JPWO2020116270A1 - P-type impurity diffusion composition and its manufacturing method, semiconductor device manufacturing method using it, and solar cell - Google Patents
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Abstract
半導体基板への均一な拡散と塗布液の保存安定性の向上を可能とするp型不純物拡散組成物を提供することを課題とする。
(a)ポリビニルアルコールおよびポリエチレンオキサイドから選ばれる少なくとも1つの樹脂、
(b)溶媒、および
(c)第13族元素を含む化合物
を含むp型不純物拡散組成物であって、組成物のpHが4〜6.5であり、(b)溶媒が、(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒と(b−2)水とを含み、(b−2)水の量が(b)溶媒中の10〜50質量%であることを特徴とするp型不純物拡散組成物。
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a p-type impurity diffusion composition capable of uniform diffusion on a semiconductor substrate and improvement of storage stability of a coating liquid.
(A) At least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide,
A p-type impurity diffusion composition containing (b) a solvent and (c) a compound containing a Group 13 element, wherein the pH of the composition is 4 to 6.5, and (b) the solvent is (b-). 1) It contains an organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower and (b-2) water, and the amount of (b-2) water is 10 to 50% by mass in the (b) solvent. P-type impurity diffusion composition.
[Selection diagram] None
Description
本発明は半導体基板にp型不純物を拡散させるための組成物とその製造方法、それを用いた半導体素子の製造方法および太陽電池に関する。 The present invention relates to a composition for diffusing p-type impurities in a semiconductor substrate, a method for producing the same, a method for producing a semiconductor element using the same, and a solar cell.
現在、太陽電池の製造において、半導体基板中にp型またはn型の不純物拡散層を形成する主な方法として、p型の場合はBBr3等、n型の場合はPOCl3等のガスを基板に接触させながら加熱する方法が採られている。Currently, in the manufacture of solar cells, as a main method for forming a p-type or n-type impurity diffusion layer in a semiconductor substrate, a gas such as BBr 3 or the like in the case of p-type and POCl 3 or the like in the case of n-type is used as the substrate. The method of heating while contacting with is adopted.
一方で、近年は、p型またはn型の不純物成分を含有した組成物を基板上に塗布し、熱により拡散することによって不純物拡散層を形成する方法などが検討されている。以降、基板上に塗布した不純物成分を含有した組成物から、不純物が基板中に熱により拡散することを、熱拡散と記すこともある。 On the other hand, in recent years, a method of forming an impurity diffusion layer by applying a composition containing a p-type or n-type impurity component on a substrate and diffusing it by heat has been studied. Hereinafter, the diffusion of impurities into the substrate by heat from the composition containing the impurity component coated on the substrate may be referred to as thermal diffusion.
p型の不純物拡散層を形成する不純物拡散組成物(以降、p型不純物拡散組成物と記す)は、ホウ素などの第13族元素を含む化合物をポリビニルアルコール等の樹脂と配合して錯体形成させたものを、溶媒に溶解または分散させて得られる。このような組成物は、スピンコート法やスクリーン印刷法等で半導体基板に塗布できるよう設計されている。基板へのぬれ性が良ければ、溶媒を除去した後に得られる塗膜の膜厚の均一性が良好ものとなるため、溶媒は表面張力の低い有機溶媒であることが好ましいが、第13族元素を含む化合物を配合して錯体形成させるポリビニルアルコール等の樹脂は水溶性樹脂であることが多いため、実際の組成物の溶媒は水と有機溶媒とを混合したものである場合が多い(例えば、特許文献1〜5参照)。 The impurity diffusion composition (hereinafter referred to as p-type impurity diffusion composition) that forms a p-type impurity diffusion layer is formed by blending a compound containing a Group 13 element such as boron with a resin such as polyvinyl alcohol to form a complex. Is obtained by dissolving or dispersing the mixture in a solvent. Such a composition is designed so that it can be applied to a semiconductor substrate by a spin coating method, a screen printing method, or the like. If the wettability to the substrate is good, the uniformity of the film thickness of the coating film obtained after removing the solvent is good. Therefore, the solvent is preferably an organic solvent having a low surface tension, but the Group 13 element. Since a resin such as polyvinyl alcohol in which a compound containing a compound containing a compound is mixed to form a complex is often a water-soluble resin, the solvent of the actual composition is often a mixture of water and an organic solvent (for example). See Patent Documents 1-5).
溶媒が水と有機溶媒とを混合したものの場合、第13族元素を含む化合物とポリビニルアルコールとの錯体が不安定化したり、得られる塗膜の膜厚の均一性が低下したり、不純物が拡散された基板のシート抵抗値(不純物拡散濃度)の面内における均一性が低下したり、p型不純物拡散組成物の保存中に粘度が経時変化するという問題があった。 When the solvent is a mixture of water and an organic solvent, the complex of the compound containing the Group 13 element and polyvinyl alcohol becomes unstable, the uniformity of the film thickness of the obtained coating film is lowered, and impurities are diffused. There are problems that the in-plane uniformity of the sheet resistance value (impurity diffusion concentration) of the substrate is lowered and the viscosity changes with time during storage of the p-type impurity diffusion composition.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、半導体基板への均一な不純物の拡散と、塗膜の膜厚の均一性の向上と、組成物の保存安定性の向上とを可能とするp型不純物拡散組成物を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and is to uniformly diffuse impurities into a semiconductor substrate, improve the uniformity of the film thickness of the coating film, and improve the storage stability of the composition. It is an object of the present invention to provide a p-type impurity diffusion composition capable of the above.
上記課題を解決するため、本発明のp型不純物拡散組成物は以下の構成を有する。すなわち、
(a)ポリビニルアルコールおよびポリエチレンオキサイドから選ばれる少なくとも1つの樹脂、
(b)溶媒、および
(c)第13族元素を含む化合物
を含むp型不純物拡散組成物であって、前記p型不純物拡散組成物のpHが4〜6.5であり、(b)溶媒が、(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒と(b−2)水とを含み、(b−2)水の量が(b)溶媒中の10〜50質量%であることを特徴とするp型不純物拡散組成物である。In order to solve the above problems, the p-type impurity diffusion composition of the present invention has the following constitution. That is,
(A) At least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide,
A p-type impurity diffusion composition containing a solvent and a compound containing a Group 13 element (b), wherein the pH of the p-type impurity diffusion composition is 4 to 6.5, and (b) a solvent. However, it contains (b-1) an organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower and (b-2) water, and the amount of (b-2) water is 10 to 50% by mass in the solvent (b). It is a p-type impurity diffusion composition characterized by being present.
本発明によれば、半導体基板への不純物拡散の均一性や塗膜の膜厚の均一性に優れ、保存安定性の高いp型不純物拡散組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a p-type impurity diffusion composition which is excellent in the uniformity of impurity diffusion to a semiconductor substrate and the uniformity of the film thickness of a coating film and has high storage stability.
本発明のp型不純物拡散組成物は、
(a)ポリビニルアルコールおよびポリエチレンオキサイドから選ばれる少なくとも1つの樹脂、
(b)溶媒、および
(c)第13族元素を含む化合物
を含むp型不純物拡散組成物であって、組成物のpHが4〜6.5であり、(b)溶媒が、(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒と(b−2)水とを含み、(b−2)水の量が(b)溶媒中の10〜50質量%であることを特徴とするp型不純物拡散組成物である。The p-type impurity diffusion composition of the present invention is
(A) At least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide,
A p-type impurity diffusion composition containing (b) a solvent and (c) a compound containing a Group 13 element, wherein the pH of the composition is 4 to 6.5, and (b) the solvent is (b-). 1) It contains an organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower and (b-2) water, and the amount of (b-2) water is 10 to 50% by mass in the (b) solvent. It is a p-type impurity diffusion composition.
(a)ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイドから選ばれる少なくとも1つの樹脂(以下、単に「(a)樹脂」と記す場合がある。)
本発明のp型不純物拡散組成物は、(a)ポリビニルアルコールおよびポリエチレンオキサイドから選ばれる少なくとも1つの樹脂を含む。(a)樹脂は、(c)第13族元素を含む化合物と錯体を形成し、塗布時に均一な塗膜を形成するための成分である。(c)第13族元素を含む化合物との錯体の形成性および形成した錯体の安定性の面から、ポリビニルアルコールが好ましい。(A) At least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide (hereinafter, may be simply referred to as "(a) resin").
The p-type impurity diffusion composition of the present invention contains (a) at least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide. The resin (a) is a component for forming a complex with a compound containing a Group 13 element (c) to form a uniform coating film at the time of coating. (C) Polyvinyl alcohol is preferable from the viewpoint of the formability of the complex with the compound containing the Group 13 element and the stability of the formed complex.
ポリビニルアルコールの平均重合度としては、溶解度と錯体安定性の点で150〜1000が好ましい。さらに、ポリビニルアルコールのけん化度としては、溶解度と錯体安定性の点で70〜95モル%が好ましい。本発明において、平均重合度およびけん化度は、いずれもJIS K 6726(1994)に従って測定した値である。けん化度は当該JISに記載の中でも逆滴定法によって測定した値である。 The average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 150 to 1000 in terms of solubility and complex stability. Further, the saponification degree of polyvinyl alcohol is preferably 70 to 95 mol% in terms of solubility and complex stability. In the present invention, the average degree of polymerization and the degree of saponification are both values measured according to JIS K 6726 (1994). The saponification degree is a value measured by the back titration method in the JIS.
