JPH0690014A - 薄型太陽電池及びその製造方法，エッチング方法及び自動エッチング装置，並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

薄型太陽電池及びその製造方法，エッチング方法及び自動エッチング装置，並びに半導体装置の製造方法

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JPH0690014A
JPH0690014A JP5032351A JP3235193A JPH0690014A JP H0690014 A JPH0690014 A JP H0690014A JP 5032351 A JP5032351 A JP 5032351A JP 3235193 A JP3235193 A JP 3235193A JP H0690014 A JPH0690014 A JP H0690014A
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吉徳 松野
Hideo Sugumoto
英郎 直本
Satoshi Arimoto
智 有本
Hiroaki Morikawa
浩昭 森川
Hajime Sasaki
肇 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性層１１１の薄膜化によって、活性層を構
成する高価な高純度材料の削減を図ることができ、しか
もモジュール化の際の作業性のよい安価な薄型太陽電池
１０１及びその製造方法を得る。 【構成】 薄型太陽電池１０１の発電に寄与する厚さ１
００μｍ以下の薄い活性層１１１のみを高純度材料から
構成するとともに、該薄い活性層１１１を支持する低純
度材料からなる支持基板１１０を上記活性層の、光の入
射面とは反対側に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄型太陽電池及びそ
の製造方法に関し、特に薄い活性層の支持構造およびこ
の構造を実現するための製造方法に関するものである。
【０００２】またこの発明は、薄膜太陽電池の製造方法
における反射防止膜の形成工程に関するものである。
【０００３】さらにこの発明は、エッチング方法及び自
動エッチング装置に関し、特に半導体ウエハ等の被処理
部材をエッチングする際のエッチング量の制御方法に関
するものである。
【０００４】またさらにこの発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に上記薄膜太陽電池等の基板裏面を選択的
にエッチングして穴開けを行うエッチング方法に関する
ものである。
【０００５】
【従来の技術】現在、薄膜太陽電池に関する技術は、将
来のさらなる低コスト化や軽量化を目指して進んでお
り、より使用材料が少なくより薄い薄型太陽電池が求め
られている。また薄型太陽電池の薄膜化は学術的な面か
らも要求されており、薄膜化をさらに進めた場合の、そ
の特性への影響が注目されている。
【０００６】このような要求からより薄膜化が図られた
薄型太陽電池として、例えば委託業務成果報告書（サン
シャイン計画 平成元年度 P222〜224 ）には、活性層
の裏面側をその一部が補強用の梁部分として残るようエ
ッチングして薄くした構造の薄型太陽電池が示されてい
る。
【０００７】図２６は、この薄型太陽電池を説明するた
めの平面図であり、図２６(a) は太陽電池モジュールの
構成を、図２６(b) は該モジュールを構成するセルであ
る薄型太陽電池の構造を示している。なお、ここでは説
明の都合上、上記梁部分の本数や電極等の細部の構成は
簡略化して示している。図において、２００ａは実装基
板２００ｂ上に薄膜太陽電池２００をマトリクス状に配
列してなる太陽電池モジュールで、該各薄型太陽電池２
００の表面側及び裏面側には、それぞれ表面くし電極１
０ａ，１０ｂ及び裏面電極２０が形成されている。そし
て上記モジュール２００ａの各薄型太陽電池列では、前
後の薄型太陽電池の一方の表面くし電極と他方の裏面電
極とが所定の配線１１により接続されている。
【０００８】また上記表面くし電極１０ａ，１０ｂは、
相互に平行に配置された複数の直線状の電極幹部（集電
極部）１０ａ1 ，１０ｂ1 と、該電極幹部からその両側
に延びる複数の平行な電極枝部（電極末端部）１０ａ2
，１０ｂ2 とからなっており、薄型太陽電池２００の
表面の各部分で発生した光電流を各電極枝部を介して上
記電極幹部１０ａ1 ，１０ｂ1 に集電するようになって
いる。
【０００９】次に上記薄型太陽電池２００の断面構造に
ついて図２９(e) を用いて説明する。図２９(e) は図２
６(b) のＸＸＩＸｅ−ＸＸＩＸｅ線断面の構造を示して
おり、図中２０１は上記薄型太陽電池２００を構成する
厚さ１５０μｍ程度のｐ形単結晶シリコン基板で、該基
板２００の表面領域には、基板との間でＰＮ接合を形成
する接合形成層２０２が形成されており、この基板２０
１は上記ＰＮ接合部分で光電変換を行う活性領域となっ
ている。ここで上記接合形成層２０２の所定領域上には
上記表面くし電極１０ａ，１０ｂが配設されており、ま
た上記接合形成層２０２の、表面くし電極の配置領域以
外の部分は、入射光を活性層内に閉じ込める、下側のシ
リコン酸化膜２０４ａと上側の酸化チタン膜２２３とか
らなる２層構造の反射防止膜２２５により覆われてい
る。
【００１０】また上記シリコン基板（活性領域）２０１
は、その裏面側にこれと一体に形成された高さ１５０μ
ｍ程度の井桁状の補強用梁部分２１０を有しており、こ
の梁部分２１０により上記薄いシリコン基板２００の機
械的強度が確保されている。
【００１１】またここでは上記シリコン基板２００の裏
面の、上記梁部分２１０に挟まれた領域には、上記表面
くし電極の電極幹部１０ａ1 ，１０ｂ1 と平行に裏面電
極２０６が配置されており、上記シリコン基板２０１
の、該裏面電極と接する部分には、ｐ+ 形ＢＳＦ（Back
Surface Field) 層２０３がアルミの固相拡散により形
成されている。ここでこのｐ+ 形ＢＳＦ層２０３は、上
記シリコン基板２０１内の裏面電極２０６近傍部分に、
光キャリア（正孔）に対するエネルギー障壁を形成し
て、光キャリアが上記基板２０１と裏面電極１１との界
面部分に到達するのを阻止するもので、これにより上記
界面部分での光キャリアの消滅が回避されるとともに、
該界面部分で発生した光キャリアが基板表面側の表面く
し電極側に加速されるようになっている。
【００１２】次に製造方法について図２７〜図２９を用
いて説明する。まず、表面に酸化膜（図示せず）の形成
されたシリコン基板２０１の両面に耐酸レジスト２２１
を裏面の所定部分のみ除いてスクリーン印刷機により印
刷する（図２７(a) ）。なお図面では基板表面側の耐酸
レジストは省略している。次に該耐酸レジスト２２１の
乾燥後、上記シリコン基板２０１を上記耐酸レジスト２
１１をマスクとしてフッ硝酸によりエッチングし、これ
により該基板２０１を所定部分に補強用梁部分２１０が
残るよう薄膜化する（図２７(b) ）。なお上記耐酸レジ
スト２２１の形成は、スクリーン印刷に代えて、ホトリ
ソグラフィ技術により行ってもよい。
【００１３】次に、上記耐酸レジスト２２１を除去した
後、ＰＯＣｌ3 （オキシ塩化リン）などを用いて上記シ
リコン基板２０１表面へのリン拡散を行って接合形成層
２０２としてｎ形拡散層を形成する。これにより該ｎ形
接合形成層２０２とｐ形シリコン基板２０１との界面部
分にｐｎ接合が形成される（図２７(c) ）。
【００１４】続いて基板２０１表面側の接合形成層２０
２上を耐酸レジスト２２２で被覆し、基板裏面側に形成
されたｎ形拡散層２０２をフッ酸でエッチングして除去
した後、基板２０１の裏面上の中央部分にスクリーン印
刷によってＡｌペースト２３０を印刷し、６００〜８０
０°ｃの熱処理によってＡｌをシリコン基板側に拡散し
てｐ形高濃度拡散層，つまりｐ+ 形ＢＳＦ層２０３を形
成する（図２７(d) ）。
【００１５】一方基板２０１の表面側には、上記耐酸レ
ジスト２２２を除去した後、ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を順
次ＬＰＣＶＤ（low presure chemical vapor depositio
n)により形成して、２層構造の反射防止層２０４を形成
する（図２８(a) ）。次にこの反射防止層２０４上の所
定の部分にファイヤースルー用Ａｇペースト１０をスク
リーン印刷により選択的に形成する（図２８(b) ）。そ
してこのＡｇペースト１０を焼成する。すると、ファイ
ヤースルー用Ａｇが上記反射防止層２０４のＳｉＯ2 層
及びＴｉＯ2 層をつき抜け、接合形成層２０２に達し
て、該接合形成層２０２と電気的コンタクトがとられた
裏面電極２０６が形成される（図２８(c)）。
【００１６】なお上記説明では、反射防止層２０４とし
てＳｉＯ2 層及びＴｉＯ2 層を形成したが、反射防止層
２０４としてＳｉＮ膜を形成してもよく、以下この場合
のプロセスについて説明する。
【００１７】図２７(d) に示すようにＢＳＦ層２０３を
形成した後、接合形成層２０２上にプラズマＣＶＤ（以
下Ｐ−ＣＶＤと略記する。）によりＳｉＮ膜を形成して
反射防止層２０４ａを形成する（図２９(a) ）。
【００１８】その後上記反射防止層２０４ａであるＳｉ
Ｎ膜上にＳｉＯ2 膜２２３をＬＰＣＶＤにより形成し、
上記基板の両面に耐酸レジスト２２４を表面の所定部分
のみ除いてスクリーン印刷機により印刷する（図２９
(b) ）。なお図面では基板裏面側の耐酸レジストは省略
している。続いて該耐酸レジスト２２４の乾燥後、上記
シリコン基板２０１を上記耐酸レジスト２２４をマスク
としてフッ酸でエッチングし、上記ＳｉＯ2 膜２２３
の、表面電極１０ａ，１０ｂの配置領域に対応する部分
を除去する（図２９(c) ）。
【００１９】上記耐酸レジストを除去した後、さらに上
記反射防止膜２０４ａであるＳｉＮ膜を上記ＳｉＯ2 膜
２２３をマスクとしてリン酸によりエッチングする（図
２９(d) ）。そしてこのエッチングによりＳｉＮ膜が除
去された部分にＡｇペーストをスクリーン印刷し、焼成
して表面電極１０ａ，１０ｂを形成し、最後に基板裏面
のＢＳＦ層２０３上にＡｇペーストをスクリーン印刷
し、これを焼成して裏面電極２０６を形成する（図２９
(e) ）。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の薄型太
陽電池では、高純度材料である単結晶シリコン基板を補
強用梁部分が残るようエッチングして薄膜化を図ってい
るため、母材料には補強用梁部分の厚みを含めた厚さの
単結晶シリコン基板が必要となり、この薄膜化では必要
とされる単結晶シリコンの量は変わらず、軽量化は図れ
ても材料費の削減による低コスト化は図ることは困難で
あるという問題点があった。
【００２１】ところで、上記説明では、シリコン基板を
薄膜化する際、裏面に梁部分を残して、これにより薄膜
化したシリコン基板を補強するようにしたものを示した
が、特開平４−９１４８２号公報には、低純度Ｓｉ基板
上に薄膜Ｓｉ層，反射防止膜及び表面くし形電極を形成
した後、シリコン基板の表面側にカバーガラスをＥＶＡ
（エチレンビニルアルコール）といった透明の封止材に
より貼り付け、低純度Ｓｉ基板をすべてＫＯＨ溶液によ
りエッチングして、エッチングストップ層である酸化膜
を裏面全面にわたり露出させ、つづいてこの酸化膜をフ
ッ酸によりエッチング除去し、裏面電極としてＡｌをス
パッタし、焼成してＢＳＦ層を形成してなるものが示さ
れている。なおここで上記低純度基板は表側のプロセス
を行う際の薄膜Ｓｉ層の支持基板となっている。
【００２２】この公報記載の薄型太陽電池では、表面く
し電極がカバーガラスにより被覆されているため、モジ
ュール化するにあたって、マトリクス状に配列された薄
型太陽電池相互間に配線を施す際、上記カバーガラスに
覆われている表面くし電極を外部に引き出す作業が必要
となり、モジュール化の際の作業性の面で問題があっ
た。
【００２３】次に、上述した薄膜太陽電池等に採用され
ている反射防止膜の形成プロセスについて説明する。図
３０(a) 〜図３０(c) は上記反射防止膜（以下ＡＲ膜と
もいう。）に所定パターンの開口部を形成するための一
般的なプロセスフローを示している。図において３０１
はその表面領域にＰＮ接合活性層３０１ａが形成された
Ｓｉ基板、３０５は該Ｓｉ基板３０１上に形成され、Ｓ
ｉＮ膜からなるＡＲ膜で、例えば表面電極３１０を形成
するための所定パターンの開口部３０５ａを有してい
る。また３０６は上記ＡＲ膜３０５に開口部３０５ａを
形成するための、耐酸レジストからなるパターニングマ
スクで、該開口部３０５ａに対応したパターンのレジス
ト開口部３０６ａを有している。
【００２４】次にＡＲ膜に開口部を形成する工程につい
て説明する。まずＰＮ接合活性層３０１ａが形成された
Ｓｉ基板３０１上に例えばＳｉＮ膜からなるＡＲ膜３０
５を約８００オングストロームの厚さに形成し、その上
にレジスト開口部３０６ａを有する耐酸レジスト３０６
をスクリーン印刷機により印刷する（図３０(a) ）。そ
して該耐酸レジスト３０６をマスクとして上記ＡＲ膜３
０５を熱リン酸で選択的にエッチングして、表面電極形
成用の開口部３０５ａを形成する（図３０(b) ）。そし
て最後に耐酸レジスト３０６を除去した後、上記ＰＮ接
合活性層３０１ａの、ＳｉＮ膜開口部３０５ａ内に露出
した部分に表面電極３１０を形成する（図３０(c) ）。
【００２５】ところが、上述した従来の薄膜太陽電池の
製造方法における反射防止膜の形成方法では、上記ＡＲ
膜３０５の開口部３０５ａは、耐酸レジスト３０６をマ
スクとする選択的なエッチングにより形成するため、最
終的にこの耐酸レジスト３０６を有機溶剤等により除去
しなければならず、レジスト除去工程が必要であった。
また上記耐酸レジスト３０６は完全に除去することは困
難で、上記レジスト除去後のＡＲ膜３０５の表面はレジ
スト材料により汚染された状態となっており、このため
ＡＲ膜表面のレジスト汚染によりＰＮ接合活性層３０１
ａへの入射光量が低下するといった問題点があった。
【００２６】また上記ＰＮ接合活性層３０１ａ内に入射
した光の閉込め効果を考慮して、上述したように、反射
防止膜を２層構造とした薄膜太陽電池もあるが、この薄
膜太陽電池の製造方法では、ＡＲ膜表面のレジスト汚染
により入射光の低下を招くといった問題の他に、新たに
上層ＡＲ膜の成膜プロセス、およびその開口部の形成プ
ロセスが必要となるといった問題もあった。
【００２７】次に、上述した薄膜太陽電池の製造方法等
で行われている従来のエッチング処理について説明す
る。図３１は、従来の自動エッチング装置の構成を示す
概略図であり、図において、４００は例えば半導体ウエ
ハ等の被処理部材（以下、サンプルともいう。）４０７
のエッチング処理を自動で行うエッチング装置で、上記
サンプル４０７を保持するエッチング治具４０４と、該
