光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊的制作方法
【專利摘要】在n型晶體硅基板(2)的與受光面相反一側(cè)的背面，具備n型半導(dǎo)體層(11)以及p型半導(dǎo)體層(10)、在所述n型半導(dǎo)體層(11)上形成了的集電極(4)、以及在所述p型半導(dǎo)體層(10)上形成了的集電極(3)，在所述n型晶體硅基板(2)的受光面?zhèn)鹊谋砻妫邆鋘型半導(dǎo)體區(qū)域(8)，在所述n型半導(dǎo)體區(qū)域(8)，在隔著所述n型晶體硅基板(2)與所述n型半導(dǎo)體層(11)相向的n型半導(dǎo)體區(qū)域(8b)、和隔著所述n型晶體硅基板(2)與所述p型半導(dǎo)體層(10)相向的n型半導(dǎo)體區(qū)域(8a)中，平均雜質(zhì)濃度不同。
【專利說明】光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊，特別涉及在與受光面相反的背面?zhèn)扰渲昧?P型半導(dǎo)體電極以及η型半導(dǎo)體電極的光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]作為以往的光電變換裝置，有例如在結(jié)晶性半導(dǎo)體基板的一面?zhèn)?，依次形成摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層、和在P型半導(dǎo)體層上細(xì)線狀地構(gòu)圖了的集電極，并且在結(jié)晶性半導(dǎo)體基板的另一面?zhèn)?，依次形成摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層、和在η型半導(dǎo)體層的整個(gè)面上形成了的集電極，具備通過來自結(jié)晶性半導(dǎo)體基板的一面的光入射在結(jié)晶性半導(dǎo)體基板和P型半導(dǎo)體層中發(fā)生光電動(dòng)勢(shì)的太陽能電池元件的例子。另外，作為其它以往的光電變換裝置，有代替將硼(B)、磷(P)摻雜到半導(dǎo)體基板，而使用了本征半導(dǎo)體層、包含硼(B)、磷(P)的各個(gè)的薄膜半導(dǎo)體層、透明電極的異質(zhì)結(jié)型太陽能電池。
[0003]在這樣的光電變換裝置中，作為集電極，使用無光透射性的金屬材料。因此，在受光面中由集電極遮擋了的光不對(duì)光電動(dòng)勢(shì)作出貢獻(xiàn)。即，輸入到光電變換裝置的光的一部分損失。因此，為了使光電變換裝置的發(fā)電效率提高，必須盡可能降低集電極的遮光。
[0004]另一方面，如果為了降低受光面中的集電極所致的遮光而降低集電極的寬度，則集電極的電氣電阻增加。如果集電極的電氣電阻增加，則通過光照射產(chǎn)生了的電荷的收集效率降低。其結(jié)果，即使集電極的遮光率降低而發(fā)電電流增加，但由于集電極的電氣電阻的增加而光電變換裝置的曲率因子也降低，不能期望充分的光電變換效率的改善。
[0005]為了解決這些問題，在例如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，通過成為使全部電極形成于半導(dǎo)體基板的單面中的背接觸型，消除光照射面中的遮光，使發(fā)電電流增加。另外，通過交叉指型地配置在半導(dǎo)體基板的單面?zhèn)刃纬闪说腜型電極和η型電極，降低了電極間電阻。另外，通過在去掉了電極的光照射面?zhèn)葥诫s與結(jié)晶性半導(dǎo)體基板相同的極性的P來形成所謂Front Surface Field(FSF)(正面場(chǎng))層，使通過光照射產(chǎn)生了的電荷返回到半導(dǎo)體基板內(nèi)部，降低了電荷在表面中的再結(jié)合損失。
[0006]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2010123859號(hào)公報(bào)
[0007]【專利文獻(xiàn)2】日本特開2010129872號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]但是，在如上述專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2那樣在結(jié)晶性半導(dǎo)體基板的光照射面?zhèn)刃纬闪说腇SF區(qū)域中，吸收照射了的光而產(chǎn)生了的電荷在層內(nèi)消失。因此，在FSF層中吸收了的照射光不對(duì)發(fā)電作出貢獻(xiàn)。其結(jié)果，存在由于FSF區(qū)域所致的光吸收而抑制光電變換效率這樣的問題。
[0009]另一方面，為了抑制FSF區(qū)域中的光吸收，必須使FSF區(qū)域的厚度變薄、或者使FSF區(qū)域的摻雜濃度降低。但是，在使FSF區(qū)域的厚度變薄的情況、使FSF區(qū)域的摻雜濃度降低的情況下，F(xiàn)SF的效果降低。另外，除此以外，F(xiàn)SF區(qū)域的電氣電阻也變高。位于P型電極上的FSF區(qū)域承擔(dān)使在該區(qū)域附近產(chǎn)生了的電荷向相對(duì)基板面平行的方向傳導(dǎo)的作用。因此，存在如果FSF區(qū)域的電氣電阻增加，則成為電荷的傳導(dǎo)的妨礙而發(fā)生電流損失，光電變換效率降低這樣的問題。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述而完成的，其目的在于得到一種光電變換效率優(yōu)良的光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊。
[0011]為了解決上述課題并達(dá)成目的，本發(fā)明的光電變換裝置，其特征在于，在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板的與受光面相反一側(cè)的背面中，具備第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層以及第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層、在所述第一半導(dǎo)體層上形成了的第一電極、和在所述第二半導(dǎo)體層上形成了的第二電極，在所述半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，具備第一?dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域，在所述半導(dǎo)體區(qū)域中，在隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第一半導(dǎo)體層相向的第一區(qū)域、和隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第二半導(dǎo)體層相向的第二區(qū)域中，平均雜質(zhì)濃度不同。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體基板的背面的第一半導(dǎo)體層中隔著半導(dǎo)體基板相向的第一區(qū)域、和在半導(dǎo)體基板的背面的第二半導(dǎo)體層中隔著半導(dǎo)體基板相向的第二區(qū)域中，平均雜質(zhì)濃度不同，從而起到能夠?qū)崿F(xiàn)光電變換效率優(yōu)良的光電變換裝置這樣的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1-1是從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0014]圖1-2是將本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖1-1的區(qū)域B放大了的俯視圖。
[0015]圖1-3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖1-2的C-C’線的剖面圖。
[0016]圖2是示意地示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。
[0017]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置和以往的光電變換裝置的光電變換特性的特性圖。
[0018]圖4-1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0019]圖4-2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0020]圖4-3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0021]圖4-4是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0022]圖4-5是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0023]圖4-6是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0024]圖4-7是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0025]圖4-8是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0026]圖4-9是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0027]圖4-10是說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0028]圖5-1是不出從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0029]圖5-2是將本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖5-1的區(qū)域G放大了的俯視圖。
[0030]圖5-3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖5-2的H-H’線的剖面圖。
[0031]圖6是示意地示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。
[0032]圖7-1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0033]圖7-2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0034]圖7-3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0035]圖7-4是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0036]圖7-5是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0037]圖7-6是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0038]圖7-7是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0039]圖7-8是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0040]圖7-9是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0041]圖7-10是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0042]圖8-1是示出從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0043]圖8-2是將本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖8-1的區(qū)域P放大了的俯視圖。
[0044]圖8-3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖8-2的Q-Q’線的剖面圖。
[0045]圖9是示意地示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。
[0046]圖10-1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0047]圖10-2是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0048]圖10-3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0049]圖10-4是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0050]圖10-5是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0051]圖10-6是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0052]圖10-7是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0053]圖10-8是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0054]圖10-9是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0055]圖10-10是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0056]圖10-11是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置的制造方法的步驟的剖面圖。
[0057]符號(hào)說明
[0058]1:光電變換裝置；2:n型晶體硅基板；3:集電極；4:集電極；5:紋理構(gòu)造；6:鈍化膜；7:反射防止膜；8:n型半導(dǎo)體區(qū)域；8a:n型半導(dǎo)體區(qū)域；8b:n型半導(dǎo)體區(qū)域；9a:鈍化膜；9b:鈍化膜；10:p型半導(dǎo)體層；11:n型半導(dǎo)體層；12:透明電極；13:透明電極；14:保護(hù)膜；15:磷擴(kuò)散源；16:磷擴(kuò)散源；17:抗蝕劑；18:抗蝕劑；101:光電變換裝置；102:n型晶體硅基板；103:集電極；104:集電極；105:紋理構(gòu)造；106:鈍化膜；107:反射防止膜；108:n型半導(dǎo)體區(qū)域；108a:n型半導(dǎo)體區(qū)域；108b:n型半導(dǎo)體區(qū)域；109a:鈍化膜；109b:鈍化膜；110:p型半導(dǎo)體層；111:n型半導(dǎo)體層；112:透明電極；113:透明電極；114:磷擴(kuò)散源；117:抗蝕劑；118:抗蝕劑；201:光電變換裝置；202:n型晶體硅基板；203:集電極；204:集電極；205:紋理構(gòu)造；206:鈍化膜；207:反射防止膜；208、208a、208b、208c:n型半導(dǎo)體區(qū)域；209a、209b:鈍化膜；210:p型半導(dǎo)體層；211:n型半導(dǎo)體層；212:透明電極；213:透明電極；214:n型半導(dǎo)體層；215:磷擴(kuò)散源；216:抗蝕劑；217:抗蝕劑；A:陽光；F:陽光；L:激光；N:陽光。

【具體實(shí)施方式】
[0059]以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的光電變換裝置及其制造方法、光電變換模塊的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限于以下的記述，能夠在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)適宜地變更。另外，在以下所示的附圖中，為了易于理解，各部件的縮尺有時(shí)與實(shí)際不同。在各附圖之間也是同樣的。另外，在俯視圖中，為了易于觀察附圖，有時(shí)附加陰影。
[0060]實(shí)施方式1.
