TWI525845B - 半導體裝置和其製造方法 - Google Patents

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Description

半導體裝置和其製造方法
本發明係關於一種包括太陽能電池的光電轉換裝置等的半導體裝置及其製造方法。
在專利文獻1中公開了將矽片接合到基板,並將矽(Si)膜從矽片剝離,來在基板上形成矽膜的太陽能電池的製造方法。
以下示出專利文獻1的圖10所公開的太陽能電池的製造方法。在植入有氫的矽片上形成鋁(Al)蒸鍍層等的接合金屬層。使接合金屬層與Al類金屬基板密接。藉由400℃至600℃的熱處理分離矽片的一部分,在Al類金屬基板上隔著接合金屬層形成矽膜,並且使接合金屬層與Al類金屬基板接合。將Al類金屬基板用作陰極電極。在矽膜上形成陽極電極而製造太陽能電池。
[專利文獻1] 日本專利申請公開第2003-17723號公報
本發明的一個實施例要解決的問題關於半導體裝置的電極或具有接合製程的半導體裝置的製造方法。明確而言,本發明要解決的問題為如下:(1)由於使用Al電極而使半導體裝置具有高電阻;(2)Al與Si會形成合金;(3)利用濺射法形成的膜具有高電阻;(4)在接合製程中,若接合面的凹凸較大則發生接合不良。以下說明(1)至(4)。
(1)在專利文獻1中,在矽片上形成Al蒸鍍層等的接合金屬層,將該接合金屬層及Al類金屬基板用作背面電極。然而,Al的電阻大約為2.66×10-8Ωm,相對較高。由此,在取出產生在太陽能電池中的電動勢時,產生起因於其高電阻的損失。
(2)已知Al會與Si形成合金。在形成合金時,Al擴散到Si膜中,而使Si膜不起光電轉換層的作用。
(3)一般而言,在形成電極時,如專利文獻1那樣大多利用蒸鍍法或濺射法。尤其是利用濺射法而形成的金屬膜有導電率降低的傾向。雖然也取決於元素,但是這是因為在形成膜時使用的氣體被引入到膜中,而使膜中的雜質濃度增高的緣故。
(4)在專利文獻1中,使接合金屬層與Al類金屬基板接合。在接合製程中,接合面的平坦性很重要。例如,在氧化矽膜彼此接合時,若其平均面粗糙度(Ra)為0.4nm左右,則可以容易進行接合。然而,若接合面的凹凸較大,則會產生接合不良。
鑒於上述問題,本發明的一個實施例提供一種具有低電阻的電極且與Si不容易形成合金的半導體裝置。此外,本發明的一個實施例示出一種不產生接合不良的半導體裝置的製造方法。
本發明的第一實施例的半導體裝置包括:金屬基板或形成有金屬膜的基板、金屬基板上或金屬膜上的銅(Cu)鍍膜、Cu鍍膜上的障壁膜、障壁膜上的單晶矽膜、單晶矽膜上的電極層。
Cu膜的電阻大約為1.67×10-8Ωm,比Al的電阻低。此外,利用鍍法形成的膜的導電率高於利用濺射法形成的膜的導電率。
由於具有障壁膜所以Cu和Si不會形成合金,因此Si膜起光電轉換層的作用,而可以得到高可靠性的半導體裝置。
在金屬基板上或在金屬膜上也可以具有晶種膜及使該晶種膜生長而形成的Cu鍍膜。
金屬基板是Cu基板,而形成有金屬膜的基板也可以是形成有Cu膜的玻璃基板。
本發明的第二實施例的半導體裝置的製造方法包括如下步驟:將從氫氣體產生的離子摻雜到單晶矽基板的第一基板的表面上,最好的是整個表面上,而在單晶矽基板中形成脆弱層;在單晶矽基板上形成障壁膜;在障壁膜上形成Cu鍍膜;準備金屬基板或形成有金屬膜的基板的第二基板;藉由將Cu鍍膜和金屬基板或金屬膜熱壓合,來隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜將單晶矽基板與第二基板接合;利用熱處理從脆弱層剝離單晶矽基板的一部分,而在第二基板上隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜形成單晶矽膜;在單晶矽膜上形成電極層。
