WO2011162161A1 - シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法 Download PDF

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silicon
etching
sodium hydroxide
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明英 高木
昌次 中村
光俊 西野
大竹 保年
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a silicon wafer, a semiconductor device, a method of manufacturing a silicon wafer, and a method of manufacturing a semiconductor device.
  • a solar cell conventionally forms a pn junction by diffusing an impurity which is the opposite of the conductivity type of a silicon wafer to the light receiving surface of a single crystal or polycrystal silicon wafer, for example, to form a light receiving surface of the silicon wafer
  • a double-sided electrode type solar battery cell manufactured by forming an electrode on the back surface opposite to the light receiving surface has become mainstream.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-49079
  • the masking paste 102 is screen-printed on the entire light receiving surface side of the semiconductor substrate 101 having n-type or p-type conductivity and dried, and then the back surface of the semiconductor substrate 101 is obtained.
  • An opening 114 is partially provided on the side to screen print the masking paste 102.
  • the n-type dopant diffusion region 103 is formed by diffusing the n-type dopant 104 from the opening 114 on the back surface of the semiconductor substrate 101.
  • the p-type dopant diffusion region 105 is formed by diffusing the p-type dopant 106 from the opening 115 on the back surface of the semiconductor substrate 101.
  • the texture structure 108 is formed by texture etching the surface on the light receiving surface side of the semiconductor substrate 101, and then the antireflective film 109 is formed on the texture structure 108.
  • a passivation film 107 is formed on the back side of the semiconductor substrate 101.
  • the passivation film 107 on the back surface of the semiconductor substrate 101 is provided with openings for exposing the surfaces of the n-type dopant diffusion region 103 and the p-type dopant diffusion region 105, respectively.
  • An n-type electrode 112 is formed in contact with the n-type dopant diffusion region 103 through the opening, and a p-type electrode 113 is formed in contact with the p-type dopant diffusion region 105.
  • the conventional back contact solar cell is manufactured.
  • Non-Patent Document 1 (Yasuo Nishimura, "Discussion on High Concentration Sodium Hydroxide Solution", Toagosei Group Research Annual Report, TREND 2006, No. 9, pages 8 to 12) has an alkali concentration of 51.9. %, 48.0%, 35.0%, 10.0% NaOH aqueous solution is placed in a cylindrical container and set to 65 ° C., and then a 2-inch silicon wafer is immersed for etching for 20 minutes and 30 minutes Is described.
  • Non-Patent Document 1 a silicon wafer is etched at 65 ° C. for 20 minutes with 48.0% NaOH and for 30 minutes with 51.9% NaOH, and as a result of measuring the surface roughness, the surface roughness is
  • the etching product is 0.35 ⁇ m in the 48.0% etching product, 0.216 ⁇ m in the 51.9% etching product, and the 51.9% etching product is in a better etching state, and the higher concentration alkali is etched. It also states that the condition is good.
  • Non-Patent Document 1 In the field of electronic devices using crystalline silicon (especially LSI), the method of improving the smoothness of the surface of silicon wafer by mechanical polishing is generally used, but in the technical field of solar cells, high throughput and low cost It is the mainstream to use chemical etching as described in Non-Patent Document 1 for conversion.
  • the contact resistance with the electrode can be reduced as much as possible, and carriers at the interface between the surface of the silicon wafer and the electrode can be obtained. It is effective to smooth the surface of the silicon wafer so as to prevent recombination of the silicon wafers. Furthermore, it is also effective to improve the printing accuracy of the masking paste.
  • Such a problem is not only a problem with the back contact solar cell but also a problem with the entire semiconductor device including the solar cells such as double-sided contact solar cells.
  • an object of the present invention is to provide a silicon wafer capable of stably manufacturing a semiconductor device having good characteristics by improving the smoothness of the surface of a silicon wafer while suppressing the amount of etching.
  • a semiconductor device, a method of manufacturing a silicon wafer, and a method of manufacturing a semiconductor device are provided.
  • the present invention is a silicon wafer obtained by etching the surface of crystalline silicon obtained by cutting a silicon crystal ingot by 5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less per one surface of crystalline silicon, and the surface is 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less
  • the silicon wafer has facets of width.
  • the depth of the facet is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the present invention is also a semiconductor device provided with the above-mentioned silicon wafer and an electrode provided on the surface having a facet of the silicon wafer.
  • the present invention comprises the steps of: cutting a silicon crystal ingot to form crystalline silicon; and etching the surface of the crystalline silicon with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of sodium hydroxide of 20% to 35% by mass; And the etching amount of crystalline silicon in the etching step is a method for producing a silicon wafer having a surface thickness of 5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less per surface of crystalline silicon.
  • the step of forming crystalline silicon preferably includes the step of cutting a silicon crystal ingot with a wire saw.
  • a step of forming a crystalline silicon by cutting a silicon crystal ingot, and etching the surface of the crystalline silicon with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of sodium hydroxide of 20% to 35% by mass An etching amount of crystalline silicon in the step of forming a silicon wafer, including the steps of forming a silicon wafer having facets with a width of 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less on the surface, and forming electrodes on the surface of the silicon wafer having facets.
  • a manufacturing method of the semiconductor device which is 5 micrometers or more and 25 micrometers or less per surface of one side of crystalline silicon.
  • the step of forming crystalline silicon preferably includes the step of cutting a silicon crystal ingot with a wire saw.
  • the present invention by improving the smoothness of the surface of the silicon wafer while suppressing the amount of etching, it is possible to stably manufacture a semiconductor device having good characteristics.
  • a method and a method of manufacturing a semiconductor device can be provided.
  • FIG. 7 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of a portion of the surface of the silicon wafer shown in FIG.
  • (A) is typical sectional drawing which illustrates an example of the process of forming an n-type dopant diffused region in the back surface of a silicon wafer
  • (b) is a schematic diagram when (a) is seen from the back surface side of a silicon wafer Plan view.
  • (A) is typical sectional drawing which illustrates an example of the process of installing masking paste on the surface of a silicon wafer
  • (b) is a typical plane when seeing (a) from the back side of a silicon wafer FIG.
  • (A) is typical sectional drawing which illustrates an example of the process of forming a p-type dopant diffused region in the back surface of a silicon wafer
  • (b) is a model when (a) is seen from the back surface side of a silicon wafer Plan view.
  • (A) is typical sectional drawing illustrating an example of the process of exposing the n-type dopant diffused region and p-type dopant diffused region of the back surface of a silicon wafer
  • (b) is a back surface side of a silicon wafer It is a typical top view when it sees from.
  • FIG. (A) is typical sectional drawing illustrating an example of the process of forming a passivation film in the back surface of a silicon wafer
  • (b) is a typical plane when seeing (a) from the back surface side of a silicon wafer
  • FIG. (A) is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a process of forming a texture structure on the light receiving surface of a silicon wafer
  • (b) is a schematic view when (a) is viewed from the back surface side of the silicon wafer It is a top view.
  • (A) is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the process of forming an anti-reflective film on the texture structure of a silicon wafer
  • (b) is a schematic diagram when (a) is seen from the back surface side of a silicon wafer Plan view.
  • (A) is typical sectional drawing which illustrates an example of the process of forming a contact hole in the passivation film of the back surface of a silicon wafer
  • (b) is a model when (a) is seen from the back surface side of a silicon wafer Plan view.
  • (A) is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a process of forming an n-type electrode and a p-type electrode
  • (b) is a schematic view when (a) is viewed from the back surface side of a silicon wafer. Plan view. It is an enlarged photograph of the wire saw used in the example. It is a microscope picture of an example of the surface of n-type single crystal silicon after cutting by the wire saw shown in FIG. (A) is a microscope picture of a part of the surface of the silicon wafer of the example, and (b) is a measurement result of unevenness of the surface of the silicon wafer of the example of (a) by a laser microscope.
  • (A) is a microscope picture of a part of surface of a silicon wafer of comparative example 1
  • (b) is a measurement result of unevenness of a surface of a silicon wafer of comparative example 1 of (a) by a laser microscope.
  • (A) is a microscope picture of a part of surface of a silicon wafer of comparative example 2
  • (b) is a measurement result of unevenness of a surface of a silicon wafer of comparative example 2 of (a) by a laser microscope.
  • (A) to (f) are schematic cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing a conventional back contact solar cell.
  • ⁇ Method of manufacturing silicon wafer> As an example of a process of cutting a silicon crystal ingot to form crystalline silicon, as shown in a schematic perspective view of FIG. 1, a process of cutting a silicon crystal ingot 50 with a wire saw 53 is performed.
  • the wire saw 53 is wound around guide rollers 51 and 52 disposed at a predetermined interval. As a result, in each of the guide rollers 51 and 52, the wire saw 53 is stretched in a plurality of places at predetermined intervals along the longitudinal direction of the guide rollers 51 and 52. In this state, the wire saw 53 reciprocates in the direction of the arrow 55 as the guide rollers 51 and 52 repeat forward rotation and reverse rotation.
