JP2010157654A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とを有する半導体装置の製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板の表面上に第１導電型または第２導電型のドーパントを含有する低濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、低濃度ドーパント拡散剤上に低濃度ドーパント拡散剤よりもドーパントの濃度が高い高濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、低濃度ドーパント拡散剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって低濃度ドーパント拡散層を形成する工程と、高濃度ドーパント拡散剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって高濃度ドーパント拡散層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とを有する半導体装置の製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法に関する。

近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ₂の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。

太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池セルが主流となっている。また、両面電極型太陽電池セルにおいては、シリコン基板の裏面にシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。

また、太陽電池セルの受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池セル（たとえば、特許文献１参照）についても研究開発が進められている。

以下、図７（ａ）〜図７（ｆ）の模式的断面図を参照して、特許文献１に記載の従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、ｎ型またはｐ型の半導体基板１０１の受光面となる表面の全面にＳｉＯ₂からなる拡散抑制マスク１０２ａを形成するとともに、半導体基板１０１の受光面とは反対側の裏面に半導体基板１０１の裏面の一部が露出するようにパターンニングされたＳｉＯ₂からなる拡散抑制マスク１０２ａを形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、半導体基板１０１の裏面における拡散抑制マスク１０２ａからの露出面をｐ型ドーパントを含むガス１０３に曝した状態で半導体基板１０１を加熱することによって、半導体基板１０１の裏面の露出部にｐ型ドーパントを拡散させて半導体基板１０１の裏面の一部にｐ型ドーパント拡散層１０４を形成する。その後、半導体基板１０１の受光面および裏面の拡散抑制マスク１０２ａをそれぞれ除去する。

次に、図７（ｃ）に示すように、半導体基板１０１の受光面となる表面の全面にＳｉＯ₂からなる拡散抑制マスク１０２ｂを形成するとともに、半導体基板１０１の受光面とは反対側の裏面に半導体基板１０１の裏面の一部が露出するようにパターンニングされたＳｉＯ₂からなる拡散抑制マスク１０２ｂを形成する。ここで、半導体基板１０１の裏面の拡散抑制マスク１０２ｂは、半導体基板１０１の裏面のｐ型ドーパント拡散層１０４の形成箇所以外の箇所が露出するように形成される。

次に、図７（ｄ）に示すように、半導体基板１０１の裏面における拡散抑制マスク１０２ｂからの露出面をｎ型ドーパントを含むガス１０５に曝した状態で半導体基板１０１を加熱することによって、半導体基板１０１の裏面の露出部にｎ型ドーパントを拡散させて半導体基板１０１の裏面の一部にｎ型ドーパント拡散層１０６を形成する。その後、半導体基板１０１の受光面および裏面の拡散抑制マスク１０２ｂはそれぞれ除去される。

次に、図７（ｅ）に示すように、半導体基板１０１の受光面をテクスチャエッチングすることによって半導体基板１０１の受光面にテクスチャ構造１０８を形成した後に、半導体基板１０１の受光面および裏面にそれぞれパッシベーション膜１０７を形成する。

次に、図７（ｆ）に示すように、半導体基板１０１の裏面のパッシベーション膜１０７の一部を除去して、半導体基板１０１の裏面のｐ型ドーパント拡散層１０４の一部およびｎ型ドーパント拡散層１０６の一部を露出させるコンタクトホールをそれぞれ形成した後に、コンタクトホールを通して、ｐ型ドーパント拡散層１０４に電気的に接続するｐ電極１０９およびｎ型ドーパント拡散層１０６に電気的に接続するｎ電極１１０が形成される。以上により、特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルが作製される。

特開２００７−８１３００号公報

裏面電極型太陽電池セルにおいては、半導体基板の裏面のドーパント拡散層を高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とに作り分けることによって特性が向上することが知られているが、たとえば、上記の特許文献１に記載の裏面電極型太陽電池セルの製造方法において、ｎ型ドーパント拡散層１０６を高濃度ｎ型ドーパント拡散層と低濃度ｎ型ドーパント拡散層とに作り分ける場合には、高濃度ｎ型ドーパント拡散層の形成時および低濃度ｎ型ドーパント拡散層の形成時にそれぞれ拡散抑制マスクを形成する工程と半導体基板を加熱する工程とが必要になるため、製造工程が増えるという問題があった。

