JP2911291B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、特に気相成長法において高温処理時間を短く
することによって、高温処理による損傷の小さい半導体
装置を形成し得る半導体装置の製造方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a semiconductor device with less damage due to high temperature processing by shortening a high temperature processing time in a vapor phase growth method. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下、従来の半導体装置の一例としてシ
リコン太陽電池について、図を用いて説明する。図5
は、従来の一般的な太陽電池の概略構成を示す断面図で
ある。図5を参照して、p型結晶基板11上には、n型
接合層12が形成されている。それにより、このp型結
晶基板11とn型接合層12とで上記のシリコン太陽電
池のpn接合が形成されている。そして、このn型接合
層12上には、シリコン酸化膜(SiO2 )などからな
るパッシベーション膜13が形成されている。このパッ
シベーション膜13上には、チタン酸化膜(TiO2 )
などからなる光の反射防止膜14が形成されている。そ
して、この反射防止膜14および上記のパッシベーショ
ン膜13を貫通し、上記のn型接合層12に接続される
ようにAgペーストなどからなる表面電極15が形成さ
れている。一方、p型結晶基板11の裏面には、BSF
(Back Surface Field)層16が形
成されており、このBSF層16を介してAlペースト
などからなる裏面電極17が形成されている。2. Description of the Related Art A silicon solar cell will be described as an example of a conventional semiconductor device with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional general solar cell. Referring to FIG. 5, on p-type crystal substrate 11, an n-type bonding layer 12 is formed. Thereby, the pn junction of the silicon solar cell is formed by the p-type crystal substrate 11 and the n-type junction layer 12. A passivation film 13 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the n-type bonding layer 12. On this passivation film 13, a titanium oxide film (TiO 2 )
An anti-reflection film 14 of light is formed. A surface electrode 15 made of Ag paste or the like is formed so as to penetrate the antireflection film 14 and the passivation film 13 and to be connected to the n-type bonding layer 12. On the other hand, on the back surface of the p-type crystal substrate 11, BSF
A (Back Surface Field) layer 16 is formed, and a back surface electrode 17 made of Al paste or the like is formed via the BSF layer 16.
【0003】次に、上記の構造を有する従来のシリコン
太陽電池の製造方法について説明する。まず、POCl
3 ガスやPSG液などを不純物の供給源として、800
℃〜1000℃の高温でリン(P)をp型結晶基板11
内に熱拡散することによって、n型接合層12を形成す
る。その後、n型接合層12上に、熱酸化法などを用い
ることにより、キャリアの再結合を低減するためのSi
O2 などのパッシベーション膜13を形成する。そし
て、このパッシベーション膜13上に、TiO2などの
光の反射防止膜14を形成する。その後、p型結晶基板
11の裏面に、Alペーストを印刷し、このAlペース
トを焼成することによって、裏面電極17形成と同時に
BSF層16を形成する。そして、反射防止膜14上
に、所定のパターンのAgペーストを印刷し、このAg
ペーストを焼成することによって表面電極15を形成す
る。Next, a method for manufacturing a conventional silicon solar cell having the above structure will be described. First, POCl
3 Gas or PSG solution as a source of impurities
Phosphorus (P) is added to p-type crystal substrate 11
The n-type bonding layer 12 is formed by thermally diffusing the inside. Thereafter, by using a thermal oxidation method or the like on the n-type bonding layer 12, Si for reducing the recombination of carriers is formed.
A passivation film 13 such as O 2 is formed. Then, on this passivation film 13, an antireflection film 14 for light such as TiO 2 is formed. Thereafter, an Al paste is printed on the back surface of the p-type crystal substrate 11, and the BSF layer 16 is formed simultaneously with the formation of the back electrode 17 by firing the Al paste. Then, a predetermined pattern of Ag paste is printed on the anti-reflection film 14, and the Ag paste is printed.
The surface electrode 15 is formed by baking the paste.
【0004】上記の工程を経て従来のシリコン太陽電池
は形成されることになるが、上記の工程中におけるpn
接合形成の際の高温の熱拡散処理は、時として基板を傷
めることがある。すなわち、高温処理が施されることに
よって、基板内に転位などの結晶欠陥が発生する。それ
により、形成された素子の特性を損なうこととなる。そ
こで、上記の高温処理による基板の損傷を低減するた
め、熱拡散法より低温でpn接合層を形成する方法が検
討されている。[0004] A conventional silicon solar cell is formed through the above steps.
