比不使產(chǎn)率惡化，可以使單晶硅層厚膜化。
此外，通過進(jìn)行外延生長來使單晶硅層厚膜化，可以抑制原料的單晶硅的消費量。再者，通過分離單晶硅襯底的表面層而獲得單晶硅層，可以反復(fù)利用分離的單晶珪襯底。此外，通過利用H3+離子以便從單晶硅襯底分離單晶硅層，可以容易分離薄的單晶硅層。分離的單晶硅層越薄，分離了的單晶硅襯底越厚，可以增加反復(fù)利用的次數(shù)。因此，可以有效地利用資源，并且可以謀求P爭低原料成本。
在此，圖9A是示出本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置所具有的單元元件U6的一例的截面示意圖。其示出單元元件116按順序配置有p十型的第一雜質(zhì)硅層108 (p+層)、p型的第一單晶硅層110 (p層)、 i型的第二單晶硅層112 (i層)、n型的第二雜質(zhì)硅層114 (n層)的
37情況。單元元件116具有大約UeV的能隙(Eg)的單晶硅層。此外，光從n型的第二雜質(zhì)硅層114 (n層) 一側(cè)入射。
圖9B是對應(yīng)于圖9A的單元元件116的能帶圖。在圖9B中，Egd 示出單晶硅層113的大約UeV的能隙。此外，Ec示出傳導(dǎo)帶下限的能級，Ev示出價電子帶上限的能級，Ef示出費密能級。
在由于光激發(fā)產(chǎn)生的載流子(電子和空穴)中，電子流到n層一側(cè)，空穴流到p層一側(cè)。由于大約l.leV的能隙的單晶硅為間接遷移型的半導(dǎo)體，光吸收系數(shù)低，所以為了吸收太陽光需要l]Lim左右的厚度。在本實施方式中，利用大氣壓等離子體CVD法的外延生長，來謀求進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的單晶硅層的厚膜化。此外，由于預(yù)先i某求減少結(jié) 晶缺陷然后進(jìn)行外延生長，因此可以使良好的單晶硅層厚膜化。因此，在光電轉(zhuǎn)換層中能夠吸收足夠的光，提高載流子收集效率而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
此外，在單元元件116中使單晶硅襯底薄片化而形成第一單晶硅層110，使用外延生長來形成第二單晶硅層112,來可以形成BSF和 pin接合。因此，通過借助于BSF的光密封效果和內(nèi)部電場使載流子漂移來提高載流子收集效率，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
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2
在本實施方式中，說明與上述實施方式不同的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。在上述實施方式中，示出對使單晶硅襯底101薄片化來形成的第一單晶硅層110進(jìn)行激光處理而進(jìn)行結(jié)晶缺陷的修復(fù)的例子。在本實施方式中，說明去除第一單晶硅層UO表面而實現(xiàn)減少結(jié)晶缺陷的方法。此外，其他結(jié)構(gòu)與上述實施方式相同，在此省略說明。
通過對^f吏單晶硅襯底101薄片化來形成的第一單晶硅層110的成為分離面的表面一側(cè)進(jìn)行蝕刻處理或拋光處理，可以去除在成為分離面的表面一側(cè)存在的結(jié)晶缺陷。
例如，進(jìn)行直到上述圖3A的工序，獲得固定在支撐襯底102上的第一單晶硅層iio。接著，對第一單晶硅層110的成為分離面的表
面進(jìn)行蝕刻。蝕刻既可以應(yīng)用干蝕刻或濕蝕刻，又可以組合兩者來進(jìn)
行。此外，通過進(jìn)行CMP處理代替蝕刻處理，可以去除第一單晶硅層110表面的結(jié)晶缺陷。結(jié)晶缺陷去除處理優(yōu)選在離第一單晶硅層110 的表面有5nm至50nm的范圍內(nèi)來進(jìn)行。以下，通過進(jìn)行圖3C至圖 4C的工序，制造光電轉(zhuǎn)換裝置即可。
此外，通過組合激光處理和蝕刻處理，可以減少單晶硅層的結(jié)晶缺陷。例如，在使單晶硅襯底101薄片化來獲得第一單晶硅層IIO之后，對該第一單晶硅層IIO的成為分離面的表面進(jìn)行干蝕刻而去除。接著，對第一單晶硅層IIO的成為分離面的表面一側(cè)照射激光束。像這樣，在將具有;f艮多結(jié)晶缺陷的單晶硅層的分離面一側(cè)去除之后照射激光束，可以防止在單晶硅層中包含結(jié)晶缺陷。當(dāng)然，作為蝕刻既可以采用濕蝕刻，又可以采用CMP。另外，可以進(jìn)行RTA或閃光燈照射代替激光束照射。
本實施方式所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法是預(yù)先去除結(jié)晶缺陷然后進(jìn)行外延生長的方法。因此，可以當(dāng)外延生長時不引入結(jié)晶缺陷，而形成良好的單晶硅層的厚膜。其結(jié)果，可以制造提高了光電轉(zhuǎn) 換效率的光電轉(zhuǎn)換裝置。
本實施方式可以與其他實施方式自由地組合。
實施方式3
在本實施方式中，將參照圖IOA至圖12D說明與上述實施方式不同的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。具體而言，說明對單晶珪襯底101形成脆弱層103、第一雜質(zhì)硅層108、第一電極106及絕緣層104的方法。此外，其他結(jié)構(gòu)與上述實施方式相同，在此省略說明。
在上述實施方式中，作為脆弱層103、第一雜質(zhì)硅層108、第一電極106及絕緣層104的形成順序示出(1)的例子，在本實施方式中說明(2)至(4)的例子。
例如，圖IOA至IOD所示，在單晶石圭襯底101的一表面形成保護(hù)
39層105。通過從形成了保護(hù)層105的表面一側(cè)對單晶硅襯底101添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，形成第一雜質(zhì)硅層108 (參照圖10A)。在單晶硅襯底101的表面一側(cè)并且在保護(hù)層105和單晶硅襯底101之
間形成第一雜質(zhì)硅層108。
接著，從單晶硅襯底101的形成有保護(hù)層105的表面一側(cè)照射離子或簇離子，在離單晶硅襯底101的表面一側(cè)有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層103 (參照圖10B)。
接著，在去除第一雜質(zhì)硅層108上形成有的保護(hù)層105等的材料層之后，形成第一電極106 (參照圖10C)。接著，在第一電極106 上形成絕緣層104 (參照圖10D)。以下，進(jìn)行圖2E至圖4C所示的工序，制造光電轉(zhuǎn)換裝置即可。
通過釆用這樣的形成順序，當(dāng)形成脆弱層103時，.將使用包含氫的原料氣體而產(chǎn)生的離子或簇離子照射，穿過第一雜質(zhì)硅層108而照射氫。因此，可以同時使第一雜質(zhì)硅層108氫化。
