JP2011035252A

JP2011035252A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2011035252A
Application number: JP2009181478A
Authority: JP
Inventors: Sanetsugu Kodaira; 真継小平; Koji Funakoshi; 康志舩越
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: JP5271189B2

Abstract

【課題】工数を低減して効率的に半導体装置を製造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】半導体基板の表面の一部に第１導電型ドーパントを含有する第１導電型ドーパント拡散剤を塗布する工程と、第１導電型ドーパント拡散剤から半導体基板の表面に第１導電型ドーパントを拡散させることによって第１導電型ドーパント拡散層を形成する工程と、第１導電型ドーパント拡散層の形成後の第１導電型ドーパント拡散剤の残部の少なくとも一部を拡散抑制マスクとして半導体基板の表面に第２導電型ドーパントを拡散させることによって第２導電型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、シリコン基板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についても研究開発が進められている（たとえば、特許文献１参照）。

以下、図８（ａ）〜図８（ｉ）の模式的断面図を参照して、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ついて説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の全面にそれぞれ、酸化シリコン膜などの拡散抑制マスク１０２を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の裏面の拡散抑制マスク１０２上に拡散抑制マスク１０２をエッチングすることが可能な成分を含有するエッチングペースト１０３を所定の形状に印刷する。その後、エッチングペースト１０３の印刷後のｎ型シリコン基板１０１を熱処理することによって、エッチングペースト１０３の印刷箇所に相当する拡散抑制マスク１０２の部分を選択的に除去して拡散抑制マスク１０２に開口部を形成する。

次に、図８（ｃ）に示すように、拡散抑制マスク１０２に形成された開口部から露出したｎ型シリコン基板１０１の裏面にたとえばＢＢｒ₃などのｐ型ドーパントガス１０４を接触させることによってｐ型ドーパントを拡散させて第１のｐ型不純物拡散領域１０５を形成する。その後、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の拡散抑制マスク１０２をそれぞれ除去した後に、再度、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の全面にそれぞれ拡散抑制マスク１０２を形成する。

次に、図８（ｄ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の裏面の第１のｐ型不純物拡散領域１０５に対応する領域を包含する拡散抑制マスク１０２上の領域にエッチングペースト１０３を印刷する。その後、エッチングペースト１０３の印刷後のｎ型シリコン基板１０１を再度熱処理することによって、エッチングペースト１０３の印刷箇所に相当する拡散抑制マスク１０２の部分を選択的に除去して拡散抑制マスク１０２に開口部を形成する。

次に、図８（ｅ）に示すように、拡散抑制マスク１０２に形成された開口部から露出したｎ型シリコン基板１０１の裏面にたとえばＢＢｒ₃などのｐ型ドーパントガス１０４を再度接触させることによってｐ型ドーパントを拡散させて第１のｐ型不純物拡散領域１０５の周囲に第２のｐ型不純物拡散領域１０６を形成する。ここで、第１のｐ型不純物拡散領域１０５は第２のｐ型不純物拡散領域１０６よりもｐ型ドーパント濃度の高い領域となる。その後、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の拡散抑制マスク１０２をそれぞれ除去した後に、再度、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の全面にそれぞれ拡散抑制マスク１０２を形成する。

次に、図８（ｆ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の裏面の第１のｐ型不純物拡散領域１０５および第２のｐ型不純物拡散領域１０６に対応する領域以外の領域の拡散抑制マスク１０２の一部に開口部を設けた後、たとえばＰＯＣｌ₃などのｎ型ドーパントガス１０７を接触させることによってｎ型ドーパントを拡散させてｎ型不純物拡散領域１０８を形成する。その後、ｎ型シリコン基板１０１の表面および裏面の拡散抑制マスク１０２をそれぞれ除去する。

次に、図８（ｇ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の表面をテクスチャエッチングしてテクスチャ構造１１５を形成した後に、ｎ型シリコン基板１０１の表面のテクスチャ構造１１５上には反射防止膜１０９を形成するとともに、ｎ型シリコン基板１０１の裏面上にはパッシベーション膜１１０を形成する。

