JP2001077044A - シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法 - Google Patents
シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来必要だった加熱工程中の注入面の押圧を
不要にする。 【解決手段】 このシリコン系結晶薄板の製造方法は、
シリコンを含有するシリコン系結晶基板２に水素イオン
６を注入して、表面から８μｍ以上の深さＲ2 の所に注
入層８を形成する注入工程（図１Ａ）と、その後シリコ
ン系結晶基板２を加熱して注入層８に空孔を形成する加
熱工程（図１Ｂ）と、その後シリコン系結晶基板２の注
入層８から上側を剥離させてシリコン系結晶薄板１６を
得る剥離工程（図１Ｃ）とを備えている。
不要にする。 【解決手段】 このシリコン系結晶薄板の製造方法は、
シリコンを含有するシリコン系結晶基板２に水素イオン
６を注入して、表面から８μｍ以上の深さＲ2 の所に注
入層８を形成する注入工程（図１Ａ）と、その後シリコ
ン系結晶基板２を加熱して注入層８に空孔を形成する加
熱工程（図１Ｂ）と、その後シリコン系結晶基板２の注
入層８から上側を剥離させてシリコン系結晶薄板１６を
得る剥離工程（図１Ｃ）とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば太陽電池
用基板、液晶ディスプレイ用基板、半導体装置用基板等
として用いられるものであって、シリコンを含有するシ
リコン系結晶薄板の製造方法および当該シリコン系結晶
薄板を用いた光電変換素子用基板の製造方法に関し、よ
り具体的には、従来必要だった注入面の押圧を不要にす
る手段に関する。
用基板、液晶ディスプレイ用基板、半導体装置用基板等
として用いられるものであって、シリコンを含有するシ
リコン系結晶薄板の製造方法および当該シリコン系結晶
薄板を用いた光電変換素子用基板の製造方法に関し、よ
り具体的には、従来必要だった注入面の押圧を不要にす
る手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン系結晶基板の所定深さに水素イ
オンを注入し、その後３５０℃程度以上に加熱した後
に、表層の結晶薄膜を剥離する水素イオン注入剥離法
は、特にＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の製造方
法の主要な技術として注目されている。上記のように加
熱するのは、水素イオンの注入層に多数の空孔（ボイ
ド）を形成して剥離を可能にするためである。
オンを注入し、その後３５０℃程度以上に加熱した後
に、表層の結晶薄膜を剥離する水素イオン注入剥離法
は、特にＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の製造方
法の主要な技術として注目されている。上記のように加
熱するのは、水素イオンの注入層に多数の空孔（ボイ
ド）を形成して剥離を可能にするためである。
【０００３】但し、基板に水素イオンを注入後、注入面
を押圧しない状態で加熱すると、注入層に空孔は形成さ
れるけれども、それと同時に、基板の表面（注入面）に
数μｍ程度の大きさのクレーターのような凹凸が無数に
生じる。これは、注入された水素が加熱によってガス化
し、それによって基板の表層が吹き飛ばされるためであ
る。このような凹凸が生じると、表層を剥離させようと
しても微小な剥離しか行えないので、即ち表層がぼろぼ
ろに剥がれるので、注入層から上側をうまく剥離させて
大面積の結晶薄膜を得ることはできない。
を押圧しない状態で加熱すると、注入層に空孔は形成さ
れるけれども、それと同時に、基板の表面（注入面）に
数μｍ程度の大きさのクレーターのような凹凸が無数に
生じる。これは、注入された水素が加熱によってガス化
し、それによって基板の表層が吹き飛ばされるためであ
る。このような凹凸が生じると、表層を剥離させようと
しても微小な剥離しか行えないので、即ち表層がぼろぼ
ろに剥がれるので、注入層から上側をうまく剥離させて
大面積の結晶薄膜を得ることはできない。
【０００４】そのために従来は、シリコン系結晶基板の
注入面に支持基板を接着し、加熱中にこの支持基板によ
って注入面を押圧することによって、上記のような凹凸
が生じることを防止している。
注入面に支持基板を接着し、加熱中にこの支持基板によ
って注入面を押圧することによって、上記のような凹凸
が生じることを防止している。
【０００５】このような方法による従来のＳＯＩ基板の
製造方法の一例を図４に示す。
製造方法の一例を図４に示す。
【０００６】まず、表層に酸化シリコン（ＳiＯ2 ）層
を熱酸化等によって形成しているシリコン系結晶基板２
に水素イオン６を注入して、表面（注入面）５から１μ
