光電裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光電裝置及其制造方法。該光電裝置包括：半導(dǎo)體基底，包括單晶硅并具有彼此相反的第一表面和第二表面；摻雜單元，形成在半導(dǎo)體基底的第一表面上；以及絕緣層，形成在摻雜單元和半導(dǎo)體基底的第二表面之間，其中，摻雜單元包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第一摻雜劑，第二半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第二摻雜劑。
【專利說明】光電裝置及其制造方法
[0001]該申請要求于2012年11月12日在美國專利和商標局提交的第61/725，437號美國臨時申請和于2013年7月23日在美國專利和商標局提交的第13/949，147號美國專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這些申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的一個或多個實施例涉及一種光電裝置以及一種制造該光電裝置的方法。【背景技術(shù)】
[0003]當前，由于諸如地球的能源耗盡和環(huán)境污染的問題，促進了對清潔能源的開發(fā)。使用太陽能電池產(chǎn)生的光伏能由太陽光直接轉(zhuǎn)換而來，因此被認為是新的清潔能源。
[0004]然而，與熱能的產(chǎn)生相比，產(chǎn)生光伏能(當前工業(yè)上通過使用太陽能電池產(chǎn)生)的成本高，不得不提高太陽能電池的發(fā)電效率以拓寬太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域。提高發(fā)電效率的方法包括減少表面復(fù)合損失以及發(fā)射極和基極的缺陷，其中，發(fā)射極和基極分開并收集由光吸收產(chǎn)生的載流子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)目的
[0006]本發(fā)明的一個或多個實施例包括一種光電裝置，在該光電裝置中，減少了因半導(dǎo)體基底的缺陷導(dǎo)致的載流子復(fù)合損失，并增大了開路電壓。
[0007]本發(fā)明的一個或多個實施例包括一種光電裝置，在該光電裝置中，分開并收集載流子的發(fā)射極和基極像半導(dǎo)體基底一樣由單晶娃形成，從而提聞了載流子收集效率和光電轉(zhuǎn)換效率。
[0008]實現(xiàn)技術(shù)目的的方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種光電裝置包括:半導(dǎo)體基底，由單晶硅形成并具有彼此相反的第一表面和第二表面；摻雜單兀，形成在半導(dǎo)體基底的第一表面中；以及絕緣層，形成在摻雜單元和半導(dǎo)體基底的第二表面之間，其中，摻雜單元包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第一摻雜劑，第二半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第二摻雜劑。
[0010]例如，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層可以具有相反的導(dǎo)電類型，并且可以在半導(dǎo)體基底的第一表面中交替地布置。
[0011]例如，絕緣層可以通過對半導(dǎo)體基底的第一表面執(zhí)行離子注入而形成。
[0012]例如，絕緣層可以是通過被注入到半導(dǎo)體基底的第一表面中的氧離子形成的氧化娃層。
[0013]例如，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層可以通過溝槽彼此絕緣。
[0014]例如，溝槽可以形成為順序地穿過半導(dǎo)體基底的第一表面、摻雜單元和絕緣層。
[0015]例如，溝槽絕緣層可以沿半導(dǎo)體基底的通過溝槽暴露的表面形成。[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種制造光電裝置的方法包括:提供半導(dǎo)體基底，半導(dǎo)體基底由單晶硅形成并具有彼此相反的第一表面和第二表面；通過離子注入形成位于半導(dǎo)體基底的第一表面和第二表面之間的絕緣層；以及形成位于半導(dǎo)體基底的第一表面和絕緣層之間的摻雜單元，其中，摻雜單元包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第一摻雜劑，第二半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第二摻雜劑。
[0017]例如，絕緣層可以是通過被注入到半導(dǎo)體基底的第一表面中的氧離子形成的氧化娃層。
[0018]例如，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層可以具有相反的導(dǎo)電類型，并且可以在半導(dǎo)體基底的第一表面中交替地布置。
[0019]例如，所述方法還可以包括:在形成摻雜單元之后，在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間形成溝槽。
