JP5636760B2 - シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5636760B2
JP5636760B2 JP2010140655A JP2010140655A JP5636760B2 JP 5636760 B2 JP5636760 B2 JP 5636760B2 JP 2010140655 A JP2010140655 A JP 2010140655A JP 2010140655 A JP2010140655 A JP 2010140655A JP 5636760 B2 JP5636760 B2 JP 5636760B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
silicon
less
etching
sodium hydroxide
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
Application number
JP2010140655A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012004489A (ja
Inventor
明英 高木
明英 高木
昌次 中村
昌次 中村
光俊 西野
光俊 西野
大竹　保年
保年 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2010140655A priority Critical patent/JP5636760B2/ja
Priority to EP11798046.6A priority patent/EP2584611A1/en
Priority to CN201180030664.7A priority patent/CN102947948B/zh
Priority to US13/805,834 priority patent/US20130098439A1/en
Priority to PCT/JP2011/063818 priority patent/WO2011162161A1/ja
Priority to TW100121682A priority patent/TW201216350A/zh
Publication of JP2012004489A publication Critical patent/JP2012004489A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5636760B2 publication Critical patent/JP5636760B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L31/0224—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
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Weting (AREA)

Description

本発明は、シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコンウエハの受光面にシリコンウエハの導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコンウエハの受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池セルが主流となっている。また、両面電極型太陽電池セルにおいては、シリコンウエハの裏面にシリコンウエハと同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
また、半導体基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池セルについても研究開発が進められている（たとえば、特許文献１参照）。
以下、図２６（ａ）〜図２６（ｆ）の模式的断面図を参照して、従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。
まず、図２６（ａ）に示すように、マスキングペースト１０２をｎ型またはｐ型の導電型を有する半導体基板１０１の受光面側の全面にスクリーン印刷して乾燥させた後に、半導体基板１０１の裏面側には部分的に開口部１１４を設けてマスキングペースト１０２をスクリーン印刷する。
次に、図２６（ｂ）に示すように、半導体基板１０１の裏面の開口部１１４からｎ型ドーパント１０４を拡散させることにより、ｎ型ドーパント拡散領域１０３が形成される。
その後、半導体基板１０１の受光面側および裏面側のマスキングペースト１０２をすべて除去し、再度、図２６（ｃ）に示すように、マスキングペースト１０２を半導体基板１０１の受光面側の全面にスクリーン印刷して乾燥させた後に、半導体基板１０１の裏面側に部分的に開口部１１５を設けてマスキングペースト１０２をスクリーン印刷する。
次に、図２６（ｄ）に示すように、半導体基板１０１の裏面の開口部１１５からｐ型ドーパント１０６を拡散させることにより、ｐ型ドーパント拡散領域１０５が形成される。
次に、図２６（ｅ）に示すように、半導体基板１０１の受光面側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造１０８を形成した後に、テクスチャ構造１０８上に反射防止膜１０９を形成するとともに、半導体基板１０１の裏面側にパッシベーション膜１０７を形成する。
その後、図２６（ｆ）に示すように、半導体基板１０１の裏面のパッシベーション膜１０７にｎ型ドーパント拡散領域１０３およびｐ型ドーパント拡散領域１０５のそれぞれの表面を露出させる開口部を設けた後に、当該開口部を通して、ｎ型ドーパント拡散領域１０３に接触するｎ型用電極１１２を形成するとともに、ｐ型ドーパント拡散領域１０５に接触するｐ型用電極１１３を形成する。以上により、従来の裏面電極型太陽電池セルが作製される。
また、非特許文献１には、アルカリ濃度が５１．９％、４８．０％、３５．０％、１０．０％のＮａＯＨ水溶液を円筒容器に入れて６５℃に設定した後に２インチのシリコンウエハを浸漬させて２０分及び３０分のエッチングを行なうことが記載されている。
また、非特許文献１には、４８．０％ＮａＯＨで２０分間、５１．９％ＮａＯＨで３０分間、共に６５℃でシリコンウエハをエッチングし、表面粗度を測定した結果、表面粗度は、４８．０％エッチング品で０．３５４μｍ、５１．９％エッチング品で０．２１６μｍであって、５１．９％エッチング品の方が良好なエッチング状態であり、より高濃度のアルカリの方がエッチング状態が良いことも記載されている。
なお、結晶シリコンを用いる電子デバイスの分野（特にＬＳＩ）では機械的研磨にてシリコンウエハの表面の平滑性を向上させる手法が一般的であるが、太陽電池の技術分野では、高スループットおよび低コスト化のため、非特許文献１に記載されているようなケミカルエッチングを用いることが主流となっている。
特開２００７−４９０７９号公報
西村 康雄、「高濃度水酸化ナトリウム水溶液に関する考察」、東亜合成グループ研究年報、ＴＲＥＮＤ ２００６、第９号、第８〜第１２頁
シリコンウエハを用いて良好な特性の裏面電極型太陽電池セルを安定して作製するためには、電極との接触抵抗をなるべく低減することができ、シリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を防止できるようなシリコンウエハの表面の平滑化を行なうことが有効である。さらに、マスキングペーストの印刷精度を向上させることも有効である。
背景技術でも述べたようなケミカルエッチングによるシリコンウエハの表面の平滑化は、エッチング量を増やすことでシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることが容易であることはよく知られている。
その一方で、高スループットおよび低コスト化のため、裏面電極型太陽電池セルのシリコンウエハの薄型化が求められており、スライス直後の結晶シリコンの厚みは年々薄くなりつつある。このような状況下において、エッチング量を増やすことはシリコンウエハの機械的強度および変換効率の低下を招くという問題がある。
