半导体基板、光电转换器件、半导体基板的制造方法和光电转换器件的制造方法

摘要

本发明提供一种半导体基板，具有：含硅的基底基板，和形成在基底基板上，具有露出基底基板表面的开口，用于阻碍结晶生长的阻碍体、和接触被露出于开口内部的基底基板表面，形成在开口内部的光吸收构造体，光吸收构造体具有第1半导体和第2半导体，所述第1半导体包含：第1传导型第1半导体、形成在第1传导型第1半导体的上方，具有与第1传导型第1半导体相反的传导型的第2传导型第1半导体、以及形成在第1传导型第1半导体和第2传导型第1半导体之间，有效载流子浓度比第1传导型第1半导体及第2传导型第1半导体更低的低载流子浓度第1半导体；所述第2半导体包含：与第2传导型第1半导体晶格匹配或准晶格匹配且具有与第2传导型第1半导体相反的传导型的第1传导型第2半导体、以及形成第1传导型第2半导体的上方，具有与第1传导型第2半导体相反的传导型的第2传导型第2半导体、形成在第1传导型第2半导体和第2传导型第2半导体之间且有效载流子浓度比第1传导型第2半导体及第2传导型第2半导体更低的低载流子浓度第2半导体。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体基板、光电转换器件、半导体基板的制造方法和光 电转换器件的制造方法。

背景技术

专利文献1，公开了串联异质结光电转换元件的制造方法。在该制造 方法中，在Si基板形成了V字型沟之后，在该Si基板形成PN结的同时， 在该Si基板上使III-V族化合物半导体外延生长。在专利文献1中，公 开了以生长温度为500℃以下，且V族元素相对于III族元素的的入射流 量比是15以上的条件，使III-V族化合物半导体外延生长的方法。

(专利文献1)特开平5-3332号公报

发明内容

发明打算解决的课题

太阳电池等光电转换器件的光电转换效率，很大程度受具有使发生光 电转换元件的电动势的空间电荷区域的半导体结晶的结晶性所左右。尤 其，在Si基板上使化合物半导体结晶外延生长时，由于Si基板和化合物 半导体的晶格常数之差的原因，化合物半导体的结晶性容易降低。如果结 晶性下降的话，光电转换器件的光电转换效率下降。

发明内容

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， 具有：含硅的基底基板；和形成在基底基板上的具有露出基底基板表面的 开口的用于阻碍结晶生长的阻碍体；以及与在开口内部被露出的基底基板 表面邻接地形成在上述开口内部的光吸收构造体，其中，光吸收构造体具 有第1半导体和第2半导体，所述第1半导体包含，第1传导型第1半导 体、形成在第1传导型第1半导体的上方且具有与第1传导型第1半导体 相反的传导型的第2传导型第1半导体、以及形成在第1传导型第1半导 体和第2传导型第1半导体之间，有效载流子浓度比第1传导型第1半导 体及第2传导型第1半导体更低的低载流子浓度第1半导体；所述第2 半导体包含，与第2传导型第1半导体晶格匹配或准晶格匹配且具有与第 2传导型第1半导体相反的传导型的第1传导型第2半导体、以及形成在 第1传导型第2半导体的上方，具有与第1传导型第2半导体相反的传导 型的第2传导型第2半导体、以及形成在第1传导型第2半导体和第2 传导型第2半导体之间且有效载流子浓度比第1传导型第2半导体及第2 传导型第2半导体更低的低载流子浓度第2半导体。阻碍体可以具有多个 开口，具备在多个开口内形成的多个光吸收构造体。

半导体基板的光吸收构造体可以具有第3半导体，所述第3半导体包 含：与第2传导型第2半导体晶格匹配或准晶格匹配的第1传导型第3 半导体；形成在第1传导型第3半导体的上方，具有与第1传导型第3 半导体相反的传导型的第2传导型第3半导体；以及形成在第1传导型第 3半导体和第2传导型第3半导体之间，有效载流子浓度比第1传导型第 3半导体及第2传导型第3半导体更低的低载流子浓度第3半导体。在该 半导体基板中，比如，第1半导体，包含具有第1带隙的材料，第2半导 体，包含具有比第1带隙更大的第2带隙的材料，第3半导体，包含具有 比第2带隙更大的第3带隙的材料。

同时，比如，第1半导体由C_x1Si_y1Ge_z1Sn_1-x1-y1-z1(0≤x1＜1，0≤y1≤1， 0≤z1≤1，且0＜x1+y1+z1≤1)组成，第2半导体由 Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2As_z2P_w1N_1-z2-w1(0≤x2≤1，0≤y2≤1，且0≤x2+y2≤1，和 0≤z2≤1，0≤w1≤1，且0≤z2+w1≤1)组成，第3半导体由 Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3As_z3P_1-z3(0≤x3≤1，0≤y3≤1，0≤z3≤1，且0≤x3+y3≤1) 组成。

作为一个例子，光吸收构造体中，接受光的照射而激发载流子，在基 底基板与第1传导型第1半导体之间，第2传导型第1半导体和第1传导 型第2半导体之间，第2传导型第2半导体和第1传导型第3半导体之间， 以及与接触第2传导型第3半导体的低载流子浓度第3半导体的表面相反 的表面上中的至少在一个位置，具有抑制载流子的再结合的再结合抑制 层。在半导体基板中，在第2传导型第1半导体和第1传导型第2半导体 之间，以及，在第2传导型第2半导体和第1传导型第3半导体之间的至 少一个位置，还可以包含具有被高浓度掺杂了P型杂质的P型杂质层及被 高浓度掺杂了N型杂质的N型杂质层的通道连接层。半导体基板，还可以 具有接触光吸收构造体的侧壁而形成的抑制在侧壁的载流子的再结合的 再结合抑制体。

同时，在半导体基板中，比如，从第1半导体、第2半导体、以及第 3半导体选择了的1种以上的半导体，在第1半导体、述第2半导体，和 第3半导体的各自的距平行于基底基板的表面中心的距离更大的位置中 具有构成更大的带隙的组成分布。第1半导体的组成可以根据第1半导体 及第2半导体的层叠方向中的距基底基板的距离而发生变化。比如，第1 半导体，具有与基底基板的距离越大而硅的比例越小的组成。

在本发明的第2方式中，提供一种光电转换器件，具有第1方式的半 导体基板，用于将光吸收构造体的入射光转换成电力。该电转换器件，具 备使入射光的至少一部分聚光并入射至光吸收构造体的聚光部。聚光部， 比如，将入射光所包含的第1色区域的光聚光并入射到低载流子浓度第1 半导体，将比第1色区域更短波长域的第2色区域的光聚光并入射至低载 流子浓度第2半导体。

同时，该光电转换器件，还具有，被配置在光吸收构造体中的入射光 入射的面的透明电极，被连接在透明电极上的布线；布线，被配置成不与 入射光向透明电极入射的路径重叠的状态。该光电转换器件，基底基板中 包含的硅和光吸收构造体被电性地结合，接受入射光的入射，在透明电极 和硅之间可以发生电动势。在该光电转换器件中，基底基板，具有与硅的 本体区域电性分离且与光吸收构造体电性结合的势阱区域，接受入射光的 入射，在上述透明电极和势阱区域之间发生电动势。

并且，该光电转换器件，还可与具有覆盖聚光部的表面，吸收或反射 比相当于第1半导体的带隙的波长还长的波长的光的光学膜。该光电转换 器件，还可以具有被配置在入射光入射于光吸收构造体的路径上的含有重 金属的耐放射线膜。

同时，该光电转换器件中还可以是阻碍体具有多个开口，具有在多个 开口内形成的多个光吸收构造体，具有与多个光吸收构造体的各个对应的 聚光部。多个光吸收构造体比如分别互相串联或并联连接。作为一个例子， 互相串联或并联连接的多个光吸收构造体，与其他的互相串联或并联连接 的多个光吸收构造体并联或串联连接。