上記のような問題は、裏面電極型太陽電池セルに限らず、裏面電極型太陽電池セルなどの太陽電池セルを含む半導体装置全体の問題でもある。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とを有する半導体装置の製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、半導体基板の表面上に第１導電型または第２導電型のドーパントを含有する低濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、低濃度ドーパント拡散剤上に低濃度ドーパント拡散剤よりもドーパントの濃度が高い高濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、低濃度ドーパント拡散剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって低濃度ドーパント拡散層を形成する工程と、高濃度ドーパント拡散剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって高濃度ドーパント拡散層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法である。

ここで、本発明の半導体装置の製造方法は、高濃度ドーパント拡散層に電気的に接続する電極を形成する工程を含んでいてもよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法においては、低濃度ドーパント拡散層を形成する工程と高濃度ドーパント拡散層を形成する工程とが同一の工程で行なわれることが好ましい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、低濃度ドーパント拡散剤および高濃度ドーパント拡散剤の少なくとも一方を除去する工程を含むことが好ましい。

さらに、本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体装置が裏面電極型太陽電池セルであることが好ましい。

本発明によれば、高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とを有する半導体装置の製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。

（ａ）〜（ｊ）は、本発明の半導体装置の一例である太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。 図１（ａ）〜図１（ｊ）に図解する方法で作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面の一例の模式的な平面図である。 図１（ａ）〜図１（ｊ）に図解する方法で作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面の他の一例の模式的な平面図である。 図１（ａ）〜図１（ｊ）に図解する方法で作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面のさらに他の一例の模式的な平面図である。 本発明の実施例において行なわれた実験のサンプルを作製する工程を図解する模式的な断面図である。 本発明の実施例において行なわれた実験結果を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、特許文献１に記載の従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１（ａ）〜図１（ｊ）に、本発明の半導体装置の一例である太陽電池セルの製造方法の一例を図解する模式的な断面図を示す。以下、図１（ａ）〜図１（ｊ）を参照して、本発明の半導体装置の一例である太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１の一方の表面である受光面の全面に第１の拡散抑制マスク２ａを形成するとともに、半導体基板１の受光面と反対側の表面である裏面の全面に低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３を塗布する。

ここで、半導体基板１としては、半導体からなる基板であれば特に限定されず用いることができるが、たとえば、多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなる基板を用いることができる。また、半導体基板１の大きさおよび形状は特に限定されないが、たとえば厚さを１００μｍ以上３００μｍ以下とし、１辺の長さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とした四角形状の表面を有するものとすることができる。また、半導体基板１は、ｎ型またはｐ型のいずれの導電型を有していてもよい。

また、半導体基板１としては、スライスされることにより生じたスライスダメージを除去したものを用いることが好ましい。ここで、スライスダメージの除去は、たとえば、半導体基板１がシリコン基板からなる場合には、半導体基板１の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸または水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。

また、半導体基板１の受光面には、たとえばピラミッド状の凹凸などからなるテクスチャ構造が形成されていてもよい。テクスチャ構造は、たとえば、半導体基板１の受光面をエッチングすることにより形成することができる。なお、半導体基板１の受光面のエッチングは、半導体基板１がシリコン基板からなる場合には、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いて半導体基板１の表面をエッチングすることにより行なうことができる。

なお、テクスチャ構造は形成されていなくてもよいが、半導体基板１への太陽光の入射量を多くするためにはテクスチャ構造は形成されていることが好ましい。

また、第１の拡散抑制マスク２ａとしては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化チタン膜または酸化アルミニウム膜を単層でまたは複数層積層したものなどを用いることができる。ここで、第１の拡散抑制マスク２ａは、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって形成することができる。

また、第１の拡散抑制マスク２ａは、たとえば、マスキングペーストを印刷した後に、マスキングペーストを焼成する方法などによっても形成することができる。マスキングペーストの印刷方法としては、たとえば、スプレー塗布、ディスペンサを用いた塗布、インクジェット塗布、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷または平版印刷などを用いることができる。

なお、マスキングペーストとしては、たとえば、有機溶媒、増粘剤およびシラン化合物を含むものなどを用いることができる。

ここで、有機溶媒としては、たとえば、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、オクタンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルを単独でまたは２種以上併用して用いることができる。

また、増粘剤としては、たとえば、ヒマシ油、ベントナイト、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドン、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、非晶質ケイ酸、ポリビニルブチラール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリアミド樹脂、有機ヒマシ油誘導体、ジアミド・ワックス、膨潤ポリアクリル酸塩、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。