一般而言,利用濺射法形成的金屬膜的表面的平均面粗糙度(Ra)大約為0.8nm至1.5nm,而金屬鍍膜的表面的Ra大約為4nm。金屬鍍膜的表面的凹凸大於利用濺射法形成的金屬膜的表面的凹凸。由此,要將形成有金屬鍍膜的基板與對置基板接合很困難。然而,上述製造方法即使表面上具有較大的凹凸也可以實現接合。
熱壓合也可以在如下條件下進行,即150℃以上且低於第一基板及第二基板的耐熱溫度,並且0.5MPa以上且20MPa以下。或者,熱壓合也可以在如下條件下進行,即150℃以上且低於第一基板及第二基板的耐熱溫度,並且2.0MPa以上且20MPa以下。
也可以在第一基板上形成晶種膜,藉由使該晶種膜成長而形成Cu鍍膜。
也可以是,金屬基板是Cu基板,形成有金屬膜的基板是形成有Cu膜的玻璃基板。
注意,半導體裝置包括具有太陽能電池的光電轉換裝置。
Cu鍍膜的電阻低於Al膜或濺射膜的電阻。藉由將Cu鍍膜用於太陽能電池等的光電轉換裝置的電極,可以效率好地取出由光而產生的電荷。此外,由於具有障壁膜,所以可以在不使Cu與Si形成合金的情況下得到高可靠性的半導體裝置。另外,雖然使用了形成有其表面具有較大的凹凸的Cu鍍膜的基板,但是藉由利用熱壓合可以使該基板與對置基板容易地接合。
以下說明本發明的實施例模式1和2。但是,本發明可以以多個不同形式來實施,所屬[發明所屬之技術領域]的普通技術人員可以很容易地理解一個事實,就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此,本發明不應該被解釋為僅限定在本實施例模式所記載的內容。
實施例模式1示出半導體裝置,而實施例模式2示出半導體裝置的製造方法。
實施例模式1
在實施例模式1中,參照圖1A和1B說明一種半導體裝置,其中包括:金屬基板或形成有金屬膜的基板;金屬基板上或金屬膜上的銅(Cu)鍍膜;Cu鍍膜上的障壁膜;障壁膜上的單晶矽膜;單晶矽膜上的電極層。
圖1A是半導體裝置的立體圖,而圖1B是沿圖1A的虛線A-B的截面圖。
半導體裝置包括基板31上的金屬膜32,金屬膜32上的Cu鍍膜24,Cu鍍膜24上的障壁膜26,障壁膜26上的單晶矽膜34,單晶矽膜34上的電極層36。
作為基板31,例如可以使用絕緣基板諸如玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、塑膠基板;半導體基板諸如矽基板、矽鍺基板;金屬基板諸如Al基板、Cu基板、Ni基板。在使用金屬基板時,最好使用Cu基板。
在基板31上以50nm至300nm的厚度形成金屬膜32。利用蒸鍍、濺射、CVD等的已知方法來形成金屬膜32。金屬膜32可以使用Al膜、Al-Nd合金膜、Ag膜、Au膜、Pt膜、Ag-Pd-Cu合金膜、Cu膜,但是最好使用Cu膜。此外,在使用基板31時也可以不設置金屬膜32。
利用已知的電鍍、化學鍍(electroless plating)以500nm至1.5μm的厚度形成Cu鍍膜24。Cu鍍膜24的導電率高於Al膜的導電率。此外,Cu鍍膜24不會有濺射法所使用的氣體被引入到膜中的情況。從而,Cu鍍膜24的導電率高於濺射膜的導電率。而且,由於利用鍍法,所以可以容易使Cu鍍膜24的厚度增大。
在利用電鍍法形成Cu鍍膜24時,在形成由金屬或合金構成的晶種膜後,使晶種膜成長來形成Cu鍍膜24。晶種膜24使用Cu、Pd、鈦(Ti)、Ni、Cr、Ag、Au或鈦-鎢(Ti-W)、鎳-鐵(NiFe)或這些合金。利用蒸鍍、濺射等已知方法以50nm至300nm的厚度形成晶種膜。在利用無電解鍍法時,不需要晶種膜。
