TWI495119B - 半導體基板、光電轉換裝置、半導體基板之製造方法，以及光電轉換裝置之製造方法 - Google Patents

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Description

半導體基板、光電轉換裝置、半導體基板之製造方法，以及光電轉換裝置之製造方法
本發明係關於一種半導體基板、光電轉換裝置、半導體基板之製造方法以及光電轉換裝置之製造方法。
專利文獻1係揭示一種串疊型(Tandem)異質光電轉換元件之製造方法。於該製造方法，在Si基板上形成V字型溝後，於該Si基板形成PN接面，並且在該Si基板上使III-V族化合物半導體磊晶成長。於專利文獻1係揭示一種在成長溫度為500℃以下且V族元素對III族元素的入射通量比為15以上的條件下，使III-V族化合物半導體磊晶成長之方法。
(專利文獻1)日本特開平5-3332號公報
太陽電池等光電轉換裝置的光電轉換效率，係受產生光電轉換元件的電動勢之具有空間電荷區域之半導體結晶的結晶性大小所左右。特別是，使化合物半導體結晶在Si基板上磊晶成長的情況，因為Si基板與化合物半導體的晶格常數的差異，而容易使化合物半導體的結晶性降低。結晶性降低時，則光電轉換裝置的光電轉換效率降低。
為了解決上述課題，本發明的第一態樣中提供一種半導體基板，其係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，其係形成於基底基板上，具有露出基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在開口內部之基底基板的表面，形成於開口的內部；其中，光吸收構造體係具有第1半導體及第2半導體，第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於第1傳導型第1半導體的上方且具有與第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；以及形成於第1傳導型第1半導體與第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比第1傳導型第1半導體與第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；第2半導體係包含：與第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於第1傳導型第2半導體的上方且具有與第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體；以及形成於第1傳導型第2半導體與第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比第1傳導型第2半導體與第2傳導型第2半導體更低之低載子濃度第2半導體。阻礙體亦可具有複數個開口，具備形成於複數個開口內之複數個光吸收構造體。
半導體基板之光吸收構造體可復具有第3半導體，第3半導體係包含：與第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體；形成於第1傳導型第3半導體的上方且具有與第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體；以及形成於第1傳導型第3半導體與第2傳導型第3半導體之間且有效載子濃度比第1傳導型第3半導體與第2傳導型第3半導體更低之低載子濃度第3半導體。於該半導體基板中，例如第1半導體含有具有第1禁帶(forbidden band)寬的材料，第2半導體含有具有比第1禁帶寬大之第2禁帶寬的材料，第3半導體含有具有比第2禁帶寬大之第3禁帶寬的材料。
而且，例如第1半導體係由Cx1 Siy1 Gez1 Sn1-x1-y1-z1 (0≦x1＜1，0≦y1≦1，0≦z1≦1，且0＜x1+y1+z1≦1)所構成，第2半導體係由Alx2 Iny2 Ga1-x2-y2 Asz2 Pw1 N1-z2-w1 (0≦x2≦1，0≦y2≦1，且0≦x2+y2≦1；以及0≦z2≦1，0≦w1≦1，且0≦z2+w1≦1)所構成，第3半導體係由Alx3 Iny3 Ga1-x3-y3 Asz3 P1-z3 (0≦x3≦1，0≦y3≦1，0≦z3≦1，且0≦x3+y3≦1)所構成。
作為一例，光吸收構造體係接受光的照射而激發載子，在基底基板與第1傳導型第1半導體之間、第2傳導型第1半導體與第1傳導型第2半導體之間、第2傳導型第2半導體與第1傳導型第3半導體之間以及第2傳導型第3半導體的與和低載子濃度第3半導體連接的面的相反面上之至少一位置，具有抑制載子再結合之再結合抑制層。半導體基板可復具備：隧道接合層，係在第2傳導型第1半導體與第1傳導型第2半導體之間以及第2傳導型第2半導體與第1傳導型第3半導體之間的至少一位置，具有經高濃度摻雜P型雜質之P型雜質層以及經高濃度摻雜N型雜質之N型雜質層。半導體基板亦可復具備：連接形成於光吸收構造體的側壁且抑制載子在側壁再結合之再結合抑制體。
而且，於半導體基板，例如從第1半導體、第2半導體及第3半導體中選出之一種以上的半導體，係在與第1半導體、第2半導體及第3半導體各自與基底基板平行的面之中心的距離還大的位置且有成為較大的禁帶寬的組成分佈。第1半導體的組成亦可依第1半導體與第2半導體的層合方向上之與基底基板的距離而變化。例如，第1半導體係具有與基底基板的距離越大而矽的比例越少之組成。
於本發明的第2實施態樣中提供一種光電轉換裝置，其係具備第1實施態樣的半導體基板，將入射至光吸收構造體之入射光轉換為電力。該光電轉換裝置亦可復具備：使入射光的至少一部分聚光並入射至光吸收構造體之聚光部。聚光部例如將入射光所含之第1顏色區域的光聚光並入射至低載子濃度第1半導體，並將比第1顏色區域更短波長區域之第2顏色區域的光聚光並入射至低載子濃度第2半導體。
而且，該光電轉換裝置可復具備：配置於光吸收構造體之入射光入射的面之透明電極；以及連接於透明電極之配線；並且，配線係配置成不與入射光入射至透明電極的路徑重疊。該光電轉換裝置將包含於基底基板的矽與光吸收構造體電性結合，並接受入射光的入射，在透明電極與矽之間產生電動勢。於該光電轉換裝置中，基底基板可具有與矽的容積(bulk)區域電性隔離且與光吸收構造體電性結合之阱(well)區域，接受入射光的入射，在透明電極與阱區域之間產生電動勢。
再者，該光電轉換裝置亦可復具備：覆蓋聚光部的表面並吸收或反射波長比相當於第1半導體的禁帶寬的波長更長之光的光學膜。該光電轉換裝置亦可復具備：配置於入射光入射至光吸收構造體的路徑上之含有重金屬的耐放射線膜。
而且，該光電轉換裝置係，其阻礙體可具有複數個開口，可具有形成於複數個開口內之複數個光吸收構造體，且具備分別對應複數個光吸收構造體之聚光部。複數個光吸收構造體係例如分別互相串聯或並聯連接。作為一例，互相串聯或並聯連接之複數個光吸收構造體，係與其他互相串聯或並聯連接之複數個光吸收構造體並聯或串聯連接。
於本發明的第3實施態樣中提供一種半導體基板之製造方法，其係具備以下步驟：於包含矽的基底基板的上方形成阻礙體的步驟；於阻礙體形成使基底基板表面之開口露出的步驟；於開口的內部形成第1傳導型第1半導體的步驟；於第1傳導型第1半導體的上方形成低載子濃度第1半導體的步驟；於低載子濃度第1半導體的上方形成具有與第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體的步驟；於第2傳導型第1半導體的上方形成與第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第2半導體的步驟；於第1傳導型第2半導體的上方形成低載子濃度第2半導體的步驟；以及於低載子濃度第2半導體的上方形成具有與第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體的步驟。
該低載子濃度第1半導體係具有比第1傳導型第1半導體與第2傳導型第1半導體低之有效載子濃度；該低載子濃度第2半導體係具有比第1傳導型第2半導體與第2傳導型第2半導體低之有效載子濃度。在形成第1半導體的步驟與形成第2半導體的步驟之間，亦可加熱第1半導體。
該製造方法復具備以下步驟，例如：於第2傳導型第2半導體的上方形成第1傳導型第3半導體的步驟；於第1傳導型第3半導體的上方形成低載子濃度第3半導體的步驟；以及於低載子濃度第3半導體的上方形成與第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體的步驟。
於本發明的第4實施態樣中提供一種光電轉換裝置之製造方法，其係具備：使用第3實施態樣之半導體基板之製造方法形成至少具有第1半導體及第2半導體之光吸收構造體的步驟；以及串聯或並聯連接光吸收構造體的步驟。
第1A圖係表示一實施態樣之半導體基板100的剖面之一例。半導體基板100係具備基底基板102、阻礙體104及光吸收構造體140。光吸收構造體140係具有第1半導體110及第2半導體120。
基底基板102為包含矽之基板。作為包含矽之基板，例如表面為矽之基板。例如，基底基板102為Si基板或SOI(silicon-on-insulator，絕緣層上覆矽)基板。基底基板102例如為B摻雜量2.0×1019 cm-3 之Si基板。
阻礙體104係形成於基底基板102上。於阻礙體104形成有使基底基板102表面露出之開口106。阻礙體104可阻礙結晶的成長。例如於藉由磊晶成長法使半導體的結晶成長的情況，在阻礙體104的表面，因半導體的結晶之磊晶成長受到阻礙，故半導體的結晶在開口106選擇性地磊晶成長。
阻礙體104的厚度以例如0.01μm以上5μm以下的厚度為佳。開口106的大小係以可以無錯位形成在開口106內部選擇性地成長之半導體之大小為佳。阻礙體104為例如氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層等或層合該些層的層。阻礙體104係例如藉由熱氧化法或CVD法(化學氣相沈積法)等而形成。
