JP2015153897A - Composition for p-type diffusion layer formation, and method for manufacturing solar battery element - Google Patents

Composition for p-type diffusion layer formation, and method for manufacturing solar battery element Download PDF

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明博 織田
Akihiro Oda
明博 織田
吉田 誠人
Masato Yoshida
誠人 吉田
野尻 剛
Takeshi Nojiri
剛 野尻
倉田 靖
Yasushi Kurata
靖 倉田
芦沢 寅之助
Toranosuke Ashizawa
寅之助 芦沢
洋一 町井
Yoichi Machii
洋一 町井
岩室 光則
Mitsunori Iwamuro
光則 岩室
佐藤 英一
Hidekazu Sato
英一 佐藤
麻理 清水
Mari Shimizu
麻理 清水
鉄也 佐藤
Tetsuya Sato
鉄也 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a composition for p-type diffusion layer formation which enables the realization of a long life time of a substrate after a diffusion process; and a method for manufacturing a solar battery element.SOLUTION: A composition for p-type diffusion layer formation comprises: a compound including an acceptor element; a barium compound; and a dispersant. A composition for p-type diffusion layer formation comprises: a compound including an acceptor element; and a dispersant; in the composition, the compound including the acceptor element includes a barium compound.

Description

本発明は、p型拡散層形成組成物及び太陽電池素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a p-type diffusion layer forming composition and a method for producing a solar cell element.

従来のシリコン太陽電池素子の製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、受光面側にテクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分間の処理を行って、p型シリコン基板の表面に一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、受光面のみならず、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチングを行っている。また、裏面に形成されたn型拡散層はp型拡散層へ変換する必要があり、裏面にアルミニウムペーストを印刷し、これを熱処理(焼成)して、n型拡散層をp型拡散層にすることと、オーミックコンタクトを得ることを一括して行っている。
The manufacturing process of the conventional silicon solar cell element is demonstrated.
First, a p-type silicon substrate having a texture structure formed on the light-receiving surface side is prepared so as to promote the light confinement effect and increase the efficiency, and then in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen A treatment for several tens of minutes is performed at 800 ° C. to 900 ° C. to uniformly form an n-type diffusion layer on the surface of the p-type silicon substrate. In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, n-type diffusion layers are formed not only on the light receiving surface but also on the side surface and the back surface. Therefore, side etching is performed to remove the n-type diffusion layer formed on the side surface. In addition, the n-type diffusion layer formed on the back surface needs to be converted to a p + -type diffusion layer. Aluminum paste is printed on the back surface and heat-treated (fired) to convert the n-type diffusion layer into the p + -type diffusion layer. Layering and obtaining ohmic contact are performed together.

しかしながら、アルミニウムペーストから形成されるアルミニウム電極は導電率が低い。そこでシート抵抗を下げるために、通常、裏面全面に形成したアルミニウム層は熱処理(焼成)後において10μm〜20μmほどの厚みを有していなければならない。更に、シリコンとアルミニウムとでは熱膨張率が大きく異なることから、熱処理(焼成)及び冷却の過程で、シリコン基板中に大きな内部応力を発生させ、結晶粒界の損傷、結晶欠陥の増長及び反りの原因となる。   However, the electrical conductivity of the aluminum electrode formed from the aluminum paste is low. Therefore, in order to lower the sheet resistance, the aluminum layer formed on the entire back surface must usually have a thickness of about 10 μm to 20 μm after heat treatment (firing). Furthermore, since the coefficient of thermal expansion differs greatly between silicon and aluminum, a large internal stress is generated in the silicon substrate in the process of heat treatment (firing) and cooling, resulting in damage to crystal grain boundaries, increase in crystal defects, and warpage. Cause.

この問題を解決するために、アルミニウムペーストの付与量を減らし、裏面電極層を薄くする方法がある。しかしながら、アルミニウムペーストの付与量を減らすと、p型シリコン基板の表面から内部に拡散するアルミニウムの量が不充分となる。その結果、所望のBSF(Back Surface Field)効果(p型拡散層の存在により生成キャリアの収集効率が向上する効果)が充分でなく、太陽電池の特性が低下するという問題が生じる。 In order to solve this problem, there is a method of reducing the amount of aluminum paste applied and thinning the back electrode layer. However, if the amount of aluminum paste applied is reduced, the amount of aluminum diffusing from the surface of the p-type silicon substrate to the inside becomes insufficient. As a result, the desired BSF (Back Surface Field) effect (the effect of improving the collection efficiency of the generated carriers due to the presence of the p + -type diffusion layer) is not sufficient, resulting in a problem that the characteristics of the solar cell are deteriorated.

p型拡散層はBBrガスを用いて拡散することもできるが、位置選択的にp型拡散層を形成するには、塗布した箇所のみにp型拡散層を形成すれば、拡散層のパターニングが容易となる(例えば、特許文献1参照)。 The p-type diffusion layer can also be diffused using BBr 3 gas. However, in order to form the p-type diffusion layer in a position-selective manner, if the p-type diffusion layer is formed only in the applied portion, the patterning of the diffusion layer is performed. (For example, refer to Patent Document 1).

また、リンやホウ素を拡散して、拡散層を形成後、拡散温度よりも低温(例えば600〜800℃)で熱処理して、重金属等の有害不純物をゲッタリングすることで基板中のキャリアの寿命(以下、ライフタイムとも言う)を長くする方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   Further, after diffusion of phosphorus and boron to form a diffusion layer, heat treatment is performed at a temperature lower than the diffusion temperature (for example, 600 to 800 ° C.) to getter harmful impurities such as heavy metals, thereby increasing the lifetime of carriers in the substrate. There is known a method of lengthening (hereinafter also referred to as lifetime) (for example, see Patent Document 2).

また、基板中に含まれる重金属等の有害不純物がボロンシリサイド層にゲッタリングされることで、ライフタイムが長くなることが報告されている。   In addition, it has been reported that a harmful impurity such as heavy metal contained in the substrate is gettered to the boron silicide layer, thereby extending the lifetime.

ボロンシリサイド層の存在は、パッシベーション工程を阻害、また、電極とのオーミックコンタクトにおける抵抗増大を招くため、除去される必要があるが、フッ酸には不溶である。ボロンシリサイド層を酸化し、その後、フッ酸でエッチングできる。しかしながら、ボロンシリサイド層にゲッタリングされた不純物は、800℃以上の高温で酸化される工程で基板内へ再拡散することが知られており、酸素プラズマや紫外線照射オゾン雰囲気の600℃以下の低温で酸化させてからエッチング除去する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   The presence of the boron silicide layer hinders the passivation process and increases resistance in ohmic contact with the electrode, and thus needs to be removed, but is insoluble in hydrofluoric acid. The boron silicide layer can be oxidized and then etched with hydrofluoric acid. However, it is known that the impurities gettered in the boron silicide layer are re-diffused into the substrate in the process of oxidation at a high temperature of 800 ° C. or higher, and the low temperature of 600 ° C. or lower in an oxygen plasma or ultraviolet irradiation ozone atmosphere. There has been proposed a method in which etching is removed after oxidation with (see, for example, Patent Document 3).

特開2013−77804号公報JP 2013-77804 A 特開2011−166021号公報JP 2011-166021 A 特開平10−172913号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-172913

しかしながら、特許文献2や特許文献3の方法では、拡散後、ホウ素の拡散源であるボロンシリケートガラスをフッ酸等でエッチング除去した後、熱処理する工程やボロンシリサイドを除去する工程が必要となり、プロセス数の増大を招くことから、太陽電池の製造コスト増加へ繋がる。また、特許文献2の低温熱処理によるゲッタリング効果は、ライフタイム向上への効果がさほど大きくないことが、本発明者らの追試結果から分かった。また、特許文献3のプラズマやオゾンを利用したボロンシリサイドの酸化方法では、不純物元素の基板への再拡散を完全に抑制できないことが、本発明者らの追試結果から分かった。   However, in the methods of Patent Document 2 and Patent Document 3, after diffusion, boron silicate glass, which is a diffusion source of boron, is removed by etching with hydrofluoric acid and the like, and then a heat treatment step and a boron silicide removal step are required. The increase in the number leads to an increase in the manufacturing cost of the solar cell. Further, the inventors have found that the gettering effect by the low-temperature heat treatment in Patent Document 2 is not so great in improving the lifetime. Further, it has been found from the results of further examination by the present inventors that the boron silicide oxidation method using plasma or ozone of Patent Document 3 cannot completely suppress the re-diffusion of the impurity element into the substrate.

本発明は、プロセス数の増大を招くことなく、拡散処理後の基板の長ライフタイムを実現できるp型拡散層形成組成物及び太陽電池素子の製造方法の提供を課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the p-type diffused layer formation composition which can implement | achieve the long lifetime of the board | substrate after a diffusion process, and the increase in the number of processes, and a solar cell element.

前記課題を解決する手段は、以下の通りである。   Means for solving the above problems are as follows.

<1> アクセプタ元素を含む化合物と、バリウム化合物と、分散媒と、を含有するp型拡散層形成組成物。 <1> A p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element, a barium compound, and a dispersion medium.

<2> アクセプタ元素を含む化合物と、分散媒と、を含有するp型拡散層形成組成物であって、前記アクセプタ元素を含む化合物がバリウムを含有するp型拡散層形成組成物。 <2> A p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element and a dispersion medium, wherein the compound containing the acceptor element contains barium.

<3> 前記アクセプタ元素がホウ素である前記<1>又は<2>に記載のp型拡散層形成組成物。 <3> The p-type diffusion layer forming composition according to <1> or <2>, wherein the acceptor element is boron.

<4> 前記アクセプタ元素を含む化合物がホウ酸、ホウ酸エステル、Bから選ばれる少なくとも一種のホウ素化合物である前記<1>〜<3>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <4> The p-type diffusion layer formation according to any one of <1> to <3>, wherein the acceptor element-containing compound is at least one boron compound selected from boric acid, boric acid ester, and B 2 O 3. Composition.

<5> 前記アクセプタ元素を含む化合物がガラス化合物である前記<1>〜<4>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <5> The p-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <4>, wherein the compound containing the acceptor element is a glass compound.

<6> Al、SiO、KO、NaO、LiO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO及びZrOから選択される少なくとも1種のガラス構成成分を更に含有するガラスを含む、前記<5>に記載のp型拡散層形成組成物。 <6> At least one glass component selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO and ZrO 2 is further contained. The p-type diffusion layer forming composition according to the above <5>, comprising glass.

<7> 前記バリウム化合物がBaO、BaSO、BaCO、Ba(OH)から選ばれる少なくとも一種である前記<1>〜<6>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <7> The p-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <6>, wherein the barium compound is at least one selected from BaO, BaSO 4 , BaCO 3 , and Ba (OH) 2 .

<8> 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.01質量%以上50質量%以下である、前記<1>〜<7>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <8> The p-type diffusion layer according to any one of <1> to <7>, wherein a ratio of the barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. Forming composition.

<9> 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.05質量%以上30質量%以下である、前記<1>〜<8>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <9> The p-type diffusion layer according to any one of <1> to <8>, wherein a ratio of the barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.05% by mass or more and 30% by mass or less. Forming composition.

<10> 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.1質量%以上10質量%以下である、前記<1>〜<9>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 <10> The p-type diffusion layer according to any one of <1> to <9>, wherein the proportion of the barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. Forming composition.

<11> 半導体基板上に、前記<1>〜<10>のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物を塗布する工程と、
熱拡散処理を施して、p型拡散層を形成する工程と、
を有する太陽電池素子の製造方法。
<11> A step of applying the p-type diffusion layer forming composition according to any one of <1> to <10> on a semiconductor substrate;
Applying a thermal diffusion treatment to form a p-type diffusion layer;
The manufacturing method of the solar cell element which has this.

本発明によれば、拡散処理後の基板の長ライフタイムを実現できるp型拡散層形成組成物及び太陽電池素子の製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the p-type diffused layer formation composition which can implement | achieve the long lifetime of the board | substrate after a diffusion process, and a solar cell element.

太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing method of a solar cell element. 太陽電池素子の製造方法の他の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the manufacturing method of a solar cell element typically.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。更に組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。また、本明細書において、「含有率」とは、特に記載がなければ、p型拡散層形成組成物の全量を100質量%としたときの、各成分の質量%を表す。また、本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。   In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. . Moreover, the numerical range shown using "to" shows the range which includes the numerical value described before and behind "to" as a minimum value and a maximum value, respectively. Furthermore, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. In the present specification, “content ratio” represents mass% of each component when the total amount of the p-type diffusion layer forming composition is 100 mass% unless otherwise specified. In addition, in the present specification, the term “layer” includes a configuration of a shape formed in part in addition to a configuration of a shape formed on the entire surface when observed as a plan view.

本実施形態のp型拡散層形成組成物は、アクセプタ元素を含む化合物と、バリウム化合物と、分散媒と、を含有する。   The p-type diffusion layer forming composition of this embodiment contains a compound containing an acceptor element, a barium compound, and a dispersion medium.

ここで、p型拡散層形成組成物とは、アクセプタ元素を含む化合物を含有し、半導体基板に塗布した後にアクセプタ元素を含む化合物中のアクセプタ元素を半導体基板へ熱拡散することで半導体基板に不純物拡散層を形成することが可能な材料をいう。   Here, the p-type diffusion layer forming composition contains a compound containing an acceptor element, and after being applied to the semiconductor substrate, the acceptor element in the compound containing the acceptor element is thermally diffused into the semiconductor substrate to cause impurities in the semiconductor substrate. A material capable of forming a diffusion layer.

本実施形態のp型拡散層形成組成物は、バリウム化合物を含むことで、アクセプタ元素を拡散した基板のライフタイムが長くなる傾向にある。詳細なメカニズムは不明であるが、バリウム化合物が鉄等の不純物金属を取り込む、つまりゲッタリングする機能があると考えられる。一方、鉄等の不純物金属は、半導体基板中への拡散速度が速く、基板中に存在するとキャリアの再結合中心として働くため、好ましくない。p型拡散層形成組成物そのものがゲッタリング機能を有することで、p型拡散層形成組成物に含まれる不純物金属が半導体基板中へ拡散することが抑制され、また、基板中の不純物金属がゲッタリングされると考えられる。このようなメカニズムに基づき、ライフタイムが向上する可能性がある。   The p-type diffusion layer forming composition of the present embodiment tends to increase the lifetime of the substrate in which the acceptor element is diffused by including a barium compound. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered that the barium compound has a function of taking in an impurity metal such as iron, that is, gettering. On the other hand, an impurity metal such as iron is not preferable because it has a high diffusion rate into the semiconductor substrate and acts as a carrier recombination center if it exists in the substrate. Since the p-type diffusion layer forming composition itself has a gettering function, the impurity metal contained in the p-type diffusion layer forming composition is prevented from diffusing into the semiconductor substrate, and the impurity metal in the substrate is also gettered. It is thought to be ringed. Based on such a mechanism, the lifetime may be improved.