錯体安定性の点で、p型不純物拡散組成物中に含まれる(a)樹脂は、組成物中に含まれる全ての樹脂中の80質量%以上、好ましくは90質量%以上、最も好ましくは95質量%以上であることが好ましい。 In terms of complex stability, the resin (a) contained in the p-type impurity diffusion composition is 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more, most preferably 95% or more of all the resins contained in the composition. It is preferably mass% or more.
また、(c)第13族元素を含む化合物の半導体基板への熱拡散が良好となる点と、組成物除去後の基板上の有機残渣抑制の点で、(a)樹脂の量は、組成物全体を100質量%としたときの0.1〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。 Further, the amount of the resin (a) is the composition in terms of (c) good thermal diffusion of the compound containing the Group 13 element to the semiconductor substrate and suppression of organic residues on the substrate after removal of the composition. It is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, when the whole product is 100% by mass.
(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒(以下、単に「(b−1)有機溶媒」と記す場合がある。)
本発明のp型不純物拡散組成物は(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒を含む。(b−1)有機溶媒の沸点がこの範囲であると、半導体基板にp型不純物拡散組成物を塗布した後、(c)第13族元素を含む化合物と(a)樹脂からなる錯体を溶解している(b)溶媒に含まれる(b−2)水と(b−1)有機溶媒がバランス良く揮発し、膜厚の均一性及び不純物拡散濃度の均一性に優れた塗膜を得ることができる。(B-1) Organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower (hereinafter, may be simply referred to as “(b-1) organic solvent”).
The p-type impurity diffusion composition of the present invention contains (b-1) an organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower. (B-1) When the boiling point of the organic solvent is in this range, after applying the p-type impurity diffusion composition to the semiconductor substrate, the complex composed of (c) a compound containing a Group 13 element and (a) a resin is dissolved. (B) Water contained in the solvent (b) and (b-1) organic solvent volatilize in a well-balanced manner to obtain a coating film having excellent film thickness uniformity and impurity diffusion concentration uniformity. Can be done.
(b−1)有機溶媒の沸点の範囲として、好ましくは120℃以上、185℃以下、より好ましくは165℃以上、180℃以下である。 (B-1) The boiling point range of the organic solvent is preferably 120 ° C. or higher and 185 ° C. or lower, more preferably 165 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
(b−1)有機溶媒の具体例としては、ジメチルホルムアミド(沸点153℃、以下同様)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(193℃)、1−ブタノール(118℃)、シクロヘキサノール(161℃)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(156.4℃)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(145℃)、乳酸メチル(145℃)、乳酸エチル(155℃)、ジアセトンアルコール(169℃)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(174℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(188℃)、γ−ブチロラクトン(204℃)、アセト酢酸エチル(181℃)、N−メチル−2−ピロリドン(204℃)、プロピレングリコールt−ブチルエーテル(151℃)、プロピレングリコールn−ブチルエーテル(170℃)、アセチルアセトン(140℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(171℃)、フルフリルアルコール(170℃)、1,3−ブタンジオール(207℃)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(176℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(145℃)、ジイソブチルケトン(168℃)、エチレングリコール(197℃)、プロピレングリコール(188℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(120℃)、などを挙げることができる。 Specific examples of the organic solvent (b-1) include dimethylformamide (boiling point 153 ° C., the same applies hereinafter), diethylene glycol monomethyl ether (193 ° C.), 1-butanol (118 ° C.), cyclohexanol (161 ° C.), ethylene glycol mono. Ethyl ether acetate (156.4 ° C), ethylene glycol monomethyl ether acetate (145 ° C), methyl lactate (145 ° C), ethyl lactate (155 ° C), diacetone alcohol (169 ° C), 3-methoxy-3-methyl- 1-butanol (174 ° C), dipropylene glycol monomethyl ether (188 ° C), γ-butyrolactone (204 ° C), ethyl acetoacetate (181 ° C), N-methyl-2-pyrrolidone (204 ° C), propylene glycol t- Butyl ether (151 ° C), propylene glycol n-butyl ether (170 ° C), acetylacetone (140 ° C), diethylene glycol monobutyl ether (171 ° C), furfuryl alcohol (170 ° C), 1,3-butanediol (207 ° C), diethylene glycol Ethylmethyl ether (176 ° C), propylene glycol monomethyl ether acetate (145 ° C), diisobutyl ketone (168 ° C), ethylene glycol (197 ° C), propylene glycol (188 ° C), propylene glycol monomethyl ether (120 ° C), etc. Can be mentioned.
(c)第13族元素を含む化合物と(a)樹脂からなる錯体との相溶性をより向上し、塗膜の膜厚の均一性をより向上させるという点で、(b−1)有機溶媒は1級アルコールであることがさらに好ましく、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノールであることが特に好ましい。 (C) Organic solvent (b-1) in that the compatibility between the compound containing the Group 13 element and the complex composed of (a) resin is further improved, and the uniformity of the film thickness of the coating film is further improved. Is more preferably a primary alcohol, and particularly preferably 3-methoxy-3-methyl-1-butanol.
(c)第13族元素を含む化合物と(a)樹脂とから形成される錯体がより安定となり、p型不純物拡散組成物の保存安定性がより良好である点で、p型不純物拡散組成物中に含まれる(b−1)有機溶媒の量は、(b)溶媒中の50〜90質量%であることが好ましい。より好ましくは(b)溶媒中の55〜85質量%であり、さらに好ましくは(b)溶媒中の65〜80質量%である。 The p-type impurity diffusion composition is in that the complex formed from the compound (c) containing the Group 13 element and the resin (a) is more stable and the storage stability of the p-type impurity diffusion composition is better. The amount of the (b-1) organic solvent contained therein is preferably 50 to 90% by mass in the (b) solvent. It is more preferably (b) 55 to 85% by mass in the solvent, and even more preferably (b) 65 to 80% by mass in the solvent.
(b−2)水
本発明のp型不純物拡散組成物は(b−2)水を含む。そして、(b−2)水の量が(b)溶媒中の10〜50質量%である。この範囲内であると、(c)第13族元素を含む化合物と(a)樹脂とから形成される錯体が安定で、p型不純物拡散組成物が保存安定性に優れたものとなる。(b−2)水の量は、好ましくは(b)溶媒中の15〜45質量%であり、より好ましくは(b)溶媒中の20〜35質量%である。(B-2) Water The p-type impurity diffusion composition of the present invention contains (b-2) water. The amount of (b-2) water is 10 to 50% by mass in the solvent (b). Within this range, the complex formed from (c) the compound containing the Group 13 element and (a) the resin is stable, and the p-type impurity diffusion composition has excellent storage stability. The amount of (b-2) water is preferably 15 to 45% by mass in the solvent (b), and more preferably 20 to 35% by mass in the solvent (b).
以上より、(b)溶媒としては、(b−1)有機溶媒の沸点が120℃以上、185℃以下であり、かつ、(b−2)水の量が(b)溶媒中の15〜45質量%であることが好ましく、(b−1)有機溶媒の沸点が165℃以上、180℃以下であり、かつ、(b−2)水の量が(b)溶媒中の15〜45質量%であることがより好ましく、(b−1)有機溶媒の沸点が165℃以上、180℃以下であり、かつ、(b−2)水の量が(b)溶媒中の20〜35質量%であることがさらに好ましい。 From the above, as the solvent, the boiling point of the organic solvent (b-1) is 120 ° C. or higher and 185 ° C. or lower, and the amount of water (b-2) is 15 to 45 in the solvent (b). It is preferably mass%, (b-1) the boiling point of the organic solvent is 165 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and (b-2) the amount of water is 15 to 45% by mass in the solvent (b). (B-1) The boiling point of the organic solvent is 165 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and (b-2) the amount of water is (b) 20 to 35% by mass in the solvent. It is more preferable to have.
(c)第13族元素を含む化合物
本発明のp型不純物拡散組成物は(c)第13族元素を含む化合物を含む。(C) Compounds containing Group 13 elements
The p-type impurity diffusion composition of the present invention contains (c) a compound containing a Group 13 element.
第13族元素としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、ニホニウムが挙げられるが、半導体基板への拡散性の観点からホウ素が好ましく用いられる。 Examples of the Group 13 element include boron, aluminum, gallium, indium, thallium, and nihonium, and boron is preferably used from the viewpoint of diffusivity to a semiconductor substrate.
ホウ素を含む化合物としては、具体的には、ホウ酸、三酸化二ホウ素などのホウ酸類、ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸塩類、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ヨウ化ホウ素などのハロゲン化物、メチルボロン酸、フェニルボロン酸などのボロン酸類、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリフェニルなどのホウ酸エステル類を挙げることができる。中でも取扱いの容易性の点でホウ酸類、ボロン酸類およびホウ酸エステル類が好ましい。 Specific examples of the boron-containing compound include boric acid, boric acids such as diboron trioxide, borates such as ammonium borate, boron trifluoride, boron trichloride, boron tribromide, and triiodide. Halogens such as boron, boric acids such as methylboronic acid and phenylboronic acid, trimethylborate, triethyl borate, tripropyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, triphenyl borate and other borate esters. be able to. Of these, boric acids, boronic acids and boric acid esters are preferable in terms of ease of handling.
p型不純物拡散組成物中に含まれる(c)第13族元素化合物の量は、半導体素子に求められる抵抗値により任意に決めることができるが、p型不純物拡散組成物に対し、0.05〜1質量%含まれることが好ましい。より好ましくは0.1〜0.5質量%である。 The amount of the (c) Group 13 element compound contained in the p-type impurity diffusion composition can be arbitrarily determined by the resistance value required for the semiconductor device, but is 0.05 with respect to the p-type impurity diffusion composition. It is preferably contained in an amount of ~ 1% by mass. More preferably, it is 0.1 to 0.5% by mass.
