(57)【要約】  半導体材料（５０）の表面（５１）を不動態化する方法は、半導体材料（５０）の表面（５１）上に、酸化アルミニウム層（５２）と外側コーティング（５６；６６）とを含む層スタック（５５；６５）が形成されること、および、酸化アルミニウム層（５２）および外側コーティング（５６；６６）は、それぞれ、真空が存在する真空プロセス（１０、１４；１０、２４）で形成されること、を含む。真空は、酸化アルミニウム層（５２）の形成（１０）と、外側コーティング（５６；６６）の形成（１４、２４）との間において維持（１６）される。酸化アルミニウム層（５２）の形成（１０）の後かつ酸化アルミニウム層（５２）への外側コーティング（５６；６６）の形成（１４；２４）の前に、水素および酸素が供給される。また、そのような半導体基板（５０，６０）が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料（５０）の表面（５１）を不動態化する方法であって、前記方法は、
前記半導体材料（５０）の前記表面（５１）上に、酸化アルミニウム層（５２）と外側コーティング（５６；６６）とを含む層スタック（５５；６５）が形成されること、および、
前記酸化アルミニウム層（５２）および前記外側コーティング（５６；６６）は、それぞれ、真空が存在する真空プロセスで形成（１０、１４；１０、２４）されること、
を含み、
前記真空は、前記酸化アルミニウム層（５２）の形成（１０）と、前記外側コーティング（５６；６６）の形成（１４、２４）との間において維持（１６）され、
前記酸化アルミニウム層（５２）の形成（１０）の後かつ前記外側コーティング（５６；６６）の形成（１４；２４）の前に、水素および酸素が、形成された前記酸化アルミニウム層（５２）に供給（１２；２２）される
ことを特徴とする半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項２】
前記外側コーティング（６６）は、窒化ケイ素層（６８、６９）、酸窒化ケイ素層（６７）、および、酸化ケイ素層からなる群からの少なくとも１つの層、好ましくは窒化ケイ素層（６８、６９）を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項３】
前記外側コーティング（６６）は、積み重ねられた複数の層（６７、６８、６９）を含み、当該複数の層のそれぞれが、ケイ素と、更に窒素および／または酸素を含有し、前記複数の層は、異なる濃度のケイ素、酸素および／または窒素を含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項４】
前記水素および前記酸素は、形成された前記酸化アルミニウム層（５２）に、水（１２）の形態で供給（１２）される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項５】
前記水素および前記酸素は、一時的なプラズマの形成を伴って供給（２２）される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項６】
前記一時的なプラズマは、亜酸化窒素および／またはアンモニアを用いて、好ましくは亜酸化窒素およびアンモニアを用いて形成（２２）される
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項７】
前記一時的なプラズマは、前記亜酸化窒素と前記アンモニアを用いて形成（２２）され、当該目的のために、プロセス空間内に亜酸化窒素とガス状アンモニアのガス混合物が供給（２２）される
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項８】
シリコン材料（５０）の前記表面（５１）が不動態化される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項９】
前記酸化アルミニウム層（５２）および前記外側コーティング（５６；６６）は、プラズマ蒸着によって、好ましくは管状炉内で、形成（１０、１４；２４、２６、２８）される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項１０】
前記酸化アルミニウム層（５２）は、５ｎｍから２０ｎｍの厚さ、好ましくは５ｎｍから１０ｎｍの厚さに形成（１０）される
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項１１】
前記外側コーティング（５６；６６）は、５０ｎｍから２００ｎｍの厚さ、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍの厚さに形成（１４；２４，２６，２８）される
