專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過利用半導體的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能 的光電轉(zhuǎn)換裝置，并還涉及連接多個光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在排列多個使用硅片形成的光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換裝置中，使 用多股絞合線或板狀布線構(gòu)件連接各個光電轉(zhuǎn)換元件。換言之，使用 布線構(gòu)件連接設(shè)置在作為光電轉(zhuǎn)換元件的構(gòu)件的硅片的一個面上的 受光面一側(cè)的電極和設(shè)置在其相反一側(cè)的面上的背面電極。
使用布線構(gòu)件連接多個光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)看起來好像簡單，但 是為了防止布線構(gòu)件的粘結(jié)強度的降低以及隨著時間經(jīng)過而產(chǎn)生的 斷線，探討了各種方案。例如，已公開有具有將布線構(gòu)件電連接到光 電轉(zhuǎn)換元件本體的部分以及使用粘合劑機械性地連接到光電轉(zhuǎn)換元 件本體的部分的模塊(參照專利文獻1)。另外，已公開有通過改善 布線構(gòu)件的形狀，來降低產(chǎn)生于光電轉(zhuǎn)換元件中的翹曲并提高連接后
的可靠性的發(fā)明(參照專利文獻2)。
專利文獻11日本專利申請公開2005_268254號公報 [專利文獻21日本專利申請公開2005-l42282號公報 使用布線構(gòu)件將多個光電轉(zhuǎn)換元件之間連接的工作不僅繁雜，而 且還有布線的連接不良的問題。當將布線構(gòu)件電連接到光電轉(zhuǎn)換元件 時，需要使用焊料或?qū)щ娗嗟鹊膶щ姴牧?。但是，這些導電材料的附 著力不充分，而產(chǎn)生布線構(gòu)件的連接部從光電轉(zhuǎn)換元件剝離的不良。 另外，當使用布線構(gòu)件串聯(lián)連接相鄰的各個光電轉(zhuǎn)換元件時，需 要將一方的光電轉(zhuǎn)換元件的受光面一側(cè)和另一方的光電轉(zhuǎn)換元件的 背面一側(cè)連接。因此，當在平板面上排列光電轉(zhuǎn)換元件時，必定會產(chǎn)生問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于將連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線的制造 工序簡化。并且，本發(fā)明另一目的在于防止連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的 布線的連接不良。
本發(fā)明的一個方式為至少包括固定到支撐襯底的上方表面上的 第一光電轉(zhuǎn)換元件及第二光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換裝置。其中，第一 光電轉(zhuǎn)換元件包括第 一單晶半導體層、該第 一單晶半導體層的所述支 撐襯底一側(cè)的表面的下方表面上的第一電極、設(shè)置在所述第一單晶半 導體層的上方表面上的第二電極以及設(shè)置在所述上方表面上并通過 貫通該第一單晶半導體層的貫通口接觸于該第一電極的第三電極。第 二光電轉(zhuǎn)換元件包括第二單晶半導體層、該第二單晶半導體層的所述 支撐襯底一側(cè)的表面的下方表面上的第四電極、設(shè)置在所述第二單晶 半導體層的上方表面上的第五電極以及設(shè)置在所述上方表面上并通 過貫通該第二單晶半導體層的貫通口接觸于所述笫四電極的第六電 極。所述第二電極從所述一單晶半導體層的所述上方表面延伸而連接 到位于所述第二單晶半導體層的所述上方表面上的所述第六電極。
通過將光電轉(zhuǎn)換元件固定在支撐襯底上，并通過在該光電轉(zhuǎn)換元 件的單晶半導體層中設(shè)置開口部，可以將光電轉(zhuǎn)換元件的電極和連接 各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線形成為一體。
"單晶"是指晶面、晶軸一致的結(jié)晶，且是指構(gòu)成其的原子或分子 在空間上有規(guī)則地排列的結(jié)晶。不過，雖然單晶是由原子有規(guī)則地排 列而構(gòu)成的，但是不排除在其一部分具有該排列混亂的晶格缺陷的結(jié) 晶以及故意地或非故意地具有晶格畸變的結(jié)晶等的排列混亂。
