JPH10233518A - 太陽電池の製造方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐｎ接合の電気的な分離を簡便な方法で実現
でき、製造コスト及び生産性を大幅に改善できる構造の
太陽電池の製造方法及び太陽電池、並びに窒化シリコン
膜または酸化チタン膜を基板表面に有する構造体で、金
属ペースト材料を用いた場合の新規な電極形成方法を有
する半導体装置の製造方法を得る。 【解決手段】 ｐｎ接合の電気的な分離を、ｐｎ接合の
ｎ型拡散層１０１上にシリコンを溶融せしめる性質を有
したガラスを主成分とするガラスペースト１０４を設け
て焼成することにより、ガラスペースト１０４によりｎ
型拡散層１０１を浸食させ、アルミ銀ペーストでなるｐ
電極１０３下のｎ型拡散層１０１にアルミを拡散させて
ｐ型に反転したｐ型反転層１０５を形成し、ｐｎ接合の
電気的分離を実現する。また、絶縁膜上に金属ペースト
材料を設けて焼成することで絶縁膜を貫通し半導体基板
と電気的な接触を行えるようにする。
でき、製造コスト及び生産性を大幅に改善できる構造の
太陽電池の製造方法及び太陽電池、並びに窒化シリコン
膜または酸化チタン膜を基板表面に有する構造体で、金
属ペースト材料を用いた場合の新規な電極形成方法を有
する半導体装置の製造方法を得る。 【解決手段】 ｐｎ接合の電気的な分離を、ｐｎ接合の
ｎ型拡散層１０１上にシリコンを溶融せしめる性質を有
したガラスを主成分とするガラスペースト１０４を設け
て焼成することにより、ガラスペースト１０４によりｎ
型拡散層１０１を浸食させ、アルミ銀ペーストでなるｐ
電極１０３下のｎ型拡散層１０１にアルミを拡散させて
ｐ型に反転したｐ型反転層１０５を形成し、ｐｎ接合の
電気的分離を実現する。また、絶縁膜上に金属ペースト
材料を設けて焼成することで絶縁膜を貫通し半導体基板
と電気的な接触を行えるようにする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池の製造
方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法に関する
ものであり、特に、シリコン太陽電池の電極形成におい
て必要なｐｎ接合の電気的な分離を平易でしかも量産性
に富んだ方法により実現し得る太陽電池の製造方法及び
太陽電池、並びに太陽電池の電極形成の際のｐｎ接合の
電気的な分離方法と同様な物理現象を適用して半導体基
板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極を形成する半導
体装置の製造方法に関するものである。
方法及び太陽電池並びに半導体装置の製造方法に関する
ものであり、特に、シリコン太陽電池の電極形成におい
て必要なｐｎ接合の電気的な分離を平易でしかも量産性
に富んだ方法により実現し得る太陽電池の製造方法及び
太陽電池、並びに太陽電池の電極形成の際のｐｎ接合の
電気的な分離方法と同様な物理現象を適用して半導体基
板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極を形成する半導
体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、地球上で用いられる電力用太陽電
池の主流はシリコン太陽電池であるが、その量産レベル
におけるプロセスフローは、なるべく簡素化して製造コ
ストの低減を図ろうとするのが一般的である。以下、太
陽電池の製造工程図を示す図１７を用いてその製造方法
の一例について説明する。図１７（ａ）に示すｐ型Ｓｉ
基板１に対し、同図（ｂ）において例えばリン（Ｐ）を
熱的に拡散することにより導電型を反転させたｎ型拡散
層２を形成する。通常、リンの拡散源としては、オキシ
塩化リン（ＰＯＣｌ3）が用いられることが多い。ま
た、特に工夫の無い場合、ｎ型拡散層２はｐ型Ｓｉ基板
１の全面に形成される。なお、このｎ型拡散層２のシー
ト抵抗は数十Ω／□程度であり、その深さは０．３〜
０．５μｍ程度である。
池の主流はシリコン太陽電池であるが、その量産レベル
におけるプロセスフローは、なるべく簡素化して製造コ
ストの低減を図ろうとするのが一般的である。以下、太
陽電池の製造工程図を示す図１７を用いてその製造方法
の一例について説明する。図１７（ａ）に示すｐ型Ｓｉ
基板１に対し、同図（ｂ）において例えばリン（Ｐ）を
熱的に拡散することにより導電型を反転させたｎ型拡散
層２を形成する。通常、リンの拡散源としては、オキシ
塩化リン（ＰＯＣｌ3）が用いられることが多い。ま
た、特に工夫の無い場合、ｎ型拡散層２はｐ型Ｓｉ基板
１の全面に形成される。なお、このｎ型拡散層２のシー
ト抵抗は数十Ω／□程度であり、その深さは０．３〜
０．５μｍ程度である。
【０００３】さらに、詳細は省略するが、このｎ型拡散
層２は、例えばレジストで片面を保護した後、同図
（ｃ）に示すように、一主面（入射光面）のみにｎ型拡
散層２を残すようにエッチング除去し、このレジストは
有機溶剤等を用いて除去される。この後、アルミペース
ト３を、同図（ｃ）におけるｎ型拡散層２の対向面に、
例えばスクリーン印刷で印刷後、７００〜９００℃で数
分から十数分、近赤外炉中で焼成することによりアルミ
ペーストから不純物としてアルミがｐ型Ｓｉ基板１中に
拡散し、同図（ｄ）に示すように、高濃度不純物を含ん
だｐ+ 層でなるＢＳＦ（Back Surface Field）層４が形
成される。このＢＳＦ（Back Surface Field）層４は、
太陽電池のエネルギー変換効率の向上に寄与するもので
ある。
層２は、例えばレジストで片面を保護した後、同図
（ｃ）に示すように、一主面（入射光面）のみにｎ型拡
散層２を残すようにエッチング除去し、このレジストは
有機溶剤等を用いて除去される。この後、アルミペース
ト３を、同図（ｃ）におけるｎ型拡散層２の対向面に、
例えばスクリーン印刷で印刷後、７００〜９００℃で数
分から十数分、近赤外炉中で焼成することによりアルミ
ペーストから不純物としてアルミがｐ型Ｓｉ基板１中に
拡散し、同図（ｄ）に示すように、高濃度不純物を含ん
だｐ+ 層でなるＢＳＦ（Back Surface Field）層４が形
成される。このＢＳＦ（Back Surface Field）層４は、
太陽電池のエネルギー変換効率の向上に寄与するもので
ある。
【０００４】引き続き、同図（ｅ）に示すように、一主
面のみに形成されたｎ型拡散層２上に、ｎ電極５とし
て、通常、櫛形の銀ペースト電極パターンをスクリーン
印刷等により形成した後、７００〜８００℃で焼成する
ことで、太陽電池が完成する。なお、ここでは、簡単の
ため、図による説明を省略したが、ｎ型拡散層２上に
は、さらなる変換効率の向上を目的として、ＴｉＯ2、
ＳｉＮ、ＳｉＯ2等の反射防止膜が形成される場合が多
い。
面のみに形成されたｎ型拡散層２上に、ｎ電極５とし
て、通常、櫛形の銀ペースト電極パターンをスクリーン
印刷等により形成した後、７００〜８００℃で焼成する
ことで、太陽電池が完成する。なお、ここでは、簡単の
ため、図による説明を省略したが、ｎ型拡散層２上に
は、さらなる変換効率の向上を目的として、ＴｉＯ2、
ＳｉＮ、ＳｉＯ2等の反射防止膜が形成される場合が多
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、太陽電池は上
述したプロセスにより作製されるが、図１７（ｆ）に
は、同図（ｂ）に示すｎ型拡散層２に対し、ｐ型Ｓｉ基
板１側面のｎ型拡散層２を残したまま、ｐ及びｎ電極の
形成を行った場合の太陽電池構造を示している。この場
合、図中、符号６で示す部分はｐ+／ｎ接合となってい
るが、このｎ型拡散層２表面近傍の不純物（リン）濃度
は１０20〜１０21ｃｍ-3オーダーと非常に高いため、電
気的にリークの発生し易い構造となってしまい、太陽電
池の変換効率が大幅に低下する。すなわち、図１７
（ｃ）に示すように、片面（入射光面）のみにｎ型拡散
層２を形成しないと、良好な特性を有する太陽電池が作
製できないわけである。ここに示した例では、上述した
ように、レジストによる拡散層の表面保護、エッチン
グ、レジスト除去という工程が必要となるが、製造コス
ト低減の為にはこのようなプロセスをなるべく簡略化す
る必要がある。
述したプロセスにより作製されるが、図１７（ｆ）に
は、同図（ｂ）に示すｎ型拡散層２に対し、ｐ型Ｓｉ基
板１側面のｎ型拡散層２を残したまま、ｐ及びｎ電極の
形成を行った場合の太陽電池構造を示している。この場
合、図中、符号６で示す部分はｐ+／ｎ接合となってい
るが、このｎ型拡散層２表面近傍の不純物（リン）濃度
は１０20〜１０21ｃｍ-3オーダーと非常に高いため、電
気的にリークの発生し易い構造となってしまい、太陽電
池の変換効率が大幅に低下する。すなわち、図１７
（ｃ）に示すように、片面（入射光面）のみにｎ型拡散
層２を形成しないと、良好な特性を有する太陽電池が作
製できないわけである。ここに示した例では、上述した
ように、レジストによる拡散層の表面保護、エッチン
グ、レジスト除去という工程が必要となるが、製造コス
ト低減の為にはこのようなプロセスをなるべく簡略化す
る必要がある。
【０００６】そこで、この発明は上述した点に鑑みてな
されたもので、太陽電池の構成上必要なｐｎ接合の電気
的な分離を非常に簡便な方法で実現でき、製造コスト及
び生産性を大幅に改善することができる構造の太陽電池
の製造方法及び太陽電池を得ることを目的とする。
されたもので、太陽電池の構成上必要なｐｎ接合の電気
的な分離を非常に簡便な方法で実現でき、製造コスト及
び生産性を大幅に改善することができる構造の太陽電池
の製造方法及び太陽電池を得ることを目的とする。
【０００７】また、太陽電池の電極形成の際のｐｎ接合
の電気的な分離方法と同様な物理現象を適用して半導体
基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極を形成するこ
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。
の電気的な分離方法と同様な物理現象を適用して半導体
基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極を形成するこ
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る太陽電池
の製造方法は、発電層となるシリコン層と該シリコン層
の表面もしくは表面及び裏面の両面あるいはエッジを含
む全面に形成された上記シリコン層とは反対導電型の薄
膜層からなるｐｎ接合を有するシリコン太陽電池の製造
方法において、上記ｐｎ接合上にシリコンを溶融せしめ
る性質を有したガラスを主成分とする材料を設けて焼成
することにより上記ｐｎ接合の電気的分離を行う工程を
含むことを特徴とするものである。
の製造方法は、発電層となるシリコン層と該シリコン層
の表面もしくは表面及び裏面の両面あるいはエッジを含
む全面に形成された上記シリコン層とは反対導電型の薄
膜層からなるｐｎ接合を有するシリコン太陽電池の製造
方法において、上記ｐｎ接合上にシリコンを溶融せしめ
る性質を有したガラスを主成分とする材料を設けて焼成
することにより上記ｐｎ接合の電気的分離を行う工程を
含むことを特徴とするものである。
【０００９】また、上記薄膜層は、厚さが数百オングス
トロームから数ミクロンであり、熱的な不純物拡散、イ
オン注入もしくは原料ガスの熱あるいはプラズマなどの
外的エネルギーの印加により分解して形成することを特
徴とするものである。
トロームから数ミクロンであり、熱的な不純物拡散、イ
オン注入もしくは原料ガスの熱あるいはプラズマなどの
外的エネルギーの印加により分解して形成することを特
徴とするものである。
【００１０】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
ペースト状であり、これを塗布・パターニングすること
を特徴とするものである。
ペースト状であり、これを塗布・パターニングすること
を特徴とするものである。
【００１１】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、除去することなく
その形成部分に残すことを特徴とするものである。
上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、除去することなく
その形成部分に残すことを特徴とするものである。
【００１２】また、上記ガラスを主成分とする材料の焼
成により上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、該ガラス
を主成分とする材料を除去する工程をさらに含むことを
特徴とするものである。
成により上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、該ガラス
を主成分とする材料を除去する工程をさらに含むことを
特徴とするものである。
【００１３】また、太陽電池の集電に必要なｐ電極及び
ｎ電極を上記ガラスを主成分とする材料が形成された上
記ｐｎ接合上の領域外に形成する工程をさらに含むこと
を特徴とするものである。
ｎ電極を上記ガラスを主成分とする材料が形成された上
記ｐｎ接合上の領域外に形成する工程をさらに含むこと
を特徴とするものである。
【００１４】また、上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成後に行うこ
とを特徴とするものである。
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成後に行うこ
とを特徴とするものである。
【００１５】また、上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成前に行うこ
とを特徴とするものである。
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成前に行うこ
とを特徴とするものである。
【００１６】また、上記ｐ電極及びｎ電極として、銀、
アルミ銀、アルミペーストなどの材料を組合せて用いる
ことを特徴とするものである。
アルミ銀、アルミペーストなどの材料を組合せて用いる
ことを特徴とするものである。
【００１７】また、上記ガラスを主成分とする材料を焼
成する工程は、上記ｐ電極及びｎ電極の材料を上記ｐｎ
接合の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成後、これ
ら電極と同時に焼成することを特徴とするものである。
成する工程は、上記ｐ電極及びｎ電極の材料を上記ｐｎ
接合の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成後、これ
ら電極と同時に焼成することを特徴とするものである。
【００１８】また、上記ガラスを主成分とする材料を焼
成する工程後に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことを特徴とするものである。
成する工程後に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことを特徴とするものである。
【００１９】また、上記電極を焼成する工程は、焼成後
のガラスを主成分とする材料を除去した後に行うことを
特徴とするものである。
のガラスを主成分とする材料を除去した後に行うことを
特徴とするものである。
【００２０】また、上記ガラスを主成分とする材料を焼
成する工程前に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことを特徴とするものである。
成する工程前に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことを特徴とするものである。
【００２１】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
スクリーン印刷あるいはロールコーター印刷によりパタ
ーニングされて上記ｐｎ接合面上に形成されることを特
徴とするものである。
スクリーン印刷あるいはロールコーター印刷によりパタ
ーニングされて上記ｐｎ接合面上に形成されることを特
徴とするものである。
【００２２】また、上記電極材料は、スクリーン印刷あ
るいはロールコーター印刷によりパターニングされて上
記ｐｎ接合面上に形成されることを特徴とするものであ
る。
るいはロールコーター印刷によりパターニングされて上
記ｐｎ接合面上に形成されることを特徴とするものであ
る。
【００２３】また、他の発明に係る太陽電池は、基板と
この基板の表面もしくは表面及び裏面の両面あるいはエ
ッジを含む全面に形成されて該基板とは反対導電型の薄
膜層とでなるｐｎ接合と、このｐｎ接合上に形成された
ｐ型電極及びｎ型電極を有する太陽電池において、上記
ｐ型電極と上記ｎ型電極の間に、上記ｐｎ接合を電気的
に分離するガラスを主成分とする材料を設けたことを特
徴とするものである。
この基板の表面もしくは表面及び裏面の両面あるいはエ
ッジを含む全面に形成されて該基板とは反対導電型の薄
膜層とでなるｐｎ接合と、このｐｎ接合上に形成された
ｐ型電極及びｎ型電極を有する太陽電池において、上記
ｐ型電極と上記ｎ型電極の間に、上記ｐｎ接合を電気的
に分離するガラスを主成分とする材料を設けたことを特
徴とするものである。
【００２４】また、さらに他の発明に係る半導体装置の
製造方法は、接合を有する半導体基板の表面もしくは表
面及び裏面の両面に絶縁膜を形成してなる半導体装置の
製造方法において、上記絶縁膜上に該絶縁膜を溶融せし
める性質を有したガラスを含む金属ペースト材料を設け
て焼成することにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体
基板と電気的な接触を行う電極を形成する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
製造方法は、接合を有する半導体基板の表面もしくは表
面及び裏面の両面に絶縁膜を形成してなる半導体装置の
製造方法において、上記絶縁膜上に該絶縁膜を溶融せし
める性質を有したガラスを含む金属ペースト材料を設け
て焼成することにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体
基板と電気的な接触を行う電極を形成する工程を含むこ
とを特徴とするものである。
【００２５】また、上記絶縁膜は、単層または複数層で
構成され、単層の場合は窒化シリコン膜を用い、複数層
の場合はその中の少なくとも１層に窒化シリコン膜を用
いてなることを特徴とするものである。
構成され、単層の場合は窒化シリコン膜を用い、複数層
の場合はその中の少なくとも１層に窒化シリコン膜を用
いてなることを特徴とするものである。
【００２６】また、上記絶縁層は、複数層で構成される
場合に、上記窒化シリコン膜の他にシリコン酸化膜を用
いてなることを特徴とするものである。
場合に、上記窒化シリコン膜の他にシリコン酸化膜を用
いてなることを特徴とするものである。
【００２７】また、上記窒化シリコン膜は、熱ＣＶＤ法
もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されてなることを
特徴とするものである。
もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されてなることを
特徴とするものである。
【００２８】また、上記絶縁膜は、複数層で構成され、
その中の少なくとも１層に酸化チタン膜を用いてなるこ
とを特徴とするものである。
その中の少なくとも１層に酸化チタン膜を用いてなるこ
とを特徴とするものである。
【００２９】また、上記絶縁膜は、上記酸化チタン膜の
他にシリコン酸化膜を用いてなることを特徴とするもの
である。
他にシリコン酸化膜を用いてなることを特徴とするもの
である。
【００３０】また、上記酸化チタン膜は、チタンを含む
有機液体材料を上記半導体基板上に塗布して焼成するこ
とにより形成されるかもしくは熱ＣＶＤ法により形成さ
れてなることを特徴とするものである。
有機液体材料を上記半導体基板上に塗布して焼成するこ
とにより形成されるかもしくは熱ＣＶＤ法により形成さ
れてなることを特徴とするものである。
【００３１】また、上記金属ペースト材料は、酸素と窒