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項１２】
太陽電池基板（５０）の前記表面（５１）、好ましくは太陽電池基板の裏側の表面が不動態化される
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の半導体材料の表面を不動態化する方法。
【請求項１３】
半導体基板（５０；６０）であって、
半導体基板の表面（５１）に配置され、酸化アルミニウム層（５２）および外側コーティング（５６；６６）を含む層スタック（５５；６５）と、
前記酸化アルミニウム層（５２）と前記外側コーティング（５６；６６）との間に配置される中間層（５４）と
を具備し、
前記中間層（５４）は、亜酸化窒素とアンモニアを用いて形成されるプラズマによって前記酸化アルミニウム層（５２）を処理することによって得られる層である
半導体基板。
【請求項１４】
前記外側コーティング（６６）は、窒化ケイ素層（６８、６９）、酸窒化ケイ素層（６７）、および、酸化ケイ素層からなる群からの少なくとも１つの層、好ましくは窒化ケイ素層（６８、６９）を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体基板（５０；６０）。
【請求項１５】
前記外側コーティング（６６）は、積み重ねられた複数の層（６７、６８、６９）を含み、当該複数の層のそれぞれが、ケイ素と、更に窒素および／または酸素を含有し、前記複数の層は、異なる濃度のケイ素、酸素および／または窒素を含む
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体基板（６０）。
【請求項１６】
シリコン基板（５０）が前記半導体基板（５０）として提供される
ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の半導体基板（５０；６０）。
【請求項１７】
前記酸化アルミニウム層（５２）は、５ｎｍから２０ｎｍの厚さ、好ましくは５ｎｍから１０ｎｍの厚さを有する
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の半導体基板（５０；６０）。
【請求項１８】
前記外側コーティング（５６；６６）は、５０ｎｍから２００ｎｍの厚さ、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍの厚さを有する
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の半導体基板（５０；６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料の表面を不動態化する方法に関する。本発明は、更には、半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料の表面を不動態化するために、誘電体層の層スタック、例えば、酸化アルミニウム層と窒化ケイ素層とからなる層スタックがしばしば使用される。これらの層は、通常真空プロセスで堆積される。今日まで、酸化アルミニウム層は、好ましくは、英語ではしばしばＡｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、または、略してＡＬＤと呼ばれる、原子層の堆積によって形成されてきた。対照的に、窒化ケイ素層は、通常、英語では一般的にＰｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、または、略してＰＥＣＶＤと呼ばれる、プラズマ蒸着法によって実現される。異なる堆積技術であるが故に、真空は様々な堆積の間で中断される。最初に堆積された層、例えば上述の酸化アルミニウム層は、次の層が更なる真空プロセスで堆積される前に、所定時間の間、一般的な外気に晒される。
【０００３】
半導体材料において、理想的な結晶格子からの逸脱、例えば表面での欠陥、異物の混入等があると、半導体材料中の電荷キャリアの再結合が、促進または引き起こされ得る。そのような場合、通常は、電気的活性の欠陥が参照される。原理的に、電気的活性の欠陥は非結晶性材料中にも存在することがあり得、特定の状況においては当該欠陥が不動態化され得る。この場合、不動態化は、電気的活性欠陥の再結合活性の低下を意味すると理解される。
【０００４】
