JP5478726B2 - シリコンの表面処理 - Google Patents
シリコンの表面処理 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5478726B2 JP5478726B2 JP2012522828A JP2012522828A JP5478726B2 JP 5478726 B2 JP5478726 B2 JP 5478726B2 JP 2012522828 A JP2012522828 A JP 2012522828A JP 2012522828 A JP2012522828 A JP 2012522828A JP 5478726 B2 JP5478726 B2 JP 5478726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- resist
- layer
- coating
- antireflective
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 38
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 38
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 title 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 8
- -1 perfluoroalkyl phosphates Chemical class 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- FRWDHMWMHYXNLW-UHFFFAOYSA-N boron(3+) Chemical compound [B+3] FRWDHMWMHYXNLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Description
本発明は、一般的に、例えばシリコン太陽電池の製造においてレジストパターンを形成する前の反射防止表面の処理に関する。
太陽電池は、光起電電池又はモジュールであり、日光を直接電気に変換する。光起電（ＰＶ）電池は、半導体から作製され、前記半導体としてはシリコンが最も一般的である。電池に光があたると、前記光の特定の部分が半導体材料に吸収され、その結果、吸収された光のエネルギーが半導体に移動し、電流が生じる。ＰＶ電池の上面及び下面に接触させて金属を配置することによって、電流を取り出して外部で使用することができる。電流は、電池の電圧と共に、太陽電池が発生させることのできるワット数を規定する。
シリコン、特に結晶形のシリコンは、太陽電池を製造するために用いられている一般的な材料である。大部分の太陽電池は、ｐ型／ｎ型接合を形成するためにホウ素及びリンでドープされた結晶質シリコンから作製される。太陽電池の製造において製造コストを下げるために多結晶質シリコンを用いる場合もあるが、得られる電池は、単結晶シリコン電池ほど効率的ではない場合がある。また、結晶構造を有しない非晶質シリコンを用いる場合もあるが、これも製造コストを下げるためである。太陽電池の製造において用いられる他の材料としては、ガリウムヒ素、セレン化銅インジウム、及びテルル化カドミウムが挙げられる。
シリコン太陽電池の典型的な配置は、以下の通りである：
（ａ）バック接点；
（ｂ）Ｐ型Ｓｉ；
（ｃ）Ｎ型Ｓｉ；
（ｄ）反射防止コーティング；
（ｅ）接触グリッド；及び
（ｆ）カバーガラス。
（ａ）バック接点；
（ｂ）Ｐ型Ｓｉ；
（ｃ）Ｎ型Ｓｉ；
（ｄ）反射防止コーティング；
（ｅ）接触グリッド；及び
（ｆ）カバーガラス。
シリコンは、極めて反射性が高いので、典型的に、電池の上面に反射防止コーティングを塗布して反射による損失を低減する。ガラスカバー板は、典型的に、電池を自然環境から保護するために反射防止層上に適用される。
全体的なコストをできる限り低く抑えるために、低〜中性能の太陽電池を効率的な方法で製造することが好ましい。したがって、これら太陽電池は、ウェハのハンドリングが最低限に抑えられる連続高処理ラインで製造してもよい。プロセスの工程数をできるだけ少なくし、全く又は殆ど中断することのない連続処理を可能にするようにプロセス工程を選択する。
従来の太陽電池は、結晶質シリコンウェハを用いて製造することができる。Ｓｉ（＋４）ウェハは、当初ホウ素（＋３）ドーパントを含むｐ型で用いられていた。より多くの光を捕捉するために、光がシリコンに斜めに反射されるように水酸化物又は硝酸／フッ化水素酸で前記ウェハをテクスチャ化してもよい。ｐ−ｎ接合は、蒸着を用いてリンを拡散させ、再度真空装置内で表面パッシベーション層を塗布して窒化シリコンフィルムを付与することによって形成される。
シリコン太陽電池製造の標準的なプロセスにおいて、シリコンウェハの前側は、典型的に窒化シリコンを含む反射防止パッシベーション層でコーティングされる。この窒化シリコン層は、電池により吸収された（反射されなかった）光の割合を最大化し、且つ表面における電子の再結合を防いで電池効率を高めるために表面をパッシベーションするという２つの目的のために役立つ。
反射防止コーティングを沈着させた後、電池は、典型的に、スクリーン印刷法を用いてフリットを含有する銀ペーストによってパターン化される。次いで、窒化物パッシベーション層に浸透させ、バルクシリコン材料と導電性接触を形成させるために、前記銀ペーストを焼成する。同時に、例えば、シリコンと接触させるための銀ペースト及び裏面電場を形成するためのアルミニウムペーストを用いて、電池の裏側に回路を完成させてもよい。