(バリウム化合物)
バリウム化合物とは、バリウムを含む化合物であれば何ら制限はない。バリウム化合物として、酸化バリウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化バリウム、過酸化バリウム、臭化バリウム、硫化バリウム、珪化バリウム、ホウ化バリウム、硝酸バリウム、ヨウ化バリウム、蓚酸バリウム、フッ化バリウム、BaCl塩化バリウム、窒化バリウム、ジメトキシバリウム、ジエトキシバリウム、ジ−i−プロポキシバリウム、ジ−n−プロポキシバリウム、ジ−i−ブトキシバリウム、ジ−n−ブトキシバリウム、ジ−sec−ブトキシバリウム、ジ−t−ブトキシバリウム、ビス(ジピバロイルメタナト)バリウム、アルミン酸バリウム、バリウムフェライト、モリブデン酸バリウム、亜セレン酸バリウム、ニオブ酸バリウム、クロム酸バリウム、チタン酸バリウム、タングステン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、錫酸バリウムを例示することができる。この中でも、酸化バリウムを含むことが好ましい。
(Barium compound)
The barium compound is not particularly limited as long as it is a compound containing barium. As barium compounds, barium oxide, barium carbonate, barium sulfate, barium hydroxide, barium peroxide, barium bromide, barium sulfide, barium silicide, barium boride, barium nitrate, barium iodide, barium oxalate, barium fluoride, BaCl 2 barium chloride, barium nitride, dimethoxy barium, diethoxy barium, di -i- propoxy barium, di -n- propoxy barium, di -i- butoxy barium, di -n- butoxy barium, di -sec- butoxy barium, di -T-Butoxybarium, bis (dipivaloylmethanato) barium, barium aluminate, barium ferrite, barium molybdate, barium selenite, barium niobate, barium chromate, barium titanate, barium tungstate, zirconate Ba Examples thereof include barium and barium stannate. Among these, it is preferable to contain barium oxide.

バリウム化合物の形態に特に制限はないが、バリウム化合物粒子、又は、バリウム化合物を一成分として含む粒子であることが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the form of a barium compound, It is preferable that they are a barium compound particle or the particle | grains which contain a barium compound as one component.

p型拡散層形成組成物中のバリウム化合物に特に制限はないが、バリウム化合物の割合が0.01質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以上10質量%以下であることが更に好ましい。0.01質量%以上含むことで、ライフタイム向上効果が得られ、50質量%以下であることで、アクセプタ元素の拡散を阻害することなく、p型拡散層形成組成物としての特性、例えば粘度を調整しやすくなる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the barium compound in a p-type diffused layer formation composition, It is preferable that the ratio of a barium compound is 0.01 mass% or more and 50 mass% or less, and 0.05 mass% or more and 30 mass% or less. More preferably, it is 0.1 to 10% by mass. By including 0.01% by mass or more, a lifetime improvement effect is obtained, and when it is 50% by mass or less, characteristics as a p-type diffusion layer forming composition, for example, viscosity, without inhibiting the diffusion of the acceptor element. It will be easier to adjust.

(アクセプタ元素を含む化合物)
アクセプタ元素とは、半導体基板中に拡散することによってp型拡散層を形成することが可能な元素である。アクセプタ元素としては第13族の元素が使用でき、安全性等の観点から、B(ホウ素)及びAl(アルミニウム)の少なくとも一方を含有することが好適である。
(Compound containing acceptor element)
An acceptor element is an element that can form a p-type diffusion layer by diffusing into a semiconductor substrate. As the acceptor element, a Group 13 element can be used, and from the viewpoint of safety and the like, it is preferable to contain at least one of B (boron) and Al (aluminum).

アクセプタ元素を含む化合物としては特に制限はない。アクセプタ元素を含む金属酸化物として、B、Al等のアクセプタ元素単独の酸化物;B、Al等のアクセプタ元素含有物質の他にガラス成分物質を構成成分とするガラス化合物(以下、アクセプタ元素を含むガラス粒子ともいう);ホウ素、アルミニウムをドープしたシリコン粒子、窒化ホウ素(BN)、ホウ酸カルシウム、ホウ酸等の無機ホウ素化合物;ホウ素含有酸化ケイ素化合物;アルミニウムアルコキシド、アルキルアルミニウム等の有機アルミニウム化合物;を例示することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a compound containing an acceptor element. As a metal oxide containing an acceptor element, an oxide of a single acceptor element such as B 2 O 3 or Al 2 O 3 ; a glass component substance is formed in addition to an acceptor element-containing substance such as B 2 O 3 or Al 2 O 3 Glass compounds as components (hereinafter also referred to as acceptor element-containing glass particles); boron, aluminum-doped silicon particles, boron nitride (BN), calcium borate, boric acid and other inorganic boron compounds; boron-containing silicon oxide compounds And organoaluminum compounds such as aluminum alkoxide and alkylaluminum.

これらの中でもホウ酸、ホウ酸エステル、BN、B、アクセプタ元素を含むガラス粒子、ホウ素含有酸化ケイ素化合物、及び半導体基板へ熱拡散する高温(例えば800℃以上)においてBを含む化合物へ変化し得る化合物(例えば、ホウ酸)からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましく。ガラス粒子を用いることがより好ましい Among these, boric acid, boric acid ester, BN, B 2 O 3 , glass particles containing an acceptor element, a boron-containing silicon oxide compound, and B 2 O 3 at a high temperature (for example, 800 ° C. or more) thermally diffusing into a semiconductor substrate. It is preferable to use one or more selected from the group consisting of compounds (for example, boric acid) that can be changed into the compounds to be contained. More preferably, glass particles are used.

また、アクセプタ元素を含む化合物は、BN粒子、アクセプタ元素を含むガラス粒子又はホウ素含有酸化ケイ素化合物であることが好ましく、BN粒子又はアクセプタ元素を含むガラス粒子であることがより好ましい。アクセプタ元素を含むガラス粒子又はBN粒子を用いることで、アウトディフュージョン(塗布部以外にアクセプタ元素が拡散すること)を抑制できる傾向にあり、p型拡散層形成組成物を付与した領域以外に不要なp型拡散層が形成されることが抑制できる。つまり、アクセプタ元素を含むガラス粒子又はBN粒子を含むことで、より選択的な領域にp型拡散層を形成することができる。   The compound containing an acceptor element is preferably BN particles, glass particles containing an acceptor element, or a boron-containing silicon oxide compound, and more preferably glass particles containing a BN particle or an acceptor element. By using glass particles or BN particles containing an acceptor element, out-diffusion (the acceptor element diffuses in addition to the coating part) tends to be suppressed, and is unnecessary except in the region to which the p-type diffusion layer forming composition is applied. Formation of the p-type diffusion layer can be suppressed. That is, a p-type diffusion layer can be formed in a more selective region by including glass particles or BN particles containing an acceptor element.

アクセプタ元素を含むガラス粒子は、例えばアクセプタ元素含有物質とガラス成分物質とを含んで形成できる。アクセプタ元素をガラス粒子に導入するために用いるアクセプタ元素含有物質としては、B及びAlからなる群より選ばれる1種以上を含有する化合物であることが好ましい。 The glass particles containing an acceptor element can be formed including, for example, an acceptor element-containing substance and a glass component substance. The acceptor element-containing material used for introducing the acceptor element into the glass particles is preferably a compound containing at least one selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 .

アクセプタ元素を含むガラス粒子中におけるアクセプタ元素含有物質の含有率は特に制限されない。例えば、アクセプタ元素の拡散性の観点から、0.5質量%以上、100質量%以下であることが好ましく、2質量%以上、80質量%以下であることがより好ましい。   The content rate of the acceptor element-containing substance in the glass particles containing the acceptor element is not particularly limited. For example, from the viewpoint of acceptor element diffusivity, it is preferably 0.5% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less.

更に、アクセプタ元素の拡散性の観点から、p型拡散層形成組成物中に、アクセプタ元素含有物質としてB及びAlからなる群より選ばれる1種以上を、0.5質量%以上、100質量%以下で含むことが好ましく、5質量%以上、99質量%以下で含むことがより好ましく、30質量%以上、80質量%以下で含むことが更に好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of acceptor element diffusibility, 0.5 mass of one or more selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 as the acceptor element-containing substance is contained in the p-type diffusion layer forming composition. % Or more and 100% by mass or less, preferably 5% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 30% by mass or more and 80% by mass or less.

アクセプタ元素を含む化合物がガラス粒子である場合、ガラス成分物質としては、SiO、KO、NaO、LiO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、WO、MoO、Y、CsO、TiO、TeO、La、Nb、Ta、GeO、Lu及びMnOからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、GeO、Y、CsO及びTiOからなる群より選択される少なくとも1種を用いることがより好ましく、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが、軟化点を上記規定の範囲内とし、また半導体基板の熱膨張係数とその差を小さくする観点から更に好ましい。 When the compound containing the acceptor element is a glass particle, examples of the glass component substance include SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, and V 2 O. 5 , SnO, ZrO 2 , WO 3 , MoO 3 , Y 2 O 3 , CsO 2 , TiO 2 , TeO 2 , La 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , GeO 2 , Lu 2 O 3 and It is preferable to use at least one selected from the group consisting of MnO, SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2. O 5, SnO, ZrO 2, MoO 3, GeO 2, Y 2 O 3, CsO 2 and more favorable is the use of at least one selected from the group consisting of TiO 2 Selection properly, SiO 2, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5, SnO, from the group consisting of ZrO 2 and MoO 3 It is more preferable to use at least one selected from the viewpoints of setting the softening point within the specified range and reducing the coefficient of thermal expansion of the semiconductor substrate and the difference therebetween.

ガラス粒子の具体例としては、アクセプタ元素含有物質と前記ガラス成分物質の双方を含むガラス粒子が挙げられ、B−SiO系(アクセプタ元素含有物質−ガラス成分物質の順で記載、以下同様)、B−ZnO系、B−PbO系、B単独系等のアクセプタ元素含有物質としてBを含む系、Al−SiO系等のアクセプタ元素含有物質としてAlを含む系等のガラス粒子が挙げられる。
上記では1成分又は2成分を含むガラス粒子を例示したが、B−SiO−CaO系等、3成分以上を含むガラス粒子でもよい。
また、Al−B系等のように、2種類以上のアクセプタ元素含有物質を含むガラス粒子でもよい。
Specific examples of the glass particles include glass particles containing both the acceptor element-containing substance and the glass component substance, and are described in the order of B 2 O 3 —SiO 2 (acceptor element-containing substance-glass component substance, hereinafter The same), B 2 O 3 —ZnO system, B 2 O 3 —PbO system, B 2 O 3 single system, and other acceptor element-containing materials including B 2 O 3 , Al 2 O 3 —SiO 2 system, etc. Examples of the acceptor element-containing material include glass particles such as a system containing Al 2 O 3 .
In the above it has been illustrated glass particles containing one or two-component, B 2 O 3 -SiO 2 -CaO-based, etc., may be glass particles containing more than three components.
Also, as in the Al 2 O 3 -B 2 O 3 system or the like, it may be glass particles containing two or more acceptor element-containing material.

また、ガラスの構成成分として、バリウム化合物を含んでいてもよく、BaOとして含むことが好ましい。BaO成分は網目修飾酸化物としてガラス特性に影響を与えるとともに、ライフタイム向上成分として働く。
ガラスの構成成分としてバリウム化合物を含むガラス粒子としては、B−BaO系、B−SiO−BaO系、B−SiO−CaO−BaO系、B−SiO−Al−BaO系、B−SiO−Al−CaO−BaO系を例示することが出来る。
Moreover, the barium compound may be included as a structural component of glass, and it is preferable to include as BaO. The BaO component acts as a lifetime improving component while affecting the glass properties as a network-modifying oxide.
The glass particles containing a barium compound as a constituent of the glass, B 2 O 3 -BaO-based, B 2 O 3 -SiO 2 -BaO-based, B 2 O 3 -SiO 2 -CaO -BaO based, B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO-based, B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO-BaO based to can be exemplified.

また、バリウム成分を含まないアクセプタ元素含有ガラス粒子と、バリウム成分を含むアクセプタ元素含有ガラス粒子とを混合して使用してもよい。また、バリウム成分を含まないアクセプタ元素含有ガラス粒子と、バリウム成分を含むがアクセプタ元素を含有しないガラス粒子とを混合して使用してもよい。具体的には、B−SiO−CaO系ガラス粒子と、B−SiO−BaO系ガラス粒子を混合して使用する方法や、B−SiO−CaO系ガラス粒子と、SiO−BaO系ガラス粒子を混合して使用する方法を例示することが出来る。
混合の方法に特に制限はないが、乳鉢、ボールミル、ジェットミル、ビーズミル、ニーダー、Vブレンダー、ホモジナイザー、ロッキングミル、振動ミル、ターボミル、カッターミル等の方法で混合できる。
Moreover, you may mix and use the acceptor element containing glass particle which does not contain a barium component, and the acceptor element containing glass particle containing a barium component. Moreover, you may mix and use the acceptor element containing glass particle which does not contain a barium component, and the glass particle which contains a barium component but does not contain an acceptor element. Specifically, B 2 O 3 -SiO 2 -CaO-based glass particles, and methods of using B 2 O 3 by mixing -SiO 2 -BaO-based glass particles, B 2 O 3 -SiO 2 -CaO-based A method of mixing and using glass particles and SiO 2 —BaO glass particles can be exemplified.
Although there is no restriction | limiting in particular in the method of mixing, It can mix by methods, such as a mortar, a ball mill, a jet mill, a bead mill, a kneader, a V blender, a homogenizer, a rocking mill, a vibration mill, a turbo mill, a cutter mill.

前記アクセプタ元素を含むガラス粒子(ガラス粒子の形態であるアクセプタ元素を含む化合物)は、B及びAlからなる群より選択される少なくとも1種のアクセプタ元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、WO、MoO、Y、TiO、TeO、La、Nb、Ta、GeO、Lu及びMnOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することが好ましく、B及びAlからなる群より選択される少なくとも1種のアクセプタ元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、GeO、Y、CsO及びTiOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することがより好ましく、B及びAlからなる群より選択される少なくとも1種のアクセプタ元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質とを含有することが更に好ましく、B及びAlからなる群より選択される少なくとも1種のアクセプタ元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、及びZrOからなる群より選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有することが特に好ましい。
更に、ガラス粒子が、アクセプタ元素含有物質としてAlを含み、且つガラス成分物質としてSiO、ZnO、CaO、NaO、LiO及びBaOからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。アクセプタ元素含有物質であるBを単独で使用するよりも、これらの成分物質が併存する場合には、形成された不純物拡散層の抵抗がより低くなり、またアウトディフュージョンを抑制することが可能となる。
The acceptor element-containing glass particles (compound containing acceptor elements in the form of glass particles) include at least one acceptor element-containing substance selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 , and SiO 2. , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , WO 3 , MoO 3 , Y 2 O 3 , Containing at least one glass component material selected from the group consisting of TiO 2 , TeO 2 , La 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , GeO 2 , Lu 2 O 3 and MnO. And at least one acceptor element-containing material selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 , and SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO , MgO, BeO, selected ZnO, PbO, CdO, from V 2 O 5, SnO, ZrO 2, MoO 3, GeO 2, Y 2 O 3, the group consisting of CsO 2 and TiO 2 It is more preferable to contain at least one kind of glass component substance, and at least one acceptor element-containing substance selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 , SiO 2 , K 2 At least one glass selected from the group consisting of O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3. more preferably containing a component material, and at least one acceptor element-containing material selected from the group consisting of B 2 O 3 and Al 2 O 3 SiO 2, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, contain BeO, ZnO, and the glass component material at least one selected from the group consisting of ZrO 2, the Is particularly preferred.
Furthermore, the glass particles include Al 2 O 3 as the acceptor element-containing material, and at least one selected from the group consisting of SiO 2 , ZnO, CaO, Na 2 O, Li 2 O, and BaO as the glass component material. It is preferable to include. When these component substances coexist than when B 2 O 3 which is an acceptor element-containing substance is used alone, the resistance of the formed impurity diffusion layer becomes lower, and the out diffusion can be suppressed. It becomes possible.

