JP2016086092A - Method for forming impurity-diffusion layer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不純物拡散層の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming an impurity diffusion layer.
従来、太陽電池の製造において、半導体基板中に、例えばn型の不純物拡散層を形成する場合には、n型の不純物拡散成分を含む拡散剤を半導体基板表面に塗布された拡散剤からn型の不純物拡散成分を拡散させて、n型不純物拡散層を形成していた。具体的には、まず、半導体基板表面に熱酸化膜を形成し、続いてフォトリソグラフィ法により所定のパターンを有するレジストを熱酸化膜上に積層し、当該レジストをマスクとして酸又はアルカリによりレジストでマスクされていない熱酸化膜部分をエッチングし、レジストを剥離して熱酸化膜のマスクを形成する。そしてn型の不純物拡散成分を含む拡散剤組成物を塗布して、マスクが開口している部分に拡散剤組成物の膜が形成される。その部分を高温に加熱することで不純物拡散成分を拡散させて、n型不純物拡散層を形成している(特許文献1〜3)。
Conventionally, in the manufacture of solar cells, for example, when an n-type impurity diffusion layer is formed in a semiconductor substrate, a diffusing agent containing an n-type impurity diffusing component is applied to the n-type from the diffusing agent applied to the surface of the semiconductor substrate. The impurity diffusion component was diffused to form an n-type impurity diffusion layer. Specifically, first, a thermal oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and then a resist having a predetermined pattern is laminated on the thermal oxide film by a photolithography method, and the resist is used as a mask with an acid or an alkali. The portion of the thermal oxide film that is not masked is etched, and the resist is removed to form a mask of the thermal oxide film. Then, a diffusing agent composition containing an n-type impurity diffusing component is applied, and a film of the diffusing agent composition is formed in a portion where the mask is open. By heating the portion to a high temperature, the impurity diffusion component is diffused to form an n-type impurity diffusion layer (
特許文献1〜3等に記載の従来の不純物拡散層の形成方法には、以下のような問題がある。半導体基板上に拡散剤組成物を塗布する前には、上記半導体基板の表面親水化が行われる。従来、上記表面親水化は、濃硝酸(例えば、市販の67質量%硝酸原液)に半導体基板を浸漬することにより行われている。よって、従来の不純物拡散層形成方法では、濃硝酸を使用していることから、コスト削減や省資源化が図りにくく、安全性を確保しにくい。
The conventional impurity diffusion layer forming methods described in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、半導体基板の表面親水化に際して濃硝酸を使用することを要しない不純物拡散層の形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method for forming an impurity diffusion layer that does not require the use of concentrated nitric acid when the surface of a semiconductor substrate is hydrophilized.
本発明者らは、濃硝酸に代えて、界面活性剤を含有する溶液を用いることにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that the above problem can be solved by using a solution containing a surfactant instead of concentrated nitric acid, and have completed the present invention.
本発明の態様は、半導体基板の少なくとも一方の主表面にテクスチャ構造を形成するテクスチャ構造形成工程と、上記テクスチャ構造が形成された上記主表面を、界面活性剤を含有する溶液で処理する主表面処理工程と、上記溶液で処理した上記主表面に、不純物拡散成分と溶剤とを含有する拡散剤組成物を塗布する塗布工程と、上記主表面に塗布した上記拡散剤組成物中の上記不純物拡散成分を上記半導体基板に拡散させる拡散工程と、を含む、不純物拡散層の形成方法である。 Aspects of the present invention include a texture structure forming step of forming a texture structure on at least one main surface of a semiconductor substrate, and a main surface in which the main surface on which the texture structure is formed is treated with a solution containing a surfactant. A treatment step, a coating step of applying a diffusing agent composition containing an impurity diffusing component and a solvent to the main surface treated with the solution, and the impurity diffusion in the diffusing agent composition applied to the main surface. And a diffusion step of diffusing components into the semiconductor substrate.
本発明によれば、半導体基板の表面親水化に際して濃硝酸を使用することを要しない不純物拡散層の形成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for forming an impurity diffusion layer that does not require the use of concentrated nitric acid when the surface of a semiconductor substrate is hydrophilized.
