TW200945613A - Method for manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents

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200945613 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用單晶砂或多晶砂的光電轉換裝置及 其製造方法。 【先前技術】 地球溫暖化是全球性的需要解決的重要課題。被認爲 溫暖化的主要因素的二氧化碳等的溫室效應氣體因使用石 油、煤、天然氣等的能而排出。然而，在產業社會上這些 能源是不可缺少的’不能簡單地減少能源使用量。因此， 作爲次世代的能源，二氧化碳的排出量少，且對環境的影 響小的太陽能發電引人注目而越來越普及。 太陽能發電中有一些利用太陽熱，但是大多數應用利 用半導體特性將光能轉換爲電能的光電轉換裝置（也稱爲 太陽能電池、光電動勢裝置）。 以太陽能電池爲代表的光電轉換裝置已經在市場上出 售，由於世界各國政府的太陽能電池支持政策的推動，其 產量逐年增加。例如，2006年的太陽能電池的全世界產量 爲2521MW，以超過年率4〇%的趨勢增加。在全球越來越 普及的是使用結晶半導體的光電轉換裝置，而使用單晶矽 基板或多晶矽基板的光電轉換裝置占產量的大部分。 隨著光電轉換裝置的產量逐年增加，原料的砂的供給 不足和價格高漲成爲產業界的難題。因受到半導體不景氣 的影響而供給過剩的矽的供求平衡由於半導體（LSI)產 -4- 200945613 業的恢復以及太陽電池市場的急劇擴展，從2005年度左右 一轉陷入供給不足的狀態。雖然世界各個矽供給製造大公 司已經進行矽生產能力的加強，但是還是不能跟上需求的 增加’供給不足的狀況暫時將持續下去。若這樣的狀況持 續下去’則會妨礙太陽能發電的普及。 根據結晶狀態或裝置結構，將矽類光電轉換裝置分類 成塊狀型、薄膜型、單晶型或多晶型等。作爲可以實現充 〇 分的光電轉換效率的裝置，占現狀的產量的大部分的是塊 狀型矽類光電轉換裝置。塊狀型矽類光電轉換裝置的典型 . 結構是在單晶砂基板或多晶砂基板中形成η型或p型的擴散 層的。矽類光電轉換裝置爲了吸收太陽光有1〇μιη左右的厚 度的光電轉換層就足夠了，單晶矽基板或多晶矽基板具有 作爲光電轉換層所需要的厚度的幾十倍以上的厚度，這很 難說是有效地利用了作爲原料的矽。極端地說，用於塊狀 型矽類光電轉換裝置的單晶矽基板或多晶矽基板的大部分 ❹ 被用作爲了維持光電轉換裝置的形狀的結構體。 在薄膜型矽類光電轉換裝置中將設置在支撐基板上的 矽層用作光電轉換層。只對用於光電轉換的區域可以使用 矽層，因此與塊狀型相比可以大幅度減少矽的使用量。此 外，若作爲支撐基板可以應用能夠實現大面積化且便宜的 玻璃基板等，則可以解決太陽能電池普及的障礙之一的成 本問題。 現有的薄膜型矽類光電轉換裝置藉由使用各種物理或 化學成長法在支撐基板上形成矽層，因此不能形成單晶矽 -5- 200945613 ，而使用非晶矽層、微晶矽層或多晶矽層等的非單晶矽層 。非單晶矽層的光電轉換特性比單晶矽低，薄膜型矽類光 電轉換裝置不能實現充分的光電轉換效率。於是，提出了 如下方法：藉由利用氫離子注入剝離法，在支撐基板上形 成單晶矽層，將該單晶矽層用作光電轉換層。此外，還提 出了如下方法：藉由使用化學氣相沉積法使形成在支撐基 板上的單晶矽層磊晶生長（例如，參照專利文獻1)。

此外，作爲使矽層磊晶生長的方法，已知大氣壓電漿 Q CVD法（參照專利文獻2)。 專利文獻1:日本專利申請公開平第1 0-93 1 22號公報 ‘ 專利文獻2:日本專利第3480448號 然而，氫離子注入剝離法等的將以單晶矽基板的表面 層爲單晶矽層分離的技術不能防止在氫離子注入製程、分 離製程中產生結晶缺陷。 藉由使用大氣壓電漿CVD法可以實現矽層的磊晶生長 的高速成膜。但是，當在成爲種子層的單晶矽層中具有結 0 晶缺陷時’不好進展磊晶生長，不能形成優良的單晶矽層 。當在進行光電轉換的區域中具有結晶缺陷等的缺陷時， 其部分成爲載流子的複合中心，它成爲降低光電轉換效率 的原因。 【發明內容】 鑒於上述問題，本發明的課題之一在於：製造有效地 利用有限的資源’並且具有優良的光電轉換特性的光電轉 -6- 200945613 換裝置。 一種具有進行光電轉換的單晶矽層的光電轉換裝置的 製造方法，即藉由使用化學氣相沉積（CVD ; Chemical Vapor Deposition)法，尤其是大氣壓電漿化學氣相沉積 法（以下，稱爲大氣壓電漿CVD法）的磊晶生長技術，形 成單晶矽層。此外，將以單晶矽基板的表面層爲單晶矽層 分離固定在支撐基板上。謀求減少固定在支撐基板上的單 ❹ 晶矽層的結晶缺陷，然後藉由使用大氣壓電漿CVD法使單 晶矽層磊晶生長來進行厚膜化。藉由利用大氣壓電漿CVD 法，與一般的減壓下的電漿CVD法相比，可以以短時間進 行所希望的膜厚度的磊晶生長。 對使單晶矽基板薄片化而獲得的單晶矽層，藉由進行 結晶缺陷修復處理或結晶缺陷去除處理謀求減少結晶缺陷 ，然後使用大氣壓電漿CVD法來進行磊晶生長。作爲結晶 缺陷修復處理或結晶缺陷去除處理，可以舉出雷雷射處理 〇 、RTA處理、閃光燈處理、蝕刻處理或CMP處理。在進行 了這種處理的單晶矽層上藉由使用大氣壓電漿CVD法，形 成矽層的同時使下層的單晶矽層作爲種子層磊晶生長。 單晶是指晶面、晶軸一致的結晶，並且構成它的原子 或分子在空間有規律地排列。理所當然，單晶是由原子有 規律地排列而構成的，但是也包括其一部分具有排列無序 的晶格缺陷、有意地或無意地具有晶格畸變的單晶。 本發明之一是光電轉換裝置的製造方法，包括如下步 驟：藉由從單晶矽基板的一表面照射離子或簇離子，以在 200945613 離其一表面有預定的深度的區域中形成脆弱層；在單晶矽 基板的表面一側形成第一雜質矽層；在第一雜質矽層上形 成第一電極；配置支撐基板和單晶矽基板，以便將支撐基 板的一表面和單晶矽基板的一表面彼此相對，將支撐基板 的一表面和第一電極貼合；藉由進行熱處理，沿著脆弱層 分離單晶矽基板，以在支撐基板上形成單晶矽層；進行單 晶矽層的結晶缺陷修復處理或結晶缺陷去除處理；使用至 少包含矽烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近大氣壓 q 的壓力下產生的電漿使原料氣體活性化，來使單晶矽層磊 晶生長；在磊晶生長的單晶矽層的表面上形成第二雜質矽 層。 本發明之一是光電轉換裝置的製造方法，包括如下步 驟：藉由從單晶矽基板的一表面照射離子或簇離子，以在 離其一表面有預定的深度的區域中形成脆弱層；在單晶矽 基板的表面一側形成第一雜質矽層；在第一雜質矽層上形 成第一電極和絕緣層；配置支撐基板和單晶矽基板，以便 0 將支撐基板的一表面和單晶矽基板的一表面彼此相對，將 支撐基板的一表面和絕緣層貼合；藉由進行熱處理，沿著 脆弱層分離單晶矽基板，以在支撐基板上形成單晶矽層； 進行單晶矽層的結晶缺陷修復處理或結晶缺陷去除處理； 使用至少包含矽烷類氣體的原料氣體，由在大氣壓或接近 大氣壓的壓力下產生的電漿使原料氣體活性化，來使單晶 矽層磊晶生長；在磊晶生長的單晶矽層的表面上形成第二 雜質矽層。 -8- 200945613 在上述結構中，大氣壓或接近大氣壓的壓力爲o.i氣 壓至10氣壓的範圍，較佳爲0.2氣壓至2氣壓的範圍。 在上述結構中，作爲矽烷類氣體，使用矽烷、乙矽烷 或丙矽烷。此外，在原料氣體中可以添加稀有氣體或氫。 在上述結構中，使單晶矽層磊晶生長的區域可以爲本 徵半導體。 注意，本說明書中的“本徵半導體（i型半導體）” 〇 是指本徵或實質上本徵的半導體，並且是指在該半導體中 包含的賦予一種導電型的雜質元素（賦予P型的雜質元素 或賦予η型的雜質元素）的濃度爲lxl02Vcm3以下，氧及氮 的濃度爲9xl019/cm3以下，且光傳導率爲暗傳導率的100倍 以上的半導體。在有意性地不添加用來控制價電子的雜質 元素時，本徵半導體會顯示出弱η型的導電性。此外，在 本徵半導體中也可以添加有lppm至lOOOppm的硼。例如， 在成膜的同時或成膜後，有時添加賦予P型的雜質元素。 © 作爲賦予p型的雜質元素，代表性的是硼，較佳將B2H6、 BF3等的雜質氣體以lppm至1 000Ppm的比例混入到半導體 材料氣體中。硼的濃度例如較佳爲lx 1 〇14/cm3至6 X 1 0 16/cm3。 在上述結構中，作爲簇離子，較佳使H3 +離子的比例 高而使用。 在第二雜質矽層上也可以形成一種導電型的第三雜質 矽層、非單晶矽層、及與所述一種導電型相反的導電型的 第四雜質矽層。 -9- 200945613 藉由利用大氣壓電漿CVD法的結晶的磊晶 使減少了結晶缺陷的單晶矽層厚膜化而形成進 的層，因此可以製造抑制資源的消耗量，且提 效率的光電轉換裝置。此外，從單晶矽基板分 部，來將它作爲單晶较層接合於支撐基板，而 料的單晶矽的消耗量。再者，可以反復利用分 層的單晶矽基板。從而，可以製造有效地利用 有優良的光電轉換特性的光電轉換裝置。 【實施方式】 下面，參照附圖說明本發明的實施例模式 發明不局限於以下說明，本技術領域的技術人 易地理解一個事實就是，其方式和詳細內容可 本發明的宗旨及其範圍的情況下被變換爲各種 。因此，本發明不應該被解釋爲僅限定在下述 所記載的內容中。在以下所說明的本發明的結 在不同附圖之間共同使用同一附圖標記表示同· 實施例模式1 在圖1A中示出根據本發明的光電轉換裝^ 面的示意圖，在圖1B中示出截面的示意圖。圖 1A中的Ο-P截斷線的截面圖的一例。 本實施例模式所示的光電轉換裝置100中 層的單元元件116設置在支撐基板102上。在i 生長技術， 行光電轉換 高光電轉換 離其表面層 可以抑制原 離了單晶矽 資源，且具 。注意，本 員可以很容 以在不脫離 各樣的形式 實施例模式 構中，有時 一部分。 [100的上表 1B示出沿圖 具有單晶矽 【元元件1 1 6 200945613 的支撐基板102 —側設置有第一電極106，在與支撐基板 1 0 2 —側相反一側的該單元元件1 1 6的表面一側設置有第一 電極120。單元元件116夾持在第一電極106和第二電極12〇 之間。此外，在支撐基板102和單元元件116之間設置有絕 緣層104。在單元元件116和絕緣層104之間設置有第一電 極106，在與單元元件116的支撐基板102—側相反一側的 表面設置有第二電極120。此外，設置與第一電極106電連 φ 接的輔助電極118。根據本發明的光電轉換裝置100是在支 撐基板102上固定有單元元件116的結構，成爲正極的電極 和成爲相對於正極的負極的電極採用在支撐基板102的相 同的面一側設置的結構。另外，在設置連接於成爲正極的 電極的電極、或連接於成爲負極的電極的電極的情況下， 與成爲正極的電極及成爲負極的電極同樣，可以採用在支 撐基板的相同的面一側設置的結構。注意，不必須設置連 接於成爲正極的電極的電極以及連接於成爲負極的電極的 〇 電極，可以採用僅設置任一方的結構。 單元元件116具有按順序層疊一種導電型的第一雜質 矽層108、單晶矽層113、與所述一種導電型相反的導電型 的第二雜質矽層114的結構。此外，第二雜質矽層114和第 一單晶矽層110的導電型相反的情況下，可以採用不設置 第一雜質矽層108的結構。 單晶矽層1 1 3具有第一單晶矽層1 1 0和第二單晶矽層 112。第一單晶矽層110是使單晶矽基板薄片化的單晶矽層 。第二單晶矽層112是使單晶矽基板薄片化而獲得的單晶 -11 - 200945613 矽層的磊晶生長層。 第一單晶矽層110使單晶矽基板薄片化來形成。例如 ，在單晶矽基板的預定的深度中，照射由包含氫的原料氣 體產生的離子或簇離子照射並注入高濃度的氫，然後藉由 進行熱處理分離表面層的單晶矽層，來可以形成第一單晶 矽層110。此外，可以應用在多孔矽層上使單晶矽層磊晶 生長，然後利用水噴射將多孔半導體層劈開而分離的方法 。在薄片化的單晶矽基板爲P型基板的情況下，第一單晶 矽層110成爲p型，在薄片化的單晶矽基板爲η型基板的情 況下，第一單晶矽層110成爲η型。 藉由使用大氣壓電漿CVD法在第一單晶矽層11〇上形 成矽層的同時，使它磊晶生長來可以獲得第二單晶矽層 112。具體而言，在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生電 漿，使原料氣體活性化而形成矽層，來使單晶矽層氣相磊 晶(Vapor Phase Epitaxy)生長。 第二單晶矽層1 1 2使第一單晶矽層1 1 0磊晶生長來獲得 ，因此兩者爲晶面、晶軸（結晶方向）大致一致的結晶。 此外，磊晶生長層的第二單晶矽層112爲本徵（i型）。 將單晶矽層113用作光電轉換的區域，至少爲1μιη以上 的厚度，以便吸收太陽光。例如，單晶矽層113爲Ιμιη至 20μπΐ的厚度，較佳爲Ιμιη至ΙΟμηι的厚度。 一種導電型的第一雜質矽層108和與所述第一雜質矽 層相反的導電型的第二雜質矽層114是添加有賦予預定的 導電型的雜質元素的矽層。在使第一雜質矽層108成爲ρ型 200945613 的情況下，使第二雜質矽層11 4成爲η型。當然也可以使第 —雜質矽層108成爲η型，且使第二雜質矽層114成爲ρ型。 作爲賦予ρ型的雜質元素，使用硼、鋁等元素週期表中第 13族的元素。作爲賦予η型的雜質元素，使用磷、砷等元 素週期表中第15族的元素。雜質元素的添加使用離子注入 或離子摻雜來進行。 