[0020]例如，可以將溝槽形成為順序地穿過半導(dǎo)體基底的第一表面、摻雜單元和絕緣層。
[0021]例如，所述方法還可以包括:沿半導(dǎo)體基底的通過溝槽暴露的表面形成溝槽絕緣層。
[0022]例如，形成摻雜單元可以包括:在半導(dǎo)體基底的第一表面上形成第一摻雜材料層；通過蝕刻除去第一摻雜材料層的一部分，來將第一摻雜材料層圖案化成與將要形成第一半導(dǎo)體層的區(qū)域?qū)?yīng)；在半導(dǎo)體基底的第一表面上形成第二摻雜材料層；以及通過推進使第一摻雜材料層和第二摻雜材料層的摻雜劑擴散到半導(dǎo)體基底中。
[0023]本發(fā)明的效果
[0024]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的以上實施例的一個或多個，可以提供一種光電裝置，在該光電裝置中，減少了因半導(dǎo)體基底的缺陷導(dǎo)致的載流子復(fù)合損失，并增大了開路電壓。具體地講，根據(jù)本發(fā)明的實施例，分開并收集載流子的發(fā)射極和基極像半導(dǎo)體基底一樣由單晶娃形成，因此，可以提聞載流子收集效率，并且可以提聞光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光電裝置；
[0026]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明對比示例的光電裝置；
[0027]圖3A至圖3C示出了根據(jù)對比示例的圖2的光電裝置的制造方法；以及
[0028]圖4A至圖4L示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光電裝置的制造方法。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將詳細地參照實施例，附圖中示出了實施例的示例，其中，同樣的附圖標記始終指示同樣的元件。
[0030]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光電裝置。參照圖1，該光電裝置包括半導(dǎo)體基底100、形成在半導(dǎo)體基底100中的第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層H2以及電連接到第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112的第一電極121和第二電極122。例如，多個第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以沿半導(dǎo)體基底100的第一表面SI交替地布置。第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112形成半導(dǎo)體基底100的摻雜單元110。彼此相鄰并且具有相反的導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以彼此不接觸，反而可以通過溝槽130彼此絕緣。
[0031]參照圖1，第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2是形成有第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112的區(qū)域。此外，形成有溝槽130的溝槽區(qū)域T位于第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2之間。
[0032]溝槽130形成為使具有相反的導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112彼此絕緣，并且可以形成為例如從半導(dǎo)體基底100的第一表面SI至大約摻雜單元110的深度。根據(jù)本發(fā)明的實施例，溝槽130可以形成至大約絕緣層150的深度，從而提供第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112的絕緣，其中，絕緣層150形成在半導(dǎo)體基底100的深度d處。溝槽絕緣層131可以沿半導(dǎo)體基底100的通過溝槽130暴露的表面形成。溝槽絕緣層131可以使半導(dǎo)體基底100的暴露表面鈍化以減少表面復(fù)合損失。
[0033]半導(dǎo)體基底100可以包括第一表面SI和與第一表面SI相反的第二表面S2。例如，包括發(fā)射極和基極二者的電極120的背接觸可以形成在第一表面SI中，不包括電極120的結(jié)構(gòu)的第二表面S2可以用作光接收表面，從而增加有效的入射光并減少光損失。例如，與電極120形成在光接收表面上的傳統(tǒng)太陽能電池相比，通過形成電極120未形成在半導(dǎo)體基底100的光接收表面(即，第二表面S2)上的背接觸，可以減少因電極120導(dǎo)致的光損失，并且可以獲得高輸出。
