DE69825517T2

DE69825517T2 - Herstellungsverfahren eines Halbleiter-Substrats

Info

Publication number: DE69825517T2
Application number: DE69825517T
Authority: DE
Inventors: Yukiko Ohta-ku Iwasaki; Katsumi Ohta-ku Nakagawa; Takao Ohta-ku Yonehara; Shoji Ohta-ku Nishida; Kiyofumi Ohta-ku Sakaguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: EP0867918B1; EP0867918A2; AU5969698A; KR100300279B1; CN1198020A; KR19980080797A; AU734765B2; JP3492142B2; DE69825517D1; EP0867918A3; US6258698B1; CN1122317C; JPH10270669A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitersubstraten, die preisgünstige Substrate mit darauf ausgebildeten Dünnfilmkristallschichten sind und bevorzugt insbesondere als Substrate für Solarzellen geeignet sind.
Verwandter Stand der Technik
Als Antriebsenergiequellen für verschiedene Instrumente oder als Stromquellen, die mit kommerziellem elektrischen Strom systematisch im Zusammenhang stehen, sind bereits Solarzellen im großen Umfang untersucht und entwickelt worden. Bei der Herstellung dieser Solarzellen ist es wegen des Bedarfs hinsichtlich geringerer Kosten erwünscht, Halbleitervorrichtungen auf Substraten auszubilden, die so preisgünstig wie möglich sind.
Mittlerweile ist das Silicium als Halbleiter für den Aufbau von Solarzellen üblicherweise verwendet worden. Insbesondere ist das Einkristall-Silicium im Hinblick auf die Effizienz, Lichtenergie in photo-voltaische Kraft umzuwandeln (das heißt photoelektrische Umwandlungseffizienz), das beste. Allerdings wird im Hinblick darauf, eine große Fläche und geringe Kosten zu erreichen, das amorphe Silicium als vorteilhaft angesehen.
Seit den letzten Jahren wird die Verwendung von polykristallinem Silicium untersucht, wegen der Kostenreduktion im Vergleich zu amorphen Silicium und der hohen photoelektrischen Konversionseffizienz im Vergleich zu Einkristallen.
Allerdings erfordern bei diesem Einkristall-Silicium und polykristallinen Silicium die Verfahren, die konventionell vorgeschlagen werden, das Schneiden von großen Kristallen in plättchenähnliche Substrate, und deshalb ist es für sie schwierig gewesen, eine Dicke von 0,3 mm oder kleiner zu erreichen. Demzufolge haben die Substrate, die durch Schneiden von großen Kristallen auf diese Weise erhalten werden, konsequenterweise eine größere Dicke als notwendig, um Licht in ausreichender Menge zu absorbieren, und man kann nicht sagen, dass sie als Substratmaterialien vollständig effektiv ausgenutzt werden. Das heißt also, um Halbleitervorrichtungen, wie Solarzellen, kostengünstiger herzustellen, muss das Substrat viel dünner gemacht werden.
Erst kürzlich ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, worin eine Silciumfolie durch ein Schleuderverfahren hergestellt wird, indem Tröpfchen aus geschmolzenem Silicium in eine Form gegossen werden. Die auf diese Weise erhaltenen Substrate weisen allerdings als geringste Dicke etwa 0,1 mm bis etwa 0,2 mm auf, und sie sind immer noch nicht ausreichend dünn im Vergleich zur Dicke (20 μm bis 50 μm), die für die Absorption von Licht notwendig und ausreichend ist.
Unter diesen Umständen ist ein Versuch vorgeschlagen worden, bei dem epitaxiale Dünnfilmschichten, die auf Einkristallsiliciumsubstraten gewachsen sind, von den Substraten abgetrennt (abgelöst) werden, und die abgelösten Filme in Solarzellen verwendet werden, so dass eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz und geringe Kosten erreicht werden konnten (Milnes, A.G. and Feucht, D.L., „Peeled Film Technology Solar Cells", IEEE Photovoltaic Spezialist Conference, S. 338, 1975).
In diesem Verfahren muss allerdings eine Zwischen-SiGe-Schicht zwischen dem Substrat aus dem Einkristallsilicium und der wachsenden epitaxialen Schicht vorgesehen werden, wonach dann in diesem Zustand ein heteroepitaxiales Wachstum folgt, und des weiteren muss die gewachsene Schicht durch selektives Schmelzen dieser Zwischenschicht abgelöst werden. Im Allgemeinen kommt es bei dem heteroepitaxialen Wachstum zu einem Unterschied in der Gitterkonstante, was wiederum Defekte oder Mängel an den Wachstumsgrenzen verursacht. Ebenfalls kann man im Hinblick auf die Verwendung verschiedener Arten von Materialien nicht sagen, dass es hier zu Vorteilen im Hinblick auf die Prozesskosten kommt.
Dünne Kristallsolarzellen werden ebenfalls nach einem Verfahren, das im US-Patent-Nr. 4,816,420 beschrieben ist, hergestellt, das heißt, ein Solarzellenherstellungsverfahren, das dadurch charakterisiert ist, dass ein folienähnliches Kristall durch selektives epitaxiales Wachstum oder laterales Wachstum gebildet wird, ausgeführt auf einem Kristallsubstrat durch ein Maskenmaterial, wonach anschließend der erhaltene Kristall von dem Substrat getrennt wird.
Allerdings sind bei diesem Verfahren die Öffnungen, die sich im Maskenmaterial befinden, linienförmig. Um den folienähnlichen Kristall, der aus der Linienvorgabe durch selektives epitaxiales Wachstum oder durch laterales Wachstum gewachsen ist, zu trennen, verwendet man die Spaltung der Kristalle, um diese mechanisch abzulösen. Wenn allerdings die Linienvorgabe eine größere Form als eine bestimmte Größe aufweisen, dann kommen sie mit dem Substrat in einem derart großen Bereich in Kontakt, dass der folienähnliche Kristall brechen kann, wenn es abgelöst wird.
Wenn insbesondere die Solarzellen in der Weise hergestellt sind, dass sie eine große Oberfläche aufweisen, wobei allerdings die Linienvorgabe eine enge Breite aufweist (etwa 1 μm in der Praxis), ist es schwierig, in der Praxis das gewünschte Halbleitersubstrat zu erhalten, wenn sie eine Linienlänge von einigen mm bis einigen cm oder eine Größe, die größer als das ist, aufweisen.
Unter diesen Umständen ist vorgeschlagen worden, eine poröse Siliciumschicht auf der Oberfläche eines Siliciumwafers auszubilden, danach diese von der Waferoberfläche abzutrennen, die abgetrennte poröse Schicht auf ein Metallsubstrat zu fixieren, eine epitaxiale Schicht auf der porösen Schicht zu bilden und unter der Verwendung der auf dieser Weise gebildeten epitaxialen Schicht, eine Dünnfilmkristallsolarzelle herzustellen, die gute Eigenschaften zeigt (siehe japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungs-Nr. 6-45622).
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 8-213645 beschreibt ebenfalls, dass sich eine poröse Siliciumschicht auf einem Siliciumwafer bildet, eine Dünnfilmsiliciumschicht auf der porösen Schicht wachsen gelassen wird und danach die gewachsene Dünnfilmsiliciumschicht und der Siliciumwafer von der porösen Siliciumschicht getrennt werden, so dass die erstgenannte dafür verwendet werden kann, um eine Solarzelle herzustellen, und ebenfalls wird ein Rückstand der porösen Siliciumschicht vom Siliciumwafer, von dem die Dünnfilmsiliciumschicht abgetrennt worden war, entfernt, so dass dann nachher der erhaltene Siliciumwafer dafür wieder verwendet werden kann, was zu einer Kostenreduktion führt.
Die US-5 391 257 beschreibt ein Verfahren zur Übertragung eines Dünnfilms auf ein anderes Substrat, wobei eine poröse Schicht und eine Bondingmethode verwendet werden.
