專(zhuān)利名稱(chēng)：光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用硅襯底的光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為地球變暖對(duì)策，在發(fā)電時(shí)不排出二氧化碳的光電轉(zhuǎn)換裝置引人注目。作為其典型例子，已知使用單晶硅、多晶硅等的硅襯底的太陽(yáng)能電池。在使用硅襯底的光電轉(zhuǎn)換裝置中，控制少數(shù)載流子是重要的。通過(guò)提高少數(shù)載流子的壽命，即通過(guò)提高硅襯底中的塊體(bulk)的壽命并降低表面復(fù)合速度，可以提高轉(zhuǎn)換效率。為了提高硅襯底中的塊體的壽命，降低結(jié)晶缺陷或降低雜質(zhì)等是有效的，主要當(dāng)形成硅襯底時(shí)進(jìn)行該處理。另一方面，為了降低表面的復(fù)合速度，主要對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，諸如導(dǎo)入終結(jié)表面缺陷的鈍化膜等。例如，非專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了如下技術(shù):通過(guò)減少硅襯底與電極的接觸部，盡可能地用鈍化膜覆蓋硅襯底，來(lái)獲得高轉(zhuǎn)換效率。[非專(zhuān)利文獻(xiàn) I] A.ff.Blakers, A.Wang, A.M.Milne, J.Zhao andM.A.Green, “22.8% Efficient Silicon Solar Cell”，Appl.Physics Letters, Vol.55,pp.1363-1365，1989.然而，非專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的鈍化膜是熱氧化膜，即絕緣體。因此，為了連接硅襯底與電極，需要在該鈍化膜中設(shè)置開(kāi)口部。然而，設(shè)置該開(kāi)口部會(huì)導(dǎo)致制造工序的增加。

另外，當(dāng)利用鈍化膜時(shí)，雖然可以降低硅襯底的表面的復(fù)合速度，但是由于硅襯底與電極的接觸面積減少，所以光電轉(zhuǎn)換裝置的一對(duì)電極之間的串聯(lián)電阻增加。該串聯(lián)電阻會(huì)成為使光電轉(zhuǎn)換裝置的電特性惡化的一個(gè)原因。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置具有不需要用來(lái)與電極連接的開(kāi)口部的鈍化膜。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種通過(guò)具有鈍化膜來(lái)提高電特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置，在該光電轉(zhuǎn)換裝置中，將以屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬的氧化物為主要成分的氧化物半導(dǎo)體層用作鈍化層。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的一個(gè)方式是一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置在一對(duì)電極之間包括:具有P型導(dǎo)電型的娃襯底；形成在娃襯底的一方的面一側(cè)的與一對(duì)電極的一方接觸的具有η型導(dǎo)電型的硅半導(dǎo)體層；以及形成在硅襯底的另一方的面一側(cè)的與一對(duì)電極的另一方接觸的具有P型導(dǎo)電型的氧化物半導(dǎo)體層。也可以在上述硅半導(dǎo)體層上形成有具有透光性的薄膜(以下，稱(chēng)為透光薄膜)。通過(guò)形成透光薄膜，可以賦予抗反射效果及/或鈍化效果。另外，透光薄膜不局限于單層，也
可以是疊層。
另外，也可以采用如下結(jié)構(gòu):上述硅半導(dǎo)體層的一部分區(qū)域中的載流子濃度比該硅半導(dǎo)體層的其他區(qū)域的載流子濃度高，并且該載流子濃度高的區(qū)域與上述一對(duì)電極的一方接觸。另外，也可以采用如下結(jié)構(gòu):在上述硅襯底和氧化物半導(dǎo)體層之間形成有具有P型導(dǎo)電型的娃半導(dǎo)體層。