[0034]例如，通過經(jīng)由第二表面S2接收光，可以在半導(dǎo)體基底100中產(chǎn)生光生載流子。光生載流子(在下文中，稱為“載流子”)是指半導(dǎo)體基底100因光吸收而產(chǎn)生的空穴和電子。半導(dǎo)體基底100可以由具有η型或P型導(dǎo)電類型的單晶硅基底形成。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例，半導(dǎo)體基底100可以由η型單晶硅基底形成。包括不平坦圖案的紋理結(jié)構(gòu)190可以形成在半導(dǎo)體基底100的第二表面S2上。紋理結(jié)構(gòu)190可以具有包括多個微小突起的不平坦表面，并可以減小入射光的反射率。
[0035]鈍化層180可以形成在半導(dǎo)體基底100的紋理化的第二表面S2上。鈍化層180可以防止在半導(dǎo)體基底100中廣生的載流子的復(fù)合，從而提聞載流子收集效率。
[0036]相對于彼此具有相反的導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以形成在半導(dǎo)體基底100的第一表面SI上。例如，多個第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以沿半導(dǎo)體基底100的第一表面SI交替地布置。第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以分別用作發(fā)射極和基極，發(fā)射極和基極分開并收集在半導(dǎo)體基底100中產(chǎn)生的載流子。第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112可以選擇性地形成在半導(dǎo)體基底100的第一表面SI的第一區(qū)域Al和第二區(qū)域Α2中。
[0037]第一半導(dǎo)體層111可以由單晶硅形成，例如，可以由晶格常數(shù)與半導(dǎo)體基底100相同的單晶硅形成?？梢酝ㄟ^將P型或η型摻雜劑注入到半導(dǎo)體基底100中來形成第一半導(dǎo)體層111。例如，可以用與η型半導(dǎo)體基底100相反的P型摻雜第一半導(dǎo)體層111，第一半導(dǎo)體層111可以用作從η型半導(dǎo)體基底100收集少數(shù)載流子(例如，空穴)的發(fā)射極。
[0038]第二半導(dǎo)體層112可以由單晶硅形成，例如，可以由晶格常數(shù)與半導(dǎo)體基底100相同的單晶硅形成?？梢酝ㄟ^將P型或η型摻雜劑注入到半導(dǎo)體基底100中來形成第二半導(dǎo)體層112。例如，可以形成具有η型導(dǎo)電類型(與η型半導(dǎo)體基底100相同)的第二半導(dǎo)體層112，第二半導(dǎo)體層112可以用作從η型半導(dǎo)體基底100收集多數(shù)載流子(例如，電子)的基極。[0039]第一半導(dǎo)體層in和第二半導(dǎo)體層112可以通過溝槽130分開，從而不彼此接觸并且彼此電絕緣。即，溝槽130可以形成在第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112之間，并且可以使第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112彼此絕緣。溝槽絕緣層131可以形成在半導(dǎo)體基底100的通過溝槽130暴露的表面上。溝槽絕緣層131可以使半導(dǎo)體基底100的通過溝槽130暴露的表面鈍化。
[0040]第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112形成半導(dǎo)體基底100的摻雜單元110。半導(dǎo)體基底100的摻雜單元110可以形成在半導(dǎo)體基底100的表面中，并且可以由晶格常數(shù)與半導(dǎo)體基底100的主體115相同的單晶硅形成。由于分開并收集光生載流子的第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112由單晶硅形成，所以可以將第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112的缺陷最小化,并且可以減少因諸如載流子俘獲(carrier trapping)的缺陷導(dǎo)致的損失。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的實施例，摻雜單元110是半導(dǎo)體基底100的一部分并且由單晶硅形成。例如，摻雜單元110可以不是在半導(dǎo)體基底100的表面上外延生長的外延層，而可以形成為單晶半導(dǎo)體基底100的一部分。如隨后將進行描述的，絕緣層150形成在半導(dǎo)體基底100的摻雜單元110和主體115之間，并且絕緣層150可以通過離子注入形成在距離半導(dǎo)體基底100的表面的深度d處，可以通過將P型或n型摻雜劑擴散到半導(dǎo)體基底100的表面中來形成包括第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112的摻雜單元110。
[0042]例如，摻雜單元110可以形成在半導(dǎo)體基底100的第一表面SI上，絕緣層150可以形成在半導(dǎo)體基底100的摻雜單元110和第二表面S2之間。絕緣層150可以使半導(dǎo)體基底100純化，從而減少因半導(dǎo)體基底100的缺陷導(dǎo)致的載流子復(fù)合損失并提聞載流子收集效率，因此，可以增大光電裝置的開路電壓。