"損壞層"是指在分割工序中將單晶半導體襯底分割為單晶半導 體層和剝離襯底(單晶半導體襯底)的區(qū)域以及其近旁。根據(jù)用于形 成"損壞層"的方法，"損壞層"的狀態(tài)不同，例如"損壞層"是指晶體結(jié) 構(gòu)被局部地打亂而被脆弱化的區(qū)域。注意，雖然有時從單晶半導體襯
5底的表面一側(cè)到"脆弱層"之間的區(qū)域也多少被脆弱化，但是本說明書 中的"脆弱層，，是指在后面進行分割的區(qū)域及其附近。
另外，當說明發(fā)明時，為了方便區(qū)別構(gòu)件，使用"第一"、"第二"、 "第三，，等的附有序數(shù)詞的接頭詞，該用詞不是用來限制個數(shù)，也不是 用來限制配置及步驟的順序。
根據(jù)本發(fā)明的一個方式，通過當在支撐襯底上串聯(lián)或并聯(lián)連接多 個光電轉(zhuǎn)換元件時，在半導體層中設(shè)置貫通口，并在與設(shè)置光電轉(zhuǎn)換 元件的電極相同工序中設(shè)置連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線，可以將制 造工序簡化。另外，可以防止連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線的連接不 良。


圖l是在實施方式l中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的平面圖； 圖2A及2B是在實施方式1中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖； 圖3A及3B是在實施方式1中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖； 圖4A及4B是在實施方式2中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造工序 的截面圖5A至5C是在實施方式2中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造工序 的截面圖6A及6B是在實施方式2中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造工序 的截面圖7A至7C是在實施方式3中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造工序 的截面圖8A及8B是在實施方式3中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造工序 的截面圖9是在實施方式4中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的平面圖10A及10B是在實施方式4中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖11A及11B是在實施方式4中說明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖。
具體實施例方式
以下對公開的發(fā)明的實施方式，使用附圖來詳細地說明。但是， 公開的發(fā)明不局限于以下的說明，只要是本領(lǐng)域的技術(shù)人員就容易理 解一個事實是其形態(tài)和細節(jié)可以在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的
條件下作各種各樣的變換。因此，公開的發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限于 以下所示的實施方式的記載內(nèi)容。
在以下所說明的實施方式中，有時在不同附圖之間共同使用相同
的參考符號來表示相同的部分或具有同樣功能的部分。注意，有時當 在實施方式中進行說明時，為了明確起見，夸大表示在附圖中所示的 結(jié)構(gòu)要素，即層或區(qū)域等的厚度寬度、相對位置關(guān)系等。
實施方式1
參照圖1至圖3B說明根據(jù)本方式的光電轉(zhuǎn)換裝置。在此，圖1 為光電轉(zhuǎn)換裝置的平面圖，圖2A及2B表示對應(yīng)于圖1中所示的切斷 線A1-B1及切斷線C1-D1的截面圖，并且圖3A及3B表示對應(yīng)于切 斷線E-F及切斷線G-H的截面圖。本方式的目的在于將連接各個 光電轉(zhuǎn)換元件的布線的制造工序簡化；并且/或者防止連接各個光電轉(zhuǎn) 換元件的布線的連接不良。以下參照這些附圖進行說明。
根據(jù)本方式的光電轉(zhuǎn)換裝置100具有固定在支撐襯底101上的第 一光電轉(zhuǎn)換元件102、第二光電轉(zhuǎn)換元件103。支撐襯底101為具有 絕緣表面的襯底或絕緣襯底，優(yōu)選使用例如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸 鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等用于電子工業(yè)的各種玻璃襯底。另外，也 可以使用化學鋼化玻璃或鈉鉤玻璃。
