JP2002511981A - 基板上の層状構造体の製造方法、及び該方法によって製造された基板及び半導体部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、中空キャビティを有する物質層、好ましくは多孔性物質層を、例えば単結晶ｐタイプまたはｎタイプＳｉから成る基板上にまたは基板から生成し、その後層状構造体あるいはその一部をキャビティ露出または多孔性物質層上に設ける層状構造体の製造方法に関する。次に、層状構造体あるいはその一部は、中空キャビティまたは多孔性層を所望の分離位置として使用する基板から、例えばキャビティ露出または多孔性層の境界面内あるいは上での機械的応力の発生中に分離させる。この方法は、基板表面が多孔性層の生成前に構造化されること、あるいは多孔性層表面が構造化されることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】 基板上の層状構造体の製造方法、及び該方法によって製造された基板及び半導体 部品 本発明は、中空キャビティを有する物質層、好ましくは多孔性物質層が例えば 単結晶ｐタイプまたはｎタイプＳｉから成る基板上に生成され、更に層状構造体 あるいはその一部がキャビティ露出または多孔性物質層に順次設けられ、また例 えばキャビティ露出または多孔性物質層の境界表面内または境界面で機械的歪み が生成されている間に目的の破砕位置としてキャビティ露出または多孔性層を使 用する基板から順次分離される層状構造体の製造方法に関する。また本発明は、 この方法によって生成される異なる基板と、本発明の基板を用いて製造される新 規の半導体部品に関する。 最初に挙げた種類の方法は、複数の文書により公知である。 半導体本体の製造方法は、公開番号０５２８２２９Ａ１号の欧州特許出願に例 を挙げて説明されており、その中ではシリコン基板は多孔性に生成され、非多孔 性の単結晶シリコン層は第１温度で多孔性シリコン基板上に形成され、また非多 孔性単結晶シリコン層はその表面に絶縁体を有する第２基板に接合される。その 後、多孔性シリコン層は化学エッチング処理で除去され、また別の単結晶シリコ ン層は第２温度でエピタキシャル処理によって最初に挙げた非多孔性単結晶シリ コン層上で成長する。 この方法の意義は、所望の基板上で単結晶シリコンが成長可能であることにあ る。しかしながら、多孔性シリコン層をエッチングで除去しなければならないた め、この方法は比較的複雑である。同様の方法は、欧州特許公開番号０５３６７ ８８Ａ１号及び同０４４９５８９Ａ１号の明細書からも明らかである。 欧州特許公開公報０７６７４８６号において、最初に挙げたよう な方法が記載されており、その方法では多孔性層はより多くの孔が作られている 部分を有しており、この孔の多い部分で機械的な分離を行うことにより層状構造 体は基板から分離される。孔の多い領域は、多孔性層の製造中に鉄移植あるいは 変化した電流密度によって生成される。分離方法がこれによって向上しても、方 法は更に複雑になり、層状構造体の製造前または製造中に望ましくない分離が行 われる危険が高まってしまう。正直なところ最初の基板を複数回使用することも できるが、複数回使用すると比較的無駄が多い状態で単結晶基板が高価なものに なってしまう。 同様の提案は非先行公開の欧州特許公開公報７９７２５８号にも開示されてい る。 あまり高くない費用でシリコン太陽電池素子を製造する場合、可能な限り高品 質なシリコン、高光電圧用単結晶シリコン、物質保存用薄型Ｓｉ層が必要になる が、それでもやはり適切な吸収、省エネルギーのための低製造温度、また例えば 機械的安定性を得るためのガラスのような安価な異物質も必要となる。 分かっている限り、これらの基準全てを満たす方法は無い。例えば、上記の幾 つかの欧州特許出願の中では、多孔性シリコン上で８００℃以上の温度でＣＶＤ エピタキシーを行い、このように形成されたエピタキシャル層をガラス基板に移 す方法が述べられている。シリコン層は構造化されない。分離を行う場合、湿化 学処理または基板ウエハーを破壊する方法が使用される。光起電分野への応用に ついては述べられていない。 １９９７年１月２０日Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７０（３）におけるＲ ｏｌｆ Ｂｒｅｎｄｅｌ，Ｒａｌｆ Ｂ．Ｂｅｒｇｍａｎｎ，Ｐｅｔｅｒ Ｌ ｔｇｅｎ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｗｏｌｆ及びＪ ｒｇｅｎ Ｈ． Ｗｅｒｎｅｒに よる論文「ガラス基板上の極薄結晶シリコン太陽電池素子」は、光電セルとして の使用に適している構造化多結晶シリコン層の製造の可能性につ いて述べている。しかしながら、この論文は単結晶物質には関連しておらず、光 電セルを実現するにはガラス基板の複雑な構造化とｐ及びｎ層の複雑な接触が必 要になる。 更に、別の目的で多孔性シリコンに関する文書としては、Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ Ｊ ｌｉｃｈからの出版物があり、多孔性シリコン及び多孔性シ リコンの干渉フィルターに基づく側方回折格子の製造について述べている。Ｗ． Ｔｈｅｉ，Ｒ．Ａｒｅｎｓ−Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｓ．Ｈｉｌｂｒｉｃｈ，Ｄ．Ｓｃ ｈｅｙｅｎ，Ｍ．Ｇ．Ｂｅｒｇｅｒ，Ｍ．Ｋｒ ｇｅｒ，Ｍ．Ｔｈ ｎｉｓｓｅ ｎによる論文「多孔性シリコン多重層に基づく光センサー：プロトタイプ」には 、多孔性シリコン構造体の製造と、これにって製造された構造体の考えられ得る 適用に関しての説明が記載されている。薄層シリコン太陽電池素子は、Ｓ．Ｏｅ ｌｔｉｎｇ，Ｄｒ．Ｍａｒｔｉｎｉ及びＤ．Ｂｏｎｎｅｔによる出版物「イオン 援用沈着による結晶薄膜シリコン太陽電池素子」でも説明されている。この出版 物は、１９９４年４月１１〜１５日に「第１２回欧州光起電性太陽エネルギー会 議」の席上で登場した。 本発明の目的は、上記の問題点を解消し、部品、特に安価なシリコン太陽電池 素子だけでなく、高品質シリコン、可能な限り高光電圧用の単結晶シリコン、及 び物質を無駄にしない薄型シリコン層の製造が可能で、同時に光吸収を向上させ ながら低製造温度と廉価な異物質を使用する上記に挙げた種類の方法を提案する ことにある。特に、方法は使用する基板の再使用を可能にしたり、あるいは複数 の同様の構造体を安価に製造可能とすることを目的としている。 また本発明の目的は、エピタキシャル層によって複数の構造体を製造するため の開始点となる異なる新規の構造体を製造する方法を提案することにある。更に 本発明の目的は、廉価な製造が可能で優れた技術特性を有する本発明の方法によ って、光電セル及び他の半 導体部品を提供することにある。 この目的の方法を達成するために、本発明によれば、多孔性層を生成する前に 基板の表面を構造化するか、あるいは多孔性層の表面を構造化する。 多孔性層を構造化するので、２種類の孔を有する多孔性層を精製する必要なく 、層状構造体との境界面で機械的分離が明らかに改善されて行われる。しかし、 機械的分離が問題になるだけでなく、後に詳述する他の方法についても説明する 。 特に重要なことは時間の節約、尽力、物質であり、これらは特に最終製品にお いて構造化を行うときに構造化層を使用することで達せられる。多孔性層は対応 する表面が構造化されるので、層状構造体は同一の構造を有することができる。 構造化表面を有する薄型部品の製造では、薄型層状構造体のみの製造が必要と なる。しかしながら、平坦面を対象とする従来例に基づいて操作を行う場合、物 質を除去して複雑な方法で構造化しなければならない厚みのある層をまず製造し なければならない。 つまり、本発明の方法を使用すると、特に一度製造した基板の表面構造を使用 して複数の同一構造の層状構造体を製造することができるので、多孔性層を比較 的薄く、より好ましくは約１００ｎｍから１０μの範囲で生成でき、物質をそれ ほど損失させずに作業スピードを上げることが可能になる。 機械的応力を用いて基板から層状構造体を分離させる場合、本発明の方法によ り多孔性層のみ損傷するが、基板や層状構造体を損傷させることなく構造化表面 でこの分離は行われる。多くの場合、基板から離れた多孔性層の上方境界面で分 離を行うことが可能なので、多孔性層は保護された状態を保つ。従って、基板を 簡単に再使用することができる。そのため、通常多孔性層は損傷するので、多孔 性層を最初に取り除く。多孔性層の残りから分離した後、基板上で新たな多孔性 層を生成するので、基板を再使用することができる。 エッチングや機械的除去によって多孔性層を層状構造体から取り除く場合、この ような再使用は従来例では不可能である。 ちなみにこの点に関しては、多孔性層の代わりに中空キャビティを有する層に よって目的の破砕位置や目的の破砕面を得ることができ、これによって、また例 えば光食刻法で中空キャビティを生成し、また中空キャビティを基板の自由表面 に開口させることが可能になる。本出願においては、多孔性層についてのみ簡単 に説明する。しかしながら、中空キャビティを有し所望の破砕位置を形成する層 も、このような多孔性層に含まれることが明らかになるであろう。 多孔性層の表面を平坦化した場合、基板から層状構造体を上記のように分離さ せることができる。これは特に光電セルや様々な他の部品を製造する場合に好ま しく、基板から離れている多孔性層の表面を構造化する場合、多孔性層上で層状 構造体の成長が進んでいるために、層状構造体は多孔性層の構造化を反映し、例 えば太陽電池素子の場合、実質的に高能率でライトトラッブが行われる。 基板の構造化表面は保護されていて、再使用が可能であるため、任意の清浄過 程後や構造化のリフレッシュを行った後に、一つの基板から複数の同一の層状構 造体を製造することができ、特に毎回基板を新たに構造化する必要がないので方 法を実質的に一層廉価にすることができる。 原則的には、多孔性層の構造化表面の製造は２つの方法で行われる。まず一つ の方法においては、単結晶基板の表面を構造化し、その後それを既知の方法で多 孔化する。多孔性層の製造過程により、構造化基板自体と同一の構造を有する多 孔性層が、薄層と共に、基板から離れた上方境界表面と基板に臨む下方（補完的 ）境界表面に自動的に生成される。もう一つの方法では、単結晶半導体基板の平 坦面を多孔化し、次に多孔性層の表面を構造化する。この構造化を行う様々な可 能な方法は請求の範囲２及び３に述べられている。 基板は必ずしも単結晶である必要はなく、多結晶であってもよい 。