JPH05218464A - Semiconductor substrate and solar cell and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor substrate and solar cell and manufacture thereof

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JPH05218464A
JPH05218464A JP4016506A JP1650692A JPH05218464A JP H05218464 A JPH05218464 A JP H05218464A JP 4016506 A JP4016506 A JP 4016506A JP 1650692 A JP1650692 A JP 1650692A JP H05218464 A JPH05218464 A JP H05218464A
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JP
Japan
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layer
crystal silicon
single crystal
substrate
silicon layer
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Application number
JP4016506A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyuki Nishida
彰志 西田
Kiyobumi Sakaguchi
清文 坂口
Takao Yonehara
隆夫 米原
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor substrate composed of a metal substrate and an epitaxial layer of high quality formed on it and a thin film crystal solar cell formed thereof. CONSTITUTION:A porous Si layer 102 is formed on an Si wafer 101 by anodization, and a non-single crystal Si layer 104 previously laid on a metal substrate 103 is brought into contact with the porous Si layer 102, which is thermally treated not only to turn the non-single crystal Si layer 104 into a single crystal silicon layer 106 through solid-phase growth making the porous Si layer 102 serve as seed crystal but also to form a silicide layer at an interface between the metal substrate 103 and the single crystal silicon layer 106. The porous Si layer 102 is removed through a selective etching method to separate the single crystal silicon layer 106 from the Si wafer 101, whereby a semiconductor substrate of two-layered structure composed of metal a metal layer and a single crystal Si layer. Furthermore, an epitaxial Si layer 107 is grown on the single crystal Si layer 106, and thus a solar cell can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体基体および太陽電
池の製造方法に関し、特に金属上に半導体を積層した基
体および太陽電池の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate and a solar cell, and more particularly to a method for manufacturing a substrate having a semiconductor laminated on a metal and a solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電変換素子、中でも太陽電池はコスト
的要請から金属とりわけSUSのような低価格基板上に素
子を形成できることが望まれる。従って金属上に良質な
半導体層をいかに作るかが重要となる。
2. Description of the Related Art It is desired that photoelectric conversion elements, particularly solar cells, can be formed on a metal, especially a low-priced substrate such as SUS, in view of cost requirements. Therefore, how to form a good-quality semiconductor layer on metal is important.

【0003】太陽電池を構成する半導体としては一般に
シリコンが用いられ、シリコンの形態としては単結晶、
多結晶およびアモルファスがある。大面積化および低コ
スト化の点からはアモルファスシリコンが有利とされて
いるが、光エネルギーを起電力に変換する効率や安定性
の点からは、単結晶シリコンを用いるのが好ましい。ま
た近年においては、アモルファスシリコンなみの低コス
トと単結晶シリコンなみの高エネルギー変換効率とを得
る目的で多結晶シリコンの使用が検討されている。とこ
ろが、このような単結晶や多結晶シリコンにおいて従来
提案されている方法は塊状の結晶をスライスして板状体
としこれを用いるために厚さを0.3mm以下にすることは
困難であり、従って光量を十分に吸収するのに必要以上
の厚さとなり、この点で材料の有効利用が十分ではなか
った。即ちコストを下げるためには十分な薄型化が必要
である。最近では溶融したシリコンの液滴を鋳型に流し
込むスピン法によりシリコンシートを形成する方法が提
案されているが、厚さは最低でも0.1mm〜0.2mm程度とな
り結晶シリコンとして光吸収に必要十分な膜厚(20〜50
μm)に比べまだ薄型化が十分ではない。さらにこのよ
うな薄型化ではもはやシリコンシート自体が基板として
の強度を有することが困難になり、必然的にシリコンシ
ートを支持する別の基板が要求される。
Silicon is generally used as a semiconductor constituting a solar cell, and the form of silicon is single crystal,
There are polycrystalline and amorphous. Amorphous silicon is considered to be advantageous from the viewpoints of large area and cost reduction, but it is preferable to use single crystal silicon from the viewpoint of efficiency and stability of converting light energy into electromotive force. Further, in recent years, use of polycrystalline silicon has been studied for the purpose of obtaining low cost as amorphous silicon and high energy conversion efficiency as single crystal silicon. However, the method conventionally proposed in such single crystals and polycrystalline silicon, it is difficult to reduce the thickness to 0.3 mm or less in order to use this by slicing a massive crystal into a plate-like body, and therefore The thickness was unnecessarily sufficient to absorb the amount of light, and the material was not effectively used in this respect. That is, it is necessary to sufficiently reduce the thickness in order to reduce the cost. Recently, a method of forming a silicon sheet by spin method in which molten silicon droplets are poured into a mold has been proposed, but the thickness is at least 0.1 mm to 0.2 mm, which is a film sufficient as light absorption for crystalline silicon. Thickness (20-50
μm), but not yet thin enough. Further, with such thinning, it is no longer possible for the silicon sheet itself to have strength as a substrate, and inevitably another substrate supporting the silicon sheet is required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、いっそのこと
単結晶シリコン基板上に成長した薄膜のエピタキシャル
層を基板から分離(剥離)して別の基板に貼付けたもの
を太陽電池に用いることで高エネルギー変換効率と低コ
スト化を達成する試みが提案されている(Milnes,A.G.
and Feucht,D.L.,"Peeled Film Technology Solar Cell
s", IEEE Photovoltaic Specialist Conference, p.33
8, 1975)。
Therefore, the fact that a thin film epitaxial layer grown on a single-crystal silicon substrate is separated (peeled) from the substrate and attached to another substrate is used for a solar cell. Attempts to achieve energy conversion efficiency and cost reduction have been proposed (Milnes, AG
and Feucht, DL, "Peeled Film Technology Solar Cell
s ", IEEE Photovoltaic Specialist Conference, p.33
8, 1975).

【0005】しかしながら上述の方法では基板となる単
結晶シリコンと成長エピタキシャル層との間にSiGeの中
間層を挿入させてヘテロエピタキシャル成長させた上
に、さらにこの中間層を選択的に溶融させて成長層を剥
す必要がある。一般的にヘテロエピタキシャル成長させ
た場合格子定数が異なるため成長界面で欠陥が誘起され
やすい。また異種材料を用いるという点でプロセス・コ
スト的に有利であると言えない。
However, according to the above-mentioned method, an intermediate layer of SiGe is inserted between the single crystal silicon as a substrate and the growth epitaxial layer for heteroepitaxial growth, and this intermediate layer is further selectively melted to grow the growth layer. Need to be peeled off. Generally, when heteroepitaxial growth is performed, defects are likely to be induced at the growth interface because the lattice constants are different. In addition, it cannot be said that it is advantageous in terms of process cost because different materials are used.

【0006】またSiO2上に蒸着した非晶質シリコン膜の
上に単結晶シリコンウエハを接触させて熱処理を行い、
固相成長により結晶薄膜を得る方法(平成3年春季第3
8回応用物理学関係連合講演会 28p−X−10)が
報告されているが、シリコンウエハと固相成長層が強固
に接着してしまうので成長後に分離する事が困難で、十
分な熱処理が行えず、完全な単結晶を得るにまで至って
いない。
Further, a single crystal silicon wafer is brought into contact with the amorphous silicon film deposited on SiO 2 to perform heat treatment,
Method for obtaining crystalline thin film by solid phase growth (Spring 1991, 3rd
The 8th Joint Lecture on Applied Physics 28p-X-10) has been reported. However, since the silicon wafer and the solid-phase growth layer are firmly adhered, it is difficult to separate them after growth, and sufficient heat treatment is required. It has not been possible to obtain a perfect single crystal.

【0007】本発明の方法は上記従来技術の持つ欠点を
除去し、金属基体上に良質な薄膜単結晶を得、さらにこ
れを用いて良好な太陽電池の製造方法を提供するもので
ある。
The method of the present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art, obtains a good-quality thin film single crystal on a metal substrate, and further provides a good method for producing a solar cell by using this.

【0008】本発明の目的は金属基板上に形成した非単
結晶層を固相成長で単結晶化することにより安価な金属
/結晶半導体2層基体を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an inexpensive metal / crystal semiconductor two-layer substrate by single-crystallizing a non-single crystal layer formed on a metal substrate by solid phase growth.

【0009】また本発明の他の目的は単結晶半導体を用
いることで高品質な太陽電池を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a high quality solar cell by using a single crystal semiconductor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上述
の従来技術における問題を解決し、上記の目的を達成す
べく本発明者らによる鋭意研究の結果完成に至ったもの
であり、特性の良好な薄型単結晶太陽電池の製造方法及
び該方法により得られた太陽電池に係わる。すなわち、
本発明の半導体基体の製造方法は、金属/半導体2層構
造の半導体基体の製造方法において、i)金属基体上に非
単結晶シリコン層を堆積する工程と、ii)単結晶シリコ
ン基体の表面を多孔質化する行程と、iii)前記金属基体
上の非単結晶シリコン層の表面と前記単結晶シリコン基
体上の多孔質層の表面とを接触させる工程と、iv)熱処
理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シリコン層
を固相エピタキシャル成長させて単結晶化すると同時に
前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面にシリサ
イド層を形成する工程と、v)選択的エッチングにより前
記多孔質層を除去して前記単結晶シリコン基体と前記金
属基体上の単結晶化シリコン層とを分離する工程とを含
むことを特徴とするものである。
The present invention has been completed as a result of earnest research by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems in the prior art and achieve the above object. And a solar cell obtained by the method. That is,
The method for producing a semiconductor substrate of the present invention is the method for producing a semiconductor substrate having a metal / semiconductor two-layer structure, comprising the steps of i) depositing a non-single crystal silicon layer on the metal substrate, and ii) forming a surface of the single crystal silicon substrate. The step of making porous, iii) the step of contacting the surface of the non-single-crystal silicon layer on the metal substrate with the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) heat-treating the porous layer Forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single-crystal silicon at the same time by solid-phase epitaxially growing the facing non-single-crystal silicon layer to form a single crystal; and v) the porous layer by selective etching. Is removed to separate the single-crystal silicon substrate from the single-crystallized silicon layer on the metal substrate.

