JPH0812849B2 - Solar cell manufacturing method - Google Patents

Solar cell manufacturing method

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JPH0812849B2
JPH0812849B2 JP3129082A JP12908291A JPH0812849B2 JP H0812849 B2 JPH0812849 B2 JP H0812849B2 JP 3129082 A JP3129082 A JP 3129082A JP 12908291 A JP12908291 A JP 12908291A JP H0812849 B2 JPH0812849 B2 JP H0812849B2
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boron
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layer
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    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】半導体内にPN接合を有する素
子、特にSi半導体を用いた太陽電池の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an element having a PN junction in a semiconductor, particularly to a method for manufacturing a solar cell using a Si semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体拡散ソースを用いて拡散を行う場
合、従来は単一の型の固体拡散ソースを用いていた。こ
の方法では、2つの異なる型の不純物拡散を行う場合に
は拡散工程を2回行う必要がある。また、「「アン イ
ンプルーブド ボロン ナイトライド グラス プロセ
ス」 ソリッド ステート テクノロジ(1980)
(An Improved Boron Nitrid
e GlassProcess」”Solid Sta
te Tehnology(1980)”)にあるよう
に、窒化ボロン(BN)を酸化ホウ素(B23)のバイ
ンダーでウエハー状に焼成した固体拡散ソースを用いた
場合、不純物が多く拡散後の少数キャリヤライフタイム
を高く保つ事が困難であった。
2. Description of the Related Art When a solid diffusion source is used for diffusion, conventionally, a single type solid diffusion source is used. In this method, the diffusion process needs to be performed twice when two different types of impurity diffusion are performed. In addition, “Unimproved Boron Nitride Glass Process” Solid State Technology (1980)
(An Improved Boron Nitrid
e Glass Process "" Solid Sta
te Technology (1980) ”), when a solid diffusion source in which boron nitride (BN) is fired in a wafer shape with a binder of boron oxide (B 2 O 3 ) is used, a large amount of impurities and minority carriers after diffusion are used. It was difficult to keep the lifetime high.

【0003】これに対し「キャラクタリゼーション オ
ブ パイロリティック ボロン アズ ア ディフュー
ジョン ソース フォー シリコン」ソリッド ステー
トエレクトロニクス 21巻,第987−988頁(1
978)(「CHARACTERIZATION OF
PYROLYTIC BORON ASA DIFF
USION SOURCE FOR SILICO
N」”Solid State Electronic
s, Vol.21,.pp.987−988(197
8)”)や「特開昭62−101026」に述べられて
いるように、化学気相成長法(CVD法)により形成し
た熱分解窒化ボロン(PBN)のウエハーをボロンの拡
散ソースとして用いることが可能であることが知られて
いる。
On the other hand, "Characterization of Pyrolytic Boron as a Diffusion Source for Silicon", Solid State Electronics, Vol. 21, 987-988 (1
978) ("CHARACTERIZATION OF
PYROLYTIC BORON ASA DIFF
USION SOURCE FOR SILICO
N "" Solid State Electronic
s, Vol. 21 ,. pp. 987-988 (197)
8) ") and the use of a pyrolytic boron nitride (PBN) wafer formed by chemical vapor deposition (CVD) as a diffusion source of boron as described in JP-A-62-101026. Is known to be possible.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】半導体表面のボロン拡
散層の形成方法としては、液相や固相、気相からの熱拡
散やイオンインプランテーション法による拡散等があ
る。この中の固体拡散ソースを用いた気相からの拡散法
としてボロン固体拡散ソースを用いる場合、上述のよう
に2つの異なる型の不純物拡散を行う場合には拡散工程
を2回行う必要がある。これでは工程が複雑となり、工
期の短縮およびコスト低減が困難である。
As a method for forming a boron diffusion layer on the surface of a semiconductor, there are thermal diffusion from a liquid phase, a solid phase, a gas phase, diffusion by an ion implantation method, and the like. When a boron solid diffusion source is used as a diffusion method from a gas phase using the solid diffusion source, a diffusion process needs to be performed twice when two different types of impurity diffusion are performed as described above. This complicates the process and makes it difficult to shorten the construction period and reduce the cost.