このような問題は、裏面電極型太陽電池セルだけの問題ではなく、両面電極型太陽電池セルなどの太陽電池セルを含む半導体装置全体の問題でもある。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、エッチング量を抑えつつシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることにより、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して得られた結晶シリコンの表面を結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下だけエッチングすることにより得られたシリコンウエハであって、表面に１０μｍ以上１５０μｍ以下の幅のファセットを有し、シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であるシリコンウエハである。
ここで、本発明のシリコンウエハにおいて、ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものであることが好ましい。
また、本発明は、上記のシリコンウエハと、シリコンウエハのファセットを有する表面に設けられた電極と、を備えた、半導体装置である。
また、本発明は、チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して結晶シリコンを形成する工程と、結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングする工程と、を含み、エッチングする工程における結晶シリコンのエッチング量は、結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下であるシリコンウエハの製造方法であって、シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下であるシリコンウエハの製造方法である。
ここで、本発明のシリコンウエハの製造方法において、ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものであることが好ましい。
さらに、本発明は、チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して結晶シリコンを形成する工程と、結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングすることによって、表面に１０μｍ以上１５０μｍ以下の幅のファセットを有するシリコンウエハを形成する工程と、ファセットを有するシリコンウエハの表面に電極を形成する工程と、を含み、シリコンウエハを形成する工程における結晶シリコンのエッチング量は、結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下であって、シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下である半導体装置の製造方法である。
ここで、本発明の半導体装置の製造方法において、ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものであることが好ましい。
本発明によれば、エッチング量を抑えつつシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることにより、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することができる。
シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程の一例を図解する模式的な斜視図である。 結晶シリコンが形成される工程の一例を図解する模式的な斜視図である。 図１に示すワイヤソーの一例の模式的な断面図である。 ワイヤソーでシリコン結晶インゴットが切断されることによって得られた結晶シリコンの一例の模式的な断面図である。 図４に示す結晶シリコンの表面の一部の一例の模式的な拡大断面図である。 結晶シリコンの表面がエッチングされることにより形成されたシリコンウエハの一例の模式的な断面図である。 図６に示すシリコンウエハの表面の一部の一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットの一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットの他の一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットのさらに他の一例の模式的な拡大断面図である。 （ａ）はシリコンウエハの表面にマスキングペーストを設置する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの裏面にｎ型ドーパント拡散領域を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの表面にマスキングペーストを設置する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの裏面にｐ型ドーパント拡散領域を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの裏面のｎ型ドーパント拡散領域およびｐ型ドーパント拡散領域を露出させる工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの裏面にパッシベーション膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの受光面にテクスチャ構造を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハのテクスチャ構造上に反射防止膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はシリコンウエハの裏面のパッシベーション膜にコンタクトホールを形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 （ａ）はｎ型用電極およびｐ型用電極を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 実施例で用いられたワイヤソーの拡大写真である。 図２１に示すワイヤソーによる切断後のｎ型単結晶シリコンの表面の一例の顕微鏡写真である。 （ａ）は実施例のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の実施例のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 （ａ）は比較例１のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の比較例１のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 （ａ）は比較例２のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の比較例２のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
＜シリコンウエハの製造方法＞
シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程の一例として、図１の模式的斜視図に示すように、シリコン結晶インゴット５０をワイヤソー５３で切断する工程を行なう。
図１に示すように、ワイヤソー５３は、所定の間隔をあけて配置されたガイドローラ５１，５２の間に巻き掛けられている。その結果、ワイヤソー５３は、それぞれのガイドローラ５１，５２において、ガイドローラ５１，５２の長手方向に沿って、所定の間隔をあけて複数箇所で張られた状態となる。この状態で、ガイドローラ５１，５２が正転・逆転を繰り返すことによって、ワイヤソー５３が矢印５５の方向に往復走行を行なうことになる。
