JP2000349319A

JP2000349319A - 半導体基材及び太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JP2000349319A
Application number: JP11161110A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Iwasaki; 由希子岩▲崎▼; Noritaka Ukiyo; 典孝浮世; Akiyuki Nishida; 彰志西田; Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: JP3472197B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜半導体にひびや割れ、欠陥の導入を低減
して少ない力で分離することができ、高性能の半導体基
材や太陽電池を収率良く生産する半導体基材及び太陽電
池の製造方法を提供することにある。【解決手段】薄膜結晶半導体層を用いた半導体基板及
び太陽電池の製造方法において、（１）第一の基体の表
面を陽極化成することにより、基体の少なくとも片面に
多孔質層を形成する工程と、（２）少なくとも前記多孔
質層の上に半導体層を形成する工程と、（３）前記半導
体層領域周辺において、半導体層のみ、あるいは半導体
層と多孔質層を除去する工程と、（４）前記半導体層の
表面に第二の基体を接着する工程と、（５）前記多孔質
層を介して、前記半導体層と前記第一の基体とを分離す
る工程と、（６）前記分離後の第一の基体の表面を処理
して再度前記（１）〜（５）を繰り返す工程とを、有す
る半導体基体及び太陽電池の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多孔質層上に堆積し
た半導体薄膜の分離方法に関し、詳しくは半導体基材及
び低コスト基板上に薄膜単結晶を積層した太陽電池の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上に形成した多孔質層上に薄
膜半導体層を形成した後、多孔質層を介して前記薄膜半
導体層を分離する技術が知られている。分離方法として
は、エッチングによる化学的方法、又は超音波や引っ張
り力等の力を作用させる物理的方法が用いられる。

【０００３】物理的分離法について、特開平７−３０２
８８９号公報にはシリコンウエハ表面に多孔質を形成し
た後エピタキシャル成長を形成し、エピタキシャルシリ
コン層に別のウエハを張り合わせ、多孔質層に圧力やせ
ん断応力、超音波等を印加して分離する記載がある。ま
た、特開平８−２１３６４５号公報にも同様に、単結晶
シリコン基板表面に多孔質層を形成した後ｐｎ接合をエ
ピタキシャル成長させ、単結晶シリコン基板の裏面を接
着剤により治具に固定、エピタキシャル成長層にもう一
つの治具を接着して両治具を引き離すことにより、多孔
質を破断して薄膜エピタキシャル層（太陽電池）を得る
記載、特開平１０−１９００３２号公報にはシリコン層
とシリコン層に接着したプラスチック基板の収縮率の違
いを利用し、液体窒素の蒸気で冷却して剥離する記載が
ある。

【０００４】しかし、多孔層を介して薄膜エピタキシャ
ル層を得る場合、分離したい領域周辺において、第一基
体の表面に形成された薄膜半導体層や多孔質層を分離力
によって破壊する際の衝撃により、薄膜には細かいひび
や割れが入ってしまうことがある。このようなひびや割
れがはいると薄膜の取り扱いが困難になる上、中心部に
まで及んだ場合は太陽電池を始めとするテバイスの収率
や特性が低下してしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄膜
半導体にひびや割れ、欠陥の導入を低減して少ない力で
分離することができ、高性能の半導体基材や太陽電池を
収率良く生産する半導体基材及び太陽電池の製造方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、薄膜結
晶半導体層を用いた半導体基板及び太陽電池の製造方法
において、（１）第一の基体の表面を陽極化成すること
により、基体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工
程と、（２）少なくとも前記多孔質層の上に半導体層を
形成する工程と、（３）前記半導体層領域周辺におい
て、半導体層のみ、あるいは半導体層と多孔質層を除去
する工程と、（４）前記半導体層の表面に第二の基体を
接着する工程と、（５）前記多孔質層を介して、前記半
導体層と前記第一の基体とを分離する工程と、（６）前
記分離後の第一の基体の表面を処理して再度前記（１）
〜（５）を繰り返す工程とを、有する半導体基体及び太
陽電池の製造方法が提供される。