【0005】また、BNのウエハーを用いて拡散を行う
場合、従来は重金属等の不純物を多く含む拡散ソースを
用いていた。これでは拡散によって形成されたボロン層
内の不純物による結晶欠陥やトラップセンターによる拡
散層の少数キャリヤライフタイムの低下を防ぐ事は困難
である。
Further, when diffusion is performed using a BN wafer, a diffusion source containing a large amount of impurities such as heavy metals has been conventionally used. This makes it difficult to prevent crystal defects due to impurities in the boron layer formed by diffusion and a decrease in minority carrier lifetime in the diffusion layer due to trap centers.

【0006】そこで、CVD法により形成されたPBN
固体拡散ソースを用いてボロン拡散を行う事が考えられ
ている。しかし、BNの表面を酸化後、単純に不活性ガ
ス雰囲気で基板表面にボロン拡散を行うと、1000℃
以下の拡散では特にボロン拡散層のシート抵抗ばらつき
が生じること、1100℃以上の高温の拡散ではライフ
タイムの低下等が問題となる。このため、従来法で接合
が形成された単結晶シリコン太陽電池では、光電変換効
率が18%程度であった。
Therefore, PBN formed by the CVD method
Boron diffusion using a solid diffusion source is considered. However, when the surface of BN is oxidized and then boron diffusion is simply performed on the surface of the substrate in an inert gas atmosphere, 1000 ° C.
In the following diffusion, variations in the sheet resistance of the boron diffusion layer occur, and in the diffusion at a high temperature of 1100 ° C. or higher, a decrease in lifetime becomes a problem. Therefore, the photoelectric conversion efficiency was about 18% in the single crystal silicon solar cell in which the junction was formed by the conventional method.