[0061]圖1-1是示出從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式I的光電變換裝置I的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。圖1-2是將光電變換裝置I的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖1-1的區(qū)域B放大了的俯視圖。圖1-3是示出光電變換裝置I的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖1-2的C-C’線的剖面圖。如圖1-1?圖1-3所示，光電變換裝置I在η型晶體硅基板2的與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)?，依次形成了摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層10、透明電極12、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極3，并且依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層11、透明電極13、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極4。
[0062]關(guān)于集電極3和集電極4，在光電變換裝置I的背面的面方向上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別通過一端部連接。另外，在圖1-2中僅示出了集電極3和集電極4的一端部中的集電極3的一端部，但集電極4也同樣地通過未圖示的相反側(cè)的一端部連接。另外，在該光電變換裝置I中，η型晶體硅基板2中的與形成了集電極3以及集電極4的面不同的面成為受光面，入射陽光Α。
[0063]接下來，參照?qǐng)D1-3，說明光電變換裝置I的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。在圖1-3所示的剖面圖中，為了說明，將上下反轉(zhuǎn)。即，從圖1-3的上方向光電變換裝置I入射陽光A。η型晶體硅基板2的電阻率是I?10 Ω * cm且厚度是50 μ m以上300 μ m以下，由被稱為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造5形成于受光面?zhèn)鹊谋砻妗?br> [0064]在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋韺又?，作為FSF區(qū)域，形成了具有η型半導(dǎo)體區(qū)域8a和η型半導(dǎo)體區(qū)域8b的η型半導(dǎo)體區(qū)域8。η型半導(dǎo)體區(qū)域8a以及η型半導(dǎo)體區(qū)域8b通過FSF效應(yīng)，起到使在η型晶體硅基板2內(nèi)產(chǎn)生了的電荷返回到η型晶體硅基板2的內(nèi)部的作用。在η型半導(dǎo)體區(qū)域8上，依次形成了由單層膜或者2層以上的層疊膜構(gòu)成了的鈍化膜6和反射防止膜7。
[0065]在η型晶體硅基板2中未形成紋理構(gòu)造5的另一面(背面)側(cè)，形成了鈍化膜9a。在鈍化膜9a上的一部分的區(qū)域中，依次形成了鈍化膜9b、摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層10、透明電極12、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極3。另外，在鈍化膜9a上的另一部分的區(qū)域中，依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層11、透明電極13、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極4。
[0066]關(guān)于集電極3和集電極4，如上所述在鈍化膜9a上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別通過一端部連接。另外，鈍化膜9b、p型半導(dǎo)體層10、以及透明電極12在η型晶體硅基板2的面方向上具有與梳形形狀的集電極3大致相同的形狀。另外，η型半導(dǎo)體層11和透明電極13在η型晶體硅基板2的面方向上具有與梳形形狀的集電極4大致相同的形狀。為了提高P型半導(dǎo)體層10與集電極3的電連接，在P型半導(dǎo)體層10與集電極3之間配置透明電極12。為了提高η型半導(dǎo)體層11與集電極4的電連接，在η型半導(dǎo)體層11與集電極4之間配置透明電極13。
[0067]在η型晶體硅基板2的面方向上，與和在η型晶體硅基板2的背面?zhèn)刃纬闪说腜型半導(dǎo)體層10相向的位置對(duì)應(yīng)地，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域8a。在η型晶體硅基板2的面方向上，與和在η型晶體硅基板2的背面?zhèn)刃纬闪说摩切桶雽?dǎo)體層11相向的位置對(duì)應(yīng)地，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb。另外，η型半導(dǎo)體區(qū)域8a和η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb具有大致同等的厚度并且具有不同的雜質(zhì)濃度，η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的雜質(zhì)濃度。在實(shí)施方式I的光電變換裝置I中，設(shè)置于與P型半導(dǎo)體層10相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的最大雜質(zhì)濃度成為I X1018cm_3、設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層11相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域8b的最大雜質(zhì)濃度成為I X 116Cm-3, η型半導(dǎo)體區(qū)域8b和η型半導(dǎo)體區(qū)域8a具有相同的厚度。另外，η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的平均雜質(zhì)濃度是0.5X 1018cm_3、η型半導(dǎo)體區(qū)域8b的平均雜質(zhì)濃度是0.5 X 116CnT3左右。
[0068]圖2是示意地示出實(shí)施方式I的光電變換裝置I中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。在η型晶體硅基板2的單面?zhèn)?背面?zhèn)?形成了全部集電極的背接觸型的光電變換裝置I中，位于P型半導(dǎo)體層10的上方的、即與P型半導(dǎo)體層10相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a中產(chǎn)生了的電荷在與η型晶體硅基板2的基板面平行的方向上移動(dòng)，到達(dá)η型半導(dǎo)體層11。即，關(guān)于在η型晶體硅基板2中不存在集電極的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的一部分，η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的電氣電阻低于η型晶體娃基板2的電氣電阻，所以在η型半導(dǎo)體區(qū)域8a內(nèi)移動(dòng)，之后，在η型晶體硅基板2的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)η型半導(dǎo)體層11。在圖2中，用實(shí)線箭頭D表示在η型半導(dǎo)體區(qū)域8a內(nèi)移動(dòng)的電荷的流動(dòng)。在該情況下，η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的電氣電阻低于η型晶體硅基板2的電氣電阻，所以相比于電荷在η型晶體硅基板2內(nèi)向與基板面平行的方向移動(dòng)的情況，電荷移動(dòng)所致的電圧損失被降低。因此，通過電荷的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a中的電荷移動(dòng)，發(fā)電效率提高，光電變換效率提高。
[0069]另一方面，關(guān)于設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層11相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb，平均雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域8a。一般，如果半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度低，則再結(jié)合所致的電荷損失被抑制。另外，在η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb及其附近產(chǎn)生了的電荷主要在η型晶體硅基板2的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)P型半導(dǎo)體層10、η型半導(dǎo)體層11，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的電阻幾乎不對(duì)電荷移動(dòng)作出貢獻(xiàn)。因此，通過減少η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的平均雜質(zhì)濃度，不會(huì)妨礙電荷移動(dòng)而能夠使η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb中的再結(jié)合所致的電荷損失降低，作為其結(jié)果能夠使發(fā)電電流增加。由此，發(fā)電效率提高，光電變換效率提高。在圖2中，用虛線箭頭E表示在η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb及其附近產(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)。
[0070]圖3是示出實(shí)施方式I的光電變換裝置I和以往的光電變換裝置的光電變換特性的特性圖。如上所述，光電變換裝置I中的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的最大雜質(zhì)濃度是I X 118Cm-3, η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的最大雜質(zhì)濃度是I X 1016cm_3、η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的平均雜質(zhì)濃度是0.5X 1018cm_3、n型半導(dǎo)體區(qū)域8b的平均雜質(zhì)濃度是0.5X 116CnT3左右。在圖3中，示出假設(shè)該條件而導(dǎo)出的、實(shí)施方式I的光電變換裝置I (實(shí)施例)和以往的光電變換裝置(比較例)的光電變換特性。此處，以往的光電變換裝置代替由η型半導(dǎo)體區(qū)域8a和η型半導(dǎo)體區(qū)域8b構(gòu)成的η型半導(dǎo)體區(qū)域8 (FSF區(qū)域)而具有均勻的雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)，除此以外，結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的光電變換裝置I相同。比較例的光電變換裝置中的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的平均雜質(zhì)濃度是0.5 X 118CnT3。
[0071]根據(jù)圖3可知，實(shí)施方式I的光電變換裝置I相比于以往的光電變換裝置其發(fā)電電流提高。其原因?yàn)椋趯?shí)施方式I的光電變換裝置I中，η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb中的電荷損失降低。因此，可知實(shí)施方式I的光電變換裝置I通過在FSF區(qū)域中僅使η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的雜質(zhì)濃度降低，相比于以往的具有均勻的雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的光電變換裝置，光電變換效率提高。
