JP2006525658A - 自己整合金属被膜付き半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二組の金属被膜の間と反対種伝導型を有する領域の間の短絡の危険をもたず、廉価でもある半導体デバイスを製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、次のステップを含む半導体デバイスの製造方法に係り、すなわち第１の導電型を有する不純物処理領域を半導体基板の第１の主面に形成し、少なくとも一つの窓部を作成するステップと、第１の金属被膜域を不純物処理領域上に堆積するステップと、誘電体層を少なくとも窓部と第１の金属被膜域とに堆積するステップと、少なくとも第１の開口を窓部において誘電体層内に蝕刻し、第２の導電型を有する不純物処理領域を収容し、その一方で半導体基板の非不純物処理領域を不純物処理領域間に側方配置するステップと、基板を不純物処理して第２の導電型を有する不純物処理領域を生成するステップと、第２の金属被膜域を堆積するステップとである。特に、薄肉層の太陽電池への応用分野がある。
【解決手段】本発明は、次のステップを含む半導体デバイスの製造方法に係り、すなわち第１の導電型を有する不純物処理領域を半導体基板の第１の主面に形成し、少なくとも一つの窓部を作成するステップと、第１の金属被膜域を不純物処理領域上に堆積するステップと、誘電体層を少なくとも窓部と第１の金属被膜域とに堆積するステップと、少なくとも第１の開口を窓部において誘電体層内に蝕刻し、第２の導電型を有する不純物処理領域を収容し、その一方で半導体基板の非不純物処理領域を不純物処理領域間に側方配置するステップと、基板を不純物処理して第２の導電型を有する不純物処理領域を生成するステップと、第２の金属被膜域を堆積するステップとである。特に、薄肉層の太陽電池への応用分野がある。
Description
本発明は、半導体基板の同一面上に配置した自己整合金属被膜付き半導体デバイスの製造方法に関する。例えば、この種デバイスは一組の入れ子にされた櫛形金属被膜を有する太陽電池であり、単結晶シリコン薄膜層上の太陽電池の製造に特に適した方法である。明らかに、本方法は特に櫛形をなす入れ子型金属被膜付きの他の半導体デバイスに適用することができる。
米国特許第６４２６２３５号明細書には、太陽電池製造方法の説明が含まれる。本文献中、太陽電池は、背面上に、噛みあう形状になるように離間介挿した二組の櫛形金属被膜を有し、その前面が照射される。本文献中に記載された電池と同じ太陽電池の一例を含む図１Ａを、参照する。同図中、参照符号１は第１の導電型、例えばｐ型を有する半導体材料で出来た基板を表わし、第２の導電型（ｎ＋）でもって不純物処理した面上に層３を備える。例えばシリコンで出来た基板１はアノードとして用いられ、その一方で層３はカソードとして用いられる。この層３は、一部を部分的に除去して基板１を露出させる。次に少なくとも一つの酸化層４を層３上に堆積し、基板１を露出させ、酸化層４内に開口を形成し、先ず基板１に、続いて層３に到達させ、アノード用の第１組の櫛形金属被膜５とカソード用の第２組の櫛形金属被膜６に接続するアノード及びカソードに対応する反対種の伝導型をもって半導体域を画定する。これら二組の櫛型金属被膜５，６は、離間介挿される。本例では、第１組の櫛形金属被膜５が電池のアノードに対応し、第２組の櫛形金属被膜６が電池のカソードに対応する。
二組の櫛形金属被膜５，６は誘電体層４上方に延びているが、明らかに互いに当接させてはならず、何故ならこれが短絡を生むことになるからである。しかしながら、櫛型金属被膜の組５，６を互いに正確に配置することは非常に困難である。これらの櫛形金属被膜は通常、スクリーン印刷により作成される。異なる組に属する二つの連続する金属被膜を隔てる距離を最小化し、かくして出来る限りより大きな面積を金属被膜化しなければならず、何故ならこれらの金属被膜もまた電池の背面に配置されるが故に光を反射するからである。この距離は通常は、高性能太陽電池を得るため約１０から１００マイクロメートルまでもの間にある。この種距離では、二組の櫛形金属被膜間の短絡の危険は大である。
最終ステップは、脆弱化層が基板よりも先に配設してある場合、数組の櫛形金属被膜上方に電気的絶縁支持体を固着して基板から薄膜層を仕切れるようにすることからなる。接着による取り付けは簡単ではなく、何故なら支持体をその上に配置することになる金属被膜の組が金属被膜に起因する幾つかの起伏要素を備え、接着剤の厚みが一様にならないからである。