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置包括:具有一導(dǎo)電型的娃襯底；形成在該娃襯底的一方的面上的氧化物半導(dǎo)體層；形成在娃襯底的另一方的面上的具有與硅襯底相同的導(dǎo)電型，且其載流子濃度比硅襯底的載流子濃度高的第一雜質(zhì)區(qū)，及具有與硅襯底相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)區(qū)；形成在硅襯底的另一方的面上的絕緣層；與第一雜質(zhì)區(qū)接觸的第一電極；以及與第二雜質(zhì)區(qū)接觸的第二電極。在上述氧化物半導(dǎo)體層上也可以形成有具有透光性的薄膜。另外，作為上述氧化物半導(dǎo)體層，可以使用帶隙為2eV以上的材料。另外，上述氧化物半導(dǎo)體層中的載流子濃度也可以與上述硅襯底中的載流子濃度相同或低于上述硅襯底中的載流子濃度。另外，上述氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選使用以屬于第4族至第8族的金屬的氧化物為主要成分的材料形成。例如，可以使用以氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鎢、氧化錳、氧化錸為主要成分的材料 。通過(guò)使用本發(fā)明的一個(gè)方式，可以省略在鈍化膜中設(shè)置開(kāi)口部的制造工序。另外，可以提供一對(duì)電極之間的串聯(lián)電阻小的電特性良好的光電轉(zhuǎn)換裝置。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖2是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖3是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖4是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖5是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖6A至圖6C是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的工序的截面圖； 圖7A至圖7C是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法的工序的截面圖； 圖8A和圖SB是在硅襯底上形成有氧化鑰膜的元件的1-V特性；
圖9是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖10是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限于以下說(shuō)明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種形式。此外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。注意，在用于說(shuō)明實(shí)施方式的所有附圖中，使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同的部分或具有相同功能的部分，有時(shí)省略其重復(fù)說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖。該光電轉(zhuǎn)換裝置包括:導(dǎo)電型為P型的娃襯底100 ;形成在該娃襯底的一方的面上的導(dǎo)電型為η型的娃半導(dǎo)體層110 ；形成在該硅襯底的另一方的面上的導(dǎo)電型為P型的氧化物半導(dǎo)體層130 ;形成在硅半導(dǎo)體層110上的透光薄膜150 ;與硅半導(dǎo)體層110接觸的第一電極170 ;以及與氧化物半導(dǎo)體層130接觸的第二電極190。另外,第一電極170是柵形電極(grid electrode),并且第一電極170 —側(cè)是受光面。另外，圖1示出對(duì)硅襯底100的表面和背面進(jìn)行了凹凸加工的例子。在進(jìn)行了凹凸加工的面入射光多次反射，且光傾斜地射入光電轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)，因此光路長(zhǎng)度增大。另外，也可以產(chǎn)生背面反射光在表面全反射的所謂的陷光效果(light trapping effect)。另外，如圖2所例示，也可以采用只對(duì)硅襯底100的表面和背面中的一方進(jìn)行凹凸加工的結(jié)構(gòu)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)進(jìn)行凹 凸加工會(huì)使硅襯底的表面積增大，這雖然能夠獲得上述光學(xué)效果但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致表面缺陷的絕對(duì)量增大。