JP2002217438A - Manufacture of thin-film semiconductor device - Google Patents

Manufacture of thin-film semiconductor device

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JP2002217438A
JP2002217438A JP2001013977A JP2001013977A JP2002217438A JP 2002217438 A JP2002217438 A JP 2002217438A JP 2001013977 A JP2001013977 A JP 2001013977A JP 2001013977 A JP2001013977 A JP 2001013977A JP 2002217438 A JP2002217438 A JP 2002217438A
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porous
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semiconductor
layer
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing thin-film semiconductor element which can easily transfer a semiconductor element, such as a solar battery and can improve the manufacturing yield. SOLUTION: Porous silicon layers 3, 6 are formed to both surfaces of a single crystal silicon substrate 5 by anode formation method and thereby a compression stress of these porous silicon layers 3, 6 is applied to both surfaces of a single-crystal silicon substrate 5. An epitaxial film 4 is formed on the surface of porous silicon layer 3 through the epitaxial growth. In this case, with existence of the porous silicon films 3, 6, natural removal of the epitaxial film 4 from the single-crystal silicon substrate 5 is controlled, because the bending moment on the epitaxial film 4 can be almost removed. Thereafter, a solar battery element can be manufactured by removing the photoelectric converting part, consisting of the epitaxial film 4 from the single-crystal silicon substrate 5 at the separation layer 3A in the porous silicon layer 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池素子など
の薄膜半導体素子の製造方法に係り、特に半導体基板上
に剥離層を介して半導体素子を形成した後に半導体素子
を他の基板に転写する工程を含む薄膜半導体素子の製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor device such as a solar cell device, and more particularly to a method for transferring a semiconductor device to another substrate after forming the semiconductor device on a semiconductor substrate via a release layer. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film semiconductor device including a step.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、単結晶シリコン薄膜を用いた太陽
電池素子は、例えば次のような方法により作製されてい
る。まず、単結晶シリコン基板に、引張強度の弱い剥離
層を含む多孔質(ポーラス)シリコン層を形成した後、
この多孔質シリコン層上に単結晶シリコン薄膜を形成
し、この単結晶シリコン薄膜に太陽電池素子の本体(光
電変換部)を形成する。更に、この素子本体にプラスチ
ックフィルムを接着した後に、多孔質シリコン層に引張
力を加えることによって素子本体を単結晶シリコン基板
から剥離させる(特開平8−213645号公報)。こ
れにより素子本体をプラスチックフィルム側に転写させ
るものであり、この方法を用いることによってプラスチ
ックフィルムや紙シートなどに形成された柔軟な太陽電
池素子を得ることが可能である。
2. Description of the Related Art In recent years, a solar cell element using a single crystal silicon thin film has been manufactured by, for example, the following method. First, after forming a porous (porous) silicon layer including a release layer having a low tensile strength on a single crystal silicon substrate,
A single-crystal silicon thin film is formed on the porous silicon layer, and a main body (photoelectric conversion unit) of the solar cell element is formed on the single-crystal silicon thin film. Further, after a plastic film is adhered to the element body, the element body is separated from the single crystal silicon substrate by applying a tensile force to the porous silicon layer (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-213645). Thus, the element body is transferred to the plastic film side, and by using this method, a flexible solar cell element formed on a plastic film, a paper sheet, or the like can be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の製造
方法では、素子本体の転写すなわち単結晶シリコン基板
からの剥離を容易にするためには、多孔質シリコン層中
の剥離層の引張強度ができるだけ小さくなるようにすれ
ばよい。しかしながら、剥離層の引張強度が小さくなり
すぎると、転写工程の前、すなわち剥離層に続く素子本
体の製造工程(例えば、酸化処理工程、拡散処理工程ま
たは金属によるスパッタリング工程)中に、素子本体が
単結晶シリコン基板から自然に剥離してしまう現象が生
じる。
However, in the above-mentioned manufacturing method, in order to facilitate the transfer of the element body, that is, the peeling from the single crystal silicon substrate, the peel strength of the peeling layer in the porous silicon layer should be as small as possible. What is necessary is just to make it small. However, if the tensile strength of the release layer becomes too small, the element body may be removed before the transfer step, that is, during the manufacturing step of the element body following the release layer (for example, an oxidation step, a diffusion step, or a metal sputtering step). A phenomenon occurs in which the substrate is spontaneously separated from the single crystal silicon substrate.