ワイヤソー５３が矢印５５の方向に往復走行をしている状態で、シリコン結晶インゴット５０を矢印５４の方向に移動させる。そして、シリコン結晶インゴット５０を往復走行をしているワイヤソー５３に押し付けることによって、たとえば図２の模式的斜視図に示すように、シリコン結晶インゴット５０が複数箇所で切断されて、複数枚の板状の結晶シリコン１１が形成される。
図３に、図１に示すワイヤソー５３の一例の模式的な断面図を示す。ここで、ワイヤソー５３は、芯線５３ａと、芯線５３ａの外周面にボンド材（図示せず）で固着された砥粒５３ｂと、を含んでいる。芯線５３ａとしては、たとえばピアノ線などを用いることができる。砥粒５３ｂとしてはたとえばダイヤモンド砥粒などを用いることができ、ボンド材としてはたとえば芯線５３ａの外表面にめっきされたニッケルなどを用いることができる。
シリコン結晶インゴット５０としては、たとえば、チョクラルスキー法または鋳造法によって作製された単結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンインゴットなどが用いられる。なお、シリコン結晶インゴット５０は、ｎ型またはｐ型のドーパントがドープされることによって、ｎ型またはｐ型の導電型を有していてもよい。
図４に、ワイヤソー５３でシリコン結晶インゴット５０が切断されることによって得られた結晶シリコン１１の一例の模式的な断面図を示す。ここで、結晶シリコン１１の表面には、上記のワイヤソー５３を用いたシリコン結晶インゴット５０の切断によってスライスダメージ１ａが生じている。
図５に、図４に示す結晶シリコン１１の表面の一部の一例の模式的な拡大断面図を示す。図５に示すように、結晶シリコン１１の表面には大きなうねり（以下「ソーマーク」という）６１が形成されている。
ソーマーク６１は、ワイヤソー５３を用いたシリコン結晶インゴット５０の切断に起因して形成される。すなわち、図１に示すように、結晶シリコン１１は、往復走行するワイヤソー５３にシリコン結晶インゴット５０を押し付けて切断することにより得られるが、ワイヤソー５３の走行方向５５が切り替わるたびにワイヤソー５３が一時停止して線速が落ちる。これにより、ワイヤソー５３に対するシリコン結晶インゴット５０の移動方向（矢印５４の方向）に沿ってワイヤソー５３によるシリコン結晶インゴット５０への切り込み深さが異なるため、それが大きなうねりであるソーマーク６１として結晶シリコン１１の表面に現れる。
次に、結晶シリコン１１の表面をエッチングする工程を行なう。これにより、図４に示す結晶シリコン１１の表面のスライスダメージ１ａを除去することができるとともに、結晶シリコン１１の表面にクレーター状の窪み（ファセット）を形成することができる。
結晶シリコン１１の表面をエッチングする工程は、結晶シリコン１１の表面を水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下の厚さのエッチング量だけエッチングすることにより行なわれる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の表面をエッチングした場合には、結晶シリコン１１の片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下の厚さだけエッチングすると、水酸化ナトリウム濃度が３５質量％よりも高い水酸化ナトリウム水溶液で同じ厚さだけエッチングした場合よりもはるかにシリコンウエハ表面の平滑性を向上させることができることを見出したことによるものである。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が３０質量％の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき１３μｍの厚さのエッチングを行なった場合には、水酸化ナトリウム濃度が４８質量％の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき３０μｍ程度の厚さのエッチング量である従来のエッチングと同等以上のシリコンウエハの表面の平滑性を達成することができる。これにより、平滑性が向上したシリコンウエハの表面と電極との接触面積を増加させることによりシリコンウエハの表面と電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減することができるとともに、平滑性が向上したシリコンウエハの表面に印刷したマスキングペーストの印刷精度を向上させることによって、シャント抵抗を向上させ、逆方向飽和電流を低減することができる。さらに、エッチング量を抑えることによりシリコンウエハの機械的強度およびそのシリコンウエハを用いて製造された太陽電池セルの変換効率の低下を抑えることができる。そのため、本実施の形態のエッチングによれば、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハを製造することが可能となる。
ここで、結晶シリコン１１の片側の表面のエッチング量（エッチング深さ）は、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。結晶シリコン１１の片側の表面のエッチング量が５μｍ以上２０μｍ以下である場合、特に５μｍ以上１５μｍ以下である場合には、結晶シリコン１１の片側の表面のエッチング量をさらに抑えながらシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることができる傾向が大きくなる。
なお、結晶シリコン１１の表面のエッチング量は、当該エッチングによる結晶シリコン１１の片側の表面の結晶シリコン１１の厚さ方向における厚みの減少量（μｍ）を意味する。
＜シリコンウエハ＞
図６に上記のように結晶シリコン１１の表面がエッチングされることにより形成されたシリコンウエハの一例の模式的な断面図を示し、図７に図６に示すシリコンウエハ１の表面の一部の一例の模式的な拡大断面図を示す。
図６に示すように、シリコンウエハ１の表面にはスライスダメージは最早存在していないが、図７に示すように上記濃度の水酸化ナトリウム水溶液のエッチングに起因して形成されたファセット６２が形成されている。なお、シリコンウエハ１の表面には、ワイヤソー５３の砥粒５３ｂによって形成された砥粒痕なども形成され得るが、図７においては、説明の便宜上、その記載を省略している。
図８に、図７に示すファセット６２の一例の模式的な拡大断面図を示す。水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の厚さだけエッチングされてシリコンウエハ１の表面に形成されたファセット６２の幅は１０μｍ以上１５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下であって、ファセット６２の深さは０．１μｍ以上１０μｍ以下となる。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が３０質量％である水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面を１３μｍだけエッチングすることによって得られるシリコンウエハの表面のファセット６２の幅はたとえば図８に示すように２０μｍ以上６０μｍ以下となる。
一方、図９の模式的拡大断面図に示すように、水酸化ナトリウム濃度が３５質量％よりも大きい水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下だけエッチングされたシリコンウエハ１の表面に形成されたファセット６３の幅は、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で同じエッチング量だけエッチングした場合よりも非常に狭小となり、ファセット６３の深さは０．１μｍ以上１０μｍ以下となる。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が４８質量％である水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面を１３μｍだけエッチングすることによって得られるシリコンウエハの表面のファセット６３の幅はたとえば図９に示すように３μｍ以上１５μｍ以下となる。