例えば、その全文を参照することにより発明主題が本明細書に援用される特許文献１に記載されているように、シリコン太陽電池を形成するための典型的な方法は、以下の工程を含む：（１）前面上にｐ−ｎ接合及び（前記ｐ−ｎ接合に隣接して）窒化シリコン層を有するシリコン基材を提供する工程と；（２）銀粒子及びガラスフリットを含有するペースト又はインクで前記窒化シリコン層を選択的にコーティングして、選択された接触パターンを前記窒化シリコン上に前記コーティングによって形成する工程と；（３）前記銀／ガラスフリットコーティングを迅速に前記窒化シリコン層に浸透させ、前記基材の前面上にオーム接点を形成させるのに十分な時間、約７５０℃を超える温度で前記基材を加熱する工程。
また、特許文献１は、以下の工程を含む方法についても開示している：（１）前面上にｐ−ｎ接合及び窒化シリコン層を有するシリコン基材を提供する工程と；（２）前記シリコン基材の裏側をアルミニウムペーストでコーティングする工程と；（３）前記シリコン基材を加熱して、アルミニウムに迅速且つ効率的に粘着性伝導性裏側接点を形成させる工程と；（４）銀粒子及びガラスフリットを含有するペーストで前記窒化シリコンをコーティングして、前記窒化シリコン上にグリッド状の電極パターンを形成する工程と；（５）前記ペースト中の金属及びフリット成分を前記窒化シリコン層に浸透させ、接着性伝導性裏側接点を形成させるのに十分な時間、７６０℃を超える温度に前記基材を加熱する工程。
シリコン太陽電池をパターン化する現在の方法には幾つかの重大な問題点が存在する。例えば、（１）スクリーン印刷に関連して生じる接触による破損；（２）グリッドによって電池の前側が遮光されることに起因する電池効率の低下；及び（３）窒化物の溶解が不完全であり且つ銀／シリコン界面に他の不純物が存在することにより生じる、銀ペーストと下層のシリコンとの間の不適当な電気的接触に起因する電池効率の低下が挙げられる。
したがって、太陽電池をパターン化するための現在のスクリーン印刷法を改善することが望ましい。
ペーストのスクリーン印刷に代わるものとして伝導体形成技術が提案されている。例えば、インクジェットによるレジストの沈着及び反射防止コーティング（ＡＲＣ）のエッチング、銀ペーストのエアロゾル沈着、ＡＲＣのレーザーアブレーション、並びにフォトリソグラフィーが挙げられる。その後、無電解めっき及び／又は電解めっきを用いて伝導体を構築することができる。例えば、無電解ニッケルの薄層を用いて、シリコンと電気的に接触させ、次いで、前記シリコンを銅でめっきしてもよい。ニッケルの薄層は、一般的に、シリコンに対する銅の毒作用を防ぐために必要である。
しかし、これら代替となる伝導体形成技術を更に改善することが依然として必要とされている。
本発明の目的は、シリコン太陽電池の表面上に伝導体を形成するために前記シリコン太陽電池をパターン化する改良法を提供することにある。
本発明の別の目的は、コーティング上に沈着するレジストの精細度を改善するために反射防止層の表面を改質する処理を提供することにある。
これら目的のために、本発明は、一般的に、反射防止層を有するシリコン半導体基材上にレジストパターンを形成する方法であって、
ａ）フッ素含有界面活性剤を含む化学処理組成物を用いて反射防止表面の表面エネルギーを変化させる工程と；
ｂ）処理された前記反射防止表面にＵＶエッチングレジストを塗布する工程と；
ｃ）前記反射防止表面を湿式化学エッチング液組成物に曝露して、前記反射防止表面の露出領域を除去する工程と；
を含む方法に関する。
ａ）フッ素含有界面活性剤を含む化学処理組成物を用いて反射防止表面の表面エネルギーを変化させる工程と；
ｂ）処理された前記反射防止表面にＵＶエッチングレジストを塗布する工程と；
ｃ）前記反射防止表面を湿式化学エッチング液組成物に曝露して、前記反射防止表面の露出領域を除去する工程と；
を含む方法に関する。
本発明は、一般的に、伝導体を形成するという最終目的のためにシリコン半導体表面上にレジストパターンを形成することに関する。本発明の１つの実施形態では、レジストパターンは、反射防止パッシベーション層で既にコーティングされているシリコン電池の前側に沈着する。パターン形成後に露出される反射防止層の領域は、湿式化学法によって選択的にエッチングされ、次いで、前側に伝導体を形成するために様々な金属で順次めっきされる。レジストは、金属析出工程前にシリコン表面から優先的に取り除かれる。
本発明は、反射防止層を有する太陽電池シリコン半導体基材上にレジストパターンを形成する方法であって、
ａ）フッ素含有界面活性剤を含む化学処理組成物と前記反射防止層とを接触させることによって前記反射防止層の表面エネルギーを変化させる工程と；
ｂ）処理された前記反射防止層にエッチングレジストを塗布して、前記反射防止層の露出領域及び前記反射防止層のレジスト被覆領域を作製する工程と；
ｃ）前記反射防止層の露出領域を湿式化学エッチング液組成物と接触させて、前記露出領域における反射防止層を除去する工程と；
ｄ）前記露出領域に金属コーティングを塗布する工程と；
ｅ）前記エッチングレジストを取り除く工程と；
を含む方法に関する。
ａ）フッ素含有界面活性剤を含む化学処理組成物と前記反射防止層とを接触させることによって前記反射防止層の表面エネルギーを変化させる工程と；
ｂ）処理された前記反射防止層にエッチングレジストを塗布して、前記反射防止層の露出領域及び前記反射防止層のレジスト被覆領域を作製する工程と；
ｃ）前記反射防止層の露出領域を湿式化学エッチング液組成物と接触させて、前記露出領域における反射防止層を除去する工程と；