欧州特許出願第０７７６０５１号公開明細書にもまた、電池背面に配置した二組の離間介挿した櫛型金属被膜を有する太陽電池が記載されている。図１Ｂは、この種太陽電池を概略示すものである。第１組の櫛形金属被膜１２は、例えばアルミニウムで出来ており、第１の導電型（ｎ＋型）を有する表層１１でもって覆われた半導体基板１０内に堆積してある。図１Ｂの部分は、櫛内の一連の歯を示すに過ぎない。適当な熱処理をこの組の櫛形金属被膜１２に加え、それが第１の導電型を有する層を介してのみ基板内で拡散させ、第２の導電型（ｐ＋型）に対応するパターン１３を形成するようにし、このパターン１３が第１の導電型を有する層１１の領域１４により互いに仕切られた歯を含むようにする。酸化層１５が表面に堆積してあり、第１組の金属被膜１２と第１の導電型を有する層１１の領域１４を覆っている。酸化層１５を局部的に除去し、領域１４を露出させる。導電層１６を、表面に堆積する。この層１６は、導電帯１２上の酸化層１５と第１の導電型を有する層１１の領域１４上方にある。この導電層１６は、第１の導電型を有する領域１４と協働する第２組の金属被膜の形成に寄与する。図１Ａの構造とは異なり、二組の櫛形金属被膜１２，１６は誘電体層１５により互いに電気的に絶縁してある。この種太陽電池の不利は、それらが隣接するが故に第１の導電型を有する領域１４と第２の導電型を有するパターン１３との間で短絡する危険がある点にある。
本発明の目的は上記した不利をもたない、すなわち二組の金属被膜の間と反対種伝導型を有する領域の間の短絡の危険をもたず、廉価でもある半導体デバイスを作成する方法を提案するものである。
半導体デバイスの製造方法は、以下のステップを含む。すなわち、
第１の導電型を有する不純物処理領域を半導体基板の第１の主面に形成し、この領域を画定する少なくとも一つの窓部を作成するステップと、
第１の金属被膜域を、第１の導電型を有する不純物処理領域上に堆積するステップと、
少なくとも窓部と第１の金属被膜域とに誘電体層を堆積するステップと、
少なくとも第１の開口を窓部にて誘電体層内に蝕刻して基板を露出させ、この基板に第２の導電型を有する不純物処理領域を収容し、その一方で前記半導体基板の非不純物処理領域を前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域と前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域との間に側方配置するステップと、
基板を不純物処理して第２の導電型を有する不純物処理領域を生成するステップと、
第２の金属被膜域を堆積し、誘電体層を被膜し、第２の導電型を有する不純物処理領域に当接させるステップとを含む。
第１の導電型を有する不純物処理領域を半導体基板の第１の主面に形成し、この領域を画定する少なくとも一つの窓部を作成するステップと、
第１の金属被膜域を、第１の導電型を有する不純物処理領域上に堆積するステップと、
少なくとも窓部と第１の金属被膜域とに誘電体層を堆積するステップと、
少なくとも第１の開口を窓部にて誘電体層内に蝕刻して基板を露出させ、この基板に第２の導電型を有する不純物処理領域を収容し、その一方で前記半導体基板の非不純物処理領域を前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域と前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域との間に側方配置するステップと、
基板を不純物処理して第２の導電型を有する不純物処理領域を生成するステップと、
第２の金属被膜域を堆積し、誘電体層を被膜し、第２の導電型を有する不純物処理領域に当接させるステップとを含む。
かくして、得られた半導体デバイスは廉価であり、何故ならその実装期間中は先行技術とは異なり平板印刷ステップは一切使用せず、これらの平板印刷ステップは高価であって好適な太陽電池応用分野とは工業的に相容れないからである。
第１の導電型を有する不純物処理領域は、第１の導電型を有する不純物処理層を基板の主面上に堆積し、窓部を蝕刻して第１の導電型を有する不純物処理層内に基板を露出させることで作成することができる。
一変形例として、第１の導電型を有する不純物処理領域は、基板の主面上に誘電体層を形成し、表面剥離ペースト剤を用いてスクリーン印刷により誘電体の一部を表面剥離し、第１の導電型を有する将来の不純物処理領域の輪郭周りに表面剥離域を形成し、そこで表面剥離域を不純物処理し、続いて残留誘電体を除去して窓部を形成することで作成することができる。
別の変形例では、第１の導電型を有する不純物処理領域は、基板の主面上に誘電体層を形成し、表面剥離ペースト剤を用いてスクリーン印刷により誘電体層の一部を表面剥離し、第１の導電型を有する将来の不純物処理領域の輪郭周りに表面剥離域を形成し、そこで表面剥離域を不純物処理し、残留誘電体が窓部を形成することで作成することができる。
少なくとも一つの蝕刻は、微細蝕刻を生み出し得るレーザにより行なうことができる。
一変形例として、この蝕刻は誘電体材料を表面剥離できるペースト剤を用いてスクリーン印刷により蝕刻することができる。
少なくとも一つの金属被膜域を、スクリーン印刷により堆積する。
第１の導電型を有する不純物処理領域と第２の導電型を有する不純物処理領域は、互いに入れ子にすることができる。
第１開口は面積を窓部よりも小さくし、基板の非不純物処理領域が形成できるようにする。