エッチング治具４０４を搬送する搬送装置４０１と、該
搬送装置４０１を駆動制御する制御装置４０３とを有し
ており、上記エッチング治具４０４の搬送経路の一部に
は、エッチング液４０６が入ったエッチング槽４０５が
配設されている。
【００２８】ここで上記サンプル４０７は、上述した薄
膜太陽電池等のように金属層，半導体層，及び絶縁膜等
から構成されたデバイスであり、上記エッチング治具４
０４及びエッチング槽４０５は石英あるいはステンレス
（ＳＵＳ）等で構成されている。また上記制御装置４０
３は、エッチング時間を設定するタイマ４０８を有し、
上記搬送装置４０１の駆動制御によってエッチング治具
４０４をエッチング槽４０５内に搬入させた後は、上記
タイマ４０８に設定したエッチング時間が経過した時、
上記搬送装置４０１を駆動制御して上記エッチング治具
４０４のエッチング槽４０５からの引上げを行うように
なっている。また上記エッチング時間は、あらかじめ測
定されているエッチングレートに基づいて決められたも
ので、上記サンプル４０７のエッチング量は、このエッ
チング時間により調整可能となっている。
【００２９】次に動作について説明する。このような構
成の自動エッチング装置４００では、上記搬送装置４０
１は制御装置４０３からの制御信号に基づいて、上記サ
ンプル４０７を収容したエッチング治具４０４をエッチ
ング槽４０５まで搬送し、さらに該エッチング治具４０
４をエッチング槽４０５内のエッチング液４０６中に浸
ける。これによって上記サンプル４０７のエッチングが
開始される。その後タイマ４０８に設定したエッチング
時間が経過すると、上記搬送装置４０１は制御装置４０
３からの制御信号により上記エッチング治具４０４のエ
ッチング槽４０５内からの引上げを行う。これにより上
記サンプル４０７のエッチングが終了する。
【００３０】ところが、このような従来の自動エッチン
グ装置では、タイマ４０８に設定されたエッチング時
間、つまりサンプル４０７をエッチング液４０６中にさ
らしておく時間が一定であっても、エッチング液やサン
プル等に起因するエッチングレートのバラツキにより、
そのエッチング量に差異が生じてしまうという問題点が
あった。
【００３１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、活性層の薄膜化によって、活性
層を構成する高価な高純度材料の削減を図ることがで
き、しかもモジュール化の際の作業性のよい安価な薄型
太陽電池及びその製造方法を得ることを目的とする。
【００３２】この発明は、２層構造の反射防止膜のパタ
ーニングの際用いたマスクの構成材料による、反射防止
膜表面の汚染を回避することができ、また下側反射防止
膜のパターニングを行うためのマスク層を上側反射防止
膜として利用することができ、該マスク層の除去工程を
不要とできる薄膜太陽電池の製造方法を得ることを目的
とする。
【００３３】この発明は、被処理部材のエッチングを、
エッチングレートのバラツキにかかわらず、所望のエッ
チング量だけ行うことができるエッチング方法及び自動
エッチング装置を得ることを目的としている。
【００３４】さらにこの発明は、その表面に動作層とし
ての半導体層が形成された導電性あるいは絶縁性基板の
裏面に選択的なエッチング処理を施して穴開け加工を行
う際、上記基板をワックスにより保持具に貼り付けるこ
とによりその表面及び側面部分がエッチング処理に晒さ
れないようにする作業工程を不要とし、基板の裏面穴開
け工程の簡略化を図るとともに、上記貼付け用ワックス
による基板表面の汚染を回避することができる半導体装
置の製造方法を得ることを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る薄型太陽
電池は、光電変換を行う高純度材料からなる薄い活性層
を支持する支持構造を、低純度材料から構成された支持
体からなり、該支持体上に上記活性層を載置してこれを
支持する支持基板と、上記支持基板と活性層との間に介
在し、該支持基板から活性層への不純物の拡散を阻止す
る絶縁性バリア層とから構成し、上記支持基板の裏面上
には、上記支持基板を介して上記活性層と接触する裏面
電極を配設したものである。
【００３６】この発明は上記薄型太陽電池において、上
記支持基板を、上記活性層周縁に沿って配設された枠状
支持体と、該枠状支持体の内側に平行に、あるいは縦横
に交差して配置された複数の梁状支持体とからなるスト
ライプ状構造、あるいは格子状構造としたもの、または
上記活性層の裏面側に点在して配置された複数の柱状支
持体からなるドット状構造としたものである。
【００３７】この発明は上記薄型太陽電池において、上
記薄い活性層上には、相互に平行に配置された複数の直
線状の電極幹部と、該電極幹部からその両側に延びる複
数の平行な電極枝部とからなり、活性層上の各部分で発
生した光電流を各電極枝部を介して上記電極幹部に集電
する表面電極を配設し、上記各電極幹部の直下には、上
記支持基板を構成する梁状支持体をそれぞれ配置したも
のである。
【００３８】この発明は上記薄型太陽電池において、上
記裏面電極を高反射率の金属から構成したものである。
【００３９】この発明は上記薄型太陽電池において、上
記活性層の表面には、入射光の活性層表面での反射を防
止する反射防止膜を形成し、上記活性層の表面を、入射
した光の活性層内での光路長が増大する凸凹形状にした
ものである。
【００４０】この発明は上記薄型太陽電池において、上
記活性層の裏面を、裏面電極により反射された入射光の
活性層内での光路長が増大する凸凹形状にしたものであ
る。
【００４１】この発明に係る薄型太陽電池の製造方法
は、低純度材料からなる低純度基板上に絶縁膜を形成す
る第１の工程と、上記絶縁膜上に高純度材料からなる活
性層を形成し、その表面部分に該活性層とは反対の導電
型の半導体領域を形成して、光電変換領域としてのＰＮ
接合部を形成する第２の工程と、上記活性層の表面上に
入射光の反射を低減する反射防止膜を形成し、その後上
記活性層上に、上記反射防止膜を介して活性層表面と接
触する表面電極を形成する第３の工程と、上記活性層表
面側を保持基板に貼り付け、上記低純度基板を裏面側か
ら選択的にエッチングして、上記活性層を支持可能な支
持体からなる構造の支持基板を形成する第４の工程と、
上記支持基板の裏面上に、該支持基板を介して上記活性
層と接触する裏面電極を形成する第５の工程とを含むも
のである。
【００４２】この発明は上記薄型太陽電池の製造方法に
おいて、上記第４の工程では、低純度基板のエッチング
により支持基板を形成する際、上記低純度基板と上記絶
縁膜とのエッチング選択比の高いエッチング液を用い、
上記絶縁膜をエッチングのストップ層として用いるもの
である。
【００４３】この発明は上記薄型太陽電池の製造方法に
おいて、上記第３の工程では、上記反射防止膜の形成前
に、上記活性層の表面を加工して、その表面形状を入射
光の活性層内での光路長が増大する凸凹形状にする表面
テクスチャ処理を行うものである。
【００４４】この発明は上記薄型太陽電池の製造方法に
おいて、上記第５の工程では、上記裏面電極の形成前
に、上記活性層の裏面を加工して、その裏面形状を入射
光の活性層内での光路長が増大する凸凹形状にする裏面
テクスチャ処理を行うものである。
【００４５】この発明は上記薄型太陽電池の製造方法に
おいて、上記第１及び第２の工程に代えて、所定の基板
上に絶縁膜、高純度材料からなる半導体層、及び酸化シ
リコンあるいは窒化シリコンからなるキャップ層を順次
形成して薄膜体を形成する工程と、上記薄膜体の表面側
を保持基板に貼り付けてこれを保持し、上記基板を裏面
側からエッチングして除去する工程と、上記薄膜体を不
純物の拡散係数の小さい耐熱性載置台上に載置し、上記
保持基板を薄膜体から取り外した後、熱処理を行って該
薄膜体の半導体層の結晶粒径を拡大する工程と、上記薄
膜体を耐熱性載置台上から低純度材料からなる基板上に
移し替える工程とを有するものである。
【００４６】この発明に係る薄膜太陽電池の製造方法
は、半導体基板の受光面上に、所定のエッチャントに対
するエッチングレートが大きい下層反射防止膜、及び該
エッチャントに対するエッチングレートが小さい上層反
射防止膜を順次形成し、上層反射防止膜のパターニング
後、この上層反射防止膜をマスクとして、上記エッチャ
ントによるエッチング処理を基板全面に施して、上記下
層反射防止膜に下層開口部を形成するものである。
【００４７】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上層反射防止膜の、下層反射防止膜のエッチン
グ処理の終了時点での厚さが最適膜厚となるよう、上記
上層反射防止膜を予め、上記エッチング処理の際エッチ
ングされる膜厚さ分だけ上記最適膜厚より厚く形成する
ものである。
【００４８】この発明に係るエッチング方法は、被処理
部材として、例えば、そのエッチング領域の、表面から
所定の深さの部位に、該エッチング領域表面の光反射率
とは異なる光反射率を有するエッチングストッパ層を形
成した構造の被処理部材を用い、被処理部材のエッチン
グ処理をそのエッチング領域表面の光反射率をモニタし
ながら行い、該光反射率の変化が生じた時、上記エッチ
ング処理を停止するものである。
【００４９】この発明は上記エッチング方法において、
上記被処理部材に代えて、所定の結晶構造を有し、エッ
チング領域全面に渡って平坦な上記結晶構造の第１の結
晶面が露呈している被処理部材を用い、かつエッチャン
トとして、上記結晶構造の第２の結晶面について面方位
選択性を有するエッチング液を用い、上記被処理部材の
エッチング領域表面が平坦な面から凹凸な面となってそ
の反射率が変化した時、上記エッチング処理を停止する
ものである。
【００５０】この発明に係る自動エッチング装置は、エ
ッチング槽内に搬入された被処理部材のエッチング領域
に測定用光を照射するとともに、該エッチング領域表面
で反射した測定用光を測定し、上記エッチング面での測
定用光の反射率をモニタする反射率モニタ装置を備え、
上記反射率のモニタ出力にエッチング領域表面での光反
射率の変化が検出された時、上記被処理部材を収容した
エッチング治具の搬送装置を駆動制御してエッチング治
具をエッチング槽から引き上げるようにしたものであ
る。
【００５１】この発明に係るエッチング方法は、被処理
部材として、例えば、そのエッチング領域の、表面から
所定の深さの部位に、該エッチング液に対して耐エッチ
ング性のあるエッチングストッパ層を有するものを用
い、上記エッチング液とエッチング領域の構成材料との
化学反応により発生する気泡の消失によりエッチング液
の光透過率が変化した時、上記エッチング処理を停止す
るものである。
【００５２】この発明に係る自動エッチング装置は、エ
ッチング液中に測定用光を照射するとともに、該エッチ
ング液中を透過した測定用光を測定して、上記エッチン
グ液の光透過率をモニタする透過率モニタ装置を備え、
上記透過率のモニタ出力にエッチング液中での光透過率
の変化が検出された時、上記被処理部材を収容したエッ
チング治具の搬送装置を駆動制御してエッチング治具を
エッチング槽から引き上げるようにしたものである。
【００５３】この発明に係る薄膜太陽電池の製造方法
は、光電変換を行う所定の結晶構造を有する半導体層の
表面，裏面あるいはこれらの両面にエッチング処理を施
して、該半導体層の所定の面を入射光の上記半導体層で
の光路長が増大する凹凸形状とする工程において、上記
半導体層の、第１の結晶面が露呈している平坦な表面，
裏面あるいはこれらの両面を、第２の結晶面について面
方位選択性を有するエッチング液にさらしてエッチング
処理を行うとともに、エッチング処理面での光反射率を
モニタし、上記被処理部材のエッチング領域表面が平坦
な面から凹凸な面となってその光反射率が変化した時、
上記エッチング処理を停止するものである。
【００５４】この発明に係る半導体装置の製造方法は、
その表面に動作層としての半導体層が形成された導電性
あるいは絶縁性基板の裏面に選択的なエッチング処理を
施して穴開け加工を行う際、上記基板の表面側及び側面
部分の全体を、上記エッチング処理に対して耐エッチン
グ性を有する保護膜により被覆するものである。
【００５５】この発明は上記半導体装置の製造方法にお
いて、上記保護膜として、誘電体膜もしくは金属膜、あ
るいはこれらの膜のうち所定の材料からなるものを複数
組み合わせた多層膜を用いるものである。
【００５６】
【作用】この発明においては、高純度材料からなる薄い
活性層と、これを支持する支持基板とを、不純物の拡散
を阻止する絶縁性バリア層により分離したから、上記支
持基板には低純度材料の使用が可能となり、これにより
上記活性層の薄膜化により高純度材料を確実に削減する
ことができ、低コスト化を図ることができる。
【００５７】また上記支持基板を、上記活性層を支持す
る複数の支持体からなり、支持基板の裏面に該活性層の
一部が露出した構造としたので、上記支持基板の裏面側
に形成される裏面電極と活性層とのコンタクトを簡単に
とることができる。
【００５８】さらに上記活性層の裏面側に支持基板を配
置しているため、薄型太陽電池の表面電極は露出してお
り、このため活性層の光が入射する表面側に透明の支持
基板を配置した、表面電極が該支持基板に覆われている
ものに比べて、薄型太陽電池を実装基板上に配列してモ
ジュール化する際における、隣接する薄型太陽電池相互
間の接続を簡単に行うことができる。
【００５９】またこの発明においては、活性層の、表面
電極の直線状の電極幹部が位置する部分の下側には、支
持基板を構成する梁状支持体を配置しているので、上記
電極幹部に配線をボンディングする際、上記電極幹部に
加わる機械的ストレスに充分耐えることができる。
【００６０】さらにこの発明においては、上記裏面電極
を高反射率の金属から構成したので、活性層内を通過し
た入射光の多くが上記裏面電極で反射されて、再度活性
層中に戻ることとなり、入射光の光電変換効率を向上す
ることができる。
【００６１】この発明においては、上記活性層の表面
に、入射光を活性層内に閉じ込める反射防止膜を形成
し、上記活性層の表面、あるいは表面及び裏面を、入射
した光の活性層内での光路長が増大する凸凹形状にした
ので、さらに入射光の光電変換効率を向上することがで
きる。
【００６２】この発明に係る薄型太陽電池の製造方法に
おいては、低純度材料からなる低純度基板上に絶縁膜を
介して高純度材料からなる活性層を形成し、上記低純度
基板を裏面側から選択的にエッチングして、上記支持基
板を形成し、しかもこの際上記低純度基板と上記絶縁膜
とのエッチング選択比の高いエッチング液を用いるよう
にしたので、上記絶縁膜がエッチングのストップ層とな
り、薄い活性層のエッチングを防止することができる。
【００６３】この発明においては、所定の基板上に絶縁
膜、高純度材料からなる半導体層、及びキャップ層を順
次形成して薄膜体を形成し、上記薄膜体を保持基板に貼