この場合、単結晶物質の粒径は、構造化の幅及び厚さ寸法、また多孔性層の厚 さよりも大きく、例えは１００μｍ〜センチメートルの粒径とする。 太陽電池素子で考慮される代表的構造の厚さ及び幅の差は、それぞれ０．５μ から００μの範囲である。約１００ｎｍから１０μの範囲で薄型多孔性層を使用 していると、同一の基板を複数回使用しても、つまり同じ一つの基板で複数の多 孔性層を生成しても、多孔性層の多孔性表面の形状は基板の構造化形状に忠実で あり続ける。 層状構造はエピタキシャル法で少なくともその一部が多孔性表面に押し当てら れる。すなわち、多孔性層は元の基板と同じ結晶構造を有し、またエピタキシャ ル法によって層状構造の成長に適切なものとなり、また成長した層状構造体は同 じ結晶構造を有するようになる。つまり、層状構造体も単結晶となる。 エピタキシャル法は、同質エピタキシャル法あるいは異質エピタキシャル法と して実行することができる。異質エピタキシャル法では、多孔性層が多少生成さ れるので好ましく、境界表面領域における顕著な歪みを心配する必要はない。 エピタキシャル法では、層状構造体に属する少なくとも一つの半導体層を多孔 性層の表面に圧着させる。層状構造体の目的によっても異なるが、次に他の層を 生成された半導体層に圧着することができるが、これらの複数の層も同様に単結 晶構造を有する必要はない。しかし、層状構造体が複数の単結晶半導体層で構成 される構造は数多くあり、例えばｐ−ｎ接合を形成する２つの層がある。 しかし、本発明の請求の範囲５及び６によれば、層状構造体に金属層を付着さ せて、及び／または例えはソル−ゲル処理または接着剤によって例えば透明また は透過窓層である誘電体を圧着させることができる。 このことは、例えば接着、ウエハー接着または拡散半田処理によって層状構造 体に接触し、あるいは例えばエピタキシャル処理を継 続して行うことにより層状構造体の一部として形成されるキャリア層を設ける場 合、特に好ましい。接着、ウエハー接着、または拡散処理でキャリア層を層状構 造体の表面に圧着させる場合、キャリア層は例えばガラスやアルミニウムで構成 することができる。キャリアのキャリア層は通常は廉価で安定した物質、例えば ガラスで構成される。基板からの層状構造体の機械的分離は、例えばキャリア層 上またはキャリア上で剥離させることで可能となるので、層状構造体を有するキ ャリア層またはキャリアは基板から分離する。そして、キャリア層またはキャリ アは、層状構造体が設けられる別の基板を形成する。これで、層状構造体の自由 表面で次の処理を行うことができる。例えば、層状構造体が加工半導体素子であ る場合、皮膜や表面コンタクトで簡単に被覆したり、設けたりすることができる 。本発明によれば、技術的な製造観点及び製造された半導体部品の物理的特徴の 両者に対して様々な利点をもたらすコンタクト、ゲートあるいは電極を層状構造 体の両面に作成することができるので、このことは非常に重要である。 層状構造体をまだ加工していない場合には、層状構造体の自由表面にエピタキ シャル法で別の半導体層を生成し、また必要である限り光食刻法やその他の方法 で別の構造化を任意で行うことができる。層状構造体の単結晶は、エピタキシャ ル法の過程で保持される。 最初に述べたように、目的の破砕位置で基板から層状構造体を分離した後、別 の層状構造体に圧着させる基板として、残りの多孔性層を有する基板を新たに使 用することが可能である。 この方法は請求の範囲１２によって特に好適に展開されている。つまり、基板 から層状構造体を分離する前または後で、基板から離れた層状構造体の表面に別 の多孔性層を生成し、別の層状構造体をその多孔性層上に設ける。この方法を任 意で複数回繰り返すことにより、複数の層状構造体、特に構造化層状構造体が互 いに重なり合い、これらは目的の破砕位置を形成する多孔性層によって隣接する 層状構造体からそれぞれ分離され、このような複数構造を製造した後に、各層状 構造体を各多孔性層の境界表面内または境界表面での機械的応力の生成によって 互いに分離させることが可能になる。 上記の多重構造体を生成している間、非常に合理的に各層状構造体を製造する ことができ、その後この層状構造体は多重構造体から一つずつ分離させることが でき、これは請求の範囲１４に従って最初に行われるものである。つまり、正確 には単一の層状構造体が基板上に形成される場合と同様に、各層状構造体を多重 構造体から分離させる前は、各層状構造体はキャリア層を備えているかあるいは キャリアに固定さており、これについては上記に詳述しているとおりである。 本発明の方法のこの変形例においては、別の構造体もこのように形成された層 状構造体上にエピタキシャル法によって任意に成長させることができる。 本発明の別の変形例は、第１基板の外あるいは上に多孔性物質層を生成または 圧着し、また層は任意で構造化自由表面、例えば互いに平行になるよう配列され ている溝を有することを特徴としており、更に第２基板を多孔性物質層の任意で 構造化した自由表面に圧着し、次に多孔性物質層のある層またはセクションが残 存あるいは第２基板に付着した状態を保つような機械的歪みの生成により目的の 破砕位置として多孔性層を使って第１基板から第２基板を順次分離させ、これに より第２基板をエピタキシャル法で使用可能となることを特徴とする。 第１基板から第２基板を分離させた後、残留する多孔性層を第１基板から除去 する場合、基板上に新たに多孔性層を生成し、この過程を繰り返すのは特に好ま しく、また第１基板を基にして複数の第２基板を製造するためにこの過程を任意 で複数回繰り返すことが可能である。 多孔性層のセクションは各第２基板に結合したままであるので、 所望の層状構造体をエピタキシャル法によってこれらの基板上で成長させること ができる。多孔性物質層の各セクションにおける結晶構造体の配列は同一なので 、エピタキシャル法によって第２基板上で成長した構造体は同様に単結晶構造を 有し、そのため高価な基板を基にして、エピタキシャル法で使用する基板を安価 に複数製造することが可能である。 第１基板上に第２基板を圧着させる様々な方法が存在する。ある方法では接着 剤を使用し、また別の方法では第１基板の多孔性表面に金属層を付着させ、この 金属層を別な方法でキャリア物質に結合する。キャリア物質も、拡散蝋着処理に よって第１基板の多孔性層に結合させることが可能である。第２基板を分離した 後、第１基板の多孔性物質のセクションが第２基板の表面に分散して存在してい ることが非常に重要である。 多孔性層と共に基板物質を精製する別の興味深い方法は、請求の範囲２０に記 載されている。 層状構造体全体あるいはその一部を基板から分離させる機械的応力を多孔性層 内で生成する方法は多数存在する。これらの方法は、請求の範囲２２に記載され ている。 本発明の方法で製造された基板は中間製品であり、それ自身価値のあるもので あり、またこれについては請求の範囲２６〜３５に正確に記載されている。 実際に興味深い本発明の変形例は請求の範囲２３及び２４に記載されている。 本発明の方法は、特に高品質太陽電池素子の製造に使用され、それについては 請求の範囲３６に記載されている。他の可能な使用法は放射線検出器であり、こ れは請求の範囲３９に記載されている。 本発明の主旨の好適な実施例は従属クレイムに述べられている。 以下に本発明を実施例及び図面を参照して詳細に説明する。 図１Ａ〜１Ｆは、本発明の製造方法の第１変形例を示す一連の概 略図である。 図２は、図１Ｂに対応し、キャリア層のない層状構造体の電子顕微鏡による記 録である。 図３は、図２の層状構造体の除去後かつ清浄過程実行前の基板の上側の電子顕 微鏡による記録である。 図４は、層状構造体の下側の品質を証明するために異なる角度から見た図１の 層状構造体の電子顕微鏡による記録である。 図５は、本発明の方法によって製造される可能な多重構造体の概略図である。 図６Ａ〜６Ｃは、本発明の方法の変形例を示す概略図である。 図７は、本発明の方法の別の変形例である。 図８は、本発明の方法によって製造された太陽電池素子の略断面図である。 図９はＩＸ−ＩＸ面を通る図８の構造体の平面図である。 図１０は放射線検出器の略断面図である。 図１１は自由方向ＸＩから見た図１０の検出器を示す図である。 図１２Ａ〜Ｄは、修正を加えた図６と同様な概略図である。 図１３ＡからＨは、所定領域において単結晶でありまた他の領域で非晶質とな る半導体層の製造を示す概略図である。 図１４は図２のシリコン「ワッフル」及び単結晶基板のＸ線回折スペクトルで ある。 図１５は、２０ｎｓレーザーパルスで光学励振を行った後の図２のＷｆ＝５． ８μｍ厚さのＳｉ「ワッフル」の一時的マイクロ波反射力ΔＲである。 図１６は封入ワッフル構造体の測定半球反射力である。 図１７は、図２のワッフル構造体を有する太陽電池素子の理論上のエネルギー 変換効率（実線）及び理想的な素子厚さ（破線）である。 図１８及び１９は、図８及び９と同様であるが、変形実施例を示 す概略図である。 図２０は、モジュール内の太陽電池素子の直列接続である。 図２１は、Ψ加工において、シャドウマスクまたはサンプルを水平方向に移動 させながら、位置１より位置３へ移動するシャドウマスクを使用した統合接続の 概略図である。 図２２Ａ〜２２Ｅは、多孔性層に対する境界表面領域において基板から層状構 造体を分離させる本発明による方法を説明する概略図である。 図１Ａは例えばｐ−Ｓｉのシリコン基板１０を示しており、またｎ−Ｓｉ基板 も同様に説明する。Ｓｉ基板１０はその１つの表面に、ピラミッド型窪１４のマ トリックスと考えられる構造体１２と、互いに直接平行して設置される基面とを 有しており、そのため表面の上方境界は四角格子に非常に類似している。 次に、多孔性シリコン層１８（図１Ｂ）を生成するために、基板１０は既知の 方法で処理される。多孔性シリコン層１８の上側はＳｉ基板１０の構造化表面と 同じ形状である。多孔性シリコン層１８と基板の間の境界面は同一の形状を有し ている。 次に、基板１０をエピタキシャル法によって被覆する。このように、エピタキ シャルシリコンの層２２が多孔性層１８の表面に生成される。原理的には、何れ かの既知のエピタキシャル法、特に気相エピタキシー（ＣＶＤ）、イオン援用エ ピタキシー、ブラズマ援用エピタキシー、液相エピタキシー及び分子ビームエピ タキシーを用いてこの層２２を形成することが可能である。 図１Ｃから明らかなように、層２２の自由表面も同様に図１Ａのシリコン基板 及び図１Ｂの多孔性シリコン層の構造化表面１２と同じ形状を有している。層２ ２と多孔性層１８の間の境界面も同様に同一形状である。これは、特に多孔性層 １８が薄い場合に適用される。この図において、層の厚みは「ｗ」で示してある 。 