さらに、図１０の模式的拡大断面図に示すように、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％未満の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン１１の片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下だけエッチングされたシリコンウエハ１の表面に形成されたファセット６４の内部にはピラミッド状の突起物６５が形成される。
このように、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で５μｍ以上２５μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の厚さだけエッチングして形成された１０μｍ以上１５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下の幅と０．１μｍ以上１０μｍ以下の深さとを有するファセット６２を有するシリコンウエハ１の表面はその他の場合と比べてなだらかな表面となる。このようななだらかな表面に電極を形成した場合には、図９に示すようなファセット６３の幅が狭くなだらかではない表面、および図１０に示すようなファセット６４の内部に突起物６５が形成されてなだらかではない表面に電極を形成した場合と比べて、シリコンウエハと電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減できるのは明らかである。また、このようななだらかな表面にマスキングペーストを印刷した場合には、図９に示すようなファセット６３の幅が狭くなだらかではない表面および図１０に示すようなファセット６４の内部に突起物６５が形成されてなだらかではない表面にマスキングペーストを印刷した場合と比べてマスキングペーストの印刷精度が向上することは明らかである。そのため、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液で５μｍ以上２５μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の厚さだけエッチングして形成されたシリコンウエハ１を用いた場合には、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができる。
シリコンウエハ１の表面に形成されたファセット６２の９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さ０．１μｍ以上１０μｍ以下のファセット６２であることが好ましい。この場合には、シリコンウエハ１の表面がさらになだらかになって良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができる傾向が大きくなる。
＜半導体装置の製造方法＞
以下、図１１〜図２０を参照して、本発明の半導体装置の製造方法の一例である実施の形態の裏面電極型太陽電池セルの製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）の模式的断面図および図１１（ｂ）の模式的平面図に示すように、上記のエッチングにより幅広のファセット６２を有するように作製されたｎ型またはｐ型のシリコンウエハ１の受光面側の表面（受光面）の全面にマスキングペースト２を設置するとともにシリコンウエハ１の裏面側の表面（裏面）に開口部１４を設けるようにしてマスキングペースト２を帯状に設置する。なお、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。また、上記のエッチングは、水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下、好ましくは２４質量％以上３２質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液を用いて片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の厚さだけエッチングすることにより行なわれており、当該エッチングはシリコンウエハ１の受光面および裏面のそれぞれに対して行なわれている。
マスキングペースト２としては、たとえば、溶剤、増粘剤、ならびに酸化シリコン前駆体および／または酸化チタン前駆体を含むものなどを用いることができる。また、マスキングペースト２としては、増粘剤を含まないものも用いることができる。
溶剤としては、たとえば、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、オクタンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルを単独でまたは２種以上併用して用いることができる。
増粘剤としては、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンまたは双方の混合物を用いることが望ましいが、様々な品質および特性のベントナイト、様々な極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロジー添加剤、ニトロセルロースおよびその他のセルロース化合物、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、高分散性非晶質ケイ酸（Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標））、ポリビニルブチラール（Ｍｏｗｉｔａｌ（登録商標））、ナトリウムカルボキシメチルセルロース（ｖｉｖｉｓｔａｒ）、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ｅｕｒｅｌｏｎ（登録商標））、有機ヒマシ油誘導体（Ｔｈｉｘｉｎ Ｒ（登録商標））、ジアミド・ワックス（Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ ｐｌｕｓ（登録商標））、膨潤ポリアクリル酸塩（Ｒｈｅｏｌａｔｅ（登録商標））、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを用いることもできる。
酸化シリコン前駆体としては、たとえば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）のような一般式Ｒ1’nＳｉ（ＯＲ1）4-n（Ｒ1’はメチル、エチルまたはフェニルを示し、Ｒ1はメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピルを示し、ｎは０、１または２を示す。）で示される物質を用いることができる。
酸化チタン前駆体には、たとえば、Ｔｉ（ＯＨ）4のほか、ＴＰＴ（テトライソプロポキシチタン）のようなＲ2’nＴｉ（ＯＲ2）4-nで示される物質（Ｒ2’はメチル、エチルまたはフェニルを示し、Ｒ2はメチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピルを示し、ｎは０、１または２を示す。）であり、その他、ＴｉＣｌ4、ＴｉＦ4およびＴｉＯＳＯ4なども含まれる。
増粘剤を用いる場合には、増粘剤としては、たとえば、ヒマシ油、ベントナイト、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドン、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、非晶質ケイ酸、ポリビニルブチラール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリアミド樹脂、有機ヒマシ油誘導体、ジアミド・ワックス、膨潤ポリアクリル酸塩、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを単独でまたは２種以上を併用して用いることができる。
マスキングペースト２の設置方法は、特に限定されず、たとえば従来から公知の塗布方法などを用いることができる。
