(57)【要約】  半導体装置を容易に製造し得る方法を提供する。  半導体材料からなる基板１０の一主面１０ｂの一部分の上に、ｐ型半導体層１２ｐを形成するｐ型半導体層形成工程を行う。ｐ型半導体層１２ｐの上を含め、基板１０の一主面１０ｂの上にｎ型半導体層２３ｎを形成する。ｎ型半導体層２３ｎのｐ型半導体層１２ｐの上に位置する部分の少なくとも一部をアルカリエッチング液を用いてエッチングする。
2013133005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料からなる基板の一主面の一部分の上に、ｐ型半導体層を形成するｐ型半導体層形成工程と、
前記ｐ型半導体層の上を含め、前記基板の一主面の上にｎ型半導体層を形成する工程と、
前記ｎ型半導体層の前記ｐ型半導体層の上に位置する部分の少なくとも一部をアルカリエッチング液を用いてエッチングする工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリエッチング液として、アルカリ金属水酸化物水溶液を用いる、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ｐ型半導体層の上にｐ側電極を形成し、前記ｎ型半導体層の上にｎ側電極を形成する工程をさらに備え、
前記半導体装置が太陽電池である、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ｐ型半導体層形成工程は、前記基板の一主面の上に形成したｐ型半導体層の一部分をエッチングする工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ｐ型半導体層のエッチングをフッ硝酸を用いて行う、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体材料からなる基板と、
前記基板の一主面の一部分の上に配されたｎ型半導体層と、
前記基板の一主面の前記ｎ型半導体層が配されていない部分の上に配されたｐ型半導体層と、
を備え、
前記ｎ型半導体層は、前記ｐ型半導体層の直上に配された部分を有する、半導体装置。
【請求項７】
前記ｎ型半導体層の上に配されたｎ側電極と、
前記ｐ型半導体層の上に配されたｐ側電極と、
をさらに備え、
太陽電池である、請求項６に記載の半導体装置。
【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】
従来、改善された光電変換効率を実現し得る太陽電池として、裏面接合型の太陽電池が知られている。例えば特許文献１には、半導体材料からなる基板と、基板の一主面上に設けられたｐ型半導体層及びｎ型半導体層とを有する裏面接合型の太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の太陽電池のように、半導体材料からなる基板の一主面上に設けられたｐ型半導体層及びｎ型半導体層を有する半導体装置を製造するためには、例えば、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層のパターニング工程などの多数のパターニング工程が必要となる。従って、このような半導体装置は、製造工程が煩雑であるという問題がある。【０００５】
本発明は、半導体装置を容易に製造し得る方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、半導体材料からなる基板の一主面の一部分の上に、ｐ型半導体層を形成するｐ型半導体層形成工程を行う。ｐ型半導体層の上を含め、基板の一主面の上にｎ型半導体層を形成する。ｎ型半導体層のｐ型半導体層の上に位置する部分の少なくとも一部をアルカリエッチング液を用いてエッチングする。【０００７】
本発明に係る半導体装置は、半導体材料からなる基板と、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層とを備える。ｎ型半導体層は、基板の一主面の一部分の上に配されている。ｐ型半導体層は、基板の一主面のｎ型半導体層が配されていない部分の上に配されている。ｎ型半導体層は、ｐ型半導体層の直上に配された部分を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置を容易に製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における太陽電池の略図的平面図である。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における太陽電池の製造方法を説明するための略図的断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態における太陽電池の製造方法を説明するための略図的断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における太陽電池の製造方法を説明するための略図的断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態における太陽電池の製造方法を説明するための略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１１】
また、実施形態などにおいて参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態などにおいて参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率などが異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１２】