在本說明書中，“離子注入”是指對使用原料氣體而 ❹ 產生的離子進行質量分離並將它照射到物件物的方式。“ 離子摻雜”是指在對使用原料氣體而產生的離子不進行質 量分離的情況下，將它照射到物件物的方式。 第一電極106和第二電極120是一方對應於正極，另一 方對應於負極的電極。第一電極106設置在單元元件116的 第一雜質矽層108—側。此外，第二電極120設置在單元元 件116的第二雜質矽層114一側。另外，形成有與第一電極 106接觸的輔助電極118。輔助電極118採用與第二電極120 Φ 相同的面一側設置的結構。 在本實施例模式所示的光電轉換裝置中，以形成有第 二電極120 —側爲光入射面，第二電極12〇成爲從上面看時 爲如圖1Α所示那樣的格子狀（或梳狀、梳形、梳齒狀）的 電極。採用這種形狀是爲了盡可能增大光入射到單元元件 116的有效面積。在根據本實施例模式的光電轉換裝置中 ’爲了從第二電極120—側入射光，較佳盡可能縮小覆蓋 單元元件116表面的第二電極12〇的面積，且使單元元件 116的表面露出得盡可能大。 -13- 200945613 固定單元元件1 16的支撐基板102可以應用具有絕緣表 面的基板或絕緣基板。例如可以應用如下基板：鋁矽酸鹽 玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鋇硼矽酸鹽玻璃等的用於電子工 業的各種玻璃基板；石英基板；陶瓷基板；或藍寶石基板 。較佳應用可以實現大面積化且便宜的玻璃基板。 絕緣層104設置在支撐基板102和單元元件1 16之間， 它用來固定兩者。在此，絕緣層104與支撐基板102接合， 使單元元件116固定在支撐基板102上。換言之，絕緣層 @ 104用來將單元元件116和支撐基板102接合的接合層。例 如，絕緣層104是形成其最外表面的層時的平均表面粗糙 度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲0.3nm以下的層。注意，本說 明書中的平均表面粗糙度（Ra値）是將JISB0601所定義的 中心線平均粗糙度擴大爲三維以使它能夠應用於平面的。 下面’將參照圖2A至圖4C說明根據本發明的光電轉換 裝置100的製造方法的一例。 在離單晶矽基板101的一表面有預定的深度的區域中 u 形成脆弱層103。此外，在單晶矽基板1〇1的一表面形成第 —雜質矽層108、第一電極106以及絕緣層104。 脆弱層103、第一雜質矽層1〇8、第一電極106以及絕 緣層104的形成順序和形成方法不是只有一個，至少可以 舉出如下所示的（1)至（4) 。（1)在單晶矽基板的一 表面上形成保護層，從形成有該保護層的面一側照射離子 或簇離子，在單晶矽基板的預定的深度的區域中形成脆弱 層之後’接著從形成有保護層的面一側添加賦予一種導電 -14 - 200945613 型的雜質元素，在單晶矽基板的一表面形成第一雜質矽層 。在去除保護層之後，在形成過該保護層的表面一側的第 一雜質矽層上形成第一電極，在該第一電極上形成絕緣層 。（2)在單晶矽基板的一表面上形成保護層，從形成有 該保護層的面一側添加賦予一種導電型的雜質元素，在單 晶矽基板的表面一側形成第一雜質矽層之後，接著從形成 有保護層的面一側照射離子或簇離子，在單晶矽基板的預 φ 定的深度的區域中形成脆弱層。在去除保護層之後，在形 成過該保護層的表面一側的第一雜質矽層上形成第一電極 ，在該第一電極上形成絕緣層。（3)在單晶矽基板的一 表面上形成第一電極之後，從形成有該第一電極的面一側 照射離子或簇離子，在單晶矽基板的預定的深度的區域中 形成脆弱層。再者，從形成有第一電極的面一側添加賦予 一種導電型的雜質元素，在單晶矽基板的表面一側形成第 一雜質矽層。在第一電極上形成絕緣層。（4)在單晶矽 Φ 基板的一表面上形成第一電極之後，從形成有該第一電極 的面一側添加賦予一種導電型的雜質元素，在單晶矽基板 的表面一側形成第一雜質矽層。再者，從形成有第一電極 的面一側照射離子或簇離子，在單晶矽基板的預定的深度 的區域中形成脆弱層。在第一電極上形成絕緣層。在本實 施例模式中應用（1 )的形成順序而說明。 在單晶矽基板101的一表面上形成保護層105之後，從 形成有保護層105的面一側照射離子或簇離子，在離單晶 矽基板101的一表面有預定的深度的區域中形成脆弱層103 -15- 200945613 (參照圖2A )。 對單晶矽基板1 〇 1的平面形狀沒有特別的限制’在後 面固定的支撐基板爲矩形的情況下’較佳爲近似四邊形。 例如，作爲單晶矽基板101，使用電阻率爲IDcm至40Dcm 左右的P型單晶矽基板。此外，可以應用多晶矽基板代替 單晶矽基板。 一般流通的單晶矽基板的形狀大多數是圚形的，既可 以不需任何改變地使用它，又可以將圓形的單晶矽基板切 出所希望的形狀。例如，既可以如圖5A所示那樣應用圓形 的單晶矽基板101a，又可以如圖5B、5C所示那樣切出近似 四邊形的單晶矽基板l〇lb、單晶矽基板101c。在圖5B中示 出使內接於圓形的單晶矽基板l〇la的尺寸成爲最大的尺寸 來切出矩形的單晶矽基板l〇lb的例子。單晶矽基板l〇lb的 角部的頂點的角度爲近似90°。在圖5C中示出與內接於圓 形的單晶矽基板l〇la的最大的矩形區域相比使其對邊的間 隔長地切出單晶矽基板101c的例子。單晶矽基板l〇lc的角 部的頂點的角度不成爲90 °，該單晶矽基板l〇lc的形狀不 是矩形而是多角形。此外，如圖5D所示，也可以切出六角 形的單晶矽基板l〇ld。在圖5D中示出以使內接於圓形的單 晶矽基板l〇la的尺寸成爲最大的尺寸的方式切出六角形的 單晶矽基板l〇ld的例子。藉由切出爲六角形，與切出爲矩 形相比，可以減少作爲餘長浪費的原料。另外，在一個支 撐基板上形成多個光電轉換層，而形成太陽能電池模組的 情況下’藉由將形成光電轉換層的單晶矽層形成爲六角形 -16- 200945613 ’與其他多角形相比’可以容易鋪滿，而沒有間隔地貼合 〇 保護層105是當形成脆弱層103和第一雜質矽層108時 防止單晶矽基板101表面被蝕刻或受到損傷的層，由氧化 矽層、氮化矽層、氧氮化矽層或氮氧化矽層等形成。例如 ’利用臭氧水、過氧化氫水溶液或臭氧氣氛在單晶矽基板 101表面形成2nm至5 nm厚的化學氧化物作爲保護層105。 Φ 藉由使用熱氧化法或氧自由基處理，在單晶矽基板101表 面形成2nm至10nm厚的氧化層作爲保護層105即可。此外 ，藉由使用電漿CVD法，形成2nm至10nm厚的保護層105 即可。 此外，在本說明書中的氧氮化矽層是指如下的層··作 爲其組成氧含量多於氮含量，並在藉由盧瑟福背散射光譜 學法（RBS : Rutherford Backscattering Spectrometry)及 氨前方散射法（HFS : Hydrogen Forward Scattering)進行 ❹ 測量時，作爲組成範圍，其包含50 atoms %至70 atoms %的 氧；0.5 atoms% 至 15 atoms% 的氮；25 atoms% 至 35 atoms% 的Si;以及0.1 atoms %至10 atoms %的氫。另外，氮氧化砂 層是指如下的層：作爲其組成氮含量多於氧含量，並在藉 由RBS及HFS進行測量時，作爲組成範圍，其包含5 atoms%至 30 atoms%的氧；20 atoms%至 55 atoms%的氮； 25 atoms% 至 35 atoms% 的 Si;以及 10 atoms% 至 30 atoms% 的氫。 藉由照射離子或簇離子，在單晶矽基板101的預定的 -17- 200945613 深度的區域中形成脆弱層103。由包含氫的原料氣體產生 離子或簇離子。作爲由包含氫的原料氣體產生的離子或簇 離子，可以舉出H+離子、H2+離子、H3 +離子。較佳提高 H3 +離子的比例。藉由使用H3 +離子可以提高氫的注入效率 。藉由將離子或簇離子的加速電壓及劑量控制而照射，可 以在單晶矽基板101的預定的深度的區域中局部性地注入 高濃度的氫來形成脆弱層103。在脆弱層103中較佳包含氫 原子計算5xl02()atoms/cm3以上的氫。 _ 從單晶矽基板101分離的單晶矽層的厚度，即後面固 定在支撐基板上的第一單晶矽層110的厚度取決於形成脆 弱層103的深度。脆弱層103的深度可以根據照射離子或簇 離子時的加速電壓來控制。從單晶矽基板101分離的單晶 矽層越薄，殘留的單晶矽基板的厚度越厚，其結果可以增 加反復利用的次數。但是，爲了減薄分離的單晶矽層，需 要將脆弱層103形成在深度淺的區域中，因此需要降低加 速電壓。若降低加速電壓，則離子的照射時間變長，而使 〇 節拍時間惡化，因此需要將脆弱層103形成在考量生產率 等的深度中。 藉由利用H3 +離子，與H +離子相比，可以將脆弱層103 容易形成在單晶矽基板101的深度淺的區域中。例如，在 離單晶矽基板101的一表面有深度A的區域中形成脆弱層 103。在H +離子的加速電壓爲B的情況下，h3 +離子的加速 電壓可以爲大約3B。這是被認爲因爲當將h3 +離子照射到 單晶矽基板時，與構成單晶矽基板或其上層的原子衝突而 18- 200945613 分離成Η原子、H +離子等。因此，藉由利用H3 +離子，容易 使分離的單晶矽層變薄，可以在不降低產率的情況下增加 反復利用的次數。 以H3 +離子爲代表的簇離子的摻雜可以使用如下離子 摻雜裝置來進行：使用包含氫的原料氣體而產生氫電漿， 對在該氫電漿中產生的簇離子不進行質量分離，使用電壓 對其加速來照射。藉由使用離子摻雜裝置，可以對大面積 〇 的單晶矽基板101進行均勻的摻雜。 例如，主要使用h3 +離子，藉由使用離子摻雜法，以1 xlO16 ions/cm2至5xl016 ions/cm2的劑量照射離子或簇離子 ，來可以形成脆弱層103。在氫原子計算中，在3xl016 atoms/cm2至1·5χ1017 atoms/cm2的範圍中添加，來可以形 成脆弱層1 〇 3。 如圖2A所示，藉由將離子或簇離子照射到保護層105 ，穿過保護層105而注入氫，可以防止單晶矽基板101表面 〇 受到被蝕刻等的損傷。 在圖6中，示出說明對在離子源2000中產生的多種離 子不進行質量分離，而將它照射到單晶矽基板101的離子 摻雜裝置的結構的示意圖的一例。從氣體供應部2004將氫 等的預定的原料氣體供應到離子源2000。在離子源2000中 配置有燈絲200 1。燈絲電源2002對燈絲200 1施加電弧放電 電壓來調節流過燈絲2001的電流。氣體供應部2004所供應 的原料氣體由排氣系統排氣。 在離子源2000中產生的離子被取出電極系統2005取出 -19- 200945613 ，來形成離子束2017。將離子束2017照射到放在載置台 2006上的單晶矽基板101。在離子束2017中包含的離子種 的比率由在載置台2006附近設置的質量分析管2007計量。 質量分析計2008也可以對質量分析管2007所計量的離子密 度進行信號轉換，並將該結果回饋到電源控制部2003。根 據離子密度的計量結果，電源控制部2003可以控制燈絲電 源 2002。 如圖6所示，氣體供應部2004所供應的氫等的原料氣 q 體流過離子摻雜裝置的處理室內，並由排氣系統排出。 當將產生大量的簇離子的H3 +離子的離子束照射到基 板時有如下效果：與照射H+離子、H2 +離子的情況相比可 以提高氫注入效率，並且即使劑量少也可以將氫高濃度地 注入到單晶矽基板1 0 1。

如上所述，藉由提高H3 +離子的比率，在脆弱層103中 可以包含lxl〇2G atoms/cm3以上的氫，較佳包含5x102G atoms/cm3的氫。藉由在單晶矽基板101中局部性地形成高 Q 濃度的氫注入區域，以失去結晶結構，而形成微小的空洞 ，因此形成在單晶矽基板101中的脆弱層103成爲多孔結構 。由此，藉由進行比較低溫（600°C以下）的熱處理，使 形成在脆弱層103中的微小的空洞的體積發生變化，而可 以沿脆弱層103分離單晶矽基板101。此外，在脆弱層103 中包含的氫濃度由離子或簇離子的劑量和加速電壓等控制 〇 此外，使用比近似四邊形的單晶矽基板1 0 1的一邊的 -20- 200945613 長度長的線狀離子束來掃描單晶矽基板ιοί的表面，並引 入離子或簇離子，因此可以使脆弱層103的深度均勻。 下面，從形成有保護層105的面一側添加賦予一種導 電型的雜質元素，在單晶矽基板101的一表面形成第一雜 質矽層108 (參照圖2B)。將雜質元素穿過保護層105添加 到單晶矽基板101，在單晶矽基板101和保護層105之間形 成第一雜質矽層108。 Φ 藉由使用離子摻雜法或離子注入法將賦予一種導電型 的雜質元素添加來形成第一雜質矽層108。例如，作爲賦 予一種導電型的雜質元素添加硼，形成p型的第一雜質矽 層108。硼的添加較佳使用如下離子摻雜裝置來進行：使 用B2He、BF3作爲原料元素，對產生了的離子不進行質量 分離並使用電壓使其加速，將產生的離子流照射到基板。 此外’對添加賦予一種導電型的雜質元素的原料氣體可以 添加氫、稀有氣體，例如在此情況下，可以使用對b2h6或 O BF3添加氫、氦的氣體作爲原料氣體。這是因爲藉由使用 離子摻雜裝置即使單晶矽基板101的面積爲超過對角 3 0 0mm的尺寸也可以使離子束的照射面積大，而可以高效 地處理。例如’藉由形成長邊的長度超過300ιηηι的線狀離 子束’並進行處理’以將該線狀離子束照射從單晶矽基板 101的一端到另一端，可以在單晶砂基板1〇1的整個表面上 均勻地形成第一雜質矽層108。