[0072]接下來，說明實(shí)施方式I的光電變換裝置I的制造方法。圖4-1?圖4-10是說明實(shí)施方式I的光電變換裝置I的制造方法的步驟的剖面圖。首先，如圖4-1所示，在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)刃纬捎杀环Q為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造5。在凹凸的形成中，使用酸性或者堿性的蝕刻溶液。此時(shí)，通過用抗蝕劑等樹脂、或者電介膜等覆蓋η型晶體硅基板2的另一面?zhèn)龋讦切途w硅基板2的另一面?zhèn)炔恍纬杉y理構(gòu)造。另外，也可以在凹凸的形成之前，實(shí)施去除η型晶體硅基板2的表面的損傷層的工序。另外，除此以外，如果在損傷層去除工序之后，實(shí)施η型晶體硅基板2內(nèi)的雜質(zhì)的吸雜處理，則有助于光電變換裝置的性能提高。作為吸雜處理，使用例如磷擴(kuò)散處理等。
[0073]在紋理構(gòu)造5的形成之后，如圖4-2所示，在形成了紋理構(gòu)造5的η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)龋讦切途w硅基板2的背面?zhèn)?，在與形成η型半導(dǎo)體層11的區(qū)域相向的區(qū)域中，形成保護(hù)膜14。作為保護(hù)膜14，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜。例如在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊恼麄€(gè)面中形成保護(hù)膜，用抗蝕劑覆蓋了與形成η型半導(dǎo)體層11的區(qū)域相向的區(qū)域之后，將抗蝕劑作為掩模，去除不需要部分，而形成保護(hù)膜14。之后，去除抗蝕劑。
[0074]接下來，為了使磷⑵擴(kuò)散，在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻娓采w保護(hù)膜14而在整個(gè)面形成POCl3等磷擴(kuò)散源15，例如在750°C以上的溫度下實(shí)施熱處理(磷擴(kuò)散處理)。由此，磷(P)擴(kuò)散到η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻?，在與形成P型半導(dǎo)體層10的區(qū)域相向的區(qū)域中形成η型半導(dǎo)體區(qū)域8a。此時(shí)，通過調(diào)整熱處理的溫度、處理時(shí)間，能夠控制向η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻鏀U(kuò)散的磷(P)濃度。另外，在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，與形成η型半導(dǎo)體層11的區(qū)域相向的區(qū)域被保護(hù)膜14覆蓋，所以磷(P)不擴(kuò)散。之后，去除保護(hù)膜14以及磷擴(kuò)散源15。
[0075]接下來，如圖4-3所示，在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷行纬闪讛U(kuò)散源16，實(shí)施熱處理。由此，磷(P)擴(kuò)散到η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻妫讦切途w硅基板2的背面?zhèn)仍谂c形成η型半導(dǎo)體層11的區(qū)域相向的區(qū)域中形成η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb。此時(shí)，通過應(yīng)用比形成了上述η型半導(dǎo)體區(qū)域8a的熱處理(磷擴(kuò)散處理)低的熱處理溫度、短的處理時(shí)間，使η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的磷(P)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域8a。由此，形成具有比η型半導(dǎo)體區(qū)域8a低的雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb。之后，去除磷擴(kuò)散源16。
[0076]接下來，如圖4-4所示，在具有紋理構(gòu)造5的η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)(CVD)法，依次形成鈍化膜6和反射防止膜7。作為鈍化膜6，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜等。另外，也可以將與η型晶體硅基板2相同的導(dǎo)電類型的、η型非晶硅膜或者η型微晶硅薄膜等用作鈍化膜6。進(jìn)而，也可以將本征非晶硅膜和η型非晶硅膜或者η型微晶硅膜的層疊膜用作鈍化膜6。關(guān)于此時(shí)的鈍化膜6的膜厚，為了抑制鈍化膜6中的光吸收，優(yōu)選為5nm以上20nm以下。作為CVD法，使用等離子體CVD法、熱CVD法等即可。作為反射防止膜7，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜、或者它們的層疊膜。另外，在鈍化膜6是氧化硅膜、氮化硅膜的情況下，也可以用這些膜兼作反射防止膜。
[0077]接下來，如圖4-5所示，在η型晶體硅基板2中的未形成紋理構(gòu)造5的背面?zhèn)?，依次形成鈍化膜9a和η型半導(dǎo)體層11。作為鈍化膜9a，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為η型半導(dǎo)體層11，使用例如摻雜了磷(P)的非晶硅膜或微晶硅膜。關(guān)于η型半導(dǎo)體層11的膜厚，為了抑制該η型半導(dǎo)體層11中的光損失，優(yōu)選20nm以下。此時(shí)，在形成鈍化膜9a之前，優(yōu)選用氫氟酸(HF)、添加了過氧化氫(H2O2)的鹽酸(HCL)、氨(NH3)水溶液等對(duì)η型晶體硅基板2的背面進(jìn)行清洗。另外，鈍化膜9a的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。
[0078]在鈍化膜9a以及η型半導(dǎo)體層11的形成之后，如圖4_6所示，用抗蝕劑17覆蓋η型半導(dǎo)體層11的需要的部位，去除不需要的η型半導(dǎo)體層11。此時(shí)的抗蝕劑17的平面配置圖案成為相比于圖1-2所示那樣的集電極4的圖案其寬度大50 μ m至100 μ m左右的形狀。作為去除不需要的η型半導(dǎo)體層11的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕刻、蝕刻膏等。此時(shí)，使得鈍化膜9a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑17。另外，也可以代替用抗蝕劑17覆蓋來對(duì)η型半導(dǎo)體層11的需要的部位進(jìn)行蝕刻，而在η型半導(dǎo)體層11的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的η型半導(dǎo)體層11。
[0079]接下來，如圖4-7所示，在η型晶體硅基板2中的背面?zhèn)?，依次形成鈍化膜9b和摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層10。作為鈍化膜％，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為P型半導(dǎo)體層10，使用摻雜了硼⑶的非晶硅膜或摻雜了硼⑶的微晶硅膜。另夕卜，鈍化膜9b的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。除此以外,關(guān)于p型半導(dǎo)體層10的膜厚,為了抑制該P(yáng)型半導(dǎo)體層10中的光損失，優(yōu)選為1nm以下。
[0080]在鈍化膜9b以及P型半導(dǎo)體層10的形成之后，如圖4-8所示，用抗蝕劑18覆蓋P型半導(dǎo)體層10的需要的部位，來去除不需要的鈍化膜9b以及P型半導(dǎo)體層10。此時(shí)的抗蝕劑18的平面配置圖案成為相比于圖1-2所示那樣的集電極3的圖案其寬度大50 μ m至100 μ m左右的形狀。作為去除不需要的鈍化膜9b以及P型半導(dǎo)體層10的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕刻、蝕刻膏等。此時(shí)，η型半導(dǎo)體層11以及鈍化膜9a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑18。另外，也可以代替用抗蝕劑覆蓋P型半導(dǎo)體層10的不需要的部位來進(jìn)行蝕刻，而在P型半導(dǎo)體層10的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的鈍化膜9b以及P型半導(dǎo)體層10。
[0081]接下來，在η型晶體硅基板2中的背面?zhèn)?，通過濺射法等形成透明導(dǎo)電膜，之后用蝕刻膏去除P型半導(dǎo)體層10上以及η型半導(dǎo)體層11上的區(qū)域以外。由此，如圖4-9所示，在P型半導(dǎo)體層10上形成透明電極12，在η型半導(dǎo)體層11上形成透明電極13。作為透明導(dǎo)電膜，使用例如氧化銦(In2O3 =Indium Oxide)、添加了錫的氧化銦(ITO =Indium TinOxide)、氧化鋅(ZnO:Zinc Oxide)等。另外，也可以在透明導(dǎo)電膜的形成之前,為了提高利用鈍化膜的缺陷終端效果，對(duì)η型晶體硅基板2以200°C左右實(shí)施熱處理。
[0082]接下來，如圖4-10所示，在透明電極12上形成集電極3，在透明電極13上形成集電極4。集電極3以及集電極4是例如印刷銀(Ag)膏而形成的。另外，也可以代替銀(Ag)膏而使用銅(Cu)等，通過金屬鍍覆形成集電極3以及集電極4。通過實(shí)施以上的工序，得到具有圖1-1?圖1-3所示的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式I的光電變換裝置I。另外，也可以變更光電變換裝置I的受光面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊男纬身樞颉?br> [0083]如上所述，在實(shí)施方式I的光電變換裝置I中，使不對(duì)在η型晶體硅基板2的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)作出貢獻(xiàn)的、作為隔著η型晶體硅基板2設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層11相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb的平均雜質(zhì)濃度比η型半導(dǎo)體區(qū)域8a降低。一般，如果半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度降低，則再結(jié)合所致的電荷消失減少。在光電變換裝置I中，η型半導(dǎo)體區(qū)域8b的平均雜質(zhì)濃度變低，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域8b中的再結(jié)合所致的電荷消失降低。另一方面，作為設(shè)置于與P型半導(dǎo)體層10相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a承擔(dān)將產(chǎn)生了的電荷向η型半導(dǎo)體層11傳導(dǎo)的作用，相對(duì)于此，在η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb及其附近產(chǎn)生了的電荷僅向相對(duì)基板面大致垂直的方向傳導(dǎo)，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域8b不對(duì)電荷傳導(dǎo)作出貢獻(xiàn)。因此，在光電變換裝置I中，在原樣地維持了利用FSF區(qū)域的電荷的傳導(dǎo)的狀態(tài)下發(fā)電電流增加，實(shí)現(xiàn)光電變換效率高的光電變換裝置。
[0084]因此，根據(jù)實(shí)施方式1，起到能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電電流高、且光電變換效率優(yōu)良的背接觸型的光電變換裝置這樣的效果。
[0085]實(shí)施方式2.
