光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種使半導(dǎo)體基板與電極之間的串聯(lián)電阻減小并且轉(zhuǎn)換效率好的光電轉(zhuǎn)換裝置。一種光電轉(zhuǎn)換裝置，具有半導(dǎo)體基板、形成于半導(dǎo)體基板的第1導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域以及與第1導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域電連接的電極，第1導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有與電極相對(duì)的電極區(qū)域，所述光電轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，在與電極區(qū)域相對(duì)的半導(dǎo)體基板中具有晶體缺陷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
光電轉(zhuǎn)換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，近年來(lái)，特別是根據(jù)地球環(huán)境問(wèn)題的觀點(diǎn)，作為下一代的能源的期待急劇升高。作為光電轉(zhuǎn)換裝置用的材料，一直以來(lái)利用化合物半導(dǎo)體、有機(jī)材料等，但是當(dāng)前硅晶體是主流。在當(dāng)前最大量生產(chǎn)、販賣(mài)的光電轉(zhuǎn)換裝置中，在接受太陽(yáng)光的受光面設(shè)置η電極，在作為受光面的相反面的背面設(shè)置P電極。設(shè)置于受光面?zhèn)鹊摩请姌O是為了取出通過(guò)光電轉(zhuǎn)換得到的電流而必不可少的，但是在形成有η電極的部位的基板上，由于該η電極的遮擋而沒(méi)有太陽(yáng)光入射，所以如果電極面積大，則轉(zhuǎn)換效率降低。將由受光面?zhèn)鹊碾姌O導(dǎo)致的這樣的轉(zhuǎn)換效率的損失稱(chēng)為陰影損失。
[0003]在受光面沒(méi)有電極的背面電極型光電轉(zhuǎn)換裝置中，沒(méi)有由電極導(dǎo)致的陰影損失，能夠?qū)⑷肷涞奶?yáng)光幾乎100%地引入到光電轉(zhuǎn)換裝置，所以在原理上能夠?qū)崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。作為這樣的背面電極型光電轉(zhuǎn)換裝置的例子，可列舉日本特開(kāi)2007-19259號(hào)公報(bào)。
[0004]圖11是示出以往的背面電極型的光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造的概略剖視圖。在半導(dǎo)體基板50的背面交替地設(shè)置高濃度P型摻雜區(qū)域52和高濃度η型摻雜區(qū)域53。在半導(dǎo)體基板50的表面，形成例如由硅氧化膜、硅氮化膜等構(gòu)成的鈍化膜51，由此抑制表面復(fù)合。分別經(jīng)由設(shè)置于背面的P區(qū)域的接觸孔56和η區(qū)域的接觸孔57，對(duì)高濃度P型摻雜區(qū)域52連接P電極54，對(duì)高濃度η型摻雜區(qū)域53連接η電極55，取出通過(guò)光電轉(zhuǎn)換得到的電流。受光面的鈍化膜51還兼具作為防反射膜的作用。根據(jù)圖11可知，P型摻雜區(qū)域、η型摻雜區(qū)域、P電極、η電極全部形成于背面，在受光面沒(méi)有遮住光的物體，能夠幾乎100%地引入太陽(yáng)光。
[0005]在上述現(xiàn)有例中，半導(dǎo)體基板、P電極與η電極直接接觸，但是作為光電轉(zhuǎn)換裝置的進(jìn)一步高效率化的方法，做成在金屬電極部與半導(dǎo)體基板之間還插入鈍化膜而成的所謂的接觸鈍化構(gòu)造(金屬電極/鈍化膜/半導(dǎo)體層)，使半導(dǎo)體基板上的載流子的復(fù)合盡可能降低，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)路電壓Voc的改善和效率的改善。在這種情況下，鈍化膜的膜厚為了使充分的隧道電流流過(guò)而需要變薄。根據(jù)參考文獻(xiàn)l(Dimitri Zielke Physica statuts solidiRapid Research letters Volume 5Issue 8page298_300)，如果慘雜區(qū)域上的純化膜的膜厚大于2nm，則串聯(lián)電阻變大。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2007-19259號(hào)公報(bào)