Bei diesen Verfahren verringert sich die Dicke des Siliciumwafers mit den Malen der Wiederverwendung, so dass es schwierig wird, das Siliciumwafer zu handhaben, und es gibt daher eine Begrenzung hinsichtlich der Male der Wiederverwendung. Deswegen ist es in diesem Fall ebenfalls schwierig zu sagen, dass die Materialien gut effektiv eingesetzt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, indem die obigen Umstände berücksichtigt worden sind. Demzufolge besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Halbleitersubstrat mit Eigenschaften, die gut genug sind, um eine Dünnfilmkristallsolarzelle zu bilden, bei geringen Kosten hergestellt werden kann, während die Materialien günstig eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats zur Verfügung, das eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht; eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf eine Oberfläche eines zweiten Substrats und eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und des zweiten Substrats am Bereich der porösen Schicht, um die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat zu übertragen, wobei die Halbleiterschicht auf der Oberfläche des zweiten Substrats vorgesehen wird, aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats zur Verfügung, das aufweist:
Einen ersten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht; eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf eine Oberfläche eines zweiten Substrats; eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und des zweiten Substrats am Bereich der porösen Schicht, um die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat zu übertragen, und eine fünfte Stufe des Entfernens eines Rückstands der porösen Schicht, der auf der Oberfläche des ersten Substrats als Ergebnis der Trennung verblieben ist, aufweist, und
einen zweiten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe des Bildens einer Halbleiterschicht nur auf der Oberfläche der porösen Schicht; eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf eine Oberfläche eines zweiten Substrats; eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und des zweiten Substrats am Bereich der porösen Schicht, um die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat zu übertragen und eine dritte Stufe des Entfernens eines Rests der porösen Schicht, die auf der Oberfläche des ersten Substrats als Ergebnis der Trennung verblieben ist, aufweist; wobei die ersten und zweite Routinevorgänge mindestens einmal wiederholt werden, um die Halbleiterschichten auf den Oberflächen einer Vielzahl von zweiten Substraten durch Verwendung des gleichen ersten Substrats vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats zur Verfügung, das eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht; eine dritte der Fixierung der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist und einer Oberfläche eines provisorischen Substrats; eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, am Bereich der porösen Schicht, damit das provisorische Substrat die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, hält und eine fünfte Stufe der Übertragung der Halbleiterschicht, die auf dem provisorischen Substrat gehalten ist, vom provisorischen Substrat auf ein zweites Substrat, aufweist, wobei die Halbleiterschicht auf der Oberfläche des zweiten Substrats vorgesehen wird.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats zur Verfügung, das aufweist:
Einen ersten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht und eine Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gege nüberliegend der Seite der porösen Schicht; eine dritte Stufe der Fixierung der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist und einer Oberfläche eines provisorischen Substrats; eine vierte Stufe der Trennung des ersten Substrats und der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, am Bereich der porösen Schicht, damit das provisorische Substrat die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, hält; eine fünfte Stufe der Übertragung der Halbleiterschicht, die auf dem provisorischen Substrat gehalten wird, vom provisorischen Substrat auf ein zweites Substrat und eine sechste Stufe der Entfernung eines Rückstands der porösen Schicht, der auf der Oberfläche des ersten Substrats als Ergebnis der Trennung verblieben ist, aufweist und
einen zweiten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der Bildung einer Halbleiterschicht nur auf der Oberfläche der porösen Schicht; eine dritte Stufe der Fixierung der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist und einer Oberfläche eines provisorischen Substrats; eine vierte Stufe der Trennung des ersten Substrats und der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, am Bereich der porösen Schicht, damit das provisorische Substrat die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gehalten wird, hält; eine fünfte Stufe der Übertragung der Halbleiterschicht, die auf dem provisorischen Substrat gehalten wird, vom provisorischen Substrat auf ein zweites Substrat und eine sechste Stufe der Entfernung eines Rests der porösen Schicht, die auf der Oberfläche des ersten Substrats als Ergebnis der Trennung verblieben ist, aufweist, wobei die ersten und zweiten Routinevorgänge mindestens einmal wiederholt werden, um die Halbleiterschichten auf den Oberflächen einer Vielzahl von zweiten Substraten durch Verwendung des gleichen ersten Substrats vorzusehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G und 1H sind Fließdiagramme, die ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats erläutern.
2 ist ein Graph, der das Prinzip des Flüssigphasenwachstums im Diagramm erläutert.
Die 3A, 3B, 3C, 3D, 3E und 3F sind Fließdiagramme, die ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats erläutern, wie in Experiment 1 durchgeführt.
4 ist eine schematische Flächenansicht, die im Diagramm einen Substrathalter darstellt, der beim Flüssigphasenwachstum verwendet wird, um die Beziehung zwischen dem Substratabstand und der Schichtdicke in Experiment 2 zu untersuchen.
5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Substratabstand und der Schichtdicke, erhalten in Experiment 2, zeigt.
6 ist eine schematische Flächenansicht, die im Diagramm einen Substrathalter für das Flüssigphasenwachstum, der in Experiment 3 verwendet wird, erläutert, um Filme mit verschiedenen Dicken auf beiden Seiten von einem Substrat abzuscheiden.
Die 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, 7G, 7H und 7I sind ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, wie in Beispiel 2 durchgeführt, erläutert.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die im Diagramm eine CVD-Anlage, die in Beispiel 3 verwendet wird, erläutert.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die im Diagramm einen Substrathalter für das Flüssigphasenwachstum, das in Beispiel 4 angewendet wird, erläutert.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, das für Solarzellen verwendet wird, insbesondere mit Bezug auf die 1A bis 1H beschrieben, wobei ein Siliciumwafer als Beispiel für das erste Substrat verwendet wird. Es werden Verunreinigungen in den Oberflächenbereich eines Kristallsubstrats zum Beispiel eines Einkristall-Siliciumwafers 101, durch thermische Diffusion, Ionenimplantierung oder durch Vermischen dieser, wenn die Wafers hergestellt werden, eingeschlossen. Demzufolge wird mindestens eine Schicht 102 vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) auf der Waferoberfläche (siehe 1A) gebildet.
Als nächstes wird die Waferoberfläche auf der Seite, wo die Verunreinigungen eingeschlossen worden sind, anodisch oxidiert in beispielsweise einer HF (Fluorwasserstoffsäure)-Lösung, wobei die Oberfläche und anliegende Bereiche porös gemacht werden, unter Bildung einer porösen Schicht 103 (siehe 1B).
Dann lässt man auf der porösen Schicht 103 und auf der Oberfläche des Siliciumwafers 101 auf der Seite gegenüber der porösen Schicht, Einkristallsiliciumschichten 104b und 104a durch epitaxiales Wachstum in flüssiger Phase (siehe 1C) wachsen.
Bei dieser Stufe, wenn die Waferoberfläche durch anodische Oxidation porös gemacht wird, kann der Gehalt der anodisierten elektrischen Ströme von einem niedrigen Gehalt bis zu einem hohen Gehalt während der Behandlung geändert werden, so dass die poröse Schicht zuvor mit einer Dichtegradientenstruktur versehen werden kann. Damit wird es leichter, die Einkristallsiliciumschicht 104b vom Siliciumwafer 104 am Bereich der porösen Schicht 103 nach dem epitaxialen Wachstum abzutrennen.
Auf dem Siliciumfilm (Einkristallsiliciumschicht) 104b, die auf der porösen Schicht 103 gebildet ist, wird weiterhin eine Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 105 gebildet. Danach wird ein zweites Substrat 107 an die Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 105 über einen Haftvermittler oder dergleichen gebondet, nachdem eine Gegenelektrode 106 auf de Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 105 gebildet worden ist, oder es wird an die Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 105 gebondet, nachdem die Gegenelektrode 106 auf dem zweiten Substrat 107 (siehe 1D) gebildet worden ist.
Als nächstes lässt man eine physikalische Kraft (z.B. eine direkte Kraft, wie eine mechanische Kraft oder eine indirekte Kraft, die durch irgendein Medium wirkt), zwischen diesem zweiten Substrat 107 und dem Silidiumwafer 101 wirken, um die poröse Schicht 103 oben und unten zu teilen, so dass die Einkristallsiliciumschicht 104b vom Siliciumwafer 101 abgetrennt wird und auf das zweite Substrat 107 (1E) übertragen wird. Nachdem sie übertragen Orden ist, wird die poröse Schicht 103b, die auf der Oberfläche der Einkistallsilicium schicht 104b verblieben ist, durch Ätzen entfernt, und danach wird eine Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 108 gebildet, und es werden eine transparente leitende Schicht 109 und eine Sammelelektrode 110 darauf gebildet, um eine Solarzelle fertig zu stellen (siehe 1F und 1G).
Das Siliciumwafer 110, von dem das zweite Substrat abgetrennt worden ist, wird, nachdem die poröse Schicht 103a, die auf der Oberfläche verblieben ist, entfernt wurde und durch Ätzen oder dergleichen (siehe 1H) behandelt wurde, wieder in der Anfangsstufe (siehe 1A) eingesetzt. Auf diese Weise wird, obwohl die obigen Stufen (siehe 1A bis 1H) wiederholt werden, die Dicke des Siliciumwafers 101 konstant gehalten, was auf die Hinzufügung der Einkristallsiliciumschicht 104a, in einer Dicke, die beispielsweise der Dicke, die in einem Prozess verloren geht, entspricht, zurückzuführen ist, und deswegen kann das Siliciumwafer 101 während des Verfahrens immer wieder eingesetzt werden und somit effektiv bis zum Schluss verwendet werden.