【0011】また本発明の太陽電池の製造方法は、固相
エピタキシャル膜を用いた太陽電池の製造方法におい
て、i)金属基体上に非単結晶シリコン層を堆積する工程
と、ii)単結晶シリコン基体の表面を多孔質化する行程
と、iii)前記金属基体上の非単結晶シリコン層の表面と
前記単結晶シリコン基体上の多孔質層の表面とを接触さ
せる工程と、iv)熱処理により前記多孔質層に面した前
記非単結晶シリコン層を固相エピタキシャル成長させて
単結晶化すると同時に前記金属基体と前記非単結晶シリ
コンとの界面にシリサイド層を形成する工程と、v)選択
的エッチングにより前記多孔質層を除去して前記単結晶
シリコン基体と前記金属基体上の単結晶化シリコン層と
を分離する工程と、vi)薄膜エピタキシャル成長法によ
り前記単結晶化シリコン層上にシリコンエピタキシャル
層を成長させる工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
The method of manufacturing a solar cell according to the present invention is the method of manufacturing a solar cell using a solid phase epitaxial film, comprising the steps of i) depositing a non-single crystal silicon layer on a metal substrate, and ii) single crystal silicon. The step of making the surface of the substrate porous, iii) the step of contacting the surface of the non-single-crystal silicon layer on the metal substrate with the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) the heat treatment A step of forming a silicide layer at the interface between the metal base and the non-single-crystal silicon at the same time by solid-phase epitaxially growing the non-single-crystal silicon layer facing the porous layer into a single crystal, and v) by selective etching Removing the porous layer to separate the single crystal silicon substrate from the single crystal silicon layer on the metal substrate; and vi) on the single crystal silicon layer by a thin film epitaxial growth method. It is characterized in that comprises a step of growing a silicon epitaxial layer.

【0012】本発明の半導体基体は、i)金属基体上に非
単結晶シリコン層を堆積する工程と、ii)単結晶シリコ
ン基体の表面を多孔質化する行程と、iii)前記金属基体
上の非単結晶シリコン層の表面と前記単結晶シリコン基
体上の多孔質層の表面とを接触させる工程と、iv)熱処
理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シリコン層
を固相エピタキシャル成長させて単結晶化すると同時に
前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面にシリサ
イド層を形成する工程と、v)選択的エッチングにより前
記多孔質層を除去して前記単結晶シリコン基体と前記金
属基体上の単結晶化シリコン層とを分離する工程と、を
経て得られたことを特徴とするものである。
In the semiconductor substrate of the present invention, i) a step of depositing a non-single-crystal silicon layer on the metal substrate, ii) a step of making the surface of the single-crystal silicon substrate porous, and iii) the metal substrate Contacting the surface of the non-single-crystal silicon layer with the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) heat-treating the non-single-crystal silicon layer facing the porous layer by solid phase epitaxial growth Forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single-crystal silicon at the same time as single-crystallizing, and v) removing the porous layer by selective etching to remove the porous layer on the single-crystal silicon substrate and the metal substrate. And a step of separating the single-crystallized silicon layer from 1.

【0013】更に本発明の太陽電池は、i)金属基体上に
非単結晶シリコン層を堆積する工程と、ii)単結晶シリ
コン基体の表面を多孔質化する行程と、iii)前記金属基
体上の非単結晶シリコン層の表面と前記単結晶シリコン
基体上の多孔質層の表面とを接触させる工程と、iv)熱
処理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シリコン
層を固相エピタキシャル成長させて単結晶化すると同時
に前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面にシリ
サイド層を形成する工程と、v)選択的エッチングにより
前記多孔質層を除去して前記単結晶シリコン基体と前記
金属基体上の単結晶化シリコン層とを分離する工程と、
vi)薄膜エピタキシャル成長法により前記単結晶化シリ
コン層上にシリコンエピタキシャル層を成長させる工程
と、vii)前記エピタキシャル層表面に半導体接合を形成
する工程と、を経て得られたことを特徴とするものであ
る。
Further, in the solar cell of the present invention, i) a step of depositing a non-single crystal silicon layer on the metal substrate, ii) a step of making the surface of the single crystal silicon substrate porous, and iii) the metal substrate Contacting the surface of the non-single crystal silicon layer with the surface of the porous layer on the single crystal silicon substrate, and iv) heat-treating the non-single crystal silicon layer facing the porous layer by solid phase epitaxial growth. Forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single-crystal silicon at the same time as single crystallizing, and v) removing the porous layer by selective etching to remove the single crystal silicon substrate and the metal substrate. Separating the upper single crystallized silicon layer,
vi) a step of growing a silicon epitaxial layer on the single crystallized silicon layer by a thin film epitaxial growth method, and vii) a step of forming a semiconductor junction on the surface of the epitaxial layer. is there.

【0014】本発明の特徴点は図1に示されるようにシ
リコンウエハの表面をHF溶液中で陽極化成により多孔質
化し(図1(a))、あらかじめ金属基板上に堆積した非
晶質シリコンの表面と形成した多孔質表面を合わせて熱
処理して、多孔質側を種結晶として非晶質シリコンを単
結晶化させると同時に金属基板/非晶質シリコン界面に
シリサイド層を形成して良好なオーミックコンタクトを
得(図1(b))、多孔質層を選択的エッチングにより除
去することでシリコンウエハと固相成長層を分離し(図
1(c))、さらに必要に応じて固相成長層の上に通常の
結晶成長法によりエピタキシャル層を所望の厚さに積ん
で金属基板上に単結晶シリコン薄膜を形成することであ
る(図1(d))。
As shown in FIG. 1, the characteristic feature of the present invention is that the surface of a silicon wafer is made porous by anodization in an HF solution (FIG. 1 (a)), and amorphous silicon is previously deposited on a metal substrate. The surface and the formed porous surface are heat treated together to form a single crystal of amorphous silicon using the porous side as a seed crystal, and at the same time, a silicide layer is formed at the metal substrate / amorphous silicon interface, which is favorable. Obtaining ohmic contact (Fig. 1 (b)), the porous layer is removed by selective etching to separate the silicon wafer from the solid phase growth layer (Fig. 1 (c)), and if necessary, solid phase growth. This is to form a single crystal silicon thin film on a metal substrate by laminating an epitaxial layer to a desired thickness on the layer by a normal crystal growth method (FIG. 1 (d)).

【0015】陽極化成による多孔質シリコンの形成には
陽極反応に正孔が必要であり、そのため主に正孔の存在
するp型シリコンで多孔質化が行なわれるとされている
(T.Unagami, J. Electrochem. Soc., vol. 127, 476(1
980))。しかし、一方で低抵抗n型シリコンであれば多
孔質化されるという報告もあり(R.P.Holmstrom and J.
Y.Chi, Appl. Phys. Lett., vol.42, 386(1983))、p
型n型の別を問わず低抵抗シリコンで多孔質化が可能で
ある。単結晶シリコンを陽極化成して得られた多孔質シ
リコンは、透過電子顕微鏡の観察によると数百程度の径
の孔が形成されており、その密度は単結晶シリコンの半
分以下になる。にもかかわらず単結晶性は維持されてお
り、多孔質シリコンの上にLPCVD法等でエピタキシ
ャル層が成長することは一般によく知られている。さら
に多孔質シリコンは上述のようにその内部に大量の空隙
が存在し体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、
その化学エッチング速度は、通常の単結晶シリコンのエ
ッチング速度に比べて著しく増速される。
The formation of porous silicon by anodization requires holes for the anodic reaction, so that it is said that the p-type silicon in which holes are mainly present is used to make the porous (T. Unagami, J. Electrochem. Soc., Vol. 127, 476 (1
980)). However, on the other hand, there is also a report that low resistance n-type silicon is made porous (RP Holmstrom and J.
Y.Chi, Appl. Phys. Lett., Vol.42, 386 (1983)), p
Regardless of type n type, low resistance silicon can be used to make it porous. Porous silicon obtained by anodizing single crystal silicon has pores with a diameter of several hundreds as observed by a transmission electron microscope, and the density thereof is less than half that of single crystal silicon. Nevertheless, single crystallinity is maintained, and it is generally well known that an epitaxial layer grows on porous silicon by the LPCVD method or the like. Furthermore, since porous silicon has a large amount of voids inside as described above, the surface area increases dramatically compared to the volume.
The chemical etching rate is remarkably increased as compared with the etching rate of normal single crystal silicon.

【0016】また、通常の結晶シリコンと多孔質シリコ
ンの選択的エッチング液としては従来NaOH水溶液のみで
あり、このNaOH水溶液を用いた多孔質シリコンの選択的
エッチングでは、Naイオンがエッチング表面に吸着する
ため不純物汚染をもたらすという問題がある。
Further, as an ordinary selective etching solution for crystalline silicon and porous silicon, only a NaOH aqueous solution has been conventionally used. In the selective etching of porous silicon using this NaOH aqueous solution, Na ions are adsorbed on the etching surface. Therefore, there is a problem of causing impurity contamination.