在本发明的第3方式中，提供半导体基板的制造方法，包括：在含硅 的基底基板上方形成阻碍体的阶段、在阻碍体，形成露出基底基板表面的 开口的阶段；在开口内部，形成第1传导型第1半导体的阶段；在第1 传导型第1半导体上方，形成低载流子浓度第1半导体的阶段；在低载流 子浓度第1半导体上方，形成具有与第1传导型第1半导体相反的传导型 的第2传导型第1半导体的阶段；在第2传导型第1半导体上方，形成与 第2传导型第1半导体晶格匹配或准晶格匹配的第1传导型第2半导体的 阶段；在第1传导型第2半导体上方，形成低载流子浓度第2半导体的阶 段；以及在低载流子浓度第2半导体上方，形成具有与第1传导型第2 半导体相反的传导型的第2传导型第2半导体的阶段。

该低载流子浓度第1半导体，具有比第1传导型第1半导体及第2 传导型第1半导体还低的有效载流子浓度，该低载流子浓度第2半导体， 具有比第1传导型第2半导体及第2传导型第2半导体还低的有效载流子 浓度。在形成第1半导体的阶段和形成第2半导体的阶段之间，可以加热 第1半导体。

该制造方法，比如，还具有在第2传导型第2半导体的上方，形成第 1传导型第3半导体的阶段、在第1传导型第3半导体的上方，形成低载 流子浓度第3半导体的阶段、在低载流子浓度第3半导体的上方，形成具 有与第1传导型第3半导体相反的传导型的第2传导型第3半导体的阶段。

在本发明的第4方式中，提供光电转换器件的制造方法，具有，使用 第3方式的半导体基板的制造方法，形成具有至少第1半导体和第2半导 体的光吸收构造体的阶段、以及串联或并联连接光吸收构造体的阶段。

附图说明

图1A是半导体基板100的剖面的一个例子的图。

图1B是半导体基板100的剖面的一个例子的图。

图2是光电转换器件200的剖面的一个例子的图。

图3是光电转换器件200的制造过程的剖面例子的图。

图4是光电转换器件200的制造过程的剖面例子的图。

图5是光电转换器件200的制造过程中的剖面例子的图。

图6是光电转换器件200制造过程中的剖面例子的图。

图7是光电转换器件200制造过程中的剖面例子的图。

图8是半导体基板100中的光吸收构造体的能量带的一个例子的图。

图9是半导体基板100中的第1半导体的组成分布的例子的图。

图10是光电转换器件1000的剖面的一个例子的图。

图11是有色差的聚光部件的焦点位置的图。

图12是光电转换器件1200的剖面的一个例子的图。

图13是光电转换器件1300的剖面的一个例子的图。

具体实施方式

图1A，表示作为一实施方式的半导体基板100剖面的一个例子。半 导体基板100，具有基底基板102、阻碍体104、和光吸收构造体140。光 吸收构造体140，具有第1半导体110及第2半导体120。

基底基板102是含硅的基板。作为含硅的基板，例如，是表面为硅的 基板。比如，基底基板102，是Si基板或SOI(silicon-on-insulator) 基板。基底基板102，比如是B掺杂量为2.0×10¹⁹cm^-3的Si基板。

阻碍体104，形成在基底基板102上面。在阻碍体104上，形成露出 基底基板102表面的开口106。阻碍体104，阻碍结晶的生长。例如，在 根据外延生长法使半导体的结晶生长中，在阻碍体104的表面，半导体的 结晶的外延生长被阻碍，所以半导体的结晶在开口106中选择性地外延生 长。

阻碍体104的厚度，比如优选为0.01μm以上5μm以下。开口106 的大小，优选是能够无错位地形成在开口106内部选择生长的半导体的大 小。阻碍体104，比如，是氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层等，或将它 们层叠而形成的层。阻碍体104，比如，通过热氧化法及CVD法等形成。

第1半导体110，具有第1传导型第1半导体114、低载流子浓度第 1半导体115、和第2传导型第1半导体116。第1传导型第1半导体114， 具有P型或N型的传导型。

第2传导型第1半导体116，在第1传导型第1半导体114的上方形 成。第2传导型第1半导体116，有与第1传导型第1半导体114不同的 传导型。比如，第1传导型第1半导体114具有P型的传导型时，第2 传导型第1半导体116具有N型的传导型。

低载流子浓度第1半导体115，在第1传导型第1半导体114和第2 传导型第1半导体116之间被形成。在低载流子浓度第1半导体115中的 有效载流子浓度，比第1传导型第1半导体114及第2传导型第1半导体 116中的有效载流子浓度还低。比如，低载流子浓度第1半导体115，是 与第1传导型第1半导体114及第2传导型第1半导体116同样的组成的 本征半导体。低载流子浓度第1半导体115，也可以是第1传导型第1半 导体114和第2传导型第1半导体116之间被形成的空间电荷区域。

在这里，所谓“空间电荷区域”是指在半导体-半导体界面或者在半 导体-金属界面，通过空间性的电荷偏倾(内建电势)在半导体内形成的区 域。空间电荷区域，通过半导体的PN结，PIN结，金属和半导体间的肖 特基连接，以及介电质和半导体的连接等被形成。

低载流子浓度第1半导体115，接受光的照射时即生成电子及空穴。 在低载流子浓度第1半导体115中生成的电子，向第1传导型第1半导体 114及第2传导型第1半导体116之中具有N型的传导型的半导体移动。 在低载流子浓度第1半导体115中生成的空穴，向具有P型的传导型的半 导体移动。其结果，第1半导体110作为接受光的照射而发生电信号的光 电转换器件而发挥作用。

第1半导体110，作为一个例子，接触阻碍体104的开口106内部所 露出的基底基板102的表面，在开口106内部，或开口106内部及阻碍体 104的上方形成。半导体基板100，可以在第1半导体110和基底基板102 间具有其他的半导体层。比如，半导体基板100，可以在第1半导体110 和基底基板102之间，具有提供适合于第1半导体110结晶生长的晶种结 晶面的晶种结晶。

第2半导体120，具有第1传导型第2半导体124，低载流子浓度第 2半导体125，和第2传导型第2半导体126。第1传导型第2半导体124 具有P型或N型的传导型。第1传导型第2半导体124，与第2传导型第 1半导体116晶格匹配或准晶格匹配。

在本说明书中，所谓的“准晶格匹配”，是指虽然不是完全的晶格匹 配，但相互相接的2个半导体的晶格常数之差小，且晶格失配引起的缺陷 的发生在不显著的范围，能够层叠相互邻接的2个半导体的状态。此时， 各半导体的晶体晶格由于在可弹性变形的范围内进行变形而吸收上述晶 格常数的差。比如，Ge和GaAs的层叠状态，是准晶格匹配的状态。

第2传导型第2半导体126，被形成在第1传导型第2半导体124的 上方。第2传导型第2半导体126，具有与第1传导型第2半导体124不 同的传导型。比如，在第1传导型第2半导体124具有P型的传导型时， 第2传导型第2半导体126具有N型的传导型。

低载流子浓度第2半导体125，在第1传导型第2半导体124和第2 传导型第2半导体126之间形成。在低载流子浓度第2半导体125中的有 效载流子浓度，比第1传导型第2半导体124及第2传导型第2半导体 126中的有效载流子浓度还低。比如，低载流子浓度第2半导体125，是 与第1传导型第2半导体124及第2传导型第2半导体126同样的组成的 本征半导体。低载流子浓度第2半导体125，也可以是第1传导型第2半 导体124和第2传导型第2半导体126间形成的空间电荷区域。

低载流子浓度第2半导体125，接受光的照射时生成电子及空穴。在 低载流子浓度第2半导体125中生成的电子，向第1传导型第2半导体 124及第2传导型第2半导体126之中具有N型的传导型的半导体移动。 在低载流子浓度第2半导体125中生成的空穴，向具有P型的传导型的半 导体移动。其结果，第2半导体120作为接受光的照射而发生电信号的光 电转换器件发挥作用。

