专利名称：半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置的制造方法。
背景技术：
近年来，由于能量资源枯竭的问题及大气中C02增加的地球环境问题等而期望开发清洁的能源，在半导体装置中作为新的能量源特别开发了使用太阳能电池的太阳能发电，正处于实用化及发展的阶段。在太阳能电池中，目前通过例如在单晶或多晶的硅衬底的受光面上扩散与硅衬底的导电型相反的导电型的杂质来形成pn结，并在硅衬底的受光面和与受光面相反侧的背面分别形成电极，由此制造的双面电极型太阳能电池成为主流。另外，在双面电极型太阳能电池中，在硅衬底的背面以高浓度扩散与硅衬底相同导电型的杂质来实现基于背面电界 效果的高输出化，这已成为普遍技术。另外，对于在硅衬底的受光面不形成电极而仅在背面形成电极的背面电极型太阳能电池也进行了研究开发(例如，参照专利文献I (特开2007-049079号公报))。现有技术文献专利文献I:特开2007-049079号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题为了使专利文献I记载的背面电极型太阳能电池的特性提高，优选以微细的线宽分别形成硅衬底的背面的P型掺杂剂扩散层及η型掺杂剂扩散层。为了实现这种微细的细线，需要在所期望的掺杂剂扩散区域外精确地形成扩散控制用掩模。但是，在利用含有溶剂的掩模用墨形成这种掩模的情况下，有时在硅衬底的表面渗透掩模用墨，所形成的线宽比所期望的细线更宽。具体而言，如图9所示，在通过喷墨方式涂敷掩模用墨时，一边使喷墨头23在半导体衬底22上沿着例如图9中的箭头A方向移动，一边将墨24涂敷于半导体衬底22上形成细线25，但是，有时由于半导体衬底表面具有疏水性，与墨的亲和性引起在细线25上发生渗透。另外，由于从喷墨头23的喷出的机构而该墨粘度受到限制，因此难以形成厚膜的掩模，有时扩散控制能力不足。这样，在P型掺杂剂扩散层及η型掺杂剂扩散层的线宽形成为较宽，不能实现掩模的厚膜化的情况下，不能形成所期望的掺杂剂扩散层，从而存在背面电极型太阳能电池因其特性大幅降低而成为非标准品的问题。该问题不局限于背面电极型太阳能电池，对于需要设置细线的掺杂扩散层部分的其它的半导体装置而言是共同的问题。用于解决技术课题的技术方案本发明是鉴于所述问题而开发的，提供一种能够稳定地抑制半导体装置的特性降低的半导体装置的制造方法。
S卩，本发明的半导体装置的制造方法的特征在于，包括将掩模用墨涂敷于半导体衬底形成掩模的工序以及形成扩散层的工序，还包括在掩模用墨的涂敷前、涂敷中及涂敷后的至少任一时机对所述掩模用墨进行加热的工序和对所述掩模用墨进行光照射的工序中的任一工序。在本发明中，所述加热的工序包括通过加热半导体衬底来进行的方式。所述半导体衬底优选硅衬底。另外，所述掩模用墨优选含有SiO2前体和TiO2前体中的至少一个前体。在此，掩模用墨优选含有光固性树脂和热固性树脂中的至少一种树脂。在本发明的半导体装置的制造方法中，在对所述掩模用墨进行加热的工序后或者在对掩模用墨进行光照射的工序后，包括对掩模用墨进行烧结的工序的方式。发明效果根据本发明的半导体装置的制造方法，由于包含在掩模用墨的涂敷前、涂敷中及 涂敷后的至少任一时机对掩模用墨进行加热的工序和对掩模用墨进行光照射的工序中的任一工序，因此，能够在半导体衬底上精确地设置细线的掺杂部分，其结果，能够抑制含有该半导体衬底的半导体装置的特性降低。
图I是本发明的背面型太阳能电池之一例的示意剖面图；图2 (a) 图2 (i)是图解图I的背面型太阳能电池的制造方法之一例的示意剖面图；图3 Ca)及图3 (b)是图解本发明的掩模用墨的涂敷及加热方法的示意图；图4 (a)是表示在参考例I中形成于半导体衬底上的掩模的高度及宽度的实测值的图，图4 (b)是表示在参考例2中形成于半导体衬底上的掩模的高度及宽度的实测值的图；图5 (a)是表示在参考例3中形成于半导体衬底上的掩模的高度及宽度的实测值的图，图5 (b)是表示在参考例4中形成于半导体衬底上的掩模的高度及宽度的实测值的图，图5 (c)是表示在参考例5中形成于半导体衬底上的掩模的高度及宽度的实测值的图；图6是通过本发明的制造方法之一例制作的背面电极型太阳能电池的背面之一例的不意俯视图；图7是通过本发明的制造方法之一例制作的背面电极型太阳能电池的背面之另一例的不意俯视图；图8是通过本发明的制造方法之一例制作的背面电极型太阳能电池的背面之又一例的不意俯视图；图9是图解利用现有喷墨方式进行的掩模用墨的涂敷方法的示意图。