次に、図８（ｈ）に示すように、ｎ型シリコン基板１０１の裏面の第１のｐ型不純物拡散領域１０５の一部が露出するようにパッシベーション膜１１０の一部を除去してコンタクトホール１１１を形成するとともに、ｎ型不純物拡散領域１０８の一部が露出するようにパッシベーション膜１１０の一部を除去してコンタクトホール１１２を形成する。

最後に、図８（ｉ）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１１０に形成されたコンタクトホール１１１を通して第１のｐ型不純物拡散領域１０５に接するｐ型用電極１１３を形成するとともに、ｎ型シリコン基板１０１の裏面のパッシベーション膜１１０に形成されたコンタクトホール１１２を通してｎ型不純物拡散領域１０８に接するｎ型用電極１１４を形成する。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２００８−１８６９２７号公報

しかしながら、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は、第１のｐ型不純物拡散領域１０５、第２のｐ型不純物拡散領域１０６およびｎ型不純物拡散領域１０８のそれぞれの形成ごとに拡散抑制マスク１０２を形成して拡散抑制マスク１０２に開口部を設ける必要があったため、工数が多くなり、裏面電極型太陽電池セルを効率的に製造することができないという問題があった。

この問題は、裏面電極型太陽電池セルに限る問題ではなく、他の半導体装置にも共通する問題である。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、工数を低減して効率的に半導体装置を製造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、半導体基板の表面の一部に第１導電型ドーパントを含有する第１導電型ドーパント拡散剤を塗布する工程と、第１導電型ドーパント拡散剤から半導体基板の表面に第１導電型ドーパントを拡散させることによって第１導電型ドーパント拡散層を形成する工程と、第１導電型ドーパント拡散層の形成後の第１導電型ドーパント拡散剤の残部の少なくとも一部を拡散抑制マスクとして半導体基板の表面に第２導電型ドーパントを拡散させることによって第２導電型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において、第１導電型ドーパント拡散層を形成する工程は、第１導電型ドーパント拡散剤が塗布された半導体基板を熱処理することにより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において、第１導電型ドーパント拡散剤の残部は、ボロンシリサイド層、またはボロンシリサイド層とボロンシリケートガラス層との積層体を含むことが好ましい。

また、本発明の半導体装置の製造方法において、第１導電型ドーパント拡散剤の残部の厚さは１０ｎｍ以上であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置の製造方法において、第２導電型ドーパント拡散層を形成する工程は、第２導電型ドーパントを含有するガスを用いた気相拡散および第２導電型ドーパントを含有する第２導電型ドーパント拡散剤を用いた固相拡散の少なくとも一方により行なわれることが好ましい。

本発明によれば、工数を低減して効率的に半導体装置を製造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）〜（ｌ）は、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図解する模式的な断面図である。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裏面の一例の模式的な平面図である。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裏面の他の一例の模式的な平面図である。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他の一例の工程の一部を図解する模式的な断面図である。（ａ）〜（ｊ）は、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他の一例について図解する模式的な断面図である。（ａ）〜（ｌ）は、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他の一例について図解する模式的な断面図である。（ａ）〜（ｉ）は、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。

＜実施の形態１＞
以下に、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他の一例について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１を用意する。ここで、シリコン基板１としては、たとえばシリコンインゴットからスライスして得られるシリコン基板などを用いることができる。また、シリコン基板１は、ｎ型の導電型を有していてもよく、ｐ型の導電型を有していてもよい。

また、シリコン基板１としては、たとえば、シリコンインゴットのスライスにより生じたスライスダメージを除去したものを用いてもよい。なお、上記の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、シリコン基板１の大きさおよび形状は特に限定されず、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。

次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１の一方の表面上にマスキングペーストを塗布して乾燥させた後に焼成して拡散抑制マスク１６を形成するとともに、ｐ型ドーパントとしてのボロンを含むｐ型不純物拡散剤４を塗布する。

ここで、マスキングペーストは、後述するｎ型不純物拡散領域８の形成箇所に対応する領域に塗布され、ボロンを含むｐ型不純物拡散剤４は、後述するｐ型不純物拡散領域５の形成箇所に対応する領域に塗布される。

また、ｐ型不純物拡散剤４を覆うようにしてマスキングペーストを塗布した後に乾燥させて焼成することによって、図５の模式的断面図に示すように、ｐ型不純物拡散剤４を覆うようにして拡散抑制マスク１６を形成してもよい。

