JP2011029553A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
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等からクリーンなエネルギの開発が望まれており、特に、太陽電池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。 In recent years, the development of clean energy has been desired due to the problem of depletion of energy resources and global environmental problems such as an increase in CO 2 in the atmosphere. In particular, solar power generation using solar cells is a new energy source. It has been developed, put into practical use, and is on the path of development.
太陽電池の種類には、化合物半導体を用いたものや有機材料を用いたものなどの様々なものがあるが、現在、シリコン結晶を用いた太陽電池が主流となっている。そして、現在、最も多く製造および販売されている太陽電池は、太陽光が入射する側の面(受光面)にn電極が形成されており、受光面と反対側の面(裏面)にp電極が形成されている構成の両面電極型太陽電池セルとなっている。 There are various types of solar cells, such as those using compound semiconductors and those using organic materials. Currently, solar cells using silicon crystals are the mainstream. And most solar cells currently manufactured and sold have an n-electrode on the surface on which sunlight is incident (light-receiving surface), and a p-electrode on the surface opposite to the light-receiving surface (back surface). It is a double-sided electrode type solar cell having a configuration in which is formed.
また、太陽電池の受光面には電極を形成せず、裏面のみにn電極およびp電極を形成した構成の裏面電極型太陽電池セルも提案されている(たとえば特許文献1参照)。 There has also been proposed a back electrode type solar battery cell in which an electrode is not formed on the light receiving surface of a solar cell, and an n electrode and a p electrode are formed only on the back surface (see, for example, Patent Document 1).
以下、図3(a)〜図3(n)の模式的断面図を参照して、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。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing a conventional back electrode type solar battery cell will be described with reference to the schematic cross-sectional views of FIGS. 3 (a) to 3 (n).
まず、図3(a)に示すように、n型シリコン基板101を用意し、次に、図3(b)に示すように、n型シリコン基板101の表面の一部にSiO2膜102を形成する。ここで、SiO2膜102は、n型シリコン基板101の表面全面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりSiO2膜を形成した後にその一部をエッチングにより除去することによって形成することができる。
First, as shown in FIG. 3A, an n-
次に、図3(c)に示すように、n型シリコン基板101のSiO2膜102からの露出面上にボロンを含むボロンペースト103を塗布する。
Next, as shown in FIG. 3C, a
次に、図3(d)に示すように、n型シリコン基板101を加熱することによってボロンペースト103からn型シリコン基板101にボロンを拡散させてボロン拡散層104を形成する。この際に、ボロン拡散層104上にボロンシリサイド層105が形成されるとともに、ボロンシリサイド層105上にボロンシリケートガラス層106が形成される(たとえば特許文献2の[0013]参照)。
Next, as shown in FIG. 3D, the n-
次に、図3(e)に示すように、フッ酸を用いたエッチングによりn型シリコン基板101の表面からSiO2膜102およびボロンシリケートガラス層106を除去する。ここで、ボロンシリサイド層105はフッ酸によってエッチングされないためn型シリコン基板101の表面上に残ることになる(たとえば特許文献2の[0013]参照)。
Next, as shown in FIG. 3E, the SiO 2 film 102 and the boron
次に、図3(f)に示すように、n型シリコン基板101を高温の酸素雰囲気に所定時間設置することによってボロンシリサイド層105をボロンシリケートガラス層106に変化させる(たとえば特許文献2の[0014]参照)。
Next, as shown in FIG. 3 (f), the
次に、図3(g)に示すように、フッ酸を用いたエッチングによりn型シリコン基板101の表面からボロンシリケートガラス層106をエッチングにより除去することによってボロン拡散層104の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3G, the surface of the
次に、図3(h)に示すように、n型シリコン基板101の表面のボロン拡散層104上にマスキングペースト107を塗布する。
Next, as shown in FIG. 3H, a masking