り付けてこれを保持した状態で、上記基板を裏面側から
エッチングして除去し、その後上記薄膜体を不純物の拡
散係数の小さい耐熱性載置台上に載置し、熱処理を行っ
て該薄膜体の半導体層の結晶粒径を拡大し、上記薄膜体
を耐熱性載置台上から支持基板上に移し替えるようにし
たので、活性層の高温処理が耐熱性載置台上で行われる
こととなり、これにより支持基板の構成材料として、さ
らに廉価な低純度材料を用いることが可能となる。
【００６４】この発明においては、半導体基板の受光面
上に、所定のエッチャントに対するエッチングレートが
大きい下層反射防止膜、及び該エッチャントに対するエ
ッチングレートが小さい上層反射防止膜を順次形成し、
上層反射防止膜のパターニング後、この上層反射防止膜
をマスクとして、上記エッチャントによるエッチング処
理を基板全面に施して、上記下層反射防止膜に所定パタ
ーンの開口部を形成するので、上記上層反射防止膜が、
下層反射防止膜のパターニングを行うためのマスクとな
り、このため下層反射防止膜のパターニングの際用いた
マスク層の除去工程が不要となる。
【００６５】また上層反射防止膜のパターニングに用い
たレジスト等のマスク層を除去した後に、全面にエッチ
ング処理が施されるため、反射防止膜表面のレジスト等
による汚染を回避することができる。
【００６６】またこの発明においては、上層反射防止膜
の、下層反射防止膜のエッチング処理の終了時点での厚
さが最適膜厚となるよう、上記上層反射防止膜を予め、
上記エッチング処理の際エッチングされる膜厚さ分だけ
上記最適膜厚より厚く形成するので、最適な膜厚の反射
防止膜を簡単に形成することができる。
【００６７】この発明においては、被処理部材のエッチ
ング処理をそのエッチング領域表面での光反射率をモニ
タしながら行い、該光反射率の変化が生じた時、被処理
部材をエッチング液から引き上げる等により被処理部材
のエッチング処理を停止するようにしたから、被処理部
材のエッチング領域にこの領域の構成材料とは光反射率
が異なるエッチングストッパ層等が露呈した時に確実に
エッチング処理を停止することができ、被処理部材のエ
ッチング量を、エッチング処理におけるエッチングレー
トのばらつきにかからず所望のエッチング量とすること
ができる。
【００６８】この発明においては、上記被処理部材とし
て、所定の結晶構造を有し、エッチング領域全面に渡っ
て平坦な上記結晶構造の第１の結晶面が露呈している被
処理部材を用い、かつエッチャントとして、上記結晶構
造の第２の結晶面について面方位選択性を有するエッチ
ング液を用い、上記被処理部材のエッチング領域表面が
平坦な面から凹凸な状のテクスチャー構造面となってそ
の反射率が変化した時、上記エッチング処理を停止する
ようにしたので、上記のように被処理部材のエッチング
量を、エッチング処理におけるエッチングレートのばら
つきにかかわらず所望の値とできるだけでなく、エッチ
ングストッパ層等を被処理部材のエッチング領域に予め
形成する工程を不要とできる。
【００６９】またこの発明においては、被処理部材のエ
ッチング処理をそのエッチング液の光透過率をモニタし
ながら行い、該光透過率の変化が生じた時、被処理部材
をエッチング液から引き上げる等により被処理部材のエ
ッチング処理を停止するようにしたので、例えば、被処
理部材のエッチング領域に、上記エッチング液に対する
耐エッチング性を有する材料からなるエッチングストッ
パ層等が露呈した時には、エッチング液と被処理部材と
の化学反応が停止し、この化学反応により発生する気泡
が消失してエッチング液の光透過率が変化することとな
る。このため上記エッチングストッパ層がエッチング領
域に露呈した時確実にエッチング処理を停止することが
でき、上記と同様被処理部材のエッチング量を、エッチ
ング液のエッチングレートのばらつきにかからず、所望
のエッチング量とすることができる。
【００７０】この発明においては、その表面に半導体層
が形成された基板の裏面に選択的なエッチング処理を施
す際、上記基板の表面側及び側面部分の全体を、上記エ
ッチング処理に対して耐エッチング性を有する保護膜に
より被覆するようにしたから、上記エッチングに際し、
上記基板をワックスにより保持具に貼り付けることによ
りその表面及び側面部分がエッチング処理に晒されない
ようにする作業工程が不要となり、これにより基板の裏
面穴開け工程を簡略化することができるとともに、上記
貼り付けに用いるワックスによる基板表面の汚染を回避
することができる。
【００７１】またこの発明においては、上記保護膜とし
て多層膜を用いるので、基板表面上に形成される所定の
機能を有するデバイス構成層と上記保護膜との間でエッ
チングの選択性を持たせることができ、これにより上記
保護膜のエッチング除去の際、基板表面に形成されたデ
バイス構成層のエッチングによる損傷を極力低減するこ
とができる。
【００７２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の第１の実施例による薄型太
陽電池を説明するための図であり、図１(a) は平面図、
図１(b) はそのＩｂ−Ｉｂ線断面図である。図におい
て、１０１は一辺が１０センチ程度の正方形の薄型太陽
電池で、光電変換を行う高純度のｐ形シリコンからなる
薄い活性層１１１と、該活性層１１１を支持する支持構
造１とを備えている。ここで、上記支持構造１は、金属
級Ｓｉといった低純度材料から構成され、その上に載置
された上記活性層１１１を支持する支持基板１１０と、
この支持基板１１０と活性層１１１との間に介在する、
該支持基板１１０から活性層１１１への不純物の拡散を
阻止する絶縁性バリア層としてのシリコン酸化膜１２１
とから構成されている。
【００７３】またこの実施例では、上記支持基板１１０
は上記活性層１１１の周縁部に沿って配置された枠状支
持体から構成されており、上記活性層１１１はその表面
部分には従来の薄型太陽電池と同様ｎ形拡散層からなる
接合形成層１１２が形成され、さらにこの活性層１１１
上には、相互に平行に配置された複数の直線状の電極幹
部１０ａ1 ，１０ｂ1 と、該電極幹部からその両側に延
びる複数の平行な電極枝部１０ａ2 ，１０ｂ2 とからな
り、活性層１１１上の各部分で発生した光電流を各電極
枝部を介して上記電極幹部に集電する表面電極１０ａ，
１０ｂが配設されている。そして上記活性層１１１の、
該表面電極１０ａ，１０ｂの配置領域以外の部分には、
入射光を活性層内に閉じ込めて、窒化シリコンからなる
反射防止膜１１４が形成されている。
【００７４】また上記支持基板１１０の裏面上には、該
支持基板を介して上記活性層１１１と接触する高反射率
のＡｇ等の金属からなる裏面電極１１６が設けられてお
り、上記活性層１１１の、該裏面電極１１６と接する部
分には高濃度ｐ形拡散層からなるＢＳＦ層１１３が形成
されている。
【００７５】なお、この実施例では、上記支持基板であ
る枠状支持体１１０の幅は、太陽電池性能を低下させな
い程度の寸法に設定されており、例えば上記ＢＳＦ層１
１３の濃度が１×１０18cm-3個、その厚さが２０μｍで
ある場合、上記枠状支持体１１０の幅Ｗは１０mm以下に
設定されている。
【００７６】次に製造方法について説明する。図２，図
３，図４は上記薄型太陽電池１０１の製造方法を説明す
るための断面図であり、図２(a) 〜図２(d) は薄型太陽
電池の表面側の処理工程を、図３(a)〜図３(c) は支持
基板の形成工程を、さらに図４(a) ，図４(b) は裏面電
極を形成する工程を示している。
【００７７】まず、厚さ数百ミクロンの低純度Ｓｉ基板
１０９上全面に、ＬＰＣＶＤや熱酸化、あるいはスパッ
タといった手法より、数ミクロン以下のＳｉ酸化膜１２
１ａを形成する。続いて該Ｓｉ酸化膜１２１ａ上に熱Ｃ
ＶＤ、ＬＰＣＶＤなどの方法によって高純度ｐ形シリコ
ンを堆積して、厚さ１００μｍ以下の薄膜Ｓｉ層１１１
ａを形成する（図２(a) ）。
【００７８】次に、上記薄膜Ｓｉ層１１１ａ上にシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜といったキャップ層１２２を
形成した後、全体をカーボン基台１５１上に配置し、固
定の下部ヒータ１５２によりカーボン基台１５１の下側
から上記薄膜Ｓｉ層１１１ａを加熱した状態で、可動の
上部ヒータ１５３を矢印方向に移動させてＺＭＲ（帯域
溶融再結晶化（ＺＭＲ：Zone Melting Recrystallizati
on) を行い、上記薄膜Ｓｉ層１１１ａの結晶粒径の拡大
を図り、これを活性層１１１とする（図２(b)）。
【００７９】続いて上記キャップ層１２２を除去した
後、上記活性層１１１の表面部分にリン等のｎ形ドーパ
ントを拡散して厚さ０．５μｍ以下の接合形成層１１２
を形成し、さらにこの接合形成層１１２上に窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）をプラズマＣＶＤ，ＬＰＣＶＤといった方
法により厚さ８００〜１０００オングストローム程度堆
積して反射防止膜１１４を形成すると同時に、低純度Ｓ
ｉ基板１１０ａの裏面にもＳｉＮを堆積して膜厚１００
０オングストローム以下のＳｉＮ膜を形成する。
【００８０】そして裏面のＳｉＮ膜の所定部分を耐フッ
酸レジストで被覆し、ＳｉＮ膜の露出した部分をフッ酸
によりエッチングして、上記低純度基板１１０ａの、枠
状支持脚１１０となる部分上にのみＳｉＮ膜１１５を残
す（図２(c) ）。
【００８１】次に基板表面側のＳｉＮ膜の、表面くし電
極１０ａ，１０ｂが形成される領域以外の部分上に耐フ
ッ酸レジスト（図示せず）をスクリーン印刷し、これを
焼成した後、ＳｉＮ膜１１４の露出部分をフッ酸により
エッチングして除去する。そしてＳｉＮ膜１１４の除去
された部分にＡｇペーストをスクリーン印刷により２０
〜３０μｍ程度の厚さに形成し、該Ａｇペーストを焼成
して表面くし電極１０ａ，１０ｂを形成する（図２(d)
）。
【００８２】次に全面に融点が１５０〜２３０°Ｃの耐
アルカリ性のワックスを塗布し、活性層１１１の表面側
をガラス基板もしくはステンレス製基板に貼り付けて保
護し（図３(a) ）、全体を数十ｗｔ％のＫＯＨ水溶液に
浸し、裏面の低純度基板１０９をエッチングする（図３
(b) ）。この時、上記低純度基板１０９の周辺部上に形
成されたＳｉＮ膜１１５がマスクとなり、上記基板１０
９の中央部分がエッチングされることとなる。また上記
ＫＯＨ水溶液では、ＳｉのほうがＳｉ酸化膜よりも数百
倍の速くエッチングされるので、Ｓｉ酸化膜１２１が露
出した時にエッチングは停止する。つまりＳｉ酸化膜１
２１はＫＯＨ水溶液に対するエッチングストップ層とし
ての役割も果たしている。
【００８３】そして上記エッチングマスクとして用いた
ＳｉＮ膜１１５およびエッチングストップ層となった酸
化膜１２１をフッ酸により除去し（図３(c) ）、続いて
上記活性層１１１の表面側に貼り付けたガラスもしくは
ＳＵＳ基板１３２を取りはずす（図４(a) ）。その後支
持基板１１０の裏面上にＡｌをスパッタもしくは蒸着に
より１μｍ程度堆積して裏面電極１０６を形成し、さら
にこれを５００〜８００°Ｃの温度で焼成して、上記活
性層１１１の、裏面電極１０６と接する部分にｐ形ＢＳ
Ｆ層１１３を形成する（図４(b) ）。
【００８４】このように本実施例では、発電に寄与する
厚さ１００μｍ以下の薄い活性層１１１のみを高純度材
料から構成し、該薄い活性層１１１を支持する支持基板
１１０を低純度材料から構成したので、従来支持基板に
使われていた高純度材料を削減でき、その分低コスト化
を図ることができる。
【００８５】またこの低純度材料からなる支持基板１１
０と、発電を行う高純度材料からなる活性層１１１との
間にシリコン酸化膜（絶縁層）１２１を挿入しているた
め、製造プロセスの熱処理中に低純度基板１０９中の不
純物が活性層１１１へ拡散するのを防止することがで
き、さらに低純度基板１０９を選択的にエッチングして
支持基板１１０を形成する際には、上記絶縁層１２１が
エッチングストップ層となり、薄い活性層１１１がエッ
チングされてしまうのを回避して、支持基板１１０の加
工を精度よく行うことができる。
【００８６】さらに上記支持基板１１０を、上記活性層
の周縁に沿って形成された枠状支持体からなる構造とし
ているため、支持基板１１０の裏面中央部分に該活性層
の一部が露出することとなり、上記支持基板の裏面側に
裏面電極を全面に形成するだけで、裏面電極と活性層と
のコンタクトを簡単にとることができる効果がある。
【００８７】さらにまた上記活性層１１１の裏面側に支
持基板１１０を配置しているため、薄型太陽電池の表面
くし電極１０ａ，１０ｂは露出しており、このため活性
層の光が入射する表面側に透明の支持基板を配置した、
表面電極が該支持基板に覆われているものに比べて、薄
型太陽電池を実装基板上に配列してモジュール化する際
には、隣接する薄型太陽電池相互間の接続を簡単に行う
ことができる効果がある。
【００８８】なお、上記実施例では、支持基板１１０と
活性層１１１との間の絶縁膜１２１としてＳｉ酸化膜を
用いたが、これはＳｉＮ膜でもよく、この場合も上記実
施例と同様の効果を奏する。
【００８９】また、上記実施例では支持基板１１０の構
造として、活性層１１１の周縁に沿って形成された枠状
支持体からなる構造としたが、支持基板の構造はこれに
限るものではなく、種々の構造が考えられ、その幾つか
を上記実施例の変形例として以下に説明する。
【００９０】実施例１の変形例１．図５は上記第１実施
例の第１の変形例である薄型太陽電池を示しており、図
５(a) は該薄型太陽電池の裏面構造を示す裏面図、図５
(b) はそのＶｂ−Ｖｂ線断面図である。図において、１
０１ａはこの変形例に係る薄型太陽電池で、これは上記
実施例の薄型太陽電池１０１において支持基板１１０に
代えて、上記活性層１１１周縁に沿って配設された枠状
支持体１１０ａ1 と、該枠状支持体の内側に平行に配置
された複数の梁状支持体１１０ａ2 とからなるストライ
プ状支持基板１１０ａを用いたものであり、この支持基
板１１０ａと絶縁膜１２１とから支持構造１ａが構成さ
れている。その他の構成は上記第１実施例の薄型太陽電
池１０１と同一である。
【００９１】実施例１の変形例２．図６は上記第１実施
例の第２の変形例である薄型太陽電池を示しており、図
６(a) は該薄型太陽電池の裏面構造を示す裏面図、図６
(b) はそのＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図であり、図中１０１
ｂはこの変形例に係る薄型太陽電池で、これは実施例の
薄型太陽電池１０１において支持基板１１０に代えて、
上記活性層１１１周縁に沿って配設された枠状支持体１
１０ａ1 と、該枠状支持体の内側に縦横に交差して配置
された複数の梁状支持体１１０ａ3 とからなる格子状支
持基板１１０ｂを用いたものであり、この支持基板１１
０ｂと絶縁膜１２１とから支持構造１ｂが構成されてい
