WO2016031927A1 - 半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイス - Google Patents

半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイス Download PDF

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passivation layer
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silicon
electrode
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由香 富澤
池田　吉紀
哲也 今村
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帝人株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the invention also relates to a semiconductor device obtainable by the method of the invention.
  • a dopant such as phosphorus or boron is selected for the silicon layer or substrate. Implanting into a region and doping only selected regions is performed.
  • the back contact solar cell (40) has an n-type (or p-type or intrinsic) silicon substrate (45), and the light receiving surface of the silicon substrate (45).
  • the passivation layer (46) is arranged on the side, and the back side electrodes (42, 44) and the passivation layer (48) are arranged on the back side of the silicon substrate (45).
  • the silicon substrate (45) of the back contact solar cell has n-type or p-type highly doped electrode regions (back contact layers) (45a, 45b) that are in contact with the back side electrodes (42, 44). And a surface electric field layer (45c) which is highly doped in the n-type on the light receiving surface side.
  • the PERL solar cell (50) has an n-type (or p-type or intrinsic) silicon substrate (55), and a light-receiving surface on the light-receiving surface side of the silicon substrate (55).
  • the side electrode (52) and the passivation layer (56) are disposed, and the back surface side electrode (54) and the passivation layer (58) are disposed on the back surface side of the silicon substrate (55).
  • the silicon substrate (55) of this PERL solar cell is highly doped in a p-type highly doped electrode region (55a) in contact with the electrode (54) on the back surface side and n-type on the light receiving surface side. It has a surface electric field layer (55c).
  • the electrode region on the back side of the silicon substrate is doped with p-type and n-type dopants, and the electrode is formed so as to be in contact with the doped electrode region. ing.
  • the electrode region on the back side of the substrate is doped with a p-type or n-type dopant, and a metal electrode is formed so as to be in contact with the doped electrode region. It has been broken.
  • a diffusion mask layer (72) is formed on a silicon layer or a substrate (65) (FIGS. 6A and 6B), and holes (72a) are formed in selected regions of the diffusion mask layer (72).
  • the silicon layer or the substrate (65) was exposed by opening (FIG. 6 (c)), and was formed with a doping gas such as phosphorus oxychloride (POCl 3 ), a coating type doping agent, or the like through the hole (72a).
  • a doping gas such as phosphorus oxychloride (POCl 3 ), a coating type doping agent, or the like through the hole (72a).
  • the dopant region is doped into the silicon layer or the electrode region (65a) of the substrate by the dopant implantation layer (74) (FIG. 6 (d)), and the diffusion mask layer (72) and the dopant implantation layer (74) are removed (FIG. 6).
  • the electrode (62) to be formed is formed.
  • Patent Documents 1 and 2 photolithography, laser light, and the like have been used to make holes in the diffusion mask layer and the passivation layer.
  • a dispersion containing doped silicon particles is applied to the silicon layer or the substrate to form a dispersion layer.
  • a method has also been proposed in which the dispersion layer is formed, dried and baked to dope the silicon layer or substrate, and then the layer derived from the silicon particles is removed (Patent Document 3).
  • a dopant injection layer made of doped silicon particles is formed on the passivation layer of the silicon layer or the base material in order to simultaneously perform the drilling of the passivation layer and the doping of the silicon layer or the base material without using the diffusion mask layer. It has also been proposed to remove the dopant injection layer and the passivation layer as well as dope the silicon layer or the substrate by forming and irradiating the dopant injection layer with light (Patent Document 4).
  • the silicon layer with the passivation layer or the electrode region of the substrate is doped and passed through the through holes of the passivation layer. Forming an electrode in electrical contact with the electrode region.
  • a metal paste such as an aluminum paste is applied to the electrode region of the silicon layer or the base material through the through hole of the passivation layer, and then baked to form the electrode. Has been done.
  • This problem of deterioration of electrical contact can be solved by increasing the minimum diameter of the through hole of the passivation layer and improving the inflow property of the metal paste into the through hole.
  • the function of the passivation layer in the semiconductor device that is, the function of suppressing recombination of electrons and holes when the semiconductor device is a solar cell, for example, is achieved.
  • the ratio of the parts that cannot be increased, and thus the function of the obtained semiconductor device such as a solar cell is deteriorated.
  • the inventor of the present invention has come up with the following present invention as a result of intensive studies.
  • a semiconductor comprising forming an electrode in electrical contact with an electrode region of the silicon layer or substrate through a through-hole of the passivation layer on a silicon layer or substrate having a passivation layer
  • a device manufacturing method comprising: Applying an aluminum paste to the electrode region through the through hole, and firing the aluminum paste to form the electrode, The minimum diameter of the through-hole is 50 ⁇ m or less, and the surface dopant concentration of the electrode region is 7 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, or the sheet resistance value of the electrode region is 70 ⁇ or less.
  • ⁇ 3> The method according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the passivation layer is formed of a material selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, and combinations thereof.
  • the semiconductor device is a solar cell.
  • ⁇ 5> The method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4> above, further comprising forming the through hole in the passivation layer and doping the electrode region by the following steps.
  • the electrode region is doped by irradiating the region on the dopant injection layer of the laminate or the dopant injection layer of the second passivation layer, and the dopant injection layer and the passivation are doped. Removing the layer at least partially to form the through-hole.
  • ⁇ 6> The method according to ⁇ 5>, wherein the through hole is formed in the passivation layer and the electrode region is doped by the following steps: Forming the first passivation layer on the silicon layer or substrate; Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to a region on the electrode region of the first passivation layer; The applied doped silicon particle dispersion is dried to form the dopant injection layer, and the dopant injection layer is irradiated with light, thereby doping the electrode region, the dopant injection layer, and the first Removing one passivation layer at least partially to form the through-hole.
  • ⁇ 7> The method according to ⁇ 5> above, wherein the through hole is formed in the passivation layer and the electrode region is doped by the following steps: Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to the electrode region; Drying the applied doped silicon particle dispersion to form the dopant injection layer; By forming the second passivation layer on the silicon layer or the substrate and the dopant injection layer, and by irradiating the region on the electrode region of the second passivation layer with the light, Doping the electrode region and at least partially removing the dopant injection layer and the second passivation layer to form the through hole.
  • ⁇ 8> The method according to ⁇ 5>, wherein the through hole is formed in the passivation layer and the electrode region is doped by the following steps: Forming the first passivation layer on the silicon layer or substrate; Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to a region on the electrode region of the first passivation layer; Drying the applied doped silicon particle dispersion to form the dopant injection layer; Forming the second passivation layer on the first passivation layer and the dopant implantation layer, and irradiating the region of the second passivation layer on the electrode region with light; Doping the region and at least partially removing the dopant injection layer and the first and second passivation layers to form the through hole.
  • ⁇ 9> The method according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 8>, further including a step of removing the doped silicon particles remaining on the silicon layer or the substrate before applying the aluminum paste.
  • ⁇ 10> The method according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 9>, wherein the average primary particle diameter of the doped silicon particles is 100 nm or less.
  • ⁇ 11> The method according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 10>, wherein the dopant concentration of the doped silicon particles is 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more.
  • ⁇ 12> a silicon layer or base material having a passivation layer, and an electrode that is in electrical contact with the electrode region of the silicon layer or base material through the through hole of the passivation layer,
  • a semiconductor device comprising: The minimum diameter of the through-hole is 50 ⁇ m or less, and the surface dopant concentration of the electrode region is 7 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, or the sheet resistance value of the electrode region is 70 ⁇ or less.
  • Semiconductor device. ⁇ 13> The semiconductor device according to ⁇ 12>, which is a solar cell.
  • the electrode and the silicon layer or the substrate While preventing the problem of worsening electrical contact, the minimum diameter of the through hole of the passivation layer is reduced, thereby preventing the loss of the function of the passivation layer, i.e. for example in the case of solar cells It becomes possible to prevent the loss of the function of suppressing recombination with holes.
  • the through-hole of the passivation layer is improved while improving the electrical contact between the silicon layer or the substrate and the electrode penetrating the through-hole of the passivation layer on the silicon layer or the substrate. It is possible to reduce the minimum diameter of the film, thereby preventing the loss of the function of the passivation layer.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the method of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the method of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a third aspect of the method of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the back contact solar cell.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a PERL solar cell.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional method for forming an electrode in electrical contact with an electrode region of a silicon layer or a substrate.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the back electrode (laser irradiation) line width and the conversion efficiency (%).
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the back electrode (laser irradiation) line width and the open circuit voltage (mV).
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the back electrode (laser irradiation) line width and the short-circuit current (mA).
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the back electrode (laser irradiation) line width and the fill factor (%).
  • the method of the present invention for manufacturing a semiconductor device forms an electrode in electrical contact with an electrode region of a silicon layer or substrate through a through-hole of the passivation layer on a silicon layer or substrate having a passivation layer. Including doing.
  • the electrode is formed by applying an aluminum paste to the electrode region through the through hole and baking the aluminum paste.
  • the “electrode region” means a region of the silicon layer or substrate that contacts the electrode.
  • the minimum diameter of the through hole may be 50 ⁇ m or less, 45 ⁇ m or less, or 40 ⁇ m or less.
  • the minimum diameter may be 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more.
  • the “minimum diameter” of the through hole of the passivation layer means the longest diameter in the direction orthogonal to the longest diameter of the through hole. Therefore, when the through hole is a perfect circle, this “minimum diameter” means the diameter of a perfect circle, and when the through hole is an ellipse, this “minimum diameter” means the minor diameter of the ellipse. If the through hole is linear, this “minimum diameter” means the line width of the line.
  • the electrode when the minimum diameter of the through-hole of the passivation layer is small, when the electrode is formed by baking a metal paste, particularly an aluminum paste, the electrode is in electrical contact with the silicon layer or the electrode region of the substrate. could get worse.
  • the present inventors have found that the deterioration of the electrical contact when using the aluminum paste is caused by the Kirkendall effect together with the deterioration of the inflow property of the aluminum paste into the through hole. That is, it is also caused by the effect that the aluminum constituting the electrode diffuses into the silicon layer or the base material, thereby forming a void in the electrode near the interface between the electrode and the silicon layer or the base material. I found it.
  • the inventors have increased the surface dopant concentration in the electrode region of the silicon layer or substrate to suppress the Kirkendall effect, thereby forming voids in the aluminum electrode, and the resulting electrical It was found that deterioration of general contact can be suppressed.
  • the surface dopant concentration of the electrode region of the silicon layer or the substrate is 7 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, 8 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, 9 ⁇ 10 18 atoms / cm 3. As described above, it may be 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more.
  • the surface dopant concentration was 1 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 or less, 5 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or less, 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or less, or 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or less. It's okay.
  • the surface dopant concentration in the electrode region can be measured by dynamic secondary ion mass spectrometry (Dynamic SIMS). Specifically, the surface dopant concentration can be measured by using IMS-7f of CAMECA as a dynamic SIMS device, and measuring conditions as primary ion species O 2 + , primary acceleration voltage 3.0 kV, and detection region 30 ⁇ m ⁇ . it can.
  • “surface dopant concentration” means the dopant concentration of the surface, that is, the portion of 0 nm depth in the Dynamic SIMS measurement result.