マスキングペーストとしては、マスキングペーストを焼成して得られる拡散抑制マスク１６がｐ型不純物拡散剤４中のボロンのシリコン基板１の表面への拡散を抑止することができるものであれば特に限定されないが、たとえば、有機溶媒、水、シラン化合物および増粘剤を含むものなどを用いることができる。また、マスキングペーストとしては、増粘剤を含まないものも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、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。

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、増粘剤を用いる場合には、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、ｐ型不純物拡散剤４は、ボロンを含有するものであれば特には限定されないが、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などのボロン源を単独または２種以上含むものを用いることができる。

また、ｐ型不純物拡散剤４の上記ボロン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、ｐ型不純物拡散剤４は、増粘剤を含んでいなくてもよい。

ここで、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、ｐ型不純物拡散剤４に用いられ得る増粘剤およびシラン化合物についての説明はそれぞれ上記と同様であるため、ここではその説明については省略する。

また、ｐ型不純物拡散剤４の塗布方法およびマスキングペーストの塗布方法としてはそれぞれ、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。

また、ｐ型不純物拡散剤４およびマスキングペーストはそれぞれ、たとえば、図１（ｂ）の紙面の表面側および／または裏面側に伸長する帯状に塗布することができる。

次に、ｐ型不純物拡散剤４の塗布後のシリコン基板１を熱処理することによって、図１（ｃ）に示すように、ｐ型不純物拡散剤４からシリコン基板１の表面に直接ボロンが拡散（固相拡散）してｐ型不純物拡散領域５が形成される。なお、拡散抑制マスク１６が接するシリコン基板１の表面領域には、拡散抑制マスク１６によってボロンの拡散が妨げられるため、ｐ型不純物拡散領域５は形成されない。

ここで、上記の熱処理によってｐ型不純物拡散剤４は、シリコン基板１側のボロンシリサイド層４ｂと、ボロンシリサイド層４ｂ上のボロンシリケートガラス層４ａとの積層体に変化する。

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。

また、上記のシリコン基板１の熱処理の条件はｐ型不純物拡散領域が形成されるものであれば特に限定されないが、たとえば、窒素雰囲気においてシリコン基板１を８００℃以上１０００℃以下の温度で３０分以上６０分以下加熱することが好ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１の表面上のボロンシリケートガラス層４ａおよび拡散抑制マスク１６を除去する。

ここで、ボロンシリケートガラス層４ａおよび拡散抑制マスク１６の除去方法は、ボロンシリケートガラス層４ａおよび拡散抑制マスク１６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が、たとえばフッ酸を用いたエッチング処理などにより除去することができる。

次に、図１（ｅ）に示すように、ボロンシリケートガラス層４ａおよび拡散抑制マスク１６を除去することによって露出したシリコン基板１の表面領域にｎ型ドーパントとしてのリンを含むｎ型不純物拡散剤７を塗布する。

ここで、ｎ型不純物拡散剤７は、リンを含有するものであれば特には限定されないが、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などのリン源を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。

また、ｎ型不純物拡散剤７の上記リン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、ｎ型不純物拡散剤７は、増粘剤を含んでいなくてもよい。

また、ｎ型不純物拡散剤７に用いられ得る溶媒、シラン化合物および増粘剤についての説明はそれぞれ上記と同様であるため、ここではその説明については省略する。

また、ｎ型不純物拡散剤７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。

また、ｎ型不純物拡散剤７は、たとえば、図１（ｅ）の紙面の表面側および／または裏面側に伸長する帯状に塗布することができる。

次に、ｎ型不純物拡散剤７の塗布後のシリコン基板１を熱処理することによって、図１（ｆ）に示すように、ｎ型不純物拡散剤７からシリコン基板１の表面に直接リンが拡散（固相拡散）してｎ型不純物拡散領域８が形成されるとともに、ｎ型不純物拡散剤７がリンシリケートガラス層７ａに変化する。

また、ｎ型不純物拡散剤７中のリンはシリコン基板１を取り巻く気相中に一旦拡散するが、ボロンシリサイド層４ｂが気相中のリンに対する拡散抑制マスクとして機能することによって、シリコン基板１の表面のｐ型不純物拡散領域５へのリンの拡散（気相拡散）が妨げられる。