また、p型不純物拡散組成物の保存安定性の観点から、(c)第13族元素を含む化合物/(a)樹脂の質量比率が0.25〜0.45であることがより好ましい。 Further, from the viewpoint of storage stability of the p-type impurity diffusion composition, it is more preferable that the mass ratio of (c) the compound containing the Group 13 element / (a) resin is 0.25 to 0.45.
(d)界面活性剤
本発明のp型不純物拡散組成物は(d)界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性剤を含むことにより、(c)第13族元素を含む化合物の分散性を上げ、(c)第13族元素を含む化合物と(a)樹脂との錯体形成がより良好になる。これによって、半導体基板に(c)第13族元素を含む化合物を熱拡散させた後にp型不純物拡散組成物を除去する際の基板上の有機残渣を低減することができる。(D) Surfactant
The p-type impurity diffusion composition of the present invention preferably contains (d) a surfactant. By including the surfactant, (c) the dispersibility of the compound containing the Group 13 element is improved, and (c) the complex formation between the compound containing the Group 13 element and (a) the resin becomes better. This makes it possible to reduce the organic residue on the substrate when the p-type impurity diffusion composition is removed after the compound (c) containing the Group 13 element is thermally diffused on the semiconductor substrate.
(d)界面活性剤としてはフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤などが好ましく用いられる。 (D) As the surfactant, a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, an acrylic-based surfactant, or the like is preferably used.
フッ素系界面活性剤の具体的な例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロデカン、N−[3−(パーフルオロオクタンスルホンアミド)プロピル]−N,N′−ジメチル−N−カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、パーフルオロアルキルスルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル−N−エチルスルホニルグリシン塩、リン酸ビス(N−パーフルオロオクチルスルホニル−N−エチルアミノエチル)、モノパーフルオロアルキルエチルリン酸エステルなどの末端、主鎖および側鎖の少なくとも何れかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物からなるフッ素系界面活性剤を挙げることができる。 Specific examples of the fluorine-based surfactant include 1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) ether and 1,1,2,2-tetrafluorooctyl. Hexyl ether, octaethylene glycol di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexaethylene glycol (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, octapropylene glycol di (1) , 1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexapropylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, sodium perfluorododecylsulfonate, 1,1,2,2 , 8,8,9,9,10,10-decafluorodecan, 1,1,2,2,3,3-hexafluorodecane, N- [3- (perfluorooctane sulfonamide) propyl] -N, N'-dimethyl-N-carboxymethyleneammonium betaine, perfluoroalkylsulfonamide propyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl-N-ethylsulfonylglycine salt, bis phosphate (N-perfluorooctylsulfonyl-N-ethylaminoethyl) , Monoperfluoroalkylethyl phosphate, etc. Fluorescent surfactants comprising compounds having a fluoroalkyl or fluoroalkylene group at at least any of the terminal, main chain and side chains can be mentioned.
また、フッ素系界面活性剤の市販品としては、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183、同F444、同F475、同F477(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、エフトップEF301、同303、同352(以上、新秋田化成(株)製)、フロラードFC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製))、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、BM−1000、BM−1100(以上、裕商(株)製)、NBX−15、FTX−218、DFX−218(以上、(株)ネオス製)などのフッ素系界面活性剤がある。 Commercially available fluorine-based surfactants include Megafuck F142D, F172, F173, F183, F444, F475, F477 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.), and Ftop. EF301, 303, 352 (above, manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC-430, FC-431 (above, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Asahi Guard AG710, Surfron S-382, same SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), BM-1000, BM-1100 (above, Yusho) There are fluorine-based surfactants such as NBX-15, FTX-218, and DFX-218 (manufactured by Neos Co., Ltd.).
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA、ST94PA(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、BYK067A、BYK310、BYK322、BYK331、BYK333,BYK355(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)などが挙げられる。 Commercially available silicone-based surfactants include SH28PA, SH7PA, SH21PA, SH30PA, ST94PA (above, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), BYK067A, BYK310, BYK322, BYK331, BYK333, BYK355 (above, Big Chemie Japan). (Made by Co., Ltd.) and the like.
アクリル系界面活性剤の市販品としては、ポリフロー77、ポリフロー75(以上、共栄社化学(株)製)などが挙げられる。 Examples of commercially available acrylic surfactants include Polyflow 77 and Polyflow 75 (all manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
特に、(c)第13族元素を含む化合物の半導体基板への熱拡散が良好となる点と、組成物除去後の有機残渣をより低減する観点から、シリコーン系界面活性剤および/またはアクリル系界面活性剤がより好ましく用いられる。 In particular, (c) a silicone-based surfactant and / or acrylic-based compound from the viewpoint of improving thermal diffusion of the compound containing the Group 13 element to the semiconductor substrate and further reducing the organic residue after removing the composition. Surface active agents are more preferably used.
また、(c)第13族元素を含む化合物の分散性を上げ、半導体基板へのより良好な熱拡散と、組成物除去後の有機残渣をさらに低減する観点から(d)界面活性剤/(c)第13族元素化合物の質量の比率が0.03〜0.1であることが好ましい。この比率は、より好ましくは0.03〜0.045である。 Further, from the viewpoint of (c) increasing the dispersibility of the compound containing the Group 13 element, better thermal diffusion to the semiconductor substrate, and further reducing the organic residue after removing the composition, (d) the surfactant / ( c) The mass ratio of the Group 13 element compounds is preferably 0.03 to 0.1. This ratio is more preferably 0.03 to 0.045.
(pH)
本発明のp型不純物拡散組成物のpHは4〜6.5である。この範囲においては(a)樹脂と(c)第13族元素を含む化合物との錯体が安定化する。また、組成物をある程度の期間保存した後に拡散用途に供しても、不純物拡散濃度の基板面内均一性が良好に保たれる。(PH)
The pH of the p-type impurity diffusion composition of the present invention is 4 to 6.5. Within this range, the complex of (a) the resin and (c) the compound containing the Group 13 element is stabilized. Further, even if the composition is stored for a certain period of time and then used for diffusion, the in-plane uniformity of the impurity diffusion concentration is maintained well.
pHのより好ましい範囲は4.5〜5.5である。pHの調整方法としては、組成物に酸、塩基を添加する方法や、後述するようにイオン交換樹脂による不純物低減時に調整する方法などがあるが、これらに限定されない。 A more preferred range of pH is 4.5-5.5. Examples of the pH adjusting method include, but are not limited to, a method of adding an acid and a base to the composition and a method of adjusting the pH when impurities are reduced by an ion exchange resin as described later.
酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸や酢酸、シュウ酸などの有機酸が好ましく、金属元素やハロゲンが含まれていない硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸がより好ましい。 As the acid, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid and organic acids such as acetic acid and oxalic acid are preferable, and sulfuric acid, nitric acid, acetic acid and oxalic acid containing no metal element or halogen are more preferable.
塩基としては、金属元素やハロゲンが含まれていない有機アミンが好ましい。 As the base, an organic amine containing no metal element or halogen is preferable.
特に、保存安定性がより向上するという観点から、有機アミンの添加と硫酸、硝酸、酢酸またはシュウ酸の添加を組み合わせる方法や、有機アミンの添加とイオン交換樹脂による調整を組み合わせる方法が好ましい。 In particular, from the viewpoint of further improving storage stability, a method of combining the addition of an organic amine with the addition of sulfuric acid, nitric acid, acetic acid or oxalic acid, or a method of combining the addition of an organic amine with the adjustment with an ion exchange resin is preferable.
用いる有機アミンは芳香族アミン、脂肪族アミンなどが上げられるが、塩基性が高く、より少量添加で効果のある脂肪族アミンが好ましい。組成物の他成分との副反応抑制の観点からより好ましくは3級アミンである。 Examples of the organic amine used include aromatic amines and aliphatic amines, but aliphatic amines which are highly basic and effective with a smaller amount of addition are preferable. A tertiary amine is more preferable from the viewpoint of suppressing side reactions with other components of the composition.
脂肪族3級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、ピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、エチルピペリジン、ピペリジンエタノールなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくはピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、エチルピペリジン、ピペリジンエタノールなどの脂肪族環状3級アミンが用いられる。 Specific examples of the aliphatic tertiary amine include, but are not limited to, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, triisopropanolamine, triethanolamine, pyridine, piperazine, piperidine, pyrrolidine, ethylpiperidine, piperidineethanol and the like. .. Preferably, an aliphatic cyclic tertiary amine such as piperazine, piperidine, pyrrolidine, ethyl piperidine, or piperidine ethanol is used.
pH調整効果の観点より、有機アミンの含有量として好ましいのは、組成物全体の0.01〜2質量%である。より好ましくは組成物全体の0.02〜0.5質量%、さらに好ましくは組成物全体の0.03〜0.1質量%である。 From the viewpoint of the pH adjusting effect, the content of the organic amine is preferably 0.01 to 2% by mass of the entire composition. More preferably, it is 0.02 to 0.5% by mass of the whole composition, and further preferably 0.03 to 0.1% by mass of the whole composition.