障壁膜26使用氮化鈦、鈦(Ti)、氮化鉭、鉭(Ta)、氮化鎢、鎢(W)等。障壁膜26可以為單層膜或疊層膜。可以利用蒸鍍、濺射等已知方法以10nm至100nm的厚度形成障壁膜26。障壁膜26防止Cu鍍膜24的Cu擴散到單晶矽膜34中。由此,可以在Cu和Si不形成合金的情況下,得到高可靠性的半導體裝置。
單晶矽膜34可以使用如下膜:i型單晶矽膜的單層膜;從基板31一側層疊有p型單晶矽膜及n型單晶矽膜的疊層膜;從基板31一側層疊有n型單晶矽膜及p型單晶矽膜的疊層膜;從基板31一側層疊有p型單晶矽膜、i型單晶矽膜以及n型單晶矽膜的疊層膜;或者從基板31一側層疊有n型單晶矽膜、i型單晶矽膜以及p型單晶矽膜的疊層膜。可以利用實施例模式2所記載的方法來形成單晶矽膜34。可以以150nm至600nm的厚度形成單晶矽膜34。
光從電極層36一側入射到單晶矽膜34。利用濺射法或蒸鍍法並使用透明導電材料形成電極層36。作為透明導電材料,例如可以使用氧化銦錫合金(ITO)、氧化鋅、氧化錫、氧化銦鋅合金等金屬氧化物。電極層36可以形成為梳形(圖1A)或格子狀。
也可以利用CVD法等以覆蓋電極層36及單晶矽膜34的方式形成由氧化矽膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜或這些的疊層膜構成的鈍化膜(未圖示)。鈍化膜可以用作保護膜及抗反射膜。
Cu鍍膜24的導電率高於Al膜的導電率。Cu鍍膜24的導電率高於濺射膜的導電率。此外,由於具有障壁膜26,所以可以在Cu和Si不形成合金的情況下,得到高可靠性的半導體裝置。
實施例模式2
在實施例模式2中,參照圖2A至5示出半導體裝置的製造方法,其包括如下步驟:將從氫氣體產生的離子摻雜到單晶矽基板的第一基板的表面上,最好的是整個表面上,而在單晶矽基板中形成脆弱層;在單晶矽基板上形成障壁膜;在障壁膜上形成Cu鍍膜;準備金屬基板或形成有金屬膜的基板的第二基板;將Cu鍍膜和金屬基板或金屬膜熱壓合,來隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜將單晶矽基板與第二基板接合;利用熱處理從脆弱層剝離單晶矽基板的一部分,在第二基板上隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜形成單晶矽膜;在單晶矽膜上形成電極層。
準備第一基板的單晶矽基板21。單晶矽基板21使用n型單晶矽基板、i型單晶矽基板或p型單晶矽基板。在實施例模式2中說明使用p型單晶矽基板作為單晶矽基板21的情況。
將從氫(H2)氣體產生的離子23摻雜到單晶矽基板21,而在單晶矽基板21中形成脆弱層22(圖2A)。另外,不限於H2氣體,而也可以使用磷化氫(PH3)、乙硼烷(B2H6)等。對離子23的劑量沒有特別的限制。將離子23的能量等調節為使脆弱層22形成在離單晶矽基板21的表面有50nm以上且200nm以下的深度中。此外,最好在單晶矽基板21的整個表面上摻雜離子23。這樣,在後面的製程中,可以容易形成單晶矽膜33。
在上述離子的照射方法中,最好H3 +的比率占所產生的離子種(H+、H2 +、H3 +)的總量的50%以上,更最好占70%以上。若增加H3 +的比率,則可以縮短離子照射製程的生產節拍(takt time),而可以提高產率和處理量。此外,藉由照射相同質量的離子,可以在單晶矽基板21的同一深度中集中地添加離子。
利用實施例模式1所示的方法在單晶矽基板21上以10nm至100nm的厚度形成障壁膜26(圖2B)。
在利用電鍍法時,在障壁膜26上形成晶種膜25(圖2B)。利用實施例模式1所示的方法以50nm至300nm的厚度形成晶種膜25。在利用無電解鍍法時,不需要晶種膜25。
