CN102460656B - 太阳能电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明得到不会使基板质量产生劣化、缺陷的半导体装置的制造方法。包括：在硅基板(101)上形成凹部(115)的工序；在P型硅基板(101)的表面形成包含N型的杂质的N型扩散层(102)的工序；使包含化学地成为活性的化学物类的由气相或者液相构成的处理流体接触于P型硅基板(101)的凹部(115)以外的区域，以成为与凹部(115)不同的性质的表面的方式，进行表面处理的工序。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法、印刷电路板及其制造方法。
背景技术
在半导体装置的制造工序的图案形成中一般利用光刻技术，但在与通过光刻生成的描绘图案相同的位置进行膜的形成等处理的情况下，优选为不需要对位的自匹配工艺。此处，作为将已经形成的图案用作接下来的处理的掩模的自匹配工艺的例子，有自匹配硅化物等。在该自匹配硅化物中，利用洁净的硅表面易于与金属反应的特性，可以仅在没有通过硅氧化膜等掩模的硅上形成金属硅化物。通过使用自匹配工艺，具有可以省略利用光刻等的图案描绘工艺，并且不需要掩模的对位这样的优点。
在作为半导体装置的太阳能电池的制造中，也可以在选择发射极的形成中利用光刻。但是，如果使用光刻，则工艺变得复杂，制造成本增加，所以提出了组合利用光刻以外的方法的电极图案形成和自匹配工艺，来形成选择发射极的方法(例如，参照专利文献1、2)。
在专利文献1中，在使磷扩散到基板表面而形成了PN结的半导体基板表面中通过丝网印刷法形成了规定形状的金属电极之后，以该金属电极为掩模，通过使用了反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching；以下，称为RIE)的蚀刻，去除使磷扩散了的半导体基板表面，使金属电极近接部以外的区域高电阻化，从而形成了选择发射极。
另外，在专利文献2中，在使磷扩散到基板表面而形成了PN结的硅基板中形成了氮化硅膜(Si3N4)之后，通过激光划线法等将氮化硅膜去除为电极形状，以剩余的氮化硅膜为掩模，使磷扩散而仅使电极下部分(电极形成区域)比受光区域低电阻化，形成选择发射极。进而，之后，以氮化硅膜为掩模，通过镀覆法，自匹配地仅在低电阻区域中形成埋入电极。
专利文献1：美国专利第5,871,591号说明书
专利文献2：美国专利第5,258,077号说明书
非专利文献1：J.Szlufcik，H.Elgamel，M.Ghannam，J.Nijs，and R.Mertens，″Simple integral screenprinting process for selectiveemitter polycrystalline silicon solar cells″，Applied Physics LettersVol.59(1991)，p1583
发明内容
但是，在专利文献1记载的方法中，作为蚀刻方法使用了RIE，所以存在在基板表面形成缺陷，而得不到充分的太阳能电池特性这样的问题。
另外，在专利文献2记载的方法中，存在如下问题：作为抑制掺杂杂质扩散到半导体基板的受光区域的掩模材料，需要设成可以经得起扩散时的高温的掩模，在形成这样的掩模时以及进行多次杂质扩散时，花费时间，并且由于这些高温处理而使基板质量劣化以及从基板与掩模的界面泄漏氢等，从而生成界面缺陷。特别在多结晶半导体基板中这些影响变得显著。
在向印刷布线板得电子部件的焊接中，存在在通过流浸渍式向通孔进行焊接时，与喷流部接触的印刷布线板的面积大，且印刷布线板、元件受到来自焊料槽的热应力，而产生由于弯曲、热的破坏这样的问题。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种基板质量不会劣化、在基板中以及基板与其邻接的膜的界面中不会产生缺陷的半导体装置及其自匹配的(或者简便的)半导体装置的制造方法。另外，提供一种在印刷布线板中，向印刷布线板、元件的热应力小，且不会产生由于弯曲、热而引起的破坏的印刷电路板及其制造方法。
为了达成上述目的，本发明提供一种半导体装置的制造方法，包括：凹部形成工序，在半导体基板上形成凹部；第2导电类型半导体层形成工序，在第1导电类型的所述半导体基板的表面形成作为包含第2导电类型的杂质的半导体层的第2导电类型半导体层；以及表面处理工序，对所述半导体基板的所述凹部以外的区域，提供包含化学地成为活性的化学物类的由气相或者液相构成的处理流体，进行表面处理，使得成为与所述凹部不同的性质的表面。
根据本发明，在半导体装置的制造中，可以在第1导电类型的半导体基板中形成了凹部之后，在至少包括凹部形成面的面侧，形成包含第2导电类型的杂质的半导体层，在上述凹部以外的区域，通过化学溶液处理等缺陷生成少的方法，实施表面处理，其结果，具有使半导体基板成为高温的处理工序少，且可以防止产生基板质量的劣化、缺陷这样的效果。另外，可以对同一主面内的上述凹部和其以外的部分自匹配地实施不同的处理，所以具有可以通过少的工序数向形成为任意形状的凸部或者凹部实施处理这样的效果。特别，可以对凹部自匹配地实施处理，所以成为易于形成埋入电极的自匹配工艺。特别对于太阳能电池，可以抑制基板以及表面生成缺陷，并且可以自匹配地针对每个区域实施不同的处理，从而具有可以形成选择发射极以及埋入电极，可以简便地制造发电输出优良的太阳能电池这样的效果。另外，在凹部、电极的形成时，无需经由掩模形成工序、掩模剥离工序，并且无需通过RIE对半导体基板表面进行蚀刻，所以还起到不会使半导体基板劣化以及不会生成缺陷而可以对半导体表面的期望的部分进行加工这样的效果。