具体实施例方式下面，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在本发明的附图中，同一符号表不同一部分或相当部分。<实施方式I :加热+扩散>图I表示本发明的半导体装置之一例即背面电极型太阳能电池之一例的示意剖面图。在此，图I所示的背面电极型太阳能电池具备半导体衬底10、在半导体衬底10的一表面上彼此空开间隔设置的第一导电型掺杂剂扩散层12及第二导电型掺杂剂扩散层13、在半导体衬底10的该表面上及另一表面即纹理构造18上分别形成的钝化膜11、与第一导电型掺杂剂扩散层12及第二导电型掺杂剂扩散层13分别电连接的第一导电型用电极14及第二导电型用电极15。下面，参照图2 (a) 图2 (i)的示意剖面图及图3 (a)、图3 (b)的示意图，说明本发明的半导体装置之一例即图I所示的太阳能电池的制造方法之一例。首先，如图2 (a)所示，准备半导体衬底10，在成为其受光面的一侧的面(以下，有时简称为“受光面”)的整个面上涂敷掩模用墨形成掩模30。作为上述半导体衬底10，可以例示硅衬底，由碳化硅、砷化镓、氮化镓等化合物半导体构成的衬底等。作为半导体衬底10使用硅衬底的情况下，例如也可以使用除去了因硅锭的切片而生成的切片损伤的硅衬底。需要说明的是，上述切片损伤的除去例如可以通过用氟化氢水溶液和硝酸的混合酸或氢氧化钠等的碱性水溶液等蚀刻切片后的硅衬底的表 面等来进行。另外，半导体衬底10的大小及形状没有特别的限定，例如，可以设定为具有厚度为100 μ m以上300 μ m以下、一边的长度为IOOmm以上200mm以下的四角形的表面的衬底，或者具有用于所谓的电子器件的圆形的衬底。作为用于形成上述掩模30的掩模用墨，可以使用在形成公知的掩模时使用的墨。另外，由于向受光面整个面涂敷，因此，涂敷方法没有特别的限定，只要通过丝网印刷或旋涂的涂敷或喷涂的涂敷等进行即可。另外，形成于受光面侧的掩模30的厚度只要发挥掩模功能就没有特别的限定，例如只要设定为200nm 800nm即可。虽然也取决于掩模用墨的种类，但是上述掩模30在涂敷了掩模用墨后，在加热半导体衬底10整体使之干燥后，通过烧结掩模用墨而形成。下面，如图2 (b)所示，在半导体衬底10的形成有掩模30的受光面侧的相反表面(以下，简称为“背面”)部分地设置开口部16a，涂敷掩模用墨并使之干燥而形成扩散控制用掩模31。所谓扩散控制用掩模31是指抑制掺杂剂的扩散且具有控制功能的膜。在半导体衬底上，仅在由掩模用墨未形成掩模的部分(以下，有时简称为“掺杂区域”)产生掺杂剂的扩散。因此，通过使用掩模用墨形成扩散控制用掩模31，能够简易地制造掺杂区域和掺杂剂未扩散的区域，因此，作为结果，能够简易地形成η型掺杂区域及P型掺杂区域的微细的构图。在本发明中其特征在于，在按照如上所述形成设于半导体衬底10的背面的扩散控制用掩模31的工序中，含有在半导体衬底10上涂敷掩模用墨之前、涂敷中及涂敷后的至少任一时机，加热掩模用墨的工序或者对掩模用墨进行光照射的工序中的任一工序。由于含有加热扩散控制用的掩模用墨的工序和对掩模用墨进行光照射的工序中的任一工序，从而能够将由掩模用墨形成的掩模31形成为细线且厚膜。在本发明中，作为上述掩模用墨的涂敷方法，可以例示利用喷墨方式的涂敷、喷涂涂敷、分配器涂敷等。在这种涂敷方法中，考虑到喷出效率，掩模用墨的粘度优选在室温(25°C)下调整为5mPa · s以上25mPa · s以下的范围，更优选为IOmPa · s以上20mPa · s以下。
在使用上述掩模用墨的情况下，在现有的掩模形成方法中，不能通过一次涂敷形成例如500nm厚度的掩模31，而需要多次涂敷工序。在这种情况下，难以在同一部位精密地进行多次涂敷，从而难以将掩模31的线宽保持为一定。另一方面，由于本发明含有如上所述的加热用于形成扩散控制用掩模31的掩模用墨的工序和对掩|旲用墨进彳丁光照射的工序中的任一工序，因此，例如可以以100 μ m以下的细的线宽形成扩散控制用掩模31的线宽。需要说明的是，线宽的上限也可以设定为超过ΙΟΟμπι。另外，扩散控制用掩模31的厚度即使细线的线宽为IOOym以下，也可以通过一次涂敷工序设定为500nm以上。另外，邻接的掩模31彼此的间隔优选设定为50 μ m 1500 μ m,在将扩散控制用掩模31的线宽设定为100 μ m以下的情况下,本发明的墨不发生渗透的制造方法的效果显著。另外，尤其是在不要求致密的图案的情况下，掩模31彼此的间隔可以设定为超过上述效果显著的100 μ m的间隔或者超过1500 μ m的间隔。本发明中加热掩模用墨的工序是通过加热掩模用墨而防止掩模用墨向半导体衬 底10的背面渗透的工序。下面，使用图3 (a)及图3 (b)对通过喷墨方式涂敷掩模用墨的情况进行说明。