JP6615564B2 - Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed Download PDF

Info

Publication number
JP6615564B2
JP6615564B2 JP2015202229A JP2015202229A JP6615564B2 JP 6615564 B2 JP6615564 B2 JP 6615564B2 JP 2015202229 A JP2015202229 A JP 2015202229A JP 2015202229 A JP2015202229 A JP 2015202229A JP 6615564 B2 JP6615564 B2 JP 6615564B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
layer
semiconductor substrate
mass
type dopant
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
JP2015202229A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017076661A (en
Inventor
ダムリン マルワン
紹太 鈴木
健 菊地
正博 中原
直哉 森下
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.)
TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA
Original Assignee
TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA
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 TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA filed Critical TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA
Priority to JP2015202229A priority Critical patent/JP6615564B2/en
Publication of JP2017076661A publication Critical patent/JP2017076661A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6615564B2 publication Critical patent/JP6615564B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544Solar cells from Group III-V materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、n型半導体層が形成された半導体基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate on which an n-type semiconductor layer is formed.

従来、真性半導体基板やp型半導体基板上にn層、n型半導体基板上にn+層を形成する手段としては、リンをn型ドーパントとして用いる方法が提案されている。具体的には、オキシ塩化リン、窒素、酸素の混合ガス雰囲気下でたとえば800〜900℃で数十分間処理する方法(例えば、特許文献1等を参照)、又は、五酸化リン等のリン酸塩を含む溶液によってn型拡散層を形成する方法(例えば、特許文献2等を参照)が知られている。   Conventionally, as a means for forming an n layer on an intrinsic semiconductor substrate or a p-type semiconductor substrate and an n + layer on an n-type semiconductor substrate, a method using phosphorus as an n-type dopant has been proposed. Specifically, a method of performing treatment for several tens of minutes at, for example, 800 to 900 ° C. under a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride, nitrogen, and oxygen, or phosphorus such as phosphorus pentoxide. A method of forming an n-type diffusion layer with a solution containing an acid salt (see, for example, Patent Document 2) is known.

国際公開第2014/024297号International Publication No. 2014/024297 特開2002−75894号公報JP 2002-75894 A

しかし、上記のような特許文献に開示されるような方法では、n層形成に長時間の熱処理が必要であり、しかも、バッチ処理となるため、生産性が悪く、過剰なエネルギーを必要とする問題があった。このような生産上の課題に加えて、上記の各特許文献に開示の技術では、n層の中でも特にリン濃度が高い層、すなわち、n+層を形成することは難しいものであり、効率良くn+層を形成することが困難であった。   However, in the method disclosed in the patent document as described above, a long-time heat treatment is required for forming the n layer, and since it is a batch process, productivity is poor and excessive energy is required. There was a problem. In addition to such production problems, with the techniques disclosed in the above-mentioned patent documents, it is difficult to form a layer having a particularly high phosphorus concentration among n layers, that is, an n + layer. It was difficult to form a layer.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、半導体基板上に、n型ドーパント元素の濃度が高い拡散層(いわゆるn型半導体層)を容易に形成することができる半導体基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a method for manufacturing a semiconductor substrate by which a diffusion layer (so-called n-type semiconductor layer) having a high n-type dopant element concentration can be easily formed on a semiconductor substrate. The purpose is to provide.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のn型ドーパント元素を特定の量で含有するアルミニウムペーストを使用することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventor has found that the above object can be achieved by using an aluminum paste containing a specific n-type dopant element in a specific amount. It came to be completed.

すなわち、本発明は、例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
半導体基板上にアルミニウム粉末を含有する第1のアルミニウムペーストを塗布する工程と、
前記第1のアルミニウムペーストが塗布された半導体基板を焼成して、半導体基板上にアルミニウム層及びアルミニウム合金層を形成する工程と、
前記アルミニウム層及びアルミニウム合金層を除去する工程と、
を備え、
前記第1のアルミニウムペーストはn型ドーパント元素が、前記第1のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部以上、1000質量部以下含有されている、n型半導体層が形成された半導体基板の製造方法。
項2.前記n型ドーパント元素がリン、アンチモン、砒素及びビスマスからなる群から選択される1種または2種以上の元素である、上記項1に記載の半導体基板の製造方法。
項3.前記焼成は、577℃以上、1200℃以下の範囲で行われる、請求項1又は2に記載の半導体基板の製造方法。
項4.前記焼成をする前に、前記半導体基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備え、
前記第2のアルミニウムペーストは、前記n型ドーパント元素が、前記第2のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部未満含有されている、上記項1〜3のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
That is, the present invention includes, for example, the subject matters described in the following sections.
Item 1.
Applying a first aluminum paste containing aluminum powder on a semiconductor substrate;
Firing the semiconductor substrate coated with the first aluminum paste to form an aluminum layer and an aluminum alloy layer on the semiconductor substrate;
Removing the aluminum layer and the aluminum alloy layer;
With
In the first aluminum paste, an n-type semiconductor layer is formed in which an n-type dopant element is contained in an amount of 1 part by mass or more and 1000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the first aluminum paste. A method for manufacturing a semiconductor substrate.
Item 2. Item 2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to Item 1, wherein the n-type dopant element is one or more elements selected from the group consisting of phosphorus, antimony, arsenic, and bismuth.
Item 3. The said baking is a manufacturing method of the semiconductor substrate of Claim 1 or 2 performed in 570 degreeC or more and 1200 degrees C or less.
Item 4. Before baking, further comprising a step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder to a region different from the region where the first aluminum paste is applied on the semiconductor substrate;
The said 2nd aluminum paste contains the said n-type dopant element in any one of said claim | item 1-3 which contains less than 1 mass part with respect to 100 mass parts of aluminum contained in the said 2nd aluminum paste. Semiconductor substrate manufacturing method.

本発明に係るn型半導体層が形成された半導体基板の製造方法によれば、半導体基板上に、n型ドーパント元素の濃度が高い拡散層、いわゆるn型半導体層を、簡易な工程で、かつ、短時間で形成することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor substrate having an n-type semiconductor layer according to the present invention, a diffusion layer having a high concentration of an n-type dopant element, a so-called n-type semiconductor layer, is formed on the semiconductor substrate in a simple process, and Can be formed in a short time.

本発明の製造方法の一例を示す説明図であり、半導体基板上に拡散層を形成するプロセスの一例を示す模式図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of this invention, and is a schematic diagram which shows an example of the process which forms a diffused layer on a semiconductor substrate. 本発明の製造方法の他例を示す説明図であり、半導体基板上に拡散層を形成するプロセスを示す模式図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of this invention, and is a schematic diagram which shows the process of forming a diffused layer on a semiconductor substrate. 本発明の製造方法の他例を示す説明図であり、半導体基板上に拡散層を形成するプロセスを示す模式図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of this invention, and is a schematic diagram which shows the process of forming a diffused layer on a semiconductor substrate. 本発明の製造方法の他例を示す説明図であり、半導体基板上に拡散層を形成するプロセスを示す模式図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of this invention, and is a schematic diagram which shows the process of forming a diffused layer on a semiconductor substrate. Suns−Voc測定結果(IVカーブ)を示すグラフである。It is a graph which shows a Suns-Voc measurement result (IV curve). 比較例1、実施例2及び実施例5で得られた基板サンプルを、二次イオン質量分析(SIMS)によって、表面層の元素分布分析を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the element distribution analysis of the surface layer by the secondary ion mass spectrometry (SIMS) about the substrate sample obtained by the comparative example 1, Example 2, and Example 5. FIG.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本実施形態に係るn型半導体層が形成された半導体基板の製造方法は、半導体基板上にアルミニウム粉末を含有する第1のアルミニウムペーストを塗布する工程と、前記第1のアルミニウムペーストが塗布された半導体基板を焼成して、半導体基板上にアルミニウム層及びアルミニウム合金層を形成する工程と、前記アルミニウム層及びアルミニウム合金層を除去する工程と、を備える。そして、前記第1のアルミニウムペーストはn型ドーパント元素が、前記第1のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部以上1000質量部以下含有されている。   In the method of manufacturing a semiconductor substrate on which an n-type semiconductor layer according to the present embodiment is formed, a step of applying a first aluminum paste containing aluminum powder on a semiconductor substrate and the first aluminum paste are applied A step of firing a semiconductor substrate to form an aluminum layer and an aluminum alloy layer on the semiconductor substrate; and a step of removing the aluminum layer and the aluminum alloy layer. The first aluminum paste contains an n-type dopant element in an amount of 1 part by mass to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the first aluminum paste.

上記の製造方法によれば、半導体基板上に、n型ドーパント元素の濃度が高い拡散層、いわゆるn型半導体層を、簡易な工程で、かつ、短時間で形成することができる。   According to the above manufacturing method, a diffusion layer having a high concentration of the n-type dopant element, a so-called n-type semiconductor layer, can be formed on the semiconductor substrate in a simple process and in a short time.

半導体基板の種類は、特に限定的ではなく、例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板などの結晶シリコン(Si)基板、ゲルマニウム基板等が挙げられる。半導体基板は、純度99%以上のシリコン又は純度99%以上のゲルマニウムで形成され得る。あるいは、半導体基板は、シリコンとゲルマニウムが任意の割合で混合されて形成されていてもよい。なお、半導体基板は、不純物又は添加物としてシリコンやゲルマニウム以外の元素が含まれていてもよい。   The type of the semiconductor substrate is not particularly limited, and examples thereof include a single crystal silicon substrate, a crystalline silicon (Si) substrate such as a polycrystalline silicon substrate, and a germanium substrate. The semiconductor substrate may be formed of silicon having a purity of 99% or more or germanium having a purity of 99% or more. Alternatively, the semiconductor substrate may be formed by mixing silicon and germanium in an arbitrary ratio. Note that the semiconductor substrate may contain an element other than silicon or germanium as an impurity or an additive.

