JP2018174293A - Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device Download PDF

Info

Publication number
JP2018174293A
JP2018174293A JP2017197931A JP2017197931A JP2018174293A JP 2018174293 A JP2018174293 A JP 2018174293A JP 2017197931 A JP2017197931 A JP 2017197931A JP 2017197931 A JP2017197931 A JP 2017197931A JP 2018174293 A JP2018174293 A JP 2018174293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
type diffusion
semiconductor substrate
manufacturing
selective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017197931A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
鉄也 佐藤
Tetsuya Sato
鉄也 佐藤
成宜 清水
Nariyoshi Shimizu
成宜 清水
信敏 西條
Nobutoshi Saijo
信敏 西條
野尻 剛
Takeshi Nojiri
剛 野尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Publication of JP2018174293A publication Critical patent/JP2018174293A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a simple and convenient method for manufacturing a semiconductor substrate; a semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method; a solar battery device arranged by use of the semiconductor substrate, and having an excellent power generation efficiency; and a method for manufacturing the solar battery device.SOLUTION: A method for manufacturing a selective n-type diffusion layer-attached semiconductor substrate comprises: a step of forming a p-type diffusion layer 11 on a front principal face of a semiconductor substrate 10; a step of etching a rear principal face of the semiconductor substrate 10 after the step of forming the p-type diffusion layer 11; and an n-type diffusion layer-forming step after the etching step, which includes the steps of partially applying an n-type diffusion layer-forming composition to the rear principal face of the semiconductor substrate 10 to form a first n-type diffusion layer 13, and forming, on the rear principal face of the semiconductor substrate 10, a second n-type diffusion layer 14 having a donor element concentration lower than a donor element concentration of the first n-type diffusion layer 13.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体基板の製造方法、半導体基板、太陽電池素子、及び太陽電池素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor substrate manufacturing method, a semiconductor substrate, a solar cell element, and a solar cell element manufacturing method.

まず従来の太陽電池素子の製造工程の一例について説明する。
太陽電池用基板として広く用いられているp型シリコン結晶等の結晶インゴットから数百μmほどの厚さに切り出した半導体基板に対して、表面に凹凸(テクスチャ構造)を形成する。テクスチャ構造を形成することで、得られる太陽電池素子が効率よく光を吸収できる。続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において700℃〜900℃で数十分の熱処理を行って、p型半導体基板の表面に一様にn型拡散層を形成する。これによってp型半導体基板にpn接合を形成する。混合ガスを用いてリンの拡散を行った後に、p型半導体基板の裏面に形成された余分なn型拡散層をエッチングする。受光面のリン拡散層には、発生したキャリアの表面での再結合(表面再結合ともいう)を防ぐためSiO、Al、窒化ケイ素(SiN)等の膜をパッシベーション層として形成する。このパッシベーション層は集光率を高めるための反射防止膜として機能してもよい。最後に、受光面にAgを主成分とした電極組成物を、裏面にはAlを主成分とした電極組成物をそれぞれ塗布してこれを熱処理(焼成)してオーミックコンタクトを得る。このとき、p型半導体基板の裏側の表面にはAlによって高濃度のp型拡散層が形成される。この高濃度のp型拡散層は太陽電池特性を高める効果がある。
First, an example of a manufacturing process of a conventional solar cell element will be described.
Concavities and convexities (texture structure) are formed on the surface of a semiconductor substrate cut out to a thickness of about several hundred μm from a crystal ingot such as a p-type silicon crystal widely used as a substrate for solar cells. By forming the texture structure, the obtained solar cell element can absorb light efficiently. Subsequently, several tens of minutes of heat treatment is performed at 700 ° C. to 900 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen to form an n-type diffusion layer uniformly on the surface of the p-type semiconductor substrate. . Thereby, a pn junction is formed in the p-type semiconductor substrate. After diffusion of phosphorus using a mixed gas, an excess n-type diffusion layer formed on the back surface of the p-type semiconductor substrate is etched. A film of SiO 2 , Al 2 O 3 , silicon nitride (SiN x ) or the like is formed as a passivation layer in the phosphorous diffusion layer on the light receiving surface in order to prevent recombination (also referred to as surface recombination) on the surface of the generated carriers. To do. This passivation layer may function as an antireflection film for increasing the light collection rate. Finally, an electrode composition mainly composed of Ag is applied to the light receiving surface, and an electrode composition mainly composed of Al is applied to the back surface, and this is heat-treated (fired) to obtain an ohmic contact. At this time, a high-concentration p-type diffusion layer is formed of Al on the back surface of the p-type semiconductor substrate. This high-concentration p-type diffusion layer has the effect of improving the solar cell characteristics.

n型半導体基板を用いた太陽電池素子は、p型半導体基板を用いた太陽電池素子よりも発電効率が高いことが知られている。これは、n型半導体基板はp型半導体基板に比べてキャリアライフタイムが長く、酸素欠陥が少ないために高い発電効率を得られやすいためである。n型半導体基板を用いて太陽電池素子を作製する場合、pn接合を形成するためにホウ素等のアクセプタ元素を拡散させる工程を含むことがある。アクセプタ元素としてホウ素を用いる場合の拡散方法としては、三臭化ホウ素(BBr)ガス等を用いる方法、ホウ素を含有する塗布材料を用いる方法、イオン注入法などが知られている。 It is known that a solar cell element using an n-type semiconductor substrate has higher power generation efficiency than a solar cell element using a p-type semiconductor substrate. This is because an n-type semiconductor substrate has a longer carrier lifetime and fewer oxygen defects than a p-type semiconductor substrate, making it easy to obtain high power generation efficiency. When a solar cell element is manufactured using an n-type semiconductor substrate, a step of diffusing an acceptor element such as boron may be included in order to form a pn junction. Known diffusion methods using boron as an acceptor element include a method using boron tribromide (BBr 3 ) gas, a method using a coating material containing boron, and an ion implantation method.

n型半導体基板を用いた太陽電池素子として、両面受光型太陽電池素子が知られている。両面受光型太陽電池素子は一般に、基板の一方の面にアクセプタ元素を用いてp型拡散層を形成し、さらにもう一方の面にはリン等のドナー元素を用いて基板よりも濃度が高いn型拡散層を形成する。そして、両面において光を効率よく吸収しかつ電気を効率よく通すようにAgを主成分とした電極組成物を用いて電極を形成する。現在、両面受光型太陽電池素子は、基板の一方の面の全面に可能な限り均一にp型拡散層を形成することが求められている。そこで、アクセプタ元素としてホウ素を用いてp型拡散層を形成する場合にはBBrガス又は塗布材料が用いられることが多い。一方、リン等のドナー元素を用いてn型拡散層を形成する場合は、p型シリコン半導体基板を用いた太陽電池素子の製造に実績のあるPOClを含有するガスが用いられることが多い。 A double-sided light receiving solar cell element is known as a solar cell element using an n-type semiconductor substrate. In a double-sided solar cell element, a p-type diffusion layer is generally formed on one surface of a substrate using an acceptor element, and a donor element such as phosphorus is used on the other surface, and the concentration is higher than that of the substrate. A mold diffusion layer is formed. And an electrode is formed using the electrode composition which has Ag as a main component so that light may be absorbed efficiently on both surfaces, and electricity may be passed efficiently. Currently, a double-sided light-receiving solar cell element is required to form a p-type diffusion layer as uniformly as possible on the entire surface of one surface of a substrate. Therefore, when a p-type diffusion layer is formed using boron as an acceptor element, BBr 3 gas or a coating material is often used. On the other hand, when an n-type diffusion layer is formed using a donor element such as phosphorus, a gas containing POCl 3, which has a proven record in manufacturing a solar cell element using a p-type silicon semiconductor substrate, is often used.

一方、両面受光型太陽電池素子の発電効率を高める方法として、可能な限りn型拡散層のドナー元素の濃度を低くして、表面再結合を抑制する方法が知られている。ドナー元素の濃度が低すぎると電極部の抵抗が高くなり効率よく電気を取出せなくなるため、電極を形成する領域で基板のドナー元素の濃度を高くする、いわゆるセレクティブバックサーフェースフィールド(以下S-BSFと記す)構造を有することで発電効率を高めることができる。例えば、特許文献1ではS−BSF構造を形成した太陽電池素子が高い光電変換効率を有することが示されている。   On the other hand, as a method for increasing the power generation efficiency of the double-sided light-receiving solar cell element, there is known a method for suppressing surface recombination by reducing the concentration of the donor element in the n-type diffusion layer as much as possible. If the concentration of the donor element is too low, the resistance of the electrode portion becomes high and electricity cannot be extracted efficiently. Therefore, the concentration of the donor element in the substrate is increased in the region where the electrode is formed, so-called selective back surface field (hereinafter referred to as S-BSF). The power generation efficiency can be increased by having a structure. For example, Patent Document 1 shows that a solar cell element having an S-BSF structure has high photoelectric conversion efficiency.

S−BSFを形成する方法として、POClを含有するガスで一度全体的にリン濃度の高いリン拡散層を形成し、部分的にエッチングするエッチバック法、POClを含有するガスでリンシリケートガラス(以下PSGと記す)を形成してリン濃度の低いリン拡散層を形成した後、PSGの上からレーザーで局所的に加熱してリン濃度の高いリン拡散層を形成するレーザー法、リン元素を含有する塗布型の拡散材料を半導体基板の一部に印刷してリン濃度の高いリン拡散層を形成した後、塗布型の拡散材料を塗布していない部分にPOClを含有するガスでリン濃度の低いリン拡散層を形成する印刷法等が挙げられる。 As a method of forming S-BSF, an etch-back method in which a phosphorus diffusion layer having a high phosphorus concentration is formed once with a gas containing POCl 3 and partially etched, and a phosphorous silicate glass with a gas containing POCl 3 (Hereinafter referred to as PSG) to form a phosphorus diffusion layer having a low phosphorus concentration, and then a laser method in which a phosphorus diffusion layer having a high phosphorus concentration is formed by locally heating the PSG with a laser. After the coating type diffusion material contained is printed on a part of the semiconductor substrate to form a phosphorus diffusion layer having a high phosphorus concentration, the phosphorous concentration with a gas containing POCl 3 is applied to the portion where the coating type diffusion material is not applied. And a printing method for forming a low phosphorus diffusion layer.

特許第5885891号公報Japanese Patent No. 58858891

上述のように、BBrガス等のアクセプタ元素を含有するガスを用いてp型拡散層を形成する場合、半導体基板の外周全体にホウ素が拡散されるため、ドナー元素を拡散する面にもホウ素が拡散する。また、アクセプタ元素を含有する塗布材料を用いる場合でも、拡散処理過程でアクセプタ元素がドナー元素を拡散する面に飛散し、塗布材料を付与した領域以外へ拡散してしまう(アウトディフュージョンという)。アクセプタ元素が、ドナー元素を拡散する面に存在すると、太陽電池特性を大きく低下させる要因となる。 As described above, when a p-type diffusion layer is formed using a gas containing an acceptor element such as BBr 3 gas, boron is diffused over the entire outer periphery of the semiconductor substrate. Diffuses. Even when a coating material containing an acceptor element is used, the acceptor element scatters on the surface where the donor element is diffused during the diffusion process, and diffuses outside the region to which the coating material is applied (referred to as out-diffusion). If the acceptor element is present on the surface where the donor element is diffused, it becomes a factor that greatly reduces the solar cell characteristics.

また、S−BSFをエッチバック法により形成する場合、マスク形成、部分的エッチング、及びマスク除去が必要で、工程が煩雑になるという課題がある。レーザー法は、高い濃度のn型拡散層を形成するときに濃度の調整が難しいという課題がある。印刷法の場合、高い濃度のn型拡散層を形成するためには、高い温度で拡散処理する必要がある。そのため、半導体基板のn型拡散層を形成する面にアクセプタ元素が混在しやすくなり、発電効率に影響しやすくなるという課題がある。S−BSF構造を有して半導体基板のn型拡散層のドナー元素濃度を一部低くして発電効率を高めるには、基板のn型拡散層側の面がホウ素等のアクセプタ元素に汚染されないように制御することが求められる。   Further, when the S-BSF is formed by the etch back method, there is a problem that mask formation, partial etching, and mask removal are necessary, and the process becomes complicated. The laser method has a problem that it is difficult to adjust the concentration when forming a high concentration n-type diffusion layer. In the case of the printing method, in order to form a high concentration n-type diffusion layer, it is necessary to perform diffusion treatment at a high temperature. Therefore, there is a problem that the acceptor element is likely to be mixed on the surface of the semiconductor substrate where the n-type diffusion layer is formed, and the power generation efficiency is easily affected. In order to increase the power generation efficiency by partially reducing the donor element concentration of the n-type diffusion layer of the semiconductor substrate having the S-BSF structure, the surface on the n-type diffusion layer side of the substrate is not contaminated by an acceptor element such as boron. It is required to be controlled as follows.

特許文献1では、まずpn接合を有するシリコン基板を形成し、n型層の表面に保護膜として酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜からなるパッシベーション層を形成する。その後、エッチングペースト等を用いたエッチングによりパッシベーション層を部分的に開口し、開口領域にドナー元素を拡散させることによって、選択的な位置に高濃度n型拡散領域を形成している。この方法は、選択的な位置に高濃度のn型拡散層を形成する過程において、保護膜の形成、部分的エッチングによる開口等、煩雑な工程を有する。   In Patent Document 1, first, a silicon substrate having a pn junction is formed, and a passivation layer made of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed as a protective film on the surface of the n-type layer. Thereafter, the passivation layer is partially opened by etching using an etching paste or the like, and the donor element is diffused into the opening region, thereby forming a high-concentration n-type diffusion region at a selective position. This method has complicated steps such as formation of a protective film and opening by partial etching in the process of forming a high concentration n-type diffusion layer at a selective position.

上記に鑑み、本開示は、簡便な半導体基板の製造方法、該製造方法により製造される半導体基板、これを用いた発電効率に優れる太陽電池素子、及び太陽電池素子の製造方法の提供を課題とする。   In view of the above, it is an object of the present disclosure to provide a simple method for manufacturing a semiconductor substrate, a semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method, a solar cell element excellent in power generation efficiency using the same, and a method for manufacturing the solar cell element. To do.

前記課題を解決する手段は、以下の通りである。
<1> 半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する工程と、前記p型拡散層を形成する工程の後の、前記半導体基板の裏主面をエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後の、前記半導体基板の裏主面にn型拡散層形成組成物を部分的に付与して第一のn型拡散層を形成する工程、及び前記半導体基板の裏主面に前記第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層を形成する工程を含む、n型拡散層を形成する工程と、を有する、選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<2> 前記n型拡散層形成組成物が、酸化物として表示したとき、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有するガラス粒子を含有する、<1>に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<3> 前記n型拡散層形成組成物が、酸化物として表示したとき、P、SiO及びCaOを含有するガラス粒子と、分散媒と、を含有する<1>又は<2>に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<4> 前記エッチングに用いられるエッチング液が、酸溶液又はアルカリ溶液を含む、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<5> 前記エッチング液がフッ酸溶液と硝酸溶液の混合液を含む<4>に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<6> 前記エッチング液が水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液を含む<4>に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<7> 前記第二のn型拡散層がPOClを含有するガスを用いて形成される<1>〜<6>のいずれか1項に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
<8> <1>〜<7>のいずれか1項に記載の製造方法により製造される選択的n型拡散層付き半導体基板。
<9> <8>に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板と、前記選択的n型拡散層付き半導体基板上に設けられた電極と、を有する太陽電池素子。
<10> <1>〜<7>のいずれか1項に記載の製造方法により選択的n型拡散層を有する選択的n型拡散層付き半導体基板を製造する工程と、前記選択的n型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する、太陽電池素子の製造方法。
Means for solving the above problems are as follows.
<1> A step of forming a p-type diffusion layer on a front main surface of a semiconductor substrate, a step of etching a back main surface of the semiconductor substrate after the step of forming the p-type diffusion layer, and the etching step A step of forming a first n-type diffusion layer by partially applying an n-type diffusion layer forming composition to the back main surface of the semiconductor substrate, and the first on the back main surface of the semiconductor substrate. A step of forming an n-type diffusion layer including a step of forming a second n-type diffusion layer having a donor element concentration lower than that of the n-type diffusion layer of the n-type diffusion layer, with a selective n-type diffusion layer A method for manufacturing a semiconductor substrate.
<2> When the n-type diffusion layer forming composition is expressed as an oxide, at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , and SiO 2 At least one glass selected from K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3 The method for producing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to <1>, comprising glass particles containing a component substance.
<3> When the n-type diffusion layer forming composition is expressed as an oxide, it contains glass particles containing P 2 O 5 , SiO 2 and CaO, and a dispersion medium <1> or <2> The manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n type diffused layer of description.
<4> The method for producing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to any one of <1> to <3>, wherein an etching solution used for the etching includes an acid solution or an alkali solution.
<5> The method for producing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to <4>, wherein the etching solution contains a mixed solution of a hydrofluoric acid solution and a nitric acid solution.
<6> The method for producing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to <4>, wherein the etching solution contains an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution.
<7> The method for producing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to any one of <1> to <6>, wherein the second n-type diffusion layer is formed using a gas containing POCl 3. Method.
<8> A semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer manufactured by the manufacturing method according to any one of <1> to <7>.
<9> A solar cell element comprising: the semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to <8>; and an electrode provided on the semiconductor substrate with the selective n-type diffusion layer.
<10> A step of manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer having a selective n-type diffusion layer by the manufacturing method according to any one of <1> to <7>, and the selective n-type diffusion And a step of forming an electrode on the layer.

本開示によれば、簡便な半導体基板の製造方法、該製造方法により製造される半導体基板、これを用いた発電効率に優れる太陽電池素子、及び太陽電池素子の製造方法が提供される。   According to the present disclosure, a simple semiconductor substrate manufacturing method, a semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method, a solar cell element excellent in power generation efficiency using the semiconductor substrate, and a solar cell element manufacturing method are provided.

本開示の第一の実施形態に係る太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the manufacturing process of the solar cell element which concerns on 1st embodiment of this indication. 本開示の第二の実施形態に係る太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the manufacturing process of the solar cell element which concerns on 2nd embodiment of this indication. 太陽電池素子を受光面から見た平面図である。It is the top view which looked at the solar cell element from the light-receiving surface. 図3Aの一部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows a part of Drawing 3A.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合、原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not essential unless explicitly specified, unless otherwise clearly considered essential in principle. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto.

本開示において「工程」との語は、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において成分の「含有率」とは、特に記載がなければ、当該成分が含まれる組成物の全量を100質量%としたときの、当該成分の質量%を表す。
本開示において「層」又は「膜」との語は、当該層又は膜が存在する領域を平面図として観察したときに、当該領域の全面に形成されている場合に加え、当該領域の一部に形成されている場合も包含される。
本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本開示において「ガラス粒子」とは、ガラス(ガラス転移現象を示す非晶質固体)が粒子状になったものを意味する。
本発明の実施形態は、本開示の具体的且つ詳細な内容の一部又は全てを利用せずとも実施可能である。
また、本発明の概念を不明確にすることを避けるべく、公知の点については詳細な説明又は図示を省略する場合もある。
本開示において、平均粒子径は、レーザー回折散乱法を用いて測定される粒度分布において、小粒径側からの体積累積が50%となる体積平均粒子径として求められる。
本開示において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
In the present disclosure, the term “process” includes a process independent of another process and the process if the purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from the other process.
In the present disclosure, numerical ranges indicated using “to” indicate ranges including numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical ranges described stepwise in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical description. . Further, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
In the present disclosure, each component may contain a plurality of corresponding substances. When multiple types of substances corresponding to each component are present in the composition, the content or content of each component is the total content or content of the multiple types of substances present in the composition unless otherwise specified. Means quantity.
In the present disclosure, a plurality of particles corresponding to each component may be included. When a plurality of particles corresponding to each component are present in the composition, the particle diameter of each component means a value for a mixture of the plurality of particles present in the composition unless otherwise specified.
In the present disclosure, the “content ratio” of a component represents mass% of the component when the total amount of the composition containing the component is 100 mass% unless otherwise specified.
In the present disclosure, the term “layer” or “film” refers to a part of the region in addition to a case where the layer or the film is formed over the entire surface of the region when the region where the layer or the film exists is observed as a plan view. The case where it is formed is also included.
In the present disclosure, the term “lamination” indicates that layers are stacked, and two or more layers may be combined, or two or more layers may be detachable.
In the present disclosure, the “glass particle” means a glass (amorphous solid exhibiting a glass transition phenomenon) in the form of particles.
Embodiments of the present invention may be practiced without utilizing some or all of the specific and detailed content of the present disclosure.
In addition, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, detailed description or illustration may be omitted for known points.
In the present disclosure, the average particle diameter is obtained as a volume average particle diameter at which the volume accumulation from the small particle diameter side becomes 50% in the particle size distribution measured using the laser diffraction scattering method.
In the present disclosure, “(meth) acryl” means at least one of acryl and methacryl, and “(meth) acrylate” means at least one of acrylate and methacrylate.

