JP2016046302A - Method for manufacturing semiconductor substrate with diffusion layer, and semiconductor substrate with diffusion layer - Google Patents

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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
成宜 清水
Nariyoshi Shimizu
成宜 清水
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 method for manufacturing a semiconductor substrate with a diffusion layer, by which a longer lifetime can be realized without increasing the number of processes; and a semiconductor substrate with a diffusion layer.SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor substrate with a diffusion layer comprises the steps of: applying a p-type diffusion layer-forming composition including a compound including an acceptor element to a semiconductor substrate; forming a p-type diffusion layer by performing a thermal diffusion process; and oxidizing the semiconductor substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、拡散層を有する半導体基板の製造方法及び拡散層を有する半導体基板に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer and a semiconductor substrate having a diffusion layer.

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 then in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen. Several tens of minutes of treatment 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, and there arises a problem that the characteristics of the solar cell deteriorate.

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℃)で熱処理することで、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)。   In addition, 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.), so that harmful impurities such as heavy metals are gettered to thereby remove carriers in the substrate. A method for extending the life (hereinafter also referred to as lifetime) is known (see, for example, 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。しかしながら、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、フッ酸には不要である。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)。   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. However, the presence of the boron silicide layer hinders the passivation process and causes an increase in resistance in ohmic contact with the electrode, and thus needs to be removed, but is not necessary for 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).

また、シリコン基板を低温で酸化する方法として、共沸硝酸水溶液で100℃〜140℃にて酸化する湿式酸化方法が知られている(例えば、特許文献4参照)。   As a method for oxidizing a silicon substrate at a low temperature, a wet oxidation method is known in which oxidation is performed at 100 ° C. to 140 ° C. with an azeotropic nitric acid aqueous solution (see, for example, Patent Document 4).

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 特開2002−64093号公報JP 2002-64093 A

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.

本発明の目的は、プロセス数の増大を招くことなく、長ライフタイムを実現できる拡散層を有する半導体基板の製造方法及び拡散層を有する半導体基板を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer that can realize a long lifetime without increasing the number of processes, and a semiconductor substrate having a diffusion layer.

本発明は、以下の通りである。   The present invention is as follows.

<1> アクセプタ元素を含む化合物を含有するp型拡散層形成組成物を半導体基板に塗布する工程と、熱拡散処理を施してp型拡散層を形成する工程と、前記半導体基板を酸化する工程とを有する、拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <1> A step of applying a p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element to a semiconductor substrate, a step of applying a thermal diffusion treatment to form a p-type diffusion layer, and a step of oxidizing the semiconductor substrate A method for manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer.

<2> 前記半導体基板を酸化する工程が、前記半導体基板を酸化性薬液に浸漬して行う前記<1>に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <2> The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to <1>, wherein the step of oxidizing the semiconductor substrate is performed by immersing the semiconductor substrate in an oxidizing chemical solution.

<3> さらにエッチング工程を有する、拡散層を有する前記<1>又は<2>に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <3> A method for producing a semiconductor substrate having the diffusion layer according to <1> or <2>, further including an etching step, and having a diffusion layer.

<4> 前記酸化性薬液が、硝酸、オゾン溶解水、過酸化水素水、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び硝酸の混合溶液、過塩素酸、沸騰水から選ばれる少なくとも一つの酸化性薬液である前記<2>又は<3>に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <4> The oxidizing chemical solution is nitric acid, ozone-dissolved water, hydrogen peroxide solution, a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution, The manufacturing method of the semiconductor substrate which has a diffused layer as described in said <2> or <3> which is at least one oxidizing chemical | medical solution chosen from the mixed solution of sulfuric acid and nitric acid, perchloric acid, and boiling water.

<5> 前記酸化性薬液が、40質量%〜98質量%の硝酸を含む水溶液であることを特徴とする前記<2>又は<3>に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <5> The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to <2> or <3>, wherein the oxidizing chemical solution is an aqueous solution containing 40% by mass to 98% by mass of nitric acid.

<6> 前記半導体基板を酸化する工程を60℃〜160℃で行う前記<1>〜<5>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <6> A method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of <1> to <5>, wherein the step of oxidizing the semiconductor substrate is performed at 60 ° C. to 160 ° C.

<7> 前記アクセプタ元素がホウ素である前記<1>〜<6>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <7> A method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of <1> to <6>, wherein the acceptor element is boron.

<8> 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を含む前記<1>〜<7>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <8> The semiconductor substrate having the diffusion layer according to any one of <1> to <7>, wherein the compound including the acceptor element includes at least one boron compound selected from boric acid, boric acid ester, and B 2 O 3. Manufacturing method.

<9> 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>〜<6>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <9> The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of <1> to <6>, wherein the compound containing the acceptor element is a glass compound.

<10> 前記ガラス化合物が、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含む前記<9>に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 <10> At least one glass configuration in which the glass compound is 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 manufacturing method of the semiconductor substrate which has a diffusion layer as described in said <9> containing a component.

<11> 前記<1>〜<10>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法により得られる拡散層を有する半導体基板であって、鉄の含有量が1×10〜1×1012atoms/cmである拡散層を有する半導体基板。 <11> A semiconductor substrate having a diffusion layer obtained by the method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of <1> to <10>, wherein the iron content is 1 × 10 1 to 1 ×. A semiconductor substrate having a diffusion layer of 10 12 atoms / cm 3 .

<12> 前記<1>〜<10>いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法により得られる拡散層を有する半導体基板であって、鉄の含有量が1×10〜1×1011atoms/cmである拡散層を有する半導体基板。 <12> A semiconductor substrate having a diffusion layer obtained by the method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of <1> to <10>, wherein the iron content is 1 × 10 1 to 1 ×. A semiconductor substrate having a diffusion layer of 10 11 atoms / cm 3 .

本発明によれば、プロセス数の増大を招くことなく、長ライフタイムを実現できる拡散層を有する半導体基板の製造方法及び拡散層を有する半導体基板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 semiconductor substrate which has a diffused layer which can implement | achieve a long lifetime, and the semiconductor substrate which has a diffused layer, without causing the increase in the number of processes.

p型拡散層を有する半導体基板(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 the semiconductor substrate (solar cell element) which has a p-type diffused layer. p型拡散層を有する半導体基板(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 typically the other example of the manufacturing method of the semiconductor substrate (solar cell element) which has a p-type diffused layer.

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を含有するp型拡散層形成組成物を半導体基板に塗布する工程と、熱拡散処理を施してp型拡散層を形成する工程と、前記半導体基板を酸化する工程とを有する。
よって、本実施形態において、p型拡散層形成組成物は、少なくともアクセプタ元素を含む化合物を含有する。
また、本実施形態において、熱拡散処理を施して、p型拡散層、又は、p型拡散層が形成される。
The method of manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to the present embodiment includes a step of applying a p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element to a semiconductor substrate, and applying a thermal diffusion treatment to form the p-type diffusion layer. Forming the semiconductor substrate, and oxidizing the semiconductor substrate.
Therefore, in this embodiment, the p-type diffusion layer forming composition contains a compound containing at least an acceptor element.
In this embodiment, a thermal diffusion process is performed to form a p-type diffusion layer or a p + -type diffusion layer.

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.

