TW201513178A - 形成ｎ型擴散層的組成物、ｎ型擴散層的形成方法、附ｎ型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種形成n型擴散層的組成物、使用該形成n型擴散層的組成物的n型擴散層的形成方法、附n型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法，所述形成n型擴散層的組成物含有包含施體元素的玻璃粒子、分散媒、以及有機金屬化合物。

Description

形成n型擴散層的組成物、n型擴散層的形成方法、 付n型擴散層的半導體基板以及太陽電池元件的製造方法
本發明是有關於一種形成n型擴散層的組成物、n型擴散層的形成方法、附n型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法。
太陽電池元件等中使用的半導體基板具有p型區域與n型區域相接的部分(pn結)。具有pn結的半導體基板的製造方法已知：於包含施體元素的環境中對p型的半導體基板進行熱處理，使施體元素在半導體基板中擴散而形成n型擴散層的方法(氣相反應法)；將包含施體元素的溶液賦予至半導體基板並進行熱處理，使施體元素在半導體基板中擴散而形成n型擴散層的方法等。
作為藉由氣相反應法形成n型擴散層的方法，例如可列舉：為了促進光封閉效應而謀求高效率化，準備於受光面側形成有紋理(texture)構造的p型矽基板，接著，於氧氯化磷(POCl3)、 氮氣及氧氣的混合氣體環境下，以800℃~900℃進行幾十分鐘的處理而於p型矽基板的表面同樣地形成n型擴散層的方法。
作為使用包含施體元素的溶液形成n型擴散層的方法，例如提出有：將含有五氧化二磷(P2O5)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)等磷酸鹽的溶液賦予至半導體基板，進行熱處理而使磷在半導體基板中擴散，藉此形成n型擴散層的方法(例如參照日本專利特開2002-75894號公報)。
於上述藉由氣相反應法的方法中，因使用混合氣體進行磷的擴散，故不僅於作為受光面之側的面形成n型擴散層，而且於側面及背面亦形成n型擴散層。因此，需要進行用以去除側面的n型擴散層的側蝕。另外，形成於背面的n型擴散層必須轉換成p+型擴散層。因此，於背面的n型擴散層上賦予含有鋁的膏，並對其進行熱處理(煅燒)而使鋁擴散，藉此自n型擴散層轉換成p+型擴散層。
日本專利特開2002-75894號公報中記載的方法亦與氣相反應法同樣地，熱處理中揮發的磷亦擴散至半導體基板的側面及背面，不僅於半導體基板的受光面形成n型擴散層，而且於側面及背面亦形成n型擴散層。因此，需要用以去除側面的n型擴散層及將形成於背面的n型擴散層轉換成p+型擴散層的步驟。此外，日本專利特開2002-75894號公報中記載的方法中使用的磷酸 鹽通常吸濕性大。因此，藉由在形成n型擴散層的過程中磷酸鹽吸濕而擴散能力發生變化，有時無法穩定地形成n型擴散層。
本發明是鑒於以上的現有問題點而完成的發明，其課題在於提供一種可於半導體基板的所需的區域穩定地形成n型擴散層的形成n型擴散層的組成物、n型擴散層的形成方法、附n型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法。
解決所述課題的手段如下所述。
<1>一種形成n型擴散層的組成物，其含有：包含施體元素的玻璃粒子、分散媒、以及有機金屬化合物。
<2>如<1>所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含矽原子。
<3>如<1>或<2>所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含選自由金屬烷氧化物、矽酮樹脂及烷基矽氮烷化合物所組成的組群中的至少一種。
<4>如<1>至<3>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含金屬烷氧化物，所述金屬烷氧化物包含烷氧化矽。
<5>如<1>至<4>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含金屬烷氧化物，所述金屬烷氧化物包含矽烷偶合劑。
<6>如<1>或<2>所述的形成n型擴散層的組成 物，其中所述有機金屬化合物包含矽酮樹脂。
<7>如<6>所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述矽酮樹脂包含二甲基聚矽氧烷。
<8>如<1>或<2>所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含烷基矽氮烷化合物。
<9>如<1>至<8>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述施體元素包含選自由磷(P)及銻(Sb)所組成的組群中的至少一種。
<10>如<1>至<9>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述包含施體元素的玻璃粒子含有選自由P2O3、P2O5及Sb2O3所組成的群組中的至少一種含施體元素的物質，以及選自由SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2及MoO3所組成的群組中的至少一種玻璃成分物質。
<11>一種n型擴散層的形成方法，其包括：將如<1>至<10>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理的步驟。
<12>一種附n型擴散層的半導體基板的製造方法，其包括：將如<1>至<10>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟。
<13>一種太陽電池元件的製造方法，其包括：將如<1>至<10>中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟；以及於所形成的所述n型擴散層上形成電極的步驟。
根據本發明，提供一種可於半導體基板的所需的區域穩定地形成n型擴散層的形成n型擴散層的組成物、n型擴散層的形成方法、附n型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法。
10‧‧‧p型半導體基板
11‧‧‧形成n型擴散層的組成物
12‧‧‧n型擴散層
13‧‧‧形成p型擴散層的組成物
14‧‧‧p+型擴散層(高濃度電場層)
16‧‧‧抗反射膜
18‧‧‧受光面電極
20、21、22‧‧‧背面電極
30‧‧‧匯流條電極
32‧‧‧指狀電極
圖1(1)~圖1(6)是概念性地表示本發明的太陽電池元件的製造步驟的一例的剖面圖。
圖2(A)、圖2(B)是概念性地表示本發明的太陽電池元件的電極的構造的一例的圖，圖2(A)是自受光面觀察到的太陽電池元件的平面圖，圖2(B)是將圖2(A)的一部分放大表示的立體圖。
圖3是概念性地表示背面接觸型太陽電池元件的一例的剖面圖。
於本說明書中，「步驟」這一用語不僅是指獨立的步驟， 即便無法與其他步驟明確地加以區分時，只要達成該步驟的預期的目的，則亦包含於本用語中。另外，於本說明書中，使用「~」來表示的數值範圍表示包含「~」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值的範圍。此外，於本說明書中，當組成物中存在多個符合各成分的物質時，只要事先無特別說明，則組成物中的各成分的含量是指組成物中所存在的該多個物質的合計量。於本說明書中，關於「層」這一用語，當以平面圖的形式進行觀察時，除形成於整個面上的形狀的構成外，還包含形成於一部分上的形狀的構成。「有機金屬化合物」及「金屬烷氧化物」中的「金屬」中亦包括矽等半金屬元素。「(甲基)丙烯酸基」、「(甲基)丙烯醯氧基」、「(甲基)丙烯醯基」等用語，分別是指丙烯酸基及甲基丙烯酸基、丙烯醯氧基及甲基丙烯醯氧基、丙烯醯基及甲基丙烯醯基的任一者或兩者。