次に、図3(i)に示すように、n型シリコン基板101のマスキングペースト107からの露出面にリンを含むリンペースト109を塗布した後にn型シリコン基板101を加熱することによってn型シリコン基板101にリンを拡散させてリン拡散層108を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (i), n-
次に、図3(j)に示すように、マスキングペースト107およびリンペースト109を除去することによって、n型シリコン基板101の表面にボロン拡散層104の表面およびリン拡散層108の表面をそれぞれ露出させる。
Next, as shown in FIG. 3 (j), the surface of the
次に、図3(k)に示すように、n型シリコン基板101の受光面をテクスチャエッチングすることによってn型シリコン基板101の受光面にテクスチャ構造110を形成する。
Next, as shown in FIG. 3K, the
次に、図3(l)に示すように、n型シリコン基板101の受光面のテクスチャ構造110上に反射防止膜112を形成するとともに、n型シリコン基板101の裏面にパッシベーション膜111を形成する。
Next, as shown in FIG. 3L, an
次に、図3(m)に示すように、n型シリコン基板101の裏面のパッシベーション膜111の一部を除去して、n型シリコン基板101の裏面のリン拡散層108の一部を露出させるコンタクトホール113およびボロン拡散層104の一部を露出させるコンタクトホール114をそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 3M, a part of the
次に、図3(n)に示すように、n型シリコン基板101の裏面のコンタクトホール113を通してリン拡散層108に接するn電極115を形成するとともに、n型シリコン基板101の裏面のコンタクトホール114を通してボロン拡散層104に接するp電極116を形成する。以上により、従来の裏面電極型太陽電池セルが作製される。
Next, as shown in FIG. 3 (n), an n-
しかしながら、図3(a)〜図3(n)に示される従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法においては、ボロン拡散層104の形成の際に生じたボロンシリサイド層105(図3(e)参照)を高温の酸素雰囲気に所定時間設置することによってボロンシリケートガラス層106とした(図3(f)参照)後に、フッ酸によりボロンシリケートガラス層106をエッチングにより除去する必要があった(図3(g)参照)ため、工数が多く、効率的に裏面電極型太陽電池セルを製造することができないという問題があった。
However, in the conventional method of manufacturing the back electrode type solar battery cell shown in FIGS. 3A to 3N, the boron silicide layer 105 (FIG. 3E) generated when the
また、裏面電極型太陽電池セルだけでなく、上述したような受光面と裏面にp電極およびn電極がそれぞれ設けられた両面電極型太陽電池セルや、たとえばトランジスタのような電子デバイスなどの半導体装置についても共通する問題である。 Further, not only the back electrode type solar cell, but also a double-sided electrode type solar cell in which a p-electrode and an n-electrode are provided on the light receiving surface and the back surface as described above, and a semiconductor device such as an electronic device such as a transistor. It is a common problem.
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、製造工程を簡略化することによって効率的に半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of efficiently manufacturing a semiconductor device by simplifying the manufacturing process.
本発明は、シリコン基板にボロンを拡散させることによってシリコン基板にp型不純物拡散領域を形成する工程と、p型不純物拡散領域の形成の際に生じたp型不純物拡散領域上のボロンシリサイド層上に酸化シリコンおよび酸化シリコン前駆体の少なくとも一方からなる拡散抑制マスクを設置する工程と、拡散抑制マスクが設置されたシリコン基板にn型不純物を拡散させることによってシリコン基板にn型不純物拡散領域を形成する工程と、n型不純物拡散領域の形成の際に生じたボロンシリケートガラス層を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法である。 The present invention includes a step of forming a p-type impurity diffusion region in a silicon substrate by diffusing boron in the silicon substrate, and a boron silicide layer on the p-type impurity diffusion region generated when the p-type impurity diffusion region is formed. Forming a diffusion suppression mask comprising at least one of silicon oxide and a silicon oxide precursor on the silicon substrate, and forming an n-type impurity diffusion region in the silicon substrate by diffusing n-type impurities in the silicon substrate on which the diffusion suppression mask is installed And a step of removing the boron silicate glass layer generated during the formation of the n-type impurity diffusion region.