在利用電鍍法時,藉由使晶種膜25成長來以500nm至1.5μm的厚度形成Cu鍍膜24(圖2B)。在利用無電解鍍法時,在障壁膜26上形成Cu鍍膜24。由於利用鍍法,所以可以容易使Cu鍍膜24的厚度為厚。Cu鍍膜24的表面的凹凸大於利用濺射法、蒸鍍法等形成的金屬膜的表面的凹凸。
此外,雖然圖2B示出在晶種膜25和Cu鍍膜24之間有介面,但是由於是使晶種膜25成長而形成Cu鍍膜24,所以有時會有在晶種膜25和Cu鍍膜24之間沒有明確的介面的情況。
準備基板31(圖3A)。基板31成為第二基板。基板31可以使用實施例模式1所示的基板。但是,最好使用具有耐下述的熱處理的溫度以上的耐熱性的基板。
在基板31上利用蒸鍍、濺射、CVD等已知方法以10nm至300nm的厚度形成金屬膜32(圖3A)。金屬膜32最好使用Cu膜。在使用金屬基板時,也可以不設置金屬膜32。
單晶矽基板21和基板31配置為使Cu鍍膜24和金屬膜32彼此相對(圖3B),使用熱壓機進行熱壓合(圖3C)。熱壓合在如下條件下進行,即150℃以上且300℃以下,並且0.5MPa以上且20MPa以下。或者,熱壓合在如下條件下進行,即150℃以上且低於第一基板及第二基板的耐熱溫度,並且2.0MPa以上且20MPa以下。設定為300℃以下是因為如下述那樣,藉由進行400℃以上的熱處理,使單晶矽基板21的一部分剝離的緣故。此外,熱壓合可以進行5分鐘至4個小時。
在完成接合後,從熱壓機取出彼此接合的單晶矽基板21和基板31。接著,進行400℃以上的熱處理。藉由進行熱處理,使在脆弱層22中形成的微小的空洞的體積變化。藉由該體積變化以脆弱層22附近為邊界剝離單晶矽基板21的一部分,而在第二基板31上隔著金屬膜32、Cu鍍膜24以及障壁膜26以50nm至200nm的厚度形成單晶矽膜33(圖4A)。
熱處理可以使用加熱爐如擴散爐或電阻加熱爐等、快速熱退火(RTA)裝置、微波加熱裝置等。熱處理的溫度設定為400℃以上且低於單晶矽基板21的耐熱溫度以及基板31的耐熱溫度。例如,在單晶矽基板21、基板31使用玻璃基板時,以400℃以上且650℃以下,處理時間為0.5小時至5小時進行熱處理。
由於單晶矽基板33的表面具有缺陷和較大的凹凸,所以也可以利用雷射照射、CMP等減少缺陷,而使其表面平坦化(圖4B)。
如上述那樣,由於單晶矽基板21為p型,所以單晶矽膜33為p型。在p型單晶矽基板33上以50nm至200nm的厚度形成i型單晶矽基板34,在i型單晶矽基板34上以50nm至200nm的厚度形成n型的單晶矽膜35(圖4C)。
在實施例模式2中,利用固相成長(固相外延成長)或氣相成長(氣相外延成長)等的外延成長技術形成i型單晶矽膜34、n型單晶矽膜35。
首先,在p型單晶矽膜33上,利用CVD法等形成i型非晶矽膜或i型結晶矽膜。使i型非晶矽膜或i型結晶矽膜固相成長來形成i型單晶矽膜34。
在i型單晶矽膜34上利用CVD法等形成n型非晶矽膜或n型結晶矽膜。使n型非晶矽膜或n型結晶矽膜固相成長來形成n型單晶矽膜35。
進行固相成長的熱處理使用上述RTA、爐、高頻產生裝置等的熱處理裝置。
i型單晶矽膜34及n型單晶矽膜35的形成方法不限於上述方法。例如,可以利用CVD法等形成非晶矽膜或結晶矽膜,並照射雷射而形成單晶矽膜。
在n型單晶矽膜35上形成電極層36(圖5)。由於將電極層36一側用作光入射面,所以電極層36使用透明導電材料,利用濺射法或真空蒸鍍法形成。作為透明導電材料,例如可以使用氧化銦錫合金、氧化鋅、氧化錫、氧化銦鋅合金等金屬氧化物。電極層36的從上面看的形狀可以形成為梳形(圖1A)或格子狀。
利用CVD法等使用氧化矽膜等形成鈍化膜37(圖5)。將該鈍化膜37用作保護膜及抗反射膜。
在鈍化膜37中形成接觸孔,利用蒸鍍法、光微影法等形成電連接到金屬膜32的佈線38以及電連接到電極層36的佈線39(圖5)。在利用印刷法、液滴噴射法等形成佈線38、39時,不需要光掩模。根據需要形成佈線38、佈線39以及鈍化膜37。