[0009]非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:DimitriZielke Physica statuts solidi Rapid Researchletters Volume 5Issue 8page 298-300

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]然而，在上述光電轉(zhuǎn)換裝置的接觸鈍化構(gòu)造中，難以解決如果使鈍化層膜厚變厚則串聯(lián)電阻增加、如果使鈍化層膜厚變薄則載流子復(fù)合增加這樣的相反的課題。另外，在半導(dǎo)體基板、P電極與η電極直接接觸的光電轉(zhuǎn)換裝置中，在接觸孔部也存在串聯(lián)電阻，并且存在FF的降低。這樣，在以往的光電轉(zhuǎn)換裝置中，半導(dǎo)體基板與電極之間的串聯(lián)電阻成為轉(zhuǎn)換效率降低的原因。
[0013]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，使半導(dǎo)體基板與電極之間的串聯(lián)電阻減小而得到轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0014]用于解決課題的技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置具有:半導(dǎo)體基板;第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域，形成于半導(dǎo)體基板；以及電極，與第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域電連接，第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有與電極相對(duì)的電極區(qū)域，在電極區(qū)域中具有晶體缺陷。
[0016]另外，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置具有形成于半導(dǎo)體基板上的電介質(zhì)層，第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域設(shè)置于電介質(zhì)層上。
[0017]另外，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有電極區(qū)域以外的非電極區(qū)域，所述電極區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度高于非電極區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度。
[0018]另外，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有電極區(qū)域以外的非電極區(qū)域，電極區(qū)域中的晶體缺陷的面密度高于非電極區(qū)域中的晶體缺陷的面密度。
[0019]另外，在本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置中，電介質(zhì)層由第I電介質(zhì)層和形成于所述第I電介質(zhì)層上的第2電介質(zhì)層構(gòu)成，第I電介質(zhì)層或者第2電介質(zhì)層中的任一方介于第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域與所述電極之間。
[0020]另外，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，晶體缺陷的面密度是550個(gè)/cm2以上且100000個(gè)/cm2 以下。
[0021 ]另外，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，電介質(zhì)層的厚度是0.1nm以上且4.5nm以下。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，能夠使半導(dǎo)體基板與電極之間的串聯(lián)電阻分量減小，所以能夠提高光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的局部放大圖。
[0026]圖3是示出晶體缺陷區(qū)域的缺陷的密度與單元的特性的關(guān)系的圖。
[0027]圖4是示出缺陷密度與轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的圖表。
[0028]圖5是示出晶體缺陷的剖視圖。
[0029]圖6是示出電介質(zhì)層厚度與光電轉(zhuǎn)換裝置的特性的關(guān)系的圖。
[0030]圖7是作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。
[0031 ]圖8是作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。