此外，例如圖UA至IID所示，在單晶硅襯底101的一表面形成第一電極106 (參照圖UA)。預(yù)先去除形成在單晶硅襯底101上的自然氧化層等的材料層，然后形成第一電極106。
接著，通過從單晶硅襯底101的形成有第一電極106的表面一側(cè) 添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，形成第一雜質(zhì)硅層108 (參照圖 11B)。在單晶硅襯底IOI的一表面并且在第一電極106和單晶硅襯底101之間形成第一雜質(zhì)硅層108。
接著，從單晶硅襯底101的形成有第一電極106的表面一側(cè)照射離子或簇離子，在單晶硅襯底101的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層 103之后(參照圖11C),在第一電極106上形成絕緣層104(參照圖 11D)。以下，進(jìn)行圖2E至圖4C所示的工序，制造光電轉(zhuǎn)換裝置即可。
此外，例如圖12A至12D所示，在單晶硅襯底101的一表面形成第一電極106之后(參照圖12A),從形成了第一電極106的表面一側(cè)照射離子或簇離子，在單晶硅襯底101的預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層103 (參照圖12B)。
接著，從形成了第一電極106的表面一側(cè)添加賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，在單晶硅襯底101的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層108之后 (參照圖12C),在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖12D)。第一雜質(zhì)硅層108形成在單晶硅村底101和第一電極106之間。以下，進(jìn)行圖2E至圖4C所示的工序來制造光電轉(zhuǎn)換裝置即可。
通過釆用圖11A至11D、圖12A至12D所示的形成順序，將第一電極106用作雜質(zhì)元素的添加或者離子或簇離子的照射時的保護(hù) 層，因此不需要另行設(shè)置保護(hù)層。由此，可以省略將保護(hù)層設(shè)置并去除的工序，而可以實現(xiàn)工序的減少。
本實施方式可以與其他實施方式自由地組合。
實施方式4.
在本實施方式中，將參照圖13說明與上述實施方式不同的結(jié)構(gòu) 的光電轉(zhuǎn)換裝置。具體而言，在上述實施方式中示出在絕緣層104和支撐村底102之間進(jìn)行接合,在本實施方式中說明以不設(shè)置絕緣層104 的方式在第一電極106和支撐襯底102之間進(jìn)行接合的例子。
在圖13中示出第一電極106和支撐襯底102直接接合而貼合的光電轉(zhuǎn)換裝置的例子。在第一電極106表面具有平滑性的情況下，具體而言，在第一電極106表面的平均表面粗糙度Ra值為0.5nm以下，優(yōu)選為0.3nm以下的情況下，即使不形成圖1B所示的絕緣層104也可以與支撐襯底102接合。形成第一電極106，在對成為接合面的第一電極106表面進(jìn)行充分清潔之后，與支撐襯底102接觸而形成接合。當(dāng)然，在貼合之前，也可以使第一電極106的接合面或支撐襯底102 的接合面活性化。此外，在第一電極106和支撐襯底102貼合之后，可以進(jìn)行熱處理或加壓處理。形成其表面具有平滑性的第一電極106，因此不需要另行形成絕緣層104，而可以實現(xiàn)工序的咸少。另外，即使在第一電極106具有上述范圍的平均表面粗糙度Ra值的情況下，也可以形成用作接合層的絕緣層，以便進(jìn)一步提高接合面的平滑性并
提高接合強度。此外，也可以形成在支撐襯底102—側(cè)用作阻擋層的絕緣層。
此外，可以在支撐襯底102—側(cè)設(shè)置第一電極106,將該第一電極106和單晶硅襯底直接貼合而制造光電轉(zhuǎn)換裝置。設(shè)置在支撐襯底 102上的第一電極106表面具有平滑性，具體而言，在第一電極106 表面的平均表面粗糙度Ra值為0.5nm以下，優(yōu)選為0.3nm以下的情況下，可以與單晶硅襯底直接接合。此外，在與第一電極106接合之前，在單晶硅襯底中形成脆弱層103和第一雜質(zhì)硅層108即可。
本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)刈杂傻亟M合。
實施方式5
在本實施方式中，將說明對在分離單晶硅層后殘留的剝離襯底 130進(jìn)行再生處理的例子。
在上述圖3A中，獲得分離了第一單晶^凌層IIO的剝離襯底130。通過對剝離村底130進(jìn)行再生處理，可以反復(fù)利用剝離襯底130作為單晶硅襯底。
作為剝離村底的再生處理，可以應(yīng)用拋光處理、蝕刻處理、熱處理、激光處理等。作為拋光處理，可以舉出化學(xué)機(jī)械拋光(CMP; Chemical Mechanical Polishing)法、機(jī)械拋光法、液體噴射拋光法等。通過進(jìn)行拋光處理，可以獲得其表面具有優(yōu)良的平坦性的襯底。
例如，在通過使用濕蝕刻去除剝離襯底130的成為分離面的表面一側(cè)之后，優(yōu)選對其表面進(jìn)行拋光處理而使它平坦化。
首先，通過進(jìn)^f亍濕蝕刻，去除在剝離襯底130的成為分離面的表面殘留的結(jié)晶缺陷和絕緣層。根據(jù)情況，在單晶硅襯底的端部不能進(jìn) 行單晶硅層的分離，有時在分離之后殘留凸形的端部。此外，在殘留
為凸?fàn)畹那闆r下，有時也具有形成在單晶硅襯底上的絕緣層等。通過進(jìn)行該濕蝕刻，去除這樣的凸部。當(dāng)去除絕緣層時，濕蝕刻使用氫氟酸類溶液。另外，當(dāng)去除結(jié)晶缺陷或凸部時，可以使用四甲基氫氧化銨(TMAH; Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)等。
接著，對進(jìn)行蝕刻處理了的剝離襯底130的表面，使用CMP或機(jī)械拋光而進(jìn)行拋光處理。為了使剝離襯底130的表面平滑，優(yōu)選進(jìn) 行l(wèi)fim至10ixm左右的拋光。在進(jìn)行拋光之后，由于在剝離襯底130 表面殘留拋光粒子等，因此優(yōu)選進(jìn)行氫氟酸的清洗、RCA清洗、4吏用含臭氧水的清洗、或使用氨水和過氧化氫水溶液的混合溶液的清洗 (也稱為APM清洗、SC1清洗)。
通過上述步驟，可以將剝離襯底130再生為單晶硅襯底。再生了的單晶硅襯底既可以反復(fù)利用作為成為制造光電轉(zhuǎn)換裝置的原料的
單晶硅襯底，又可以利用于其它用途。例如，通過使用對剝離襯底進(jìn) 行再生處理而獲得的單晶硅襯底，可以反復(fù)進(jìn)行上述圖2A至圖4C所示的工序而制造光電轉(zhuǎn)換裝置。換言之，從一個羊晶硅襯底可以制造
多個光電轉(zhuǎn)換裝置。