The high temperature thermal diffusion treatment during the formation of the bond can sometimes damage the substrate. That is, by performing the high-temperature treatment, crystal defects such as dislocations occur in the substrate. As a result, the characteristics of the formed element are impaired. Therefore, a method of forming a pn junction layer at a lower temperature than the thermal diffusion method has been studied in order to reduce damage to the substrate due to the high-temperature treatment described above.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体プロセスにおける高温処理は、時として素子特性の損
失を招く。図6は、上記の従来例で示されたような85
0℃の高温で熱拡散処理が施される工程を経てシリコン
太陽電池が形成された場合(図中における通常処理)
と、850℃よりもさらに高温である950℃の温度で
熱拡散処理が施される工程を経て形成されたシリコン太
陽電池(図中における高温処理)との分光感度特性の違
いを比較するための図である。図6を参照して、高温処
理が施された太陽電池の分光感度特性が、長波長領域で
顕著に、通常処理が施された太陽電池の分光感度特性よ
りも劣っているのがわかる。すなわち、高温処理が施さ
れることによって、基板内に結晶欠陥が生ずることとな
り、そのためこのような素子特性の劣化が見られるもの
と考えられる。それにより、上記の通常処理における熱
拡散温度をさらに下げることができれば、素子特性が一
層向上すると考えられる。As described above, high-temperature processing in a semiconductor process sometimes causes loss of device characteristics. FIG. 6 shows an example of the configuration shown in FIG.
When a silicon solar cell is formed through a process in which thermal diffusion processing is performed at a high temperature of 0 ° C. (normal processing in the figure)
And a silicon solar cell (high-temperature treatment in the figure) formed through a process in which thermal diffusion treatment is performed at a temperature of 950 ° C. which is still higher than 850 ° C. FIG. Referring to FIG. 6, it can be seen that the spectral sensitivity characteristics of the solar cell subjected to the high-temperature treatment are remarkable in the long wavelength region and are inferior to the spectral sensitivity characteristics of the solar cell subjected to the normal treatment. That is, it is considered that the high-temperature treatment causes a crystal defect in the substrate, and thus such deterioration of the element characteristics is observed. Thus, if the heat diffusion temperature in the above-described normal processing can be further reduced, it is considered that the element characteristics are further improved.
【0006】そこで、気相成長法を用いることによっ
て、より低温で上記のn型接合層12を形成する試みが
なされている。半導体素子における上記のn型接合層1
2を形成する場合、そのn型接合層12の不純物分布
は、前述の熱拡散法を用いた場合には一義的に決まる
が、気相成長法を用いた場合にはその不純物分布を自由
にコントロールすることができる。結晶系シリコン太陽
電池において高濃度のn型接合層12を形成する場合、
このn型接合層12全体を均一の高不純物濃度にする
(以下、本明細書において「階段ドーピング」という)
より、むしろ、n型接合層12における不純物濃度を低
濃度から高濃度へ徐々に増加させる(以下、本明細書に
おいて「傾斜ドーピング」という)場合の方が得られる
太陽電池の素子特性が良いという結果が得られている。Therefore, an attempt has been made to form the n-type junction layer 12 at a lower temperature by using a vapor phase growth method. The above-described n-type junction layer 1 in a semiconductor device
2 is formed, the impurity distribution of the n-type junction layer 12 is uniquely determined when the above-described thermal diffusion method is used. However, when the vapor deposition method is used, the impurity distribution can be freely adjusted. You can control. When forming a high-concentration n-type junction layer 12 in a crystalline silicon solar cell,
The entire n-type junction layer 12 is made to have a uniform high impurity concentration (hereinafter, referred to as “step doping” in this specification).
Rather, the element characteristics of the solar cell obtained are better when the impurity concentration in the n-type junction layer 12 is gradually increased from a low concentration to a high concentration (hereinafter, referred to as “gradient doping” in this specification). The results have been obtained.
【0007】[0007]
【表1】 [Table 1]
【0008】上記の表1には、傾斜ドーピングが施され
ることによってn型接合層12が形成されている太陽電
池と階段ドーピングが施されることによって形成された
n型接合層12を備える太陽電池との種々の素子特性値
を比較した結果が示されている。なお、表1において、
Jsc(mA/cm2 )は、短絡電流密度を示しており、
VOC(mV)は、開放電圧を示している。また、FF
は、曲線因子を示しており、η(%)は、変換効率を示
している。そして、これらの諸特性の値は、大きい方が
素子特性が良いといえる。表1を参照して、上記の傾斜
ドーピングを行なった場合の方が、素子特性が良いとい
うのがわかる。Table 1 shows that the solar cell having the n-type junction layer 12 formed by the graded doping and the solar cell having the n-type junction layer 12 formed by the step doping. The results of comparing various element characteristic values with the battery are shown. In Table 1,
J sc (mA / cm 2 ) indicates the short-circuit current density,
V OC (mV) indicates an open circuit voltage. Also, FF
Indicates a fill factor, and η (%) indicates a conversion efficiency. It can be said that the larger the values of these various characteristics are, the better the element characteristics are. Referring to Table 1, it can be seen that the device characteristics are better when the above gradient doping is performed.