第一光電轉(zhuǎn)換元件102具有如下結(jié)構(gòu)在第一單晶半導體層104 的支撐襯底101 —側(cè)面上具有第一電極106;并且在其相反面上設(shè)置 有第二電極108。第一單晶半導體層104形成有pn接合或pin接合等 的半導體接合，以產(chǎn)生光伏特效應(yīng)。第二光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)元件103也與第一 光電轉(zhuǎn)換元件102同樣，在第二單晶半導體層105上設(shè)置有第一電極 107、第二電極109。第一單晶半導體層104及第二單晶半導體層105由接合層112 固定到支撐襯底101。接合層112設(shè)置在第一電極106及第一電極107 和支撐襯底101之間。接合層112的表面平滑，并且接合層112使用 具有親水性的薄膜形成。優(yōu)選的薄膜是由氧化硅、氮化硅、氧化鋁、 氮化鋁等的絕緣物形成的薄膜。
第 一單晶半導體層104及第二單晶半導體層105通過將單晶半導 體村底薄片化而形成。例如，以高濃度將氫離子注入到單晶半導體襯 底的預(yù)定的深度區(qū)域，然后進行熱處理來通過剝離表層的單晶半導體 層的氫離子注入剝離法形成第一單晶半導體層104及第二單晶半導體 層105。另外，也可以采用在多孔硅上使單晶半導體外延生長之后， 通過噴水劈開從多孔硅層將單晶半導體剝離的方法。作為單晶半導體 村底，典型地使用單晶硅薄片。第一單晶半導體層104及第二單晶半 導體層105的厚度為O.lpm以上且10nm以下，優(yōu)選為lpm以上且5p m以下。通過將從單晶半導體襯底剝離的單晶半導體層固定在支撐襯 底上，即使采用O.ljim以上且10jim以下的厚度，也可以防止單晶半 導體層的破損。在作為單晶半導體層使用單晶硅半導體的情況下，因 為其能隙為1.12eV,并且它為間接躍遷半導體(indirect transition type semiconductor)，所以為了吸收太陽光需要為上述膜厚。
固定到支撐襯底101的第 一單晶半導體層104及第二單晶半導體 層105由保護層111覆蓋。作為保護層111，優(yōu)選使用透光材料。作 為透光材料，可以使用氮化硅、氧化硅、氧化鋁、氮化鋁等的絕緣材 料、氧化錫銦、氧化鋅、氧化錫等的氧化物導電材料。雖然以防止單 晶半導體層直接暴露于大氣并防止金屬離子等的污染物質(zhì)的侵入為
目的設(shè)置保護層111，但是如本方式那樣，為了使彼此相鄰的各個光 電轉(zhuǎn)換元件絕緣，作為透光材料優(yōu)選采用絕緣材料。
設(shè)置在第一單晶半導體層104上的第二電極108及設(shè)置在第二單 晶半導體層105上的第二電極109具有格子形狀(或網(wǎng)眼形狀)。在 保護層111中根據(jù)第二電極的形狀設(shè)置有開口部113。第二電極108 及第二電極109通過該開口部113分別接觸于第一單晶半導體層104及第二單晶半導體層105。
設(shè)置貫通保護層111及第二單晶半導體層105并使第一電極107 露出的貫通口 114，以使第二電極108接觸第一電極107。通過電連 接第二電極108和第一電極107，串接連接第一光電轉(zhuǎn)換元件102和 第二光電轉(zhuǎn)換元件103。該連接結(jié)構(gòu)不是像現(xiàn)有那樣使用布線構(gòu)件進 行連接，而可以通過使第二電極108從第一單晶半導體層104上延伸 來形成連接。
注意，設(shè)置在第一單晶半導體層104上的第二電極110通過貫通 口 115連接到第一電極106。由此，第二電極110用作將不露出于表 面的第一電極106引導到第一單晶半導體層104的表面一側(cè)的電極。
根據(jù)本方式，通過在與設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件的電極的相同工序中設(shè)
置電連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元件的布線，可以將制造 工序簡化。并且可以防止連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元件 的布線的連接不良。換言之，通過在將第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電 轉(zhuǎn)換元件固定到支撐襯底上之后，在支撐襯底表面上設(shè)置連接該兩者 的布線，可以提高連接布線的粘結(jié)強度。
實施方式2