上記のような半導体基板は、例えば、インゴットからスライスされて、所望の形状に形成され得る。半導体基板の厚みは特に制限されず、目的の用途に応じて所望の厚みに形成することができる。例えば半導体基板の厚みは150μm以上、550μm以下とすることができ、特に太陽電池に適用する場合は150μm以上、250μm以下であることが好ましい。   The semiconductor substrate as described above can be formed into a desired shape by being sliced from an ingot, for example. The thickness of the semiconductor substrate is not particularly limited, and can be formed to a desired thickness according to the intended use. For example, the thickness of the semiconductor substrate can be 150 μm or more and 550 μm or less, and particularly preferably 150 μm or more and 250 μm or less when applied to a solar cell.

半導体基板はp型半導体、n型半導体、真性半導体のいずれで形成されていてもよい。例えば、半導体基板にn+層を形成することを目的とするのであれば、半導体基板としてp型のシリコン基板を使用すると、シリコン基板に形成される拡散層がn+層として形成されているか否かが判断しやすいという利点がある。   The semiconductor substrate may be formed of a p-type semiconductor, an n-type semiconductor, or an intrinsic semiconductor. For example, if the purpose is to form an n + layer on a semiconductor substrate, if a p-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate, whether or not the diffusion layer formed on the silicon substrate is formed as an n + layer. There is an advantage that it is easy to judge.

本実施形態で使用する第1のアルミニウムペーストは、アルミニウム粉末及びn型ドーパント元素を必須の構成成分として含有するものであって、半導体基板上に塗布して被膜を形成することが可能な材料である。   The first aluminum paste used in the present embodiment contains aluminum powder and an n-type dopant element as essential components, and is a material that can be applied to a semiconductor substrate to form a coating film. is there.

第1のアルミニウムペーストは、より具体的には、アルミニウム粉末と、n型ドーパント元素を含有する化合物と、樹脂と、溶剤とを含有することができる。すなわち、n型ドーパント元素は、n型ドーパント元素を含有する化合物として第1のアルミニウムペーストに含まれる。   More specifically, the first aluminum paste can contain aluminum powder, a compound containing an n-type dopant element, a resin, and a solvent. That is, the n-type dopant element is included in the first aluminum paste as a compound containing the n-type dopant element.

アルミニウム粉末は、第1のアルミニウムペーストの主たる成分であり、例えば、第1のアルミニウムペーストを結晶シリコン系太陽電池の作製用原料として使用するのであれば、アルミニウム粉末は電極を形成するための原料となり得る。また、アルミニウム粉末を含む第1のアルミニウムペーストをシリコン半導体基板上に塗布し、焼成して被膜を形成させれば、シリコン半導体基板表面にAl−Si合金層及び拡散層が形成されるので、アルミニウム粉末は、上記合金層及び拡散層を形成するための原料となり得る。   Aluminum powder is the main component of the first aluminum paste. For example, if the first aluminum paste is used as a raw material for producing a crystalline silicon solar cell, the aluminum powder becomes a raw material for forming an electrode. obtain. In addition, if a first aluminum paste containing aluminum powder is applied onto a silicon semiconductor substrate and baked to form a coating, an Al—Si alloy layer and a diffusion layer are formed on the surface of the silicon semiconductor substrate. The powder can be a raw material for forming the alloy layer and the diffusion layer.

アルミニウム粉末は、主にアルミニウムの元素を含んで構成される。アルミニウム粉末におけるアルミニウムの純度は限定的ではなく、例えば、99.7%以上であることが好ましく、99.9%以上であることがより好ましい。アルミニウム粉末には、アルミニウム以外の不純物、例えば、不可避的に含まれる他の金属元素が含有されていてもよい。また、アルミニウム粉末には、アルミニウムと他の金属元素との合金や、アルミニウムの酸化物等が含まれていてもよい。   The aluminum powder is mainly composed of an aluminum element. The purity of aluminum in the aluminum powder is not limited, and is preferably 99.7% or more, and more preferably 99.9% or more, for example. The aluminum powder may contain impurities other than aluminum, for example, other metal elements inevitably included. The aluminum powder may contain an alloy of aluminum and another metal element, an oxide of aluminum, or the like.

アルミニウム粉末の形状は、球状や楕円球状が例示されるが、これらに限定されるわけではない。印刷性が良く、半導体基板との反応が良いという観点からは、アルミニウム粉末の形状が球状であることが好ましい。   Examples of the shape of the aluminum powder include a spherical shape and an elliptical spherical shape, but are not limited thereto. From the viewpoint of good printability and good reaction with the semiconductor substrate, the shape of the aluminum powder is preferably spherical.

アルミニウム粉末の平均粒径(D50)も特に限定的ではないが、平均粒径が1μm以上、20μm以下であれば、ペースト組成物の印刷性が向上し、半導体基板との反応性も向上するという点で好ましい。より好ましいアルミニウム粉末の平均粒径は2〜4μmである。 The average particle diameter (D 50 ) of the aluminum powder is not particularly limited, but if the average particle diameter is 1 μm or more and 20 μm or less, the printability of the paste composition is improved and the reactivity with the semiconductor substrate is also improved. This is preferable. A more preferable average particle diameter of the aluminum powder is 2 to 4 μm.

n型ドーパント元素を含有する化合物は、半導体基板上に、n層又はn+層等の拡散層を形成させるための原料である。なお、以下では、上記のn型ドーパント元素を含有する化合物を単に「n型ドーパント化合物」と略記する場合がある。   A compound containing an n-type dopant element is a raw material for forming a diffusion layer such as an n layer or an n + layer on a semiconductor substrate. Hereinafter, the compound containing the n-type dopant element may be simply abbreviated as “n-type dopant compound”.

前記n型ドーパント元素は、具体的には、リン(P)、アンチモン(Sb)、砒素(As)及びビスマス(Bi)からなる群から選択される1種または2種以上の元素であることが好ましい。この場合、半導体基板上に、n型ドーパント元素濃度が高い拡散層、つまりn型半導体層を、簡易な工程で、かつ、短時間で形成することができ、半導体基板が4族のシリコンである場合に特に有効である。   Specifically, the n-type dopant element is one or more elements selected from the group consisting of phosphorus (P), antimony (Sb), arsenic (As), and bismuth (Bi). preferable. In this case, a diffusion layer having a high n-type dopant element concentration, that is, an n-type semiconductor layer can be formed on the semiconductor substrate in a simple process in a short time, and the semiconductor substrate is made of group 4 silicon. It is especially effective in cases.

ここでいう拡散層とは、半導体基板を構成する元素と、n型ドーパント元素を含んで形成される層のことをいい、不純物層とも称される場合がある。また、拡散層にはp層もしくはp+層にならない程度に、アルミニウムが含まれ得る。このような拡散層は、層中に含まれる不純物の種類や量に応じてn型の層(n層)又はp型の層(p層)になり得る。例えば、p型ドーパントであるアルミニウムの原子濃度よりも、n型ドーパントである上記n型ドーパント元素(リン等)の原子濃度の方が高い場合にn層となる。n型ドーパント元素の濃度が特に高い場合のn層をn+層という。   Here, the diffusion layer refers to a layer formed including an element constituting a semiconductor substrate and an n-type dopant element, and may also be referred to as an impurity layer. The diffusion layer may contain aluminum to such an extent that it does not become a p layer or a p + layer. Such a diffusion layer can be an n-type layer (n layer) or a p-type layer (p layer) depending on the type and amount of impurities contained in the layer. For example, the n layer is formed when the atomic concentration of the n-type dopant element (such as phosphorus) that is an n-type dopant is higher than the atomic concentration of aluminum that is a p-type dopant. The n layer when the concentration of the n-type dopant element is particularly high is referred to as an n + layer.

n型ドーパント化合物は、無機化合物及び有機化合物のいずれであってもよい。また、n型ドーパント元素を含有する化合物は、2種以上の化合物で構成されていてもよく、さらに、無機化合物及び有機化合物の両方を含んでいてもよい。   The n-type dopant compound may be either an inorganic compound or an organic compound. Moreover, the compound containing an n-type dopant element may be comprised with 2 or more types of compounds, and may further contain both the inorganic compound and the organic compound.

n型ドーパント化合物としては、例えば、上記各元素の酸化物、有機化合物等が例示されるが、これらに限定されるわけではない。より具体的なn型ドーパント化合物としては、P、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸エステル等が例示される。リン酸エステルの種類は特に限定されず、例えば公知のリン酸エステルが挙げられるが、特に、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸を含むことが好ましい。また、n型ドーパント化合物としては、上記n型ドーパント元素の酸化物を含むガラス、いわゆるガラスフリットが含まれていてもよい。 Examples of n-type dopant compounds include, but are not limited to, oxides and organic compounds of the above elements. More specific n-type dopant compounds include P 2 O 5 , aluminum phosphate, calcium phosphate, potassium phosphate, phosphate ester and the like. The kind of phosphate ester is not specifically limited, For example, although a well-known phosphate ester is mentioned, It is preferable that polyoxyethylene oleyl ether phosphate is included especially. Moreover, as an n-type dopant compound, the glass containing the oxide of the said n-type dopant element, what is called a glass frit may be contained.