[0043]例如，在絕緣層150的形成過程中或通過半導(dǎo)體基底100的鈍化，絕緣層150可以自然地具有固定正電荷或固定負電荷的特性。例如，絕緣層150可以具有固定正電荷的特性，并且可以防止作為n型半導(dǎo)體基底100的少數(shù)載流子的空穴的接近，從而延長少數(shù)載流子的壽命。例如，絕緣層150可以由氧化硅層或氮化硅層形成，但本發(fā)明的實施例不限于此。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過離子注入形成絕緣層150，并且通過該離子注入，絕緣層150可以在半導(dǎo)體基底100的第一表面SI和第二表面S2之間形成在距離第一表面SI的深度d處。例如，絕緣層150可以由通過離子注入氧離子形成的氧化硅層形成。
[0045]例如，在離子注入中，通過控制離子從半導(dǎo)體基底100的表面射入的線性距離即射入范圍，離子可以從半導(dǎo)體基底100的表面穿透至期望深度，并且可以精確地調(diào)節(jié)絕緣層150的深度d或厚度t。因此，通過控制射入范圍，可以調(diào)節(jié)基于半導(dǎo)體基底100的深度方向的離子濃度分布?？筛鶕?jù)在離子注入過程中加速離子束的能量的量來調(diào)節(jié)射入范圍。此外，通過控制在離子注入過程中注入的離子劑量，可以精確地調(diào)節(jié)離子濃度的分布或絕緣層150的組成。
[0046]通過控制諸如射入范圍和離子劑量的離子注入工藝條件，可以精確地調(diào)節(jié)絕緣層150的厚度t，并且可以形成在整個半導(dǎo)體基底100上具有均勻的絕緣特性的絕緣層150，并且也可以基本上均勻地維持穿過絕緣層150的載流子隧穿。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實施例，絕緣層150可以具有大約5?30 A的厚度t。如果絕緣層150比以上范圍厚，則載流子的隧穿困難，并且因此通過使用第一半導(dǎo)體層111和第二半導(dǎo)體層112收集載流子也困難；如果絕緣層150比以上范圍薄，則絕緣層150可能不會基本上執(zhí)行鈍化的功能，這使得難以增大開路電壓。根據(jù)本發(fā)明的實施例，絕緣層150可以形成在距離半導(dǎo)體基底100的表面大約2000A至大約3000A的深度d處。
[0048]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的對比示例的光電裝置。參照圖2，摻雜單元10形成在半導(dǎo)體基底15上，絕緣層50形成在半導(dǎo)體基底15和摻雜單元10之間。摻雜單元10由多晶硅或非晶硅形成。
[0049]圖3A至圖3C示出了根據(jù)對比示例的圖2的光電裝置的制造方法。參照圖3A至圖3C，通過使用熱氧化操作在半導(dǎo)體基底15上形成具有預(yù)定厚度t'的絕緣層50(見圖3B)，在絕緣層50上形成包括具有相反的導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層11和第二半導(dǎo)體層12的摻雜單元10(見圖3C)。由于第一半導(dǎo)體層11和第二半導(dǎo)體層12形成在覆蓋半導(dǎo)體基底15的絕緣層50上，所以它們不可以由單晶硅形成，而是通過使用諸如化學氣相沉積(CVD)方法的沉積方法由多晶硅或非晶硅形成。然而，多晶硅或非晶硅包括諸如晶體的晶格缺陷的各種缺陷。例如，會導(dǎo)致載流子復(fù)合損失和光電轉(zhuǎn)換效率降低。
[0050]在下文中，將參照圖4A至圖4L描述根據(jù)本發(fā)明實施例的光電裝置的制造方法。
[0051]首先，如圖4A中所示，提供半導(dǎo)體基底200。例如，可使用η型或P型單晶硅晶片形成半導(dǎo)體基底200。例如，為了除去附著在半導(dǎo)體基底200的表面上的物理或化學雜質(zhì)，可以執(zhí)行使用酸溶液或堿溶液的清洗操作。
[0052]接下來，如圖4Β中所示，在半導(dǎo)體基底200的第一表面SI上形成掩模Ml。在執(zhí)行用于在半導(dǎo)體基底200的第二表面S2中形成不平坦圖案的紋理化時，掩模Ml用作保護半導(dǎo)體基底200的第一表面SI的蝕刻阻擋層。
[0053]接下來，如圖4B中所示，對半導(dǎo)體基底200的第二表面S2執(zhí)行紋理化。通過使用形成在半導(dǎo)體基底200的第一表面SI上的掩模Ml蝕刻半導(dǎo)體基底200的第二表面S2。例如，可以對半導(dǎo)體基底200執(zhí)行使用堿溶液的各向異性蝕刻，以在半導(dǎo)體基底200的第二表面S2中形成不平坦圖案的紋理結(jié)構(gòu)。
[0054]接下來，如圖4C中所示，在半導(dǎo)體基底200的第二表面S2上形成鈍化層280。鈍化層280可以防止在半導(dǎo)體基底200中產(chǎn)生的載流子的表面復(fù)合，從而提高載流子收集效率。例如，鈍化層280可以由本征半導(dǎo)體層、摻雜半導(dǎo)體層、氧化硅層(SiOx)或氮化硅層(SiNx)形成。
[0055]接下來，如圖4D中所示，通過離子注入在半導(dǎo)體基底200中形成絕緣層250。例如，可以對半導(dǎo)體基底200的第一表面SI執(zhí)行離子注入，并且可以在半導(dǎo)體基底200的整個區(qū)域上形成絕緣層250。例如，絕緣層250可以通過離子注入氧離子由氧化硅層形成。