【0017】本発明者らは実験を重ね、多孔質シリコン
層の上面に、金属基板上に堆積した非単結晶シリコン層
特に非晶質シリコン層を接触させて熱処理をすることに
より、多孔質層を種結晶として非単結晶層を固相成長さ
せて単結晶化できること、および結晶シリコンに対して
エッチング作用を持たないフッ酸とアルコールおよび過
酸化水素水との混合溶液で多孔質シリコン層のみを選択
的にエッチングできることを見い出した。その結果、金
属基板上に良質な薄膜単結晶シリコン層が形成可能であ
るという知見を得、本発明の完成に至った。以下に本発
明者らの行なった実験について図1を参照しながら説明
する。
The inventors of the present invention have conducted repeated experiments to bring a non-single-crystal silicon layer, particularly an amorphous silicon layer, deposited on a metal substrate into contact with the upper surface of the porous silicon layer to perform heat treatment. Non-single-crystal layer can be solid-phase-grown by using as a seed crystal to form a single crystal, and only a porous silicon layer can be formed with a mixed solution of hydrofluoric acid, which has no etching action on crystalline silicon, and alcohol and hydrogen peroxide It has been found that selective etching is possible. As a result, they have found that a good-quality thin film single crystal silicon layer can be formed on a metal substrate, and completed the present invention. The experiment conducted by the present inventors will be described below with reference to FIG.

【0018】(実験1)多孔質シリコンの形成 500μmの厚みを持った比抵抗0.01Ω・cmのp型(100)単結
晶シリコンウエハ101にHF水溶液中で陽極化成を行な
った。陽極化成条件を表1に示す。
(Experiment 1) Formation of Porous Silicon A p-type (100) single crystal silicon wafer 101 having a specific resistance of 0.01 Ω · cm and a thickness of 500 μm was anodized in an HF aqueous solution. Table 1 shows anodization conditions.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】得られた多孔質シリコン層102の表面を
透過型電子顕微鏡で観察したところ、平均約600Å径の
孔が形成されていた。また高分解能走査型電子顕微鏡で
多孔質シリコン層の断面を観たところ、同様に微小な孔
が基板に垂直な方向に形成されているのが確認された。
また、表1の条件で陽極化成の時間を長くして多孔質シ
リコン層の厚みを多くし、密度について測定したとこ
ろ、多孔質シリコン層の密度は1.1g/cm3であることがわ
かり、単結晶シリコンに比べて約半分となっていた。
Observation of the surface of the obtained porous silicon layer 102 with a transmission electron microscope revealed that pores having an average diameter of about 600 Å were formed. Also, when the cross section of the porous silicon layer was observed with a high resolution scanning electron microscope, it was confirmed that minute holes were similarly formed in the direction perpendicular to the substrate.
Moreover, when the anodization time was increased under the conditions of Table 1 to increase the thickness of the porous silicon layer and the density was measured, it was found that the density of the porous silicon layer was 1.1 g / cm 3. It was about half that of crystalline silicon.

【0021】(実験2)多孔質シリコンを種結晶とした
固相成長 0.8mm厚のW(タングステン)基板103上に真空蒸着に
より非晶質シリコン104を0.1μm堆積し、この非晶
質シリコン層の上面に実験1で形成したウエハ上の多孔
質シリコン層の表面を接触させた後、一旦非晶質シリコ
ンの結晶化温度より低い温度で熱処理を行い、多孔質シ
リコン102の面と非晶質シリコン104面とを密着さ
せた。
(Experiment 2) Solid phase growth using porous silicon as a seed crystal 0.1 μm of amorphous silicon 104 was deposited by vacuum evaporation on a 0.8 mm thick W (tungsten) substrate 103. After the surface of the porous silicon layer on the wafer formed in Experiment 1 was brought into contact with the upper surface of the amorphous silicon, heat treatment was once performed at a temperature lower than the crystallization temperature of the amorphous silicon, and the surface of the porous silicon 102 and the amorphous silicon were amorphous. The silicon 104 surface was brought into close contact.

【0022】次に密着した基板を630℃で再び熱処理
し、多孔質シリコン102を種結晶として非晶質シリコ
ン層の固相エピタキシャル層106の成長を行なった。
十分時間が経ったころで熱処理を終えた。非晶質シリコ
ン層の構造変化を観察するために、基板の断面を透過型
電子顕微鏡で調べたところ、多孔質シリコンに接した非
晶質シリコン層は完全に単結晶化しており、良好な結晶
性が維持されていることが確認された。
Next, the closely adhered substrate was heat-treated again at 630 ° C. to grow a solid phase epitaxial layer 106 of an amorphous silicon layer using the porous silicon 102 as a seed crystal.
The heat treatment was completed when a sufficient time had passed. In order to observe the structural change of the amorphous silicon layer, the cross section of the substrate was examined with a transmission electron microscope.The amorphous silicon layer in contact with the porous silicon was completely single-crystallized, and a good crystal was obtained. It was confirmed that the sex was maintained.

【0023】またW基板103/単結晶化シリコン層1
06の界面にはWSi2層105が形成されているのが組成
分析より分かった。
Further, W substrate 103 / single-crystallized silicon layer 1
It was found by composition analysis that the WSi 2 layer 105 was formed at the interface of No. 06.

【0024】(実験3)多孔質シリコンの選択的エッチ
ング 実験1と同じ条件で作製した多孔質シリコンに対するフ
ッ酸とアルコールおよび過酸化水素水との混合溶液によ
るエッチングについて調べた。
(Experiment 3) Selective Etching of Porous Silicon The etching of porous silicon produced under the same conditions as in Experiment 1 with a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide was examined.

【0025】図2に、多孔質シリコンと単結晶シリコン
とを49%フッ酸と100%エチルアルコールと30%過酸化水素
水との混合液(10:6:50)に撹拌することなしに浸潤し
たときのエッチングされた多孔質シリコンと単結晶シリ
コンの厚みの時間依存性を示す。多孔質シリコンと単結
晶シリコンのエッチング開始前の厚さはそれぞれ300μ
m、500μmであった。
In FIG. 2, porous silicon and single crystal silicon were infiltrated into a mixed solution (10: 6: 50) of 49% hydrofluoric acid, 100% ethyl alcohol and 30% hydrogen peroxide without stirring. The time dependence of the thickness of the etched porous silicon and the single crystal silicon at this time is shown. The thickness of porous silicon and single crystal silicon before etching is 300μ each.
m and 500 μm.

【0026】多孔質シリコンと単結晶シリコンとを上記
混合液に室温で浸潤して厚みの減少を測定したところ、
多孔質シリコンは急速にエッチングされ、40分程で107
μm、更に80分経過で244μmもエッチングされた。こ
のような高いエッチング速度にも関わらず、エッチング
後の表面は非常に平坦であった。これに対し、単結晶シ
リコンでは120分経過後でもエッチングされた厚さは50
Å以下であり、ほとんどエッチングされないことが明か
となった。
When porous silicon and single crystal silicon were infiltrated into the above mixture at room temperature and the reduction in thickness was measured,
Porous silicon is rapidly etched, and in about 40 minutes 107
.mu.m, 244 .mu.m was also etched in 80 minutes. Despite such a high etching rate, the surface after etching was very flat. In contrast, with single crystal silicon, the etched thickness is 50 even after 120 minutes.
It was below Å, and it was revealed that it was hardly etched.

【0027】次に実験2で得られた貼り合わせ基板を上
記と同じ混合エッチング液に浸潤して放置したところ、
多孔質シリコン層102のみが選択的にエッチングさ
れ、ウエハ101側と金属基板103側とに分離され
た。水洗/乾燥後に金属基板上(多孔質層に面していた
側)の様子を高分解能走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、非常に表面の平坦な単結晶シリコン層が約0.1μm
の厚さで形成されていた。また、ウエハの表面(多孔質
層に面していた側)を同様に観たところ、やはり非常に
平坦であった。
Next, when the bonded substrate obtained in Experiment 2 was soaked in the same mixed etching solution as above and allowed to stand,
Only the porous silicon layer 102 was selectively etched and separated into the wafer 101 side and the metal substrate 103 side. After rinsing / drying, the state on the metal substrate (the side facing the porous layer) was observed with a high-resolution scanning electron microscope. As a result, a single-crystal silicon layer with a very flat surface was about 0.1 μm.
Was formed with a thickness of. Also, when the surface of the wafer (the side facing the porous layer) was observed in the same manner, it was also very flat.

【0028】以上述べた様に多孔質層を種結晶に用いた
固相成長法により金属基板上に良質な単結晶シリコン層
が形成できることが示された。
As described above, it was shown that a good quality single crystal silicon layer can be formed on a metal substrate by the solid phase growth method using a porous layer as a seed crystal.

【0029】本発明者らは得られた金属/単結晶シリコ
ン2層基板を用いてさらに太陽電池の作製を試みた。
The present inventors further attempted to manufacture a solar cell using the obtained metal / single crystal silicon two-layer substrate.

【0030】(実験4)固相成長層上への結晶成長 実験3で得られた金属基板上の固相エピタキシャル層1
06を用いてさらにエピタキシャル層107の成長を行
なった。結晶成長法として通常のLPCVD法を用い、
表2の条件で成長を行なった。
(Experiment 4) Crystal Growth on Solid Phase Growth Layer Solid phase epitaxial layer 1 on metal substrate obtained in Experiment 3
Further, the epitaxial layer 107 was grown by using 06. A normal LPCVD method is used as a crystal growth method,
Growth was performed under the conditions shown in Table 2.