【0004】このような自然剥離現象が起こるのを防ぐ
には、剥離層の引張強度を比較的大きくすればよいが、
このようにすると、素子本体が剥離層部分において単結
晶シリコン基板から剥離する前に、例えばプラスチック
フィルムが素子本体から剥離してしまうことがあり、素
子本体の製造の歩留まりが低下するという問題がある。
In order to prevent such a spontaneous peeling phenomenon from occurring, the tensile strength of the peeling layer may be made relatively high.
In this case, for example, a plastic film may be separated from the element body before the element body is separated from the single crystal silicon substrate in the separation layer portion, and there is a problem that the production yield of the element body is reduced. .

【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、太陽電池などの半導体素子の転写が
容易であり、製造歩留まりを向上させることできる薄膜
半導体素子の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film semiconductor device in which a semiconductor device such as a solar cell can be easily transferred and a manufacturing yield can be improved. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜半導体
素子の製造方法は、対向する2面を有する半導体基板の
一方の面に剥離用の第1の多孔質半導体層を形成すると
共に、半導体基板の他方の面に第2の多孔質半導体層を
形成する工程と、第1の多孔質半導体層上に半導体素子
を形成する工程と、半導体素子に転写用基板を接着させ
る工程と、半導体素子を第1の多孔質半導体層部分にお
いて剥離させることによって転写用基板側に転写させる
工程とを有している。
A method of manufacturing a thin film semiconductor device according to the present invention comprises forming a first porous semiconductor layer for peeling on one surface of a semiconductor substrate having two opposing surfaces, and a semiconductor substrate. Forming a second porous semiconductor layer on the other surface of the semiconductor device, forming a semiconductor element on the first porous semiconductor layer, bonding a transfer substrate to the semiconductor element, And transferring to the transfer substrate side by peeling off at the first porous semiconductor layer portion.

【0007】本発明による薄膜半導体素子の製造方法で
は、第1の多孔質半導体層上に半導体素子を形成する前
の工程において、半導体基板の反対面に第2の多孔質半
導体層が形成されている。従って、半導体基板の両面の
応力のバランスがとれ、半導体基板および半導体素子が
形成される層に対する曲げモーメントの発生が抑制さ
れ、これにより半導体素子の半導体基板からの自然剥離
を防止しつつ、半導体素子の転写用基板側への転写がな
される。
In the method for manufacturing a thin film semiconductor device according to the present invention, in a step before forming a semiconductor device on the first porous semiconductor layer, a second porous semiconductor layer is formed on the opposite surface of the semiconductor substrate. I have. Accordingly, the stress on both sides of the semiconductor substrate is balanced, and the occurrence of bending moment on the semiconductor substrate and the layer on which the semiconductor element is formed is suppressed, thereby preventing the semiconductor element from spontaneously peeling off from the semiconductor substrate. Is transferred to the transfer substrate side.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明するが、その前に、本発明
に至る経緯について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but before that, the background to the present invention will be described.

【0009】一般に、多孔質シリコン層に引張力を加え
ることによって、単結晶シリコン基板からエピタキシャ
ル膜などからなる素子本体を剥離して太陽電池素子を製
造する方法では、単結晶シリコン基板上に形成された多
孔質シリコン層の表面にエピタキシャル膜(単結晶シリ
コン膜)を成長させる工程の前に、多孔質シリコン層の
表面に形成されてしまった自然酸化膜を除去すると共
に、多孔質シリコン層の表面に形成されている空孔を塞
ぐために、高温の水素アニール処理を行う必要がある。
しかしながら、この高温の水素アニール処理によって、
多孔質シリコン層自体が再結晶化するため、この多孔質
シリコン層内の表面積が急激に減少し、8面体や14面
体などの構造を有するボイド(空隙)が形成されると共
に、多孔質シリコン層において体積の収縮が起こる。こ
の状態で、多孔質シリコン層の表面にエピタキシャル膜
を成長させた場合、これは一種のヘテロエピタキシャル
成長させたことに相当するので、多孔質シリコン層とエ
ピタキシャル膜との間に応力が発生してしまう。
In general, in a method of manufacturing a solar cell device by applying a tensile force to a porous silicon layer to separate an element body made of an epitaxial film or the like from a single crystal silicon substrate, a solar cell element is formed on the single crystal silicon substrate. Before the step of growing an epitaxial film (single-crystal silicon film) on the surface of the porous silicon layer, the natural oxide film formed on the surface of the porous silicon layer is removed, and the surface of the porous silicon layer is removed. It is necessary to perform a high-temperature hydrogen annealing treatment in order to close the holes formed in the substrate.
However, due to this high-temperature hydrogen annealing,
Since the porous silicon layer itself is recrystallized, the surface area in the porous silicon layer is rapidly reduced, voids having a structure such as an octahedron or a tetrahedron are formed, and the porous silicon layer is formed. , Volume contraction occurs. In this state, when an epitaxial film is grown on the surface of the porous silicon layer, this corresponds to a kind of heteroepitaxial growth, so that stress is generated between the porous silicon layer and the epitaxial film. .

