JP6077907B2 - Diffusion agent composition and method for forming impurity diffusion layer - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板に不純物拡散層を形成するための拡散剤組成物、および不純物拡散層の形成方法に関する。 The present invention relates to a diffusing agent composition for forming an impurity diffusion layer in a semiconductor substrate and a method for forming the impurity diffusion layer.
従来、太陽電池の製造において、半導体基板中に、たとえばN型の不純物拡散層を形成する場合には、N型の不純物拡散成分を含む拡散剤を半導体基板表面に塗布された拡散剤からN型の不純物拡散成分を拡散させて、N型不純物拡散層を形成していた。具体的には、まず、半導体基板表面に熱酸化膜を形成し、続いてフォトリソグラフィ法により所定のパターンを有するレジストを熱酸化膜上に積層し、当該レジストをマスクとして酸またはアルカリによりレジストでマスクされていない熱酸化膜部分をエッチングし、レジストを剥離して熱酸化膜のマスクを形成する。そしてN型の不純物拡散成分を含む拡散剤を塗布してマスクが開口している部分に拡散組成物膜が形成される。その部分を高温により拡散させてN型不純物拡散層を形成している。 Conventionally, in the manufacture of solar cells, when an N-type impurity diffusion layer is formed in a semiconductor substrate, for example, a diffusing agent containing an N-type impurity diffusing component is changed from the diffusing agent applied to the surface of the semiconductor substrate to the N-type. The N-type impurity diffusion layer was formed by diffusing the impurity diffusion component. Specifically, first, a thermal oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and then a resist having a predetermined pattern is stacked on the thermal oxide film by photolithography, and the resist is used as a mask with an acid or an alkali. The portion of the thermal oxide film that is not masked is etched, and the resist is removed to form a mask of the thermal oxide film. Then, a diffusing agent containing an N-type impurity diffusing component is applied to form a diffusion composition film in a portion where the mask is open. The portion is diffused at a high temperature to form an N-type impurity diffusion layer.
従来の塗布(印刷)型の拡散剤組成物は、通常、不純物拡散成分とバインダー、希釈溶剤とが独立して存在している。従来使用されていた不純物拡散成分は比較的低分子であるため、熱により容易に昇華する。そのため熱拡散工程において非塗布(印刷)部分に不純物拡散成分が飛散し、余計な不純物拡散が起こっていた。特に、近年の高効率太陽電池ではバックコンタクト型を採用される場合が多いため、P層とN層との間のコンタミネーションを極力避ける必要性が高まっており、熱処理により不純物拡散成分が非塗布(印刷)部分に飛散することを抑制する技術が重要となっている。 In conventional coating (printing) type diffusing agent compositions, an impurity diffusing component, a binder, and a diluting solvent are usually present independently. Conventionally used impurity diffusion components are relatively low molecules, and therefore easily sublimate due to heat. Therefore, in the thermal diffusion process, impurity diffusion components are scattered in the non-coated (printed) portion, and extra impurity diffusion occurs. In particular, since high-efficiency solar cells in recent years often employ a back contact type, there is an increasing need to avoid contamination between the P layer and the N layer as much as possible, and impurity diffusion components are not applied by heat treatment. Technology that suppresses scattering in the (printing) part is important.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散剤組成物を基板に塗布や印刷により形成した後に熱処理を実施したときに当該拡散剤組成物に含まれる不純物拡散成分が塗布部分から非塗布部分に飛散することを抑制することができる技術の提供にある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to provide an impurity diffusion component contained in the diffusing agent composition when the diffusing agent composition is formed on the substrate by coating or printing and then heat treatment is performed. It exists in provision of the technique which can suppress scattering from an application part to a non-application part.
本発明のある態様は、半導体基板への不純物拡散成分の形成に用いられる拡散剤組成物であって、−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは0または1]とを有し、
前記−O−Si−O−結合が下記式で表される2〜3官能性基を有する結合である。
The —O—Si—O— bond is a bond having 2 to 3 functional groups represented by the following formula.
上記態様の拡散剤組成物は下記式で表される骨格を有してもよい。
本発明の他の態様は、不純物拡散層の形成方法である。当該不純物拡散層の形成方法は、半導体基板に、上述したいずれかの態様の拡散剤組成物を塗布してパターンを形成するパターン形成工程と、前記拡散剤組成物中のリン原子を前記半導体基板に拡散させる拡散工程と、を含むことを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a method for forming an impurity diffusion layer. The impurity diffusion layer forming method includes a pattern forming step of applying a diffusing agent composition according to any one of the above-described aspects to a semiconductor substrate to form a pattern, and phosphorus atoms in the diffusing agent composition are transferred to the semiconductor substrate. And a diffusion step of diffusing into the substrate.
本発明のさらに他の態様は、太陽電池である。当該太陽電池は、半導体基板と上述した態様の不純物拡散層の形成方法で形成された不純物拡散層とを含む。 Yet another embodiment of the present invention is a solar cell. The solar cell includes a semiconductor substrate and an impurity diffusion layer formed by the impurity diffusion layer formation method of the above-described embodiment.
本発明によれば、拡散剤組成物を基板に塗布した後に熱処理を実施したときに不純物拡散成分が塗布部分から非塗布部分に飛散することを抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when heat processing is implemented after apply | coating a diffusing agent composition to a board | substrate, it can suppress that an impurity diffusion component disperses from an application part to a non-application part.
実施の形態に係る拡散剤組成物は、半導体基板への不純物拡散成分の形成に好適に用いられる。当該半導体基板の用途として、太陽電池が好適である。 The diffusing agent composition according to the embodiment is suitably used for forming an impurity diffusing component in a semiconductor substrate. A solar cell is suitable for the use of the semiconductor substrate.