藉由上述步驟,可以實現如下半導體裝置,其中在金屬基板或形成有金屬膜的基板上形成有具有高導電率的Cu鍍膜,並在該Cu鍍膜上形成有單晶矽膜。Cu鍍膜的表面的凹凸大於利用濺射法、蒸鍍法等形成的金屬膜的表面的凹凸,要使Cu鍍膜與對置基板接合很困難,但是藉由本發明的製造方法可以實現該接合。
此外,由於在鍍Cu時是將單晶矽基板浸在鍍液中,所以第二基板不會接觸到鍍液。
作為單晶矽基板21應用了p型單晶矽基板,但是也可以使用n型單晶矽基板。在此情況下,單晶矽膜33為n型單晶矽膜,而單晶矽膜35為p型單晶矽膜。此外,也可以使用i型單晶矽膜。
注意,實施例模式2可以與實施例模式1適當地組合。
實施例1
在實施例1中參照圖6A至8示出半導體裝置的製造方法,其中包括如下步驟:將具有Cu鍍膜的第一基板與形成有金屬膜的第二基板熱壓合;隔著Cu鍍膜和金屬膜將第一基板與第二基板接合。
在單晶矽基板的第一基板1上利用濺射法以25nm至100nm的厚度形成Ti膜、氮化鈦膜或氮化鉭膜作為障壁膜4。
在障壁膜4上利用濺射法以100nm至200nm的厚度形成Ni膜、Ag-Pd-Cu合金膜或Cu膜作為晶種膜3(圖6A)。
在晶種膜3上形成Cu鍍膜。Cu鍍膜的形成有預處理、鍍處理、後處理的步驟。
對預處理進行說明。在使用磷酸-有機化合物-水的混合溶液對形成有晶種膜3、障壁膜4的第一基板1進行5分鐘至10分鐘的處理,然後使用純水清洗。接著,使用10%鹽酸進行5分鐘至10分鐘的處理,然後使用純水清洗。
對鍍處理進行說明。在此使用電鍍處理。作為鍍液使用MICROFAB(註冊商標)Cu300(日本電鍍工程股份有限公司(Electroplating Engineers of Japan Ltd.)製造)。Cu300包含H2SO4、CuSO4(Ⅱ)以及添加劑。在鍍液中設置陽極和陰極,並將陽極和陰極連接到直流電源。作為陽極設置含磷銅,而作為陰極設置第一基板1。電流密度為1A至5A/dm2,在室溫下進行鍍處理。以100nm至1μm的厚度形成Cu鍍膜2。在鍍處理後,從鍍液中取出第一基板1。
對後處理進行說明。使用純水、10%硫酸以及1%草酸對第一基板1進行超音波清洗。
藉由上述步驟,形成Cu鍍膜2(圖6A)。雖然圖6A示出在晶種膜3和Cu鍍膜2之間有介面,但是由於是使晶種膜3成長而形成Cu鍍膜2,所以有時會有在晶種膜3和Cu鍍膜2之間沒有明確的介面的情況。
另一方面,第二基板11使用玻璃基板。在實施例1中,使用具有1mm以下的厚度的AN100(旭硝子社製造,歪點大約為670℃)。在第二基板11上利用濺射法以100nm至200nm的厚度形成Cu膜作為金屬膜12(圖6B)。
使用熱壓機將第一基板1與第二基板11熱壓合。
在熱壓機的下一側的熱板50上配置第一基板1和第二基板11。Cu鍍膜2與Cu膜彼此相對而配置(圖7A)。熱板50和熱板51連接到加熱裝置(未圖示)。
使熱板50上升,使用上一側的熱板51和下一側的熱板50將第一基板1與第二基板11熱壓合(圖7B)。壓力為2MPa至20MPa,溫度為室溫至300℃,熱壓合時間為0.25小時至3.5小時。
圖8示出熱壓合的結果。縱軸是熱壓合時的壓力(Pa),而橫軸是溫度(℃),圓圈符號示出能夠使第一基板1與第二基板11實現接合的情況,而叉符號示出不能實現接合的情況。在150℃至300℃、2MPa以上且20MPa以下可以使第一基板1與第二基板11實現接合。藉由進行0.25小時以上的熱壓合,可以使這些基板彼此接合。此外,在溫度為100℃以下不能實現接合。另外,因熱壓機的關係而將壓力的下限值設定為2MPa,但是只要壓力為0.5MPa以上就可以實現接合。
