CN102598290A - 薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供能薄型化至数10nm以下的厚度的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。具备：在硅衬底的表面扩散第1金属和硅而形成的金属硅化物层、在硅衬底的表面的第2金属薄膜层的层叠部位形成的导电薄膜层、以及在所述金属硅化物层与所述导电薄膜层之间的硅衬底的表面附近扩散硅的纳米粒子而形成的硅扩散部，向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层或导电薄膜层照射光，在硅衬底的表面的金属硅化物层与导电薄膜层间产生光感应电流。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜型的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法，更详细而言涉及在元件的表面产生光载流子的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。
背景技术
在太阳能电池的用途中作为光电转换元件，试图进行薄型化而缩减成为发电部的硅的使用量，但将从结晶块(ingot)切断的硅晶圆(wafer)的厚度做成150μm左右为极限；另外，若使厚度变薄则不能充分吸收光，所以光电转换效率降低，因此形成防反射膜等，所以元件整体的薄型化存在极限。
因此，用CVD法等制膜非晶硅(以下记为“a-Si”)、微结晶硅的薄膜，提供厚度为一般的硅太阳能电池的1％左右的薄膜硅太阳能电池。图8是使用a-Si膜的pin构造的薄膜太阳能电池100(专利文献1)的截面图，在玻璃衬底101上形成薄膜太阳能电池100。
如该图所示，薄膜太阳能电池100在银的下部电极102与氧化铟锡(ITO)的透明上部电极103之间，层叠有形成pin构造的a-Si膜的n层104、半结晶化a-Si膜的i层105、a-Si膜的p层106。在这里，各层的厚度如下：下部电极102为100nm左右、上部电极103为70nm左右、n层104为50nm左右、i层105为2μm左右、p层106为20nm左右。
i层105具有接受通过上方的透明上部电极103的光而利用光电效应生成载流子的发电功能，n层104和p层106具有向层105施加内部电场而分离i层105的载流子的功能。
因此，从薄膜太阳能电池100的上方照射光时，接受光而在i层105分离的载流子向作为层叠方向的n层104或p层106移动，如果将下部电极102与上部电极103间短路，则由于载流子的移动，光感应电流在层叠方向的下部电极102与上部电极103间流动。
专利文献1：日本特开2000-349321号公报
发明内容
然而，即使是通过制膜硅薄膜而薄型化的上述薄膜太阳能电池100，也由于光载流子在作为光的入射方向的pin构造的各层叠方向流动而发电，所以即使使用吸收系数高的a-Si，将其厚度做成1μm左右也为极限，而且为了取出在层叠方向流动的光感应电流，需要夹着pin构造进一步配置上部电极103和下部电极102，薄型化存在极限。
另外，为了使入射光到达具有发电功能的i层105，需要用ITO等透明导电材料形成覆盖其上方整个面的上部电极103，另外，因为薄膜保持原样不能够充分吸收入射光，所以采用了使用表面纹理等控制光学特性、提高入射光的利用效率的构造。
而且，a-Si的禁带宽度大，虽响应700nm以下的比较短的波长的光，但不能够利用红外光等长波长的光，因此采用添加微结晶硅层的纵列(tandem)构造，或者如专利文献1所述采用使i层105的非晶及微结晶的结晶比率在层叠方向变化的构造，从而使其对于宽频带的光进行响应，因此需要复杂的工艺。