実施の形態に係る拡散剤組成物は、−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは0または1]とを有し、上記−O−Si−O−結合は下記式で表される2〜3官能性基を有する結合である。つまり、実施の形態に係る拡散剤組成物は、不純物拡散成分が、被膜または被膜パターン形成のためのバインダー成分としての機能も兼ね備えており、拡散制御性を高めることができる。また、2〜3官能性基を有することにより、不純物拡散成分にバインダー成分としての機能を付与(高分子量化)した場合にも不純物拡散成分の安定性が良好になる。以下、−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは0または1]とを有し、上記−O−Si−O−結合は下記式で表される2〜3官能性基を有する結合である化合物について、不純物拡散成分(A)(以下(A)成分ということがある)として説明する。
アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
The alkyl group may be linear, branched or cyclic.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decanyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。 The branched alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
環状のアルキル基としては、炭素数3〜20が好ましく、炭素数3〜12がより好ましく、多環式でもよく、単環式でもよい。単環式の環状のアルキル基としては、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であり、具体的にはシクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等から1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。多環式の環状のアルキル基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基であり、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等から1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。 The cyclic alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12 carbon atoms, and may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alkyl group is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a monocycloalkane, specifically, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane or the like. Is mentioned. The polycyclic cyclic alkyl group is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane, specifically one or more from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, etc. And a group in which a hydrogen atom is removed.
アルコキシ基としては、炭素数1〜20であることが好ましく、アルコキシ基におけるアルキル基の部分は直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよく、上記アルキル基と同様のものが挙げられる。 As an alkoxy group, it is preferable that it is C1-C20, and the part of the alkyl group in an alkoxy group may be linear, branched or cyclic, and the same thing as the said alkyl group is mentioned.
アリール基は芳香族炭化水素基であり、炭素数6〜20が好ましく、例えばベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環から1個以上の水素原子を除いた基;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環から1個以上の水素原子を除いた基;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。 The aryl group is an aromatic hydrocarbon group, preferably having 6 to 20 carbon atoms, for example, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from an aromatic hydrocarbon ring such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, phenanthrene; And a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from an aromatic heterocycle in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring is substituted with a heteroatom. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
アルケニル基は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5がより好ましい。直鎖状のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基としては、例えば、1−メチルプロペニル基、2−メチルプロペニル基などが挙げられる。
上記アルキル基、アリール基、アルケニル基はそれぞれ置換基を有していてもよく、当該置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基もしくはアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数2〜5のアルケニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ハロゲン原子、炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基等が挙げられる。
The alkenyl group may be linear or branched, and preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. Examples of the linear alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), and a butynyl group. Examples of the branched alkenyl group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
The alkyl group, aryl group, and alkenyl group each may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a carbon number. Examples thereof include 2 to 5 alkenyl groups, acryloyl groups, methacryloyl groups, acryloyloxy groups, methacryloyloxy groups, halogen atoms, halogenated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups and amino groups.
実施の形態に係る拡散剤組成物における上記−O−Si−O−結合は2官能性基を有する結合であることが好ましい。2官能性基を有することで(A)成分の安定性が向上し、経時的な分子量の増大を抑制することができる。 The -O-Si-O- bond in the diffusing agent composition according to the embodiment is preferably a bond having a bifunctional group. By having a bifunctional group, the stability of the component (A) is improved, and an increase in molecular weight over time can be suppressed.
また−P(=O)n−結合において、nは1であることが好ましい。後述の製造方法における、2官能もしくは3官能のクロロシラン系化合物もしくはシラン化合物との反応に用いるものとして、リン酸骨格を有する化合物であるが、亜リン酸骨格を有する化合物よりも反応の進行が容易と考えられるためである。 In the —P (═O) n— bond, n is preferably 1. Although it is a compound having a phosphoric acid skeleton as used for the reaction with a bifunctional or trifunctional chlorosilane compound or a silane compound in the production method described later, the reaction proceeds more easily than a compound having a phosphorous acid skeleton. It is because it is considered.
不純物拡散成分(A)における−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合とを含む骨格(以下、Si−O−P骨格と記載する場合がある)として、下記式で表される骨格が挙げられる。
上記式中におけるXについて、少なくとも1つのXは上述したRである。不純物拡散成分(A)は、Xが2つともRである骨格を有していることが好ましく、不純物拡散成分(A)全体のうち、50〜100モル%有していることがより好ましい。Xが2つともRである骨格の(A)全体における割合が高いほど、耐湿性が向上し、不純物拡散成分(A)の安定性が向上する。 Regarding X in the above formula, at least one X is R described above. The impurity diffusion component (A) preferably has a skeleton in which both X are R, and more preferably 50 to 100 mol% of the entire impurity diffusion component (A). The higher the ratio of the skeleton in which both X is R to the whole (A), the higher the moisture resistance and the more stable the impurity diffusion component (A).
実施の形態に係る拡散剤組成物における不純物拡散成分(A)の重量平均分子量は、350〜5000が好ましく、350〜3000がより好ましく、400〜2000がさらに好ましい。拡散剤組成物の重量平均分子量が上記範囲となることで、拡散コントラスト、塗布性もしくは印刷性、または溶剤溶解性が向上する。なお350より小さいと、拡散コントラストが低下し、5000より大きいと、塗布性または印刷性が不良となる。 350-5000 are preferable, as for the weight average molecular weight of the impurity diffusion component (A) in the diffusing agent composition which concerns on embodiment, 350-3000 are more preferable, and 400-2000 are more preferable. When the weight average molecular weight of the diffusing agent composition falls within the above range, diffusion contrast, coatability or printability, or solvent solubility is improved. If it is smaller than 350, the diffusion contrast is lowered, and if it is larger than 5000, the coatability or printability becomes poor.