ここで、本発明の半導体装置の製造方法は、p型不純物拡散領域を形成する工程と拡散抑制マスクを設置する工程との間にp型不純物拡散領域の形成の際にボロンシリサイド層上に生じたボロンシリケートガラス層を除去する工程を含むことが好ましい。 Here, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention occurs on the boron silicide layer when the p-type impurity diffusion region is formed between the step of forming the p-type impurity diffusion region and the step of installing the diffusion suppression mask. It is preferable to include a step of removing the boron silicate glass layer.
また、本発明の半導体装置の製造方法において、拡散抑制マスクは、気相法およびマスキングペーストの塗布の少なくとも一方を用いてボロンシリサイド層上に設置されることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the diffusion suppression mask is placed on the boron silicide layer by using at least one of a vapor phase method and a masking paste application.
また、本発明の半導体装置の製造方法において、p型不純物拡散領域は、ボロンを含むp型不純物拡散剤が塗布されたシリコン基板を加熱することによって形成されることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the p-type impurity diffusion region is preferably formed by heating a silicon substrate coated with a p-type impurity diffusing agent containing boron.
本発明によれば、製造工程を簡略化することによって効率的に半導体装置を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture a semiconductor device by simplifying the manufacturing process.
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。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
以下、図1(a)〜図1(l)の模式的断面図を参照して、本発明の半導体装置の一例である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。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing a back electrode type solar cell that is an example of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic cross-sectional views of FIGS.
まず、図1(a)に示すように、n型またはp型の導電型を有するシリコン基板1を用意する。ここで、シリコン基板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150mm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。
First, as shown in FIG. 1A, a
また、シリコン基板1は、たとえばインゴットから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することによって得られたものであってもよい。ここで、スライスダメージの除去は、たとえば、スライス後のシリコン基板1の表面をフッ酸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。
Further, the
次に、図1(b)に示すように、シリコン基板1の裏面となる表面の一部に第1の拡散抑制マスク2を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a first
ここで、第1の拡散抑制マスク2は、たとえば、シリコン基板1の表面全面にCVD法などの気相法によりたとえばSiO2などの酸化シリコン膜を形成した後にその一部をエッチングにより除去することなどによって形成することができる。また、第2の拡散抑制マスク7は、たとえば、酸化シリコン前駆体となる後述のマスキングペーストを印刷した後に乾燥することによっても形成することができる。
Here, the first
また、第1の拡散抑制マスク2は、たとえば、酸化シリコン前駆体となるマスキングペーストを印刷した後に乾燥すること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の印刷方法を用いることができる。
The first
また、酸化シリコン前駆体となるマスキングペーストとしては、たとえば、シラン化合物を含むものなどを用いることができる。 Moreover, as a masking paste used as a silicon oxide precursor, what contains a silane compound etc. can be used, for example.
ここで、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。 Here, as the silane compound, for example, a silane compound represented by the following general formula (1) can be used.
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。
R 1 n Si (OR 2 ) 4-n (1)
In the above general formula (1), R 1 represents a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. In the general formula (1), R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group. Moreover, in said general formula (1), n shows the integer of 0-4.
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。 As the silane compound represented by the general formula (1), for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, salts thereof (tetraethylorthosilicate, etc.) and the like alone or in combination The above can be used in combination.
また、マスキングペーストは、溶媒および増粘剤などを含んでいてもよく、塗布方法に最適な粘度に調整されていることが好ましい。 Moreover, the masking paste may contain a solvent, a thickener, etc., and it is preferable that it is adjusted to the optimal viscosity for the coating method.
ここで、溶媒としては、たとえばイソプロピルアルコール、プロピレングリコール、ジ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エチルエーテル、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などのエーテル;2,2−ブトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル;N−メチル−2−ピロリドンなどのケトン;または水などの少なくとも1種を用いることができる。 Here, examples of the solvent include alcohols such as isopropyl alcohol, propylene glycol, and diethylene glycol; ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; 2,2-butoxyethyl acetate, At least one of esters such as propylene carbonate; ketones such as N-methyl-2-pyrrolidone; or water can be used.