ここで、上記のリンの気相拡散を十分に妨げる観点からは、拡散抑制マスクとして機能するｐ型不純物拡散剤４の残部としてのボロンシリサイド層４ｂの厚さは１０ｎｍ以上であることが好ましい。

なお、上記においては、リンの気相拡散に対する拡散抑制マスクとしてボロンシリケートガラス層４ａを除去して得られたボロンシリサイド層４ｂを用いる場合について説明しているが、ボロンシリケートガラス層４ａの少なくとも一部が残っている場合等のようにボロンシリサイド層４ｂ以外の層が拡散抑制マスクに含まれていてもよく、この場合にはリンの気相拡散を十分に妨げる観点から、ボロンシリサイド層４ｂを含む拡散抑制マスクの全体の厚さが１０ｎｍ以上であることが好ましい。

また、上記のシリコン基板１の熱処理の条件はｎ型不純物拡散領域が形成されるものであれば特に限定されないが、たとえば、窒素雰囲気においてシリコン基板１を８００℃以上１０００℃以下の温度で３０分以上６０分以下加熱することが好ましい。

次に、シリコン基板１の表面のボロンシリサイド層４ｂおよびリンシリケートガラス層７ａをすべて除去することによって、図１（ｇ）に示すように、シリコン基板１の表面にｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８を露出させる。

ここで、ボロンシリサイド層４ｂおよびリンシリケートガラス層７ａの除去方法はそれぞれ、ボロンシリサイド層４ｂおよびリンシリケートガラス層７ａ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。なお、ボロンシリサイド層４ｂの除去方法としては、たとえば、ボロンシリサイド層４ｂを酸素雰囲気で熱処理した後にフッ酸によるエッチング処理を行なう方法が挙げられる。また、リンシリケートガラス層７ａの除去方法としては、たとえば、フッ酸によるエッチング処理を行なう方法が挙げられる。

次に、図１（ｈ）に示すように、シリコン基板１のｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８が露出している表面上にパッシベーション膜１０を形成する。

次に、図１（ｉ）に示すように、シリコン基板１のパッシベーション膜１０が形成されている側と反対側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造１５を形成する。

ここで、テクスチャ構造１５を形成するためのテクスチャエッチングは、シリコン基板１の他方の表面に形成されたパッシベーション膜１０をエッチングマスクとして用いることによって行なうことができる。

また、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。

次に、図１（ｊ）に示すように、シリコン基板１のテクスチャ構造１５上に反射防止膜９を形成する。

ここで、反射防止膜９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９は、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（ｋ）に示すように、パッシベーション膜１０の一部を除去することによってコンタクトホール１１およびコンタクトホール１２を形成して、コンタクトホール１１からｎ型不純物拡散領域８の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１２からｐ型不純物拡散領域５の表面を露出させる。

ここで、コンタクトホール１１およびコンタクトホール１２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１１およびコンタクトホール１２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パッシベーション膜１０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１０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１１およびコンタクトホール１２のそれぞれの形成箇所に対応するパッシベーション膜１０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１０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フッ化水素、アンモニウムおよびリン酸の少なくとも１種を含むとともに、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。なお、エッチングペーストに用いられ得る水、有機溶媒および増粘剤についての説明は上記と同様であるため、ここではその説明については省略する。

次に、図１（ｌ）に示すように、コンタクトホール１１を通してｎ型不純物拡散領域８に電気的に接続されるｎ型用電極１３を形成するとともに、コンタクトホール１２を通してｐ型不純物拡散領域５に電気的に接続されるｐ型用電極１４を形成する。ここで、ｎ型用電極１３およびｐ型用電極１４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、本実施の形態における裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。
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ｎ型用電極１３と複数の帯状のｐ型用電極１４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おり、すべてのｐ型用電極１４が１本の帯状のｐ型用集電電極１４ａ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ｎ型用電極１３のそれぞれの下方にはｎ型不純物拡散領域８が配置され、複数の帯状のｐ型用電極１４のそれぞれの下方にはｐ型不純物拡散領域５が配置されていることになるが、ｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８の形状および大きさは特に限定されない。たとえば、ｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８は、ｐ型用電極１４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１４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、ｎ型用電極１３およびｐ型用電極１４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、シリコン基板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、ｎ型用電極１３およびｐ型用電極１４はそれぞれ点状に形成されており、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）および点状のｐ型用電極１４の列（図４の上下方向または左右方向に伸長）がそれぞれシリコン基板１の裏面において１列ずつ交互に配置されている。