因此，實(shí)施者應(yīng)考慮到光學(xué)效果與表面缺陷量的平衡而以能夠獲得更好的電特性的方式?jīng)Q定光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)，即可。硅襯底100的導(dǎo)電型是P型，而硅半導(dǎo)體層110的導(dǎo)電型是η型。因此，在硅襯底100和娃半導(dǎo)體層110之間形成ρ-η結(jié)。另外,娃半導(dǎo)體層110可以是:將賦予η型導(dǎo)電型的雜質(zhì)擴(kuò)散于娃襯底100的表層而成的區(qū)域；或者形成在娃襯底100上的包含賦予η型導(dǎo)電型的雜質(zhì)的娃膜。氧化物半導(dǎo)體層130用作終結(jié)硅襯底100的表面缺陷并降低表面的復(fù)合速度的鈍化層。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中的氧化物半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電型優(yōu)選為P型。本發(fā)明的一個(gè)方式中的氧化物半導(dǎo)體層130的導(dǎo)電型也可以是η型或i型。另外，如圖3所示，也可以在硅襯底100和氧化物半導(dǎo)體層130之間設(shè)置其載流子濃度比硅襯底100的載流子濃度高的P型硅半導(dǎo)體層180。另外，硅半導(dǎo)體層180可以是:將賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)擴(kuò)散于娃襯底100的表層而成的區(qū)域；或者包含賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)的硅膜。硅半導(dǎo)體層180用作BSF(Back Surface Field:背面電場(chǎng))層。通過(guò)設(shè)置BSF層，形成P-P+結(jié)，由于該電場(chǎng)少數(shù)載流子被反彈到ρ-η結(jié)一側(cè)，從而可以防止在第二電極190近旁產(chǎn)生載流子復(fù)合。另外，在沒(méi)有形成硅半導(dǎo)體層180的結(jié)構(gòu)中，也可以將P型氧化物半導(dǎo)體層130用作BSF層。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，當(dāng)需要區(qū)別導(dǎo)電型相同但載流子濃度不同的材料時(shí)，將載流子濃度相對(duì)高的材料的導(dǎo)電型稱(chēng)為n+型或P+型，而將載流子濃度相對(duì)低的材料的導(dǎo)電型稱(chēng)為n_型或p_型。形成在硅半導(dǎo)體層110上的透光薄膜150用作抗反射膜。作為透光薄膜150，可以使用透光介電膜、透光導(dǎo)電膜等。通過(guò)設(shè)置抗反射膜，可以降低受光面的光反射損失。另夕卜，根據(jù)需要設(shè)置透光薄膜150即可。另外，如圖4所示，也可以在硅半導(dǎo)體層110和透光薄膜150之間設(shè)置鈍化層160。作為鈍化層160，可以使用硅的氧化膜或氮化膜等絕緣膜。通過(guò)設(shè)置鈍化層160，可以降低硅半導(dǎo)體層110的表面缺陷，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換裝置的電特性。另外，也可以將鈍化層160用作抗反射膜而不設(shè)置透光薄膜150。另外，如圖5所示，也可以采用如下結(jié)構(gòu):硅半導(dǎo)體層110的一部分是n+型區(qū)域IlOa,其他部分是n_型區(qū)域110b，并且n+型區(qū)域IlOa與第一電極170接觸。通過(guò)采用該結(jié)構(gòu)，可以降低硅半導(dǎo)體層110的整體中的膜中缺陷及表面缺陷的絕對(duì)量，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換裝置的電特性。另外，也可以制造具有將圖1、圖2、圖3、圖4和圖5的各結(jié)構(gòu)任意組合而成的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式中的光電轉(zhuǎn)換裝置也可以采用圖9、圖10所示的結(jié)構(gòu)。圖9的光電轉(zhuǎn)換裝置包括:具有一導(dǎo)電型的娃襯底100 ;形成在該娃襯底的表面的氧化物半導(dǎo)體層130 ;形成在該硅襯底的背面的具有與硅襯底100相同的導(dǎo)電型，且其載流子濃度比該硅襯底的載流子濃度高的第一雜質(zhì)區(qū)220 ;具有與該硅襯底相反的導(dǎo)電型的第二雜質(zhì)區(qū)230 ;絕緣層260 ;形成在氧化物半導(dǎo)體層130上的透光薄膜150 ;與第一雜質(zhì)區(qū)220接觸的第一電極270 ;以及與第二雜質(zhì)區(qū)230接觸的第二電極290。