また、増粘剤としては、必要に応じてたとえばエチルセルロースやナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;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。 Moreover, as the thickener, for example, at least one of cellulose derivatives such as ethyl cellulose and sodium carboxymethylhydroxyethyl cellulose; polyamide resin such as nylon 6; or a polymer in which a vinyl group is polymerized such as polyvinyl pyrrolidone is used as necessary. be able to.
次に、図1(c)に示すように、シリコン基板1の裏面となる表面における第1の拡散抑制マスク2からの露出面上にボロンを含むp型不純物拡散剤3を塗布する。
Next, as shown in FIG. 1C, a p-type impurity diffusing agent 3 containing boron is applied on the exposed surface from the first
ここで、p型不純物拡散剤3としては、たとえば、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合物またはホウ素−アルミニウム化合物などの少なくとも1種のボロン源を含むものを単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。 Here, as the p-type impurity diffusing agent 3, for example, one containing at least one boron source such as boron oxide, boric acid, an organic boron compound, or a boron-aluminum compound may be used alone or in combination of two or more. Can be used.
また、p型不純物拡散剤3は、ボロン源以外の成分として、たとえば、溶媒および増粘剤などを含んでいてもよく、塗布方法に最適な粘度に調整されていることが好ましい。 The p-type impurity diffusing agent 3 may contain, for example, a solvent and a thickener as components other than the boron source, and is preferably adjusted to a viscosity that is optimal for the coating method.
ここで、溶媒としては、たとえばイソプロピルアルコール、プロピレングリコール、ジ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エチルエーテル、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などのエーテル;2,2−ブトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル;N−メチル−2−ピロリドンなどのケトン;または水などの少なくとも1種を用いることができる。 Here, examples of the solvent include alcohols such as isopropyl alcohol, propylene glycol, and diethylene glycol; ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; 2,2-butoxyethyl acetate, At least one of esters such as propylene carbonate; ketones such as N-methyl-2-pyrrolidone; or water can be used.
また、増粘剤としては、必要に応じてたとえばエチルセルロースやナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;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。 Moreover, as the thickener, for example, at least one of cellulose derivatives such as ethyl cellulose and sodium carboxymethylhydroxyethyl cellulose; polyamide resin such as nylon 6; or a polymer in which a vinyl group is polymerized such as polyvinyl pyrrolidone is used as necessary. be able to.
さらに、p型不純物拡散剤3は、上記以外にも、たとえば、酸、消泡剤、接着調整剤、湿潤剤、レベリング剤、シキソトロピー剤などを含んでいてもよい。 Further, in addition to the above, the p-type impurity diffusing agent 3 may contain, for example, an acid, an antifoaming agent, an adhesion adjusting agent, a wetting agent, a leveling agent, a thixotropic agent, and the like.
また、p型不純物拡散剤3の塗布方法としては、たとえば、スピンコート、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。 Moreover, as a coating method of the p-type impurity diffusing agent 3, for example, spin coating, spray coating, coating using a dispenser, inkjet coating, screen printing, letterpress printing, intaglio printing, or lithographic printing can be used.