本发明是考虑到这样的现有的问题点而做出的，其目的在于，提供能薄型化至数10nm以下的厚度的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。
另外，其目的在于，提供能在同一表面配置引出光感应电流的一对电极、进一步薄型化的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。
另外，其目的在于，提供能使硅层的厚度为20nm以下、缩减硅材料的使用量、降低成本的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。
另外，其目的在于，提供不需要复杂而精密的半导体工艺控制、用退火处理的单纯的工序、响应从可见区域到红外区域的宽频带的光的薄膜光电转换元件及薄膜光电转换元件的制造方法。
为了达到上述目的，权利要求1所述的发明的特征在于，对层叠有由第1金属构成的第1金属薄膜层以及与第1金属薄膜层上的一部分重叠且由第2金属构成的第2金属薄膜层的硅衬底进行退火处理，且具备：金属硅化物层，在硅衬底的表面扩散第1金属和硅而形成；导电薄膜层，在硅衬底的表面的第2金属薄膜层的层叠部位形成；以及硅扩散部，在所述金属硅化物层与所述导电薄膜层之间的硅衬底的表面附近扩散硅的纳米粒子而形成，向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层或导电薄膜层照射光，在硅衬底的表面的金属硅化物层与导电薄膜层间产生光感应电流。
通过退火处理，在导电薄膜层中第1金属、第2金属和硅的纳米粒子相互扩散，在金属硅化物层中第1金属和硅的纳米粒子相互扩散，在最大20nm以下的深度，各元素的活化能量较高，产生状态图从大块性质离开的现象。
沿着硅衬底的表面，在硅扩散部与金属硅化物层间以及硅扩散部与导电薄膜层间分别形成肖特基界面。在导电薄膜层的形成部位，由于第2金属薄膜层与第1金属薄膜层层叠，比形成有金属硅化物的第1金属薄膜层的厚度厚，所以是金属相对过剩的区域，促进电阻(ohmic)化，势垒的阻塞(pinning)减弱，能认为硅扩散部与导电薄膜层间的势垒的高度低。其结果是，利用硅扩散部与金属硅化物层间的肖特基势垒，沿着硅衬底的表面形成以从金属硅化物层到导电薄膜层的方向作为正向的二极管。
向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的导电薄膜层照射光时，在导电薄膜层感应大量光载流子，通过用沿着硅衬底的表面的上述二极管的正偏置特性而沿着硅衬底的表面移动，从而光感应电流沿着表面流动。
同样，向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层照射光时，在金属硅化物层感应大量光载流子，通过用沿着硅衬底的表面的上述二极管的正偏置特性而沿着硅衬底的表面移动，从而光感应电流沿着表面流动。
由于在硅衬底的表面形成的金属硅化物层和导电薄膜层具有导电性，所以能抑制在表面感应的光载流子的传导损耗。
在硅的纳米粒子共存的金属硅化物层和导电薄膜层中，硅粒子为纳米尺寸，所以波数选择规则为与大块不同的直接迁移，从Si价电子带产生相当于可见域的能隙的带间激励。其结果是，在该导电薄膜层中，主要对于长波长的红外区域的光，利用层叠方向的肖特基势垒产生光载流子；并且主要对于短波长的可见光的光，产生硅纳米粒子的激励引起的光载流子，将两者相加，能获得响应灵敏度高、从可见光到红外光的宽频带响应特性。
另外，权利要求2所述的发明的特征在于，导电薄膜层的厚度不到100nm，金属硅化物层的厚度比导电薄膜层更薄。