第一雜質矽層1〇8的厚度爲 30nm至 150nm，較佳爲 50nm至 l〇〇nm。 此外，第一雜質矽層108不局限於單晶矽或多晶砂， -21 - 200945613 也可以由微晶矽或非晶矽形成。例如，可以藉由電漿CVD 法使用對矽烷類氣體添加了乙硼烷等的包含硼的摻雜氣體 的原料氣體來形成第一雜質矽層108。在藉由使用電漿 CVD法形成第一雜質矽層108的情況下，在形成保護層105 之前，預先去除形成在單晶矽基板101表面上的自然氧化 層等，然後形成第一雜質矽層108。在由微晶矽或非晶矽 形成第一雜質矽層108的情況下，較佳形成爲薄，以便防 止載流子的複合。 0 在本實施例模式所示的光電轉換裝置中，第一雜質矽 層1 08配置在與光入射一側相反的一側，可以形成背面電 場（BSF ; Back Surface Field)。若作爲單晶砍基板101應 用P型基板，則不需要另行設置添加有賦予p型的雜質元素 的雜質矽層（在本實施例模式中爲第一雜質矽層108)。 然而’藉由採用高濃度p型區域（稱爲p +型）和比其低濃 度的P型區域的配置，可以形成BSF。在此，採用成爲p +型 的第一雜質矽層108和p型的第一單晶矽層11〇的配置，藉 ❹ 由光密封效果，可以防止由於光激發產生的載流子（電子 和電洞）的複合，而提高載流子收集效率。由此，可以提 高光電轉換裝置的光電轉換效率。 下面，在去除保護層105之後，在第一雜質矽層1〇8上 形成第一電極1〇6(參照圖2C)。 第一電極106需要使用能夠耐受後面用來分離單晶矽 基板101的熱處理溫度的材料，較佳使用高熔點金屬。具 體而言’其需要具有支撐基板102的應變點溫度左右的耐 -22- 200945613 熱性。例如，應用鈦、鉬、鎢、鉬、鉻、鎳等的金屬材料 。此外，可以採用上述金屬材料和金屬材料的氮化物的疊 層結構。例如，可以舉出氮化鈦層和鈦層、氮化鉬層和鉬 層、氮化鎢層和鎢層等的疊層結構。在採用與氮化物的疊 層結構的情況下，接觸於第一雜質矽層108地形成氮化物 。藉由形成氮化物，可以提高第一電極106和第一雜質矽 層108的密接性。另外，第一電極106表面的平均表面粗糙 Q 度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲0.3nm以下。當然，平均表面 粗糙度Ra値越小越好是不言而喻的。第一電極106表面具 有優良的平滑性，因此可以良好地進行與支撐基板102的 貼合。當然，藉由在上層形成用作接合層的絕緣層104, 可以獲得具有優良的平滑性的接合面，但是若下層的第一 電極106的平滑性良好，則容易使上層的絕緣層104的平滑 性也良好。此外，有時不設置用作接合層的絕緣層，也可 以在第一電極106和支撐基板之間實現直接接合。具體而 ❹ 言，較佳使用鈦形成第一電極106以使其表面的平滑性優 良。第一電極10 6使用蒸鍍法或濺射法來可以形成爲10 〇nm 以上的膜厚度。另外，在第一雜質矽層108上形成有自然 氧化層等的情況下，預先去除其然後形成第一電極106。 在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖2D )。絕緣 層104可以爲單層結構或兩層以上的疊層結構。最外表面 (接合面）較佳具有平滑性，更佳具有平滑性和親水性表 面。至於絕緣層104的最外表面（接合層）的平滑性，具 體而言，以其平均表面粗糙度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲 -23- 200945613 0.3nm以下的方式形成，可以良好地進行與支撐基板的貼 合。當然，平均表面粗糙度Ra値越小越好是不言而喻的。 例如，作爲絕緣層1 〇4形成氧化矽層、氮化矽層、氧氮化 矽層、或氮氧化矽層。作爲絕緣層1〇4的形成方法，應用 電漿CVD法、光CVD法、或熱CVD法（也包括減壓CVD法 或常壓CVD法）等的CVD法即可，較佳藉由應用電漿CVD 法可以形成具有理想的平滑性的層。 作爲具有平滑性並可形成親水性表面的層，例如較佳 使用以有機矽烷類氣體爲成膜用原料氣體使用電漿CVD法 形成的氧化矽層。藉由使用這種氧化矽層，可以使支撐基 板和後面形成的單元元件牢固地接合。作爲有機矽烷類氣 體，可以使用四乙氧基矽烷（TEOS:化學式爲Si(OC2H5)4 )、四甲基矽烷（TMS:化學式爲Si(CH3)4 )、四甲基環四 矽氧烷（TMCTS)、八甲基環四矽氧烷（OMCTS )、六甲 基二矽氮烷（HMDS)、三乙氧基矽烷（SiH(OC2H5)3)、 三（二甲基氨基）矽烷（SiH(N(CH3)2)3 )等的含矽化合物 〇 此外，作爲具有平滑性並可形成親水表面的層，還可 以使用藉由使用電漿CVD法將矽烷、乙矽烷、或丙矽烷等 的矽烷類氣體用作成膜用原料氣體來形成的氧化矽、氧氮 化矽、氮化矽、氮氧化矽。例如，可以應用藉由使用電漿 CVD法以矽烷和氨爲成膜用原料氣體來形成的氮化矽層。 還可以對上述原料氣體添加氫。此外，除了矽烷、氨以外 ’還可將一氧化二氮氣體添加到原料氣體中，藉由電漿 -24- 200945613 CVD法形成氮氧化矽層。 例如，形成膜厚度50nm的氧氮化矽層、膜厚度5〇nm 的氮氧化矽層、及膜厚度5 Onm的氧化矽層的疊層膜作爲絕 緣層104。這些絕緣層可以使用電漿CVD法來形成。形成 最外表面的層並成爲接合面的氧化矽層在成膜之後其表面 的Ra値爲〇.4nm以下，較佳爲〇.3nm以下，例如藉由使用電 漿CVD法以TEOS爲原料氣體來形成。此外，藉由使絕緣層 ❹ 104包括含氮的砂絕緣層，具體地包括氮化砂層或氮氧化 矽層，可以防止來自後面貼合的支撐基板102的雜質擴散 〇 在任何情況下，只要是最外表面具有平滑性，具體地 具有平均表面粗糙度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲0.3nm以下 的平滑性的絕緣層，則不局限於包含矽的絕緣層還可以應 用其他絕緣層。注意，在絕緣層104爲疊層結構的情況下 ，形成最外表面的層以外的層不局限於此。此外，絕緣層 〇 104的成膜溫度需要爲不使氫從形成在單晶矽基板1〇1中的 脆弱層1 〇 3脫離的溫度，較佳爲3 5 0 °C以下的成膜溫度。 將單晶矽基板101的一表面和支撐基板102的一表面相 對，而將成爲接合面的面重疊而貼合（參照圖2E)。在本 實施例模式中，將形成在單晶矽基板101上的絕緣層104和 支撐基板102的一表面接觸而接合。接合面是絕緣層1〇4的 一表面（不與第一電極106接觸的面一側）和支撐基板1〇2 的一表面。 使接合面（在本實施例模式中爲絕緣層104的一表面 -25- 200945613 及支撐基板102的一表面）充分潔淨。這是因爲若在接合 面上有微小的灰塵等的微粒則會引起貼合缺陷的緣故。具 體而言，較佳清洗每個接合面來進行潔淨化。例如，進行 使用頻率爲100kHz至2 MHz的超聲波和純水的超聲波清洗 、兆聲清洗、或使用氮、乾燥空氣、純水的二流體清洗， 使接合面潔淨化。此外，藉由對使用於清洗的純水添加二 氧化碳等，可以使電阻率降低爲5MQcm以下來防止靜電的 發生。 將單晶矽基板101—側的接合面和支撐基板102—側的 接合面接觸而接合。在本實施例模式中，將絕緣層104的 —表面和支撐基板102的一表面接觸而接合。藉由范德華 力和氫鍵起作用實現接合。例如，藉由推壓重疊了的單晶 矽基板101和支撐基板102的一部分，可以在接合面的整個 區域中使范德華力和氫鍵展開。在接合面的一方或雙方具 有親水表面的情況下，羥基、水分子起粘合劑的作用，在 後面的熱處理中水分子擴散，殘留成分形成矽烷醇基（Si_ OH) ’而由氫鍵形成接合。再者，藉由使氫脫離來形成 矽氧烷鍵（O-Si-O)，該接合部成爲共價鍵，而實現更牢 固的接合。兩個基板（單晶矽基板101和支撐基板102)的 每個接合面（絕緣層104的一表面和支撐基板102的一表面 )的平均表面粗糙度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲〇.3nm以下 。此外’兩個基板的接合面的平均表面粗糙度Ra値的總計 爲0.7nm以下，較佳爲〇.6nm以下，更佳爲0.4nm以下。再 者，兩個基板的每個接合面對純水的接觸角爲20。以下， -26- 200945613 較佳爲10°以下，更佳爲5°以下，兩個基板的接合面對純 水的接觸角的總計爲30°以下，較佳爲20°以下，更佳爲 10°以下。當接合面滿足這些條件時，可以進行良好的貼 合，而可以形成更牢固的接合。 此外，爲了實現支撐基板102和單晶矽基板101的良好 貼合，也可以預先使接合面活性化。例如，對接合面的一 方或雙方上照射原子束或離子束。在利用原子束或離子束 ❹ 的情況下，可以使用氬等惰性氣體中性原子束或惰性氣體 離子束。除此以外，也可以藉由進行電漿處理或自由基處 理使接合面活性化。藉由進行這種表面處理，在400 °C以 下的溫度下也可以容易實現異種材料之間的接合。另外， 也可以使用含臭氧水、含氧水、含氫水、或純水等對接合 面進行清洗處理。藉由這樣進行清洗處理，可以使接合面 具有親水性，並增大接合面的羥基，而可以使接合更牢固 〇 Φ 此外，在將單晶矽基板101和支撐基板102貼合之後， 較佳進行熱處理或加壓處理。藉由進行熱處理或加壓處理 可以提高接合強度。當進行熱處理時，其溫度範圍是支撐 基板102的應變點溫度以下，且爲不使在單晶矽基板101中 形成的脆弱層103的體積變的溫度，較佳爲200 °C以上且低 於410 °C。另外，該熱處理也可以與後面的以脆弱層103爲 邊界將單晶矽基板101的一部分分離的熱處理連續地進行 。另外，在進行了貼合的裝置或地點中，較佳連續進行 20 0 °C以上的熱處理，使接合牢固。此外，在進行加壓處 -27- 200945613 理的情況下，向與接合面垂直的方向施加壓力，並且考量 支撐基板102及單晶矽基板101的耐壓性而進行該處理。 此外，也可以在支撐基板1 02 —側形成絕緣層，將在 支撐基板102上形成的絕緣層用作接合面。另外，也可以 在支撐基板102 —側形成氮化矽層或氮氧化矽層等的包含 氮的矽絕緣層。將包含氮的矽絕緣層可以用作防止來自支 撐基板102的雜質污染的阻擋層。 藉由進行熱處理，以脆弱層103或該脆弱層103附近爲 邊界從支撐基板102分離單晶矽基板101的一部分。在支撐 基板102上殘留有從單晶矽基板101分離的第一單晶矽層 110，而可以獲得所謂SOI結構。第一單晶矽層110具有與 單晶矽基板101大致相同的結晶性。此外，可以獲得第一 單晶矽層110被分離的剝離基板130 (參照圖3A)。 以脆弱層103爲邊界，從單晶矽基板101分離第一單晶 矽層110的熱處理較佳以410 °C以上且低於支撐基板102的 應變點溫度的溫度進行。此外，較佳採用絕緣層1 04的成 膜溫度以上進行。藉由將熱處理溫度設定爲600 °C以上， 較佳爲63 0 °C以上且低於支撐基板102的應變點溫度，不使 支撐基板102應變，可以使包含於第一雜質矽層1〇8的雜質 元素活性化。例如，藉由以4 5 0 °C以上且低於7 0 0 °C的溫度 範圍進行熱處理，使形成在脆弱層103中的微小的空洞的 體積發生變化，而可以沿脆弱層103分離。絕緣層104與支 撐基板102接合，在支撐基板1〇2上形成第一單晶矽層110 。第一單晶矽層11〇的厚度大致對應於脆弱層103的形成深 200945613 度。另外，在支撐基板102和第一單晶矽層110之間，形成 有絕緣層1〇4、第一電極106、第一雜質矽層108° 此外，有時平均表面粗糙度Ra値爲7nm至10nm、最大 高低差（P-V)爲300nm至400nm的凹凸形成在第一單晶砂 層110的成爲分離面的表面上。在此所說的最大高低差是 指頂峰和谷底的高度差。此外’在此所說的頂峰和谷底是 指將JISB0601中定義的“頂峰”和“谷底”擴展至三維而 0 得的槪念。頂峰表示指定面的突出部中標高最高處’谷底 表示指定面的凹部中標高最低處。第一單晶矽層11〇表面 的凹凸可以反映到在其上層形成的層，而可以對完成的光 電轉換裝置的光入射面的最上層（在本實施例模式中爲第 二雜質矽層）形成凹凸。半導體表面的反射率具有波長依 賴性，一般認爲30%至50%。在光入射面的反射成爲入射 的光的損失，它成爲光電轉換效率降低的因素。因此，若 在光入射面上形成凹凸，則藉由表面結構降低反射率且藉 φ 由光密封效果可以提高光電轉換效率。 在對第一單晶矽層110被分離的單晶矽基板的剝離基 板130進行再生處理之後，可以反復利用。剝離基板130既 可用於作爲製造光電轉換裝置的單晶矽基板，又可用於其 他用途。藉由作爲爲了分離單晶矽層的單晶矽基板反復利 用’可以從一個原料基板製造多個光電轉換裝置。此外， 使被分離的第一單晶矽層110的厚度越薄，可以使剝離基 板130的厚度越厚，從而可以增加反復利用的次數並有效 地利用資源。 -29- 200945613 在從單晶矽基板101薄片化了的第一單晶矽層110中因 脆弱層形成製程或分離製程等的損傷而產生結晶缺陷。在 進行光電轉換的區域存在的缺陷捕獲載流子或成爲複合中 心等，它成爲降低光電轉換效率的因素。此外，因爲第一 單晶矽層110成爲進行磊晶生長時的種子層，所以若具有 結晶缺陷則不好進行磊晶生長。因此，對使單晶矽基板薄 片化而獲得的單晶矽層進行結晶缺陷修復處理或結晶缺陷 去除處理。 0 作爲結晶缺陷修復處理或結晶缺陷去除處理，應用雷 雷射處理、RTA( Rapid Thermal Anneal;快速熱退火）處 理、閃光燈處理、使用爐的熱處理、蝕刻處理、或CMP處 理。在本實施例模式中，示出藉由雷雷射處理謀求結晶缺 陷的減少的例子（參照圖3 B )。