ｍ程度の深さＲ1 の所に注入層８を形成する（注入工
程。図４Ａ）。酸化シリコン層４の厚さは、例えば０．
８〜０．９μｍ程度である。
を熱酸化等によって形成しているシリコン系結晶基板２
に水素イオン６を注入して、表面（注入面）５から１μ
ｍ程度の深さＲ1 の所に注入層８を形成する（注入工
程。図４Ａ）。酸化シリコン層４の厚さは、例えば０．
８〜０．９μｍ程度である。
【０００７】次に、支持基板１０を用意して（図４
Ｂ）、それを上記シリコン系結晶基板２の注入面５に押
し付けた状態で、シリコン系結晶基板２および支持基板
１０を高温に加熱して、両者を接着すると同時に、注入
層８に空孔を形成する（加熱工程。図４Ｃ）。両者の高
温加熱による接着には、一般的に１０００℃以上が必要
である。この支持基板１０による注入面５の押圧によっ
て、加熱中にシリコン系結晶基板２の注入面５に微小な
凹凸が無数に生じることを防止することができる。
Ｂ）、それを上記シリコン系結晶基板２の注入面５に押
し付けた状態で、シリコン系結晶基板２および支持基板
１０を高温に加熱して、両者を接着すると同時に、注入
層８に空孔を形成する（加熱工程。図４Ｃ）。両者の高
温加熱による接着には、一般的に１０００℃以上が必要
である。この支持基板１０による注入面５の押圧によっ
て、加熱中にシリコン系結晶基板２の注入面５に微小な
凹凸が無数に生じることを防止することができる。
【０００８】次に、上記シリコン系結晶基板２と支持基
板１０とに引っ張り力を加えることによって、シリコン
系結晶基板２の注入層８から上側を剥離させる（剥離工
程。図４Ｄ）。これによって、シリコン系結晶基板２の
注入層８から上側が支持基板１０側に移行して、支持基
板１０上に酸化シリコン層４およびその上にシリコン結
晶薄膜（基板２がシリコン単結晶基板の場合はシリコン
単結晶薄膜）１２が形成された構造のＳＯＩ基板が得ら
れる。ちなみに図４Ｄの上下を反転させて見れば、支持
基板１０上に上記酸化シリコン層４およびシリコン結晶
薄膜１２が形成されていると見ることができる。シリコ
ン結晶薄膜１２の厚さは、この例の場合は０．１〜０．
２μｍ程度である。
板１０とに引っ張り力を加えることによって、シリコン
系結晶基板２の注入層８から上側を剥離させる（剥離工
程。図４Ｄ）。これによって、シリコン系結晶基板２の
注入層８から上側が支持基板１０側に移行して、支持基
板１０上に酸化シリコン層４およびその上にシリコン結
晶薄膜（基板２がシリコン単結晶基板の場合はシリコン
単結晶薄膜）１２が形成された構造のＳＯＩ基板が得ら
れる。ちなみに図４Ｄの上下を反転させて見れば、支持
基板１０上に上記酸化シリコン層４およびシリコン結晶
薄膜１２が形成されていると見ることができる。シリコ
ン結晶薄膜１２の厚さは、この例の場合は０．１〜０．
２μｍ程度である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の技
術では、加熱中にシリコン系結晶基板の表面に微小な凹
凸が無数に生じることを防止するために、支持基板等に
よって加熱中に注入面を押圧しておかなければならず、
そのぶん工程が複雑になるという課題があった。
術では、加熱中にシリコン系結晶基板の表面に微小な凹
凸が無数に生じることを防止するために、支持基板等に
よって加熱中に注入面を押圧しておかなければならず、
そのぶん工程が複雑になるという課題があった。
【００１０】そこでこの発明は、従来必要だった加熱工
程中の注入面の押圧を不要にすることを主たる目的とす
る。
程中の注入面の押圧を不要にすることを主たる目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係るシリコン
系結晶薄板の製造方法は、シリコンを含有するシリコン
系結晶基板に水素イオンを注入して、表面から８μｍ以
上の深さの所に注入層を形成する注入工程と、その後前
記シリコン系結晶基板を加熱して前記注入層に空孔を形
成する加熱工程と、その後前記シリコン系結晶基板の前
記注入層から上側を剥離させてシリコン系結晶薄板を得
る剥離工程とを備えることを特徴としている。
系結晶薄板の製造方法は、シリコンを含有するシリコン
系結晶基板に水素イオンを注入して、表面から８μｍ以
上の深さの所に注入層を形成する注入工程と、その後前
記シリコン系結晶基板を加熱して前記注入層に空孔を形
成する加熱工程と、その後前記シリコン系結晶基板の前
記注入層から上側を剥離させてシリコン系結晶薄板を得
る剥離工程とを備えることを特徴としている。
【００１２】上記製造方法によれば、注入工程時にシリ
コン系結晶基板の表面から８μｍ以上の深さの所に注入
層を形成することによって、注入層から上の層は、その
厚さが従来よりも遙かに大きくなるので、注入された水
素が加熱工程時にガス化する圧力に耐えることができ
る。従って、シリコン系結晶基板の注入面に微小な凹凸