半导体基板100，在第1半导体110和第2半导体120之间，可以具 有其他的半导体层。比如，半导体基板100，具有在第1半导体110和第 2半导体120间形成沟道连接的半导体层。

第1半导体110及第2半导体120，比如是化合物半导体。第1半导 体110，比如是C_x1Si_y1Ge_z1Sn_1-x1-y1-z1(0≤x1＜1，0≤y1≤1，0≤z1≤1，且 0＜x1+y1+z1≤1)。第1半导体110，可以是非晶质或多结晶的 C_x1Si_y1Ge_z1Sn_1-x1-y1-z1(0≤x1＜1，0≤y1≤1，0≤z1≤1，且0＜x1+y1+z1≤1)。 比如，第1半导体110，是Ge或SiGe。第1半导体110，还可以包含由 Ge及组成不相同的SiGe构成的多个半导体层。

第2半导体120，比如是Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2As_z2P_w1N_1-z2-w1(0≤x2≤1， 0≤y2≤1，且0≤x2+y2≤1，和0≤z2≤1，0≤w1≤1，且0≤z2+w1≤1)。 第2半导体120，比如是InGaAs。第2半导体120，可以包含多个半导体 层。

作为一个例子，第1半导体110及第2半导体120由外延生长法形成。 作为外延生长法，能例示有：化学气相沉淀法(称CVD法)、有机金属气相 生长法(称MOCVD法)、和分子射线外延法(称MBE法)以及原子层生长法(称 ALD法)。

比如，在基底基板102上面，通过热氧化法形成阻碍体104，通过蚀 刻法等的光刻法，在阻碍体104形成到达基底基板102表面的开口106。 并且，通过CVD法，在该开口106内部使第1传导型第1半导体114及第 2传导型第1半导体116选择生长，形成第1半导体110。通过在开口106 内部使第1半导体110选择生长，能抑制由于第1半导体110和基底基板 102的晶格常数的不同生成的晶格缺陷。其结果，第1半导体110结晶性 提高，因此能提高在第1半导体110的光电转换效率。

第1半导体110，优选在结晶生长后被加热。第1半导体110内部， 由于基底基板102和第1半导体110的晶格常数的差异等，有时发生错位 等晶格缺陷。如果第1半导体110被加热，晶格缺陷即在第1半导体110 内部移动。该晶格缺陷，在第1半导体110内部移动，被第1半导体110 界面或侧壁或第1半导体110内部的收集槽等捕捉，排除。通过加热第1 半导体110，能降低第1半导体110的缺陷，使之提高第1半导体110结 晶性。

通过把阻碍体104开口106的大小设定为一定的大小以下，能限制在 开口106内部选择生长的第1半导体110的大小。开口106的大小，如果 是通过加热晶格缺陷在第1半导体110的表面能移动的大小的话，通过加 热，第1半导体110内部的晶格缺陷被排除，制造结晶性极高的第1半导 体110。

开口106底面积，优选是1mm²以下，更优选是25μm²以上2500μm²以下，最优选是100μm²以上1600μm²以下，特别优选400μm²以上900 μm²以下。如果开口底面积比25μm²小，则在制造光电器件的基础上，面 积少，不为优选。通过提高第1半导体110的结晶性，第1半导体110 光电转换效率进一步提高。

第2半导体120，比如，形成在开口106内部，或，开口106内部及 阻碍体104上方。第2半导体120，作为晶种结晶而结晶生长第1半导体 110。在第1半导体110在开口106的内部结晶生长时，第1半导体110 具有高结晶性，所以与第1半导体110的晶格匹配或准晶格匹配的第2 半导体120也具有高结晶性。其结果，能提高第2半导体120的光电转换 效率。

第1半导体110，用具有第1带隙的材料构成。第2半导体120，比 如，用具有比该第1带隙更大的第2带隙的材料构成。光电器件，吸收具 有与带隙对应的能量的光，转换成电力。第1半导体110，吸收具有与第 1禁带对应的能量的光，并进行光电转换。第2半导体120，因为有比第 1半导体110幅度更大的第2禁带，所以吸收比第1半导体110所吸收的 光的波长还短的波长的光，并进行光电转换。由于半导体基板100具有上 述的二层串联构造，半导体基板100，能够在宽的波长范围内有效地吸收 光，所以能提高光电转换效率。

图1B，表示半导体基板100的剖面的其他一个例子。该半导体基板 100，与图1A所示的半导体基板100相比，增加了第3半导体130。第3 半导体130，对第2半导体120晶格匹配或准晶格匹配，形成在第2半导 体120上方。

第3半导体130，具有第1传导型第3半导体134，低载流子浓度第 3半导体135，和第2传导型第3半导体136。第1传导型第3半导体134， 具有P型或N型的传导型。第1传导型第3半导体134，与第2传导型第 2半导体126晶格匹配或准晶格匹配。

第2传导型第3半导体136，在第1传导型第3半导体134的上方形 成。第2传导型第3半导体136，有与第1传导型第3半导体134不同的 传导型。低载流子浓度第3半导体135，在第1传导型第3半导体134和 第2传导型第3半导体136之间形成。低载流子浓度第3半导体135中的 有效载流子浓度，比第1传导型第3半导体134及第2传导型第3半导体 136中的有效载流子浓度还低。比如，低载流子浓度第3半导体135，是 和第1传导型第3半导体134及第2传导型第3半导体136同样的组成的 本征半导体。低载流子浓度第3半导体135，可以是在第1传导型第3半 导体134和第2传导型第3半导体136间形成的空间电荷区域。

第3半导体，比如是Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3As_z3P_1-z3(0≤x3≤1，0≤y3≤1， 0≤z3≤1，且0≤x3+y3≤1)。第3半导体130，可以含比第2半导体120 具有的第2带隙还大的第3带隙的材料。

第1半导体110、第2半导体120、和第3半导体，比如在开口106 内部形成。第1半导体110、第2半导体120、和第3半导体130，其一 部可以在阻碍体104上方形成。半导体基板100，由于具有包含第1半导 体110、第2半导体120、和第3半导体130的3层串联构造，半导体基 板100，在比图1A表示的半导体基板100还宽的波长范围内能有效地吸 收光，所以光电转换效率能够提高。

图2，表示其他实施方式涉及的光电转换器件200的剖面的一个例子。 光电转换器件200，具有基底基板202、势阱203、阻碍体204、第1半导 体210、第2半导体220、第3半导体230、缓冲层242、半导体244、半 导体246、半导体254、半导体256、接触层268、透明电极272、钝化层 274、绝缘膜276、和布线278。

阻碍体204，具有多个开口206。光电转换器件200，具有在多个开 口206上形成的光吸收构造体C1及光吸收构造体C2。光电转换器件200， 也可以还具有多个光吸收构造体。作为一个例子，光吸收构造体C1和光 吸收构造体C2，有同样的构成。关于以下的光吸收构造体C1的说明，也 能适用于光吸收构造体C2。

基底基板202，与图1A的基底基板102对应，有基底基板102同样 的构成。阻碍体204与阻碍体104对应，有阻碍体104同样的构成。

第1半导体210，具有BSF(Back Surface Field)212、第1传导型第 1半导体214、低载流子浓度第1半导体215、第2传导型第1半导体216、 和窗口218。第1半导体210，比如是IV族化合物半导体。作为一个例子， 第1半导体210是C_x1Si_y1Ge_z1Sn_1-x1-y1-z1(0≤x1＜1，0≤y1≤1，0≤z1≤1，且 0＜x1+y1+z1≤1)。第1半导体210，比如是Ge或SiGe或CSiGe。第1半 导体210，可以有双异质结连接。第1半导体210，可以含具有第1带隙 的材料。