【0009】上記の内容に鑑み、気相成長法を用いてエ
ピタキシャル成長させることによってn型接合層12形
成を行なう場合、このn型接合層12の濃度分布を徐々
に変化させることとした。この場合、上記の気相成長法
によってn型接合層12形成を行なう場合、基板温度は
重要な製膜パラメータとなる。そして、条件によって異
なるが、基板温度以外の諸条件を一定にした場合に、エ
ピタキシャル成長が起こるか否かの臨界的な基板温度
(以下単に「臨界温度」という)が存在する。この臨界
温度は、不純物濃度を増加するにつれて、取込まれる不
純物によって結晶成長が阻害されることに起因して上昇
する。そのため、高濃度のn型接合層12を形成する場
合、堆積時の基板温度を熱拡散処理を行なう場合ほどで
はないが、比較的高くすることが必要となってくる。こ
こで、表2を用いて、不純物源としてPH3 ガスを用
い、不純物ガス流量および基板温度を変化させた場合の
結晶成長の可否についての実験結果を示す。In view of the above, when forming the n-type junction layer 12 by epitaxial growth using a vapor phase growth method, the concentration distribution of the n-type junction layer 12 is gradually changed. In this case, when the n-type bonding layer 12 is formed by the above-described vapor deposition method, the substrate temperature is an important film formation parameter. Then, depending on the conditions, there is a critical substrate temperature (hereinafter simply referred to as “critical temperature”) as to whether or not epitaxial growth occurs when various conditions other than the substrate temperature are kept constant. This critical temperature increases as the impurity concentration increases, due to the fact that crystal growth is hindered by the impurities taken in. Therefore, when forming the high-concentration n-type bonding layer 12, it is necessary to make the substrate temperature during deposition relatively high, although not as much as when performing thermal diffusion processing. Here, Table 2 shows experimental results on the possibility of crystal growth when using a PH 3 gas as an impurity source and changing the flow rate of the impurity gas and the substrate temperature.
【0010】[0010]
【表2】 [Table 2]
【0011】上記の表2に示されるように、不純物ガス
流量すなわち不純物濃度を大きくすることによって、臨
界温度が上昇しているのがわかる。そこで、従来例で説
明した熱拡散法によって形成されたn型接合層12と同
程度の高キャリア濃度層を得るためには、基板温度を7
50℃〜850℃程度にすることが必要と考えられる。
この750℃〜850℃の温度は、従来例で説明した熱
拡散法による処理温度よりも低いが、結晶欠陥は十分生
じ得る程度の温度である。As shown in Table 2 above, it can be seen that the critical temperature is increased by increasing the impurity gas flow rate, that is, the impurity concentration. Therefore, in order to obtain a high carrier concentration layer similar to the n-type bonding layer 12 formed by the thermal diffusion method described in the conventional example, the substrate temperature must be set at 7 ° C.
It is considered necessary to set the temperature to about 50 to 850 ° C.
The temperature of 750 ° C. to 850 ° C. is lower than the processing temperature by the thermal diffusion method described in the conventional example, but is a temperature at which crystal defects can be sufficiently generated.
【0012】そこで、従来の熱拡散法による場合と同程
度の高キャリア濃度層を得るためには、n型接合層12
の堆積に際して、750℃〜850℃の比較的高温雰囲
気中で、約30〜60分間の処理を行なっていた。この
ように、比較的長時間の高温処理がなされることによっ
て、この工程を経て形成された太陽電池の素子特性を損
なうといった問題点が生じていた。Therefore, in order to obtain a high carrier concentration layer comparable to that obtained by the conventional thermal diffusion method, the n-type bonding layer 12 must be formed.
