半導体装置の製造方法
【課題】特性の優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】第１導電型または第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板１０に塗布する工程と、塗布されたドーピング剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって拡散層１２，１３を形成する工程と備え、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程、および、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法である。
【解決手段】第１導電型または第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板１０に塗布する工程と、塗布されたドーピング剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって拡散層１２，１３を形成する工程と備え、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程、および、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
太陽電池は、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池が主流となっている。また、両面電極型太陽電池においては、シリコン基板の裏面にシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
【０００４】
また、シリコン基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池についても研究開発が進められている。たとえば、特許文献１には、シリコン基板の裏面にｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層を形成した裏面電極型太陽電池が開示されている。また、特許文献２には、インクジェット法によりドーパントを含有するドーピング剤をシリコン基板に塗布、拡散することにより拡散層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３２３１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような裏面電極型太陽電池の特性を向上させるためには、基板の裏面に形成されるそれぞれの拡散層を微細な線幅で形成することが好ましい。このような微細な細線を達成するためには、たとえば、拡散層を形成するためのドーピング剤を所望のドーパント拡散領域に精度良く形成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、基板に塗布可能なドーピング剤には、溶剤が含まれていることが一般的であり、この場合、シリコン基板の表面においてドーピング剤の滲みが発生することがある。このため、シリコン基板の表面において、所望の細線よりも線幅が広く、また、所望の厚さより薄く、ドーピング剤が塗布される場合があった。
【０００８】
これについて、図１３を用いて具体的に説明すると、ドーピング剤をインクジェット方式により塗布する場合には、半導体基板２２上において、インクジェットヘッド５３をたとえば図１３中の矢印Ａの方向に移動させながら、ドーピング剤５４を半導体基板５２上に塗布して細線５５を形成する。
【０００９】
しかしながら、半導体基板５２の表面は疎水性であり、ドーピング剤５４との馴染み性により細線５５に滲みが発生する場合があった。また、インクジェットヘッド５３から吐出する機構によりドーピング剤５４の粘度が制限されるため、厚膜となるようにドーピング剤を塗布することが難しく、結果的に、所望の拡散濃度に達しない場合があった。
【００１０】
このように基板上に塗布されたドーピング剤の線が滲むことにより、ｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層の線幅が広く形成されたり、塗布されるドーピング剤の厚膜化が図れないことにより、所望のドーパント拡散層が得られず、裏面電極型太陽電池の特性が大きく低下した規格外品となってしまうという問題があった。
【００１１】
この問題は、裏面電極型太陽電池に限られた問題ではなく、細線のドーパント拡散層部分を設ける必要がある他の半導体装置においても共通する問題である。
【００１２】
上記事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体装置の特性の低下を安定して抑制することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、第１導電型または前記第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板に塗布する工程と、塗布されたドーピング剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって拡散層を形成する工程と備え、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程、および、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法である。
【００１４】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板を加熱する工程は、半導体基板のドーピング剤を塗布する塗布面の反対面側から加熱する、または、塗布面側から加熱することが好ましい。
【００１５】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤を加熱する工程は、半導体基板におけるドーピング剤を塗布する塗布面側から加熱することが好ましい。
【００１６】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤を光照射する工程は、半導体基板におけるドーピング剤に紫外線を照射することが好ましい。
【００１７】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含むことが好ましい。
【００１８】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板は、シリコン基板であることが好ましい。
【００１９】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤は、ＳｉＯ2前駆体を含むことが好ましい。
【００２０】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板を加熱する工程後、ドーピング剤を加熱する工程後、またはドーピング剤を光照射する工程後に、ドーピング剤を焼成する工程を含むことが好ましい。
【００２１】
上記半導体装置の製造方法において、拡散層を形成する工程は、第１導電型の拡散層、および第２導電型の拡散層の少なくとも一方の導電型の拡散層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上でのドーピング剤の滲みを抑制することができるため、半導体基板に微細な拡散層を高い精度で設けることができる。その結果、該半導体基板を含む半導体装置の特性低下を安定して抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｈ）は、図１の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施形態１における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式図である。
【図４】実施形態１における半導体基板の加熱方法の他の一例を図解する模式図である。
【図５】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図である。
【図６】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の他の一例の模式的な平面図である。
【図７】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図である。
【図８】実施形態２における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図９】図９（ａ）は参考例１において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図であり、図９（ｂ）は参考例２において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１０】参考例３において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１１】参考例４において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１２】参考例５において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１３】従来のインクジェット方式によるドーピング剤の塗布方法を図解する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２５】
＜実施形態１：半導体基板の加熱＞
図１に、本発明の半導体装置の一例である裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。図１に示す裏面電極型太陽電池は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一方の表面に隣接するように設けられた第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３とを備える。裏面電極型太陽電池は、さらに、半導体基板１０の当該表面上および他方の表面であるテクスチャ構造１８上にそれぞれ形成されたパッシベーション膜１１と、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３にそれぞれ電気的に接続する第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５とを備えている。
【００２６】
以下に、図２（ａ）〜図２（ｈ）に示す、図１の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を図解する模式的な断面図を参照して、裏面電極型太陽電池の製造方法の一例について説明する。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１０を準備し、その受光面となる側の面（以下において、単に「受光面」いうことがある。）の全面にマスキング用インクを塗布してマスク３０を形成する。
【００２８】
上記半導体基板１０としては、シリコン基板、炭化ケイ素、ヒ素ガリウム、窒化ガリウムなどの化合物半導体からなる基板などを例示することができる。半導体基板１０としてシリコン基板を用いる場合には、たとえば、シリコンインゴットのスライスにより生じたスライスダメージを除去したシリコン基板を用いてもよい。また、受光面には、入射光の反射を抑制する観点から、たとえば、ピラミッド状の凹凸などからなるテクスチャ構造１８を形成することが好ましい。
【００２９】
スライスダメージの除去およびテクスチャ構造の形成は、たとえば、スライス後のシリコン基板の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸、水酸化カリウム、または水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
【００３０】
また、半導体基板１０の大きさおよび形状は特に限定されず、たとえば厚さを１００μｍ以上３００μｍ以下とし、１辺の長さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とした四角形状を有するものとすることができ、または、いわゆる電子デバイスに用いられる円形状を有するものとすることができる。
【００３１】
上記マスク３０を形成するためのマスキング用インクとしては、公知のマスクを形成する際に用いられるインクを用いることができる。また、受光面全面に塗布することから、塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷、スピンコートによる塗布、またはスプレーによる塗布などにより行なうことができる。また、受光面側に形成されるマスク３０の厚みは、マスク機能を発揮する限り特に限定されず、たとえば２００ｎｍ〜８００ｎｍとすることができる。
【００３２】
マスキング用インクの種類にもよるが、上記マスク３０はマスキング用インクを塗布した後に、半導体基板１０全体を加熱して乾燥させた後に、マスキング用インクを焼成することで形成される。
【００３３】
次に、半導体基板１０のマスク３０を形成した受光面側と反対の表面（以下において、単に「裏面」いうことがある。）の第１導電型ドーパント拡散層１２（図２ｅ参照。）を形成する部分に対応する部分に、半導体基板１０の導電型と同じ導電型である第１導電型のドーパントを含有するドーピング剤を塗布して乾燥させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、第１導電型のドーパントを含有するドーピング剤皮膜１９が半導体基板１０の裏面上に形成される。
【００３４】
ドーピング剤が塗布されることによってドーピング剤皮膜１９が形成された半導体基板は、所定温度で加熱されることによって、ドーピング剤皮膜１９が形成されていた部分にドーパントが拡散され、これにより、第１導電型ドーパント拡散層１２（図２ｅ参照。）が形成される（なお、この工程については後述する。）。このため、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２を形成するためには、ドーピング剤皮膜１９を微細に形成する必要がある。
【００３５】