その後、シリコンウエハ１の受光面および裏面にそれぞれ設置されたマスキングペースト２を乾燥させる。
マスキングペースト２の乾燥方法としては、たとえばマスキングペースト２の設置後のシリコンウエハ１をオーブン内に設置し、たとえば３００℃程度の温度でたとえば数十分間の時間マスキングペースト２を加熱することにより行なうことができる。
そして、上記のようにして乾燥させた後のマスキングペースト２を焼成することによって、マスキングペースト２を固化させる。マスキングペースト２の焼成は、たとえば８００℃以上１０００℃以下の温度でたとえば１０分間以上６０分間以下の時間マスキングペースト２を加熱することにより行なうことができる。
次に、図１２（ａ）の模式的断面図および図１２（ｂ）の模式的平面図に示すように、ｎ型ドーパント含有ガス４を流すことによって、シリコンウエハ１の裏面側の開口部１４から露出しているシリコンウエハ１の裏面にｎ型ドーパントを拡散させてｎ型ドーパント拡散領域３を帯状に形成する。なお、ｎ型ドーパント含有ガス４としては、たとえばｎ型ドーパントであるリンを含むＰＯＣｌ3などを用いることができる。また、ｎ型ドーパント拡散領域３は、シリコンウエハ１よりもｎ型ドーパント濃度が高い領域である。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
その後、シリコンウエハ１の受光面および裏面のそれぞれのマスキングペースト２を一旦すべて除去する。マスキングペースト２の除去は、たとえば、マスキングペースト２が設置されたシリコンウエハ１をフッ酸水溶液中に浸漬させることなどにより行なうことができる。
次に、図１３（ａ）の模式的断面図および図１３（ｂ）の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ１の受光面側の表面（受光面）の全面にマスキングペースト２を設置するとともに、シリコンウエハ１の裏面側の表面（裏面）に開口部１５を設けるようにしてマスキングペースト２を設置する。開口部１５は開口部１４とは異なる箇所に形成される。なお、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
そして、シリコンウエハ１の受光面および裏面にそれぞれ塗布されたマスキングペースト２を乾燥させた後に、マスキングペースト２を焼成することによって、マスキングペースト２を固化させる。
次に、図１４（ａ）の模式的断面図および図１４（ｂ）の模式的平面図に示すように、ｐ型ドーパント含有ガス６を流すことによって、シリコンウエハ１の裏面側の開口部１５から露出しているシリコンウエハ１の裏面にｐ型ドーパントを拡散させてｐ型ドーパント拡散領域５を帯状に形成する。なお、ｐ型ドーパント含有ガス６としては、たとえばｐ型ドーパントであるボロンを含むＢＢｒ3などを用いることができる。また、ｐ型ドーパント拡散領域５は、シリコンウエハ１よりもｐ型ドーパント濃度が高い領域である。また、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
次に、図１５（ａ）の模式的断面図および図１５（ｂ）の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ１の受光面および裏面のそれぞれのマスキングペースト２をすべて除去する。これにより、シリコンウエハ１の受光面全面および裏面全面が露出して、帯状のｎ型ドーパント拡散領域３および帯状のｐ型ドーパント拡散領域５をそれぞれ露出させることができる。なお、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
次に、図１６（ａ）の模式的断面図および図１６（ｂ）の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ１の裏面上にパッシベーション膜７を形成する。パッシベーション膜７としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。パッシベーション膜７は、たとえば、プラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
次に、図１７（ａ）の模式的断面図および図１７（ｂ）の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ１のパッシベーション膜７が形成されている側と反対側となる受光面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造８を形成する。テクスチャ構造８を形成するためのテクスチャエッチングは、シリコンウエハ１の裏面に形成されたパッシベーション膜７をエッチングマスクとして用いることによって行なうことができる。なお、テクスチャエッチングは、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば７０℃以上８０℃以下に加熱したエッチング液を用いてシリコンウエハ１の受光面をエッチングすることによって行なうことができる。
次に、図１８（ａ）の模式的断面図および図１８（ｂ）の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ１のテクスチャ構造８上に反射防止膜９を形成する。反射防止膜９としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。反射防止膜９は、たとえば、プラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
次に、図１９（ａ）の模式的断面図および図１９（ｂ）の模式的平面図に示すように、パッシベーション膜７の一部を除去することによってコンタクトホール１０およびコンタクトホール１１を形成して、コンタクトホール１０からｎ型ドーパント拡散領域３の一部を露出させるとともに、コンタクトホール１１からｐ型ドーパント拡散領域５の一部を露出させる。なお、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）をシリコンウエハ１の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
コンタクトホール１０，１１は、たとえば、パッシベーション膜７上にフォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１０，１１のそれぞれの形成箇所に対応する部分に開口部を有するレジストパターンを形成した後に、レジストパターンの開口部からパッシベーション膜７をエッチングにより除去する方法などにより形成することができる。
次に、図２０（ａ）の模式的断面図および図２０（ｂ）の模式的平面図に示すように、コンタクトホール１０を通してｎ型ドーパント拡散領域３に電気的に接続されるｎ型用電極１２を形成するとともに、コンタクトホール１１を通してｐ型ドーパント拡散領域５に電気的に接続されるｐ型用電極１３を形成する。ここで、ｎ型用電極１２およびｐ型用電極１３としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。以上により、裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。
＜半導体装置＞
以上のように作製された裏面電極型太陽電池セルにおいては、図２０（ａ）に示すように、幅広のファセット６２を有するシリコンウエハ１のなだらかな裏面にｎ型用電極１２およびｐ型用電極１３がそれぞれ形成されており、シリコンウエハ１の裏面と、ｎ型用電極１２およびｐ型用電極１３のそれぞれとの接触面積を増加させることができるため、シリコンウエハ１と電極（ｎ型用電極１２，ｐ型用電極１３）との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減することができる。また、シリコンウエハ１の裏面の凹凸に起因してマスキングペースト２の印刷パターンが乱れることが少ないため、マスキングペースト２の印刷精度を向上させることができる。さらには、従来よりもエッチング量が抑えられてシリコンウエハ１が形成されているため、シリコンウエハ１の機械的強度および裏面電極型太陽電池セルの変換効率の低下を抑えることができる。そのため、上記のようにして作製された裏面電極型太陽電池セルにおいては、良好な特性を有する裏面電極型太陽電池セルを安定して製造することができる。