【0007】このようなライフタイムの低下は、従来の
BN固体拡散ソースを用いた拡散において顕著であり、
特に表面電界をつくるためのハイロージャンクション構
造を形成する場合、ボロン拡散層の表面不純物濃度を5
×1019cm-3以上にする必要があり、この場合にはP
BNを用いても900℃前後の高温で30分以上の長時
間の拡散を行う必要があるため、ライフタイムの維持が
困難である。更に、拡散後にボロン−シリコン層を除去
する必要がある場合に、低温酸化(LTO)によって除
去を行うと、ボロン拡散層の表面濃度が下がるため拡散
時に表面濃度が5×1020cm-3以上である必要があ
る。このような拡散を行うには更に高温での拡散が必要
になるためライフタイムの維持が困難になる。
Such a decrease in lifetime is remarkable in the diffusion using the conventional BN solid-state diffusion source,
In particular, when forming a high-low junction structure for creating a surface electric field, the surface impurity concentration of the boron diffusion layer is set to 5
X10 19 cm -3 or more, and in this case P
Even if BN is used, it is necessary to carry out diffusion at a high temperature of about 900 ° C. for a long time of 30 minutes or more, so that it is difficult to maintain the lifetime. Further, when it is necessary to remove the boron-silicon layer after diffusion, if the removal is performed by low temperature oxidation (LTO), the surface concentration of the boron diffusion layer decreases, so that the surface concentration during diffusion is 5 × 10 20 cm −3 or more. Must be In order to carry out such diffusion, it becomes difficult to maintain the lifetime because diffusion at higher temperature is required.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の手段を図1〜4を用いて説明する。高純度熱分解窒化
ボロン(PBN)を用い、図1に示すように反応管5の
中で半導体2に隣接してPBN1を配置しボロンを拡散
する場合、PBN1に含まれるボロンやナイトライド以
外の不純物、特に重金属やアルカリ金属等の含有量を1
ppm以下に抑えることにより拡散後のライフタイムを
長くすることが出来る。しかし、単にチッソやアルゴ
ン、ヘリウムなどの不活性雰囲気3の中で拡散を行うと
PBNから半導体2へ気相で拡散するボロン含有ガス4
の発生量が少ない。このため、半導体2に到達する該ボ
ロン含有ガス4によって形成されるボロンガラス9の膜
厚が図2(a)に示す様にばらつくため、拡散後の拡散
層8のシート抵抗ばらつきが大きく、特に1000℃以
下の温度では±20%以上にもなる。例えば、MOSダ
イオードのチャネルやバイポーラダイオードのエミッ
タ、ベース等の形成、又は光センサーや光電変換素子等
の受光部などの拡散に用いる場合、この拡散層の少数キ
ャリヤライフタイムや結晶欠陥、界面準位密度を低減さ
せるために比較的低濃度の拡散を行う。この場合、特に
上記のシート抵抗ばらつきが大きくなるためこれを低減
する事が必要となる。この解決策として拡散雰囲気3に
量の水素および酸素を混合することによりボロン含有
ガス4の濃度を高め図2(b)に示す様に基板7の表面
に一様で厚いボロンガラス9を形成することが出来る。
このようにして形成された拡散層8は、拡散温度が10
00℃以下でシート抵抗が50Ω/□以上の高抵抗層の
形成においても抵抗ばらつきが約5%以下であった。ま
た、拡散雰囲気3中に酸素を混合することにより、拡散
中の重金属等の汚染を防ぐことが出来る。これは、拡散
初期にのみボロンを半導体表面に拡散させ、その後は表
面に形成された酸化膜が重金属等の不純物の拡散を防ぐ
ためである。また、これと同時にボロン高濃度拡散層が
酸化され、拡散後のボロン−シリコン層の形成が防げ
る。
Means for solving the above problem will be described with reference to FIGS. When high-purity pyrolytic boron nitride (PBN) is used and PBN1 is arranged adjacent to the semiconductor 2 in the reaction tube 5 as shown in FIG. 1 to diffuse boron, other than boron or nitride contained in PBN1. The content of impurities, especially heavy metals and alkali metals, is 1
The lifetime after diffusion can be lengthened by suppressing the content to below ppm. However, if the diffusion is simply performed in an inert atmosphere 3 such as nitrogen, argon, or helium, the boron-containing gas 4 that diffuses from PBN to the semiconductor 2 in the vapor phase 4
Is small. For this reason, the thickness of the boron glass 9 formed by the boron-containing gas 4 reaching the semiconductor 2 varies as shown in FIG. 2A, and the sheet resistance of the diffusion layer 8 after diffusion is large, and particularly At a temperature of 1000 ° C. or less, it becomes ± 20% or more. For example, when it is used for forming a channel of a MOS diode, an emitter and a base of a bipolar diode, or diffusion of a light receiving portion such as an optical sensor or a photoelectric conversion element, minority carrier lifetime, crystal defect, interface state of this diffusion layer. A relatively low concentration of diffusion is performed to reduce the density. In this case, the above-mentioned variation in sheet resistance becomes particularly large, so it is necessary to reduce this. As a solution to this problem
It is possible to form a thicker boron glass 9 uniform on the surface of the substrate 7 as shown in FIG increasing concentrations of boron-containing gas 4 2 (b) by mixing a small amount of hydrogen and oxygen.
The diffusion layer 8 thus formed has a diffusion temperature of 10
The resistance variation was about 5% or less even when the high resistance layer having a sheet resistance of 50 Ω / □ or more was formed at 00 ° C. or less. In addition, by mixing oxygen into the diffusion atmosphere 3, it is possible to prevent contamination of heavy metals and the like during diffusion. This is because boron is diffused to the semiconductor surface only at the initial stage of diffusion, and thereafter the oxide film formed on the surface prevents diffusion of impurities such as heavy metals. At the same time, the boron high-concentration diffusion layer is oxidized and the formation of the boron-silicon layer after diffusion can be prevented.