≪不純物拡散層の形成方法、及び太陽電池の製造方法≫
本発明に係る不純物拡散層の形成方法は、半導体基板の少なくとも一方の主表面にテクスチャ構造を形成するテクスチャ構造形成工程と、上記テクスチャ構造が形成された上記主表面を、界面活性剤を含有する溶液で処理する主表面処理工程と、上記溶液で処理した上記主表面に、不純物拡散成分と溶剤とを含有する拡散剤組成物を塗布する塗布工程と、上記主表面に塗布した上記拡散剤組成物中の上記不純物拡散成分を上記半導体基板に拡散させる拡散工程と、を含む。本発明に係る不純物拡散層の形成方法では、テクスチャ構造が形成された、半導体基板の少なくとも一方の主表面を、濃硝酸を用いずに親水化することができる。また、本発明に係る不純物拡散層の形成方法では、主表面処理工程において濃硝酸を用いる従来の方法と同等又はそれ以上に、基板内に均一に不純物拡散成分を拡散させることができる。
<< Method for forming impurity diffusion layer and method for producing solar cell >>
A method for forming an impurity diffusion layer according to the present invention includes a texture structure forming step of forming a texture structure on at least one main surface of a semiconductor substrate, and the main surface on which the texture structure is formed, containing a surfactant. A main surface treatment step treated with a solution; an application step of applying a diffusing agent composition containing an impurity diffusing component and a solvent to the main surface treated with the solution; and the diffusing agent composition applied to the main surface. A diffusion step of diffusing the impurity diffusion component in the object into the semiconductor substrate. In the method for forming an impurity diffusion layer according to the present invention, at least one main surface of a semiconductor substrate on which a texture structure is formed can be hydrophilized without using concentrated nitric acid. Further, in the method for forming an impurity diffusion layer according to the present invention, the impurity diffusion component can be uniformly diffused in the substrate in the same manner as or more than the conventional method using concentrated nitric acid in the main surface treatment step.
以下、図1(a)〜図1(d)、及び図2(a)〜図2(d)を参照して、本発明に係る不純物拡散層の形成方法と、これにより不純物拡散層が形成された半導体基板を備えた太陽電池の製造方法について説明する。 Hereinafter, referring to FIG. 1A to FIG. 1D and FIG. 2A to FIG. 2D, an impurity diffusion layer forming method according to the present invention and an impurity diffusion layer formed thereby. A method for manufacturing a solar cell provided with the semiconductor substrate will be described.
図1(a)〜図1(d)、及び図2(a)〜図2(d)は、不純物拡散層の形成方法を含む太陽電池の製造方法における各工程での、半導体基板の断面を示す図である。 1 (a) to 1 (d) and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are cross-sectional views of a semiconductor substrate at each step in a method for manufacturing a solar cell including a method for forming an impurity diffusion layer. FIG.
まず、図1(a)に示すように、p型のシリコン基板等の半導体基板1を用意する。そして、図1(b)に示すように、周知のウェットエッチング法を用いて、半導体基板1の一方の主表面に、微細な凹凸を有するテクスチャ構造1aを形成する(テクスチャ構造形成工程)。このテクスチャ構造1aによって、半導体基板1表面の光の反射が防止される。なお、図1(b)は半導体基板1の一方の主表面にテクスチャ構造1aを形成する場合を示すが、半導体基板1の両方の主表面にテクスチャ構造1aを形成してもよい。
First, as shown in FIG. 1A, a
続いて、図1(c)に示すように、半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面を、界面活性剤を含有する溶液10で処理する(主表面処理工程)。これにより、濃硝酸を用いなくても、半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面は親水化され、次工程で塗布される拡散剤組成物2が半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面上で弾かれることが抑止されやすくなる。また、濃硝酸を用いなくても、濃硝酸を用いる従来の方法と同等又はそれ以上に、拡散工程において、基板内に均一に不純物拡散成分を拡散させることができる。
Then, as shown in FIG.1 (c), the main surface by the side of the
半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面を、界面活性剤を含有する溶液10で処理する方法としては、特に限定されず、例えば、界面活性剤を含有する溶液10に半導体基板1を浸漬する方法が挙げられる。
The method for treating the main surface of the
界面活性剤としては、基板を親水化する効果を示すものならば、特に限定されることなく、公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、シリコーン系界面活性剤が好ましい。 As the surfactant, any known surfactant can be used without particular limitation as long as it exhibits an effect of hydrophilizing the substrate. Examples include, but are not limited to, silicone surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, and fluorosurfactants. Of these, silicone surfactants are preferred.