此外,雖然圖7B示出在金屬膜12和Cu鍍膜2之間有介面,但是在金屬膜12和Cu鍍膜2都是由同一金屬(Cu)形成的情況下,有時會有金屬膜12和Cu鍍膜2之間沒有明確的介面的情況。
實施例2
在實施例2中,在第二基板11上利用濺射法形成Al-Nd膜或Ag-Pd-Cu合金膜作為金屬膜12。其他條件與實施例1同樣。
在150℃至300℃、2MPa以上且20MPa以下可以使第一基板1與第二基板11實現接合。另外,因熱壓機的關係而將壓力的下限值設定為2MPa,但是只要壓力為0.5MPa以上就可以實現接合。
實施例3
在實施例3中,參照圖9A至12B示出如下步驟:將從氫氣體產生的離子摻雜到單晶矽基板的第一基板的整個表面上,而在單晶矽基板中形成脆弱層;在單晶矽基板上形成障壁膜;在障壁膜上形成Cu鍍膜;準備形成有金屬膜的基板的第二基板;將Cu鍍膜和金屬膜熱壓合,隔著Cu鍍膜和金屬膜將單晶矽基板與第二基板接合;利用熱處理從脆弱層剝離單晶矽基板的一部分,而在第二基板上隔著Cu鍍膜和金屬膜形成單晶矽膜。
將從H2氣體產生的離子23摻雜到單晶矽基板21,而形成脆弱層22(圖9A)。H2氣體的流量為50sccm,加速電壓為80kV,電流密度為5μA/cm2,劑量為2.0×1016cm-2。單晶矽基板21中的氫離子濃度大約為2.0×1021cm-3
在單晶矽基板21上利用濺射法以25nm的厚度形成氮化鉭膜或氮化鈦膜作為障壁膜26。
在障壁膜26上利用濺射法形成Cu膜或Ni膜作為晶種膜25。以200nm的厚度形成Cu膜,而以100nm的厚度形成Ni膜。
使用實施例1所示出的方法和材料,在晶種膜25上以1μm的厚度形成Cu鍍膜24。電流密度為2A/dm2,並在室溫下進行鍍處理(圖9B)。此外,因為是使晶種膜25成長而形成Cu鍍膜24,所以有時會有晶種膜25和Cu鍍膜24之間沒有明確的介面的情況。
作為基板31,使用玻璃基板AN100(旭硝子社製造)。
與實施例1同樣地利用濺射法在玻璃基板上以100nm至200nm的厚度形成Cu膜作為金屬膜32。
在熱壓機的下一側的熱板50上將單晶矽基板21與玻璃基板配置為使Cu鍍膜24與Cu膜彼此相對。熱板50和熱板51連接到加熱裝置(未圖示)。使熱板50上升,使用上一側的熱板51和下一側的熱板50將單晶矽基板21與玻璃基板熱壓合(圖9C)。在150℃、2MPa以上且20MPa以下進行熱壓合。由此,能夠使單晶矽基板21與玻璃基板實現接合(圖10A)。因熱壓機的關係而將壓力的下限值設定為2MPa,但是只要壓力為0.5MPa以上就可以實現接合。此外,由於金屬膜32與Cu鍍膜24都是由同一Cu形成,所以有時會有金屬膜32和Cu鍍膜24之間沒有明確的介面的情況。
在熱壓合後,從熱壓機取出接合的單晶矽基板21和玻璃基板,在加熱爐中進行400℃以上、2小時至4小時的熱處理。以脆弱層附近為邊界剝離單晶矽基板21的一部分,而可以在玻璃基板上隔著Cu膜及Cu鍍膜24以50nm至200nm的厚度形成單晶矽膜33(圖10B)。
圖11A示出以25nm的厚度形成氮化鉭膜作為障壁膜26,以200nm的厚度形成Cu膜作為晶種膜25,在150℃且10MPa下進行熱壓合,然後進行600℃、2小時的熱處理,剝離單晶矽基板21的一部分來形成單晶矽膜33的玻璃基板。在玻璃基板上形成有單晶矽膜33。在玻璃基板的周邊觀察到Cu膜。
使用透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)觀察該形成有單晶矽膜33的玻璃基板的截面,確認到在Cu膜上形成有單晶矽膜33(圖11B)。此外,沒能觀察到晶種膜25、Cu鍍膜24、金屬膜32的介面。