≪第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法、及び半導体基板≫
第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法は、半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する工程(p型拡散層形成工程)と、前記p型拡散層を形成する工程の後の、前記半導体基板の裏主面をエッチングする工程(エッチング工程)と、前記エッチングする工程の後の、前記半導体基板の裏主面にn型拡散層を形成する工程(第一の実施形態に係るn型拡散層形成工程)と、を有する。第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法は、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。
第一の実施形態に係る半導体基板は、上記製造方法により製造される。
<< Semiconductor Substrate Manufacturing Method and Semiconductor Substrate According to First Embodiment >>
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment includes a step of forming a p-type diffusion layer on the main surface of the semiconductor substrate (p-type diffusion layer formation step) and a step of forming the p-type diffusion layer. The step of etching the back main surface of the semiconductor substrate (etching step) and the step of forming an n-type diffusion layer on the back main surface of the semiconductor substrate after the etching step (in the first embodiment) N-type diffusion layer forming step). The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment may include other steps as necessary.
The semiconductor substrate according to the first embodiment is manufactured by the above manufacturing method.

上記製造方法によれば、エッチングによる簡便な方法で、n型拡散層を形成する領域においてアクセプタ元素を除去し、n型拡散層を形成することができる。このため、簡便な方法でn型拡散層付き半導体基板を得ることができ、これを用いて発電効率に優れる太陽電池素子を得ることができる。また、本開示の製造方法は、三臭化ホウ素(BBr)ガス等を用いたガス拡散法、塗布法などのp型拡散層の形成方法を問わず、適用可能である。
<p型拡散層形成工程>
p型拡散層形成工程では、半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する。
本開示の第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法では、n型拡散層を形成する前にp型拡散層を形成する。一般的に、p型拡散層の形成は、アクセプタ元素を充分に拡散させるために、n型拡散層の形成よりも高温の熱処理を伴うことが多い。n型拡散層の形成後にp型拡散層を形成するため高温の熱処理を行うと、n型拡散層中のドナー元素濃度を調節しにくくなる。これに対して、n型拡散層の形成に先立ちp型拡散層を形成することで、n型拡散層中のドナー濃度及びp型拡散層中のアクセプタ濃度の両方を適切に制御しやすい傾向にある。
According to the above manufacturing method, the acceptor element can be removed in the region where the n-type diffusion layer is to be formed by a simple method by etching, and the n-type diffusion layer can be formed. For this reason, a semiconductor substrate with an n-type diffusion layer can be obtained by a simple method, and a solar cell element excellent in power generation efficiency can be obtained using this. The manufacturing method of the present disclosure, boron tribromide (BBr 3) Gas diffusion method using a gas such as, whether the method of forming the p-type diffusion layer such as a coating method is applicable.
<P-type diffusion layer forming step>
In the p-type diffusion layer forming step, a p-type diffusion layer is formed on the front main surface of the semiconductor substrate.
In the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present disclosure, the p-type diffusion layer is formed before the n-type diffusion layer is formed. In general, the formation of the p-type diffusion layer is often accompanied by a heat treatment at a higher temperature than the formation of the n-type diffusion layer in order to sufficiently diffuse the acceptor element. If high-temperature heat treatment is performed to form a p-type diffusion layer after forming an n-type diffusion layer, it becomes difficult to adjust the donor element concentration in the n-type diffusion layer. On the other hand, by forming the p-type diffusion layer prior to the formation of the n-type diffusion layer, both the donor concentration in the n-type diffusion layer and the acceptor concentration in the p-type diffusion layer tend to be easily controlled. is there.

半導体基板の種類は特に制限されず、太陽電池素子の基板として使用可能な半導体基板を適用することができる。例えば、シリコン基板、リン化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、ダイヤモンド基板、窒化アルミニウム基板、窒化インジウム基板、ヒ化ガリウム基板、ゲルマニウム基板、セレン化亜鉛基板、テルル化亜鉛基板、テルル化カドミウム基板、硫化カドミウム基板、リン化インジウム基板、炭化シリコン基板、シリコンゲルマニウム基板、及び銅インジウムセレン基板が挙げられる。シリコン基板としては、結晶シリコン基板等が挙げられる。半導体基板はn型半導体基板であっても、p型半導体基板であってもよい。   The kind in particular of a semiconductor substrate is not restrict | limited, The semiconductor substrate which can be used as a board | substrate of a solar cell element is applicable. For example, silicon substrate, gallium phosphide substrate, gallium nitride substrate, diamond substrate, aluminum nitride substrate, indium nitride substrate, gallium arsenide substrate, germanium substrate, zinc selenide substrate, zinc telluride substrate, cadmium telluride substrate, cadmium sulfide Examples include a substrate, an indium phosphide substrate, a silicon carbide substrate, a silicon germanium substrate, and a copper indium selenium substrate. Examples of the silicon substrate include a crystalline silicon substrate. The semiconductor substrate may be an n-type semiconductor substrate or a p-type semiconductor substrate.

本開示において表主面とは半導体基板の一方の面をいう。後述する裏主面とは、2つの主面のうちの他方の面をいう。   In the present disclosure, the front main surface refers to one surface of the semiconductor substrate. The back main surface described later refers to the other of the two main surfaces.

p型拡散層とは、半導体基板のアクセプタ元素が拡散している領域をいう。
アクセプタ元素とは、半導体基板中に拡散してp型拡散層を形成することが可能な元素を意味する。アクセプタ元素としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)インジウム(In)等の第13族の元素が挙げられる。
A p-type diffusion layer refers to a region where an acceptor element is diffused in a semiconductor substrate.
An acceptor element means an element that can diffuse into a semiconductor substrate to form a p-type diffusion layer. Examples of the acceptor element include Group 13 elements such as boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) indium (In).

p型拡散層の形成方法は特に制限されず、アクセプタ元素を含有するガスを用いる方法、アクセプタ元素を含有する組成物を用いる方法等が挙げられる。プロセスの簡便化の観点からは、アクセプタ元素を含有するガスを用いる方法が好ましい。   The method for forming the p-type diffusion layer is not particularly limited, and examples thereof include a method using a gas containing an acceptor element and a method using a composition containing an acceptor element. From the viewpoint of simplification of the process, a method using a gas containing an acceptor element is preferable.

アクセプタ元素を含有するガスとしては、三臭化ホウ素(BBr)、三塩化ホウ素(BCl)等が挙げられる。アクセプタ元素を含有するガスを用いるp型拡散層の形成方法としては、BBrガスを用いて半導体基板上にボロンシリケートガラス(BSG)を形成して熱拡散処理を行う方法等が挙げられる。 Examples of the gas containing an acceptor element include boron tribromide (BBr 3 ) and boron trichloride (BCl 3 ). Examples of a method for forming a p-type diffusion layer using a gas containing an acceptor element include a method in which boron silicate glass (BSG) is formed on a semiconductor substrate using BBr 3 gas and a thermal diffusion treatment is performed.

アクセプタ元素を含有するガスを用いる場合の熱拡散処理の雰囲気の温度は、高い発電効率を得る観点から、800℃〜1050℃であることが好ましく、800℃〜1000℃であることがより好ましく、850℃〜1000℃であることがさらに好ましく、900℃〜1000℃であることが特に好ましく、900℃〜970℃であることが極めて好ましい。熱拡散処理時間は、5分間〜90分間であることが好ましく、10分間〜90分間であることがより好ましく、10分間〜60分間であることがさらに好ましく、プロセスの短縮を考慮すると、10分間〜30分間であることが特に好ましい。尚、本開示において、熱拡散処理時間とは最高温度での保持時間をいう。熱拡散処理時間が5分間以上であると、半導体基板へのアクセプタ元素の拡散が充分となる傾向にあり、90分間以下であると、製造コストを抑えることができる傾向にある。熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。   From the viewpoint of obtaining high power generation efficiency, the temperature of the atmosphere of the thermal diffusion treatment when using a gas containing an acceptor element is preferably 800 ° C. to 1050 ° C., more preferably 800 ° C. to 1000 ° C., The temperature is more preferably 850 ° C to 1000 ° C, particularly preferably 900 ° C to 1000 ° C, and extremely preferably 900 ° C to 970 ° C. The thermal diffusion treatment time is preferably 5 minutes to 90 minutes, more preferably 10 minutes to 90 minutes, further preferably 10 minutes to 60 minutes, and 10 minutes in consideration of process shortening. It is particularly preferred that it is ˜30 minutes. In the present disclosure, the thermal diffusion treatment time refers to the holding time at the maximum temperature. If the thermal diffusion treatment time is 5 minutes or more, the acceptor element tends to be sufficiently diffused into the semiconductor substrate, and if it is 90 minutes or less, the manufacturing cost tends to be suppressed. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the heat treatment.

アクセプタ元素を含有する組成物としては、ホウ素を含有する組成物等が挙げられる。ホウ素を含有する組成物としては、ホウ素を含む化合物を含有し、半導体基板に付与した後に熱処理することで、ホウ素を含む化合物中のホウ素を拡散して、半導体基板のp型拡散層形成組成物を付与した領域に不純物拡散層であるp型拡散層を形成可能な組成物(以下、p型拡散層形成組成物ともいう)を使用することができる。   Examples of the composition containing an acceptor element include a composition containing boron. As the boron-containing composition, a boron-containing compound is contained, and the boron in the boron-containing compound is diffused by heat treatment after being applied to the semiconductor substrate, thereby forming a p-type diffusion layer forming composition for the semiconductor substrate. A composition capable of forming a p-type diffusion layer, which is an impurity diffusion layer, in the region provided with (hereinafter also referred to as a p-type diffusion layer forming composition) can be used.

ホウ素を含む化合物としては、酸化ホウ素、ホウ素オキソ酸、ホウ酸カルシウム、窒化ホウ素、ホウ酸等の無機ホウ素化合物;ホウ酸エステル化合物;ホウ素を含むガラス化合物(以下、「ホウ素含有ガラス化合物」ともいう);ホウ素をドープしたシリコン粒子;ホウ素含有酸化ケイ素化合物;ホウ素アルコキシド;半導体基板へ熱拡散する高温(例えば800℃以上)において酸化ホウ素を含む化合物へ変化し得る化合物(以下、「酸化ホウ素前駆体」ともいう)等が挙げられる。   Examples of the compound containing boron include inorganic boron compounds such as boron oxide, boron oxoacid, calcium borate, boron nitride, and boric acid; borate ester compounds; glass compounds containing boron (hereinafter also referred to as “boron-containing glass compounds”). ); Boron-doped silicon particles; boron-containing silicon oxide compound; boron alkoxide; Or the like).

これらの中でも、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸エステル化合物、ホウ素含有ガラス化合物、窒化ホウ素、ホウ素含有酸化ケイ素化合物、及び酸化ホウ素前駆体からなる群より選択される1種以上を用いることが好ましい。アウトディフュージョンの抑制の観点からは、窒化ホウ素、ホウ素含有ガラス化合物、及びホウ素含有酸化ケイ素化合物からなる群より選択される1種以上であることが好ましく、窒化ホウ素及びホウ素含有ガラス化合物から選択される1種以上であることがより好ましく、ホウ素含有ガラス化合物であることがさらに好ましい。   Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of boron oxide, boric acid, borate ester compounds, boron-containing glass compounds, boron nitride, boron-containing silicon oxide compounds, and boron oxide precursors. From the viewpoint of suppressing out diffusion, it is preferably at least one selected from the group consisting of boron nitride, boron-containing glass compounds, and boron-containing silicon oxide compounds, and is selected from boron nitride and boron-containing glass compounds. One or more types are more preferable, and a boron-containing glass compound is further preferable.

p型拡散層形成組成物は、組成物の粘度を調整するため、さらに分散媒を含有していてもよい。分散媒としては、溶剤及び水を挙げることができる。p型拡散層形成組成物中の分散媒の含有率は、付与性及び粘度を考慮して決定することができる。   The p-type diffusion layer forming composition may further contain a dispersion medium in order to adjust the viscosity of the composition. Examples of the dispersion medium include a solvent and water. The content of the dispersion medium in the p-type diffusion layer forming composition can be determined in consideration of the imparting property and the viscosity.

アクセプタ元素を含有する組成物を用いるp型拡散層の形成方法としては、例えば、アクセプタ元素を含む組成物を半導体基板に付与し、熱拡散処理を行う方法が挙げられる。
アクセプタ元素を含む組成物を半導体基板に付与する方法は特に制限されず、例えば、印刷法、スピンコート法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法、APCVD(常圧CVD)、及びインクジェット法が挙げられる。
アクセプタ元素を含有する組成物を付与した後の熱拡散処理の雰囲気の温度は、800℃〜1050℃であることが好ましく、800℃〜1000℃であることがより好ましく、850℃〜1000℃であることがさらに好ましく、900℃〜1000℃であることが特に好ましく、900℃〜970℃であることが極めて好ましい。熱拡散処理時間は、5分間〜90分間であることが好ましく、10分間〜90分間であることがより好ましく、10分間〜60分間であることがさらに好ましく、プロセスの短縮を考慮すると、10分間〜30分間であることが特に好ましい。熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。熱拡散処理時間が5分間以上であると、半導体基板へのアクセプタ元素の拡散が充分となる傾向にあり、90分間以下であると、製造コストを抑えることができる傾向にある。
Examples of a method for forming a p-type diffusion layer using a composition containing an acceptor element include a method in which a composition containing an acceptor element is applied to a semiconductor substrate and a thermal diffusion process is performed.
The method for applying the composition containing the acceptor element to the semiconductor substrate is not particularly limited. For example, the printing method, the spin coating method, the brush coating, the spray method, the doctor blade method, the roll coating method, APCVD (atmospheric pressure CVD), and An ink jet method is exemplified.
The temperature of the atmosphere of the thermal diffusion treatment after applying the composition containing the acceptor element is preferably 800 ° C to 1050 ° C, more preferably 800 ° C to 1000 ° C, and 850 ° C to 1000 ° C. More preferably, it is particularly preferably 900 ° C to 1000 ° C, and very preferably 900 ° C to 970 ° C. The thermal diffusion treatment time is preferably 5 minutes to 90 minutes, more preferably 10 minutes to 90 minutes, further preferably 10 minutes to 60 minutes, and 10 minutes in consideration of process shortening. It is particularly preferred that it is ˜30 minutes. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the heat treatment. If the thermal diffusion treatment time is 5 minutes or more, the acceptor element tends to be sufficiently diffused into the semiconductor substrate, and if it is 90 minutes or less, the manufacturing cost tends to be suppressed.

アクセプタ元素を拡散するために熱拡散処理を行うとき、2枚の半導体基板を、裏主面が対向するように重ね合わせて炉内に設置し、熱拡散処理を行ってもよい。これにより、アクセプタ元素が裏主面に回りこむことを抑制することができる。   When performing a thermal diffusion process for diffusing the acceptor element, two semiconductor substrates may be placed in the furnace so that the back main surfaces face each other, and the thermal diffusion process may be performed. Thereby, it can suppress that an acceptor element wraps around to a back main surface.

<エッチング工程>
エッチング工程では、p型拡散層を形成する工程の後、半導体基板の裏主面をエッチングする。エッチング工程により、裏主面に付着したアクセプタ元素、又は裏主面の表面に形成されたp型拡散層が除去される。
エッチングを行う方法としては、エッチング液を用いる方法等が挙げられる。エッチング液としては、酸溶液又はアルカリ溶液が挙げられる。酸溶液としては、フッ酸を含むことが好ましい。フッ酸は単独で用いても、他の酸溶液と組み合わせて用いてもよい。なかでもフッ酸溶液と硝酸溶液の混合液を用いることがより好ましい。フッ酸溶液と硝酸溶液の混合液におけるフッ酸と硝酸の混合比は、所望のエッチングの程度によって適宜調整してよい。アルカリ溶液としては水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等を用いてよい。
<Etching process>
In the etching step, the back main surface of the semiconductor substrate is etched after the step of forming the p-type diffusion layer. By the etching process, the acceptor element attached to the back main surface or the p-type diffusion layer formed on the surface of the back main surface is removed.
Examples of the etching method include a method using an etching solution. Examples of the etching solution include an acid solution and an alkali solution. The acid solution preferably contains hydrofluoric acid. Hydrofluoric acid may be used alone or in combination with other acid solutions. Among these, it is more preferable to use a mixed solution of a hydrofluoric acid solution and a nitric acid solution. The mixing ratio of hydrofluoric acid and nitric acid in the mixed solution of hydrofluoric acid solution and nitric acid solution may be appropriately adjusted depending on the desired degree of etching. As the alkaline solution, an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution or the like may be used.

エッチング液を用いてエッチングを行う場合、半導体基板にエッチング液を浸漬する時間は特に制限されず、0.5分間〜30分間としてもよく、0.5分間〜10分間とすることが好ましい。   When etching is performed using an etchant, the time for immersing the etchant in the semiconductor substrate is not particularly limited, and may be 0.5 minutes to 30 minutes, and is preferably 0.5 minutes to 10 minutes.

本開示のエッチング工程では、裏主面をエッチングして、表主面のエッチングは行わない。このため、半導体基板の裏主面をエッチング液に浸漬するシングルサイドエッチング法を用いることが好ましい。   In the etching process of the present disclosure, the back main surface is etched and the front main surface is not etched. For this reason, it is preferable to use the single side etching method which immerses the back main surface of a semiconductor substrate in etching liquid.

<第一の実施形態に係るn型拡散層形成工程>
第一の実施形態に係るn型拡散層形成工程では、エッチングする工程の後に、半導体基板の裏主面にn型拡散層を形成する。n型拡散層とは、半導体基板のドナー元素が拡散している領域をいう。
<N-type diffusion layer forming step according to the first embodiment>
In the n-type diffusion layer forming step according to the first embodiment, the n-type diffusion layer is formed on the back main surface of the semiconductor substrate after the etching step. An n-type diffusion layer refers to a region where a donor element of a semiconductor substrate is diffused.

半導体基板にn型拡散層を形成する方法としては、特に制限はない。例えば、ドナー元素を含有するガスを用いる方法、ドナー元素を含有する組成物を用いる方法が挙げられる。プロセスの簡便化の観点からは、ドナー元素を含有するガスを用いる方法が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a method of forming an n type diffused layer in a semiconductor substrate. Examples thereof include a method using a gas containing a donor element and a method using a composition containing a donor element. From the viewpoint of simplification of the process, a method using a gas containing a donor element is preferable.