これに対応し、本実施形態では、ドーピング剤の塗布前、塗布中、および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱する。これにより、第１導電型のドーパントを含有する、微細なドーピング剤皮膜１９を形成することができる。本工程について、図３を用いて、以下に説明する。
【００３６】
図３は、実施形態１における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式図である。図３では、ドーピング剤２２をインクジェット方式で半導体基板１０に塗布する方法を例示しているが、スプレー塗布、ディスペンサ塗布などによって塗布しても良い。
【００３７】
図３を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２２が保持されている。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２２は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図３に示すように、線状にドーピング剤２２を塗布することができる。
【００３８】
さらに、本工程では、ドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布する前、塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、たとえば、加熱装置（不図示）によって半導体基板１０を加熱する。上記いずれか１つのタイミングで半導体基板１０が加熱されることにより、半導体基板１０に塗布されたドーピング剤２２が間接的に加熱され、これによって、ドーピング剤２２に含有される溶剤が素早く低減または除去されるため、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００３９】
吐出効率の点から、ドーピング剤の粘度は室温（２５℃）において５ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下の範囲に調整することが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下とすることがより好ましい。また、半導体基板１０の裏面（ドーピング剤２２が塗布される面）の温度が４０〜１００℃の範囲となるように半導体基板１０を加熱することが好ましい。４０℃未満の場合には、ドーピング剤２２の滲みの抑制が不十分な場合がある。なかでも、６０〜８０℃とすることがより好ましい。
【００４０】
加熱装置としては、ヒータ、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置などを用いることができる。また、加熱装置は、たとえば、ステージ２１に内包されている、あるいは、ステージ２１の半導体基板１０が載置される面の反対側の面に取り付けられていることが好ましい。この場合、半導体基板１０におけるドーピング剤２２を塗布する塗布面（裏面）の反対面（受光面）側から間接的にドーピング剤２２を加熱することができる。このため、たとえば、インクジェットヘッド２３側に加熱装置を取り付けた場合と比較して、インクジェットヘッド２３内のドーピング剤２２、すなわち、インクジェットヘッド２３から吐出される前のドーピング剤２２が、加熱装置からの伝導熱によって加熱されることを抑制することができる。したがって、加熱に伴うドーピング剤２２の粘度の変化によって吐出特性が低下することを抑制することができる。
【００４１】
なかでも、加熱装置は、半導体基板１０の全面を加熱する構成ではなく、半導体基板１０のうち、ドーピング剤２２が塗布される直前の部分、または塗布された直後の部分を半導体基板１０の塗布面の反対面側から加熱する構成であることが好ましい。この場合、特に、伝導熱の影響を抑制することができる。
【００４２】
なお、塗布面の反対面側から半導体基板１０を加熱する方法は、図３に示す方法に限られず、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前、塗布中または塗布後の半導体基板１０にはんだごてを当てて、半導体基板１０を加熱してもよい。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前、塗布中または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００４３】
図３では、半導体基板１０におけるドーピング剤２２を塗布する塗布面（裏面）の反対面（受光面）側から半導体基板１０を加熱する方法について示したが、塗布面側から半導体基板１０を加熱してもよい。この方法について、図４を用いて、詳細に説明する。
【００４４】
図４は、実施形態１における半導体基板の加熱方法の他の一例を図解する模式図である。図４において、加熱装置２４は、インクジェットヘッド２３の移動に従動するように、インクジェットヘッド２３の側面に設けられている。加熱装置２４としては、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置など、半導体基板１０の塗布面に熱線を照射する装置であることが好ましい。ここでは、加熱装置２４がハロゲンランプ装置の場合について説明する。
【００４５】
図４を参照し、インクジェットヘッド２３に設けられた加熱装置２４から、半導体基板１０に向けてハロゲン照射を行なうことにより、半導体基板１０の塗布面のハロゲン照射された部分を加熱することができる。図４において、加熱装置２４は、インクジェットヘッド２３の進行方向後方（従動側）に配置されているため、ドーピング剤２２が塗布された直後の半導体基板１０を加熱することができる。また、加熱装置２４を、インクジェットヘッド２３の進行方向前方（先導側）に配置した場合には、ドーピング剤２２が塗布される部分を塗布直前に予め加熱することができる。
【００４６】
このように、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置など、半導体基板１０全体ではなく、その一部を加熱することができる加熱装置２４を用いることにより、熱伝導による吐出前のドーピング剤２２への影響を抑制しながら、ドーピング剤２２の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱することができる。したがって、ドーピング剤２２の吐出特性の低下を抑制しながら、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００４７】
なお、塗布面側から半導体基板１０を加熱する方法は、図４に示す方法に限られず、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の表面にはんだごてを当てて、半導体基板１０を加熱してもよい。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００４８】
以上、図３および図４を用いて、ドーピング剤２２の塗布方法、および半導体基板１０の加熱方法について説明した。塗布されたドーピング剤２２は、乾燥され、これにより、ドーピング剤皮膜１９が形成される。塗布されたドーピング剤２２の乾燥は、たとえば、半導体基板１０を１００〜３００℃で１０分〜６０分間加熱することによって行なうことができる。
【００４９】
ドーピング剤皮膜１９を形成するドーピング剤２２には、上記のように、第１導電型のドーパントが含有されている。第１導電型がｎ型である場合には、第１導電型のドーパントとして、たとえば、リン酸塩、酸化リン、五酸化二リン、リン酸または有機リン化合物のようなリン原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。また、第１導電型がｐ型である場合には、第１導電型のドーパントとして、たとえば、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合物、ホウ素−アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物またはアルミニウム塩のようなホウ素原子および／またはアルミニウム原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。ドーピング剤２２におけるドーパントの濃度は所望するドーパント拡散濃度にもよるが、５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。
【００５０】
また、上記ドーピング剤２２は、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）、ＭＴＥＳ（メチルトリエトキシシラン）などのＳｉＯ2前駆体を含むことが好ましい。ドーピング剤２２にＳｉＯ2前駆体が含まれることによって、半導体基板１０への安定したドーパントの供給を行なえるという効果が得られる。ドーピング剤２２におけるＳｉＯ2前駆体の濃度は５質量％〜３０質量％であることが好ましく、１０質量％〜２０質量％であることがより好ましい。
【００５１】
さらに、上記ドーピング剤２２には、溶剤が含まれる。溶剤としては、公知のアルコール、エーテル、親水性のエステルから上記吐出効率にあわせて用いればよい。具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、などのアルコール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、１，２，６−ヘキサントリオールまたはそれらの親水性誘導体、などの親水性多価アルコール、１，２−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、オクタンジオール、などの脂肪族および芳香族多価アルコール、ならびにこれらの脂肪族および芳香族多価アルコールのエステルおよびエーテル、また、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、そしてジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどの親水性エーテル、さらに、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、あるいはギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルなどの親水性エステルなどが例示される。これらの溶剤は１種を用いてもよいし、複数の溶剤を混合して用いてもよい。これらのなかでも、溶剤として、ブチルセロソルブまたは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンまたは双方の混合物を用いるのが望ましい。
【００５２】
また、ドーピング剤２２には、増粘剤などの公知の添加剤を含めることができる。増粘剤は粘度を調整するために用いるので、インクの組成によっては増粘剤を用いない態様でとしてもよい。増粘剤を用いる場合は、たとえば、エチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ベントナイト、種々の極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロジー添加剤、ニトロセルロースおよびその他のセルロース化合物、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、Aerosil（登録商標）などの高分散性非晶質ケイ酸、Mowital（登録商標）などのポリビニルブチラール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、Eurelon（登録商標）などの熱可塑性ポリアミド樹脂、Thixin R（登録商標）などの有機ヒマシ油誘導体、Thixatrol plus（登録商標）などのジアミド・ワックス、Rheolate（登録商標）などの膨潤ポリアクリル酸塩、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを使用することが可能であるが、エチルセルロースまたはポリビニルピロリドンまたはこれらの混合物を用いるのが望ましい。ドーピング剤２２の粘度が小さすぎるとドーピング剤２２がインクジェットヘッドから漏れ出す場合があり、一方、粘度が大きすぎるとドーピング剤２２が半導体基板１０に付着し難くなる。このため、ドーピング剤２２における増粘剤の濃度を５質量％〜３５質量％とすることが望ましく、１０質量％〜２０質量％として、インクが上記粘度となるように調整することがより望ましい。
【００５３】
特に、増粘剤として、熱硬化性樹脂を用いた場合には、加熱によって熱硬化性樹脂が硬化するため、さらに、ドーピング剤２２が半導体基板１０上で滲むのを抑制することができる。熱硬化性樹脂は、粘度の観点から、たとえば粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲にある微粒子を用いることが好ましい。
【００５４】
図２に戻り、次に、図２（ｃ）に示すように、上記ドーピング剤皮膜１９が形成された半導体基板１０の裏面に第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を塗布する。これにより、第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤皮膜２０が半導体基板１０の裏面上に形成される。
【００５５】
塗布されるドーピング剤はボロンなどのｐ型ドーパントやリンなどのｎ型ドーパントを含むものであり、たとえば、ｐ型ドーパントを含むドーピング剤としてはメチルセロソルブ（エチレングリコールモノメチルエーテル）とボロン化合物と水とを含むものが用いられる。なお、本実施形態において、ドーピング剤皮膜２０はパターニングの必要がないため、その塗布手法は特に限定されず、たとえばスピンナーを用いたスピン塗布法が用いられる。
【００５６】
次に、半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜１９，２０を固化するために、ドーピング剤皮膜１９，２０を焼成する工程を行うことが好ましい。本工程は、少なくとも、半導体基板１０の塗布面が７００℃以上９００℃以下に加熱されることが好ましく、７００℃以上８００℃以下であることがより好ましく、７５０℃以上８００℃以下であることがさらに好ましい。これらの温度範囲で焼成処理を行なった場合には、ドーピング剤皮膜１９，２０を十分に固化することができるとともに、ドーパントが半導体基板１０中に拡散して、半導体基板１０の表面に第１導電型ドーパント拡散層または第２導電型ドーパント拡散層が形成されるのを抑制することができる。