素の混合ガスの雰囲気で焼成され、その酸素濃度が３０
％以上であることを特徴とするものである。
素の混合ガスの雰囲気で焼成され、その酸素濃度が３０
％以上であることを特徴とするものである。
【００３２】また、上記シリコン酸化膜は、熱酸化法、
熱ＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されて
なることを特徴とするものである。
熱ＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されて
なることを特徴とするものである。
【００３３】また、上記ガラスは、その主成分が、鉛、
ボロン、シリコン、酸素の組み合わせからなるガラスで
あることを特徴とするものである。
ボロン、シリコン、酸素の組み合わせからなるガラスで
あることを特徴とするものである。
【００３４】また、上記金属ペースト材料は、銀、アル
ミを含んだ銀アルミもしくはアルミペーストであり、こ
れらのうち１つもしくは２つ以上を組み合わせて用いる
ことを特徴とするものである。
ミを含んだ銀アルミもしくはアルミペーストであり、こ
れらのうち１つもしくは２つ以上を組み合わせて用いる
ことを特徴とするものである。
【００３５】また、上記半導体基板は、単結晶もしくは
多結晶シリコンでなるシリコン基板であることを特徴と
するものである。
多結晶シリコンでなるシリコン基板であることを特徴と
するものである。
【００３６】また、上記シリコン基板に形成される接合
は、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成され
てなることを特徴とするものである。
は、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成され
てなることを特徴とするものである。
【００３７】また、上記第４族の元素からなる半導体層
は、上記シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注
入により形成された半導体層あるいは上記シリコン基板
表面に原料ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応に
より堆積・形成される単元素もしくは複数の元素からな
る半導体薄膜層であることを特徴とするものである。
は、上記シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注
入により形成された半導体層あるいは上記シリコン基板
表面に原料ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応に
より堆積・形成される単元素もしくは複数の元素からな
る半導体薄膜層であることを特徴とするものである。
【００３８】また、上記金属ペースト材料を焼成するこ
とにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体基板と電気的
な接触を行う電極を形成する工程を経た後に、弗酸もし
くは弗化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程を付
加したことを特徴とするものである。
とにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体基板と電気的
な接触を行う電極を形成する工程を経た後に、弗酸もし
くは弗化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程を付
加したことを特徴とするものである。
【００３９】さらに、上記弗酸もしくは弗化アンモニウ
ムを含む水溶液に浸債する工程の前もしくは後に、水素
を含む雰囲気中で熱処理を施す工程を付加したことを特
徴とするものである。
ムを含む水溶液に浸債する工程の前もしくは後に、水素
を含む雰囲気中で熱処理を施す工程を付加したことを特
徴とするものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】通常のシリコン太陽電池に用いら
れる電極材料に用いられる銀ペーストには、例えば鉛ボ
ロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状
のもので、例えば鉛（Ｐｂ）５〜３０％、ボロン（Ｂ）
５〜１０％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５％、酸素（０）
３０〜６０％の組成からなり、さらに、亜鉛（Ｚｎ）や
カドミウム（Ｃｄ）なども数％程度混合される場合もあ
る。
れる電極材料に用いられる銀ペーストには、例えば鉛ボ
ロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状
のもので、例えば鉛（Ｐｂ）５〜３０％、ボロン（Ｂ）
５〜１０％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５％、酸素（０）
３０〜６０％の組成からなり、さらに、亜鉛（Ｚｎ）や
カドミウム（Ｃｄ）なども数％程度混合される場合もあ
る。
【００４１】このような鉛ボロンガラスは、組成にもよ
るが数百℃（例えば７００℃程度）の加熱で溶融し、し
かもその際にシリコンを浸食する性質を有している。こ
のような現象の詳細については、例えばG.C.Cheek等（I
EEE Transactions on Electron Devices, vo1. ED31, N
o. 5, 1984, pp.602-609）やR.Mertens等（Conference
Record of the 17th IEEE Photovoltaic Specialists C
onference, 1984, pp.1347-1351）により報告がなされ
ている。
るが数百℃（例えば７００℃程度）の加熱で溶融し、し
かもその際にシリコンを浸食する性質を有している。こ
のような現象の詳細については、例えばG.C.Cheek等（I
EEE Transactions on Electron Devices, vo1. ED31, N
o. 5, 1984, pp.602-609）やR.Mertens等（Conference
Record of the 17th IEEE Photovoltaic Specialists C
onference, 1984, pp.1347-1351）により報告がなされ
ている。
【００４２】一般には、このようなガラスフリットの特
性を利用してシリコンと銀ペーストの電気的接触を得て
いる。従って、留意点としては、例えば従来例の図１７
で示したｎ型拡散拡散層２を銀ペースト中のガラスフリ
ットが浸食し接合を破壊させないように、ガラスフリッ
ト量や焼成温度に工夫がなされている。この発明のポイ
ントは、このガラスフリットの性質を積極的に利用し
て、ｐｎ接合の電気的な分離を平易に行えるようにした
ものである。
性を利用してシリコンと銀ペーストの電気的接触を得て
いる。従って、留意点としては、例えば従来例の図１７
で示したｎ型拡散拡散層２を銀ペースト中のガラスフリ
ットが浸食し接合を破壊させないように、ガラスフリッ
ト量や焼成温度に工夫がなされている。この発明のポイ
ントは、このガラスフリットの性質を積極的に利用し
て、ｐｎ接合の電気的な分離を平易に行えるようにした
ものである。
【００４３】以下、図面を参照してこの発明を説明す
る。なお、この発明では、上述した組成の鉛ボロンガラ
スにジエチレングリコール・モノブチルエーテル（Diet
hyleneglycol Monobtylether）及びエチレングリコール
・モノメチルエーテル（Ethyleneglycol Monobtylethe
r）を適量混合し、スクリーン印刷可能な所定の粘度に
調整し、ペースト状として用いている（以下、ガラスペ
ーストと呼ぶ）。
る。なお、この発明では、上述した組成の鉛ボロンガラ
スにジエチレングリコール・モノブチルエーテル（Diet
hyleneglycol Monobtylether）及びエチレングリコール
・モノメチルエーテル（Ethyleneglycol Monobtylethe
r）を適量混合し、スクリーン印刷可能な所定の粘度に
調整し、ペースト状として用いている（以下、ガラスペ
ーストと呼ぶ）。
【００４４】実施の形態１．図１はこの発明による最も
基本的な太陽電池作製プロセスのフローチャートの一例
である。すなわち、この発明においては、まず、準備さ
れた例えばｐ型シリコン基板に対し、濃度１〜数％の水
酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液でシリコンをエッチ
ングすることにより表面にテクスチャーと呼ばれる凹凸
構造を形成し、太陽電池表面で光の多重反射を生じさせ
ることで、実効的に反射率を低減し変換効率を向上させ
る（ステップＳ１、Ｓ２）。なお、このテクスチャー構
造のない場合についても、この発明は何ら問題なく適用
できる。
基本的な太陽電池作製プロセスのフローチャートの一例
である。すなわち、この発明においては、まず、準備さ
れた例えばｐ型シリコン基板に対し、濃度１〜数％の水
酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液でシリコンをエッチ
ングすることにより表面にテクスチャーと呼ばれる凹凸
構造を形成し、太陽電池表面で光の多重反射を生じさせ
ることで、実効的に反射率を低減し変換効率を向上させ
る（ステップＳ１、Ｓ２）。なお、このテクスチャー構
造のない場合についても、この発明は何ら問題なく適用
できる。
【００４５】次に、ＰＯＣｌ3 によるリンの熱的な拡散
によりｎ型拡散層を形成し（ステップＳ３）、そのｎ型
拡散層の表面に反射防止膜を形成する（ステップＳ
４）。その後、受光面銀ペースト電極の印刷・乾燥工程
（ステップＳ５）、裏面アルミペースト電極の印刷・乾
燥工程（ステップＳ６）、裏面ガラスペーストの印刷・
乾燥工程（ステップＳ７）を経た後、焼成することによ
り太陽電池が完成される（ステップＳ８，Ｓ９）。な
お、受光面側に反射防止膜を形成しない場合においても
何らの問題なく、この発明を適用できる。また、ここ
で、表面電極と裏面電極の印刷の順番を入れ替えても問
題はない。
によりｎ型拡散層を形成し（ステップＳ３）、そのｎ型
拡散層の表面に反射防止膜を形成する（ステップＳ
４）。その後、受光面銀ペースト電極の印刷・乾燥工程
（ステップＳ５）、裏面アルミペースト電極の印刷・乾
燥工程（ステップＳ６）、裏面ガラスペーストの印刷・
乾燥工程（ステップＳ７）を経た後、焼成することによ
り太陽電池が完成される（ステップＳ８，Ｓ９）。な
お、受光面側に反射防止膜を形成しない場合においても
何らの問題なく、この発明を適用できる。また、ここ
で、表面電極と裏面電極の印刷の順番を入れ替えても問
題はない。
【００４６】このプロセスフローにより太陽電池が作製
できることを図２を参照して説明する。まず、図２
（ａ）は、ガラスペーストによりシリコンが浸食され得
ることを示すものである。すなわち、ｐ型単結晶シリコ
ン基板表面にスクリーン印刷法を用いて幅４００μｍの
線状のガラスペーストパターンを形成し、乾燥空気中１
００℃で１０分問乾燥した後、同じく乾燥空気中６５０
℃で数分間焼成した後のガラスペーストによるシリコン
の浸食量を表面粗さ計で測定したものである。なお、浸
食量の評価は、焼成後のガラスペーストを弗酸でエッチ
ング除去した上で行っている。ガラスペーストのエッチ
ング除去性はやや悪い為、外力の印加、例えば超音波な
どを加えると容易に除去できる。
できることを図２を参照して説明する。まず、図２
（ａ）は、ガラスペーストによりシリコンが浸食され得
ることを示すものである。すなわち、ｐ型単結晶シリコ
ン基板表面にスクリーン印刷法を用いて幅４００μｍの
線状のガラスペーストパターンを形成し、乾燥空気中１
００℃で１０分問乾燥した後、同じく乾燥空気中６５０
℃で数分間焼成した後のガラスペーストによるシリコン
の浸食量を表面粗さ計で測定したものである。なお、浸
食量の評価は、焼成後のガラスペーストを弗酸でエッチ
ング除去した上で行っている。ガラスペーストのエッチ
ング除去性はやや悪い為、外力の印加、例えば超音波な
どを加えると容易に除去できる。
【００４７】この結果、図２（ａ）に示すように、シリ
コンはおよそ０．５μｍ程浸食されているのが分かる。
以下に示すように、例えば原料としてＰＯＣｌ3 を用い
リンを熱的に拡散した拡散層の深さを０．３μｍとして
おけば、充分にこの拡散層を浸食・除去できる条件であ
ると言える。この接合深さは、拡散温度や時間の調節で
再現性良くコントロールできるものである。
コンはおよそ０．５μｍ程浸食されているのが分かる。
以下に示すように、例えば原料としてＰＯＣｌ3 を用い
リンを熱的に拡散した拡散層の深さを０．３μｍとして
おけば、充分にこの拡散層を浸食・除去できる条件であ
ると言える。この接合深さは、拡散温度や時間の調節で
再現性良くコントロールできるものである。
【００４８】図２（ｂ一１）及び（ｂ一２）は、この方
法により実際にｐｎ接合の電気的分離が可能であるか否
かを評価したサンプルの上面図及び断面図である。図
中、１００は抵抗率が約２Ωｃｍのｐ型シリコン基板、
１０１はＰＯＣｌ3により熱的にリンを拡散したｎ型拡
散層であり、ＳＩＭＳ（Secondary Ion MassSpectrosco
py）評価により約０．３μｍの厚さであることを確認し
ている。また、１０２は銀ペーストでなるｎ電極、１０
３はアルミを数％含むアルミ銀ペーストでなるｐ電極、
１０４はガラスペーストである。なお、ここでは、ｐ電
極１０３としてアルミ銀ペーストを用いたが、銀を含ま
ないアルミペーストでも良く、以下に述べる効果は同様
に得られることを確認している。
法により実際にｐｎ接合の電気的分離が可能であるか否
かを評価したサンプルの上面図及び断面図である。図
中、１００は抵抗率が約２Ωｃｍのｐ型シリコン基板、
１０１はＰＯＣｌ3により熱的にリンを拡散したｎ型拡
散層であり、ＳＩＭＳ（Secondary Ion MassSpectrosco
py）評価により約０．３μｍの厚さであることを確認し
ている。また、１０２は銀ペーストでなるｎ電極、１０
３はアルミを数％含むアルミ銀ペーストでなるｐ電極、
１０４はガラスペーストである。なお、ここでは、ｐ電
極１０３としてアルミ銀ペーストを用いたが、銀を含ま
ないアルミペーストでも良く、以下に述べる効果は同様
に得られることを確認している。
【００４９】また、図２（ｄ）は図２（ｂ一２）に示す
サンプルを、７００℃で数分間焼成した後の銀ペースト
でなるｎ電極１０２とアルミ銀ペーストでなるｐ電極１
０３の電極問の電流（縦軸）一電圧（横軸）特性（図
中、with Glass Pasteと表記）及びガラスペーストパタ
ーンを形成せずに銀ペーストでなるｎ電極１０２とアル
ミ銀ペーストでなるｐ電極１０３のみをパターニングし
た場合の電流一電圧特性（図中、without Glass Paste
と表記）を示したものである。この結果から明らかなよ
うに、ガラスペースト１０４の存在により、明確なダイ
オード特性（整流性）が得られており、本方法がｐｎ接
合の電気的な分離に極めて有効であることが分かる。勿
論のこと、焼成後のガラスペースト１０４は絶縁体であ
り、このガラスペースト１０４を除去したとしても図２
（ｄ）に示すダイオード特性が変ることはない。
サンプルを、７００℃で数分間焼成した後の銀ペースト
でなるｎ電極１０２とアルミ銀ペーストでなるｐ電極１
０３の電極問の電流（縦軸）一電圧（横軸）特性（図
中、with Glass Pasteと表記）及びガラスペーストパタ
ーンを形成せずに銀ペーストでなるｎ電極１０２とアル
ミ銀ペーストでなるｐ電極１０３のみをパターニングし
た場合の電流一電圧特性（図中、without Glass Paste
と表記）を示したものである。この結果から明らかなよ
うに、ガラスペースト１０４の存在により、明確なダイ
オード特性（整流性）が得られており、本方法がｐｎ接
合の電気的な分離に極めて有効であることが分かる。勿
論のこと、焼成後のガラスペースト１０４は絶縁体であ
り、このガラスペースト１０４を除去したとしても図２
（ｄ）に示すダイオード特性が変ることはない。
【００５０】図番は前後するが、この結果から、図２
（ｂ一２）のサンプルを焼成した後のサンプルは、図２
（ｃ）に示すような形状になっていることは明らかであ
る。この図２（ｃ）に示すように、ガラスペースト１０
４はｎ型拡散層１０１を浸食し、アルミ銀ペーストでな
るｐ電極１０３下のｎ型拡散層１０１にはアルミが拡散
し、該ｎ型拡散層がｐ型に反転したｐ型反転層１０５が
形成される。
（ｂ一２）のサンプルを焼成した後のサンプルは、図２
（ｃ）に示すような形状になっていることは明らかであ
る。この図２（ｃ）に示すように、ガラスペースト１０
４はｎ型拡散層１０１を浸食し、アルミ銀ペーストでな
るｐ電極１０３下のｎ型拡散層１０１にはアルミが拡散
し、該ｎ型拡散層がｐ型に反転したｐ型反転層１０５が
形成される。
【００５１】なお、本実施の形態では、ｎ型拡散層１０
１をＰＯＣｌ3 により熱的にリンを拡散したものとした
が、他の方法、例えばリンあるいはヒ素のイオン注入や
シラン系ガス、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）、ジシラ
ン（Ｓｉ2Ｈ6）、ジクロルシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）、ト
リクロルシラン（ＳｉＣｌ3Ｈ）、テトラクロルシラン
（ＳｉＣｌ4）と不純物原料としてのホスフィン（Ｐ
Ｈ3）ガスを混合させたものを、熱あるいはプラズマ等
の外的エネルギ一により分解して形成したｎ型拡散層を
用いても同様な効果を得ることができる。
１をＰＯＣｌ3 により熱的にリンを拡散したものとした
が、他の方法、例えばリンあるいはヒ素のイオン注入や
シラン系ガス、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）、ジシラ
ン（Ｓｉ2Ｈ6）、ジクロルシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）、ト
リクロルシラン（ＳｉＣｌ3Ｈ）、テトラクロルシラン
（ＳｉＣｌ4）と不純物原料としてのホスフィン（Ｐ
Ｈ3）ガスを混合させたものを、熱あるいはプラズマ等
の外的エネルギ一により分解して形成したｎ型拡散層を
用いても同様な効果を得ることができる。
【００５２】さらには、ｐｎ接合をへテロ接合として太
陽電池の表面再結合抑制、窓効果などによる特性改善を
図るため、例えばモノシランとメタンあるいはエタンな
どの混合ガスより形成されるシリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）を用いてもよい。また、このような方法で形成され
る薄膜は、形成条件、例えば成膜温度などを変えること
により、非晶質、微結晶、多結晶あるいは単結晶とする
ことが可能である。また、その厚さも数百オングストロ
ームから数μｍであれば、ガラスペースト組成・焼成条
件の工夫により同様な効果を得ることが可能である。
陽電池の表面再結合抑制、窓効果などによる特性改善を
図るため、例えばモノシランとメタンあるいはエタンな
どの混合ガスより形成されるシリコンカーバイド（Ｓｉ
Ｃ）を用いてもよい。また、このような方法で形成され
る薄膜は、形成条件、例えば成膜温度などを変えること
により、非晶質、微結晶、多結晶あるいは単結晶とする
ことが可能である。また、その厚さも数百オングストロ
ームから数μｍであれば、ガラスペースト組成・焼成条
件の工夫により同様な効果を得ることが可能である。
【００５３】また、本実施の形態では、ｐｎ接合の電気
的な分離を実現する手段の一例として、図２（ｂ一２）
に示すように、電極・ガラスペーストを全てパターニン
グした後、焼成を行う方法を示したが、ガラスペースト
のパターニング・焼成後に電極形成を行う、あるいはガ
ラスペーストのパターニング・焼成・エッチング除去後
に電極形成を行う、また、電極のパターニング・焼成
後、ガラスペーストをパターニング・焼成する、など様
々な方法によっても前述したと同様なｐｎ接合の電気的
分離を図ることが可能である。また、具体的な焼成温度
の条件としては、６００〜９５０℃、数分から数十分の
