JP4823863B2 - Baking apparatus for manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Baking apparatus for manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、金属含有層を焼成する近赤外線ヒータを適用する半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法に関する。   The present invention relates to a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, to which a near infrared heater for baking a metal-containing layer is applied.

半導体装置としての太陽電池は、太陽エネルギーを利用することから、環境に優しい製品として市場が拡大してきている。このような状況を背景として太陽電池の変換効率の向上が図られている。太陽電池の変換効率の向上を目的として、p型のシリコン基板を用いて太陽電池を製造する場合、BSF(Back Surface Field:背面電界)効果を期待して、反受光面側にp+層(高濃度のp層)を形成することが一般的に行われている。   Since the solar cell as a semiconductor device uses solar energy, the market is expanding as an environmentally friendly product. With such a situation as a background, improvement in conversion efficiency of solar cells has been attempted. In the case of manufacturing a solar cell using a p-type silicon substrate for the purpose of improving the conversion efficiency of the solar cell, a p + layer (high-level) is formed on the side opposite to the light receiving surface in anticipation of a BSF (Back Surface Field) effect. In general, a p layer having a concentration is formed.

p+層を形成するために、反受光面側へ、III属元素であるアルミニウムが印刷法や蒸着法により積層され、その後の熱処理によりp+層が形成される。シリコンへのアルミニウムの拡散は、製造装置が安価であること、プロセスが単純であることなどの理由から、連続式(ベルト方式、ウォーキングビーム方式など)の加熱炉によって実施される場合が多い。   In order to form the p + layer, the group III element aluminum is laminated on the side opposite to the light-receiving surface by a printing method or a vapor deposition method, and the p + layer is formed by a subsequent heat treatment. Diffusion of aluminum into silicon is often performed by a continuous (belt type, walking beam type, etc.) heating furnace because the manufacturing equipment is inexpensive and the process is simple.

このようなアルミニウムの拡散(焼成処理)は、急峻な加熱が必要であることから、加熱炉に使われるヒーターは、比較的ワット密度の大きな近赤外線ヒーターを用いる場合が多い。しかしながら、このようなワット密度の大きな近赤外線ヒーターを用いると、ヒーター本体の温度が高温となり、近赤外線ヒーターの外囲管としての石英ガラスがアルミニウムと反応し、たびたび失透を生じるという問題があった。   Since such aluminum diffusion (firing treatment) requires rapid heating, a near-infrared heater having a relatively large watt density is often used as the heater used in the heating furnace. However, when such a near-infrared heater having a large watt density is used, the temperature of the heater body becomes high, and quartz glass as the envelope of the near-infrared heater reacts with aluminum, often causing devitrification. It was.

図5は、従来の半導体装置製造用焼成装置の概略を示す平面図である。   FIG. 5 is a plan view schematically showing a conventional baking apparatus for manufacturing a semiconductor device.

従来の半導体装置製造用焼成装置101は、近赤外線ヒーター111および搬送ベルト122を備える。近赤外線ヒーター111は、搬送ベルト122の搬送方向SDに沿って複数配置され、近赤外線IRを発光する構成としてある。   A conventional baking apparatus 101 for manufacturing a semiconductor device includes a near infrared heater 111 and a conveyor belt 122. A plurality of near-infrared heaters 111 are arranged along the conveyance direction SD of the conveyance belt 122 and emit near-infrared IR.

搬送ベルト122は、金属製のメッシュベルトで無限コンベアを構成してあり、搬送方向SDで無限搬送を行なうことができる。搬送ベルト122の図上右端には、焼成対象としての金属含有層が形成された太陽電池130が搬送ベルト122の移動にしたがって順次載置される。また、搬送ベルト122の図上左端には、金属含有層の焼成を終了した太陽電池130が順次排出される。   The transport belt 122 is an infinite conveyor made of a metal mesh belt, and can perform infinite transport in the transport direction SD. At the upper right end of the transport belt 122 in the figure, solar cells 130 on which a metal-containing layer as a firing target is formed are sequentially placed according to the movement of the transport belt 122. Further, the solar cells 130 that have finished firing the metal-containing layer are sequentially discharged to the left end of the transport belt 122 in the drawing.