此外，在本發(fā)明中對使單晶硅襯底薄片化了的單晶硅層還通過大氣壓等離子體CVD法而使該單晶硅層厚膜化。因此，可以使從單晶硅襯底分離的單晶硅層較薄，而使殘留的剝離襯底較厚。其結(jié)果，可以增加反復(fù)利用單晶硅襯底的次數(shù)，而實現(xiàn)有效地利用資源，而且還實現(xiàn)低成本化。
本實施方式可以與其它實施方式自由地組合。
實施方式6
在本實施方式中，將說明層疊多個單元元件的光電轉(zhuǎn)換裝置的例子。在本實施方式中，說明層疊兩層單元元件的所謂串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置。
圖14示出本實施方式的串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置200的截面示意圖的一例。光電轉(zhuǎn)換裝置200具有在支撐襯底102上層疊第一單元元件 116和第二單元元件230的結(jié)構(gòu)。在支撐襯底102和第一單元元件116 之間設(shè)置有第一電極106，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至第一單元元件116的結(jié)構(gòu)及制造方法與上述實施方式相同，在此省略重復(fù)部分的說明。
光電轉(zhuǎn)換裝置200具有光從第二單元元件230 —側(cè)入射的結(jié)構(gòu)，與第一單元元件116相比，第二單元元件230的光電轉(zhuǎn)換層的能隙廣。具體而言，第二單元元件230的光電轉(zhuǎn)換層由非單晶硅層形成，第一單元元件116的光電轉(zhuǎn)換層由單晶硅層形成。通過層疊能隙不同的光電轉(zhuǎn)換層，能夠吸收的光的波長增加，因此可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。尤其是太陽光的波長帶為從短波長一側(cè)到長波長一側(cè)的廣大范圍，通過采用本實施方式的結(jié)構(gòu)，可以高效地吸收廣大范圍的波長的光。此外，將能隙大的光電轉(zhuǎn)換層配置在光入射一側(cè)，可以高效地吸收短波長一側(cè)、長波長一側(cè)的光。
第二單元元件230具有按順序?qū)盈B一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層 222、非單晶硅層224、與上述一種導(dǎo)電型(第三雜質(zhì)半導(dǎo)體層222的導(dǎo)電型)相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226的結(jié)構(gòu)。此外，第二單元元件230形成在第一單元元件116上，具體而言，按順序?qū)盈B第一雜質(zhì)硅層108、單晶硅層113、第二雜質(zhì)硅層114、第三雜質(zhì)硅層222、非單晶硅層224以及第四雜質(zhì)硅層226。第三雜質(zhì)硅層222具有與它所接觸的第一單元元件116的第二雜質(zhì)硅層114相反的導(dǎo)電型。
作為第二單元元件230的非單晶硅層224,代表性地應(yīng)用非晶硅。此外，也可以應(yīng)用微晶硅代替非晶硅。一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層222 和與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226使用包含預(yù)定的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素而形成的非晶硅層或微晶硅層來形成，除此以外還可以應(yīng)用非晶石友化硅。在第三雜質(zhì)硅層222為p型的情況下，第四雜質(zhì)硅層226為n型，反之，亦可。
將使用硅烷類氣體作為原料氣體通過等離子體CVD法形成非單晶硅層224。具體而言，除了硅烷或乙硅烷為代表的硅的氫化物以外, 還可以使用硅的氟化物或硅的氯化物等的硅烷類氣體。作為原料氣體，可以使用上述硅烷類氣體、或者混合有氫、稀有氣體的上述硅烷類氣體。通過^f吏用上述原料氣體以及施加電力頻率為lOMHz至
44200MHz的高頻電力來產(chǎn)生等離子體的等離子體CVD裝置，可以形成非單晶硅層224。此外，也可以施加電力頻率為lGHz至5GHz，代表性地為2.45GHz的微波電力代替高頻電力。第三雜質(zhì)硅層222及第四雜質(zhì)硅層226也使用等離子體CVD裝置來形成，在形成p型的非晶硅層的情況下對上述原料氣體添加乙硼烷作為摻雜氣體，而進(jìn)行成膜。在形成n型的非晶硅層的情況下對上述原料氣體添加磷化氬作為摻雜氣體，而進(jìn)行成膜。此外，非單晶硅層224也可以使用濺射法來進(jìn)行成膜。非單晶硅層224的厚度為50nm以上且300nm以下，優(yōu)選為100nm以上且200nm以下。在應(yīng)用非晶硅作為非單晶硅層224的情況下，能隙為1.75eV，通過采用這樣的厚度，可以吸收短于800nm 的波長區(qū)域的光而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
在第一單元元件116的支撐襯底102 —側(cè)設(shè)置有第一電極106，在第二單元元件230的表面一側(cè)設(shè)置有第二電極232。此外，設(shè)置與第一電極106連接的第一輔助電極217，并設(shè)置與第二電極232連接的第二輔助電極219。將第一輔助電極217和第二輔助電極219用作將在光電轉(zhuǎn)換層中轉(zhuǎn)換了的電能取出的取出電極(或也稱為集電極)。本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置200采用成為正極的電極和成為負(fù)極的電極在支撐襯底102的相同的面一側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)。另外，在本實施方式中，示出設(shè)置連接于成為正極的電極的取出電極、連接于成為負(fù)極的電極的取出電極的例子，并且采用如下結(jié)構(gòu)與成為正極的電才及及成為負(fù)極的電極同樣，連接于成為正極的電極的取出電極、連接于成為負(fù)極的電極的取出電極在支撐村底102的相同的面一側(cè)設(shè)置。
在本實施方式中，將第二電極232形成在第二單元元件230上的整個表面上，將接觸于第二電極232的第二輔助電極219形成為格子狀(或梳狀、梳形、梳齒狀)。在此第二單元元件由非單晶硅層形成，由于載流子的壽命變短，因此優(yōu)選在村底的整個表面上形成第二電極 232。第二單元元件230的第四雜質(zhì)硅層2M—側(cè)成為光入射面，因此第二電極232使用透明導(dǎo)電材料來形成。
45下面，將參照圖15A和15B、圖16A和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。此外，直到形成第一單元元件116的第二雜質(zhì)硅層U4的制造方法與上述實施方式相同，在此省略說明—