  • the silicon crystal ingot 50 is moved in the direction of the arrow 54 while the wire saw 53 reciprocates in the direction of the arrow 55. Then, by pressing the silicon crystal ingot 50 against the wire saw 53 traveling reciprocally, the silicon crystal ingot 50 is cut at a plurality of locations, for example, as shown in a schematic perspective view of FIG. Crystal silicon 11 is formed.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example of the wire saw 53 shown in FIG.
  • the wire saw 53 includes a core 53 a and abrasive grains 53 b fixed to the outer peripheral surface of the core 53 a by a bonding material (not shown).
  • core wire 53a a piano wire etc. can be used, for example.
  • abrasive grains 53b for example, diamond abrasive grains can be used, and as the bonding material, for example, nickel plated on the outer surface of the core wire 53a can be used.
  • the silicon crystal ingot 50 for example, a single crystal silicon ingot or a polycrystalline silicon ingot manufactured by a Czochralski method or a casting method is used.
  • the silicon crystal ingot 50 may have n-type or p-type conductivity by being doped with n-type or p-type dopant.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an example of the crystalline silicon 11 obtained by cutting the silicon crystal ingot 50 with the wire saw 53.
  • the slice damage 1a is caused by the cutting of the silicon crystal ingot 50 using the wire saw 53 described above.
  • FIG. 5 shows a schematic enlarged cross-sectional view of an example of a part of the surface of crystalline silicon 11 shown in FIG. As shown in FIG. 5, a large undulation (hereinafter referred to as “saw mark”) 61 is formed on the surface of the crystalline silicon 11.
  • the saw mark 61 is formed due to the cutting of the silicon crystal ingot 50 using the wire saw 53. That is, as shown in FIG. 1, the crystalline silicon 11 is obtained by pressing the silicon crystal ingot 50 against the reciprocating wire saw 53 and cutting it, but the wire saw 53 is temporarily stopped each time the traveling direction 55 of the wire saw 53 is switched. Then the linear velocity falls. Thereby, the cutting depth to the silicon crystal ingot 50 by the wire saw 53 is different along the moving direction (direction of the arrow 54) of the silicon crystal ingot 50 with respect to the wire saw 53, so the crystalline silicon 11 is used as the saw mark 61 which is a large undulation. Appear on the surface of
  • the surface of crystalline silicon 11 is etched.
  • the slice damage 1a on the surface of the crystalline silicon 11 shown in FIG. 4 can be removed, and a crater-like depression (facet) can be formed on the surface of the crystalline silicon 11.
  • the surface of the crystalline silicon 11 is treated with an aqueous sodium hydroxide solution having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, preferably 24% by mass to 32% by mass.
  • the etching is performed by etching an amount of 5 .mu.m to 25 .mu.m in thickness per one surface of the
  • the surface of crystalline silicon 11 was etched with an aqueous solution of sodium hydroxide having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, preferably 24% by mass to 32% by mass.
  • etching by a thickness of 5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less per one surface of crystalline silicon 11 is far more than etching the same thickness with an aqueous solution of sodium hydroxide having a sodium hydroxide concentration higher than 35% by mass. This is due to the finding that the smoothness of the silicon wafer surface can be improved.
  • an aqueous sodium hydroxide solution having a sodium hydroxide concentration of 48% by mass It is possible to achieve the surface smoothness of the silicon wafer equal to or more than that of the conventional etching in which the amount of etching is about 30 ⁇ m per one surface of the crystalline silicon 11. Thereby, the contact resistance between the surface of the silicon wafer and the electrode and the recombination of carriers at the interface between the surface of the silicon wafer and the electrode can be increased by increasing the contact area between the surface of the silicon wafer and the electrode with improved smoothness.
  • the shunt resistance can be improved and the reverse saturation current can be reduced by improving the printing accuracy of the masking paste printed on the surface of the silicon wafer with improved smoothness as well as being reduced. Furthermore, by suppressing the etching amount, it is possible to suppress the reduction in the mechanical strength of the silicon wafer and the conversion efficiency of the solar battery cell manufactured using the silicon wafer. Therefore, according to the etching of the present embodiment, it is possible to manufacture a silicon wafer capable of stably manufacturing a semiconductor device having good characteristics.
  • the etching amount (etching depth) of the surface on one side of the crystalline silicon 11 is preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • the etching amount of the surface on one side of the crystalline silicon 11 is 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, in particular 5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, the surface etching of the one surface of the crystalline silicon 11 is further suppressed while the etching amount on the one surface is further reduced. The tendency to be able to improve
  • the etching amount of the surface of the crystalline silicon 11 means the reduction ( ⁇ m) of the thickness of the crystalline silicon 11 in the thickness direction of one surface of the crystalline silicon 11 due to the etching.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of an example of a silicon wafer formed by etching the surface of crystalline silicon 11 as described above
  • FIG. 7 shows a part of the surface of silicon wafer 1 shown in FIG. The typical enlarged sectional view of an example is shown.
  • FIG. 8 shows a schematic enlarged cross-sectional view of an example of the facet 62 shown in FIG. 5 to 25 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ m, per surface of crystalline silicon 11 in a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 20 to 35 mass%, preferably 24 to 32 mass%. More preferably, the width of the facet 62 formed on the surface of the silicon wafer 1 by etching to a thickness of 5 to 15 ⁇ m is 10 to 150 ⁇ m, preferably 20 to 150 ⁇ m, and the depth of the facet 62 is 0 .1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the width of facet 62 on the surface of the silicon wafer obtained by etching the surface of one side of crystalline silicon 11 by 13 ⁇ m with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of sodium hydroxide of 30% by mass is, for example, as shown in FIG. It becomes 20 micrometers or more and 60 micrometers or less.
  • the width of the facets 63 formed on the surface of the surface is much narrower than when the same etching amount is etched with a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, and the depth of the facets 63 is Is from 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the width of facet 63 of the surface of the silicon wafer obtained by etching the surface of one side of crystalline silicon 11 by 13 ⁇ m with an aqueous solution of sodium hydroxide having a sodium hydroxide concentration of 48% by mass is, for example, as shown in FIG. It becomes 3 to 15 ⁇ m.
  • silicon wafer 1 etched by 5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less per one surface of crystalline silicon 11 with a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of less than 20 mass%.
  • Pyramidal projections 65 are formed inside the facets 64 formed on the surface.
  • a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, preferably 24% by mass to 32% by mass is 5 ⁇ m to 25 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m.
  • projections 65 are formed on the non-smooth surface having a narrow width of facet 63 as shown in FIG. 9 and the inside of facet 64 as shown in FIG. It is apparent that the contact resistance between the silicon wafer and the electrode and the recombination of carriers at the interface between the surface of the silicon wafer and the electrode can be reduced as compared with the case where the electrode is formed on a non-smooth surface.
  • projections 65 may be formed on the surface where the width of the facet 63 is not narrow as shown in FIG. 9 and inside the facet 64 as shown in FIG.
  • a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, preferably 24% by mass to 32% by mass is 5 ⁇ m to 25 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, and more preferably 5 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the facets 62 formed on the surface of the silicon wafer 1 have a width of 10 ⁇ m to 150 ⁇ m, preferably 20 ⁇ m to 150 ⁇ m, and a facet 62 with a depth of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the surface of the silicon wafer 1 is further smoothed, and the tendency to be able to stably manufacture a semiconductor device having good characteristics is increased.
  • FIG. 11 (a) is a schematic plan view when FIG. 11A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • the above-mentioned etching is preferably 5 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less per surface using a sodium hydroxide aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 20% by mass to 35% by mass, preferably 24% by mass to 32% by mass.
  • the etching is performed by etching to a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the etching is performed on each of the light receiving surface and the back surface of the silicon wafer 1.
  • the masking paste 2 for example, a solvent, a thickener, and one containing a silicon oxide precursor and / or a titanium oxide precursor can be used. Moreover, as the masking paste 2, the thing which does not contain a thickener can also be used.
  • ethylcellulose polyvinylpyrrolidone or a mixture of both, but bentonites of various qualities and properties, generally inorganic rheological additives for various polar solvent mixtures, nitrocelluloses and other cellulose compounds , Starch, gelatin, alginic acid, highly dispersible amorphous silicic acid (Aerosil (registered trademark)), polyvinyl butyral (Mowital (registered trademark)), sodium carboxymethylcellulose (vivistar), thermoplastic polyamide resin (Eurelon (registered trademark) ), Organic castor oil derivative (Thixin R (registered trademark)), diamide wax (Thixatrol plus (registered trademark)), swollen polyacrylate (Rheolate (registered trademark)), polyether Urea-polyurethane, polyether-polyol and the like can also be used.