本方式表示實施方式1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的一例。 在以下說明中，圖5表示對應(yīng)于圖1的切斷線A1-B1的截面圖。另夕卜， 圖6A表示對應(yīng)于圖1的切斷線A1-B1的截面圖，而圖6B表示對應(yīng) 于切斷線C1-D1的截面圖。
圖4A所示的半導體村底116是單晶半導體，并且具有近似四邊 形的平面形狀。半導體村底116典型地為單晶硅，并優(yōu)選對其表面進 行鏡面研磨。這是為了使其隔著用于接合的絕緣層與支撐襯底緊貼。 例如，將p型的lftcm至lOllcm左右的單晶珪襯底用于半導體村底 116。
保護膜117使用氧化硅或氮化硅形成。保護膜117使用以等離子 體CVD法為典型的化學氣相成長法形成。因為當將損壞層形成于半導體村底116時對表面照射離子而使其平坦性受到損壞，所以優(yōu)選設(shè)
置保護膜117。保護膜117優(yōu)選以50nm至200nm的厚度設(shè)置。
接著，對半導體襯底116從形成有保護膜117的面照射包含氫離
子的離子束119，而形成損壞層118。作為氫離子導入氫簇離子，例
如導入H3+離子，來在離表面有一定的深度的區(qū)域中形成損壞層118。
通過氫簇離子的加速能控制損壞層118的深度。因為損壞層118的深
度取決于從村底116剝離的單晶半導體層的厚度，所以考慮到剝離的 單晶半導體層的厚度而決定將氫簇離子加速的電場強度。損壞層118
形成在離半導體襯底116表面有50nm以上且小于10000nm，優(yōu)選為 100nm至5000nm的深度的區(qū)域中。
通過產(chǎn)生離子的離子源產(chǎn)生氫等離子體，并且從該氫等離子體引 出離子，來可以得到如H3+離子那樣的氫簇離子。在氫等離子中，除 了 H/以外，還包括H2+、 H+等的離子。此時，通過將離子源的壓力 設(shè)定為lxlO」Pa至5xlO"Pa來產(chǎn)生氫等離子體，而可以將上述三種 氫離子中的H3+比率提高到70%以上。
在圖4B中，去掉保護膜117且在半導體襯底116上形成第一電 極106。第一電極106優(yōu)選由難熔金屬形成。作為難熔金屬適用鈦、 鉬、鴒、鉭、鉻、鎳等的金屬材料。作為第一電極106，也可以采用 層疊上述金屬材料和該金屬的氮化物(金屬氮化物)的結(jié)構(gòu)。在此情 況下，通過在半導體襯底116—側(cè)上設(shè)置金屬氮化物，可以提高第一 電極106的對所述半導體襯底116的緊貼性。
在第一電極106上形成接合層112。接合層112由氧化硅、氧氮 化硅、氮氧化硅、氮化硅等的薄膜形成。要求接合層112有平均面粗 糙度Ra值為lnm以下，優(yōu)選為0.5nm以下的平滑性。注意，在此所 述的平均面粗糙度是指將JIS B0601 (依據(jù)ISO 4287)所定義的中心 線平均粗糙度以三次元擴張來使其適用于面的平均面粗糙度。
作為上述那樣的具有平滑性的薄膜，例如優(yōu)選使用通過化學氣相 成長法且使用有機硅烷而制造的氧化硅。作為使用有機硅烷而形成的 薄膜，例如可以使用氧化硅膜作為接合層112。作為有機硅烷，可以
10使用如硅酸乙酯(TEOS:化學式為Si(OC2H5)4)、四甲基硅烷(TMS: 化學式為Si (CH3) 4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)、八甲基環(huán) 四硅氧烷(OMCTS )六甲基二硅氮烷(HMDS )、三乙氧基珪烷(SiH (OC2Hs) 3)、三(二曱基氨基)硅烷(SiH ( N ( CH3) 2) 3)等的 含硅化合物作為原材料，并通過等離子體CVD法，而形成薄膜。
另外，作為接合層112也可以采用使用硅烷氣體和氨氣體并通過 等離子體CVD法制造的氮化硅膜。另外，氧氮化硅和氮氧化硅可以 通過等離子體CVD法并使用硅烷氣體和氨氣體和氧化亞氮氣體而得 到。
氧氮化硅膜是指如下膜在組成方面氧的含量比氮的含量多，并 且作為濃度范圍，其包含55原子°/。至65原子％的氧、0.5原子°/8至20 原子％的氮、25原子％至35原子％的硅、0.1原子％至10原子％的氫。 (氧氮化硅膜是指當以氧、氮、硅、氫的總計為100°/。時，以上述比 率范圍包含各元素的膜。以下，在該段落中相同。)另外，氮氧化硅 膜是指如下膜在組成方面氮的含量比氧的含量多，并且作為濃度范 圍，其包含15原子％至30原子°/。的氧、20原子％至50原子％的氮、 25原子％至35原子％的硅、15原子％至25原子％的氫。
圖5A表示使半導體襯底116的形成有接合層112的面緊貼于支 撐襯底101的狀態(tài)。通過將接合層112緊貼到支撐襯底112，氫鍵或 范德華力起作用，而使半導體襯底116固定在支撐襯底101上。當支 撐襯底101及接合層112的表面有親水性時，羥基或水分子有效地起 作用，而容易形成氫鍵。進而，通過進行熱處理，分解水分子形成硅 烷醇基(Si-OH)，來促進氫鍵。進而，通過以高溫進行熱處理，使氫脫 離來形成硅氧烷鍵(O-Si-O),并使其成為共價鍵，而提高半導體村底 116和支撐襯底101的結(jié)合強度。
