JPH10270361A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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- JPH10270361A JPH10270361A JP9075544A JP7554497A JPH10270361A JP H10270361 A JPH10270361 A JP H10270361A JP 9075544 A JP9075544 A JP 9075544A JP 7554497 A JP7554497 A JP 7554497A JP H10270361 A JPH10270361 A JP H10270361A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶性の基体を実質的に必要な厚さずつスラ
イスして、あるいはさらにこの上に液相成長法で結晶層
を堆積して太陽電池を形成する方法を提供する。 【解決手段】 薄膜結晶太陽電池の製法において、
（ｉ）結晶質の基体の表面に微細孔を多数含む多孔質層
を形成する工程と、（ii）この多孔質層に励起エネルギ
ーを与えて、その表面を含む多孔質層の一部を微細孔を
含まない平滑層に変性する工程と、（iii）平滑層を基
体より剥離する工程を含む。励起エネルギーを与える方
法としては、水素雰囲気中での熱処理、波長６００ｎｍ
以下の光の照射、電子線の照射等の方法がある。
イスして、あるいはさらにこの上に液相成長法で結晶層
を堆積して太陽電池を形成する方法を提供する。 【解決手段】 薄膜結晶太陽電池の製法において、
（ｉ）結晶質の基体の表面に微細孔を多数含む多孔質層
を形成する工程と、（ii）この多孔質層に励起エネルギ
ーを与えて、その表面を含む多孔質層の一部を微細孔を
含まない平滑層に変性する工程と、（iii）平滑層を基
体より剥離する工程を含む。励起エネルギーを与える方
法としては、水素雰囲気中での熱処理、波長６００ｎｍ
以下の光の照射、電子線の照射等の方法がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とその
製造方法に係わり、より詳細には、低コスト基板上に形
成可能な薄膜結晶を使用した高性能な薄膜結晶太陽電池
等の半導体装置とその製造方法に関する。
製造方法に係わり、より詳細には、低コスト基板上に形
成可能な薄膜結晶を使用した高性能な薄膜結晶太陽電池
等の半導体装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種機器の駆動エネルギー源や商用電力
と系統連系させる電源として、太陽電池（太陽電池素
子）が広く研究されている。太陽電池はコスト的要請か
ら低価格基板上に素子を形成できることが望まれる。太
陽電池を構成する半導体としては一般にシリコンが用い
られおり、中でも光エネルギーを電力に変換する効率す
なわち光電変換効率の観点からは、単結晶シリコンが極
めて優れている。一方大面積化および低コスト化の観点
からは、アモルファスシリコンが有利である。また、近
年アモルファスシリコンなみの低コストと単結晶なみの
高エネルギー変換効率とを得る目的で、多結晶シリコン
が使用されるようになってきた。
と系統連系させる電源として、太陽電池（太陽電池素
子）が広く研究されている。太陽電池はコスト的要請か
ら低価格基板上に素子を形成できることが望まれる。太
陽電池を構成する半導体としては一般にシリコンが用い
られおり、中でも光エネルギーを電力に変換する効率す
なわち光電変換効率の観点からは、単結晶シリコンが極
めて優れている。一方大面積化および低コスト化の観点
からは、アモルファスシリコンが有利である。また、近
年アモルファスシリコンなみの低コストと単結晶なみの
高エネルギー変換効率とを得る目的で、多結晶シリコン
が使用されるようになってきた。
【０００３】ところが、このような単結晶や多結晶シリ
コンを用いた半導体装置の製造方法では、塊状の結晶を
スライスして板状の基板とするため、その厚さを０.３
ｍｍ以下にすることは困難である。スライスされて得ら
れた基板は一般に入射光の吸収に必要な厚さ（２０μｍ
〜５０μｍ）以上の厚さを有し、厚み的に材料が十分有
効に利用されていなかった。最近では溶融したシリコン
の液滴を鋳型に流し込むスピン法によりシリコンシート
を形成する方法が提案されているが、それでも厚さは最
低でも０.１ｍｍ〜０.２ｍｍ程度である。従って、シリ
コンをさらに薄型化する事により、更に使用される材料
を減らすことができ、低コスト化を図る余地がある。ま
た結晶を薄型化すると太陽電池などの半導体装置は、軽
量化でき、又は必要に応じてフレキシブルにできるの
で、その利用範囲が広がる上に、特に太陽電池に用いた
場合、薄い結晶は厚い結晶より降雹等の外部からの衝撃
に対してもかえって強くなり、実用上の信頼性を向上す
る意味からも好ましい。
コンを用いた半導体装置の製造方法では、塊状の結晶を
スライスして板状の基板とするため、その厚さを０.３
ｍｍ以下にすることは困難である。スライスされて得ら
れた基板は一般に入射光の吸収に必要な厚さ（２０μｍ
〜５０μｍ）以上の厚さを有し、厚み的に材料が十分有
効に利用されていなかった。最近では溶融したシリコン
の液滴を鋳型に流し込むスピン法によりシリコンシート
を形成する方法が提案されているが、それでも厚さは最
低でも０.１ｍｍ〜０.２ｍｍ程度である。従って、シリ
コンをさらに薄型化する事により、更に使用される材料
を減らすことができ、低コスト化を図る余地がある。ま
た結晶を薄型化すると太陽電池などの半導体装置は、軽
量化でき、又は必要に応じてフレキシブルにできるの
で、その利用範囲が広がる上に、特に太陽電池に用いた
場合、薄い結晶は厚い結晶より降雹等の外部からの衝撃
に対してもかえって強くなり、実用上の信頼性を向上す
る意味からも好ましい。
【０００４】このように、高性能な太陽電池などの半導
体装置が製造できる、高品質な結晶、特に単結晶を安価
で、さらに薄型化する技術が望まれている。
体装置が製造できる、高品質な結晶、特に単結晶を安価
で、さらに薄型化する技術が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑みなされたものであって、高品質でより薄型化
された半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
現状に鑑みなされたものであって、高品質でより薄型化
された半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】また、本発明は、より低コストの薄膜化さ
れた半導体層を有する半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
れた半導体層を有する半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】本発明のさらに別の目的は結晶基板を必要
な厚さずつ、スライスしたものを薄膜の結晶層である平
滑層形成のために利用することにより、結晶基板を有効
利用し、より低コストな太陽電池などの半導体装置を提
供することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
な厚さずつ、スライスしたものを薄膜の結晶層である平
滑層形成のために利用することにより、結晶基板を有効
利用し、より低コストな太陽電池などの半導体装置を提
供することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】加えて、本発明の目的は、様々な利用形態
がとれる、廉価でフレキシブルな基板上に薄膜結晶半導
体層を有する高性能な（例えば、太陽電池の場合は高効
率な）半導体装置を提供することを目的とする。
がとれる、廉価でフレキシブルな基板上に薄膜結晶半導
体層を有する高性能な（例えば、太陽電池の場合は高効
率な）半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために成されたもので、半導体装置のの製造方法
であって、（ａ）結晶性の基体の表面に、多数の微細孔
を含む多孔質層を所定の厚さ形成する工程と、（ｂ）上
記多孔質層の表面を含む一部を、実質上微細孔を含まな
い結晶性の平滑層に変性する工程と、（ｃ）上記平滑層
に変性されずに残った多孔質層の部分から、上記結晶性
の基体より剥離する工程と、を有することを特徴とす
る。
成するために成されたもので、半導体装置のの製造方法
であって、（ａ）結晶性の基体の表面に、多数の微細孔
を含む多孔質層を所定の厚さ形成する工程と、（ｂ）上
記多孔質層の表面を含む一部を、実質上微細孔を含まな
い結晶性の平滑層に変性する工程と、（ｃ）上記平滑層
に変性されずに残った多孔質層の部分から、上記結晶性
の基体より剥離する工程と、を有することを特徴とす
る。
【００１０】また、上記半導体装置の製造方法は、上記
結晶性の基体より上記平滑層を剥離する前に、上記平滑
層の内部に半導体接合を形成する工程を有する。また、
上記剥離する工程の前に、上記平滑層の表面に、上記平
滑層とは導電型の異なる結晶性の層を形成することによ
り半導体接合を形成する工程を有する。更に、上記半導
体接合を形成する工程は、上記平滑層の表面からのドー
パントの熱拡散を含む。また、上記平滑層とは導電型の
異なる結晶性の層の形成は、液層成長法を含むことを特
徴とする。
結晶性の基体より上記平滑層を剥離する前に、上記平滑
層の内部に半導体接合を形成する工程を有する。また、
上記剥離する工程の前に、上記平滑層の表面に、上記平
滑層とは導電型の異なる結晶性の層を形成することによ
り半導体接合を形成する工程を有する。更に、上記半導
体接合を形成する工程は、上記平滑層の表面からのドー
パントの熱拡散を含む。また、上記平滑層とは導電型の
異なる結晶性の層の形成は、液層成長法を含むことを特
徴とする。
【００１１】また、上記半導体装置の製造方法は、上記
多孔質層を平滑層に変性する工程が、水素雰囲気下での
熱処理を含み、また、上記多孔質層を平滑層に変性する
工程が、上記多孔質層の表面からのエネルギー放射を含
み、上記エネルギー放射が、波長６００ｎｍ以下の電磁
波を含み、上記エネルギー放射が、電子線を含むことを
特徴とする。さらに、上記半導体装置は太陽電池を含む
ものである。
多孔質層を平滑層に変性する工程が、水素雰囲気下での
熱処理を含み、また、上記多孔質層を平滑層に変性する
工程が、上記多孔質層の表面からのエネルギー放射を含