界面活性剤を含有する溶液10中の界面活性剤の含有量としては、特に限定されず、界面活性剤を含有する溶液10の全質量に対して、0.1〜5質量%であることが好ましく、0.3〜2質量%であることがより好ましい。界面活性剤の含有量が上記の範囲内であると、半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面がより親水化されやすく、また、上記主平面上に残存する界面活性剤の量をより効果的に低減することができる。
It does not specifically limit as content of surfactant in the
界面活性剤を含有する溶液10中の溶剤としては、有機溶剤、水、及びこれらの組み合わせが挙げられ、水が好ましい。有機溶剤としては、拡散剤組成物2に含まれる溶剤に関する後述の説明中で例示したものが挙げられる。
Examples of the solvent in the
主表面処理工程後には、半導体基板1を水洗してもよく、更に、エアブロー等の公知の方法で半導体基板1を乾燥させてもよい。
After the main surface treatment step, the
続いて、図1(d)に示すように、界面活性剤を含有する溶液10で処理した上記主表面に、不純物拡散成分(A)と溶剤(S)とを含有する拡散剤組成物2を塗布する(塗布工程)。このようにして不純物拡散剤層を形成した後、オーブン等の周知の手段を用いて塗布した拡散剤組成物2を乾燥させる。上記主表面に拡散剤組成物2を塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スプレー塗布法;スピン塗布法;インクジェット印刷法、ロールコート印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法等の印刷法等が挙げられ、コストを抑えられる点、コーター等の装置を導入する必要がない点、大面積への塗布がしやすい点等から、スプレー塗布法が好ましい。以下、スプレー塗布法により上記主表面に拡散剤組成物2を塗布する方法について、詳細に説明する。
Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), a diffusing
拡散剤組成物2のスプレー塗布は、例えば、半導体基板1の上方に設置した噴霧器(図示せず)から拡散剤組成物2を液滴状にして噴霧することによって行なうことができる。拡散剤組成物2の噴霧は、室温で行っても加熱下で行ってもよい。拡散剤組成物2の噴霧を加熱下で行う場合、加熱温度としては、例えば、60〜120℃が挙げられる。
Spray coating of the diffusing
噴霧時における拡散剤組成物2の液滴サイズは5μm以下であることが好ましい。この場合には、噴霧された拡散剤組成物2が半導体基板1の表面上で弾かれるのを更に有効に抑止することができる傾向にある。ここで、噴霧時における拡散剤組成物2の液滴サイズは、噴霧直後の拡散剤組成物2の液滴サイズを意味しており、拡散剤組成物2の液滴の外表面に存在する任意の2点を結ぶ直線のうち最も長い直線の長さを液滴サイズと定義する。
The droplet size of the diffusing
噴霧された拡散剤組成物2が半導体基板1の表面上で弾かれるのを有効に抑止するためには、上記の液滴サイズが5μm以下の拡散剤組成物2の液滴の個数は、噴霧される拡散剤組成物2の全液滴の個数の50%以上を占めることが好ましい。
In order to effectively prevent the sprayed diffusing
上記噴霧器と半導体基板1の表面との最短距離は、拡散剤組成物2を構成する溶剤の蒸発効果をもたらし、拡散剤組成物2の噴霧を効果的に行なう観点から、180mm程度とすることが好ましい。
The shortest distance between the sprayer and the surface of the
<不純物拡散成分(A)>
不純物拡散成分(A)としては、不純物拡散成分としての所望の性質を備えるものであれば特に限定されず、n型不純物拡散成分及びp型不純物拡散成分のいずれであってもよく、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。不純物拡散成分(A)は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。n型不純物拡散成分としては、例えば、リン含有化合物、ヒ素含有化合物、アンチモン含有化合物等が挙げられる。p型不純物拡散成分としては、例えば、ホウ素含有化合物、アルミニウム含有化合物、ガリウム含有化合物、インジウム含有化合物等が挙げられる。本発明において、不純物拡散成分(A)は、界面活性剤を含有する溶液による処理で親水化された半導体基板主平面に塗布される。そのため、不純物拡散成分(A)は、親水性に優れることが望まれる。リン含有化合物は水に溶けやすく、親水性に優れる傾向にあることから、不純物拡散成分(A)は、リン含有化合物であることが好ましい。以下、リン含有化合物について詳述する。
<Impurity diffusion component (A)>
The impurity diffusion component (A) is not particularly limited as long as it has the desired properties as the impurity diffusion component, and may be either an n-type impurity diffusion component or a p-type impurity diffusion component, and is a low molecular compound. Or a polymer compound. The impurity diffusion component (A) may be used alone or in combination of two or more. Examples of the n-type impurity diffusion component include phosphorus-containing compounds, arsenic-containing compounds, antimony-containing compounds, and the like. Examples of the p-type impurity diffusion component include boron-containing compounds, aluminum-containing compounds, gallium-containing compounds, and indium-containing compounds. In the present invention, the impurity diffusion component (A) is applied to the main surface of the semiconductor substrate that has been hydrophilized by treatment with a solution containing a surfactant. Therefore, it is desired that the impurity diffusion component (A) is excellent in hydrophilicity. Since the phosphorus-containing compound is easily soluble in water and tends to be excellent in hydrophilicity, the impurity diffusion component (A) is preferably a phosphorus-containing compound. Hereinafter, the phosphorus-containing compound will be described in detail.