【０００７】また本発明に従って、薄膜結晶半導体層を
用いた半導体基板及び太陽電池の製造方法において、
（１）第一の基体の表面を陽極化成することにより、基
体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工程と、
（２）少なくとも前記多孔質上に半導体層を形成する工
程と、（３）第二の基体を前記半導体層に接着する工程
と、（４）第二の基体で覆れていない第一の基体の半導
体層のみ、あるいは半導体層と多孔質層を除去する工程
と、（５）前記多孔質層を介して、前記半導体層と前記
第一の基体を分離する工程と、（６）前記分離後の第一
の基体の表面を処理して再度前記（１）〜（５）を繰り
返す工程とを、有する半導体基体及び太陽電池の製造方
法が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【０００９】本発明に係る実施形態の一例として、半導
体基材の製造方法を図１を参照して説明する。

【００１０】第一基体である結晶基板、例えば単結晶シ
リコンウエハ１０１の表面に不純物を熱拡散、イオン打
込み、あるいはウエハ作製時に混入させることにより導
入し、少なくともウエハ表面にｐ⁺（あるいはｎ⁺）層１
０２を形成する（図１（ａ））。

【００１１】次に、不純物を導入した側のウエハ表面
を、例えばＨＦ溶液中で陽極化成することにより表面付
近は多孔質化し、多孔質層１０３となる（図１
（ｂ））。

【００１２】この多孔質層１０３に水素アニールを施し
て表面を平滑化した後、ＣＶＤ法又は液相エピタキシャ
ル成長法により単結晶シリコン半導体層１０４を成長さ
せる（図１（ｃ））。

【００１３】陽極化成における多孔質化において、化成
電流レベルを、例えば途中で低レベルから高レベルヘ変
化させることにより、予め多孔質層の構造に疎密の変化
を設けることが可能で、それによりエピタキシャル成長
後に多孔質層１０３において半導体層１０４をシリコン
ウエハ１０１から分離し易くすることができる。

【００１４】ウエハの半導体を積層する面を表面、もう
一方の面を裏面と定義すると、多孔質層１０３上に形成
された半導体層１０４は、例えば陽極化成時に化成液を
表面の周辺でシールして表面を多孔質化し、表全面にエ
ピタキシャル成長を行った場合、ウエハには図３（Ａ）
の様に多孔質層３０３、半導体形成前に施されるＨ₂ア
ニールによって多孔質層表面の孔が塞がってできた平滑
な単結晶層３０５、エピタキシャル成長した単結晶シリ
コン半導体層３０４が形成されている。半導体層を分離
して第二基体へ転写するためには、半導体層３０４、３
０５及び多孔質層３０３を分離力により破壊して、多孔
質層内の最も破壊強度の弱い部分に至る必要があり、こ
の時ひびや割れ、その他の欠陥が導入され易い。

【００１５】また別の例として、化成液を裏面でシール
して多孔質層を形成し、表面の周辺から裏面全体をマス
クしてエピタキシャル成長した場合は、図３（Ｂ）のよ
うな構造になる。マスクされた部分の多孔質層３０３は
水素アニールされないため平滑な単結晶層３０５は形成
されない。半導体層を分離して第二基体へ転写するため
には、多孔質層中の最も破壊強度の弱い部分で薄膜単結
晶シリコン層の分離ができるよう、途中の多孔質部分を
破壊する必要があり、多孔質層の破壊強度が強い時に
は、この場合にも前記同様、エピタキシャル成長した単
結晶シリコン層３０４にダメージを及ぼすことがある。

【００１６】そこで、多孔質層の分離強度によっては分
離したい領域周辺の単結晶シリコン層のみ、又はそれに
加えて多孔質層の一部又は全部を除去し（図１
（ｄ））、除去部に接着しないようシリコン層１０４に
接着層１０５を介して支持基板１０６を接着したのち
（図１（ｅ））、多孔質層１０３に物理的な分離力（例
えば、機械力のような直接的な力や超音波のように媒体
を介しての間接的な力）を作用させて、シリコン層１０
４をシリコンウエハ１０１から分離、支持基板１０６上
に転写する（図１（ｆ））。