  • the sheet resistance value of the electrode region may be 70 ⁇ or less, 60 ⁇ or less, 50 ⁇ or less, or 45 ⁇ or less.
  • the sheet resistance value may be 10 ⁇ or more, 20 ⁇ or more, 30 ⁇ or more, or 35 ⁇ or more.
  • the function of the passivation layer has been to reduce the minimum diameter of the through hole of the passivation layer while maintaining electrical contact between the electrode and the silicon layer or the electrode region of the substrate as in the method of the present invention. That is, for example, in the case of a solar cell, it is preferable to satisfactorily achieve the function of suppressing recombination of electrons and holes. Therefore, the method of the present invention can be particularly preferably used for the production of solar cells as semiconductor devices, such as back contact solar cells and PERL solar cells.
  • any silicon layer or substrate can be used.
  • the silicon layer or substrate can include a silicon wafer, an amorphous silicon layer, and a crystalline silicon layer.
  • the silicon layer or the base material may be doped in advance in whole or in part.
  • the passivation layer that can be used in the method of the present invention can have any thickness that can function as a passivation layer, for example, a thickness of 1 nm or more, 5 nm or more, 10 nm or more, 30 nm or more, 50 nm or more. Can have.
  • the passivation layer may have a thickness of 300 nm or less, 200 nm or less, 100 nm or less, 50 nm or less, 30 nm or less, 20 nm or less, or 10 nm or less. When this thickness is too thin, the property as a passivation layer may be inferior.
  • the formation of the through-hole and the electrode region in the step described below for forming the through-hole and doping the electrode region using the dopant injection layer made of doped silicon particles and light irradiation Doping may not be performed sufficiently.
  • the passivation layer may be formed of any material that can function as a passivation layer, such as silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and combinations thereof. It may be made of a material selected from the group consisting of:
  • the aluminum paste that can be used in the method of the present invention is a paste containing fine particles and / or compounds of aluminum and pasting components such as a resin and a solvent, and can be made into an aluminum electrode by firing. Any aluminum paste.
  • the firing temperature of such an aluminum paste may be 50 ° C. or higher, 60 ° C. or higher, 80 ° C. or higher, 100 ° C. or higher, 150 ° C. or higher, 200 ° C. or higher, 250 ° C. or higher, or 300 ° C. or higher. Moreover, this temperature may be 500 degrees C or less, 450 degrees C or less, or 400 degrees C or less.
  • Formation of the through hole in the passivation layer can be performed by any method using photolithography, laser light, or the like.
  • the silicon layer or the electrode region of the substrate can be doped by any method using a doping gas, a coating-type dopant, doped silicon particles, or the like.
  • through holes can be formed in the passivation layer and the electrode region can be doped by the following steps.
  • a laminate having the following (i) and (ii) is provided: (i) first and / or second passivation layers disposed on a silicon layer or substrate, and (ii) ) A dopant implantation layer that is disposed in a region on the electrode region above the first passivation layer and below the second passivation layer, the dopant implantation layer comprising doped silicon particles.
  • the electrode region of the silicon layer or the substrate is doped, and the dopant injection layer, and The passivation layer is at least partially removed to form a through hole in the passivation layer.
  • Formation of the through-hole using doped silicon particles and light irradiation and doping of the electrode region can be performed in a first embodiment including the following steps: Forming a first passivation layer on a silicon layer or substrate; Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to a region on the electrode region of the first passivation layer; The applied doped silicon particle dispersion is dried to form a dopant injection layer, and by performing light irradiation on the dopant injection layer, the electrode region is doped, the dopant injection layer, and the first passivation layer, At least partially remove to form a through hole.
  • a passivation layer (18) is formed on a silicon layer or substrate (15) (FIGS. 1 (a) and (b)), and the first passivation layer (18)
  • a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles is applied to a region on the electrode region of the electrode, and the dispersion is dried to form a dopant injection layer (2) (FIG. 1C). 2) is irradiated with light (5) to dope the electrode region (15a) and on the dopant injection layer (2) of the dopant injection layer (2) and the first passivation layer (18). The region is at least partially removed (FIG. 1 (d)).
  • an aluminum paste is applied to the electrode region (15a) through the through-hole, and the aluminum paste is baked to pass through the through-hole of the passivation layer (18) to form the electrode region of the silicon layer or the substrate.
  • An electrode (12) in electrical contact with (15a) can be formed (FIG. 1 (e)).
  • the application of the doped silicon particle dispersion may be particularly beneficial for shortening the manufacturing process by using a printing method such as inkjet printing or screen printing without using photolithography. .
  • Formation of the through-hole using doped silicon particles and light irradiation and doping of the electrode region can be performed in a second manner including the following steps: Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to the electrode region; Drying the applied dope silicon particle dispersion to form a dopant injection layer; Doping the electrode region by forming a second passivation layer on the silicon layer or the substrate and the dopant injection layer, and irradiating the region on the electrode region of the second passivation layer with light. Removing the dopant implantation layer and the second passivation layer at least partially to form a through hole.
  • a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles is applied to the electrode region of the silicon layer or the base material (25), and this dispersion is dried to form a dopant injection layer ( 2) (FIGS. 2A and 2B), a second passivation layer (28) is formed on the silicon layer or substrate (25) and the dopant injection layer (2) (FIG. 2C). ), By irradiating the region on the dopant injection layer (2) of the second passivation layer (28) with light irradiation (5), thereby doping the electrode region (25a) of the silicon layer or the substrate and the dopant. The region on the dopant injection layer (2) in the implantation layer (2) and the second passivation layer (28) is at least partially removed (FIG. 2D).
  • an aluminum paste is applied to the electrode region (25a) through the through-hole, and the aluminum paste is baked to pass through the through-hole in the passivation layer (28) to form an electrode region of the silicon layer or the substrate.
  • An electrode (22) in electrical contact with the electrode can be formed (FIG. 2 (e)).
  • Formation of the through-hole using doped silicon particles and light irradiation and doping of the electrode region can be performed in a third embodiment including the following steps: Forming a first passivation layer on a silicon layer or substrate; Applying a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles to a region on the electrode region of the first passivation layer; Drying the applied dope silicon particle dispersion to form a dopant injection layer; Doping the electrode region by forming a second passivation layer on the first passivation layer and the dopant implantation layer, and by irradiating the region on the electrode region of the second passivation layer with light. Removing the dopant implantation layer and the first and second passivation layers at least partially to form a through hole.
  • a first passivation layer (38a) is formed on a silicon layer or a substrate (35) (FIGS. 3A and 3B), and the first passivation layer ( 38a), a doped silicon particle dispersion containing doped silicon particles is applied to a region on the electrode region, and this dispersion is dried to form a dopant injection layer (2) (FIG. 3 (c)). Then, a second passivation layer (38b) is formed on the first passivation layer (38a) and the dopant implantation layer (2) (FIG.
  • the region on the dopant injection layer (2) is irradiated with light (5) to dope the electrode region (35a) of the silicon layer or the substrate, the dopant injection layer (2), and the first and Second The passivation layer (38a, 38b) a region on the dopant-implanted layer (2) of the at least partially removed (FIG. 3 (e)).
  • an aluminum paste is applied to the electrode region (35a) through the through hole, and the aluminum paste is fired to pass through the through hole of the passivation layer (38a, 38b).
  • An electrode (32) in electrical contact with the electrode region can be formed (FIG. 3 (f)).
  • the application of the doped silicon particle dispersion containing the doped silicon particles is not particularly limited as long as the dispersion can be applied with a desired thickness and uniformity.
  • an inkjet printing method, a spin coating method, or a screen printing method is used.
  • using a printing method such as inkjet printing or screen printing may be particularly beneficial for applying the dispersion to specific areas and shortening the manufacturing process.
  • the thickness of the dopant injection layer obtained when the dispersion layer is dried is 100 nm or more, 200 nm or more, 300 nm or more, 400 nm or more, or 500 nm or more, and is 2000 nm or less, 1500 nm or less, 1200 nm.
  • it can be performed so that it is 1000 nm or less or 800 nm or less.
  • the thickness of the dopant implantation layer includes the degree of doping of the electrode region of the silicon layer or substrate constituting the semiconductor device to be obtained, the thickness of the doped implantation layer that can be removed by laser light, the silicon substrate or layer
  • the thickness can be determined in consideration of the thickness of the doped implantation layer that is allowed to remain in the layer.
  • the thickness of the dopant injection layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the dispersion medium of the doped silicon particle dispersion is not limited as long as the object and effect of the present invention are not impaired, and therefore, for example, an organic solvent that does not react with the doped silicon particles used in the dispersion can be used.
  • the dispersion medium is a non-aqueous solvent such as alcohol, alkane, alkene, alkyne, ketone, ether, ester, aromatic compound, or nitrogen-containing ring compound, particularly isopropyl alcohol (IPA), N-methyl-2. - May be pyrrolidone (NMP) or the like.
  • glycol (dihydric alcohol) like ethylene glycol can also be used as alcohol.
  • the dispersion medium is preferably a dehydrated solvent in order to suppress oxidation of the doped silicon particles used in the dispersion.
  • the doped silicon particles of the doped silicon particle dispersion are not limited as long as the objects and effects of the present invention are not impaired as long as they are silicon particles doped with a p-type or n-type dopant.
  • examples of the silicon particles include silicon particles obtained by a laser photothermal decomposition method, particularly a laser photothermal decomposition method using CO 2 laser light.
  • the doped silicon particles in the dispersion may have a relatively low crystallinity of the particles and / or a relatively small particle size for injecting the dopant from the particles by light irradiation.
  • the average primary particle diameter of the doped silicon particles may be 1 nm or more, or 3 nm or more, and may be 100 nm or less, 50 nm or less, 30 nm or less, 20 nm or less, or 10 nm or less.
  • the average primary particle diameter of the doped silicon particles is directly determined based on a photographed image by observation with a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or the like.
  • the number average primary particle diameter can be obtained by measuring the projected area equivalent circle diameter and analyzing the particle group having the aggregate number of 100 or more.
  • the dopant doping the particles of the dispersion may be either a p-type or n-type dopant, for example, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), titanium (Ti ), Phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), or a combination thereof.
  • B boron
  • Al aluminum
  • Ga gallium
  • In indium
  • Ti titanium
  • Au arsenic
  • Sb antimony
  • the degree to which the particles of the dispersion are doped can be determined depending on the dopant injection layer and the desired dopant concentration in the silicon layer or substrate.
  • the doped silicon particles include a dopant at a concentration of 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more, 5 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 or more, or 1 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 or more. it can.
  • the dopant concentration may be, for example, 1 ⁇ 10 22 atoms / cm 3 or less, or 1 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 or less.
  • the dopant concentration of the doped silicon particles can be measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS: Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry).
  • ICP-MS Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry
  • the dope silicon particle dispersion is put in a quartz beaker, heated on a hot plate, the solvent is volatilized, the obtained silicon particles are weighed, and then dissolved in hydrofluoric acid and nitric acid. It is possible to prepare a solution, add a volatilization inhibitor to a part of the solution, concentrate it to obtain a measurement solution, and perform ICP-MS on this measurement solution.
  • the ICP-MS apparatus for example, 7500 type manufactured by Agilent Technologies can be used.
