(57)【要約】【課題】本開示は、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成する方法を提供する。【解決手段】パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成すること、このパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は基板面の第１領域を覆い基板面の第２領域を露出さ電池；第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に堆積すること；ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層に堆積すること；少なくとも第２領域においてｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を覆うパターン化されたマスキング層を設けること；並びに、マスキング層によって覆われていない領域においてｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去すること、それにより下層のｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を実質的に無影響にする、を備え、ここで、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去することは、希釈したＴＭＡＨ溶液におけるエッチングステップを行なうことを備える。【選択図】図７
2014183312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層が互いに組み合わされ互いから電気的に分離された、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成する方法であって、この方法は、
−  パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成すること、ここでパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は基板表面の第１領域をカバーし、基板表面の第２領域を露出させる；
−  第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に堆積すること；
−  第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層にｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積すること；
−  少なくとも第２領域でｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層をカバーするパターン化されたマスキング層を設けること；
−  マスキング層によってカバーされていない領域においてｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去し、それにより下層のｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を実質的に無影響にすること；
を備え、
ここで、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去することは、希釈したＴＭＡＨ溶液におけるエッチングステップを行なうことを備える、
方法。
【請求項２】
ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去することは、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層のエッチング速度よりも少なくとも１００倍速いエッチング速度でｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層をエッチングすることを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
希釈したＴＭＡＨ溶液は、１％から１０％のＴＭＡＨを含む溶液である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
エッチングステップは、１５℃と３０℃との間の温度で行われる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を選択的に除去する前に、在来の酸化物を除去することをさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積する前に、基板に第２の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を設けることをさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を形成することは、パターン化されていないｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積し、その後ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層をパターニングすることを備え、ここで第２の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層と同じパターンによりパターン化される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さ及び１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間のドーピングレベルを有する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、１ｎｍと１０ｎｍとの間の厚さを有する、請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さ及び１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間のドーピングレベルを有する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
基板は結晶性シリコン基板である、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
シリコンヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池の製造方法であって、
請求項１から１１のいずれかによって、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層が互いに組み合わされ互いから電気的に分離された、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を結晶性シリコン基板に形成することを備え、ここでパターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、当該電池の裏面電界（ＢＳＦ）領域を形成し、パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は当該電池のエミッタ領域を形成する、
方法。
【請求項１３】
ＢＳＦ領域と電気的に接触するベースコンタクト、及びエミッタ領域と電気的に接触するエミッタコンタクトを設けることをさらに備えた、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された技術は、ヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池を製造する方法に関する。さらにとりわけ、開示された技術は、シリコンヘテロ接合の相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池の組み合わされたエミッタ領域及び裏面電界領域を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相互嵌合型バックコンタクト（ＩＢＣ）電池は、電池の裏側に全ての電気コンタクトを有し、それにより前側シェーディングロス（shading losses）を排除している。ＩＢＣ電池では、互いに組み合わされた（interdigitated）ｎ＋領域（例えば裏面電界領域を形成して）及びｐ＋領域（例えばエミッタ領域を形成して）、及び対応する互いに組み合わされたｎ型コンタクト及びｐ型コンタクトは、一般的に電池の裏側で使用される。