（太陽電池１の構成）
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態において製造される、半導体装置である太陽電池１の構成について説明する。
【００１３】
図２に示されるように、太陽電池１は、半導体材料からなる基板１０を有する。基板１０は、例えば、結晶シリコンなどにより構成することができる。本実施形態では、基板１０がｎ型結晶シリコンからなる例について説明する。
【００１４】
基板１０の主面（受光面）１０ａの上には、実質的に真性なｉ型半導体層１７ｉと、基板１０と同じ導電型を有するｎ型半導体層１７ｎと、保護膜としての機能を兼ね備えた反射抑制層１６とがこの順番で設けられている。ｉ型半導体層１７ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１７ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。ｎ型半導体層１７ｎは、例えば、ｎ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。反射抑制層１６は、例えば、窒化ケイ素などにより構成することができる。
【００１５】
基板１０の主面（裏面）１０ｂの上には、ｎ型半導体層１３ｎと、ｐ型半導体層１２ｐとが配されている。
【００１６】
ｎ型半導体層１３ｎは、主面１０ｂの一部分の上に配されている。ｎ型半導体層１３ｎは、例えば、ｎ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｎ型半導体層１３ｎと主面１０ｂとの間には、実質的に真性なｉ型半導体層１３ｉが配されている。ｉ型半導体層１３ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１３ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。
【００１７】
ｐ型半導体層１２ｐは、主面１０ｂのｎ型半導体層１３ｎが配されていない部分の少なくとも一部の上に配されている。このｐ型半導体層１２ｐとｎ型半導体層１３ｎとにより主面１０ｂの実質的に全体が覆われている。ｎ型半導体層１３ｎは、ｐ型半導体層１２ｐの直上に配された部分を有する。具体的には、ｎ型半導体層１３ｎの端部は、ｐ型半導体層１２ｐの直上に配されている。
【００１８】
ｐ型半導体層１２ｐは、例えば、ホウ素などのｐ型ドーパントを含むｐ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｐ型半導体層１２ｐと主面１０ｂとの間には、実質的に真性なｉ型半導体層１２ｉが配されている。ｉ型半導体層１２ｉは、例えば実質的に真性なｉ型アモルファスシリコンなどにより構成することができる。ｉ型半導体層１２ｉは、例えば、数Å〜２５０Å程度の、発電に実質的に寄与しない程度の厚みを有することが好ましい。
【００１９】
ｎ型半導体層１３ｎの上には、ｎ側電極１４ｎが配されている。一方、ｐ型半導体層１２ｐの上には、ｐ側電極１５ｐが配されている。ｎ側電極１４ｎとｐ側電極１５ｐとは、それぞれ、くし歯状に設けられている。
【００２０】
電極１４ｎ、１５ｐは、それぞれ、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｓｎなどの少なくとも一種の金属により構成することができる。電極１４ｎ、１５ｐは、単一の導電層により構成されていてもよいし、複数の導電層の積層体により構成されていてもよい。
【００２１】
（太陽電池１の製造方法）
次に、主として図３〜図６を参照しながら、太陽電池１の製造方法の一例について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、基板１０の主面１０ｂの上に、ｉ型半導体層１２ｉを構成するためのｉ型半導体層２２ｉと、ｐ型半導体層１２ｐを構成するためのｐ型半導体層２２ｐとを、この順番で形成する（ｐ型半導体層形成工程）。半導体層２２ｉ、２２ｐは、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法などにより形成することができる。
【００２３】
次に、ｐ型半導体層２２ｐの上に、半導体層１２ｉ、１２ｐを形成しようとする部分を覆うようにマスク２１を形成する。マスク２１は、例えばレジスト材料などにより形成することができる。
【００２４】
次に、マスク２１の上から半導体層２２ｉ、２２ｐをエッチングすることにより、半導体層２２ｉ、２２ｐのマスク２１に覆われていない部分を除去する。これにより、図４に示される半導体層１２ｉ、１２ｐを形成する。
【００２５】
半導体層２２ｉ、２２ｐのエッチングは、例えばフッ硝酸（ＨＦ−ＨＮＯ３）やフッ硝酸・酢酸の混酸（ＨＦ−ＨＮＯ−ＣＨ３ＣＯＯＨ）、フッ硝酸・過酸化水素の混酸（ＨＦ−ＨＮＯ−Ｈ２Ｏ２）の他、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの無機アルカリ類、又はＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム）等の有機アルカリ類、アンモニア・フッ化水素の混合物（ＮＨ３−ＨＦ）、フッ化水素・オゾンの混合物（ＨＦ−Ｏ３）リン酸（Ｈ３ＰＯ４）などを用いて好適に行うことができる。
【００２６】