在喷墨方式中，被保持于喷墨头23且以规定的喷出压力喷出的墨24涂敷于半导体衬底10上。喷墨头23向图3 (a)及图3 (b)中的箭头A的方向移动，如图3 (a)及图3 (b)所示，在半导体衬底10上掩模用墨被涂敷成细线25状。这时，如图3 (a)及图3 (b)所示，利用装载有半导体衬底10的工作台21所具备的加热器等加热装置，对半导体衬底10进行加热，由此能够间接地加热所涂敷的掩模用墨24。需要说明的是，可以加热半导体衬底10的整体，但是，因从半导体衬底10向喷墨头23的热传导而喷出前的掩模用墨24被加热，从而墨24的粘度发生变化，存在对喷出特性造成影响的可能性，因此，如图3 (a)及图3 (b)所示，上述工作台21优选设于半导体衬底10的下方或墨24的涂敷面的相反侧，另外，优选进行半导体衬底10的局部加热。这种加热可以通过在涂敷掩模用墨24之前加热半导体衬底10，或者在掩模用墨24的涂敷中加热半导体衬底10，或者在掩模用墨24涂敷之后加热半导体衬底10来进行。如图3 (a)及图(b)所示，上述掩模用墨的加热除了工作台21的加热以外，也可以通过例如半导体衬底10的墨涂敷面侧的加热来进行。这种加热例如图3 (b)所示，可以通过从设于喷墨头23的光照射装置的光照射口 26向涂敷有掩模用墨24的部分光照射来进行。但是，在加热半导体衬底10的涂敷面侧的情况下，如上所述，考虑到防止热传导对喷出前的掩模用墨24的影响，优选例如使用烙铁那样可进行局部加热的加热装置或者如上图3 (b)所示的在喷墨头23的先导侧设置光照射装置进行光照射，对涂敷有掩模用墨24的部分在涂敷之前进行预先加热，或者在涂敷之后加热涂敷有掩模用墨24的附近的方式。另外，不限于如上所述那样直接加热半导体衬底或掩模用墨24的方式，例如也可以通过利用加热的烙铁等使喷出了掩模用墨24的部位的周围温度升温来实现本发明的效果。需要说明的是，对本发明的制造方法而言，在上述的喷墨方式等中，直到喷出时点的墨的粘度受到喷出压力的制约，因此，加热已经调整为适合于上述喷出的粘度的掩模用墨24是没有益处的。在上述加热的工序中，只要例如半导体衬底10的墨涂敷面的温度为40°C 80°C范围即可，更优选为50°C 60°C的范围。加热时间没有特别的限定。用于形成上述扩散控制用掩模31的掩模用墨24优选含有SiO2前体和TiO2前体中的至少一种。认为SiO2前体通常在涂敷前的掩模用墨24中以Si (OH)4的形式存在，通过干燥工序变化为SiO2，作为扩散控制用掩模31发挥作用。作为形成SiO2前体的物质，还可以例示TE0S (正硅酸乙酯)之类的由通式R1nSi (OR2) 4_n表示的物质(R1为甲基、乙基或苯基，R2为甲基、乙基、正丙基或异丙基，η为O、I或2)、娃氧烧、聚娃氧烧等。另外，形成TiO2前体的物质，除了 Ti (OH) 4之外，还可以例示TPT (四异丙氧基钛)之类的用R3nTi (0R4)4-η表不的物质(R3为甲基、乙基或苯基，R4为甲基、乙基、正丙基或异丙基，η为O、I或2)、TiCl4, TiF4, TiOSO4 等。在墨中含有SiO2前体和TiO2前体中的至少一种的情况下，由掩模用墨24形成的扩散控制用掩模31的主成分成为Si02&/或Ti02。在此，为了形成上述细线且厚膜的掩模31，优选掩模用墨24的SiO2前体及/或TiO2前体的浓度为5质量％ 30质量％，更优选为10质量％ 20质量％。
在形成上述扩散控制用掩模31的掩模用墨24中含有溶剂。作为溶剂，只要根据上述喷出效率从公知的醇、醚、亲水性的酯中选择使用即可。具体而言，例示有水、甲醇、乙醇、异丙醇等醇，乙二醇、甲基溶纤剂、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂、二乙基溶纤剂、溶纤剂乙酸酯、乙二醇单苯基醚、甲氧基甲氧基乙醇、乙二醇单乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、四乙二醇、液体聚乙二醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、I-丁氧基乙氧基丙醇、二丙二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙基醚、三丙二醇单甲醚、聚丙二醇、三亚甲基二醇、丁二醇、1，5-戊二醇、六亚甲基二醇、甘油、甘油乙酸酯、甘油二乙酸酯、三乙酸甘油酯、三羟甲基丙炔、1，2，6-己三醇或它们的亲水性衍生物等亲水性多元醇；1，2-丙二醇、1，5-戊二醇、辛烷二醇等脂肪族及芳香族多元醇、以及它们的脂肪族及芳香族多元醇的酯及醚，另外，1，2- 丁二醇、1，4- 丁二醇、1，3- 丁二醇，另外，二噁烷、三噁烷、四氢呋喃、四氢吡喃等亲水性醚，另外，甲缩醛、二乙基乙缩醛、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二乙基酮、丙酮基丙酮、二丙酮醇、或甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯等亲水性酯等。