  • the dopant concentration of the doped silicon particles can be measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy).
  • ICP-AES Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy
  • a silicon particle dispersion is placed in a quartz beaker, heated on a hot plate, the solvent is evaporated, the obtained silicon particles are weighed, and then dissolved and dissolved with hydrofluoric acid and nitric acid. It is possible to prepare a solution and dilute a part of the solution to obtain a measurement solution, and ICP-AES can be performed on the measurement solution.
  • the ICP-AES device for example, PS7800 manufactured by Hitachi High-Tech can be used.
  • the concentration of the dopant is phosphorus and the concentration is relatively low (for example, less than 10 20 atoms / cm 3 )
  • measuring the concentration of the dopant by P—Mo complex extraction-flameless atomic absorption spectrophotometry is related to accuracy. It may be preferable.
  • the drying of the doped silicon particle dispersion is not particularly limited as long as the dispersion medium can be substantially removed from the dispersion.
  • a silicon layer or a substrate having the dispersion is placed on a hot plate. Can be performed in a heated atmosphere.
  • the drying temperature can be selected so as not to deteriorate the particles of the silicon layer, the base material, or the dispersion. 300 ° C. or lower, 400 ° C. or lower, 500 ° C. or lower, 600 ° C. or lower, 700 ° C. or lower, or 800 ° C. or lower.
  • Light irradiation with respect to the dopant injection layer or the like diffuses the p-type or n-type dopant contained in the dopant injection layer into the silicon layer or the electrode region of the base material, and the dopant injection layer and the first and / or second passivation layers.
  • the region on the dopant injection layer may be any light irradiation that can be at least partially removed.
  • “at least partially removed” means that at least a part of the dopant injection layer and the first and / or second passivation layer is removed. Not only are these layers removed to the extent that electrodes can be formed on the silicon layer or the electrode region of the substrate, but further layers such as dopant implantation layers are removed by further processing such as etching and cleaning. Including when necessary.
  • the dopant injection layer and the passivation layer, and the surface portion of the underlying silicon layer or substrate are quickly cooled by heat transfer to the silicon layer or the body portion of the substrate. Is done. Therefore, when such light irradiation is used, the electrode region of the silicon layer or the substrate can be doped without exposing the main part of the silicon layer or the substrate to high heat.
  • any light can be used as long as the doping of the electrode region of the silicon layer or the substrate can be achieved as described above.
  • the irradiated light laser light having a single wavelength, particularly laser light having a wavelength of 600 nm or less, 500 nm or less, or 400 nm or less and having a wavelength of 300 nm or more can be used.
  • the electrode region can be doped by using a flash lamp that irradiates light in a wavelength range of a specific band (for example, 200 to 1100 nm) at a time, for example, a xenon flash lamp.
  • a flash lamp that irradiates light in a wavelength range of a specific band (for example, 200 to 1100 nm) at a time, for example, a xenon flash lamp.
  • light such as pulsed light or continuously oscillated light can be arbitrarily used. It is effective to perform irradiation using light having a wavelength that is absorbed by the doped silicon particles.
  • the number of pulsed light irradiations is, for example, 1 or more, 2 or more, 5 or more, or 10 or more, and 300 or less, 200 Times or less, or 150 times or less.
  • the irradiation energy of pulsed light is, for example, 100 mJ / (cm 2 ⁇ shot) or more, 200 mJ / (cm 2 ⁇ shot) or more, 300 mJ / (cm 2 ⁇ shot) or more, 400 mJ / (cm 2 ⁇ shot).
  • the irradiation energy 5000mJ / (cm 2 ⁇ shot ) or less, 4000mJ / (cm 2 ⁇ shot ) or less, 3000mJ / (cm 2 ⁇ shot ) or less, 2000mJ / (cm 2 ⁇ shot ) or less, 1500 mJ / ( cm 2 ⁇ shot) or less, or 1000 mJ / (cm 2 ⁇ shot) or less.
  • the irradiation time of the pulsed light can be set to, for example, 200 nanoseconds / shot or less, 100 nanoseconds / shot or less, or 50 nanoseconds / shot or less.
  • the irradiation energy of light is too small, desired dopant implantation and removal of the dopant implantation layer and the passivation layer may not be achieved.
  • the irradiation energy of light is too large, the silicon layer or the substrate may be damaged.
  • the optimum conditions such as irradiation energy and number of irradiations depend on the wavelength of light irradiation used, the characteristics of the particles, etc., and those skilled in the art can optimally carry out experiments by referring to the present specification. Can be obtained.
  • the light irradiation for sintering the dispersion particles is performed in a non-oxidizing atmosphere, for example, an atmosphere including hydrogen, a rare gas, nitrogen, and a combination thereof.
  • a non-oxidizing atmosphere for example, an atmosphere including hydrogen, a rare gas, nitrogen, and a combination thereof.
  • examples of the rare gas include argon, helium, and neon.
  • the atmosphere containing hydrogen has a reducing action of the dispersion particles, and may be preferable for reducing the oxidized surface portion to form a continuous layer.
  • the oxygen content of the atmosphere can be 1% by volume or less, 0.5% by volume or less, 0.1% by volume or less, or 0.01% by volume or less.
  • the semiconductor device of the present invention has a silicon layer or substrate having a passivation layer, and an electrode that is in electrical contact with an electrode region of the silicon layer or substrate through a through hole of the passivation layer.
  • the minimum diameter of the through hole is 50 ⁇ m or less.
  • the surface dopant concentration of the electrode region is 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more, or the sheet resistance value of the electrode region is 70 ⁇ or less.
  • Such semiconductor devices are, for example, solar cells or thin layer transistors, in particular solar cells, more particularly back contact solar cells and PERL solar cells.
  • the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be obtained by the method of the present invention for manufacturing a semiconductor device. Moreover, the description regarding the method of this invention which manufactures a semiconductor device can be referred for the detail of each component of the semiconductor device of this invention.
  • Example 1 (Preparation of boron (B) doped silicon particles) Silicon particles were produced by a laser photothermal decomposition (LP) method using monosilane (SiH 4 ) gas as a raw material and using carbon dioxide (CO 2 ) laser light. At this time, diborane (B 2 H 6 ) gas was introduced together with SiH 4 gas to obtain boron-doped silicon particles.
  • LP laser photothermal decomposition
  • the dopant concentration of the obtained boron-doped silicon particles was 1 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 as measured with an ICP-MS apparatus (Agilent Technologies, Model 7500).
  • the obtained boron-doped silicon particles had an average primary particle size of about 20 nm.
  • the average primary particle size of the silicon particles was calculated based on a set of 500 or more by performing image analysis at a magnification of 100,000 times by TEM observation.
  • a silicon substrate having a thickness of 200 ⁇ m having an n-type diffusion layer and a passivation layer on the light-receiving surface side and a passivation layer on the back surface side was provided.
  • the passivation layer an aluminum oxide layer (10 nm) and a silicon nitride layer (100 nm) were formed on a silicon base material in this order by a plasma enhanced chemical vapor deposition method (PE-CVD method). Is.
  • PE-CVD method plasma enhanced chemical vapor deposition method
  • a silicon particle dispersion was formed into a film by screen printing on a specific portion on the back side of the silicon substrate.
  • the substrate coated with the silicon particle dispersion is dried in an oven at 200 ° C. to remove propylene glycol, which is a dispersion medium in the silicon particle dispersion, and thereby a dopant injection layer containing silicon particles (film thickness 800 nm). ) Was formed in a specific portion on the back side of the silicon substrate.
  • the dopant injection layer is irradiated with green laser light (wavelength 532 nm) using a laser light irradiation apparatus (trade name PowerLine E20, manufactured by Rofin), and the dopant is injected into the silicon substrate, and Ablation of the passivation layer for forming a linear through hole was performed. Therefore, the line width of this laser light irradiation corresponds to the minimum diameter of the through hole of the passivation layer.
  • Laser light irradiation conditions were irradiation energy of 3500 mJ / (cm 2 ⁇ shot), 20 shots, and laser light irradiation was performed in the atmosphere.
  • the laser beam irradiation was performed on a linear region with a line width of 40 ⁇ m and a line pitch of 1 mm, and a linear through hole was formed in the passivation layer.
  • the ratio of the passivation layer coverage that is, the ratio of the area of the portion other than the through hole to the entire area of the passivation layer was 96.3%.
  • the dopant injection layer was formed under the same conditions as above, and the sheet resistance value of the silicon substrate irradiated with the laser beam was measured with a four-terminal meter (Made by Mitsubishi Chemical Analytech, Loresta AX MCP-T370). According to this, the sheet resistance value was 40 ⁇ / sq.
  • the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light was measured with a Dynamic SIMS apparatus (IMS-7f, CAMECA).
  • the measurement conditions were a primary ion species Cs +, a primary acceleration voltage: 15.0 kV, and a detection region of 30 ⁇ m ⁇ . According to this, the surface dopant concentration was 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 and the dopant diffusion depth was 5 ⁇ m.
  • a general aluminum (Al) paste (film thickness: 20 ⁇ m) that is not dedicated to PERL is applied on the backside passivation layer by screen printing, and the aluminum paste is applied to the electrode region of the silicon substrate through the through hole of the passivation layer. To reach. A silver (Ag) paste was applied to the light receiving surface side.
  • an electrode was formed by baking an aluminum and silver paste at 350 ° C. for 30 seconds and at 820 ° C. for 3.8 seconds in a beam conveyance type baking furnace, to obtain a PERL solar cell.
  • the back surface side aluminum electrode of this solar cell had a line width and pitch corresponding to the line width and pitch of laser light irradiation.
  • the current-voltage (IV) characteristics of the fabricated solar cell were evaluated using a solar simulator (manufactured by Yamashita Denso). According to this, the conversion efficiency was 19.1%, the open circuit voltage was 655 mV, the short circuit current was 37.3 mA, and the fill factor was 77.9%. In addition, the conversion efficiency is calculated
  • Example 1 The outline and evaluation results of Example 1 are shown in Table 1 below. The evaluation results of Example 1 are shown in FIGS.
  • Example 2 The same as in Example 1 except that after the laser light irradiation, the silicon substrate was immersed in a 1% by mass-potassium hydroxide (KOH) solution for 30 seconds to remove silicon particles remaining on the surface of the silicon substrate. Then, dopant injection, ablation of a passivation layer, and creation of solar cells were performed.
  • KOH mass-potassium hydroxide
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 The outline and evaluation results of Example 2 are shown in Table 1 below. The evaluation results of Example 2 are shown in FIGS.
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 1 The outline of Comparative Example 1 and the evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation results of Comparative Example 1 are shown in FIGS.
  • Comparative example 2 Comparative Example 1 except that laser beam irradiation was performed on a linear region having a line width of 70 ⁇ m and a line pitch of 1 mm to form a linear through hole in the passivation layer, and the passivation layer coverage was 93.5%. In the same manner, dopant implantation, ablation of the passivation layer, and creation of solar cells were performed.
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 2 The outline of Comparative Example 2 and the evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation results of Comparative Example 2 are shown in FIGS.