就是說(shuō)，圖9的結(jié)構(gòu)是只在背面設(shè)置電極及雜質(zhì)區(qū)的背接觸結(jié)構(gòu)。另外，硅襯底100的導(dǎo)電型可以是P型、η型中的任一方。另外，透光薄膜150用作抗反射膜，根據(jù)需要設(shè)置透光薄膜150即可。設(shè)置在硅襯底100的表面的氧化物半導(dǎo)體層130具有如下作用:通過(guò)使該硅襯底與氧化物半導(dǎo)體層130連接的部分附近的能帶彎曲或氧化物半導(dǎo)體層130成為電位障壁，而抑制載流子復(fù)合。另外，也可以使氧化物半導(dǎo)體層130與硅襯底100的界面起反應(yīng)來(lái)設(shè)置硅氧化膜。通過(guò)使硅氧化膜介于氧化物半導(dǎo)體層130與硅襯底100之間的界面，可以形成更高的電位障壁，從而可以提高鈍化效果。因此，可以將氧化物半導(dǎo)體層130用作背接觸結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置的表面一側(cè)的鈍化膜。

另外，圖10的光電轉(zhuǎn)換裝置包括:具有一導(dǎo)電型的硅襯底100 ;形成在該硅襯底的表面的具有與該娃襯底相反的導(dǎo)電型的氧化物半導(dǎo)體層130 ;具有與娃襯底100相同的導(dǎo)電型，其載流子濃度比該硅襯底的載流子濃度高，且形成在該硅襯底的背面的雜質(zhì)區(qū)240 ；形成在該硅襯底的背面及貫通該硅襯底的開(kāi)口部的壁面的絕緣層260 ;形成在氧化物半導(dǎo)體層130上的透光薄膜150 ;通過(guò)貫通硅襯底100的開(kāi)口部接觸于氧化物半導(dǎo)體層130的第一電極270 ;以及與雜質(zhì)區(qū)240接觸的第二電極290。在圖10的結(jié)構(gòu)中，與圖9的結(jié)構(gòu)同樣，氧化物半導(dǎo)體層130具有在硅襯底100的表面抑制載流子復(fù)合的作用，并也用作在與硅襯底100之間形成ρη接合的接合層。作為本發(fā)明的一個(gè)方式中的氧化物半導(dǎo)體層130，可以使用以帶隙為2eV以上，優(yōu)選為2.5eV以上的過(guò)渡金屬氧化物為主要成分的無(wú)機(jī)化合物。尤其是，所使用的無(wú)機(jī)化合物優(yōu)選為屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬的氧化物。另外，氧化物半導(dǎo)體層130中的載流子濃度也可以與硅襯底100中的載流子濃度相同或低于硅襯底100中的載流子濃度。例如，上述氧化物半導(dǎo)體層130中的載流子濃度也可以是上述硅襯底100中的載流子濃度的一半以下。具體而言，作為上述金屬氧化物，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸等。尤其是，優(yōu)選使用氧化鑰，這是因?yàn)檠趸€在大氣中穩(wěn)定、吸濕性低且容易進(jìn)行處理。另外，通過(guò)對(duì)上述金屬氧化物添加雜質(zhì)，可以改變導(dǎo)電型。此外，在不對(duì)上述金屬氧化物意圖性地添加雜質(zhì)的情況下，上述金屬氧化物也有時(shí)顯示η型或P型導(dǎo)電型，這是因?yàn)榻饘傺趸镏械娜毕莼蛟诔赡すば蛑斜灰氲奈⒘康碾s質(zhì)形成施主能級(jí)或受主能級(jí)。
或者，也可以通過(guò)對(duì)以上述金屬氧化物為主要成分的材料混合作為副成分的其化學(xué)組成與主要成分的化學(xué)組成不同的材料，或者通過(guò)產(chǎn)生氧缺陷，來(lái)改變導(dǎo)電型。例如，當(dāng)將Kojundo Chemical Laboratory C0., Ltd.制造的三氧化鑰粉末(4NM0003PB)放在 Furuuchi Chemical Corporation 制造的鶴舟(tungsten boat) (BB-3)中并在lX10_4Pa以下的真空下以0.2nm/秒的成膜速度對(duì)硅襯底上進(jìn)行電阻加熱蒸鍍時(shí)，由于硅襯底的導(dǎo)電型的差異而形成I;特性不同的元件。圖8A是通過(guò)上述方法在η型硅襯底上形成氧化鑰膜的元件的I;特性，圖SB是通過(guò)上述方法在P型硅襯底上形成氧化鑰膜的元件的1-V特性。由于圖8Α顯示整流性，且圖SB顯示歐姆特性，所以可以說(shuō)在顯示圖8Α所示的特性的元件中形成有Ρ-η結(jié)。據(jù)此，由于通過(guò)上述方法形成的氧化鑰膜只在與η型硅的異質(zhì)結(jié)時(shí)顯示整流性，所以可知通過(guò)上述方法形成的氧化鑰膜的導(dǎo)電型是具有高濃度載流子的P型。