また、本発明は、裏面電極型太陽電池セルに適用することに限定されるものではなく、あらゆる構成の半導体装置に適用することもできる。
＜シリコンウエハの作製と評価＞
まず、チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットを、往復走行を行なっているワイヤソー（図２１の拡大写真に示す形状を有する）に押し付けて切断した。これにより、１辺がそれぞれ１２６ｍｍの擬似正方形状の受光面および裏面を有するとともに厚さが２００μｍの板状のｎ型単結晶シリコンを複数枚形成した。ここで、図２１に示されるワイヤソーは、断面直径１２０μｍのピアノ線の外周面にめっきされたニッケルで粒径３０μｍ以下のダイヤモンド砥粒を固着して作製したものを用いた。
図２２に上記のワイヤソーによる切断後のｎ型単結晶シリコンの表面の一例の顕微鏡写真を示す。図２２に示すように、ｎ型単結晶シリコンの表面にはワイヤソーの走行方向に沿って形成された溝状の砥粒痕（図２２の縦筋）が形成されていることが確認された。
次に、上記のようにして形成したｎ型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が３０質量％の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が１３μｍ（両方の表面のエッチング量を合わせて２６μｍ、エッチング後のｎ型単結晶シリコンの厚みが１７４μｍ）となるようにエッチングした。これにより、表面のスライスダメージが除去されるとともに、表面に幅広のファセットを有するシリコンウエハ（以下、「実施例のシリコンウエハ」という。）が形成された。
図２３（ａ）に、上記のようにして作製された実施例のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真を示し、図２３（ｂ）に図２３（ａ）の実施例のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示す。図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示すように、実施例のシリコンウエハの表面はなだらかであることが確認された。また、実施例のシリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％が、幅２０μｍ以上６０μｍ以下であって、深さ０．１μｍ以上１０μｍ以下のファセットであった。
また、比較として、厚さが２３４μｍの板状のｎ型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が４８質量％の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が３０μｍ（両方の表面のエッチング量を合わせて６０μｍ、エッチング後のｎ型単結晶シリコンの厚みが１７４μｍ）となるようにエッチングしたこと以外は実施例と同様にしてシリコンウエハ（以下、「比較例１のシリコンウエハ」という。）を作製するとともに、ｎ型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が１８質量％の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が１３μｍとなるようにエッチングしたこと以外は実施例と同様にしてシリコンウエハ（以下、「比較例２のシリコンウエハ」という。）をそれぞれ作製した。図２４（ａ）および図２５（ａ）に、それぞれ、比較例１のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真および比較例２のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真を示す。また、図２４（ｂ）に、図２４（ａ）の比較例１のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示し、図２５（ｂ）に、図２５（ａ）の比較例２のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示す。
図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示すように、比較例１のシリコンウエハの表面は、実施例のシリコンウエハの表面と比べてなだらかではないことが確認された。また、図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、比較例２のシリコンウエハの表面にはピラミッド状の突起物（図２５（ａ）に示す黒い斑点）が確認された。
なお、水酸化ナトリウム濃度をそれぞれ２０質量％、２４質量％、３２質量％および３５質量％としたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面についても実施例のシリコンウエハと同様の表面を有することが確認された。
また、片側の表面のエッチング量をそれぞれ５μｍ、１５μｍ、２０μｍおよび２５μｍとしたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面については、水酸化ナトリウム濃度が４８質量％の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量をそれぞれ５μｍ、１５μｍ、２０μｍおよび２５μｍとしたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面と比較して、同じエッチング量にてそれぞれファセットサイズが大きくなっていることを確認した。
＜裏面電極型太陽電池セルの作製と評価＞
実施例のシリコンウエハ、比較例１のシリコンウエハおよび比較例２のシリコンウエハを用いて、それぞれ、実施例の裏面電極型太陽電池セル、比較例１の裏面電極型太陽電池セルおよび比較例２の裏面電極型太陽電池セルを作製した。
具体的には、まず、実施例のシリコンウエハ、比較例１のシリコンウエハおよび比較例２のシリコンウエハのそれぞれの一方の表面全面にマスキングペーストを印刷するとともに、その反対側の表面に開口部を複数有するように帯状のマスキングペーストを印刷した。
次に、マスキングペーストの印刷後のそれぞれのシリコンウエハをオーブン内に設置して加熱することによりマスキングペーストを乾燥させた。
次に、上記のようにして乾燥させた後のマスキングペーストを加熱して焼成することによってマスキングペーストを固化させた。
次に、マスキングペーストを固化させた後のそれぞれのシリコンウエハにＰＯＣｌ3を流すことによって、それぞれのシリコンウエハの上記開口部にリンを拡散させてｎ型ドーパント拡散領域を形成した。
次に、それぞれのシリコンウエハをフッ酸水溶液中に浸漬させることによりそれぞれのシリコンウエハのマスキングペーストをすべて除去した。
次に、それぞれのシリコンウエハのｎ型ドーパント拡散領域形成側の表面にｎ型ドーパント拡散領域と平行な帯状に露出してなる開口部を複数有するようにマスキングペーストを印刷した。ここで、マスキングペーストは、ｎ型ドーパント拡散領域とは異なる領域が開口部から露出するように印刷された。
また、それぞれのシリコンウエハのｎ型ドーパント拡散領域形成側とは反対側の表面全面にもマスキングペーストを設置した。
そして、それぞれのシリコンウエハをオーブン内に設置して加熱することによりマスキングペーストを乾燥させ、その後、マスキングペーストを加熱して焼成することによってマスキングペーストを固化させた。
次に、それぞれのシリコンウエハにＢＢｒ3を流すことによって、それぞれのシリコンウエハの上記開口部にボロンを拡散させてｐ型ドーパント拡散領域を形成した。
次に、それぞれのシリコンウエハをフッ酸水溶液中に浸漬させることによりそれぞれのシリコンウエハのマスキングペーストをすべて除去した。
次に、それぞれのシリコンウエハのｎ型ドーパント拡散領域およびｐ型ドーパント拡散領域の形成側の表面全面にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜を形成した。