また、シラン化合物としては、たとえば、以下の一般式（１）で表わされるシラン化合物を用いることができる。

Ｒ¹ _nＳｉ（ＯＲ²）_4-n …（１）
なお、上記の一般式（１）において、Ｒ¹は、メチル基、エチル基またはフェニル基を示す。また、上記の一般式（１）において、Ｒ²は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などの炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を示す。また、上記の一般式（１）において、ｎは０〜４の整数を示す。

上記の一般式（１）で表わされるシラン化合物としては、たとえば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、それらの塩（テトラエチルオルトケイ酸塩など）などを単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。

また、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３としては、ｎ型ドーパント源を含むものを用いることができ、ｎ型ドーパント源としては、たとえば、リン酸塩、酸化リン、五酸化二リン、リン酸または有機リン化合物のようなリン原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。

また、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３のｎ型ドーパント源以外の成分としては、たとえば、溶媒と、シラン化合物と、増粘剤とを含むものなどを用いることができる。

溶媒としては、たとえば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１，２−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランメチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、無水酢酸、Ｎ−メチルピロリドンなどを単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。

また、シラン化合物としては、たとえば、上記の一般式（１）で表わされるシラン化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。

また、増粘剤としては、上記のマスキングペーストに用いられる増粘剤と同様のものを用いることができる。

また、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３の塗布方法としては、たとえば、スプレー塗布、ディスペンサを用いた塗布、インクジェット塗布、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷または平版印刷などを用いることができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１の裏面の低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３の表面の一部に高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４を塗布する。なお、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４は、図１（ｂ）の表側から裏側に伸長する帯状に塗布することができる。

ここで、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４としては、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３よりも高濃度のｎ型ドーパント源を含むものを用いることができる。なお、ｎ型ドーパント源についての説明は上記と同様であるため、ここでは省略する。

また、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４のｎ型ドーパント源以外の成分としては、たとえば、溶媒と、シラン化合物と、増粘剤とを含むものなどを用いることができる。なお、溶媒、シラン化合物および増粘剤についての説明も上記と同様であるため、ここでは省略する。

また、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４の塗布方法としては、たとえば、スプレー塗布、ディスペンサを用いた塗布、インクジェット塗布、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷または平版印刷などを用いることができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３と高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４とが塗布された半導体基板１を加熱することによって、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３から半導体基板１にｎ型ドーパントを拡散させて低濃度ｎ型ドーパント拡散層５を形成するとともに、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４から半導体基板１にｎ型ドーパントを拡散させて高濃度ｎ型ドーパント拡散層６を形成する。これにより、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５の形成工程と高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の形成工程とが同一の工程で行なわれることになる。なお、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６はそれぞれｎ型半導体であることは言うまでもない。

ここで、上記の半導体基板１の加熱条件は特に限定されないが、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６を安定して形成する観点からは、半導体基板１を窒素雰囲気において７００℃以上９５０℃以下の温度で５分以上６０分以下加熱することが好ましい。

また、高濃度ｎ型ドーパント拡散層６は、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５よりもｎ型ドーパント濃度が高くなる。ここで、高濃度ｎ型ドーパント拡散層６におけるｎ型ドーパント濃度は、たとえば１０¹⁹／ｃｍ³以上１０²¹／ｃｍ³以下とすることができる。また、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５におけるｎ型ドーパント濃度は、たとえば１０¹⁸／ｃｍ³以上１０²⁰／ｃｍ³以下とすることができる。

次に、図１（ｄ）に示すように、半導体基板１の受光面上の第１の拡散抑制マスク２ａを除去するとともに、半導体基板１の裏面上の低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３および高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４を除去する。これにより、半導体基板１の裏面に、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の表面がそれぞれ露出することになる。

ここで、第１の拡散抑制マスク２ａ、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３および高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４の除去方法は、半導体基板１から、第１の拡散抑制マスク２ａ、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３および高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４をそれぞれ除去することができる方法であれば特に限定されない。

次に、図１（ｅ）に示すように、半導体基板１の受光面の全面に第２の拡散抑制マスク２ｂを形成するとともに、半導体基板１の裏面に、半導体基板１の裏面の一部を露出させる開口部を有する第２の拡散抑制マスク２ｂを形成する。ここで、半導体基板１の裏面側の第２の拡散抑制マスク２ｂは、たとえば、図１（ｅ）の表側から裏側に伸長する帯状に形成することができる。

また、第２の拡散抑制マスク２ｂとしては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化チタン膜または酸化アルミニウム膜を単層でまたは複数層積層したものなどを用いることができる。

