(57)【要約】  本発明は、少ない工程数で高精度のパターン塗布を実現することで裏面接合型太陽電池の低コスト化を可能とする製造方法を提供するものであり、具体的には、半導体基板の表面にｐ型および／またはｎ型領域がパターン形成された半導体デバイスの製造方法であって、前記半導体基板の表面に、エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち少なくとも１つのペーストをノズルの吐出口から吐出させ、前記半導体基板と前記吐出口との間に前記ペーストからなるビードを形成するとともに、前記半導体基板を前記ノズルに対して相対移動させることで、前記半導体基板の表面に前記ペーストをストライプ状に塗布する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。
2011074467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面にｐ型および／またはｎ型領域がパターン形成された半導体デバイスの製造方法であって、前記半導体基板の表面に、エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち少なくとも１つのペーストをノズルの吐出口から吐出させ、前記半導体基板と前記吐出口との間に前記ペーストからなるビードを形成するとともに、前記半導体基板を前記ノズルに対して相対移動させることで、前記半導体基板の表面に前記ペーストをストライプ状に塗布する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記半導体デバイスが、前記半導体基板の受光面の反対側の面にｐｎ接合が形成された裏面接合型太陽電池である、請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記ペーストに含まれる溶媒成分のうち重量比で半分以上が沸点１５０℃以上２１０℃以下の溶媒である、請求項１または２記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち、あるペーストを前記半導体基板にストライプ状に塗布した後に、当該ペーストが前記半導体基板に残存している状態で別のペーストを該半導体基板にストライプ状に塗布する、請求項１〜３いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
ｎ型またはｐ型のどちらか一方のドーピングペーストを前記半導体基板にストライプ状に塗布した後に該半導体基板を加熱して固相拡散源をパターン形成し、該固相拡散源を隔壁として他方のドーピングペーストをストライプ状に塗布する、請求項１〜３いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
半導体基板の裏面にパターン加工された保護膜が形成されており、当該保護膜の開口部にドーピングペーストをストライプ状に塗布する、請求項１〜５いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち、少なくとも２つのペーストを一括塗布する、請求項１〜６いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
ｎ型とｐ型のドーピングペーストを一括塗布する、請求項１〜６いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
塗布工程において、ペーストが横方向に繋がった接続部と、分離されたストライプ部を連続的に形成することで、前記半導体基板の表面に対してペーストを櫛型形状に塗布する、請求項１〜８いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１０】
少なくとも一方の表面に不規則な形状の凹凸が存在する半導体基板を有し、該半導体基板の前記表面には、前記凹凸を横切るようにｎ型領域およびｐ型領域がストライプ状に形成されており、前記ｎ型領域およびｐ型領域の長辺が直線状であることを特徴とする裏面接合型太陽電池。
【請求項１１】
前記ｎ型領域およびｐ型領域それぞれの長辺における最大突出部が、前記それぞれの長辺のうち該長辺を最小二乗法により近似して得た直線からの距離が大きい１０％の測定点を除いて直線近似して得た基準線から、２０μｍ以内の範囲にある、請求項１０記載の裏面接合型太陽電池。
【請求項１２】
前記ｎ型領域およびｐ型領域それぞれの長辺における最大突出部が、前記半導体基板の凸部に対応する位置にある、請求項１０または１１記載の裏面接合型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造方法および裏面接合型太陽電池に関するものである。特に、裏面接合型太陽電池におけるストライプ形状のｎ型、ｐ型拡散領域を高精度かつ低コストに形成するのに好適な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光面に電極が存在しない裏面接合型太陽電池は、原理的に高い変換効率が期待でき、受光面側から見た意匠性にも優れるという特長があり、既に実用化が始まっている。この裏面接合型太陽電池の代表的な断面構造を図１に、裏面から見た平面構造を図２に示す。【０００３】