第1半導體110係具有第1傳導型第1半導體114、低載子濃度第1半導體115及第2傳導型第1半導體116。第1傳導型第1半導體114係具有P型或N型傳導型。
第2傳導型第1半導體116係形成於第1傳導型第1半導體114的上方。第2傳導型第1半導體116係具有與第1傳導型第1半導體114相異之傳導型。例如於第1傳導型第1半導體114具有P型傳導型的情況，第2傳導型第1半導體116具有N型傳導型。
低載子濃度第1半導體115係形成於第1傳導型第1半導體114與第2傳導型第1半導體116之間。低載子濃度第1半導體115之有效載子濃度，比第1傳導型第1半導體114與第2傳導型第1半導體116之有效載子濃度低。例如，低載子濃度第1半導體115為與第1傳導型第1半導體114及第2傳導型第1半導體116相同組成之本質半導體。低載子濃度第1半導體115亦可為形成於第1傳導型第1半導體114與第2傳導型第1半導體116之間的空間電荷區域。
此處，所謂「空間電荷區域」係指在半導體-半導體界面或半導體-金屬界面因空間電荷的不平衡(內建(build-in)電位)而在半導體內形成之區域。空間電荷區域係藉由半導體的PN接面、PIN接面、金屬與半導體間的肖特基(Schottky)接面及介電體與半導體間的接面等形成。
低載子濃度第1半導體115係接受光的照射時，生成電子與電洞。低載子濃度第1半導體115中生成的電子係移動至第1傳導型第1半導體114與第2傳導型第1半導體116中之具有N型傳導型的半導體。低載子濃度第1半導體115中生成的電洞係移動至具有P型傳導型的半導體。結果，第1半導體110係具有作為接受光的照射產生電的訊號之光電轉換裝置的作用。
第1半導體110，作為一例，連接於在阻礙體104的開口106內部露出之基底基板102的表面，形成於開口106內部或開口106內部與阻礙體104的上方。半導體基板100亦可在第1半導體110與基底基板102間具備其他半導體層。例如，半導體基板100亦可在第1半導體110與基底基板102間具備提供適合第1半導體110的結晶成長之種晶面的種晶。
第2半導體120係具有第1傳導型第2半導體124、低載子濃度第2半導體125及第2傳導型第2半導體126。第1傳導型第2半導體124係具有P型或N型傳導型。第1傳導型第2半導體124係與第2傳導型第1半導體116晶格匹配或近似晶格匹配。
於本說明書，所謂「近似晶格匹配」，係指雖然並非完全的晶格匹配，但互相連接的2個半導體的晶格常數的差小而可在因晶格不匹配產生之缺陷不顯著的範圍內將互相連接的2個半導體層合的狀態。此時，各半導體的結晶晶格在可彈性變形的範圍內變形，吸收上述晶格常數的差。例如Ge與GaAs的層合狀態為近似晶格匹配的狀態。
第2傳導型第2半導體126係形成於第1傳導型第2半導體124的上方。第2傳導型第2半導體126係具有與第1傳導型第2半導體124相異之傳導型。例如於第1傳導型第2半導體124具有P型傳導型的情況，第2傳導型第2半導體126具有N型傳導型。
低載子濃度第2半導體125係形成於第1傳導型第2半導體124與第2傳導型第2半導體126之間。低載子濃度第2半導體125之有效載子濃度，比第1傳導型第2半導體124與第2傳導型第2半導體126之有效載子濃度低。例如，低載子濃度第2半導體125為與第1傳導型第2半導體124及第2傳導型第2半導體126相同組成之本質半導體。低載子濃度第2半導體125亦可為形成於第1傳導型第2半導體124與第2傳導型第2半導體126之間的空間電荷區域。
低載子濃度第2半導體125係接受光的照射時，生成電子與電洞。低載子濃度第2半導體125中生成的電子係移動至第1傳導型第2半導體124與第2傳導型第2半導體126中之具有N型傳導型的半導體。低載子濃度第2半導體125中生成的電洞係移動至具有P型傳導型的半導體。結果，第2半導體120係具有作為接受光的照射產生電的訊號之光電轉換裝置的作用。
半導體基板100亦可在第1半導體110與第2半導體120間具備其他半導體層。例如，半導體基板100亦可在第1半導體110與第2半導體120間具備形成隧道接面之半導體層。
第1半導體110與第2半導體120例如為化合物半導體。第1半導體110為例如Cx1 Siy1 Gez1 Sn1-x1-y1-z1 (0≦x1＜1，0≦y1≦1，0≦z1≦1，且0＜x1+y1+z1≦1)。第1半導體110亦可為非晶質或多結晶的Cx1 Siy1 Gez1 Sn1-x1-y1-z1 (0≦x1＜1，0≦y1≦1，0≦z1≦1，且0＜x1+y1+z1≦1)。例如，第1半導體110為Ge或SiGe。第1半導體110可復包含由Ge與組成相異之SiGe所構成之複數層半導體層。
第2半導體120為例如Alx2 Iny2 Ga1-x2-y2 Asz2 Pw1 N1-z2-w1 (0≦x2≦1，0≦y2≦1，且0≦x2+y2≦1；以及0≦z2≦1，0≦w1≦1，且0≦z2+w1≦1)。第2半導體120例如為InGaAs。第2半導體120亦可含有複數層半導體層。
第1半導體110與第2半導體120，作為一例，可藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如化學氣相沈積法(稱為CVD法)、有機金屬化學氣相沈積法(稱為MOCVD法)、分子束磊晶法(稱為MBE法)及原子層成長法(稱為ALD法)等。
例如，在基底基板102上藉由熱氧化法形成阻礙體104，以蝕刻等光微影(photolithography)法在阻礙體104形成到達基底基板102表面之開口106。然後，藉由以CVD法在該開口106的內部依序使第1傳導型第1半導體114與第2傳導型第1半導體116選擇性地成長，可形成第1半導體110。藉由第1半導體110在開口106的內部選擇性地成長，可抑制第1半導體110與基底基板102的晶格常數的差異造成之晶格缺陷生成。結果，因第1半導體110的結晶性提高，故可提高第1半導體110之光電轉換效率。
第1半導體110以在結晶成長後加熱為佳。於第1半導體110的內部，有因基底基板102與第1半導體110的晶格常數的差異等，而產生錯位等的晶格缺陷的情形。加熱第1半導體110時，晶格缺陷移動至第1半導體110的內部。該晶格缺陷移動至第1半導體110的內部，被第1半導體110的界面或側壁或是位於第1半導體110內部之去疵區(gettering sink)等捕捉、排除。藉由加熱第1半導體110，可降低第1半導體110的缺陷，提高第1半導體110的結晶性。
藉由使阻礙體104的開口106的大小成為一定的大小以下，可限制在開口106內部欲選擇性地成長的第1半導體110的大小。開口106的大小，只要是可藉由加熱使晶格缺陷移動至第1半導體110的表面之大小，即可藉由加熱排除第1半導體110內部的晶格缺陷，製造結晶性極高的第1半導體110。
開口106的底面積，較佳為1mm2 以下，更佳為25μm2 以上2500μm2 以下，再更佳為100μm2 以上1600μm2 以下，特佳為400μm2 以上900μm2 以下。若開口106的底面積比25μm2 小，在光電裝置的製作上面積少，而不佳。藉由提高第1半導體110的結晶性，可進一步提高第1半導體110的光電轉換效率。
第2半導體120，例如形成於開口106的內部、或開口106的內部及阻礙體104的上方。第2半導體120係以第1半導體110作為種晶進行結晶成長。於第1半導體110在開口106的內部結晶成長的情況，因第1半導體110具有高結晶性，故與第1半導體110晶格匹配或近似晶格匹配之第2半導體120亦具有高結晶性。結果，可提高第2半導體120的光電轉換效率。
第1半導體110係以具有第1禁帶寬的材料構成。第2半導體120，例如以具有比該第1禁帶寬更大之第2禁帶寬的材料構成。光電裝置係吸收具有對應禁帶寬的能量之光，轉換成電力。第1半導體110係吸收具有對應第1禁帶寬的能量之光，進行光電轉換。第2半導體120因具有比第1半導體110的寬度更大之第2禁帶，故吸收波長比第1半導體110所吸收的光之波長更短之光，進行光電轉換。因半導體基板100具有上述兩層串疊構造，半導體基板100可在寬廣的波長範圍有效地吸收光，故可提高光電轉換效率。
第1B圖係表示半導體基板100的剖面之其他一例。相對於第1A圖所示的半導體基板100，半導體基板100復具備第3半導體130。第3半導體130係與第2半導體120晶格匹配或近似晶格匹配，形成於第2半導體120的上方。
第3半導體130係具有第1傳導型第3半導體134、低載子濃度第3半導體135及第2傳導型第3半導體136。第1傳導型第3半導體134係具有P型或N型傳導型。第1傳導型第3半導體134係與第2傳導型第2半導體126晶格匹配或近似晶格匹配。
第2傳導型第3半導體136係形成於第1傳導型第3半導體134的上方。第2傳導型第3半導體136係具有與第1傳導型第3半導體134相異之傳導型。低載子濃度第3半導體135係形成於第1傳導型第3半導體134與第2傳導型第3半導體136之間。低載子濃度第3半導體135之有效載子濃度係比第1傳導型第3半導體134與第2傳導型第3半導體136之有效載子濃度更低。例如，低載子濃度第3半導體135為與第1傳導型第3半導體134及第2傳導型第3半導體136相同組成之本質半導體。低載子濃度第3半導體135亦可為形成於第1傳導型第3半導體134與第2傳導型第3半導體136之間的空間電荷區域。
第3半導體，例如為Alx3 Iny3 Ga1-x3-y3 Asz3 P1-z3 (0≦x3≦1，0≦y3≦1，0≦z3≦1，且0≦x3+y3≦1)。第3半導體130亦可含有具有比第2半導體所具有之第2禁帶寬更大之第3禁帶寬的材料。
第1半導體110、第2半導體120及第3半導體130，例如形成於開口106的內部。第1半導體110、第2半導體120及第3半導體130，其一部份可形成於阻礙體104的上方。藉由半導體基板100具有含有第1半導體110、第2半導體120及第3半導體130的3層串疊構造，半導體基板100因可在比第1A圖所示的半導體基板100更寬廣的波長範圍有效地吸收光，可提高光電轉換效率。
