JP4324450B2 - Manufacturing method of solar cell - Google Patents

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Description

この発明は、太陽電池の製造方法に関する。 This invention relates to a method of manufacturing solar cells.

従来、太陽電池としては、図１７に示すものがある(例えば、特開平６−３１０７４０号公報(特許文献１)参照)。この太陽電池は、図１７に示すように、単結晶のｐ型シリコン基板３０１表面のほぼ全域にｎ型拡散層３０３を形成し、そのシリコン基板３０１表面側に受光領域３３０と受光面電極３０９を形成している。上記受光領域３３０上に、シリコン酸化膜３０４を介して反射防止膜としてシリコン窒化膜３０５を形成している。上記シリコン基板３０１の裏面に、シリコン酸化膜３０６をパターニングして、アルミニウムからなる裏面電極３０７を形成している。上記半導体基板３０１の受光領域３３０の表面に、受光効率を増加させるための凹凸を形成している。   Conventionally, as a solar cell, there is one shown in FIG. 17 (for example, see JP-A-6-310740 (Patent Document 1)). In this solar cell, as shown in FIG. 17, an n-type diffusion layer 303 is formed over almost the entire surface of a single crystal p-type silicon substrate 301, and a light-receiving region 330 and a light-receiving surface electrode 309 are formed on the surface of the silicon substrate 301. Forming. A silicon nitride film 305 is formed on the light receiving region 330 as an antireflection film through a silicon oxide film 304. A silicon oxide film 306 is patterned on the back surface of the silicon substrate 301 to form a back electrode 307 made of aluminum. Irregularities for increasing the light receiving efficiency are formed on the surface of the light receiving region 330 of the semiconductor substrate 301.

次に、上記従来の太陽電池の形成手順を図１２〜図１７を用いて説明する。   Next, a procedure for forming the conventional solar cell will be described with reference to FIGS.

まず、図１２に示すように、周知のリソグラフィー技術と加工技術を用いて、単結晶のｐ型シリコン基板３０１にシリコン酸化膜３０２をパターニングした後、シリコン酸化膜３０２で覆われた領域以外の表面が凹凸になるように異方性エッチングを行う。このシリコン酸化膜３０２で覆われた領域は、将来、受光面電極とシリコン基板３０１を接続する領域である。   First, as shown in FIG. 12, after patterning a silicon oxide film 302 on a single crystal p-type silicon substrate 301 using a known lithography technique and processing technique, a surface other than a region covered with the silicon oxide film 302 is formed. Anisotropic etching is performed so that becomes uneven. The region covered with the silicon oxide film 302 is a region where the light receiving surface electrode and the silicon substrate 301 are connected in the future.

次に、図１３に示すように、シリコン酸化膜３０２(図１２に示す)を除去した後、オキシ塩化燐(ＰＯＣｌ3)を用いた燐の気相拡散法によって、ｐ型シリコン基板３０１表面にｎ型拡散層３０３を形成する。次に、ｎ型拡散層３０３の形成時にｐ型シリコン基板３０１の裏面に形成されたｎ型拡散層を、硝酸とフッ酸の混合液を用いて除去し、熱酸化法により光入射面(表面)側にシリコン酸化膜３０４および裏面側にシリコン酸化膜３０６を同時に形成する。次に、光入射面(表面)側に反射防止膜としてシリコン窒化膜３０５をプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長)法により形成する。次に、裏面のシリコン酸化膜３０６をパターニングして裏面電極と接続するためのコンタクト孔を形成した後、真空蒸着法によりアルミニウムを裏面全体に蒸着して裏面電極３０７を形成する。 Next, as shown in FIG. 13, after the silicon oxide film 302 (shown in FIG. 12) is removed, the surface of the p-type silicon substrate 301 is formed by phosphorus vapor phase diffusion using phosphorus oxychloride (POCl 3 ). An n-type diffusion layer 303 is formed. Next, the n-type diffusion layer formed on the back surface of the p-type silicon substrate 301 during the formation of the n-type diffusion layer 303 is removed using a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, and the light incident surface (surface ) Side and a silicon oxide film 306 are formed simultaneously on the back surface side. Next, a silicon nitride film 305 as an antireflection film is formed on the light incident surface (front surface) side by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Next, after patterning the silicon oxide film 306 on the back surface to form a contact hole for connection to the back electrode, aluminum is deposited on the entire back surface by vacuum evaporation to form the back electrode 307.

次に、図１４に示すように、周知のリソグラフィー技術と加工技術を用いて、光入射側のシリコン窒化膜３０５とシリコン酸化膜３０４のパターニングを行い、コンタクト孔３１５を形成する。   Next, as shown in FIG. 14, the silicon nitride film 305 and the silicon oxide film 304 on the light incident side are patterned by using a well-known lithography technique and processing technique to form a contact hole 315.

次に、図１５に示すように、周知のリソグラフィー技術を使って、受光面電極を形成するためのレジスト３２０のパターニングを行う。レジスト３２０で覆われていない領域に受光面電極が形成されるが、受光面電極がコンタクト孔３１５の全域に形成されるためには、図１５中に示したように、レジスト３２０で覆われていない領域はコンタクト孔３１５の幅よりも、両者の位置決め合わせズレだけ両端を大きくレイアウトする必要がある。これは、コンタクト孔３１５に対してレジスト３２０のパターンが自己整合的には形成されていないため、両者の位置決め合わせズレを考慮する必要があるためである。   Next, as shown in FIG. 15, the resist 320 for forming the light receiving surface electrode is patterned by using a well-known lithography technique. The light receiving surface electrode is formed in a region not covered with the resist 320. However, in order to form the light receiving surface electrode over the entire contact hole 315, the light receiving surface electrode is covered with the resist 320 as shown in FIG. It is necessary to lay out both ends larger than the width of the contact hole 315 by the positional alignment misalignment of both in the area where there is no contact. This is because the pattern of the resist 320 is not formed in a self-aligned manner with respect to the contact hole 315, and it is necessary to consider the misalignment between the two.

次に、図１６に示すように、真空蒸着法により、チタン、パラジウム、銀の順に蒸着して金属膜３０８を形成する。   Next, as shown in FIG. 16, a metal film 308 is formed by vapor-depositing titanium, palladium, and silver in this order by a vacuum vapor deposition method.

次に、図１７に示すように、リフトオフ法により、受光面電極３０９を形成する。最後に、窒素ガス雰囲気中にて３００℃程度で数分の熱処理を行って太陽電池が完成する。   Next, as shown in FIG. 17, the light-receiving surface electrode 309 is formed by a lift-off method. Finally, heat treatment is performed at about 300 ° C. for several minutes in a nitrogen gas atmosphere to complete the solar cell.

しかしながら、上記従来の太陽電池によれば、ＰＮ接合の一部が受光面電極に覆われて受光面積を減少させるため、光の吸収効率が悪いという問題がある。   However, according to the conventional solar cell described above, a part of the PN junction is covered with the light receiving surface electrode to reduce the light receiving area.

また、上記太陽電池を形成するためのマスクが４枚必要であった。それは、シリコン酸化膜３０２をパターニングするマスクと、裏面電極用のコンタクト孔を形成するマスクと、受光面電極用のコンタクト孔３１５を形成するマスクと、受光面電極３０９を形成するためのマスクである。したがって、製造コストが高くつくという問題がある。   Moreover, four masks for forming the solar cell were necessary. That is, a mask for patterning the silicon oxide film 302, a mask for forming a contact hole for the back surface electrode, a mask for forming the contact hole 315 for the light receiving surface electrode, and a mask for forming the light receiving surface electrode 309. . Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is high.