这些溶剂也可以使用一种，也可以混合使用多种溶剂。其中，作为溶剂，优选使用丁基溶纤剂或、N-甲基-2-吡咯烷酮或两者的混合物。另外，在形成扩散控制用掩模31的掩模用墨24中可以含有增稠剂等公知的添加齐U。增稠剂用于调整粘度，因此，根据墨24的组成也可以是不使用增稠剂的方式。在使用增稠剂的情况下，例如可以使用乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、膨润土、用于极性溶剂混合物的通常的各种无机流变剂添加剂、硝基纤维素及其他的纤维素化合物、淀粉、明胶、海藻酸、Aerosil (注册商标)等高分散性非晶硅酸、Mowital (注册商标)等聚乙烯醇缩丁醛、羧甲基纤维素钠、Eurelon (注册商标)等热可塑性聚酰胺树脂、Thixin R (注册商标)等有机蓖麻油衍生物、Thixatrol plus (注册商标)等二酰胺·腊、Rheolate (注册商标)等膨润聚丙烯酸盐、聚醚脲-聚氨酯、聚醚-多元醇等，但是，优选使用乙基纤维素或聚乙烯基吡咯烷酮或它们的混合物。在墨24的粘度过小时，存在墨24从喷墨头23漏出的情况，另一方面，在粘度过大时，墨24难以附着于半导体衬底10，因此，期望将形成扩散控制用掩模31的掩模用墨24的增稠剂的浓度设定为5质量％ 15质量％，更优选设为8质量％ 12质量％而将墨24调整为上述粘度。
在按照所期望的图形涂敷了掩模用墨24后，将半导体衬底10在例如400 1000°C加热10分 60分钟，使掩模用墨24中含有的SiO2烧结，形成掩模31。接着，如图2 (C)所示，从上述扩散控制用掩模31的开口部16a向半导体衬底10的背面使第一导电型的掺杂剂扩散，形成第一导电型掺杂剂扩散层12。在该第一导电型掺杂剂扩散层12的形成方法中，有例如气相扩散和涂敷掺杂剂扩散剂的涂敷扩散等。首先，对通过气相扩散使掺杂剂扩散的方法进行说明。将导体衬底10设置于炉内，例如，在800 1000°C使第一导电型的掺杂剂扩散20分 100分钟，由此，在与扩散控制用掩模31的开口部16a相当的部分，第一导电型掺杂剂向半导体衬底10内扩散，形成高浓度掺杂区域即第一导电型掺杂剂扩散层12。其次，对涂敷扩散进行说明。作为涂敷方法，例如可以使用旋涂涂敷、喷涂涂敷、使用分配器的涂敷、喷墨涂敷、丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷或平板印刷等。通过其中的任一种方法，在与开口部16a相当的部分涂敷含有第一导电型掺杂剂的第一导电型掺杂剂扩散剂，例如，通过在800 1000°C炉内设置20 100分钟能够形成第一掺杂剂扩散层12。另外，作为第一导电型掺杂剂扩散剂，可以使用含有第一导电型掺杂剂源的扩散 齐U，作为第一导电型掺杂剂源，在第一导电型为η型的情况下，例如在磷酸盐、氧化磷、五氧化二磷、磷酸或有机磷化合物之类的含磷原子的化合物中，可以单独使用其中之一或者组合使用两种以上，在第一导电型为P型的情况下，例如在氧化硼、硼酸、有机硼化物、硼-铝化合物、有机铝化合物或铝盐之类的含硼原子及/或铝原子的化合物中，可以单独使用其中之一或者组合使用两种以上。另外，作为除了第一导电型掺杂剂扩散剂的第一导电型掺杂剂源以外的成分，可以使用含有例如溶剂、硅烷化合物、增稠剂的成分等。需要说明的是，增稠剂以调整粘度的目的而使用，在掺杂剂扩散剂中也可以不含增稠剂。在此，作为溶剂，可以列举例如水、甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、
丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、I, 2-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，3- 丁二醇、二噁烷、三噁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、甲缩醛、二乙基乙缩醛、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二乙基酮、丙酮基丙酮、二丙酮醇、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸酐、N-甲基吡咯烷酮等。溶剂可以单独使用一种或混合使用两种以上。另外，作为硅烷化合物，例如可以使用用以下的通式(I)表示的化合物。R5nSi (OR6)4^n ... (I)在上述的通式(2 )中，R5表示甲基、乙基或苯基。另外，在上述的通式(I)中，R6表示甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等碳原子数为I 4的直链状或分支链状的烷基。另外，在上述的通式(I)中，η表示O 4的整数。作为上述的通式(I)表示的硅烷化合物，可以列举例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烧、四丙氧基娃烧、四丁氧基娃烧、它们的盐(四乙基原娃酸盐等)。娃烧化合物可以单独使用一种或组合使用两种以上。另外，作为增稠剂，可列举例如蓖麻油、膨润土、硝基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉、明胶、海藻酸、非晶硅酸、聚乙烯醇缩丁醛、羧甲基纤维素钠、聚酰胺树月旨、有机蓖麻油衍生物、二酰胺 蜡、膨润聚丙烯酸盐、聚醚脲-聚氨酯、聚醚-多元醇等。增稠剂可以单独使用I种或组合使用两种以上。
之后，通过例如在浓度10%程度的氢氟酸水溶液中浸溃一分钟时间左右，能够除去扩散控制用掩模31。接着，如图2 (d)所示，在半导体衬底10的背面局部设置开口部17a，涂敷掩模用墨24并使之干燥而形成扩散控制用掩模32。该掩模32可以通过与用于扩散上述第一导电型的掺杂剂而设置的扩散控制用掩模31 (图2 (b))同样的工序及条件来形成。S卩，在形成扩散控制用掩模32的工序中，含有在将掩模用墨24涂敷于半导体衬底10之前、涂敷中及涂敷后的至少任一时机加热掩模用墨24的工序，由此能够将由掩模用墨24形成的掩模32形成为细线且厚膜。接着，如图2(e)所示，使具有与第一导电型相反的导电型的第二导电型的掺杂剂，从扩散控制用掩模32的开口部17a向半导体衬底10的背面扩散而形成第二导电型掺杂剂扩散层13。第二导电型掺杂剂扩散层13的形成方法可以通过与上述第一导电型掺杂剂扩散层12同样的方法形成。
所谓第一导电型和第二导电型，在将第一导电型设为P型的情况下，第二导电型就是η型，在将第一导电型设为η型的情况下，第二导电型就是η型。作为ρ型的掺杂剂，例如可以使用硼或铝，作为η型的掺杂剂，例如可以使用磷等。之后，通过将半导体衬底10浸溃于例如浓度10%程度的氢氟酸水溶液一分钟左右来除去扩散控制用掩模32及掩模30。下面，如图2 (f)所示，在半导体衬底10的受光面形成例如由锥状的凹凸等构成的纹理构造18。纹理构造18可以通过例如蚀刻半导体衬底10的受光面来形成。需要说明的是，在半导体衬底10由硅衬底构成的情况下，半导体衬底10的受光面的蚀刻例如使用将在氢氧化钠或氢氧化钾等碱性水溶液中添加了异丙基乙醇的液体加热到例如70°C以上80°C以下的蚀刻液来蚀刻半导体衬底10的受光面来进行。例如，将半导体衬底10保持在75 85°C程度，作为界面活性剂将相对于氢氧化钾水溶液等添加I 10质量％的异丙醇的I 10质量％的氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液如上所述升温到70°c以上80°C以下，在该溶液中浸溃半导体衬底10的受光面10 60分钟，由此在受光面上形成纹理构造18。另外，作为形成纹理构造18的方法，可以采用使用联氨水溶液等的方法等，只要是在受光面上能够形成抑制入射光反射的纹理构造18的方法，就可以使用公知的任何方法。需要说明的是，也可以不形成纹理构造18，但是，为了增加入射到半导体衬底10的太阳光量，优选形成纹理构造18。接着，如图2 (g)所示，在半导体衬底10的分别露出第一导电型掺杂剂扩散层12及第二导电型掺杂剂扩散层13的背面上，以及在半导体衬底10的形成有纹理构造18的受光面上形成钝化膜11。形成于受光面上的钝化膜11是作为所谓的防反射膜发挥作用的膜。在此，作为钝化膜11可以使用例如氧化硅膜、氮化硅膜或者氧化硅膜和氮化硅膜的层叠体等。钝化膜11例如可以通过等离子CVD法等形成。接着，如图2 (h)所示，通过除去半导体衬底10的背面的钝化膜11的一部分，形成接触孔16b及接触孔17b，使第一导电型掺杂剂扩散层12的表面从接触孔16b露出，并且，使第二导电型掺杂剂扩散层13的表面从接触孔17b露出。