(57)【要約】【課題】製造コストの増大を抑制しつつ、半導体ウェハの厚みバラツキを抑制可能とする半導体ウェハの製造方法及び太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態に係る半導体ウェハの製造方法によれば、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａを形成する工程において、マルチワイヤーソー２００による第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０のスライスを付加部１１０ａから開始する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面形状を有する半導体ウェハの製造方法であって、
柱状の第１半導体インゴットを加工することによって、柱心方向からの平面視において、前記第１平面形状と前記第１平面形状に付加される付加領域とによって構成される第２平面形状を有する角柱状の第２半導体インゴットを形成する工程Ａと、
ワイヤーソーを用いて、前記柱心方向に対して略垂直に前記第２半導体インゴットをスライスすることによって、前記第２平面形状を有する仮半導体ウェハを形成する工程Ｂと、
前記仮半導体ウェハを加工することによって、平面視において、前記第２平面形状から前記付加領域を除去する工程Ｃと
を備え、
前記工程Ｂでは、前記第２半導体インゴットのうち前記付加領域を形成する付加部から前記ワイヤーソーによるスライスを開始する
ことを特徴とする半導体ウェハの製造方法。
【請求項２】
前記第１平面形状は、六角形以上の多角形であり、
前記第２平面形状は、前記第１平面形状よりも一角少ない多角形である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法によって製造された半導体ウェハを含む太陽電池の製造方法であって、
前記半導体ウェハを用いて形成される半導体接合を有する光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部上において、前記光電変換部から光生成キャリアを収集する電極を形成する工程と
を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体結晶インゴットをスライスすることによって形成される半導体ウェハの製造方法、及びその半導体ウェハを含む太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換することができるため、新しいエネルギー源として期待されている。
【０００３】
一般的に、太陽電池を構成する半導体ウェハは、ワイヤーソーを用いて柱状の半導体インゴットをスライスすることにより作製される。しかしながら、ワイヤーが半導体インゴットに接触し十分に撓むまでの間において、ワイヤーソーの挙動を安定させることは困難である。そのため、ワイヤーソーによる切断位置がずれてしまうことによって、半導体ウェハの厚みにバラツキが生じるという問題があった。
【０００４】
そこで、半導体インゴットの柱面にダミー材を接着するとともに、ダミー材からスライスを開始する手法が提案されている（特許文献１）。これにより、ダミー材を切断している間にワイヤーを撓ませられるため、半導体ウェハの厚みにバラツキが生じることを抑制できる。
【特許文献１】特開２００７−１７３７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の手法では、半導体インゴットにダミー材を予め接着する工程と、スライス後にダミー材を各半導体ウェハから剥離する工程とを要する。そのため、ダミー材の購入や製造工数の増加によって、半導体ウェハの製造コストが増大してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制しつつ、半導体ウェハの厚みバラツキを抑制可能とする半導体ウェハの製造方法、及び太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の特徴は、第１平面形状を有する半導体ウェハの製造方法であって、柱状の第１半導体インゴットを加工することによって、柱心方向からの平面視において、第１平面形状と第１平面形状に付加される付加領域とによって構成される第２平面形状を有する角柱状の第２半導体インゴットを形成する工程Ａと、ワイヤーソーを用いて、柱心方向に対して略垂直に第２半導体インゴットをスライスすることによって、第２平面形状を有する仮半導体ウェハを形成する工程Ｂと、仮半導体ウェハを加工することによって、平面視において、第２平面形状から付加領域を除去する工程Ｃとを備え、工程Ｂでは、第２半導体インゴットのうち付加領域を形成する付加部からワイヤーソーによるスライスを開始することを要旨とする。
【０００８】
従って、後工程において除去される付加部を切断している間にワイヤーソーのワイヤーを撓ませることができる。そのため、仮半導体ウェハのうち半導体ウェハとして用いられる部分における厚みバラツキを抑制することができる。
【０００９】
本発明の特徴に係る半導体ウェハの製造方法において、第１平面形状は、六角形以上の多角形であり、第２平面形状は、第１平面形状よりも一角少ない多角形であってもよい。
【００１０】
本発明の一の特徴は、上述した本発明の一の特徴に係る半導体ウェハの製造方法によって製造された半導体ウェハを含む太陽電池の製造方法であって、半導体ウェハを用いて形成される半導体接合を有する光電変換部を形成する工程と、光電変換部上において、光電変換部から光生成キャリアを収集する電極を形成する工程とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体ウェハの厚みにバラツキが生じることを抑制可能とする半導体ウェハの製造方法及び太陽電池の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
（太陽電池の構成）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池１０の斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る太陽電池１０の平面図である。図３は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、太陽電池１０は、光電変換部２０と、複数本の細線電極３０と、接続用電極４０とを備える。
【００１５】