み、上記エネルギー放射が、波長６００ｎｍ以下の電磁
波を含み、上記エネルギー放射が、電子線を含むことを
特徴とする。さらに、上記半導体装置は太陽電池を含む
ものである。
【００１２】また、上記（ａ）〜（ｃ）に加え、（ｄ）
上記結晶性の基体より剥離された平滑層の半導体上にグ
リッドワイヤを接合し、更にその上に反射防止膜及びラ
ミネート層を積層する工程を有し、さらに、（ｅ）上記
剥離された平滑層の裏に金属板を貼り付ける工程を有
し、上記平滑層が剥離された上記結晶体の基体は、再度
上記工程（ａ）の結晶体の基体として利用されることを
特徴とする。
上記結晶性の基体より剥離された平滑層の半導体上にグ
リッドワイヤを接合し、更にその上に反射防止膜及びラ
ミネート層を積層する工程を有し、さらに、（ｅ）上記
剥離された平滑層の裏に金属板を貼り付ける工程を有
し、上記平滑層が剥離された上記結晶体の基体は、再度
上記工程（ａ）の結晶体の基体として利用されることを
特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置とその
製造方法について、必要に応じて図面を参照しながら説
明する。尚、本発明は、以下の説明及び図面に限定され
るわけではなく、本発明の主旨の範囲内で、適宜変形、
組合せできることはいうまでもない。
製造方法について、必要に応じて図面を参照しながら説
明する。尚、本発明は、以下の説明及び図面に限定され
るわけではなく、本発明の主旨の範囲内で、適宜変形、
組合せできることはいうまでもない。
【００１４】本発明の半導体装置の製造方法の一例を、
図１示される模式的断面図を用いて説明する。本発明の
半導体製造方法は、少なくとも、（ａ）結晶性の基体１
００の表面に、多数の微細孔を含む多孔質層１０１を所
定の厚さ形成する工程（図１（ａ））と、（ｂ）前記多
孔質層１０１の表面を含む一部を、実質上微細孔を含ま
ない結晶性の平滑層１０２に変性する工程（図１
（ｂ））と、（ｄ）前記半導体接合１０４が形成された
平滑層１０２を、前記平滑層１０２に変性されずに残っ
た多孔質層の部分１０３から、前記結晶性の基体１００
より剥離する工程（図１（ｄ））と、を有する。
図１示される模式的断面図を用いて説明する。本発明の
半導体製造方法は、少なくとも、（ａ）結晶性の基体１
００の表面に、多数の微細孔を含む多孔質層１０１を所
定の厚さ形成する工程（図１（ａ））と、（ｂ）前記多
孔質層１０１の表面を含む一部を、実質上微細孔を含ま
ない結晶性の平滑層１０２に変性する工程（図１
（ｂ））と、（ｄ）前記半導体接合１０４が形成された
平滑層１０２を、前記平滑層１０２に変性されずに残っ
た多孔質層の部分１０３から、前記結晶性の基体１００
より剥離する工程（図１（ｄ））と、を有する。
【００１５】また、図１には、図１（ｂ）と図１（ｄ）
との間に、図１（ｃ）として（ｃ）前記平滑層１０２の
内部に半導体接合１０４を形成する工程、を有する場合
の一例が示されている。
との間に、図１（ｃ）として（ｃ）前記平滑層１０２の
内部に半導体接合１０４を形成する工程、を有する場合
の一例が示されている。
【００１６】半導体として、太陽電池を製造する場合に
は、上記半導体接合１０４は太陽電池の起電力を得るた
めの接合（例えば、ｐｎ接合）とすることができる。
は、上記半導体接合１０４は太陽電池の起電力を得るた
めの接合（例えば、ｐｎ接合）とすることができる。
【００１７】以下、太陽電池を好適な一例として本発明
を説明する。
を説明する。
【００１８】ここで上記の工程のポイントを説明する。
ＳｉやＧａＡｓなどの基板１００をふっ酸の溶液に浸漬
し正の電位をかけて電流を流すと、その内部に１０ｎｍ
程度の極めて微細な孔が形成されつつ結晶が侵食され、
時間の経過とともに微細な孔が結晶の厚さ方向に広がっ
ていく事は、たとえばR.Herino, G.Bomchil, K.Barla,
and C.Bertrand： J. Electrochm.Soc. Vol.134('87) p
1994-2000や P.Schmuki, J.Fraser, C.M.Vitus, M.J.Gr
aham and H.S.Lsaacs： J. Electrochm.Soc. Vol.143('
96) p3316-3322、などに記載があり広く知られている。
本発明の説明の中ではこの様な電気化学的方法を、陽極
化成と呼び、陽極化成等の方法で形成された微細な孔を
多数含む層を多孔質層と呼ぶ。
ＳｉやＧａＡｓなどの基板１００をふっ酸の溶液に浸漬
し正の電位をかけて電流を流すと、その内部に１０ｎｍ
程度の極めて微細な孔が形成されつつ結晶が侵食され、
時間の経過とともに微細な孔が結晶の厚さ方向に広がっ
ていく事は、たとえばR.Herino, G.Bomchil, K.Barla,
and C.Bertrand： J. Electrochm.Soc. Vol.134('87) p
1994-2000や P.Schmuki, J.Fraser, C.M.Vitus, M.J.Gr
aham and H.S.Lsaacs： J. Electrochm.Soc. Vol.143('
96) p3316-3322、などに記載があり広く知られている。
本発明の説明の中ではこの様な電気化学的方法を、陽極
化成と呼び、陽極化成等の方法で形成された微細な孔を
多数含む層を多孔質層と呼ぶ。
【００１９】図１において、多孔質層１０１は走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると極めて不規則な形状を
示し、構造的に弱いので、外部から力が加わると下の基
体層１２０から薄膜として引き剥がす事ができる。
子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると極めて不規則な形状を
示し、構造的に弱いので、外部から力が加わると下の基
体層１２０から薄膜として引き剥がす事ができる。
【００２０】しかし微細な孔の表面におけるキャリアの
再結合の影響が大きく、電子バイスを構成する材料とし
て利用する事はできない。それにも関わらず、結晶学的
には多孔質層１０１は単結晶としての性質を保持してい
るので、たとえばこの上にエピタキシャル成長をする事
ができる。
再結合の影響が大きく、電子バイスを構成する材料とし
て利用する事はできない。それにも関わらず、結晶学的
には多孔質層１０１は単結晶としての性質を保持してい
るので、たとえばこの上にエピタキシャル成長をする事
ができる。
【００２１】この事実を利用して、たとえば特開平６−
４５６２２号公報においては、シリコンウエハ表面に陽
極化成により多孔質シリコン層を形成した後、剥離し、
剥離した多孔質層を金属基板上に固着させてから多孔質
層上にエピタキシャル層を形成し、これを用いて薄膜結
晶太陽電池を作製する方法が開示されている。
４５６２２号公報においては、シリコンウエハ表面に陽
極化成により多孔質シリコン層を形成した後、剥離し、
剥離した多孔質層を金属基板上に固着させてから多孔質
層上にエピタキシャル層を形成し、これを用いて薄膜結
晶太陽電池を作製する方法が開示されている。
【００２２】しかし本発明者らは、多孔質層に励起エネ
ルギーを与え変性して得られた平滑な層が実質的に元の
単結晶基板の結晶性を引き継いでいて、該平滑な層が太
陽電池が作成できるほど高品質であり、また太陽電池と
して必要とされる厚さに成長できることを見出した。そ
のような素材の変性手段としては、熱エネルギーまたは
光エネルギーを利用できる。また励起エネルギーを与え
る環境を水素雰囲気とすることでその作用を促進する事
ができる。本発明者らは、現在のところ、多孔質層１０
１はその内部の微細な孔の表面エネルギーの為、微細な
孔を含まない平滑な層にくらべエネルギー的に不安定な
状態にあるので、励起エネルギーが与えられ多孔質層１
０１を構成する原子の結合が緩むと、安定な状態である
平滑な層１０２に変性されるものと考えている。特に水
素が結晶を構成する原子に結合すると、さらに結晶原子
間の結合が不安定化し、励起エネルギーの効果が促進さ
れると思われる。その際、多孔質層１０１はもとの結晶
基板１００の結晶性を保持しているため、平滑層１０２
も元の結晶基板１００の結晶性を引き継ぐものと考えら
れる。
ルギーを与え変性して得られた平滑な層が実質的に元の
単結晶基板の結晶性を引き継いでいて、該平滑な層が太
陽電池が作成できるほど高品質であり、また太陽電池と
して必要とされる厚さに成長できることを見出した。そ
のような素材の変性手段としては、熱エネルギーまたは
光エネルギーを利用できる。また励起エネルギーを与え
る環境を水素雰囲気とすることでその作用を促進する事
ができる。本発明者らは、現在のところ、多孔質層１０
１はその内部の微細な孔の表面エネルギーの為、微細な
孔を含まない平滑な層にくらべエネルギー的に不安定な
状態にあるので、励起エネルギーが与えられ多孔質層１
０１を構成する原子の結合が緩むと、安定な状態である
平滑な層１０２に変性されるものと考えている。特に水
素が結晶を構成する原子に結合すると、さらに結晶原子
間の結合が不安定化し、励起エネルギーの効果が促進さ
れると思われる。その際、多孔質層１０１はもとの結晶
基板１００の結晶性を保持しているため、平滑層１０２
も元の結晶基板１００の結晶性を引き継ぐものと考えら
れる。
【００２３】このように、多孔質層１０１を一部残し
て、平滑層１０２とすることにより、極めて薄い結晶性
薄膜を剥離することができ、半導体装置の半導体層とし
て極めて有用である。
て、平滑層１０２とすることにより、極めて薄い結晶性
薄膜を剥離することができ、半導体装置の半導体層とし
て極めて有用である。
【００２４】ここで、上記方法を進め過ぎた結果、多孔
質層１０１を完全に平滑層１０２に変性した場合は、元
々の結晶基板と同等になってしまい、薄い層に剥離でき
なくなる場合がある。これを考慮すると、多孔質層１０
１の微細孔の大きさ、例えば微細孔の径や多孔質の多さ
を指標する多孔度を、基板１００の表面側から奥に向け
て変化させることが好ましい。図４にその一例を示す。
ここで、基板１００は、結晶性の基体３００の結晶基板
３２０と、多孔質層の多孔質層３０１’と、平滑化され
る平滑層３０１”とから構成される。基板１００の表面
に設けた平滑層３０１”は、例えば、その奥の多孔質層
３０１’より微細孔が順次小さくなって平滑される。こ
の様な構成をとることにより、同一の励起エネルギーを
与えた際に平滑層３０１”は完全に平滑化するが、多孔
質層３０１’の中にはかなり大きな孔が残り、この部分
から平滑化した平滑層３０１”を剥離する事ができる。