が生じることを防止することができる。代わりに、上記
圧力は注入層に沿う方向に空孔を押し広げる働きをする
ので、注入層に沿って多数の空孔同士が互いにつなが
り、広い領域の剥離層が形成される。
コン系結晶基板の表面から８μｍ以上の深さの所に注入
層を形成することによって、注入層から上の層は、その
厚さが従来よりも遙かに大きくなるので、注入された水
素が加熱工程時にガス化する圧力に耐えることができ
る。従って、シリコン系結晶基板の注入面に微小な凹凸
が生じることを防止することができる。代わりに、上記
圧力は注入層に沿う方向に空孔を押し広げる働きをする
ので、注入層に沿って多数の空孔同士が互いにつなが
り、広い領域の剥離層が形成される。
【００１３】これらの結果、加熱工程中に注入面を押圧
しなくても、剥離工程時に微小な剥離を防止して、注入
層から上側を大きな面積で剥離させることができる。即
ち、大きな面積のシリコン系結晶薄板を得ることができ
る。
しなくても、剥離工程時に微小な剥離を防止して、注入
層から上側を大きな面積で剥離させることができる。即
ち、大きな面積のシリコン系結晶薄板を得ることができ
る。
【００１４】従って、従来必要だった加熱工程中の注入
面の押圧が不要になる。その結果、工程を簡略化するこ
とができる。
面の押圧が不要になる。その結果、工程を簡略化するこ
とができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るシリコン
系結晶薄板の製造方法の一例を示す工程図である。図４
に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号
を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説
明する。
系結晶薄板の製造方法の一例を示す工程図である。図４
に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号
を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説
明する。
【００１６】まず、前述したようなシリコンを含有する
シリコン系結晶基板２に水素イオン６を注入して、表面
（注入面）５から８μｍ以上の深さＲ2 の所に注入層８
を形成する（注入工程。図１Ａ）。
シリコン系結晶基板２に水素イオン６を注入して、表面
（注入面）５から８μｍ以上の深さＲ2 の所に注入層８
を形成する（注入工程。図１Ａ）。
【００１７】上記深さＲ2 は、イオンの注入深さまたは
平均射影飛程とも呼ばれるものである。この深さＲ
2 は、水素イオン６のエネルギー（運動エネルギー）に
よって調整することができる。例えば、深さＲ2 は、水
素イオン６が単原子イオン（Ｈ+またはＨ- ）の場合、
そのエネルギーを６００ｋｅＶ程度にすれば８μｍ程度
になり、７００ｋｅＶ程度にすれば１０μｍ程度にな
る。
平均射影飛程とも呼ばれるものである。この深さＲ
2 は、水素イオン６のエネルギー（運動エネルギー）に
よって調整することができる。例えば、深さＲ2 は、水
素イオン６が単原子イオン（Ｈ+またはＨ- ）の場合、
そのエネルギーを６００ｋｅＶ程度にすれば８μｍ程度
になり、７００ｋｅＶ程度にすれば１０μｍ程度にな
る。
【００１８】シリコン系結晶基板２は、シリコン基板で
も良いし、シリコンを主成分とする基板でも良い。例え
ば、シリコン系結晶基板２はシリコン単結晶基板または
シリコン多結晶基板であるが、これに限らず、シリコン
化合物（例えばＳiＣ、ＳiＧe 、ＦeＳi2等）の単結晶
基板または多結晶基板でも良い。シリコン化合物基板に
おいても、水素イオンの注入および加熱によって注入層
に空孔が形成されるので、剥離可能である。
も良いし、シリコンを主成分とする基板でも良い。例え
ば、シリコン系結晶基板２はシリコン単結晶基板または
シリコン多結晶基板であるが、これに限らず、シリコン
化合物（例えばＳiＣ、ＳiＧe 、ＦeＳi2等）の単結晶
基板または多結晶基板でも良い。シリコン化合物基板に
おいても、水素イオンの注入および加熱によって注入層
に空孔が形成されるので、剥離可能である。
【００１９】次に、上記シリコン系結晶基板２を加熱し
て、上記注入層８に空孔（ボイド）を形成する（加熱工
程。図１Ｂ）。この加熱は、例えば３５０〜６００℃程
度で、数分〜１０分程度行う。この加熱によって、注入
された水素がガス化し、注入層８に多数の空孔が生じ
る。
て、上記注入層８に空孔（ボイド）を形成する（加熱工
程。図１Ｂ）。この加熱は、例えば３５０〜６００℃程
度で、数分〜１０分程度行う。この加熱によって、注入
された水素がガス化し、注入層８に多数の空孔が生じ
る。
【００２０】次に、上記シリコン系結晶基板２にその注
入層８を境にして引っ張り力を加えることによって、注