  • Example 1 the sheet resistance value of the region of the silicon substrate irradiated with laser light was measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 Except that the laser beam irradiation width was 50 ⁇ m, dopant injection, passivation layer ablation, and production of solar cells were performed in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 The outline and evaluation results of Example 3 are shown in Table 1 below. The evaluation results of Example 3 are shown in FIGS.
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 4 The outline of Comparative Example 4 and the evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation results of Comparative Example 4 are shown in FIGS.
  • Example 1 the sheet resistance value and the surface dopant concentration in the region of the silicon substrate irradiated with laser light were measured. In addition, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 5 The outline of Comparative Example 5 and the evaluation results are shown in Table 1 below. The evaluation results of Comparative Example 5 are shown in FIGS.
  • Example 2 In Example 2 similar to Example 1 except that the silicon particles remaining on the surface of the silicon substrate were removed with a potassium hydroxide solution, as shown in Table 1, as in Example 1, A combination of good open circuit voltage, short circuit current and fill factor, and thereby good conversion efficiency could be achieved.
  • the deterioration of the electrical contact is caused by the Kirkendall effect, that is, the aluminum constituting the electrode diffuses into the silicon base material, thereby the vicinity of the interface between the electrode and the silicon layer or the base material. This is considered to be due to the effect that voids are formed in the electrode.
  • the conversion efficiency of the solar cell of Comparative Example 1 was inferior to that of Examples 1 to 3 due to the combination of a good open-circuit voltage, inferior short-circuit current, and fill factor.
  • Comparative Example 2 As shown in Table 1, in the solar cell of Comparative Example 2, which is the same as Comparative Example 1 except that the line width of the backside electrode is increased, and thereby the passivation layer coverage is decreased. In addition, the open circuit voltage was lower than that of Comparative Example 1. This is considered to be because the recombination of holes and electrons could not be effectively suppressed due to the decrease in the passivation layer coverage. On the other hand, in the solar cell of Comparative Example 2, a good short-circuit current and a fill factor were obtained as compared with Comparative Example 1. This is due to the fact that good electrical contact between the electrode and the silicon substrate was achieved by compensating for the deterioration of electrical contact due to the Kirkendall effect by increasing the line width of the back side electrode. it is conceivable that.
  • the conversion efficiency of the solar cell of Comparative Example 2 was inferior to that of Examples 1 to 3 due to the combination of inferior open-circuit voltage, good short-circuit current, and fill factor.
  • Comparative Example 3 The solar cell of Comparative Example 3 which is similar to Example 1 except that the dopant injection layer containing silicon particles was not formed and therefore the electrode region of the silicon substrate was not doped is shown in Table 1. Thus, as compared with Examples 1 to 3, all of the open circuit voltage, the short circuit current, and the fill factor were decreased.
  • the decrease in the open circuit voltage is considered to be due to the fact that the recombination of holes and electrons in the vicinity of the electrode region could not be effectively suppressed because the electrode region of the silicon substrate was not doped.
  • the short circuit current and the reduction of the fill factor are considered to be because good electrical contact between the electrode and the silicon substrate could not be achieved because the electrode region of the silicon base material was not doped. .

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Abstract

　本発明は、半導体デバイスの製造方法において、アルミニウムペーストを焼成して電極を形成する際に、電極とシリコン層又は基材の電極領域との電気的な接触が悪化するという問題を防ぎつつ、パッシベーション層の貫通孔の最小径を小さくし、それによってパッシベーション層が担ってきた機能の損失を防ぐことを可能にすることを目的とする。また、本発明は、このようにして得られる半導体デバイスを提供することを目的とする。　半導体デバイスを製造する本発明の方法は、パッシベーション層（１８）を有するシリコン層又は基材（１５）上に、パッシベーション層の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域（１５ａ）に電気的に接触している電極（１２）を形成することを含む。ここで、この方法では、貫通孔を通して電極領域にアルミニウムペーストを塗布し、そしてアルミニウムペーストを焼成することによって、電極を形成する。また、この方法では、貫通孔の最小径が５０μｍ以下であり、かつ電極領域の表面ドーパント濃度が７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である。

Description

半導体デバイスの製造方法、及び半導体デバイス
　本発明は、半導体デバイスの製造方法に関する。また本発明は、本発明の方法で得ることができる半導体デバイスに関する。
　ある種の半導体デバイス、例えば太陽電池、特にバックコンタクト太陽電池及びＰＥＲＬ太陽電池（Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ　Ｅｍｉｔｔｅｒ，　Ｒｅａｒ　Ｌｏｃａｌｌｙ　ｄｉｆｆｕｓｅｄ　ｃｅｌｌ）の製造においては、リン又はホウ素のようなドーパントをシリコン層又は基材の選択された領域に注入して、選択された領域にのみをドープすることが行われている。
　具体的には、バックコンタクト太陽電池（４０）は、図４に示すように、ｎ型（又はｐ型若しくは真性）シリコン基材（４５）を有し、このシリコン基材（４５）の受光面側にパッシベーション層（４６）が配置されており、かつシリコン基材（４５）の裏面側に裏面側電極（４２、４４）及びパッシベーション層（４８）が配置されている。
　このバックコンタクト太陽電池のシリコン基材（４５）は、裏面側の電極（４２、４４）に接触するｎ型又はｐ型に高ドープされている電極領域（バックコンタクト層）（４５ａ、４５ｂ）、及び受光面側のｎ型に高ドープされてなる表面電界層（４５ｃ）を有する。
　また、ＰＥＲＬ太陽電池（５０）は、図５に示すように、ｎ型（又はｐ型若しくは真性）シリコン基材（５５）を有し、このシリコン基材（５５）の受光面側に受光面側電極（５２）及びパッシベーション層（５６）が配置されており、かつシリコン基材（５５）の裏面側に裏面側電極（５４）及びパッシベーション層（５８）が配置されている。
　このＰＥＲＬ太陽電池のシリコン基材（５５）は、裏面側の電極（５４）に接触するｐ型に高ドープされている電極領域（５５ａ）、及び受光面側のｎ型に高ドープされてなる表面電界層（５５ｃ）を有する。
　バックコンタクト太陽電池の製造においては、シリコン基材の裏面側の電極領域をｐ型及びｎ型のドーパントでドープし、そしてドープされた電極領域に接触するようにして電極を形成することが行われている。また、ＰＥＲＬ太陽電池の製造においては、基材の裏面側の電極領域をｐ型又はｎ型のドーパントでドープし、そしてドープされた電極領域に接触するようにして金属電極を形成することが行われている。
　具体的には、上記の太陽電池のような半導体装置の製造において、シリコン層又は基材の電極領域をドーパントでドープし、そしてこのドープされた電極領域上に電極を形成することは、従来、図６に示すようにして行われてきた。すなわち、シリコン層又は基材（６５）上に拡散マスク層（７２）を形成し（図６（ａ）及び（ｂ））、拡散マスク層（７２）の選択された領域に孔（７２ａ）をあけてシリコン層又は基材（６５）を露出させ（図６（ｃ））、その孔（７２ａ）を通じて、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）のようなドーピングガス、塗布型ドーピング剤等により形成されたドーパント注入層（７４）によってシリコン層又は基材の電極領域（６５ａ）にドーパントをドープし（図６（ｄ））、拡散マスク層（７２）及びドーパント注入層（７４）を除去し（図６（ｅ））、シリコン層又は基材（６５）上にパッシベーション層（６８）を形成し（図６（ｆ））、シリコン層又は基材の電極領域（６５ａ）上のパッシベーション層（６８）の選択された領域に孔（６８ａ）をあけてシリコン層又は基材（６５）を露出させ、その孔（６８ａ）を通じて電極（６２）を形成することによって、シリコン層又は基材の電極領域（６５ａ）と電気的に接触する電極（６２）を形成している。
　これに関して、拡散マスク層及びパッシベーション層に孔をあけるためには、フォトリソグラフィー、レーザー光等が用いられてきた（特許文献１及び２）。
　また、シリコン層又は基材のドープのためには、ドーピングガス、塗布型ドーピング剤を用いる方法だけでなく、ドープシリコン粒子を含有する分散体をシリコン層又は基材に塗布して分散体層を形成し、この分散体層を乾燥及び焼成して、シリコン層又は基材をドープし、そしてその後で、シリコン粒子に由来する層を除去する方法も提案されている（特許文献３）。
　さらに、拡散マスク層を用いずに、パッシベーション層の孔あけ、及びシリコン層又は基材のドープを同時に行うために、シリコン層又は基材のパッシベーション層上に、ドープシリコン粒子からなるドーパント注入層を形成し、そしてこのドーパント注入層に対して光照射を行うことによって、シリコン層又は基材をドープすると共に、ドーパント注入層及びパッシベーション層を除去することも提案されている（特許文献４）。