Die Halbleiterschicht, die auf dem Siliciumwafer (erstes Substrat) 101 auf der Seite gegenüberliegend der Seite, auf der sich die poröse Schicht 103a befindet, gewachsen ist, wird danach durch das Material, das das erste Substrat bildet, ersetzt. Diese kann in einem Lösungsmittel gelöst werden, nachdem das Siliciumwafer aufgebraucht worden ist, wobei es als Lösungsmaterial für das Flüssigphasenwachstum wieder verwendet werden kann.
Punkte oder Merkmale des Verfahrens zur Herstellung des Substrats für Solarzellen nach der vorliegenden Erfindung werden nun nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Als erstes wird die poröse Schicht 103 nachfolgend detailliert beschrieben, wobei ein Siliciumwafer als Beispiel für das erste Substrat 101 gebildet ist.
Bei der anodischen Oxidation, die durchgeführt wird, um die poröse Siliciumschicht 103 zu bilden, wird bevorzugt Fluorwasserstoffsäure (nachfolgend oftmals "HF" genannt)-Lösung verwendet. Eine Lösung aus Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure kann ebenfalls verwendet werden. Wenn die Fluorwasserstoffsäurelösung verwendet wird, kann die Schicht vom p⁺-Typ (oder n⁺-Typ) 102 bei einer HF-Konzentration von 10 % oder mehr porös gemacht werden. Die Menge der elektrischen Ströme, die zum Zeitpunkt der anodischen Oxidation fließt, kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit der Schichtdicke der porösen Schicht 103, des Oberflächenzustands der porösen Schicht 103 und dergleichen bestimmt werden. Man kann etwa sagen, dass es für die elektrischen Ströme geeignet ist, wenn sie in einem Bereich von 1 mA/cm² bis 100 mA/cm² liegen.
In die HF-Lösung kann ein Alkohol, wie Ethylalkohol, hinzugegeben werden, wobei die Luftblasen der Reaktionsgase, die zum Zeitpunkt der anodischen Oxidation erzeugt werden, sofort von der Oberfläche des Reaktionssystems ohne Rühren entfernt werden können, und das poröse Silicium (poröse Schicht) kann sich gleichmäßig und ebenfalls mit guter Effizienz bilden. Die Menge des hinzuzufügenden Alkohols kann in geeigneter Weise ähnlich in Abhängigkeit der HF-Konzentration, der gewünschten Schichtdicke der porösen Schicht oder des Oberflächenzustands der porösen Schicht bestimmt werden. Insbesondere sollte sie so bestimmt werden, dass es nicht zu einer übermäßig geringen HF-Konzentration kommt.
Das Einkristallsilicium hat eine Dichte von 2,33 g/cm³, wobei die Dichte der porösen Siliciumschicht in einem Bereich von 1,1 bis 0,6 g/cm³ durch Verändern der Konzentration der HF-Lösung im Bereich von 50 % bis 20 % geändert werden kann. Die poröse Schicht kann ebenfalls in ihrer Porosität durch Verändern der elektrischen Ströme für die anodische Oxidation geän dert werden. Beispielsweise erhöht sich die Porosität mit dem Anstieg der elektrischen Ströme.
Die mechanische Festigkeit des porösen Siliciums kann in Abhängigkeit der Porosität unterschiedlich sein, und sie sollte ausreichend schwächer als die von Silicium in Masse sein. Wenn beispielsweise das poröse Silicium eine Porosität von 50 aufweist, sollte seine mechanische Festigkeit die Hälfte der des Siliciums in Masse betragen. Wenn eine ausreichende Haftung an der Grenzfläche zwischen der porösen Schicht und des Substrats vorhanden ist, wenn das Substrat an die Oberfläche des porösen Siliciums gebondet wird, kann eine Kompressionskraft, eine Zugkraft, eine Scherkraft oder Ultraschallwellen zwischen dem Siliciumwafer mit der porösen Schicht und dem Substrat angewendet werden, wobei die poröse Siliciumschicht brechen kann. Die poröse Schicht kann bei einer schwächeren Kraft brechen, wenn ihre Porosität erhöht ist.
Um normalerweise das poröse Silicium durch anodische Oxidation zu bilden, sind positive Löcher der Reaktion der anodischen Oxidation erforderlich. Demzufolge wird ein Silicium vom p-Typ, worin positive Löcher hauptsächlich vorhanden sind, konventioneller Weise verwendet, um dieses porös zu machen (T. Unagami, J. Electrochem. Soc., Bd. 127, S. 476, 1980). Andererseits ist ebenfalls berichtet worden, dass das Silicium so lange porös gemacht werden kann, wie es ein Silicium vom n-Typ mit niedrigen Widerstand ist (R.P. Holmstromand, J.Y. Chi, Appl. Phys. Lett., Bd. 42, S. 386, 1983). Demzufolge kann das Silicium porös gemacht werden, wenn ein Silicium vom n-Typ mit geringem Widerstand, ungeachtet des p-Typs oder n-Typs verwendet wird. Das Silicium kann ebenfalls selektiv in Übereinstimmung mit seinem Leitfähigkeitstyp porös gemacht werden. Beispielsweise kann, wie beim FIPOS (Full Isolation by Porous Oxidized Silicon)-Verfahren, die anodische Oxidation im Dunklen durchgeführt werden, um nur die Schicht vom p-Typ porös zu machen.
In dem porösen Silicium, das durch anodische Oxidation des Einkristallsiliciums erhalten wurde, sind die Löcher mit einem Durchmesser von einigen nm oder so ausgebildet, wie man unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops beobachten kann, und sie haben eine Dichte, die der Hälfte oder weniger der Dichte des Einkristallsiliciums entspricht. Nichts desto trotz bleibt die Einkristallinität erhalten, und deswegen kann man die epitaxiale Schicht auf dem porösen Silicium durch Hitze unterstützte CVD (Chemical Vapor Deposition) oder dergleichen wachsen lassen.
Die poröse Schicht hat Hohlräume in einer großen Menge, die sich im Innern gebildet haben, und deswegen hat sich die spezifische Oberfläche im Vergleich zum Volumen dramatisch erhöht, so dass sie chemisch geätzt werden kann, bei einer Rate, die wesentlich höher ist, wenn übliche Einkristallschichten geätzt werden. Ebenfalls kann polykristallines Silicium anstelle des Einkristallsiliciums verwendet werden, wobei dann die poröse Schicht durch anodische Oxidation gebildet werden kann. Die kristalline Siliciumschicht kann darauf durch thermische CVD oder dergleichen gebildet werden. In diesem Fall ist es möglich, ein partielles epitaxiales Wachstum entsprechend der Größe der Kristallkörner des polykristallinen Siliciums durchzuführen.
Nachfolgend wird nun ein Flüssigphasenwachstumsprozess und ein Dampfphasenwachstumsprozess, die für die Bildung der Dünnfilmhalbleiterschichten (Einkristallsiliciumschicht) 104b und 104a geeignet sind, beschrieben.
2 ist ein Korrelationsdiagramm, das dafür verwendet wird, das Flüssigphasenwachstum zu erklären, das sich in einem Zu stand eines thermischen Gleichgewichts zwischen einem Lösungsmittel M (z. B. Indium) und einem gelösten Stoff S (z.B. Silicium) befindet. Hier zeigt die Abzisse 501 die mittlere Konzentration des gelösten Stoffes S in einer Lösung, was zeigt, dass das Lösungsmittel ein reines Lösungsmittel am linken Ende bedeutet und der gelöste Stoff N den Anstieg der Konzentration zur rechten Seite darstellt. Die Ordinate 502 zeigt die Temperatur der Lösung an, wobei die Temperatur gegen den oberen Bereich höher wird. Der Lösungszustand ist grob in zwei Bereiche 504 und 505 entlang einer Kurve 503, die eine Grenze bildet, aufgeteilt. Im Bereich 504 und beispielsweise bei P ist der gelöste Stoff S gleichmäßig im Lösungsmittel M gelöst, und seine Konzentration ist in Übereinstimmung mit der Konzentration, die auf der Abszisse angegeben ist.
Im Bereich 505 ist der gelöste Stoff S teilweise verfestigt und fällt aus. Beispielsweise bei Q sind der gelöste Stoff und eine Lösung mit der Konzentration Dq zusammen vorhanden. Ebenfalls, in einer Lösung bei R0 auf der Kurve 503, wird ein Substrat, das unter Verwendung eines Materials, das sich nicht bei dieser Temperatur löst, hergestellt ist, eingetaucht, wo, wenn die Temperatur der Lösung langsam herabgesetzt wird, die Konzentration des gelösten Stoffs S in der Lösung entlang der Kurve 503 bis beispielsweise R1 geringer wird. Dann fällt der gelöste Stoff S, der dem Konzentrationsunterschied zwischen R0 und R1 entspricht, als Feststoff auf der Oberfläche des Substrats aus.
