+

WO2012004996A1 - 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法 - Google Patents

拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012004996A1
WO2012004996A1 PCT/JP2011/003880 JP2011003880W WO2012004996A1 WO 2012004996 A1 WO2012004996 A1 WO 2012004996A1 JP 2011003880 W JP2011003880 W JP 2011003880W WO 2012004996 A1 WO2012004996 A1 WO 2012004996A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diffusing agent
agent composition
diffusion layer
semiconductor substrate
dopant
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/003880
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敏郎 森田
喬 神園
忠 宮城
Original Assignee
東京応化工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京応化工業株式会社 filed Critical 東京応化工業株式会社
Priority to CN201180033476.XA priority Critical patent/CN102986004B/zh
Priority to KR1020137003310A priority patent/KR20130086209A/ko
Priority to US13/808,371 priority patent/US20130109123A1/en
Publication of WO2012004996A1 publication Critical patent/WO2012004996A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/2225—Diffusion sources
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a diffusing agent composition and a method for forming an impurity diffusion layer.
  • an impurity diffusing agent containing an N-type or P-type dopant component (also referred to as an impurity diffusion component) has been carried out by a method in which an impurity diffusing agent is diffused into the semiconductor substrate by applying it to the semiconductor substrate and subjecting it to a heat treatment using a diffusion furnace or the like.
  • the present invention has been made in view of these problems, and its object is to improve the electric characteristics when an impurity diffusion layer is formed in a semiconductor substrate for a solar cell by improving the diffusion capacity.
  • the present invention provides a diffusing agent composition that can be used.
  • the first aspect of the present invention is a diffusing agent composition.
  • the diffusing agent composition is a diffusing agent composition used for diffusing a dopant component into a semiconductor substrate, and includes a silicon compound (A), a dopant component (B), and a non-dopant metal component (C).
  • the content of Na contained as a non-dopant metal component (C) is less than 60 ppb with respect to the entire composition.
  • the electrical characteristics can be further improved when the impurity diffusion layer is formed in the semiconductor substrate for solar cells.
  • the second aspect of the present invention is a method for forming an impurity diffusion layer.
  • the method for forming the impurity diffusion layer includes a step of forming a diffusion layer by applying the diffusing agent composition of the above-described aspect to a semiconductor substrate, and diffusion for diffusing the dopant component (B) of the diffusing agent composition into the semiconductor substrate. And a process.
  • an impurity diffusion layer with improved electrical characteristics can be formed.
  • the electrical characteristics can be further improved.
  • 1A to 1D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solar cell including a method for forming an impurity diffusion layer according to an embodiment.
  • 2A to 2D are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solar cell including a method for forming an impurity diffusion layer according to an embodiment.
  • the diffusing agent composition according to the embodiment is used for diffusing a dopant component into a semiconductor substrate.
  • the semiconductor substrate can be used as a substrate for a solar cell.
  • the diffusing agent composition contains a silicon compound (A), a dopant component (B), and a non-dopant metal component (C).
  • A silicon compound
  • B dopant component
  • C non-dopant metal component
  • the silicon compound (A) is a reaction product obtained by hydrolyzing an SiO 2 fine particle and an alkoxy silane represented by the following general formula (1) (hereinafter, appropriately hydrolyzed alkoxy silane) At least one selected from the group consisting of:
  • alkoxy silane represented by the following general formula (1)
  • R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group such as a phenyl group
  • R 2 is an aryl group such as an alkyl group or a phenyl group
  • m is an integer of 0, 1, or 2.
  • a plurality of R 1 when R 1 is plural can be the same or different
  • (OR 2) is the case of multiple multiple (OR 2) 's may be the same or different.
  • R 1 is an alkyl group
  • a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
  • R 2 is an alkyl group
  • a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is more preferable from the viewpoint of hydrolysis rate.
  • m is preferably 0.
  • silane compound (i) when m in the general formula (1) is 0 is represented by the following general formula (II).
  • R 51 , R 52 , R 53 and R 54 each independently represent the same alkyl group as R 2 above or an aryl group such as a phenyl group.
  • silane compound (ii) when m in the general formula (1) is 1 is represented by the following general formula (III).
  • R 65 Si (OR 66 ) e (OR 67 ) f (OR 68 ) g (III) (III)
  • R 65 represents the same hydrogen atom as R, an alkyl group, or an aryl group such as a phenyl group.
  • R 66 , R 67 , and R 68 each independently represent the same alkyl group as R 2 above or an aryl group such as a phenyl group.
  • silane compound (iii) when m in the general formula (1) is 2 is represented by the following general formula (IV).
  • R 70 and R 71 represent the same hydrogen atom, alkyl group, or aryl group such as a phenyl group as the above R 1 .
  • at least one of R 70 and R 71 represents an aryl group such as an alkyl group or a phenyl group.
  • R 72 and R 73 each independently represents the same alkyl group as R 2 or an aryl group such as a phenyl group.
  • silane compound (i) examples include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapentyloxysilane, tetraphenyloxysilane, trimethoxymonoethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, and triethoxy.
  • silane compound (ii) examples include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltripentyloxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltripropoxy.
  • methyltrialkoxysilane In particular, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane), phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane are preferable.
  • silane compound (iii) examples include methyldimethoxysilane, methylmethoxyethoxysilane, methyldiethoxysilane, methylmethoxypropoxysilane, methylmethoxypentyloxysilane, methylmethoxyphenyloxysilane, ethyldipropoxysilane, ethylmethoxypropoxy.
  • the hydrolysis product is prepared, for example, by a method in which one or more selected from the alkoxysilanes (i) to (iii) are hydrolyzed in the presence of an acid catalyst, water, and an organic solvent. be able to.
  • an organic acid or an inorganic acid can be used.
  • the inorganic acid sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid and the like can be used, among which phosphoric acid and nitric acid are preferable.