圖5B表示通過進行熱處理利用損壞層118來從半導體襯底106 分離第 一單晶半導體層104的階段。熱處理的溫度是400。C至700°C 。 通過該熱處理，使形成在損壞層118中的微小的空洞發(fā)生體積變化， 而在損壞層118中產(chǎn)生龜裂。因為接合層112是與支撐襯底101接合著的，所以通過該熱處理，可以在使第一單晶半導體層104殘留在支 撐襯底101上的狀態(tài)下，從支撐襯底101分離半導體襯底116。將第 一單晶半導體層104的厚度設(shè)定為50nm以上且小于10000nm，優(yōu)選 設(shè)定為lOOnm至5000nm。可以根據(jù)損壞層118的深度控制第一單晶 半導體層104的厚度。
然后，如圖5C所示那樣，在第一單晶半導體層104上形成具有 與半導體襯底116的導電型相反導電型的雜質(zhì)半導體層120。雜質(zhì)半 導體層120既可以通過對第一單晶半導體層104添加成為施體或受體 的雜質(zhì)元素來形成，又可以通過在第一單晶半導體層104上淀積包含 成為施體或受體的雜質(zhì)元素的層來形成。以覆蓋第一單晶半導體層 104的整個面的方式設(shè)置保護層111。
接著，對保護層111進行加工。圖6A表示對應(yīng)于圖1的切斷線 A1-B1的截面圖，其中在保護層111中設(shè)置開口部113。另外，圖6B 表示對應(yīng)于圖l的切斷線Cl-Dl的截面圖，其中在保護層lll中設(shè)置 開口部并形成貫通口 115。通過照射激光束在保護層111、第一單晶 半導體層104中形成槽，來形成保護層111的開口部113，并在第一 單晶半導體層104中形成貫通口 115。通過進行激光束加工，可以形 成寬度為3(Him至300^im的槽。進而，在將支撐襯底101大型化的情 況下也可以容易進行加工。
如圖2A及2B所示，根據(jù)開口部113及貫通口 115形成第二電 極108及第二電極110。第二電極108與雜質(zhì)半導體層120接觸。第 二電極110在貫通口 115中與第一電極106接觸。
通過上述工序，可以得到實施方式1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù) 本方式，通過使用接合技術(shù)，可以以700。C以下的處理溫度在玻璃等 的襯底上設(shè)置lOjtm以下的單晶半導體層。進而，通過在與設(shè)置光電 轉(zhuǎn)換元件的相同工序中設(shè)置電連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn) 換元件的布線，可以將制造工序簡化。
實施方式3
12本方式示出實施方式1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的與實施方式2不同 的制造方法的一例。在以下說明中，圖8A表示對應(yīng)于圖1的切斷線 A1-B1的截面圖，而圖8B表示對應(yīng)于切斷線C1-D1的截面圖。
圖7A表示損壞層118的形成。在本方式中，在半導體襯底116 上設(shè)置有保護層121的狀態(tài)下照射包含氫離子的離子束119，來形成 損壞層118。優(yōu)選使用氮化硅膜作為保護層121，以抑制表面復(fù)合。
圖7B表示雜質(zhì)半導體層123的形成。通過以比半導體襯底116 高的濃度添加賦予與半導體襯底116相同導電型的雜質(zhì)元素來形成雜 質(zhì)半導體層123。在此情況下，在保護層121中形成開口 122,并且 以保護層121為掩模來從開口部添加雜質(zhì)元素。由此，分散地形成雜 質(zhì)半導體層123,而可以發(fā)揮上述保護層121的抑制表面復(fù)合的效果。
如圖7C所示，形成第一電極106、接合層112。在因?qū)㈤_口形 成于保護層121中而使第一電極106表面凹凸化的情況下，優(yōu)選在形 成第一電極106之后進行研磨處理，以將表面平坦化。
然后，如圖8A、 8B所示，與實施方式2同樣，將第一單晶半導 體層104接合到支撐襯底101，并且設(shè)置保護層111、第二電極108 及第二電極110。
通過上述工序，可以得到實施方式1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)
本方式，通過使用接合技術(shù)，可以以700。C以下的處理溫度在玻璃等
的支撐襯底上設(shè)置10pm以下的單晶半導體層。進而，通過在與設(shè)置
光電轉(zhuǎn)換元件的相同工序中設(shè)置電連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光
電轉(zhuǎn)換元件的布線，可以將制造工序筒化。另外，根據(jù)本方式可以抑 制單晶半導體層的表面復(fù)合。
實施方式4