第2圖係表示其他實施態樣的光電轉換裝置200的剖面之一例。光電轉換裝置200係具備基底基板202、阱203、阻礙體204、第1半導體210、第2半導體220、第3半導體230、緩衝層242、半導體244、半導體246、半導體254、半導體256、接觸層268、透明電極272、鈍化層274、絕緣膜276及配線278。
阻礙體204係具有複數個開口206。光電轉換裝置200係具備形成於複數個開口206之光吸收構造體C1及光吸收構造體C2。光電轉換裝置200可復具備多個光吸收構造體。光吸收構造體C1及光吸收構造體C2，作為一例，具有相同構成。以下關於光吸收構造體C1的說明，亦可適用於光吸收構造體C2。
基底基板202係對應第1A圖之基底基板102，具有與基底基板102相同的構成。阻礙體204係對應阻礙體104，具有與阻礙體104相同的構成。
第1半導體210係具有BSF(Back Surface Field，背面電場)212、第1傳導型第1半導體214、低載子濃度第1半導體215、第2傳導型第1半導體216及窗口218。第1半導體210例如為IV族化合物半導體。作為一例，第1半導體210為Cx1 Siy1 Gez1 Sn1-x1-y1-z1 (0≦x1＜1，0≦y1≦1，0≦z1≦1，且0＜x1+y1+z1≦1)。第1半導體210例如為Ge或SiGe或CSiGe。第1半導體210亦可具有雙異質接面。第1半導體210亦可含有具有第1禁帶寬的材料。
第1傳導型第1半導體214係對應第1A圖之第1傳導型第1半導體114。第2傳導型第1半導體216係對應第2傳導型第1半導體116。光吸收構造體C1係於第1傳導型第1半導體214與第2傳導型第1半導體216之間具有有效載子濃度比第1傳導型第1半導體214與第2傳導型第1半導體216更低之低載子濃度第1半導體215。
作為第1傳導型第1半導體214，可例如厚度0.5μm以上50.0μm以下之P型Ge。作為其一例，第1傳導型第1半導體214為2.0μm之P型Ge。作為低載子濃度第1半導體215，可例如厚度為0.3μm以上3.0μm以下且載子濃度為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型Ge，B摻雜量為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型Ge。作為其一例，低載子濃度第1半導體215為1.0μm之P型Ge。
而且，作為第2傳導型第1半導體216，可例如厚度0.02μm以上5.0μm以下且P(磷)摻雜量為1×1018 cm-3 以上5×1020 cm-3 以下之N型Ge。作為其一例，第2傳導型第1半導體216為厚度0.05μm且P(磷)摻雜量為2.0×1018 cm-3 之N型Ge。含有上述第1傳導型第1半導體214及上述第2傳導型第1半導體216之第1半導體210，例如具有0.66eV之第1禁帶寬。
BSF212係為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。此處，BSF係Back Surface Field的簡稱。而且，所謂再結合，係指經激發的電子與經激發的電洞結合而消滅。BSF212可具有比第1傳導型第1半導體214及第2傳導型第1半導體216更大之禁帶寬。BSF212係形成於基底基板202的上方。
BSF212為與基底基板202晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為BSF212，可例如厚度為0.01μm至0.5μm且Ga摻雜量為5×1018 cm-3 以上5×1020 cm-3 以下之P型SiGe。作為一例，BSF212為厚度0.02μm且Ga摻雜量為2.0×1019 cm-3 之P型Si0.1 Ge0.9 。
窗口218為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。窗口218可具有比第1傳導型第1半導體214及第2傳導型第1半導體216更大之禁帶寬。窗口218係形成於第2傳導型第1半導體216的上方。窗口218為與第2傳導型第1半導體216晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為窗口218，可例如厚度為0.01μm至0.3μm且Si摻雜量為1×1018 cm-3 以上4×1019 cm-3 以下之N型GaInP。作為一例，窗口218為厚度0.02μm且Si摻雜量為5.0×1018 cm-3 之N型Ga0.5 In0.5 P。
第1半導體210所具有的各半導體層，例如藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如首先藉由前述的方法於基底基板202上形成具有使基底基板202表面露出之複數個開口206之阻礙體204。然後，藉由以MOCVD法於該開口206的內部依序使BSF212、第1傳導型第1半導體214、低載子濃度第1半導體215及第2傳導型第1半導體216及窗口218選擇性地成長，可形成第1半導體210。
第1半導體210係連接於在阻礙體204的開口206內部露出之基底基板202的表面，例如形成於開口206內部。第1半導體210的一部分，亦可從開口206突出形成於阻礙體204的上方。
緩衝層242，例如形成於窗口218的上方。緩衝層242，係例如與窗口218晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。緩衝層242亦可為可減少位於其上下的半導體層互相間的不良影響之半導體。緩衝層242例如藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。
作為緩衝層242，可例如厚度為0.01μm以上0.5μm以下且Si摻雜量為2.0×1018 cm-3 以上2.0×1019 cm-3 以下之N型GaAs。作為一例，緩衝層242為厚度0.1μm且Si摻雜量為3.0×1018 cm-3 之N型GaAs。
半導體244及半導體246係經高濃度摻雜P型雜質之P型半導體、或經高濃度摻雜N型雜質之N型半導體。半導體244及半導體246分別為具有不同傳導型之半導體。半導體244及半導體246亦可經隧道接面。
例如半導體244為經高濃度摻雜N型雜質之N型半導體且半導體246為經高濃度摻雜P型雜質之P型半導體的情況，於半導體244與半導體246的界面形成隧道接面。由於光吸收構造體C1具有該隧道接面，使因光電轉換而在第1半導體210與第2半導體220間生成的電子或電洞順利地流過第1半導體210與第2半導體220之間。結果，光吸收構造體C1可有效率地輸出電流。
作為半導體244，可例如厚度為0.01μm以上0.2μm以下且Si摻雜量為3.0×1018 cm-3 以上2.0×1019 cm-3 以下之N型GaAs。半導體244例如為厚度0.015μm且Si摻雜量為1.0×1019 cm-3 以上之N型GaAs。而且，作為半導體246，可例如厚度為0.01μm以上0.2μm以下且C摻雜量為2.0×1019 cm-3 以上1.0×1021 cm-3 以下之P型GaAs。半導體246例如為厚度0.015μm且C摻雜量為1.0×1020 cm-3 以上之P型GaAs。
半導體244及半導體246係形成於緩衝層242的上方。半導體244及半導體246係與緩衝層242晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。半導體244及半導體246可藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如，可以MOCVD法於緩衝層242的上方依序使半導體244及半導體246選擇性地成長。
第2半導體220係具有BSF222、第1傳導型第2半導體224、第2傳導型第2半導體226及窗口228。第2半導體220例如為化合物半導體。第2半導體220例如為Alx2 Iny2 Ga1-x2-y2 Asz2 Pw1 N1-z2-w1 (0≦x2≦1，0≦y2≦1，且0≦x2+y2≦1；以及0≦z2≦1，0≦w1≦1，且0≦z2+w1≦1)。第2半導體220可為InGaAs。第2半導體220亦可具有雙異質接面。第2半導體220亦可含有具有比第1半導體210所具有的第1禁帶寬更大之第2禁帶寬的材料。
第1傳導型第2半導體224係對應第1A圖之第1傳導型第2半導體124。第2傳導型第2半導體226係對應第2傳導型第2半導體126。光吸收構造體C1係於第1傳導型第2半導體224與第2傳導型第2半導體226之間具有有效載子濃度比第1傳導型第2半導體224與第2傳導型第2半導體226更低之低載子濃度第2半導體225。
作為第1傳導型第2半導體224，可例如厚度0.3μm以上3.0μm以下且Zn摻雜量為1.0×1017 cm-3 以上1.0×1020 cm-3 以下之P型InGaAs。第1傳導型第2半導體224為例如厚度0.05μm且Zn摻雜量為1.0×1019 cm-3 之P型In0.01 Ga0.99 As。作為低載子濃度第2半導體225，可例如厚度為0.3μm以上3.0μm以下且載子濃度為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型InGaAs，可例如Zn摻雜量為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型InGaAs。例如厚度1.0μm且載子濃度為1.0×1017 cm-3 ，Zn摻雜量為1.0×1017 cm-3 之P型In0.01 Ga0.99 As。
而且，作為第2傳導型第2半導體226，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Si摻雜量為5.0×1017 cm-3 以上6.0×1018 cm-3 以下之N型InGaAs。第2傳導型第2半導體226例如為厚度0.05μm且Si摻雜量為2.0×1018 cm-3 之N型In0.01 Ga0.99 As。而且，具有第1傳導型第2半導體224及第2傳導型第2半導體226之第2半導體220，例如具有1.39eV之第2禁帶寬。
