(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面電極型太陽電池の活性拡散領域を形成する方法であって、
太陽電池に加工されるウェハを設け、該ウェハの前面が、前記太陽電池の通常の作動時に太陽の方を向くように構成されており、
第１のＰ型ドーパント源及びＮ型ドーパント源を、前記ウェハの、前記太陽電池の前面とは反対側にある裏面に選択的に堆積し、当該第１のＰ型及びＮ型ドーパント源が、インクジェット印刷によって前記ウェハの前記裏面に直接的に印刷されることによって選択的に堆積され、
拡散ステップを実行する前に、前記第１のＰ型ドーパント源に対して低濃度である第２のＰ型ドーパント源を、前記第１のＰ型ドーパント源及び前記Ｎ型ドーパント源によって覆われていない前記ウェハの裏面の露出した部分上と、前記第１のＰ型ドーパント源と重なる位置と、前記Ｎ型ドーパント源と重なる位置とに堆積し、
前記第１のＰ型ドーパント源からドーパントを拡散させ、前記太陽電池の第１のＰ型活性拡散領域を形成し、前記Ｎ型ドーパント源からドーパントを拡散させ、前記太陽電池のＮ型活性拡散領域を形成し、前記第２のＰ型ドーパント源からドーパントを拡散させ、太陽電池の第２のＰ型活性拡散領域を形成する、拡散ステップを行う
ことを含む、方法。
【請求項２】
前記ウェハの前記前面が、前記第１のＰ型ドーパント源及び前記Ｎ型ドーパント源を形成する前に、テクスチャリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハの前記前面が、テクスチャリングプロセスを使用してテクスチャリングされ、該テクスチャリングプロセスが、
前記ウェハの前面及び裏面を薄化して、該前面及び該裏面上のウェハの損傷部分を部分的に除去し、
前記ウェハの前面及び裏面をテクスチャリングして、当該ウェハの前面及び裏面上に残された損傷部分を除去し、
前記ウェハの裏面を研磨して、当該ウェハの裏面上のテクスチャリングを除去することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＰ型ドーパント源及び前記Ｎ型ドーパント源を、印刷プロセスの単一のパスで選択的に堆積させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記拡散ステップを行う前に、前記ウェハの裏面に直接的に印刷することによって、Ｎ−ドーパント源を選択的に堆積させ、
前記第１のＰ型ドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の前記第１のＰ型活性拡散領域を形成し、前記Ｎ型ドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の前記Ｎ型活性拡散領域を形成し、前記第２のＰ型ドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の前記第２のＰ型活性拡散領域を形成し、前記Ｎ−ドーパント源からドーパントを拡散させて、前記太陽電池のＮ−活性拡散領域を形成する、拡散ステップを行う
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
裏面電極型太陽電池の活性拡散領域を形成する方法であって、
太陽電池に加工されるウェハを設け、該ウェハの前面が、前記太陽電池の通常の作動時に太陽の方を向くように構成されており、
前記ウェハの、前記太陽電池の前記前面の反対側の裏面に、第１のドーパント種でドープされた第１の組のドーパント源を選択的に堆積させ、該第１の組のドーパント源が、前記ウェハの裏面に直接的に印刷することによって選択的に堆積され、
前記ウェハの裏面に、前記第１のドーパント種とは異なる第２のドーパント種でドープされた第２の組のドーパント源を形成し、
拡散ステップを実行する前に、前記第１の組のドーパント源に対して低濃度である第３の組のドーパント源を、前記第１の組のドーパント源及び前記第２の組のドーパント源によって覆われていない前記ウェハの裏面の露出した部分上と、前記第１の組のドーパント源と重なる位置と、前記第２の組のドーパント源と重なる位置とに堆積し、
前記第１の組のドーパント源からドーパントを拡散させ、前記太陽電池の第１の組の活性拡散領域を形成し、前記第２の組のドーパント源からドーパントを拡散させ、前記太陽電池の第２の組の活性拡散領域を形成し、前記第３の組のドーパント源からドーパントを拡散させ、太陽電池の第３の組の活性拡散領域を形成する、拡散ステップを行う
ことを含む、方法。
【請求項７】
前記第２の組のドーパント源が、スピンコーティングによって前記ウェハの裏面に形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハの前面が、前記第１及び第２の組のドーパント源を形成する前に、テクスチャリングプロセスを利用してテクスチャリングされ、該テクスチャリングプロセスが、
前記ウェハの前面及び裏面を薄化して、前記前面及び裏面の前記ウェハの損傷部分を部分的に除去し、
前記ウェハの前面及び裏面をテクスチャリングして、前記ウェハの前面及び裏面に残された損傷部分を除去し、
前記ウェハの裏面を研磨して、該ウェハの裏面のテクスチャリングを除去する
ことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の組のドーパント源が、前記ウェハの裏面に印刷される、請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
裏面電極型太陽電池において活性拡散領域を形成する方法であって、
前記太陽電池に加工されるウェハの裏面に、第１の組のドーパント源を形成し、該ウェハが、前記太陽電池の通常の作動時に太陽の方を向くように構成されている前面を有し、前記裏面が前記前面の反対側にあり、