また、図１７に示すように、受光面電極３０９の幅がコンタクト孔３１５よりも大きく形成されるために、コンタクト孔３１５の領域以外の受光面電極３０９が光を吸収するＰＮ接合面積を小さくして、光の吸収効率を低下させていた。この問題を詳しく説明する。コンタクト孔３１５を最小加工寸法Ｌで設計したとすると、フォトアライメントの位置決め合わせズレ(一般的に片側でＬ／３)を考慮して、受光面電極の幅は、コンタクト孔３１５の幅よりも２Ｌ／３ほど大きくなり、
Ｌ＋２Ｌ／３ ＝ ５Ｌ／３
となる。そうなると、太陽光を遮断してしまう受光面電極３０９が２Ｌ／３だけＰＮ接合領域に対してオーバーラップするため、太陽光の吸収効率が悪くなってしまう。受光面電極３０９と接続するために設けたｎ型拡散層３０３の幅も同様に、コンタクト孔３１５に対するアライメントズレを考慮して受光面電極３０９と同じ幅が必要となる。したがって、表面を凹凸に加工した受光面の面積がその分小さくなってしまうという問題もある。 Further, as shown in FIG. 17, since the width of the light receiving surface electrode 309 is formed larger than that of the contact hole 315, the PN junction area where the light receiving surface electrode 309 other than the region of the contact hole 315 absorbs light is reduced. As a result, the light absorption efficiency was reduced. This problem will be described in detail. Assuming that the contact hole 315 is designed with the minimum processing dimension L, the width of the light receiving surface electrode is 2L larger than the width of the contact hole 315 in consideration of the misalignment of photo alignment (generally L / 3 on one side). / 3 becomes bigger,
L + 2L / 3 = 5L / 3
It becomes. In this case, the light receiving surface electrode 309 that blocks sunlight is overlapped with the PN junction region by 2 L / 3, so that the sunlight absorption efficiency is deteriorated. Similarly, the width of the n-type diffusion layer 303 provided for connection to the light-receiving surface electrode 309 needs to be the same as that of the light-receiving surface electrode 309 in consideration of the misalignment with respect to the contact hole 315. Therefore, there is also a problem that the area of the light receiving surface whose surface is processed to be uneven is reduced accordingly.

さらに、図１５に示した工程時に、レジスト３２０が直接ｎ型拡散層表面に塗布されるプロセスになっている。したがって、レジスト中に含まれている汚染物質が受光面電極とｎ型拡散層との界面に悪影響を及ぼし、太陽電池の性能を劣化させるという問題がある。
特開平６−３１０７４０号公報 Further, in the process shown in FIG. 15, the resist 320 is applied directly to the surface of the n-type diffusion layer. Therefore, there is a problem that contaminants contained in the resist adversely affect the interface between the light-receiving surface electrode and the n-type diffusion layer and degrade the performance of the solar cell.
JP-A-6-310740

この発明は、上記課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、光を吸収するＰＮ接合面積(受光面積)を大きくして光の吸収効率を向上できると共に、マスク数を減らして製造コストを削減できる太陽電池の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to increase the PN junction area (light receiving area) for absorbing light to improve the light absorption efficiency and reduce the number of masks. it is to provide a method for manufacturing a solar cell which can reduce costs.

上記目的を達成するために、この発明の太陽電池の製造方法は、
半導体基板と、上記半導体基板の受光面側に形成された凸領域と、上記凸領域上に形成された受光面電極とを備え、上記受光面電極が形成された上記凸領域の上部表面が、上記半導体基板の受光面よりも２００ｎｍ以上高い位置に形成された太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、
第１導電型の半導体基板の一部をエッチングして底部が受光面となる凹領域を形成することにより、その受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い凸領域を形成する工程と、
上記凹領域および凸領域が形成された上記半導体基板の表面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、
上記第２導電型の拡散層上に第１の絶縁膜および反射防止膜を順次堆積する工程と、
上記反射防止膜の表面に、上記凸領域上よりも他の領域の膜厚が厚くなるように第２の絶縁膜を堆積する工程と、
上記第２の絶縁膜を堆積した後、上記凸領域以外の領域にレジストを形成する工程と、
上記レジストをマスクとして、上記凸領域上の上記第２の絶縁膜と上記反射防止膜および上記第１の絶縁膜を順次エッチングすることにより、上記凸領域と上記凸領域以外の領域との段差を利用して上記凸領域に対して自己整合的に凹部を形成する工程と、
上記第２の絶縁膜と上記反射防止膜および上記第１の絶縁膜に形成された上記凸領域上の凹部に、上記レジストを用いて受光面電極を形成する工程とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a method for producing a solar cell of the present invention comprises:
A semiconductor substrate, a convex region formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a light receiving surface electrode formed on the convex region, the upper surface of the convex region where the light receiving surface electrode is formed, A solar cell manufacturing method for manufacturing a solar cell formed at a position 200 nm or higher than the light receiving surface of the semiconductor substrate ,
Etching a part of the first-conductivity-type semiconductor substrate to form a concave region whose bottom is a light-receiving surface, thereby forming a convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light-receiving surface;
Forming a diffusion layer of a second conductivity type on the surface of the semiconductor substrate in which the concave region and the convex region are formed;
Sequentially depositing a first insulating film and an antireflection film on the diffusion layer of the second conductivity type;
Depositing a second insulating film on the surface of the antireflection film such that the film thickness of the other region is larger than that on the convex region;
Forming a resist in a region other than the convex region after depositing the second insulating film;
Using the resist as a mask, the second insulating film on the convex region, the antireflection film, and the first insulating film are sequentially etched, thereby forming a step between the convex region and the region other than the convex region. A step of forming a recess in a self-aligned manner with respect to the convex region using ,
A step of forming a light-receiving surface electrode using the resist in a concave portion on the convex region formed in the second insulating film, the antireflection film, and the first insulating film. .

上記太陽電池の製造方法によれば、上記半導体基板の凹領域の受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い上記凸領域に対して、受光面電極と半導体基板を接続するためのコンタクト孔領域や受光面電極を自己整合的に形成できるので、従来の太陽電池と比して、上記半導体基板の凸領域を形成するためのマスクと、裏面電極用のコンタクト孔を形成するためのマスクの２枚のマスクのみで太陽電池が形成できるため、コストを大幅に削減することができる。また、上記凸領域に対して受光面電極を自己整合的に形成することにより、受光面電極の面積を小さくでき、さらに凸領域の両側面でも光が吸収されるため、その分、光を吸収する面積が大きくなり、光の吸収効率を向上させることができる。なお、上記凸領域の上部表面と受光面との段差が２００ｎｍ以上あれば、受光面電極を制御性良く形成することができ、段差が２００ｎｍより小さいと、プロセスマージンが小さくなり、コンタクト孔領域や受光面電極を凸領域に対して自己整合的に安定して形成することが難しくなる。 According to the method for manufacturing a solar cell, a contact hole region or a light receiving portion for connecting a light receiving surface electrode and a semiconductor substrate to the convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light receiving surface of the concave region of the semiconductor substrate. Since the surface electrode can be formed in a self-aligned manner, the mask for forming the convex region of the semiconductor substrate and the mask for forming the contact hole for the back electrode are compared with the conventional solar cell. Since a solar cell can be formed only with a mask, cost can be significantly reduced. In addition, by forming the light-receiving surface electrode in a self-aligned manner with respect to the convex region, the area of the light-receiving surface electrode can be reduced, and light is also absorbed on both side surfaces of the convex region. As a result, the light absorption efficiency can be improved. If the step between the upper surface of the convex region and the light receiving surface is 200 nm or more, the light receiving surface electrode can be formed with good controllability. If the step is smaller than 200 nm, the process margin is reduced, and the contact hole region or It becomes difficult to stably form the light receiving surface electrode in a self-aligned manner with respect to the convex region.

また、一実施形態の太陽電池の製造方法は、上記第２の絶縁膜を堆積する工程において、ＳＯＧ(Spin On Glass)を塗布することにより上記第２の絶縁膜を形成することを特徴とする。   In one embodiment of the method for manufacturing a solar cell, in the step of depositing the second insulating film, the second insulating film is formed by applying SOG (Spin On Glass). .

上記実施形態の太陽電池の製造方法によれば、ＳＯＧ(Spin On Glass)を用いることにより、上記凸領域上よりその他の領域の膜厚が厚くなるように第２の絶縁膜を堆積することができる。また、塗布により堆積しているので、真空装置を使用する必要が無くコストが低い。   According to the method for manufacturing a solar cell of the above embodiment, the second insulating film can be deposited by using SOG (Spin On Glass) so that the thickness of the other region is thicker than that on the convex region. it can. Further, since it is deposited by coating, it is not necessary to use a vacuum apparatus, and the cost is low.