【００５７】
次に、半導体基板１０に塗布されたドーピング剤から、半導体基板１０にドーパントを拡散させることによって、図２（ｄ）に示すように、半導体基板１０の裏面に、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を形成する。
【００５８】
たとえば、内部が９００℃よりも高く１０００℃以下の温度に昇温された石英炉内に、ドーピング剤皮膜１９，２０が形成された半導体基板１０を投入する。これにより、ドーピング剤皮膜１９，２０内のドーパントが半導体基板１０内に拡散するため、結果的に、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３が形成される。
【００５９】
次に、図２（ｅ）に示すように、半導体基板１０の受光面に形成されるマスク３０およびドーピング剤皮膜１９，２０の残渣を除去する。たとえば、濃度１０％程度の弗化水素酸水溶液に、図２（ｄ）に示す半導体基板１０を１分間程度浸漬することで、マスク３０およびドーピング剤皮膜１９，２０を除去することができる。
【００６０】
次に、図２（ｆ）に示すように、半導体基板１０の第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３がそれぞれ露出している裏面上、および半導体基板１０のテクスチャ構造１８が形成されている受光面上にパッシベーション膜１１を形成する。
【００６１】
パッシベーション膜１１としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。また、パッシベーション膜１１は、たとえば、プラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、受光面上に形成されるパッシベーション膜１１は、いわゆる反射防止膜として機能する膜である。
【００６２】
次に、図２（ｇ）に示すように、半導体基板１０の裏面のパッシベーション膜１１の一部を除去することによってコンタクトホール１６およびコンタクトホール１７を形成して、コンタクトホール１６ｂから第１導電型ドーパント拡散層１２の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１７ｂから第２導電型ドーパント拡散層１３の表面を露出させる。
【００６３】
コンタクトホール１６およびコンタクトホール１７の形成方法としては、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１６およびコンタクトホール１７のそれぞれの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜１１上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜１１をエッチングなどにより除去する方法がある。また、他にも、コンタクトホール１６およびコンタクトホール１７のそれぞれの形成箇所に対応するパッシベーション膜１１の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜１１をエッチングして除去する方法がある。
【００６４】
なお、エッチングペーストとしては、たとえば、エッチング成分としてリン酸を含み、エッチング成分以外の成分として水、有機溶媒および増粘剤を含むものなどを用いることができる。有機溶媒としては、たとえば、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネートまたはＮ−メチル−２−ピロリドンなどの少なくとも１種を用いることができる。また、増粘剤としては、たとえばセルロース、エチルセルロース、セルロース誘導体、ナイロン６、またはポリビニルピロリドンなどの少なくとも１種を用いることができる。
【００６５】
次に、図２（ｈ）に示すように、コンタクトホール１６を通して第１導電型ドーパント拡散層１２に電気的に接続される第１導電型用電極１４を形成するとともに、コンタクトホール１７を通して第２導電型ドーパント拡散層１３に電気的に接続される第２導電型用電極１５を形成する。第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。
【００６６】
以上により、本実施の形態における太陽電池の製造方法によって、裏面電極型太陽電池を作製することができる。
【００６７】
図５に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図を示す。
【００６８】
図５を参照し、裏面電極型太陽電池の裏面においては、複数の帯状の第１導電型用電極１４と複数の帯状の第２導電型用電極１５がそれぞれ１本ずつ交互に間隔をあけて配列されており、すべての第１導電型用電極１４が１本の帯状の第１導電型用集電電極１４ａに電気的に接続されており、すべての第２導電型用電極１５が１本の帯状の第２導電型用集電電極１５ａに電気的に接続されている。
【００６９】
また、裏面電極型太陽電池の裏面において、複数の帯状の第１導電型用電極１４のそれぞれの下方には高濃度第１導電型ドーパント拡散層１２が配置され、複数の帯状の第２導電型用電極１５のそれぞれの下方には第２導電型ドーパント拡散層１３が配置されていることになるが、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３の形状および大きさは特に限定されない。たとえば、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３は、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５のそれぞれに沿って帯状に形成されていてもよく、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５のそれぞれの一部に接するドット状に形成されていてもよい。
【００７０】
図６に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７１】
図６を参照し、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５はそれぞれ同一方向に伸長（図６の上下方向に伸長）する帯状に形成されており、半導体基板１０の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ１本ずつ交互に配置されている。
【００７２】
図７に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７３】
図７を参照し、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５はそれぞれ点状に形成されており、点状の第１導電型用電極１４の列（図７の上下方向または左右方向に伸長）および点状の第２導電型用電極１５の列（図７の上下方向または左右方向に伸長）がそれぞれ半導体基板１０の裏面において１列ずつ交互に配置されている。
【００７４】
なお、図２（ａ）〜図２（ｈ）においては、説明の便宜上、半導体基板１０に１つの第１導電型ドーパント拡散層１２と、１つの第２導電型ドーパント拡散層１３のみが形成されるように示されているが、実際には、複数の第１導電型ドーパント拡散層１２と、複数の第２導電型ドーパント拡散層１３とが形成されてもよいことは言うまでもない。
【００７５】
以上、実施形態１の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２２の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱する工程を含むので、加熱をせずにドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２２の滲みを抑制することができる。
【００７６】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態１のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００７７】
また、これまでの加熱を伴わないドーピング剤皮膜の形成方法においては、たとえば、１μｍの厚みのドーピング剤皮膜を一度の塗布で形成することは困難であった。このため、１μｍ以上の厚みのドーピング剤皮膜を形成する場合には複数回の塗布工程が必要であったが、複数回の塗布位置を精密に一致させることが難しく、それ故、ドーピング剤皮膜の線幅を一定にすることができずに、結果的に、所望のドーピング剤皮膜が形成されない傾向にあった。
【００７８】
これに対し、本実施形態の方法によれば、半導体基板１０を加熱することによって、ドーピング剤２２の半導体基板１０上での滲みを抑制することができるため、一度の塗布工程でも、１μｍ以上の厚みのドーピング剤皮膜１９を形成することができる。したがって、たとえば、第１導電型ドーパント拡散層１２のドーパント濃度を高くしたい場合、一度の塗布工程であっても膜厚のドーピング剤皮膜１９を形成することができるため、容易に、所望量のドーパントを含むドーピング剤皮膜１９を形成することができ、もって、所望の第１導電型ドーパント拡散層１２を容易に形成することができる。なお、隣接するドーピング剤皮膜１９同士の間隔は５０μｍ〜１５００μｍとすることができる。
【００７９】
＜実施形態２：ドーピング剤の加熱＞
実施形態２においては、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程の代わりに、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程を含む場合の半導体装置の製造方法について説明する。以下、図３を用いて、上記ドーピング剤を加熱する工程について説明する。なお、上記ドーピング剤を加熱する工程以外の裏面接合型太陽電池の製造方法の各工程は実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００８０】
図３を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２２が保持されている。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２２は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図３に示すように、線状にドーピング剤２２を塗布することができる。
【００８１】
さらに、本工程では、ドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、たとえば、加熱装置（不図示）によって半導体基板１０の塗布面側からドーピング剤２２を加熱する。たとえば、ドーピング剤２２がインクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着するまでの間にドーピング剤２２を加熱することによって、塗布中のドーピング剤２２を加熱することができる。また、たとえば、インクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着したドーピング剤２２を加熱することによって、塗布後のドーピング剤２２を加熱することができる。上記いずれか１つのタイミングでドーピング剤２２が直接的に加熱されることにより、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００８２】
なお、吐出時点までのドーピング剤２２の粘度、すなわち、インクジェットヘッド２３内に保持される塗布前のドーピング剤２２の粘度は吐出圧により制約がかかっているので、すでに上記吐出に好適な粘度に調整された、塗布前のドーピング剤２２を加熱することは有益ではない。
【００８３】
吐出効率の点から、ドーピング剤の粘度は室温（２５℃）において５ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下の範囲に調整することが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下とすることがより好ましい。また、ドーピング剤２２の温度が６０〜８０℃の範囲となるように半導体基板１０を加熱することが好ましい。
【００８４】
加熱装置としては、ヒータ、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置などを用いることができ、その配置位置は特に制限されず、塗布中または塗布前のドーピング剤２２を加熱可能な位置であればよい。たとえば、図４に示すように、インクジェットヘッド２３の進行方向後方の側面に配置することができる。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００８５】
以上、実施形態２の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２２の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤２２を加熱する工程を含むので、加熱をせずにドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２２の滲みを抑制することができる。
【００８６】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態２のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で、また、膜厚１μｍ以上で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅および膜厚である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００８７】
＜実施形態３：ドーピング剤の光照射＞
