JP2016149507A - Semiconductor device manufacturing method, soar cell manufacturing method and solar cell - Google Patents

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Atsufumi Inoue
敦文 井上
達郎 綿引
Tatsuro Watahiki
達郎 綿引
慎也 西村
Shinya Nishimura
慎也 西村
邦彦 西村
Kunihiko Nishimura
邦彦 西村
弘也 山林
Hiroya Yamabayashi
弘也 山林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method which can inhibit the occurrence of abnormal diffusion while ensuring more number of semiconductor substrates capable of being processed at once in a diffusion furnace.SOLUTION: A solar cell manufacturing method comprises: an impurity diffusion process of supplying an n-type impurity diffusion source to a rear face of an n-type single crystal silicon substrate which has a light receiving surface where a p-type impurity diffusion source is formed and a rear face opposite to the light receiving surface to form a p-type diffusion layer on the light receiving surface and an n-type diffusion layer on the rear face; and a heat diffusion process of performing a heat treatment by sandwiching at least one diffusion control board 20 among first and second processed substrate groups each composed of solar cell formation substrates 10 which are arranged in such a manner that every two solar cell formation substrates 10 are arranged with light receiving surfaces 10A facing each other at a position where rear faces 10B face each other among first and second processed substrate groups.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、太陽電池の製造方法および太陽電池に係り、特に不純物拡散に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a solar cell manufacturing method, and a solar cell, and more particularly to impurity diffusion.

従来、太陽電池の製造においては、一方の表面にn型の不純物、他方の表面にp型の不純物が拡散された半導体基板が用いられている。このような半導体基板は、例えば次のようにして形成している。すなわち、半導体基板の一方の表面上に第1導電型の不純物元素を含む第1拡散源層を形成するとともに、半導体基板の他方の表面上に第2導電型の不純物元素を含む第2拡散源層を形成する。そして、各拡散源層が形成された複数枚の半導体基板を、一方の表面および他方の表面の向きを揃えて拡散炉内に配置する。半導体基板を拡散炉内に配置後、半導体基板に熱処理を施して、各拡散源層に含まれる不純物拡散成分を半導体基板内に熱拡散させる。   Conventionally, in the manufacture of solar cells, a semiconductor substrate in which n-type impurities are diffused on one surface and p-type impurities are diffused on the other surface is used. Such a semiconductor substrate is formed as follows, for example. That is, a first diffusion source layer containing a first conductivity type impurity element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a second diffusion source containing a second conductivity type impurity element is formed on the other surface of the semiconductor substrate. Form a layer. Then, the plurality of semiconductor substrates on which the respective diffusion source layers are formed are arranged in the diffusion furnace with the one surface and the other surface being aligned. After the semiconductor substrate is placed in the diffusion furnace, the semiconductor substrate is subjected to heat treatment to thermally diffuse the impurity diffusion component contained in each diffusion source layer into the semiconductor substrate.

拡散炉での熱処理時、不純物拡散成分の一部は、拡散炉内のガス雰囲気中にアウトディフュージョンすなわち外方拡散する。この外方拡散のため、互いに隣接する半導体基板の一方の第1拡散源層と、他方の第2拡散源層とを向かい合わせて複数の半導体基板を拡散炉内に配列する従来の方法では、一方の半導体基板の第1拡散源層からガス雰囲気中に放出された不純物元素を含む不純物拡散成分が、他方の半導体基板の第2拡散源層に付着してしまうおそれがあった。また、他方の半導体基板の第2拡散源層からガス雰囲気中に放出された不純物元素を含む不純物拡散成分が、一方の半導体基板の第1拡散源層に付着してしまうおそれがあった。この場合、拡散させようとする不純物元素の導電型と異なる導電型の不純物元素が半導体基板の表面に拡散する異常拡散が発生してしまう場合があった。   During the heat treatment in the diffusion furnace, a part of the impurity diffusion component is out-diffused, that is, out-diffused into the gas atmosphere in the diffusion furnace. For this outward diffusion, in the conventional method of arranging a plurality of semiconductor substrates in a diffusion furnace with one first diffusion source layer of the semiconductor substrates adjacent to each other and the other second diffusion source layer facing each other, There is a possibility that an impurity diffusion component containing an impurity element released from the first diffusion source layer of one semiconductor substrate into the gas atmosphere may adhere to the second diffusion source layer of the other semiconductor substrate. Further, there is a possibility that an impurity diffusion component containing an impurity element released from the second diffusion source layer of the other semiconductor substrate into the gas atmosphere may adhere to the first diffusion source layer of one semiconductor substrate. In this case, abnormal diffusion may occur in which an impurity element having a conductivity type different from the conductivity type of the impurity element to be diffused diffuses on the surface of the semiconductor substrate.

この異常拡散を防ぐ方法としては、例えば、拡散炉内に配列する半導体基板間の距離を広げて、一方の半導体基板の拡散源層から放出された不純物元素を含む不純物拡散成分が隣接する半導体基板に到達することを防ぐ方法が考えられる。   As a method for preventing this abnormal diffusion, for example, the distance between semiconductor substrates arranged in a diffusion furnace is increased, and an impurity diffusion component containing an impurity element emitted from a diffusion source layer of one semiconductor substrate is adjacent to the semiconductor substrate. A method for preventing the arrival of the

また、他の方法として特許文献1には、n型の不純物元素を含む不純物拡散成分を有機溶剤に溶かしたものと、p型の不純物元素を含む不純物拡散成分を有機溶剤に溶かしたものとを、1枚の半導体基板の別々の面にそれぞれ塗布した後に、複数の半導体基板を、同じ導電型の不純物元素を含む不純物拡散成分を含む拡散源層同士が対向するようにして拡散炉内に配列することで、熱拡散時に各拡散源層から拡散炉内のガス雰囲気中に放出された不純物拡散成分は、隣接する半導体基板の同一導電型の拡散源層に付着することになり、異常拡散の発生を防ぐ点が開示されている。   As another method, Patent Document 1 discloses that an impurity diffusion component containing an n-type impurity element is dissolved in an organic solvent and an impurity diffusion component containing a p-type impurity element is dissolved in an organic solvent. After coating each on different surfaces of a single semiconductor substrate, a plurality of semiconductor substrates are arranged in a diffusion furnace so that diffusion source layers containing impurity diffusion components containing impurity elements of the same conductivity type face each other As a result, impurity diffusion components released from each diffusion source layer into the gas atmosphere in the diffusion furnace during thermal diffusion adhere to the diffusion source layer of the same conductivity type on the adjacent semiconductor substrate, and abnormal diffusion occurs. The point which prevents generation | occurrence | production is disclosed.

特開2011−171600号公報JP 2011-171600 A

上述した半導体基板間の距離を拡げる方法では、熱処理時に炉内に流す気体の流量によっては外方拡散防止に必要な距離を広めに取る必要が生じることになる。このため、拡散炉内に一度に載置できる半導体基板の枚数が極端に減り、半導体基板の生産効率が低下してしまうという問題があった。   In the method of increasing the distance between the semiconductor substrates described above, it is necessary to increase the distance necessary for preventing outward diffusion depending on the flow rate of the gas flowing in the furnace during the heat treatment. For this reason, there is a problem that the number of semiconductor substrates that can be placed in the diffusion furnace at a time is extremely reduced, and the production efficiency of the semiconductor substrates is lowered.

また、上記特許文献1の方法でも、隣接する基板同士の距離が近いと外方拡散防止の効果は十分には期待できず、また、半導体基板の両面に不純物拡散源すなわちドーパント材料を塗布することが前提であるために例えば少なくとも一方の面に気相拡散法を適用する場合には使用できない。   Further, even in the method of Patent Document 1, the effect of preventing outward diffusion cannot be sufficiently expected if the distance between adjacent substrates is short, and an impurity diffusion source, that is, a dopant material is applied to both surfaces of the semiconductor substrate. Therefore, it cannot be used, for example, when the vapor phase diffusion method is applied to at least one surface.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の半導体基板を熱処理により作製する方法において、拡散炉内で一度に処理できる半導体基板数を多く確保しつつ、異常拡散の発生を抑えることの可能な半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and suppresses the occurrence of abnormal diffusion while securing a large number of semiconductor substrates that can be processed at a time in a diffusion furnace in a method of manufacturing a plurality of semiconductor substrates by heat treatment. An object of the present invention is to obtain a method for manufacturing a semiconductor device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1導電型の不純物拡散源が形成された第1主面と、第1主面に対向する第2主面とを有する半導体基板に対し、第2主面に対して、第2導電型の不純物拡散源を供給して、第1主面に第1導電型拡散層、第2主面に第2導電型拡散層を形成する不純物拡散工程を含む半導体装置の製造方法である。第1主面を内側にして向かい合うようにそれぞれ2枚の半導体基板を配列して構成された第1および第2の被処理基板群間に、第1および第2の被処理基板群間で、第2主面が向かい合う位置に、少なくとも1枚の基板を挟んで、熱処理を行う熱拡散工程を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a first main surface on which an impurity diffusion source of the first conductivity type is formed, and a second main surface opposite to the first main surface. An impurity diffusion source of a second conductivity type is supplied to the semiconductor substrate with respect to the second main surface, and the first conductivity type diffusion layer is provided on the first main surface and the second conductivity type diffusion layer is provided on the second main surface. A method of manufacturing a semiconductor device including an impurity diffusion step to be formed. Between the first and second target substrate groups configured by arranging two semiconductor substrates so as to face each other with the first main surface facing inside, between the first and second target substrate groups, It includes a thermal diffusion process in which heat treatment is performed with at least one substrate interposed between the second main surfaces facing each other.

本発明によれば、拡散炉内で一度に処理できる半導体基板数を多く確保しつつ、異常拡散の発生を抑えることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of abnormal diffusion while securing a large number of semiconductor substrates that can be processed at once in a diffusion furnace.