また、一実施形態の太陽電池の製造方法は、上記第２の絶縁膜を堆積する工程において、Ｓi(ＣＨ3)4、Ｓi(ＯＣ2Ｈ5)4、ＳiＨ(Ｃ2Ｈ5)3、Ｓi(Ｃ2Ｈ5)4のいずれか１つと酸素またはオゾンを用いた化学的気相成長法により上記第２の絶縁膜を形成することを特徴とする。 In one embodiment of the method for manufacturing a solar cell, in the step of depositing the second insulating film, Si (CH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , SiH (C 2 H 5 ) 3 , The second insulating film is formed by a chemical vapor deposition method using any one of Si (C 2 H 5 ) 4 and oxygen or ozone.

上記実施形態の太陽電池の製造方法によれば、Ｓi(ＣＨ3)4、Ｓi(ＯＣ2Ｈ5)4、ＳiＨ(Ｃ2Ｈ5)3、Ｓi(Ｃ2Ｈ5)4のいずれか１つと酸素またはオゾンを用いた化学的気相成長法を用いることにより、上記凸領域上よりその他の領域の膜厚が厚くなるように第２の絶縁膜を堆積することができる。また、ＳＯＧよりもウェットエッチング速度が小さいので、プロセスマージンを大きくすることができる。 According to the solar cell manufacturing method of the above embodiment, any one of Si (CH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , SiH (C 2 H 5 ) 3 , and Si (C 2 H 5 ) 4 is used. By using a chemical vapor deposition method using oxygen or ozone, the second insulating film can be deposited so that the thickness of the other region is larger than that of the convex region. Moreover, since the wet etching rate is lower than that of SOG, the process margin can be increased.

また、この発明の太陽電池の製造方法は、
半導体基板と、上記半導体基板の受光面側に形成された凸領域と、上記凸領域上に形成された受光面電極とを備え、上記受光面電極が形成された上記凸領域の上部表面が、上記半導体基板の受光面よりも２００ｎｍ以上高い位置に形成された太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、
第１導電型の半導体基板の一部をエッチングして底部が受光面となる凹領域を形成することにより、その受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い凸領域を形成する工程と、
上記凹領域および凸領域が形成された上記半導体基板の表面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、
上記第２導電型の拡散層上に絶縁膜および反射防止膜を順次堆積する工程と、
上記反射防止膜の表面かつ上記凸領域以外の領域にレジストを形成する工程と、
上記レジストをマスクとして、上記凸領域上の上記反射防止膜と上記絶縁膜を順次エッチングすることにより、上記凸領域と上記凸領域以外の領域との段差を利用して上記凸領域に対して自己整合的に凹部を形成する工程と、
上記反射防止膜と上記絶縁膜に形成された上記凸領域上の凹部に、上記レジストを用いて受光面電極を形成する工程とを有することを特徴としている。 Moreover, the manufacturing method of the solar cell of the present invention is as follows:
A semiconductor substrate, a convex region formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a light receiving surface electrode formed on the convex region, the upper surface of the convex region where the light receiving surface electrode is formed, A solar cell manufacturing method for manufacturing a solar cell formed at a position 200 nm or higher than the light receiving surface of the semiconductor substrate ,
Etching a part of the first-conductivity-type semiconductor substrate to form a concave region whose bottom is a light-receiving surface, thereby forming a convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light-receiving surface;
Forming a diffusion layer of a second conductivity type on the surface of the semiconductor substrate in which the concave region and the convex region are formed;
Sequentially depositing an insulating film and an antireflection film on the diffusion layer of the second conductivity type;
Forming a resist on the surface of the antireflection film and in a region other than the convex region;
Using the resist as a mask, the antireflection film and the insulating film on the convex region are sequentially etched to make use of a step between the convex region and the region other than the convex region. Forming a recess in a consistent manner ;
And a step of forming a light-receiving surface electrode using the resist in a concave portion on the convex region formed in the antireflection film and the insulating film.

上記太陽電池の製造方法によれば、上記半導体基板の凹領域の受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い上記凸領域に対して、受光面電極と半導体基板を接続するためのコンタクト孔領域や受光面電極を自己整合的に形成できるので、従来の太陽電池と比して、上記半導体基板の凸領域を形成するためのマスクと、裏面電極用のコンタクト孔を形成するためのマスクの２枚のマスクのみで太陽電池が形成できるため、コストを大幅に削減することができる。また、上記凸領域に対して受光面電極を自己整合的に形成することにより、受光面電極の面積を小さくでき、さらに凸領域の両側面でも光が吸収されるため、その分、光を吸収する面積が大きくなり、光の吸収効率を向上させることができる。   According to the method for manufacturing a solar cell, a contact hole region or a light receiving portion for connecting a light receiving surface electrode and a semiconductor substrate to the convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light receiving surface of the concave region of the semiconductor substrate. Since the surface electrode can be formed in a self-aligned manner, the mask for forming the convex region of the semiconductor substrate and the mask for forming the contact hole for the back electrode are compared with the conventional solar cell. Since a solar cell can be formed only with a mask, cost can be significantly reduced. In addition, by forming the light-receiving surface electrode in a self-aligned manner with respect to the convex region, the area of the light-receiving surface electrode can be reduced, and light is also absorbed on both side surfaces of the convex region. As a result, the light absorption efficiency can be improved.

以上より明らかなように、この発明の太陽電池の製造方法によれば、半導体基板に上部表面が受光面よりも高い凸領域を形成して、その上部表面に形成される受光面電極の幅を小さくすると共に、凸領域の両側面からも光を吸収することによって、光の吸収効率を向上させて、大きな電気を得ることができる。また、従来の太陽電池よりもマスク数を２枚少なくできるので、製造コストを大幅に削減することができる。 As is clear from the above, according to the manufacturing method of the solar cell of the present invention, the semiconductor substrate upper surface to form a highly convex area than the light receiving surface, the width of the light-receiving surface electrode formed on the upper surface In addition, the light absorption efficiency is improved by absorbing light from both side surfaces of the convex region, and large electricity can be obtained. In addition, since the number of masks can be reduced by two as compared with the conventional solar cell, the manufacturing cost can be greatly reduced.

以下、この発明の太陽電池の製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter will be described in detail by embodiments thereof illustrated in the manufacturing method of the solar cell of the present invention.

(第１実施形態)
この発明の第１実施形態の太陽電池は、受光面積を大きくして光の吸収効率を向上させると共に、太陽電池を形成するために必要なマスク数を減らしてプロセスコストを削減する構造およびその製造方法を提供するものである。 (First embodiment)
The solar cell according to the first embodiment of the present invention increases the light receiving area to improve the light absorption efficiency, and reduces the number of masks required for forming the solar cell and reduces the process cost, and the manufacturing thereof. A method is provided.

図１はこの発明の第１実施形態の太陽電池の概略断面図である。図１により第１実施形態の太陽電池の構成を説明する。この第１実施形態では、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention. The configuration of the solar cell of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.

図１に示すように、半導体基板の一例としての単結晶のｐ型シリコン基板１０１表面は、光を吸収して電気に変換する凹領域としての受光領域１３０と、その電気を輸送する受光面電極１１０が上部表面に形成される凸領域１０１aから主に構成されている。上記シリコン基板１０１表面のほぼ全域にｎ型拡散層１０３を形成している。このｎ型拡散層１０３とｐ型シリコン基板１０１とで形成されるＰＮ接合で光エネルギーを電気エネルギーに変換している。また、上記受光領域１３０上に、第１の絶縁膜の一例としてのシリコン酸化膜１０４を介して反射防止膜の一例としてシリコン窒化膜１０５を形成している。また、上記シリコン基板１０１の裏面に、シリコン酸化膜１０６をパターニングしてアルミニウムからなる裏面電極１０７を形成している。上記シリコン基板１０１の受光領域１３０表面に、受光効率を増加させるための小さな凹凸を形成して、受光面積を増大させている。   As shown in FIG. 1, a surface of a single crystal p-type silicon substrate 101 as an example of a semiconductor substrate has a light receiving region 130 as a concave region that absorbs light and converts it into electricity, and a light receiving surface electrode that transports the electricity. 110 is mainly composed of a convex region 101a formed on the upper surface. An n-type diffusion layer 103 is formed on almost the entire surface of the silicon substrate 101. Light energy is converted into electrical energy by a PN junction formed by the n-type diffusion layer 103 and the p-type silicon substrate 101. Further, a silicon nitride film 105 as an example of an antireflection film is formed on the light receiving region 130 via a silicon oxide film 104 as an example of a first insulating film. Further, a back electrode 107 made of aluminum is formed on the back surface of the silicon substrate 101 by patterning the silicon oxide film 106. Small unevenness for increasing the light receiving efficiency is formed on the surface of the light receiving region 130 of the silicon substrate 101 to increase the light receiving area.