範囲で上述したｐｎ接合の分離効果が得られることを確
認している。
的な分離を実現する手段の一例として、図２（ｂ一２）
に示すように、電極・ガラスペーストを全てパターニン
グした後、焼成を行う方法を示したが、ガラスペースト
のパターニング・焼成後に電極形成を行う、あるいはガ
ラスペーストのパターニング・焼成・エッチング除去後
に電極形成を行う、また、電極のパターニング・焼成
後、ガラスペーストをパターニング・焼成する、など様
々な方法によっても前述したと同様なｐｎ接合の電気的
分離を図ることが可能である。また、具体的な焼成温度
の条件としては、６００〜９５０℃、数分から数十分の
範囲で上述したｐｎ接合の分離効果が得られることを確
認している。
【００５４】図３は上記の基本的な実験事実に基づき実
際に太陽電池を作製した工程図を示すもので、図１に示
すフローチャートに対応したものである。図３における
太陽電池の構造は、図１７に示す従来例で説明したもの
と同様の場合である。ここでは、図３（ａ）に示すｐ型
シリコン基板１００として、厚さ６００μｍ、サイズ１
０ｃｍ×１０ｃｍ、比抵抗２０Ωｃｍ、面方位（１０
０）の基板を用いた。図３（ｂ）に示すｎ型拡散層１０
１は上述したＰＯＣｌ3 によるリンの熱的な拡散により
形成した。拡散条件としては、例えば８６０℃、１０分
の処理により、拡散層シート抵抗として約５０Ω／□、
接合深さ０．３μｍの拡散層を形成した。
際に太陽電池を作製した工程図を示すもので、図１に示
すフローチャートに対応したものである。図３における
太陽電池の構造は、図１７に示す従来例で説明したもの
と同様の場合である。ここでは、図３（ａ）に示すｐ型
シリコン基板１００として、厚さ６００μｍ、サイズ１
０ｃｍ×１０ｃｍ、比抵抗２０Ωｃｍ、面方位（１０
０）の基板を用いた。図３（ｂ）に示すｎ型拡散層１０
１は上述したＰＯＣｌ3 によるリンの熱的な拡散により
形成した。拡散条件としては、例えば８６０℃、１０分
の処理により、拡散層シート抵抗として約５０Ω／□、
接合深さ０．３μｍの拡散層を形成した。
【００５５】ここでは、図３（ｃ）、（ｄ）に示す位置
にガラスペースト１０４を形成している点がポイントで
あり、ガラスペースト１０４のパターン幅は、例えば
０．５〜２ｍｍとした。なお、受光面（入射光面）に形
成する銀ペーストでなるｎ電極１０７の形状は、図３
（ｅ）に示すような櫛型パターンとした（電極ピッチ
は、例えば２．５ｍｍ）。ここで、ｎ電極１０７・ガラ
スペースト１０４の形成条件は、乾燥空気中にて７００
℃で７分問の焼成を行った。
にガラスペースト１０４を形成している点がポイントで
あり、ガラスペースト１０４のパターン幅は、例えば
０．５〜２ｍｍとした。なお、受光面（入射光面）に形
成する銀ペーストでなるｎ電極１０７の形状は、図３
（ｅ）に示すような櫛型パターンとした（電極ピッチ
は、例えば２．５ｍｍ）。ここで、ｎ電極１０７・ガラ
スペースト１０４の形成条件は、乾燥空気中にて７００
℃で７分問の焼成を行った。
【００５６】この方法で作製した太陽電池の特性は、図
１７（ａ）〜（ｅ）による従来例の方法と遜色のないも
のが得られた。これは、図３（ｃ）のエッジ部分１１５
に示すように、ＢＳＦ層４とｎ型拡散層１０１がガラス
ペースト１０４により電気的に分離されるためになされ
た結果である。また、図３には示していないが、図１の
フローチャートに示すように、反射防止膜をｎ型拡散層
２の表面に設けた後、受光面に形成される銀ペーストで
なるｎ電極１０７、裏面に形成されるアルミペーストで
なるｐ電極１０３、及びガラスペースト１０４を形成し
ても、全く同様の方法で太陽電池の作製が可能である。
１７（ａ）〜（ｅ）による従来例の方法と遜色のないも
のが得られた。これは、図３（ｃ）のエッジ部分１１５
に示すように、ＢＳＦ層４とｎ型拡散層１０１がガラス
ペースト１０４により電気的に分離されるためになされ
た結果である。また、図３には示していないが、図１の
フローチャートに示すように、反射防止膜をｎ型拡散層
２の表面に設けた後、受光面に形成される銀ペーストで
なるｎ電極１０７、裏面に形成されるアルミペーストで
なるｐ電極１０３、及びガラスペースト１０４を形成し
ても、全く同様の方法で太陽電池の作製が可能である。
【００５７】この場合、焼成時にはｎ電極１０７の銀ペ
ースト中に含まれるガラス成分が反射防止膜を突き破る
現象（ファイヤースルー）によりｎ型拡散層１０１と電
気的な接触が実現される為である。ここで、反射防止膜
としては、例えばＣＶＤ法あるいはスパッタリング法等
を用いて形成されるシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、チタ
ンオキサイド（ＴｉＯｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ
ｘ）などであり、厚さは数百から１０００オングストロ
ーム程度の厚さである。
ースト中に含まれるガラス成分が反射防止膜を突き破る
現象（ファイヤースルー）によりｎ型拡散層１０１と電
気的な接触が実現される為である。ここで、反射防止膜
としては、例えばＣＶＤ法あるいはスパッタリング法等
を用いて形成されるシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、チタ
ンオキサイド（ＴｉＯｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ
ｘ）などであり、厚さは数百から１０００オングストロ
ーム程度の厚さである。
【００５８】また、図３には示していないが、図１のフ
ローチャートに示すように、一般に、テクスチャーと呼
ばれる凹凸構造（後述の実施の形態６を参照）を基板表
面に設けた後、上述のプロセス方法を適用してもこの発
明に何らの妨げも無い。さらに、反射防止膜の形成方法
として、例えば減圧ＣＶＤ法でシリコン窒化膜を形成す
るような場合、基板裏面側にもシリコン窒化膜が形成さ
れてしまう。しかし、この発明では、この例のように裏
面に形成されてしまったシリコン窒化膜を除去すること
なく、前述した作製フローそのままで太陽電池が作製で
きることも確認した。これは、裏面に形成したガラスペ
ースト１０４及びｎ電極１０７の銀ペースト中に含まれ
るガラス成分が裏面側のシリコン窒化膜をファイヤース
ルーすることにより、ｐｎ接合の電気的な分離、電極の
半導体との接触が実現できるためである。勿論、シリコ
ン窒化膜のみならず、他の反射防止膜材料に対しても同
様である。
ローチャートに示すように、一般に、テクスチャーと呼
ばれる凹凸構造（後述の実施の形態６を参照）を基板表
面に設けた後、上述のプロセス方法を適用してもこの発
明に何らの妨げも無い。さらに、反射防止膜の形成方法
として、例えば減圧ＣＶＤ法でシリコン窒化膜を形成す
るような場合、基板裏面側にもシリコン窒化膜が形成さ
れてしまう。しかし、この発明では、この例のように裏
面に形成されてしまったシリコン窒化膜を除去すること
なく、前述した作製フローそのままで太陽電池が作製で
きることも確認した。これは、裏面に形成したガラスペ
ースト１０４及びｎ電極１０７の銀ペースト中に含まれ
るガラス成分が裏面側のシリコン窒化膜をファイヤース
ルーすることにより、ｐｎ接合の電気的な分離、電極の
半導体との接触が実現できるためである。勿論、シリコ
ン窒化膜のみならず、他の反射防止膜材料に対しても同
様である。
【００５９】上述したように、この実施の形態によれ
ば、従来例で述べたような基板裏面に形成された不要な
拡散層のエッチング除去工程が全く不要になり、大幅に
工程を簡略化することができる。なお、ガラスペースト
１０４と電極ペーストの形成のためのプロセスフローと
しては、既に述べた様々な手順を選択できることは言う
までもない。また、この実施の形態において、基板の導
電型が逆になった場合においても、後述する実施の形態
４に示すものと同様な考え方で、この発明の適用が可能
である。さらに、この発明における電極及びガラスペー
ストパターンの形成には、上述したスクリーン印刷の他
に、ロールコーター式の印刷方法を用いてもよい。以上
の様々なプロセス方法は以下で述べる幾つかの実施の形
態の実現に当たっても、同様に適用できるものであり、
太陽電池の構造やシリコンの結晶品質に依存して取捨選
択が可能である。
ば、従来例で述べたような基板裏面に形成された不要な
拡散層のエッチング除去工程が全く不要になり、大幅に
工程を簡略化することができる。なお、ガラスペースト
１０４と電極ペーストの形成のためのプロセスフローと
しては、既に述べた様々な手順を選択できることは言う
までもない。また、この実施の形態において、基板の導
電型が逆になった場合においても、後述する実施の形態
４に示すものと同様な考え方で、この発明の適用が可能
である。さらに、この発明における電極及びガラスペー
ストパターンの形成には、上述したスクリーン印刷の他
に、ロールコーター式の印刷方法を用いてもよい。以上
の様々なプロセス方法は以下で述べる幾つかの実施の形
態の実現に当たっても、同様に適用できるものであり、
太陽電池の構造やシリコンの結晶品質に依存して取捨選
択が可能である。
【００６０】実施の形態２．図４はこの発明による実施
の形態２を説明するための太陽電池の製造プロセス及び
構造について説明するものである。以下、図を用いて製
造プロセスを順に説明する。図４（ａ）は、実施の形態
１と同様に、ｎ型拡散層１０１を形成したｐ型シリコン
基板１００上に、ガラスペースト１０４のパターンを形
成した状態を示している。そして、図４（ｂ）は図４
（ａ）に示すサンプルを焼成後、ガラスペースト１０４
をエッチング除去した状態を示している。ここで、ｎ型
拡散層１０１は実施の形態１で示したメカニズムにより
除去され、図４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板
表面１０６が露出することになる。
の形態２を説明するための太陽電池の製造プロセス及び
構造について説明するものである。以下、図を用いて製
造プロセスを順に説明する。図４（ａ）は、実施の形態
１と同様に、ｎ型拡散層１０１を形成したｐ型シリコン
基板１００上に、ガラスペースト１０４のパターンを形
成した状態を示している。そして、図４（ｂ）は図４
（ａ）に示すサンプルを焼成後、ガラスペースト１０４
をエッチング除去した状態を示している。ここで、ｎ型
拡散層１０１は実施の形態１で示したメカニズムにより
除去され、図４（ｂ）に示すように、ｐ型シリコン基板
表面１０６が露出することになる。
【００６１】図４（ｃ）は、ガラスペースト１０４をパ
ターニングしなかったｎ型拡散層１０１上に銀ペースト
でなるｎ電極１０２とｐ型シリコン基板表面１０６上に
アルミ銀ペーストでなるｐ電極１０３を形成した状態で
ある。これらの電極パターンピッチは、１〜３ｍｍ程度
である。図４（ｄ）は図４（ａ）〜（ｃ）でプロセスを
実施した面と対抗面（太陽電池として機能させる際に、
主たる入射光面（受光面）となる）に形成されたｎ型拡
散層１０１への電極を形成した状態を示している。ここ
で、１０７は主たる入射光面側に形成された銀ペースト
でなるｎ電極であり、パターンピッチは２〜３ｍｍ程度
である。
ターニングしなかったｎ型拡散層１０１上に銀ペースト
でなるｎ電極１０２とｐ型シリコン基板表面１０６上に
アルミ銀ペーストでなるｐ電極１０３を形成した状態で
ある。これらの電極パターンピッチは、１〜３ｍｍ程度
である。図４（ｄ）は図４（ａ）〜（ｃ）でプロセスを
実施した面と対抗面（太陽電池として機能させる際に、
主たる入射光面（受光面）となる）に形成されたｎ型拡
散層１０１への電極を形成した状態を示している。ここ
で、１０７は主たる入射光面側に形成された銀ペースト
でなるｎ電極であり、パターンピッチは２〜３ｍｍ程度
である。
【００６２】ここで、電極１０２、１０３、１０７の焼
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は、電極１０２、１０３、１０７を連続して印刷した
後、同時に焼成を行ってもよい。なお、この主たる入射
光面側に形成すべきｎ型拡散層１０１は、実施の形態１
でも述べた様々な方法により形成可能であり、また、形
成する順番も、裏面側のｎ型拡散層１０１と同時あるい
は裏面側のｎ型拡散層１０１の形成後であっても良い。
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は、電極１０２、１０３、１０７を連続して印刷した
後、同時に焼成を行ってもよい。なお、この主たる入射
光面側に形成すべきｎ型拡散層１０１は、実施の形態１
でも述べた様々な方法により形成可能であり、また、形
成する順番も、裏面側のｎ型拡散層１０１と同時あるい
は裏面側のｎ型拡散層１０１の形成後であっても良い。
【００６３】以上により完成される太陽電池の電極パタ
ーンの模式図を図４（ｅ）及び（ｆ）に示す。この構造
の太陽電池は、主たる入射光面側にｎ電極１０７、その
裏面（対抗面）にｎ電極１０２及びｐ電極１０３を有す
る構造となっており、太陽電池の変換効率向上に有効な
構造の一つとして知られているが（例えば、T.Warabisa
koandK.Matsukuma, Technical Digest of the 7th lnte
rnational Photovoltaic Science and Engineering Con
ference, Nagoya, Japan, 1993, pp.57）、このような
構造の太陽電池も、この発明によれば簡単なプロセスで
実現することが可能となる。
ーンの模式図を図４（ｅ）及び（ｆ）に示す。この構造
の太陽電池は、主たる入射光面側にｎ電極１０７、その
裏面（対抗面）にｎ電極１０２及びｐ電極１０３を有す
る構造となっており、太陽電池の変換効率向上に有効な
構造の一つとして知られているが（例えば、T.Warabisa
koandK.Matsukuma, Technical Digest of the 7th lnte
rnational Photovoltaic Science and Engineering Con
ference, Nagoya, Japan, 1993, pp.57）、このような
構造の太陽電池も、この発明によれば簡単なプロセスで
実現することが可能となる。
【００６４】実施の形態３．図５は前述した実施の形態
２の太陽電池の構造を実現するための実施の形態３に係
る製造方法を説明する工程図である。上述した実施の形
態２では、ｐｎ接合の電気的分離を行うのに、ガラスペ
ースト１０４を除去する方法について説明したが、既に
実施の形態１で述べたように必ずしもガラスペースト１
０４を除去する必要はない。ここでは、ガラスペースト
１０４を除去しない場合の太陽電池製造プロセスについ
ての実施の形態についての説明を行う。
２の太陽電池の構造を実現するための実施の形態３に係
る製造方法を説明する工程図である。上述した実施の形
態２では、ｐｎ接合の電気的分離を行うのに、ガラスペ
ースト１０４を除去する方法について説明したが、既に
実施の形態１で述べたように必ずしもガラスペースト１
０４を除去する必要はない。ここでは、ガラスペースト
１０４を除去しない場合の太陽電池製造プロセスについ
ての実施の形態についての説明を行う。
【００６５】図５（ａ）は、実施の形態１と同様に、ｎ
型拡散層１０１を形成したｐ型シリコン基板１００上
に、ｎ電極１０２の銀ペーストパターンとｐ電極１０３
のアルミ銀ペーストパターンを印刷し焼成した後の状態
を示しており、１０５は既に説明したものと同等なｐ型
反転層である。また、図５（ｂ）はｎ電極１０２とｐ電
極１０３間の電気的な分離を行うためのガラスペースト
１０４を印刷した状態、図５（ｃ）はこれを焼成しｐｎ
接合を電気的に分離した後の状態、図５（ｄ）は主たる
入射光面側に銀ペーストでなるｎ電極１０７のパターン
を形成した状態をそれぞれ示すものである。なお、ここ
に示すように、電極１０２、１０３及び１０７とガラス
ペースト１０４の焼成は別々に実施しても良いが、プロ
セスの簡易化の為には電極１０２、１０３及び１０７を
印刷後、同時に焼成を行ってもよい。以上のように、本
実施の形態によれば、実施の形態２よりもさらに簡略化
したプロセスで太陽電池を製造することが可能となる。
型拡散層１０１を形成したｐ型シリコン基板１００上
に、ｎ電極１０２の銀ペーストパターンとｐ電極１０３
のアルミ銀ペーストパターンを印刷し焼成した後の状態
を示しており、１０５は既に説明したものと同等なｐ型
反転層である。また、図５（ｂ）はｎ電極１０２とｐ電
極１０３間の電気的な分離を行うためのガラスペースト
１０４を印刷した状態、図５（ｃ）はこれを焼成しｐｎ
接合を電気的に分離した後の状態、図５（ｄ）は主たる
入射光面側に銀ペーストでなるｎ電極１０７のパターン
を形成した状態をそれぞれ示すものである。なお、ここ
に示すように、電極１０２、１０３及び１０７とガラス
ペースト１０４の焼成は別々に実施しても良いが、プロ
セスの簡易化の為には電極１０２、１０３及び１０７を
印刷後、同時に焼成を行ってもよい。以上のように、本
実施の形態によれば、実施の形態２よりもさらに簡略化
したプロセスで太陽電池を製造することが可能となる。
【００６６】実施の形態４．図６は実施の形態２の太陽
電池構造を実現するための実施の形態４に係る製造方法
を説明する工程図である。上述した実施の形態３では、
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｐ電極、ｎ電極、
ガラスペーストパターンを分けて形成するようにしてい
るが、さらに製造プロセスを簡略化するためには、以下
の方法が有効である。
電池構造を実現するための実施の形態４に係る製造方法
を説明する工程図である。上述した実施の形態３では、
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｐ電極、ｎ電極、
ガラスペーストパターンを分けて形成するようにしてい
るが、さらに製造プロセスを簡略化するためには、以下
の方法が有効である。
【００６７】図６（ａ）は、ｎ型拡散層１０１を形成し
たｐ型シリコン基板１００上に、銀ペーストでなるｎ電
極１０２のパターン、アルミ銀ペーストでなるｐ電極１
０３のパターン、ガラスペースト１０４のパターンを全
て印刷した後の状態を示し、図６（ｂ）はこれを一度に
焼成した状態を示している。なお、１０５は既に説明し
たものと同等なｐ型反転層である。
たｐ型シリコン基板１００上に、銀ペーストでなるｎ電
極１０２のパターン、アルミ銀ペーストでなるｐ電極１
０３のパターン、ガラスペースト１０４のパターンを全
て印刷した後の状態を示し、図６（ｂ）はこれを一度に
焼成した状態を示している。なお、１０５は既に説明し
たものと同等なｐ型反転層である。
【００６８】さらに、図６（ｃ）は、主たる入射光面側
に銀ペーストでなるｎ電極１０７のパターンを形成した
状態を示すものである。なお、ここに示すように、電極
１０２、１０３及び１０７とガラスペースト１０４の焼
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は電極１０２、１０３及び１０７とガラスペースト１０
４を印刷後、全て同時に焼成を行ってもよい。
に銀ペーストでなるｎ電極１０７のパターンを形成した
状態を示すものである。なお、ここに示すように、電極
１０２、１０３及び１０７とガラスペースト１０４の焼
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は電極１０２、１０３及び１０７とガラスペースト１０
４を印刷後、全て同時に焼成を行ってもよい。
【００６９】以上のように、本実施の形態によれば、実
施の形態３よりもさらに簡略化したプロセスで太陽電池
を製造することが可能となる。なお、実施の形態１〜４
においては、特に最適条件を指定していないが、実際の
太陽電池の製造方法の手順の選定、即ち電極材料、ガラ
スペーストの印刷順番、焼成温度及び焼成回数、焼成順
番等の選定は、用いているシリコン結晶の品質に依存す
る所が大きいため、一義的には決まるものではなく、熱
的な影響を考慮して決定されるべきものである。何れに
せよ、この発明によれば、簡略化したプロセスで太陽電
池を製造することが可能となることは明らかである。
施の形態３よりもさらに簡略化したプロセスで太陽電池
を製造することが可能となる。なお、実施の形態１〜４