Insbesondere, wenn das erste Substrat kristallin ist, übernimmt der Feststoff S ebenfalls die Kristallinität des Substrats und wird kristallin. Dieses Kristallwachstum wird epitaxiales Wachstum genannt. Wenn in der Regel das Material des Substrats identisch mit dem Feststoff S ist, findet das epitaxiale Wachstum sehr schnell statt. Selbst wenn allerdings diese heterogen sind, ist ein epitaxiales Wachstum möglich (das heißt hetero-epitaxiales Wachstum). Demzufolge kann die Dünnfilmhalbleiterschicht auf der Oberfläche des ersten kristallinen Substrats wachsen.
In üblichen Fällen wird die Lösung in einen gerade gesättigten Zustand oder in einen leicht ungesättigten Zustand gebracht, wobei das erste Substrat darin eingetaucht wird, und nach einiger Zeit wird die Lösung in einen gesättigten Zustand eingestellt, um das Kristallwachstum zu stärken. Somit werden Verunreinigungen oder Defekte im Oberflächenbereich des Substrats durch die Wirkung des thermischen Gleichgewichts entfernt, und ein Kristall mit hoher Qualität kann ohne weiteres auf diese Weise wachsen.
Hinsichtlich des Dampfphasenwachstums sind die thermische CVD, LPCVD (Low Pressure CVD), das Sputtern, die Plasma-verstärkte CVD und die licht-unterstützte CVD verfügbar. Als Ausgangsgase, die hier für das Wachstum des Einkristallsiliciums verwendet werden, können typischerweise Silane, wie Si₂H₂Cl₂, SiCl₄, SiHCl₃, SiH₄, Si₂H₆, SiH₂F₂ und Si₂F₆ und halogenierte Silane genannt werden. Als Trägergas oder zum Zweck der Herstellung einer reduzierenden Atmosphäre zur Beschleunigung des Kristallwachstums wird H₂ in die obigen Ausgangsgase gegeben. Das Verhältnis der Ausgangsgase zum H₂ kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit des Wachstumsprozesses, der Art der Ausgangsgase und ebenfalls der Wachstumsbedingungen bestimmt werden. Bevorzugt können beide in einem Verhältnis von 1 : 1.000 bis 1 10, insbesondere von 1 : 800 bis 1 : 20 (Verhältnis der Fließrate) liegen.
Wenn ein Verbindungshalbleiter gebildet wird, sind MOCVD (Metal Organic CVD) und MBE (Molecular Beam Epitaxy) verfügbar. Als Ausgangsgase für die Verwendung bei diesem Kristallwachstum, wenn beispielsweise GaAs wachsen gelassen wird, werden Ga(CH₃)₃, AsH₃, Al(CH₃)₃ etc. in der MOCVD verwendet. Im Hin blick auf die Temperatur zum Zeitpunkt des Wachstums, wenn Silicium durch thermische CVD wachsen gelassen wird, kann die Temperatur bevorzugt so gesteuert werden, dass sie in geeigneter Weise von 800°C bis 1.250°C, und insbesondere von 850°C bis 1.200°C liegt. Wenn GaAs durch MOCVD wachsen gelassen wird, kann die Temperatur bevorzugt so gesteuert werden, dass sie von 650°C bis 900°C liegt. Bei der Plasma-verstärkten CVD kann die Temperatur bevorzugt so gesteuert werden, dass sie von etwa 200°C bis etwa 600°C und insbesondere von 200°C bis 500°C liegt.
Was den Druck angeht, können die Dampfphasenverfahren, die nicht MBE entsprechen, bevorzugt ähnlich bei einem Druck von etwa 10^–2 Torr bis 760 Torr, und insbesondere 10^–1 Torr bis 760 Torr durchgeführt werden. Das Verfahren unter Anwendung von MBE kann bevorzugt bei einem Druck von 10^–5 Torr oder darunter, und insbesondere 10^–6 Torr oder darunter, als Gegendruck durchgeführt werden.
(Experiment 1)
Die 3A bis 3F erläutern ein Herstellungsverfahren. Das vorliegende Experiment wird nun nachfolgend gemäß diesem Verfahren beschrieben.
Als erstes wird B (Bor) in die Oberflächenschicht eines Einkristallsiliciumsubstrats vom p-Typ 301 mit einer Dicke von 800 μm und einer Diagonalen von 4 Inch durch thermische Diffusion eingebaut, um eine Oberflächenschicht 302 zu bilden (siehe 3A). Dieses Einkristallsubstrat, dessen Oberflächenschicht 302 in den p⁺-Typ umgewandelt worden ist, wurde in einer HF-Lösung anodisch oxidiert, um eine poröse Schicht 303 mit einer Dicke von etwa 10 μm zu bilden (siehe 3B).
Als nächstes wird das Einkristallsubstrat vom p-Typ 301, auf dem die poröse Schicht 303 gebildet worden ist, bei einer Oberflächentemperatur von 1.050°C für 10 Minuten in einer Wasserstoffatmosphäre geglüht, und danach in ein 900°C Indiummetalllösungsmittel getaucht, in dem das Silicium geschmolzen wurde, bis es in einer Konzentration vorlag, die so hoch war, dass sie super-gesättigt wurde, wonach dann langsam abgekühlt wurde unter Bildung einer Siliciumschicht 304 in einer Dicke von 30 μm. Damit hier die Siliciumschicht 304 nur auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet wurde, wurden zwei Substrate in der Weise übereinander angeordnet, dass ihre rückseitigen Oberflächen in Gesicht-zu-Gesicht-Kontakt kamen, in diesem Zustand wurden sie an einem Setzapparat 305 befestigt, so dass sie außer den notwenigen Bereichen mit diesem bedeckt sind (siehe 3C). In diesem Fall wurde die Lösung nicht während des Wachstums gerührt.
Als nächstes wurde der Setzapparat 305 entfernt, um die beiden Substrate zu trennen, und es wurde ebenfalls ein Band 306 mit starker Haftung an das Substrat 301 auf der Seite geklebt, wo die Siliciumschicht 304 gebildet war (siehe 3D). Dann ließ man eine Kraft zwischen dem Band 306 und dem Einkristallsiliciumsubstrat 301 in die Richtung wirken, dass sie voneinander gezogen wurden, wobei sie am Bereich der porösen Schicht 303 getrennt wurden (siehe 3E). Im Ergebnis verblieb die poröse Schicht 303a auf dem Substrat 301 und eine poröse Schicht 303b auf der Siliciumschicht 304.
Die poröse Schicht 303a, die auf dem Einkristallsilicium, von dem der in der flüssigen Phase gewachsene Film (Siliciumschicht) 304 abgetrennt worden war, verblieben war, wurde entfernt. Hier kann nur das poröse Silicium durch ein stromfreies chemisches Nassätzen selektiv entfernt werden, wobei mindestens ein herkömmliches Siliciumätzmittel und selektive Ätzmittel für poröses Silicium, das heißt, Fluorwasserstoffsäure o der eine Mischung aus Fluorwasserstoffsäure und mindestens einem Alkohol und einer dazu hingefügten Wasserstoffperoxidlösung und gepufferte Fluorwasserstoffsäure oder eine Mischung aus gepufferter Fluorwasserstoffsäure und mindestens einem Alkohol und dazu gegebener Wasserstoffperoxidlösung verwendet werden. Im vorliegenden Experiment wurde eine Mischung aus Fluorwasserstoffsäure und dazu gegebener Wasserstoffperoxidlösung verwendet.
Wie oben im Einzelnen beschrieben wurde, kann nur das poröse Silicium weggeätzt werden. Wenn allerdings seine Oberfläche zu rauh ist, um eine tolerierbare Oberflächenebenheit aufzuweisen, kann die obige Behandlung wahlweise durch eine Oberflächenglättung (siehe 3F) gefolgt werden, wonach dann das Einkristallsiliciumsubstrat 301 der Stufe, die in 3A gezeigt ist, unterworfen wird.
In dem Experiment wird das obige Verfahren wiederholt für 50 Male durchgeführt. Als der 50ste Vorgang vervollständigt war, betrug die Dicke des Einkristallsubstrats etwa 290 μm, und es wurde ziemlich schwierig, den Setzapparat zum Zeitpunkt des Flüssigphasenwachstums anzubringen oder die Filmabtrennung zu handhaben.
(Experiment 2)
Ein Substrathalter 401, wie in 4 gezeigt, wurde hergestellt, mit verschiedenen Abständen zwischen den fixierten Bereichen. In der gleichen Weise wie in Experiment 1, allerdings nachdem das Einkristallsiliciumsubstrat 301, auf dem die poröse Schicht 303 gebildet worden war, in jeden Fixierbereich 401a des Substrathalters gesetzt wurde, wurde dieses in das Indiumlösungsmittel eingetaucht, in dem das Silicium geschmolzen wurde, bis es super gesättigt wurde, wonach dann langsam abgekühlt wurde, um das Flüssigphasenwachstum ohne Rühren der Lösung im Verlauf des Wachstums durchzuführen.