附图说明
图1-1是示意地示出本发明的实施方式1的太阳能电池的整体结构的一个例子的俯视图。
图1-2是太阳能电池的背面图。
图1-3是图1-2的A-A剖面图。
图2是图1-1的B-B剖面图。
图3-1是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其1)。
图3-2是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其2)。
图3-3是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其3)。
图3-4是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其4)。
图3-5是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其5)。
图3-6是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其6)。
图3-7是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其7)。
图3-8是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图(其8)。
图4是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的结构的一个例子的部分剖面图。
图5-1是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图(其1)。
图5-2是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图(其2)。
图5-3是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图(其3)。
图5-4是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图(其4)。
图5-5是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图(其5)。
图6是示意地示出本实施方式3的印刷电路板和电路元件部件端子的连接状态的一个例子的部分剖面图。
图7-1是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其1)。
图7-2是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其2)。
图7-3是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其3)。
图7-4是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其4)。
图7-5是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其5)。
图7-6是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图(其6)。
(符号说明)
100：太阳能电池；101：硅基板；102：N型扩散层；102H：高浓度扩散层；102L：低浓度扩散层；103：反射防止膜；104：背面电场层；110：表面电极；110A：表面电极形成部；111：栅电极；112：汇流电极；113、123：透明导电性膜；115、116：凹部；120、125：背面电极；120A：背面电极形成层；121：背侧集电电极；122：背侧取出电极；130、131、132：聚甲基丙烯酸甲酯膜；141、142：钝化膜；151：第1电极；151A：第1电极形成层；152：第2电极；152A：第2电极形成层；161：P型扩散层；162：凹部；163：N型扩散层；200：蚀刻装置；201：蚀刻存积槽；202：海绵辊；210：蚀刻液；300：印刷电路板；301：基板；302：印刷布线；303：铜布线；310：凸部；315：通孔；331：端子；342：喷流部分；351：模具；352：凹部。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的半导体装置的制造方法、印刷电路板及其制造方法。另外，在以下的实施方式中，作为半导体装置以太阳能电池为例子进行说明，但本发明不限于这些实施方式，而可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行适宜变更。另外，以下的说明中使用的太阳能电池的剖面图是示意图，层的厚度和宽度的关系、各层的厚度的比例等与实际不同。
实施方式1.