不純物拡散成分(A)は、例えば、NEW GLASS Vol.22 No.2 2007(p15〜20)、Journal of the Ceramic Society of Japan 111[3]2003(p171−175)、Journal of Non-crystalline Solids 306(2002)292-299、 特開2006−205725公報等に記載の製造方法を参考にすればよく、例えばジフェニルジクロロシラン等の2官能クロロシラン系化合物または3官能クロロシラン系化合物とリン酸等とを、不活性ガスの雰囲気中で反応させることにより、得ることができる。反応時の温度を調節することで、重量平均分子量を適宜設定することができる。 The impurity diffusion component (A) is, for example, NEW GLASS Vol. No. 22 2 2007 (p15-20), Journal of the Ceramic Society of Japan 111 [3] 2003 (p171-175), Journal of Non-crystalline Solids 306 (2002) 292-299, JP 2006-205725 A, etc. The production method may be referred to. For example, it can be obtained by reacting a bifunctional chlorosilane compound such as diphenyldichlorosilane or a trifunctional chlorosilane compound with phosphoric acid or the like in an inert gas atmosphere. The weight average molecular weight can be appropriately set by adjusting the temperature during the reaction.
また原料のクロロシラン系化合物の代わりに、例えば下記一般式(3)〜(4)の2〜3官能のシラン化合物等を用いてもよい。また適宜、下記一般式(5)の4官能のアルコキシシラン化合物を用いてもよい。これらのシラン化合物を用いた場合は、副生成物としての塩化水素が発生しないため好ましい。
R31Si(OR32)e(OR33)f(OR34)g (3)
R41R42Si(OR43)h(OR44)i (4)
Si(OR21)a(OR22)b(OR23)c(OR24)d (5)
[一般式(3)中、R31は、水素原子又は有機基を表す。R32、R33及びR34は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、アリール基を表す。e、f及びgは、0≦e≦3、0≦f≦3、0≦g≦3であって、かつe+f+g=3の条件を満たす整数である。]
[一般式(4)中、R41及びR42は、水素原子又は有機基を表す。R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、アリール基を表す。h及びiは、0≦h≦2、0≦i≦2であって、かつh+i=2の条件を満たす整数である。]
[一般式(5)中、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、アリール基を表す。a、b、c及びdは、0≦a≦4、0≦b≦4、0≦c≦4、0≦d≦4であって、かつa+b+c+d=4の条件を満たす整数である。]
Moreover, instead of the raw material chlorosilane compound, for example, a bifunctional or trifunctional silane compound represented by the following general formulas (3) to (4) may be used. Moreover, you may use the tetrafunctional alkoxysilane compound of following General formula (5) suitably. When these silane compounds are used, hydrogen chloride is not generated as a by-product, which is preferable.
R 31 Si (OR 32 ) e (OR 33 ) f (OR 34 ) g (3)
R 41 R 42 Si (OR 43 ) h (OR 44 ) i (4)
Si (OR 21 ) a (OR 22 ) b (OR 23 ) c (OR 24 ) d (5)
[In General Formula (3), R 31 represents a hydrogen atom or an organic group. R 32 , R 33 and R 34 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group. e, f, and g are integers that satisfy 0 ≦ e ≦ 3, 0 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, and satisfy the condition of e + f + g = 3. ]
[In General Formula (4), R41 and R42 represent a hydrogen atom or an organic group. R 43 and R 44 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group. h and i are integers satisfying 0 ≦ h ≦ 2, 0 ≦ i ≦ 2 and satisfying the condition of h + i = 2. ]
[In General Formula (5), R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group. a, b, c and d are integers satisfying the condition of 0 ≦ a ≦ 4, 0 ≦ b ≦ 4, 0 ≦ c ≦ 4, 0 ≦ d ≦ 4 and a + b + c + d = 4. ]
上記一般式(3)〜(4)中、有機基は前記Rの有機基と同様であり、置換基を有していても良いアルキル基、アリール基、アルケニル基であることが好ましい。上記一般式(3)〜(5)中、アルキル基及びアリール基については前記Rで挙げた炭素数1〜5のアルキル基、アリール基と同様である。下記一般式(3)の2官能のシラン化合物の具体例としては、メチルジメトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルメトキシプロポキシシラン、メチルメトキシペンチルオキシシラン、メチルメトキシフェニルオキシシラン、エチルジプロポキシシラン、エチルメトキシプロポキシシラン、エチルジペンチルオキシシラン、エチルジフェニルオキシシラン、プロピルジメトキシシラン、プロピルメトキシエトキシシラン、プロピルエトキシプロポキシシラン、プロピルジエトキシシラン、プロピルジペンチルオキシシラン、プロピルジフェニルオキシシラン、ブチルジメトキシシラン、ブチルメトキシエトキシシラン、ブチルジエトキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシシラン、ブチルジプロポキシシラン、ブチルメチルジペンチルオキシシラン、ブチルメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジペンチルオキシシラン、ジメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルエトキシプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシプロポキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルエトキシプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジペンチルオキシシラン、ジプロピルジフェニルオキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルメトキシペンチルオキシシラン、ジブチルメトキシフェニルオキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジペンチルオキシシラン、メチルエチルジフェニルオキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、メチルブチルジメトキシシラン、メチルブチルジエトキシシラン、メチルブチルジプロポキシシラン、メチルエチルエトキシプロポキシシラン、エチルプロピルジメトキシシラン、エチルプロピルメトキシエトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルメトキシエトキシシラン、プロピルブチルジメトキシシラン、プロピルブチルジエトキシシラン、ジブチルメトキシエトキシシラン、ジブチルメトキシプロポキシシラン、ジブチルエトキシプロポキシシラン、フェニルジメトキシシラン、フェニルメトキシエトキシシラン、フェニルジエトキシシラン、フェニルメトキシプロポキシシラン、フェニルメトキシペンチルオキシシラン、フェニルメトキシフェニルオキシシラン等が挙げられる。なお、上記具体例における炭素数3以上のアルキル基又はアルコキシ基については、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。ブチル(又はブトキシ)基について、好ましくはn−ブチル(n−ブトキシ)基である。以降の具体例についても同様である。 