前記第１の組のドーパント源上に第２の組のドーパント源及び第３の組のドーパント源を選択的に堆積させ、前記第２の組のドーパント源が、前記第１の組のドーパント源を通る第１の組の開口に選択的に堆積され、前記第３の組のドーパント源が、前記第１の組のドーパント源を通る第２の組の開口に選択的に堆積され、前記第１の組のドーパント源が、前記第２の組のドーパント源及び前記第３の組のドーパント源より厚く形成され、前記第３の組のドーパント源は前記第１の組のドーパント源に対して高濃度であり、
前記第１の組のドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の第１の組の活性拡散領域を形成し、前記第２の組のドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の第２の組の活性拡散領域を形成し、前記第３の組のドーパント源からドーパントを拡散させて前記太陽電池の第３の組の活性拡散領域を形成し、
前記拡散の後、前記第１、第２及び第３の組のドーパント源の残された部分をエッチャントに曝し、前記第３及び第２の組のドーパント源の残された部分を自己整合エッチングプロセスで除去し、前記第２及び第３の組の活性拡散領域にコンタクト開口を形成し、その際、前記第１の組のドーパント源の残された部分が完全に除去されない
ことを含む、方法。
【請求項１１】
前記第１、第２及び第３の組のドーパント源の残された部分をエッチャントへ曝すことを、時間制御されたエッチングステップを用いて行う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の組のドーパント源を前記ウェハの裏面に形成することが、
ブランケット堆積を行って前記第１の組のドーパント源を形成し、
前記第１の組のドーパント源をパターニングして、前記第１の組のドーパント源を通る前記第１及び第２の組の開口を形成する
ことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブランケット堆積が、スピンコーティングによってなされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の組のドーパント源を選択的に形成する前且つ前記第２及び第３の組のドーパント源を選択的に堆積させる前に、テクスチャリングプロセスを用いて前記ウェハの前面をテクスチャリングし、前記テクスチャリングプロセスが、
前記ウェハの前面及び裏面を薄化し、前記前面及び裏面の前記ウェハの損傷部分を部分的に除去し、
前記ウェハの前面及び裏面をテクスチャリングして、前記ウェハの前面及び裏面に残された損傷部分を除去し、
前記ウェハの裏面を研磨し、前記ウェハの裏面のテクスチャリングを除去する
ことを含む、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００５年１２月２１日付け出願の米国特許仮出願第６０／７５２６６４号
明細書の利益を主張するものであり、参照によりその全体がここに援用される。
【０００２】
技術分野
本発明は、太陽電池に関し、より詳細には、裏面電極型太陽電池構造若しくはバックコ
ンタクトソーラーセル（back side contact solar cell structures）及びその製造プロ
セスに関するが、これに限られることはない。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するためのよく知られた装置であり、半
導体プロセス技術を使用して半導体ウェハ上に製造することができる。一般に、太陽電池
は、シリコン基板にＰ型及びＮ型の活性拡散領域を形成することによって製造することが
できる。太陽電池に当てられる太陽放射によって電子及び正孔が生成し、これらは接活性
拡散領域と移動し、これにより、活性拡散領域間での電圧差が形成される。裏面電極型太
陽電池では、活性拡散領域も、それに接続している金属格子も、太陽電池の裏面に設けら
ている。この金属格子によって、外部電気回路が太陽電池に接続され且つこの外部電気回
路に太陽電池からの電力供給を行うことができる。裏面電極型太陽電池は、米国特許第５
０５３０８３号及び第４９２７７７０号明細書にも開示されており、これらの特許文献は
、参照によりその全体がここに援用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
効率は、太陽電池の電力発生能力に直接的に関連するので、太陽電池の重要な特性であ
る。したがって、一般に、太陽電池の効率を増大させるための技術が望まれる。太陽電池
を製造するコストを低減させる方法及び構造も、その節約分を消費者に回すことができる
ので、望ましい。本発明は、従来の太陽電池に比べてより高い効率とより低いコストをも
たらすことができる、改善された裏面電極型太陽電池の構造及び製造プロセスを開示する
。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、太陽電池の活性拡散接合部は、ウェハの裏面に選択的に堆積させたドーパ
ント源からドーパントを拡散させることによって形成される。ドーパント源は、例えば印
刷法を使用することによって選択的に堆積することができる。複数のドーパント源を利用
して、様々なドーピングレベルの活性拡散領域を形成することができる。例えば、太陽電
池のシリコン／誘電体の境界、シリコン／金属の境界又はそれら両方を最適化するために
、３つ又は４つの拡散領域を製造することができる。ウェハの前面は、テクスチャリング
プロセスを利用してドーパント源を形成する前にテクスチャリングされ、これにより、ウ
ェハ材料の除去が低減する。金属の格子ラインを活性拡散接合部に接続するための開口を
、自己整合コンタクト開口エッチングプロセス（self-aligned contact opening etch pr
ocess）を利用して形成し、これにより、不整合の作用を低減することができる。
【０００６】