[0032]圖9是作為本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。
[0033]圖10是對(duì)開(kāi)口部不同的光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行比較的圖。
[0034]圖11是示出以往的光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造的概略剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的說(shuō)明中，對(duì)相同的部件附加有相同的符號(hào)。它們的名稱(chēng)和功能也相同。因此，不重復(fù)關(guān)于它們的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036](實(shí)施方式I)
[0037]圖1是本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。在圖1中，在η型硅基板10的與受光面相反一側(cè)的面，形成摻雜了磷(P)等第I導(dǎo)電類(lèi)型即η型摻雜物的η型區(qū)域11以及摻雜了硼(B)等第2導(dǎo)電類(lèi)型即P型摻雜物的P型區(qū)域12。11型區(qū)域11和P型區(qū)域12能夠通過(guò)在η型硅基板10的與受光面相反一側(cè)的面使摻雜物進(jìn)行熱擴(kuò)散或者將摻雜物離子進(jìn)行離子注入而形成。
[0038]在η型區(qū)域11和P型區(qū)域12上形成有電介質(zhì)層13。作為電介質(zhì)層，能夠使用氧化硅、氮化娃、氧氮化娃、氧化招等，并使用等離子體CVD法、ALD法(Atomic Layer Deposit1n，原子層沉積)等來(lái)形成。此處，作為電介質(zhì)層而使用氧化硅。
[0039]隔著電介質(zhì)層13地在η型區(qū)域11上設(shè)置η電極14。在η電極14與η型區(qū)域相對(duì)的部分，η型區(qū)域11未與η電極14相接，但由于電介質(zhì)層13薄，所以通過(guò)隧道效應(yīng)，η型區(qū)域11與η電極14電連接。
[0040]另外，隔著電介質(zhì)層13地在P型區(qū)域12上設(shè)置P電極15。在P型區(qū)域12與P電極15相對(duì)的部分，P型區(qū)域12未與P電極15相接，但由于電介質(zhì)層13薄，所以通過(guò)隧道效應(yīng)，P型區(qū)域12與P電極15電連接。
[0041]進(jìn)而，在P型區(qū)域12與P電極15相對(duì)的部分，在與電介質(zhì)層13的界面附近形成晶體缺陷區(qū)域16。
[0042]通過(guò)在P型區(qū)域12與P電極15相對(duì)的部分形成包括晶體缺陷的晶體缺陷區(qū)域16，在P型區(qū)域與電介質(zhì)層的界面導(dǎo)入空間電荷，從而容易流過(guò)經(jīng)由薄的電介質(zhì)層的隧道電流，所以能夠降低電介質(zhì)層13的串聯(lián)電阻。此外，晶體缺陷區(qū)域16不需要和P型區(qū)域12與P電極15相對(duì)的部分完全一致。
[0043]在η型硅基板10的受光面?zhèn)龋纬杀贿M(jìn)行紋理加工而成的、由氮化硅、氧化鈦等構(gòu)成的防反射膜17。防反射膜17也具有η型硅基板10的受光面的鈍化功能。
[0044]圖2是從電極側(cè)看本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的局部放大圖，是光電轉(zhuǎn)換裝置I的電極形成面的一部分的放大圖。η型區(qū)域11是電介質(zhì)層13的下方且η型硅基板10上的圓形的區(qū)域，其圓形的內(nèi)部是η型摻雜物的濃度比η型硅基板10高的區(qū)域。η電極14處于電介質(zhì)層13的上方，且位于圓形的η型區(qū)域11的大致中央。
[0045]P型區(qū)域12設(shè)置于η型硅基板10上，以包圍η型區(qū)域11的方式形成。圓形的P電極15處于電介質(zhì)層13上，并設(shè)置于P型區(qū)域12上。在P電極15正下方的P型區(qū)域12設(shè)置晶體缺陷區(qū)域16^電極15與晶體缺陷區(qū)域16也可以形成為在從硅基板的法線方向觀察時(shí)正好重疊，但如圖2記載的那樣，通過(guò)將晶體缺陷區(qū)域16形成得比P電極15小，能夠進(jìn)一步提高P電極15下的η型硅基板的鈍化性，所以優(yōu)選。