ｄ）前記露出領域に金属コーティングを塗布する工程と；
ｅ）前記エッチングレジストを取り除く工程と；
を含む方法に関する。
本方法は、前側に伝導体を形成するための従来の方法に代わる方法を提示する。１つの実施形態では、エッチングレジストは、紫外線（ＵＶ）硬化型レジストをインクジェット方式で沈着させる等の非接触法によって塗布される。ＵＶレジストでパターン化されたシリコン基材は、次いで、反射防止材の露出領域を除去し、下層のシリコンを露出させるために湿式化学エッチング液組成物に曝露される。レジスト材料を取り除き、シリコン表面を清浄化した後、ニッケル、銅、銀、及び／又はこれら金属のうちの１以上の組み合わせを含む他の好ましい金属の無電解析出（又は電解析出）によって、露出しているシリコンパターンを金属化してもよい。また、金属の付着力及びシリコン基材との電気的接触を改善するために、熱処理（「焼結」）工程に前記金属を供してもよい。
次いで、露出している基材を更に金属化して、前記基材上に伝導体パターンを構築してもよい。更に、金属化された伝導体パターンを焼結して、金属化伝導体パターンのシリコン基材に対する付着力を高めてもよい。
１つの実施形態では、反射防止層表面の表面エネルギーを低下させる組成物で反射防止層の表面を処理する。この表面エネルギーの低下は、レジストを塗布する工程の精細度が高まるので、理想とする画像に対してより忠実なレジスト画像を塗布することができる。発明者は、フッ素含有界面活性剤のアルコール（イソプロパノール等）溶液及び／又は水溶液を含む化学処理組成物が、有利なことに反射防止コーティング表面の表面エネルギーを低下させることを見出した。前記溶液は、約０．０１％〜約５．０％のフッ素含有界面活性剤とアルコール及び／又は水とを含有してもよく、スプレーコーティング、浸漬コーティング、又は浸漬工程によって塗布することができる。選択されるフルオロ界面活性剤によって、水、アルコール等の溶媒、又は水と溶媒との組み合わせに溶解させることができる。
フッ素含有界面活性剤で反射防止表面を処理することによって、表面の表面エネルギーが低下し、沈着中のレジスト材料の広がりが抑えられる。インクジェットによって沈着させたレジンの広がりを抑えることによって、高解像度で印刷することが可能になる。
本方法の実施において使用することができる好適なフッ素含有界面活性剤の例としては、パーフルオロアルキルスルホン酸及びその塩類、パーフルオロアルキルリン酸塩類、パーフルオロアルキルアミン類、パーフルオロアルキルスルホン酸塩類、及びパーフルオロアルキル酸化物類が挙げられるが、これらは一例であり、本発明を限定するものではない。これらフルオロ界面活性剤は、カチオン性であっても、アニオン性であっても、非イオン性であっても、両性であってもよい。アニオン性フルオロ界面活性剤が好ましい。好適な市販のフルオロ界面活性剤としては、各々Ｄｕｐｏｎｔ社から入手可能なＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ、ＦＳＮ、ＦＳ６２、ＦＳＡ、ＦＳＰ、又はＦＳＥが挙げられる。また、ＣＡＰＳＴＯＮＥ（登録商標）ＦＳ１０及びＦＳ５０も好適である。別の好適なフルオロ界面活性剤は、３Ｍ社から入手可能なＦＬＵＯＲＡＤ（登録商標）ＦＣ−１３５である。
ＵＶエッチングレジストは、後続工程でシリコン基材の露出表面上に電極パターンを形成することができるように、所定の電極パターンのネガに従って塗布される。１つの好適な電極パターンは、一端がバスバー又はランナーに接続されている複数の細い指状部（ｆｉｎｇｅｒ）を含むグリッド電極である。上述の通り、ＵＶインクジェット沈着等の非接触法によってエッチングレジストを塗布することが望ましい。
ＵＶエッチングレジストが塗布されたら、例えば、フッ化水素酸又は他のフッ素含有種に基づく湿式エッチング液を用いてシリコン系絶縁材料（例えば、窒化物、酸化物、及び酸窒化物）のエッチングを行うことができる。硫酸を含む他の湿式化学エッチング液も当業者には公知であり、本発明の実施において使用することができる。
完成したデバイスの前側に残存している窒化シリコンは、有効な反射防止コーティングとして機能する。
以下の特許請求の範囲は、本明細書に記載される発明の一般的な特徴及び具体的な特徴の全て、並びに文言上前記特徴の範囲内である本発明の範囲に関する記述の全てを包含することを意図していることが理解されるであろう。
Claims (7)
- 反射防止層を有するシリコン半導体基材上にレジストパターンを形成する方法であって、
ａ）パーフルオロアルキルリン酸塩類、パーフルオロアルキルアミン類、及びパーフルオロアルキル酸化物類から選択されるいずれかのフッ素含有界面活性剤を含む化学処理組成物と反射防止層とを接触させることによって前記反射防止層の表面エネルギーを変化させる工程と；
ｂ）処理された前記反射防止層にエッチングレジストを塗布して、前記反射防止層の露出領域及び前記反射防止層のレジスト被覆領域を作製する工程と；
ｃ）前記反射防止層の露出領域を化学エッチング液組成物と接触させて、前記露出領域における反射防止層を除去する工程と；
ｄ）前記露出領域に金属コーティングを塗布する工程と；
ｅ）前記エッチングレジストを取り除く工程と；
を含むことを特徴とする方法。 - 金属コーティングが、めっきによって塗布される請求項１に記載の方法。
- 金属コーティングが、ニッケル、銅、銀、及びこれらのうちの１以上の組み合わせからなる群より選択される金属の無電解めっき又は電解めっきによって施される請求項２に記載の方法。
- 金属コーティングを焼結して、前記金属コーティングのシリコン半導体基材に対する付着力を高める工程を含む請求項２に記載の方法。