第１の金属被膜域は、窓部ステップの前後で第１の導電型を有する不純物処理領域に堆積することができる。
第１の導電型を有する不純物処理層の蝕刻が半導体基板を侵食して不純物処理領域間のあらゆる短絡を防止するならば、それは好ましいことである。第２の金属被膜域用の堆積ステップは、第２の導電型を有する不純物処理領域を生成し、第２の金属被膜内の材料をアニール処理して第１の開口にて基板内に拡散させる基板不純物処理ステップに先行させることができる。
この基板は、脆弱化層と薄膜層で、脆弱化層が深みにある積層体から形成することができ、第１の導電型を有する不純物処理層を堆積する基板の主面を薄膜層の面とする。
この方法は、第２の金属被膜域を電気絶縁支持体上に固着するステップを含む。
このステップには、脆弱化層にて基板から薄膜層を解離するステップを続けることができる。
本方法には、解離した側の薄膜層を保護するステップを含ませることができる。
第１の開口を蝕刻するステップは、第１の金属被膜域に第２の開口を蝕刻し、第１の金属被膜域内に金属被膜片を露出させるステップを含むことができる。
第２の金属被膜域のための堆積ステップが、第２の開口を覆うことはない。
このデバイスは、一つ或いは幾つかの太陽電池で形成することができる。太陽電池は、直列にかつ／又は並列に接続することができる。
本発明は、添付図面を参照し、純粋に情報目的に提供され、決して限定するものではない例示実施形態の説明を読んだ後でより良好に理解されよう。
以下に説明する異なる図面の同一の或いは同様の或いは等価な部分は、同一の参照符号を用いて表記してあり、一つの図から次の図への切り替えを容易にしてある。
図面中に示した異なる部分は、図面がより簡単に読み取れるよう必ずしも同一寸法で図示してはいない。
ここで、本発明になる方法を用いて得られる半導体デバイスの断面図を示す図２Ａを参照する。本例は太陽電池を示すが、他の任意の半導体デバイスとすることもできる。この太陽電池は、本例の場合厚肉を想定した半導体基板２０を備える。この半導体基板２０は、例えばシリコンで作成することができる。図３乃至図１０を参照して以下に説明しようとする一変形例の半導体デバイスは、薄肉である。
半導体基板２０は、本例の場合には太陽電池の背面上の第１の主面２０．１にある第１の導電型を有する不純物処理領域２１で構成してある。この不純物処理領域２１は、ｎ＋型を想定している。
第１の導電型を有するこの不純物処理領域２１は第１の金属被膜域２２に接続してあり、この第１の金属被膜域２２は半導体基板に最も近いものである。本例では、第１の金属被膜域２２は金属被膜片２９にて終端した単一指状部を備える離間介挿形状をなす。金属被膜片２９は図２Ｂにだけ見られ、それは同様に参照すべきであり、図２Ａに示したものと同じ太陽電池を表わす。
第１の金属被膜域２２には、金属被膜片により互いに接続され、かくして後程判るように櫛の形をとる幾つかの指状部を配設することもできる。
第１の金属被膜域２２は第１の導電型を有する不純物処理領域２１をただ一部覆っており、部分２４は覆っていない。誘電体層２３が、第１の導電型を有する不純物処理領域２１の両側に配置した第１の金属被膜域２２と部分２４と基板２０の領域２５とを覆っている。誘電体層２３は、第１の導電型を有する不純物処理領域２１両側の第１の薄い開口２６を有する。これらの開口２６は、第１種（例えば、ｐ＋第１種）とは反対の第２の導電型を有する不純物処理領域２７をほぼ境界付けている。第２の導電型を有する不純物処理領域２７は、第１の導電型を有する不純物処理領域２１には隣接させてはいない。これは、反対種の伝導型を有する二つの不純物処理領域間に誘電体層２３により覆われた基板２０の非不純物処理領域２５．１が側方存在することを意味する。この非不純物処理領域２５．１は、反対種の伝導型を有する二つの不純物処理領域２１，２７間の障壁として機能する。
このことは、第１の導電型を有する不純物処理領域と第２の導電型を有する不純物処理領域が常に側方隣接、換言すれば互いに接触していた前述の欧州特許出願公開明細書ではそうはなっていなかったのである。
誘電体層２３はまた、図２Ｂに示す如く第１の金属被膜域２２の金属被膜域２９を完全に或いは部分的に露出する第２の開口３０を備える。
誘電体層２３と、第２の開口３０を除く第１の開口２６は、導電層２８により覆われており、この層２８が第２の導電型を有する不純物処理領域２７に接続された第２の金属被膜域２８を第１の開口２６にて形成している。この第２の金属被膜域２８はそれら間に空間を有する金属被膜を有しており、不純物処理領域２７とのオーム性接触を形成している。第２の金属被膜域２８は、半導体基板２０から最も遠くにある。かくして、本発明になる半導体デバイスでは、第１の導電型を有する不純物処理領域２１と第２の導電型を有する不純物処理領域２７との間の短絡の危険は、たとえ第１の導電型を有する不純物処理領域とその金属被膜域との間の接続位置と他の不純物処理領域とその金属被膜域との間の接続域の位置とが互いに非常に近接していたとしても取り除かれる。