第1传导型第1半导体214，与图1A中的第1传导型第1半导体114 对应。第2传导型第1半导体216，与第2传导型第1半导体116对应。 光吸收构造体C1，在第1传导型第1半导体214和第2传导型第1半导 体216之间，包含具有比第1传导型第1半导体214及第2传导型第1 半导体216还低的有效载流子浓度的低载流子浓度第1半导体215。

作为第1传导型第1半导体214，能例示厚度为0.5μm以上50.0μm 以下的P型Ge。作为其一个例子，第1传导型第1半导体214，是2.0μ m的P型Ge。作为低载流子浓度第1半导体215，能例示厚度为0.3μm 以上3.0μm以下，载流子浓度为1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0×10¹⁸cm^-3以下的P 型Ge，B掺杂剂量能例示为1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0×10¹⁸cm^-3以下的P型Ge。 作为其一个例子，低载流子浓度第1半导体215，是1.0μm的P型Ge。

同时，作为第2传导型第1半导体216，能例示厚度是0.02μm以上 5.0μm以下，P(磷)掺杂剂量1×10¹⁸cm^-3以上5×10²⁰cm^-3以下的N型Ge。 作为一个例子，第2传导型第1半导体216，厚度是0.05μm，P(磷)掺杂 剂量是2.0×10¹⁸cm^-3的N型Ge。包含上述第1传导型第1半导体214及 第2传导型第1半导体216的第1半导体210，比如具有0.66eV的第1 带隙。

BSF212，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。在这里， 所谓的BSF，是Back Surface Field的略称。同时，所谓的再结合，是 被激励的电子和被激励的空穴结合后消灭。BSF212，可以具有比第1传导 型第1半导体214及第2传导型第1半导体216还大的带隙。BSF212，在 基底基板202上方被形成。

BSF212，是在基底基板202晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为 BSF212，能例示厚度0.01μm以0.5μm，Ga掺杂剂量5×10¹⁸cm^-3以上5 ×10²⁰cm^-3以下的P型SiGe。作为一个例子，BSF212，是厚度0.02μm， Ga掺杂剂量2.0×10¹⁹cm^-3的P型Si_0.1Ge_0.9。

窗口218，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。窗口 218，可以具有比第1传导型第1半导体214及比第2传导型第1半导体 216大的带隙。窗口218，在第2传导型第1半导体216上形成。窗口218， 是与第2传导型第1半导体216晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为窗 口218，能例示是厚度为0.01μm到0.3μm，Si掺杂剂量为1×10¹⁸cm^-3以上4×10¹⁹cm^-3以下的N型GaInP。作为一个例子，窗口218，是厚度为 0.02μm，Si掺杂剂量5.0×10¹⁸cm^-3的N型Ga_0.5In_0.5P。

第1半导体210所具有的各半导体层，比如通过外延生长法而形成。 作为外延生长法，能例示CVD法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如， 首先，根据前述的方法，在基底基板202上面，形成具有露出基底基板 202表面的多个开口206的阻碍体204。并且，根据MOCVD法，能够在该 开口206内部按照BSF212、第1传导型第1半导体214、低载流子浓度第 1半导体215、第2传导型第1半导体216、和窗口218的顺序，形成第1 半导体210。

第1半导体210，接触在阻碍体204的开口206内部被露出的基底基 板202表面，比如被形成在开口206内部。第1半导体210的一部分，可 以从开口206露出，被形成阻碍体204上方。

缓冲层242，比如被形成在窗口218上方。缓冲层242，比如，是与 窗口218晶格匹配或准晶格匹配的半导体。缓冲层242，也可以是能降低 位于其上下的半导体层的互相间的坏影响的半导体层。缓冲层242，比如 通过外延生长法形成。作为外延生长法，能例示CVD法、MOCVD法、MBE 法、和ALD法等。

作为缓冲层242，能例示：厚度为0.01μm以上0.5μm以下，Si掺 杂剂量为2.0×10¹⁸cm^-3以上2.0×10¹⁹cm^-3以下的N型GaAs。作为一个例子， 缓冲层242，是厚度为0.1μm，Si掺杂剂量是3.0×10¹⁸cm^-3的N型GaAs。

半导体244及半导体246，是高浓度添加了P型杂质的P型半导体， 或高浓度添加了N型杂质的N型半导体。半导体244及半导体246，是具 有各自不同的传导型的半导体。半导体244及半导体246，可以被通道连 接。

比如，半导体244，是被高浓度添加了N型杂质的N型半导体，半导 体246，是被高浓度添加了P型杂质的P型半导体时，在半导体244和半 导体246的界面形成通道连接。由于光吸收构造体C1具有该通道连接， 通过光电转换在第1半导体210和第2半导体220之间生成的电子或空穴， 在第1半导体210和第2半导体220之间顺畅地流动。其结果，光吸收构 造体C1能高效率地输出电流。

作为半导体244，可以例示，厚度是0.01μm以上0.2μm以下，Si 掺杂剂量是3.0×10¹⁸cm^-3以上2.0×10¹⁹cm^-3以下的N型GaAs。半导体244， 比如，厚度0.015μm，Si掺杂剂量是1.0×10¹⁹cm^-3以上的N型GaAs。同 时，作为半导体246，比如，能例示是厚度0.01μm以上以0.2μm以下， C掺杂剂量2.0×10¹⁹cm^-3以上1.0×10²¹cm^-3以下的P型GaAs。半导体246， 比如是，厚度为0.015μm，C掺杂剂量是1.0×10²⁰cm^-3以上的P型GaAs。

半导体244及半导体246，在缓冲层242上方形成。半导体244及半 导体246，是与缓冲层242晶格匹配或准晶格匹配的半导体。半导体244 及半导体246，能够通过外延生长法形成。作为外延生长法，能例示有CVD 法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如，根据MOCVD法，在缓冲层242 上方，依次按照半导体244及半导体246的顺序选择性生长。

第2半导体220，具有BSF222、第1传导型第2半导体224、第2传 导型第2半导体226、和窗口228。第2半导体220，比如是化合物半导 体。第2半导体220，比如是Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2As_z2P_w1N_1-z2-w1(0≤x2≤1，0≤y2≤1， 且0≤x2+y2≤1，和0≤z2≤1，0≤w1≤1，且0≤z2+w1≤1)。第2半导体 220可以是InGaAs。第2半导体220，可以具有双异质接结连接。第2半 导体220，可以包含具有比第1半导体210具有的第1带隙更大的第2带 隙的材料。

第1传导型第2半导体224，与图1A中的第1传导型第2半导体124 对应。第2传导型第2半导体226，与第2传导型第2半导体126对应。 光吸收构造体C1，在第1传导型第2半导体224和第2传导型第2半导 体226之间，具有含比第1传导型第2半导体224及第2传导型第2半导 体226更低的有效载流子浓度的低载流子浓度第2半导体225。

作为第1传导型第2半导体224，能例示厚度为0.3μm以上，3.0μ m以下，Zn掺杂剂量为1.0×10¹⁷cm^-3以上1.0×10²⁰cm^-3以下的P型InGaAs。 第1传导型第2半导体224，比如，厚度0.05μm，Zn掺杂剂量是1.0× 10¹⁹cm^-3P型In_0.01Ga_0.99As。

作为低载流子浓度第2半导体225，能例示厚度为0.3μm以上，3.0 μm以下，载流子浓度1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0×10¹⁸cm^-3以下的P型InGaAs， Zn掺杂剂量能例示为1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0×10¹⁸cm^-3以下的P型InGaAs。 比如，能例举：厚度是1.0μm，载流子浓度是1.0×10¹⁷cm^-3，Zn掺杂剂 量是1.0×10¹⁷cm^-3的P型In_0.01Ga_0.99As。