During the deposition, a process was performed for about 30 to 60 minutes in a relatively high temperature atmosphere of 750 ° C. to 850 ° C. As described above, when the high-temperature treatment is performed for a relatively long time, there is a problem in that the element characteristics of the solar cell formed through this process are deteriorated.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明に基づく半導体
装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に、不純
物濃度が徐々に変化するいわゆる傾斜型の不純物濃度分
布を有する第2導電型の半導体層を形成することを前提
とする。そして、気相成長法を用いて、雰囲気ガス中の
第2導電型の不純物を含むガス量の変化に応じて半導体
基板の温度を変化させることによって、上記の第2導電
型の半導体層を形成する。気相成長法は、好ましくは、
エピタキシャル成長法であり、半導体基板の温度は、好
ましくは、エピタキシャル成長が起こる臨界的な温度で
ある臨界温度を基準として設定される。 According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a second conductive type having a so-called inclined impurity concentration distribution in which an impurity concentration gradually changes on a first conductive type semiconductor substrate; It is assumed that the semiconductor layer is formed. Then, the temperature of the semiconductor substrate is changed in accordance with a change in the amount of gas containing the second conductivity type impurity in the atmospheric gas by using a vapor phase growth method, thereby forming the second conductivity type semiconductor layer. I do. The vapor phase growth method preferably comprises
This is an epitaxial growth method, and the temperature of the semiconductor substrate is favorable.
Preferably, at the critical temperature where epitaxial growth occurs
It is set based on a certain critical temperature.
【0014】[0014]
【作用】この発明によれば、第2導電型の不純物を含む
ガス量の変化に応じて半導体基板の温度を変化させるの
で、第2導電型の不純物を含むガス量が少ない場合に
は、半導体基板の温度を低くすることが可能となる。そ
れにより、第2導電型の半導体層中において、高濃度の
不純物濃度を有する部分を形成する場合にのみ半導体基
板の温度を高温にすればよいことになる。すなわち、高
温処理時間を短くすることが可能となる。According to the present invention, the temperature of the semiconductor substrate is changed according to the change in the amount of the gas containing the second conductivity type impurity. The temperature of the substrate can be reduced. Accordingly, the temperature of the semiconductor substrate may be increased only when a portion having a high impurity concentration is formed in the second conductivity type semiconductor layer. That is, the high-temperature processing time can be shortened.
【0015】[0015]
【実施例】以下、この発明に基づく一実施例について、
図1〜図4を用いて説明する。図1は、この発明に基づ
く一実施例における太陽電池の概略構成を示す断面図で
ある。図1を参照して、この太陽電池の構成に関して
は、従来例とほぼ同様であり、p型結晶基板1の一方の
面上には、n型接合層2が形成されている。このn型接
合層2上には、パッシベーション膜3が形成されてお
り、本実施例においてはこのパッシベーション膜3は光
の反射防止膜も兼ねている。そして、このパッシベーシ
ョン膜3を貫通し、n型接合層2に接続されるように表
面電極6が形成されている。また、p型結晶基板1の他
方の面上には、BSF層4を介して裏面電極5が形成さ
れている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solar cell in one embodiment according to the present invention. Referring to FIG. 1, the configuration of this solar cell is substantially the same as that of the conventional example, and n-type bonding layer 2 is formed on one surface of p-type crystal substrate 1. A passivation film 3 is formed on the n-type bonding layer 2, and in this embodiment, the passivation film 3 also serves as a light reflection preventing film. A surface electrode 6 is formed so as to penetrate the passivation film 3 and be connected to the n-type bonding layer 2. On the other surface of the p-type crystal substrate 1, a back electrode 5 is formed via a BSF layer 4.
【0016】上記の構成を有する太陽電池の製造方法に
ついて、以下に詳しく説明する。まず、p型結晶基板1
としては、比抵抗が4Ω・cm,面方位<100>,厚
さ約400μmのp型シリコン単結晶ウエハを用いる。
そして、このp型結晶基板1には、RCA洗浄およびH
Fによる酸化膜除去処理が施される。その後、n型接合
層2が形成される。n型接合層2の形成に際しては、シ
リコン源に電子線を照射することによって行なわれるM
BE(Molecular Beam Epitax
y)を用いる。A method for manufacturing the solar cell having the above-described configuration will be described in detail below. First, the p-type crystal substrate 1
A p-type silicon single crystal wafer having a specific resistance of 4 Ω · cm, a plane orientation of <100> and a thickness of about 400 μm is used.
The p-type crystal substrate 1 has RCA cleaning and H
An oxide film removal process using F is performed. After that, the n-type bonding layer 2 is formed. In forming the n-type junction layer 2, M is performed by irradiating a silicon source with an electron beam.
BE (Molecular Beam Epitax)
y) is used.