入層８から上側を剥離させる（剥離工程。図１Ｃ）。こ
れによってシリコン系結晶薄板１６が得られる。このシ
リコン系結晶薄板１６は、元のシリコン系結晶基板２を
単結晶基板としておけば単結晶薄板であり、シリコン系
結晶基板２を多結晶基板としておけば多結晶薄板であ
る。また、このシリコン系結晶薄板１６の厚さは上記深
さＲ2 に相当している。
入層８を境にして引っ張り力を加えることによって、注
入層８から上側を剥離させる（剥離工程。図１Ｃ）。こ
れによってシリコン系結晶薄板１６が得られる。このシ
リコン系結晶薄板１６は、元のシリコン系結晶基板２を
単結晶基板としておけば単結晶薄板であり、シリコン系
結晶基板２を多結晶基板としておけば多結晶薄板であ
る。また、このシリコン系結晶薄板１６の厚さは上記深
さＲ2 に相当している。
【００２１】上記製造方法によれば、注入工程時にシリ
コン系結晶基板２の表面から８μｍ以上の深さＲ2 の所
に注入層８を形成することによって、注入層８から上の
層は、その厚さが従来よりも遙かに大きくなるので、注
入された水素が加熱工程時にガス化する圧力に十分に耐
えることができる。従って、シリコン系結晶基板２の注
入面５に微小な凹凸が生じることを防止することができ
る。代わりに、上記圧力は注入層８に沿う方向に空孔を
押し広げる働きをするので、注入層８に沿って多数の空
孔同士が互いにつながり、広い領域の剥離層が形成され
る。
コン系結晶基板２の表面から８μｍ以上の深さＲ2 の所
に注入層８を形成することによって、注入層８から上の
層は、その厚さが従来よりも遙かに大きくなるので、注
入された水素が加熱工程時にガス化する圧力に十分に耐
えることができる。従って、シリコン系結晶基板２の注
入面５に微小な凹凸が生じることを防止することができ
る。代わりに、上記圧力は注入層８に沿う方向に空孔を
押し広げる働きをするので、注入層８に沿って多数の空
孔同士が互いにつながり、広い領域の剥離層が形成され
る。
【００２２】これらの結果、加熱工程中に注入面５を支
持基板等によって押圧しなくても、剥離工程時に微小な
剥離を防止して、注入層８から上側を十分に大きな面積
で剥離させることができる。即ち、十分に大きな面積の
シリコン系結晶薄板１６を得ることができる。例えば、
シリコン系結晶基板２のほぼ全面に相当する大きさのシ
リコン系結晶薄板１６を剥離させることも可能である。
持基板等によって押圧しなくても、剥離工程時に微小な
剥離を防止して、注入層８から上側を十分に大きな面積
で剥離させることができる。即ち、十分に大きな面積の
シリコン系結晶薄板１６を得ることができる。例えば、
シリコン系結晶基板２のほぼ全面に相当する大きさのシ
リコン系結晶薄板１６を剥離させることも可能である。
【００２３】従って、従来必要だった加熱工程中の注入
面５の押圧が不要になる。その結果、支持基板等の押圧
体の準備、その接着および押圧等が一切不要になるの
で、工程を簡略化することができる。
面５の押圧が不要になる。その結果、支持基板等の押圧
体の準備、その接着および押圧等が一切不要になるの
で、工程を簡略化することができる。
【００２４】上記シリコン系結晶薄板１６として、例え
ば太陽電池用のシリコン単結晶薄板を得る場合、十分な
光電変換効率を得るためには、その厚さは１０μｍ程度
にするのが好ましい。その場合は、例えば、シリコン系
結晶基板２に７００ｋｅＶ程度のエネルギーで水素イオ
ン（Ｈ+ またはＨ- ）６を注入すれば、表面から約１０
μｍの深さＲ2 に注入層８が形成されるので、上記厚さ
を実現することができる。
ば太陽電池用のシリコン単結晶薄板を得る場合、十分な
光電変換効率を得るためには、その厚さは１０μｍ程度
にするのが好ましい。その場合は、例えば、シリコン系
結晶基板２に７００ｋｅＶ程度のエネルギーで水素イオ
ン（Ｈ+ またはＨ- ）６を注入すれば、表面から約１０
μｍの深さＲ2 に注入層８が形成されるので、上記厚さ
を実現することができる。
【００２５】上記シリコン系結晶薄板１６は、８μｍ以
上の厚さでは自立可能（即ちそれ自身で一体性を保つこ
とができること）であるので、支持基板が無くても良
い。あるいは、必要に応じて、剥離工程後にシリコン系
結晶薄板１６と支持基板とを接着しても良い。その場
合、従来と違って支持基板は、加熱工程を経ないので、
耐熱温度の低い安価なもので済ませることができる。
上の厚さでは自立可能（即ちそれ自身で一体性を保つこ
とができること）であるので、支持基板が無くても良
い。あるいは、必要に応じて、剥離工程後にシリコン系
結晶薄板１６と支持基板とを接着しても良い。その場
合、従来と違って支持基板は、加熱工程を経ないので、
耐熱温度の低い安価なもので済ませることができる。
【００２６】上記注入工程において、水素イオン６の注
入に非質量分離の水素正イオンビームを用いると、通常
は当該イオンビーム中にＨ+ の他にＨ2 + 、Ｈ3 + 等の複
