JP2014003340A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【効果】イオン注入分離法により半導体基板を得ることで、スライス法に比べて結晶カーフロスを低減でき、分離熱処理が終わるまで基板の機械的強度を高く保てるため歩留りを改善できる。
【選択図】図1
Description
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、下記のものが挙げられる。
請求項1:
表面に平坦化処理を施した厚さ100〜400μmの半導体基板である元基板の上記平坦化処理を施した表面から所定深さまで水素イオン又は希ガスイオンを注入してイオン注入層を形成する工程、
その後、上記元基板を熱処理することで、上記イオン注入層において上記元基板を分離して上記元基板表面と略平行な断面を有する2枚の分離基板を得る工程、
上記2枚の分離基板をこれとは異なる導電型のドーパント存在下で熱処理して該2枚の分離基板それぞれの上記元基板の表面又は裏面であった表面に上記ドーパントを拡散させたドーパント拡散層を形成する工程、及び
上記分離基板表面に上記ドーパント拡散層と電気的に接続する電極を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
請求項2:
更に、上記イオン注入層を形成する工程の後、上記熱処理して2枚の分離基板を得る工程の前に、上記元基板の表裏面に高さ1〜20μmの微細凹凸からなるテクスチャを形成する工程を有することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項3:
上記分離基板を得る工程とドーパント拡散層を形成する工程とを一度の熱処理で同時に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項4:
半導体デバイスが太陽電池セルである請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項5:
拡散熱処理温度が800〜1100℃である請求項4記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項6:
更に、上記ドーパント拡散層形成後、上記分離基板の少なくとも断面をエッチングする工程を含み、上記エッチングにより、上記分離基板の断面に形成されたドーパント拡散層を除去すると共に、上記断面のダメージを除去する請求項1乃至5のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項7:
半導体デバイスがパワーデバイスである請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項8:
拡散熱処理温度が800〜1350℃である請求項7記載の半導体デバイスの製造方法。
なお、パワーデバイスを製造する場合は、リンの拡散熱処理温度は800〜1350℃が好ましく、より好ましくは800〜1100℃、更に好ましくは800〜1050℃、特に好ましくは850〜950℃であり、ボロン拡散熱処理温度は800〜1350℃が好ましく、より好ましくは800〜1100℃、更に好ましくは850〜1100℃、特に好ましくは900〜1000℃である。その他の条件は上記と同様である。
CZ法により、リンドープn型、比抵抗1〜2Ω・cm、面方位(100)の単結晶シリコンインゴットを引き上げ、直径が201mmφとなるように円筒研削した後、1辺が156.5mmの擬似角となるように切断加工し、フッ酸と硝酸の混酸溶液を用いてインゴット表面を数μmエッチングした。
次に、シリコンインゴット長さ30cmを用意し、マルチワイヤーソーを用いてスライス後の基板厚さが225μmとなるようにスライスした。このとき、スライス加工における1枚あたりのカーフロス厚さは175μmで、カーフロス割合は43.8%であった。
次いで、表面側(受光面側)に形成されたボロンガラス層をフッ酸で除去した後、アンモニアと過酸化水素水の混合液と、塩酸と過酸化水素水の混合溶液で洗浄し、乾燥させた。
最後に、スクリーン印刷機を用い、銀を含む電極ペーストを基板両面に印刷し、乾燥させ、800℃で10秒間のピーク部を持つ焼成プロファイルで焼成することで、フィンガー電極とバスバー電極を両面に形成した。
CZ法により、リンドープn型、比抵抗1〜2Ω・cm、面方位(100)の単結晶シリコンインゴットを引き上げ、直径が201mmφとなるように円筒研削した後、1辺が156.5mmの擬似角となるように切断加工し、フッ酸と硝酸の混酸溶液を用いてインゴット表面を数μmエッチングした。
次に、シリコンインゴット長さ30cmを用意し、マルチワイヤーソーを用いてスライス後の基板厚さが115μmとなるようにスライスした。このとき、スライス加工における1枚あたりのカーフロス厚さは175μmで、カーフロス割合は60.3%であった。
次いで、表面側(受光面側)に形成されたボロンガラス層をフッ酸で除去した後、アンモニアと過酸化水素水の混合液と、塩酸と過酸化水素水の混合溶液で洗浄し、乾燥させた。
最後に、スクリーン印刷機を用い、銀を含む電極ペーストを基板両面に印刷し、乾燥させ、800℃で10秒間のピーク部を持つ焼成プロファイルで焼成することで、フィンガー電極とバスバー電極を両面に形成した。
実施例1及び比較例1でそれぞれ作製した156.5mm角の太陽電池セルを、25℃の雰囲気の中、ソーラーシミュレータ(光強度:1kW/m2、スペクトル:AM1.5グローバル)の下で電流電圧特性を測定した。
表1に、実施例1及び比較例1で得られた、スライス後基板枚数、太陽電池セル枚数、スライス後加工歩留りを示す。また、表2に、実施例1及び比較例1で得られた太陽電池セルの諸特性平均値を示す。
「スライス後加工歩留り=得られた太陽電池セル枚数÷(スライス後基板枚数×2)」とした。
※2:比較例1は、スライス法のみで基板を作製したので、
「スライス後加工歩留り=得られた太陽電池セル枚数÷スライス後基板枚数」とした。
スライス後基板枚数に対する太陽電池セル枚数の減少分は、上記太陽電池セル製造工程におけるワレ不良による。
1’ 半導体基板(分離基板)
2 イオン注入層
3 テクスチャ
4 分離面
5 ドーパント拡散層
6 エッチング面
7 反射防止膜
8 受光面(表面)電極
9 非受光面(裏面)電極
Claims (8)
- 表面に平坦化処理を施した厚さ100〜400μmの半導体基板である元基板の上記平坦化処理を施した表面から所定深さまで水素イオン又は希ガスイオンを注入してイオン注入層を形成する工程、
その後、上記元基板を熱処理することで、上記イオン注入層において上記元基板を分離して上記元基板表面と略平行な断面を有する2枚の分離基板を得る工程、
上記2枚の分離基板をこれとは異なる導電型のドーパント存在下で熱処理して該2枚の分離基板それぞれの上記元基板の表面又は裏面であった表面に上記ドーパントを拡散させたドーパント拡散層を形成する工程、及び
上記分離基板表面に上記ドーパント拡散層と電気的に接続する電極を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 更に、上記イオン注入層を形成する工程の後、上記熱処理して2枚の分離基板を得る工程の前に、上記元基板の表裏面に高さ1〜20μmの微細凹凸からなるテクスチャを形成する工程を有することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。
- 上記分離基板を得る工程とドーパント拡散層を形成する工程とを一度の熱処理で同時に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体デバイスの製造方法。
- 半導体デバイスが太陽電池セルである請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
- 拡散熱処理温度が800〜1100℃である請求項4記載の半導体デバイスの製造方法。
- 更に、上記ドーパント拡散層形成後、上記分離基板の少なくとも断面をエッチングする工程を含み、上記エッチングにより、上記分離基板の断面に形成されたドーパント拡散層を除去すると共に、上記断面のダメージを除去する請求項1乃至5のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
- 半導体デバイスがパワーデバイスである請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法。
- 拡散熱処理温度が800〜1350℃である請求項7記載の半導体デバイスの製造方法。
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