また、受光面電極１１０を形成する凸領域１０１aの上部表面は、受光領域１３０の平均表面位置よりも２００ｎｍ以上高い位置に形成されている(凸領域１０１aの幅は図１中のＢに相当する)。そのため、受光面電極１１０およびこの受光面電極１１０とｎ型拡散層１０３とを接続するためのコンタクト孔１１５を、凸領域１０１aに対して自己整合的に形成することができる構造になっている。したがって、形成マスク数を減らすことができるので、従来の太陽電池と比してプロセスコストを大幅に削減することができる(形成マスクを減らせる構造であることに関しては、形成手順の説明のときに詳しく説明する)。また、上記凸領域１０１aの斜面部が受光面となるため、従来の太陽電池と比して受光面積が大きくなるので、光の吸収効率が向上して大きな電気を発生させることができる。   Further, the upper surface of the convex region 101a forming the light receiving surface electrode 110 is formed at a position 200 nm or more higher than the average surface position of the light receiving region 130 (the width of the convex region 101a corresponds to B in FIG. 1). ). Therefore, the light receiving surface electrode 110 and the contact hole 115 for connecting the light receiving surface electrode 110 and the n-type diffusion layer 103 can be formed in a self-aligned manner with respect to the convex region 101a. Therefore, since the number of formation masks can be reduced, the process cost can be greatly reduced as compared with conventional solar cells. explain in detail). In addition, since the slope portion of the convex region 101a serves as a light receiving surface, the light receiving area is larger than that of a conventional solar cell, so that the light absorption efficiency is improved and large electricity can be generated.

また、受光面電極１１０の幅(Ａ)は、受光面電極１１０が形成される凸領域１０１aの幅(Ｂ)以下になるように形成されている。したがって、従来、受光面電極によって覆われていた半導体表面も受光面として使用できるので、受光面積を大きくして受光効率を向上させて大きな電気を発生させることができる。   Further, the width (A) of the light receiving surface electrode 110 is formed to be equal to or less than the width (B) of the convex region 101a where the light receiving surface electrode 110 is formed. Therefore, since the semiconductor surface conventionally covered with the light receiving surface electrode can also be used as the light receiving surface, it is possible to increase the light receiving area, improve the light receiving efficiency, and generate large electricity.

また、受光面電極１１０の幅(図中のＡ)は、コンタクト孔１１５の幅とほぼ同じである。このため、コンタクト孔１１５に対して受光面電極１１０の接触面積を最大にしつつ、コンタクト孔１１５以外の受光領域１３０に受光面電極１１０が形成されていない。したがって、受光面電極１１０とｐ型シリコン基板１０１(実際にはｎ型拡散層１０３が接触している)との接触抵抗を低減することと、受光領域１３０を最大にして光の受光効率を向上させて大きな電流を発生させることを同時に実現できる。   The width of the light receiving surface electrode 110 (A in the figure) is substantially the same as the width of the contact hole 115. Therefore, the light receiving surface electrode 110 is not formed in the light receiving region 130 other than the contact hole 115 while maximizing the contact area of the light receiving surface electrode 110 with the contact hole 115. Therefore, the contact resistance between the light receiving surface electrode 110 and the p-type silicon substrate 101 (actually the n-type diffusion layer 103 is in contact) is reduced, and the light receiving region 130 is maximized to improve the light receiving efficiency. To generate a large current at the same time.

次に、この発明に係わる第１実施形態の太陽電池の形成手順を図２〜図１１を用いて説明する。   Next, the formation procedure of the solar cell according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図２に示すように、周知のリソグラフィー技術と加工技術を用いて、単結晶のｐ型シリコン基板１０１に、シリコン酸化膜１０２でパターニングした後、シリコン酸化膜１０２で覆われた領域以外の表面が凹凸になるように異方性エッチングを行い、底部が受光面となる凹領域および受光面電極と接続するための凸領域１０１aを形成する。受光面電極と接続するための凸領域１０１aとは、シリコン酸化膜１０２で覆われた当初のシリコン基板表面が残っている領域のことである。このとき、図２中の凸領域１０１aとそれ以外の凹領域との段差の平均値Ｈが２００ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下になるように異方性エッチングを行う。   First, as shown in FIG. 2, using a well-known lithography technique and processing technique, a single crystal p-type silicon substrate 101 is patterned with the silicon oxide film 102 and then other than the region covered with the silicon oxide film 102. Anisotropic etching is performed so that the surface is uneven, and a concave region whose bottom is a light receiving surface and a convex region 101a for connecting to the light receiving surface electrode are formed. The convex region 101a for connecting to the light-receiving surface electrode is a region where the original silicon substrate surface covered with the silicon oxide film 102 remains. At this time, anisotropic etching is performed so that the average value H of the step between the convex region 101a and the other concave region in FIG. 2 is 200 nm or more and 1000 nm or less.

その理由を以下に説明する。この段差を利用することにより、コンタクト孔領域および受光面電極を凸領域１０１aに対して自己整合的に形成するが、段差Ｈが２００ｎｍ以上あれば、受光面電極を制御性良く形成することができる。段差Ｈが２００ｎｍより小さいと、プロセスマージンが小さくなり、コンタクト孔領域および受光面電極を凸領域に対して自己整合的に安定して形成することが難しくなる。一方、段差Ｈが１０００ｎｍより大きくなるように異方性エッチングを行うと、異方性エッチングの際に横方向に半導体基板がエッチングされて、凸領域表面(シリコン基板表面)の幅が小さくなりすぎて受光面電極が形成できなくなるという問題や、形成できてもコンタクト孔１１５(図１に示す)の面積が小さくなって受光面電極１１０(図１に示す)とシリコン基板１０１との接触抵抗が大きくなるという問題が発生する。また、エッチング時間が長くなるために製造時間が長くなりすぎるという問題もある。したがって、異方性エッチングは、段差の平均値Ｈが２００ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下になるように条件が設定されることが望ましい。ただし、１０００ｎｍより大きな段差を設けた場合でも、十分な幅のコンタクト孔１１５領域を形成できるように、異方性エッチングの際に横方向にエッチングされる量を考慮して、予め上記シリコン基板１０１の凸領域１０１aの幅を広くパターニングしておけば上記問題はあるが形成可能である。   The reason will be described below. By utilizing this step, the contact hole region and the light receiving surface electrode are formed in a self-aligned manner with respect to the convex region 101a. However, if the step H is 200 nm or more, the light receiving surface electrode can be formed with good controllability. . If the step H is smaller than 200 nm, the process margin becomes small, and it becomes difficult to stably form the contact hole region and the light receiving surface electrode in a self-aligned manner with respect to the convex region. On the other hand, if anisotropic etching is performed so that the step H is larger than 1000 nm, the semiconductor substrate is etched in the lateral direction during the anisotropic etching, and the width of the convex region surface (silicon substrate surface) becomes too small. The problem that the light receiving surface electrode cannot be formed, and even if it can be formed, the area of the contact hole 115 (shown in FIG. 1) is reduced and the contact resistance between the light receiving surface electrode 110 (shown in FIG. 1) and the silicon substrate 101 is reduced. The problem of becoming larger occurs. Moreover, since etching time becomes long, there also exists a problem that manufacturing time becomes long too much. Therefore, it is desirable that the conditions for anisotropic etching are set so that the average value H of the step becomes 200 nm or more and 1000 nm or less. However, even when a step larger than 1000 nm is provided, the silicon substrate 101 is previously taken into consideration in consideration of the amount etched in the lateral direction during anisotropic etching so that a contact hole 115 region having a sufficient width can be formed. If the width of the convex region 101a is patterned wide, it can be formed although there is the above problem.