実施形態３においては、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程の代わりに、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程を含む場合の半導体装置の製造方法について説明する。また、本実施形態において、ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含有することを特徴とする。以下、図８を用いて、上記ドーピング剤を加熱する工程について説明する。なお、上記ドーピング剤を加熱する工程以外の裏面接合型太陽電池の製造方法の各工程は実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００８８】
図８を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２５が保持されている。ドーピング剤２５は、上記ドーピング剤２２に、さらに、光硬化性樹脂を含有させたものである。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２５は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図８に示すように、線状にドーピング剤２５を塗布することができる。
【００８９】
さらに、本工程では、ドーピング剤２５を半導体基板１０の裏面に塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、光照射装置（不図示）によって半導体基板１０の塗布面側からドーピング剤２５を光照射する。たとえば、ドーピング剤２５がインクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着するまでの間に、ドーピング剤２５を光照射することによって、塗布中のドーピング剤２５を光照射することができる。また、たとえば、インクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着したドーピング剤２５を光照射することによって、塗布後のドーピング剤２５を光照射することができる。上記いずれか１つのタイミングでドーピング剤２５が光照射されることにより、ドーピング剤２５中の光硬化性樹脂が硬化するため、吐出された後のドーピング剤２５の粘度を吐出前よりも高めることができ、結果的に、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００９０】
なお、吐出時点までのドーピング剤２５の粘度、すなわち、インクジェットヘッド２３内に保持される塗布前のドーピング剤２５の粘度は吐出圧により制約がかかっているので、すでに上記吐出に好適な粘度に調整された、塗布前のドーピング剤２５を光照射することは有益ではない。
【００９１】
光照射装置としては、たとえば、紫外線を照射可能なＵＶランプ照射装置を用いることができる。光照射装置の配置位置は特に制限されず、塗布中または塗布前のドーピング剤２５を光照射可能な位置であればよい。たとえば、インクジェットヘッド２３に先導または従導するように配置してもよく、また、インクジェットヘッド２３とは別個に、ドーピング剤２５を光照射できる位置に配置してもよい。
【００９２】
インクジェットヘッド２３から吐出されたドーピング剤２５が半導体基板１０上に着弾した際の滲みを低減するためには、光硬化性樹脂にもよるが、たとえば、ドーピング剤２５において光硬化性樹脂の濃度を１質量％〜２０質量％、より好ましくは３質量％〜１０質量％とすることが好ましい。また、滲みの無い塗布を行なうためには、ドーピング剤２５に対して出力を１０００Ｗ／ｃｍ2〜５０００Ｗ／ｃｍ2としたＵＶ照射装置を用いて、０．５秒以上５秒以下の時間、インクジェットヘッド２３から吐出され半導体基板１０に塗布される前のドーピング剤２５、または半導体基板１０に塗布された直後のドーピング剤２５に照射することが好ましい（図８参照）。
【００９３】
以上、実施形態３の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２５の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、光硬化性樹脂を含有するドーピング剤２５を光照射する工程を含むので、従来の方法において、ドーピング剤２５を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２５の滲みを抑制することができる。
【００９４】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態３のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００９５】
また、ドーピング剤皮膜１９の厚みは細線の線幅が１００μｍ以下であっても１度の塗布工程で３５０ｎｍ以上とすることができる。また、隣接するドーピング剤皮膜１９同士の間隔は５０μｍ〜１５００μｍとすることが好ましく、１００μｍ以下とする場合は、本発明のドーピング剤皮膜の滲みの発生しない製造方法の効果が顕著である。
【００９６】
なお、本発明における半導体装置として太陽電池が該当する場合、太陽電池の概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみに第１導電型用電極および第２導電型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池だけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池（太陽電池の受光面と反対側の裏面から電流を取り出す構造の太陽電池）および半導体基板の受光面と裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池などのあらゆる構成の太陽電池が含まれる。その他、本発明の半導体装置の製造方法は、精度のよい拡散制御用のマスクを形成することができるので、拡散を制御するマスクを形成する工程を含むあらゆる半導体装置の製造方法に有益である。
【実施例】
【００９７】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９８】
（実施例１）
上記実施形態１に沿って、裏面電極型太陽電池を製造した。まず、１辺が１００ｍｍの正方形の表面を有し、厚さが２００μｍ程度のｎ型シリコンウエハのスライスダメージ層を水酸化ナトリウム溶液で除去することによって疎水性のｎ型シリコン基板を用意した。
【００９９】
次に、ｎ型シリコン基板の一方の表面にマスクとして厚さ３００ｎｍの酸化膜をマスキング用インクを塗布後に焼成して形成した。
【０１００】
次に、上記ｎ型シリコン基板の他方の表面にドーピング剤皮膜を形成するために、インクジェット方式により、組成が、五酸化二リン１０質量％、ＴＥＯＳ２０質量％、水を含む溶剤が８０質量％、粘度が２５℃において１５ｍＰａ・ｓのドーピング剤を塗布した。インクジェットからのドーピング剤の吐出条件としては、吐出周波数２０ｋＨｚ、インクジェットヘッドの移動速度を５０ｍｍ／ｓ、吐出電圧を２４Ｖとした。ｎ型シリコン基板はステージに載置させておき、このステージの裏面（ｎ型シリコン基板が載置される面と反対側の面）に備えた加熱装置（ヒータ）により、ドーピング剤塗布直前に、インク塗布箇所のｎ型シリコン基板の表面を６０℃にして、インクジェットヘッドから吐出されたドーピング剤が塗布されるように設定した。その後、２００℃で１０分間ドーピング剤を乾燥させた。
【０１０１】
その後、酸素と窒素の混合雰囲気下において６００℃で３０分間ドーピング剤を焼成し、ドーパントとしてリン（Ｐ）を含む線幅２００μｍ、厚み１μｍ、間隔８００μｍのドーピング剤皮膜を形成した。
【０１０２】
次に、上記リンを含むドーピング剤皮膜を形成した面の全面にボロンを含むドーピング剤をスピン塗布し、これを、酸素と窒素の混合雰囲気下において５００℃〜８００℃で３０分間を焼成し、ボロン（Ｂ）を含む厚み１μｍのドーピング剤皮膜を形成した。このボロンを含むドーピング剤皮膜は、上記リンを含むドーピング剤皮膜が形成されていないスペース（８００μｍの間隔の領域）においては、直接シリコン基板表面に接して形成されている。
【０１０３】
次に、上記二種類のドーピング剤皮膜からｎ型ドーパント、ｐ型ドーパントを拡散させるために、１０００℃に昇温された窒素と酸素の混合雰囲気の石英炉内に、半導体基板を投入して熱処理を行った。その後、濃度１０％の弗化水素酸水溶液に１分間浸漬し、テクスチャ面上に形成されたマスク、および他方の面上の二種類のドーピング剤皮膜の残渣を除去した。その後、パッシベーション膜をそれぞれの表面に形成した後、実施形態１に記載した工程により、裏面にｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層の一部がそれぞれ露出するようにコンタクトホールを形成し、さらに、第１導電型用電極および第２導電型用電極を形成した。
【０１０４】
そして、作成された裏面電極型太陽電池の電気特性を評価したところ、優れた特性を示すことが確認された。
【０１０５】
（参考例１および２）
図９（ａ）に実施例１で用いたドーピング剤を用いて、実施例１と同様のｎ型シリコン基板上に上記実施例１の吐出条件および加熱条件でドーピング剤の塗布および加熱を行ない、その後実施例１と同様の条件でドーピング剤を焼成した際のドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す（参考例１）。また、図９（ｂ）に、上記条件において加熱を行なわなかった場合に形成されたマスクの線幅および厚みの結果を示す（参考例２）。これらの結果から、実施例１のように、ｎ型シリコン基板の加熱を行なう場合ドーピング剤皮膜の線幅が細く、十分な厚みのあるドーピング剤皮膜が形成できることがわかった。
【０１０６】
（参考例３）
参考例１と吐出条件を変更したこと以外は、参考例１と同様の方法でドーピング剤皮膜を形成した。吐出条件は、吐出周波数５０ｋＨｚ、インクジェットヘッドの移動速度を５０ｍｍ／ｓ、吐出電圧を２４Ｖとした。吐出周波数が上昇することは、移動速度が上昇したことと技術的に同義である。図１０に、参考例３におけるドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０７】
（参考例４）
ステージによる加熱の代わりに、インクジェットによりドーピング剤が塗布された直後に、塗布されたドーピング剤をｎ型シリコン基板の裏面から２ｍｍ離れた位置に２００℃に加熱したはんだごてを３秒間配置して、間接的にドーピング剤を加熱したこと以外は、参考例３と同様の条件によりドーピング剤皮膜を形成した。図１１にドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０８】
（参考例５）
はんだごてによる加熱を行なわない以外は、参考例４と同様にしてドーピング剤皮膜を形成した。図１２にドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０９】
参考例３〜５の結果を比較することにより、加熱を行なうことでドーピング剤皮膜が細線化され膜厚も増加していることがわかった。
【０１１０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１１１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明によれば、半導体装置の特性の低下を安定して抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。特に、本発明の半導体装置の製造方法は、太陽電池の製造方法として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０，５０ 半導体基板、１１ パッシベーション膜、１２ 第１導電型ドーパント拡散層、１３ 第２導電型ドーパント拡散層、１４ 第１導電型用電極、１４ａ 第１導電型用集電電極、１５ 第２導電型用電極、１５ａ 第２導電型用集電電極、１６，１７ コンタクトホール、１８ テクスチャ構造、１９，２０ ドーピング剤皮膜、２１ ステージ、２２，２５，５２ ドーピング剤、２３，５３ インクジェットヘッド、３０ マスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ資源の枯渇の問題や大気中のＣＯ2の増加のような地球環境問題などからクリーンなエネルギの開発が望まれており、半導体装置の中でも特に太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギ源として開発、実用化され、発展の道を歩んでいる。
【０００３】
太陽電池は、従来から、たとえば単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面にシリコン基板の導電型と反対の導電型となる不純物を拡散することによってｐｎ接合を形成し、シリコン基板の受光面と受光面の反対側の裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池が主流となっている。また、両面電極型太陽電池においては、シリコン基板の裏面にシリコン基板と同じ導電型の不純物を高濃度で拡散することによって、裏面電界効果による高出力化を図ることも一般的となっている。
【０００４】
また、シリコン基板の受光面に電極を形成せず、裏面のみに電極を形成した裏面電極型太陽電池についても研究開発が進められている。たとえば、特許文献１には、シリコン基板の裏面にｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層を形成した裏面電極型太陽電池が開示されている。また、特許文献２には、インクジェット法によりドーパントを含有するドーピング剤をシリコン基板に塗布、拡散することにより拡散層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３２３１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような裏面電極型太陽電池の特性を向上させるためには、基板の裏面に形成されるそれぞれの拡散層を微細な線幅で形成することが好ましい。このような微細な細線を達成するためには、たとえば、拡散層を形成するためのドーピング剤を所望のドーパント拡散領域に精度良く形成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、基板に塗布可能なドーピング剤には、溶剤が含まれていることが一般的であり、この場合、シリコン基板の表面においてドーピング剤の滲みが発生することがある。このため、シリコン基板の表面において、所望の細線よりも線幅が広く、また、所望の厚さより薄く、ドーピング剤が塗布される場合があった。