図１、図２に示す裏面接合型太陽電池１０においては、例えば、単結晶ｎ型シリコンからなる半導体基板１１の裏面（受光面とは反対側）に、ｎ型領域１２（基板と比較して高キャリヤ濃度）とｐ型領域１３とがストライプ形状に繰り返し形成されている。それら領域が形成された側の面の上には、それぞれの領域と電極とでコンタクトを取るための開口を有する保護膜１５が形成され、さらに、ｎ型領域とコンタクトする電極１６、ｐ型領域とコンタクトする電極１７とが同様にストライプ形状に繰り返し形成されている。半導体基板１１の受光面には概略全面に保護膜１４が形成されている。受光面側には光反射ロスを低減するためのテクスチャー構造や反射防止膜が形成されることもある。なお、半導体基板１１には、ｐ型シリコンやシリコン以外の半導体からなるものを用いることもできる。【０００４】
裏面接合型太陽電池では、ｎ型領域やｐ型領域とそれらに対応する保護膜や電極が裏面のみに集約してパターン形成されるため、高精度のパターン加工が要求される。パターン加工の対象となる薄膜を全面に形成した後に、フォトレジストの露光・現像、薄膜のエッチング、フォトレジストの除去を実施する、フォトリソグラフィ法を利用した従来の製造方法の一例を図３に示す。【０００５】
まず、（ａ）半導体基板１１の表面（受光面）に保護膜１４を、裏面（受光面とは反対側の面）に拡散マスク２１を、それぞれ全面形成し、（ｂ）拡散マスク２１をフォトリソグラフィ法によりパターン加工する。次に、（ｃ）半導体基板１１のうち拡散マスク２１のない領域に、高温でｎ型ドーパント２２を気相拡散させてｎ型領域１２を形成し、（ｄ）拡散マスク２１を除去する。次に、（ｅ）半導体基板１１の裏面に拡散マスク２７を全面形成し、（ｆ）拡散マスク２７をフォトリソグラフィ法によりパターン加工する。（ｇ）半導体基板１１のうち拡散マスク２７のない領域に、高温でｐ型ドーパント２３を気相拡散させてｐ型領域１３を形成し、（ｈ）拡散マスク２７を除去する。続いて、（ｉ）半導体基板１１の裏面に保護膜１５を全面形成し、（ｊ）保護膜１５をフォトリソグラフィ法によりパターン加工する。最後に、（ｋ）ｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７となる電極層１８を全面形成し、（ｌ）該電極層１８をフォトリソグラフィ法によりｎ型コンタクト電極１６とｐ型コンタクト電極１７とにそれぞれパターン加工して、裏面接合型太陽電池１０が得られる。【０００６】
このようなフォトリソグラフィ法に関しては、固相拡散方式の工程を工夫することで、ｎ型もしくはｐ型の固相拡散源のパターニングを省略して、ｎ型およびｐ型ドーパントを同時拡散する技術も開示されている（特許文献１）。【０００７】
一方、フォトリソグラフィ法を使用する代わりに、エッチングペーストやマスキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストなどをパターン塗布することで、裏面接合型太陽電池の製造工程を簡略化する研究も進められている（特許文献２〜４）。エッチングペーストは全面形成された拡散マスクの穴あけ加工に、マスキングペーストは拡散マスクのパターン形成に、ドーピングペーストは固相拡散源のパターン形成に、電極ペーストはコンタクト電極のパターン形成に利用される。これらペーストのパターン塗布にはスクリーン印刷法などの印刷法が使用される。【０００８】
また、ペーストを非接触式でパターン塗布する方法として、インクジェット法によりドーピングペーストを塗布する研究も進められている（特許文献４、５）。さらに、非接触式のパターン塗布法としては、塗布ノズルの長手方向に配列された複数の突出部から溶液を吐出することでストライプ状塗布を実現する技術も開示されている（特許文献６、７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４９２７７７０号明細書
【特許文献２】特開２００８−１８６９２７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０５８３９号公報
【特許文献４】国際公開第２００７／０８１５１０号明細書
【特許文献５】特開２００４−２２１１４９号公報
【特許文献６】特開２００３−０８０１４７号公報
【特許文献７】特開２００７−１８７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のように工程数の多いフォトリソグラフィ法を繰り返し適用する方法では、太陽電池の製造コストを増大させるという問題があった。ｎ型領域１２とｐ型領域１３を固相拡散により形成する方法においても、ｎ型固相拡散源とｐ型固相拡散源とをフォトリソグラフィ法でパターン加工する必要が生じる。特許文献１の技術によれば、ｎ型およびｐ型ドーパントを同時拡散できるが、依然として全体工程は非常に長いものである。フォトレジストを露光・現像する代わりに、レジストをスクリーン印刷法でパターン塗布する方法も知られているが、拡散マスクや固相拡散源をパターニングする全体工程数を大幅に削減するには至らない。【００１１】
更に、市販されている裏面接合型太陽電池では、図４に示すように、半導体基板１１の裏面に、無数の凹凸（例えば幅が２０〜７０μｍ、深さが１〜３μｍ程度の凹凸）が存在する。そのため、この半導体基板１１の裏面にフォトリソグラフィ法により拡散マスク２１をパターン加工しようとして、本用途で用いられるネガ型フォトレジスト５１をフォトマスク５７を介して露光し、現像する際には、次のような問題がある。