(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。
アクセプタ元素を含む化合物としては特に制限はなく、その形態として、金属酸化物、エステル化合物、窒化物、ガラス化合物、オキソ酸、などの化合物を例示することができる。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、ガラス粒子ともいう)アクセプタ元素を含むガラス粒子);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;などを例示することができる。
(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).
There is no restriction | limiting in particular as a compound containing an acceptor element, Compounds, such as a metal oxide, an ester compound, a nitride, a glass compound, an oxo acid, can be illustrated as the form. 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 containing component (hereinafter also referred to as glass particles) acceptor element); boron, aluminum-doped silicon particles, boron nitride (BN), calcium borate, boric acid and other inorganic boron compounds; boron-containing Examples thereof include silicon oxide compounds; 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更に好ましい。 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%以下で含むことが特に好ましい。 Further, from the viewpoint of acceptor element diffusivity, 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. % To 100% by mass, more preferably 5% to 99% by mass, and particularly preferably 30% to 80% by mass.

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、BaO、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、BaO、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, the glass component materials include SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, SrO, BaO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, 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 It is preferable to use at least one selected from the group consisting of 3 and 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, the use of the ZrO 2, MoO 3, GeO 2 , Y 2 O 3, CsO 2 and at least one selected from the group consisting of TiO 2 More preferably, made of SiO 2, K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, BaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5, SnO, ZrO 2 and MoO 3 It is more preferable to use at least one selected from the group from the viewpoints of setting the softening point within the above prescribed 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を含む系など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 those containing both the acceptor element-containing substance and the glass component substance. B 2 O 3 —SiO 2 (described in the order of acceptor element-containing substance-glass component substance, the same applies hereinafter) , B 2 O 3 -ZnO system, B 2 O 3 -PbO based, B 2 O 3 alone system or the like of the acceptor element-containing material as a B 2 O 3 system including, Al 2 O 3 acceptor element -SiO 2 system, etc. Examples of the contained 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, 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.

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、メラミンなど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等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, Examples include a method of reacting an organic nitrogen compound such as melamine in a high temperature nitrogen-ammonia atmosphere, a method of reacting molten sodium borate and ammonium chloride in an ammonia atmosphere, a method of reacting boron trichloride and ammonia at a high temperature, etc. 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は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-containing silicon oxide compound may be washed with water in advance to remove boron compounds not included in the silicon oxide (siloxane) network. 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、リン化合物をホウ素化合物に置き換えた以外は、上述のリン含有酸化ケイ素化合物の合成方法と同様の方法が挙げられる。また、シリコンアルコキシド、ゾル−ゲル反応に用いる溶媒、加水分解及び脱水縮重合を調節する触媒として用いる酸やアルカリとしては、上記リン含有酸化ケイ素化合物の合成方法で挙げたものと同様のものが挙げられる。   Examples of the method for synthesizing the boron-containing silicon oxide compound include the same method as the method for synthesizing the phosphorus-containing silicon oxide compound described above except that the phosphorus compound is replaced with a boron compound. Examples of the silicon alkoxide, the solvent used for the sol-gel reaction, and the acid and alkali used as a catalyst for controlling hydrolysis and dehydration condensation polymerization are the same as those mentioned in the above-described method for synthesizing the phosphorus-containing silicon oxide compound. It is done.

また、金属の硝酸塩、アンモニウム塩、塩化物塩、硫酸塩等の塩を含む溶液を、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。ここで用いることが可能な金属の硝酸塩、アンモニウム塩、塩化物塩、硫酸塩、及び塩の溶媒としては、上記リン含有酸化ケイ素化合物の合成方法で挙げたものと同様のものが挙げられる。   In addition, a solution containing a metal nitrate, ammonium salt, chloride salt, sulfate salt or the like is added to the sol solution of the silicon oxide precursor, and then the sol-gel reaction is allowed to proceed to thereby form the boron-containing silicon oxide compound. It may be prepared. Examples of the metal nitrate, ammonium salt, chloride salt, sulfate, and salt solvent that can be used here are the same as those mentioned in the method for synthesizing the phosphorus-containing silicon oxide compound.

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 2016046302
Figure 2016046302

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の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 of 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、不純物拡散層を十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)
p型拡散層形成組成物はさら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 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;水等が挙げられる。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, and ferrandrene; water and the like It is done. 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)
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)で分解または揮発し、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 may contain a high viscosity solvent. High viscosity solvents include isobornylcyclohexanol, isobornylphenol, 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.

アクセプター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ー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ガラス粉末を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%以下含むことが更に好ましい。   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. The glass powder in the p-type diffusion layer forming composition is preferably contained in an amount of 5% to 40% by mass, and the high-viscosity solvent is contained in an amount of 5% to 95% by mass. preferable.

(3)バインダ
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、エチルセルロースなど)、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、金属アルコキシドなどを適宜選択しうる。これらバインダのなかでもセルロール誘導体また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 may contain 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. .
Examples of the binder include polyvinyl alcohol, polyacrylamides, polyvinyl amides, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxides, polysulfonic acid, acrylamide alkyl sulfonic acid, cellulose ethers, cellulose derivatives (carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethyl cellulose, etc.), gelatin , Starch and starch derivatives, sodium alginate, xanthan, guar and gua 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.), butadie Resins, styrene resins and copolymers thereof, siloxane resins, can such suitably selected 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を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.

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%未満であることが好ましく、1質量%未満であることが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in content of the binder in a p-type diffused layer formation composition, It is preferable that it is less than 10 mass%, it is preferable that it is less than 3 mass%, and it is preferable that it is less than 1 mass%.

(無機フィラー)
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、炭化ケイ素など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 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であることが更に好ましい。このような高BET比表面積の無機フィラーの中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. Among such inorganic fillers 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%であることが更に好ましく、より好ましくは0.2質量%〜5質量%である。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%以下とすることで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 more preferably 0%. .2 mass% to 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 a p-type diffused layer formation composition is securable by setting it as 40 mass% or less.

(アルコキシシラン)
p型拡散層形成組成物は、さら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、さら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 may further contain an 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)
p型拡散層形成組成物は、さらにシランカップリング剤を含んでいても良い。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(1)で表されるものを例示することができる。
XnR(3-n)SiR−Y ・・・(1)
(Silane coupling agent)
The p-type diffusion layer forming composition 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 the structure is not particularly limited, but is represented by the following general formula (1) Can be illustrated.
XnR 2 (3-n) SiR 1 -Y (1)

上記一般式(1)中、Xはメトキシ基また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、などを表す。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さらに好ましい。
また、上記一般式(1)中、Rは炭素数0〜10のアルキレン基または主鎖の原子数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、エチレン基また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(1)中、Rは炭素数1〜5のアルキル基を表し、中でもメチル基また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 (1), 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, 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 (1), 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 (1), 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、例えば、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、など、(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、および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、など、(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、および3−アミノプロピルトリエトキシシラン、など、(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、など、(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、など、(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、など、(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、などが挙げられる。   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, and the like (c) those having an amino group: N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3 -A Nopropyltriethoxysilane, etc. (d) Those having a mercapto group: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, etc. (e) Those having an alkyl group: methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, Dimethyldiethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane (F) Those having a phenyl group: phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, etc. (g) Those having a trifluoroalkyl group: trifluoropropyltrimethoxysilane, etc.