更に、層２２の結晶の向きは、基板１０及び基板１０から形成さ れた多孔性層１８のものと同一である。また、層２２は単結晶シリコンで構成さ れている。 特に図示していないが、次の段階において、格子電極２４を、格子電極２４が 格子１６を形成する線の一部にのみ沿って延びるように層２２に当てる。その後 層２２によって層構造体が形成され、また格子２４はガラス層２６を備える。こ のガラス層２６は所謂ソル−ゲル処理で生成することができ、これは例えばＲ． Ｂｒｅｎｄｅｌ，Ａ．Ｇｉｅｒ，Ｍ．Ｍｅｎｎｉｎｇ，Ｈ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｊ ．Ｈ．Ｗｅｒｎｅｒによる出版物「結晶薄膜シリコン太陽電池素子におけるライ トトラップのためのソル−ゲル被覆」に説明されており、またドイツのザールブ ルッケンにおいて１９９６年１０月７〜３１日に「ガラスＩＣＣＧの被膜につい ての国際会議」で配布されている。これによると、図１Ｅに示すように、例えば 基板１０からガラスカバー円板２６を「剥離」するような機械的応力が多孔性層 に生じる。このように、多孔性層１８から層状構造体の分離が行われ、またこの 例では層状構造体はエピタキシャルシリコン層２２、格子電極２４及びガラスカ バー２６で構成されている。この点に関して、多孔性層１８とエピタキシャル層 ２２の間の境界面で有利に分離が行われ、また機械的な結合に容易に勝るので、 この境界面は目的の破断位置として機能する。その後、図１Ｆに示すように層状 構造体２８を金属板１３に押し当て、このように太陽電池素子を形成する。金属 板３０は一方では単結晶シリコン層２２のピラミッド状の先端３２に対する接触 部分となり、また他方では反射体としても機能するので、シリコンにまだ吸収さ れていない光は再び層２２を通過して、吸収されることが可能になる。 ちなみに、格子２４は金銀線細工であるので、入射光３４の反射によって著し く光を損失することはない。 このような光電セルの構造を、図８及び９を参照して更に詳細に説明する。 本発明の方法の品質を保証するものとして、まず図２、３、４を参照する。各 図は電子顕微鏡の記録を示しており、また図２は図１のエピタキシャルＳｉ層２ ２の上面を、また図３はエピタキシャルＳｉ層２２を除去した後に形成される多 孔性層の自由表面を示している。また図４はエピタキシャル層２２の別の記録で あるが、別の視点から示しており、これにより多孔性層１８の境界面に問題がな いことが分かる。 図３の記録はエピタキシャル層２２の分離後かつ多孔性層１８の残留物を自由 表面から取り除く洗浄前の基板１８の表面を示している。エッチング及び／また は超音波処理による洗浄後、多孔性層１８の生成及びエピタキシャルシリコン層 ２２の成長のときと同じ汚れのない基板１０の自由表面が現れる。従って、図Ｉ Ｃの層２２と全く同様に、基板１０に新たな多孔性層１８を設け、別の層状構造 体または半導体層の成長に再使用することができる。 従ってこれは基板１０を複数回使用することが可能な第１の方法である。 図５の例では、ｐ−またはｐ−Ｓｉ状の基板１０を同様に用意し、また構造化 多孔性層１８もその上に設置する。多孔性層１８の最初の自由面の構造は、例え ば図１に示す実施例の該当する境界面の断面形に正確に当てはまる。すなわち、 １９は多孔性層１８の最上境界面を表している（つまり基板１０から離れた多孔 性層１８の境界面）。 ｎ−Ｓｉ及びｐ−Ｓｉの２つの連続する層、すなわち、層２２Ａ及び２２Ｂは エピタキシャル法によって基板１０、すなわち多孔性層１８の構造化表面上で成 長する。２つの層２２Ａ及び２２Ｂを生成した後、ｐ−Ｓｉ層２２Ｂの自由表面 はまず高さ４０まで伸び、境界面１９と同一の断面形を有することになる。その 後、上方領域の別の多孔性層１８Ａ内に形成するために層２２Ｂを処理するが、 これは例えば図１の多孔性層１８の形状に対応するものである。次 にこの過程を複数回繰り返すと、これにより他の層２２Ａ’、２２Ｂ’、２２Ａ ’’、２２Ｂ’’、２２Ａ’’’、２２Ｂ’’’等が生成され、また多孔性Ｓｉ 層１８Ａ’、１８Ａ’’、１８Ａ’’’を生成するために上層２２Ｂ（Ｂ’、Ｂ ’’、Ｂ’’’等）の自由表面の処理が毎回行われる。 次に、図５の多重構造体は、各層状構造体２２Ａ及び２２Ｂ（２２Ａ’’’’ 、２２Ｂ’’’’）、（２２Ａ’’’、２２Ｂ’’’）、．．．（２２Ａ、２２ Ｂの順序）を多重構造体から分離させるように分割させる。それぞれｎ−層及び ｐ−層、すなわち２２Ａ、２２Ｂ、層２２Ａ’、２２Ｂ’、２２Ａ’’、２２Ｂ ’’、２２Ａ’’’、２２Ｂ’’’からなる各構造体への図５の層束の分割も、 層束を比較的長時間、例えば数時間から数日間エッチング槽に入れておくことで 可能となる。多孔性物質のエッチングは実質的にはもっと迅速に行われるが、有 用な層２２Ａ、２２Ｂ及び層２２Ａ’、２２Ｂ’等の表面もエッチングされてし まうという問題がある。 別の分離方法では、それぞれの場合のキャリアを次に分離する一組の層の自由 表面に結合させることが可能であり、また例えば温度が変化している間に分離を 行うことが可能である。洗浄後、所望であれば一組の層に電極を設けることがで きる。 図５に関連する例で説明した数組の層２２Ａ、２２Ｂ等がｎ−／ｐ−接合を形 成するのははっきりと理解される。必要な電極を加えた後、数組の層の一方の表 面を、例えば図１に示すようなガラス層を備えるキャリア物質に結合させること が可能である。次に、このような処理を施した数組の層を裏返し、エピタキシャ ル法によって別の構造体を各下方層２２Ａ（２２Ａ’、２２Ａ’’等）の自由表 面に押し当てることができる。場合によっては、構造化多孔性層１８を有する基 板１０を再使用することが可能である。 この点については、多孔性Ｓｉ層は上記のピラミッド形状に限定されるもので はないことを強調しておく。実際には、必要に応じて 多種多様な構造を選択できる。 このことも、例えば図６の実施例で明らかになる。つまり、図６Ａも多孔性Ｓ ｉ層１８を有するＳｉ基板１０を示している。この場合、多孔性Ｓｉ層１８は、 互いに平行して配列され、多孔性シリコン物質のウェブ５４でそれぞれ互いに分 離している縦溝５２で構成される溝状断面５０を有している。これらの溝５２、 または対応するウェブは、例えば機械的平削り、または鋳造工具やならい削りロ ールを使用して多孔性層１８を局所的に粉砕するという所望の方法で形成される 。 次に接着剤５６の多孔性層表面への塗布方法の概略を、図６Ａに示す。この接 着剤５６は、所望の材料からなる第２基板５８を第１基板１０に接着させるもの で、図６Ｂに示す仕上げ構造体が得られる。次に機械的分離処理を行う場合、図 ６Ｃに示すように第２基板５８が接着層５６及びウェブ５４の部分４Ａと共に、 第１基板１０及びウェブ残留物５４Ｂから分離される。 製造方法の結果、多孔性層１８の結晶の向きが基板１０と同一になり、またこ の結晶の向きはウェブ５４にも含まれることになる。更に、この結晶の向きは全 てのウェブ５４において同一であり、第２基板５８に固定されているセクション ５４Ａにも適合する。次に、セクション５４Ａを有する基板５８を使用し、エピ タキシャル法によってセクション５４Ａを有する自由面上で別の構造体を成長さ せることができる。このように、単結晶半導体物質が基板５８、すなわちウェブ ５４Ａ上の単結晶シリコン上で生成される。 次に、第１基板１０を再使用して、多孔性層１８の残留物を完全に取り除き、 図６の方法を再び実行する。この方法の繰り返しは複数回行うことが可能である 。 図６Ａ〜６Ｃの実施例において、ならし削りまたは構造化した表面を用いてこ の構造体を好適に実現しても、図２２で説明する方法により多孔性基板に対する 境界面で分離を行う場合、特にこれのみ というわけではないが本発明により本発明により非構造化多孔性層を使って作業 を行うこともできる。 図７は本発明による方法の別の実施例を示す概略図である。 ここでは、単結晶シリコンの円筒部分を連続的に処理して、多孔性シリコン表 面を生成する。このため、円筒棒６０の下部をＨＦ槽に軽く浸し、格子電極６２ と円筒棒６０の間に電圧を発生させる。この電圧とＨＦ槽の使用により、電流が 発生し、多孔性Ｓｉ層が生成される。 円筒棒６０を回転させている間、柔軟な基板物質を多孔性Ｓｉ層の露出面に押 し当て、その後例えば硬化剤を吹き付け、更にこれを用いて多孔性Ｓｉ層を円筒 棒６０の表面から剥離する。多孔性Ｓｉ層は１８は元々は湾曲していたが、基板 １０による剥離で直線状に伸びているので、所定の部品の製造に利用できる永久 応力を有している。この変形例には、帯状構造体、すなわち多数の様々な目的に 使用できる帯状多孔性層１８を有する帯状基板１０を生成できるという利点があ る。 例えば、多孔性層１８を構造化し、これを用いて上記の何れかの方法を実行す ることができる。すなわち、まずエピタキシャル法で多孔性Ｓｉ層１８の自由面 に半導体層を生成し、これを任意で構造化した後、単結晶物質から成る対応する 単一または複数の半導体層を順次生成する。 後に柔軟基板を管状に形成し、エピタキシーを行う場合、単結晶Ｓｉ管が生成 する。これは、シリコン管は機械的に非常に安定しており、異質の原子を含んで いないため、エピタキシャル反応装置のシラン供給ラインとして重要となる。ま た、柔軟性があるため、例えば太陽エネルギーで動作する車両の任意に湾曲した ガラス面上に広げられるフォイルの製造にも使用できる。 次に、別の使用方法を詳細に説明する。 Ａ．逆ピラミッドを有する基板の構造化方法： ａ）（１００）方向付け及び研磨を行ったＳｉウエハーの１０００℃での４５ 分間の酸化（１％トランスＬＣ）。１００ｎｍ厚さのＳｉＯ２層が生成される。 ｂ）網状マスクを使用して、回転させて光食刻法で露出したフォトレジスト。 マスクの構成によって、約２μｍ幅のウェブ上での現像後フォトレジストのみが 残り、１１ｘ１１μｍ２の自由面がウェブに形成される。 ｃ）約２分間で緩衝ＨＦで酸化物を除去する。フォトレジストが除去される。 ｄ）ＲＣＡ１及びＲＣＡ２洗浄はＨＦに浸すことで終了する。 ｅ）逆ピラミッド部分を８０℃の温度で１０分間８％のＫＯＨ溶液でエッチン グする。エッチング処理の後、サンプルを高純度水で濯いで乾燥させる。酸化ウ ェブを目に見える程度まで除去する。この異方性エッチング手法により、配向の 結晶表面（１１１）が生じる。面（１１１）の自由結合部分に安定して水素を染 み込ませることができるので、表面でのＳｉＯ２の生成を確実に防ぐことができ る。従って、次のエピタキシャル過程でも、方法と反応体は酸化物の熱伝導を生 じさせないものとして考慮される。 