実施の形態1の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A断面図It is a figure which shows the solar cell formed with the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 1, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a). (a)から(d)は、実施の形態1の太陽電池の製造方法を示す工程断面図(A) to (d) are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell of the first embodiment. (a)から(c)は、実施の形態1の太陽電池の製造方法を示す工程断面図(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図Schematic diagram showing a diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the first embodiment 実施の形態1の太陽電池の製造方法を示すフローチャートFlowchart showing a method for manufacturing the solar cell of the first embodiment. 実施の形態1の不純物拡散装置を示す模式図Schematic diagram showing the impurity diffusion device of the first embodiment 実施の形態1の不純物拡散装置に接続する拡散用ガス発生装置の模式図Schematic diagram of a diffusion gas generator connected to the impurity diffusion device of the first embodiment 実施の形態1の不純物拡散装置で使用する親ボートおよび子ボートの構造を示す模式図Schematic diagram showing the structure of a parent boat and a child boat used in the impurity diffusion device of the first embodiment 実施の形態1の不純物拡散装置で用いられる拡散制御基板を示す図The figure which shows the diffusion control board | substrate used with the impurity diffusion apparatus of Embodiment 1 実施の形態2の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A断面図It is a figure which shows the solar cell formed with the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 2, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a). (a)から(d)は、実施の形態2の太陽電池の製造方法を示す工程断面図(A)-(d) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 2. FIG. (a)から(c)は、実施の形態2の太陽電池の製造方法を示す工程断面図(A)-(c) is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図Schematic diagram showing the diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment 実施の形態2の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図Schematic diagram showing the diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment 実施の形態2の太陽電池の製造方法を示すフローチャートFlowchart showing a method for manufacturing the solar cell of the second embodiment 実施の形態3の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図Schematic diagram showing the diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the third embodiment

以下に、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法、太陽電池の製造方法および太陽電池を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。   Below, the manufacturing method of the semiconductor device concerning the embodiment of the present invention, the manufacturing method of a solar cell, and a solar cell are explained in detail based on a drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A断面図である。図2(a)から(d)および図3(a)から(c)は、実施の形態1の太陽電池の製造方法を示す工程断面図である。図4は、実施の形態1の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図、図5は、実施の形態1の太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。実施の形態1では、複数枚の半導体基板を一括処理するに際し、第2主面を内側にして向かい合うようにそれぞれ2枚の半導体基板を配列した第1および第2の被処理基板群間に、第1主面が向かい合う位置に、少なくとも1枚のシリコン基板からなる拡散制御基板20を挟んで、配置し熱処理を行うことを特徴とするものである。実施の形態1では、第1導電型の不純物拡散源が形成された受光面1Aである第1主面と、受光面1Aに対向する裏面1Bである第2主面とを有する半導体基板であるn型単結晶シリコン基板1に対し、第2主面1Bに対して第1導電型とは逆導電型である第2導電型の不純物拡散源としてオキシ塩化リンPOCl3を供給して、受光面1A側となる第1主面に第1導電型拡散層としてp型拡散層2、裏面側1Bとなる第2主面に第2導電型拡散層としてn型拡散層4を形成する不純物拡散工程において、半導体基板間に拡散制御基板20であるシリコン基板を配し、複数枚の太陽電池基板を一括処理する。
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are diagrams showing a solar cell formed by the solar cell manufacturing method of Embodiment 1, wherein FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 (a) to 2 (d) and FIGS. 3 (a) to 3 (c) are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell of the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing a diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the first embodiment, and FIG. 5 is a flowchart showing the method for manufacturing the solar cell of the first embodiment. In the first embodiment, when collectively processing a plurality of semiconductor substrates, between the first and second target substrate groups in which two semiconductor substrates are arranged so as to face each other with the second main surface facing inside, The heat treatment is performed by arranging the diffusion control substrate 20 composed of at least one silicon substrate at a position where the first main surface faces. In the first embodiment, the semiconductor substrate has a first main surface that is a light receiving surface 1A on which an impurity diffusion source of the first conductivity type is formed, and a second main surface that is a back surface 1B that faces the light receiving surface 1A. The n-type single crystal silicon substrate 1 is supplied with phosphorus oxychloride POCl 3 as an impurity diffusion source of a second conductivity type opposite to the first conductivity type with respect to the second main surface 1B. Impurity diffusion step of forming a p-type diffusion layer 2 as a first conductivity type diffusion layer on the first main surface on the 1A side and an n-type diffusion layer 4 as a second conductivity type diffusion layer on the second main surface on the back side 1B 1, a silicon substrate as the diffusion control substrate 20 is disposed between the semiconductor substrates, and a plurality of solar cell substrates are collectively processed.

この方法では、半導体基板に第2導電型の不純物を拡散し、第2導電型拡散層を形成する際の外方拡散は隣接する基板すなわち拡散制御基板20の表面に生じ、1つおきに配置した半導体基板への影響は小さくなる。これにより、第1導電型の不純物拡散成分を含む拡散源層を有する面に対しての第2導電型の不純物の形成を防ぐことができ、リーク電流の発生を抑制する。   In this method, impurities of the second conductivity type are diffused in the semiconductor substrate, and the outward diffusion at the time of forming the second conductivity type diffusion layer occurs on the surface of the adjacent substrate, that is, the diffusion control substrate 20, and is arranged every other one. The effect on the semiconductor substrate is reduced. Thereby, the formation of the second conductivity type impurity on the surface having the diffusion source layer containing the first conductivity type impurity diffusion component can be prevented, and the generation of the leakage current is suppressed.

以下、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池の製造方法について詳細に説明するが、説明に先立ち、拡散に用いられる装置について説明する。図6は、実施の形態1に係る太陽電池の製造方法における不純物拡散方法で用いられる不純物拡散装置を示す模式図であり、図7は、実施の形態1の不純物拡散装置に接続する拡散用ガス発生装置の模式図、図8は、実施の形態1の不純物拡散装置で使用する親ボートおよび子ボートの構造を示す模式図である。   Hereinafter, although the manufacturing method of the solar cell concerning Embodiment 1 of this invention is demonstrated in detail, the apparatus used for spreading | diffusion is demonstrated prior to description. 6 is a schematic diagram showing an impurity diffusion device used in the impurity diffusion method in the solar cell manufacturing method according to Embodiment 1, and FIG. 7 is a diffusion gas connected to the impurity diffusion device of Embodiment 1. FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of the parent boat and the child boat used in the impurity diffusion device of the first embodiment.

実施の形態1に係る不純物拡散装置100は、図6に示すように、円筒状の石英チューブ101と、円筒状のヒーター110とから構成された横型炉で構成されている。円筒状のヒーター110は、石英チューブ101の外周部に、石英チューブ101を均一に加熱するように配置されている。   As shown in FIG. 6, the impurity diffusion device 100 according to the first embodiment includes a horizontal furnace including a cylindrical quartz tube 101 and a cylindrical heater 110. The cylindrical heater 110 is arranged on the outer peripheral portion of the quartz tube 101 so as to uniformly heat the quartz tube 101.

石英チューブ101の、図6において右側にある端部109は、後述する親ボート116の出入口となっている。図示しないが、この出入口には、この出入口を閉塞するための扉と、この扉を開いたときに石英チューブ101内に残留するパージガスを収集するための排気フードとが設置されている。石英チューブ101の左側の端部は、閉塞され、後述する拡散用ガス導入管102が挿通されている。なお、石英チューブ101にて熱処理を施す場合の様子を示すために、石英チューブ101内には基板107を載せた子ボート108が示されているが、子ボート108を載せて炉内へ搬送する親ボート116は省略している。また、石英チューブ101の中ほどよりも、右側の出入口側の上方に、拡散用ガス排出口104が設けられている。図6に、拡散用ガス排出方向105を矢印で示す。また、石英チューブ101の拡散用ガス導入管102側および出入口である端部109側に、円盤状のシリコン基板からなるヒートバリア106a,106bが配設されている。   An end 109 on the right side in FIG. 6 of the quartz tube 101 serves as an entrance / exit of a parent boat 116 described later. Although not shown, the door is provided with a door for closing the door and an exhaust hood for collecting the purge gas remaining in the quartz tube 101 when the door is opened. The left end of the quartz tube 101 is closed, and a diffusion gas introduction tube 102 described later is inserted therethrough. In addition, in order to show the state in the case where heat treatment is performed in the quartz tube 101, the child boat 108 on which the substrate 107 is placed is shown in the quartz tube 101. However, the child boat 108 is placed and transported into the furnace. The parent boat 116 is omitted. Further, a diffusion gas discharge port 104 is provided above the right side of the quartz tube 101 rather than in the middle of the quartz tube 101. In FIG. 6, the diffusion gas discharge direction 105 is indicated by an arrow. Further, heat barriers 106a and 106b made of a disk-shaped silicon substrate are disposed on the diffusion gas introduction tube 102 side of the quartz tube 101 and the end 109 side which is an inlet / outlet.

図6に示した、不純物拡散装置100の拡散用ガス導入管102には拡散用ガス発生装置で生成された拡散用ガスが供給される。拡散用ガス発生装置111は、図7に示すように、液体拡散源113を収容する容器112と、キャリヤガスを石英チューブ101内に供給するキャリヤガス導入管115と、液体拡散源113をバブリングするためのソースガスを容器に供給するソースガス導入管114とを有している。拡散用ガス発生装置111は、バブリングにより液体拡散源113の飽和蒸気をソースガスに含ませ、このソースガスをキャリヤガスに合流させて拡散用ガスとし、拡散用ガス導入管102を介して、当該拡散用ガスを石英チューブ101内に導入する。   The diffusion gas generated by the diffusion gas generator is supplied to the diffusion gas introduction pipe 102 of the impurity diffusion device 100 shown in FIG. As shown in FIG. 7, the diffusion gas generator 111 bubbles the container 112 that houses the liquid diffusion source 113, the carrier gas introduction pipe 115 that supplies the carrier gas into the quartz tube 101, and the liquid diffusion source 113. And a source gas introduction pipe 114 for supplying the source gas to the container. The diffusion gas generator 111 includes the saturated vapor of the liquid diffusion source 113 in the source gas by bubbling, and merges the source gas with the carrier gas to form a diffusion gas. A diffusion gas is introduced into the quartz tube 101.

液体拡散源113には、例えば塩化ホスホリルすなわちオキシ塩化リンを用いるとよい。キャリヤガスおよびソースガスには、窒素ガスまたは酸素ガスあるいはそれらを混合させた混合ガスを用いる。   For the liquid diffusion source 113, for example, phosphoryl chloride, that is, phosphorus oxychloride may be used. As the carrier gas and the source gas, nitrogen gas or oxygen gas or a mixed gas obtained by mixing them is used.