In the general formulas (3) to (4), the organic group is the same as the organic group for R, and is preferably an alkyl group, an aryl group or an alkenyl group which may have a substituent. In the general formulas (3) to (5), the alkyl group and the aryl group are the same as the alkyl group and aryl group having 1 to 5 carbon atoms exemplified in the above R. Specific examples of the bifunctional silane compound represented by the general formula (3) include methyldimethoxysilane, methylmethoxyethoxysilane, methyldiethoxysilane, methylmethoxypropoxysilane, methylmethoxypentyloxysilane, methylmethoxyphenyloxysilane, ethyl Dipropoxysilane, ethylmethoxypropoxysilane, ethyldipentyloxysilane, ethyldiphenyloxysilane, propyldimethoxysilane, propylmethoxyethoxysilane, propylethoxypropoxysilane, propyldiethoxysilane, propyldipentyloxysilane, propyldiphenyloxysilane, butyldimethoxy Silane, butylmethoxyethoxysilane, butyldiethoxysilane, butylethoxypropoxysilane, butyldipropoxy Silane, butylmethyldipentyloxysilane, butylmethyldiphenyloxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethylmethoxyethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldipentyloxysilane, dimethyldiphenyloxysilane, dimethylethoxypropoxysilane, dimethyldipropoxysilane, diethyldimethoxy Silane, diethylmethoxypropoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethylethoxypropoxysilane, dipropyldimethoxysilane, dipropyldiethoxysilane, dipropyldipentyloxysilane, dipropyldiphenyloxysilane, dibutyldimethoxysilane, dibutyldiethoxysilane, dibutyl Dipropoxysilane, dibutylmethoxypentyloxysilane, dibutylmeth Siphenyloxysilane, methylethyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, methylethyldipropoxysilane, methylethyldipentyloxysilane, methylethyldiphenyloxysilane, methylpropyldimethoxysilane, methylpropyldiethoxysilane, methylbutyldimethoxysilane, Methylbutyldiethoxysilane, methylbutyldipropoxysilane, methylethylethoxypropoxysilane, ethylpropyldimethoxysilane, ethylpropylmethoxyethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, dipropylmethoxyethoxysilane, propylbutyldimethoxysilane, propylbutyldiethoxysilane , Dibutylmethoxyethoxysilane, dibutylmethoxypropoxysilane, dibutylethoxypropoxy Examples include xysilane, phenyldimethoxysilane, phenylmethoxyethoxysilane, phenyldiethoxysilane, phenylmethoxypropoxysilane, phenylmethoxypentyloxysilane, and phenylmethoxyphenyloxysilane. Note that the alkyl group or alkoxy group having 3 or more carbon atoms in the above specific examples may be linear or branched. The butyl (or butoxy) group is preferably an n-butyl (n-butoxy) group. The same applies to the following specific examples.
下記一般式(4)の3官能のシラン化合物の具体例としては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリフェニルオキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリブトキシシラン、プロピルトリペンチルオキシシラン、プロピルトリフェニルオキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリブトキシシラン、ブチルトリペンチルオキシシラン、ブチルトリフェニルオキシシラン、メチルモノメトキシジエトキシシラン、エチルモノメトキシジエトキシシラン、プロピルモノメトキシジエトキシシラン、ブチルモノメトキシジエトキシシラン、メチルモノメトキシジプロポキシシラン、メチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、メチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシジプロポキシシラン、エチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、エチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、プロピルモノメトキシジプロポキシシラン、プロピルモノメトキシジペンチルオキシシラン、プロピルモノメトキシジフェニルオキシシラン、ブチルモノメトキシジプロポキシシラン、ブチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、ブチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、メチルメトキシエトキシプロポキシシラン、プロピルメトキシエトキシプロポキシシラン、ブチルメトキシエトキシプロポキシシラン、メチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、エチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、プロピルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ブチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリペンチルオキシシラン等が挙げられる。 Specific examples of trifunctional silane compounds of the following general formula (4) include, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, methyltripentyloxysilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltributoxysilane, ethyltripentyloxysilane, ethyltriphenyloxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltributoxysilane, propyltripentyloxysilane, propyltri Phenyloxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltripropoxysilane, butyltributoxysilane, butyltripentyloxysilane, butyl Riphenyloxysilane, methylmonomethoxydiethoxysilane, ethylmonomethoxydiethoxysilane, propylmonomethoxydiethoxysilane, butylmonomethoxydiethoxysilane, methylmonomethoxydipropoxysilane, methylmonomethoxydipentyloxysilane, methylmonomethoxy Diphenyloxysilane, ethylmonomethoxydipropoxysilane, ethylmonomethoxydipentyloxysilane, ethylmonomethoxydiphenyloxysilane, propylmonomethoxydipropoxysilane, propylmonomethoxydipentyloxysilane, propylmonomethoxydiphenyloxysilane, butylmonomethoxydi Propoxysilane, butylmonomethoxydipentyloxysilane, butylmonomethoxydiphenyloxysilane, Tylmethoxyethoxypropoxysilane, propylmethoxyethoxypropoxysilane, butylmethoxyethoxypropoxysilane, methylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane, ethylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane, propylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane, butylmonomethoxymonoethoxy Examples include monobutoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltripropoxysilane, and phenyltripentyloxysilane.