首先，说明本实施方式1中使用的太阳能电池的结构。图1-1～图1-3是示意地示出本发明的实施方式1的太阳能电池的整体结构的一个例子的图，图1-1是太阳能电池的俯视图，图1-2是太阳能电池的背面图，图1-3是图1-2的A-A剖面图。另外，图2是示意地示出太阳能电池的结构的一部分的放大剖面图，是图1-1的B-B剖面图。
在该太阳能电池100中，在作为半导体基板的P型硅基板101的受光面侧(以下，还称为表面侧)，与表面电极110的形成位置对应地设置了凹部115，并且在凹部115以外的硅基板101的表面，以降低表面处的光反射的目的而形成了具有未图示的凹凸的纹理构造。在从包括凹部115的硅基板101的表面起规定的深度的范围，形成了扩散了磷等N型的杂质的N型扩散层102。由此，在硅基板101表面形成PN结。
在硅基板101的表面中形成的凹部115中，形成了包括栅电极111和汇流电极112的表面电极(受光面侧电极)110，其中，栅电极111为了局部地集电在PN结中产生的电流(电子)而梳齿状地设置并由银等构成，汇流电极112为了取出由栅电极111集电的电流而设置成与栅电极111大至正交连接栅电极111之间并由银等构成。另外，在没有形成表面电极110的N型扩散层102的上表面(以下，称为受光部)，形成了防止向硅基板101的受光面反射入射光的反射防止膜103。
另一方面，在P型硅基板101的与受光面相反一侧的面(以下，称为背面)中，形成P型杂质浓度高于硅基板101、且使流向背面侧的少数载流子(在该情况下电子)朝向表面侧的被称为BSF(BackSurface Field，背面场)的背面电场层104。与该背面电场层104邻接地在与基板相反的一侧，形成了包括以在PN结被电荷分离的载流子的集电和入射光的反射为目的而在P型硅基板101的背面的大至全面中设置的由铝等构成的背侧集电电极121、和将在该背侧集电电极121中产生的电流取出到外部的由铜等构成的背侧取出电极122的背面电极120。
另外，如图2所示，在该太阳能电池的硅基板101的受光面侧形成的N型扩散层102具有：在形成表面电极110的区域中N型杂质高浓度地扩散的高浓度扩散层102H；以及在没有形成表面电极110的区域、此处为形成了反射防止膜103的区域中，与高浓度扩散层102H相比N型杂质低浓度地扩散的低浓度扩散层102L。即，在该N型扩散层102中，在没有形成表面电极110的受光部中，使N型杂质浓度降低，在电极接触部中，使N型杂质浓度提高，而在受光部中，抑制杂质起因的载流子再结合，在电极接触部中，降低电阻。
在这样构成的太阳能电池100中，如果阳光从太阳能电池100的受光面侧照射到PN结面(P型硅基板101和N型扩散层102的结面)，则生成空穴和电子。通过PN结面附近的电场，所生成的电子朝向N型扩散层102移动，空穴朝向背面电场层104移动。由此，在N型扩散层102中电子变得过剩，在背面电场层104中空穴变得过剩，其结果，产生光电动势。其结果，与N型扩散层102连接的表面电极110成为负极，与背面电场层104连接的背面电极120成为正极，在未图示的外部电路中流过电流。
接下来，说明这样的构造的太阳能电池100的制造方法。图3-1～图3-8是示意地示出本实施方式1的太阳能电池的制造方法的处理步骤的一个例子的部分剖面图。另外，此处，图示了与图2对应的部分、即与栅电极的延伸方向垂直的剖面的一部分。
首先，准备硅基板101(图3-1)。此处，准备P型单晶硅基板。接下来，通过激光刻绘法，在该硅基板101的一方的主面上扫描激光光线，形成凹部115(图3-2)。以预先成为期望的完成电极的形状的方式，调整其深度、宽度以及图案而形成该凹部115，但为了在后面的工序中，在该凹部115内，在凹部115中不形成反射防止膜103，优选增大凹部115的深度相对宽度之比。在该工序中，没有照射激光光线的区域相对地成为凸部。另外，此处，作为凹部115的形成方法使用了激光刻绘法，但也可以通过机械刻绘法、放电加工法、喷砂法、氢氟酸中的金属催化剂与硅的接触部的局部的蚀刻等方法来形成凹部115(槽)。
接下来，在加热后的碱溶液中浸渍硅基板101，使用通过碱溶液实现的各向异性蚀刻，使表面粗面化并且去除半导体基板表面附近的缺陷以及在凹部形成时产生的缺陷。另外，在以下的附图中，省略了硅基板101表面中形成的纹理构造的图示。之后，在三氯氧磷(POCl3)气氛中加热，使磷在硅基板101的表面中扩散，而形成高浓度扩散层102H(图3-3)。此时，在高浓度扩散层102H中，在表面中作为N型杂质的磷的浓度高，且随着朝向硅基板101内部而减少。由此，在硅基板101表面(还包括背面和侧面)中，形成PN结。为了降低与在之后形成的表面电极110的接触电阻，优选使该高浓度扩散层102H的表面电阻成为1～60Ω/□。之后，直至表面成为疏水性，将硅基板101浸渍到氢氟酸水溶液中，去除硅基板101表面中形成的磷玻璃膜。
接下来，使由氢氟酸和硝酸的混合溶液构成的温度控制后的蚀刻液接触到凹部115以外的硅基板101表面，去除高浓度扩散层102H的最表面(图3-4)。在该图3-4中，在高浓度扩散层102H的最表面的去除中，使用在存积蚀刻液210的蚀刻存积槽201的上表面，配置了多个作为化学溶液保持体的海绵辊202的蚀刻装置200。该海绵辊202的直径优选形成为大于栅电极111、汇流电极112的宽度。
