n型扩散层形成组合物、n型扩散层的形成方法、带n型扩散层的半导体基板的制造方法及 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种η型扩散层形成组合物、η型扩散层的形成方法、带η型扩散层的半导体基板的制造方法及太阳能电池元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池元件等中所使用的半导体基板具有P型区域与η型区域相接的部分(ρη结)。作为具有ρη结的半导体基板的制造方法，已知:将P型的半导体基板在包含施主元素的气氛中进行热处理，并使施主元素扩散到半导体基板中而形成η型扩散层的方法(气相反应法)；将包含施主元素的溶液赋予到半导体基板后对其进行热处理，并使施主元素扩散到半导体基板中而形成η型扩散层的方法等。
[0003]作为利用气相反应法形成η型扩散层的方法，例如可列举以下方法:为了促进陷光效应而实现高效率化，准备在受光面侧形成有纹理结构的P型硅基板，接着，在磷酰氯(POCl3)、氮气及氧气的混合气体气氛中在800°C?900°C下进行数十分钟的处理，在P型硅基板的表面均匀地形成η型扩散层。
[0004]作为使用包含施主元素的溶液来形成η型扩散层的方法，例如提出了以下方法:将含有五氧化二磷(P2O5)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸盐的溶液赋予到半导体基板，对其进行热处理而使磷扩散到半导体基板中，由此形成η型扩散层(例如参照日本特开2002 —75894号公报)ο
【发明内容】
[0005]发明要解决的课题
[0006]在上述的采用气相反应法的方法中，由于使用混合气体进行磷的扩散，因此不仅在成为受光面一侧的面形成η型扩散层，而且还在侧面及背面也形成η型扩散层。因此，需要进行用于除去侧面的η型扩散层的侧蚀刻。另外，在背面所形成的η型扩散层需要转换为P+型扩散层。因此，在背面的η型扩散层上赋予含有铝的铝糊剂，对其进行热处理而使铝扩散，由此从η型扩散层转换为P+型扩散层。
[0007]日本特开2002— 75894号公报记载的方法也与气相反应法同样，热处理中挥散的磷也扩散至半导体基板的侧面及背面，不仅在半导体基板的受光面形成η型扩散层，而且在侧面及背面也形成η型扩散层。因此，需要用于除去侧面的η型扩散层及将形成于背面的η型扩散层转换为P+型扩散层的工序。此外，在日本特开2002 — 75894号公报记载的方法中使用的磷酸盐通常吸湿性大。因此，在形成η型扩散层的过程中，因磷酸盐吸湿而扩散能力发生变化，有时无法稳定地形成η型扩散层。
[0008]本发明是鉴于以上的以往问题点而完成的发明，其课题在于提供能够在半导体基板的所需区域稳定地形成η型扩散层的η型扩散层形成组合物、η型扩散层的形成方法、带η型扩散层的半导体基板的制造方法及太阳能电池元件的制造方法。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]用于解决上述课题的手段如下所述。
[0011]<1>—种η型扩散层形成组合物，其含有包含施主元素的玻璃粒子、分散介质和有机金属化合物。
[0012]<2>根据<1>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含硅原子。
[0013]<3>根据<1>或<2>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含选自由金属醇盐、硅酮树脂及烷基硅氮烷化合物组成的组中的至少I种。
[0014]<4>根据<1>?<3>中任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含金属醇盐，上述金属醇盐包含硅醇盐。
[0015]<5>根据<1>?<4>中任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含金属醇盐，上述金属醇盐包含硅烷偶联剂。
[0016]<6>根据<1>或<2>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含硅酮树脂。
[0017]<7>根据<6>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述硅酮树脂包含二甲基聚硅氧烷。
[0018]<8>根据<1>或<2>所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述有机金属化合物包含烷基硅氮烷化合物。
[0019]<9>根据<1>?<8>中任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述施主元素包含选自由P(磷)及Sb(锑)组成的组中的至少I种。
[0020]<10>根据<1>?<9>中任一项所述的η型扩散层形成组合物，其中，上述包含施主元素的玻璃粒子含有:选自由Ρ203、Ρ205及Sb2O3组成的组中的至少I种含施主元素物质；和选自由 S i O2、K2O、Na2O、Li 20、BaO、SrO、CaO、MgO、BeO、ZnO、PbO、CdO、V2O5、SnO、ZrO2 及 MoO3 组成的组中的至少I种玻璃成分物质。