ｆ）他の方法： ｆ１）ＫＯＨでの異方性エッチングにより不規則に配列されたピラミッド（光 食刻法ではない） ｆ２）特殊形状の鋸歯（代表的構造のサイズは１００μｍ)での機械的研削 ｆ３）深くならい削りされた多孔性シリコンを、不均一照明（ｎ−タイプＳｉ ）で生成し、後に再び除去する ｆ４）開始ウエハーは、例えばブロック鋳造材料などの単結晶Ｓｉでよい。 Ｂ．構造化ウエハーの表面に多孔性層を生成する方法： ａ）ウエハーは５０ｘ１０１８ｃｍ−３〜２ｘ１０１９ｃｍ−３ の間の受容体濃度でＢドープされる。ＲＣＡ１及びＲＣＡ２。ＨＦによる残留酸 化物の除去。 ｂ）エッチング装置は特許０５３６７８８Ａ１の図２ｂに開示されているもの に相当する。ＨＦでの陽極腐食法で多孔性シリコンを生成する：エタノール＝室 温で１：１：２。基板の構造化側は陰極を向いている。層の多孔性は電流濃度に よって調整され、また代表的な電流濃度は１〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。 ｃ）低多孔性（約３５％）の約１５０ｎｍ厚さの第１多孔性層を生成し、次ぎ に高多孔性（５０％）の約１０μｍ厚さの第２多孔性層を生成する。 ｄ）構造化多孔性面を有するシリコン円板を乾燥したＯ２雰囲気の中で３０分 間４００℃酸化させ、エピタキシーの前に不活性気体（Ｎ２）で保存する。 Ｃ．イオン援用沈着のエピタキシャル法： この処理はＳ．Ｏｅｌｔｉｎｇ，Ｄ．Ｍａｒｔｉｎｉ，Ｄ．Ｂｏｎｎｅｔに よる論文「イオン援用沈着による結晶薄膜シリコン太陽電池素子」に詳細に説明 されている。図２〜４に示すようにＳＥＭが記録されているサンプルを以下のよ うにエピタキシー処理する。 ａ）ＨＦに浸してＲＣＡ１及びＲＣＡ２洗浄を行う（５％のＨＦで３０秒、その 後脱イオン水で濯ぐ）。 ｂ）反応装置に送り込み、４００℃〜５００℃で気体除去する。 ｃ）残留酸化物を除去するために、１０分間８５０℃に加熱する。 ｄ）５ｘ１０１７ｃｍ−３のＧａドープで、（基板ウエハーの巨視的表面垂直線 に平行に測定した）１０μｍ厚さのシリコン層が成長した。Ｇａだまりの温度は ６７０℃であり、また基板温度は７００℃である。沈着速度は４μｍ／ｈである 。高真空（＜１０−７ミリバール）で被覆を行う。連続してドーピングした層、 特にエピタキシーの間に生成されたｐｎ接合部分は同様に問題なく分離した。 ｅ）他のエピタキシー法 ｅ１）液相エピタキシー（ＬＰＥ）。ＬＰＥは８５０℃未満の温度で可能であ るため興味深い。 ｅ２）非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）の固相結晶化（ＳＰＣ）。大領域のａ−Ｓｉ沈 着を行う沈着プラントは先行技術であるため興味深い。ＳＰＣの速度が遅いのが 欠点である（再結晶化に５〜１０時間）。 ｅ３）Ｃａｎｏｎによる特許に開示されている気相エピタキシー（ＣＶＤ）。 ＣＶＤでは９００℃を超える沈着温度が必要となり、多孔性物質が焼結してしま うのが欠点である。機械的分離は困難または不可能である。 ｅ４）プラズマ援用気相エピタキシー（ＬＰＣＶＤ）。低温で可能であるため 興味深い。 ｅ５）低温（＜６００℃）で高沈着速度（＞１０Ａｎｇｓｔｒｍ／Ｓ）が可能 であるため、熱線エピタキシー。 ｅ６）迅速であり、また基板及び多孔性Ｓｉの低温積載のみ行われるため、非 晶質Ｓｉのレーザー結晶化。 Ｄ．分離処理 ａ）基板ウエハーの多孔性層上の１０μｍ厚さのエピタキシャル層を１２５°の 温度で加熱板上に置く。エピタキシャル層が上になるようにする。 ｂ）加熱したエピタキシャル層の上にグリコールフタル酸塩を載せ、更にその上 に２ｃｍｘ２ｃｍ＝４ｃｍ２のサイズのカバーガラスを置く。この透明高分子は 軟化し、ガラス板の重みを受けて流れ、１０分後にエピタキシャル層とガラスの 間の部分の空気を完全に除去する。冷却後、ガラスは構造化エピタキシャル層に 結合される。 ｂ１）グリコールフタル酸塩とは異なる接着剤、例えは光起電性分野で通例とな っているプラスチックを使用。 ｂ２）ガラス以外の機械的キャリア、例えばプラスチックフォイル の使用。このような柔軟キャリアは、薄い構造化エピタキシャル層も非常に柔軟 であると（弾性太陽電池素子）いうことを利用している。 ｂ３）エピタキシャル層上に成形して硬化させることが可能なソル−ゲルガラス の使用。ソル−ゲル手法の詳細については、１９９６年１０月２７〜３１日、ド イツのザールブリュッケンで開催された「ガラスへの被覆に関する国際会議」に 際して提示された論文「結晶薄膜においてライトトラップを行うためのソル−ゲ ル被覆」の「実験」セクションに記載されている。 ｂ４）ガラスへの構造化エピタキシャル層の陽極結合またはＳｉへのエピタキシ ャル層の「直接ウエハー結合」。 ｃ）ガラスはエピタキシャル層と共に簡単に分離される。多孔性層は中央部分で 一部破損しており、一部は基板に残留しまた別の一部はエピタキシャル層に固着 する。２分間の超音波処理により、全ての多孔性Ｓｉの残留物は除去される。エ ピタキシャル層はガラスにしっかりと結合する。剥離の前に超音波処理を実行す る場合、ガラスをエピタキシャル層と共に基板から剥離するのに弱い機械的な力 が必要である。 機械的分離を行うための別の方法 Ｃ１）軽い振動でエピタキシャル層を（例えば）衝撃的に加熱すると、多孔性 層に大きな温度勾配が生じ、これによって多孔性層が破砕する。 Ｃ２）多孔性層の中空キャビティに液体または気体を充填する。液体または気 体は膨張して、エピタキシャル層を破壊する。 ｃ３）エピタキシャル層に大きな機械的圧力を加える。 ｃ４）多孔性層への共振放射結合は導波管として機能するので、多孔性物質に 放射が集中する。 次に、本発明によって実現される半導体部品を説明する。 まず、図８及び９は、ここでは太陽電池素子である光電セルを示 しており、ｎタイプＳｉ層から成り図１の層２２と同じ形状を有する層状構造体 ２２をコア内に備えている。 アルミニウム板またはフォイル３０は層状構造体２２の下側に配置され、層状 構造体２２のピラミッド型先端３２に接している。熱処理により、７０に示すよ うにアルミニウム原子は層状構造体２２の先端に拡散され、ｎタイプＳｉではな くｐタイプＳｉが生成される。つまり、このように光電セルに必要なｐｎ結合が 得られる。 上記の代わりに、層状構造体２２を例えば図５に示すように、ｎタイプＳｉの 第１層２２Ａ及びｐタイプＳｉの第２層２２Ｂで構成してもよく、これを破線部 分の境界面２２Ｃで示す。電極としても機能する下部反射体の構造は上記と同一 である。 層状構造体２２の上には、この例では図９に示すように指状の格子電極２４が 設けられている。 実際的な実施例では、領域は図９に示すものと幾分異なっている。格子電極の 各指２５は約２０μの幅、すなわち層状構造体２２の各ピラミッドの幅寸法の約 ２倍の幅を有している。更に、図に示すように格子指２５は５番目の格子ライン 毎に設けられているわけではなく、各指間に設けられている露出格子セルの数は 非常に多く、その数は例えば１０００である。 また、例えばインジウム酸化錫などの透明物質から格子電極２５を製造するこ とも可能である。格子電極２５を、板２６の下部の全領域または層状構造体２２ の上面に設けることもできる。 以下に説明するように、ガラス板の設置を開始する。 太陽電池などの場合、この方法でしか大量の太陽光線を薄層に吸収させること ができないので、Ｓｉ層の構造は非常に重要である。既知の方法（平坦または型 押しガラスへの直接シリコン沈着）とは対照的に、前側及び後側はここで説明す るように自由に手で触れることができる。 （例えば１９９７年１月２０日、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ ｔｔｅｒｓ第７０巻Ｎｏ．３の３９０〜３９２頁に記載されているような）複雑 な接触組織は必要ない。エピタキシーで、つまり層２２Ａ及び２２Ｂでｐｎトラ ンジションを生成してあり、例えばガラスなどのキャリア物質上の金属鏡面（例 えば上記のアルミニウムシート３０）と透明導体（例えばインジウム酸化錫また は酸化亜鉛）との間に層状構造体、すなわちワッフルを簡単に固定してあるので あれば、太陽電池素子の製造は非常に単純になる。そのため、触指の蒸着は不要 になる。機械的な押圧で十分である。 太陽電池素子の応用では、構造化基板ウエハーの再使用は重要な特徴である。 多孔性層１８の厚さを、前回使用した実験値１０μｍから１μｍ未満に減少させ ることが可能である。多孔性層が小さくなると、基板ウエハーの再使用の頻度を 上げることができる。 図１８及び１９は図８及び９と同様の概略図であるが、変形例を示している。 ここでは、層状構造体の構造は幾分異なる効力を発揮するので、上方層２２Ａの 所定のピラミッド先端２２Ｄが上方を向く。すなわちこの先端は他のピラミッド 先端よりも高くなる。この実施例は、基板構造を精巧に選択することによって、 層状構造体への接触頻度を格子周期Ｐから独立して制御する方法を示している。 図２０は、例えば図８及び９に示す様々な太陽電池素子を直列に接続してモジ ュールを形成する方法を示している。ここに示すように、上側及び下側電極また は導体を互いに電気的に接続するために、バネ８０が使用されている。太陽電池 素予の三重電圧は、Ａ点とＢ点との間から得ることができる。 図１０及び１１は、放射線検出器の考えられうる実施例を示す概略図である。 ガラス基板に結合されている構造化Ｓｉエピタキシャル層２２により、閉塞して 所定量の気体が充填されている多数の室７２が形成される。このように形成され ている室は上側ガラス板２６によって閉塞されている。放射線がガラスを通過し て各室７２に入ると、ガスが加熱されて膨張し、層状構造体２２で形成されてい る膜を湾曲させる。この膨張は圧電素子７４によって検出することが可能である 。検出する放射線の異なる波長に対して検出器の異なる領域を使用する場合、例 えば検出する各放射線のみを通過させる上側ガラス板２６にフィルターを設ける 。 図１０及び１１では４つの室７２のみ示されている。実際には室の数はこれよ りも多い。 図１０及び１１の構造を圧力センサーに使用することも可能である。ガラスに 結合した構造化Ｓｉエピタキシャル層に、所定量の気体が充填されている複数の それぞれ閉塞した室が示されている。外部圧力が変化すると（空気圧または機械 的圧力）、室の壁が屈曲する。このような屈曲は、各室でそれぞれ圧電素子によ って検出できる。 層状構成構造体の別の可能な応用例として、層状構造体の反射面の特殊構造化 によって作られる特殊鏡（特別な特徴を有するマイクロミラー）の使用がある。 図１２Ａ〜Ｄは図６と同様の構造体を示しているが、多孔性層の特殊外形形成 は行わない。 