【０００３】
シリコンヘテロ接合ＩＢＣ電池では、エミッタ領域及び裏面電界領域は、結晶性シリコン基板（アモルファスシリコン／結晶性シリコンヘテロ構造）に適切にドープしたアモルファスシリコン層を設けることにより形成される。ｐ＋領域は、第１パターンにより結晶基板にｐ＋型アモルファスシリコン層を局所的に設けることにより形成され、ｎ＋領域は、第２パターンによりｎ＋型アモルファスシリコン層を局所的に設けることにより形成される。第１パターン及び第２パターンは、互いに組み合わされている（相互嵌合型である）。
【０００４】
このようなシリコンヘテロ接合ＩＢＣ電池を作製する場合、良好な電気的分離を設け、よってパターン化されたｎ＋アモルファスシリコン層とパターン化されたｐ＋アモルファスシリコン層との間の寄生シャントを回避する必要がある。
【０００５】
例えば、ＵＳ  ２００９／０２９３９４８では、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）層とｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層をパターン化した後、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積する前に、非常に薄い内側（intrinsic）バッファ層を堆積することによって実現するという方法が記述されている。この方法は、以下のステップ、つまり、基板の全面を覆い結晶性シリコン基板に内側ａ−Ｓｉ：Ｈバッファ層及びｎ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積すること；結晶性シリコンウエハを覆うｎ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層に櫛形グリッドが開口された金属性マスクを固定すること；ｎ型−Ｓｉ：Ｈ層をパターニングすること、このパターニングはマスクによってカバーされていないｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈをドライエッチング手順によって除去することを備える；マスクを通して薄い内側バッファ層を堆積すること；及び、同じマスクを通してｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積すること；を備える。生産環境では、金属性マスクを基板に取り付けるあるいは固定する必要があり、また、ａ−Ｓｉ：Ｈ層がマスクに堆積されることから定期的に洗浄あるいは交換する必要があることから、金属性マスクの使用は不利である。
【０００６】
ＵＳ  ７，７３７，３５７には、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層とｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層との間の分離が、低圧化学蒸着法プロセスにて堆積される酸化シリコン層によって実現される、という方法が記述されている。酸化シリコン層を設けることは、追加の堆積ステップを要し、このことはそれが堆積されるｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層に影響するかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国２００９／０２９３９４８号
【特許文献２】米国特許第７，７３７，３５７号明細書
【発明の概要】
【０００８】
［開示の概要］
ある創造性のある態様は、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成する方法に関し、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、互いに組み合わされており電気的に互いから分離されている。この方法は、公知の方法に比べてより少ないプロセスステップですみ、製造環境において使用されるのに適している。この方法は、シリコンヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池用の製造プロセスにおいて互いに組み合わされたエミッタ領域及び裏面電界領域を形成するために好適に使用可能である。
【０００９】
パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成するための創造性のある態様による方法において、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、互いに組み合わされ電気的に互いから分離されており、さらに好ましくは同じ面内に存在し、この方法は、以下のステップ、つまりパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成すること、このｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は基板面の第１領域をカバーし、基板面の第２領域を露出させる；第１内側（intrinsic）ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に堆積（例えば基板をカバーして）すること；第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層にｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ層をカバーして）すること；少なくとも第２領域においてｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層をカバーするパターン化されたマスキング層を設けること；及び、希釈したＴＭＡＨ溶液においてエッチングステップを実行すること、これにより、マスキング層によってカバーされていない領域におけるｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び下層の第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を局所的に除去して下層のｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を実質的に無影響にすること、を備える。
【００１０】
下層のｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を実質的に無影響にするとは、この層はエッチングされない、あるいは、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層に比べて実質的に低速でエッチングされること、例えばエッチング速度は少なくとも１００倍低いものである、ということを意味する。したがって、異なる層間の良好なエッチング選択性が得られ、エッチングプロセスは自己制限している。
【００１１】