【0017】このn型接合層2は、膜厚約1500Åで
あり、製膜速度約0.8Å/sで形成される。n型の不
純物は、PH3 ガスのcracking(熱分解)によ
って生成され、n型接合層2中に取込まれる。ここで、
製膜速度は、好ましくは、0.1Å/S〜10Å/Sの
範囲内の速度である。また、n型接合層2の膜厚は、好
ましくは、1000Å〜5000Åの範囲内の膜厚であ
る。PH3 ガス流量は、この実施例においては、0〜3
ccまで変化させた。このPH3 ガス流量の範囲では、
n型接合層2中の不純物濃度は飽和するところまで至っ
ていないため、PH3 ガス流量とn型接合層2中の不純
物(P)の濃度はほぼ比例すると考えられる。そして、
PH3 ガスの最大流量時(3cc)に、n型接合層2の
比抵抗は、約2〜3×10-3Ω・cmになるように取り
込まれる。これに対し、p型結晶基板1の温度は、上記
の不純物ガス流量に応じて、500〜750℃の範囲内
で変化させている。The n-type bonding layer 2 has a thickness of about 1500 ° and is formed at a film forming rate of about 0.8 ° / s. The n-type impurities are generated by cracking (thermal decomposition) of the PH 3 gas and are taken into the n-type junction layer 2. here,
The film forming speed is preferably a speed in the range of 0.1 ° / S to 10 ° / S. Further, the thickness of n-type bonding layer 2 is preferably in the range of 1000 to 5000 °. The PH 3 gas flow rate is 0 to 3 in this embodiment.
cc. In this range of PH 3 gas flow rate,
Since the impurity concentration in the n-type junction layer 2 has not reached saturation, it is considered that the PH 3 gas flow rate and the concentration of the impurity (P) in the n-type junction layer 2 are almost proportional. And
At the time of the maximum flow rate of the PH 3 gas (3 cc), the specific resistance of the n-type bonding layer 2 is taken in so as to be about 2-3 × 10 −3 Ω · cm. On the other hand, the temperature of the p-type crystal substrate 1 is changed within the range of 500 to 750 ° C. according to the flow rate of the impurity gas.
【0018】次に、p型結晶基板1の温度の制御方法の
一例について説明する。結晶のエピタキシャル成長が起
こる臨界温度は、条件により異なるが、他の製膜条件が
一定であれば、同一の製造装置でほぼ再現性よく一定の
温度に決まると考えられる。それにより、あるPH3 濃
度に対して結晶成長が起こる臨界温度というものを考え
ることができる。そこで、予めPH3 流量(不純物
(P)のドーピング量)F PH3 ,結晶化の臨界温度T
epi を実験的に測定しておく。そして、これらのデータ
をマイクロコンピュータなどのプログラム中に記憶させ
ておき、PH3 流量に対して基板温度を制御しながらn
型接合層2を形成することが可能となる。Next, a method for controlling the temperature of the p-type crystal substrate 1 will be described.
An example will be described. Crystal epitaxial growth occurs
The critical temperature depends on the conditions, but other film forming conditions
If it is constant, the same manufacturing equipment
It is considered to be determined by temperature. Thereby, a certain PHThreeDark
Consider the critical temperature at which crystal growth occurs with respect to temperature
Can be Therefore, PHThreeFlow rate (impurities
(P) doping amount) F PH3, Critical temperature for crystallization T
epiIs experimentally measured. And these data
Is stored in a program such as a microcomputer.
Beforehand, PHThreeN while controlling the substrate temperature with respect to the flow rate
The mold bonding layer 2 can be formed.
【0019】n型接合層2形成の際の製膜速度は、膜厚
モニタと連動したパワーコントローラによってほぼ一定
になるようにコントロールされている。このため、膜厚
は製膜時間に比例し、プログラムでは制御しやすい製膜
時間を基準にプログラムしてある。具体的には、マイコ
ンプログラムで表3に示すようなテーブルを作成する。The film forming speed at the time of forming the n-type bonding layer 2 is controlled to be substantially constant by a power controller linked to the film thickness monitor. For this reason, the film thickness is proportional to the film forming time, and the program is programmed based on the film forming time that is easy to control. Specifically, a table as shown in Table 3 is created by the microcomputer program.
【0020】[0020]
【表3】 [Table 3]
【0021】上記の表3を参照して、ある製膜時間tX
(t1 ,t2 ,…)に対して、PH 3 流量fX (f1 ,
f2 ,…)と基板温度TX (T1 ,T2 ,…)がプログ
ラムされている。それにより、製膜時間tX の経過に従
い、たとえば製膜時間がt1の場合には、PH3 流量は
f1 に制御され、基板温度はT1 に制御されることにな
る。Referring to Table 3 above, a certain film forming time tX
(T1, TTwo, ...), PH ThreeFlow rate fX(F1,
fTwo, ...) and the substrate temperature TX(T1, TTwo,…)
Ram has been. As a result, the film forming time tXAccording to the course of
For example, the film forming time is t1In the case ofThreeThe flow rate is
f1And the substrate temperature is T1Will be controlled by
You.