ドナー元素を含有するガスとしては、POCl等が挙げられる。ドナー元素を含有するガスを用いるn型拡散層の形成方法としては、POCl等のドナー元素を含有するガスを用いて熱拡散処理を行う方法などが挙げられる。
ドナー元素を含有するガスを用いる熱拡散処理における雰囲気の温度は700℃〜900℃であることが好ましく、750℃〜850℃であることがより好ましい。熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。
熱拡散処理時間は、5分間〜90分間であることが好ましく、10分間〜90分間であることがより好ましく、10分間〜60分間であることがさらに好ましく、プロセス時間の短縮を考慮すると、10分間〜30分間であることが特に好ましい。熱拡散処理時間が5分間以上であると、半導体基板へのアクセプタ元素の拡散が充分となる傾向にあり、90分間以下であると、製造コストを抑えることができる。
Examples of the gas containing a donor element include POCl 3 . Examples of a method for forming an n-type diffusion layer using a gas containing a donor element include a method of performing a thermal diffusion process using a gas containing a donor element such as POCl 3 .
The temperature of the atmosphere in the thermal diffusion treatment using a gas containing a donor element is preferably 700 ° C. to 900 ° C., and more preferably 750 ° C. to 850 ° C. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the heat treatment.
The thermal diffusion treatment time is preferably from 5 minutes to 90 minutes, more preferably from 10 minutes to 90 minutes, further preferably from 10 minutes to 60 minutes. It is particularly preferable that the period is from 30 minutes to 30 minutes. When the thermal diffusion treatment time is 5 minutes or more, the acceptor element tends to be sufficiently diffused into the semiconductor substrate, and when it is 90 minutes or less, the production cost can be suppressed.

ドナー元素を含有する組成物としては、例えば、後述のn型拡散層形成組成物を用いることができる。ドナー元素を含有する組成物を用いるn型拡散層の形成方法としては、後述の第二の実施形態に係るn型拡散層の形成工程における第一のn型拡散層形成方法として説明される方法を適用することができる。   As a composition containing a donor element, for example, an n-type diffusion layer forming composition described later can be used. As a method for forming an n-type diffusion layer using a composition containing a donor element, a method described as a first n-type diffusion layer formation method in an n-type diffusion layer forming step according to a second embodiment described later Can be applied.

n型拡散層を形成する方法として、POClを含有するガスを用いる場合の例を説明する。
半導体基板を設置した熱拡散設備において、雰囲気の温度を700℃〜900℃とし、POClを含有するガスを注入する。熱拡散処理は、POClを含有するガスを注入してPSGを形成させながらリンを拡散させるDeposition(以下、Depoともいう)工程と、POClを含有するガスの注入を止めてリンを拡散させるDrive−in工程とを行ってもよい。又は、Depo工程のみ行いDrive−in工程を行わなくてもよい。Depo工程とDrive−in工程における雰囲気の温度は同じ温度であってもよく、違う温度であってもよい。適度な濃度でn型拡散層を形成する観点から、熱拡散処理中の雰囲気の温度は750℃〜850℃であることが好ましい。熱拡散処理時間は、半導体基板内への拡散性とプロセス時間短縮のバランスという観点から、Depo工程とDrive−in工程を合わせて5分間〜90分間としてもよく、10分間〜60分間とすることが好ましい。Drive−in工程を行わない場合も同様の熱拡散処理時間を適用できる。
As a method for forming the n-type diffusion layer, an example in the case of using a gas containing POCl 3 will be described.
In a thermal diffusion facility provided with a semiconductor substrate, the atmosphere temperature is set to 700 ° C. to 900 ° C., and a gas containing POCl 3 is injected. The thermal diffusion treatment includes a deposition (hereinafter also referred to as “depo”) step of diffusing phosphorus while injecting a gas containing POCl 3 to form PSG, and diffusing phosphorus by stopping the injection of the gas containing POCl 3 . You may perform a Drive-in process. Alternatively, only the Depo process may be performed and the Drive-in process may not be performed. The temperature of the atmosphere in the Depo process and the Drive-in process may be the same temperature or different temperatures. From the viewpoint of forming the n-type diffusion layer at an appropriate concentration, the temperature of the atmosphere during the thermal diffusion treatment is preferably 750 ° C. to 850 ° C. The thermal diffusion treatment time may be 5 minutes to 90 minutes, or 10 minutes to 60 minutes, including the Depo step and the Drive-in step, from the viewpoint of balance between diffusibility into the semiconductor substrate and reduction of the process time. Is preferred. A similar thermal diffusion treatment time can be applied when the Drive-in process is not performed.

<その他の工程>
第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法は、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。その他の工程としては、例えば、拡散層を形成する前の半導体基板に対して前処理を行う工程が挙げられる。前処理としては、例えば、テクスチャ構造を形成する処理が挙げられる。テクスチャ構造を形成する処理は、例えば以下のように行ってもよい。
半導体基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャ構造をエッチングにて得る。詳細には、インゴットからスライスした際に発生する半導体基板の表面のダメージ層を20質量%水酸化ナトリウム水溶液で除去する。次いで、1質量%苛性ソーダと10質量%イソプロピルアルコールとの混合液によりエッチングを行い、テクスチャ構造を形成する。太陽電池素子は、受光面側にテクスチャ構造を形成することにより、光閉じ込め効果が促され、高効率化が図られる。
<Other processes>
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment may include other steps as necessary. As other steps, for example, a step of performing a pretreatment on the semiconductor substrate before forming the diffusion layer can be cited. An example of the preprocessing includes processing for forming a texture structure. The process for forming the texture structure may be performed as follows, for example.
An alkali solution is applied to the semiconductor substrate to remove the damaged layer, and a texture structure is obtained by etching. Specifically, the damaged layer on the surface of the semiconductor substrate generated when slicing from the ingot is removed with a 20% by mass aqueous sodium hydroxide solution. Next, etching is performed with a mixed solution of 1% by mass caustic soda and 10% by mass isopropyl alcohol to form a texture structure. In the solar cell element, by forming a texture structure on the light receiving surface side, a light confinement effect is promoted and high efficiency is achieved.

また、熱拡散処理で形成された、半導体基板上のBSG、熱酸化膜、PSG等をエッチング液で除去する工程を行ってもよい。エッチング液の種類に特に制限はなく、フッ化水素、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム等の水溶液、水酸化ナトリウムの水溶液などが挙げられる。エッチング処理としては、半導体基板をエッチング液に浸漬する方法等、公知の方法が適用できる。   Further, a step of removing BSG, thermal oxide film, PSG, and the like on the semiconductor substrate formed by the thermal diffusion treatment with an etching solution may be performed. There is no restriction | limiting in particular in the kind of etching liquid, An aqueous solution, such as hydrogen fluoride, ammonium fluoride, ammonium hydrogen fluoride, aqueous solution of sodium hydroxide, etc. are mentioned. As the etching treatment, a known method such as a method of immersing a semiconductor substrate in an etching solution can be applied.

≪第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法、及び選択的n型拡散層付き半導体基板≫
第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法は、第一の実施形態において、さらに、裏面にドナー元素濃度の異なるn型拡散層を形成する工程を含むものである。第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法は、半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する工程(p型拡散層形成工程)と、前記p型拡散層を形成する工程の後の、前記半導体基板の裏主面をエッチングする工程(エッチング工程)と、前記エッチングする工程の後の、前記半導体基板の裏主面にn型拡散層形成組成物を部分的に付与して第一のn型拡散層を形成する工程、及び前記半導体基板の裏主面に前記第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層を形成する工程を含む、n型拡散層を形成する工程(第二の実施形態に係るn型拡散層形成工程)と、を有する。第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法は、必要に応じてさらにその他の工程を有していてもよい。
第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板は、上記製造方法により製造される。
<< Semiconductor substrate with selective n-type diffusion layer and semiconductor substrate with selective n-type diffusion layer according to the second embodiment >>
The manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment further includes a step of forming n-type diffusion layers having different donor element concentrations on the back surface in the first embodiment. The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment includes a step of forming a p-type diffusion layer on the front main surface of the semiconductor substrate (p-type diffusion layer forming step), and the p-type diffusion. Etching the back main surface of the semiconductor substrate after the step of forming a layer (etching step), and forming the n-type diffusion layer forming composition on the back main surface of the semiconductor substrate after the etching step A step of partially applying to form a first n-type diffusion layer, and a second n having a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer on the back main surface of the semiconductor substrate And a step of forming an n-type diffusion layer (an n-type diffusion layer forming step according to the second embodiment) including a step of forming a mold diffusion layer. The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment may further include other steps as necessary.
The semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment is manufactured by the above manufacturing method.

上記製造方法では、n型拡散層を形成する領域におけるマスク形成、マスク除去等の煩雑なプロセスを経ることなく、エッチングによる簡便な方法で、n型拡散層を形成する領域においてアクセプタ元素を除去し、選択的n型拡散層を形成することができる。また、n型拡散層形成組成物に含まれるドナー元素濃度の調整等により、n型拡散層のドナー元素の濃度調整を簡便に行い、選択的n型拡散層を製造することが可能となる。このため、簡便な方法で選択的n型拡散層付き半導体基板を得ることができ、これを用いて発電効率に優れる太陽電池素子を得ることができる。また、本開示の製造方法は、三臭化ホウ素(BBr)ガス等を用いたガス拡散法、塗布法などのp型拡散層の形成方法を問わず、適用可能である。 In the above manufacturing method, the acceptor element is removed in the region where the n-type diffusion layer is formed by a simple method by etching without going through complicated processes such as mask formation and mask removal in the region where the n-type diffusion layer is formed. A selective n-type diffusion layer can be formed. In addition, by selectively adjusting the concentration of the donor element contained in the n-type diffusion layer forming composition, it is possible to easily adjust the concentration of the donor element in the n-type diffusion layer to produce a selective n-type diffusion layer. For this reason, a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer can be obtained by a simple method, and a solar cell element excellent in power generation efficiency can be obtained using this. The manufacturing method of the present disclosure, boron tribromide (BBr 3) Gas diffusion method using a gas such as, whether the method of forming the p-type diffusion layer such as a coating method is applicable.

本開示において選択的n型拡散層とは、限定された領域にドナー元素濃度の高いn型拡散層が形成されているn型拡散層を表す。限定された領域に他の領域のドナー元素と種類の異なるドナー元素の拡散領域が形成されている場合も、選択的n型拡散層に含まれる。   In this disclosure, the selective n-type diffusion layer refers to an n-type diffusion layer in which an n-type diffusion layer having a high donor element concentration is formed in a limited region. A case where a diffusion region of a donor element of a different type from that of another region is formed in the limited region is also included in the selective n-type diffusion layer.

以下、第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法について、工程ごとに説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment will be described step by step.

<p型拡散層形成工程、及びエッチング工程>
p型拡散層形成工程及びエッチング工程の詳細は、第一の実施形態おけるp型拡散層形成工程及びエッチング工程の詳細と同様である。
<P-type diffusion layer forming step and etching step>
The details of the p-type diffusion layer forming step and the etching step are the same as the details of the p-type diffusion layer forming step and the etching step in the first embodiment.

<第二の実施形態に係るn型拡散層形成工程>
第二の実施形態に係るn型拡散層形成工程では、エッチングする工程の後に、半導体基板の裏主面にn型拡散層形成組成物を部分的に付与して第一のn型拡散層を形成する工程(第一のn型拡散層形成工程)、及び前記半導体基板の裏主面に前記第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層を形成する工程(第二のn型拡散層形成工程)を含む、n型拡散層を形成する工程を行う。
<N-type diffusion layer forming step according to the second embodiment>
In the n-type diffusion layer forming step according to the second embodiment, after the etching step, the n-type diffusion layer forming composition is partially applied to the back main surface of the semiconductor substrate to form the first n-type diffusion layer. A step of forming (first n-type diffusion layer forming step), and a second n-type diffusion layer having a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer on the back main surface of the semiconductor substrate A step of forming an n-type diffusion layer, including a step of forming (second n-type diffusion layer formation step).

第一のn型拡散層形成工程と、第二のn型拡散層形成工程は、いずれが先であってもよい。また、第一のn型拡散層形成工程と、第二のn型拡散層形成工程とが、一連の工程であってもよい。
高温の熱処理によってドナー元素濃度の高い第一のn型拡散層を先に形成し、これよりも低温の熱処理によってドナー元素濃度の低い第二のn型拡散層を形成すると、第一のn型拡散層及び第二のn型拡散層におけるドナー元素濃度の調節が容易となる。上記観点からは、第一のn型拡散層を先に形成することが好ましい。工程の簡略化の観点からは、両工程を同時に行うことが好ましい。
以下、第一のn型拡散層形成工程、及び第二のn型拡散層形成工程のそれぞれについて説明する。
Either the first n-type diffusion layer forming step or the second n-type diffusion layer forming step may be first. Further, the first n-type diffusion layer forming step and the second n-type diffusion layer forming step may be a series of steps.
When the first n-type diffusion layer having a high donor element concentration is formed first by high-temperature heat treatment, and the second n-type diffusion layer having a low donor element concentration is formed by low-temperature heat treatment, the first n-type diffusion layer is formed. The donor element concentration in the diffusion layer and the second n-type diffusion layer can be easily adjusted. From the above viewpoint, it is preferable to form the first n-type diffusion layer first. From the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to perform both processes simultaneously.
Hereinafter, each of the first n-type diffusion layer forming step and the second n-type diffusion layer forming step will be described.

〔第一のn型拡散層形成工程〕
第一のn型拡散層形成工程では、半導体基板の裏主面にn型拡散層形成組成物を部分的に付与して第一のn型拡散層を形成する。まず、本工程で用いられるn型拡散層形成組成物について説明する。なお、n型拡散層形成組成物は少なくとも第一のn型拡散層の形成に用いられる。第二のn型拡散層は、半導体基板にn型拡散層形成組成物を付与して形成してもよく、他の方法によって形成してもよい。
[First n-type diffusion layer forming step]
In the first n-type diffusion layer forming step, the n-type diffusion layer forming composition is partially applied to the back main surface of the semiconductor substrate to form the first n-type diffusion layer. First, the n-type diffusion layer forming composition used in this step will be described. The n-type diffusion layer forming composition is used for forming at least the first n-type diffusion layer. The second n-type diffusion layer may be formed by applying an n-type diffusion layer forming composition to a semiconductor substrate, or may be formed by other methods.

−n型拡散層形成組成物−
本開示において、n型拡散層形成組成物は、半導体基板に付与して拡散させることでn型拡散層を形成可能な組成物をいう。n型拡散層形成組成物は、ドナー元素を含有し、半導体基板中に付与して拡散させることによってn型拡散層を形成できるものであれば特に制限されない。n型拡散層形成組成物は、例えば、ドナー元素を含有する化合物と分散媒とを含有する組成物であってよく、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
-N-type diffusion layer forming composition-
In the present disclosure, the n-type diffusion layer forming composition refers to a composition capable of forming an n-type diffusion layer by being applied to a semiconductor substrate and diffusing. The n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited as long as it contains a donor element and can form an n-type diffusion layer by being applied and diffused in a semiconductor substrate. The n-type diffusion layer forming composition may be, for example, a composition containing a compound containing a donor element and a dispersion medium, and may contain other components as necessary.

(ドナー元素を含有する化合物)
ドナー元素とは、半導体基板中に拡散させることによってn型拡散層を形成することが可能な元素である。ドナー元素としては、P(リン)、Sb(アンチモン)、As(ヒ素)等の第15族の元素が挙げられる。安全性等の観点からは、P(リン)が好適である。
ドナー元素を含有する化合物としては特に制限はない。例えば、P、P等の酸化物;リンシリサイド、リンをドープしたシリコン粒子、リン酸カルシウム、リン酸、リンを含有するガラス粒子等の無機リン化合物;及び、ホスホン酸、亜ホスホン酸、ホスフィン酸、亜ホスフィン酸、ホスフィン、ホスフィンオキシド、リン酸エステル、亜リン酸エステル等の有機リン化合物を例示することができる。
(Compound containing donor element)
A donor element is an element that can form an n-type diffusion layer by diffusing into a semiconductor substrate. Examples of the donor element include Group 15 elements such as P (phosphorus), Sb (antimony), and As (arsenic). From the viewpoint of safety and the like, P (phosphorus) is preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a compound containing a donor element. For example, oxides such as P 2 O 5 and P 2 O 3 ; inorganic phosphorus compounds such as phosphorus silicide, silicon particles doped with phosphorus, calcium phosphate, phosphoric acid, glass particles containing phosphorus; and phosphonic acid and phosphonous Examples thereof include organic phosphorus compounds such as acid, phosphinic acid, phosphinic acid, phosphine, phosphine oxide, phosphate ester, and phosphite ester.

これらの中でもP、P、及び半導体基板へドナー元素を拡散させる際の熱処理の温度(例えば800℃以上)においてPを含有する化合物へ変化し得る化合物(リン酸二水素アンモニウム、リン酸、亜ホスホン酸、ホスフィン酸、亜ホスフィン酸、ホスフィン、ホスフィンオキシド、リン酸エステル、亜リン酸エステル等)からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましく、これらの中でも融点が1000℃以下である化合物を用いることがより好ましい。これは、半導体基板へ熱拡散する際に、ドナー元素を含有する化合物が溶融状態となりやすく、半導体基板へ均一にドナー元素を拡散しやすいためである。このような化合物として具体的には、P、及びリンを含有するガラス粒子からなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましい。また、ドナー元素を含有する化合物の融点が1000℃を超える場合は、融点が1000℃未満の化合物をさらに添加することで、ドナー元素を含有する化合物から、融点が1000℃未満の化合物を介して半導体基板へドナー元素が拡散するようにしてもよい。 Among these, P 2 O 3 , P 2 O 5 , and a compound (phosphoric acid) that can be changed to a compound containing P 2 O 5 at a heat treatment temperature (for example, 800 ° C. or more) when diffusing a donor element into a semiconductor substrate. It is preferable to use one or more selected from the group consisting of ammonium dihydrogen, phosphoric acid, phosphonous acid, phosphinic acid, phosphinic acid, phosphine, phosphine oxide, phosphate ester, phosphite ester, etc. Among them, it is more preferable to use a compound having a melting point of 1000 ° C. or lower. This is because the compound containing the donor element is likely to be in a molten state when thermally diffusing into the semiconductor substrate, and the donor element is easily diffused uniformly into the semiconductor substrate. Specifically, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of glass particles containing P 2 O 5 and phosphorus as such a compound. Further, when the melting point of the compound containing the donor element exceeds 1000 ° C., the compound having the melting point of less than 1000 ° C. is further added to the compound containing the donor element from the compound having the melting point of less than 1000 ° C. The donor element may be diffused into the semiconductor substrate.

前記n型拡散層形成組成物におけるドナー元素を含有する化合物の形態としては、粒子状のドナー元素を含有する化合物が分散媒に分散した状態であっても、ドナー元素を含有する化合物が分散媒に溶解した状態であってもよい。
ドナー元素を含有する化合物が固体の粒子状である場合の形状としては、略球状、扁平状、ブロック状、板状、鱗片状等が挙げられる。n型拡散層形成組成物の基板への付与性、均一拡散性等の点から、ドナー元素を含有する化合物の粒子の形状は略球状、扁平状又は板状であることが望ましい。
The form of the compound containing a donor element in the n-type diffusion layer forming composition is that the compound containing the donor element is dispersed in the dispersion medium even if the compound containing the particulate donor element is dispersed in the dispersion medium. It may be in a dissolved state.
Examples of the shape when the compound containing the donor element is in the form of solid particles include a substantially spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, and a scale shape. From the viewpoints of imparting the n-type diffusion layer forming composition to the substrate, uniform diffusibility, etc., the shape of the compound particles containing the donor element is preferably substantially spherical, flat or plate-like.