本発明におけるpHは、pHメーター(LAQUA F−71、堀場製作所製)を用いて測定される値である。pHの校正は、JIS Z 8802:2011「pH測定方法」に定められているうち、下記の5種類の標準液(pH2、4、7、9、12)を用いて行う。
○pH2標準液(しゅう酸塩)
0.05mol/L 四しゅう酸カリウム水溶液
○pH4標準液(フタル酸塩)
0.05mol/L フタル酸水素カリウム水溶液
○pH7標準液(中性りん酸塩:下記2水溶液の混合液)
0.025mol/L リン酸二水素カリウム水溶液
0.025mol/L リン酸水素二ナトリウム水溶液
○pH9標準液(ほう酸塩)
0.01mol/L 四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)水溶液
○pH12標準液
飽和水酸化カルシウム水溶液。The pH in the present invention is a value measured using a pH meter (LAQUA F-71, manufactured by HORIBA, Ltd.). The pH is calibrated using the following five standard solutions (
○ pH2 standard solution (oxalate)
0.05 mol / L potassium oxalate aqueous solution ○ pH4 standard solution (phthalate)
0.05 mol / L potassium hydrogen phthalate aqueous solution ○ pH7 standard solution (neutral phosphate: a mixture of the following two aqueous solutions)
0.025 mol / L potassium dihydrogen phosphate aqueous solution 0.025 mol / L disodium hydrogen phosphate aqueous solution ○
0.01 mol / L sodium tetraborate (borax) aqueous solution ○ pH12 standard solution Saturated calcium hydroxide aqueous solution.
本発明のp型不純物拡散組成物は、ナトリウム(Na)の量が0.05ppm以下であることが好ましい。Naの低減方法としては、組成物の各構成物を、再結晶、蒸留、カラム分別、イオン交換等で高純度化する方法が用いられるが、イオン交換樹脂を用いた方法が好ましく、本発明のp型不純物拡散組成物の製造方法は、イオン交換樹脂によってイオン交換処理する工程を含むことが好ましい。 The p-type impurity diffusion composition of the present invention preferably has a sodium (Na) content of 0.05 ppm or less. As a method for reducing Na, a method of purifying each component of the composition by recrystallization, distillation, column separation, ion exchange, etc. is used, but a method using an ion exchange resin is preferable, and the method of the present invention is preferable. The method for producing the p-type impurity diffusion composition preferably includes a step of performing an ion exchange treatment with an ion exchange resin.
イオン交換処理する工程については、(a)〜(c)の成分を含む組成物全体、または、(a)〜(c)の成分のうち少なくとも1つを、イオン交換樹脂によってイオン交換処理する工程が上げられる。Naは製造工程の過程で混入する場合があるため、(a)〜(c)の成分を含む組成物全体の状態で、最後にイオン交換処理を行うのが最も好ましい。具体的なイオン交換処理の方法としては、陽イオン交換樹脂を充填したカラムにp型不純物拡散組成物を通して行う、p型不純物拡散組成物の液中に陽イオン交換樹脂を添加して攪拌し、イオン交換後にイオン交換樹脂を除去するなどがあるが、これらに限定されない。 Regarding the step of ion-exchange treatment, the entire composition containing the components (a) to (c) or at least one of the components (a) to (c) is ion-exchanged with an ion exchange resin. Is raised. Since Na may be mixed in the process of the production process, it is most preferable to finally perform the ion exchange treatment in the state of the entire composition containing the components (a) to (c). As a specific method of ion exchange treatment, a p-type impurity diffusion composition is passed through a column packed with a cation exchange resin, and the cation exchange resin is added to the liquid of the p-type impurity diffusion composition and stirred. The ion exchange resin may be removed after the ion exchange, but the present invention is not limited to these.
特に、陽イオン交換樹脂を用いた場合、イオン交換後のp型不純物拡散組成物のpHは7未満となるため、不純物低減と同時に目的のpHに調整することが可能である。 In particular, when a cation exchange resin is used, the pH of the p-type impurity diffusion composition after ion exchange is less than 7, so that it is possible to adjust the pH to a target at the same time as reducing impurities.
pHの値を4〜6.5に調整するためのイオン交換処理方法として、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを組み合わせてイオン交換処理を行う方法が好ましい。組み合わせの方法としては、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を適宜混合してカラムに充填し、p型不純物拡散組成物を通す方法や、陽イオン交換樹脂を充填したカラムと陰イオン交換樹脂を充填したカラムに連続して通す方法などがあるが、これらに限定されない。 As an ion exchange treatment method for adjusting the pH value to 4 to 6.5, a method of performing an ion exchange treatment in combination with a cation exchange resin and an anion exchange resin is preferable. As a combination method, a method in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are appropriately mixed and filled in a column and a p-type impurity diffusion composition is passed through, or a column filled with a cation exchange resin and an anion exchange resin are used. There is a method of continuously passing the packed column through the column, but the method is not limited to these.
本発明のp型不純物拡散組成物の粘度に制限はなく、塗布法、得ようとする膜厚に応じて適宜変更することができる。ここで、例えば好ましい塗布形態の一つであるスピンコート法による塗布に適用する場合、p型不純物拡散組成物の粘度は1〜100mPa・sであることが好ましく、1〜50mPa・sであることがさらに好ましい。粘度は、JIS Z 8803:1991「溶液粘度−測定方法」に基づきE型デジタル粘度計を用いて回転数20rpmで測定された値である。 The viscosity of the p-type impurity diffusion composition of the present invention is not limited, and can be appropriately changed depending on the coating method and the film thickness to be obtained. Here, for example, when applied to coating by the spin coating method, which is one of the preferred coating forms, the viscosity of the p-type impurity diffusion composition is preferably 1 to 100 mPa · s, preferably 1 to 50 mPa · s. Is even more preferable. The viscosity is a value measured at a rotation speed of 20 rpm using an E-type digital viscometer based on JIS Z 8803: 1991 “Solution Viscosity-Measuring Method”.
本発明のp型不純物拡散組成物は、固形分濃度としては特に制限はないが、1質量%以上〜10質量%以下が好ましい範囲である。本濃度範囲であると特に保存安定性がよく、塗布する際の膜厚の制御が容易であるため、所望の拡散濃度とするための調整が容易なためである。 The p-type impurity diffusion composition of the present invention is not particularly limited in solid content concentration, but is preferably in the range of 1% by mass or more and 10% by mass or less. This is because the storage stability is particularly good in this concentration range, and the film thickness at the time of coating is easily controlled, so that the desired diffusion concentration can be easily adjusted.
本発明のp型不純物拡散組成物を用いた不純物拡散層の形成方法およびこれを利用した半導体素子の製造方法について説明する。本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板に上述のp型不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記p型不純物拡散組成物膜からp型不純物を前記半導体基板に拡散させて該半導体基板にp型不純物拡散層を形成する工程を含む半導体素子の製造方法である。ここでp型不純物拡散組成物膜とは、本発明のp型不純物拡散組成物を塗布した後(b)溶媒に含まれる(b−1)有機溶媒および(b−2)水を揮発させ塗膜としたものであり、前述のp型不純物拡散組成物の使用態様における塗膜として説明されてきたものである。また、前記説明において、本発明のp型不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程には、(b)溶媒に含まれる(b−1)有機溶媒および(b−2)水を揮発させる操作が含まれている(以降、塗布して形成するは、塗布した後に溶媒を揮発させる操作が含まれるものとする。後述するn型不純物拡散組成物に関しても同様とする)。また、本発明においてp型不純物拡散組成物膜は、名称に「p型不純物拡散組成物」が含まれるが、本発明のp型不純物拡散組成物に比較して、(b)溶媒が少ない、または、(b)溶媒を含まない点において組成は異なるものである。ここで(b)溶媒が少ないとは、塗膜(p型不純物拡散組成物膜)が、流動しない程度に(b)溶媒が除かれた状態をいうものとする。また、本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板にn型不純物拡散組成物を部分的に塗布してn型不純物拡散組成物膜を形成した後、n型不純物拡散組成物膜をマスクにしてn型不純物拡散組成物が未塗布の部分にp型不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程を含む半導体素子の製造方法である。このとき、p型不純物拡散組成物を塗布前にn型不純物拡散組成物膜を加熱して先にn型不純物拡散層を形成しても良いし、n型、p型の不純物拡散組成物膜を形成したあとに一括加熱してn型不純物拡散層とp型不純物拡散層を同時に形成しても良い。 A method for forming an impurity diffusion layer using the p-type impurity diffusion composition of the present invention and a method for manufacturing a semiconductor element using the same will be described. The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of applying the above-mentioned p-type impurity diffusion composition to a semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion composition film, and a p-type impurity diffusion composition film from the p-type impurity diffusion composition film. Is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a p-type impurity diffusion layer on the semiconductor substrate. Here, the p-type impurity diffusion composition film is coated by volatilizing (b-1) an organic solvent and (b-2) water contained in (b) a solvent after applying the p-type impurity diffusion composition of the present invention. It is a film, and has been described as a coating film in the above-mentioned usage mode of the p-type impurity diffusion composition. Further, in the above description, in the step of applying the p-type impurity diffusion composition of the present invention to form the p-type impurity diffusion composition film, the organic solvent (b-1) and (b-1) contained in the solvent (b) and (b) are included. -2) An operation of volatilizing water is included (hereinafter, "coating and forming" includes an operation of volatilizing a solvent after coating. The same applies to the n-type impurity diffusion composition described later. do). Further, in the present invention, the p-type impurity diffusion composition membrane includes "p-type impurity diffusion composition" in the name, but (b) the amount of solvent is less than that of the p-type impurity diffusion composition of the present invention. Alternatively, (b) the composition is different in that it does not contain a solvent. Here, (b) a small amount of solvent means a state in which (b) a solvent is removed to the extent that the coating film (p-type impurity diffusion composition film) does not flow. Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an n-type impurity diffusion composition is partially applied to a semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film, and then the n-type impurity diffusion composition film is used as a mask. This is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of applying a p-type impurity diffusion composition to a portion where the n-type impurity diffusion composition has not been applied to form a p-type impurity diffusion composition film. At this time, the n-type impurity diffusion composition film may be heated before the p-type impurity diffusion composition is applied to form the n-type impurity diffusion layer first, or the n-type or p-type impurity diffusion composition film may be formed first. The n-type impurity diffusion layer and the p-type impurity diffusion layer may be formed at the same time by collectively heating after forming the n-type impurity diffusion layer.