通过这样的蚀刻装置200，使海绵辊202的至少一部分以浸渍到蚀刻液210中的状态旋转，在确保了硅基板101和海绵辊202的接触的状态下，使硅基板101移动，从而蚀刻液210接触到与海绵辊202相接的硅基板101表面。其结果，硅基板101的凸部的最表面的磷高浓度地扩散的硅层被去除。另外，在凸部中形成了纹理构造，通过控制海绵辊202的海绵硬度、海绵的种类或者向化学溶液(蚀刻液210)按压晶片(硅基板101)的压力，并调整化学溶液向晶片的润湿性，可以与纹理构造匹配地使海绵辊202追踪变形，并且可以通过表面张力确保海绵中保持的化学溶液向晶片的接触，可以均匀地蚀刻纹理构造中的最表面的硅层。进而，通过使用带有微少的凹凸的海绵、海绵以外的液保持构造体，也可以变更晶片和化学溶液保持构造体的接触面积、化学溶液保持构造体的柔软度，可以提高蚀刻的均匀性。另外，海绵辊202不进入到凹部115，并且即使海绵辊202进入而蚀刻液210接触到高浓度扩散层102H的表面，由于实施了疏水化处理，所以蚀刻液210难以进入到凹部115，而凹部115内的最表面不易被去除。由此，在高浓度扩散层102H中的凸部中，最表面的磷高浓度地扩散的硅层被去除，成为相比于凹部115进一步高电阻的半导体层即低浓度扩散层102L。由此，在硅基板101的表面，形成具有在凸部中存在的低浓度扩散层102L、和在凹部115中存在的高浓度扩散层102H的N型扩散层102。另外，为了用作太阳能电池受光部，优选使凸部的表面电阻成为50～500Ω/□。之后，虽然未图示，为了防止表面电极和背面电极的短路，将硅基板101的侧面和背面中形成的高浓度扩散层102H也去除(图3-5)。为了防止该短路的目的，无需去除背面全面的N层(高浓度扩散层102H)，而仅去除侧面部分的N层即可。作为去除这样的侧面的扩散层的方法，还可以利用本专利的方法，即逐个或者将多个晶片重叠而设成块状，使其晶片侧面侧端部接触到海绵辊202的同时使海绵辊旋转而通过的方法。在该情况下，可以通过向晶片的损伤小的化学溶液处理实现表面电极和背面电极之间的分离，所以具有可以制作相比于使用了以往的激光等的分离方法，表面电极和背面电极之间的绝缘性更高且电气输出更优良的太阳能电池这样的优点。
另外，此处，使蚀刻液210仅接触于硅基板101的凸部，但也可以使包含具有化学地成为活性的能力的化学物类的由气相或者液相构成的处理流体仅接触于硅基板101的凸部，例如，以使硅基板101的凹部形成面接触到蚀刻液210的方式，使硅基板101浮游设置于蚀刻液210等，而去除凸部的最表面的磷高浓度地扩散的硅层。
之后，在硅基板101的光入射面(表面)侧，通过溅射法形成由非晶氮化硅膜构成的反射防止膜103(图3-6)。此时，以在凹部115内不形成反射防止膜103的方式调整成膜条件。例如，增大凹部115的深度相对宽度之比，并且，以使基板表面相对蒸镀源(靶)倾斜地方式配置，或者，降低基板温度，调整原料气体的流量、压力、投入电力，缩短成膜材料气体的平均自由行程等，而以台阶被覆性低的条件进行反射防止膜103的成膜，从而可以仅在凸部中形成反射防止膜103。
接下来，在用粘接膜保护了硅基板101的背侧之后，对硅基板照射光的同时浸渍到包含镍离子的溶液，从而在硅基板101的光入射面侧进行铜的非电解镀覆。之后对基板加热，从而在100-400℃下加热，从而提高了电极和硅的密接性。进而，在照射光的同时，在包含铜离子的溶液中，浸渍进行了非电解镀覆的硅基板101的光入射面侧，从而仅在没有形成反射防止膜103的低电阻的凹部115内，析出金属(铜)而形成表面电极(栅电极111)(图3-7)。
之后，剥下保护了硅基板101的背侧的粘接膜，使用背面电极用的掩模图案，通过丝网印刷法等方法，在硅基板101的背面上，涂覆包含铝粉末的浆料、和包含银粉末的浆料(未图示)，并使其干燥而形成背面电极形成层120A(图3-8)。之后，焙烧硅基板101，使铝扩散到硅基板101的背面侧而形成背面电场层104，并且形成由铝和银构成的背面电极(背侧集电电极121)。通过以上的工序，得到图1-1～图2所示的太阳能电池。
在上述说明中，以使用了硅基板101的太阳能电池为例子进行了说明，但在硅以外的、并且太阳能电池以外的还包含有机的半导体装置、器件中也可以应用本发明。另外，在上述说明中，说明了使用单结晶基板，形成受光面电极等的情况，但还可以应用于多结晶基板、成为两面受光面的两面发电型的太阳能电池。
进而，在上述说明中，通过蚀刻装置200经由海绵辊202使硅基板101和蚀刻液210接触，使蚀刻液210不浸入到凹部115，而防止蚀刻液210和硅基板101的凹部115内的接触，仅加工了凸部，但除此以外，也可以利用使用水等粘度高的溶剂、或者使用相对半导体基板的润湿性低的溶剂、或者向在液面上浮置的半导体基板导入气泡而保持到半导体基板的凹部中等方法。通过这些方法，也可以防止蚀刻液210和半导体基板的凹部内的接触，可以仅蚀刻凸部。
进而，作为上述蚀刻的方法，不仅是利用化学溶液的蚀刻而且也可以使用不对基板造成损伤的气相法。在初次向基板形成槽等凹部115时，为了降低实施由于化学溶液蚀刻引起的损伤去除的深度以及时间，优选通过加工损伤浅的方法来进行。具体而言，在使用激光加工法的情况下，可以通过使用具有半导体的光吸收系数大的区域的波长的激光进行加工来抑制损伤深度，可以降低损伤去除工序中的蚀刻量和时间。