在第一單元元件116上按順序形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)^s圭層 222、非單晶硅層224、與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226 (參照圖15A)。
作為第三雜質(zhì)硅層222，形成與第一單元元件116的第二雜質(zhì)硅層相反的導(dǎo)電型的非晶硅層或微晶硅層，在此形成p型的非晶硅層或 p型的微晶硅層。此夕卜，第三雜質(zhì)硅層222的膜厚度為10nm至100nm。非單晶硅層224由不包含賦予導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的i型的非晶硅層形成，其膜厚度為100nm至300nm,優(yōu)選為100nm以上且200nm以下。作為第四雜質(zhì)硅層226，形成與第三雜質(zhì)硅層222相反的導(dǎo)電型的非晶硅層或微晶硅層，在此形成n型的非晶硅層或n型的微晶硅層。第四雜質(zhì)硅層226的膜厚度為10nm至100nm。
第三雜質(zhì)硅層222、非單晶硅層224、第四雜質(zhì)硅層226使用CVD 法或濺射法來形成。優(yōu)選使用等離子體CVD法形成，作為激發(fā)等離子體的電力頻率，采用10MHz至200MHz的HF帶或VHF帶，或者施加lGHz至5GHz，例如2.45GHz的微波。作為原料氣體，使用硅烷或乙硅烷等的硅的氫化物，除此以外使用硅的氟化物或硅的氯化物等的硅烷類氣體，適當(dāng)?shù)鼗旌蠚洹⑾∮袣怏w即可。在非晶硅層或微晶硅層為p型的情況下，對原料氣體添加乙硼烷。另一方面，在非晶硅層或微晶硅層為n型的情況下，對原料氣體添加磷化氫。此外，優(yōu)選減少在非單晶硅層224中包含的雜質(zhì)元素，氧及氮為lxl019/cm3以下，優(yōu)選為5xl(y8/cm3以下。
通過上述步驟，可以獲得按順序?qū)盈B一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層 222、非單晶硅層224，與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226的第二單元元件230。成第二電極232 (參照圖15B)。第二電極232使用透明導(dǎo)電材料形成。這是為了使本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置200將第二電極232 —側(cè)設(shè)定為光入射面。作為透明導(dǎo)電材料使用氧化銦錫合金(ITO)、氧化鋅、氧化錫、氧化銦.氧化鋅合金等的氧化物金屬。第二電極232的膜厚度為40nm至200nm，優(yōu)選為50nm 至100nm。此外，第二電才及232的薄層電阻為20Q/口至200Q/口左右即可。
第二電極232使用濺射法或真空蒸鍍法來形成。在本實施方式中，優(yōu)選利用陰影掩模作形成第二電極232，以使它選擇性地形成在第一單元元件116和第二單元元件230重疊的區(qū)域中。通過選擇性地形成第二電極232，可以將其用作使第一電極106的一部分(優(yōu)選為端部) 露出時的蝕刻用掩模。此外，第二電極232可以使用導(dǎo)電高分子材料(也稱為導(dǎo)電聚合物)代替上述氧化物金屬。作為導(dǎo)電高分子材料，可以使用7l電子共軛類導(dǎo)電高分子。例如，可以舉出聚苯胺及/或其書f生物、聚吡咯^/ 或其衍生物、聚瘞吩及/或其衍生物、以及上述兩種以上的共聚物等。
將第二電極232用作掩模,將第四雜質(zhì)硅層226、非單晶硅層224、第三雜質(zhì)硅層222、第二雜質(zhì)硅層114、第二單晶硅層112、第一單晶硅層110及第一雜質(zhì)石圭層108蝕刻，以使第一電極106的一部分露出 (參照圖16A)。
作為蝕刻采用使用NF3、 SF6等的氟類氣體的干蝕刻即可，至少在能夠使第一電極106和形成在該第一電極106的上層的層(第一雜質(zhì) 硅層108至第四雜質(zhì)硅層226)的蝕刻選擇比充分高的條件下進(jìn)行即可。在此將第二電極232可以用作掩模，因此不需要另行形成蝕刻用掩模。當(dāng)然，可以使用抗蝕劑或絕緣層形成掩模。
形成連接于第一電極106的第一輔助電極217和連接于第二電極 232的第二輔助電極219 (參照圖16B)。
第二輔助電極219形成為俯視時為如圖1A所示的第二電極120相同的格子狀(或梳狀、梳形、梳齒狀)。這是因為本實施方式的光
電轉(zhuǎn)換裝置200采用從第二電極232 —側(cè)入射光的結(jié)構(gòu)，并擴(kuò)大在第二單元元件及第一單元元件中光入射的有效面積。
第一輔助電極217與上述的通過蝕刻而露出的第一電極—106連接而形成。
在支撐襯底102上設(shè)置有第一電極106，在第一電極106上設(shè)置有接觸于第一電極106的第一雜質(zhì)硅層108。光電轉(zhuǎn)換裝置從正極和負(fù)極取出光電轉(zhuǎn)換了的電能，第一電極106相當(dāng)于這些電極的一方。然而，若第一電極106處于圖15B所示的狀態(tài)，則在上述狀態(tài)下難以將電能從電極取出到外部。從而，優(yōu)選將形成在第一電極106的上層的層蝕刻，使該第一電極106的一部分露出，并形成能夠引導(dǎo)的電極 (在此情況下為第一輔助電極217)。
第一輔助電極和第二輔助電極可以通過使用印刷法并使用鎳、鋁、銀、鉛錫(焊料)等來形成。例如，可以通過使用絲網(wǎng)印刷法并使用鎳膏、銀膏來形成。此外，在通過使用絲網(wǎng)印刷法并使用膏來形成電極的情況下，其厚度會為幾pm至幾百jim左右。但是，圖示的是示意圖，不一定表示實際上的尺寸。
通過上述步驟，可以制造串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置200。
此外，雖然在此未圖示，但是在串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置200中也優(yōu) 選形成兼用作反射防止層的鈍化層。
在此，圖17A是示出本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置所具有的第一單元元件116和第二單元元件230的一例的截面示意圖。其示出笫一單元元件116配置有p+型的第一雜質(zhì)石圭層108 (p+層)、p型的第一單晶硅層110(p層)、i型的第二單晶硅層112 (i層)、n型的第二雜質(zhì)硅層114 (n層)的例子，并示出第二單元元件230配置有p型的第三雜質(zhì)硅層222 (p層)、i型的非單晶硅層224 (i層)、n型的第四雜質(zhì)硅層226 (n層)的例子。此外，第一單元元件116具有能隙為1.12eV的單晶硅層，第二單元元件230具有能隙為1.75eV的非單晶硅層。光從n型的第四雜質(zhì)硅層226 (n層) 一側(cè)入射。因此，在光入射一側(cè)配置具有能隙大的非單晶硅層的第二單元元件230，在其后方配置具有能隙小的單晶硅層的第一單元元件116。
