JP3310326B2 - 光電変換装置の作製方法 - Google Patents
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Description
する光電変換装置に関し、特に安価な光電変換装置を提
供する方法に関するものである。
は、主として珪素半導体を使用したものが主流であり、
特別の用途用としてガリ砒素半導体等の化合物半導体が
実用化されていた。珪素半導体を使用した光電変換装置
にあっては、使用する珪素半導体の材料として、単結晶
半導体、多結晶半導体あるいはアモルファスシリコン等
の非晶質半導体を使用しており、各々の材料によりその
得意とする領域があり、その領域に応じて使い分けられ
ている。
た光電変換装置にあっては、光電変換効率が高く、大き
な出力を提供できるため主として電力用として期待され
ているが、材料コスト等が高価なため、価格の低下が望
まれている。また、多結晶半導体を使用した光電変換半
導体装置にあっては、単結晶半導体に比べてその材料コ
ストは低いが、光電変換効率も若干低く、それでもより
コストを安くすることが望まれていた。また、アモルフ
ァスシリコン半導体を使用した光電変換装置にあって
は、低コストを期待されて登場したにもかかわらず、単
結晶および多結晶半導体に比べてそれほどコストは低く
なく、しかも光電変換効率が半分以下という状態で、光
電変換効率の向上と低コスト化の両方を求められてい
た。
とおよび地球環境を保護する動きが広く産業界に求めら
れている。特にこの省資源および地球環境の保護の点か
ら太陽電池等の光電変換装置に注目が集まっている。と
ころが、これらの省資源および地球環境問題に効果を期
待されている太陽電池自身を製造する際に十分な省資源
化が行えず、低い製造歩留りおよび無駄な原材料の使用
等の問題が発生していた。
ト高を解決しかつ高い光電変換効率を実現可能な光電変
換装置を実現すると同時に、省資源を実現することを目
的とするものである。
面及び裏面)に光電変換装置を形成した後、基板の表面
及び裏面を相互に分離するために基板を二つに割って、
各々を光電変換装置として利用することを特徴とする。
ては、2インチウエファーで0.2mmから0.3m
m、4インチウエファーで0.3から0.5mm、5イ
ンチあるいは6インチウエファーで0.4から0.6m
mそして8インチウエファーでは約0.5mmから0.
7mm程度の厚さのものが一般的であり、光電変換装置
の基板を大きくするに従い、その厚みも厚くなる傾向が
ある。光電変換装置においては、一定の厚み約0.15
から0.3mm程度さえ得られれば、その他は不要な部
分でありウエファーの面積が増すに従い、光電変換装置
として利用していない不要な部分も同時に発生すること
となり、資源の無駄づかいとなっている。
電変換装置を形成あるいはその領域を確保した後に基板
の厚み方向に2つに分離することとで省資源が可能とな
る。特に光電変換装置の一方の電極を基板の裏面側より
取り出す構造の場合、基板を半分の厚さにすることで、
光電変換装置として最も変換効率がよく適当である0.
2から0.3mm程度の厚さとすることができ、光電変
換装置としての利用に都合がよい。
ファーにあっては、その要求仕様のレベルが相当高く、
ウエファー製造メーカーにあっては相当量の規格外品が
発生することが多い。この規格外となる原因としては、
ウエファーの格子欠陥、外見上の傷、不純物量等である
が、半導体集積回路の要求仕様のレベルが高すぎるため
に多量に発生することになる。
はそれ程レベルが高くないので、半導体用として規格外
となったウエファーでも十分に光電変換装置の要求仕様
を満たしているものがある。 そのためこのような半導
体用では規格外品となった基板を使用することで、より
安価な光電変換装置を資源を節約して実現することが可
能となる。
合格品であっても、半導体製品を製造する際に、プロセ
スの条件出しや練習のためにウエファーを使用すること
がある。このようなウエファーの反対面側に光電変換領
域を形成し、その基板を厚さ方向に2つに分離すること
で、光電変換装置を完成して、資源の節約および材料コ
ストをさげることも可能であった。以下に実施例を示し
本発明を説明する。
さが約0.55mmの規格外ウエファーを使用して、本
発明の光電変換装置を作製した。また、このウエファー
の抵抗値は約3ΩcmでP型のものを使用した。また、
図1には本発明の光電変換装置の作製工程を示す概略図
を示した。以下この図に従って作製方法を説明する。
クロロエタン等を使用し基板1の表面の汚染を除去す
る。次に酸素雰囲気下でトリクレンを窒素気体でバブリ
ングしながら少量導入し、約1200度の温度で約30
分間酸化膜をウエファー1の両面に形成した後、所定の
マスクを使用し、公知のフォトリソプロセスによりこの
酸化膜をパターニングして、光電変換領域の周辺部2を
残して図1(A)の状態を得る。このように、酸化処理
の際に塩素を導入することで、基板1中のアルカリ物質