る。その他の構成は第１実施例のものと同一である。
【００９２】実施例１の変形例３．図７は上記第１実施
例の第３の変形例である薄型太陽電池を示しており、図
７図７(a) は該薄型太陽電池の裏面構造を示す裏面図、
図７(b) はそのVII ｂ−VII ｂ線断面図であり、図中１
０１ｃはこの変形例に係る薄型太陽電池で、これは実施
例の薄型太陽電池１０１において支持基板１１０に代え
て、上記活性層１１１の裏面側に点在して配置された複
数の柱状支持体１１０ａ4 からなるドット状支持基板１
１０ｃを用いたものであり、この支持基板１１０ｃと絶
縁性バリア膜とから支持構造１ｃが構成されている。そ
の他の構成は第１実施例のものと同一である。
【００９３】なお、上記支持基板は上記第１〜第３の変
形例として示した構造に限らず、多角形状の支持体から
なる構造やうずまき状の支持体からなる構造等でもよい
ことは言うまでもない。
【００９４】実施例２．図８は本発明の第２の実施例に
よる薄型太陽電池を説明するための図であり、図８(a)
は上記薄型太陽電池の裏面の構造を示す裏面図、図８
(b) はそのVIIIｂ−VIIIｂ線断面図である。図におい
て、１０２は本実施例の薄型太陽電池で、ここでは、井
桁状の支持体１１０ｄからなる支持基板と、絶縁膜１２
１とから支持構造２を構成し、かつ上記表面くし電極１
０ａ，１０ｂを、その直線状の電極幹部１０ａ1 ，１０
ｂ1 が上記支持基板１１０ｄの井桁状の平行な直線部分
１１０ｄ1 ，１１０ｄ2 上に位置するよう配設してい
る。
【００９５】このような構成の本実施例では、上記活性
層１１１の、表面くし電極１０ａ，１０ｂの直線状の電
極幹部１０ａ1 ，１０ｂ1 が位置する部分の下側には、
支持基板を構成する支持体の直線部分１１０ｄ1 ，１１
０ｄ2 が配置されているので、薄型太陽電池をモジュー
ル化する工程おいて上記電極幹部１０ａ1 ，１０ｂ１に
配線をボンディングする際、上記電極幹部に加わる機械
的ストレスに充分耐えることができる効果がある。
【００９６】なおこの実施例では、支持基板を井桁状支
持体から構成したものを示したが、支持基板は図６に示
す格子状支持体からなるものでもよく、この場合格子状
支持体を構成する幾つかの梁状支持体上に適宜電極幹部
を配置してもよい。
【００９７】実施例３．図９（ａ） は本発明の第３の
実施例による薄型太陽電池を説明するための図であり、
図において、１０３は本実施例の薄型太陽電池で、第１
実施例の薄型太陽電池１０１の構造において、上記活性
層１１１に代えて、その表面形状を入射光の活性層内で
の光路長が増大する凸凹形状にした活性層１４１を用い
たものであり、その他の構成は上記第１実施例と同一で
ある。
【００９８】次に製造方法について説明する。図１０，
図１１，図１２は上記薄型太陽電池１０３の製造方法を
説明するための断面図であり、図１０(a) 〜図１０(d)
は薄型太陽電池の表面側の処理工程を、図１１(a) 〜図
１１(c) は支持基板の形成工程を、さらに図１２(a) ，
図１２(b) は裏面電極を形成する工程を示している。
【００９９】まず、第１実施例の薄型太陽電池の製造方
法と同様にして、低純度Ｓｉ基板１１０ａ上全面に厚さ
数ミクロン以下のＳｉ酸化膜１２１ａを形成し、該酸化
膜１２１ａ上に厚さ１００μｍ以下の薄膜Ｓｉ層１１１
ａを形成した後、該薄膜Ｓｉ層１１１ａの溶融再結晶化
処理を行い、これによってその表面が（１００）面とな
っている活性層を得る。次に上記活性層の表面をＫＯＨ
やＮａＯＨ等のアルカリと水との混合液によりエッチン
グ処理して、（１１１）面からなる複数のピラミッド状
突起が突出した表面構造の活性層１４１を得る（図１０
(a) ）。ここで上記混合液に適量のアルコールを混入す
ることにより、エッチングの速度や上記ピラミッド形状
の頂角等の制御することができる。
【０１００】次に、上記活性層１４１の表面部分にリン
等の拡散により厚さ０．５μｍ以下の接合形成層１４２
を形成し（図１０(b) ）、さらにこの接合形成層１４２
上に窒化シリコンを第１実施例と同様に堆積して反射防
止膜１４４を形成すると同時に、上記低純度Ｓｉ基板１
０９の裏面にもＳｉＮ膜を形成する。そして裏面のＳｉ
Ｎ膜をパターニングして、上記低純度基板１０９の、枠
状支持体１１０となる部分上にのみＳｉＮ膜１１５を残
す（図１０(c) ）。
【０１０１】その後は、上記第１実施例と同様、基板表
面側のＳｉＮ膜１４４の、表面くし電極１０ａ，１０ｂ
が形成される部分を選択的に除去して、この部分に表面
くし電極１０ａ，１０ｂを形成し（図１０(d) ）、さら
に活性層１４１の表面側全面にワックス１３１を塗布し
（図１１(a) ）、その上にガラス基板１３２等に貼り付
け（図１１(b) ）、続いて低純度基板１０９のエッチン
グ（図１１(c) ）及び絶縁膜１２１ａのエッチング（図
１１(d) ）を行う。
【０１０２】さらに上記第１実施例と同様、ガラス基板
１３２を取り外した後（図１２(a)）、活性層１４１の
裏面側に裏面電極１１６及びＢＳＦ層１１３を形成して
（図１２(b) ）、本実施例の薄型太陽電池１０３を完成
する。
【０１０３】このような構成の本実施例では、第１実施
例の効果に加えて、上記活性層１４１の表面に所定のエ
ッチング処理を施して、その表面形状を（１１１）面か
らなる複数のピラミッド状突起が突出した表面構造とし
たので、入射光の反射損失が大きく低減されることとな
り、また入射光の入射界面での屈折効果により、活性層
内での光路長が増大することとなり、活性層内での光の
吸収率を向上することができる。
【０１０４】実施例３の変形例１．図９(b) は上記第３
の実施例の変形例による薄型太陽電池を示しており、図
において１０３ａは、第３実施例の薄型太陽電池１０１
の構造において、上記活性層１４１に代えて、その表面
及び裏面を入射光の活性層内での光路長が増大するよう
凸凹形状にした活性層１４１ａを用いたものであり、そ
の他の構成は上記第３実施例と同一である。
【０１０５】次に製造方法について説明する。上記第３
実施例と同様にして低純度基板１０９及び絶縁膜１２１
ａをエッチング処理して支持基板１１０を形成した後
（図１３(a) ）、表面側のテクスチャカ工程と同様、上
記活性層の裏面露出部分をＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカ
リと水との混合液によりエッチング処理して、（１１
１）面からなる複数のピラミッド状突起が突出した表面
及び裏面構造を有する活性層１４１ａを得る（図１３
(b) ）。
【０１０６】その後は上記図１２(a) の工程と同様の処
理を行って、表面くし電極１０ａ，１０ｂととにも裏面
電極１４６及びＢＳＦ層１４３を形成して（図１３(c)
）本変形例に係る薄型太陽電池１０３ａを得る。
【０１０７】この変形例では、上記活性層１４１ａの表
面だけでなく裏面も（１１１）面からなる複数のピラミ
ッド状突起が突出した構造としたので、裏面電極１４６
により反射された光の活性層内での光路長が増大するこ
ととなり、さらに活性層内での光の吸収率を向上するこ
とができる。
【０１０８】実施例４．図１４及び図１５は本発明の第
４の実施例による薄型太陽電池の製造方法を説明するた
めの断面図であり、この実施例の製造方法は、上記第１
実施例の薄型太陽電池の製造方法のように活性層の溶融
再結晶化を、活性層を低純度基板上に支持した状態で行
うのではなく、上記活性層を低純度基板上から拡散係数
の小さいカーボン基板上に移し変えて、該カーボン基板
上でその溶融再結晶化を行うようにしたものである。な
お図中図２〜図４と同一符号は同一のものを示してい
る。
【０１０９】すなわち、図１４(a) に示すように不純物
が多く含まれる低純度基板１０９ｂ上にシリコン酸化膜
１２１，高純度シリコン層１１１ａ及びキャップ層とし
てのシリコン酸化膜１２２を順次積層して薄膜体１６０
を形成した後、上記キャップ層１２２上にワックス１３
１を用いて保持基板１３２を貼り付け（図１４(b) ）、
この状態で裏面側の低純度基板１０９ｂをエッチングし
て除去する（図１４(c) ）。
【０１１０】その後、上記薄膜体１６０をカーボン基台
１５１上に載置し（図１５(a) ）、上記保持基板１３２
を上記薄膜体１６０から取り外した後、該薄膜体１６０
を固定の下部ヒータ１５２により加熱し、可動の上部ス
トリップヒータ１５３を矢印の方向に移動させて、上記
薄膜体１６０の薄膜Ｓｉ層１１１ａの粒径の拡大（溶融
再結晶化）を行って活性層１１１を形成する（図１５
(b) ）。
【０１１１】次に溶融再結晶化を行った薄膜体１６０を
他の低純度基板１０９ａ上に配置して固着する（図１５
(c) ）。その後は保持基板１３２及びキャップ層１２２
を除去し、上記第１の実施例と同様、活性層の表面側処
理（図２(c) ，(d) ）及び裏面側の処理（図３及び図
４）を行って薄型太陽電池を完成する。
【０１１２】このように本実施例では、低純度基板１０
９ｂ上に絶縁性バリア層１２１ａ、高純度材料からなる
薄膜Ｓｉ層１１１ａ、及び酸化シリコンあるいは窒化シ
リコンからなるキャップ層１２２を順次形成して薄膜体
１６０を形成し、上記薄膜体１６０を上記低純度基板１
０９ｂ上から、不純物の拡散係数の小さいカーボン基台
１５１上に移し変えて溶融再結晶化を行い、その後該薄
膜体１６０を支持基板上に固着するようにしたので、活
性層の高温処理がカーボン基台１５１上で行われること
となり、これにより支持基板の構成材料として、さらに
廉価な低純度材料を用いることが可能となる効果があ
る。
【０１１３】なお、上記各実施例では、絶縁性バリア層
として、Ｓｉ酸化膜やＳｉＮ膜を用いたものを示した
が、これはＢＮ膜やＴｉＢ2 膜等の耐熱性絶縁物からな
る膜でもよく、またこれらの膜を積層してなる多層構造
の膜でもよい。
【０１１４】実施例５．図１６は本発明の第５の実施例
による薄膜太陽電池の製造方法を説明するための図であ
り、図１６(a) 〜図１６(d) は上記薄膜太陽電池の反射
防止膜（ＡＲ膜）に開口部を形成する各工程の説明図で
ある。
【０１１５】図において、３０１はその表面部分にＰＮ
接合活性層３０１ａが形成されたＳｉ基板、３１０は該
Ｓｉ基板３０１上に形成された２層構造のＡＲ膜で、屈
折率がＳｉより小さいＳｉＮからなる下層ＡＲ膜３０２
と、該下層ＡＲ膜３０２より屈折率が小さいＳｉＯ2 か
らなるマスク兼上層ＡＲ膜３０３とから構成されてい
る。このマスク兼上層ＡＲ膜３０３は上記下層ＡＲ膜３
０２を熱リン酸を用いたエッチングによりパターニング
する際、マスクとなるもので、上記エッチングの際上記
下層ＡＲ膜３０２の数分の１の速さでエッチングされ
る。このためここでは上記マスク兼上層ＡＲ膜３０３と
なるＳｉＯ2 膜は、ＡＲ膜上層として要求される膜厚約
８００オングストロームに、上記熱リン酸でエッチング
される厚さを加えた、約１２００オングストローム以上
の膜厚に成膜している。また３０４は上記マクス兼上層
ＡＲ膜３０３をパターニングするための印刷レジストマ
スクであり、上記Ｓｉ基板３０１上の、表面電極３１０
が形成される部分３０１ｂに対応する部位にレジスト開
口部３０４ａが形成されている。
【０１１６】次に薄膜太陽電池の製造方法における反射
防止膜の形成プロセスについて説明する。まず、ＰＮ接
合活性層３０１ａを有する半導体基板３０１の受光面上
に、ＳｉＮからなる下層ＡＲ膜３０２を約８００オング
ストロームの厚さに成膜し、続いてこの上にＳｉＯ2 か
らなるマスク兼上層ＡＲ膜３０３を約１２００オングス
トロームの厚さに成膜する。その後該上層ＡＲ膜３０３
上に、これをパターニングするためのレジスト膜３０４
を印刷し、上記半導体基板３０１の、表面電極が形成さ
れる部分３０１ｂに対応する部位にレジスト開口部３０
４ａを形成する（図１６(a) ）。
【０１１７】次にこのパターニングされたレジスト膜３
０４をマスクとして、ＳｉＯ2 からなる上層ＡＲ膜３０
３を希弗酸により選択的にエッチング除去して上層開口
部３０３ａを形成する（図１６(b) ）。
【０１１８】そして、レジスト膜３０４を専用溶剤で除
去した後（図１６(c) ）、パターニングされたＳｉＯ2
からなる上層ＡＲ膜３０３をマスクとして、ＳｉＮから
なる下層ＡＲ膜３０２を熱リン酸によりエッチング除去
して開口部３０２ａを形成する。これにより２層構造の
ＡＲ膜３１０に表面電極用開口部３１０ａが形成され
る。そして最後に上記ＡＲ膜３１０のＡＲ膜開口部３１
０ａに露出するＳｉ基板上に表面電極３１１を形成し
て、薄膜太陽電池１０５を完成する（図１６(d) ）。
【０１１９】このように本実施例では、反射防止膜３１
０として、半導体基板３０１上にＳｉＮからなる下層Ａ
Ｒ膜３０２及びＳｉＯ2 からなる上層ＡＲ膜３０３を順
次形成し、該上層ＡＲ膜３０３のパターニング後、全面
に熱リン酸を用いたエッチング処理を施して、下層ＡＲ
膜３０２をパターニングするようにしたので、上記下層
ＡＲ膜３０２の選択的なエッチングが、上層ＡＲ膜３０
３をマスクとして行われることとなる。これにより下層
ＡＲ膜３０２のエッチング後、そのエッチング用マクス
層を除去する工程を不要とできる。
【０１２０】また上層ＡＲ膜３０３のパターニングはレ
ジストマスクを用いて行うが、該上層ＡＲ膜３０３の表
面には、レジストマスクの除去後エッチング処理が施さ
れるため、反射防止膜３１０の表面のレジストによる汚
染を回避することができ、該反射防止膜表面の清浄度を
高く保持することができる。
【０１２１】実施例６．図１７は本発明の第６の実施例
による薄膜太陽電池の製造方法を説明するための図であ
り、これは上記第５実施例の薄膜太陽電池の製造方法に
おける下層ＡＲ膜３０２の形成工程前に、半導体基板１
の受光面にＳｉＯ2 からなる表面パッシベーション膜３
０７を形成する工程を有するものであり、その他の工程
は上記実施例と同一である。
【０１２２】この実施例においても、ＳｉＯ2 からなる
上層ＡＲ膜３０２は、上記第１の実施例で述べたよう
に、エッチング工程終了時に最適膜厚となるように予め
エッチングされる膜厚分だけ厚く成膜しておくわけであ
るが、ここでは上記上層ＡＲ膜３０２となるＳｉＯ2 膜
は、熱リン酸でエッチングされる膜厚分（約４００オン
グストローム）と、表面パッシベーション膜３０７を弗
酸でエッチングする際にエッチングされる膜厚分（約８
００オングストローム）とを考慮に入れて、約２０００
オングストローム程度の厚さに成膜する必要がある。
【０１２３】次に本実施例の反射防止膜の形成プロセス
について説明する。まず、ＰＮ接合活性層３０１ａを有
する半導体基板３０１の受光面上に、ＳｉＮからなる下
層ＡＲ膜３０２を約８００オングストロームの厚さに成
膜し、続いてこの上にＳｉＯ2 からなるマスク兼上層Ａ
Ｒ膜３０３を約２０００オングストロームの厚さに成膜
する。次に、上層ＡＲ膜３０３上に、これをパターニン
グするためのレジスト膜３０４を印刷し、上記半導体基
板３０１の、表面電極が形成される部分３０１ｂに対応
する部位にレジスト開口部３０４ａを形成する（図１７
(a) ）。