太陽電池130は、金属(アルミニウム)を含有する金属含有層が金属含有層形成工程で予め形成してある。搬送ベルト122により半導体装置製造用焼成装置101の中を搬送される途中の焼成工程で、近赤外線ヒーター111から発光した近赤外線IRが太陽電池130に照射され金属含有層を焼成する。半導体装置製造用焼成装置101(搬送ベルト122)の両端には搬送ベルト122を無限回転させるベルト駆動軸122aが配置してある。   In solar cell 130, a metal-containing layer containing metal (aluminum) is formed in advance in the metal-containing layer forming step. In the firing process in the middle of being transported through the firing apparatus 101 for manufacturing a semiconductor device by the transport belt 122, the near-infrared IR emitted from the near-infrared heater 111 is irradiated to the solar cell 130, and the metal-containing layer is fired. A belt drive shaft 122a that rotates the conveyor belt 122 infinitely is disposed at both ends of the baking apparatus 101 (conveyor belt 122) for manufacturing a semiconductor device.

一般的に、金属含有層(アルミニウム)の焼成時の温度は、シリコンで構成される太陽電池130へアルミニウムを拡散させるために太陽電池130の実温を650℃〜850℃の温度範囲内にすることが必要である。太陽電池130の実温を650℃〜850℃まで昇温するためには、近赤外線ヒーター111の実温は1000℃以上にする必要がある。   Generally, the temperature during firing of the metal-containing layer (aluminum) is such that the actual temperature of the solar cell 130 is within a temperature range of 650 ° C. to 850 ° C. in order to diffuse aluminum into the solar cell 130 made of silicon. It is necessary. In order to raise the actual temperature of the solar cell 130 to 650 ° C. to 850 ° C., the actual temperature of the near infrared heater 111 needs to be 1000 ° C. or higher.

近赤外線ヒーター111の外囲管112は、近赤外線IRの透過率がよく、高温に対する耐久力の点から石英製としてある。焼成工程で、太陽電池130に形成された金属含有層のアルミニウムが昇華(アルミニウムを含有する樹脂ペーストの場合は、アルミニウムが樹脂ペーストとともに飛散)し、外囲管112に付着することがある。アルミニウムと石英は約800℃で反応することから、外囲管112が失透し近赤外線ヒーター111の寿命が著しく低下するという問題がある。   The envelope 112 of the near-infrared heater 111 has good near-infrared IR transmittance and is made of quartz from the viewpoint of durability against high temperatures. In the firing step, aluminum in the metal-containing layer formed on the solar cell 130 may sublimate (in the case of a resin paste containing aluminum, the aluminum scatters together with the resin paste) and may adhere to the outer tube 112. Since aluminum and quartz react at about 800 ° C., there is a problem that the outer tube 112 is devitrified and the life of the near infrared heater 111 is significantly reduced.

図6は、図5の矢符X−X方向での断面の概略を拡大して示す断面図である。   FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section in the direction of arrows XX in FIG.

半導体装置製造用焼成装置101は、焼成炉の外壁を構成する装置断熱部120を周囲に備える。近赤外線ヒーター111は、装置断熱部120に適宜保持される構成としてある。   The baking apparatus 101 for manufacturing a semiconductor device includes an apparatus heat insulating portion 120 that forms the outer wall of the baking furnace. The near-infrared heater 111 is configured to be appropriately held by the apparatus heat insulating portion 120.

なお、赤外線ランプを適用してペーストを焼成し、太陽電池素子の電極を形成するコンベア式焼成炉および太陽電池素子の製造方法を開示した文献として例えば特許文献1が知られている。
特開2002−170972号公報
For example, Patent Document 1 is known as a document disclosing a conveyor-type firing furnace for forming an electrode of a solar cell element by applying an infrared lamp to form an electrode of the solar cell element and a method for manufacturing the solar cell element.
JP 2002-170972 A

上述したとおり、従来の太陽電池セル(太陽電池素子)の製造方法(製造装置)では、アルミニウムの焼成を実施する際に石英製の外囲管を有する近赤外線ヒーターを用いると、高温でアルミニウムと石英が反応して外囲管が失透しやすいという問題がある。   As described above, in a conventional solar cell (solar cell element) manufacturing method (manufacturing apparatus), when a near-infrared heater having a quartz envelope is used when firing aluminum, aluminum and aluminum are heated at a high temperature. There is a problem that the outer tube is easily devitrified by the reaction of quartz.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、近赤外線ヒーターを備える半導体装置製造用焼成装置に近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管を設けることにより、近赤外線ヒーターの外囲管の失透を防止して、近赤外線ヒーターの長寿命化を図ることにより、生産性の良い半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and by providing a quartz protective tube surrounding an outer tube of a near-infrared heater in a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device provided with a near-infrared heater, It is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufacturing firing device and a semiconductor device manufacturing method with good productivity by preventing devitrification of the outer tube and extending the life of the near infrared heater.