另外，通過(guò)上述蒸鍍法形成的氧化鑰膜的導(dǎo)電率為IX 1(Γ6至3.8Χ l(T3S/cm(暗導(dǎo)電率)，折射率為1.6至2.2(波長(zhǎng)為550nm),消光系數(shù)為6X 10_4至3X 10_3(波長(zhǎng)為550nm),從Tauc曲線算出的光學(xué)帶隙為2.8eV至3eV。另外，上述金屬氧化物具有聞純化效果，可以減少娃表面的缺陷，從而可以提聞?shì)d流子的壽命。例如，確認(rèn)到:在 電阻率大約為9 Ω.cm的η型單晶硅襯底的雙面形成氧化鑰且將其用作鈍化膜時(shí)的通過(guò)U P⑶(microwave photoconductivity decay:微波光電導(dǎo)衰減)法測(cè)量的有效壽命大約為400 μ sec。另外，當(dāng)進(jìn)行示出單晶硅襯底的塊體壽命的使用碘醇溶液(alcoholic iodine solution)的化學(xué)鈍化時(shí)，η型單晶娃襯底的壽命也大約為400 μ sec0此外，不形成鈍化膜時(shí)的η型單晶硅襯底的有效壽命大約為40 μ sec。由于本發(fā)明的一個(gè)方式中的氧化物半導(dǎo)體層130具有導(dǎo)電性，所以可以通過(guò)氧化物半導(dǎo)體層130連接第二電極190與硅襯底100。由此，可以降低硅襯底的一方的面的幾乎整個(gè)面的表面缺陷。另外，由于不需要在氧化物半導(dǎo)體層130中設(shè)置電極連接用開(kāi)口，所以可以縮減制造工序。接著，使用圖6A至圖7C對(duì)圖1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明的一個(gè)方式中，作為硅襯底100，可以使用單晶硅襯底或多晶硅襯底。對(duì)這些硅襯底的制造方法及導(dǎo)電型沒(méi)有特別的限制。在本實(shí)施方式中，對(duì)使用通過(guò)MCZ(Magnetic Czochralsk1:磁場(chǎng)直拉)法制造的在其表面具有(100)面的p型單晶娃襯底的例子進(jìn)行說(shuō)明。接著，對(duì)硅襯底100的表面和背面進(jìn)行凹凸加工(參照?qǐng)D6A)。另外，這里以上面所述的使用其表面具有(100)面的單晶硅襯底的情況為例子，對(duì)凹凸加工的方法進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)作為硅襯底100使用多晶硅襯底時(shí)，使用干蝕刻法或利用銀等金屬催化劑的濕蝕刻等進(jìn)行凹凸加工，即可。當(dāng)初期的單晶硅襯底為僅經(jīng)過(guò)切割加工的襯底時(shí)，通過(guò)濕蝕刻工序去除殘留在從單晶硅襯底的表面到10 μ m至20 μ m的損傷層。作為蝕刻液可以使用較高濃度的堿溶液，例如，10%至50%的氫氧化鈉水溶液或相同濃度的氫氧化鉀水溶液。或者,也可以使用氫氟酸與硝酸的混合酸或?qū)λ鼈兓旌狭舜姿岬幕旌纤?。接著，通過(guò)酸清洗去除附著于去除了損傷層之后的單晶硅襯底表面的雜質(zhì)。作為酸，例如可以使用0.5%氫氟酸與1%過(guò)氧化氫水的混合液(FPM)等?；蛘咭部梢赃M(jìn)行RCA清洗等。另外，也可以省略該酸清洗工序。當(dāng)利用堿溶液對(duì)結(jié)晶硅進(jìn)行蝕刻時(shí)，利用相對(duì)于面方位的蝕刻速度的不同來(lái)形成凹凸。作為蝕刻液可以使用較低濃度的堿溶液，例如1%至5%的氫氧化鈉水溶液或相同濃度的氫氧化鉀水溶液，優(yōu)選添加幾％的異丙醇。將蝕刻液的溫度設(shè)定為70°C至90°C，將單晶硅襯底浸潰于蝕刻液中30分鐘至60分鐘。通過(guò)該處理，可以在單晶硅襯底的表面形成由微小的大致四角錐形的多個(gè)凸部及在彼此相鄰的凸部之間形成的凹部構(gòu)成的凹凸。接著，由于在上述用來(lái)形成凹凸的蝕刻工序中，在硅的表層形成不均勻的氧化層，所以去除該氧化層。另外，由于在該氧化層中容易殘留堿溶液的成分，所以去除該殘留的堿溶液的成分也是目的之一。由于當(dāng)堿金屬例如Na離子、K離子侵入到硅中時(shí)，硅的壽命發(fā)生劣化，所以光電轉(zhuǎn)換裝置的電特性會(huì)明顯下降。另外，為了去除該氧化層，使用1%至5%的稀氫氟酸即可。接著，也可以使用混合了氫氟酸和硝酸的混合酸或?qū)λ鼈兓旌狭舜姿岬幕旌纤釋?duì)單晶硅襯底的表面進(jìn)行蝕刻來(lái)去除金屬成分等雜質(zhì)。通過(guò)混合醋酸，可以得到維持硝酸的氧化力且使蝕刻工序穩(wěn)定的效果以及將蝕刻速度調(diào)整為固定的效果。例如，可以將各酸的體積比率設(shè)定為氫氟酸(大約50%):硝酸(60%以上):醋酸(90%以上)=1: (1.5至3): (2至4)。