  • R 1 ′ n Si (OR 1 ) 4-n R 1 ′ represents methyl, ethyl or phenyl, such as TEOS (tetraethyl orthosilicate), R 1 is methyl, Substances represented by ethyl, n-propyl or i-propyl and n represents 0, 1 or 2 can be used.
  • titanium oxide precursors include, in addition to Ti (OH) 4 , substances represented by R 2 ′ n Ti (OR 2 ) 4-n such as TPT (tetraisopropoxytitanium) (R 2 ′ is methyl, R 2 represents ethyl or phenyl, R 2 represents methyl, ethyl, n-propyl or i-propyl, and n represents 0, 1 or 2.), and others such as TiCl 4 , TiF 4 and TiOSO 4.
  • TPT tetraisopropoxytitanium
  • a thickener for example, castor oil, bentonite, nitrocellulose, ethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, starch, gelatin, alginic acid, amorphous silicic acid, polyvinyl butyral, sodium carboxymethylcellulose, polyamide A resin, an organic castor oil derivative, a diamide wax, a swollen polyacrylate, a polyether urea-polyurethane, a polyether-polyol and the like can be used alone or in combination of two or more.
  • castor oil bentonite, nitrocellulose, ethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, starch, gelatin, alginic acid, amorphous silicic acid, polyvinyl butyral, sodium carboxymethylcellulose, polyamide A resin, an organic castor oil derivative, a diamide wax, a swollen polyacrylate, a polyether urea-polyurethane, a polyether-poly
  • the installation method of the masking paste 2 is not specifically limited, For example, the conventionally well-known application method etc. can be used.
  • the masking paste 2 disposed on the light receiving surface and the back surface of the silicon wafer 1 is dried.
  • the silicon wafer 1 after the placement of the masking paste 2 is placed in an oven and heated, for example, at a temperature of about 300.degree. be able to.
  • the masking paste 2 is solidified by baking the masking paste 2 after making it dry as mentioned above.
  • Baking of masking paste 2 can be performed by heating masking paste 2 at a temperature of, for example, 800 ° C. or more and 1000 ° C. or less for a time of, for example, 10 minutes or more and 60 minutes or less.
  • the opening portion 14 on the back surface side of the silicon wafer 1 is caused to flow by flowing the n-type dopant containing gas 4.
  • the n-type dopant is diffused to the back surface of the silicon wafer 1 exposed from the surface of the silicon wafer 1 to form an n-type dopant diffusion region 3 in a band shape.
  • the n-type dopant-containing gas 4 POCl 3 containing phosphorus, which is an n-type dopant, can be used, for example.
  • the n-type dopant diffusion region 3 is a region having a higher n-type dopant concentration than the silicon wafer 1.
  • FIG. 12B is a schematic plan view when FIG. 12A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • all the masking pastes 2 on the light receiving surface and the back surface of the silicon wafer 1 are once removed.
  • the removal of the masking paste 2 can be performed, for example, by immersing the silicon wafer 1 provided with the masking paste 2 in a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • FIG. 13B is a schematic plan view when FIG. 13A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • the masking paste 2 is solidified by baking the masking paste 2.
  • the opening 15 on the back side of the silicon wafer 1 is caused to flow by flowing the p-type dopant containing gas 6.
  • the p-type dopant is diffused to the back surface of the silicon wafer 1 exposed from the above to form a p-type dopant diffusion region 5 in a band shape.
  • the p-type dopant-containing gas 6, or the like can be used BBr 3 including boron, for example, p-type dopant.
  • the p-type dopant diffusion region 5 is a region where the p-type dopant concentration is higher than that of the silicon wafer 1.
  • 14B is a schematic plan view when FIG. 14A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • FIG. 15B is a schematic plan view when FIG. 15A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • a passivation film 7 is formed on the back surface of the silicon wafer 1.
  • passivation film 7 for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminate of a silicon oxide film and a silicon nitride film can be used.
  • Passivation film 7 can be formed, for example, by plasma CVD or the like.
  • FIG. 16B is a schematic plan view when FIG. 16A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • the texture structure 8 is formed by texture etching.
  • Texture etching for forming the texture structure 8 can be performed by using the passivation film 7 formed on the back surface of the silicon wafer 1 as an etching mask.
  • the texture etching is performed by etching the light receiving surface of the silicon wafer 1 using an etching solution in which a solution obtained by adding isopropyl alcohol to an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is heated to, for example, 70.degree. C. to 80.degree. It can be done by
  • the antireflective film 9 is formed on the texture structure 8 of the silicon wafer 1.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked body of a silicon oxide film and a silicon nitride film can be used as the antireflective film 9.
  • the antireflective film 9 can be formed, for example, by plasma CVD or the like.
  • 18B is a schematic plan view when FIG. 18A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • FIG. 19B is a schematic plan view when FIG. 19A is viewed from the back surface side of the silicon wafer 1.
  • Contact holes 10 and 11 are formed, for example, by forming a resist pattern having an opening at a portion corresponding to each formation position of contact holes 10 and 11 on passivation film 7 using a photolithography technique, and then opening the resist pattern.
  • the passivation film 7 can be formed from the portion by etching or the like.
  • the n-type electrode electrically connected to the n-type dopant diffusion region 3 through the contact hole 10 12 is formed, and a p-type electrode 13 electrically connected to the p-type dopant diffusion region 5 through the contact hole 110 is formed.
  • a p-type electrode 13 electrically connected to the p-type dopant diffusion region 5 through the contact hole 110 is formed.
  • an electrode made of a metal such as silver can be used as the n-type electrode 12 and the p-type electrode 13, for example.
  • a back contact solar cell can be manufactured.
  • the n-type electrode 12 and the p-type electrode are formed on the smooth back surface of the silicon wafer 1 having the wide facets 62. Since the contact area between the back surface of silicon wafer 1 and each of n-type electrode 12 and p-type electrode 13 can be increased, silicon wafer 1 and an electrode (n-type electrode) are formed. 12, the contact resistance with the p-type electrode 13) and the recombination of carriers at the interface between the surface of the silicon wafer and the electrode can be reduced.
  • the printed pattern of the masking paste 2 is less likely to be disturbed due to the unevenness on the back surface of the silicon wafer 1, the printing accuracy of the masking paste 2 can be improved. Furthermore, since the silicon wafer 1 is formed with the amount of etching suppressed as compared to the prior art, it is possible to suppress the reduction in the mechanical strength of the silicon wafer 1 and the conversion efficiency of the back contact solar cell. Therefore, in the back contact type solar battery cell produced as mentioned above, the back contact type solar battery cell which has a favorable characteristic can be manufactured stably.
  • the present invention is not limited to application to back contact solar cells, and can be applied to semiconductor devices of any configuration.
  • n-type single crystal silicon ingot formed by the Czochralski method was pressed against a wire saw (having a shape shown in the enlarged photograph of FIG. 21) reciprocating, and cut.
  • a wire saw having a shape shown in the enlarged photograph of FIG. 21
  • a plurality of plate-like n-type single crystal silicons each having a pseudo-square light receiving surface and a back surface each having a side of 126 mm and a thickness of 200 ⁇ m were formed.
  • the wire saw shown in FIG. 21 was made of nickel plated on the outer peripheral surface of a piano wire having a cross-sectional diameter of 120 ⁇ m and produced by adhering diamond abrasive grains having a particle size of 30 ⁇ m or less.
  • FIG. 22 shows a photomicrograph of an example of the surface of n-type single crystal silicon after cutting with the above-mentioned wire saw. As shown in FIG. 22, it was confirmed that groove-shaped abrasive grain marks (vertical bars in FIG. 22) formed along the traveling direction of the wire saw were formed on the surface of the n-type single crystal silicon.
  • the surface of the n-type single crystal silicon formed as described above is etched with an aqueous solution of sodium hydroxide at a concentration of 30% by mass of sodium hydroxide at an etching amount of 13 ⁇ m on one surface (the etching amounts of both surfaces are combined It etched so that it might be set to 26 micrometers and the thickness of n-type single crystal silicon after an etching may be 174 micrometers.
  • the slice damage on the surface was removed, and a silicon wafer having wide facets on the surface (hereinafter, referred to as “silicon wafer of the example”) was formed.
  • FIG. 23 (a) shows a micrograph of a part of the surface of the silicon wafer of the embodiment produced as described above
  • FIG. 23 (b) shows the surface of the silicon wafer of the embodiment of FIG. 23 (a).