[0046]在η型硅基板10的與受光面相反一側(cè)的面，分別使磷等η型的摻雜物和硼等p型的摻雜物擴(kuò)散，從而形成η型區(qū)域11和P型區(qū)域12。進(jìn)而，在晶體缺陷區(qū)域16中，通過(guò)將硼等P型的摻雜物進(jìn)行離子注入，進(jìn)一步提高第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度(硼濃度)，并且在離子注入?yún)^(qū)域的硅基板上的P型區(qū)域表面，導(dǎo)入晶體缺陷。晶體缺陷區(qū)域16的雜質(zhì)濃度(硼濃度)是5Χ 118?2\102(^01118/0113左右。晶體缺陷區(qū)域16以外的？型區(qū)域12的雜質(zhì)濃度(硼濃度)是1\1017?I X 1019atoms/cm3左右。即，晶體缺陷區(qū)域16的硼濃度相對(duì)于晶體缺陷區(qū)域以外的硼濃度變高。
[0047]其結(jié)果，包括晶體缺陷的第I導(dǎo)電類(lèi)型的區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度高于包括晶體缺陷的第I導(dǎo)電類(lèi)型的區(qū)域以外的區(qū)域即第2區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度。
[0048]另外，第I導(dǎo)電類(lèi)型的區(qū)域中的晶體缺陷的面密度高于第2區(qū)域的晶體缺陷的面密度。
[0049]在η型區(qū)域和P型區(qū)域中的、不是電極正下方的區(qū)域中，將表面雜質(zhì)濃度抑制得較低而提高鈍化效果，另一方面，電極正下方的區(qū)域設(shè)為高濃度地?fù)诫s雜質(zhì)而降低電阻損失的構(gòu)造，從而能夠得到高輸出。
[0050]在為了高輸出化而使用η型的硅基板的情況下，為了形成P型區(qū)域而進(jìn)行離子注入的元素選擇硼等P型摻雜物。通常，在硼的離子注入中，作為用于消除由離子注入引起的缺陷的熱處理而需要1050°C以上的高溫的退火，但是如果在該溫度下進(jìn)行退火，則生成由摻雜物以外的雜質(zhì)引起的缺陷等，由此硅基板的體壽命大幅降低。
[0051]因此，背面的P型區(qū)域通過(guò)擴(kuò)散法而形成，接下來(lái)，僅對(duì)與電極相對(duì)的部分的、想要制作晶體缺陷區(qū)域的P型區(qū)域，通過(guò)離子注入法將硼進(jìn)行離子注入，高濃度地進(jìn)行摻雜，從而形成選擇性發(fā)射極構(gòu)造。其結(jié)果，在進(jìn)行了離子注入的P型區(qū)域中，形成由離子注入工序引起的晶體缺陷。但是，在未進(jìn)行離子注入的P型區(qū)域中，不形成由離子注入工序引起的晶體缺陷。如果在該狀態(tài)下將退火溫度抑制得低到900?950°C左右來(lái)進(jìn)行退火，則不會(huì)損害硅基板整體的體壽命。另外，僅對(duì)P電極正下方的P型區(qū)域通過(guò)離子注入進(jìn)行高濃度摻雜，所以僅在該部分殘留晶體缺陷。通過(guò)這樣，形成晶體缺陷區(qū)域。
[0052]另外，關(guān)于上述晶體缺陷區(qū)域16內(nèi)的晶體缺陷的面密度，以與硅基板的同一面的晶體缺陷區(qū)域16以外的區(qū)域相比晶體缺陷的面密度相對(duì)地變大的方式導(dǎo)入晶體缺陷即可。更詳細(xì)地說(shuō)，例如在硅基板的同一面的晶體缺陷區(qū)域16以外的區(qū)域的晶體缺陷面密度低于550個(gè)/cm2的情況下，以使得硅基板的同一面的晶體缺陷區(qū)域16以外的區(qū)域中的晶體缺陷的面密度為550個(gè)/cm2以上的方式導(dǎo)入晶體缺陷即可。即，使晶體缺陷的面密度與晶體缺陷區(qū)域16的周邊區(qū)域相比提高，由此在晶體缺陷區(qū)域與電介質(zhì)層的界面導(dǎo)入空間電荷而能夠使光電轉(zhuǎn)換裝置的串聯(lián)電阻Rs降低，實(shí)現(xiàn)FF和轉(zhuǎn)換效率的提高。
[0053]另外，晶體缺陷的面密度D以如下方式計(jì)算。在通過(guò)截面TEM觀察晶體缺陷區(qū)域16的截面時(shí)，晶體缺陷被觀測(cè)為晶格的位錯(cuò)線。當(dāng)在某個(gè)截面上觀測(cè)到的晶體缺陷數(shù)是N[個(gè)]、晶體缺陷區(qū)域16的觀察到的寬度是L[cm]的情況下，能夠計(jì)算為:
[0054]D=(N/L)2[個(gè)/cm2]。
[0055]這是由于，關(guān)于晶體缺陷的形成，不存在各向異性，所以認(rèn)為當(dāng)在正交的2個(gè)截面進(jìn)行TEM觀察的情況下，無(wú)論在哪個(gè)方向上，晶體缺陷線密度都為N/L。因此，面密度能夠作為晶體缺陷的線密度N/L的平方而導(dǎo)出。通過(guò)這樣，根據(jù)截面TEM圖像來(lái)計(jì)算晶體缺陷的面密度。另外，在從上方通過(guò)TEM觀察晶片表面而能夠確認(rèn)晶體缺陷的情況下，也可以根據(jù)晶片表面的觀察圖像直接計(jì)算晶體缺陷的面密度。