本発明に係る半導体装置製造用焼成装置は、金属を含有して半導体基板に形成された金属含有層を焼成する近赤外線ヒーターと、外壁を構成して前記近赤外線ヒーターを保持する装置断熱部とを備え半導体装置を製造する半導体装置製造用焼成装置であって、スペーサを介して前記近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管を備え、前記石英製保護管は、前記装置断熱部に保持され、失透したときに交換される構成としてあることを特徴とする。 A firing apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a near-infrared heater that fires a metal-containing layer formed on a semiconductor substrate and containing a metal, and an apparatus heat insulating portion that constitutes an outer wall and holds the near-infrared heater. A semiconductor device manufacturing firing apparatus comprising a quartz protective tube surrounding a surrounding tube of the near-infrared heater via a spacer , the quartz protective tube being attached to the device heat insulating portion It is characterized by being configured to be held and replaced when devitrified .

この構成により、近赤外線ヒーターの外囲管の失透を防止して近赤外線ヒーターの寿命を延ばし、安定的に半導体装置を製造できる半導体装置製造用焼成装置とすることが可能となる。また、スペーサを介して石英製保護管と外囲管との間に空間を設けることから、石英製保護管の装着および取り外しが容易となり、石英製保護管交換時の作業性が良く取り扱いが容易な半導体装置製造用焼成装置とすることが可能となる。 With this configuration, it becomes possible to provide a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device that can prevent devitrification of the envelope of the near-infrared heater, extend the life of the near-infrared heater, and stably manufacture the semiconductor device. In addition, since a space is provided between the quartz protective tube and the envelope tube via the spacer, it is easy to attach and remove the quartz protective tube, and the workability when replacing the quartz protective tube is good and easy to handle. It becomes possible to make a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device.

また、本発明に係る半導体装置製造用焼成装置では、前記近赤外線ヒーターは複数配置してあり、それぞれに対して前記石英製保護管が配置してあることを特徴とする。   In the baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a plurality of the near infrared heaters are arranged, and the quartz protective tube is arranged for each.

この構成により、近赤外ヒーターを確実に保護して近赤外線ヒーター(半導体装置製造用焼成装置)の寿命を延ばすことが可能となる。   With this configuration, it is possible to reliably protect the near-infrared heater and extend the life of the near-infrared heater (sintering apparatus for manufacturing a semiconductor device).

また、本発明に係る半導体装置製造用焼成装置では、前記石英製保護管は、円筒状であることを特徴とする。   In the baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the quartz protective tube is cylindrical.

この構成により、安価な石英製保護管とすることが可能となり、取り扱いと均熱化が容易で加熱精度を向上できることから、容易にかつ高精度で均質性良く金属含有層を焼成することが可能となる。   With this configuration, it is possible to make an inexpensive quartz protective tube, and it is easy to handle and equalize and can improve heating accuracy, so it is possible to easily and accurately fire a metal-containing layer with high accuracy and good uniformity. It becomes.

また、本発明に係る半導体装置製造用焼成装置では、前記金属はアルミニウムであり、前記金属含有層は650℃ないし850℃に加熱される構成としてあることを特徴とする。   In the baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the metal is aluminum, and the metal-containing layer is heated to 650 ° C. to 850 ° C.

この構成により、アルミニウムを半導体基板に拡散させる状態とした場合に、アルミニウムによる外囲管の失透を防止して近赤外線ヒーターの寿命を延ばし、安定して稼動する半導体装置製造用焼成装置とすることが可能となる。   With this configuration, when aluminum is diffused into the semiconductor substrate, it prevents the devitrification of the outer tube due to aluminum, extends the life of the near infrared heater, and provides a firing device for manufacturing semiconductor devices that operates stably. It becomes possible.

また、本発明に係る半導体装置製造用焼成装置では、前記半導体装置は、太陽電池であることを特徴とする。   In the baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device is a solar cell.

この構成により、生産性良く太陽電池を製造することが可能な半導体装置製造用焼成装置(太陽電池製造用焼成装置)となる。   With this configuration, a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device (a baking apparatus for manufacturing a solar cell) capable of manufacturing a solar cell with high productivity is obtained.