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などの熱分析、NMR、HPLC、GPC、GC−MS、IR、MALDI−MSなど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 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.
In addition, the component contained in the said p-type diffused layer formation composition and content of each component use thermal analysis, such as TG / DTA, NMR, HPLC, GPC, GC-MS, IR, MALDI-MS etc. Can be confirmed.

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1000ppm以下であることが好ましく、500ppm以下が好ましく、100pm以下がより好ましく、50ppm以下が更に好ましい。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, at least the total amount of lifetime killer elements is preferably 1000 ppm or less, preferably 500 ppm or less, more preferably 100 pm or less, and further preferably 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 with an ICP 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、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 manufacturing a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer according to this embodiment 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等が挙げられる。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および、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, several tens of minutes are performed at 800 ° C. to 900 ° C. 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, phosphorus is diffused on 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〜10分、乾燥機等を用いる場合は10分〜30分程度で乾燥させる。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 1 minute to 10 minutes when a hot plate is used, and about 10 minutes to 30 minutes when a dryer or the like is used. This drying condition can be appropriately adjusted according to the solvent composition of the p-type diffusion layer forming composition.

(拡散熱拡散処理工程)
ほう素を拡散するための拡散熱処理は、600℃〜1200℃で行うことが好ましく、850℃〜1000℃であることが好ましい。この熱処理により、半導体基板中にほう素が拡散し、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。
(Diffusion thermal diffusion process)
The diffusion heat treatment for diffusing boron is preferably performed at 600 ° C to 1200 ° C, and preferably 850 ° C to 1000 ° C. By this heat treatment, boron diffuses in 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.

拡散熱処理の雰囲気のガス組成は、酸素の割合が50体積%以下の雰囲気であることが好ましく、20体積%以下の雰囲気が更に好ましく、10体積%以下の雰囲気が最も好ましい。酸素の割合が50体積%以下の雰囲気で拡散することで、アルミニウムシリサイドやボロンシリサイド(以下、単にシリサイドという)の酸化を抑制することができる。シリサイドが形成された状態でホウ素拡散すると、基板中または、炉のチューブなど炉の雰囲気から、重金属などの不純物金属の汚染元素(例えば、鉄、ニッケル、など)をシリサイド層がゲッタリングする。そのため、基板中の再結合中心が減少し、基板のライフタイムを長くすることが出来る。
酸素以外の成分に特に制限はなく、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 of the atmosphere of the diffusion heat treatment is preferably an atmosphere having a proportion of oxygen of 50% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, and most preferably 10% by volume or less. By diffusing in an atmosphere where the proportion of oxygen is 50% by volume or less, oxidation of aluminum silicide or boron silicide (hereinafter simply referred to as silicide) can be suppressed. When boron is diffused in a state where silicide is formed, the silicide layer getters impurity elements such as heavy metals (for example, iron, nickel, etc.) in the substrate or from the furnace atmosphere such as a furnace tube. Therefore, the number of recombination centers in the substrate is reduced, and the lifetime of the substrate can be extended.
There are no particular limitations on components other than oxygen, and the composition can be composed of nitrogen, argon, neon, xenon, krypton, helium, carbon dioxide, hydrogen, air, and 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.

酸素の割合は、熱処理に用いる拡散炉の排気側出口に設置した酸素濃度計で確認できる。酸素濃度計は特には制限されず、例えば、株式会社堀場製作所製のジルコニア酸素濃度計(NZ−3000)を用いることができる。   The ratio of oxygen can be confirmed with an oxygen concentration meter installed at the exhaust side outlet of the diffusion furnace used for heat treatment. The oxygen concentration meter is not particularly limited, and for example, a zirconia oxygen concentration meter (NZ-3000) manufactured by Horiba, Ltd. can be used.

拡散熱拡散後、酸素の割合を変えて、さらに熱処理してもよい。熱拡散後に、酸素を含む雰囲気で熱処理することで、シリサイド層を酸化し、その後のボロンシリケートガラス層を除去するためのフッ酸エッチング工程で同時にボロンシリサイド層を除去することが出来る。この際のガス組成は、例えば、酸素を0.1体積%〜50体積%以上含んでいてもよい。0.1体積%〜50体積%で熱処理することで、ボロンシリサイド層を効果的に酸化しながら、ボロンシリサイド層の酸化に併発しやすい、ボロンシリサイド層にゲッタリングされた重金属などの不純物金属の汚染元素の、半導体基板への再拡散を抑制しやすい。   After diffusion thermal diffusion, the oxygen ratio may be changed and further heat treatment may be performed. After thermal diffusion, the silicide layer is oxidized by heat treatment in an atmosphere containing oxygen, and the boron silicide layer can be removed at the same time in a hydrofluoric acid etching step for removing the boron silicate glass layer. The gas composition at this time may include, for example, 0.1% by volume to 50% by volume or more of oxygen. Heat treatment at 0.1 volume% to 50 volume% effectively oxidizes the boron silicide layer while easily oxidizing the boron silicide layer, and impurities such as heavy metals gettered to the boron silicide layer. It is easy to suppress re-diffusion of contaminating elements into the semiconductor substrate.

また、アクセプター元素としてホウ素を含むp型拡散層形成組成物の塗布部以外(非塗布部)を酸化してSiO層を形成することで、非塗布部にアウトディフュージョン(p型拡散層形成組成物中のアクセプター元素が揮発により非塗布部に付着、拡散すること)したホウ素をSiO層に取り込んでもよい。このSiO層は、フッ酸エッチング工程で除去できる。つまり、アウトディフュージョンしたホウ素元素を除去することができる。これは、SiOがホウ素を取り込む性質を利用している。 Further, by oxidizing the portion other than the coated portion (non-coated portion) of the p-type diffusion layer forming composition containing boron as an acceptor element to form a SiO 2 layer, an out-diffusion (p-type diffusion layer forming composition) is formed in the non-coated portion. Boron that has been accepted and diffused to the non-coated portion by volatilization of the acceptor element in the material may be taken into the SiO 2 layer. This SiO 2 layer can be removed by a hydrofluoric acid etching process. That is, the out-diffused boron element can be removed. This utilizes the property that SiO 2 takes up boron.

シリサイドの熱処理時温度は、拡散熱処理温度と同温度であっても、異なってもよい。例えば、拡散熱処理温度から、降温する過程からガス組成を変えても良い。   The temperature during silicide heat treatment may be the same as or different from the diffusion heat treatment temperature. For example, the gas composition may be changed from the process of lowering the temperature from the diffusion heat treatment temperature.

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。
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.

(半導体基板の酸化工程)
本実施形態の拡散層を有する半導体基板の製造方法において、半導体基板に熱拡散処理を施してp型拡散層を形成した後、半導体基板を酸化する。
本実施形態の拡散層を有する半導体基板の製造方法においては、半導体基板の酸化として、酸化性薬液に半導体基板を浸漬し、半導体基板のボロンシリサイド層を湿式で酸化する工程を含むことが好ましい。湿式で酸化することでボロンシリサイド層を酸化し、その後のフッ化水素などのエッチング液で酸化されたボロンシリサイド層を除去でき、次いで形成されるパッシベーション膜のパッシベーション効果を最大限に引き出すことができる。
(Semiconductor substrate oxidation process)
In the method of manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to this embodiment, the semiconductor substrate is subjected to a thermal diffusion process to form a p-type diffusion layer, and then the semiconductor substrate is oxidized.
In the method of manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to the present embodiment, it is preferable that the semiconductor substrate is oxidized by immersing the semiconductor substrate in an oxidizing chemical solution and oxidizing the boron silicide layer of the semiconductor substrate by a wet process. The boron silicide layer can be oxidized by wet oxidation, and the boron silicide layer oxidized with an etchant such as hydrogen fluoride can be removed thereafter, and the passivation effect of the passivation film to be formed can be maximized. .

