JP2013138180A - 半導体ウェハの熱処理方法、太陽電池の製造方法及び熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理用ボート2に、複数の半導体ウェハ1を互いに平行に立てて搭載する工程と、チューブ3内のインジェクタ5の上方の空間に、複数の半導体ウェハ1の平面がチューブ3の延在方向に対して平行となる向きで処理用ボート2を投入する工程と、インジェクタ5の開口部Hから、原料ガスをチューブ3内に連続的に供給するとともに、チューブ3を加熱する工程と、を備える。
【選択図】図1
Description
2POCl3+(3/2)O2 → P2O5+3Cl2 (1)
P2O5+(5/2)Si → 2P+(5/2)SiO2 (2)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる熱処理方法で用いる熱処理装置の構成を示す模式図である。ヒーター8の内側に、プロセスチャンバーとして用いられるチューブ3が横向きに配置され、チューブ3の内側の下部には原料ガスをチューブ3内に導入するためのガス配管としてのインジェクタ5が設置されている。インジェクタ5は、チューブ3の導入口4に接続されており、原料ガスをチューブ3内部に放出するための開口部として放出口Hが設けられている。チューブ3には、処理用ボート2に搭載された複数の半導体ウェハ1がチューブ3の延在方向と平行に投入され、原料ガスが連続的に供給された状態でヒーター8によってチューブ3が加熱されて熱処理が行われる。
図4は、実施の形態2にかかる処理用ボート2の構成例を示す斜視図である。実施の形態1と比較すると、半導体ウェハ1の搭載部の両端に、半導体ウェハ1と平行な第2の遮蔽板14を有している点のみが異なっており、その他は実施の形態1と同様である。一対の第1の遮蔽板7と、一対の第2の遮蔽板14を用いることにより、半導体ウェハ1を囲う周囲四方を遮蔽することができる。この構成を用いることにより、処理用ボート2内を上昇する原料ガス流をより安定化させることができるため、最外に配置された半導体ウェハ1も含めてウェハ内の均一性の高い熱処理を行うことが可能となる。また、第2の遮蔽板14に赤外線を透過しにくいセラミックス板を用いることによって、ヒーター8によって加熱された半導体ウェハ1の温度の個体差を低減させることができる。
図5は、実施の形態3にかかる処理用ボート2の外周を囲う遮蔽筒15の構造を示す斜視図である。遮蔽筒15は、実施の形態2の第1の遮蔽板7と第2の遮蔽板14を一体化したものであり、第1、第2の遮蔽板を有しない処理用ボート2の側面を囲うように被せることで、処理用ボート2の四方を遮蔽することができる。処理用ボート2を遮蔽筒15で囲むことによって、処理用ボート2内を上昇する原料ガス流を安定化させることができるため、半導体ウェハ1内の均一性の高い熱処理を行うことが可能となる。その他は実施の形態1と同様である。
図6は実施の形態4にかかる熱処理方法で用いる熱処理装置の構成を示す図である。処理用ボート2の下方にガス配管としてのインジェクタ5が設けられており、原料ガスを放出するための開口部として放出口Hが設けられている。また処理用ボート2の上部には排気管21が設けられており、原料ガスをチューブ3外部に排出するための開口部として排出口Kが設けられている。処理用ボート2の上部及び下部にそれぞれ設けられているインジェクタ5と排気管21とにより、処理用ボート2内の原料ガス流を安定させて上昇させることができるため、半導体ウェハ1内の均一性の高い熱処理を行うことが可能となる。その他は実施の形態1と同様である。
図7及び図8は、実施の形態5にかかる熱処理方法で用いる熱処理装置の構成を示す図である。チューブ3の内側の上部及び下部にそれぞれ配管22aと配管22bとが設けられており、原料ガスを排出・放出するための開口部として開口Lが設けられている。処理用ボート2は、チューブ3内の配管22a、22b同士の間の空間に、半導体ウェハ1の平面がチューブ3の延在方向に対して平行となる向きで投入される。これらの配管22a及び配管22bは、図7、図8のように原料ガスの排出と放出を交互に行うことで、半導体ウェハ1に接していない新しい原料ガスが上下から交互にチューブ3内に供給される。すなわち、配管22bの開口Lから原料ガスを放出して下方から処理用ボート2内に原料ガスを流入させるとともに、処理用ボート2から上方へ流出した原料ガスを配管22aの開口Lからチューブ3の外に排出する状態と、配管22aの開口Lから原料ガスを放出して上方から処理用ボート2内に原料ガスを流入させるとともに、処理用ボート2から下方へ流出した原料ガスを配管22bの開口Lからチューブ3の外に排出する状態とを交互に取らせることで、処理用ボート2内の上方で反応済みの原料ガスの割合が高まることを防ぎ、原料ガス内にある不純物の量を、チューブ3内での位置によらず均一にすることができる。そのため、実施の形態4よりもさらに均一性の高い処理を行うことが可能となる。その他は実施の形態1と同様である。
図9は実施の形態6にかかる処理用ボートの第1の遮蔽板31の構造を示す斜視図である。また、図10は実施の形態6にかかる処理用ボートの第1の遮蔽板31の上方図である。第1の遮蔽板31は実施の形態1における第1の遮蔽板7を加工したものである。処理用ボートに平行におかれた半導体ウェハ1と同じ間隔でフィン32(凸部)を設けており、処理用ボート内における半導体ウェハ1の端部による原料ガスの周り込みを低減することができる。すなわち、第1の遮蔽板31は、半導体ウェハ1側に、各半導体ウェハ1間の空間を遮る突起構造としてのフィン32を備える。実施の形態1と比較した場合、原料ガスの周り込み減少により、処理用ボート内の半導体ウェハ1と隣接している半導体ウェハ1との間で、均一性の高い熱処理を行うことが可能となる。その他は実施の形態1と同様である。