第１の金属被膜域２２と第２の金属被膜域２８は積層してあり、誘電体２３により仕切ってあり、かくして簡単に自己整合する。したがって、第１と第２の金属被膜域の間には短絡の危険は一切ない。
積層体内の基板２０から最も遠い誘電体２３と金属被膜域２２が、基板から最も遠い金属被膜域２７の一部を露出させている。
導電層２８は都合良くはほぼ平坦な自由面を有し、特に第１の導電型を有する不純物処理領域２１と第１の金属被膜域２２と基板２０上の誘電体層２３内の積層体のお陰で起伏内の高低差を充填してもいる。この平面性はまた、固体基板をモジュール内にカプセル化するのに役立つ。太陽電池の場合、半導体基板２０の第２の主面２０．２は保護用電気的絶縁体の層３１、例えば窒化シリコンで出来たもので覆われており、この層３１は受光照明用に透明としてあり、何故ならそれは太陽電池の前面に位置するからである。矢印は、太陽電池が受光する照明を実体化したものである。この層３１はまた、基板２０と反射防止層の不動態化の機能を実行し、基板に最大光量を透過することを可能にするものである。
図２Ｂ中、第２の金属被膜域２８が第２の開口３０により露出させた金属被膜域２９を示していることが判る。
かくして、これらの太陽電池３５のうちの幾つかはモジュール３６内の同一基板２０上の直列及び／又は並列配置内の一組により製造することでグループ化することができる。このモジュール３６は、行内に直列に配置した各組３個の電池からなる３組３６．１，３６．２，３６．３にて装着した９個の電池３５で構成され、各直列の３組３６．１，３６．２，３６．３を並列に装着してある。
第２の導電型を有する不純物処理領域２７が第１の導電型を有する不純物処理領域２１の両側に延びる構成を、説明したばかりである、それは、以下に実証しようとする反転構成を想像することは可能であろう。より一般的には、第１の導電型を有する不純物処理領域と第２の導電型を有する不純物処理領域は、基板の非不純物処理領域２５．１により側方に互いに仕切ったまま互いに入れ子とすることができる。第２の金属被膜域２８の金属被膜が少なくとも一つの空間３７（その中に第１の導電型を有する不純物処理領域が延出する）を画成しており、第１の金属被膜域２２とそれが協働する不純物処理領域２１との間の接続が空間３７内で行なわれる。
ここで、本発明になる半導体デバイスの製造方法を考察する。作成した半導体デバイスは、単結晶シリコン薄膜層で出来た太陽電池であるものとする。図３乃至図１０を、参照する。
出発点は、例えば所与の深さに脆弱化層４１をもった単結晶シリコンをベースとし、かくして脆弱化層４１の一側の薄膜層４３をその後に基板４０の残りから切り離すことができるようにした半導体基板４０である。例えば、この脆弱化層４１は、陽極酸化処理により或いはベース基板４２内の例えば水素等のガス状種イオン注入により或いは他の任意の脆弱化工程により、固体単結晶シリコンで出来たベース基板４２の表面に形成することができる。
脆弱化層４１上の薄膜層４３は、エピタキシにより完全に或いは一部形成することができる。シリコンのエピタキシャル成長は、脆弱化層４１上方に数十マイクロメートルもの厚さを得るべく表面に施す（図３）。例えば、気相或いは液相エピタキシを用いることができる。
しかしながら、イオン注入が十分に深い場合は、薄膜層４３の作成にエピタキシは一切必要ない。
次に、第１の導電型、例えばｎ＋を用い不純物処理領域４４．１を作成することにする。そこで、第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１上に第１の金属被膜域４６を堆積することになる。
第１実施形態では、基板４０の面４０．２全体を覆って不純物処理層４４を作成する。この不純物処理層４４は、基板４０内（実際には基板４０の薄膜層４３内）への多孔質原子の拡散或いは多孔質イオンの注入により作成するか、或いは薄膜層を形成するエピタキシャル層のエピタキシャル成長端に適当な不純物処理剤（ドープ処理剤（例えば、ホスフィンＰＨ３（水素化燐））を付加することで作成することができる。このドープ処理層４４が、図４Ａと図４Ｂに示してある。
次に、不純物処理層４４を境界付けし、第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１を得る。このことは、不純物処理領域４４内に少なくとも一つの窓部４５を形成し、その下側に位置する基板４０を露出させる。基板という用語を用いたが、以下では、薄膜層がある場合にはそれは実際に基板の薄膜層となる。窓部４５は、図５Ａ，５Ｂに見ることができる。
このステップは、レーザ蝕刻により行なうことができる。レーザ蝕刻は高速で正確な方法であり、それは好都合である。このことが、本発明になるデバイスの製造コストを引き下げる。窓部４５のパターンは、それが第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１を境界付け、第２の導電型を有する将来の不純物処理領域を収容し、第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１と第２の導電型を有する将来の不純物処理領域とを仕切る基板４０の非不純物処理領域４０．１を側方に含むようにしてある。記載した例では、窓部４５はＴ形状をなすが、これは一例に過ぎず、決して限定的なものではなく、窓部４５は明らかに一つではなく幾つかの指状部で構成し得る。