[0056]通過(guò)硼的離子注入，在電極正下方的P型區(qū)域中產(chǎn)生氧層疊缺陷，但是它們通過(guò)退火工序而移動(dòng)到硅基板表面，并在硅基板表面消失。此時(shí)，調(diào)整退火工序的時(shí)間而使得在半導(dǎo)體基板表面殘留缺陷。晶體缺陷的密度能夠通過(guò)控制退火工序的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)按預(yù)定的密度殘留晶體缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)在得到鈍化效果的同時(shí)降低了串聯(lián)電阻的單元構(gòu)造。
[0057]此外，在η電極正下方，也可以不通過(guò)擴(kuò)散而通過(guò)離子注入來(lái)導(dǎo)入磷等η型摻雜物。在該情況下，經(jīng)歷硅基板的表面進(jìn)行非晶化、在退火工序中進(jìn)行再結(jié)晶這樣的過(guò)程，與硼的離子注入的情況相比，晶體缺陷更難以殘留，所以在η電極正下方不形成晶體缺陷區(qū)域。
[0058]圖3是示出晶體缺陷區(qū)域的缺陷的密度與單元的特性的關(guān)系的圖，是使圖1的光電轉(zhuǎn)換裝置的晶體缺陷區(qū)域16的缺陷密度變化來(lái)測(cè)定單元的特性而得到的圖。在各實(shí)施例和比較例中，用相對(duì)值來(lái)表示單元特性的最高到達(dá)點(diǎn)。曲線因子FF、開(kāi)路電壓Voc、短路電流Isc、轉(zhuǎn)換效率η是以比較例I的特性為基準(zhǔn)的相對(duì)值。在比較例I的P電極正下方，幾乎沒(méi)有晶體缺陷。另一方面，在實(shí)施例1至4和比較例2中，控制離子注入后的退火工序，在電極正下方的P型區(qū)域中設(shè)置了晶體缺陷，根據(jù)退火條件而使晶體缺陷區(qū)域中的晶體缺陷的個(gè)數(shù)變化。
[0059]實(shí)施例1至4與沒(méi)有晶體缺陷的比較例I相比，轉(zhuǎn)換效率η提高I%以上。另一方面，在比較例2中，晶體缺陷過(guò)多而載流子的復(fù)合增多，轉(zhuǎn)換效率未提高。
[0060]圖4是示出缺陷密度與轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系的圖，在圖表中示出表I中的缺陷密度與轉(zhuǎn)換效率η的關(guān)系。轉(zhuǎn)換效率η是將沒(méi)有晶體缺陷的情況下的轉(zhuǎn)換效率設(shè)為I時(shí)的相對(duì)值。用虛線來(lái)表示相對(duì)于未形成缺陷的比較例I而轉(zhuǎn)換效率η提高1%以上(成為1.οι倍以上)的線。根據(jù)表I可知，在上述晶體缺陷為550個(gè)/cm2以上且100000個(gè)/cm2以下的情況下，與沒(méi)有晶體缺陷區(qū)域的比較例相比，轉(zhuǎn)換效率在相對(duì)值上提高I %以上。
[0061]圖5是示出晶體缺陷的剖視圖，是基于P電極正下方的截面的透射型電子顯微鏡(TEM)的截面照片。用箭頭表示晶體缺陷的部位。圖5(a)是比較例I的截面照片，在硅基板表面沒(méi)有晶體缺陷。圖5(b)是實(shí)施例1的截面照片之一。根據(jù)多個(gè)TEM觀察圖像可知，實(shí)施例1的晶體缺陷的缺陷密度約為550個(gè)/cm2。圖5(c)是實(shí)施例2的截面照片，是更多地殘留有晶體缺陷的例子。根據(jù)多個(gè)TEM觀察圖像可知，晶體缺陷的缺陷密度約為1000個(gè)/cm2。
[0062]圖6是示出電介質(zhì)層厚度與光電轉(zhuǎn)換裝置的特性的關(guān)系的圖。圖6(a)示出在比較例I和實(shí)施例1?3中電介質(zhì)層的厚度與轉(zhuǎn)換效率η的關(guān)系。圖6(b)示出在比較例I和實(shí)施例1?3中的各例中與沒(méi)有電介質(zhì)層時(shí)相比轉(zhuǎn)換效率η變高的電介質(zhì)層厚度的范圍。數(shù)值是分別以在沒(méi)有比較例I和實(shí)施例1?3的電介質(zhì)層的情況下的轉(zhuǎn)換效率為基準(zhǔn)而得到的相對(duì)值。因此，如果數(shù)值為I以上，則表示與沒(méi)有各例的電介質(zhì)層的情況相比，轉(zhuǎn)換效率η較高。
[0063]在沒(méi)有晶體缺陷的比較例I中，有通過(guò)電介質(zhì)層而得到的效率提高的效果的膜厚的范圍是0.1nm至1.5nm的范圍，但是設(shè)置有晶體缺陷區(qū)域的實(shí)施例全部都是有電介質(zhì)層的效果的膜厚的范圍變大。特別是，在實(shí)施例3的情況下，可知在電介質(zhì)層的厚度為0.1nm以上且4.5nm以下的寬范圍內(nèi)，相對(duì)于在電極正下方?jīng)]有電介質(zhì)層的情況，轉(zhuǎn)換效率提高。
[0064]通過(guò)形成晶體缺陷區(qū)域，使電極與導(dǎo)電類(lèi)型層之間的串聯(lián)電阻Rs降低，與沒(méi)有電介質(zhì)層的情況相比，效率提高的電介質(zhì)層的厚度的范圍變大。即，作為電介質(zhì)層而容許的膜厚的范圍變寬。另外，適當(dāng)?shù)乜刂屏四ず駮r(shí)的轉(zhuǎn)換效率的最大值也變大。
