JP2013219119A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の光電変換装置では、n型アモルファスシリコン層12およびp型アモルファスシリコン層13上からp型の単結晶シリコン基板11に到達する分離溝15に充填された、酸化アルミニウム層19からなるパッシベーション膜で絶縁分離領域を構成している。光電変換部は、第1導電型の結晶系シリコン基板であるp型の単結晶シリコン基板11の第1の面11a(受光面側)に第2導電型のシリコン領域であるn型アモルファスシリコン層12を形成し、pn接合を形成したものである。そしてp型の単結晶シリコン基板11の第2の面11bには第1導電型のシリコン領域である高濃度のp型アモルファスシリコン層13を形成し、BSF効果を得るとともに、基板電位取り出しのためのコンタクト層を構成している。
【選択図】図1−3
Description
図1−1は本発明の実施の形態1にかかる光電変換装置を説明するための受光面側から見た平面図である。図1−2は本発明の実施の形態1にかかる光電変換装置を説明するための裏面側すなわち、受光面に対向する面側から見た平面図である。図1−3は実施の形態1にかかる光電変換装置の図1−1および図1−2における線分A−Aにおける要部断面図である。本実施の形態1にかかる光電変換装置では光電変換部が、第1導電型の結晶系シリコン基板であるp型の単結晶シリコン基板11の第1の面11a(受光面側)に第2導電型のシリコン領域であるn型アモルファスシリコン層12を形成し、pn接合を形成したものである。そしてp型の単結晶シリコン基板11の第2の面11bには第1導電型のシリコン領域である高濃度のp型アモルファスシリコン層13を形成し、BSF効果を得るとともに、基板電位取り出しのためのコンタクト層を構成している。絶縁分離領域は、n型アモルファスシリコン層12およびp型アモルファスシリコン層13上からp型の単結晶シリコン基板11に到達する分離溝15に充填された、酸化アルミニウム層19からなるパッシベーション膜で構成されている。この酸化アルミニウム層はアルミニウム薄膜の酸化で形成される。この分離溝15は、基板周縁部に沿って、環状をなすように形成されている。このパッシベーション膜により、n型アモルファスシリコン層12とp型の単結晶シリコン基板11の高濃度のp型アモルファスシリコン層13の絶縁分離が実現される。
図5−1は本発明の実施の形態2にかかる光電変換装置を説明するための受光面側から見た平面図である。図5−2は本発明の実施の形態2にかかる光電変換装置を説明するための裏面側すなわち、受光面に対向する面側から見た平面図である。図5−3は実施の形態2にかかる光電変換装置の図5−1および図5−2における線分A−Aにおける要部断面図である。本実施の形態2にかかる光電変換装置では、実施の形態1にかかる光電変換装置の形成方法と比較して、n型アモルファスシリコン層12とp型アモルファスシリコン層13との分離に基板割断を用いる点のみが異なる。つまり、分離溝15の部分で基板全体を割断し、この割断面に当接するように酸化アルミニウム層19からなるパッシベーション膜を形成したものである。酸化アルミニウム形成のためのアルミニウムの酸化方法としては熱酸化を例にとって説明する。以下において、実施の形態1と同じ部材については同じ符号を付す。
図7−1は本発明の実施の形態3にかかる光電変換装置を説明するための受光面側から見た平面図である。図7−2は本発明の実施の形態3にかかる光電変換装置を説明するための裏面側すなわち、受光面に対向する面側から見た平面図である。図7−3は実施の形態3にかかる光電変換装置の図7−1および図7−2における線分A−Aにおける要部断面図である。本実施の形態3にかかる光電変換装置では、実施の形態1にかかる光電変換装置の形成方法と比較して、さらにアルミニウム薄膜の形成と酸化とを複数回繰り返すことで、より確実に膜厚の大きい酸化アルミニウム層19からなるパッシベーション膜を形成した点が異なる。分離方法として分離溝形成を例にとって説明するが、実施の形態2にかかる基板割断を用いていてもよい。以下において、実施の形態1と同じ部材については同じ符号を付す。
実施例1では、実施の形態1で述べたパッシベーション膜の製造方法および光電変換装置の製造方法により光電変換装置を作製した。まず、基板には(100)面を有するn型単結晶シリコン基板を使用した。この基板にアルカリによるウェットエッチングを施し、表面凹凸を設けテクスチャ構造を形成した。