アクセプタ元素を含む化合物としてBNを用いる場合、BNの結晶形は、六方晶(hexagonal)、立方晶(cubic)、菱面体晶(rhombohedral)のいずれであってもよいが、粒子径を容易に制御できることから六方晶が好ましい。
BNの調製方法は特に制限されず、通常の方法で調製することができる。具体的には、ホウ素粉末を窒素気流中で1500℃以上に加熱する方法、融解した無水ホウ酸と窒素あるいはアンモニアをリン酸カルシウム存在下で反応させる方法、ホウ酸やホウ化アルカリと、尿素、グアニジン、メラミン等の有機窒素化合物を高温の窒素−アンモニア雰囲気中で反応させる方法、融解ホウ酸ナトリウムと塩化アンモニウムをアンモニア雰囲気中で反応させる方法、三塩化ホウ素とアンモニアを高温で反応させる方法を例示することができるが、上記以外の製造方法でもなんら問題ない。上記製造方法の中では、高純度のBNを得ることができることから、三塩化ホウ素とアンモニアを高温で反応させる方法を用いることが好ましい。
When BN is used as a compound containing an acceptor element, the crystal form of BN may be any of hexagonal, cubic, and rhombohedral, but the particle size can be easily controlled. A hexagonal crystal is preferable because it can be formed.
The method for preparing BN is not particularly limited, and can be prepared by a usual method. Specifically, a method in which boron powder is heated to 1500 ° C. or higher in a nitrogen stream, a method in which molten boric acid and nitrogen or ammonia are reacted in the presence of calcium phosphate, boric acid or an alkali boride, urea, guanidine, Illustrate a method of reacting organic nitrogen compounds such as melamine in a high temperature nitrogen-ammonia atmosphere, a method of reacting molten sodium borate and ammonium chloride in an ammonia atmosphere, and a method of reacting boron trichloride and ammonia at a high temperature. However, there is no problem with manufacturing methods other than those described above. Among the above production methods, it is preferable to use a method in which boron trichloride and ammonia are reacted at a high temperature because high-purity BN can be obtained.

また、アクセプタ元素を含む化合物は、ホウ素含有酸化ケイ素化合物であってもよい。ここでホウ素含有酸化ケイ素化合物について、詳細に説明する。ホウ素含有酸化ケイ素化合物はゾル−ゲル反応に基づいてホウ素化合物と酸化ケイ素前駆体を反応させて合成された化合物を意味し、上記ガラス粒子とは、合成方法が異なることを区別できるように、ホウ素含有酸化ケイ素化合物と表記することとする。   The compound containing an acceptor element may be a boron-containing silicon oxide compound. Here, the boron-containing silicon oxide compound will be described in detail. The boron-containing silicon oxide compound means a compound synthesized by reacting a boron compound with a silicon oxide precursor based on a sol-gel reaction, and boron glass can be distinguished from the glass particles so that the synthesis method is different. It will be described as a contained silicon oxide compound.

酸化ケイ素前駆体とホウ素化合物とを反応させて得られるホウ素含有酸化ケイ素化合物は、ホウ素化合物が酸化ケイ素(シロキサン)のネットワーク中に分散した構造となるため、ホウ素化合物の揮発性が抑制され、シリコン基板等の半導体基板へp型拡散層を形成する高温においてアウトディフュージョンが抑制される傾向にある。   The boron-containing silicon oxide compound obtained by reacting a silicon oxide precursor with a boron compound has a structure in which the boron compound is dispersed in a silicon oxide (siloxane) network, so that the volatility of the boron compound is suppressed, and silicon Outdiffusion tends to be suppressed at a high temperature at which a p-type diffusion layer is formed on a semiconductor substrate such as a substrate.

ホウ素含有酸化ケイ素化合物を予め水洗することで、酸化ケイ素(シロキサン)のネットワークに包含されていないホウ素化合物を除去してもよい。このようにすることで、アウトディフュージョンを抑制できる。   The boron compound not included in the silicon oxide (siloxane) network may be removed by previously washing the boron-containing silicon oxide compound with water. By doing in this way, out diffusion can be suppressed.

上記ホウ素含有酸化ケイ素化合物の合成方法としては、酸化ケイ素前駆体と、ホウ素化合物と、ゾル−ゲル反応に用いる溶媒と、水と、酸又はアルカリ触媒とを混合し、所定の温度でアルコール、水を除去することで酸化ケイ素前駆体の加水分解反応が生じ、シロキサンのネットワーク中にホウ素化合物を含んだ酸化ケイ素化合物を合成する方法を例示することができる。また、吸湿性も抑えることができるため、分散媒との反応や水分との反応を抑制でき、不純物拡散層形成組成物中での化学的安定性を向上することができる。 As a method for synthesizing the boron-containing silicon oxide compound, a silicon oxide precursor, a boron compound, a solvent used in a sol-gel reaction, water, and an acid or alkali catalyst are mixed, and alcohol and water are mixed at a predetermined temperature. The method of synthesizing a silicon oxide compound containing a boron compound in a network of siloxanes can be exemplified by removing a hydrogen atom to cause a hydrolysis reaction of the silicon oxide precursor. Moreover, since hygroscopicity can also be suppressed, reaction with a dispersion medium and reaction with moisture can be suppressed, and chemical stability in the impurity diffusion layer forming composition can be improved.

酸化ケイ素前駆体としては、シリコンメトキシド、シリコンエトキシド、シリコンプロポキシド、シリコンブトキシドを例示することができるが、入手の容易さからシリコンメトキシド及びシリコンエトキシドからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。酸化ケイ素前駆体はゾル−ゲル反応の原料であり、ここでいうゾル−ゲル反応とは、シリケートの加水分解とシラノール基の縮合反応であり、結果としてケイ素−酸素結合を構造単位として有する三次元架橋したシリカゲルマトリックスを形成する反応である。   Examples of the silicon oxide precursor include silicon methoxide, silicon ethoxide, silicon propoxide, and silicon butoxide. However, at least one selected from the group consisting of silicon methoxide and silicon ethoxide is available because of availability. It is preferable to use seeds. The silicon oxide precursor is a raw material of the sol-gel reaction, and the sol-gel reaction here is a hydrolysis reaction of silicate and a condensation reaction of silanol groups, resulting in a three-dimensional structure having a silicon-oxygen bond as a structural unit. This reaction forms a crosslinked silica gel matrix.

ゾル−ゲル反応に用いる溶媒は、酸化ケイ素前駆体の重合体を溶解するものであれば特に制限はないが、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル等を用いることが好ましい。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。溶媒の量は酸化ケイ素前駆体に対して0当量〜100当量が好ましく、より好ましくは1当量〜10当量である。溶媒の量が多くなりすぎると酸化ケイ素前駆体のゾル−ゲル反応が遅くなる傾向がある。   The solvent used in the sol-gel reaction is not particularly limited as long as it dissolves the polymer of the silicon oxide precursor, but alcohols such as ethanol and isopropanol, acetonitrile, glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, Nitrile compounds such as benzonitrile and cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran are preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent is preferably 0 equivalent to 100 equivalents, more preferably 1 equivalent to 10 equivalents, relative to the silicon oxide precursor. If the amount of the solvent is too large, the sol-gel reaction of the silicon oxide precursor tends to be slow.

さらに、加水分解及び脱水縮重合を調節する触媒として酸やアルカリを用いることが好ましい。アルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム等が一般的である。酸触媒としては、無機又は有機のプロトン酸を用いることができる。無機プロトン酸としては、塩酸、硫酸、硼酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロ硼酸、ヘキサフルオロ砒素酸、臭化水素酸等が挙げられる。有機プロトン酸としては、酢酸、シュウ酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。酸の量によりゾルの溶媒への溶解度が変化するため、ゾルが可溶な溶解度になるように調節すればよく、酸化ケイ素前駆体に対して0.0001当量〜1当量が好ましい。   Furthermore, it is preferable to use an acid or an alkali as a catalyst for controlling hydrolysis and dehydration condensation polymerization. As the alkali catalyst, alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, ammonia, tetramethylammonium hydroxide and the like are generally used. An inorganic or organic proton acid can be used as the acid catalyst. Examples of the inorganic protonic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, boric acid, nitric acid, perchloric acid, tetrafluoroboric acid, hexafluoroarsenic acid, hydrobromic acid and the like. Examples of the organic protonic acid include acetic acid, oxalic acid, methanesulfonic acid and the like. Since the solubility of the sol in the solvent changes depending on the amount of the acid, it may be adjusted so that the sol has a soluble solubility, and 0.0001 equivalent to 1 equivalent is preferable with respect to the silicon oxide precursor.

また、金属の硝酸塩、アンモニウム塩、塩化物塩、硫酸塩等を含む溶液を、酸化ケイ素前駆体のゾル溶液へ添加し、次いでゾル−ゲル反応を進行させることによりホウ素含有酸化ケイ素化合物を調製してもよい。塩としては、特には限定されないが、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、オキシ硝酸ジルコニウム、塩化チタン、塩化アルミニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硫酸チタン、硫酸アルミニウム等が挙げられる。塩の溶媒としては、塩を溶解するものであれば特に制限はないが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶剤;3−メチル−2−オキサゾリジノン、N−メチルピロリドン等の複素環溶剤;ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル溶剤;ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のアルコール溶剤;エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール溶剤;アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル溶剤;カルボン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等のエステル溶剤;ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の非プロトン極性溶剤;トルエン、キシレン等の炭化水素溶剤;メチレンクロリド、エチレンクロリド等の塩素系溶剤;水などを用いることができる。   Also, a boron-containing silicon oxide compound is prepared by adding a solution containing metal nitrate, ammonium salt, chloride salt, sulfate, etc. to the sol solution of the silicon oxide precursor and then proceeding with the sol-gel reaction. May be. Examples of the salt include, but are not limited to, aluminum nitrate, iron nitrate, zirconium oxynitrate, titanium chloride, aluminum chloride, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, titanium sulfate, and aluminum sulfate. The salt solvent is not particularly limited as long as it dissolves the salt, but carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate; heterocyclic solvents such as 3-methyl-2-oxazolidinone and N-methylpyrrolidone; dioxane, Cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran; chain ether solvents such as diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, polyethylene glycol dialkyl ether, polypropylene glycol dialkyl ether; methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol Monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether, etc. Polyol alcohol solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin; Nitrile solvent such as acetonitrile, glutaronitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile; carboxylate ester, phosphate ester Ester solvents such as phosphonic acid esters; aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, dimethylformamide and dimethylacetamide; hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; chlorinated solvents such as methylene chloride and ethylene chloride; be able to.

ゾル−ゲル反応に用いるホウ素化合物としては、酸化ホウ素、ホウ酸等が挙げられる。酸化ホウ素とはBで表される化合物であり、結晶化物であっても、ガラス質であってもどちらでもよい。ホウ酸とはHBO、B(OH)で表される化合物である。これらの化合物は水に溶解してHBOの状態で存在する。酸化ホウ素、ホウ酸以外にも、水に溶解してHBOとなる化合物であれば、副原料として用いるホウ素化合物の種類に制限されない。水に溶解してHBOとなる化合物としては、例えばホウ酸エステルが挙げられる。 Examples of the boron compound used for the sol-gel reaction include boron oxide and boric acid. Boron oxide is a compound represented by B 2 O 3 and may be a crystallized product or a glassy material. Boric acid is a compound represented by H 3 BO 3 and B (OH) 3 . These compounds are dissolved in water and exist in the state of H 3 BO 3 . In addition to boron oxide and boric acid, any compound that can be dissolved in water to form H 3 BO 3 is not limited to the type of boron compound used as an auxiliary material. Examples of the compound that dissolves in water to become H 3 BO 3 include boric acid esters.

上記ホウ酸エステルとしては、下記一般式(I)で表される化合物が挙げられる。ここで、一般式(I)におけるR〜Rは各々独立に、炭素数1〜10の有機基又は水素原子である。 As said boric acid ester, the compound represented by the following general formula (I) is mentioned. Here, R < 7 > -R < 9 > in general formula (I) is respectively independently a C1-C10 organic group or a hydrogen atom.

Figure 2015153897
Figure 2015153897

一般式(I)におけるR〜Rで表される有機基としては特に制限はなく、各々独立に、アルキル基、官能基を有する有機基、ヘテロ原子を有する有機基、及び不飽和結合を有する有機基が挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as an organic group represented by R < 7 > -R < 9 > in general formula (I), Each is independently an alkyl group, an organic group which has a functional group, an organic group which has a hetero atom, and an unsaturated bond. The organic group which has.

〜Rで表されるアルキル基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれであってもよく、直鎖状又は分岐状であることが好ましい。また、R〜Rで表されるアルキル基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数が1〜6であることがより好ましく、炭素数が1〜3であることが更に好ましい。R〜Rで表されるアルキル基は、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。 The alkyl group represented by R 7 to R 9 may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched. The alkyl group represented by R 7 to R 9 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. Further preferred. Specific examples of the alkyl group represented by R 7 to R 9 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group. It is done.

〜Rで表される官能基を有する有機基において、前記官能基としては、クロロ、ブロモ、フルオロ基等が挙げられる。また、R〜Rで表される官能基を有する有機基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数が1〜6であることがより好ましく、炭素数が1〜3であることが更に好ましい。R〜Rで表される官能基を有する有機基は、具体的には、クロロエチル、フルオロエチル、クロロプロピル、ジクロロプロピル、フルオロプロピル、ジフルオロプロピル、クロロフェニル、フルオロフェニル基等が挙げられる。 In the organic group having a functional group represented by R 7 to R 9 , examples of the functional group include chloro, bromo, and fluoro groups. The organic group having a functional group represented by R 7 to R 9 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. More preferably. Specific examples of the organic group having a functional group represented by R 7 to R 9 include chloroethyl, fluoroethyl, chloropropyl, dichloropropyl, fluoropropyl, difluoropropyl, chlorophenyl, and fluorophenyl groups.

〜Rで表されるヘテロ原子を有する有機基において、ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる。また、R〜Rで表されるヘテロ原子を有する有機基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、炭素数が1〜6であることがより好ましく、炭素数が1〜3であることが更に好ましい。R〜Rで表されるヘテロ原子を有する有機基は、具体的には、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジフェニルアミノ、メチルスルホキシド、エチルスルホキシド、フェニルスルホキシド基等が挙げられる。 In the organic group having a hetero atom represented by R 7 to R 9 , examples of the hetero atom include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. The organic group having a heteroatom represented by R 7 to R 9 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. More preferably. Specific examples of the organic group having a hetero atom represented by R 7 to R 9 include dimethylamino, diethylamino, diphenylamino, methyl sulfoxide, ethyl sulfoxide, and phenyl sulfoxide groups.

〜Rで表される不飽和結合を有する有機基は、炭素数が2〜10であることが好ましく、炭素数が2〜10であることがより好ましく、炭素数が2〜4であることが更に好ましい。R〜Rで表される不飽和結合を有する有機基は、具体的には、エチレニル、エチニル、プロペニル、プロピニル、ブテニル、ブチニル、フェニル基等が挙げられる。 The organic group having an unsaturated bond represented by R 7 to R 9 preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, and 2 to 4 carbon atoms. More preferably it is. Specific examples of the organic group having an unsaturated bond represented by R 7 to R 9 include ethylenyl, ethynyl, propenyl, propynyl, butenyl, butynyl, and phenyl groups.