對第一單晶矽層110照射雷射光束，熔化其一部分或 全部，使它再結晶化，可以修復第一單晶矽層11 〇的結晶 缺陷。較佳通過雷射光束的照射使單晶矽層熔化爲部分熔 U 化。這是因爲在使單晶矽層完全熔化的情況下，成爲液相 之後的單晶矽因無序的核發生而微晶化，會導致結晶性降 低。針對於此，在使單晶矽層部分熔化的情況下，結晶成 長從不被熔化的固相部分展開，不降低結晶性，可以修復 結晶缺陷。此外，在本說明書中，完全熔化是指單晶矽層 被熔化到下部介面附近，成爲液相狀態。部分熔化是指單 晶矽層的一部分（例如上層部）被熔化而成爲液相，其他 部分（例如下層部）不被溶化而保持固相的狀態。 -30- 200945613 例如，如圖3B所示，藉由從第一單晶矽層！ 10的上表 面照射雷射光束1 80，至少使第一單晶矽層丨丨〇的表面一側 熔化’使固相狀態的下層部作爲種子層，在後面的冷卻過 程中使它再結晶化。在其過程中，可以修復第一單晶矽層 110的結晶缺陷。作爲雷射光束180，例如較佳應用XeC1受 激準分子雷射器或YAG雷射的二次諧波。 在此，在照射波長爲紫外區的雷射光束等的光而謀求 0 修復結晶缺陷的情況下，第一單晶矽層1 1 0的膜厚度爲 200nm以下，較佳爲l〇〇nm以下，這樣較佳爲薄。這是因 爲藉由謀求修復結晶缺陷的單晶矽層的厚度變薄，可以減 少當修復結晶缺陷時需要的能。 當作爲減少第一單晶矽層110的結晶缺陷的方法應用 雷雷射處理時，不使支撐基板102直接加熱，可以抑制該 支撐基板102的溫度上升，因此是較佳的。尤其是在應用 耐熱性低的玻璃基板作爲支撐基板1 02的情況下，使用雷 φ 雷射處理的結晶缺陷修復是較佳的。此外，藉由將第一單 晶矽層110形成爲薄，可以充分進行使用雷雷射處理的結 晶缺陷的修復。這是因爲當第一單晶矽層110的厚度過厚 時，不能在膜厚方向上充分熔化到深度深的區域，會導致 在成爲種子層的區域中殘留很多結晶缺陷。 此外，當進行上述雷雷射處理時，較佳至少使雷射光 束的照射區域加熱到250°c至600°c。藉由預先對照射區域 進行加熱，可以使雷射光束的照射的熔化時間變長，而可 以更有效地進行缺陷的修復。雖然雷射光束180熔化第一 -31 - 200945613 單晶矽層110的表面一側’但是由於支撐基板102幾乎不受 到加熱的影響’所以可以使用如玻璃基板那樣的耐熱性低 的支撐基板。另外’因爲第一電極106由高熔點金屬形成 ，所以當以上述溫度進行加熱時也不給第一單晶矽層110 帶來不利的影響。在形成第一電極106的金屬和第一雜質 矽層108的介面形成矽化物，從而電流更容易流過。此外 ，上述雷雷射處理可以同時進行第一雜質半導體層108的 活性化1 ° © 此外，在包含氧的氣氛中，藉由對第一單晶矽層110 上面照射雷射光束，可以在第一單晶矽層110表面形成凹 凸，或也可以使其最大高低差與在成爲分離面的表面上已 經形成了的凹凸相比大。

將參照圖7說明可以進行謀求減少結晶缺陷的雷射處 理的雷雷射處理裝置的一例。雷雷射處理裝置具備：雷雷 射振盪器510、對雷射光束進行聚光伸張而使它成爲細線 形光束的光學系統511、控制雷射照射區域的氣氛的氣體 Q 噴射筒512、對該氣體噴射筒51 2供給氣氛控制氣體的氣體 供給部513、流量控制部514、氣體加熱部515、使被照射 體53 0 (具體而言，固定有第一單晶矽層110的支撐基板 102)懸浮來搬運其的基板台522、支撐基板的兩端並搬運 其的導軌523以及對基板台522供給懸浮用氣體的氣體供給 部 516。 作爲雷射振盪器510，選擇其振盪波長爲紫外光域至 可見光域的雷射振盪器。雷射振盪器51〇較佳爲脈衝振盪 -32- 200945613 型的ArF、KrF或XeCl受激準分子雷射器或者Nd-YAG雷射 器、YLF雷射器等的固體雷射器，並發射重複頻率爲i mHz 以下’脈衝寬度爲10η秒以上且500η秒以下的雷射光束的 雷射振盪器。例如’使用能夠發射重複頻率爲10Hz至 300Hz，脈衝寬度爲25η秒，波長爲308nm的雷射光束的 XeCl受激準分子雷射器。 光學系統511對雷射光束進行聚光及伸張，並且在被 φ 照射的面上形成截面形狀爲線狀的雷射光束。形成線狀束 的光學系統511由柱面透鏡陣列517、柱面透鏡518、反射 鏡519以及雙合柱面透鏡520構成。雖然根據透鏡的尺寸， 但是可以照射長邊方向爲100 mm至700 mm且短邊方向爲 ΙΟΟμιη至500μιη左右的線狀雷射光束。 聚光爲線狀的雷射光束經過氣體噴射筒512的光入射 窗口 521照射到被照射體530。氣體噴射筒51 2與被照射體 5 3 0鄰接地配置。氣體供給部513對氣體噴射筒512供給氮 〇 氣體。從氣體噴射筒512中的面對被照射體530的開口部噴 射氮氣體。氣體噴射筒5 1 2的開口部以對被照射體5 3 0的在 支撐基板102上固定的第一單晶矽層1 10照射從光入射視窗 521入射的雷射光束180的方式按線狀雷射光束的光軸配置 。因爲從氣體噴射筒512的開口部噴射的氮氣體的作用， 雷射光束的照射區域成爲氮氣氛。 藉由在氣體加熱部515中對供給到氣體噴射筒512的氮 氣體以250°C至60(TC進行加熱，可以使用被加熱的氮氣體 控制被照射體530的雷射光束照射面上的溫度。藉由預先 -33- 200945613 對照射區域進行加熱’可以如上所述那樣控制雷射光束的 照射的熔融時間。 空氣或氮從氣體供給部5 1 6經過流量控制部5 1 4供給到 基板台5 22。氣體供給部516所供給的氣體以從基板台5 22 的上表面噴出到被照射體530的支撐基板1〇2的下面的方式 噴出，而使該支撐基板102懸浮。將被照射體530放在其兩 端移動於導軌523上的滑塊524上來搬運，此時，藉由從基 板台522—側被噴出氣體，可以以不彎曲而懸浮的狀態搬 運。在本實施例模式的雷射處理裝置中，從氣體噴射筒 512對被照射體530的支撐基板102的上面噴出氮氣體。因 此，藉由從支撐基板102的背面也噴出氣體，可以防止支 撐基板102的彎曲。 基板台522也可以區劃爲雷射照射部近旁和其他區域 。在基板台522的雷射照射部近旁也可以噴出由氣體加熱 部515加熱了的氮氣體。由此，可以對被照射體530的支撐 基板102進行加熱。 此外，藉由使用RTA處理、閃光燈照射、使用爐的熱 處理代替雷射處理，可以進行結晶缺陷的修復。較佳使用 RTA處理或閃燈光照射，與使用爐相比可以進行高溫處理 。RTA處理是進行瞬間加熱的加熱方式，可以對被處理物 直接賦予能，在熱不平衡狀態下加熱處理室內和被處理物 。因此，直到稍微超過被處理物的應變點的溫度，可以不 使被處理物應變地進行熱處理。作爲RTA裝置，可以舉出 燈加熱方式的 RTA ( LRTA ; Lamp Rapid Thermal Anneal ’ 200945613 即燈快速熱退火）、使用被加熱了的氣體的氣體加熱方式 的 RTA(GRTA; Gas Rapid Thermal Anneal，即氣體快速 熱退火）、或具備燈加熱方式和氣體加熱方式的雙方的 RTA等。RTA裝置可以使用鹵素燈、金鹵燈、氙弧燈、碳 弧燈、高壓鈉燈、或者高壓汞燈等的燈。此外，可以在添 加有不與被處理物起反應的惰性氣體如氮或者氬等的稀有 氣體等的氣氛下進行。另外，除了燈以外，也可以使用電 φ 阻發熱體等的發熱體。 藉由使第一單晶矽層110磊晶生長，形成第二單晶矽 層112 (參照圖3C)。在第一單晶矽層110上藉由使用大氣 壓電漿CVD法形成矽層的同時以第一單晶矽層110爲種子 層進行磊晶生長（氣相生長）來可以獲得第二單晶矽層 112° 具體而言，使用包含矽烷類氣體的原料氣體，由在大 氣壓或接近大氣壓的壓力下產生的電漿使原料氣體活性化 〇 ，在形成矽層的同時以下層的單晶矽層爲種子層進行磊晶 生長。 壓力設定爲在成膜面大氣壓或接近大氣壓。在本實施 例模式中，第一單晶矽層110的分離面的表面相當於成膜 面。注意，在本說明書中大氣壓或接近大氣壓的壓力是指 0.1氣壓至10氣壓或l〇4Pa至106Pa左右，較佳爲0.2氣壓至2 氣壓，代表性的爲1 〇5Pa左右。此外，在難以控制或測量 成膜面的壓力的情況下，使處理室內的壓力爲上述壓力範 圍中。 -35- 200945613 藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生電漿，可以 與一般的電漿CVD相比提高電漿密度。其結果，可以實現 磊晶生長的高速成膜。 作爲原料氣體，至少包含矽烷類氣體。此外，對原料 氣體較佳添加氬、氦等的稀有氣體。再者，可以對原料氣 體添加氫。藉由使用這種原料氣體，可以形成本徵半導體 的第二單晶矽層11 2。 此外，作爲原料氣體對矽烷類氣體添加摻雜氣體，來 可以形成示出p型或η型的一種導電型的第二單晶矽層112 。再者’在添加摻雜氣體的情況下，可以添加稀有氣體或 氫等。另外，在將第二單晶矽層112爲ρ型或η型的情況下 ，較佳使其濃度比第一單晶矽層110或後面形成的第二雜 質矽層1 14低。 例如，藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下施加電力 頻率爲 13.56MHz、27MHz、60MHz、或 150MHz的高頻而 產生電漿，進行矽層的磊晶生長。基板溫度爲550 °C至670 °C的範圍。此外，作爲原料氣體使用矽烷，除此以外還可 以添加氦、氫。當基板溫度爲60(TC以上時，可以實現成 長速度爲Ιμηι/min，可以進行Ιμηι至20μιη的磊晶生長。 此外，在第一單晶矽層110表面形成有與單晶矽不同 的材料層，例如形成有自然氧化層等的情況下，預先去除 然後進行磊晶生長。這是因爲若在單晶矽層上形成有與其 不同的材料層，則不能順利展開磊晶生長。例如，使用氫 氟酸可以去除自然氧化層。具體而言，使用氫氟酸處理直 -36- 200945613 到第一單晶矽層1 1 〇的表面呈現出防水性。根據防水性可 以確認出氧化層被去除於第一單晶矽層110的表面。此外 ，當進行磊晶生長時，在添加矽烷等的矽烷類氣體之前’ 使用氫和稀有氣體的混合氣體，例如使用氫和氦的混合氣 體或氫、氦、氬的混合氣體進行電漿處理，來可以去除第 一單晶矽層110表面的自然氧化層或大氣氣氛元素（氧、 氮、碳）。 Φ 本發明藉由在進行磊晶生長之前進行結晶缺陷修復處 理或結晶缺陷去除處理，謀求減少成爲種子層的單晶矽層 的結晶缺陷，可以使良好的單晶矽層厚膜化。當具有結晶 缺陷時成爲由於光激發來產生的載流子的複合中心而降低 載流子收集效率，因此藉由應用本發明，可以去除導致降 低光電轉換效率的因素。 此外，本發明可以使成爲種子層的單晶矽層變薄，還 可以實現藉由進行磊晶生長使單晶矽層厚膜化。藉由減少 © 原料的矽量，可以抑制資源的消耗量。另外，在利用現有 的氫離子注入剝離法等而使單晶矽基板薄片化，分離表面 層的單晶矽層的情況下，爲了使分離的單晶矽層爲厚，需 要提筒加速電壓而在單晶砍基板的膜厚度方向的深度深的 區域中形成離子注入層。雖然需要提高加速電壓，但是現 有的離子注入裝置或離子摻雜裝置有極限，因此對分離的 單晶矽層的厚度也有最高限度。然而，如本發明那樣，藉 由使用大氣壓電漿CVD法進行磊晶生長，可以實現高速成 膜，容易獲得厚膜的單晶矽層。此外，藉由上述那樣，預 -37- 200945613 先進行減少結晶缺陷的處理然後進行磊晶生長，可以使良 好的單晶矽層厚膜化，由使用其厚膜化了的單晶矽層進行 光電轉換’可以製造具有優良的光電轉換特性的光電轉換 裝置。 藉由上述步驟，可以獲得在第一單晶矽層110上使第 二單晶矽層1 1 2磊晶生長了的單晶矽層i i 3。單晶矽層1 i 3 的厚度爲Ιμιη至20μηι，較佳爲Ιμιη至ΐ〇μιη，可以充分吸收 太陽光’而提高光電轉換效率。第一單晶矽層110和第二 單晶矽層112的每個厚度考量到節拍時間和成本等的生產 率來確定即可。例如’第一單晶矽層1 i 〇的厚度爲20nm至 lOOOnm’較佳爲40nm至300nm，且第二單晶矽層112的厚 度爲 0.5μιη 至 20μιη，較佳爲 Ιμη!至 ΙΟμιη。 藉由對單晶矽層113的一表面（與第—雜質矽層1〇8相 反的 側）添加賦予與弟一雑質砂層108相反的導電型的 雜質元素，形成第二雜質矽層114(參照圖4Α)。 例如，在上述圖2Β中示出對第一雜質矽層ι〇8添加硼 而成爲Ρ型的例子，添加磷或砷作爲賦予與第一雜質砂層 108相反的導電型的雜質冗素’而形成^型的第二雜質矽層 114。雜質元素的添加使用離子注入法或離子摻雜法來進 行即可。例如’第二雜質矽層114以5〇11111至10〇11111的厚度 來形成。此外，在形成第二雜質矽層U 4之後，較佳藉由 進行RTA處理或雷射處理，進行包含在第二雜質矽層ιΐ4 的雜質元素的活性化。 此外’第二雜質矽層114不局限於單晶矽或多晶矽， .200945613 還可以使用微晶矽或非晶矽來形成。例如，藉由使用電漿 CVD法且使用對矽烷類氣體添加磷化氫等的包含磷的摻雜 氣體的原料氣體來可以形成第二雜質矽層114。此外，在 藉由電漿CVD法形成第二雜質矽層114的情況下，預先去 除形成在單晶矽層113上的自然氧化層等然後形成第二雜 質矽層114。另外，在第二雜質矽層11 4使用微晶矽或非晶 矽來形成的情況下，較佳形成爲薄，以便防止載流子的複 ❹ 合。 此外，在第二單晶矽層112的導電型爲與第一雜質矽 層108相反的導電型的情況下，不需要另行設置第二雜質 矽層114。