此处，示出评价在实施方式1的方法中制作出的太阳能电池的特性而得到的结果。将通过上述方法制造出的太阳能电池设为实施例1。另外，以除了不进行凹部115的蚀刻并且代替镀覆法而通过印刷法形成表面电极110以外，与上述同样地制作出的太阳能电池为比较例1。
表1是示出与比较例1进行了比较的实施例1的太阳能电池的输出特性的表。此处，针对各太阳能电池，使电池实际上动作，作为太阳能电池输出特性，测定光电变换效率(％)、曲线因子(％)、短路电流密度(mA/cm2)以及开路电压(V)，计算相对比较例1的实施例1的各值。
[表1]
| 光电变换效率 | 曲线因子 | 短路电流密度 | 开路电压 | |
| 实施例/比较例 | 1.06 | 1.01 | 1.04 | 1.01 |
在实施例1中，在太阳能电池的制造工序中不包括利用RIE的蚀刻工序，所以可以抑制向半导体基板生成缺陷，并且通过使基板全面一次性地成为低电阻而实施高效的吸除(gettering)，同时通过简便的工艺形成选择发射极使受光部的半导体的杂质浓度降低，在电极接触部中提高杂质浓度。其结果，如表1所示，在受光部中杂质起因的载流子再结合被抑制，所以短路电流和开路电压相比于比较例1增大，在电极接触部中电阻降低，所以曲线因子提高。其结果，可以得到相比于比较例1发电能力更优良的太阳能电池。
另外，在实施例1中，通过简便的工艺自匹配地形成成为表面电极110的埋入电极，从而可以相比于印刷法加厚受光面中形成的电极，并且可以增大与硅基板101的接触面积。其结果，可以降低电阻，曲线因子提高。
进而，在实施例1中，相比于一般在量产中使用的印刷法可以更细地形成电极，所以可以有效地增大可以在光吸收中利用的受光面的面积，可以得到短路电流增大的太阳能电池。
接下来，说明相对以往技术的本实施方式1的效果。在专利文献2记载的方法中，进行2次扩散，并且，为了作为反射防止膜103形成可以承受第2次扩散时的高温的氮化硅膜(Si3N4)需要使半导体基板多次成为800度左右的高温，通过这些高温工序导致基板质量劣化，并且处理速度变慢。
另外，在专利文献1记载的方法中，在进行了一次杂质扩散之后电极形状地形成掩模，作为利用蚀刻的选择发射极形成法，使用RIE，但在用于使发射极层成为高电阻化的蚀刻中使用等离子体，所以在基板表面形成缺陷，而得不到充分的太阳能电池特性。进而，还存在由于使用了RIE的蚀刻，以光封闭的目的而形成的表面的凹凸构造被破坏这样的问题。
为了避免这些问题，通过液相蚀刻使发射极层高电阻化的方法记载于例如非专利文献1，但存在追加蚀刻掩模的形成和蚀刻掩模的剥离这样的工序，并且需要电极对位等问题。进而，无法同时形成埋入电极，所以为了形成埋入电极需要进一步增加工序。
但是，在本实施方式1中，利用使用了向凸部的自匹配蚀刻的无损伤的发射极高电阻化工序，所以无需进行掩模的形成以及去除，并且仅通过一次的高温扩散形成选择发射极。其结果，具有可以缩短处理时间，并且可以通过简便的工序制作发电效率优良的太阳能电池这样的效果。
作为利用这样的蚀刻的凸部加工法，考虑单纯地使用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；以下，称为CMP)等。但是，期望在具有凹凸的基板、例如在表面形成以光封闭为目的的凹凸构造的太阳能电池等中，只能形成有平坦的表面，所以无法应用CMP。
这样在表面具有凹凸的基板中，增大通过激光加工等预先在半导体基板中形成的凹部115的深度相对宽度之比，而使该比大于以光封闭为目的的纹理构造的凹部或者凸部的深度相对宽度之比，并选择化学溶液的粘度，从而可以使化学溶液向凹部115的侵入具有选择性。其结果，以光封闭为目的的纹理构造部分被均匀地蚀刻，另一方面电极部分可以抑制蚀刻。本实施方式1的去除高浓度地扩散的最表面的方法具有与CMP相比损伤更少这样的优点。
进而，以往，在形成反射防止膜103之后将含有银的浆料印刷到反射防止膜103上，以使浆料侵食并贯通反射防止膜103而到达硅基板101的方式，在高温下进行焙烧处理，所以在此也产生基板质量的劣化。但是，根据本实施方式1，不在之间夹住反射防止膜103而可以形成与基板直接接触的电极，所以可以降低用于焙烧电极的焙烧处理的温度，可以防止由于形成表面电极110而使基板质量劣化，并且可以实现粘接强度高且长期可靠性优良的电连接。另外，即使在凹部的宽度与高度之比不充分且在凹部形成了氮化硅膜的情况下，也可以使凹部的氮化硅膜的厚度比凸部更薄，所以可以降低为了侵蚀反射防止膜103而所需的焙烧处理的温度，并且可以提高电极向硅基板101的粘接强度。
如上所述，根据本实施方式1，具有无需使用掩模而可以以期望的图案加工半导体基板这样的效果。特别对于太阳能电池，由于减少扩散等高温工艺的次数而可以防止基板劣化，可以使用损伤少的化学性的蚀刻，从而防止生成缺陷能级，可以通过简便的工序针对电极图案自匹配地分别形成高电阻区域和低电阻区域，可以在受光面侧形成选择发射极和埋入电极。其结果，可以制造具有相比于在表面不设置凹部115而通过印刷法形成了表面电极的情况，短路电流和开路电压增大了的太阳能电池输出特性的太阳能电池单元。
实施方式2.
图4是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的结构的一个例子的部分剖面图。该图也与图2同样地，示出了与栅电极垂直的方向的剖面的一部分。本实施方式2的太阳能电池具有表面电极110埋入到硅基板101的表面中形成的凹部115而形成，并且N型扩散层102具有在受光部以及凹部115中具有相同的N型杂质的浓度的构造。另外，对与实施方式1相同的构成要素，附加同一符号而省略其说明。通过本实施方式2的太阳能电池的构造，形成深度方向厚、且宽度细的埋入电极而作为表面电极110。
