(57)【要約】  本発明は、少なくとも一つの表面の少なくとも複数の領域に、エッチング可能な誘電体層を有するシリコンウェハーが、流体媒体に対する遮蔽のためのシリコン含有マスキング層を伴って提供される、少なくとも一つの光学的反射面を有する、半導体コンポーネントの製造方法に関する。加えて、アルミニウムを含む層がマスキング層に蒸着され、続いて、半導体コンポーネントの熱処理が行われ、結果としてアルミニウムにおけるシリコンが溶解する。さらに、本発明は、シリコンウェハーで作られ、少なくとも一つの光学的反射面を有する、類似の半導体コンポーネントに関する。このタイプの半導体コンポーネントは、特に太陽電池として用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの表面の少なくとも複数の領域に、エッチング可能な誘電体層を有するシリコンウェハーが提供され、少なくとも重量60%のシリコンを含むシリコン含有マスキング層が、流体媒体に対する遮蔽のために該層の上に蒸着され、アルミニウムで作られた層がマスキング層の上に蒸着され、アルミニウムにおけるシリコンの溶解が熱処理により行われる、少なくとも一つの光学的反射面、を有する半導体コンポーネントの製造方法。
【請求項２】
マスキング層が、フッ化水素酸に対して耐性のあること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
マスキング層が、アモルファスシリコンを含むこと、
を特徴とする請求項１または2に記載の方法。
【請求項４】
マスキング層が、窒化ケイ素を含むこと、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
窒化ケイ素が、少なくとも重量60%、特に、少なくとも重量70%のシリコン含有量を有すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
マスキング層が、プラズマ助長化学気相蒸着により蒸着されること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
シラン及び場合により水素が開始基質として使用されること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
気相蒸着が、20〜280Pa、特に、30〜75Paの圧力で行われること、
を特徴とする請求項6または７に記載の方法。
【請求項９】
気相蒸着が、20〜400℃、特に、200〜300℃の温度で行われること、
を特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
マスキング層が、スパッタリング法により蒸着されること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
誘電体層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び酸化アルミニウムからなるグループから選択されること、
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
熱処理が、150〜950℃、特に、300〜550℃の範囲の温度で行われること、
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
マスキング層の蒸着後、マスキング層がレーザーアブレーションにより構築されること、
を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも一つの光学的反射面を有する、シリコンウェハーで作られた半導体コンポーネントであって、
シリコンウェハーは、少なくとも一つの光学的反射面に、誘電体層と、熱処理により形成され、シリコンを含む反射層と、を有すること、
を特徴とする半導体コンポーネント。
【請求項１５】
誘電体層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び酸化アルミニウムを含むグループから選択されること、
を特徴とする請求項１４に記載の半導体コンポーネント。
【請求項１６】
半導体コンポーネントの反射面が、90%より大きい範囲の反射率を有すること、
を特徴とする請求項１４または１５に記載の半導体コンポーネント。
【請求項１７】
半導体コンポーネントが、太陽電池であること、
を特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の半導体コンポーネント。
【請求項１８】
太陽電池が、IEC 60904-1から60904-10に従う標準条件に従って計測される、少なくとも18%、特に20%の効率を有すること、
を特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の半導体コンポーネント。
【請求項１９】
請求項１４〜１７のいずれか１項に従う半導体コンポーネント、および、請求項１〜１３のいずれか１項による方法に従う製造。
【請求項２０】