また、本発明に係る半導体装置製造方法は、金属を含有して半導体基板に形成された金属含有層を焼成する近赤外線ヒーターと、外壁を構成して前記近赤外線ヒーターを保持する装置断熱部と、前記半導体基板を搬送する搬送ベルトと、スペーサを介して前記近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管とを備えて半導体装置を製造する半導体装置製造用焼成装置を用いた半導体装置製造方法であって、前記半導体基板に前記金属を含有する前記金属含有層を形成する金属含有層形成工程と、前記金属含有層が形成された前記半導体基板を前記搬送ベルトに載置し前記近赤外線ヒーターで前記金属含有層を焼成する焼成工程とを備え、前記石英製保護管は、前記装置断熱部に保持され、失透したときに交換されることを特徴とする。 In addition, a semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes a near-infrared heater that bakes a metal-containing layer formed on a semiconductor substrate containing metal, and an apparatus heat insulating portion that constitutes an outer wall and holds the near-infrared heater. Semiconductor device manufacturing using a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a transport belt for transporting the semiconductor substrate; and a quartz protective tube surrounding a surrounding tube of the near infrared heater via a spacer. A metal-containing layer forming step of forming the metal-containing layer containing the metal on the semiconductor substrate; and placing the semiconductor substrate on which the metal-containing layer is formed on the transport belt and the near infrared ray And a firing step of firing the metal-containing layer with a heater, wherein the quartz protective tube is held by the device heat insulating portion and is replaced when devitrified .

この構成により、近赤外線ヒーターの外囲管の失透を防止して近赤外線ヒーターの寿命を延ばし、安定的に半導体装置を製造できる半導体装置製造方法とすることが可能となる。また、石英製保護管は、失透したとき、容易に交換される。 With this configuration, it becomes possible to provide a semiconductor device manufacturing method capable of preventing the devitrification of the envelope of the near infrared heater, extending the life of the near infrared heater, and stably manufacturing the semiconductor device. Also, quartz protective tubes are easily replaced when devitrified.

また、本発明に係る半導体装置製造方法では、前記金属はアルミニウムであり、前記焼成工程で、前記金属含有層は650℃ないし850℃に加熱されることを特徴とする。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, the metal is aluminum, and the metal-containing layer is heated to 650 ° C. to 850 ° C. in the baking step.

この構成により、アルミニウムを半導体基板に拡散させる状態とした場合に、アルミニウムによる外囲管の失透を防止して近赤外線ヒーターの寿命を延ばし、安定的かつ安価に半導体装置を製造できる半導体装置製造方法とすることが可能となる。   With this configuration, when aluminum is diffused to the semiconductor substrate, the semiconductor device manufacturing can prevent the devitrification of the outer tube by aluminum and extend the life of the near-infrared heater, and manufacture the semiconductor device stably and inexpensively. It becomes possible to be a method.

本発明に係る半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法によれば、近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管を備えることから、近赤外線ヒーターの外囲管の失透を防止して近赤外線ヒーターの寿命を延ばし、安定的に半導体装置を製造できるという効果を奏する。また、石英製保護管が失透したとき、容易に交換できる。 According to the baking apparatus for manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the quartz protective tube surrounding the outer tube of the near infrared heater is provided, devitrification of the outer tube of the near infrared heater is prevented. As a result, the life of the near infrared heater is extended, and the semiconductor device can be stably manufactured. Further, when the quartz protective tube is devitrified, it can be easily replaced.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法により製造される太陽電池の概略構成を示す断面図である。なお、図の見易さを考慮してハッチングは省略してある。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a solar cell manufactured by a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention. Note that hatching is omitted for the sake of easy viewing.

本実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法により製造される半導体装置としての太陽電池30は、半導体基板31と、太陽電池30の表面に形成された表面電極32と、太陽電池30の裏面に形成された裏面電極33とを備える。半導体基板31は、p型多結晶シリコンが固化されてなり、表面電極32側にn+層(高濃度のn層)34が形成されてpn接合31jが形成される。なお、製造工程上での太陽電池30は、ウエハ状、セル状として供給される。   A solar cell 30 as a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing firing apparatus and semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes a semiconductor substrate 31, a surface electrode 32 formed on the surface of the solar cell 30, and a solar cell. A back electrode 33 formed on the back surface of the battery 30. The semiconductor substrate 31 is made of solidified p-type polycrystalline silicon, and an n + layer (high concentration n layer) 34 is formed on the surface electrode 32 side to form a pn junction 31j. In addition, the solar cell 30 in a manufacturing process is supplied as a wafer form and a cell form.

n+層34の表面には、太陽光の吸収を促進させるための多数の凹凸で構成されるテクスチャ部35が形成される。テクスチャ部35の表面には太陽光の反射を防止するための反射防止膜36が形成される。また、太陽電池30の裏面には、p+層(高濃度のp層)37および裏面電極33が形成される。   On the surface of the n + layer 34, a texture portion 35 is formed that includes a large number of projections and depressions for promoting the absorption of sunlight. An antireflection film 36 for preventing the reflection of sunlight is formed on the surface of the texture portion 35. A p + layer (high-concentration p layer) 37 and a back electrode 33 are formed on the back surface of the solar cell 30.