リン含有化合物の好適な例としては、リン酸、P2O5、リン酸エステル等が挙げられる。リン酸エステルの好適な具体例としては、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸モノプロピル、リン酸ジプロピル、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル等が挙げられる。 Preferable examples of the phosphorus-containing compound include phosphoric acid, P 2 O 5 , phosphate ester and the like. Preferred examples of the phosphate ester include monomethyl phosphate, dimethyl phosphate, monoethyl phosphate, diethyl phosphate, triethyl phosphate, monopropyl phosphate, dipropyl phosphate, monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, phosphoric acid. Examples include tributyl.
また、リン含有化合物としては、炭素原子数5〜20のアルキル基を含むリン酸モノアルキルエステル及びリン酸ジアルキルエステルも好ましい。炭素原子数5〜20のアルキル基を含むリン酸エステル類を用いることにより、拡散剤組成物2を塗布した半導体基板1を乾燥炉で乾燥したときに、炉内にリン化合物を大量に含む堆積物が生じにくい。
Moreover, as a phosphorus containing compound, the phosphoric acid monoalkyl ester and phosphoric acid dialkyl ester containing a C5-C20 alkyl group are also preferable. Deposition containing a large amount of phosphorus compound in the furnace when the
炭素原子数5〜20のアルキル基を含むリン酸モノアルキルエステル及びリン酸ジアルキルエステルの具体例としては、リン酸モノペンチル、リン酸ジペンチル、リン酸モノヘキシル、リン酸ジヘキシル、リン酸モノヘキシル、リン酸ジヘキシル、リン酸モノオクチル、リン酸ジオクチル、リン酸モノエチルヘキシル、リン酸ジエチルヘキシル、リン酸トリデシル、及びリン酸イソトリデシル等が挙げられる。 Specific examples of the monoalkyl phosphate and dialkyl phosphate containing an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms include monopentyl phosphate, dipentyl phosphate, monohexyl phosphate, dihexyl phosphate, monohexyl phosphate, and phosphoric acid. Examples include dihexyl, monooctyl phosphate, dioctyl phosphate, monoethylhexyl phosphate, diethylhexyl phosphate, tridecyl phosphate, and isotridecyl phosphate.