次に、図３に示すように、シリコン酸化膜１０２(図２に示す)を除去した後、オキシ塩化燐(ＰＯＣｌ3)を用いた燐の気相拡散法によって、ｐ型シリコン基板１０１表面にｎ型拡散層１０３を形成する。このとき、ｐ型シリコン基板１０１表面にｎ型拡散層１０３を形成する方法はこれに限らず、イオン注入法などのｎ型拡散層が形成できる方法であればよい。次に、ｎ型拡散層１０３の形成時にｐ型シリコン基板１０１の裏面に形成されたｎ型拡散層を、硝酸とフッ酸の混合液を用いて除去し、熱酸化法により光入射面(表面)側にシリコン酸化膜１０４および裏面側にシリコン酸化膜１０６を形成する。次に、光入射面(表面)側に反射防止膜の一例としてのシリコン窒化膜１０５をプラズマＣＶＤ法により形成する。次に、裏面のシリコン酸化膜１０６をパターニングして、裏面電極と接続するためのコンタクト孔を形成した後、真空蒸着法によりアルミニウムを裏面全体に蒸着して裏面電極１０７を形成する。ここで、シリコン基板１０１の裏面に電極を設ける工程はこれに限る訳ではなく、シリコン基板１０１の裏面にコンタクト可能な電極であれば、どのような方法を用いてもよい。 Next, as shown in FIG. 3, after removing the silicon oxide film 102 (shown in FIG. 2), the surface of the p-type silicon substrate 101 is formed by a phosphorus vapor diffusion method using phosphorus oxychloride (POCl 3 ). An n-type diffusion layer 103 is formed. At this time, the method for forming the n-type diffusion layer 103 on the surface of the p-type silicon substrate 101 is not limited to this, and any method that can form an n-type diffusion layer such as an ion implantation method may be used. Next, the n-type diffusion layer formed on the back surface of the p-type silicon substrate 101 during the formation of the n-type diffusion layer 103 is removed using a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, and the light incident surface (surface ) Side, and a silicon oxide film 106 on the back side. Next, a silicon nitride film 105 as an example of an antireflection film is formed on the light incident surface (front surface) side by a plasma CVD method. Next, after patterning the silicon oxide film 106 on the back surface to form a contact hole for connection to the back electrode, aluminum is deposited on the entire back surface by vacuum evaporation to form the back electrode 107. Here, the step of providing the electrode on the back surface of the silicon substrate 101 is not limited to this, and any method may be used as long as the electrode can contact the back surface of the silicon substrate 101.

次に、図４に示すように、第２の絶縁膜の一例としてのＨＳＱ(Hydrogen Silisequioxane)タイプのＳＯＧ(Spin On Glass)膜１０８を塗布法により堆積する。ＳＯＧ膜１０８は、パターンが存在しないシリコン基板１０１上に２００〜８００ｎｍ程堆積する条件で塗布した。そうすると、凸領域１０１a上には膜厚５０〜２００ｎｍのＳＯＧ膜が堆積し、それ以外の領域(凹領域)には、パターン無しと同様の膜厚２００〜８００ｎｍのＳＯＧ膜が堆積する。この凸領域１０１aと凹領域との膜厚差が、後の工程において、凸領域１０１aに対して受光面電極とコンタクト孔を自己整合的に形成するために大きな役割を果たすことになる。段差Ｈが２００ｎｍの場合、ＳＯＧ膜の塗布膜厚を２００ｎｍに設定すると、凸領域１０１a上には５０ｎｍのＳＯＧ膜１０８が形成され、凹領域上には２００ｎｍのＳＯＧ膜１０８が形成されるため、ＳＯＧ膜のトータル段差は５０ｎｍになる。一方、段差Ｈが１０００ｎｍの場合、ＳＯＧ膜の塗布膜厚を８００ｎｍに設定すると、凸領域１０１a上には２００ｎｍ、凹領域上には８００ｎｍのＳＯＧ膜１０８が形成されるため、ＳＯＧ膜のトータル段差は４００ｎｍになる。したがって、ＳＯＧ膜表面の段差は、プロセス条件により５０〜４００ｎｍの間で変化する。この第１実施形態では、誘電率が低く容量を低減できるという理由から水素を多く含有しているＨＳＱタイプのＳＯＧ膜を用いたが、これに限るものではなく、一般的に広く用いられている無機ＳＯＧや有機ＳＯＧでも構わない。また、ＳＯＧ膜は、真空装置を使用しないので、コストが低いという効果がある。   Next, as shown in FIG. 4, an HSQ (Hydrogen Silisequioxane) type SOG (Spin On Glass) film 108 as an example of a second insulating film is deposited by a coating method. The SOG film 108 was applied on the silicon substrate 101 on which no pattern exists so as to deposit about 200 to 800 nm. Then, an SOG film having a thickness of 50 to 200 nm is deposited on the convex region 101a, and an SOG film having a thickness of 200 to 800 nm is deposited on the other region (concave region), which is the same as that without pattern. The film thickness difference between the convex region 101a and the concave region plays a major role in forming a light receiving surface electrode and a contact hole in a self-aligned manner with respect to the convex region 101a in a later step. When the step H is 200 nm, if the coating thickness of the SOG film is set to 200 nm, a 50 nm SOG film 108 is formed on the convex region 101a, and a 200 nm SOG film 108 is formed on the concave region. The total step of the SOG film is 50 nm. On the other hand, when the step H is 1000 nm, if the coating thickness of the SOG film is set to 800 nm, the SOG film 108 of 200 nm is formed on the convex region 101a and 800 nm on the concave region. Becomes 400 nm. Therefore, the step on the surface of the SOG film varies between 50 and 400 nm depending on the process conditions. In the first embodiment, an HSQ type SOG film containing a large amount of hydrogen is used because the dielectric constant is low and the capacity can be reduced. However, the present invention is not limited to this and is generally widely used. Inorganic SOG and organic SOG may be used. In addition, since the SOG film does not use a vacuum apparatus, there is an effect that the cost is low.

また、ＳＯＧ膜に代わり、凸領域よりも凹領域に厚く堆積される絶縁膜として、以下に示すような反応ガス系および温度の条件を用いてＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜を用いても良い。それは、Ｓi(ＣＨ3)4と酸素プラズマまたはオゾンにより成長温度２５℃〜０℃、Ｓi(ＯＣ2Ｈ5)4とオゾンにより成長温度３００℃〜４５０℃、ＳiＨ(Ｃ2Ｈ5)3と酸素プラズマまたはオゾンにより成長温度は常温〜２５０℃、Ｓi(Ｃ2Ｈ5)4と酸素プラズマまたはオゾンにより成長温度は常温〜２５０℃の、それぞれの系で形成されたシリコン酸化膜である。ＳiＨ(Ｃ2Ｈ5) 3と酸素プラズマまたはオゾンの系においては、水素プラズマを加えても良い。これらのシリコン酸化膜は、ＳＯＧ膜と比して、フッ酸などに対する耐エッチング特性が高い(エッチングレートが小さい)ので、プロセスマージンを大きくすることができるという効果がある。 Further, instead of the SOG film, a silicon oxide film formed by a CVD method using the following reaction gas system and temperature conditions may be used as an insulating film deposited thicker in the concave region than in the convex region. good. The growth temperature is 25 ° C. to 0 ° C. with Si (CH 3 ) 4 and oxygen plasma or ozone, the growth temperature is 300 ° C. to 450 ° C. with Si (OC 2 H 5 ) 4 and ozone, and SiH (C 2 H 5 ) 3 . It is a silicon oxide film formed in a system in which the growth temperature is from room temperature to 250 ° C. by oxygen plasma or ozone, and the growth temperature is from room temperature to 250 ° C. by Si (C 2 H 5 ) 4 and oxygen plasma or ozone. In the system of SiH (C 2 H 5 ) 3 and oxygen plasma or ozone, hydrogen plasma may be added. Since these silicon oxide films have higher etching resistance against hydrofluoric acid and the like (lower etching rate) than SOG films, the process margin can be increased.