能够大幅度缩减成为导电薄膜层和金属硅化物层的材料的第1金属和第2金属的使用量，分别用在硅衬底上蒸镀后进行退火处理的简单的工序在硅衬底上形成。
另外，权利要求3所述的发明的特征在于，第1金属是Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的任一个，第2金属是Au。
Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的熔点高，高温中的机械性质优异，适于金属硅化物的材料。另外，Au在其周围帮助第1金属和硅的纳米粒子的扩散，容易形成金属硅化物与导电薄膜层之间的硅扩散部。
另外，权利要求4所述的发明的特征在于，具备：第1工序，在硅衬底上成膜由第1金属构成的第1金属薄膜层；第2工序，在第1金属薄膜层上的一部分成膜由第2金属构成的第2金属薄膜层；第3工序，对在硅衬底上层叠的第1金属薄膜层和第2金属薄膜层进行退火处理，在衬底上形成扩散第1金属和硅的金属硅化物层、第2金属薄膜层的层叠部位的导电薄膜层、以及在所述金属硅化物层与所述导电薄膜层之间在硅衬底的表面附近扩散硅的纳米粒子的硅扩散部，向与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层或导电薄膜层照射光，在硅衬底的表面的金属硅化物层与导电薄膜层间产生光感应电流。
通过退火处理，在导电薄膜层中第1金属、第2金属和硅的纳米粒子相互扩散，在金属硅化物层中第1金属和硅的纳米粒子相互扩散，在最大20nm以下的深度，各元素的活化能量高，产生状态图从大块性质离开的现象。
沿着硅衬底的表面，在硅扩散部与金属硅化物层间以及硅扩散部与导电薄膜层间分别形成肖特基界面。在导电薄膜层的形成部位，由于第2金属薄膜层与第1金属薄膜层层叠，厚度比形成有金属硅化物的第1金属薄膜层厚，所以是金属相对过剩的区域，促进电阻化，势垒的阻塞减弱，能认为硅扩散部与导电薄膜层间的势垒的高度低。其结果是，利用硅扩散部与金属硅化物层间的肖特基势垒，沿着硅衬底的表面形成以从金属硅化物层到导电薄膜层的方向作为正向的二极管。
向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的导电薄膜层照射光时，在导电薄膜层感应大量光载流子，通过用沿着硅衬底的表面的上述二极管的正偏置特性而沿着硅衬底的表面移动，从而光感应电流沿着表面流动。
同样，向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层照射光时，在金属硅化物层感应大量光载流子，通过用沿着硅衬底的表面的上述二极管的正偏置特性而沿着硅衬底的表面移动，从而光感应电流沿着表面流动。
由于在硅衬底的表面形成的金属硅化物层和导电薄膜层具有导电性，所以能抑制在表面感应的光载流子的传导损耗。
在硅的纳米粒子共存的金属硅化物层和导电薄膜层中，硅粒子成为纳米尺寸，所以波数选择规则成为与大块不同的直接迁移，从Si价电子带产生相当于可见域的能隙的带间激励。其结果是，在该导电薄膜层中，主要对于长波长的红外区域的光，利用层叠方向的肖特基势垒产生光载流子；并且主要对于短波长的可见光的光，产生硅纳米粒子的激励引起的光载流子，将两者相加，能获得响应灵敏度高、从可见光到红外光的宽频带响应特性。
另外，权利要求5所述的发明的特征在于，导电薄膜层的厚度不到100nm，金属硅化物层的厚度比导电薄膜层更薄。
能够大幅度缩减成为导电薄膜层和金属硅化物层的材料的第1金属和第2金属的使用量，分别用在硅衬底上蒸镀后进行退火处理的简单的工序在硅衬底上形成。
另外，权利要求6所述的发明的特征在于，第1金属是Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的任一个，第2金属是Au。
Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的熔点高，高温中的机械性质优异，适于金属硅化物的材料。另外，Au在其周围帮助第1金属和硅的纳米粒子的扩散，容易形成金属硅化物与导电薄膜层之间的硅扩散部。
依据权利要求1和权利要求4所述的发明，不是对透过硅衬底内的光进行光电转换，而是在衬底的表层进行光电转换，所以光损失小，能用高的灵敏度获得光感应电流。
另外，光载流子沿着衬底的表面移动，所以产生移动速度约107cm/s的化合物半导体水平的高速光感应载流子。因此，在作为光检测传感器使用的情况下，能够实现超高速图像传感器、对于GHz～THz带的光调制波进行回应的光电转换元件。由于是薄膜型，所以也能够作为可阵列化的表面检测型CCD传感器使用。
另外，能够不依赖于与硅的肖特基势垒的高度、对于从可见区域到红外区域的宽的波长频带的光进行响应而产生光感应电流。因此，在作为光检测传感器使用的情况下，能够以优异的灵敏度特性检测宽频带的光。另外，在作为太阳能电池使用的情况下，能够将宽度较宽的频带的太阳光进行光电转换而利用于电力，特别是在阴天时，对于使用p-n结的Si类光电转换元件的太阳能电池，能够将大致2倍的太阳能利用于电力。而且，通过对日落后在大气中散射的红外光进行光电转换，能够期待昼夜发电；由于在热转换前对散射的红外光进行光电转换，所以也能够期待其作为应对地球暖化的方案。
另外，与通过制膜pn结的光电转换元件、硅薄膜而薄型化的薄膜光电转换元件相比，能够飞跃性地进行薄型化，能够仅使用极少量的第1金属、第2金属、硅等稀有元素而进行制造。
另外，由于能够将光感应电流、光感应电压从与硅衬底的同一表面侧的金属硅化物层和导电薄膜层连接的一对电极取出，所以一对引出电极不在层叠方向分开配置，能够使薄膜光电转换元件进一步薄型化。
而且，依据权利要求4所述的发明，能够用仅对在表面层叠第1金属薄膜层、进一步在其一部分层叠第2金属薄膜层的硅衬底进行退火处理的单纯的制造工艺而进行制造，该工艺能够利用形成金属硅化物层的Si基底的工艺。
依据权利要求2和权利要求5所述的发明，由于在硅衬底的表层的厚度不到100nm的导电薄膜层和更薄的金属硅化物层产生光感应电流，所以能薄膜化，在太阳能电池的用途中，能够粘贴在楼房、汽车窗户、便携电话机等携带设备的壳体等，对于安装场所没有限制。
依据权利要求3和权利要求6所述的发明，由于第1金属和作为贵金属的第2金属都仅为了形成金属硅化物层和导电薄膜层而使用，所以能够用极少量的稀有元素进行制造。
第1金属的熔点高、高温中的机械性质优异，适于金属硅化物的材料。特别是第1金属为Co的情况下，金属硅化物是利用于硅器件的电极基底的CoSix，能够利用现存的工艺。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的薄膜光电转换元件1的纵截面图。
图2是薄膜光电转换元件1的等效电路图。
图3是示出薄膜光电转换元件1的制造工艺的工序图。
图4是示出在薄膜光电转换元件1的电极4、5间施加的偏置电压V和在电极4、5间流动的电流Ib、Ib1、Ib2的关系的I-V线图。
图5是将向金属硅化物层3照射光时在电极4、5间流动的光感应电流I1以及向导电薄膜层9照射光时在电极4、5间流动的光感应电流I2用与偏置电压的关系示出的I-V线图。
图6是示出向金属硅化物层3照射光而感应的光载流子的移动的能量图。
图7是示出向导电薄膜层9照射光而感应的光载流子的移动的能量图。
图8是现有的薄膜太阳能电池100的截面图。
具体实施方式