拡散剤組成物2中の不純物拡散成分(A)の含有量は、拡散剤組成物2の塗布方法に応じて適宜変更すればよく、拡散剤組成物2の全質量に対して、0.5〜50質量%であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましい。
What is necessary is just to change suitably content of the impurity diffusion component (A) in the diffusing
<溶剤(S)>
拡散剤組成物2は、溶剤(S)を含む。溶剤(S)としては、有機溶剤、水、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有機溶剤としては、極性有機溶剤が好ましい。極性有機溶剤としては、化学分野の当業者に、一般的に、極性有機溶剤として認識されているものであれば特に限定されない。溶剤(S)としては、極性有機溶剤と水との組み合わせが好ましい。
<Solvent (S)>
The diffusing
有機溶剤の具体例としては、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチ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モノメチルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のモノ又はジアルキルエーテル系グリコール類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、2−メチル−3−メトキシブチルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、及び4−プロポキシブチルアセテート等のエーテル系エステル類;ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、及びシクロヘキサノン等のケトン類;プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、エチル−3−プロポキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート、及びイソプロピル−3−メトキシプロピオネート等のプロピオン酸エステル類;酢酸ブチル、酢酸イソアミル、アセト酢酸メチル、乳酸メチル、及び乳酸エチル等のエステル類;ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ベンジルアルコール、及び2−フェノキシエタノール等の芳香族類;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ヘキサノール、及びシクロヘキサノール等のアルコール類;ガンマブチロラクトン等の環状エステル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコール等のグリコール類等の極性有機溶剤が挙げられる。中でも、有機溶剤は、アルコール類であることが好ましく、エタノールであることがより好ましい。有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the organic solvent include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol Mono- or dialkyl ether glycols such as monobutyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol monomethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono Propyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 2-methyl-3-methoxybutyl acetate, Ether ethers such as ethoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, and 4-propoxybutyl acetate; ketones such as diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; propyl propionate, isopropyl propionate, Methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-ethoxypropionate, ethyl-3-propoxypropionate, propyl-3-methoxypropionate, and isopropyl-3- Propionate esters such as methoxypropionate; Esters such as butyl acetate, isoamyl acetate, methyl acetoacetate, methyl lactate, and ethyl lactate; benzyl methyl ether, benzyl ethyl ether, benzene, Aromatics such as toluene, xylene, benzyl alcohol, and 2-phenoxyethanol; methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, hexanol And alcohols such as cyclohexanol; cyclic esters such as gamma-butyrolactone; polar organic solvents such as glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and dipropylene glycol. Among these, the organic solvent is preferably an alcohol, and more preferably ethanol. An organic solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
拡散剤組成物2中の溶剤(S)の含有量は、拡散剤組成物2の塗布方法に応じて適宜変更すればよく、拡散剤組成物2の全質量に対して、50〜99.5質量%であることが好ましく、70〜99質量%がより好ましい。また、溶剤(S)が有機溶剤と水との組み合わせである場合、有機溶剤と水との混合比(質量比)は、99.9:0.1〜50:50であることが好ましく、99.7:0.3〜70:30であることがより好ましい。
What is necessary is just to change suitably content of the solvent (S) in the diffusing
<その他の成分>
拡散剤組成物2は、前述の成分以外のその他の成分として、界面活性剤;有機バインダー樹脂;SiO2微粒子;チタン化合物、ジルコニウム化合物等の金属化合物;シロキサンポリマー等を更に含んでよい。界面活性剤成分としては、従来公知のものを用いることができ、シリコーン系界面活性剤が好ましい。拡散剤組成物2に界面活性剤を配合することで、拡散剤組成物2の塗布性、平坦化性、及び展開性を向上させやすく、塗布後に形成される拡散剤組成物層の塗りムラを発生しにくくすることができる。ただし、拡散剤組成物2中のシリコーン系界面活性剤は、特に、拡散剤組成物2中の不純物拡散成分がリン含有化合物である場合、当該不純物拡散成分により劣化しやすく、シリコーン系界面活性剤を用いることによる効果は、経時で悪くなりやすい。また、拡散剤組成物2中の、シリコーン系界面活性剤以外の界面活性剤は、残渣として半導体基板1上に残りやすい。
<Other ingredients>
The diffusing
次に、図1(e)に示すように、拡散剤組成物2が塗布された半導体基板1を電気炉内に載置して焼成する。焼成の後、電気炉内で拡散剤組成物2中の上記不純物拡散成分を半導体基板1の表面から半導体基板1内に拡散(熱拡散)させる(拡散工程)。拡散工程における拡散温度は、例えば、800〜1000℃の範囲内である。なお、電気炉に代えて、レーザー照射のような慣用される方法により半導体基板1を加熱してもよい。このようにして、上記不純物拡散成分が半導体基板1内に拡散して不純物拡散層3が形成される。例えば、不純物拡散成分がn型不純物拡散成分である場合、不純物拡散層3はn型不純物拡散層である。
Next, as shown in FIG.1 (e), the
