JP6898737B2 - 半導体基板の製造方法、光電変換素子の製造方法および光電変換素子 - Google Patents
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Description
図21に、実施形態1の半導体基板の主面の模式的な拡大平面図である。図21に示すように、半導体基板1の主面1aには、複数の凹部41が設けられており、それぞれの凹部41は、半導体基板1の主面1aの結晶面と同一の結晶面方位を有するテラス43と、テラス43から傾斜角度αで斜め上方に延在して半導体基板1の主面1aに到達する傾斜面であるステップ42とを含んでいる。
まず、半導体結晶の切断工程(S10)を行う。半導体結晶の切断工程(S10)は、たとえば図2の模式的斜視図に示すように、n型シリコン単結晶インゴット10をワイヤソー13で切断することにより行うことができる。
次に、アルカリエッチング工程(S20)を行う。アルカリエッチング工程(S20)は、たとえば、半導体結晶の切断工程(S10)により得られた半導体基板1の図4の模式的側面図に示す主面1aをアルカリエッチングすることにより行うことができる。
次に、酸エッチング工程(S30)を行う。酸エッチング工程(S30)は、たとえば、上記のようにアルカリエッチング工程(S20)を行った後の半導体基板1の主面1aを酸エッチングすることにより行うことができる。
次に、保護膜の形成工程(S40)を行う。保護膜の形成工程(S40)は、たとえば図5の模式的断面図に示すように、上記の酸エッチング工程(S30)を行った後の半導体基板1の一方の主面1aに保護膜21を形成することにより行うことができる。
次に、テクスチャエッチング工程(S50)を行う。テクスチャエッチング工程(S50)は、たとえば図6の模式的断面図に示すように、半導体基板1の一方の側の主面1aに形成された保護膜21をマスクとして、半導体基板1の保護膜21が形成されていない他方の側の主面をテクスチャエッチングすることにより行うことができる。
次に、保護膜の除去工程(S60)を行う。保護膜の除去工程(S60)は、たとえば図7の模式的断面図に示すように、半導体基板1の片側の主面1aに形成された保護膜21を除去することにより行うことができる。
次に、ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造工程(S70)を行う。ヘテロ接合型バックコンタクトセルの製造工程(S70)は、たとえば以下のようにして行うことができる。
実施形態1においては、半導体結晶の切断工程(S10)により得られた半導体基板1の主面1aについてアルカリエッチング工程(S20)および酸エッチング工程(S30)をこの順序で行った後にi型非晶質シリコン膜からなる第1のi型非晶質半導体膜2および第2のi型非晶質半導体膜4をそれぞれ形成している。これは、本発明者が鋭意検討した結果、アルカリエッチング工程(S20)を行った後に酸エッチング工程(S30)を行うことによって、当該エッチング後の半導体基板1の主面1a上に形成されるi型非晶質シリコン膜による半導体基板1の主面1aのパッシベーション性能が向上し、半導体基板1におけるキャリアのライフタイムが向上することを見出したことによるものである。これにより、実施形態1によれば、ヘテロ接合型バックコンタクトセル等の光電変換素子の特性(特に開放電圧)を向上させることができる。
実施形態2においては、フッ化水素酸と硝酸とを含む混酸に代えて、フッ化水素酸と塩酸とを含む混酸を用いて半導体基板1の主面1aの酸エッチングを行ったことを特徴としている。この場合にも、実施形態1と同様に、キャリアのライフタイムを長くすることが可能な半導体基板の製造方法および光電変換素子の製造方法を提供することができる。
実施形態3においては、フッ化水素酸と硝酸とを含む混酸に代えて、フッ化水素酸と硫酸とを含む混酸を用いて半導体基板1の主面1aの酸エッチングを行ったことを特徴としている。この場合にも、実施形態1と同様に、キャリアのライフタイムを長くすることが可能な半導体基板の製造方法および光電変換素子の製造方法を提供することができる。
実施形態4においては、フッ化水素酸と硝酸とを含む混酸に代えて、フッ化水素酸と過酸化水素水とを含む混酸を用いて半導体基板1の主面1aの酸エッチングを行ったことを特徴としている。この場合にも、実施形態1と同様に、キャリアのライフタイムを長くすることが可能な半導体基板の製造方法および光電変換素子の製造方法を提供することができる。