ここで、第２の拡散抑制マスク２ｂは、たとえば、半導体基板１の裏面全面にＣＶＤ法などによって上記の材質からなる膜を形成した後に、上記の開口部に対応する部分の膜の一部を除去することによって形成することができる。上記の膜の一部の除去は、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いて、上記の膜の除去部分に対応する部分に開口を有するレジストパターンを上記の膜の表面に形成した後にレジストパターンの開口からエッチングなどにより上記の膜を除去する方法、または上記の膜の除去部分に対応するレジストパターンの部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによって上記の膜をエッチングして除去する方法などにより形成することができる。

なお、エッチングペーストとしては、たとえば、エッチング成分としてリン酸を含み、エッチング成分以外の成分として水、有機溶媒および増粘剤を含むものなどを用いることができる。有機溶媒としては、たとえば、エチレングリコールなどのアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル、プロピレンカーボネートなどのエステルまたはＮ−メチル−２−ピロリドンなどのケトンなどの少なくとも１種を用いることができる。また、増粘剤としては、たとえばセルロース、エチルセルロース、セルロース誘導体、ナイロン６などのポリアミド樹脂またはポリビニルピロリドンなどのビニル基が重合したポリマーなどの少なくとも１種を用いることができる。

また、第２の拡散抑制マスク２ｂは、半導体基板１の裏面に、たとえば、上記の開口部の形成箇所に対応する部分に開口を有するマスキングペーストを所定の形状に印刷してパターンニングした後に、マスキングペーストを焼成する方法などによっても形成することができる。なお、第２の拡散抑制マスク２ｂの形成に用いられるマスキングペーストの説明については上記と同様であるので、ここでは省略する。

次に、図１（ｆ）に示すように、半導体基板１の裏面側の第２の拡散抑制マスク２ｂの開口部から露出している半導体基板１の裏面部分にｐ型ドーパントを拡散させることによってｐ型ドーパント拡散層７を形成する。なお、半導体基板１の裏面の低濃度ｎ型ドーパント拡散層５は、ｐ型ドーパントの拡散によってｐ型半導体となってｐ型ドーパント拡散層７に変わる。

ここで、ｐ型ドーパント拡散層７の形成は、たとえば、半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク２ｂからの露出面をｐ型ドーパントを含むガスに曝した状態で半導体基板１を加熱することによってｐ型ドーパントを拡散させる方法、または半導体基板１の裏面の拡散抑制マスク２ｂからの露出面にｐ型ドーパント拡散剤を塗布した後に半導体基板１を加熱することによってｐ型ドーパントを拡散させる方法などを用いることができる。

なお、ｐ型ドーパントを含むガスとしては、たとえばＢＢｒ₃（三臭化ホウ素）などを用いることができる。

また、ｐ型ドーパント拡散剤としては、ｐドーパント源を含むものを用いることができ、ｐドーパント源としては、たとえば、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合物、ホウ素−アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物またはアルミニウム塩のようなホウ素原子および／またはアルミニウム原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。

また、ｐ型ドーパント拡散剤のｐ型ドーパント源以外の成分としては、たとえば、溶媒と、シラン化合物と、増粘剤とを含むものなどを用いることができる。なお、溶媒、シラン化合物および増粘剤についての説明は上記と同様であるため、ここでは省略する。

また、ｐ型ドーパント拡散剤の塗布方法としては、たとえば、スプレー塗布、ディスペンサを用いた塗布、インクジェット塗布、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷または平版印刷などを用いることができる。

次に、図１（ｇ）に示すように、半導体基板１の受光面および裏面にそれぞれパッシベーション膜８を形成する。

ここで、パッシベーション膜８としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。また、パッシベーション膜８は、たとえば、熱酸化法またはプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。

次に、図１（ｈ）に示すように、半導体基板１の受光面のパッシベーション膜８上に反射防止膜９を形成するとともに、半導体基板１の裏面のパッシベーション膜８上に裏面保護膜１４を形成する。

ここで、反射防止膜９および裏面保護膜１４としてはそれぞれ、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。また、反射防止膜９および裏面保護膜１４はそれぞれ、たとえば、プラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。

次に、図１（ｉ）に示すように、半導体基板１の裏面のパッシベーション膜８および裏面保護膜１４の一部を除去することによってコンタクトホール１０およびコンタクトホール１１を形成して、コンタクトホール１０からｐ型ドーパント拡散層７の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１１から高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の表面を露出させる。