[0086]圖5-1是不出從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式2的光電變換裝置101的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5-2是將光電變換裝置101的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖5-1的區(qū)域G放大了的俯視圖。圖5-3是示出光電變換裝置101的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖5-2的H-H’線的剖面圖。如圖5-1?圖5-3所示，光電變換裝置101在η型晶體硅基板102的與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)?，依次形成了摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層110、透明電極112、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極103，并且依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層111、透明電極113、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極104。
[0087]關(guān)于集電極103和集電極104，在光電變換裝置101的背面的面方向上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別在一端部連接。另外，在圖5-2中，僅示出了集電極103和集電極104的一端部中的集電極103的一端部，但集電極104也同樣地在未圖示的相反側(cè)的一端部連接。另外，在該光電變換裝置101中，η型晶體硅基板102中的與形成了集電極103以及集電極104的面不同的面成為受光面，入射陽光F。
[0088]接下來，參照?qǐng)D5-3，說明光電變換裝置101的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。關(guān)于圖5-3所示的剖面圖，為了說明，將上下反轉(zhuǎn)。即，從圖5-3的上方向光電變換裝置101入射陽光F。η型晶體硅基板102的電阻率是I?10 Ω * cm且厚度是50 μ m以上300 μ m以下，由被稱為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造105形成于受光面?zhèn)鹊谋砻妗?br> [0089]在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋韺又?，作為FSF區(qū)域，形成了具有η型半導(dǎo)體區(qū)域108a和η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的η型半導(dǎo)體區(qū)域108。η型半導(dǎo)體區(qū)域108a以及η型半導(dǎo)體區(qū)域108b由于FSF效應(yīng)，起到使在η型晶體硅基板102內(nèi)產(chǎn)生了的電荷返回到η型晶體硅基板102的內(nèi)部的作用。在η型半導(dǎo)體區(qū)域108上，依次形成了由單層膜或者2層以上的層疊膜構(gòu)成了的鈍化膜106和反射防止膜107。
[0090]在η型晶體硅基板102中未形成紋理構(gòu)造105的另一面(背面)側(cè)，形成了鈍化膜109a。在鈍化膜109a上的一部分的區(qū)域中，依次形成了鈍化膜109b、摻雜了硼(B)的p型半導(dǎo)體層110、透明電極112、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極103。另外，在鈍化膜109a上的另一部分的區(qū)域中，依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層111、透明電極113、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極104。
[0091]關(guān)于集電極103和集電極104，如上所述在鈍化膜109a上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別在一端部連接。另外，鈍化膜10%、P型半導(dǎo)體層110、以及透明電極112在η型晶體硅基板102的面方向上具有與梳形形狀的集電極103大致相同的形狀。另外，η型半導(dǎo)體層111和透明電極113在η型晶體硅基板102的面方向上具有與梳形形狀的集電極104大致相同的形狀。為了提高P型半導(dǎo)體層110與集電極103的電連接，在P型半導(dǎo)體層110與集電極103之間配置透明電極112。為了提高η型半導(dǎo)體層111與集電極104的電連接，在η型半導(dǎo)體層111與集電極104之間配置透明電極 113。
[0092]在η型晶體硅基板102的面方向上，與和在η型晶體硅基板102的背面?zhèn)刃纬闪说腜型半導(dǎo)體層110相向的位置對(duì)應(yīng)地,形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域108a。在η型晶體娃基板102的面方向上，與和在η型晶體硅基板102的背面?zhèn)刃纬闪说摩切桶雽?dǎo)體層111相向的位置對(duì)應(yīng)地，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域108b。另外，η型半導(dǎo)體區(qū)域108a和η型半導(dǎo)體區(qū)域108b具有不同的雜質(zhì)擴(kuò)散深度(雜質(zhì)進(jìn)入深度)，η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度比η型半導(dǎo)體區(qū)域108a的雜質(zhì)擴(kuò)散深度淺。在實(shí)施方式2的光電變換裝置101中，設(shè)置于與p型半導(dǎo)體層110相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域108a的雜質(zhì)擴(kuò)散深度成為1.4 μ m、設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層111相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度成為0.5 μ m。η型半導(dǎo)體區(qū)域108a以及η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)濃度在兩個(gè)區(qū)域中都成為大致I X 11W30另外，在通過使雜質(zhì)擴(kuò)散而形成了 FSF區(qū)域的光電變換裝置101中，F(xiàn)SF區(qū)域中的雜質(zhì)擴(kuò)散深度(雜質(zhì)進(jìn)入深度)對(duì)應(yīng)于FSF區(qū)域(η型半導(dǎo)體區(qū)域108)的厚度。
[0093]圖6是示意地示出實(shí)施方式2的光電變換裝置101中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。在η型晶體硅基板102的單面?zhèn)?背面?zhèn)?形成了全部集電極的背接觸型的光電變換裝置101中，位于P型半導(dǎo)體層110的上方的、即與P型半導(dǎo)體層110相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域108a中產(chǎn)生了的電荷在與η型晶體硅基板102的基板面平行的方向上移動(dòng)，到達(dá)η型半導(dǎo)體層111。即，關(guān)于在η型晶體硅基板102中不存在集電極的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的一部分，η型半導(dǎo)體區(qū)域108a的電氣電阻低于η型晶體硅基板102的電氣電阻，所以在η型半導(dǎo)體區(qū)域108a內(nèi)移動(dòng)，之后，在η型晶體硅基板102的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)η型半導(dǎo)體層111。在圖6中,用實(shí)線箭頭M表示在η型半導(dǎo)體區(qū)域108a內(nèi)移動(dòng)的電荷的流動(dòng)。在該情況下，η型半導(dǎo)體區(qū)域108a的電氣電阻低于η型晶體娃基板102的電氣電阻，所以相比于電荷在η型晶體硅基板102內(nèi)在與基板面平行的方向上移動(dòng)的情況，電荷移動(dòng)所致的電圧損失被降低。因此，通過電荷的η型半導(dǎo)體區(qū)域108a中的電荷移動(dòng)，發(fā)電效率提高，光電變換效率提高。
[0094]另一方面，設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層111相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度比η型半導(dǎo)體區(qū)域108a淺。一般，如果半導(dǎo)體中的擴(kuò)散了雜質(zhì)的深度淺，則高濃度的雜質(zhì)區(qū)域減少而平均雜質(zhì)濃度減少，再結(jié)合所致的電荷損失被抑制。另外，在η型半導(dǎo)體區(qū)域108b及其附近產(chǎn)生了的電荷主要在η型晶體硅基板102的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)P型半導(dǎo)體層110、η型半導(dǎo)體層111，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的電阻幾乎不對(duì)電荷移動(dòng)作出貢獻(xiàn)。因此，通過減少η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度，不會(huì)妨礙電荷移動(dòng)而能夠降低η型半導(dǎo)體區(qū)域108b中的再結(jié)合所致的電荷損失，作為其結(jié)果能夠使發(fā)電電流增加。在圖6中，用虛線箭頭K表示在η型半導(dǎo)體區(qū)域108b及其附近產(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)。
[0095]如上所述光電變換裝置101中的η型半導(dǎo)體區(qū)域108a的雜質(zhì)擴(kuò)散深度是1.4 μ m、η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度是0.5 μ m。假設(shè)該條件而導(dǎo)出的、實(shí)施方式2的光電變換裝置101 (實(shí)施例)和以往的光電變換裝置(比較例)的光電變換特性得到與實(shí)施方式I的圖3同樣的結(jié)果。即，實(shí)施方式2的光電變換裝置101相比于以往的光電變換裝置，發(fā)電電流提高。其原因?yàn)?，在?shí)施方式2的光電變換裝置101中，η型半導(dǎo)體區(qū)域108b中的電荷損失降低。因此，可知實(shí)施方式2的光電變換裝置101通過在FSF區(qū)域中降低η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度，相比于以往的具有均勻的雜質(zhì)擴(kuò)散深度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的光電變換裝置，光電變換效率提高。