但是，藉由設置其濃度比第二單晶矽層1 12高的 第二雜質矽層114，可以提高載流子的收集效率。 此外，使用對矽烷類氣體混合摻雜氣體的原料氣體， 藉由大氣壓電漿CVD法在形成雜質矽層的同時進行磊晶生 長來可以形成第二雜質矽層114。 〇 藉由上述步驟，可以獲得按順序層疊了一種導電型的 第一雜質矽層108、單晶矽層113以及與所述一種導電型相 反的導電型的第二雜質矽層11 4的單元元件116。 此外，在單元元件11 6表面，即在第二雜質矽層11 4表 面有時形成有凹凸。這種凹凸將使單晶矽基板薄片化，而 分離了其表面層的第一單晶矽層no的成爲分離面的表面 的凹凸反映來形成》在本實施例模式中，第二雜質矽層 11 4表面成爲光入射面，因此凹凸成爲表面結構而降低反 射率，可以提高光電轉換效率。 -39- 200945613 將設置在第一電極106上的第一雜質矽層108、單晶矽 層113、第二雜質矽層11 4選擇性地蝕刻，而露出第一電極 106的一部分（參照圖4B)。接著，在第二雜質矽層114上 形成第二電極120的同時，形成接觸於第一電極106的輔助 電極118(參照圖4C)。 光電轉換裝置需要取出光電轉換了的電能。電能可以 從對應於正極和負極的電極取出。第一電極106和第二電 極120分別用作對應於正極和負極的電極。然而，在第一 電極106的上層設置有第一雜質矽層108至第二雜質矽層 114，在其下層設置有支撐基板102，因此在上述狀態下難 以將電取出到外部。所以，較佳形成與第一電極1 06電連 接且能夠引導出的輔助電極118。 在本實施例模式中，將形成在第一電極106上的層選 擇性地蝕刻，使第一電極106的端部露出，而與露出的第 一電極106接觸地形成輔助電極118。具體而言，在第二雜 質矽層114上使用抗蝕劑或氮化矽層等的絕緣層等形成掩 模，使用該掩模進行蝕刻，使第一電極106的一部分露出 。蝕刻採用使用NF3、SF6等的氟類氣體的乾蝕刻即可，在 至少形成在第一電極106和在該第一電極106的上層的層（ 第一雜質矽層108至第二雜質矽層114)的蝕刻選擇比爲充 分高的條件下進行即可。在進行蝕刻之後，去除不用的掩 模。 第二電極120形成爲俯視時如圖1A所示的格子狀（或 梳狀、梳形、梳齒狀）。藉由像這樣形成，光可以入射到 -40- 200945613 單元元件116。對第二電極120的形狀沒有特別的限制，但 是，勿須置言，若使其覆蓋單元元件116(第二雜質矽層 1 1 4 )上的面積盡可能小，則可以使光入射面的有效面積 增大，因此是較佳的。 輔助電極118可以在與第二電極120同一個製程中形成 。將輔助電極118可以用作取出電極。此外，輔助電極118 不一定需要設置，設計者適當地選擇是否設置輔助電極或 φ 者選擇輔助電極的形狀即可。藉由本實施例模式那樣形成 輔助電極118，可以隨意地引導取出電極，而將電能容易 取出到外部。 第二電極120和輔助電極11 8藉由使用印刷法等並使用 鎳、鋁、銀、鉛錫（焊料）等來形成。例如，可以藉由使 用絲網印刷法並使用鎳膏或銀膏來形成。此外，在藉由使 用絲網印刷法並使用胥等來形成電極的情況下，其厚度會 爲幾μιη至幾百μηι左右。但是，圖示的是示意圖，不一定 〇 表示實際上的尺寸。 藉由上述步驟，可以製造光電轉換裝置1〇〇。 此外，在單元元件1 1 6上較佳形成兼用作反射防止層 的鈍化層1 1 9 (參照圖8 )。 如上所述那樣，光入射面中的反射相當於入射的光的 損失，其成爲光電轉換效率降低的主要原因。因此，藉由 在單元元件116的光入射面（在本實施例模式中爲第二雜 質矽層114上）形成鈍化層119，可以防止在單元元件116 的入射面的反射，該鈍化層119是其折射率在於單元元件 -41 - 200945613 116的入射面的材料的矽和空氣的折射率的中間，並且是 不妨礙光的入射的具有透光性的層。作爲這種鈍化層119 ，可以形成氮化矽層、氮氧化矽層、或氟化鎂層等。 在單元元件1 16和第二電極120、以及單元元件1 16和 輔助電極11 8之間設置鈍化層119。在此情況下，在單元元 件116上形成鈍化層119之後，以使第二雜質矽層114和第 一電極106的表面的一部分露出的方式蝕刻，而設置開口 部。或者，藉由應用剝離法等可以形成設置有開口部的鈍 化層119。藉由設置在鈍化層119中的開口部與第二雜質矽 層114連接的第二電極120使用印刷法來形成。另外，在同 一個製程中，藉由設置在鈍化層119中的開口部與第一電 極106連接的輔助電極118形成。 在根據本實施例模式的光電轉換裝置中，在謀求減少 結晶缺陷之後藉由使用大氣壓電漿CVD法來進行磊晶生長 ，可以獲得良好的單晶矽層的厚膜。藉由由這種厚膜的單 晶矽層形成進行光電轉換的層，可以提高光電轉換效率。 因此，可以製造具有優良的光電轉換特性的光電轉換裝置 。此外，利用大氣壓電漿CVD法，可以實現磊晶生長的高 速成膜，與現有的電漿CVD法相比不使產率惡化，可以使 單晶矽層厚膜化。 此外，藉由進行磊晶生長來使單晶矽層厚膜化，可以 抑制原料的單晶矽的消耗量。再者，藉由分離單晶矽基板 的表面層而獲得單晶矽層，可以反復利用分離的單晶矽基 板。此外’藉由利用Η /離子以便從單晶矽基板分離單晶 -42- 200945613 矽層，可以容易分離薄的單晶矽層。分離的單晶矽層越薄 ，分離了的單晶矽基板越厚，可以增加反復利用的次數。 因此，可以有效地利用資源，並且可以謀求降低原料成本 0 在此，圖9A是示出本實施例模式的光電轉換裝置所具 有的單元元件116的一例的截面示意圖。其示出單元元件 116按順序配置有p +型的第一雜質矽層108 (p +層）、p型 φ 的第一單晶矽層1 10 ( p層）、i型的第二單晶矽層1 12 ( i層 )、η型的第二雜質矽層114( η層）的情況。單元元件116 具有大約1.1 eV的能隙（Eg)的單晶矽層。此外，光從η型 的第二雜質矽層1 1 4 ( η層）一側入射。 圖9Β是對應於圖9Α的單元元件1 16的能帶圖。在圖9Β 中，EgCl示出單晶矽層113的大約1. leV的能隙。此外，Ec 示出傳導帶下限的能級，Εν示出價電子帶上限的能級，Ef 示出費密能級。 ❿ 在由於光激發產生的載流子（電子和電洞）中，電子 流到η層一側，電洞流到p層一側。由於大約1.1 eV的能隙 的單晶矽爲間接遷移型的半導體，光吸收係數低，所以爲 了吸收太陽光需要1 μιη左右的厚度。在本實施例模式中， 利用大氣壓電漿CVD法的磊晶生長，來謀求進行光電轉換 的單晶矽層的厚膜化。此外，由於預先謀求減少結晶缺陷 然後進行磊晶生長，因此可以使良好的單晶矽層厚膜化。 因此，在光電轉換層中能夠吸收足夠的光，提高載流子收 集效率而可以提高光電轉換效率。 -43- 200945613 此外’在單元元件116中使單晶矽基板薄片化而形成 第一單晶矽層110，使用磊晶生長來形成第二單晶矽層112 ，來可以形成BSF和pin接合。因此，藉由BSF的光密封效 果和內部電場使載流子漂移來提高載流子收集效率，從而 可以提高光電轉換效率。 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地組合。 實施例模式2 _ 在本實施例模式中，說明與上述實施例模式不同的光 電轉換裝置的製造方法。在上述實施例模式中，示出對使 單晶矽基板101薄片化來形成的第一單晶矽層110進行雷射 處理而進行結晶缺陷的修復的例子。在本實施例模式中， 說明去除第一單晶矽層1 1 0表面而實現減少結晶缺陷的方 法。此外，其他結構與上述實施例模式相同，在此省略說 明。

藉由對使單晶矽基板101薄片化來形成的第一單晶矽 Q 層110的成爲分離面的表面一側進行蝕刻處理或拋光處理 ，可以去除在成爲分離面的表面一側存在的結晶缺陷。 例如，進行直到上述圖3A的製程，獲得固定在支撐基 板102上的第一單晶矽層110。接著，對第一單晶矽層110 的成爲分離面的表面進行蝕刻。蝕刻既可以應用乾蝕刻或 濕蝕刻，又可以組合兩者來進行。此外，藉由進行CMP處 理代替蝕刻處理，可以去除第一單晶矽層1 1 0表面的結晶 缺陷。結晶缺陷去除處理較佳在離第一單晶矽層110的表 -44- 200945613 面有5nm至5〇nm的範圍內來進行。以下，藉由進行圖3C至 圖4C的製程，製造光電轉換裝置即可。 此外，藉由組合雷射處理和鈾刻處理，可以減少單晶 矽層的結晶缺陷。例如，在使單晶矽基板1〇1薄片化來獲 得桌一單晶砂層110之後，對該第一單晶砂層110的成爲分 離面的表面進行乾蝕刻而去除。接著，對第一單晶矽層 11〇的成爲分離面的表面一側照射雷射光束。像這樣，在 0 將具有很多結晶缺陷的單晶矽層的分離面一側去除之後照 射雷射光束，可以防止在單晶矽層中包含結晶缺陷。當然 ’作爲蝕刻既可以採用濕蝕刻，又可以採用CMP。另外， 可以進行RTA或閃光燈照射代替雷射光束照射。 本實施例模式所示的光電轉換裝置的製造方法是預先 去除結晶缺陷然後進行磊晶生長的方法。因此，可以當磊 晶生長時不引入結晶缺陷，而形成良好的單晶矽層的厚膜 。其結果，可以製造提高了光電轉換效率的光電轉換裝置 ❹ 本實施例模式可以與其他實施例模式自由地組合。 實施例模式3 在本實施例模式中，將參照圖10A至圖12D說明與上 述實施例模式不同的光電轉換裝置的製造方法。具體而言 ，說明對單晶矽基板101形成脆弱層103、第一雜質矽層 108、第一電極106及絕緣層104的方法。此外，其他結構 與上述實施例模式相同，在此省略說明。 -45- 200945613 在上述實施例模式中’作爲脆弱層103、第—雜質矽 層108、第一電極106及絕緣層104的形成順序示出（1)的 例子，在本實施例模式中說明（2 )至（4 )的例子。 例如，圖10A至10D所示，在單晶矽基板1〇1的一表面 形成保護層105。藉由從形成了保護層1〇5的表面一側對單 晶矽基板101添加賦予一種導電型的雜質元素’形成第一 雜質矽層108 (參照圖10A)。在單晶矽基板101的表面一 側並且在保護層105和單晶矽基板101之間形成第一雜質矽 層 1 08。 接著，從單晶矽基板101的形成有保護層105的表面一 側照射離子或簇離子，在離單晶矽基板1 〇 1的表面一側有 預定的深度的區域中形成脆弱層103 (參照圖10B)。 接著，在去除第一雜質矽層108上形成有的保護層105 等的材料層之後，形成第一電極106 (參照圖10C)。接著 ，在第一電極106上形成絕緣層104 (參照圖10D)。以下 ，進行圖2E至圖4C所示的製程，製造光電轉換裝置即可。 藉由採用這樣的形成順序，當形成脆弱層103時，將 使用包含氫的原料氣體而產生的離子或簇離子照射，穿過 第一雜質矽層108而照射氫。因此，可以同時使第一雜質 砂層1 0 8氮化。 此外，例如圖1 1 A至1 1D所示，在單晶矽基板101的一 表面形成第一電極106 (參照圖11A)。預先去除形成在單 晶矽基板101上的自然氧化層等的材料層，然後形成第一 電極1 0 6。 -46 - 200945613 接著，藉由從單晶矽基板101的形成有第一電極106的 表面一側添加賦予一種導電型的雜質元素，形成第一雜質 矽層108 (參照圖11B)。在單晶矽基板101的一表面並且 在第一電極106和單晶矽基板101之間形成第一雜質矽層 108 ° 接著，從單晶矽基板101的形成有第一電極106的表面 一側照射離子或簇離子，在單晶矽基板101的預定的深度 φ 的區域中形成脆弱層103之後（參照圖11C)，在第一電極 106上形成絕緣層104 (參照圖11D)。以下，進行圖2E至 圖4C所示的製程，製造光電轉換裝置即可。 此外，例如圖12A至12D所示，在單晶矽基板101的一 表面形成第一電極106之後（參照圖12A)，從形成了第一 電極106的表面一側照射離子或簇離子，在單晶矽基板1〇1 的預定的深度的區域中形成脆弱層103 (參照圖12B)。 接著，從形成了第一電極106的表面一側添加賦予一 φ 種導電型的雜質元素，在單晶矽基板101的表面一側形成 第一雜質矽層108之後（參照圖12C)，在第一電極106上 形成絕緣層104 (參照圖12D)。第一雜質矽層1〇8形成在 單晶矽基板101和第一電極106之間。以下，進行圖2E至圖 4C所示的製程來製造光電轉換裝置即可。 藉由採用圖11A至11D、圖12A至12D所示的形成順序 ’將第一電極106用作雜質元素的添加或者離子或簇離子 的照射時的保護層，因此不需要另行設置保護層。由此， 可以省略將保護層設置並去除的製程，而可以實現製程的 -47- 200945613 減少。 本實施例模式可以與其他實施例模式自由地組合。 實施例模式4 在本實施例模式中，將參照圖13說明與上述實施例模 式不同的結構的光電轉換裝置。具體而言，在上述實施例 模式中示出在絕緣層104和支撐基板1〇2之間進行接合，在 本實施例模式中說明以不設置絕緣層104的方式在第一電 ^ 極106和支撐基板102之間進行接合的例子。 在圖13中示出第一電極106和支撐基板102直接接合而 貼合的光電轉換裝置的例子。在第一電極106表面具有平 滑性的情況下，具體而Η，在第一電極106表面的平均表 面粗糙度Ra値爲0.5nm以下，較佳爲〇.3nm以下的情況下，