<形成n型擴散層的組成物>
本發明的形成n型擴散層的組成物至少含有：包含施體元素的玻璃粒子(以下有時僅稱為「玻璃粒子」)、分散媒、以及有機金屬化合物。進而考慮對半導體基板賦予的容易度等，視需要亦可含有其他添加劑。此處，所謂形成n型擴散層的組成物，是指含有施體元素，且賦予至半導體基板上後可藉由進行熱處理使施體元素在半導體基板內擴散而形成n型擴散層的材料。本發明的某實施形態中，玻璃粒子、分散媒以及有機金屬化合物的合計佔形成n型擴散層的組成物的總體的50質量%以上，較佳為佔70 質量%以上，更佳為佔80質量%以上。
於本發明的形成n型擴散層的組成物中，於玻璃粒子中包含施體元素。因此，熱處理中施體元素揮發，於未賦予形成n型擴散層的組成物的半導體基板的背面或側面亦形成n型擴散層的現象得到抑制。
因此，使用本發明的形成n型擴散層的組成物的方法中，可省略先前廣泛採用的氣相反應法中所必需的側蝕步驟，以及將形成於背面的n型擴散層轉換成p+型擴散層的步驟，從而可使製造方法簡單化。另外，背面的p+型擴散層的形成方法、背面電極的材質、形狀及厚度等的制約變小，所應用的製造方法或材質、形狀的選擇範圍變廣。此外，由背面電極的厚度所引起的半導體基板內的內部應力的產生得到抑制，半導體基板的翹曲亦得到抑制，詳細情況將後述。
使用本發明的形成n型擴散層的組成物的方法中，當以圖案狀將n型擴散層形成於半導體基板的特定區域時，於特定區域外施體元素擴散(向外擴散(out diffusion))而形成n型擴散層的現象亦得到充分抑制，可以所需的圖案狀形成n型擴散層。是否產生向外擴散可藉由二次離子質量分析法(secondaryionmassspectroscopy，SIMS)來評價。具體而言，可使用SIMS裝置(例如卡麥卡儀器(CAMECAinstruments)股份有限公司、商品名IMS-6)，於形成有n型擴散層的區域及所述區域的外部(例如，自所述區域的端部算起向外側偏離2mm的點)分 別進行SIMS分析，藉由比較施體元素的濃度來進行評價。
此外，可認為藉由本發明的形成n型擴散層的組成物包含有機金屬化合物，玻璃粒子的耐濕性提高。亦即，有機金屬化合物藉由物理相互作用、化學相互作用或化學鍵結而成為附著於玻璃粒子的表面的狀態，由此認為玻璃粒子的耐濕性提高。若玻璃粒子的耐濕性提高，則於形成n型擴散層的步驟中，可抑制使形成n型擴散層的組成物乾燥後玻璃粒子吸濕而施體元素自玻璃粒子溶出。因此，抑制向半導體基板擴散的施體元素的擴散量發生變化，並且熱擴散時的施體元素的揮發得到抑制，從而變得更容易穩定地形成n型擴散層。另外，由因吸濕而溶出的成分所引起的蝕刻殘渣的產生亦得到抑制。
(包含施體元素的玻璃粒子)
本發明的形成n型擴散層的組成物含有包含施體元素的玻璃粒子。所謂施體元素，是指可藉由摻雜於半導體基板中而形成n型擴散層的元素。施體元素可使用第15族的元素，可列舉磷(P)、銻(Sb)、砷(As)等。就安全性、玻璃化(向玻璃粒子中導入)的容易度等觀點而言，適合的是P或Sb。
用以將施體元素導入至玻璃粒子的含施體元素的物質可列舉：P2O3、P2O5、Sb2O3、Bi2O3及As2O3，較佳為使用選自P2O3、P2O5及Sb2O3中的至少一種。
另外，玻璃粒子可藉由視需要而調整成分比率來控制熔融溫度、軟化溫度、玻璃轉移溫度、化學耐久性等。
構成玻璃粒子的玻璃成分物質可列舉：SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、TiO2、ZrO2、GeO2、TeO2及Lu2O3等。其中，較佳為使用選自SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2及MoO3中的至少一種。
包含施體元素的玻璃粒子的具體例可列舉：P2O5-SiO2系、P2O5-K2O系、P2O5-Na2O系、P2O5-Li2O系、P2O5-BaO系、P2O5-SrO系、P2O5-CaO系、P2O5-MgO系、P2O5-BeO系、P2O5-ZnO系、P2O5-CdO系、P2O5-PbO系、P2O5-V2O5系、P2O5-SnO系、P2O5-GeO2系、P2O5-Sb2O3系、P2O5-TeO2系、P2O5-As2O3系等P2O5系玻璃，Sb2O3系玻璃等。
於上述中例示了包含兩種成分的複合玻璃，但視需要亦可使用P2O5-SiO2-MgO、P2O5-SiO2-CaO、P2O5-SiO2-CaO-MgO等包含三種以上的成分的複合玻璃。
玻璃粒子中的玻璃成分物質的含有比率可考慮熔融溫度、軟化溫度、玻璃轉移溫度、化學耐久性等而適宜設定。通常，較佳為0.1質量%~95質量%，更佳為0.5質量%~90質量%。
就擴散處理時的擴散性、滴液的抑制等觀點而言，玻璃粒子的軟化溫度較佳為200℃~1000℃，更佳為300℃~900℃。
玻璃粒子的粒徑理想的是100μm以下。於使用具有100μm以下的粒徑的玻璃粒子的情況下，當將形成n型擴散層的組成 物賦予至半導體基板的表面時，容易形成平滑的組成物層。另外，玻璃粒子的粒徑更佳為50μm以下，粒徑進而佳為5μm以下。
包含施體元素的玻璃粒子是藉由以下的程序來製作。首先，秤量原料，填充至坩堝中。坩堝的材質可列舉鉑、鉑與銠的合金、金、銥、氧化鋁、石英、碳等，可考慮熔融溫度、環境、與熔融物質的反應性等而適宜選擇。其次，藉由電爐以對應於玻璃組成的溫度進行加熱而製成熔液。此時，較佳為以使熔液變得均勻的方式進行攪拌。接著，使所獲得的熔液流出至氧化鋯基板、碳基板等上而將熔液玻璃化。最後，粉碎玻璃而製成粒子狀。粉碎可應用噴射磨機、珠磨機、球磨機等公知的裝置。
形成n型擴散層的組成物中的包含施體元素的玻璃粒子的含有比率是考慮對半導體基板賦予的容易度、施體元素的擴散性等來決定。通常，形成n型擴散層的組成物中的玻璃粒子的含有比率較佳為0.1質量%~95質量%，更佳為1質量%~90質量%，進而佳為1質量%~50質量%，特佳為5質量%~40質量%。
(分散媒)
本發明的形成n型擴散層的組成物含有分散媒。所謂分散媒，是指於組成物中使上述玻璃粒子分散的介質。具體而言，可使用黏合劑、溶劑、該等的組合等。
作為黏合劑，有機黏合劑或無機黏合劑的任一者均可使用。作為有機黏合劑，具體而言可列舉：二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、聚乙烯醯胺、聚乙烯 基吡咯啶酮、聚(甲基)丙烯酸、聚環氧乙烷、聚碸、丙烯醯胺烷基磺酸、纖維素醚、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、乙基纖維素等纖維素衍生物，明膠、澱粉及澱粉衍生物、海藻酸鈉、黃原膠(xanthan)、瓜爾膠、瓜爾膠衍生物、硬葡聚糖、黃蓍膠、糊精、糊精衍生物、丙烯酸樹脂、丙烯酸酯樹脂、丁二烯樹脂、苯乙烯樹脂、該些的共聚物等。作為無機黏合劑，具體而言可列舉二氧化矽等。該些黏合劑是單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
黏合劑的重量平均分子量並無特別限制，較佳為鑒於組成物所需的黏度而適宜調整。
溶劑可列舉：酮溶劑、醚溶劑、酯溶劑、醚乙酸酯溶劑、非質子性極性溶劑、醇溶劑、二醇單醚溶劑、萜烯溶劑、水等。該些溶劑是單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
酮溶劑可列舉：丙酮、甲基乙基酮、甲基-正丙基酮、甲基異丙基酮、甲基-正丁基酮、甲基異丁基酮、甲基-正戊基酮、甲基-正己基酮、二乙基酮、二丙基酮、二異丁基酮、三甲基壬酮、環己酮、環戊酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、γ-丁內酯、γ-戊內酯等。