【０００８】
これについて、図１３を用いて具体的に説明すると、ドーピング剤をインクジェット方式により塗布する場合には、半導体基板２２上において、インクジェットヘッド５３をたとえば図１３中の矢印Ａの方向に移動させながら、ドーピング剤５４を半導体基板５２上に塗布して細線５５を形成する。
【０００９】
しかしながら、半導体基板５２の表面は疎水性であり、ドーピング剤５４との馴染み性により細線５５に滲みが発生する場合があった。また、インクジェットヘッド５３から吐出する機構によりドーピング剤５４の粘度が制限されるため、厚膜となるようにドーピング剤を塗布することが難しく、結果的に、所望の拡散濃度に達しない場合があった。
【００１０】
このように基板上に塗布されたドーピング剤の線が滲むことにより、ｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層の線幅が広く形成されたり、塗布されるドーピング剤の厚膜化が図れないことにより、所望のドーパント拡散層が得られず、裏面電極型太陽電池の特性が大きく低下した規格外品となってしまうという問題があった。
【００１１】
この問題は、裏面電極型太陽電池に限られた問題ではなく、細線のドーパント拡散層部分を設ける必要がある他の半導体装置においても共通する問題である。
【００１２】
上記事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体装置の特性の低下を安定して抑制することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、第１導電型または前記第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板に塗布する工程と、塗布されたドーピング剤から半導体基板にドーパントを拡散させることによって拡散層を形成する工程と備え、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程、および、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法である。
【００１４】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板を加熱する工程は、半導体基板のドーピング剤を塗布する塗布面の反対面側から加熱する、または、塗布面側から加熱することが好ましい。
【００１５】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤を加熱する工程は、半導体基板におけるドーピング剤を塗布する塗布面側から加熱することが好ましい。
【００１６】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤を光照射する工程は、半導体基板におけるドーピング剤に紫外線を照射することが好ましい。
【００１７】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含むことが好ましい。
【００１８】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板は、シリコン基板であることが好ましい。
【００１９】
上記半導体装置の製造方法において、ドーピング剤は、ＳｉＯ2前駆体を含むことが好ましい。
【００２０】
上記半導体装置の製造方法において、半導体基板を加熱する工程後、ドーピング剤を加熱する工程後、またはドーピング剤を光照射する工程後に、ドーピング剤を焼成する工程を含むことが好ましい。
【００２１】
上記半導体装置の製造方法において、拡散層を形成する工程は、第１導電型の拡散層、および第２導電型の拡散層の少なくとも一方の導電型の拡散層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上でのドーピング剤の滲みを抑制することができるため、半導体基板に微細な拡散層を高い精度で設けることができる。その結果、該半導体基板を含む半導体装置の特性低下を安定して抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の裏面電極型太陽電池の一例の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｈ）は、図１の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施形態１における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式図である。
【図４】実施形態１における半導体基板の加熱方法の他の一例を図解する模式図である。
【図５】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図である。
【図６】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の他の一例の模式的な平面図である。
【図７】本発明の製造方法の一例によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図である。
【図８】実施形態２における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式的な断面図である。
【図９】図９（ａ）は参考例１において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図であり、図９（ｂ）は参考例２において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１０】参考例３において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１１】参考例４において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１２】参考例５において半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜の高さおよび幅の実測値を示す図である。
【図１３】従来のインクジェット方式によるドーピング剤の塗布方法を図解する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２５】
＜実施形態１：半導体基板の加熱＞
図１に、本発明の半導体装置の一例である裏面電極型太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。図１に示す裏面電極型太陽電池は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一方の表面に隣接するように設けられた第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３とを備える。裏面電極型太陽電池は、さらに、半導体基板１０の当該表面上および他方の表面であるテクスチャ構造１８上にそれぞれ形成されたパッシベーション膜１１と、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３にそれぞれ電気的に接続する第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５とを備えている。
【００２６】
以下に、図２（ａ）〜図２（ｈ）に示す、図１の裏面電極型太陽電池の製造方法の一例を図解する模式的な断面図を参照して、裏面電極型太陽電池の製造方法の一例について説明する。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１０を準備し、その受光面となる側の面（以下において、単に「受光面」いうことがある。）の全面にマスキング用インクを塗布してマスク３０を形成する。
【００２８】
上記半導体基板１０としては、シリコン基板、炭化ケイ素、ヒ素ガリウム、窒化ガリウムなどの化合物半導体からなる基板などを例示することができる。半導体基板１０としてシリコン基板を用いる場合には、たとえば、シリコンインゴットのスライスにより生じたスライスダメージを除去したシリコン基板を用いてもよい。また、受光面には、入射光の反射を抑制する観点から、たとえば、ピラミッド状の凹凸などからなるテクスチャ構造１８を形成することが好ましい。
【００２９】
スライスダメージの除去およびテクスチャ構造の形成は、たとえば、スライス後のシリコン基板の表面をフッ化水素水溶液と硝酸との混酸、水酸化カリウム、または水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液などでエッチングすることなどによって行なうことができる。
【００３０】
また、半導体基板１０の大きさおよび形状は特に限定されず、たとえば厚さを１００μｍ以上３００μｍ以下とし、１辺の長さを１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とした四角形状を有するものとすることができ、または、いわゆる電子デバイスに用いられる円形状を有するものとすることができる。
【００３１】
上記マスク３０を形成するためのマスキング用インクとしては、公知のマスクを形成する際に用いられるインクを用いることができる。また、受光面全面に塗布することから、塗布方法は特に限定されず、スクリーン印刷、スピンコートによる塗布、またはスプレーによる塗布などにより行なうことができる。また、受光面側に形成されるマスク３０の厚みは、マスク機能を発揮する限り特に限定されず、たとえば２００ｎｍ〜８００ｎｍとすることができる。
【００３２】
マスキング用インクの種類にもよるが、上記マスク３０はマスキング用インクを塗布した後に、半導体基板１０全体を加熱して乾燥させた後に、マスキング用インクを焼成することで形成される。
【００３３】
次に、半導体基板１０のマスク３０を形成した受光面側と反対の表面（以下において、単に「裏面」いうことがある。）の第１導電型ドーパント拡散層１２（図２ｅ参照。）を形成する部分に対応する部分に、半導体基板１０の導電型と同じ導電型である第１導電型のドーパントを含有するドーピング剤を塗布して乾燥させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、第１導電型のドーパントを含有するドーピング剤皮膜１９が半導体基板１０の裏面上に形成される。
【００３４】
ドーピング剤が塗布されることによってドーピング剤皮膜１９が形成された半導体基板は、所定温度で加熱されることによって、ドーピング剤皮膜１９が形成されていた部分にドーパントが拡散され、これにより、第１導電型ドーパント拡散層１２（図２ｅ参照。）が形成される（なお、この工程については後述する。）。このため、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２を形成するためには、ドーピング剤皮膜１９を微細に形成する必要がある。
【００３５】
これに対応し、本実施形態では、ドーピング剤の塗布前、塗布中、および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱する。これにより、第１導電型のドーパントを含有する、微細なドーピング剤皮膜１９を形成することができる。本工程について、図３を用いて、以下に説明する。
【００３６】
図３は、実施形態１における半導体基板の加熱方法の一例を図解する模式図である。図３では、ドーピング剤２２をインクジェット方式で半導体基板１０に塗布する方法を例示しているが、スプレー塗布、ディスペンサ塗布などによって塗布しても良い。
【００３７】
図３を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２２が保持されている。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２２は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図３に示すように、線状にドーピング剤２２を塗布することができる。
【００３８】
さらに、本工程では、ドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布する前、塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、たとえば、加熱装置（不図示）によって半導体基板１０を加熱する。上記いずれか１つのタイミングで半導体基板１０が加熱されることにより、半導体基板１０に塗布されたドーピング剤２２が間接的に加熱され、これによって、ドーピング剤２２に含有される溶剤が素早く低減または除去されるため、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００３９】
吐出効率の点から、ドーピング剤の粘度は室温（２５℃）において５ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下の範囲に調整することが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下とすることがより好ましい。また、半導体基板１０の裏面（ドーピング剤２２が塗布される面）の温度が４０〜１００℃の範囲となるように半導体基板１０を加熱することが好ましい。４０℃未満の場合には、ドーピング剤２２の滲みの抑制が不十分な場合がある。なかでも、６０〜８０℃とすることがより好ましい。
【００４０】
加熱装置としては、ヒータ、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置などを用いることができる。また、加熱装置は、たとえば、ステージ２１に内包されている、あるいは、ステージ２１の半導体基板１０が載置される面の反対側の面に取り付けられていることが好ましい。この場合、半導体基板１０におけるドーピング剤２２を塗布する塗布面（裏面）の反対面（受光面）側から間接的にドーピング剤２２を加熱することができる。このため、たとえば、インクジェットヘッド２３側に加熱装置を取り付けた場合と比較して、インクジェットヘッド２３内のドーピング剤２２、すなわち、インクジェットヘッド２３から吐出される前のドーピング剤２２が、加熱装置からの伝導熱によって加熱されることを抑制することができる。したがって、加熱に伴うドーピング剤２２の粘度の変化によって吐出特性が低下することを抑制することができる。