- 化学処理組成物が、０．０１重量％〜１．０重量％のフッ素含有界面活性剤を含む請求項１に記載の方法。
- エッチングレジストが、非接触法によって基材に塗布される請求項１に記載の方法。
- エッチングレジストが、インクジェット印刷によって塗布される請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/509,619 | 2009-07-27 | ||
| US12/509,619 US7989346B2 (en) | 2009-07-27 | 2009-07-27 | Surface treatment of silicon |
| PCT/US2010/032658 WO2011014281A1 (en) | 2009-07-27 | 2010-04-28 | Surface treatment of silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013500603A JP2013500603A (ja) | 2013-01-07 |
| JP5478726B2 true JP5478726B2 (ja) | 2014-04-23 |
Family
ID=43497682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012522828A Active JP5478726B2 (ja) | 2009-07-27 | 2010-04-28 | シリコンの表面処理 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7989346B2 (ja) |
| EP (1) | EP2460178B1 (ja) |
| JP (1) | JP5478726B2 (ja) |
| CN (1) | CN102473648B (ja) |
| ES (1) | ES2703791T3 (ja) |
| TW (1) | TWI416751B (ja) |
| WO (1) | WO2011014281A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101168589B1 (ko) * | 2008-03-26 | 2012-07-30 | 엘지전자 주식회사 | 계면 활성제를 이용한 실리콘 태양전지의 텍스처링 방법 |
| US8901000B2 (en) * | 2010-09-01 | 2014-12-02 | Basf Se | Aqueous acidic solution and etching solution and method for texturizing the surface of single crystal and polycrystal silicon substrates |
| CN105609587B (zh) * | 2010-09-03 | 2017-12-22 | 泰特拉桑有限公司 | 光电设备通过光学涂层局部剥离而实现的精细线金属敷镀 |
| US20120295447A1 (en) * | 2010-11-24 | 2012-11-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Compositions and Methods for Texturing of Silicon Wafers |
| US8969122B2 (en) * | 2011-06-14 | 2015-03-03 | International Business Machines Corporation | Processes for uniform metal semiconductor alloy formation for front side contact metallization and photovoltaic device formed therefrom |
| WO2013062727A1 (en) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus of removing a passivation film and improving contact resistance in rear point contact solar cells |
| NL2009382C2 (en) | 2012-08-29 | 2014-03-18 | M4Si B V | Method for manufacturing a solar cell and solar cell obtained therewith. |
| JP2015193773A (ja) | 2013-07-04 | 2015-11-05 | 株式会社リコー | インクジェット記録用インク、インクカートリッジ、インクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置 |
| US9673341B2 (en) | 2015-05-08 | 2017-06-06 | Tetrasun, Inc. | Photovoltaic devices with fine-line metallization and methods for manufacture |