においては、特に最適条件を指定していないが、実際の
太陽電池の製造方法の手順の選定、即ち電極材料、ガラ
スペーストの印刷順番、焼成温度及び焼成回数、焼成順
番等の選定は、用いているシリコン結晶の品質に依存す
る所が大きいため、一義的には決まるものではなく、熱
的な影響を考慮して決定されるべきものである。何れに
せよ、この発明によれば、簡略化したプロセスで太陽電
池を製造することが可能となることは明らかである。
【００７０】実施の形態５．図７はこの発明によるさら
に別の実施の形態５に係る太陽電池の製造方法について
説明する工程図である。上述した実施の形態１ないし４
では、基板の導電型がｐ型の場合について説明を行った
が、この発明は基板がｎ型の場合でも適用可能である。
に別の実施の形態５に係る太陽電池の製造方法について
説明する工程図である。上述した実施の形態１ないし４
では、基板の導電型がｐ型の場合について説明を行った
が、この発明は基板がｎ型の場合でも適用可能である。
【００７１】図７（ａ）で、１０８は例えば抵抗率が約
２Ωｃｍのｎ型シリコン基板、１０９は例えばボロンを
熱的に拡散したｐ型拡散層である。なお、このｐ型拡散
層１０９としては、ボロンなどの不純物のイオン注入あ
るいはシラン系ガスとジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを混合さ
せたものを、熱あるいはプラズマ等の外的エネルギーに
より分解して形成したｐ型シリコン層を用いてもよく、
その厚さも数百オングストロームから数μｍであれば、
実施の形態１で説明したと同じ理由により、以下に説明
する効果を奏することが可能である。
２Ωｃｍのｎ型シリコン基板、１０９は例えばボロンを
熱的に拡散したｐ型拡散層である。なお、このｐ型拡散
層１０９としては、ボロンなどの不純物のイオン注入あ
るいはシラン系ガスとジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを混合さ
せたものを、熱あるいはプラズマ等の外的エネルギーに
より分解して形成したｐ型シリコン層を用いてもよく、
その厚さも数百オングストロームから数μｍであれば、
実施の形態１で説明したと同じ理由により、以下に説明
する効果を奏することが可能である。
【００７２】本実施の形態では、まず、このｐ型シリコ
ン層１０９上に、ガラスペースト１０４をスクリーン印
刷によりパターニングする。パターン形状・ピッチ等は
既に実施の形態２等で述べたものと同様で良い。図７
（ｂ）は、図７（ａ）を焼成した後、ガラスペースト１
０４を弗酸でエッチング除去した後の状態を示してい
る。ガラスペースト１０４の性質上、対象となるシリコ
ンの導電型がｎ、ｐを問わず焼成により浸食し、その結
果、図７（ｂ）に示すような形状を得ることができる。
ここで、１１０はガラスペースト１０４により浸食され
露出したｎ型シリコン基板表面である。
ン層１０９上に、ガラスペースト１０４をスクリーン印
刷によりパターニングする。パターン形状・ピッチ等は
既に実施の形態２等で述べたものと同様で良い。図７
（ｂ）は、図７（ａ）を焼成した後、ガラスペースト１
０４を弗酸でエッチング除去した後の状態を示してい
る。ガラスペースト１０４の性質上、対象となるシリコ
ンの導電型がｎ、ｐを問わず焼成により浸食し、その結
果、図７（ｂ）に示すような形状を得ることができる。
ここで、１１０はガラスペースト１０４により浸食され
露出したｎ型シリコン基板表面である。
【００７３】このｎ型シリコン基板表面１１０上にｎ型
電極１０２となる銀ペーストパターン、部分的に残され
たｐ型拡散層１０９上にｐ電極１０３となるアルミ銀ペ
ーストパターンを印刷・焼成した後の状態が図７（ｃ）
である。さらに、図７（ａ）〜（ｃ）でプロセスを実施
した面と対抗面（太陽電池として機能させる際に、主た
る入射光面（受光面）となる）に形成されたｐ型拡散層
１０９上にｐ電極１１１となるアルミ銀ペースト電極を
形成した状態を図７（ｄ）に示す。
電極１０２となる銀ペーストパターン、部分的に残され
たｐ型拡散層１０９上にｐ電極１０３となるアルミ銀ペ
ーストパターンを印刷・焼成した後の状態が図７（ｃ）
である。さらに、図７（ａ）〜（ｃ）でプロセスを実施
した面と対抗面（太陽電池として機能させる際に、主た
る入射光面（受光面）となる）に形成されたｐ型拡散層
１０９上にｐ電極１１１となるアルミ銀ペースト電極を
形成した状態を図７（ｄ）に示す。
【００７４】ここで、電極１０２、１０３と１１１の焼
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は、電極１０２、１０３と１１１の印刷後、同時に焼成
を行ってもよい。なお、この主たる入射光面側に形成す
べきｐ型拡散層１０９は、上述した様々な方法により形
成可能であり、また、形成する順番も、裏面側のｐ型層
と同時あるいは裏面側のｐ型層形成後であっても良い。
以上により完成される太陽電池の電極パターンの模式図
を図７（ｅ）及び（ｆ）に示す。また、ｐ電極１１１と
してアルミ銀ペーストの代わりに銀を含まないアルミペ
ーストを用いることも可能である。
成は別々に実施しても良いが、プロセスの簡易化の為に
は、電極１０２、１０３と１１１の印刷後、同時に焼成
を行ってもよい。なお、この主たる入射光面側に形成す
べきｐ型拡散層１０９は、上述した様々な方法により形
成可能であり、また、形成する順番も、裏面側のｐ型層
と同時あるいは裏面側のｐ型層形成後であっても良い。
以上により完成される太陽電池の電極パターンの模式図
を図７（ｅ）及び（ｆ）に示す。また、ｐ電極１１１と
してアルミ銀ペーストの代わりに銀を含まないアルミペ
ーストを用いることも可能である。
【００７５】実施の形態６．図８はこの発明による実施
の形態６を説明するための太陽電池の構造を示すもの
で、同図（ａ）はその断面構造図、同図（ｂ）は外観図
を示したものである。ここに示した構造は、実施の形態
２〜５で示したものとは異なり、基板にバイアホール１
１３を設けたｐ型シリコン基板１１２を用いていること
が特徴であり、このバイアホール１１３側面にもｎ型拡
散層１０１を設けることにより、発生した電流を太陽電
池裏面に配置したｎ電極１０２及びｐ電極１０３で集電
するものである。このような構造にする理由は、発電に
寄与するｐ型シリコン基板１１２を薄くした場合、発生
電流の低下は避けられないため、電極を全て裏面に配置
することにより、受光面積を増し、光電流の増加を図る
ことを目的としているからである。
の形態６を説明するための太陽電池の構造を示すもの
で、同図（ａ）はその断面構造図、同図（ｂ）は外観図
を示したものである。ここに示した構造は、実施の形態
２〜５で示したものとは異なり、基板にバイアホール１
１３を設けたｐ型シリコン基板１１２を用いていること
が特徴であり、このバイアホール１１３側面にもｎ型拡
散層１０１を設けることにより、発生した電流を太陽電
池裏面に配置したｎ電極１０２及びｐ電極１０３で集電
するものである。このような構造にする理由は、発電に
寄与するｐ型シリコン基板１１２を薄くした場合、発生
電流の低下は避けられないため、電極を全て裏面に配置
することにより、受光面積を増し、光電流の増加を図る
ことを目的としているからである。
【００７６】本構造を実現するための基本プロセスは、
例えばM.Deguchi等によって示されているが（Conferenc
e Record of IEEE First World Conference on Photovo
ltaic Energy Conversion, Hawaii, voI.II, pp.1287
（1994））、ここでは、そのプロセス方法の詳細な説明
は省略する。この発明を、このような太陽電池構造に適
用した場合の最終構造のみを、図８（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）に示す。
例えばM.Deguchi等によって示されているが（Conferenc
e Record of IEEE First World Conference on Photovo
ltaic Energy Conversion, Hawaii, voI.II, pp.1287
（1994））、ここでは、そのプロセス方法の詳細な説明
は省略する。この発明を、このような太陽電池構造に適
用した場合の最終構造のみを、図８（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）に示す。
【００７７】図８（ａ）はｐ型シリコン基板１１２の全
面にｎ型拡散層１０１を設けた後、実施の形態２、３あ
るいは実施の形態４に示すのと同様なプロセスで、電極
形成とｐｎ接合の電気的な分離をなし得た状態である。
なお、ここに、ｎ型拡散層１０１は、実施の形態１で述
べたような様々な方法で形成することができる。図８
（ｃ）は電極配置面の上面図であるが、ここに示すよう
なパターンでｐｎ接合の分離及び電極パターンの配置を
実現することにより、バイアホール１１３を有するｐ型
シリコン基板１１２を用いた太陽電池に対しても、この
発明は適用可能である。
面にｎ型拡散層１０１を設けた後、実施の形態２、３あ
るいは実施の形態４に示すのと同様なプロセスで、電極
形成とｐｎ接合の電気的な分離をなし得た状態である。
なお、ここに、ｎ型拡散層１０１は、実施の形態１で述
べたような様々な方法で形成することができる。図８
（ｃ）は電極配置面の上面図であるが、ここに示すよう
なパターンでｐｎ接合の分離及び電極パターンの配置を
実現することにより、バイアホール１１３を有するｐ型
シリコン基板１１２を用いた太陽電池に対しても、この
発明は適用可能である。
【００７８】なお、図８中、１１４は一般にテクスチャ
ーと呼ばれる表面の凹凸構造で、面方位が（１００）の
シリコン基板を用いる場合には、濃度１〜数％の水酸化
ナトリウム等のアルカリ水溶液でシリコンをエッチング
することにより形成可能であるが、これを設けることに
より、太陽電池表面で光の多重反射が生じ、実効的に反
射率を低減し変換効率を向上できる。
ーと呼ばれる表面の凹凸構造で、面方位が（１００）の
シリコン基板を用いる場合には、濃度１〜数％の水酸化
ナトリウム等のアルカリ水溶液でシリコンをエッチング
することにより形成可能であるが、これを設けることに
より、太陽電池表面で光の多重反射が生じ、実効的に反
射率を低減し変換効率を向上できる。
【００７９】実施の形態１〜５では説明を簡単にするた
めに、このテクスチャー構造のない場合について説明し
たが、勿論、このテクスチャー構造を有していても、こ
の発明は何ら問題なく適用できる。またさらに、説明の
簡略化の為に、受光面側に反射防止膜を形成しない状態
の構造について実施の形態２〜６で説明したが、実施の
形態１で述べたような方法により反射防止膜を設けた場
合においても何らの問題なく、この発明を適用できるこ
とは言うまでもない。
めに、このテクスチャー構造のない場合について説明し
たが、勿論、このテクスチャー構造を有していても、こ
の発明は何ら問題なく適用できる。またさらに、説明の
簡略化の為に、受光面側に反射防止膜を形成しない状態
の構造について実施の形態２〜６で説明したが、実施の
形態１で述べたような方法により反射防止膜を設けた場
合においても何らの問題なく、この発明を適用できるこ
とは言うまでもない。
【００８０】実施の形態７．上述した実施の形態１ない
し６は、太陽電池の電極形成においてｐｎ接合の電気的
な分離を容易に実現する製造方法について述べたもので
あるが、この実施の形態７では、太陽電池の電極形成の
際のｐｎ接合の電気的な分離方法と同様な物理現象を適
用して半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極
を形成することができる半導体装置の製造方法について
詳述する。すなわち、後述する実施の形態７以下におけ
る半導体装置の製造方法では、主としてシリコン半導体
装置に関し、特に、窒化シリコン膜あるいは酸化チタン
膜をシリコン基板表面に有する構造体において、金属ペ
ースト材料を用いた場合の電極形成方法を簡略化し生産
性を高めると共に、金属ペースト材料でなる電極とシリ
コン間の接触抵抗の低抵抗化を図り得る新規な半導体装
置の製造方法を提供する。
し６は、太陽電池の電極形成においてｐｎ接合の電気的
な分離を容易に実現する製造方法について述べたもので
あるが、この実施の形態７では、太陽電池の電極形成の
際のｐｎ接合の電気的な分離方法と同様な物理現象を適
用して半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電極
を形成することができる半導体装置の製造方法について
詳述する。すなわち、後述する実施の形態７以下におけ
る半導体装置の製造方法では、主としてシリコン半導体
装置に関し、特に、窒化シリコン膜あるいは酸化チタン
膜をシリコン基板表面に有する構造体において、金属ペ
ースト材料を用いた場合の電極形成方法を簡略化し生産
性を高めると共に、金属ペースト材料でなる電極とシリ
コン間の接触抵抗の低抵抗化を図り得る新規な半導体装
置の製造方法を提供する。
【００８１】このような半導体装置の製造方法が適用可
能な半導体装置の種類は多岐に亘るが、中でも、フォト
ダイオードや太陽電池等の受光素子にとりわけ有効であ
る。ここでは、具体例として太陽電池を取り上げ、発明
の背景について説明する。現在、地球上で用いられる電
力用太陽電池の主流はシリコン太陽電池であるが、その
量産レベルにおけるプロセスフローは、なるべく簡素化
して製造コストの低減を図ろうとするのが一般的であ
り、中でも電極形成に関しては、金属ペーストをスクリ
ーン印刷等で形成する方法が採られている。
能な半導体装置の種類は多岐に亘るが、中でも、フォト
ダイオードや太陽電池等の受光素子にとりわけ有効であ
る。ここでは、具体例として太陽電池を取り上げ、発明
の背景について説明する。現在、地球上で用いられる電
力用太陽電池の主流はシリコン太陽電池であるが、その
量産レベルにおけるプロセスフローは、なるべく簡素化
して製造コストの低減を図ろうとするのが一般的であ
り、中でも電極形成に関しては、金属ペーストをスクリ
ーン印刷等で形成する方法が採られている。
【００８２】一般的に行われている太陽電池作製フロー
で、反射防止膜を形成する前迄の工程は、図１７（ａ）
〜（ｄ）に示す作製フローに従い、その後、ｎ型拡散層
２の表面に反射防止膜が形成される。図９と図１０は上
記反射防止膜形成後の表面電極形成方法の例を示すフロ
ーチャートである。図９は例えば特公平５−７２１１４
号公報に開示された方法を、また、図１０は例えば特公
平３−４６９８５号公報に開示されている方法を示して
いる。
で、反射防止膜を形成する前迄の工程は、図１７（ａ）
〜（ｄ）に示す作製フローに従い、その後、ｎ型拡散層
２の表面に反射防止膜が形成される。図９と図１０は上
記反射防止膜形成後の表面電極形成方法の例を示すフロ
ーチャートである。図９は例えば特公平５−７２１１４
号公報に開示された方法を、また、図１０は例えば特公
平３−４６９８５号公報に開示されている方法を示して
いる。
【００８３】図９の場合は、図１７（ａ）〜（ｄ）に示
すプロセスの後、反射防止膜７ＡがプラズマＣＶＤ法に
より形成された窒化シリコン膜からなる場合の電極形成
方法である。この場合には、まず、窒化シリコン膜でな
る反射防止膜７Ａを表面電極が形成される部分のみ選択
的にエッチング除去する（図９（ａ）→（ｂ））。これ
により、絶縁物である窒化シリコン膜を除去した部分は
ｎ型拡散層２が露出しており、ここに、直接、銀ペース
ト電極５Ａを印刷し、乾燥・焼成工程を経て、表面電極
形成が完了する（図９（ｃ））。
すプロセスの後、反射防止膜７ＡがプラズマＣＶＤ法に
より形成された窒化シリコン膜からなる場合の電極形成
方法である。この場合には、まず、窒化シリコン膜でな
る反射防止膜７Ａを表面電極が形成される部分のみ選択
的にエッチング除去する（図９（ａ）→（ｂ））。これ
により、絶縁物である窒化シリコン膜を除去した部分は
ｎ型拡散層２が露出しており、ここに、直接、銀ペース
ト電極５Ａを印刷し、乾燥・焼成工程を経て、表面電極
形成が完了する（図９（ｃ））。
【００８４】図１０の場合は、図１７（ａ）〜（ｄ）に
示す示すプロセスの後、反射防止膜７ＢがＣＶＤ法等に
よって形成された酸化チタン膜からなる場合の電極形成
方法である。この場合には、図９とは異なり、酸化チタ
ン膜上に直接、表面電極となる銀ペースト電極５Ｂを印
刷し、乾燥・焼成工程を行う（図１０（ａ）→
（ｂ））。これにより、酸化チタン膜でなる反射防止膜
７Ｂは溶融し、銀ペースト電極５Ｂはｎ型拡散層２に到
達し接触するので、電気的な接触が図られる（図１０
（ｃ））。
示す示すプロセスの後、反射防止膜７ＢがＣＶＤ法等に
よって形成された酸化チタン膜からなる場合の電極形成
方法である。この場合には、図９とは異なり、酸化チタ
ン膜上に直接、表面電極となる銀ペースト電極５Ｂを印
刷し、乾燥・焼成工程を行う（図１０（ａ）→
（ｂ））。これにより、酸化チタン膜でなる反射防止膜
７Ｂは溶融し、銀ペースト電極５Ｂはｎ型拡散層２に到
達し接触するので、電気的な接触が図られる（図１０
（ｃ））。
【００８５】この様な方法は、一般に、ファイヤースル
ーと言われるものであり、古くから知られている現象で
ある。特に、この従来例にあるように、酸化チタン膜や
シリコン酸化膜では、比較的容易にファイヤースルーが
生じることも知られている。しかし、図１７（ａ）〜
（ｄ）に示すようなｐｎ接合型の太陽電池で、ｎ型の浅
い拡散層２に対して銀ペースト電極５を形成する際に
は、例えば高温で焼成しすぎると、ｐｎ接合破壊が生じ
るなどの問題がある。この点に関して、銀ペーストに周
期表第５族の元素を混入し、焼成時に第５族の元素をｎ
型拡散層２に拡散させることで、ｎ型拡散層２の破壊を
抑制する方法も提案されている。
ーと言われるものであり、古くから知られている現象で
ある。特に、この従来例にあるように、酸化チタン膜や
シリコン酸化膜では、比較的容易にファイヤースルーが
生じることも知られている。しかし、図１７（ａ）〜
（ｄ）に示すようなｐｎ接合型の太陽電池で、ｎ型の浅
い拡散層２に対して銀ペースト電極５を形成する際に
は、例えば高温で焼成しすぎると、ｐｎ接合破壊が生じ
るなどの問題がある。この点に関して、銀ペーストに周
期表第５族の元素を混入し、焼成時に第５族の元素をｎ
型拡散層２に拡散させることで、ｎ型拡散層２の破壊を
抑制する方法も提案されている。
【００８６】このような例は、例えば特公平４−６７３
４７号公報に、リン、ヒ素、アンチモンなどを混合する
ことが開示されている。また、図１０で示した特公平３
−４６９８５号公報による例では、周期表第５族の元
素、具体例としてリンが酸化チタン膜やシリコン酸化膜
からなる反射防止膜と反応し、ファイヤースルーを促進
し易くなることが示されている。
４７号公報に、リン、ヒ素、アンチモンなどを混合する
ことが開示されている。また、図１０で示した特公平３
−４６９８５号公報による例では、周期表第５族の元
素、具体例としてリンが酸化チタン膜やシリコン酸化膜
からなる反射防止膜と反応し、ファイヤースルーを促進
し易くなることが示されている。
【００８７】以上のように、シリコン太陽電池の電極形
成方法に関しては様々な工夫がなされているが、特に、
窒化シリコン膜を反射防止膜とした太陽電池では、ファ
イヤースルーを行うに至っておらず、図９に示すような
プロセスを必要としていた。あるいは、図１０に示すよ
うに銀ペースト電極にリンに代表されるような周期表第
５族の元素を混入し、ファイヤースルーを促進する方法
も提案されているが、窒化シリコン膜に対してのファイ
ヤースルーによる電極形成の可能性については開示され
ていない。
成方法に関しては様々な工夫がなされているが、特に、
窒化シリコン膜を反射防止膜とした太陽電池では、ファ
イヤースルーを行うに至っておらず、図９に示すような
プロセスを必要としていた。あるいは、図１０に示すよ
うに銀ペースト電極にリンに代表されるような周期表第
５族の元素を混入し、ファイヤースルーを促進する方法
も提案されているが、窒化シリコン膜に対してのファイ
ヤースルーによる電極形成の可能性については開示され
ていない。
【００８８】そこで、この実施の形態７では、従来困難
であった窒化シリコン膜を用いた場合でもファイヤース
ルーを可能として、半導体基板との接触抵抗を大幅に低