【０１２４】その後は上記第５の実施例と同様、上層Ａ
Ｒ膜３０３及び下層ＡＲ膜３０２のパターニングを行う
（図１７(b) 〜図１７(d) ）。
【０１２５】そしてさらにこの実施例では上記上層ＡＲ
膜３０３をマスクとして、表面パッシベーション膜３０
７をパターニングして、反射防止膜３１０の表面電極用
開口部３１０ａ内にＰＮ接合形成層３０１ａを露出さ
せ、この上に表面電極３１１を形成して、薄膜太陽電池
１０６を完成する（図１６(d) ）。
【０１２６】この実施例では、Ｓｉ基板３０１の表面が
ＳｉＯ2 からなる表面パッシベーション膜３０７を接触
することとなり、上記第５の実施例に比べてＳｉ基板表
面での表面再結合を低減する上で有利である。
【０１２７】なお、上記各実施例では、上層ＡＲ膜をＳ
ｉＯ2 により、下層ＡＲ膜をＳｉＮにより構成したもの
を示したが、上記上層ＡＲ膜を、屈折率が１．３７〜
１．３９であるＭｇＦ2 から、また下層ＡＲ膜を、屈折
率が２．２程度のＴｉＯ2 あるいは屈折率が２．１５程
度のＴａ2 Ｏ5 から構成してもよく、この場合も上記各
実施例と同様の効果がある。
【０１２８】実施例７．図１８はこの発明の第７の実施
例による自動エッチング装置の構成を示す概略図であ
り、図において、１０７は本実施例の自動エッチング装
置で、図２７に示す従来の自動エッチング装置４００の
構成に加えて、エッチング液４０６内に浸されたサンプ
ル４０７の表面の反射率をモニタする反射率測定器４０
２を搭載し、上記搬送装置４０１の制御装置４０３を、
該反射率測定器４０２からのモニタ出力に基づいて上記
搬送装置４０１を駆動制御するよう構成したものであ
る。
【０１２９】つまり上記制御装置４０３は、上記モニタ
信号に反射率の変化が現れた時、上記エッチング治具４
０４がエッチング槽４０５から引き上げられるよう上記
搬送装置４０１を駆動する構成となっている。また上記
反射率測定器４０２は、レーザ光を上記サンプル表面に
照射するレーザ装置（図示せず）、及び該サンプル表面
からの反射レーザ光を測定する測定装置（図示せず）と
を内蔵し、上記サンプル表面での光反射率をモニタし、
そのモニタ信号を上記制御装置４０３に供給するよう構
成されている。またここではエッチング液４０４としＫ
ＯＨ溶液を用いている。
【０１３０】また、図１９は上記被エッチング物である
サンプル４０７の構造の具体例を説明するための図であ
り、図１９(a) はエッチング処理前の構造を、図１９
(b) はエッチング処理後の構造を示している。このサン
プル４０７では、Ｓｉ基板４０７ｄ内にＳｉＯ2 等から
なるエッチングストッパ層４０７ａが形成されており、
上記基板４０７ｄ表面側の所定部分、及び基板４０７ｄ
の裏面側にはＳｉ3 Ｎ4等からなる耐エッチング性の保
護膜４０７ｃが形成されている。
【０１３１】また４０７ｂは上記Ｓｉ基板４０７ｄ表面
の露出部分を選択的にエッチング除去して形成されたエ
ッチング凹部であり、該凹部４０７ｂの底面には上記エ
ッチングストッパ層４０７ａが露出している。
【０１３２】次に作用効果について説明する。図１９
(a) に示す構造のサンプル４０７をエッチング治具４０
４内に収容し、上記自動エッチング装置１０７を駆動す
ると、上記エッチング治具４０４の搬送装置４０１によ
る搬送が行われ、該エッチング治具４０４はエッチング
槽４０５のエッチング液４０６中に搬入され、同時に上
記反射率測定器４０２によるサンプル４０７表面での反
射光のモニタが開始される。
【０１３３】これによって上記Ｓｉ基板４０７ｄ表面の
露出部分のＫＯＨ溶液（７０〜８０℃）によるエッチン
グが開始され、数時間経過後には、図１９(b) に示すよ
うに基板４０７ｄ内のエッチングストッパ層４０７ａが
露出する。このエッチングストッパ層４０７ａが露出す
る時、波長１μｍのレーザ光のエッチング面での反射率
は、通常のＳｉ基板表面の反射率約３０％から、エッチ
ングストッパ層４０７ａを構成するＳｉＯ2 層の反射率
約５０％に変化するが、この反射率の変化は上記反射率
測定器４０２により検出され、上記制御装置４０３に出
力される。
【０１３４】そして上記制御装置４０３は、この反射率
の変化の検出信号を受けると、上記搬送装置４０１を、
上記エッチング治具４０４がエッチング槽４０５から引
上げられるよう駆動制御し、これによりエッチング処理
が完了する。
【０１３５】このように本実施例では、被処理サンプル
として、Ｓｉ基板４０７ｄ中にＳｉＯ2 からなるエッチ
ングストッパ層４０７ａを形成したサンプル４０７を用
いるとともに、サンプルのエッチング面の光反射率をモ
ニタする反射率測定器４０２を備え、上記光反射率が変
化した時エッチング治具４０５のエッチング槽４０５か
らの引上げを行うようにしたので、上記サンプルのエッ
チング処理中にエッチングストッパ層が露出すると、エ
ッチング面の反射率の変化が上記反射率測定器４０２に
より検出され、この検出出力により上記エッチング治具
が自動的にエッチング槽から引き上げられることとな
る。これによりエッチング処理におけるエッチングレー
トのばらつきにかかわらずサンプルのエッチング量を常
に所望の値にすることができる。
【０１３６】なお上記実施例では、サンプルのエッチン
グ量が所定量となった時、そのエッチング面の反射率を
変化させるための構造として、Ｓｉ基板中にＳｉＯ2 か
らなるエッチングストッパ層を有する構造を示したが、
上記反射率を変化させるための構造はこれに限るもので
はない。
【０１３７】実施例８．図２０はこの発明の第８の実施
例によるエッチング方法を説明するための図であり、図
２０(a) は被エッチング材であるサンプルのエッチング
前の構造を、図２０(b) はそのエッチング後の構造を示
している。
【０１３８】図において、４１７は本実施例のエッチン
グ方法で用いるサンプルで、その（１００）面をエッチ
ング面とするＳｉ基板４１７ｄから構成されている。ま
た４１７ａは上記Ｓｉ基板の１００面をヒドラジン等の
面方位選択性のあるエッチング液によりエッチング処理
を施して得られるテクスチャー構造面，つまりＳｉ基板
の（１１１）面が露呈して複数のピラミッド状の突起部
が形成された凹凸面であり、この凹凸面の波長１μｍの
レーザ光に対する反射率は、Ｓｉ基板の１００面の反射
率が約３０パーセントであるのに対し、約１０パーセン
トとなっている。その他の構成は上記第７の実施例と同
一である。
【０１３９】次に作用効果について説明する。上記第７
の実施例と同様、サンプルを４１７収容したエッチング
治具４０４がエッチング槽４０５内のヒドラジン等のエ
ッチング液４０６中に浸けられると、サンプル４１７の
Ｓｉ基板（１００面）のエッチング液によるエッチング
が開始される。ここではエッチング液は面方位選択性を
有しているため、上記基板のエッチング面ではＳｉ基板
の１１１面が露呈するようエッチングが行われ、所定の
エッチング時間の経過した後は、図２０(b) に示すよう
に、上記エッチング面には、複数のピラミッド状の突起
部が形成されたテクスチャー構造の凹凸面が露呈する。
この時エッチング面の反射率が通常のＳｉ基板表面の反
射率約３０パーセントから１０パーセントに変化し、こ
の変化が上記反射率測定器４０２により検出され、この
検出信号を制御装置４０３が受けると、上記エッチング
治具４０４のエッチング槽４０５からの引上げが行わ
れ、エッチング処理が完了する。
【０１４０】このように本実施例では、被処理部材とし
て、Ｓｉ基板４１７ｄの１００面をエッチング面とする
サンプル４１７を用いるとともに、サンプルのエッチン
グ面の反射率を反射率測定器４０２によりモニタしなが
ら、サンプルの４１７のＳｉ基板の１００面を、１１１
面について面方位選択性のあるエッチング液によりエッ
チングするようにしたので、上記サンプルのエッチング
が完了し、エッチング面がＳｉ基板の１１１面が露呈し
たテクスチャ構造となると、エッチング面の反射率が変
化することとなり、この変化の検出出力により上記エッ
チング治具４０４が自動的にエッチング槽４０５から引
き上げられることとなる。これによりエッチング処理に
おけるエッチングレートのばらつきにかかわらず、サン
プルのエッチング量を所望の値にすることができる。
【０１４１】なお、上記各実施例では、サンプルのエッ
チング完了を、そのエッチング面の反射率の変化により
検出するようにしたが、エッチング完了の検出は、エッ
チング液の透過率の変化により行うようにしてもよい。
【０１４２】実施例９．図２１は本発明の第９の実施例
によるエッチング方法を説明するための図であり、本実
施例の方法は、通常のエッチング処理では、そのエッチ
ングの進行中エッチング面から多くの気泡が発生してエ
ッチング液の光透過率は著しく低減する点に着目したも
ので、この気泡の発生の有無，つまりエッチング液の透
過率の高低により、エッチングの完了を検出するように
している。
【０１４３】すなわちこの実施例では、上記第１実施例
における反射率測定器４０２に代えて、エッチング液の
透過率をモニタする透過率検出器５０２を備え、エッチ
ング液の透過率の変化によりエッチング完了時を検出す
るようにしている。ここで上記透過率検出器５０２は、
レーザ光をサンプル４０７のエッチング面と平行に出射
するレーザ装置５０２ａと、該サンプル４０７を挟んで
これと対向する位置に配置され、上記レーザ光を受光す
る受光装置５０２ｂとから構成している。
【０１４４】次に作用効果について説明する。上記第１
の実施例と同様、サンプル４０７を収容したエッチング
治具４０４がエッチング槽４０５内のエッチング液４０
６中に浸けられると、サンプル４０７のエッチング液に
よるエッチングが開始され、上記エッチング液４０６の
透過率は、サンプルのエッチング面から発生する多量の
気泡により著しく低下する。そしてエッチング量が所定
量に達して上記エッチングストッパ層４０７ａがエッチ
ング面に露出すると、エッチングが停止し、上記気泡の
発生がなくなって上記エッチング液４０７の透過率が急
激に変化する。このエッチングの透過率の変化が上記検
出器５０２により検出され、この検出信号を制御装置４
０３が受けると、上記エッチング治具４０４のエッチン
グ槽４０５からの引上げが行われ、エッチング処理が完
了する。
【０１４５】このように本実施例では、被処理サンプル
として、Ｓｉ基板４０７ｄ中にＳｉＯ2 からなるエッチ
ングストッパ層４０７ａを有するサンプル４０７を用い
るとともに、エッチング液の透過率をモニタする透過率
測定器５０２を備え、上記透過率が変化した時エッチン
グ治具４０４のエッチング槽４０５からの引上げを行う
ようにしたので、上記サンプル４０７のエッチング処理
中にエッチングストッパ層４０７ａが露出すると、エッ
チング面からの気泡の発生停止によるエッチング液の透
過率の変化が上記透過率測定器５０２により検出され、
この検出出力により上記エッチング治具４０４が自動的
にエッチング槽４０５から引き上げられることとなる。
これによりエッチング処理におけるエッチングレートの
ばらつきにかかわらずサンプルのエッチング量を常に所
望の値にすることができる。
【０１４６】ところで、上述した第１〜第４の実施例に
おけるＳｉ基板の裏面穴開け工程のように、半導体デバ
イスの基板の裏面側を選択的にエッチングする工程で
は、薄膜太陽電池等のサンプルをワックス等によりサン
プル保持具に貼り付ける必要があるが、このサンプルの
貼付け工程は複雑であり、またサンプル表面がワックス
により汚染されるという問題がある。
【０１４７】以下、この問題点を上記第１実施例の薄膜
太陽電池の製造方法に基づいて詳しく説明する。図２２
はこの薄膜太陽電池の製造方法における基板の裏面穴開
け工程を説明するための断面図である。図において、図
１〜図４と同一符号は同一又は相当部分を示し、ここで
は１０９は金属級Ｓｉ（ＭＧ−Ｓｉ）といった低コスト
基板（ウエハ）、１２１ａはこの低コスト基板１０９上
に形成されたＳｉ酸化膜、１１１は該Ｓｉ酸化膜１２１
ａ上に形成され、ｐｎ接合をもった薄膜Ｓｉ層で、その
表面部分に接合形成層１１２が形成されている。１１５
はエッチングマクス，つまりＫＯＨ等によるエッチング
処理から上記基板１０９を保護するＳｉ窒化膜である。
【０１４８】また１７０ａはエッチング処理が施される
直前の構造のサンプル、１３１は該サンプル１７０ａの
表面及び側端面を上記ＫＯＨ等によるエッチングから保
護するためのプロテクトワックスであり、またこのワッ
クス１３１により上記サンプル１７０ａは石英あるいは
ステンレス製の、ウエハとほぼ同じ形状のサンプル保持
具１３２に貼り付けられている。
【０１４９】次に上記基板の裏面穴開け工程を第１実施
例の薄膜太陽電池の製造方法に基づいて説明する。ここ
では、図２２(a) 〜図２２(c) に示すエッチング処理直
前までの基板表面側の処理工程は上記第１実施例で具体
的に説明した通りであるので、その後の基板の裏面穴開
け工程から説明する。
【０１５０】図２２(c) に示すようなエッチング処理直
前の構造のサンプル１７０ａを得た後、上記サンプル１
７０ａの表面及び側端面をエッチング処理から保護する
ため、上記サンプル１７０ａをこれよりひと回り大きい
サンプル保持具１３２にプロテクトワックス１３１を使
って貼り付ける（図２２(d) ）。
【０１５１】次に上記サンプル１７０ａを貼り付けたサ
ンプル保持具１３２をラック部材（図示せず）に収容
し、該ラック部材をＫＯＨ溶液に浸して上記サンプル１
７０ａ裏面側の穴開け処理を行う。この時、ＫＯＨ溶液
によるエッチング処理は、上記サンプル１７０ａの裏面
側開口１０９ａ内にＳｉ酸化膜１２１ａが露出した時点
で停止する。これにより上記基板１０９裏面の、上記エ
ッチングマスク１１５で被覆されている部分以外の領域
がエッチング除去された構造のサンプル１７０ｂを得る
（図２２(e) ）。
【０１５２】そして、上記ワックス１３１を加熱して軟
化し、上記サンプル１７０ｂを機械的な剥離力により保
持具１３２から取り外し、続いて上記サンプル１７０ｂ
の表面を洗浄してワックス１３１を洗い流す。
【０１５３】その後は上記第１実施例で説明した通りの
処理を行って（図２２(f) ，(g) ）、薄膜太陽電池１０
１を完成する。
【０１５４】ところがこのように半導体デバイスの基板
裏面側に穴開け処理を施す工程では、サンプル１７０ａ
をプロテクトワックス１３１によりサンプル保持具１３
２に貼り付けることにより、サンプル１７０ａの表面及
び側面をエッチング液から保護しているため、サンプル
の保持具への貼付け及び取外しをするのに煩雑な作業が
必要となる。つまり個々のサンプルをワックスを用いて
その保持具に貼り付ける作業、ワックスを軟化させてサ
ンプルを保持具から取り外す作業、さらに取り外したサ
ンプルを洗浄してワックスを洗い流す作業が必要であっ
た。
【０１５５】また上記ワックスは上記洗浄処理では完全
に除去することができず、サンプルの表面側がワックス
により汚染されるのを避けられないという問題もあっ
た。
【０１５６】実施例１０．以下、本発明の第１０の実施