下面，使用图1～图7说明本发明的一种实施方式的薄膜光电转换元件1及其制造方法。如图1所示，本实施方式的薄膜光电转换元件1具备：作为半导体衬底的由n型Si构成的n-Si衬底2，作为在n-Si衬底2的表面上自组装的金属硅化物层的CoSix层3，与CoSix层3的一部分电阻性连接的阳极电极4，在n-Si衬底2的表面上形成的导电薄膜层9，与导电薄膜层9的一部分电阻性连接的阴极电极5，在CoSix层3与导电薄膜层9之间硅的纳米粒子扩散到表面的硅扩散部6；在这里，作为在太阳能电池的用途中使用的元件，能粘贴在窗玻璃的玻璃板10。这样，在n-Si衬底2的同一表面侧形成向外部引出光感应电流的一对阳极电极4和阴极电极5。
该构成的薄膜光电转换元件1，如图3的示出制造工艺的工序图所示，在几乎为正方形的由n型Si构成的n-Si衬底2上利用溅射成膜厚度8nm的Co薄膜7(イ)，进行5分钟有机清洗后(ロ)，进行掩模印刷在正方形的Co薄膜7上的一部分区域溅射形成厚度约10nm的Au薄膜8以便形成导电薄膜层9(ハ)。然后，用3分钟的升温时间升温到400～800℃，优选升温到600℃，在600℃的温度进行3分钟退火处理(二)，分别将阳极电极4和阴极电极5与在n-Si衬底2上形成的CoSix层3和导电薄膜层9电阻性连接(ホ)，从而制造薄膜光电转换元件1。
经过该工艺制造的薄膜光电转换元件1，通过上述退火处理，层叠的Si、Co及Au相互扩散，在仅成膜有Co薄膜7的区域中，在Si衬底2的表面上形成自组装的CoSix层3，并且在Co薄膜7上进一步形成有Au薄膜8的区域，形成Co、Au和Si的纳米粒子扩散的Co、Au丰富的导电薄膜层9。
通过退火处理，在形成有CoSix层3和导电薄膜层9的区域，在其与层叠方向的n-Si衬底2之间形成肖特基界面。在形成有导电薄膜层9的区域，在CoSix与Si间或Au与Si间的任一个形成肖特基界面。另外，在通过退火处理扩散进一步推进的区域，形成与n-Si衬底2电阻性连接的区域。因此，如图2所示，在形成有肖特基界面的区域，形成分别以从CoSix层3及导电薄膜层9到层叠方向的n-Si衬底2的方向作为正向的二极管D2、D3，并且在电阻性连接的区域，与二极管D2、D3并列地形成电阻R2、R3连接的等效电路。
通过退火处理，在导电薄膜层9中Co、Au和Si的纳米粒子相互扩散，在CoSix层3中Co、Si的纳米粒子相互扩散，在最大20nm以下的深度，各元素的活化能量高，产生状态图从大块性质离开的现象。在Si纳米粒子共存的CoSix层3和导电薄膜层9中，Si粒子为纳米尺寸，所以波数选择规则成为与大块不同的直接迁移，从Si价电子带产生相当于可见域的能隙的带间激励。其结果是，在该CoSix层3及导电薄膜层9中，对于长波长的红外区域的光，利用层叠方向的肖特基势垒产生光载流子；并且对于短波长的可见光的光也产生硅纳米粒子的激励引起的光载流子，通过响应两者，能够获得响应灵敏度高、从可见光到红外光的宽频带响应特性。
并且，通过退火处理，在Au薄膜8的周围，受Au的帮助n-Si衬底2的Si纳米粒子容易扩散到表面附近，在CoSix层3与导电薄膜层9之间，大量硅纳米粒子和CoSix、Au、Co一起扩散的硅扩散部6，在这里在从Au薄膜8的周围最大1mm以内的宽度形成。理论上说，在沿着n-Si衬底2的表面的水平方向，在由半导体构成的硅扩散部6与导电薄膜层9间以及硅扩散部6与CoSix层3间也形成肖特基界面，但是由于在退火处理前与仅由Co薄膜7构成的CoSix层3侧相比，Au薄膜8与Co薄膜7层叠的导电薄膜层9侧的金属为相对过剩的区域，所以能认为促进电阻化，势垒的阻塞减弱，能认为硅扩散部6与导电薄膜层9间的势垒的高度较低。其结果是，利用硅扩散部6与CoSix层3间的肖特基势垒，形成以从水平方向的CoSix层3到导电薄膜层9的方向作为正向的二极管D1。