下記一般式(5)の4官能のシラン化合物の具体例としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラペンチルオキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリペンチルオキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられ、中でも反応性の点からテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。 Specific examples of the tetrafunctional silane compound represented by the following general formula (5) include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapentyloxysilane, tetraphenyloxysilane, and trimethoxymonoethoxysilane. , Dimethoxydiethoxysilane, triethoxymonomethoxysilane, trimethoxymonopropoxysilane, monomethoxytributoxysilane, monomethoxytripentyloxysilane, monomethoxytriphenyloxysilane, dimethoxydipropoxysilane, tripropoxymonomethoxysilane, tri Methoxymonobutoxysilane, dimethoxydibutoxysilane, triethoxymonopropoxysilane, diethoxydipropoxysilane, tributoxymonopropoxysilane, di Toximonoethoxymonobutoxysilane, diethoxymonomethoxymonobutoxysilane, diethoxymonopropoxymonobutoxysilane, dipropoxymonomethoxymonoethoxysilane, dipropoxymonomethoxymonobutoxysilane, dipropoxymonoethoxymonobutoxysilane, dibutoxymono Examples thereof include tetraalkoxysilanes such as methoxymonoethoxysilane, dibutoxymonoethoxymonopropoxysilane, and monomethoxymonoethoxymonopropoxymonobutoxysilane. Among these, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable from the viewpoint of reactivity.
また、実施の形態に係る拡散剤組成物は、有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤は特に限定されないが、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピ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モノメチルエーテル、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モノプロピルエーテル、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フェニルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、2−メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、4−メトキシブチルアセテート、2−メチル−3−メトキシブチルアセテート、2−エトキシブチルアセテート、4−エトキシブチルアセテート、4−プロポキシブチルアセテート、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、エチル−3−プロポキシプロピオネート、プロピル−3−メトキシプロピオネート、イソプロピル−3−メトキシプロピオネート、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、アセト酢酸メチル、乳酸メチル、乳酸エチル、ベンジルメチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ブタノール、イソブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ガンマブチロラクトンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Moreover, the diffusing agent composition according to the embodiment may include an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited. For example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, propylene glycol monomethyl Ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, die Lenglycol monobutyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether Acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, 2-methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 2-methyl-3-methoxybutyl acetate, 2-ethoxybutyl acetate, 4- Toxibutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate, methyl isobutyl ketone, ethyl isobutyl ketone, cyclohexanone, propyl propionate, isopropyl propionate, methyl-3-methoxypropionate, ethyl-3-methoxypropionate, ethyl-3- Ethoxypropionate, ethyl-3-propoxypropionate, propyl-3-methoxypropionate, isopropyl-3-methoxypropionate, butyl acetate, isoamyl acetate, methyl acetoacetate, methyl lactate, ethyl lactate, benzylmethyl Ether, benzyl ethyl ether, benzene, toluene, xylene, butanol, isobutanol, 3-methyl-3-methoxybutanol, hexanol, cyclohexanol, gamma butyrolactone, etc. Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
以上説明した実施の形態に係る拡散剤組成物によれば、基板塗布後に不純物拡散処理として熱処理を実施したときに、熱処理後に残存する−O−Si−O−結合と不純物拡散成分としてのリン原子とが結合しているため、熱処理によって不純物拡散成分が飛散することを抑制することができる。このため、拡散剤組成物を塗布する部分と、拡散剤組成物を塗布しない部分との拡散コントラストを高めることができる。 According to the diffusing agent composition according to the embodiment described above, when heat treatment is performed as impurity diffusion treatment after substrate coating, -O-Si-O- bonds remaining after the heat treatment and phosphorus atoms as impurity diffusion components Can be prevented from being scattered by heat treatment. For this reason, the diffusion contrast of the part which apply | coats a diffusing agent composition, and the part which does not apply | coat a diffusing agent composition can be improved.
(不純物拡散層の形成方法、および太陽電池の製造方法)
図1(A)〜図1(D)、および図2(A)〜図2(D)を参照して、半導体基板に上述の拡散剤組成物を塗布により拡散組成物膜を形成、または印刷してパターンを形成する工程と、拡散剤組成物中のリン原子を半導体基板に拡散させる工程と、を含む不純物拡散層の形成方法と、これにより不純物拡散層が形成された半導体基板を備えた太陽電池の製造方法について説明する。図1(A)〜図1(D)、および図2(A)〜図2(D)は、実施形態に係る不純物拡散層の形成方法を含む太陽電池の製造方法を説明するための工程断面図である。
(Method for forming impurity diffusion layer and method for producing solar cell)
Referring to FIG. 1A to FIG. 1D and FIG. 2A to FIG. 2D, a diffusion composition film is formed or printed by applying the above diffusing agent composition to a semiconductor substrate. And a step of diffusing phosphorus atoms in the diffusing agent composition into the semiconductor substrate, and a method of forming an impurity diffusion layer, and a semiconductor substrate on which the impurity diffusion layer is formed A method for manufacturing a solar cell will be described. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solar cell including a method for forming an impurity diffusion layer according to an embodiment. FIG.