[0096]另外，以往的光電變換裝置在代替由η型半導(dǎo)體區(qū)域108a和η型半導(dǎo)體區(qū)域108b構(gòu)成的η型半導(dǎo)體區(qū)域108 (FSF區(qū)域)而具有均勻的雜質(zhì)擴(kuò)散深度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)以外，結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2的光電變換裝置101相同。比較例的光電變換裝置中的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的雜質(zhì)擴(kuò)散深度是200nm。
[0097]接下來，說明實(shí)施方式2的光電變換裝置101的制造方法。圖7-1?圖7_10是說明實(shí)施方式2的光電變換裝置101的制造方法的步驟的剖面圖。首先，如圖7-1所示，在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)?，形成由被稱為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造105。在凹凸的形成中，使用酸性或者堿性的蝕刻溶液。此時(shí)，通過用抗蝕劑等樹脂、或者電介膜等覆蓋η型晶體娃基板102的另一面?zhèn)龋讦切途w娃基板102的另一面?zhèn)炔恍纬杉y理構(gòu)造。另外，也可以在凹凸的形成之前，實(shí)施去除η型晶體硅基板102的表面的損傷層的工序。另外，除此以外，如果在損傷層去除工序之后，實(shí)施η型晶體硅基板102內(nèi)的雜質(zhì)的吸雜處理，則有助于光電變換裝置的性能提高。作為吸雜處理，使用例如磷擴(kuò)散處理等。
[0098]在紋理構(gòu)造105的形成之后，如圖7-2所示，為了使磷(P)擴(kuò)散，在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋砻嬲麄€(gè)面中形成POCl3等磷擴(kuò)散源114，在例如750°C以上的溫度下實(shí)施熱處理(磷擴(kuò)散處理)。由此，磷(P)擴(kuò)散到η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋砻?，在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋韺又校纬搔切桶雽?dǎo)體區(qū)域108b。此時(shí)，通過調(diào)整熱處理的溫度、處理時(shí)間，能夠控制向η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋砻鏀U(kuò)散的磷(P)濃度。之后，去除磷擴(kuò)散源114。
[0099]接下來，如圖7-3所示，僅對(duì)η型半導(dǎo)體區(qū)域108b中的、在η型晶體硅基板102的背面?zhèn)扰c形成P型半導(dǎo)體層110的區(qū)域相向的區(qū)域選擇性地照射激光L而對(duì)η型半導(dǎo)體區(qū)域108b進(jìn)行加熱，從而使磷(P)進(jìn)一步向η型晶體硅基板102內(nèi)擴(kuò)散。由此，在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋韺又?，形成擴(kuò)散深度深的磷(P)擴(kuò)散分布。也可以通過代替照射激光L而使磷(P)擴(kuò)散再活性化，而僅對(duì)與形成P型半導(dǎo)體層110的區(qū)域相向的區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域108b選擇性地照射磷(P)的離子束，形成擴(kuò)散深度深的磷(P)擴(kuò)散分布。
[0100]接下來，如圖7-4所示，在具有紋理構(gòu)造105的η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，使用CVD法，依次形成鈍化膜106和反射防止膜107。作為鈍化膜106，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜等。另外，也可以將與η型晶體硅基板102相同的導(dǎo)電類型的、η型非晶硅膜或者η型微晶硅薄膜等用作鈍化膜106。進(jìn)而，也可以將本征非晶硅膜和η型非晶硅膜或者η型微晶硅膜的層疊膜用作鈍化膜106。關(guān)于此時(shí)的鈍化膜106的膜厚，為了抑制鈍化膜106中的光吸收，優(yōu)選5nm以上20nm以下。作為CVD法，使用等離子體CVD法、熱CVD法等即可。作為反射防止膜107，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜、或者它們的層疊膜。另外，在鈍化膜106是氧化硅膜、氮化硅膜的情況下，也可以用這些膜兼作反射防止膜。
[0101]接下來，如圖7-5所示，在η型晶體硅基板102中的未形成紋理構(gòu)造105的背面?zhèn)?，依次形成鈍化膜109a和η型半導(dǎo)體層111。作為鈍化膜109a，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為η型半導(dǎo)體層111，使用例如摻雜了磷(P)的非晶硅膜或微晶硅膜。關(guān)于η型半導(dǎo)體層111的膜厚，為了抑制該η型半導(dǎo)體層111中的光損失，優(yōu)選20nm以下。此時(shí)，優(yōu)選在形成鈍化膜109a之前，用氫氟酸(HF)、添加了過氧化氫(H2O2)的鹽酸(HCL)、氨(NH3)水溶液等對(duì)η型晶體硅基板102的背面進(jìn)行清洗。另外，鈍化膜109a的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。
[0102]在鈍化膜109a以及η型半導(dǎo)體層111的形成之后，如圖7_6所示，用抗蝕劑117覆蓋η型半導(dǎo)體層111的需要的部位，去除不需要的η型半導(dǎo)體層111。此時(shí)的抗蝕劑117的平面配置圖案成為比圖5-2所示那樣的集電極104的圖案其寬度大50μπι至10ym左右的形狀。作為去除不需要的η型半導(dǎo)體層111的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕刻、蝕刻膏等。此時(shí)，使得鈍化膜109a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑117。另外，也可以代替用抗蝕劑117覆蓋η型半導(dǎo)體層111的需要的部位來進(jìn)行蝕刻，而在η型半導(dǎo)體層111的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的η型半導(dǎo)體層111。
[0103]接下來，如圖7-7所示，在η型晶體硅基板102中的背面?zhèn)龋来涡纬赦g化膜109b和摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層110。作為鈍化膜10%，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為P型半導(dǎo)體層110，使用摻雜了硼⑶的非晶硅膜或微晶硅膜。另外，鈍化膜109b的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。除此以外,關(guān)于p型半導(dǎo)體層110的膜厚,為了抑制該P(yáng)型半導(dǎo)體層110中的光損失，優(yōu)選1nm以下。
[0104]在鈍化膜109b以及P型半導(dǎo)體層110的形成之后，如圖7-8所示，用抗蝕劑118覆蓋P型半導(dǎo)體層110的需要的部位，去除不需要的鈍化膜10%以及P型半導(dǎo)體層110。此時(shí)的抗蝕劑118的平面配置圖案成為相比于圖5-2所示那樣的集電極103的圖案其寬度大50μπι至ΙΟΟμπι左右的形狀。作為去除不需要的鈍化膜109b以及P型半導(dǎo)體層110的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕刻、蝕刻膏等。此時(shí)，使得η型半導(dǎo)體層111以及鈍化膜109a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑118。另外，也可以代替用抗蝕劑覆蓋P型半導(dǎo)體層110的不需要的部位來進(jìn)行蝕刻，而在P型半導(dǎo)體層110的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的鈍化膜10%以及P型半導(dǎo)體層110。
[0105]接下來，在η型晶體硅基板102中的背面?zhèn)?，用濺射法等形成透明導(dǎo)電膜，之后用蝕刻膏去除P型半導(dǎo)體層I1上以及η型半導(dǎo)體層111上的區(qū)域以外。由此，如圖7-9所示，在P型半導(dǎo)體層110上形成透明電極112，在η型半導(dǎo)體層111上形成透明電極113。作為透明導(dǎo)電膜，使用例如氧化銦(In2O3:1ndium Oxide)、添加了錫的氧化銦(ΙΤ0:1ndiumTin Oxide)、氧化鋅(ZnO:Zinc Oxide)等。另外，也可以在透明導(dǎo)電膜的形成之前,為了提高利用鈍化膜的缺陷終端效果，對(duì)η型晶體硅基板102在200°C左右實(shí)施熱處理。
[0106]接下來，如圖7-10所示，在透明電極112上形成集電極103，在透明電極113上形成集電極104。集電極103以及集電極104是例如印刷銀(Ag)膏而形成的。另外，也可以代替銀(Ag)膏而使用銅(Cu)等通過金屬鍍覆形成集電極103以及集電極104。通過實(shí)施以上的工序，得到具有圖5-1?圖5-3所示的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式2的光電變換裝置101。另夕卜，也可以變更光電變換裝置101的受光面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊男纬身樞颉?br> [0107]如上所述，在實(shí)施方式2的光電變換裝置101中，使不對(duì)在η型晶體硅基板102的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)作出貢獻(xiàn)的、作為設(shè)置于隔著η型晶體硅基板102與η型半導(dǎo)體層111相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的雜質(zhì)擴(kuò)散深度比η型半導(dǎo)體區(qū)域108a降低而使平均雜質(zhì)濃度比η型半導(dǎo)體區(qū)域108a降低。一般，如果半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度降低，則再結(jié)合所致的電荷消失減少。在光電變換裝置101中，η型半導(dǎo)體區(qū)域108b的平均雜質(zhì)濃度變低，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域108b中的再結(jié)合所致的電荷消失降低。另一方面，作為設(shè)置于與P型半導(dǎo)體層110相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域108a承擔(dān)將產(chǎn)生了的電荷向η型半導(dǎo)體層111傳導(dǎo)的作用，相對(duì)于此，在η型半導(dǎo)體區(qū)域108b及其附近產(chǎn)生了的電荷僅向相對(duì)基板面大致垂直的方向傳導(dǎo)，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域108b不對(duì)電荷傳導(dǎo)作出貢獻(xiàn)。因此，在光電變換裝置101中，在原樣地維持了利用FSF區(qū)域的電荷的傳導(dǎo)的狀態(tài)下發(fā)電電流增加，實(shí)現(xiàn)光電變換效率高的光電變換裝置。
[0108]因此，根據(jù)實(shí)施方式2，起到能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電電流高、且光電變換效率優(yōu)良的背接觸型的光電變換裝置這樣的效果。
[0109]實(shí)施方式3.