[0056]例如，當執(zhí)行離子注入時，通過控制諸如射入范圍和離子劑量的工藝條件，離子可以從半導(dǎo)體基底200的表面穿透至期望深度，并且可以精確地控制絕緣層250形成處的深度d和絕緣層250的厚度t。具體地講，根據(jù)本發(fā)明的實施例，絕緣層250可以形成在距離半
導(dǎo)體基底200的表面大約2000A至大約3000 A的深度d處，并且可以具有大約s?彳0 A
的厚度t。
[0057]接下來，如圖4E中所不,在半導(dǎo)體基底200的第一表面SI上形成第一摻雜材料層261。例如,第一摻雜材料層261可以形成在半導(dǎo)體基底200的包括第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2以及溝槽區(qū)域T的整個區(qū)域上。
[0058]第一摻雜材料層261可以由包括p型或n型摻雜劑的氧化硅層形成，并且可以包括例如具有與n型半導(dǎo)體基底200相反的導(dǎo)電類型的p型摻雜劑?？梢允褂肅VD方法形成第一摻雜材料層261,第一摻雜材料層261可以由例如磷娃酸鹽玻璃(PSG)形成。如隨后將進行描述的，第一摻雜材料層261的摻雜劑通過推進(drive-1n)向半導(dǎo)體基底200擴散，在半導(dǎo)體基底200的表面中形成第一半導(dǎo)體層211。
[0059]接下來，如圖4E中所示，可以在第一摻雜材料層261上形成第一擴散阻擋層262。第一擴散阻擋層262可以防止第一摻雜材料層261的摻雜劑在隨后將描述的推進過程中沿相反的方向擴散。例如，可以將不包括P型或n型摻雜劑的氧化硅層用作第一擴散阻擋層
262。
[0060]接下來，如圖4F中所示，將第一摻雜材料層261和第一擴散阻擋層262圖案化。即，可以除去除第一區(qū)域Al之外的區(qū)域，并且可以通過蝕刻除去形成在第二區(qū)域A2和溝槽區(qū)域T中的第一摻雜材料層261和第一擴散阻擋層262。具體地講，可以在第一區(qū)域Al上應(yīng)用掩模M2，并且可以除去通過掩模M2暴露的部分。當完成蝕刻時，除去使用的掩模M2。
[0061]接下來，如圖4G中所示，在半導(dǎo)體基底200上形成第二摻雜材料層263。第二摻雜材料層263可以由包括p型或n型摻雜劑的氧化硅層形成，并且可以包括例如導(dǎo)電類型與n型半導(dǎo)體基底200相同的n型摻雜劑?？梢允褂肅VD方法形成第二摻雜材料層263，并且第二摻雜材料層263可以由例如硼硅酸鹽玻璃(BSG)形成。如隨后將描述的，第二摻雜材料層263的摻雜劑通過推進擴散至半導(dǎo)體基底200，在半導(dǎo)體基底200的表面中形成第二半導(dǎo)體層212。第二摻雜材料層263可以形成在半導(dǎo)體基底200的包括第二區(qū)域A2在內(nèi)的整個區(qū)域上。
[0062]接下來，如圖4G中所示，可以在第二摻雜材料層263上形成第二擴散阻擋層264。第二擴散阻擋層264可以防止第二摻雜材料層263的摻雜劑在隨后將描述的推進過程中沿相反的方向擴散。例如，可以將不包括P型或n型摻雜劑的氧化硅層用作第二擴散阻擋層264。
[0063]接下來，如圖4H中所示，為了使形成在半導(dǎo)體基底200上的第一摻雜材料層261和第二摻雜材料層263的摻雜劑可以快速地擴散到半導(dǎo)體基底200中，執(zhí)行推進。在推進過程中，將半導(dǎo)體基底200維持在高溫下，而無需另外注入摻雜材料。例如，第一摻雜材料層261的摻雜劑擴散到半導(dǎo)體基底200的第一區(qū)域Al中，在第一區(qū)域Al中形成第一半導(dǎo)體層211。另外，第二摻雜材料層263的摻雜劑擴散到半導(dǎo)體基底200的第二區(qū)域A2中，在第二區(qū)域A2中形成第二半導(dǎo)體層212。第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212可以形成半導(dǎo)體基底200的摻雜單元210。
[0064]接下來，如圖41中所示，可以執(zhí)行用于除去第一摻雜材料層261和第二摻雜材料層263以及第一擴散阻擋層262和第二擴散阻擋層264的回蝕(etch-back)。第一摻雜材料層261和第二摻雜材料層263包括半導(dǎo)體基底200中包含的金屬雜質(zhì)的沉淀，因此，通過除去沉淀，可以提供除去雜質(zhì)的吸雜(gettering)的效果。在回蝕過程中，可以同時地或順序地除去第一摻雜材料層261和第二摻雜材料層263以及第一擴散阻擋層262和第二擴散阻擋層264。[0065]接下來，如圖4J中所示，在第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212之間形成溝槽230，使得第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212彼此不接觸，而是彼此絕緣。溝槽230形成在距離半導(dǎo)體基底200的第一表面SI的深度dt處；溝槽230至少形成至與半導(dǎo)體基底200的摻雜單元210大體對應(yīng)的深度，從而將第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212分開。根據(jù)本發(fā)明的實施例，溝槽230形成至深度dt以穿過半導(dǎo)體基底200的摻雜單元210和絕緣層250，從而提供第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212之間的絕緣。為了控制溝槽230的深度dt，可以考慮到根據(jù)蝕刻劑的蝕刻速度來調(diào)節(jié)處理時間，或者可以通過離子注入等在半導(dǎo)體基底200中形成另外的蝕刻阻擋層。