テクスチャ部35は、太陽電池30に対して三フッ化塩素ガス(CClF3)などの塩素性ガスを用いてドライエッチンッグを行なうことにより形成される。あるいは、水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)などのアルカリ水溶液、または、フッ酸と硝酸を所定の混合比で混ぜ合わせて作製した混酸を用いてウエットエッチングを行なうことにより形成される。 The texture portion 35 is formed by performing dry etching on the solar cell 30 using a chlorine gas such as chlorine trifluoride gas (CClF 3 ). Alternatively, it is formed by performing wet etching using an alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution (NaOH) or a mixed acid prepared by mixing hydrofluoric acid and nitric acid at a predetermined mixing ratio.

反射防止膜36は、シランとアンモニアとの混合ガスを原料としてプラズマCVD法で形成される窒化シリコン膜、あるいはチタン酸アルコキシドを原料として常圧CVD法で形成される酸化チタン膜などからなる。   The antireflection film 36 is made of a silicon nitride film formed by a plasma CVD method using a mixed gas of silane and ammonia as a raw material, or a titanium oxide film formed by a normal pressure CVD method using a titanic acid alkoxide as a raw material.

表面電極32は、太陽電池30の受光面に銀(Ag)ペーストを塗布し、焼成して形成される。p+層37は、アルミニウム(金属)を含有する金属含有層を形成(金属含有層形成工程)し、金属含有層を約700℃(650℃ないし850℃)で焼成(焼成工程)して形成する。金属含有層の形成は、蒸着法または印刷法などで適宜行なうことができる。裏面電極33は、p+層37を形成した後、裏面(p+層37)の一部にAgペーストを塗布し、焼成して形成される。   The surface electrode 32 is formed by applying a silver (Ag) paste to the light receiving surface of the solar cell 30 and baking it. The p + layer 37 is formed by forming a metal-containing layer containing aluminum (metal) (metal-containing layer forming step) and firing the metal-containing layer at about 700 ° C. (650 ° C. to 850 ° C.). . Formation of a metal content layer can be suitably performed by a vapor deposition method or a printing method. The back electrode 33 is formed by forming the p + layer 37, applying an Ag paste to a part of the back surface (p + layer 37), and baking it.

上述したとおり、p+層37は、金属含有層を焼成する焼成工程で形成されるが、焼成工程では、本実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置としての近赤外線ヒーター11(図2参照。)を適用する。アルミニウムを含有する金属含有層を約700℃(650℃ないし850℃)で焼成(焼成工程)することから、シリコン基板である半導体基板31へアルミニウムを拡散させてp+層37を形成することが可能となる。   As described above, the p + layer 37 is formed in the firing step of firing the metal-containing layer. In the firing step, the near-infrared heater 11 as the firing device for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment (see FIG. 2). ) Apply. Since the metal-containing layer containing aluminum is fired (baking step) at about 700 ° C. (650 ° C. to 850 ° C.), the p + layer 37 can be formed by diffusing aluminum into the semiconductor substrate 31 that is a silicon substrate. It becomes.

図2ないし図4に基づいて、本発明の実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法について説明する。   Based on FIG. 2 thru | or 4, the baking apparatus for semiconductor device manufacture which concerns on embodiment of this invention and a semiconductor device manufacturing method are demonstrated.

図2は、本発明の実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置の概略を示す平面図である。   FIG. 2 is a plan view schematically showing a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置1は、近赤外線ヒーター11および搬送ベルト22を備え半導体装置の製造に供される。近赤外線ヒーター11は、搬送ベルト22の搬送方向SDに沿って複数配置され、例えばハロゲンランプにより近赤外線IRを発光する構成としてある。なお、ベルト式焼成炉を例示するが、ベルト式に限るものではない。   A baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment includes a near-infrared heater 11 and a conveyor belt 22 and is used for manufacturing a semiconductor device. A plurality of near-infrared heaters 11 are arranged along the conveyance direction SD of the conveyance belt 22 and are configured to emit near-infrared IR by, for example, a halogen lamp. In addition, although a belt type baking furnace is illustrated, it is not restricted to a belt type.

搬送ベルト22は、金属製のメッシュベルトで無限コンベアを構成してあり、搬送方向SDで無限搬送を行なうことができる。搬送ベルト22の図上右端には、焼成対象としての金属含有層が形成された太陽電池30が搬送ベルト22の移動にしたがって順次載置される。また、搬送ベルト22の図上左端には、金属含有層の焼成を終了した太陽電池30が順次排出される。   The transport belt 22 is an infinite conveyor made of a metal mesh belt, and can perform infinite transport in the transport direction SD. A solar cell 30 on which a metal-containing layer as a firing target is formed is sequentially placed on the right end of the transport belt 22 in the drawing as the transport belt 22 moves. Further, the solar cells 30 that have finished firing the metal-containing layer are sequentially discharged to the left end of the transport belt 22 in the drawing.

