[发明专利]半导体基板、半导体基板的制造方法以及光电变换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体基板、半导体基板的制造方法以及光电变换装置的制造方法。

背景技术

在非专利文献1中记载了化合物半导体太阳能电池。在该文献中作为在3结结构中带隙的组合认为最佳的结构而公开了InGaP/GaAs/InGaAs(1eV)结构电芯。

非专利文献1：日本平成18年度～平成19年度成果报告书、新能源技术开发太阳光发电系统未来技术研究开发超高效率多结型太阳能电池的研究开发、独立行政法人新能源/工业技术综合开发机构、平成20年3月

发明内容

在多结型太阳能电池中，使构成多结型太阳能电池的各层的材料的带隙的差异最佳化来实现光-电变换效率的提高。但是，为了达成高的变换效率，需要使用长波长侧下的光吸收系数优良的材料、且优选该材料的制造容易。而且，多结型太阳能电池的各层优选是优质的结晶。

为了解决上述课题，在本发明的第1方式中，提供一种半导体基板，具备：基底基板；牺牲层，与基底基板进行晶格匹配或者准晶格匹配；第1结晶层，由形成在牺牲层上的Si_xGe_1-x(0≤x＜1)的外延结晶构成；以及第2结晶层，形成在第1结晶层上，由禁带宽比第1结晶层还大的3-5族化合物半导体的外延结晶构成。基底基板例如由单晶GaAs构成。

牺牲层例如由In_mAl_nGa_1-m-nAs(0≤m＜0.2、0.8≤n≤1、0.8＜n+m≤1)的外延结晶或者In_0.5Al_0.5P构成。牺牲层优选是由Al_nGa_1-nAs(0.8≤n≤1)或者In_0.48Al_0.52P构成。

半导体基板也可以还具备由形成在第1结晶层与第2结晶层之间的3-5族化合物半导体的外延结晶构成的中间结晶层。中间结晶层例如与第1结晶层相比禁带宽大、与第2结晶层相比禁带宽小。中间结晶层例如是In_yGa_1-yAs_zP_1-z(0≤y＜1、0＜z≤1)，第2结晶层例如是Al_wIn_tGa_1-w-tAs_z’P_1-z’(0≤w≤1、0≤t≤1、0≤w+t≤1、0≤z’≤1)。

该半导体基板也可以在牺牲层上按顺序依次具备第1背面电场层、第1结晶层、第1窗口层、第1隧道结层、第2背面电场层、中间结晶层、第2窗口层、第2隧道结层、第3背面电场层、第2结晶层、以及第3窗口层，第1背面电场层、第2背面电场层、第3背面电场层、第1窗口层、第2窗口层、以及第3窗口层，与第1结晶层、中间结晶层以及第2结晶层中的任意的层相比禁带宽还大。

在本发明的第2方式中提供一种半导体基板的制造方法，具备：在基底基板上形成与基底基板进行晶格匹配或者准晶格匹配的牺牲层的工序；在该牺牲层上外延生长由Si_xGe_1-x(0≤x＜1)构成的第1结晶层的工序；在该第1结晶层上外延生长由3-5族化合物半导体构成的中间结晶层的工序；以及在该中间结晶层上外延生长由禁带宽第1结晶层比大的3-5族化合物半导体构成的第2结晶层的工序

基底基板例如由单晶GaAs构成。在外延生长牺牲层的工序中，外延生长由In_mAl_nGa_1-m-nAs(0≤m＜0.2、0.8≤n≤1、0.8＜n+m≤1)构成的外延结晶层。

中间结晶层与第1结晶层相比禁带宽大、与第2结晶层相比禁带宽小。优选是在第1结晶层与中间结晶层之间、以及中间结晶层与第2结晶层之间分别还形成隧道结层。中间结晶层例如是In_yGa_1-yAs_zP_1-z(0≤y＜1、0＜z≤1)，第2结晶层例如是Al_wIn_tGa_1-w-tAs_z’P_1-z’(0≤w≤1、0≤t≤1、0≤w+t≤1、0≤z’≤1)。