これは、微細孔が大きいと、その表面エネルギーが下が
るので、平滑層との安定性の差が少なく変性の推進力が
弱くなるためと考えられる。
質層１０１を完全に平滑層１０２に変性した場合は、元
々の結晶基板と同等になってしまい、薄い層に剥離でき
なくなる場合がある。これを考慮すると、多孔質層１０
１の微細孔の大きさ、例えば微細孔の径や多孔質の多さ
を指標する多孔度を、基板１００の表面側から奥に向け
て変化させることが好ましい。図４にその一例を示す。
ここで、基板１００は、結晶性の基体３００の結晶基板
３２０と、多孔質層の多孔質層３０１’と、平滑化され
る平滑層３０１”とから構成される。基板１００の表面
に設けた平滑層３０１”は、例えば、その奥の多孔質層
３０１’より微細孔が順次小さくなって平滑される。こ
の様な構成をとることにより、同一の励起エネルギーを
与えた際に平滑層３０１”は完全に平滑化するが、多孔
質層３０１’の中にはかなり大きな孔が残り、この部分
から平滑化した平滑層３０１”を剥離する事ができる。
これは、微細孔が大きいと、その表面エネルギーが下が
るので、平滑層との安定性の差が少なく変性の推進力が
弱くなるためと考えられる。
【００２５】また、この様な構造の多孔質層を作成する
ためには、例えば陽極化成の途中で化成の条件を変えれ
ば良い。ＳＥＭ観察の結果によると、他の条件が同一な
ら一般にふっ酸の濃度が低いほど微細孔は大きくなる。
また化成の電流を大きくする程微細孔は大きくなる。従
って始め高濃度のふっ酸で化成をしてから、引き続き低
濃度のふっ酸で化成をする、あるいは始め小電流で化成
をしてから引き続き大電流で化成をする等の方法が採用
できる。
ためには、例えば陽極化成の途中で化成の条件を変えれ
ば良い。ＳＥＭ観察の結果によると、他の条件が同一な
ら一般にふっ酸の濃度が低いほど微細孔は大きくなる。
また化成の電流を大きくする程微細孔は大きくなる。従
って始め高濃度のふっ酸で化成をしてから、引き続き低
濃度のふっ酸で化成をする、あるいは始め小電流で化成
をしてから引き続き大電流で化成をする等の方法が採用
できる。
【００２６】また、図５に示すように、多孔質層の微細
孔の大きさは一定でも、励起エネルギーを多孔質層の表
面側程強く与える事によって表面側を実質的に平滑層４
０１”に変性し、奥の方に多孔質層４０１’を残す事が
できる。そのためには表面側からエネルギー放射４０２
を与えると良い。電磁波、特に物質に強く吸収される波
長の短い輻射や、電子線の様に物質との相互作用の強い
エネルギー粒子線は表面近くで吸収されてしまい、奥の
方では相対的に変性の作用が弱まるので本発明で用いる
励起エネルギー源として効果的である。本発明者らの知
見によると、その様な励起エネルギーの放射源として
は、たとえば波長が６００ｎｍより短い光（紫外光を含
む）を強く放射する光源が好適で、キセノンランプ、エ
キシマレーザー、ＹＡＧレーザー（第２高調波以上）等
が利用可能である。また真空排気可能なチャンバー内に
設けられた電子銃を使用した電子線ビームの放射も好適
に使用することができる。
孔の大きさは一定でも、励起エネルギーを多孔質層の表
面側程強く与える事によって表面側を実質的に平滑層４
０１”に変性し、奥の方に多孔質層４０１’を残す事が
できる。そのためには表面側からエネルギー放射４０２
を与えると良い。電磁波、特に物質に強く吸収される波
長の短い輻射や、電子線の様に物質との相互作用の強い
エネルギー粒子線は表面近くで吸収されてしまい、奥の
方では相対的に変性の作用が弱まるので本発明で用いる
励起エネルギー源として効果的である。本発明者らの知
見によると、その様な励起エネルギーの放射源として
は、たとえば波長が６００ｎｍより短い光（紫外光を含
む）を強く放射する光源が好適で、キセノンランプ、エ
キシマレーザー、ＹＡＧレーザー（第２高調波以上）等
が利用可能である。また真空排気可能なチャンバー内に
設けられた電子銃を使用した電子線ビームの放射も好適
に使用することができる。
【００２７】さて、結晶層が太陽電池として機能するた
めには、少なくとも一つの半導体接合を形成する事が必
要となる。その為の最も一般的な方法は適当なドーパン
トの熱拡散である。
めには、少なくとも一つの半導体接合を形成する事が必
要となる。その為の最も一般的な方法は適当なドーパン
トの熱拡散である。
【００２８】図１では、平滑層１０２の表面から熱拡散
を行い、半導体接合１０４を形成する例を示した。例え
ば平滑層１０２がｐ-であると、平滑層１０２の表面か
らｎ型のドーパントを拡散して、表面側をｎ+とし（工
程（ｃ））、ついで半導体接合１０４の形成された平滑
層１０２を基体１００から剥離すればよい（工程
（ｄ））。
を行い、半導体接合１０４を形成する例を示した。例え
ば平滑層１０２がｐ-であると、平滑層１０２の表面か
らｎ型のドーパントを拡散して、表面側をｎ+とし（工
程（ｃ））、ついで半導体接合１０４の形成された平滑
層１０２を基体１００から剥離すればよい（工程
（ｄ））。
【００２９】半導体接合１０４を形成するためには、図
２または図３に示したように平滑層２０２の表面に、こ
れとは導電型の異なる結晶層２０５を成長する事もでき
る。ここで、図２の構成においては、導電型の異なる結
晶層２０５を平滑層２０４に比べ薄くしており、太陽光
は結晶層２０５側から入射するのに適しているが、図３
の構成においては、導電型の異なる結晶層２０５’を平
滑層２０４に比べ厚くしており、太陽光は平滑層２０４
側から入射するのに適している。太陽電池モジュールと
してどのような工程をとるかにより、適宜図２または図
３の構成を選択すればよい。ただし、図３の構成におい
ては結晶層２０５’が厚いためシラン、ジクロルシラ
ン、トリクロルシラン等のガスを用いる気相成長法で
は、成長に時間がかかる、１バッチの処理枚数が多く取
れない、またはガスのコストがかかる等の問題が生じ
る。
２または図３に示したように平滑層２０２の表面に、こ
れとは導電型の異なる結晶層２０５を成長する事もでき
る。ここで、図２の構成においては、導電型の異なる結
晶層２０５を平滑層２０４に比べ薄くしており、太陽光
は結晶層２０５側から入射するのに適しているが、図３
の構成においては、導電型の異なる結晶層２０５’を平
滑層２０４に比べ厚くしており、太陽光は平滑層２０４
側から入射するのに適している。太陽電池モジュールと
してどのような工程をとるかにより、適宜図２または図
３の構成を選択すればよい。ただし、図３の構成におい
ては結晶層２０５’が厚いためシラン、ジクロルシラ
ン、トリクロルシラン等のガスを用いる気相成長法で
は、成長に時間がかかる、１バッチの処理枚数が多く取
れない、またはガスのコストがかかる等の問題が生じ
る。
【００３０】この点から、溶融したＳｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、
Ａｌ等の金属中にシリコン粒を溶かし込み、この中に結
晶性の基板を浸漬した後、溶液を過飽和状態として、こ
の基板上にシリコンを成長させる液層成長法が有利であ
る。液相成長法は成長速度を速くすることができ、１バ
ッチの処理枚数を多くする事が可能で、かつ使用原料が
廉価で、原料を無駄にする部分も少ない。
Ａｌ等の金属中にシリコン粒を溶かし込み、この中に結
晶性の基板を浸漬した後、溶液を過飽和状態として、こ
の基板上にシリコンを成長させる液層成長法が有利であ
る。液相成長法は成長速度を速くすることができ、１バ
ッチの処理枚数を多くする事が可能で、かつ使用原料が
廉価で、原料を無駄にする部分も少ない。
【００３１】また以上説明した工程（ａ）−（ｄ）を終
了した後、表面の多孔質層が剥離された結晶基体層１２
０，２２０は、エッチング等の適当な表面処理の後、再
度工程（ａ）にまわし多孔質層を形成し、以下同様にし
て繰り返し使用ができるので、結晶基体のコストは低廉
になる。
了した後、表面の多孔質層が剥離された結晶基体層１２
０，２２０は、エッチング等の適当な表面処理の後、再
度工程（ａ）にまわし多孔質層を形成し、以下同様にし
て繰り返し使用ができるので、結晶基体のコストは低廉
になる。
【００３２】なお、本発明の図において、説明の都合
上、多孔質層の厚さは基板の厚さの半分近くあるように
表現しているが、実際には、多孔質層の厚さ、即ち１回
の太陽電池の製造で減少する厚さは、数十μｍ乃至数μ
ｍ程度で、基板の厚さの数十分の一乃至数百分の一に過
ぎず、基板は多数回の繰り返し使用が可能である。
上、多孔質層の厚さは基板の厚さの半分近くあるように
表現しているが、実際には、多孔質層の厚さ、即ち１回
の太陽電池の製造で減少する厚さは、数十μｍ乃至数μ
ｍ程度で、基板の厚さの数十分の一乃至数百分の一に過
ぎず、基板は多数回の繰り返し使用が可能である。
【００３３】また繰り返し使用に伴い結晶基体の厚さが
減少するが、これは表面処理の終わった基体に、液相成
長法等で減少分だけ結晶層を成長させ補う事が可能で、
数十回〜数百回にわたり結晶基体を繰り返し使用するこ
とができる。
減少するが、これは表面処理の終わった基体に、液相成
長法等で減少分だけ結晶層を成長させ補う事が可能で、
数十回〜数百回にわたり結晶基体を繰り返し使用するこ
とができる。
【００３４】以上説明してきた通り、本発明によると高
性能な太陽電池を作る事ができるが高価な単結晶基板を
実質的に必要な厚さだけスライスしながら使う事ができ
るので太陽電池の材料コストを低減できる。さらには単
結晶基板をスライスした部分を半導体接合の一部として
使用しながら、量産性に液相成長法で厚さを補うことが
できるので、さらに材料コストを大きく低減できる。し
かもこの場合には、新たにドーパントの熱拡散等の接合
形成は不要となり工程を簡略化できる。
性能な太陽電池を作る事ができるが高価な単結晶基板を
実質的に必要な厚さだけスライスしながら使う事ができ
るので太陽電池の材料コストを低減できる。さらには単
結晶基板をスライスした部分を半導体接合の一部として
使用しながら、量産性に液相成長法で厚さを補うことが
できるので、さらに材料コストを大きく低減できる。し
かもこの場合には、新たにドーパントの熱拡散等の接合
形成は不要となり工程を簡略化できる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の薄膜結晶太陽電池の製造方法
の実施例をより詳細に説明するが、本発明の趣旨はこれ
まで説明してきた通りであり、本発明は以下の実施例に
より限定されるものではない。
の実施例をより詳細に説明するが、本発明の趣旨はこれ
まで説明してきた通りであり、本発明は以下の実施例に
より限定されるものではない。