  • 90% of the facets formed on the surface of the silicon wafer of Example were facets with a width of 20 ⁇ m to 60 ⁇ m and a depth of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the surface of plate-like n-type single crystal silicon with a thickness of 234 ⁇ m is etched by 30 ⁇ m of the surface on one side with sodium hydroxide aqueous solution with sodium hydroxide concentration of 48% by mass (etching of both surfaces
  • the silicon wafer (hereinafter referred to as the “silicon wafer of Comparative Example 1”) is the same as in the example except that the etching is performed to 60 ⁇ m and the thickness of the n-type single crystal silicon after etching becomes 174 ⁇ m).
  • Silicon was prepared in the same manner as in Example except that the surface of n-type single crystal silicon was etched so that the amount of etching of the surface on one side was 13 ⁇ m with an aqueous solution of sodium hydroxide with 18% by mass sodium hydroxide.
  • Wafers (hereinafter, referred to as “silicon wafers of Comparative Example 2”) were produced.
  • FIGS. 24 (a) and 25 (a) show a micrograph of a part of the surface of the silicon wafer of Comparative Example 1 and a micrograph of a part of the surface of the silicon wafer of Comparative Example 2, respectively.
  • FIG. 24 (b) shows the measurement results of unevenness of the surface of the silicon wafer of Comparative Example 1 of FIG. 24 (a) by a laser microscope
  • FIG. 25 (b) shows Comparative Example 2 of FIG. 25 (a). The measurement result of the unevenness
  • FIGS. 24A and 24B it was confirmed that the surface of the silicon wafer of Comparative Example 1 was not smooth compared to the surface of the silicon wafer of the example. Further, as shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b), pyramidal projections (black spots shown in FIG. 25 (a)) were confirmed on the surface of the silicon wafer of Comparative Example 2.
  • the silicon wafer of the example was also produced on the surface of a silicon wafer produced in the same manner as the silicon wafer of the example except that the concentration of sodium hydroxide was changed to 20% by mass, 24% by mass, 32% by mass and 35% by mass, respectively. It was confirmed to have the same surface as.
  • a masking paste is printed on the entire surface of one of the silicon wafer of the example, the silicon wafer of comparative example 1, and the silicon wafer of comparative example 2, and an opening is formed on the opposite surface.
  • a band of masking paste was printed so as to have a plurality.
  • the masking paste was dried by placing and heating each silicon wafer after printing the masking paste in an oven.
  • the masking paste was solidified by heating and baking the masking paste after drying as described above.
  • each silicon wafer was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution to remove all the masking paste of each silicon wafer.
  • a masking paste was printed on the surface of each silicon wafer on the n-type dopant diffusion region forming side so as to have a plurality of openings exposed in a strip parallel to the n-type dopant diffusion region.
  • the masking paste was printed so that an area different from the n-type dopant diffusion area was exposed from the opening.
  • the masking paste was installed also in the surface whole surface on the opposite side to the n-type dopant diffused region formation side of each silicon wafer.
  • the masking paste was dried by placing and heating each silicon wafer in an oven, and then the masking paste was solidified by heating and baking the masking paste.
  • boron was diffused into the openings of the respective silicon wafers by flowing BBr 3 into the respective silicon wafers to form p-type dopant diffusion regions.
  • each silicon wafer was immersed in a hydrofluoric acid aqueous solution to remove all the masking paste of each silicon wafer.
  • a passivation film made of a silicon nitride film was formed by plasma CVD over the entire surface on the formation side of the n-type dopant diffusion region and the p-type dopant diffusion region of each silicon wafer.
  • texture etching was performed using an etching solution at 70 ° C. to 80 ° C. in which isopropyl alcohol was added to an aqueous solution of sodium hydroxide having a sodium hydroxide concentration of 3% by volume.
  • an antireflection film made of a silicon nitride film was formed on the textured structure of each silicon wafer by plasma CVD.
  • the solar cell is irradiated with simulated sunlight using the solar simulator to each back electrode type solar battery cell of each of the example and the comparative example 1 and the comparative example 2, and the current-voltage (IV) characteristic is measured.
  • Open circuit voltage, F. F. (Fill Factor) and conversion efficiency were measured.
  • Table 1 the short circuit current density, open circuit voltage, back voltage of the back electrode type solar battery cell of the example.
  • F. And conversion efficiency values are expressed as relative values.
  • the gentle surface of the silicon wafer is realized with a small etching amount, and the silver electrode is formed on the gentle surface, thereby the surface of the silicon wafer and the silver electrode
  • the contact area with the surface of the silicon wafer was increased to reduce the contact resistance between the surface of the silicon wafer and the silver electrode and the recombination of carriers at the interface between the surface of the silicon wafer and the silver electrode. It is considered that the disturbance of the printing pattern of the masking paste was reduced due to the unevenness, and the printing accuracy of the masking paste could be improved.