| CN110223927A (zh) * | 2018-03-01 | 2019-09-10 | 胜高股份有限公司 | 硅晶片的金属污染分析方法 |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3754979A (en) * | 1970-05-01 | 1973-08-28 | Du Pont | Line resolution in screen printing |
| US4139483A (en) * | 1977-02-28 | 1979-02-13 | Xerox Corporation | Electrostatographic toner composition containing surfactant |
| US4507181A (en) | 1984-02-17 | 1985-03-26 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of electro-coating a semiconductor device |
| US5309632A (en) * | 1988-03-28 | 1994-05-10 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Process for producing printed wiring board |
| US5698451A (en) | 1988-06-10 | 1997-12-16 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating contacts for solar cells |
| US5246782A (en) * | 1990-12-10 | 1993-09-21 | The Dow Chemical Company | Laminates of polymers having perfluorocyclobutane rings and polymers containing perfluorocyclobutane rings |
| WO1992022928A1 (en) | 1991-06-11 | 1992-12-23 | Mobil Solar Energy Corporation | Improved solar cell and method of making same |
| JP3972133B2 (ja) | 1995-11-15 | 2007-09-05 | ダイキン工業株式会社 | ウエハ処理液及びその製造方法 |
| AU735142B2 (en) | 1996-09-26 | 2001-07-05 | Akzo Nobel N.V. | Method of manufacturing a photovoltaic foil |
| JP3760528B2 (ja) * | 1996-11-07 | 2006-03-29 | ソニー株式会社 | 表示素子用フィルター |
| US6278053B1 (en) | 1997-03-25 | 2001-08-21 | Evergreen Solar, Inc. | Decals and methods for providing an antireflective coating and metallization on a solar cell |
| US6593077B2 (en) | 1999-03-22 | 2003-07-15 | Special Materials Research And Technology, Inc. | Method of making thin films dielectrics using a process for room temperature wet chemical growth of SiO based oxides on a substrate |
| AU764832B2 (en) | 1999-05-31 | 2003-09-04 | Kaneka Corporation | Solar battery module |
| EP1777255A3 (en) | 1999-06-11 | 2007-07-11 | Sydney Hyman | Image making medium |
| JP2001326370A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池の製造方法及びその太陽電池 |
| JP2002111036A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Canon Inc | 太陽電池モジュール及びその施工方法 |
| EP1378947A1 (en) | 2002-07-01 | 2004-01-07 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Semiconductor etching paste and the use thereof for localised etching of semiconductor substrates |
| JP4470370B2 (ja) | 2003-01-08 | 2010-06-02 | ソニー株式会社 | 光電変換素子の製造方法 |
| US7339110B1 (en) | 2003-04-10 | 2008-03-04 | Sunpower Corporation | Solar cell and method of manufacture |
| JP2005097371A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | フッ素含有樹脂組成物及び光学物品、並びにそれを用いた画像表示装置 |