減し得る半導体装置の製造方法を提供する。また、酸化
チタン膜のファイヤースルーを利用して電極形成を行う
半導体装置においても、従来方法よりも太陽電池の性能
が改善され、また、接触抵抗も大幅に低減し得る半導体
装置の製造方法を提供する。
であった窒化シリコン膜を用いた場合でもファイヤース
ルーを可能として、半導体基板との接触抵抗を大幅に低
減し得る半導体装置の製造方法を提供する。また、酸化
チタン膜のファイヤースルーを利用して電極形成を行う
半導体装置においても、従来方法よりも太陽電池の性能
が改善され、また、接触抵抗も大幅に低減し得る半導体
装置の製造方法を提供する。
【００８９】この実施の形態７において、金属ペースト
材料は半導体基板上に形成した絶縁膜を溶融・貫通する
性質を有するものであるが、これを実現する為には、金
属ペースト材料中に混合するフリット状のガラスの成分
がポイントとなる。本発明者の実験によれば、例えばガ
ラスの主成分として、鉛（Ｐｂ）５−３０％、ボロン
（Ｂ）５−１０％、シリコン（Ｓｉ）５−１５％、酸素
（Ｏ）３０−６０％の組成を基本とすることで、後述す
る以下の実施の形態で示す効果を平易に奏することがで
きることが明らかにされた。なお、本実施の形態ではこ
れらの組成のガラスに加え、ジエチレングリコール・モ
ノブチルエーテル（Diethyleneglycol Monobtylether）
及びエチレングリコール・モノメチルエーテル（Ethyle
neglycol Monobtylether）等を適量混合し、スクリーン
印刷可能な所定の粘度に調整して用いた。また、従来の
技術で紹介したような周期表第５族の元素を混入させた
金属ペースト材料を用いる必要性がないことも併せて確
認した。以下の半導体装置に係る具体的な実施の形態で
使用する金属ペースト材料は特に断わりがない限り、こ
のような金属ペースト材料を用いている。
材料は半導体基板上に形成した絶縁膜を溶融・貫通する
性質を有するものであるが、これを実現する為には、金
属ペースト材料中に混合するフリット状のガラスの成分
がポイントとなる。本発明者の実験によれば、例えばガ
ラスの主成分として、鉛（Ｐｂ）５−３０％、ボロン
（Ｂ）５−１０％、シリコン（Ｓｉ）５−１５％、酸素
（Ｏ）３０−６０％の組成を基本とすることで、後述す
る以下の実施の形態で示す効果を平易に奏することがで
きることが明らかにされた。なお、本実施の形態ではこ
れらの組成のガラスに加え、ジエチレングリコール・モ
ノブチルエーテル（Diethyleneglycol Monobtylether）
及びエチレングリコール・モノメチルエーテル（Ethyle
neglycol Monobtylether）等を適量混合し、スクリーン
印刷可能な所定の粘度に調整して用いた。また、従来の
技術で紹介したような周期表第５族の元素を混入させた
金属ペースト材料を用いる必要性がないことも併せて確
認した。以下の半導体装置に係る具体的な実施の形態で
使用する金属ペースト材料は特に断わりがない限り、こ
のような金属ペースト材料を用いている。
【００９０】図１１はこの実施の形態７及び後述する実
施の形態９に係る半導体装置の製造方法に関するフロー
チャートである。以下、このフローチャートに基づいて
具体的な実施の形態について説明する。なお、本プロセ
スフローは１つの半導体装置に限定されるものではない
が、以下、具体例として太陽電池を取り上げて説明す
る。
施の形態９に係る半導体装置の製造方法に関するフロー
チャートである。以下、このフローチャートに基づいて
具体的な実施の形態について説明する。なお、本プロセ
スフローは１つの半導体装置に限定されるものではない
が、以下、具体例として太陽電池を取り上げて説明す
る。
【００９１】この実施の形態７では、図１１に示すフロ
ーチャートで、ステップＳ１１−ステップＳ１２−（ス
テップＳ１３）−ステップＳ１４−ステップＳ１５ａ−
（ステップＳ１６）−ステップＳ１７−（ステップＳ１
８）−ステップＳ１９−ステップＳ２０のフローで作製
される太陽電池について、図１２に示す特徴的な断面構
造を参照して説明を行う。なお、図１１において、括弧
付の工程、例えば（ステップＳ３）等は、太陽電池の製
造工程で本質的に必要とされるものではなく、本工程の
付加によりさらに特性改善が図れるものあるいは工程を
簡略化する上で省略しても良いものであることを示して
いる。
ーチャートで、ステップＳ１１−ステップＳ１２−（ス
テップＳ１３）−ステップＳ１４−ステップＳ１５ａ−
（ステップＳ１６）−ステップＳ１７−（ステップＳ１
８）−ステップＳ１９−ステップＳ２０のフローで作製
される太陽電池について、図１２に示す特徴的な断面構
造を参照して説明を行う。なお、図１１において、括弧
付の工程、例えば（ステップＳ３）等は、太陽電池の製
造工程で本質的に必要とされるものではなく、本工程の
付加によりさらに特性改善が図れるものあるいは工程を
簡略化する上で省略しても良いものであることを示して
いる。
【００９２】まず、図１１のステップＳ１１は、半導体
基板として例えば引き上げ法により製造される単結晶あ
るいは鋳造法により製造される多結晶シリコン基板を洗
浄する工程であるが、太陽電池の場合、インゴットから
スライスされたままの基板を用いることが多い。この場
合、スライスに用いたワイヤーソー等の傷による基板表
面ダメージおよびウエハスライス工程の汚染を取り除く
ため、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム水溶液等のア
ルカリ水溶液あるいは弗酸と硝酸の混合液などを用い
て、およそ１０から２０μｍ程度、基板表面をエッチン
グする。さらには、基板表面に付着した鉄などの重金属
類の除去のために、塩酸と過酸化水素の混含液で洗浄す
る工程を付加しても良い。図１２（ａ）では、この工程
により得られたシリコン基板を符号２００で示した。
基板として例えば引き上げ法により製造される単結晶あ
るいは鋳造法により製造される多結晶シリコン基板を洗
浄する工程であるが、太陽電池の場合、インゴットから
スライスされたままの基板を用いることが多い。この場
合、スライスに用いたワイヤーソー等の傷による基板表
面ダメージおよびウエハスライス工程の汚染を取り除く
ため、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム水溶液等のア
ルカリ水溶液あるいは弗酸と硝酸の混合液などを用い
て、およそ１０から２０μｍ程度、基板表面をエッチン
グする。さらには、基板表面に付着した鉄などの重金属
類の除去のために、塩酸と過酸化水素の混含液で洗浄す
る工程を付加しても良い。図１２（ａ）では、この工程
により得られたシリコン基板を符号２００で示した。
【００９３】引き続き、ステップＳ１２で、使用する基
板が例えばｐ型シリコン基板２００であれば、ｐｎ接合
を形成する為にｎ型拡散層２０１を形成する。このｎ型
拡散層の形成方法は、図１７（ｂ）で説明したようなオ
キシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）によるリン拡散を用いる。
その他の方法としては、例えばリンあるいはヒ素のイオ
ン注入やシラン系ガス、例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ジクロルシラン（Ｓｉ
Ｃｌ2Ｈ2）、トリクロルシラン（ＳｉＣｌ3Ｈ）、テト
ラクロルシラン（ＳｉＣｌ4）と不純物原料としてのホ
スフィン（ＰＨ3）ガスを混合させたものを、熱あるい
はプラズマ等の外的エネルギーにより分解して形成した
ｎ型シリコン層を用いても同様の効果を得ることができ
る。さらには、ｐｎ接合をヘテロ接合として太陽電池の
表面再結合抑制、窓効果などによる特性改善を図るた
め、例えばモノシランとメタンあるいはエタンなのど混
合ガスより形成されるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を
用いてもよい。
板が例えばｐ型シリコン基板２００であれば、ｐｎ接合
を形成する為にｎ型拡散層２０１を形成する。このｎ型
拡散層の形成方法は、図１７（ｂ）で説明したようなオ
キシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）によるリン拡散を用いる。
その他の方法としては、例えばリンあるいはヒ素のイオ
ン注入やシラン系ガス、例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ジクロルシラン（Ｓｉ
Ｃｌ2Ｈ2）、トリクロルシラン（ＳｉＣｌ3Ｈ）、テト
ラクロルシラン（ＳｉＣｌ4）と不純物原料としてのホ
スフィン（ＰＨ3）ガスを混合させたものを、熱あるい
はプラズマ等の外的エネルギーにより分解して形成した
ｎ型シリコン層を用いても同様の効果を得ることができ
る。さらには、ｐｎ接合をヘテロ接合として太陽電池の
表面再結合抑制、窓効果などによる特性改善を図るた
め、例えばモノシランとメタンあるいはエタンなのど混
合ガスより形成されるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を
用いてもよい。
【００９４】すなわち、シリコン基板に形成される接合
が、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成する
ようにすることで、簡便な方法でｐｎ接合を形成するこ
とができ、また、第４族の元素からなる半導体層が、直
接シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注入によ
り形成された半導体層あるいはシリコン基板表面に原料
ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応により堆積・
形成される単元素もしくは複数の元素からなる半導体薄
膜層を用いることにより、この半導体層の不純物濃度、
厚さ等を高い精度で制御できる。また、このような方法
で形成される薄膜は、形成条件、例えば成膜温度などを
変えることにより、非晶質、微結晶、多結晶あるいは単
結晶とすることが可能であり、不純物のドーピング量も
コントロールできる。また、その厚さも数百オングスト
ロームから数μｍの範囲で、目的に合わせて任意に選択
すれば良い。以上のように形成されるｎ型拡散層を、図
１２（ａ）中で符号２０１で示した。
が、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成する
ようにすることで、簡便な方法でｐｎ接合を形成するこ
とができ、また、第４族の元素からなる半導体層が、直
接シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注入によ
り形成された半導体層あるいはシリコン基板表面に原料
ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応により堆積・
形成される単元素もしくは複数の元素からなる半導体薄
膜層を用いることにより、この半導体層の不純物濃度、
厚さ等を高い精度で制御できる。また、このような方法
で形成される薄膜は、形成条件、例えば成膜温度などを
変えることにより、非晶質、微結晶、多結晶あるいは単
結晶とすることが可能であり、不純物のドーピング量も
コントロールできる。また、その厚さも数百オングスト
ロームから数μｍの範囲で、目的に合わせて任意に選択
すれば良い。以上のように形成されるｎ型拡散層を、図
１２（ａ）中で符号２０１で示した。
【００９５】次に、ステップＳ１３の基板表裏面のｐｎ
接合分離は、図１７（ｃ）に示すようなフローで行うこ
とが可能である。また、上記ステップＳ１２で述べたよ
うな、イオン注入やＣＶＤ法によるｎ型層形成プロセス
を選択する場合には、基本的に片面にのみｎ型層が形成
されているので、図１７（ｃ）に示すようなフローは必
ずしも必要としない。またさらには、リンが含まれる液
体塗布材料、例えばＰＳＧ（Phospho‐Slicate‐Glas
s）などを基板の１面のみにスピンコートして、適当な
条件でアニールする拡散方法を用いるような場合にも、
図１７（ｃ）に示すようなフローは必ずしも必要としな
い。勿論、基板裏面までｎ型層が形成されている恐れの
ある場合には、本工程を採用することで、完全性を高め
ることができる。
接合分離は、図１７（ｃ）に示すようなフローで行うこ
とが可能である。また、上記ステップＳ１２で述べたよ
うな、イオン注入やＣＶＤ法によるｎ型層形成プロセス
を選択する場合には、基本的に片面にのみｎ型層が形成
されているので、図１７（ｃ）に示すようなフローは必
ずしも必要としない。またさらには、リンが含まれる液
体塗布材料、例えばＰＳＧ（Phospho‐Slicate‐Glas
s）などを基板の１面のみにスピンコートして、適当な
条件でアニールする拡散方法を用いるような場合にも、
図１７（ｃ）に示すようなフローは必ずしも必要としな
い。勿論、基板裏面までｎ型層が形成されている恐れの
ある場合には、本工程を採用することで、完全性を高め
ることができる。
【００９６】ステップＳ１４は、上記のようにしてｎ型
拡散層２０１を形成した基板を、例えば熱酸化法により
熱酸化（酸素中、８００℃から１０００℃で数分間処
理）することで、基板表面（特にｎ型拡散層表面）に適
当な厚み、例えば１００から２００オングストローム程
度のシリコン酸化膜を形成する工程である。この工程に
より、ｎ型拡散層表面のみならず、対向面のｐ型シリコ
ン基板２００表面にも酸化膜が形成されるが、この酸化
膜の形成により、ｎ型拡散層表面および対向面のｐ型シ
リコン基板表面の欠陥密度（表面準位密度）が低減し表
面再結含が抑制されることにより、太陽電池特性が改善
される。この方法は、表面パッシベーション技術の一つ
として広く知られているものである。また、シリコン酸
化膜は、ＳｉＨ4と０2 の混合ガスを原料としたプラズ
マＣＶＤ法または熱ＣＶＤ法により形成しても良い。図
１２（ａ）では、上記の方法で得られるシリコン酸化膜
２０２が特にｎ型拡散層２０１の表面に形成された場合
の構造を示した。
拡散層２０１を形成した基板を、例えば熱酸化法により
熱酸化（酸素中、８００℃から１０００℃で数分間処
理）することで、基板表面（特にｎ型拡散層表面）に適
当な厚み、例えば１００から２００オングストローム程
度のシリコン酸化膜を形成する工程である。この工程に
より、ｎ型拡散層表面のみならず、対向面のｐ型シリコ
ン基板２００表面にも酸化膜が形成されるが、この酸化
膜の形成により、ｎ型拡散層表面および対向面のｐ型シ
リコン基板表面の欠陥密度（表面準位密度）が低減し表
面再結含が抑制されることにより、太陽電池特性が改善
される。この方法は、表面パッシベーション技術の一つ
として広く知られているものである。また、シリコン酸
化膜は、ＳｉＨ4と０2 の混合ガスを原料としたプラズ
マＣＶＤ法または熱ＣＶＤ法により形成しても良い。図
１２（ａ）では、上記の方法で得られるシリコン酸化膜
２０２が特にｎ型拡散層２０１の表面に形成された場合
の構造を示した。
【００９７】ステップＳ１５ａは、窒化シリコン膜２０
３（図１２（ａ）参照）を形成する工程である。前記の
ステップＳ１４を実施した場合、シリコン酸化膜２０２
上に形成される構造となるが、先述したように、太陽電
池の構成上、シリコン酸化膜２０２は本質的には必要で
はないので、直接ｎ型拡散層２０１上に形成しても良
い。この窒化シリコン膜２０３は反射防止膜として機能
するため、太陽電池の入射光に対する表面反射率を低減
させることができ、このため、大幅に発生電流を増加さ
せることが可能になる。窒化シリコン膜２０３の厚さ
は、その屈折率にもよるが、例えば１．９から２．０程
度の屈折率の場合に７００から８００オングストローム
程度が適当である。
３（図１２（ａ）参照）を形成する工程である。前記の
ステップＳ１４を実施した場合、シリコン酸化膜２０２
上に形成される構造となるが、先述したように、太陽電
池の構成上、シリコン酸化膜２０２は本質的には必要で
はないので、直接ｎ型拡散層２０１上に形成しても良
い。この窒化シリコン膜２０３は反射防止膜として機能
するため、太陽電池の入射光に対する表面反射率を低減
させることができ、このため、大幅に発生電流を増加さ
せることが可能になる。窒化シリコン膜２０３の厚さ
は、その屈折率にもよるが、例えば１．９から２．０程
度の屈折率の場合に７００から８００オングストローム
程度が適当である。
【００９８】この窒化シリコン膜２０３の形成方法は、
減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成され
る。熱ＣＶＤ法の場合、ジクロルシラン（ＳｉＣｌ
2Ｈ2）とアンモニア（ＮＨ3）を原料とすることが多
く、例えばガス流量比としてＮＨ3／ＳｉＣｌ2Ｈ2＝１
０から２０、反応室内の圧力０．２から０．５Ｔｏｒ
ｒ、温度７６０℃の条件で成膜を行う。この方法では、
高温熱分解の為、窒化シリコン膜２０３中には殆ど水素
は含まれず、ＳｉとＮの組成比は、ほぼ化学量論的組成
であるＳｉ3Ｎ4となり、屈折率もほぼ１．９６から１．
９８の範囲になる。従って、このような膜の場合、後工
程で熱処理が加えられても膜質（膜厚、屈折率）が変化
しない極めて緻密な膜質であるという特徴を有する。
減圧熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法を用いて形成され
る。熱ＣＶＤ法の場合、ジクロルシラン（ＳｉＣｌ
2Ｈ2）とアンモニア（ＮＨ3）を原料とすることが多
く、例えばガス流量比としてＮＨ3／ＳｉＣｌ2Ｈ2＝１
０から２０、反応室内の圧力０．２から０．５Ｔｏｒ
ｒ、温度７６０℃の条件で成膜を行う。この方法では、
高温熱分解の為、窒化シリコン膜２０３中には殆ど水素
は含まれず、ＳｉとＮの組成比は、ほぼ化学量論的組成
であるＳｉ3Ｎ4となり、屈折率もほぼ１．９６から１．
９８の範囲になる。従って、このような膜の場合、後工
程で熱処理が加えられても膜質（膜厚、屈折率）が変化
しない極めて緻密な膜質であるという特徴を有する。
【００９９】また、プラズマＣＶＤ法で形成する場合の
原料ガスとしては、ＳｉＨ4とＮＨ3の混合ガスを用いる
のが一般的である。成膜条件としては、例えばガス流量
比ＮＨ3／ＳｉＨ4＝０．５から１．５、反応室内の圧力
１から２Ｔｏｒｒ、温度３００から５５０℃で、プラズ
マ放電に必要な高周波電源の周波数としては数百ｋＨｚ
以上が適当である。このプラズマＣＶＤ法の場合、熱Ｃ
ＶＤ法に比べて低温成膜のため、窒化シリコン膜２０３
中には水素が含まれること、また、ガス分解がプラズマ
によるためＳｉとＮの組成比も大きく変化させることが
できる等の特徴を有する。具体的に、ガス流量比、圧
力、温度等の条件を変化させることで、Ｓｉ、Ｎ、水素
の組成比が変化し、屈折率で、およそ１．８から２．５
の範囲の屈折率の窒化シリコン膜を形成できる。このよ
うな膜質の場合、後工程で熱処理が加えられた場合、例
えば電極焼成工程等で、水素が離脱するなどの現象によ
り、屈折率、膜厚が成膜直後の値から変化する場合があ
る。この場合には、あらかじめ後工程での熱処理による
膜質変化を考慮して、成膜条件を決定するように対応す
れば、太陽電池として必要な窒化シリコン膜を得ること
が可能になる。
原料ガスとしては、ＳｉＨ4とＮＨ3の混合ガスを用いる
のが一般的である。成膜条件としては、例えばガス流量
比ＮＨ3／ＳｉＨ4＝０．５から１．５、反応室内の圧力
１から２Ｔｏｒｒ、温度３００から５５０℃で、プラズ
マ放電に必要な高周波電源の周波数としては数百ｋＨｚ
以上が適当である。このプラズマＣＶＤ法の場合、熱Ｃ
ＶＤ法に比べて低温成膜のため、窒化シリコン膜２０３
中には水素が含まれること、また、ガス分解がプラズマ
によるためＳｉとＮの組成比も大きく変化させることが
できる等の特徴を有する。具体的に、ガス流量比、圧
力、温度等の条件を変化させることで、Ｓｉ、Ｎ、水素
の組成比が変化し、屈折率で、およそ１．８から２．５
の範囲の屈折率の窒化シリコン膜を形成できる。このよ
うな膜質の場合、後工程で熱処理が加えられた場合、例
えば電極焼成工程等で、水素が離脱するなどの現象によ
り、屈折率、膜厚が成膜直後の値から変化する場合があ
る。この場合には、あらかじめ後工程での熱処理による
膜質変化を考慮して、成膜条件を決定するように対応す
れば、太陽電池として必要な窒化シリコン膜を得ること
が可能になる。