ドナー元素を含有する化合物が固体の粒子状である場合、粒子の粒子径は、100μm以下であることが好ましい。100μm以下の粒子径を有する粒子を半導体基板に付与する場合には、平滑なn型拡散層形成組成物の層が得られやすい。さらに、ドナー元素を含有する化合物が固体の粒子状である場合、粒子の粒子径は50μm以下であることがより望ましい。なお、下限は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましい。
ここで、ドナー元素を含有する化合物が固体の粒子状である場合の粒子の粒子径は体積平均粒子径を表し、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置等により測定することができる。体積平均粒子径は、粒子に照射したレーザー光の散乱光強度と角度の関係を検出し、Mie散乱理論に基づいて算出することができる。測定する際の分散媒に特に制限はないが、測定対象とする粒子が溶解しない分散媒を用いることが好ましい。また、二次凝集していない粒子の場合、走査型電子顕微鏡を用いてその粒子径を測定することで算出してもよい。
n型拡散層形成組成物がドナー元素を含有する化合物が分散媒に溶解した状態の場合、n型拡散層形成組成物の調製に用いるドナー元素を含有する化合物の形状には特に制限はない。
When the compound containing a donor element is solid particles, the particle diameter of the particles is preferably 100 μm or less. When particles having a particle diameter of 100 μm or less are applied to a semiconductor substrate, a smooth n-type diffusion layer forming composition layer is easily obtained. Furthermore, when the compound containing the donor element is in the form of solid particles, the particle diameter of the particles is more preferably 50 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.05 μm or more.
Here, the particle diameter of the particles in the case where the compound containing the donor element is in the form of solid particles represents the volume average particle diameter, and can be measured by a laser diffraction scattering method particle size distribution measuring apparatus or the like. The volume average particle diameter can be calculated based on the Mie scattering theory by detecting the relationship between the scattered light intensity and the angle of the laser light applied to the particles. Although there is no restriction | limiting in particular in the dispersion medium at the time of measuring, It is preferable to use the dispersion medium in which the particle | grains made into a measurement object do not melt | dissolve. Moreover, in the case of the particle | grains which are not secondary-aggregating, you may calculate by measuring the particle diameter using a scanning electron microscope.
When the n-type diffusion layer forming composition is in a state where the compound containing the donor element is dissolved in the dispersion medium, the shape of the compound containing the donor element used for preparing the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited.

n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含有する化合物の含有率は、n型拡散層形成組成物の付与性、ドナー元素の拡散性等を考慮して決定される。n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含有する化合物の含有率は、0.1質量%以上95質量%以下であることが好ましく、1質量%以上90質量%以下であることがより好ましく、1質量%以上80質量%以下であることがさらに好ましく、2質量%以上80質量%以下であることが特に好ましく、5質量%以上20質量%以下であることが極めて好ましい。ドナー元素を含有する化合物の含有率が0.1質量%以上であると、n型拡散層を充分に形成することができる傾向にある。95質量%以下であると、n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含有する化合物の分散性が良好になり、半導体基板への付与性が向上する傾向にある。   The content rate of the compound containing the donor element in the n-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of the impartability of the n-type diffusion layer forming composition, the diffusibility of the donor element, and the like. The content of the compound containing a donor element in the n-type diffusion layer forming composition is preferably 0.1% by mass or more and 95% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less. It is more preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, particularly preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. When the content of the compound containing a donor element is 0.1% by mass or more, the n-type diffusion layer tends to be sufficiently formed. When the content is 95% by mass or less, the dispersibility of the compound containing the donor element in the n-type diffusion layer forming composition is improved, and the impartability to the semiconductor substrate tends to be improved.

(ドナー元素を含有するガラス粒子)
前記ドナー元素を含有する化合物は、ドナー元素を含有するガラス粒子(以下、単にガラス粒子ともいう)であることが好ましい。ドナー元素を含有するガラス粒子を用いることで、n型拡散層形成組成物を付与した領域以外へのドナー元素の拡散(アウトディフュージョンという)をより効果的に抑制できる傾向にあり、裏面及び側面には不要なn型拡散層が形成されることが抑制できる。つまり、ドナー元素を含有するガラス粒子を含有することで、より選択的にn型拡散層を形成することができる。
(Glass particles containing donor element)
The compound containing a donor element is preferably glass particles containing a donor element (hereinafter also simply referred to as glass particles). By using the glass particles containing the donor element, the diffusion of the donor element to the region other than the region to which the n-type diffusion layer forming composition is applied (referred to as out-diffusion) tends to be more effectively suppressed. Can suppress the formation of an unnecessary n-type diffusion layer. That is, an n-type diffusion layer can be formed more selectively by containing glass particles containing a donor element.

ドナー元素を含有するガラス粒子は、例えばドナー元素含有物質とガラス成分物質とを含有して形成されていてもよい。ドナー元素含有物質としては、ドナー元素を含有していれば特に制限されない。ガラス成分物質としては、特に制限されず、酸化物として表示したとき、SiO及びCaOを少なくとも含有することが好ましい。 The glass particles containing a donor element may be formed, for example, containing a donor element-containing substance and a glass component substance. The donor element-containing material is not particularly limited as long as it contains a donor element. As the glass ingredient material is not particularly limited, when viewed as an oxide, it is preferably containing at least SiO 2 and CaO.

例えば、ドナー元素を含有するガラス粒子は、酸化物として表示したとき(以下、ドナー元素含有物質及びガラス成分物質について同様に表示する)、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有してもよい。 For example, when the glass particles containing a donor element are displayed as oxides (hereinafter, the donor element-containing material and the glass component material are similarly displayed), from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 At least one kind of donor element-containing material selected, and SiO 2 , K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO And at least one glass component substance selected from ZrO 2 and MoO 3 .

なかでも、ドナー元素を含有するガラス粒子は、酸化物として表示したとき、P、SiO及びCaOを含有することが好ましい。ドナー元素含有物質であるPと、ガラス成分物質であるSiO及びCaOとを組み合せることで、吸湿性が低く、保存安定性に優れるガラス粒子が得られる。従って、長期保存後においても、ガラス粒子中のドナー成分が焼成中に揮散しにくいため、揮散ガスの発生によってn型拡散層形成組成物を付与した領域のみならず反対側の面、側面等にまでn型拡散層が形成されるということが抑制される。 Among them, glass particles containing the donor element, when viewed as an oxide, preferably contains P 2 O 5, SiO 2 and CaO. By combining P 2 O 5 which is a donor element-containing material and SiO 2 and CaO which are glass component materials, glass particles having low hygroscopicity and excellent storage stability can be obtained. Therefore, even after long-term storage, the donor component in the glass particles is less likely to be volatilized during firing, so that not only the region to which the n-type diffusion layer forming composition is applied by the generation of the volatilizing gas, but also the opposite side, side surface, etc. The formation of the n-type diffusion layer is suppressed.

ガラス粒子中のドナー元素含有物質及びガラス成分物質の含有率は、溶融温度、軟化温度、ガラス転移温度、化学的耐久性、エッチング特性等を考慮して適宜設定することが望ましい。例えば、ガラス粒子がドナー元素含有物質としてPを含有する場合、ガラス粒子に含有されるPのモル分率は、耐水性、溶融温度、及び拡散能力の観点から、20モル%〜50モル%であることが好ましく、25モル%〜45モル%であることがより好ましい。ガラス粒子がガラス成分としてSiOを含有する場合、SiOのモル分率は、耐水性、溶融温度、及びエッチング特性の観点から、30モル%〜70モル%であることが好ましく、35モル%〜65モル%であることがより好ましい。ガラス粒子がガラス成分としてCaOを含有する場合、CaOのモル分率は、耐水性、溶融温度、及びエッチング特性の観点から、2モル%〜30モル%であることが好ましく、5モル%〜25モル%であることが好ましい。 The content of the donor element-containing material and the glass component material in the glass particles is desirably set appropriately in consideration of the melting temperature, softening temperature, glass transition temperature, chemical durability, etching characteristics, and the like. For example, when the glass particles contain P 2 O 5 as the donor element-containing substance, the molar fraction of P 2 O 5 contained in the glass particles is 20 mol from the viewpoint of water resistance, melting temperature, and diffusion capacity. % To 50 mol% is preferable, and 25 mol% to 45 mol% is more preferable. When the glass particles contain SiO 2 as a glass component, the molar fraction of SiO 2 is preferably 30 mol% to 70 mol% from the viewpoint of water resistance, melting temperature, and etching characteristics, and is 35 mol%. More preferably, it is -65 mol%. When the glass particles contain CaO as a glass component, the molar fraction of CaO is preferably 2 mol% to 30 mol% from the viewpoint of water resistance, melting temperature, and etching characteristics, and is preferably 5 mol% to 25 mol%. It is preferable that it is mol%.

本開示におけるガラス粒子は、耐水性、溶融温度、エッチング特性、拡散能力等の観点からは、20モル%〜50モル%のPと、30モル%〜70モル%のSiOと、5モル%〜25モル%のCaOとを含有し、体積平均粒子径が0.01μm〜2μmであってもよい。また、20モル%〜50モル%のPと、35モル%〜65モル%のSiOと、2モル%〜30モル%のCaOとを含有し、体積平均粒子径が0.01μm〜2μmであってもよい。耐水性、溶融温度、エッチング特性、及び拡散能力の観点からは、25モル%〜45モル%のPと、30モル%〜70モル%のSiOと、2モル%〜30モル%のCaOとを含有し、体積平均粒子径が0.01μm〜2μmであってもよい。
本開示におけるガラス粒子は、耐水性、溶融温度、エッチング特性、拡散能力等の観点からは、25モル%〜45モル%のPと、35モル%〜65モル%のSiOと、5モル%〜25モル%のCaOとを含有し、体積平均粒子径が0.01μm〜2μmであることが好ましい。
Glass particles of the present disclosure, water resistance, melting temperature, the etching characteristic, from the standpoint of a diffusing capacity, and P 2 O 5 20 mole% to 50 mole%, and SiO 2 of 30 mol% to 70 mol%, It may contain 5 mol% to 25 mol% of CaO, and the volume average particle diameter may be 0.01 μm to 2 μm. Further, it contains 20 mol% to 50 mol% of P 2 O 5 , 35 mol% to 65 mol% of SiO 2 , and 2 mol% to 30 mol% of CaO, and has a volume average particle diameter of 0.01 μm. It may be ˜2 μm. Water resistance, melting temperature, etch characteristics, and in terms of diffusing capacity, and P 2 O 5 of 25 mol% to 45 mol%, and SiO 2 of 30 mol% to 70 mol%, 2 mol% to 30 mol% The volume average particle diameter may be 0.01 μm to 2 μm.
Glass particles of the present disclosure, water resistance, melting temperature, the etching characteristic, from the standpoint of a diffusing capacity, and P 2 O 5 of 25 mol% to 45 mol%, and SiO 2 of 35 mol% to 65 mol%, It contains 5 mol% to 25 mol% CaO, and preferably has a volume average particle size of 0.01 μm to 2 μm.

さらに、ガラス粒子は、PとSiO及びCaOとを合計してモル分率100%となる組成を有していてもよく、これらに加えて以下のガラス成分物質を含有してもよい。追加可能なガラス成分物質としては、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO、MoO、La、Nb、Ta、Y、TiO、ZrO、GeO、Al、TeO、Lu等を挙げることができる。SiO及びCaO以外のガラス成分物質は、必要に応じてその成分比率を調整することによって、溶融温度、軟化温度、ガラス転移温度、化学的耐久性等を制御することが可能である。ガラス粒子がSiO及びCaO以外のガラス成分物質を含有する場合、耐水性、溶融温度、エッチング特性、拡散能力等の観点から、SiO及びCaO以外のガラス成分物質のガラス粒子におけるモル分率は、0.01モル%〜10モル%とすることができ、0.1モル%〜5モル%とすることが好ましい。 Furthermore, the glass particles may have a composition in which P 2 O 5 , SiO 2, and CaO are combined to give a molar fraction of 100%, and in addition to these, the following glass component substances may be contained. Good. Examples of glass component materials that can be added include K 2 O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 , MoO 3 , and La 2. Examples include O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , GeO 2 , Al 2 O 3 , TeO 2 , and Lu 2 O 3 . Glass component materials other than SiO 2 and CaO can control the melting temperature, softening temperature, glass transition temperature, chemical durability, and the like by adjusting the component ratio as necessary. When glass particles contain glass component substances other than SiO 2 and CaO, from the viewpoint of water resistance, melting temperature, etching characteristics, diffusion capacity, etc., the molar fraction in the glass particles of glass component substances other than SiO 2 and CaO is 0.01 mol% to 10 mol%, preferably 0.1 mol% to 5 mol%.

ガラス粒子の軟化温度は、拡散処理における拡散性、液だれの抑制等の観点から、300℃〜1000℃であることが好ましく、400℃〜900℃であることがより好ましい。軟化温度が300℃以上であると、拡散処理においてガラスの粘度が低くなりすぎず、液だれの発生を抑制して、特定の部分以外にn型拡散層が形成されることを抑制しやすくなる傾向がある。また、1000℃以下であると、ガラス粒子が溶融しきれず、均一なn型拡散層が形成されないということを抑制しやすくなる傾向がある。
ガラス粒子の軟化温度が300℃〜1000℃の範囲内とすることによって、上述の通り、液だれの発生が抑制しやすくなるため、拡散処理後に、特定の領域へ所望の形状にn型拡散層を形成しやすくなる。例えばaμm幅の線状パターンでn型拡散層形成組成物を付与する場合には、拡散処理後の線幅bは、b<1.5aμmの範囲の線状パターンを保持できる傾向にある。
ガラス粒子の軟化温度は、株式会社島津製作所製DTG−60H型示差熱・熱重量同時測定装置を用いて、示差熱(DTA)曲線等により求めることができる。
The softening temperature of the glass particles is preferably 300 ° C. to 1000 ° C., more preferably 400 ° C. to 900 ° C., from the viewpoints of diffusibility in diffusion treatment, suppression of dripping, and the like. When the softening temperature is 300 ° C. or higher, the viscosity of the glass does not become too low in the diffusion treatment, and the occurrence of dripping is suppressed and the formation of the n-type diffusion layer other than the specific portion is easily suppressed. Tend. Moreover, when it is 1000 degrees C or less, there exists a tendency which becomes easy to suppress that a glass particle cannot fully fuse | melt and a uniform n type diffused layer is not formed.
By making the softening temperature of the glass particles within the range of 300 ° C. to 1000 ° C., as described above, it becomes easy to suppress the occurrence of dripping, and therefore, after the diffusion treatment, the n-type diffusion layer is formed into a desired shape in a specific region. It becomes easy to form. For example, when the n-type diffusion layer forming composition is applied in a linear pattern having an a μm width, the line width b after the diffusion treatment tends to be able to hold a linear pattern in the range of b <1.5 a μm.
The softening temperature of the glass particles can be obtained from a differential heat (DTA) curve or the like using a DTG-60H type differential heat / thermogravimetric simultaneous measuring device manufactured by Shimadzu Corporation.

ガラス粒子の形状は特に制限されず、略球状、扁平状、ブロック状、板状、鱗片状等が挙げられる。n型拡散層形成組成物とした場合の基板への付与適性(塗布性)、均一拡散性等の点から、略球状、扁平状、又は板状であることが望ましい。
ガラス粒子は、体積平均粒子径が10μm以下であることが好ましい。10μm以下の体積平均粒子径を有するガラス粒子を用いる場合には、平滑な塗膜が得られやすい。ガラス粒子の体積平均粒子径は5μm以下であることがより好ましく、2μm以下であることがさらに好ましく、1μm以下であることが特に好ましい。なお、ガラス粒子の体積平均粒子径の下限は特に制限されず、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましい。
The shape of the glass particles is not particularly limited, and examples thereof include a substantially spherical shape, a flat shape, a block shape, a plate shape, and a scale shape. From the viewpoints of suitability for application to the substrate (coating property), uniform diffusibility, and the like in the case of an n-type diffusion layer forming composition, the composition is preferably substantially spherical, flat, or plate-shaped.
The glass particles preferably have a volume average particle diameter of 10 μm or less. When glass particles having a volume average particle diameter of 10 μm or less are used, a smooth coating film is easily obtained. The volume average particle diameter of the glass particles is more preferably 5 μm or less, further preferably 2 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. In addition, the minimum in particular of the volume average particle diameter of a glass particle is not restrict | limited, It is preferable that it is 0.01 micrometer or more, and it is more preferable that it is 0.05 micrometer or more.

n型拡散層形成組成物中のガラス粒子の含有率は、付与適性、ドナー元素の拡散性等を考慮し決定される。例えば、n型拡散層形成組成物中のドナー元素を含有する化合物の含有率として上述した含有率を適用することができる。また、一般には、n型拡散層形成組成物中のガラス粒子の含有率は、1質量%〜30質量%であることが好ましく、5質量%〜25質量%であることがより好ましく、8質量%〜20質量%であることがさらに好ましい。   The content of the glass particles in the n-type diffusion layer forming composition is determined in consideration of the suitability for application, the diffusibility of the donor element, and the like. For example, the content rate mentioned above can be applied as the content rate of the compound containing the donor element in the n-type diffusion layer forming composition. In general, the content of the glass particles in the n-type diffusion layer forming composition is preferably 1% by mass to 30% by mass, more preferably 5% by mass to 25% by mass, and 8% by mass. It is more preferable that it is% -20 mass%.

本開示のガラス粒子は、例えば以下の手順で作製することができる。
最初に原料を秤量し、るつぼに充填する。るつぼの材質としては白金、白金−ロジウム、金、イリジウム、アルミナ、ジルコニア、石英、炭素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素等が挙げられる。るつぼの材質は、溶融温度、雰囲気、溶融物質との反応性等を考慮して適宜選択してよい。
次に、原料を、電気炉でガラス組成に応じた温度で加熱し融液とする。このとき融液が均一となるよう攪拌することが望ましい。
続いて、得られた融液をジルコニア基板、カーボン基板等の上に流し出して融液をガラス化する。
最後にガラスを粉砕し粒子状とする。粉砕にはスタンプミル、ジェットミル、ビーズミル、ボールミル等、公知の方法が適用できる。
The glass particle of this indication can be produced in the following procedures, for example.
First, weigh the ingredients and fill the crucible. Examples of the crucible material include platinum, platinum-rhodium, gold, iridium, alumina, zirconia, quartz, carbon, boron carbide, boron nitride, and silicon nitride. The material of the crucible may be appropriately selected in consideration of the melting temperature, atmosphere, reactivity with the molten material, and the like.
Next, the raw material is heated at a temperature corresponding to the glass composition in an electric furnace to obtain a melt. At this time, it is desirable to stir the melt uniformly.
Subsequently, the obtained melt is poured onto a zirconia substrate, a carbon substrate, or the like to vitrify the melt.
Finally, the glass is crushed into particles. A known method such as a stamp mill, a jet mill, a bead mill, or a ball mill can be applied to the pulverization.

(分散媒)
n型拡散層形成組成物は、分散媒を含有してもよい。分散媒とは、組成物中において上記ガラス粒子を分散させる媒体である。具体的に分散媒としては、バインダー及び溶剤からなる群より選択された少なくとも1種を採用してよい。
(Dispersion medium)
The n-type diffusion layer forming composition may contain a dispersion medium. The dispersion medium is a medium in which the glass particles are dispersed in the composition. Specifically, at least one selected from the group consisting of a binder and a solvent may be employed as the dispersion medium.

n型拡散層形成組成物中の分散媒の含有率は特に制限されず、付与適性、ドナー元素濃度等を考慮し決定される。   The content of the dispersion medium in the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited, and is determined in consideration of application suitability, donor element concentration, and the like.

n型拡散層形成組成物がバインダーを含有する場合、バインダーの種類は特に制限されない。バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミド樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド樹脂、ポリスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロースエーテル樹脂、セルロース誘導体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ゼラチン、澱粉及び澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム類及びアルギン酸ナトリウム誘導体、キサンタン及びキサンタン誘導体、グアーガム及びグアーガム誘導体、スクレログルカン及びスクレログルカン誘導体、トラガカント及びトラガカント誘導体、デキストリン及びデキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(例えば、アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、並びにこれらの共重合体が挙げられる。また、他にも、シロキサン樹脂等を適宜選択しうる。これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも、バインダーとしては、粘度特性の観点からエチルセルロースが好適である。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a binder, the type of the binder is not particularly limited. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, polyacrylamide resin, polyvinyl amide resin, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide resin, polysulfonic acid, acrylamide alkyl sulfonic acid, cellulose ether resin, cellulose derivative, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethyl cellulose, gelatin, starch And starch derivatives, sodium alginates and sodium alginate derivatives, xanthan and xanthan derivatives, guar gum and guar gum derivatives, scleroglucan and scleroglucan derivatives, tragacanth and tragacanth derivatives, dextrin and dextrin derivatives, (meth) acrylic acid resin, (meta) ) Acrylic ester resin (eg, alkyl (meth) acrylate Resin, dimethylaminoethyl (meth) acrylate resin, etc.), butadiene resins, styrene resins, and copolymers thereof. In addition, a siloxane resin or the like can be appropriately selected. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, ethylcellulose is preferred as the binder from the viewpoint of viscosity characteristics.