図8は、略長方形の受け皿をなす親ボート116の上に子ボート108を配置したものでこれは、石英チューブ101の中心軸D1方向に、配置したものである。複数の子ボート108を載置する場合には、石英チューブ101の中心軸方向に、並べるとよい。子ボート108は、石英ガラスを溶接して籠状に形成したものである。被処理基板であるn型単結晶シリコン基板1は、後述するように、2枚ずつ、p型拡散層2の形成された面が内側に来るように重ねられ被処理基板群を構成し、被処理基板群の間に拡散制御基板20が配される。被処理基板群および拡散制御基板20では、厚さ方向が石英チューブ101の長手方向に垂直な方向に等間隔に整列されて子ボート108内に配置されている。親ボート116は、同じく石英ガラスを組み合わせ、これを溶接して台車のように形成したものである。拡散用ガスは、子ボート108内を自由に流れることができる。 In FIG. 8, the child boat 108 is arranged on the parent boat 116 that forms a substantially rectangular tray, and this is arranged in the direction of the central axis D 1 of the quartz tube 101. When mounting a plurality of child boats 108, they are preferably arranged in the direction of the central axis of the quartz tube 101. The child boat 108 is formed by welding quartz glass into a bowl shape. As will be described later, the n-type single crystal silicon substrate 1 that is the substrate to be processed is stacked two by two so that the surface on which the p-type diffusion layer 2 is formed is located inside to form a substrate group to be processed. A diffusion control substrate 20 is disposed between the processing substrate groups. In the substrate group to be processed and the diffusion control substrate 20, the thickness direction is aligned in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the quartz tube 101 at equal intervals and is arranged in the child boat 108. The parent boat 116 is also formed by combining quartz glass and welding them together like a carriage. The diffusion gas can freely flow in the child boat 108.

次に、実施の形態1の太陽電池について製造方法とともに説明する。図1(a)および(b)は、実施の形態1の太陽電池の製造方法で得られる太陽電池である。本実施の形態1に係る太陽電池の製造工程では、結晶系半導体基板として受光面1Aと裏面1Bを有するn型単結晶シリコン基板1を用いる。n型単結晶シリコン基板1の受光面1Aにはp型拡散層2が形成されている。n型単結晶シリコン基板1の裏面1Bのあらかじめ決定された一部の領域に第1拡散源である、高濃度のリンを含有するドーパントペーストからなる高濃度n型不純物拡散源4aを形成しておく。そして、高濃度n型不純物拡散源4aから不純物としてリンを拡散させることによって第1不純物拡散層として高濃度のn型拡散層4を形成する。こののち、p型拡散層2および高濃度のn型拡散層4上にパッシベーション膜6a,6bである窒化シリコン膜を形成する。そして、受光面1A側に受光面電極を構成する集電電極7a、裏面1B側に裏面電極を構成する集電電極7bが形成される。受光面電極を構成する集電電極7aはグリッド電極7aGとバス電極7aBとで構成される。一方裏面電極を構成する集電電極7bについても図示しないがグリッド電極およびバス電極が形成される。   Next, the solar cell of Embodiment 1 is demonstrated with a manufacturing method. 1A and 1B are solar cells obtained by the solar cell manufacturing method of Embodiment 1. FIG. In the manufacturing process of the solar cell according to the first embodiment, an n-type single crystal silicon substrate 1 having a light receiving surface 1A and a back surface 1B is used as a crystalline semiconductor substrate. A p-type diffusion layer 2 is formed on the light receiving surface 1A of the n-type single crystal silicon substrate 1. A high-concentration n-type impurity diffusion source 4a made of a dopant paste containing high-concentration phosphorus, which is a first diffusion source, is formed in a predetermined part of the back surface 1B of the n-type single crystal silicon substrate 1 deep. Then, phosphorus as an impurity is diffused from the high-concentration n-type impurity diffusion source 4a to form the high-concentration n-type diffusion layer 4 as the first impurity diffusion layer. Thereafter, silicon nitride films as passivation films 6 a and 6 b are formed on the p-type diffusion layer 2 and the high-concentration n-type diffusion layer 4. Then, a collecting electrode 7a constituting a light receiving surface electrode is formed on the light receiving surface 1A side, and a collecting electrode 7b constituting a back electrode is formed on the back surface 1B side. The collecting electrode 7a constituting the light receiving surface electrode is composed of a grid electrode 7aG and a bus electrode 7aB. On the other hand, although not shown, the collector electrode 7b constituting the back electrode is also formed with a grid electrode and a bus electrode.

以下に、添付した図面を参照して、本発明に係る太陽電池の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。図2(a)から(d)および図3(a)から(c)は、実施の形態1に係る太陽電池の製造工程を示す工程断面図である。図5は、同製造工程を示すフローチャートである。まず、スタートステップS000で、図2(a)に示すように、半導体基板であるn型単結晶シリコン基板1を用意する。次いで、テクスチャー形成ステップS001で、図2(b)に示すようにn型単結晶シリコン基板1の第1主面である受光面1Aおよび第2主面である裏面1B側にテクスチャー1Tと呼ばれる凹凸構造を形成する。凹凸の形成には、酸性またはアルカリ性のエッチング溶液を用いる。凹凸形成は受光面1A側だけでも良い。また凹凸形成前に、基板表面のダメージ層を除去する工程を実施しても良い。加えてダメージ層除去工程後に、基板内不純物のゲッタリング処理を施すと性能向上に望ましい。ゲッタリング処理としては、リン拡散処理などを用いる。受光面1A側の表面のみ凹凸を形成して裏面1B側の表面を平坦に保つには、受光面1A側の表面のみにエッチング液を接触させる処理、または裏面1B側に保護膜を形成した状態でn型単結晶シリコン基板1をエッチングする処理を行う。   Embodiments of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3C are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the solar cell according to the first embodiment. FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process. First, in start step S000, as shown in FIG. 2A, an n-type single crystal silicon substrate 1 which is a semiconductor substrate is prepared. Next, in texture formation step S001, as shown in FIG. 2B, the unevenness called texture 1T is formed on the light receiving surface 1A that is the first main surface and the back surface 1B that is the second main surface of the n-type single crystal silicon substrate 1. Form a structure. An acidic or alkaline etching solution is used to form the unevenness. Concavity and convexity may be formed only on the light receiving surface 1A side. Moreover, you may implement the process of removing the damage layer on the substrate surface before uneven | corrugated formation. In addition, it is desirable to improve the performance by performing gettering treatment of impurities in the substrate after the damaged layer removing step. As the gettering process, a phosphorus diffusion process or the like is used. In order to form unevenness only on the surface on the light receiving surface 1A side and keep the surface on the back surface 1B side flat, a process of contacting an etching solution only on the surface on the light receiving surface 1A side, or a state in which a protective film is formed on the back surface 1B side Then, the n-type single crystal silicon substrate 1 is etched.

凹凸を形成した後、図2(c)に示すように基板の片面にボロン層2a、酸化シリコン層3をこの順番で常圧化学気相成長(APCVD:Atomosuphere Pressure Chemical Vapour Deposition)法を用いて形成する。ボロン層2aの層厚は30nm以上50nm以下、酸化シリコン層3の層厚は50nm以上500nm以下とするとよい。なお、酸化シリコン層3は後述するリン層を除去する際に、ボロン層2aを保護するために成膜するが、ボロン層2aが厚い場合または後述するリン層形成段階で形成される膜厚が小さい場合などには必ずしも形成しなくてもよい。そして、ステップS002で、ボロン層2aおよび酸化シリコン層3を形成した後に基板を加熱することで、ボロンを拡散させ、p型拡散層2が形成される。加熱工程でさらに酸化が進み、ステップS003で、所望の膜厚の表面に酸化シリコン層3が形成される。ここでボロン層2aは、実際にはボロン含有のガラス層となっている場合も多いが、熱処理により、p型拡散層2となればよい。   After the unevenness is formed, as shown in FIG. 2C, a boron layer 2a and a silicon oxide layer 3 are formed on one side of the substrate in this order using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. Form. The thickness of the boron layer 2a is preferably 30 nm to 50 nm, and the thickness of the silicon oxide layer 3 is preferably 50 nm to 500 nm. The silicon oxide layer 3 is formed to protect the boron layer 2a when the phosphorus layer described later is removed. However, when the boron layer 2a is thick or formed at the phosphorus layer forming stage described later, the silicon oxide layer 3 is formed. When it is small, it is not always necessary to form it. In step S002, after the boron layer 2a and the silicon oxide layer 3 are formed, the substrate is heated to diffuse boron, and the p-type diffusion layer 2 is formed. Oxidation further proceeds in the heating process, and in step S003, the silicon oxide layer 3 is formed on the surface having a desired film thickness. Here, the boron layer 2a is actually a boron-containing glass layer in many cases, but may be the p-type diffusion layer 2 by heat treatment.

次に、ステップS004で、図2(d)に示すようにn型の拡散源層4aを形成し、図3(a)に示すように高濃度のn型拡散層4および低濃度のn型拡散層5を形成する。なお、拡散源層4aは後述するリンと同じ導電型とする。なお、n型の拡散源層4aは、例えばペースト印刷を施すなどすると良い。続いて気相でリンを熱拡散させることで、基板面内で選択的な抵抗パターンの拡散層を形成することができる。また気相でのリン拡散は例えば気相POCl3などを拡散源として用いることができる。ここで、気相でのリン拡散を実施した際、n型単結晶シリコン基板1の両面にn型拡散層が形成され、さらに基板表面付近にはリンの高濃度層である高濃度のn型拡散層4が形成される。このため、基板の片面すなわちボロン層形成面である受光面1A、あるいはn型単結晶シリコン基板1の厚さ方向すなわち側面のリンと、もう片面である裏面1Bすなわち拡散源層4aを形成した面のリンとの高濃度層を例えばHFなどを用いて除去することにより、図3(a)に示すような構造が得られる。低濃度のn型拡散層5は気相により形成される。なお、図3(a)には酸化シリコン層3を記載しているが、前述したHFなどの処理の際に除去してしまっても良い。 Next, in step S004, an n-type diffusion source layer 4a is formed as shown in FIG. 2D, and a high-concentration n-type diffusion layer 4 and a low-concentration n-type are formed as shown in FIG. The diffusion layer 5 is formed. The diffusion source layer 4a has the same conductivity type as phosphorus described later. The n-type diffusion source layer 4a is preferably subjected to paste printing, for example. Subsequently, phosphorus is thermally diffused in the gas phase, whereby a diffusion layer having a selective resistance pattern can be formed in the substrate surface. For phosphorus diffusion in the gas phase, for example, gas phase POCl 3 can be used as a diffusion source. Here, when phosphorus diffusion in the gas phase is performed, n-type diffusion layers are formed on both surfaces of the n-type single crystal silicon substrate 1, and a high-concentration n-type that is a high-concentration layer of phosphorus is formed near the substrate surface. A diffusion layer 4 is formed. Therefore, one side of the substrate, that is, the light-receiving surface 1A that is the boron layer forming surface, or the phosphorus in the thickness direction, that is, the side surface of the n-type single crystal silicon substrate 1, and the back surface 1B that is the other side, The structure as shown in FIG. 3A is obtained by removing the high concentration layer of phosphorus with, for example, HF. The low concentration n-type diffusion layer 5 is formed by a gas phase. Although FIG. 3A shows the silicon oxide layer 3, it may be removed during the above-described processing such as HF.