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，將氫氟酸、硝酸及醋酸的混合酸液稱(chēng)為氫氟硝醋酸(HF-nitric-acetic acid)。另外,在使用該氫氟硝醋酸的蝕刻工序中，由于使凸部的頂點(diǎn)的截面中的角度變大，所以表面積減小，由此可以減少表面缺陷的絕對(duì)量。另外，當(dāng)進(jìn)行使用該氫氟硝醋酸的蝕刻時(shí)，也可以省略上述使用稀氫氟酸去除氧化層的工序。根據(jù)到此為止的工序可以在作為硅襯底100的單晶硅襯底的表面形成凹凸。接著，在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那逑春螅谟米魇芄饷娴墓枰r底100的一方的面一側(cè)形成具有η型導(dǎo)電型的硅半導(dǎo)體層110 (參 照?qǐng)D6Β)。在本實(shí)施方式中，作為上述硅半導(dǎo)體層，說(shuō)明形成將賦予η型導(dǎo)電型的雜質(zhì)擴(kuò)散于硅襯底100的表層而成的區(qū)域(擴(kuò)散層)的例子。作為賦予η型的雜質(zhì)，可以舉出磷、砷、銻等。例如，通過(guò)在氧氯化磷氣氛中以SOO0C以上且900°C以下的溫度對(duì)硅襯底100進(jìn)行熱處理，可以使磷從硅襯底的表面擴(kuò)散到
0.5μπι左右的深度。另外，為了避免在與受光面相反一側(cè)的硅襯底100的另一方的面一側(cè)形成擴(kuò)散層，將無(wú)機(jī)絕緣膜等耐熱材料用作掩模覆蓋與形成擴(kuò)散層的面相反一側(cè)的面，并在形成擴(kuò)散層之后進(jìn)行去除該掩模的工序，即可。接著，在硅半導(dǎo)體層110上形成透光薄膜150作為抗反射膜(參照?qǐng)D6C)。作為透光薄膜150,例如可以使用銦錫氧化物、包含娃的銦錫氧化物、包含鋅的氧化銦、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅、包含鋁的氧化鋅、氧化錫、包含氟的氧化錫、包含銻的氧化錫、石墨烯、氧化鈮、氧化鈦、氟化鎂、硫化鋅等透光導(dǎo)電膜或透光介電膜的單層或疊層。該透光導(dǎo)電膜或該透光介電膜可以通過(guò)濺射法或蒸鍍法形成。另外，作為透光薄膜150，也可以使用氧化硅膜或氮化硅膜。這些膜可以通過(guò)等離子體CVD法等形成。接著，在與受光面相反一側(cè)的硅襯底100的另一方的面一側(cè)形成氧化物半導(dǎo)體層130 (參照?qǐng)D7Α)。作為該氧化物半導(dǎo)體層可以使用上述金屬氧化物，在此說(shuō)明形成P型氧化鑰膜的例子。
p型氧化鑰膜可以通過(guò)蒸鍍法、濺射法或離子鍍法等氣相法形成。作為蒸鍍法，可以利用蒸鍍氧化鑰材料的單體或共蒸鍍氧化鑰材料和賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)的方法。共蒸鍍是指在一個(gè)處理室內(nèi)從多個(gè)蒸發(fā)源同時(shí)進(jìn)行蒸鍍的蒸鍍法。另外，作為濺射法，可以利用如下方法:以氧化鑰、鑰或包含對(duì)它們賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)的材料為靶材，作為濺射氣體使用氧或氧和氬等稀有氣體的混合氣體。另外，在離子鍍法中，使用與在上述濺射法中使用的材料相同的材料，并在包含氧的等離子體中形成膜，即可。在本實(shí)施方式中，利用蒸鍍氧化鑰材料的單體的方法。作為蒸鍍?cè)矗梢允褂萌趸€粉末。三氧化鑰粉末的純度優(yōu)選為99.99% (4N)至99.9999% (6N)。成膜優(yōu)選在高真空下進(jìn)行，真空度優(yōu)選為5X10_3Pa以下，更優(yōu)選為lX10_4Pa以下。接著，在氧化物半導(dǎo)體層130上形成第二電極190。作為第二電極190可以使用銀、鋁、銅等低電阻金屬，并可以利用濺射法或真空蒸鍍法等形成。或者，也可以通過(guò)利用絲網(wǎng)印刷法供應(yīng)銀膏、銅膏、鋁膏等導(dǎo)電樹(shù)脂，進(jìn)行烘烤來(lái)形成第二電極190。接著，在透光薄膜150上供應(yīng)成為第一電極170的導(dǎo)電樹(shù)脂(參照?qǐng)D7B)。第一電極170是柵形電極，優(yōu)選通過(guò)絲網(wǎng)印刷法供應(yīng)銀膏、銅膏、鎳膏、鑰膏等導(dǎo)電樹(shù)脂來(lái)形成。另夕卜，第一電極170也可以是銀膏和銅膏的疊層等的不同材料的疊層。此外，當(dāng)供應(yīng)導(dǎo)電樹(shù)脂時(shí)，也可以利用分配器法或噴墨法。接下來(lái)，通過(guò)烘烤該成為第一電極170的導(dǎo)電樹(shù)脂，使硅半導(dǎo)體層110與第一電極170接觸(參照?qǐng)D7C)。