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

n型拡散層形成組成物中のバインダーの含有率は特に制限されず、例えば下記の粘度を達成する量としてもよい。例えば、n型拡散層形成組成物中に0.5質量%〜30質量%としてもよく、2質量%〜25質量%としてもよく、3質量%〜20質量%としてもよい。
n型拡散層形成組成物の粘度は、印刷における付与特性を考慮して、1Pa・s〜500Pa・sの範囲が好ましく、10Pa・s〜100Pa・sの範囲がより好ましい。なお、粘度の測定は、東京計器製E型粘度計EHD型を用いて、サンプル量0.4ml、回転数5回転/分(rpm)の条件で測定したものとする。
The content of the binder in the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited, and may be, for example, an amount that achieves the following viscosity. For example, it may be 0.5% by mass to 30% by mass, 2% by mass to 25% by mass, or 3% by mass to 20% by mass in the n-type diffusion layer forming composition.
The viscosity of the n-type diffusion layer forming composition is preferably in the range of 1 Pa · s to 500 Pa · s, more preferably in the range of 10 Pa · s to 100 Pa · s in consideration of the imparting characteristics in printing. The viscosity is measured using a Tokyo Keiki E-type viscometer EHD type under the conditions of a sample amount of 0.4 ml and a rotational speed of 5 revolutions / minute (rpm).

n型拡散層形成組成物が溶剤を含有する場合、溶剤の種類は特に限定されない。溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤;ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリエチレングリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤;アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、N−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤;α−テルピネン、テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤;水などが挙げられる。これらの溶剤は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   When the n-type diffusion layer forming composition contains a solvent, the type of the solvent is not particularly limited. Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-pentyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diethyl ketone, and dipropyl. Ketone solvents such as ketone, diisobutylketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl-n-propyl ether, diisopropyl ether, Tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol -N-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol Di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene glycol di-n-butyl ether, Triethylene glycol Cyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl-n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl-n- Hexyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl ether, dipropylene glycol Methyl-n-butyl ether, dipropylene glycol Recall di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol methyl ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n -Butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol methyl ethyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-butyl ether, tetra Propylene glycol di-n-butyl ether, tetrapro Ether solvents such as lenglycol methyl-n-hexyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, acetoacetic acid Ethyl acetate diethylene glycol methyl ether, acetic acid diethylene glycol monoethyl ether, acetic acid diethylene glycol monobutyl ether, acetic acid dipropylene glycol methyl ether, acetic acid dipropylene glycol ethyl ether, di Acid glycol, methoxytriethylene glycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate , Ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone Ester solvents such as γ-valerolactone; acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propyl Aprotic polar solvents such as pyrpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide; methanol, ethanol, n-propanol, Isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol , Alcohol solvents such as diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n- Butyl ether, diethylene glycol mono-n-he Glycol monoether solvents such as sil ether, ethoxy triglycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether; α-terpinene, Examples include terpene solvents such as terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, pinene, carvone, ocimene, and ferrandrene; water and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

n型拡散層形成組成物においては、基板への付与適性の観点から、溶剤は、テルピネオール及びブチルカルビトールアセテート(酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   In the n-type diffusion layer forming composition, the solvent is preferably at least one selected from terpineol and butyl carbitol acetate (diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate) from the viewpoint of suitability for application to the substrate.

n型拡散層形成組成物中の溶剤の含有率は特に制限されず、付与適性、ドナー元素濃度等を考慮し決定される。   The content of the solvent in the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited, and is determined in consideration of suitability for application, donor element concentration, and the like.

(その他の添加剤)
n型拡散層形成組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機酸塩等のチキソ性付与剤、濡れ性向上剤、レベリング剤、界面活性剤、可塑剤、充填剤、消泡剤、安定剤、酸化防止剤、香料及びガラス粒子と反応しやすい金属が挙げられる。その他の添加剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(Other additives)
The n-type diffusion layer forming composition may contain other additives as necessary. Examples of other additives include organic fillers, inorganic fillers, thixotropic agents such as organic acid salts, wettability improvers, leveling agents, surfactants, plasticizers, fillers, antifoaming agents, stabilizers, Examples thereof include metals that easily react with antioxidants, perfumes, and glass particles. Other additives may be used alone or in combination of two or more.

ガラス粒子と反応しやすい金属としては、例えば、Ag(銀)、及びSi(ケイ素)が挙げられる。ガラス粒子と反応しやすい金属をn型拡散層形成組成物に含有させておくことにより、n型拡散層の表面にガラスが形成されたときに、形成されたガラスを、フッ酸等の酸洗浄によって容易に除去することができる傾向にある。ガラス粒子と反応しやすい金属としては、これらの中でも、Ag(銀)を用いることが好ましい。   Examples of the metal that easily reacts with the glass particles include Ag (silver) and Si (silicon). By making the n-type diffusion layer forming composition contain a metal that easily reacts with glass particles, when the glass is formed on the surface of the n-type diffusion layer, the formed glass is washed with acid such as hydrofluoric acid. Tends to be easily removed. Among these, Ag (silver) is preferably used as the metal that easily reacts with the glass particles.

n型拡散層形成組成物の調製方法は特に制限されない。例えば、ドナー元素を含有する化合物、分散媒等をブレンダー、ミキサ、乳鉢、ローター等を用いて混合することで得ることができる。また、混合する際は、必要に応じて加熱してもよい。混合に際して加熱する場合、加熱温度は、例えば、30℃〜100℃とすることができる。   The method for preparing the n-type diffusion layer forming composition is not particularly limited. For example, it can be obtained by mixing a compound containing a donor element, a dispersion medium or the like using a blender, a mixer, a mortar, a rotor, or the like. Moreover, when mixing, you may heat as needed. In the case of heating at the time of mixing, the heating temperature can be, for example, 30 ° C to 100 ° C.

半導体基板にn型拡散層形成組成物を付与する方法には制限がなく、印刷法、インクジェット法等が挙げられ、印刷法、特に、スクリーン印刷法が好適である。   There is no restriction | limiting in the method of providing an n type diffused layer formation composition to a semiconductor substrate, A printing method, an inkjet method, etc. are mentioned, Printing method, especially screen printing method are suitable.

n型拡散層形成組成物の付与量に特に制限はない。例えば、ドナー元素を含有する化合物がドナー元素を含有するガラス粒子である場合、ガラス粒子量として0.01g/m〜100g/mとしてもよく、0.1g/m〜10g/mとすることが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in the application amount of an n type diffused layer formation composition. For example, when a compound containing a donor element is glass particles containing donor element may be 0.01g / m 2 ~100g / m 2 as the amount of glass particles, 0.1g / m 2 ~10g / m 2 It is preferable that

n型拡散層形成組成物の組成によっては、熱拡散処理の前に、組成物中に含有される溶剤の少なくとも一部を除去するために、n型拡散層形成組成物を付与した後の基板を熱処理する工程を含んでもよい。この場合の熱処理には、80℃〜300℃の温度で、ホットプレートを使用する場合は1分間〜10分間、乾燥機等を用いる場合は10分間〜30分間程度の条件を適用する。熱処理条件は、n型拡散層形成組成物の溶剤組成に依存し、特に上記条件に限定されない。この熱処理工程により、基板上に付与されたn型拡散層形成組成物を乾燥させることができる。   Depending on the composition of the n-type diffusion layer forming composition, the substrate after applying the n-type diffusion layer forming composition to remove at least a part of the solvent contained in the composition before the thermal diffusion treatment May include a step of heat-treating. In this case, the heat treatment is performed at a temperature of 80 ° C. to 300 ° C. for 1 minute to 10 minutes when a hot plate is used, and for about 10 minutes to 30 minutes when a dryer or the like is used. The heat treatment conditions depend on the solvent composition of the n-type diffusion layer forming composition and are not particularly limited to the above conditions. By this heat treatment step, the n-type diffusion layer forming composition applied on the substrate can be dried.

また、n型拡散層形成組成物の組成によっては、熱拡散処理前に、当該組成物中に含有される分散媒の少なくとも一部、特にはバインダー(樹脂成分)を揮発させて除去するために、n型拡散層形成組成物を付与した後の基板を熱処理する工程を含んでもよい。この場合の熱処理には、例えば、300℃を超え800℃以下の温度で、1分間〜10分間処理する条件を適用することができる。この熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。
上記熱処理を行なう場合は、n型拡散層形成組成物の組成によっては、溶剤を除去するための上記80℃〜300℃の温度での熱処理と、300℃を超え800℃以下の温度での熱処理の両方を行なってもよく(つまり、異なる温度条件で2回熱処理を行なってもよく)、どちらか一方の温度での熱処理のみでも行ってもよい。
In addition, depending on the composition of the n-type diffusion layer forming composition, in order to volatilize and remove at least a part of the dispersion medium contained in the composition, particularly the binder (resin component), before the thermal diffusion treatment A step of heat-treating the substrate after applying the n-type diffusion layer forming composition may be included. For the heat treatment in this case, for example, a condition of processing at a temperature of 300 ° C. to 800 ° C. for 1 minute to 10 minutes can be applied. A known continuous furnace, batch furnace or the like can be applied to this heat treatment.
When performing the heat treatment, depending on the composition of the n-type diffusion layer forming composition, the heat treatment at a temperature of 80 to 300 ° C. for removing the solvent and the heat treatment at a temperature of more than 300 ° C. and not more than 800 ° C. Both may be performed (that is, the heat treatment may be performed twice under different temperature conditions), or only the heat treatment at one of the temperatures may be performed.

次いで、n型拡散層形成組成物を付与した半導体基板を、熱拡散処理する。処理温度は800℃〜1000℃が好ましく、830℃〜950℃がより好ましい。処理時間は5分間〜60分間が好ましい。この熱拡散処理により、半導体基板中へドナー元素が拡散し、n型拡散層が形成される。熱拡散処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。熱拡散処理における炉内雰囲気は、空気、酸素、窒素等に適宜調整してよい。   Next, the semiconductor substrate provided with the n-type diffusion layer forming composition is subjected to thermal diffusion treatment. The treatment temperature is preferably 800 ° C to 1000 ° C, more preferably 830 ° C to 950 ° C. The treatment time is preferably 5 minutes to 60 minutes. By this thermal diffusion treatment, the donor element diffuses into the semiconductor substrate, and an n-type diffusion layer is formed. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the thermal diffusion treatment. The furnace atmosphere in the thermal diffusion treatment may be appropriately adjusted to air, oxygen, nitrogen or the like.

n型拡散層形成組成物を部分的に付与する領域は、電極を形成する領域であることが好ましい。これにより、作製された太陽電池素子における電極部の抵抗を低減させ、より効率よく電気を取り出すことが可能となる。   The region where the n-type diffusion layer forming composition is partially applied is preferably a region where an electrode is formed. Thereby, the resistance of the electrode part in the produced solar cell element can be reduced, and electricity can be taken out more efficiently.

〔第二のn型拡散層形成工程〕
第二のn型拡散層形成工程では、半導体基板の裏主面に、第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層を形成する。
本開示において、n型拡散層のドナー元素濃度とは、n型拡散層の単位体積当たりのドナー元素の原子数で表される濃度をいい、二次イオン質量分析法(SIMS)によって測定することができる。また、第一のn型拡散層と第二のn型拡散層におけるドナー元素濃度の相対濃度は、シート抵抗を測定することによって確認してもよい。
本工程により形成される第二のn型拡散層は、第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有していればよく、第一のn型拡散層と種類の異なるドナーが拡散していてもよい。
[Second n-type diffusion layer forming step]
In the second n-type diffusion layer forming step, a second n-type diffusion layer having a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer is formed on the back main surface of the semiconductor substrate.
In the present disclosure, the donor element concentration of the n-type diffusion layer refers to the concentration expressed by the number of donor elements per unit volume of the n-type diffusion layer, and is measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). Can do. Moreover, you may confirm the relative density | concentration of the donor element density | concentration in a 1st n type diffused layer and a 2nd n type diffused layer by measuring sheet resistance.
The second n-type diffusion layer formed by this step only needs to have a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer, and is different in type from the first n-type diffusion layer. The donor may be diffusing.

第二のn型拡散層を形成する方法としては、第一のn型拡散層よりドナー元素濃度が低くなるように第二のn型拡散層が形成される限り、特に制限はない。例えば、ドナー元素を含有するガスを用いる方法、ドナー元素を含有する組成物を用いる方法が挙げられる。   The method for forming the second n-type diffusion layer is not particularly limited as long as the second n-type diffusion layer is formed so that the donor element concentration is lower than that of the first n-type diffusion layer. Examples thereof include a method using a gas containing a donor element and a method using a composition containing a donor element.

ドナー元素を含有するガスとしては、POCl等が挙げられる。ドナー元素を含有するガスを用いる第二のn型拡散層の形成方法としては、POCl等のドナー元素を含有するガスを用いて熱拡散処理を行う方法などが挙げられる。
ドナー元素を含有するガスを用いる熱拡散処理における雰囲気の温度は700℃〜900℃であることが好ましく、750℃〜850℃であることがより好ましい。熱処理には公知の連続炉、バッチ炉等が適用できる。
熱拡散処理時間は、5分間〜90分間であることが好ましく、10分間〜90分間であることがより好ましく、10分間〜60分間であることがさらに好ましく、プロセス時間の短縮を考慮すると、10分間〜30分間であることがさらに好ましい。熱拡散処理時間が5分間以上であると、半導体基板へのアクセプタ元素の拡散が充分となる傾向にあり、90分間以下であると、製造コストを抑えることができる。
Examples of the gas containing a donor element include POCl 3 . Examples of a method for forming the second n-type diffusion layer using a gas containing a donor element include a method of performing a thermal diffusion treatment using a gas containing a donor element such as POCl 3 .
The temperature of the atmosphere in the thermal diffusion treatment using a gas containing a donor element is preferably 700 ° C. to 900 ° C., and more preferably 750 ° C. to 850 ° C. A known continuous furnace, batch furnace, or the like can be applied to the heat treatment.
The thermal diffusion treatment time is preferably from 5 minutes to 90 minutes, more preferably from 10 minutes to 90 minutes, further preferably from 10 minutes to 60 minutes. More preferably, it is for 30 minutes. When the thermal diffusion treatment time is 5 minutes or more, the acceptor element tends to be sufficiently diffused into the semiconductor substrate, and when it is 90 minutes or less, the production cost can be suppressed.

ドナー元素を含有する組成物としては、既述のn型拡散層形成組成物を用いることができる。ドナー元素を含有する組成物を用いる第二のn型拡散層の形成方法としては、第一のn型拡散層形成工程において説明された方法を適用することができる。   As the composition containing a donor element, the above-described n-type diffusion layer forming composition can be used. As a method for forming the second n-type diffusion layer using the composition containing the donor element, the method described in the first n-type diffusion layer forming step can be applied.

熱拡散処理の設備は、第一のn型拡散層形成工程の熱拡散処理で用いるものと別の設備を用いてもよく、同じ設備を用いてもよい。工程の簡略化という観点からは、同じ設備を用いることが好ましい。   The equipment for thermal diffusion treatment may be different from that used in the thermal diffusion treatment in the first n-type diffusion layer forming step, or the same equipment may be used. From the viewpoint of simplifying the process, it is preferable to use the same equipment.

ドナー元素の熱拡散処理において、p型拡散層を形成した2枚の半導体基板を、p型拡散層の面が対向するように重ね合わせて炉内に設置し、熱拡散処理を行ってもよい。これにより、ドナー元素が表主面に拡散されることを抑えることができる。   In the thermal diffusion treatment of the donor element, the two semiconductor substrates on which the p-type diffusion layer is formed may be placed in a furnace so that the surfaces of the p-type diffusion layer face each other, and the thermal diffusion treatment may be performed. . Thereby, it can suppress that a donor element is spread | diffused by the front main surface.

第一のn型拡散層におけるドナー元素濃度より低いドナー元素濃度となるように第二のn型拡散層を形成する方法は特に制限されず、n型拡散層形成組成物の濃度の調整、n型拡散層形成組成物の付与量の調整、熱拡散処理における温度の調整等によって行ってもよい。例えば、第一のn型拡散層の形成に用いるn型拡散層形成組成物よりドナー元素濃度の低いn型拡散層形成組成物を用いて第二のn型拡散層を形成してもよく、第一のn型拡散層に対する付与量より少ない付与量でn型拡散層形成組成物を付与して第二のn型拡散層を形成してもよい。また、ドナー元素を含むガスを用いて第二のn型拡散層を形成することにより、第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層をより簡便に形成することができる傾向にある。   The method for forming the second n-type diffusion layer so that the donor element concentration is lower than the donor element concentration in the first n-type diffusion layer is not particularly limited, and adjustment of the concentration of the n-type diffusion layer forming composition, n You may carry out by adjustment of the provision amount of a type | mold diffusion layer forming composition, adjustment of the temperature in a thermal diffusion process, etc. For example, the second n-type diffusion layer may be formed using an n-type diffusion layer forming composition having a lower donor element concentration than the n-type diffusion layer forming composition used for forming the first n-type diffusion layer, The second n-type diffusion layer may be formed by applying the n-type diffusion layer forming composition with an application amount smaller than the application amount for the first n-type diffusion layer. In addition, by forming the second n-type diffusion layer using a gas containing a donor element, a second n-type diffusion layer having a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer can be obtained. It tends to be easily formed.

n型拡散層形成組成物を用いて第二のn型拡散層を形成する場合、第一のn型拡散層を形成した後に第二のn型拡散層を形成する領域にドナー元素を含有する組成物を付与して熱拡散処理を行ってもよく、第一のn型拡散層を形成する領域及び第二のn型拡散層を形成する領域のそれぞれにn型拡散層形成組成物を付与して、熱拡散処理を一括して行ってもよい。   When the second n-type diffusion layer is formed using the n-type diffusion layer forming composition, the donor element is contained in the region where the second n-type diffusion layer is formed after the first n-type diffusion layer is formed. The composition may be applied to perform thermal diffusion treatment, and the n-type diffusion layer forming composition is applied to each of the region for forming the first n-type diffusion layer and the region for forming the second n-type diffusion layer. Then, the thermal diffusion treatment may be performed collectively.

ドナー元素を含むガスを用いて第二のn型拡散層を形成する方法として、POClを含有するガスを用いる場合の例を説明する。
第一のn型拡散層を形成するための熱拡散処理が終了した後、雰囲気の温度を700℃〜900℃まで下げ、POClを含有するガスを注入する。熱拡散処理は、POClを含有するガスを注入してPSGを形成させながらリンを拡散させるDeposition(以下、Depoともいう)工程と、POClを含有するガスの注入を止めてリンを拡散させるDrive−in工程とを行ってもよい。又は、Depo工程のみ行いDrive−in工程を行わなくてもよい。Depo工程とDrive−in工程における雰囲気の温度は同じ温度であってもよく、違う温度であってもよい。適度な濃度でn型拡散層を形成する観点から、熱拡散処理中の雰囲気の温度は750℃〜850℃であることが好ましい。熱拡散処理時間は、半導体基板内への拡散性とプロセス時間短縮のバランスという観点から、Depo工程とDrive−in工程を合わせて5分間〜90分間としてもよく、10分間〜60分間とすることが好ましい。Drive−in工程を行わない場合も同様の熱拡散処理時間を適用できる。
As a method for forming the second n-type diffusion layer using a gas containing a donor element, an example in the case of using a gas containing POCl 3 will be described.
After the thermal diffusion treatment for forming the first n-type diffusion layer is completed, the temperature of the atmosphere is lowered to 700 ° C. to 900 ° C., and a gas containing POCl 3 is injected. The thermal diffusion treatment includes a deposition (hereinafter also referred to as “depo”) step of diffusing phosphorus while injecting a gas containing POCl 3 to form PSG, and diffusing phosphorus by stopping the injection of the gas containing POCl 3 . You may perform a Drive-in process. Alternatively, only the Depo process may be performed and the Drive-in process may not be performed. The temperature of the atmosphere in the Depo process and the Drive-in process may be the same temperature or different temperatures. From the viewpoint of forming the n-type diffusion layer at an appropriate concentration, the temperature of the atmosphere during the thermal diffusion treatment is preferably 750 ° C. to 850 ° C. The thermal diffusion treatment time may be 5 minutes to 90 minutes, or 10 minutes to 60 minutes, including the Depo step and the Drive-in step, from the viewpoint of balance between diffusibility into the semiconductor substrate and reduction of the process time. Is preferred. A similar thermal diffusion treatment time can be applied when the Drive-in process is not performed.