次に図3(b)に示すように、ステップS005で、受光面1Aおよび裏面1Bにパッシベーション膜6a,6bを形成する。パッシベーション膜6a,6bには窒化シリコン膜を用いるが、例えば、酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜などの絶縁膜を用いるとよく、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層構造を用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 3B, passivation films 6a and 6b are formed on the light receiving surface 1A and the back surface 1B in step S005. A silicon nitride film is used for the passivation films 6a and 6b. For example, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film may be used, or a stacked structure of a silicon nitride film and a silicon oxide film may be used.

パッシベーション膜6a,6bを形成した後、ステップS006で、図3(c)に示すようにパッシベーション膜6a,6b上に金属ペーストで構成される集電電極7a,7bをスクリーン印刷法で電極パターンを形成する。受光面1A側の集電電極7aの幅は遮光を抑えるためには狭いほどよいが、集電抵抗が増加してしまう。したがって受光面1A側の集電電極7aは層厚が大きいことが望ましく、同じパターンで繰り返して重ねるようにスクリーン印刷する方法を用いてもよい。そして焼成ステップS007を経て図1(a)および(b)に示した太陽電池が形成される。実施の形態1では受光面1A側の集電電極7aのバス電極7aBの幅を70μm、層厚を40μmとした。なお、スクリーン印刷の他に、めっき法などを使用してもよい。裏面1B側の集電電極7bはパッシベーション膜6b上に全面印刷で形成することもできる。受光面1A側の集電電極7a、裏面1B側の集電電極7bの印刷後、焼成をおこなう。   After forming the passivation films 6a and 6b, in step S006, as shown in FIG. 3C, the current collector electrodes 7a and 7b made of a metal paste are formed on the passivation films 6a and 6b by screen printing. Form. The width of the current collecting electrode 7a on the light receiving surface 1A side is preferably as narrow as possible to suppress light shielding, but the current collecting resistance increases. Therefore, it is desirable that the collector electrode 7a on the light receiving surface 1A side has a large layer thickness, and a screen printing method may be used in which the current collector electrode 7a is repeatedly stacked in the same pattern. And the solar cell shown to Fig.1 (a) and (b) is formed through baking step S007. In the first embodiment, the width of the bus electrode 7aB of the current collecting electrode 7a on the light receiving surface 1A side is 70 μm, and the layer thickness is 40 μm. In addition to screen printing, a plating method or the like may be used. The collecting electrode 7b on the back surface 1B side can also be formed on the passivation film 6b by full-surface printing. After the collector electrode 7a on the light receiving surface 1A side and the collector electrode 7b on the back surface 1B side are printed, baking is performed.

以上の工程で太陽電池が形成されるが、実施の形態1の不純物元素の拡散方法について詳細に説明する。図4は、図8において子ボート108に挿入された基板107に相当する。図4は、すなわち被処理基板である太陽電池形成用基板10と拡散制御基板20とを、基板の整列方向から見た場合の様子を示す。太陽電池形成用基板10は、太陽電池を形成するための拡散源の形成されたn型単結晶シリコン基板1であり、図2(d)に示したように、n型単結晶シリコン基板1の受光面1A側にp型拡散層2および酸化シリコン層3を形成し、裏面1B側にn型の拡散源層4aを形成したものである。子ボート108に載置された基板107は型単結晶シリコン基板1と、このn型単結晶シリコン基板1とは同じ大きさのノンドープの単結晶シリコン基板からなる拡散制御基板20とから構成されている。この拡散制御基板20は、平坦な表面を持つ基板としたが、図2(b)に示したn型単結晶シリコン基板1のテクスチャー1Tと同様の凹凸構造を有するようにしてもよい。このn型単結晶シリコン基板1は、図2(d)における状態での基板を示し、一方の基板表面つまり裏面1B側にn型の不純物拡散成分を含むn型の拡散源層4aを有し、もう一方の基板表面つまり受光面1A側に第1導電型とは逆導電型のp型拡散層2を有する基板である。   A solar cell is formed through the above steps, and the impurity element diffusion method of Embodiment 1 will be described in detail. FIG. 4 corresponds to the substrate 107 inserted into the child boat 108 in FIG. FIG. 4 shows a state in which the solar cell forming substrate 10 and the diffusion control substrate 20 which are substrates to be processed are viewed from the substrate alignment direction. The solar cell forming substrate 10 is an n-type single crystal silicon substrate 1 on which a diffusion source for forming a solar cell is formed. As shown in FIG. A p-type diffusion layer 2 and a silicon oxide layer 3 are formed on the light receiving surface 1A side, and an n-type diffusion source layer 4a is formed on the back surface 1B side. The substrate 107 placed on the child boat 108 is composed of a type single crystal silicon substrate 1 and a diffusion control substrate 20 made of a non-doped single crystal silicon substrate having the same size as the n type single crystal silicon substrate 1. Yes. Although the diffusion control substrate 20 is a substrate having a flat surface, the diffusion control substrate 20 may have an uneven structure similar to the texture 1T of the n-type single crystal silicon substrate 1 shown in FIG. This n-type single crystal silicon substrate 1 shows the substrate in the state shown in FIG. 2D, and has an n-type diffusion source layer 4a containing an n-type impurity diffusion component on one substrate surface, that is, the back surface 1B side. The substrate having the p-type diffusion layer 2 of the opposite conductivity type to the first conductivity type on the other substrate surface, that is, the light receiving surface 1A side.

拡散制御基板20としてノンドープの単結晶シリコン基板を用いた場合、拡散制御基板20からの不純物の拡散がないため、n型単結晶シリコン基板1に戻る不純物量が増えることがなく、制御性が良好であるという特徴がある。また、太陽電池形成用基板10に用いられるn型単結晶シリコン基板1と同一の単結晶引上げ工程で得られたインゴットの端部から切り出したウエハのうち、欠陥を持つ不良ウエハを用いても良い。この場合、太陽電池形成工程におけるテクスチャー形成工程まで同様にして行い、これを拡散制御基板として使用することで、テクスチャーを持つ拡散制御基板20を得ることができる。また製造工数を増大することなく、本来、棄却する不良ウエハを用いることができ、コストの増大を招くことなく使用可能である。またこの拡散制御基板20は熱拡散炉の洗浄工程で治具と一緒に洗浄してもよいし、太陽電池形成用基板10の洗浄工程とともに洗浄することで、繰り返し使用可能である。   When a non-doped single crystal silicon substrate is used as the diffusion control substrate 20, since there is no diffusion of impurities from the diffusion control substrate 20, the amount of impurities returning to the n-type single crystal silicon substrate 1 does not increase, and controllability is good. There is the feature that it is. Further, a defective wafer having a defect may be used among the wafers cut out from the end portion of the ingot obtained in the same single crystal pulling process as the n-type single crystal silicon substrate 1 used for the solar cell forming substrate 10. . In this case, the diffusion control substrate 20 having a texture can be obtained by performing the same process up to the texture formation step in the solar cell formation step and using this as the diffusion control substrate. Further, a defective wafer to be rejected can be used without increasing the number of manufacturing steps, and can be used without increasing the cost. Further, the diffusion control substrate 20 may be cleaned together with the jig in the cleaning process of the thermal diffusion furnace, or can be repeatedly used by cleaning together with the cleaning process of the solar cell forming substrate 10.

また、拡散制御基板20として、拡散工程で形成される拡散層と同一の不純物元素を同等の濃度で含有するウエハを用いた場合は、より高精度の不純物濃度を持つ拡散を実現することが可能となる。   Further, when a wafer containing the same impurity element at the same concentration as the diffusion layer formed in the diffusion process is used as the diffusion control substrate 20, it is possible to realize diffusion with a higher precision impurity concentration. It becomes.

子ボート108に、太陽電池形成用基板10である、n型の拡散源層4aを形成したn型単結晶シリコン基板1と拡散制御基板20とを配置する方法は、まず、2枚の太陽電池形成用基板10を、n型の拡散源層4aが外側を向き、p型拡散層2が内側を向くように並べ、次にこれら2枚の太陽電池形成用基板10の両側に拡散制御基板20を1枚ずつ配置し、さらにその次には2枚の太陽電池形成用基板10を、n型の拡散源層4aが外側を向き、p型拡散層2が内側を向くようにして繰り返し並べて配置する。ここで受光面1A側のp型拡散層2は、p型拡散源であるボロン層2aが熱処理によりn型単結晶シリコン基板1表面に拡散されて拡散層となったものであるが、n型拡散層を形成する際の熱処理温度が当該p型不純物の拡散温度以上である場合は、さらに拡散源としても作用することになる。   The method of disposing the n-type single crystal silicon substrate 1 on which the n-type diffusion source layer 4a is formed and the diffusion control substrate 20 as the solar cell forming substrate 10 and the diffusion control substrate 20 on the child boat 108 is as follows. The formation substrates 10 are arranged so that the n-type diffusion source layer 4a faces outward and the p-type diffusion layer 2 faces inward, and then the diffusion control substrate 20 is placed on both sides of the two solar cell formation substrates 10. Are arranged one by one, and then two solar cell forming substrates 10 are repeatedly arranged side by side with the n-type diffusion source layer 4a facing outward and the p-type diffusion layer 2 facing inward. To do. Here, the p-type diffusion layer 2 on the light receiving surface 1A side is a diffusion layer formed by diffusing the boron layer 2a, which is a p-type diffusion source, to the surface of the n-type single crystal silicon substrate 1 by heat treatment. When the heat treatment temperature when forming the diffusion layer is equal to or higher than the diffusion temperature of the p-type impurity, it also acts as a diffusion source.

このようにして配置された複数の太陽電池形成用基板10を配列した被処理基板群と拡散制御基板20とを載置した子ボート108を、親ボート116上に載置し、石英チューブ100内へ移送する。石英チューブ101ではヒーター110で熱を加えることにより、拡散源層4aを熱拡散させる。ヒーターで加熱した際、拡散源層4aから基板内部に拡散する成分の他に基板外部に外方拡散する成分が存在する。太陽電池形成用基板10であるn型単結晶シリコン基板1の拡散源層4aは拡散制御基板20と向かい合っているため、拡散制御基板20には隣接する左右の拡散源層4aからの外方拡散成分が付着するが、拡散制御基板20が障壁の役割を果たすために、隣接するn型単結晶シリコン基板1の基板同士の外方拡散は互いに及ぶ程度に抑制されることになる。   A child boat 108 on which a substrate group to be processed on which a plurality of solar cell forming substrates 10 arranged in this manner are arranged and a diffusion control substrate 20 is placed is placed on a parent boat 116, and the quartz tube 100 Transfer to In the quartz tube 101, the diffusion source layer 4 a is thermally diffused by applying heat with the heater 110. When heated by a heater, there are components that diffuse outward from the substrate in addition to components that diffuse from the diffusion source layer 4a into the substrate. Since the diffusion source layer 4a of the n-type single crystal silicon substrate 1 that is the solar cell forming substrate 10 faces the diffusion control substrate 20, the diffusion control substrate 20 is diffused outwardly from the left and right diffusion source layers 4a. Although the components adhere, since the diffusion control substrate 20 serves as a barrier, the outward diffusion between the adjacent n-type single crystal silicon substrates 1 is suppressed to the extent of reaching each other.