【0009】[0009]

【作用】上述のように、拡散雰囲気3を酸化性雰囲気に
することによりボロンナイトライド拡散ソース1の表面
が酸化され、この酸化物の蒸気圧が高まることにより大
量のボロンガラスが基板表面に付着する。酸化性雰囲気
として水素と酸素の混合ガスを用いることができる。こ
の場合、水素の濃度は拡散雰囲気の0.1%以上、酸素
はその半分の0.05%以上あれば充分にボロンガスの
蒸発量を増やす事ができる。また、この水素、酸素の混
合ガスを用いずに、水蒸気を拡散ガス3に混合してもよ
い。この場合には、水蒸気が拡散ガス中にまんべんなく
混合されている必要がある。これらの水素、酸素、水蒸
気は拡散の初期数秒ないし1分程度用いるだけで充分に
目的を達成できる。なお、基板表面に形成されるボロン
ガラスの膜厚は、拡散中にホウ素が透過できる厚さ以下
でなければならない。
As described above, by making the diffusion atmosphere 3 an oxidizing atmosphere, the surface of the boron nitride diffusion source 1 is oxidized, and the vapor pressure of this oxide increases, so that a large amount of boron glass adheres to the substrate surface. To do. A mixed gas of hydrogen and oxygen can be used as the oxidizing atmosphere. In this case, if the hydrogen concentration is 0.1% or more of the diffusion atmosphere and the oxygen concentration is 0.05% or more, which is half the oxygen concentration, the amount of boron gas evaporated can be sufficiently increased. Further, water vapor may be mixed with the diffusion gas 3 without using the mixed gas of hydrogen and oxygen. In this case, it is necessary that the water vapor is evenly mixed in the diffusion gas. The purpose of these hydrogen, oxygen, and water vapor can be sufficiently achieved only by using the first few seconds to 1 minute of diffusion. The thickness of the boron glass formed on the surface of the substrate must be equal to or less than the thickness that allows boron to pass through during diffusion.

【0010】拡散雰囲気3に酸素を混入した場合には前
述の様に拡散中に酸化膜が形成されるため、図3に示す
様に酸化膜10が形成される以前に形成されたボロンガ
ラス(300Å以下)からの拡散のみで拡散層8が形成
される。この後は表面に形成された酸化膜10(500
〜1000Å)により重金属等の不純物の拡散が妨げら
れるため汚染の少ないボロン拡散層8が形成される。こ
の為には、拡散雰囲気3中の酸素濃度が該拡散雰囲気中
の不活性ガスの1/10程度以上であることが望まし
い。
When oxygen is mixed in the diffusion atmosphere 3, an oxide film is formed during the diffusion as described above. Therefore, as shown in FIG. 3, the boron glass formed before the oxide film 10 is formed ( The diffusion layer 8 is formed only by diffusion from 300 Å or less). After this, the oxide film 10 (500
~ 1000Å) prevents diffusion of impurities such as heavy metals, so that the boron diffusion layer 8 with less contamination is formed. For this purpose, it is desirable that the oxygen concentration in the diffusion atmosphere 3 be about 1/10 or more of the inert gas in the diffusion atmosphere.