まず、図1(A)に示すように、P型のシリコン基板などの半導体基板1を用意する。そして、図1(B)に示すように、周知のウェットエッチング法を用いて、半導体基板1の一方の主表面に、微細な凹凸構造を有するテクスチャ部1aを形成する。このテクスチャ部1aによって、半導体基板1表面の光の反射が防止される。続いて、図1(C)に示すように、半導体基板1のテクスチャ部1a側の主表面に、不純物拡散成分としてリン原子を含有する上述した態様の拡散剤組成物2を塗布する。
First, as shown in FIG. 1A, a
拡散剤組成物2は、スピン塗布法、ロールコート印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等により半導体基板1の表面に塗布される(なお、塗布膜でなくパターンを形成する場合はスクリーン印刷法等の印刷法が好ましい)。このようにして不純物拡散剤層を形成した後、オーブンなどの周知の手段を用いて塗布した拡散剤組成物2を乾燥させる。
The diffusing
次に、図1(D)に示すように、拡散剤組成物2が塗布された半導体基板1を電気炉内に載置して焼成する。焼成の後、電気炉内で拡散剤組成物2中のリン原子を半導体基板1の表面から半導体基板1内に拡散させる。拡散工程における拡散温度は、たとえば、800〜1000度の範囲である。なお、電気炉に代えて、慣用のレーザーの照射により半導体基板1を加熱してもよい。このようにして、リン原子が半導体基板1内に拡散してN型不純物拡散層3が形成される。
Next, as shown in FIG. 1D, the
次に、図2(A)に示すように、周知のエッチング法により、不要な酸化膜を除去する。そして、図2(B)に示すように、周知の化学気相成長法(CVD法)、たとえばプラズマCVD法を用いて、半導体基板1のテクスチャ部1a側の主表面に、シリコン窒化膜(SiN膜)からなるパッシベーション膜4を形成する。このパッシベーション膜4は、反射防止膜としても機能する。
Next, as shown in FIG. 2A, an unnecessary oxide film is removed by a known etching method. Then, as shown in FIG. 2B, a silicon nitride film (SiN film) is formed on the main surface of the
次に、図2(C)に示すように、たとえば銀(Ag)ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板1のパッシベーション膜4側の主表面に表面電極5をパターニングする。表面電極5は、太陽電池の効率が高まるようにパターン形成される。また、たとえばアルミニウム(Al)ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板1の他方の主表面に裏面電極6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(D)に示すように、裏面電極6が形成された半導体基板1を電気炉内に載置して焼成した後、裏面電極6を形成しているアルミニウムを半導体基板1内に拡散させる。これにより、裏面電極6側の電気抵抗を低減することができる。以上の工程により、本実施の形態に係る太陽電池10を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。上述の実施の形態と以下の変形例との組み合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and the embodiments to which such modifications are added are also possible. It is included in the scope of the present invention. A new embodiment generated by combining the above-described embodiment and the following modified example has the effects of the combined embodiment and modified example.
上述の実施の形態に係る拡散剤組成物は、スピンオン法、スプレー塗布法、インクジェット印刷法、ロールコート印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法などの印刷法に採用することもできる。中でもロールコート印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法が好ましい。 The diffusing agent composition according to the above-described embodiment is employed in printing methods such as spin-on method, spray coating method, ink jet printing method, roll coat printing method, screen printing method, letterpress printing method, intaglio printing method, offset printing method and the like. You can also Of these, roll coat printing, screen printing, letterpress printing and intaglio printing are preferred.
以下、本発明の実施例を説明するが、これら実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, these examples are merely examples for suitably explaining the present invention, and do not limit the present invention.
(実施例1)
2官能性基を有する結合である−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは1]とを有する不純物拡散成分(A)(ドーパント成分)の原料として、ジフェニルジクロロシラン(信越化学工業製)とリン酸(純正化学製)を用いた。反応容器に回転攪拌羽根を取り付け、リン酸を投入し、系内を不活性ガスで置換した。室温にて攪拌しながらジフェニルジクロロシランを滴下し反応させた。なお、両者の混合比率(モル比)はリン酸:ジフェニルジクロロシラン=2:3(Si−ClとHO−Pが全量反応する比率)とした。
Example 1
Diphenyl as a raw material for an impurity diffusion component (A) (dopant component) having a —O—Si—O— bond and a —P (═O) n— bond [n is 1], which is a bond having a bifunctional group. Dichlorosilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical) and phosphoric acid (manufactured by Junsei Chemical) were used. A rotary stirring blade was attached to the reaction vessel, phosphoric acid was added, and the inside of the system was replaced with an inert gas. While stirring at room temperature, diphenyldichlorosilane was dropped and reacted. In addition, the mixing ratio (molar ratio) of both was made into phosphoric acid: diphenyldichlorosilane = 2: 3 (ratio which Si-Cl and HO-P react in whole quantity).
反応終了後、反応容器を200℃まで加熱し、副生成物として発生した塩化水素を十分に脱気した。続いて、反応容器を室温まで自然冷却し、反応物を回収した。得られた反応物をメノー乳鉢で破砕し、2官能性基を有する結合である−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは1]とを有するドーパント成分を得た。重量平均分子量は約2000であった。 After completion of the reaction, the reaction vessel was heated to 200 ° C., and hydrogen chloride generated as a by-product was sufficiently degassed. Subsequently, the reaction vessel was naturally cooled to room temperature, and the reaction product was recovered. The obtained reaction product was crushed with a menor mortar, and a dopant component having a —O—Si—O— bond and a —P (═O) n— bond [n is 1], which is a bond having a bifunctional group, was obtained. Obtained. The weight average molecular weight was about 2000.