太陽電池30は、金属(アルミニウム)を含有する金属含有層が金属含有層形成工程で予め形成してある。搬送ベルト22により半導体装置製造用焼成装置1の中を搬送される途中の焼成工程で、近赤外線ヒーター11から発光した近赤外線IRが太陽電池30に照射され金属含有層を焼成する。半導体装置製造用焼成装置1(搬送ベルト22)の両端には搬送ベルト22を無限回転させるベルト駆動軸22aが配置してある。   In the solar cell 30, a metal-containing layer containing metal (aluminum) is formed in advance in the metal-containing layer forming step. In the baking process in the middle of being conveyed through the baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device by the conveying belt 22, the near-infrared IR emitted from the near-infrared heater 11 is irradiated to the solar cell 30, and the metal-containing layer is baked. A belt drive shaft 22a that rotates the conveyor belt 22 infinitely is disposed at both ends of the baking apparatus 1 (conveyor belt 22) for manufacturing a semiconductor device.

近赤外線ヒーター11は、近赤外線ヒーター11の外周形状を構成する外囲管12を有する。また、半導体装置製造用焼成装置1は、近赤外線ヒーター11の外囲管12を囲む石英製保護管15を備える。石英製保護管15は、近赤外線ヒーター11からの近赤外線IRを遮断しないので、太陽電池30への近赤外線IRの照射は、従来同様に行なうことが可能である。また、焼成工程で金属含有層から放散する金属(アルミニウム)は、石英製保護管15に付着し、外囲管12に付着することがない。   The near infrared heater 11 has an outer tube 12 that constitutes the outer peripheral shape of the near infrared heater 11. Further, the baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device includes a quartz protective tube 15 surrounding the outer tube 12 of the near infrared heater 11. Since the quartz protective tube 15 does not block the near-infrared IR from the near-infrared heater 11, the solar cell 30 can be irradiated with the near-infrared IR as in the conventional case. Further, the metal (aluminum) diffused from the metal-containing layer in the firing step adheres to the quartz protective tube 15 and does not adhere to the outer tube 12.

したがって、近赤外線ヒーター11の外囲管12の失透を防止して近赤外線ヒーター11の寿命を延ばし、安定的に半導体装置(太陽電池30)を製造できる半導体装置製造用焼成装置1とすることが可能となる。つまり、高価な近赤外線ヒーター11は取り替えが不要であり、近赤外線ヒーター11に比較して安価な石英製保護管15が失透した場合には、石英製保護管15を取り替えることによりさらに継続して使用することが可能となる。   Therefore, the firing device 1 for manufacturing a semiconductor device can prevent devitrification of the outer tube 12 of the near-infrared heater 11 to extend the life of the near-infrared heater 11 and stably manufacture the semiconductor device (solar cell 30). Is possible. That is, the expensive near-infrared heater 11 does not need to be replaced, and when the quartz protective tube 15 which is cheaper than the near-infrared heater 11 is devitrified, the replacement is further continued by replacing the quartz protective tube 15. Can be used.

なお、外囲管12の両端には、電力供給端子13を介して近赤外線ヒーター11へ電力を供給する電力供給線14が接続してある。   Note that power supply lines 14 for supplying power to the near infrared heater 11 are connected to both ends of the outer tube 12 via power supply terminals 13.

また、近赤外線ヒーター11は、複数配置してあり、それぞれに対して石英製保護管15が配置してある。したがって、石英製保護管15の破損などに対する交換時の作業性を向上することができ、近赤外線ヒーター11を確実に保護して半導体装置製造用焼成装置1(近赤外線ヒーター11)の寿命を延ばすことが可能となる。   A plurality of near infrared heaters 11 are arranged, and a quartz protective tube 15 is arranged for each. Therefore, the workability at the time of replacement | exchange with respect to the failure | damage etc. of the quartz protective tube 15 can be improved, and the near-infrared heater 11 is protected reliably and the lifetime of the baking apparatus 1 for semiconductor device manufacture (near-infrared heater 11) is extended. It becomes possible.

図3は、図2の矢符X−X方向での断面の概略を拡大して示す断面図である。なお、図上石英製保護管15の管厚みは無視してある。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section in the direction of arrows XX in FIG. In the figure, the thickness of the quartz protective tube 15 is ignored.