【００１７】こうすることで、薄膜半導体層への割れや
ダメージを低減できる上、直接多孔質層の分離され易い
部分に力を印加できるため、小さな力で分離することが
可能となる。ここで、シリコン層と多孔質層の除去は支
持基板１０６の接着後に行ってもよい。この場合、支持
基板は周辺を除去するのに必要なマスク代わりに利用す
ると効率的である（図２参照）。分離したい領域の半導
体及び多孔質層の除去については、周辺部の一部で行っ
ても効果はあるが、全周で行うとより効果的である。

【００１８】転写後に薄膜単結晶シリコンの表面に残る
多孔質残さ１０７は、必要に応じてエッチング等で除去
し、半導体基材又は太陽電池とする（図１（ｇ））。シ
リコン層の分離に用いた支持基板は、そのまま半導体基
材や太陽電池製品に組み込んでも良いし、製品に適した
第３の基板に薄膜シリコンを転写し直してもよい。

【００１９】分離が終わった後のシリコンウエハ１０１
は、その表面に残っている多孔質残さ１０７をエッチン
グ等により除去／処理することにより、再び最初の工程
に供せられ、有効に利用することができる（図１
（ｈ））。

【００２０】薄膜半導体を容易に得るための分離領域周
辺の除去は、シリコン薄膜を支持する基板を接着する前
に行うか、支持基板を接着した後に行えばよい。分離領
域周辺部の除去を基板接着する前に行う場合、分離領域
にマスクを施して反応性イオンエッチング等のドライエ
ッチング、フッ酸系のエッチャントを用いたウエットエ
ッチングや電解エッチング、研削、研磨等の機械的方
法、レーザー等により除去する。この後、除去部に接着
剤が回らないように気を付けながら分離領域に支持基板
を接着する。基板接着後に周辺除去を行う場合は、薄膜
支持基板にマスクの役割を持たすと、材料の無駄もなく
マスク除去工程も減らせて効率が良い。

【００２１】除去するのは、多孔質上に形成された半導
体のみ、又はそれに加えて多孔質層の一部分又は全部で
ある。陽極化成条件によって多孔質構造が異なり、分離
強度も変化するため、条件毎に最も分離に適した深さま
で除去すればよい。

【００２２】本発明に係わる半導体基材、及び太陽電池
の製造方法のポイントについて、以下に詳細に説明す
る。

【００２３】まず多孔質について、シリコンを例に挙げ
て説明する。多孔質シリコン層１０３を形成するための
陽極化成法には、フッ酸溶液が好適に用いられるが、塩
酸や硫酸等の溶液も用いることができる。フッ酸溶液を
用いた場合、ＨＦ濃度が１０重量％以上でｐ⁺（あるい
はｎ⁺）層１０２の多孔質化が可能となる。陽極化成時
に流す電流の量としては、ＨＦ濃度や希望する多孔質層
の膜厚あるいは多孔質層表面の状態等によって適宜決め
られるが、大体１ｍＡ／ｃｍ²〜１００ｍＡ／ｃｍ²の範
囲が適当である。

【００２４】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攪拌することなく反応表面から瞬
時に除去でき、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
濃度や希望する多孔質層の膜厚あるいは多孔質層の表面
状態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。

【００２５】単結晶シリコンの密度は２．３３ｇ／ｃｍ
³であるが、ＨＦ溶液濃度を５０〜２０重量％に変化さ
せることで多孔質シリコン層の密度を１．１〜０．６ｇ
／ｃｍ³の範囲に変化させることができる。また、陽極
化成電流を変えることでもｐｏｒｏｓｉｔｙ（多孔度）
を変化させることができ、電流を増大することでｐｏｒ
ｏｓｉｔｙも増加する。