具体的には、図１２Ａ〜Ｄは、エピタキシーによって単結晶半導体層が圧着さ れる基板の製造方法を示している。 第一の段階として、半導体物質の基板１０、好ましくはシリコンを処理して、 平坦な境界面を有する板状の多孔性層を生成する。 次に、可能であればすでにキャリア５８を備えている接着剤５６を多孔性層に 塗布して、少なくとも接着剤の一部が多孔性層１８に浸透するようにする。その 後、基板から接着剤を機械的に分離させる。接着剤が機械的に十分な強度を持つ 化合物であれば、キャリアは無くてもよい。つまり、接着剤自身がキャリアを形 成する。しかし、接着剤は必要に応じてキャリア５８で強化させることができる 。 可能であればキャリアを有する接着剤の基板１０からの分離は、 所望の配向性の多孔性半導体物質が分離によって形成される面に浸透するように 行う。多孔性物質の被覆を有し、また可能であれはキャリア５８を多孔性物質か ら離れた側に有する接着剤は、後にエピタキシャル法を行うための基板を形成す る。 通常多孔性物質の残留物を有することになる基板１０を、まず洗浄してこれら の残留物を除去する。これで新たに多孔性層が形成され、基板１０の再使用が可 能になる。 図１３Ａ〜Ｈは、所定の部分が単結晶でその他の部分が非晶質である半導体層 の製造方法を示している。 図１３Ａによれば、例えばＳｉなどの単結晶または多結晶半導体物質から成る 平坦基板を初めに設ける。 図１３Ｂは、溝または穴、あるいは研削またはエッチングによる所望のパター ンを設けることで基板の一方の面を構造化し、構造体深さｈを得ることを非常に 簡略に示している。 図１３Ｃによれば、厚さＷＰＳ？ｈの多孔性層を、例えはＨＦでの陽極腐食法 などの既知の方法で生成する。 その後、例えばソル−ゲルガラスなどの接着剤を構造体の構造化表面に塗布し 、その全てまたは一部を多孔性層に浸透させる。これにより、図１３Ｄに示すよ うに接着剤が浸透した多孔性層１８が形成される。 その後、図１３Ｅに示すように基板から接着剤を機械的に分離し、また接着剤 ５６が浸透している多孔性層の一部は接着剤に結合する。そして適切な表面処理 （多孔性層の残留物の除去及び任意での新たな構造化）の後、基板１０を使用す ることが可能になる。 （可能であればキャリアを有する）接着剤及び接着剤が浸透した多孔性加工物 質から成る第２基板に例えば研磨などの処理を施し、図１３Ｆに示すように確定 した結晶配向性で一部に多孔性物質を含むが、別の部分では多孔性物質を含まな い層状構造体を形成する。 その後、図１３Ｇに示すように、１３Ｆの段階で表面７８の全域 に非晶質層７６を沈着させる。 その後、図１３Ｈに示すように、例えば熱処理を行って、非晶質物質の固相結 晶化が発生し、接着剤内の多孔性物質が確定した配向性の核形成シードが得られ る。多孔性層が無い部分では物質は非晶質のままである。図１３Ｂによると、こ れに対応する位置は基板１０の構造化を行っている間に窪み１４が形成された位 置である。図１３Ｈに示す構造体は、フラットスクリーンなどの製品を製造する 開始点を形成する。つまり、非晶質部分で発光するよう図１３Ｈ製品を構造化し つつ、非晶質部分で発光状態を制御する単結晶部分で制御トランジスタを形成す ることが可能になる。 本発明による別の興味深い可能性は、上記のようにまず表面近くで基板を多孔 性にし、結晶Ｓｉ層をエピタキシーによって多孔性層上に設けるのではなく、急 速溶解とそれに続く凝固によって多孔性層の一部を上記とは異なる方法で単結晶 多孔性層に変換するものである。つまり、まずキャビティ露出または多孔性層の 最上層を少なくとも局所的に融解させ、その後再び凝固させる。 このことは多孔性基板のエピタキシーの一種としても理解されうる。しかし、 エピタキシーの物質は多孔性層自身から生じている。多孔性層の溶融とその後の 凝固によって単結晶非多孔性層を生成した後は、凝固層を一度基板から分離させ るか、あるいは凝固層上で層状構造体を成長させてから凝固層を基板から分離さ せることができる。 キャビティ露出または多孔性層内、またはキャビティ露出または多孔性層の境 界面に機械的歪みを生成させることにより、あるいは図２２を参照して説明した 方法を用いて、目的の破砕位置として中空キャビティまたは多孔性層を有する層 を使って予め分離を行う。 好適には、エキシマーまたは銅蒸気レーザーからのレーザー光パルスを放射し て溶融を行う。これは例えば１９９５年１０月２６日Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ第３１巻、第２２号、１９ ５６〜１９５７頁におけるＩｓｈｉｈａｒａ及びＭ．Ｍａｔｓｕｍｕｒａによる 出版物「ガラス質基板上のＳｉ膜の巨大粒の成長」に記載されている方法に従っ て行うことができる。 この出版物に記載の方法と異なっている点は、多孔性シリコンを単結晶Ｓｉに 変化させることである。短い光パルスは同様に可能であり、このように表面に近 い部分のみ溶融でき、下部に存在する多孔性物質を変化させないので、長時間の 放射に比較して有利である。発生する熱勾配により結晶層が避けてしまうという 技術的問題点もある。この問題は、多孔性Ｓｉを適切に調整するか、あるいは層 の生成と分離を一度に行うことで防ぐことができ、これは本発明によれば可能で ある。 レーザー処理に代わる方法としては、急速加熱の一方法としてゾーンドローイ ングが考えられる。この方法において、多孔性層は直線的に束になった電子ビー ムまたは光ビームの下にガイドされるので、部分的結晶層が生じる。これに対応 する方法は、太陽エネルギー物質及び太陽電池素子４１／４２（１９９６），１ １９〜１２６頁におけるＭ．Ｐａｕｌｉ，Ｔ．Ｒｅｉｎｄｌ，Ｗ．Ｋｒ ｈｌｅ ｒ，Ｆ．Ｈｏｍｂｅｒｇ ａｎｄ Ｊ．Ｍｌｌｅｒによる「低コスト薄膜太陽電 池素子に適したグラファイト基板上の多結晶シリコン層の新規製造方法」という 標題の出版物に記載されており、この論文はＥｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂ．Ｖによって出版されている。 次に、別の観点から本発明を説明する。 以下に、効率よくライトトラップを行う極薄シリコン層を生成するための多孔 シリコンの加工（Ψ加工）について説明する。このために、構造化単結晶シリコ ン基板の多孔性面上でシリコン層をエピタキシャルに成長させる。機械的応力に より多孔性層が破壊されるので、基板からエピタキシャル層が分離する。Ｘ線回 折分析により、Ｗｆ＝５．８μｍ厚さのシリコン層は単結晶である。ワッフル形 状の層であり、これらの層がガラスに固定されている場合、反射率測定値及び光 線追跡シミュレーションによりｊＳＣ＊の最大短絡電流が３６．５ｍＡ／ｃｍ２ であると予測される。Ｗｆ＝２〜３μｍの膜厚さに対しては、輸送シミュレーシ ョンで効率η＝１６〜１９％であることが予測される。 １．序論 結晶シリコンの薄層太陽電池素子は、例えば［１］の文献から既知である。こ の文献及び次に挙げられる文書には角括弧内に記された番号が付され、要約の目 的で一覧の説明末尾部分に記載されている。結晶シリコンの薄膜太陽電池素子に は、本質的に３つの必要事項がある。 （ｉ）廉価な基板上での高品質及び大粒度の結晶シリコン層の成長、（ｉｉ）結 晶シリコンでの本質的に弱く略赤外線の吸収を補正するためのライトトラップ法 の実現、（ｉｉｉ）粒境界及び表面の効果的な皮膜保護。 フロートガラス上の構造化された単結晶シリコン層により、次の３つの必要事 項を満たすことができる。（ｉ）単結晶物質は高容量品質を有し、またフロート ガラスは廉価な基板である。（ｉｉ）例えばピラミッド型層構造体［４］などの 革新的な層構造体［２〜４］により効率よくライトトラップを行うことができる 。（ｉｉｉ）単結晶構造体により粒境界の組み換えを防止でき、また低温度［５ ］で効果的な表面被膜保護を可能にする。このような薄い構造化単結晶シリコン 層の製造は、今までのところ文献に記載されていない。 以下に、フロートガラス上に構造化単結晶薄層を製造するための多孔シリコン の新規な処理について説明する。この点で、このような層のライトトラップ作用 を試験的に調査する。考えられうる新規層構造体の能力を理論的に分析する。 ２．多孔シリコンの処理 多孔性シリコンのエピタキシーは、絶縁基板［６］上へのこの単結晶シリコン 層の生成で詳細に調査した。この処理において、エピタキシャル層は温度Ｔ＞１ ０００℃でのＣＶＤ処理により、多孔性表面を有する平坦な単結晶シリコンウエ ハー上で成長する。次に、エピタキシャル層は、ウエハー結合により絶縁体上に 圧着される。そして機械的研削で、基板ウエハーが除去される。残留する多孔性 層のケミカルエッチングで処理は完了する。ライトトラッブ特性の欠如、結合処 理、基板ウエハーの消耗があるため、コストの面からもこの技術を光起電力技術 には使用できない。 これとは対照的に、以下に挙げる処理はライトトラップを容易にし、結合処理 を行わず、また基板ウエハーを消耗させることはないので、光起電力技術に使用 できる。図１Ａ〜Ｆは、ガラス上に構造化単結晶シリコン層を生成する処理段階 を示している。 ａ）単結晶シリコン基板ウエハーは、何れかの種類のエッチングまたは機械的研 削によって表面構造体を受容する。この点で、構造体を、図１Ａの周期性ｐの通 常の逆ピラミッドよりも更に複雑にさせることができる。 ｂ）基板の表面を、厚さＷＰＳの多孔性シリコン層（多孔性Ｓｉ層、ＰＳＬ）に 変化させる。ＰＳＬ内のシリコンの配向性は、基板の配向性に関する情報を伝え る。 ｃ）シリコンはＰＳＬ上に順次エピタキシャルに成長する。ＰＬＳの内面でのシ リコン原子の表面移動性は８５０℃を超える温度［７］での焼結処理に至るので 、低温エピタキシャル技術は有益である。 この時点では、エピタキシャル層の外面に自由に触れることができる。約８５０ ℃未満の温度で行われる各処理によって、セルのエミッタを形成することができ る。エピタキシャルエミッタの他に、逆転層や異質接合エミッタが可能である。 表面の被膜保護と格子形成については、例えば［５，８，９］に記載されている 革新的技術を 使用するとよい。 ｄ）上に重なる基板（例えばガラス）は、透明な接着剤で前面に固定される。上 に重なる基板及び接着剤の温度安定性によって、その後に行われる全ての処理段 階の最高処理温度が決まる。 ｅ）基板からセルを分離させるために、基板シリコンと比較して低いＰＳＬの機 械的強度を使用する。複数の様々な処理方法が可能である。例えば、大きな内部 応力を生じさせる加熱、膨張する液体または気体の穴の中への充填、圧縮または 引っ張り応力によるＰＳＬの引っ張り、あるいは超音波処理が挙げられる。どの 場合も、ＰＳＬはシリコンの穿孔（Ｐｓｉ）として機能するので、（と呼ぶ。 