5 zeigt das Verhältnis zwischen den Siliciumschichtdicken, die nach dem langsamen Abkühlen für 20 Minuten erhalten wurden und dem jeweiligen Abstand der Substrate 301. Hier wird die Dicke eines Films, der abgeschieden wurde, nachdem langsam für 20 Minuten auf der Oberfläche der porösen Schicht 303 eines Substrats, das bei einem maximalen Abstand von 4 mm angeordnet war, als 1 angenommen und die Dicke der Filme, die bei anderen Substratabständen abgeschieden wurden, wird als das Verhältnis des Erstgenannten zum Letztgenannten angegeben.
Wie man aus diesem Experiment ersehen kann, macht es das geeignete Einstellen des Abstands zwischen dem Substrat möglich, Siliciumfilme mit veränderter Schichtdicke im Laufe des Flüssigphasenwachstums, das einmal durchgeführt wird, wachsen zu lassen. Möglicherweise ist es so, weil, wenn die Lösung nicht gerührt wird, die Schichtdicke von der Menge des Siliciums in der Lösung, die zwischen den Substraten vorhanden ist, abhängt.
(Experiment 3)
Die Prozedur von Experiment 1 wurde 100 Mal auf dem gleichen Einkristallsubstrat wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Siliciumschicht 304 durch das Flüssigphasenwachstum nicht nur auf der porösen Schicht 303 des Einkristallsiliciumsubtrats vom p-Typ 301 gebildet wurde, sondern ebenfalls gleichzeitig auf seiner gegenüberliegenden Seite. Beim Wachstum der Siliciumschichten auf beiden Seiten des Substrats, wie in 6 gezeigt, wurde das Einkristallsiliciumsubstrat vom p-Typ 301 in jeden Fixierbereich eines Substrathalters 401, der nach den Ergebnissen in Experiment 2 hergestellt war, eingesetzt. Im Ergebnis wurde das Wachstum in der Weise gesteuert, dass es eine Dicke von 30 μm auf der porösen Schicht 303, und auf der gegenüberliegenden Seite, eine Dicke von 10 μm, die der in einem Prozess verlorengegangen Dicke entsprach, aufwies, so dass es möglich war, die Dicke eines jeden Einkristallsiliciumsubstrats vom p-Typ 301 konstant zu halten. Da die Dicke des Einkristallsiliciumsubstrats vom p-Typ 301 immer, wie oben beschrieben, konstant gehalten wurde, verursachte die 100 malige Wiederholung des Prozesses, wie in den 3A bis 3F gezeigt, kein Problem bei der Handhabung, wobei eine vollständige Nutzung des Einkristallsiliciumsubstrats vom p-Typ 301 möglich war.
Es trat ebenfalls kein Problem in dem Prozess nach den 3A – 3F auf, selbst nachdem das in der flüssigen Phase gewachsene Silicium wiederholt auf der Seite gegenüber der porösen Schicht 303 überlagert wurde, bis das Substrat 301 vollständig ersetzt wurde.
Wie man aus den obigen Experimenten ersehen kann, wird in der vorliegenden Erfindung die poröse Schicht auf dem Siliciumsubstrat ausgebildet, die Siliciumschichten werden auf beiden Seiten des Siliciumsubstrats gebildet, und danach wird die Siliciumschicht, die epitaxial auf der porösen Schicht 303 wachsen gelassen wurde, von dem Siliciumsubstrat abgetrennt. Auf diese Weise werden Halbleitersubstrate und ebenfalls Dünnfilmkristallsolarzellen hergestellt.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung dadurch charakterisiert, dass die Verwendung der epitaxalen Schicht auf der porösen Schicht es möglich macht, Eigenschaften zu bekommen, die äquivalent denjenigen von epitaxialen Schichten sind, die direkt auf Wafers ausgebildet sind, dass das simultane Wachstum von epitaxalen Schichten auf beiden Seiten des Substrats es möglich macht, die Substratdicke konstant zu halten, und dass im Wesentlichen das ganze Siliciumsubstrat vom Beginn an dafür verwendet werden kann, was Kostenvorteile erbringt.
Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung die Verbindungshalbleiterschichten ebenfalls auf den porösen Schichten gebildet werden, so dass weiterhin vorteilhaft stärker effiziente Solarzellen erhalten werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle kann die Oberfläche der Halbleiterschicht texturiert sein, um den Reflexionsverlust von einfallendem Licht zu verringern. Im Fall von Silicium wird dafür Hydrazin, NaOH oder KOH verwendet. Die Vorsprünge in der gebildeten Textur können bevorzugt eine Höhe im Bereich von einigen μm bis μm in Zehnergrößenordnung aufweisen.
Wie man Solarzellen durch Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellt, wird nun im größeren Detail anhand von Beispielen beschrieben.
(Beispiel 1)
Das vorliegende Beispiel zeigt, wie man eine Solarzelle durch Übertragen einer Einkristallsiliciumschicht auf einen Polyimidfilm nach dem in den 7A bis 7G gezeigten Verfahren herstellt.
Als erstes wurde unter Verwendung von BCl₃ als Quelle für die thermische Diffusion und bei einer Temperatur von 1.200°C B (Bor) thermisch in den Oberflächenbereich eines Einkristallsiliciumsubstrats 701 mit einer Dicke von 500 μm diffundiert, um eine Schicht vom p⁺-Typ mit einer Dicke von etwa 3 μm (siehe 7A) herzustellen. Als nächstes wurde die Oberfläche dieses Substrats in einer HF-Lösung bei den in Tabelle in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen anodisch oxidiert, um eine poröse Si liciumschicht 703 auf dem Substrat 701 (siehe 7B) auszubilden.
Tabelle 1
Als nächstes wurde das Siliciumsubstrat 701, auf dem die poröse Schicht 703 gebildet worden war, in jeden Fixierungsbereich des gleichen Substrathalters 401, der in Experiment 3 verwendet wurde, eingesetzt und bei 1.030°C für 15 Minuten in einer Wasserstoffatmosphäre geglüht, und danach wurde die Temperatur auf 894°C abgesenkt. Zur gleichen Zeit wurde metallisches Indium bei 900°C in einem Kohlenstoffschiffchen gelöst, und das polykristalline Siliciumwafer wurde darin geschmolzen, während die Lösung gerührt wurde, bis sie gesättigt wurde. Danach wurde die Temperatur der Lösung langsam auf die gleichen 894°C wie die Temperatur des Siliciumsubstrats 701 herabgesetzt, um eine Lösung für das Flüssigphasenwachstum herzustellen.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Temperatur der Lösung mit derjenigen des Substrats übereinstimmte, wurde das Rühren der Lösung gestoppt, und jedes Substrat wurde in die Lösung zusammen mit dem Substrathalter 401 eingetaucht, wonach dann bei einer Kühlrate von –1,0°C/Min langsam abgekühlt wurden. Somit wurden Dünnfilmsiliciumschichten 704b und 704a in einer Dicke von 30 μm auf der Oberfläche von jeder porösen Schicht 703 und in einer Dicke von 10 μm auf der gegenüberliegenden Seite wachsen gelassen und dann herausgezogen (siehe 7C).
In einer Dampfphasenwachstumskammer und unter Anwendung eines Dampfphasenwachstumsprozesses unter Verwendung von POCl₃, wurde jedes in der Weise herausgenommene Substrat bei 1.200°C für 1 Stunde hitzebehandelt, um P (Phosphor) in Nachbarschaft der Oberfläche der Siliciumschicht 704b auf der porösen Schicht 703 diffundieren zu lassen, um eine Schicht vom n⁺-Typ (siehe 7D) wachsen zu lassen. Wegen der Diffusion von B (Bor) von der porösen Schicht vom p⁺-Typ 703 wurde die Umgebung der porösen Schicht der Siliciumschicht 704b gleichzeitig in einen p⁺-Typ umgewandelt. Hier wurde ein Setzapparat zur Bedeckung der gegenüberliegenden Seite angebracht, so dass die Schicht vom n⁺-Typ nur auf der Siliciumschicht auf der Seite der porösen Schicht gebildet wurde.
Als nächstes wurde unter Verwendung von Teflon verarbeiteten Setzkästen 706 mit winzigen Absorptionslöchern, als provisorisches Substrat, das Silciumsubstrat an beiden Seiten mit einem Vakuumspannfutter fixiert, und man ließ eine Kraft auf die poröse Schicht 703 wirken, um sie in zwei Teile zu teilen. Im Ergebnis verblieben die Rückstände 703a und 703b der. porösen Schicht auf dem Siliciumsubstrat 701 und auf der Dünnfilmsiliciumschicht 704. Anstelle des Setzapparats 706 kann ein Band wie in Experiment 1 dafür verwendet werden, das Substrat an seinen beiden Seiten zu fixieren.
