半导体装置和太阳能电池以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术实现兼具空穴选择性和钝化特性的空穴选择性膜。半导体装置的制造方法具备通过热原子层沉积法在结晶硅层上形成氧化钛膜的工序和对氧化钛膜实施氢等离子体处理的工序。工序和对氧化钛膜实施氢等离子体处理的工序。工序和对氧化钛膜实施氢等离子体处理的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置和太阳能电池以及半导体装置的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体装置和太阳能电池以及半导体装置的制造技术，该技术能够有效应用于例如构成太阳能电池的半导体装置和其制造技术。

技术介绍

[0002]在非专利文献1中，记载有形成于由添加有氢的非晶硅构成的缓冲层上的氧化钛膜(TiOx膜)依赖于制作条件等而作为电子选择性膜或者空穴选择性膜发挥功能。
[0003]在非专利文献2和非专利文献3中，记载有作为水解用的光电极而直接形成于结晶硅层上的氧化钛膜，作为空穴选择性膜发挥功能。
[0004]在非专利文献4～非专利文献8中，作为在使用了结晶硅的太阳能电池中构成具有透光性的空穴选择性膜的膜，记载有氧化钼膜(MoOx膜)、氧化钒膜(V2Ox膜)、氧化钨膜(WOx膜)等。
[0005]在非专利文献9中，记载有将在结晶硅层上通过热原子层沉积法形成的氧化钛膜用作电子选择性层的太阳能电池。
[0006]在非专利文献10中，记载有在异质结太阳能电池中，使用如下的钝化膜，即，将在结晶硅层的表面添加有氢的非晶硅膜(a－Si：H)和添加有氢的非晶氮化硅膜(a－SiNx：H)依次层叠而成的钝化膜。
[0007]在非专利文献11中，记载有使用氧化钛膜作为形成于结晶硅太阳能电池的受光面的钝化膜的技术。
[0008]现有技术文献
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1：T.Matsui et al.,Energy Procedia 124(2017)628
[0011]非专利文献2：Y.W.Chen et al.,Nature Materials 10(2011)539
[0012]非专利文献3：S.Hu et al.,Science 344(2014)6187
[0013]非专利文献4：C.Battaglia et al.,Nano Letters 14(2014)967
[0014]非专利文献5：J.Bullock et al.,Energy Procedia 77(2015)446
[0015]非专利文献6：L.G.Gerling et al.,Solar Energy Materials&Solar Cells,145(2016)109
[0016]非专利文献7：L.G.Gerling et al.,Energy Procedia 124(2017)584
[0017]非专利文献8：M.Bivour et al.,Solar Energy Materials&Solar Cells 142(2015)34
[0018]非专利文献9：X.Yang et al.,Advanced Materials 28(2016)5891
[0019]非专利文献10：A.Descoeudres et al.,Prog Photovolt Res Appl.1－9(2019).DOI:10.1002/pip.3227
[0020]非专利文献11：J.Cui et al.,Solar Energy Materials&Solar Cells 158(2016)115
Backscattering Spectrometry)以及弹性反冲探测分析技术(ERDA；Elastic Recoil Detection Analysis)实施中间膜所包含的各元素的定量分析的结果的曲线图(纵轴：线性表示)。
[0039]图10是为了使氢浓度的不同明确而将图9的纵轴用对数表示的曲线图。
[0040]图11是将使用卢瑟福背散射光谱法(RBS)以及弹性反冲探测分析技术(ERDA)实施中间膜所包含的各元素的定量分析的结果与太阳能电池特性进行对比的曲线图。
[0041]图12是表示入射光的波长与外量子效率的关系的曲线图。
[0042]图13是表示在使用包含各种材料的空穴选择性膜的太阳能电池单元中的、在n型结晶硅层(光吸收层)的光入射面侧设置有空穴选择性膜的前发射极型(front emitter)的代表性的现有研究的例子与本实施方式的比较的表。