半導体材料の表面の不動態化は、一般的に、表面に近い半導体材料の領域における電荷キャリアの再結合を減少させるという目的を追求するものである。とりわけ、このことは、電界効果パッシベーションと呼ばれるものによって達成することができ、電界効果パッシベーションでは、固定電荷が、適用される誘電体層、または、半導体材料と誘電体層との界面に提供される。この種の不動態化の関連特性変数は、固定総電荷量である。酸化アルミニウム−窒化ケイ素層の層スタックによる不動態化の場合には、負電荷が半導体材料との間の界面に形成されるので、当該層スタックは、半導体材料のｐドープ領域の不動態化に非常に適している。別の不動態化メカニズムは、化学的パッシベーションと呼ばれるものによって表され、化学的パッシベーションでは、界面での欠陥密度が低減され、この欠陥密度は英語ではしばしばｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｔｒａｐ  ｄｅｎｓｉｔｙと呼ばれている。そのような化学的パッシベーションは、例えば、半導体材料の表面に位置するオープンボンドに水素原子が蓄積することによって実現され得る。その過程で、水素原子は、当該オープンボンドを飽和させ、このようにして電気的活性の欠陥が不動態化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
概説した背景に対して、本発明は、低コストで半導体材料の表面を良好に不動態化することを可能にする方法を提供するという目的に基づく。
【０００６】
当該目的は請求項１で特定された特徴を有する方法によって達成される。
【０００７】
更に、本発明は、低コストで、不動態化された表面を有する半導体材料を提供するという目的に基づく。
【０００８】
当該目的は、下位の独立請求項で特定された特徴を有する半導体材料によって達成される。
【０００９】
利点のある発展形態は、それぞれ、従属請求項の主題である。
【００１０】
上述の真空の中断は、比較的長い処理期間をもたらす。真空の中断の後、真空が最初に構築され直されなければならない。更に、半導体材料は、真空の中断中に、１つのコーティング設備から別のコーティング設備に定期的に再装填される。上述の目的を達成するために、まず始めに、真空の中断を回避する試みがなされた。この目的のために、層スタックを構成する層が、同一の設備内で同一のコーティング技術を用いて適用された。一例として、酸化アルミニウム層と窒化ケイ素層との層スタックが、プラズマ蒸着（以下、略してＰＥＣＶＤ堆積と呼ぶ。）を用いて同一設備内で適用され得る。対応する一連の試験の過程において、真空の中断がされない場合には、不動態化効果がより低いことが判明した。したがって、真空の中断は、適用された層または適用された層スタックの不動態化特性を改善する。このことの理由は、未だ不明である。空気の成分、おそらく水が、真空の中断中に、層スタックを構成する層の１つと反応しているか、または、当該空気の成分が層スタックを構成する層に組み込まれている可能性がある。例えば窒化ケイ素の堆積または焼成工程のように、室温を超える温度でのその後の処理工程において、追加の固定電荷の生成、または、半導体材料との間の境界におけるオープンボンドの飽和のいずれかをもたらす反応が起こるものと思われる。これらの過程の科学的確認は未だなされていない。
【００１１】
更に、同一設備内で層スタックを構成する種々の層を形成するが、酸化アルミニウム層の堆積とそれに続く窒化ケイ素層の堆積との間で、設備を通気することが試みられた。上述の真空の中断の排除と比較して、この方法では、より良好な不動態化効果を達成することができる。しかしながら、この方法による不動態化効果は、酸化アルミニウム層の堆積と窒化ケイ素層の堆積との間で、半導体材料がコーティング設備のプロセスチューブから完全に外に出される場合に得られる不動態化効果と比較すると、依然として劣る。上述のケースでは、通気は通常の外気を用いて行われた。乾燥した圧縮空気または窒素で通気すると、不動態化効果は低下する。
【００１２】
このような背景に対し、例えば蒸気発生器によって生成された蒸気を、使用される堆積設備のプロセスチューブに導入することを考慮することが可能であった。しかしながら、そのような手順は、適合性がほとんどないか、あるいは、誘電体層の堆積に必要とされる真空の形成に伴う非常に高いコストを受け入れる場合のみ適合性がある。加えて、この手順では、堆積設備を収容する収容体の内壁が、望ましくないほどの大量の水で覆われるというリスクがある。
【００１３】
このため、半導体材料の表面の不動態化のために、半導体材料の表面上に、酸化アルミニウム層と外側コーティングとを含む層スタックを形成することが提案される。酸化アルミニウム層および外側コーティングは、それぞれ、真空が存在する真空プロセスで形成される。真空は、酸化アルミニウム層の形成と、外側コーティングの形成との間において維持される。酸化アルミニウム層の形成の後かつ外側コーティングの形成の前に、水素および酸素が、形成された酸化アルミニウム層に供給される。
【００１４】