【０１００】ステップＳ１６についての詳細は後述する
ので、次工程以降の説明を先に行う。ステップＳ１７は
ウエハ裏面に電極材料をスクリーン印刷法で所定のパタ
ーンのこの発明による金属ペースト材料として銀アルミ
もしくはアルミペーストでなる電極２０４（図１２
（ａ）参照）を印刷し乾燥する工程であり、ステップＳ
１８は、このペーストを焼成する工程である。具体的に
は、乾燥空気中で、例えば７００から８００℃の温度で
数十秒から数分間焼成することで、ｐ型基板とのオーミ
ック接触を得るものであり、アルミがシリコン基板中に
拡散した拡散層２０５（図１２（ｂ）参照）が形成され
る。
ので、次工程以降の説明を先に行う。ステップＳ１７は
ウエハ裏面に電極材料をスクリーン印刷法で所定のパタ
ーンのこの発明による金属ペースト材料として銀アルミ
もしくはアルミペーストでなる電極２０４（図１２
（ａ）参照）を印刷し乾燥する工程であり、ステップＳ
１８は、このペーストを焼成する工程である。具体的に
は、乾燥空気中で、例えば７００から８００℃の温度で
数十秒から数分間焼成することで、ｐ型基板とのオーミ
ック接触を得るものであり、アルミがシリコン基板中に
拡散した拡散層２０５（図１２（ｂ）参照）が形成され
る。
【０１０１】ステップＳ１９は、この発明による銀ペー
スト電極２０６をｎ型拡散層２０１側に形成した窒化シ
リコン膜２０３上に直接印刷し乾燥するものである。こ
の後のステップＳ２０では、銀ペースト２０６の焼成を
行う工程であるが、前記のこの発明によるガラス成分を
含む銀ペースト、銀アルミもしくはアルミペーストを用
いる限り、ステップＳ１８は不要であり、ステップＳ１
７およびＳ１９で印刷・乾燥した各電極材料は一括して
ステップＳ２０により焼成を行うことができる。この発
明ではこのステップＳ２０迄で、従来なし得なかった、
窒化シリコン膜２０３に対するファイヤースルーが容易
に実現され、図１２（ｂ）に示すように、ファイヤース
ルー後の銀ペースト電極２０６は、窒化シリコン膜２０
３とシリコン酸化膜２０２を溶融・貫通しｎ型拡散層２
０１と電気的な接触を取ることが可能になる。
スト電極２０６をｎ型拡散層２０１側に形成した窒化シ
リコン膜２０３上に直接印刷し乾燥するものである。こ
の後のステップＳ２０では、銀ペースト２０６の焼成を
行う工程であるが、前記のこの発明によるガラス成分を
含む銀ペースト、銀アルミもしくはアルミペーストを用
いる限り、ステップＳ１８は不要であり、ステップＳ１
７およびＳ１９で印刷・乾燥した各電極材料は一括して
ステップＳ２０により焼成を行うことができる。この発
明ではこのステップＳ２０迄で、従来なし得なかった、
窒化シリコン膜２０３に対するファイヤースルーが容易
に実現され、図１２（ｂ）に示すように、ファイヤース
ルー後の銀ペースト電極２０６は、窒化シリコン膜２０
３とシリコン酸化膜２０２を溶融・貫通しｎ型拡散層２
０１と電気的な接触を取ることが可能になる。
【０１０２】この点に関し、以下、実験事実に基づき詳
細な説明を行う。先述したように、通常、プラズマＣＶ
Ｄ法による窒化シリコン膜よりも熱ＣＶＤ法による窒化
シリコン膜は緻密であり、一層ファイヤースルーを実現
するのは困難であることが容易に予測されるが、この発
明によれば、成膜方法によらず容易に受光面電極側のオ
ーミック接触を得ることができる。図１３は、図１２に
示す構造で実際に太陽電池を作製し、その特性、特にフ
ァイヤースルーで充分な低抵抗のオーミック接触が得ら
れているかの目安になる、フィルファクター（ＦＦ）と
の関係を実験的に調べた結果である。
細な説明を行う。先述したように、通常、プラズマＣＶ
Ｄ法による窒化シリコン膜よりも熱ＣＶＤ法による窒化
シリコン膜は緻密であり、一層ファイヤースルーを実現
するのは困難であることが容易に予測されるが、この発
明によれば、成膜方法によらず容易に受光面電極側のオ
ーミック接触を得ることができる。図１３は、図１２に
示す構造で実際に太陽電池を作製し、その特性、特にフ
ァイヤースルーで充分な低抵抗のオーミック接触が得ら
れているかの目安になる、フィルファクター（ＦＦ）と
の関係を実験的に調べた結果である。
【０１０３】この実験は、半導体基板としては、鋳造法
による多結晶シリコン、ｎ型拡散層２０１はオキシ塩化
リン（ＰＯＣｌ3）によるリン拡散法、シリコン酸化膜
２０２は熱酸化法を用い、窒化シリコン膜２０３の成膜
方法に関しては、プラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法の
両方を検討したものである。電極の焼成は、図１２
（ａ）中の電極２０４と２０６を同時に焼成しており、
乾燥空気中で実施した。また、焼成時間は焼成温度（ピ
ーク値）６７５、７００℃では４５秒、７２０℃〜７５
０℃では２２秒、７７５℃〜８００℃では１０秒とし
た。なお、太陽電池サイズは全て１０ｃｍ×１０ｃｍで
ある。図１３中に示すように、ほぼ全ての焼成条件で、
１０ｃｍ×１０ｃｍの実用的サイズの太陽電池におい
て、０．７６以上のフィルファクターが得られており、
この発明の有効性を確認することができた。
による多結晶シリコン、ｎ型拡散層２０１はオキシ塩化
リン（ＰＯＣｌ3）によるリン拡散法、シリコン酸化膜
２０２は熱酸化法を用い、窒化シリコン膜２０３の成膜
方法に関しては、プラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法の
両方を検討したものである。電極の焼成は、図１２
（ａ）中の電極２０４と２０６を同時に焼成しており、
乾燥空気中で実施した。また、焼成時間は焼成温度（ピ
ーク値）６７５、７００℃では４５秒、７２０℃〜７５
０℃では２２秒、７７５℃〜８００℃では１０秒とし
た。なお、太陽電池サイズは全て１０ｃｍ×１０ｃｍで
ある。図１３中に示すように、ほぼ全ての焼成条件で、
１０ｃｍ×１０ｃｍの実用的サイズの太陽電池におい
て、０．７６以上のフィルファクターが得られており、
この発明の有効性を確認することができた。
【０１０４】図１２中に示すプラズマＣＶＤ法による窒
化シリコン膜２０３の屈折率は、２．１で膜厚７５０オ
ングストロームの場合であるが、他の屈折率として１．
９、２．０、２．２、２．３、２．４の膜に対しても同
様の結果が得られることを確認した。なお、上記の説明
中、ステップＳ１６に関する説明を省略したが、この工
程は以下の状況を想定したものである。例えば減圧ＣＶ
Ｄ法で窒化シリコン膜２０３を形成する場合、基板はそ
の周辺の一部のみを固定する方法が取られることが多
く、この場合、窒化シリコン膜２０３は、図１２のよう
に片面のみならず、その対向面にも形成されてしまう。
その場合、対向面に形成された窒化シリコン膜は、裏面
の電極２０４を形成する際の妨げになる場合がある。す
なわち、ファイヤースルーできない場合には、基板２０
０との電気的な接触の妨げとなってしまうのである。
化シリコン膜２０３の屈折率は、２．１で膜厚７５０オ
ングストロームの場合であるが、他の屈折率として１．
９、２．０、２．２、２．３、２．４の膜に対しても同
様の結果が得られることを確認した。なお、上記の説明
中、ステップＳ１６に関する説明を省略したが、この工
程は以下の状況を想定したものである。例えば減圧ＣＶ
Ｄ法で窒化シリコン膜２０３を形成する場合、基板はそ
の周辺の一部のみを固定する方法が取られることが多
く、この場合、窒化シリコン膜２０３は、図１２のよう
に片面のみならず、その対向面にも形成されてしまう。
その場合、対向面に形成された窒化シリコン膜は、裏面
の電極２０４を形成する際の妨げになる場合がある。す
なわち、ファイヤースルーできない場合には、基板２０
０との電気的な接触の妨げとなってしまうのである。
【０１０５】従って、このような状況を回避するため、
例えば部分的に対向面に形成された窒化シリコン膜の一
部あるいは全体を除去した上で電極形成を行うことで、
基板２００との電気的接触を可能にするものがステップ
Ｓ１６での工程である。しかし、この発明による銀アル
ミあるいはアルミペーストを用いる場合には、前記の焼
成条件で窒化シリコン膜２０３をファイヤースルーでき
ることが確認されており、必ずしも本工程を必要とする
ものではない。なお、プラズマＣＶＤ法で形成される窒
化シリコン膜が裏面側に存在しても、全く同様にファイ
ヤースルーできることも併せて確認している。即ち、こ
の発明では、むしろ、積極的にあるいは不可抗力で基板
の両面に窒化シリコン膜が形成された場合でも、一切の
パターニング工程を必要とせずに太陽電池が製造できる
ことになる。
例えば部分的に対向面に形成された窒化シリコン膜の一
部あるいは全体を除去した上で電極形成を行うことで、
基板２００との電気的接触を可能にするものがステップ
Ｓ１６での工程である。しかし、この発明による銀アル
ミあるいはアルミペーストを用いる場合には、前記の焼
成条件で窒化シリコン膜２０３をファイヤースルーでき
ることが確認されており、必ずしも本工程を必要とする
ものではない。なお、プラズマＣＶＤ法で形成される窒
化シリコン膜が裏面側に存在しても、全く同様にファイ
ヤースルーできることも併せて確認している。即ち、こ
の発明では、むしろ、積極的にあるいは不可抗力で基板
の両面に窒化シリコン膜が形成された場合でも、一切の
パターニング工程を必要とせずに太陽電池が製造できる
ことになる。
【０１０６】実施の形態８．この実施の形態８では、図
１１に示す工程のうち、実施の形態７以降のステップＳ
２１及びＳ２２による発明についての説明を行う。特
に、ステップＳ２２がこの発明に係る特徴的な工程であ
り、ステップＳ２０を経た太陽電池を、弗酸（ＨＦ）水
溶液中に浸漬するものである。なお、浸漬後は純水で充
分に洗浄したのち乾燥する。
１１に示す工程のうち、実施の形態７以降のステップＳ
２１及びＳ２２による発明についての説明を行う。特
に、ステップＳ２２がこの発明に係る特徴的な工程であ
り、ステップＳ２０を経た太陽電池を、弗酸（ＨＦ）水
溶液中に浸漬するものである。なお、浸漬後は純水で充
分に洗浄したのち乾燥する。
【０１０７】図１４に実際の実験結果を示す。なお、こ
こで示したものは、窒化シリコン膜２０３を減圧熱ＣＶ
Ｄ法で形成した場合の太陽電池についての結果である。
焼成条件は、実施の形態７よりも焼成条件を長目に実施
した場合、例えば７２０℃で５分間の焼成を行った場合
のものである。焼成直後のフィルファクター値を図１４
中白丸で示したが、０．６５程度と非常に低い値を示し
た。一方、この状態の太陽電池を図１４中に示す各種の
条件で弗酸水溶液中に浸漬した結果、著しい改善効果の
あることを見い出した（図１４中黒丸）。
こで示したものは、窒化シリコン膜２０３を減圧熱ＣＶ
Ｄ法で形成した場合の太陽電池についての結果である。
焼成条件は、実施の形態７よりも焼成条件を長目に実施
した場合、例えば７２０℃で５分間の焼成を行った場合
のものである。焼成直後のフィルファクター値を図１４
中白丸で示したが、０．６５程度と非常に低い値を示し
た。一方、この状態の太陽電池を図１４中に示す各種の
条件で弗酸水溶液中に浸漬した結果、著しい改善効果の
あることを見い出した（図１４中黒丸）。
【０１０８】この現象を理解するために、別の実験を行
った結果、弗酸水溶液浸漬処理前後の電極２０６（図１
２（ｂ）参照）自体の比抵抗は３×１０-3Ωｃｍと全く
変化がないのに対して、接触抵抗率は、処理前で２．６
８×１０-1Ωｃｍ2であったものが、処理後２．６０×
１０-3Ωｃｍ2と２桁も低減していることが明らかにな
った。すなわち、フィルファクターの改善は窒化シリコ
ン膜２０３をファイヤースルーした場合、焼成条件によ
っては、電極２０６（図１２（ｂ）参照）とｎ型拡散層
２０１の界面に接触抵抗を増加させるガラス成分が偏析
する場合があり、これが弗酸浸漬処理により取り除か
れ、特性が改善されるものと推測される。
った結果、弗酸水溶液浸漬処理前後の電極２０６（図１
２（ｂ）参照）自体の比抵抗は３×１０-3Ωｃｍと全く
変化がないのに対して、接触抵抗率は、処理前で２．６
８×１０-1Ωｃｍ2であったものが、処理後２．６０×
１０-3Ωｃｍ2と２桁も低減していることが明らかにな
った。すなわち、フィルファクターの改善は窒化シリコ
ン膜２０３をファイヤースルーした場合、焼成条件によ
っては、電極２０６（図１２（ｂ）参照）とｎ型拡散層
２０１の界面に接触抵抗を増加させるガラス成分が偏析
する場合があり、これが弗酸浸漬処理により取り除か
れ、特性が改善されるものと推測される。
【０１０９】すなわち、本方法は、窒化シリコン膜２０
３をファイヤースルーして電極形成を行う場合におい
て、極めて広範な電極焼成条件での太陽電池製造を可能
とすると共に、歩留り改善にも大きく寄与する画期的な
ものであると言える。また、本工程では、弗酸水溶液に
完成した太陽電池を浸漬するため、例えば反射防止膜で
ある窒化シリコン膜がエッチングされてしまうことが懸
念されるが、少なくとも図１４に示す条件の範囲では熱
ＣＶＤおよびプラズマＣＶＤ法により形成した窒化シリ
コン膜がエッチングされ、太陽電池の反射率が不適切な
方向に変化することは全く認められなかった。
３をファイヤースルーして電極形成を行う場合におい
て、極めて広範な電極焼成条件での太陽電池製造を可能
とすると共に、歩留り改善にも大きく寄与する画期的な
ものであると言える。また、本工程では、弗酸水溶液に
完成した太陽電池を浸漬するため、例えば反射防止膜で
ある窒化シリコン膜がエッチングされてしまうことが懸
念されるが、少なくとも図１４に示す条件の範囲では熱
ＣＶＤおよびプラズマＣＶＤ法により形成した窒化シリ
コン膜がエッチングされ、太陽電池の反射率が不適切な
方向に変化することは全く認められなかった。
【０１１０】また、この工程で大きく電極の付着力が低
下することもなく、通常の方法で太陽電池モジュールを
作製するに関して何らの問題も生じないことも確認して
いる。なお、ステップＳ２１での水素アニールは、本実
施の形態８では窒化シリコン膜２０３もしくはシリコン
酸化膜２０２とｎ型拡散層２０１の界面準位密度低減に
寄与する効果を奏する。具体的な条件としては、例えば
水素ガス：窒素ガス＝１：９の混合ガスで３０分間、４
００から４５０℃のアニールを行うことで実現される。
実験の結果、例えば開放電圧がアニール前に５８７ｍＶ
であったものが処理後５９６ｍＶになる効果を確認し
た。
下することもなく、通常の方法で太陽電池モジュールを
作製するに関して何らの問題も生じないことも確認して
いる。なお、ステップＳ２１での水素アニールは、本実
施の形態８では窒化シリコン膜２０３もしくはシリコン
酸化膜２０２とｎ型拡散層２０１の界面準位密度低減に
寄与する効果を奏する。具体的な条件としては、例えば
水素ガス：窒素ガス＝１：９の混合ガスで３０分間、４
００から４５０℃のアニールを行うことで実現される。
実験の結果、例えば開放電圧がアニール前に５８７ｍＶ
であったものが処理後５９６ｍＶになる効果を確認し
た。
【０１１１】なお、このステップＳ２１と前記のステッ
プＳ２２の順番を入れ替えても、最終的な太陽電池特性
には影響を与えないことも確認している。また、上記の
説明では、弗酸を用いた場合について説明したが、ガラ
ス成分を溶解する性質のエッチング液であれば、これに
限ったものではなく、例えば弗化アンモニウム水溶液を
用いても同様の効果を奏することを確認している。
プＳ２２の順番を入れ替えても、最終的な太陽電池特性
には影響を与えないことも確認している。また、上記の
説明では、弗酸を用いた場合について説明したが、ガラ
ス成分を溶解する性質のエッチング液であれば、これに
限ったものではなく、例えば弗化アンモニウム水溶液を
用いても同様の効果を奏することを確認している。
【０１１２】実施の形態９．この実施の形態９では、図
１１に示すフローチヤートで、ステップＳ１１−ステッ
プＳ１２−ステップＳ１３−ステップＳ１４−ステップ
Ｓ１５ｂ−（ステップＳ１６）−ステップＳ１７−（ス
テップＳ１８）−ステップＳ１９−ステップＳ２０のフ
ローで作製される太陽電池について説明を行う。また、
図１２は、本実施の形態のプロセスにより製造される太
陽電池の特徴的な断面構造を図示したものである。ステ
ップＳ１５ｂ以外は、実施の形態７で説明したものと全
く同じであり説明を省略するが、本実施の形態９では、
ステップＳ１３を必ず行うことを特徴としている。
１１に示すフローチヤートで、ステップＳ１１−ステッ
プＳ１２−ステップＳ１３−ステップＳ１４−ステップ
Ｓ１５ｂ−（ステップＳ１６）−ステップＳ１７−（ス
テップＳ１８）−ステップＳ１９−ステップＳ２０のフ
ローで作製される太陽電池について説明を行う。また、
図１２は、本実施の形態のプロセスにより製造される太
陽電池の特徴的な断面構造を図示したものである。ステ
ップＳ１５ｂ以外は、実施の形態７で説明したものと全
く同じであり説明を省略するが、本実施の形態９では、
ステップＳ１３を必ず行うことを特徴としている。
【０１１３】ステップＳ１５ｂは、図１５で示す酸化チ
タン膜２０７を形成する工程である。酸化チタン膜２０
７の形成方法としては、ＴＰＴ（テトラ−ｉ−プロピル
チタネート）に代表される有機チタネート（チタンを含
む有機液体材料）を、基板上に塗布・焼成することによ
り形成することができる。スピンコートで塗布する場合
には、ＴＰＴの液量、回転数・時間により厚さをコント
ロールする。焼成後、体積減少により膜厚は減少する
が、焼成後の厚さとしては７００から８００オングスト
ローム程度のなるように調整する。焼成温度・時間は例
えば３００から４００℃で数分から３０分とする。その
他の成膜方法としては、ＴＰＴ蒸気と水蒸気を混合した
状態で、２５０から３００℃で熱分解を行う（熱ＣＶＤ
法）ことでも酸化チタン膜２０７を形成することができ
る。以上の方法で、屈折率としては、２．０から２．３
程度のものが得られる。
タン膜２０７を形成する工程である。酸化チタン膜２０
７の形成方法としては、ＴＰＴ（テトラ−ｉ−プロピル
チタネート）に代表される有機チタネート（チタンを含
む有機液体材料）を、基板上に塗布・焼成することによ
り形成することができる。スピンコートで塗布する場合
には、ＴＰＴの液量、回転数・時間により厚さをコント
ロールする。焼成後、体積減少により膜厚は減少する
が、焼成後の厚さとしては７００から８００オングスト
ローム程度のなるように調整する。焼成温度・時間は例
えば３００から４００℃で数分から３０分とする。その
他の成膜方法としては、ＴＰＴ蒸気と水蒸気を混合した
状態で、２５０から３００℃で熱分解を行う（熱ＣＶＤ
法）ことでも酸化チタン膜２０７を形成することができ
る。以上の方法で、屈折率としては、２．０から２．３
程度のものが得られる。
【０１１４】なお、ここで、ステップＳ１３によりシリ
コン酸化膜２０２を設ける理由は、既に説明したよう
に、ウエハ表面の欠陥密度を低減させることを目的とし
ているが、とりわけ酸化チタン膜２０７を反射防止膜と
して用いる太陽電池では、シリコン酸化膜／酸化チタン
膜の２重構造にすることが効果的である。その理由は、
上記のような方法で酸化チタン膜２０７を直接半導体上
に形成した場合、酸化チタン膜２０７と半導体基板（こ
の場合ｎ型拡散層２０１）との界面の欠陥密度が高いた
め、太陽電池の変換効率に悪影響を及ぼすためである。
この実施の形態によれば、図１５に示すように、シリコ
ン酸化膜２０２／酸化チタン膜２０７の２重構造の絶縁
膜に対しても、容易に電極２０６（図１５（ｂ）参照）
をファイヤースルーさせることができるが、実験の結
果、その条件が非常に特徴的であることを見い出した
（図１６参照）。
コン酸化膜２０２を設ける理由は、既に説明したよう
に、ウエハ表面の欠陥密度を低減させることを目的とし
ているが、とりわけ酸化チタン膜２０７を反射防止膜と
して用いる太陽電池では、シリコン酸化膜／酸化チタン
膜の２重構造にすることが効果的である。その理由は、
上記のような方法で酸化チタン膜２０７を直接半導体上
に形成した場合、酸化チタン膜２０７と半導体基板（こ
の場合ｎ型拡散層２０１）との界面の欠陥密度が高いた
め、太陽電池の変換効率に悪影響を及ぼすためである。
この実施の形態によれば、図１５に示すように、シリコ
ン酸化膜２０２／酸化チタン膜２０７の２重構造の絶縁
膜に対しても、容易に電極２０６（図１５（ｂ）参照）
をファイヤースルーさせることができるが、実験の結
果、その条件が非常に特徴的であることを見い出した
（図１６参照）。
【０１１５】一般的には、金属ペースト材料の焼成は乾