[0043]图14是表示变形例1的载流子选择型太阳能电池单元的示意性的器件结构的图。
[0044]图15是表示变形例2的载流子选择型太阳能电池单元的示意性的器件结构的图。
[0045]图16是表示变形例3的载流子选择型太阳能电池单元的示意性的器件结构的图。
[0046]图17是表示变形例4的载流子选择型太阳能电池单元的结构和其太阳能电池特性的图。
[0047]图18是表示包括p沟道场效应晶体管的示意性的半导体器件的结构的图。
[0048]图19是表示实施方式3的背面电极型太阳能电池单元的结构的图。
[0049]图20是对实施方式3的背面电极型太阳能电池单元的制造工序的流程进行说明的流程图。
[0050]图21是对实施方式3的第二钝化膜所具有的钝化特性的优越性进行说明的表。
具体实施方式
[0051]在以下的实施方式中，为了方便，在需要时分割为多个部分或实施方式而进行说明，但除非有特别写明，它们彼此并不是无没有关的，而它们之间的关系是，一方作为另一方的部分或全部的变形例、细节、补充说明等的关系。
[0052]另外，在以下的实施方式中，在提及要素的数量等(包括个数、数值、量、范围等)的情况下，除了特别写明的情况以及在原理上明显限定于特定的数量的情况等之外，并不限定于该特定的数量，即可以为特定的数量以上，也可以为特定的数量以下。
[0053]并且，不言而喻，在以下的实施方式中，其构成要素(也包括要素步骤等在内)未必是必不可少的，除非有特别写明或在原理上明显必不可少。
[0054]同样地，在以下的实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，应包括实质上接近或类似于该形状等的例子等，除非例如有特别写明或在原理上明显被认为不是这样的。这同样地适用于上述数值和范围。
[0055]另外，在用于对实施方式进行说明的所有图中，原则上对相同的部件标以相同的附图标记，并省略对其重复说明。此外，为了使附图易于理解，即使是俯视图，也有时附加阴影。
[0056](实施方式1)
[0057]在本实施方式1中，将使用载流子选择性膜的载流子选择型太阳能电池举为例子，对与本实施方式中的载流子选择性膜有关的技术思想进行说明。
[0058]<载流子选择型太阳能电池>
[0059]一般的太阳能电池通过使p型半导体层与n型半导体层接触，从而形成pn结，利用分别形成于p型半导体层和n型半导体层的欧姆电极取出由光产生的电子空穴对。以这样的pn结(pn同质结)为基础的太阳能电池当前最为普及。然而，在该太阳能电池中，起因于构成欧姆电极的金属与构成半导体层的硅直接接触，在金属与硅的界面处存在大量的缺陷。其结果，由光产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具备：结晶硅层，具有主面；中间膜，设置于所述主面上，并且包含硅、钛和氧；以及氧化钛膜，设置于所述中间膜上，在所述半导体装置中，所述中间膜还包含1.5原子％以上的氢。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，在将所述氧化钛膜的最大钛浓度设为1的情况下，在所述中间膜中钛的组成比成为0.5的深度处的氧浓度为45原子％以下，且在所述中间膜中钛的组成比成为0.5的深度处的硅浓度为36原子％以上。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，将所述中间膜和所述氧化钛膜加起来的膜厚大于3nm且小于8nm。4.如权利要求1～3中任意一项所述的半导体装置，其中，在所述主面，形成有由(111)刻面构成的绒面结构。5.如权利要求1～4中任意一项所述的半导体装置，其中，所述中间膜和所述氧化钛膜的组合具有选择性地使所述结晶硅层的空穴通过的空穴选择性、以及抑制电子与空穴在所述主面上复合的钝化性能。6.如权利要求1～5中任意一项所述的半导体装置，其中，所述半导体装置是太阳能电池。7.如权利要求6所述的半导体装置，其中，所述太阳能电池具有：光吸收体，包括所述结晶硅层；空穴选择性膜，选择性地使在所述光吸收体产生的空穴通过；以及电子选择性膜，选择性地使在所述光吸收体产生的电子通过，所述空穴选择性膜包括：所述中间膜；以及所述氧化钛膜。8.如权利要求7所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井卓矢，斋均，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：