在此，接触孔16b及接触孔17b例如可以通过如下方法形成使用光刻技术，在钝化膜11上形成与接触孔16b及接触孔17b各自的形成部位对应的部分具有开口的抗蚀剂图案后，通过蚀刻等从抗蚀剂图案的开口除去钝化膜11的方法，或者在与接触孔16b及接触孔17b各自的形成部位对应的钝化膜11的部分涂敷了蚀刻膏后，通过加热而蚀刻除去钝化膜11的方法等。作为蚀刻膏，能够使用例如含有作为蚀刻成分的磷酸，并含有作为除了蚀刻成分之外的成分的水、有机溶剂及增稠剂的蚀刻膏等。作为有机溶剂，例如可以使用乙二醇、乙二醇一丁醚、碳酸丙烯酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等中的至少一种。另外，作为增稠剂，可以使用例如纤维素、乙基纤维素、纤维素衍生物、尼龙6、聚乙烯基吡咯烷酮等中的至少一种。其次，如图2 (i)所示，形成通过接触孔16b与第一导电型掺杂剂扩散层12电连接的第一导电型用电极14，并且，形成通过接触孔17b与第二导电型掺杂剂扩散层13电连接的第二导电型用电极15。在此，作为第一导电型用电极14及第二导电型用电极15，可以使用例如由银等金属构成的电极。 如上所述，通过本实施方式的太阳能电池的制造方法，能够制作背面电极型太阳能电池。图6表示通过本发明的制造方法制作的背面电极型太阳能电池的背面之一例的不意俯视图。在此，如图6所示，多个带状的第一导电型用电极14和多个带状的第二导电型用电极15彼此一个一个交替地隔开间隔而排列在背面电极型太阳能电池的背面上，所有的第一导电型用电极14与一根带状的第一导电型用集电电极14a电连接，所有的第二导电型用电极15与一根带状的第二导电型用集电电极15a电连接。另外，在背面电极型太阳能电池的背面，在多个带状的第一导电型用电极14的各自的下方配置有高浓度第一导电型掺杂剂扩散层12，在多个带状的第二导电型用电极15的各自的下方配置有第二导电型掺杂剂扩散层13，但是，第一导电型掺杂剂扩散层12及第二导电型掺杂剂扩散层13的形状及大小没有特别限定。例如，第一导电型掺杂剂扩散层12及第二导电型掺杂剂扩散层13也可以沿着第一导电型用电极14及第二导电型用电极15各自形成为带状，也可以形成为与第一导电型用电极14及第二导电型用电极15各自的一部分相接的点状。图7表示通过本发明的制造方法制作的背面电极型太阳能电池的背面的另一例的示意俯视图。在此，如图7所示，第一导电型用电极14及第二导电型用电极15分别形成为向同一方向伸长(向图7的上下方向伸长)的带状，在半导体衬底10的背面上沿着与上述的伸长方向正交的方向分别一个一个交替地配置。图8表示通过本发明的制造方法制作的背面电极型太阳能电池的背面的又一例的示意俯视图。在此，如图8所示，第一导电型用电极14及第二导电型用电极15分别形成为点状，点状的第一导电型用电极14的列(向图8的上下方向或左右方向伸长)及点状的第二导电型用电极15的列(向图8的上下方向或左右方向伸长)分别在半导体衬底10的背面一列一列交替地配置。需要说明的是，在图2 (a) 图2 (i)中，为了便于说明，表示为在半导体衬底10上仅形成有一个第一导电型掺杂剂扩散层12和一个第二导电型掺杂剂扩散层13，但实际上，可以形成多个第一导电型掺杂剂扩散层12和多个第二导电型掺杂剂扩散层13，这是不言而喻的。如上所述的例子所示，在本发明中，包括在墨24的涂敷前、涂敷中或涂敷后加热掩模用墨24的工序，因此，在不加热的情况下，在半导体衬底10的背面涂敷了掩模用墨24的情况下，能够防止在半导体衬底10的背面发生墨24的渗透。因此，在本发明中，在半导体衬底10上能够在所期望的位置上准确地形成扩散防止用的掩模31、32，因此，也能够在所期望的位置准确地形成掺杂剂扩散层12、13，作为结果，能够抑制太阳能电池等半导体装置的特性降低。<实施方式2 :光照射+气相扩散>在本实施方式2中，说明代替上述实施方式I中的通过衬底加热使掩模用墨24细线化的工序，包括在衬底上对上述掩模用墨进行光照射的工序时的半导体装置的制造方法。除了上述光照射工序之外的半导体装置的制造方法的各工序与实施方式I相同， 因此说明省略。由于含有对掩模用墨24进行光照射的工序，可以利用光照射的热加热涂敷前后的墨24,从而能够在半导体衬底10上形成厚I旲的细线。另外，在如上述图3 (a)及图3(b)所示的工作台21所具备的加热装置的加热中，为了避免热对喷墨头23的影响，优选进一步包括可局部加热的光照射加热。在本发明中，光照射可以通过激光照射或卤素灯照射等来进行。作为用于这种光照射的装置，可以将现有公知的装置以主导或从动的方式设置于喷墨头23，或者与喷墨头23分开配置于能够加热半导体衬底10背面的位置。