  • the organic acid formic acid, oxalic acid, fumaric acid, maleic acid, glacial acetic acid, acetic anhydride, propionic acid, n-butyric acid and other carboxylic acids, and organic acids having a sulfur-containing acid residue can be used.
  • organic acids having a sulfur-containing acid residue include organic sulfonic acids, and examples of esterified products thereof include organic sulfates and organic sulfites.
  • an organic sulfonic acid for example, a compound represented by the following general formula (5) is particularly preferable.
  • R 13 -X (5) [In the above formula (5), R 13 is a hydrocarbon group which may have a substituent, and X is a sulfonic acid group. ]
  • the hydrocarbon group as R 13 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • This hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic.
  • an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group is preferable, and a phenyl group is particularly preferable.
  • One or more hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms may be bonded as a substituent to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group.
  • the hydrocarbon group as a substituent on the aromatic ring may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic.
  • the hydrocarbon group as R 13 may have one or a plurality of substituents, such as a halogen atom such as a fluorine atom, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a hydroxyl group, An amino group, a cyano group, etc. are mentioned.
  • a halogen atom such as a fluorine atom, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a hydroxyl group, An amino group, a cyano group, etc. are mentioned.
  • the acid catalyst acts as a catalyst for hydrolyzing the alkoxysilane in the presence of water.
  • the amount of the acid catalyst used is 1 to 1000 ppm, particularly 5 to 800 ppm, in the hydrolysis reaction. It is preferable to prepare so that it may become this range.
  • the amount of water added is determined according to the hydrolysis rate to be obtained because the hydrolysis rate of the siloxane polymer changes accordingly.
  • organic solvent in the reaction system of the hydrolysis reaction examples include methanol, ethanol, propanol, isopropanol (IPA), monohydric alcohols such as n-butanol, methyl-3-methoxypropionate, and ethyl-3-ethoxypropionate.
  • IPA isopropanol
  • Alkylcarboxylic acid esters such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol and other polyhydric alcohols, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol mono Butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether Monoethers of polyhydric alcohols such as ter, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, or monoacetates thereof, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid Esters such as butyl, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone
  • a siloxane polymer is obtained by hydrolyzing alkoxysilane in such a reaction system.
  • the hydrolysis reaction is usually completed in about 5 to 100 hours, but in order to shorten the reaction time, it is preferable to heat in a temperature range not exceeding 80 ° C.
  • a reaction solution containing the synthesized siloxane polymer and the organic solvent used for the reaction is obtained.
  • the siloxane polymer can be obtained by separating from an organic solvent by a conventionally known method and drying.
  • SiO 2 fine particles The average particle size of the SiO 2 fine particles is preferably 1 ⁇ m or less. Specific examples of the SiO 2 fine particles include fumed silica.
  • Dopant component A dopant component (B) is a compound generally used as a dopant.
  • the dopant component (B) is an N-type or P-type dopant component containing a Group III (Group 13) or Group V (Group 15) element compound, and an N-type or P-type impurity diffusion layer ( Impurity diffusion regions) can be formed.
  • Examples of the group V element compound contained in the dopant component (B) include P 2 O 5 , dibutyl phosphate, tributyl phosphate, monoethyl phosphate, diethyl phosphate, triethyl phosphate, monopropyl phosphate, and phosphoric acid.
  • Examples thereof include phosphate esters such as dipropyl, Bi 2 O 3, Sb (OCH 2 CH 3 ) 3 , SbCl 3 , H 3 AsO 4 , As (OC 4 H 9 ) 3 and the like.
  • the concentration of the dopant component (B) is appropriately adjusted according to the thickness of the impurity diffusion layer formed on the semiconductor substrate.
  • Examples of the group III dopant component (B) include B 2 O 3 , Al 2 O 3 , and gallium trichloride.
  • the balance between the compounding amount of the silicon compound (A) and the compounding amount of the dopant component (B) is important.
  • the total weight of the compounding amount of the silicon compound (A) and the dopant component (B) is 100%.
  • the ratio of the compounding amount of the silicon compound (A) is 50 to 90% and the compounding ratio of the dopant component (B) is in the range of 10 to 50%, a good diffusion effect can be obtained.
  • Non-dopant metal component is contained in raw materials, such as an unnecessary metal component contained as an impurity (contamination) in a diffusing agent composition, for example, a silicon compound (A). It is a metal component that remains without being removed in the purification process.
  • a diffusing agent composition for example, a silicon compound (A).
  • the non-dopant metal component (C) include Na, Ca, Cu, Ni, and Cr.
  • the content of Na is less than 60 ppb, preferably less than 20 ppb with respect to the entire composition.
  • the diffusing agent composition of the present embodiment may further contain a surfactant (D), a solvent component (E) and additives as other components.
  • a surfactant (D) component conventionally known components can be used, but a silicone-based surfactant is preferable.
  • the surfactant (D) component is preferably contained in the range of 100 to 10000 mass ppm, preferably 300 to 5000 mass ppm, more preferably 500 to 3000 mass ppm with respect to the entire diffusing agent composition. .
  • the surfactant (D) component may be used alone or in combination.
  • the solvent component (E) is not particularly limited, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, ketones such as acetone, diethyl ketone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate, Polyhydric alcohols such as propylene glycol, glycerin and dipropylene glycol, ethers such as dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether and propylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl Ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether , Mono ether glycols such as dipropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, cyclic ethers such
  • Additives are added as necessary to adjust properties such as viscosity of the diffusing agent composition.
  • examples of the additive include polypropylene glycol.
  • FIGS. 1 (A) to 1 (D) and FIGS. 2 (A) to 2 (D) the above diffusing agent containing an N-type dopant component (B) in an N-type semiconductor substrate
  • a method of forming an impurity diffusion layer comprising: applying or printing a composition to form a pattern; and diffusing a dopant component (B) in the diffusing agent composition into a semiconductor substrate, and thereby an impurity diffusion layer
  • 1 (A) to 1 (D) and FIGS. 2 (A) to 2 (D) are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solar cell including a method for forming an impurity diffusion layer according to an embodiment.