即使不形成圖1B所示的絕緣層104也可以與支撐基板102接 合。形成第一電極106，在對成爲接合面的第一電極106表 面進行充分清潔之後，與支撐基板102接觸而形成接合。 Q 當然，在貼合之前，也可以使第一電極106的接合面或支 撐基板102的接合面活性化。此外，在第一電極106和支撐 基板1 02貼合之後，可以進行熱處理或加壓處理。形成其 表面具有平滑性的第一電極106，因此不需要另行形成絕 緣層104，而可以實現製程的減少。另外，即使在第一電 極106具有上述範圍的平均表面粗糙度Ra値的情況下，也 可以形成用作接合層的絕緣層，以便進一步提高接合面的 平滑性並提高接合強度。此外，也可以形成在支撐基板 -48- 200945613 102—側用作阻擋層的絕緣層。 此外，可以在支撐基板102—側設置第一電極106，將 該第一電極106和單晶矽基板直接貼合而製造光電轉換裝 置。設置在支撐基板102上的第一電極106表面具有平滑性 ，具體而言，在第一電極106表面的平均表面粗糙度Ra値 爲0.5nm以下，較佳爲0.3nm以下的情況下，可以與單晶矽 基板直接接合。此外，在與第一電極106接合之前，在單 晶矽基板中形成脆弱層103和第一雜質矽層10 8即可。 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地自由地組 合。 實施例模式5 在本實施例模式中，將說明對在分離單晶矽層後殘留 的剝離基板130進行再生處理的例子。 在上述圖3A中，獲得分離了第一單晶矽層110的剝離 〇 基板130。藉由對剝離基板130進行再生處理，可以反復利 用剝離基板1 3 0作爲單晶矽基板。 作爲剝離基板的再生處理，可以應用拋光處理、蝕刻 處理、熱處理、雷射處理等。作爲拋光處理，可以舉出化 學機械拋光(CMP ； Chemical Mechanical Polishing)法、 機械拋光法、液體噴射拋光法等。藉由進行拋光處理，可 以獲得其表面具有優良的平坦性的基板。 例如，在藉由使用濕蝕刻去除剝離基板1 3 0的成爲分 離面的表面一側之後，較佳的對其表面進行拋光處理而使 -49- 200945613 它平坦化。 首先，藉由進行濕蝕刻，去除在剝離基板130的成爲 分離面的表面殘留的結晶缺陷和絕緣層。根據情況，在單 晶矽基板的端部不能進行單晶矽層的分離，有時在分離之 後殘留凸形的端部。此外，在殘留爲凸狀的情況下，有時 也具有形成在單晶矽基板上的絕緣層等。藉由進行該濕蝕 刻，去除這樣的凸部。當去除絕緣層時，濕蝕刻使用氫氟 酸類溶液。另外，當去除結晶缺陷或凸部時，可以使用四 甲基氮氧化錢（TMAH ; Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 等。 接著，對進行蝕刻處理了的剝離基板1 30的表面，使 用CMP或機械拋光而進行拋光處理。爲了使剝離基板130 的表面平滑，較佳進行Ιμιη至ΙΟμιη左右的拋光。在進行拋 光之後，由於在剝離基板130表面殘留拋光粒子等，因此 較佳的進行氫氟酸的清洗、RC Α清洗、使用含臭氧水的清 洗、或使用氨水和過氧化氫水溶液的混合溶液的清洗（也 稱爲APM清洗、SCI清洗）。 藉由上述步驟，可以將剝離基板130再生爲單晶矽基 板。再生了的單晶矽基板既可以反復利用作爲成爲製造光 電轉換裝置的原料的單晶矽基板，又可以利用於其他用途 。例如，藉由使用對剝離基板進行再生處理而獲得的單晶 矽基板，可以反復進行上述圖2A至圖4C所示的製程而製造 光電轉換裝置。換言之，從一個單晶矽基板可以製造多個 光電轉換裝置。 -50- 200945613 此外，在本發明中對使單晶矽基板薄片化了的單晶矽 層還藉由大氣壓電漿CVD法而使該單晶矽層厚膜化。因此 ，可以使從單晶矽基板分離的單晶矽層較薄，而使殘留的 剝離基板較厚。其結果，可以增加反復利用單晶矽基板的 次數，而實現有效地利用資源，而且還實現低成本化。 本實施例模式可以與其他實施例模式自由地組合。 φ 實施例模式6 在本實施例模式中，將說明層疊多個單元元件的光電 轉換裝置的例子。在本實施例模式中，說明層疊兩層單元 元件的所謂串聯型光電轉換裝置。 圖14示出本實施例模式的串聯型光電轉換裝置200的 截面示意圖的一例。光電轉換裝置200具有在支撐基板102 上層疊第一單元元件116和第二單元元件230的結構。在支 撐基板102和第一單元元件116之間設置有第一電極106, ❹ 在第一電極106和支撐基板102之間設置有絕緣層1〇4。在 本實施例模式中，支撐基板102至第一單元元件1 16的結構 及製造方法與上述實施例模式相同，在此省略重複部分的 說明。 光電轉換裝置200具有光從第二單元元件23 〇—側入射 的結構，與第一單元元件116相比，第二單元元件230的光 電轉換層的能隙廣。具體而言’第二單元元件230的光電 轉換層由非單晶矽層形成，第一單元元件116的光電轉換 層由單晶矽層形成。藉由層疊能隙不同的光電轉換層’能 -51 - 200945613 夠吸收的光的波長增加，因此可以提高光電轉換效率。尤 其是太陽光的波長帶爲從短波長一側到長波長一側的廣大 範圍，藉由採用本實施例模式的結構，可以高效地吸收廣 大範圍的波長的光。此外，將能隙大的光電轉換層配置在 光入射一側，可以高效地吸收短波長一側、長波長一側的 光。 第二單元元件230具有按順序層疊一種導電型的第三 雜質矽層222、非單晶矽層224、與上述一種導電型（第三 雜質半導體層222的導電型）相反的導電型的第四雜質矽 層226的結構。此外，第二單元元件230形成在第一單元元 件116上，具體而言，按順序層疊第一雜質矽層1〇8、單晶 矽層113、第二雜質矽層114、第三雜質矽層2 22、非單晶 矽層224以及第四雜質矽層22 6。第三雜質矽層2 22具有與 它所接觸的第一單元元件116的第二雜質矽層114相反的導 電型。 作爲第二單元元件230的非單晶矽層224，代表性地應 用非晶矽。此外，也可以應用微晶矽代替非晶矽。一種導 電型的第三雜質矽層2 22和與上述一種導電型相反的導電 型的第四雜質矽層226使用包含預定的導電型的雜質元素 而形成的非晶矽層或微晶矽層來形成，除此以外還可以應 用非晶碳化矽。在第三雜質矽層222爲p型的情況下，第四 雜質矽層226爲η型，反之，亦可。 將使用矽烷類氣體作爲原料氣體藉由電漿CVD法形成 非單晶矽層22 4。具體而言，除了矽烷或乙矽烷爲代表的 200945613 矽的氫化物以外，還可以使用矽的氟化物或矽的氯化物等 的矽烷類氣體。作爲原料氣體，可以使用上述矽烷類氣體 、或者混合有氫、稀有氣體的上述矽烷類氣體。藉由使用 上述原料氣體以及施加電力頻率爲10MHz至200MHz的高頻 電力來產生電漿的電漿CVD裝置，可以形成非單晶矽層 224。此外，也可以施加電力頻率爲1GHz至5GHz，代表性 地爲2.45 GHz的微波電力代替高頻電力。第三雜質矽層222 φ 及第四雜質矽層226也使用電漿CVD裝置來形成，在形成p 型的非晶矽層的情況下對上述原料氣體添加乙硼烷作爲摻 雜氣體，而進行成膜。在形成η型的非晶矽層的情況下對 上述原料氣體添加磷化氫作爲摻雜氣體，而進行成膜。此 外，非單晶矽層224也可以使用濺射法來進行成膜。非單 晶矽層224的厚度爲50nm以上且300nm以下，較佳爲lOOnm 以上且200nm以下。在應用非晶矽作爲非單晶矽層224的情 況下，能隙爲1.75eV，藉由採用這樣的厚度，可以吸收短 〇 於8OOnm的波長區域的光而進行光電轉換。 在第一單元元件116的支撐基板102—側設置有第一電 極106，在第二單元元件230的表面一側設置有第二電極 232。此外，設置與第一電極106連接的第一輔助電極217 ，並設置與第二電極232連接的第二輔助電極219。將第一 輔助電極217和第二輔助電極219用作將在光電轉換層中轉 換了的電能取出的取出電極（或也稱爲收集電極）。本實 施例模式的光電轉換裝置200採用成爲正極的電極和成爲 負極的電極在支撐基板102的相同的面一側設置的結構。 -53- 200945613 另外，在本實施例模式中，示出設置連接於成爲正極的電 極的取出電極、連接於成爲負極的電極的取出電極的例子 ，並且採用如下結構：與成爲正極的電極及成爲負極的電 極同樣，連接於成爲正極的電極的取出電極、連接於成爲 負極的電極的取出電極在支撐基板102的相同的面一側設 置。 在本實施例模式中，將第二電極232形成在第二單元 元件230上的整個表面上，將接觸於第二電極23 2的第二輔 助電極219形成爲格子狀（或梳狀、梳形、梳齒狀）。在 此第二單元元件由非單晶矽層形成，由於載流子的壽命變 短，因此較佳的在基板的整個表面上形成第二電極23 2。 第二單元元件23 0的第四雜質矽層226—側成爲光入射面， 因此第二電極23 2使用透明導電材料來形成。 下面，將參照圖15A和15B、圖16A和16B說明根據本 實施例模式的光電轉換裝置2 00的製造方法的一例。此外 ，直到形成第一單元元件116的第二雜質矽層114的製造方 法與上述實施例模式相同，在此省略說明。 在第一單元元件116上按順序形成一種導電型的第三 雜質矽層222、非單晶矽層224、與上述一種導電型相反的 導電型的第四雜質矽層22 6(參照圖15A)。 作爲第三雜質矽層222，形成與第一單元元件116的第 二雜質矽層相反的導電型的非晶矽層或微晶矽層，在此形 成P型的非晶矽層或p型的微晶矽層。此外，第三雜質矽層 222的膜厚度爲l〇nm至lOOnm。非單晶矽層224由不包含賦 200945613 予導電型的雜質元素的i型的非晶矽層形成，其膜厚度爲 lOOnm至3 00nm，較佳爲lOOnm以上且200nm以下。作爲第 四雜質矽層226，形成與第三雜質矽層222相反的導電型的 非晶矽層或微晶矽層，在此形成η型的非晶矽層或η型的微 晶矽層。第四雜質矽層226的膜厚度爲l〇nm至lOOnm。 第三雜質矽層222、非單晶矽層224、第四雜質矽層 226使用CVD法或濺射法來形成。較佳的使用電漿CVD法 φ 形成，作爲激發電漿的電力頻率，採用1 ΟΜΗζ至200MHz的 HF頻帶或VHF頻帶，或者施加1 GHz至5GHz，例如2.45GHz 的微波。作爲原料氣體，使用矽烷或乙矽烷等的矽的氫化 物，除此以外使用矽的氟化物或矽的氯化物等的矽烷類氣 體，適當地混合氫、稀有氣體即可。在非晶砂層或微晶砍 層爲P型的情況下，對原料氣體添加乙砸烷。另一方面， 在非晶矽層或微晶矽層爲η型的情況下，對原料氣體添加 磷化氫。此外，較佳的減少在非單晶矽層2 2 4中包含的雜 〇 質元素’氧及氮爲lxl〇19/cm3以下，較佳爲5xl〇i8/em3以 下。 藉由上述步驟，可以獲得按順序層疊一種導電型的第 三雜質矽層222、非單晶矽層224，與上述一種導電型相反 的導電型的第四雜質矽層22 6的第二單元元件230。 在第四雜質矽層22 6上形成第二電極232 (參照圖ι5Β )。第二電極23 2使用透明導電材料形成。這是爲了使本 實施例模式的光電轉換裝置200將第二電極232-~側設定爲 光入射面。作爲透明導電材料使用氧化銦錫合金（ΙΤ〇 ) -55- 200945613 、氧化鋅、氧化錫、氧化絪·氧化鋅合金等的氧化物金屬 。第一電極232的膜厚度爲40nm至200nm，較佳爲50nm至 lOOurn。此外，第二電極232的薄層電阻爲20Ω/□至200Ω/ □左右即可。 第二電極23 2使用濺射法或真空蒸鍍法來形成。在本 實施例模式中’較佳的利用陰影掩模作形成第二電極232 ，以使它選擇性地形成在第一單元元件116和第二單元元 件230重疊的區域中。藉由選擇性地形成第二電極232，可 以將其用作使第一電極106的一部分（較佳爲端部）露出 時的蝕刻用掩模。 此外’第二電極232可以使用導電高分子材料（也稱 爲導電聚合物）代替上述氧化物金屬。作爲導電高分子材 料，可以使用π電子共軛類導電高分子。例如，可以舉出 聚苯胺及/或其衍生物、聚吡咯及/或其衍生物、聚噻吩及/ 或其衍生物、以及上述兩種以上的共聚物等。 將第二電極23 2用作掩模，將第四雜質矽層226、非單 晶矽層224、第三雜質矽層222、第二雜質矽層114、第二 單晶矽層112、第一單晶矽層110及第一雜質矽層108鈾刻 ，以使第一電極1〇6的一部分露出（參照圖16Α)。 作爲蝕刻採用使用NF3、SF6等的氟類氣體的乾蝕刻即 可，至少在能夠使第一電極106和形成在該第一電極106的 上層的層（第一雜質矽層108至第四雜質矽層226 )的蝕刻 選擇比充分高的條件下進行即可。在此將第二電極23 2可 以用作掩模’因此不需要另行形成蝕刻用掩模。當然’可 -56- 200945613 以使用抗蝕劑或絕緣層形成掩模。 形成連接於第一電極106的第一輔助電極217和連接於 第二電極232的第二輔助電極219(參照圖16B)。 第二輔助電極219形成爲俯視時爲如圖1A所示的第二 電極120相同的格子狀（或梳狀、梳形、梳齒狀）。這是 因爲本實施例模式的光電轉換裝置2 00採用從第二電極232 一側入射光的結構，並擴大在第二單元元件及第一單元元 0 件中光入射的有效面積。 第一輔助電極217與上述的藉由蝕刻而露出的第一電 極106連接而形成。 在支撐基板102上設置有第一電極106，在第一電極 106上設置有接觸於第一電極106的第一雜質矽層108。光 電轉換裝置從正極和負極取出光電轉換了的電能，第一電 極106相當於這些電極之一。然而，若第一電極106處於圖 15B所示的狀態，則在上述狀態下難以將電能從電極取出 〇 到外部。從而，較佳的將形成在第一電極106的上層的層 蝕刻，使該第一電極106的一部分露出，並形成能夠引導 的電極（在此情況下爲第一輔助電極217)。 第一輔助電極和第二輔助電極可以藉由使用印刷法並 使用鎳、鋁、銀、鉛錫（焊料）等來形成。例如，可以藉 由使用絲網印刷法並使用鎳膏、銀膏來形成。