このドーパント成分1.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテル9.0gに溶解させ、拡散剤組成物を調製し、P型(比抵抗:5〜15Ω・cm)のSi基板に半分の面積が塗布されるよう回転塗布した後、ホットプレートによる乾燥で溶剤を除去し、ドーパント成分を含む単層膜を形成した。 1.0 g of this dopant component is dissolved in 9.0 g of propylene glycol monomethyl ether to prepare a diffusing agent composition, so that half the area is applied to a P-type (specific resistance: 5 to 15 Ω · cm) Si substrate. After spin coating, the solvent was removed by drying with a hot plate to form a single layer film containing a dopant component.
ドーパント成分を含む単層膜が形成されたSi基板に対して電気炉で熱拡散(940℃、30分)を行い、リン原子をSi基板に拡散させN層を形成させた。希フッ酸にてSi基板表面の酸化膜を除去し、シート抵抗値測定を実施したところ、塗布部は14Ω/□、未塗布部は>18KΩ/□となり、拡散コントラストが非常に大きいものであった。 Thermal diffusion (940 ° C., 30 minutes) was performed in an electric furnace on the Si substrate on which the single-layer film containing the dopant component was formed, and phosphorus atoms were diffused into the Si substrate to form an N layer. When the oxide film on the surface of the Si substrate was removed with dilute hydrofluoric acid and the sheet resistance was measured, the coated part was 14 Ω / □ and the uncoated part was> 18 KΩ / □, and the diffusion contrast was very large. It was.
(実施例2)
実施例1で用いたジフェニルジクロロシランをジフェニルジエトキシシラン(信越化学工業製)に変更したこと以外は実施例1と同様にドーパント成分を作製した。本実施例では、副生成物はエタノールである。50℃まで加熱しながら減圧処理を実施することによりドーパント成分からエタノールを除去した。重量平均分子量は約500であった。
(Example 2)
A dopant component was prepared in the same manner as in Example 1 except that diphenyldichlorosilane used in Example 1 was changed to diphenyldiethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). In this example, the by-product is ethanol. Ethanol was removed from the dopant component by carrying out a vacuum treatment while heating to 50 ° C. The weight average molecular weight was about 500.
得られたドーパント成分1.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテル9.0gに溶解させ拡散剤組成物を調製した後、実施例1と同様にSi基板に拡散剤組成物を塗布し、単層膜を形成した。単層膜形成後、電気炉で熱拡散(940℃、30分)を行い、リン原子をSi基板に拡散させN層を形成させた。希フッ酸にてSi基板表面の酸化膜を除去し、シート抵抗値測定を実施したところ、塗布部は14Ω/□、未塗布部は>18KΩ/□となり、拡散コントラストが非常に大きいものであった。 After preparing 1.0 g of the obtained dopant component in 9.0 g of propylene glycol monomethyl ether to prepare a diffusing agent composition, the diffusing agent composition was applied to the Si substrate in the same manner as in Example 1 to form a single layer film. did. After forming the single layer film, thermal diffusion (940 ° C., 30 minutes) was performed in an electric furnace to diffuse phosphorus atoms into the Si substrate to form an N layer. When the oxide film on the surface of the Si substrate was removed with dilute hydrofluoric acid and the sheet resistance was measured, the coated part was 14 Ω / □ and the uncoated part was> 18 KΩ / □, and the diffusion contrast was very large. It was.
(実施例3)
実施例1で用いたジフェニルジクロロシランをジフェニルジメトキシシラン(信越化学工業製)に変更したこと以外は実施例1と同様にドーパント成分を作製した。本実施例では、副生成物はメタノールである。50℃まで加熱しながら減圧処理を実施することによりドーパント成分からエタノールを除去した。重量平均分子量は約500であった。
(Example 3)
A dopant component was prepared in the same manner as in Example 1 except that diphenyldichlorosilane used in Example 1 was changed to diphenyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). In this example, the by-product is methanol. Ethanol was removed from the dopant component by carrying out a vacuum treatment while heating to 50 ° C. The weight average molecular weight was about 500.
得られたドーパント成分1.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテル9.0gに溶解させ拡散剤組成物を調製した後、実施例1と同様にSi基板に拡散剤組成物を塗布し、単層膜を形成した。単層膜形成後、電気炉で熱拡散(940℃、30分)を行い、リン原子をSi基板に拡散させN層を形成させた。希フッ酸にてSi基板表面の酸化膜を除去し、シート抵抗値測定を実施したところ、塗布部は14Ω/□、未塗布部は>18KΩ/□となり、拡散コントラストが非常に大きいものであった。 After preparing 1.0 g of the obtained dopant component in 9.0 g of propylene glycol monomethyl ether to prepare a diffusing agent composition, the diffusing agent composition was applied to the Si substrate in the same manner as in Example 1 to form a single layer film. did. After forming the single layer film, thermal diffusion (940 ° C., 30 minutes) was performed in an electric furnace to diffuse phosphorus atoms into the Si substrate to form an N layer. When the oxide film on the surface of the Si substrate was removed with dilute hydrofluoric acid and the sheet resistance was measured, the coated part was 14 Ω / □ and the uncoated part was> 18 KΩ / □, and the diffusion contrast was very large. It was.