[0066]例如，通過在半導(dǎo)體基底200的第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2上形成掩模M3，并且將摻雜單元210和絕緣層250的與第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2之間的通過掩模M3暴露的區(qū)域?qū)?yīng)的部分蝕刻至半導(dǎo)體基底200的深度dt，來將溝槽230形成至與摻雜單元210和絕緣層250大體對應(yīng)的深度dt。例如，可以通過順序地除去摻雜單元210和絕緣層250的位于第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2之間的部分來形成溝槽230。因此，第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2的第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212可以彼此分開并電絕緣。當完成蝕刻時，除去使用的蝕刻掩模M3。
[0067]接下來，如圖4K中所示，可以沿半導(dǎo)體基底200的通過溝槽230暴露的表面形成溝槽絕緣層231。例如，溝槽絕緣層231可以使半導(dǎo)體基底200鈍化，除去半導(dǎo)體基底200的表面缺陷并且減少因載流子的復(fù)合導(dǎo)致的損失。例如，溝槽絕緣層231可以至少形成在溝槽區(qū)域T中以覆蓋溝槽表面，并且也可以向上延伸至第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2的與溝槽區(qū)域T相鄰的部分。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的實施例，溝槽絕緣層231可以形成在半導(dǎo)體基底200的第一表面SI的包括第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2以及溝槽區(qū)域T在內(nèi)的整個區(qū)域上，可以通過除去形成在半導(dǎo)體基底200的整個區(qū)域上的溝槽絕緣層231的第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2的一部分來形成通孔VH，第一半導(dǎo)體層211與第一電極221以及第二半導(dǎo)體層212與第二電極222通過通孔VH彼此電連接。例如，溝槽絕緣層231可以由氧化硅層SiOx或氮化硅層SiNxB成，并且可以通過使用熱氧化或沉積形成。
[0069]接下來，如圖4L中所示，可以在第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212上分別形成第一電極221和第二電極222，其中，通過第一電極221和第二電極222將收集的載流子引出到外部。第一電極221和第二電極222可以包括諸如銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)或鎳(Ni)的金屬。例如，可以通過絲網(wǎng)印刷來圖案印刷金屬膏并熱固化圖案化的金屬膏來形成第一電極221和第二電極222。例如，第一電極221和第二電極222可以通過通孔VH分別電連接到第一半導(dǎo)體層211和第二半導(dǎo)體層212。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層可以位于第一半導(dǎo)體層211與第一電極221之間以及第二半導(dǎo)體層212與第二電極222之間。
[0071]應(yīng)該理解的是，這里描述的示例性實施例應(yīng)該僅以描述性的意義考慮，而不是出于限制的目的。在每個實施例中對特征或方面的描述通常應(yīng)該被認為可以用于其他實施例中的其他相似特征或方面。
[0072]<代表附圖的主要元件的附圖標記的解釋>
[0073]100、200:半導(dǎo)體基底110、210:摻雜單元[0074]111,211:第一半導(dǎo)體層112、212:第二半導(dǎo)體層
[0075]120:電極121、221:第一電極
[0076]122、222:第二電極130、230:溝槽
[0077]131、231:溝槽絕緣層150、250:絕緣層
[0078]180,280:鈍化層190:紋理結(jié)構(gòu)
[0079]261:第一摻雜材料層262:第一擴散阻擋層
[0080]263:第二摻雜材料層264:第二擴散阻擋層
[0081]Al:第一區(qū)域A2:第二區(qū)域
[0082]T:溝槽區(qū)域M1、M2、M3:掩模
[0083]S1:半導(dǎo)體基底的第一表面
[0084]S2:半導(dǎo)體基底的第二表面
[0085]VH:通孔
【權(quán)利要求】