同时，作为第2传导型第2半导体226，能例示厚度0.01μm以上1 μm以下，Si掺杂剂量是5.0×10¹⁷cm^-3以上6.0×10¹⁸cm^-3以下的N型 InGaAs。第2传导型第2半导体226，比如，是厚度为0.05μm，Si掺杂 剂量为2.0×10¹⁸cm^-3的N型In_0.01Ga_0.99As。具有第1传导型第2半导体224 及第2传导型第2半导体226的第2半导体220，比如有1.39eV的第2 带隙。

BSF222，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。BSF222， 可以有比第1传导型第2半导体224及第2传导型第2半导体226更大的 带隙。BSF222，可以在半导体246上方形成。BSF222，是与半导体246 晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为BSF222，能例示厚度0.01μm以 上1μm以下，Zn掺杂剂量1.0×10¹⁸cm^-3以上5.0×10¹⁹cm^-3以下的P型 GaInP。BSF222，比如，厚度为0.02μm，Zn掺杂剂量是2.0×10¹⁹cm^-3的 P型Ga_0.5In_0.5P。

窗口228，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。窗口 228，可以具有比第1传导型第2半导体224及比第2传导型第2半导体 226更大的带隙。窗口228，比如被形成在第2传导型第2半导体226的 上方。窗口228，是与第2传导型第2半导体226晶格匹配或准晶格匹配 的半导体。作为窗口228，能例示厚度0.01μm以上1μm以下，Si掺杂 剂量1.0×10¹⁸cm^-3以上1.0×10¹⁹cm^-3以下的N型GaInP。作为其一个例子， 窗口228，是厚度0.02μm，Si掺杂剂量5.0×10¹⁸cm^-3的N型Ga_0.5In_0.5P。

第2半导体220中包含的各半导体层，比如根据外延生长法被形成。 作为外延生长法，能例示CVD法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如， 根据MOCVD法，通过在半导体246上面依次使BSF222、第1传导型第2 半导体224、低载流子浓度第2半导体225、第2传导型第2半导体226、 和窗口228选择生长，从而得以形成第2半导体220。第2半导体220， 可以被形成阻碍体204开口206内部，从开口206露出在阻碍体204上面， 形成其一部分。

半导体254及半导体256，是高浓度添加了P型杂质的P型半导体， 或是高浓度添加了N型杂质的N型半导体。半导体254及半导体256，是 具有不同的传导型的半导体。半导体254和半导体256，可以被通道连接。 比如，当半导体254是被高浓度地添加了N型杂质的N型半导体，半导体 256是被高浓度地添加了P型杂质的P型半导体P型半导体时，半导体254 和半导体256的界面形成通道连接。由于光吸收构造体C1具有该通道连 接，而根据光电转换被形成第2半导体220和第3半导体230的电子或空 穴，在第2半导体220和第3半导体230间顺畅地流动。其结果，光吸收 构造体C1能高效率地输出电流。

作为半导体254，能例示是厚度0.01μm以上以0.2μm以下，Si掺 杂剂量为3.0×10¹⁸cm^-3以上2.0×10¹⁹cm^-3以下的N型GaAs。半导体254， 比如，是厚度0.015μm，Si掺杂剂量是1.0×10¹⁹cm^-3以上的N型GaAs。 同时，作为半导体256，能例示是，厚度0.01μm以上0.2μm以下，C 掺杂量2.0×10¹⁹cm^-3以上1.0×10²¹cm^-3以下的P型GaAs。半导体256，比 如，是厚度0.015μm，C掺杂剂量是1.0×10²⁰cm^-3以上的P型GaAs。

半导体254及半导体256，可以被形成在窗口228的上方。半导体254 及半导体256，是在窗口228晶格匹配或准晶格匹配的半导体。半导体254 及半导体256，比如由外延生长法形成。作为外延生长法，能例示CVD法、 MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如，能够通过MOCVD法，在窗口228 上方，使半导体254及半导体256依次选择生长。

第3半导体230，具有BSF232、第1传导型第3半导体234、低载流 子浓度第3半导体235、第2传导型第3半导体236、和窗口238。第3 半导体230，比如是化合物半导体。第3半导体230例如是 Al_x3In_y3Ga_1-x3-y3As_z3P_1-z3(0≤x3≤1，0≤y3≤1，0≤z3≤1，且0≤x3+y3≤1)。 第3半导体230可以是GaInP。第3半导体可以具有第3空间电荷区域。 第3半导体230可以具有双异质结。第3半导体可以含有具有比上述第2 带隙大的第3带隙的材料。

BSF232，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。BSF232， 具有比第1传导型第3半导体234及第2传导型第3半导体236更大的带 隙。BSF232，可以被形成在半导体256的上面。比如，BSF232，是对半导 体256晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为BSF232，能例示厚度0.01 μm以上1μm以下，Zn掺杂量1.0×10¹⁸cm^-3以上5.0×10¹⁹cm^-3以下的P 型AlGaInP。BSF232，比如，厚度0.02μm，Zn掺杂量为2.0×10¹⁹cm^-3的 P型Al_0.1Ga_0.4In_0.5P。

第1传导型第3半导体234，具有P型或有N型的传导型。第2传导 型第3半导体236，具有与第1传导型第3半导体234不同的传导型。比 如，第1传导型第3半导体234是P型半导体，第2传导型第3半导体 236为N型半导体时，在第1传导型第3半导体234和第2传导型第3半 导体236之间的低载流子浓度第3半导体235上形成空间电荷区域。第3 半导体230，如果光入射到该空间电荷区域则生成电子及空穴。在第3半 导体230中被生成的电子，向第1传导型第3半导体234及第2传导型第 3半导体236中的N型半导体侧移动，空穴向P型半导体侧移动。其结果， 第3半导体230，作为光电转换器件而发挥作用。

作为第1传导型第3半导体234，能例示厚度0.3μm以上3.0μm以 下，Zn掺杂量1.0×10¹⁷cm^-3以上1.0×10²⁰cm^-3以下的P型GaInP。作为其 一个例子，第1传导型第3半导体234，是厚度0.05μm，Zn掺杂量1.0 ×10¹⁹cm^-3的P型Ga_0.5In_0.5P。作为低载流子浓度第3半导体235，能例示 是厚度0.3μm以上3.0μm以下，载流子浓度1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0× 10¹⁸cm^-3以下的P型GaInP，能例示Zn掺杂量1.0×10¹⁶cm^-3以上1.0×10¹⁸cm^-3以下的P型GaInP。作为其一个例子，低载流子浓度第3半导体235，是 厚度1.0μm，载流子浓度1.0×10¹⁷cm^-3，Zn掺杂量1.0×10¹⁷cm^-3的P型 Ga_0.5In_0.5P。

同时，作为第2传导型第3半导体236，能例示是厚度0.01μm以上 1μm以下，Si掺杂量5.0×10¹⁷cm^-3以上6.0×10¹⁸cm^-3以下的N型GaInP。 作为其一个例子，第2传导型第3半导体236，是厚度0.05μm，Si掺杂 量2.0×10¹⁸cm^-3的N型Ga_0.5In_0.5P。第3半导体230，比如具有1.80eV的 第3带隙。

窗口238，是抑制电荷的再结合的再结合抑制体的一个例子。窗口 238，具有比第1传导型第3半导体234及第2传导型第3半导体236大 的带隙。窗口238，被形成在第2传导型第3半导体236的上方。窗口238， 是与第2传导型第3半导体236晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为窗 口238，能例示厚度0.01μm以上1μm以下，Si掺杂量1.0×10¹⁸cm^-3以 上1.0×10¹⁹cm^-3以下的N型AlGaInP。作为其一个例子，窗口238，厚以 0.02μm，Si掺杂量作为5.0×10cm^-3的N型Al_0.1Ga_0.4In_0.5P。