前記n型ドーパント化合物中における前記n型ドーパント元素の含有量は、前記アルミニウム粉末に含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部以上、1000質量部以下である。この場合、拡散層におけるn型ドーパント元素(リン等)の原子濃度が高くなりやすく、n層あるいはn+層、つまりn型半導体層を容易に形成される。また、n型ドーパント化合物中におけるn型ドーパント元素の上記含有量の上限が1000質量部であることで、アルミニウムペースト中のアルミニウムの割合が少なくなりにくいので、半導体基板との反応性の悪化を防止することができ、効率よく拡散層を形成することができる。   The content of the n-type dopant element in the n-type dopant compound is 1 part by mass or more and 1000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the aluminum powder. In this case, the atomic concentration of the n-type dopant element (phosphorus or the like) in the diffusion layer is likely to increase, and an n layer or an n + layer, that is, an n-type semiconductor layer can be easily formed. Moreover, since the upper limit of the content of the n-type dopant element in the n-type dopant compound is 1000 parts by mass, the proportion of aluminum in the aluminum paste is unlikely to decrease, thereby preventing deterioration of reactivity with the semiconductor substrate. The diffusion layer can be formed efficiently.

前記n型ドーパント化合物中における前記n型ドーパント元素の含有量は、前記アルミニウム粉末に含まれるアルミニウム100質量部に対し、1.5質量部以上であることがより好ましく、2質量部以上であることが特に好ましい。また、前記n型ドーパント化合物中における前記n型ドーパント元素の含有量は、前記アルミニウム粉末に含まれるアルミニウム100質量部に対し、10質量部以下であることがより好ましく、5質量部以下であることが特に好ましい。   The content of the n-type dopant element in the n-type dopant compound is more preferably 1.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the aluminum powder, and is 2 parts by mass or more. Is particularly preferred. Further, the content of the n-type dopant element in the n-type dopant compound is more preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the aluminum powder. Is particularly preferred.

上記n型ドーパント化合物を含む第1のアルミニウムペーストを使用すれば、半導体基板上にn+層のような拡散層(n型半導体層)を形成することが可能になる。このようなn+層が形成された半導体基板を太陽電池モジュール等の基板に適用すれば、太陽電池の発電効率を高めることができるという利点がある。また、n型ドーパント元素の含有量が上記範囲であれば、半導体基板上に拡散層を短時間で形成することができるという利点もある。   If the first aluminum paste containing the n-type dopant compound is used, a diffusion layer (n-type semiconductor layer) such as an n + layer can be formed on the semiconductor substrate. When such a semiconductor substrate on which an n + layer is formed is applied to a substrate such as a solar cell module, there is an advantage that the power generation efficiency of the solar cell can be increased. Further, when the content of the n-type dopant element is in the above range, there is an advantage that the diffusion layer can be formed on the semiconductor substrate in a short time.

溶剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テルピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が例示されるが、これらに限定されず、その他、例えば公知の有機溶剤等が使用できる。   Examples of the solvent include diethylene glycol monobutyl ether, terpineol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and dipropylene glycol monomethyl ether. However, the solvent is not limited to these, and other known organic solvents can be used.

樹脂は、ペースト組成物におけるバインダーとしての役割を果たす材料である。樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース類、ポリビニールブチラール、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ4フッ化エチレン、シリコン樹脂、熱硬化樹脂(イソシアネート化合物、シアネート化合物等)が例示されるが、これらに限定されるわけではない。第1のアルミニウムペーストは、1種のみの樹脂を含んでもよいし、あるいは、2種以上の樹脂を含んでもよい。   The resin is a material that serves as a binder in the paste composition. Examples of resins include celluloses such as ethyl cellulose and nitrocellulose, polyvinyl butyral, phenol resin, melanin resin, urea resin, xylene resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, polyimide resin, furan resin, urethane resin, polyethylene , Polypropylene, polystyrene, ABS resin, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacetal, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene oxide, polysulfone, polyimide, polyethersulfone , Polyarylate, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, silicone resin, thermosetting resin (isocyanate DOO compound, cyanate compound, etc.) is exemplified, but not limited thereto. The first aluminum paste may contain only one kind of resin, or may contain two or more kinds of resins.

樹脂の含有量は、ペースト組成物に対して0.2質量%以上、3.0質量%以下、溶剤の含有量は、ペースト組成物に対して1.0質量%以上、25質量%以下の範囲とすることができる。   The resin content is 0.2% by mass or more and 3.0% by mass or less with respect to the paste composition, and the solvent content is 1.0% by mass or more and 25% by mass or less with respect to the paste composition. It can be a range.

第1のアルミニウムペーストでは、上記n型ドーパント化合物の他、ガラス粉末がさらに含まれていてもよい。このガラス粉末は、アルミニウム粉末と半導体基板との反応と、アルミニウム粉末自身の焼結とを助ける作用がある。このようなガラス粉末としては、上記n型ドーパント元素以外の元素を1種または2種以上を含むガラス粉末が例示される。ガラス粉末を構成するガラス粒子の平均粒径は、1μm以上3μm以下であることが好ましい。第1のアルミニウムペーストに含まれるガラス粉末の含有量は特に限定されないが、アルミニウム粉末100質量部に対して、0.1質量部以上15質量部以下であることが好ましい。この場合、ペースト組成物を半導体基板に塗布し、これを焼結して形成された被膜は、半導体基板への密着性に優れ、しかも、電気抵抗の増加も起こりにくくなる。   The first aluminum paste may further contain glass powder in addition to the n-type dopant compound. This glass powder has an action of assisting the reaction between the aluminum powder and the semiconductor substrate and the sintering of the aluminum powder itself. Examples of such glass powder include glass powder containing one or more elements other than the n-type dopant element. The average particle diameter of the glass particles constituting the glass powder is preferably 1 μm or more and 3 μm or less. Although content of the glass powder contained in a 1st aluminum paste is not specifically limited, It is preferable that they are 0.1 mass part or more and 15 mass parts or less with respect to 100 mass parts of aluminum powder. In this case, the film formed by applying the paste composition to the semiconductor substrate and sintering it is excellent in adhesion to the semiconductor substrate, and further, the electrical resistance is hardly increased.

第1のアルミニウムペーストには、本発明の効果が阻害されない程度であれば、その他の各種種添加剤が含まれていてもよい。各種添加剤としては、例えば、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、カップリング剤、静電付与剤、重合禁止剤、チキソトロピー剤、沈降防止剤等が挙げられる。   The first aluminum paste may contain other various types of additives as long as the effects of the present invention are not hindered. Examples of the various additives include antioxidants, corrosion inhibitors, antifoaming agents, thickeners, coupling agents, electrostatic imparting agents, polymerization inhibitors, thixotropic agents, and antisettling agents.

第1のアルミニウムペーストは任意の方法で調製することができ、その方法は特に限定されない。例えば、アルミニウム粉末、n型ドーパント元素を含有する化合物、樹脂、溶剤、及び、必要に応じて添加される上記ガラス粉末、その他の添加剤を所定の配合量で準備し、これらを混合させることで本実施形態のペースト組成物を調製することができる。   The first aluminum paste can be prepared by any method, and the method is not particularly limited. For example, by preparing aluminum powder, a compound containing an n-type dopant element, a resin, a solvent, and the glass powder added as necessary, and other additives in predetermined amounts, and mixing them. The paste composition of this embodiment can be prepared.

なお、樹脂と溶剤はあらかじめ混合させることで、いわゆる有機ビヒクルとして調製しておき、この有機ビヒクルを用いて第1のアルミニウムペーストを調製してもよい。有機ビヒクルには、上記ガラス粉末や添加剤が含まれていてもよい。ただし、有機ビヒクルは必ずしも溶剤を含んでいる必要はなく、溶剤に溶解させないで樹脂そのものを有機ビヒクルとして用いてもよい。第1のアルミニウムペースト中に含まれる有機ビヒクルの含有量は特に限定されないが、アルミニウム粉末100質量部に対して、30質量部以上100質量部以下とすることができる。この場合、第1のアルミニウムペーストの印刷性の低下を防止しやすい。   The resin and the solvent may be mixed in advance to prepare a so-called organic vehicle, and the first aluminum paste may be prepared using this organic vehicle. The organic vehicle may contain the glass powder and additives. However, the organic vehicle does not necessarily contain a solvent, and the resin itself may be used as the organic vehicle without being dissolved in the solvent. Although content of the organic vehicle contained in a 1st aluminum paste is not specifically limited, It can be 30 mass parts or more and 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of aluminum powder. In this case, it is easy to prevent a decrease in printability of the first aluminum paste.

第1のアルミニウムペーストを調製するにあたっては、公知の混合機や分散機等を使用することができる。   In preparing the first aluminum paste, a known mixer or disperser can be used.

図1には、第1のアルミニウムペーストを用いて、半導体基板に被膜を形成する方法を模式的に表している。なお、この図1では、半導体基板1として、p型のシリコン基板(p−Siと略記することがある)を使用し(図1(a))、n型ドーパント元素としてはリン元素(P)を使用している。   FIG. 1 schematically shows a method of forming a film on a semiconductor substrate using the first aluminum paste. In FIG. 1, a p-type silicon substrate (may be abbreviated as p-Si) is used as the semiconductor substrate 1 (FIG. 1A), and a phosphorus element (P) is used as the n-type dopant element. Is used.