Die verbundene Dünnfilmsiliciumschicht 705 wurde an ein Substrat aus rostfreiem Stahl 708, das mit einer Aluminiumpaste 707 beschichtet war, durch den Rückstand der porösen Schicht 703b geheftet, und dann entspannte man das Vakuumspannfutter (siehe 7F), wonach dann bei 300°C gebacken wurde. Danach wurde auf der Seite der Schicht vom n⁺-Typ 705 eine Sammelelektrode 710 unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt, wonach bei 500°C gebacken wurde. Dann wurde ein ITO-Film 709 mit einer kommerziell verfügbaren Vakuumabscheidevorrichtung (siehe 7G) abgeschieden. Bei dem Siliciumsubstrat 701, wurde, nachdem es aus dem Vakuumspannfutter gelöst war, sein Rückstand auf der porösen Schicht 703a durch Ätzen (siehe 7H) entfernt, und seine Oberfläche wurde geglättet. Danach wurde unter Verwendung dieses Substrats der obige Prozess wiederholt, um Substrate für Solarzellen herzustellen. Auf diese Weise wurden 30 Solarzellensubstrate von einem Siliciumsubstrat hergestellt, allerdings war keine Veränderung der Dicke des Siliciumsubstrats insgesamt zu verzeichnen, und es gab ebenfalls kein Problem bei der Prozessdurchführung. Es wurden die I-V-Eigenschaften unter Bestrahlung mit AM 1,5 (100 mW/cm²) gemessen. Im Ergebnis erreichte eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 14,8 % im Mittel ohne irgendeine Tendenz der Effizienzverschlechterung, auch wenn das Verfahren wiederholt wird.
(Beispiel 2)
Im vorliegenden Beispiel ist ein Fall gezeigt, wobei eine Siliciumschicht, die durch Flüssigphasenwachstum auf der Seite gegenüber der porösen Schicht 703 abgeschieden war, dafür verwendet wird, Silicium in einer Lösung für das Flüssigphasenwachstum zu lösen.
Auf einem Einkristallsiliciumsubstrat mit einer Dicke von 800 μm, wurde das Verfahren nach den 7A – 7H 75 Mal insgesamt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Im Ergebnis war es möglich, das anfangs verwendete Substrat ohne irgendein Problem bei der Prozesshandhabung im Wesentlichen zu benutzen. Ein Rückstand auf dem Siliciumsubstrat (mit Bezugszeichen 701a bezeichnet), das schließlich als Ergebnis der Wiederholung des obigen Verfahrens verblieben war, wurde durch Ätzen entfernt, und danach wurde die Siliciumschicht 704a, die in der flüssigen Phase abgeschieden wurde, in dem Indiumlösungsmittel gelöst, um die Lösung für das Flüssigphasenwachs tum (siehe 7I) herzustellen. Unter Verwendung der auf diese Weise hergestellten Lösung wurde das Verfahren nach den 7A – 7H 30 Mal auf einem neuen Siliciumsubstrat durchgeführt, wobei es überhaupt keine Probleme bei der Prozesshandhabung auftraten.
Mit den in dieser Weise hergestellten dreißig (30) Solarzellen wurden die I-V-Eigenschaften unter Bestrahlung mit Licht von von AM 1,5 (100 mW/cm²) ebenfalls bewertet. Im Ergebnis erreichte man eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 14,5 % im Mittel ohne irgendein besonderes Problem.
(Beispiel 3)
Im vorliegenden Beispiel ist ein Fall gezeigt, wobei die Halbleiterschicht durch Dampfphasenwachstum abgeschieden wird, um Solarzellen herzustellen. Im vorliegenden Beispiel wurde die poröse Schicht in einer Dicke von 10 μm auf einem Siliciumsubstrat (Wafer) in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet, und danach wurde die Siliciumschicht auf der Oberfläche der porösen Siliciumschicht durch epitaxiales Wachstum unter Verwendung der in 8 gezeigten CVD-Anlage gebildet. Das folgende wird nun mit Bezug auf 8 beschrieben.
Als erstes wurden die Siliciumsubstrate 801, auf deren Oberflächen die porösen Schichten ausgebildet worden waren, auf ein Fass 806 mit ihren Seiten mit der porösen Schicht nach innen angebracht und in einer Kammer 802 verschlossen. Das Fass wurde in Richtung des Pfeils, was in 8 gezeigt ist, gedreht, und gleichzeitig wurde Wasserstoff durch Gaseinleitungsröhren 803 und 804 geströmt, während mit einem Heizelement 805 die auf dem Fass angebrachten Siliciumsubstrate 801 erhitzt wurden, wobei die Silciumsubstrate 801 bei 1.040°C für 10 Minuten geglüht wurden. Außerdem kommuniziert die Gasein leitungsröhre 803 mit dem Außenbereich des Fasses, und die Gaseinleitungsröhre 804 kommuniziert mit dem Innenraum des Fasses. Danach wurden Filme, bei den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen gebildet. Außerdem wird das in die Kammer eingeleitete Gas durch das Gas, das da reinfließt, ausgetrieben, und durch eine Auslassröhre 807 ausgelassen.
Tabelle 2
Hier wurde in Laufe des Wachstums B₂H₆ in einer Spurenmenge (1 ppm) hinzugefügt, um die gewachsene Siliciumschicht in dem p-Typ umzuwandeln, und ebenfalls am Ende des Wachstums wurde die Menge an B₂H₆ erhöht (etwa ppm im hunderter Bereich), um eine Schicht vom p⁺-Typ zu bilden. Der Film auf der porösen Schicht betrug eine Dicke von etwa 30 μm, und die auf der gegenüberliegenden Seite betrug etwa 10 μm.
Als nächstes wurde auf einer Seite einer 50 μm-dicken Polyimidfolie eine Kupferpaste in einer Dicke von 20 μm durch Siebdruck aufgetragen, und mit dieser Seite in Kontakt, wurde der Film an eine Siliciumoberfläche vom p⁺-Typ eines jeden Siliciumsubstrats gebondet. In diesem Zustand wurde das Substrat mit der Folie in einen Ofen gegeben, und die Kupferpaste wurde bei Bedingungen von 400°C und 20 Minuten gebacken, um somit die Polyimidfolie an das Substrat zu befestigen.
Nachdem das Substrat mit einer Vakuumklammer auf der Seite, wo kein Film gebondet war, fixiert worden war, ließ man eine Kraft von einem Ende des Polyimdifilms auf die befestigte Polyimidfolie und das Substrat wirken, um die Ablösung durchzuführen. Somit wurde die Siliciumschicht vom Substrat abgelöst und auf die Polyimidfolie übertragen.
Die poröse Schicht, die auf der Siliciumschicht der Polyimidfolie, die von dem Siliciumsubstrat abgelöst worden war, verblieb, wurde selektiv unter Verwendung eines Lösungsgemischs aus Fluorwasserstoffsäure, Wasserstoffperoxid und reinem Wasser unter Rühren geätzt. Im Ergebnis wurde die Silicumschicht nur wenig geätzt und verblieb, während nur die poröse Schicht vollständig entfernt worden war.
Im Fall von nicht-porösen Siliciumeinkristallen weist die obige Exlösung darauf eine derart niedrige Ätzrate auf, dass das Selektionsverhältnis zur Ätzrate auf die poröse Schicht einen Wert so groß wie 105 oder mehr erreicht. Demzufolge ist die Menge des Ätzens (etwa Angström im Zehnerbereich) in den nicht-porösen Siliciumeinkristallen eine Menge des Verlusts der Schichtdicke, die bei der praktischen Anwendung vernachlässigbar ist.
Die Oberfläche der Siliciumschicht auf der erhaltenen Polyimdifolie wurde mit einem Ätzmittel vom Typ Fluorwasserstoffsäure/Salpetersäure geätzt, um sie sauber zu machen. Danach wurde eine μc-Si (mikrokristallines Silicium) vom n-Typ auf der Siliciumschicht in einer Dicke von 200 Angström mit einer konventionellen Plasma-verstärkten CVD-Anlage bei den in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen abgeschieden.
Tabelle 3
Schließlich wurde auf der μc-Si-Schicht ein transparenter leitender Film (80 nm) der aus ITO gebildet war und eine Sammelelektrode (Ti/Pd/Ag: 400 nm/200 nm/1 μm) gebildet, um eine Solarzelle herzustellen.
Die poröse Schicht, die auf jedem Siliciumsubstrat nach dem Ablösen verblieben war, wurde ebenfalls durch Ätzen in der gleichen Weise wie oben entfernt, um eine glatte Oberfläche herzustellen. Unter Verwendung der auf diese Weise hergestellten regenerierten Substrate wurde das obige Verfahren 100 Mal wiederholt. Es trat kein besonderes Problem während der Prozesshandhabung auf. Die I-V-Eigenschaften unter Bestrahlung von Licht von AM 1,5 (100 mW/cm²) wurden bei den auf Polyimid in dieser Weise hergestellten Dünnfilme in Kristallsiliciumsolarzellen gemessen. Im Ergebnis zeigten die Solarzellen eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 15,5 % im Mittel.