このなかでも、R〜Rで表される1価の有機基は、アルキル基であることが好ましく、炭素数1〜10のアルキル基であることがより好ましい。
ゾル−ゲル反応に用いるホウ酸エステルとしては、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル、及びホウ酸トリブチルからなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
Among these, the monovalent organic group represented by R 7 to R 9 is preferably an alkyl group, and more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
As the boric acid ester used in the sol-gel reaction, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, and tributyl borate.

p型拡散層形成組成物中のアクセプタ元素を含む化合物の含有率は、塗布性、アクセプタ元素を含む化合物の拡散性等を考慮して決定される。一般には、p型拡散層形成組成物中のアクセプタ元素を含む化合物の含有率は、p型拡散層形成組成物中に、0.1質量%以上、95質量%以下であることが好ましく、1質量%以上、90質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上、80質量%以下であることが更に好ましく、2質量%以上、50質量%以下であることが特に好ましく、5質量%以上、20質量%以下であることが極めて好ましい。
p型拡散層形成組成物中のアクセプタ元素を含む化合物の含有率が、0.1質量%以上であると、不純物拡散層を充分に形成することができ、95質量%以下であると、p型拡散層形成組成物中のアクセプタ元素を含む化合物の分散性が良好になり、半導体基板への塗布性が向上する。
The content rate of the compound containing the acceptor element in the p-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of the coating property, the diffusibility of the compound containing the acceptor element, and the like. In general, the content of the compound containing an acceptor element in the p-type diffusion layer forming composition is preferably 0.1% by mass or more and 95% by mass or less in the p-type diffusion layer forming composition. More preferably, it is more preferably not less than 90% by mass and more preferably not more than 1% by mass and not more than 80% by mass, particularly preferably not less than 2% by mass and not more than 50% by mass. As mentioned above, it is very preferable that it is 20 mass% or less.
When the content of the compound containing the acceptor element in the p-type diffusion layer forming composition is 0.1% by mass or more, the impurity diffusion layer can be sufficiently formed, and when it is 95% by mass or less, p The dispersibility of the compound containing the acceptor element in the composition for forming the diffusion layer is improved, and the coating property to the semiconductor substrate is improved.

(分散媒)
本発明のp型拡散層形成組成物は更に分散媒を含んでいてもよい。
分散媒とは、組成物中において粘度を調節するための溶剤である。
(Dispersion medium)
The p-type diffusion layer forming composition of the present invention may further contain a dispersion medium.
The dispersion medium is a solvent for adjusting the viscosity in the composition.

溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−iso−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−iso−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジ−iso−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン系溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジ−iso−プロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、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ジエチルエーテル、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メチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル系溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、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、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−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、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等のグリコールモノエーテル系溶剤;α−テルピネン、α−テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、α−ピネン、β−ピネン、ターピネオール、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン系溶剤;水が挙げられる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-iso-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Ketone solvents such as diethyl ketone, dipropyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl -N-propyl ether, di-iso-propyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether Ter, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether , Diethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl n-butyl ether, triethylene glycol di-n- Butyl ether, G Ethylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetradiethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl n-hexyl Ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl Ether, zip Lopylene glycol methyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene Glycol methyl ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetradipropylene glycol methyl ethyl Ether, tetrapropylene glycol methyl-n-butyl ether Ether solvents such as dipropylene glycol di-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, acetic acid n-butyl, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2- Butoxyethoxy) ethyl, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol acetate Methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, glycol diacetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, lactic acid Methyl, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene Ester solvents such as glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone; N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, etc. Aprotic polar solvent: methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec -Pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, Alcohol solvents such as 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether Glycol monoether solvents such as α-terpinene, α-terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, α-pinene, β-pinene, terpineol, carvone, ocimene, ferrandrene, and the like; water . These are used singly or in combination of two or more.

p型拡散層形成組成物中の分散媒の含有比率は、塗布性、粘度を考慮し決定される。   The content ratio of the dispersion medium in the p-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of applicability and viscosity.

(高粘度溶剤)
本発明のp型拡散層形成組成物は高粘度溶剤を含んでいても良い。高粘度溶剤はイソボルニルシクロヘキサノール、イソボルニルフェノール、1−イソプロピル−4−メチル−ビシクロ[2.2.2]オクタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、p−メンテニルフェノールから選ばれる少なくとも一種を含み、少なくともイソボルニルシクロヘキサノール、イソボルニルフェノールから選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。これらの化合物は低温(例えば400℃以下)で分解又は揮発し、且つ、嵩高い構造のために粘度が高いため、従来用いられてきたエチルセルロースのようなバインダー樹脂の代替として用いることができる。特に、p型拡散層形成組成物をスクリーン印刷法で半導体基板に塗布する場合、高粘度化する必要があり、この場合、エチルセルロースを多く(例えばp型拡散層形成組成物中に5質量%)含ませる必要がある。この場合、乾燥及び焼成工程において、樹脂の残存が原因となり、この残存物が抵抗体となるために、太陽電池素子の発電特性に悪影響を及ぼす場合がある。一方、前記高粘性溶剤を用いることで、樹脂バインダの量を減らすことができるため、樹脂の残存が問題とならない程度まで減らすことができる。
(High viscosity solvent)
The p-type diffusion layer forming composition of the present invention may contain a high viscosity solvent. High viscosity solvents are isobornyl cyclohexanol, isobornyl phenol, 1-isopropyl-4-methyl-bicyclo [2.2.2] oct-5-ene-2,3-dicarboxylic anhydride, p-mentenyl. It preferably contains at least one selected from phenol and at least one selected from isobornylcyclohexanol and isobornylphenol. These compounds decompose or volatilize at a low temperature (for example, 400 ° C. or lower), and have a high viscosity due to their bulky structure, so that they can be used as an alternative to conventionally used binder resins such as ethyl cellulose. In particular, when a p-type diffusion layer forming composition is applied to a semiconductor substrate by a screen printing method, it is necessary to increase the viscosity. In this case, a large amount of ethyl cellulose is used (for example, 5% by mass in the p-type diffusion layer forming composition). Must be included. In this case, in the drying and firing steps, the resin remains, and this residue becomes a resistor, which may adversely affect the power generation characteristics of the solar cell element. On the other hand, since the amount of the resin binder can be reduced by using the high-viscosity solvent, it can be reduced to such an extent that the residual resin does not become a problem.

アクセプタ元素を含む化合物と高粘度溶剤との比率に特に制限は無いが、p型拡散層形成組成物中のアクセプタ元素を含む化合物を1質量%以上50質量%以下、前記高粘性溶剤を1質量%以上99質量%以下含むことが好ましく、p型拡散層形成組成物中の前記アクセプタ元素を含む化合物を5質量%以上40質量%以下、前記高粘性溶剤を5質量%以上95質量%以下含むことがより好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the ratio of the compound containing an acceptor element, and a high-viscosity solvent, 1 mass% or more of the compound containing an acceptor element in a p-type diffused layer formation composition is 50 mass% or less, and the said high viscosity solvent is 1 mass. Preferably, the compound containing the acceptor element in the p-type diffusion layer forming composition is contained in an amount of 5% by mass to 40% by mass, and the high-viscosity solvent is contained in an amount of 5% by mass to 95% by mass. It is more preferable.

(3)バインダ
本発明のp型拡散層形成組成物は、基板上に塗布、乾燥した状態でのアクセプタ元素を含む化合物の飛散を防止すること、又は、粘度を調節できる観点からバインダを含んでいてもよい。
バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド類、ポリビニルアミド類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド類、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロースエーテル類、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース等)、ゼラチン、澱粉及び澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム類、キサンタン、グア及びグア誘導体、スクレログルカン及びスクレログルカン誘導体、トラガカント及びトラガカント誘導体、デキストリン及びデキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(例えば、アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂及びこれらの共重合体、シロキサン樹脂、金属アルコキシドを適宜選択しうる。これらバインダの中でもセルロール誘導体又はアクリル系樹脂を用いることが、少量においても容易に粘度及びチキソ性が調節できる観点から好適である。
これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
(3) Binder The p-type diffusion layer forming composition of the present invention contains a binder from the viewpoint of preventing scattering of a compound containing an acceptor element in a state of being applied and dried on a substrate, or adjusting the viscosity. May be.
Examples of the binder include polyvinyl alcohol, polyacrylamides, polyvinylamides, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxides, polysulfonic acid, acrylamide alkylsulfonic acid, cellulose ethers, cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, ethylcellulose, etc.), gelatin Starch, starch derivatives, sodium alginate, xanthan, guar and guar derivatives, scleroglucan and scleroglucan derivatives, tragacanth and tragacanth derivatives, dextrin and dextrin derivatives, (meth) acrylic acid resins, (meth) acrylic acid ester resins (For example, alkyl (meth) acrylate resin, dimethylaminoethyl (meth) acrylate resin, etc.), butadiene Fat, styrene resins and copolymers thereof, siloxane resin may appropriately selecting a metal alkoxide. Among these binders, it is preferable to use a cellulose derivative or an acrylic resin from the viewpoint of easily adjusting the viscosity and thixotropy even in a small amount.
These are used singly or in combination of two or more.

バインダの分子量は特に制限されず、組成物としての所望の粘度に鑑みて適宜調整することが望ましい。   The molecular weight of the binder is not particularly limited, and it is desirable to adjust appropriately in view of the desired viscosity as the composition.

本実施形態のp型拡散層形成組成物中のバインダの含有量に特に制限は無いが、10質量%未満であることが好ましく、3質量%未満であることがより好ましく、1質量%未満であることが更に好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in content of the binder in the p-type diffused layer formation composition of this embodiment, It is preferable that it is less than 10 mass%, It is more preferable that it is less than 3 mass%, It is less than 1 mass% More preferably it is.

(無機フィラー)
本実施形態のp型拡散層形成組成物は無機フィラーを含んでいてもよい。無機フィラーとしてはシリカ、クレイ、炭化ケイ素を例示することができるが、これらの中でも少なくともシリカを成分として含むフィラーを用いることが好ましい。無機フィラーを添加することで、p型拡散層形成組成物を塗布、乾燥して高粘度溶剤を分解、揮発させる工程における塗布物の熱ダレを抑制することができる。熱ダレが起きる原因としては、高粘度溶剤を分解、揮発させる100℃〜500℃程度の温度において、溶剤の粘度が低下するためである。無機フィラーを含む場合、粘度の低下を抑制できるために、熱ダレを抑制することができる。
(Inorganic filler)
The p-type diffusion layer forming composition of this embodiment may contain an inorganic filler. Examples of the inorganic filler include silica, clay, and silicon carbide. Among these, it is preferable to use a filler containing at least silica as a component. By adding the inorganic filler, it is possible to suppress thermal sagging of the coated material in the step of applying and drying the p-type diffusion layer forming composition to decompose and volatilize the high viscosity solvent. The cause of the thermal sag is that the viscosity of the solvent decreases at a temperature of about 100 ° C. to 500 ° C. where the high viscosity solvent is decomposed and volatilized. When an inorganic filler is included, since a decrease in viscosity can be suppressed, thermal sag can be suppressed.

無機フィラーのBET比表面積は50〜500m/gであることが好ましく、100〜300m/gであることがより好ましい。このような高BET比表面積の無機フィラーとして、ヒュームドシリカを例示することができる。高BET比表面積の無機フィラーを用いることで、乾燥工程において低粘度化した溶剤との間の物理的、ファンデルワールス力による相互作用によって粘度の低下を抑制しやすくなる傾向にある。BET比表面積は77Kにおける窒素の吸着量を測定することで算出することができる。 The BET specific surface area of the inorganic filler is preferably 50 to 500 m 2 / g, and more preferably 100 to 300 m 2 / g. As such an inorganic filler having a high BET specific surface area, fumed silica can be exemplified. By using an inorganic filler having a high BET specific surface area, it tends to be easy to suppress a decrease in viscosity due to physical and van der Waals interaction with a solvent whose viscosity has been reduced in the drying step. The BET specific surface area can be calculated by measuring the amount of nitrogen adsorbed at 77K.

前記ヒュームドシリカは親水性であっても疎水性であってもどちらでもよい。   The fumed silica may be either hydrophilic or hydrophobic.

p型拡散層形成組成物中の無機フィラーの含有量は0.01質量%〜40質量%であることが好ましく、0.1質量%〜20質量%であることがより好ましく、0.2質量%〜5質量%であることが更に好ましい。0.01質量以上とすることで、乾燥工程における熱ダレの発生を抑制する効果が得られ、40質量%未満とすることでp型拡散層形成組成物の塗布特性を確保することができる。   The content of the inorganic filler in the p-type diffusion layer forming composition is preferably 0.01% by mass to 40% by mass, more preferably 0.1% by mass to 20% by mass, and 0.2% by mass. It is still more preferable that it is% -5 mass%. By setting it as 0.01 mass or more, the effect which suppresses generation | occurrence | production of the thermal dripping in a drying process is acquired, and the application | coating characteristic of p-type diffused layer formation composition can be ensured by setting it as less than 40 mass%.

(アルコキシシラン)
本実施形態のp型拡散層形成組成物は更にアルコキシシランを含んでいてもよい。アルコキシシランを含むことで、ペースト乾燥時におけるペーストの粘度を保持できる傾向にある。アルコキシシランを構成するアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルオキシ基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜24の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルオキシ基であり、更に好ましくは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルオキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルオキシ基である。
前記アルコキシ基として具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、プチル基、i−プロピル基、i−プチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、t−オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、2−ヘキシルデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシルメチル基、及びオクチルシクロヘキシル基等を挙げることができる。
これらの中でもテトラメトキシシラン、テトラアルコキシシラン、テトライソプロポキシシランを用いることが好ましい。
(Alkoxysilane)
The p-type diffusion layer forming composition of this embodiment may further contain alkoxysilane. By including alkoxysilane, the viscosity of the paste tends to be maintained when the paste is dried. The alkoxy group constituting the alkoxysilane is preferably a linear or branched alkyloxy group, more preferably a linear or branched alkyloxy group having 1 to 24 carbon atoms, More preferably, it is a linear or branched alkyloxy group having 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably a linear or branched alkyloxy group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of the alkoxy group include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, i-propyl group, i-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, t-octyl group, Examples thereof include a decyl group, a dodecyl group, a tetradecyl group, a 2-hexyldecyl group, a hexadecyl group, an octadecyl group, a cyclohexylmethyl group, and an octylcyclohexyl group.
Among these, it is preferable to use tetramethoxysilane, tetraalkoxysilane, or tetraisopropoxysilane.

(シランカップリング剤)
本実施形態のp型拡散層形成組成物は更にシランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤は、一つの分子中にケイ素、有機官能基とアルコキシ基の異なる2つの官能基を有するものであり、構造に特に制限は無いが、下記一般式(II)で表されるものを例示することができる。
(3-n)SiR−Y ・・・(II)
(Silane coupling agent)
The p-type diffusion layer forming composition of this embodiment may further contain a silane coupling agent. The silane coupling agent has two functional groups different in silicon, organic functional group and alkoxy group in one molecule, and there is no particular limitation on the structure, but it is represented by the following general formula (II) Can be illustrated.
X n R 2 (3-n ) SiR 1 -Y ··· (II)

上記一般式(II)中、Xはメトキシ基又はエトキシ基を表す。Yはビニル基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、スチリル基、イソシアヌレート基、イソシアネート基、アクリル基、メタクリル基、グリシドキシ基、ウレイド基、スルフィド基、カルボキシル基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アルキル基、フェニル基又はトリフルオロアルキル基、アルキレングリコール基、アミノアルコール基、4級アンモニウム、等を表す。中でもビニル基、アミノ基、エポキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、アルキル基、トリフルオロアルキル基が好ましく、アクリロキシ基、トリフルオロメチル基がより好ましい。
また、上記一般式(II)中、Rは炭素数0〜10のアルキレン基又は主鎖の原子数2〜5で主鎖に窒素原子を含有する2価の連結基を表す。前記アルキレン基としては、エチレン基又はプロピレン基が好ましい。前記連結基中の窒素原子を含有する原子団としては、アミノ基等が好ましい。
上記一般式(II)中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、中でもメチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。尚、nは1〜3の整数を表す。
In the general formula (II), X represents a methoxy group or an ethoxy group. Y is vinyl group, mercapto group, epoxy group, amino group, styryl group, isocyanurate group, isocyanate group, acrylic group, methacryl group, glycidoxy group, ureido group, sulfide group, carboxyl group, acryloxy group, methacryloxy group, alkyl group , Phenyl group or trifluoroalkyl group, alkylene glycol group, amino alcohol group, quaternary ammonium group, and the like. Of these, a vinyl group, an amino group, an epoxy group, an acryloxy group, a methacryloxy group, an alkyl group, and a trifluoroalkyl group are preferable, and an acryloxy group and a trifluoromethyl group are more preferable.
In the general formula (II), R 1 represents an alkylene group having 0 to 10 carbon atoms or a divalent linking group having 2 to 5 atoms in the main chain and containing a nitrogen atom in the main chain. The alkylene group is preferably an ethylene group or a propylene group. The atomic group containing a nitrogen atom in the linking group is preferably an amino group or the like.
In the general formula (II), R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group. Note that n represents an integer of 1 to 3.