エッチングステップは、希釈したＴＭＡＨ（Tetramethylammonium Hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液におけるウェットエッチングによって行うことができ、好ましくは例えば１５℃と３０℃との間の温度で、例えば１５℃と２５℃との間の温度のような周囲温度で行うことができるが、本開示はこれらに限定されない。この希釈したＴＭＡＨ溶液は、例えば約１％から約１０％のＴＭＡＨ、例えば約１％から約５％のＴＭＡＨを含むことができるが、本開示はこれらに限定されない。ＴＭＡＨ溶液は、好ましくは水性溶液、即ち、水を備える、あるいはさらに水のみを備えた溶液である。このような希釈したＴＭＡＨ溶液を使用することは、非常に良好なエッチング選択性を得ることを可能にし、よってｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及び内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を局所的にエッチングする、及びｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層の露出面でエッチングを実質的に止める自己制限プロセスを可能にするということが驚くべきことに分かった。
【００１２】
好ましい実施形態では、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層の表面に存在かもしれない任意の在来の酸化物が希釈したＴＭＡＨのエッチングステップを行なう前に除去される。在来の酸化物を除去することは、当業者に知られた任意の適切な方法、例えば希釈したＨＦ浸漬を行なう等により行われてもよい。
【００１３】
本開示の方法では、パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を形成することは、パターン化されていないｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積すること、及びその後、当業者に知られている方法を用いてｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層をパターニングすることを備えることができる。
【００１４】
創造性のある態様では、本方法は、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積する前に第２内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積することをさらに備えてもよい。第２内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層と同じパターンによってパターン化することができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚み、及び１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間のドーピングレベル（例えばホウ素ドーピング）を有する。
【００１６】
パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を形成した後に堆積される第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、露出した基板領域（第２領域）に少なくとも設けられる。好ましい実施形態では、第１領域におけるパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層をカバーするもの、及び第２領域における露出した基板表面をカバーするものは、パターン化していない層である。この層の厚さは、好ましくは１ｎｍと１０ｎｍとの間である。
【００１７】
好ましい実施形態では、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さ、及び１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間のドーピングレベル（例えばリンのドーピング）を有する。
【００１８】
本開示の方法は、シリコンヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト（ＩＢＣ）光起電力電池用の製造プロセスにおいて、相互に組み合わされたエミッタ領域及び裏面電界領域を形成するのに好適に使用可能である。このような製造プロセスでは、基板は、例えば、単結晶、多結晶あるいは多結晶性のシリコン基板のような結晶性シリコン基板である。好ましい実施形態では、基板はｎ形シリコン基板であるが、本開示はこれに制限されない。ｎ形シリコン基板を使用する場合、パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、ヘテロ接合ＩＢＣ電池のエミッタ領域を形成し、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、電池の裏面電界（ＢＳＦ）領域を形成する。エミッタ領域及びＢＳＦ領域は、互いに組み合わされ、及び、パターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を設けた後に堆積される第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層によって互いから電気的に分離される。第１内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、ｐ＋ドープ領域とｎ＋ドープ領域との間に良好な電気的分離を設けることができ、その結果、１０００オームｃｍ２を超えるシャント抵抗になるという利点がある。
【００１９】
様々な創造性のある態様における対象（objects）及び利点を上に記述した。もちろん、そのような対象あるいは利点のすべてが本開示におけるいずれかの特定の実施形態に従い必ずしも達成されるものではないことは理解されるべきである。したがって、例えば、ここで教示され示唆されたかもしれないような他の対象あるいは利点を必ずしも達成しなくても、ここで教示されたような一つの利点あるいは複数の利点を達成あるいは最適化する方法において本開示が具現化されあるいは実行されてもよいということを当業者は認識するであろう。さらに、この概要は単に例であり、開示の範囲を制限するように意図されないことは理解される。開示の特徴及び利点とともに動作の構成及び方法の両方について、開示は、添付図面とともに読むとき以下の詳細な説明を参照することによって最も良く理解されるかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池の断面を概略的に示す。
【図２】本開示による方法のプロセスステップを図示する。
【図３】本開示による方法のプロセスステップを図示する。
【図４】本開示による方法のプロセスステップを図示する。
【図５】本開示による方法のプロセスステップを図示する。
【図６】本開示による方法のプロセスステップを図示する。
【図７】内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層、及びｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層に関して１％ＴＭＡＨ溶液において測定されたエッチング速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細が開示の完全な理解及び特定の実施形態において開示がどのように実施可能かを提供するために順番に記述されている。しかしながら、この開示はそれらの具体的な詳細なしで実施されてもよいことが理解されるだろう。他の例では、よく知られた方法、手順、及び技術は、本開示を不明瞭にしないように詳細には記述していない。本開示は、特定の実施形態に関して及びある図面を参照して記述されているが、開示はこれに限定されない。ここに含まれ記述される図面は概略図であり、この開示の範囲を制限するものではない。また図面において、いくつかの要素のサイズは誇張されている場合があり、よって説明の目的のため縮尺比で描かれていない場合もある。
【００２２】
さらに、明細書における上部（top）、底部、上方、下方等の用語は、説明目的のために使用され、必ずしも相対的位置を記述するものではない。そのように使用された用語は、適切な状況下で交換可能であり、また、ここに記述した開示の実施形態は、ここに記述されあるいは図示されたもの以外の他の配向において動作可能であるということが理解されるべきである。
【００２３】