次に、図2(a)に示すように、周知のエッチング法により、不要な酸化膜を除去する。そして、図2(b)に示すように、周知の化学気相成長法(CVD法)、例えばプラズマCVD法を用いて、半導体基板1のテクスチャ構造1a側の主表面に、シリコン窒化膜(SiN膜)からなるパッシベーション膜4を形成する。このパッシベーション膜4は、反射防止膜としても機能する。
Next, as shown in FIG. 2A, an unnecessary oxide film is removed by a known etching method. Then, as shown in FIG. 2B, a silicon nitride film (SiN) is formed on the main surface of the
次に、図2(c)に示すように、例えば銀(Ag)ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板1のパッシベーション膜4側の主表面に表面電極5をパターニングする。表面電極5は、太陽電池の効率が高まるようにパターン形成される。また、例えばアルミニウム(Al)ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板1の他方の主表面に裏面電極6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示すように、裏面電極6が形成された半導体基板1を電気炉内に載置して焼成した後、裏面電極6を形成しているアルミニウムを半導体基板1内に拡散させる。これにより、裏面電極6側の電気抵抗を低減することができる。以上の工程により、太陽電池10を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (d), the
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。上述の実施の形態と以下の変形例との組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形例それぞれの効果をあわせもつ。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and embodiments to which such modifications are added are also possible. It is included in the scope of the present invention. A new embodiment generated by the combination of the above-described embodiment and the following modified example has the effects of the combined embodiment and modified example.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
〔実施例1〕
(Si基板の表面処理)
シリコーン系界面活性剤(商品名:ポリフローKL−401、共栄社化学(株)製)の0.5質量%水溶液にp型Si基板を30秒間浸漬し、次いで、1分間水洗した後、エアブローにより乾燥させた。
[Example 1]
(Si substrate surface treatment)
A p-type Si substrate is immersed in a 0.5 mass% aqueous solution of a silicone-based surfactant (trade name: Polyflow KL-401, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) for 30 seconds, then washed with water for 1 minute, and then dried by air blowing. I let you.
(拡散剤組成物の調製)
リン酸とエタノールと水とを混合して、リン酸3.0質量%とエタノール96.5質量%と水0.5質量%とを含有する拡散剤組成物を得た。
(Preparation of diffusing agent composition)
Phosphoric acid, ethanol, and water were mixed to obtain a diffusing agent composition containing 3.0% by mass of phosphoric acid, 96.5% by mass of ethanol, and 0.5% by mass of water.
(シート抵抗値の測定方法)
スピンコーター(Opticoat MS−A150、ミカサ(株)製)を用いて、回転数1000rpm及び回転時間20秒の条件で、上記p型Si基板上に上記拡散剤組成物をスピン塗布した後、200℃で3分間、上記拡散剤組成物を乾燥させた。
次いで、酸素雰囲気下において、600℃で30分、有機成分を除去する焼成処理を行った。焼成処理と、窒素/酸素の混合ガス雰囲気下(体積比:窒素/酸素=8/2)において、900℃で30分、不純物拡散成分の拡散処理を行った。
拡散処理後、p型Si基板を、濃度5質量%のフッ化水素酸水溶液中に室温で15分間浸漬して、基板表面に形成された拡散剤組成物に由来する膜を剥離させた。
膜の剥離処理後、シート抵抗測定器(VR−70:国際電気株式会社製)を用いて四探針法によりp型Si基板の不純物拡散成分の拡散処理が施された面のシート抵抗値(最小値、最大値、平均値)と、下記式で定義されるシート抵抗値の均一性とを求めた。シート抵抗値の平均値とシート抵抗値の均一性とを表1に記す。
(Measuring method of sheet resistance)
After spin-coating the diffusing agent composition on the p-type Si substrate at a rotation speed of 1000 rpm and a rotation time of 20 seconds using a spin coater (Opticoat MS-A150, manufactured by Mikasa Co., Ltd.), 200 ° C. The diffusing agent composition was dried for 3 minutes.
Next, a baking treatment for removing organic components was performed at 600 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere. Baking treatment and diffusion treatment of impurity diffusion components were performed at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen / oxygen mixed gas atmosphere (volume ratio: nitrogen / oxygen = 8/2).
After the diffusion treatment, the p-type Si substrate was immersed in an aqueous hydrofluoric acid solution having a concentration of 5% by mass at room temperature for 15 minutes to peel off the film derived from the diffusing agent composition formed on the substrate surface.
After the film is peeled off, the sheet resistance value of the surface subjected to the diffusion treatment of the impurity diffusion component of the p-type Si substrate by the four-probe method using a sheet resistance measuring device (VR-70: manufactured by Kokusai Electric Co., Ltd.) (Minimum value, maximum value, average value) and uniformity of sheet resistance value defined by the following formula. Table 1 shows the average sheet resistance value and the uniformity of the sheet resistance value.