(Beispiel 4)
Im vorliegenden Beispiel wurde eine Schicht vom n-Typ auf der porösen Schicht durch Dampfphasenwachstum abgeschieden, und danach wurde eine aktive Siliciumschicht durch Flüssigphasenwachstum gebildet, um eine Solarzelle herzustellen. Als erstes wurde auf jedem der drei Einkristallsiliciumsubstrate mit einer Dicke von 500 μm eine poröse Schicht mit einer Dicke von 10 μm in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet. Auf der Oberfläche der porösen Siliciumschicht wurde eine Siliciumschicht vom n⁺-Typ in einer Dicke von 1 μm durch epitaxiales Wachstum unter Verwendung konventioneller thermischer CVD bei den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen abgeschieden.
Tabelle 4
Als nächstes wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eine Lösung für das Flüssigphasenwachstum hergestellt. Die Siliciumsubstrate 902, auf denen die Schicht vom n⁺-Typ gebildet worden war, wurden auf den Fixierbereichen eines Substrathalters 901, wie in 9 gezeigt, angeordnet, und die Siliciumschichten wurden auf folgende Weise wachsen gelassen: Am Anfang wurde nur die Oberfläche von jedem Substrat auf der Seite der porösen Schicht in die Flüssigphasenwachstumslösung eingetaucht, um die Siliciumschicht in einer Dicke von 10 μm wachsen zu lassen. Danach wurde ein Ziehstab 903 des Substrathalters betätigt, um beide Seiten von jedem Substrat in die Lösung einzutauchen, so dass die Siliciumschichten gleichzeitig auf beiden Seiten in einer Dicke von 10 μm wachsen gelassen wurden. Die Siliciumschicht wurde in einer Dicke von 20 μm auf der Oberfläche von jeder porösen Schicht und in einer Dicke von 10 μm auf der gegenüberliegenden Seite abgeschieden, und dann wurde das erhaltene Substrat herausgezogen. Wenn somit die Schichtdicke der Halbleiterschicht durch E dargestellt wird und die Schichtdicke der porösen Schicht durch P, können die Siliciumschichten auf beiden Seiten wachsen gelassen werden, nachdem eine Siliciumschicht nur auf der porösen Schicht in einer Dicke E minus P (E – P) gebildet worden war.
Dann wurde ein Substrat aus rostfreiem Stahl, das mit einer Aluminiumpaste 707 beschichtet war, durch Drucken an der Siliciumschicht an der porösen Schicht in engem Kontakt damit geheftet (geklebt). In diesem Zustand wurden diese in einen Ofen verbracht und bei 400°C gebacken, um das Al in die Siliciumschicht gleichzeitig diffundieren zu lassen, um eine Schicht vom p-Typ zu bilden. Danach wurden sie am Bereich der porösen Schicht geteilt, um das Siliciumsubstrat von dem Substrat aus rostfreiem Stahl zu trennen.
Nachdem der poröse Rückstand, der auf dem Substrat aus rostfreiem Stahl verblieb, entfernt worden war, wurde auf seiner Oberfläche unter Verwendung einer Silberpaste eine Sammelelektrode gedruckt, und eine Sprühlösung aus TiO(NO₂)₂ wurde darauf aufgetragen, wonach bei 400°C gebacken wurde, um einen TiO₂-Film mit einer Dicke von 900 Angström zu bilden. Bei den anderen Siliciumsubstrat wurde der poröse Rückstand, der darauf verblieben war, durch Ätzen entfernt, um eine glatte Oberfläche herzustellen. Danach wurde das Verfahren hundert Male wiederholt.
Somit wurde das Verfahren hundert Male auf jedem der drei Einkristallsiliciumsubstrate wiederholt. Im Ergebnis ist kein Problem bei der Prozesshandhabung aufgetreten. Die I-V-Eigenschaften unter Bestrahlung mit Licht von AM 1,5 wurden ebenfalls bei den dreihundert (300) Solarzellen bewertet. Im Ergebnis zeigten die Solarzellen eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 15,4 % im Mittel.
(Beispiel 5)
Im vorliegenden Beispiel wurde auf einer Seite eines Einkristallsiliciumsubstrats mit einer Dicke von 500 μm eine poröse Schicht mit einer Dicke von 5 μm in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet. Auf der Oberfläche von jeder porösen Siliciumschicht wurde eine Siliciumschicht durch Flüssigphasenwachstum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet, mit der Ausnahme, dass zwar Einkristallsiliciumsubstrate an ihren Oberflächen gegenüber der Seiten der porösen Schicht zusammengestellt wurden und mit einem Setzapparat in der gleichen Weise wie in Experiment 1 fixiert wurden, um Solarzellen herzustellen. Dieses Verfahren wurde fünf Mal mit dem gleichen Siliciumsubstrat durchgeführt, und dann wurden zum Zeitpunkt des sechsten Flüssigphasenwachstums die Substrate auf einen Halter mit gleichem Substratabstand gesetzt, wo die Siliciumschicht gleichzeitig auf beiden Seiten von jedem Substrat in einer Dicke von 30 μm wachsen gelassen wurde.
Insbesondere betrug die Schichtdicke des Siliciumsubstrats, die in einem Prozess kleiner wurde (Schichtdicke der porösen Schicht: P) 5 μm, während die Schichtdicke E der Halbleiterschicht, die durch Flüssigphasenwachstum abgeschieden wurde, 30 μm betrug, so dass Siliciumschichten mit jeweils gleicher Dicke von 30 μm auf beiden Seiten nur ein Mal in sechs Malen (30/5 = 6) gewachsen waren. Es war somit möglich, die Schichtdicke des Substrats konstant zu halten. Auf diese Weise wurde, indem sechs Prozesse als ein Zyklus angesetzt wurden, das Verfahren auf jedem der beiden Siliciumsubstrate in 100 Zyklen durchgeführt, um 1.200 (eintausendzweihundert) Solarzellen herzustellen. Wenn hier E nicht durch P geteilt werden kann, kann die gleiche Wirkung ebenfalls durch Wachsen der Siliciumschichten auf beiden Seiten nur einmal in der Anzahl von Malen, die sich durch Aufrunden des Werts von E/P ergeben, erhalten werden.
Von diesen Solarzellen wurden die ersten fünfzig (50) Folien und die letzten fünfzig (50) Folien für jedes Substrat genommen, und die I-V-Eigenschaften bei Bestrahlung mit Licht von AM 1,5 wurden ebenfalls mit diesen bewertet. Im Ergebnis zeigten die Solarzellen eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 14,9 % im Mittel, ungeachtet der Anzahl der Male der prozesse.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung, wobei Halbleiterschichten mit guten Eigenschaften auf billigen Substraten (das erste Substrat) gebildet werden, billige Halbleitersubstrate zur Verfügung stellen, wobei weiterhin billige Solarzellen zur Verfügung gestellt werden. Da ebenfalls das erste Substrat regeneriert wird und wiederholt verwendet wird, nachdem das zweite Substrat oder provisorische Substrat vom ersten Substrat abgelöst wird, kann die vorliegende Erfindung die Materialien hinsichtlich ihrer vollen Verwendung nutzen. Im Ergebnis können billige Halbleitersubstrate und Solarzellen hergestellt werden und auf den Markt gebracht werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats wird zur Verfügung gestellt, das eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats, um eine poröse Schicht auf der Oberfläche zu bilden, eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht, eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet wird, an eine Oberfläche eines zweiten Substrats und eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und des zweiten Substrats am Bereich der porösen Schicht, um die Halbleiterschicht, die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat zu übertragen, aufweist, wobei die Halbleiterschicht auf der Oberfläche des zweiten Substrats vorgesehen wird. Dieses macht es möglich, Halbleitersubstrate kostengünstig herzustellen, während teuere Substratmaterialien eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, das die Schritte aufweist: eine erste Stufe zum anodischen Oxidieren einer Oberfläche eines ersten Substrats (101), um eine poröse Schicht (103) auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht (104b) auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht (104a) auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht; eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht (104b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, an eine Oberfläche eines zweiten Substrats (107) und eine vierte Stufe der Trennung des ersten Substrats (101) und des zweiten Substrats (104) am Bereich der porösen Schicht, um die Halbleiterschicht (104b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat (107) zu übertragen, wobei die Halbleiterschicht (104b) auf der Oberfläche des zweiten Substrats (107) vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das nach der vierten Stufe eine weitere fünfte Stufe aufweist, bei der ein Rückstand der porösen Schicht (103a), die auf der Oberfläche des ersten Substrats (101) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, entfernt wird, wobei nach der fünften Stufe die erste Stufe folgt, um die ersten bis fünften Stufen zu wiederholen, um Halbleiterschichten auf den Oberflächen einer Vielzahl von zweiten Substraten unter Verwendung des gleichen ersten Substrats zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin in der zweiten Stufe die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104b) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, worin in der zweiten Stufe, wenn die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (103) gebildet ist, durch E dargestellt ist und die Schichtdicke der porösen Schicht (103) durch P, die Halbleiterschichten (104a; 104b) gleichzeitig auf der Oberfläche der Halbleiterschicht (104b) und auf der Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht gebildet werden, nachdem eine Halbleiterschicht nur auf der porösen Schicht in einer Dicke von E – P gebildet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, worin in der zweiten Stufe die Halbleiterschicht (104b) in einer flüssigen Phase gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, worin eine Vielzahl von ersten Substraten (101) in einer Flüssigkeit, wobei deren Abstände in geeigneter Weise eingestellt werden, angeordnet werden, wobei die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, und die Schichtdicke der Halblei terschicht (104a), die auf der Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht gebildet ist, gesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, worin, nachdem die ersten bis fünften Schritte wiederholt worden sind, die Halbleiterschichten (104a), die viele Male auf der Oberfläche des ersten Substrats (101) auf der Seite gegenüber der porösen Schicht gebildet sind, in einem Lösungsmittel gelöst werden, um wieder verwendet werden zu können.