圖17B是對應(yīng)于圖17A的第一單元元件116和第二單元元件230 的能帶圖。在圖17B中，Egd示出單晶硅層113的大約UeV的能隙。 EgC2示出非單晶硅層224的大約1.8eV的能隙。此外，Ec示出傳導(dǎo)帶下限的能級，Ev示出價電子帶上限的能級，Ef示出費密能級。
如圖17B的帶示意圖所示，在由于光激發(fā)產(chǎn)生的載流子中，電子流到n層一側(cè)，空穴流到p層一側(cè)。在第一單元元件116和第二單元元件230的連接部中形成有pn接合，從等效電路來看以與電流流過的方向反向的方式插入二極管。在此情況下，在第二雜質(zhì)硅層114和第三雜質(zhì)硅層222的接合界面中形成復(fù)合中心，在該接合界面中使復(fù) 合電流流過。通過形成第二雜質(zhì)硅層114，并在其上形成與第二雜質(zhì) 硅層U4相反的導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層222,可以在第一單元元件116 和第二單元元件230的連接部中形成pn接合。
通過上述步驟，在串聯(lián)型光電轉(zhuǎn)換裝置中，使用具有單晶硅層的第一單元元件116作為底部元件，因此可以吸收800nm以上的長波長的光而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以有助于提高光電轉(zhuǎn)換效率。此外，使用具有非單晶硅層的第二單元元件230作為上部元件，因此可以吸收短于
800nm的短波長的光而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以有助于提高光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置預(yù)先實現(xiàn)減少使單晶硅襯底薄
片化而產(chǎn)生的單晶硅層的結(jié)晶缺陷，然后通過使用大氣壓等離子體 CVD法使單晶硅層外延生長而厚膜化。因此，可以獲得良好的厚膜的單晶硅層，并且由獲得了的單晶硅構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層來提高光電轉(zhuǎn)換效率。此外，可以反復(fù)利用薄片化之后的單晶硅襯底，因此，可以有效地利用資源。
此外，在具有單晶硅層的單元元件上層疊具有非單晶硅層的單元元件，具有層疊能隙不同的單元元件的結(jié)構(gòu)。再者，采用在光入射一
49側(cè)配置具有能隙大的光電轉(zhuǎn)換層(非單晶硅層)的單元元件的結(jié)構(gòu)。因此，可以擴(kuò)大光電轉(zhuǎn)換裝置所吸收的光的波長帶范圍，而可以高效地吸收波長帶范圍廣的太陽光。
因此，可以制造具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。
本實施方式可以與其它實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
實施方式7
在本實施方式中，將參照

層疊多個單元元件的光電轉(zhuǎn)換裝置，具體而言，層疊三層單元元件的所謂疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置。
圖18是示出層疊三層單元元件的疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置300的一例的截面示意圖。光電轉(zhuǎn)換裝置300具有在支撐襯底102上按順序?qū)?疊將單晶硅層用作光電轉(zhuǎn)換層的第一單元元件116、將非單晶硅層用
作光電轉(zhuǎn)換層的第二單元元件230、將非單晶;圭層用作光電轉(zhuǎn)換層的第三單元元件340的結(jié)構(gòu)。在支撐襯底102和第一單元元件116之間設(shè)置有第一電極106，在第一電極106和支撐襯底102之間設(shè)置有絕緣層104。此外，選擇性地設(shè)置有接觸于第一電極106的第一輔助電極353。在第三單元元件340上設(shè)置有第二電極352,選擇性地設(shè)置有接觸于該第二電極352的第二輔助電極354。
優(yōu)選地是，光電轉(zhuǎn)換裝置300采用光>^人第三單元元件340 —側(cè)入射的結(jié)構(gòu)，并以光電轉(zhuǎn)換層的能隙從第三單元元件340 —側(cè)遞減的方式配置。例如，優(yōu)選地是，在第一單元元件116的單晶硅層113的 1.12eV為能隙，作為比第一單元元件116更接近光入射一側(cè)的第二單元元件230的非單晶硅層224，使用其能隙大于U2eV的材料，再者作為比該層更接近于光入射一側(cè)的第三單元元件340的非單晶硅層 344,優(yōu)選使用其能隙最大的材料。通過使各個單元元件的能隙不同，并以越靠近光入射一側(cè)能隙越大的方式配置，可以使各個單元元件吸收的光的波長帶不同，而可以高效地吸收波長帶范圍廣的太陽光。
對于支撐襯底102至第二單元元件230的結(jié)構(gòu)及制造方法的與上述實施方式相同的部分，在此省略"^兌明或筒單地說明。在完成第一單元元件116的形成之后，形成構(gòu)成第二單元元件230 的一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)^ 圭層222、非單晶硅層224、與上述一種導(dǎo) 電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226。然后，在第二單元元件230 上形成一種導(dǎo)電型的第五雜質(zhì)硅層342、非單晶硅層344、與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第六雜質(zhì)珪層346，來形成第三單元元件 340。第五雜質(zhì)硅層342具有與第二單元元件230的第四雜質(zhì)硅層226 相反的導(dǎo)電型。換言之，在光電轉(zhuǎn)換裝置300中按順序?qū)盈B第一電極 106上的一種導(dǎo)電型的第一雜質(zhì)硅層108、單晶硅層113、與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)硅層114、一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層222、非單晶硅層224、與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層226、一種導(dǎo)電型的第五雜質(zhì)硅層342、非單晶硅層3"以及與上述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第六雜質(zhì)硅層346。
第三單元元件340的第五雜質(zhì)硅層342與第二單元元件的第三雜質(zhì)硅層222相同，第六雜質(zhì)硅層346與第四雜質(zhì)硅層226相同。換言之，在第五雜質(zhì)硅層342為p型的情況下，第六雜質(zhì)硅層346為 n型，反之，亦可。在雜質(zhì)硅層為p型的情況下，對原料氣體添加乙硼烷，另外，在雜質(zhì)硅層為n型的情況下，對原料氣體添加磷化氫即可。