[0065]另外，導(dǎo)入到電極層下的導(dǎo)電類(lèi)型層的缺陷密度越大，則轉(zhuǎn)換效率提高的電介質(zhì)層的膜厚的范圍越向大的一側(cè)擴(kuò)展。這是因?yàn)椋捎谌毕輰?dǎo)入量的增加而電極與導(dǎo)電類(lèi)型層之間的串聯(lián)電阻Rs降低，所以即使使電介質(zhì)層變厚，串聯(lián)電阻Rs也不易增加，所以能夠兼顧作為鈍化效果的開(kāi)路電壓Voc提高和串聯(lián)電阻Rs降低。
[0066]如比較例I那樣，在轉(zhuǎn)換效率提高的電介質(zhì)層的膜厚的范圍窄的情況下，如果電極正下方的電介質(zhì)層的厚度發(fā)生波動(dòng)，則導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率的降低和波動(dòng)增加，但是在轉(zhuǎn)換效率提高的電介質(zhì)層的膜厚的范圍寬的情況下，能夠減小電介質(zhì)層的厚度的波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)換效率造成的影響。作為結(jié)果，得到相對(duì)于生產(chǎn)條件的波動(dòng)而穩(wěn)定且高的轉(zhuǎn)換效率，所以能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)中的平均轉(zhuǎn)換效率的提高和生產(chǎn)成品率的提高。
[0067]在上述實(shí)施例中，使用了η型半導(dǎo)體基板，但也可以使用P型半導(dǎo)體基板。
[0068](實(shí)施方式2)
[0069]圖7是作為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。電介質(zhì)層和電極以外的結(jié)構(gòu)與圖1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置相同。在圖7(a)中，在η型硅基板20的與受光面相反一側(cè)，形成摻雜了磷(P)等η型摻雜物的η型區(qū)域21以及摻雜了硼(B)等P型摻雜物的P型區(qū)域22。在η型區(qū)域21和P型區(qū)域22上，形成氧化硅、氮化硅的電介質(zhì)層23。
[0070]另外，隔著電介質(zhì)層23地在η型區(qū)域11上設(shè)置η電極24。另外，隔著電介質(zhì)層23地在P型區(qū)域22上設(shè)置P電極25。11電極24和P電極25的正下方的電介質(zhì)層23的厚度比其他部分薄。電介質(zhì)層23由第I電介質(zhì)層23a和第2電介質(zhì)層23b這2層構(gòu)成，但是P型區(qū)域22與P電極25相對(duì)的電極正下方的電介質(zhì)層僅存在第2電介質(zhì)層23b，厚度變薄。
[0071]上述那樣的構(gòu)造例如通過(guò)以下所示的工序來(lái)制成。首先，在η型硅基板20的與受光面相反一側(cè)形成η型區(qū)域21和P型區(qū)域22后，在P型區(qū)域上形成晶體缺陷區(qū)域26。接下來(lái)，形成70?80nm左右的第I電介質(zhì)層23a。接下來(lái)，在形成η電極24和P電極25的位置，形成到達(dá)η型區(qū)域和P型區(qū)域的開(kāi)口部。接下來(lái)，形成0.5?1.5nm的第2電介質(zhì)層23b，接下來(lái)，在第2電介質(zhì)層23b上形成η電極24和P電極25，從而能夠制成。
[0072]這樣，通過(guò)形成第I電介質(zhì)層23a和第2電介質(zhì)層23b，η電極24、ρ電極25分別能夠在形成得較厚的第I電介質(zhì)層的開(kāi)口部中隔著形成得較薄的第2電介質(zhì)層而與η型區(qū)域和P型區(qū)域近距離地相對(duì)。由此，能夠減小各電極與導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域間的串聯(lián)電阻。進(jìn)而，能夠使不與η電極24、ρ電極25相對(duì)的、η型區(qū)域21和P型區(qū)域22上的電介質(zhì)層變厚，所以作為結(jié)果，能夠提高鈍化效果而得到高的Voc和光電轉(zhuǎn)換效率。
[0073]在P電極25正下方的P型區(qū)域22中，在與電介質(zhì)層23的界面附近形成晶體缺陷區(qū)域26。由此，在P型區(qū)域與電介質(zhì)層的界面導(dǎo)入空間電荷，從而容易流過(guò)經(jīng)由薄的電介質(zhì)層的隧道電流，所以能夠降低電介質(zhì)層23的串聯(lián)電阻。
[0074]另外，η型硅基板20的與受光面相反一側(cè)的面被導(dǎo)入晶體缺陷，從而形成微小的凹凸。凹凸的高度是0.5?5nm。這樣通過(guò)形成微小的凹凸，在第I電介質(zhì)層23a的開(kāi)口部中，容易取得經(jīng)由第2電介質(zhì)層23b的η電極24與η型區(qū)域11的電導(dǎo)通，所以能夠使串聯(lián)電阻降低，提高FF和轉(zhuǎn)換效率。
