JP2004233109A

JP2004233109A - 多結晶シリコン基板の抵抗測定方法

Info

Publication number: JP2004233109A
Application number: JP2003019532A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takahashi; 宏明高橋; Kenji Fukui; 健次福井; Katsuhiko Shirasawa; 勝彦白澤; Tatsumi Maeda; 辰巳前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】多結晶シリコン基板では抵抗測定値のばらつきが大きいため、測定点数を多く取らなければならないという問題があった。
【解決手段】多結晶シリコン基板６の抵抗測定方法であって、この多結晶シリコン基板６上に四本以上のライン状の導電体７を平行に配設し、この導電体７の外側二本７ａ、７ｄに電流を流して内側の導電体７ｂ、７ｃ間の電位差を読み取ることによって抵抗を測定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多結晶シリコン基板の抵抗測定方法に関し、特に太陽電池の表面抵抗率などを測定するのに好適な多結晶シリコン基板の抵抗測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン基板の表面抵抗率や拡散層のシート抵抗を測定する方法として最も一般的に使用されているのは四探針法と呼ばれる方法である。四探針法による一般的な抵抗率測定方法を図２に示す。図２において１および４は電流用プローブ、２および３は電圧用プローブ、６はシリコン基板を示す。
【０００３】
シリコン基板６上に一直線に並んだ四本のタングステンカーバイトもしくはオスミウム合金などからなる金属プローブ１〜４を一本あたり２００ｇ程度に加圧しながら外側の二本のプローブ１、４に定電流電源により電流を流し、内側の二本のプローブ２、３の間の電位差を測定することによって抵抗率ρを算出する。
【０００４】
この場合、プローブ１〜４が接する位置からシリコン基板６の表面の外周端部までの距離ａがプローブ１〜４間のピッチＳに比して十分大きければ（ａ＞１０Ｓ）、抵抗率ρは、ρ＝（Ｖ／Ｉ）・２πＳ〔Ω・ｃｍ〕で算出される。また、距離ａは、実用上ａ＞２Ｓであれば、誤差数％以内にとどまる。
【０００５】
プローブ１〜４の間ピッチＳは１．０ｍｍのものが一般的であり、１．５９ｍｍのものも市販されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年太陽電池にはその製造コストの観点から単結晶シリコン基板よりも多結晶シリコン基板が多用されている。また、使用する多結晶シリコン基板も大型化している。さらに、多結晶シリコン基板は様々な面方位の結晶粒から形成されており、その粒径は１ｍｍ程度のものから数ｃｍのものまで様々である。
【０００７】
このような事情から従来の四探針抵抗測定法ではプローブ１〜４の間隔が１ｍｍあるいは１．５９ｍｍと狭いため、多結晶シリコン基板６の全面を誤差なく測定するためには、その測定ポイントを増やす必要があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、多結晶シリコン基板では抵抗測定値のばらつきが大きいため、測定点数を多く取らなければならないという従来の問題点を解消した多結晶シリコン基板の抵抗測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る多結晶シリコン基板の抵抗測定方法では、多結晶シリコン基板上に四本以上のライン状の導電体を平行に配設し、この導電体の外側二本に電流を流して内側の導電体間の電位差を読み取ることによって抵抗を測定することを特徴とする。
【００１０】
上記多結晶シリコン基板の抵抗測定方法では、前記導電体は導電ゴムであったほうがよい。
【００１１】
また、上記多結晶シリコン基板の抵抗測定方法では、前記導電体は熱硬化型導電性ペーストであってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図である。本発明で測定される多結晶シリコン基板は、例えば鋳型内でシリコン融液の凝固する領域を徐々に移動させて全体を凝固させる一方向凝固させた鋳塊を柱状に切り出して５０〜８００μｍ程度の厚みにスライスしたものである。このような多結晶シリコン基板は様々な面方位の結晶粒が存在し、その粒径も１ｍｍ程度のものから数ｃｍのものまで様々である。
【００１３】
本発明の多結晶シリコン基板６の上に１０ｍΩ以下程度の導電率を有する四本の導電体７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を平行に配設して外側の二本７ａ、７ｄに２０ｍＡ程度の電流を流す。そのときの内側二本７ｂ、７ｃの電位差を読み取ることによって抵抗を算出する。
【００１４】
この場合、電流は多結晶シリコン基板６の抵抗の最も低い経路を通って流れるが、電位差を測定する２本の導電体７ｂ、７ｃもライン状に形成されていることから、従来の方法では膨大なポイント数を測定しなければなかなか見つけられなかった抵抗の低い経路を通って自然と電流が流れるため、最も抵抗の低い経路での測定を行うことができる。ちなみに、従来の方法で膨大なポイント数の測定を同時に行うということも考えられるが、膨大なポイント数の測定を同時に行うととなりの測定ポイントの影響を受けことから同時には測定できない。
【００１５】
このようにすることにより、多結晶シリコン基板６の広い領域の抵抗を短時間に測定することが可能になり、多結晶シリコン基板６の全面で発電する太陽電池の特性を正しく評価できる。
【００１６】