本開示の文脈において、光起電力電池あるいは基板の前面（front surface）あるいは前側（front side）は、光源の方へ配向されるのに適した面あるいは側であり、よって照明を受け入れるのに適した面あるいは側である。光起電力電池あるいは基板の裏面、後面、裏側あるいは後側は、上記前面あるいは上記前側に対向する面あるいは側である。
【００２４】
本開示の文脈において、相互嵌合型（interdigitated）は、混じり合った、組み合わされた、を意味し、よって一つのグループからの要素と別のグループからの要素とが交互に存在することを意味する。特に、相互嵌合（interdigitation）は、光起電力電池の裏側コンタクト、及びＩＢＣ光起電力電池のエミッタ領域及びＢＳＦ領域に関する。相互嵌合型電極、並びに相互嵌合型エミッタ領域及びＢＳＦ領域は、例えば櫛状あるいは指状であることができ、例えば複数の指状要素を備えることができる。
【００２５】
本開示は、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を基板に形成する方法に関し、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、互いに組み合わされており（相互嵌合型であり）、電気的に互いから分離されている。本開示の方法は、好適にはシリコンヘテロ接合ＩＢＣ（相互嵌合型バックコンタクト）光起電力電池用の製造プロセスにおいて、より具体的には、シリコンヘテロ接合ＩＢＣ電池の裏側で相互嵌合型のエミッタ領域及びＢＳＦ（裏面電界）領域を形成するための製造プロセスにおいて、使用することができる。
【００２６】
図１は、ヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池の断面を概略的に示す。この電池は、電池の裏側で全ての電気コンタクト、即ちＢＳＦ領域１４へのベースコンタクト２４及びエミッタ領域１２へのエミッタコンタクト２２を有する。基板１０は、例えば単結晶、多結晶あるいは多結晶性シリコン基板のような結晶性シリコン基板である。ＢＳＦ領域１４及びエミッタ領域１２は、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）で作製されている。例えば、基板１０がｎ型基板である場合、ＢＳＦ領域１４は、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を含んでおり、例えば５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さを有し、エミッタ領域１２は、ｐ型のａ−Ｓｉ：Ｈ層を含んでおり、例えば５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さを有している。ＢＳＦ領域１４とシリコン基板１０との間の界面に、第１の薄い内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３が存在可能であり、及び／又はエミッタ領域１２とシリコン基板１０との間の界面に、第２の薄い内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１１が存在可能である。第１の薄い内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３及び第２の薄い内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１１の厚さは、好ましくは１ｎｍと１０ｎｍとの間である。内側層は、ドープされていない、あるいは意図的にドープされない層である。それは、好ましくは１０１２ｃｍ−３未満のドーピングレベルを有する。
【００２７】
そのような薄い内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層を設ける利点は、結晶性シリコン表面の表面不活性化効果をもたらすことである。エミッタ領域１２及びＢＳＦ領域１４は、例えば指形あるいは櫛形となることができ、またそれらは相互嵌合型である。図１に示されるデバイスでは、ＢＳＦ領域１４及びエミッタ領域１２は、第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３によって互いから電気的に分離されている。また、ベースコンタクト２４及びエミッタコンタクト２２は、例えば指形あるいは櫛形であり、また、ＢＳＦ領域１４及びエミッタ領域１２のパターンに従って、それぞれ相互嵌合型である。図１に示される電池は、前側に反射防止膜２０を有する。反射防止膜２０とシリコン基板１０との間の界面では、表面不活性化層が存在可能である（図示せず）。基板１０の前面は、テクスチャー処理され（textured）てもよく（図示せず）、また前面電界が電池の前側に設けられてもよい（図示せず）。
【００２８】
本開示は、図１に示されるような光起電力電池の製作方法を提供する。本開示の方法は、図２から図６に概略的に説明されている。
【００２９】
最初に、図２に図示するように、第２の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１１が結晶性シリコン基板１０の裏面に堆積され、その後、第２の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１１にｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１２が堆積される。ｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１２のドーピングレベルは、好ましくは１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間にある。この層の厚さは、好ましくは５ｎｍと５０ｎｍとの間にある。別の記述では、結晶性シリコン基板１０はｎ型ドーピングを有してもよい。そのような実施形態では、ｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１２は、光起電力電池のエミッタ領域を形成するために使用される。しかしながら、本開示はそれに限定されず、シリコン基板１０はまたｐ型にドープされてもよく、ｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１２は光起電力電池のＢＳＦ領域を形成するために使用されてもよい。
【００３０】
次に、図３に図示するように、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１２及び第２の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１１はパターン化され、それにより、ＢＳＦ領域が設けられることになっている場所（第２領域１０２）でこれらの層を除去し、エミッタ領域が形成されることになっている場所（第１領域１０１）にのみそれらの層を残す。パターニングは、例えばリソグラフィーあるいはレーザアブレーション、又は当業者に知られている他の適切な方法によるような既知の技術を使用して行うことができる。
【００３１】
層１１、１２をパターニングした後、第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３及びｎ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１４（例えば、１０２０ｃｍ−３と１０２２ｃｍ−３との間のドーピングレベル及び５ｎｍと５０ｎｍとの間の厚さを有する）が基板の裏側に堆積される（図４）。第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３は、ｐ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１２とｎ型にドープされたａ−Ｓｉ：Ｈ層１４との間の良好な分離及び電気的分離を提供する。本開示の方法により製作された電池の測定された暗電流電圧特性に基づいて、３８００オームｃｍ２のシャント抵抗が算出された。このことは、異なるドープ領域間で良好な分離及び電気的分離が得られることを例証している。