<その他の工程>
第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法は、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。例えば、第一の実施形態における「その他の工程」として記載した工程を有していてもよい。
<Other processes>
The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment may include other steps as necessary. For example, you may have the process described as "the other process" in 1st embodiment.

なお、第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法において、熱拡散処理で形成されたPSGを除去するためのエッチングを行う場合、第一のn型拡散層領域に形成されたPSGと第二のn型拡散層領域に形成されたPSGを同時にエッチングにより除去してもよく、各n型拡散層形成工程後に、形成されたPSGをそれぞれエッチングにより除去してもよい。   Note that, in the method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment, when etching for removing PSG formed by thermal diffusion treatment is performed, the first n-type diffusion layer region is formed. The formed PSG and the PSG formed in the second n-type diffusion layer region may be simultaneously removed by etching, and the formed PSG may be removed by etching after each n-type diffusion layer forming step. .

≪第一の実施形態に係る太陽電池素子、及び太陽電池素子の製造方法≫
第一の実施形態に係る太陽電池素子は、第一の実施形態に係る半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた電極と、を有する。
第一の実施形態に係る太陽電池素子の製造方法は、第一の実施形態に係る半導体基板の製造方法により半導体基板を製造する工程と、電極を形成する工程(電極形成工程)と、を有する。
≪Solar cell element according to first embodiment and method for manufacturing solar cell element≫
The solar cell element according to the first embodiment includes the semiconductor substrate according to the first embodiment and an electrode provided on the semiconductor substrate.
The method for manufacturing a solar cell element according to the first embodiment includes a step of manufacturing a semiconductor substrate by the method of manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment, and a step of forming an electrode (electrode formation step). .

以下、第一の実施形態に係る太陽電池素子の製造方法の一例について、図1を参照しながら説明する。図1は、太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、以下では、n型半導体基板としてシリコン基板を用いる例について説明するが、本開示において半導体基板はシリコン基板に限定されない。   Hereinafter, an example of the manufacturing method of the solar cell element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view conceptually showing an example of a manufacturing process of a solar cell element. In addition, the magnitude | size of the member in each figure is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this. Hereinafter, an example in which a silicon substrate is used as the n-type semiconductor substrate will be described. However, in the present disclosure, the semiconductor substrate is not limited to the silicon substrate.

図1(1)では、n型半導体基板110であるシリコン基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャ構造をエッチングにて得る。   In FIG. 1A, an alkaline solution is applied to a silicon substrate which is an n-type semiconductor substrate 110 to remove a damaged layer, and a texture structure is obtained by etching.

図1(2)では、n型半導体基板110の受光面となる面に、BBrガスを用いる熱拡散処理を行うか、ホウ素元素を含有するp型拡散層形成組成物を塗布して熱拡散処理を行い、p型拡散層111を形成する。このとき、ホウ素が飛散することにより受光面の反対面にもp型拡散層111が形成される。さらに、p型拡散層の表面にBSG122が形成される。 In FIG. 1 (2), thermal diffusion using a BBr 3 gas is performed on the light-receiving surface of the n-type semiconductor substrate 110, or a p-type diffusion layer forming composition containing boron element is applied to perform thermal diffusion. Processing is performed to form a p-type diffusion layer 111. At this time, the p-type diffusion layer 111 is also formed on the opposite surface of the light receiving surface due to the scattering of boron. Further, BSG 122 is formed on the surface of the p-type diffusion layer.

図1(3)では、受光面の反対面に対して、アルカリ溶液又は酸溶液を用いてエッチングを行い、ホウ素等を除去する。   In FIG. 1C, the surface opposite to the light receiving surface is etched using an alkaline solution or an acid solution to remove boron and the like.

図1(4)では、n型半導体基板110の受光面と反対面に、POClガスを用いて熱処理拡散を行う方法、又はリン元素を含む材料を塗布して熱処理拡散を行う方法によって、n型拡散層113を形成する。このとき、表主面のp型拡散層にドナー元素が混入しないように、複数枚のn型半導体基板110を、p型拡散層の面が対向するように重ね合わせて熱拡散設備に設置することが好ましい。 In FIG. 1 (4), n-type semiconductor substrate 110 is exposed to a surface opposite to the light-receiving surface by a heat treatment diffusion method using POCl 3 gas, or by a heat treatment diffusion method by applying a material containing phosphorus element. A mold diffusion layer 113 is formed. At this time, a plurality of n-type semiconductor substrates 110 are stacked and placed in the thermal diffusion facility so that the surfaces of the p-type diffusion layers face each other so that the donor element does not enter the p-type diffusion layer on the front main surface. It is preferable.

n型半導体基板110の受光面に形成されたp型拡散層111の表面には、BSG122、熱酸化膜等が残存し、裏主面のn型拡散層113の表面にはドナー元素の拡散で形成されたPSG124が残存している。図1(5)では、これらの残存物をエッチングにより除去する。エッチング液としては、フッ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法など、公知の方法のいずれもが適用できる。エッチング能力の点では、フッ酸によるエッチング処理であることが好ましい。フッ酸によるエッチング処理としては、フッ酸にn型半導体基板110を浸漬する方法が挙げられる。フッ酸にn型半導体基板110を浸漬する場合、浸漬時間は特に制限されない。一般に、0.5分間〜30分間としてもよく、1分間〜10分間とすることが好ましい。残存物を本洗浄方法で除去した後の半導体基板の表面は疎水性を示す。   BSG 122, a thermal oxide film, and the like remain on the surface of the p-type diffusion layer 111 formed on the light-receiving surface of the n-type semiconductor substrate 110, and the donor element diffuses on the surface of the n-type diffusion layer 113 on the back main surface. The formed PSG 124 remains. In FIG. 1 (5), these residues are removed by etching. As the etching solution, any of known methods such as a method of immersing in an acid such as hydrofluoric acid and a method of immersing in an alkali such as caustic soda can be applied. In terms of etching ability, an etching treatment with hydrofluoric acid is preferable. Examples of the etching treatment with hydrofluoric acid include a method of immersing the n-type semiconductor substrate 110 in hydrofluoric acid. When the n-type semiconductor substrate 110 is immersed in hydrofluoric acid, the immersion time is not particularly limited. Generally, it may be 0.5 minutes to 30 minutes, and preferably 1 minute to 10 minutes. The surface of the semiconductor substrate after the residue is removed by this cleaning method exhibits hydrophobicity.

図1(6)では、p型拡散層111の上に反射防止膜115を形成し、n型拡散層113の上に反射防止膜116を形成する。反射防止膜115及び116は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜115及び116がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHとの混合ガスを原料とするプラズマCVD(PECVD;Plasma−enhanced Chemical Vapor Deposition)法により形成する。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、すなわちダングリングボンドと水素とが結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。 In FIG. 1 (6), an antireflection film 115 is formed on the p-type diffusion layer 111, and an antireflection film 116 is formed on the n-type diffusion layer 113. The antireflection films 115 and 116 are formed by applying a known technique. For example, when the antireflection films 115 and 116 are silicon nitride films, they are formed by a plasma CVD (PECVD; Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition) method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are bonded to inactivate defects (hydrogen passivation).

より具体的には、反射防止膜115及び116は、例えば、上記混合ガスの流量比(NH/SiH)が0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa(0.1Torr)〜266.6Pa(2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。 More specifically, in the antireflection films 115 and 116, for example, the flow rate ratio (NH 3 / SiH 4 ) of the mixed gas is 0.05 to 1.0, and the pressure in the reaction chamber is 13.3 Pa (0.1 Torr). ) To 266.6 Pa (2 Torr), the film forming temperature is 300 ° C. to 550 ° C., and the frequency for plasma discharge is 100 kHz or more.

p型拡散層上にはパッシベーション層を形成してもよい。例えば、ALD(原子層堆積)法でAl層を積層してもよく、熱酸化等によりSiO層を形成してもよい。この場合、パッシベーション層上に上述の反射防止膜を形成する。 A passivation layer may be formed on the p-type diffusion layer. For example, an Al 2 O 3 layer may be laminated by an ALD (atomic layer deposition) method, or an SiO 2 layer may be formed by thermal oxidation or the like. In this case, the above-described antireflection film is formed on the passivation layer.

図1(7)では、表主面の反射防止膜115上に、受光面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布し、乾燥させ、受光面電極用金属ペースト層117を形成する。受光面電極用金属ペーストとしては、例えば、金属粒子とガラス粒子とを含有し、必要に応じて樹脂バインダー及びその他の添加剤を含有するものを使用できる。   In FIG. 1 (7), a light receiving surface electrode metal paste is applied by screen printing on the antireflection film 115 on the front main surface and dried to form a light receiving surface electrode metal paste layer 117. As a metal paste for light-receiving surface electrodes, for example, a paste containing metal particles and glass particles, and containing a resin binder and other additives as required can be used.

次いで、裏主面の裏面電極用金属ペースト層119を形成する。裏面電極用金属ペースト層119の材質及び形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含有する裏面電極用金属ペーストを付与し、乾燥させて、裏面電極用金属ペースト層119を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程における太陽電池素子間の接続のために、一部に銀電極形成用の銀ペーストを設けてもよい。   Next, a metal paste layer 119 for the back electrode on the back main surface is formed. The material and forming method of the back electrode metal paste layer 119 are not particularly limited. For example, the back electrode metal paste layer 119 may be formed by applying and drying a back electrode metal paste containing a metal such as aluminum, silver, or copper. At this time, a silver paste for forming a silver electrode may be partially provided on the back surface for connection between solar cell elements in the module process.

図1(8)では、受光面電極用金属ペースト層117を焼成して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒間〜数分間焼成すると、受光面側では受光面電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜115が溶融し、さらにn型半導体基板110の表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がn型半導体基板110と接触部を形成して凝固する。これにより、形成した受光面電極118とn型半導体基板110とが導通される。これはファイアースルーと称されている。また、裏面側でも同様に、裏面電極用金属ペースト層119の裏面電極用金属ペーストが焼成されて、裏面電極120が形成される。   In FIG. 1 (8), the metal paste layer 117 for light-receiving surface electrodes is baked to complete the solar cell element. When baked in the range of 600 ° C. to 900 ° C. for several seconds to several minutes, the antireflection film 115 which is an insulating film is melted by the glass particles contained in the metal paste for the light receiving surface electrode on the light receiving surface side, and further the n-type semiconductor substrate 110. A part of the surface is also melted, and metal particles (for example, silver particles) in the paste are solidified by forming contact portions with the n-type semiconductor substrate 110. Thereby, the formed light-receiving surface electrode 118 and the n-type semiconductor substrate 110 are electrically connected. This is called fire-through. Similarly, on the back side, the back electrode metal paste of the back electrode metal paste layer 119 is baked to form the back electrode 120.

受光面電極118の形状の一例について図3A及び図3Bを参照して説明する。受光面電極118は、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32を有する。図3Aは、受光面電極118を、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32を有する構成とした太陽電池素子を受光面から見た平面図であり、図3Bは、図3Aの一部を拡大して示す斜視図である。   An example of the shape of the light-receiving surface electrode 118 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. The light receiving surface electrode 118 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30. FIG. 3A is a plan view of a solar cell element in which the light receiving surface electrode 118 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30 as viewed from the light receiving surface. It is a perspective view which expands and shows some 3A.

このような受光面電極118は、上述の受光面電極用金属ペーストのスクリーン印刷、電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とを有する受光面電極118は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。   Such a light-receiving surface electrode 118 can be formed by means such as screen printing of the above-described metal paste for light-receiving surface electrode, plating of electrode material, vapor deposition of electrode material by electron beam heating in high vacuum. The light receiving surface electrode 118 having the bus bar electrode 30 and the finger electrode 32 is generally used as the electrode on the light receiving surface side and is well known, and a known forming means for the bus bar electrode and the finger electrode on the light receiving surface side is applied. Can do.

≪第二の実施形態に係る太陽電池素子、及び太陽電池素子の製造方法≫
第二の実施形態に係る太陽電池素子は、第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板と、選択的n型拡散層付き半導体基板上に設けられた電極とを有する。
また、太陽電池素子の製造方法は、第二の実施形態に係る選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法により選択的n型拡散層を有する選択的n型拡散層付き半導体基板を製造する工程と、選択的n型拡散層上に電極を形成する工程(電極形成工程)と、を有する。
≪Solar cell element according to second embodiment and method for manufacturing solar cell element≫
The solar cell element according to the second embodiment includes a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to the second embodiment, and an electrode provided on the semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer.
Moreover, the manufacturing method of a solar cell element manufactures the semiconductor substrate with a selective n type diffused layer which has a selective n type diffused layer by the manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n type diffused layer which concerns on 2nd embodiment. And a step of forming an electrode on the selective n-type diffusion layer (electrode formation step).

以下、太陽電池素子の製造方法の一例について、図2を参照しながら説明する。図2は、太陽電池素子の製造工程の一例を概念的に表す模式断面図である。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、以下では、n型半導体基板としてシリコン基板を用いる例について説明するが、本開示において半導体基板はシリコン基板に限定されない。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing a solar cell element will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view conceptually showing an example of the manufacturing process of the solar cell element. In addition, the magnitude | size of the member in each figure is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this. Hereinafter, an example in which a silicon substrate is used as the n-type semiconductor substrate will be described. However, in the present disclosure, the semiconductor substrate is not limited to the silicon substrate.

図2(1)では、n型半導体基板10であるシリコン基板にアルカリ溶液を付与してダメージ層を除去し、テクスチャ構造をエッチングにて得る。   In FIG. 2A, an alkaline solution is applied to the silicon substrate that is the n-type semiconductor substrate 10 to remove the damaged layer, and a texture structure is obtained by etching.

図2(2)では、n型半導体基板10の受光面となる面に、BBrガスを用いる熱拡散処理を行うか、ホウ素元素を含有するp型拡散層形成組成物を塗布して熱拡散処理を行い、p型拡散層11を形成する。このとき、ホウ素が飛散することにより受光面の反対面にもp型拡散層11が形成される。さらに、p型拡散層の表面にBSG22が形成される。 In FIG. 2 (2), thermal diffusion using a BBr 3 gas is performed on the surface to be the light-receiving surface of the n-type semiconductor substrate 10 or a p-type diffusion layer forming composition containing boron element is applied to perform thermal diffusion. Processing is performed to form the p-type diffusion layer 11. At this time, the p-type diffusion layer 11 is formed on the opposite surface of the light receiving surface due to the scattering of boron. Furthermore, BSG22 is formed on the surface of the p-type diffusion layer.

図2(3)では、受光面の反対面に対して、アルカリ溶液又は酸溶液を用いてエッチングを行い、ホウ素等を除去する。   In FIG. 2 (3), the surface opposite to the light receiving surface is etched using an alkaline solution or an acid solution to remove boron and the like.

図2(4)ではn型半導体基板10の受光面と反対面の、電極を形成する予定の領域に、電極のパターンと略同じパターンの形状となるようn型拡散層形成組成物層12を付与する。n型拡散層形成組成物層12は電極幅の1.0倍〜3.0倍の幅となるように塗布してもよく、重ね合わせのズレ防止と、ドナー元素濃度の高いn型拡散層による、キャリアの再結合の抑制の観点から、1.5倍〜2.5倍となるように塗布することが好ましい。
n型拡散層形成組成物の付与後、乾燥し、n型半導体基板10を熱拡散設備に投入する。このとき、表主面のp型拡散層にドナー元素が混入しないように、複数枚のn型半導体基板10を、p型拡散層の面が対向するように重ね合わせて熱拡散設備に設置することが好ましい。熱拡散処理における雰囲気の温度は830℃〜950℃であることが好ましい。熱拡散処理の炉内雰囲気は、空気、酸素、窒素等の不活性ガス、これらの混合ガスなどから所望の条件に合わせて選択でき、酸素と窒素の混合ガスが好ましい。これにより図2(5)の第一のn型拡散層13が形成される。
In FIG. 2 (4), the n-type diffusion layer forming composition layer 12 is formed in a region opposite to the light-receiving surface of the n-type semiconductor substrate 10 where an electrode is to be formed so as to have a shape substantially the same as the electrode pattern. Give. The n-type diffusion layer forming composition layer 12 may be applied so as to be 1.0 to 3.0 times as wide as the electrode width. From the viewpoint of suppressing the recombination of carriers, it is preferable to apply so as to be 1.5 to 2.5 times.
After the application of the n-type diffusion layer forming composition, the composition is dried and the n-type semiconductor substrate 10 is put into a thermal diffusion facility. At this time, a plurality of n-type semiconductor substrates 10 are overlapped so that the surfaces of the p-type diffusion layers face each other so that the donor element is not mixed into the p-type diffusion layer on the front main surface. It is preferable. The temperature of the atmosphere in the thermal diffusion treatment is preferably 830 ° C to 950 ° C. The furnace atmosphere for the thermal diffusion treatment can be selected according to desired conditions from an inert gas such as air, oxygen, nitrogen, and a mixed gas thereof, and a mixed gas of oxygen and nitrogen is preferable. As a result, the first n-type diffusion layer 13 shown in FIG. 2 (5) is formed.