【００２６】多孔質シリコンの機械的強度はｐｏｒｏｓ
ｉｔｙにより異なるが、バルクシリコンよりも十分に弱
いと考えられる。例えば、ｐｏｒｏｓｉｔｙが５０％で
あれば機械的強度はバルクの半分と考えて良い。仮に多
孔質シリコンの表面に基板を接着させ、多孔質層と基板
との間に十分な接着力がある場合には、多孔質層を形成
したシリコンウエハと基板との間に圧縮、引っ張りある
いはせん断力等の瞬間な分離力をかけると多孔質シリコ
ン層が破壊される。また、外部から熱、超音波、電磁波
あるいは遠心力等のエネルギーを与えて間接的な力を作
用させても同様な効果がある。更に、ｐｏｒｏｓｉｔｙ
を増加させればより弱い力やエネルギーで多孔質層を破
壊できる。

【００２７】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われるとされている
（Ｔ．Ｕｎａｇａｍｉ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．
Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１２７，４７６（１９８０））。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．Ｈｏｌｍｓｔｒｏｍａｎ
ｄＪ．Ｙ．Ｃｈｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，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。また、導電型によって選択的に多孔質化が可能であ
り、ＦＩＰＯＳ（ＦｕｌｌＩｓｏｌａｔｉｏｎｂｙ
ＰｏｒｏｕｓＯｘｉｄｉｚｅｄＳｉｌｌｉｃｏ
ｎ）プロセスのように暗所で陽極化成を行うことにより
ｐ層のみを多孔質化できる。

【００２８】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ｎｍ
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熱ＣＶＤ法等でエピ
タキシャル層を成長させることが可能である。

【００２９】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、体積に比べて表面が飛躍的に増
大しており、その結果、化学的エッチング速度は通常の
単結晶層のエッチング速度に比べて著しく増速される。

【００３０】また、単結晶シリコンに替えて多結晶シリ
コンを用いても同様に陽極化成により多孔質層が得られ
る。その上に熱ＣＶＤ法等で単結晶シリコン層を成長す
ることができる（この場合、多結晶シリコンの結晶粒の
大きさに対応した部分的なエピタキシャル成長が可
能）。

【００３１】薄膜半導体層を形成するためには、液相成
長法及び気相成長法を用いることができる。

【００３２】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をよ
り詳細に説明する。

【００３３】（実施例１）厚み８００μｍの４インチφ
のｐ型シリコン単結晶基板１０１の片面の表面にＢ（ホ
ウ素）を熱拡散により導入してｐ⁺層１０２を形成し
た。この基板をｐ⁺層を形成していない面で化成液をシ
ールしてフッ酸溶液中で電流を二段階に変化させて陽極
化成し、厚さ約１３μｍの多孔質層１０３を得た。電流
は８ｍＡ／ｃｍ ²で１０分間通電したのち、３０ｍＡ／
ｃｍ²で１分間通電した。多孔質は途中で電流を変化さ
せることにより、密な構造の多孔質層と疎な構造の多孔
質層の２層構造となった。

【００３４】次に、多孔質層１０３を形成したｐ型シリ
コン単結晶ウエハ１０１を、水素雰囲気中で表面温度１
０５０℃にて１分間アニールし、その後、過飽和状態と
なる温度までシリコンを溶かし込んだ９００℃の金属イ
ンジウム溶液中に浸漬し、徐冷してシリコン層１０４を
３０μｍの厚さに形成した。この時、ｐ⁺層を形成した
面の多孔質上に、ウエハより直径７ｍｍ小さい同心円領
域にのみシリコン層１０４が形成されるようにカバーを
施した。