n型不純物拡散組成物とは、組成物中にn型不純物拡散成分を含有し、半導体基板中にn型不純物拡散層を形成するためのものである。n型不純物拡散成分としては、15族の元素を含む化合物であることが好ましく、中でもリン化合物であることが好ましい。リン化合物としては、五酸化二リン、リン酸、ポリリン酸、リン酸メチル、リン酸ジメチル、リン酸トリメチル、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸プロピル、リン酸ジプロピル、リン酸トリプロピル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸フェニル、リン酸ジフェニル、リン酸トリフェニルなどのリン酸エステルや、亜リン酸メチル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸エチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸プロピル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸ブチル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸フェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリフェニルなどの亜リン酸エステルなどが例示される。なかでもドーピング性の点から、リン酸、五酸化二リンまたはポリリン酸が好ましい。
The n-type impurity diffusion composition is for forming an n-type impurity diffusion layer in a semiconductor substrate by containing an n-type impurity diffusion component in the composition. The n-type impurity diffusion component is preferably a compound containing an element of
また、本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板の一方の面に上述のp型不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記半導体基板のもう一方の面にn型不純物拡散組成物を塗布してn型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記p型不純物拡散組成物膜と前記n型不純物拡散組成物膜を同時に加熱することにより、前記半導体基板にp型不純物拡散層とn型不純物拡散層を形成する工程を含む半導体素子の製造方法である。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of applying the above-mentioned p-type impurity diffusion composition to one surface of a semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion composition film, and the other of the semiconductor substrate. By applying the n-type impurity diffusion composition to the surface of the surface to form an n-type impurity diffusion composition film and heating the p-type impurity diffusion composition film and the n-type impurity diffusion composition film at the same time. This is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a p-type impurity diffusion layer and an n-type impurity diffusion layer on the semiconductor substrate.
また、本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板の一方の面に上述のp型不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、p型不純物拡散組成物膜を形成した半導体基板を、二枚の一組でp型不純物拡散組成物膜が形成された面が互いに向い合せになるように配置する工程と、前記p型不純物拡散組成物膜からp型不純物を前記半導体基板に拡散させて該半導体基板にp型不純物拡散層を形成する工程と、そのまま連続してn型の不純物を含むガスを有する雰囲気下で前記半導体基板を加熱して、前記半導体基板の他方の面にn型の不純物を拡散して、n型不純物拡散層を形成する工程を含む半導体素子の製造方法である。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of applying the above-mentioned p-type impurity diffusion composition to one surface of a semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion composition film, and a p-type impurity diffusion composition. A step of arranging the semiconductor substrates on which the film is formed so that the surfaces on which the p-type impurity diffusion composition film is formed are facing each other in a set of two, and the p-type from the p-type impurity diffusion composition film. A step of diffusing impurities into the semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion layer on the semiconductor substrate, and heating the semiconductor substrate in an atmosphere having a gas containing n-type impurities continuously as it is, the semiconductor. This is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of diffusing n-type impurities on the other surface of a substrate to form an n-type impurity diffusion layer.
以下、これらの半導体素子の製造方法に適用できる不純物拡散層の形成方法を図面を用いて説明する。なお、いずれも一例であり、本発明の半導体素子の製造方法に適用できる方法はこれらに限られるものではない。 Hereinafter, a method for forming an impurity diffusion layer applicable to the method for manufacturing these semiconductor devices will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of these are examples, and the methods applicable to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention are not limited to these.
図1は、半導体基板に本発明のp型不純物拡散組成物を塗布し、そこから半導体基板にp型不純物を拡散させることによる、不純物拡散層の形成方法を示すものである。まず、図1(a)に示すように、半導体基板1の上に本発明のp型不純物拡散組成物を塗布した後(b)溶媒に含まれる(b−1)有機溶媒および(b−2)水を揮発させ、p型不純物拡散組成物膜2を形成する。
FIG. 1 shows a method of forming an impurity diffusion layer by applying the p-type impurity diffusion composition of the present invention to a semiconductor substrate and diffusing p-type impurities from the p-type impurity diffusion composition onto the semiconductor substrate. First, as shown in FIG. 1A, after applying the p-type impurity diffusion composition of the present invention on the
半導体基板1としては、例えば不純物濃度が1015〜1016atoms/cm3であるn型単結晶シリコン、多結晶シリコン、およびゲルマニウム、炭素などのような他の元素が混合されている結晶シリコン基板が挙げられる。p型結晶シリコンやシリコン以外の半導体を用いることも可能である。半導体基板1は、厚さが50〜300μm、外形が一辺100〜250mmの概略四角形であることが好ましい。また、スライスダメージや自然酸化膜を除去するために、フッ酸溶液やアルカリ溶液などで表面をエッチングしておくことが好ましい。The
p型不純物拡散組成物の塗布方法としては、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、スリット塗布法、スプレー塗布法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。 Examples of the method for applying the p-type impurity diffusion composition include a spin coating method, a screen printing method, an inkjet printing method, a slit coating method, a spray coating method, a letterpress printing method, and an intaglio printing method.
これらの方法でp型不純物拡散組成物を塗布した後、塗布されたp型不純物拡散組成物をホットプレート、オーブンなどで、50〜200℃の範囲で30秒〜30分間加熱し(b)溶媒に含まれる(b−1)有機溶媒および(b−2)水を揮発させ乾燥する。乾燥した後に得られたp型不純物拡散組成物膜2の膜厚は、p型不純物の半導体基板1への拡散性の観点から100nm以上が好ましく、エッチング後の残渣の観点から3μm以下が好ましい。
After applying the p-type impurity diffusion composition by these methods, the applied p-type impurity diffusion composition is heated in a hot plate, oven, etc. in the range of 50 to 200 ° C. for 30 seconds to 30 minutes (b) solvent. The organic solvent (b-1) and water (b-2) contained in the above are volatilized and dried. The film thickness of the p-type impurity
次に、図1(b)に示すように、p型不純物を半導体基板1に拡散させ、p型不純物拡散層3を形成する。p型不純物の半導体基板への拡散方法は、既知の熱拡散による方法が利用でき、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, the p-type impurity is diffused on the
熱拡散の時間および温度は、得られるp型不純物拡散層における、p型不純物の濃度、p型不純物の拡散深さなど所望の拡散特性が得られるように適宜設定することができる。例えば、800℃以上1200℃以下で1〜120分間、加熱して拡散することで、表面不純物濃度が1019〜1021のp型拡散層を形成できる。
拡散雰囲気は、特に限定されず、大気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いて雰囲気中の酸素量等を適宜コントロールしてもよい。拡散時間短縮の観点から雰囲気中の酸素濃度を3%以下にすることが好ましい。また、必要に応じて拡散前に200℃〜850℃の範囲で加熱を行ってもよい。The time and temperature of thermal diffusion can be appropriately set so as to obtain desired diffusion characteristics such as the concentration of p-type impurities and the diffusion depth of p-type impurities in the obtained p-type impurity diffusion layer. For example, a p-type diffusion layer having a surface impurity concentration of 10 19 to 10 21 can be formed by heating and diffusing at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 to 120 minutes.
The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be carried out in the atmosphere, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled by using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. Further, if necessary, heating may be performed in the range of 200 ° C. to 850 ° C. before diffusion.
次に、図1(c)に示すように、既知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成されたp型不純物拡散組成物膜2を除去する。エッチングに用いる材料としては、特に限定されないが、例えばエッチング成分としてフッ化水素、アンモニウム、リン酸、硫酸、硝酸のうち少なくとも1種類を含み、それ以外の成分として水や有機溶剤などを含むものが好ましい。以上の工程により、半導体基板の片面にp型の不純物拡散層を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1C, the p-type impurity
図2は、半導体基板にn型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成物から半導体基板にn型不純物を拡散させる工程と、前記n型不純物拡散組成物をマスクとして、前記半導体基板にp型不純物を塗布し拡散させる工程と、を含むことを特徴とする不純物拡散層の形成方法を示すものである。図3は図2のような工程を用いて得られる前記不純物拡散層を利用した半導体素子の製造方法について、裏面接合太陽電池の製造方法を例に説明したものである。 FIG. 2 shows a step of applying an n-type impurity diffusion composition to a semiconductor substrate and diffusing n-type impurities from the n-type impurity diffusion composition onto the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate using the n-type impurity diffusion composition as a mask. The present invention shows a method of forming an impurity diffusion layer, which comprises a step of applying a p-type impurity to a semiconductor and diffusing it. FIG. 3 describes a method for manufacturing a semiconductor element using the impurity diffusion layer obtained by using the process as shown in FIG. 2 by taking a method for manufacturing a back-bonded solar cell as an example.
