JPS62105485A - 半導体基体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産系−し９刊用−分野 本発明（Ｊ、半導体基体の製造法、特に太陽電池の製造
に適１７に半導体基体の製造に関する。

従来技術 太陽電池等の光電変換装置では、基体面に対して垂直に
近い入射先程有効に利用されろ。なんら機能的な処理が
施されていない、平面状の半導体基体を使用１．構成し
た太陽電池における入射光の分岐の様子を第４図に示す
。一般に、入射光（１）は基体裏面（８）を透過する光
（２）と反射する光（３）とに分かれ、はぼ８０％の光
が透過光（２）となって基体（８）の外へ出ろ。裏面反
射光（３）はさらに表面を透過′４−ろ児（４）と反射
オろ光（５）に分４１ていく。光電変換機能は、光か、
活性領域、４７ｊ′わち、空乏層（６）を横切る時に発
揮さイ］ろので、空乏層（６）を通過４゛ろ光が多い程
、上た、」、ネルギーが大きい程、光電変換効率かＩ７
シ１１“４“ろ。そＪｉ、　ＩＩｌ、、透過光（２）お
よび（４）をなくすこと、換、−；′４゛イ］げ、一旦
入射した光を基体の中に閉し込めろことが出来れば変換
効率はｌＷオろ、１ 」１記した目的を達成４゛るＬ段と１．て、半導体１１
１゜体裏面に凹凸を設（３ることが提案されている。裏
面に凹凸を設けた場合の光の進路の概念図を第１図に示
す。はぼ垂直に入射した光（ＩＪ凹凸裏面（Ｉｏ）に垂
直ではなく、一定の角度を持って反射オるため、はぼ全
反射する。その結果、裏面では透過光による損失がほぼ
完全に押さえられる。さらにその反射光（９）も基板表
面（７）に対して垂直ではなく、一定のＩＪ度を持って
反射するため、はぼ全反射ずろ。この、Ｌうに裏面に凹
凸を設：ｊだ場合、一旦入射した光（１）は外へ出るこ
となく、はぼ１００％完全に光電変換に利用できろ。

従来、）１゛導体括体に凹凸を設（Ｊろ手段と１〜で（
Ｊ、５ｉＱｔ結晶の（ｌ［ｉｏ）面をアルカリ水溶液で
異方性の化学研摩を行うことによりピラミッド１［ニ状
が得らイ］ろが、コノ凹凸の頂ｆＱｉｉ８０−９０°ノ
ー　定値となる。この角度（Ｊ１本発明の目的には合致
１．ない。

−２より、本発明が従来法に比べて優れている点（」、
　一定形状の型を用いろ為に、従来法に比べて簡便に、
（Ｆ＠の形状に仕−１−げろことかできる点にあろ１、 ブＣ１すｊｆ／’）ｊ’ｊ　−リ 本発明は、入射光を有効利用するために、裏面に微細な
凹凸を有オろゝ１を導体粘体の製造法を提（」（するこ
とを目的どする。

発明の構Ｉ求 本発明（」、微細な凹凸を表面に有する堆積用型板１．
に、゛１′導体＋Ａ月を堆積成長さ且た後、両者を剥離
４〜るごとに、Ｌす、平板上１−の凹凸が転写された裏
面構造を有４゛る半導体基体を製造する方法に関する。

本発明方法で（」、」：４゛、第２図に示４゛、＝と３
５、表面に微細な凹凸をｆ１計る堆積用型板ｌに゛Ｉ′
導体＋４１１を堆積さＵ−ろ。堆積用型板としては、半
導体材料の種類や堆積ノｊ法にし上るが、グロー放′市
分解法やスパッタリング等の重積手段とし７て７１ｉＩ
’ｍ　Ｆｌ’加を要４゛ろ場合やＩｌｊｔＭ性４曹４−
ろ場合は、導出（’１＋、４　ＩＩ、即ら、金属製の型
ＩＮカ＆ｒＶ　ｌ−ｋｌ、、金属＋’ｌ型板と（２ては
、例えば金属モリブデン、タンｒ）スフーン等が例示さ
イ］ろか、坩積嘆と型板との剥離を要する場合は、両者
が容易に剥離１．得ろ、１：　’＋な金り４打月を選択
計へきである。例えは、半導体Ｈ１１と１、て多結晶シ
リコンを用いろ場合（」、そＡ１とｌｌ＃居１、係数の
大きく異なるＭＯを用いるごとによ？）、ｔ［１なろ冷
却によζ）両者を剥離さｌろ５−とがで。−／、。