[0021 ] < 11 >一种η型扩散层的形成方法，其具有:将< I >?< 10 >中任一项所述的η型扩散层形成组合物赋予到半导体基板上的工序;和对赋予了上述η型扩散层形成组合物的半导体基板进行热处理的工序。
[0022]<12>—种带η型扩散层的半导体基板的制造方法，其具有:将<1>?<10>中任一项所述的η型扩散层形成组合物赋予到半导体基板上的工序;和对赋予了上述η型扩散层形成组合物的半导体基板进行热处理而形成η型扩散层的工序。
[0023]< 13 >—种太阳能电池元件的制造方法，其具有:将<1>?<10>中任一项所述的η型扩散层形成组合物赋予到半导体基板上的工序;对赋予了上述η型扩散层形成组合物的半导体基板进行热处理而形成η型扩散层的工序;和在所形成的上述η型扩散层上形成电极的工序。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，可以提供能够在半导体基板的所需区域稳定地形成η型扩散层的η型扩散层形成组合物、η型扩散层的形成方法、带η型扩散层的半导体基板的制造方法及太阳能电池元件的制造方法。
【附图说明】
[0026]图1是概念性地表示本发明的太阳能电池元件的制造工序的一例的剖视图。
[0027]图2是概念性地表示本发明的太阳能电池元件的电极的结构的一例的图，(A)为从受光面观察太阳能电池元件的俯视图，(B)为放大表示(A)的一部分的立体图。
[0028]图3是概念性地表示背接触型太阳能电池元件的一例的剖视图。
【具体实施方式】
[0029]在本说明书中，用语“工序”不仅是独立的工序，即使是无法与其他工序明确区别时，只要能实现该工序所希望的目的，也包含于本用语中。另外，在本说明书中使用“?”所表示的数值范围，是表示该范围包含“?”前后所述的数值而分别作为最大值及最小值。此夕卜，在本说明书中，当组合物中相当于各成分的物质存在多个时，只要未特别指明，则组合物中的各成分的含量代表存在于组合物中的该多个物质的合计量。在本说明书中的用语“层”除了包含以俯视图的形式观察时形成于整面的形状的构成以外，还包含以俯视图的形式观察时形成于一部分面的形状的构成。“有机金属化合物”及“金属醇盐”中的“金属”还包括硅等半金属元素。“(甲基)丙烯酸”、“(甲基)丙烯酰氧基”、“(甲基)丙烯酰基”等术语分别指丙烯酸及甲基丙烯酸、丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的任意一方或双方。
[0030]<n型扩散层形成组合物>
[0031 ]本发明的η型扩散层形成组合物至少含有:包含施主元素的玻璃粒子(以下，有时简称为“玻璃粒子”)、分散介质和有机金属化合物。此外考虑对半导体基板赋予的容易性等，也可以根据需要含有其他添加剂。在此，η型扩散层形成组合物是指:含有施主元素，并且能够通过在赋予到半导体基板后进行热处理而使施主元素扩散到半导体基板内来形成η型扩散层的材料。在本发明的一个实施方式中，玻璃粒子、分散介质及有机金属化合物的合计占η型扩散层形成组合物整体的50质量％以上，优选占70质量％以上，更优选占80质量％以上。
[0032]在本发明的η型扩散层形成组合物中，施主元素被包含在玻璃粒子中。因此，在热处理中施主元素挥散而在未赋予η型扩散层形成组合物的半导体基板的背面和侧面也形成η型扩散层的现象得到抑制。
[0033]因此，在使用了本发明的η型扩散层形成组合物的方法中，能够省略在以往广泛采用的气相反应法中所必须的侧蚀刻工序、及将形成于背面的η型扩散层转换为P+型扩散层的工序，能够简化制造方法。另外，背面的P+型扩散层的形成方法、背面电极的材质、形状及厚度等的制约变小，应用的制造方法、材质、形状的选择范围变宽。此外，详细情况如后所述，由背面电极的厚度引起的半导体基板内的内部应力的产生受到抑制，半导体基板的翘曲也受到抑制。
[0034]在使用了本发明的η型扩散层形成组合物的方法中，即便以图案状将η型扩散层形成于半导体基板的特定的区域，施主元素向特定的区域外扩散(向外扩散(7夕二一而形成η型扩散层的现象也会充分受到抑制，能够以所需的图案状形成η型扩散层。是否发生向外扩散可以利用二次离子质谱分析法(SIMS)来进行评价。具体而言，使用SMS装置(例如CAMECA INSTRUMENTS株式会社、商品名IMS — 6)，对形成有η型扩散层的区域、和上述区域的外部(例如自上述区域的端部起向外侧离开2mm的点)分别进行SIM S分析，并比较施主元素的浓度，由此可以评价是否发生向外扩散。
[0035]此外，认为:本发明的η型扩散层形成组合物通过包含有机金属化合物而使玻璃粒子的耐湿性提高。即，认为:有机金属化合物利用物理性的相互作用、化学性的相互作用或化学键而成为附着在玻璃粒子的表面的状态，由此使玻璃粒子的耐湿性提高。若玻璃粒子的耐湿性提高，则可以抑制如下情形:在形成η型扩散层的工序中，使η型扩散层形成组合物干燥后，玻璃粒子吸湿，施主元素从玻璃粒子溶出。因此，可以抑制施主元素向半导体基板中的扩散量的变化，并且可以抑制热扩散时的施主元素的挥散，变得更容易稳定地形成η型扩散层。另外，还可以抑制因吸湿而溶出的成分所引起的蚀刻残渣的产生。
[0036](包含施主元素的玻璃粒子)
[0037]本发明的η型扩散层形成组合物含