[0110]圖8-1是示出從與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)扔^察了本發(fā)明的實(shí)施方式3的光電變換裝置201的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。圖8-2是將光電變換裝置201的背面?zhèn)鹊囊徊糠址糯蠖境龅母┮晥D，是將圖8-1的區(qū)域P放大了的俯視圖。圖8-3是示出光電變換裝置201的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖，是沿著圖8-2的Q-Q’線的剖面圖。如圖8-1?圖8-3所示，光電變換裝置201在η型晶體硅基板202的與受光面相反一側(cè)的背面?zhèn)龋来涡纬蓳诫s了硼(B)的P型半導(dǎo)體層210、透明電極212、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極203，并且依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層211、透明電極213、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極204。
[0111]關(guān)于集電極203和集電極204，在光電變換裝置201的背面的面方向上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別在一端部連接。另外，在圖8-2中，僅示出了集電極203和集電極204的一端部中的集電極203的一端部，但集電極204也同樣地通過未圖示的相反側(cè)的一端部連接。另外，在該光電變換裝置201中，η型晶體硅基板202中的與形成了集電極203以及集電極204的面不同的面成為受光面，入射陽光N。
[0112]接下來，參照?qǐng)D8-3，說明光電變換裝置201的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。關(guān)于圖8-3所示的剖面圖，為了說明，將上下反轉(zhuǎn)。即，從圖8-3的上方向光電變換裝置201入射陽光N。η型晶體硅基板202的電阻率是I?10Ω.cm且厚度是50 μ m以上300 μ m以下，由被稱為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造205形成于受光面?zhèn)鹊谋砻妗?br> [0113]在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺又校鳛镕SF區(qū)域，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域208a、η型半導(dǎo)體區(qū)域208b、η型半導(dǎo)體區(qū)域208c。η型半導(dǎo)體區(qū)域208a、η型半導(dǎo)體區(qū)域208b、η型半導(dǎo)體區(qū)域208c由于FSF效應(yīng)，起到使在η型晶體硅基板202內(nèi)產(chǎn)生了的電荷返回到η型晶體硅基板202的內(nèi)部的作用。在η型半導(dǎo)體區(qū)域208a上，形成了摻雜了高濃度的磷(P)的η型半導(dǎo)體層214。在η型半導(dǎo)體層214和η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb上，依次形成了由單層膜或者2層以上的層疊膜構(gòu)成了的鈍化膜206和反射防止膜207。
[0114]在η型晶體硅基板202中未形成紋理構(gòu)造205的另一面(背面)側(cè)，形成了鈍化膜209a。在鈍化膜209a上的一部分的區(qū)域中，依次形成了鈍化膜209b、摻雜了硼(B)的p型半導(dǎo)體層210、透明電極212、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極203。另外，在鈍化膜209a上的另一部分的區(qū)域中，依次形成了摻雜了磷(P)的η型半導(dǎo)體層211、透明電極213、以及梳形形狀地細(xì)線化了的集電極204。
[0115]關(guān)于集電極203和集電極204，如上所述在鈍化膜209a上以一定的間隔交替配置各個(gè)梳形形狀的細(xì)線部而成為交叉指型，分別在一端部連接。另外，鈍化膜20%、P型半導(dǎo)體層210、以及透明電極212在η型晶體硅基板202的面方向上具有與梳形形狀的集電極203大致相同的形狀。另外，η型半導(dǎo)體層211和透明電極213在η型晶體硅基板202的面方向上具有與梳形形狀的集電極204大致相同的形狀。為了提高P型半導(dǎo)體層210與集電極203的電連接，在P型半導(dǎo)體層210與集電極203之間配置透明電極212。為了提高η型半導(dǎo)體層211與集電極204的電連接，在η型半導(dǎo)體層211與集電極204之間配置透明電極 213。
[0116]在FSF區(qū)域的厚度方向上η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺?FSF區(qū)域)中的背面?zhèn)龋纬闪?η型半導(dǎo)體區(qū)域208c。另外，在η型晶體硅基板202的面方向上，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺拥恼麄€(gè)面中，以大致均勻的厚度形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域208c。
[0117]在FSF區(qū)域的厚度方向上，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺?FSF區(qū)域)中的受光面?zhèn)?，形成?η型半導(dǎo)體區(qū)域208a。另外，在η型晶體硅基板202的面方向上，與和在η型晶體硅基板202的背面?zhèn)刃纬闪说腜型半導(dǎo)體層210相向的位置對(duì)應(yīng)地，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208c上的一部分的區(qū)域中形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域208a。在FSF區(qū)域的厚度方向上在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺?FSF區(qū)域)中的受光面?zhèn)刃纬闪?η型半導(dǎo)體區(qū)域208b。另外，在η型晶體硅基板202的面方向上，與和在η型晶體硅基板202的背面?zhèn)刃纬闪说摩切桶雽?dǎo)體層211相向的位置對(duì)應(yīng)地，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208c上的一部分的區(qū)域、且鄰接的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a之間的η型半導(dǎo)體區(qū)域208c上，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域
208b ο
[0118]另外，在η型晶體硅基板202的面方向上，包含η型半導(dǎo)體區(qū)域208a以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208b而在η型半導(dǎo)體區(qū)域208a以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的下層整體中，形成了 η型半導(dǎo)體區(qū)域208c。另外，此處為便于說明，將η型半導(dǎo)體區(qū)域208b與η型半導(dǎo)體區(qū)域208c區(qū)分而進(jìn)行了說明，但也可以如后所述，將η型半導(dǎo)體區(qū)域208b與η型半導(dǎo)體區(qū)域208c同時(shí)形成為單層。
[0119]另外，η型半導(dǎo)體區(qū)域208a具有比例如η型半導(dǎo)體區(qū)域8c薄的大致均勻的厚度、并且具有與η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb以及η型半導(dǎo)體區(qū)域Sc不同的雜質(zhì)濃度。即，η型半導(dǎo)體區(qū)域8b以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的雜質(zhì)濃度。另外，η型晶體硅基板202的雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的雜質(zhì)濃度。η型半導(dǎo)體區(qū)域208b具有比例如η型半導(dǎo)體區(qū)域Sc薄的大致均勻的厚度、并且具有比在FSF區(qū)域的厚度方向上對(duì)應(yīng)的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a低、且與η型半導(dǎo)體區(qū)域208c相同的雜質(zhì)濃度。另外，關(guān)于由η型半導(dǎo)體區(qū)域208a、η型半導(dǎo)體區(qū)域208b、η型半導(dǎo)體區(qū)域208c構(gòu)成的FSF區(qū)域，為了作為整體發(fā)揮FSF效應(yīng)，具有充分的厚度。
[0120]在實(shí)施方式3的光電變換裝置中，設(shè)置于與P型半導(dǎo)體層210相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的最大雜質(zhì)濃度是I X 118Cm-3,設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層211相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域208b以及η型晶體硅基板202的面方向上的整體中設(shè)置了的η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的最大雜質(zhì)濃度是I X 1016cm_3。另外，η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的平均雜質(zhì)濃度是0.5X 118Cm' η型半導(dǎo)體區(qū)域208b以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的平均雜質(zhì)濃度是
0.5 X 116CnT3 左右。
[0121]因此，在實(shí)施方式3的光電變換裝置的FSF區(qū)域中，在η型晶體硅基板202的面方向上與和η型半導(dǎo)體層211相向的位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度低于在η型晶體硅基板202的面方向上與和P型半導(dǎo)體層210相向的位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度。
[0122]圖9是示意地示出實(shí)施方式3的光電變換裝置201中的電荷的流動(dòng)的主要部分剖面圖。在η型晶體硅基板202的單面?zhèn)?背面?zhèn)?形成了全部集電極的背接觸型的光電變換裝置201中，位于P型半導(dǎo)體層210的上方的、即與P型半導(dǎo)體層210相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a中產(chǎn)生了的電荷在與η型晶體硅基板202的基板面平行的方向上移動(dòng)，到達(dá)η型半導(dǎo)體層211。S卩，關(guān)于在η型晶體硅基板202中不存在集電極的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的一部分，η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的電氣電阻低于η型晶體硅基板202的電氣電阻，所以在η型半導(dǎo)體區(qū)域208a內(nèi)移動(dòng)，之后，在η型晶體硅基板202的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)η型半導(dǎo)體層211。在圖9中，用實(shí)線箭頭R表示在η型半導(dǎo)體區(qū)域208a內(nèi)移動(dòng)的電荷的流動(dòng)。在該情況下，η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的電氣電阻低于η型晶體硅基板202的電氣電阻，所以相比于電荷在η型晶體硅基板202內(nèi)在與基板面平行的方向上移動(dòng)的情況，電荷移動(dòng)所致的電圧損失被降低。因此，通過電荷的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a中的電荷移動(dòng)，發(fā)電效率提高，光電變換效率提高。