1.一種光電裝置，包括: 半導(dǎo)體基底，包括單晶硅，半導(dǎo)體基底具有第一表面(Si)和與第一表面基本上相反的第二表面(S2)； 摻雜單元，位于半導(dǎo)體基底的第一表面(SI)處，摻雜單元包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第一摻雜劑，第二半導(dǎo)體層包括摻雜在單晶硅中的第二摻雜劑；以及 第一絕緣層,位于摻雜單兀和半導(dǎo)體基底的第二表面(S2)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的光電裝置，其中，第一半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電類型，并且其中，第二半導(dǎo)體層具有與第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型。
3.如權(quán)利要求1所述的光電裝置，其中，第一絕緣層包括氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的光電裝置，其中，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層通過溝槽彼此分隔開。
5.如權(quán)利要求4所述的光電裝置，其中，溝槽順序地穿過半導(dǎo)體基底的第一表面(SI)、摻雜單元和第一絕緣層延伸。
6.如權(quán)利要求4所述的光電裝置，其中，第二絕緣層在溝槽上延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的光電裝置，所述光電裝置還包括電結(jié)合到第一半導(dǎo)體層的第一電極和電結(jié)合到第二半導(dǎo)體層的第二電極。
8.如權(quán)利要求7所述的光電裝置，其中，第二絕緣層在第一半導(dǎo)體層與第一電極之間以及第二半導(dǎo)體層與第二電極之間延伸。
9.如權(quán)利要求1所述的光電裝置，其中，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層交替地布置。
10.一種制造光電裝置的方法，所述方法包括: 形成包括單晶娃的半導(dǎo)體基底，其中，半導(dǎo)體基底具有第一表面(SI)和與第一表面相反的第二表面(S2)； 通過離子注入形成位于半導(dǎo)體基底的第一表面(SI)和第二表面(S2)之間的第一絕緣層；以及 形成位于半導(dǎo)體基底的第一表面和第一絕緣層之間的摻雜單元，其中，摻雜單元包括在單晶硅中摻雜而成的第一半導(dǎo)體層和在單晶硅中摻雜而成的第二半導(dǎo)體層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過離子注入氧離子形成氧化硅層來形成第一絕緣層。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成摻雜單元包括: 通過化學氣相沉積在半導(dǎo)體基底上形成第一摻雜材料層；以及 在第一摻雜材料層上形成第一擴散阻擋層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，所述方法還包括:蝕刻第一摻雜材料層和第一擴散阻擋層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括:在半導(dǎo)體基底上形成第二摻雜材料層并在第二摻雜材料層上形成第二擴散阻擋層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,所述方法還包括:使第一摻雜材料層和第二摻雜材料層擴散以分別形成在第一區(qū)域中的第一半導(dǎo)體層和在第二區(qū)域中的第二半導(dǎo)體層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括:通過蝕刻第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層來形成溝槽，其中，溝槽使第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層分隔開。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成溝槽還包括蝕刻第一絕緣層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括:形成第二絕緣層，第二絕緣層覆蓋溝槽的表面并覆蓋第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括:除去第二絕緣層的未覆蓋溝槽的表面并接觸第一半導(dǎo)體層或第二半導(dǎo)體層的一部分。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括:分別在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層上形成第一電極和第二電 極。
【文檔編號】H01L31/0352GK103811572SQ201310560386
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】姜允默, 樸商鎮(zhèn), 李斗烈, 金亨基, 牟燦濱, 樸暎相, 徐京真, 金珉圣, 洪俊基, 任興均, 宋珉澈, 樸省贊, 金東燮 申請人:三星Sdi株式會社