次に、図1(d)に示すように、シリコン基板1の裏面となる表面の一部にボロンを含むp型不純物拡散剤3を設置した状態でシリコン基板1を加熱することによって、シリコン基板1にp型不純物拡散剤3からボロンを拡散させてp型不純物拡散領域4を形成する。また、このp型不純物拡散領域4の形成時に、シリコン基板1とp型不純物拡散剤3とが反応することなどによって、p型不純物拡散領域4上にボロンシリサイド層5が形成されるとともに、ボロンシリサイド層5上にボロンシリケートガラス層6が形成される。
Next, as shown in FIG. 1D, the
ここで、シリコン基板1の加熱方法としては、たとえば、酸素を含む窒素雰囲気中でシリコン基板1を800〜1000℃で10〜120分加熱する方法などが挙げられる。
Here, as a heating method of the
なお、「ボロンシリケートガラス層」はシリコン基板へのボロン拡散時にシリコン基板とボロンと雰囲気中等に存在する酸素が反応して形成された層のことであり、「ボロンシリサイド層」はボロンシリケートガラス層とシリコン基板との間に形成されるシリコンとボロンとの化合物層のことである。 The “boron silicate glass layer” is a layer formed by the reaction of oxygen present in the silicon substrate, boron, and the atmosphere when boron is diffused into the silicon substrate, and the “boron silicide layer” is a boron silicate glass layer. Is a compound layer of silicon and boron formed between the silicon substrate and the silicon substrate.
次に、図1(e)に示すように、シリコン基板1の裏面となる表面から第1の拡散抑制マスク2およびボロンシリケートガラス層6を除去してボロンシリサイド層5の表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 1E, the first
ここで、第1の拡散抑制マスク2およびボロンシリケートガラス層6の除去は、たとえば、フッ酸を用いたエッチングにより行なうことができる。
Here, the removal of the first
次に、図1(f)に示すように、シリコン基板1の裏面のボロンシリサイド層5の表面上に第2の拡散抑制マスク7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1F, a second diffusion suppression mask 7 is formed on the surface of the
ここで、第2の拡散抑制マスク7は、たとえば、シリコン基板1の表面全面にCVD法などの気相法によりたとえばSiO2などの酸化シリコン膜を形成した後にその一部をエッチングにより除去することなどによって形成することができる。
Here, the second diffusion suppression mask 7 is formed by, for example, forming a silicon oxide film such as SiO 2 on the entire surface of the
また、第2の拡散抑制マスク7は、たとえば、酸化シリコン前駆体となるマスキングペーストを印刷した後に乾燥することによっても形成することができる。なお、マスキングペーストの印刷方法および成分などの説明は、上記と同様であるため、ここではその説明は省略する。 The second diffusion suppression mask 7 can also be formed, for example, by printing a masking paste that becomes a silicon oxide precursor and then drying it. The description of the printing method and components of the masking paste is the same as described above, and therefore the description thereof is omitted here.
次に、図1(g)に示すように、シリコン基板1の第2の拡散抑制マスク7からの露出面にリンなどのn型不純物を含むn型不純物拡散剤9を塗布した後にシリコン基板1を加熱することによってシリコン基板1にn型不純物を拡散させてn型不純物拡散層8を形成する。このn型不純物拡散層8の形成時に、ボロンシリサイド層5は第2の拡散抑制マスク7(酸化シリコンまたは酸化シリコン前駆体)と反応して消失し、ボロンシリサイド層5と第2の拡散抑制マスク7との反応生成物としてボロンシリケートガラス層6が生成する。
Next, as shown in FIG. 1G, an n-type impurity diffusing agent 9 containing n-type impurities such as phosphorus is applied to the exposed surface of the
ここで、シリコン基板1の加熱方法としては、たとえば、酸素を含む窒素雰囲気中でシリコン基板1を800〜1000℃で10〜120分加熱する方法などが挙げられる。
Here, as a heating method of the
また、n型不純物拡散剤9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などの少なくとも1種のn型不純物源を含むものを単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。 As the n-type impurity diffusing agent 9, for example, one containing at least one n-type impurity source such as phosphate, phosphorus oxide, diphosphorus pentoxide, phosphoric acid, or an organic phosphorus compound may be used alone or in two kinds. The above can be used in combination.
また、n型不純物拡散剤9は、n型不純物源以外の成分として、たとえば、溶媒および増粘剤などを含んでいてもよく、塗布方法に最適な粘度に調整されていることが好ましい。 Further, the n-type impurity diffusing agent 9 may contain, for example, a solvent and a thickener as components other than the n-type impurity source, and is preferably adjusted to a viscosity optimum for the coating method.