【００３２】
次に、図５及び図６に図示するように、第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３及びｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１４がパターン化される。図５は、マスキング層１５の堆積を示し、このマスキング層はＢＳＦ領域が形成されることになっている場所（第２領域１０２）を少なくともカバーする。マスキング層１５は、好ましくは第２領域１０２を超えて延在し（即ち、マスキング層１５は第２領域よりも好ましくは広い）、それによりアラインメント用のマージンを提供し、さらに先のステップにおけるアンダーエッチングにより生じるかもしれない問題を回避する。マスキング層１５は、例えばリソグラフィーによって、あるいは例えば重合体ペーストのスクリーン印刷によって形成されパターン化される。
【００３３】
本開示の創造性のある態様によって、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１４及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３が、その後、下層のｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１２の方への良好な選択性により局所的にエッチングされる。ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１４及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３を局所的にエッチングする前に、存在するかもしれない在来の酸化物を除去するため、好ましくは希釈したＨＦの浸漬が行われる。在来の酸化物を除去するための他の適切な方法が使用されてもよい。局所エッチングは、好ましくは、例えば１５℃と３０℃との間の温度のような周囲温度で、希釈したＴＭＡＨ（Tetramethylammonium Hydroide  水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液におけるウェットエッチングによって行われ、この希釈したＴＭＡＨ溶液は、水に例えば約１％から約１０％のＴＭＡＨを含む。このような希釈したＴＭＡＨ溶液は、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈよりもはるかに速く（少なくとも１００倍速く）内側ａ−Ｓｉ：Ｈ及びｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈをエッチングすることが驚くことに分かった。非常に良好な選択性を得ることができることが分かった。これにより、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１４及び第１の内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層１３を局所的にエッチングし、かつｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層１２の露出面でエッチングを実質的に止める自己制限プロセスを可能にする。
【００３４】
図７は、内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層、ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層、及びｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層に関して測定されたエッチング速度を示す。最初に、１％のＨＦ浸漬が３０秒間行われ、その後、１％のＴＭＡＨ溶液で６０秒間エッチングされた。図７におけるエッチング速度は、１ウエハあたり４９測定点に関する平均値及び偏差値（spreading）を示す。内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層に関して、約１３ｎｍ／ｍｉｎと１７ｎｍ／ｍｉｎとの間の
各速度が測定された。ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層に関して、０．１ｎｍ／ｍｉｎのオーダーのエッチング速度が得られた。ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層のエッチング速度は実質的に低く、即ち、内側ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層のエッチング速度の約１５０倍低い。したがって、非常に良好なエッチング選択性が得られ、エッチングプロセスは自己制限的である。
【００３５】
ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層への良好なエッチング選択性の利点は、ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層の厚さ及びしたがって導電率は維持することができ、したがってデバイス性能がエッチングプロセスによって有害な影響を受けないという点である。
【００３６】
層１４及び層１３の選択的なエッチングの後、マスキング層１５が除去され、図６に示す構造になる。次に、メタルコンタクトが裏側に設けられ、より具体的には、ＢＳＦ領域１４と電気的に接触するベースコンタクト２４、及びエミッタ領域１２と電気的に接触するエミッタコンタクト２２が設けられる。
【００３７】
ヘテロ接合ＩＢＣ電池を製造する方法は、例えば、電池の前側で、基板の前面をテクスチャー処理する（texturing）こと、及び／又は、前面電界領域及び／又は表面不活性化層及び／又は反射防止膜を設けることのような、さらなるプロセスステップを備えることができる。表面不活性化層及び／又は反射防止膜を設けることは、プロセスフローの初めに、つまりａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積する前に、行うことができ、又は、後の段階、例えば裏側エミッタコンタクト及びベースコンタクトを設ける直前に行うことができる。
【００３８】
パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層を形成する本発明の方法について、ヘテロ接合ＩＢＣ電池用の製造プロセスの状況において上で述べたが、本開示はそれに制限されない。例えば、本発明の方法は、またホモ接合ＩＢＣ電池用の製造プロセスにおいて使用されてもよい。ここでは、パターン化されたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層及びパターン化されたｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、結晶性シリコン基板にｎ＋ドープ領域及びｐ＋ドープ領域を形成するためのドーパント源として使用されてもよい。
【００３９】
先の記述は、開示のある実施形態を詳述したものである。しかしながら、当然のことながら、どんなに詳しく文章で記述しても、開示は多くの方法で実施されるかもしれない。この開示のある特徴あるいは態様を記述する特別な用語の使用は、その用語が関係している開示の特徴あるいは態様のいずれの具体的な特性を含むように制限されるために、その用語がここで再定義されることを暗示するように取られるべきではないということに注意すべきである。
【図１】
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【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】
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【外国語明細書】
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