ｆ）セルの後側は、表面被覆保護及び反射体の形成のために触れることができる 。オフセット反射体も、少数電荷キャリアの低組み換えに耐える点接触を形成す ることができる。 後及び前面の自由可触性は、シリコンを絶縁基板に直接沈着させる処理に勝る 処理（に固有の利点である。 ＰＳＬの形成により、結晶表面が巨視的セル表面に対して角度αを成すよう構 造化されている基板ウエハーの厚さＷＰＳ／Ｃｏｓ（α）が消耗してしまう。全 ての残留多孔性シリコンを除去した後、ＷＰＳ／ｐ＜＜１と仮定すると、基板は 基の表面形態（図１Ａ）を保持する。それ以外では、図１Ｅに示すように端面及 び先端を曲率半径ＷＰＳ／ｐで丸める。従って基板は、基板の新たな構造化が必 要になるまで、十分に小さな比率ＷＰＳ／ｐで複数回再使用することが可能であ る。 ３． 試験的調査 ３．１ サンプルの用意 ホウ素で１０１９ｃｍ−３にドープし、（１００）の方向を配向され、４イン チ直径を有するｐ＋タイプの単結晶シリコンウエハーに、光食刻法及びＫＯＨを 使った異方性エッチングにより、周期性ｐ＝１３μｍで逆ピラミッド構造を与え る。希釈ＨＦでの陽極腐食 法によって、約２分でＷＰＳ＝６μｍ厚さの多孔性シリコン層が生成される。エ ピタキシーの前に、サンプルを約１０分間８５０℃に加熱して、ＰＳＬ表面から 自然発生した酸化物を除去する。ＷＰＳ＝５，８μｍ厚さのＧａドーピングした エピタキシャルシリコン層は、７００℃でのイオン援用沈着技術（ＩＡＤ）［１ ０］によって成長する。成長速度は、平面で４μｍ／ｈになる。透明なポリ（エ チレン−フタル塩酸）により、２ｘ２ｃｍ２寸法のガラス表面がエピタキシャル 層に固定される。約２分間の超音波処理はＰＳＬ層を不安定にし、化学エッチン グを行わなくてもエピタキシャル層の機械的な除去を用意にする。また、超音波 処理を実行することなく、エピタキシャル層及び基板を互いに分離させることも 可能である。 ３．２ サンプルの特徴付け 図２及び４は、（処理で生成された自由定常シリコンワッフル構造体を走査電 子顕微鏡で記録したものを示している。超音波処理は別として、走査電子顕微鏡 を使った調査の前には洗浄は行わない。図２の透視平面図は、基板ウエハーの元 の表面構造のコピーである規則的逆ピラミッドを示している。図４はワッフル構 造の断面を斜めに示している。ピラミッドの先端は下側を向いている。亀裂は見 られない。ピラミッド型の結晶面に垂直な層厚さは、Ｗｆ＝５．８μｍである。 上面側には図２及び４の目に見えない窪みがあり、その窪みの深さ及び直径はそ れぞれ０．１μｍ未満である、これは一種の極小粗さを表している。これらの窪 みは、非構造化基板シリコン上で成長する平坦なエピタキシャル層でも生じるの で、ＩＡＤ技術に対応する。 高抵抗率の非構造化単結晶基板に沈着した層の穴を測定すると、２ｘ１０１７ ｃｍ−３の電気的に活性化している微量の添加物物質Ｇａの濃度と１８６ｃｍ２ ／Ｖｓの穴の移動性が分かる。 図１４は、単結晶シリコン基板のスペクトルと比較したガラス上のシリコンワ ッフルのＣｕＫαＸ線回折スペクトルを示している。 強度は対数尺で示している。ピークは全て同じ角度で生じる。従って、シリコン ワッフル構造体は単結晶であり、基板ウエハーと同じ配向性を有している。大き な（４００）ピークのみシリコンに基づいている。その他のピークは全て２段階 以上小さく、Ｘ線装置で生じたものである。エピタキシャル層のバッタグラウン ド強度は、非晶質ガラス基板によって生じる。その結果、ＩＡＤ技術［１０］に より、多孔性基板上でのエピタキシャルな成長が可能となる。 基板少数電荷キャリアの寿命は、太陽電池素子の何れかの臨界物質パラメータ である。基板の寿命を評価するために、表面に充分に皮膜保護を施さなければな らない。従って、自由定常シリコンワッフルは、１０００℃の温度で両面で酸化 される。表面の組み換え中心から少数電荷キャリアを忌避するために、コロナ放 電室［１１］によって表面を帯電させる。 図１５は、２０ｎｓの光パルスで励振した後のマイクロ波反射率の配置を示し ている。最適感度［１２］を得るために、サンプルは４分の１マイクロ波波長に よって金属反射体よりも上に配置されている。急激な下降は厳密には単指数では ない。しかし、これにより寿命がτ＝０．２７μｓ±０．０８μｓで推定される 。時間ｔ＞０．６μｓに対する緩慢な下降は、平坦レベルでの電荷キャリアの軟 化（解放）によって生じる。電子の移動性は測定されなかった。しかし、測定し た穴の移動性μ＝１８６ｃｍ２／Ｖｓを考慮すると、少数電荷キャリア拡散長さ Ｌ＞１１μｍが電子の移動性の下限として求められ、またこれは膜厚さＷｆ＝５ ．８μｍよりも大きい。 薄膜セルの場合、ライトトラップは重要である。残念ながら、図１Ｆの概略図 に示すようにサンプルの後ろにアルミニウム鏡を備える粘着結合したワッフル構 造体の理想的な作用は、サンプルに接触しないで測定することはできない。従っ て、サンプルの短電流電位を、測定した半球反射率との比較とプログラムＳＵＮ ＲＡＹＳ［１３］による光線追跡シミュレーションとから推定した。オフセット 反射体はＡ１で光損失が実質的に減少することが分かった。 図１６は測定（連続線）及び算出（円）した半球反射率を示す。光線追跡シミ ュレーションによって、光学パラメータを適合させずに測定値をほぼ再生するこ とができる。測定値とシミュレーションとの間の小さな偏差は、シミュレーショ ン［２］には考慮しなかったピラミッド型結晶面の微少粗さによって質的に説明 される。ＳＵＮＲＡＹＳは、１０００Ｗ／ｍ２のＡＭ１．５Ｇスペクトルを有す る放射線の構造周期ｐ＝１３μｍを有するＷｆ＝５．８μｍ厚さワッフルの疑似 吸収（三角）から、最大短絡電流ｊＳＣ＊＝３６．５ｍＡ／ｃｍ２±０．５ｍＡ ／ｃｍ２を計算する。モンテカルロシミュレーションの統計の結果、誤差帯が生 じる。 ４． 考えられる効率 図２及び４に示す形状を有する結晶シリコン層の考えられる効率を、理論モデ リングで調査する。光学モデルでは、蒸気のＳＵＮＲＡＹＳによる光線追跡を実 行する。小数電荷キャリアの生成速度をシリコン層において空間的に均一になる ようにし、またこれをｊＳＣ＊及びセル容積から計算する。光学モデルに加えて 、電子伝達のモデルも必要である。シリコンワッフルにおける複雑な三次元電荷 キャリア拡散を、ピラミッド型結晶面に垂直な純一次元伝達で概算する。セルの 効率は、小数電荷キャリア拡散長さＬ及び（鏡面組み換え速度ＳＲＶ）Ｓによっ て異なる。固定のＬ及びＳ［１４］の考えられうる効率を正しく推定するために 、セル厚さＷｆを最適化することは非常に重要である。従って、シミュレーショ ンによって、理想的なセル効率の膜厚さＷが変化する。シリコンセルは１０１９ ｃｍ−３及び０．５μｍ厚さにｐドープしたエミッタを備え、１０１８ｃｍ−３ にＢドープした基部を有する。Ｗ＜１μｍ厚さの場合、基部及びエミッタの厚さ は同一である。自由パラメータの数を減らすために、拡散長さＬ及び表面組み換 え速度Ｓは基部及びエミッタに対して同等と見なされる。空間電荷ゾーンにおけ る組み替えを ［１５］で説明する。ｃシリコンのバンドギャップ縮小の移動性値及びパラメー タは、文書［１４］から引用する。 図１７は、広範囲のパラメータＳ及びＬに対する最適セル厚さ（破線）の効率 （連続線）を表している。拡散長さＬ＝１１μｍのとき、１６〜１９％のエネル ギー変換効率が２〜３μｍ（点）の理想的七ル厚さの表面組み換え速度Ｓに基づ いて求められる。ガラス上の２μｍ厚さ結晶シリコン太陽電池素子に対しては、 ＳＲＶＳ＝１０４ｃｍ／ｓに相当する１６％の効率で充分である。Ｗｆ＝２μｍ 薄層の沈着には、現在使用されているＩＡＤ技術で５０分を要する。 穿孔シリコンの新たな処理（(処理)を説明した。構造化単結晶シリコン基板上 でエピタキシーを行い、基板からエピタキシャル層を機械的に分離させると、何 れかの種類のガラス上に極薄単結晶構造化シリコン層が形成される。反射能力の 測定値により、最大短絡電流ｊＳＣ＊＝３６．５ｍＡ／ｃｍ２に対応する光学吸 収が明らかになった。理論的には物質の品質は、Ｗｆ＝２〜３μｍの範囲の理想 的セル厚さでの１６〜１９％効率に対しては充分である。 他の実現可能な（処理としては、物質の消耗を減らすために多孔性層の厚さを ＷＰＳ＜１μｍにし、基板ウエハーの度重なる再使用を可能にすることが挙げら れる。沈着速度の上昇も同様に可能である。１００ｃｍ２寸法の極薄層は問題な く生成できる。 また、本発明の特に好適な実施例を以下に説明するが、これは太陽電池素子の 製造に関連している。ここに説明する方法は光電セルに限定されるものではない が、一般的な製造過程として理解されるべきである。本実施例の動機付けは、太 陽電池素子の直列接続により、高電圧及び小電流で太陽電池素子モデルから電力 を得ることが可能ということにある。電流が小さいとオーム損失が減少する。太 陽電池素子の前及び後側の触指も、オーム損失を減らすようになっている。従っ て、適切な統台直列接続により、接触跡を消すことが できる。 このような直列接続は、シャドーマスクを使用することで実現される。ここで は、太陽電池素子の直列接続はすでに層の製造の中で、つまり（所定の位置のみ で）層が選択的に成長している際に行われている。層の成長の位置はシャドーマ スクで制御される。シャドーマスクは引っ張られた状態のワイヤーで好適に実現 される。 （処理を使用した直列接続の例を、図２１を参照して以下に説明する。多孔性 物質の層沈着の１つの可能な方法として、イオン援用沈着技術（ＩＡＤ）がある 。ＩＡＤ技術では、シリコン原子の伝達は蒸着技術と同様に非常に方向性を持っ ている。本発明ではこれを利用して、シャドーマスクを使って層を製造する間に 統合直列接続を実現する。 図２１は簡単な過程シーケンスを示す概略図である。上記のように製造される 型押多孔性基板１８、すなわち構造化基板は便宜上型押構成なしで説明する。シ ャドーマスク３０１が位置１に設置されている場合、溝３０２で互いに分離され ているｐ＋Ｓｉ層の各領域３００が成長する。その後、同一のマスクは所定距離 だけ水平方向に移動し、ｐＳｉ層３０４の各領域が成長する。第３の位置では、 ｎ＋Ｓｉ層３０６の各領域が最終的に生成され、最初のｐ＋ｓｉ層の露出領域を 重ね合わせることで直列回路が完成する。各層の３００、３０４、３０６の溝、 例えば溝３０２に対し横向きの方向の各層の表面領域は、移動する必要はないが 任意で移動させることの可能な別のシャドーマスクによって定めることができる 。 この種類の直列接続の利点は以下のとおりである。 ・金属接点を使用せずに済む。溝のエッチングを行わなくてよい。これらによ り処理コストを節約できる。 ・必要なマスクは１つのみであり、その形状の精度は重要ではない。 ・ワイヤー格子を使用しなくてよい。 ・ワイヤーが反応装置の加熱領域外に固定されている場合、加熱中にワイヤー 間隔が変わることはない。これにより、大きなマスクの熱膨張に伴う未知の問題 が回避される。 ・シャドーマスクは沈着中に被覆され、時が経つにつれて使用できなくなる。 ワイヤーマスクは、反応装置のワイヤーを再びリールに巻くことで簡単に再生で きる。 例えば次のような非常に異なる変形例が可能である。 １．ドープの順序を変えることができる。例えば、ｎ＋を最下部に、ｐ＋を最上 部にする。 ２．例えば金属層や、導電及び非導電層の半透明金属酸化物または層系をエミッ タ上に設けて、エミッタの相互導電性を高める。これらの層は全てシャドウマス クで設けることができる。 ３．ワイヤー直径及びワイヤー間隔を層毎に変えることができる。 ４．ワイヤーマスク及びサンプルまたは基板の相対位置を、層の沈着中に連続的 に変えることができる。 ５．シャドーマスクはワイヤーだけでなく金属片で構成される。 ６．シャドーマスクの原理を用いて、所望の外形の半導体層を生成することもで きる。例えば、円形開口部を有するマスクを多孔性Ｓｉ層の前に保持する場合、 腕時計の太陽電池素子として使用できる円形単結晶半導体層が生成される。その 後、半導体層を所望の形状に切り出す必要はない。 序論から明細書にわたって説明したように、多孔性層を使用する電子部品の大 量生産においては、実験室で行うのと同じようにきれいに機械的分離を行うのは 困難である。これは多孔性シリコンが２つの機能を有しているからである。一方 の機能は、エピタキシャル、すなわち非多孔性層の充分な配向性を持った成長を 可能にする。多孔性が低くなると、この第１の機能は十分に発揮される。他方、 シリコンは機械的分離の目的の破砕位置として機能する。多孔性が高くなると、 この第２の機能は十分に発揮される。従って、高品質 で同時に剥離可能なエピタキシャル層は、高多孔性と低多孔性のバランスを取ら なければならない。実験により、このバランスの調整はその実現がたびたび困難 であることが分かった。従って、その後のエピタキシャル過程において望ましく なくまた制御されないエピタキシャル層の分離が頻繁に観察された。ＥＰ−Ａ− ０ ７６７ ４８６の方法論では、特定レベルで、あるいは多孔性層製造の陽極 酸化中に電流濃度を変えて多孔性層にイオンを注入することでこの問題を解決し ようと試みている。どちらの場合も、高多孔性の多孔性層領域が発生し、ここで 機械的分離が好適に行われる。しかしながら、これらの方法の変形例は比較的複 雑で不便である。 イオンインプランテーションは別の処理段階である。本発明の両変形例で多孔 性が高まると、望ましくないとき、例えばその後のエピタキシャル処理中に、基 板の破砕や分離が行われてしまう。 図２２Ａから２２Ｅに関連して以下に説明する本発明の方法の変形例は補助的 役割を果たす。 １）再使用可能シリコン基板ウエハーを全体的にまたは表面に近い多孔性にする 。ｎタイプｕｅｈａ−を使用する場合、陽極腐食法で多孔性を得る際に別の照度 が必要となる。以下において、基板ウエハーを完全に多孔性にしたものと仮定す る。基板ウエハーに高機械的安定性を与えるには、多孔性を低くする（０％を超 えるが５０％未満、好適には１０〜２０％）。 ２）図２２Ａの機械的に安定した低多孔性基板ウエハー１８を、便宜上平坦面で 図示するが、例えば図１に示す構造化表面が好適である。この基板ウエハー１８ の型押または平坦表面（例えば図２２Ｂではその上にｎタイプＳｉ層４００が形 成されている）上でエピタキシーを行う。多孔性基板により、薄型エピタキシャ ル層に機械的安定性が生じ、これにより望まない分離が発生することなく太陽電 池素子処理を行うことができる。太陽電池素子も、例えば図２２Ｃに示すように 、ｎタイプエピタキシャル層４００にｐタイプエピタ キシャル層４０２を沈着させることができる。 ３）太陽電池素子は、図２２Ｄに示すように、できれば透明のキャリア４０４に 接着結合される。しっかりと互いに結合された多孔性基板及びエピタキシャル層 または太陽電池素子は、次にキャリアに結合される。多孔性が低いため、多孔性 基板及びエピタキシャル層からの機械的分離は不可能である。 ４）エピタキシャル層及びキャリアから多孔性基板を分離させるために、構造体 全体をＨＦを含むエッチング溶液にもう一度浸す。溶液は腐食させずに多孔性基 板に浸透する。これで、照明手段によって、あるいは適切な大きさの電圧を電解 液とエピタキシャル層の間から多孔性基板とエピタキシャル層との境界面に印可 することによって、穴が透明キャリアを通るようになる。穴の集中化が充分に大 きけれは、請求の範囲１によると更に穿孔を生成することによって境界領域は機 械的に不安定になり、続いてキャリアと共にエピタキシャル層が機械的負荷によ って基板から分離され、あるいはシリコンが特に高い穴の集中度によって完全に 溶解（電解研磨）するのでエピタキシャル層４００、４０２及びキャリアは多孔 性基板１８から分離する（図２２Ｅ）。好適に図８または図１８または図２０ま たは図２１による構造を有する２つのエピタキシャル層を備えるキャリア４０４ を反応装置を通して太陽電池素子に組み入れるか、あるいは他の部品を製造する ために別の処理を施すことが可能である。 多孔性基板ウエハーの高ドーピング、例えば１０１８〜１０１９ｃｍ−３の範 囲ドーピング濃度、及び多孔性Ｓｉにおける大きな表面組み換えにより、０．１ 〜１０μｍの多孔性基板深さでの組み替えで穴の集中度が減少するので、多孔性 基板の大部分が保存されて再使用可能となる。ｐタイプ多孔性基板上でｐタイプ エピタキシャル層を使用する場合、ここに説明した分離技術は、陽極腐食法の間 に選択された現在の濃度が新たに境界面に生成される多孔性物質の 多孔性に影響を与えるという既知の研究結果を利用するものである。１００％に 近い多孔性を選択すると、エピタキシャル層が分離し、また多孔性基板の大部分 が残って再使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/20 Ｈ０１Ｌ 21/20 21/306 21/306 Ｂ 31/04 31/04 Ｘ 31/09 31/00 Ａ (31)優先権主張番号 １９７５８３００．８ (32)優先日 平成９年12月31日(1997．12．31) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中空キャビティを有する物質層、好ましくは多孔性物質層が例えば単結晶ｐ タイプまたはｎタイプＳｉから成る基板上に生成され、次に層状構造体の一部が キャビティ露出または多孔性物質層上に設けられて、その後に例えばキャビティ 露出または多孔性層の境界面内または境界面上での機械的歪みの生成中にキャビ ティ露出または多孔性物質層を目的の分離位置として利用して基板から分離され る層状構造体製造方法であって、 該基板の表面は多孔性層の生成前に構造化され、あるいは該多孔性層の表面 が構造化されることを特徴とする層状構造体製造方法。 ２．該基板の表面が、 ａ）光食刻法 ｂ）例えば該基板の表面に無作為角錐を生成するためのＫＯＨを使用したｎ またはｐシリコンの処理などの食刻処理 ｃ）化学的方法 ｄ）機械的フライス削り ｅ）レーザー処理 の内１つまたは複数の方法によって構造化されることを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ３．該多孔性層の表面が、 ａ）光食刻法 ｂ）例えば該基板の表面に無作為角錐を生成するためのＫＯＨを使用したｎ またはｐシリコンの処理などの食刻処理 ｃ）化学的方法 ｄ）機械的フライス削り ｅ）レーザー処理 ｆ）機械的コイニング の内１つまたは複数の方法によって構造化されることを特徴とする請求項１に記 載の方法。 ４．該層状構造体が少なくとも部分的にエピタキシャル法（同質エピタキシーま たは異質エピタキシー）で多孔性表面上に設けられ、該層状構造体に属する少な くとも１つの半導体層がエピタキシャル法によって該多孔性層の表面上に設けら れることを特徴とする上記請求項の何れかに記載の方法。 ５．該層状構造体が金属層の施行または沈着によって少なくとも部分的に、加熱 及び表面拡散によって該層状構造体の隣接物質に施行されるアルミニウムフォイ ルまたはアルミニウムシート状に形成される上記請求項の何れかに記載の方法。 ６．該層状構造体の形成過程が、例えばソル−ゲル処理または接着剤によって例 えば透明または光透過ウィンドウ層状の誘電体を設ける過程を含むことを特徴と する上記請求項の何れかに記載の方法。 ７．例えば接着結合、ウエハー結合、拡散蝋着法によって該層状構造体に結合、 または該層状構造体の一部として形成されるキャリア層を設けることを特徴とす る上記請求項の何れかに記載の方法。 ８．該基板から該層状構造体を分離した後、目的の破砕位置を形成する層状構造 体の任意で構造化した表面に別の構造体を生成あるいは設けることを特徴とする 上記請求項の何れかに記載の方法。 ９．該別の構造体を生成する前に、目的の破砕位置によって形成された該表面を 洗浄及び／または部分的除去及び／または新規構造化または多孔化することを特 徴とする請求項８に記載の方法。 １０．該設けられた目的の破砕位置で該基板から該層状構造体を分離した後、該 多孔性層の残留物を除去してからあるいは除去しな いまま、該基板を層状構造体を圧着するための基板として再び使用することを特 徴とする上記請求項の何れかに記載の方法。 １１．構造化多孔性層、すなわち非平坦平行板形状の多孔性層を有する該基板を 新たに使用する場合、最後に使用した該基板に例えばエッチングまたは超音波洗 浄処理によって行われる洗浄処理を施すことを特徴とする請求項１０に記載の方 法。 １２．該基板から該層状構造体を除去する前または後で、該基板から離れた該層 状構造体の表面に別の多孔性層を生成し、さらにその上に別の層状構造体を形成 する過程を任意で複数回繰り返される方法によって実行するので、目的の破砕位 置を形成する多孔性層によって隣接する層状構造体から互いに分離している複数 の層状構造体、特に構造化層状構造体が互いに重なり合って生成され、このよう な多重構造体を生成した後、各多孔性層内で機械的応力を発生させることにより または各多孔性層の境界面での陽極化処理によりそれぞれの層状構造体は互いに 分離することを特徴とする上記請求項の何れかに記載の方法。 １３．該それぞれの層状構造体の分離後、及び該多孔性層の残留物の任意の除去 後、該各層状構造体の一方及び／または他方の自由表面に別の構造体を生成する ことを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４．