シート抵抗値の均一性(%)=(シート抵抗値の最大値−シート抵抗値の最小値)/(シート抵抗値の最大値+シート抵抗値の最小値)×100 Uniformity of sheet resistance value (%) = (maximum value of sheet resistance value−minimum value of sheet resistance value) / (maximum value of sheet resistance value + minimum value of sheet resistance value) × 100
〔比較例1〕
(Si基板の表面処理)
67質量%の濃硝酸にp型Si基板を1分間浸漬し、次いで、1分間水洗した後、エアブローにより乾燥させた。
[Comparative Example 1]
(Si substrate surface treatment)
The p-type Si substrate was immersed in 67% by mass of concentrated nitric acid for 1 minute, washed with water for 1 minute, and then dried by air blowing.
(拡散剤組成物の調製)
リン酸とエタノールと水とを混合して、リン酸3.0質量%とエタノール48.5質量%と水48.5質量%とを含有する拡散剤組成物を得た。
(Preparation of diffusing agent composition)
Phosphoric acid, ethanol and water were mixed to obtain a diffusing agent composition containing 3.0% by mass of phosphoric acid, 48.5% by mass of ethanol and 48.5% by mass of water.
(シート抵抗値の測定方法)
実施例1と同様にして、上記p型Si基板上に上記拡散剤組成物をスピン塗布した。
次いで、実施例1と同様にして、不純物拡散成分の拡散処理と、基板表面に形成された拡散剤組成物に由来する膜の剥離とを行い、シート抵抗値の平均値とシート抵抗値の均一性とを求めた。シート抵抗値の平均値とシート抵抗値の均一性とを表1に記す。
(Measuring method of sheet resistance)
In the same manner as in Example 1, the diffusing agent composition was spin-coated on the p-type Si substrate.
Next, in the same manner as in Example 1, the diffusion treatment of the impurity diffusion component and the peeling of the film derived from the diffusing agent composition formed on the substrate surface are performed, and the average value of the sheet resistance value and the uniform sheet resistance value are obtained. Sought sex. Table 1 shows the average sheet resistance value and the uniformity of the sheet resistance value.
実施例1では、シリコーン系界面活性剤の水溶液でSi基板を表面処理したのに対し、比較例1では、濃硝酸でSi基板を表面処理した。表1に示す通り、シート抵抗値の平均値及びシート抵抗値の均一性は、実施例1と比較例1との間で、同等であった。つまり、本発明に係る不純物拡散層の形成方法では、主表面処理工程において濃硝酸を用いる従来の方法と同等に、基板内に均一に不純物拡散成分を拡散させることができることが確認された。 In Example 1, the Si substrate was surface-treated with an aqueous solution of a silicone-based surfactant, whereas in Comparative Example 1, the Si substrate was surface-treated with concentrated nitric acid. As shown in Table 1, the average value of the sheet resistance value and the uniformity of the sheet resistance value were the same between Example 1 and Comparative Example 1. In other words, it was confirmed that the impurity diffusion layer forming method according to the present invention can diffuse the impurity diffusion component uniformly in the substrate as in the conventional method using concentrated nitric acid in the main surface treatment step.
1 半導体基板
1a テクスチャ構造
2 拡散剤組成物
3 不純物拡散層
4 パッシベーション膜
5 表面電極
6 裏面電極
10 界面活性剤を含有する溶液
100 太陽電池
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記テクスチャ構造が形成された前記主表面を、界面活性剤を含有する溶液で処理する主表面処理工程と、
前記溶液で処理した前記主表面に、不純物拡散成分と溶剤とを含有する拡散剤組成物を塗布する塗布工程と、
前記主表面に塗布した前記拡散剤組成物中の前記不純物拡散成分を前記半導体基板に拡散させる拡散工程と、を含む、不純物拡散層の形成方法。 A texture structure forming step of forming a texture structure on at least one main surface of the semiconductor substrate;
A main surface treatment step of treating the main surface on which the texture structure is formed with a solution containing a surfactant;
An application step of applying a diffusing agent composition containing an impurity diffusing component and a solvent to the main surface treated with the solution;
A diffusion step of diffusing the impurity diffusion component in the diffusing agent composition applied to the main surface into the semiconductor substrate.
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