在上述提供導(dǎo)電樹(shù)脂的階段，由于透光薄膜150介于導(dǎo)電樹(shù)脂和硅半導(dǎo)體層110之間，所以導(dǎo)電樹(shù)脂不與硅半導(dǎo)體層110接觸，但是通過(guò)進(jìn)行烘烤，導(dǎo)電樹(shù)脂的導(dǎo)體成分貫通透光薄膜150，從而導(dǎo)電樹(shù)脂可以與硅半導(dǎo)體層110接觸。注意，當(dāng)透光薄膜150具有導(dǎo)電性時(shí)，不需要使硅半導(dǎo)體層110與第一電極170直接接觸。另外，為了形成具有圖2的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置，可以在進(jìn)行凹凸加工之前在不形成凹凸的面上設(shè)置無(wú)機(jī)材料等抗蝕劑掩模。另外，為了形成圖3的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置，在形成氧化物半導(dǎo)體層130之前，進(jìn)行將賦予P型導(dǎo)電型的雜質(zhì)(例如，硼、鋁、鎵等)擴(kuò)散到與受光面相反一側(cè)的硅襯底100的另一方的面一側(cè)的工序，即可。此外，為了形成圖4的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置，在形成透光薄膜150之前形成鈍化層160即可。另外，為了形成圖5的結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換裝置，首先通過(guò)雜質(zhì)的擴(kuò)散工序使硅半導(dǎo)體層Iio整體具有η—型導(dǎo)電型，形成具有開(kāi)口部的透光薄膜150，然后再次通過(guò)雜質(zhì)的擴(kuò)散工序使硅半導(dǎo)體層的一部分成為η+型區(qū)域110a。然后，以接觸于n+型區(qū)域IlOa的方式形成第一電極170，即可。
通過(guò)上述步驟，可以制造本發(fā)明的一個(gè)方式的將氧化物半導(dǎo)體層用作鈍化層的光電轉(zhuǎn)換裝置。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括: 第一電極； 所述第一電極上的與該第一電極接觸的第一半導(dǎo)體層； 所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層； 所述第二半導(dǎo)體層上的第三半導(dǎo)體層；以及 所述第三半導(dǎo)體層上的第二電極， 其中，所述第一半導(dǎo)體層包含金屬氧化物半導(dǎo)體， 所述第二半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電型， 所述第三半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型， 并且，第一半導(dǎo)體層的載流子濃度比所述第二半導(dǎo)體層的載流子濃度低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括所述第三半導(dǎo)體層上的透光薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第三半導(dǎo)體層包括與所述第二電極接觸的第一區(qū)域，并且所述第一區(qū)域的載流子濃度比所述第三半導(dǎo)體層的第二區(qū)域的載流子濃度高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體的帶隙為2eV以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體作為主要成分包含屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體包含以氧化釩、氧化銀、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸為主要成分的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一電極通過(guò)所述第一半導(dǎo)體層電連接到所述第二半導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二電極位于所述光電轉(zhuǎn)換裝置的受光面一側(cè)。