【0010】ここで、本発明者は、エピタキシャル膜を
成長させた単結晶シリコン基板を高温から室温に冷却し
た後に、多孔質シリコン層において単結晶シリコン基板
からのエピタキシャル膜の剥離を行った。その結果、図
1に示したように、エピタキシャル膜1および多孔質シ
リコン膜2はそれぞれ凸状に湾曲してしまった。これに
より、エピタキシャル膜1には凸状に湾曲するような応
力(引張応力)、剥離後の多孔質シリコン層2には凹状
に湾曲するような応力(圧縮応力)が、それぞれ発生し
ていることがわかった。
[0010] Here, the present inventors cooled the single crystal silicon substrate on which the epitaxial film was grown from high temperature to room temperature, and then peeled the epitaxial film from the single crystal silicon substrate in the porous silicon layer. As a result, as shown in FIG. 1, each of the epitaxial film 1 and the porous silicon film 2 was convexly curved. As a result, stress (tensile stress) that curves convexly in the epitaxial film 1 and stress (compressive stress) that curves concavely are generated in the porous silicon layer 2 after peeling. I understood.

【0011】上記の結果に基づくと、図2に示したよう
に、多孔質シリコン層3の剥離の起点となる剥離層3A
においてエピタキシャル膜4を単結晶シリコン基板5か
ら剥離する前の状態では、単結晶シリコン基板5、多孔
質シリコン層3およびエピタキシャル膜4には、多孔質
シリコン層3の圧縮応力および単結晶シリコン基板5の
引張応力による曲げモーメントが加わり、エピタキシャ
ル膜4が凹状になるように変形してしまうことが予想さ
れる。このことから、特に、エピタキシャル膜4を単結
晶シリコン基板5から容易に剥離できるようにするため
に、引張強度が小さい剥離層3Aを多孔質シリコン層3
内に形成した場合に、上記の曲げモーメントは、その後
の製造工程中において単結晶シリコン基板5からエピタ
キシャル膜4が自然に剥離する際の要因となる。
Based on the above results, as shown in FIG. 2, the release layer 3A serving as a starting point of the release of the porous silicon layer 3 is formed.
In the state before the epitaxial film 4 is separated from the single crystal silicon substrate 5, the single crystal silicon substrate 5, the porous silicon layer 3 and the epitaxial film 4 have the compressive stress of the porous silicon layer 3 and the single crystal silicon substrate 5 It is expected that a bending moment due to the tensile stress is applied and the epitaxial film 4 is deformed so as to be concave. From this, in particular, in order to easily peel off the epitaxial film 4 from the single crystal silicon substrate 5, the peeling layer 3A having a small tensile strength is replaced with the porous silicon layer 3A.
When formed inside, the above bending moment becomes a factor when the epitaxial film 4 is spontaneously peeled off from the single crystal silicon substrate 5 during the subsequent manufacturing process.

【0012】そこで、本発明者は、この曲げモーメント
を低減するために、図3に示したように、単結晶シリコ
ン基板5の一方の面に多孔質シリコン膜3を形成するだ
けでなく、他方の面にも多孔質シリコン層5を形成する
ようにした。これは、形成した多孔質シリコン層3,6
の圧縮応力が単結晶シリコン基板5の両面に加わるよう
にすれば、単結晶シリコン基板5および後の工程で形成
されるエピタキシャル膜4に対する曲げモーメントをほ
ぼなくすことができると考えたからである。以下、この
ような考え方に基づいた、薄膜半導体素子の一例である
太陽電池素子の製造方法について説明する。
In order to reduce the bending moment, the present inventor has not only formed the porous silicon film 3 on one surface of the single crystal silicon substrate 5 as shown in FIG. The porous silicon layer 5 was also formed on the surface of the substrate. This is because the porous silicon layers 3, 6
This is because if the compressive stress is applied to both surfaces of the single crystal silicon substrate 5, the bending moment for the single crystal silicon substrate 5 and the epitaxial film 4 formed in a later step can be almost eliminated. Hereinafter, a method for manufacturing a solar cell element, which is an example of a thin-film semiconductor element, based on such a concept will be described.