好ましくは、窓部４５を作成すべく蝕刻した肉厚は不純物処理層４４の肉厚よりも大とする。蝕刻が、基板４０を侵食する。その理由は、これが第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１と第２の導電型を有する将来の不純物処理領域との間の短絡の危険をさらに低減することにある。
別の実施形態では、第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１はスクリーン印刷により作成する。誘電体層５５は、例えばシリコン酸化やシリコン窒化物で出来ていて、基板４０上に形成してある（図４Ｃ）。シリコン酸化物で出来た層は、熱酸化により作成することもできる。一つの領域を誘電体５５内で表面剥離させ、その輪郭を第１の導電型を有する将来の不純物処理領域の輪郭に対応させる。この表面剥離は、スクリーン印刷スクリーン（図示せず）を介して表面剥離ペースト剤を用いて行なう。スクリーン印刷技術は、マイクロエレクトロニクスにおいて公知である。表面剥離ペースト剤は、表面剥離させる誘電体５５の特性に適合させてある。不純物処理は、上記の如く、例えば表面剥離域の多孔質原子の拡散により、或いは多孔質イオンの注入により行なうことができる（図４Ｄ）。残留する誘電体５５．１が、基板を不純物処理から保護する。次のステップは、残留する誘電体を例えば選択的な蝕刻により除去し、かくして第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１を画定する窓部４５を形成するものである（図４Ｅ）。この窓部により、非不純物処理基板４０を露出させる。化学的蝕刻は、基板を侵食しない。
一変形例として、表面剥離ステップ後に残留する誘電体は保全することができる（図４Ｄ）。この誘電体が窓部基準５５．１を形成し、それが第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１の境界を定める。
第１の金属被膜域４６を、第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１に接続する。第１の金属被膜域４６（すなわち、陽極酸化金属被膜）を、金属被膜化ステップ、例えばスクリーン印刷や金属噴流による印刷により作成する。金属被膜はまた、銀や金等の貴金属をベースとすることもできる。第１の金属被膜域４６は互いに離間させ、例えば恐らくは指状部４６．２の形をなす金属被膜４６．２を備える。これらの指状部４６．２は櫛の如く一端を接続してあり、金属被膜片３６．１を含むようにする。説明した例では、この金属被膜化ステップは窓部４５の蝕刻ステップ後に行なう。第１の金属被膜域４６を、図６Ａ，６Ｂに見ることができる。これらの図は、第１の導電型を有する不純物処理領域の第１の実施形態を用いて得られる構成に基づくものである。この手順は不純物処理領域がスクリーン印刷ステップ後に得られる構成と類似したものになろうことは簡単に理解でき、これ故にこの手順は例示しない。
明らかに、この金属被膜化ステップは、窓部４５の開口ステップ後に行ない得る。第１の金属被膜域４６は図６Ａ，６Ｂに示す如く第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１を一部だけ覆うか、或いはその反対にその全体を覆うことができる。
次のステップは得られた基板上への誘電体層４７の堆積ステップであり、それが第１の金属被膜域４６を直接に、恐らくは第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１と窓部４５により露出した基板４０とを覆う。誘電体層４７は、図７Ａ１，図７Ａ２，図７Ｂに見ることができる。図７Ａ１は、第１の実施形態により第１の導電型を有する不純物処理領域が得られた構成に基づくものである。図７Ａ２は、第１の導電型を有する不純物処理領域がスクリーン印刷により得られ、この領域の境界付けに寄与する窓部５５．１が誘電体材料で出来た構成に基づくものである。図７Ｂは、両方の場合に適用することができる。
誘電体層４７は、後程作成される将来の第２の金属被膜域から第１の金属被膜域４６を絶縁することになる。例えば、誘電材料は酸化シリコン或いは窒化シリコンとすることができる。それは、例えばプラズマ化学気層成長（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術や他の任意の適当な技術により堆積することができる。