本発明の上記の及びさらなる特徴は、添付図面及び特許請求の範囲を含む本開示全体を
読むことによって、当業者には容易に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
異なる図面においても使用されている同じ参照番号は、同じ又は同様の構成要素を示す
。図面の縮尺は、別途記載がない限り、必ずしも正しくはない。
【０００８】
本開示では、本発明の態様への理解が徹底されるように、多数の具体的な詳細、例えば
構造及び製造ステップの例を示す。しかし、１つ以上の具体的な詳細を利用せずに本発明
が実施可能であることは、当業者には認識されるであろう。
【０００９】
本開示は、太陽電池の製造に関する。太陽電池の製造プロセスは、参照によりここに援
用される同一出願人による以下の開示、「Improved Solar Cell and Method of Manufact
ure」と題するWilliam P. Mulligan, Michael J. Cudzinovic, Thomas Pass David Smith
, Neil Kaminar, Keith McIntosh, and Richard M. Swansonによる２００３年４月１０日
付け出願の米国特許出願第１０／４１２６３８号、「Metal Contact Structure For Sola
r Cell And Method Of Manufacture」と題するWilliam P. Mulligan, Michael J. Cudzin
ovic, Thomas Pass David Smith, and Richard M. Swansonによる２００３年４月１０日
付け出願の米国特許出願公開第２００４／０２００５２０号（第１０／４１２７１１号出
願）、及びSmithらの米国特許第６９９８２８８号明細書にも記載されている。
【００１０】
太陽電池の製造では、太陽電池の前面（つまり、通常の運転中太陽を向く面）を、太陽
放射収集効率の改善のためにランダムなピラミッド形にテクスチャリングすることが望ま
しい。このテクスチャリングプロセスは、水酸化カリウム及びイソプロピルアルコールを
利用する湿式エッチングプロセスを含んでいてよい。太陽電池の裏面（つまり、前面の反
対側の面）は、この面がテクスチャリングプロセスによる損傷から保護されるように二酸
化シリコンの保護層で覆うことができる。ほとんどの部分に対して効果があるが、上述の
テクスチャリングプロセスは、太陽電池の裏面を加工する前に行うことによって改善する
ことができ、図１Ａ〜１Ｄに示すテクスチャリングの前にウェハから除去する材料の量を
減らすことができる。
【００１１】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄからなる図１に、本発明の一態様によるテクスチャリング
プロセスを施した基板の断面を概略的に示す。一態様では、基板は、Ｎ型シリコンウェハ
１００を含む。図１Ａでは、ウェハ１００は加工されておらず、ウェハの製造業者又は製
造プラントから受け取った状態である。したがって、ウェハ１００は、バルクの無傷の部
分１０１に沿って損傷を受けている部分１０２（つまり、１０２−１、１０２−２）をま
だ有している。この損傷部分１０２は、通常、ウェハ１００をインゴットからスライシン
グするために使用される切断プロセスによるものである。ウェハ１００の全体の厚みは、
この段階では、約２００μｍであってよい
図１Ｂでは、各損傷部分１０２が、部分的に除去されている。つまり、ウェハ１００の
両面は薄化され、損傷部分１０２の全てではなくいくらかが除去されている。一態様では
、約１０μｍが、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを含む湿式エッチングプロセスを
利用してウェハ１００の各面から除去される。
【００１２】
図１Ｃでは、ウェハ１００の両面が、全ての残された損傷部分１０２も除去するプロセ
スにより、テクスチャリングされている。一態様では、ウェハの両面が、水酸化カリウム
又はイソプロピルアルコールを含む湿式エッチングプロセスを利用してランダムなピラミ
ッドにテクスチャリングされている。このテクスチャリングプロセスによって、ウェハ１
００の両面から約１０μｍの材料を除去することができ、よっって、残された損傷部分１
０２の全てが除去される。ここで、ウェハ１００のテクスチャリングされた前面に１０３
−１の番号を付与し、ウェハ１００のテクスチャリングされた裏面には１０３−２の番号
を付与する。
【００１３】
図１Ｄでは、ウェハ１００の裏面が、研磨され洗浄されており、これにより、研磨面１
０４が得られる。前面１０３−１は、通常の運転時には太陽放射を収集するように太陽の
方を向く。以下でより明確にされるように、活性拡散領域は、ウェハの、前面１０３−１
とは反対側の裏面から形成される。ウェハ１００の両面で損傷部分１０２を部分的に除去
するステップ（図１Ｂ）、ウェハ１００の両面をテクスチャリングし、同時に残された損
傷部分１０２を除去するステップ（図１Ｃ）、並びにウェハ１００の裏面を研磨するステ
ップは、単一のプロセス装置において行うことができ、ウェハ１００はステップ毎に移動
する。
【００１４】
ウェハ１００の裏面の研磨は、裏面を片面エッチングすることによって行うことができ
る。例えば、裏面の片面エッチングは、水平エッチャー、つまり、エッチング溶液を収容
したタンク上をウェハがコンベヤ上で水平方向に搬送される装置において行うことができ
る。この装置は、ウェハの裏面のみがエッチング溶液と接触するように構成されていてよ
い。片面エッチングは、反応性イオンエッチング（つまり「プラズマエッチング」）によ
って達成することもできる。片面エッチングによりウェハの裏面を研磨することによって
、後続のパターンニング作業が簡単になり、裏面の拡散の再結合特性が改善される。以下
に示すように、続いて、図１Ｄからウェハ１００を加工することができ、太陽電池が完成