シランカップリング剤として具体的には、以下の(a)〜(c)グループのようなものを使用することできる。(a)(メタ)アクリロキシ基を有するもの:3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、等、(b)エポキシ基又はグリシドキシ基を有するもの:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、及び2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトエリメトキシシラン、等、(c)アミノ基を有するもの:N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及び3−アミノプロピルトリエトキシシラン、等、(d)メルカプト基を有するもの:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、等、(e)アルキル基を有するもの:メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、等、(f)フェニル基を有するもの:フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、等、(g)トリフルオロアルキル基を有するもの:トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、等が挙げられる。   Specific examples of the silane coupling agent include the following groups (a) to (c). (A) Those having a (meth) acryloxy group: 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethyldiethoxysilane, 3 -Methacryloxypropyltriethoxysilane, etc. (b) having an epoxy group or glycidoxy group: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 2- (3,4 epoxy) (Cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, etc. (c) those having an amino group: N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3 -Aminopro (D) those having a mercapto group: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, etc. (e) those having an alkyl group: methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldi Ethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane, etc. (F) Those having a phenyl group: phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, etc. (g) Those having a trifluoroalkyl group: trifluoropropyltrimethoxysilane, etc.

本実施形態のp型拡散層形成組成物の製造方法は特に制限されない。例えばアクセプタ元素を含む化合物、高粘性溶剤をブレンダー、ミキサ、乳鉢、ローターを用いて混合することで得ることができる。また、混合する際は、必要に応じて熱を加えてもよい。混合に際して加熱する場合、その温度は例えば30〜100℃とすることができる。
なお、前記p型拡散層形成組成物中に含まれる成分、及び各成分の含有量はTG/DTA等の熱分析、NMR(核磁気共鳴法)、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)、GC−MS(ガスクロマトグラフィー質量分析法)、IR(赤外分光法)、MALDI−MS(マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法)等を用いて確認することができる。
The method for producing the p-type diffusion layer forming composition of the present embodiment is not particularly limited. For example, it can be obtained by mixing a compound containing an acceptor element and a highly viscous solvent using a blender, a mixer, a mortar, and a rotor. Moreover, when mixing, you may add a heat | fever as needed. When heating at the time of mixing, the temperature can be 30-100 degreeC, for example.
The components contained in the p-type diffusion layer forming composition and the content of each component are thermal analysis such as TG / DTA, NMR (nuclear magnetic resonance method), HPLC (high performance liquid chromatography), GPC (gel Permeation chromatography), GC-MS (gas chromatography mass spectrometry), IR (infrared spectroscopy), MALDI-MS (matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry) can be used.

本実施形態のp型拡散層形成組成物は、少なくともライフタイムキラー元素の総量が1000質量ppm以下であることが好ましく、500質量ppm以下であることがより好ましく、100質量pm以下であることが更に好ましく、50ppm以下であることが特に好ましい。1000ppm以下であることで、基板のライフタイムが向上する傾向にある。   In the p-type diffusion layer forming composition of the present embodiment, the total amount of lifetime killer elements is preferably 1000 mass ppm or less, more preferably 500 mass ppm or less, and 100 mass pm or less. More preferred is 50 ppm or less. By being 1000 ppm or less, the lifetime of the substrate tends to be improved.

ライフタイムキラー元素として、Fe、Cu、Ni、Mn、Cr、W及びAuが挙げられる。これらの元素量はICP(誘導結合プラズマ)質量分析装置、ICP発光分析装置、原子吸光分析装置で分析できる。また、キャリアのライフタイムはマイクロ波光導電減衰法(μ−PCD法)により測定できる。これらの元素は、半導体基板中での拡散速度が速く、基板のバルク内の至る所へ到達し、再結合中心として働く。   Examples of the lifetime killer element include Fe, Cu, Ni, Mn, Cr, W, and Au. The amount of these elements can be analyzed by an ICP (inductively coupled plasma) mass spectrometer, an ICP emission spectrometer, or an atomic absorption spectrometer. The lifetime of the carrier can be measured by a microwave photoconductive decay method (μ-PCD method). These elements have a high diffusion rate in the semiconductor substrate, reach everywhere in the bulk of the substrate, and act as recombination centers.

<p型拡散層を有する半導体基板の製造方法>
本実施形態のp型拡散層を有する半導体基板の製造方法は、アクセプタ元素を含む化合物及び分散媒を含有するp型拡散層形成組成物(以下「特定のp型拡散層形成組成物」ともいう)が一部の領域に付与された半導体基板を、熱処理する工程(以下「熱処理工程」ともいう)を有する。特定のp型拡散層形成組成物が付与された半導体基板は、購入品であってもよいし、半導体基板の面上の一部の領域に、特定のp型拡散層形成組成物を付与する工程(以下「付与工程」ともいう)によって作製してもよい。本発明のp型拡散層を有する半導体基板の製造方法は、更に必要に応じてその他の工程を有していてもよい。
<Manufacturing method of semiconductor substrate having p-type diffusion layer>
The method for producing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer according to the present embodiment is also referred to as a p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element and a dispersion medium (hereinafter also referred to as “specific p-type diffusion layer forming composition”). ) Has a step of heat-treating the semiconductor substrate applied to a part of the region (hereinafter also referred to as “heat-treatment step”). The semiconductor substrate to which the specific p-type diffusion layer forming composition is applied may be a purchased product, or the specific p-type diffusion layer forming composition is applied to a partial region on the surface of the semiconductor substrate. You may produce by a process (henceforth a "giving process"). The method for producing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer of the present invention may further include other steps as necessary.

(付与工程)
付与工程では、半導体基板の一部の領域に、アクセプタ元素を含む化合物及び分散媒を含有するp型拡散層形成組成物を付与する。
(Granting process)
In the applying step, a p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element and a dispersion medium is applied to a partial region of the semiconductor substrate.

半導体基板は特に制限されず、太陽電池素子に用いられる通常のものを適用することができる。例えば、シリコン基板、リン化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、ダイヤモンド基板、窒化アルミニウム基板、窒化インジウム基板、ヒ化ガリウム基板、ゲルマニウム基板、セレン化亜鉛基板、テルル化亜鉛基板、テルル化カドミウム基板、硫化カドミウム基板、ヒ化ガリウム基板、リン化インジウム基板、窒化ガリウム基板、炭化シリコン、シリコンゲルマニウム基板、銅インジウムセレン基板が挙げられる。半導体基板は、p型拡散層形成組成物を付与する前に、前処理することが好ましい。前処理としては、例えば、以下の工程が挙げられる。なお、以下では、p型半導体基板を用いる場合で説明するが、n型半導体基板を用いてもよい。   A semiconductor substrate in particular is not restrict | limited, The normal thing used for a solar cell element can be applied. For example, silicon substrate, gallium phosphide substrate, gallium nitride substrate, diamond substrate, aluminum nitride substrate, indium nitride substrate, gallium arsenide substrate, germanium substrate, zinc selenide substrate, zinc telluride substrate, cadmium telluride substrate, cadmium sulfide Examples include a substrate, a gallium arsenide substrate, an indium phosphide substrate, a gallium nitride substrate, a silicon carbide, a silicon germanium substrate, and a copper indium selenium substrate. The semiconductor substrate is preferably pretreated before applying the p-type diffusion layer forming composition. Examples of the pretreatment include the following steps. In the following description, a p-type semiconductor substrate is used, but an n-type semiconductor substrate may be used.

p型半導体基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャー構造をエッチングにて得る。詳細には、インゴットからスライスした際に発生するp型半導体基板の表面のダメージ層を20質量%水酸化ナトリウム水溶液で除去する。次いで、1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールの混合液によりエッチングを行い、テクスチャー構造を形成する。太陽電池素子は、受光面側にテクスチャー構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。   An alkaline solution is applied to the p-type semiconductor substrate to remove the damaged layer, and a texture structure is obtained by etching. Specifically, the damaged layer on the surface of the p-type semiconductor substrate generated when slicing from the ingot is removed with a 20% by mass aqueous sodium hydroxide solution. Next, etching is performed with a mixed solution of 1% by mass caustic soda and 10% by mass isopropyl alcohol to form a texture structure. The solar cell element has a texture structure on the light receiving surface side, thereby promoting a light confinement effect and increasing efficiency.

次に、オキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、800℃〜900℃で数十分間の処理を行って半導体基板の面に一様にn型拡散層を形成する。このとき、オキシ塩化リン雰囲気を用いた方法では、リンの拡散は側面及び裏面にも及び、n型拡散層は受光面のみならず、側面及び裏面にも形成される。そのために、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチングが施される。 Next, in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen, treatment is performed at 800 ° C. to 900 ° C. for several tens of minutes to uniformly form an n-type diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate. . At this time, in the method using the phosphorus oxychloride atmosphere, the diffusion of phosphorus extends to the side surface and the back surface, and the n-type diffusion layer is formed not only on the light receiving surface but also on the side surface and the back surface. Therefore, side etching for removing the n-type diffusion layer formed on the side surface is performed.

そして、前処理した半導体基板の一部の領域に、特定のp型拡散層形成組成物を付与する。p型半導体基板を用いた場合には、裏面(すなわち受光面に対する反対の面)のn型拡散層の上に、特定のp型拡散層形成組成物を付与する。   Then, a specific p-type diffusion layer forming composition is applied to a partial region of the pretreated semiconductor substrate. When a p-type semiconductor substrate is used, a specific p-type diffusion layer forming composition is applied on the n-type diffusion layer on the back surface (that is, the surface opposite to the light receiving surface).

特定のp型拡散層形成組成物の付与方法には特に制限はなく、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレーコート法、ドクターブレード法、ロールコート法、インクジェット法等が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the provision method of a specific p-type diffused layer formation composition, A printing method, a spin coat method, brush coating, a spray coat method, a doctor blade method, a roll coat method, an inkjet method etc. are mentioned.

p型拡散層形成組成物中の分散媒の含有比率は、塗布性及びアクセプタ濃度を考慮し決定される。p型拡散層形成組成物の粘度は、塗布性を考慮して、10mPa・s〜1000000mPa・sであることが好ましく、50mPa・s〜500000mPa・sであることがより好ましい。   The content ratio of the dispersion medium in the p-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of applicability and acceptor concentration. The viscosity of the p-type diffusion layer forming composition is preferably 10 mPa · s to 1,000,000 mPa · s, more preferably 50 mPa · s to 500,000 mPa · s in consideration of applicability.

p型拡散層形成組成物の組成によっては、p型拡散層形成組成物を半導体基板に付与した後で、後述の熱処理工程の前に、溶剤を揮発させるための乾燥工程が必要な場合がある。この場合には、80℃〜300℃程度の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分間〜10分間、乾燥機等を用いる場合は10分間〜30分間程度で乾燥させる。この乾燥条件は、p型拡散層形成組成物の溶剤組成によって、適宜調整することができる。   Depending on the composition of the p-type diffusion layer forming composition, a drying step for volatilizing the solvent may be required after the p-type diffusion layer forming composition is applied to the semiconductor substrate and before the heat treatment step described later. . In this case, drying is performed at a temperature of about 80 ° C. to 300 ° C. for about 1 minute to 10 minutes when using a hot plate, and about 10 minutes to 30 minutes when using a dryer or the like. This drying condition can be appropriately adjusted according to the solvent composition of the p-type diffusion layer forming composition.

(熱拡散処理工程)
ホウ素を拡散するための熱処理は、600℃〜1200℃で行うことが好ましく、850℃〜1000℃で行うことがより好ましい。この熱処理により、半導体基板中にホウ素が拡散し、p型拡散層、p型拡散層等が形成される。熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。
(Thermal diffusion process)
The heat treatment for diffusing boron is preferably performed at 600 ° C. to 1200 ° C., and more preferably at 850 ° C. to 1000 ° C. By this heat treatment, boron diffuses into the semiconductor substrate, and a p-type diffusion layer, a p + -type diffusion layer, and the like are formed. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the heat treatment.

熱処理の雰囲気のガス組成は、酸素以外に特に制限はなく、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、ヘリウム、二酸化炭素、水素、空気等により構成することができる。これらの中でも、コスト及び安全性の観点から、酸素及び窒素からなるガス組成であることが好ましい。なお、酸素以外のガスとして空気を用いる場合には、空気中に含まれる酸素の量も考慮して、酸素濃度を調整する。   The gas composition in the atmosphere of the heat treatment is not particularly limited other than oxygen, and can be composed of nitrogen, argon, neon, xenon, krypton, helium, carbon dioxide, hydrogen, air, or the like. Among these, from the viewpoint of cost and safety, a gas composition composed of oxygen and nitrogen is preferable. When air is used as a gas other than oxygen, the oxygen concentration is adjusted in consideration of the amount of oxygen contained in the air.

途中で拡散雰囲気を変えてもよく、例えば、熱拡散までは窒素雰囲気中で行い、その後の降温工程では、酸素を含む雰囲気に変更しても良い。拡散時には、窒素中で行うことで、ボロンシリサイド層(ボロンリッチ層)の生成を促進して、効果的に金属不純物をゲッタリングし、その後、降温過程においてボロンシリサイド層を酸化することで、その後のパッシベーション工程におけるパッシベーション効果を充分に引き出すことが出来る。降温過程における酸素の割合としては、0.1体積%〜100体積%であることが好ましく、1体積%〜80体積%であることがより好ましく、5体積%〜50体積%であることが更に好ましい。   The diffusion atmosphere may be changed in the middle. For example, heat diffusion may be performed in a nitrogen atmosphere, and in the subsequent temperature lowering process, the atmosphere may be changed to an oxygen-containing atmosphere. At the time of diffusion, it is carried out in nitrogen to promote the formation of a boron silicide layer (boron rich layer), effectively gettering metal impurities, and then oxidizing the boron silicide layer in the temperature lowering process. The passivation effect in the passivation process can be sufficiently obtained. The proportion of oxygen in the temperature lowering process is preferably 0.1% by volume to 100% by volume, more preferably 1% by volume to 80% by volume, and further more preferably 5% by volume to 50% by volume. preferable.