次のステップが、誘電体層４７を蝕刻し、窓部４５（或いは５５．１）にて基板４０を露出させる。このステップでは、第１の開口４８は窓部４５の開口よりも小さな面積でもって作成する（図８Ａ，図８Ｂ）。これらの図は、第１の導電型を有する不純物処理領域の第１の実施形態に該当する。この第１の開口４８周りの輪郭は、後程作成することになる第２の導電型を有する将来の不純物処理領域用の必要な輪郭に対応する。第１の導電型を有する不純物処理領域４４．１と第２の導電型を有する将来の不純物処理領域との間の障壁として側方に機能する基板４０の非不純物処理領域４０．１が、この開口周りに配置してある。基板４０のこの非不純物処理領域４０．１には、約１０マイクロメートルの幅を持たせることができる。この蝕刻ステップは、第１の開口４８が非常に薄いときにレーザにより都合良く行なわれる。数十マイクロメートル台の開口幅は、簡単に達成することができる。他の蝕刻方法は、それらが開口の所要の微細さに適合する場合に使用できる。特に、誘電体４７の特性に適した表面剥離ペースト剤を用いるスクリーン印刷に留意されたい。
蝕刻ステップはまた、第１の金属被膜域４６にて誘電体層４７内に第２の開口４９を作成して金属被膜片４６．１を露出させるのに用いることもできる（図８Ａ，８Ｂ）。この露光は、部分的或いは全体的とすることができる。
次のステップは、第２の導電型を有する不純物処理領域５０とそれに接続する第２の金属被膜域５１を作成するものである。これらの二つの要素は、例えばスクリーン印刷により或いは金属噴流を用いて印刷することで第２の開口４９（一つ存在する場合）にではなく第１の開口４８内に、誘電体層４７上方に例えばアルミニウムやアルミニウム銀合金をベースとして金属堆積膜５１を堆積することで同時に作成することができる。この堆積に、４００℃〜８００℃台の温度の熱アニール処理を続ける。この熱アニール処理により、基板４０内へ金属原子を拡散でき、この拡散が第２の導電型を有する第１の開口４８により露出した部分の不純物処理に通ずる。これが、第２の導電型を有する不純物処理領域５０を形成した。本例では、結果はｐ＋型不純物処理である。この不純物処理領域５０は、背面電界とも呼ばれる。
金属層５１は、第２の導電型を有する不純物処理領域５０と協働する第２の金属被膜域５１（すなわちカソード金属被膜）を形成する（図９Ａ，９Ｂ）。かくして、第２の金属被膜域５１は第１の金属被膜域４６と自己整合するが、複雑な平板印刷マスクを用いる必要はない。第２の金属被膜域５１は、誘電体層４７により第１の金属被膜域４６から電気的に完全に絶縁してある。
第２の導電型を有する不純物処理領域５０を作成する代りに、第２の金属被膜と同一材料を不純物処理剤として用いることで、基板４０はイオン拡散やイオン注入により第１のステップにおいて第１の開口４８にて適当な材料でもって不純物処理することができる。本例では、ボロンともし得る材料はｐ＋不純物処理に通ずる。第２の金属被膜域５１に通ずる金属被膜化は、後程行なう。
基板に最も近い金属被膜域４６は指状部４６．２と指状部を接続する金属被膜片４６．１とを有する櫛として構成することができ、誘電体４７と基板から最も遠い金属被膜域５１が、少なくとも部分的に金属被膜片４６．１を露出させる。
たったいま説明した全てのステップは、厚肉の基板上で図２Ａ，２Ｂに記載したのと同様の半導体デバイスを作成するのに用いることができる。かくして、提示した二つの例では、金属被膜域のうちの少なくとも一方は少なくとも一つの空間（図６Ａ，６Ｂ内の参照符号５５）により仕切った接点を備える。これらの接点は、金属被膜域が協働する不純物処理領域に配置してある。他の金属被膜域は、空間５５内で対応不純物処理領域と協働する。
次のステップは、例えばそれが後に技術的ステップと適合するよう比較的高温（例えば、３５０℃台）に耐えるガラス或いはプラスチックで出来た低コストの電気的絶縁支持体５２か、或いは基板から最も遠い第２の金属被膜域５１上のセラミックや別の材料を接着することにより付加するものである（図１０）。接着材は、５３の符号を付してある。接着材５３は、全板スクリーン印刷により簡単に配給することができる。接着剤５３の肉厚は、第２の金属被膜域５１がほぼ平面である場合はほぼ一定である。最初に触れた米国特許第６４２６２３５号明細書の場合の如く、起伏をもった面上に行なわねばならない場合、接着はずっと簡単である。この場合、金属被膜間の領域は接着剤を慎重に充填しなければならない。
ベース基板４２の薄膜層４３は、そこで熱処理及び／又は例えば機械的な力の印加により脆弱化層４１（図１０）にて仕切ることができる。
保護層５４は、仕切り部の薄膜層４３の面に配設することができる（図１０）。例えば、誘電体層、例えば酸化シリコンや窒化シリコンを例えば３５０℃にて堆積し得る。反射防止不動態化保護層として機能するこの層は、説明したデバイスが太陽電池である場合、デバイスを露光させる照明に対し透明としなければならない。
第２の金属被膜域５１を形成する金属被膜の一つの利点は、第１にそれが基板４０の処理面全体をあらかた覆っている点と、第２にそれが吸収されることなく基板４０内を透過する光を反射する点にある。かくして、それが非常に良好な光学的拘束とその反射要素をもたない電池よりも良好な変換効率をもたらす。この利点は単結晶シリコンの薄膜層で出来た電池からなる種の薄膜基板（約５０マイクロメートル未満）をもった電池では特に顕著であり、何故なら光は吸収されることなく全肉厚を通過できるからである。