[0123]另一方面，設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層211相向的位置的η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的平均雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域208a。一般，如果半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度低，則再結(jié)合所致的電荷損失被抑制。另外，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208b及其附近產(chǎn)生了的電荷主要在η型晶體硅基板202的厚度方向上移動(dòng)而到達(dá)P型半導(dǎo)體層210、η型半導(dǎo)體層211，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的電阻幾乎不對(duì)電荷移動(dòng)作出貢獻(xiàn)。因此，通過減少η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的平均雜質(zhì)濃度，不會(huì)妨礙電荷移動(dòng)而能夠降低η型半導(dǎo)體區(qū)域208b中的再結(jié)合所致的電荷損失，作為其結(jié)果能夠使發(fā)電電流增加。由此，發(fā)電效率提高，光電變換效率提高。在圖9中，用虛線箭頭S表示η型半導(dǎo)體區(qū)域208b及其附近產(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)。
[0124]如上所述光電變換裝置201中的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的最大雜質(zhì)濃度是I X 118Cm' η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的最大雜質(zhì)濃度是I X 1016cnT3、η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的平均雜質(zhì)濃度是0.5 X 118Cm' η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的平均雜質(zhì)濃度是0.5 X 116CnT3左右。假設(shè)該條件而導(dǎo)出的、實(shí)施方式3的光電變換裝置201(實(shí)施例)和以往的光電變換裝置(比較例)的光電變換特性得到與實(shí)施方式I的圖3同樣的結(jié)果。即，實(shí)施方式3的光電變換裝置201相比于以往的光電變換裝置，發(fā)電電流提高。其原因?yàn)?，在?shí)施方式3的光電變換裝置201中，η型半導(dǎo)體區(qū)域208b中的電荷損失降低。因此，可知實(shí)施方式3的光電變換裝置201通過在FSF區(qū)域中降低η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的雜質(zhì)濃度，相比于以往的具有均勻的雜質(zhì)擴(kuò)散濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的光電變換裝置，光電變換效率提高。
[0125]另外，以往的光電變換裝置在代替由η型半導(dǎo)體區(qū)域208a、n型半導(dǎo)體區(qū)域208b、以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208c構(gòu)成的FSF區(qū)域而具有相同的厚度的均勻的平均雜質(zhì)濃度的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)以外，結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式3的光電變換裝置201相同。比較例的光電變換裝置中的η型半導(dǎo)體區(qū)域(FSF區(qū)域)的平均雜質(zhì)濃度是lX1018cm_3。
[0126]接下來，說明實(shí)施方式3的光電變換裝置201的制造方法。圖10-1?圖10-11是說明實(shí)施方式3的光電變換裝置201的制造方法的步驟的剖面圖。首先，如圖10-1所示，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)?，形成由被稱為紋理的凹凸構(gòu)成的紋理構(gòu)造205。在凹凸的形成中，使用酸性或者堿性的蝕刻溶液。此時(shí)，通過抗蝕劑等樹脂、或者電介膜等覆蓋η型晶體娃基板202的另一面?zhèn)龋讦切途w娃基板202的另一面?zhèn)炔恍纬杉y理構(gòu)造。另外，也可以在凹凸的形成之前，實(shí)施去除η型晶體硅基板202的表面的損傷層的工序。另外，除此以外，如果在損傷層去除工序之后，實(shí)施η型晶體硅基板202內(nèi)的雜質(zhì)的吸雜處理，則有助于光電變換裝置的性能提高。作為吸雜處理，使用例如磷擴(kuò)散處理等。
[0127]在紋理構(gòu)造205的形成之后，如圖10-2所示，在形成了紋理構(gòu)造205的η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷行纬闪讛U(kuò)散源215，實(shí)施熱處理。由此，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，?P)從磷擴(kuò)散源215擴(kuò)散，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋韺又?，形成η型半?dǎo)體區(qū)域208c。此時(shí)，通過調(diào)整熱處理的溫度、處理時(shí)間，能夠控制向η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻鏀U(kuò)散的磷(P)濃度。在η型半導(dǎo)體區(qū)域208c中，最大雜質(zhì)濃度成為I X 1016cnT3、平均雜質(zhì)濃度成為0.5 X 116CnT3左右。之后,去除磷擴(kuò)散源215。
[0128]接下來，如圖10-3所示，在受光面?zhèn)鹊谋砻?η型半導(dǎo)體區(qū)域208c上)中的、在η型晶體硅基板202的背面?zhèn)扰c形成P型半導(dǎo)體層210的區(qū)域相向的區(qū)域中，形成η型半導(dǎo)體層214。作為η型半導(dǎo)體層214，使用例如摻雜了磷(P)的非晶硅膜或微晶硅膜。作為η型半導(dǎo)體層214的平均摻雜濃度，優(yōu)選例如IX 122?IX 123Cm3左右。另外，也可以在η型半導(dǎo)體層214與η型晶體硅基板202 (η型半導(dǎo)體區(qū)域208c)之間插入幾nm左右的厚度的本征非晶硅膜。在該情況下，關(guān)于將η型半導(dǎo)體層214和本征非晶硅膜合起來的膜厚，為了抑制這些膜中的光吸收，優(yōu)選為5nm以上20nm以下。為了形成η型半導(dǎo)體層214，在例如η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊恼麄€(gè)面中，作為η型半導(dǎo)體層214，形成例如摻雜了磷(P)的非晶硅膜或微晶硅膜。然后，在用抗蝕劑覆蓋了該硅膜中的、與形成P型半導(dǎo)體層210的區(qū)域相向的區(qū)域之后，將該抗蝕劑作為掩模，通過蝕刻，去除該硅膜的不需要部分。之后，去除抗蝕劑。由此，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻?η型半導(dǎo)體區(qū)域208c上)形成η型半導(dǎo)體層214。
[0129]接下來，為了使磷(P)從η型半導(dǎo)體層214擴(kuò)散到η型晶體硅基板202，在例如200°C以上的溫度下實(shí)施熱處理(磷擴(kuò)散處理)。由此，磷(P)擴(kuò)散到η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻?η型半導(dǎo)體區(qū)域208c)，如圖10-4所示，在與形成P型半導(dǎo)體層210的區(qū)域相向的區(qū)域中，形成η型半導(dǎo)體區(qū)域208a。此時(shí)，通過調(diào)整熱處理的溫度、處理時(shí)間，控制向η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻鏀U(kuò)散的磷(P)濃度，使η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的磷(P)濃度比η型半導(dǎo)體區(qū)域208c增加。另外，在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻?η型半導(dǎo)體區(qū)域208c)中，與形成η型半導(dǎo)體層211的區(qū)域相向的區(qū)域未被η型半導(dǎo)體層214覆蓋，所以磷(P)不擴(kuò)散，η型半導(dǎo)體區(qū)域208c原樣地殘存。另外，在η型晶體硅基板202的面方向上鄰接的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a之間的區(qū)域成為η型半導(dǎo)體區(qū)域208b。因此，η型半導(dǎo)體區(qū)域208b與η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的磷(P)濃度成為相同的濃度。由此，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208a中，最大雜質(zhì)濃度成為I X 1018cnT3、平均雜質(zhì)濃度成為0.5 X 118CnT3左右。另外，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208b以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208c中，最大雜質(zhì)濃度成為I X 11W3,平均雜質(zhì)濃度成為0.5X 116CnT3左右。另外，η型半導(dǎo)體層214還作為鈍化膜發(fā)揮功能，所以在磷擴(kuò)散之后也不去除。另外，如后所述形成其它鈍化膜，所以也可以去除η型半導(dǎo)體層214。
[0130]接下來，如圖10-5所示，在具有紋理構(gòu)造205的η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊谋砻嬷?，以覆蓋η型半導(dǎo)體層214以及η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的方式，使用化學(xué)氣相生長(zhǎng)(CVD)法，依次形成鈍化膜206和反射防止膜207。作為鈍化膜206，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜等。另外，也可以將與η型晶體硅基板202相同的導(dǎo)電類型的、η型非晶硅膜或者η型微晶硅薄膜等用作鈍化膜206。進(jìn)而，也可以將本征非晶硅膜和η型非晶硅膜或者η型微晶硅膜的層疊膜用作鈍化膜206。關(guān)于此時(shí)的鈍化膜206的膜厚，為了抑制鈍化膜206中的光吸收，優(yōu)選為5nm以上20nm以下。作為CVD法，使用等離子體CVD法、熱CVD法等即可。作為反射防止膜207，使用例如氧化硅膜、氮化硅膜、或者它們的層疊膜。另外，在鈍化膜206是氧化硅膜或氮化硅膜的情況下，也可以用這些膜兼作反射防止膜。
[0131]接下來，如圖10-6所示，在η型晶體硅基板202中的未形成紋理構(gòu)造205的背面?zhèn)申蛞来涡纬赦g化膜209a和η型半導(dǎo)體層211。作為鈍化膜209a，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為η型半導(dǎo)體層211，使用例如摻雜了磷(P)的、非晶硅膜、微晶硅膜。關(guān)于η型半導(dǎo)體層211的膜厚，為了抑制該η型半導(dǎo)體層211中的光損失，優(yōu)選為20nm以下。此時(shí)，優(yōu)選在形成鈍化膜209a之前，用氫氟酸(HF)、添加了過氧化氫(H2O2)的鹽酸(HCL)、氨(NH3)水溶液等對(duì)η型晶體硅基板202的背面進(jìn)行清洗。另外，鈍化膜209a的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。
[0132]在鈍化膜209a以及η型半導(dǎo)體層211的形成之后，如圖10_7所示，用抗蝕劑216覆蓋η型半導(dǎo)體層211的需要的部位，去除不需要的η型半導(dǎo)體層211。此時(shí)的抗蝕劑216的平面配置圖案成為相比于圖8-2所示那樣的集電極204的圖案其寬度大50 μ m至100 μ m左右的形狀。作為去除不需要的η型半導(dǎo)體層211的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕亥IJ、蝕刻膏等。此時(shí)，使得鈍化膜209a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑216。另外，也可以代替用抗蝕劑216覆蓋η型半導(dǎo)體層211的需要的部位來進(jìn)行蝕刻，而在η型半導(dǎo)體層211的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的η型半導(dǎo)體層211。
[0133]接下來，如圖10-8所示，在η型晶體硅基板202中的背面?zhèn)?，依次形成鈍化膜209b和摻雜了硼(B)的P型半導(dǎo)體層210。作為鈍化膜20%，使用例如本征非晶硅膜或者本征微晶硅膜等。作為P型半導(dǎo)體層210，使用摻雜了硼⑶的非晶硅膜或摻雜了硼⑶的微晶硅膜。另外，鈍化膜209b的膜厚優(yōu)選為例如2nm?5nm。除此以外，關(guān)于p型半導(dǎo)體層210的膜厚，為了抑制該P(yáng)型半導(dǎo)體層210中的光損失,優(yōu)選為1nm以下。