[0075]在η型硅基板20的受光面?zhèn)龋纬杀患y理加工而成的、由氮化硅、氧化鈦等形成的防反射膜27。防反射膜27也具有硅基板受光面的鈍化功能。
[0076]另外，如圖7(b)所示，也可以在電介質(zhì)層23a的開(kāi)口部以外的部分、即電極與η型區(qū)域或者P型區(qū)域相對(duì)的部分以外的電介質(zhì)層上也形成η電極24’或者P電極25’。在這種情況下，在P電極24’與η電極25’之間設(shè)置不發(fā)生短路的程度的間隙。
[0077](實(shí)施方式3)
[0078]圖8是作為本發(fā)明的第3實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。電介質(zhì)層與電極以外的結(jié)構(gòu)與圖1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置相同。
[0079]在圖8中，在η型硅基板30的與受光面相反一側(cè)，形成摻雜了磷(P)等η型摻雜物的η型區(qū)域31以及摻雜了硼(B)等P型摻雜物的P型區(qū)域32。在η型區(qū)域31和P型區(qū)域32上，形成氧化硅、氮化硅的電介質(zhì)層33。在電介質(zhì)層33中設(shè)置開(kāi)口部，在η型區(qū)域31上的開(kāi)口部設(shè)置η電極34。在P型區(qū)域32上的開(kāi)口部設(shè)置P電極35。與實(shí)施方式I和2的差異在于，存在各導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域與電極不隔著電介質(zhì)層而直接接觸的區(qū)域。
[0080]在P型區(qū)域32與P電極35相對(duì)的部分，在與P電極35的界面附近形成晶體缺陷區(qū)域36。通過(guò)形成晶體缺陷區(qū)域36，容易流過(guò)經(jīng)由缺陷的電流，所以能夠減小P型區(qū)域32與P電極35的界面的串聯(lián)電阻。
[0081]此外，即使形成晶體缺陷區(qū)域而使串聯(lián)電阻降低，在與受光面相反一側(cè)的面沒(méi)有電介質(zhì)層的構(gòu)造中，晶體缺陷助長(zhǎng)載流子復(fù)合的效果也變大，所以轉(zhuǎn)換效率反而降低。因此，在與受光面相反一側(cè)的面，電極與各導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域直接接觸的區(qū)域以外的部分需要通過(guò)適當(dāng)厚度的電介質(zhì)層來(lái)大致覆蓋。
[0082]在η型硅基板30的受光面?zhèn)?，形成被紋理加工而成的、由氮化硅、氧化鈦等形成的防反射膜37。防反射膜37也具有硅基板受光面的鈍化功能。
[0083](實(shí)施方式4)
[0084]圖9是作為本發(fā)明的第4實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面示意圖。電介質(zhì)層與電極和晶體缺陷區(qū)域以外的結(jié)構(gòu)與圖1所示的光電轉(zhuǎn)換裝置相同。
[0085]在圖9中，在η型硅基板40的與受光面相反一側(cè)，形成摻雜了磷(P)等η型摻雜物的η型區(qū)域41以及摻雜了硼(B)等P型摻雜物的P型區(qū)域42。在η型區(qū)域41和P型區(qū)域42上，形成氧化硅、氮化硅的電介質(zhì)層43。在電介質(zhì)層43中設(shè)置開(kāi)口部48，在η型區(qū)域41上的與開(kāi)口部48a對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置η電極44。另外，設(shè)置位于P型區(qū)域42上的與開(kāi)口部48b對(duì)應(yīng)的位置的P電極45 ο
[0086]開(kāi)口部48a小于處于電介質(zhì)層43上的η電極44，作為η電極44的下部的η電極44a根據(jù)開(kāi)口部48a的形狀而變細(xì)。另外，開(kāi)口部48b小于處于電介質(zhì)層43上的P電極45，作為P電極45的下部的P電極45a根據(jù)開(kāi)口部48b的形狀而變細(xì)。晶體缺陷區(qū)域46處于作為P型區(qū)域與開(kāi)口部相對(duì)的部分的、P型區(qū)域42與P電極45相對(duì)的部分。
[0087]在η型硅基板40的受光面?zhèn)?，形成被紋理加工而成的、由氮化硅、氧化鈦等形成的防反射膜47。防反射膜47也具有硅基板受光面的鈍化功能。