する。
【００１５】
図２〜９に、本発明の態様により製造された裏面電極型太陽電池の断面を概略的に示す
。図２〜９は、図１Ｄに示すウェハ１００を利用して説明される。上述のように、ウェハ
１００は、Ｎ型シリコンウェハを含んでいてよい。以下の例における複数のドーパント及
び拡散領域は、Ｐ型ウェハに対応するように変更してもよい。一般に、Ｐ型ドーパント源
に適したドーパントはホウ素を含んでいてよく、Ｎ型ドーパント源に適したドーパントは
リンを含んでいてよい。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂからなる図２に、選択的に堆積された隣接するドーパント源を使用し
た裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。ドーパント源２０１〜２０４は、選
択的に堆積されており、ブランケット堆積によって形成された後にパターン形成されたも
のでない。図２Ａでは、ドーパント源２０１〜２０４は、ウェハ１００の、前面１０３−
１の反対側である裏面に直接的にプリントすることによって選択的に堆積されている。ド
ーパント源２０１〜２０４は、工業的なインクジェット印刷又はスクリーン印刷によって
印刷することができる。例えば、ドーパント源２０１〜２０４のそれぞれは、異なるプリ
ントヘッド又は同じプリントヘッドのノズルの異なる群によって吐出することができる。
ドーパント源２０１〜２０４は、１つ以上のプリントヘッドの１つ又は複数のパス（工程
）で印刷することができる。
【００１７】
図２及び本発明の以下の態様では、ドーパント源のインクジェット印刷に適した材料は
、溶剤（例えばＩＰＡ）、オルガノシロキサン及び触媒の適宜ドープされた組合せを含ん
でいてよく、ドーパント源のスクリーン印刷に適した材料は、溶剤、オルガノシロキサン
、触媒及び充填剤、例えばＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２粒子の適宜ドープされた組
合せを含んでいてよい。
【００１８】
保護材料の追加的な層（図示せず）、例えば二酸化シリコンを、ドーパント源２０１〜
２０４上に形成することができ、これにより、電気的な分離が得られ、シリコン界面での
再結合が低減する、或いは場合によっては、ドーパントの相互汚染が防止される。ドーパ
ント源２０１及び２０２は、Ｎ型ドーパント、例えばリンを含んでいてよく、ドーパント
源２０１は低濃度にドープされており（Ｎ−）、ドーパント源２０２は高濃度にドープさ
れている（Ｎ＋）。ドーパント源２０３及び２０４は、ホウ素のようなＰ型ドーパントを
含んでいてよく、ドーパント源２０３は低ドープされており（Ｐ−）、ドーパント源２０
４は高ドープされている（Ｐ＋）。
【００１９】
図２Ｂでは、図２Ａの試料は、加熱炉内に置かれて高温に曝され、ドーパントがドーパ
ント源２０１〜２０４からウェハ１００内に拡散する。ドーパント源２０１〜２０４から
のドーパントの拡散によって、ウェハ１００において、活性拡散領域２１１〜２１４がそ
れぞれ形成される。図２Ｂ及び以下に開示の態様の拡散ステップは、ウェハ１００内への
ドーパントの単一ステップでのドライブイン（drive-in）であってよい。この単一ステッ
プであるドライブインによって、拡散されたドーパントを電気的に活性化させ、活性拡散
領域を形成することができる。
【００２０】
ドーパント源２０１及び２０３は、得られる各拡散領域２１１及び２１３が、例えば約
２５０オーム／ｓｑの抵抗率を有するように低ドープすることができる。ドーパント源２
０２及び２０４は、得られる各拡散領域２１２及び２１４が、例えば約１０オーム／ｓｑ
の抵抗率を有するように高ドープすることができる。ドーパント源２０１〜２０４には、
ツーダッシュが付与され（つまり２０１”〜２０４”）、これにより、その源のドーパン
トが拡散ステップ中にウェハ１００内にドライブインされた（拡散された）後であること
を示す。ウェハ１００が高温に曝されている間、加熱炉中にリン濃度が高いガスが存在し
ていることによって、リンが前面１０３−１内に拡散し、これによりＮ型領域２０６が形
成される。さらに、酸素を加熱炉内に導入して、前面１０３−１上に熱酸化層２０７を形
成することもできる。前面１０３−１上のＮ型領域２０６及び熱酸化層２０７の形成は、
図２Ｂの例及び以下に説明する別の態様での裏面拡散ステップと同時にインサイトゥで行
うことができる。
【００２１】
図２Ｂによれば、バックエンドプロセスは、金属格子線を高ドープ拡散領域２１２及び
２１４に結合させるように行うことができる。このようなバックエンドプロセスは、前面
１０３−１への反射防止コーティングの形成、裏面にコンタクト開口を形成するためのコ
ンタクトマスクの形成、コンタクト開口を形成するためのコンタクトエッチングステップ
、及びコンタクト開口を通る各拡散領域への格子線のめっきを含んでいてよい。このよう
なバックエンドプロセスは、後述する他の態様においては、金属格子線を拡散領域に結合
させるように行うこともできる。適切な他のバックエンドプロセスも利用することができ
る。
【００２２】
図３Ａ〜３Ｃからなる図３に、選択的に堆積された重ねられたドーパント源を利用した
裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。図３Ａでは、ドーパント源３０４が、
ウェハ１００の、前面１０３−１の反対側の裏面に選択的に堆積されている。ドーパント
源３０４は、Ｐ型にドープされ、約５ミクロンの厚みに選択的に堆積されている。図３Ｂ
では、ドーパント源３０２は、ドーパント源３０４で覆われていない裏面の部分及びドー
パント源３０４の一部上に選択的に堆積されている。ドーパント３０４の一部上へ選択的
な堆積を行うことによって、有利には、ドーパント源３０２の選択的な堆積部が、整合の
変動から影響を受けにくくなる。ドーパント源３０２は、Ｎ型ドーパントでドープされて