圖12A示出以25nm的厚度形成氮化鈦膜作為障壁膜26,以100nm的厚度形成Ni膜作為晶種膜25,在350℃且2MPa下進行熱壓合,然後進行400℃、2小時的熱處理,並進一步進行600℃、4小時的熱處理,剝離單晶矽基板21的一部分來形成單晶矽膜33的玻璃基板。在玻璃基板上形成有單晶矽膜33。在玻璃基板的周邊觀察到Cu膜。
使用TEM觀察該形成有單晶矽膜33的玻璃基板的截面,確認到在Cu膜上形成有單晶矽膜33(圖12B)。此外,沒能觀察到晶種膜25、Cu鍍膜24、金屬膜32的介面。
1...第一基板
2...金屬鍍膜
3...晶種膜
4...障壁膜
11...第二基板
12...金屬膜
21...單晶矽基板
22...脆弱層
23...離子
24...金屬鍍膜
25...晶種膜
26...障壁膜
31...基板
32...金屬膜
33...單晶矽膜
34...單晶矽膜
35...單晶矽膜
36...電極層
37...鈍化膜
38...佈線
39...佈線
50...熱板
51...熱板
在附圖中:
圖1A和1B是說明實施例模式1的立體圖及截面圖;
圖2A和2B是說明實施例模式2的截面圖;
圖3A至3C是說明實施例模式2的截面圖;
圖4A至4C是說明實施例模式2的截面圖;
圖5是說明實施例模式2的截面圖;
圖6A和6B是說明實施例1的截面圖;
圖7A和7B是說明實施例1的截面圖;
圖8是說明實施例1的圖;
圖9A至9C是說明實施例3的截面圖;
圖10A和10B是說明實施例3的截面圖;
圖11A和11B是說明實施例3的圖;以及
圖12A和12B是說明實施例3的圖。
34...單晶矽膜
26...障壁膜
36...電極層
24...金屬鍍膜
32...金屬膜
31...基板

Claims (6)

  1. 一種太陽能電池,包含:絕緣基板;在該絕緣基板上方且與該絕緣基板直接接觸的金屬膜;在該金屬膜上方且與該金屬膜直接接觸的銅(Cu)鍍膜;在該Cu鍍膜上方且與該Cu鍍膜直接接觸的晶種膜;在該晶種膜上方且與該晶種膜直接接觸的障壁膜;在該障壁膜上方且與該障壁膜直接接觸的光電轉換層;在該光電轉換層上方的電極層;在該金屬膜上方且與該金屬膜直接接觸的第一佈線,該第一佈線不與該Cu鍍膜重疊;以及在該電極層上方且與該電極層直接接觸的第二佈線,其中,該Cu鍍膜藉由該晶種膜的成長而形成,其中,該電極層由透明導電材料形成,其中,該障壁膜是鈦(Ti)膜、氮化鉭膜、鉭(Ta)膜和鎢(W)膜中的其中一者,且其中,該光電轉換層是單晶矽膜,其中該單晶矽膜的厚度為50nm以上及200nm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項的太陽能電池,其中該透明導電材料由選自氧化銦錫合金、氧化鋅、氧化錫、氧化銦鋅合金中的任一種形成。
  3. 如申請專利範圍第1項的太陽能電池,其中該金屬膜是Cu膜。
  4. 一種太陽能電池,包含:絕緣基板;在該絕緣基板上方且與該絕緣基板直接接觸的金屬膜;在該金屬膜上方且與該金屬膜直接接觸的銅(Cu)鍍膜;在該Cu鍍膜上方且與該Cu鍍膜直接接觸的障壁膜;在該障壁膜上的光電轉換層;在該光電轉換層上方的電極層;在該金屬膜上方且與該金屬膜直接接觸的第一佈線,該第一佈線不與該Cu鍍膜重疊;以及在該電極層上方且與該電極層直接接觸的第二佈線,其中,該電極層由透明導電材料形成,其中,該障壁膜是鈦(Ti)膜、氮化鉭膜、鉭(Ta)膜和鎢(W)膜中的其中一者,且其中,該光電轉換層是單晶矽膜,其中該單晶矽膜的厚度為50nm以上及200nm以下。
  5. 如申請專利範圍第4項的太陽能電池,其中該透明導電材料由選自氧化銦錫合金、氧化鋅、氧化錫、氧化銦鋅合金中的任一種形成。
  6. 如申請專利範圍第4項的太陽能電池,其中該金屬膜是Cu膜。
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