【0013】図4および図5は本発明の一実施の形態に
係る太陽電池素子の製造方法を説明するためのものであ
る。まず、図4(A)に示したように、太陽電池素子の
本体を形成するための半導体基板11を用意する。この
半導体基板11としては、例えば、ホウ素などのp型不
純物が添加され、約0.01Ω・cm〜0.02Ω・c
mの範囲内の比抵抗を有する単結晶シリコン基板を用い
る。次いで、図4(B)に示したように、半導体基板1
1の一方の面(裏面)に、下記の陽極化成装置を用いた
陽極化成により、例えば約8μmの厚さの多孔質シリコ
ン層12を形成する。
FIGS. 4 and 5 illustrate a method of manufacturing a solar cell element according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, a semiconductor substrate 11 for forming a main body of a solar cell element is prepared. The semiconductor substrate 11 is doped with, for example, a p-type impurity such as boron and has a concentration of about 0.01 Ω · cm to 0.02 Ω · c.
A single crystal silicon substrate having a specific resistance in the range of m is used. Next, as shown in FIG.
The porous silicon layer 12 having a thickness of, for example, about 8 μm is formed on one surface (rear surface) of the substrate 1 by anodizing using the anodizing apparatus described below.

【0014】図6は、陽極化成装置の概略構成を表した
ものである。この陽極化成装置は、陽極化成槽30を備
えている。この陽極化成槽30には、電源31にそれぞ
れ接続された例えば白金(Pt)からなる2つの陽極化
成電極32,33が対向して配設されている。ここで
は、支持体(図示せず)により半導体基板11をこの陽
極化成槽30内の陽極化成電極32,33の間に配置し
た後、半導体基板11の裏面側で陽極化成が行われるよ
うに、陽極化成電極32を陽極、陽極化成電極33を陰
極とし、電源31から直流電圧を印加する。陽極化成槽
30に含まれる陽極化成溶液としては、例えば、フッ化
水素(HF)およびエタノール(C2 5OH)が1:
1の電解溶液を用いる。陽極化成のための電流密度は例
えば約7mA/cm2 とし、陽極化成時間は例えば約8
分間とする。
FIG. 6 shows a schematic configuration of the anodizing apparatus. This anodizing apparatus includes an anodizing tank 30. In the anodizing tank 30, two anodizing electrodes 32 and 33 made of, for example, platinum (Pt) connected to a power supply 31 are provided to face each other. Here, after the semiconductor substrate 11 is disposed between the anodizing electrodes 32 and 33 in the anodizing tank 30 by a support (not shown), the anodizing is performed on the back surface side of the semiconductor substrate 11. A DC voltage is applied from the power supply 31 using the anodized electrode 32 as an anode and the anodized electrode 33 as a cathode. Examples of the anodizing solution contained in the anodizing tank 30 include hydrogen fluoride (HF) and ethanol (C 2 H 5 OH):
1 electrolytic solution is used. The current density for anodization is, for example, about 7 mA / cm 2 , and the anodization time is, for example, about 8
Minutes.