太陽電池の製造のための、請求項１〜１３のいずれか１項に従う方法の利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明に従う方法を適用するだけで、高い反射率を備えた反射コーティングが形成され得る、少なくとも一つの光学的反射面を有するシリコンウェハーで作られた、半導体コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の経済性にとって、効率の増加は重大な問題である一方、ウェハーの厚みの低減も重大な問題である。光学的電気的特性に関して特に高い要求がなされるため、太陽電池の裏面の開発は、この目的のために重要である。光学に関しては、表側からウェハーに入射しまだ吸収されない光が、セルの裏面で反射し得、従って、シリコンにおける光の吸収の可能性が再び存在するように、できる限り高い内部反射率が求められる。しかしながら、電気的特性は、誘電保護層を用いることにより、特によく達成され得る。一般に、酸化ケイ素を含む、このタイプの誘電保護層は、シリコンの屈折率とは大きく異なり、太陽電池における光の内部反射において利点を持つ屈折率を有する。
【０００３】
内部反射率は、付加的蒸着された一般にアルミニウム等の金属層により、さらに高められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フッ化水素酸を用いて、酸化ケイ素をエッチングすることなく、少なくとも一つの側に酸化ケイ素を有するシリコンディスクのプロセスが可能ではなく、または容易に可能ではないため、このタイプのシステムは、製造において幾つかの問題を伴う。
【０００５】
少なくとも複数の領域において、酸化ケイ素をフッ化水素酸から保護するワニス層の適用を提供する、この問題に対する解決策を発見するためのアプローチが、しばらくの間、先行技術から知られて来た。しかしながら、解決策に対するこのタイプのアプローチは、そのようなワニス層は除去される必要がある、という不利点を含んでおり、付加的なプロセスの複雑さを伴う（J. Knobloch et al. “High-efficiency Solar Cells from FZ, CZ and MC Silicon Material”, Proceedings of the 23rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference, S. 271 - 276, Louisville, Kentucky, USA, 1993 and O. Schultz et al., “Silicon Oxide/Silicon Nitride Stack System for 20% Efficient Silicon Solar Cells”, 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Florida, USA, 2005）。
【０００６】
このことから、このタイプの半導体コンポーネントの製造が単純なプロセス連鎖で可能な方法を提供することが、本発明の目的であった。同時に、そのようにして製造された太陽電池の高い内部反射率の獲得も意図された。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法と、請求項１４の特徴を有する半導体コンポーネントにより達成される。本発明に従う利用法は、請求項１９に示される。さらなる従属項は、有利な進展を示す。
【０００８】
本発明に従えば、少なくとも一つの反射面を有する半導体コンポーネントの製造方法が提供される。この方法は、少なくとも一つの表面の少なくとも複数の領域にエッチング可能な誘電体層を有するシリコンウェハーが、流体媒体に対する遮蔽のために、アモルファスシリコンで作られたマスキング層、または、少なくとも重量60%のシリコンを含むシリコン含有層を備える、という事実に基づく。マスキング層は、誘電体層の上に蒸着される。続いて、アルミニウム層が、マスキング層の上に蒸着される。さらなるステップにおいて、層システムの熱処理がなされ、アルミニウムにおけるシリコンが溶解する。
【発明の効果】
【０００９】
例えばフッ化水素酸等の、流体エッチング媒体のエッチングに対する選択領域の効果的マスキングは、本発明に従う方法により可能となる。これは、アモルファスシリコン、または、シリコンに富む層は、フッ化水素酸に対して、高い耐性を有する、という事実に起因する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に従えば、少なくとも一つの反射面を有する半導体コンポーネントの製造方法が提供される。この方法は、少なくとも一つの表面の少なくとも複数の領域にエッチング可能な誘電体層を有するシリコンウェハーが、流体媒体に対する遮蔽のために、アモルファスシリコンで作られたマスキング層、または、少なくとも重量60%のシリコンを含むシリコン含有層を備える、という事実に基づく。マスキング層は、誘電体層の上に蒸着される。続いて、アルミニウム層が、マスキング層の上に蒸着される。さらなるステップにおいて、層システムの熱処理がなされ、アルミニウムにおけるシリコンが溶解する。
【００１１】
好ましい変形は、マスキング層が、フッ化水素酸に対して特に高い耐性を有するアモルファスシリコンを含むことを提供する。さらなる好ましい変形は、マスキング層が、窒化ケイ素を含むことを提供する。シリコンの含有量は、好ましくは、少なくとも重量60%、特に好ましくは、少なくとも重量70%である。