【００３６】［実施例１］本実施例は、図１に示した太
陽電池の製法をさらに詳細に説明するもので、その製造
工程について、図６に従って説明する。
陽電池の製法をさらに詳細に説明するもので、その製造
工程について、図６に従って説明する。
【００３７】工程（ａ） 結晶基体としての５００μｍ
厚の単結晶シリコンウエハ１００に、ＢＣｌ３を熱拡散
源として、１２００℃の温度でホウ素（Ｂ）の熱拡散を
行って、ｐ+層１０１として形成した。基体層１２０上
に予めｐ+層１０１を形成することにより、陽極化成で
望ましい形状の多孔質層１０１を得られる。ｐ+層１０
１はＨＦ溶液中で、表１の条件で陽極化成を行い、多孔
質シリコン層とされる。
厚の単結晶シリコンウエハ１００に、ＢＣｌ３を熱拡散
源として、１２００℃の温度でホウ素（Ｂ）の熱拡散を
行って、ｐ+層１０１として形成した。基体層１２０上
に予めｐ+層１０１を形成することにより、陽極化成で
望ましい形状の多孔質層１０１を得られる。ｐ+層１０
１はＨＦ溶液中で、表１の条件で陽極化成を行い、多孔
質シリコン層とされる。
【００３８】 ［表１］ 陽極化成溶液 ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 電流密度 ５ｍＡ／ｃｍ2 → ３０ｍＡ／ｃｍ2 化成時間 ２０ｍｉｎ → ２０ ｓｅｃ 工程（ｂ） 次にシリコンウエファー１００を水素雰囲
気中で熱処理をした。まず石英管内にウエファ１００を
配列し、常圧の水素気流中で、１０５０℃に昇温し、３
０分間の熱処理を行った。この熱処理の前後での多孔質
層１０２の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥ
Ｍでウエファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエフ
ァーの表面から深さ２０μｍ以上にわたって直径１０ｎ
ｍ程度の微細な孔がウエファーの深さ方向に伸びている
のが観察された。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では孔
の直径が他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっている
のが認めれた。これは陽極化成の工程で電流密度を３０
ｍＡ／ｃｍ2に高めた時に形成されたと考えられる。熱
処理後には微細孔は、もともと微細孔が大きかった部分
１０３を除いて認められなくなっていた。また微細孔の
大きかった部分１０３でも、もともとあった不規則な形
状がほぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化していた。
また電子線回折法で結晶性を確認したところ、基板１０
０と同じ方位を持つ単結晶であることが確認された。
気中で熱処理をした。まず石英管内にウエファ１００を
配列し、常圧の水素気流中で、１０５０℃に昇温し、３
０分間の熱処理を行った。この熱処理の前後での多孔質
層１０２の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥ
Ｍでウエファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエフ
ァーの表面から深さ２０μｍ以上にわたって直径１０ｎ
ｍ程度の微細な孔がウエファーの深さ方向に伸びている
のが観察された。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では孔
の直径が他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっている
のが認めれた。これは陽極化成の工程で電流密度を３０
ｍＡ／ｃｍ2に高めた時に形成されたと考えられる。熱
処理後には微細孔は、もともと微細孔が大きかった部分
１０３を除いて認められなくなっていた。また微細孔の
大きかった部分１０３でも、もともとあった不規則な形
状がほぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化していた。
また電子線回折法で結晶性を確認したところ、基板１０
０と同じ方位を持つ単結晶であることが確認された。
【００３９】こうして形成された平滑層１０２の表面
に、粘着テープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、抵
抗率を測定した所、比抵抗率は約０.１Ωｃｍであっ
た。多孔質層１０１は本来ｐ+層から形成されている
が、平滑層１０２の比抵抗はやや高くなった。陽極化成
及び、平滑層１０２への変性の過程で、平滑層１０２中
でドーパントが偏析し、低濃度化した可能性がある。
に、粘着テープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、抵
抗率を測定した所、比抵抗率は約０.１Ωｃｍであっ
た。多孔質層１０１は本来ｐ+層から形成されている
が、平滑層１０２の比抵抗はやや高くなった。陽極化成
及び、平滑層１０２への変性の過程で、平滑層１０２中
でドーパントが偏析し、低濃度化した可能性がある。
【００４０】しかし、太陽電池用の半導体接合に用いる
ｐ-層としては、これではやや低抵抗なので、熱処理を
行う際、水素気流中に２ｐｐｍの濃度のフォスフィン
（ＰＨ３）を混合し、やや真性化したところ、２Ωｃｍ
の比抵抗率が得られた。以降はこの条件で得られた平滑
層１０２を用いた。
ｐ-層としては、これではやや低抵抗なので、熱処理を
行う際、水素気流中に２ｐｐｍの濃度のフォスフィン
（ＰＨ３）を混合し、やや真性化したところ、２Ωｃｍ
の比抵抗率が得られた。以降はこの条件で得られた平滑
層１０２を用いた。
【００４１】工程（ｃ） ついで平滑層１０２の表面に
半導体接合１０４を形成した。そのために、まずＣＶＤ
装置にて、温度５６０℃で、平滑層１０２の表面にＰＳ
Ｇ層（Phospho Silicate Glass）を２０ｎｍ堆積した。
これを窒素気流中で、温度１０５０℃で３０分アニール
し、平滑層１０２にリン（Ｐ）を拡散し、半導体接合１
０４の表面をｎ+層とした。残ったＰＳＧはふっ酸水溶
液でエッチング除去した。表面の抵抗は０.００６Ω／
□だった。
半導体接合１０４を形成した。そのために、まずＣＶＤ
装置にて、温度５６０℃で、平滑層１０２の表面にＰＳ
Ｇ層（Phospho Silicate Glass）を２０ｎｍ堆積した。
これを窒素気流中で、温度１０５０℃で３０分アニール
し、平滑層１０２にリン（Ｐ）を拡散し、半導体接合１
０４の表面をｎ+層とした。残ったＰＳＧはふっ酸水溶
液でエッチング除去した。表面の抵抗は０.００６Ω／
□だった。
【００４２】工程（ｄ） つぎに工程（ｃ）で形成され
る半導体接合１０４の表面ｎ+層は、基板の縁辺にも形
成されため、この部分から接合がリークしやすいので、
基板の周辺部のｎ+層を、Ｑ−ＳＷ付きの出力６ＷのＹ
ＡＧレーザーを用いて除去し、図６（ｄ）に示す１０５
の様な輪郭の角の部分を研削した形状とした。この様な
工程は４弗化メタンと酸素等を用いたドライエッチング
や、ふっ硝酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ングによる事が多いが、レーザービームの使用によりマ
スクの形成等が不要となり生産性を高める事ができた。
る半導体接合１０４の表面ｎ+層は、基板の縁辺にも形
成されため、この部分から接合がリークしやすいので、
基板の周辺部のｎ+層を、Ｑ−ＳＷ付きの出力６ＷのＹ
ＡＧレーザーを用いて除去し、図６（ｄ）に示す１０５
の様な輪郭の角の部分を研削した形状とした。この様な
工程は４弗化メタンと酸素等を用いたドライエッチング
や、ふっ硝酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ングによる事が多いが、レーザービームの使用によりマ
スクの形成等が不要となり生産性を高める事ができた。
【００４３】工程（ｅ） ｎ+層１０５は抵抗が必ずし
も十分低くない。そこで発生した電流を収集するために
導電性の接着層でコートした太さ１００μの銅のグリッ
ドワイヤ１０６をｎ+層１０５の表面に熱融着した。グ
リッドとしては一般に、印刷された導電性インクのパタ
ーンを焼成して形成される事が多いが、銅のワイヤ１０
６を用いる事により断面形状で高さ／幅の比を大きくし
やすく、また焼成したパターンと異なり銅の本来の抵抗
値が利用できるので、入射光に対する影の面積の割に、
抵抗の低いグリッドを得る事ができた（図６（ｅ））。
も十分低くない。そこで発生した電流を収集するために
導電性の接着層でコートした太さ１００μの銅のグリッ
ドワイヤ１０６をｎ+層１０５の表面に熱融着した。グ
リッドとしては一般に、印刷された導電性インクのパタ
ーンを焼成して形成される事が多いが、銅のワイヤ１０
６を用いる事により断面形状で高さ／幅の比を大きくし
やすく、また焼成したパターンと異なり銅の本来の抵抗
値が利用できるので、入射光に対する影の面積の割に、
抵抗の低いグリッドを得る事ができた（図６（ｅ））。
【００４４】工程（ｆ） Ｓｉ、ＧａＡｓ等の半導体結
晶は一般に屈折率が高く、そのままでは入射光の反射損
失が大きいので、反射防止層１０７として２酸化チタン
の層を形成した。ＴｉＯ（ＮＯ2）2からなるスプレー液
を塗布し、大気中で４００℃で焼成し、厚さ約５５ｎｍ
の反射防止層１０７を形成した（図６（ｆ））。太陽電
池用の反射防止層の材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、
ＺｎＯ等も利用可能であるが、２酸化チタンの方がこれ
らの材料より近赤外線領域の透過率が高く、屈折率も高
いので高効率が得やすい。また塗布・焼成で形成したた
めＣＶＤ、スパッタリング等に比べ生産性を高める事が
できた。
晶は一般に屈折率が高く、そのままでは入射光の反射損
失が大きいので、反射防止層１０７として２酸化チタン
の層を形成した。ＴｉＯ（ＮＯ2）2からなるスプレー液
を塗布し、大気中で４００℃で焼成し、厚さ約５５ｎｍ
の反射防止層１０７を形成した（図６（ｆ））。太陽電
池用の反射防止層の材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、
ＺｎＯ等も利用可能であるが、２酸化チタンの方がこれ
らの材料より近赤外線領域の透過率が高く、屈折率も高
いので高効率が得やすい。また塗布・焼成で形成したた
めＣＶＤ、スパッタリング等に比べ生産性を高める事が
できた。
【００４５】工程（ｇ） 反射防止層１０７側に接着材