【0015】次に、半導体基板11の他方の面(表面)
に、上記の陽極化成装置を用いた陽極化成により、例え
ば約8μmの厚さの多孔質シリコン層13を形成する。
図7は、この多孔質シリコン層13を形成する際の陽極
化成について説明するためのものである。ここでは、半
導体基板11の表面側で陽極化成が行われるように、陽
極化成電極32,33の極性を逆転させ、陽極化成電極
32を陰極、陽極化成電極33を陽極とし、電源31か
ら直流電圧を印加する。また、陽極化成を例えば3段階
に分けて行う。すなわち、例えば、第1段階では、約1
mA/cm2 の電流密度で約8分間、第2段階では、約
7mA/cm2 の電流密度で約8分間、第3段階では、
約200mA/cm2 の電流密度で数秒間、それぞれ陽
極化成を行う。なお、この陽極化成は、2段階または4
段階以上に分けて行うようにしてもよい。
Next, the other surface (front surface) of the semiconductor substrate 11
Then, a porous silicon layer 13 having a thickness of, for example, about 8 μm is formed by anodization using the above-described anodizing apparatus.
FIG. 7 is for explaining anodization at the time of forming the porous silicon layer 13. Here, the polarities of the anodized electrodes 32 and 33 are reversed so that anodization is performed on the surface side of the semiconductor substrate 11, the anodized electrode 32 is used as a cathode, the anodized electrode 33 is used as an anode, and a DC voltage is supplied from the power supply 31. Is applied. The anodization is performed, for example, in three stages. That is, for example, in the first stage, about 1
mA / cm 2 current density at about 8 minutes, in the second stage, about 7 mA / cm 2 current density at about 8 minutes, in the third stage,
Anodization is performed at a current density of about 200 mA / cm 2 for several seconds. This anodization can be performed in two steps or in four steps.
You may make it perform in steps or more.

【0016】半導体基板11の両面に多孔質シリコン層
12,13を形成した後、水素アニールにより、多孔質
シリコン層12,13の表面に存在する空孔を塞ぐ。次
いで、図4(C)に示したように、エピタキシャル成長
を行い、多孔質シリコン層13の表面に、例えば約10
μmの厚さのp型のエピタキシャル膜(単結晶シリコン
膜)14を形成する。
After the porous silicon layers 12 and 13 are formed on both surfaces of the semiconductor substrate 11, the holes existing on the surfaces of the porous silicon layers 12 and 13 are closed by hydrogen annealing. Next, as shown in FIG. 4 (C), epitaxial growth is performed, and for example, about 10
A p-type epitaxial film (single crystal silicon film) 14 having a thickness of μm is formed.

【0017】このような水素アニールおよびエピタキシ
ャル成長を行っている間に、多孔質シリコン層13中
に、引張強度が最も小さい剥離層13Aが形成される。
ただし、この剥離層13Aは、太陽電池素子の製造工程
中に、p型のエピタキシャル膜14などが半導体基板1
1から部分的にまたは全体的に剥離しない程度の引張強
度を有しているものとする。
During such hydrogen annealing and epitaxial growth, a release layer 13A having the lowest tensile strength is formed in the porous silicon layer 13.
However, during the manufacturing process of the solar cell element, the p-type epitaxial film 14 and the like serve as the release layer 13A.
It has a tensile strength that does not cause partial or complete peeling from 1.

【0018】続いて、図4(D)に示したように、エピ
タキシャル膜14に例えばイオン注入によりn型不純物
を拡散させてn型層14Aを形成し、これにより、pn
接合を形成する。そして、エピタキシャル膜14の表面
に反射防止膜15を形成した後に、例えばスクリーン印
刷により表面電極16を陽極、表面電極17を陰極とし
てそれぞれ形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, an n-type impurity is diffused into the epitaxial film 14 by, for example, ion implantation to form an n-type layer 14A.
Form a bond. After the anti-reflection film 15 is formed on the surface of the epitaxial film 14, the surface electrode 16 is formed as an anode and the surface electrode 17 is formed as a cathode, for example, by screen printing.

【0019】以上のようにして、光電変換部10Aを形
成した後に、図5(A)に示したように、例えばプラス
チックからなるフィルム18を用意し、このフィルム1
8を光電変換部10Aの表面側(多孔質シリコン膜13
が形成されていない面側)に例えばEVA(エチレンビ
ニルアセテート)からなる接着剤を用いて接着させる。
この接着の後、図5(B)に示したように、光電変換部
10Aを、剥離層13Aにおいて半導体基板11から剥
離してフィルム18に転写する。この剥離の際には、例
えば、半導体基板11とフィルム18との間に引張応力
を生じさせる。この剥離の後、光電変換部10Aの裏面
側(剥離面側)に残っている多孔質シリコン層13Bを
例えばエッチングにより除去する。
After the photoelectric conversion unit 10A is formed as described above, a film 18 made of, for example, plastic is prepared as shown in FIG.
8 on the surface side of the photoelectric conversion unit 10A (the porous silicon film 13
Is adhered to the surface on which no is formed) using, for example, an adhesive made of EVA (ethylene vinyl acetate).
After this bonding, as shown in FIG. 5B, the photoelectric conversion unit 10A is separated from the semiconductor substrate 11 at the separation layer 13A and transferred to the film 18. At the time of this peeling, for example, a tensile stress is generated between the semiconductor substrate 11 and the film 18. After this peeling, the porous silicon layer 13B remaining on the back surface side (peeling surface side) of the photoelectric conversion unit 10A is removed by, for example, etching.