酸化性薬液としては、ボロンシリサイド層を酸化できれば、特に制限は無いが、例えば、硝酸、オゾン溶解水、硫酸、過酸化水素水、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び硝酸の混合溶液、過塩素酸、沸騰水から選ばれる少なくとも一つの酸化性薬液であることが好ましく、硝酸、オゾン溶解水、過酸化水素水、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液から選ばれる少なくとも一つの酸化性薬液であることが更に好ましく、硝酸、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液から選ばれる少なくとも一つの酸化性薬液であることが特に好ましい。これらの酸化性薬液を用いることで、効果的にボロンシリサイド層を酸化することができる。   The oxidizing chemical solution is not particularly limited as long as the boron silicide layer can be oxidized. For example, nitric acid, ozone-dissolved water, sulfuric acid, hydrogen peroxide solution, mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution, sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are available. Preferably, it is at least one oxidizing chemical selected from a mixed solution of ammonia, a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid, perchloric acid, boiling water, nitric acid, ozone-dissolved water, peroxidation More preferably, it is at least one oxidizing chemical solution selected from hydrogen water, hydrochloric acid and hydrogen peroxide mixed solution, sulfuric acid and hydrogen peroxide mixed solution, ammonia and hydrogen peroxide mixed solution, nitric acid, At least one oxidizing chemical solution selected from a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution. Rukoto is particularly preferred. By using these oxidizing chemicals, the boron silicide layer can be effectively oxidized.

酸化性薬液として、硝酸を用いる場合には40質量%〜98質量%硝酸水溶液を用いることが好ましく、50質量%〜80質量%硝酸水溶液を用いることがさらに好ましく、60質量%〜75質量%硝酸水溶液を用いることが特に好ましい。共沸状態である68%硝酸水溶液に近い濃度の硝酸水溶液を用いることで、沸点が高くなるため、高温での処理が可能となる。具体的には、68%硝酸水溶液の沸点は約120℃であるため、水の沸点である100℃よりも高い温度での浸漬が容易となり、ボロンシリサイド層の酸化を促進できる傾向にある。   When nitric acid is used as the oxidizing chemical, it is preferable to use a 40% by mass to 98% by mass nitric acid aqueous solution, more preferably a 50% by mass to 80% by mass nitric acid aqueous solution, and 60% by mass to 75% by mass nitric acid. It is particularly preferable to use an aqueous solution. By using a nitric acid aqueous solution having a concentration close to that of a 68% nitric acid aqueous solution in an azeotropic state, the boiling point becomes high, so that treatment at a high temperature becomes possible. Specifically, since the boiling point of the 68% nitric acid aqueous solution is about 120 ° C., it is easy to immerse at a temperature higher than 100 ° C. which is the boiling point of water, and the oxidation of the boron silicide layer tends to be promoted.

酸化性薬液として、オゾン溶解水を用いる場合には、1質量%〜80質量%のオゾンが溶解した水溶液であることが好ましく、10質量%〜70質量%であることが更に好ましく、30質量%〜60質量%であることが特に好ましい。1質量%〜80質量%のオゾンが溶解した水溶液を用いることで、効果的にボロンシリサイド層を酸化することができる。   When ozone-dissolved water is used as the oxidizing chemical, it is preferably an aqueous solution in which 1% by mass to 80% by mass of ozone is dissolved, more preferably 10% by mass to 70% by mass, and 30% by mass. It is especially preferable that it is -60 mass%. By using an aqueous solution in which 1% by mass to 80% by mass of ozone is dissolved, the boron silicide layer can be effectively oxidized.

酸化性薬液として、過酸化水素水を用いる場合には、1質量%〜60質量%の過酸化水素水溶液であることが好ましく、10質量%〜50質量%であることが更に好ましく、20質量%〜40質量%であることが特に好ましい。1質量%〜60質量%過酸化水素水溶液を用いることで、効果的にボロンシリサイド層を酸化することができる。   When hydrogen peroxide is used as the oxidizing chemical, it is preferably a 1% to 60% by weight aqueous hydrogen peroxide solution, more preferably 10% to 50% by weight, and more preferably 20% by weight. It is especially preferable that it is -40 mass%. By using a 1% by mass to 60% by mass aqueous hydrogen peroxide solution, the boron silicide layer can be effectively oxidized.

酸化性薬液として、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液を用いる場合には、1質量%〜60質量%塩酸水溶液、1質量%〜60質量%過酸化水素水の混合溶液であることが好ましく、例えば、37質量%HCl水溶液:30質量%H水溶液:HO=1:1:5(体積比)で混合したSC−2洗浄液を使用することが好ましい。 When a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution is used as the oxidizing chemical solution, it is preferably a mixed solution of 1% by mass to 60% by mass hydrochloric acid solution, 1% by mass to 60% by mass hydrogen peroxide solution, For example, it is preferable to use an SC-2 cleaning solution mixed at 37 mass% HCl aqueous solution: 30 mass% H 2 O 2 aqueous solution: H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio).

酸化性薬液として、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液を用いる場合には、1質量%〜99質量%硫酸水溶液、1質量%〜60質量%過酸化水素水の混合溶液であることが好ましく、例えば、97質量%硫酸水溶液:30質量%H水溶液=4:1(体積比)で混合したSPM洗浄液を使用することが好ましい。 When a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution is used as the oxidizing chemical solution, it is preferably a mixed solution of 1% by mass to 99% by mass sulfuric acid solution, 1% by mass to 60% by mass hydrogen peroxide solution, For example, it is preferable to use an SPM cleaning solution mixed in a 97% by mass sulfuric acid aqueous solution: 30% by mass H 2 O 2 aqueous solution = 4: 1 (volume ratio).

酸化性薬液として、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液を用いる場合には、1質量%〜50質量%アンモニア水溶液、1質量%〜60質量%過酸化水素水の混合溶液であることが好ましく、例えば、26質量%アンモニア水溶液:30質量%H水溶液:HO=1:1:5(体積比)で混合したSC−1洗浄液を使用することが好ましい。 When a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide water is used as the oxidizing chemical solution, it is preferably a mixed solution of 1% by mass to 50% by mass aqueous ammonia, 1% by mass to 60% by mass hydrogen peroxide, For example, it is preferable to use an SC-1 cleaning solution mixed in a 26% by mass ammonia aqueous solution: 30% by mass H 2 O 2 aqueous solution: H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio).

酸化性薬液として、硫酸及び硝酸の混合溶液の混合溶液を用いる場合には、1質量%〜99質量%硫酸水溶液、1質量%〜60質量%硝酸の混合溶液であることが好ましく、例えば、99質量%硫酸水溶液:69質量%硝酸水溶液=1:1(体積比)で混合した薬液を使用することができる。   When using a mixed solution of a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid as the oxidizing chemical solution, a mixed solution of 1% by mass to 99% by mass sulfuric acid aqueous solution and 1% by mass to 60% by mass nitric acid is preferable. A chemical solution mixed in a mass% sulfuric acid aqueous solution: 69 mass% nitric acid aqueous solution = 1: 1 (volume ratio) can be used.