図1(a)、(b)は、半導体基板上にアルミニウム粉末を含有する第1のアルミニウムペーストを塗布する工程を模式的に示している。   FIGS. 1A and 1B schematically show a step of applying a first aluminum paste containing aluminum powder on a semiconductor substrate.

第1のアルミニウムペーストを半導体基板の表面に塗布する方法は特に限定的ではなく、例えば、スクリーン印刷、スピンコート法等を用いることができるが、これらに限定されるわけではなく、その他の方法を採用してもよい。半導体基板への第1のアルミニウムペーストの塗布量は、例えば、4mg/cm以上、12mg/cm以下とすることができる。 The method for applying the first aluminum paste to the surface of the semiconductor substrate is not particularly limited. For example, screen printing, spin coating, or the like can be used, but the method is not limited to these, and other methods are used. It may be adopted. The amount of the first aluminum paste applied to the semiconductor substrate can be, for example, 4 mg / cm 2 or more and 12 mg / cm 2 or less.

塗布した後、乾燥処理をすることによって、第1のアルミニウムペースト中の揮発分が除去される。乾燥処理の温度は、例えば、100℃以上、300℃以下で行うことができる。乾燥処理の時間は、ペースト組成物の種類によって異なるが、例えば、1分以上、10分以下とすれば、十分に乾燥を行うことができる。   After the application, the volatile matter in the first aluminum paste is removed by drying. The temperature of the drying treatment can be performed, for example, at 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. Although the time of a drying process changes with kinds of paste composition, if it is 1 minute or more and 10 minutes or less, for example, it can fully dry.

上記工程を経ることで、図1(b)に示すように、半導体基板p−Si上に、第1のアルミニウムペーストが乾燥して形成された塗膜2が形成される。   By passing through the said process, as shown in FIG.1 (b), the coating film 2 formed by drying the 1st aluminum paste on the semiconductor substrate p-Si is formed.

図1(b)、(c)は、前記第1のアルミニウムペーストが塗布された半導体基板を焼成して、半導体基板上にアルミニウム層及びアルミニウム合金層を形成する工程を模式的に示している。   FIGS. 1B and 1C schematically show a process of baking the semiconductor substrate coated with the first aluminum paste to form an aluminum layer and an aluminum alloy layer on the semiconductor substrate.

上記焼成を行うことにより、図1(c)のように、アルミニウム層3a、アルミニウムを含む合金層3bが形成される。図1の実施形態ではアルミニウムを含む合金層3bは、アルミニウムとシリコンとの合金層(Al−Si合金層)である。また、アルミニウム層3aはアルミニウムの焼結体で形成される層(Al焼結層)である。   By performing the firing, an aluminum layer 3a and an alloy layer 3b containing aluminum are formed as shown in FIG. In the embodiment of FIG. 1, the alloy layer 3b containing aluminum is an alloy layer of aluminum and silicon (Al—Si alloy layer). The aluminum layer 3a is a layer formed of an aluminum sintered body (Al sintered layer).

また、焼成後に冷却処理を実施することによって、アルミニウムとn型ドーパント元素(P)の一部がシリコン基板中に拡散し、これが不純物層、すなわち、拡散層3cとして形成される。形成された拡散層3cは、シリコンよりもn型ドーパント元素(P)の方がより高濃度となる。その結果、拡散層3cはn+層、いわゆるn型半導体層として形成され、図1(c)のようなn型のシリコン基板が形成される。具体的に、図1(c)に示すように、半導体基板1(p−Si)上に、拡散層3c、アルミニウムを含む合金層3b(アルミニウムとシリコンとの合金層)及びアルミニウム層3aが、半導体基板1側からこの順に積層して形成される。   Further, by performing a cooling process after firing, a part of aluminum and the n-type dopant element (P) diffuses into the silicon substrate, and this is formed as an impurity layer, that is, a diffusion layer 3c. In the formed diffusion layer 3c, the n-type dopant element (P) has a higher concentration than silicon. As a result, the diffusion layer 3c is formed as an n + layer, a so-called n-type semiconductor layer, and an n-type silicon substrate as shown in FIG. 1C is formed. Specifically, as shown in FIG. 1C, a diffusion layer 3c, an alloy layer 3b containing aluminum (alloy layer of aluminum and silicon), and an aluminum layer 3a are formed on the semiconductor substrate 1 (p-Si). It is formed by stacking in this order from the semiconductor substrate 1 side.

焼成は、例えば、577℃以上、1200℃以下の範囲で行うことができ、この範囲の焼成温度あれば、アルミニウム層3a、アルミニウムを含む合金層3b及び拡散層3cを短時間で効率よく形成させることができる。焼成温度は600℃以上、1000℃以下であることがより好ましく、800℃以上、950℃以下であることがさらに好ましく、850℃以上、950℃以下であることが特に好ましい。   Firing can be performed, for example, in the range of 570 ° C. or more and 1200 ° C. or less. With the firing temperature in this range, the aluminum layer 3a, the alloy layer 3b containing aluminum, and the diffusion layer 3c are efficiently formed in a short time. be able to. The firing temperature is more preferably 600 ° C. or more and 1000 ° C. or less, further preferably 800 ° C. or more and 950 ° C. or less, and particularly preferably 850 ° C. or more and 950 ° C. or less.

焼成時間は、例えば、3秒以上、300秒以下とすることができ、この範囲であれば、所望の被膜を形成することができ、しかも、全体の工程も長くなり過ぎないので、効率よく半導体基板上に拡散層を形成させることができる。焼成時間は、3秒以上、60秒以下が特に好ましい。   The firing time can be set to, for example, 3 seconds or more and 300 seconds or less, and within this range, a desired film can be formed, and the entire process does not become too long. A diffusion layer can be formed on the substrate. The firing time is particularly preferably 3 seconds or more and 60 seconds or less.

上記焼成は、空気雰囲気、窒素雰囲気のいずれで行ってもよい。   The firing may be performed in either an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.

焼成後の冷却処理において、冷却の速度及び冷却時の雰囲気温度は限定的ではなく、適宜の条件で冷却を行うことができる。例えば、室温、例えば、25℃の雰囲気中で自然冷却を行うことができる。   In the cooling treatment after firing, the cooling rate and the atmospheric temperature during cooling are not limited, and cooling can be performed under appropriate conditions. For example, natural cooling can be performed in an atmosphere of room temperature, for example, 25 ° C.

図1(c)、(d)は、前記アルミニウム層3a及びアルミニウム合金層3bを除去する工を模式的に示している。   1C and 1D schematically show a process for removing the aluminum layer 3a and the aluminum alloy layer 3b.

この工程では、半導体基板1(p−Si)上に形成されたアルミニウム層3a、アルミニウムを含む合金層3bを、例えば、エッチングによって除去する。これにより、図3(d)に示すように、表面に拡散層3cを備える半導体基板1が形成される。エッチング処理の条件は特に制限されず、例えば、公知のエッチング処理の条件を、本工程でも採用することができる。例えば、KCl、HCl等を含むエッチング液により、エッチングを行うことができる。   In this step, the aluminum layer 3a and the alloy layer 3b containing aluminum formed on the semiconductor substrate 1 (p-Si) are removed by etching, for example. Thereby, as shown in FIG.3 (d), the semiconductor substrate 1 provided with the diffusion layer 3c on the surface is formed. The conditions for the etching treatment are not particularly limited, and for example, known etching treatment conditions can be employed in this step. For example, etching can be performed using an etchant containing KCl, HCl, or the like.

図1に示すような製造方法では、半導体基板上に容易に拡散層を形成させることができる。特に、従来、「不純物熱拡散手法」のような拡散層を形成するための手法では、長時間の熱処理が必要であり、しかも、バッチ処理となるため、生産性が悪く、過剰なエネルギーを必要とする問題があったが、第1のアルミニウムペーストを使用すれば、短時間で、かつ、容易にn型ドーパント元素を含んで形成される拡散層(n型半導体層)を形成させることができる。   In the manufacturing method as shown in FIG. 1, the diffusion layer can be easily formed on the semiconductor substrate. In particular, the conventional method for forming a diffusion layer such as the “impurity thermal diffusion method” requires a long-time heat treatment, and is also a batch process, so that productivity is poor and excessive energy is required. However, if the first aluminum paste is used, a diffusion layer (n-type semiconductor layer) formed containing an n-type dopant element can be easily formed in a short time. .

一般に熱処理で拡散層を形成する場合は800℃程度の加熱においても、固相シリコンは固相のままであり、固相シリコンへのn型ドーパント元素の熱拡散速度は、元素の種類と温度によって依存するものの1μm/hour程度である。これに対し、上記ペースト組成物を用いると、例えば、固相シリコンとアルミニウムが600℃程度で一度反応して液相のシリコンアルミニウム合金になり、n型ドーパント元素が液相シリコンアルミニウム合金中へただちに拡散し得る(例えば、800℃10秒程度の加熱で5μmまで拡散)。その後の冷却過程で、シリコンは再結晶化し固体となるが、一部のn型ドーパント元素がシリコン内へとどまることで拡散層が形成される。よって、上記ペースト組成物を使用すると、従来方法とは拡散層の形成過程が異なるものであり、シリコンが一度液相化するので短時間での拡散が可能となる。   In general, when a diffusion layer is formed by heat treatment, even when heating at about 800 ° C., the solid phase silicon remains in the solid phase, and the thermal diffusion rate of the n-type dopant element into the solid phase silicon depends on the type and temperature of the element. Although it depends, it is about 1 μm / hour. On the other hand, when the paste composition is used, for example, solid phase silicon and aluminum react once at about 600 ° C. to form a liquid phase silicon aluminum alloy, and the n-type dopant element immediately enters the liquid phase silicon aluminum alloy. It can diffuse (for example, diffuse to 5 μm by heating at 800 ° C. for about 10 seconds). In the subsequent cooling process, the silicon is recrystallized and becomes a solid, but a diffusion layer is formed by a part of the n-type dopant element remaining in the silicon. Therefore, when the paste composition is used, the formation process of the diffusion layer is different from the conventional method, and silicon is once converted into a liquid phase, so that diffusion in a short time is possible.