おり、約５ミクロンの厚みに選択的に堆積される。ドーパント源３０２及び３０４は、例
えばインクジェット印刷又はスクリーン印刷によって選択的に堆積させることができる。
硬化プロセスを、ドーパント源３０２及び３０４のそれぞれを堆積させた後に行うことが
できる。図３Ｃでは、拡散ステップが行われ、これにより、ドーパントがドーパント源３
０２及び３０４からウェハ１００内へと拡散する。この拡散ステップによって、Ｐ型ドー
パントがドーパント源３０４からウェハ１００内へと拡散して、Ｐ＋活性拡散領域３１４
が形成され、Ｎ型ドーパントがドーパント源３０２からウェハ１００内へと拡散して、Ｎ
＋活性拡散領域３１２が形成される。
【００２３】
図４Ａ及び４Ｂからなる図４に、選択的に堆積された隔置されたドーパント源を利用し
た、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。選択的堆積されたドーパント源間
のギャップを残すことにより、Ｐ型及びＮ型活性拡散領域の境が大きな再結合電流が導入
される応用例で太陽電池の効率を向上させることができる。図４Ａでは、ドーパント源４
０２及び４０４は、インクジェット印刷又はスクリーン印刷によって、ウェハ１００の裏
面に選択的に堆積されている。ドーパント源４０２及び４０４は、例えば、印刷プロセス
の単一のパスで約５ミクロンの厚みに選択的堆積させることができる。ドーパント源４０
２は、Ｎ型ドーパントでドープされていてよく、ドーパント源４０４は、Ｐ型ドーパント
でドープされていてよい。パターニング技術の整合公差によって決められるが、約３ミク
ロン以上のギャップが、ドーパント源４０２及び４０４間に存在していてよい。図４Ｂで
は、拡散ステップが行われ、ドーパントがドーパント源４０２及び４０４からウェハ１０
０内へと拡散する。この拡散ステップによって、Ｎ型ドーパントがドーパント源４０２か
らウェハ１００内へと拡散し、Ｎ＋活性拡散領域４１２が形成される。同様に、拡散ステ
ップによって、ドーパントがドーパント源４０４からウェハ１００内へと拡散し、活性拡
散領域４１４が形成される。拡散ステップによって、ドーパント源４０２及び４０４は、
シリコンガラスを含み得る誘電層４１６へと転換若しくは変化する。
【００２４】
太陽電池の製造においては、金属格子線を形成し、これにより、太陽電池を外部デバイ
スに接続する活性拡散領域へのコンタクトを形成する。これによって、Ｐ型及びＮ型の活
性拡散領域は、シリコン／誘電体及びシリコン／金属境界下に存在するようになる。シリ
コンと金属格子との間にコンタクトを形成しなくてはならないので、シリコン／金属の境
界は、排除することができない。シリコン／誘電体の境界下の少数キャリアの再結合速度
は低くすることができるが（例えば、熱成長酸化物下で通常１０ｃｍ／ｓ）、シリコン／
金属境界下では常に極めて高い。表面再結合速度が大きいことは、デバイス効率に不都合
な影響を与える。「不透明拡散（opaque diffusions）」とも呼ばれる高濃度で且つ深い
拡散は、基板から境界部を遮蔽することによって、大きな表面速度の影響を低減する。し
かし、この不透明拡散は、高い少数キャリア再結合を発生ささせるものであり、これによ
りデバイス効率が低減する。
【００２５】
本発明の一態様によれば、より効率が高い裏面電極型太陽電池は、様々なドーピングレ
ベルの活性拡散領域、例えばシリコン／金属境界下では不透明拡散、シリコン／誘電体境
界下ではそれほど遮蔽する必要のない低再結合拡散を形成することによって形成すること
ができる。選択的な堆積により、有利には、様々なドーピングレベルでドーパント源をコ
スト効率よく堆積させることが可能となる。他の手法では、様々なドーピングレベルでド
ーパント源を配置させるために行わなくてはならないマスキング及びパターニングのステ
ップは、法外な費用がかかる又は製造プロセスを複雑にするものとなるであろう。例えば
、選択的な堆積を利用して、ドーパント源の４つの異なる組、すなわち（１）シリコン／
誘電体境界下の低再結合Ｐ型活性拡散領域を形成するための低ドープされたＰ型ドーパン
ト源（Ｐ−）、（２）シリコン／金属境界下での不透明Ｐ型活性拡散領域を形成するため
の高ドープされたＰ型ドーパント源（Ｐ＋）、（３）シリコン／誘電体境界下の低再結合
Ｎ型活性拡散領域を形成するための低ドープされたＮ型ドーパント源（Ｎ−）、及び（４
）シリコン／金属境界下の不透明Ｎ型活性拡散領域を形成するための高ドープされたＮ型
ドーパント源（Ｎ＋）を形成することができる。
【００２６】
図５Ａ及び５Ｂからなる図５に、様々なドーピングレベルで選択的に堆積されたドーパ
ント源を利用した裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。一態様では、高ドー
プされたドーパント源は、ウェハ１００の、活性拡散領域が金属と接触する部分上（つま
り、コンタクト開口下）に形成され、低ドープされたドーパント源は、ウェハ１００の他
の部分上に形成される。
【００２７】
図５Ａに、ドーパント源５０１、５０３、５２１及び５２３を、ウェハ１００の、前面
１０３−１の反対側の裏面に選択的に堆積させる。ドーパント源５０１、５０３、５２１
及び５２３は、その化学組成又は厚みを調節することによって、低ドープ又は高ドープと
なるように構成されていてよい。例えば、ドーパント源５０１は、ドーパント源５２１よ
り厚く形成することができるか又はより高いドーパント濃度にすることができる。同様に
、ドーパント源５０３は、ドーパント源５２３より厚く形成することができるか又はより
高いドーパント濃度にすることができる。例えば、ドーパント源５０１はＮ型ドーパント
で高ドープされていてよく、ドーパント源５２１はＮ型ドーパントで低ドープされていて
よく、ドーパント源５０３はＰ型ドーパントで高ドープされていてよく、ドーパント源５
２３はＰ型ドーパント源で低ドープされていてよい。ドーパント源５０１及び５０３の選