この金属被膜の他の利点は、それが精密な整列配置を用いることなく果たし得る点にある。かくして、入れ子にされ或いは離間介挿させた金属被膜に固有のマスク整列配置問題を取り除くことができる。必要なのは、生成された第１の金属被膜域４６の金属被膜片４６．１を覆わないようにすることである。
この種方法は、平板印刷ステップを用いた非常に高効率の太陽電池や、スクリーン印刷及び／又はレーザ蝕刻の使用を伴なう工業的な文脈において作成される低コストの太陽電池の作成にも用いることもできる。
本発明の幾つかの実施形態を例示し詳しく説明してきたが、本発明の枠組みから逸脱することなく異なる変形例や改変例を作成できることは簡単に理解されよう。説明した例では、第１の導電型はｎ＋型であり、第２種はｐ＋型である。明らかに、この逆は可能であり、当業者はこれらの伝導型を獲得するための適当な材料の選択に一切問題を抱えない筈である。本発明になる幾つかの半導体デバイスは基板上に同時に作成することができ、個々のデバイスはそこで解離又は電気的に接続してモジュールを図２Ｂ内のモジュールに合致させることができる。
１ 基板
３ 層
４ 酸化層
５，６ 櫛形金属被膜
１１ 層
１２ 櫛形金属被膜
１３ パターン
１４ 領域
１５ 酸化層
１６ 導電層
２０ 半導体基板
２０．１ 主面
２０．２ 第２の主面
２１ 不純物処理領域
２２ 第１の金属被膜域
２３ 誘電体層
２４ 部分
２５ 薄い開口
２５．１ 非不純物処理領域
２６ 第１の開口
２７ 不純物処理領域
２８ 導電層
３０ 第２の開口
３５ 太陽電池
３６．１，３６．２，３６．３ 組
３７ 空間
４０ 半導体基板
４０．１ 非不純物処理領域
４０．２ 主面
４１ 脆弱化層
４２ ベース基板
４３ 薄膜層
４４ 不純物処理領域
４４．１ 不純物処理領域
４５ 窓部
４６ 金属被膜域
４６．１ 金属被膜片
４６．２ 指状部
４７ 誘電体層
４８ 第１の開口
５０ 不純物処理領域
５１ 第２の金属被膜域
５２ 電気絶縁支持体
５５ 誘電体層
５５．１ 誘電体
３ 層
４ 酸化層
５，６ 櫛形金属被膜
１１ 層
１２ 櫛形金属被膜
１３ パターン
１４ 領域
１５ 酸化層
１６ 導電層
２０ 半導体基板
２０．１ 主面
２０．２ 第２の主面
２１ 不純物処理領域
２２ 第１の金属被膜域
２３ 誘電体層
２４ 部分
２５ 薄い開口
２５．１ 非不純物処理領域
２６ 第１の開口
２７ 不純物処理領域
２８ 導電層
３０ 第２の開口
３５ 太陽電池
３６．１，３６．２，３６．３ 組
３７ 空間
４０ 半導体基板
４０．１ 非不純物処理領域
４０．２ 主面
４１ 脆弱化層
４２ ベース基板
４３ 薄膜層
４４ 不純物処理領域
４４．１ 不純物処理領域
４５ 窓部
４６ 金属被膜域
４６．１ 金属被膜片
４６．２ 指状部
４７ 誘電体層
４８ 第１の開口
５０ 不純物処理領域
５１ 第２の金属被膜域
５２ 電気絶縁支持体
５５ 誘電体層
５５．１ 誘電体
Claims (20)
- 第１の導電型を有する不純物処理領域（４４．１）を半導体基板（４０）の第１の主面（４０．２）上に作成し、少なくとも一つの窓部（４５）を作成して前記領域を画定するステップと、
第１の金属被膜域（４６）を、第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）上に堆積するステップと、
誘電体層（４７）を少なくとも前記窓部（４５）と前記第１の金属被膜域（４６）とに堆積するステップと、
少なくとも第１の開口（４８）を前記窓部（４５）における前記誘電体層（４７）内に蝕刻し、第２の導電型を有する不純物処理領域（５０）を収容し、その一方で前記半導体基板の非不純物処理領域（４０．１）を前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域（５０）と前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）との間に側方配置するステップと、
前記基板（４０）を不純物処理して前記第２の導電型を有する不純物処理領域（５０）を生成するステップと、