また、第1のアルミニウムペーストはn型ドーパント元素を、第1のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部以上1000質量部以下含むことで、拡散層の中でも特にn型ドーパント元素(例えば、リン)濃度が高い層、いわゆる、n+層をより簡易な方法で形成することができる。そのため、このような形成された拡散層を有する半導体基板は、結晶シリコン系太陽電池に適用することで、結晶シリコン系太陽電池の発電効率をより高めることができる。その他、上記のような拡散層を有する半導体基板は、各種分野に適用することができ、例えば、pn接合の形成が必要である半導体ダイオード、半導体トランジスタにも適用可能である。   Further, the first aluminum paste contains an n-type dopant element in an amount of 1 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the first aluminum paste. A layer having a high concentration (for example, phosphorus), a so-called n + layer, can be formed by a simpler method. Therefore, the semiconductor substrate having such a formed diffusion layer can be applied to a crystalline silicon solar cell, thereby further improving the power generation efficiency of the crystalline silicon solar cell. In addition, the semiconductor substrate having the diffusion layer as described above can be applied to various fields. For example, the semiconductor substrate can also be applied to a semiconductor diode and a semiconductor transistor that require formation of a pn junction.

本実施形態の製造方法では、上記のような製造方法の他、他例として、前記焼成をする前に、前記半導体基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備えることもできる。この場合、前記第2のアルミニウムペーストは、前記n型ドーパント元素が、前記第2のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部未満含有されていてもよい。   In the manufacturing method of this embodiment, in addition to the manufacturing method as described above, as another example, before the firing, the semiconductor substrate is placed in a region different from the region where the first aluminum paste is applied. A step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder can be further provided. In this case, the second aluminum paste may contain less than 1 part by mass of the n-type dopant element with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the second aluminum paste.

図2には、本実施形態のペースト組成物を用いてn型の拡散層を形成する方法の他例を示している。この図の形態のように、本実施形態の製造方法では、前記焼成をする前に、前記半導体基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備えている。具体的には、前記焼成をする前に、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した面と反対側の面の前記半導体基板上に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備える。この第2のアルミニウムペーストは、第2のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、n型ドーパント元素の含有量が1質量部未満であってもよい。   FIG. 2 shows another example of a method for forming an n-type diffusion layer using the paste composition of the present embodiment. As shown in the figure, in the manufacturing method of the present embodiment, before the firing, aluminum powder is contained in a region different from the region where the first aluminum paste is applied on the semiconductor substrate. And a step of applying a second aluminum paste. Specifically, a step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder onto the semiconductor substrate on the surface opposite to the surface on which the first aluminum paste is applied before the firing is further performed. Prepare. In the second aluminum paste, the content of the n-type dopant element may be less than 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the second aluminum paste.

まず、図2(a)のように半導体基板1(p−Si)を準備し、第1のアルミニウムペーストを半導体基板1上に塗布して乾燥させることで、図2(b)のように塗膜2を形成することは、図1の実施形態と同様である。   First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate 1 (p-Si) is prepared, and a first aluminum paste is applied onto the semiconductor substrate 1 and dried to apply as shown in FIG. 2B. Forming the film 2 is the same as in the embodiment of FIG.

図2の実施形態では、図2(c)のように、半導体基板1の塗膜2が形成されている面とは逆側の面にさらに第2のアルミニウムペーストを塗布し、乾燥させることで、アルミニウム塗膜4を形成する。このアルミニウム塗膜4を形成するための条件は、例えば、第1のアルミニウムペーストから塗膜2を形成させる方法と同様の条件で行うことができるが、これに限定されるわけではない。   In the embodiment of FIG. 2, as shown in FIG. 2C, a second aluminum paste is further applied to the surface opposite to the surface on which the coating film 2 of the semiconductor substrate 1 is formed and dried. The aluminum coating film 4 is formed. The conditions for forming the aluminum coating film 4 can be performed, for example, under the same conditions as the method for forming the coating film 2 from the first aluminum paste, but are not limited thereto.

第2のアルミニウムペーストは第1のアルミニウムペーストとは異なるペーストである。第2のアルミニウムペーストには通常、上記n型ドーパント化合物は含まれていないか、もしくは、n型ドーパント元素の含有量が、第2のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部未満のn型ドーパント元素が含まれてもよい。なお、第2のアルミニウムペーストのその他の成分については、第2のアルミニウムペーストと同様とすることができる。   The second aluminum paste is a paste different from the first aluminum paste. The second aluminum paste usually does not contain the n-type dopant compound, or the content of the n-type dopant element is 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the second aluminum paste. Less than n-type dopant elements may be included. The other components of the second aluminum paste can be the same as those of the second aluminum paste.

図2(c)のように、半導体基板1上の一方の面に塗膜2、他方の面にアルミニウム塗膜4が形成された後、これらの塗膜が形成された半導体基板1を焼成し、冷却処理をする。これにより、図2(d)のように、半導体基板1の塗膜2側の面には、拡散層3c、アルミニウムを含む合金層3b及びアルミニウム層3aが、半導体基板1側からこの順に積層して形成されるのは、図1の実施形態と同様である。一方、半導体基板1のアルミニウム塗膜4側の面には、拡散層5c、アルミニウムを含む合金層5b及びアルミニウム層5aが、半導体基板1側からこの順に積層して形成される。焼成及び冷却処理は図1の実施形態と同様の条件で行うことができる。   As shown in FIG. 2C, after the coating film 2 is formed on one surface of the semiconductor substrate 1 and the aluminum coating film 4 is formed on the other surface, the semiconductor substrate 1 on which these coating films are formed is baked. Cool down. 2D, the diffusion layer 3c, the alloy layer 3b containing aluminum, and the aluminum layer 3a are laminated in this order from the semiconductor substrate 1 side on the surface of the semiconductor substrate 1 on the coating film 2 side. It is formed in the same manner as the embodiment of FIG. On the other hand, a diffusion layer 5c, an alloy layer 5b containing aluminum, and an aluminum layer 5a are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 on the aluminum coating film 4 side in this order from the semiconductor substrate 1 side. The firing and cooling treatment can be performed under the same conditions as in the embodiment of FIG.

拡散層5cは、半導体基板1にアルミニウムが拡散することによって形成された層である。この拡散層5cは、拡散層3cのようなn型ドーパント元素が含まれないか、含まれているとしてもその含有量はn層やn+層が形成されない程に少量であり、この点で拡散層3cとは異なっている。   The diffusion layer 5 c is a layer formed by diffusing aluminum in the semiconductor substrate 1. The diffusion layer 5c does not contain an n-type dopant element like the diffusion layer 3c, or even if it is contained, its content is so small that no n-layer or n + layer is formed. It is different from the layer 3c.

なお、半導体基板1がシリコン基板であれば、アルミニウムを含む合金層5bは、アルミニウムとシリコンとの合金層として形成される。   If the semiconductor substrate 1 is a silicon substrate, the alloy layer 5b containing aluminum is formed as an alloy layer of aluminum and silicon.

その後、前記アルミニウム層(3a、5a)及びアルミニウム合金層(3b、5b)を除去する工程により、両面に拡散層(拡散層3c及び拡散層5c)が形成された半導体基板1を得ることができる(図2(e))。エッチングの条件は、図1の実施形態と同様の条件で行うことができる。なお、工程3のエッチング処理にあたっては、いずれか一方の面のみをエッチング処理するようにしてもよい。   Thereafter, by removing the aluminum layers (3a, 5a) and the aluminum alloy layers (3b, 5b), the semiconductor substrate 1 having diffusion layers (diffusion layers 3c and 5c) formed on both sides can be obtained. (FIG. 2 (e)). The etching conditions can be the same as those in the embodiment of FIG. In the etching process in step 3, only one of the surfaces may be etched.

上記のように形成される拡散層3cは、図1の実施形態と同様、n+層のようなn型半導体層となり得る。一方、拡散層5cは、n型ドーパント元素が含まれないか、含まれているとしてもその含有量はn層やn+層が形成されない程に少量であるのでp層やp+層のような、いわゆるp型半導体層となる。   The diffusion layer 3c formed as described above can be an n-type semiconductor layer such as an n + layer, as in the embodiment of FIG. On the other hand, the diffusion layer 5c does not contain an n-type dopant element, or even if it is contained, its content is so small that an n-layer or an n + layer is not formed. This is a so-called p-type semiconductor layer.

上記の工程を経て、図2のように拡散層を形成すれば、一つの半導体基板上に一度の焼成工程で同時にn型半導体層及びp型半導体層を形成することが可能である。例えば一方の面にn型半導体層、その裏面にp型半導体層が形成された半導体基板は、例えば、太陽電池や半導体ダイオード素子等の用途に有効である。   If the diffusion layer is formed as shown in FIG. 2 through the above steps, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer can be simultaneously formed on one semiconductor substrate by one baking step. For example, a semiconductor substrate in which an n-type semiconductor layer is formed on one surface and a p-type semiconductor layer is formed on the back surface thereof is effective for applications such as solar cells and semiconductor diode elements.