  • the present invention can be used for a silicon wafer, a semiconductor device, a method for manufacturing a silicon wafer, and a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a silicon wafer for back contact solar cell and its manufacture, back contact solar cell It can utilize suitably for the manufacture.

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Abstract

 シリコン結晶インゴット(50)を切断して得られた結晶シリコン(11)の表面を結晶シリコン(11)の片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングすることにより得られたシリコンウエハ(1)であって、表面に10μm以上150μm以下の幅のファセット(62)を有するシリコンウエハ(1)、その表面に電極(12,13)を備えた半導体装置である。また、結晶シリコン(11)の表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン(11)の片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングする工程を含むシリコンウエハ(1)の製造方法および半導体装置の製造方法である。

Description

シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法
 本発明は、シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
 近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のCO2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池セルを用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
 太陽電池セルは、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコンウエハの受光面にシリコンウエハの導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってpn接合を形成し、シリコンウエハの受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池セルが主流となっている。また、両面電極型太陽電池セルにおいては、シリコンウエハの裏面にシリコンウエハと同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
 また、半導体基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池セルについても研究開発が進められている(たとえば、特許文献1(特開2007-49079号公報)参照)。
 以下、図26(a)~図26(f)の模式的断面図を参照して、従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について説明する。
 まず、図26(a)に示すように、マスキングペースト102をn型またはp型の導電型を有する半導体基板101の受光面側の全面にスクリーン印刷して乾燥させた後に、半導体基板101の裏面側には部分的に開口部114を設けてマスキングペースト102をスクリーン印刷する。
 次に、図26(b)に示すように、半導体基板101の裏面の開口部114からn型ドーパント104を拡散させることにより、n型ドーパント拡散領域103が形成される。
 その後、半導体基板101の受光面側および裏面側のマスキングペースト102をすべて除去し、再度、図26(c)に示すように、マスキングペースト102を半導体基板101の受光面側の全面にスクリーン印刷して乾燥させた後に、半導体基板101の裏面側に部分的に開口部115を設けてマスキングペースト102をスクリーン印刷する。
 次に、図26(d)に示すように、半導体基板101の裏面の開口部115からp型ドーパント106を拡散させることにより、p型ドーパント拡散領域105が形成される。
 次に、図26(e)に示すように、半導体基板101の受光面側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造108を形成した後に、テクスチャ構造108上に反射防止膜109を形成するとともに、半導体基板101の裏面側にパッシベーション膜107を形成する。
 その後、図26(f)に示すように、半導体基板101の裏面のパッシベーション膜107にn型ドーパント拡散領域103およびp型ドーパント拡散領域105のそれぞれの表面を露出させる開口部を設けた後に、当該開口部を通して、n型ドーパント拡散領域103に接触するn型用電極112を形成するとともに、p型ドーパント拡散領域105に接触するp型用電極113を形成する。以上により、従来の裏面電極型太陽電池セルが作製される。
 また、非特許文献1(西村 康雄、「高濃度水酸化ナトリウム水溶液に関する考察」、東亜合成グループ研究年報、TREND 2006、第9号、第8~第12頁)には、アルカリ濃度が51.9%、48.0%、35.0%、10.0%のNaOH水溶液を円筒容器に入れて65℃に設定した後に2インチのシリコンウエハを浸漬させて20分及び30分のエッチングを行なうことが記載されている。
 また、非特許文献1には、48.0%NaOHで20分間、51.9%NaOHで30分間、共に65℃でシリコンウエハをエッチングし、表面粗度を測定した結果、表面粗度は、48.0%エッチング品で0.354μm、51.9%エッチング品で0.216μmであって、51.9%エッチング品の方が良好なエッチング状態であり、より高濃度のアルカリの方がエッチング状態が良いことも記載されている。
 なお、結晶シリコンを用いる電子デバイスの分野(特にLSI)では機械的研磨にてシリコンウエハの表面の平滑性を向上させる手法が一般的であるが、太陽電池の技術分野では、高スループットおよび低コスト化のため、非特許文献1に記載されているようなケミカルエッチングを用いることが主流となっている。
特開2007-49079号公報
西村 康雄、「高濃度水酸化ナトリウム水溶液に関する考察」、東亜合成グループ研究年報、TREND 2006、第9号、第8~第12頁
 シリコンウエハを用いて良好な特性の裏面電極型太陽電池セルを安定して作製するためには、電極との接触抵抗をなるべく低減することができ、シリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を防止できるようなシリコンウエハの表面の平滑化を行なうことが有効である。さらに、マスキングペーストの印刷精度を向上させることも有効である。
 背景技術でも述べたようなケミカルエッチングによるシリコンウエハの表面の平滑化は、エッチング量を増やすことでシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることが容易であることはよく知られている。
 その一方で、高スループットおよび低コスト化のため、裏面電極型太陽電池セルのシリコンウエハの薄型化が求められており、スライス直後の結晶シリコンの厚みは年々薄くなりつつある。このような状況下において、エッチング量を増やすことはシリコンウエハの機械的強度および変換効率の低下を招くという問題がある。
 このような問題は、裏面電極型太陽電池セルだけの問題ではなく、両面電極型太陽電池セルなどの太陽電池セルを含む半導体装置全体の問題でもある。
 上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、エッチング量を抑えつつシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることにより、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。
 本発明は、シリコン結晶インゴットを切断して得られた結晶シリコンの表面を結晶シリコンの片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングすることにより得られたシリコンウエハであって、表面に10μm以上150μm以下の幅のファセットを有するシリコンウエハである。
 ここで、本発明のシリコンウエハにおいては、ファセットの深さが0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。
 また、本発明は、上記のシリコンウエハと、シリコンウエハのファセットを有する表面に設けられた電極と、を備えた、半導体装置である。
 また、本発明は、シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程と、結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングする工程と、を含み、エッチングする工程における結晶シリコンのエッチング量は、結晶シリコンの片側の表面につき5μm以上25μm以下であるシリコンウエハの製造方法である。
 ここで、本発明のシリコンウエハの製造方法において、結晶シリコンを形成する工程は、シリコン結晶インゴットをワイヤソーにより切断する工程を含むことが好ましい。
 さらに、本発明は、シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程と、結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングすることによって、表面に10μm以上150μm以下の幅のファセットを有するシリコンウエハを形成する工程と、ファセットを有するシリコンウエハの表面に電極を形成する工程と、を含み、シリコンウエハを形成する工程における結晶シリコンのエッチング量は、結晶シリコンの片側の表面につき5μm以上25μm以下である半導体装置の製造方法である。
 ここで、本発明の半導体装置の製造方法は、結晶シリコンを形成する工程は、シリコン結晶インゴットをワイヤソーにより切断する工程を含むことが好ましい。
 本発明によれば、エッチング量を抑えつつシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることにより、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することができる。
シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程の一例を図解する模式的な斜視図である。 結晶シリコンが形成される工程の一例を図解する模式的な斜視図である。 図1に示すワイヤソーの一例の模式的な断面図である。 ワイヤソーでシリコン結晶インゴットが切断されることによって得られた結晶シリコンの一例の模式的な断面図である。 図4に示す結晶シリコンの表面の一部の一例の模式的な拡大断面図である。 結晶シリコンの表面がエッチングされることにより形成されたシリコンウエハの一例の模式的な断面図である。 図6に示すシリコンウエハの表面の一部の一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットの一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットの他の一例の模式的な拡大断面図である。 シリコンウエハの表面のファセットのさらに他の一例の模式的な拡大断面図である。 (a)はシリコンウエハの表面にマスキングペーストを設置する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの裏面にn型ドーパント拡散領域を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの表面にマスキングペーストを設置する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの裏面にp型ドーパント拡散領域を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの裏面のn型ドーパント拡散領域およびp型ドーパント拡散領域を露出させる工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの裏面にパッシベーション膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの受光面にテクスチャ構造を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハのテクスチャ構造上に反射防止膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はシリコンウエハの裏面のパッシベーション膜にコンタクトホールを形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 (a)はn型用電極およびp型用電極を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図であり、(b)は(a)をシリコンウエハの裏面側から見たときの模式的な平面図である。 実施例で用いられたワイヤソーの拡大写真である。 図21に示すワイヤソーによる切断後のn型単結晶シリコンの表面の一例の顕微鏡写真である。 (a)は実施例のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、(b)は(a)の実施例のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 (a)は比較例1のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、(b)は(a)の比較例1のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 (a)は比較例2のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真であり、(b)は(a)の比較例2のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果である。 (a)~(f)は、従来の裏面電極型太陽電池セルの製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