  • an N-type semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate is prepared.
  • a texture portion 1a having a fine concavo-convex structure is formed on one main surface of the semiconductor substrate 1 using a known wet etching method. Reflection of light on the surface of the semiconductor substrate 1 is prevented by the texture portion 1a.
  • the diffusing agent composition 2 containing the P-type dopant component (B) is applied to the main surface of the semiconductor substrate 1 on the textured portion 1a side.
  • the diffusing agent composition 2 is applied to the surface of the semiconductor substrate 1 by a spin-on method. That is, The diffusing agent composition 2 is spin-coated on the surface of the semiconductor substrate 1 using an arbitrary spin coating apparatus. After forming the impurity diffusing agent layer in this way, the diffusing agent composition 2 applied using a known means such as an oven is dried.
  • the semiconductor substrate 1 coated with the diffusing agent composition 2 is placed in an electric furnace and baked. After firing, the P-type dopant component (B) in the diffusing agent composition 2 is diffused from the surface of the semiconductor substrate 1 into the semiconductor substrate 1 in an electric furnace. Instead of the electric furnace, the semiconductor substrate 1 may be heated by conventional laser irradiation. In this way, the P-type dopant component (B) is diffused into the semiconductor substrate 1 to form the P-type impurity diffusion layer 3.
  • the diffusing agent composition 2 is removed by a known etching method.
  • a silicon nitride film SiN film
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • a passivation film 4 made of a film is formed. This passivation film 4 also functions as an antireflection film.
  • the surface electrode 5 is patterned on the main surface of the semiconductor substrate 1 on the side of the passivation film 4 by, for example, screen printing a silver (Ag) paste.
  • the surface electrode 5 is patterned to increase the efficiency of the solar cell.
  • the back electrode 6 is formed on the other main surface of the semiconductor substrate 1 by screen printing an aluminum (Al) paste.
  • the semiconductor substrate 1 on which the back electrode 6 is formed is placed in an electric furnace and baked, and then the aluminum on which the back electrode 6 is formed is transferred into the semiconductor substrate 1. To diffuse. Thereby, the electrical resistance on the back electrode 6 side can be reduced.
  • solar cell 10 according to the present embodiment can be manufactured.
  • the diffusing agent composition according to the above-described embodiment is employed in printing methods such as spin-on method, spray coating method, ink jet printing method, roll coat printing method, screen printing method, letterpress printing method, intaglio printing method, offset printing method and the like. You can also
  • Table 1 shows the components and contents of the diffusing agent compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • organosiloxane (a) is a silicon compound represented by the following chemical formula.
  • SF8421EG manufactured by Dow Corning Toray
  • DPGM Dipropylene glycol monomethyl ether
  • the non-dopant metal component (C) contained in the diffusing agent compositions of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was measured using an atomic absorption spectrophotometer (Hitachi, Ltd., Z-2000). Table 2 shows the measurement results for the content of the non-dopant metal component (C). In addition, the measurement limit of the measurement by an atomic absorption spectrophotometer (Hitachi, Ltd. Z-2000) is 20 ppb. In Table 2, the inequality sign “ ⁇ ” indicates that the detection amount is less than the detection limit. In Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, dibutyl phosphate is used as the dopant component (B). The content of Na is adjusted by adjusting the degree of purification of dibutyl phosphate.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 coating was performed on a P-type Si substrate (plane orientation ⁇ 100>, resistivity 5 to 15 ⁇ ⁇ cm) by a spin coating method.
  • the film thickness of the diffusing agent composition applied on the Si substrate is about 7000 mm.
  • heating was performed at 950 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere using a heating furnace (VF-1000 manufactured by Koyo Thermo System).
  • VF-1000 manufactured by Koyo Thermo System
  • the Si substrate was immersed in a 5% HF aqueous solution for 10 minutes to remove the oxide film on the substrate surface. Note that two samples were prepared for each of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the content of Na contained as the non-dopant metal component (C) is higher than that of Comparative Examples 1 to 3 where the content of Na contained as the non-dopant metal component (C) is 60 to 1000 ppb.
  • Example 1 of less than 60 ppb it was confirmed that the sheet resistance value rapidly decreased. Since any element other than Na is below the detection limit, it is considered that the Na content greatly contributes to the improvement of the sheet resistance value.