次に、それぞれのシリコンウエハのパッシベーション膜形成側とは反対側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造を形成した。ここで、テクスチャエッチングは、水酸化ナトリウム濃度が３体積％の水酸化ナトリウム水溶液にイソプロピルアルコールを添加した７０℃〜８０℃のエッチング液を用いて行なった。
次に、それぞれのシリコンウエハのテクスチャ構造上にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなる反射防止膜を形成した。
次に、それぞれのシリコンウエハのパッシベーション膜の一部を帯状に除去することによって、コンタクトホールを形成し、ｎ型ドーパント拡散領域およびｐ型ドーパント拡散領域のそれぞれの一部を露出させた。
その後、それぞれのシリコンウエハのコンタクトホールを埋めるようにして市販の銀ペーストを塗布し、乾燥させ、加熱することによって銀ペーストを焼成し、ｎ型ドーパント拡散領域およびｐ型ドーパント拡散領域にそれぞれ接する銀電極を形成した。以上により、実施例、比較例１および比較例２のシリコンウエハから、それぞれ、実施例、比較例１および比較例２の裏面電極型太陽電池セルが作製された。
そして、実施例、比較例１および比較例２のそれぞれの裏面電極型太陽電池セルに、ソーラシミュレータを用いて擬似太陽光を照射し、電流−電圧（ＩＶ）特性を測定して、短絡電流密度、開放電圧、Ｆ．Ｆ．（Fill Factor）および変換効率を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１においては、実施例の裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度、開放電圧、Ｆ．Ｆ．および変換効率の値をそれぞれ１００としたときの比較例１および比較例２の裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度、開放電圧、Ｆ．Ｆ．および変換効率の値がそれぞれ相対値で表わされている。
表１に示すように、実施例の裏面電極型太陽電池セルは、比較例１の裏面電極型太陽電池セルと比べて、片側の表面のエッチング量を半分程度にしてシリコンウエハを作製した場合でも、同等程度の良好な特性を安定して得ることができることが確認された。
また、表１に示すように、実施例の裏面電極型太陽電池セルは、比較例２の裏面電極型太陽電池セルと比べて、良好な特性を安定して得ることができることが確認された。
これは、実施例の裏面電極型太陽電池セルにおいては、シリコンウエハのなだらかな表面が少ないエッチング量で実現され、そのなだらかな表面に銀電極が形成されたことにより、シリコンウエハの表面と銀電極との接触面積が増加して、シリコンウエハの表面と銀電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と銀電極との界面でのキャリアの再結合を低減できたこと、また、シリコンウエハの裏面の凹凸に起因してマスキングペーストの印刷パターンの乱れが低減され、マスキングペーストの印刷精度を向上させることができたためと考えられる。
本発明は、シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に利用することができ、特に裏面電極型太陽電池セル用のシリコンウエハとその製造、裏面電極型太陽電池セルとその製造に好適に利用することができる。
１，１０１ 半導体基板、１ａ スライスダメージ、２，１０２ マスキングペースト、３，１０３ ｎ型ドーパント拡散領域、４，１０４ ｎ型ドーパント含有ガス、５，１０５ ｐ型ドーパント拡散領域、６，１０６ ｐ型ドーパント含有ガス、７，１０７ パッシベーション膜、８，１０８ テクスチャ構造、９，１０９ 反射防止膜、１０，１１ コンタクトホール、１２，１１２ ｎ型用電極、１３，１１３ ｐ型用電極、１４，１５，１１４，１１５ 開口部、５０ 半導体結晶インゴット、５１，５２ ガイドローラ、５３ ワイヤソー、５３ａ 芯線、５３ｂ 砥粒、５４，５５ 矢印、６１ ソーマーク、６２，６３，６４ ファセット、６５ 突起物。

Claims (7)

  1. チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して得られた結晶シリコンの表面を前記結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下だけエッチングすることにより得られたシリコンウエハであって、
    表面に１０μｍ以上１５０μｍ以下の幅のファセットを有し、
    前記シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下である、シリコンウエハ。
  2. 前記ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものである、請求項１に記載のシリコンウエハ。
  3. 請求項１または２に記載のシリコンウエハと、
    前記シリコンウエハの前記ファセットを有する前記表面に設けられた電極と、を備えた、半導体装置。
  4. チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して結晶シリコンを形成する工程と、
    前記結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングする工程と、を含み、
    前記エッチングする工程における前記結晶シリコンのエッチング量は、前記結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下であるシリコンウエハの製造方法であって、
    前記シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下である、シリコンウエハの製造方法。
  5. 前記ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものである、請求項４に記載のシリコンウエハの製造方法。
  6. チョクラルスキー法によって形成したｎ型単結晶シリコンインゴットをワイヤソーで切断して結晶シリコンを形成する工程と、
    前記結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が２０質量％以上３５質量％以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングすることによって、表面に１０μｍ以上１５０μｍ以下の幅のファセットを有するシリコンウエハを形成する工程と、
    前記ファセットを有する前記シリコンウエハの前記表面に電極を形成する工程と、を含み、
    前記シリコンウエハを形成する工程における前記結晶シリコンのエッチング量は、前記結晶シリコンの片側の表面につき５μｍ以上２５μｍ以下であって、
    前記シリコンウエハの表面に形成されたファセットの９０％以上が、幅１０μｍ以上１５０μｍ以下であって、深さが０．１μｍ以上１０μｍ以下である、半導体装置の製造方法。
  7. 前記ワイヤソーは、ピアノ線の外周面にダイヤモンド砥粒を固着したものである、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
JP2010140655A 2010-06-21 2010-06-21 シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 Active JP5636760B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010140655A JP5636760B2 (ja) 2010-06-21 2010-06-21 シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法
EP11798046.6A EP2584611A1 (en) 2010-06-21 2011-06-16 Silicon wafer, semiconductor device, silicon wafer production method and semiconductor device production method