 <シリコンウエハの製造方法>
 シリコン結晶インゴットを切断して結晶シリコンを形成する工程の一例として、図1の模式的斜視図に示すように、シリコン結晶インゴット50をワイヤソー53で切断する工程を行なう。
 図1に示すように、ワイヤソー53は、所定の間隔をあけて配置されたガイドローラ51,52の間に巻き掛けられている。その結果、ワイヤソー53は、それぞれのガイドローラ51,52において、ガイドローラ51,52の長手方向に沿って、所定の間隔をあけて複数箇所で張られた状態となる。この状態で、ガイドローラ51,52が正転・逆転を繰り返すことによって、ワイヤソー53が矢印55の方向に往復走行を行なうことになる。
 ワイヤソー53が矢印55の方向に往復走行をしている状態で、シリコン結晶インゴット50を矢印54の方向に移動させる。そして、シリコン結晶インゴット50を往復走行をしているワイヤソー53に押し付けることによって、たとえば図2の模式的斜視図に示すように、シリコン結晶インゴット50が複数箇所で切断されて、複数枚の板状の結晶シリコン11が形成される。
 図3に、図1に示すワイヤソー53の一例の模式的な断面図を示す。ここで、ワイヤソー53は、芯線53aと、芯線53aの外周面にボンド材(図示せず)で固着された砥粒53bと、を含んでいる。芯線53aとしては、たとえばピアノ線などを用いることができる。砥粒53bとしてはたとえばダイヤモンド砥粒などを用いることができ、ボンド材としてはたとえば芯線53aの外表面にめっきされたニッケルなどを用いることができる。
 シリコン結晶インゴット50としては、たとえば、チョクラルスキー法または鋳造法によって作製された単結晶シリコンインゴットまたは多結晶シリコンインゴットなどが用いられる。なお、シリコン結晶インゴット50は、n型またはp型のドーパントがドープされることによって、n型またはp型の導電型を有していてもよい。
 図4に、ワイヤソー53でシリコン結晶インゴット50が切断されることによって得られた結晶シリコン11の一例の模式的な断面図を示す。ここで、結晶シリコン11の表面には、上記のワイヤソー53を用いたシリコン結晶インゴット50の切断によってスライスダメージ1aが生じている。
 図5に、図4に示す結晶シリコン11の表面の一部の一例の模式的な拡大断面図を示す。図5に示すように、結晶シリコン11の表面には大きなうねり(以下「ソーマーク」という)61が形成されている。
 ソーマーク61は、ワイヤソー53を用いたシリコン結晶インゴット50の切断に起因して形成される。すなわち、図1に示すように、結晶シリコン11は、往復走行するワイヤソー53にシリコン結晶インゴット50を押し付けて切断することにより得られるが、ワイヤソー53の走行方向55が切り替わるたびにワイヤソー53が一時停止して線速が落ちる。これにより、ワイヤソー53に対するシリコン結晶インゴット50の移動方向(矢印54の方向)に沿ってワイヤソー53によるシリコン結晶インゴット50への切り込み深さが異なるため、それが大きなうねりであるソーマーク61として結晶シリコン11の表面に現れる。
 次に、結晶シリコン11の表面をエッチングする工程を行なう。これにより、図4に示す結晶シリコン11の表面のスライスダメージ1aを除去することができるとともに、結晶シリコン11の表面にクレーター状の窪み(ファセット)を形成することができる。
 結晶シリコン11の表面をエッチングする工程は、結晶シリコン11の表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき5μm以上25μm以下の厚さのエッチング量だけエッチングすることにより行なわれる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の表面をエッチングした場合には、結晶シリコン11の片側の表面につき5μm以上25μm以下の厚さだけエッチングすると、水酸化ナトリウム濃度が35質量%よりも高い水酸化ナトリウム水溶液で同じ厚さだけエッチングした場合よりもはるかにシリコンウエハ表面の平滑性を向上させることができることを見出したことによるものである。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が30質量%の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき13μmの厚さのエッチングを行なった場合には、水酸化ナトリウム濃度が48質量%の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき30μm程度の厚さのエッチング量である従来のエッチングと同等以上のシリコンウエハの表面の平滑性を達成することができる。これにより、平滑性が向上したシリコンウエハの表面と電極との接触面積を増加させることによりシリコンウエハの表面と電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減することができるとともに、平滑性が向上したシリコンウエハの表面に印刷したマスキングペーストの印刷精度を向上させることによって、シャント抵抗を向上させ、逆方向飽和電流を低減することができる。さらに、エッチング量を抑えることによりシリコンウエハの機械的強度およびそのシリコンウエハを用いて製造された太陽電池セルの変換効率の低下を抑えることができる。そのため、本実施の形態のエッチングによれば、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができるシリコンウエハを製造することが可能となる。
 ここで、結晶シリコン11の片側の表面のエッチング量(エッチング深さ)は、5μm以上20μm以下であることが好ましく、5μm以上15μm以下であることがより好ましい。結晶シリコン11の片側の表面のエッチング量が5μm以上20μm以下である場合、特に5μm以上15μm以下である場合には、結晶シリコン11の片側の表面のエッチング量をさらに抑えながらシリコンウエハの表面の平滑性を向上させることができる傾向が大きくなる。
 なお、結晶シリコン11の表面のエッチング量は、当該エッチングによる結晶シリコン11の片側の表面の結晶シリコン11の厚さ方向における厚みの減少量(μm)を意味する。
 <シリコンウエハ>
 図6に上記のように結晶シリコン11の表面がエッチングされることにより形成されたシリコンウエハの一例の模式的な断面図を示し、図7に図6に示すシリコンウエハ1の表面の一部の一例の模式的な拡大断面図を示す。
 図6に示すように、シリコンウエハ1の表面にはスライスダメージは最早存在していないが、図7に示すように上記濃度の水酸化ナトリウム水溶液のエッチングに起因して形成されたファセット62が形成されている。なお、シリコンウエハ1の表面には、ワイヤソー53の砥粒53bによって形成された砥粒痕なども形成され得るが、図7においては、説明の便宜上、その記載を省略している。
 図8に、図7に示すファセット62の一例の模式的な拡大断面図を示す。水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき5μm以上25μm以下、好ましくは5μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下の厚さだけエッチングされてシリコンウエハ1の表面に形成されたファセット62の幅は10μm以上150μm以下、好ましくは20μm以上150μm以下であって、ファセット62の深さは0.1μm以上10μm以下となる。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が30質量%である水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面を13μmだけエッチングすることによって得られるシリコンウエハの表面のファセット62の幅はたとえば図8に示すように20μm以上60μm以下となる。
 一方、図9の模式的拡大断面図に示すように、水酸化ナトリウム濃度が35質量%よりも大きい水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングされたシリコンウエハ1の表面に形成されたファセット63の幅は、水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で同じエッチング量だけエッチングした場合よりも非常に狭小となり、ファセット63の深さは0.1μm以上10μm以下となる。たとえば、水酸化ナトリウム濃度が48質量%である水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面を13μmだけエッチングすることによって得られるシリコンウエハの表面のファセット63の幅はたとえば図9に示すように3μm以上15μm以下となる。
 さらに、図10の模式的拡大断面図に示すように、水酸化ナトリウム濃度が20質量%未満の水酸化ナトリウム水溶液で結晶シリコン11の片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングされたシリコンウエハ1の表面に形成されたファセット64の内部にはピラミッド状の突起物65が形成される。
 このように、水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で5μm以上25μm以下、好ましくは5μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下の厚さだけエッチングして形成された10μm以上150μm以下、好ましくは20μm以上150μm以下の幅と0.1μm以上10μm以下の深さとを有するファセット62を有するシリコンウエハ1の表面はその他の場合と比べてなだらかな表面となる。このようななだらかな表面に電極を形成した場合には、図9に示すようなファセット63の幅が狭くなだらかではない表面、および図10に示すようなファセット64の内部に突起物65が形成されてなだらかではない表面に電極を形成した場合と比べて、シリコンウエハと電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減できるのは明らかである。また、このようななだらかな表面にマスキングペーストを印刷した場合には、図9に示すようなファセット63の幅が狭くなだらかではない表面および図10に示すようなファセット64の内部に突起物65が形成されてなだらかではない表面にマスキングペーストを印刷した場合と比べてマスキングペーストの印刷精度が向上することは明らかである。そのため、水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液で5μm以上25μm以下、好ましくは5μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下の厚さだけエッチングして形成されたシリコンウエハ1を用いた場合には、良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができる。
 シリコンウエハ1の表面に形成されたファセット62の90%以上が、幅10μm以上150μm以下、好ましくは20μm以上150μm以下であって、深さ0.1μm以上10μm以下のファセット62であることが好ましい。この場合には、シリコンウエハ1の表面がさらになだらかになって良好な特性を有する半導体装置を安定して製造することができる傾向が大きくなる。
 <半導体装置の製造方法>
 以下、図11~図20を参照して、本発明の半導体装置の製造方法の一例である実施の形態の裏面電極型太陽電池セルの製造方法について説明する。