酸化性薬液として、過塩素酸水を用いる場合には、1質量%〜80質量%の過塩素酸水であることが好ましく、10質量%〜70質量%であることが更に好ましく、30質量%〜60質量%であることが特に好ましい。1質量%〜80質量%の過塩素酸水を用いることで、効果的にボロンシリサイド層を酸化することができる。   When perchloric acid water is used as the oxidizing chemical solution, it is preferably 1% by mass to 80% by mass of perchloric acid water, more preferably 10% by mass to 70% by mass, and more preferably 30% by mass. It is especially preferable that it is -60 mass%. By using 1 mass% to 80 mass% of perchloric acid water, the boron silicide layer can be effectively oxidized.

酸化性薬液として、硫酸を用いる場合には、1質量%〜99.5質量%の硫酸水溶液を用いることが好ましく、30質量%〜99質量%の硫酸水溶液を用いることが更に好ましく、50質量%〜98.5質量%の硫酸水溶液を用いることが特に好ましい。1質量%〜99.5質量%の硫酸水溶液を用いることで、効果的にボロンシリサイド層を酸化(または分解)することができる。   When sulfuric acid is used as the oxidizing chemical solution, it is preferable to use 1% by mass to 99.5% by mass sulfuric acid aqueous solution, more preferably 30% by mass to 99% by mass sulfuric acid aqueous solution, and more preferably 50% by mass. It is particularly preferred to use a ˜98.5% by weight aqueous sulfuric acid solution. By using 1% by mass to 99.5% by mass of sulfuric acid aqueous solution, the boron silicide layer can be effectively oxidized (or decomposed).

半導体基板の酸化として、酸化性薬液を用いたボロンシリサイド層の酸化は、25℃〜300℃で行うことが好ましく、40℃〜200℃で行うことがより好ましく、40℃〜180℃で行うことが更に好ましく、60℃〜160℃で行うことが特に好ましく、80℃〜160℃で行うことが最も好ましい。25℃〜300℃で行うことで、鉄の拡散速度が小さいため、ボロンシリサイド層にゲッタリングされた不純物金属元素の半導体基板内への再拡散を抑制することができる。つまり、半導体基板中の不純物金属元素の含有量を可能な限り低くすることができ、基板中に発生するキャリアのライフタイムを長くすることができる。   As the oxidation of the semiconductor substrate, the oxidation of the boron silicide layer using an oxidizing chemical solution is preferably performed at 25 to 300 ° C, more preferably at 40 to 200 ° C, and at 40 to 180 ° C. Is more preferable, it is particularly preferably performed at 60 ° C to 160 ° C, and most preferably performed at 80 ° C to 160 ° C. By performing the annealing at 25 ° C. to 300 ° C., since the diffusion rate of iron is low, re-diffusion of the impurity metal element gettered in the boron silicide layer into the semiconductor substrate can be suppressed. That is, the content of the impurity metal element in the semiconductor substrate can be made as low as possible, and the lifetime of carriers generated in the substrate can be extended.

ボロンシリサイド層を酸化した後、エッチング液で除去することが好ましい。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。
ボロンシリサイド由来の層を除去することで、パッシベーション膜のパッシベーション効果を最大限に引き出すことができる。
It is preferable to remove the boron silicide layer with an etching solution after oxidation. 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.
By removing the boron silicide-derived layer, the passivation effect of the passivation film can be maximized.

本発明で得られる、p型拡散層を形成した半導体基板中の鉄不純物元素の含有量は、1×10〜1×1012atoms/cmであることが好ましく、1×10〜5×1011atoms/cmであることが更に好ましく、1×10〜1×1011atoms/cmであることが特に好ましい。 The content of the iron impurity element in the semiconductor substrate formed with the p-type diffusion layer obtained in the present invention is preferably 1 × 10 1 to 1 × 10 12 atoms / cm 3 , and preferably 1 × 10 1 to 5 X10 11 atoms / cm 3 is more preferable, and 1 × 10 1 to 1 × 10 11 atoms / cm 3 is particularly preferable.

半導体基板中の鉄不純物元素の含有量は、蛍光X線分析法、二次イオン質量分析法、擬定常状態光伝導度測定(QSSPC)法で測定することができる。この中でも、QSSPC法における鉄不純物量の定量が特に分解能が高いため、QSSPC法を用いることが好ましく、Sinton Instruments社製WCT−120を用いて測定することが出来る。具体的な分析方法は、Journal of Applied Physics、Vol.95、P.1021−1028(2004年)を参考にすることができる。
p型拡散層を形成した半導体基板を準備し、任意の方法で基板表面をパッシベーションする。パッシベーションの方法としては、SiO/SiNx膜の積層膜、SiNx膜、及びAl膜を成膜する方法や、フッ酸処理後、ヨウ素/エタノール溶液に浸漬する方法が挙げられる。
パッシベーション膜を形成したp型拡散層を形成した半導体基板を、QSSPC法でライフタイムの過剰キャリア密度依存性を測定後、ハロゲン光などの光を一定時間照射後、QSSPC法で再度ライフタイムの過剰キャリア密度依存性を測定する。光の照射時間は基板に依存するため、ライフタイムの過剰キャリア密度依存性が変化しなくなるまで行う。光照射前後のライフタイムから基板中のFe不純物量を調べることが出来る。光照射前は、鉄はFe-Bペアとして存在するが、光照射によってFe-Bペアは乖離し、格子間の鉄と、結晶格子と置換したボロンに解離する。Fe-Bペアと格子間の鉄では,バンドギャップ中のエネルギ準位や電子・正孔の捕獲断面積が違うため、ライフタイムが異なる。つまり、光照射前後のライフタイムを比較することによって鉄濃度を定量測定することができる。
The content of the iron impurity element in the semiconductor substrate can be measured by fluorescent X-ray analysis, secondary ion mass spectrometry, or quasi-steady state photoconductivity measurement (QSSPC). Among these, since the determination of the amount of iron impurities in the QSSPC method has particularly high resolution, it is preferable to use the QSSPC method, and the measurement can be performed using WCT-120 manufactured by Sinton Instruments. A specific analysis method is described in Journal of Applied Physics, Vol. 95, P.I. 1021-1028 (2004) can be referred to.
A semiconductor substrate on which a p-type diffusion layer is formed is prepared, and the substrate surface is passivated by an arbitrary method. Examples of the passivation method include a method of forming a laminated film of a SiO 2 / SiNx film, a SiNx film, and an Al 2 O 3 film, and a method of immersing in an iodine / ethanol solution after hydrofluoric acid treatment.
After measuring the dependency of the lifetime on the excess carrier density by the QSSPC method on the semiconductor substrate on which the p-type diffusion layer with the passivation film is formed, after irradiating light such as halogen light for a certain period of time, the lifetime is increased again by the QSSPC method. Measure carrier density dependence. Since the irradiation time of light depends on the substrate, it is performed until the dependence of the lifetime on the excess carrier density does not change. The amount of Fe impurities in the substrate can be examined from the lifetime before and after the light irradiation. Before light irradiation, iron exists as an Fe-B pair, but the Fe-B pair is separated by light irradiation and dissociates into iron between lattices and boron substituted for crystal lattices. The Fe-B pair and interstitial iron have different lifetimes because the energy levels in the band gap and the electron / hole capture cross sections are different. That is, the iron concentration can be quantitatively measured by comparing the lifetimes before and after the light irradiation.