例として、上記のような問題点を解消した薄膜太陽電池
の製造方法を図２３(a) 及び図２４を用いて説明する。
図２４は上記第１０の実施例による薄膜太陽電池の製造
方法を工程順に説明する断面図、図２３(a) は該製造方
法におけるエッチング処理直後のサンプルの構造を示す
断面図である。
【０１５７】図において、図２２と同一符号は同一のも
のを示し、１０６ａはエッチング処理直前におけるサン
プルであり、これは、その上に酸化膜１２１ａ，薄膜活
性層１１１及び接合形成層１１２を形成した低コスト基
板１０９の表面側及び側面部分を全体に渡ってＳｉ窒化
膜６１０により被覆し、さらに上記基板１０９裏面の、
開口が形成されるべき部分以外の領域を上記Ｓｉ窒化膜
６１０により被覆した構造となっている。
【０１５８】また１０６ｂはエッチング処理直後のサン
プルで、上記低コスト基板１０９裏面の、Ｓｉ窒化膜６
１０が形成されていない領域に、エッチング開口１０９
ａが形成された構造となっている。
【０１５９】次に製造方法について説明する。まず第１
実施例と同様の処理により、低コスト基板１０９上にＳ
ｉ酸化膜１２１ａ及び多結晶シリコン等からなる薄膜Ｓ
ｉ層１１１を形成し、さらに該薄膜Ｓｉ層１１１の表面
に接合形成層１１２を形成した後（図２４(a) ）、上記
基板１０９の表面及び側面の全面にＳｉ窒化膜６１０を
形成するとともに、上記基板１０９裏面の、エッチング
されるべき部分以外の領域上に選択的にＳｉ窒化膜６１
０を形成して、上記エッチング処理直前の構造のサンプ
ル１０６ａを得る（図２４(b) ）。
【０１６０】次にこのサンプル１０６ａをそのままラッ
ク部材（図示せず）に収容し、該ラック部材をＫＯＨ等
のエッチャントに浸し、上記サンプル１０６ａの低コス
ト基板１０９裏面に穴開け処理を施す。この時、エッチ
ング処理は上記低コスト基板１０９の裏面上にＳｉ酸化
膜１２１ａが露出した時点で停止する。これにより上記
基板１０９の、上記Ｓｉ窒化膜６１０で被覆されている
部分以外の領域がエッチング除去された構造のサンプル
１０６ｂを得る（図２４(c) ）。
【０１６１】そして上記Ｓｉ窒化膜６１０，及び上記サ
ンプル裏面に露出したＳｉ酸化膜１２１ａをそれぞれ熱
リン酸，及びフッ酸で除去し（図２４(d) ）、その後は
第１実施例と同様の処理により反射防止膜１１４及び表
面電極１０ａ，１０ｂを形成し、さらに裏面側にＡｌ等
の裏面電極１１６を形成して（図２４(e) ）、薄膜太陽
電池１０１を完成する。
【０１６２】このように本実施例では、エッチング処理
の際、サンプル１０６ａの表面及び側面を全面に渡って
Ｓｉ窒化膜６１０により被覆するようにしたので、エッ
チングの際、サンプルの表面及び側面が上記Ｓｉ窒化膜
により保護されることとなる。このためサンプル１０６
ａを、その表面及び側面がエッチング液に晒されないよ
うサンプル保持具１３２に貼り付ける煩雑な工程を不要
とすることができ、さらに上記貼り付けに用いるワック
スによるサンプル表面の汚染を回避することができる。
【０１６３】なお、この実施例では、表面電極１０ａ，
１０ｂ及び反射防止膜１１４の形成前に基板の裏面穴開
け処理を行うようにしたが、この裏面穴開け処理は上記
表面電極及び反射防止膜の形成後に行ってもよい。
【０１６４】実施例１１．以下、本発明の第１１の実施
例として、上記基板裏面の穴開け処理を表面電極及び反
射防止膜の形成後に行う薄膜太陽電池の製造方法につい
て説明する。図２５はこの実施例の薄膜太陽電池の製造
方法を工程順に示す断面図、図２３(b) は該製造方法に
おけるエッチング処理直後のサンプルの構造を示す断面
図である。
【０１６５】すなわち、図中、図２４及び図２３(a) と
同一符号は上記第１０の実施例と同一のものを示し、１
０７ａはエッチング処理直前におけるサンプルであり、
これは、その上に酸化膜１２１ａ，半導体層１１１，１
１２，表面電極１０ａ，１０ｂ及び反射防止膜１１４を
形成した低コスト基板１０９の表面側及び側面部分を全
体に渡ってＳｉ窒化膜７１０により被覆し、さらに上記
基板１０９裏面の、開口が形成されるべき部分以外の領
域を上記Ｓｉ窒化膜７１０により被覆した構造となって
いる。
【０１６６】また１０７ｂはエッチング処理直後のサン
プルで、上記低コスト基板１０９裏面の、Ｓｉ窒化膜７
１０が形成されていない領域に、エッチング開口１０９
ａが形成された構造となっている。
【０１６７】次に製造方法について説明する。まず第１
０実施例と同様にして、Ｓｉ酸化膜１２１ａ、薄膜Ｓｉ
層１１１及び接合形成層１１２を形成した後（図２５
(a) ）、第１実施例の図２(c) 及び(d)に示す工程と同
一の処理により反射防止膜１１４及び表面電極１０ａ，
１０ｂを形成する（図２５(b) ）。
【０１６８】本実施例ではこの後、上記基板１０９の表
面及び側面の全面にＳｉ窒化膜７１０を形成するととも
に、上記基板１０９裏面の、エッチングされるべき部分
以外の領域上に選択的にＳｉ窒化膜７１０を形成して、
上記エッチング処理直前の構造のサンプル１０７ａを得
る（図２５(c) ）。
【０１６９】以後は、上記第１０実施例と同様にして、
このサンプル１０７ａのエッチング処理を行って、上記
基板１０９の裏面にエッチング開口１０９ａを有するサ
ンプル１０７ｂを形成し（図２５(d) ）、上記Ｓｉ窒化
膜７１０，及び上記サンプル裏面に露出したＳｉ酸化膜
１２１ａを除去して（図２５(e) ）、薄膜太陽電池１０
１を完成する。
【０１７０】この実施例においても、上記第１０の実施
例と同様、エッチングの際、サンプル１０７ａの表面及
び側面を全面に渡ってＳｉ窒化膜７１０により被覆する
ようにしたので、サンプルをその表面及び側面がエッチ
ング液に晒されないようサンプル保持具に貼り付ける煩
雑な工程を不要とでき、また上記貼り付けに用いるワッ
クスによるサンプル表面の汚染を回避することができ
る。
【０１７１】なお、上記第１０及び第１１の実施例で
は、表面電極としてＡｇ膜を、反射防止膜としてＳｉ窒
化膜を形成する場合について説明したが、上記表面電極
はＴｉ／Ａｇからなる２層構造でもよく、また反射防止
膜は、第６の実施例に示したようにＴｉＯ2 ／ＭｇＦ2
からなる２層構造でもよい。
【０１７２】また、これらの実施例では、ＫＯＨ等のエ
ッチャントに対する保護膜として、Ｓｉ窒化膜を用いた
が、これは例えばＡｕ（金），Ａｇ（銀），あるいはＰ
ｔ（白金）のような金属を用いてもよく、また、場合に
よっては、上記保護膜を、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｔｉ
／Ａｇ，ＳｉＯ2 ／Ａｇのように金属膜，絶縁膜，半導
体層のうち適当なものを２種類組み合わせた多層構造と
してもよい。
【０１７３】例えば、第１１の実施例では、Ｓｉ窒化膜
を反射防止膜として形成した後、穴開け加工を行うた
め、上記保護膜を、下層のＳｉ酸化膜と上層のＳｉ窒化
膜からなる２層構造とすることにより、同一材料である
反射防止膜と保護膜上層との間にこれらとは異なる材料
からなる下層保護膜が介在することとなり、上記保護膜
のエッチング除去の際、反射防止膜であるＳｉ窒化膜の
エッチングによる損傷を低減することができる効果もあ
る。
【０１７４】また上記第１０及び第１１の実施例では、
裏面穴開け処理が施される基板として、金属級Ｓｉから
なる低コスト基板を用いているが、上記基板の材料は他
の半導体、セラミック，カーボン，金属等でもよく、ま
た上記裏面穴開け処理が行われる半導体デバイスは薄膜
太陽電池に限るものではない。
【０１７５】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る薄型太陽電
池によれば、高純度材料からなる薄い活性層と、これを
支持する支持基板とを、不純物の拡散を阻止する絶縁性
バリア層により分離したので、上記支持基板には低純度
材料の使用が可能となり、これにより上記活性層の薄膜
化により高純度材料を確実に削減することができ、低コ
スト化を図ることができる効果がある。
【０１７６】また上記支持基板を、上記活性層を支持す
る複数の支持体からなり、支持基板の裏面に該活性層の
一部が露出した構造としたので、上記支持基板の裏面側
に形成される裏面電極と活性層とのコンタクトを簡単に
とることができる効果がある。
【０１７７】さらに上記活性層の裏面側に支持基板を配
置しているため、薄型太陽電池の表面電極は露出してお
り、このため活性層の光が入射する表面側に透明の支持
基板を配置した、表面電極が該支持基板に覆われている
ものに比べて、薄型太陽電池を実装基板上に配列してモ
ジュール化する際における、隣接する薄型太陽電池相互
間の接続を簡単に行うことができる効果がある。
【０１７８】またこの発明によれば上記薄型太陽電池に
おいて、上記活性層の、表面電極の直線状の電極幹部が
位置する部分の下側には、支持基板を構成する梁状支持
脚を配置しているので、上記電極幹部に配線をボンディ
ングする際、上記電極幹部に加わる機械的ストレスに充
分耐えることができる効果がある。
【０１７９】さらにこの発明によれば上記薄型太陽電池
において、上記裏面電極を高反射率の金属から構成した
ので、活性層内を通過した入射光の多くが上記裏面電極
で反射されて、再度活性層中に戻ることとなり、入射光
の光電変換効率を向上することができる効果がある。
【０１８０】またこの発明によれば上記薄型太陽電池に
おいて、上記活性層の表面に、入射光の活性層表面での
反射を防止する反射防止膜を形成し、上記活性層の表
面、あるいは表面及び裏面を、入射した光の活性層内で
の光路長が増大する凸凹形状にしたので、さらに入射光
の光電変換効率を向上することができる効果がある。
【０１８１】この発明に係る薄型太陽電池の製造方法に
よれば、低純度材料からなる低純度基板上に絶縁膜を介
して高純度材料からなる活性層を形成し、上記低純度基
板を裏面側から選択的にエッチングして、上記支持基板
を形成し、しかもこの際上記低純度基板と上記絶縁膜と
のエッチング選択比の高いエッチング液を用いるように
したので、上記絶縁膜がエッチングのストップ層とな
り、薄い活性層のエッチングを防止することができる効
果がある。
【０１８２】またこの発明によれば上記薄型太陽電池の
製造方法において、所定の基板上に絶縁膜、高純度材料
からなる半導体層、及びキャップ層を順次形成して薄膜
体を形成し、上記薄膜体を保持基板に貼り付けてこれを
保持した状態で、上記基板を裏面側からエッチングして
除去し、その後上記薄膜体を不純物の拡散係数の小さい
耐熱性載置台上に載置し、熱処理を行って該薄膜体の半
導体層の結晶粒径を拡大し、上記薄膜体を耐熱性載置台
上から支持基板上に移し替えるようにしたので、活性層
の高温処理が耐熱性載置台上で行われることとなり、こ
れにより支持基板の構成材料として、さらに廉価な低純
度材料を用いることが可能となる効果がある。
【０１８３】またこの発明に係る薄膜太陽電池の製造方
法によれば、半導体基板の受光面上に、所定のエッチャ
ントに対するエッチングレートが大きい下層反射防止
膜、及び該エッチャントに対するエッチングレートが小
さい上層反射防止膜を順次形成し、上層反射防止膜のパ
ターニング後、この上層反射防止膜をマスクとして、上
記エッチャントによるエッチング処理を基板全面に施し
て、上記下層反射防止膜に開口部を形成するので、上記
上層反射防止膜が、下層反射防止膜のパターニングを行
うためのマスクとなり、下層反射防止膜のパターニング
後の上記マスク層の除去工程を省略することができる効
果がある。
【０１８４】また上層反射防止膜のパターニングに用い
たレジスト等のマスクを除去した後に全面にエッチング
処理が施されるため、反射防止膜表面のレジスト等によ
る汚染を回避することができる効果もある。
【０１８５】またこの発明によれば薄膜太陽電池の製造
方法において、上層反射防止膜の、下層反射防止膜のエ
ッチング処理の終了時点での厚さが最適膜厚となるよ
う、上記上層反射防止膜を予め、上記エッチング処理の
際エッチングされる膜厚さ分だけ上記最適膜厚より厚く
形成するので、反射防止膜の膜厚最適化を簡単に行うこ
とができる効果がある。
【０１８６】この発明に係るエッチング方法によれば、
被処理部材のエッチング処理をそのエッチング領域表面
での光反射率をモニタしながら行い、該光反射率の変化
が生じた時、被処理部材をエッチング液から引き上げる
等により被処理部材のエッチング処理を停止するように
したので、被処理部材のエッチング領域にこの領域の構
成材料とは光反射率が異なるエッチングストッパ層等が
露呈した時に確実にエッチング処理を停止することがで
き、被処理部材のエッチング量を、エッチング処理にお
けるエッチングレートのばらつきにかからず所望の値に
することができる効果がある。
【０１８７】また、被処理部材のエッチング領域表面の
光反射率をモニタする反射率モニタ装置を備え、上記モ
ニタ出力に光反射率の変化が検出された時、エッチング
治具の搬送装置をその制御装置により駆動制御して、エ
ッチング治具をエッチング槽から引き上げる等によりエ
ッチングを停止するようにすることにより、エッチング
レートのばらつきにかかわらず所望のエッチング量のエ
ッチング処理を行うことができる自動エッチング装置を
実現することができる。
【０１８８】この発明に係るエッチング方法によれば、
上記被処理部材として、所定の結晶構造を有し、エッチ
ング領域全面に渡って平坦な上記結晶構造の第１の結晶
面が露呈している被処理部材を用い、かつエッチャント
として、上記結晶構造の第２の結晶面について面方位選
択性を有するエッチング液を用い、上記被処理部材のエ
ッチング領域表面が平坦な面から凹凸な状のテクスチャ
ー構造面となってその反射率が変化した時、上記エッチ
ング処理を停止するようにしたので、上記と同様、被処
理部材のエッチング量を、エッチング処理におけるエッ
チングレートのばらつきにかからず所望の値にすること
ができるだけでなく、エッチングストッパ層等を被処理
部材のエッチング領域に予め形成する工程を不要とでき
る。
【０１８９】またこの発明に係るエッチング方法によれ
ば、被処理部材のエッチング処理をそのエッチング液の
光透過率をモニタしながら行い、該光透過率の変化が生
じた時、被処理部材をエッチング液から引き上げる等に
より被処理部材のエッチング処理を停止するようにした
ので、例えば、被処理部材のエッチング領域に、上記エ
ッチング液に対する耐エッチング性を有する材料からな
るエッチングストッパ層等が露呈した時には、エッチン
グ液と被処理部材との化学反応により発生する気泡の消
失により上記光透過率の変化が検出されて確実にエッチ
ング処理を停止することができる。これにより上記と同
様被処理部材のエッチング量を、エッチング処理におけ
るエッチングレートのばらつきにかからず所望の値にす
ることができる。
【０１９０】またさらに、エッチング液の光透過率をモ
ニタする光透過率モニタ装置を備え、エッチング治具の
搬送装置を、上記モニタ出力に光反射率の変化が検出さ