数種類の分子イオンも存在するために、注入層８が複数
形成される可能性がある。そうなると、所望の深さでシ
リコン系結晶薄板１６を剥離させることができなくな
る。これを防止するためには、水素正イオンビームを質
量分離してＨ+ のみを選択的に注入すれば良いけれど
も、そのようにすると、質量分離器が必要になると共
に、質量分離器によってイオンビームの断面積が制約を
受けるので大面積のイオンビームを得ることができず処
理速度（生産性）が低下する。
入に非質量分離の水素正イオンビームを用いると、通常
は当該イオンビーム中にＨ+ の他にＨ2 + 、Ｈ3 + 等の複
数種類の分子イオンも存在するために、注入層８が複数
形成される可能性がある。そうなると、所望の深さでシ
リコン系結晶薄板１６を剥離させることができなくな
る。これを防止するためには、水素正イオンビームを質
量分離してＨ+ のみを選択的に注入すれば良いけれど
も、そのようにすると、質量分離器が必要になると共
に、質量分離器によってイオンビームの断面積が制約を
受けるので大面積のイオンビームを得ることができず処
理速度（生産性）が低下する。
【００２７】これに対して、水素イオン６の注入に水素
の負イオン（Ｈ- ）を用いると、水素の場合は負イオン
はＨ- という一種類の単原子イオンしか存在しないの
で、質量分離を行う必要がなくなる。従って、質量分離
器が不要になると共に、高い処理速度（生産性）を実現
することができる。
の負イオン（Ｈ- ）を用いると、水素の場合は負イオン
はＨ- という一種類の単原子イオンしか存在しないの
で、質量分離を行う必要がなくなる。従って、質量分離
器が不要になると共に、高い処理速度（生産性）を実現
することができる。
【００２８】また、シリコン系結晶基板２に対する水素
イオン６の注入量は、通常は、水素原子の注入量で見
て、注入面５の１ｃｍ2 あたり５×１０16個（即ち５×
１０16個／ｃｍ2 ）程度であるが、これを１×１０17個
／ｃｍ2 以上にするのが好ましい。そのようにすれば、
加熱工程で発生する注入層８での水素ガス量が多くな
り、このガスによる圧力が高くなるので、剥離工程にお
けるシリコン系結晶薄板１６の剥離が容易になる。
イオン６の注入量は、通常は、水素原子の注入量で見
て、注入面５の１ｃｍ2 あたり５×１０16個（即ち５×
１０16個／ｃｍ2 ）程度であるが、これを１×１０17個
／ｃｍ2 以上にするのが好ましい。そのようにすれば、
加熱工程で発生する注入層８での水素ガス量が多くな
り、このガスによる圧力が高くなるので、剥離工程にお
けるシリコン系結晶薄板１６の剥離が容易になる。
【００２９】図４に示した従来の製造方法では、水素イ
オン６の注入深さＲ1 が１μｍ程度と浅いため、上記の
ように大きな注入量では、前述した微小な剥離がより多
発するため不向きであるが、この発明の製造方法のよう
に水素イオン６の注入深さＲ 2 を８μｍ以上にする場合
は、上述した理由から微小な剥離は起こらないので、シ
リコン系結晶薄板１６の剥離が容易になるという効果を
奏することができる。
オン６の注入深さＲ1 が１μｍ程度と浅いため、上記の
ように大きな注入量では、前述した微小な剥離がより多
発するため不向きであるが、この発明の製造方法のよう
に水素イオン６の注入深さＲ 2 を８μｍ以上にする場合
は、上述した理由から微小な剥離は起こらないので、シ
リコン系結晶薄板１６の剥離が容易になるという効果を
奏することができる。
【００３０】ところで、上記シリコン系結晶薄板１６の
剥離側の面１８には、詳しく見れば、加熱工程で注入層
８に形成された多数の空孔の名残があるため、図２に拡
大して示すように、数十ｎｍ〜１μｍ程度の大きさおよ
び深さの凹凸が多数存在している。なお、図２は図１Ｃ
のシリコン系結晶薄板１６を上下反転させて図示したも
のである。
剥離側の面１８には、詳しく見れば、加熱工程で注入層
８に形成された多数の空孔の名残があるため、図２に拡
大して示すように、数十ｎｍ〜１μｍ程度の大きさおよ
び深さの凹凸が多数存在している。なお、図２は図１Ｃ
のシリコン系結晶薄板１６を上下反転させて図示したも
のである。
【００３１】太陽電池としてシリコン結晶基板を用いる
場合、受光面に異方性エッチングを施すことによってわ
ざと凹凸形状として光を乱反射させ、結果的に入射光量
を増やして光電変換効率を上げるという方法が従来から
良く行われている。
場合、受光面に異方性エッチングを施すことによってわ
ざと凹凸形状として光を乱反射させ、結果的に入射光量
を増やして光電変換効率を上げるという方法が従来から
良く行われている。
【００３２】ところが、この発明の製造方法では、上述
したようにシリコン系結晶薄板１６の剥離側の面１８に
は、剥離した状態そのままで適度な凹凸が存在するた
め、この剥離側の面１８を受光面とする光電変換素子ま