BSF222為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。BSF222可具有比第1傳導型第2半導體224及第2傳導型第2半導體226更大之禁帶寬。BSF222可形成於半導體246的上方。BSF222為與半導體246晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為BSF222，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Zn摻雜量為1.0×1018 cm-3 以上5.0×1019 cm-3 以下之P型GaInP。BSF222例如為厚度0.02μm且Zn摻雜量為2.0×1019 cm-3 之P型Ga0.5 In0.5 P。
窗口228為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。窗口228可具有比第1傳導型第2半導體224及第2傳導型第2半導體226更大之禁帶寬。窗口228係例如形成於第2傳導型第2半導體226的上方。窗口228為與第2傳導型第2半導體226晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為窗口228，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Si摻雜量為1.0×1018 cm-3 以上1.0×1019 cm-3 以下之N型GaInP。作為其一例，窗口228為厚度0.02μm且Si摻雜量為5.0×1018 cm-3 之N型Ga0.5 In0.5 P。
第2半導體220所含的各半導體層，例如藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如藉由以MOCVD法於半導體246上依序使BSF222、第1傳導型第2半導體224、低載子濃度第2半導體225、第2傳導型第2半導體226及窗口228選擇性地成長，可形成第2半導體220。第2半導體220可形成於阻礙體204的開口206的內部，亦可從開口206突出於阻礙體204上形成其一部分。
半導體254及半導體256係經高濃度摻雜P型雜質之P型半導體、或經高濃度摻雜N型雜質之N型半導體。半導體254及半導體256為具有不同傳導型之半導體。半導體254與半導體256亦可經隧道接面。例如半導體254為經高濃度摻雜N型雜質之N型半導體且半導體256為經高濃度摻雜P型雜質之P型半導體的情況，於半導體254與半導體256的界面形成隧道接面。由於光吸收構造體C1具有該隧道接面，使因光電轉換而在第2半導體220與第3半導體230所形成的電子或電洞順利地流過第2半導體220與第3半導體230之間。結果，光吸收構造體C1可有效率地輸出電流。
作為半導體254，可例如厚度為0.01μm以上0.2μm以下且Si摻雜量為3.0×1018 cm-3 以上2.0×1019 cm-3 以下之N型GaAs。半導體254例如為厚度0.015μm且Si摻雜量為1.0×1019 cm-3 以上之N型GaAs。而且，作為半導體256，可例如厚度為0.01μm以上0.2μm以下且C摻雜量為2.0×1019 cm-3 以上1.0×1021 cm-3 以下之P型GaAs。半導體256例如為厚度0.015μm且C摻雜量為1.0×1020 cm-3 以上之P型GaAs。
半導體254及半導體256係形成於窗口228的上方。半導體254及半導體256係與窗口228晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。半導體254及半導體256可藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如，可以MOCVD法，於窗口228的上方依序使半導體254及半導體256選擇性地成長。
第3半導體230係具有BSF232、第1傳導型第3半導體234、低載子濃度第3半導體235、第2傳導型第3半導體236及窗口238。第3半導體230例如為化合物半導體。第3半導體230例如為Alx3 Iny3 Ga1-x3-y3 Asz3 P1-z3 (0≦x3≦1，0≦y3≦1，0≦z3≦1，且0≦x3+y3≦1)。第3半導體230可為GaInP。第3半導體亦可具有第3空間電荷區域。第3半導體230亦可具有雙異質接面。第3半導體230亦可含有具有比上述第2禁帶寬更大之第3禁帶寬的材料。
BSF232為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。BSF232係具有比第1傳導型第3半導體234及第2傳導型第3半導體236更大之禁帶寬。BSF232可形成於半導體256的上方。例如BSF232為與半導體256晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為BSF232，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Zn摻雜量為1.0×1018 cm-3 以上5.0×1019 cm-3 以下之P型AlGaInP。BSF232例如為厚度0.02μm且Zn摻雜量為2.0×1019 cm-3 之P型Al0.1 Ga0.4 In0.5 。
第1傳導型第3半導體234係具有P型或N型傳導型。第2傳導型第3半導體236係具有與第1傳導型第3半導體234相異之傳導型。例如於第1傳導型第3半導體234為P型半導體且第2傳導型第3半導體236為N型半導體的情況，於第1傳導型第3半導體234與第2傳導型第3半導體236間的低載子濃度第3半導體235形成空間電荷區域。光入射至該空間電荷區域時，第3半導體230生成電子與電洞。第3半導體230所生成的電子移動至第1傳導型第3半導體234與第2傳導型第3半導體236中的N型半導體側，電洞移動至P型半導體側。結果，第3半導體230係具有作為光電轉換裝置的作用。
作為第1傳導型第3半導體234，可例如厚度0.3μm以上3.0μm以下且Zn摻雜量為1.0×1017 cm-3 以上1.0×1020 cm-3 以下之P型GaInP。作為其一例，第1傳導型第3半導體234為厚度0.05μm且Zn摻雜量為1.0×1019 cm-3 之P型Ga0.5 In0.5 P。作為低載子濃度第3半導體235，可例如厚度為0.3μm以上3.0μm以下且載子濃度為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型GaInP，可例如Zn摻雜量為1.0×1016 cm-3 以上1.0×1018 cm-3 以下之P型GaInP。作為其一例，低載子濃度第3半導體235為厚度1.0μm且載子濃度為1.0×1017 cm-3 且Zn摻雜量為1.0×1017 cm-3 之P型Ga0.5 In0.5 P。
而且，作為第2傳導型第3半導體236，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Si摻雜量為5.0×1017 cm-3 以上6.0×1018 cm-3 以下之N型GaInP。作為其一例，第2傳導型第3半導體236為厚度0.05μm且Si摻雜量為2.0×1018 cm-3 之N型Ga0.5 In0.5 P。第3半導體230，例如具有1.80eV之第3禁帶寬。
窗口238為抑制電荷再結合之再結合抑制體的一例。窗口238係具有比第1傳導型第3半導體234及第2傳導型第3半導體236更大之禁帶寬。窗口238係形成於第2傳導型第3半導體236的上方。窗口238為與第2傳導型第3半導體236晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為窗口238，可例如厚度為0.01μm以上1μm以下且Si摻雜量為1.0×1018 cm-3 以上1.0×1019 cm-3 以下之N型AlGaInP。作為其一例，窗口238為厚度0.02μm且Si摻雜量為5.0×1018 cm-3 之N型Al0.1 Ga0.4 In0.5 P。
第3半導體230所含有的各半導體層，例如藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如藉由以MOCVD法於半導體256上依序使BSF232、第1傳導型第3半導體234、低載子濃度第3半導體235、第2傳導型第3半導體236及窗口238選擇性地成長，可形成第3半導體230。第3半導體230例如形成於阻礙體204的開口206的內部。第3半導體230，亦可從開口206突出於阻礙體204上形成其一部分。
接觸層268係為了確保形成於其上的透明電極272與第3半導體230的導電性所設置之半導體。接觸層268可具有與窗口238相同的傳導型。接觸層268係形成於窗口238上。接觸層268為與窗口238晶格匹配或近似晶格匹配之半導體。作為接觸層268，可例如厚度為0.01μm以上0.05μm以下且Si摻雜量為3.0×1018 cm-3 以上2.0×1019 cm-3 以下之N型GaAs。作為其一例，接觸層268為厚度0.10μm且Si摻雜量為6.0×1018 cm-3 之N型GaAs。或者厚度0.10μm且Te摻雜量為2.0×1019 cm-3 之N型GaAs。
接觸層268例如藉由磊晶成長法形成。作為磊晶成長法，例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。例如可以MOCVD法於窗口238上使接觸層268選擇性地成長。
鈍化層274係形成於光吸收構造體C1的側壁，抑制電荷在該側壁再結合。作為鈍化層274的材料，可例如InGaP。作為鈍化層274的形成方法，可例如CVD法、MOCVD法、MBE法及ALD法等。
絕緣膜276電性隔離各光吸收構造體。作為絕緣膜276的材料，可例如Al2 O3 、SiO2 、Si3 N4 、ZrO2 等。使用電漿CVD法、離子鍍覆法、濺鍍法、CVD法及MOCVD法等，可形成絕緣膜276。