【0020】なお、半導体基板11の表面側(剥離面
側)に残っている多孔質シリコン層13Cおよび半導体
基板11の裏面側に形成された多孔質シリコン膜12を
例えばエッチングにより除去すれば、この半導体基板1
1を、再度、太陽電池素子を形成するための基板として
利用することができ、太陽電池素子の製造コストを低減
することが可能となる。
If the porous silicon layer 13C remaining on the front surface side (peeling surface side) of the semiconductor substrate 11 and the porous silicon film 12 formed on the back surface side of the semiconductor substrate 11 are removed by, for example, etching, Semiconductor substrate 1
1 can be used again as a substrate for forming a solar cell element, and the manufacturing cost of the solar cell element can be reduced.

【0021】多孔質シリコン層13Bを除去した後に、
図5(C)に示したように、光反射板19が形成された
例えばプラスチックからなるフィルム20を用意し、こ
のフィルム20を光電変換部10Aの裏面側に例えばE
VAからなる接着剤を用いて接着させる。以上のように
して、光電変換部10Aを有する太陽電池素子10が製
造される。なお、フィルム20の代わりに、光反射板が
ない透明なプラスチックフィルムを用いてもよく、この
ような構成により、太陽電池素子10の裏面側から入射
した光による光電変換も可能となる。このプラスチック
フィルムは、上述の剥離が行われた後に接着されるの
で、柔軟なものや薄いものを用いるようにしてもよい。
After removing the porous silicon layer 13B,
As shown in FIG. 5C, a film 20 made of, for example, plastic on which the light reflection plate 19 is formed is prepared, and this film 20 is placed on the back side of the photoelectric conversion unit 10A, for example, by E.
Adhesion is performed using an adhesive made of VA. As described above, the solar cell element 10 having the photoelectric conversion unit 10A is manufactured. Note that a transparent plastic film without a light reflecting plate may be used instead of the film 20, and such a configuration enables photoelectric conversion by light incident from the back surface side of the solar cell element 10. Since the plastic film is bonded after the above-described peeling is performed, a flexible or thin plastic film may be used.

【0022】因みに、太陽電池素子は、例えば夏の昼間
においては太陽光の照射により高温状態となって膨張す
るが、逆に、冬の夜間においては低温状態となって収縮
する。このような温度状態の変化により、太陽電池素子
においては引張応力や圧縮応力が生じ、特に薄膜の太陽
電池素子では破壊が起こる場合がある。しかしながら、
薄膜の太陽電池素子の光電変換部の表裏両面に接着され
るプラスチックフィルムとして、同一の種類で、厚みが
ほぼ同じであるものを用いるようにすれば、光電変換部
の両面に同程度の応力が加わるので、これらの応力が互
いに相殺される。これにより、太陽電池素子の破壊が起
こるのを極力抑えることができる。
Incidentally, the solar cell element expands in a high temperature state due to the irradiation of sunlight in the daytime in summer, for example, but contracts in a low temperature state in the nighttime in winter. Due to such a change in the temperature state, a tensile stress or a compressive stress is generated in the solar cell element, and in particular, a thin-film solar cell element may be broken. However,
If plastic films of the same type and approximately the same thickness are used as plastic films adhered to the front and back surfaces of the photoelectric conversion unit of the thin-film solar cell element, the same level of stress is applied to both surfaces of the photoelectric conversion unit. As they are applied, these stresses cancel each other. As a result, it is possible to minimize the destruction of the solar cell element.