【0011】これらの拡散法を用いることにより高品質
のボロン拡散層が得られる。また、高温での拡散におい
ても結晶欠陥を発生することなく拡散を行う事ができる
様になった。このような高品質拡散層はPN接合の形成
のみならず、デバイスのバルクと同様の導型で不純物
濃度がこれより高い拡散層を形成したP+Pなどのハイ
ロー接合の形成にも有効である。これらの拡散に用いる
場合、拡散層の不純物表面濃度が5×1019cm〜3
上である必要がある。このためには、高温、高濃度での
拡散が必要になるが、従来の拡散法では欠陥が発生し困
難であったが、PBNを用いて上述の様な拡散を行うこ
とによってこのような拡散層の形成が可能となった。更
に、これらの拡散後にボロン−シリコン層を低温酸化に
よって酸化し、エッチングで除去する場合には表面濃度
が一桁程度低くなる。この場合は、拡散直後の表面濃度
が5×1020cm〜3である必要がある。
A high quality boron diffusion layer can be obtained by using these diffusion methods. Further, even in the diffusion at a high temperature, the diffusion can be performed without generating crystal defects. Such high quality diffusion layer not only forms a PN junction, is also effective for the formation of high-low junction such as P + P the impurity concentration to form a Higher diffusion layer in the same conductivity type as the bulk of the device is there. When used for these diffusions, the impurity surface concentration of the diffusion layer needs to be 5 × 10 19 cm 3 or more. For this purpose, diffusion at high temperature and high concentration is required, but it was difficult to generate defects by the conventional diffusion method. However, by performing the above-mentioned diffusion using PBN, such diffusion is performed. It became possible to form layers. Furthermore, when the boron-silicon layer is oxidized by low-temperature oxidation after these diffusions and removed by etching, the surface concentration is reduced by about one digit. In this case, the surface concentration immediately after diffusion needs to be 5 × 10 20 cm to 3 .

【0012】本拡散ソースを用いる事により、ボロン拡
散層と異なる導型の拡散層を該ボロン拡散と同時に形
成することが可能である。これを図4を用いて説明す
る。該拡散層を形成する場合、ボロン拡散ソース1を半
導体2に隣接して配置し、該半導体2の反対側には該ボ
ロン拡散層1を配置しないようにする。この状態で拡散
雰囲気3にボロン拡散層と異なる導型の拡散ソースを
含むガスを用いることにより1回の熱拡散で2つの導
型の半導体層を該半導体2の両面に形成することができ
る。
By using this diffusion source, it is possible to form a diffusion layer having a conductivity type different from that of the boron diffusion layer simultaneously with the boron diffusion. This will be described with reference to FIG. When forming the diffusion layer, the boron diffusion source 1 is arranged adjacent to the semiconductor 2 and the boron diffusion layer 1 is not arranged on the opposite side of the semiconductor 2. The semiconductor layer 2 Tsunoshirube conductivity <br/> type in one thermal diffusion by using a gas containing diffusion source of a different conductivity type boron diffusion layer in the diffusion atmosphere 3 in this state both sides of the semiconductor 2 Can be formed.

【0013】また、このボロン拡散層と異なる導型の
拡散ソースとして、図4に示す固体拡散ソース11を用
いる事により半導体2の両面に第一の拡散雰囲気4と第
2の拡散雰囲気6とがほとんど交じりあうこと無しに到
達する事ができる。
Further, by using the solid diffusion source 11 shown in FIG. 4 as a diffusion source having a conductivity type different from that of the boron diffusion layer, the first diffusion atmosphere 4 and the second diffusion atmosphere 6 are formed on both sides of the semiconductor 2. Can be reached with almost no mixing.

【0014】これらの拡散法を用いて太陽電池を作製す
る事により、ボロン拡散層のライフタイムや抵抗ばらつ
き等の特性が向上するとともに、作製工程が簡略化され
るため、変換効率が高く低コストの太陽電池を作製する
ことが出来る。
By producing a solar cell using these diffusion methods, characteristics such as lifetime and resistance variation of the boron diffusion layer are improved, and the production process is simplified, resulting in high conversion efficiency and low cost. The solar cell can be manufactured.

【0015】これまではボロン拡散ソースとしてPBN
拡散ソースについてのみ説明したが、これらはPBN拡
散ソースと同等以下の不純物しか含まない他のボロン拡
散ソースについても言える事は言うまでもない。
Until now, PBN has been used as a boron diffusion source.
Although only the diffusion source has been described, it goes without saying that these can also be applied to other boron diffusion sources that contain impurities equal to or less than the PBN diffusion source.

【0016】また、太陽電池のみならず、光センサ、光
電変換素子、トランジスタ、サイリスタ、GTO、ダイ
オード等の作製にあたっても本発明の拡散法が有効であ
ることは言うまでもない。
Needless to say, the diffusion method of the present invention is effective not only in the production of solar cells, but also in the production of photosensors, photoelectric conversion elements, transistors, thyristors, GTOs, diodes and the like.