【0031】成長終了後の結晶成長表面の様子を光学顕
微鏡および走査型電子顕微鏡により観察したところ、平
坦な表面が得られており、また成長層の断面を透過型電
子顕微鏡で観たところ、良好な結晶性を有する単結晶エ
ピタキシャル層となっているのが確認された。
When the state of the crystal growth surface after the growth was observed with an optical microscope and a scanning electron microscope, a flat surface was obtained, and when the cross section of the growth layer was observed with a transmission electron microscope, it was excellent. It was confirmed that it was a single crystal epitaxial layer having excellent crystallinity.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】(実験5)太陽電池の形成 実験1乃至4の結果を基にして太陽電池を作製した。実
験1と同様にして表1の条件でシリコンウエハ101上
に多孔質シリコン層102を形成した。次にW基板10
3上にρ=0.01Ω・cmのp型多結晶シリコンを蒸着源とし
て真空蒸着で0.1μm厚の非晶質シリコン104を堆積
させた。この非晶質シリコン層104の上面に上述の多
孔質シリコン層102を接触させて熱処理により密着さ
せた。密着させた基板を630℃で熱処理し、固相成長を
行ない固相エピタキシャル層を形成した。次いで実験3
と同様にしてフッ酸/エチルアルコール/過酸化水素水
の混合液に浸潤して多孔質シリコン102を選択的にエ
ッチングし、ウエハ101側と金属基板103側とを分
離した。実験4に示したLPCVD条件で固相成長層1
06の上にシリコン107をエピタキシャル成長させ、
約50μmの厚みの結晶層を得た。
(Experiment 5) Formation of Solar Cell A solar cell was prepared based on the results of Experiments 1 to 4. In the same manner as in Experiment 1, the porous silicon layer 102 was formed on the silicon wafer 101 under the conditions shown in Table 1. Next, W board 10
Amorphous silicon 104 having a thickness of 0.1 μm was deposited on 3 by vacuum evaporation using p-type polycrystalline silicon of ρ = 0.01 Ω · cm as an evaporation source. The above-mentioned porous silicon layer 102 was brought into contact with the upper surface of the amorphous silicon layer 104, and was adhered thereto by heat treatment. The adhered substrates were heat-treated at 630 ° C. to carry out solid phase growth to form a solid phase epitaxial layer. Experiment 3
Similarly, the porous silicon 102 was infiltrated with a mixed solution of hydrofluoric acid / ethyl alcohol / hydrogen peroxide water to selectively etch the porous silicon 102, and the wafer 101 side and the metal substrate 103 side were separated. Solid phase growth layer 1 under the LPCVD conditions shown in Experiment 4
Epitaxially grow silicon 107 on 06,
A crystal layer having a thickness of about 50 μm was obtained.

【0034】次に成長させたエピタキシャル層の表面に
Pを 50KeV,1x1015cm-2でイオン打ち込みを行い、550℃,
1hour/800℃,30min/550℃,1hourの条件で連続アニール
して不純物の活性化およびイオン打ち込みによるダメー
ジの回復を行い、接合を形成した。最後にエピタキシャ
ル層表面に透明導電膜および集電電極を真空蒸着して太
陽電池を作製した。
Next, on the surface of the grown epitaxial layer,
Ion-implant P at 50 KeV, 1x10 15 cm -2 , 550 ℃,
A junction was formed by continuous annealing under conditions of 1 hour / 800 ℃, 30min / 550 ℃, and 1 hour to activate impurities and recover the damage caused by ion implantation. Finally, a transparent conductive film and a collecting electrode were vacuum-deposited on the surface of the epitaxial layer to manufacture a solar cell.

【0035】このようにして多孔質を種結晶として固相
成長を行い、更にこの固相成長層上に成長させて得られ
たエピタキシャル薄膜太陽電池のAM1.5(100mW/cm2)光照
射下での電流ー電圧特性(I-V特性)について測定を行
ったところ、開放電圧0.55V、短絡光電流31mA/cm2、曲
線因子0.72、変換効率12.3%となり、良好な結晶太陽電
池が得られた。
Under the irradiation of AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light of the epitaxial thin-film solar cell obtained by performing solid-phase growth using the porous material as a seed crystal in this manner and further growing it on this solid-phase growth layer. Current-voltage characteristics (IV characteristics) were measured, and an open-circuit voltage of 0.55 V, short-circuit photocurrent of 31 mA / cm 2 , fill factor of 0.72, and conversion efficiency of 12.3% were obtained, and good crystalline solar cells were obtained.

【0036】以上述べた実験結果に基づいて完成に至っ
た本発明は前述した様に、ウエハ上に多孔質層を形成
し、多孔質層を種結晶として金属基板上の非単結晶層を
固相成長で単結晶層にすることにより得られる金属/半
導体2層構造の基体の製造方法および更にその上にエピ
タキシャル成長させることにより得られる結晶太陽電池
の製造方法に係わるものである。本発明の特徴は多孔質
層を形成するウエハの再利用が可能であり、コスト的に
有利であるという点である。
As described above, the present invention completed based on the above experimental results forms a porous layer on a wafer, and uses the porous layer as a seed crystal to solidify a non-single crystal layer on a metal substrate. The present invention relates to a method for producing a substrate having a metal / semiconductor two-layer structure obtained by forming a single crystal layer by phase growth, and a method for producing a crystalline solar cell obtained by further epitaxially growing the substrate. A feature of the present invention is that the wafer forming the porous layer can be reused, which is advantageous in terms of cost.

【0037】本発明に使用される多孔質シリコン層を形
成するための陽極化成法にはフッ酸溶液が用いられる。
陽極化成時に流す電流の量としてはHF濃度や所望とされ
る多孔質層の厚み等によって適宜決められるが、大体数
mA/cm2-数十mA/cm2の範囲が適当である。またHF溶液に
エチルアルコール等のアルコールを添加することによ
り、陽極化成時に発生する反応生成気体の気泡を瞬時に
撹拌することなく反応表面から除去でき、均一にかつ効
率よく多孔質シリコンを形成することができる。添加す
るアルコールの量はHF濃度や所望とする多孔質層の厚さ
によって適宜決められ、特にHF濃度が低くなりすぎない
ように注意して決める必要がある。
A hydrofluoric acid solution is used in the anodization method for forming the porous silicon layer used in the present invention.
The amount of current passed during anodization is appropriately determined depending on the HF concentration and the desired thickness of the porous layer, etc.
mA / cm 2 - several ten mA / cm 2 range are suitable. In addition, by adding alcohol such as ethyl alcohol to the HF solution, bubbles of the reaction product gas generated during anodization can be removed from the reaction surface without instantaneous stirring, and porous silicon can be formed uniformly and efficiently. You can The amount of alcohol to be added is appropriately determined depending on the HF concentration and the desired thickness of the porous layer, and it is necessary to carefully determine so that the HF concentration does not become too low.

【0038】本発明において使用される多孔質シリコン
の選択エッチング液としてはフッ酸とアルコールと過酸
化水素水との混合液が用いられる。特に、過酸化水素水
を添加することでシリコンの酸化を増速し、従って反応
速度を無添加に比べて増速することが可能で、過酸化水
素水の比率を変えることにより反応速度を制御すること
ができる。またエチルアルコール等のアルコールを添加
することによってエッチングによる反応生成気体の気泡
を、撹拌することなく瞬時にエッチング表面から除去で
き、均一にかつ効率よく多孔質シリコンをエッチングで
きる。エッチング液の各溶液濃度およびエッチング時の
温度の条件は、多孔質シリコンのエッチング速度および
多孔質シリコンと通常の単結晶シリコンとのエッチング
の選択比が製造工程等で実用上差し支えない範囲、かつ
上記アルコールの効果が損なわれない範囲において適宜
決められる。
As the selective etching solution for porous silicon used in the present invention, a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol and hydrogen peroxide solution is used. In particular, the addition of hydrogen peroxide solution accelerates the oxidation of silicon, and therefore the reaction rate can be increased compared to that without addition, and the reaction rate can be controlled by changing the ratio of hydrogen peroxide solution. can do. Further, by adding alcohol such as ethyl alcohol, bubbles of the reaction product gas due to etching can be instantly removed from the etching surface without stirring, and the porous silicon can be uniformly and efficiently etched. The conditions of the concentration of each solution of the etching solution and the temperature at the time of etching are such that the etching rate of the porous silicon and the etching selection ratio between the porous silicon and the normal single crystal silicon are practically acceptable in the manufacturing process, and the above. It is appropriately determined as long as the effect of alcohol is not impaired.

【0039】本発明の半導体基体および太陽電池の製造
方法において使用される金属基板材料としては導電性が
良好でシリコンとシリサイド等の化合物を形成する任意
の金属が用いられ、代表的なものとしてW,Mo,Cr
等が挙げられる。もちろん、それ以外であっても表面に
上述の性質を有する金属が付着しているものであれば何
でもよく、従って金属以外の安価な基板も使用可能であ
る。シリサイド層の厚さについては特に規定はないが0.
01〜0.1μmとするのが望ましい。
As the metal substrate material used in the method of manufacturing the semiconductor substrate and the solar cell of the present invention, any metal that has good conductivity and forms a compound such as silicon and a silicide is used. , Mo, Cr
Etc. Of course, any other material may be used as long as the metal having the above-mentioned properties is attached to the surface thereof, and thus an inexpensive substrate other than the metal can be used. The thickness of the silicide layer is not specified, but it is 0.
It is desirable that the thickness is 01 to 0.1 μm.

【0040】本発明において金属基板上に堆積される非
単結晶シリコン層としては主に非晶質シリコンが用いら
れるが、多結晶シリコンを用いても構わない。
In the present invention, amorphous silicon is mainly used as the non-single crystal silicon layer deposited on the metal substrate, but polycrystalline silicon may be used.

【0041】本発明における多孔質シリコンを用いて行
なわれる固相成長の温度としては非単結晶シリコン層に
非晶質シリコンを用いた場合、500℃以上とするのが適
当であり、550℃以上とするのがより好ましい。但し、
多結晶シリコンを用いた場合には固相成長温度は1000℃
以上の高温プロセスとなり、多孔質シリコンの構造変化
をもたらし上述の増速エッチングの特性が損なわれてし
まう。非単結晶シリコンの堆積法としては真空蒸着法、
スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法、光CV
D法等が用いられる。
The temperature of the solid phase growth performed using porous silicon in the present invention is suitably 500 ° C. or higher, and 550 ° C. or higher, when amorphous silicon is used for the non-single crystal silicon layer. Is more preferable. However,
When using polycrystalline silicon, the solid phase growth temperature is 1000 ℃
The above high temperature process causes a structural change of the porous silicon and impairs the above-described characteristics of the enhanced etching. As the deposition method of non-single crystal silicon, vacuum deposition method,
Sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, optical CV
The D method or the like is used.

