JPS60140883A - 半導体装置製造方法 - Google Patents

半導体装置製造方法

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JPS60140883A
JPS60140883A JP58246952A JP24695283A JPS60140883A JP S60140883 A JPS60140883 A JP S60140883A JP 58246952 A JP58246952 A JP 58246952A JP 24695283 A JP24695283 A JP 24695283A JP S60140883 A JPS60140883 A JP S60140883A
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松山 治彦
Mitsuo Nakatani
中谷 光雄
Masaaki Okunaka
正昭 奥中
Ataru Yokono
中 横野
Tokio Isogai
磯貝 時男
Tadashi Saito
忠 斉藤
Kunihiro Matsukuma
邦浩 松熊
Sumiyuki Midorikawa
緑川 澄之
Satoru Suzuki
悟 鈴木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置製造方法に係り、特に太陽電池の
B S F (Back 5urface FieM 
) 19および電極の好適な製造方法に関する。
半導体素子の例として、太陽電池の代表的な構成例を図
に示すOn+/p/p′′接合を形成した81基板の受
光面、および裏面に受光面電極4.裏面電極5を形成し
た構造である。さらに一般には反射防止膜等も設けられ
る。
この太陽電池の近年における重要課題は、製造コストの
低減にあり1受光面電極4、裏面電極5の形成法も従来
の真空蒸着法にかわって、低コストなメッキ法や印刷法
が検討されるようになってきた。特に印刷法は、自動化
が容易で生産性が高いことから広く検討さ扛ている。
p+#3形式にも、この印刷法が広く用いられてお9.
At粉末と有機結合剤、有機溶剤を混練したペースト状
の物質(以下A7ペーストと云う)をスクリーン印刷法
などで塗布し、焼成する方法である0このための市販の
Mペーストは太陽電池のp+層形成用として多くのもの
が市販されている。
しかし市販のAI!ペーストを用い一層6および裏面電
極4の形成を行うと次の問題があった0即ち、大気中(
酸化雰囲中)で焼成すると、 AI!層が酸化さ扛、絶
縁物であるkl!203となるため、後工程でkl!2
0Bを除去することが必要となシ工程が複雑となる。こ
の酸化を防止するためには、不活性雰囲気(N2+ A
r+ He等)で焼成することが有効であるが、市販の
Mペーストでは、何扛も焼成後のM層に凝集やクラック
が生じM層をそのまま電極、あるいは裏面電極の一部と
して使用することができない。このためAI!層をエツ
チング等で除去した後、再びAgペースト等を用いて裏
面電極4を形成する必要が生じ、工程が複雑となり、太
陽電池のコストアップを招く欠点があった。また更には
AI!層に凝集やクラックが住じるため、均一な一層が
形成できず、太陽電池の効率が低下する欠点もあった。
本発明の目的は上記した欠点のない、安価で高効率な太
陽電池などの半導体装置製造方法を提供することにある
本発明の半導体素子製造方法は、P型シリコン基板の一