CN201180030664.7A CN102947948B (zh) 2010-06-21 2011-06-16 硅晶片、半导体装置、硅晶片的制造方法以及半导体装置的制造方法
US13/805,834 US20130098439A1 (en) 2010-06-21 2011-06-16 Silicon wafer, semiconductor device, method for producing silicon wafer, and method for producing semiconductor device
PCT/JP2011/063818 WO2011162161A1 (ja) 2010-06-21 2011-06-16 シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法
TW100121682A TW201216350A (en) 2010-06-21 2011-06-21 Silicon wafer, semiconductor device, silicon wafer production method and semiconductor device production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010140655A JP5636760B2 (ja) 2010-06-21 2010-06-21 シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012004489A JP2012004489A (ja) 2012-01-05
JP5636760B2 true JP5636760B2 (ja) 2014-12-10

Family

ID=45371351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010140655A Active JP5636760B2 (ja) 2010-06-21 2010-06-21 シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130098439A1 (ja)
EP (1) EP2584611A1 (ja)
JP (1) JP5636760B2 (ja)
CN (1) CN102947948B (ja)
TW (1) TW201216350A (ja)
WO (1) WO2011162161A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103000807B (zh) * 2012-12-12 2015-06-03 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 钛-锑-碲相变材料沉积方法及相变存储单元的制备方法
JP2015185587A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子の製造方法
CN105666714B (zh) * 2016-02-26 2017-06-16 常州高特新材料有限公司 一种水性金刚线硅锭开方液及其应用
US11631779B2 (en) 2016-11-07 2023-04-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0729189A1 (en) * 1995-02-21 1996-08-28 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method of preparing solar cells and products obtained thereof
JP3722326B2 (ja) * 1996-12-20 2005-11-30 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP3838911B2 (ja) * 2001-12-25 2006-10-25 京セラ株式会社 太陽電池素子の製造方法
JP2007049079A (ja) 2005-08-12 2007-02-22 Sharp Corp マスキングペースト、その製造方法およびマスキングペーストを用いた太陽電池の製造方法
US8288645B2 (en) * 2009-03-17 2012-10-16 Sharp Laboratories Of America, Inc. Single heterojunction back contact solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
TW201216350A (en) 2012-04-16
WO2011162161A1 (ja) 2011-12-29
US20130098439A1 (en) 2013-04-25
JP2012004489A (ja) 2012-01-05
EP2584611A1 (en) 2013-04-24
CN102947948B (zh) 2016-03-23
CN102947948A (zh) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013002060A1 (ja) 太陽電池用ウエハ、太陽電池およびその製造方法
WO2010101054A1 (ja) 半導体装置の製造方法
Kulakci et al. Application of Si nanowires fabricated by metal-assisted etching to crystalline Si solar cells
WO2013002061A1 (ja) 太陽電池用ウエハ、太陽電池およびその製造方法
JP5636760B2 (ja) シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法
TW201405854A (zh) 太陽電池晶胞的製造方法
JP6144778B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP4831709B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2008244282A (ja) 光電変換素子およびその製造方法
JP5221738B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5957835B2 (ja) 太陽電池用ウェーハの製造方法、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法
JP2015122347A (ja) 太陽電池およびその製造方法、太陽電池モジュール
US8835210B2 (en) Manufacturing method for solar cell
JP2017509153A (ja) 太陽電池の受光面のパッシベーション
JP6139466B2 (ja) 太陽電池の製造方法
JP2013004721A (ja) 太陽電池用ウェーハの製造方法、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法
JP2014154619A (ja) 光電変換素子の製造方法
JP5170701B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2011018748A (ja) 太陽電池セルの製造方法
JP2016009803A (ja) 太陽電池の製造方法および太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140425

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: 20140924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5636760

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150