  • the present invention is applicable to fields related to a diffusing agent composition and an impurity diffusion layer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　本発明のある態様は、半導体基板へのドーパント成分の印刷に用いられる拡散剤組成物であって、ケイ素化合物（Ａ）と、ドーパント成分（Ｂ）と、非ドーパント金属成分（Ｃ）とを含む。これらの成分のうち、非ドーパント金属成分（Ｃ）として含まれるＮａの含有量が組成物全体に対して６０ｐｐｂ未満である。

Description

拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
　本発明は、拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法に関する。
　従来、太陽電池の製造において、半導体基板中に、たとえばＮ型またはＰ型の不純物拡散層を形成する場合には、Ｎ型またはＰ型のドーパント成分（不純物拡散成分ともいう）を含む不純物拡散剤を上記半導体基板に塗布し、拡散炉等を用いて熱処理に付すことにより不純物拡散剤を半導体基板中に拡散させる方法により行われてきた。
　また、近年、より高効率な太陽電池を形成するために、インクジェット方式を用いて拡散剤を半導体基板表面にパターニングする方法が提案されている（たとえば、特許文献１～３参照）。インクジェット方式では、マスクを使わずにインクジェットノズルから不純物拡散層形成領域に拡散剤を選択的に吐出してパターニングするため、従来のフォトリソグラフィ法等と比較して複雑な工程を必要とせず、使用液量を削減しつつ容易にパターンを形成することができる。
特開２００３－１６８８１０号公報 特開２００３－３３２６０６号公報 特開２００６－１５６６４６号公報
　Ｎ型またはＰ型のドーパント成分を含む拡散剤を用いて、太陽電池用の半導体基板中に不純物拡散層を形成したときに、拡散剤に含まれる、ドーパント成分以外の金属成分が原因で、拡散剤の拡散性能が低下し、半導体基板の電気特性が低下するという問題があった。
　本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散能力を向上させることで、太陽電池用の半導体基板中に不純物拡散層を形成したときに電気特性のさらなる向上を図ることができる拡散剤組成物の提供にある。
　本発明の第一の態様は、拡散剤組成物である。当該拡散剤組成物は、半導体基板へのドーパント成分の拡散に用いられる拡散剤組成物であって、ケイ素化合物（Ａ）と、ドーパント成分（Ｂ）と、非ドーパント金属成分（Ｃ）と、を含有し、非ドーパント金属成分（Ｃ）として含まれるＮａの含有量が組成物全体に対して６０ｐｐｂ未満であることを特徴とする。
　この態様の拡散剤組成物によれば、太陽電池用の半導体基板中に不純物拡散層を形成したときに電気特性のさらなる向上を図ることができる。
　本発明の第二の態様は、不純物拡散層の形成方法である。当該不純物拡散層の形成方法は、半導体基板に、上述した態様の拡散剤組成物を塗布して拡散層を形成する工程と、拡散剤組成物のドーパント成分（Ｂ）を半導体基板に拡散させる拡散工程と、を含むことを特徴とする。
　この態様によれば、電気特性が向上した不純物拡散層を形成することができる。
　本発明によれば、太陽電池などに用いられる半導体基板中に不純物拡散層を形成したときに電気特性のさらなる向上を図ることができる。
図１（Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態に係る不純物拡散層の形成方法を含む太陽電池の製造方法を説明するための工程断面図である。 図２（Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態に係る不純物拡散層の形成方法を含む太陽電池の製造方法を説明するための工程断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　実施の形態に係る拡散剤組成物は、半導体基板へのドーパント成分の拡散に用いられる。上記半導体基板は、太陽電池用の基板として使用されうる。当該拡散剤組成物は、ケイ素化合物（Ａ）と、ドーパント成分（Ｂ）と、非ドーパント金属成分（Ｃ）とを含有する。以下、本実施形態の拡散剤組成物の各成分について詳述する。
　（Ａ）ケイ素化合物
　ケイ素化合物（Ａ）は、ＳｉＯ２微粒子、および下記一般式（１）で表されるアルコキシシランを加水分解して得られる反応生成物（以下、適宜、アルコキシシランの加水分解生成物という）からなる群から選ばれる少なくとも１種である。以下、ＳｉＯ２微粒子、およびアルコキシシランの加水分解生成物のそれぞれについて説明する。
＜アルコキシシランの加水分解生成物＞
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式（１）中、Ｒ１は水素原子、アルキル基、またはフェニル基などのアリール基であり、Ｒ２はアルキル基またはフェニル基などのアリール基であり、ｍは０、１、または２の整数を表す。Ｒ１が複数の場合は複数のＲ１は同じでも異なってもよく、（ＯＲ２）が複数の場合は複数の（ＯＲ２）は同じでも異なってもよい。
　Ｒ１がアルキル基の場合には、炭素数１～２０の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、炭素数１～４の直鎖状または分岐状のアルキル基がより好ましい。
　Ｒ２がアルキル基の場合には、炭素数１～５の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、加水分解速度の点から炭素数１または２のアルキル基がより好ましい。ｍは好ましくは０である。
　上記一般式（１）におけるｍが０の場合のシラン化合物（ｉ）は下記一般式（ＩＩ）で表される。
Ｓｉ（ＯＲ５１）ａ（ＯＲ５２）ｂ（ＯＲ５３）ｃ（ＯＲ５４）ｄ・・・（ＩＩ）
（ＩＩ）式中、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３およびＲ５４は、それぞれ独立に上記Ｒ２と同じアルキル基またはフェニル基などのアリール基を表す。ａ、ｂ、ｃおよびｄは、０≦ａ≦４、０≦ｂ≦４、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦４であって、かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝４の条件を満たす整数である。
　一般式（１）におけるｍが１の場合のシラン化合物（ｉｉ）は下記一般式（ＩＩＩ）で表される。
Ｒ６５Ｓｉ（ＯＲ６６）ｅ（ＯＲ６７）ｆ（ＯＲ６８）ｇ・・・（ＩＩＩ）
（ＩＩＩ）式中、Ｒ６５は上記Ｒと同じ水素原子、アルキル基、またはフェニル基などのアリール基を表す。Ｒ６６、Ｒ６７、およびＲ６８は、それぞれ独立に上記Ｒ２と同じアルキル基またはフェニル基などのアリール基を表す。ｅ、ｆ、およびｇは、０≦ｅ≦３、０≦ｆ≦３、０≦ｇ≦３であって、かつｅ＋ｆ＋ｇ＝３の条件を満たす整数である。
　一般式（１）におけるｍが２の場合のシラン化合物（ｉｉｉ）は下記一般式（ＩＶ）で表される。
Ｒ７０Ｒ７１Ｓｉ（ＯＲ７２）ｈ（ＯＲ７３）ｉ・・・（ＩＶ）
（ＩＶ）式中、Ｒ７０およびＲ７１は上記Ｒ１と同じ水素原子、アルキル基、またはフェニル基などのアリール基を表す。ただし、Ｒ７０およびＲ７１のうちの少なくとも１つはアルキル基またはフェニル基などのアリール基を表す。Ｒ７２、およびＲ７３は、それぞれ独立に上記Ｒ２と同じアルキル基またはフェニル基などのアリール基を表す。ｈおよびｉは、０≦ｈ≦２、０≦ｉ≦２であって、かつｈ＋ｉ＝２の条件を満たす整数である。
　シラン化合物（ｉ）の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラペンチルオキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリペンチルオキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられ、中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