択的な堆積は、プリントプロセスの第１のパスで行うことができ、その後、プリントプロ
セスの第２のパスでドーパント源５２３の選択的な堆積を行い、さらにその後、プリント
プロセスの第３のパスでドーパント源５２１の選択的な堆積を行う。
【００２８】
図５Ｂでは、拡散ステップを行い、ドーパントをドーパント源５０１、５０３、５２１
及び５２３からウェハ１００へと拡散されている。拡散ステップによって、Ｎ型ドーパン
トがドーパント源５０１から拡散してＮ＋活性拡散領域５３２が形成され、Ｎ型ドーパン
トがドーパント源５２１から拡散してＮ−活性拡散領域５３１が形成され、Ｐ型ドーパン
トがドーパント源５０３から拡散してＰ＋活性拡散領域５３４が形成され、Ｐ型ドーパン
トがドーパント源５２３から拡散してＰ−活性拡散領域５３３が形成されている。ウェハ
１００のドーパントの拡散によって、ドーパント源５０１、５０３、５２１及び５２３は
、ドープされていない誘電層５３５へと変化する。コンタクト開口５３６が、誘電層５３
５を通して形成され、これにより、金属格子線は、Ｎ＋活性拡散領域５３２及びＰ＋活性
拡散領域５３４に接触する。
【００２９】
いくつかの応用例では、拡散領域の４つでなく３つの異なる組が望ましい場合もある。
例えば、図５の低ドープされた活性拡散領域の１つを、図８で以下に説明するように省略
することができる。
【００３０】
図６Ａ及び６Ｂからなる図６に、様々なドーピングレベルで選択的に堆積されたドーピ
ング源を利用して裏面電極型太陽電池の活性拡散領域を形成する別の方法を示す。図６Ａ
では、ドーパント源６０２、６０３及び６０４が、ウェハ１００の、前面１０３−１の反
対側の裏面に選択的に堆積される。例えば、ドーパント源６０２はＮ型ドーパントで高ド
ープされていてよく、ドーパント源６０３はＰ型ドーパントで低ドープされていてよく、
ドーパント源６０４はＰ型ドーパントで高ドープされていてよい。ドーパント源６０２及
び６０４の選択的な堆積は、プリントプロセスの第１のパスで行うことができ、その後、
ドーパント源６０３の選択的な堆積を、プリントプロセスの第２のパスで行うことができ
る。
【００３１】
図６Ｂでは、拡散ステップを行い、ドーパントをドーパント源６０２、６０３及び６０
４からウェハ１００内へと拡散させる。拡散ステップによって、Ｎ型ドーパントがドーパ
ント源６０２から拡散してＮ＋活性拡散領域６３２が形成され、Ｐ型ドーパントがドーパ
ント源６０３から拡散してＰ−活性拡散領域６３３が形成され、Ｐ型ドーパントがドーパ
ント源６０４から拡散してＰ＋活性拡散領域６３４が形成される。ドーパントのウェハ１
００への拡散によって、ドーパント源６０２、６０３及び６０４は、ドープされていない
誘電体層６３５へと変化する。コンタクト開  口６３６は、誘電層６３５を通して形成さ
れ、これにより、金属格子線がＮ＋活性拡散領域６３２及びＰ＋活性拡散領域６３４に接
触することができる。
【００３２】
選択的な堆積及び化学蒸着（ＣＶＤ）の他に、スピンコーティングを使用してドーパン
ト源を形成することもできる。例えば、適切にドープされたスピンオングラス（ＳＯＧ）
を、図７に示すＰ型及びＮ型ドーパント源として使用することができる。
【００３３】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ及び７Ｄからなる図７に、スピンコーティングされたドーパント源
を使用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。図７Ａでは、ドーパント
源７０４が、ウェハ１００の、前面１０３−１の反対側の裏面の露出した表面全体上にス
ピンコーティングされている。ドーピング源７０４は、例えば、Ｐ型ドーパントで高ドー
プされ且つ約２μｍの厚みにスピンコーティングされたＳＯＧを含んでいてよい。図７Ｂ
では、ドーパント源７０４が、ウェハ１００の裏面の一部を露出するようにパターニング
され、そこには、別のドーパント源が形成される。図７Ｃでは、ドーパント源７０２は、
図７Ｂの試料上にスピンコーティングされている。ドーパント源７０２は、例えば、Ｎ型
ドーパントで高ドープされ且つドーパント源７０４上に約２ミクロンの厚みでスピンコー
ティングされているＳＯＧを含んでいてよい。図７では、拡散ステップを行い、これによ
り、ドーパントはドーパント源７０４及び７０２からウェハ１００内へと拡散する。この
拡散ステップにより、Ｎ型ドーパントがドーパント源７０２からウェハ１００内へと拡散
して、Ｎ＋活性拡散領域７１２が形成される。同様に、拡散ステップによって、Ｐ型ドー
パントがドーパント源７０４からウェハ１００内へと拡散して、活性拡散領域７１４が形
成される。ドーパントのウェハ１００内への拡散によって、ドーパント源７０２及び７０
４は、ドープされていない誘電層７１６へと変化する。
【００３４】
図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃからなる図８に、選択的な堆積及び他の堆積プロセスの組合せを
利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。図８Ａでは、ドーパント源
８０４が、ウェハ１００の、前面１０３−１の反対側の裏面に選択的に堆積されている。
ドーパント源８０４は、ウェハ１００の裏面に、例えば約５ミクロンの厚みに直接的に印
刷することができる。ドーパント源８０４は、Ｐ型ドーパントで高ドープされていてよい
。ドーパント源８０４の選択的な堆積は、印刷プロセス（例えば、インクジェット印刷又
はスクリーン印刷）の単一パスで行うことができる。
【００３５】
図８Ｂでは、ドーパント源８０２が、図８Ａの試料上にスピンコーティングされている
。ドーパント源８０２は、Ｎ型ドーパントで高ドープされ且つドーパント源８０４上に約
２ミクロンの厚みでスピンコートされているＳＯＧを備えていてよい。ドーパント源８０