結晶粒により面方位が異なるが、その面方位の違いにより、酸化速度や拡散係数が異なる。酸化速度が異なれば、拡散時のリンガラスの膜厚が変わるため、拡散ソースの量が異なる。つまり、面方位の違いにより拡散の状態はそれぞれ異なる。従来の測定方法によればそこからランダムに抽出した面の測定しかしていないことになるため、正確に基板全部の評価をするためには膨大な測定ポイントが必要になる。しかし、太陽電池は基板全面で特性を出すものであり、基板全部の粒界も含めた広範囲の抵抗値を測定した方が太陽電池として必要な真の基板の代表値に近い値になる。
【００１７】
なお、より正確な測定を行うためには、多結晶シリコン基板６を用いて太陽電池素子を形成したときのフィンガー電極のパターンで測定すればよいが、簡易化を目的とする場合は、電流を流す外側の二本の導電体７ａ、７ｄの間に、電位差を測定する最低二本の導電体７ｂ、７ｃを設ければよい。すなわち、例えば電位差を測定する二本の導電体７ｂ、７ｃの間の中央にさらに１本の導電体を設けて内側の３本の導電体間のそれぞれの電位差を測定すれば正確性は２倍になる。
【００１８】
このような導電体７としては、例えば１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．３ｍｍの多結晶シリコン基板６を測定する場合、長さ２ｍｍ×幅１４５ｍｍのライン状の導電体７を基板６の端部から２．５ｍｍのところに電流供給用の外側の２本の導電体７ａ、７ｄを配設し、さらにその内側の２．５ｍｍのところに電位差検出用の内側の２本の導電体７ｂ、７ｃを配設して測定すればよい。
【００１９】
上記導電体７は導電ゴムであることが望ましい。この場合、導電ゴムからなるライン状の導電体７を多結晶シリコン基板６上に載置し、その上から同型状の金属部材（不図示）で押しつけて測定する。このようにすることにより、多結晶シリコン基板６に傷をつけることなく非破壊で広域の抵抗を測定することが可能になる。また、導電ゴムであれば柔軟性があるため多結晶シリコン基板６に密着させることが可能であり、より正確な測定が可能になる。
【００２０】
このような導電ゴムとしては、導電性粒子を弾性エストラマーで結着したものなどがある。この導電性粒子には１０〜１０００μｍの粒径を有する金、銀、銅などの金属粒子、もしくはこれらの表面に貴金属メッキを施したもの、またはポリマー粒子や無機物粒子の表面に貴金属メッキを施したものなどがある。また、弾性エストラマーには、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴムなどがある。この弾性エストラマー中に導電粒子を５０〜９５体積％程度含有させて、その硬度（ＪＩＳＡＨｓ）が１０〜８０程度になるようにすればよい。
【００２１】
また、この導電体７は熱硬化型導電性ペーストであってもよい。このような導電ペーストとしては、例えばアモルファスシリコン太陽電池で使われているような２００℃以下で硬化する熱硬化型導電性ペーストやＰＳＧ（リンガラス）を含有する熱硬化型導電性ペーストを用いることができる。この熱硬化型導電性ペーストとしては、例えば分子量が９００以上のエポキシ樹脂とこのエポキシ樹脂に対する重量比率が４〜１０の銀粉末と、エポキシ樹脂を硬化させための例えばイミダゾール系硬化剤とを含むものなどがある。このような導電ペーストを多結晶シリコン基板６の所定箇所に平行に４本以上ライン状に塗布して１５０〜２００℃で乾燥させて抵抗率を測定するための端子として用いる。
【００２２】
このようにすることにより、導電体７と多結晶シリコン基板６は隙間なく密着するためより正確な測定を行うことが可能になる。なお、この測定は多結晶シリコン基板６の全品について行う必要はなく、抜き取り検査用の多結晶シリコン基板６に上述のような熱硬化型導電性ペーストを塗布して抵抗を測定すればよい。
【００２３】
製造ラインを流れる多結晶シリコン基板６の全品を検査する場合は、平行に配設した４本以上のライン状の導電ゴム７を検査装置の当接部材（不図示）の先端に固定して多結晶シリコン基板６に順次押圧して測定することもできる。この場合、一つの多結晶シリコン基板６を９０度回転させて２方向の抵抗率を測定すると、出力特性の良好な方向を判別でき、その方向にフィンガー電極（不図示）を形成できるようになる。したがって、そのウェハーに固有の特性をより効果的に引き出して高効率な太陽電池を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明による多結晶シリコン基板の抵抗測定方法は、多結晶シリコン基板上に四本以上のライン状の導電体を平行に配設し、この導電体の外側二本に電流を流して内側の導電体間の電位差を読み取ることによって抵抗を測定することから、広域の抵抗を短時間に正確に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多結晶シリコン基板の抵抗測定方法を説明するための図である。
【図２】従来の多結晶シリコン基板の抵抗測定方法を示す図である。
【符号の説明】
６：多結晶シリコン基板、７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）：ライン状の導電体

Claims

多結晶シリコン基板の抵抗測定方法であって、前記多結晶シリコン基板上に四本以上のライン状の導電体を平行に配設し、この導電体の外側二本に電流を流して内側の導電体間の電位差を読み取ることによって抵抗を測定することを特徴とする多結晶シリコン基板の抵抗測定方法。
前記導電体が導電ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン基板の抵抗測定方法。
前記導電体が熱硬化型導電性ペーストであることを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコン基板の抵抗測定方法。