因此，进行退火处理的薄膜光电转换元件1成为用图2所示的等效电路图示出的电路构成。然而这些等效电路在20nm内的厚度的薄膜的CoSix层3、硅扩散部6、导电薄膜层9和n-Si衬底2的极浅的表层形成。此外，电阻R1是在阳极电极4与阴极电极5之间的CoSix层3的电阻。
为了确认从如上所述地构成的薄膜光电转换元件1的表面侧(图1中的上方)照射光、在接受光的同一表面侧形成的阳极电极4与阴极电极5间产生光感应电流I1、I2的情况，进行了以下测定：使阳极电极4和阴极电极5的偏置电压Vb变化，并且向CoSix层3和导电薄膜层9照射波长632nm、输出1.68mV、照射面积0.4/mm2的激励用激光，与不照射激励用激光的情况下在阳极电极4与阴极电极5间流动的电流Ib进行比较。
图4是示出在各测定条件下在阳极电极4与阴极电极5间产生的电流Ib、Ib1、Ib2与偏置电压Vb的关系的I-V线图；图中用虚线表示的Ib是不照射激励用激光的情况下在阳极电极4与阴极电极5间流动的电流值，Ib1是向CoSix层3照射激励用激光而产生的电流值，Ib2是向导电薄膜层9照射激励用激光而产生的电流值。
由在负的偏置电压几乎为0、随着正的偏置电压的上升而上升的该图所示的电流Ib的波形，确认以从CoSix层3到导电薄膜层9的方向作为正向的二极管D1，从I-V线图估计的其肖特基势垒的高度，推定为0.56eV～0.58eV。
图5是从图4所示的测定结果中除去由偏置电压引起的在阳极电极4与阴极电极5之间流动的电流Ib，而仅将利用激励用激光产生的光感应电流I1、I2用与偏置电压Vb的关系表示的I-V线图。即，图中I1是用Ib1-Ib算出的电流值，I2是用Ib2-Ib算出的电流值，图中的数值(单位mA)是在施加用其左侧的纵轴表示的偏置电压Vb时的电流值。
如图5所示，向CoSix层3照射激励用激光而产生的光感应电流I1，在施加正的偏置电压Vb期间电流值几乎为0，施加负的偏置电压Vb时，从阴极电极5到阳极电极4的方向流动-0.98mA左右的电流。
如图6所示，在施加正的偏置电压Vb的状态下，从CoSix层3的下层的n-Si衬底2接受光而感应的光载流子(光感应电子)向阴极电极5方向的移动被其间的肖特基势垒阻止，向+侧电位的阳极电极4的方向引导，经由电阻R2与其下方的n-Si衬底2的空穴复合。因此，不表示为在阳极电极4与阴极电极5间流动的电流I1。另一方面，在施加负的偏置电压Vb的状态下，虽然向二极管D1施加反偏置，但是从n-Si衬底2向CoSix层3感应的光载流子(光感应电子)向+侧电位的阴极电极5的方向引导，以旁路或隧道效应通过二极管D1，在导电薄膜层9流到阴极电极5，经由阳极电极4和电阻R2与其下方的n-Si衬底2的空穴复合。因此，沿着薄膜光电转换元件1的表面流动负的光感应电流I1。
另外，如图5所示，向导电薄膜层9照射激励用激光而产生的光感应电流I2，施加正的偏置电压Vb时，从阳极电极4到阴极电极5的正方向流动0.35mA左右的电流，在施加负的偏置电压Vb期间，电流值几乎不流动。
如图7所示，在施加正的偏置电压Vb的状态下，从导电薄膜层9的下层的n-Si衬底2接受光而感应的光载流子(光感应电子)，从n-Si衬底2向CoSix层3感应的光载流子(光感应电子)，向+侧电位的阳极电极4的方向引导，由于向二极管D1施加正偏置，所以通过二极管D1，在导电性的CoSix层3流到阳极电极4，经由阴极电极5和电阻R3，与其下方的n-Si衬底2的空穴复合。因此，沿着薄膜光电转换元件1的表面流动正的光感应电流I2。另一方面，在施加负的偏置电压Vb的状态下，从n-Si衬底2向导电薄膜层9感应的光载流子(光感应电子)，向阴极电极5的方向的移动被施加反偏置的二极管D1的势垒阻止，并且向着+侧电位的阴极电极5的方向引导，经由电阻R3与其下方的n-Si衬底2的空穴复合。因此，不表示为在阳极电极4与阴极电极5之间流动的电流I2。