図3には、図1の実施形態に係る製造方法のさらなる変形例を模式的に示している。   In FIG. 3, the further modification of the manufacturing method which concerns on embodiment of FIG. 1 is shown typically.

図3の実施形態では、第1のアルミニウムペースト及び第2のアルミニウムペーストを半導体基板1の同じ側の面に塗布した例である。この実施形態でも、前記焼成をする前に、前記半導体基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備える。   In the embodiment of FIG. 3, the first aluminum paste and the second aluminum paste are applied to the same surface of the semiconductor substrate 1. Also in this embodiment, before firing, a step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder to a region different from the region where the first aluminum paste is applied on the semiconductor substrate. Further prepare.

具体的にこの実施形態では、半導体基板1に第1のアルミニウムペースト及び第2のアルミニウムペーストをそれぞれ、半導体基板1の同じ側の面に部分的に塗布している。特に、それぞれのペーストから形成される塗膜どうしが所定の間隔を有するように、第1のアルミニウムペースト及び第2のアルミニウムペーストを塗布している。塗布の方法は、上記と同様の方法で行うことができる。   Specifically, in this embodiment, the first aluminum paste and the second aluminum paste are partially applied to the same side surface of the semiconductor substrate 1 on the semiconductor substrate 1. In particular, the first aluminum paste and the second aluminum paste are applied so that the coating films formed from the respective pastes have a predetermined interval. The application method can be performed in the same manner as described above.

図3(a)のように本実施形態では、例えば、第1のアルミニウムペーストによって形成された塗膜2と、第2のアルミニウムペーストによって形成されたアルミニウム塗膜4とが互いに所定の間隔をあけて、それぞれ半導体基板1の一方向の全長にわたって形成され得る。   As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, for example, the coating film 2 formed of the first aluminum paste and the aluminum coating film 4 formed of the second aluminum paste are spaced apart from each other by a predetermined distance. Each of them can be formed over the entire length in one direction of the semiconductor substrate 1.

このようにそれぞれの塗膜が形成された半導体基板を、図1、図2の実施形態と同様の手順で焼成及び冷却処理をする。これにより、図3(b)のように、第1のアルミニウムペーストによって形成された塗膜2は、拡散層3c、アルミニウムを含む合金層3b及びアルミニウム層3aが半導体基板1側からこの順に積層して形成される積層体となる。他方、第2のアルミニウムペーストによって形成されたアルミニウム塗膜4は、拡散層5c、アルミニウムを含む合金層5b及びアルミニウム層5aが半導体基板1側からこの順に積層して形成される積層体となる。この場合、図1,2の場合と同様、拡散層3cがn型半導体層、拡散層5cがp型半導体層である。   The semiconductor substrate on which the respective coating films are thus formed is baked and cooled in the same procedure as in the embodiment of FIGS. As a result, as shown in FIG. 3B, the coating film 2 formed of the first aluminum paste has the diffusion layer 3c, the alloy layer 3b containing aluminum, and the aluminum layer 3a laminated in this order from the semiconductor substrate 1 side. To form a laminate. On the other hand, the aluminum coating film 4 formed by the second aluminum paste is a laminate formed by laminating the diffusion layer 5c, the alloy layer 5b containing aluminum, and the aluminum layer 5a in this order from the semiconductor substrate 1 side. In this case, as in FIGS. 1 and 2, the diffusion layer 3c is an n-type semiconductor layer and the diffusion layer 5c is a p-type semiconductor layer.

次いで、図1,2と同様の方法で、アルミニウム層(3a、5a)及びアルミニウム合金層(3b、5b)を除去する工程により、図3(c)のように、拡散層3c及び拡散層5cが所定の間隔をあけながら形成された半導体基板1を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 3C, the diffusion layer 3c and the diffusion layer 5c are removed by a process of removing the aluminum layers (3a, 5a) and the aluminum alloy layers (3b, 5b) in the same manner as in FIGS. The semiconductor substrate 1 formed with a predetermined interval can be obtained.

図3(c)に示すような半導体基板1は、拡散層3cであるn型半導体層及び拡散層5cであるp型半導体層が所定の間隔をおいて形成された構造を有するので、例えば、光受光面に電極が不要となるバックコンタクト型太陽電池として適用することが可能である。   Since the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 3C has a structure in which an n-type semiconductor layer as the diffusion layer 3c and a p-type semiconductor layer as the diffusion layer 5c are formed at a predetermined interval. It can be applied as a back contact type solar cell in which no electrode is required on the light receiving surface.

以上より、半導体基板1に第1のアルミニウムペースト及び第2のアルミニウムペーストをそれぞれ所定の間隔をあけるように半導体基板1の同じ側の面に部分的に塗布すれば、受光面に電極が不要となるバックコンタクト型太陽電池部材を簡便な方法で製造することができる。   As described above, if the first aluminum paste and the second aluminum paste are partially applied to the same surface of the semiconductor substrate 1 so as to be spaced apart from each other by the semiconductor substrate 1, no electrode is required on the light receiving surface. The back contact type solar cell member can be manufactured by a simple method.

図4にも、図1の実施形態に係る製造方法の変形例を模式的に示している。この実施形態でも、前記焼成をする前に、前記半導体基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備える。図4の実施形態では、第1のアルミニウムペーストを半導体基板1の片側面に第1のアルミニウムペーストを部分的に塗布しており、第1のアルミニウムペーストから形成される塗膜どうしが所定の間隔を有するようにしている。塗布の方法は、上記と同様の方法で行うことができる。   FIG. 4 also schematically shows a modification of the manufacturing method according to the embodiment of FIG. Also in this embodiment, before firing, a step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder to a region different from the region where the first aluminum paste is applied on the semiconductor substrate. Further prepare. In the embodiment of FIG. 4, the first aluminum paste is partially applied to one side surface of the semiconductor substrate 1, and the coating films formed from the first aluminum paste are spaced at a predetermined interval. To have. The application method can be performed in the same manner as described above.

具体的には、図4(a)のように、まず、第1のアルミニウムペーストを半導体基板1の対向する両側端部付近にそれぞれ塗布することで塗膜2を形成させる。   Specifically, as shown in FIG. 4A, first, the first aluminum paste is applied to the vicinity of opposite side edges of the semiconductor substrate 1 to form the coating film 2.

次いで、このようにそれぞれの塗膜が形成された半導体基板を、図1の実施形態と同様の手順で焼成及び冷却処理をする。これにより、図4(b)のように、第1のアルミニウムペーストによって形成された塗膜2は、拡散層3c、アルミニウムを含む合金層3b及びアルミニウム層3aが半導体基板1側からこの順に積層して形成される積層体となる。図1の場合と同様、拡散層3cはn型半導体層である。   Next, the semiconductor substrate on which the respective coating films are formed in this way is fired and cooled in the same procedure as in the embodiment of FIG. As a result, as shown in FIG. 4B, the coating film 2 formed of the first aluminum paste has the diffusion layer 3c, the alloy layer 3b containing aluminum, and the aluminum layer 3a laminated in this order from the semiconductor substrate 1 side. To form a laminate. As in the case of FIG. 1, the diffusion layer 3c is an n-type semiconductor layer.

次いで、図1と同様の方法で、アルミニウム層3a及びアルミニウム合金層3bを除去する工程により、図4(c)のように、拡散層3cが半導体基板1の両側端部に形成された半導体基板1を得ることができる。   Next, the semiconductor substrate in which the diffusion layers 3c are formed at both end portions of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 4C by the process of removing the aluminum layer 3a and the aluminum alloy layer 3b by the same method as FIG. 1 can be obtained.

拡散層3cが半導体基板1の両側端部に形成されていることで、このような半導体基板1は、トランジスタ構造になり得るものであり、トランジスタ素子や集積回路(IC)素子に適用可能である。   Since the diffusion layer 3c is formed at both end portions of the semiconductor substrate 1, such a semiconductor substrate 1 can have a transistor structure, and can be applied to a transistor element or an integrated circuit (IC) element. .

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to the aspect of these Examples.

(実施例1)
球状のアルミニウム粉末100質量部に対し、バインダーとして有機ビヒクルを40質量部、n型ドーパント元素を含有する化合物として、P及びPを含むガラス(P−SnO系ガラスフリット)の混合物20質量部を混合した。これにより、n型ドーパント元素としてリンを含有する第1のアルミニウムペーストを調製した。なお、有機ビヒクルは、エチルセルロース(Dow社製)1質量部、グリコールエーテル系有機溶剤39質量部の混合物とした。
Example 1
Glass containing P 2 O 5 and P 2 O 5 as a compound containing 40 parts by mass of an organic vehicle as a binder and an n-type dopant element with respect to 100 parts by mass of spherical aluminum powder (P 2 O 5 —SnO-based glass) 20 parts by weight of a frit mixture was mixed. Thus, a first aluminum paste containing phosphorus as an n-type dopant element was prepared. The organic vehicle was a mixture of 1 part by mass of ethyl cellulose (manufactured by Dow) and 39 parts by mass of a glycol ether organic solvent.

上記ペースト組成物において、アルミニウム100質量部に対するリンの量は1.52質量部であった。   In the paste composition, the amount of phosphorus with respect to 100 parts by mass of aluminum was 1.52 parts by mass.