透明電極272例如連接形成於接觸層268。透明電極272係從光吸收構造體C1輸出電力至外部。透明電極272係具有導電性，具有不遮斷入射至光吸收構造體C1的光之材料。作為透明電極272的材料，可例如ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、ZnO、TiO2 等。作為透明電極272的形成方法，可例如濺鍍法等。
阱203係形成於基底基板202所含的矽，與光吸收構造體C1的第1半導體電性結合。阱203係與該矽的容積區域電性隔離。例如阱203具有與該矽不同的傳導型的情況，因在阱203與該矽之間形成PN接面，阱203與該矽電性隔離。光吸收構造體C1所產生的電力，可以阱203與透明電極272之間的電動勢之形式抽出。
阱203可藉由離子注入法或熱擴散法形成。例如，以蝕刻等光微影法於基底基板202上形成在形成阱203的預定位置形成有開口之遮罩後，進行離子注入，可形成阱203。例如藉由於N型Si基底基板202注入或擴散B，可形成P型阱203。
配線278係連接於透明電極272，隔著透明電極272將光吸收構造體C1所抽出的電力輸出至外部電路。於本實施態樣，藉由配線278將光吸收構造體C2的透明電極272連接於光吸收構造體C1的阱203，將2個光吸收構造體串聯連接。作為配線278的材料，可例如Cu、Ag、Al等。作為配線278的形成方法，可例如CVD法、真空蒸鍍法及濺鍍法等。
光電轉換裝置200係具有含有第1半導體210、第2半導體220及第3半導體230的3層串疊構造。因光電轉換裝置200具有3層串疊構造，光電轉換裝置200可在寬廣的波長範圍有效地吸收光，故可提高光電轉換效率。
第3圖至第7圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。以下，使用圖式說明光電轉換裝置200之製造方法。光電轉換裝置200之製造方法係具備：形成阱的步驟、形成阻礙體的步驟、形成第1半導體的步驟、加熱第1半導體的步驟、形成第2半導體的步驟、形成第3半導體的步驟、進行鈍化處理的步驟及串聯或並聯連接光吸收構造體的步驟。
於形成阱的步驟中，於基底基板202形成阱203。例如，於N型矽基板的基底基板202形成P型阱203的情況，以蝕刻等光微影法於基底基板202上形成在形成阱203的預定位置具有開口之遮罩後，注入B離子，形成阱203。
於形成阻礙體的步驟中，如第3圖所示，於基底基板202上形成具有使基底基板202表面露出的開口206之阻礙體204。阻礙體204的形成，例如藉由熱氧化法，首先在基底基板202的全部表面形成氧化矽膜。藉由以蝕刻等光微影法於氧化矽膜形成使基底基板202表面露出的複數個開口206，形成阻礙體204。
於形成第1半導體的步驟中，如第4圖所示，於開口206的內部藉由選擇性磊晶成長法形成第1半導體210。例如，使用MOCVD法使具有P型SiGe的BSF212、P型Ge的第1傳導型第1半導體214、低載子濃度第1半導體215、N型Ge的第2傳導型第1半導體216及N型GaInP的窗口218之第1半導體210磊晶成長。
具體地，首先將形成有具有開口206的阻礙體204之Si基底基板202載置於減壓桶型MOCVD爐的加熱台上。然後，將爐內以高純度氫氣充分置換後，開始加熱基底基板202。結晶成長時的基板溫度係從500℃至800℃。在基底基板202安定於適當溫度時，將Si原料導入爐內，接著導入Ge原料，使P型SiGe的BSF212磊晶成長。
作為Si原料，可例如氯矽烷、二氯矽烷、三氯矽烷、四氯矽烷、矽烷或二矽烷。作為Ge原料，可例如鍺及四甲基鍺((CH3 )4 Ge)等。令受體(acceptor)雜質為Ga，可使用三甲基鎵(TMG)作為P型摻雜劑。而且，作為其他受體雜質，可使用B、Al。可使用三甲基硼(TMB)、三甲基鋁(TMA)作為摻雜劑。
可依序使P型Ge的第1傳導型第1半導體214、N型Ge的第2傳導型第1半導體216及N型GaInP的窗口218磊晶成長於BSF212上。作為In原料，可例如三甲基銦(TMI)。作為P原料，可例如膦(PH3 )。而且，令施體(donor)雜質為P，可使用膦作為N型摻雜劑。而且，作為其他施體雜質，可使用AS。可使用砷化氫(AsH3 )作為摻雜劑。
作為磊晶成長的條件之一例，例如反應爐內壓力為0.1大氣壓(atm)，成長溫度為650℃，成長速度為1至3μm/小時。作為原料的載氣，可使用高純度氫氣。於後述的各半導體的形成方法，同樣地可使用MOCVD法，藉由調整原料氣體、爐內壓力、成長溫度、成長時間等參數，進行磊晶成長。
於加熱第1半導體210的步驟中，藉由加熱第1半導體210，減少於第1半導體210的內部因基底基板202與第1半導體210的晶格常數差異等而產生的錯位等晶格缺陷，提高第1半導體210的結晶性。亦可分成複數個步驟加熱第1半導體210。例如，在未達第1半導體210的熔點之溫度下實施高溫退火後，在比高溫退火的溫度低之溫度下實施低溫退火。如此的兩步驟退火亦可重複進行複數次。
作為一例，形成第1半導體210的各半導體層全部後，加熱第1半導體210。亦可在形成第1半導體210所含的一部分半導體後，加熱第1半導體210。例如，亦可在只有形成P型SiGe的BSF212後，加熱第1半導體210。於該情況，高溫退火的溫度與時間，例如在850至900℃下2至10分鐘。低溫退火的溫度與時間，例如在650至780℃下2至10分鐘。如此的兩步驟退火，可例如重複進行10次。
於形成第2半導體220的步驟中，如第5圖所示，藉由磊晶成長法依序形成緩衝層242、半導體244、半導體246及第2半導體220。例如，使用MOCVD法，首先連接窗口218使N型GaAs的緩衝層242磊晶成長。然後，於緩衝層242的上方依序使N型GaAs的半導體244、P型GaAs的半導體246、P型GaInP的BSF222、P型InGaAs的第1傳導型第2半導體224、低載子濃度第2半導體225、N型InGaAs的第2傳導型第2半導體226及N型GaInP的窗口228磊晶成長。
作為As原料，可例如砷化氫(AsH3 )。作為受體雜質，又可例如C、Zn等。作為施體雜質，又可例如Si、Se、Ge、Sn、Te及S等。
於形成第3半導體的步驟中，如第6圖所示，藉由磊晶成長法依序形成半導體254、半導體256、第3半導體及接觸層268。例如，使用MOCVD法，首先連接窗口228，使N型GaAs的半導體254磊晶成長。然後，於半導體254的上方依序使P型GaAs的半導體256、P型AlGaInP的BSF232、P型GaInP的第1傳導型第3半導體234、低載子濃度第3半導體235、N型GaInP的第2傳導型第3半導體236、N型AlGaInP的窗口238及N型GaAs的接觸層268磊晶成長。
於進行鈍化處理的步驟，如第7圖所示，於光吸收構造體C1及光吸收構造體C2的側壁形成鈍化層274與絕緣膜276後，形成透明電極272。例如，使用MOCVD法於光吸收構造體C1及光吸收構造體C2的側面磊晶形成InGaP的鈍化層274。例如，藉由濺鍍法形成ZrO2 膜，可得絕緣膜276。
然後，以蝕刻等光微影法去除形成透明電極的位置之絕緣膜276一部分形成開口，使接觸層268露出。接著，形成在形成透明電極272的位置形成有開口之遮罩後，藉由濺鍍法形成例如由ITO所構成的透明電極膜。然後，藉由剝離(lift-off)遮罩，而如第7圖所示，形成透明電極272。
於串聯或並聯連接光吸收構造體的步驟中，如第2圖所示，形成配線278，連接光吸收構造體C1與光吸收構造體C2。例如，形成在形成配線278的位置形成有開口之遮罩後，藉由真空蒸鍍法蒸鍍例如由Al構成的金屬膜。然後，藉由剝離遮罩，可形成配線278。
於第2圖所示的光電轉換裝置200中，藉由配線278將光吸收構造體C2的透明電極272連接光吸收構造體C1的阱203，串聯連接2個光吸收構造體。於光電轉換裝置200中，可藉由配線278並聯連接光吸收構造體C1與光吸收構造體C2。例如於具有傳導性之Si基底基板202，不形成阱203而將光吸收構造體C1與光吸收構造體C2連接形成於基底基板202，則可將2個光吸收構造體的第1半導體210透過基底基板202而連接。於該狀態，將光吸收構造體C1與光吸收構造體C2的透明電極藉由配線連接時，則將2個光吸收構造體並聯連接。
於並聯連接的情況，可在無損結晶性的範圍內將形成並聯連接的2個以上光吸收構造體之2個以上的開口連接。將開口連接時，由於在其間形成與裝置相同的構造，故以在形成配線時不受階差的影響為佳。例如不使20μm四方的開口互相孤立，將與相鄰的開口間以例如3μm左右的細小開口連結。藉此，上側的配線不受階差的影響，可容易地連接。
第8圖係表示半導體基板100之光吸收構造體的之能帶之一例。第8圖的上部表示半導體基板100的剖面。第8圖的下部表示第1半導體110或第2半導體120的能帶。橫軸表示與第1半導體110或第2半導體120的基底基板102平行之面內位置。縱軸表示第1半導體110或第2半導體120的能帶。下方的曲線表示價電子帶，上方的曲線表示傳導帶的下端。上方的曲線與下方的曲線的間隔表示禁帶寬。
第1半導體110或第2半導體120，例如在與基底基板102平行的面內，具有距離與基底基板102平行的面的中心之距離較大的位置成為較大的禁帶寬的組成分佈。亦即，第1半導體110或第2半導體120具有與中心部比較，周圍部的禁帶寬變更大的組成分佈。
例如，第1半導體110或第2半導體120，如第8圖所示，於第1半導體110的中心部具有Eg1 的禁帶寬，於周圍部具有比Eg1 更大的Eg2 的禁帶寬。於第1半導體110為SiGe的情況，藉由從中心部往周圍部慢慢地增加Si的組成，如第8圖所示，禁帶寬改變。於第2半導體120為InGaAs的情況，藉由從中心部往周圍部慢慢地減少In的組成並增加Ga的組成，如第8圖所示，得到禁帶寬的變化。
因第1半導體110或第2半導體120的周圍部具有比中心部更寬的禁帶寬Eg2 ，可抑制因光電轉換產生之載子在周圍部再結合。上述光電轉換裝置200的第1半導體210、第2半導體220及第3半導體230中任一者，於與基底基板202平行的面內，可具有如第8圖所示變化之禁帶寬。