従って、その様な組合わＵ−（」特に好ましいらい−（
７ある。

堆積用型板（、の凹凸（」鋸歯状、す゛ｒシンカブ状等
種々あるが、その光電変換に効用が大きいｊ［う状は第
１図、第２図に示したような断面構造による一３＝ 形状のものが特に好ましい。凹凸の大きさは、ｒｌＪ５
−３０ｆ１７ｚｍ、深さ２２−１Ｏ０７ｚ程度が適当で
ある。また、鋸歯状の凹凸の場合は、第２図に示４−傾
斜角（１６）が３０度以」−１特にシリコン基体で垂直
入射時を考えた場合には、その角度は３０〜４０度が好
ましい。

半導体＋（ネ」を型板上に堆積させるには、半導体材料
の種類にもよるが、例えば半導体となる元素を主成分と
する各種の有機化合物あるいは水素化物等の分解反応を
利用する等の方法が例示される。

半導体＋Ａ料として多結晶シリコンを用いるときは、モ
ノシランガス（Ｓｉ１１４）の減圧ＣＶＤ法、グロー放
電分解法か特に適している。

堆積条件そのものは、従来半導体の成膜に用いられた条
件と特に異なるものではない。

半導体材料としては、典型的にはシリコンであるか、こ
イ］に限定されるものではなく、他のあらゆる半導体＋
４料、例えばカリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウノ・
燐（ＩｎＰ）等を使用し得る。

本発明で得られる半導体基体は単層であってもよい。こ
の場合は後に、Ｗ種ノし素、例オ（Ｊリン等またはボｌ
：ｌン等を表面まノニは裏面に１・　ブｊ２−で、その
いずれかをｐ型またはｐ型にする。また、本発明半導体
７に体は、堆積（成ｌｌ＊）時に、裏面１・た（３表面
に上記異種元素を導入し、そのいずイ１かをｐ型または
ｐ型に極性調整したものであってもよい。

以下多結晶シリコン半導体基体を例にとって、その製造
法を説明する。

微細凹凸（深さＩ　０μｍ、ｉＮ　Ｏ０７ｚｍ、傾斜角
度３５度）を有する金属モリブデン板（１００ｘ１００
ＸＩ００ｍｍ）を真空反応室（２ｘｌＯ’Ｔｏｒｒ）中
に設置し、型板温度を６００〜９００℃として維持する
。熱分解法により、１−記モリブデン板上にに多結晶シ
リコン半導体層（１３）を形成させた（膜厚１０〜１０
０μ）。得られろシリコン半導体層はｐ型である。その
後、供給ガスを導市１２、窒素ガス等の不活性雰囲気に
切換えろと同時に、型板温度を低下さｕ７Ｉｏ　ンリコ
ン坩積層（１３）は、モリブデン金属との熱膨張係数の
差により、型板（１１）より剥離する。剥離面（１４）
には、型板凹凸而（１２）か転写さＡ１ろ３、さらに、
剥離面（１４）での反射率を１１・月Ｕに・１ろ３ｊ−
パ）に機械研摩等の表面処理を施４１、シリコン゛しｑ
体層（１３）の剥離面（１４）の反対側のノリコンＪ、
１体曲（１５）ｉＪ、化学研屋法等により、串ハ゛トな
１ｆ１１と１−７てイ１１．ばてもよいし、表面デクス
チャエゾーＪ′−ンタを１１ＩＩ！（、た而に仕１−げ
てちよい。