【0017】拡散を行う半導体としてはSi、Ge等の
単結晶半導体や多結晶半導体であってもよい。また、ボ
ロン拡散層と異なる導伝型の拡散ソースとしてはリンや
ヒソ、アンチモン等を含むガスや、これらを含む固体拡
散ソース等を用いる事ができる。
The semiconductor for diffusion may be a single crystal semiconductor such as Si or Ge or a polycrystalline semiconductor. Further, as the conduction type diffusion source different from the boron diffusion layer, a gas containing phosphorus, histo, antimony, or the like, a solid diffusion source containing these, or the like can be used.

【0018】[0018]

【実施例】図5を用いて本発明の一実施例を説明する。
半導体基板2としては単結晶Siを用いた。ボロン拡散
ソース1にはPBNを用いた。基板とボロン拡散ソース
基板は図に示す様に配置した。これに、アルゴンガスを
流し900℃で40分の拡散を行った。拡散の初期に
は、2%の水素と5%の酸素を2分間流した。これによ
り、シート抵抗200Ω/□を得た。また、1000℃
で拡散したところ20Ω/□を得た。このときの表面不
純物濃度は約1×1020cm-3であった。また、シート
抵抗のばらつきは5%以下であった。これらの拡散後の
少数キャリヤライフタイムは、約50μsであった。こ
の結果は、窒素ガスやヘリウムガスをアルゴンの代りに
流しても同様であった。
EXAMPLE One example of the present invention will be described with reference to FIG.
As the semiconductor substrate 2, single crystal Si was used. PBN was used for the boron diffusion source 1. The substrate and the boron diffusion source substrate were arranged as shown in the figure. Argon gas was caused to flow into this, and diffusion was performed at 900 ° C. for 40 minutes. At the beginning of diffusion, 2% hydrogen and 5% oxygen were flushed for 2 minutes. As a result, a sheet resistance of 200Ω / □ was obtained. Also, 1000 ℃
When it was diffused at 20 Ω / □ was obtained. The surface impurity concentration at this time was about 1 × 10 20 cm −3 . The variation in sheet resistance was 5% or less. The minority carrier lifetime after diffusion was about 50 μs. This result was the same when nitrogen gas or helium gas was passed instead of argon.

【0019】また、拡散ガス3に窒素:酸素を3:1の
割合で用いた場合、拡散後のシート抵抗は約一桁高くな
ったが、少数キャリヤライフタイムも約3倍長くなっ
た。これは、拡散初期には固体ソースからのボロン拡散
が進むが、その後は拡散雰囲気中の酸素によるSi表面
の酸化が進み、ボロンの拡散がこれより遅いため、この
後は初期に拡散したボロンの再拡散のみが起こり、ボロ
ン以外の不純物は厚い酸化膜10によりSi半導体中へ
の拡散を妨げられるためである。
When nitrogen: oxygen was used as the diffusion gas 3 at a ratio of 3: 1, the sheet resistance after diffusion was increased by about an order of magnitude, but the minority carrier lifetime was also increased by about 3 times. This is because the diffusion of boron from the solid source progresses in the initial stage of diffusion, but thereafter the oxidation of the Si surface by oxygen in the diffusion atmosphere proceeds, and the diffusion of boron is slower than this. This is because only re-diffusion occurs and impurities other than boron are prevented from diffusing into the Si semiconductor by the thick oxide film 10.

【0020】拡散ガス3に窒素と、POCl3のバブラ
を通した窒素キャリヤガスを用いたところ、半導体基板
2のボロン拡散ソース側はp型半導体に、反対側はn型
半導体になった。この場合は、拡散の初期には窒素ガス
のみを用いることにより、p型層の形成が確実になっ
た。
When nitrogen and nitrogen carrier gas passing through a bubbler of POCl 3 were used as the diffusion gas 3, the semiconductor substrate 2 had a p-type semiconductor on the boron diffusion source side and an n-type semiconductor on the opposite side. In this case, the formation of the p-type layer was ensured by using only nitrogen gas in the initial stage of diffusion.