第9圖係表示半導體基板100的第1半導體之組成分佈的例。第9圖(a)係表示半導體基板100的剖面。第9圖(b)至第9圖(e)係表示第1半導體110所含的第1傳導型第1半導體114的組成分佈。第1半導體110的組成係依從第1半導體110與第2半導體120的層合方向上之距離基底基板102的距離而改變。
例如，第1半導體110為SiGe且第2半導體120為Ge的情況，在從第1半導體110連接於基底基板102的面朝第2半導體的方向減少矽的比例。Si的組成變化係如(b)至(d)所示的例，可連續變化。Si的組成變化亦可如(e)所示階段性地變化。
第1半導體110之Si的組成，以於第1傳導型第1半導體114改變，於低載子濃度第1半導體115及第2傳導型第1半導體116不改變為佳。結果，第1傳導型第1半導體114與基底基板102晶格匹配，並且第2傳導型第1半導體116與第1傳導型第2半導體124晶格匹配。
因在靠近包含Si的基底基板102之部位具有高的Si組成且在靠近Ge的第2半導體120之部位具有高的Ge組成，可緩和因基底基板102與第1半導體110以及第2半導體120之結晶常數差異所產生的內部應力。結果，減少因內部應力所生成的錯位等晶格缺陷，可提高結晶性。
第10圖係表示光電轉換裝置1000的剖面之一例。光電轉換裝置1000係具備基底基板1002、透明電極1072、配線1078、光吸收構造體C1、光吸收構造體C2、光吸收構造體C3、聚光構件1082及密封構件1084。基底基板1002係對應光電轉換裝置200之基底基板202。透明電極1072係對應透明電極272。配線1078係對應配線278。光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3係對應光電轉換裝置200的光吸收構造體C1，具有相同的構成。
聚光構件1082係以使入射光的至少一部分的光入射至光吸收構造體C1、光吸收構造體C2或光吸收構造體C3之方式聚集光束。聚光構件1082例如為光學透鏡。聚光構件1082可藉由如玻璃、塑膠等透光的材料所構成。聚光構件1082為具有聚集光束的透鏡效果之構件。光電轉換裝置1000亦可具有分別對應各光吸收構造體之複數個聚光構件1082。複數個聚光構件1082可如第10圖所示為一體成形。
聚光構件1082係設置於聚集光束入射至光吸收構造體C1、光吸收構造體C2或光吸收構造體C3的位置。聚光構件1082例如對應入射光的第1顏色區域以及比該第1顏色區域更短波長之第2顏色區域，又比該第2顏色區域更短波長之第3顏色區域，具有焦點距離不同之色差。
第11圖係表示具有色差的聚光構件的焦點位置。第11圖係第10圖之光吸收構造體C1的部分放大圖式。光吸收構造體C1係對應光電轉換裝置200的光吸收構造體C1，具有相同構成。於第11圖中，省略說明一部分的構成部分。
光吸收構造體C1係具有包含第1半導體1010、第2半導體1020及第3半導體1030之3層串疊構造。半導體1014、半導體1016、半導體1024、半導體1026、半導體1034及半導體1036係分別對應光電轉換裝置200的第1傳導型第1半導體214、第2傳導型第1半導體216、第1傳導型第2半導體224、第2傳導型第2半導體226、第1傳導型第3半導體234及第2傳導型第3半導體236。
聚光構件1082係具有色差，如第11圖所示，對應各波長的光的焦點係如F01、F02及F03所示分佈於一定的範圍。對於具有對應第1半導體1010的禁帶寬之能量的光之聚光構件1082的焦點位置F01，係位於第1半導體1010的第1空間電荷區域的位置，亦即位於低載子濃度半導體1015。對於具有對應第2半導體1020的禁帶寬之能量的光之聚光構件1082的焦點位置F02，係位於第2半導體1020的第2空間電荷區域的位置，亦即位於低載子濃度半導體1025。
對於具有對應第3半導體1030的禁帶寬之能量的光之聚光構件1082的焦點位置F03，係位於第3半導體1030的第3空間電荷區域的位置，亦即位於低載子濃度半導體1035。因聚光構件1082的對於各光的焦點位置係與第1空間電荷區域的位置、第2空間電荷區域的位置及第3空間電荷區域的位置相等，故光吸收構造體C1可有效率地吸收具有分別對應第1半導體1010、第2半導體1020及第3半導體1030的禁帶寬之波長的光。所以，可提高光電轉換裝置1000的光電轉換效率。
聚光構件1082可復包含以覆蓋其表面之方式吸收或反射波長比相當於第1半導體1010的禁帶寬的波長更長的光之光學膜。光電轉換裝置1000可復包含選擇性地配置於聚光構件1082所聚集的光中的入射至光吸收構造體C1等之光的路徑且含有重金屬的耐放射線膜。例如，於透明電極1072的上部，可更設置含有重金屬的耐放射線膜。
密封構件1084係如第10圖所示，一體地密封光電轉換裝置1000。密封構件1084可由如玻璃、塑膠等透明的材料所構成。密封構件1084亦可與聚光構件1082一體成形。聚光構件1082可經密封構件1084支持。
配線1078係對應光電轉換裝置200的配線278。配線1078係與配置於入射光入射側的光吸收構造體C1等之透明電極1072連接。配線1078係如第10圖所示，配置成不與入射光入射至透明電極1072的路徑重疊。亦即，可配置於因以聚光構件1082聚集入射光所產生的陰影部分。具體地，可配置於如第10圖所示的虛線下方的陰影區域。由於藉由上述配置，藉由聚光構件1082聚光的光不會被配線遮斷而入射至光吸收構造體，光電轉換裝置1000可有效率地光電轉換。
第12圖係表示光電轉換裝置1200的剖面之一例。第12圖的上部係表示光電轉換裝置1200的剖面。第12圖的下部係表示光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3的連接狀況的對應電路圖。光電轉換裝置1200係具備基底基板1202、阱1203、阻礙體1204、透明電極1272、配線1278、光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3。
基底基板1202係對應光電轉換裝置200的基底基板202。阱1203係對應阱203。透明電極1272係對應透明電極272。配線1278係對應配線278。光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3係對應光電轉換裝置200的光吸收構造體C1。
如第12圖所示，於光電轉換裝置1200中，藉由配線1278將光吸收構造體C3的透明電極1272連接於形成於光吸收構造體C2下部的阱1203，藉由配線1278將光吸收構造體C2的透明電極1272連接於形成於光吸收構造體C1下部的阱1203。亦即，光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3，係如第12圖下部的對應電路圖所示串聯連接。於該情況，光電轉換裝置1200所產生的電力，可以光吸收構造體C1的透明電極1272與光吸收構造體C3的阱1203間的電動勢之形式抽出。第12圖中雖表示三個光吸收構造體串聯連接之例，但亦可串聯連接更多的光吸收構造體。
第13圖係表示光電轉換裝置1300之一例。第13圖的上部係表示光電轉換裝置1300的剖面。第13圖的下部係表示光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3的連接狀況的對應電路圖。光電轉換裝置1300係具備基底基板1302、阱1303、阻礙體1304、透明電極1372、配線1378、光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3。
基底基板1302係對應光電轉換裝置200的基底基板202。阱1303係對應阱203。透明電極1372係對應透明電極272。配線1378係對應配線278。光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3係對應光電轉換裝置200的光吸收構造體C1。
如第13圖所示，於光電轉換裝置1300中，藉由配線1278將光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3的透明電極1272互相連接。而且，於光電轉換裝置1300中，藉由形成於下部之阱1303將光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3互相電性連接。亦即，光吸收構造體C1、光吸收構造體C2及光吸收構造體C3係如第13圖下部的對應電路圖所示，並聯連接。光電轉換裝置1300所產生的電力，可以透明電極1372與阱1303間的電動勢之形式抽出。第13圖中雖表示三個光吸收構造體並聯連接之例，亦可並聯連接更多的光吸收構造體。
如上述，互相串聯或並聯連接的複數個光吸收構造體，可進一步與其他互相串聯或並聯連接的複數個光吸收構造體並聯或串聯連接。
於以上的實施態樣中，在包含Si的基板上形成具有開口的阻礙體，於該開口內選擇性地使第1半導體、第2半導體及第3半導體磊晶成長。藉此，可減少起因於Si與化合物半導體的晶格常數差異之晶格缺陷，可形成結晶性高的串疊構造的光吸收構造體。因提高光吸收體的結晶性，故可得高光電轉換效率之光電轉換裝置。而且，藉由組合聚光構件，可有效率地聚光並使光入射至光吸收體，可進一步提高光電轉換裝置的光電轉換效率。
100．．．半導體基板
102、202、1202、1302．．．基底基板
104、204、1204、1304．．．阻礙體
106、206．．．開口
110、210、1010．．．第1半導體
114、214．．．第1傳導型第1半導體
115、215．．．低載子濃度第1半導體
116、216．．．第2傳導型第1半導體
120、220、1020．．．第2半導體
124、224．．．第1傳導型第2半導體
125、225．．．低載子濃度第2半導體
126、226．．．第2傳導型第2半導體
130、230、1030．．．第3半導體
134、234．．．第1傳導型第3半導體
135、235．．．低載子濃度第3半導體
136、236．．．第2傳導型第3半導體
140、C1、C2、C3．．．光吸收構造體