第２の金属被膜域（５１）を堆積して前記誘電体層（４７）を被膜し、前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域（５０）に当接させるステップとを含む、半導体デバイスの製造方法。 - 前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）は、前記第１の導電型を有する不純物処理層（４４）の前記基板の前記主面（４０．２）への堆積と前記第１の導電型を有する前記不純物処理層内に前記基板を露出する前記窓部の蝕刻とにより作成する、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）は、前記基板の前記主面（４０．２）上に誘電体層（５５）を形成し、スクリーン印刷により表面剥離ペースト剤を用いて前記誘電体（５５）の一部を表面剥離して前記第１の導電型を有する将来の不純物処理領域の輪郭周りに表面剥離域を形成し、続いて前記表面剥離域を不純物処理し、次に前記残る誘電体（５５）を表面剥離して前記窓部を形成することにより作成する、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）は、前記基板の前記主面（４０．２）上に誘電体層（５５）を形成し、スクリーン印刷により表面剥離ペースト剤を用いて前記誘電体（５５）の一部を表面剥離して第１の導電型を有する将来の不純物処理領域の輪郭周りに表面剥離域を形成し、続いて表面剥離域を不純物処理し、残る誘電体（５５）が窓部（５５．１）を形成することにより作成する、請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 少なくとも一つの蝕刻は、レーザ蝕刻である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記蝕刻の少なくとも一つは、スクリーン印刷蝕刻である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 少なくとも一つの金属被膜域は、スクリーン印刷により作成する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）と前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域（５０）は、互いに入れ子状態にした、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の開口（４８）は、前記窓部（４５）よりも面積を小さくした、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の金属被膜域（４６）は、前記窓部（４５）の蝕刻ステップの前又は後に前記第１の導電型を有する前記不純物処理領域（４４．１）上に堆積する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の導電型を有する前記不純物処理層（４４）の蝕刻が、前記半導体基板（４０）を侵食する、請求項２に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第２の金属被膜域（５１）用の堆積ステップは、前記第２の導電型を有する前記不純物処理領域（５０）を作成する前記基板（４０）の前記不純物処理に先行して、前記第２の金属被膜域（５１）内の前記材料をアニール処理し、前記第１の開口（４８）にて前記基板内に拡散させる、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記基板（４０）は、脆弱化層（４１）と薄肉層（４３）とを備える積層体を備え、前記脆弱化層は深層にあり、前記第１の導電型を有する前記不純物処理層（４４）を堆積する前記基板の前記主面（４０．２）を前記薄肉層の面とした、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第２の金属被膜域（５１）を電気絶縁支持体（５２）上に固着するステップを含む、請求項１３に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記脆弱化層（４１）にて前記基板から前記薄肉層（４３）を解離するステップを備える、請求項１４に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 解離した側の前記薄肉層（４３）の保護及び不動態化ステップを含む、請求項１５記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第１の開口（４８）の蝕刻ステップは、前記第１の金属被膜域（４６）に第２の開口（４９）を蝕刻し、前記第１の金属被膜域（４６）内に金属被膜片（４６．１）を露出させるステップを含む、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第２の金属被膜域（５１）のための前記堆積ステップは、前記第２の開口（４９）を覆わない、請求項１７記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記デバイスは一つ或いは幾つかの太陽電池（３５）で形成される、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記太陽電池は、直列及び／又は並列に接続される、請求項１９に記載の半導体デバイスの製造方法。
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