燥空気中で行うが、この発明の構造体に対しては、図１
６に示すように、酸素濃度（酸素と窒素の混合ガス）が
重要なポイントとなっていることが分かる。例えば８０
０℃の高温で焼成する場合には、通常の乾燥空気中でも
高いフィルファクター（ＦＦ）得られるが、温度が低温
化すると乾燥空気では高いフィルファクターＦＦは得ら
れない。それに対して、酸素濃度を例えば５０％とする
ことで、高いフィルファクターＦＦが得られるようにな
るのである。その他の系統的な実験結果より、酸素濃度
を３０％以上にすることで、ほぼ７００から８００℃の
焼成範囲で高いフィルファクターＦＦが得られることを
確認した。
燥空気中で行うが、この発明の構造体に対しては、図１
６に示すように、酸素濃度（酸素と窒素の混合ガス）が
重要なポイントとなっていることが分かる。例えば８０
０℃の高温で焼成する場合には、通常の乾燥空気中でも
高いフィルファクター（ＦＦ）得られるが、温度が低温
化すると乾燥空気では高いフィルファクターＦＦは得ら
れない。それに対して、酸素濃度を例えば５０％とする
ことで、高いフィルファクターＦＦが得られるようにな
るのである。その他の系統的な実験結果より、酸素濃度
を３０％以上にすることで、ほぼ７００から８００℃の
焼成範囲で高いフィルファクターＦＦが得られることを
確認した。
【０１１６】また、詳細は図示しないが、本構造体にお
いても実施の形態８で示したステップＳ２２（図１１）
の弗酸浸漬処理がフィルファクターＦＦの改善に有効で
あることも確認した。例えばステップＳ２０までの段階
で０．６８のフィルファクターＦＦが、ＨＦ：Ｈ2０＝
１：５０の溶液に３０秒浸漬することで、０．７５まで
改善させることができた。
いても実施の形態８で示したステップＳ２２（図１１）
の弗酸浸漬処理がフィルファクターＦＦの改善に有効で
あることも確認した。例えばステップＳ２０までの段階
で０．６８のフィルファクターＦＦが、ＨＦ：Ｈ2０＝
１：５０の溶液に３０秒浸漬することで、０．７５まで
改善させることができた。
【０１１７】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る太陽電池
の製造方法によれば、太陽電池の構成上必要なｐｎ接合
の電気的な分離を、非常に簡便な方法で実現できるた
め、シリコン太陽電池に拘わる製造コスト、生産性を大
幅に改善することが可能である。特に、ｐｎ接合の電気
的な分離を従来のような化学的なエッチング処理を行う
ことなく、シリコンを溶融せしめる性質を有したガラス
を主成分とする材料をｐｎ接合上に設けて焼成するとい
う方法のみで実現できるため、太陽電池の製造工程を大
幅に短縮し、製造コストを低減できる効果がある。
の製造方法によれば、太陽電池の構成上必要なｐｎ接合
の電気的な分離を、非常に簡便な方法で実現できるた
め、シリコン太陽電池に拘わる製造コスト、生産性を大
幅に改善することが可能である。特に、ｐｎ接合の電気
的な分離を従来のような化学的なエッチング処理を行う
ことなく、シリコンを溶融せしめる性質を有したガラス
を主成分とする材料をｐｎ接合上に設けて焼成するとい
う方法のみで実現できるため、太陽電池の製造工程を大
幅に短縮し、製造コストを低減できる効果がある。
【０１１８】また、上記薄膜層は、厚さが数百オングス
トロームから数ミクロンであり、熱的な不純物拡散、イ
オン注入もしくは原料ガスの熱あるいはプラズマなどの
外的エネルギーの印加により分解して形成するようにし
たので、ｐｎ接合形成を制御性良く、かつ高い再現性で
実現できる効果がある。
トロームから数ミクロンであり、熱的な不純物拡散、イ
オン注入もしくは原料ガスの熱あるいはプラズマなどの
外的エネルギーの印加により分解して形成するようにし
たので、ｐｎ接合形成を制御性良く、かつ高い再現性で
実現できる効果がある。
【０１１９】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
ペースト状であり、これを塗布・パターニングするよう
にしたので、所定のパターンを形成し易い効果がある。
ペースト状であり、これを塗布・パターニングするよう
にしたので、所定のパターンを形成し易い効果がある。
【０１２０】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、除去することなく
その形成部分に残すようにしたため、ガラスを主成分と
した材料を除去することが不要となり、工程が簡略化さ
れると同時に汚染を低減する効果がある。
上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、除去することなく
その形成部分に残すようにしたため、ガラスを主成分と
した材料を除去することが不要となり、工程が簡略化さ
れると同時に汚染を低減する効果がある。
【０１２１】また、上記ガラスを主成分とする材料の焼
成により上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、該ガラス
を主成分とする材料を除去する工程をさらに含むことに
より、ガラスを主成分とした材料を除去して、電極形成
におけるパターニング精度を向上させることができる効
果がある。
成により上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、該ガラス
を主成分とする材料を除去する工程をさらに含むことに
より、ガラスを主成分とした材料を除去して、電極形成
におけるパターニング精度を向上させることができる効
果がある。
【０１２２】また、太陽電池の集電に必要なｐ電極及び
ｎ電極を上記ガラスを主成分とする材料が形成された上
記ｐｎ接合上の領域外に形成する工程をさらに含むこと
により、ガラスを主成分とした材料の領域外に電極を形
成するため、電極へのガラスを主成分とした材料のスト
レスあるいは不純物混入を避けることができる効果があ
る。
ｎ電極を上記ガラスを主成分とする材料が形成された上
記ｐｎ接合上の領域外に形成する工程をさらに含むこと
により、ガラスを主成分とした材料の領域外に電極を形
成するため、電極へのガラスを主成分とした材料のスト
レスあるいは不純物混入を避けることができる効果があ
る。
【０１２３】また、上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成後に行うこ
とにより、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料
形成条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し
易い効果がある。
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成後に行うこ
とにより、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料
形成条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し
易い効果がある。
【０１２４】また、上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成前に行うこ
とにより、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料
形成条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し
易い効果がある。
程は、上記ガラスを主成分とする材料の形成前に行うこ
とにより、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料
形成条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し
易い効果がある。
【０１２５】また、上記ｐ電極及びｎ電極として、銀、
アルミ銀、アルミペーストなどの材料を組合せて用いる
ことにより、ガラスを主成分とした材料と併用可能なこ
と及び生産性の高い製造方法とする効果がある。
アルミ銀、アルミペーストなどの材料を組合せて用いる
ことにより、ガラスを主成分とした材料と併用可能なこ
と及び生産性の高い製造方法とする効果がある。
【０１２６】また、上記ガラスを主成分とする材料を焼
成する工程は、上記ｐ電極及びｎ電極の材料を上記ｐｎ
接合の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成後、これ
ら電極と同時に焼成することにより、生産性の高い製造
方法とする効果がある。
成する工程は、上記ｐ電極及びｎ電極の材料を上記ｐｎ
接合の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成後、これ
ら電極と同時に焼成することにより、生産性の高い製造
方法とする効果がある。
【０１２７】また、上記ガラスを主成分とする材料を焼
成する工程後に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことにより、電極形成条件及びガラスを
主成分とした材料形成条件を独立して設定する、即ち形
成条件を最適化し易い効果がある。
成する工程後に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことにより、電極形成条件及びガラスを
主成分とした材料形成条件を独立して設定する、即ち形
成条件を最適化し易い効果がある。
【０１２８】また、上記電極を焼成する工程は、焼成後
のガラスを主成分とする材料を除去した後に行うことに
より、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料形成
条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し易い
効果がある。
のガラスを主成分とする材料を除去した後に行うことに
より、電極形成条件及びガラスを主成分とした材料形成
条件を独立して設定する、即ち形成条件を最適化し易い
効果がある。
【０１２９】また、上記ガラス主成分とする材料を焼成
する工程前に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合層
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことにより、電極形成条件及びガラスを
主成分とした材料形成条件を独立して設定する、即ち形
成条件を最適化し易い効果がある。
する工程前に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合層
の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工
程をさらに含むことにより、電極形成条件及びガラスを
主成分とした材料形成条件を独立して設定する、即ち形
成条件を最適化し易い効果がある。
【０１３０】また、上記ガラスを主成分とする材料は、
スクリーン印刷あるいはロールコーター印刷によりパタ
ーニングされて上記ｐｎ接合面上に形成されるようにし
たので、短時間でパターン形成が行い得ることができ、
生産性を高める効果がある。
スクリーン印刷あるいはロールコーター印刷によりパタ
ーニングされて上記ｐｎ接合面上に形成されるようにし
たので、短時間でパターン形成が行い得ることができ、
生産性を高める効果がある。
【０１３１】また、上記電極材料は、スクリーン印刷あ
るいはロールコーター印刷によりパターニングされて上
記ｐｎ接合上に形成されるようにしたので、短時間でパ
ターン形成が行い得ることができ、生産性を高める効果
がある。
るいはロールコーター印刷によりパターニングされて上
記ｐｎ接合上に形成されるようにしたので、短時間でパ
ターン形成が行い得ることができ、生産性を高める効果
がある。
【０１３２】また、他の発明に係る太陽電池によれば、
基板とこの基板の表面もしくは表面及び裏面の両面ある
いはエッジを含む全面に形成されて該基板とは反対導電
型の薄膜層とでなるｐｎ接合と、このｐｎ接合上に形成
されたｐ型電極及びｎ型電極を有する太陽電池におい
て、上記ｐ型電極と上記ｎ型電極の間に、上記ｐｎ接合
を電気的に分離するガラスを主成分とする材料を設けた
ことにより、簡単な構造でｐｎ電極間の電気的分離を実
現し得ることができ、従来と遜色のない特性を有する太
陽電池構造を得られる効果がある。
基板とこの基板の表面もしくは表面及び裏面の両面ある
いはエッジを含む全面に形成されて該基板とは反対導電
型の薄膜層とでなるｐｎ接合と、このｐｎ接合上に形成
されたｐ型電極及びｎ型電極を有する太陽電池におい
て、上記ｐ型電極と上記ｎ型電極の間に、上記ｐｎ接合
を電気的に分離するガラスを主成分とする材料を設けた
ことにより、簡単な構造でｐｎ電極間の電気的分離を実
現し得ることができ、従来と遜色のない特性を有する太
陽電池構造を得られる効果がある。
【０１３３】また、さらに他の発明に係る半導体装置の
製造方法によれば、接合を有する半導体基板の表面もし
くは表面及び裏面の両面に絶縁膜を形成してなる半導体
装置の製造方法において、上記絶縁膜上に該絶縁膜を溶
融せしめる性質を有したガラスを含む金属ペースト材料
を設けて焼成することにより上記絶縁膜を貫通して上記
半導体基板と電気的な接触を行う電極を形成する工程を
含むようにしたので、太陽電池の電極形成の際にｐｎ接
合の電気的な分離を容易に行う方法と同様な物理現象を
適用して半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電
極を形成することができる効果がある。
製造方法によれば、接合を有する半導体基板の表面もし
くは表面及び裏面の両面に絶縁膜を形成してなる半導体
装置の製造方法において、上記絶縁膜上に該絶縁膜を溶
融せしめる性質を有したガラスを含む金属ペースト材料
を設けて焼成することにより上記絶縁膜を貫通して上記
半導体基板と電気的な接触を行う電極を形成する工程を
含むようにしたので、太陽電池の電極形成の際にｐｎ接
合の電気的な分離を容易に行う方法と同様な物理現象を
適用して半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る電
極を形成することができる効果がある。
【０１３４】また、上記絶縁膜は、単層または複数層で
構成され、単層の場合は窒化シリコン膜を用い、複数層
の場合はその中の少なくとも１層に窒化シリコン膜を用
いている場合でもファイヤースルーを可能とし、さらに
は、半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る半導体
装置の構造とその製造方法を実現することができる。特
に、接合を有する半導体基板の一主面もしくはその対向
面をも含む両面に絶縁膜を形成した構造体において、そ
の絶縁膜の主な構成材料が窒化シリコン膜であり、この
膜上に窒化シリコンを溶融する性質を有したガラスを含
む金属ペースト材料を所定の位置に所定の形状に形成
し、焼成することで、電極は窒化シリコン膜を溶融・貫
通し、半導体基板と電気的な接触を図ることができるの
で、電極パターンに応じた窒化シリコン膜の一切のパタ
ーニング・エッチング工程を省略し、大幅に製造コスト
を低減できる効果がある。
構成され、単層の場合は窒化シリコン膜を用い、複数層
の場合はその中の少なくとも１層に窒化シリコン膜を用
いている場合でもファイヤースルーを可能とし、さらに
は、半導体基板との接触抵抗を大幅に低減し得る半導体
装置の構造とその製造方法を実現することができる。特
に、接合を有する半導体基板の一主面もしくはその対向
面をも含む両面に絶縁膜を形成した構造体において、そ
の絶縁膜の主な構成材料が窒化シリコン膜であり、この
膜上に窒化シリコンを溶融する性質を有したガラスを含
む金属ペースト材料を所定の位置に所定の形状に形成
し、焼成することで、電極は窒化シリコン膜を溶融・貫
通し、半導体基板と電気的な接触を図ることができるの
で、電極パターンに応じた窒化シリコン膜の一切のパタ
ーニング・エッチング工程を省略し、大幅に製造コスト
を低減できる効果がある。
【０１３５】また、上記絶縁層は、複数層で構成される
場合に、上記窒化シリコン膜の他にシリコン酸化膜を用
いることにより、上記絶縁膜を、特に窒化シリコン膜と
シリコン酸化膜の２層構造として、半導体装置表面での
キャリアの表面再結合を抑制する効果を著しく向上でき
る効果がある。
場合に、上記窒化シリコン膜の他にシリコン酸化膜を用
いることにより、上記絶縁膜を、特に窒化シリコン膜と
シリコン酸化膜の２層構造として、半導体装置表面での
キャリアの表面再結合を抑制する効果を著しく向上でき
る効果がある。
【０１３６】また、上記窒化シリコン膜は、熱ＣＶＤ法
もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されるようにした
ので、膜厚、屈折率等の制御が容易であり、半導体装置
の所定の構造を実現し易い効果がある。
もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されるようにした
ので、膜厚、屈折率等の制御が容易であり、半導体装置
の所定の構造を実現し易い効果がある。
【０１３７】また、上記絶縁膜が、複数層で構成され、
その中の少なくとも１層に酸化チタン膜を用いてなる場
合に、その酸化チタン膜上に絶縁膜を溶融せしめる性質
を有したガラスを含む金属ペースト材料を所定の位置に
所定の形状に形成し焼成することで、電極は絶縁膜を溶
融・貫通し、半導体基板と電気的な接触を行うので、電
極パターンに応じた絶縁膜の一切のパターニング・エッ
チング工程を省略し、大幅に製造コストを低減できる効
果がある。
その中の少なくとも１層に酸化チタン膜を用いてなる場
合に、その酸化チタン膜上に絶縁膜を溶融せしめる性質
を有したガラスを含む金属ペースト材料を所定の位置に
所定の形状に形成し焼成することで、電極は絶縁膜を溶
融・貫通し、半導体基板と電気的な接触を行うので、電
極パターンに応じた絶縁膜の一切のパターニング・エッ
チング工程を省略し、大幅に製造コストを低減できる効
果がある。
【０１３８】また、上記絶縁膜は、上記酸化チタン膜の
他にシリコン酸化膜を用いてなる場合に、上記絶縁膜
を、酸化チタン膜とシリコン酸化膜の２層構造とするこ
とにより、半導体装置表面でのキャリアの表面再結含を
抑制する効果を著しく向上できる効果がある。
他にシリコン酸化膜を用いてなる場合に、上記絶縁膜
を、酸化チタン膜とシリコン酸化膜の２層構造とするこ
とにより、半導体装置表面でのキャリアの表面再結含を
抑制する効果を著しく向上できる効果がある。
【０１３９】また、上記酸化チタン膜は、チタンを含む
有機液体材料を上記半導体基板上に塗布して焼成するこ
とにより形成されるかもしくは熱ＣＶＤ法により形成さ
れるようにしたので、生産性が高められる効果がある。
有機液体材料を上記半導体基板上に塗布して焼成するこ
とにより形成されるかもしくは熱ＣＶＤ法により形成さ
れるようにしたので、生産性が高められる効果がある。
【０１４０】また、上記の酸化チタン膜とシリコン酸化
膜の２層構造の絶縁膜を有する半導体装置において、上
記金属ペースト材料は、酸素と窒素の混合ガスの雰囲気
で焼成され、その酸素濃度が３０％以上であるようにし
たので、著しく電極と半導体の接触抵抗を低減できる効
果がある。
膜の２層構造の絶縁膜を有する半導体装置において、上
記金属ペースト材料は、酸素と窒素の混合ガスの雰囲気
で焼成され、その酸素濃度が３０％以上であるようにし
たので、著しく電極と半導体の接触抵抗を低減できる効
果がある。
【０１４１】また、上記シリコン酸化膜は、熱酸化法、
熱ＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ法により形成される
ようにしたので、高品質のシリコン酸化膜を得られる効
果がある。
熱ＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ法により形成される
ようにしたので、高品質のシリコン酸化膜を得られる効
果がある。
【０１４２】また、上記ガラスは、その主成分が、鉛、
ボロン、シリコン、酸素の組み合わせからなるガラスと
することで、金属ペースト材料の焼成時に上記各種絶縁
膜を容易に溶融し半導体と電気的な接触を図ること、即
ち容易にファイヤースルーを行える効果がある。