なお、拡散制御基板20に関して、表面に凹凸構造のある基板を用いた際には、表面がより平坦な構造の基板を用いる場合に比べて、図3(a)の状態で拡散制御基板20と隣接するn型単結晶シリコン基板1において方向A1から測定したシート抵抗値が低くなり、かつ面内均一性が高いという効果が得られる。かかる効果は、表面が凹凸構造である場合には表面がより平坦な構造の場合に比べて基板の表面積が大きいことによると考えられる。POCl3などの気相によって拡散制御基板20に堆積するリンの量は、拡散制御基板20の表面積が大きい場合には、表面積の小さい場合に比べて多いために、拡散制御基板20に堆積したリンが隣接する太陽電池形成用基板10を構成するn型単結晶シリコン基板1に対して堆積させる効果をもたらすと考えられる。 As for the diffusion control substrate 20, when a substrate having a concavo-convex structure on the surface is used, the diffusion control substrate 20 and the diffusion control substrate 20 in the state of FIG. In the adjacent n-type single crystal silicon substrate 1, the sheet resistance value measured from the direction A <b> 1 is low, and the in-plane uniformity is high. Such an effect is considered to be due to the fact that the surface area of the substrate is larger when the surface has a concavo-convex structure than when the surface is a flatter structure. The amount of phosphorus deposited on the diffusion control substrate 20 by a gas phase such as POCl 3 is larger when the surface area of the diffusion control substrate 20 is larger than when the surface area is small. Is considered to bring about an effect of depositing on the n-type single crystal silicon substrate 1 constituting the adjacent solar cell forming substrate 10.

実施の形態1では、基板面内で選択的な抵抗パターンの拡散層を形成する場合に、低抵抗領域形成のために使用する拡散源層4aによって生じる外方拡散を抑制することが目的であるが、図9に断面図を示すように、拡散制御基板20として表面に凹凸構造のある基板を用いた際には、POCl3が拡散源層4aの拡散剤による低抵抗効果を高める効果があり、拡散剤を低減させることが可能であるといえる。なお、高抵抗での制御には拡散制御基板20を表面がより平坦な構造の基板とすると良い。 In the first embodiment, when a diffusion layer having a selective resistance pattern is formed in the substrate surface, an object is to suppress outward diffusion caused by the diffusion source layer 4a used for forming the low resistance region. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9, when a substrate having a concavo-convex structure on the surface is used as the diffusion control substrate 20, POCl 3 has the effect of increasing the low resistance effect by the diffusion agent of the diffusion source layer 4a. It can be said that the diffusing agent can be reduced. For high resistance control, the diffusion control substrate 20 is preferably a substrate having a flatter surface.

以上説明したように実施の形態1の不純物拡散装置を用いた不純物拡散方法によれば、太陽電池形成用基板10を形成するための半導体基板からの外方拡散は主として拡散制御基板20に生じ、他のn型単結晶シリコン基板1への外方拡散を抑制することが可能となる。   As described above, according to the impurity diffusion method using the impurity diffusion device of the first embodiment, the outward diffusion from the semiconductor substrate for forming the solar cell forming substrate 10 mainly occurs in the diffusion control substrate 20, Outdiffusion to other n-type single crystal silicon substrates 1 can be suppressed.

また、実施の形態1で用いた不純物拡散装置によれば、太陽電池形成用基板10の第1主面である受光面10Aと拡散制御基板20との間に形成される第1の間隔は、第2主面である裏面10B同士の間に形成される第2の間隔よりも大きくするのが望ましい。これにより、対向する第2導電型の基板面への拡散剤の外方拡散による回り込みの影響が抑制される。   Further, according to the impurity diffusion device used in the first embodiment, the first interval formed between the light receiving surface 10A, which is the first main surface of the solar cell forming substrate 10, and the diffusion control substrate 20 is: It is desirable to make it larger than the second interval formed between the back surfaces 10B as the second main surface. Thereby, the influence of the wraparound due to the outward diffusion of the diffusing agent to the opposing second conductivity type substrate surface is suppressed.

実施の形態1で用いた不純物拡散装置によれば、裏面10Bに選択的に形成されたドーパントペーストから効率よく選択拡散が実現される。また、裏面10Bへの不純物拡散を実現する不純物拡散源は、気体を含み、POCl3から析出したリン層から低濃度のn型拡散層5が形成される。 According to the impurity diffusion device used in the first embodiment, selective diffusion is efficiently realized from the dopant paste selectively formed on the back surface 10B. An impurity diffusion source that realizes impurity diffusion to the back surface 10B contains gas, and the low-concentration n-type diffusion layer 5 is formed from the phosphorus layer deposited from POCl 3 .

なお、拡散制御基板20としては、テクスチャーを形成したノンドープの単結晶シリコン基板に限定されることなく、例えばドープト単結晶シリコン、多結晶シリコンをはじめとするシリコン系基板、あるいは石英などの基板を用いることが可能である。   Note that the diffusion control substrate 20 is not limited to a textured non-doped single crystal silicon substrate, and for example, doped single crystal silicon, a silicon-based substrate such as polycrystalline silicon, or a substrate such as quartz is used. It is possible.

実施の形態2.
実施の形態2にかかる不純物拡散方法は、実施の形態1と比較して拡散源層と拡散層の構成に特徴を有する。実施の形態1ではn型の拡散源層を用いた選択拡散を行ったが実施の形態2ではp型の拡散源層をも用いた選択拡散を行う。以下に、実施の形態2の太陽電池の製造方法を説明する。
Embodiment 2. FIG.
The impurity diffusion method according to the second embodiment has a feature in the configuration of the diffusion source layer and the diffusion layer as compared with the first embodiment. In the first embodiment, selective diffusion using an n-type diffusion source layer is performed. In the second embodiment, selective diffusion using a p-type diffusion source layer is also performed. Below, the manufacturing method of the solar cell of Embodiment 2 is demonstrated.

図10は、実施の形態2の太陽電池の製造方法で形成された太陽電池を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A断面図である。図11(a)から(d)および図12(a)から(c)は、実施の形態2の太陽電池の製造方法を示す工程断面図である。図13および図14は、実施の形態2の太陽電池の製造方法における拡散工程を示す模式図、図15は、実施の形態2の太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。   10A and 10B are diagrams showing a solar cell formed by the method for manufacturing a solar cell according to the second embodiment. FIG. 10A is a top view, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 11 (a) to 11 (d) and FIGS. 12 (a) to 12 (c) are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment. FIG. 13 and FIG. 14 are schematic diagrams showing a diffusion step in the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment, and FIG. 15 is a flowchart showing the method for manufacturing the solar cell of the second embodiment.

本実施の形態の太陽電池は、選択的に第1導電型の不純物拡散源の形成された半導体基板に、第1導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第1導電型の不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第1導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成する第1拡散工程と、第1主面に、第1導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成し、かつ第2主面に選択的に第2導電型の不純物拡散源の形成された半導体基板に、第2導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第2導電型の不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第2導電型の高濃度拡散層と、第2導電型の低濃度拡散層とを形成する第2拡散工程とで得られる。   The solar cell of this embodiment selectively supplies the first conductivity type impurity having a lower concentration than the first conductivity type impurity diffusion source to the semiconductor substrate on which the first conductivity type impurity diffusion source is formed. However, impurity diffusion is performed to form a first conductivity type high concentration diffusion layer and a first conductivity type low concentration diffusion layer, and a first conductivity type high concentration is formed on the first main surface. A diffusion layer and a first conductivity type low-concentration diffusion layer are formed, and a second conductivity type impurity diffusion is formed in a semiconductor substrate on which a second conductivity type impurity diffusion source is selectively formed on the second main surface. Second diffusion step of forming a second conductivity type high concentration diffusion layer and a second conductivity type low concentration diffusion layer by performing impurity diffusion while supplying a second conductivity type impurity having a lower concentration than the source And obtained.

まず、スタートステップS000で、図11(a)に示すように、実施の形態1の図2(a)と同様に半導体基板であるn型単結晶シリコン基板11を用意する。   First, in start step S000, as shown in FIG. 11A, an n-type single crystal silicon substrate 11 which is a semiconductor substrate is prepared as in FIG. 2A of the first embodiment.

図11(b)では図2(b)と同様に、ステップS101で、このn型単結晶シリコン基板11の表面にテクスチャー11Tと呼ばれる凹凸構造を形成する。   In FIG. 11B, as in FIG. 2B, an uneven structure called texture 11T is formed on the surface of the n-type single crystal silicon substrate 11 in step S101.

凹凸構造を形成した後、図11(c)に示すようにn型単結晶シリコン基板11の片面にp型の拡散源層12aをペーストなどにより形成し、ステップS102で、図6と同様の石英チューブ炉を用いた不純物拡散装置で熱を加えて拡散させる。   After forming the concavo-convex structure, as shown in FIG. 11C, a p-type diffusion source layer 12a is formed on one surface of the n-type single crystal silicon substrate 11 with a paste or the like. In step S102, the same quartz as in FIG. It is diffused by applying heat with an impurity diffusion apparatus using a tube furnace.

次に、酸化シリコン層の形成ステップS103で、ボロン層13および酸化シリコン層14をこの順番で常圧化学気相成長法を用いて形成することで図11(d)に示すような構造が得られる。ボロン層13の層厚は30nm以上50nm以下とし、酸化シリコン層14の層厚は50nm以上500nm以下とするとよい。ボロン層13、酸化シリコン層14を形成した際に、次に基板を加熱することで、ボロンを拡散させボロン層13は低濃度のp型拡散層となる。   Next, in step S103 of forming a silicon oxide layer, the boron layer 13 and the silicon oxide layer 14 are formed in this order using the atmospheric pressure chemical vapor deposition method, thereby obtaining a structure as shown in FIG. It is done. The boron layer 13 may have a thickness of 30 nm to 50 nm, and the silicon oxide layer 14 may have a thickness of 50 nm to 500 nm. When the boron layer 13 and the silicon oxide layer 14 are formed, the substrate is then heated to diffuse boron, and the boron layer 13 becomes a low-concentration p-type diffusion layer.