具体的には、過剰キャリア密度が1×1015cm−3のときの光照射前後のライフタイムをそれぞれτdark、τlightとすると、基板中の鉄の濃度[Fe]は下記式(2)で表すことができる。
[Fe]=C(1/τlight−1/τdark) ・・・(2)
ここで、Cは定数であり、半導体基板がシリコン基板、測定温度が25℃の場合、−1×1013〜―8×1013μs・cm−3の値を用いることが好ましく(www.sintonsinstruments.comを参照)、−3.1×1013μs・cm−3を用いることが好ましい。
Specifically, when the lifetimes before and after light irradiation when the excess carrier density is 1 × 10 15 cm −3 are τ dark and τ light , respectively, the iron concentration [Fe] in the substrate is expressed by the following formula (2). Can be expressed as
[Fe] = C (1 / τ light −1 / τ dark ) (2)
Here, C is a constant, and when the semiconductor substrate is a silicon substrate and the measurement temperature is 25 ° C., it is preferable to use a value of −1 × 10 13 to −8 × 10 13 μs · cm −3 (www.sintonsinstruments). .Com), −3.1 × 10 13 μs · cm −3 .

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)等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), etc. can be applied, and the back electrode can be formed thinner than the conventional one. Further, it is not necessary to form electrodes on the entire surface, and the electrodes may be partially formed 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、両面受光型の太陽電池素子の製造工程の例を説明する図であり、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 double-sided light-receiving solar cell element, and will be described 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〜10分間であることが好ましく、30秒〜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 cleaning 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。ほう素拡散時の雰囲気は酸素が50体積%以下の雰囲気中で行うことが好ましい。拡散雰囲気は、ボロンシリサイド層の形成を阻害しないガス組成中で行うことが好ましい。 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 an atmosphere containing 50% by volume or less of oxygen. The diffusion atmosphere is preferably performed in a gas composition that does not inhibit the formation of the boron silicide layer.

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。 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.

次いで、p型拡散層17の表面に形成されるボロンシリサイド層(図示せず)を酸化するため、68質量%硝酸水溶液などの酸化性液体に浸漬し、25℃〜300℃で熱処理する。次いで、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)し、酸化されたボロンシリサイド層を除去する。 Next, in order to oxidize a boron silicide layer (not shown) formed on the surface of the p + -type diffusion layer 17, it is immersed in an oxidizing liquid such as a 68 mass% nitric acid aqueous solution and heat-treated at 25 ° C. to 300 ° C. Next, an aqueous solution (etching solution) of hydrogen fluoride, ammonium fluoride, and ammonium hydrogen fluoride is used to remove the oxidized boron silicide layer.

次いで、図1(j)に示すように、受光面側の表面に反射防止膜18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、シリコン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、上記混合ガス流量比NH/SiHが0.05〜1.0、反応室の圧力が0.1〜2Torr、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。
Next, as shown in FIG. 1 (j), an antireflection film 18 is formed on the light receiving surface side surface. 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 orbits that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are combined to inactivate defects (hydrogen passivation).
More specifically, the mixed gas flow ratio NH 3 / SiH 4 is 0.05 to 1.0, the pressure in the reaction chamber is 0.1 to 2 Torr, the temperature during film formation is 300 to 550 ° C., and plasma discharge Is formed under the condition of a frequency of 100 kHz or more.

次いで、図1(k)に示すように、裏面側にパッシベーション膜19を形成する。パッシベーション膜は公知の技術を適用して形成される。例えば、パッシベーション膜は反射防止膜と同様にSiNx膜であってもよく、またSiO膜、SiO膜とSiNx膜の積層膜、Al膜などを用いても良い。SiO膜、SiNx膜はプラズマCVD法、Al膜は原子層堆積法で形成することが出来る。 Next, as shown in FIG. 1 (k), a passivation film 19 is formed on the back surface side. The passivation film is formed by applying a known technique. For example, the passivation film may be a SiNx film similarly to the antireflection film, or a SiO 2 film, a laminated film of a SiO 2 film and a SiNx film, an Al 2 O 3 film, or the like may be used. The SiO 2 film and SiNx film can be formed by plasma CVD, and the Al 2 O 3 film can be formed by atomic layer deposition.

次いで、図1(l)に示すように、表面(受光面)の反射防止膜上に、表面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布乾燥させ、受光面電極20を形成する。表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、その他の添加剤などを含む。
次いで、上記裏面のp型拡散層上にも裏面電極21を形成する。前述のように、本発明では裏面電極の材質や形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、又は銅などの金属を含む裏面電極用ペーストを塗布し、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, as shown in FIG. 1 (l), the surface electrode metal paste is printed, applied and dried by a screen printing method on the antireflection film on the surface (light receiving surface) to form the light receiving surface electrode 20. The metal paste for a surface electrode contains metal particles and glass particles as essential components, and includes a resin binder and other additives as necessary.
Next, the back electrode 21 is also formed on the p + -type diffusion layer on the back surface. As described above, in the present invention, 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.

次いで、図1(m)に示すように、上記電極を焼成して、太陽電池セルを完成させる。600〜900℃の範囲で数秒〜数分間焼成すると、表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)がシリコン基板10と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した表面電極とシリコン基板とが導通される。これはファイアースルーと称されている。   Next, as shown in FIG. 1 (m), the electrode is baked to complete a solar battery cell. When baked for several seconds to several minutes in the range of 600 to 900 ° C., the antireflection film, which is an insulating film, is melted by the glass particles contained in the electrode metal paste on the surface side, and the silicon surface is also partially melted in the paste. The metal particles (for example, silver particles) form a contact portion with the silicon substrate 10 and solidify. Thereby, the formed surface electrode and the silicon substrate are electrically connected. This is called fire-through.

表面電極の形状について説明する。表面電極は、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。
このような表面電極は、例えば、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などの手段により形成することができる。バスバー電極とフィンガー電極とからなる表面電極は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。
The shape of the surface electrode will be described. The surface electrode includes a bus bar electrode and a finger electrode that intersects the bus bar electrode.
Such a 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. A surface electrode composed of a bus bar electrode and a finger electrode is generally used as an electrode on the light receiving surface side and is well known, and known forming means for the bus bar electrode and the finger electrode on the light receiving surface side can be applied.

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)するなど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>
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 method for manufacturing a solar cell element includes a step of forming an electrode on a p-type diffusion layer of a semiconductor substrate having a p-type diffusion layer obtained by the above-described 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 and heat-treated (fired). 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、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、本発明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 invention, 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、マスキングなど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、レーザーなど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 by drilling 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〜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 at a temperature 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 the silicon surface is also partially melted. Then, 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、第1の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 glass particles having fire-through property as the electrode forming paste, the light receiving surface electrode 20 is formed through the antireflection film 18 as shown in FIG. An ohmic contact with the diffusion layer 13 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膜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膜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 film 36 may be made of different materials, and the back surface passivation film 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膜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 film 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>
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。さらに、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 is obtained by the above-described manufacturing method. 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CaO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(組成物A)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 CaO, respectively 40 mol%, 40 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 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 (Composition A).