方の主面に、同一導電型不純物層および電極を形成する
において、鱗片状のA7粉末を主成分とするペースト状
物質を塗布した後、焼成することを特徴とする。本発明
が従来の方法と異なる点は、Mペースト中の主成分であ
るM粉末に鱗片状のものを用いたことである。こ扛によ
り従来、不活性雰囲気中の焼成では不可能であった凝集
やクラックのない均一なM層およびp+層の形成を可能
にし、工程数の大幅短縮、低コスト化、高効率化を実現
した。
本発明に用いるA7ペーストの成分について以下に更に
詳述する。主成分である鱗片状のAJ粉末は平均粒径で
10μm以下であることが好ましい。10μm以上のも
のを用いてスクリーン印刷した場合メツシュの目づまり
が起き易く、連続印刷性に問題がある。またこのペース
ト中にSn、 Inから選ばれる金属を添加することは
、 AI!層をそのまま電極とする際、非常に有効な手
段である。こ扛は、と扛らの金属を配合したMペースト
ラシリコンなどの基板上に印刷し、焼成すると、均一な
f層が形成さ扛るとともに、同時に形成されるA7層上
に、従来不可能であっためつき法による金属皮膜が形成
できることを見い出したことによる。これにより、裏面
型1ffI!、5の電気抵抗が低減できるとともに、め
っきによる金属皮膜として、半田濡れ性の良い金属(例
えば、 Cu、 Ni+ Pb、 sn等)を用いた場
合には、半田付も可能となる。また更には、M粉末単体
のMペーストから形成したM層と比べ、表面の平滑性に
も優れてお9、セルをパネル化する際のバラケージング
工程での作業マージンの拡大効果もある。このSn、I
nから選ばnる少なくとも1種の金塊の配合割合は、M
粉末100重量部に対して5〜50重量部、好ましくは
10〜50重量であることが必要である。配合割合が5
重量部より少ないと先に述べた、sn、 Inの添加効
果はほとんど得ら扛ない。また50重量部より多くなる
と、形成さ扛たAl!層の電気抵抗が高くなり、セルの
効率低下を招く。次に他の構成成分である有機結合剤と
有機溶剤について述べる。これらは従来の厚膜スクリー
ン印刷用ペーストで用いら扛ているものと同様のものを
用いることができる。有機結合剤としてはセルロース系
化合物や、ポリメタクリレート系化合物などが、有機溶
剤としては多価アルコール系のものが特に好適である。
次にAI!ペーストの焼成条件について述べる。焼成温
度は660〜900℃、好ましくは700〜800℃が
艮い。660℃より低い温度ではAI!が溶融しないた
め、均一な1層が形成されにくい。また900℃より高
い温度を用いると、受光面側に形成されている?接合層
の接合深さがかわり、セルの効率劣下が生じる。焼成の
時間は2〜60分、好ましくは3〜30分が艮い。2分
未満であると、M層やp+層の形成が不完全となり、高
い効率のセルが得られない。また60分より焼成時間が
長くなると、先に、900℃より高い温朋で焼成した場
合と同様の理由でセルの効率劣下が生じる。焼成の雰囲
気は酸素濃度300 ppm以下、好捷しくは50pp
n以下の不活性ガス雰囲であることが艮い。300pp
m、:p大であると、A1層の酸化が進み、電気抵抗が
高くなるため、セルの効率低下が生じる。不活性ガスと
してはs N2+ Ar+ Heなどがあるが、工業的
に得やすく、安価なN2が好捷しい。
以下本発明の実施例について説明する。
実施例1 太陽電池用の接合形成シリコン基板として、図に示すよ
うにP型シリコン基板1(平均比抵抗10em% i!