[0088]圖10是對(duì)開(kāi)口部的面積不同的光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行比較而得到的圖。設(shè)置了晶體缺陷區(qū)域46的光電轉(zhuǎn)換裝置與沒(méi)有晶體缺陷區(qū)域的以往的光電轉(zhuǎn)換裝置相比，轉(zhuǎn)換效率η變大。進(jìn)而可知，使開(kāi)口部變小而具有電介質(zhì)層上的電極面積的5?10%左右的面積的開(kāi)口部的光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率η進(jìn)一步變高。在該圖中，曲線因子FF、開(kāi)路電壓Voc、轉(zhuǎn)換效率η是將以往的構(gòu)造設(shè)為I時(shí)的相對(duì)值。
[0089]通過(guò)晶體缺陷區(qū)域46，串聯(lián)電阻減少，所以能夠使開(kāi)口部48減小。通過(guò)使開(kāi)口部48減小，電介質(zhì)層43所占的比例增加，所以鈍化效果提高，從而能夠提高Voc、FF和轉(zhuǎn)換效率。
[0090]應(yīng)該認(rèn)為本次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面都是示例性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍不通過(guò)上述說(shuō)明而是通過(guò)權(quán)利要求書(shū)來(lái)表示，旨在包括與權(quán)利要求書(shū)等同的意義和范圍內(nèi)的所有變更。
[0091]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0092]10、20、30、40...η 型硅基板
[0093]11、21、31、41...η 型區(qū)域
[0094]12、22、32、42...ρ 型區(qū)域
[0095]13、23、33、43 …電介質(zhì)層
[0096]14、24、24，、34、44、44a."n電極
[0097]15、25、25，、35、45、45a...p電極
[0098]16、26、36、46…晶體缺陷區(qū)域
[0099]17、27、37、47 …防反射膜[0?00] 23a…第I電介質(zhì)層
[0101]23b…第2電介質(zhì)層
[0102]48、48a、48b...開(kāi)口部
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具有: 半導(dǎo)體基板； 第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域，形成于所述半導(dǎo)體基板；以及 電極，與所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域電連接， 所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有與電極相對(duì)的電極區(qū)域， 在所述電極區(qū)域中具有晶體缺陷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 具有形成于所述半導(dǎo)體基板上的電介質(zhì)層， 所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域設(shè)置于所述電介質(zhì)層上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有所述電極區(qū)域以外的非電極區(qū)域， 所述電極區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度高于所述非電極區(qū)域的第I導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)濃度。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域具有所述電極區(qū)域以外的非電極區(qū)域， 所述電極區(qū)域中的晶體缺陷的面密度高于所述非電極區(qū)域中的晶體缺陷的面密度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述電介質(zhì)層由第I電介質(zhì)層和形成于所述第I電介質(zhì)層上的第2電介質(zhì)層構(gòu)成， 所述第I電介質(zhì)層或者所述第2電介質(zhì)層中的任一方介于所述第I導(dǎo)電類(lèi)型區(qū)域與所述電極之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述晶體缺陷的面密度是550個(gè)/cm2以上且100000個(gè)/cm2以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述電介質(zhì)層的厚度是0.1nm以上且4.5nm以下。
【文檔編號(hào)】H01L31/068GK105940499SQ201480074515
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日
【發(fā)明人】奈須野善之, 西村和仁, 伊坂隆行, 本多真也
【申請(qǐng)人】夏普株式會(huì)社