(1)ここで開示された実施形態は、半導体基板のアルカリエッチングを行う工程と、アルカリエッチングを行う工程の後に半導体基板の酸エッチングを行う工程とを含む半導体基板の製造方法である。実施形態の半導体基板の製造方法においては、アルカリエッチングを行う工程の後に酸エッチングを行う工程を行っているため、半導体基板におけるキャリアのライフタイムを長くすることが可能となる。
Claims (8)
- 半導体結晶を切断する工程と、
前記半導体結晶を切断する工程により得られた半導体基板の主面のアルカリエッチングを行う工程と、
前記アルカリエッチングを行う工程の後に、前記半導体基板の前記主面の酸エッチングを行う工程と、を含み、前記酸エッチングを行う工程において、前記半導体基板の前記主面の厚さ方向のエッチング量は0.6μm以上2μm以下とされ、
前記アルカリエッチングを行う工程および前記酸エッチングを行う工程の後、前記半導体基板の前記主面には凹部が設けられ、前記凹部は、テラスと、前記テラスから斜め上方に延在する傾斜面であるステップとを備え、前記テラスに対する前記ステップの傾斜角度は48.7°未満であり、
前記テラスは、前記半導体基板の前記主面の結晶面と同一の結晶面方位の平面からなる、半導体基板の製造方法であって、
前記半導体基板の製造方法は、前記主面上にi型非晶質半導体膜、第1導電型非晶質半導体膜および第2導電型非晶質半導体膜を形成する工程をさらに含む、半導体基板の製造方法。 - 前記酸エッチングを行う工程は、混酸を用いて前記半導体基板をウエットエッチングする工程を含む、請求項1に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記混酸は、フッ化水素酸と硝酸とを含む混酸、フッ化水素酸と塩酸とを含む混酸、フッ化水素酸と硫酸とを含む混酸、またはフッ化水素酸と過酸化水素水とを含む混酸である、請求項2に記載の半導体基板の製造方法。
- 半導体結晶を切断する工程と、
前記半導体結晶を切断する工程により得られた第1導電型または第2導電型の半導体基板の主面のアルカリエッチングを行う工程と、
前記アルカリエッチングを行う工程の後に、前記半導体基板の前記主面の酸エッチングを行う工程と、
前記酸エッチングを行う工程後の前記半導体基板の前記主面上に第1のi型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1のi型非晶質半導体膜上に第1導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記酸エッチングを行う工程後の前記半導体基板の前記主面上に第2のi型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第2のi型非晶質半導体膜上に第2導電型非晶質半導体膜を形成する工程と、
前記第1導電型非晶質半導体膜上に第1電極を形成する工程と、
前記第2導電型非晶質半導体膜上に第2電極を形成する工程と、を含み、前記酸エッチングを行う工程において、前記半導体基板の前記主面の厚さ方向のエッチング量は0.6μm以上2μm以下とされ、
前記アルカリエッチングを行う工程および前記酸エッチングを行う工程の後、前記半導体基板の前記主面には凹部が設けられ、前記凹部は、テラスと、前記テラスから斜め上方に延在する傾斜面であるステップとを備え、前記テラスに対する前記ステップの傾斜角度は48.7°未満であり、
前記テラスは、前記半導体基板の前記主面の結晶面と同一の結晶面方位の平面からなる、光電変換素子の製造方法。 - 前記第1のi型非晶質半導体膜および前記第2のi型非晶質半導体膜は、i型非晶質シリコン膜である、請求項4に記載の光電変換素子の製造方法。
- 半導体基板と、前記半導体基板の主面上のi型非晶質半導体膜、第1導電型非晶質半導体膜および第2導電型非晶質半導体膜とを備え、
前記主面に凹部を備え、
前記凹部は、テラスと、前記テラスから斜め上方に延在する傾斜面であるステップとを備え、
前記テラスに対する前記ステップの傾斜角度は48.7°未満であり、
前記テラスは、前記半導体基板の前記主面の結晶面と同一の結晶面方位の平面からなる、光電変換素子。 - 前記テラスに対する前記ステップの傾斜角度は30°以下である、
請求項6に記載の光電変換素子。 - 前記テラスに対する前記ステップの傾斜角度は16.6°以上23.9°以下である、請求項7に記載の光電変換素子。
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