【0022】ここで、図3を用いて上記のPH3 流量お
よび基板温度の制御方法についてより詳しく説明する。
図3は、PH3 流量および基板温度を制御するための制
御系統を示すブロック図である。図3を参照して、PH
3 流量を制御するためのPH 3 流量コントローラ8およ
び基板温度を制御するための基板温度コントローラ9が
設けられており、それぞれマイクロコンピュータ7に接
続されている。そして、マイクロコンピュータ7にはタ
イマ10が接続されている。このタイマ10によって、
製膜時間tX を制御する。そして、タイマ10によって
得られた情報がマイクロコンピュータ7に送り込まれ
る。この情報に基づいて、マイクロコンピュータ7は、
PH3 流量コントローラおよび基板温度コントローラ9
を、予めマイクロコンピュータ7に記憶されているプロ
グラムに従って制御する。それにより、PH3 流量およ
び基板温度が制御されることになる。Here, referring to FIG.ThreeFlow rate
The method of controlling the substrate temperature will be described in more detail.
FIG.ThreeControls for flow rate and substrate temperature
It is a block diagram which shows a control system. Referring to FIG.
ThreePH for controlling flow rate ThreeFlow controller 8 and
Substrate temperature controller 9 for controlling the substrate temperature
Are connected to the microcomputer 7 respectively.
Has been continued. The microcomputer 7 has a tag.
The camera 10 is connected. With this timer 10,
Film formation time tXControl. And by the timer 10
The obtained information is sent to the microcomputer 7.
You. Based on this information, the microcomputer 7
PHThreeFlow controller and substrate temperature controller 9
Is stored in the microcomputer 7 in advance.
Control according to grams. Thereby, PHThreeFlow rate and
And the substrate temperature is controlled.
【0023】なお、基板温度の制御誤差については、こ
の実施例を実施するための装置においては10℃程度で
あると考えられるため、プログラム出力に対するコント
ローラなどの時間遅れも考慮して、プログラム中の基板
温度の設定値は、臨界温度の測定値より15℃程度高め
に設定してある。It should be noted that the control error of the substrate temperature is considered to be about 10 ° C. in the apparatus for carrying out this embodiment. The set value of the substrate temperature is set to be about 15 ° C. higher than the measured value of the critical temperature.
【0024】ここで、図2を用いて、上記のように制御
されたPH3 流量、基板温度、製膜時間およびn型接合
層2の膜厚の関係について説明する。図2を参照して、
n型接合層2の膜厚は、製膜時間(t1 ,t2 ,…)と
共に増加し、ほぼ1500Å程度の膜厚にまで増加して
いる。そして、この製膜時間(t1 ,t2 ,…)に応じ
て、PH3 流量(f1 ,f2 ,…)の値も変化してい
る。この製膜時間とPH 3 流量との関係は、図2におけ
る実線で示されている。また、この製膜時間(t 1 ,t
2 ,…)およびPH3 流量(f1 ,f2 ,…)に応じ
て、図中点線で示されるように、基板温度(T1 ,
T2 ,…)も変化させている。この基板温度は、上述し
たように、エピタキシャル成長の臨界温度を基準とし
て、それよりやや高めの温度に設定されており、PH3
流量が小さいときには、相対的に低温となるように制御
される。Here, as shown in FIG.
Done PHThreeFlow rate, substrate temperature, deposition time and n-type bonding
The relationship between the thicknesses of the layers 2 will be described. Referring to FIG.
The film thickness of the n-type bonding layer 2 depends on the film forming time (t1, TTwo,…)When
Both increase and increase to a film thickness of about 1500Å
I have. Then, the film forming time (t)1, TTwo,…)
And PHThreeFlow rate (f1, FTwo, ...) also changed
You. This film formation time and PH ThreeThe relationship with the flow rate is shown in FIG.
This is indicated by a solid line. In addition, the film forming time (t 1, T
Two, ...) and PHThreeFlow rate (f1, FTwo,…)
As shown by the dotted line in the figure, the substrate temperature (T1,
TTwo, ...) are also changing. This substrate temperature is
As described above, based on the critical temperature for epitaxial growth,
Is set at a slightly higher temperatureThree
Controlled to keep the temperature relatively low when the flow rate is small
Is done.