熱処理により形成したp型拡散層の表面には、p型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)としてガラス層が形成されているため、熱処理の後に、エッチング液で半導体基板を処理する工程を有してもよい。これにより、生成したガラス層がエッチングにより除去される。また、p型拡散層形成組成物の付与領域以外に形成されたSi基板上の酸化物のマスク層も同時にエッチング液でエッチングされる。
エッチング液としては、フッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム等の水溶液、水酸化ナトリウムの水溶液等が挙げられる。エッチング処理としては、半導体基板をエッチング液に浸漬する等、公知の方法が適用できる。
ガラス層の除去の前に、ボロンシリサイド層を湿式で酸化する工程を含んでいてもよい。例えば、硝酸を含む水溶液を80℃〜200℃に加温した状態で、半導体基板を処理する方法が挙げられる。
Since a glass layer is formed as a heat-treated product (baked product) of the p-type diffusion layer forming composition on the surface of the p + -type diffusion layer formed by the heat treatment, the semiconductor substrate is treated with an etching solution after the heat treatment. You may have a process. Thereby, the produced | generated glass layer is removed by an etching. In addition, the oxide mask layer on the Si substrate formed outside the application region of the p-type diffusion layer forming composition is simultaneously etched with the etchant.
Examples of the etching solution include aqueous solutions of hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium hydrogen fluoride, and the like, and aqueous solutions of sodium hydroxide. As the etching process, a known method such as immersing a semiconductor substrate in an etching solution can be applied.
Before removing the glass layer, a step of wet oxidizing the boron silicide layer may be included. For example, the method of processing a semiconductor substrate in the state which heated the aqueous solution containing nitric acid to 80 to 200 degreeC is mentioned.

本実施形態の製造方法により得られるp型拡散層を有する半導体基板は、その後、別途p型拡散層の上に電極を設けることができる。つまり、本実施形態によれば、p型拡散層の形成と、電極の形成を別個に行うことができ、以下の効果を奏する。 In the semiconductor substrate having the p-type diffusion layer obtained by the manufacturing method of the present embodiment, an electrode can be separately provided on the p + -type diffusion layer. That is, according to the present embodiment, the formation of the p-type diffusion layer and the formation of the electrode can be performed separately, and the following effects are obtained.

従来の製造方法では、裏面にアルミニウムペーストを印刷し、これを熱処理(焼成)してn型拡散層をp型拡散層にすることと、オーミックコンタクトを得ることを一括して行っている。しかしながら、アルミニウムペーストの導電率が低いため、シート抵抗を下げなければならず、通常裏面全面に形成したアルミニウム層は熱処理(焼成)後において10μm〜20μmほどの厚みを有していなければならない。更に、シリコンとアルミニウムでは熱膨張率が大きく異なることから、熱処理(焼成)及び冷却の過程で、半導体基板中に大きな内部応力を発生させ、反りの原因となる。 In the conventional manufacturing method, an aluminum paste is printed on the back surface, and this is heat-treated (fired) so that the n-type diffusion layer becomes a p + -type diffusion layer and an ohmic contact is obtained. However, since the electrical conductivity of the aluminum paste is low, the sheet resistance has to be lowered, and the aluminum layer usually formed on the entire back surface must have a thickness of about 10 μm to 20 μm after heat treatment (firing). Furthermore, since the thermal expansion coefficients of silicon and aluminum differ greatly, a large internal stress is generated in the semiconductor substrate during the heat treatment (firing) and cooling, which causes warpage.

この内部応力は、結晶の結晶粒界に損傷を与え、電力損失が大きくなるという傾向がある。また、反りは、モジュール工程における太陽電池素子の搬送及びタブ線と呼ばれる銅線との接続において、セルを破損させ易い傾向がある。近年では、スライス加工技術の向上から、結晶半導体基板の厚みが薄型化されつつあり、更にセルが割れ易い傾向にある。   This internal stress tends to damage the crystal grain boundaries and increase power loss. In addition, warping tends to damage cells in the transportation of solar cell elements and the connection with copper wires called tab wires in the module process. In recent years, due to the improvement of slicing technology, the thickness of the crystalline semiconductor substrate is being reduced, and the cells tend to be easily broken.

しかし本実施形態の製造方法によれば、特定のp型拡散層形成組成物によってn型拡散層をp型拡散層に変換した後、別途このp型拡散層の上に電極を設ける。つまり、p型拡散層形成工程とオーミックコンタクト形成工程とを分離できる。そのため裏面の電極に用いる材料はアルミニウムに限定されず、例えば、Ag(銀)、Cu(銅)を適用することができ、裏面の電極の厚さも従来のものより薄く形成することが可能となり、更に全面に電極を形成する必要はなく、櫛型等の形状のように部分的に形成してもよい。そのため熱処理(焼成)及び冷却の過程で発生する半導体基板中の内部応力及び反りを低減できる。 However, according to the manufacturing method of the present embodiment, after the n-type diffusion layer is converted into the p + -type diffusion layer by the specific p-type diffusion layer forming composition, an electrode is separately provided on the p + -type diffusion layer. That is, the p + type diffusion layer forming step and the ohmic contact forming step can be separated. Therefore, the material used for the back electrode is not limited to aluminum, for example, Ag (silver), Cu (copper) can be applied, and the thickness of the back electrode can be formed thinner than the conventional one. Furthermore, it is not necessary to form electrodes on the entire surface, and they may be formed partially like a comb shape. Therefore, it is possible to reduce internal stress and warpage in the semiconductor substrate that are generated in the course of heat treatment (firing) and cooling.

尚、上述のp型拡散層を有する半導体基板の製造方法では、p型半導体基板にn型拡散層を形成するのに、オキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガスを用いているが、n型拡散層形成組成物を用いてn型拡散層を形成してもよい。n型拡散層形成組成物には、P(リン)、Sb(アンチモン)等の第15族の元素がドナー元素として含有される。 In the above method for manufacturing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer, a mixed gas of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen is used to form an n-type diffusion layer on the p-type semiconductor substrate. However, the n-type diffusion layer may be formed using the n-type diffusion layer forming composition. The n-type diffusion layer forming composition contains a Group 15 element such as P (phosphorus) or Sb (antimony) as a donor element.

次に、図面を参照しながら、p型拡散層を有する半導体基板の製造方法について説明する。図1及び図2は、p型拡散層を有する半導体基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図を断面図として示したものである。但し、この工程図は本発明を制限するものではない。   Next, a method for manufacturing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are sectional views showing process drawings schematically showing an example of a method for manufacturing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer. However, this process diagram does not limit the present invention.

図1は、ポイントコンタクト型の太陽電池素子の製造工程の例を説明する図であり、この中の図1(a)〜(i)において、ポイントコンタクト型の太陽電池素子に用いるp型拡散層を有する半導体基板の製造工程を説明する。尚、図1では、p型半導体基板10を用いて説明を行う。   FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of a point contact type solar cell element. In FIGS. 1A to 1I, a p type diffusion layer used for a point contact type solar cell element is shown. A manufacturing process of a semiconductor substrate having the following will be described. In FIG. 1, description will be made using a p-type semiconductor substrate 10.

まず、p型半導体基板10は、アルカリ水溶液で洗浄することが好ましい。アルカリ水溶液で洗浄することで、p型半導体基板10の表面に存在する有機物、パーティクル等を除去することができ、パッシベーション効果がより向上する。アルカリ水溶液による洗浄の方法としては、一般的に知られているRCA洗浄等を例示することができる。例えば、アンモニア水−過酸化水素水の混合溶液にp型半導体基板10を浸し、60℃〜80℃で処理することで、有機物及びパーティクルを除去し洗浄することができる。洗浄時間は、10秒間〜10分間であることが好ましく、30秒間〜5分間であることがより好ましい。   First, the p-type semiconductor substrate 10 is preferably washed with an alkaline aqueous solution. By washing with an alkaline aqueous solution, organic substances, particles and the like existing on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 can be removed, and the passivation effect is further improved. As a method for cleaning with an alkaline aqueous solution, generally known RCA cleaning and the like can be exemplified. For example, the p-type semiconductor substrate 10 is immersed in a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide and treated at 60 ° C. to 80 ° C., so that organic substances and particles can be removed and washed. The washing time is preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 30 seconds to 5 minutes.

次いで、アルカリエッチング等によりp型半導体基板10の受光面(表面)にテクスチャー構造(ピラミッド形状)(図1(a)では図示せず)を形成し、受光面での太陽光の反射を抑える。   Next, a texture structure (pyramid shape) (not shown in FIG. 1A) is formed on the light receiving surface (front surface) of the p-type semiconductor substrate 10 by alkali etching or the like to suppress reflection of sunlight on the light receiving surface.

その後、図1(b)に示すように、n型拡散層形成組成物11を受光面の一部に付与し、図1(c)に示すように熱処理して第1のn型拡散層13を形成する。n型拡散層形成組成物11としては、リン又はアンチモンを含む液を用いることができ、例えば、特開2012−084830号公報に記載のものを用いてもよい。熱処理温度としては800℃〜1000℃とすることが好ましい。熱処理の雰囲気としては特に制限は無く、窒素のみ、Oのみ、大気組成等が好適に使用される。 Thereafter, as shown in FIG. 1B, the n-type diffusion layer forming composition 11 is applied to a part of the light-receiving surface, and heat-treated as shown in FIG. Form. As the n-type diffusion layer forming composition 11, a liquid containing phosphorus or antimony can be used. For example, a liquid described in JP 2012-084830 A may be used. The heat treatment temperature is preferably 800 ° C to 1000 ° C. There is no particular limitation as an atmosphere of the heat treatment, only nitrogen, only O 2, air composition, etc. are preferably used.

図1(d)に示すように、次いで、オキシ塩化リン等を用いてPSG(リンシリケートガラス)層14を形成し、次いで、図1(e)に示すように第2のn型拡散層15を形成する。その後、フッ酸等のエッチング液に浸漬することでPSG層14及びn型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)12を除去する(図1(f))。   Next, as shown in FIG. 1D, a PSG (phosphosilicate glass) layer 14 is formed using phosphorus oxychloride or the like, and then, as shown in FIG. 1E, a second n-type diffusion layer 15 is formed. Form. Thereafter, the PSG layer 14 and the heat-treated product (baked product) 12 of the n-type diffusion layer forming composition are removed by immersing in an etching solution such as hydrofluoric acid (FIG. 1 (f)).

次いで、図1(g)に示すように、特定のp型拡散層形成組成物16を裏面に付与する。この際、p型拡散層形成組成物を付与する領域は、半導体基板の裏面の一部であっても、全面であってもどちらでもよい。   Next, as shown in FIG. 1G, a specific p-type diffusion layer forming composition 16 is applied to the back surface. At this time, the region to which the p-type diffusion layer forming composition is applied may be a part of the back surface or the entire surface of the semiconductor substrate.

次いで、図1(h)に示すように熱処理を行いp型拡散層17を形成する。熱処理温度は800℃〜1050℃とすることが好ましい。ホウ素拡散時の雰囲気は窒素中で行うことが好ましく、その後、酸素を含む雰囲気で熱処理する工程を含むことが好ましい。拡散雰囲気は、ボロンシリサイド層の形成とその後のボロンシリサイド層の酸化、フッ酸による除去の容易性のバランスを勘案して決めることが好ましい。 Next, as shown in FIG. 1H, heat treatment is performed to form a p + -type diffusion layer 17. The heat treatment temperature is preferably 800 ° C to 1050 ° C. The atmosphere during boron diffusion is preferably performed in nitrogen, and then preferably includes a step of heat treatment in an atmosphere containing oxygen. The diffusion atmosphere is preferably determined in consideration of the balance between the formation of the boron silicide layer, the subsequent oxidation of the boron silicide layer, and the ease of removal by hydrofluoric acid.

次いで、図1(i)に示すように、フッ化水素、フッ化アンモニウム、及びフッ化水素アンモニウム等の水溶液(エッチング液)に浸漬して、p型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)16’を除去する。これにより、p型拡散層17を有するp型半導体基板10が得られる。また、マスク層として機能する酸化物層も一括的に除去される。 Next, as shown in FIG. 1 (i), a heat-treated product (baked product) of the p-type diffusion layer forming composition is immersed in an aqueous solution (etching solution) such as hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and ammonium hydrogen fluoride. ) Remove 16 '. Thereby, the p-type semiconductor substrate 10 having the p + -type diffusion layer 17 is obtained. Further, the oxide layer functioning as a mask layer is also removed at a time.

図2は、裏面電極型の太陽電池素子の製造方法の例を説明する図であり、この中の図2(a)〜(h)において、裏面電極型の太陽電池素子に用いるp型拡散層を有する半導体基板の製造工程を説明する。なお、図2では、n型半導体基板30を用いて説明を行う。   FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of a back electrode type solar cell element. In FIGS. 2A to 2H, a p type diffusion layer used for a back electrode type solar cell element is shown. A manufacturing process of a semiconductor substrate having the following will be described. In FIG. 2, description will be made using the n-type semiconductor substrate 30.

図2(a)に示すn型半導体基板30では、アルカリエッチング等により受光面(表面)にテクスチャー構造(ピラミッド形状)(図示せず)が形成されている。テクスチャー構造により受光面からの太陽光の反射を抑える。   In the n-type semiconductor substrate 30 shown in FIG. 2A, a texture structure (pyramid shape) (not shown) is formed on the light receiving surface (surface) by alkali etching or the like. The texture structure suppresses the reflection of sunlight from the light receiving surface.

その後、図2(b)に示すように、特定のp型拡散層形成組成物31を裏面の一部に付与し、図2(c)に示すように熱処理してp型拡散層32を形成する。特定のp型拡散層形成組成物31は、p型不純物を含むガラス粒子と分散媒とを含有する。熱処理温度は、800℃〜1050℃とすることが好ましい。熱処理は、酸素濃度が3体積%以上の雰囲気下で行う。ここで、p型拡散層形成組成物31の付与領域以外は酸化されて酸化物のマスク層が形成される(図示せず)。   After that, as shown in FIG. 2B, a specific p-type diffusion layer forming composition 31 is applied to a part of the back surface, and heat treatment is performed as shown in FIG. To do. The specific p-type diffusion layer forming composition 31 contains glass particles containing a p-type impurity and a dispersion medium. The heat treatment temperature is preferably 800 ° C to 1050 ° C. The heat treatment is performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 3% by volume or more. Here, the region other than the application region of the p-type diffusion layer forming composition 31 is oxidized to form an oxide mask layer (not shown).

その後、フッ酸等のエッチング液に浸漬することでp型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)31’を除去する(図2(d))。また、酸化物のマスク層も一括的に除去される。   Thereafter, the heat-treated product (baked product) 31 'of the p-type diffusion layer forming composition is removed by immersing in an etching solution such as hydrofluoric acid (FIG. 2D). The oxide mask layer is also removed at a time.

次いで、図2(e)に示すように、拡散を防止するマスク層33をp型拡散層の表面に形成する。マスク層33は、SiOの前駆体となるシロキサン樹脂等を含む液を付与し、熱処理(焼成)する等して形成することができる。 Next, as shown in FIG. 2E, a mask layer 33 for preventing diffusion is formed on the surface of the p-type diffusion layer. The mask layer 33 can be formed by applying a liquid containing a siloxane resin or the like serving as a precursor of SiO 2 and performing heat treatment (firing).

次いで、図2(f)に示すように、n型拡散層形成組成物34を受光面及び裏面の一部に付与する。次いで、図2(g)に示すように、熱処理してn型拡散層35を形成する。熱処理する温度は800℃〜1050℃とすることが好ましい。熱処理の雰囲気としては特に制限は無く、窒素のみ、Oのみ、大気組成等が好適に使用される。n型拡散層形成組成物として、例えば、特開2012−084830号公報に記載のものを用いてもよい。 Next, as shown in FIG. 2F, the n-type diffusion layer forming composition 34 is applied to a part of the light receiving surface and the back surface. Next, as shown in FIG. 2G, the n + -type diffusion layer 35 is formed by heat treatment. The temperature for the heat treatment is preferably 800 ° C to 1050 ° C. There is no particular limitation as an atmosphere of the heat treatment, only nitrogen, only O 2, air composition, etc. are preferably used. As an n type diffused layer formation composition, you may use the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-084830, for example.