ここで、溶媒としては、たとえばイソプロピルアルコール、プロピレングリコール、ジ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エチルエーテル、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などのエーテル;2,2−ブトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル;N−メチル−2−ピロリドンなどのケトン;または水などの少なくとも1種を用いることができる。 Here, examples of the solvent include alcohols such as isopropyl alcohol, propylene glycol, and diethylene glycol; ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; 2,2-butoxyethyl acetate, At least one of esters such as propylene carbonate; ketones such as N-methyl-2-pyrrolidone; or water can be used.
また、増粘剤としては、必要に応じてたとえばエチルセルロースやナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;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。 Moreover, as the thickener, for example, at least one of cellulose derivatives such as ethyl cellulose and sodium carboxymethylhydroxyethyl cellulose; polyamide resin such as nylon 6; or a polymer in which a vinyl group is polymerized such as polyvinyl pyrrolidone is used as necessary. be able to.
また、n型不純物拡散剤9は、n型不純物源以外の成分として、たとえば、溶媒、増粘剤、酸、消泡剤、接着調整剤、湿潤剤、レベリング剤、シキソトロピー剤などを含んでいてもよい。 The n-type impurity diffusing agent 9 includes, for example, a solvent, a thickener, an acid, an antifoaming agent, an adhesion adjusting agent, a wetting agent, a leveling agent, a thixotropic agent, and the like as components other than the n-type impurity source. Also good.
次に、図1(h)に示すように、ボロンシリケートガラス層6およびn型不純物拡散剤9を除去することによって、シリコン基板1の裏面となる表面にp型不純物拡散領域4の表面およびn型不純物拡散領域8の表面をそれぞれ露出させる。ここで、ボロンシリケートガラス層6およびn型不純物拡散剤9は、たとえば、フッ酸を用いたエッチングにより除去することができる。
Next, as shown in FIG. 1H, the boron silicate glass layer 6 and the n-type impurity diffusing agent 9 are removed, so that the surface of the p-type
次に、図1(i)に示すように、シリコン基板1の裏面とは反対側の受光面となる表面にテクスチャ構造10を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (i), the
ここで、テクスチャ構造10は、たとえば、シリコン基板1の受光面となる表面をテクスチャエッチングすることにより形成することができる。ここで、テクスチャエッチングは、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シリコン基板1の受光面となる表面をエッチングすることによって行なうことができる。
Here, the
次に、図1(j)に示すように、シリコン基板1の受光面となる表面に形成されたテクスチャ構造10上に反射防止膜12を形成するとともに、シリコン基板1の裏面となる表面にパッシベーション膜11を形成する。ここで、パッシベーション膜11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、反射防止膜12としてはたとえば窒化シリコン膜などを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 1 (j), an
次に、図1(k)に示すように、シリコン基板1の裏面となる表面のパッシベーション膜11の一部を除去して、シリコン基板1の裏面となる表面のn型不純物拡散領域8の一部を露出させるコンタクトホール13およびp型不純物拡散領域4の一部を露出させるコンタクトホール14をそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (k), a part of the passivation film 11 on the surface that becomes the back surface of the
次に、図1(l)に示すように、シリコン基板1の裏面側のコンタクトホール13を通してn型不純物拡散領域8に接するn電極15を形成するとともに、シリコン基板1の裏面側のコンタクトホール14を通してp型不純物拡散領域4に接するp電極16を形成する。なお、n電極15およびp電極16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、本発明の半導体装置の一例である裏面電極型太陽電池セルが作製される。
Next, as shown in FIG. 1 (l), an n-
図2に、上記のようにして製造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。 In FIG. 2, the typical top view of an example of the back surface of the back electrode type photovoltaic cell manufactured as mentioned above is shown.