特開２００６－８０４５０号公報 特開２００５－１５０６０９号公報 米国特許第７９２３３６８号明細書 国際公開第２０１３／１４７２０２号
　上記のように、バックコンタクト太陽電池及びＰＥＲＬ太陽電池のようなある種の半導体デバイスの製造においては、パッシベーション層を有するシリコン層又は基材の電極領域をドープし、そしてパッシベーション層の貫通孔を通って電極領域と電気的に接触する電極を形成することが行われている。
　ここで、この電極の形成のためには、パッシベーション層の貫通孔を通してシリコン層又は基材の電極領域に、アルミニウムペーストのような金属ペーストを塗布し、そして焼成して、電極を形成することが行われている。
　しかしながら、パッシベーション層の貫通孔の最小径が小さい場合、金属ペーストを焼成して電極を形成する際に、電極とシリコン層又は基材の電極領域との間の電気的な接触が悪化することがあった。
　この電気的な接触の悪化の問題は、パッシベーション層の貫通孔の最小径を大きくし、貫通孔内への金属ペーストの流入性を改良することによって解消できる。しかしながら、パッシベーション層の貫通孔の寸法が大きい場合、半導体デバイスにおいてパッシベーション層が担っている機能、すなわち例えば半導体デバイスが太陽電池の場合には電子と正孔との再結合を抑制するという機能を達成できない箇所の割合が大きくなり、したがって得られる太陽電池等の半導体デバイスの機能が悪化するという問題があった。
　また、この電気的な接触の悪化の問題は、専用の金属ペーストの使用によっても対応することができるが、このような専用の金属ペーストを使用しない場合にも、この問題を解消又は抑制すること、及びこのような専用の金属ペーストを使用する場合には、この問題を更に抑制することが求められている。
　本件発明者は、鋭意検討の結果、下記の本発明に想到した。
　〈１〉パッシベーション層を有するシリコン層又は基材上に、上記パッシベーション層の貫通孔を通って上記シリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極を形成することを含む、半導体デバイスの製造方法であって、
　上記貫通孔を通して上記電極領域にアルミニウムペーストを塗布し、そして上記アルミニウムペーストを焼成することによって、上記電極を形成し、
　上記貫通孔の最小径が５０μｍ以下であり、かつ
　上記電極領域の表面ドーパント濃度が７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は上記電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である、
半導体デバイスの製造方法。
　〈２〉上記パッシベーション層が、１～３００ｎｍの層厚を有する、上記〈１〉項に記載の方法。
　〈３〉上記パッシベーション層が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、及びそれらの組合せからなる群より選択される材料で形成されている、上記〈１〉又は〈２〉項に記載の方法。
　〈４〉上記半導体デバイスが太陽電池である、上記〈１〉～〈３〉項のいずれか一項に記載の方法。
　〈５〉下記の工程によって、上記パッシベーション層に上記貫通孔を形成し、かつ上記電極領域のドープを行うことを更に含む、上記〈１〉～〈４〉項のいずれか一項に記載の方法：
　下記の（ｉ）及び（ｉｉ）を有する積層体を提供すること：（ｉ）上記シリコン層又は基材上に配置されている第１及び／又は第２のパッシベーション層、並びに（ｉｉ）第１のパッシベーション層の上側であって第２のパッシベーション層の下側において上記電極領域上の領域に配置されているドーパント注入層であって、ドープシリコン粒子からなるドーパント注入層、
　上記積層体の上記ドーパント注入層、又は上記第２のパッシベーション層のうちの上記ドーパント注入層上の領域に光照射を行うことによって、上記電極領域をドープすると共に、上記ドーパント注入層、及び上記パッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、上記貫通孔を形成すること。
　〈６〉下記の工程によって、上記パッシベーション層に上記貫通孔を形成し、かつ上記電極領域のドープを行う、上記〈５〉項に記載の方法：
　上記シリコン層又は基材上に、上記第１のパッシベーション層を形成すること、
　上記第１のパッシベーション層のうちの、上記電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布した上記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、上記ドーパント注入層とすること、並びに
　上記ドーパント注入層に光照射を行うことによって、上記電極領域をドープすると共に、上記ドーパント注入層、及び上記第１のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、上記貫通孔を形成すること。
　〈７〉下記の工程によって、上記パッシベーション層に上記貫通孔を形成し、かつ上記電極領域のドープを行う、上記〈５〉項に記載の方法：
　上記電極領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布した上記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、上記ドーパント注入層とすること、
　上記シリコン層又は基材及び上記ドーパント注入層上に、上記第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
　上記第２のパッシベーション層のうちの上記電極領域上の領域に光照射を行うことによって、上記電極領域をドープすると共に、上記ドーパント注入層、及び上記第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、上記貫通孔を形成すること。
　〈８〉下記の工程によって、上記パッシベーション層に上記貫通孔を形成し、かつ上記電極領域のドープを行う、上記〈５〉項に記載の方法：
　上記シリコン層又は基材上に、上記第１のパッシベーション層を形成すること、
　上記第１のパッシベーション層のうちの、上記電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布した上記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、上記ドーパント注入層とすること、
　上記第１のパッシベーション層及び上記ドーパント注入層上に、第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
　上記第２のパッシベーション層のうちの上記電極領域上の領域に光照射を行うことによって、上記電極領域をドープすると共に、上記ドーパント注入層、並びに上記第１及び第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、上記貫通孔を形成すること。
　〈９〉上記アルミニウムペーストを塗布する前に、上記シリコン層又は基材上に残留している上記ドープシリコン粒子を除去する工程を更に含む、上記〈５〉～〈８〉項のいずれか一項に記載の方法。
　〈１０〉上記ドープシリコン粒子の平均一次粒子径が１００ｎｍ以下である、上記〈５〉～〈９〉項のいずれか一項に記載の方法。
　〈１１〉上記ドープシリコン粒子のドーパント濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である、上記〈５〉～〈１０〉項のいずれか一項に記載の方法。
　〈１２〉パッシベーション層を有するシリコン層又は基材、及び
　上記パッシベーション層の貫通孔を通って上記シリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極、
を有する半導体デバイスであって、
　上記貫通孔の最小径が５０μｍ以下であり、かつ
　上記電極領域の表面ドーパント濃度が７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は上記電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である、
半導体デバイス。
　〈１３〉太陽電池である、上記〈１２〉項に記載の半導体デバイス。
　半導体デバイスを製造する本発明の方法によれば、シリコン層又は基材上のパッシベーション層の貫通孔を貫通する電極を、アルミニウムペーストを用いて形成する際に、電極とシリコン層又は基材との電気的な接触が悪化するという問題を防ぎつつ、パッシベーション層の貫通孔の最小径を小さくし、それによってパッシベーション層が担っている機能の損失を防ぐこと、すなわち例えば太陽電池の場合には電子と正孔との再結合を抑制するという機能の損失を防ぐことが可能になる。
　また、本発明の半導体デバイスによれば、シリコン層又は基材上のパッシベーション層の貫通孔を貫通する電極と、シリコン層又は基材との電気的な接触を改良しつつ、パッシベーション層の貫通孔の最小径を小さくし、それによってパッシベーション層が担っている機能の損失を防ぐことが可能になる。
図１は、本発明の方法の第１の態様を説明するための図である。 図２は、本発明の方法の第２の態様を説明するための図である。 図３は、本発明の方法の第３の態様を説明するための図である。 図４は、バックコンタクト太陽電池の例を説明するための図である。 図５は、ＰＥＲＬ太陽電池の例を説明するための図である。 図６は、シリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触する電極を形成する従来の方法を説明するための図である。 図７は、裏面電極（レーザー照射）線幅と変換効率（％）との関係を示す図である。 図８は、裏面電極（レーザー照射）線幅と開放電圧（ｍＶ）との関係を示す図である。 図９は、裏面電極（レーザー照射）線幅と短絡電流（ｍＡ）との関係を示す図である。 図１０は、裏面電極（レーザー照射）線幅と曲線因子（％）との関係を示す図である。
　《半導体デバイスの製造方法》
　半導体デバイスを製造する本発明の方法は、パッシベーション層を有するシリコン層又は基材上に、パッシベーション層の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極を形成することを含む。ここでは、貫通孔を通して電極領域にアルミニウムペーストを塗布し、そしてアルミニウムペーストを焼成することによって、電極を形成する。なお、本発明に関して「電極領域」は、シリコン層又は基材のうちの、電極に接触する領域を意味している。
　この本発明の方法では、貫通孔の最小径が、５０μｍ以下、４５μｍ以下、又は４０μｍ以下であってよい。また、この最小径は、１０μｍ以上、２０μｍ以上、又は３０μｍ以上であってよい。
　なお、本発明に関して、パッシベーション層の貫通孔の「最小径」は、貫通孔の最長径に直交する方向の最長径を意味している。したがって、貫通孔が真円形である場合には、この「最小径」は真円の直径を意味し、貫通孔が楕円形である場合には、この「最小径」は楕円の短径を意味し、また貫通孔が線状である場合には、この「最小径」は線の線幅を意味している。
　上記のように、パッシベーション層の貫通孔の最小径が小さい場合、金属ペースト、特にアルミニウムペーストを焼成して電極を形成する際に、電極とシリコン層又は基材の電極領域との電気的な接触が悪化することがあった。
　これに関して、本件発明者等は、アルミニウムペーストを用いたときのこの電気的な接触の悪化が、貫通孔内へのアルミニウムペーストの流入性の悪化と併せて、カーケンドール効果によっても生じていること、すなわち電極を構成するアルミニウムがシリコン層又は基材中に拡散し、それによって電極とシリコン層又は基材との界面付近において、電極中にボイドが形成されるという効果によっても生じていることを見出した。
　この新たな知見に基づいて、本件発明者等は、シリコン層又は基材の電極領域の表面ドーパント濃度を高めてカーケンドール効果を抑制し、それによってアルミニウム電極中のボイドの形成、及びそれによる電気的な接触の悪化を抑制できることを見出した。
　したがって、本発明の方法では、シリコン層又は基材の電極領域の表面ドーパント濃度は、７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であってよい。また、この表面ドーパント濃度は、１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってよい。
　なお、電極領域の表面ドーパント濃度は、動的二次イオン質量分析（Ｄｙｎａｍｉｃ　ＳＩＭＳ）によって測定することができる。具体的には、表面ドーパント濃度は、Ｄｙｎａｍｉｃ　ＳＩＭＳ装置として、ＣＡＭＥＣＡ社のＩＭＳ－７ｆを用い、測定条件を、一次イオン種Ｏ２ ＋、一次加速電圧３．０ｋＶ、検出領域３０μｍΦとして測定することができる。また、本発明に関して「表面ドーパント濃度」は、表面、すなわちＤｙｎａｍｉｃ　ＳＩＭＳ測定結果における深さ０ｎｍの部分のドーパント濃度を意味している。
　電極領域の表面ドーパント濃度が高いことは、電極領域のシート抵抗値が小さいことに対応している。したがって、電極領域のシート抵抗値は、７０Ω以下、６０Ω以下、５０Ω以下、又は４５Ω以下であってよい。また、このシート抵抗値は、１０Ω以上、２０Ω以上、３０Ω以上、又は３５Ω以上であってよい。
　本発明の方法でのように電極とシリコン層又は基材の電極領域との電気的な接触を維持しつつ、パッシベーション層の貫通孔の最小径を小さくすることは、パッシベーション層が担ってきた機能、すなわち例えば太陽電池の場合には電子と正孔との再結合を抑制するという機能を良好に達成させるために好ましい。したがって、本発明の方法は、半導体デバイスとしての太陽電池、例えばバックコンタクト太陽電池及びＰＥＲＬ太陽電池の製造のために特に好ましく用いることができる。
　〈シリコン層又は基材〉
　本発明で使用できるシリコン層又は基材としては、任意のシリコン層又は基材を用いることができる。したがって、シリコン層又は基材としては、シリコンウェハー、アモルファスシリコン層、及び結晶質シリコン層を挙げることができる。また、シリコン層又は基材は、その全体又は一部が、予めドープされていてもよい。
　〈パッシベーション層〉
　本発明の方法において用いることができるパッシベーション層は、パッシベーション層として機能させることができる任意の厚さを有することができ、例えば１ｎｍ以上、５ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上の厚さを有することができる。また、パッシベーション層は、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下の厚さを有することができる。この厚さが薄すぎる場合、パッシベーション層としての性質に劣る可能性がある。また、この厚さが厚すぎる場合、ドープシリコン粒子からなるドーパント注入層及び光照射を用いて貫通孔の形成及び電極領域のドープを行う下記で説明する工程において、貫通孔の形成及び電極領域のドープを十分に行えないことがある。
　パッシベーション層は、パッシベーション層として機能させることができる任意の材料で形成されていてよく、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、及びそれらの組合せからなる群より選択される材料で形成されていてよい。