【００１２】
マスキング層の蒸着に関しては、先行技術で知られるすべての方法が利用可能であり、プラズマ助長化学気相蒸着が好ましい。アモルファスシリコン蒸着のために、好ましくは、シラン（SiH4）、及び、可能であれば水素（H2）が、好ましくはここでは開始基質として用いられ得る。気相蒸着は、好ましくは、20〜280Pa、特に、30〜75Paの圧力で行われる。温度は、20〜400℃、特に、200〜300℃の範囲が好ましい。
【００１３】
マスキング層の蒸着は、さらなる好ましい変形において、スパッタリングによっても行い得る。
【００１４】
保護層に対しては、好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及び、酸化アルミニウムからなるグループから選択された材料が用いられる。
【００１５】
個々の層の蒸着後、好ましくは、150〜950℃の範囲、特に好ましくは、300〜550℃の範囲の温度で、熱処理が行われる。温度の選択は、高温での短時間の熱処理が、低温での長時間の処理と同じ結果を導くように、時間窓を介して決定される。この温度処理の結果、アルミニウムにおけるシリコンの溶解プロセスが得られる。このアルミニウムとシリコンで作られた形成層は、非常に高い反射値を有する。
【００１６】
本発明に従う方法のさらなる好ましい変形においては、マスキング層の蒸着後、マスキング層が局所的エッチングマスクとして利用され得るように、マスキング層がレーザーアブレーションによって構築され得る。
【００１７】
本発明に従えば、シリコンウェハーで作られた半導体コンポーネントは、少なくとも一つの光学的反射面が与えられる。シリコンウェハーは、少なくとも一つの光学的反射面上に、誘電体保護層を有する。さらに、アルミミウムとシリコンを含んだ反射層が、保護層に適用され、前記反射層は、熱的処理により形成される。
【００１８】
意外にも、本発明に従う半導体コンポーネントは、酸化ケイ素層が蒸着されたウェハーを有する先行技術で知られるシステムに対して、同等の高い反射値を有することを示すことが可能となった。従って、本発明に従う半導体コンポーネントは、好ましくは、90°を越える範囲の反射値を有している。これは、同時に、本発明に従う太陽電池の効率を、少なくとも18%とする。
【００１９】
本発明に従う半導体コンポーネントは、従って、前述した方法に従って製造されることが好ましい。
【００２０】
本発明に従う方法は、特に、太陽電池の製造に用いられる。
【００２１】
本発明に従う目的は、ここで示される特別な実施形態に制限されることなく、以下の例及び図を参照してより詳細に説明される。
【００２２】
図１は、本発明に従う、シリコンディスク（250μm厚）と、酸化ケイ素で作られた保護層（100nm厚）と、アモルファスシリコンで作られたマスキング層（50nm厚）と、アルミニウム層（2μm厚）と、を備えた半導体コンポーネントの反射計測を示す。先行技術で知られるマスキング層なしのシステムにおける反射計測が、それと比較されている。
【００２３】
シリコンの屈折率よりかなり低い屈折率を備えた層が、太陽電池の裏側に配置された。これは、好ましくは、例えば、熱酸化により形成され、または公知のコーティング方法により蒸着された、酸化ケイ素を含んでいる。酸素を含む雰囲気中でウェハーを加熱することにより、800〜1050℃の温度の環状炉で形成された熱酸化物が観察された。蒸着酸化物は、平行平板リアクタでのプラズマ助長化学気相蒸着において、笑気ガス（N2O）及びシラン（SiH4）から形成された。温度は、250〜350℃の範囲で変化し、圧力は、約1,000mTorrであった。誘電層の屈折率ｎは、ｎ≒1.45であった（630nm及びRTで計測）。630nm及びRTで計測されたシリコン（ｎ≒3.6）と誘電体層との間の屈折率の差が大きくなるほど、内部反射コーティングに対して良好となる。この層、すなわち、酸化ケイ素上に、アルミニウムが蒸着され、良好なミラーが形成された。続いて、熱処理により、アルミニウム層において、アモルファスシリコンが溶解された。アモルファスシリコンは、温度200〜300℃、圧力範囲30〜75Paにおいて、プラズマ助長化学気相蒸着（PECVD）により、シラン（SiH4）と水素（H2）とから形成された。
【００２４】
本発明に従う半導体コンポーネントの前面での放射性能が計測され、放射性能の比率としてセットされ、これらから反射値が形成される。アモルファスシリコンを備えた層システムの場合、1,200nmにおける熱処理前の反射値は、約75%である。太陽電池を400℃で10分間加熱すると、アルミニウムにおけるシリコンが溶解し、この層においてアモルファスシリコンがない場合と同様に、反射値は90%に増加する（図参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に従う半導体コンポーネントの反射計測を示す。
【図１】
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【国際調査報告】
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