Verfahren nach Anspruch 3, worin in der zweiten Stufe die Halbleiterschicht (104a; 104b) in einer Dampfphase gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, worin in der zweiten Stufe ein Ausgangsgas, das mit der Oberfläche der porösen Schicht (103) in Kontakt gebracht ist, und ein Ausgangsgas, das mit der Oberfläche des ersten Substrats (101) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht in Kontakt gebracht ist, voneinander unterschiedlich sind, wobei die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist und die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104a), die auf der Oberfläche des ersten Substrats (101) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht gebildet ist, unterschiedlich gemacht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 1, das weiterhin nach der vierten Stufe eine fünfte Stufe aufweist, bei der ein Rückstand der porösen Schicht (103a), der auf der Oberfläche des ersten Sub strats (101) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, entfernt wird, als ersten Routinevorgang und einen zweiten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats (301), um eine poröse Schicht auf der Oberfläche (303) zu bilden; eine zweite Stufe des Bildens einer Halbleiterschicht (304) nur auf der Oberfläche der porösen Schicht (303); eine dritte Stufe des Bondens der Oberfläche der Halbleiterschicht (304), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (303) gebildet ist, auf eine Oberfläche eines zweiten Substrats (306); eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats (301) und des zweiten Substrats (306) am Bereich der porösen Schicht (303), um die Halbleiterschicht (304), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, auf das zweite Substrat (306) zu übertragen und eine fünfte Stufe des Entfernens eines Rückstands der porösen Schicht, der auf der Oberfläche des ersten Substrats (301) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, umfasst; wobei die ersten und zweiten Routinevorgänge mindestens einmal wiederholt werden, um die Halbleiterschichten (104b; 304) auf der Oberfläche einer Vielzahl von zweiten Substraten (107; 306) durch Verwendung des gleichen ersten Substrats (101; 301) vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 10, worin in der zweiten Stufe, wenn die Schichtdicke der Halbleiterschicht (104b, 304), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (103; 303) gebildet ist, durch E dargestellt ist und die Schichtdicke der porösen Schicht durch P, das Verhältnis aus der Anzahl der Male, um den ersten Routinevorgang auszuführen, zur Anzahl der Male, um den zweiten Routinevorgang durchzuführen, so eingestellt wird, dass es P : (E – P) beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats, das die Stufen aufweist: eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats (701), um eine poröse Schicht (703) auf der Oberfläche zu bilden; eine zweite Stufe der gleichzeitigen Bildung einer Halbleiterschicht (704b) auf der Oberfläche der porösen Schicht und einer Halbleiterschicht (704a) auf einer Oberfläche des ersten Substrats auf der Seite gegenüberliegend der Seite der porösen Schicht; eine dritte Stufe zur Fixierung der Oberfläche der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, und einer Oberfläche eines provisorischen Substrats (706); eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats und der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) gebildet ist, am Bereich der porösen Schicht (703), damit das provisorische Substrat die Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, hält und eine fünfte Stufe des Übertragens der Halbleiterschicht (704b), die auf dem provisorischen Substrat (706) gehalten wird, vom provisorischen Substrat (706) auf ein zweites Substrat (708) zu übertragen, wobei die Halbleiterschicht (704) auf der Oberfläche des zweiten Substrats (708) vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin nach der fünften Stufe eine sechste Stufe aufweist, bei der ein Rück stand der porösen Schicht (703a), der auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, zu entfernen, wobei die sechste Stufe von der ersten Stufe gefolgt wird, um die ersten bis sechsten Stufen zu wiederholen und Halbleiterschichten (704) auf den Oberflächen einer Vielzahl von zweiten Substraten (708) durch Verwendung des gleichen ersten Substrats (701) zu wiederholen.
Verfahren nach Anspruch 12, worin in der zweiten Stufe die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704a; 704b) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, worin in der zweiten Stufe, wenn die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) gebildet ist, durch E dargestellt ist und die Schichtdicke der porösen Schicht (703) durch P, die Halbleiterschichten (704a; 704b) gleichmäßig auf der Oberfläche der Halbleiterschicht (704b) und auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) auf der Seite gegenüberliegend der Seite der porösen Schicht gebildet werden, nachdem eine Halbleiterschicht (704b) nur auf der porösen Schicht in einer Dicke von E – P gebildet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 14, worin in der zweiten Stufe die Halbleiterschicht (704a; 704b) in einer flüssigen Phase gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, worin eine Vielzahl von ersten Substraten (701) in einer Flüssigkeit, wobei deren Abstände in geeigneter Weise eingestellt sind, vorgese hen werden, wobei die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) gebildet ist und die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704a), die auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht (703) gebildet ist, gesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 13, worin, nachdem die ersten bis sechsten Schritte wiederholt worden sind, die Halbleiterschichten (704a), die viele Male auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht gebildet worden sind, in einem Lösungsmittel gelöst werden, um wieder verwendet werden zu können.
Verfahren nach Anspruch 14, worin in der zweiten Stufe die Halbleiterschicht (704a; 704b) in einer Dampfphase gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, worin in der zweiten Stufe ein Ausgangsgas, das mit der Oberfläche der porösen Schicht (703) in Kontakt gebracht ist, und ein Ausgangsgas, das mit der Oberfläche des ersten Substrats (701) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht in Kontakt gebracht ist, unterschiedlich sind, wobei die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist und die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704a), die auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) auf der Seite gegenüber der Seite der porösen Schicht gebildet ist, unterschiedlich gemacht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats nach Anspruch 12, das weiterhin nach der fünften Stufe eine sechste Stufe aufweist, bei der ein Rückstand der porösen Schicht (703a), der auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, als erster Routinevorgang entfernt wird und einen zweiten Routinevorgang, der eine erste Stufe der anodischen Oxidation einer Oberfläche eines ersten Substrats (701), um eine poröse Schicht (703) auf dem Substrat zu bilden; eine zweite Stufe des Bildens einer Halbleiterschicht (704) nur auf der Oberfläche der porösen Schicht (703); eine dritte Stufe des Fixierens der Oberfläche der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) und einer Oberfläche eines provisorischen Substrats (706) gebildet ist; eine vierte Stufe des Trennens des ersten Substrats (701) und der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht gebildet ist, am Bereich der porösen Schicht (703), damit das provisorische Substrat (706) die Halbleiterschicht (704), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) gebildet ist, hält; eine fünfte Stufe der Übertragung der Halbleiterschicht (704b), die auf dem provisorischen Substrat gehalten wird, vom provisorischen Substrat (706) auf ein zweites Substrat und eine sechste Stufe des Entfernens eines Rückstands der porösen Schicht (703), der auf der Oberfläche des ersten Substrats (701) als Ergebnis der Trennung verblieben ist, umfasst, wobei die ersten und zweiten Routinevorgänge mindestens einmal wiederholt werden, um die Halbleiterschichten (704) auf den Oberflächen einer Vielzahl von zweiten Substraten (708) durch Verwendung des gleichen ersten Substrats (701) vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 21, worin in der zweiten Stufe, wenn die Schichtdicke der Halbleiterschicht (704b), die auf der Oberfläche der porösen Schicht (703) gebildet ist, durch E dargestellt ist und die Schichtdicke der porösen Schicht (703) durch P, das Verhältnis der Anzahl der Male, um den ersten Routinevorgang durchzuführen, zur Anzahl der Male, um den zweiten Routinevorgang durchzuführen, so gesteuert wird, dass es P : (E – P) beträgt.