たは光電変換素子用基板を作れば、光電変換効率を高め
るための上記のようなエッチングを行う必要がなくなる
ので、生産性を大幅に高めることが可能になる。
したようにシリコン系結晶薄板１６の剥離側の面１８に
は、剥離した状態そのままで適度な凹凸が存在するた
め、この剥離側の面１８を受光面とする光電変換素子ま
たは光電変換素子用基板を作れば、光電変換効率を高め
るための上記のようなエッチングを行う必要がなくなる
ので、生産性を大幅に高めることが可能になる。
【００３３】光電変換素子用基板の製造方法の例を説明
すると、まず、上記シリコン系結晶基板２としてｐ型シ
リコン結晶（単結晶または多結晶）基板を用いて、上述
した製造方法によってｐ型のシリコン系結晶薄板１６を
製造する。これによって、図２Ａに示すように、剥離側
の面１８が適度に荒れたｐ型のシリコン系結晶薄板１６
が得られる。
すると、まず、上記シリコン系結晶基板２としてｐ型シ
リコン結晶（単結晶または多結晶）基板を用いて、上述
した製造方法によってｐ型のシリコン系結晶薄板１６を
製造する。これによって、図２Ａに示すように、剥離側
の面１８が適度に荒れたｐ型のシリコン系結晶薄板１６
が得られる。
【００３４】次に、光電変換素子においては通常はｎ型
層が受光面であるため、上記シリコン系結晶薄板１６の
剥離側の面１８にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａs ）等のｎ型不
純物を拡散法、イオン注入法等によって添加して、図２
Ｂに示すようにｎ型半導体層２０を形成する。これによ
って、ｐｎ接合を有していてｎ型半導体層２０を受光面
とする光電変換素子用基板２２が得られる。この光電変
換素子用基板２２に所望の電極を付与する等することに
よって、太陽電池等の光電変換素子を得ることができ
る。
層が受光面であるため、上記シリコン系結晶薄板１６の
剥離側の面１８にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａs ）等のｎ型不
純物を拡散法、イオン注入法等によって添加して、図２
Ｂに示すようにｎ型半導体層２０を形成する。これによ
って、ｐｎ接合を有していてｎ型半導体層２０を受光面
とする光電変換素子用基板２２が得られる。この光電変
換素子用基板２２に所望の電極を付与する等することに
よって、太陽電池等の光電変換素子を得ることができ
る。
【００３５】このような製造方法によれば、前述したよ
うに、光電変換効率を高めるために受光面をわざわざエ
ッチングする必要がないので、工程の簡素化によって生
産性を大幅に高めることが可能になる。
うに、光電変換効率を高めるために受光面をわざわざエ
ッチングする必要がないので、工程の簡素化によって生
産性を大幅に高めることが可能になる。
【００３６】なお、図３に示す例のように、注入工程に
入る前に、シリコン単結晶基板から成るシリコン系結晶
基板２の表層に、酸化シリコン（ＳiＯ2 ）層４を、熱
酸化等によって、水素イオン６の注入深さＲ2 よりも小
さい厚さ（例えば０．５〜１μｍ程度、より具体的には
０．８〜０．９μｍ程度）に形成しておいても良い。そ
のようにすれば、図３Ｃに示すように、表層に酸化シリ
コン層４を有するシリコン系結晶薄板１６が得られる。
即ちこれを上下反転させて見れば、酸化シリコン層４を
下に有するＳＯＩ構造をしたシリコン系結晶薄板１６を
得ることができる。
入る前に、シリコン単結晶基板から成るシリコン系結晶
基板２の表層に、酸化シリコン（ＳiＯ2 ）層４を、熱
酸化等によって、水素イオン６の注入深さＲ2 よりも小
さい厚さ（例えば０．５〜１μｍ程度、より具体的には
０．８〜０．９μｍ程度）に形成しておいても良い。そ
のようにすれば、図３Ｃに示すように、表層に酸化シリ
コン層４を有するシリコン系結晶薄板１６が得られる。
即ちこれを上下反転させて見れば、酸化シリコン層４を
下に有するＳＯＩ構造をしたシリコン系結晶薄板１６を
得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００３８】請求項１記載の発明によれば、注入工程時
にシリコン系結晶基板の表面から８μｍ以上の深さの所
に注入層を形成するので、加熱工程中に注入面を支持基
板等によって押圧しなくても、剥離工程時に微小な剥離
を防止して、注入層から上側を十分に大きな面積で剥離
させることができる。従って、従来必要だった加熱工程
中の注入面の押圧が不要になる。その結果、支持基板等
の押圧体の準備、その接着および押圧等が一切不要にな
るので、工程を簡略化することができる。
にシリコン系結晶基板の表面から８μｍ以上の深さの所
に注入層を形成するので、加熱工程中に注入面を支持基
板等によって押圧しなくても、剥離工程時に微小な剥離
を防止して、注入層から上側を十分に大きな面積で剥離
させることができる。従って、従来必要だった加熱工程