次に、n型拡散源層および拡散層形成ステップS104で図12(a)に示すように高濃度のn型の拡散源層15aを形成した後、拡散させ高濃度のn型拡散層15および低濃度のn型拡散層16を形成する。なお、拡散源層15aは後述するリンと同じn型とする。続いて気相でリンを熱拡散させることで、基板面内で選択的な抵抗パターンの拡散層を形成することができる。なお、前述したn型拡散源層15aは、例えばペースト印刷を施すなどすると良い。また気相でのリン拡散は例えば気相POCl3などを用いることができる。 Next, as shown in FIG. 12A, in the n-type diffusion source layer and diffusion layer forming step S104, a high-concentration n-type diffusion source layer 15a is formed, and then diffused, and the high-concentration n-type diffusion layer 15 and A low concentration n-type diffusion layer 16 is formed. Note that the diffusion source layer 15a is the same n-type as phosphorus described later. Subsequently, phosphorus is thermally diffused in the gas phase, whereby a diffusion layer having a selective resistance pattern can be formed in the substrate surface. The n-type diffusion source layer 15a described above is preferably subjected to paste printing, for example. For the phosphorus diffusion in the gas phase, for example, gas phase POCl 3 can be used.

ここで、気相でのリン拡散を実施した際、基板の両面にリンの拡散層が形成され、さらに基板表面付近にはリンの高濃度層が形成されるため、基板の片面である受光面11Aであるボロン層形成面あるいは基板の厚さ方向のリンと基板のもう片面である裏面11Bすなわちn型の拡散源層15aを形成した面のリンの高濃度層を例えばHFなどを用いて除去することにより、図12(b)に示すような構造が得られる。低濃度のn型拡散層16は気相により形成されたリンを含有する拡散源からの拡散で形成される。   Here, when phosphorous diffusion is carried out in the gas phase, a phosphorous diffusion layer is formed on both sides of the substrate, and a high concentration layer of phosphorous is formed near the substrate surface. The boron layer forming surface 11A or the phosphorus in the thickness direction of the substrate and the back surface 11B which is the other surface of the substrate, that is, the high concentration layer of phosphorus on the surface on which the n-type diffusion source layer 15a is formed are removed using, for example, HF By doing so, a structure as shown in FIG. 12B is obtained. The low concentration n-type diffusion layer 16 is formed by diffusion from a diffusion source containing phosphorus formed by a gas phase.

なお、図12(b)には酸化シリコン層14を記載してあるが、前述のHFなどの処理の際に除去してしまっても良い。次に図12(c)に示すように、パッシベーション膜17aと17bを形成する。パッシベーション膜17aと17bとしては例えば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜などの絶縁膜を用いてもよく、またこれらの積層構造としてもよい。   Although FIG. 12B shows the silicon oxide layer 14, it may be removed during the above-described processing such as HF. Next, as shown in FIG. 12C, passivation films 17a and 17b are formed. As the passivation films 17a and 17b, for example, an insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film may be used, or a laminated structure thereof may be used.

ステップS105で、パッシベーション膜17aと17bを形成する。この後、電極パターン形成ステップS106で、パッシベーション膜17a,17b上に金属ペーストで構成される集電電極18a,18bをスクリーン印刷法で形成する。受光面側の集電電極18aの幅は遮光を抑えるためには狭いほどよいが、抵抗が増加してしまう。したがって受光面側の集電電極18aは層厚が大きいことが望ましく、同じパターンで繰り返して重ねるようにスクリーン印刷する方法を用いてもよい。本実施の形態では受光面側の集電電極18aの幅を70μm、層厚を40μmとした。なお、スクリーン印刷の他に、めっき法などを使用してもよい。裏面側の集電電極18bはパッシベーション膜17b上に全面印刷で形成することもできる。受光面側の集電電極18a,裏面側の集電電極18bの印刷後、焼成ステップS107で焼成をおこない、ファイアスルーにより集電電極18a,18bはパッシベーション膜17a,17bを貫通してそれぞれ高濃度のp型拡散層12および高濃度のn型拡散層15にコンタクトする。   In step S105, passivation films 17a and 17b are formed. Thereafter, in electrode pattern forming step S106, current collecting electrodes 18a and 18b made of metal paste are formed on the passivation films 17a and 17b by screen printing. The width of the current collecting electrode 18a on the light receiving surface side is preferably as narrow as possible in order to suppress light shielding, but the resistance increases. Therefore, it is desirable that the current collecting electrode 18a on the light receiving surface side has a large layer thickness, and a screen printing method may be used so as to repeatedly overlap the same pattern. In the present embodiment, the collector electrode 18a on the light receiving surface side has a width of 70 μm and a layer thickness of 40 μm. In addition to screen printing, a plating method or the like may be used. The current collecting electrode 18b on the back side can also be formed on the passivation film 17b by printing on the entire surface. After printing the current collecting electrode 18a on the light receiving surface side and the current collecting electrode 18b on the back surface side, firing is performed in a firing step S107, and the current collecting electrodes 18a and 18b penetrate through the passivation films 17a and 17b by the fire-through, respectively. The p-type diffusion layer 12 and the high-concentration n-type diffusion layer 15 are contacted.

以上の工程で太陽電池が形成されるが、実施の形態2の不純物元素の拡散方法について詳細に説明する。図13は図8において子ボート108に挿入された基板を、基板の整列方向から見た場合の様子を示す。実施の形態2での拡散制御基板20は太陽電池形成用基板10と同じ大きさの拡散制御基板20から構成されているが、拡散制御基板20は凹凸構造を有することに特徴がある。太陽電池形成用基板10は、図11(c)における状態での基板を示し、一方の基板表面にp型の不純物拡散成分を含むp型の拡散源層12aを有する基板である。また拡散制御基板20としては、実施の形態1で用いたのと同様であり、例えばシリコンまたは石英などの基板であれば良い。子ボート108に太陽電池形成用基板10と拡散制御基板20を配置する方法は、まず、2枚の太陽電池形成用基板10を、p型の拡散源層12aが外側を向くように並べ、次に前述の2枚の太陽電池用基板の両側に拡散制御基板20を1枚ずつ配置し、さらにその次には2枚の太陽電池形成用基板10を、p型の拡散源層12aが外側を向くようにして繰り返し並べて配置する。   Although the solar cell is formed through the above steps, the impurity element diffusion method of Embodiment 2 will be described in detail. FIG. 13 shows a state where the substrate inserted into the sub boat 108 in FIG. 8 is viewed from the substrate alignment direction. The diffusion control substrate 20 in the second embodiment is composed of the diffusion control substrate 20 having the same size as the solar cell forming substrate 10, but the diffusion control substrate 20 is characterized by having an uneven structure. The solar cell forming substrate 10 is a substrate in the state shown in FIG. 11C, and has a p-type diffusion source layer 12a including a p-type impurity diffusion component on one substrate surface. The diffusion control substrate 20 is the same as that used in the first embodiment, and may be a substrate such as silicon or quartz. The method of arranging the solar cell forming substrate 10 and the diffusion control substrate 20 on the child boat 108 is as follows. First, the two solar cell forming substrates 10 are arranged so that the p-type diffusion source layer 12a faces outward, and then In addition, one diffusion control substrate 20 is arranged on both sides of the two solar cell substrates described above, and then two solar cell forming substrates 10 are arranged, and a p-type diffusion source layer 12a is arranged outside. Arrange them repeatedly so that they face each other.

このようにして配置された複数の太陽電池用基板10および拡散制御基板20を載置した子ボート108を、親ボート116上に載置し、石英チューブ101内へ移送する。石英チューブ101ではヒーター110で熱を加えることにより、p型の拡散源層12aを熱拡散させる。ヒーター110で加熱した際、p型の拡散源層12aから基板内部に拡散する成分の他に基板外部に外方拡散する成分が存在する。太陽電池形成用基板10のp型の拡散源層12aは拡散制御基板20と向かい合っているため、拡散制御基板20には隣接する左右のp型の拡散源層12aからの外方拡散成分が付着するが、拡散制御基板20が障壁の役割を果たすために、隣接する太陽電池形成用基板10の基板同士の外方拡散は互いに及ぶ程度が抑制されることになる。   The child boat 108 on which the plurality of solar cell substrates 10 and the diffusion control substrate 20 arranged in this manner are placed is placed on the parent boat 116 and transferred into the quartz tube 101. In the quartz tube 101, the p-type diffusion source layer 12 a is thermally diffused by applying heat with the heater 110. When heated by the heater 110, there is a component that diffuses outward from the substrate in addition to a component that diffuses from the p-type diffusion source layer 12a into the substrate. Since the p-type diffusion source layer 12a of the solar cell forming substrate 10 faces the diffusion control substrate 20, the outward diffusion components from the adjacent left and right p-type diffusion source layers 12a adhere to the diffusion control substrate 20. However, since the diffusion control substrate 20 serves as a barrier, the outward diffusion between the substrates of the adjacent solar cell formation substrates 10 is suppressed from reaching each other.

図14は図8において子ボート108に挿入された図12(a)の状態にある太陽電池形成用基板10を、基板の整列方向から見た場合の様子を示す。本実施の形態での拡散制御基板30は太陽電池形成用基板10と同じ大きさの基板から構成されているが、拡散制御基板30は凹凸構造を有することに特徴がある。太陽電池形成用10は、図12(a)における状態での基板を示し、一方の基板表面にp型の不純物拡散成分を含む拡散源層12aと同じp型の不純物拡散成分を含むp型拡散層12aを有し、他方の基板表面にn型の不純物拡散成分を含むn型の拡散源層15aを有する基板である。また拡散制御基板30としては例えばシリコンや石英などの基板であれば良い。子ボート108に太陽電池形成用基板10と拡散制御基板30を配置する方法は、まず、2枚の太陽電池形成用基板10を、n型の拡散源層15aが外側を向くように並べ、次に前述の2枚の太陽電池形成用基板10の両側に拡散制御基板30を1枚ずつ配置し、さらにその次には2枚の太陽電池形成用基板10を、n型の拡散源層15aが外側を向くようにして繰り返し並べて配置する。   FIG. 14 shows a state in which the solar cell forming substrate 10 in the state of FIG. 12A inserted in the child boat 108 in FIG. 8 is viewed from the substrate alignment direction. Although the diffusion control board 30 in this Embodiment is comprised from the board | substrate of the same magnitude | size as the solar cell formation board | substrate 10, the diffusion control board 30 has the characteristic in having an uneven structure. Solar cell forming 10 shows the substrate in the state shown in FIG. 12A, and the p-type diffusion containing the same p-type impurity diffusion component as the diffusion source layer 12a containing the p-type impurity diffusion component on one substrate surface. This is a substrate having a layer 12a and an n-type diffusion source layer 15a containing an n-type impurity diffusion component on the other substrate surface. The diffusion control substrate 30 may be a substrate such as silicon or quartz. The method of disposing the solar cell forming substrate 10 and the diffusion control substrate 30 on the sub-boat 108 is as follows. First, the two solar cell forming substrates 10 are arranged so that the n-type diffusion source layer 15a faces the outside. In addition, one diffusion control substrate 30 is disposed on each side of the two solar cell formation substrates 10 described above, and then two solar cell formation substrates 10 are arranged with an n-type diffusion source layer 15a. Arrange them repeatedly so that they face outward.