【0042】本発明において固相成長層上にエピタキシ
ャル層を成長させる結晶成長法にはLPCVD法、スパ
ッタ法、プラズマCVD法、光CVD法または液相成長
法等がある。例えば、LPCVD法、プラズマCVD法
または光CVD法等の気相成長法の場合に使用される原
料ガスとしてはSiH2Cl2,SiCl4,SiHCl3,SiH4,Si2H6,SiH2
F2,Si2F6 等のシラン類およびハロゲン化シラン類が代
表的なものとして挙げられる。またキャリアガスとして
あるいは結晶成長を促進させる還元雰囲気を得る目的で
前記の原料ガスに加えてH2が添加される。前記原料ガス
と水素との量の割合は形成方法および原料ガスの種類さ
らに形成条件により適宜所望に従って決められるが、好
ましくは1:10以上1:1000以下(導入流量比)が適当であ
り、より好ましくは1:20以上1:800以下とするのが望ま
しい。
In the present invention, the crystal growth method for growing the epitaxial layer on the solid phase growth layer includes LPCVD method, sputtering method, plasma CVD method, photo CVD method, liquid phase growth method and the like. For example, as the source gas used in the vapor phase growth method such as the LPCVD method, the plasma CVD method or the photo CVD method, SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 and SiH 2 are used.
Representative examples include silanes such as F 2 and Si 2 F 6 and halogenated silanes. Further, H 2 is added as a carrier gas or in addition to the above-mentioned raw material gas for the purpose of obtaining a reducing atmosphere for promoting crystal growth. The ratio of the amounts of the raw material gas and hydrogen is appropriately determined according to the formation method, the type of the raw material gas and the formation conditions as desired, but preferably 1:10 or more and 1: 1000 or less (introduction flow ratio), and It is preferable that the ratio is 1:20 or more and 1: 800 or less.

【0043】また本発明で使用される結晶成長法におけ
る温度および圧力としては、形成方法および使用する原
料ガスの種類、原料ガスとH2との流量比等の形成条件に
よって異なるが、温度については例えば通常のLPCV
D法では概ね600℃以上1250℃以下が適当であり、より
好ましくは650℃以上1200℃以下に制御されるのが望ま
しい。液相成長法の場合には溶媒の種類によるがSnを用
いる場合には850℃以上1050℃以下に制御されるのが望
ましい。またプラズマCVD法等の低温プロセスでは概
ね200℃以上600℃以下が適当であり、より好ましくは20
0℃以上500℃以下に制御されるのが望ましい。
The temperature and pressure in the crystal growth method used in the present invention vary depending on the forming method, the type of the raw material gas used, the flow rate ratio of the raw material gas and H 2, and the like. For example, normal LPCV
In the method D, a temperature of 600 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower is suitable, and more preferably 650 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. In the case of liquid phase epitaxy, depending on the type of solvent, when Sn is used, it is desirable to control the temperature to 850 ° C or higher and 1050 ° C or lower. In a low temperature process such as plasma CVD, a temperature of 200 ° C or higher and 600 ° C or lower is suitable, and more preferably 20 ° C or higher.
It is desirable to control the temperature from 0 ° C to 500 ° C.

【0044】同様に圧力については概ね10-2Torr〜760T
orrが適当であり、より好ましくは10-1Torr〜760Torrの
範囲が望ましい。
Similarly, the pressure is about 10 -2 Torr to 760T.
orr is suitable, and more preferably 10 -1 Torr to 760 Torr.

【0045】また本発明の太陽電池の製造法において形
成する接合の深さとしては導入される不純物の量にもよ
るが0.05〜3μmの範囲とするのが適当であり、好まし
くは0.1〜1μmとするのが望ましい。
The depth of the junction formed in the method for producing a solar cell of the present invention depends on the amount of impurities introduced, but is preferably in the range of 0.05 to 3 μm, preferably 0.1 to 1 μm. It is desirable to do.

【0046】[0046]

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら
限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0047】実施例1 前述したように、実験1〜3と同様にして図1に示すプ
ロセスにより金属/単結晶シリコン2層半導体基板を作
製した。
Example 1 As described above, a metal / single crystal silicon two-layer semiconductor substrate was manufactured by the process shown in FIG.

【0048】500μm厚のp型(100)シリコンウエハ10
1(ρ=0.01Ω・cm)をHF水溶液中で表3の条件で陽極化
成を行ない、ウエハ101を多孔質化して多孔質シリコ
ン層102を形成した。
500 μm thick p-type (100) silicon wafer 10
1 (ρ = 0.01 Ω · cm) was anodized in an HF aqueous solution under the conditions shown in Table 3 to make the wafer 101 porous to form a porous silicon layer 102.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】SUS基板上にMoを500Åの厚さに真空蒸着し
て金属基板103を形成し、その表面に通常のLPCV
D装置により非晶質シリコン層104を0.2μm堆積し
た。堆積条件を表4に示す。
Mo is vacuum-deposited on a SUS substrate to a thickness of 500Å to form a metal substrate 103, and a normal LPCV is formed on the surface of the metal substrate 103.
An amorphous silicon layer 104 was deposited to a thickness of 0.2 μm using a D device. Table 4 shows the deposition conditions.

【0051】[0051]

【表4】 [Table 4]

【0052】次に多孔質シリコン102の表面と非晶質
シリコン104の表面とを重ね合わせて接触させた後、
500℃で30分の熱処理を行い、ウエハとSUS基板の密着性
を上げた。
Next, after the surface of the porous silicon 102 and the surface of the amorphous silicon 104 are overlapped and brought into contact with each other,
Heat treatment was performed at 500 ° C for 30 minutes to improve the adhesion between the wafer and the SUS substrate.

【0053】続いて多孔質シリコン層104を種結晶と
して非晶質シリコン層104を固相エピタキシャル成長
させるため、600℃で8時間熱処理を行い、非晶質シリコ
ン層を完全に単結晶化させた。
Subsequently, in order to carry out solid phase epitaxial growth of the amorphous silicon layer 104 using the porous silicon layer 104 as a seed crystal, heat treatment was performed at 600 ° C. for 8 hours to completely crystallize the amorphous silicon layer.

【0054】その後、張り合わせた基板を49%フッ酸と1
00%アルコールと30%過酸化水素水との混合溶液(10:6:5
0)に浸潤させて選択的エッチングを行なった。多孔質
シリコン層が完全に除去されてウエハ101側とSUS基
板側とにが分離してから、SUS基板を水洗/乾燥させ
た。
Thereafter, the bonded substrates were mixed with 49% hydrofluoric acid and 1%.
Mixed solution of 00% alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 5
0) and then selective etching was performed. After the porous silicon layer was completely removed and the wafer 101 side and the SUS substrate side were separated, the SUS substrate was washed / dried with water.

【0055】このようにして金属基板103上に0.1μ
mの厚みを持った単結晶シリコン層106が形成でき
た。光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡により表面を調べた
ところ、多孔質シリコンの選択的エッチングによる単結
晶シリコン層への影響は何もなかった。
In this way, 0.1 μ is formed on the metal substrate 103.
A single crystal silicon layer 106 having a thickness of m could be formed. When the surface was examined by an optical microscope and a scanning electron microscope, the selective etching of porous silicon had no effect on the single crystal silicon layer.

【0056】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、シリコン層には良好な結晶性が維持されており、
基板103/シリコン層106界面にはMoSi2層105
が形成されているのが確認された。
As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, good crystallinity was maintained in the silicon layer,
A MoSi 2 layer 105 is formed on the substrate 103 / silicon layer 106 interface.
Was confirmed to have been formed.

【0057】実施例2 実施例1と同様にして図1に示すプロセスにより金属/
単結晶シリコン2層半導体基板を作製した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, metal / metal was produced by the process shown in FIG.
A single crystal silicon two-layer semiconductor substrate was produced.

【0058】500μm厚のn型(100)シリコンウエハ10
1(ρ=0.01Ω・cm)をHF水溶液中で表2の条件で陽極化
成を行ない、ウエハ101上に多孔質シリコン層102
を形成した。
500 μm thick n-type (100) silicon wafer 10
1 (ρ = 0.01 Ω · cm) was anodized in the HF aqueous solution under the conditions shown in Table 2, and the porous silicon layer 102 was formed on the wafer 101.
Formed.

【0059】SUS基板103上にTiを500Åの厚さに真空
蒸着し、その表面に表4の条件でLPCVD装置により
非晶質シリコン層104を0.2μm堆積した。
Ti was vacuum-deposited on the SUS substrate 103 to a thickness of 500 Å, and an amorphous silicon layer 104 of 0.2 μm was deposited on the surface thereof by the LPCVD apparatus under the conditions shown in Table 4.

【0060】次に多孔質シリコン102の表面と非晶質
シリコン104の表面とを重ね合わせて接触させた後、
500℃で30分の熱処理を行い、ウエハ101とSUS基板1
03の密着性を上げた。
Next, after the surface of the porous silicon 102 and the surface of the amorphous silicon 104 are overlapped and brought into contact with each other,
The wafer 101 and SUS substrate 1 are heat-treated at 500 ° C for 30 minutes.
The adhesiveness of 03 was improved.