まず、図2(a)に示すように、半導体基板1の上にn型不純物拡散組成物膜4をパターン形成する。
First, as shown in FIG. 2A, the n-type impurity
n型不純物拡散組成物膜4の形成方法としては、例えばスクリーン印刷法、インクジェット印刷法、スリット塗布法、スプレー塗布法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。これらの方法でn型不純物拡散組成物を塗布した後、塗布されたn型不純物拡散組成物ホットプレート、オーブンなどで、50〜200℃の範囲で30秒〜30分間乾燥してn型不純物拡散組成物膜4とすることが好ましい。得られたn型不純物拡散組成物膜4の膜厚は、p型不純物に対するマスク性を考慮すると、200nm以上が好ましく、耐クラック性の観点から5μm以下が好ましい。
Examples of the method for forming the n-type impurity
次に、図2(b)に示すように、n型不純物拡散組成物膜4中のn型不純物を半導体基板1中に拡散させ、n型不純物拡散層5を形成する。n型不純物の拡散方法は既知の熱拡散方法が利用でき、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the n-type impurities in the n-type impurity
熱拡散の時間および温度は、得られるn型不純物拡散層における、n型不純物の濃度、n型不純物の拡散深さなど所望の拡散特性が得られるように適宜設定することができる。例えば、800℃以上1200℃以下で1〜120分間、加熱して拡散することで、表面不純物濃度が1019〜1021のn型拡散層を形成できる。The time and temperature of thermal diffusion can be appropriately set so as to obtain desired diffusion characteristics such as the concentration of n-type impurities and the diffusion depth of n-type impurities in the obtained n-type impurity diffusion layer. For example, an n-type diffusion layer having a surface impurity concentration of 10 19 to 21 can be formed by heating and diffusing at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 to 120 minutes.
拡散雰囲気は、特に限定されず、大気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いて雰囲気中の酸素量等を適宜コントロールしてもよい。拡散時間短縮の観点から雰囲気中の酸素濃度を3%以下にすることが好ましい。また、必要に応じて拡散前に200℃〜850℃の範囲で加熱を行ってもよい。 The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be carried out in the atmosphere, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled by using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. Further, if necessary, heating may be performed in the range of 200 ° C. to 850 ° C. before diffusion.
n型不純物の拡散後、必要に応じてn型不純物拡散組成物膜4を加熱してから、図2(c)に示すように、n型不純物拡散組成物膜4をマスクとして本発明のp型不純物拡散組成物を塗布する。この場合、図2(c)に示すように、p型不純物拡散組成物膜2を全面に形成してもよいし、n型不純物拡散組成物膜4がない部分にのみ形成しても構わない。なお、図2(c)に示すように、p型不純物拡散組成物膜2を全面に形成する場合、p型不純物拡散組成物膜2の一部がn型不純物拡散組成物膜4に重なるように塗布することとなるが、特に問題はない。
After the n-type impurity is diffused, the n-type impurity
p型不純物拡散組成物の塗布方法としては、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、スリット塗布法、スプレー塗布法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。 Examples of the method for applying the p-type impurity diffusion composition include a spin coating method, a screen printing method, an inkjet printing method, a slit coating method, a spray coating method, a letterpress printing method, and an intaglio printing method.
これらの方法でp型不純物拡散組成物塗布した後、塗布されたp型不純物拡散組成物をホットプレート、オーブンなどで、50〜200℃の範囲で30秒〜30分間乾燥してp型不純物拡散組成物膜2することが好ましい。得られたp型不純物拡散組成物膜2の膜厚は、p型不純物の拡散性の観点から100nm以上が好ましく、エッチング後の残渣の観点から3μm以下が好ましい。
After applying the p-type impurity diffusion composition by these methods, the applied p-type impurity diffusion composition is dried in a hot plate, oven, etc. at 50 to 200 ° C. for 30 seconds to 30 minutes to diffuse the p-type impurities. The
次に、図2(d)に示すように、加熱後のn型不純物拡散組成物膜4をマスク層としてp型不純物拡散組成物膜2からp型不純物拡散組成物を半導体基板1に拡散させ、p型不純物拡散層3を形成する。p型不純物の半導体基板への拡散方法は、既知の熱拡散方法が利用でき、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the p-type impurity diffusion composition is diffused from the p-type impurity
熱拡散の時間および温度は、得られるp型不純物層における、p型不純物の拡散濃度、p型不純物の拡散深さなど所望の拡散特性が得られるように適宜設定することができる。例えば、800℃以上1200℃以下で1〜120分間加熱拡散することで、表面不純物濃度が1019〜1021のp型拡散層を形成できる。The time and temperature of thermal diffusion can be appropriately set so as to obtain desired diffusion characteristics such as the diffusion concentration of p-type impurities and the diffusion depth of p-type impurities in the obtained p-type impurity layer. For example, a p-type diffusion layer having a surface impurity concentration of 10 19 to 10 21 can be formed by heating and diffusing at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 to 120 minutes.
拡散雰囲気は、特に限定されず、大気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いて雰囲気中の酸素量等を適宜コントロールしてもよい。拡散時間短縮の観点から雰囲気中の酸素濃度を3%以下にすることが好ましい。また、必要に応じて拡散前に200℃〜850℃の範囲で加熱を行ってもよい。 The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be carried out in the atmosphere, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled by using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. Further, if necessary, heating may be performed in the range of 200 ° C. to 850 ° C. before diffusion.
次に、図2(e)に示すように、既知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成されたn型不純物拡散組成物膜4およびp型不純物拡散組成物膜2を除去する。エッチングに用いる材料としては、特に限定されないが、例えばエッチング成分としてフッ化水素、アンモニウム、リン酸、硫酸、硝酸のうち少なくとも1種類を含み、それ以外の成分として水や有機溶剤などを含むものが好ましい。以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、工程を簡略化することができる。
Next, as shown in FIG. 2E, the n-type impurity
ここでは、n型不純物拡散組成物の塗布・拡散の後、p型不純物拡散組成物の塗布・拡散を行う例を示したが、p型不純物拡散組成物の塗布・拡散の後、n型不純物拡散組成物の塗布・拡散を行うことも可能である。 Here, an example in which the p-type impurity diffusion composition is applied / diffused after the n-type impurity diffusion composition is applied / diffused, but the n-type impurity diffusion composition is applied / diffused after the p-type impurity diffusion composition is applied / diffused. It is also possible to apply and diffuse the diffusion composition.
続いて、図3を用いて、本発明の半導体素子の製造方法を、裏面接合型太陽電池を例に挙げて説明する。まず図3(f)に示すように、片面にn型不純物拡散層5およびp型不純物拡散層3が形成された半導体基板9の、n型不純物拡散層5およびp型不純物拡散層3が形成された面上の全面に保護膜6を形成する。なお、n型不純物拡散層5およびp型不純物拡散層3が形成された面を、裏面と記すこともある。次に図3(g)に示すように、保護膜6をエッチング法などによりパターン加工して、保護膜開口6aを形成する。さらに、図3(h)に示すように、ストライプ塗布法やスクリーン印刷法などにより、開口6aを含む領域に電極ペーストをパターン塗布して加熱することで、n型コンタクト電極8およびp型コンタクト電極7を形成する。これにより、裏面接合型太陽電池10が得られる。
Subsequently, with reference to FIG. 3, the method for manufacturing the semiconductor element of the present invention will be described by taking a back surface bonded solar cell as an example. First, as shown in FIG. 3 (f), the n-type
また、本発明のp型不純物拡散組成物を用いた不純物拡散層の別の形成方法について、図4を利用して説明する。図4は、n型不純物拡散組成物を用いてパターンを形成する工程と、前記n型不純物拡散組成物をマスクとしてp型不純物拡散組成物を塗布する工程と、前記n型不純物拡散組成物およびp型不純物拡散組成物から前記半導体基板中にn型およびp型不純物を拡散させる工程と、を含む不純物拡散層の形成方法を示すものである。 Further, another method for forming the impurity diffusion layer using the p-type impurity diffusion composition of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a step of forming a pattern using an n-type impurity diffusion composition, a step of applying a p-type impurity diffusion composition using the n-type impurity diffusion composition as a mask, and a step of applying the n-type impurity diffusion composition and the n-type impurity diffusion composition. The present invention shows a method of forming an impurity diffusion layer including a step of diffusing n-type and p-type impurities into the semiconductor substrate from a p-type impurity diffusion composition.
まず図4(a)に示すように、半導体基板1の上にn型不純物拡散組成物膜4をパターン形成する。次に、必要に応じてn型不純物拡散組成物4を加熱してから、図4(b)に示すように、n型不純物拡散組成物膜4をマスクとしてp型不純物拡散組成物膜2を形成する。続いて、図4(c)に示すように、n型不純物拡散組成物膜4中のn型不純物とp型不純物拡散組成物膜2中のp型不純物とを同時に半導体基板1中に拡散させ、n型不純物拡散層5とp型不純物拡散層3を形成する。n型およびp型の不純物拡散組成物の塗布方法、加熱方法および拡散方法としては前記図2をベースにした説明の際と同様の方法が挙げられる。
First, as shown in FIG. 4A, the n-type impurity
次に、図4(d)に示すように、既知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成されたn型不純物拡散組成物膜4およびp型不純物拡散組成物膜2を除去する。以上の工程により、半導体基板の片面にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、さらに工程を簡略化することができる。
Next, as shown in FIG. 4D, the n-type impurity
また、本発明のp型不純物拡散組成物を用いた別の不純物拡散層の形成方法について、図5を用いて説明する。 Further, another method for forming the impurity diffusion layer using the p-type impurity diffusion composition of the present invention will be described with reference to FIG.