次いで、前記熱拡散処理から温度を700℃〜900℃に降温させて、POClを含有するガスを炉内に注入し、図2(5)に示すようなドナー元素濃度が第一のn型拡散層よりも低い第二のn型拡散層14を形成する。このとき、第一のn型拡散層13、及び第二のn型拡散層14の表面にはPSG24が形成されている。適度な濃度でリン拡散層を形成するために、拡散温度は750℃〜850℃が好ましく、また拡散時間はDepo工程とDrive−in工程の時間を合わせて10分〜60分であることが好ましい。このとき、POClを含有するガス雰囲気を用いた方法では、POClを含有するガスが半導体基板の表主面にも及ぶが、p型拡散層を形成する際に得られたBSG及び熱酸化膜がバリア層となり、また半導体基板のp型拡散層の面が対向するように重ね合せて炉内に設置されていることによって、表主面へのリン拡散を防止する。 Next, the temperature is lowered to 700 ° C. to 900 ° C. from the thermal diffusion treatment, a gas containing POCl 3 is injected into the furnace, and the donor element concentration as shown in FIG. A second n-type diffusion layer 14 lower than the diffusion layer is formed. At this time, PSG 24 is formed on the surfaces of the first n-type diffusion layer 13 and the second n-type diffusion layer 14. In order to form a phosphorus diffusion layer at an appropriate concentration, the diffusion temperature is preferably 750 ° C. to 850 ° C., and the diffusion time is preferably 10 minutes to 60 minutes in total of the Depo step and the Drive-in step. . At this time, in the method using the gas atmosphere containing POCl 3 , the gas containing POCl 3 reaches the front main surface of the semiconductor substrate, but the BSG and thermal oxidation obtained when forming the p-type diffusion layer are used. The film is used as a barrier layer, and is placed in the furnace so that the surfaces of the p-type diffusion layers of the semiconductor substrate face each other, thereby preventing phosphorus diffusion to the front main surface.

n型半導体基板10の受光面に形成されたp型拡散層11の表面には、BSG22、熱酸化膜等が残存し、裏主面の第一のn型拡散層13及び第二のn型拡散層14の表面にはn型拡散層形成組成物及びPOClを含有するガスを用いたドナー元素の拡散で形成されたPSG24が残存している。図2(6)では、これらの残存物をエッチングにより除去する。エッチング液としては、フッ酸等の酸に浸漬する方法、苛性ソーダ等のアルカリに浸漬する方法など、公知の方法のいずれもが適用できる。エッチング能力の点では、フッ酸によるエッチング処理であることが好ましい。フッ酸によるエッチング処理としては、フッ酸にn型半導体基板10を浸漬する方法が挙げられる。フッ酸にn型半導体基板10を浸漬する場合、浸漬時間は特に制限されない。一般に、0.5分間〜30分間としてもよく、1分間〜10分間とすることが好ましい。残存物を本洗浄方法で除去した後の半導体基板の表面は疎水性を示す。 On the surface of the p-type diffusion layer 11 formed on the light-receiving surface of the n-type semiconductor substrate 10, BSG22, a thermal oxide film, etc. remain, and the first n-type diffusion layer 13 and the second n-type on the back main surface. PSG 24 formed by diffusion of a donor element using a gas containing an n-type diffusion layer forming composition and POCl 3 remains on the surface of diffusion layer 14. In FIG. 2 (6), these residues are removed by etching. As the etching solution, any of known methods such as a method of immersing in an acid such as hydrofluoric acid and a method of immersing in an alkali such as caustic soda can be applied. In terms of etching ability, an etching treatment with hydrofluoric acid is preferable. Examples of the etching treatment using hydrofluoric acid include a method of immersing the n-type semiconductor substrate 10 in hydrofluoric acid. When the n-type semiconductor substrate 10 is immersed in hydrofluoric acid, the immersion time is not particularly limited. Generally, it may be 0.5 minutes to 30 minutes, and preferably 1 minute to 10 minutes. The surface of the semiconductor substrate after the residue is removed by this cleaning method exhibits hydrophobicity.

図2(7)では、p型拡散層11の上に反射防止膜15を形成し、第一のn型拡散層13及び第二のn型拡散層14の上に反射防止膜16を形成する。反射防止膜15及び16は公知の技術を適用して形成される。例えば、反射防止膜15及び16がシリコン窒化膜の場合には、SiHとNHとの混合ガスを原料とするPECVD法により形成する。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、すなわちダングリングボンドと水素とが結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。 In FIG. 2 (7), an antireflection film 15 is formed on the p-type diffusion layer 11, and an antireflection film 16 is formed on the first n-type diffusion layer 13 and the second n-type diffusion layer 14. . The antireflection films 15 and 16 are formed by applying a known technique. For example, when the antireflection films 15 and 16 are silicon nitride films, they are formed by PECVD using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, dangling bonds and hydrogen are bonded to inactivate defects (hydrogen passivation).

より具体的には、反射防止膜15及び16は、例えば、上記混合ガスの流量比(NH/SiH)が0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3Pa(0.1Torr)〜266.6Pa(2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。 More specifically, the antireflection films 15 and 16 have, for example, a flow rate ratio (NH 3 / SiH 4 ) of the above mixed gas of 0.05 to 1.0 and a reaction chamber pressure of 13.3 Pa (0.1 Torr). ) To 266.6 Pa (2 Torr), the film forming temperature is 300 ° C. to 550 ° C., and the frequency for plasma discharge is 100 kHz or more.

p型拡散層上にはパッシベーション層を形成してもよい。例えば、ALD(原子層堆積)法でAl層を積層してもよく、熱酸化等によりSiO層を形成してもよい。この場合、パッシベーション層上に上述の反射防止膜を形成する。 A passivation layer may be formed on the p-type diffusion layer. For example, an Al 2 O 3 layer may be laminated by an ALD (atomic layer deposition) method, or an SiO 2 layer may be formed by thermal oxidation or the like. In this case, the above-described antireflection film is formed on the passivation layer.

図2(8)では、表主面の反射防止膜15上に、受光面電極用金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷塗布し、乾燥させ、受光面電極用金属ペースト層17を形成する。受光面電極用金属ペーストとしては、例えば、金属粒子とガラス粒子とを含有し、必要に応じて樹脂バインダー及びその他の添加剤を含有するものを使用できる。   In FIG. 2 (8), the light receiving surface electrode metal paste is printed on the antireflection film 15 on the front main surface by screen printing and dried to form the light receiving surface electrode metal paste layer 17. As a metal paste for light-receiving surface electrodes, for example, a paste containing metal particles and glass particles, and containing a resin binder and other additives as required can be used.

次いで、裏主面の裏面電極用金属ペースト層19を形成する。裏面電極用金属ペースト層19の材質及び形成方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、銅等の金属を含有する裏面電極用金属ペーストを付与し、乾燥させて、裏面電極用金属ペースト層19を形成してもよい。このとき、裏面にも、モジュール工程における太陽電池素子間の接続のために、一部に銀電極形成用の銀ペーストを設けてもよい。   Next, the back electrode metal paste layer 19 for the back main surface is formed. The material and forming method of the back electrode metal paste layer 19 are not particularly limited. For example, the back electrode metal paste layer 19 may be formed by applying a metal paste for the back electrode containing a metal such as aluminum, silver, or copper and drying the paste. At this time, a silver paste for forming a silver electrode may be partially provided on the back surface for connection between solar cell elements in the module process.

図2(9)では、受光面電極用金属ペースト層17を焼成して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒間〜数分間焼成すると、受光面側では受光面電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜15が溶融し、さらにn型半導体基板10の表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)がn型半導体基板10と接触部を形成して凝固する。これにより、形成した受光面電極18とn型半導体基板10とが導通される。これはファイアースルーと称されている。また、裏面側でも同様に、裏面電極用金属ペースト層19の裏面電極用金属ペーストが焼成されて、裏面電極20が形成される。   In FIG. 2 (9), the light-receiving surface electrode metal paste layer 17 is fired to complete the solar cell element. When baked in the range of 600 ° C. to 900 ° C. for several seconds to several minutes, the antireflection film 15 that is an insulating film is melted by the glass particles contained in the metal paste for the light receiving surface electrode on the light receiving surface side, and the n-type semiconductor substrate 10 A part of the surface is also melted, and metal particles (for example, silver particles) in the paste are solidified by forming contact portions with the n-type semiconductor substrate 10. Thereby, the formed light-receiving surface electrode 18 and the n-type semiconductor substrate 10 are electrically connected. This is called fire-through. Similarly, on the back side, the back electrode metal paste of the back electrode metal paste layer 19 is baked to form the back electrode 20.

受光面電極18の形状の一例について、第一の実施形態と同様に、図3A及び図3Bを参照して説明する。受光面電極18は、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32を有する。図3Aは、受光面電極18を、バスバー電極30、及びバスバー電極30と交差しているフィンガー電極32を有する構成とした太陽電池素子を受光面から見た平面図であり、図3Bは、図3Aの一部を拡大して示す斜視図である。なお、図3Bにおけるn型半導体基板110及び反射防止膜115は、n型半導体基板10及び反射防止膜15にそれぞれ読み替える。   An example of the shape of the light-receiving surface electrode 18 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B as in the first embodiment. The light-receiving surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 that intersects the bus bar electrode 30. FIG. 3A is a plan view of a solar cell element in which the light-receiving surface electrode 18 includes a bus bar electrode 30 and a finger electrode 32 intersecting with the bus bar electrode 30 as viewed from the light-receiving surface. It is a perspective view which expands and shows some 3A. Note that the n-type semiconductor substrate 110 and the antireflection film 115 in FIG. 3B are replaced with the n-type semiconductor substrate 10 and the antireflection film 15, respectively.

このような受光面電極18は、上述の受光面電極用金属ペーストのスクリーン印刷、電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極30とフィンガー電極32とを有する受光面電極18は受光面側の電極として一般的に用いられていて周知であり、受光面側のバスバー電極及びフィンガー電極の公知の形成手段を適用することができる。   Such a light-receiving surface electrode 18 can be formed by means such as screen printing of the above-described metal paste for light-receiving surface electrode, plating of electrode material, vapor deposition of electrode material by electron beam heating in high vacuum. The light-receiving surface electrode 18 having the bus bar electrode 30 and the finger electrode 32 is generally used as an electrode on the light-receiving surface side, and is well-known, and known forming means for the bus bar electrode and finger electrode on the light-receiving surface side are applied. Can do.

上記では、受光面にp型拡散層、裏面にn型拡散層を形成し、さらにそれぞれの層の上に受光面電極及び裏面電極を設けた太陽電池素子について説明したが、第二の実施形態のn型拡散層形成組成物を用いればバックコンタクト型の太陽電池素子を製造することも可能である。バックコンタクト型の太陽電池素子は、電極を裏面に設けて受光面の面積を大きくするものである。つまり、バックコンタクト型の太陽電池素子では、裏面にp型拡散部位及びn型拡散部位の両方を形成してpn接合構造とする。第二の実施形態のn型拡散層形成組成物は、特定の部位にn型拡散部位を形成することが可能であり、よってバックコンタクト型の太陽電池素子の製造に好適に適用することができる。   In the above description, the solar cell element in which the p-type diffusion layer is formed on the light-receiving surface, the n-type diffusion layer is formed on the back surface, and the light-receiving surface electrode and the back electrode are provided on the respective layers has been described. If the composition for forming an n-type diffusion layer is used, a back contact type solar cell element can be produced. The back contact type solar cell element has an electrode on the back surface to increase the area of the light receiving surface. That is, in the back contact solar cell element, both the p-type diffusion region and the n-type diffusion region are formed on the back surface to form a pn junction structure. The n-type diffusion layer forming composition of the second embodiment can form an n-type diffusion site at a specific site, and thus can be suitably applied to the production of a back contact type solar cell element. .

以下、本開示の実施形態を実施例により具体的に説明するが、本開示の実施形態はこれらの実施例に制限されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be specifically described by way of examples, but the embodiments of the present disclosure are not limited to these examples.

≪第一の実施形態に係る実施例≫
[実施例1]
(p型拡散層の形成)
まず、テクスチャ構造が形成された半導体基板をN:10L/minを流した拡散炉(光洋サーモシステム株式会社、「206A−M100」)700℃の状態で入れたボートを投入した。このとき、半導体基板を2枚準備し、この2枚を重ね合わせて設置した。2枚を重ね合わせることにより、内側面にBBrガスが回りこむことが抑えられる。この内側面を裏主面とし、後の工程でn型拡散層を形成する面とする。その後、15℃/minの昇温速度で925℃まで温度を上げ、O、N、及びBBrの混合ガスを炉内に注入して925℃で50分間熱処理し、ホウ素を半導体基板中に拡散(熱拡散)させ、p型拡散層を形成した。その後、N:7L/min、O:3L/minに拡散炉内の雰囲気を変えて、700℃まで85分間かけて降温し、700℃で半導体基板を取り出した。
<< Examples according to the first embodiment >>
[Example 1]
(Formation of p-type diffusion layer)
First, a boat in which a semiconductor substrate with a textured structure was placed at 700 ° C. in a diffusion furnace (Koyo Thermo System Co., Ltd., “206A-M100”) in which N 2 : 10 L / min was flowed was introduced. At this time, two semiconductor substrates were prepared, and the two substrates were stacked and installed. By superimposing the two sheets, it is possible to suppress the BBr 3 gas from flowing into the inner surface. This inner surface is used as a back main surface, and a surface on which an n-type diffusion layer is formed in a later step. Thereafter, the temperature is increased to 925 ° C. at a temperature increase rate of 15 ° C./min, a mixed gas of O 2 , N 2 , and BBr 3 is injected into the furnace and heat-treated at 925 ° C. for 50 minutes, and boron is contained in the semiconductor substrate. Was diffused (thermally diffused) to form a p-type diffusion layer. Thereafter, the atmosphere in the diffusion furnace was changed to N 2 : 7 L / min and O 2 : 3 L / min, the temperature was lowered to 700 ° C. over 85 minutes, and the semiconductor substrate was taken out at 700 ° C.

(シート抵抗の評価)
拡散部のシート抵抗を低抵抗率計(三菱ケミカル株式会社製、「Loresta MCP−T360」)を用いて測定した。拡散部のシート抵抗は70Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていることが分かった。
(Evaluation of sheet resistance)
The sheet resistance of the diffusion part was measured using a low resistivity meter (“Loresta MCP-T360” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The sheet resistance of the diffusion portion is 70Ω / sq. It was found that a p-type diffusion layer was formed.

(エッチング)
次に半導体基板の裏主面をフッ酸と硝酸の混合液を使用してエッチングして裏主面に形成されたホウ素層を除去した。49質量%のフッ酸溶液と70質量%の硝酸溶液を体積比1:100に配合した液を用いた。半導体基板の裏主面を混合液に60秒間浸漬してエッチング除去した。エッチング後の半導体基板の厚みをマイクロメータ(株式会社ミツトヨ製:MDC−25MX)を用いて測定し、エッチング前と比べて、3μm厚エッチングされていることが分かった。
(etching)
Next, the back main surface of the semiconductor substrate was etched using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid to remove the boron layer formed on the back main surface. A liquid in which a 49% by mass hydrofluoric acid solution and a 70% by mass nitric acid solution were mixed at a volume ratio of 1: 100 was used. The back main surface of the semiconductor substrate was immersed in the mixed solution for 60 seconds and removed by etching. The thickness of the semiconductor substrate after the etching was measured using a micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation: MDC-25MX), and it was found that the semiconductor substrate was etched by a thickness of 3 μm compared with that before the etching.

(n型拡散層の形成)
次に、上述のようにp型拡散層を形成した半導体基板2枚を、p型拡散層の面が対向するように重ね合わせてボートに設置し、N:9L/min、O:1L/minを流した温度700℃の拡散炉(光洋サーモシステム株式会社、「206A−M100」)中に投入した。その後、850℃まで15分間かけて昇温し、O、N、及びPOClの混合ガスを導入して、850℃で20分間の熱拡散処理を行い、n型半導体基板の裏主面にn型拡散層を形成した。その後、炉内を窒素雰囲気に変えて700℃まで降温し、半導体基板を取出した。8質量%フッ酸に5分間浸漬し半導体基板に残存したガラス成分を除去した。
(Formation of n-type diffusion layer)
Next, two semiconductor substrates on which the p-type diffusion layer is formed as described above are placed on a boat so that the surfaces of the p-type diffusion layer face each other, and N 2 : 9 L / min, O 2 : 1L. / Min flowed into a diffusion furnace (Koyo Thermo System Co., Ltd., “206A-M100”) at a temperature of 700 ° C. Thereafter, the temperature is raised to 850 ° C. over 15 minutes, a mixed gas of O 2 , N 2 , and POCl 3 is introduced, thermal diffusion treatment is performed at 850 ° C. for 20 minutes, and the back main surface of the n-type semiconductor substrate An n-type diffusion layer was formed. Thereafter, the inside of the furnace was changed to a nitrogen atmosphere, the temperature was lowered to 700 ° C., and the semiconductor substrate was taken out. The glass component remaining on the semiconductor substrate was removed by immersion in 8% by mass hydrofluoric acid for 5 minutes.

上記のようにp型拡散層及びn型拡散層を形成したn型半導体基板に対し、酸素を5L/min流した熱酸化炉で780℃、20分間処理して両面にパッシベーション層を形成した。その後、PECVD法で両面にシリコン窒化膜を形成した。次いで、n型半導体基板の両面にスクリーン印刷で銀ペーストを幅55μmの電極のパターン状に付与し、800℃でファイアースルーさせて、p型拡散層及びn型拡散層と電気的なコンタクトが確保された電極を形成し、両面受光型の太陽電池素子を作製した。   The n-type semiconductor substrate on which the p-type diffusion layer and the n-type diffusion layer were formed as described above was treated at 780 ° C. for 20 minutes in a thermal oxidation furnace in which oxygen was supplied at 5 L / min to form passivation layers on both sides. Thereafter, silicon nitride films were formed on both sides by PECVD. Next, silver paste is applied to both sides of the n-type semiconductor substrate by screen printing in the form of an electrode pattern with a width of 55 μm and fire-through at 800 ° C. to ensure electrical contact with the p-type diffusion layer and the n-type diffusion layer. Thus, a double-sided light receiving solar cell element was produced.

(I−V測定)
太陽電池素子のp型拡散層側の発電効率を、AM1.5Gに設定された光源のもと、I−Vトレーサー(英弘精機株式会社製 MP−180)を用いて測定した。その結果、発電効率は20.5%と高かった。
(IV measurement)
The power generation efficiency on the p-type diffusion layer side of the solar cell element was measured using an IV tracer (MP-180 manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.) under a light source set to AM1.5G. As a result, the power generation efficiency was as high as 20.5%.

[実施例2]
実施例1におけるホウ素の拡散工程で、ホウ素含有ガラス化合物を含んだp型拡散層形成組成物をスクリーン印刷で基板に塗布してシート抵抗が70Ω/sq.になるよう熱拡散処理したこと以外は実施例1と同様に太陽電池素子を試作評価した。その結果、発電効率は20.3%と高かった。
[Example 2]
In the boron diffusion step in Example 1, except that the p-type diffusion layer forming composition containing the boron-containing glass compound was applied to the substrate by screen printing and subjected to thermal diffusion treatment so that the sheet resistance was 70 Ω / sq. A solar cell element was prototyped and evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the power generation efficiency was as high as 20.3%.

[比較例1]
実施例1においてp型拡散層形成後のエッチング工程を省いた以外は実施例1と同様に太陽電池素子を試作評価した。その結果、発電効率は19.2%と低かった。
[Comparative Example 1]
A solar cell element was prototyped and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the etching process after forming the p-type diffusion layer in Example 1 was omitted. As a result, the power generation efficiency was as low as 19.2%.

≪第二の実施形態に係る実施例≫
[実施例3]
(n型拡散層形成組成物の調製)
粒子形状がブロック状で、体積平均粒子径が0.89μmのP−SiO−CaO系ガラス(P:30モル%、SiO:60モル%、CaO:10モル%)粒子10gと、エチルセルロース5gと、テルピネオール85gとを、自動乳鉢混練装置を用いて混合してペースト化し、n型拡散層形成組成物を調製した。得られたn型拡散層形成組成物の粘度は、61Pa・sであった。
<< Example according to the second embodiment >>
[Example 3]
(Preparation of n-type diffusion layer forming composition)
P 2 O 5 —SiO 2 —CaO-based glass having a block shape and a volume average particle size of 0.89 μm (P 2 O 5 : 30 mol%, SiO 2 : 60 mol%, CaO: 10 mol%) 10 g of particles, 5 g of ethyl cellulose, and 85 g of terpineol were mixed using an automatic mortar kneader to make a paste, thereby preparing an n-type diffusion layer forming composition. The viscosity of the obtained n-type diffusion layer forming composition was 61 Pa · s.

ガラス粒子の形状は、走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ、「TM−1000型」)を用いて観察して判定した。ガラスの平均粒子径は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社、「LS 13 320型」、測定波長:632nm)を用いて算出した。   The shape of the glass particles was determined by observing with a scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, “TM-1000 type”). The average particle size of the glass was calculated using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (Beckman Coulter, Inc., “LS 13 320 type”, measurement wavelength: 632 nm).