在此，圖19A是示出本實施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置300所具有的第一單元元件116、第二單元元件230、第三單元元件340的一例的截面示意圖。其示出第一單元元件116配置有p+型的第一雜質(zhì)硅層108 (p+層)、p型的第一單晶硅層110(p層)、i型的第二單晶硅層ll2 (i層)、n型的第二雜質(zhì)硅層114 (n層)的例子，并示出第二單元元件230配置有p型的第三雜質(zhì)硅層222 (p層)、i型的非單晶硅層 224 (i層)、n型的第四雜質(zhì)硅層226 (n層)的例子。其還示出第三單元元件340配置有p型的第五雜質(zhì)硅層342 (p層)、i型的非單晶硅層344 (i層)、n型的第六雜質(zhì)硅層346 U層)的例子。
圖19B是對應(yīng)于圖19A的第一單元元件116、第二單元元件230、第三單元元件340的能帶圖。在圖19B中，Egd示出單晶硅層113的能隙。Egc 示出非單晶硅層224的能隙。Egc3示出非單晶硅層344的能隙。此外，Ec示出傳導(dǎo)帶下限的能級，Ev示出價電子帶上限的能級，Ef示出費密能級。第一單元元件116具有Egd的能隙的單晶珪層，第二單元元件230具有其能隙比Egd大，即EgC2，的非單晶硅層，第三單元元件340具有其能隙比EgC2，大，即EgC3的非單晶硅層。此外，光從n型的第六雜質(zhì)硅層346 (n層) 一側(cè)入射。因此，從光入射一側(cè)按具有能隙大的光電轉(zhuǎn)換層的單元元件的順序配置。
如圖19B的帶示意圖所示，在由于光激發(fā)產(chǎn)生的載流子中，電子流到n層一側(cè)，空穴流到p層一側(cè)。在第一單元元件U6和第二單元元件230的連接部中形成有pn接合，從等效電路來看以與電流流過的方向反向的方式插入二極管。在此情況下，在第二雜質(zhì)石圭層114和第三雜質(zhì)硅層222的接合界面中形成復(fù)合中心，在該接合界面中使復(fù) 合電流流過。通過在第二雜質(zhì)硅層114上形成與上述第二雜質(zhì)硅層114 相反的導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層222,在接合界面中可以形成復(fù)合中心。此外，在第二單元元件230和第三單元元件340的連接部中也形成有 pn接合，從等效電路來看以與電流流過的方向反向的方式插入二極管。在此情況下，在第四雜質(zhì)硅層226和第五雜質(zhì)硅層3"的接合界
面中形成復(fù)合中心，在該接合界面中使復(fù)合電流流過。
通過如上述那樣采用疊層型光電轉(zhuǎn)換裝置，可以擴(kuò)大光的吸收波
長帶范圍，而有助于進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。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8
通過^f吏用在實施方式1至7中獲得的光電轉(zhuǎn)換裝置可以制造太陽能發(fā)電模塊。在本實施方式中，圖20A示出使用上述實施方式所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的太陽能發(fā)電模塊的一例。太陽能發(fā)電模塊1028由在支撐襯底102的一面上設(shè)置的單元元件116構(gòu)成。在支撐襯底102和單元元件116之間從支撐村底102 —側(cè)設(shè)置有絕緣層l(H、第一電極106。第一電極106連接到輔助電極118。
在支撐襯底102的一面上(形成有單元元件116的一側(cè))形成輔助電極118和第二電才及120,并且它們在支撐襯底102的端部區(qū)域上分別連接到連接器用的第一背面電極1026及第二背面電極1027。圖 20B是對應(yīng)于C-D截斷線的截面圖，通過支撐襯底102的貫通口，輔助電極118連接于第一背面電極1026且第二電極120連接于第二背面電極1027。
如上所述，通過在支撐襯底102上設(shè)置單元元件116來形成光電轉(zhuǎn)換裝置100，可以實現(xiàn)太陽能發(fā)電模塊1028的薄型化。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9
圖21示出使用上述實施方式8所示的太陽能發(fā)電模塊1028的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的一例。一個或多個太陽能發(fā)電模塊1028的輸出電力由充電控制電路1029充電到蓄電池1030。在蓄電池1030的充電量多的情況下，有時會直接輸出到負(fù)載1031。
通過將雙電層電容器用作蓄電池1030,當(dāng)充電時不需要化學(xué)反應(yīng)，可以進(jìn)行快速的充電。此外，與利用化學(xué)反應(yīng)的鉛蓄電池相比，其壽命可以延長到大約8倍，并其充放電效率可以提高到1.5倍。作為負(fù)載1031可以舉出熒光燈、發(fā)光二極管、電致發(fā)光面板等的照明、小型的電子設(shè)備等。像這樣，使用根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的太陽能發(fā)電模塊可以應(yīng)用于各種各樣的用途。
本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
本說明書根據(jù)2007年12月28日在日本專利局受理的日本專利申請編號2007-338578而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書沖。
5權(quán)利要求
1. 一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟在離單晶硅襯底的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在所述單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在所述第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極；配置支撐襯底和所述單晶硅襯底，以便將所述支撐襯底的一表面和所述單晶硅襯底的一表面彼此相對；至少中間夾著所述第一雜質(zhì)硅層和所述第一電極將所述單晶硅襯底和所述支撐襯底貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著所述脆弱層或所述脆弱層附近分離所述單晶硅襯底，以在所述支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行所述單晶硅層的結(jié)晶缺陷修復(fù)處理；由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使至少包含硅烷類氣體的原料氣體活性化，來使得一邊以所述單晶硅層為種子層外延生長一邊形成硅層；以及在所述外延生長的單晶硅層中的表面一側(cè)形成第二雜質(zhì)硅層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法,其中所述大氣壓或接近大氣壓的壓力為0.1氣壓至10氣壓的范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié) 晶缺陷修復(fù)處理是激光處理或使用爐的熱處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié) 晶缺陷修復(fù)處理是RTA處理或閃光燈照射。