【0021】ここではp型拡散ソースとしてとしてPO
Cl3のバブラを通した窒素キャリヤガスを例にとった
が、その他の化合物を用いたバブラを用いたり、ホスフ
ィン等のガスを用いてもよいことは言うまでもない。
Here, PO is used as the p-type diffusion source.
Although a nitrogen carrier gas passed through a Cl 3 bubbler is taken as an example, it goes without saying that a bubbler using another compound or a gas such as phosphine may be used.

【0022】図6に第2の導型の不純物拡散ソースと
して固体拡散ソース6を用いた例を示す。該半導体2の
両面にボロン固体拡散ソース4とリン固体拡散ソース6
を用いた場合、一度の熱処理で半導体の両面にp型層と
n型層を形成する事ができた。
[0022] An example of using a solid diffusion source 6 as the second conductivity type impurity diffusion source in FIG. A boron solid diffusion source 4 and a phosphorus solid diffusion source 6 are provided on both sides of the semiconductor 2.
In the case of using, the p-type layer and the n-type layer could be formed on both surfaces of the semiconductor by one heat treatment.

【0023】図7を用いて本発明の拡散法を用いた太陽
電池の製造方法を説明する。ボロン拡散層8およびリン
拡散層13は上記実施例の方法を用いて形成した。拡散
はN2ガスを用い950℃で行った、裏面ボロン拡散層
8は表面濃度1×1020cm- 3拡散深さ0.5μmであ
った。また、表面リン拡散層10は表面濃度1×1021
cm-3、拡散深さ0.8μmであった。この拡散を行っ
た基板の両面に通常の熱酸化法により酸化膜10を10
0nm形成し、この一部にコンタクトホールを介して裏
面拡散層8に接続された裏面電極12、および表面拡散
層13に接続された表面電極14を形成した。この方法
で作製することにより、従来のボロン拡散法で作製した
太陽電池に比べて長波長感度が大幅に改善され、光電変
換効率19.5%を達成することができた。
A method of manufacturing a solar cell using the diffusion method of the present invention will be described with reference to FIG. The boron diffusion layer 8 and the phosphorus diffusion layer 13 were formed by using the method of the above embodiment. Diffusion was carried out at 950 ° C. with N2 gas, backside boron diffusion layer 8 is surface concentration 1 × 10 20 cm - was 3 diffusion depth 0.5 [mu] m. The surface phosphorus diffusion layer 10 has a surface concentration of 1 × 10 21.
It was cm −3 and the diffusion depth was 0.8 μm. An oxide film 10 is formed on both surfaces of the diffused substrate by an ordinary thermal oxidation method.
Then, the back surface electrode 12 connected to the back surface diffusion layer 8 and the front surface electrode 14 connected to the surface diffusion layer 13 were formed in a part of the film with a thickness of 0 nm. By using this method, the long-wavelength sensitivity was significantly improved as compared with the solar cell manufactured by the conventional boron diffusion method, and a photoelectric conversion efficiency of 19.5% could be achieved.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の方法により、抵抗やライフタイ
ムのばらつきが少なく、拡散後の少数キャリヤライフタ
イムが長いボロン拡散層を形成する事が出来た。また、
一回の拡散で半導体の両面に、p型およびn型の良質の
拡散層を形成することが出来るようになり、太陽電池の
長波長感度が改善される。
According to the method of the present invention, it is possible to form a boron diffusion layer having a small variation in resistance and lifetime and a long minority carrier lifetime after diffusion. Also,
It becomes possible to form high-quality p-type and n-type diffusion layers on both surfaces of the semiconductor by one-time diffusion, and the long wavelength sensitivity of the solar cell is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の拡散法を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a diffusion method of the present invention.

【図2】本発明の拡散法を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a diffusion method of the present invention.

【図3】本発明の拡散法を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a diffusion method of the present invention.