在含有上述光照射的工序的情况下，形成扩散控制用掩模31，32的掩模用墨24优选含有后述的热固性树脂。作为这种热固性树脂，考虑到粘度，优选使用例如粒径在I μ m 10 μ m范围的微粒子。在预先使掩模用墨24含有热固性树脂，并在向半导体衬底10涂敷从喷墨头23喷出的掩模用墨24之前，通过向掩模用墨24进行光照射，热固性树脂固化，因此，能够使掩模用墨24的粘度大于喷出时的粘度。是否降低从喷墨头23喷出的墨24向半导体衬底10上附着时的渗透取决于热固性树脂，因此例如优选在掩模用墨24中将热固性树脂的浓度设为I质量％ 20质量％,更优选为3质量％ 10质量％。另外，为了进行没有渗透的涂敷，优选使用输出为1000 W /cm2 5000 W /cm2的激光，以O. 5秒以上5秒以下的时间，对从喷墨头23喷出且涂敷于半导体衬底10前的掩模用墨24或者涂敷于半导体衬底10之后的掩模用墨24进行照射(参照图3 (b))。需要说明的是，代替上述的热固性树脂，或者也可以使掩模用墨24含有热固性树脂和光固性树脂。该情况下，代替上述的激光照射、卤素灯照射等，优选进行UV照射。在本实施方式2中，由于含有如上所述的对用于扩散控制的掩模用墨24进行光照射的工序，因此，例如能够使扩散控制用掩模31、32的线宽形成为ΙΟΟμπι以下。扩散控制用掩模31、32的线宽上限也可以超过100 μ m。而且，即使细线的线宽为100 μ m以下，也可以通过一次涂敷工序使扩散控制用掩模31、32的厚度达到350nm以上。另外，优选邻接的掩模彼此的间隔设为50 μ m 1500 μ m,在设为100 μ m以下的情况下,本发明的不发生墨24的渗透的制造方法的效果显著。如上所述的例子所示，在本发明中，由于含有在墨24的涂敷前、涂敷中或涂敷后光照射掩模用墨24的工序，因此，能够防止在不进行光照射或加热的情况下将掩模用墨24涂敷于半导体衬底10的背面时在半导体衬底10的背面发生墨24的渗透。因此，在本发明中，能够在半导体衬底10上的所期望的位置准确地形成扩散防止用的掩模31、32，因此，也能够在所期望的位置准确地形成掺杂剂扩散层12、13，作为结果，能够抑制太阳能电池等半导体装置的特性降低。需要说明的是，在本发明中所谓半导体装置指太阳能电池时，太阳能电池的概念不限于只在半导体衬底的一表面(背面)形成第一导电型用电极及第二导电型用电极双电极的背面电极型太阳能电池，还包括在MWT (Metal Wrap Through,金属穿孔卷绕技术)电池(在设于半导体衬底的贯通孔上配置电极的一部分的太阳能电池)等所谓的后接触型太阳能电池(从与太阳能电池的受光面相反侧的背面取出电流的太阳能电池)以及在半导体衬底的受光面和背面分别形成电极而制造的双面电极型太阳能电池等所有构成的太阳能 电池。另外，由于通过本发明的半导体装置的制造方法能够形成精度优良的扩散控制用掩模，因此，对含有形成用于控制扩散的掩模的工序的所有半导体装置的制造方法而言，本发明是有益的。实施例下面，列举实施例更详细地说明本发明，但是本发明不限于此。(实施例I)根据上述实施方式I制造了背面电极型太阳能电池。首先，准备了具有一边为IOOmm的正方形的表面、厚度为200 μ m左右的、通过用氢氧化钠溶液除去了 η型硅晶片的切片损伤层的具有疏水性的η型娃衬底。接着，在η型硅衬底的一表面涂敷掩模用墨后进行烧结而形成作为掩模的厚度300nm的氧化膜。为了在上述η型硅衬底的另一表面形成扩散控制用掩模，通过喷射方式涂敷了组成为TE0S20质量％、含有水的溶剂为80质量％、粘度在25V为15mPa · s的掩模用墨。作为从喷墨头喷出掩模用墨的喷出条件，喷出频率为20kHz、喷墨头的移动速度为50mm/s、将喷出电压为24V。η型硅衬底被放置在工作台上，通过该工作台所具备的加热装置(加热器)在掩模用墨的涂敷之前，将墨的涂敷部位的η型硅衬底的表面加热到50°C，然后涂敷从喷墨头喷出的墨。之后，在200°C使掩模用墨干燥十分钟。之后，在氧气和氮气的混合气体气氛下以500°C 800°C、30分钟烧结掩模用墨，形成由氧化膜构成的线宽ΙΟΟΟμπκ厚度ιμπ 的扩散控制用掩模。然后，使ρ型掺杂剂从开口部进行气相扩散，形成P型掺杂剂扩散层。之后，为了一次性除去扩散防止用的掩模以使η型掺杂剂扩散，根据上述的扩散防止用的掩模的形成方法，通过包含加热掩模用墨的工序在内的工序再次形成了扩散防止用的掩模。接着，使η型掺杂剂从开口部气相扩散，形成了 η型掺杂剂扩散层。之后，除去背面的扩散防止用的掩模及表面的掩模，在表面侧形成了纹理构造。之后，在各自的表面形成钝化膜之后，通过实施方式I中所记载的工序，使用在背面形成了 P型掺杂剂扩散层及η型掺杂剂扩散层的η型硅衬底，制作了背面电极型太阳能电池，评价其特性后确认了优异的特性。