上述光感应电流I1、I2，主要在n-Si衬底2上的20nm以下的厚度的表面导电层流动，另外，由于利用用多数载流子进行动作的肖特基，所以具有相当于载流子高速移动、载流子在面内方向移动的HEMT(High Electron Mobility Transistor：高电子迁移率晶体管)的高速响应性，能用于GHz～THz带的光传感器。
另外，在本实施方式的薄膜光电转换元件1中，已验证了响应从可见区域到红外区域的波长(0.4～2μm)的光的情况，在作为太阳能电池的用途使用的情况下，能够从可见光直到红外光进行光电转换，提高转换效率，且能够用极薄膜做成可挠性的薄膜光电转换元件1，所以粘贴在楼房的墙面或便携设备的外壳表面也能发电，其安装空间不受限制。
而且，本实施方式那样仅在n-Si衬底2上形成CoSix层3、硅扩散部6、导电薄膜层9，所以能够利用简单的Si基底的工艺制造太阳能电池及图像传感器等用途的光电转换元件。
另外，在形成CoSix层3的n-Si衬底2上成膜的Co薄膜7，也可以是Fe、W、Ni、Al、Ti等的薄膜金属层；硅衬底2也可以是p-Si衬底。
产业上的可利用性
本发明适于太阳能电池或高速光传感器所使用的薄膜光电转换元件。
附图标记说明
1薄膜光电转换元件；2n-Si衬底(硅衬底)；3CoSix层(金属硅化物层)；4阳极电极；5阴极电极；6硅扩散部；7Co薄膜(第1金属薄膜层)；8Au薄膜(第2金属薄膜层)；9导电薄膜层。
Claims (6)
1.一种薄膜光电转换元件，其特征在于，
对层叠有由第1金属构成的第1金属薄膜层以及与第1金属薄膜层上的一部分重叠且由第2金属构成的第2金属薄膜层的硅衬底进行退火处理，
所述薄膜光电转换元件具备：
金属硅化物层，在硅衬底的表面扩散第1金属和硅而形成；
导电薄膜层，在硅衬底的表面的第2金属薄膜层的层叠部位形成；以及
硅扩散部，在所述金属硅化物层与所述导电薄膜层之间的硅衬底的表面附近扩散硅的纳米粒子而形成，
向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层或导电薄膜层照射光，在硅衬底的表面的金属硅化物层与导电薄膜层间产生光感应电流。
2.一种薄膜光电转换元件，其特征在于，导电薄膜层的厚度不到100nm，金属硅化物层的厚度比导电薄膜层更薄。
3.如权利要求1或2所述的薄膜光电转换元件，其特征在于，第1金属是Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的任一个，第2金属是Au。
4.一种薄膜光电转换元件的制造方法，其特征在于，具备：
第1工序，在硅衬底上成膜由第1金属构成的第1金属薄膜层；
第2工序，在第1金属薄膜层上的一部分成膜由第2金属构成的第2金属薄膜层；以及
第3工序，对在硅衬底上层叠的第1金属薄膜层和第2金属薄膜层进行退火处理，在衬底上形成扩散第1金属和硅的金属硅化物层、第2金属薄膜层的层叠部位的导电薄膜层、以及在所述金属硅化物层与所述导电薄膜层之间在硅衬底的表面附近扩散硅的纳米粒子的硅扩散部，
向在与硅衬底的层叠方向形成有肖特基界面的金属硅化物层或导电薄膜层照射光，在硅衬底的表面的金属硅化物层与导电薄膜层间产生光感应电流。
5.如权利要求4所述的薄膜光电转换元件的制造方法，其特征在于，导电薄膜层的厚度不到100nm，金属硅化物层的厚度比导电薄膜层更薄。
6.如权利要求4或5所述的薄膜光电转换元件的制造方法，其特征在于，第1金属是Co、Fe、W、Ni、Al、Ti的任一个，第2金属是Au。
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