れた時エッチング治具をエッチング槽から引き上げよう
駆動制御するようにすることにより、エッチングレート
のばらつきにかかわらず所望のエッチング量を一律に設
定できる自動エッチング装置を実現することができる。
【０１９１】この発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、その表面に半導体層が形成された基板の裏面に選
択的なエッチング処理を施す際、上記基板の表面側及び
側面部分の全体を、上記エッチング処理に対して耐エッ
チング性を有する保護膜により被覆するようにしたの
で、エッチングに際し、上記基板をワックスにより保持
具に貼り付けることによりその表面及び側面部分がエッ
チング処理に晒されないようにする作業工程を不要とで
き、これにより基板の裏面穴開け工程を簡略化すること
ができるとともに、上記貼り付けに用いるワックスによ
る基板表面の汚染を回避することができる効果がある。
【０１９２】またこの発明によれば上記半導体装置の製
造方法において、上記保護膜として多層膜を用いるの
で、基板表面上に形成される所定の機能を有するデバイ
ス構成層と上記保護膜との間でエッチングの選択性を持
たせることができ、これにより上記保護膜のエッチング
除去の際、基板表面に形成されたデバイス構成層のエッ
チングによる損傷を極力低減することができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による薄型太陽電池の
構成を説明するための図である。
【図２】上記第１実施例の薄型太陽電池の製造方法にお
ける表面処理工程を説明するための断面図である。
【図３】上記第１実施例の薄型太陽電池の製造方法にお
ける裏面処理工程を説明するための断面図である。
【図４】上記第１実施例の薄型太陽電池の製造方法にお
ける裏面電極形成工程を説明するための断面図である。
【図５】上記第１実施例の構成において、支持基板の裏
面構造を梁状支持体をストライプ状に並べた構造とし
た、第１の変形例による薄型太陽電池を示す図である。
【図６】上記第１実施例の構成において、支持基板の裏
面構造を、梁状支持体を格子状に配置した構造とした第
２の変形例による薄型太陽電池を示す図である。
【図７】上記第１実施例の構成において、支持基板の裏
面構造を、柱状支持体を点在して配置した構造とした第
３の変形例による薄型太陽電池を示す図である。
【図８】この発明の第２の実施例による薄型太陽電池を
説明するための図である。
【図９】この発明の第３の実施例による薄型太陽電池を
説明するための図である。
【図１０】上記第３実施例による薄型太陽電池の製造方
法における表面処理工程を説明するための断面図であ
る。
【図１１】上記第３実施例による薄型太陽電池の製造方
法における裏面側の処理工程を説明するための断面図で
ある。
【図１２】上記第３実施例による薄型太陽電池の製造方
法における裏面電極の形成工程を説明するための断面図
である。
【図１３】上記第３実施例による薄型太陽電池の製造方
法における裏面側のテクスチャ工程を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施例による薄型太陽電池の
製造方法においてキャップ層で挟まれた活性層を形成す
るまでの工程を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施例による薄型太陽電池の
製造方法における上記活性層の溶融再結晶化工程を説明
するための図である。
【図１６】この発明の第５の実施例による薄膜太陽電池
の製造方法における反射防止膜の形成工程を説明するた
めの断面図である。
【図１７】この発明の第６の実施例による薄膜太陽電池
の製造方法における反射防止膜を説明するための断面図
である。
【図１８】この発明の第７の実施例によるエッチング方
法に用いるエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図１９】上記エッチング方法に用いる被処理部材（サ
ンプル）のエッチング処理前後の構造を示す断面図であ
る。
【図２０】この発明の第８の実施例によるエッチング方
法を説明するための図である。
【図２１】この発明の第９の実施例によるエッチング方
法に用いるエッチング装置を説明するための図である。
【図２２】従来の半導体装置の製造方法におけるエッチ
ング工程の問題点を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第１０及び第１１の実施例による半
導体装置の製造方法においてエッチング処理が施される
サンプルの構造を、従来の方法におけるサンプルの構造
と比較して示す断面図である。
【図２４】本発明の第１０の実施例による半導体装置の
製造方法におけるエッチング工程を説明するための断面
図である。
【図２５】本発明の第１１の実施例による半導体装置の
製造方法におけるエッチング工程を説明するための断面
図である。
【図２６】従来の薄型太陽電池を説明するための平面図
である。
【図２７】従来の薄型太陽電池の製造方法における主に
表面及び裏面の処理工程を説明するための断面図であ
る。
【図２８】従来の薄型太陽電池の製造方法における表面
側及び裏面側電極を形成する工程を説明するための断面
図である。
【図２９】従来の薄型太陽電池の製造方法における表面
側及び裏面側電極を形成する他の工程を説明するための
断面図である。
【図３０】従来の薄膜太陽電池の製造方法における反射
防止膜の形成工程を説明するための断面図である。
【図３１】従来のエッチング方法に用いる自動エッチン
グ装置の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，２ 支持基板 １０ａ，１０ｂ 表面くし電極 １０ａ1 ，１０ｂ1 電極幹部（集電極部） １０ａ2 ，１０ｂ2 電極枝部（末端電極部） １０１，１０１ａ〜１０１ｃ，１０２，１０３，１０３
ａ，１０５，１０６薄型太陽電池 １０６ａ，１０７ａ エッチング処理直前のサンプル １０６ｂ，１０７ｂ エッチング処理直後のサンプル １０７ 自動エッチング装置 １０９，１０９ａ，１０９ｂ 低純度シリコン基板 １１０ 枠状支持体 １１０ａ ストライプ状支持基板 １１０ｂ 格子状支持基板 １１０ｃ ドット状支持基板 １１０ｄ 井桁状支持体 １１１，１４１，１４１ａ 薄膜活性層 １１２，１４２ 接合形成層 １１３，１４３ ＢＳＦ層 １１４，１４４ 反射防止膜 １１５ ＳｉＮマスク層 １１６，１４６ 裏面電極 １２１ シリコン酸化膜 １２２ キャップ層 １３１ ワックス １３２ 保持基板 １５１ カーボン基台 １５２ 下部ヒータ １５３ 上部ヒータ ３０１ Ｓｉ基板 ３０１ｂ 表面電極配置部 ３０２ 下層ＡＲ膜 ３０２ａ 下層ＡＲ膜開口部 ３０３ マスク兼上層ＡＲ膜 ３０３ａ 上層ＡＲ膜開口部 ３０４ レジスト膜 ３０４ａ レジスト開口部 ３０７ 表面パッシベーション膜 ３１０ ２層構造のＡＲ膜 ３１０ａ ＡＲ膜開口部 ３１１ 表面電極 ４０１ エッチング治具の搬送装置 ４０２ 反射率の測定器 ４０３ エッチング制御装置 ４０４ エッチング治具 ４０５ エッチング槽 ４０６ エッチング液 ４０７ サンプル（被処理部材） ４０７ａ エッチングストッパー層 ４０７ｂ エッチング凹部 ４０７ｃ 保護膜 ４０７ｄ Ｓｉ基板 ４０７ｅ テクスチャー構造面 ５０２ 透過率測定器 ５０２ａ レーザ装置 ５０２ｂ 受光装置 ６１０，７１０ エッチング保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】またここでは上記シリコン基板２０１の裏
面の、上記梁部分２１０に挟まれた領域には、上記表面
くし電極の電極幹部１０ａ1 ，１０ｂ1 と平行に裏面電
極２０６が配置されており、上記シリコン基板２０１
の、該裏面電極と接する部分には、ｐ+ 形ＢＳＦ（Back
Surface Field) 層２０３がアルミの固相拡散により形
成されている。ここでこのｐ+ 形ＢＳＦ層２０３は、上
記シリコン基板２０１内の裏面電極２０６近傍部分に、
光キャリア（正孔）に対するエネルギー障壁を形成し
て、光キャリアが上記基板２０１と裏面電極２０６との
界面部分に到達するのを阻止するもので、これにより上
記界面部分での光キャリアの消滅が回避されるととも
に、該界面部分で発生した光キャリアが基板表面側の表
面くし電極側に加速されるようになっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】一方基板２０１の表面側には、上記耐酸レ
ジスト２２２を除去した後、ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を順
次ＬＰＣＶＤ（low presure chemical vapor depositio
n)により形成して、２層構造の反射防止層２０４を形成
する（図２８(a) ）。次にこの反射防止層２０４上の所
定の部分にファイヤースルー用Ａｇペースト１０をスク
リーン印刷により選択的に形成する（図２８(b) ）。そ
してこのＡｇペースト１０を焼成する。すると、ファイ
ヤースルー用Ａｇが上記反射防止層２０４のＳｉＯ2 層
及びＴｉＯ2 層をつき抜け、接合形成層２０２に達し
て、該接合形成層２０２と電気的コンタクトがとられた
表面電極１０ａ及び１０ｂが形成される（図２８(c)
）。最後に基板裏面のＢＳＦ層２０３上にＡｇペース
トをスクリーン印刷し、これを焼成して裏面電極２０６
を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９６】なおこの実施例では、支持基板を井桁状支
持体から構成したものを示したが、支持基板は図５及び
図６に示す格子状支持体からなるものでもよく、この場
合格子状支持体を構成する幾つかの梁状支持体上に適宜
電極幹部を配置してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９９】まず、第１実施例の薄型太陽電池の製造方
法と同様にして、低純度Ｓｉ基板１０９上全面に厚さ数
ミクロン以下のＳｉ酸化膜１２１ａを形成し、該酸化膜
１２１ａ上に厚さ１００μｍ以下の薄膜Ｓｉ層１１１ａ
を形成した後、該薄膜Ｓｉ層１１１ａの溶融再結晶化処
理を行い、これによってその表面が（１００）面となっ
ている活性層を得る。次に上記活性層の表面をＫＯＨや
ＮａＯＨ等のアルカリと水との混合液によりエッチング
処理して、（１１１）面からなる複数のピラミッド状突
起が突出した表面構造の活性層１４１を得る（図１０
(a) ）。ここで上記混合液に適量のアルコールを混入す
ることにより、エッチングの速度や上記ピラミッド形状
の頂角等の制御することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１５】図において、３０１はその表面部分にＰＮ
接合活性層３０１ａが形成されたＳｉ基板、３１０は該
Ｓｉ基板３０１上に形成された２層構造のＡＲ膜で、屈
折率がＳｉより小さいＳｉＮからなる下層ＡＲ膜３０２
と、該下層ＡＲ膜３０２より屈折率が小さいＳｉＯ2 か
らなるマスク兼上層ＡＲ膜３０３とから構成されてい
る。このマスク兼上層ＡＲ膜３０３は上記下層ＡＲ膜３
０２を熱リン酸を用いたエッチングによりパターニング
する際、マスクとなるもので、上記エッチングの際上記
下層ＡＲ膜３０２の数分の１の速さでエッチングされ
る。このためここでは上記マスク兼上層ＡＲ膜３０３と
なるＳｉＯ2 膜は、ＡＲ膜上層として要求される膜厚約
８００オングストロームに、上記熱リン酸でエッチング
される厚さを加えた、約１２００オングストローム以上
の膜厚に成膜している。また３０４は上記マクス兼上層
ＡＲ膜３０３をパターニングするための印刷レジストマ
スクであり、上記Ｓｉ基板３０１上の、表面電極３１１
が形成される部分３０１ｂに対応する部位にレジスト開
口部３０４ａが形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２１】実施例６．図１７は本発明の第６の実施例
による薄膜太陽電池の製造方法を説明するための図であ
り、これは上記第５実施例の薄膜太陽電池の製造方法に
おける下層ＡＲ膜３０２の形成工程前に、半導体基板３
０１の受光面にＳｉＯ2 からなる表面パッシベーション
膜３０７を形成する工程を有するものであり、その他の
工程は上記実施例と同一である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２２】この実施例においても、ＳｉＯ2 からなる
上層ＡＲ膜３０３は、上記第１の実施例で述べたよう
に、エッチング工程終了時に最適膜厚となるように予め
エッチングされる膜厚分だけ厚く成膜しておくわけであ
るが、ここでは上記上層ＡＲ膜３０３となるＳｉＯ2 膜
は、熱リン酸でエッチングされる膜厚分（約４００オン
グストローム）と、表面パッシベーション膜３０７を弗
酸でエッチングする際にエッチングされる膜厚分（約８
００オングストローム）とを考慮に入れて、約２０００
オングストローム程度の厚さに成膜する必要がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２５】そしてさらにこの実施例では上記上層ＡＲ
膜３１０をマスクとして、表面パッシベーション膜３０
７をパターニングして、反射防止膜３１０の表面電極用
開口部３１０ａ内にＰＮ接合形成層３０１ａを露出さ
せ、この上に表面電極３１１を形成して、薄膜太陽電池
１０６を完成する（図１７(e) ）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１４３】すなわちこの実施例では、上記第７，８実
施例における反射率測定器４０２に代えて、エッチング
液の透過率をモニタする透過率検出器５０２を備え、エ
ッチング液の透過率の変化によりエッチング完了時を検
出するようにしている。ここで上記透過率検出器５０２
は、レーザ光をサンプル４０７のエッチング面と平行に
出射するレーザ装置５０２ａと、該サンプル４０７を挟
んでこれと対向する位置に配置され、上記レーザ光を受
光する受光装置５０２ｂとから構成している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１４４】次に作用効果について説明する。上記第１
の実施例と同様、サンプル４０７を収容したエッチング
治具４０４がエッチング槽４０５内のエッチング液４０
６中に浸けられると、サンプル４０７のエッチング液に
よるエッチングが開始され、上記エッチング液４０６の
透過率は、サンプルのエッチング面から発生する多量の
気泡により著しく低下する。そしてエッチング量が所定
量に達して上記エッチングストッパ層４０７ａがエッチ
ング面に露出すると、エッチングが停止し、上記気泡の
発生がなくなって上記エッチング液４０６の透過率が急
激に変化する。このエッチングの透過率の変化が上記検