醚溶劑可列舉：二乙醚、甲基乙基醚、甲基-正丙醚、二異丙醚、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、二噁烷、二甲基二噁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二-正丙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇甲基-正丙醚、二乙二醇甲基-正丁醚、二乙二醇二-正丙醚、 二乙二醇二-正丁醚、二乙二醇甲基-正己醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇甲基乙基醚、三乙二醇甲基-正丁醚、三乙二醇二-正丁醚、三乙二醇甲基-正己醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、四乙二醇甲基乙基醚、四乙二醇甲基-正丁醚、四乙二醇二-正丁醚、四乙二醇甲基-正己醚、四乙二醇二-正丁醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇二-正丙醚、丙二醇二丁醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲基乙基醚、二丙二醇甲基單-正丁醚、二丙二醇二-正丙醚、二丙二醇二-正丁醚、二丙二醇甲基-正己醚、三丙二醇二甲醚、三丙二醇二乙醚、三丙二醇甲基乙基醚、三丙二醇甲基-正丁醚、三丙二醇二-正丁醚、三丙二醇甲基-正己醚、四丙二醇二甲醚、四丙二醇二乙醚、四丙二醇甲基乙基醚、四丙二醇甲基-正丁醚、四丙二醇二-正丁醚、四丙二醇甲基-正己醚、四丙二醇二-正丁醚等。
酯溶劑可列舉：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸第二丁酯、乙酸正戊酯、乙酸第二戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、乙酸苄酯、乙酸環己酯、乙酸甲基環己酯、乙酸壬酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙酸二乙二醇甲醚、乙酸二乙二醇單乙醚、乙酸二乙二醇單正丁醚、乙酸二丙二醇單甲醚、乙酸二丙二醇單乙醚、乙二醇二乙酸酯、甲氧基三乙二醇乙酸酯、丙酸乙酯、丙酸正丁酯、丙酸異戊酯、草酸二乙酯、草酸二-正丁酯、乳酸甲酯、乳酸 乙酯、乳酸正丁酯、乳酸正戊酯等。
醚乙酸酯溶劑可列舉：乙二醇甲醚丙酸酯、乙二醇乙醚丙酸酯、乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇正丁醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯等。
非質子性極性溶劑可列舉：乙腈、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-丙基吡咯啶酮、N-丁基吡咯啶酮、N-己基吡咯啶酮、N-環己基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基亞碸等。
醇溶劑可列舉：甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、第二戊醇、第三戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、第二己醇、2-乙基丁醇、第二庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、第二辛醇、正壬醇、正癸醇、第二-十一醇、三甲基壬醇、第二-十四醇、第二-十七醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、苄醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等。
二醇單醚溶劑可列舉：乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇單苯醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單-正丁醚、二乙二醇單-正己醚、三乙二醇單乙醚(ethoxy triglycol)、四乙二醇單-正丁醚、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、三丙二醇單甲醚等。
萜烯溶劑可列舉：萜品烯、萜品醇(terpineol)、月桂油烯、別羅勒烯、檸檬烯、雙戊烯、蒎烯、香旱芹酮(carvone)、羅勒烯、水芹烯等。
形成n型擴散層的組成物中的分散媒的含有比率是考慮對半導體基板賦予的容易度、施體濃度而決定。通常，形成n型擴散層的組成物中的分散媒的含有比率，較佳為4質量%~95質量%，更佳為9質量%~93質量%，進而佳為49質量%~90質量%，特佳為59質量%~90質量%。
考慮對半導體基板賦予的容易度，形成n型擴散層的組成物的黏度於25℃下較佳為10mPa．s~1000000mPa．s，更佳為50mPa．s~500000mPa．s。所述黏度可藉由E型黏度計來測定。
(有機金屬化合物)
本發明的形成n型擴散層的組成物含有至少一種有機金屬化合物。
於本發明中，除包含金屬原子與碳原子的鍵結的化合物外，有機酸的金屬鹽、金屬烷氧化物、矽酮樹脂等包含金屬原子與氧原子的鍵結的化合物，烷基矽氮烷化合物等包含金屬原子與氮原子的鍵結的化合物等亦包含於有機金屬化合物中。
有機金屬化合物可例示：金屬烷氧化物、矽酮樹脂及烷基矽氮烷化合物。該些有機金屬化合物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。當對形成n型擴散層的組成物進行熱處理時，於玻璃粒子熔融而形成於半導體基板上的玻璃層中，會以氧化物的 形態含有，因此就容易溶於氫氟酸中而可容易地去除的觀點而言，較佳為含有矽原子的有機金屬化合物。就進一步提高玻璃粒子的耐濕性的觀點而言，更佳為金屬烷氧化物，進而佳為矽烷偶合劑。
《金屬烷氧化物》
金屬烷氧化物只要為金屬的原子與醇反應而得的化合物，則並無特別限制。金屬烷氧化物的具體例可列舉下述通式(1)所表示的化合物、矽烷偶合劑等。
M(OR1)a．．．(1)
上述通式(1)中，M為具有1~7的價數的金屬元素。具體而言，可列舉選自由Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Bi及Si所組成的組群中的金屬原子。其中，就構成太陽電池元件時的發電效率的觀點而言，較佳為選自由Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Co、Zn、Pb、Bi及Si所組成的組群中的金屬原子，更佳為Si、Mg、Ca或Ti。R1為將醇的OH基去除所得的殘基。
作為形成上述金屬烷氧化物的醇，例如可列舉下述通式(2)所示者作為較佳例。
R1OH．．．(2)
上述通式(2)中，R1表示碳數1~6的飽和或不飽和的烴基、或者經碳數1~6的烷氧基所取代的碳數1~6的烴基。
於上述通式(2)中，當R1為碳數1~6的飽和或不飽和的烴基時，通式(2)所示的醇可列舉：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇、戊醇、環己醇等。
另外，於上述通式(2)中，當R1為經碳數1~6的烷氧基所取代的碳數1~6的烴基時，通式(2)所示的醇可列舉：甲氧基甲醇、甲氧基乙醇、乙氧基甲醇、乙氧基乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、丙氧基丙醇等。