図5(a)に示すように、半導体基板1の上に本発明のp型不純物拡散組成物膜2を形成する。必要に応じてp型不純物拡散組成物膜2を加熱してから、図5(b)に示すように、半導体基板1のp型不純物拡散組成物膜2が形成された面と反対側の面にn型不純物拡散組成物膜4を形成する。
As shown in FIG. 5A, the p-type impurity
次に、図5(c)に示すように、p型不純物拡散組成物膜2からp型不純物を、n型不純物拡散組成物膜4からn型不純物を、半導体基板1中に同時に拡散させ、p型不純物拡散層3とn型不純物拡散層5を形成する。n型およびp型の不純物拡散組成物の塗布方法、加熱方法および拡散方法としては前記図1をベースにした説明の際と同様の方法が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 5C, the p-type impurities from the p-type impurity
次に、図5(d)に示すように、既知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成されたp型不純物拡散組成物膜2およびn型不純物拡散組成物膜4を除去する。以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、工程を簡略化することができる。
Next, as shown in FIG. 5D, the p-type impurity
ここでは、p型不純物拡散組成物の塗布後、n型不純物拡散組成物の塗布を行う例を示したが、n型不純物拡散組成物の塗布後、p型不純物拡散組成物の塗布を行うことも可能である。 Here, an example in which the n-type impurity diffusion composition is applied after the p-type impurity diffusion composition is applied, but the p-type impurity diffusion composition is applied after the n-type impurity diffusion composition is applied. Is also possible.
また、本発明のp型不純物拡散組成物を用いた別の不純物拡散層の形成方法について、図6を用いて説明する。 Further, another method for forming the impurity diffusion layer using the p-type impurity diffusion composition of the present invention will be described with reference to FIG.
図6(a)に示すように、半導体基板1の上に本発明のp型不純物拡散組成物膜2を形成する。
As shown in FIG. 6A, the p-type impurity
次に、図6(b)に示すように、p型不純物拡散組成物膜2が形成された半導体基板を二枚の一組でp型不純物拡散組成物膜2が形成された面が互いに向い合せになるように配置する。向かい合わせの面間の距離は5mm以下であることが好ましく、接触していることがより好ましい。
Next, as shown in FIG. 6B, the surfaces on which the p-type impurity
次に、図6(c)に示すように、p型不純物拡散組成物膜2からp型不純物を半導体基板1中に拡散させ、p型不純物拡散層3を形成する。p型不純物拡散組成物の塗布方法、加熱方法および拡散方法としては前記図1をベースにした説明の際と同様の方法が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 6C, the p-type impurities are diffused from the p-type impurity
次に、図6(d)に示すように、p型不純物拡散層3が向かい合わせになっている状態のまま、連続して連続してn型の不純物を含むガスを有する雰囲気下で半導体基板1を加熱して、半導体基板1のp型不純物拡散組成物膜2の形成されていない側の面にn型不純物拡散層5を形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the semiconductor substrate is in an atmosphere having a gas containing n-type impurities continuously and continuously while the p-type impurity diffusion layers 3 are facing each other. 1 is heated to form an n-type
このとき、n型の不純物を含むガスを導入する前に、酸素を含む雰囲気下で半導体基板1を加熱して、半導体基板1に酸化膜を形成させても良い。
At this time, before introducing the gas containing n-type impurities, the
次に、図6(e)に示すように、既知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成されたp型不純物拡散組成物膜2、および、(必要に応じて)n型不純物拡散層5に残留している酸化膜を除去する。以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、工程を簡略化することができる。
Next, as shown in FIG. 6E, the p-type impurity
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as design changes can be made based on the knowledge of those skilled in the art, and the embodiment to which such modifications are added is also the present invention. It is included in the scope of the invention.
本発明のp型不純物拡散組成物は、太陽電池などの光起電力素子や、半導体表面に不純物拡散領域をパターン形成する半導体デバイス、例えば、トランジスターアレイやダイオードアレイ、フォトダイオードアレイ、トランスデューサーなどにも展開することができる。 The p-type impurity diffusion composition of the present invention is used for photovoltaic devices such as solar cells and semiconductor devices that form an impurity diffusion region on the semiconductor surface, for example, transistor arrays, diode arrays, photodiode arrays, and transducers. Can also be deployed.
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。なお、用いた化合物のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。(溶媒に関して、カッコ内に溶媒の沸点を示す)
PVA:ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ホバール(株)製、JP−03)
GBL:γ−ブチロラクトン(204℃)
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル(120℃)
EtOH:エタノール(78℃)
1−BuOH:1−ブタノール(118℃)
DEG:ジエチレングリコール(245℃)
MMB:3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(174℃)
DAA:ジアセトンアルコ−ル(169℃)
BYK333:シリコーン系界面活性剤(ビックケミー・ジャパン(株)製)
F444:フッ素系界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製)。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Of the compounds used, those using abbreviations are shown below. (Regarding the solvent, the boiling point of the solvent is shown in parentheses)
PVA: Polyvinyl alcohol (manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd., JP-03)
GBL: γ-Butyrolactone (204 ° C)
PGME: Propylene glycol monomethyl ether (120 ° C)
EtOH: Ethanol (78 ° C)
1-BuOH: 1-butanol (118 ° C)
DEG: Diethylene glycol (245 ° C)
MMB: 3-Methoxy-3-methyl-1-butanol (174 ° C)
DAA: Diacetone alcohol (169 ° C)
BYK333: Silicone surfactant (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.)
F444: Fluorine-based surfactant (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.).
<評価方法>
(1)溶液粘度および保存安定性
東機産業(株)製回転粘度計TVE−25L(E型デジタル粘度計)を用い、液温25℃、回転数20rpmでの粘度を測定した。<Evaluation method>
(1) Solution Viscosity and Storage Stability Using a rotary viscometer TVE-25L (E-type digital viscometer) manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., the viscosity was measured at a liquid temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 20 rpm.
ここでp型不純物拡散組成物の作製直後の粘度と作製後25℃で30日間保管後、および、3℃で30日間保管後の粘度を測定し、粘度の上昇率が20%以下のものを合格、20%を越えるものを不合格とした。 Here, the viscosity immediately after the production of the p-type impurity diffusion composition, the viscosity after storage at 25 ° C. for 30 days after preparation, and the viscosity after storage at 3 ° C. for 30 days are measured, and the viscosity increase rate is 20% or less. Passed, those exceeding 20% were rejected.
(2)塗膜の膜厚の均一性
6インチシリコンウェハー((株)エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーション製)を1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃、5分間処理した。(2) Uniform film thickness of coating film A 6-inch silicon wafer (manufactured by Electronics End Materials Corporation) was immersed in a 1% hydrofluoric acid aqueous solution for 1 minute, washed with water, air blown, and then hot-plate at 140 ° C., 5 Processed for minutes.
ついでp型不純物拡散組成物を、スピンコート法で塗膜の膜厚が1μmになるように該シリコンウェハーに塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間加熱した。 Then, the p-type impurity diffusion composition was applied to the silicon wafer by a spin coating method so that the film thickness of the coating film was 1 μm. After coating, the silicon wafer was heated at 140 ° C. for 5 minutes.
加熱後のウェハーを直径方向に等間隔で15点測定し、(最大値−最小値)の値が
0.3μm以下のものを合格、0.3μmを越えるものを不合格とした。The heated wafers were measured at 15 points at equal intervals in the diameter direction, and those having a (maximum value-minimum value) value of 0.3 μm or less were accepted, and those exceeding 0.3 μm were rejected.
(3)シート抵抗値均一性(不純物拡散濃度均一性)
6インチ角のテクスチャー付きn型シリコンウェハー((株)エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーション製、表面抵抗200Ω□)を1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃で5分間加熱した。(3) Sheet resistance value uniformity (impurity diffusion concentration uniformity)
A 6-inch square textured n-type silicon wafer (manufactured by Electronics End Materials Corporation, surface resistance 200Ω □) is immersed in a 1% hydrofluoric acid aqueous solution for 1 minute, washed with water, air blown, and then hot-plate at 140 ° C. for 5 Heated for minutes.
ついでp型不純物拡散組成物を、スピンコート法で塗膜の膜厚が500nm程度になるように該シリコンウェハーに塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間加熱した。 Then, the p-type impurity diffusion composition was applied to the silicon wafer by a spin coating method so that the film thickness of the coating film was about 500 nm. After coating, the silicon wafer was heated at 140 ° C. for 5 minutes.