【0025】このようにして、PH3 流量が小さいとき
には、基板温度を相対的に低くし、PH3 流量が大きく
なるにつれて基板温度を上げるようにしている。そのた
め、高温での処理時間を従来に比べて格段に短くするこ
とができ、高温処理に基づく格子欠陥等の基板内の損傷
を著しく低減することが可能となる。それにより、素子
特性の優れた太陽電池を提供することが可能となる。As described above, when the PH 3 flow rate is small, the substrate temperature is relatively lowered, and as the PH 3 flow rate increases, the substrate temperature is raised. Therefore, the processing time at a high temperature can be remarkably shortened as compared with the related art, and damage in a substrate such as a lattice defect due to the high temperature processing can be significantly reduced. Thereby, it becomes possible to provide a solar cell having excellent element characteristics.
【0026】上記のように、p型結晶基板1上にn型接
合層2を形成した後、このn型接合層2上に、キャリア
の再結合を低減するためのパッシベーション膜3を形成
する。このパッシベーション膜3としては、プラズマC
VD法によるシリコン窒化膜(Si3 N4 )を形成して
もよいし、SiO2 膜を用いてもよい。本実施例におい
ては、光の反射防止膜(ARC)も兼ねて、膜厚600
〜700Å程度のSi 3 N4 膜をパッシベーション膜3
として形成している。なお、反射防止膜としては、Ag
F2 ,Al2 O3 ,TiO2 などを用いてもよい。As described above, the n-type contact is formed on the p-type crystal substrate 1.
After forming the composite layer 2, a carrier is formed on the n-type bonding layer 2.
Of passivation film 3 to reduce recombination
I do. As the passivation film 3, a plasma C
Silicon nitride film (SiThreeNFour) To form
Or SiOTwoA membrane may be used. In this embodiment
In addition, the light reflection preventing film (ARC) also serves as
~ 700ÅSi ThreeNFourPassivation film 3
It is formed as. In addition, as an antireflection film, Ag
FTwo, AlTwoOThree, TiOTwoOr the like may be used.
【0027】次に、p型結晶基板1の裏面に、Alペー
ストを印刷し、このAlペーストを焼成することによっ
て、BSF層4および裏面電極5を形成する。そして、
上記のパッシベーション膜3上に所定のパターンのAg
ペーストを印刷し、このAgペーストを焼成することに
よって表面電極6を形成する。Next, an Al paste is printed on the back surface of the p-type crystal substrate 1 and the Al paste is baked to form the BSF layer 4 and the back electrode 5. And
A predetermined pattern of Ag is formed on the passivation film 3.
The paste is printed and the surface electrode 6 is formed by firing the Ag paste.
【0028】上記の工程を経て作製された太陽電池の分
光感度特性について、図4を用いて説明する。図4は、
本発明に基づいて作製された太陽電池の分光感度特性と
従来の通常のプロセスを経て作製された太陽電池の分光
感度特性とを比較するための図である。図4を参照し
て、図中点線で示されているのは、従来の通常処理が施
された太陽電池の分光感度特性を示しており、図中実線
は、本発明に基づいて作製された太陽電池の分光感度特
性を示している。図4に示されるように、本発明に基づ
く太陽電池の分光感度特性は、従来の通常の工程を経て
作成された太陽電池の分光感度特性よりも長波長領域に
おいて顕著に優れているのがわかる。すなわち、高温処
理時間の低減によって基板の損傷が低減され、長波長感
度が向上していることがわかる。The spectral sensitivity characteristics of the solar cell manufactured through the above steps will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 4 is a diagram for comparing the spectral sensitivity characteristics of a solar cell manufactured according to the present invention with the spectral sensitivity characteristics of a solar cell manufactured through a conventional process. Referring to FIG. 4, a dotted line in the figure indicates a spectral sensitivity characteristic of a conventional solar cell subjected to a normal process, and a solid line in the figure indicates that the solar cell is manufactured based on the present invention. 4 shows spectral sensitivity characteristics of a solar cell. As shown in FIG. 4, it can be seen that the spectral sensitivity characteristic of the solar cell according to the present invention is remarkably superior in the long wavelength region to the spectral sensitivity characteristic of a solar cell manufactured through a conventional process. . That is, it is understood that the damage to the substrate is reduced and the long-wavelength sensitivity is improved by reducing the high-temperature processing time.