半導体装置製造用焼成装置1は、焼成炉の外壁を構成する装置断熱部20を周囲に備える。近赤外線ヒーター11および石英製保護管15は、装置断熱部20に適宜保持される構成としてある。つまり、石英製保護管15は、適宜のスペーサ21を介して外囲管12を囲む構成としてある。   The baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device includes an apparatus heat insulating portion 20 that forms the outer wall of the baking furnace. The near-infrared heater 11 and the quartz protective tube 15 are configured to be appropriately held by the apparatus heat insulating portion 20. That is, the quartz protective tube 15 is configured to surround the outer tube 12 via an appropriate spacer 21.

石英製保護管15と外囲管12との間に空間を設けることから、石英製保護管15の装着および取り外しが容易となり、また、石英製保護管15を交換するときの作業性が良く取り扱いが容易な半導体装置製造用焼成装置1とすることが可能となる。   Since a space is provided between the quartz protective tube 15 and the envelope tube 12, the quartz protective tube 15 can be easily attached and detached, and the workability when exchanging the quartz protective tube 15 is good. It becomes possible to make the baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device easy.

図4は、図2および図3に示した石英製保護管の概略を示す斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view schematically showing the quartz protective tube shown in FIGS.

石英部材は、規格から円筒状の形状が安価であるので、石英製保護管15は、円筒状としてある。また、円筒状とすることにより、外囲管12からの近赤外線IRを均等に太陽電池30へ照射することが可能となる。したがって、石英製保護管15を安価に構成でき、また、取り扱いと均熱化が容易で加熱精度を向上できることから、容易にかつ高精度で均質性良く金属含有層を焼成することが可能となる。   Since the quartz member is inexpensive in terms of the cylindrical shape, the quartz protective tube 15 has a cylindrical shape. Further, by using a cylindrical shape, it is possible to irradiate the solar cell 30 with the near infrared IR from the outer tube 12 evenly. Therefore, the quartz protective tube 15 can be constructed at low cost, and can be easily handled and soaked, and the heating accuracy can be improved. Therefore, the metal-containing layer can be easily and accurately fired with high accuracy and uniformity. .

上述したとおり、本実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置1および半導体装置製造方法では、金属含有層に含まれる金属はアルミニウムであり、金属含有層は、650℃ないし850℃に加熱される構成としてある。したがって、焼成工程でアルミニウムを半導体基板31に拡散させる状態とすることができ、太陽電池30の半導体基板31にp+層37を容易かつ安定的に形成できる。また、焼成工程でのアルミニウムの放散による外囲管12の失透を防止して近赤外線ヒーター11の寿命を延ばし、安定して稼動する半導体装置製造用焼成装置1とすることが可能となる。   As described above, in the semiconductor device manufacturing firing apparatus 1 and the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the metal contained in the metal-containing layer is aluminum, and the metal-containing layer is heated to 650 ° C. to 850 ° C. As a configuration. Accordingly, aluminum can be diffused into the semiconductor substrate 31 in the firing step, and the p + layer 37 can be easily and stably formed on the semiconductor substrate 31 of the solar cell 30. In addition, it is possible to prevent the devitrification of the outer tube 12 due to the diffusion of aluminum in the baking process, thereby extending the life of the near-infrared heater 11 and to make the baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device operating stably.

本実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置1および半導体装置製造方法では、半導体装置としての太陽電池30を生産性良く製造することが可能となる。特に太陽電池30の半導体基板31の裏面電極33に対応する高濃度のp層(p+層37)をアルミニウムで形成する場合に有効である。つまり、半導体装置製造用焼成装置1は太陽電池製造用焼成装置となり、半導体装置製造方法は太陽電池製造方法となる。   In the semiconductor device manufacturing firing apparatus 1 and semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to manufacture the solar cell 30 as a semiconductor device with high productivity. This is particularly effective when a high-concentration p layer (p + layer 37) corresponding to the back electrode 33 of the semiconductor substrate 31 of the solar cell 30 is formed of aluminum. That is, the baking apparatus 1 for manufacturing a semiconductor device is a baking apparatus for manufacturing a solar cell, and the semiconductor device manufacturing method is a solar cell manufacturing method.