中の注入面の押圧が不要になる。その結果、支持基板等
の押圧体の準備、その接着および押圧等が一切不要にな
るので、工程を簡略化することができる。
【００３９】請求項２記載の発明によれば、水素の場合
は負イオンはＨ- という一種類のイオンしか存在しない
ので、質量分離を行う必要がなくなる。従って、質量分
離器が不要になると共に、高い生産性を実現することが
できる。
は負イオンはＨ- という一種類のイオンしか存在しない
ので、質量分離を行う必要がなくなる。従って、質量分
離器が不要になると共に、高い生産性を実現することが
できる。
【００４０】請求項３記載の発明によれば、加熱工程で
発生する注入層での水素ガス量が多くなり、このガスに
よる圧力が高くなるので、剥離工程におけるシリコン系
結晶薄板の剥離が容易になる。
発生する注入層での水素ガス量が多くなり、このガスに
よる圧力が高くなるので、剥離工程におけるシリコン系
結晶薄板の剥離が容易になる。
【００４１】請求項４記載の発明によれば、剥離側の面
である受光面に適度な凹凸が存在するので、光電変換素
子の光電変換効率を高めるために受光面をわざわざエッ
チングする必要がない。従って、エッチング工程の省略
によって生産性を大幅に高めることが可能になる。
である受光面に適度な凹凸が存在するので、光電変換素
子の光電変換効率を高めるために受光面をわざわざエッ
チングする必要がない。従って、エッチング工程の省略
によって生産性を大幅に高めることが可能になる。
【図１】この発明に係るシリコン系結晶薄板の製造方法
の一例を示す工程図である。
の一例を示す工程図である。
【図２】この発明に係る光電変換素子用基板の製造方法
の工程の一部を示す図である。
の工程の一部を示す図である。
【図３】この発明に係る製造方法によるＳＯＩ構造のシ
リコン系結晶薄板の製造方法の一例を示す工程図であ
る。
リコン系結晶薄板の製造方法の一例を示す工程図であ
る。
【図４】従来のＳＯＩ基板の製造方法の一例を示す工程
図である。
図である。
２ シリコン系結晶基板 ５ 注入面 ６ 水素イオン ８ 注入層 １６ シリコン系結晶薄板 ２０ ｎ型半導体層 ２２ 光電変換素子用基板
フロントページの続き (72)発明者 奥村 義和 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地の １ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 三宅 浩二 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 林 司 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 緒方 潔 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA16 CB19 GA04 GA11 GA20
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンを含有するシリコン系結晶基板
に水素イオンを注入して、表面から８μｍ以上の深さの
所に注入層を形成する注入工程と、その後前記シリコン
系結晶基板を加熱して前記注入層に空孔を形成する加熱
工程と、その後前記シリコン系結晶基板の前記注入層か
ら上側を剥離させてシリコン系結晶薄板を得る剥離工程
とを備えることを特徴とするシリコン系結晶薄板の製造
方法。 - 【請求項２】 前記注入工程において水素の負イオンを
注入する請求項１記載のシリコン系結晶薄板の製造方
法。 - 【請求項３】 前記注入工程における水素原子の注入量
を、前記シリコン系結晶基板の注入面１ｃｍ2 あたり１
０17個以上にする請求項１または２記載のシリコン系結
晶薄板の製造方法。 - 【請求項４】 前記シリコン系結晶基板としてｐ型シリ
コン結晶基板を用いて、請求項１、２または３記載の製
造方法によってｐ型の前記シリコン系結晶薄板を製造
し、次いでこのシリコン系結晶薄板の剥離側の面にｎ型
不純物を添加してｎ型半導体層を形成し、このｎ型半導
体層を受光面とする光電変換素子用基板を作ることを特
徴とする光電変換素子用基板の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP24725599A JP4452789B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法 |
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| JP24725599A JP4452789B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001077044A true JP2001077044A (ja) | 2001-03-23 |