このようにして配置された複数の太陽電池形成用基板10と、間挿用の拡散制御基板30とを載置した子ボート108を、親ボート116上に載置し、石英チューブ100内へ移送する。石英チューブ101ではヒーター110で熱を加えることにより、拡散源層5aを熱拡散させる。ヒーター110で加熱した際、n型の拡散源層15aから基板内部に拡散する成分の他に基板外部に外方拡散する成分が存在する。太陽電池形成用基板10のn型の拡散源層15aは拡散制御基板30と向かい合っているため、拡散制御基板30には隣接する左右のn型の拡散源層15aからの外方拡散成分が付着するが、拡散制御基板30が障壁の役割を果たすために、近接する太陽電池形成用基板10の基板同士の外方拡散は互いに及ぶ程度が抑制されることになる。   The child boat 108 on which the plurality of solar cell forming substrates 10 and the interpolating diffusion control substrate 30 placed in this manner are placed is placed on the parent boat 116 and transferred into the quartz tube 100. To do. In the quartz tube 101, the diffusion source layer 5 a is thermally diffused by applying heat with the heater 110. When heated by the heater 110, there is a component that diffuses outward from the substrate in addition to a component that diffuses from the n-type diffusion source layer 15a into the substrate. Since the n-type diffusion source layer 15a of the solar cell forming substrate 10 faces the diffusion control substrate 30, the outward diffusion components from the adjacent left and right n-type diffusion source layers 15a adhere to the diffusion control substrate 30. However, since the diffusion control substrate 30 serves as a barrier, the extent of the outward diffusion between the adjacent solar cell forming substrates 10 is suppressed.

このようにして得られた太陽電池では、裏面10Bにおける第1導電型の不純物つまりボロンの濃度が、受光面10Aにおける高濃度の領域以外のボロン濃度よりも低くなっている。これは、対向する基板面への拡散剤の外方拡散による回り込みの影響が抑制される結果、不純物の形成を防ぐことができたためである。したがって、リーク電流の発生を抑制することができる。   In the solar cell thus obtained, the concentration of the first conductivity type impurity, that is, boron on the back surface 10B is lower than the boron concentration other than the high concentration region on the light receiving surface 10A. This is because the formation of impurities could be prevented as a result of suppressing the influence of wraparound due to the outward diffusion of the diffusing agent to the opposing substrate surface. Therefore, generation of leakage current can be suppressed.

なお、拡散制御基板30として、表面に凹凸構造のある基板を用いた際には、表面がより平坦な構造の基板を用いる場合に比べて、図12(b)の状態で拡散制御基板30と隣接する太陽電池形成用基板10において方向A3から測定したシート抵抗値が低くなり、かつ面内均一性が良いという効果が得られる。上記の効果は、表面が凹凸構造の場合には表面がより平坦な構造の場合に比べて拡散制御基板30の表面積が大きいことによると考えられる。POCl3などの気相によって拡散制御基板30に堆積するリンの量は、拡散制御基板30の表面積が大きい場合には、表面積の小さい場合に比べて多いために、拡散制御基板30に堆積したリンが隣接する太陽電池形成用基板10に対して堆積させる効果をもたらすと考えられる。 When a substrate having a concavo-convex structure on the surface is used as the diffusion control substrate 30, the diffusion control substrate 30 and the substrate in the state of FIG. In the adjacent solar cell forming substrate 10, the sheet resistance value measured from the direction A <b> 3 is reduced, and the in-plane uniformity is good. The above effect is considered due to the fact that the surface area of the diffusion control substrate 30 is larger when the surface has an uneven structure than when the surface is a flatter structure. The amount of phosphorus deposited on the diffusion control substrate 30 by a gas phase such as POCl 3 is larger when the surface area of the diffusion control substrate 30 is larger than when the surface area is small. Is considered to bring about an effect of depositing on the adjacent solar cell forming substrate 10.

実施の形態2では、基板面内で選択的な低抵抗パターンの拡散層を形成する場合に、低抵抗領域形成のために使用する拡散剤によって生じる外方拡散を抑制することが目的であるが、拡散制御基板30として表面に凹凸構造のある基板を用いた際には、POCl3が拡散剤による低抵抗効果を高める効果があり、拡散剤を低減させることが可能であるといえる。なお、高抵抗での制御には拡散制御基板30を表面がより平坦な構造の基板とすると良い。 The purpose of Embodiment 2 is to suppress outward diffusion caused by a diffusing agent used for forming a low resistance region when a diffusion layer having a selective low resistance pattern is formed in the substrate surface. When a substrate having a concavo-convex structure on the surface is used as the diffusion control substrate 30, it can be said that POCl 3 has an effect of increasing the low resistance effect by the diffusing agent, and the diffusing agent can be reduced. For high resistance control, the diffusion control substrate 30 may be a substrate having a flatter surface.

また、拡散制御基板30としては、実施の形態1で用いた拡散制御基板20と同様、テクスチャーを形成したノンドープの単結晶シリコン基板に限定されることなく、例えばドープト単結晶シリコン、多結晶シリコンをはじめとするシリコン系基板、あるいは石英などの基板を用いることが可能である。   Further, the diffusion control substrate 30 is not limited to a non-doped single crystal silicon substrate having a texture formed, like the diffusion control substrate 20 used in the first embodiment. For example, doped single crystal silicon or polycrystalline silicon may be used. It is possible to use a silicon-based substrate such as quartz or a substrate such as quartz.

以上説明した実施の形態2の不純物拡散方法を用いた太陽電池の製造方法においては、図13に示した第1の拡散工程では、選択的に第1導電型の不純物拡散源の形成された半導体基板に、第1導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第1導電型の不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第1導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成する。そして図14に示した第2の拡散工程では、第1主面に、導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成し、かつ第2主面に選択的に第2導電型の不純物拡散源の形成された半導体基板に、第2導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第2導電型の不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第2導電型の高濃度拡散層と、第2導電型の低濃度拡散層とを形成する。   In the solar cell manufacturing method using the impurity diffusion method of the second embodiment described above, in the first diffusion step shown in FIG. 13, the semiconductor in which the first conductivity type impurity diffusion source is selectively formed. Impurity diffusion is performed while supplying a first conductivity type impurity having a lower concentration than the first conductivity type impurity diffusion source to the substrate, and a first conductivity type high concentration diffusion layer and a first conductivity type low concentration are provided. Forming a diffusion layer. In the second diffusion step shown in FIG. 14, a conductive type high concentration diffusion layer and a first conductivity type low concentration diffusion layer are formed on the first main surface, and selective on the second main surface. In addition, impurity diffusion is performed while supplying a second conductivity type impurity having a concentration lower than that of the second conductivity type impurity diffusion source to the semiconductor substrate on which the second conductivity type impurity diffusion source is formed. And a second conductivity type low concentration diffusion layer.

図13および図14に示したいずれの工程においても、凹凸構造を有する拡散制御基板20および凹凸構造を有する拡散制御基板30を用いているため、太陽電池形成用基板10からの外方拡散は主として隣接する拡散制御基板20および拡散制御基板30に生じ、他の太陽電池形成用基板10への外方拡散を抑制することが可能となる。ここで拡散制御基板20および拡散制御基板30の表面状態はそれぞれ適切な凹凸密度を持たせるように形成する。   In any of the steps shown in FIG. 13 and FIG. 14, the diffusion control substrate 20 having the concavo-convex structure and the diffusion control substrate 30 having the concavo-convex structure are used, and therefore, outward diffusion from the solar cell forming substrate 10 is mainly performed. It is possible to suppress the outward diffusion to other solar cell forming substrates 10 that occurs in the adjacent diffusion control substrate 20 and the diffusion control substrate 30. Here, the surface states of the diffusion control substrate 20 and the diffusion control substrate 30 are formed so as to have appropriate uneven density.

また、本実施の形態2においても、太陽電池形成用基板10の受光面10Aと拡散制御基板20との間に形成される第1の間隔は、裏面10B同士の間に形成される第2の間隔よりも大きくするのが望ましい。これにより、対向する第2導電型の基板面への拡散剤の外方拡散による回り込みの影響による異常拡散が抑制され、安定して、設計値通りの不純物濃度を持つ拡散層を効率よく形成することができる。   Also in the second embodiment, the first interval formed between the light receiving surface 10A of the solar cell forming substrate 10 and the diffusion control substrate 20 is the second interval formed between the back surfaces 10B. It is desirable to make it larger than the interval. As a result, abnormal diffusion due to the influence of wraparound due to outward diffusion of the diffusing agent on the opposing second conductivity type substrate surface is suppressed, and a diffusion layer having an impurity concentration as designed is stably and efficiently formed. be able to.

実施の形態3.
なお、実施の形態1および2においては、2枚の太陽電池形成用基板をp型拡散層形成面を内側にして配列して形成したが、図16に示すように、太陽電池形成用基板10の第1主面10A同士は直重ねして配置してもよい。太陽電池形成用基板10の第1主面10A同士に間隙を形成するのではなく、直重ねをする以外は実施の形態1と同様である。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the two solar cell forming substrates are arranged with the p-type diffusion layer forming surface inside, but as shown in FIG. 16, the solar cell forming substrate 10 is formed. The first main surfaces 10A may be arranged so as to overlap each other. The present embodiment is the same as Embodiment 1 except that a gap is not formed between the first main surfaces 10A of the solar cell forming substrate 10 but directly stacked.

実施の形態3によれば、対向する第2導電型の基板面への拡散剤の外方拡散による回り込みの影響が抑制できることに加えて、一度に処理できる基板の枚数が増えて量産効率が良くなる。なお図16では子ボート108を省略しているが、子ボートに太陽電池形成用基板10同士を直重ねできるように弾性体からなるホルダを追加してもよい。   According to the third embodiment, in addition to suppressing the influence of wraparound due to the outward diffusion of the diffusing agent to the opposing second conductivity type substrate surface, the number of substrates that can be processed at a time is increased and the mass production efficiency is improved. Become. In FIG. 16, the sub boat 108 is omitted, but a holder made of an elastic body may be added so that the solar cell forming substrates 10 can be directly stacked on the sub boat.