(参考例I及参考2)图4 Ca)表示使用实施例I中所使用的掩模用墨，在上述实施例I的喷出条件及加热条件下，在与实施例I同样的η型硅衬底上进行掩模用墨的涂敷及加热，之后在与实施例I同样的条件下烧结掩模用墨时的掩模的线宽及厚度的结果(参考例I)。图4 (b)表示在上述条件下不进行加热时所形成的掩模的线宽及厚度的结果(参考例2)。根据这些结果可知，在如实施例I所示进行η型硅衬底的加热的情况下能够形成线宽细且具有充分的厚度的掩模。(参考例3)除变更喷出条件以外，与参考例I同样地形成了掩模。图5 (a)表示掩模的线宽及厚度的结果。喷出条件为喷出频率50kHz、喷墨头的移动速度为50mm/s、喷出电压为24V。“喷出 频率的上升”在技术上与“移动速度上升”具有相同的意义。(参考例4)代替由工作台进行的加热，在通过喷射涂敷了掩模用墨之后，在距离η型硅衬底的背面2_的位置配置加热到200°C的烙铁三秒，间接地加热被涂敷了的掩模用墨，除此之夕卜，在与参考例3同样的条件下形成了掩模。图5 (b)表示掩模的线宽及厚度的结果。(参考例5)除了不进行基于烙铁的加热之外，与参考例4同样地形成了掩模。图5 (C)表示掩模的线宽及厚度的结果。比较参考例3 5的结果后可知，通过进行加热，掩模能够细线化且膜厚也增加。如上所述，对本发明实施方式及实施例进行了说明，但是，适当地组合上述的各实施方式及实施例的构成是从一开始就设想好的。应认为本次公示的实施方式及实施例在所有方面只是例示，而不是用来限制本发明。本发明的范围不是通过上述说明来表示，而是由权利要求书所记载的技术方案来表示，在与权利要求书所记载的技术方案均等的意思及范围内所进行的变更也包含于本发明。工业实用性根据本发明，能够提供一种能够稳定地抑制半导体装置的特性降低的半导体装置的制造方法。尤其是，本发明的半导体装置的制造方法作为太阳能电池的制造方法能够很好地应用。符号说明10半导体衬底11钝化膜12第一导电型掺杂剂扩散层13第二导电型掺杂剂扩散层14第一导电型用电极14a第一导电型用集电电极15第二导电型用电极15a第二导电型用集电电极16a、17a 开口部
16b、17b 接触孔18纹理构造21工作台23喷墨头24 墨25 细线26光照射口30 掩模
31、32扩散控制用掩模
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，其包括 将掩模用墨(24)涂敷于半导体衬底(10)形成掩模(31、32)的エ序，以及 形成扩散层(12、13)的エ序； 还包括在所述掩模用墨(24)的涂敷前、涂敷中及涂敷后的至少任ー时机对所述掩模用墨(24)进行加热的エ序和对所述掩模用墨(24)进行光照射的エ序中的任ーエ序。
2.如权利要求I所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述加热的エ序是通过加热所述半导体衬底(10)来进行的 。
3.如权利要求I或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底(10)为硅衬底。
4.如权利要求I 3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述掩模用墨(24)含有SiO2前体和TiO2前体中的至少ー个前体。
5.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述掩模用墨(24)含有光固性树脂和热固性树脂中的至少ー种树脂。
6.如权利要求I 5中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在对所述掩模用墨(24)进行加热的エ序后或者在对掩模用墨(24)进行光照射的エ序后，包括对所述掩模用墨(24 )进行烧结的エ序。
全文摘要
本发明的半导体装置的制造方法包括将掩模用墨(24)涂敷于半导体衬底(10)形成掩模(31、32)的工序以及形成扩散层(12，13)的工序，还包括在掩模用墨(24)的涂敷前、涂敷中及涂敷后的至少任一时机对掩模用墨(24)进行加热的工序和对掩模用墨(24)进行光照射的工序中的任一工序。
文档编号H01L21/225GK102859656SQ201180020449
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月23日
发明者小平真继 申请人:夏普株式会社