なお、図１（ａ）〜図１（ｌ）においては、説明の便宜上、シリコン基板１に１つのｐ型不純物拡散領域５と、１つのｎ型不純物拡散領域８とが形成されるように示されているが、実際には、複数のｐ型不純物拡散領域５と、複数のｎ型不純物拡散領域８とが形成されてもよいことは言うまでもない。

上記においては、リンを含むｎ型不純物拡散剤７を用いたリンの固相拡散によるｎ型不純物拡散領域８の形成時にリンの気相拡散を妨げる拡散抑制マスクとして、ボロンシリサイド層４ｂからなるｐ型不純物拡散剤４の残部を用いている。

これにより、ｎ型不純物拡散領域８の形成時にシリコン基板１の表面全面に拡散抑制マスクを形成し、その後拡散抑制マスクに開口部を設けるという工程を行なう必要がないことから、上記の特許文献１に記載の方法と比べて、工数を低減して半導体装置としての裏面電極型太陽電池セルを効率的に製造することができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態においては、ボロンを含むｐ型不純物拡散剤４の残部であるボロンシリサイド層４ｂとボロンシリケートガラス層４ａとの積層体を拡散抑制マスクとして用いて、ｎ型ドーパントガスを用いたリンの気相拡散によりｎ型不純物拡散領域８を形成する点を特徴としている。

以下、図６（ａ）〜図６（ｊ）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他の一例について説明する。なお、図６（ａ）〜図６（ｊ）においても、説明の便宜上、シリコン基板１に１つのｐ型不純物拡散領域５と、１つのｎ型不純物拡散領域８とが形成されるように示されているが、実際には複数のｐ型不純物拡散領域５と、複数のｎ型不純物拡散領域８とが形成されてもよいことは言うまでもない。

まず、図６（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を用意し、続いて、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面の一部にボロンを含むｐ型不純物拡散剤４を塗布する。

次に、ｐ型不純物拡散剤４の塗布後のシリコン基板１を熱処理することによって、図６（ｃ）に示すように、ｐ型不純物拡散剤４からシリコン基板１の表面に直接ボロンが拡散（固相拡散）してｐ型不純物拡散領域５が形成されるとともに、ｐ型不純物拡散剤４がシリコン基板１側のボロンシリサイド層４ｂと、ボロンシリサイド層４ｂ上のボロンシリケートガラス層４ａとの積層体に変化する。

なお、シリコン基板１の表面のｐ型不純物拡散剤４の塗布領域以外の領域には、ｐ型不純物拡散剤４中のボロンが一旦シリコン基板１を取り巻く気相中に拡散した後に気相中からボロンがシリコン基板１の表面に拡散（気相拡散）して第１のｐ型不純物拡散領域５よりもボロン濃度が低いｐ型不純物拡散領域が形成される場合がある。しかしながら、この場合でも、ｐ型不純物拡散剤４中のボロン濃度と後述するｎ型ドーパントガス１７中のリン濃度とを調節することによって、後述するように、シリコン基板１の表面にリンを拡散させてｎ型不純物拡散領域８を形成することは可能である。

次に、図６（ｄ）に示すように、ｎ型ドーパントとしてリンを含むｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散によってシリコン基板１の表面にリンを拡散させてｎ型不純物拡散領域８を形成する。

ここで、上記の熱処理後のｐ型不純物拡散剤４の残部となるボロンシリサイド層４ｂとボロンシリケートガラス層４ａとの積層体が上記のｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散に対する拡散抑制マスクとして機能してリンの拡散を妨げるため、ボロンシリサイド層４ｂが接するシリコン基板１の表面領域にはｎ型不純物拡散領域８が形成されない。