[0134]在鈍化膜209b以及P型半導(dǎo)體層210的形成之后，如圖10_9所示，用抗蝕劑217覆蓋P型半導(dǎo)體層210的需要的部位，去除不需要的鈍化膜20%以及P型半導(dǎo)體層210。此時(shí)的抗蝕劑217的平面配置圖案成為相比于圖8-2所示那樣的集電極203的圖案其寬度大50 μ m至100 μ m左右的形狀。作為去除不需要的鈍化膜209b以及p型半導(dǎo)體層210的方法，使用例如濕法蝕刻、等離子體蝕刻、蝕刻膏等。此時(shí)，η型半導(dǎo)體層211以及鈍化膜209a不會(huì)被去除。之后，去除抗蝕劑217。另外，也可以代替用抗蝕劑覆蓋P型半導(dǎo)體層210的不需要的部位來進(jìn)行蝕刻，而在P型半導(dǎo)體層210的不需要的部位印刷蝕刻膏，來去除不需要的鈍化膜20%以及P型半導(dǎo)體層210。
[0135]接下來，在η型晶體硅基板202中的背面?zhèn)?，用濺射法等形成透明導(dǎo)電膜，之后用蝕刻膏去除P型半導(dǎo)體層210上以及η型半導(dǎo)體層211上的區(qū)域以外。由此，如圖10-10所示，在P型半導(dǎo)體層210上形成透明電極212，在η型半導(dǎo)體層211上形成透明電極213。作為透明導(dǎo)電膜，使用例如氧化銦(In2O3:1ndium Oxide)、添加了錫的氧化銦(ΙΤ0:1ndiumTin Oxide)、氧化鋅(ZnO:Zinc Oxide)等。另外，也可以在透明導(dǎo)電膜的形成之前,為了提高利用鈍化膜的缺陷終端效果，對(duì)η型晶體硅基板202以200°C左右實(shí)施熱處理。
[0136]接下來，如圖10-11所示，在透明電極212上形成集電極203，在透明電極213上形成集電極204。集電極203以及集電極204是例如印刷銀(Ag)膏而形成的。另外，也可以代替銀(Ag)膏而使用銅(Cu)等通過金屬鍍覆形成集電極203以及集電極204。通過實(shí)施以上的工序，得到具有圖8-1?圖8-3所示的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式3的光電變換裝置201。另夕卜，也可以變更光電變換裝置201的受光面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊男纬身樞颉?br> [0137]如上所述，在實(shí)施方式3的光電變換裝置201中，使不對(duì)在η型晶體硅基板202的受光面?zhèn)鹊幕灞砻嬷挟a(chǎn)生了的電荷的移動(dòng)作出貢獻(xiàn)的、作為隔著η型晶體硅基板202設(shè)置于與η型半導(dǎo)體層211相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的平均雜質(zhì)濃度比η型半導(dǎo)體區(qū)域208a降低。一般，如果半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度降低，則再結(jié)合所致的電荷消失減少。在光電變換裝置201中，η型半導(dǎo)體區(qū)域208b的平均雜質(zhì)濃度變低，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域Sb中的再結(jié)合所致的電荷消失降低。另一方面，作為設(shè)置于與P型半導(dǎo)體層210相向的位置的FSF區(qū)域的η型半導(dǎo)體區(qū)域208a承擔(dān)將產(chǎn)生了的電荷向η型半導(dǎo)體層211傳導(dǎo)的作用，相對(duì)于此，在η型半導(dǎo)體區(qū)域208b及其附近產(chǎn)生了的電荷僅向相對(duì)基板面大致垂直的方向傳導(dǎo)，所以η型半導(dǎo)體區(qū)域208b不對(duì)電荷傳導(dǎo)作出貢獻(xiàn)。因此，在光電變換裝置201中，在原樣地維持了利用FSF區(qū)域的電荷的傳導(dǎo)的狀態(tài)下發(fā)電電流增加，實(shí)現(xiàn)光電變換效率高的光電變換裝置。
[0138]另外，在實(shí)施方式3的光電變換裝置201中，使η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的下部的η型半導(dǎo)體區(qū)域208c的平均雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體區(qū)域208a。由此，能夠抑制FSF區(qū)域中的光吸收所致的光電變換效率降低。例如，通過使FSF區(qū)域的厚度成為與實(shí)施方式I的情況相同的厚度，使η型半導(dǎo)體區(qū)域208a的厚度比實(shí)施方式I的η型半導(dǎo)體區(qū)域8a更薄，能夠與實(shí)施方式I的情況相比，抑制FSF區(qū)域中的光吸收所致的光電變換效率降低。因此，在光電變換裝置201中，在原樣地維持了利用FSF區(qū)域的電荷的傳導(dǎo)的同時(shí)，發(fā)電電流進(jìn)一步增加，實(shí)現(xiàn)光電變換效率高的光電變換裝置。
[0139]因此，根據(jù)實(shí)施方式3，起到能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電電流高、且光電變換效率優(yōu)良的背接觸型的光電變換裝置這樣的效果。
[0140]另外，也可以成為組合實(shí)施方式I?實(shí)施方式3中的任意的構(gòu)造的方式。
[0141]另外，通過形成多個(gè)具有在上述實(shí)施方式中說明了的結(jié)構(gòu)的光電變換裝置，并將鄰接的光電變換裝置彼此電氣地串聯(lián)或者并聯(lián)地連接，能夠?qū)崿F(xiàn)光電變換效率優(yōu)良的光電變換模塊。在該情況下，將例如鄰接的光電變換裝置的一方的P型半導(dǎo)體層上的集電極和另一方的η型半導(dǎo)體層上的集電極電連接即可。
[0142]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0143]如以上那樣，本發(fā)明的光電變換裝置對(duì)光電變換效率優(yōu)良的背接觸型的光電變換裝置的實(shí)現(xiàn)是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種光電變換裝置，其特征在于， 在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板的與受光面相反一側(cè)的背面，具備第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層以及第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層、在所述第一半導(dǎo)體層上形成了的第一電極、和在所述第二半導(dǎo)體層上形成了的第二電極， 在所述半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊谋砻妫邆涞谝粚?dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域， 在所述半導(dǎo)體區(qū)域，在隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第一半導(dǎo)體層相向的第一區(qū)域、和隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第二半導(dǎo)體層相向的第二區(qū)域中，平均雜質(zhì)濃度不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電變換裝置，其特征在于， 所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域具有大致同等的厚度，并且所述第一區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度低于所述第二區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電變換裝置，其特征在于， 所述第二區(qū)域是層疊具有與所述第一區(qū)域同等的平均雜質(zhì)濃度且在所述半導(dǎo)體區(qū)域的厚度方向上配置于所述背面?zhèn)鹊牡谝粚?、和平均雜質(zhì)濃度高于所述第一層且在所述半導(dǎo)體區(qū)域的厚度方向上配置于所述受光面?zhèn)鹊牡诙佣纬傻摹?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電變換裝置，其特征在于， 所述第一區(qū)域的雜質(zhì)進(jìn)入深度比所述第二區(qū)域的雜質(zhì)進(jìn)入深度淺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置，其特征在于， 在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層與所述半導(dǎo)體基板之間，具有雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體層以及所述第二半導(dǎo)體層的第三半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置,其特征在于， 在所述半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊谋砻嫘纬闪说谝粚?dǎo)電類型的第四半導(dǎo)體層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置，其特征在于， 在所述半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊谋砻嫘纬闪穗娊轶w層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電變換裝置，其特征在于， 所述電介體層由氧化硅或者氮化硅構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置，其特征在于， 在所述半導(dǎo)體基板的背面交替排列了所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?9中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置，其特征在于， 在所述第一半導(dǎo)體層與所述第一電極之間以及所述第二半導(dǎo)體層與所述第二電極之間具有透明電極。
11.一種光電變換裝置的制造方法，其特征在于，包括: 第一工序，在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板的受光面?zhèn)鹊谋砻?，形成第一?dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域； 第二工序，在所述半導(dǎo)體基板的與受光面相反一側(cè)的背面，形成第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層； 第三工序，在所述半導(dǎo)體基板的與受光面相反一側(cè)的背面，形成第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層；以及 第四工序，在所述第一半導(dǎo)體層上形成第一電極，在所述第二半導(dǎo)體層上形成第二電極， 在所述第一工序中，在隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第一半導(dǎo)體層相向的第一區(qū)域、和隔著所述半導(dǎo)體基板與所述第二半導(dǎo)體層相向的第二區(qū)域中，使平均雜質(zhì)濃度不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光電變換裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，使所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域成為大致同等的厚度，并且使所述第一區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度低于所述第二區(qū)域的平均雜質(zhì)濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電變換裝置的制造方法，其特征在于， 所述第二區(qū)域是層疊具有與所述第一區(qū)域同等的平均雜質(zhì)濃度且在所述半導(dǎo)體區(qū)域的厚度方向上配置于所述背面?zhèn)鹊牡谝粚?、和平均雜質(zhì)濃度高于所述第一層且在所述半導(dǎo)體區(qū)域的厚度方向上配置于所述受光面?zhèn)鹊牡诙佣纬傻摹?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光電變換裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，使所述第一區(qū)域的雜質(zhì)進(jìn)入深度比所述第二區(qū)域的雜質(zhì)進(jìn)入深度淺。
15.根據(jù)權(quán)利要求11?14中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置的制造方法，其特征在于， 在所述第二工序以及所述第三工序中，在所述半導(dǎo)體基板的背面中交替排列所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層。
16.—種光電變換模塊,其特征在于， 權(quán)利要求1?10中的任意一項(xiàng)所述的光電變換裝置的至少2個(gè)以上被電氣地串聯(lián)或者并聯(lián)地連接而形成所述光電變換模塊。
【文檔編號(hào)】H01L31/0224GK104137269SQ201380011918
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】時(shí)崗秀忠, 佐藤剛彥 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社