（ａ）露光の底面反射の角度が凹凸によって変わるのでフォトレジストの露光ムラが生じやすい。
（ｂ）露光量が十分でない場合には、凹部におけるフォトレジストの底部５４がより現像（侵食）されやすい傾向にあるため、フォトレジストを高精度にパターン加工できない。【００１２】
また、特許文献２〜４の技術においては、スクリーン印刷法などの印刷法が適用されることになるが、印刷法によれば、印刷版（スクリーン印刷法であればスクリーン版）が半導体基板に接触することになり、半導体基板に微小な傷が形成されたり、該傷によって汚染物が付着しやすくなる。特に、マスキングペーストやドーピングペーストは、保護膜が形成されていない半導体基板面に塗布されるために、印刷版が接触した際に半導体基板に形成される微小な傷や、付着する汚染物の影響で、太陽電池の性能が低下する。さらに、近年は低コスト化のために半導体基板を薄くする要求が高まっているが、薄くなると強度が低下するために、印刷版が接触した際に半導体基板が割れやすい。また、スクリーン版は開口部を有する薄い板に張力を掛けながらフレームに固定することで作製され、更に、印刷時にはスキージに押されるため伸びが生じる。そのため、開口部の位置に誤差が生じやすく、パターン塗布精度として±５μｍに到達するのは困難である。加えて、例えばｎ型とｐ型のドーピングペーストを印刷する場合、一方のペーストを先に塗布した後に一旦固化させて、スクリーン版に対する接触耐性を完全なものにしておかないと、もう一方のペーストを印刷できない。すなわち、塗布するペースト毎に固化工程が必要になる。【００１３】
一方、特許文献４、５に記載のインクジェット法では、インクジェットノズルと半導体基板とが接触しないので、半導体基板の割れや、傷や汚染物の影響を回避できる。しかしながら、形成される塗布パターンは図５に示すように複数の円の結合形状となるために、ストライプ形状を高精度にパターン加工するには限界があった。特に、裏面に凹凸が存在する半導体基板では、塗布したインクが凹部に流れ込みやすく、高精度のパターン加工は更に難しい。【００１４】
さらに、特許文献６、７に開示される技術によれば、塗布ノズルと半導体基板とが接触しないので、半導体基板の割れや、傷や汚染物の影響を回避できる。そして、溶液が連続的に吐出されるので、ストライプ形状をパターン塗布することができる。しかしながら、これらの技術は主に液晶ディスプレイ用カラーフィルターの製造向けに開発されたものである。そのため、高精度のストライプ塗布パターンを実現するためには、隣接する異なる色（ＲＧＢ）の塗布パターン同士が接しないように、その間にブラックマトリクスと呼ばれる隔壁を設ける必要がある。また、液晶ディスプレイ用カラーフィルターの製造に用いる典型的な溶液は、室温での塗布ノズル出口における粘度が１０ｍＰａ・ｓ前後であり、溶媒の典型的な沸点が２００℃前後と高くて乾燥速度が遅く、更に塗布量が比較的多い（典型的な乾燥後膜厚が１μｍ前後）。そのため、塗布パターン同士が接しないように隔壁には更に撥液加工を施すのが一般的である。このように、２種類以上の異なる溶液をストライプ形状にパターン塗布する際には、それらを区分する隔壁を事前にフォトリソグラフィ法などでパターン加工や撥液加工しておく必要があり、裏面接合型太陽電池の製造に適用しても、工程の簡略化が十分に見込めない。【００１５】
このように、従来技術においては、裏面接合型太陽電池などの半導体デバイスの製造工程を簡略化しつつ、使用する各種ペーストをストライプ形状に高精度にパターン塗布することができなかった。特に、スクリーン印刷の典型的なインクよりも比較的低粘度（例えば室温での塗布環境おいて１０〜５００ｍＰａ・ｓ）であるマスキングペーストやドーピングペーストを、半導体基板面に悪影響を与えることなく、かつ、工程数を増加させずに高精度パターン塗布する手法がなかった。さらに、裏面に不規則な凹凸が存在する半導体基板で本課題は顕著であった。【００１６】
本発明はかかる問題を解決し、少ない工程数で高精度のパターン塗布を実現することで裏面接合型太陽電池などの半導体デバイスの低コスト化を可能とする製造方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するための本発明は、以下の（１）〜（１２）のいずれかの構成を特徴とするものである。
（１）半導体基板の表面にｐ型および／またはｎ型領域がパターン形成された半導体デバイスの製造方法であって、前記半導体基板の表面に、エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち少なくとも１つのペーストをノズルの吐出口から吐出させ、前記半導体基板と前記吐出口との間に前記ペーストからなるビードを形成するとともに、前記半導体基板を前記ノズルに対して相対移動させることで、前記半導体基板の表面に前記ペーストをストライプ状に塗布する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
（２）前記半導体デバイスが、前記半導体基板の受光面の反対側の面にｐｎ接合が形成された裏面接合型太陽電池である、前記（１）記載の半導体デバイスの製造方法。
（３）前記ペーストに含まれる溶媒成分のうち重量比で半分以上が沸点１５０℃以上２１０℃以下の溶媒である、前記（１）または（２）記載の半導体デバイスの製造方法。