(ナトリウム等)を酸化膜中にトラップすることがで
き、光電変換装置に高い信頼性を与えることが可能とな
る。
て、リンを不純物として導入し、P型の半導体基板中に
異なる導電型の不純物領域であるN型の領域3を形成
し、半導体基板と不純物領域との間に接合部(PN接合
部)を形成する。この導入方法としては公知のイオンイ
ンプラ法や有機樹脂あるいは酸化珪素形成用アルコール
溶液中に不純物源を混入した不純物源をこれら基板表面
に塗布し拡散する方法やプラズマドーピング等の手段を
使用してこのN型の不純物領域3を形成し図1(B)の
状態を得ることができる。
等の金属粒子を含んだ金属ペーストを印刷法等により所
定のパターンに形成し光照射面の取り出し電極4として
形成する。この印刷の後、150度から300度程度の
低温にて10から30分間、このパターンの電極を焼成
し、取り出し電極4を完成させ、図1(C)の状態を得
ることができる。
保護膜の機能を兼ね備えたパッシベーション膜5を公知
の蒸着法等で所定の厚さ本実施例の場合は500から8
00Åの厚さに形成して、基板1の両面に光電変換装置
を形成した。
ックス等の有機樹脂を厚く形成し、表面の保護を十分に
行った後、この有機樹脂が形成された面をテーブルの上
に載せて真空チャックにより基板をテーブルに固定す
る。この後、基板に平行になるようにワイヤーソーでこ
の基板を半分の厚さになるように切断し、約半分の厚さ
を持つ2つの光電変換装置に分離する。
有機樹脂を除去し、必要があれば、この切断された基板
面上に裏面の電極6を形成して図1(D)のように光電
変換装置を完成させる。この光電変装置の厚さは約0.
3mmであり、光電変換装置としては都合のよい厚さで
あった。
例では保護膜を形成して、テーブルに固定したが、この
構成に限定されることはなく、ウエファーとほぼ同じ外
径の金属筒に接着し、この金属筒を固定して、ウエファ
ーを分離することも可能である。 さらに図2に示すよ
うにこの基板1を複数個ワックス7等を介して、ウエフ
ァーの円筒8を接着形成し、この円筒8を固定して、通
常のシリコンインゴットからウエファーを切り出すよう
に、基板1を2つに分離することも可能である。この場
合、分離のための固定が容易であり、通常の手段を利用
して、分離することが可能であるので、より安価な光電
変換装置を提供することができる。
ーだけではなく、内周刃、外周刃等のブレードを使用し
た切断や放電加工さらにはレーザー加工等の技術も使用
することは可能である。
追加して、基板洗浄の後にヒドラジンを使用して、基板
表面が凹凸表面となるようにエッチング処理を施し、光
電変換装置の照射された光を有効に利用するように光路
長を意図的に長くしたバイオレットセル構成とすること
も可能であり、光電変換効率の向上に大きく寄与するこ
とができた。
に利用した光電変換装置を提供することができると同時
に、安価な光電変換装置を提供することができる。さら
に、半導体装置製造等で不要あるいは規格外となって通
常は廃棄されるような基板をも有効に利用することがで
きるようになった。また、両面に光電変換装置を形成し
た場合、生産性が向上し、コストをさげる効果がある。
程図。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】基板の表面及び裏面に光電変換装置の光照
射面となる領域を設けて両面基板を形成し、前記両面基板の側壁面を円筒の内径内に固定して、該両
面基板を面内平行に切断して、それぞれ片面に前記光照
射面となる領域が設けられた基板を形成することを特徴
とする 光電変換装置の作製方法。 - 【請求項2】基板の表面及び裏面に光電変換装置の光照
射面となる領域を設けて両面基板を形成し、前記両面基板の側壁面を円筒の内径内に固定して、該両
面基板を面内平行に切断し 、前記両面基板を切断した面に電極を形成することを特徴
とする光電変換装置の作製方法。 - 【請求項3】半導体基板の表面及び裏面の一部に該半導
体基板と異なる導電型の不純物領域を設けて該半導体基
板と該不純物領域との間に接合部を形成した後、前記不
純物領域上に電極を設けて、両面半導体基板を形成し、 前記両面半導体基板の側壁面を円筒の内径内に固定し
て、該両面半導体基板を面内平行に切断して、それぞれ
片面に前記不純物領域、前記接合部及び前記電極が形成
された半導体基板を形成する ことを特徴とする光電変換
装置の作製方法。 - 【請求項4】半導体基板の表面及び裏面の一部に該半導
体基板と異なる導電型の不純物領域を設けて該半導体基
板と該不純物領域との間に接合部を形成した後、前記不
純物領域上に第1の電極を設けて、両面半導体基板を形
成し、 前記両面半導体基板の側壁面を円筒の内径内に固定し
て、該両面半導体基板を面内平行に切断し、 前記両面半導体基板を切断した面に第2の電極を形成す
ることを特徴とする光電変換装置の作製方法。
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