9.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括: 第一電極； 所述第一電極上的與該第一電極接觸的氧化物半導(dǎo)體層； 所述氧化物半導(dǎo)體層上的第一半導(dǎo)體層； 所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層； 所述第二半導(dǎo)體層上的第三半導(dǎo)體層；以及 所述第三半導(dǎo)體層上的第二電極， 其中，所述第一半導(dǎo)體層包含金屬氧化物半導(dǎo)體， 所述第二半導(dǎo)體層包含硅， 所述第三半導(dǎo)體層包含硅， 所述第一半導(dǎo)體層具有P型導(dǎo)電型， 所述第二半導(dǎo)體層具有P型導(dǎo)電型， 并且，所述第三半導(dǎo)體層具有η型導(dǎo)電型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括所述第三半導(dǎo)體層上的透光薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第三半導(dǎo)體層包括與所述第二電極接觸的第一區(qū)域，并且所述第一區(qū)域的載流子濃度比所述第三半導(dǎo)體層的第二區(qū)域的載流子濃度高。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的第四半導(dǎo)體層， 其中，所述第四半導(dǎo)體層包含硅， 所述第四半導(dǎo)體層具有P型導(dǎo)電型， 并且，所述第四半導(dǎo)體層的載流子濃度比所述第二半導(dǎo)體層的載流子濃度高。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體的帶隙為2eV以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體作為主要成分包含屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體包含以氧化IJ1、氧化銀、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸為主要成分的材料。
16.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括: 第一電極； 第二電極； 所述第一電極上的與該第一電極接觸的第一雜質(zhì)區(qū)； 所述第二電極上的與該第二電極接觸的第二雜質(zhì)區(qū)； 所述第一雜質(zhì)區(qū)和所述第二雜質(zhì)區(qū)上的第一半導(dǎo)體層；以及 所述第一半導(dǎo)體層上的與該第一半導(dǎo)體層接觸的第二半導(dǎo)體層， 其中，所述第二半導(dǎo)體層包含金屬氧化物半導(dǎo)體， 所述第一雜質(zhì)區(qū)具有第一導(dǎo)電型， 所述第一半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電型， 所述第二雜質(zhì)區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型， 并且，第一雜質(zhì)區(qū)的載流子濃度比所述第一半導(dǎo)體層的載流子濃度高。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體的帶隙為2eV以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體作為主要成分包含屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體包含以氧化IJ1、氧化銀、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸為主要成分的材料。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種具有不需要用來(lái)與電極連接的開(kāi)口部的鈍化膜的光電轉(zhuǎn)換裝置。一種光電轉(zhuǎn)換裝置，該光電轉(zhuǎn)換裝置在一對(duì)電極之間包括具有p型導(dǎo)電型的硅襯底；形成在硅襯底的一方的面一側(cè)的與一對(duì)電極的一方接觸的具有n型導(dǎo)電型的硅半導(dǎo)體層；以及形成在硅襯底的另一方的面一側(cè)的與一對(duì)電極的另一方接觸的具有p型導(dǎo)電型的氧化物半導(dǎo)體層。作為該氧化物半導(dǎo)體層，使用以屬于第4族至第8族的金屬的氧化物為主要成分且?guī)稙?eV以上的無(wú)機(jī)化合物。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK103219398SQ201310017189
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者淺見(jiàn)良信, 堅(jiān)石李甫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所