【0029】なお、上記の実施例においては、半導体装
置の一例として、太陽電池について説明したが、本発明
を光量センサ、カラーセンサなどの太陽電池以外の半導
体装置の製造に用いてもよい。In the above embodiment, a solar cell has been described as an example of a semiconductor device. However, the present invention may be used for manufacturing a semiconductor device other than a solar cell, such as a light quantity sensor and a color sensor.
【0030】[0030]
【発明の効果】上述したように、この発明によれば、第
2導電型の半導体層を形成する際の高温処理時間を短く
することが可能となる。それにより、半導体基板内の結
晶欠陥等の損傷を著しく低減することが可能となる。そ
れにより、たとえば長波長感度などの素子特性を向上さ
せることが可能となる。すなわち、より高性能な半導体
装置を提供することが可能となる。As described above, according to the present invention, it is possible to shorten the high-temperature processing time when forming the second conductivity type semiconductor layer. Thus, damage such as crystal defects in the semiconductor substrate can be significantly reduced. This makes it possible to improve element characteristics such as long-wavelength sensitivity. That is, a higher performance semiconductor device can be provided.
【図1】この発明に基づく一実施例における太陽電池の
概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solar cell in one embodiment according to the present invention.
【図2】この発明に基づいて制御される基板温度,PH
3 流量,製膜時間およびn型接合層の膜厚の制御例の一
例を示す図である。FIG. 2 shows a substrate temperature, PH controlled according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a control example of three flow rates, film formation time, and film thickness of an n-type bonding layer.
【図3】この発明に基づく制御系統の概略構成を示すブ
ロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system based on the present invention.
【図4】この発明に基づいて作製された太陽電池と従来
の方法を用いて作製された太陽電池との分光感度特性を
比較した図である。FIG. 4 is a diagram comparing the spectral sensitivity characteristics of a solar cell manufactured according to the present invention and a solar cell manufactured using a conventional method.
【図5】従来の太陽電池の一例を示す概略断面図であ
る。FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a conventional solar cell.
【図6】従来の製造方法において高温処理(950℃程
度)が施される工程を経て作成された太陽電池と、従来
の通常の工程を経て作成された太陽電池との分光感度特
性を比較した図である。FIG. 6 compares the spectral sensitivity characteristics of a solar cell manufactured through a step of performing a high-temperature treatment (about 950 ° C.) in a conventional manufacturing method and a solar cell manufactured through a conventional normal step. FIG.
1,11 p型結晶基板 2,12 n型接合層 3,13 パッシベーション膜 4,16 BSF層 5,17 裏面電極 6,15 表面電極 7 マイクロコンピュータ 8 PH3 流量コントローラ 9 基板温度コントローラ 10 タイマ 14 反射防止膜Reference Signs List 1,11 p-type crystal substrate 2,12 n-type bonding layer 3,13 passivation film 4,16 BSF layer 5,17 back electrode 6,15 front electrode 7 microcomputer 8 PH 3 flow controller 9 substrate temperature controller 10 timer 14 reflection Prevention film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−184323(JP,A) 特開 昭63−40383(JP,A) 特開 平2−202018(JP,A) 特開 平2−248038(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 H01L 21/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-184323 (JP, A) JP-A-63-40383 (JP, A) JP-A-2-202018 (JP, A) JP-A-2- 248038 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04 H01L 21/205
Claims (2)
型の不純物濃度が変化する半導体層を気相成長法により
形成する半導体装置の製造方法において、 雰囲気ガス中の前記第2導電型の不純物を含むガス量の
変化に応じて前記半導体基板の温度を変化させることに
よって前記半導体層を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。In a method of manufacturing a semiconductor device, a semiconductor layer of a second conductivity type having a variable impurity concentration is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type by a vapor phase growth method . A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming the semiconductor layer by changing a temperature of the semiconductor substrate according to a change in a gas amount containing the second conductivity type impurity.
法であり、Is the law, 前記半導体基板の温度は、エピタキシャル成長が起こるThe temperature of the semiconductor substrate is such that epitaxial growth occurs.
臨界的な温度である臨界温度を基準として設定される、Set based on the critical temperature, which is the critical temperature,
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP4071596A JP2911291B2 (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4071596A JP2911291B2 (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05275723A JPH05275723A (en) | 1993-10-22 |
JP2911291B2 true JP2911291B2 (en) | 1999-06-23 |
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FR2880989B1 (en) * | 2005-01-20 | 2007-03-09 | Commissariat Energie Atomique | SEMICONDUCTOR DEVICE WITH HETEROJUNCTIONS AND INTERDIGITAL STRUCTURE |
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- 1992-03-27 JP JP4071596A patent/JP2911291B2/en not_active Expired - Fee Related
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