本発明にかかる太陽電池セルの製造方法の実施の形態について説明する。太陽電池のセルを製造するには、例えば、ホウ素(B)が添加されたp型シリコンウェハに対して、上記第1〜第6の実施の形態のいずれかの熱処理方法を用いてリンを拡散し、ウェハ表面にn型層を形成すればよい。これによって、p型シリコンウェハの内部にpn接合が形成され、内蔵電位差を発生させることができる。光起電力によって生じた電流を取り出すため、n型層上に複数の細線電極を、ウェハ裏面全体に裏面電極を形成する。n型層の上には反射防止層などを形成して、光利用効率を高めることが一般的である。太陽電池として使用するには、複数のセルをガラス基板上に配列して電気配線を行い、EVA樹脂などで封止を行えばよい。
Claims (11)
- 水平方向に延在し、内側の下部にガス配管が設けられた耐熱性のチューブをプロセスチャンバーとして用い、互いに平行に搭載される複数の半導体ウェハの側面全体を遮蔽する一対の第1の遮蔽板を有する処理用ボートを前記チューブ内に配置し、前記チューブ内に原料ガスを供給しながら前記チューブを加熱することによって、前記処理用ボートに搭載された前記複数の半導体ウェハに熱処理を施す半導体ウェハの熱処理方法であって、
前記処理用ボートに、前記複数の半導体ウェハを互いに平行に立てて搭載する工程と、
前記チューブ内の前記ガス配管の上方の空間に、前記複数の半導体ウェハの平面が前記チューブの延在方向に対して平行となる向きで前記処理用ボートを投入する工程と、
前記ガス配管の開口部から、前記原料ガスを前記チューブ内に連続的に供給するとともに、前記チューブを加熱する工程と、
を備える、半導体ウェハの熱処理方法。 - 前記原料ガスを、前記処理用ボートの下方から前記処理用ボート内に連続的に流入させ、前記処理用ボートの上方へ連続的に流出させることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェハの熱処理方法。
- 前記チューブの内側の上部に排気管が配置されており、
前記処理用ボートの上方に流出した原料ガスを、前記排気管の開口部から連続的に排出することを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェハの熱処理方法。 - 水平方向に延在し、内側の上部及び下部にそれぞれ配管が設けられた耐熱性のチューブをプロセスチャンバーとして用い、互いに平行に搭載される複数の半導体ウェハの側面全体を遮蔽する一対の第1の遮蔽板を有する処理用ボートを前記チューブ内に配置し、前記チューブ内に原料ガスを供給しながら前記チューブを加熱することによって、前記処理用ボートに搭載された前記複数の半導体ウェハに熱処理を施す半導体ウェハの熱処理方法であって、
前記処理用ボートに、前記複数の半導体ウェハを互いに平行に立てて搭載する工程と、
前記チューブ内の前記配管同士の間の空間に、前記複数の半導体ウェハの平面が前記チューブの延在方向に対して平行となる向きで前記処理用ボートを投入する工程と、
前記処理用ボートの上部及び下部に配置された前記配管の開口部から、交互に前記原料ガスの流入と排出とを行うとともに、前記チューブを加熱する工程と、
を備える、半導体ウェハの熱処理方法。 - 上端が前記処理用ボートに搭載された前記複数の半導体ウェハの上端より2mm以上高く、下端が前記半導体ウェハの下端より2mm以上低い前記第1の遮蔽板により、前記複数の半導体ウェハの側面全体を遮蔽することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体ウェハの熱処理方法。
- 半導体ウェハに平行な第2の遮蔽板をさらに備える前記処理用ボートを用い、前記複数の半導体ウェハ周囲を遮蔽することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体ウェハの熱処理方法。
- 前記第1の遮蔽板は、前記複数の半導体ウェハ側に、各半導体ウェハ間の空間を遮る突起構造を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体ウェハの熱処理方法。
- ドーパントを含んだガスを前記原料ガスとして用いて、請求項1から7のいずれか1項に記載された半導体ウェハの熱処理方法により熱拡散処理を行い、前記複数の半導体ウェハの各々の表面に不純物拡散層を形成して、前記複数の半導体ウェハの各々の内部にpn接合を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
- 水平方向に延在し、原料ガスを連続的に供給するガス配管が内側の下部に設けられた耐熱性のチューブと、
複数の半導体ウェハを互いに平行に立てて搭載して、前記チューブ内の前記ガス配管の上方の空間に配置される処理用ボートと、
前記チューブを外部から加熱するヒータとを備え、
前記チューブをプロセスチャンバーとして用い、前記処理用ボートに搭載された前記複数の半導体ウェハに熱処理を施す熱処理装置であって、
前記複数の半導体ウェハの側面全体を遮蔽する一対の第1の遮蔽板を有し、
前記処理用ボートは、前記複数の半導体ウェハの平面が前記チューブの延在方向に対して平行となる向きで前記チューブの中に配置されることを特徴とする熱処理装置。 - 前記第1の遮蔽板の上端は、前記処理用ボートに搭載された前記複数の半導体ウェハの上端より2mm以上高く、前記第1の遮蔽板の下端は、前記処理用ボートに搭載された前記半導体ウェハの下端より2mm以上低いことを特徴とする請求項9に記載の熱処理装置。
- 半導体ウェハに平行な第2の遮蔽板をさらに備え、前記複数の半導体ウェハ周囲を遮蔽することを特徴とする請求項9又は10に記載の熱処理装置。
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