接下来，说明这样的构造的太阳能电池的制造方法。图5-1～图5-5是示意地示出本实施方式2的太阳能电池的制造方法的一个例子的部分剖面图。在这些图中，示出了与图4对应的剖面。
首先，与实施方式1的图3-1～图3-3同样地，作为硅基板101，准备P型多结晶硅基板，在该硅基板101的一方的主面上，通过激光刻绘法等方法以成为表面电极110的形状的方式形成了凹部115之后，使用利用碱溶液的各向异性蚀刻，与表面的粗面化一起，去除凹部以及基板表面的缺陷区域，使磷等N型杂质扩散到硅基板101表面而形成N型扩散层102。另外，以下，将形成了凹部115的表面中的凹部115以外的区域称为凸部。接下来，直至表面成为疏水性，浸渍到氢氟酸水溶液中，去除硅基板101表面中形成的磷玻璃膜。
之后，仅使硅基板101的表面的凸部接触到包含甲基丙烯酸甲酯以及偶氮二异丁腈等聚合开始剂的溶液的液面之后，使溶剂干燥而仅在凸部中形成甲基丙烯酸甲酯膜。此时，使溶液的粘度增大，并且，使用例如乙烯醇和水那样的极性大的单体以及溶剂，从而可以降低向具有疏水性表面的硅基板101的润湿性，抑制掩模材料浸入到凹部115。另外，通过旋涂法等涂覆法，在硅基板101的背面整体也涂覆甲基丙烯酸甲酯膜。之后，对硅基板101加热而使甲基丙烯酸甲酯聚合，在硅基板101的表面和背面中形成聚甲基丙烯酸甲酯膜130(图5-1)。由此，在硅基板101的除了凹部115的表面和背面中，通过聚甲基丙烯酸甲酯膜130形成掩模。
接下来，使用具有可以完全包含电极印刷部的大小的开口部的印刷掩模，在硅基板101的表面(聚甲基丙烯酸甲酯膜130以及槽部分)上的整体中通过丝网印刷法印刷包含银的浆料，形成表面电极形成部110A(图5-2)。
之后，对硅基板101加热，而使在硅基板101的表面上以及背面上形成的聚甲基丙烯酸甲酯膜130灰化之后，洗净而去除聚甲基丙烯酸甲酯掩模，并且除去掩模上形成的多余的含有银的浆料(图5-3)。由此，仅在凹部115上形成表面电极形成部110A。
接下来，在硅基板101的没有实施激光加工的背面的全面，通过丝网印刷法等方法印刷包含铝粉末的浆料，并且，通过丝网印刷法等方法在硅基板101的背面的规定的位置(未图示)印刷包含银的浆料，形成背面电极形成层120A(图5-4)。
之后，在例如700℃前后的温度下焙烧硅基板101，而形成表面电极(栅电极111)和背面电极(背侧集电电极121)。由此，表面电极以及背面电极、与硅基板101之间电接触，并且由于高温而背面电极材料的铝比硅内的背面中形成的N型导电层更深地侵蚀并扩散到硅内，在与硅基板101的背面侧的背面电极(背侧集电电极121)的边界附近形成背面电场层104(图5-5)。
进而，为了降低受光面侧电极的电气电阻，期望使电极剖面积增大，所以在已经形成的电极上通过镀覆法等使金属析出，从而可以降低电极的电气电阻。但是，在该情况下，与电极厚度一起电极宽度也增大，从而存在电极覆盖太阳能电池的发电区域，有效地对发电作出贡献的受光面积减少，输出电流降低这样的问题。因此，为了不使有效对发电作出贡献的受光面积减少地降低受光面侧电极的电气电阻，需要在保持电极宽度尽量细化的状态下增大电极厚度。
因此，在包含镍离子的镀覆槽中浸渍了一部分的状态的海绵辊上，将相对硅基板表面成为凸部的上述焙烧后的受光面侧电极配置成接触到海绵辊，从而使镍的析出区域限定于电极的厚度方向，抑制电极宽度的增大的同时使电极高度增大。在该镀覆时，可以对单元受光面侧照射光而利用太阳能电池的电动势来实施镀覆，也可以从外部供给电力来进行电解镀覆。由此，不会使有效地对发电作出贡献的受光面积减少而可以降低受光面侧电极的电气电阻，可以制造发电效率优良的太阳能电池。
然后，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD：PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition)法，形成由非晶氮化硅膜构成的反射防止膜103，进行退火，从而得到图4所示的太阳能电池。
另外，该反射防止膜的形成也可以在电极印刷前或者电极印刷、干燥后并且电极焙烧前等进行，在该情况下，即使不经由上述退火工序，也可以通过电极焙烧时的高温，从由非晶氮化硅膜构成的反射防止膜103向基板内部以及基板和反射防止膜界面进行氢供给，而使基板内部的缺陷、硅基板和反射防止膜界面附近的缺陷成为惰性化(钝化)。
在上述说明中，以使用了硅基板101的太阳能电池为例子进行了说明，但在硅以外的、并且太阳能电池以外的还包含有机的半导体装置、器件中也可以应用本发明。另外，在上述说明中，说明了使用多结晶基板来形成受光面电极等的情况，但还可以应用于单结晶基板、成为两面受光面的两面发电型的太阳能电池。
此处，示出评价通过实施方式2的方法制作出的太阳能电池的特性而得到的结果。以通过上述方法制造出的太阳能电池作为实施例2。另外，以除了不进行利用激光刻绘法的硅基板101的凹部115形成加工并且不进行利用甲基丙烯酸甲酯的掩模形成而使用具有电极形状的开口的掩模用含有银的浆料印刷表面电极110以外，与上述同样地制作出的太阳能电池为比较例2。