| US20070196763A1 (en) * | 2003-11-19 | 2007-08-23 | Daikin Industries, Ltd. | Method of forming laminated resist |
| EP1717024A1 (en) * | 2004-01-23 | 2006-11-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Lithographic printing plate precursor and lithographic printing method |
| TWI377446B (en) | 2004-03-16 | 2012-11-21 | Nissan Chemical Ind Ltd | Anti-reflective coating containing sulfur atom |
| US20050252544A1 (en) | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Ajeet Rohatgi | Silicon solar cells and methods of fabrication |
| US7119031B2 (en) * | 2004-06-28 | 2006-10-10 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming patterned photoresist layers over semiconductor substrates |
| CN101305454B (zh) * | 2005-11-07 | 2010-05-19 | 应用材料股份有限公司 | 形成光致电压接点和连线的方法 |
| JP4189421B2 (ja) * | 2006-07-13 | 2008-12-03 | パナソニック株式会社 | 直描型印刷原版およびその製造方法ならびにこれを用いた製版方法 |
| US7914974B2 (en) * | 2006-08-18 | 2011-03-29 | Brewer Science Inc. | Anti-reflective imaging layer for multiple patterning process |
| KR101421738B1 (ko) * | 2007-04-18 | 2014-07-22 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 발액 레지스트 조성물 |
| US8309844B2 (en) | 2007-08-29 | 2012-11-13 | Ferro Corporation | Thick film pastes for fire through applications in solar cells |
| TW200913287A (en) | 2007-09-13 | 2009-03-16 | Delta Electronics Inc | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2009120911A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 表面処理剤及び表面処理鋼板 |
| EP2220687A1 (en) * | 2007-11-19 | 2010-08-25 | Applied Materials, Inc. | Solar cell contact formation process using a patterned etchant material |
| US7820540B2 (en) * | 2007-12-21 | 2010-10-26 | Palo Alto Research Center Incorporated | Metallization contact structures and methods for forming multiple-layer electrode structures for silicon solar cells |
-
2009
- 2009-07-27 US US12/509,619 patent/US7989346B2/en active Active
-
2010
- 2010-04-28 JP JP2012522828A patent/JP5478726B2/ja active Active
- 2010-04-28 ES ES10804842T patent/ES2703791T3/es active Active
- 2010-04-28 EP EP10804842.2A patent/EP2460178B1/en active Active
- 2010-04-28 CN CN201080032674.XA patent/CN102473648B/zh active Active
- 2010-04-28 WO PCT/US2010/032658 patent/WO2011014281A1/en active Application Filing
- 2010-05-10 TW TW099114777A patent/TWI416751B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2460178B1 (en) | 2018-10-17 |
| JP2013500603A (ja) | 2013-01-07 |
| EP2460178A1 (en) | 2012-06-06 |