參照圖9至圖IIB說明根據(jù)本方式的光電轉(zhuǎn)換裝置。在此，圖9 為光電轉(zhuǎn)換裝置的平面圖，圖IOA及IOB表示對應(yīng)于圖9所示的切斷 線A2-B2及切斷線C2-D2的截面圖，并且圖11表示對應(yīng)于切斷線 E2-F2及切斷線G2-H2的截面圖。在本方式中，作為光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)，示出除了實施方式1的結(jié)構(gòu)以外，還層疊有兩個起到光電轉(zhuǎn)換 作用的半導體層的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本方式的光電轉(zhuǎn)換裝置200具有固定在支撐襯底101上的第 一光電轉(zhuǎn)換元件102、第二光電轉(zhuǎn)換元件103。第一光電轉(zhuǎn)換元件102 包括層疊有第一單晶半導體層104及第一非單晶半導體層129的第一 疊層半導體層124。在第一單晶半導體層104的支撐襯底101 —側(cè)具 有第一電極106，并且在第一非單晶半導體層129上設(shè)置有透光電極 131。透光電極131使用氧化銦、氧化鋅或氧化錫等的透光導電材料 形成。在透光電極131上設(shè)置有第二電極108。第二電極108的形狀 為格子狀(或網(wǎng)眼狀)，其用于降低透光電極131的薄層電阻。
作為可以用于形成第一非單晶半導體層129的非晶半導體材料 的例子，可以舉出非晶硅和微晶硅。第一非單晶半導體層129具有在 p型和n型半導體層之間層疊有其暗電導率比該兩者低的半導體層(i 型半導體)的結(jié)構(gòu)。
在本方式中的第一疊層半導體層124中，第一單晶半導體層104 的二極管和第一非單晶半導體層129的二極管是串聯(lián)連接著的。第二 疊層半導體層125的結(jié)構(gòu)也與此相同，第二單晶半導體層105的二極 管和第二非單晶半導體層130的二極管是串聯(lián)連接著的。
例如，在第一非單晶半導體層129的能隙為1.75eV的情況下， 第一非單晶半導體層129的厚度為200nm至400nm。另一方面，在 第一單晶半導體層104的能隙為1.12eV的情況下，第一單晶半導體 層104的厚度為lpm至5pm。不管是上述哪一種情況，通過將第一 非單晶半導體層129和第一單晶半導體層104的厚度設(shè)定為使兩者的 光電流大致相同的厚度，可以最大限度地提高轉(zhuǎn)換效率。
與實施方式1相同，第一單晶半導體層104及第二單晶半導體層 105在支撐村底101上互相離開地設(shè)置。另一方面，第一非單晶半導 體層129、第二非單晶半導體層130及透光電極131通過以等離子體 CVD法或濺射法為代表的薄膜淀積法形成在支撐村底101的整個面 上。因此，設(shè)置有分離槽126及分離槽127，以使相鄰的各個光電轉(zhuǎn)換元件之間絕緣并分離。分離槽126為去除透光電極131及第一非單 晶半導體層129并到達支撐村底101的槽。另外，分離槽127為為了 形成光電轉(zhuǎn)換元件的串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)而分離透光電極131的槽，其深度 雖可以到達第二非單晶半導體層130,但是使第一電極107殘留地形 成該槽。以填埋分離槽126及分離槽127的方式i殳置絕緣層128，以 保持絕緣狀態(tài)。
另外，與實施方式l相同，設(shè)置在第一單晶半導體層104上的第 二電極108通過貫通口 115連接到第一電極107。由此，串聯(lián)連接第 一光電轉(zhuǎn)換元件102和笫二光電轉(zhuǎn)換元件103。
根據(jù)本方式，通過在與設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件的電極的相同工序中設(shè) 置電連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元件的布線，可以將制造 工序簡化。并且，可以防止連接第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元 件的布線的連接不良。
本申請基于2008年9月5日在日本專利局受理的日本專利申請 序列號2008-229103而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
1權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括固定到支撐襯底的上方表面上的第一光電轉(zhuǎn)換元件及第二光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換元件包括第一單晶半導體層、所述第一單晶半導體層的所述支撐襯底一側(cè)的表面的下方表面上的第一電極、所述第一單晶半導體層的上方表面上的第二電極以及所述第一單晶半導體層的所述上方表面上的通過貫通所述第一單晶半導體層的貫通口接觸于所述第一電極的第三電極，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件包括第二單晶半導體層、所述第二單晶半導體層的所述支撐襯底一側(cè)的表面的下方表面上的第四電極、所述第二單晶半導體層的上方表面上的第五電極以及所述第二單晶半導體層的所述上方表面上的通過貫通所述第二單晶半導體層的貫通口接觸于所述第四電極的第六電極，并且，所述第二電極從所述一單晶半導體層的所述上方表面延伸而連接到所述第六電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一單晶半導 體層及所述笫二單晶半導體層的厚度為0.1^tm至10jam。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述支撐襯底 為玻璃襯底。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述 光電轉(zhuǎn)換裝置還包括覆蓋所述第一光電轉(zhuǎn)換元件、所述第二光電轉(zhuǎn)換 元件以及所述支撐襯底的表面的露出部分的保護層。
5. —種光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，包括如下步驟 通過從第一單晶半導體襯底和第二單晶半導體襯底的第一表面導入離子來在所述第 一單晶半導體襯底和所述第二單晶半導體襯底 中形成損壞層；形成分別接觸于所述第一單晶半導體襯底和所述第二單晶半導體襯底的所述第一表面的第一電極和第四電極；將設(shè)置有所述第一電極和所述第四電極的所述第一單晶半導體 襯底和所述第二單晶半導體襯底的所述第一表面接合到支撐襯底，其 中在所述第一單晶半導體襯底和所述支撐襯底之間以及在所述第二單晶半導體村底和所述支撐襯底之間夾有絕緣層；通過在損壞層處分離所述第 一單晶半導體襯底和所述第二單晶 半導體襯底，以在所述支撐村底上并置固定第一單晶半導體層和第二單晶半導體層；在所述第一單晶半導體層及所述第二單晶半導體層的與所述支撐襯底相反的表面上形成具有一種導電型的雜質(zhì)半導體層；在所述第一單晶半導體層中形成到達所述第一電極的貫通口 ，并且在所述第二單晶半導體層中形成到達所述第四電極的貫通口 ；以及 同時形成接觸于所述第一單晶半導體層的第二電極、接觸于所述 第一電極的第三電極、接觸于所述第二單晶半導體層的第五電極以及 接觸于所述第四電極的第六電極，以使所述第二電極和所述第六電極 連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中在離所 述第 一單晶半導體襯底和所述第二單晶半導體襯底的所述第 一表面 有0.1nm以上且10iLim以下的深度處形成所述損壞層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所 述離子包含H/離子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法， 其中所述貫通口通過照射激光束而形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法， 其中所述方法還包括在所述第一電極及所述第四電極上形成平均面 粗糙度Ra值為lnm以下的絕緣層的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中所述方法還包括在固定有所述第 一單晶半導體層及所述第二 單晶半導體層的所述支撐襯底的表面上形成保護層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明目的之一在于在光電轉(zhuǎn)換裝置中，將連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線的制造工序簡化。本發(fā)明的另一目的在于防止連接各個光電轉(zhuǎn)換元件的布線的連接不良。光電轉(zhuǎn)換裝置包括分別具有第一和第二單晶半導體層的第一和第二光電轉(zhuǎn)換元件。第一電極設(shè)置在第一和第二光電轉(zhuǎn)換元件的下方表面上，而第二電極設(shè)置在第一和第二光電轉(zhuǎn)換元件的上方表面上。第一和第二光電轉(zhuǎn)換元件并置固定在支撐襯底上。第二單晶半導體層具有到達第一電極的貫通口。第一光電轉(zhuǎn)換元件的第二電極延伸到貫通口，以電連接到第二光電轉(zhuǎn)換元件的第一電極。
文檔編號H01L25/04GK101667569SQ20091017051
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者荒井康行 申請人:株式會社半導體能源研究所