本発明の目的のための真空は、プロセス空間、例えばプロセスチューブ内の圧力が１０ミリバール未満、好ましくは５ミリバール未満である場合に存在する。この場合、真空プロセスは真空下で行われるプロセスを意味すると理解される。本発明の目的のために、真空の維持は、真空が維持される期間の間、プロセス空間内の圧力が、常に１１００ミリバール未満、好ましくは常に５００ミリバール未満、特に好ましくは常に１００ミリバール未満であることを意味すると理解されるべきである。真空を維持するとき、真空について上述した１０ミリバール、または好ましくは５ミリバールの圧力値は、原理的に、時折適宜超過されることがある。しかしながら、理想的な場合には、圧力値は、連続的に１０ミリバール未満、好ましくは５ミリバール未満の圧力に保たれ、それ故に、ポンピングプロセスのためのプロセス時間の延長は全く生じ得ない。
【００１５】
酸化アルミニウム層の形成と窒化ケイ素層の形成との間において酸化アルミニウム層に供給される水素および酸素は、原理的に、任意の所望の適切な形態で供給することができる。水素と酸素は、特に、分子的に結合した形態で供給することができる。
【００１６】
上述の方法によって、半導体材料の表面の不動態化のための処理時間を、低コストで短縮することができるが、これは、真空の中断が必要とされないからである。また、１つの設備から他の設備への半導体材料の再装填も省略することができる。それにもかかわらず、真空の中断を伴う不動態化プロセスであって、酸化アルミニウム層が一般的な外気に晒される不動態化プロセスにおいて達成される効果と同等の良好な不動態化効果を達成することが可能である。上述の方法の非常に良好な不動態化効果は、主として非常に良好な化学的パッシベーション効果に起因し得る。
【００１７】
一つの発展形態では、外側コーティングは、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層および酸化ケイ素層からなる群からの１つまたは複数の層、好ましくは窒化ケイ素層を含む。これらの層は、シリコンからなる半導体材料の場合に、特に適していることが判明した。
【００１８】
外側コーティングは、有利には、積み重ねられた複数の層を含む。これらの層は、それぞれ、ケイ素と、更に窒素および／または酸素を含有する。更に、これらの層は、異なる濃度のケイ素、酸素および／または窒素を含む。換言すれば、このことは、上述の複数の層のうちの１つの層が、上述の複数の層のうちの他の層と比較して、異なる濃度のケイ素、窒素および／または酸素を含むことを意味する。すなわち、積み重ねられた層は、少なくとも上述の元素のうちの１つの濃度において異なる。上述の複数の層の各々に、他の残りの層における濃度とは異なる濃度の上述の元素が存在することが好ましい。実用的には、３つの層を含む外側コーティングが適切であることが判明した。酸窒化ケイ素層、当該酸窒化ケイ素層の上に配置された第１の窒化ケイ素層、および、当該第１の窒化ケイ素層の上に配置された第２の窒化ケイ素層を含む外側コーティングであって、第１の窒化ケイ素層と第２の窒化ケイ素層とが異なる組成を有する外側コーティングが、特に適していることが判明した。
【００１９】
実施形態の一つのバリエーションでは、水素および酸素は、形成された酸化アルミニウム層に、水の形態で供給される。水の供給は、湿気の供給と同等である。特に、水は、ガス状の凝集状態で供給されてもよい。
【００２０】
水素と酸素は、有利には、一時的なプラズマの形成を伴って供給される。この点に関し、一時的なプラズマは、酸化アルミニウム層の形成と外側コーティングの形成との間において形成されるプラズマを意味すると理解されるべきである。一時的なプラズマは、好ましくは、ＰＥＣＶＤ設備内で実現される。
【００２１】
亜酸化窒素および／またはアンモニアを用いて一時的なプラズマを形成することが有利であることが判明した。一時的なプラズマは、好ましくは、亜酸化窒素およびアンモニアを用いて形成される。このようにして非常に良好な不動態化効果を達成することができる。
【００２２】
亜酸化窒素とアンモニアを用いて一時的なプラズマを形成することが特に好ましく、この目的のために、プロセス空間内に亜酸化窒素とガス状アンモニアのガス混合物が提供される。このようにして、界面の欠陥密度は、真空が中断され酸化アルミニウム層が一般的な外気に晒される方法を用いて実現され得る値と比較して、２．８倍減少され得ることが見出された。亜酸化窒素とアンモニアを用いて一時的なプラズマを形成すると、最終的には、半導体材料−酸化アルミニウム層界面での水素濃度が上昇する。どのような微視的プロセスがこの結果の基礎を形成するかは、未だわかっていない。効果を説明するために現在議論されているモデルでは、ＯＨ−イオンの生成が行われ、このことは、界面を不動態化する役割を担う放出水素を含む。
【００２３】