径6インチ丸型ウェハ)の表面に、イオン打込み法で深
さ0.2〜0.4μmの耐層2(表面シート抵抗50Ω
/口)を形成したものを用いた。
AJペーストには、表面をステアリン酸コーティングし
た平均粒径2μm以下の鱗片状Al!と、こnにIQc
pθのエチルセルロース5重量部全α−テルピネオール
95重量部に溶解した粘稠液を加えながら充分に混練し
、粘度を約150ボイズ(すり速度100/秒)とした
もの、およびこのA/ペーストに、Sn、Inのうちか
ら選ばれる少なくとも1種の金属粉(平均粒径5μm以
下)を各種紐み合せたものを添加し用いた。このA7ペ
ーストを先に述べたシリコン基板の裏面(n+層2と反
対面)にスクリーン印刷し、150℃、10分間の乾燥
処理をした後、この基板を窒素ガス雰囲気(酸素濃度2
.Ilsppm )中で750℃、5分間焼成した。こ
の後、受光面電極4を形成した。
この様にして作成した太陽電池の電流−電圧特性から、
開放電圧(vOQ )、曲線因子(F、F)を調べた。
また裏面電極4の外観(AJ層の凝集、クラックの有無
)評価および電気ニッケルめっき(液組成:スルフアミ
ノ酸ニッケル150 git、 塩化ニッケル10g/
J、ホウ酸40g/!りを用いめっき析出性評価を行っ
た。
第1表のNo、 1〜7に示した如く、本発明のp+層
および電極全形成する際、AI!ペーストの主成分とし
て、鱗片状A/粉末を使用することが、高V。o1高F
Fなセル特性を得、クラックや凝集のないM層形成に効
果のあることがわかる。また、随3〜7より、Mペース
トに、Sn、Inのうちから選ばnる少なくとも1種以
上の金属を加えることにより、セルの特性を落すことな
く、従来困難であったM層上へのめっきも可能であるこ
とがわかる。このM3〜7のニッケルめっき膜上べの半
田濡扛性試験を行った結果も非常に艮好な濡れ結果が得
られた0 実施例2 太陽電池用の接合形成シリコン基板として、実施例1と
同様のものを用いた。AI!ペーストとしてステアリン
酸亜鉛で表面をコーティングした平均粒径2μm以下の
鱗片状AI!粉末100gと、平均粒径10μm以下の
Sn粉末10gを秤量したものに、ポリインブチルメタ
クリレート20重量部をα−テルピネオール80重量部
に溶解した粘稠液を加えながら充分に混練し、粘度が約
150ポイズ(すり速度1007秒)になるよう調整し
たものを用いた。このA7ペーストを実施例1と同様に
印刷、乾燥した後、N2雰囲気中で各種条件を組み合わ
せて焼成し、この後、受光面電極4f形成したO この様にして作成した太陽電池の電気特性、およびA/
層の外観を実施例1と同様にして調べた。
捷ためつき析出性の評価を電気銅めっき(液組性:ビロ
リン酸銅90g/Vb ビロリン酸カリ350+7/7
. アンモニア3mr/r)e用いて帥べた。
第2表に示した始く、本発明の条件を用いたもの(No
−11,12,13,15,17)は何扛も高い”OC
+F’F値が得られ、且つ裏面電極4となるAJ層とし
て凝集やクラックのない平滑な面が得ら扛、めっき析出
性も良好であった。またこの艮好な試料ではめっき膜上
への半田濡れ性も良好であった。
以上のように本発明の半導体装置製造方法を用いれば特
に太陽電池のp+層および裏面電極形成を行ううえで、
従来困難であった。 A1層のM2O,化を効率を下げ
ることなく行える。捷た更にはMNi上へのめっき処理
も可能とした。こ扛により従来必要であった、A12(
h層の除去、半田付用のAg電極の形成工程が不要とな
り、工程数および製造コストの大幅低減が可能となる。
第1表
【図面の簡単な説明】
図は太陽電池の代表的な構成を示した断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、P型シリコン基板の一方の主面に、同一導電型不純
    物層および電極を形成するにおいて、鱗片状のA/粉末
    を主成分とするペースト状物質を塗布した後、焼成する
    ことを特徴とする半導体装置製造方法。 2、鱗片状のAJ粉末を主成分とするペースト状物質が
    、鱗片状AI!粉末と、必要に応じて加えられるSn、
     Inから選は詐る少なくとも一種の金属と、必要に応
    じて加えら扛る有機結合剤と、有機溶剤から成ることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置製造
    方法。 6、鱗片状のM粉末がステアリン酸、またはステアリン
    酸アルミニウム、またはステアリン酸亜鉛で表面コーテ
    ィングしたものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項、第2項記載の半導体装R製造方法。 4、8n、 Inから選ば扛る少なくとも1種の金属の
    配合割合が鱗片状のM粉末100重量部に対して5〜5
    0重量部であることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体装置製造方法。 5、焼成を、酸素濃度300 ppmの雰囲気中で、6
    60〜900℃で2〜60分間行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置製造方法。
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