第3半导体230中包含的各半导体层，比如通过外延生长法被形成。 作为外延生长法，能例示CVD法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如， 根据MOCVD法，通过在半导体256上面依次使BSF232、第1传导型第3 半导体234、低载流子浓度第3半导体235、第2传导型第3半导体236 及窗口238选择生长、能够形成第3半导体230。第3半导体230，比如 被形成在阻碍体204开口206内部。第3半导体230，可以从开口206露 出其一部形成在阻碍体204上面。

接触层268，是为了确保在其上面形成的透明电极272和第3半导体 230的电传导性而设置的半导体。接触层268，可以具有和窗口238同样 的传导型。接触层268，被形成在窗口238上面。接触层268，是与窗口 238晶格匹配或准晶格匹配的半导体。作为接触层268，能例示厚度0.01 μm以上0.05μm以下，Si掺杂量3.0×10¹⁸cm^-3以上2.0×10¹⁹cm^-3以下的 N型GaAs。作为其一个例子，接触层268，是厚度0.10μm，Si掺杂量是 6.0×10¹⁸cm^-3的N型GaAs。或是厚度0.10μm，Te掺杂量是2.0×10¹⁹cm^-3的N型GaAs。

接触层268，比如通过外延生长法而形成。作为外延生长法，能例示 CVD法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。比如，通过MOCVD法，能使接 触层268在窗口238上面选择生长。

钝化层274，被形成在光吸收构造体C1的侧壁，抑制在该侧壁中的 电荷的再结合。作为钝化层274的材料，能例示InGaP。作为钝化层274 的形成方法，能例示CVD法、MOCVD法、MBE法、和ALD法等。

绝缘膜276，将各光吸收构造体电性地分离。作为绝缘膜276的材料， 能例示Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄、ZrO₂等。绝缘膜276能使用等离子CVD法、离 子镀法、溅射法、CVD法、MOCVD法等形成。

透明电极272，比如邻接接触层268形成。透明电极272，从光吸收 构造体C1向外部输出电力。透明电极272，具有导电性，具有不遮断入 射于光吸收构造体C1的光的材料。作为透明电极272的材料，能例示 ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO、TiO₂等。作为透明电极272的形成方法， 能例示溅射法等。

势阱203，被形成于基底基板202中包含的硅中，与光吸收构造体C1 的第1半导体电性结合。势阱203，从该硅的本体区域被电性地分离。比 如，在势阱203具有和该硅不同的传导型时，在势阱203与该硅之间形成 PN结，因此势阱203与该硅被电性地分离。光吸收构造体C1所发生的电 力，能够作为势阱203和透明电极272之间的电动势取出。

势阱203，由离子注入法或热扩散法形成。比如，根据蚀刻法等光刻 法，在基底基板202的上方，形成在形成势阱203的预定位置形成有开口 的掩膜之后，通过注入离子能够形成势阱203。比如，在N型Si基底基 板202中通过注入或扩散B而能够形成P型势阱203。

布线278，被连接于透明电极272，介由透明电极272将从光吸收构 造体C1取出的电力输出到外部电路。本实施方式中，通过布线278将光 吸收构造体C1势阱203连接于光吸收构造体C2的透明电极272，使二个 光吸收构造体被串联连接。作为布线278的材料，能例示Cu、Ag、Al等。 作为布线278的形成方法，能例示CVD法、真空蒸发法、和溅射法等。

光电转换器件200，具有包含第1半导体210、第2半导体220、和 第3半导体230的3层串联构造。由于光电转换器件200具有3层串联构 造，使光电转换器件200在很宽广的波长范围内有效地吸收光，所以能提 高光电转换效率。

图3到图7，表示在光电转换器件200制造过程中的剖面例。以下， 采用附图说明关于光电转换器件200的制造方法。光电转换器件200制造 方法，包括：形成势阱的阶段，形成阻碍体的阶段，形成第1半导体的阶 段，加热第1半导体的阶段，形成第2半导体的阶段，形成第3半导体的 阶段，钝化处理的阶段，以及串联或并联连接光吸收构造体的阶段。

在形成势阱的阶段中，基底基板202形成势阱203。比如，在N型硅 基板的基底基板202上形成P型势阱203时，通过蚀刻等光刻法，在基底 基板202上面，形成在形成势阱203的预定位置形成有开口的掩膜之后， 注入B离子形成势阱203。

在形成阻碍体的阶段中，如图3所示，在基底基板202上面，形成具 有露出基底基板202表面的开口206的阻碍体204。阻碍体204的形成， 比如，通过热氧化法，首先在基底基板202的整面中形成氧化硅膜。通过 蚀刻等的光刻法，通过在氧化硅膜上形成露出基底基板202表面的多个开 口206，而形成阻碍体204。

在形成第1半导体的阶段中，如图4所示，在开口206内部，根据选 择外延生长法形成第1半导体210。比如，用MOCVD法，使具有P型SiGe 的BSF212、P型Ge的第1传导型第1半导体214、低载流子浓度第1半 导体215、N型Ge的第2传导型第1半导体216，和N型GaInP的窗口218 的第1半导体210外延生长。

具体，首先，在减压桶型MOCVD炉的加热台上载置形成了具有开口 206的阻碍体204的Si基底基板202。其次，用高纯度氢充分将炉内置换 之后，开始基底基板202的加热。结晶生长时的基板温度，是500℃至800 ℃。基底基板202稳定在适当的温度时，向炉内导入Si原料，接着导入 Ge原料，使P型SiGe的BSF212外延生长。

作为Si的原料，能例示氯硅烷、二氯甲硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、 硅烷或乙硅烷。作为Ge的原料，能例示锗烷，四甲基锗((CH₃)₄Ge)等。受 体杂质原子为Ga，作为P型掺杂可以用三甲基镓(TMG)。同时，作为其他 的受体杂质可以用B、Al。作为掺杂剂可以使用三甲基硼(TMB)、三甲基 铝(TMA)。

依次在BSF212上面使P型Ge的第1传导型第1半导体214、N型Ge 的第2传导型第1半导体216、和N型GaInP的窗口218外延生长。作为 In的原料，能例示三甲基铟(TMI)。作为P的原料，能例示磷化氢(PH₃)。 同时，施主杂质设为P，作为N型掺杂可以用磷化氢。同时，能用作为其 他的施主杂质可以使用As。作为掺杂剂可以使用三氢化砷(AsH₃)。

作为外延生长条件的一个例子，能举出反应炉内压力0.1atm，生长 温度650℃，生长速度1～3μm/hr。作为原料的载气，能使用高纯度氢。 关于后述的各半导体的形成方法，也能够使用同样的MOCVD法，通过调整 原料气体、炉内压力、生长温度、生长时间等的参数而外延生长。

在加热第1半导体210的阶段中，通过加热第1半导体210，来降低 在第1半导体210内部，由于基底基板202和第1半导体210的晶格常数 的差异等发生错位等晶格缺陷，使第1半导体210的结晶性提高。也可以 分成多段加热第1半导体210。比如，以没达到第1半导体210熔点的温 度实施了高温退火之后，以更低于高温退火的温度的低温实施低温退火。 可以重复数次这样的2级退火。

作为一个例子，在全部形成了第1半导体210各半导体层之后，加热 第1半导体210。形成第1半导体中包含的一部分半导体之后，可以加热 第1半导体210。比如，可以在只形成了P型SiGe的BSF212之后，加热 第1半导体210。此时，高温退火的温度及时间，比如，是在850～900 ℃下实施2～10分种。低温退火的温度及时间，比如，在650～780℃下 实施2～10分种。比如可以反复10次这样的2级退火。

在形成第2半导体220的阶段中，如图5所示，通过外延生长法，依 次形成缓冲层242、半导体244、半导体246、和第2半导体220。比如， 采用MOCVD法，首先，接触窗口218外延生长N型GaAs的缓冲层242。 此后，在缓冲层242的上方，依次使N型GaAs的半导体244、P型GaAs 的半导体246、P型GaInP的BSF222、P型InGaAs的第1传导型第2半导 体224、低载流子浓度第2半导体225、N型InGaAs的第2传导型第2半 导体226，和N型GaInP的窗口228外延生长。