としてＥＶＡシートとＥＴＦＥシート（商品名テフゼ
ル）を張り合わせ、１８０℃で１時間で熱圧着し、ラミ
ネーション層１０８とした。ついで基板１００の裏側を
真空でチャッキングし、ラミネーション層を端の方から
引っ張ったところ、多孔質層１０３の内部から破壊が起
こり、平滑層１０２以上の部分が剥がれた。剥がし終わ
った基板１００、平滑層１０２には、各々破壊された多
孔質層の残さ１０９が残った（図６（ｇ））。
としてＥＶＡシートとＥＴＦＥシート（商品名テフゼ
ル）を張り合わせ、１８０℃で１時間で熱圧着し、ラミ
ネーション層１０８とした。ついで基板１００の裏側を
真空でチャッキングし、ラミネーション層を端の方から
引っ張ったところ、多孔質層１０３の内部から破壊が起
こり、平滑層１０２以上の部分が剥がれた。剥がし終わ
った基板１００、平滑層１０２には、各々破壊された多
孔質層の残さ１０９が残った（図６（ｇ））。
【００４６】工程（ｈ） 剥離された平滑層１０２の裏
にステンレス板１１０を、アルミペースト１１１を接着
剤として貼りけ、１５０℃でキュアした。この時、平滑
層１０２の裏面の多孔質層の残さ１０９は特に除去しな
かった。こうして表面にラミネーションがかかった太陽
電池が形成された。基体層１２０の表面に残った多孔質
層の残さ１０９はふっ酸水溶液でエッチングし除去する
ことができ、基体層１２０は再利用に供される。
にステンレス板１１０を、アルミペースト１１１を接着
剤として貼りけ、１５０℃でキュアした。この時、平滑
層１０２の裏面の多孔質層の残さ１０９は特に除去しな
かった。こうして表面にラミネーションがかかった太陽
電池が形成された。基体層１２０の表面に残った多孔質
層の残さ１０９はふっ酸水溶液でエッチングし除去する
ことができ、基体層１２０は再利用に供される。
【００４７】本実施例ではｎ+層１０５の方から太陽光
が入射される構成になっている。すなわち半導体接合１
０４の近傍に主たる空乏層が形成される。一方多孔質層
の残さ１０９はｐ+層なので、高抵抗化した平滑層１０
２との間にＢＳＦ（Backing Surface Field）を形成
し、裏面側でのキャリアの再結合を防止し変換効率の向
上に寄与する。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射
下で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ変
換効率１２.６％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板１００の基体層１２０を、再度工程（ａ）−（ｈ）
に回し、同様な太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定し
たところ変換効率１２.８％を得た。こうして本発明の
方法で繰り返し太陽電池が作製できる事が分かった。こ
のように表面を処理した基板は再度利用する事ができ
た。また本実施例の太陽電池は曲率半径３ｃｍに湾曲さ
せた後、再度測定しても変化は認められず、極めてフレ
キシビリティが高い事が分かった。
が入射される構成になっている。すなわち半導体接合１
０４の近傍に主たる空乏層が形成される。一方多孔質層
の残さ１０９はｐ+層なので、高抵抗化した平滑層１０
２との間にＢＳＦ（Backing Surface Field）を形成
し、裏面側でのキャリアの再結合を防止し変換効率の向
上に寄与する。ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射
下で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ変
換効率１２.６％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板１００の基体層１２０を、再度工程（ａ）−（ｈ）
に回し、同様な太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定し
たところ変換効率１２.８％を得た。こうして本発明の
方法で繰り返し太陽電池が作製できる事が分かった。こ
のように表面を処理した基板は再度利用する事ができ
た。また本実施例の太陽電池は曲率半径３ｃｍに湾曲さ
せた後、再度測定しても変化は認められず、極めてフレ
キシビリティが高い事が分かった。
【００４８】［実施例２］本実施例は図３に示した太陽
電池の製法を、図７を参照しつつさらに詳細に説明する
ものである。
電池の製法を、図７を参照しつつさらに詳細に説明する
ものである。
【００４９】工程（ａ） 結晶基体としての５００μｍ
厚の単結晶シリコンウエハ２００に、ＢＣｌ３を熱拡散
源として、１２００℃の温度でＢの熱拡散を行ってｐ+
層２０１を形成した（図７（ａ））。結晶基体層２２０
上のｐ+層２０１は、陽極化成で望ましい形状の多孔質
層を得るために形成する。次にＨＦ溶液中で、表２の条
件で陽極化成を行い、ｐ+層２０１を多孔質シリコン層
とした。
厚の単結晶シリコンウエハ２００に、ＢＣｌ３を熱拡散
源として、１２００℃の温度でＢの熱拡散を行ってｐ+
層２０１を形成した（図７（ａ））。結晶基体層２２０
上のｐ+層２０１は、陽極化成で望ましい形状の多孔質
層を得るために形成する。次にＨＦ溶液中で、表２の条
件で陽極化成を行い、ｐ+層２０１を多孔質シリコン層
とした。
【００５０】 ［表２］ 陽極化成溶液 ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 電流密度 ５ｍＡ／ｃｍ2 → ３０ ｍＡ／ｃｍ2 化成時間 １ ｍｉｎ → ２０ ｓｅｃ 工程（ｂ） 次にシリコンウエファー２００を水素雰囲
気中で熱処理した。まず石英管内にウエファを配列し常
圧の水素気流中で１０５０℃に昇温し３０分間の熱処理
を行った（図７（ｂ））。この熱処理の前後での多孔質
層の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウ
エファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエファーの
表面から深さ１μｍ以上にわたって、直径１０ｎｍ程度
の微細な孔がウエファーの深さ方向に伸びているのが観
察された。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では孔の直径
が他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっているのが認
めれた。熱処理後には微細孔は、もともと微細孔が大き
かった部分２０３を除いて認められなくなっていた。ま
た微細孔の大きかった部分２０３でも、もともとあった
不規則な形状がほぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化
していた。また電子線回折法で結晶性を確認したとこ
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。
気中で熱処理した。まず石英管内にウエファを配列し常
圧の水素気流中で１０５０℃に昇温し３０分間の熱処理
を行った（図７（ｂ））。この熱処理の前後での多孔質
層の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウ
エファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエファーの
表面から深さ１μｍ以上にわたって、直径１０ｎｍ程度
の微細な孔がウエファーの深さ方向に伸びているのが観
察された。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では孔の直径
が他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっているのが認
めれた。熱処理後には微細孔は、もともと微細孔が大き
かった部分２０３を除いて認められなくなっていた。ま
た微細孔の大きかった部分２０３でも、もともとあった
不規則な形状がほぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化
していた。また電子線回折法で結晶性を確認したとこ
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。
【００５１】工程（ｃ） こうして得られた平滑層２０
２の表面に徐冷法と呼ばれる方法でシリコンの液相エピ
タシャル成長を行なった。まず水素気流中のカーボン・
ボート内で９００℃で金属インジウム（Ｉｎ）を溶融し
た。溶液を攪拌しつつこの中に多結晶シリコン粒を溶か
して飽和とした後、さらにＳｉの０.００１ａｔ％のリ
ンを溶かし込んでｎ-層成長用の溶液とした。次に基板
の温度が水素気流中で溶液の温度に一致するまで待って
から、溶液中に浸漬し冷却速度−１.０℃／分で徐冷し
て平滑層２０２の上に厚さ３０μｍのｎ-層２０５を堆
積し溶液から引き上げた。ついでさらに別に用意された
カーボン・ボート内に９００℃で金属インジウム（Ｉ
ｎ）を溶融しＳｉで飽和とし、さらにＳｉの０.１ａｔ
％のリンを溶かし込みｎ+層成長用の溶液とした。この
中にｎ-層２０５まで形成された基板を浸漬し、厚さ０.
５μｍのｎ+層２０６を堆積して溶液から引き上げた
（図７（ｃ））。液相成長法では、成長初期に基板の表
面がある程度溶かし込まれてしまうメルトバックと呼ば
れる現象が起こりやすい。本発明者らの検討によると、
メルトの過飽和度を厳密に制御しないと、１０ｎｍ−１
００ｎｍ程度のメルトバックが起りうるが、本実施例の
様に平滑層２０２の厚さを約０.５μｍ程度にしておく
とメルトバックによるトラブルは起こらない。
２の表面に徐冷法と呼ばれる方法でシリコンの液相エピ
タシャル成長を行なった。まず水素気流中のカーボン・
ボート内で９００℃で金属インジウム（Ｉｎ）を溶融し
た。溶液を攪拌しつつこの中に多結晶シリコン粒を溶か
して飽和とした後、さらにＳｉの０.００１ａｔ％のリ
ンを溶かし込んでｎ-層成長用の溶液とした。次に基板
の温度が水素気流中で溶液の温度に一致するまで待って
から、溶液中に浸漬し冷却速度−１.０℃／分で徐冷し
て平滑層２０２の上に厚さ３０μｍのｎ-層２０５を堆
積し溶液から引き上げた。ついでさらに別に用意された
カーボン・ボート内に９００℃で金属インジウム（Ｉ
ｎ）を溶融しＳｉで飽和とし、さらにＳｉの０.１ａｔ
％のリンを溶かし込みｎ+層成長用の溶液とした。この
中にｎ-層２０５まで形成された基板を浸漬し、厚さ０.