更に、亜酸化窒素を用いて形成された一時的なプラズマは、半導体材料と酸化アルミニウム層との間の界面における固定総電荷を増加させることができることが判明した。詳細な微視的過程は、上記同様、未だ知られていない。この効果を説明するための１つのモデルは、亜酸化窒素に由来する酸素がＡｌＯ４錯体を形成し、それが負電荷を有し、したがって、このことが、界面においてより多数の負の固定電荷をもたらすというものであり得る。
【００２４】
方法の一つのバリエーションでは、シリコン材料の表面が不動態化される。本方法は、当該半導体材料に関して特に適していることが判明した。
【００２５】
酸化アルミニウム層および外側コーティングは、好ましくは、ＰＥＣＶＤ堆積によって形成される。このことは、好ましくは、管状炉内で行われる。このようにして、実績のある同一の堆積技術を連続的に使用することができ、一時的なプラズマを便利な方法で形成することができる。
【００２６】
上述の方法は、太陽電池基板の不動態化、好ましくは、その裏側の不動態化に特に適していることが判明した。この点において、太陽電池基板の裏側は、太陽電池基板の大面積側、それから製造される太陽電池の通常の動作中において、入射光から離れる様に配置される側を意味すると理解されるべきである。本発明による方法は、いわゆるＰＥＲＣタイプの太陽電池の製造に特に適していることが判明した。なお、ＰＥＲＣは、Ｐａｓｓｉｖａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｒｅａｒ  Ｃｅｌｌを略したものである。スクリーン印刷メタライゼーションを用いたＰＥＲＣ太陽電池の製造に関しては、本発明による方法によって、太陽電池の表面の非常に良好な不動態化を実現することができる。太陽電池製造プロセスにおける表面不動態化に続く接点焼成または焼戻し／アニーリング工程は、界面での固定電荷の更なる増加および界面での欠陥密度の更なる減少をもたらし得る。
【００２７】
本発明による半導体基板は、その表面上に配置された層スタックであって、酸化アルミニウム層と外側コーティングとを含む層スタックを含む。中間層が、酸化アルミニウム層と外側コーティングとの間に配置され、当該中間層は、亜酸化窒素とアンモニアを用いて形成されるプラズマによって酸化アルミニウム層を処理することによって得ることが可能である。
【００２８】
ここでは、半導体基板は、その表面にコーティングを施すのに適した任意の半導体材料を意味すると理解されるべきである。中間層の性質は、今日まで、未だ多くのことが知られていない。しかしながら、透過型電子顕微鏡写真では、中間層は、酸化アルミニウム層と外側コーティングとの間のコントラスト層、例えば明層として識別可能である。
【００２９】
上述の半導体基板は、良好な表面不動態化を有し、低コストで製造することができる。特に、当該半導体基板は、本発明による方法によって製造することができる。
【００３０】
実施形態の一つのバリエーションでは、外側コーティングは、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層、および、酸化ケイ素層からなる群からの少なくとも１つの層、好ましくは窒化ケイ素層を含む。このようにして、良好な表面不動態化を実現することができる。
【００３１】
外側コーティングは、好ましくは、積み重ねられた複数の層を含む。これらの層は、それぞれ、ケイ素と、更に窒素および／または酸素を含有する。これらの層は、異なる濃度のケイ素、酸素および／または窒素を含む。換言すれば、積み重ねられた層は、少なくとも上述の元素のうちの１つの濃度において異なる。例として、窒化ケイ素層、酸窒化ケイ素層および酸化ケイ素層を設けることができる。また、他の好ましい例では、酸窒化ケイ素層が半導体基板上に配置され、第１の窒化ケイ素層が当該酸窒化ケイ素層上に配置され、また、第２の窒化ケイ素層が当該第１の窒化ケイ素層上に配置され、当該第１の窒化ケイ素層と当該第２の窒化ケイ素層とは異なる組成を有する。
【００３２】
特に好ましくは、半導体基板としてシリコン基板が提供される。この材料については既に非常に良い結果が得られている。特に、これはシリコン太陽電池基板、すなわち、それからシリコン太陽電池が製造されるシリコン基板、であり得る。
【００３３】
実用的には、酸化アルミニウム層については、５ｎｍから２０ｎｍの厚さが適していることが判明し、５ｎｍから１０ｎｍの厚さが特に適していることが判明した。
【００３４】
外側コーティングは、好ましくは５０ｎｍから２００ｎｍの厚さを有し、８０ｎｍから１５０ｎｍの厚さを有するものが特に好適であることが判明した。
【００３５】