【００４１】
なかでも、加熱装置は、半導体基板１０の全面を加熱する構成ではなく、半導体基板１０のうち、ドーピング剤２２が塗布される直前の部分、または塗布された直後の部分を半導体基板１０の塗布面の反対面側から加熱する構成であることが好ましい。この場合、特に、伝導熱の影響を抑制することができる。
【００４２】
なお、塗布面の反対面側から半導体基板１０を加熱する方法は、図３に示す方法に限られず、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前、塗布中または塗布後の半導体基板１０にはんだごてを当てて、半導体基板１０を加熱してもよい。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前、塗布中または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００４３】
図３では、半導体基板１０におけるドーピング剤２２を塗布する塗布面（裏面）の反対面（受光面）側から半導体基板１０を加熱する方法について示したが、塗布面側から半導体基板１０を加熱してもよい。この方法について、図４を用いて、詳細に説明する。
【００４４】
図４は、実施形態１における半導体基板の加熱方法の他の一例を図解する模式図である。図４において、加熱装置２４は、インクジェットヘッド２３の移動に従動するように、インクジェットヘッド２３の側面に設けられている。加熱装置２４としては、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置など、半導体基板１０の塗布面に熱線を照射する装置であることが好ましい。ここでは、加熱装置２４がハロゲンランプ装置の場合について説明する。
【００４５】
図４を参照し、インクジェットヘッド２３に設けられた加熱装置２４から、半導体基板１０に向けてハロゲン照射を行なうことにより、半導体基板１０の塗布面のハロゲン照射された部分を加熱することができる。図４において、加熱装置２４は、インクジェットヘッド２３の進行方向後方（従動側）に配置されているため、ドーピング剤２２が塗布された直後の半導体基板１０を加熱することができる。また、加熱装置２４を、インクジェットヘッド２３の進行方向前方（先導側）に配置した場合には、ドーピング剤２２が塗布される部分を塗布直前に予め加熱することができる。
【００４６】
このように、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置など、半導体基板１０全体ではなく、その一部を加熱することができる加熱装置２４を用いることにより、熱伝導による吐出前のドーピング剤２２への影響を抑制しながら、ドーピング剤２２の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱することができる。したがって、ドーピング剤２２の吐出特性の低下を抑制しながら、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００４７】
なお、塗布面側から半導体基板１０を加熱する方法は、図４に示す方法に限られず、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の表面にはんだごてを当てて、半導体基板１０を加熱してもよい。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００４８】
以上、図３および図４を用いて、ドーピング剤２２の塗布方法、および半導体基板１０の加熱方法について説明した。塗布されたドーピング剤２２は、乾燥され、これにより、ドーピング剤皮膜１９が形成される。塗布されたドーピング剤２２の乾燥は、たとえば、半導体基板１０を１００〜３００℃で１０分〜６０分間加熱することによって行なうことができる。
【００４９】
ドーピング剤皮膜１９を形成するドーピング剤２２には、上記のように、第１導電型のドーパントが含有されている。第１導電型がｎ型である場合には、第１導電型のドーパントとして、たとえば、リン酸塩、酸化リン、五酸化二リン、リン酸または有機リン化合物のようなリン原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。また、第１導電型がｐ型である場合には、第１導電型のドーパントとして、たとえば、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合物、ホウ素−アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物またはアルミニウム塩のようなホウ素原子および／またはアルミニウム原子を含む化合物を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。ドーピング剤２２におけるドーパントの濃度は所望するドーパント拡散濃度にもよるが、５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。
【００５０】
また、上記ドーピング剤２２は、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）、ＭＴＥＳ（メチルトリエトキシシラン）などのＳｉＯ2前駆体を含むことが好ましい。ドーピング剤２２にＳｉＯ2前駆体が含まれることによって、半導体基板１０への安定したドーパントの供給を行なえるという効果が得られる。ドーピング剤２２におけるＳｉＯ2前駆体の濃度は５質量％〜３０質量％であることが好ましく、１０質量％〜２０質量％であることがより好ましい。
【００５１】
さらに、上記ドーピング剤２２には、溶剤が含まれる。溶剤としては、公知のアルコール、エーテル、親水性のエステルから上記吐出効率にあわせて用いればよい。具体的には、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、などのアルコール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルアセテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロールプロピン、１，２，６−ヘキサントリオールまたはそれらの親水性誘導体、などの親水性多価アルコール、１，２−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、オクタンジオール、などの脂肪族および芳香族多価アルコール、ならびにこれらの脂肪族および芳香族多価アルコールのエステルおよびエーテル、また、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、そしてジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどの親水性エーテル、さらに、メチラール、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、あるいはギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルなどの親水性エステルなどが例示される。これらの溶剤は１種を用いてもよいし、複数の溶剤を混合して用いてもよい。これらのなかでも、溶剤として、ブチルセロソルブまたは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンまたは双方の混合物を用いるのが望ましい。
【００５２】
また、ドーピング剤２２には、増粘剤などの公知の添加剤を含めることができる。増粘剤は粘度を調整するために用いるので、インクの組成によっては増粘剤を用いない態様でとしてもよい。増粘剤を用いる場合は、たとえば、エチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ベントナイト、種々の極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロジー添加剤、ニトロセルロースおよびその他のセルロース化合物、デンプン、ゼラチン、アルギン酸、Aerosil（登録商標）などの高分散性非晶質ケイ酸、Mowital（登録商標）などのポリビニルブチラール、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、Eurelon（登録商標）などの熱可塑性ポリアミド樹脂、Thixin R（登録商標）などの有機ヒマシ油誘導体、Thixatrol plus（登録商標）などのジアミド・ワックス、Rheolate（登録商標）などの膨潤ポリアクリル酸塩、ポリエーテル尿素−ポリウレタン、ポリエーテル−ポリオールなどを使用することが可能であるが、エチルセルロースまたはポリビニルピロリドンまたはこれらの混合物を用いるのが望ましい。ドーピング剤２２の粘度が小さすぎるとドーピング剤２２がインクジェットヘッドから漏れ出す場合があり、一方、粘度が大きすぎるとドーピング剤２２が半導体基板１０に付着し難くなる。このため、ドーピング剤２２における増粘剤の濃度を５質量％〜３５質量％とすることが望ましく、１０質量％〜２０質量％として、インクが上記粘度となるように調整することがより望ましい。
【００５３】
特に、増粘剤として、熱硬化性樹脂を用いた場合には、加熱によって熱硬化性樹脂が硬化するため、さらに、ドーピング剤２２が半導体基板１０上で滲むのを抑制することができる。熱硬化性樹脂は、粘度の観点から、たとえば粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲にある微粒子を用いることが好ましい。
【００５４】
図２に戻り、次に、図２（ｃ）に示すように、上記ドーピング剤皮膜１９が形成された半導体基板１０の裏面に第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を塗布する。これにより、第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤皮膜２０が半導体基板１０の裏面上に形成される。
【００５５】
塗布されるドーピング剤はボロンなどのｐ型ドーパントやリンなどのｎ型ドーパントを含むものであり、たとえば、ｐ型ドーパントを含むドーピング剤としてはメチルセロソルブ（エチレングリコールモノメチルエーテル）とボロン化合物と水とを含むものが用いられる。なお、本実施形態において、ドーピング剤皮膜２０はパターニングの必要がないため、その塗布手法は特に限定されず、たとえばスピンナーを用いたスピン塗布法が用いられる。
【００５６】
次に、半導体基板上に形成されたドーピング剤皮膜１９，２０を固化するために、ドーピング剤皮膜１９，２０を焼成する工程を行うことが好ましい。本工程は、少なくとも、半導体基板１０の塗布面が７００℃以上９００℃以下に加熱されることが好ましく、７００℃以上８００℃以下であることがより好ましく、７５０℃以上８００℃以下であることがさらに好ましい。これらの温度範囲で焼成処理を行なった場合には、ドーピング剤皮膜１９，２０を十分に固化することができるとともに、ドーパントが半導体基板１０中に拡散して、半導体基板１０の表面に第１導電型ドーパント拡散層または第２導電型ドーパント拡散層が形成されるのを抑制することができる。
【００５７】
次に、半導体基板１０に塗布されたドーピング剤から、半導体基板１０にドーパントを拡散させることによって、図２（ｄ）に示すように、半導体基板１０の裏面に、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を形成する。
【００５８】
たとえば、内部が９００℃よりも高く１０００℃以下の温度に昇温された石英炉内に、ドーピング剤皮膜１９，２０が形成された半導体基板１０を投入する。これにより、ドーピング剤皮膜１９，２０内のドーパントが半導体基板１０内に拡散するため、結果的に、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３が形成される。
【００５９】
次に、図２（ｅ）に示すように、半導体基板１０の受光面に形成されるマスク３０およびドーピング剤皮膜１９，２０の残渣を除去する。たとえば、濃度１０％程度の弗化水素酸水溶液に、図２（ｄ）に示す半導体基板１０を１分間程度浸漬することで、マスク３０およびドーピング剤皮膜１９，２０を除去することができる。
【００６０】
次に、図２（ｆ）に示すように、半導体基板１０の第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３がそれぞれ露出している裏面上、および半導体基板１０のテクスチャ構造１８が形成されている受光面上にパッシベーション膜１１を形成する。
【００６１】
パッシベーション膜１１としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。また、パッシベーション膜１１は、たとえば、プラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。なお、受光面上に形成されるパッシベーション膜１１は、いわゆる反射防止膜として機能する膜である。
【００６２】
次に、図２（ｇ）に示すように、半導体基板１０の裏面のパッシベーション膜１１の一部を除去することによってコンタクトホール１６およびコンタクトホール１７を形成して、コンタクトホール１６ｂから第１導電型ドーパント拡散層１２の表面を露出させるとともに、コンタクトホール１７ｂから第２導電型ドーパント拡散層１３の表面を露出させる。
【００６３】
コンタクトホール１６およびコンタクトホール１７の形成方法としては、たとえば、フォトリソグラフィ技術を用いてコンタクトホール１６およびコンタクトホール１７のそれぞれの形成箇所に対応する部分に開口を有するレジストパターンをパッシベーション膜１１上に形成した後にレジストパターンの開口からパッシベーション膜１１をエッチングなどにより除去する方法がある。また、他にも、コンタクトホール１６およびコンタクトホール１７のそれぞれの形成箇所に対応するパッシベーション膜１１の部分にエッチングペーストを塗布した後に加熱することによってパッシベーション膜１１をエッチングして除去する方法がある。