【００３５】次に、シリコン層１０４の表面にＰ（燐）
を拡散させてｎ⁺層を形成したのち、ｎ⁺層のアイソレー
ションによって面積１ｃｍ²の太陽電池セル化領域をシ
リコン層１０４の中心部分に９個作り込み、更に電極、
反射防止層を形成した。シリコン基板１０１を反応性イ
オンエッチング装置のチャンバーに設置し、その上に９
０ｍｍφのガラス性保護マスクをウエハと中心を合わせ
て置き、ガラスマスクからはみ出した部分をシリコン層
表面からエッチングし、シリコン層及び多孔質層の一部
を除去した。除去深さは約１１μｍで、２層目の多孔質
層の膜厚約半分に達した。除去部や除去側面にはみ出さ
ないよう、残ったシリコン層１０４の表面に透明接着剤
を塗布して透明基板１０６を固定した後、多孔質に力を
作用させてシリコン層１０４をシリコン基板１０１から
分離し、裏面電極を形成して薄膜太陽電池とした。

【００３６】シリコン基板１０１の分離領域周辺を除去
せずにシリコン層１０４を分離して形成した太陽電池に
比べ、シリコン層にはひびや割れが少ないためセルの収
率が良く、また光電変換効率も高い値が得られた。

【００３７】（実施例２）５インチφのｐ⁺型のウエハ
２０１に、周辺から半導体成長面に５ｍｍ入った周上で
化成液をシールした以外は実施例１と同様にして約１３
μｍの多孔質層２０２を形成した後、ＣＶＤ法にてシリ
コン半導体層２０３を０．５μｍエピタキシャル成長し
た。

【００３８】次に、半導体層２０３の表面を熱酸化によ
りＳｉＯ₂層２０５を形成した後、シリコン基板２０１
より直径が１５ｍｍ小さい同型の石英ガラス基板２０６
を、ウエハとガラスの中心を合わして７００℃で０．５
時間の熱処理を施して張り合わせ、反応性イオンエッチ
ングにてガラス基板２０６からはみ出した部分を除去し
た。除去の深さは表面から約２３μｍで、半導体層２０
３と多孔質層２０２が全て除去された。ガラス基板２０
６に超音波を照射して多孔質層を破壊し、薄膜半導体層
をガラス基板２０６上に転写した。更に、半導体層の表
面に残った多孔質残さ２０７をエッチング除去して、Ｓ
ＯＩ基材を得た。目視にて半導体層の周辺部分にひびや
割れは観察されず、更に透過電子顕微鏡にて観察した結
果、新たに欠陥の導入も見られず良好な結晶性が得たれ
ていることが確認された。

【００３９】（実施例３）厚さ１ｍｍの４インチφの多
結晶シリコンウエハ５０１の両面にｐ⁺層を形成したの
ち、実施例２と同様にして化成液をシールしてウエハの
両面を陽極化成した。電流は８ｍＡ／ｃｍ²で１０分間
通電した後、３２ｍＡ／ｃｍ²で１分間通電した。実施
例１とは異なる条件に電流値を選んだため、多孔質強度
は弱くなった。ウエハの両面にそれぞれ形成された一層
の多孔質の膜厚は約１２μｍだった。

【００４０】次いで、ウエハ両面の多孔質層上にｎ⁺型
半導体を約０．２μｍ、ｐ^-型半導体層３０μｍをそれ
ぞれに適した不純物を溶かし込んだ液相成長溶液に浸漬
してエピタキシャル成長した。ウエハより半径が７ｍｍ
小さい大きさの、裏面電極と支持基板を兼ねたＡｌ基板
５０２を熱溶着すると同時にＡｌを拡散させてｐ⁺層を
形成した後、Ａｌ基板５０２を耐フッ酸性材料でマスク
保護し、フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ＝３：１）５０５にて
露出部分をエッチング除去した。エッチングには図５の
様な治具を用いた。ホルダー５０３は、不図示のウエハ
ホルダー本体につながっており、ウエハを挟み込んで保
持できるようになっている。また、エッチングしたい部
分だけエッチャントに浸漬するように、高さ調節できる
機能も本体には備わっている。両面ともに半導体層がエ
ッチング除去された後、Ａｌ基板に施したマスクを除去
して、ウエハの半導体層４０４が除去された領域４０８
を治具４０９で保持しながら、多孔質層４０３に力を加
えて両面の半導体層４０４を分離した（図４）。半導体
層表面に残った多孔質残さを除去、アイソレーションを
施して面積４ｃｍ²のセルを４個作り込み、グリッド電
極を形成、パッシベーション効果を兼ねた反射防止層Ｔ
ｉＯ₂を堆積して太陽電池とした。