　シラン化合物（ｉｉ）の具体例としては、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリフェニルオキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリペンチルオキシシラン、プロピルトリフェニルオキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリペンチルオキシシラン、ブチルトリフェニルオキシシラン、メチルモノメトキシジエトキシシラン、エチルモノメトキシジエトキシシラン、プロピルモノメトキシジエトキシシラン、ブチルモノメトキシジエトキシシラン、メチルモノメトキシジプロポキシシラン、メチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、メチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシジプロポキシシラン、エチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、エチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、プロピルモノメトキシジプロポキシシラン、プロピルモノメトキシジペンチルオキシシラン、プロピルモノメトキシジフェニルオキシシラン、ブチルモノメトキシジプロポキシシラン、ブチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、ブチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、メチルメトキシエトキシプロポキシシラン、プロピルメトキシエトキシプロポキシシラン、ブチルメトキシエトキシプロポキシシラン、メチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、エチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、プロピルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ブチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン等が挙げられ、中でもメチルトリアルコキシシラン（特にメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン）、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが好ましい。
　シラン化合物（ｉｉｉ）の具体例としては、メチルジメトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルメトキシプロポキシシラン、メチルメトキシペンチルオキシシラン、メチルメトキシフェニルオキシシラン、エチルジプロポキシシラン、エチルメトキシプロポキシシラン、エチルジペンチルオキシシラン、エチルジフェニルオキシシラン、プロピルジメトキシシラン、プロピルメトキシエトキシシラン、プロピルエトキシプロポキシシラン、プロピルジエトキシシラン、プロピルジペンチルオキシシラン、プロピルジフェニルオキシシラン、ブチルジメトキシシラン、ブチルメトキシエトキシシラン、ブチルジエトキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシシラン、ブチルジプロポキシシラン、ブチルメチルジペンチルオキシシラン、ブチルメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジペンチルオキシシラン、ジメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルエトキシプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシプロポキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルエトキシプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジペンチルオキシシラン、ジプロピルジフェニルオキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルメトキシペンチルオキシシラン、ジブチルメトキシフェニルオキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジペンチルオキシシラン、メチルエチルジフェニルオキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、メチルブチルジメトキシシラン、メチルブチルジエトキシシラン、メチルブチルジプロポキシシラン、メチルエチルエトキシプロポキシシラン、エチルプロピルジメトキシシラン、エチルプロピルメトキシエトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルメトキシエトキシシラン、プロピルブチルジメトキシシラン、プロピルブチルジエトキシシラン、ジブチルメトキシエトキシシラン、ジブチルメトキシプロポキシシラン、ジブチルエトキシプロポキシシラン等が挙げられ、中でもメチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシランが好ましい。
　上記加水分解生成物は、たとえば、上記アルコキシシラン（ｉ）～（ｉｉｉ）の中から選ばれる１種または２種以上を、酸触媒、水、有機溶剤の存在下で加水分解する方法で調製することができる。
　酸触媒は有機酸、無機酸のいずれも使用することができる。無機酸としては、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等を使用することができ、中でも、リン酸、硝酸が好適である。有機酸としては、ギ酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、氷酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、ｎ－酪酸等のカルボン酸、および硫黄含有酸残基を有する有機酸を使用することができる。硫黄含有酸残基を有する有機酸としては、有機スルホン酸などが挙げられ、それらのエステル化物としては有機硫酸エステル、有機亜硫酸エステル等が挙げられる。これらの中で、特に有機スルホン酸、たとえば、下記一般式（５）で表される化合物が好ましい。
Ｒ１３－Ｘ　　　　　（５）
［上記式（５）中、Ｒ１３は、置換基を有していてもよい炭化水素基であり、Ｘはスルホン酸基である。］
　上記一般式（５）において、Ｒ１３としての炭化水素基は、炭素数１～２０の炭化水素基が好ましい。この炭化水素基は、飽和のものでも不飽和のものでもよいし、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよい。Ｒ１３の炭化水素基が環状の場合、たとえばフェニル基、ナフチル基、アントリル基等の芳香族炭化水素基が好ましく、中でもフェニル基が好ましい。この芳香族炭化水素基における芳香環には、置換基として炭素数１～２０の炭化水素基が１個または複数個結合していてもよい。当該芳香環上の置換基としての炭化水素基は、飽和のものでも不飽和のものでもよいし、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよい。また、Ｒ１３としての炭化水素基は、１個または複数個の置換基を有していてもよく、この置換基としては、たとえばフッ素原子等のハロゲン原子、スルホン酸基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基等が挙げられる。
　上記酸触媒は、水の存在下でアルコキシシランを加水分解する際の触媒として作用するが、使用する酸触媒の量は、加水分解反応の反応系中の濃度が１～１０００ｐｐｍ、特に５～８００ｐｐｍの範囲になるように調製することが好ましい。水の添加量は、これによってシロキサンポリマーの加水分解率が変わるので、得ようとする加水分解率に応じて決められる。