５μｍのｎ+層２０６を堆積して溶液から引き上げた
（図７（ｃ））。液相成長法では、成長初期に基板の表
面がある程度溶かし込まれてしまうメルトバックと呼ば
れる現象が起こりやすい。本発明者らの検討によると、
メルトの過飽和度を厳密に制御しないと、１０ｎｍ−１
００ｎｍ程度のメルトバックが起りうるが、本実施例の
様に平滑層２０２の厚さを約０.５μｍ程度にしておく
とメルトバックによるトラブルは起こらない。
【００５２】工程（ｄ） 本実施例では、実施例１とは
異なり、成長が終わった表面にステンレス板２０７をア
ルミペースト２０８で貼り付け焼成した。この後基板２
００をチャッキングして、ステンレス板２０７を端の方
から引っ張った所、多孔質層のまま残っていた部分２０
３から剥がれた（図７（ｄ））。
異なり、成長が終わった表面にステンレス板２０７をア
ルミペースト２０８で貼り付け焼成した。この後基板２
００をチャッキングして、ステンレス板２０７を端の方
から引っ張った所、多孔質層のまま残っていた部分２０
３から剥がれた（図７（ｄ））。
【００５３】基板の表面に残った多孔質層の残さ２０９
はふっ酸水溶液でエッチングし除去することができた。
こうして剥がして現れた平滑層の表面の抵抗を測定した
ところ、０.００５Ω／□と低い値になっており、平滑
層２０２はｐ+層と呼びうる事が確認された。
はふっ酸水溶液でエッチングし除去することができた。
こうして剥がして現れた平滑層の表面の抵抗を測定した
ところ、０.００５Ω／□と低い値になっており、平滑
層２０２はｐ+層と呼びうる事が確認された。
【００５４】工程（ｅ） 本実施例の場合は平滑層２０
２の多孔質層の残さ２０９もふっ酸水溶液にて除去し
た。多孔質層は比表面積が大きいので平滑層２０２に比
べエッチング速度がはるかに大きいので、平滑層２０２
に殆ど損傷なく除去する事ができた。ついで実施例１と
同様にしてＹＡＧレーザーにて平滑層２０２の周辺をス
クライブした（図７（ｅ））。
２の多孔質層の残さ２０９もふっ酸水溶液にて除去し
た。多孔質層は比表面積が大きいので平滑層２０２に比
べエッチング速度がはるかに大きいので、平滑層２０２
に殆ど損傷なく除去する事ができた。ついで実施例１と
同様にしてＹＡＧレーザーにて平滑層２０２の周辺をス
クライブした（図７（ｅ））。
【００５５】工程（ｆ） 実施例１と同様に、グリッド
ワイヤ２１０を熱融着した。
ワイヤ２１０を熱融着した。
【００５６】工程（ｇ） 実施例１と同様にして、Ｔｉ
Ｏ2の反射防止層２１１を形成した。
Ｏ2の反射防止層２１１を形成した。
【００５７】工程（ｈ） 実施例１と同様にして、ラミ
ネーション層２１２を形成した。
ネーション層２１２を形成した。
【００５８】本実施例では平滑層（ｐ+層）２０２の方
から太陽光が入射される構成になっている。すなわち半
導体接合２０４の近傍に主たる空乏層が形成される。一
方表面側に設けたｎ+層は ｎ-層２０５との間にＢＳＦ
（Backing Surface Field）を形成し、ｎ+層側でのキャ
リアの再結合を防止し、変換効率の向上に寄与する。Ａ
Ｍ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下で、この太陽電
池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１４.７％
を得た。また工程（ｄ）で再生された基板２００を、再
度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な太陽電池を形成
し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１４.５％を
得た。こうして本発明の方法で繰り返し太陽電池が作製
できる事が分かった。このように表面を処理した基板は
再度利用する事ができた。このように表面を処理した基
板は、再度工程（ａ）に回し再度利用する事ができた。
また本実施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させ
た後再度測定しても変化は認められず、極めてフレキシ
ビリティが高い事が分かった。
から太陽光が入射される構成になっている。すなわち半
導体接合２０４の近傍に主たる空乏層が形成される。一
方表面側に設けたｎ+層は ｎ-層２０５との間にＢＳＦ
（Backing Surface Field）を形成し、ｎ+層側でのキャ
リアの再結合を防止し、変換効率の向上に寄与する。Ａ
Ｍ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下で、この太陽電
池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１４.７％
を得た。また工程（ｄ）で再生された基板２００を、再
度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な太陽電池を形成
し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１４.５％を
得た。こうして本発明の方法で繰り返し太陽電池が作製
できる事が分かった。このように表面を処理した基板は
再度利用する事ができた。このように表面を処理した基
板は、再度工程（ａ）に回し再度利用する事ができた。
また本実施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させ
た後再度測定しても変化は認められず、極めてフレキシ
ビリティが高い事が分かった。
【００５９】［実施例３］本実施例は第１図に示した太
陽電池の、実施例１とは異なる製法を説明するものであ
る。
陽電池の、実施例１とは異なる製法を説明するものであ
る。
【００６０】工程（ａ）実施例１と同様にして陽極化成
法により多孔質層１０１を形成した。ただし、化成電流
は表３に示した通り終始一定とした。
法により多孔質層１０１を形成した。ただし、化成電流
は表３に示した通り終始一定とした。
【００６１】 ［表３］ 陽極化成溶液 ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 電流密度 ５ ｍＡ／ｃｍ2 化成時間 ２０ ｍｉｎ 工程（ｂ）この基板を外気からの遮断が可能な容器内に
設けられたステージに固定し、アルゴン雰囲気中で、表
面からＸｅＣｌエキシマレーザーを照射した。発振波長
＝３０８ｎｍで、１０Ｈｚで発振し、パルス幅は３５ｎ
ｓｅｃであった。ビームは均一化の後、ほぼ１０×１０
ｍｍ2の面積に集光され、その強度は約１００ｍＪ／ｃ
ｍ2であった。また、ステージを駆動して基板の全面積
がレーザーの照射を受けるようにした。レーザー照射の
前後での多孔質層の形状の変化を見るため、倍率１０万
倍のＳＥＭでウエファーを面を観察した。レーザー照射
前は、ウエファーの表面から深さ２０μｍ以上にわたっ
て、直径１０ｎｍ程度の微細な孔がウエファーの深さ方
向に伸びているのが観察された。一方ステージを駆動し
て、基板面に平均してパルスを１００発程度照射した後
は、微細孔は殆ど認められなくなったが、深い部分１０
３では、ほぼスムーズな丸みを帯びた形状の孔が集中し
ていた。これは強くレーザー照射を吸収した表面から、
多孔質層の変性が進み、陽極化成されていない部分との
界面に、微細孔がパイルアップしたためと思われる。
設けられたステージに固定し、アルゴン雰囲気中で、表
面からＸｅＣｌエキシマレーザーを照射した。発振波長
＝３０８ｎｍで、１０Ｈｚで発振し、パルス幅は３５ｎ
ｓｅｃであった。ビームは均一化の後、ほぼ１０×１０
ｍｍ2の面積に集光され、その強度は約１００ｍＪ／ｃ
ｍ2であった。また、ステージを駆動して基板の全面積
がレーザーの照射を受けるようにした。レーザー照射の
前後での多孔質層の形状の変化を見るため、倍率１０万
倍のＳＥＭでウエファーを面を観察した。レーザー照射
前は、ウエファーの表面から深さ２０μｍ以上にわたっ
て、直径１０ｎｍ程度の微細な孔がウエファーの深さ方
向に伸びているのが観察された。一方ステージを駆動し
て、基板面に平均してパルスを１００発程度照射した後
は、微細孔は殆ど認められなくなったが、深い部分１０
３では、ほぼスムーズな丸みを帯びた形状の孔が集中し
ていた。これは強くレーザー照射を吸収した表面から、
多孔質層の変性が進み、陽極化成されていない部分との
界面に、微細孔がパイルアップしたためと思われる。
【００６２】また電子線回折法で結晶性を確認したとこ
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。こうして形成された平滑層１０２の表面に、粘着テ
ープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、抵抗率を測定
した所、比抵抗率は約０.１Ωｃｍであった。多孔質層
１０１は本来ｐ+層から形成されているが、平滑層１０
２の比抵抗はやや高くなった。陽極化成及び、平滑層１
０２への変性の過程で、平滑層１０２中でドーパントが
偏析し、低濃度化した可能性がある。
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。こうして形成された平滑層１０２の表面に、粘着テ
ープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、抵抗率を測定
した所、比抵抗率は約０.１Ωｃｍであった。多孔質層
１０１は本来ｐ+層から形成されているが、平滑層１０
２の比抵抗はやや高くなった。陽極化成及び、平滑層１
０２への変性の過程で、平滑層１０２中でドーパントが
偏析し、低濃度化した可能性がある。
【００６３】しかし、太陽電池用の半導体接合に用いる
ｐ-層としては、これではやや低抵抗なので、レーザー
照射を行う際アルゴン気流中に１０ｐｐｍの濃度の５弗
化リン（ＰＦ５）を混合し、やや真性化したところ、１
Ωｃｍの比抵抗率が得られた。以降はこの条件で得られ
た平滑層１０２を用いた。なお、本実施例の方法では、
陽極化成によって多孔質層に構造を持たせる必要がな
い。化成電流の制御により微細孔の大きな層を形成する
方法では、特に多孔質層が厚い場合は、電流の制御の精
度が低いと化成処理中に多孔質層が剥離してしまう場合
があったが、本実施例の方法では、微細孔が極端に大き
くなることがなく、容易に剥離の再現性が得られた。
ｐ-層としては、これではやや低抵抗なので、レーザー
照射を行う際アルゴン気流中に１０ｐｐｍの濃度の５弗
化リン（ＰＦ５）を混合し、やや真性化したところ、１
Ωｃｍの比抵抗率が得られた。以降はこの条件で得られ
た平滑層１０２を用いた。なお、本実施例の方法では、
陽極化成によって多孔質層に構造を持たせる必要がな
い。化成電流の制御により微細孔の大きな層を形成する
方法では、特に多孔質層が厚い場合は、電流の制御の精
度が低いと化成処理中に多孔質層が剥離してしまう場合
があったが、本実施例の方法では、微細孔が極端に大き
くなることがなく、容易に剥離の再現性が得られた。
【００６４】工程（ｃ）−（ｈ）は、実施例１と同様に
実施した。
実施した。
【００６５】ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下
で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ、変
換効率１１.５％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板１００を、再度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な