(p型拡散層の形成)
まず、テクスチャ構造が形成された半導体基板をN:10L/minを流した拡散炉(光洋サーモシステム株式会社、「206A−M100」)700℃の状態で入れたボートを投入した。このとき、半導体基板を2枚準備し、この2枚を重ね合わせて設置した。2枚を重ね合わせることにより、内側面にBBrガスが回りこむことが抑えられる。この内側面を裏主面とし、後の工程でn型拡散層を形成する面とする。その後、15℃/minの昇温速度で925℃まで温度を上げ、O、N、及びBBrの混合ガスを炉内に注入して925℃で50分間熱処理し、ホウ素を半導体基板中に拡散(熱拡散)させ、p型拡散層を形成した。その後、N:7L/min、O:3L/minに拡散炉内の雰囲気を変えて、700℃まで85分間かけて降温し、700℃で半導体基板を取り出した。
(Formation of p-type diffusion layer)
First, a boat in which a semiconductor substrate with a textured structure was placed at 700 ° C. in a diffusion furnace (Koyo Thermo System Co., Ltd., “206A-M100”) in which N 2 : 10 L / min was flowed was introduced. At this time, two semiconductor substrates were prepared, and the two substrates were stacked and installed. By superimposing the two sheets, it is possible to suppress the BBr 3 gas from flowing into the inner surface. This inner surface is used as a back main surface, and a surface on which an n-type diffusion layer is formed in a later step. Thereafter, the temperature is increased to 925 ° C. at a temperature increase rate of 15 ° C./min, a mixed gas of O 2 , N 2 , and BBr 3 is injected into the furnace and heat-treated at 925 ° C. for 50 minutes, and boron is contained in the semiconductor substrate. Was diffused (thermally diffused) to form a p-type diffusion layer. Thereafter, the atmosphere in the diffusion furnace was changed to N 2 : 7 L / min and O 2 : 3 L / min, the temperature was lowered to 700 ° C. over 85 minutes, and the semiconductor substrate was taken out at 700 ° C.

(シート抵抗の評価)
拡散部のシート抵抗を低抵抗率計(三菱ケミカル株式会社製、「Loresta MCP−T360」)を用いて測定した。拡散部のシート抵抗は70Ω/sq.であり、p型拡散層が形成されていることが分かった。
(Evaluation of sheet resistance)
The sheet resistance of the diffusion part was measured using a low resistivity meter (“Loresta MCP-T360” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The sheet resistance of the diffusion portion is 70Ω / sq. It was found that a p-type diffusion layer was formed.

(エッチング)
次に半導体基板の裏主面をフッ酸と硝酸の混合液を使用してエッチングして裏主面に形成されたホウ素層を除去した。49質量%のフッ酸溶液と70質量%の硝酸溶液を体積比1:100に配合した液を用いた。半導体基板の裏主面を混合液に60秒間浸漬してエッチング除去した。
(etching)
Next, the back main surface of the semiconductor substrate was etched using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid to remove the boron layer formed on the back main surface. A liquid in which a 49% by mass hydrofluoric acid solution and a 70% by mass nitric acid solution were mixed at a volume ratio of 1: 100 was used. The back main surface of the semiconductor substrate was immersed in the mixed solution for 60 seconds and removed by etching.

(n型拡散層の形成)
次に上述のようにp型拡散層を形成した半導体基板に、調製したn型拡散層形成組成物をスクリーン印刷によって電極パターンに合わせるように線幅100μmで印刷し、150℃のホットプレート上で5分間乾燥させ、n型拡散層形成組成物層を形成した。2枚の半導体基板を、p型拡散層の面が対向するように重ね合わせてボートに設置し、N:9L/min、O:1L/minを流した温度700℃の拡散炉(光洋サーモシステム株式会社、「206A−M100」)中に投入した。その後、15℃/minの昇温速度で930℃まで温度を上げ、930℃で10分間熱処理し、リンを半導体基板中に拡散(熱拡散)させ、リン濃度の高いn型拡散層(第一のn型拡散層)を形成した。800℃まで15分間かけて降温しO、N、及びPOClの混合ガスを導入して、800℃で20分間(Depo時間20分、Drive−in時間0分間)の熱拡散処理を行い、n型半導体基板の裏主面にリン濃度の低いn型拡散層(第二のn型拡散層)を形成した。その後、炉内を窒素雰囲気に変えて700℃まで降温し、半導体基板を取出した。8質量%フッ酸に10分間浸漬し半導体基板に残存したガラス成分を除去した。
(Formation of n-type diffusion layer)
Next, on the semiconductor substrate on which the p-type diffusion layer is formed as described above, the prepared n-type diffusion layer forming composition is printed with a line width of 100 μm so as to match the electrode pattern by screen printing, and on a hot plate at 150 ° C. It was dried for 5 minutes to form an n-type diffusion layer forming composition layer. Two semiconductor substrates are placed on a boat so that the surfaces of the p-type diffusion layers face each other, and a diffusion furnace (Koyo) with a temperature of N 2 : 9 L / min and O 2 : 1 L / min is supplied. Thermosystem Co., Ltd., “206A-M100”). Thereafter, the temperature is increased to 930 ° C. at a rate of temperature increase of 15 ° C./min, and heat treatment is performed at 930 ° C. for 10 minutes to diffuse phosphorus (thermal diffusion) into the semiconductor substrate, and to form an n-type diffusion layer having high phosphorus concentration (first N-type diffusion layer). The temperature was lowered to 800 ° C. over 15 minutes, a mixed gas of O 2 , N 2 , and POCl 3 was introduced, and thermal diffusion treatment was performed at 800 ° C. for 20 minutes (Depo time 20 minutes, Drive-in time 0 minutes). An n-type diffusion layer (second n-type diffusion layer) having a low phosphorus concentration was formed on the back main surface of the n-type semiconductor substrate. Thereafter, the inside of the furnace was changed to a nitrogen atmosphere, the temperature was lowered to 700 ° C., and the semiconductor substrate was taken out. The glass component remaining on the semiconductor substrate was removed by immersion in 8% by mass hydrofluoric acid for 10 minutes.

上記のようにp型拡散層及びn型拡散層を形成したn型半導体基板に対し、酸素を5L/min流した熱酸化炉で700℃、20分間処理して両面にパッシベーション層を形成した。その後、PECVD法で両面にシリコン窒化膜を形成した。次いで、n型半導体基板の両面にスクリーン印刷で銀ペーストを幅55μmの電極のパターン状に付与し、800℃でファイアースルーさせて、p型拡散層及びn型拡散層と電気的なコンタクトが確保された電極を形成し、両面受光型の太陽電池素子を作製した。   The n-type semiconductor substrate on which the p-type diffusion layer and the n-type diffusion layer were formed as described above was treated at 700 ° C. for 20 minutes in a thermal oxidation furnace in which oxygen was flowed at 5 L / min to form passivation layers on both surfaces. Thereafter, silicon nitride films were formed on both sides by PECVD. Next, silver paste is applied to both sides of the n-type semiconductor substrate by screen printing in the form of an electrode pattern with a width of 55 μm and fire-through at 800 ° C. to ensure electrical contact with the p-type diffusion layer and the n-type diffusion layer. Thus, a double-sided light receiving solar cell element was produced.

(I−V測定)
太陽電池素子のp型拡散層側の発電効率を、AM1.5Gに設定された光源のもと、I−Vトレーサー(英弘精機株式会社製 MP−180)を用いて測定した。その結果、発電効率は20.2%と高かった。
(IV measurement)
The power generation efficiency on the p-type diffusion layer side of the solar cell element was measured using an IV tracer (MP-180 manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.) under a light source set to AM1.5G. As a result, the power generation efficiency was as high as 20.2%.

[実施例4]
実施例3におけるホウ素の拡散工程で、ホウ素元素を含んだスピンコート材を基板に塗布してシート抵抗が70Ω/sq.になるよう熱拡散処理したこと以外は実施例3と同様に太陽電池素子を試作評価した結果、発電効率は20.1%と高かった。
[Example 4]
In the boron diffusion step in Example 3, a spin coating material containing boron element was applied to the substrate, and the sheet resistance was 70 Ω / sq. As a result of trial evaluation of the solar cell element in the same manner as in Example 3 except that the heat diffusion treatment was performed, the power generation efficiency was as high as 20.1%.

[実施例5]
実施例3のp型拡散層形成後の裏主面のエッチング工程で用いるエッチング液に、水酸化カリウム水溶液を用い裏主面のみ60分間浸漬してエッチングした以外は実施例3と同様に太陽電池素子を試作評価した。その結果、発電効率は20.1%と高かった。
[Example 5]
A solar cell as in Example 3, except that the back main surface was etched by immersing the back main surface for 60 minutes in an etching solution used in the etching process of the back main surface after forming the p-type diffusion layer in Example 3. The device was experimentally evaluated. As a result, the power generation efficiency was as high as 20.1%.

[比較例2]
実施例3においてp型拡散層形成後のエッチング工程を省いた以外は実施例3と同様に太陽電池素子を試作評価した。その結果、発電効率は18.2%と低かった。
[Comparative Example 2]
A solar cell element was prototyped and evaluated in the same manner as in Example 3 except that the etching step after forming the p-type diffusion layer in Example 3 was omitted. As a result, the power generation efficiency was as low as 18.2%.

[比較例3]
実施例4においてp型拡散層形成後のエッチング工程を省いて、太陽電池素子を試作評価した以外は実施例4と同様に太陽電池素子を試作評価した。その結果、発電効率は18.5%と低かった。
[Comparative Example 3]
The solar cell element was prototyped and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the etching process after forming the p-type diffusion layer in Example 4 was omitted and the solar cell element was prototyped and evaluated. As a result, the power generation efficiency was as low as 18.5%.

(付記)
本開示の課題を解決する手段には以下も含まれる。
付記1 半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する工程と、前記p型拡散層を形成する工程の後の、前記半導体基板の裏主面をエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後の、前記半導体基板の裏主面にn型拡散層を形成する工程と、を有する半導体基板の製造方法。
付記2 前記エッチングに用いられるエッチング液が、酸溶液又はアルカリ溶液である、付記1に記載の半導体基板の製造方法。
付記3 前記エッチング液がフッ酸溶液と硝酸溶液の混合液を含む、付記2に記載の半導体基板の製造方法。
付記4 前記エッチング液が水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液を含む、付記2に記載の半導体基板の製造方法。
付記5 付記1〜付記4のいずれか1項に記載の製造方法により製造される半導体基板。
付記6 付記5に記載の半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた電極と、を有する太陽電池素子。
付記7 付記1〜付記4のいずれか1項に記載の製造方法により半導体基板を製造する工程と、電極を形成する工程と、を有する、太陽電池素子の製造方法。
(Appendix)
Means for solving the problems of the present disclosure include the following.
APPENDIX 1 A step of forming a p-type diffusion layer on a front main surface of a semiconductor substrate, a step of etching a back main surface of the semiconductor substrate after the step of forming the p-type diffusion layer, and a step of etching. And forming a n-type diffusion layer on the back main surface of the semiconductor substrate later.
Appendix 2 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to Appendix 1, wherein the etching solution used for the etching is an acid solution or an alkali solution.
APPENDIX 3 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to Appendix 2, wherein the etching solution includes a mixed solution of a hydrofluoric acid solution and a nitric acid solution.
Appendix 4. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to Appendix 2, wherein the etching solution includes an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution.
APPENDIX 5 A semiconductor substrate manufactured by the manufacturing method according to any one of appendix 1 to appendix 4.
APPENDIX 6 A solar cell element comprising the semiconductor substrate according to appendix 5 and an electrode provided on the semiconductor substrate.
APPENDIX 7 A method for manufacturing a solar cell element, comprising: a step of manufacturing a semiconductor substrate by the manufacturing method according to any one of appendix 1 to appendix 4, and a step of forming an electrode.

110 n型半導体基板(シリコン基板)
111 p型拡散層
113 n型拡散層
115 反射防止膜
116 反射防止膜
117 受光面電極用金属ペースト層
118 受光面電極
119 裏面電極用金属ペースト層
120 裏面電極
122 BSG
124 PSG
10 n型半導体基板(シリコン基板)
11 p型拡散層
12 n型拡散層形成組成物層
13 第一のn型拡散層
14 第二のn型拡散層
15 反射防止膜
16 反射防止膜
17 受光面電極用金属ペースト層
18 受光面電極
19 裏面電極用金属ペースト層
20 裏面電極
22 BSG
24 PSG
30 バスバー電極
32 フィンガー電極
110 n-type semiconductor substrate (silicon substrate)
111 p-type diffusion layer 113 n-type diffusion layer 115 antireflection film 116 antireflection film 117 light receiving surface electrode metal paste layer 118 light receiving surface electrode 119 back electrode metal paste layer 120 back electrode 122 BSG
124 PSG
10 n-type semiconductor substrate (silicon substrate)
11 p-type diffusion layer 12 n-type diffusion layer forming composition layer 13 first n-type diffusion layer 14 second n-type diffusion layer 15 antireflection film 16 antireflection film 17 metal paste layer 18 for light receiving surface electrode light receiving surface electrode 19 Back surface electrode metal paste layer 20 Back surface electrode 22 BSG
24 PSG
30 Busbar electrode 32 Finger electrode

Claims (10)

半導体基板の表主面にp型拡散層を形成する工程と、
前記p型拡散層を形成する工程の後の、前記半導体基板の裏主面をエッチングする工程と、
前記エッチングする工程の後の、前記半導体基板の裏主面にn型拡散層形成組成物を部分的に付与して第一のn型拡散層を形成する工程、及び前記半導体基板の裏主面に前記第一のn型拡散層のドナー元素濃度より低いドナー元素濃度を有する第二のn型拡散層を形成する工程を含む、n型拡散層を形成する工程と、
を有する、選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。
Forming a p-type diffusion layer on the front main surface of the semiconductor substrate;
Etching the back main surface of the semiconductor substrate after the step of forming the p-type diffusion layer;
A step of forming a first n-type diffusion layer by partially applying an n-type diffusion layer forming composition to the back main surface of the semiconductor substrate after the etching step; and a back main surface of the semiconductor substrate Forming an n-type diffusion layer, including forming a second n-type diffusion layer having a donor element concentration lower than the donor element concentration of the first n-type diffusion layer;
The manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n type diffused layer which has these.
前記n型拡散層形成組成物が、酸化物として表示したとき、P、P及びSbから選択される少なくとも1種のドナー元素含有物質と、SiO、KO、NaO、LiO、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V、SnO、ZrO及びMoOから選択される少なくとも1種のガラス成分物質と、を含有するガラス粒子を含有する、請求項1に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。 When the n-type diffusion layer forming composition is expressed as an oxide, at least one donor element-containing material selected from P 2 O 3 , P 2 O 5 and Sb 2 O 3 , SiO 2 , K 2 At least one glass component material selected from O, Na 2 O, Li 2 O, BaO, SrO, CaO, MgO, BeO, ZnO, PbO, CdO, V 2 O 5 , SnO, ZrO 2 and MoO 3 ; The manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n type diffused layer of Claim 1 containing the glass particle containing these. 前記n型拡散層形成組成物が、酸化物として表示したとき、P、SiO及びCaOを含有するガラス粒子と、分散媒と、を含有する請求項1又は請求項2に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。 The n-type diffusion layer forming composition, when displayed as an oxide, according to claim 1 or claim 2 containing glass particles containing P 2 O 5, SiO 2 and CaO, a dispersion medium, the A method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer. 前記エッチングに用いられるエッチング液が、酸溶液又はアルカリ溶液を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。   The manufacturing method of the semiconductor substrate with a selective n-type diffused layer of any one of Claims 1-3 with which the etching liquid used for the said etching contains an acid solution or an alkaline solution. 前記エッチング液がフッ酸溶液と硝酸溶液の混合液を含む、請求項4に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to claim 4, wherein the etching solution contains a mixed solution of a hydrofluoric acid solution and a nitric acid solution. 前記エッチング液が水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液を含む、請求項4に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to claim 4, wherein the etching solution contains an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution. 前記第二のn型拡散層がPOClを含有するガスを用いて形成される、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to claim 1, wherein the second n-type diffusion layer is formed using a gas containing POCl 3 . 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の製造方法により製造される選択的n型拡散層付き半導体基板。   The semiconductor substrate with a selective n type diffused layer manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-7. 請求項8に記載の選択的n型拡散層付き半導体基板と、前記選択的n型拡散層付き半導体基板上に設けられた電極と、を有する太陽電池素子。   A solar cell element comprising: the semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer according to claim 8; and an electrode provided on the semiconductor substrate with the selective n-type diffusion layer. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の製造方法により選択的n型拡散層を有する選択的n型拡散層付き半導体基板を製造する工程と、前記選択的n型拡散層上に電極を形成する工程と、を有する、太陽電池素子の製造方法。   A step of manufacturing a semiconductor substrate with a selective n-type diffusion layer having a selective n-type diffusion layer by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, and on the selective n-type diffusion layer And a step of forming an electrode.
JP2017197931A 2017-03-31 2017-10-11 Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device Pending JP2018174293A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017072120 2017-03-31
JP2017072120 2017-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018174293A true JP2018174293A (en) 2018-11-08

Family

ID=64107786

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017197931A Pending JP2018174293A (en) 2017-03-31 2017-10-11 Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device
JP2017197932A Pending JP2018174294A (en) 2017-03-31 2017-10-11 Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017197932A Pending JP2018174294A (en) 2017-03-31 2017-10-11 Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP2018174293A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018174294A (en) 2018-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5447397B2 (en) P-type diffusion layer forming composition, method for producing p-type diffusion layer, and method for producing solar battery cell
US20140060385A1 (en) Composition for forming n-type diffusion layer, method for forming n-type diffusion layer, and method for producing photovoltaic cell
EP2728624A1 (en) Semiconductor substrate, manufacturing method therefor, solar-cell element, and solar cell
JP5958485B2 (en) N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell element manufacturing method
JP6232993B2 (en) Semiconductor substrate manufacturing method, semiconductor substrate, solar cell element manufacturing method, and solar cell element
JP5176159B1 (en) N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell element manufacturing method
JP5935254B2 (en) Impurity diffusion layer forming composition, method for producing impurity diffusion layer, method for producing solar cell element, and method for producing solar cell
WO2015093608A1 (en) Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element
JP2013026343A (en) Manufacturing method of p-type diffusion layer, manufacturing method of solar cell element, and solar cell element
JP5541358B2 (en) N-type diffusion layer forming composition, n-type diffusion layer manufacturing method, and solar cell element manufacturing method
JP2018174253A (en) Method for manufacturing selective n-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, selective n-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device
JP2018174276A (en) Method for manufacturing p-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, p-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device
JP2018174293A (en) Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device
JP6582747B2 (en) Composition for forming n-type diffusion layer, method for producing semiconductor substrate having n-type diffusion layer, and method for producing solar cell
JP2018186177A (en) SEMICONDUCTOR SUBSTRATE WITH SELECTIVE n-TYPE DIFFUSION LAYER, SOLAR CELL ELEMENT, MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR SUBSTRATE WITH SELECTIVE n-TYPE DIFFUSION LAYER, AND MANUFACTURING METHOD OF SOLAR CELL ELEMENT
JP2017139419A (en) P-type diffusion layer forming composition, method for manufacturing semiconductor substrate with p-type diffusion layer, manufacturing method for solar cell element, and solar cell element
JP2016213295A (en) Method for manufacturing solar battery device, and solar battery device
JP2015053401A (en) Method for manufacturing semiconductor substrate having p-type diffusion layer, method for manufacturing solar battery element, and solar battery element
JP2017022347A (en) Method for manufacturing semiconductor substrate, semiconductor substrate, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element
WO2016068315A1 (en) Composition for forming n-type diffusion layer, method for producing n-type diffusion layer, and method for manufacturing solar cell element
JP2017139420A (en) P-type diffusion layer forming composition, method for manufacturing semiconductor substrate with p-type diffusion layer, manufacturing method for solar cell element, and solar cell element
JP2017199883A (en) N-type diffusion layer forming composition, method of manufacturing semiconductor substrate with n-type diffusion layer, and method of manufacturing solar cell element
JP2018174275A (en) Method for manufacturing p-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, p-type diffusion layer-attached semiconductor substrate, solar battery device, and method for manufacturing solar battery device
JP2017028123A (en) Method for manufacturing semiconductor substrate including diffusion layer, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element
JP2017028122A (en) N-type diffusion layer forming composition, method for manufacturing semiconductor substrate with n-type diffusion layer, method for manufacturing solar cell element, and solar cell element