　〈アルミニウムペースト〉
　本発明の方法において用いることができるアルミニウムペーストは、アルミニウムの微粒子及び／又は化合物と、樹脂及び溶媒等のペースト化成分とを含有するペーストであって、焼成することによってアルミニウム電極にすることができる任意のアルミニウムペーストである。
　このようなアルミニウムペーストの焼成温度は、５０℃以上、６０℃以上、８０℃以上、１００℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、又は３００℃以上であってよい。また、この温度は、５００℃以下、４５０℃以下、又は４００℃以下であってよい。
　〈パッシベーション層の貫通孔の形成、及びシリコン層又は基材の電極領域のドープ〉
　パッシベーション層の貫通孔の形成は、フォトリソグラフィー、レーザー光等を用いる任意の方法で行うことができる。また、シリコン層又は基材の電極領域のドープは、ドーピングガス、塗布型ドーピング剤、ドープシリコン粒子等を用いる任意の方法で行うことができる。
　しかしながら、好ましくは半導体デバイスを製造する本発明の方法では、例えば特許文献４で示すようにして、ドープシリコン粒子及び光照射を用いて、パッシベーション層の貫通孔の形成、及びシリコン層又は基材の電極領域のドープを同時に行うことができる。
　具体的には例えば、下記の工程によって、パッシベーション層に貫通孔を形成し、かつ電極領域のドープを行うことができる。
　すなわち、始めに、下記の（ｉ）及び（ｉｉ）を有する積層体を提供する：（ｉ）シリコン層又は基材上に配置されている第１及び／又は第２のパッシベーション層、並びに（ｉｉ）第１のパッシベーション層の上側であって第２のパッシベーション層の下側において電極領域上の領域に配置されているドーパント注入層であって、ドープシリコン粒子からなる、ドーパント注入層。
　その後、積層体のドーパント注入層、又は第２のパッシベーション層のうちのドーパント注入層上の領域に光照射を行うことによって、シリコン層又は基材の電極領域をドープすると共に、ドーパント注入層、及びパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、パッシベーション層に貫通孔を形成する。
　（第１の態様）
　ドープシリコン粒子及び光照射を用いる貫通孔の形成及び電極領域のドープは、下記の工程を含む第１の態様で行うことができる：
　シリコン層又は基材上に、第１のパッシベーション層を形成すること、
　第１のパッシベーション層のうちの、電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布したドープシリコン粒子分散体を乾燥して、ドーパント注入層とすること、並びに
　ドーパント注入層に光照射を行うことによって、電極領域をドープすると共に、ドーパント注入層、及び第１のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、貫通孔を形成すること。
　すなわち例えば、図１で示すように、シリコン層又は基材（１５）上にパッシベーション層（１８）を形成し（図１（ａ）及び（ｂ））、第１のパッシベーション層（１８）のうちの電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布し、この分散体を乾燥して、ドーパント注入層（２）とし（図１（ｃ））、ドーパント注入層（２）に光照射（５）を行うことによって、電極領域（１５ａ）をドープすると共に、ドーパント注入層（２）、及び第１のパッシベーション層（１８）のうちのドーパント注入層（２）上の領域を、少なくとも部分的に除去する（図１（ｄ））。
　その後、上記のように、貫通孔を通して電極領域（１５ａ）にアルミニウムペーストを塗布し、そしてアルミニウムペーストを焼成することによって、パッシベーション層（１８）の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域（１５ａ）に電気的に接触している電極（１２）を形成することができる（図１（ｅ））。
　なお、ドープシリコン粒子分散体の塗布は、フォトリソグラフィーを用いずに、インクジェット印刷やスクリーン印刷のような印刷法を用いて行うことが、処理は製造工程を短くするために特に有益なことがある。
　（第２の態様）
　ドープシリコン粒子及び光照射を用いる貫通孔の形成及び電極領域のドープは、下記の工程を含む第２の態様で行うことができる：
　電極領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布したドープシリコン粒子分散体を乾燥して、ドーパント注入層とすること、
　シリコン層又は基材及びドーパント注入層上に、第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
　第２のパッシベーション層のうちの電極領域上の領域に光照射を行うことによって、電極領域をドープすると共に、ドーパント注入層、及び第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、貫通孔を形成すること。
　すなわち例えば、図２で示すように、シリコン層又は基材（２５）の電極領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布し、この分散体を乾燥して、ドーパント注入層（２）とし（図２（ａ）及び（ｂ））、シリコン層又は基材（２５）及びドーパント注入層（２）上に、第２のパッシベーション層（２８）を形成し（図２（ｃ））、第２のパッシベーション層（２８）のうちのドーパント注入層（２）上の領域に光照射（５）を行うことによって、シリコン層又は基材の電極領域（２５ａ）をドープすると共に、ドーパント注入層（２）、及び第２のパッシベーション層（２８）のうちのドーパント注入層（２）上の領域を、少なくとも部分的に除去する（図２（ｄ））。
　その後、上記のように、貫通孔を通して電極領域（２５ａ）にアルミニウムペーストを塗布し、そしてアルミニウムペーストを焼成することによって、パッシベーション層（２８）の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極（２２）を形成することができる（図２（ｅ））。
　（第３の態様）
　ドープシリコン粒子及び光照射を用いる貫通孔の形成及び電極領域のドープは、下記の工程を含む第３の態様で行うことができる：
　シリコン層又は基材上に、第１のパッシベーション層を形成すること、
　第１のパッシベーション層のうちの、電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
　塗布したドープシリコン粒子分散体を乾燥して、ドーパント注入層とすること、
　第１のパッシベーション層及びドーパント注入層上に、第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
　第２のパッシベーション層のうちの電極領域上の領域に光照射を行うことによって、電極領域をドープすると共に、ドーパント注入層、並びに第１及び第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、貫通孔を形成すること。
　すなわち例えば、図３で示すように、シリコン層又は基材（３５）上に、第１のパッシベーション層（３８ａ）を形成し（図３（ａ）及び（ｂ））、第１のパッシベーション層（３８ａ）のうちの、電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布し、この分散体を乾燥して、ドーパント注入層（２）とし（図３（ｃ））、この第１のパッシベーション層（３８ａ）及びドーパント注入層（２）上に、第２のパッシベーション層（３８ｂ）を形成し（図３（ｄ））、第２のパッシベーション層（３８ｂ）のうちの、ドーパント注入層（２）上の領域に、光（５）の照射を行うことによって、シリコン層又は基材の電極領域（３５ａ）をドープすると共に、ドーパント注入層（２）、並びに第１及び第２のパッシベーション層（３８ａ、３８ｂ）のうちのドーパント注入層（２）上の領域を、少なくとも部分的に除去する（図３（ｅ））。
　その後、上記のように、貫通孔を通して電極領域（３５ａ）にアルミニウムペーストを塗布し、そしてアルミニウムペーストを焼成することによって、パッシベーション層（３８ａ、３８ｂ）の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極（３２）を形成することができる（図３（ｆ））。
　（ドープシリコン粒子分散体の塗布）
　ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体の塗布は、分散体を所望の厚さ及び均一性で塗布できる方法であれば特に限定されず、例えばインクジェット印刷法、スピンコーティング法、又はスクリーン印刷法等によって行うことができ、特にインクジェット印刷やスクリーン印刷のような印刷法を用いて行うことが、特定の領域に分散体を塗布し、かつ製造工程を短くするために特に有益なことがある。
　また、この塗布は、分散体層を乾燥したときに得られるドーパント注入層の厚さが、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、又は５００ｎｍ以上であって、２０００ｎｍ以下、１５００ｎｍ以下、１２００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、又は、８００ｎｍ以下であるように行うことができる。本発明において上記ドーパント注入層の厚さは、得られる半導体デバイスを構成するシリコン層又は基材の電極領域のドープの程度、レーザー光によって除去できるドープ注入層の厚さ、シリコン基材又は層上に残存することが許容されるドープ注入層の厚さ等を考慮して決定することができる。ただし、ドーパント注入層の厚さは、本発明の効果を得られる限り、特には制限されない。
　（ドープシリコン粒子分散体の分散媒）
　ドープシリコン粒子分散体の分散媒は、本発明の目的及び効果を損なわない限り制限されるものではなく、したがって例えば分散体で用いるドープシリコン粒子と反応しない有機溶媒を用いることができる。具体的にはこの分散媒は、非水系溶媒、例えばアルコール、アルカン、アルケン、アルキン、ケトン、エーテル、エステル、芳香族化合物、又は含窒素環化合物、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等であってよい。また、アルコールとしては、エチレングリコールのようなグリコール（２価アルコール）を用いることもできる。なお、分散媒は、分散体で用いるドープシリコン粒子の酸化を抑制するために、脱水溶媒であることが好ましい。
　（ドープシリコン粒子分散体のドープシリコン粒子）
　ドープシリコン粒子分散体のドープシリコン粒子は、ｐ型又はｎ型ドーパントによってドープされているシリコン粒子であれば、本発明の目的及び効果を損なわない限り制限されるものではない。具体的には、このシリコン粒子としては、レーザー光熱分解法、特にＣＯ２レーザー光を用いたレーザー光熱分解法によって得られたシリコン粒子を挙げることができる。
　分散体のドープシリコン粒子は、粒子の結晶化度が比較的低いこと、且つ／又は粒子の粒径が比較的小さいことが、光照射によって粒子からドーパントを注入するために好ましいことがある。
　例えば、ドープシリコン粒子の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上、又は３ｎｍ以上であって、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下であってよい。
　ここで、本発明においては、ドープシリコン粒子の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等による観察によって、撮影した画像を元に直接に投影面積円相当径を計測し、集合数１００以上からなる粒子群を解析することで、数平均一次粒子径として求めることができる。
　分散体の粒子をドープしているドーパントは、ｐ型又はｎ型ドーパントのいずれであってもよく、例えばホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、又はそれらの組み合わせからなる群より選択される。
　また、分散体の粒子がドープされている程度は、ドーパント注入層、及びシリコン層又は基材における所望のドーパント濃度等に依存して決定することができる。具体的には例えば、ドープシリコン粒子は、ドーパントを、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度で含むことができる。また、このドーパント濃度は例えば、１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、又は１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であってよい。
　ここで、ドーパントがホウ素の場合、ドープシリコン粒子のドーパント濃度は、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ－ＭＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ－Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）によって測定することができる。具体的には例えば、ドープシリコン粒子分散体を石英ビーカに入れ、ホットプレート上で加熱し、溶媒を揮発させ、得られたシリコン粒子を秤量し、その後、フッ化水素酸及び硝酸で溶解して溶解液とし、この溶解液の一部について揮発防止剤を添加し、濃縮して測定溶液とし、この測定溶液についてＩＣＰ－ＭＳを行うことができる。ＩＣＰ－ＭＳ装置としては例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の７５００型を用いることができる。
　また、ドーパントがリンの場合、ドープシリコン粒子のドーパント濃度は、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定することができる。具体的には例えば、シリコン粒子分散体を石英ビーカに入れ、ホットプレート上で加熱し、溶媒を揮発させ、得られたシリコン粒子を秤量し、その後、フッ化水素酸及び硝酸で溶解して溶解液とし、この溶解液の一部を希釈して測定溶液とし、この測定溶液についてＩＣＰ－ＡＥＳを行うことができる。ＩＣＰ－ＡＥＳ装置としては例えば、日立ハイテク社のＰＳ７８００を用いることができる。なお、ドーパントがリンであり、かつ比較的低濃度（例えば１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満）の場合、Ｐ－Ｍｏ錯体抽出－フレームレス原子吸光光度法によってドーパントの濃度を測定することが、精度に関して好ましいことがある。
　（ドープシリコン粒子分散体の乾燥）
　ドープシリコン粒子分散体の乾燥は、分散体から分散媒を実質的に除去することができる方法であれば特に限定されず、例えば分散体を有するシリコン層又は基材を、ホットプレート上に配置して行うこと、加熱雰囲気に配置して行うこと等ができる。