【0023】以上のように、本実施の形態では、太陽電
池素子の製造工程において、半導体基板11の両面に多
孔質シリコン層12,13を形成することにより、多孔
質シリコン層12,13の圧縮応力による曲げモーメン
トがほとんど生じないようにしている。そのため、光電
変換部10Aが形成される側の多孔質シリコン層13に
引張強度の小さい剥離層13Aを形成したとしても、太
陽電池素子の製造工程中において、光電変換部10Aな
どが半導体基板11から自然に剥離してしまうことがほ
とんどなくなる。従って、歩留まりを向上させて、単結
晶シリコン薄膜を用いた太陽電池素子を製造することが
できる。また、多孔質シリコン層の圧縮応力による曲げ
モーメントをほとんど生じさせないようにすることで、
大面積の半導体基板を用いた太陽電池素子の製造を容易
に行うことが可能となる。
As described above, in the present embodiment, in the manufacturing process of the solar cell element, the porous silicon layers 12, 13 are formed on both surfaces of the semiconductor substrate 11 to compress the porous silicon layers 12, 13. A bending moment due to stress is hardly generated. Therefore, even if the release layer 13A having a small tensile strength is formed on the porous silicon layer 13 on the side where the photoelectric conversion unit 10A is formed, the photoelectric conversion unit 10A and the like are removed from the semiconductor substrate 11 during the manufacturing process of the solar cell element. Almost no spalling occurs. Therefore, the yield can be improved and a solar cell element using the single crystal silicon thin film can be manufactured. In addition, by making almost no bending moment due to the compressive stress of the porous silicon layer,
A solar cell element using a large-area semiconductor substrate can be easily manufactured.

【0024】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、
種々の変形が可能である。例えば、陽極化成を行う前の
半導体基板の表裏両面は、研磨処理またはエッチング処
理が行われたものであってもよい。または、半導体基板
の、エピタキシャル膜を成長させる側の面は、研磨処理
またはエッチング処理が行われたものであり、エピタキ
シャル膜を成長させない側の面はラップ面であってもよ
い。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
Various modifications are possible. For example, both the front and back surfaces of the semiconductor substrate before anodization may have been subjected to polishing or etching. Alternatively, the surface of the semiconductor substrate on which the epitaxial film is grown may have been subjected to polishing or etching, and the surface on which the epitaxial film has not been grown may be a lap surface.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜半導
体素子の製造方法によれば、対向する2面を有する半導
体基板の一方の面に剥離用の第1の多孔質半導体層を形
成すると共に、半導体基板の他方の面に第2の多孔質半
導体層を形成し、第1の多孔質半導体層上に半導体素子
を形成し、この半導体素子に転写用基板を接着させた後
に、半導体素子を第1の多孔質半導体層部分において剥
離させることによって転写用基板側に転写させるように
したので、製造工程中に半導体素子が半導体基板から自
然に剥離するのを極力抑えることができ、その歩留まり
を向上させることができる。
As described above, according to the method of manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention, the first porous semiconductor layer for peeling is formed on one surface of a semiconductor substrate having two opposing surfaces. A second porous semiconductor layer is formed on the other surface of the semiconductor substrate, a semiconductor element is formed on the first porous semiconductor layer, and a transfer substrate is adhered to the semiconductor element. Is transferred to the transfer substrate side by peeling off the first porous semiconductor layer portion, so that the semiconductor element can be prevented from spontaneously peeling off from the semiconductor substrate during the manufacturing process as much as possible. Can be improved.

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

【図1】太陽電池素子の製造工程において、単結晶シリ
コン基板から剥離した後の多孔質シリコン層およびエピ
タキシャル膜について説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining a porous silicon layer and an epitaxial film after being separated from a single crystal silicon substrate in a manufacturing process of a solar cell element.

【図2】太陽電池素子の製造工程において、単結晶シリ
コン基板から剥離する前のエピタキシャル膜に対する曲
げモーメントについて説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining a bending moment with respect to an epitaxial film before being separated from a single crystal silicon substrate in a manufacturing process of a solar cell element.

【図3】太陽電池素子の製造工程において、陽極化成法
によって単結晶シリコン基板の両面に形成された多孔質
シリコン層の圧縮応力による曲げモーメントについて説
明するための図である。
FIG. 3 is a view for explaining a bending moment due to a compressive stress of a porous silicon layer formed on both surfaces of a single crystal silicon substrate by anodization in a manufacturing process of a solar cell element.

【図4】本発明の一実施の形態に係る薄膜半導体素子で
ある太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a solar cell element which is a thin-film semiconductor element according to one embodiment of the present invention.

【図5】図4に示した工程に続く工程を説明するための
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for describing a step that follows the step of FIG.