以下、本発明を図面に基づいて更に詳細に説明する。好都合な場合には、同一の作用を有する要素には、本明細書において、同じ参照符号が付される。本発明は、図面に示された例示的な実施形態に限定されず、また機能的特徴を参照して限定されることもない。これまでの説明および以下の図面の説明は、従属請求項で特定された多数の特徴を含んでおり、いくつかの場合には、グループに組み合わせられた特徴を含んでいる。しかしながら、これらの特徴、並びに、上述された他の全ての特徴および以下の図面の説明において開示される他の全ての特徴もまた、当業者によって、個々に考慮され、そして、当業者によって適切な更なる組み合わせに組み合わされる。特に、上述の特徴の全ては、個々に、および、任意の所望の適切な組み合わせで、独立請求項の方法および／または独立請求項の半導体基板に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、第１の方法のバリエーションの基礎的な図を示す。
【図２】図２は、第２の方法のバリエーションの基礎的な図を示す。
【図３】図３は、半導体基板の第１の実施形態のバリエーションの概略部分断面図を示す。
【図４】図４は、半導体基板の第２の実施形態のバリエーションの概略部分断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、半導体基板の表面を不動態化する方法の第１の例示的実施形態の概略図を示す。この例示的な実施形態では、半導体基板の表面上に層スタックが形成され、その中で最初に、ＰＥＣＶＤ堆積によって酸化アルミニウム層が形成１０される。酸化アルミニウム層は、ここでは、５ｎｍから２０ｎｍの厚さ、好ましくは５ｎｍから１０ｎｍの厚さで形成される。
【００３８】
更に、水素および酸素が酸化アルミニウム層に供給１２される。例として、水素および酸素は、水の形態で供給され得る。それらは、好ましくは、一時的なプラズマの形成を伴って供給される。
【００３９】
更に、ＰＥＣＶＤ堆積によって窒化ケイ素層が形成１４される。ここでの窒化ケイ素層の厚さは５０ｎｍから２００ｎｍであり、窒化ケイ素層は好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍまでの間の厚さで適用される。酸化アルミニウム層のＰＥＣＶＤ堆積、および、窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積は両方とも、好ましくは、管状炉内で行われる。
【００４０】
ここまで概説された方法のステップの全体において、真空が維持１６される。図１に示された図では、このことが２点鎖線で示されている。
【００４１】
図１で示される例示的な実施形態では、形成された窒化ケイ素層は外側コーティングを表し、外側コーティングの形成１４の前に、水素および酸素が酸化アルミニウム層に供給１２される。したがって、真空は、酸化アルミニウム層の形成１０と外側コーティングの形成１４との間で維持される。
【００４２】
図２は、基本的な説明図に基づく、更なる方法のバリエーションを示す。この場合においても、ＰＥＣＶＤ堆積によって酸化アルミニウム層が最初に形成１０される。酸化アルミニウム層の厚さは、好ましくは、図１に示される例示的な実施形態の場合と同じ様に選択される。外側コーティングが形成される前に、更に、水素および酸素が酸化アルミニウム層に供給される。図２に示される例示的な実施形態では、このことは、ガス状アンモニアと亜酸化窒素とのガス混合物がプロセス空間内に供給２２され、一時的なプラズマが形成２２されることによって達成される。
【００４３】
更に、外側コーティングが形成される。この目的のために、複数の層が積み重ねられ、これらの層が共に外側コーティングを形成する。図４に示される例示的な実施形態では、このことは、酸窒化ケイ素層２４のＰＥＣＶＤ堆積、第１の窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積２６、および、第２の窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積２８によって行われる。ここで、第１の窒化ケイ素層は、第２の窒化ケイ素層とは異なる組成を有する。外側コーティングの各層はケイ素を含み、更に、窒素または酸素のいずれか、または、両方を含む。更に、ケイ素原子、窒素原子および／または酸素原子は、外側コーティングの各層において異なる濃度で存在する。酸窒化ケイ素層の堆積２４、第１の窒化ケイ素層の堆積２６、および、第２の窒化ケイ素層の堆積２８の期間中に実現される層厚は、これら３つの層の全体の厚さ、したがって外側コーティングの厚さが、５０ｎｍから２００ｎｍ、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍになるように選択される。この例示的な実施形態では、酸窒化ケイ素層の堆積２４と、第１の窒化ケイ素層の堆積２６と、更には第２の窒化ケイ素層の堆積２８も、管状炉内で行われる。図２に示される方法の修正の場合、第１の窒化ケイ素層の堆積２６は、酸化ケイ素層の堆積によって置き換えられてもよい。