　乾燥温度は例えば、シリコン層又は基材、分散体の粒子を劣化等させないように選択することができ、例えば５０℃以上、７０℃以上、９０℃以上であって、１００℃以下、２００℃以下、３００℃以下、４００℃以下、５００℃以下、６００℃以下、７００℃以下、又は８００℃以下であるように選択できる。
　（光照射）
　ドーパント注入層等に対する光照射は、ドーパント注入層に含まれるｐ型又はｎ型ドーパントをシリコン層又は基材の電極領域に拡散させると共に、ドーパント注入層、並びに第１及び／又は第２のパッシベーション層のうちのドーパント注入層上の領域を、少なくとも部分的に除去することができる任意の光照射であってよい。なお、本発明に関して、「少なくとも部分的に除去」は、ドーパント注入層、並びに第１及び／又は第２のパッシベーション層の少なくとも一部が除去されることを意味しており、この除去によって、そのままシリコン層又は基材の電極領域上に電極を形成できる程度までこれらの層が除去される場合だけでなく、エッチング、洗浄のような更なる処理によって残存するドーパント注入層等の層をさらに除去する必要がある場合を含む。
　なお、このような光照射を用いる場合、ドーパント注入層及びパッシベーション層、並びにそれらの下側にあるシリコン層又は基材の表面部分は、シリコン層又は基材の本体部分への伝熱によって素早く冷却される。したがって、このような光照射を用いる場合には、シリコン層又は基材の本体部分を高い熱に露出させることなしに、シリコン層又は基材の電極領域をドープすることができる。
　（照射される光）
　ドーパント注入層等に対して照射される光としては、上記のようにしてシリコン層又は基材の電極領域のドープ等を達成できれば任意の光を用いることができる。例えば、照射される光としては、単一波長からなるレーザー光、特に波長６００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下又は４００ｎｍ以下であって、３００ｎｍ以上の波長を有するレーザー光を用いることができる。また、電極領域のドープ等は、特定の帯域の波長範囲（例えば２００～１１００ｎｍ）の光を一度に照射するフラッシュランプ、例えばキセノンフラッシュランプを用いて行うこともできる。また、上記のようにして電極領域のドープ等を達成できれば、パルス状の光、連続発振される光などの光を任意に用いることができる。なお、ドープシリコン粒子に吸収される波長の光を用いて照射を行うことが有効である。
　例えば、光照射をパルス状の光を用いて行う場合、パルス状の光の照射回数は例えば、１回以上、２回以上、５回以上、又は１０回以上であって、３００回以下、２００回以下、又は１５０回以下にすることができる。また、パルス状の光の照射エネルギーは例えば、１００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、２００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、３００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、４００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、５００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、６００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上、７００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以上にすることができる。また、この照射エネルギーは、５０００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下、４０００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下、３０００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下、２０００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下、１５００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下、又は１０００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）以下にすることができる。さらに、パルス状の光の照射時間は、例えば２００ナノ秒／ｓｈｏｔ以下、１００ナノ秒／ｓｈｏｔ以下、５０ナノ秒／ｓｈｏｔ以下にすることができる。
　ここで、光の照射エネルギーが小さすぎる場合には、所望のドーパント注入、並びにドーパント注入層及びパッシベーション層の除去を達成できないことがある。また、光の照射エネルギーが大きすぎる場合には、シリコン層又は基材の破損をもたらすことがある。なお、照射エネルギー、照射回数等の最適な条件は、使用する光照射の波長、粒子の特性等に依存しており、当業者であれば、本願明細書を参照して実験を行うことによって最適な値を求めることができる。
　（照射雰囲気）
　分散体粒子を焼結するための光照射は、非酸化性雰囲気、例えば水素、希ガス、窒素、及びそれらの組合せからなる雰囲気において行うことが、半導体デバイスの特性に与える影響を小さくするために好ましい。ここで、希ガスとしては、特にアルゴン、ヘリウム、及びネオンを挙げることができる。なお、雰囲気が水素を含有することは、分散体粒子の還元作用があり、酸化された表面部分を還元して、連続層を形成するために好ましいことがある。また、非酸化性雰囲気とするために、雰囲気の酸素含有率は、１体積％以下、０．５体積％以下、０．１体積％以下、又は０．０１体積％以下とすることができる。
　《半導体デバイス》
　本発明の半導体デバイスは、パッシベーション層を有するシリコン層又は基材、及びパッシベーション層の貫通孔を通ってシリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極を有する。この本発明の半導体デバイスでは、貫通孔の最小径が５０μｍ以下である。また、この本発明の半導体デバイスでは、電極領域の表面ドーパント濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である。
　このような半導体デバイスは例えば、太陽電池又は薄層トランジスタ、特に太陽電池、より特にバックコンタクト太陽電池及びＰＥＲＬ太陽電池である。
　本発明の半導体デバイスの製造方法は特に限定されないが、例えば半導体デバイスを製造する本発明の方法によって得ることができる。また、本発明の半導体デバイスの各構成要素の詳細については、半導体デバイスを製造する本発明の方法に関する記載を参照できる。
　〈実施例１〉
　（ホウ素（Ｂ）ドープシリコン粒子の作成）
　シリコン粒子は、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスを原料として、二酸化炭素（ＣＯ２）レーザー光を用いたレーザー光熱分解（ＬＰ：Ｌａｓｅｒ　Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）法により作製した。このとき、ＳｉＨ４ガスと共にジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを導入して、ホウ素ドープシリコン粒子を得た。
　得られたホウ素ドープシリコン粒子のドーパント濃度は、ＩＣＰ－ＭＳ装置（Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、７５００型）で測定すると、１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。また、得られたホウ素ドープシリコン粒子は、平均一次粒子径が約２０ｎｍであった。なお、シリコン粒子の平均一次粒子径は、ＴＥＭ観察にて１０万倍の倍率で画像解析を行い、５００個以上の集合を元に算出した。
　（分散体の調製）
　上記のようにして得たホウ素ドープシリコン粒子を、プロピレングリコール（ＰＧ）中に分散させて、固形分濃度５質量％のシリコン粒子分散体を得た。
　（基材の準備）
　受光面側にｎ型拡散層及びパッシベーション層を有し、かつ裏面側にパッシベーション層を有する厚さ２００μｍのシリコン基材を提供した。ここで、パッシベーション層は、シリコン基材上に、酸化アルミニウム層（１０ｎｍ）及び窒化ケイ素層（１００ｎｍ）をこの順でプラズマ・エンハンスド・ケミカル・ベーパー・デポジション法（ＰＥ－ＣＶＤ法）によって形成したものである。このパッシベーション層によれば、酸化アルミニウム層がシリコン基材に接していることによって、シリコン基材に電荷を与え、それによってキャリアのライフタイムを長くすることができる。
　（シリコン粒子分散体の印刷）
　上記のシリコン基材の裏面側の特定部分に対して、シリコン粒子分散体をスクリーン印刷で成膜した。
　（乾燥）
　シリコン粒子分散体が塗布された基板を、２００℃のオーブンで乾燥させることによって、シリコン粒子分散体中の分散媒であるプロピレングリコールを除去し、それによってシリコン粒子を含むドーパント注入層（膜厚８００ｎｍ）を、シリコン基材の裏面側の特定部分に形成した。
　（光照射）
　次に、このドーパント注入層に対して、レーザー光照射装置（Ｒｏｆｉｎ社製、商品名ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＥ２０）を用いてグリーンレーザー光（波長５３２ｎｍ）を照射して、シリコン基材中へのドーパントの注入、及び線状の貫通孔するためのパッシベーション層のアブレーションを行った。したがって、このレーザー光照射の線幅が、パッシベーション層の貫通孔の最小径に対応している。なお、レーザー光照射条件は、照射エネルギー３５００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）、ショット数２０回であり、レーザー光照射は、大気中で行った。
　なお、レーザー光照射は、線（ライン）幅４０μｍ及び線ピッチ１ｍｍで、線状の領域について行って、線状の貫通孔をパッシベーション層に形成した。パッシベーション層被覆率、すなわちパッシベーション層全体の面積に対する貫通孔以外の部分の面積の割合は、９６．３％であった。
　（評価－シート抵抗値）
　上記と同じ条件でドーパント注入層を形成し、そしてレーザー光照射をしたシリコン基板のシート抵抗値を、４端子計（三菱化学アナリテック製、ロレスタＡＸ　ＭＣＰ－Ｔ３７０）で測定した。それによれば、シート抵抗値は４０Ω／ｓｑであった。
　（評価－Ｄｉｎａｍｉｃ　ＳＩＭＳ分析）
　シリコン基板のレーザー光照射をした領域の表面ドーパント濃度を、Ｄｙｎａｍｉｃ　ＳＩＭＳ装置（ＣＡＭＥＣＡ社のＩＭＳ－７ｆ）で測定した。測定条件は一次イオン種Ｃｓ＋、一次加速電圧：１５．０ｋＶ、検出領域３０μｍΦであった。それによれば、表面ドーパント濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、ドーパント拡散深さが５μｍであった。
　（電極の形成）
　裏面側のパッシベーション層上に、スクリーン印刷によってＰＥＲＬ専用ではない一般的なアルミニウム（Ａｌ）ペースト（膜厚２０μｍ）を塗布して、パッシベーション層の貫通孔を通して、アルミニウムペーストがシリコン基材の電極領域に達するようにした。また、受光面側には銀（Ａｇ）ペーストを塗布した。
　その後、ビーム搬送式焼成炉にて、３５０℃で３０秒間にわたって、そして８２０℃で３．８秒間にわたってアルミニウム及び銀ペーストを焼成することによって、電極を形成して、ＰＥＲＬ太陽電池セルを得た。この太陽電池セルの裏面側アルミニウム電極は、レーザー光照射の線幅及びピッチに対応する線幅及びピッチを有していた。
　（評価－ＩＶ特性）
　作製された太陽電池の電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性評価を、ソーラーシミュレータ（山下電装製）を用いて行った。それによれば、変換効率が１９．１％、開放電圧が６５５ｍＶ、短絡電流が３７．３ｍＡ、及び曲線因子（Ｆｉｌｌ　Ｆａｃｔｏｒ）が７７．９％であった。なお、変換効率は、開放電圧、短絡電流、及び曲線因子の積で求めている。
　実施例１の概略及び評価結果を下記の表１に示している。また、実施例１の評価結果を図７～１０に示している。
　〈実施例２〉
　レーザー光照射後に、シリコン基材を１質量％－水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液に３０秒間にわたって浸漬させてシリコン基材表面に残存しているシリコン粒子を除去したことを除いて実施例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作成を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　実施例２の概略及び評価結果を、下記の表１に示している。また、実施例２の評価結果を図７～１０に示している。
　〈比較例１〉
　ドーパント注入層に対するレーザー光照射条件を、照射エネルギー２５００ｍＪ／（ｃｍ２・ｓｈｏｔ）、及びショット数２０回にしたことを除いて実施例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作成を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　比較例１の概略及び評価結果を、下記の表１に示している。また、比較例１の評価結果を図７～１０に示している。
　〈比較例２〉
　レーザー光照射を線幅７０μｍ及び線ピッチ１ｍｍの線状の領域について行って、線状の貫通孔をパッシベーション層に形成し、パッシベーション層被覆率を９３．５％としたことを除いて比較例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作成を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　比較例２の概略及び評価結果を、下記の表１に示している。また、比較例２の評価結果を図７～１０に示している。
　〈比較例３〉
　シリコン粒子を含むドーパント注入層を形成せず、したがってシリコン基材の電極領域をドープしなかったことを除いて実施例１と同様にして、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作成を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　比較例３の概略及び評価結果を、下記の表１に示している。
　〈実施例３〉
　レーザー光照射幅を５０μｍにしたことを除いて、実施例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作製を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　実施例３の概要及び評価結果を下記表１に示している。また、実施例３の評価結果を図７～１０に示している。
　〈比較例４〉