一方、球状のアルミニウム粉末100質量部に対し、バインダーとして上記有機ビヒクル40質量部及びリンを含まないガラスであるB系ガラスフリット2質量部を混合した。これにより、非n型ドーパント元素含有である第2のアルミニウムペーストを調製した。 On the other hand, 100 parts by mass of spherical aluminum powder was mixed with 40 parts by mass of the organic vehicle as a binder and 2 parts by mass of B 2 O 3 glass frit, which is glass containing no phosphorus. As a result, a second aluminum paste containing a non-n-type dopant element was prepared.

次いで、厚さ200μmにスライスされたp型シリコン基板の一方の表面に、上述の第1のアルミニウムペーストを塗布し、100℃〜300℃で乾燥させた。他方、p型シリコン基板の反対の面には、上述の非n型ドーパント元素含有である第2のアルミニウムペーストを、第1のアルミニウムペーストを塗布した面と反対側の面に塗布し、連続炉にて焼成ピーク900℃にて、昇温・冷却含む60秒の熱処理を行なった。更に、焼成によって生成したp型シリコン基板の両面の表面上のアルミニウム層及びアルミニウム合金層を塩酸にて除去することで、基板サンプルを得た。   Next, the above-described first aluminum paste was applied to one surface of a p-type silicon substrate sliced to a thickness of 200 μm and dried at 100 ° C. to 300 ° C. On the other hand, on the opposite surface of the p-type silicon substrate, the second aluminum paste containing the above-mentioned non-n-type dopant element is applied to the surface opposite to the surface on which the first aluminum paste is applied. A heat treatment for 60 seconds including heating and cooling was performed at a firing peak of 900 ° C. Further, a substrate sample was obtained by removing the aluminum layer and the aluminum alloy layer on both surfaces of the p-type silicon substrate produced by firing with hydrochloric acid.

(実施例2)
及びPを含むガラス(P−SnO系ガラスフリット)の混合物28質量部に変更してペースト組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で基板サンプルを得た。上記ペースト組成物において、アルミニウム100質量部に対するリンの量は2.21質量部であった。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1 except that the paste composition was prepared by changing to 28 parts by mass of a mixture of glass containing P 2 O 5 and P 2 O 5 (P 2 O 5 —SnO glass frit). A substrate sample was obtained. In the paste composition, the amount of phosphorus with respect to 100 parts by mass of aluminum was 2.21 parts by mass.

(実施例3)
及びPを含むガラス(P−SnO系ガラスフリット)の混合物を有機リン化合物であるポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸に変更し、アルミニウム粉末100質量部に対して有機リン化合物を20質量部に変更してペースト組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で基板サンプルを得た。上記ペースト組成物において、アルミニウム100質量部に対するリンの量は1.58質量部であった。
(Example 3)
A mixture of glass containing P 2 O 5 and P 2 O 5 (P 2 O 5 —SnO glass frit) is changed to polyoxyethylene oleyl ether phosphoric acid, which is an organic phosphorus compound, and 100 parts by mass of aluminum powder. A substrate sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the paste composition was prepared by changing the organophosphorus compound to 20 parts by mass. In the paste composition, the amount of phosphorus with respect to 100 parts by mass of aluminum was 1.58 parts by mass.

(実施例4)
及びPを含むガラス(P−SnO系ガラスフリット)の混合物を有機リン化合物であるポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸に変更し、アルミニウム粉末100質量部に対して有機リン化合物を40質量部に変更してペースト組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で基板サンプルを得た。上記ペースト組成物において、アルミニウム100質量部に対するリンの量は3.16質量部であった。
Example 4
A mixture of glass containing P 2 O 5 and P 2 O 5 (P 2 O 5 —SnO glass frit) is changed to polyoxyethylene oleyl ether phosphoric acid, which is an organic phosphorus compound, and 100 parts by mass of aluminum powder. A substrate sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the paste composition was prepared by changing the organophosphorus compound to 40 parts by mass. In the paste composition, the amount of phosphorus with respect to 100 parts by mass of aluminum was 3.16 parts by mass.

(実施例5)
及びPを含むガラス(P−SnO系ガラスフリット)の混合物を無機リン化合物及び有機リン化合物の混合物に変更し、アルミニウム粉末100質量部に対して前記混合物を15質量部に変更してペースト組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で基板サンプルを得た。なお、無機リン化合物は、P及びP2O5及びリン酸アルミニウムの混合物とし、有機リン化合物は、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸とした。上記ペースト組成物において、アルミニウム100質量部に対するリンの量は2.77質量部であった。
(Example 5)
A mixture of glass containing P 2 O 5 and P 2 O 5 (P 2 O 5 —SnO glass frit) is changed to a mixture of an inorganic phosphorus compound and an organic phosphorus compound, and the mixture is added to 100 parts by mass of aluminum powder. A substrate sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the paste composition was prepared by changing to 15 parts by mass. The inorganic phosphorus compound was a mixture of P and P 2 O 5 and aluminum phosphate, and the organic phosphorus compound was polyoxyethylene oleyl ether phosphoric acid. In the paste composition, the amount of phosphorus with respect to 100 parts by mass of aluminum was 2.77 parts by mass.

(比較例1)
球状のアルミニウム粉末100質量部に対し、バインダーとして有機ビヒクル40質量部、リンを含まないガラス(B系ガラスフリット)2質量部を混合し、非リン含有アルミニウムペーストを調製した。
(Comparative Example 1)
A non-phosphorus-containing aluminum paste was prepared by mixing 40 parts by mass of an organic vehicle as a binder and 2 parts by mass of phosphorus-free glass (B 2 O 3 -based glass frit) with 100 parts by mass of spherical aluminum powder.

次いで、厚さ200μmにスライスされたp型シリコン基板の両面に非リン含有アルミニウムペーストを塗布し、連続炉にて焼成ピーク900℃にて、昇温・冷却含む60秒の熱処理を行なった。更に、焼成によって生成したp型シリコン基板の両面の表面上のアルミニウム層を塩酸にて除去することで、基板サンプルを得た。   Next, a non-phosphorus-containing aluminum paste was applied to both sides of the p-type silicon substrate sliced to a thickness of 200 μm, and heat treatment was performed for 60 seconds including heating and cooling at a firing peak of 900 ° C. in a continuous furnace. Furthermore, a substrate sample was obtained by removing the aluminum layers on both surfaces of the p-type silicon substrate produced by firing with hydrochloric acid.

(拡散層の確認)
上記実施例及び比較例で得られた基板サンプル各々を、SunsVoc測定装置(Sinton Instruments社製,型番Suns−Voc)を用いてn層形成の判定を行なった。具体的には、フラッシュ光(時間により減衰する光)を基板サンプルに照射することにより、半導体中の電子を励起させ、減衰していくフラッシュ光の光強度と電子励起による電圧の変化を随時測定することで、n層形成の判定を行なった。表1にはその結果を示している。
(Diffusion layer check)
Each of the substrate samples obtained in the above Examples and Comparative Examples was subjected to n layer formation determination using a SunsVoc measuring apparatus (manufactured by Sinton Instruments, model number Suns-Voc). Specifically, by irradiating the substrate sample with flash light (light that decays with time), the electrons in the semiconductor are excited, and the light intensity of the flash light that decays and the voltage change due to electron excitation are measured as needed. Thus, n layer formation was determined. Table 1 shows the results.

表1から、実施例2〜5の基板サンプルについてはすべてn層が形成されていることがわかる。つまり、n型ドーパント元素を含有する化合物中における前記n型ドーパント元素の含有量が、アルミニウム粉末に含まれるアルミニウム100質量部に対し、質量部以上、1000質量部以下であるペースト組成物であれば、半導体基板上にn層が形成されることがわかる。また、リン化合物の種類によらずn型層が形成されることも確認された。 From Table 1, it can be seen that n layers are formed for all the substrate samples of Examples 2 to 5. That is, the paste composition in which the content of the n-type dopant element in the compound containing the n-type dopant element is 1 part by mass or more and 1000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the aluminum powder. Thus, it can be seen that an n layer is formed on the semiconductor substrate. It was also confirmed that an n-type layer was formed regardless of the type of phosphorus compound.

一方、n型ドーパント元素の含有量が上記範囲から外れる比較例1では、n層の形成は確認されなかった。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which the content of the n-type dopant element is out of the above range, formation of the n layer was not confirmed.

(太陽電池特性の測定)
上記実施例1で得られた基板サンプルを、SunsVoc測定装置(Sinton Instruments社製,型番Suns−Voc)を用いて太陽電池特性の測定を行なった。
(Measurement of solar cell characteristics)
The substrate sample obtained in Example 1 was measured for solar cell characteristics using a SunsVoc measuring device (manufactured by Sinton Instruments, model number Suns-Voc).

図5は、Suns−Voc測定結果(IVカーブ)を示している。この結果から、実施例1で得られた基板サンプルは太陽電池としての特性を有していることが確認できた。この結果は、実施例1の製造方法によって、n型Si層が形成され、半導体基板にはpn接合が形成されていることを示唆している。   FIG. 5 shows the Suns-Voc measurement result (IV curve). From this result, it has confirmed that the board | substrate sample obtained in Example 1 has the characteristic as a solar cell. This result suggests that an n-type Si layer is formed by the manufacturing method of Example 1, and a pn junction is formed on the semiconductor substrate.