【００６４】
なお、エッチングペーストとしては、たとえば、エッチング成分としてリン酸を含み、エッチング成分以外の成分として水、有機溶媒および増粘剤を含むものなどを用いることができる。有機溶媒としては、たとえば、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネートまたはＮ−メチル−２−ピロリドンなどの少なくとも１種を用いることができる。また、増粘剤としては、たとえばセルロース、エチルセルロース、セルロース誘導体、ナイロン６、またはポリビニルピロリドンなどの少なくとも１種を用いることができる。
【００６５】
次に、図２（ｈ）に示すように、コンタクトホール１６を通して第１導電型ドーパント拡散層１２に電気的に接続される第１導電型用電極１４を形成するとともに、コンタクトホール１７を通して第２導電型ドーパント拡散層１３に電気的に接続される第２導電型用電極１５を形成する。第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。
【００６６】
以上により、本実施の形態における太陽電池の製造方法によって、裏面電極型太陽電池を作製することができる。
【００６７】
図５に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の一例の模式的な平面図を示す。
【００６８】
図５を参照し、裏面電極型太陽電池の裏面においては、複数の帯状の第１導電型用電極１４と複数の帯状の第２導電型用電極１５がそれぞれ１本ずつ交互に間隔をあけて配列されており、すべての第１導電型用電極１４が１本の帯状の第１導電型用集電電極１４ａに電気的に接続されており、すべての第２導電型用電極１５が１本の帯状の第２導電型用集電電極１５ａに電気的に接続されている。
【００６９】
また、裏面電極型太陽電池の裏面において、複数の帯状の第１導電型用電極１４のそれぞれの下方には高濃度第１導電型ドーパント拡散層１２が配置され、複数の帯状の第２導電型用電極１５のそれぞれの下方には第２導電型ドーパント拡散層１３が配置されていることになるが、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３の形状および大きさは特に限定されない。たとえば、第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３は、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５のそれぞれに沿って帯状に形成されていてもよく、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５のそれぞれの一部に接するドット状に形成されていてもよい。
【００７０】
図６に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面の他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７１】
図６を参照し、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５はそれぞれ同一方向に伸長（図６の上下方向に伸長）する帯状に形成されており、半導体基板１０の裏面において上記の伸長方向と直交する方向にそれぞれ１本ずつ交互に配置されている。
【００７２】
図７に、本発明の製造方法によって作製された裏面電極型太陽電池の裏面のさらに他の一例の模式的な平面図を示す。
【００７３】
図７を参照し、第１導電型用電極１４および第２導電型用電極１５はそれぞれ点状に形成されており、点状の第１導電型用電極１４の列（図７の上下方向または左右方向に伸長）および点状の第２導電型用電極１５の列（図７の上下方向または左右方向に伸長）がそれぞれ半導体基板１０の裏面において１列ずつ交互に配置されている。
【００７４】
なお、図２（ａ）〜図２（ｈ）においては、説明の便宜上、半導体基板１０に１つの第１導電型ドーパント拡散層１２と、１つの第２導電型ドーパント拡散層１３のみが形成されるように示されているが、実際には、複数の第１導電型ドーパント拡散層１２と、複数の第２導電型ドーパント拡散層１３とが形成されてもよいことは言うまでもない。
【００７５】
以上、実施形態１の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２２の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板１０を加熱する工程を含むので、加熱をせずにドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２２の滲みを抑制することができる。
【００７６】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態１のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００７７】
また、これまでの加熱を伴わないドーピング剤皮膜の形成方法においては、たとえば、１μｍの厚みのドーピング剤皮膜を一度の塗布で形成することは困難であった。このため、１μｍ以上の厚みのドーピング剤皮膜を形成する場合には複数回の塗布工程が必要であったが、複数回の塗布位置を精密に一致させることが難しく、それ故、ドーピング剤皮膜の線幅を一定にすることができずに、結果的に、所望のドーピング剤皮膜が形成されない傾向にあった。
【００７８】
これに対し、本実施形態の方法によれば、半導体基板１０を加熱することによって、ドーピング剤２２の半導体基板１０上での滲みを抑制することができるため、一度の塗布工程でも、１μｍ以上の厚みのドーピング剤皮膜１９を形成することができる。したがって、たとえば、第１導電型ドーパント拡散層１２のドーパント濃度を高くしたい場合、一度の塗布工程であっても膜厚のドーピング剤皮膜１９を形成することができるため、容易に、所望量のドーパントを含むドーピング剤皮膜１９を形成することができ、もって、所望の第１導電型ドーパント拡散層１２を容易に形成することができる。なお、隣接するドーピング剤皮膜１９同士の間隔は５０μｍ〜１５００μｍとすることができる。
【００７９】
＜実施形態２：ドーピング剤の加熱＞
実施形態２においては、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程の代わりに、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を加熱する工程を含む場合の半導体装置の製造方法について説明する。以下、図３を用いて、上記ドーピング剤を加熱する工程について説明する。なお、上記ドーピング剤を加熱する工程以外の裏面接合型太陽電池の製造方法の各工程は実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００８０】
図３を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２２が保持されている。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２２は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図３に示すように、線状にドーピング剤２２を塗布することができる。
【００８１】
さらに、本工程では、ドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、たとえば、加熱装置（不図示）によって半導体基板１０の塗布面側からドーピング剤２２を加熱する。たとえば、ドーピング剤２２がインクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着するまでの間にドーピング剤２２を加熱することによって、塗布中のドーピング剤２２を加熱することができる。また、たとえば、インクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着したドーピング剤２２を加熱することによって、塗布後のドーピング剤２２を加熱することができる。上記いずれか１つのタイミングでドーピング剤２２が直接的に加熱されることにより、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００８２】
なお、吐出時点までのドーピング剤２２の粘度、すなわち、インクジェットヘッド２３内に保持される塗布前のドーピング剤２２の粘度は吐出圧により制約がかかっているので、すでに上記吐出に好適な粘度に調整された、塗布前のドーピング剤２２を加熱することは有益ではない。
【００８３】
吐出効率の点から、ドーピング剤の粘度は室温（２５℃）において５ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下の範囲に調整することが好ましく、５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下とすることがより好ましい。また、ドーピング剤２２の温度が６０〜８０℃の範囲となるように半導体基板１０を加熱することが好ましい。
【００８４】
加熱装置としては、ヒータ、レーザ照射装置、ハロゲンランプ装置などを用いることができ、その配置位置は特に制限されず、塗布中または塗布前のドーピング剤２２を加熱可能な位置であればよい。たとえば、図４に示すように、インクジェットヘッド２３の進行方向後方の側面に配置することができる。また、たとえば、ドーピング剤２２が塗布される前または塗布後の半導体基板１０の雰囲気温度を、加熱したはんだごてなどで昇温させてもよい。
【００８５】
以上、実施形態２の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２２の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤２２を加熱する工程を含むので、加熱をせずにドーピング剤２２を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２２の滲みを抑制することができる。
【００８６】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態２のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で、また、膜厚１μｍ以上で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅および膜厚である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００８７】
＜実施形態３：ドーピング剤の光照射＞
実施形態３においては、ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、半導体基板を加熱する工程の代わりに、ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、ドーピング剤を光照射する工程を含む場合の半導体装置の製造方法について説明する。また、本実施形態において、ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含有することを特徴とする。以下、図８を用いて、上記ドーピング剤を加熱する工程について説明する。なお、上記ドーピング剤を加熱する工程以外の裏面接合型太陽電池の製造方法の各工程は実施形態１と同様であるためその説明は省略する。
【００８８】
図８を参照し、半導体基板１０は、裏面がインクジェットヘッド２３と対向するようにステージ２１上に載置されており、インクジェットヘッド２３内にはドーピング剤２５が保持されている。ドーピング剤２５は、上記ドーピング剤２２に、さらに、光硬化性樹脂を含有させたものである。インクジェットヘッド２３から所定の吐出圧で吐出されたドーピング剤２５は、半導体基板１０の裏面上に塗布される。このとき、たとえば、インクジェットヘッド２３が図中の矢印Ａ方向に移動することによって、図８に示すように、線状にドーピング剤２５を塗布することができる。
【００８９】
さらに、本工程では、ドーピング剤２５を半導体基板１０の裏面に塗布中および塗布した後の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、光照射装置（不図示）によって半導体基板１０の塗布面側からドーピング剤２５を光照射する。たとえば、ドーピング剤２５がインクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着するまでの間に、ドーピング剤２５を光照射することによって、塗布中のドーピング剤２５を光照射することができる。また、たとえば、インクジェットヘッド２３から吐出されて半導体基板１０に付着したドーピング剤２５を光照射することによって、塗布後のドーピング剤２５を光照射することができる。上記いずれか１つのタイミングでドーピング剤２５が光照射されることにより、ドーピング剤２５中の光硬化性樹脂が硬化するため、吐出された後のドーピング剤２５の粘度を吐出前よりも高めることができ、結果的に、半導体基板１０の表面上でドーピング剤２２が滲むことを抑制することができる。
【００９０】
なお、吐出時点までのドーピング剤２５の粘度、すなわち、インクジェットヘッド２３内に保持される塗布前のドーピング剤２５の粘度は吐出圧により制約がかかっているので、すでに上記吐出に好適な粘度に調整された、塗布前のドーピング剤２５を光照射することは有益ではない。
【００９１】
光照射装置としては、たとえば、紫外線を照射可能なＵＶランプ照射装置を用いることができる。光照射装置の配置位置は特に制限されず、塗布中または塗布前のドーピング剤２５を光照射可能な位置であればよい。たとえば、インクジェットヘッド２３に先導または従導するように配置してもよく、また、インクジェットヘッド２３とは別個に、ドーピング剤２５を光照射できる位置に配置してもよい。
【００９２】
インクジェットヘッド２３から吐出されたドーピング剤２５が半導体基板１０上に着弾した際の滲みを低減するためには、光硬化性樹脂にもよるが、たとえば、ドーピング剤２５において光硬化性樹脂の濃度を１質量％〜２０質量％、より好ましくは３質量％〜１０質量％とすることが好ましい。また、滲みの無い塗布を行なうためには、ドーピング剤２５に対して出力を１０００Ｗ／ｃｍ2〜５０００Ｗ／ｃｍ2としたＵＶ照射装置を用いて、０．５秒以上５秒以下の時間、インクジェットヘッド２３から吐出され半導体基板１０に塗布される前のドーピング剤２５、または半導体基板１０に塗布された直後のドーピング剤２５に照射することが好ましい（図８参照）。