ここで、コンタクトホール１０およびコンタクトホール１１は、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１０およびコンタクトホール１１のそれぞれの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンを半導体基板１の裏面のパッシベーション膜８上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜８をエッチングなどにより除去する方法、またはコンタクトホール１０およびコンタクトホール１１のそれぞれの形成箇所に対応するパッシベーション膜８の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜８をエッチングして除去する方法などにより形成することができる。

なお、エッチングペーストとしては、上記と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。

次に、図１（ｊ）に示すように、コンタクトホール１０を通してｐ型ドーパント拡散層７に電気的に接続されるｐ型用電極１２を形成するとともに、コンタクトホール１１を通して高濃度ｎ型ドーパント拡散層６に電気的に接続されるｎ型用電極１３を形成する。

ここで、ｐ型用電極１２およびｎ型用電極１３としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。以上により、裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。

なお、図１（ａ）〜図１（ｊ）においては、説明の便宜上、半導体基板１に、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５、高濃度ｎ型ドーパント拡散層６およびｐ型ドーパント拡散層７がそれぞれ１つずつ形成されるように示されているが、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５、高濃度ｎ型ドーパント拡散層６およびｐ型ドーパント拡散層７はそれぞれ複数形成されてもよいことは言うまでもない。

図２に、上記のようにして作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面の一例の模式的な平面図を示す。

ここで、図２に示すように、裏面電極型太陽電池セルの裏面においては、複数の帯状のｐ型用電極１２と複数の帯状のｎ型用電極１３がそれぞれ１本ずつ交互に間隔をあけて配列されており、すべてのｐ型用電極１２が１本の帯状のｐ型用集電電極１２ａに電気的に接続されており、すべてのｎ型用電極１３が１本の帯状のｎ型用集電電極１３ａに電気的に接続されている。

また、裏面電極型太陽電池セルの裏面において、複数の帯状のｐ型用電極１２のそれぞれの下方にはｐ型ドーパント拡散層７が配置され、複数の帯状のｎ型用電極１３のそれぞれの下方には高濃度ｎ型ドーパント拡散層６が配置されていることになるが、ｐ型ドーパント拡散層７および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の形状および大きさは特に限定されない。たとえば、ｐ型ドーパント拡散層７および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６は、ｐ型用電極１２およびｎ型用電極１３のそれぞれに沿って帯状に形成されていてもよく、ｐ型用電極１２およびｎ型用電極１３のそれぞれの一部に接するドット状に形成されていてもよい。

図３に、上記のようにして作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面の他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、図３に示すように、ｐ型用電極１２およびｎ型用電極１３はそれぞれ同一方向に伸長（図３の上下方向に伸長）する帯状に形成されており、半導体基板１の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ１本ずつ交互に配置されている。

図４に、上記のようにして作製された裏面電極型太陽電池セルの裏面のさらに他の一例の模式的な平面図を示す。ここで、図４に示すように、ｐ型用電極１２およびｎ型用電極１３はそれぞれ点状に形成されており、点状のｐ型用電極１２の列（図４の上下方向または左右方向に伸長）および点状のｎ型用電極１３の列（図４の上下方向または左右方向に伸長）がそれぞれ半導体基板１の裏面において１列ずつ交互に配置されている。

上記において例示したように、本発明においては、半導体基板１の受光面上に低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３を塗布した後に、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３上に高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４を塗布し、その後、半導体基板１を加熱することによって、低濃度ｎ型ドーパント拡散剤３から半導体基板１にｎ型ドーパントを拡散させて低濃度ｎ型ドーパント拡散層５を形成するとともに、高濃度ｎ型ドーパント拡散剤４から低濃度ドーパント拡散剤３を通して半導体基板１にｎ型ドーパントを拡散させることによって高濃度ｎ型ドーパント拡散層６を形成している。

したがって、本発明においては、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５の形成時および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の形成時にそれぞれ拡散抑制マスクを形成する必要がなくなるとともに、低濃度ｎ型ドーパント拡散層５の形成時および高濃度ｎ型ドーパント拡散層６の形成時にそれぞれ半導体基板を加熱する必要もなくなるため、製造工程を簡略化することが可能となる。

なお、上記の説明において、ｎ型とｐ型の導電型は入れ替わってもよい。また、ｐ型ドーパントとしては、たとえば、ボロンまたはアルミニウムなどを用いることができる。また、ｎ型ドーパントとしては、たとえば、リンなどを用いることができる。

また、本発明の太陽電池セルの概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみにｐ型用電極およびｎ型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池セルだけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セル（半導体基板の受光面と反対側の裏面から電流を取り出す構造の太陽電池セル）および半導体基板の受光面と裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池セルなどのあらゆる構成の太陽電池セルが含まれる。