光電変換部２０は、半導体ウェハを用いて形成される半導体ｐｎ接合又は半導体ｐｉｎ接合を有しており、受光によって光生成キャリアを生成する。光生成キャリアとは、太陽光が光電変換部２０に吸収されて生成される正孔と電子とをいう。光電変換部２０は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等の結晶系半導体材料により構成される半導体ウェハを含む。本実施形態では、光電変換部２０は、単結晶シリコンウェハと非晶質シリコン層との間に実質的に真性な非晶質シリコン層を挟むことによって、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ結合界面の特性を改善した構造、いわゆるＨＩＴ構造を有する。具体的には、図３に示すように、光電変換部２０は、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の一主面上に順次形成されたｉ型非晶質シリコン層２２、ｐ型非晶質シリコン層２３及びＩＴＯ膜２４と、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の他主面上に順次形成されたｉ型非晶質シリコン層２５、ｎ型非晶質シリコン層２６及びＩＴＯ膜２７とを備える。
【００１６】
なお、図２に示すように、光電変換部２０の平面形状は八角形である。具体的には、光電変換部２０は、正方形（各辺α）の各隅から、当該正方形の各内角を頂角とする直角二等辺三角形（各辺β）が除去された平面形状を有する。
【００１７】
複数本の細線電極３０は、光電変換部２０から光生成キャリアを収集する電極である。複数本の細線電極３０は、図１及び図２に示すように、光電変換部２０の受光面略全域にわたって形成される。複数本の細線電極３０は、樹脂材料をバインダーとし、銀粒子等の導電性粒子をフィラーとした樹脂型導電性ペーストや、焼結型導電性ペースト（いわゆる、セラミックペースト）などによって形成することができる。各細線電極３０の寸法、形状及び本数は、光電変換部２０のサイズや物性などを考慮して適当な本数に設定することができる。例えば、光電変換部２０の寸法が約１００ｍｍ角である場合には、約５０本の細線電極３０を形成できる。
【００１８】
接続用電極４０は、太陽電池１０どうしを互いに電気的に接続する配線材（不図示）を接続するための電極である。図２に示すように、接続用電極４０は所定の方向に沿って形成される。接続用電極４０は、複数本の細線電極３０と同様の材料を用いて形成できる。なお、接続用電極４０の寸法、形状及び本数は、光電変換部２０のサイズや物性などを考慮して適当な本数に設定することができる。例えば、光電変換部２０の寸法が約１００ｍｍ角である場合には、２本の接続用電極４０を形成できる。
【００１９】
（ｎ型単結晶シリコンウェハの構成）
以下において、本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の平面図である。
【００２０】
図４及び図５に示すように、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の平面形状は、光電変換部２０と同様、八角形である。具体的には、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１は、正方形（各辺α）の各隅から、当該正方形の各内角を頂角とする直角二等辺三角形（各辺β）が除去された第1平面形状Ｗを有する。
【００２１】
（半導体ウェハの製造方法）
以下において、本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、図６に示すように、四角柱状の第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００を準備する。第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００は、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の柱心γ方向から見た平面視において、各辺αの正方形状に形成されている。このような、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００は、例えば、円柱状のｎ型単結晶シリコンインゴットの外周部分を除去することによって形成することができる。第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００は、柱心γ方向から見た平面視において、各辺αの正方形状を有する。
【００２３】
次に、図７に示すように、四角柱状の第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００を七角柱状の第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０に加工する。具体的には、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の柱面が互いに交わる４つの角部のうち、３つの角部を除去する。角部の除去には、レーザやワイヤーソーを用いることができる。
【００２４】
ここで、図８は、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０を柱心γ方向から見た平面図である。図８に示すように、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０は、上述した第１平面形状Ｗ（図５参照）と、第１平面形状Ｗに付加される付加領域Ｖとによって構成される第２平面形状Ｘを有する。具体的には、第２平面形状Ｘは、各辺αの正方形の３隅それぞれから、当該正方形の各内角を頂角とする直角二等辺三角形が除去された形状である。第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０は、柱心γ方向からの平面視において、直角二等辺三角形の付加領域Ｖを形成する付加部１１０ａを有する。
【００２５】
次に、図９に示すように、マルチワイヤーソー２００を用いて、柱心γ方向に対して略垂直に第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０をスライスする。本実施形態では、図９に示すように、マルチワイヤーソー２００によるスライスは、付加部１１０ａから開始される。これによって、図１０に示すように、複数枚の仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａが同時に形成される。なお、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａは、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０と同様に、第２平面形状Ｘを有する。