【００４１】周辺部の半導体を除去しないで分離作製し
た同じ構成の太陽電池に比べて、周辺除去して分離した
ものは分離によるひびや割れ等の欠陥が少ないため、セ
ルの収率が良く、効率も高い値が得られた。

【００４２】また、液相成長薄膜を分離した後のウエハ
表面に残った多孔質残さを除去し、再び同様の工程を施
したところ、問題無く効率の高い太陽電池を得ることが
できた。

【００４３】（実施例４）厚み１ｍｍの５インチφの単
結晶シリコンウエハ６０１を実施例３と同じ条件で片面
に陽極化成を施し、厚さ１２μｍの２層構造の多孔質層
６０２を形成した。多孔質層を形成した２枚のウエハ
を、多孔質層形成面とは反対の面同士をぴったり合わせ
て多孔質未形成面に液相成長溶液が侵入しないよう周囲
を治具で覆って固定し、液相成長溶液に浸漬してｐ^-型
半導体６０３を約４０μｍエピタキシャル成長した。

【００４４】次に、ウエハを治具からはずし、７５ｍｍ
□の領域内にＡｌを含むペースト６０４にて、幅８０μ
ｍ、ピッチ１００μｍのフィンガーが３ｍｍのバスバー
から伸びた櫛形状のパターンをスクリーン印刷にて形成
し、９００℃にてＡｌとＳｉの接触面付近を合金化して
ｐ⁺層６０５を形成すると同等に全面を酸化させた。Ａ
ｌの酸化膜６０６は除去せず、Ｓｉ表面が酸化された部
分のみを選択的にエッチング除去した後、表面にＣＶＤ
法にてｎ⁺型半導体層６０７を堆積した。

【００４５】次に、ｐ⁺６０５及びｎ⁺６０７のパターン
を形成した領域を、導電性ペース６０８にて７７ｍｍ□
のステンレス製支持基板６０９（７０１）に接着した
後、研削研磨にて支持基板からはみ出した部分７０２の
半導体層を除去した。この後、ステンレス製支持基板と
ウエハ間に引っ張り力を加えて薄膜半導体層を分離し
た。薄膜半導体層に残った多孔質残さを除去して反射防
止層を形成し、裏面接合集中型太陽電池を形成した。太
陽電池の特性を評価したところ、周辺部を除去しないで
分離した同構成の太陽電池に比べて、優れた特性が得ら
れた。

【００４６】（実施例５）実施例１と同様して５インチ
φの単結晶ウエハの片面に多孔質層を形成した後、多孔
質層上にｐ⁺型半導体層を約１μｍ、ｐ^-型半導体層を３
０μｍそれぞれの不純物を溶かし込んだ液相成長溶液中
に浸漬して、液相成長によるエピタキシャル成長を実施
例４と同様に行った。その後、各ウエハ表面に拡散剤を
塗布して熱処理を施し、ｎ⁺層を形成した。

【００４７】次いで、全面に形成したｎ⁺層を８５ｍｍ
□の領域８０１にアイソレーションし、ｎ⁺層表面にＡ
ｇぺーストにて電極パターンを印刷、更に絶縁性の反射
防止層を堆積した。

【００４８】次に、ＹＡＧレーザーにて、図８のように
アイソレーションした正方形８０１の対向する一組の辺
と平行に、アイソレーションラインから５ｍｍ離れた領
域８０２において半導体層及び多孔質層を深さ４５μｍ
で除去した。透明接着剤をレーザーで除去した部分に回
り込まないように塗布して透明基板を接着し、基板に力
を印加してレーザー除去した辺に平行な方向に分離を進
行させて半導体層を透明基板へ転写し、裏面電極を導電
性ぺーストにて形成して太陽電池とした。本実施例につ
いても、周辺部の除去を行わないで分離形成した同構成
の太陽電池に比べ薄膜の割れが少なく、特性の優れた太
陽電池が効率よく得られた。

