[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010171623.7
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101877366A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤井照幸;大島浩平;丸山純矢;下村明久
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社半導(dǎo)體能源研究所
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/042;H01L31/0224;H01L31/20
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 秦晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包括太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置等的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

在專利文獻(xiàn)1中公開了將硅片接合到襯底，并將硅(Si)膜從硅片剝離，來在襯底上形成硅膜的太陽能電池的制造方法。

以下示出專利文獻(xiàn)1的圖10所公開的太陽能電池的制造方法。在注入有氫的硅片上形成鋁(Al)蒸鍍層等的接合金屬層。使接合金屬層與Al類金屬襯底密接。通過400℃至600℃的熱處理分離硅片的一部分，在Al類金屬襯底上隔著接合金屬層形成硅膜，并且使接合金屬層與Al類金屬襯底接合。將Al類金屬襯底用作陰極電極。在硅膜上形成陽極電極而制造太陽能電池。

[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開2003-17723號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個方式要解決的問題涉及半導(dǎo)體裝置的電極或具有接合工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法。具體而言，本發(fā)明要解決的問題為如下：(1)由于使用Al電極而使半導(dǎo)體裝置具有高電阻；(2)Al與Si會形成合金；(3)利用濺射法形成的膜具有高電阻；(4)在接合工序中，若接合面的凹凸較大則發(fā)生接合不良。以下說明(1)至(4)。

(1)在專利文獻(xiàn)1中，在硅片上形成Al蒸鍍層等的接合金屬層，將該接合金屬層及Al類金屬襯底用作背面電極。然而，Al的電阻大約為2.66×10^-8Ωm，相對較高。由此，在取出產(chǎn)生在太陽能電池中的電動勢時，產(chǎn)生起因于其高電阻的損失。

(2)已知Al會與Si形成合金。在形成合金時，Al擴(kuò)散到Si膜中，而使Si膜不起光電轉(zhuǎn)換層的作用。

(3)一般而言，在形成電極時，如專利文獻(xiàn)1那樣大多利用蒸鍍法或?yàn)R射法。尤其是利用濺射法而形成的金屬膜有導(dǎo)電率降低的傾向。雖然也根據(jù)元素，但是這是因?yàn)樵谛纬赡r使用的氣體被引入到膜中，而使膜中的雜質(zhì)濃度增高的緣故。

(4)在專利文獻(xiàn)1中，使接合金屬層與Al類金屬襯底接合。在接合工序中，接合面的平坦性很重要。例如，在氧化硅膜彼此接合時，若其平均面粗糙度(Ra)為0.4nm左右，則可以容易進(jìn)行接合。然而，若接合面的凹凸較大，則會產(chǎn)生接合不良。

鑒于上述問題，本發(fā)明的一個方式提供一種具有低電阻的電極且與Si不容易形成合金的半導(dǎo)體裝置。此外，本發(fā)明的一個方式示出一種不產(chǎn)生接合不良的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

本發(fā)明的第一方式的半導(dǎo)體裝置包括：金屬襯底或形成有金屬膜的襯底、金屬襯底上或金屬膜上的銅(Cu)鍍膜、Cu鍍膜上的阻擋膜、阻擋膜上的單晶硅膜、單晶硅膜上的電極層。

Cu膜的電阻大約為1.67×10^-8Ωm，比Al的電阻低。此外，利用鍍法形成的膜的導(dǎo)電率高于利用濺射法形成的膜的導(dǎo)電率。

由于具有阻擋膜所以Cu和Si不會形成合金，因此Si膜起光電轉(zhuǎn)換層的作用，而可以得到高可靠性的半導(dǎo)體裝置。

在金屬襯底上或在金屬膜上也可以具有晶種膜及使該晶種膜生長而形成的Cu鍍膜。

金屬襯底是Cu襯底，而形成有金屬膜的襯底也可以是形成有Cu膜的玻璃襯底。

本發(fā)明的第二方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟：將從氫氣體產(chǎn)生的離子摻雜到單晶硅襯底的第一襯底的表面上，優(yōu)選的是整個表面上，而在單晶硅襯底中形成脆弱層；在單晶硅襯底上形成阻擋膜；在阻擋膜上形成Cu鍍膜；準(zhǔn)備金屬襯底或形成有金屬膜的襯底的第二襯底；通過將Cu鍍膜和金屬襯底或金屬膜熱壓合，來隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜將單晶硅襯底與第二襯底接合；利用熱處理從脆弱層剝離單晶硅襯底的一部分，而在第二襯底上隔著Cu鍍膜或隔著Cu鍍膜和金屬膜形成單晶硅膜；在單晶硅膜上形成電極層。

一般而言，利用濺射法形成的金屬膜的表面的平均面粗糙度(Ra)大約為0.8nm至1.5nm，而金屬鍍膜的表面的Ra大約為4nm。金屬鍍膜的表面的凹凸大于利用濺射法形成的金屬膜的表面的凹凸。由此，要將形成有金屬鍍膜的襯底與對置襯底接合很困難。然而，上述制造方法即使表面上具有較大的凹凸也可以實(shí)現(xiàn)接合。

熱壓合也可以在如下條件下進(jìn)行，即150℃以上且低于第一襯底及第二襯底的耐熱溫度，并且0.5MPa以上且20MPa以下。或者，熱壓合也可以在如下條件下進(jìn)行，即150℃以上且低于第一襯底及第二襯底的耐熱溫度，并且2.0MPa以上且20MPa以下。

也可以在第一襯底上形成晶種膜，通過使該晶種膜成長而形成Cu鍍膜。

也可以是，金屬襯底是Cu襯底，形成有金屬膜的襯底是形成有Cu膜的玻璃襯底。

注意，半導(dǎo)體裝置包括具有太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換裝置。