　加水分解反応の反応系における有機溶剤は、たとえばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、ｎ－ブタノールのような一価アルコール、メチル－３－メトキシプロピオネート、エチル－３－エトキシプロピオネートのようなアルキルカルボン酸エステル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等の多価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、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、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル類あるいはこれらのモノアセテート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトンのようなケトン類、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピ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ジメチルエーテル、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メチルエチルエーテルのような多価アルコールの水酸基をすべてアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類等が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　このような反応系でアルコキシシランを加水分解反応させることによりシロキサンポリマーが得られる。当該加水分解反応は、通常５～１００時間程度で完了するが、反応時間を短縮させるには、８０℃を超えない温度範囲で加熱することが好ましい。
　反応終了後、合成されたシロキサンポリマーと、反応に用いた有機溶剤を含む反応溶液が得られる。シロキサンポリマーは、従来公知の方法により有機溶媒と分離し、乾燥することにより得ることができる。
＜ＳｉＯ２微粒子＞
　ＳｉＯ２微粒子の大きさは、平均粒径が１μｍ以下であることが好ましい。ＳｉＯ２微粒子の具体例としては、ヒュームドシリカなどが挙げられる。
　（Ｂ）ドーパント成分
　ドーパント成分（Ｂ）は、一般にドーパントとして用いられる化合物である。ドーパント成分（Ｂ）は、ＩＩＩ族（１３族）またはＶ族（１５族）元素の化合物を含むＮ型またはＰ型のドーパント成分であり、半導体基板内にＮ型またはＰ型の不純物拡散層（不純物拡散領域）を形成することができる。ドーパント成分（Ｂ）に含まれるＶ族元素の化合物としては、たとえば、Ｐ２Ｏ５、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸モノプロピル、リン酸ジプロピルなどのリン酸エステル、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３、ＳｂＣｌ３、Ｈ３ＡｓＯ4、Ａｓ（ＯＣ４Ｈ９）３等が挙げられる。ドーパント成分（Ｂ）の濃度は、半導体基板に形成される不純物拡散層の層厚等に応じて適宜調整される。なお、ＩＩＩ族のドーパント成分（Ｂ）としては、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、三塩化ガリウム等が挙げられる。
　不純物の拡散効果はケイ素化合物（Ａ）の配合量とドーパント成分（Ｂ）の配合量とのバランスが重要で、特にケイ素化合物（Ａ）とドーパント成分（Ｂ）の配合量の合計重量を１００％とした場合、ケイ素化合物（Ａ）の配合量の比率が５０～９０％、かつドーパント成分（Ｂ）の配合比率が１０～５０％の範囲のとき、良好な拡散効果を得ることができる。
　（Ｃ）非ドーパント金属成分
　非ドーパント金属成分（Ｃ）は、拡散剤組成物中に不純物（コンタミネーション）として含まれる不要な金属成分、たとえば、ケイ素化合物（Ａ）等の原材料に含まれていて、精製工程で除去しきれずに残存した金属成分である。非ドーパント金属成分（Ｃ）として、たとえば、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒなどが挙げられる。これらの非ドーパント金属成分（Ｃ）のうち、Ｎａの含有量は組成物全体に対して６０ｐｐｂ未満であり、好ましくは２０ｐｐｂ未満である。
　本実施の形態の拡散剤組成物は、その他の成分として、界面活性剤（Ｄ）、溶剤成分（Ｅ）や添加剤をさらに含んでよい。界面活性剤（Ｄ）を含むことによって、塗布性、平坦化性、展開性を向上させることができ、塗布後に形成される拡散剤組成物層の塗りムラの発生を減少することができる。このような界面活性剤（Ｄ）成分として、従来公知のものを用いることができるが、シリコーン系の界面活性剤が好ましい。また、界面活性剤（Ｄ）成分は、拡散剤組成物全体に対し、１００～１００００質量ｐｐｍ、好ましくは、３００～５０００質量ｐｐｍ、さらに好ましくは５００～３０００質量ｐｐｍの範囲で含まれることが好ましい。さらに２０００質量ｐｐｍ以下であると、拡散処理後の拡散剤組成物層の剥離性に優れるため、より好ましい。界面活性剤（Ｄ）成分は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
　溶剤成分（Ｅ）は、特に限定されないが、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、プロピレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール等の多価アルコール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチ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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのモノエーテル系グリコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエーテル系エステル類が挙げられる。
　添加剤は、拡散剤組成物の粘度等の特性を調整するために必要に応じて添加される。添加剤としては、ポリプロピレングルコール等が挙げられる。
（不純物拡散層の形成方法、および太陽電池の製造方法）
　図１（Ａ）～図１（Ｄ）、および図２（Ａ）～図２（Ｄ）を参照して、Ｎ型の半導体基板にＮ型のドーパント成分（Ｂ）を含有する上述の拡散剤組成物を塗布または印刷してパターンを形成する工程と、拡散剤組成物中のドーパント成分（Ｂ）を半導体基板に拡散させる工程と、を含む不純物拡散層の形成方法と、これにより不純物拡散層が形成された半導体基板を備えた太陽電池の製造方法について説明する。図１（Ａ）～図１（Ｄ）、および図２（Ａ）～図２（Ｄ）は、実施形態に係る不純物拡散層の形成方法を含む太陽電池の製造方法を説明するための工程断面図である。
　まず、図１（Ａ）に示すように、シリコン基板などのＮ型の半導体基板１を用意する。そして、図１（Ｂ）に示すように、周知のウェットエッチング法を用いて、半導体基板１の一方の主表面に、微細な凹凸構造を有するテクスチャ部１ａを形成する。このテクスチャ部１ａによって、半導体基板１表面の光の反射が防止される。続いて、図１（Ｃ）に示すように、半導体基板１のテクスチャ部１ａ側の主表面に、Ｐ型のドーパント成分（Ｂ）を含有する上述の拡散剤組成物２を塗布する。
　拡散剤組成物２はスピンオン法により半導体基板１の表面に塗布される。すなわち、
任意の回転塗布装置を用いて、拡散剤組成物２を半導体基板１の表面に回転塗布する。このようにして不純物拡散剤層を形成した後、オーブンなどの周知の手段を用いて塗布した拡散剤組成物２を乾燥させる。
　次に、図１（Ｄ）に示すように、拡散剤組成物２が塗布された半導体基板１を電気炉内に載置して焼成する。焼成の後、電気炉内で拡散剤組成物２中のＰ型のドーパント成分（Ｂ）を半導体基板１の表面から半導体基板１内に拡散させる。なお、電気炉に代えて、慣用のレーザーの照射により半導体基板１を加熱してもよい。このようにして、Ｐ型のドーパント成分（Ｂ）が半導体基板１内に拡散してＰ型不純物拡散層３が形成される。
　次に、図２（Ａ）に示すように、周知のエッチング法により、拡散剤組成物２を除去する。そして、図２（Ｂ）に示すように、周知の化学気相成長法（ＣＶＤ法）、たとえばプラズマＣＶＤ法を用いて、半導体基板１のテクスチャ部１ａ側の主表面に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなるパッシベーション膜４を形成する。このパッシベーション膜４は、反射防止膜としても機能する。
　次に、図２（Ｃ）に示すように、たとえば銀（Ａｇ）ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板１のパッシベーション膜４側の主表面に表面電極５をパターニングする。表面電極５は、太陽電池の効率が高まるようにパターン形成される。また、たとえばアルミニウム（Ａｌ）ペーストをスクリーン印刷することにより、半導体基板１の他方の主表面に裏面電極６を形成する。