【００４９】（実施例６）厚み１ｍｍの５インチ単結晶
シリコンウエハ９０１を実施例１と同じ条件で片面に陽
極化成を施し、厚さ１２μｍの２層構成の多孔質層９０
２を形成した。多孔質層を形成した２枚のウエハを、多
孔質層形成面とは反対の面同士をぴったり合わせて液相
成長溶液が浸入しないよう周囲を治具で覆って固定し、
液相成長溶液に浸漬してｐ^-型半導体層９０３を約４０
μｍエピタキシャル成長した。

【００５０】次に、ウエハを治具からはずし、シリコン
層の表面にＰ（燐）を拡散させてｎ ⁺層を形成したの
ち、ｎ⁺層のアイソレーションによって面積１ｃｍ²の太
陽電池セル化領域をシリコン層の中心部分に９個作り込
み、更に電極、反射防止層を形成した。

【００５１】次いで、シリコンウエハと同型のガラス基
板９０５を透明接着剤９０４で接着した。この時、ウエ
ハ端面に接着剤が回り込まないよう、接着剤の量を調節
しておく。こうしてガラス基板と貼り合わせたシリコン
ウエハの端面に、ホーニング装置にて細かなガラスビー
ズと純水の混合液９０６を突出圧力１．０〜２．０ｋｇ
／ｃｍ²の範囲で吹き付け、ウエハ端部に形成された多
孔質層を全周にわたって除去した。ガラス基板には傷が
付かないようマスタテープ９０７を施した。この後、多
孔質層にテフロンコーティングを施したステンレス製の
くさびを挿入して多孔質を介して薄膜化、薄膜半導体層
に残った多孔質残さを除去して裏面電極を形成し、太陽
電池とした。

【００５２】太陽電池の特性を評価したところ、周辺部
を除去しないで分離した同構成の大じ電池に比べて、優
れた特性が得られた。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハを陽極化成して
多孔質層を形成した後、多孔質上に半導体層を形成し、
多孔質層を介してウエハから分離する薄膜半導体層の製
造方法において、半導体層の分離前に、分離したい領域
周辺の半導体層と多孔質層の一部を除去することによ
り、薄膜半導体にひびや割れ、欠陥の導入を低減して少
ない力で分離することが可能となり、高性能の半導体基
材や太陽電池を収率良く生産することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜半導体製造プロセスの一例で
あり、実施例１で行った工程説明図である。