 まず、図11(a)の模式的断面図および図11(b)の模式的平面図に示すように、上記のエッチングにより幅広のファセット62を有するように作製されたn型またはp型のシリコンウエハ1の受光面側の表面(受光面)の全面にマスキングペースト2を設置するとともにシリコンウエハ1の裏面側の表面(裏面)に開口部14を設けるようにしてマスキングペースト2を帯状に設置する。なお、図11(b)は、図11(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。また、上記のエッチングは、水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下、好ましくは24質量%以上32質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液を用いて片側の表面につき5μm以上25μm以下、好ましくは5μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下の厚さだけエッチングすることにより行なわれており、当該エッチングはシリコンウエハ1の受光面および裏面のそれぞれに対して行なわれている。
 マスキングペースト2としては、たとえば、溶剤、増粘剤、ならびに酸化シリコン前駆体および/または酸化チタン前駆体を含むものなどを用いることができる。また、マスキングペースト2としては、増粘剤を含まないものも用いることができる。
 溶剤としては、たとえば、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、1,5-ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、オクタンジオール、1,2-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルを単独でまたは2種以上併用して用いることができる。
 増粘剤としては、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンまたは双方の混合物を用いることが望ましいが、様々な品質および特性のベントナイト、様々な極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロジー添加剤、ニトロセルロースおよびその他のセルロース化合物、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、高分散性非晶質ケイ酸(Aerosil(登録商標))、ポリビニルブチラール(Mowital(登録商標))、ナトリウムカルボキシメチルセルロース(vivistar)、熱可塑性ポリアミド樹脂(Eurelon(登録商標))、有機ヒマシ油誘導体(Thixin R(登録商標))、ジアミド・ワックス(Thixatrol plus(登録商標))、膨潤ポリアクリル酸塩(Rheolate(登録商標))、ポリエーテル尿素-ポリウレタン、ポリエーテル-ポリオールなどを用いることもできる。
 酸化シリコン前駆体としては、たとえば、TEOS(テトラエチルオルソシリケート)のような一般式R1’ nSi(OR14-n(R1’はメチル、エチルまたはフェニルを示し、R1はメチル、エチル、n-プロピルまたはi-プロピルを示し、nは0、1または2を示す。)で示される物質を用いることができる。
 酸化チタン前駆体には、たとえば、Ti(OH)4のほか、TPT(テトライソプロポキシチタン)のようなR2’ nTi(OR24-nで示される物質(R2’はメチル、エチルまたはフェニルを示し、R2はメチル、エチル、n-プロピルまたはi-プロピルを示し、nは0、1または2を示す。)であり、その他、TiCl4、TiF4およびTiOSO4なども含まれる。
 増粘剤を用いる場合には、増粘剤としては、たとえば、ヒマシ油、ベントナイト、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドン、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、非晶質ケイ酸、ポリビニルブチラール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリアミド樹脂、有機ヒマシ油誘導体、ジアミド・ワックス、膨潤ポリアクリル酸塩、ポリエーテル尿素-ポリウレタン、ポリエーテル-ポリオールなどを単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
 マスキングペースト2の設置方法は、特に限定されず、たとえば従来から公知の塗布方法などを用いることができる。
 その後、シリコンウエハ1の受光面および裏面にそれぞれ設置されたマスキングペースト2を乾燥させる。
 マスキングペースト2の乾燥方法としては、たとえばマスキングペースト2の設置後のシリコンウエハ1をオーブン内に設置し、たとえば300℃程度の温度でたとえば数十分間の時間マスキングペースト2を加熱することにより行なうことができる。
 そして、上記のようにして乾燥させた後のマスキングペースト2を焼成することによって、マスキングペースト2を固化させる。マスキングペースト2の焼成は、たとえば800℃以上1000℃以下の温度でたとえば10分間以上60分間以下の時間マスキングペースト2を加熱することにより行なうことができる。
 次に、図12(a)の模式的断面図および図12(b)の模式的平面図に示すように、n型ドーパント含有ガス4を流すことによって、シリコンウエハ1の裏面側の開口部14から露出しているシリコンウエハ1の裏面にn型ドーパントを拡散させてn型ドーパント拡散領域3を帯状に形成する。なお、n型ドーパント含有ガス4としては、たとえばn型ドーパントであるリンを含むPOCl3などを用いることができる。また、n型ドーパント拡散領域3は、シリコンウエハ1よりもn型ドーパント濃度が高い領域である。また、図12(b)は、図12(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 その後、シリコンウエハ1の受光面および裏面のそれぞれのマスキングペースト2を一旦すべて除去する。マスキングペースト2の除去は、たとえば、マスキングペースト2が設置されたシリコンウエハ1をフッ酸水溶液中に浸漬させることなどにより行なうことができる。
 次に、図13(a)の模式的断面図および図13(b)の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ1の受光面側の表面(受光面)の全面にマスキングペースト2を設置するとともに、シリコンウエハ1の裏面側の表面(裏面)に開口部15を設けるようにしてマスキングペースト2を設置する。開口部15は開口部14とは異なる箇所に形成される。なお、図13(b)は、図13(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 そして、シリコンウエハ1の受光面および裏面にそれぞれ塗布されたマスキングペースト2を乾燥させた後に、マスキングペースト2を焼成することによって、マスキングペースト2を固化させる。
 次に、図14(a)の模式的断面図および図14(b)の模式的平面図に示すように、p型ドーパント含有ガス6を流すことによって、シリコンウエハ1の裏面側の開口部15から露出しているシリコンウエハ1の裏面にp型ドーパントを拡散させてp型ドーパント拡散領域5を帯状に形成する。なお、p型ドーパント含有ガス6としては、たとえばp型ドーパントであるボロンを含むBBr3などを用いることができる。また、p型ドーパント拡散領域5は、シリコンウエハ1よりもp型ドーパント濃度が高い領域である。また、図14(b)は、図14(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 次に、図15(a)の模式的断面図および図15(b)の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ1の受光面および裏面のそれぞれのマスキングペースト2をすべて除去する。これにより、シリコンウエハ1の受光面全面および裏面全面が露出して、帯状のn型ドーパント拡散領域3および帯状のp型ドーパント拡散領域5をそれぞれ露出させることができる。なお、図15(b)は、図15(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 次に、図16(a)の模式的断面図および図16(b)の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ1の裏面上にパッシベーション膜7を形成する。パッシベーション膜7としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。パッシベーション膜7は、たとえば、プラズマCVD法などにより形成することができる。なお、図16(b)は、図16(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 次に、図17(a)の模式的断面図および図17(b)の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ1のパッシベーション膜7が形成されている側と反対側となる受光面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造8を形成する。テクスチャ構造8を形成するためのテクスチャエッチングは、シリコンウエハ1の裏面に形成されたパッシベーション膜7をエッチングマスクとして用いることによって行なうことができる。なお、テクスチャエッチングは、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液にイソプロピルアルコールを添加した液をたとえば70℃以上80℃以下に加熱したエッチング液を用いてシリコンウエハ1の受光面をエッチングすることによって行なうことができる。
 次に、図18(a)の模式的断面図および図18(b)の模式的平面図に示すように、シリコンウエハ1のテクスチャ構造8上に反射防止膜9を形成する。反射防止膜9としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。反射防止膜9は、たとえば、プラズマCVD法などにより形成することができる。なお、図18(b)は、図18(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 次に、図19(a)の模式的断面図および図19(b)の模式的平面図に示すように、パッシベーション膜7の一部を除去することによってコンタクトホール10およびコンタクトホール110を形成して、コンタクトホール10からn型ドーパント拡散領域3の一部を露出させるとともに、コンタクトホール110からp型ドーパント拡散領域5の一部を露出させる。なお、図19(b)は、図19(a)をシリコンウエハ1の裏面側から見たときの模式的な平面図である。
 コンタクトホール10,11は、たとえば、パッシベーション膜7上にフォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール10,11のそれぞれの形成箇所に対応する部分に開口部を有するレジストパターンを形成した後に、レジストパターンの開口部からパッシベーション膜7をエッチングにより除去する方法などにより形成することができる。
 次に、図20(a)の模式的断面図および図20(b)の模式的平面図に示すように、コンタクトホール10を通してn型ドーパント拡散領域3に電気的に接続されるn型用電極12を形成するとともに、コンタクトホール110を通してp型ドーパント拡散領域5に電気的に接続されるp型用電極13を形成する。ここで、n型用電極12およびp型用電極13としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。以上により、裏面電極型太陽電池セルを作製することができる。
 <半導体装置>
 以上のように作製された裏面電極型太陽電池セルにおいては、図20(a)に示すように、幅広のファセット62を有するシリコンウエハ1のなだらかな裏面にn型用電極12およびp型用電極13がそれぞれ形成されており、シリコンウエハ1の裏面と、n型用電極12およびp型用電極13のそれぞれとの接触面積を増加させることができるため、シリコンウエハ1と電極(n型用電極12,p型用電極13)との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と電極との界面でのキャリアの再結合を低減することができる。また、シリコンウエハ1の裏面の凹凸に起因してマスキングペースト2の印刷パターンが乱れることが少ないため、マスキングペースト2の印刷精度を向上させることができる。さらには、従来よりもエッチング量が抑えられてシリコンウエハ1が形成されているため、シリコンウエハ1の機械的強度および裏面電極型太陽電池セルの変換効率の低下を抑えることができる。そのため、上記のようにして作製された裏面電極型太陽電池セルにおいては、良好な特性を有する裏面電極型太陽電池セルを安定して製造することができる。
 また、本発明は、裏面電極型太陽電池セルに適用することに限定されるものではなく、あらゆる構成の半導体装置に適用することもできる。
 <シリコンウエハの作製と評価>
 まず、チョクラルスキー法によって形成したn型単結晶シリコンインゴットを、往復走行を行なっているワイヤソー(図21の拡大写真に示す形状を有する)に押し付けて切断した。これにより、1辺がそれぞれ126mmの擬似正方形状の受光面および裏面を有するとともに厚さが200μmの板状のn型単結晶シリコンを複数枚形成した。ここで、図21に示されるワイヤソーは、断面直径120μmのピアノ線の外周面にめっきされたニッケルで粒径30μm以下のダイヤモンド砥粒を固着して作製したものを用いた。