　次に、図２（Ｄ）に示すように、裏面電極６が形成された半導体基板１を電気炉内に載置して焼成した後、裏面電極６を形成しているアルミニウムを半導体基板１内に拡散させる。これにより、裏面電極６側の電気抵抗を低減することができる。以上の工程により、本実施の形態に係る太陽電池１０を製造することができる。
　本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。上述の実施の形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
　上述の実施の形態に係る拡散剤組成物は、スピンオン法、スプレー塗布法、インクジェット印刷法、ロールコート印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法などの印刷法に採用することもできる。
　以下、本発明の実施例を説明するが、これら実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。
（拡散剤組成物）
　実施例１～３および比較例１の拡散剤組成物の各成分および含有量を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１において、有機シロキサン（ａ）は、下記化学式で表されるケイ素化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　表１に記載のＳｉ系界面活性剤として、ＳＦ８４２１ＥＧ（東レ・ダウコーニング社製）を使用した。また、表１に記載の略語は以下の化合物を示す。
ＤＰＧＭ：ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
　実施例１、比較例１～３の拡散剤組成物に含まれる非ドーパント金属成分（Ｃ）について、原子吸光分光光度計（日立製作所　Ｚ－２０００）を用いて測定した。非ドーパント金属成分（Ｃ）の含有量についての測定結果を表２に示す。なお、原子吸光分光光度計（日立製作所 Z-2000）による測定の測定限界は、２０ｐｐｂである。表２において、不等号「＜」は、検出量が検出限界に満たないことを示す。なお、実施例１、比較例１～３では、ドーパント成分（Ｂ）としてリン酸ジブチルが使用されている。Ｎａの含有量は、リン酸ジブチルの精製度を調整することにより調節されている。
＜シート抵抗値の評価＞
　実施例、比較例の各拡散剤組成物について、その拡散性能の評価を実施した。なお、拡散性能は、シート抵抗値を測定することにより評価した。一般に、シート抵抗値が小さい程、拡散能力が高いとみなされる。シート抵抗値の評価の具体的な手法を以下に示す。
　実施例１、比較例１～３の拡散剤組成物を用いて、それぞれＰ型Ｓｉ基板（面方位＜１００＞、抵抗率５～１５Ω・ｃｍ）の上にスピン塗布法により塗布を行った。Ｓｉ基板上に塗布された拡散剤組成物の膜厚は約７０００Åである。１００℃、２００℃で各１分間のプリベークを実施した後、加熱炉（光洋サーモシステム製　ＶＦ－１０００）を用いて窒素雰囲気下で９５０℃、３０分間の加熱を行った。その後、Ｓｉ基板を５％ＨＦ水溶液に１０分間浸漬し、基板表面の酸化膜を除去した。なお、実施例１、比較例１～３について、それぞれ、２点ずつ試料を作製した。各試料について、４探針法（国際電気製ＶＲ－７０）により５カ所のシート抵抗値を測定し、実施例１、比較例１～３についてそれぞれ計１０点のシート抵抗値を得た後、計１０点の平均値を算出した。このようにして得られたシート抵抗値の平均値を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、非ドーパント金属成分（Ｃ）として含まれるＮａの含有量が６０～１０００ｐｐｂの比較例１～３に比べて、非ドーパント金属成分（Ｃ）として含まれるＮａの含有量が６０ｐｐｂ未満の実施例１では、シート抵抗値が急激に減少することが確認された。Ｎａ以外のいずれの元素も検出限界未満であるため、Ｎａの含有量がシート抵抗値の改善に大きく寄与していると考えられる。
１　半導体基板、　１ａ　テクスチャ部、　２　拡散剤組成物、　３　Ｐ型不純物拡散層、　４　パッシベーション膜、　５　表面電極、　６　裏面電極、　１０　太陽電池
　本発明は、拡散剤組成物および不純物拡散層に関連する分野に適用可能である。

Claims (8)

  1. 　半導体基板へのドーパント成分の拡散に用いられる拡散剤組成物であって、
    　ケイ素化合物（Ａ）と、
    　ドーパント成分（Ｂ）と、
    　非ドーパント金属成分（Ｃ）と、
    　を含有し、
    　前記非ドーパント金属成分（Ｃ）として含まれるＮａの含有量が組成物全体に対して６０ｐｐｂ未満であることを特徴とする拡散剤組成物。
  2. 　前記ドーパント成分（Ｂ）は、ＩＩＩ族元素またはＶ族元素の化合物を含む請求項１に記載の拡散剤組成物。
  3. 　前記ケイ素化合物（Ａ）は、ＳｉＯ２微粒子、および下記一般式（１）で表されるアルコキシシランを加水分解して得られる反応生成物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載の拡散剤組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     式（１）中、Ｒ１は水素原子、アルキル基、またはアリール基であり、Ｒ２はアルキル基またはアリール基であり、ｍは０、１、または２の整数を表す。Ｒ１が複数の場合は複数のＲ１は同じでも異なってもよく、（ＯＲ２）が複数の場合は複数の（ＯＲ２）は同じでも異なってもよい。
  4. 　界面活性剤（Ｄ）をさらに含む請求項１に記載の拡散剤組成物。
  5. 　溶剤成分（Ｅ）をさらに含む請求項１に記載の拡散剤組成物。
  6. 　半導体基板に、請求項１に記載の拡散剤組成物を塗布して拡散層を形成する工程と、
    　前記拡散剤組成物のドーパント成分（Ｂ）を前記半導体基板に拡散させる拡散工程と、
    を含むことを特徴とする不純物拡散層の形成方法。
  7. 　前記拡散層の形成工程が、拡散剤組成物を印刷してパターンを形成するパターン形成工程を含む請求項６に記載の不純物拡散層の形成方法。
  8. 　前記半導体基板が太陽電池に用いられる請求項６または７に記載の不純物拡散層の形成方法。
PCT/JP2011/003880 2010-07-09 2011-07-06 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法 WO2012004996A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180033476.XA CN102986004B (zh) 2010-07-09 2011-07-06 扩散剂组合物及杂质扩散层的形成方法
KR1020137003310A KR20130086209A (ko) 2010-07-09 2011-07-06 확산제 조성물 및 불순물 확산층의 형성 방법
US13/808,371 US20130109123A1 (en) 2010-07-09 2011-07-06 Diffusing agent composition and method of forming impurity diffusion layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010157167A JP5681402B2 (ja) 2010-07-09 2010-07-09 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
JP2010-157167 2010-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012004996A1 true WO2012004996A1 (ja) 2012-01-12

Family

ID=45440985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/003880 WO2012004996A1 (ja) 2010-07-09 2011-07-06 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130109123A1 (ja)
JP (1) JP5681402B2 (ja)
KR (1) KR20130086209A (ja)
CN (1) CN102986004B (ja)
TW (1) TWI485751B (ja)
WO (1) WO2012004996A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013153052A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Naoetsu Electronics Co Ltd Ｐ型拡散層用塗布液