該多重構造体から該各層状構造体を分離する前は、該各層状構造体はそれ ぞれキャリア層を備えているかあるいはキャリアに固定されていることを特徴と する請求項１２記載の方法。 １５．各別の構造体は、エピタキシャル法によって、本来該基板の方を向くよう に形成された層状構造体の表面で成長することを特徴とする請求項１２または１ ３または１４記載の方法。 １６．中空キャビティまたは多孔性物質層を有する層を第１基板からまたは上に 生成または圧着し、該層は例えば互いに平行に配列された溝を有する構造化自由 表面を有し、また該多孔性物質層の 自由な任意で構造化された表面上に第２基板を圧着し、該多孔性物質層の１つの 層または一部が基板に残留するかまたは付着した状態を保つよう、機械的歪みを 発生させることにより該多孔性層を目的の破砕位置として使用する該第１基板か ら該第２基板を分離し、これによって該第２基板をエピタキシャル法で使用可能 となることを特徴とする半導体エピタキシーの基板製造方法。 １７．該第１基板から該第２基板を分離した後、該多孔性層の残留物を該第１基 板から除去し、該第１の基板上に新たな多孔性層を生成して請求項２０の処理を 繰り返し、これによりこの方法を複数回繰り返して第１の基板から開始する複数 の第２基板を生成できることを特徴とする請求項１６記載の方法。 １８．該第２基板は該第１基板へ接着剤によって圧着されることを特徴とする請 求項１６または１７記載の方法。 １９．基板を、特に、多孔性半導体物質のセクションで覆われる、すなわち多孔 性物質を含まない領域を持つ表面を有する絶縁キャリア物質上に、例えば該第１ 基板からの分離後に請求項１６〜１８によって生成される該第２基板に基づいて 生成し、また該多孔性物質のセクションで覆われる該（第２）基板の自由表面は 非晶質シリコンの層で覆われており、該非晶質シリコンは該切断部分を覆う位置 でその後の熱処理によって単結晶シリコンに変化するので、非晶質シリコン及び 単結晶シリコンの所望のパターンが該（第２）基板に生成されて、例えばフラッ トスクリーンの製造に使用されることを特徴とする特に上記請求項の何れかに記 載の方法。 ２０．キャリア層及びシリコンまたは別の半導体物質の層が重ねられる基板の製 造方法であって、例えばｐまたはｎ−Ｓｉの単結晶半導体物質から成る円筒形バ ーの表面を連続的に処理して、円筒軸を中心に一回転させて該バーの被覆表面を ＨＦバスに浸し、該バーからの対応する電流によってＨＦバスに配置された電極 に電 圧下降を生じさせるようにし、一方生成された該多孔性表面層を例えば該表面に 連続して圧着されたキャリアによって該バーから連続的に剥離させ、またその後 に該層状構造体を該表面層、特に該キャリア層に対向する該剥離した表面層の自 由表面上で成長させることを特徴とする方法。 ２１．該剥離層は管状に形成され、その後エピタキシャル法によって単結晶管に 変化することを特徴とする請求項２０に記載の方法。 ２２．該多孔性層内で作用し、該基板から該層状構造体またはその一部を分離さ せる機械的歪みの生成は、 ａ）該基板からの該層状基板の剥離 ｂ）超音波処理 ｃ）例えば該多孔性層を流れる電流または一方の側からの照射による強熱勾 配の生成 ｄ）該多孔性層の孔に充填された流体（気体または液体）または溶剤の膨張 または状態変化（例えば水を送り込むことによる、液層から気相、液相から固相 への変化） の何れかの方法によって行われることを特徴とする上記請求項の何れかに記載 の方法。 ２３．中空キャビティを有する物質層、好適には多孔性物質層が、例えば単結晶 ｐタイプまたはｎタイプＳｉから成る基板上にまたは基板から生成される層状構 造体の製造方法であって、 キャビティ露出または多孔性層の最上層が少なくとも所々に、例えばレーザー 光線、電子光線、集束光線によって溶融し、その後単結晶非多孔性層を生成する ために凝固され、また該キャビティ露出または多孔性層内または該キャビティ露 出または多孔性層の境界面で機械的応力を発生させることにより、該キャビティ 露出または多孔性層を目的の破砕位置として使用する層状構造体をその上で任意 に成長させた後、該凝固層を該基板から分離させるこ とを特徴とする方法。 ２４．任意で１つの層から成る（半導体物質の）層状基板を、エピタキシャル法 、他の沈着法、または該多孔性基板の表面の溶融によってｐタイプまたはｎタイ プＳｉの多孔性層上に形成し、該多孔性基板は全て多孔性物質から構成されるか あるいは同一物質または異なる物質のキャリア上の多孔性層として形成され、構 造体全体をＨＦを含むエッチング溶液に浸して該多孔性層または該多孔性基板か ら該層状構造体を分離させ、該エッチング溶液は該多孔性物質に浸透し、また例 えば照射あるいは例えば該エッチング溶液と該層状構造体の間への電圧の印可に よって穴を使用可能にし、これによって該層状構造体と該多孔性層との間の境界 面領域で、該基板から該層状構造体を分離させるための多孔性が高まることを特 徴とする特に上記請求項の何れかに記載の層状構造体製造方法。 ２５．最初の多孔性は５〜５０％、好ましくは１０〜２０％であり、分離を行う ために好ましくは１００％に高められることを特徴とする請求項２４に記載の方 法。 ２６．特に単結晶半導体物質から成り、基板の表面上に多孔性物質層を有する基 板であって、 該多孔性物質層の自由表面が構造化されることを特徴とする基板。 ２７．エピタキシャル法（同質エピタキシャル法または異質エピタキシャル法） によって該多孔性層の表面上で成長する層状構造体と結合する請求項２６に記載 の基板。 ２８．該多孔性層の構造化表面に付着した第２基板と結合する請求項２６に記載 の方法。 ２９．該第２基板と該多孔性層との結合は、接着剤、結合処理、拡散蝋着処理、 またはエピタキシャル処理によって実現されることを特徴とする請求項２８に記 載の基板。 ３０．基板の少なくとも一表面に結合した多孔性単結晶半導体物質を有する所望 の固形物から成り、各断面の結晶の配向性が少なくとも実質的に同一である基板 。 ３１．非晶質シリコンの層を圧着し、多孔性単結晶半導体物質から成る切断部分 を覆う位置で単結晶物質に任意で変換され、該基板はフラットスクリーンで好適 に使用されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。 ３２．該基板から離れた該層状構造体の表面は、該基板の該多孔性層の前の自由 表面と同じ構造を有する単結晶半導体物質から成り、またこの構造を削除するこ とが可能、すなわち平面にすることが可能であり、更に該表面を同様にこの構造 化層上に配置した別の層状構造体を有する多孔性層として実現し、該別の層状構 造体は好適には該第１層状構造体と同一であり、またこの構造は所望なだけ複数 回繰り返されることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ３３．帯状構造体の表面上に多孔性単結晶半導体物質の細片を有する柔軟固形物 の細片から構成される基板。 ３４．該多孔性層が緊張させられていることを特徴とする請求項３３記載の基板 。 ３５．一つの該多孔性層または複数の該多孔性層及び該層状構造体の一部が、ｎ −Ｓｉまたはｐ−Ｓｉまたは所望の半導体物質、または例えばＩｎＰなどの所望 の組成半導体から成ることを特徴とする請求項２６〜３４の何れかに記載の基板 。 ３６．好適にはガラスの透明板と、その下に設けられ好適にはＳｉから成りライ トトラップを有する少なくともの一つの構造化表面を備える層状構造体と、ｐ− ｎ結合と、ｐタイプ及びｎタイプＳｉと反射体に対する接点とから構成される光 電セルであって、 シリコンは単結晶シリコンであり、該透明板と、一つの導電タイプ（ｐタイプ またはｎタイプ）のシリコンとの間に電極、好適に は格子電極、特に透明電極が設けられ、また他の各導電タイプのＳｉは、該透明 板から離れている最初に挙げた導電タイプＳｉ側及び該反射体上に配列されるこ とを特徴とする光電セル。 ３７．該層状構造体はｐＳｉの層及びｎＳｉの層から構成され、該ｎＳｉ層は該 透明板の下かつ該ｐＳｉ層の上に配置されることを特徴とする請求項３６に記載 の光電七ル。 ３８．該層状構造体はｎ−Ｓｉ層から成り、また該反射体はアルミニウムから成 り、ｎ−Ｓｉ層への拡散でｐ−Ｓｉに変換されることを特徴とする請求項３６に 記載の光電セル。 ３９．複数の窪みがその上に配列された基板と、該基板及び線の上に配置され、 該窪みを覆う半導体物質の層と、該窪み上を覆う透明板と、入射光によって生じ る該半導体物質の層で形成される膜の湾曲を検出する圧電センサーとから構成さ れ、該各窪みは例えば該透明板に一体化またはその上に取り付けられたフィルタ ーによって各放射線波長を指示できることを特徴とする放射線検出器。 ４０．特に請求項１〜３５によって製造された何れかの基板を使用する複数の太 陽電池素子を直列接続し、及び／または請求項３６〜３８の何れかによって光電 セルを実現する半導体回路の製造方法であって、 シャドーマスクは層を製造する間に基板の前に配置され、沈着されて層の成長 の制御に使用される原子の移動方向を横切ることを特徴とする方法。 ４１．層の成長中または各層の成長の合間に、該シャドーマスクと該基板との間 で、特に該基板に平行に相対移動を行い、例えば第１の段階において該シャドー マスクの第１位置で第１導電タイプの層領域間でトレンチを生成し、また次の段 階において該シャドーマスクの別の位置で別の導電タイプの他の層の端部領域と 該トレンチに隣接する第１導電タイプの層の露出端部領域との間に重 なり部分を生成し、これによって２つの端部領域間、すなわち該トレンチの両側 の層によって形成される２つの半導体素子間が直列接続されることを特徴とする 請求項４０に記載の方法。 ４２．所望の断面形状のワイヤーから形成され、例えば基板ホルダーの側から他 方側へ周期的に任意で移動させられるシャドーマスクを使用して、何れの場合も 該基板の前方の該シャドーマスクを形成する新しいワイヤー長さの位置合わせを 行うことを特徴とする請求項４０〜４１の何れかに記載の方法。 ４３．特に請求項４０〜４２の何れかによって製造される半導体構造体であって 、 トレンチによって互いに分離される第１導体タイプ層の第１及び第２領域、任 意で他の導体タイプであり、該第１層の真上に沈着されるかあるいは少なくとも １つの別の層によって該他の導体タイプの層から分離される該他の導体タイプの 層の第１及び第２領域、及び該トレンチを越えて、最初に挙げた層の該第２領域 の端部領域に直接重なる該他の層の第１領域の端部領域を特徴とする半導体構造 体。