ごの４１））にして得らイ］たシリ：ＩンＪＩ（体を用
いて通′畠（ハ製市力法で、人陽市／１１シ素了を作製
ｌ−る。その素ｒ構〕６を第３図に示４−ｏ半導体基体
（２３）は、Ｉ）型ノ１１　：：ｌンイ６１１品で、そ
の基体の−１−面に、ｎ型不純物の〃１拡牧処理により
１１型層（１７）を形成十ろ。

Ｉ）’！’１．１ｍ　（２４）とｎ　Ｉ（’！　Ｉｌ’
ｌＩ　（１７）の界面は、光電変換効率の高い部分であ
ろ空乏層（１８）が構成されろ。光電変換により）発生
４−ろ電流は、電極（１９）および（２ｏ）より取りＮ
Ｎ−ｏ電極の取り何口方法としては、蒸着技術、印刷焼
成法等が使用でΔろ。電極（１９）の形状は、」Ｉ（体
内面での反射を考慮１．た［、で、微小の傾斜面に加１
置−でおくことが望ましく、特に、ＪＩＩ；体間凸面（
２２）のｊ［ツ状に加工するのか最も望ま１゜し）。電
極（２０）は、入射光（２５）の透過を妨げないように
、格子状に配置する。

次に、本装置の動作について述べろ。受）し表面（２１
）に）一方から垂直あるいはそれに返いｊｆ１度で光か
入る。入射光（２５）の一部（」、表面（２１）で反射
されろか、大部分！Ｊ：　Ａ１体（２３）内に入る。そ
１．で、活性領域であろ空乏層（１８）を垂直に横切る
。入射光成分の内、短波長）冒二つい−（′（」、空乏
層（１８）のイ、１近で吸収されて光電変換かさイする
が、より長波長光（上、裏面電極とのν／１１ｔｉ　１
でヤ１１ふｔ、−’ｒ全反射さイする。反射光（２６）
は、（１）ひ空乏層（１８）を横ＱＪり表面（２１）で
↑反ｆｌ・Ｉ４−ろ５１５、−のように、甲偉体基体Ｃ
２３）の内部で多重反射を繰返ｉｌ゛、−、：に、１　
ｉｌ、空乏層（１８）を多数回横切り、うし電変換が損
失なく行／ｌｆ　イ）れる。ごの現象を光電し込め効果
と称４−る。この効果は、従来の構造（第４図）−（二
はほとんと期待できない。従来の構造をした光電変換素
子で１２％の変換効率の６ので６、本発明による構造（
図３）にすると１３〜１５％の変換効率か得られろ。

発明の効果 本発明により、゛１−導体基体の表面が所望の形状で得
ることがでΔ、その結果、光電変換効率を大幅に高める
構造を有した光電変換素子を提供４−ろことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｊ、裏面凹凸構造での光の進路を示す図、第２
図は、本発明にお（ｊろ凹凸の転写を示す概念図、第３
図は、本発明により作製した太陽Ｎ他素子の構造を示４
−図、第４図は、従来構造での光の進路を示す図である
、。 図中の記号（１以上の通りである。 ｌ　・入射光、　２　透過光、　３・・・反射光、４・
透過）し、　　５　反射光、　６・・・空乏層、７　基
体表面、８・・・ｉｋ体裏面、９・・反射光、１０　　
凹凸裏面、　１１・金属モリブデン型板、１２・・・型
板凹凸面、１３・シリコン半導体層、１４・剥離面、　
　１５　　シリコン基体面、１６・・・傾斜角度、１７
・　ｎ型層、１８・・・空乏層、１９・電極、　　２０
・・・電極、　　２１・・受光表面、２２・・・基体凹
凸面、２３・・・半導体基体、２４・・・ｐ型層、　２
５・・・入射光、　２６・・・反射光。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微細な凹凸を表面に有する堆積用型板上に、半導体
   材料を堆積成長させた後、両者を剥離することにより、
   型板上の凹凸が転写された裏面構造を有する半導体基体
   を製造する方法。