【0061】続いて多孔質シリコン102を種結晶とし
て非晶質シリコン104を固相エピタキシャル成長させ
るため、650℃で6時間熱処理を行い、非晶質シリコン層
を完全に単結晶化させた。
Subsequently, in order to carry out solid phase epitaxial growth of the amorphous silicon 104 using the porous silicon 102 as a seed crystal, heat treatment was performed at 650 ° C. for 6 hours to completely crystallize the amorphous silicon layer.

【0062】その後、張り合わせた基板を49%フッ酸と1
00%アルコールと30%過酸化水素水との混合溶液(10:6:5
0)に浸潤させて選択的エッチングを行なった。多孔質
シリコン層102が完全に除去されてウエハ101側と
SUS基板103側を分離してから、SUS基板を水洗/乾燥
させた。
Thereafter, the bonded substrates were mixed with 49% hydrofluoric acid and 1%.
Mixed solution of 00% alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 5
0) and then selective etching was performed. Since the porous silicon layer 102 is completely removed,
After separating the SUS substrate 103 side, the SUS substrate was washed / dried with water.

【0063】このようにして金属基板103上に0.1μ
mの厚みを持った単結晶シリコン層107が形成でき
た。光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡により表面を調べた
ところ、多孔質シリコンの選択的エッチングによる単結
晶シリコン層への影響は何もなかった。
In this way, 0.1 μ is formed on the metal substrate 103.
A single crystal silicon layer 107 having a thickness of m could be formed. When the surface was examined by an optical microscope and a scanning electron microscope, the selective etching of porous silicon had no effect on the single crystal silicon layer.

【0064】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、シリコン層106には、良好な結晶性が維持され
ており、基板/シリコン層界面にはTiSi2層105が形
成されているのが確認された。
As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, it was confirmed that the silicon layer 106 maintained good crystallinity and that the TiSi 2 layer 105 was formed at the substrate / silicon layer interface. Was done.

【0065】実施例3 実施例1、2と同様にして図1に示すプロセスにより金
属/単結晶シリコン2層半導体基板を作製した。
Example 3 A metal / single crystal silicon two-layer semiconductor substrate was produced by the process shown in FIG. 1 in the same manner as in Examples 1 and 2.

【0066】500μm厚のp型(100)シリコンウエハ10
3(ρ=0.011Ω・cm)をHF水溶液中で表2の条件で陽極
化成を行ない、ウエハ上に多孔質シリコン層102を形
成した。
500 μm thick p-type (100) silicon wafer 10
3 (ρ = 0.011 Ω · cm) was anodized in the HF aqueous solution under the conditions shown in Table 2 to form the porous silicon layer 102 on the wafer.

【0067】SUS基板103上にMoを500Åの厚さに真空
蒸着し、その表面に表5の条件でプラズマCVD装置に
より非晶質シリコン層104を0.2μm堆積した。
Mo was vacuum-deposited on the SUS substrate 103 to a thickness of 500 Å, and an amorphous silicon layer 104 of 0.2 μm was deposited on the surface thereof by the plasma CVD apparatus under the conditions shown in Table 5.

【0068】[0068]

【表5】 [Table 5]

【0069】次に多孔質シリコン102の表面と非晶質
シリコン104の表面とを重ね合わせて接触させた後、
500℃で30分の熱処理を行い、ウエハ102とSUS基板1
03の密着性を上げた。
Next, after the surface of the porous silicon 102 and the surface of the amorphous silicon 104 are overlapped and brought into contact with each other,
The wafer 102 and SUS substrate 1 are heat-treated at 500 ° C for 30 minutes.
The adhesiveness of 03 was improved.

【0070】続いて多孔質シリコン102を種結晶とし
て非晶質シリコン104を固相エピタキシャル成長させ
るため、RTA(Rapid Thermal Annealing)法により1200
℃30秒で熱処理を行い、非晶質シリコン層104を完全
に単結晶化させた。
Then, in order to carry out solid phase epitaxial growth of the amorphous silicon 104 using the porous silicon 102 as a seed crystal, RTA (Rapid Thermal Annealing) method is applied to 1200.
Heat treatment was performed at 30 ° C. for 30 seconds to completely crystallize the amorphous silicon layer 104.

【0071】その後、張り合わせた基板を49%フッ酸と1
00%アルコールと30%過酸化水素水との混合溶液(10:6:5
0)に浸潤させて選択的エッチングを行なった。多孔質
シリコン層102が完全に除去されてウエハ101側と
SUS基板103とに分離してから、SUS基板103を水洗
/乾燥させた。
Thereafter, the bonded substrates were mixed with 49% hydrofluoric acid and 1%.
Mixed solution of 00% alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 5
0) and then selective etching was performed. Since the porous silicon layer 102 is completely removed,
After being separated from the SUS substrate 103, the SUS substrate 103 was washed / dried.

【0072】このようにして金属基板上に0.1μmの厚
みを持った単結晶シリコン層が形成できた。光学顕微
鏡、走査型電子顕微鏡により表面を調べたところ、多孔
質シリコンの選択的エッチングによる単結晶シリコン層
への影響は何もなかった。
Thus, a single crystal silicon layer having a thickness of 0.1 μm could be formed on the metal substrate. When the surface was examined by an optical microscope and a scanning electron microscope, the selective etching of porous silicon had no effect on the single crystal silicon layer.

【0073】また、透過型電子顕微鏡による断面観察の
結果、シリコン層には良好な結晶性が維持されており、
基板/シリコン層界面にはMoSi2層105が形成されて
いるのが確認された。
As a result of cross-sectional observation with a transmission electron microscope, good crystallinity was maintained in the silicon layer,
It was confirmed that the MoSi 2 layer 105 was formed at the substrate / silicon layer interface.

【0074】実施例4 実施例1,2と同様にして図1に示すプロセスにより金
属/単結晶シリコン2層半導体基板を作製し、その上に
結晶をエピタキシャル成長させて太陽電池を作製した。
Example 4 A metal / single crystal silicon two-layer semiconductor substrate was prepared by the process shown in FIG. 1 in the same manner as in Examples 1 and 2, and a crystal was epitaxially grown thereon to prepare a solar cell.

【0075】500μm厚のn型(100)シリコンウエハ10
1(ρ=0.01Ω・cm)をHF水溶液中で表2の条件で陽極化
成を行ない、ウエハ101を多孔質化し多孔質シリコン
層102を形成した。
500 μm thick n-type (100) silicon wafer 10
1 (ρ = 0.01 Ω · cm) was anodized in an HF aqueous solution under the conditions shown in Table 2 to make the wafer 101 porous and form a porous silicon layer 102.

【0076】SUS基板103上にTiを500Åの厚さに真空
蒸着し、その表面にρ=0.001Ω・cmのn型多結晶シリコン
を蒸着源として真空蒸着で0.2μm厚の非晶質シリコン
層104を堆積した。
Ti is vacuum-deposited on a SUS substrate 103 to a thickness of 500Å, and an amorphous silicon layer having a thickness of 0.2 μm is formed on the surface by vacuum vapor deposition using n-type polycrystalline silicon of ρ = 0.001 Ω · cm as a vapor deposition source. 104 was deposited.

【0077】次に多孔質シリコン102の表面と非晶質
シリコン104の表面とを重ね合わせて接触させた後、
500℃で30分の熱処理を行い、ウエハ102とSUS基板1
03側との密着性を上げた。
Next, after the surface of the porous silicon 102 and the surface of the amorphous silicon 104 are overlapped and brought into contact with each other,
The wafer 102 and SUS substrate 1 are heat-treated at 500 ° C for 30 minutes.
The adhesiveness with the 03 side was improved.

【0078】続いて多孔質シリコン102を種結晶とし
て非晶質シリコン104を固相エピタキシャル成長させ
るため、650℃で6時間熱処理を行い、非晶質シリコン層
104を完全に単結晶化させた。
Subsequently, in order to perform solid phase epitaxial growth of the amorphous silicon 104 using the porous silicon 102 as a seed crystal, heat treatment was performed at 650 ° C. for 6 hours to completely crystallize the amorphous silicon layer 104.

【0079】その後、張り合わせた基板を49%フッ酸と1
00%アルコールと30%過酸化水素水との混合溶液(10:6:5
0)に浸潤させて選択的エッチングを行なった。多孔質
シリコン層102が完全に除去されてウエハ101側と
SUS基板103側とにが分離してから、SUS基板を水洗/
乾燥させた。
Thereafter, the bonded substrates were mixed with 49% hydrofluoric acid and 1%.
Mixed solution of 00% alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 5
0) and then selective etching was performed. Since the porous silicon layer 102 is completely removed,
After separating from the SUS substrate 103 side, wash the SUS substrate with water /
Dried.

【0080】LPCVD装置により表6の形成条件でエ
ピタキシャル成長を行いシリコン107を膜厚約50μm
とした。
Epitaxial growth was performed under the conditions shown in Table 6 using an LPCVD apparatus to form silicon 107 with a film thickness of about 50 μm.
And

【0081】[0081]

【表6】 [Table 6]

【0082】次にエピタキシャル層107の表面にBCl3
を拡散源として950℃の温度でBの熱拡散を行ってp+層を
形成し、0.5μm程度の接合深さを得た。形成されたp+
層表面のデッド層をウェット酸化後、エッチングにより
除去し、約0.2μmの適度な表面濃度をもった接合深さ
を得た。
Next, BCl 3 is formed on the surface of the epitaxial layer 107.
As a diffusion source, B was thermally diffused at a temperature of 950 ° C. to form a p + layer, and a junction depth of about 0.5 μm was obtained. P + formed
The dead layer on the layer surface was wet-oxidized and then removed by etching to obtain a junction depth having an appropriate surface concentration of about 0.2 μm.