(実施例4)
実施例1で用いたジフェニルジクロロシランをジメチルジクロロシラン(信越化学工業製)に変更したこと以外は実施例1と同様にドーパント成分を作製した。本実施例では、副生成物は塩化水素である。200℃まで加熱しながら副生成物として発生した塩化水素を十分に脱気した。重量平均分子量は約400であった。
Example 4
A dopant component was prepared in the same manner as in Example 1 except that diphenyldichlorosilane used in Example 1 was changed to dimethyldichlorosilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). In this example, the by-product is hydrogen chloride. While heating to 200 ° C., hydrogen chloride generated as a by-product was sufficiently degassed. The weight average molecular weight was about 400.
得られたドーパント成分1.0gをプロピレングリコールモノメチルエーテル9.0gに溶解させ拡散剤組成物を調製した後、実施例1と同様にSi基板に拡散剤組成物を塗布し、単層膜を形成した。単層膜形成後、電気炉で熱拡散(940℃、30分)を行い、リン原子をSi基板に拡散させN層を形成させた。希フッ酸にてSi基板表面の酸化膜を除去し、シート抵抗値測定を実施したところ、塗布部は17Ω/□、未塗布部は3,500Ω/□となり、拡散コントラストが非常に大きいものであった。 After preparing 1.0 g of the obtained dopant component in 9.0 g of propylene glycol monomethyl ether to prepare a diffusing agent composition, the diffusing agent composition was applied to the Si substrate in the same manner as in Example 1 to form a single layer film. did. After forming the single layer film, thermal diffusion (940 ° C., 30 minutes) was performed in an electric furnace to diffuse phosphorus atoms into the Si substrate to form an N layer. When the oxide film on the surface of the Si substrate was removed with dilute hydrofluoric acid and the sheet resistance value was measured, the applied part was 17Ω / □, the uncoated part was 3,500Ω / □, and the diffusion contrast was very large. there were.
(比較例1)
Si−O−P骨格を有するドーパント成分として、リン酸トリストリメチルシリル(東京化成製、分子量314.54)を用いた。これとPPSQ−E(小西化学工業製)とをプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、実施例1のサンプル中の珪素/リン比率と合うよう拡散剤組成物を調整した。この溶液を、P型(比抵抗:5〜15Ω・cm)のSi基板に半分の面積が塗布されるよう回転塗布した後、ホットプレートによる乾燥で溶剤を除去し、ドーパント成分を含む単層膜を形成した。
(Comparative Example 1)
As a dopant component having an Si—O—P skeleton, tristrimethylsilyl phosphate (manufactured by Tokyo Chemical Industry, molecular weight 314.54) was used. This and PPSQ-E (manufactured by Konishi Chemical Industries) were dissolved in propylene glycol monomethyl ether, and the diffusing agent composition was adjusted so as to match the silicon / phosphorus ratio in the sample of Example 1. This solution is spin-coated so that a half area is applied to a P-type (specific resistance: 5 to 15 Ω · cm) Si substrate, then the solvent is removed by drying with a hot plate, and a single-layer film containing a dopant component Formed.
ドーパント成分を含む単層膜が形成されたSi基板に対して電気炉で熱拡散(940℃、30分)を行い、リン原子をSi基板に拡散させN層を形成した。希フッ酸にてSi基板表面の酸化膜を除去し、シート抵抗値測定を実施したところ塗布部は25Ω/□、未塗布部は900Ω/□となり、実施例1〜4と比較して拡散コントラストが小さいものとなった。
(比較例2)
実施例1で用いたジフェニルジクロロシランをテトラエトキシシラン(信越化学工業製)に変更したこと以外は実施例1と同様にドーパント成分を作製したが、ゲル化してしまいドーパント成分を得ることはできなかった。
Thermal diffusion (940 ° C., 30 minutes) was performed in an electric furnace on the Si substrate on which the single-layer film containing the dopant component was formed, and phosphorus atoms were diffused into the Si substrate to form an N layer. When the oxide film on the surface of the Si substrate was removed with dilute hydrofluoric acid and the sheet resistance value was measured, the coated part was 25 Ω / □ and the uncoated part was 900 Ω / □, which was a diffusion contrast compared to Examples 1-4. Became small.
(Comparative Example 2)
A dopant component was prepared in the same manner as in Example 1 except that the diphenyldichlorosilane used in Example 1 was changed to tetraethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), but it was gelled and a dopant component could not be obtained. It was.
1 半導体基板、1a テクスチャ部、2 拡散剤組成物、3 N型不純物拡散層、4 パッシベーション膜、5 表面電極、6 裏面電極、10 太陽電池
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記不純物拡散成分は、重量平均分子量が350〜5000であり、−O−Si−O−結合と−P(=O)n−結合[nは0または1]とを有し、
前記−O−Si−O−結合が下記式で表される2〜3官能性基を有する結合である拡散剤組成物。
The impurity diffusion component has a weight average molecular weight of 350 to 5000, and has an —O—Si—O— bond and a —P (═O) n— bond [n is 0 or 1],
A diffusing agent composition in which the -O-Si-O- bond is a bond having a 2-3 functional group represented by the following formula.
前記拡散剤組成物中のリン原子を前記半導体基板に拡散させる拡散工程と、
を含むことを特徴とする不純物拡散層の形成方法。 A pattern forming step of forming a pattern by applying the diffusing agent composition according to claim 1 or 2 to a semiconductor substrate;
A diffusion step of diffusing phosphorus atoms in the diffusing agent composition into the semiconductor substrate;
A method for forming an impurity diffusion layer, comprising:
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