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.)の表面の全面に、組成物Aをスクリーン印刷により付与し、150℃で1分間乾燥させた。次いで、もう一方の面に全面に組成物Aをスクリーン印刷により付与し、150℃で1分間乾燥させた。   Next, the composition A was applied to the entire surface of a mirror-shaped n-type silicon substrate (thickness: 725 μm, specific resistance: 3.1 Ωcm, sheet resistance: 200 Ω / sq.) By screen printing at 150 ° C. Dry for 1 minute. Next, the composition A was applied to the entire other surface by screen printing and dried at 150 ° C. for 1 minute.

次に、N:10L/minを流した拡散炉(光洋サーモシステム株式会社製、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分間拡散熱処理し、ほう素をシリコン基板中に拡散させ、p型拡散層を形成した。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 (206A-M100, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd.) flowing N 2 : 10 L / min, a boat with a silicon substrate placed at 650 ° C. was added, and then 15 ° C. / The temperature was raised to 950 ° C. at a heating rate of min and diffusion heat treatment was performed at 950 ° C. for 30 minutes to diffuse boron into the silicon substrate to form a p-type diffusion layer. The temperature was lowered to 650 ° C. at 4 ° C./min, and the boat was taken out at 650 ° C.

拡散後のシリコン基板を5質量%HF水溶液に5分間浸漬後、超純水で3回水洗した後、風乾し、ボロンシリケートガラス層を除去したシリコン基板を得た。   The silicon substrate after diffusion was immersed in a 5 mass% HF aqueous solution for 5 minutes, washed with ultrapure water three times, and then air-dried to obtain a silicon substrate from which the boron silicate glass layer was removed.

(ボロンシリサイド層の酸化;シリコン基板の酸化)
次に、ボロンシリケートガラス層を除去したシリコン基板を68%硝酸水溶液に浸漬した。これを140℃に昇温し、10分間処理した。その後、基板を取り出し、超純水で3回水洗した後、風乾した。次いで、5質量%HF水溶液に5分間浸漬し、超純水で3回水洗した後、風乾した。
(Oxidation of boron silicide layer; oxidation of silicon substrate)
Next, the silicon substrate from which the boron silicate glass layer was removed was immersed in a 68% nitric acid aqueous solution. This was heated to 140 ° C. and treated for 10 minutes. Thereafter, the substrate was taken out, washed with ultrapure water three times, and then air-dried. Subsequently, it was immersed in 5 mass% HF aqueous solution for 5 minutes, washed with ultrapure water three times, and then air-dried.

(シート抵抗の評価)
塗布部のシート抵抗を低抵抗率計(三菱化学株式会社製、Loresta MCP-T360)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 coated part was measured using a low resistivity meter (Mitsubishi Chemical Corporation, Loresta MCP-T360). 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)
反射防止膜形成装置(株式会社島津製作所製、SLCM−25)を用い、SiNx膜を80nmの厚さで両面に形成した。その後、トンネル型焼成炉(株式会社ノリタケカンパニーリミテド製)で800℃にて10秒間焼成した。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WCT―120(Sinton Instruments社製)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5×1015cm−3におけるライフタイムは125μsであった。また、拡散層近傍の飽和電流密度を表すJは98fA/cmであった。ライフタイムは高いほど、Jは低いほど、パッシベーションの質がよいことを示す。
(Lifetime evaluation)
An SiNx film was formed on both sides with a thickness of 80 nm using an antireflection film forming apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, SLCM-25). Thereafter, it was baked at 800 ° C. for 10 seconds in a tunnel type baking furnace (manufactured by Noritake Co., Ltd.). The lifetime of the silicon substrate was measured. Using a lifetime measuring device WCT-120 (manufactured by Sinton Instruments), measurement was performed by the QSSPC method (pseudo steady state photoconductivity measurement method). The lifetime at an excess carrier density of 5 × 10 15 cm −3 was 125 μs. J 0 representing the saturation current density in the vicinity of the diffusion layer was 98 fA / cm 2 . Lifetime higher, J 0 represents low enough, the good quality of the passivation.

(鉄含有量の評価)
SiNx膜を形成したシリコン基板の片側から、ハロゲンランプ(100W)を1分間照射した。その後、QSSPC法で測定したライフタイムを測定した。光照射前後での、過剰キャリア密度が1×1015cm−3でのライフタイムから、式(2)(C=−3.1×1013μs・cm−3)を用いて鉄含有量を測定した結果、2×1011atoms/cmであった。
(Evaluation of iron content)
A halogen lamp (100 W) was irradiated for 1 minute from one side of the silicon substrate on which the SiNx film was formed. Thereafter, the lifetime measured by the QSSPC method was measured. From the lifetime when the excess carrier density is 1 × 10 15 cm −3 before and after the light irradiation, the iron content is determined using the formula (2) (C = −3.1 × 10 13 μs · cm −3 ). As a result of measurement, it was 2 × 10 11 atoms / cm 3 .

[実施例2]
ボロンシリケートガラス層を除去後のシリコン基板を、30質量%オゾン溶解水に浸漬し、これを95℃に昇温し、10分間処理(ボロンシリサイド層の酸化)した以外は、実施例1と同様とした。
実施例1と同様にSiNx膜を形成後のライフタイムをQSSPC法で測定した。ライフタイムは80μs、Jは198fA/cmであった。鉄含有量は6×1011atoms/cmであった。
[Example 2]
The silicon substrate after removing the boron silicate glass layer was immersed in 30% by mass ozone-dissolved water, heated to 95 ° C. and treated for 10 minutes (boron silicide layer oxidation), as in Example 1. It was.
In the same manner as in Example 1, the lifetime after forming the SiNx film was measured by the QSSPC method. Life time is 80μs, J 0 was 198fA / cm 2. The iron content was 6 × 10 11 atoms / cm 3 .

[実施例3]
ボロンシリケートガラス層を除去後のシリコン基板を、26質量%アンモニア水溶液:30質量%H水溶液:HO=1:1:5(体積比)で混合したSC−1洗浄液に浸漬し、これを85℃に昇温し、10分間処理(ボロンシリサイド層の酸化)した以外は、実施例1と同様とした。
実施例1と同様にSiNx膜を形成後のライフタイムをQSSPC法で測定した。ライフタイムは105μs、Jは121fA/cmであった。鉄含有量は3×1011atoms/cmであった。
[Example 3]
The silicon substrate from which the boron silicate glass layer has been removed is immersed in an SC-1 cleaning solution mixed in a 26% by mass ammonia aqueous solution: 30% by mass H 2 O 2 aqueous solution: H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio). This was the same as Example 1 except that this was heated to 85 ° C. and treated for 10 minutes (boron silicide layer oxidation).
In the same manner as in Example 1, the lifetime after forming the SiNx film was measured by the QSSPC method. The lifetime was 105 μs and J 0 was 121 fA / cm 2 . The iron content was 3 × 10 11 atoms / cm 3 .