金屬烷氧化物中，就進一步抑制磷的擴散性能的降低及半導體基板的污染的觀點而言，較佳為烷氧化矽(silicon alkoxide)。烷氧化矽中，更佳為四乙氧基矽烷(實施例6中使用)及四甲氧基矽烷，就安全性的觀點而言，進而佳為四乙氧基矽烷。金屬烷氧化物視需要亦可併用水、觸媒等。
矽烷偶合劑只要為一分子中具有矽原子、烷氧基、以及與烷氧基不同的有機官能基的化合物，則並無特別限制。藉由使用矽烷偶合劑作為有機金屬化合物，而認為玻璃粒子的耐濕性進一步提高。亦即，矽烷偶合劑中，因烷氧基的水解而生成的矽醇基與玻璃粒子的表面相互作用，藉由脫水反應而與玻璃粒子的表面結合。另一方面，當於表面(就玻璃粒子而言為外側)含有疏水性的官能基或作為分散媒的黏合劑時，可與黏合劑鍵結的官能基進行配向。藉此認為，玻璃粒子的耐濕性進一步提高。作為矽烷偶合劑，具體而言可例示下述通式(3)或通式(4)所表示的化合物。
XnR20 (3-n)SiR10-Y．．．(3)
XnR20 (3-n)Si-Y．．．(4)
上述通式(3)及通式(4)中，X表示甲氧基或乙氧基。Y表示乙烯基、巰基、環氧基、胺基、苯乙烯基、異氰脲酸酯基、異氰酸酯基、(甲基)丙烯醯基、縮水甘油氧基、脲基、硫化物基、羧基、(甲基)丙烯醯氧基、烷基、苯基、三氟烷基、烷二醇基、胺基醇基、4級銨等。其中，Y較佳為乙烯基、胺基、環氧基、(甲基)丙烯醯氧基、烷基及三氟烷基，更佳為丙烯醯氧基及三氟甲基。
另外，上述通式(3)中，R10表示碳數1~10的伸烷基或主鏈的原子數為2~5且主鏈含有氮原子的二價連結基。所述伸烷基較佳為伸乙基或伸丙基。所述連結基中的含有氮原子的原子團較佳為胺基等。
上述通式(3)及通式(4)中，R20表示碳數1~5的烷基，其中，較佳為甲基或乙基，更佳為甲基。再者，n表示1~3的整數。
作為矽烷偶合劑，具體而言可列舉符合以下的(a)~(g)的矽烷偶合劑。
(a)3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(實施例1、實施例3、實施例4及實施例5中使用)、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(實施例2中使用)、 3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等具有(甲基)丙烯醯氧基的矽烷偶合劑。
(b)3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等具有環氧基或縮水甘油氧基的矽烷偶合劑。
(c)N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷等具有胺基的矽烷偶合劑。
(d)3-巰基丙基三甲氧基矽烷等具有巰基的矽烷偶合劑。
(e)甲基三甲氧基矽烷(實施例7中使用)、二甲基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、正丙基三甲氧基矽烷、正丙基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、1,6-雙(三甲氧基矽烷基)己烷等具有烷基的矽烷偶合劑。
(f)苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等具有苯基的矽烷偶合劑。
(g)三氟丙基三甲氧基矽烷等具有三氟烷基的矽烷偶合劑。
上述矽烷偶合劑中，就抑制擴散步驟中的爐的污染的觀點而言，較佳為具有(甲基)丙烯醯氧基的矽烷偶合劑、具有烷基的矽烷偶合劑、具有胺基的矽烷偶合劑、或具有縮水甘油氧基的矽烷偶合劑。就利用與形成n型擴散層的組成物中所含的分散媒(黏合劑、溶劑或該等的組合)的偶合反應進行鍵結、藉此進一步保 護玻璃粒子的觀點而言，更佳為具有(甲基)丙烯醯氧基的矽烷偶合劑、具有胺基的矽烷偶合劑、或具有縮水甘油氧基的矽烷偶合劑。
具有(甲基)丙烯醯氧基的矽烷偶合劑進而佳為3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷及3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。具有烷基的矽烷偶合劑進而佳為甲基三甲氧基矽烷及丙基三甲氧基矽烷。具有胺基的矽烷偶合劑進而佳為N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷。具有縮水甘油氧基的矽烷偶合劑進而佳為3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷。
《矽酮樹脂》
矽酮樹脂只要為於分子內具有Si-O-Si鍵(矽氧烷鍵)、以及鍵結於矽原子的至少一部分上的有機基的化合物，則其種類、構造等並無特別限制。例如，可為熱硬化型矽酮樹脂、熱分解型矽酮樹脂的任一種。構成矽酮樹脂的鍵結於矽原子上的有機基並無特別限制，可列舉：苯基、烷基、聚醚、環氧基、胺基、羧基、芳烷基、氟烷基等。就更良好地附著於玻璃粒子表面、賦予更良好的疏水性的觀點而言，較佳為烷基(更佳為甲基或乙基)及氟烷基。矽酮樹脂較佳為矽油等為液體(25℃下的動態黏度為100000mm2/s以下)者。矽酮樹脂的具體例可列舉：聚二甲基矽氧烷(實施例8中使用)，利用苯基將聚二甲基矽氧烷的甲基的一部分取代而成的聚甲基苯基矽氧烷，利用氫原子、胺基、環氧基、羧基等將聚二甲基矽氧烷的甲基的一部分取代而成的矽酮樹脂等。其 中，就抑制擴散步驟中的爐的污染的觀點而言，較佳為聚二甲基矽氧烷。
矽酮樹脂的分子量並無特別限制。例如，重量平均分子量較佳為1000~10萬，更佳為1000~2萬。
矽酮樹脂於25℃下的黏度並無特別限制。例如，25℃下的動態黏度較佳為10mm2/s~100000mm2/s，更佳為10mm2/s~1000mm2/s。動態黏度可藉由毛細管黏度計來測定。
《烷基矽氮烷化合物》
烷基矽氮烷化合物只要為於分子內具有矽原子與氮原子鍵結而成的構造、以及烷基或氟烷基的化合物，則並無特別限制。作為烷基，具體而言可列舉：甲基、乙基、丙基、胺基、氟甲基、氟乙基以及氟丙基等。具體而言可列舉：1,1,1,3,3,3-六甲基二矽氮烷、七甲基二矽氮烷、1,3-雙(3,3,3-三氟丙基)-1,1,3,3-四甲基丙烷二矽氮烷等。
於形成n型擴散層的組成物的總質量中，形成n型擴散層的組成物中的有機金屬化合物的含有率較佳為0.01質量%~20質量%，更佳為0.3質量%~10質量%，進而佳為0.5質量%~5質量%。若有機金屬化合物的含有率為0.01質量%以上，則存在有機金屬化合物良好地附著於玻璃粒子的表面、保護玻璃粒子不與水接觸的功能變良好的傾向。若有機金屬化合物的含有率為20質量%以下，則能夠良好地抑制擴散性能的降低。
將有機金屬化合物添加至形成n型擴散層的組成物中的 方法並無特別限制。例如可列舉：將有機金屬化合物與玻璃粒子、分散媒及視需要而含有的其他成分一併混合的方法；首先將有機金屬化合物與玻璃粒子混合並加以攪拌，繼而將所得的混合物與分散媒混合的方法。考慮到對玻璃粒子的表面的附著容易度，較佳為首先將有機金屬化合物與玻璃粒子混合，繼而將所得的混合物與分散媒混合的方法。將有機金屬化合物與玻璃粒子混合並加以攪拌的方法可為乾式法或濕式法的任一種，就抑制吸濕的觀點而言，較佳為濕式法。具體而言，可列舉將玻璃粒子與有機金屬化合物添加至用作分散媒的黏合劑、溶劑或該些的混合物中並加以攪拌的方法。攪拌的方法並無特別限制，就亦可總括進行玻璃粒子的粉碎的觀點而言，較佳為珠磨機、球磨機等。
(其他成分)
本發明的形成n型擴散層的組成物視需要亦可含有其他成分。其他成分可列舉：有機填料、無機填料、有機酸鹽等觸變性賦予劑、潤濕性提高劑、調平劑、界面活性劑、塑化劑、填充劑、消泡劑、穩定劑、抗氧化劑、香料等。該些成分的含有率並無特別限制，例如，可相對於形成n型擴散層的組成物的總量100質量份，分別使用0.01質量份~20質量份左右的各成分。該些成分可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
<n型擴散層的形成方法以及附n型擴散層的半導體基板的製造方法>
本發明的n型擴散層的形成方法包括：將本發明的形成n型 擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對所述賦予有形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理的步驟。
本發明的附n型擴散層的半導體基板的製造方法包括：將本發明的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對所述賦予有形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟。
半導體基板並無特別限制，可自通常所使用的半導體基板中選擇。將形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的方法並無特別限制，可列舉印刷法、旋塗法、刷塗法、噴霧法、刮刀法、輥塗法、噴墨法等。熱處理的溫度只要為於半導體基板中施體元素擴散而形成n型擴散層的溫度，則並無特別限制，例如，可自600℃~1200℃的範圍內選擇。熱處理的方法並無特別限制，可使用公知的連續爐、分批式爐等來進行。
<太陽電池元件的製造方法>
本發明的太陽電池元件的製造方法包括：將本發明的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；對所述賦予有形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟；以及於所形成的所述n型擴散層上形成電極的步驟。
n型擴散層上所形成的電極的材質及其形成方法並無特別限定。例如可列舉：將包含鋁、銀、銅等金屬的電極用膏賦予至所需的區域，進行熱處理來形成的方法。
本發明的太陽電池元件的構造可列舉於受光面與背面的 兩者具有電極的構造、僅於背面具有電極的背面接觸型的構造等。背面接觸型的太陽電池元件中，增大受光面的面積而使轉換效率提高，因此僅於背面形成電極。為此，需要於半導體基板的背面形成n型擴散區域及p+型擴散區域兩者而製成pn結構造。本發明的形成n型擴散層的組成物可選擇性地僅賦予至半導體基板上的特定區域而形成n型擴散區域。據此，本發明的形成n型擴散層的組成物亦可較佳地用於製造背面接觸型的太陽電池元件。
其次，一面參照圖1(1)~圖1(6)，一面對本發明的具有n型擴散層的半導體基板的製造方法及太陽電池元件的製造方法的一例進行說明。圖1(1)~圖1(6)是概念性地表示本發明的太陽電池單元的製造步驟的一例的示意剖面圖。於以後的圖式中，對共同的構成要素標註相同的符號。
圖1(1)中，於作為p型半導體基板10的矽基板上賦予鹼性溶液，去除損壞層，藉由蝕刻而獲得紋理構造。詳細而言，利用20質量%苛性鈉去除自鑄錠進行切片時所產生的矽基板表面的損壞層。繼而，利用1質量%苛性鈉與10質量%異丙醇的混合液進行蝕刻，而形成紋理構造(圖中省略紋理構造的記載)。藉由在受光面側形成紋理構造，而促進光封閉效應，並可謀求太陽電池元件的高效率化。
圖1(2)中，將形成n型擴散層的組成物11賦予至p型半導體基板10的作為受光面的面上。賦予的方法並無特別限制，例如可應用印刷法、旋塗法、刷塗佈、噴霧法、刮刀法、輥塗法、 噴墨法等。於p型半導體基板10的背面，為了形成p+型擴散層(高濃度電場層)14而賦予包含鋁、硼等第13族的元素的形成p型擴散層的組成物13。
再者，根據形成n型擴散層的組成物的組成，於賦予至半導體基板上後，有時需要用以使組成物中作為分散媒而含有的溶劑揮發的乾燥步驟。乾燥步驟例如於80℃~300℃左右的溫度下進行，當使用加熱板時乾燥1分鐘~10分鐘，當使用乾燥機等時乾燥10分鐘~30分鐘左右。乾燥條件依存於形成n型擴散層的組成物中所含的溶劑的組成，於本發明中並不特別限定於上述條件。
圖1(3)中，以600℃~1200℃對賦予有形成n型擴散層的組成物11及形成p型擴散層的組成物13的半導體基板10進行熱處理。藉由該熱處理，施體元素向半導體基板中擴散，並於受光面形成n型擴散層12。熱處理可使用公知的連續爐、分批式爐等來進行。因於n型擴散層12的上部形成有磷酸玻璃等玻璃層(未圖示)，故藉由蝕刻來去除該磷酸玻璃。蝕刻可藉由浸漬於氫氟酸等酸中的方法、浸漬於苛性鈉等鹼中的方法等公知的方法來進行。於p型半導體基板10的背面，藉由熱處理來形成p+型擴散層(高濃度電場層)14。
如圖1(2)及圖1(3)所示，於使用本發明的形成n型擴散層的組成物11來形成n型擴散層12的方法中，僅於所需的部位形成n型擴散層12，不於背面或側面形成不需要的n型擴散層。因此，不需要藉由氣相反應法來形成n型擴散層的方法中所 必需的用以去除形成於側面的不需要的n型擴散層的側蝕步驟，從而使製造步驟簡單化。
另外，現有的製造方法中，需要將形成於背面的n型擴散層轉換成p型擴散層。因此，通常採用將作為第13族元素的鋁的膏賦予至形成於背面的n型擴散層上並進行熱處理，使鋁擴散至n型擴散層而向p型擴散層轉換的方法。於該方法中，為了使向p型擴散層的轉換變得充分，進而形成p+型擴散層，而需要某種程度以上的鋁量，因此需要形成厚的鋁層。但是，鋁的熱膨脹係數與用作半導體基板的矽的熱膨脹係數大不相同，因此於熱處理及冷卻的過程中，在半導體基板中產生大的內部應力。
該內部應力有時會對結晶的晶界造成損傷，太陽電池元件的電力損失變大。另外，由內部應力導致的半導體基板的翹曲於模組步驟中的太陽電池元件的搬送、或者與被稱為捲帶自動接合(Tape Automated Bonding，TAB)線的銅線的連接過程中，容易使太陽電池元件破損。近年來，由於切片加工技術的提高，半導體基板的厚度正薄型化，而存在太陽電池元件更容易破裂的傾向。
根據本發明的製造方法，不於半導體基板的背面形成不需要的n型擴散層，因此無需進行自n型擴散層向p型擴散層的轉換，而不必使鋁層變厚。其結果，可抑制半導體基板內的內部應力的產生及翹曲。作為結果，可抑制太陽電池元件的電力損失的增大及太陽電池元件的破損。
另外，當使用本發明的製造方法時，背面的p+型擴散層(高濃度電場層)14的製造方法並不限定於利用鋁而自n型擴散層向p型擴散層轉換的方法，亦可採用任意的方法，製造方法的選擇範圍廣。另外，如後所述，作為受光面電極20的材料，除鋁以外亦可應用銀(Ag)或銅(Cu)等。此外，背面電極20的厚度亦可比先前的厚度更薄。
圖1(4)中，於n型擴散層12上形成抗反射膜16。抗反射膜16可藉由公知的方法來形成。例如，當抗反射膜16為氮化矽膜時，藉由將SiH4與NH3的混合氣體作為原料的電漿化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)法來形成。此時，氫原子於結晶中擴散，不參與矽原子的鍵結的軌道即懸鍵與氫原子鍵結，而使缺陷鈍化(氫鈍化)。更具體而言，於上述混合氣體的流量比(NH3/SiH4)為0.05~1.0，反應室的壓力為13.3Pa~266.6Pa(0.1Torr~2Torr)，成膜時的溫度為300℃~550℃，用於電漿的放電的頻率為100kHz以上的條件下形成。
圖1(5)中，於受光面的抗反射膜16上，藉由網版印刷法等來賦予受光面電極用金屬膏，並進行乾燥而形成受光面電極18(熱處理前)。受光面電極用金屬膏的組成並無特別限制，例如，可將金屬粒子與玻璃粒子作為必需成分，且視需要包含樹脂黏合劑、其他添加劑等。
繼而，於背面的p+型擴散層14上形成背面電極20。如前述般，本發明中，背面電極20的材質以及形成方法並無特別限 定。例如，可使用包含銀、銅等鋁以外的金屬的背面電極用膏來形成背面電極20。此時，為了模組步驟中的單元間的連接，亦可於背面的一部分上設置銀電極形成用銀膏。
圖1(6)中，對受光面電極18(熱處理前)進行熱處理而與p型半導體基板10導通，從而完成太陽電池元件。若以600℃~900℃的範圍進行幾秒~幾分鐘的熱處理，則於受光面側，藉由受光面電極18(熱處理前)中所含的玻璃粒子而作為絕緣膜的抗反射膜16熔融，進而p型半導體基板10表面的一部分亦熔融，受光面電極18(熱處理前)中的金屬粒子(例如銀粒子)與p型半導體基板10形成接觸部並凝固。藉此，形成與p型半導體基板10導通的受光面電極18。將此稱為燒穿(fire through)。
本發明的附n型擴散層的半導體基板的製造方法以及太陽電池元件的製造方法中，p型半導體基板的受光面的n型擴散層、背面的p+型擴散層、抗反射膜、受光面電極以及背面電極的各形成步驟的順序無需為圖1所示的順序，並無特別限制。
圖2(A)、圖2(B)是概念性地表示本發明的太陽電池元件的電極的構造的一例的圖。受光面電極18包含匯流條電極30、以及與該匯流條電極30交叉的指狀電極32。圖2(A)是自受光面觀察到的太陽電池元件的平面圖，圖2(B)是將圖2(A)的一部分放大表示的立體圖，所述太陽電池元件具有包含匯流條電極30、以及與該匯流條電極30交叉的指狀電極32的受光面電極18。
如圖2(A)、圖2(B)所示的受光面電極18例如可藉由上述利用網版印刷進行的金屬膏的賦予、電極材料的鍍敷、高真空中的利用電子束加熱的電極材料的蒸鍍等方法來形成。包含匯流條電極30與指狀電極32的受光面電極18通常用作受光面側的電極，可藉由受光面側的匯流條電極及指狀電極的公知的形成方法來形成。
上述中，對在受光面形成n型擴散層，在背面形成p+型擴散層，進而在各個層上設置有受光面電極及背面電極的太陽電池元件進行了說明，但若使用本發明的形成n型擴散層的組成物，則亦可較佳地製作背面接觸型的太陽電池元件。
圖3表示背面接觸型的太陽電池元件的構造的一例。圖3所示的背面接觸型的太陽電池元件的電極包括：於以圖案狀形成於p型半導體基板10的背面側的n型擴散層12上以圖案狀設置的背面電極21、以及於以圖案狀形成於p型半導體基板10的背面側的p+型擴散層14上以圖案狀設置的背面電極22。藉由設為於受光面不具有電極的構成，可增大受光面的面積，可使太陽電池元件的轉換效率提高。
[實施例]
以下，更具體地說明本發明的實施例，但本發明並不受該些實施例限制。再者，只要無特別記述，則化學品全部使用了試劑。另外，只要事先無說明，則「%」表示「質量%」。
[實施例1]
將P2O5-SiO2-MgO系玻璃(P2O5：52.8%，SiO2：37.2%，MgO：10.0%)粒子10g、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM5103；信越化學工業股份有限公司)0.5g、乙基纖維素(艾特賽爾(Etocel)STD200；陶氏化學公司(TheDowChemicalCompany))6.8g、以及萜品醇(萜品醇(Terpineol)LW；日本萜烯化學股份有限公司)82.7g混合而製成膏狀，製備含0.5%的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，藉由網版印刷，將所製備的形成n型擴散層的組成物以成為正方形(50mm×50mm)的形狀的方式塗布(塗布量：40mg)於p型矽基板的表面，於220℃的加熱板上乾燥5分鐘。於乾燥後30分鐘內，接著，利用設定為950℃的電爐進行15分鐘熱處理而形成n型擴散層。其後，為了將形成於表面的玻璃層去除，而使p型矽基板於5%的氫氟酸中浸漬5分鐘，進行流水清洗後進行乾燥。
形成有n型擴散層之側的p型矽基板表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。p型矽基板背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。作為SIMS裝置，使用卡麥卡儀器(CAMECA instrument)股份有限公司的SIM裝置(IMS-6)。如下般進行評價：於塗布有形 成n型擴散層的組成物的部分、及自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點進行SIMS分析，算出磷濃度而確認向外擴散的影響。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
其次，將與上述相同的形成n型擴散層的組成物塗布於矽基板上，於220℃的加熱板上乾燥5分鐘後，於溫度25℃、濕度55%RH的高濕環境下放置3小時。繼而，利用設定為950℃的電爐進行15分鐘熱擴散處理。其後，於5%的氫氟酸中浸漬5分鐘，將玻璃層去除。形成有n型擴散層之側的矽基板表面的薄片電阻為15Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量並未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例2]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(LS-3380；信越化學工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有n型擴散層組成物之側的表面的薄片電 阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為16Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例3]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷(KBM-602；信越化學工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有n型擴散層組成物之側的表面的薄片電阻為13Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的 薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/10000即1017atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為13Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例4]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷的含量由0.5g變更為0.3g，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.3%的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有n型擴散層組成物之側的表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為16Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例5]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷的含量由0.5g變更為15.0g，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含15.0%的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為18Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分 析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/10000即1017atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為18Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量並未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例6]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷的含量由0.5g變更為0.1g，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.1%的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成 物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為17Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例7]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的四乙氧基矽烷(東京化成工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的四乙氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為16Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的 端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為18Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例8]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的甲基三甲氧基矽烷(KBM-13；信越化學工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的甲基三甲氧基矽烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018 atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為17Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例9]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的聚二甲基矽氧烷(KF-96-100cs；信越化學工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的聚二甲基矽氧烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為16Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為18Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例10]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯(TTS；味之素股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的異丙基三異硬脂醯基鈦酸酯作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，將浸漬於氫氟酸中的時間設為10分鐘，除此以外，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型 擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為17Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[實施例11]
將實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷變更為等量的六甲基二矽氮烷(SZ-31；信越化學工業股份有限公司)，除此以外，以與實施例1相同的方式製備含0.5%的聚二甲基矽氧烷作為有機金屬化合物的形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為16Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/1000即1018atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另外，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理， 測定薄片電阻。薄片電阻為18Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，磷的擴散量幾乎未發生變化。另外，確認到不存在蝕刻殘渣。
[比較例1]
不添加實施例1的3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，除此以外，以與實施例1相同的方式製備形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為15Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。背面的薄片電阻為1000000Ω/cm2以上而無法測定，確認到未形成n型擴散層。另外，確認到於形成n型擴散層的區域中不存在蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方法，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/10000即1017atoms/cm3。藉此確認到向外擴散得到充分抑制。
另一方面，以與實施例1相同的方法，將經乾燥的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置後進行熱處理及氫氟酸處理，測定薄片電阻。薄片電阻為20Ω/cm2，將乾燥後的形成n型擴散層的組成物於高濕環境下放置時，與不將其於高濕環境下放置時，確認到磷的擴散量發生變化。另外，背面的薄片電阻甚小， 為10000Ω/cm2以上，確認到n型擴散層的形成。進而，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來進行評價，結果於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度為1/100即1019atoms/cm3。藉此確認到略微產生了向外擴散。另外，於形成n型擴散層的區域中確認到蝕刻殘渣。
[比較例2]
將實施例1的P2O5-SiO2-MgO系玻璃變更為等量的磷酸二氫銨，除此以外，以與實施例1相同的方式製備形成n型擴散層的組成物。
其次，進行與實施例1相同的步驟，測定薄片電阻。其結果，p型矽基板的塗布有形成n型擴散層的組成物之側的表面的薄片電阻為25Ω/cm2，確認到磷(P)擴散而形成有n型擴散層。另一方面，背面的薄片電阻為50Ω/cm2，於背面亦確認到n型擴散層的形成。另外，於形成n型擴散層的區域中確認到蝕刻殘渣。
其次，以與實施例1相同的方式，藉由二次離子質量分析法(SIMS)來評價向外擴散。於塗布有形成n型擴散層的組成物的部分的表面，磷濃度為1021atoms/cm3，於自經塗布的部分的端部算起向外側偏離2mm的點，磷濃度相等，為1021atoms/cm3。藉此確認到產生了向外擴散。
10‧‧‧p型半導體基板
11‧‧‧形成n型擴散層的組成物
12‧‧‧n型擴散層
13‧‧‧形成p型擴散層的組成物
14‧‧‧p+型擴散層(高濃度電場層)
16‧‧‧抗反射膜
18‧‧‧受光面電極
20‧‧‧背面電極

Claims (13)

  1. 一種形成n型擴散層的組成物，其包括：包含施體元素的玻璃粒子、分散媒、以及有機金屬化合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含矽原子。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含選自由金屬烷氧化物、矽酮樹脂及烷基矽氮烷化合物所組成的組群中的至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含金屬烷氧化物，所述金屬烷氧化物包含烷氧化矽。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含金屬烷氧化物，所述金屬烷氧化物包含矽烷偶合劑。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含矽酮樹脂。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述矽酮樹脂包含二甲基聚矽氧烷。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述有機金屬化合物包含烷基矽氮烷化合物。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述施體元素包含選自由磷(P)及銻(Sb) 所組成的組群中的至少一種。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物，其中所述包含施體元素的玻璃粒子含有選自由P2O3、P2O5及Sb2O3所組成的群組中的至少一種含施體元素的物質，以及選自由SiO2、K2O、Na2O、Li2O、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2及MoO3所組成的群組中的至少一種玻璃成分物質。
  11. 一種n型擴散層的形成方法，其包括：將如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理的步驟。
  12. 一種附n型擴散層的半導體基板的製造方法，其包括：將如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；以及對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟。
  13. 一種太陽電池元件的製造方法，其包括：將如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的形成n型擴散層的組成物賦予至半導體基板上的步驟；對賦予有所述形成n型擴散層的組成物的半導體基板進行熱處理而形成n型擴散層的步驟；以及於所形成的所述n型擴散層上形成電極的步驟。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7110021B2 (ja) * 2017-08-04 2022-08-01 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物、及び半導体基板の製造方法
CN112480817B (zh) * 2020-11-26 2021-11-30 徐玲 一种可热固化、湿气固化或uv固化的防腐组合物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179537A (en) * 1978-01-04 1979-12-18 Rykowski John J Silane coupling agents
GB2114365B (en) * 1982-01-28 1986-08-06 Owens Illinois Inc Process for forming a doped oxide film and composite article
DE3778741D1 (de) * 1986-02-14 1992-06-11 Ibm Verfahren zum verbinden anorganischer partikel, insbesondere fuer mehrlagen-keramiksubstrate.
US4772346A (en) * 1986-02-14 1988-09-20 International Business Machines Corporation Method of bonding inorganic particulate material
JP2002075894A (ja) 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 液状不純物源材料及びこれを使用した半導体装置の製造方法
US20090092745A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Luca Pavani Dopant material for manufacturing solar cells
KR101631711B1 (ko) * 2008-03-21 2016-06-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 확산용 인 페이스트 및 그것을 이용한 태양 전지의 제조 방법
JP2010056465A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 拡散用ボロンペースト及びそれを用いた太陽電池の製造方法
US8324089B2 (en) * 2009-07-23 2012-12-04 Honeywell International Inc. Compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, methods for fabricating such compositions, and methods for forming doped regions using such compositions
JP2011168769A (ja) * 2010-01-20 2011-09-01 Konishi Co Ltd 硬化性樹脂組成物の製造方法
TWI541869B (zh) * 2010-04-23 2016-07-11 日立化成股份有限公司 形成ｐ型擴散層的組成物、ｐ型擴散層的製造方法及太陽電池元件的製造方法
WO2012096311A1 (ja) * 2011-01-13 2012-07-19 日立化成工業株式会社 ｐ型拡散層形成組成物、ｐ型拡散層を有するシリコン基板の製造方法、太陽電池素子の製造方法、及び太陽電池
JP5935255B2 (ja) * 2011-07-22 2016-06-15 日立化成株式会社 インクジェット用不純物拡散層形成組成物、不純物拡散層の製造方法、太陽電池素子の製造方法及び太陽電池の製造方法
JPWO2013125252A1 (ja) * 2012-02-23 2015-07-30 日立化成株式会社 不純物拡散層形成組成物、不純物拡散層付き半導体基板の製造方法及び太陽電池素子の製造方法

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