次に、表面全体にレジストを塗布した後にＳＯＧ膜１０８の凸領域１０１aの一部が露出するまで現像処理を行う。ＳＯＧ膜表面は、上述したように５０〜４００ｎｍの段差を有しているため、レジストの現像処理条件(時間が重要なパラメータ)を適切な条件に設定することにより、ＳＯＧ膜１０８の凹領域のみにレジストが残るようにレジスト１２０をパターニングすることができる。このとき、レジストの現像処理は、ＳＯＧ膜１０８の凸領域の除去されたレジストのスペース幅を、シリコン基板１０１(ｎ型拡散層１０３を含む)の凸領域１０１aの幅よりも小さくする条件に設定して行う。   Next, after a resist is applied to the entire surface, development processing is performed until a part of the convex region 101a of the SOG film 108 is exposed. Since the surface of the SOG film has a step of 50 to 400 nm as described above, only the concave region of the SOG film 108 can be obtained by setting the resist development processing condition (time-critical parameter) to an appropriate condition. The resist 120 can be patterned so that the resist remains on the substrate. At this time, the resist development processing is set so that the space width of the resist from which the convex region of the SOG film 108 is removed is smaller than the width of the convex region 101a of the silicon substrate 101 (including the n-type diffusion layer 103). And do it.

ここで、レジスト１２０のパターニングに関して詳しく説明する。レジストには、下地段差の影響を受けにくく平坦に塗布するために、低粘度(４.５ｃｐ)の化学増幅系ネガレジストＴＤＵＲ−Ｎ９０８(東京応化工業株式会社製)を用いて、１０００〜３０００ｒｐｍの低回転で塗布した後、プリベーク(塗布後ベーク)を８０〜１３０℃、９０秒の条件で行った。そうすると、図示しないが、レジストが平坦に塗布される。レジストの粘度は５ｃｐ以下であれば、下地段差の影響を受けずに平坦に塗布できるが、できるだけ低粘度のレジストを用いる方が平坦化の観点からは好ましい。次に、通常の現像工程で使用される濃度よりも低い濃度の現像液である、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(ＴＭＡＨ、住友化学工業株式会社製)の０.１Ｎ水溶液によりレジストをエッチングする。通常より低い濃度にしたのは、エッチングレートを落とすことにより制御性良くレジストのパターニングを行うためである。この現像液のレジストに対するエッチングレートは一分間に９ｎｍなので、エッチング時間を制御することにより、ＳＯＧ膜１０８の凸領域の一部が露出するまでエッチングすると、図４のようなＳＯＧ膜１０８の凹領域のみにレジストが残るようにパターニングされる。この第１実施形態では、レジストのエッチングに現像処理を用いたが、これに限るものではなく、ドライエッチング法を用いても良い。しかしながら、現像処理は、塗布装置と同一の装置を用いることができることや、真空装置を使わないことなどの理由から、ドライエッチングより低コストなので有効な方法である。   Here, the patterning of the resist 120 will be described in detail. In order to apply to the resist flatly without being affected by the level difference of the base, a low viscosity (4.5 cp) chemical amplification negative resist TDUR-N908 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is used. After coating at low rotation, pre-baking (post-coating baking) was performed at 80 to 130 ° C. for 90 seconds. Then, although not shown, the resist is applied flatly. If the viscosity of the resist is 5 cp or less, it can be applied flatly without being affected by the underlying step, but it is preferable to use a resist with as low a viscosity as possible from the viewpoint of flattening. Next, the resist is etched with a 0.1N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), which is a developer having a concentration lower than that used in a normal developing process. The reason why the concentration is lower than usual is that the resist is patterned with good controllability by lowering the etching rate. Since the etching rate of the developer with respect to the resist is 9 nm per minute, by controlling the etching time, if etching is performed until a part of the convex region of the SOG film 108 is exposed, the concave region of the SOG film 108 as shown in FIG. Patterning is performed so that the resist remains only on the substrate. In the first embodiment, the development process is used for etching the resist. However, the present invention is not limited to this, and a dry etching method may be used. However, the development process is an effective method because it is lower in cost than dry etching because the same apparatus as the coating apparatus can be used and a vacuum apparatus is not used.

次に、図５に示すように、レジスト１２０をマスクにして、ＳＯＧ膜１０８,シリコン窒化膜１０５およびシリコン酸化膜１０４を順次エッチングしてｎ型拡散層１０３を露出させて、コンタクト孔１１５を形成する。このエッチングには異方性に加工可能なＲＩＥ(Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング)法を用いた。図５に示すように、レジストパターンが転写されることにより、シリコン基板１０１の凸領域１０１aの幅よりも小さなコンタクト孔１１５を形成することができる。また、レジストのパターニングには、シリコン基板１０１の段差を利用しているため、コンタクト孔１１５はこの段差に対して自己整合的に形成される。したがって、この第１実施形態では、従来の太陽電池のようにコンタクト孔のシリコン基板の凸領域に対するフォトアライメントズレを考慮して、その分の幅をシリコン基板の凸領域の幅を大きくしておく必要が無い。このため、上述したように、シリコン基板の凸領域の幅を最小加工寸法Ｌに設定できる。   Next, as shown in FIG. 5, using the resist 120 as a mask, the SOG film 108, the silicon nitride film 105, and the silicon oxide film 104 are sequentially etched to expose the n-type diffusion layer 103, thereby forming a contact hole 115. To do. For this etching, an anisotropic RIE (Reactive Ion Etching) method was used. As shown in FIG. 5, by transferring the resist pattern, a contact hole 115 smaller than the width of the convex region 101a of the silicon substrate 101 can be formed. Further, since the step of the silicon substrate 101 is used for resist patterning, the contact hole 115 is formed in a self-aligned manner with respect to this step. Therefore, in the first embodiment, in consideration of the photoalignment deviation of the contact hole with respect to the convex region of the silicon substrate as in the conventional solar cell, the width of the convex region of the silicon substrate is increased by that amount. There is no need. For this reason, as described above, the width of the convex region of the silicon substrate can be set to the minimum processing dimension L.

次に、図６に示すように、チタン、パラジウム、銀の順に蒸着により堆積して金属膜１０９を形成する。このとき、金属膜１０９としては、無電解めっきによりニッケル、銅や金を形成しても良い。また、ニッケルと銅、または、ニッケルと金の積層膜としても良い。   Next, as shown in FIG. 6, a metal film 109 is formed by depositing titanium, palladium, and silver in this order by vapor deposition. At this time, as the metal film 109, nickel, copper, or gold may be formed by electroless plating. Alternatively, a stacked film of nickel and copper or nickel and gold may be used.

次に、図７に示すように、リフトオフ法により不要な部分の金属膜を除去して受光面電極１１０が形成される。このとき、受光面電極１１０はコンタクト孔１１５内のみに形成されている。最後に、窒素ガス雰囲気において３００℃程度で数分程度の熱処理を行って太陽電池が完成する。なお、この熱処理条件はこれに限るものではなく、窒素ガス、アルゴンガス、或いはこれらの混合ガスを用いて、熱処理時間も数分から一時間程度に設定しても良い。   Next, as shown in FIG. 7, unnecessary portions of the metal film are removed by a lift-off method to form the light receiving surface electrode 110. At this time, the light receiving surface electrode 110 is formed only in the contact hole 115. Finally, a solar cell is completed by performing heat treatment at about 300 ° C. for several minutes in a nitrogen gas atmosphere. This heat treatment condition is not limited to this, and the heat treatment time may be set to several minutes to about one hour using nitrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof.