まず、図５（ａ）の模式的断面図に示すように、１辺が１００ｍｍの正方形の表面および裏面を有し、厚さが２００μｍ程度のｎ型シリコンウエハのスライスダメージ層を水酸化ナトリウム溶液で除去することによって形成したｎ型シリコン基板２１の一方の表面の全面に酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）とシラン化合物とプロピレングリコールモノメチルエーテルと水と無水酢酸とを混合してなる低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２をインクジェット塗布法により塗布した。

次に、図５（ｂ）の模式的断面図に示すように、ｎ型シリコン基板２１の表面の低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２上に帯状に高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３をインクジェット塗布法により塗布した。ここで、高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３は、低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２よりも酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）濃度を高くした。

次に、図５（ｃ）の模式的断面図に示すように、ｎ型シリコン基板２１の表面に低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２および高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３を塗布した状態でｎ型シリコン基板２１を５％の酸素を含む窒素雰囲気において９５０℃で４０分加熱することによって、低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２からボロンを拡散してｎ型シリコン基板２１に低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４を形成するとともに、高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３からボロンを拡散してｎ型シリコン基板２１に高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５を形成した。

その後、図５（ｄ）の模式的断面図に示すように、ｎ型シリコン基板２１の表面から低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２および高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３を除去することによって、ｎ型シリコン基板２１の表面に低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４および高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５の表面をそれぞれ露出させてサンプル１を作製した。

また、低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２中の酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）濃度を変更したこと以外はサンプル１と同様にして、ｎ型シリコン基板２１の表面に低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４および高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５の表面をそれぞれ露出させたサンプル２を作製した。

そして、サンプル１およびサンプル２の低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４および高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５のそれぞれのシート抵抗を四端子法により測定した。その結果を図６に示す。

なお、図６の横軸は、高濃度ｐ型ドーパント拡散剤２３中のボロン濃度を１としたときの低濃度ｐ型ドーパント拡散剤２２中のボロン濃度を相対値で示しており、図６の縦軸は、低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４および高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５のそれぞれの表面のシート抵抗（Ω／□）を示している。

図６に示すように、サンプル１およびサンプル２のいずれにおいても、高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５と低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４との間でシート抵抗に差異が出ている。

したがって、サンプル１およびサンプル２のいずれにおいても、高濃度ｐ型ドーパント拡散層２５と低濃度ｐ型ドーパント拡散層２４との作り分けが出来ていると考えられる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明によれば、高濃度ドーパント拡散層と低濃度ドーパント拡散層とを有する半導体装置の製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。

１ 半導体基板、２ａ 第１の拡散抑制マスク、２ｂ 第２の拡散抑制マスク、３ 低濃度ｎ型ドーパント拡散剤、４ 高濃度ｎ型ドーパント拡散剤、５ 低濃度ｎ型ドーパント拡散層、６ 高濃度ｎ型ドーパント拡散層、７ ｐ型ドーパント拡散層、８ パッシベーション膜、９ 反射防止膜、１０，１１ コンタクトホール、１２ ｐ型用電極、１２ａ ｐ型用集電電極、１３ ｎ型用電極、１３ａ ｎ型用集電電極、１４ 裏面保護膜、２１ ｎ型シリコン基板、２２ 低濃度ｐ型ドーパント拡散剤、２３ 高濃度ｐ型ドーパント拡散剤、２４ 低濃度ｐ型ドーパント拡散層、２５ 高濃度ｐ型ドーパント拡散層。

Claims (5)

1. 半導体基板の表面上に第１導電型または第２導電型のドーパントを含有する低濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、
   前記低濃度ドーパント拡散剤上に前記低濃度ドーパント拡散剤よりも前記ドーパントの濃度が高い高濃度ドーパント拡散剤を塗布する工程と、
   前記低濃度ドーパント拡散剤から前記半導体基板に前記ドーパントを拡散させることによって低濃度ドーパント拡散層を形成する工程と、
   前記高濃度ドーパント拡散剤から前記半導体基板に前記ドーパントを拡散させることによって高濃度ドーパント拡散層を形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
2. 前記高濃度ドーパント拡散層に電気的に接続する電極を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記低濃度ドーパント拡散層を形成する工程と前記高濃度ドーパント拡散層を形成する工程とが同一の工程で行なわれることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記低濃度ドーパント拡散剤および前記高濃度ドーパント拡散剤の少なくとも一方を除去する工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記半導体装置が裏面電極型太陽電池セルであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

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