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| JP24725599A Expired - Fee Related JP4452789B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法 |
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| WO2003003434A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede pour produire un film fin semi-conducteur et une pile solaire |
| JP2008218863A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 単結晶シリコン太陽電池の製造方法及び単結晶シリコン太陽電池 |
| JP2009003435A (ja) * | 2007-05-18 | 2009-01-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光装置 |
| JP2009071308A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサの製造方法 |
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| WO2009060808A1 (en) * | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| JP2009141331A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及びその製造方法 |
| JP2009152567A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の製造方法 |
| JP2009152569A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-07-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の製造方法 |
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| EP2088632A3 (en) * | 2008-02-05 | 2011-03-23 | Twin Creeks Technologies, Inc. | Method to form a photovoltaic cell comprising a thin lamina |
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| US8349626B2 (en) | 2010-03-23 | 2013-01-08 | Gtat Corporation | Creation of low-relief texture for a photovoltaic cell |
| US8563352B2 (en) | 2008-02-05 | 2013-10-22 | Gtat Corporation | Creation and translation of low-relief texture for a photovoltaic cell |
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| US9029184B2 (en) | 2008-03-28 | 2015-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| US9112067B2 (en) | 2009-05-02 | 2015-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| WO2016029072A1 (en) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | Gtat Corporation | Substrate-transporting ion beam exfoliation system |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24725599A patent/JP4452789B2/ja not_active Expired - Fee Related
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