続いて各シリコンウェハーを電気炉内に配置し、窒素:酸素=99:1(体積比)の雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物を熱拡散させた。熱拡散後、各シリコンウェハーを、5重量%のフッ酸水溶液に23℃で1分間浸漬させて、硬化した拡散剤を剥離した。剥離後のシリコンウェハーに対して、p/n判定機を用いてp/n判定し、表面抵抗を四探針式表面抵抗測定装置RT−70V (ナプソン(株)製)を用いて方向に等間隔で15点測定し、平均値、最大値、最小値をそれぞれA、B、Cとした時、(B−C)/A×100(%)の値が、25%未満のものを合格、25%以上のものを不合格とした。評価については組成物作製直後と作製後25℃で30日間保管後で実施した。 Subsequently, each silicon wafer was placed in an electric furnace and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen: oxygen = 99: 1 (volume ratio) to thermally diffuse impurities. After thermal diffusion, each silicon wafer was immersed in a 5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute to peel off the cured diffuser. For the silicon wafer after peeling, p / n judgment is made using a p / n judgment machine, and the surface resistance is measured in the direction etc. using a four-probe type surface resistance measuring device RT-70V (manufactured by Napson Corporation). When 15 points are measured at intervals and the average value, maximum value, and minimum value are A, B, and C, respectively, the value of (BC) / A × 100 (%) is less than 25%. Those with 25% or more were rejected. The evaluation was carried out immediately after preparation of the composition and after storage at 25 ° C. for 30 days after preparation.
(4)有機残渣評価
6インチシリコンウェハー((株)エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーション製)を3cm×3cmにカットし、1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃、5分間処理した。(4) Evaluation of organic residue A 6-inch silicon wafer (manufactured by Electronics End Materials Corporation) was cut into 3 cm x 3 cm, immersed in a 1% hydrofluoric acid aqueous solution for 1 minute, washed with water, air blown, and then heated to 140 ° C. on a hot plate. Treated for 5 minutes.
ついでp型不純物拡散組成物を、スピンコート法で塗膜の膜厚が2μm程度になるように該シリコンウェハーに塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間加熱した。 Then, the p-type impurity diffusion composition was applied to the silicon wafer by a spin coating method so that the film thickness of the coating film was about 2 μm. After coating, the silicon wafer was heated at 140 ° C. for 5 minutes.
続いて各シリコンウェハーを電気炉内に配置し、窒素:酸素=99:1(体積比)の雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物を熱拡散させた。 Subsequently, each silicon wafer was placed in an electric furnace and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen: oxygen = 99: 1 (volume ratio) to thermally diffuse impurities.
熱拡散後の各シリコンウェハーを、5質量%のフッ酸水溶液に23℃で1分間浸漬させて、組成物を剥離した。剥離後、シリコンウェハーを純水に浸漬させて洗浄し、表面の目視により残渣の有無を観察した。1分浸漬後目視で表面付着物が確認でき、ウエスでこすっても除去できないが、さらに5分浸漬後はウエスでこすることで除去できるものをD、1分浸漬後目視で表面付着物が確認できるがウエスでこすることで除去できるものをC、30秒を上回り1分以内で表面付着物が目視確認できなくなったものをB、30秒以内で表面付着物が目視確認できなくなったものをAとした。有機残渣の抑制の観点ではD<C<B<Aの順により好ましい結果と判断できる。 Each silicon wafer after thermal diffusion was immersed in a 5 mass% hydrofluoric acid aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute to peel off the composition. After peeling, the silicon wafer was immersed in pure water for cleaning, and the presence or absence of residue was visually observed on the surface. Surface deposits can be visually confirmed after 1 minute of immersion and cannot be removed by rubbing with a waste cloth, but those that can be removed by rubbing with a waste cloth after further 5 minutes of immersion are D, and surface deposits are visually confirmed after 1 minute of immersion. Those that can be confirmed but can be removed by rubbing with a waste cloth are C, those that exceed 30 seconds and the surface deposits cannot be visually confirmed within 1 minute, those that cannot be visually confirmed within 30 seconds, those that cannot be visually confirmed within 30 seconds. Was A. From the viewpoint of suppressing organic residues, it can be judged that the result is more preferable in the order of D <C <B <A.
(5)Na含有率評価
組成物を“テフロン”(登録商標)分解容器に精秤し、硫酸−硝酸−フッ化水素酸−過酸化水素水を用いて分解後、希硝酸で溶解したものを定溶液とした。得られた溶液についてICP質量分析法(パーキンエルマー社製 ELAN DRC II)で測定した。(5) Evaluation of Na content The composition is precisely weighed in a "Teflon" (registered trademark) decomposition container, decomposed with sulfuric acid-nitric acid-hydrofluoric acid-hydrogen peroxide solution, and then dissolved in dilute nitric acid. It was prepared as a constant solution. The obtained solution was measured by ICP mass spectrometry (ELAN DRC II manufactured by PerkinElmer).
配合例1
150mLの三口フラスコにPVA(日本酢ビ・ホバール(株)製、JP−03)を4.21g、水14.2gを仕込み、撹拌しながら80℃に昇温し、1時間撹拌した後、1−BuOH(東京化成(株)製)を80.3g、ホウ酸(富士薬品工業(株)製)1.29gを入れ、80℃で1時間撹拌した。40℃に冷却後、シリコーン系界面活性剤BYK333(ビックケミー・ジャパン(株)製)0.05gを添加し、30分間撹拌した。この混合液をイオン交換処理Aで処理後、20μmのフィルターで濾過を行い、p型不純物拡散組成物Aを得た。得られた組成物の粘度は18mPa・s、pHは5.0であった。Formulation example 1
Put 4.21 g of PVA (manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd., JP-03) and 14.2 g of water in a 150 mL three-necked flask, raise the temperature to 80 ° C. with stirring, stir for 1 hour, and then 1 80.3 g of −BuOH (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 1.29 g of boric acid (manufactured by Fuji Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) were added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour. After cooling to 40 ° C., 0.05 g of a silicone-based surfactant BYK333 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. This mixed solution was treated with an ion exchange treatment A and then filtered through a 20 μm filter to obtain a p-type impurity diffusion composition A. The viscosity of the obtained composition was 18 mPa · s and the pH was 5.0.
配合例2〜23
表1に示す各組成を、配合例1と同様にして混合、イオン交換、20μmのフィルターで濾過してp型不純物拡散組成物B〜Xを得た。ただし配合例16、21、22、23ではイオン交換処理を行わなかった。また、配合例15、16、21、22では有機塩基または酸をさらに添加した。Formulation Examples 2 to 23
Each composition shown in Table 1 was mixed, ion-exchanged, and filtered through a 20 μm filter in the same manner as in Formulation Example 1 to obtain p-type impurity diffusion compositions B to X. However, in Formulation Examples 16, 21, 22, and 23, the ion exchange treatment was not performed. Further, in Formulation Examples 15, 16, 21 and 22, an organic base or an acid was further added.
ここで、イオン交換処理については、以下の(A)または(B)いずれかの方法にて実施した。
(A)各成分を配合した混合液を陽イオン交換樹脂(オルガノ(株)製、アンバーリスト15JS−HG−DRY)を充填したカラムに通す。
(B)各成分を配合した混合液を陽イオン、陰イオン混合の交換樹脂(オルガノ(株)製、アンバーリストMSPS2−1−DRY)を充填したカラムに通す。Here, the ion exchange treatment was carried out by either the following method (A) or (B).
(A) A mixed solution containing each component is passed through a column packed with a cation exchange resin (Amberlist 15JS-HG-DRY manufactured by Organo Corporation).
(B) The mixed solution containing each component is passed through a column packed with an exchange resin (manufactured by Organo Corporation, Amberlist MSPS2-1-DRY) containing a mixture of cations and anions.
実施例1〜16、比較例1〜7
評価結果を表2に示す。Examples 1-16, Comparative Examples 1-7
The evaluation results are shown in Table 2.
表中、「(d)/(c)」(†1)は、「(d)界面活性剤/(c)第13族元素化合物の質量比率」を、「(c)/(a)」(†2)は、「(c)第13族元素化合物/(a)樹脂の質量比率」を表す。 In the table, "(d) / (c)" († 1) means "(d) surfactant / mass ratio of (c) Group 13 element compound" to "(c) / (a)" ( † 2) represents "(c) Group 13 element compound / (a) mass ratio of resin".
1 半導体基板
2 p型不純物拡散組成物膜
3 p型不純物拡散層
4 n型不純物拡散組成物膜
5 n型不純物拡散層
6 保護膜
6a 保護膜開口
7 p型コンタクト電極
8 n型コンタクト電極
9 片面にn型不純物拡散層およびp型不純物拡散層が形成された半導体基板
10 裏面接合型太陽電池1 Semiconductor substrate 2 p-type impurity diffusion composition film 3 p-type impurity diffusion layer 4 n-type impurity diffusion composition film 5 n-type impurity diffusion layer 6
Claims (15)
(b)溶媒、および
(c)第13族元素を含む化合物
を含むp型不純物拡散組成物であって、組成物のpHが4〜6.5であり、(b)溶媒が、(b−1)沸点110℃以上、210℃以下の有機溶媒と(b−2)水とを含み、(b−2)水の量が(b)溶媒中の10〜50質量%であることを特徴とするp型不純物拡散組成物。(A) At least one resin selected from polyvinyl alcohol and polyethylene oxide,
A p-type impurity diffusion composition containing (b) a solvent and (c) a compound containing a Group 13 element, wherein the pH of the composition is 4 to 6.5, and (b) the solvent is (b-). 1) It contains an organic solvent having a boiling point of 110 ° C. or higher and 210 ° C. or lower and (b-2) water, and the amount of (b-2) water is 10 to 50% by mass in the (b) solvent. P-type impurity diffusion composition.
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