次に、図５に示されるように、ｐ型半導体層１２ｐの上を含め、基板１０の主面１０ｂの上に、ｉ型半導体層１３ｉを構成するためのｉ型半導体層２３ｉと、ｎ型半導体層１３ｎを構成するためのｎ型半導体層２３ｎとをこの順番で形成する。半導体層２３ｉ、２３ｎは、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成することができる。
【００２７】
次に、ｎ型半導体層２３ｎの上に、ｐ型半導体層１２ｐが設けられている部分の少なくとも一部を覆わないように、マスク２４を形成する。マスク２４は、例えばレジスト材料などにより形成することができる。
【００２８】
次に、マスク２４の上から、アルカリエッチング液を用いてエッチングすることにより、ｎ型半導体層２３ｎのｐ型半導体層１２ｐの上に位置する部分の少なくとも一部を除去する。これにより、図６に示されるように、ｉ型半導体層２３ｉからｉ型半導体層１３ｉを形成し、ｎ型半導体層２３ｎからｎ型半導体層１３ｎを形成すると共に、ｐ型半導体層１２ｐを露出させる。
【００２９】
ここで、ホウ素などのｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層１２ｐのアルカリエッチング液に対するエッチングレートは、ｎ型半導体層２３ｎやｉ型半導体層２３ｉのアルカリエッチング液に対するエッチングレートよりも低い。このため、ｐ型半導体層１２ｐが消失することなく、ｎ型半導体層２３ｎ及びｉ型半導体層２３ｉのｐ型半導体層１２ｐの上に位置する部分の少なくとも一部を選択的に除去することができる。
【００３０】
好ましく用いられるアルカリエッチング液としては、例えば水酸化カリウム水溶液などのアルカリ金属水酸化物水溶液などが挙げられる。
【００３１】
次に、ｐ型半導体層１２ｐの上にｐ側電極１５ｐを形成すると共に、ｎ型半導体層１３ｎの上にｎ側電極１４ｎを形成することにより、太陽電池１を完成させることができる。電極１４ｎ、１５ｐは、例えば、めっき法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、導電性ペーストを塗布する方法などにより形成することができる。
【００３２】
なお、半導体層１７ｉ、１７ｎ及び反射抑制層１６の形成時期は、特に限定されない。例えば、半導体層１７ｉ、１７ｎを半導体層２３ｉ、２３ｎと同一プロセスで形成してもよい。
【００３３】
ところで、本実施形態の構成とはｐ型半導体層とｎ型半導体層とが逆の構成の太陽電池、すなわちｐ型半導体層の一部がｎ型半導体層の上に位置する太陽電池を作製するには、ｎ型半導体層の形成、ｎ型半導体層のエッチング、ｐ型半導体層の形成、及びｐ型半導体層のエッチングを行う必要がある。ここで、ｎ型半導体層のアルカリエッチング液に対するエッチングレートが、ｐ型半導体層のアルカリエッチング液に対するエッチングレートよりも高い。このため、ｐ型半導体層のｎ型半導体層の上に位置する部分を確実に除去すると、ｎ型半導体層までエッチングされて除去されてしまう。すなわち、アルカリエッチング液によるエッチングによって、ｐ型半導体層を選択的に除去することは困難である。このため、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に、アルカリエッチング液に対するエッチングレートがｐ型半導体層よりも低い、例えば窒化シリコンなどからなるエッチングストップ層を設ける必要がある。従って、ｐ型半導体層の下方に位置するｎ型半導体層を露出させるためには、ｐ型半導体層のエッチング工程と、エッチングストップ層のエッチング工程との２回のエッチング工程が必要となる。また、絶縁層をエッチングし、ｎ型半導体層をエッチングしないエッチング液を別途に準備する必要もある。さらに、絶縁層の形成工程も必要となる。このように、太陽電池の製造工程が煩雑になる。
【００３４】
それに対して、本実施形態では、アルカリエッチング液に対するエッチングレートが相対的に低いｐ型半導体層２２ｐを、アルカリエッチング液に対するエッチングレートが相対的に高いｎ型半導体層２３ｎの下に設ける。よって、アルカリエッチング液によって、ｎ型半導体層２３ｎを選択的に除去することができる。従って、ｐ型半導体層１２ｐの上に絶縁層を形成する工程を必ずしも必要とせず、また、ｐ型半導体層１２ｐを露出させるために、ｎ型半導体層２３ｎのエッチング工程を１回行えばよい。また、絶縁層をエッチングし、かつ半導体層をエッチングしないエッチング液が必ずしも必要ではない。従って、太陽電池１は、少ない工程数で容易に製造することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、半導体装置として太陽電池を例に挙げて説明した。但し、本発明は、これに限定されない。本発明に係る半導体装置は、太陽電池以外の半導体装置であってもよい。本発明に係る半導体装置の製造方法は、太陽電池以外の半導体装置を製造する方法であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…太陽電池
１０…基板
１２ｐ…ｐ型半導体層
１３ｎ…ｎ型半導体層
１４ｎ…ｎ側電極
１５ｐ…ｐ側電極
１６…反射抑制層
２２ｐ…ｐ型半導体層
２３ｎ…ｎ型半導体層
【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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【国際調査報告】
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