【図6】図4に示した陽極化成工程において用いられる
陽極化成装置の概略構成を表す図である。
6 is a diagram showing a schematic configuration of an anodizing apparatus used in the anodizing step shown in FIG.

【図7】図6に示した陽極化成装置を用いて多孔質シリ
コン膜を形成する際の陽極化成について説明するための
図である。
FIG. 7 is a view for explaining anodizing when forming a porous silicon film using the anodizing apparatus shown in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,4,14…エピタキシャル膜、2,3,6,12,
13,13B,13C…多孔質シリコン層、3A,13
A…剥離層、5…単結晶シリコン基板、10…太陽電池
素子、10A…光電変換部、11…半導体基板、14A
…n型層、15…反射防止膜、16,17…表面電極、
18,20…フィルム、19…光反射板、30…陽極化
成槽、31…電源、32,33…陽極化成電極。
1,4,14 ... epitaxial film, 2,3,6,12,
13, 13B, 13C ... porous silicon layer, 3A, 13
A: release layer, 5: single crystal silicon substrate, 10: solar cell element, 10A: photoelectric conversion unit, 11: semiconductor substrate, 14A
... n-type layer, 15 ... antireflection film, 16, 17 ... surface electrode,
18, 20: film, 19: light reflecting plate, 30: anodizing tank, 31: power supply, 32, 33: anodizing electrode.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する2面を有する半導体基板の一方
の面に第1の多孔質半導体層を形成すると共に、前記半
導体基板の他方の面に第2の多孔質半導体層を形成する
工程と、 前記第1の多孔質半導体層上に半導体素子を形成する工
程と、 前記半導体素子に転写用基板を接着させる工程と、 前記半導体素子を前記第1の多孔質半導体層部分におい
て剥離させることによって前記転写用基板側に転写させ
る工程とを含むことを特徴とする薄膜半導体素子の製造
方法。
A step of forming a first porous semiconductor layer on one surface of a semiconductor substrate having two opposing surfaces and a second porous semiconductor layer on the other surface of the semiconductor substrate; Forming a semiconductor element on the first porous semiconductor layer; bonding a transfer substrate to the semiconductor element; and exfoliating the semiconductor element at the first porous semiconductor layer portion. Transferring to the transfer substrate side.
【請求項2】 前記半導体基板として、単結晶シリコン
からなるものを用いることを特徴とする請求項1記載の
薄膜半導体素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of single crystal silicon.
【請求項3】 前記第1および第2の多孔質半導体層
を、陽極化成法により陽極化成槽内で形成することを特
徴とする請求項1記載の薄膜半導体素子の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first and second porous semiconductor layers are formed in an anodizing bath by an anodizing method.
【請求項4】 前記第1の多孔質半導体層および第2の
多孔質半導体層のうちいずれか一方の多孔質半導体層を
形成した後、前記陽極化成槽の電極の極性を逆転させて
他方の多孔質半導体層を形成することを特徴とする請求
項3記載の薄膜半導体素子の製造方法。
4. After forming one of the first porous semiconductor layer and the second porous semiconductor layer, the polarity of the electrode of the anodization tank is reversed to form the other. 4. The method according to claim 3, wherein a porous semiconductor layer is formed.
【請求項5】 前記転写用基板として、プラスチックフ
ィルムを用いることを特徴とする請求項1記載の薄膜半
導体素子の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein a plastic film is used as the transfer substrate.
【請求項6】 前記第1の多孔質半導体層の厚み方向の
中間部に局所的に強度の弱い剥離層を形成することを特
徴とする請求項1記載の薄膜半導体素子の製造方法。
6. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 1, wherein a peeling layer having a low local strength is locally formed at an intermediate portion in a thickness direction of said first porous semiconductor layer.
【請求項7】 更に、前記半導体基板から前記半導体素
子を剥離した後に、前記半導体素子の剥離面側にプラス
チックフィルムを接着する工程を含むことを特徴とする
請求項1記載の薄膜半導体素子の製造方法。
7. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of bonding a plastic film to a separation surface of the semiconductor device after peeling the semiconductor device from the semiconductor substrate. Method.
【請求項8】 前記プラスチックフィルムとして、光反
射板を有するものを用いることを特徴とする請求項7記
載の薄膜半導体素子の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein a film having a light reflecting plate is used as the plastic film.
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