【図4】本発明の拡散法を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a diffusion method of the present invention.

【図5】本発明の拡散法の一実施例を示す模式図であ
る。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of the diffusion method of the present invention.

【図6】本発明の拡散法の一実施例を示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of the diffusion method of the present invention.

【図7】本発明の拡散法により作製した太陽電池の一実
施例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a solar cell manufactured by the diffusion method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・ボロン固体拡散ソース、2・・半導体、3・・拡
散雰囲気、4・・拡散ガス、5・・反応管、6・・第2
の拡散ガス、7・・基板、8・・拡散層、9・・ボロン
ガラス、10・・酸化膜、11・・第2の固体拡散ソー
ス、12・・裏面電極、13・・第2の拡散層、14・
・表面電極
1 ... Boron solid diffusion source, 2 ... Semiconductor, 3 ... Diffusion atmosphere, 4 ... Diffusion gas, 5 ... Reaction tube, 6 ... Second
Diffusion gas, 7 ... Substrate, 8 ... Diffusion layer, 9 ... Boron glass, 10 ... Oxide film, 11 ... Second solid diffusion source, 12 ... Back electrode, 13 ... Second diffusion Layer, 14 ・
・ Surface electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 靖夫 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平2−77118(JP,A) 特開 昭54−98189(JP,A) 特開 昭51−25512(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuo Tanaka 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo (56) References, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (56) Reference JP-A-2-77118 (JP, A) JP-A-54 -98189 (JP, A) JP-A-51-25512 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】反応管内に、半導体基板と、該半導体基板
の一方の面側のみにそれに隣接して熱分解窒化ボロン固
体拡散源を配置し、上記反応管内に不活性ガス、および
上記半導体基板に拡散したときに形成される拡散層の導
電型が上記ボロンの拡散により形成されるボロン拡散層
とは反対の導電型を呈する不純物元素を含む拡散源のガ
スを導入して、上記半導体基板の一方の面にp型拡散
層、他方の面にn型拡散層を形成する太陽電池の製造方
法であって、拡散雰囲気の0.1%以上2%以下の水素
および0.05%以上5%以下の酸素を拡散初期の2分
以下の時間導入し、上記拡散源のガスを上記水素および
酸素の導入開始より少し遅れて導入し始め、1回の熱拡
散で上記p型拡散層および上記n型拡散層を形成するこ
とを特徴とする太陽電池の製造方法。
1. A semiconductor substrate in a reaction tube and the semiconductor substrate
Adjacent to only one side of the
A body diffusion source is placed, and an inert gas in the reaction tube, and
Conducting a diffusion layer formed when diffusing into the semiconductor substrate
Boron diffusion layer whose electrotype is formed by diffusion of the above boron
Of a diffusion source containing an impurity element having a conductivity type opposite to that of
Is introduced into one surface of the semiconductor substrate to introduce p-type diffusion.
Layer, a method for manufacturing a solar cell in which an n-type diffusion layer is formed on the other surface
Method, which is 0.1% or more and 2% or less of hydrogen in the diffusion atmosphere
And 0.05% or more and 5% or less oxygen for 2 minutes in the initial stage of diffusion
Introduced for the following time, the gas of the diffusion source and the hydrogen and
The introduction of oxygen started a little later than the start of the introduction of oxygen, and one heat expansion
To form the p-type diffusion layer and the n-type diffusion layer.
And a method for manufacturing a solar cell.
【請求項2】上記半導体基板として単結晶Si基板を用
いる請求項1記載の太陽電池の製造方法。
2. A single crystal Si substrate is used as the semiconductor substrate.
The method of manufacturing a solar cell according to claim 1.
【請求項3】上記ボロン拡散層表面のボロン濃度を5×
10 19 cm〜 3 以上とする請求項1又は2記載の太陽電
池の製造方法。
3. The boron concentration on the surface of the boron diffusion layer is 5 ×.
The solar power according to claim 1 or 2, which is 10 19 cm to 3 or more.
Pond manufacturing method.
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