　レーザー光照射幅を６０μｍにしたことを除いて、実施例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作製を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　比較例４の概要及び評価結果を下記表１に示している。また、比較例４の評価結果を図７～１０に示している。
　〈比較例５〉
　レーザー光照射幅を６０μｍにしたことを除いて、実施例１と同様にして、ドーパントの注入、パッシベーション層のアブレーション、及び太陽電池セルの作製を行った。
　実施例１と同様にして、シリコン基板のレーザー光照射をした領域のシート抵抗値及び表面ドーパント濃度を測定した。また、実施例１と同様にして、作製された太陽電池の電流－電圧特性評価を行った。
　比較例５の概要及び評価結果を下記表１に示している。また、比較例５の評価結果を図７～１０に示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例１及び３について）
　実施例１及び３の太陽電池では、表１及び図７～１０で示されているように、比較例１～５と同程度の又はそれよりも良好な開放電圧が得られた。これは、大きいパッシベーション層被覆率によって正孔と電子との再結合を効果的に抑制できたことによると考えられる。また、実施例１及び３の太陽電池では、比較例１～５と同程度の又はそれよりも良好な短絡電流及び曲線因子が得られた。これは、裏面側電極の線幅が４０μｍと細いにも関わらず、電極とシリコン基板との間の良好な電気的な接触が達成されていることによると考えられる。
　実施例１及び３の太陽電池では、良好な開放電圧と、良好な短絡電流及び曲線因子との組合せによって、良好な変換効率が達成できた。
　（実施例２について）
　水酸化カリウム溶液でシリコン基材表面に残存しているシリコン粒子を除去したことを除いて実施例１と同様な実施例２では、表１で示されているように、実施例１と同様に良好な開放電圧、短絡電流及び曲線因子の組合せ、並びにそれによる良好な変換効率が達成できた。
　（比較例１について）
　レーザー光照射条件の変更によって実施例１よりもシリコン基材の表面ドーパント濃度が低下している比較例１では、表１で示されているように、いずれも貫通孔の線幅が４０μｍである実施例１と比較して、同程度の良好な開放電圧が得られたものの、短絡電流及び曲線因子が低下した。
　これは、シリコン基材の電極領域における表面ドーパント濃度が比較的低いことによって、電極とシリコン基板との間の良好な電気的な接触が達成できなかったことによると考えられる。なお、上記のように、この電気的な接触の悪化は、カーケンドール効果、すなわち電極を構成しているアルミニウムがシリコン基材中に拡散し、それによって電極とシリコン層又は基材との界面付近において、電極中にボイドが形成されるという効果によると考えられる。
　比較例１の太陽電池の変換効率は、良好な開放電圧と、劣った短絡電流及び曲線因子との組合せによって、実施例１～３と比較して劣っていた。
　（比較例２について）
　裏面側電極の線幅が増大しており、それによってパッシベーション層被覆率が低下していることを除いて比較例１と同様である比較例２の太陽電池では、表１で示されているように、比較例１と比較して開放電圧が低下した。これは、パッシベーション層被覆率が低下したことによって、正孔と電子との再結合を効果的に抑制できなかったことによると考えられる。他方で、この比較例２の太陽電池では、比較例１と比較して良好な短絡電流及び曲線因子が得られた。これは、裏面側電極の線幅が増大したことによって、カーケンドール効果による電気的な接触の悪化を補って、電極とシリコン基板との間の良好な電気的な接触が達成されていることによると考えられる。
　比較例２の太陽電池の変換効率は、劣った開放電圧と、良好な短絡電流及び曲線因子との組合せによって、実施例１～３と比較して劣っていた。
　（比較例３について）
　シリコン粒子を含むドーパント注入層を形成せず、したがってシリコン基材の電極領域をドープしなかったことを除いて実施例１と同様である比較例３の太陽電池では、表１で示されているように、実施例１～３と比較して、開放電圧、短絡電流及び曲線因子のすべてが低下していた。
　開放電圧の低下は、シリコン基材の電極領域がドープされていなかったことによって、電極領域付近における正孔と電子との再結合を効果的に抑制できなかったことによると考えられる。また、短絡電流及び曲線因子の低下は、シリコン基材の電極領域がドープされていなかったことによって、電極とシリコン基板との間の良好な電気的な接触が達成できなかったことによると考えられる。
　２　　ドーパント注入層
　５　　レーザー光
　１２、２２、３２、４２、４４、５２、５４　　電極
　１５、２５、３５、４５、５５、６５　　シリコン層又は基材
　１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、６５ａ　　シリコン層又は基材の電極領域
　１８、２８、３８ａ、３８ｂ、４６、４８、５６、５８、６８　　パッシベーション層
　４０　　バックコンタクト太陽電池
　５０　　ＰＥＲＬ太陽電池
　４５ｃ、４５ｃ　　表面電界層
　６８ａ　　パッシベーション層の孔
　１００　　太陽電池に入射する光

Claims (13)

  1. 　パッシベーション層を有するシリコン層又は基材上に、前記パッシベーション層の貫通孔を通って前記シリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極を形成することを含む、半導体デバイスの製造方法であって、
    　前記貫通孔を通して前記電極領域にアルミニウムペーストを塗布し、そして前記アルミニウムペーストを焼成することによって、前記電極を形成し、
    　前記貫通孔の最小径が５０μｍ以下であり、かつ
    　前記電極領域の表面ドーパント濃度が７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は前記電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である、
    半導体デバイスの製造方法。
  2. 　前記パッシベーション層が、１～３００ｎｍの層厚を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記パッシベーション層が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、及びそれらの組合せからなる群より選択される材料で形成されている、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　前記半導体デバイスが太陽電池である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 　下記の工程によって、前記パッシベーション層に前記貫通孔を形成し、かつ前記電極領域のドープを行うことを更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法：
    　下記の（ｉ）及び（ｉｉ）を有する積層体を提供すること：（ｉ）前記シリコン層又は基材上に配置されている第１及び／又は第２のパッシベーション層、並びに（ｉｉ）第１のパッシベーション層の上側であって第２のパッシベーション層の下側において前記電極領域上の領域に配置されているドーパント注入層であって、ドープシリコン粒子からなるドーパント注入層、
    　前記積層体の前記ドーパント注入層、又は前記第２のパッシベーション層のうちの前記ドーパント注入層上の領域に光照射を行うことによって、前記電極領域をドープすると共に、前記ドーパント注入層、及び前記パッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、前記貫通孔を形成すること。
  6. 　下記の工程によって、前記パッシベーション層に前記貫通孔を形成し、かつ前記電極領域のドープを行う、請求項５に記載の方法：
    　前記シリコン層又は基材上に、前記第１のパッシベーション層を形成すること、
    　前記第１のパッシベーション層のうちの、前記電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
    　塗布した前記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、前記ドーパント注入層とすること、並びに
    　前記ドーパント注入層に光照射を行うことによって、前記電極領域をドープすると共に、前記ドーパント注入層、及び前記第１のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、前記貫通孔を形成すること。
  7. 　下記の工程によって、前記パッシベーション層に前記貫通孔を形成し、かつ前記電極領域のドープを行う、請求項５に記載の方法：
    　前記電極領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
    　塗布した前記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、前記ドーパント注入層とすること、
    　前記シリコン層又は基材及び前記ドーパント注入層上に、前記第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
    　前記第２のパッシベーション層のうちの前記電極領域上の領域に光照射を行うことによって、前記電極領域をドープすると共に、前記ドーパント注入層、及び前記第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、前記貫通孔を形成すること。
  8. 　下記の工程によって、前記パッシベーション層に前記貫通孔を形成し、かつ前記電極領域のドープを行う、請求項５に記載の方法：
    　前記シリコン層又は基材上に、前記第１のパッシベーション層を形成すること、
    　前記第１のパッシベーション層のうちの、前記電極領域上の領域に、ドープシリコン粒子を含有するドープシリコン粒子分散体を塗布すること、
    　塗布した前記ドープシリコン粒子分散体を乾燥して、前記ドーパント注入層とすること、
    　前記第１のパッシベーション層及び前記ドーパント注入層上に、第２のパッシベーション層を形成すること、並びに
    　前記第２のパッシベーション層のうちの前記電極領域上の領域に光照射を行うことによって、前記電極領域をドープすると共に、前記ドーパント注入層、並びに前記第１及び第２のパッシベーション層を、少なくとも部分的に除去して、前記貫通孔を形成すること。
  9. 　前記アルミニウムペーストを塗布する前に、前記シリコン層又は基材上に残留している前記ドープシリコン粒子を除去する工程を更に含む、請求項５～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 　前記ドープシリコン粒子の平均一次粒子径が１００ｎｍ以下である、請求項５～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 　前記ドープシリコン粒子のドーパント濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である、請求項５～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 　パッシベーション層を有するシリコン層又は基材、及び
    　前記パッシベーション層の貫通孔を通って前記シリコン層又は基材の電極領域に電気的に接触している電極、
    を有する半導体デバイスであって、
    　前記貫通孔の最小径が５０μｍ以下であり、かつ
    　前記電極領域の表面ドーパント濃度が７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は前記電極領域のシート抵抗値が７０Ω以下である、
    半導体デバイス。
  13. 　太陽電池である、請求項１２に記載の半導体デバイス。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107221568A (zh) * 2017-07-10 2017-09-29 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种选择发射极双面perc电池的制备方法
CN113555470A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 苏州腾晖光伏技术有限公司 一种太阳能电池及其制作方法、光伏组件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199738A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Hitachi Ltd 太陽電池
JP2002246625A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
WO2013147202A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 帝人株式会社 半導体積層体及びその製造方法、半導体デバイスの製造方法、半導体デバイス、ドーパント組成物、ドーパント注入層、並びにドープ層の形成方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120244723A1 (en) * 2009-09-18 2012-09-27 Applied Materials, Inc. Laser drilling of vias in back contact solar cells
CN102332484A (zh) * 2010-07-14 2012-01-25 雷纳有限公司 用于太阳能电池制作的金属化方法
KR101386271B1 (ko) * 2010-12-10 2014-04-18 데이진 가부시키가이샤 반도체 적층체, 반도체 디바이스, 및 그들의 제조 방법
CN102637766B (zh) * 2011-02-15 2014-04-30 上海凯世通半导体有限公司 太阳能晶片掺杂方法、掺杂晶片、太阳能电池及制作方法
JP2014072474A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Sharp Corp 光電変換素子の製造方法及び光電変換素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199738A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Hitachi Ltd 太陽電池
JP2002246625A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
WO2013147202A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 帝人株式会社 半導体積層体及びその製造方法、半導体デバイスの製造方法、半導体デバイス、ドーパント組成物、ドーパント注入層、並びにドープ層の形成方法

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