実施例2では、実施の形態2で説明した割断面18にパッシベーション膜を形成した光電変換装置の製造方法により光電変換装置を作製した。まず、実施例1と同様にして光電変換装置を作製した。次にこの構造に裏面側から赤外線レーザを照射して分離溝15を形成し、図6−1に示す構造とした。
実施例3では、実施の形態3で述べたパッシベーション膜の製造方法および光電変換装置の製造方法により光電変換装置を作製した。まず、実施例1と同様にして図8−1に示すように分離溝15を有する構造を作製した。
比較例では従来の製造方法で光電変換装置を作製した。比較例の製造方法では実施例1と同様にして光電変換装置を製作するが、分離溝形成までで光電変換装置の完成とし、酸化アルミニウムを形成しない点のみが実施例1および2と異なる。
11 p型の単結晶シリコン基板
12 n型アモルファスシリコン層
13 p型アモルファスシリコン層
14,14R 透光性電極
15 分離溝
16 受光面側取り出し電極
17 裏面側取り出し電極
18 割断面
19c アルミニウム薄膜
19 酸化アルミニウム層
Claims (9)
- 第1導電型の半導体領域を有する基板上に、第2導電型の半導体領域を形成し、pn接合を形成した光電変換部を備えた光電変換装置であって、
前記第1および第2導電型の半導体領域間の絶縁分離が、アルミニウムを主成分とする薄膜の酸化によって形成された酸化アルミニウムからなるパッシベーション膜でなされること、
を特徴とする光電変換装置。 - 前記基板は、第1のシリコン領域を有する結晶系シリコン基板であって、
前記パッシベーション膜は、前記第1または第2導電型のシリコン領域上から前記結晶系シリコン基板に到達する溝部に到達するように形成されること、
を特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記溝部は前記基板の周縁部に沿って形成された環状溝であること、
を特徴とする請求項1または2に記載の光電変換装置。 - 前記パッシベーション膜は、アルミニウムを主成分とする薄膜の形成と酸化の繰り返しによって形成された多層膜であること、
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 第1導電型の半導体領域を有する基板上に、第2導電型の半導体領域を形成してpn接合を有する光電変換部を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記基板に対して、前記第1及び第2導電型の半導体領域のパターンエッジを覆うように前記第2導電型の半導体領域上からアルミニウムを主成分とする薄膜を形成する第1の工程と、
前記薄膜を酸化し、酸化アルミニウム薄膜に改質する第2の工程と、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記光電変換部を形成する工程は、第1導電型の半導体領域を有する結晶系シリコン基板上に第2導電型のシリコン領域を形成する工程を含む光電変換装置の製造方法であって、
前記第1または第2導電型のシリコン領域を貫通して前記結晶系シリコン基板に到達する溝部を形成する工程を含み、
前記第1の工程は、前記第1または第2導電型のシリコン領域上から前記溝部に到達するようにアルミニウムを主成分とする薄膜を形成する工程であり、
前記第2の工程は、前記薄膜を酸化し、酸化アルミニウム薄膜に改質し、前記溝部内の前記薄膜を酸化アルミニウムとする工程
を含むことを特徴とする請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記第1の工程および第2の工程は、交互に複数回繰り返し実施されることを特徴とする請求項6に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記第2工程は熱酸化工程であること、
を特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の光電変換装置の製造方法。 - 前記溝部を形成する工程は、前記基板の周縁部に沿って環状溝を形成する工程であること、
を特徴とする請求項6に記載の光電変換装置の製造方法。
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