【００２６】
次に、図１１に示すように、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａから付加部１１０ａを切り離すことによって、平面視において、第２平面形状Ｘから付加領域Ｖを除去する。具体的には、例えば、レーザ照射によって、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａから付加部１１０ａを切り取る。これによって、第１平面形状Ｗを有するｎ型単結晶シリコンウェハ２１が形成される。
【００２７】
（太陽電池の製造方法）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、上述のｎ型単結晶シリコンウェハ２１を洗浄して、不純物を除去する。
【００２９】
次に、ＣＶＤ法などを用いてｎ型単結晶シリコンウェハ２１の一主面上に、ｉ型非晶質シリコン層２２、ｐ型非晶質シリコン層２３を順次積層した後、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の他主面上に、ｉ型非晶質シリコン層２５、ｎ型非晶質シリコン層２６を順次積層する。
【００３０】
次に、スパッタ法などを用いて、ｐ型非晶質シリコン層２３上にＩＴＯ膜２４を形成した後、ｎ型非晶質シリコン層２６上にＩＴＯ膜２７を形成する。これにより、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１を用いて形成される半導体ｐｉｎ接合を有する光電変換部２０が形成される（図３参照）。
【００３１】
次に、スクリーン印刷法やオフセット印刷法等の印刷法を用いて、樹脂型導電性ペーストや焼結型導電性ペースト等によって、光電変換部２０上に細線電極３０及び接続用電極４０を形成する。これにより、太陽電池１０が形成される（図１参照）。
【００３２】
（作用及び効果）
本実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法によれば、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａを形成する工程において、マルチワイヤーソー２００による第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０のスライスを付加部１１０ａから開始する。
【００３３】
従って、後工程において除去される付加部１１０ａを切断している間に、ワイヤー２１０を撓ませることができる。そのため、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａのうちｎ型単結晶シリコンウェハ２１として用いられる部分における厚みバラツキを抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法において、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０は、正四角柱状の第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００を加工することによって七角柱状に形成される。具体的には、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の１つの角部を除く３つの角部が除去される。従って、平面視において、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａの７つの内角のうち６つの内角は鈍角を成す。従って、製造工程において、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａの角部に割れが発生することを抑制できる。
【００３５】
また、本実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法において、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１は、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａの第２平面形状Ｘから付加領域Ｖを除去することによって、八角形の第１平面形状Ｗに形成される。従って、平面視において、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の８つの内角は鈍角を成す。従って、製造工程において、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１の角部に割れが発生することを抑制できる。
【００３６】
また、本実施形態では、付加部１１０ａを切り落とさずに残しておき、付加部１１０ａからスライスを開始する。従って、例えば、ダミー材のインゴットへの接着、及びダミー材のインゴットからの剥離を行う必要がないため、製造コストが増大することを抑制できる。
【００３７】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、ｎ型単結晶シリコンインゴットを用いることとしたが、ｐ型単結晶インゴットを用いてもよい。従って、ｎ型単結晶シリコンウェハ２１に替えてｐ型単結晶シリコンウェハを用いてもよい。また、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００は、所定の方法によって形成された縦長のｎ型単結晶シリコンインゴットをバンドソー等によって複数本に切断されたｎ型単結晶シリコンブロックを用いてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、円柱状の単結晶シリコンインゴットから四角柱状の第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００を切り出すこととしたが、これに限られるものではない。例えば、多結晶シリコンインゴットを用いる場合には、キャスト法などによって四角柱状の多結晶シリコンインゴットを形成することができる。