200、1000、1200、1300．．．光電轉換裝置
203、1203、1303．．．阱
212、222、232．．．BSF
218、228、238．．．窗口
242．．．緩衝層
244、246、254、256、1014、1016、1024、1026、1034、1036．．．半導體
268．．．接觸層
272、1072、1272、1372．．．透明電極
274．．．鈍化層
276．．．絕緣膜
278、1078、1278、1378．．．配線
1015、1025、1035．．．低載子濃度半導體
1082．．．聚光構件
1084．．．密封構件
Eg1 、Eg2 ．．．禁帶寬
F01、F02、F03．．．焦點位置
第1A圖係表示半導體基板100的剖面之一例。
第1B圖係表示半導體基板100的剖面之一例。
第2圖係表示光電轉換裝置200的剖面之一例。
第3圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。
第4圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。
第5圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。
第6圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。
第7圖係表示光電轉換裝置200的製造過程之剖面例。
第8圖係表示半導體基板100之光吸收構造體的之能帶之一例。
第9圖(a)至(e)係表示半導體基板100的第1半導體之組成分佈的例。
第10圖係表示光電轉換裝置1000的剖面之一例。
第11圖係表示具有色差的聚光構件的焦點位置。
第12圖係表示光電轉換裝置1200的剖面之一例。
第13圖係表示光電轉換裝置1300的剖面之一例。
100．．．半導體基板
102．．．基底基板
104．．．阻礙體
106．．．開口
110．．．第1半導體
114．．．第1傳導型第1半導體
115．．．低載子濃度第1半導體
116．．．第2傳導型第1半導體
120．．．第2半導體
124．．．第1傳導型第2半導體
125．．．低載子濃度第2半導體
126．．．第2傳導型第2半導體
140．．．光吸收構造體

Claims (22)

  1. 一種半導體基板，其係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，係形成於前述基底基板上，具有露出前述基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在前述開口內部之前述基底基板的表面，形成於前述開口的內部；其中，前述光吸收構造體係具有第1半導體、第2半導體及第3半導體，前述第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體的上方且具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；以及形成於前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；前述第2半導體係包含：與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與前述第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於前述第1傳導型第2半導體的上方且具有與前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型 第2半導體；以及形成於前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之低載子濃度第2半導體；前述第3半導體係包含：與前述第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體；形成於前述第1傳導型第3半導體的上方且具有與前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體；以及形成於前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體更低之低載子濃度第3半導體；前述第1半導體含有具有第1禁帶寬的材料，且由Cx1 Siy1 Gez1 Sn1-x1-y1-z1 (0≦x1<1，0≦y1≦1，0≦z1≦1，且0<x1+y1+z1≦1)所構成；前述第2半導體含有具有比前述第1禁帶寬更大之第2禁帶寬的材料，且由Alx2 Iny2 Ga1-x2-y2 Asz2 Pw1 N1-z2-w1 (0≦x2≦1，0≦y2≦1，且0≦x2+y2≦1；以及0≦z2≦1，0≦w1≦1，且0≦z2+w1≦1)所構成；前述第3半導體含有具有比前述第2禁帶寬更大之第3禁帶寬的材料，且前述第3半導體係由 Alx3 Iny3 Ga1-x3-y3 Asz3 P1-z3 (0≦x3≦1，0≦y3≦1，0≦z3≦1，且0≦x3+y3≦1)所構成。
  2. 一種半導體基板，其係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，係形成於前述基底基板上，具有露出前述基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在前述開口內部之前述基底基板的表面，形成於前述開口的內部；其中，前述光吸收構造體係具有第1半導體、第2半導體及第3半導體，前述第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體的上方且具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；以及形成於前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；前述第2半導體係包含：與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與前述第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於前述第1傳導型第2半導體的上方且具有與 前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體；以及形成於前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之低載子濃度第2半導體；前述第3半導體係包含：與前述第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體；形成於前述第1傳導型第3半導體的上方且具有與前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體；以及形成於前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體更低之低載子濃度第3半導體；前述光吸收構造體係接受光的照射而激發載子，在前述基底基板與前述第1傳導型第1半導體之間、前述第2傳導型第1半導體與前述第1傳導型第2半導體之間、前述第2傳導型第2半導體與前述第1傳導型第3半導體之間以及前述第2傳導型第3半導體的與和前述低載子濃度第3半導體連接的面相反面上之至少一位置，具有抑制前述載子再結合之再結合抑制層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體基板，其中，復具 備：連接形成於前述光吸收構造體的側壁且抑制前述載子在前述側壁再結合之再結合抑制體。
  4. 一種半導體基板，其係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，係形成於前述基底基板上，具有露出前述基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在前述開口內部之前述基底基板的表面，形成於前述開口的內部；其中，前述光吸收構造體係具有第1半導體、第2半導體及第3半導體，前述第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體的上方且具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；前述第2半導體係包含：與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與前述第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於前述第1傳導型第2半導體的上方且具有與 前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體；以及形成於前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之低載子濃度第2半導體；前述第3半導體係包含：與前述第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體；形成於前述第1傳導型第3半導體的上方且具有與前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體；以及形成於前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體更低之低載子濃度第3半導體；前述第2傳導型第1半導體與前述第1傳導型第2半導體之間以及前述第2傳導型第2半導體與前述第1傳導型第3半導體之間的至少一位置，復具備具有經高濃度摻雜P型雜質之P型雜質層以及經高濃度摻雜N型雜質之N型雜質層之隧道接合層。