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，其中所述硅烷類氣體是硅烷、乙硅烷或丙硅烷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述原料氣體添加稀有氣體或氫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法,其中經(jīng)過所述單晶硅襯底的一表面對所述單晶硅襯底照射離子或簇離子來形成所述脆弱層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述外延生長的單晶硅層的區(qū)域為本征半導(dǎo)體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，還包括如下步驟在所述第二雜質(zhì)硅層上形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層；在所述第三雜質(zhì)硅層上形成非單晶硅層；以及在所述非單晶硅層上形成與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)石圭層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第一電極接觸于所述支撐襯底的表面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述單晶硅襯底照射的所述離子或簇離子包含高比例的H/離子。
12. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟在離單晶硅襯底的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在所述單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在所述第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極；配置支撐襯底和所述單晶硅襯底，以便將所述支撐村底的一表面和所述單晶硅襯底的一表面彼此相對；至少中間夾著所述第一雜質(zhì)硅層和所述第一電極將所述單晶硅襯底和所述支撐村底貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著所述脆弱層或所述脆弱層附近分離所述單晶硅襯底，以在所述支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行所述單晶硅層的結(jié)晶缺陷去除處理；由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使至少包含硅烷類氣體的原料氣體活性化，來4吏得一邊以所述單晶硅層為種子層外延生長一邊形成硅層；以及在所述外延生長的單晶硅層中的表面一側(cè)形成第二雜質(zhì)硅層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述大氣壓或接近大氣壓的壓力為0.1氣壓至10氣壓的范圍。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié)晶缺陷去除處理是蝕刻處理。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié)晶缺陷去除處理是CMP處理。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12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、乙硅烷或丙硅烷。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述原料氣體添加稀有氣體或氫。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中經(jīng)過所述單晶硅襯底的一表面對所述單晶硅襯底照射離子或簇離子來形成所述脆弱層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述外延生長的單晶硅層的區(qū)域為本征半導(dǎo)體。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，還包括如下步驟在所述第二雜質(zhì)硅層上形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層；在所述第三雜質(zhì)硅層上形成非單晶硅層；以及在所述非單晶硅層上形成與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述第一電極接觸于所述支撐襯底的表面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述單晶硅村底照射的所述離子或簇離子包含高比例的H/離子。
23. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟在離單晶硅襯底的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在所述單晶硅村底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在所述第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極；在所述第一電極上形成絕緣層；配置支撐襯底和所述單晶硅襯底，以便將所述支撐襯底的一表面和所述單晶硅襯底的一表面彼此相對；至少中間夾著所述第一雜質(zhì)硅層和所述第一電極將所述單晶硅襯底和所述支撐襯底貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著所述脆弱層或所述脆弱層附近分離所述單晶硅襯底，以在所述支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行所述單晶硅層的結(jié)晶缺陷修復(fù)處理；由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使至少包含硅烷類氣體的原料氣體活性化，來使得一邊以所述單晶硅層為種子層外延生長一邊形成^f圭層；以及在所述外延生長的單晶硅層中的表面一側(cè)形成第二雜質(zhì)硅層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述大氣壓或接近大氣壓的壓力為0.1氣壓至10氣壓的范圍。