ここで、図2に示すように、上記のようにして製造された裏面電極型太陽電池のシリコン基板1の裏面には、櫛形状のn電極15と、櫛形状のp電極16とが形成されており、n電極15とp電極16とは互いに向かい合って櫛歯を1本ずつ噛み合わせるようにして配置されている。また、シリコン基板1の裏面には、円状の2つのアライメントマーク17がシリコン基板1の裏面の対角にそれぞれ配置されている。なお、n電極15およびp電極16の形状はそれぞれ上記の形状に限定されるものではないことは言うまでもない。
Here, as shown in FIG. 2, a comb-shaped n-
以上のように、本発明においては、n型不純物拡散領域8の形成の際に用いられる第2の拡散抑制マスク7を利用してボロンシリサイド層5をボロンシリケートガラス層6に変化させる。
As described above, in the present invention, the
したがって、本発明においては、図3(a)〜図3(n)に示される従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法のように、ボロンシリサイド層を高温の酸素雰囲気に所定時間設置することによってボロンシリケートガラス層に変化させる工程が必要なくなり、製造工程を簡略化することができるため、効率的に裏面電極型太陽電池セルを製造することが可能となる。 Therefore, in the present invention, the boron silicide layer is placed in a high-temperature oxygen atmosphere for a predetermined time as in the conventional method for manufacturing a back electrode type solar cell shown in FIGS. 3 (a) to 3 (n). This eliminates the need for a step of changing to a boron silicate glass layer and simplifies the manufacturing process, thereby enabling efficient production of a back electrode type solar cell.
すなわち、図3(a)〜図3(n)に示される従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法においては、(1)ボロンシリサイド層をボロンシリケートガラス層に変化、(2)ボロンシリケートガラス層のエッチングによる除去、(3)n型不純物拡散領域形成用拡散抑制マスクの形成、(4)n型不純物拡散領域の形成、(5)n型不純物拡散領域形成用拡散抑制マスクの除去という工程を経る必要がある。 That is, in the conventional method for manufacturing a back electrode type solar cell shown in FIGS. 3A to 3N, (1) a boron silicide layer is changed to a boron silicate glass layer, and (2) boron silicate glass. (3) forming an n-type impurity diffusion region formation diffusion suppression mask, (4) forming an n-type impurity diffusion region, and (5) removing an n-type impurity diffusion region formation diffusion suppression mask. It is necessary to go through.
一方、本発明においては、(1)ボロンシリサイド層上へのn型不純物拡散領域の形成用の拡散抑制マスクの形成、(2)n型不純物拡散領域の形成、(3)n型不純物拡散領域形成用拡散抑制マスクの除去という工程で済むために、裏面電極型太陽電池セルの製造工程の簡略化が可能となる。 On the other hand, in the present invention, (1) formation of a diffusion suppression mask for forming an n-type impurity diffusion region on the boron silicide layer, (2) formation of an n-type impurity diffusion region, (3) n-type impurity diffusion region Since the process of removing the formation diffusion suppression mask is sufficient, the manufacturing process of the back electrode type solar battery cell can be simplified.
なお、上記においては、ボロンを含むp型不純物拡散剤3が塗布されたシリコン基板1を加熱することによってボロンを塗布拡散してp型不純物拡散領域4を形成したが、たとえば、BBr3のようなボロンを含むガスを用いてボロンを気相拡散させることによってp型不純物拡散領域4を形成してもよい。
In the above, the p-type
また、上記においては、リンなどのn型不純物を含むn型不純物拡散剤9が塗布されたシリコン基板1を加熱することによってリンなどのn型不純物を塗布拡散してn型不純物拡散領域8を形成したが、たとえばPOCl3のようなリンなどのn型不純物を含むガスを用いてリンなどのn型不純物を気相拡散させることによってn型不純物拡散領域8を形成してもよい。
In the above, the n-type
なお、本発明の裏面電極型太陽電池セルの概念には、シリコン基板の一方の表面(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(シリコン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(シリコン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)も含まれる。 The concept of the back electrode type solar cell of the present invention includes a back electrode type solar cell having a configuration in which both the p-type electrode and the n-type electrode are formed only on one surface (back side) of the silicon substrate. In addition to so-called back contact solar cells (opposite to the silicon light-receiving surface) such as MWT (Metal Wrap Through) cells (solar cells having a configuration in which a part of an electrode is arranged in a through hole provided in a silicon substrate) Solar cell having a structure in which a current is taken out from the back surface on the side).