【図２】本発明による薄膜半導体製造プロセスの一列で
あり、実施例２で行った工程説明図である。

【図３】剥離時にエピタキシャル層内にひびや割れが入
る様子を説明した図である。

【図４】実施例３で用いた剥離治具の断面図である。

【図５】実施例３で用いた周辺部エッチング装置のホル
ダー部分の概略図である。

【図６】実施例４で形成した裏面接合集中太陽電池断面
図である。

【図７】実施例４で形成した太陽電池の周辺除去部を示
した平面図である。

【図８】実施例５で形成した太陽電池のアイソレーショ
ン領域及び周辺除去部を示した平面図である。

【図９】実施例６で行ったウエハ端部に形成された多孔
質層の除去法である。

【符号の説明】

１０１，２０１，４０１，５０１，６０１シリコンウ
エハ１０２，２０２，６０５ｐ＋（又はｎ＋）層６０７ｎ＋（又はｐ＋）層１０３，２０３，３０３，４０３，６０２多孔質層１０４，２０４，３０４，４０４エピタキシャル成長
単結晶シリコン層１０５，２０５，６０８接着層１０６，２０６，４０６，３０８，５０２，６０９支
持基板１０７，２０７多孔質残さ３０５Ｈ₂アニールによって多孔質が平滑化した単結
晶３０６分離の際に形成される割れ３０７理想分離線４０８，７０２，８０２周辺除去領域５０３ウエハホルダー５０４耐フッ酸性溶液５０５フッ硝酸６０４Ａｌペースト焼成電極６０６Ａｌ酸化膜８０１アイソレーション領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田彰志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者坂口清文東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5F045 AB02 AB32 AF03 AF12 BB08 BB12 CA13 GH08 HA04 HA06 HA10 HA12 5F051 BA14 GA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜結晶半導体層を用いた半導体基板の
製造方法において、（１）第一の基体の表面を陽極化成することにより、基
体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工程と、（２）少なくとも前記多孔質層の上に半導体層を形成す
る工程と、（３）前記半導体層領域周辺において、半導体層を除去
する工程と、（４）前記半導体層の表面に第二の基体を接着する工程
と、（５）前記多孔質層を介して、前記半導体層と前記第一
の基体とを分離する工程と、（６）前記分離後の第一の基体の表面を処理して再度前
記（１）〜（５）を繰り返す工程とを、有することを特
徴とする半導体基体の製造方法。
【請求項２】前記（３）の工程において、周辺部の半
導体層とその直下の多孔質層とを続けて除去する請求項
１に記載の半導体基体の製造方法。
【請求項３】薄膜結晶半導体層を用いた半導体基板の
製造方法において、（１）第一の基体の表面を陽極化成することにより、基
体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工程と、（２）少なくとも前記多孔質上に半導体層を形成する工
程と、（３）第二の基体を前記半導体層に接着する工程と、（４）第二の基体で覆れていない第一の基体の半導体層
を除去する工程と、（５）前記多孔質層を介して、前記半導体層と前記第一
の基体を分離する工程と、（６）前記分離後の第一の基体の表面を処理して再度前
記（１）〜（５）を繰り返す工程とを、有することを特
徴とする半導体基体の製造方法。
【請求項４】前記（４）の工程において、周辺部の半
導体層とその直下の多孔質層とを続けて除去する請求項
３に記載の半導体基体の製造方法。
【請求項５】前記第一の基体がシリコンである請求項
１〜４のいずれかに記載の半導体基体の製造方法。
【請求項６】前記第一の基体が単結晶である請求項１
〜５のいずれかに記載の半導体基体の製造方法。
【請求項７】前記（２）の工程において、前記半導体
層中に半導体接合が形成される請求項１〜６のいずれか
に記載の半導体基体の製造方法。
【請求項８】薄膜結晶半導体層を用いた太陽電池の製
造方法において、（１）第一の基体の表面を陽極化成することにより、基
体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工程と、（２）少なくとも前記多孔質層の上に半導体層を形成す
る工程と、（３）前記半導体層領域周辺において、半導体層を除去
する工程と、（４）前記半導体層の表面に第二の基体を接着する工程
と、（５）前記多孔質層を介して、前記半導体層と前記第一
の基体とを分離する工程と、（６）前記分離後の第一の基体の表面を処理して再度前
記（１）〜（５）を繰り返す工程とを、有することを特
徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項９】前記（３）の工程において、周辺部の半
導体層とその直下の多孔質層とを続けて除去する請求項
８に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１０】薄膜結晶半導体層を用いた太陽電池の
製造方法において、（１）第一の基体の表面を陽極化成することにより、基
体の少なくとも片面に多孔質層を形成する工程と、（２）少なくとも前記多孔質上に半導体層を形成する工
程と、（３）第二の基体を前記半導体層に接着する工程と、（４）第二の基体で覆れていない第一の基体の半導体層
を除去する工程と、（５）前記多孔質層を介して、前記半導体層と前記第一
の基体を分離する工程と、（６）前記分離後の第一の基体の表面を処理して再度前
記（１）〜（５）を繰り返す工程とを、有することを特
徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１１】前記（４）の工程において、周辺部の
半導体層とその直下の多孔質層とを続けて除去する請求
項１０に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１２】前記第一の基体がシリコンである請求
項８〜１１のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】前記第一の基体が単結晶である請求項
８〜１２のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】前記（２）の工程において、前記半導
体層中に半導体接合が形成される請求項８〜１３のいず
れかに記載の太陽電池の製造方法。