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié)晶缺陷修復(fù)處理是激光處理或使用爐的熱處理。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述結(jié)晶缺陷修復(fù)處理是RTA處理或閃光燈照射。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23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珪烷、乙硅烷或丙硅烷。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述原料氣體添加稀有氣體或氫。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中經(jīng)過所述單晶硅村底的一表面對所述單晶硅襯底照射離子或簇離子來形成所述脆弱層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述外延生長的單晶硅層的區(qū)域為本征半導(dǎo)體。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，還包括如下步驟在所述第二雜質(zhì)硅層上形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層；在所述第三雜質(zhì)硅層上形成非單晶硅層；以及在所述非單晶硅層上形成與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層。
32. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述絕緣層接觸于所述支撐襯底的表面。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述單晶硅襯底照射的所述離子或簇離子包含高比例的H3+離子。
34. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟在離單晶硅襯底的一表面有預(yù)定的深度的區(qū)域中形成脆弱層；在所述單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層；在所述第一雜質(zhì)硅層上形成第一電極；在所述第一電極上形成絕緣層；配置支撐襯底和所述單晶硅襯底，以便將所述支撐襯底的一表面和所述單晶硅襯底的一表面彼此相對；至少中間夾著所述第一雜質(zhì)硅層和所述第一電極將所述單晶硅襯底和所述支撐襯底貼合；通過進(jìn)行熱處理，沿著所述脆弱層或所述脆弱層附近分離所述單晶硅村底，以在所述支撐襯底上形成單晶硅層；進(jìn)行所述單晶硅層的結(jié)晶缺陷去除處理；由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使至少包含硅烷類氣體的原料氣體活性化，來使得一邊以所述單晶硅層為種子層外延生長一邊形成硅層；以及在所述外延生長的單晶硅層中的表面一側(cè)形成第二雜質(zhì)硅層。
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，其中所述大氣壓或接近大氣壓的壓力為0.1氣壓至10氣壓的范圍。
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，其中所述結(jié)晶缺陷去除處理是蝕刻處理。
37. 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— 結(jié)晶缺陷去除處理是CMP處理。
38. 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、乙硅烷或丙硅烷。
39. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中對所述原料氣體添加稀有氣體或氫。
40. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中經(jīng)過所述單晶硅襯底的一表面對所述單晶硅襯底照射離子或簇離子來形成所述脆弱層。
41. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述外延生長的單晶硅層的區(qū)域為本征半導(dǎo)體。
42. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，還包括如下步驟在所述第二雜質(zhì)硅層上形成一種導(dǎo)電型的第三雜質(zhì)硅層；在所述第三雜質(zhì)硅層上形成非單晶硅層；以及在所述非單晶硅層上形成與所述一種導(dǎo)電型相反的導(dǎo)電型的第四雜質(zhì)硅層。
43. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述絕緣層接觸于所述支撐襯底的表面。
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，其中對所述單晶硅襯底照射的所述離子或簇離子包含高比例的H3+離子。
全文摘要
本發(fā)明名稱為光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法。在單晶硅襯底中形成脆弱層，在單晶硅襯底的表面一側(cè)形成第一雜質(zhì)硅層，在其上形成第一電極。在將支撐襯底的一表面和第一電極貼合之后，沿著脆弱層分離單晶硅襯底，以在支撐襯底上形成單晶硅層。在進(jìn)行單晶硅層的結(jié)晶缺陷修復(fù)處理或結(jié)晶缺陷去除處理之后，使用至少包含硅烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產(chǎn)生的等離子體使原料氣體活性化，來使單晶硅層外延生長。在外延生長的單晶硅層的表面一側(cè)形成第二雜質(zhì)硅層。
文檔編號H01L31/18GK101471398SQ200810189178
公開日2009年7月1日申請日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者大沼英人, 廣瀨貴史申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所

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