此外，在藉 由使用絲網印刷法並使用膏來形成電極的情況下，其厚度 會爲幾μιη至幾百μιη左右。但是，圖示的是示意圖，不一 定表示實際上的尺寸。 -57- 200945613 藉由上述步驟，可以製造串聯型光電轉換裝置200° 此外，雖然在此未圖示，但是在串聯型光電轉換裝置 20 0中也較佳的形成兼用作反射防止層的鈍化層。 在此，圖17A是示出本實施例模式的光電轉換裝置所 具有的第一單元元件116和第二單元元件230的一例的截面 示意圖。其示出第—單元元件116配置有p +型的第一雜質 砂層108(p +層）、p型的第一單晶砂層11〇(Ρ層）、i型 的第二單晶矽層112(i層）、n型的第二雜質矽層114(n ◎ 層）的例子，並示出第二單元元件230配置有P型的第三雜 質矽層222 (ρ層）、i型的非單晶矽層224 (i層）、η型的 第四雜質矽層226 (η層）的例子。此外’第一單元元件 116具有能隙爲1.12eV的單晶矽層，第二單元元件230具有 能隙爲1.75 eV的非單晶矽層。光從η型的第四雜質矽層226 (η層）一側入射。因此，在光入射一側配置具有能隙大 的非單晶砂層的第二單元元件230，在其後方配置具有能 隙小的單晶矽層的第一單元元件1 1 6。 ◎ 圖17Β是對應於圖17Α的第一單元元件116和第二單元 元件230的能帶圖。在圖17Β中，Egq示出單晶矽層113的 大約l.leV的能隙。Egc2示出非單晶砂層224的大約UeV 的能隙。此外’ Ec示出傳導帶下限的能級’ Εν示出價電子 帶上限的能級’ Ef示出費密能級。 如圖17B的能帶示意圖所示’在由於光激發產生的載 流子中，電子流到η層一側’電洞流到P層一側。在第一單 元元件116和第二單元元件230的連接部中形成有Ρη接面， -58- 200945613 從等效電路來看以與電流流過的方向反向的方式插人二極 體。在此情況下，在第二雜質矽層11 4和第三雜質砂層222 的接合介面中形成複合中心，在該接合介面中使複合電流 流過。藉由形成第二雜質矽層114，並在其上形成與第二 雜質矽層1 14相反的導電型的第三雜質矽層222，可以在第 —單元元件116和第二單元元件230的連接部中形成pn接面 〇 φ 藉由上述步驟，在串聯型光電轉換裝置中，使用具有 單晶矽層的第一單元元件116作爲底部元件，因此可以吸 收800nm以上的長波長的光而進行光電轉換，以有助於提 高光電轉換效率。此外，使用具有非單晶矽層的第二單元 元件23 0作爲上部元件，因此可以吸收短於80〇nm的短波長 的光而進行光電轉換，以有助於提高光電轉換效率。 根據本實施例模式的光電轉換裝置預先實現減少使單 晶矽基板薄片化而產生的單晶矽層的結晶缺陷，然後藉由 ❹ 使用大氣壓電漿CVD法使單晶矽層磊晶生長而厚膜化。因 此’可以獲得良好的厚膜的單晶矽層，並且由獲得了的單 晶矽構成光電轉換層來提高光電轉換效率。此外，可以反 復利用薄片化之後的單晶矽基板，因此，可以有效地利用 資源。 此外’在具有單晶矽層的單元元件上層疊具有非單晶 矽層的單元元件’具有層疊能隙不同的單元元件的結構。 再者，採用在光入射一側配置具有能隙大的光電轉換層（ 非單晶矽層）的單元元件的結構。因此，可以擴大光電轉 -59- 200945613 換裝置所吸收的光的波長帶範圍，而可以高效地吸收波長 帶範圍廣的太陽光。 因此，可以製造具有優良的光電轉換特性的光電轉換 裝置。 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地組合。 實施例模式7 在本實施例模式中，將參照附圖說明層疊多個單元元 件的光電轉換裝置，具體而言，層疊三層單元元件的所謂 疊層型光電轉換裝置。 圖18是示出層疊三層單元元件的疊層型光電轉換裝置 3 00的一例的截面示意圖。光電轉換裝置300具有在支撐基 板102上按順序層疊將單晶矽層用作光電轉換層的第一單 元元件116、將非單晶矽層用作光電轉換層的第二單元元 件230、將非單晶矽層用作光電轉換層的第三單元元件340 的結構。在支撐基板102和第.一單元元件1 16之間設置有第 —電極106，在第一電極1〇6和支撐基板102之間設置有絕 緣層104。此外，選擇性地設置有接觸於第一電極1〇6的第 一輔助電極353。在第三單元元件340上設置有第二電極 352，選擇性地設置有接觸於該第二電極352的第二輔助電 極 354 ° 較佳地是，光電轉換裝置3 00採用光從第三單元元件 3 4 0—側入射的結構，並以光電轉換層的能隙從第三單元 元件340 —側遞減的方式配置。例如，較佳地是，在第一 -60- .200945613 單元元件1 16的單晶矽層1 13的1.12eV爲能隙，作爲比第 —單元元件1 16更接近光入射一側的第二單元元件230的非 單晶矽層224，使用其能隙大於1.12eV的材料，再者作爲 比該層更接近於光入射一側的第三單元元件340的非單晶 矽層344，較佳的使用其能隙最大的材料。藉由使各個單 元元件的能隙不同，並以越靠近光入射一側能隙越大的方 式配置，可以使各個單元元件吸收的光的波長帶不同，而 0 可以高效地吸收波長帶範圍廣的太陽光。 對於支撐基板102至第二單元元件230的結構及製造方 法的與上述實施例模式相同的部分，在此省略說明或簡單 地說明。 在完成第一單元元件116的形成之後，形成構成第二 單元元件230的一種導電型的第三雜質矽層222、非單晶矽 層224、與上述一種導電型相反的導電型的第四雜質矽層 226。然後，在第二單元元件230上形成一種導電型的第五 ❹ 雜質矽層342、非單晶矽層344、與上述一種導電型相反的 導電型的第六雜質矽層3 46，來形成第三單元元件3 40。第 五雜質矽層3 42具有與第二單元元件230的第四雜質矽層 22 6相反的導電型。換言之，在光電轉換裝置3 00中按順序 層疊第一電極106上的一種導電型的第一雜質矽層108、單 晶矽層113、與上述一種導電型相反的導電型的第二雜質 矽層114、一種導電型的第三雜質矽層222、非單晶矽層 224、與上述一種導電型相反的導電型的第四雜質矽層22 6 、一種導電型的第五雜質矽層342、非單晶矽層3 44以及與 -61 - 200945613 上述一種導電型相反的導電型的第六雜質矽層3 46。 第三單元元件340的第五雜質矽層3 42與第二單元元件 230的第三雜質矽層222相同，第六雜質矽層346與第四雜 質矽層226相同。換言之，在第五雜質矽層342爲p型的情 況下，第六雜質矽層3 46爲η型，反之，亦可。在雜質矽層 爲ρ型的情況下，對原料氣體添加乙硼烷，另外，在雜質 矽層爲η型的情況下，對原料氣體添加磷化氫即可。 在此，圖19Α是示出本實施例模式的光電轉換裝置300 所具有的第一單元元件116、第二單元元件230、第三單元 元件340的一例的截面示意圖。其示出第一單元元件11 6配 置有Ρ +型的第一雜質矽層108(ρ +層）、ρ型的第一單晶矽 層11〇(Ρ層）、i型的第二單晶矽層112(i層）、η型的第 二雜質矽層114 (η層）的例子，並示出第二單元元件230 配置有Ρ型的第三雜質矽層222 (ρ層）、i型的非單晶矽層 224(i層）、η型的第四雜質矽層226(n層）的例子。其 還示出第三單元元件340配置有ρ型的第五雜質矽層342 (ρ 層）、1型的非單晶矽層344 ( i層）、η型的第六雜質矽層 3 46 ( η層）的例子。 圖19Β是對應於圖19Α的第一單元元件116、第二單元 元件230、第三單元元件340的能帶圖。在圖19Β中，EgCl 示出單晶矽層1 13的能隙。Egc2’示出非單晶矽層224的能 隙。Egc3示出非單晶矽層344的能隙。此外，Ec示出傳導 帶下限的能級，Εν示出價電子帶上限的能級，Ef示出費密 能級。第一單元元件116具有EgCl的能隙的單晶矽層，第 200945613 二單元元件23 0具有其能隙比EgCI大，即EgC2’的非單晶 矽層，第三單元元件340具有其能隙比Egc2’大，即Egc3 的非單晶矽層。此外，光從η型的第六雜質矽層3 46 (η層 )一側入射。因此，從光入射一側按具有能隙大的光電轉 換層的單元元件的順序配置。 如圖19Β的能帶示意圖所示，在由於光激發產生的載 流子中，電子流到η層一側，電洞流到ρ層一側。在第一.單 φ 元元件1 16和第二單元元件23 0的連接部中形成有ρη接面， 從等效電路來看以與電流流過的方向反向的方式插入二極 體。在此情況下，在第二雜質矽層114和第三雜質矽層222 的接合介面中形成複合中心，在該接合介面中使複合電流 流過。藉由在第二雜質矽層114上形成與上述第二雜質矽 層114相反的導電型的第三雜質矽層22 2，在接合介面中可 以形成複合中心。此外，在第二單元元件23 0和第三單元 元件340的連接部中也形成有ρη接面，從等效電路來看以 φ 與電流流過的方向反向的方式插入二極體。在此情況下， 在第四雜質矽層22 6和第五雜質矽層3 42的接合介面中形成 複合中心，在該接合介面中使複合電流流過。 藉由如上述那樣採用叠層型光電轉換裝置，可以擴大 光的吸收波長帶範圍，而有助於進一步提高光電轉換效率 〇 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地組合。 實施例模式8 -63- 200945613 藉由使用在實施例模式1至7中獲得的光電轉換裝置可 以製造太陽能發電模組。在本實施例模式中’圖20 A示出 使用上述實施例模式所示的光電轉換裝置的太陽能發電模 組的一例。太陽能發電模組1 028由在支撐基板102的一面 上設置的單元元件116構成。在支撐基板102和單元元件 11 6之間從支撐基板102—側設置有絕緣層104、第一電極 106。第一電極106連接到輔助電極118。 在支撐基板102的一面上（形成有單元元件116的一側 )形成輔助電極11 8和第二電極120，並且它們在支撐基板 102的端部區域上分別連接到連接器用的第一背面電極 1 02 6及第二背面電極1 027。圖20B是對應於C-D截斷線的截 面圖，藉由支撐基板102的貫通口，輔助電極118連接於第 一背面電極1026且第二電極120連接於第二背面電極1027 如上所述，藉由在支撐基板102上設置單元元件116來 形成光電轉換裝置1〇〇，可以實現太陽能發電模組1 028的 薄型化。 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地組合。 實施例模式9 圖21示出使用上述實施例模式8所示的太陽能發電模 組1028的太陽能發電系統的一例。一個或多個太陽能發電 模組1028的輸出電力由充電控制電路1029充電到蓄電池 1030。在蓄電池1030的充電量多的情況下，有時會直接輸 -64 - 200945613 出到負載1031。 藉由將雙電層電容器用作蓄電池1 030，當充電時不需 要化學反應，可以進行快速的充電。此外，與利用化學反 應的鉛蓄電池相比，其壽命可以延長到大約8倍，且其充 放電效率可以提高到1.5倍。作爲負載1031可以舉出螢光 燈、發光二極體、電致發光面板等的照明、小型的電子設 備等。像這樣，使用根據本發明的光電轉換裝置的太陽能 0 發電模組可以應用於各種各樣的用途。 本實施例模式可以與其他實施例模式適當地組合。 【圖式簡單說明】 在附圖中： 圖1 A和1B是示出根據本發明的光電轉換裝置的一例的 俯視圖及截面圖； 圖2 A至2E是示出根據本發明的光電轉換裝置的製造方 φ 法的一例的截面圖； 圖3 A至3 C是示出根據本發明的光電轉換裝置的製造方 法的一例的截面圖； 圖4 A至4C是示出根據本發明的光電轉換裝置的製造方 法的一例的截面圖； 圖5 A至5D是示出從圓形的單晶矽基板切出預定的形 狀的單晶矽基板的方式的圖； 圖6是示出可以應用於本發明的離子摻雜裝置的結構 的示意圖； -65- 200945613 圖7是示出可以應用於本發明的雷射處理裝置的結構 的示意圖； 圖8是示出根據本發明的光電轉換裝置的一例的截面 圖， 圖9A是根據本發明的光電轉換裝置的單元元件的截面 圖和圖9B是對應於圖9A的能帶圖； 圖10A至10D是示出根據本發明的光電轉換裝置的製 造方法的變形例子的截面圖； 0 圖11A至11D是示出根據本發明的光電轉換裝置的製 造方法的變形例子的截面圖； 圖12A至1 2D是示出根據本發明的光電轉換裝置的製 造方法的變形例子的截面圖； 圖13是示出根據本發明的光電轉換裝置的一例的截面 I 〇,| _ 圖， 圖I4是示出根據本發明的串聯型光電轉換裝置的一例 的截面圖； ❹ 圖15A和15B是示出根據本發明的串聯型光電轉換裝置 的製造方法的一例的截面圖； 圖16A和16B是示出根據本發明的串聯型光電轉換裝置 的製造方法的一例的截面圖； 圖17A是根據本發明的串聯型光電轉換裝置的單元元 件的截面圖和圖17B是對應於圖17A的能帶圖； 圖18是示出根據本發明的叠層型光電轉換裝置的一例 的截面圖； —66 - 200945613 圖19A是根據本發明的疊層型光電轉換裝置的單元元 件的截面圖和圖19B是對應於圖19 A的能帶圖； 圖20A和20B是說明太陽能發電模組的結構的示意圖； 以及 圖21是說明太陽能發電系統的一例的示意圖。 【主要元件符號說明】 100 :光電轉換裝置 Φ 1 〇 1 :單晶矽基板 102 :支撐基板 1 〇 3 :脆弱層 1 0 4 :絕緣層 105 :保護層 1 0 6 :電極 108 :雜質矽層 1 1 0 :單晶矽層 〇 112 :單晶矽層 1 1 3 :單晶矽層 1 1 4 :雜質砂層 1 1 6 :單元元件 1 18 :輔助電極 1 1 9 :鈍化層 1 20 :電極 1 3 0 :剝離基板 1 8 0 :雷射光束 200945613 200 :光電轉換裝置 217 :輔助電極 21 9 :輔助電極 222 :雜質矽層 2 2 4 :非單晶矽層 226 :雜質矽層 23 0 :單元元件 23 2 :電極 3 00:光電轉換裝置 3 4 0 :單元元件 342 :雜質矽層 344 :非單晶矽層 3 4 6 :雜質砂層 3 5 2 :電極 3 5 3 :單元元件 3 5 4 :單元元件 5 1 0 :雷射振盪器 51 1 :光學系統 5 1 2 :氣體噴射筒 5 1 3 :氣體供給部 5 1 4 :流量控制部 5 1 5 :氣體加熱部 5 1 6 :氣體供給部 5 1 7 :柱面透鏡陣列 -68- 200945613 5 1 8 :柱面透鏡 5 1 9 :反射鏡 520 :雙合柱面透鏡 521 :光入射窗口 522 :基板台 523 :導軌 524 :滑塊