表2是示出与比较例2进行了比较的实施例2的太阳能电池的输出特性的表。此处，针对各太阳能电池，实际上使电池动作，作为太阳能电池输出特性，测定光电变换效率(％)、曲线因子(％)、短路电流密度(mA/cm2)以及开路电压(V)，计算相对比较例2的实施例2的各值。
[表2]
| 光电变换效率 | 曲线因子 | 短路电流密度 | 开路电压 | |
| 实施例/比较例 | 1.04 | 1.01 | 1.02 | 1.01 |
在实施例2中，无需使用昂贵的光刻等，而通过激光刻绘法等方法形成凹部115，对基板表面进行疏水化处理，使用提高了疏水性的溶液，在凹部115以外的部分自匹配地形成掩模，使用丝网印刷法等印刷法，仅在凹部115部分简便地形成了金属电极，但如表2所示，得到相比于不形成凹部115而形成表面电极110的比较例2，短路电流以及曲线因子、开路电压、甚至发电效率更优良的太阳能电池。
接下来，说明相对以往技术的本实施方式2的效果。在实施方式2中，通过激光刻绘法、机械刻绘法、放电加工法、喷砂法、氢氟酸中的金属催化剂和硅的接触部的局部的蚀刻等的槽加工方法，在基板表面形成凹部，利用由该凹部形成的台阶，从而无需使用光掩模等，而可以在半导体基板上形成期望的掩模图案的掩模。这样的处理工序特别适用于形成太阳能电池的埋入电极的情况。
虽然已知通过在深度方向上加厚埋入电极，即使电极宽度变细，也可以降低电阻，所以可以增大太阳能电池的受光面积，但由于如下那样的问题而此前难以用于量产。
在一般使用的光刻法中，在通过旋涂法等均匀地形成了有机膜之后，将通过光掩模设成期望的图案形状的光，在有机膜上进行曝光、显影，而得到期望的图案的掩模。对于这样的处理工序，由于工序复杂并且成本高，所以不适合于太阳能电池的制造。另外，特别在如太阳能电池基板那样具有被称为纹理的以光封闭为目的的凹凸的基板中应用光刻法的情况下，存在由于该凹凸而曝光位置偏移焦点高度，而产生局部的曝光不足、分辨率降低等这样的问题。
因此，作为利用光刻以外的方法的埋入电极形成方法，例如在专利文献2中，提出了使用激光对掩模以及太阳能电池的电极进行图案化的方法。具体而言，在使与基板不同的导电类型的杂质扩散到半导体基板表面之后，在半导体基板的单面全面中形成掩模膜，通过使用了激光的掩模开口，形成掩模图案，通过湿式蚀刻去除用激光开口的部分的损伤，接下来，再次进行杂质扩散而形成了选择发射极构造之后，浸渍到镀覆液，而在用激光开口的非掩模部中形成埋入电极。
但是，在该方法的情况下，将掩模用于第2次的杂质扩散的掩模，并且还原样地用作反射防止膜，所以需要耐高温的掩模，需要在高温下形成掩模。因此，在高温下进行2次杂质扩散、并且在高温下形成掩模，所以存在由于工序自身的长时间化而导致时间损失，由于高温工序的长时间化而导致基板质量劣化这样的问题。由于高温引起的基板质量劣化在多结晶半导体基板中特别显著，为了用多结晶硅基板制作高效的太阳能电池而必须的通过氮化硅膜实现的硅表面惰性化(钝化)的效果、和基板内部的惰性化(体内钝化)的效果丧失。
针对这些以往例，根据本实施方式2的方法，可以通过最初的化学溶液处理，去除利用激光等加工凹部115时的加工损伤，在凹部115形成之后，进行杂质扩散，自匹配地通过掩模材料被覆凸部，在凹部115中形成埋入电极，所以具有没有加工损伤，并且可以通过一次的杂质扩散(高温工序)形成埋入电极这样的优点。其结果，可以抑制基板质量劣化。
另外，在当前太阳能电池的电极形状形成中主要使用的丝网印刷法中，在电极的细线化中存在界限，但根据该方法，具有通过激光等形成开口而使其进一步变窄，并且即使向凹部的印刷掩模的对位精度低也可以在凹部中形成电极图案这样的优点。
进而，在凹部115中通过印刷法等形成表面电极110，所以可以在凹部115中埋入电极，并且更细且具有厚度，并且可以增大与硅基板的接触面积，其结果，可以形成自身电阻小并且与硅基板的接触电阻小的电极。因此，可以以使电阻小、且半导体基板的受光面中所占的电极面积小、且受光量增大的方式，形成电极。
进而，以往，在反射防止膜103形成之后在反射防止膜103上印刷含有银的浆料，以使浆料侵食、贯通反射防止膜103而到达硅基板101的方式，在高温下进行焙烧处理，所以在此也导致基板质量劣化。但是，根据本实施方式2，可以形成无需在之间夹着反射防止膜103而与基板直接接触的电极，可以防止由于形成表面电极110而使基板质量劣化。
另外，实施方式2还可以应用于多结型太阳能电池、两面受光型太阳能电池、背面结型太阳能电池、PN结型太阳能电池、PIN型太阳能电池、非晶硅太阳能电池、硅类以外的太阳能电池等。
另外，在实施方式2中，示出了通过仅使形成了凹凸的半导体基板的凸部接触到包含高分子或者高分子单体的液并使溶剂干燥而形成有机膜的情况，但在半导体基板的凸部中形成薄膜的方法不限于此。例如，也可以仅使半导体基板的凸部接触到包含金属离子的溶液中，通过镀覆法仅在凸部中堆积金属膜，也可以通过气相生长法，按照针对半导体基板中形成的凹部的台阶被覆性低的条件进行成膜，从而仅在凸部中形成薄膜。
另外，在上述实施方式1～2中，示出了在P型硅基板101的第1主面上形成N型扩散层102，而得到PN结的情况，但本发明还可以应用于在N型硅基板的第1主面上形成P型扩散层而形成了PN结的太阳能电池。
实施方式3.