また、結晶系インゴットに限らず、ＧａＡｓ等の化合物系インゴットを用いてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、一例として、第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の平面形状を八角形、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０の平面形状を七角形としたが、これに限られるものではない。第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の平面形状は多角形であり、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０の平面形状は第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００よりも角のすくない多角形であればよい。なお、第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０の平面形状がｎ型単結晶インゴット１００よりも１角だけ少ない場合には、仮ｎ型単結晶シリコンウェハ２１ａの角部における割れをより効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの実施例について具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
【００４２】
（実施例）
まず、１７０μｍφの円柱状の単結晶シリコンインゴットから、１２５．５ｍｍ角の正四角柱状の単結晶シリコンインゴットを切り出した。
【００４３】
次に、四角柱状の単結晶シリコンインゴットの４つの角部のうち３つの角部を切り落とすことによって、七角柱状の単結晶シリコンインゴットを形成した。具体的には、図８におけるαを約１０１ｍｍ、βを１１．２ｍｍとして、４つの角部のうち１つの角部（付加部１１０ａ）を残した。
【００４４】
次に、マルチワイヤーソーを用いて、七角柱状の単結晶シリコンインゴットの付加部１１０ａからスライスを開始した。これにより、七角形の平面形状を有する仮単結晶シリコンウェハが作製された。
【００４５】
次に、平面視において、仮単結晶シリコンウェハから付加領域Ｖをレーザ加工法によって除去した。これにより、八角形の平面形状を有する単結晶シリコンウェハが作製された。
【００４６】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、単結晶シリコンウェハの一主面上にｉ型非晶質シリコン層及びｐ型非晶質シリコン層を順次積層した後、他主面上にｉ型非晶質シリコン層及びｎ型非晶質シリコン層を順次積層した。続いて、スパッタ法を用いて、ｐ型非晶質シリコン層及びｎ型非晶質シリコン層上にＩＴＯ膜を形成した。これにより、光電変換部が作製された。
【００４７】
次に、スクリーン印刷法を用いて、樹脂型導電性ペーストによって、光電変換部上に細線電極及び接続用電極を形成した。以上により、実施例に係る太陽電池が作製された。
【００４８】
（比較例）
一方で、比較例に係る太陽電池の製造方法では、正四角柱状の単結晶シリコンインゴットの４つの角部すべてを切り落とすことによって、八角柱状の単結晶シリコンインゴットを形成した。
【００４９】
続いて、マルチワイヤーソーを用いて、八角柱状の単結晶シリコンインゴットをスライスすることにより、八角形の平面形状を有する単結晶シリコンウェハを作製した。
【００５０】
その後、上記実施例と同様に、単結晶シリコンウェハを用いて比較例に係る太陽電池を作製した。
【００５１】
（厚みバラツキの測定）
実施例に係る単結晶シリコンウェハの厚みバラツキと、比較例に係る単結晶シリコンウェハの厚みバラツキとを測定した。測定結果を図１２に示す。図１２において、横軸はスライス開始位置側からの距離を示し、縦軸は各単結晶シリコンウェハの規格化された厚みを示す。
【００５２】
図１２に示すように、実施例に係る単結晶シリコンウェハでは、スライス開始位置側における厚みバラツキを抑制できることが確認された。これは、ワイヤーを撓ませるために切断させた付加部１１０ａが後工程において切断されたためである。一方、比較例では、スライス開始位置側における顕著な厚みバラツキが観察された。以上の結果、実施例に係る太陽電池の製造歩留まりを、比較例に係る太陽電池の製造歩留まりよりも５％向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池１０の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る太陽電池１０の平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造に用いられる第１ｎ型単結晶シリコンインゴット１００の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造に用いられる第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る第２ｎ型単結晶シリコンインゴット１１０を柱心γ方向から見た平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１０】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１１】本発明の実施形態に係るｎ型単結晶シリコンウェハ２１の製造方法を説明するための図である（その３）。
【図１２】実施例に係る単結晶シリコンウェハ及び比較例に係る単結晶シリコンウェハの厚みバラツキの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…太陽電池
２０…光電変換部
２１…ｎ型単結晶シリコンウェハ
２１ａ…仮ｎ型単結晶シリコンウェハ
２２…ｉ型非晶質シリコン層
２３…ｐ型非晶質シリコン層
２４…ＩＴＯ膜
２５…ｉ型非晶質シリコン層
２６…ｎ型非晶質シリコン層
２７…ＩＴＯ膜
３０…細線電極
４０…接続用電極
１００…第１ｎ型単結晶シリコンインゴット
１１０…第２ｎ型単結晶シリコンインゴット
１１０ａ…付加部
２００…マルチワイヤーソー
２１０…ワイヤー
Ｗ…第１平面形状
Ｖ…付加領域
Ｘ…第２平面形状
【図１】
2010034160.tif 000003
【図２】
2010034160.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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