 図22に上記のワイヤソーによる切断後のn型単結晶シリコンの表面の一例の顕微鏡写真を示す。図22に示すように、n型単結晶シリコンの表面にはワイヤソーの走行方向に沿って形成された溝状の砥粒痕(図22の縦筋)が形成されていることが確認された。
 次に、上記のようにして形成したn型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が30質量%の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が13μm(両方の表面のエッチング量を合わせて26μm、エッチング後のn型単結晶シリコンの厚みが174μm)となるようにエッチングした。これにより、表面のスライスダメージが除去されるとともに、表面に幅広のファセットを有するシリコンウエハ(以下、「実施例のシリコンウエハ」という。)が形成された。
 図23(a)に、上記のようにして作製された実施例のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真を示し、図23(b)に図23(a)の実施例のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示す。図23(a)および図23(b)に示すように、実施例のシリコンウエハの表面はなだらかであることが確認された。また、実施例のシリコンウエハの表面に形成されたファセットの90%が、幅20μm以上60μm以下であって、深さ0.1μm以上10μm以下のファセットであった。
 また、比較として、厚さが234μmの板状のn型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が48質量%の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が30μm(両方の表面のエッチング量を合わせて60μm、エッチング後のn型単結晶シリコンの厚みが174μm)となるようにエッチングしたこと以外は実施例と同様にしてシリコンウエハ(以下、「比較例1のシリコンウエハ」という。)を作製するとともに、n型単結晶シリコンの表面を水酸化ナトリウム濃度が18質量%の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量が13μmとなるようにエッチングしたこと以外は実施例と同様にしてシリコンウエハ(以下、「比較例2のシリコンウエハ」という。)をそれぞれ作製した。図24(a)および図25(a)に、それぞれ、比較例1のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真および比較例2のシリコンウエハの表面の一部の顕微鏡写真を示す。また、図24(b)に、図24(a)の比較例1のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示し、図25(b)に、図25(a)の比較例2のシリコンウエハの表面のレーザ顕微鏡による凹凸の測定結果を示す。
 図24(a)および図24(b)に示すように、比較例1のシリコンウエハの表面は、実施例のシリコンウエハの表面と比べてなだらかではないことが確認された。また、図25(a)および図25(b)に示すように、比較例2のシリコンウエハの表面にはピラミッド状の突起物(図25(a)に示す黒い斑点)が確認された。
 なお、水酸化ナトリウム濃度をそれぞれ20質量%、24質量%、32質量%および35質量%としたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面についても実施例のシリコンウエハと同様の表面を有することが確認された。
 また、片側の表面のエッチング量をそれぞれ5μm、15μm、20μmおよび25μmとしたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面については、水酸化ナトリウム濃度が48質量%の水酸化ナトリウム水溶液で片側の表面のエッチング量をそれぞれ5μm、15μm、20μmおよび25μmとしたこと以外は実施例のシリコンウエハと同様にして作製したシリコンウエハの表面と比較して、同じエッチング量にてそれぞれファセットサイズが大きくなっていることを確認した。
 <裏面電極型太陽電池セルの作製と評価>
 実施例のシリコンウエハ、比較例1のシリコンウエハおよび比較例2のシリコンウエハを用いて、それぞれ、実施例の裏面電極型太陽電池セル、比較例1の裏面電極型太陽電池セルおよび比較例2の裏面電極型太陽電池セルを作製した。
 具体的には、まず、実施例のシリコンウエハ、比較例1のシリコンウエハおよび比較例2のシリコンウエハのそれぞれの一方の表面全面にマスキングペーストを印刷するとともに、その反対側の表面に開口部を複数有するように帯状のマスキングペーストを印刷した。
 次に、マスキングペーストの印刷後のそれぞれのシリコンウエハをオーブン内に設置して加熱することによりマスキングペーストを乾燥させた。
 次に、上記のようにして乾燥させた後のマスキングペーストを加熱して焼成することによってマスキングペーストを固化させた。
 次に、マスキングペーストを固化させた後のそれぞれのシリコンウエハにPOCl3を流すことによって、それぞれのシリコンウエハの上記開口部にリンを拡散させてn型ドーパント拡散領域を形成した。
 次に、それぞれのシリコンウエハをフッ酸水溶液中に浸漬させることによりそれぞれのシリコンウエハのマスキングペーストをすべて除去した。
 次に、それぞれのシリコンウエハのn型ドーパント拡散領域形成側の表面にn型ドーパント拡散領域と平行な帯状に露出してなる開口部を複数有するようにマスキングペーストを印刷した。ここで、マスキングペーストは、n型ドーパント拡散領域とは異なる領域が開口部から露出するように印刷された。
 また、それぞれのシリコンウエハのn型ドーパント拡散領域形成側とは反対側の表面全面にもマスキングペーストを設置した。
 そして、それぞれのシリコンウエハをオーブン内に設置して加熱することによりマスキングペーストを乾燥させ、その後、マスキングペーストを加熱して焼成することによってマスキングペーストを固化させた。
 次に、それぞれのシリコンウエハにBBr3を流すことによって、それぞれのシリコンウエハの上記開口部にボロンを拡散させてp型ドーパント拡散領域を形成した。
 次に、それぞれのシリコンウエハをフッ酸水溶液中に浸漬させることによりそれぞれのシリコンウエハのマスキングペーストをすべて除去した。
 次に、それぞれのシリコンウエハのn型ドーパント拡散領域およびp型ドーパント拡散領域の形成側の表面全面にプラズマCVD法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜を形成した。
 次に、それぞれのシリコンウエハのパッシベーション膜形成側とは反対側の表面をテクスチャエッチングすることによってテクスチャ構造を形成した。ここで、テクスチャエッチングは、水酸化ナトリウム濃度が3体積%の水酸化ナトリウム水溶液にイソプロピルアルコールを添加した70℃~80℃のエッチング液を用いて行なった。
 次に、それぞれのシリコンウエハのテクスチャ構造上にプラズマCVD法により窒化シリコン膜からなる反射防止膜を形成した。
 次に、それぞれのシリコンウエハのパッシベーション膜の一部を帯状に除去することによって、コンタクトホールを形成し、n型ドーパント拡散領域およびp型ドーパント拡散領域のそれぞれの一部を露出させた。
 その後、それぞれのシリコンウエハのコンタクトホールを埋めるようにして市販の銀ペーストを塗布し、乾燥させ、加熱することによって銀ペーストを焼成し、n型ドーパント拡散領域およびp型ドーパント拡散領域にそれぞれ接する銀電極を形成した。以上により、実施例、比較例1および比較例2のシリコンウエハから、それぞれ、実施例、比較例1および比較例2の裏面電極型太陽電池セルが作製された。
 そして、実施例、比較例1および比較例2のそれぞれの裏面電極型太陽電池セルに、ソーラシミュレータを用いて擬似太陽光を照射し、電流-電圧(IV)特性を測定して、短絡電流密度、開放電圧、F.F.(Fill Factor)および変換効率を測定した。その結果を表1に示す。なお、表1においては、実施例の裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度、開放電圧、F.F.および変換効率の値をそれぞれ100としたときの比較例1および比較例2の裏面電極型太陽電池セルの短絡電流密度、開放電圧、F.F.および変換効率の値がそれぞれ相対値で表わされている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、実施例の裏面電極型太陽電池セルは、比較例1の裏面電極型太陽電池セルと比べて、片側の表面のエッチング量を半分程度にしてシリコンウエハを作製した場合でも、同等程度の良好な特性を安定して得ることができることが確認された。
 また、表1に示すように、実施例の裏面電極型太陽電池セルは、比較例2の裏面電極型太陽電池セルと比べて、良好な特性を安定して得ることができることが確認された。
 これは、実施例の裏面電極型太陽電池セルにおいては、シリコンウエハのなだらかな表面が少ないエッチング量で実現され、そのなだらかな表面に銀電極が形成されたことにより、シリコンウエハの表面と銀電極との接触面積が増加して、シリコンウエハの表面と銀電極との接触抵抗およびシリコンウエハの表面と銀電極との界面でのキャリアの再結合を低減できたこと、また、シリコンウエハの裏面の凹凸に起因してマスキングペーストの印刷パターンの乱れが低減され、マスキングペーストの印刷精度を向上させることができたためと考えられる。
 本発明は、シリコンウエハ、半導体装置、シリコンウエハの製造方法および半導体装置の製造方法に利用することができ、特に裏面電極型太陽電池セル用のシリコンウエハとその製造、裏面電極型太陽電池セルとその製造に好適に利用することができる。
 1,101 半導体基板、1a スライスダメージ、2,102 マスキングペースト、3,103 n型ドーパント拡散領域、4,104 n型ドーパント含有ガス、5,105 p型ドーパント拡散領域、6,106 p型ドーパント含有ガス、7,107 パッシベーション膜、8,108 テクスチャ構造、9,109 反射防止膜、10,110 コンタクトホール、12,112 n型用電極、13,113 p型用電極、14,15,114,115 開口部、50 半導体結晶インゴット、51,52 ガイドローラ、53 ワイヤソー、53a 芯線、53b 砥粒、54,55 矢印、61 ソーマーク、62,63,64 ファセット、65 突起物。

Claims (7)

  1.  シリコン結晶インゴット(50)を切断して得られた結晶シリコン(11)の表面を前記結晶シリコン(11)の片側の表面につき5μm以上25μm以下だけエッチングすることにより得られたシリコンウエハ(1)であって、
     表面に10μm以上150μm以下の幅のファセット(62)を有する、シリコンウエハ(1)。
  2.  前記ファセット(62)の深さが0.1μm以上10μm以下である、請求項1に記載のシリコンウエハ(1)。
  3.  請求項1または2に記載のシリコンウエハ(1)と、
     前記シリコンウエハ(1)の前記ファセット(62)を有する前記表面に設けられた電極(12,13)と、を備えた、半導体装置。
  4.  シリコン結晶インゴット(50)を切断して結晶シリコン(11)を形成する工程と、
     前記結晶シリコン(11)の表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングする工程と、を含み、
     前記エッチングする工程における前記結晶シリコン(11)のエッチング量は、前記結晶シリコン(11)の片側の表面につき5μm以上25μm以下である、シリコンウエハ(1)の製造方法。
  5.  前記結晶シリコン(11)を形成する工程は、前記シリコン結晶インゴット(50)をワイヤソー(53)により切断する工程を含む、請求項4に記載のシリコンウエハ(1)の製造方法。
  6.  シリコン結晶インゴット(50)を切断して結晶シリコン(11)を形成する工程と、
     前記結晶シリコン(11)の表面を水酸化ナトリウム濃度が20質量%以上35質量%以下の水酸化ナトリウム水溶液でエッチングすることによって、表面に10μm以上150μm以下の幅のファセット(62)を有するシリコンウエハ(1)を形成する工程と、
     前記ファセット(62)を有する前記シリコンウエハ(1)の前記表面に電極(12,13)を形成する工程と、を含み、
     前記シリコンウエハ(1)を形成する工程における前記結晶シリコン(11)のエッチング量は、前記結晶シリコン(11)の片側の表面につき5μm以上25μm以下である、半導体装置の製造方法。
  7.  前記結晶シリコン(11)を形成する工程は、前記シリコン結晶インゴット(50)をワイヤソー(53)により切断する工程を含む、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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