【0083】最後にEB(Electron Beam)蒸着によりITO透
明導電膜(820Å)/集電電極(Cr/Ag/Cr(200Å/1μm/
400Å))をp+層上に形成した。
Finally, ITO transparent conductive film (820Å) / collector electrode (Cr / Ag / Cr (200Å / 1 μm /
400Å)) was formed on the p + layer.

【0084】このようにして得られた薄膜結晶シリコン
太陽電池についてAM1.5(100mW/cm2)光照射下でのI-V特
性について測定したところ、 開放電圧0.59V、短絡光電
流31mA/cm2、曲線因子0.74となり、エネルギー変換効率
13.5%を得た。このように多孔質シリコンを種結晶とし
て固相成長を行い、更にこの固相成長層上に成長させた
エピタキシャル層を用いて良好な特性を示す薄膜結晶太
陽電池が作製出来た。
The IV characteristics of the thus obtained thin film crystalline silicon solar cell under AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation were measured, and an open circuit voltage of 0.59 V, a short circuit photocurrent of 31 mA / cm 2 , The fill factor is 0.74, and the energy conversion efficiency is
Got 13.5%. Thus, solid-phase growth was performed using porous silicon as a seed crystal, and a thin-film crystal solar cell exhibiting good characteristics could be manufactured using the epitaxial layer grown on this solid-phase growth layer.

【0085】実施例5 実施例4と同様にして薄型結晶太陽電池を作製した。 Example 5 A thin crystalline solar cell was prepared in the same manner as in Example 4.

【0086】500μm厚のp型(100)シリコンウエハ10
1(ρ=0.01Ω・cm)にHF水溶液中で表2の条件で陽極化
成を行ない、ウエハ上に多孔質シリコン層102を形成
した。
500 μm thick p-type (100) silicon wafer 10
1 (ρ = 0.01 Ω · cm) was anodized in an HF aqueous solution under the conditions shown in Table 2 to form a porous silicon layer 102 on the wafer.

【0087】SUS基板103上にMoを500Åの厚さに真空
蒸着し、その表面にρ=0.001Ω・cmのp型多結晶シリコン
を蒸着源として真空蒸着で0.2μm厚の非晶質シリコン
層104を堆積した。
Mo is vacuum-deposited on the SUS substrate 103 to a thickness of 500Å, and an amorphous silicon layer having a thickness of 0.2 μm is formed on the surface by vacuum vapor deposition using p-type polycrystalline silicon of ρ = 0.001 Ω · cm as a vapor deposition source. 104 was deposited.

【0088】次に多孔質シリコン102の表面と非晶質
シリコン104の表面とを重ね合わせて接触させた後、
500℃で30分の熱処理を行い、ウエハ102とSUS基板1
03との密着性を上げた。
Next, after the surface of the porous silicon 102 and the surface of the amorphous silicon 104 are overlapped and brought into contact with each other,
The wafer 102 and SUS substrate 1 are heat-treated at 500 ° C for 30 minutes.
The adhesiveness with 03 was improved.

【0089】続いて多孔質シリコン102を種結晶とし
て非晶質シリコン104を固相エピタキシャル成長させ
るため、600℃で8時間熱処理を行い、非晶質シリコン層
104を完全に単結晶化させた。
Subsequently, in order to perform solid phase epitaxial growth of the amorphous silicon 104 using the porous silicon 102 as a seed crystal, a heat treatment was performed at 600 ° C. for 8 hours to completely crystallize the amorphous silicon layer 104.

【0090】その後、張り合わせた基板を49%フッ酸と1
00%アルコールと30%過酸化水素水との混合溶液(10:6:5
0)に浸潤させて選択的エッチングを行なった。多孔質
シリコン層102が完全に除去されてウエハ101側と
SUS基板103側とに分離してから、SUS基板を水洗/乾
燥させた。
Thereafter, the bonded substrates were mixed with 49% hydrofluoric acid and 1%.
Mixed solution of 00% alcohol and 30% hydrogen peroxide (10: 6: 5
0) and then selective etching was performed. Since the porous silicon layer 102 is completely removed,
After being separated into the SUS substrate 103 side, the SUS substrate was washed / dried with water.

【0091】LPCVD装置により表7の形成条件でエ
ピタキシャル成長を行いシリコン層107の膜厚を約50
μmとした。
Epitaxial growth was performed by the LPCVD apparatus under the conditions shown in Table 7, and the film thickness of the silicon layer 107 was set to about 50.
μm.

【0092】[0092]

【表7】 常圧CVD装置によりPSGを6000Å堆積し、これを拡散
源として950℃の温度でPの熱拡散を行ってn+層を0.1μ
m形成した。続いてPSGをエッチングで除去した後に、I
TO透明導電膜(820Å)/集電電極(Cr/Ag/Cr(200Å/1
μm/400Å))をn+層上に形成した。
[Table 7] PSG was deposited at 6000Å using an atmospheric pressure CVD device, and using this as a diffusion source, thermal diffusion of P was performed at a temperature of 950 ° C to form an n + layer of 0.1μ.
m formed. Then, after removing PSG by etching, I
TO transparent conductive film (820Å) / collector electrode (Cr / Ag / Cr (200Å / 1
μm / 400Å)) was formed on the n + layer.

【0093】このようにして得られた薄膜結晶シリコン
太陽電池についてAM1.5(100mW/cm2)光照射下でのI-V特
性について測定したところ、開放電圧0.58V、短絡光電
流30mA/cm2、曲線因子0.77となり、エネルギー変換効率
13.4%を得た。
The IV characteristics of the thin-film crystalline silicon solar cell thus obtained were measured under AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation. The open-circuit voltage was 0.58 V, short-circuit photocurrent was 30 mA / cm 2 , and The fill factor is 0.77, and the energy conversion efficiency is
13.4% was obtained.

【0094】実施例6 実施例4,5と同様にしてp+μc-Si/結晶シリコンヘテ
ロ型太陽電池を作製した。
Example 6 In the same manner as in Examples 4 and 5, p + μc-Si / crystalline silicon hetero solar cells were prepared.

【0095】実施例3で作製した基板を用いて、LPC
VD装置により表6の形成条件でエピタキシャル成長を
行いシリコン層の膜厚を約50μmとした。
Using the substrate prepared in Example 3, LPC
Epitaxial growth was performed by the VD apparatus under the formation conditions shown in Table 6 so that the thickness of the silicon layer was about 50 μm.

【0096】エピタキシャル層の上に通常のプラズマC
VD装置により、表8に示す条件でp型μc-Siを200Å堆
積させた。この時のμc-Si膜の暗導電率は〜10S・cm-1
あった。
Ordinary plasma C on the epitaxial layer
Using a VD apparatus, 200 Å of p-type μc-Si was deposited under the conditions shown in Table 8. At this time, the dark conductivity of the μc-Si film was ˜10 S · cm −1 .

【0097】[0097]

【表8】 [Table 8]

【0098】このようにしてヘテロ型pn接合を形成した
後にその上に透明導電膜としてITOを約850Å電子ビーム
蒸着し、さらに集電電極(Cr/Ag/Cr(200Å/1μm/400
Å))を形成した。
After forming the hetero-type pn junction in this manner, ITO as a transparent conductive film was vapor-deposited with about 850 Å electron beam, and the collector electrode (Cr / Ag / Cr (200 Å / 1 μm / 400
Å)) formed.

【0099】このようにして得られたp+μc-Si/結晶シ
リコンヘテロ型太陽電池のAM1.5光照射下でのI-V特性の
測定を行ったところ、開放電圧0.62V、短絡光電流32mA/
cm2、曲線因子0.7となり、変換効率13.9%という高い値
が得られた。このようにヘテロ接合を用いることにより
さらに高い開放電圧が得られる。以上述べたように、本
発明によれば、金属基体上に良質な単結晶シリコン層を
形成することができ、これにより高品質で安価な太陽電
池が製造されることが示された。
The IV characteristics of the p + μc-Si / crystalline silicon hetero solar cell thus obtained under AM1.5 light irradiation were measured. The open voltage was 0.62 V and the short-circuit photocurrent was 32 mA /
A cm 2 and a fill factor of 0.7 were obtained, and a high conversion efficiency of 13.9% was obtained. By using the heterojunction in this way, a higher open circuit voltage can be obtained. As described above, according to the present invention, it has been shown that a good quality single crystal silicon layer can be formed on a metal substrate, and a high quality and inexpensive solar cell can be manufactured thereby.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、特性の良好な結晶薄膜太陽電池を金属基板上に形成
することが可能となった。これにより、量産性のある安
価で良質の薄型太陽電池を市場に提供することができる
ようになった。
As described above, according to the present invention, it is possible to form a crystalline thin film solar cell having excellent characteristics on a metal substrate. As a result, it has become possible to provide a mass-produced, inexpensive, high-quality thin solar cell to the market.

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

【図1】本発明の半導体基体の製造工程を説明する模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor substrate of the present invention.