在本实施方式3中，说明在印刷电路板的通孔中插入元件部件的端子而焊接的安装方法。
图6是示意性地示出本实施方式3的印刷电路板和电路元件部件端子的连接状态的一个例子的部分剖面图。该图示出沿着印刷布线的剖面的一部分。在本实施方式3的印刷电路板300中，在基板301的第1主面和第2主面形成了规定的形状的印刷布线302，在印刷布线302上的规定的位置，形成了在厚度方向上贯通基板301的通孔315。在该通孔315内的侧面，形成了用于连接第1主面与第2主面的印刷布线之间的铜布线303。另外，在通孔315的周围，形成了比周围更高的凸部310。另外，具有在向该通孔315插入了电路元件部件的端子331的状态下，焊料320被埋入到通孔315而形成的构造。通过这样的印刷电路板300的构造，形成深度方向厚、且焊料面积少的焊料320。
接下来，说明这样的构造的印刷电路板的制造方法。图7-1～图7-6是示意地示出实施方式3的印刷电路板的制造方法的一个例子的部分剖面图。首先，如图7-1所示，重叠多个将使环氧等热硬化性树脂熔融而得到的溶液浸渍到玻璃纤维而得到的材料(预浸料坯)，制作由铜箔和未图示的感光性膜夹住的基板301，使用元件部件和基板301上形成的电路布线的接触部位(即，通孔的形成位置)成为凹部352的模具351，对其进行加热加压。由此，如图7-2所示，在表面(第1主面和第2主面)形成具有凸部310的基板301。即，以使成为印刷电路板的玻璃环氧树脂基板上形成的电路布线、和元件部件的端子的接触部位(通孔的形成位置)成为凸部310的方式，形成形成了凹凸的基板301。
之后，如图7-3所示，通过照相制版法在感光性膜中形成期望的电路图案，通过蚀刻在电路中去除不需要的铜箔部分而形成电路图案(印刷布线302)。此时，以对凹部对焦的方式进行曝光，以降低凸部310的分辨率。另外，在需要对台阶部分进行曝光的情况下，预先使台阶部分成为斜面，使曝光量充分。另外，该印刷布线302(电路图案)的形成是一个例子，也可以通过其他方法形成。例如，也可以使元件部件和电路布线的接触部位(通孔的形成位置)中的凸部310的高度高于电路布线部的凸部的高度，形成3阶段的台阶，以使镀覆液接触至电路布线的凸部的方式，仅将其单面浸渍到镀覆液，通过非电解镀覆、电解镀覆形成。
接下来，如图7-4所示，在元件部件的端子和基板301的接触部等需要通孔的部位进行钻孔加工，从而在基板301中形成孔，形成通孔315。之后，如图7-5所示，接着非电解通过电解铜镀覆在通孔315内进行铜布线303，使基板301的表面和背面之间导通，从而制作印刷电路板300。
然后，如图7-6所示，从印刷电路板300的通孔315的表面(第1主面)朝向背面(第2主面)通过元件部件的端子331临时固定之后，使印刷电路板300的背面侧的凸部310接触到成为熔融焊料341通过马达等从槽喷出的状态的喷流部分342。由此，元件部件被焊接到印刷电路板300(流浸渍焊接)。
另外，在上述中，通过印刷电路板300自身形成了凸部310，但无需一定使用基板301，也可以在形成通孔315时安装固定器等铆钉状的金属等，从后安装等来形成。
但是，在通过通孔315的焊接中一般使用的流浸渍焊接中，在通过焊料喷流部分342时为了使向通孔315的焊料上升充分，需要对印刷电路板300(电路支撑体)充分进行加热，因此存在对元件部件以及印刷电路板300造成热性的损伤这样的问题。由于成为无铅焊料，该问题变得更显著。
但是，根据本实施方式3，将进行流浸渍焊接的印刷电路板300上的区域作为凸部310，可以减小与焊料喷流部分342接触的印刷电路板300(电路支撑体)的面积，另一方面，可以增大向通孔315的焊料接触面积，所以通孔315的形成位置以外的印刷电路板300(电路支撑体)、元件不会受到热应力，可以减少由于弯曲、热引起的破坏，并且可以减少焊料面积。另外，起到粘接强度变高，可以实现高密度的安装这样的效果。
进而，通过使凸部多级化，在图案形成工序中可以仅通过一次形成不同的多个图案，所以具有可以提高生产性这样的效果。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的半导体装置的制造方法对自匹配地形成电极的情况是有用的，特别适用于太阳能电池的表面电极的制造。
Claims (5)
1.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
凹部形成工序，在半导体基板上形成凹部；
第2导电类型半导体层形成工序，在第1导电类型的所述半导体基板的表面形成作为包含第2导电类型的杂质的半导体层的第2导电类型半导体层；以及
表面处理工序，通过使渗入了蚀刻液的化学溶液保持体接触到所述半导体基板的形成了所述凹部的面侧的与所述凹部对应的区域以外的区域，对所述半导体基板的与所述凹部对应的区域以外的区域提供所述蚀刻液，进行表面处理，使得成为与所述凹部相比所述杂质为低浓度的表面。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在所述第2导电类型半导体层形成工序中，在所述第1导电类型的所述半导体基板的表面，使所述第2导电类型的杂质扩散而形成所述第2导电类型半导体层，
在所述表面处理工序中，对所述半导体基板的与所述凹部对应的区域以外的区域的所述第2导电类型半导体层进行蚀刻。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在所述表面处理工序中，进而使所述半导体基板的形成了所述凹部的面侧的与所述凹部对应的区域接触到包含金属离子的溶液中，通过镀覆法在与所述凹部对应的区域中形成金属膜。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，
在所述表面处理工序中，对形成了所述第2导电类型半导体层的所述半导体基板照射光而发生电动势，同时进行镀覆。
5.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：
凹部形成工序，在半导体基板上形成凹部；
第2导电类型半导体层形成工序，在第1导电类型的所述半导体基板的表面形成作为包含第2导电类型的杂质的半导体层的第2导电类型半导体层；以及
表面处理工序，使形成了所述凹部的面接触到蚀刻液面，通过在所述凹部中保持气泡，对形成了所述凹部的面侧的与所述凹部对应的区域以外的区域进行蚀刻，进行表面处理，使得成为与所述凹部相比所述杂质为低浓度的表面。
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