４の選択的な堆積によって、有利には、ドーパント源８０４をパターニングする必要なく
ドーパント源８０２をスピンコートできることに留意されたい。応用例に応じて、ドーパ
ント源８０２は、ロールオン、スプレーオン、スクリーン印刷又はインクジェット印刷プ
ロセスを利用したブランケット堆積によって塗布することもできる。
【００３６】
図８Ｃでは、拡散ステップを行い、これにより、ドーパントがドーパント源８０４及び
８０２からウェハ１００内へと拡散する。拡散ステップにより、Ｎ型ドーパントは拡散源
８０２からウェハ１００内へと拡散し、Ｎ＋活性拡散領域８１２が形成される。同様に、
拡散ステップによって、Ｐ型ドーパントが、ドーパント源８０４からウェハ１００へと拡
散し、Ｐ＋活性拡散領域８１４が形成される。ドーパントのウェハ１００への拡散によっ
て、ドーパント源８０２及び８０４は、ドープされていない誘電層８１６へと変化する。
【００３７】
図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄからなる図９に、自己整列コンタクト開口エッチングプロ
セスを可能にするドーパント源を利用した裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示
す。
【００３８】
図９Ａでは、ドーパント源６０３が、ウェハ１００の、前面１０３−１の反対側の裏面
に形成されている。一態様では、ドーパント源９０３は、高ドープされた活性拡散領域が
形成される場所上にのみ開口９０６が存在することとなるように形成される（図９Ｃの９
２２及び９２４を参照）。以下でより明確に説明するように、開口９０６が活性拡散領域
に対するコンタクト開口（図９Ｄの９３６を参照）の位置を規定するので、比較的厚いド
ーパント源９０３によって、自己整合プロセスが可能となる。ドーパント源９０３は、ウ
ェハ１００の裏面に選択的に堆積することができる。好ましくは、ドーパント源９０３は
、ウェハ１００の裏面に、ブランケット堆積（例えば化学蒸着又はスピンコーティング）
によって形成され、その後、パターンニングされ開口９０６が形成される。ブランケット
堆積に続きパターニングを行うことは、有利には、印刷可能なドーパントの互いの接触を
防止する。
【００３９】
一態様では、ドーパント源９０３は、Ｐ型ドーパントで低ドープされた誘電体を含む。
ドーパント源９０３の組成及び厚みは、高温拡散ステップ後に、Ｐ型活性拡散領域が低ド
ープされ（例えば、約２５０オーム／ｓｑ）、低キャリア再結合が生成され（例えば、エ
ミッタ飽和電流密度（emitter saturation current density）が約２５ｆＡ／ｃｍ２）、
ドーパント源９０３が、続いて形成されるドーパント源９０２及び９０４に比べて厚く（
例えば、約２０００オングストローム）なるように（図９Ｂ参照）、形成することができ
る。
【００４０】
図９Ｂでは、ドーパント源９０２及び９０４が、ドーパント源９０３上に及び開口９０
６内に形成されている。ドーパント源９０２及び９０４は、金属格子線が接続される、ウ
ェハ１００内に活性拡散領域を形成するためのものである。ドーパント源９０２及び９０
４は、好ましくは、ウェハ１００の裏面に直接的に印刷することによって選択的に堆積さ
れる。例えば、ドーパント源９０２及び９０４は、スクリーン印刷又はインクジェット印
刷によって１つの又は複数のパスで選択的に堆積させることができる。ドーパント源９０
２及び９０４は、ブランケット堆積（例えば、化学蒸着又はスピンコーティング）し、そ
の後パターニングすることによっても形成することができるが、追加的なエッチング停止
層が必要になり得る。
【００４１】
一態様では、ドーパント源９０２は、Ｎ型ドーパントで高ドープされた誘電体を含み、
ドーパント源９０４は、Ｐ型ドーパントで高ドープされた誘電体を含む。ドーパント源９
０２及び９０４の組成及び厚みは、高温拡散ステップ後、（ａ）ドーパント源９０２及び
９０４が、ウェハ１００において高ドープされた（例えば約１０オーム／ｓｑ）拡散領域
を形成し、（ｂ）ドーパント源９０２及び９０４が、ドーパント源９０３と比較して薄く
（例えば約５００オングストローム）なるように（図９Ｂを参照）、（ｃ）得られる拡散
領域が不透明であるように（つまり、拡散領域によって誘導されるキャリア再結合が、そ
の場所のシリコン境界の状況に著しく影響されることなく）、形成することができる。
【００４２】
ドーパント源９０２及び９０４と比較したドーパント９０３の厚みは、好ましくは、後
に行われるコンタクト開口エッチングプロセスによって、ドーパント源９０３が完全に除
去される前にドーパント源９０２及び９０４がウェハ１００にまでエッチングされるよう
に、形成することができる。これにより、有利には、ドーパント源９０２及び９０４が活
性拡散領域のためのドーパントを提供するばかりでなくコンタクト開口の位置も整合させ
るので、自己整合コンタクト開口エッチングプロセスが可能となる。硬化ステップ又は保
護層堆積は、太陽電池の具体的な種類に応じて行うことができる。
【００４３】
図９Ｃでは、拡散ステップを行い、ドーパントをドーパント９０２、９０３及び９０４
からウェハ１００へと拡散させる。拡散ステップにより、Ｎ型ドーパントが、ドーパント
源９０２からウェハ１００内へと拡散し、Ｎ＋活性拡散領域９２２が形成される。拡散ス
テップにより、ドーパント源９０４からＰ型ドーパントがウェハ１００内へと拡散してＰ
＋活性拡散領域９２４が形成され、ドーパント源９０３からＰ型ドーパントがウェハ１０
０内へと拡散してＰ−活性拡散領域９１３が形成される。ドーパントのウェハ１００への
拡散によって、ドーパント源９０２、９０３及び９０４が誘電層９３５へと変化する。つ
まり、拡散ステップ後の誘電体９３５のより厚い部分は、ドーパント源９０３の残部であ
り、誘電体９３５のより薄い部分はドーパント源９０２及び９０４の残部である。
【００４４】