【図2】選択エッチング液でエッチングされた多孔質シ
リコンと単結晶シリコンの厚みの時間依存性について示
したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the time dependence of the thickness of porous silicon and single crystal silicon etched by a selective etching solution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコンウエハ 102 多孔質シリコン層 103 金属基板 104 非単結晶シリコン層 105 シリサイド層 106 固相エピタキシャル層 107 エピタキシャルシリコン層 101 Silicon Wafer 102 Porous Silicon Layer 103 Metal Substrate 104 Non-Single Crystalline Silicon Layer 105 Silicide Layer 106 Solid Phase Epitaxial Layer 107 Epitaxial Silicon Layer

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属/半導体2層構造の半導体基体の製
造方法において、 i)金属基体上に非単結晶シリコン層を堆積する工程と、 ii)単結晶シリコン基体の表面を多孔質化する行程と、 iii)前記金属基体上の非単結晶シリコン層の表面と前記
単結晶シリコン基体上の多孔質層の表面とを接触させる
工程と、 iv)熱処理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シ
リコン層を固相エピタキシャル成長させて単結晶化する
と同時に前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面
にシリサイド層を形成する工程と、 v)選択的エッチングにより前記多孔質層を除去して前記
単結晶シリコン基体と前記金属基体上の単結晶化シリコ
ン層とを分離する工程と、 を含むことを特徴とする半導体基体の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor substrate having a two-layer structure of metal / semiconductor, i) depositing a non-single crystal silicon layer on a metal substrate, and ii) a step of making the surface of the single crystal silicon substrate porous. Iii) contacting the surface of the non-single-crystal silicon layer on the metal substrate with the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) the non-single-crystal surface facing the porous layer by heat treatment. Solid phase epitaxial growth of the crystalline silicon layer to form a single crystal, and simultaneously forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single crystalline silicon; and v) removing the porous layer by selective etching And a step of separating the single crystal silicon substrate and the single crystallized silicon layer on the metal substrate from each other.
【請求項2】 前記非単結晶シリコン層が非晶質シリコ
ン層である請求項1に記載の半導体基体の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the non-single crystal silicon layer is an amorphous silicon layer.
【請求項3】 前記多孔質層が陽極化成により形成され
る請求項1に記載の半導体基体の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the porous layer is formed by anodization.
【請求項4】 前記選択的エッチングがフッ酸とアルコ
ールおよび過酸化水素水との混合液を用いて行なわれる
請求項1に記載の半導体基体の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the selective etching is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide solution.
【請求項5】 前記非単結晶シリコン層の堆積中あるい
は堆積後に前記非単結晶シリコン層中に不純物を導入す
る請求項1に記載の半導体基体の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein impurities are introduced into the non-single crystal silicon layer during or after the deposition of the non-single crystal silicon layer.
【請求項6】 固相エピタキシャル膜を用いた太陽電池
の製造方法において、 i)金属基体上に非単結晶シリコン層を堆積する工程と、 ii)単結晶シリコン基体の表面を多孔質化する行程と、 iii)前記金属基体上の非単結晶シリコン層の表面と前記
単結晶シリコン基体上の多孔質層の表面とを接触させる
工程と、 iv)熱処理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シ
リコン層を固相エピタキシャル成長させて単結晶化する
と同時に前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面
にシリサイド層を形成する工程と、 v)選択的エッチングにより前記多孔質層を除去して前記
単結晶シリコン基体と前記金属基体上の単結晶化シリコ
ン層とを分離する工程と、 vi)薄膜エピタキシャル成長法により前記単結晶化シリ
コン層上にシリコンエピタキシャル層を成長させる工程
と、 vii)前記エピタキシャル層表面に半導体接合を形成する
工程と、 を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
6. A method of manufacturing a solar cell using a solid-phase epitaxial film, comprising the steps of i) depositing a non-single crystal silicon layer on a metal substrate, and ii) making the surface of the single crystal silicon substrate porous. Iii) contacting the surface of the non-single-crystal silicon layer on the metal substrate with the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) the non-single-crystal surface facing the porous layer by heat treatment. Solid phase epitaxial growth of the crystalline silicon layer to form a single crystal, and simultaneously forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single crystalline silicon; and v) removing the porous layer by selective etching A step of separating the single crystal silicon substrate and the single crystal silicon layer on the metal substrate, and vi) forming a silicon epitaxial layer on the single crystal silicon layer by a thin film epitaxial growth method. Step and, vii) a method for manufacturing a solar cell characterized by comprising the steps of forming a semiconductor junction in the epitaxial layer surface that.
【請求項7】 前記非単結晶シリコン層が非晶質シリコ
ン層である請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
7. The method for manufacturing a solar cell according to claim 6, wherein the non-single-crystal silicon layer is an amorphous silicon layer.
【請求項8】 前記多孔質層が陽極化成により形成され
る請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
8. The method for manufacturing a solar cell according to claim 6, wherein the porous layer is formed by anodization.
【請求項9】 前記選択的エッチングがフッ酸とアルコ
ールおよび過酸化水素水との混合液を用いて行なわれる
請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
9. The method of manufacturing a solar cell according to claim 6, wherein the selective etching is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide solution.
【請求項10】 前記非単結晶シリコン層の堆積中ある
いは堆積後に前記非単結晶シリコン層中に不純物を導入
する請求項6に記載の太陽電池の製造方法。
10. The method for manufacturing a solar cell according to claim 6, wherein impurities are introduced into the non-single crystal silicon layer during or after the deposition of the non-single crystal silicon layer.
【請求項11】 i)金属基体上に非単結晶シリコン層を
堆積する工程と、 ii)単結晶シリコン基体の表面を多孔質化する行程と、 iii)前記金属基体上の非単結晶シリコン層の表面と前記
単結晶シリコン基体上の多孔質層の表面とを接触させる
工程と、 iv)熱処理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シ
リコン層を固相エピタキシャル成長させて単結晶化する
と同時に前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面
にシリサイド層を形成する工程と、 v)選択的エッチングにより前記多孔質層を除去して前記
単結晶シリコン基体と前記金属基体上の単結晶化シリコ
ン層とを分離する工程と、 を経て得られたことを特徴とする金属/半導体2層構造
をとる半導体基体。
11. A step of: i) depositing a non-single crystal silicon layer on a metal substrate; ii) a step of making the surface of the single crystal silicon substrate porous; iii) a non-single crystal silicon layer on the metal substrate. And the step of contacting the surface of the porous layer on the single crystal silicon substrate, and iv) by heat treatment to solid-phase epitaxially grow the non-single crystal silicon layer facing the porous layer at the same time. Forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single-crystal silicon, and v) removing the porous layer by selective etching to remove the single-crystal silicon substrate and the single-crystal silicon on the metal substrate. A semiconductor substrate having a metal / semiconductor two-layer structure, which is obtained through a process of separating layers.
【請求項12】 前記非単結晶シリコン層が非晶質シリ
コン層である請求項11に記載の半導体基体。
12. The semiconductor substrate according to claim 11, wherein the non-single crystal silicon layer is an amorphous silicon layer.
【請求項13】 前記多孔質層が陽極化成により形成さ
れる請求項11に記載の半導体基体。
13. The semiconductor substrate according to claim 11, wherein the porous layer is formed by anodization.
【請求項14】 前記選択的エッチングがフッ酸とアル
コールおよび過酸化水素水との混合液を用いて行なわれ
る請求項11に記載の半導体基体。
14. The semiconductor substrate according to claim 11, wherein the selective etching is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide solution.
【請求項15】 前記非単結晶シリコン層の堆積中ある
いは堆積後に前記非単結晶シリコン層中に不純物を導入
する請求項11に記載の半導体基体。
15. The semiconductor substrate according to claim 11, wherein impurities are introduced into the non-single crystal silicon layer during or after the deposition of the non-single crystal silicon layer.
【請求項16】 i)金属基体上に非単結晶シリコン層を
堆積する工程と、 ii)単結晶シリコン基体の表面を多孔質化する行程と、 iii)前記金属基体上の非単結晶シリコン層の表面と前記
単結晶シリコン基体上の多孔質層の表面とを接触させる
工程と、 iv)熱処理により前記多孔質層に面した前記非単結晶シ
リコン層を固相エピタキシャル成長させて単結晶化する
と同時に前記金属基体と前記非単結晶シリコンとの界面
にシリサイド層を形成する工程と、 v)選択的エッチングにより前記多孔質層を除去して前記
単結晶シリコン基体と前記金属基体上の単結晶化シリコ
ン層とを分離する工程と、 vi)薄膜エピタキシャル成長法により前記単結晶化シリ
コン層上にシリコンエピタキシャル層を成長させる工程
と、 vii)前記エピタキシャル層表面に半導体接合を形成する
工程と、 を経て得られたことを特徴とする太陽電池。
16. A step of: i) depositing a non-single crystal silicon layer on a metal substrate; ii) a step of making the surface of the single crystal silicon substrate porous; iii) a non-single crystal silicon layer on the metal substrate. And the step of contacting the surface of the porous layer on the single-crystal silicon substrate, and iv) heat-treating the non-single-crystal silicon layer facing the porous layer to form a single crystal by solid-phase epitaxial growth. Forming a silicide layer at the interface between the metal substrate and the non-single-crystal silicon; and v) removing the porous layer by selective etching to remove the single-crystal silicon substrate and the single-crystal silicon on the metal substrate. A step of separating the layers, vi) a step of growing a silicon epitaxial layer on the single crystallized silicon layer by a thin film epitaxial growth method, vii) a semiconductor junction on the surface of the epitaxial layer A solar cell characterized by being obtained through a process of forming.
【請求項17】 前記非単結晶シリコン層が非晶質シリ
コン層である請求項16に記載の太陽電池。
17. The solar cell according to claim 16, wherein the non-single-crystal silicon layer is an amorphous silicon layer.
【請求項18】 前記多孔質層が陽極化成により形成さ
れる請求項16に記載の太陽電池。
18. The solar cell according to claim 16, wherein the porous layer is formed by anodization.
【請求項19】 前記選択的エッチングがフッ酸とアル
コールおよび過酸化水素水との混合液を用いて行なわれ
る請求項16に記載の太陽電池。
19. The solar cell according to claim 16, wherein the selective etching is performed using a mixed solution of hydrofluoric acid, alcohol, and hydrogen peroxide solution.
【請求項20】 前記非単結晶シリコン層の堆積中ある
いは堆積後に前記非単結晶シリコン層中に不純物を導入
する請求項16に記載の太陽電池。
20. The solar cell according to claim 16, wherein impurities are introduced into the non-single-crystal silicon layer during or after the deposition of the non-single-crystal silicon layer.
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