太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ、変換
効率１１.７％を得た。こうして本発明の方法で繰り返
し太陽電池が作製できる事が分かった。このように表面
を処理した基板は、再度利用する事ができた。また本実
施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させた後、再
度測定しても変化は認められず、極めてフレキシビリテ
ィが高い事が分かった。
で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ、変
換効率１１.５％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板１００を、再度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な
太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ、変換
効率１１.７％を得た。こうして本発明の方法で繰り返
し太陽電池が作製できる事が分かった。このように表面
を処理した基板は、再度利用する事ができた。また本実
施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させた後、再
度測定しても変化は認められず、極めてフレキシビリテ
ィが高い事が分かった。
【００６６】［実施例４］本実施例は図２に示した太陽
電池の、実施例２とは異なる製法について説明する為の
ものである。
電池の、実施例２とは異なる製法について説明する為の
ものである。
【００６７】工程（ａ）実施例２と同様にして、陽極化
成法により多孔質層１０３を形成した。ただし化成電流
は、表４に示した通り終始一定とした。
成法により多孔質層１０３を形成した。ただし化成電流
は、表４に示した通り終始一定とした。
【００６８】 ［表４］ 陽極化成溶液 ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：１ 電流密度 ５ ｍＡ／ｃｍ2 化成時間 １ ｍｉｎ 工程（ｂ）この基板を、電子銃の装備された真空チャン
バー内のステージに固定した。１.３×１０-4Ｐａまで
真空排気した後、表面から電子ビームを照射した。加速
電圧は５ｋＶ、電子ビーム電流は０.５Ａであった。ま
た、ビームを２０×２０ｍｍ2の範囲で、１０Ｈｚで走
査した。また、電子ビーム照射の前後での多孔質層の形
状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウエファ
ー表面を観察した。ビーム照射後は、基板の表面から深
さ１μｍ以上にわたって直径１０ｎｍ程度の微細な孔が
ウエファーの深さ方向に伸びているのが観察された。一
方ステージを駆動して、基板面にビームを平均して１０
回程度照射した後は、微細孔は殆ど認められなくなった
が、深い部分１０３では、ほぼスムーズな丸みを帯びた
形状の孔が集中していた。これは強く電子線を吸収した
表面から、多孔質層の変性が進み、陽極化成されていな
い部分との界面に、微細孔がパイルアップしたためと思
われる。
バー内のステージに固定した。１.３×１０-4Ｐａまで
真空排気した後、表面から電子ビームを照射した。加速
電圧は５ｋＶ、電子ビーム電流は０.５Ａであった。ま
た、ビームを２０×２０ｍｍ2の範囲で、１０Ｈｚで走
査した。また、電子ビーム照射の前後での多孔質層の形
状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウエファ
ー表面を観察した。ビーム照射後は、基板の表面から深
さ１μｍ以上にわたって直径１０ｎｍ程度の微細な孔が
ウエファーの深さ方向に伸びているのが観察された。一
方ステージを駆動して、基板面にビームを平均して１０
回程度照射した後は、微細孔は殆ど認められなくなった
が、深い部分１０３では、ほぼスムーズな丸みを帯びた
形状の孔が集中していた。これは強く電子線を吸収した
表面から、多孔質層の変性が進み、陽極化成されていな
い部分との界面に、微細孔がパイルアップしたためと思
われる。
【００６９】また電子線回折法で結晶性を確認したとこ
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。本実施例では、平滑層はｐ+層として使用するた
め、より低抵抗化することが望ましいが、電子ビーム照
射後、高抵抗化している恐れがあるので、ビーム照射を
行う際、水素で５％に希釈した弗化ホウ素（ＢＦ３）を
流し、圧力を１.３×１０-3Ｐａとし、Ｂをドーピング
した。また、ＳＥＭ観察によると、この方法で得られた
平滑層のほうが表面の平坦性が優れているように思われ
た。これは電子ビーム照射を行った際に、若干の水素を
流したことによる効果の可能性がある。以降はこの条件
で得られた平滑層２０２を用いた。なお、本実施例の方
法は、真空排気可能な装置を必要とする難点があるが、
他の方法に比べて、処理時間が短いことが特徴である。
ろ、基板と同じ方位を持つ単結晶であることが確認され
た。本実施例では、平滑層はｐ+層として使用するた
め、より低抵抗化することが望ましいが、電子ビーム照
射後、高抵抗化している恐れがあるので、ビーム照射を
行う際、水素で５％に希釈した弗化ホウ素（ＢＦ３）を
流し、圧力を１.３×１０-3Ｐａとし、Ｂをドーピング
した。また、ＳＥＭ観察によると、この方法で得られた
平滑層のほうが表面の平坦性が優れているように思われ
た。これは電子ビーム照射を行った際に、若干の水素を
流したことによる効果の可能性がある。以降はこの条件
で得られた平滑層２０２を用いた。なお、本実施例の方
法は、真空排気可能な装置を必要とする難点があるが、
他の方法に比べて、処理時間が短いことが特徴である。
【００７０】工程（ｃ）−（ｈ）は、実施例２と同様に
実施した。
実施した。
【００７１】ＡＭ１.５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下
で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ、変
換効率１３.５％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板２００を、再度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な
太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ、変換
効率１３.２％を得た。こうして本発明の方法で繰り返
し太陽電池が作製できる事が分かった。このように表面
を処理した基板は、再度利用する事ができた。また本実
施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させた後、再
度測定しても変化は認められず、極めてフレキシビリテ
ィが高い事が分かった。
で、この太陽電池をのＩ―Ｖ特性を測定したところ、変
換効率１３.５％を得た。また工程（ｇ）で再生された
基板２００を、再度工程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な
太陽電池を形成し、Ｉ―Ｖ特性を測定したところ、変換
効率１３.２％を得た。こうして本発明の方法で繰り返
し太陽電池が作製できる事が分かった。このように表面
を処理した基板は、再度利用する事ができた。また本実
施例の太陽電池は、曲率半径３ｃｍに湾曲させた後、再
度測定しても変化は認められず、極めてフレキシビリテ
ィが高い事が分かった。
【００７２】［実施例５］本実施例は本発明の方法が化
合物半導体に適用できることを示すものである。以下、
図６に則して説明する。
合物半導体に適用できることを示すものである。以下、
図６に則して説明する。
【００７３】工程（ａ）結晶基体としての５００μｍ厚
のＳｉドープのｎ型単結晶ガリウム砒素ウエハ１００
を、表５の条件で陽極化成を行い、多孔質１０１を形成
した。
のＳｉドープのｎ型単結晶ガリウム砒素ウエハ１００
を、表５の条件で陽極化成を行い、多孔質１０１を形成
した。
【００７４】 ［表５］ 陽極化成溶液 Ｈ2ＳＯ4＝０.１Ｍ， ＨＣＬ＝０.１Ｍ水溶液 電流密度 ５ｍＡ／ｃｍ2 → ５０ｍＡ／ｃｍ2 化成時間 ４ ｍｉｎ → ８ ｓｅｃ 工程（ｂ）次にガリウム砒素ウエハ１００を、水素雰囲
気中で熱処理をした。まず石英管内にウエファ１００を
配列し、常圧の水素気流中で、８５０℃に昇温し、３０
分間の熱処理を行った。この熱処理の前後での多孔質層
の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウエ
ファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエファーの表
面から深さ２μｍ以上にわたって直径１０ｎｍ程度の微
細な孔がウエファーの深さ方向に伸びているのが観察さ
れた。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では、孔の直径が
他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっているのが認め
れた。これは陽極化成の工程で、電流密度を５０ｍＡ／
ｃｍ2に高めた時に形成されたと考えられる。熱処理後
には、微細孔はもともと微細孔が大きかった部分１０３
を除いて認められなくなっていた。また微細孔の大きか
った部分１０３でも、もともとあった不規則な形状がほ
ぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化していた。また電
子線回折法で結晶性を確認したところ、基板と同じ方位
を持つ単結晶であることが確認された。
気中で熱処理をした。まず石英管内にウエファ１００を
配列し、常圧の水素気流中で、８５０℃に昇温し、３０
分間の熱処理を行った。この熱処理の前後での多孔質層
の形状の変化を見るため、倍率１０万倍のＳＥＭでウエ
ファーの断面を観察した。熱処理前は、ウエファーの表
面から深さ２μｍ以上にわたって直径１０ｎｍ程度の微
細な孔がウエファーの深さ方向に伸びているのが観察さ
れた。特に最深部の厚さ０.５μｍ程では、孔の直径が
他の部分の２倍以上あり、空隙も広がっているのが認め
れた。これは陽極化成の工程で、電流密度を５０ｍＡ／
ｃｍ2に高めた時に形成されたと考えられる。熱処理後
には、微細孔はもともと微細孔が大きかった部分１０３
を除いて認められなくなっていた。また微細孔の大きか
った部分１０３でも、もともとあった不規則な形状がほ
ぼスムーズな丸みを帯びた形状に変化していた。また電
子線回折法で結晶性を確認したところ、基板と同じ方位
を持つ単結晶であることが確認された。
【００７５】こうして形成された平滑層１０２の表面
に、粘着テープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、熱
起電力法で導電型を調べたところ、ｐ型になっていた。
基板は本来ｎ型のはずであるが、Ｇａの格子点を占めて
いたＳｉがＡｓの格子点を占めるようになったものと思
われる。
に、粘着テープを貼り、平滑層１０２を引き剥がし、熱
起電力法で導電型を調べたところ、ｐ型になっていた。
基板は本来ｎ型のはずであるが、Ｇａの格子点を占めて
いたＳｉがＡｓの格子点を占めるようになったものと思
われる。
【００７６】工程（ｃ）ついで平滑層１０２の表面に半
導体接合１０４を形成した。この基板を外気からの遮断