また、リンを含むｎ型ドーパントガス１７としては、たとえばＰＯＣｌ₃などを用いることができる。

また、上記のリンを含むｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散は、ｎ型不純物拡散領域８が形成されるものであれば特に限定されないが、たとえば、シリコン基板１を８００℃以上１０００℃以下の温度に加熱した状態でＰＯＣｌ₃などのリンを含むｎ型ドーパントガス１７を含む雰囲気に曝すことが好ましい。

また、上記のｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散後のシリコン基板１の表面のｎ型不純物拡散領域８上にはリンシリケートガラス層が形成され得る。

なお、「リンシリケートガラス層」はシリコン基板へのリン拡散時にシリコン基板とリ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る。

次に、シリコン基板１の表面のボロンシリサイド層４ｂおよびボロンシリケートガラス層４ａ等を除去することによって、図６（ｅ）に示すように、シリコン基板１の表面にｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８を露出させる。

次に、図６（ｆ）に示すように、シリコン基板１のｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８が露出している表面上にパッシベーション膜１０を形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、シリコン基板１のパッシベーション膜１０が形成されている側と反対側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造１５を形成する。

次に、図６（ｈ）に示すように、シリコン基板１のテクスチャ構造１５上に反射防止膜９を形成する。

次に、図６（ｉ）に示すように、パッシベーション膜１０の一部を除去することによってコンタクトホール１１およびコンタクトホール１２を形成して、コンタクトホール１１からｎ型不純物拡散領域８の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１２からｐ型不純物拡散領域５の表面を露出させる。

次に、図６（ｊ）に示すように、コンタクトホール１１を通してｎ型不純物拡散領域８に電気的に接続されるｎ型用電極１３を形成するとともに、コンタクトホール１２を通してｐ型不純物拡散領域５に電気的に接続されるｐ型用電極１４を形成する。

以上により、本実施の形態における裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。
上記においては、リンを含むｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散によるｎ型不純物拡散領域８の形成時にリンの気相拡散を妨げる拡散抑制マスクとして、ボロンシリサイド層４ｂとボロンシリケートガラス層４ａとの積層体からなるｐ型不純物拡散剤４の残部を用いている。

本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、ここではその説明については省略する。

＜実施の形態３＞
本実施の形態においては、ボロンを含むｐ型不純物拡散剤４の残部であるボロンシリサイド層４ｂを拡散抑制マスクとして用いて、リンを含むｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散によりｎ型不純物拡散領域８を形成する点を特徴としている。

以下、図７（ａ）〜図７（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他の一例について説明する。なお、図７（ａ）〜図７（ｌ）においては、説明の便宜上、シリコン基板１に１つのｐ型不純物拡散領域５と、１つのｎ型不純物拡散領域８とが形成されるように示されているが、実際には複数のｐ型不純物拡散領域５と、複数のｎ型不純物拡散領域８とが形成されてもよいことは言うまでもない。

まず、図７（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を用意し、続いて、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１の表面にボロンを含むｐ型不純物拡散剤４を塗布するとともに、拡散抑制マスク１６を形成する。

次に、ｐ型不純物拡散剤４の塗布後のシリコン基板１を熱処理することによって、図７（ｃ）に示すように、ｐ型不純物拡散剤４からシリコン基板１の表面に直接ボロンが拡散（固相拡散）してｐ型不純物拡散領域５が形成されるとともに、ｐ型不純物拡散剤４がシリコン基板１側のボロンシリサイド層４ｂと、ボロンシリサイド層４ｂ上のボロンシリケートガラス層４ａとの積層体に変化する。

次に、図７（ｄ）に示すように、シリコン基板１の表面からボロンシリケートガラス層４ａおよび拡散抑制マスク１６を除去する。

次に、図７（ｅ）に示すように、ｎ型ドーパントとしてリンを含むｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散によってシリコン基板１の表面にリンを拡散させる。これにより、図７（ｆ）に示すように、シリコン基板１の表面にｎ型不純物拡散領域８が形成される。

ここで、上記の熱処理後のｐ型不純物拡散剤４の残部となるボロンシリサイド層４ｂが上記のｎ型ドーパントガス１７を用いたリンの気相拡散に対する拡散抑制マスクとして機能してリンの拡散を妨げるため、ボロンシリサイド層４ｂが接するシリコン基板１の表面領域にはｎ型不純物拡散領域８が形成されない。