また、本発明は、裏面電極型太陽電池セルの製造方法に限定されるものではなく、シリコン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を含む半導体装置の製造に適用することもできる。 Further, the present invention is not limited to the manufacturing method of the back electrode type solar cell, and any configuration such as a double-sided electrode type solar cell manufactured by forming electrodes on the light receiving surface and the back surface of the silicon substrate, respectively. The present invention can also be applied to the manufacture of a semiconductor device including the solar cell.
今回開示された実施の形態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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は太陽電池セルなどの半導体装置の製造、特に裏面電極型太陽電池セルの製造に好適に利用できる可能性がある。 The present invention may be suitably used for manufacturing a semiconductor device such as a solar cell, particularly for manufacturing a back electrode type solar cell.
1 シリコン基板、2 第1の拡散抑制マスク、3 p型不純物拡散剤、4 p型不純物拡散領域、5 ボロンシリサイド層、6 ボロンシリケートガラス層、7 第2の拡散抑制マスク、8 n型不純物拡散層、9 n型不純物拡散剤、10 テクスチャ構造、11 パッシベーション膜、12 反射防止膜、13,14 コンタクトホール、15 n電極、16 p電極、17 アライメントマーク、101 n型シリコン基板、102 SiO2膜、103 ボロンペースト、104 ボロン拡散層、105 ボロンシリサイド層、106 ボロンシリケートガラス層、107 マスキングペースト、108 リン拡散層、109 リンペースト、110 テクスチャ構造、111 パッシベーション膜、112 反射防止膜、113,114 コンタクトホール、115 n電極、116 p電極。 1 silicon substrate, 2 first diffusion suppression mask, 3 p-type impurity diffusion agent, 4 p-type impurity diffusion region, 5 boron silicide layer, 6 boron silicate glass layer, 7 second diffusion suppression mask, 8 n-type impurity diffusion Layer, 9 n-type impurity diffusing agent, 10 texture structure, 11 passivation film, 12 antireflection film, 13, 14 contact hole, 15 n electrode, 16 p electrode, 17 alignment mark, 101 n-type silicon substrate, 102 SiO 2 film , 103 Boron paste, 104 Boron diffusion layer, 105 Boron silicide layer, 106 Boron silicate glass layer, 107 Masking paste, 108 Phosphorus diffusion layer, 109 Phosphorus paste, 110 Texture structure, 111 Passivation film, 112 Antireflection film, 113, 114 Contact hole, 115 n , 116 p electrode.
Claims (4)
前記p型不純物拡散領域の形成の際に生じた前記p型不純物拡散領域上のボロンシリサイド層上に酸化シリコンおよび酸化シリコン前駆体の少なくとも一方からなる拡散抑制マスクを設置する工程と、
前記拡散抑制マスクが設置された前記シリコン基板にn型不純物を拡散させることによって前記シリコン基板にn型不純物拡散領域を形成する工程と、
前記n型不純物拡散領域の形成の際に生じたボロンシリケートガラス層を除去する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。 Forming a p-type impurity diffusion region in the silicon substrate by diffusing boron in the silicon substrate;
Installing a diffusion suppression mask made of at least one of silicon oxide and a silicon oxide precursor on the boron silicide layer on the p-type impurity diffusion region generated during the formation of the p-type impurity diffusion region;
Forming an n-type impurity diffusion region in the silicon substrate by diffusing n-type impurities in the silicon substrate on which the diffusion suppression mask is installed;
Removing the boron silicate glass layer generated during the formation of the n-type impurity diffusion region.
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