【００９３】
以上、実施形態３の製造方法について詳細に説明した。
上記において例示したように、本実施形態においては、ドーピング剤２５の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、光硬化性樹脂を含有するドーピング剤２５を光照射する工程を含むので、従来の方法において、ドーピング剤２５を半導体基板１０の裏面に塗布した場合に発生する半導体基板１０の裏面におけるドーピング剤２５の滲みを抑制することができる。
【００９４】
したがって、本発明においては、半導体基板１０において、微細なドーピング剤皮膜１９，２０を所望の位置に正確に形成することができるので、微細な第１導電型ドーパント拡散層１２および第２導電型ドーパント拡散層１３を所望の位置に正確に形成することができ、もって、簡易に第１導電型ドーピング領域および第２導電型ドーピング領域の微細なパターニングを高い精度で形成することができる。たとえば、実施形態３のようにドーピング剤皮膜１９を形成した場合には、ドーピング剤皮膜１９の線幅を１００μｍ以下で形成することが可能である。これは、加熱を伴わない従来のドーピング剤の形成方法では困難な線幅である。したがって、本発明によれば、裏面接合型太陽電池などの半導体装置の特性の低下を抑制することができる。
【００９５】
また、ドーピング剤皮膜１９の厚みは細線の線幅が１００μｍ以下であっても１度の塗布工程で３５０ｎｍ以上とすることができる。また、隣接するドーピング剤皮膜１９同士の間隔は５０μｍ〜１５００μｍとすることが好ましく、１００μｍ以下とする場合は、本発明のドーピング剤皮膜の滲みの発生しない製造方法の効果が顕著である。
【００９６】
なお、本発明における半導体装置として太陽電池が該当する場合、太陽電池の概念には、半導体基板の一方の表面（裏面）のみに第１導電型用電極および第２導電型用電極の双方が形成された構成の裏面電極型太陽電池だけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池（太陽電池の受光面と反対側の裏面から電流を取り出す構造の太陽電池）および半導体基板の受光面と裏面にそれぞれ電極を形成して製造された両面電極型太陽電池などのあらゆる構成の太陽電池が含まれる。その他、本発明の半導体装置の製造方法は、精度のよい拡散制御用のマスクを形成することができるので、拡散を制御するマスクを形成する工程を含むあらゆる半導体装置の製造方法に有益である。
【実施例】
【００９７】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９８】
（実施例１）
上記実施形態１に沿って、裏面電極型太陽電池を製造した。まず、１辺が１００ｍｍの正方形の表面を有し、厚さが２００μｍ程度のｎ型シリコンウエハのスライスダメージ層を水酸化ナトリウム溶液で除去することによって疎水性のｎ型シリコン基板を用意した。
【００９９】
次に、ｎ型シリコン基板の一方の表面にマスクとして厚さ３００ｎｍの酸化膜をマスキング用インクを塗布後に焼成して形成した。
【０１００】
次に、上記ｎ型シリコン基板の他方の表面にドーピング剤皮膜を形成するために、インクジェット方式により、組成が、五酸化二リン１０質量％、ＴＥＯＳ２０質量％、水を含む溶剤が８０質量％、粘度が２５℃において１５ｍＰａ・ｓのドーピング剤を塗布した。インクジェットからのドーピング剤の吐出条件としては、吐出周波数２０ｋＨｚ、インクジェットヘッドの移動速度を５０ｍｍ／ｓ、吐出電圧を２４Ｖとした。ｎ型シリコン基板はステージに載置させておき、このステージの裏面（ｎ型シリコン基板が載置される面と反対側の面）に備えた加熱装置（ヒータ）により、ドーピング剤塗布直前に、インク塗布箇所のｎ型シリコン基板の表面を６０℃にして、インクジェットヘッドから吐出されたドーピング剤が塗布されるように設定した。その後、２００℃で１０分間ドーピング剤を乾燥させた。
【０１０１】
その後、酸素と窒素の混合雰囲気下において６００℃で３０分間ドーピング剤を焼成し、ドーパントとしてリン（Ｐ）を含む線幅２００μｍ、厚み１μｍ、間隔８００μｍのドーピング剤皮膜を形成した。
【０１０２】
次に、上記リンを含むドーピング剤皮膜を形成した面の全面にボロンを含むドーピング剤をスピン塗布し、これを、酸素と窒素の混合雰囲気下において５００℃〜８００℃で３０分間を焼成し、ボロン（Ｂ）を含む厚み１μｍのドーピング剤皮膜を形成した。このボロンを含むドーピング剤皮膜は、上記リンを含むドーピング剤皮膜が形成されていないスペース（８００μｍの間隔の領域）においては、直接シリコン基板表面に接して形成されている。
【０１０３】
次に、上記二種類のドーピング剤皮膜からｎ型ドーパント、ｐ型ドーパントを拡散させるために、１０００℃に昇温された窒素と酸素の混合雰囲気の石英炉内に、半導体基板を投入して熱処理を行った。その後、濃度１０％の弗化水素酸水溶液に１分間浸漬し、テクスチャ面上に形成されたマスク、および他方の面上の二種類のドーピング剤皮膜の残渣を除去した。その後、パッシベーション膜をそれぞれの表面に形成した後、実施形態１に記載した工程により、裏面にｐ型ドーパント拡散層およびｎ型ドーパント拡散層の一部がそれぞれ露出するようにコンタクトホールを形成し、さらに、第１導電型用電極および第２導電型用電極を形成した。
【０１０４】
そして、作成された裏面電極型太陽電池の電気特性を評価したところ、優れた特性を示すことが確認された。
【０１０５】
（参考例１および２）
図９（ａ）に実施例１で用いたドーピング剤を用いて、実施例１と同様のｎ型シリコン基板上に上記実施例１の吐出条件および加熱条件でドーピング剤の塗布および加熱を行ない、その後実施例１と同様の条件でドーピング剤を焼成した際のドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す（参考例１）。また、図９（ｂ）に、上記条件において加熱を行なわなかった場合に形成されたマスクの線幅および厚みの結果を示す（参考例２）。これらの結果から、実施例１のように、ｎ型シリコン基板の加熱を行なう場合ドーピング剤皮膜の線幅が細く、十分な厚みのあるドーピング剤皮膜が形成できることがわかった。
【０１０６】
（参考例３）
参考例１と吐出条件を変更したこと以外は、参考例１と同様の方法でドーピング剤皮膜を形成した。吐出条件は、吐出周波数５０ｋＨｚ、インクジェットヘッドの移動速度を５０ｍｍ／ｓ、吐出電圧を２４Ｖとした。吐出周波数が上昇することは、移動速度が上昇したことと技術的に同義である。図１０に、参考例３におけるドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０７】
（参考例４）
ステージによる加熱の代わりに、インクジェットによりドーピング剤が塗布された直後に、塗布されたドーピング剤をｎ型シリコン基板の裏面から２ｍｍ離れた位置に２００℃に加熱したはんだごてを３秒間配置して、間接的にドーピング剤を加熱したこと以外は、参考例３と同様の条件によりドーピング剤皮膜を形成した。図１１にドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０８】
（参考例５）
はんだごてによる加熱を行なわない以外は、参考例４と同様にしてドーピング剤皮膜を形成した。図１２にドーピング剤皮膜の線幅および厚みの結果を示す。
【０１０９】
参考例３〜５の結果を比較することにより、加熱を行なうことでドーピング剤皮膜が細線化され膜厚も増加していることがわかった。
【０１１０】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１１１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明によれば、半導体装置の特性の低下を安定して抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。特に、本発明の半導体装置の製造方法は、太陽電池の製造方法として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０，５０ 半導体基板、１１ パッシベーション膜、１２ 第１導電型ドーパント拡散層、１３ 第２導電型ドーパント拡散層、１４ 第１導電型用電極、１４ａ 第１導電型用集電電極、１５ 第２導電型用電極、１５ａ 第２導電型用集電電極、１６，１７ コンタクトホール、１８ テクスチャ構造、１９，２０ ドーピング剤皮膜、２１ ステージ、２２，２５，５２ ドーピング剤、２３，５３ インクジェットヘッド、３０ マスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型または前記第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板に塗布する工程と、
塗布された前記ドーピング剤から前記半導体基板に前記ドーパントを拡散させることによって拡散層を形成する工程と備え、
前記ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記半導体基板を加熱する工程、
前記ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記ドーピング剤を加熱する工程、および、
前記ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板を加熱する工程は、前記半導体基板の前記ドーピング剤を塗布する塗布面の反対面側から加熱する、または、前記塗布面側から加熱する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ドーピング剤を加熱する工程は、前記半導体基板における前記ドーピング剤を塗布する塗布面側から加熱する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ドーピング剤を光照射する工程は、前記半導体基板における前記ドーピング剤に紫外線を照射する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含む、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板は、シリコン基板である請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ドーピング剤は、ＳｉＯ2前駆体を含む、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板を加熱する工程後、前記ドーピング剤を加熱する工程後、または前記ドーピング剤を光照射する工程後に、前記ドーピング剤を焼成する工程を含む、請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記拡散層を形成する工程は、第１導電型の拡散層、および第２導電型の拡散層の少なくとも一方の導電型の拡散層を形成する、請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１導電型または前記第１導電型とは異なる導電型である第２導電型のドーパントを含有するドーピング剤を半導体基板に塗布する工程と、
塗布された前記ドーピング剤から前記半導体基板に前記ドーパントを拡散させることによって拡散層を形成する工程と備え、
前記ドーピング剤の塗布前、塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記半導体基板を加熱する工程、
前記ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記ドーピング剤を加熱する工程、および、
前記ドーピング剤の塗布中および塗布後の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記ドーピング剤を光照射する工程、の少なくともいずれか１つの工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板を加熱する工程は、前記半導体基板の前記ドーピング剤を塗布する塗布面の反対面側から加熱する、または、前記塗布面側から加熱する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ドーピング剤を加熱する工程は、前記半導体基板における前記ドーピング剤を塗布する塗布面側から加熱する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ドーピング剤を光照射する工程は、前記半導体基板における前記ドーピング剤に紫外線を照射する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ドーピング剤は、光硬化性樹脂を含む、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板は、シリコン基板である請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ドーピング剤は、ＳｉＯ2前駆体を含む、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板を加熱する工程後、前記ドーピング剤を加熱する工程後、または前記ドーピング剤を光照射する工程後に、前記ドーピング剤を焼成する工程を含む、請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記拡散層を形成する工程は、第１導電型の拡散層、および第２導電型の拡散層の少なくとも一方の導電型の拡散層を形成する、請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７７７３０（Ｐ２０１３−７７７３０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７２０６（Ｐ２０１１−２１７２０６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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