本発明の実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置および半導体装置製造方法により製造される太陽電池の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the solar cell manufactured by the baking apparatus for semiconductor device manufacture which concerns on embodiment of this invention, and a semiconductor device manufacturing method. 本発明の実施の形態に係る半導体装置製造用焼成装置の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the baking apparatus for semiconductor device manufacture which concerns on embodiment of this invention. 図2の矢符X−X方向での断面の概略を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the outline of the cross section in the arrow XX direction of FIG. 図2および図3に示した石英製保護管の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the quartz protective tube shown in FIG. 2 and FIG. 従来の半導体装置製造用焼成装置の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the baking apparatus for conventional semiconductor device manufacture. 図5の矢符X−X方向での断面の概略を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the outline of the cross section in the arrow XX direction of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体装置製造用焼成装置
11 近赤外線ヒーター
12 外囲管
13 電力供給端子
14 電力供給線
15 石英製保護管
20 装置断熱部
21 スペーサ
22 搬送ベルト
30 太陽電池
31 半導体基板
32 表面電極
33 裏面電極
34 n+層
35 テクスチャ部
36 反射防止膜
37 p+層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device manufacturing baking apparatus 11 Near-infrared heater 12 Outer tube 13 Power supply terminal 14 Power supply line 15 Quartz protective tube 20 Apparatus heat insulation part 21 Spacer 22 Conveyance belt 30 Solar cell 31 Semiconductor substrate 32 Front surface electrode 33 Back surface electrode 34 n + layer 35 texture portion 36 antireflection film 37 p + layer

Claims (7)

金属を含有して半導体基板に形成された金属含有層を焼成する近赤外線ヒーターと、外壁を構成して前記近赤外線ヒーターを保持する装置断熱部とを備え半導体装置を製造する半導体装置製造用焼成装置であって、
スペーサを介して前記近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管を備え
前記石英製保護管は、前記装置断熱部に保持され、失透したときに交換される構成としてあることを特徴とする半導体装置製造用焼成装置。
A semiconductor device manufacturing baking comprising: a near- infrared heater for firing a metal-containing layer formed on a semiconductor substrate containing a metal; and a device heat insulating portion that constitutes an outer wall and holds the near-infrared heater. A device,
A quartz protective tube that surrounds the envelope of the near-infrared heater through a spacer ,
A firing apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the quartz protective tube is held by the device heat insulating portion and is replaced when devitrified .
前記近赤外線ヒーターは複数配置してあり、それぞれに対して前記石英製保護管が配置してあることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置製造用焼成装置。   2. The baking apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the near infrared heaters are disposed, and the quartz protective tube is disposed for each of the near infrared heaters. 前記石英製保護管は、円筒状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置製造用焼成装置。 The quartz protective tube, for manufacturing a semiconductor device baking apparatus according to claim 1 or claim 2 characterized in that it is a cylindrical shape. 前記金属はアルミニウムであり、前記金属含有層は650℃ないし850℃に加熱される構成としてあることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載の半導体装置製造用焼成装置。 Said metal is aluminum, the metal-containing layer for manufacturing a semiconductor device baking apparatus according to any one of claims 1 to claim 3, characterized in that it is constituted to be heated to no 650 ° C. to 850 ° C. . 前記半導体装置は、太陽電池であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の半導体装置製造用焼成装置。 The said semiconductor device is a solar cell, The baking apparatus for semiconductor device manufacture as described in any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 金属を含有して半導体基板に形成された金属含有層を焼成する近赤外線ヒーターと、外壁を構成して前記近赤外線ヒーターを保持する装置断熱部と、前記半導体基板を搬送する搬送ベルトと、スペーサを介して前記近赤外線ヒーターの外囲管を囲む石英製保護管とを備えて半導体装置を製造する半導体装置製造用焼成装置を用いた半導体装置製造方法であって、
前記半導体基板に前記金属を含有する前記金属含有層を形成する金属含有層形成工程と、
前記金属含有層が形成された前記半導体基板を前記搬送ベルトに載置し前記近赤外線ヒーターで前記金属含有層を焼成する焼成工程とを備え、
前記石英製保護管は、前記装置断熱部に保持され、失透したときに交換されることを特徴とする半導体装置製造方法。
A near-infrared heater that bakes a metal-containing layer formed on a semiconductor substrate containing metal, an apparatus heat insulating portion that constitutes an outer wall and holds the near-infrared heater, a transport belt that transports the semiconductor substrate, and a spacer A semiconductor device manufacturing method using a baking apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising a protective tube made of quartz surrounding an outer tube of the near infrared heater through the semiconductor device,
A metal-containing layer forming step of forming the metal-containing layer containing the metal on the semiconductor substrate;
A firing step of placing the semiconductor substrate on which the metal-containing layer is formed on the transport belt and firing the metal-containing layer with the near-infrared heater;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the quartz protective tube is held by the device heat insulating portion and is replaced when devitrified .
前記金属はアルミニウムであり、前記焼成工程で、前記金属含有層は650℃ないし850℃に加熱されることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 , wherein the metal is aluminum, and the metal-containing layer is heated to 650 ° C. to 850 ° C. in the baking step.
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