ボロン、シリコン、酸素の組み合わせからなるガラスと
することで、金属ペースト材料の焼成時に上記各種絶縁
膜を容易に溶融し半導体と電気的な接触を図ること、即
ち容易にファイヤースルーを行える効果がある。
【０１４３】また、上記金属ペースト材料は、銀、アル
ミを含んだ銀アルミもしくはアルミペーストであり、こ
れらのうち１つもしくは２つ以上を組み合わせて用いる
ようにしたので、全ての電極がファイヤースルーで形成
できる効果がある。
ミを含んだ銀アルミもしくはアルミペーストであり、こ
れらのうち１つもしくは２つ以上を組み合わせて用いる
ようにしたので、全ての電極がファイヤースルーで形成
できる効果がある。
【０１４４】また、上記半導体基板に、単結晶もしくは
多結晶シリコンを用いるようにしたので、大量生産が可
能であると共に、半導体装置のコストを低減できる効果
がある。
多結晶シリコンを用いるようにしたので、大量生産が可
能であると共に、半導体装置のコストを低減できる効果
がある。
【０１４５】また、上記シリコン基板に形成される接合
は、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成され
るようにしたので、簡便な方法でｐｎ接合を形成できる
効果がある。
は、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成され
るようにしたので、簡便な方法でｐｎ接合を形成できる
効果がある。
【０１４６】また、上記第４族の元素からなる半導体層
が、上記シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注
入により形成された半導体層あるいは上記シリコン基板
表面に原料ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応に
より堆積・形成される単元素もしくは複数の元素からな
る半導体薄膜層を用いるようにしたので、この半導体層
の不純物濃度、厚さ等を高い精度で制御できる効果があ
る。
が、上記シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注
入により形成された半導体層あるいは上記シリコン基板
表面に原料ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応に
より堆積・形成される単元素もしくは複数の元素からな
る半導体薄膜層を用いるようにしたので、この半導体層
の不純物濃度、厚さ等を高い精度で制御できる効果があ
る。
【０１４７】また、上記金属ペースト材料を焼成するこ
とにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体基板と電気的
な接触を行う電極を形成する工程を経た後に、弗酸もし
くは弗化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程を付
加するようにしたので、大幅に電極の接触抵抗を低減で
きる効果がある。
とにより上記絶縁膜を貫通して上記半導体基板と電気的
な接触を行う電極を形成する工程を経た後に、弗酸もし
くは弗化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程を付
加するようにしたので、大幅に電極の接触抵抗を低減で
きる効果がある。
【０１４８】さらに、上記弗酸もしくは弗化アンモニウ
ムを含む水溶液に浸債する工程の前もしくは後に、水素
を含む雰囲気中で熱処理を施す工程を付加することによ
り、半導体装置における表面再結含を更に抑制できる効
果がある。
ムを含む水溶液に浸債する工程の前もしくは後に、水素
を含む雰囲気中で熱処理を施す工程を付加することによ
り、半導体装置における表面再結含を更に抑制できる効
果がある。
【図１】 この発明に係るガラスペーストを用いた太陽
電池の製造方法を説明するプロセスを示すフローチャー
トである。
電池の製造方法を説明するプロセスを示すフローチャー
トである。
【図２】 この発明に係るガラスペーストを用いたｐｎ
接合の電気的分離方法を説明する説明図である。
接合の電気的分離方法を説明する説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態２に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態３に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態４に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態５に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図８】 この発明の実施の形態６に係るガラスペース
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
トを用いた太陽電池の製造方法を示す説明図である。
【図９】 この発明の実施の形態７に係る半導体装置の
製造方法の説明に供するためのもので、反射防止膜とし
て窒化シリコン膜を有する場合の従来の太陽電池の製造
フローを工程図である。
製造方法の説明に供するためのもので、反射防止膜とし
て窒化シリコン膜を有する場合の従来の太陽電池の製造
フローを工程図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る半導体装置
の製造方法の説明に供するためのもので、反射防止膜と
して酸化チタン膜を有する場合の従来の太陽電池の製造
フローを工程図である。
の製造方法の説明に供するためのもので、反射防止膜と
して酸化チタン膜を有する場合の従来の太陽電池の製造
フローを工程図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７及び９に係る半導
体装置の製造方法を説明するプロセスを示すフローチャ
ートである。
体装置の製造方法を説明するプロセスを示すフローチャ
ートである。
【図１２】 この発明の実施の形態７に係る半導体装置
の製造方法を説明するためのもので、窒化シリコン膜／
シリコン酸化膜構造をファイヤースルーすることにより
製造される太陽電池の構造を示す断面図である。
の製造方法を説明するためのもので、窒化シリコン膜／
シリコン酸化膜構造をファイヤースルーすることにより
製造される太陽電池の構造を示す断面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態７に係る半導体装置
の製造方法を説明するためのもので、窒化シリコン膜を
ファイヤースルーする条件と太陽電池のフィルファクタ
ーの関係を示す説明図である。
の製造方法を説明するためのもので、窒化シリコン膜を
ファイヤースルーする条件と太陽電池のフィルファクタ
ーの関係を示す説明図である。
【図１４】 この発明の実施の形態８を説明するための
もので、弗酸浸潰処理条件と太陽電池のフィルファクタ
ーの関係を示す説明図である。
もので、弗酸浸潰処理条件と太陽電池のフィルファクタ
ーの関係を示す説明図である。
【図１５】 この発明の実施の形態９に係る半導体装置
の製造方法を説明するためのもので、酸化チタン膜／シ
リコン酸化膜構造をファイヤースルーすることにより製
造される太陽電池の構造を示す断面図である。
の製造方法を説明するためのもので、酸化チタン膜／シ
リコン酸化膜構造をファイヤースルーすることにより製
造される太陽電池の構造を示す断面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態９に係る半導体装置
の製造方法を説明するためのもので、酸化チタン膜／シ
リコン酸化膜構造をファイヤースルーする際の焼成条件
と太陽電池のフィルファクターの関係を示す説明図であ
る。
の製造方法を説明するためのもので、酸化チタン膜／シ
リコン酸化膜構造をファイヤースルーする際の焼成条件
と太陽電池のフィルファクターの関係を示す説明図であ
る。
【図１７】 従来例に係る太陽電池の製造方法を説明す
る工程図である。
る工程図である。
１００ ｐ型シリコン基板、１０１ ｎ型拡散層、１０
２ 銀ペーストでなるｎ電極、１０３ アルミ銀ペース
トでなるｐ電極、１０４ ガラスペースト、１０５ ｐ
型反転層、１０６ ガラスペーストの浸食により露出し
たｐ型シリコン基板表面、１０７ 主たる入射光面側に
形成された銀ペーストでなるｎ電極、１０８ ｎ型シリ
コン基板、１０９ ｐ型拡散層、１１０ ガラスペース
トの浸食により露出したｎ型シリコン基板表面、１１１
主たる入射光面側に形成されたアルミ銀ペーストでな
るｐ電極、１１２ バイアホールを有するｐ型シリコン
基板、１１３ バイアホール、１１４ テクスチャー構
造、１１５ ガラスペーストにより電気的に分離された
ＢＳＦ／ｎ型シリコン接合、２００ ｐ型シリコン基
板、２０１ ｎ型拡散層、２０２ シリコン酸化膜、２
０３ 窒化シリコン膜、２０４ アルミペースト電極、
２０５ アルミ拡散層、２０６ 銀ペースト電極、２０
７ 酸化チタン膜。
２ 銀ペーストでなるｎ電極、１０３ アルミ銀ペース
トでなるｐ電極、１０４ ガラスペースト、１０５ ｐ
型反転層、１０６ ガラスペーストの浸食により露出し
たｐ型シリコン基板表面、１０７ 主たる入射光面側に
形成された銀ペーストでなるｎ電極、１０８ ｎ型シリ
コン基板、１０９ ｐ型拡散層、１１０ ガラスペース
トの浸食により露出したｎ型シリコン基板表面、１１１
主たる入射光面側に形成されたアルミ銀ペーストでな
るｐ電極、１１２ バイアホールを有するｐ型シリコン
基板、１１３ バイアホール、１１４ テクスチャー構
造、１１５ ガラスペーストにより電気的に分離された
ＢＳＦ／ｎ型シリコン接合、２００ ｐ型シリコン基
板、２０１ ｎ型拡散層、２０２ シリコン酸化膜、２
０３ 窒化シリコン膜、２０４ アルミペースト電極、
２０５ アルミ拡散層、２０６ 銀ペースト電極、２０
７ 酸化チタン膜。
Claims (32)
- 【請求項１】 発電層となるシリコン層と該シリコン層
の表面もしくは表面及び裏面の両面あるいはエッジを含
む全面に形成された上記シリコン層とは反対導電型の薄
膜層からなるｐｎ接合を有するシリコン太陽電池の製造
方法において、上記ｐｎ接合上にシリコンを溶融せしめ
る性質を有したガラスを主成分とする材料を設けて焼成
することにより上記ｐｎ接合の電気的分離を行う工程を
含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】 上記薄膜層は、厚さが数百オングストロ
ームから数ミクロンであり、熱的な不純物拡散、イオン
注入もしくは原料ガスの熱あるいはプラズマなどの外的
エネルギーの印加により分解して形成することを特徴と
する請求項１記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 上記ガラスを主成分とする材料は、ペー
スト状であり、これを塗布・パターニングすることを特
徴とする請求項１または２記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 上記ガラスを主成分とする材料は、上記
ｐｎ接合を電気的に分離した後、除去することなくその
形成部分に残すことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 上記ガラスを主成分とする材料の焼成に
より上記ｐｎ接合を電気的に分離した後、該ガラスを主
成分とする材料を除去する工程をさらに含むことを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池の
製造方法。 - 【請求項６】 太陽電池の集電に必要なｐ電極及びｎ電
極を上記ガラスを主成分とする材料が形成された上記ｐ
ｎ接合上の領域外に形成する工程をさらに含むことを特
徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項７】 上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工程
は、上記ガラスを主成分とする材料の形成後に行うこと
を特徴とする請求項６記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】 上記ｐ電極及びｎ電極を形成する工程
は、上記ガラスを主成分とする材料の形成前に行うこと
を特徴とする請求項６記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項９】 上記ｐ電極及びｎ電極として、銀、アル
ミ銀、アルミペーストなどの材料を組合せて用いること
を特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の太陽
電池の製造方法。 - 【請求項１０】 上記ガラスを主成分とする材料を焼成
する工程は、上記ｐ電極及びｎ電極の材料を上記ｐｎ接
合の表面もしくは表面及び裏面の両面に形成後、これら
電極と同時に焼成することを特徴とする請求項９記載の
太陽電池の製造方法。 - 【請求項１１】 上記ガラスを主成分とする材料を焼成
する工程後に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合の
表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項１２】 上記電極を焼成する工程は、焼成後の
ガラスを主成分とする材料を除去した後に行うことを特
徴とする請求項１１記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】 上記ガラスを主成分とする材料を焼成
する工程前に、上記ｐ電極及びｎ電極を上記ｐｎ接合の
表面もしくは表面及び裏面の両面に形成し焼成する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項１４】 上記ガラスを主成分とする材料は、ス
クリーン印刷あるいはロールコーター印刷によりパター
ニングされて上記ｐｎ接合上に形成されることを特徴と
する請求項１ないし１３のいずれかに記載の太陽電池の
製造方法。 - 【請求項１５】 上記電極材料は、スクリーン印刷ある
いはロールコーター印刷によりパターニングされて上記
ｐｎ接合上に形成されることを特徴とする請求項６ない
し１３のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１６】 基板とこの基板の表面もしくは表面及
び裏面の両面あるいはエッジを含む全面に形成されて該
基板とは反対導電型の薄膜層とでなるｐｎ接合と、この
ｐｎ接合上に形成されたｐ型電極及びｎ型電極を有する
太陽電池において、上記ｐ型電極と上記ｎ型電極の間
に、上記ｐｎ接合を電気的に分離するガラスを主成分と
する材料を設けたことを特徴とする太陽電池。 - 【請求項１７】 接合を有する半導体基板の表面もしく
は表面及び裏面の両面に絶縁膜を形成してなる半導体装
置の製造方法において、上記絶縁膜上に該絶縁膜を溶融
せしめる性質を有したガラスを含む金属ペースト材料を
設けて焼成することにより上記絶縁膜を貫通して上記半
導体基板と電気的な接触を行う電極を形成する工程を含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 上記絶縁膜は、単層または複数層で構
成され、単層の場合は窒化シリコン膜を用い、複数層の
場合はその中の少なくとも１層に窒化シリコン膜を用い
てなることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１９】 上記絶縁層は、複数層で構成される場
合に、上記窒化シリコン膜の他にシリコン酸化膜を用い
てなることを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項２０】 上記窒化シリコン膜は、熱ＣＶＤ法も
しくはプラズマＣＶＤ法により形成されてなることを特
徴とする請求項１８または１９記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２１】 上記絶縁膜は、複数層で構成され、そ
の中の少なくとも１層に酸化チタン膜を用いてなること
を特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】 上記絶縁膜は、上記酸化チタン膜の他
にシリコン酸化膜を用いてなることを特徴とする請求項
２１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 上記酸化チタン膜は、チタンを含む有
機液体材料を上記半導体基板上に塗布して焼成すること
により形成されるかもしくは熱ＣＶＤ法により形成され
てなることを特徴とする請求項２１または２２記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２４】 上記金属ペースト材料は、酸素と窒素
の混合ガスの雰囲気で焼成され、その酸素濃度が３０％
以上であることを特徴とする請求項２１ないし２３のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２５】 上記シリコン酸化膜は、熱酸化法、熱
ＣＶＤ法もしくはプラズマＣＶＤ法により形成されてな
ることを特徴とする請求項１９または２２記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２６】 上記ガラスは、その主成分が、鉛、ボ
ロン、シリコン、酸素の組み合わせからなるガラスであ
ることを特徴とする請求項１７ないし２５のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２７】 上記金属ペースト材料は、銀、アルミ
を含んだ銀アルミもしくはアルミペーストであり、これ
らのうち１つもしくは２つ以上を組み合わせて用いるこ
とを特徴とする請求項１７ないし２６のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２８】 上記半導体基板は、単結晶もしくは多
結晶シリコンでなるシリコン基板であることを特徴とす
る請求項１７ないし２７のいずれかに記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２９】 上記シリコン基板に形成される接合
は、周期表第３族あるいは第５族に属する元素を不純物
として用いた第４族からなる半導体層を用いて構成され
てなることを特徴とする請求項２８記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項３０】 上記第４族の元素からなる半導体層
は、上記シリコン基板への不純物拡散もしくはイオン注
入により形成された半導体層あるいは上記シリコン基板
表面に原料ガスの熱もしくはプラズマによる分解反応に
より堆積・形成される単元素もしくは複数の元素からな
る半導体薄膜層であることを特徴とする請求項２９記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３１】 上記金属ペースト材料を焼成すること
により上記絶縁膜を貫通して上記半導体基板と電気的な
接触を行う電極を形成する工程を経た後に、弗酸もしく
は弗化アンモニウムを含む水溶液に浸漬する工程を付加
したことを特徴とする請求項１７ないし３０のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３２】 上記弗酸もしくは弗化アンモニウムを
含む水溶液に浸債する工程の前もしくは後に、水素を含
む雰囲気中で熱処理を施す工程を付加したことを特徴と
する請求項３１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14240697A JP3722326B2 (ja) | 1996-12-20 | 1997-05-30 | 太陽電池の製造方法 |
| US08/938,615 US6071753A (en) | 1996-12-20 | 1997-09-26 | Method of producing a solar cell |
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