なお、図16は図4に示した実施の形態1の太陽電池の製造方法の変形例であるが、実施の形態2において、図13および図14に示した太陽電池の製造方法における拡散工程においても基板を直重ねして同様に配置した変形例も有効であることはいうまでもない。   FIG. 16 is a modification of the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment shown in FIG. 4, but in the diffusion step in the method for manufacturing the solar cell shown in FIGS. 13 and 14 in the second embodiment. Needless to say, a modification in which the substrates are directly stacked and arranged in the same manner is also effective.

また、以上の実施の形態1から3において、不純物拡散源を、ドーパントペーストとし、固相の拡散源とすることで、特に高濃度のn型拡散層4,15と低濃度のn型拡散層5,16を形成する場合などのセレクティブドープにおいて、扱いが容易で基板での拡散時に用いると有効性が高く、その際に有用性の高い印刷プロセスにおいてドーパントペーストの有効性が高い。   In the first to third embodiments described above, the impurity diffusion source is a dopant paste and a solid phase diffusion source, so that the high concentration n-type diffusion layers 4 and 15 and the low concentration n-type diffusion layer are particularly formed. In selective doping such as when forming 5 and 16, the handling is easy and it is highly effective when used at the time of diffusion on a substrate, and the effectiveness of the dopant paste is high in a highly useful printing process.

また、太陽電池の構成については実施の形態で用いた拡散型太陽電池に限定されることなく、ヘテロ接合型太陽電池など、適宜選択可能である。高温下での熱処理工程を含む太陽電池の製造方法に適用可能である。   Further, the configuration of the solar cell is not limited to the diffusion type solar cell used in the embodiment, and a heterojunction type solar cell can be appropriately selected. The present invention can be applied to a solar cell manufacturing method including a heat treatment step at a high temperature.

さらにまた、前記実施の形態では、太陽電池について説明したが、太陽電池に限定されることなく、第1主面と第2主面に別の導電型の拡散層を有する半導体装置にも適用可能であることはいうまでもない。   Furthermore, although the solar cell has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to the solar cell, but can be applied to a semiconductor device having a diffusion layer of another conductivity type on the first main surface and the second main surface. Needless to say.

1 n型単結晶シリコン基板、2a ボロン層、3 酸化シリコン層、4a 拡散源層、4 n型拡散層、5 低濃度のn型拡散層、6a,6b パッシベーション膜、7a,7b 集電電極、10 太陽電池形成用基板、20,30 拡散制御基板、11 n型単結晶シリコン基板、12a p型の拡散源層、13 ボロン層、14 酸化シリコン層、15a n型の拡散源層、15 高濃度のn型拡散層、16 低濃度のn型拡散層、17a,17b パッシベーション膜、18a,18b 集電電極、100 不純物拡散装置、101 石英チューブ、102 拡散用ガス導入管、103 拡散用ガス導入方向、104 拡散用ガス排出口、105 拡散用ガス排出方向、106a,106b ヒートバリア、107 基板、108 子ボート、109 端部、110 ヒーター、111 拡散用ガス発生装置、112 拡散源容器、113 液体拡散源、114 ソースガス導入管、115 キャリヤガス導入管、116 親ボート。   1 n-type single crystal silicon substrate, 2a boron layer, 3 silicon oxide layer, 4a diffusion source layer, 4 n-type diffusion layer, 5 low-concentration n-type diffusion layer, 6a, 6b passivation film, 7a, 7b current collecting electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solar cell formation substrate, 20, 30 Diffusion control substrate, 11 n-type single crystal silicon substrate, 12a p-type diffusion source layer, 13 boron layer, 14 silicon oxide layer, 15a n-type diffusion source layer, 15 high concentration N-type diffusion layer, 16 low-concentration n-type diffusion layer, 17a, 17b passivation film, 18a, 18b current collecting electrode, 100 impurity diffusion device, 101 quartz tube, 102 diffusion gas introduction tube, 103 diffusion gas introduction direction 104 diffusion gas discharge port, 105 diffusion gas discharge direction, 106a, 106b heat barrier, 107 substrate, 108 child boat, 109 end, 1 0 Heater, 111 diffusing gas generator, 112 diffusion source container 113 liquid diffusion source, 114 a source gas inlet pipe, 115 a carrier gas inlet, 116 a parent boat.

Claims (14)

第1導電型の不純物拡散源が形成された第1主面と、前記第1主面に対向する第2主面とを有する半導体基板に対し、
前記第2主面に対して、第2導電型の不純物拡散源を供給して、
前記第1主面に第1導電型拡散層、前記第2主面に第2導電型拡散層を形成する不純物拡散工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記第1主面を内側にして向かい合うようにそれぞれ2枚の前記半導体基板を配列して構成された第1および第2の被処理基板群間に、
前記1および第2の被処理基板群間で、前記第2主面が向かい合う位置に、少なくとも1枚の拡散制御基板を挟んで、熱処理を行う熱拡散工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
For a semiconductor substrate having a first main surface on which an impurity diffusion source of the first conductivity type is formed and a second main surface opposite to the first main surface,
Supplying a second conductivity type impurity diffusion source to the second main surface;
A method of manufacturing a semiconductor device including an impurity diffusion step of forming a first conductivity type diffusion layer on the first main surface and a second conductivity type diffusion layer on the second main surface,
Between the first and second target substrate groups configured by arranging the two semiconductor substrates so as to face each other with the first main surface facing inward,
A semiconductor device comprising: a heat diffusion step of performing a heat treatment by sandwiching at least one diffusion control substrate at a position where the second main surface faces between the first and second substrate groups to be processed. Production method.
前記拡散制御基板は、前記半導体基板の前記第2主面と対向する領域に凹凸を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion control substrate has irregularities in a region facing the second main surface of the semiconductor substrate. 前記第2主面と前記拡散制御基板との間に形成される第1の間隔は、前記第1主面同士の間に形成される第2の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。   The first interval formed between the second main surface and the diffusion control substrate is larger than a second interval formed between the first main surfaces. Or the manufacturing method of the semiconductor device of 2. 前記1および第2の被処理基板群は、前記半導体基板の前記第1主面同士を直重ねして配置されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second target substrate groups are arranged such that the first main surfaces of the semiconductor substrate are directly overlapped with each other. 5. Manufacturing method. 前記第1主面または前記第2主面の少なくとも一方の面は、選択的に不純物拡散がなされることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein impurity diffusion is selectively performed on at least one of the first main surface and the second main surface. 6. 前記第2導電型の不純物拡散源は、前記第2主面に選択的に形成されたドーパントペーストであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type impurity diffusion source is a dopant paste selectively formed on the second main surface. . 前記第2主面への不純物拡散を実現する不純物拡散源は、気体を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity diffusion source that realizes impurity diffusion into the second main surface includes a gas. 前記拡散制御基板は、前記半導体基板と同一素材で形成されたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion control substrate is formed of the same material as the semiconductor substrate. 前記拡散制御基板は、テクスチャーを有するシリコン基板であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion control substrate is a silicon substrate having a texture. 前記拡散制御基板は、テクスチャーの形成工程までを前記半導体基板と同一工程で形成された半導体ウエハであることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the diffusion control substrate is a semiconductor wafer formed in the same process as the semiconductor substrate up to a texture formation process. 前記熱拡散工程は、第2導電型不純物を含むガス雰囲気中で前記第2主面に第2導電型不純物を拡散するとともに、
前記第1主面に前記第1導電型の不純物拡散源から第1導電型不純物を拡散する工程であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The thermal diffusion step diffuses the second conductivity type impurity to the second main surface in a gas atmosphere containing the second conductivity type impurity,
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type impurity is diffused from the first conductivity type impurity diffusion source to the first main surface. 11. .
請求項1から11のいずれか1項の半導体装置の製造方法を含む太陽電池の製造方法であって、
前記熱拡散工程は、
第2導電型を有する半導体基板の第1主面に、第1導電型の不純物拡散源を形成する工程と、
前記半導体基板の第2主面上の一部に、第2導電型の不純物拡散源を供給して、
前記第1導電型の不純物拡散源と前記第2導電型の不純物拡散源とから前記第1導電型不純物および第2導電型不純物を前記半導体基板中に拡散させる拡散工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
It is a manufacturing method of the solar cell containing the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claim 1 to 11,
The thermal diffusion step includes
Forming a first conductivity type impurity diffusion source on a first main surface of a semiconductor substrate having a second conductivity type;
Supplying a second conductivity type impurity diffusion source to a part of the second main surface of the semiconductor substrate;
And a diffusion step of diffusing the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity into the semiconductor substrate from the first conductivity type impurity diffusion source and the second conductivity type impurity diffusion source. A method for manufacturing a solar cell.
前記拡散工程は、
選択的に第1導電型の不純物拡散源の形成された前記半導体基板に、前記第1導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第1導電型不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第1導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成する第1拡散工程と、
前記第1主面に、前記第1導電型の高濃度拡散層と、第1導電型の低濃度拡散層とを形成し、かつ前記第2主面に選択的に第2導電型の不純物拡散源の形成された前記半導体基板に、前記第2導電型の不純物拡散源よりも低濃度の第2導電型不純物を供給しながら、不純物拡散を行い、第2導電型の高濃度拡散層と、第2導電型の低濃度拡散層とを形成する第2拡散工程とを含むことを特徴とする請求項12に記載の太陽電池の製造方法。
The diffusion step includes
An impurity diffusion is performed while supplying a first conductivity type impurity having a concentration lower than that of the first conductivity type impurity diffusion source to the semiconductor substrate on which the first conductivity type impurity diffusion source is selectively formed. A first diffusion step of forming a high conductivity diffusion layer of one conductivity type and a low concentration diffusion layer of the first conductivity type;
The first conductivity type high concentration diffusion layer and the first conductivity type low concentration diffusion layer are formed on the first main surface, and the second conductivity type impurity diffusion is selectively formed on the second main surface. Impurity diffusion is performed while supplying a second conductivity type impurity having a lower concentration than the second conductivity type impurity diffusion source to the semiconductor substrate on which the source is formed, and a second conductivity type high concentration diffusion layer; The method for manufacturing a solar cell according to claim 12, further comprising a second diffusion step of forming a second conductivity type low-concentration diffusion layer.
請求項12または13に記載の太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池であって、
前記第2主面における前記第1導電型不純物の濃度が、前記第1主面における前記第1導電型不純物の濃度よりも低いことを特徴とする太陽電池。
A solar cell manufactured by the method for manufacturing a solar cell according to claim 12 or 13,
The solar cell, wherein a concentration of the first conductivity type impurity on the second main surface is lower than a concentration of the first conductivity type impurity on the first main surface.
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