作为As的原料，能例示三氢化砷(AsH3)。作为受体杂质，还能够例 示C、Zn等。作为施主杂质，还能例示Si、Se、Ge、Sn、Te、及S等。

在形成第3半导体的阶段中，如图6所示，通过外延生长法，依次形 成半导体254、半导体256、第3半导体、和接触层268。比如，采用MOCVD 法，首先，邻接窗口228，使N型GaAs的半导体254外延生长。此后， 在半导体254上面，依次使P型GaAs的半导体256、P型AlGaInP的BSF232、 P型GaInP的第1传导型第3半导体234、低载流子浓度第3半导体235、 N型GaInP的第2传导型第3半导体236、N型AlGaInP的窗口238、，和 N型GaAs的接触层268外延生长。

在钝化处理的阶段中，如图7所示，在光吸收构造体C1及光吸收构 造体C2侧壁形成钝化层274及绝缘膜276之后，形成透明电极272。比 如，采用MOCVD法，在光吸收构造体C1及光热吸收构造体C1的侧面，外 延形成InGaP的钝化层274。比如，通过溅射法形成ZrO₂膜，从而得到绝 缘膜276。

其次，根据蚀刻法等光刻法，部分地除去形成透明电极的位置的绝缘 膜276，形成开口，露出接触层268。继续，在形成透明电极272的位置 形成具有开口的掩膜之后，根据溅射法，形成比如由ITO组成的透明电极 膜。此后，通过剥离掩膜，如图7所示，形成透明电极272。

在串联或并联连接光吸收构造体的阶段中，如图2所示，形成布线 278，连接光吸收构造体C1和光吸收构造体C2。比如，形成在形成布线 278的位置形成有开口的掩膜之后，通过真空蒸镀法，比如蒸镀由Al组 成的金属膜。此后，能够通过剥离掩膜形成配线278。

在如图2所示的光电转换器件200中，根据布线278，将光吸收构造 体C2的透明电极272连接到光吸收构造体C1的势阱203上，二个光吸收 构造体被串联连接。在光电转换器件200中，由布线278，可以将光吸收 构造体C1及光吸收构造体C2并联连接。比如，如果在有传导性的Si基 底基板202上，不形成势阱203，光吸收构造体C1及光吸收构造体C2与 基底基板202接触形成，二个光吸收构造体的第1半导体210通过基底基 板202被连接。如果以该状态，由布线连接光吸收构造体C1和光吸收构 造体C2的透明电极的话，则两个光吸收构造体被并联连接。

如果并联连接时，形成并联连接的2个以上的光吸收构造体的2个以 上的开口，可以在不损坏结晶性的范围被连接。如果连接开口，则在其之 间形成与器件同样的构造，所以在形成布线的时候，变得不受高低差的影 响，因而是优选的。比如，使20μm四方的开口互相不孤立地，与邻接的 开口之间以比如3μm左右小的开口连接。因此，上侧的布线不受高低差 的影响容易形成连接。

图8，表示在半导体基板100中的光吸收构造体的能量带的一个例子。 图8上部，表示半导体基板100的剖面。图8下部，表示第1半导体110 或第2半导体120的能量带。横轴，表示平行于第1半导体110或在第2 半导体120中的基底基板102的面内位置。纵轴，表示第1半导体110 或第2半导体120能量带。下曲线表示价电子带的上端，上面的曲线表示 传导带的下端。上曲线和下曲线的间隔表示带隙。

第1半导体110或第2半导体120，比如，在与基底基板102平行的 面内中，在与基底基板102并行的面的中心距离更大的位置，具有构成更 大的带隙的组成分布。也就是，第1半导体110或第2半导体120，可以 具有与中心部位相比，在周边部的带隙变大的组成分布。

比如，第1半导体110或第2半导体120，如图8所示，在第1半导 体110中心部位具有Eg₁带隙，周边部有比Eg₁大的Eg₂带隙。在第1半导 体110是SiGe时，从中心部向周边部慢慢增加Si的组成，从而如图8 所示的带隙发生变化。在第2半导体120为InGaAs时，从中心部向周边 部慢慢减少In的组成，增加Ga的组成，从而得到如图8所示的带隙变化。

第1半导体110或第2半导体120的周边部，由于比中心部位具有更 宽的带隙Eg₂，所以能够抑制因光电变换而发生的载流子在周边部中的再 结合。在上述的光电转换器件200中的第1半导体210、第2半导体220、 和第3半导体230的任何中，也可以在与基底基板202并行的面内中，具 有如图8所述变化的带隙。

图9，表示半导体基板100中的第1半导体的组成分布的例子。图 9(a)，表示半导体基板100的剖面。图9(b)到图9(e)，表示第1半导体 110中包含的第1传导型第1半导体114组成分布。根据在第1半导体110 及第2半导体120层叠方向上的距基底基板102的距离，第1半导体110 的组成发生变化。

比如，第1半导体110是SiGe，第2半导体120为Ge时，从接触第 1半导体110的基底基板102的面朝向第2半导体的方向中，硅的比例减 少。Si的组成的变化，如(b)到(d)所示的例子一样，可以连续性地变化。 Si的组成的变化，如(e)所示可以阶段性地变化。

在第1半导体110中的Si的组成，在第1传导型第1半导体114中 变化，在低载流子浓度第1半导体115及在第2传导型第1半导体116 中最好不变化。其结果，第1传导型第1半导体114与基底基板102晶格 匹配的同时，第2传导型第1半导体116和第1传导型第2半导体124 晶格匹配。

在靠近含有Si的基底基板102的部位具有高的Si组成，在靠近Ge 的第2半导体120的部位，具有高Ge组成，由此，能够缓和基底基板102 与第1半导体110及第2半导体120的晶格常数的差异而发生的内部应力。 其结果，能降低因为内部应力而生成的错位等的晶格缺陷，提高结晶性。

图10，表示光电转换器件1000的剖面的一个例子。光电转换器件 1000，具有基底基板1002、透明电极1072、布线1078、光吸收构造体C1、 光吸收构造体C2、光吸收构造体C3、聚光部件1082、和密封部件1084。 基底基板1002，与光电转换器件200中的基底基板202对应。透明电极 1072与透明电极272对应。布线1078与布线278对应。光吸收构造体C1、 光吸收构造体C2、和光吸收构造体C3，与光电转换器件200中的光吸收 构造体C1对应，可以具有同样的构成。

聚光部件1082进行聚光，以使入射的光的至少一部分光入射到光吸 收构造体C1、光吸收构造体C2、或光吸收构造体C3中。聚光部件1082， 比如是光学透镜。聚光部件1082，可以由透过光的材料构成，比如像玻 璃、塑料等。聚光部件1082，是具有能够聚合光的透镜效果的部件。光 电转换器件1000，也可以具有与光吸收构造体的各自对应的多个聚光部 件1082。多个聚光部件1082，如图10所示可以一体压制成形。

聚光部件1082，被设置在所聚合的光对光吸收构造体C1、光吸收构 造体C2、或光吸收构造体C3进行入射的位置。聚光部件1082，比如，与 入射光的第1色区域，以及，比该第1色区域短波长域的第2色区域，并 且，与比该第2色区域短波长域的第3色区域对应，具有焦点距离相异的 色差。

图11，表示具有色差的聚光部件的焦点位置。图11，是将图10中的 光吸收构造体C1部分扩大后的附图。光吸收构造体C1，与光电转换器件 200中的光吸收构造体C1对应，具有同样的构成。在图11中，省略了一 部分构成部分的说明。