以上のように、この第１実施形態の太陽電池の形成手順によると、シリコン基板１０１の段差を利用することにより、受光面電極１１０のためのコンタクト孔１１５を形成するためのマスク、および、受光面電極１１０をリフトオフさせるレジストをパターニングするためのマスクの２枚を減らすことができる。したがって、従来の太陽電池の４枚に比べて２枚のマスクで太陽電池が形成可能であるため、大幅にコストを削減することができる。また、受光面電極１１０の面積が小さい、すなわち、入射する太陽光線が遮断される面積が小さく、さらに凸領域の両側面(ＰＮ接合面)に光が吸収されるので、受光効率を向上させることができる。また、受光面電極１１０が従来の太陽電池のようにＰＮ接合の受光面にオーバーラップしていないため、両者の間に纏わる容量を低減することができ、電力の損失を防止できる。さらに、この第１実施形態では、受光面電極１１０を形成するためのレジスト１２０が直接ｎ型拡散層１０３表面に塗布されないので、レジスト中に含まれる汚染物質により太陽電池の特性が劣化するのを防止することができる。さらに、コンタクト孔１１５と受光面電極１１０の幅をほぼ同じに形成することができるので、受光面電極１１０とシリコン基板１０１(実際はｎ型拡散層が接している)との接触抵抗を最大限に小さく保ちつつ、受光面積を最大にすることができる。   As described above, according to the formation procedure of the solar cell of the first embodiment, the mask for forming the contact hole 115 for the light receiving surface electrode 110 and the light reception by using the step of the silicon substrate 101. Two masks for patterning the resist for lifting off the surface electrode 110 can be reduced. Therefore, since a solar cell can be formed with two masks as compared with four conventional solar cells, the cost can be greatly reduced. In addition, since the area of the light receiving surface electrode 110 is small, that is, the area where incident sunlight is blocked is small, and light is absorbed by both side surfaces (PN junction surfaces) of the convex region, the light receiving efficiency is improved. Can do. Moreover, since the light-receiving surface electrode 110 does not overlap with the light-receiving surface of the PN junction as in the conventional solar cell, it is possible to reduce the capacity gathered between the two and prevent power loss. Furthermore, in this first embodiment, the resist 120 for forming the light-receiving surface electrode 110 is not directly applied to the surface of the n-type diffusion layer 103, so that the characteristics of the solar cell are deteriorated by the contaminant contained in the resist. Can be prevented. Further, since the contact hole 115 and the light receiving surface electrode 110 can be formed to have substantially the same width, the contact resistance between the light receiving surface electrode 110 and the silicon substrate 101 (actually, the n-type diffusion layer is in contact) is maximized. The light receiving area can be maximized while keeping small.

(第２実施形態)
この第２実施形態の太陽電池の製造方法は、第１実施形態の太陽電池の製造方法と同様に、凸領域を形成することにより形成に必要なマスク数を少なくしてコストを削減させる製造方法を提供するものである。また、これに加えて、工程数を減らしてさらにコストを削減する製造方法を提供するものである。 (Second embodiment)
The solar cell manufacturing method according to the second embodiment is similar to the solar cell manufacturing method according to the first embodiment in that the number of masks required for formation is reduced by forming convex regions to reduce costs. Is to provide. In addition to this, the present invention provides a manufacturing method that reduces the number of steps and further reduces the cost.

図８〜図１１はこの第２実施形態の太陽電池を形成する手順を説明する概略断面図を示している。図８〜図１１において、第２実施形態の太陽電池と同一の構成部は、同一参照番号を付している。   8-11 has shown schematic sectional drawing explaining the procedure which forms the solar cell of this 2nd Embodiment. 8 to 11, the same components as those of the solar cell of the second embodiment are denoted by the same reference numerals.

この第２実施形態の太陽電池の形成手順は、上記第１実施形態の形成手順とシリコン窒化膜１０５を形成するまで(図３まで)は同じなので、それ以降について説明する。凸領域の段差も第１実施形態と同様に、２００ｎｍ〜１０００ｎｍに形成される。   The solar cell formation procedure of the second embodiment is the same as the formation procedure of the first embodiment until the silicon nitride film 105 is formed (up to FIG. 3). Similar to the first embodiment, the level difference of the convex region is also formed to 200 nm to 1000 nm.

上記第１実施形態において説明したように、シリコン酸化膜１０２をマスクとしてシリコン基板１０１をエッチングして、受光面電極と接続するための凸領域１０１aを形成する。次に、シリコン酸化膜１０２を除去した後、オキシ塩化燐(ＰＯＣｌ3)を用いた燐の気相拡散法によってｐ型シリコン基板１０１表面にｎ型拡散層１０３を形成する。次に、ｎ型拡散層１０３の形成時にｐ型シリコン基板１０１の裏面に形成されたｎ型拡散層を、硝酸とフッ酸の混合液を用いて除去し、熱酸化法により光入射面(表面)側に絶縁膜の一例としてのシリコン酸化膜１０４および裏面側にシリコン酸化膜１０６を同時に形成する。次に、光入射面(表面)側に反射防止膜の一例としてのシリコン窒化膜１０５をプラズマＣＶＤ法により形成する。次に、裏面のシリコン酸化膜１０６をパターニングして裏面電極と接続するためのコンタクト孔を形成した後、真空蒸着法によりアルミニウムを裏面全体に蒸着して裏面電極１０７を形成する。 As described in the first embodiment, the silicon substrate 101 is etched using the silicon oxide film 102 as a mask to form the convex region 101a for connection to the light receiving surface electrode. Next, after removing the silicon oxide film 102, an n-type diffusion layer 103 is formed on the surface of the p-type silicon substrate 101 by a vapor phase diffusion method of phosphorus using phosphorus oxychloride (POCl 3 ). Next, the n-type diffusion layer formed on the back surface of the p-type silicon substrate 101 during the formation of the n-type diffusion layer 103 is removed using a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, and the light incident surface (surface ) Side, a silicon oxide film 104 as an example of an insulating film and a silicon oxide film 106 on the back side are formed simultaneously. Next, a silicon nitride film 105 as an example of an antireflection film is formed on the light incident surface (front surface) side by a plasma CVD method. Next, after patterning the silicon oxide film 106 on the back surface to form a contact hole for connection to the back electrode, aluminum is deposited on the entire back surface by vacuum evaporation to form the back electrode 107.

次に、図８に示すように、第１実施形態と同様に、表面全体にレジストを塗布した後に凸領域のシリコン窒化膜１０５の一部が露出するまで現像処理を行う。そうすると凹領域のみにレジストが残るようにレジスト１２１をパターニングすることができる。   Next, as shown in FIG. 8, similarly to the first embodiment, after the resist is applied to the entire surface, development processing is performed until a part of the silicon nitride film 105 in the convex region is exposed. Then, the resist 121 can be patterned so that the resist remains only in the concave region.

次に、図９に示すように、レジスト１２１をマスクとして、シリコン窒化膜１０５およびシリコン酸化膜１０４をエッチングして凸領域１０１a上のｎ型拡散層１０３を露出させる。   Next, as shown in FIG. 9, using the resist 121 as a mask, the silicon nitride film 105 and the silicon oxide film 104 are etched to expose the n-type diffusion layer 103 on the convex region 101a.

次に、上記第１実施形態と同様に、図１０に示すように、チタン、パラジウム、銀の順に蒸着により堆積して金属膜１０９を形成する。このとき、金属膜１０９としては、無電解めっきによりニッケル、銅や金を形成しても良い。また、ニッケルと銅、または、ニッケルと金の積層膜としても良い。   Next, as in the first embodiment, a metal film 109 is formed by depositing titanium, palladium, and silver in this order by vapor deposition, as shown in FIG. At this time, as the metal film 109, nickel, copper, or gold may be formed by electroless plating. Alternatively, a stacked film of nickel and copper or nickel and gold may be used.

次に、上記第１実施形態と同様に、図１１に示すように、リフトオフ法により不要な部分の金属膜を除去して受光面電極１１０を形成する。最後に、窒素ガス雰囲気において３００℃程度で数分程度の熱処理を行って太陽電池が完成する。なお、この熱処理条件はこれに限るものではなく、窒素ガス、アルゴンガス、或いはこれらの混合ガスを用いて、熱処理時間も数分から一時間程度に設定しても良い。   Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 11, an unnecessary portion of the metal film is removed by a lift-off method to form the light-receiving surface electrode 110. Finally, a solar cell is completed by performing heat treatment at about 300 ° C. for several minutes in a nitrogen gas atmosphere. This heat treatment condition is not limited to this, and the heat treatment time may be set to several minutes to about one hour using nitrogen gas, argon gas, or a mixed gas thereof.