| WO2011014281A1 (en) | 2011-02-03 |
| TW201104907A (en) | 2011-02-01 |
| TWI416751B (zh) | 2013-11-21 |
| CN102473648B (zh) | 2016-05-04 |
| US7989346B2 (en) | 2011-08-02 |
| US20110021023A1 (en) | 2011-01-27 |
| CN102473648A (zh) | 2012-05-23 |
| EP2460178A4 (en) | 2013-01-16 |
| ES2703791T3 (es) | 2019-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5478726B2 (ja) | シリコンの表面処理 | |
| JP5844797B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US7943416B2 (en) | Local heterostructure contacts | |
| TWI521724B (zh) | Solar cells and solar modules | |
| US20150027522A1 (en) | All-black-contact solar cell and fabrication method | |
| US10854767B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing same | |
| TWI611589B (zh) | 太陽電池及太陽電池模組 | |
| JP5496136B2 (ja) | 光起電力装置および光起電力モジュール | |
| JP2014511038A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP5677469B2 (ja) | 太陽電池素子の製造方法、太陽電池素子、および太陽電池モジュール | |
| KR101659451B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| US20120288990A1 (en) | Insitu epitaxial deposition of front and back junctions in single crystal silicon solar cells | |
| JP2006156646A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2015138959A (ja) | 光起電力装置および光起電力装置の製造方法 | |
| JP6502147B2 (ja) | 太陽電池の製造方法および太陽電池モジュールの製造方法 | |
| Sepeai et al. | Fabrication and characterization of Al-BSF bifacial solar cell | |
| JP6114205B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN113380922A (zh) | 制备方法及选择性发射极太阳能电池 | |
| JP4646584B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US20110277824A1 (en) | Solar Cell and Method of Manufacturing the Same | |
| JP6125042B2 (ja) | 太陽電池セルの製造方法 | |
| JP5316491B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| Prajapati et al. | Advanced approach for surface decoupling in crystalline silicon solar cells | |
| TWI482294B (zh) | 製作背面具有介電質層以及分散式接觸電極之矽太陽能電池之方法及該元件 | |
| KR20130113002A (ko) | 식각 용액 보호층을 이용한 선택적 에미터층을 형성하는 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130619 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130802 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130924 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131204 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20131205 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20131227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140210 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5478726 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |