TWI654773B - Solar cell manufacturing method and solar cell - Google Patents

Solar cell manufacturing method and solar cell

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TWI654773B
TWI654773B TW105102167A TW105102167A TWI654773B TW I654773 B TWI654773 B TW I654773B TW 105102167 A TW105102167 A TW 105102167A TW 105102167 A TW105102167 A TW 105102167A TW I654773 B TWI654773 B TW I654773B
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濱篤郎
西村邦彥
西村慎也
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日商三菱電機股份有限公司
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Abstract

在成膜固相擴散源後，藉由接著進行熱處理而進行不純物擴散時，以得到可抑制不純物混入背面，且載子壽命長之太陽電池之製造方法為目的，含有：在具有受光面1A及背面1B之n型單結晶矽基板1之受光面1A成膜固相擴散源之BSG膜2之工程；及加熱n型單結晶矽基板1，使第2導電型之不純物之硼由BSG膜2擴散，形成p型擴散層7之熱處理工程，在熱處理工程之前，含有將成膜於背面1B之含硼生成物4、含氧化矽生成物5等之固相擴散源除去之工程。

Description

太陽電池之製造方法及太陽電池
本發明係關於太陽電池之製造方法及太陽電池，特別是關於光電變換效率之提升。
現在，在太陽電池，如專利文獻1所示之一例，開示了使用CVD法等做為對於光入射面之受光面或是與受光面相反面之背面之不純物擴散方法而將擴散源成膜後，將基板與成為擴散源之膜在氮氣氛中加熱而使不純物在基板內擴散之方法。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本專利特開2004-247364號公報
然而，在上述專利文獻1所示太陽電池之製造方法，係將磷矽酸鹽玻璃(PSG：Phosphorus Silicate Glass)膜，或是硼矽酸鹽玻璃(BSG：Boron Silicate Glass)膜成膜在基板上之後，在氮氣氛中進行為了不純物擴散之熱處理。因此，成膜時磷(phosphorus)或硼(boron)等之不純物包至基板背面，從所附著之生成物，對於背面之不純物擴散也會同時產生，因此會有 發生沒有預期之對於背面的不純物的混入之問題。不純物的混入會導致太陽電池之載子(carrier)壽命之低下。
本發明，係有鑑於上述而做成之物，以在成膜固相擴散源後，接著進行藉由熱處理之不純物擴散時，抑制不純物混入背面，而得到載子壽命長之太陽電池為目的。
本發明，為了解決上述課題，達成目的，在含有：在具有第1及第2主面之第1導電型的半導體基板之第1主面成膜固相擴散源之工程；加熱半導體基板，使第2導電型之不純物從固相擴散源擴散，形成第2導電型之擴散層之熱處理工程之太陽電池之製造方法中，在熱處理工程之前，含有除去成膜在第2主面之固相擴散源之工程。
根據本發明，在成膜固相擴散源後，接著進行藉由熱處理之不純物擴散時，可得到防止對於背面之不純物的混入而謀求太陽電池之載子壽命的提升之效果。
1‧‧‧n型單結晶矽基板
1A‧‧‧受光面
1B‧‧‧背面
2‧‧‧BSG膜
3‧‧‧矽氧化膜
4‧‧‧含硼生成物
5‧‧‧含氧化矽生成物
7‧‧‧p型擴散層
8‧‧‧矽氧化膜
9‧‧‧成膜不良部
9a‧‧‧矽氧化膜形成不良部
9b‧‧‧BSG膜形成不良部
9c‧‧‧BSG膜和矽氧化膜形成不良部
10‧‧‧p型擴散層形成不良部
10a、10b‧‧‧p型擴散層淺化部
10c‧‧‧p型擴散層未形成部
14‧‧‧n型擴散層
15a‧‧‧受光面反射防止膜
15b‧‧‧背面絕緣膜
16‧‧‧電極
16a‧‧‧受光面電極
16b‧‧‧背面電極
17‧‧‧擴散源
18‧‧‧n型擴散層
200‧‧‧加熱爐
201‧‧‧晶舟
第1圖係表示與實施形態1有關之太陽電池之製造方法之流程圖(flow chart)。
第2圖(a)~(d)係表示與實施形態1有關之太陽電池之製造方法之工程剖面圖。
第3圖(a)~(d)係表示與實施形態1有關之太陽電池之製造方法之工程剖面圖。
第4圖係表示在與實施形態1有關之太陽電池之製造工程中關於熱處理工程之爐內溫度與環境狀態之時序圖(time chart)。
第5圖(a)及(b)係表示在實施形態1之方法中，BSG膜與矽(silicon)氧化膜之形成時，部分的成膜不良部發生時之n型單結晶矽基板之剖面之圖。
第6圖係表示與實施形態2有關之太陽電池之製造方法之流程圖。
第7圖係表示與實施形態2有關之太陽電池之製造工程之重要部分之工程剖面圖。
第8圖係表示對於實施形態1及實施形態2所示之太陽電池之製造方法，在加熱處理時，在擴散工程所使用之對於擴散爐之矽基板之投入方法之一例之圖。
以下，基於圖式，詳細說明與本發明有關太陽電池之製造方法及太陽電池之實施形態。又，本發明並非由於此實施形態而被限定，可在不脫離其要旨的範圍，適當變更。又，在以下所示圖式，為了容易理解，各層或是各構件的比例尺有跟現實相異的情況，各圖面間也是一樣。又，即使為平面圖，為了使圖式容易看清楚，也有付與陰影(hatching)的情況。
實施形態1
第1圖，係表示與本發明有關之太陽電池之製造方法之實施形態1之製造方法之流程圖，第2圖(a)至(d)及第3圖(a)至(d)，係表示與實施形態1有關之太陽電池之製造方法之工程剖 面圖。第2圖(a)至(d)，係表示與本發明有關之太陽電池之製造方法中，在第1圖中所示爐內之連續處理中之太陽電池基板的變化之剖面圖。第3圖(a)至(d)係表示在本實施形態1之製造工程1中，接在第2圖(a)至(d)所示熱處理後之工程之太陽電池的剖面之變化之模式圖。第4圖係表示對於爐內的溫度與環境狀態之時序圖之說明圖。
與本實施形態1有關之太陽電池之製造方法，係含有：在為了擴散層形成之熱處理工程中，在熱處理工程之前，除去成膜於第2主面之固相擴散源之工程為特徵。
亦即在本實施形態，含有在藉由加熱工程而從固相擴散源進行不純物擴散之工程前，除去成膜於第2主面之固相擴散源之工程，因此，雖然固相擴散源材料會包至與成膜了半導體基板之固相擴散源之面相反側之面而附著，但藉由除去此固相擴散源後進行熱處理，可迴避不純物從不純物擴散至基板。
與實施形態1有關之太陽電池，係使用n型單結晶基板1做為具有成為第1受光面1A之第1主面與成為背面1B之第2主面之第1導電型之半導體基板。使用第1圖、第2圖(a)至(d)、第3圖(a)至(d)及第4圖來說明製造方法。首先，在損傷(damage)層除去步驟(step)S101，將晶錠(ingot)切片(slice)成晶圓(wafer)時在晶圓表面所產生之汙染或損傷浸漬於，例如使1wt%以上未滿10wt%之氫氧化鈉(sodium)溶解之鹼性(alkali)溶液而除去後，在n型單結晶矽基板1之受光面1A上，在例如0.1%以上未滿10%之鹼性溶液中添加異丙醇 (isopropyl alcohol)或是辛酸(caprylic acid)等之添加劑而使其浸漬於溶液，形成為了得到反射防止構造之具有凹凸的組織(texture)。又，切片汙染以及損傷之除去，可在組織形成時同時或個別進行。組織之形成不僅是受光面，也可形成在背面。在第2圖及第3圖，為了容易理解，不圖示組織，受光面、背面皆以平坦面來表示。
接著，在成膜前洗淨步驟S102洗淨n型單結晶矽基板1之表面。在該洗淨工程，係使用了例如，被稱為RCA洗淨之組合了硫酸與過氧化氫之混合溶液、氟化氫(hydrofluoric acid)水溶液、氨(ammonia)與過氧化氫之混合溶液、鹽酸與過氧化氫之混合溶液之除去有機物與金屬與氧化膜之工程，或是，根據組織形成方法而僅以氟化氫酸水溶液之氧化膜除去工程。又，關於洗淨液，在洗淨液之種類中，可選擇一種或複數種，或是可以包含氟化氫酸與過氧化氫水之混合溶液，或是含有臭氧(ozone)之水來選擇。
又，每個工程之處理液本身，為了不對於其他汙染，或是不成為無預期反應之原因，或在取出至裝置外後確保安全，在每個工程中間或是乾燥前的階段等，進行藉由純水之水洗。
接著上述洗淨工程，在固相擴散源之對於受光面1A側之成膜步驟S103，如第2圖(a)所示，在n型單結晶矽基板1之受光面1A，成膜固相擴散源，例如為含有硼之氧化膜之硼矽酸鹽玻璃(BSG)2。成膜通常使用減壓CVD(Chemical Vapor Deposition化學氣相沉積)、常壓CVD。又，在前述的成 膜工程時，在n型單結晶矽基板1之背面1B會由於成膜氣體(gas)之包住而含硼生成物4附著。接著在BSG膜2之上部形成在熱處理時成為覆蓋(cap)之膜，例如矽氧化膜3。矽氧化膜3，從工程的連續性來看，以同於BSG膜2，藉由減壓CVD、常壓CVD等之成膜工程而成膜為佳。矽氧化膜3成膜時也和BSG膜2成膜時相同，成膜氣體包至背面1B，而附著含氧化矽生成物5。
在背面之固相擴散源除去步驟S104，如第2圖(b)所示，除去背面1B側之固相擴散源。在此，除去n型單結晶矽基板1之背面1B側之固相擴散源。亦即，BSG膜2與矽氧化膜3之成膜後，除去背面1B側之含硼生成物4及含氧化矽生成物5。除去例如係藉由使用氟酸水溶液而進行溶解，但由於含硼生成物4與BSG膜2，含氧化矽生成物5係與矽氧化膜3本質上為相同的物質，因此例如使用單面蝕刻(etching)裝置，僅使背面1B側接觸氟酸水溶液而除去含硼生成物4及含氧化矽生成物5為佳。做為單面蝕刻裝置之一例，藉由使用使蝕刻面朝下而從下側吹付蝕刻液之裝置，或是具有僅將單面浸漬於蝕刻液之構造之蝕刻裝置等，而可實現單面蝕刻。
對於n型單結晶矽基板1連續施以加熱處理。該加熱處理係使用熱處理爐。首先預熱熱處理爐，在惰性氣體氣氛進行熱處理之步驟S105，如第2圖(c)所示，在惰性氣體氣氛下進行為了形成擴散層之熱處理。
接著，在含有氧(O2)之氣氛連續進行熱處理之S106，一邊供給氧一邊進行熱處理。該加熱處理係在熱處理爐 投入第2圖(b)之階段之除去了背面1B側之固相擴散源之n型單結晶矽基板1，一邊切換溫度與成膜氣氛，進行升溫、加熱、降溫。加熱中之氣氛，係分成：將n型單結晶矽基板1投入爐內後，在800℃至1100℃之溫度帶，在例如氮、氬(argon)等之含有惰性氣體之氣氛中加熱任意時間之工程，與接下來在800℃至1100℃之溫度帶，在含有氧之氣氛中加熱1分至20分以下之時間。
首先，在例如氮、氬等含有惰性氣體之氣氛中，使溫度到達從BSG膜2不純物擴散進行之溫度T，例如800℃至1100℃，形成所希望之p型擴散層7。p型擴散層7之形成結束後，藉由使氧流入，如第2圖(d)所示，在形成了p型擴散層7之n型單結晶矽基板1表面全體形成矽氧化膜8。
此熱處理之溫度曲線(profile)係在第4圖以曲線a表示。將爐內以氮置換預熱爐，成為氮氣氣氛且溫度T=900℃時，在時間點t01，將n型單結晶矽基板1投入熱處理爐內，維持到時間點t02為止的時間t1=1分至30分。在時間點t02，對於熱處理爐供給氧。一邊供應氧，在上述溫度T維持到t03時間點為止之時間t2=1分至20分。在上述氧化工程，被投入熱處理爐內之n型單結晶矽基板1會由於氣氛中所含有之氧，表面被氧化。該氧化，係為了使受光面側被BSG膜2與矽氧化膜3包覆，而在沒有被覆膜之背面側選擇性地進行。在時間點t03停止氧之供給，供給氮而進行氮置換。
在以上之加熱工程後，一邊供給氮一邊使溫度下降後在時間點t04，從加熱處理爐進行將n型單結晶矽基板1 之取出，實施背面氧化膜除去步驟S107，根據必要，進行將背面1B側之矽氧化膜8之除去。如第3圖(a)所示，在矽氧化膜8被除去後，背面1B露出。又，若形成在背面1B之矽氧化膜8薄的情況，不進行除去，而可接著實施對於背面1B之不純物擴散。
在此後，根據必要實施對於背面1B之不純物擴散。在此，使用說明關於為了形成n型擴散層之藉由POCl3氣體之磷擴散工程之情況為例。在此工程，對於n型單結晶矽基板1之全面，POCl3氣體熱分解，首先成膜磷矽酸鹽玻璃(PSG)膜，以此為擴散源，在之後接著在加熱工程浸透亦即擴散至內部。如此，在POCl3氣體氣氛下進行背面擴散步驟S108，磷擴散POCl3氣體中之磷迅速擴散至露出之背面1B，形成了p型擴散層7之受光面1A側由於形成了成為擴散屏障(barrier)之矽氧化膜8、BSG膜2、矽氧化膜3，因此磷之混入被防止。此時，背面1B側，係藉由使用後述之裝置，藉由2片2片之重疊，使其直接暴露於爐之氣氛來配置，而PSG膜成膜成所希望之厚度。
亦即，如第3圖(b)所示，磷之擴散係在背面1B選擇性地實施，在背面1B形成n型擴散層14。
又，n型擴散層14之形成後，將BSG膜2與矽氧化膜3及做為屏障作用之矽氧化膜8，使用例如5至25%之氟化氫酸水溶液除去。此時，可將藉由水洗之氧化膜，一般而言稱為自然氧化膜者，做為後述之鈍化(passivation)層或其一部分來使用。或是在同樣目的下，使用藉由含有臭氧之水之洗淨 之氧化膜也可。
接著在pn接合分離步驟S109，分離p型擴散層7與n型擴散層14。具體而言，例如進行：將經過到此為止之工程之n型單結晶矽基板1重疊數十至數百片，將其側面部，藉由電漿(plasma)放電而蝕刻處理之端面蝕刻，或是對基板表面或是背面之側端部附近或是基板側面照射溶融雷射(laser)而進行之雷射分離等為佳。
如以上，進行基板端面之切割(cut)或是蝕刻，如第3圖(c)所示，形成在受光面1A側具有p型擴散層7，在背面1B側具有n型擴散層14之太陽電池基板。
又，根據分離的狀況亦即漏(leak)電流之大小，或是成為最終的發電製品之模組(module)內之電池(cell)之配列，也可省略此分離工程。
之後，在背面絕緣形成步驟S110，在背面1B，形成例如使用電漿CVD之由氮化矽膜所形成之背面絕緣膜15b。又，在氮化矽膜與n型擴散層之間，也可形成鈍化層。此情況，鈍化層以矽氧化膜為佳，除了一般的熱氧化者以外，也可使用如前述之藉由水洗或含臭氧水之洗淨之氧化膜。
接著，在反射防止膜形成步驟S111，對於受光面1A側也同樣的，例如藉由使用了電漿CVD之氮化矽膜，而形成受光面反射防止膜15a。又，在氮化矽膜與n型擴散層之間，也可形成鈍化層。
在此情況，鈍化層為矽氧化膜或是氧化鋁(aluminum)膜之任一者，或是兩者之層積為佳。在鈍化層使用 矽氧化膜之情況，除了一般的熱氧化者以外，也可使用如前述之藉由水洗或含臭氧水之洗淨之氧化膜。又，使用氧化鋁膜之情況，例如藉由電漿CVD或是ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積法)來形成。在此情況，為了由於成膜時內包之固定電荷具有提高鈍化能力之效果，因此更佳。
又，關於受光面反射防止膜15a與背面絕緣膜15b及雙方之鈍化層之形成順序，並非僅限定於上述的順序，也可適當選擇上述以外之順序而形成。
之後，如第3圖(d)所示，在電極形成步驟S112，在受光面1A側與背面1B側分別形成受光面電極16a與背面電極16b。做為電極材料，例如可使用銅、銀、鋁、或是其混合物等。例如，將混合了：銅、銀、鋁或是該混合物之金屬粉體；與玻璃(glass)、陶瓷(ceramic)成分之粉體；有機溶劑而成為糊料(paste)狀之物，藉由例如網版(screen)印刷而形成所希望的形狀之圖案(pattern)，藉由乾燥及燒成而形成。如此，完成太陽電池。
如以上所說明，根據本實施形態1之方法，在固相擴散源之BSG膜2與矽氧化膜3之形成時，即使由於包至背面而形成含硼生成物，也由於在加熱前除去，因此即使在之後加熱也可防止對於背面之不純物擴散。
因此，對於受光面與背面之目的的不純物以外之會形成相反的導電型之不純物之混入，或是汙染物質之混入被抑制，而可得到載子壽命長光電變換效率高之太陽電池。
第5圖(a)及第5圖(b)係表示BSG膜2與矽氧化膜 3之形成時，部分性的發生成膜不良部時之n型單結晶矽基板1之剖面圖，其分別為對應前述之製造工程中第2圖(b)與第2圖(d)之圖。如第5圖(a)所示，成膜不良部9，可分成矽氧化膜形成不良部9a、BSG形成不良部9b、BSG膜和矽氧化膜形成不良部9c。成膜不良部9，會形成p型擴散層淺化部10a、10b，和p型擴散層未形成部10c所形成之p型擴散層形成不良部10。
又，在背面之固相擴散源之除去時，也有發生受光面1A被蝕刻，而受光面1A側之固相擴散源變薄等之缺陷之情況。
在實施形態1，在步驟S106中不純物擴散工程後在含有氧O2之氣氛中實施如第2圖(d)所示之氧化處理。因此，成膜不良部9之中，要到達至膜薄膜化至不純物擴散幾乎不會進行之處，例如BSG膜和矽氧化膜形成不良部9c之正下方之n型單結晶矽基板1之受光面1A，如第5圖(b)所示，在背面1B同樣形成了矽氧化膜8。矽氧化膜8，係做為防止從爐體或氣氛中之汙染物質之侵入之屏障作用，因此熱處理中之受光面1A之汙染被防止。亦即，藉由在不純物擴散後導入氧，成膜不良部9或是沒有成膜之處，例如在背面1B形成氧化膜，變得可防止汙染物質之侵入。又，對於不純物擴散進行之處，也藉由在不純物擴散進行後之氧導入而形成矽氧化膜8。
矽氧化膜8係在n型擴散層14之形成時，做為防止對於受光面1A側之n型不純物之進入屏障之一部分而作用。其厚度以5nm以上10nm以下為佳。若未滿5nm，則在之 後的工程，做為屏障而作用之機能變差，若在10nm以上，則屏障功能變大而造成反效果，背面1B側之n型擴散層無法良好地形成之危險性增大。在對於背面1B側之n型不純物之不純物擴散工程中，為了使n型不純物不會擴散至受光面1A側，而對於背面1B側良好地形成n型擴散層，受光面1A側之擴散工程後所實行之氧化工程很重要。藉由抑制氧化的進行，將矽氧化膜8之膜後控制在5nm以上10nm以下，減低擴散漏電流而可得到高效率的太陽電池。
又，在此氧化工程中所得到之矽氧化膜不僅膜厚，且膜質也很重要，由於係在超過800℃之由於擴散之熱處理後，藉由導入氧而實施，因此成為緻密的膜質，而為屏障性高之膜。因此，藉由將膜厚控制在5nm以上10nm以下，可省略背面氧化膜除去步驟S107。亦即，可直接在該狀態下，防止對於受光面1A側之n型不純物之進入，另一方面，可提高對於背面1B側之n型不純物之擴散性。又，在背面1B之擴散之前，除去背面1B之矽氧化膜8之情況，上限也可較10nm更厚。
又，含氧氣氛係在以氮或氬為代表之惰性氣體中，以10%至100%之流量比率混合之物。氧若在10%以下之情況，由於n型單結晶矽基板1表面之氧化速度慢而難以得到效果，且會發生n型單結晶矽基板1之爐內投入位置所造成之氧化膜之不均(nonuniformity)或基板表面之氧化膜不均而不佳。氧也可為100%，但氧化速度會由於對於n型單結晶矽基板1內部之氧的擴散而被控制速率，且隨著氧之流量比變大， 氧化速度增大，因此變得需要將氧化工程之時間限制於短時間。因此，較佳的情況為在含有15%至為了避免在爐內之氧分布不均之充裕分的氧，例如40%之氣氛中加熱為佳。
又，切片損傷之除去工程，組織之形成工程，洗淨處理工程，係為了說明實施形態1之工程所使用的例但並非限定於此，可以使用任何工程，而不限制於上述工程。同樣的，關於背面之n型擴散層14之形成工程、pn接合之分離工程、受光面反射防止膜15a與背面絕緣膜15b之形成工程，受光面電極16a與背面電極16b之形成工程，也可使用任何工程，並非限制於上述工程。此外，n型擴散層14之形成工程至電極16之形成工程為止，只要可做為太陽電池作用，可適當的調換順序，並非限制於記載的順序。
又，為了說明，而使用了：n型單結晶矽基板1、與BSG膜2做為固相擴散源、背面1B上藉由磷擴散之n型擴散層14，但並非限制於相關構成。只要可做為太陽電池作用，關於基板，也可使用多結晶矽基板、碳化矽(silicon carbide)等其他的矽結晶基板，關於導電型也可使用p型之基板。更且，固相擴散源也可使用如磷矽酸鹽玻璃(PSG)般之含有形成n型擴散層之不純物者。與固相擴散源之相反側面之擴散，也可使用形成如硼之p型擴散層之不純物。關於以上之基板，關於形成於受光面與背面之擴散層，可適當選擇形成p型、n型之哪一種，以及形成擴散層之不純物元素。
只要根據本實施形態之太陽電池之製造方法，在爐內之連續熱處理步驟中，藉由在惰性氣體氣氛進行熱處理之 步驟S105之最後維持一定時間、擴散溫度之狀態下將氧導入擴散爐，可一邊進行擴散一邊實施氧化。亦即，僅切換供給於擴散爐之氣體，氧化即變得可能，而可不增加工時而形成矽氧化膜8，矽氧化膜8可做為在背面擴散時之對於受光面1A側之擴散屏障而有效地作用。又，由於為藉由高溫氧化之氧化膜，因此可得到膜質良好之氧化膜。即使背面之固相擴散源之除去時，受光面1A被蝕刻，受光面1A側之固相擴散源變薄等之缺陷發生之情況，也可藉由此矽氧化膜8之存在，受光面1A側之屏障性提升，防止背面擴散時之不純物的導入。
如以上，對於受光面與背面之目的之不純物以外之形成相反的導電型之不純物的混入，或是汙染物質之混入被抑制，實現載子壽命長光電變換效率高之太陽電池。
如以上所形成之太陽電池，在背面1B側之第1導電型擴散層中第1導電型之不純物濃度，由於形成於沒有形成第2導電型之不純物之面，因此第1導電型之不純物濃度在第1導電型擴散層全域中皆較第2導電型之不純物濃度高，因此可不受到第2導電型之不純物的影響而得到所希望之第1導電型之不純物濃度。亦即，從背面1B側入射之反射光可有效地對於發電有所貢獻，因此可使兩面受光型太陽電池之特性提升。
實施形態2
與實施形態2有關之太陽電池之製造方法，係對於實施形態1所示之太陽電池之製造方法，在受光面側、背面側或之任一側或是兩方形成部分性高濃度擴散層。背面側之氧化膜除去 工程由於除了磷擴散工程以外，為相同，因此參照實施形態1而省略詳細說明。
第6圖，係關於與實施形態2有關之太陽電池之製造方法，顯示從背面之固相擴散源之除去處理至pn接合之分離工程為止之流程圖。第7圖(a)及第7圖(b)，係表示在n型之不純物擴散工程中之n型單結晶矽基板1之剖面的變化之模式圖。以下，使用第6圖及第7圖說明。
在與實施形態2有關之太陽電池之製造方法，在實施為了形成p型擴散層7之處理工程之步驟S104、105、106之後，連續實施如第7圖(a)所示之對於固相擴散源之背面側之成膜步驟S108a、熱處理工程之背面擴散步驟S108b。在此，以高濃度將顯示n型之導電型之不純物，例如將含有磷1×1020個/cm3以上之擴散源17形成於背面1B之矽氧化膜8上。在此之後，擴散源17形成後，上述背面擴散步驟S108b之對於n型單結晶矽基板1，係同於實施形態1之背面擴散步驟S108，在POCl3氣體氣氛中施以熱處理。從擴散源17之不純物擴散，係例如在800℃至1000℃之溫度實施。
擴散源正下方雖存在著形成於背面1B之矽氧化膜8，但其厚度薄至為5nm至10nm，又，擴散源17之不純物濃度為高濃度，因此對於n型擴散層之形成，該影響不會造成。此部分之擴散源17，會由於POCl3氣體之熱分解所形成之磷矽酸鹽玻璃(PSG)膜所形成，在與擴散源17接觸之n型單結晶矽基板1內，不純物擴散而形成高濃度之n型擴散層18。沒有被擴散源17覆蓋之領域形成了較n型擴散層18低濃度之n型擴 散層20。
接著經過pn接合分離步驟S109，實施第1圖所示之背面絕緣膜形成步驟S110、反射防止膜形成步驟S111、電極形成步驟S112。
另一方面，擴散源17正下方以外之領域之n型單結晶矽基板1，會附著從擴散源17脫離到氣氛中之不純物，但若與擴散源17本身之不純物濃度比較，則濃度或總量低，無法通過形成於n型單結晶矽基板1表面之氧化膜。
因此，根據實施形態2，可形成擴散層具有2階段的濃度之構造。若適當的分配兩者的配分，可將擴散源17正下方以外之領域抑制到更低濃度，因此可實現更高效率之太陽電池。
如以上，在形成固相擴散源之工程，選擇性地形成第2主面之背面1B，藉由此固相擴散源17之PSG膜之擴散，形成第1導電型之n型擴散層20之工程。
因此，根據實施形態2，可將背面1B之氧化膜除去工程從製造方法移除，不會對於形成於n型單結晶矽基板1之矽氧化膜8造成影響，而可在n型不純物之擴散工程為止結束。
又，形成第1導電型之擴散層之n型擴散層之工程，係在n型單結晶矽基板1之第2主面之背面1B形成含有1×1020個/cm3以上之不純物之擴散源。藉由此方法，即使在擴散源接觸的部位存在矽氧化膜，也可形成不純物擴散層，而可省略除去n型單結晶矽基板1之背面1B之矽氧化膜8之工程。 此外，由於是太陽電池基板之n型單結晶矽基板1之表面全域被矽氧化膜8覆層之狀態下實施從擴散源之擴散，因此即使從擴散源放出至氣氛中之不純物附著於n型單結晶矽基板1，也不會擴散至基板內部。
如以上，根據與實施形態2有關之太陽電池之製造方法，由於背面之氧化膜除去工程變得不需要，因此可防止p型與n型之不純物鄰接之漏電路徑(leak path)之形成，而可實現二極體(diode)特性優良之太陽電池。
又，對於實施形態1及實施形態2所示太陽電池之製造方法，在加熱處理時，對於在擴散工程所使用之擴散爐之矽基板之投入方法之一例示於第8圖。係表示為了進行對於單面之不純物擴散，對於熱處理爐基板的投入方法之圖。
對於加熱爐200投入載置於晶舟(boat)201之n型單結晶矽基板1，進行熱擴散。形成受光面側之p層擴散層、背面側之n層擴散層之任一種或是兩方時，對於加熱爐200，如第8圖所示，將n型單結晶矽基板1之2片重疊成1組投入，加熱。分別在P層擴散層之形成之情況以背面側、n層擴散層形成之情況以受光面側做為貼合面，以2片為1組加熱。
成為貼合面之面，由於其形態的特徵，對於加熱中之氣氛之接觸被限制，從成膜之固相擴散源之脫離分或是磷矽酸鹽玻璃(PSG)膜之附著被抑制。藉由此，更可抑制p層擴散加熱之情況為背面，n層擴散加熱之情況為受光面之從不純物之浸透。因此，可實現漏電流更少之高品質之太陽電池。
在本實施形態，熱處理工程後，在形成與所形成 之擴散層不同之導電型擴散層之工程中，除去做為保護膜之矽氧化膜一部分。因此，變得可使用藉由平易的氣體之不純物擴散，由於氧化膜除去部以外之膜會殘存，因此可防止不純物混入，形成漏電路徑。
如以上所說明，在實施形態1及2，係表示成膜成為固相擴散源之含有不純物之膜後，除去背面側之擴散源後，藉由進行熱處理而為了防止從背面之生成物之不純物擴散之製造工程。具體而言，在熱處理時，在通常的熱處理，會使用氮、氬等之惰性氣體實施處理，但(本實施形態)會在之後藉由使氧流入氣氛中實施熱處理，實施2階段熱處理。氧之供給，係在使不純物從固相擴散源之膜擴散之不含有氧之氣氛之熱處理後實施。亦即，藉由爐投入後所接觸之氧而在基板背面之生成物與基板界面形成做為擴散屏障之氧化膜，在氧之供給被停止當中，實施從成膜物之不純物擴散，不純物僅擴散至成膜面。然後藉由在熱處理最後使氧流入而在固相擴散源之成膜面也形成氧化膜。附加做為對於接著實施之別種的擴散之屏障層之機能。藉由此方法，可使不純物僅擴散於成膜面。
又，擴散工程後之氧化工程，係如在實施形態1使用圖4所說明的，可藉由在為了擴散之熱處理工程之最後，導入必要時間之氧來實施，也可在熱處理工程後之降溫工程，導入必要時間之氧。又，也可使擴散爐之溫度一旦降低至常溫後，實施氧化熱處理工程。
又，在實施形態1至2，為了進行不純物擴散之熱處理工程之溫度，係根據應擴散之不純物之種類而決定，可適 當變更。又，關於擴散氣氛，也可根據不純物之種類，為了抑制擴散速度，也可為氫氣氛等之還原性氣氛，可適當調整。
又，在實施形態1、2，使用n型單結晶矽基板做為半導體基板，但不用說，也可適用於使用以p型單結晶矽基板為首，p型及n型多結晶矽基板等，其他的結晶系矽基板，或是以碳化矽SiC等之矽化合物為首之化合物半導體之擴散層之形成。然後，對應半導體基板之導電型，第1及第2導電型之不純物分別會決定，但關於不純物之種類，除了n型不純物之磷、砷(arsenic)，p型不純物之硼、鎵(gallium)以外，通常之不純物也可適用。
說明了本發明之幾種的實施形態，但這些實施形態，係做為例而提示之物，不具有限定發明之範圍之意圖。這些新規的實施形態，可以其他的各種型態來實施，只要在不脫離發明之要旨之範圍，可進行各種的省略、置換、變更。這些實施形態及其變形，不僅包含於發明之範圍，且也包含於申請專利範圍所記載之發明與其均等之範圍。

Claims (14)

  1. 一種太陽電池之製造方法，包括：在具有第1及第2主面之第1導電型的半導體基板的前述第1主面成膜固相擴散源之工程；加熱前述半導體基板，使第2導電型之不純物從前述固相擴散源擴散，形成第2導電型之擴散層之熱處理工程；其中，在前述熱處理工程之前，除去藉由在前述第1主面成膜固相擴散源之工程中包至前述第2主面而附著的成膜在前述第2主面之前述固相擴散源之工程。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中，前述熱處理工程之後，含有在含氧氣氛中連續加熱而形成氧化膜之氧化熱處理工程。
  3. 如申請專利範圍第2項之太陽電池之製造方法，其中，前述氧化熱處理工程，係成膜膜厚5nm以上、10nm以下之氧化膜。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池之製造方法，其中，前述熱處理工程，係重疊2片前述半導體基板，以前述第1主面為外側，前述第2主面為重疊側，在重疊之狀態下實施。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池之製造方法，其中，形成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有在前述第2主面之一部分選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  6. 如申請專利範圍第4項之太陽電池之製造方法，其中，形 成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有在前述第2主面之一部分選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池之製造方法，其中，形成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有：使在前述氧化熱處理工程所形成之氧化膜殘留在前述第2主面之狀態下，透過前述氧化膜而在前述第2主面上選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  8. 如申請專利範圍第4項之太陽電池之製造方法，其中，形成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有：使在前述氧化熱處理工程所形成之氧化膜殘留在前述第2主面之狀態下，透過前述氧化膜而在前述第2主面上選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  9. 如申請專利範圍第5項之太陽電池之製造方法，其中，形成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有：使在前述氧化熱處理工程所形成之氧化膜殘留在前述第2主面之狀態下，透過前述氧化膜而在前述第2主面上選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  10. 如申請專利範圍第6項之太陽電池之製造方法，其中，形成前述第2導電型之擴散層之工程，係含有：使在前述氧化熱處理工程所形成之氧化膜殘留在前述第2主面之狀態下，透過前述氧化膜而在前述第2主面上選擇性地形成前述固相擴散源之工程。
  11. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中，前述第2導電型之不純物為p型不純物。
  12. 如申請專利範圍第11項之太陽電池之製造方法，其中，前述p型不純物為硼，前述固相擴散源為BSG膜。
  13. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之製造方法，其中，前述第2導電型之不純物為n型不純物。
  14. 如申請專利範圍第13項之太陽電池之製造方法，其中，前述n型不純物為磷，前述固相擴散源為PSG膜。
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