この第１実施形態の太陽電池の製造方法では、ＳＯＧ膜１０８を使用していないため、第１実施形態と比べて、受光面電極１１０の幅が大きくなり、受光面積は小さくなる。しかしながら、ＳＯＧ膜１０８を使用していない分、工程数を減少させることができるので、コストを削減することができる。また、凸領域１０１aに対して受光面電極１１０を形成することができ、凸領域１０１aの両側面でも光吸収されるので、従来の太陽電池と比べて受光面積を大きくすることができる。   In the method of manufacturing the solar cell according to the first embodiment, since the SOG film 108 is not used, the width of the light receiving surface electrode 110 is increased and the light receiving area is reduced as compared with the first embodiment. However, since the number of processes can be reduced because the SOG film 108 is not used, the cost can be reduced. In addition, since the light receiving surface electrode 110 can be formed on the convex region 101a and light is absorbed also on both side surfaces of the convex region 101a, the light receiving area can be increased as compared with the conventional solar cell.

上記第１,第２実施形態では、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としたが、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としてもよい。   In the first and second embodiments, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. However, the first conductivity type may be n-type and the second conductivity type may be p-type.

図１はこの発明の第１実施形態の太陽電池を説明するための概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a solar cell according to a first embodiment of the present invention. 図２は上記太陽電池を作成する手順を説明する概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the procedure for producing the solar cell. 図３は図２に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図４は図３に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図５は図４に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図６は図５に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図７は図６に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図８はこの発明の第２実施形態の太陽電池を作成する手順を説明するための概略断面図である。FIG. 8: is a schematic sectional drawing for demonstrating the procedure which produces the solar cell of 2nd Embodiment of this invention. 図９は図８に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１０は図９に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１１は図１０に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 11 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１２は従来の太陽電池を作成する手順を説明するための概略断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a procedure for producing a conventional solar cell. 図１３は図１２に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１４は図１３に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 14 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１５は図１４に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 15 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１６は図１５に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 16 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG. 図１７は図１６に続く手順を説明する概略断面図である。FIG. 17 is a schematic sectional view for explaining the procedure following FIG.

１０１…シリコン基板
１０１a…凸領域
１０２,１０４,１０６…シリコン酸化膜
１０３…ｎ型拡散層
１０５…シリコン窒化膜
１０７…裏面電極
１０８…ＳＯＧ膜
１０９…金属膜
１１０…受光面電極
１１５…コンタクト孔
１２０,１２１…レジスト
１３０…受光領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate 101a ... Convex area | region 102,104,106 ... Silicon oxide film 103 ... N type diffused layer 105 ... Silicon nitride film 107 ... Back electrode 108 ... SOG film 109 ... Metal film 110 ... Light-receiving surface electrode 115 ... Contact hole 120 121: resist 130 ... light receiving area

Claims (4)

半導体基板と、上記半導体基板の受光面側に形成された凸領域と、上記凸領域上に形成された受光面電極とを備え、上記受光面電極が形成された上記凸領域の上部表面が、上記半導体基板の受光面よりも２００ｎｍ以上高い位置に形成された太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、
第１導電型の半導体基板の一部をエッチングして底部が受光面となる凹領域を形成することにより、その受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い凸領域を形成する工程と、
上記凹領域および凸領域が形成された上記半導体基板の表面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、
上記第２導電型の拡散層上に第１の絶縁膜および反射防止膜を順次堆積する工程と、
上記反射防止膜の表面に、上記凸領域上よりも他の領域の膜厚が厚くなるように第２の絶縁膜を堆積する工程と、
上記第２の絶縁膜を堆積した後、上記凸領域以外の領域にレジストを形成する工程と、
上記レジストをマスクとして、上記凸領域上の上記第２の絶縁膜と上記反射防止膜および上記第１の絶縁膜を順次エッチングすることにより、上記凸領域と上記凸領域以外の領域との段差を利用して上記凸領域に対して自己整合的に凹部を形成する工程と、
上記第２の絶縁膜と上記反射防止膜および上記第１の絶縁膜に形成された上記凸領域上の凹部に、上記レジストを用いて受光面電極を形成する工程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方法。 A semiconductor substrate, a convex region formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a light receiving surface electrode formed on the convex region, the upper surface of the convex region where the light receiving surface electrode is formed, A solar cell manufacturing method for manufacturing a solar cell formed at a position 200 nm or higher than the light receiving surface of the semiconductor substrate ,
Etching a part of the first-conductivity-type semiconductor substrate to form a concave region whose bottom is a light-receiving surface, thereby forming a convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light-receiving surface;
Forming a diffusion layer of a second conductivity type on the surface of the semiconductor substrate in which the concave region and the convex region are formed;
Sequentially depositing a first insulating film and an antireflection film on the diffusion layer of the second conductivity type;
Depositing a second insulating film on the surface of the antireflection film such that the film thickness of the other region is larger than that on the convex region;
Forming a resist in a region other than the convex region after depositing the second insulating film;
Using the resist as a mask, the second insulating film on the convex region, the antireflection film, and the first insulating film are sequentially etched, thereby forming a step between the convex region and the region other than the convex region. A step of forming a recess in a self-aligned manner with respect to the convex region using ,
Forming a light-receiving surface electrode in the concave portion on the convex region formed in the second insulating film, the antireflection film, and the first insulating film, using the resist. A method for manufacturing a solar cell. 請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、
上記第２の絶縁膜を堆積する工程において、ＳＯＧを塗布することにより上記第２の絶縁膜を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 1 ,
In the step of depositing the second insulating film, the second insulating film is formed by applying SOG. 請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、
上記第２の絶縁膜を堆積する工程において、Ｓi(ＣＨ3)4、Ｓi(ＯＣ2Ｈ5)4、ＳiＨ(Ｃ2Ｈ5)3、Ｓi(Ｃ2Ｈ5)4のいずれか１つと酸素またはオゾンを用いた化学的気相成長法により上記第２の絶縁膜を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 1 ,
In the step of depositing the second insulating film, any one of Si (CH 3 ) 4 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , SiH (C 2 H 5 ) 3 , and Si (C 2 H 5 ) 4 is used. A method for manufacturing a solar cell, comprising forming the second insulating film by a chemical vapor deposition method using oxygen or ozone. 半導体基板と、上記半導体基板の受光面側に形成された凸領域と、上記凸領域上に形成された受光面電極とを備え、上記受光面電極が形成された上記凸領域の上部表面が、上記半導体基板の受光面よりも２００ｎｍ以上高い位置に形成された太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、
第１導電型の半導体基板の一部をエッチングして底部が受光面となる凹領域を形成することにより、その受光面よりも上部表面が２００ｎｍ以上高い凸領域を形成する工程と、
上記凹領域および凸領域が形成された上記半導体基板の表面に第２導電型の拡散層を形成する工程と、
上記第２導電型の拡散層上に絶縁膜および反射防止膜を順次堆積する工程と、
上記反射防止膜の表面かつ上記凸領域以外の領域にレジストを形成する工程と、
上記レジストをマスクとして、上記凸領域上の上記反射防止膜と上記絶縁膜を順次エッチングすることにより、上記凸領域と上記凸領域以外の領域との段差を利用して上記凸領域に対して自己整合的に凹部を形成する工程と、
上記反射防止膜と上記絶縁膜に形成された上記凸領域上の凹部に、上記レジストを用いて受光面電極を形成する工程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方法。 A semiconductor substrate, a convex region formed on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and a light receiving surface electrode formed on the convex region, the upper surface of the convex region where the light receiving surface electrode is formed, A solar cell manufacturing method for manufacturing a solar cell formed at a position 200 nm or higher than the light receiving surface of the semiconductor substrate ,
Etching a part of the first-conductivity-type semiconductor substrate to form a concave region whose bottom is a light-receiving surface, thereby forming a convex region whose upper surface is 200 nm or more higher than the light-receiving surface;
Forming a diffusion layer of a second conductivity type on the surface of the semiconductor substrate in which the concave region and the convex region are formed;
Sequentially depositing an insulating film and an antireflection film on the diffusion layer of the second conductivity type;
Forming a resist on the surface of the antireflection film and in a region other than the convex region;
Using the resist as a mask, the antireflection film and the insulating film on the convex region are sequentially etched to make use of a step between the convex region and the region other than the convex region. Forming a recess in a consistent manner ;
And a step of forming a light-receiving surface electrode using the resist in a concave portion on the convex region formed in the antireflection film and the insulating film.
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