出器５０２により検出され、この検出信号を制御装置４
０３が受けると、上記エッチング治具４０４のエッチン
グ槽４０５からの引上げが行われ、エッチング処理が完
了する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 浩昭 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス研究所内 (72)発明者 佐々木 肇 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス研究所内

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光電変換を行う高純度材料からなる薄い
    活性層と、該活性層を支持する支持構造とを備えた薄型
    太陽電池において、 上記支持構造は、 低純度材料から構成された支持体からなり、該支持体上
    に上記活性層を載置してこれを支持する支持基板と、 この支持基板と上記活性層との間に介在し、該支持基板
    から活性層への不純物の拡散を阻止する絶縁性バリア層
    とから構成されており、 上記支持基板の裏面上には、該支持基板を介して上記活
    性層と接触する裏面電極が設けられていることを特徴と
    する薄型太陽電池。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の薄型太陽電池において、 上記支持基板を、 上記活性層周縁に沿って配設された枠状支持体と、該枠
    状支持体の内側に平行に、あるいは縦横に交差して配置
    された複数の梁状支持体とからなるストライプ状構造、
    あるいは格子状構造としたもの、 または上記活性層の裏面側に点在して配置された複数の
    柱状支持体からなるドット状構造としたものであること
    を特徴とする薄型太陽電池。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の薄型太陽電池において、 上記薄い活性層上には、相互に平行に配置された複数の
    直線状の電極幹部と、該電極幹部からその両側に延びる
    複数の平行な電極枝部とからなり、活性層上の各部分で
    発生した光電流を各電極枝部を介して上記電極幹部に集
    電する表面電極が配設されており、 上記各電極幹部の直下には、上記支持基板を構成する梁
    状支持体がそれぞれ位置していることを特徴とする薄型
    太陽電池。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の薄型太陽電池において、 上記裏面電極は、高反射率の金属からなることを特徴と
    する薄型太陽電池。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の薄型太陽電池において、 上記活性層の表面には、入射光の活性層表面での反射を
    防止する反射防止膜が形成されており、 上記活性層は、その表面を、上記裏面電極により反射さ
    れた入射光の活性層内での光路長が増大する凸凹形状に
    したものであることを特徴とする薄型太陽電池。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の薄型太陽電池において、 上記活性層は、その裏面を、上記裏面電極により反射さ
    れた入射光の活性層内での光路長が増大するよう凸凹形
    状にしたものであることを特徴とする薄型太陽電池。
  7. 【請求項７】 光電変換を行う薄い活性層と、該活性層
    を支持する支持構造とを備えた薄型太陽電池を製造する
    方法において、 低純度材料からなる低純度基板上に絶縁膜を形成する第
    １の工程と、 上記絶縁膜上に高純度材料からなる活性層を形成し、そ
    の表面部分に該活性層とは反対の導電型の半導体領域を
    形成して、光電変換領域としてのＰＮ接合部を形成する
    第２の工程と、 上記活性層の表面上に入射光の反射を低減する反射防止
    膜を形成し、その後上記活性層上に、上記反射防止膜を
    介して活性層表面と接触する表面電極を形成する第３の
    工程と、 上記活性層表面側を保持基板に貼り付け、上記低純度基
    板を裏面側から選択的にエッチングして、上記活性層を
    支持可能な構造の支持体からなる支持基板を形成する第
    ４の工程と、 上記支持基板の裏面上に、該支持基板を介して上記活性
    層と接触する裏面電極を形成する第５の工程とを含むこ
    とを特徴とする薄型太陽電池の製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の薄型太陽電池の製造方法
    において、 上記第４の工程では、低純度基板のエッチングにより支
    持基板を形成する際、上記低純度基板と上記絶縁膜との
    エッチング選択比の高いエッチング液を用い、上記絶縁
    膜をエッチングのストッパ層として用いることを特徴と
    する薄型太陽電池の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の薄型太陽電池の製造方法
    において、 上記第３の工程は、上記反射防止膜の形成前に、上記活
    性層の表面を加工して、その表面形状を入射光の活性層
    内での光路長が増大する凸凹形状にする表面テクスチャ
    工程を有することを特徴とする薄型太陽電池の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の薄型太陽電池の製造方
    法において、 上記第５の工程は、上記裏面電極の形成前に、上記活性
    層の裏面を加工して、その裏面形状を裏面電極により反
    射された入射光の活性層内での光路長が増大する凸凹形
    状にする裏面テクスチャ工程を有するものであることを
    特徴とする薄型太陽電池の製造方法。
  11. 【請求項１１】 請求項７記載の薄型太陽電池の製造方
    法において、 上記第１及び第２の工程に代えて、 所定の基板上に絶縁膜、高純度材料からなる半導体層、
    及びキャップ層を順次形成して薄膜体を形成する工程
    と、 上記薄膜体の表面側を保持基板に貼り付けて該薄膜体を
    保持した状態で、上記基板を裏面側からエッチングして
    除去する工程と、 上記薄膜体を不純物の拡散係数の小さい耐熱性載置台上
    に載置した状態で、熱処理を行って該薄膜体の半導体層
    の結晶粒径を拡大する工程と、 上記薄膜体を耐熱性載置台上から低純度材料からなる基
    板上に移し替える工程とを有するものであることを特徴
    とする薄型太陽電池の製造方法。
  12. 【請求項１２】 半導体基板の受光面上に形成された２
    層構造の反射防止膜に所定パターンの開口部を形成する
    工程を含む薄膜太陽電池の製造方法において、 上記半導体基板の受光面上に、所定のエッチャントに対
    するエッチングレートが大きい下層反射防止膜、及び該
    エッチャントに対するエッチングレートが小さい上層反
    射防止膜を順次形成する工程と、 上記上層反射防止膜に、そのパターニングにより所定パ
    ターンの開口部を形成する工程と、 該パターニングされた上層反射防止膜をマスクとして、
    上記エッチャントによるエッチング処理を基板全面に施
    して、上記下層反射防止膜に開口部を形成する工程とを
    含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の薄膜太陽電池の製造
    方法において、 上記下層反射防止膜としてＳｉＮ膜を、上層反射防止膜
    としてＳｉＯ2 膜を形成し、 上記エッチャントとして熱リン酸を用いることを特徴と
    する薄膜太陽電池の製造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載の薄膜太陽電池の製造
    方法において、 上記上層反射防止膜は、下層反射防止膜のエッチング処
    理の終了時点での厚さが最適膜厚となるよう、予めこの
    エッチング処理の際エッチングされる膜厚さ分だけ上記
    最適膜厚より厚く形成することを特徴とする薄膜太陽電
    池の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１２記載の薄膜太陽電池におい
    て、 上記下層及び上層反射防止膜の形成前に、上記半導体基
    板の受光面上に表面パッシベーション膜を形成すること
    を特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
  16. 【請求項１６】 被処理部材のエッチング領域を所定の
    エッチャントにさらして被処理部材のエッチング処理を
    行うエッチング方法において、 上記エッチング処理を、上記エッチング領域表面での光
    反射率をモニタしながら行い、 上記光反射率の変化が生じた時、上記エッチング処理を
    停止することを特徴とするエッチング方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載のエッチング方法にお
    いて、 上記被処理部材として、 そのエッチング領域の表面から所定深さの部位に、該エ
    ッチング領域表面の光反射率とは異なる光反射率を有す
    るエッチングストッパ層を有する構造の被処理部材を用
    いることを特徴とするエッチング方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１６記載のエッチング方法にお
    いて、 上記被処理部材として、 所定の結晶構造を有し、エッチング領域全面に渡って平
    坦な上記結晶構造の第１の結晶面が露呈している被処理
    部材を用いるとともに、 上記エッチャントとして、 上記結晶構造の第２の結晶面について面方位選択性を有
    するエッチング液を用い、 上記被処理部材のエッチング領域表面が平坦面から凹凸
    面となってその反射率が変化した時、上記エッチング処
    理を停止することを特徴とするエッチング方法。
  19. 【請求項１９】 エッチング液を満たしたエッチング槽
    と、被処理部材を収容するエッチング治具と、該エッチ
    ング治具を搬送する搬送装置とを備え、上記搬送装置の
    駆動制御により上記エッチング治具のエッチング槽内へ
    の搬入及び搬出を行って被処理部材のエッチング面を自
    動的にエッチングする装置において、 上記エッチング槽内に搬入された被処理部材のエッチン
    グ面に測定用光を照射する光照射手段と、該エッチング
    面で反射した測定用光を測定する光測定手段とを有し、
    上記エッチング面での測定用光の反射率をモニタする反
    射率モニタ装置と、 上記反射率のモニタ出力を受け、上記エッチング面の光
    反射率の変化が生じた時、上記エッチング治具がエッチ
    ング槽から引き上げられるよう上記搬送装置を駆動制御
    する制御手段とを備えたことを特徴とする自動エッチン
    グ装置。
  20. 【請求項２０】 被処理部材のエッチング領域を所定の
    エッチング液にさらして、被処理部材のエッチング処理
    を行うエッチング方法において、 上記エッチング処理を、上記エッチング領域表面での光
    透過率をモニタしながら行い、 上記光透過率の変化が生じた時、上記エッチング処理を
    停止することを特徴とするエッチング方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０記載のエッチング方法にお
    いて、 上記被処理部材として、 そのエッチング領域の、表面から所定深さの部位に、上
    記エッチング液に対して耐エッチング性のあるエッチン
    グストッパ層を有するものを用い、 上記エッチング液とエッチング領域の構成材料との化学
    反応により発生する気泡の消失によりエッチング液の光
    透過率が変化した時、上記エッチング処理を停止するこ
    とを特徴とするエッチング方法。
  22. 【請求項２２】 エッチング液を満たしたエッチング槽
    と、被処理部材を収容するエッチング治具と、該エッチ
    ング治具を搬送する搬送装置とを備え、上記搬送装置の
    駆動制御により上記エッチング治具のエッチング槽内へ
    の搬入及び搬出を行って被処理部材のエッチング面を自
    動的にエッチングする装置において、 上記エッチング液中に測定用光を照射する光照射手段
    と、上記エッチング液中を透過した測定用光を測定する
    光測定手段とを有し、上記エッチング液中での光透過率
    をモニタする透過率モニタ装置と、 上記光透過率のモニタ出力を受け、上記エッチング液の
    光透過率の変化が生じた時、上記エッチング治具がエッ
    チング槽から引き上げられるよう上記搬送装置を駆動制
    御する制御手段とを備えたことを特徴とする自動エッチ
    ング装置。
  23. 【請求項２３】 光電変換を行う所定の結晶構造を有す
    る半導体層の表面，裏面あるいはこれらの両面を、エッ
    チング処理により入射光の上記半導体層での光路長が増
    大する凹凸形状とする工程を有する薄膜太陽電池の製造
    方法であって、 上記半導体層の、第１の結晶面が露呈している平坦な表
    面，裏面あるいはこれらの両面を、第２の結晶面につい
    て面方位選択性を有するエッチング液をさらしてエッチ
    ング処理を行うとともに、該エッチング処理面での光反
    射率をモニタし、 上記半導体層の表面，裏面あるいはこれらの両面が平坦
    な面から凹凸な面となってその反射率が変化した時、上
    記エッチング処理を停止することを特徴とする薄膜太陽
    電池の製造方法。
  24. 【請求項２４】 導電性あるいは絶縁性基板の表面上に
    動作層としての半導体層を形成した後、上記基板の裏面
    に選択的なエッチング処理を施して穴開け加工を行う工
    程を有する半導体装置の製造方法において、 上記エッチング処理の際、上記基板の表面側及び側面部
    分の全体を、上記エッチング処理に対して耐エッチング
    性を有する保護膜により被覆することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記保護膜として、誘電体膜もしくは金属膜、あるいは
    これらの膜のうち所定の材料からなるものを複数組み合
    わせた多層膜を用いることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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