次いで、フッ酸等のエッチング液に浸漬して、n型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)34’を除去する(図2(h))。これにより、p型拡散層32を有するn型半導体基板が得られる。   Next, it is immersed in an etching solution such as hydrofluoric acid to remove the heat-treated product (baked product) 34 ′ of the n-type diffusion layer forming composition (FIG. 2 (h)). Thereby, an n-type semiconductor substrate having the p-type diffusion layer 32 is obtained.

<太陽電池素子の製造方法>
本実施形態の太陽電池素子の製造方法は、上述の製造方法により得られるp型拡散層を有する半導体基板のp型拡散層上に電極を形成する工程を有する。電極の形成方法は特に制限されず、電極形成用金属ペーストをスクリーン印刷法等で付与し、熱処理(焼成)する方法が挙げられる。p型拡散層を有する半導体基板は、電極を形成する前に、受光面側に反射防止膜を形成してもよい。太陽電池素子の製造方法の一例を以下で説明する。
<Method for producing solar cell element>
The manufacturing method of the solar cell element of this embodiment has the process of forming an electrode on the p-type diffusion layer of the semiconductor substrate which has a p-type diffusion layer obtained by the above-mentioned manufacturing method. The method for forming the electrode is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a metal paste for forming an electrode is applied by a screen printing method or the like, followed by heat treatment (firing). In the semiconductor substrate having the p-type diffusion layer, an antireflection film may be formed on the light receiving surface side before the electrode is formed. An example of a method for manufacturing a solar cell element will be described below.

上述のp型拡散層を有する半導体基板の製造方法では、p型半導体基板を用い、受光面側にn型拡散層を形成し、裏面側にp型拡散層を形成している。この場合、受光面側に形成されたn型拡散層の上に反射防止膜を形成する。反射防止膜は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHとの混合ガスを原料とするプラズマCVD法により形成する。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、即ちダングリングボンドと水素とが結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。より具体的には、混合ガス流量比NH/SiHが0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa〜266.6Pa(0.1Torr〜2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。 In the above-described method for manufacturing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer, a p-type semiconductor substrate is used, an n-type diffusion layer is formed on the light receiving surface side, and a p-type diffusion layer is formed on the back surface side. In this case, an antireflection film is formed on the n-type diffusion layer formed on the light receiving surface side. The antireflection film is formed by applying a known technique. For example, when the antireflection film is a silicon nitride film, it is formed by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are bonded to inactivate defects (hydrogen passivation). More specifically, the mixed gas flow ratio NH 3 / SiH 4 is 0.05 to 1.0, the reaction chamber pressure is 13.3 Pa to 266.6 Pa (0.1 Torr to 2 Torr), and the temperature during film formation is It is formed under conditions of 300 to 550 ° C. and a frequency for plasma discharge of 100 kHz or more.

受光面の反射防止膜上に、受光面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、乾燥させ、受光面電極を形成する。受光面電極用金属ペーストは、金属粒子とガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて樹脂バインダー、その他の添加剤等を含む。   On the antireflection film of the light receiving surface, a metal paste for the light receiving surface electrode is printed by a screen printing method and dried to form the light receiving surface electrode. The metal paste for the light-receiving surface electrode includes metal particles and glass particles as essential components, and includes a resin binder, other additives, and the like as necessary.

次いで、裏面のp型拡散層上にも裏面電極を形成する。前述のように、本実施形態では裏面電極の材質及び形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含む裏面電極用ペーストを付与し、乾燥させて、裏面電極を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程におけるセル間の接続のために、一部に銀電極形成用銀ペーストを設けてもよい。 Next, a back electrode is also formed on the p + -type diffusion layer on the back surface. As described above, in the present embodiment, the material and forming method of the back electrode are not particularly limited. For example, a back electrode paste containing a metal such as aluminum, silver, or copper may be applied and dried to form the back electrode. At this time, a silver paste for forming a silver electrode may be partially provided on the back surface for connection between cells in the module process.

型拡散層上にパッシベーション膜を形成しても良い。例えば、ALD(原子層堆積)法でAl層を積層する方法や、熱酸化SiO膜を形成してもよい。この際、電極形成部分は、マスキング等によりパッシベーションを形成しないようにするか、パッシベーションを全面に形成後、レーザー等で穴あけ加工をすることが好ましい。 A passivation film may be formed on the p + type diffusion layer. For example, a method of laminating an Al 2 O 3 layer by an ALD (atomic layer deposition) method or a thermally oxidized SiO 2 film may be formed. At this time, it is preferable that the electrode forming portion is not formed with passivation by masking or the like, or is formed with a laser or the like after the passivation is formed on the entire surface.

そして、電極を熱処理(焼成)して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒間〜数分間熱処理(焼成)すると、受光面側では電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜が溶融し、更にシリコン表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)が半導体基板と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した受光面電極と半導体基板とが導通される。これはファイヤースルーと称されている。   And an electrode is heat-processed (baking) and a solar cell element is completed. When heat treatment (firing) is performed in the range of 600 ° C. to 900 ° C. for several seconds to several minutes, the antireflection film, which is an insulating film, is melted by the glass particles contained in the electrode metal paste on the light receiving surface side, and part of the silicon surface is also formed. When melted, the metal particles (for example, silver particles) in the paste form a contact portion with the semiconductor substrate and solidify. Thereby, the formed light-receiving surface electrode and the semiconductor substrate are electrically connected. This is called fire-through.

受光面電極は、一般に、バスバー電極、及び該バスバー電極と交差しているフィンガー電極で構成される。このような受光面電極は、上述の金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極及びフィンガー電極は、公知の方法により形成することができる。   The light receiving surface electrode is generally composed of a bus bar electrode and a finger electrode intersecting with the bus bar electrode. Such a light-receiving surface electrode can be formed by means such as screen printing of the above-described metal paste, plating of the electrode material, or vapor deposition of the electrode material by electron beam heating in a high vacuum. The bus bar electrode and the finger electrode can be formed by a known method.

次に、図面を参照しながら、太陽電池素子の製造方法について説明する。
図1では、ポイントコンタクト型の太陽電池素子の製造方法を説明する。図1(i)に示すp型拡散層17を有するp型半導体基板10は、図1(j)に示すように、受光面に反射防止膜18が形成される。反射防止膜18としては、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜等が挙げられる。反射防止膜18とp型半導体基板10との間に酸化ケイ素等の表面保護膜(図示せず)が更に存在していてもよい。
Next, the manufacturing method of a solar cell element is demonstrated, referring drawings.
In FIG. 1, a method for manufacturing a point contact type solar cell element will be described. In the p-type semiconductor substrate 10 having the p + -type diffusion layer 17 shown in FIG. 1 (i), an antireflection film 18 is formed on the light receiving surface as shown in FIG. 1 (j). Examples of the antireflection film 18 include a silicon nitride film and a titanium oxide film. A surface protective film (not shown) such as silicon oxide may further exist between the antireflection film 18 and the p-type semiconductor substrate 10.

次いで、図1(k)に示すように、裏面の全面又は一部の領域に熱酸化膜、窒化ケイ素膜等の裏面パッシベーション層19を形成する。裏面パッシベーション層19を半導体基板10の裏面全面に形成した場合には、電極との接触部にあたる裏面パッシベーション層19を部分的にエッチングするか、後述するようにファイヤースルー性を有するガラス粒子を含む電極形成用ペーストを用いることが好ましい。エッチングする場合には、フッ化アンモニウム等の化合物を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 1K, a back surface passivation layer 19 such as a thermal oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire back surface or a partial region. When the back surface passivation layer 19 is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 10, the back surface passivation layer 19 corresponding to the contact portion with the electrode is partially etched, or an electrode containing glass particles having fire-through properties as described later. It is preferable to use a forming paste. In the case of etching, a compound such as ammonium fluoride can be used.

その後、図1(l)に示すように、熱処理して、図1(m)に示すように受光面電極20及び裏面電極21を形成する。電極形成用ペーストとしてファイヤースルー性を有するガラス粒子を含むものを用いることで、図1(m)に示すように受光面電極20は反射防止膜18を貫通して形成され、n型拡散層13とのオーミックコンタクトを得ることができる。上記のようにして、ポイントコンタクト構造の太陽電池素子を得ることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 1 (l), heat treatment is performed to form the light receiving surface electrode 20 and the back surface electrode 21 as shown in FIG. 1 (m). By using a paste containing fire-through glass particles as the electrode forming paste, the light-receiving surface electrode 20 is formed through the antireflection film 18 as shown in FIG. Ohmic contact can be obtained. As described above, a solar cell element having a point contact structure can be obtained.

図2では、裏面電極型の太陽電池素子の製造方法の例を説明する。図2(h)に示すp型拡散層32を有するn型半導体基板30は、図2(i)に示すように、受光面及び裏面にパッシベーション層36が形成される。パッシベーション層36としては、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等が挙げられる。受光面側のパッシベーション層36は、酸化ケイ素と窒化ケイ素の二層膜にする等して、反射防止機能を高めてもよい。また、受光面側と裏面側のパッシベーション層36は材質が異なっていてもよく、また、裏面のパッシベーション層36は、p型拡散層32のある半導体基板の表面とn型拡散層35のある半導体基板の表面とでパッシベーション層の組成を変えてもよい。 In FIG. 2, the example of the manufacturing method of a back surface electrode type solar cell element is demonstrated. In the n-type semiconductor substrate 30 having the p-type diffusion layer 32 shown in FIG. 2 (h), a passivation layer 36 is formed on the light receiving surface and the back surface as shown in FIG. 2 (i). Examples of the passivation layer 36 include a silicon nitride film, a titanium oxide film, aluminum oxide, and silicon oxide. The passivation layer 36 on the light-receiving surface side may be improved in the antireflection function, for example, by forming a double-layer film of silicon oxide and silicon nitride. Further, the light-receiving surface side and the back surface side passivation layer 36 may be made of different materials, and the back surface passivation layer 36 has the surface of the semiconductor substrate having the p-type diffusion layer 32 and the n + -type diffusion layer 35. The composition of the passivation layer may be changed depending on the surface of the semiconductor substrate.

その後、図2(j)に示すように、p電極37及びn電極38用の電極形成用ペーストを付与した後に熱処理して、電極を形成する。電極形成用ペーストとしてファイヤースルー性を有するガラス粒子を含むものを用いることで、図2(k)に示すようにp電極37及びn電極38はパッシベーション層36を貫通して形成され、オーミックコンタクトを得ることができる。上記のようにして、裏面電極型の太陽電池素子を得ることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 2 (j), an electrode forming paste for the p-electrode 37 and the n-electrode 38 is applied, followed by heat treatment to form an electrode. By using a paste containing fire-through glass particles as the electrode forming paste, the p-electrode 37 and the n-electrode 38 are formed through the passivation layer 36 as shown in FIG. Can be obtained. A back electrode type solar cell element can be obtained as described above.

<太陽電池素子>
本実施形態の太陽電池素子は、上述の製造方法によって得られる。これにより、太陽電池素子は、半導体基板の不要な領域にp型拡散層が形成されるのが抑えられ、電池性能の向上が図られる。
太陽電池素子は、電極上にタブ線等の配線材料を配置し、この配線材料を介して複数の太陽電池素子が連結されて太陽電池モジュールを構成してもよい。更に、太陽電池モジュールは、封止材で封止されて構成されてもよい。
<Solar cell element>
The solar cell element of this embodiment is obtained by the manufacturing method described above. Thereby, in the solar cell element, the p-type diffusion layer is prevented from being formed in an unnecessary region of the semiconductor substrate, and the battery performance is improved.
In the solar cell element, a wiring material such as a tab wire may be disposed on the electrode, and a plurality of solar cell elements may be connected via the wiring material to constitute a solar cell module. Furthermore, the solar cell module may be configured by being sealed with a sealing material.

以下、本発明の実施例を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。なお、特に記述が無い限り、薬品は全て試薬を使用した。また「%」は断りがない限り「質量%」を意味する。   Examples of the present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, all chemicals used reagents. “%” Means “% by mass” unless otherwise specified.

[実施例1]
(ガラス粒子の合成)
、SiO、Al及びBaSOの組成モル比が、それぞれ40mol%、40mol%、10mol%及び10mol%となるように、B、SiO、Al及びBaSO(全て、株式会社高純度化学研究所製)を秤量し、メノウ乳鉢で混合後、白金るつぼに入れ、ガラス溶融炉にて1500℃にて2時間保持し、その後、急冷してガラス塊を得た。これをメノウ乳鉢で粉砕後、遊星型ボールミルにて粉砕し、粒子形状が球状で、平均粒径が0.35μm、軟化温度が約800℃のガラス粒子を得た。このガラス粒子、エチルセルロース及びテルピネオールをそれぞれ10g、6g及び84g混合してペースト化し、p型拡散層形成組成物を調製した。
[Example 1]
(Synthesis of glass particles)
B 2 O 3, the composition molar ratio of SiO 2, Al 2 O 3 and BaSO 4, respectively 40 mol%, 40 mol%, so that 10 mol% and 10mol%, B 2 O 3, SiO 2, Al 2 O 3 And BaSO 4 (all manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.), mixed in an agate mortar, placed in a platinum crucible, held at 1500 ° C. for 2 hours in a glass melting furnace, and then rapidly cooled to glass A lump was obtained. This was ground in an agate mortar and then ground in a planetary ball mill to obtain glass particles having a spherical particle shape, an average particle size of 0.35 μm, and a softening temperature of about 800 ° C. 10 g, 6 g, and 84 g of the glass particles, ethyl cellulose, and terpineol were mixed to form a paste to prepare a p-type diffusion layer forming composition.

次に、ミラー形状のn型シリコン基板(厚さ:725μm、比抵抗:3.1Ωcm、シート抵抗:200Ω/sq.)の表面の一部に、組成物Aをスクリーン印刷により付与し、150℃で10分間乾燥させた。   Next, the composition A was applied to a part of the surface of a mirror-shaped n-type silicon substrate (thickness: 725 μm, specific resistance: 3.1 Ωcm, sheet resistance: 200 Ω / sq.) At 150 ° C. And dried for 10 minutes.

n型シリコン基板の一方の両面にp型拡散層形成組成物をスクリーン印刷によりベタ状に付与し、150℃で1分間乾燥させ、続いて、上記p型シリコン基板の他方の面にn型拡散層形成組成物をスクリーン印刷により塗布し、150℃で1分間乾燥させた。   The p-type diffusion layer forming composition is applied to one side of the n-type silicon substrate in a solid form by screen printing, dried at 150 ° C. for 1 minute, and then the n-type diffusion is applied to the other side of the p-type silicon substrate. The layer forming composition was applied by screen printing and dried at 150 ° C. for 1 minute.

次に、窒素:10L/minを流した拡散炉(光洋サーモシステム株式会社製、商品名:206A−M100)中にて、650℃の状態でシリコン基板を入れたボートを投入し、その後、15℃/minの昇温速度で950℃まで温度を上げ、950℃で30分間熱処理し、ホウ素をシリコン基板中に拡散させ、p型拡散層を形成した。その後、O:1L/min、窒素:9L/minを流し、650℃まで4℃/minで降温し、650℃でボートを取り出した。 Next, in a diffusion furnace (product name: 206A-M100, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.) in which nitrogen is supplied at 10 L / min, a boat containing a silicon substrate at 650 ° C. is introduced, and then 15 The temperature was raised to 950 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and heat treatment was performed at 950 ° C. for 30 minutes to diffuse boron into the silicon substrate, thereby forming a p-type diffusion layer. Thereafter, O 2 : 1 L / min and nitrogen: 9 L / min were flowed, the temperature was lowered to 650 ° C. at 4 ° C./min, and the boat was taken out at 650 ° C.