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013125252A1 (ja) * 2012-02-23 2015-07-30 日立化成株式会社 不純物拡散層形成組成物、不純物拡散層付き半導体基板の製造方法及び太陽電池素子の製造方法
JP6044397B2 (ja) * 2012-03-07 2016-12-14 東レ株式会社 マスクペースト組成物、これを用いて得られる半導体素子および半導体素子の製造方法
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
JP6139155B2 (ja) * 2012-05-07 2017-05-31 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
JP6077907B2 (ja) * 2013-03-29 2017-02-08 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
KR102124920B1 (ko) * 2013-08-02 2020-06-19 도레이 카부시키가이샤 마스크 페이스트 조성물, 이것을 사용해서 얻어지는 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법
JP6306855B2 (ja) * 2013-10-31 2018-04-04 東京応化工業株式会社 太陽電池の製造方法
JP6279878B2 (ja) * 2013-10-31 2018-02-14 東京応化工業株式会社 太陽電池の製造方法
JP2015225901A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 東京応化工業株式会社 拡散剤組成物及び不純物拡散層の形成方法
CN106471332B (zh) * 2014-06-27 2019-07-09 株式会社基恩士 多波长共焦测量装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02229426A (ja) * 1989-03-02 1990-09-12 Toshiba Ceramics Co Ltd ドーパントフィルム
JP2009501436A (ja) * 2005-07-12 2009-01-15 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 二酸化シリコンおよび基礎のシリコンのためのエッチングとドーピング用の複合媒体
JP2009253145A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 拡散層形成時の前処理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042950B (zh) * 2003-12-12 2010-07-28 日本曹达株式会社 透明导电膜附着基体的制造方法
JP4328303B2 (ja) * 2004-09-16 2009-09-09 株式会社サンリック 太陽光発電用多結晶シリコン原料および太陽光発電用シリコンウェーハ
CN101125645A (zh) * 2007-07-30 2008-02-20 贵阳精一科技有限公司 一种电子级三氯氧磷的生产方法
US20090056797A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Blue Square Energy Incorporated Photovoltaic Thin-Film Solar Cell and Method Of Making The Same
JP5357442B2 (ja) * 2008-04-09 2013-12-04 東京応化工業株式会社 インクジェット用拡散剤組成物、当該組成物を用いた電極及び太陽電池の製造方法
EA201100571A1 (ru) * 2008-09-30 2011-10-31 Эвоник Дегусса Гмбх Получение кремния для солнечных батарей из диоксида кремния
US8324089B2 (en) * 2009-07-23 2012-12-04 Honeywell International Inc. Compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, methods for fabricating such compositions, and methods for forming doped regions using such compositions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02229426A (ja) * 1989-03-02 1990-09-12 Toshiba Ceramics Co Ltd ドーパントフィルム
JP2009501436A (ja) * 2005-07-12 2009-01-15 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 二酸化シリコンおよび基礎のシリコンのためのエッチングとドーピング用の複合媒体
JP2009253145A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 拡散層形成時の前処理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013153052A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Naoetsu Electronics Co Ltd Ｐ型拡散層用塗布液

Also Published As

Publication number Publication date
US20130109123A1 (en) 2013-05-02
TWI485751B (zh) 2015-05-21
CN102986004A (zh) 2013-03-20
KR20130086209A (ko) 2013-07-31
JP5681402B2 (ja) 2015-03-11
JP2012019162A (ja) 2012-01-26
TW201218252A (en) 2012-05-01
CN102986004B (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5681402B2 (ja) 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
JP5357442B2 (ja) インクジェット用拡散剤組成物、当該組成物を用いた電極及び太陽電池の製造方法
JP5555469B2 (ja) 拡散剤組成物、および不純物拡散層の形成方法
KR101794374B1 (ko) 확산제 조성물, 불순물 확산층의 형성 방법, 및 태양 전지
JP5666267B2 (ja) 塗布型拡散剤組成物
JP6022243B2 (ja) 拡散剤組成物および不純物拡散層の形成方法
CN103374296B (zh) 膜形成用组合物及其制造方法、扩散剂组合物及其制造方法
KR102225181B1 (ko) 폴리실록산, 반도체용 재료, 반도체 및 태양 전지 제조 방법
JP6310649B2 (ja) 不純物拡散成分の拡散方法、及び太陽電池の製造方法
JP6108781B2 (ja) 不純物拡散成分の拡散方法、及び太陽電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180033476.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11803333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13808371

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137003310

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11803333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载