また、上記のリンの気相拡散を十分に妨げる観点からは、拡散抑制マスクとして機能するｐ型不純物拡散剤４の残部としてのボロンシリサイド層４ｂの厚さは１０ｎｍ以上であることが好ましい。

次に、シリコン基板１の表面のボロンシリサイド層４ｂをすべて除去することによって、図７（ｇ）に示すように、シリコン基板１の表面にｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８を露出させる。

次に、図７（ｈ）に示すように、シリコン基板１のｐ型不純物拡散領域５およびｎ型不純物拡散領域８が露出している表面上にパッシベーション膜１０を形成する。

次に、図７（ｉ）に示すように、シリコン基板１のパッシベーション膜１０が形成されている側と反対側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造１５を形成する。

次に、図７（ｊ）に示すように、シリコン基板１のテクスチャ構造１５上に反射防止膜９を形成する。

次に、図７（ｋ）に示すように、パッシベーション膜１０の一部を除去することによってコンタクトホール１１およびコンタクトホール１２を形成して、コンタクトホール１１からｎ型不純物拡散領域８の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１２からｐ型不純物拡散領域５の表面を露出させる。

次に、図７（ｌ）に示すように、コンタクトホール１１を通してｎ型不純物拡散領域８に電気的に接続されるｎ型用電極１３を形成するとともに、コンタクトホール１２を通してｐ型不純物拡散領域５に電気的に接続されるｐ型用電極１４を形成する。

以上により、本実施の形態における裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。
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。

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。

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。

本発明は、半導体装置の製造方法に利用することができ、特に、裏面電極型太陽電池セルの製造方法に好適に利用することができる。

１シリコン基板、４ｐ型不純物拡散剤、４ａボロンシリケートガラス層、４ｂボロンシリサイド層、５ｐ型不純物拡散領域、５ａ第１のｐ型不純物拡散領域、５ｂ第２のｐ型不純物拡散領域、７ｎ型不純物拡散剤、７ａリンシリケートガラス層、８ｎ型不純物拡散領域、９反射防止膜、１０パッシベーション膜、１１，１２コンタクトホール、１３ｎ型用電極、１３ａｎ型用集電電極、１４ｐ型用電極、１４ａｐ型用集電電極、１５テクスチャ構造、１６拡散抑制マスク、１７ｎ型ドーパントガス、１０１ｎ型シリコン基板、１０２拡散抑制マスク、１０３エッチングペースト、１０４ｐ型ドーパントガス、１０５第１のｐ型不純物拡散領域、１０６第２のｐ型不純物拡散領域、１０７ｎ型ドーパントガス、１０８ｎ型不純物拡散領域、１０９反射防止膜、１１０パッシベーション膜、１１１，１１２コンタクトホール、１１３ｐ型用電極、１１４ｎ型用電極、１１５テクスチャ構造。

Claims

半導体基板の表面の一部に第１導電型ドーパントを含有する第１導電型ドーパント拡散剤を塗布する工程と、
前記第１導電型ドーパント拡散剤から前記半導体基板の前記表面に前記第１導電型ドーパントを拡散させることによって第１導電型ドーパント拡散層を形成する工程と、
前記第１導電型ドーパント拡散層の形成後の前記第１導電型ドーパント拡散剤の残部の少なくとも一部を拡散抑制マスクとして前記半導体基板の前記表面に第２導電型ドーパントを拡散させることによって第２導電型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。
前記第１導電型ドーパント拡散層を形成する工程は、前記第１導電型ドーパント拡散剤が塗布された前記半導体基板を熱処理することにより行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１導電型ドーパント拡散剤の残部は、ボロンシリサイド層、またはボロンシリサイド層とボロンシリケートガラス層との積層体を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１導電型ドーパント拡散剤の残部の厚さは１０ｎｍ以上であることを特徴とする、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。
前記第２導電型ドーパント拡散層を形成する工程は、前記第２導電型ドーパントを含有するガスを用いた気相拡散および前記第２導電型ドーパントを含有する第２導電型ドーパント拡散剤を用いた固相拡散の少なくとも一方により行なわれ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。