  5. 一種半導體基板，其係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，係形成於前述基底基板上，具有露出前述 基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在前述開口內部之前述基底基板的表面，形成於前述開口的內部；其中，前述光吸收構造體係具有第1半導體、第2半導體及第3半導體，前述第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體的上方且具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；前述第2半導體係包含：與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與前述第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於前述第1傳導型第2半導體的上方且具有與前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體；以及形成於前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之低載子濃 度第2半導體；前述第3半導體係包含：與前述第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體；形成於前述第1傳導型第3半導體的上方且具有與前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體；以及形成於前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體更低之低載子濃度第3半導體；從前述第1半導體、前述第2半導體及前述第3半導體中選出之一種以上的半導體係具有：在前述第1半導體、前述第2半導體及前述第3半導體各者之與平行於前述基底基板的面之中心的距離較大的位置會具有較大的禁帶寬的組成分佈。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體基板，其中，前述第1半導體的組成係依前述第1半導體與前述第2半導體的層合方向上之與前述基底基板的距離而變化。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體基板，其中，前述第1半導體係具有與前述基底基板的距離越大而矽的比例越少之組成。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之半導體基板，其中，前述阻礙體係具有複數個前述開口，並具備形成於前述複數 個開口內之複數個前述光吸收構造體。
  9. 一種光電轉換裝置，其係具備半導體基板，前述半導體基板係具備：基底基板，係包含矽；阻礙體，係形成於前述基底基板上，具有露出前述基底基板表面的開口，以阻礙結晶成長；以及光吸收構造體，係連接於露出在前述開口內部之前述基底基板的表面，形成於前述開口的內部；其中，前述光吸收構造體係具有第1半導體及第2半導體，前述第1半導體係包含：第1傳導型第1半導體；形成於前述第1傳導型第1半導體的上方且具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體；以及形成於前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之低載子濃度第1半導體；前述第2半導體係包含：與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配且具有與前述第2傳導型第1半導體相反的傳導型之第1傳導型第2半導體；形成於前述第1傳導型第2半導體的上方且具有與 前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體；以及形成於前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體之間且有效載子濃度比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之低載子濃度第2半導體；前述光電轉換裝置將入射至前述光吸收構造體之入射光轉換為電力，且復具備：使前述入射光的至少一部分聚光並入射至前述光吸收構造體之聚光部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光電轉換裝置，其中，前述聚光部係將前述入射光所含之第1顏色區域的光聚光並入射至前述低載子濃度第1半導體，並將比前述第1顏色區域更短波長區域之第2顏色區域的光聚光並入射至前述低載子濃度第2半導體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之光電轉換裝置，其中，復具備：配置於前述光吸收構造體之前述入射光入射的面之透明電極；以及連接於前述透明電極之配線；前述配線係配置成不與前述入射光入射至前述透明電極的路徑重疊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光電轉換裝置，其中，將包含於前述基底基板的前述矽與前述光吸收構造體電性結合，並接受前述入射光的入射，在前述透明電極 與前述矽之間產生電動勢。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之光電轉換裝置，其中，前述基底基板係具有與前述矽的容積區域電性隔離且與前述光吸收構造體電性結合之阱區域，並且，接受入射光的入射，在前述透明電極與前述阱區域之間產生電動勢。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之光電轉換裝置，其中，復具備：覆蓋前述聚光部的表面並吸收或反射波長比相當於前述第1半導體的禁帶寬的波長更長之光的光學膜。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之光電轉換裝置，其中，復具備：配置於前述入射光入射至前述光吸收構造體的路徑上之含有重金屬的耐放射線膜。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之光電轉換裝置，其中，前述阻礙體係具有複數個前述開口，該光電轉換裝置係具有形成於前述複數個開口內之複數個前述光吸收構造體，且具備分別對應前述複數個光吸收構造體之前述聚光部。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光電轉換裝置，其中，前述複數個光吸收構造體係分別互相串聯或並聯連接。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之光電轉換裝置，其中，前述互相串聯或並聯連接之前述複數個光吸收構造體，係與其他互相串聯或並聯連接之複數個光吸收構造體並聯或串聯連接。
  19. 一種半導體基板之製造方法，其係具備以下步驟： 於包含矽的基底基板的上方形成阻礙體的步驟；於前述阻礙體形成使前述基底基板表面露出之開口的步驟；於前述開口的內部形成第1傳導型第1半導體的步驟；於前述第1傳導型第1半導體的上方形成低載子濃度第1半導體的步驟；於前述低載子濃度第1半導體的上方形成具有與前述第1傳導型第1半導體相反的傳導型之第2傳導型第1半導體的步驟；於前述第2傳導型第1半導體的上方形成與前述第2傳導型第1半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第2半導體的步驟；於前述第1傳導型第2半導體的上方形成低載子濃度第2半導體的步驟；以及於前述低載子濃度第2半導體的上方形成具有與前述第1傳導型第2半導體相反的傳導型之第2傳導型第2半導體的步驟；於前述第2傳導型第2半導體的上方形成與前述第2傳導型第2半導體晶格匹配或近似晶格匹配之第1傳導型第3半導體的步驟；於前述第1傳導型第3半導體的上方形成低載子濃度第3半導體的步驟；以及於前述低載子濃度第3半導體的上方形成具有與 前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體的步驟；其中，前述低載子濃度第1半導體係具有比前述第1傳導型第1半導體與前述第2傳導型第1半導體更低之有效載子濃度；前述低載子濃度第2半導體係具有比前述第1傳導型第2半導體與前述第2傳導型第2半導體更低之有效載子濃度；前述低載子濃度第3半導體係具有比前述第1傳導型第3半導體與前述第2傳導型第3半導體更低之有效載子濃度；從含有前述第1傳導型第1半導體、前述低載子濃度第1半導體及前述第2傳導型第1半導體之前述第1半導體，含有前述第1傳導型第2半導體、前述低載子濃度第2半導體及前述第2傳導型第2半導體之前述第2半導體，以及係含有前述第1傳導型第3半導體、前述低載子濃度第3半導體及前述第2傳導型第3半導體之前述第3半導體中選出之一種以上的半導體係形成：在前述第1半導體、前述第2半導體及前述第3半導體各者之與平行於前述基底基板的面之中心的距離較大的位置會成為較大的禁帶寬的組成分佈。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之半導體基板之製造方法，其中，在前述形成第1半導體的步驟與前述形成第2半導體的步驟之間，加熱前述第1半導體。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之半導體基板之製造方法，其中，復具備以下步驟：於前述第2傳導型第2半導體的上方形成第1傳導型第3半導體的步驟；於前述第1傳導型第3半導體的上方形成低載子濃度第3半導體的步驟；以及於前述低載子濃度第3半導體的上方形成與前述第1傳導型第3半導體相反的傳導型之第2傳導型第3半導體的步驟。
  22. 一種光電轉換裝置之製造方法，其係具備以下步驟：使用申請專利範圍第19項所述之半導體基板之製造方法形成至少具有前述第1半導體及前述第2半導體之光吸收構造體的步驟；以及串聯或並聯連接前述光吸收構造體的步驟。
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