[実施例4]
ボロンシリケートガラス層を除去後のシリコン基板を、37質量%HCl水溶液:30質量%H水溶液:HO=1:1:5(体積比)で混合したSC−2洗浄液に浸漬し、これを85℃に昇温し、10分間処理(ボロンシリサイド層の酸化)した以外は、実施例1と同様とした。
実施例1と同様にSiNx膜を形成後のライフタイムをQSSPC法で測定した。ライフタイムは98μs、Jは125fA/cmであった。鉄含有量は3×1011atoms/cmであった。
[Example 4]
The silicon substrate from which the boron silicate glass layer has been removed is immersed in an SC-2 cleaning solution mixed at 37% by mass HCl aqueous solution: 30% by mass H 2 O 2 aqueous solution: H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio). This was the same as Example 1 except that this was heated to 85 ° C. and treated for 10 minutes (boron silicide layer oxidation).
In the same manner as in Example 1, the lifetime after forming the SiNx film was measured by the QSSPC method. The lifetime was 98 μs, and J 0 was 125 fA / cm 2 . The iron content was 3 × 10 11 atoms / cm 3 .

[実施例5]
ボロンシリケートガラス層を除去後のシリコン基板を、97質量%硫酸水溶液:30質量%H水溶液:HO=1:1:5(体積比)で混合したSPM洗浄液に浸漬し、これを85℃に昇温し、10分間処理(ボロンシリサイド層の酸化)した以外は、実施例1と同様とした。
実施例1と同様にSiNx膜を形成後のライフタイムをQSSPC法で測定した。ライフタイムは96μs、Jは95fA/cmであった。鉄含有量は4×1011atoms/cmであった。
[Example 5]
The silicon substrate after removal of the boron silicate glass layer was immersed in an SPM cleaning solution mixed in a 97% by mass sulfuric acid aqueous solution: 30% by mass H 2 O 2 aqueous solution: H 2 O = 1: 1: 5 (volume ratio). The temperature was raised to 85 ° C. and treated for 10 minutes (boron silicide layer oxidation).
In the same manner as in Example 1, the lifetime after forming the SiNx film was measured by the QSSPC method. The lifetime was 96 μs and J 0 was 95 fA / cm 2 . The iron content was 4 × 10 11 atoms / cm 3 .

[比較例1]
ボロンシリサイド層の酸化(シリコン基板の酸化)を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にした。
ライフタイムは47μs、Jは1260fA/cmであった。Jが高いことから、ボロンシリサイドの影響でパッシベーションが効率よく行われなかったことを示唆する。鉄含有量は5×1012atoms/cmと高く、ライフタイムが低かった。反射防止膜の形成工程において、基板は約500℃の高温にさらされるため、同工程中に、ボロンシリサイド層にゲッタリングされた鉄が、シリコン基板内へ拡散され、シリコン基板中の鉄含有量が多くなったと考えられる。
[Comparative Example 1]
Example 1 was performed except that the boron silicide layer was not oxidized (oxidation of the silicon substrate).
The lifetime was 47 μs, and J 0 was 1260 fA / cm 2 . Because of the J 0 high, suggesting that passivation is not performed efficiently by the influence of the boron silicide. The iron content was as high as 5 × 10 12 atoms / cm 3 and the lifetime was low. Since the substrate is exposed to a high temperature of about 500 ° C. in the process of forming the antireflection film, the iron gettered in the boron silicide layer is diffused into the silicon substrate during the process, and the iron content in the silicon substrate Seems to have increased.

10…p型半導体基板(シリコン基板)、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、16’…p型拡散層形成組成物の熱処理物(焼成物)、17…p型拡散層、18…反射防止膜、19…パッシベーション膜(裏面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(パッシベーション膜)、37…p電極、38…n電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... p-type semiconductor substrate (silicon 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 (phosphosilicate glass) layer, 15 ... second n-type diffusion layer, 16 ... p-type diffusion layer forming composition, 16 '... heat-treated product of p-type diffusion layer forming composition (baked product), 17 ... p + Diffusion layer, 18 ... antireflection film, 19 ... passivation film (back surface 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 treatment of n-type diffusion layer forming composition things (fired product), 35 ... n + -type diffusion layer, 36 ... passivation layer (passive Shon film), 37 ... p electrode, 38 ... n electrode.

Claims (12)

アクセプタ元素を含む化合物を含有するp型拡散層形成組成物を半導体基板に塗布する工程と、熱拡散処理を施してp型拡散層を形成する工程と、前記半導体基板を酸化する工程とを有する、拡散層を有する半導体基板の製造方法。   A step of applying a p-type diffusion layer forming composition containing a compound containing an acceptor element to a semiconductor substrate; a step of forming a p-type diffusion layer by applying a thermal diffusion treatment; and a step of oxidizing the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer. 前記半導体基板を酸化する工程が、前記半導体基板を酸化性薬液に浸漬して行う請求項1に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to claim 1, wherein the step of oxidizing the semiconductor substrate is performed by immersing the semiconductor substrate in an oxidizing chemical solution. さらにエッチング工程を有する請求項1又は2に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method of the semiconductor substrate which has a diffusion layer of Claim 1 or 2 which has an etching process. 前記酸化性薬液が、硝酸、オゾン溶解水、過酸化水素水、塩酸及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び過酸化水素水の混合溶液、アンモニア及び過酸化水素水の混合溶液、硫酸及び硝酸の混合溶液、過塩素酸、沸騰水から選ばれる少なくとも一つの酸化性薬液である請求項2又は3に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The oxidizing chemical solution is nitric acid, ozone-dissolved water, hydrogen peroxide solution, mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution, mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution, sulfuric acid and nitric acid 4. The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to claim 2, wherein the mixed solution is at least one oxidizing chemical solution selected from a mixed solution of the above, perchloric acid, and boiling water. 前記酸化性薬液が、40質量%〜98質量%の硝酸を含む水溶液である請求項2又は3に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to claim 2 or 3, wherein the oxidizing chemical solution is an aqueous solution containing 40 mass% to 98 mass% nitric acid. 前記半導体基板を酸化する工程を60℃〜160℃で行う請求項1〜5いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to claim 1, wherein the step of oxidizing the semiconductor substrate is performed at 60 ° C. to 160 ° C. 6. 前記アクセプタ元素がホウ素である請求項1〜6いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer 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を含む請求項1〜7いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 It said compound comprising an acceptor element is boric acid, boric acid ester, B 2 The method of manufacturing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to any one of claims 1 to 7 comprising at least one boron compound from the O 3 is selected. 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1〜6いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。   The method for producing a semiconductor substrate having a diffusion layer according to claim 1, wherein the compound containing the acceptor element is a glass compound. 前記ガラス化合物が、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含む請求項9に記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法。 The glass compound includes 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. A method for manufacturing a semiconductor substrate having the diffusion layer according to claim 9. 請求項1〜10いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法により得られる拡散層を有する半導体基板であって、鉄の含有量が、1×10〜1×1012atoms/cmである拡散層を有する半導体基板。 It is a semiconductor substrate which has a diffusion layer obtained by the manufacturing method of the semiconductor substrate which has a diffusion layer in any one of Claims 1-10, Comprising: Iron content is 1 * 10 < 1 > -1 * 10 < 12 > atoms / cm. A semiconductor substrate having a diffusion layer of 3 . 請求項1〜10いずれかに記載の拡散層を有する半導体基板の製造方法により得られる拡散層を有する半導体基板であって、鉄の含有量が、1×10〜1×1011atoms/cmである拡散層を有する半導体基板。 It is a semiconductor substrate which has a diffusion layer obtained by the manufacturing method of the semiconductor substrate which has a diffusion layer in any one of Claims 1-10, Comprising: Iron content is 1 * 10 < 1 > -1 * 10 < 11 > atoms / cm. A semiconductor substrate having a diffusion layer of 3 .
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