拡散ステップ中、ドーパントリッチガス（例えばＰＯＣｌ３）及びいくらかの酸素を、
選択された時間にわたり加熱炉中に導入することができ、これにより、前面１０３−１に
低濃度のＮ型拡散が形成され、熱酸化物層が成長する。前面１０３−１に形成されたＮ型
拡散及び熱酸化物によって、太陽電池のテクスチャリングされた側での再結合が低減する
。
【００４５】
図９Ｄでは、図９Ｃの試料に、自己整合コンタクト開口エッチングステップが施され、
誘電層９３５の、活性拡散領域９２２及び９２４上の部分が除去されている。コンタクト
開口エッチングステップにより、上述のコンタクト開口９０６を通るコンタクト開口９３
６が形成される（図９Ｃを参照）。コンタクト開口エッチングステップは、コンタクト開
口９０６内の誘電層９３５の一部を薄化してコンタクト開口９３６を形成するように設定
されていてよい。ドーパント源９０２及び９０４はドーパント９０３より薄く形成されて
いるので、コンタクト開口エッチングステップによって、誘電層９３５のより厚い部分も
薄化されるが、誘電層９３５のより薄い部分は完全には除去される。金属格子線は、活性
拡散領域９２２及び９２４に電気的に接触するように、コンタクト開口９３６に形成する
ことができる。
【００４６】
一態様では、コンタクト開口エッチングステップは、時間制御されたウェットエッチン
グプロセスを含む。例えば、コンタクト開口エッチングステップは、図９Ｃの試料の裏面
（つまり、テクスチャリングされていない面）を、制御された時間長さにわたってＨＦリ
ッチエッチャント（液体又は蒸気）に曝すことによって行うことができる。一般に、誘電
層９３５の制御可能なエッチング速度をもたらす任意のエッチャントを利用することがで
きる。片面のみのエッチングが実用的でない応用例では、追加の保護層をテクスチャリン
グされた前面１０３−１に堆積させて、その面をコンタクト開口エッチング中に保護する
。プラズマエッチャーを利用して、これにより、前面１０３−１がエッチングされること
なくウェハ１００の裏面をエッチングすることもできる。プラズマエッチングステップは
、金属格子線をコンタクト開口９３６に形成するための後続の金属スパッタリングステッ
プに組み込むことができる。例えば、クラスターツール（cluster tool）が、プラズマエ
ッチングステップを行うための第１のチャンバ、及び金属格子線を形成するための別のチ
ャンバを有していてよい。
【００４７】
別の態様では、活性拡散領域を形成するための比較的薄いドーパント源をまず形成し、
続いてより厚いドーパント源を形成することができる。例えば、より厚いドーパント源９
０３を、より薄いドーパント源９０２及び９０４の後に、ウェハ１００の裏面上に形成す
ることができる。しかし、図９Ａ〜９Ｄの態様は、真の自己整合プロセスを可能にし、印
刷可能なドーパントの混合が防止されるので、好ましい。
【００４８】
以上、本発明の特定の態様を説明したが、これらの態様が、例示を目的としているにす
ぎず、制限的でないことを理解されたい。さらなる多くの態様があることは、本開示を読
む当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１Ａ〜１Ｄ（FIG.1A〜1D）からなる。本発明の一態様による、テクスチャリングプロセスを施している基板の断面を概略的に示す。
【図２】図２Ａ及び２Ｂ（FIG.2A及び2B）からなる。本発明の一態様による、選択的に堆積させた隣接するドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｃ（FIG.3A〜3C）からなる。本発明の一態様による、選択的に堆積させた重ねられたドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図４】図４Ａ及び４Ｂ（FIG.4A及び4B）からなる。本発明の一態様による、選択的に堆積させた隔置されたドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図５】図５Ａ及び５Ｂ（FIG.5A及び5B）からなる。本発明の一態様による、様々なドーピングレベルを有する選択的に堆積させたドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図６】図６Ａ及び６Ｂ（FIG.6A及び6B）からなる。本発明の一態様による、様々なドーピングレベルを有する選択的に堆積させたドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域を形成する別の方法を示す。
【図７】図７Ａ〜７Ｄ（FIG.7A〜7D）からなる。本発明の一態様による、スピンコーティングされたドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図８】図８Ａ〜８Ｃ（FIG.8A〜8C）からなる。本発明の一態様による、選択的な堆積プロセス及び別の堆積プロセスの組合せを利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図９】図９Ａ〜９Ｄ（FIG.9A〜9D）からなる。本発明の一態様による、自己整合コンタクト開口エッチングプロセスを可能にするドーパント源を利用した、裏面電極型太陽電池の活性拡散領域の製造を示す。
【図１】
0005511861.tif 000002
【図２】
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【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】
0005511861.tif 000008
【図８】
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【図９】
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