53 0 :被照射體 1 0 1 a :單晶矽基板 1 0 1 b :單晶矽基板 1 0 1 c :單晶矽基板 1 0 1 d :單晶矽基板 1 026 :背面電極 1 027 :背面電極 1 028 :太陽能發電模組 1029:充電控制電路 1 0 3 0 :蓄電池 1031 :負載 2000 :離子源 2 0 0 1 :燈絲 2 0 0 2 :燈絲電源 2 0 0 3 :電源控制部 2004 :氣體供應部 2 0 0 5 :電極系統 -69 200945613 2006 :載置台 2007 :質量分析管 2008:質量分析計 20 1 7 :離子束 -70-

Claims (1)

1. 200945613 十、申請專利範圍 1. 一種光電轉換裝置的製造方法，包含： 在離單晶矽基板的一表面有預定的深度的區域中形成 脆弱層； 在該單晶矽基板的該一表面側形成第一雜質矽層； 在該第一雜質矽層上形成第一電極； 配置支撐基板和該單晶矽基板，以使該支撐基板的〜 Ο 表面和該單晶砂基板的該一表面彼此相對； 將該單晶矽基板和該支撐基板結合，而至少中間夾著 該第一雜質矽層和該第一電極； 藉由熱處理，沿著該脆弱層或該脆弱層附近分離該單 晶矽基板，以在該支撐基板上形成單晶矽層； 進行該單晶矽層的結晶缺陷修復處理； 藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生的電漿，使 至少包含矽烷類氣體的原料氣體活性化，以形成矽層，逝 ® 以該單晶矽層爲種子層，磊晶生長該矽層；以及 在該磊晶生長的單晶矽層中的表面側上形成第二雜質 砂層。 2. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該大氣壓或接近大氣壓的壓力爲0.1氣壓至10氣壓 的範圍。 3_如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該結晶缺陷修復處理是雷射處理或使用爐的熱處理 -71 - 200945613 4. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該結晶缺陷修復處理是RTA處理或閃光燈照射。 5. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該矽烷類氣體是矽烷、乙矽烷或丙矽烷。 6. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中對該原料氣體添加稀有氣體或氫。 7. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中通過該單晶矽基板的該一表面對該單晶矽基板照射 η 離子或簇離子來形成該脆弱層。 8. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該磊晶生長的單晶矽層的區域爲本徵半導體》 9. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，還包含： 在該第二雜質矽層上形成一種導電型的第三雜質矽層 t 在該第三雜質矽層上形成非單晶矽層；以及 0 在該非單晶矽層上形成與該種導電型相反的導電型的 第四雜質矽層。 10. 如申請專利範圍第1項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中該第一電極接觸於該支撐基板的表面。 11·如申請專利範圍第7項的光電轉換裝置的製造方法 ，其中對該單晶矽基板照射的該離子或簇離子包含高比例 的H3 +離子。 I2· —種光電轉換裝置的製造方法，包含： -72- 200945613 在離單晶矽基板的一表面有預定的深度的區域中形成 脆弱層； 在該單晶矽基板的該一表面側形成第一雜質矽層； 在該第一雜質矽層上形成第一電極； 配置支撐基板和該單晶矽基板，以使該支撐基板的一 表面和該單晶矽基板的該一表面彼此相對； 將該單晶矽基板和該支撐基板結合，而至少中間夾著 ^ 該第一雜質砂層和該第一電極； 藉由熱處理，沿著該脆弱層或該脆弱層附近分離該單 晶矽基板，以在該支撐基板上形成單晶矽層； 進行該單晶矽層的結晶缺陷去除處理； 藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生的電漿，使 至少包含矽烷類氣體的原料氣體活性化，以形成矽層，並 以該單晶矽層爲種子層，磊晶生長該矽層；以及 在該磊晶生長的單晶矽層中的表面側上形成第二雜質 ❹矽層。 13. 如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該大氣壓或接近大氣壓的壓力爲0.1氣壓至10氣 壓的範圍。 14. 如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該結晶缺陷去除處理是蝕刻處理。 15. 如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該結晶缺陷去除處理是CMP處理。 16. 如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 -73- 200945613 法’其中該矽烷類氣體是矽烷、乙矽烷或丙矽烷。 17.如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法’其中對該原料氣體添加稀有氣體或氫。 18·如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法’其中通過該單晶矽基板的一表面對該單晶矽基板照射 離子或簇離子來形成該脆弱層。 19.如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法’其中該磊晶生長的單晶矽層的區域爲本徵半導體。 0 20·如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 法，還包含： 在該第二雜質矽層上形成一種導電型的第三雜質矽層 * 在該第三雜質矽層上形成非單晶矽層；以及 在該非單晶矽層上形成與該種導電型相反的導電型的 第四雜質矽層。 21. 如申請專利範圍第12項的光電轉換裝置的製造方 〇 法，其中該第一電極接觸於該支撐基板的表面。 22. 如申請專利範圍第18項的光電轉換裝置的製造方 法，其中對該單晶矽基板照射的該離子或簇離子包含高比 例的H3 +離子。 23. —種光電轉換裝置的製造方法，包含： 在離單晶矽基板的一表面有預定的深度的區域中形成 脆弱層； 在該單晶矽基板的該一表面側形成第一雜質矽層； -74- 200945613 在該第一雜質矽層上形成第一電極； 在該第一電極上形成絕緣層； 配置支撐基板和該單晶矽基板，以使該支撐基板的一 表面和該單晶矽基板的該一表面彼此相對； 將該單晶矽基板和該支撐基板結合，而至少中間夾著 該第一雜質矽層和該第一電極； 藉由熱處理，沿著該脆弱層或該脆弱層附近分離該單 φ 晶矽基板，以在該支撐基板上形成單晶矽層； 進行該單晶矽層的結晶缺陷修復處理； 藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生的電漿使至 少包含矽烷類氣體的原料氣體活性化，以形成矽層’並以 該單晶矽層爲種子層，磊晶生長該矽層；以及 在該磊晶生長的單晶矽層中的表面側上形成第二雜質 矽層。 24. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 © 法，其中該大氣壓或接近大氣壓的壓力爲〇_1氣壓至1〇氣 壓的範圍。 25. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該結晶缺陷修復處理是雷射處理或使用爐的熱處 理。 26. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該結晶缺陷修復處理是RTA處理或閃光燈照射。 27. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該矽烷類氣體是矽烷、乙矽烷或丙矽烷。 -75- 200945613 2 8.如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中對該原料氣體添加稀有氣體或氫。 29. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中通過該單晶矽基板的一表面對該單晶矽基板照射 離子或簇離子來形成該脆弱層。 30. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該磊晶生長的單晶矽層的區域爲本徵半導體。 3K如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 Q 法，還包含： 在該第二雜質矽層上形成一種導電型的第三雜質矽層 f 在該第三雜質矽層上形成非單晶矽層；以及 在該非單晶矽層上形成與該種導電型相反的導電型的 第四雜質矽層。 32. 如申請專利範圍第23項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該絕緣層接觸於該支撐基板的表面。 © 33. 如申請專利範圍第29項的光電轉換裝置的製造方 法，其中對該單晶矽基板照射的該離子或簇離子包含高比 例的H3 +離子。 34. —種光電轉換裝置的製造方法，包含： 在離單晶矽基板的一表面有預定的深度的區域中形成 脆弱層； 在該單晶矽基板的該一表面側形成第一雜質矽層； 在該第一雜質矽層上形成第一電極； -76- .200945613 在該第一電極上形成絕緣層； 配置支撐基板和該單晶矽基板，以使該支撐基板的一 r 表面和該單晶矽基板的該一表面彼此相對； 將該單晶矽基板和該支撐基板結合，而至少中間夾著 該第一雜質矽層和該第一電極； 藉由熱處理，沿著該脆弱層或該脆弱層附近分離該單 晶矽基板，以在該支撐基板上形成單晶矽層； 〇 進行該單晶矽層的結晶缺陷去除處理； 藉由在大氣壓或接近大氣壓的壓力下產生的電漿使至 少包含矽烷類氣體的原料氣體活性化，以形成矽層，並以 該單晶矽層爲種子層磊晶生長該矽層；以及 在該磊晶生長的單晶矽層中的表面側上形成第二雜質 矽層。 35. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該大氣壓或接近大氣壓的壓力爲0.1氣壓至10氣 © 壓的範圍。 36. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該結晶缺陷去除處理是蝕刻處理。 37. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法’其中該結晶缺陷去除處理是CMP處理。 38. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法’其中該矽烷類氣體是矽烷、乙矽烷或丙矽烷。 3 9.如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法’其中對該原料氣體添加稀有氣體或氫。 -77- 200945613 40. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法，其中通過該單晶矽基板的一表面對該單晶矽基板照射 離子或簇離子來形成該脆弱層。 41. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法，其中該磊晶生長的單晶矽層的區域爲本徵半導體。 42. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法，還包含： 在該第二雜質矽層上形成一種導電型的第三雜質矽層 © » 在該第三雜質矽層上形成非單晶矽層；以及 在該非單晶矽層上形成與該種導電型相反的導電型的 第四雜質矽層。 43. 如申請專利範圍第34項的光電轉換裝置的製造方 法’其中該絕緣層接觸於該支撐基板的表面。 44·如申請專利範圍第40項的光電轉換裝置的製造方 法’其中對該單晶矽基板照射的該離子或簇離子包含高比 ❹ 例的H3 +離子》 -78-