が可能な容器内に設けられたステージに固定し、アルゴ
ン雰囲気中で、表面からＸｅＣｌエキシマレーザーを照
射した。発振波長＝３０８ｎｍで、１０Ｈｚで発振し、
パルス幅は３５ｎｓｅｃであった。ビームは均一化の
後、ほぼ１０×１０ｍｍ2の面積に集光され、その強度
は約１５０ｍＪ／ｃｍ2であった。また、ステージを駆
動して基板の全面積がレーザーの照射を受けるようにし
た。ここで、表面にスポットを当てながら、低電位用の
表面電位形で平滑層の光起電力を測定した。レーザー光
照射の前は殆ど起電力がでなかったが、レーザー光照射
後は−０.５Ｖの起電力が認められた。これは強くレー
ザー光を吸収した平滑層の表面近傍で、温度の作用によ
り、Ａｓの格子点を占めていたＳｉが再度Ｇａの格子点
を占めるようになり、ｎ+に変化し、ｐ型のままだった
部分との間に半導体接合１０４が形成されたためと思わ
れる。本工程の方法によれば、熱拡散や導電型の異なる
層の堆積等が不要で、半導体接合が特に簡単に形成でき
ることがわかった。
導体接合１０４を形成した。この基板を外気からの遮断
が可能な容器内に設けられたステージに固定し、アルゴ
ン雰囲気中で、表面からＸｅＣｌエキシマレーザーを照
射した。発振波長＝３０８ｎｍで、１０Ｈｚで発振し、
パルス幅は３５ｎｓｅｃであった。ビームは均一化の
後、ほぼ１０×１０ｍｍ2の面積に集光され、その強度
は約１５０ｍＪ／ｃｍ2であった。また、ステージを駆
動して基板の全面積がレーザーの照射を受けるようにし
た。ここで、表面にスポットを当てながら、低電位用の
表面電位形で平滑層の光起電力を測定した。レーザー光
照射の前は殆ど起電力がでなかったが、レーザー光照射
後は−０.５Ｖの起電力が認められた。これは強くレー
ザー光を吸収した平滑層の表面近傍で、温度の作用によ
り、Ａｓの格子点を占めていたＳｉが再度Ｇａの格子点
を占めるようになり、ｎ+に変化し、ｐ型のままだった
部分との間に半導体接合１０４が形成されたためと思わ
れる。本工程の方法によれば、熱拡散や導電型の異なる
層の堆積等が不要で、半導体接合が特に簡単に形成でき
ることがわかった。
【００７７】工程（ｄ）−（ｈ）は、実施例１と同様に
実施した。
実施した。
【００７８】本実施例ではｎ+層１０５の方から太陽光
が入射される構成になっている。すなわち半導体接合１
０４の近傍に主たる空乏層が形成される。ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下で、この太陽電池をの
Ｉ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１５.６％を得
た。また工程（ｇ）で再生された基板１００を、再度工
程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な太陽電池を形成しＩ―
Ｖ特性を測定したところ変換効率１５.５％を得た。こ
うして本発明の方法で繰り返し太陽電池が作製できる事
が分かった。このように表面を処理した基板は再度利用
する事ができた。また本実施例の太陽電池は曲率半径２
ｃｍに湾曲させた後、再度測定しても変化は認められ
ず、極めてフレキシビリティが高い事が分かった。な
お、本実施例では、直接遷移型のＧａＡｓを使用してい
るため、光の吸収が強く、厚さ２μｍ程度でも十分に太
陽光を吸収することができる。すなわち、結晶を基板の
まま使うのに比べ、本発明の方法のコスト面での優位性
がＳｉの場合以上に際立った。
が入射される構成になっている。すなわち半導体接合１
０４の近傍に主たる空乏層が形成される。ＡＭ１.５
（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下で、この太陽電池をの
Ｉ―Ｖ特性を測定したところ変換効率１５.６％を得
た。また工程（ｇ）で再生された基板１００を、再度工
程（ａ）−（ｈ）に回し、同様な太陽電池を形成しＩ―
Ｖ特性を測定したところ変換効率１５.５％を得た。こ
うして本発明の方法で繰り返し太陽電池が作製できる事
が分かった。このように表面を処理した基板は再度利用
する事ができた。また本実施例の太陽電池は曲率半径２
ｃｍに湾曲させた後、再度測定しても変化は認められ
ず、極めてフレキシビリティが高い事が分かった。な
お、本実施例では、直接遷移型のＧａＡｓを使用してい
るため、光の吸収が強く、厚さ２μｍ程度でも十分に太
陽光を吸収することができる。すなわち、結晶を基板の
まま使うのに比べ、本発明の方法のコスト面での優位性
がＳｉの場合以上に際立った。
【００７９】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
低コストでフレキシビリティのある基板上に、変換効率
の高い薄膜結晶太陽電池を形成できるため、太陽電池の
用途を広げる事ができるようになった。また本発明によ
れば、特性の良好な薄膜結晶太陽電池を基板から剥離し
た後、該基板を再生して繰り返し使用することで、材料
の有効利用が図られ、太陽電池の製造コストが低減でき
るようになった。
低コストでフレキシビリティのある基板上に、変換効率
の高い薄膜結晶太陽電池を形成できるため、太陽電池の
用途を広げる事ができるようになった。また本発明によ
れば、特性の良好な薄膜結晶太陽電池を基板から剥離し
た後、該基板を再生して繰り返し使用することで、材料
の有効利用が図られ、太陽電池の製造コストが低減でき
るようになった。
【図１】本発明による太陽電池の製造工程の第１の例の
要点を示したものである。
要点を示したものである。
【図２】本発明による太陽電池の製造工程の第２の例の
要点を示したものである。
要点を示したものである。
【図３】本発明による太陽電池の製造工程の第２の例の
要点を示したものである。
要点を示したものである。
【図４】剥離が可能となる様な多孔質層の構造を示す模
式図である。
式図である。
【図５】図４の様な多孔質層を形成するための方法の１
例を示すものである。
例を示すものである。
【図６】本発明による太陽電池の製造工程の第１の例の
全工程を示すものである。
全工程を示すものである。
【図７】本発明による太陽電池の製造工程の第２の例の
全工程を示すものである。
全工程を示すものである。
１００、２００、３００、４００ 結晶基体 １０１、２０１、３０１’、３０１”，４０１’ 多
孔質層 １０２ 平滑層（ｐ-層） １０３、２０３ 平滑層に変性されずに残った多孔質
層 １０４、２０４ 半導体接合 １０５ 熱拡散層（ｎ+層） １０６、２１０ グリッドワイヤ １０７、２１１ 反射防止層 １０８、２１２ ラミネーション層 １０９、２０９ 多孔質層残さ １１０、２０７ ステンレス板 １１１、２０８ 導電性接着層 ２０２ 平滑層（ｐ-層） ２０２’ 平滑層（ｐ+層） ２０５ 液相成長層（ｎ+層） ２０５’ 液相成長層（ｎ-層） １２０、２２０、３２０、４２０ 基体層
孔質層 １０２ 平滑層（ｐ-層） １０３、２０３ 平滑層に変性されずに残った多孔質
層 １０４、２０４ 半導体接合 １０５ 熱拡散層（ｎ+層） １０６、２１０ グリッドワイヤ １０７、２１１ 反射防止層 １０８、２１２ ラミネーション層 １０９、２０９ 多孔質層残さ １１０、２０７ ステンレス板 １１１、２０８ 導電性接着層 ２０２ 平滑層（ｐ-層） ２０２’ 平滑層（ｐ+層） ２０５ 液相成長層（ｎ+層） ２０５’ 液相成長層（ｎ-層） １２０、２２０、３２０、４２０ 基体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 清文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】 （ａ）結晶性の基体の表面に、多数の微
細孔を含む多孔質層を所定の厚さ形成する工程と、
（ｂ）前記多孔質層の表面を含む一部を、実質上微細孔
を含まない結晶性の平滑層に変性する工程と、（ｃ）前
記平滑層に変性されずに残った多孔質層の部分から、前
記結晶性の基体より剥離する工程と、を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記結晶性の基体より前記平滑層を剥離
する前に、前記平滑層の内部に半導体接合を形成する工
程を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記剥離する工程の前に、前記平滑層の
表面に、前記平滑層とは導電型の異なる結晶性の層を形
成することにより半導体接合を形成する工程を有する請
求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記半導体接合を形成する工程は、前記
平滑層の表面からのドーパントの熱拡散を含む請求項２
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記平滑層とは導電型の異なる結晶性の
層の形成は、液層成長法を含む請求項３に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記多孔質層を平滑層に変性する工程
が、水素雰囲気下での熱処理を含む請求項１乃至５のい
ずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記多孔質層を平滑層に変性する工程
が、前記結晶性の基体から前記多孔質層の表面に向けて
微細孔の大きさを変化させることを特徴とする請求項１
乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記多孔質層を平滑層に変性する工程
が、前記多孔質層の表面からのエネルギー放射を含む請
求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】 前記エネルギー放射が、波長６００ｎｍ
以下の電磁波を含む請求項８に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１０】 前記エネルギー放射が、電子線を含む
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記半導体装置は太陽電池を含む請求
項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１２】 さらに（ｄ）前記結晶性の基体より剥
離された平滑層の半導体上にグリッドワイヤを接合し、
更にその上に反射防止膜及びラミネート層を積層する工
程を有する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 （ｅ）前記剥離された平滑層の裏に金
属板を貼り付ける工程を有する請求項１２に記載半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記平滑層が剥離された前記結晶体の
基体は、再度前記工程（ａ）の結晶体の基体として利用
される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１乃至１４のいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法によって得られることを特徴
とする半導体装置。
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- 1998-03-25 US US09/047,325 patent/US6211038B1/en not_active Expired - Lifetime
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