(シート抵抗の評価)
塗布部のシート抵抗を低抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製、商品名:Loresta MCP−T360(「Loresta」は、登録商標。))を用いて測定した。塗布部のシート抵抗は48Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていることが分かった。
(Evaluation of sheet resistance)
The sheet resistance of the coating part was measured using a low resistivity meter (trade name: Loresta MCP-T360 (“Loresta” is a registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.)). The sheet resistance of the coating part is 48Ω / sq. It was found that a p-type diffusion layer was formed.

(ライフタイムの評価)
ホウ素を拡散し、フッ酸処理前のシリコン基板のライフタイムを測定した。ライフタイム測定装置(Sinton Instruments社製、商品名:WCT−120)を用い、QSSPC法(擬定常状態光伝導度測定法)で測定した。過剰キャリア密度が1×1015cm−3におけるライフタイムは125μsであった。
(Lifetime evaluation)
Boron was diffused and the lifetime of the silicon substrate before hydrofluoric acid treatment was measured. Using a lifetime measuring device (trade name: WCT-120, manufactured by Sinton Instruments), the measurement was performed by the QSSPC method (pseudo steady state photoconductivity measurement method). The lifetime at an excess carrier density of 1 × 10 15 cm −3 was 125 μs.

[実施例2]
、SiO、Al及びBaOの組成モル比が、それぞれ40mol%、40mol%、10mol%及び10mol%からなるガラスを用いた以外は、実施例1と同様にした。塗布部のシート抵抗は51Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは130μsであった。
[Example 2]
The same procedure as in Example 1 was performed except that a glass having a composition molar ratio of B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 and BaO of 40 mol%, 40 mol%, 10 mol% and 10 mol% was used. The sheet resistance of the coating part is 51 Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 130 μs.

[実施例3]
、BaSOの組成モル比が、それぞれ90mol%、10mol%となるように、B、BaSO(全て、株式会社高純度化学研究所製)を秤量し、メノウ乳鉢で混合した。その後、テルピネオールを加えて、遊星型ボールミルにて分散し、B+BaSO/テルピネオール溶液を調製した。この際、BとBaSOの合計固形分量は30質量%とした。次いで、この溶液と、エチルセルロース/テルピネオールを混合して、BとBaSOの合計質量が10質量%、エチルセルロースが6質量%及びテルピネオールが84質量%となるように、混合してペースト化し、p型拡散層形成組成物を調製した。
塗布部のシート抵抗は51Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは105μsであった。
[Example 3]
B 2 O 3, the composition molar ratio of BaSO 4, respectively 90 mol%, so as to 10mol%, B 2 O 3, BaSO 4 ( all, manufactured by Kojundo Chemical Laboratory, Ltd.) was weighed, in an agate mortar Mixed. Thereafter, terpineol was added and dispersed with a planetary ball mill to prepare a B 2 O 3 + BaSO 4 / terpineol solution. At this time, the total solid content of B 2 O 3 and BaSO 4 was 30% by mass. Next, this solution and ethyl cellulose / terpineol are mixed and mixed to form a paste so that the total mass of B 2 O 3 and BaSO 4 is 10 mass%, ethyl cellulose is 6 mass%, and terpineol is 84 mass%. A p-type diffusion layer forming composition was prepared.
The sheet resistance of the coating part is 51 Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 105 μs.

[実施例4]
実施例3において、Bの替わりに、ホウ酸(和光純薬工業株式会社製)を用いた以外は実施例3と同様にした。塗布部のシート抵抗は53Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは115μsであった。
[Example 4]
In Example 3, instead of B 2 O 3, except for using boric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is as in Example 3. The sheet resistance of the coating part is 53Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 115 μs.

[実施例5]
実施例3において、Bの替わりに、窒化ホウ素(電気化学工業製、商品名:GP)を用いた以外は実施例3と同様にした。塗布部のシート抵抗は53Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは115μsであった。
[Example 5]
In Example 3, instead of B 2 O 3, boron nitride (Denki Kagaku Kogyo, trade name: GP) except for using is as in Example 3. The sheet resistance of the coating part is 53Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 115 μs.

[実施例6]
実施例3において、BaSOの替わりに、BaO(株式会社高純度化学研究所製)を用いた以外は実施例3と同様にした。塗布部のシート抵抗は49Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは111μsであった。
[Example 6]
In Example 3, instead of BaSO 4, except for using BaO (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were the same as in Example 3. The sheet resistance of the coating part is 49Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 111 μs.

[実施例7]
実施例3において、BaSOの替わりに、BaCO(株式会社高純度化学研究所製)を用いた以外は実施例3と同様にした。塗布部のシート抵抗は55Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは121μsであった。
[Example 7]
In Example 3, instead of BaSO 4, except for using BaCO 3 (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) is as in Example 3. The sheet resistance of the coating part is 55 Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 121 μs.

[実施例8]
(ガラス粒子の合成)
、SiO、Al及びCaOの組成モル比が、それぞれ30mol%、50mol%、10mol%及び10mol%となるように、B、SiO、Al及びCaSO(全て、株式会社高純度化学研究所製)を秤量し、メノウ乳鉢で混合後、白金るつぼに入れ、ガラス溶融炉にて1500℃にて2時間保持し、その後、急冷してガラス塊を得た。これをメノウ乳鉢で粉砕した。
次いで、B、SiO、Al及びBaOの組成モル比が、それぞれ30mol%、50mol%、10mol%及び10mol%となるように、B、SiO、Al及びBaO(全て、株式会社高純度化学研究所製)を秤量し、メノウ乳鉢で混合後、白金るつぼに入れ、ガラス溶融炉にて1500℃にて2時間保持し、その後、急冷してガラス塊を得た。これをメノウ乳鉢で粉砕した。
合成したB−SiO−Al−CaOガラスとB−SiO−Al−BaOガラスを遊星型ボールミルにて粉砕、分散した。この際、B−SiO−Al−CaOガラスとB−SiO−Al−BaOガラスの混合比は50:50(質量%)となるようにした。この混合ガラス粒子、エチルセルロース及びテルピネオールをそれぞれ10g、6g及び84g混合してペースト化し、p型拡散層形成組成物を調製した。
あとは実施例1と同様にして評価した。塗布部のシート抵抗は52Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは135μsであった。
[Example 8]
(Synthesis of glass particles)
B 2 O 3, the composition molar ratio of SiO 2, Al 2 O 3 and CaO, respectively 30 mol%, 50 mol%, so that 10 mol% and 10mol%, B 2 O 3, SiO 2, Al 2 O 3 and CaSO 4 (all manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) was weighed, mixed in an agate mortar, placed in a platinum crucible, held at 1500 ° C. for 2 hours in a glass melting furnace, and then rapidly cooled to a glass lump. Got. This was ground in an agate mortar.
Then, B 2 O 3, SiO 2 , Al 2 O 3 and composition molar ratio of BaO, respectively 30 mol%, 50 mol%, so that 10 mol% and 10mol%, B 2 O 3, SiO 2, Al 2 O 3 and BaO (all manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were weighed, mixed in an agate mortar, placed in a platinum crucible, held at 1500 ° C. for 2 hours in a glass melting furnace, and then rapidly cooled to glass. A lump was obtained. This was ground in an agate mortar.
Synthesized B 2 O 3 ground by -SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO glass and B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO glass a planetary ball mill, and dispersed. In this case, B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO glass and B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO mixing ratio of the glass was made to be 50:50 (weight%) . 10 g, 6 g and 84 g of the mixed glass particles, ethyl cellulose and terpineol were mixed to form a paste to prepare a p-type diffusion layer forming composition.
The rest was evaluated in the same manner as in Example 1. The sheet resistance of the coating part is 52 Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 135 μs.

[実施例9]
ポリビニルアルコール(分子量10000、部分けん化型、和光純薬工業株式会社製)を水に溶解し10%ポリビニルアルコール水溶液を調製した。この溶液8gと、ホウ酸(和光純薬工業株式会社製)1.5g、酸化バリウム(和光純薬工業株式会社製)0.1g、ヒュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、商品名:R200)0.1g、界面活性剤(シリコーン系界面活性剤、東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名:SH28PA)0.2gを自動乳鉢混練装置で混合して、p型拡散層形成組成物を調製した。このp型拡散層形成組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして評価した。ライフタイムは105μsであった。
[Example 9]
Polyvinyl alcohol (molecular weight 10,000, partially saponified type, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in water to prepare a 10% polyvinyl alcohol aqueous solution. 8 g of this solution, 1.5 g of boric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.1 g of barium oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), fumed silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name: R200) 0.1 g of surfactant (silicone surfactant, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., trade name: SH28PA) was mixed with an automatic mortar kneader to prepare a p-type diffusion layer forming composition. . Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that this p-type diffusion layer forming composition was used. The lifetime was 105 μs.

[実施例10]
、BaSOの組成モル比が、それぞれ99mol%、1mol%となるように、B、BaSO(全て、株式会社高純度化学研究所製)を秤量し、メノウ乳鉢で混合した。その後、テルピネオールを加えて、遊星型ボールミルにて分散し、B+BaSO/テルピネオール溶液を調製した。この際、BとBaSOの合計固形分量は30質量%とした。次いで、この溶液と、エチルセルロース/テルピネオールを混合して、BとBaSOの合計質量%が10質量%、エチルセルロースが6質量%及びテルピネオールが84質量%となるように、混合してペースト化し、p型拡散層形成組成物を調製した。
塗布部のシート抵抗は48Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは85μsであった。
[Example 10]
B 2 O 3, the composition molar ratio of BaSO 4, respectively 99 mol%, so as to 1mol%, B 2 O 3, BaSO 4 ( all, manufactured by Kojundo Chemical Laboratory, Ltd.) was weighed, in an agate mortar Mixed. Thereafter, terpineol was added and dispersed with a planetary ball mill to prepare a B 2 O 3 + BaSO 4 / terpineol solution. At this time, the total solid content of B 2 O 3 and BaSO 4 was 30% by mass. Next, this solution is mixed with ethyl cellulose / terpineol, and mixed and pasted so that the total mass% of B 2 O 3 and BaSO 4 is 10 mass%, ethyl cellulose is 6 mass%, and terpineol is 84 mass%. And a p-type diffusion layer forming composition was prepared.
The sheet resistance of the coating part is 48Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 85 μs.

[比較例1]
実施例3において、BaSOを加えない以外は同様にした。塗布部のシート抵抗は50Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは25μsであった。
[Comparative Example 1]
In Example 3, the procedure was the same except that BaSO 4 was not added. The sheet resistance of the coating part is 50Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 25 μs.

[比較例2]
、SiO、Al及びCaOの組成モル比が、それぞれ40mol%、40mol%、10mol%及び10mol%からなるガラスを用いた以外は、実施例1と同様にした。塗布部のシート抵抗は46Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていた。また、ライフタイムは20μsであった。
[Comparative Example 2]
The same procedure as in Example 1 was performed except that a glass having a composition molar ratio of B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3, and CaO of 40 mol%, 40 mol%, 10 mol%, and 10 mol% was used. The sheet resistance of the coating part is 46 Ω / sq. A p-type diffusion layer was formed. The lifetime was 20 μs.

10…p型半導体基板、11…n型拡散層形成組成物、12…n型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)、13…第1のn型拡散層、14…PSG(リンシリケートガラス)層、15…第2のn型拡散層、16…p型拡散層形成組成物、17…p型拡散層、18…反射防止膜、19…パッシベーション層、20…受光面電極、21…裏面電極、30…n型半導体基板、31…p型拡散層形成組成物、31’…p型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)、32…p型拡散層、33…マスク層、34…n型拡散層形成組成物、34’…n型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)、35…n型拡散層、36…パッシベーション層、37…p電極、38…n電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... p-type semiconductor substrate, 11 ... n-type diffusion layer forming composition, 12 ... heat-treated product (baked product) of n-type diffusion layer forming composition, 13 ... first n-type diffusion layer, 14 ... PSG (phosphorus silicate) Glass) layer, 15 ... second n-type diffusion layer, 16 ... p-type diffusion layer forming composition, 17 ... p + type diffusion layer, 18 ... antireflection film, 19 ... passivation layer, 20 ... light-receiving surface electrode, 21 ... back electrode, 30 ... n-type semiconductor substrate, 31 ... p-type diffusion layer forming composition, 31 '... heat-treated product (baked product) of p-type diffusion layer forming composition, 32 ... p-type diffusion layer, 33 ... mask layer 34 ... n-type diffusion layer forming composition, 34 '... heat-treated product (baked product) of n-type diffusion layer forming composition, 35 ... n + type diffusion layer, 36 ... passivation layer, 37 ... p electrode, 38 ... n electrode

Claims (11)

アクセプタ元素を含む化合物と、バリウム化合物と、分散媒と、を含有するp型拡散層形成組成物。   A p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element, a barium compound, and a dispersion medium. アクセプタ元素を含む化合物と、分散媒と、を含有するp型拡散層形成組成物であって、前記アクセプタ元素を含む化合物がバリウムを含有するp型拡散層形成組成物。   A p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element and a dispersion medium, wherein the compound containing the acceptor element contains barium. 前記アクセプタ元素がホウ素である請求項1又は請求項2に記載のp型拡散層形成組成物。   The p-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein the acceptor element is boron. 前記アクセプタ元素を含む化合物がホウ酸、ホウ酸エステル、Bから選ばれる少なくとも一種のホウ素化合物である請求項1〜請求項3のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 The p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound containing the acceptor element is at least one boron compound selected from boric acid, boric acid ester, and B 2 O 3 . 前記アクセプタ元素を含む化合物がガラス化合物である請求項1〜請求項4のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。   The p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the compound containing the acceptor element is a glass compound. Al、SiO、KO、NaO、LiO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO及びZrOから選択される少なくとも1種のガラス構成成分を更に含有するガラスを含む、請求項5に記載のp型拡散層形成組成物。 Including glass further containing at least one glass component selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO and ZrO 2 The p-type diffusion layer forming composition according to claim 5. 前記バリウム化合物がBaO、BaSO、BaCO、Ba(OH)から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜請求項6のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。 The p-type diffusion layer forming composition according to claim 1, wherein the barium compound is at least one selected from BaO, BaSO 4 , BaCO 3 , and Ba (OH) 2 . 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.01質量%以上50質量%以下である、請求項1〜請求項7のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。   The p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 7, wherein a ratio of the barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.05質量%以上30質量%以下である、請求項1〜請求項8のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。   The p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 8, wherein a proportion of a barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.05% by mass or more and 30% by mass or less. 前記p型拡散層形成組成物に含まれるバリウム化合物の割合が0.1質量%以上10質量%以下である、請求項1〜請求項9のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物。   The p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 9, wherein a ratio of a barium compound contained in the p-type diffusion layer forming composition is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. 半導体基板上に、請求項1〜請求項10のいずれかに記載のp型拡散層形成組成物を塗布する工程と、
熱拡散処理を施して、p型拡散層を形成する工程と、
を有する太陽電池素子の製造方法。
Applying a p-type diffusion layer forming composition according to any one of claims 1 to 10 on a semiconductor substrate;
Applying a thermal diffusion treatment to form a p-type diffusion layer;
The manufacturing method of the solar cell element which has this.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024057722A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 東レ株式会社 Impurity diffusion composition, method for producing semiconductor element using same, and method for producing solar cell

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