光吸收构造体C1，具有包含第1半导体1010、第2半导体1020、和 第3半导体1030的3层串联构造。半导体1014、半导体1016、半导体 1024、半导体1026、半导体1034、和半导体1036，与各自的光电转换器 件200中的第1传导型第1半导体214、第2传导型第1半导体216、第 1传导型第2半导体224、第2传导型第2半导体226、第1传导型第3 半导体234、和第2传导型第3半导体236分别对应。

聚光部件1082有色差，如图11所示，与各波长的光对应的焦点，如 F01、F02及以F03所表示的那样在一定的范围内分布。聚光部件1082相 对于具有与第1半导体1010的带隙对应的能量的光的焦点位置F01，位 于第1半导体1010中的第1空间电荷区域的位置，即位于低载流子浓度 半导体1015上。聚光部件1082相对于具有与第2半导体1020的带隙对 应的能量的光的焦点位置F02，位于第2半导体1020中的第2空间电荷 区域的位置，即位于低载流子浓度半导体1025上。

聚光部件1082相对于具有与第3半导体1030带隙对应的能量的光的 焦点位置F03，位于第3半导体1030中的第3空间电荷区域的位置，即 位于低载流子浓度半导体1035。因为与聚光部件1082的各个光相对的焦 点位置，与第1空间电荷区域的位置，第2空间电荷区域的位置，及，第 3空间电荷区域的位置相等，所以光吸收构造体C1，能够高效率地吸收分 别具有与第1半导体1010、第2半导体1020及第3半导体1030的带隙 对应的波长的光。因此，能够提高光电转换器件1000的光电转换效率。

聚光部件1082，还可以含有覆盖其表面地，吸收或反射比相当于第1 半导体1010带隙的波长更长的长波长的光的光学膜。光电转换器件1000， 还可以具有含重金属的耐射线膜，选择性地被配置在被聚光部件1082聚 光后的光中的，对光吸收构造体C1等入射的光的路径上。比如，可以在 透明电极1072上部，设置含有重金属的耐射线膜。

密封部件1084，如图10所示，将光电转换器件1000一体密封封装。 密封部件1084，可以由玻璃、塑料等一类的透明材料构成。密封部件1084， 可以一体形成聚光部件1082。聚光部件1082，可以由密封部件1084保持。

布线1078，与光电转换器件200中的布线278对应。布线1078，与 被配置在入射光入射一侧的光吸收构造体C1等上的透明电极1072连接。 如图10所示，与入射光入射至透明电极1072的路径不重合地配置布线 1078。即，可以配置在由于用聚光部件1082将入射光聚光所产生的影子 的部分。具体，可以被配置图10所示的虚线的下方的影子的区域中。根 据上述配置，因为被聚光部件1082聚集的光不会被布线遮断地入射于光 吸收构造体中，使光电转换器件1000更高效率地进行光电转换。

图12，表示光电转换器件1200一个例子。图12上部，表示光电转 换器件1200的剖面。图12下部，表示光吸收构造体C1、光吸收构造体 C2、和光吸收构造体C3的连接状况的对应电路图。光电转换器件1200， 具有基底基板1202、势阱1203、阻碍体1204、透明电极1272、布线1278、 光吸收构造体C1、光吸收构造体C2，和光吸收构造体C3。

基底基板1202，与在光电转换器件200中的基底基板202对应。势 阱1203与势阱203对应。透明电极1272与透明电极272对应。布线1278 与布线278对应。光吸收构造体C1、光吸收构造体C2、和光吸收构造体 C3、与在光电转换器件200中的光吸收构造体C1对应。

如图12所示，在光电转换器件1200中，光吸收构造体C3的透明电 极1272，被布线1278连接到在光吸收构造体C2下部形成的势阱1203上， 光吸收构造体C2的透明电极1272，被布线1278连接到在光吸收构造体 C1下部形成的势阱1203上。即，光吸收构造体C1、光吸收构造体C2、 和光吸收构造体C3，如图12下部的对应电路图所示，被串联连接。此时， 光电转换器件1200所发生的电力，作为在光吸收构造体C1中的透明电极 1272与光吸收构造体C3中的势阱120之间的电动势输出。在图12，表现 了三个光吸收构造体被串联连接的例子，不过，可以串联连接更多的光吸 收构造体。

图13，表示光电转换器件1300的一个例子。图13上部，表示光电 转换器件1300的剖面。图13下部，表示光吸收构造体C1、光吸收构造 体C2、和光吸收构造体C3连接状况的对应电路图。光电转换器件1300、 具有基底基板1302、势阱1303、阻碍体1304、透明电极1372、布线1378、 光吸收构造体C1、光吸收构造体C2、和光吸收构造体C3。

基底基板1302，与在光电转换器件200中的基底基板202对应。势 阱1303与势阱203对应。透明电极1372与透明电极272对应。布线1378 与布线278对应。光吸收构造体C1、光吸收构造体C2及光吸收构造体C3， 与在光电转换器件200中的光吸收构造体C1对应。

如图13所示，在光电转换器件1300中，光吸收构造体C1、光吸收 构造体C2、和光吸收构造体C3的透明电极1272，被布线1278互相连接。 同时，在光电转换器件1300中，光吸收构造体C1、光吸收构造体C2、和 光吸收构造体C3，被在其下部形成的势阱1303互相电性连接。即，光吸 收构造体C1、光吸收构造体C2及光吸收构造体C3，如图13下部的对应 电路图所示，被并联连接。光电转换器件1300发生的电力，可以作为透 明电极1372和势阱1303之间的电动势输出。在图13中例示了三个光吸 收构造体被并联连接的例子，不过，可以并联连接更多的光吸收构造体。

如上所述，互相被串联或并联连接的多个光吸收构造体，还可以与其 他的被互相串联或并联连接的多个光吸收构造体进一步并联或串联连接。

在以上的实施方式中，在含Si的基板上面，形成具有开口的阻碍体， 该开口内选择性地让第1半导体，第2半导体及到第3半导体外延生长。 这样，能够降低由于Si和化合物半导体的晶格常数不同而造成的晶格缺 陷，形成了结晶性高的串联构造的光吸收构造体。因为提高了光吸收体的 结晶性，所以能得到高的光电转换效率的光电转换器件。同时，通过组合 聚光部件，得以会聚高效率的光并将光入射至光吸收体，从而能够进一步 提高光电转换器件的光电转换效率。

符号的说明

100半导体基板，102基底基板，104阻碍体，106开口，110第1 半导体，114第1传导型第1半导体，115低载流子浓度第1半导体，116 第2传导型第1半导体，120第2半导体，124第1传导型第2半导体， 125低载流子浓度第2半导体，126第2传导型第2半导体，130第3半 导体，134第1传导型第3半导体，135低载流子浓度第3半导体，136 第2传导型第3半导体，140光吸收构造体，200光电转换器件，202基 底基板，203势阱，204阻碍体，206开口，210第1半导体，212 BSF， 214第1传导型第1半导体，215低载流子浓度第1半导体，216第2传 导型第1半导体，218窗口，220第2半导体，222BSF，224第1传导 型第2半导体，225低载流子浓度第2半导体，226第2传导型第2半导 体，228窗口，230第3半导体，232 BSF，234第1传导型第3半导体， 235低载流子浓度第3半导体，236第2传导型第3半导体，238窗口， 242缓冲层，244半导体，246半导体，254半导体，256半导体，268接 触层，272透明电极，274钝化层，276绝缘膜，278布线，1000光电转 换器件，1002基底基板，1010第1半导体，1014半导体，1015低载流 子浓度半导体，1025低载流子浓度半导体，1035低载流子浓度半导体， 1016半导体，1020第2半导体，1024半导体，1026半导体，1030第3 半导体，1034半导体，1036半导体，1072透明电极，1078布线，1082 聚光部件，1084密封部件，1200光电转换器件，1202基底基板，1203势 阱，1204阻碍体，1272透明电极，1278布线，1300光电转换器件，1302 基底基板，1303势阱，1304阻碍体，1372透明电极，1378布线。