図6(a)〜(c)にはそれぞれ、比較例1、実施例2及び実施例5で得られた基板サンプルを、SIMS(二次イオン質量分析)によって、表面層の元素分布分析を行った結果を示している。   6A to 6C, the substrate samples obtained in Comparative Example 1, Example 2 and Example 5 were subjected to element distribution analysis of the surface layer by SIMS (secondary ion mass spectrometry), respectively. The results are shown.

図6のSIMSの測定結果は、深さと原子濃度との関係を示している。ここでいう深さは、ペースト組成物又はアルミニウムペーストを塗布した面の半導体基板表面を0として表記している。また、原子濃度は、半導体基板中にドープされたn型ドーパント元素の濃度を示しており、具体的に、アルミニウムの原子濃度とリンの原子濃度を示している。ここで、p型ドーパントであるアルミニウムの原子濃度よりn型ドーパントであるリンの原子濃度のほうが高い場合にn層となる。   The SIMS measurement results in FIG. 6 show the relationship between depth and atomic concentration. The depth here is expressed as 0 on the surface of the semiconductor substrate on which the paste composition or the aluminum paste is applied. The atomic concentration indicates the concentration of the n-type dopant element doped in the semiconductor substrate, and specifically indicates the atomic concentration of aluminum and the atomic concentration of phosphorus. Here, the n layer is formed when the atomic concentration of phosphorus, which is an n-type dopant, is higher than the atomic concentration of aluminum, which is a p-type dopant.

図6(a)に示すように、比較例1の基板サンプルでは、n型ドーパント元素であるリンが検出されずアルミニウムのみが検出されている。   As shown in FIG. 6A, in the substrate sample of Comparative Example 1, phosphorus, which is an n-type dopant element, is not detected but only aluminum is detected.

一方、図6(b)、(c)では、p型ドーパントであるアルミニウムの濃度よりn型ドーパントであるリン濃度のほうが高くなっており、n型層が5.0〜6.0μmの深さで形成されていることが確認された。   On the other hand, in FIGS. 6B and 6C, the phosphorus concentration as the n-type dopant is higher than the concentration of aluminum as the p-type dopant, and the n-type layer has a depth of 5.0 to 6.0 μm. It was confirmed that it was formed.

以上の実施例の結果は、太陽電池の形成に必要なn型Si層及びp+型Si層の形成を一度の焼成工程により形成することができることを示している。   The results of the above examples show that the formation of the n-type Si layer and the p + -type Si layer necessary for forming the solar cell can be formed by a single baking process.

従来の不純物熱拡散手法によるn型層形成及びp+型層形成を行なう場合は、n型層形成工程とp+型層形成工程とで別々の工程が必要であり、各工程共に800℃以上、10分以上の熱処理が必要であった。これに対し、実施例のように所定のアルミニウムペーストを使用することで、800℃以上、1分以下の熱処理でn型層形成及びp+型層が同時に形成される太陽電池構造を作製することができた。   When performing n-type layer formation and p + type layer formation by a conventional impurity thermal diffusion method, separate steps are required for the n type layer formation step and the p + type layer formation step, and each step is performed at 800 ° C. or higher. More than a minute heat treatment was required. On the other hand, by using a predetermined aluminum paste as in the example, a solar cell structure in which an n-type layer formation and a p + type layer are simultaneously formed by a heat treatment at 800 ° C. or more and 1 minute or less can be produced. did it.

なお、リンと同様にシリコンまたはゲルマニウム等の半導体基板に対してn型を形成するドーパントである5族元素である砒素、アンチモン、ビスマスを用いた場合も、上記実施例と同様の効果が得られると予想される。   Similar to the above embodiment, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained by using arsenic, antimony, and bismuth, which are group 5 elements, which are n-type dopants for a semiconductor substrate such as silicon or germanium as in the case of phosphorus. It is expected to be.

1 半導体基板
2 塗膜2
3a アルミニウム層
3b アルミニウムを含む合金層
3c 拡散層
4 アルミニウム塗膜
5a アルミニウム層
5b アルミニウムを含む合金層
5c 拡散層
1 Semiconductor substrate 2 Coating film 2
3a Aluminum layer 3b Alloy layer containing aluminum 3c Diffusion layer 4 Aluminum coating 5a Aluminum layer 5b Alloy layer containing aluminum 5c Diffusion layer

Claims (3)

シリコン基板上にアルミニウム粉末及びn型ドーパント元素を含有する第1のアルミニウムペーストを塗布する工程と、
前記第1のアルミニウムペーストが塗布されたシリコン基板を焼成して、前記シリコン基板に含まれるシリコンと前記アルミニウム粉末とを反応させて、液相の合金を形成し、該液相の合金中に前記n型ドーパント元素を拡散させて、シリコン基板上に、n型半導体層、Al−Si合金層及びアルミニウム層を形成する工程と、
前記アルミニウム層及びAl−Si合金層を除去する工程と、
を備え、
前記第1のアルミニウムペーストは、前記n型ドーパント元素が、前記第1のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部以上、1000質量部以下含有されており、
前記n型ドーパント元素がリンである、
n型半導体層が形成されたシリコン基板の製造方法。
Applying a first aluminum paste containing aluminum powder and an n-type dopant element on a silicon substrate;
The silicon substrate coated with the first aluminum paste is baked, the silicon contained in the silicon substrate is reacted with the aluminum powder to form a liquid phase alloy, and the liquid phase alloy a step of diffusing an n-type dopant element to form an n-type semiconductor layer, an Al—Si alloy layer, and an aluminum layer on the silicon substrate;
Removing the aluminum layer and the Al-Si alloy layer;
With
The first aluminum paste contains the n-type dopant element in an amount of 1 part by mass to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the first aluminum paste .
The n-type dopant element is phosphorus;
A method for manufacturing a silicon substrate on which an n-type semiconductor layer is formed.
前記焼成は、577℃以上、1200℃以下の範囲で行われる、請求項1に記載のシリコン基板の製造方法。 The calcination, 577 ° C. or higher, 1200 ° C. is performed in the following range, method for manufacturing a silicon substrate according to claim 1. 前記焼成をする前に、前記シリコン基板上の、前記第1のアルミニウムペーストを塗布した領域とは別の領域に、アルミニウム粉末を含有する第2のアルミニウムペーストを塗布する工程をさらに備え、
前記第2のアルミニウムペーストは、前記n型ドーパント元素が、前記第2のアルミニウムペーストに含まれるアルミニウム100質量部に対し、1質量部未満含有されている、請求項1又は2に記載のシリコン基板の製造方法。
Before the firing, further comprising a step of applying a second aluminum paste containing aluminum powder to a region on the silicon substrate different from the region where the first aluminum paste is applied;
The silicon substrate according to claim 1 or 2 , wherein the second aluminum paste contains less than 1 part by mass of the n-type dopant element with respect to 100 parts by mass of aluminum contained in the second aluminum paste. Manufacturing method.
JP2015202229A 2015-10-13 2015-10-13 Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed Active JP6615564B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015202229A JP6615564B2 (en) 2015-10-13 2015-10-13 Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015202229A JP6615564B2 (en) 2015-10-13 2015-10-13 Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017076661A JP2017076661A (en) 2017-04-20
JP6615564B2 true JP6615564B2 (en) 2019-12-04

Family

ID=58551497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015202229A Active JP6615564B2 (en) 2015-10-13 2015-10-13 Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6615564B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017076661A (en) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101681936B (en) Method for cleaning a solar cell surface opening made with a solar etch paste
JP5542212B2 (en) Silver paste composition and solar cell using the same
JP2007115738A (en) Aluminum paste composite and solar battery element using the same
CN102782810A (en) Methods of forming a low resistance silicon metal contact
US20080135097A1 (en) Paste Composition, Electrode, and Solar Cell Element Including the Same
JP2012238827A (en) Conductive composition for forming solar cell collector electrode and solar cell
Singha et al. Impact of a boron rich layer on minority carrier lifetime degradation in boron spin-on dopant diffused n-type crystalline silicon solar cells
JP6195597B2 (en) Paste composition
Kim et al. Development of a phosphorus spray diffusion system for low-cost silicon solar cells
JP2009231827A (en) Conductive composition, solar cell using the same, manufacturing method thereof, and solar cell module formed using the solar cell
JP7303036B2 (en) Conductive paste and method for producing TOPCon type solar cell
JP2017204646A (en) Paste composition
JP6615564B2 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate on which n-type semiconductor layer is formed
WO2012153553A1 (en) Electroconductive composition for forming solar cell collector electrode, and solar cell
JP2009231826A (en) Conductive composition, solar cell using the same, manufacturing method thereof, and solar cell module formed using the solar cell
JP2004281569A (en) Method for producing solar cell element
WO2012012167A1 (en) Methods of forming a floating junction on a solar cell with a particle masking layer
Uzum et al. Development of aluminum paste with/without boron content for crystalline silicon solar cells
US9306088B1 (en) Method for manufacturing back contact solar cells
Choi et al. Co-diffusion of boron and phosphorus for ultra-thin crystalline silicon solar cells
Singha et al. Impact of boron rich layer on performance degradation in boric acid diffused emitters for n-type crystalline Si solar cells
US20220077328A1 (en) Conductive paste and method for producing topcon solar cell
JP2010238955A (en) Conductive composition, manufacturing method of solar cell using the same, and solar cell
JP2012248790A (en) Conductive composition for forming solar cell collector electrode, and solar cell
WO2016072048A1 (en) Solar cell and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180706

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190507

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190903

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: 20191008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6615564

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