【００４４】
酸化アルミニウム層の形成１０と酸窒化ケイ素層の堆積２４との間で、真空は上述された意味において維持１６される。加えて、真空は、図２に示された方法のステップの全体において維持され、それゆえ、真空の中断およびそれに続く真空の新たな形成のためのポンピング時間なしに、迅速な手順が可能となる。
【００４５】
図３は、半導体基板の概略部分断面図を示し、図３に示される例示的な実施形態では、半導体基板は、シリコン太陽電池基板５０として構成されている。層スタック５５が、シリコン太陽電池基板５０の表面５１上に配置されている。当該層スタックは、酸化アルミニウム層５２と外側コーティング５６とを含む。酸化アルミニウム層５２と外側コーティング５６との間には、中間層５４が配置される。当該中間層５４は、亜酸化窒素とアンモニアを用いて形成されるプラズマによって酸化アルミニウム層５２を処理することによって得ることができる。特に、中間層５４は、図２に示された方法のバリエーションのとおり、酸化アルミニウム層５２を形成１０し、続いてアンモニアと亜酸化窒素のガス混合物を供給２２し、一時的なプラズマを形成２２することによって得られる。
【００４６】
外側コーティング５６は、好ましくは、窒化ケイ素層として構成される。その厚さは、５０ｎｍから２００ｎｍ、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍである。酸化アルミニウム層５２の厚さは、５ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは５ｎｍから１０ｎｍである。
【００４７】
図４に示されている例示的な実施形態の場合には、ここでも、シリコン太陽電池基板６０が半導体基板として提供されている。図４に示される実施形態のバリエーションでは、外側コーティング６６の提供に関し、外側コーティング６６が積み重ねられた複数の層６７、６８、６９を含む点において、図３に示される例示的な実施形態とは異なる。図２に示される例示的な実施形態と同様に、これらの層のうちの１つは酸窒化ケイ素層６７であり、更なる層は第１の窒化ケイ素層６８であり、第３の層は第２の窒化ケイ素層６９であり、第１の窒化ケイ素層６８と第２の窒化ケイ素層６９とは異なる組成を有する。図３に関連して既に説明した中間層５４および酸化アルミニウム層５２と共に、当該複数の層は層スタック６５を形成する。酸窒化ケイ素層６７、第１の窒化ケイ素層６８、および、第２の窒化ケイ素層６９の厚さは、合計層厚、したがって外側コーティングの厚さが５０ｎｍから２００ｎｍ、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍになるように選択される。
【００４８】
図４に示される実施形態のバリエーションにおいて、第１の窒化ケイ素層６８を酸化ケイ素層で置き換えることによって、更なる例示的な実施形態が得られる。
【００４９】
図４に示されるシリコン太陽電池基板６０は、有利には、図２に示される方法によって製造することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０      ＰＥＣＶＤフォーメーションによる酸化アルミニウム層の形成
１２      水素および酸素の供給
１４      ＰＥＣＶＤによる窒化ケイ素層の形成
１６      真空の維持
２２      アンモニアおよび亜酸化窒素のガス混合物の供給、および、一時的なプラズマの形成
２４      酸窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積
２６      第１の窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積
２８      第２の窒化ケイ素層のＰＥＣＶＤ堆積
５０      シリコン太陽電池基板
５１      表面
５２      酸化アルミニウム層
５４      中間層
５５      層スタック
５６      外側コーティング
６０      シリコン太陽電池基板
６５      層スタック
６６      外側コーティング
６７      酸窒化ケイ素層
６８      第１の窒化ケイ素層
６９      第２の窒化ケイ素層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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