（４）前記エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち、あるペーストを前記半導体基板にストライプ状に塗布した後に、当該ペーストが前記半導体基板に残存している状態で別のペーストを該半導体基板にストライプ状に塗布する、前記（１）〜（３）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（５）ｎ型またはｐ型のどちらか一方のドーピングペーストを前記半導体基板にストライプ状に塗布した後に該半導体基板を加熱して固相拡散源をパターン形成し、該固相拡散源を隔壁として他方のドーピングペーストをストライプ状に塗布する、前記（１）〜（３）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（６）半導体基板の裏面にパターン加工された保護膜が形成されており、当該保護膜の開口部にドーピングペーストをストライプ状に塗布する、前記（１）〜（５）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（７）前記エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち、少なくとも２つのペーストを一括塗布する、前記（１）〜（６）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（８）ｎ型とｐ型のドーピングペーストを一括塗布する、前記（１）〜（６）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（９）塗布工程において、ペーストが横方向に繋がった接続部と、分離されたストライプ部を連続的に形成することで、前記半導体基板の表面に対してペーストを櫛型形状に塗布する、前記（１）〜（８）いずれか記載の半導体デバイスの製造方法。
（１０）少なくとも一方の表面に不規則な形状の凹凸が存在する半導体基板を有し、該半導体基板の前記表面には、前記凹凸を横切るようにｎ型領域およびｐ型領域がストライプ状に形成されており、前記ｎ型領域およびｐ型領域の長辺が直線状であることを特徴とする裏面接合型太陽電池。
（１１）前記ｎ型領域およびｐ型領域それぞれの長辺における最大突出部が、前記それぞれの長辺のうち該長辺を最小二乗法により近似して得た直線からの距離が大きい１０％の測定点を除いて直線近似して得た基準線から、２０μｍ以内の範囲にある、前記（１０）記載の裏面接合型太陽電池。
（１２）前記ｎ型領域およびｐ型領域それぞれの長辺における最大突出部が、前記半導体基板の凸部に対応する位置にある、前記（１０）または（１１）記載の裏面接合型太陽電池。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の製造方法によれば、ドーピングペーストなどをストライプ形状に高精度でパターン塗布できるので、裏面接合型太陽電池などの半導体デバイスの製造工程を大幅に短縮することができ、低コスト化を実現できる。また、本発明の製造方法によれば、非接触式の塗布法なので半導体基板に悪影響を与えることがなく、高性能の半導体デバイス（例えば高い変換効率の太陽電池）を提供できる。さらに、本発明の裏面接合型太陽電池によれば、半導体基板の拡散領域を形成する面に不規則な微少な凹凸が存在しても、ｎ型とｐ型の拡散領域が精度よく直線状に形成される。したがって、ｐｎ接合の特性バラツキが小さくなり、太陽電池の信頼性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】裏面接合型太陽電池の典型的な構造を示す断面図。
【図２】図１を裏面からみた平面図。
【図３】従来法による裏面接合型太陽電池の製造工程の一例を示す断面図。
【図４】従来のフォトリソ法によるフォトレジストのパターニング工程の一例を示す断面図（裏面を上にした図）。
【図５】従来のインクジェット法により形成されたストライプ形状の一例を示す平面図。
【図６】本発明による裏面接合型太陽電池の製造工程の一例を示す断面図。
【図７】本発明による裏面接合型太陽電池の製造工程の別の一例を示す断面図。
【図８】本発明による裏面接合型太陽電池の製造工程の別の一例を示す断面図。
【図９】櫛型形状にパターン形成された固相拡散源を示す平面図。
【図１０】裏面に凹凸を有する半導体基板を用いた裏面接合型太陽電池の一例を示す平面図（裏面から見た図）。
【図１１】図１０の断面図（裏面を上にした図）。
【図１２】本発明の裏面接合型太陽電池の製造工程の別の一例を示す断面図。
【図１３】実施例１で用いた塗布装置を示す斜視図。
【図１４】ペーストをストライプ状に塗布している状態を示す断面図。
【図１５】ペーストを塗布する初期段階で、複数の吐出口から押し出されたぺーストがノズル幅方向に繋がった状態を示す断面図。
【図１６】実施例７で用いた塗布装置を示す斜視図。
【図１７】比較例２における裏面接合型太陽電池の製造工程を示す断面図。
【図１８】比較例３における裏面接合型太陽電池の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１：隙間を空けて固相拡散源を形成する製造方法）
本発明の一実施形態を説明するために、図６を用いて裏面接合型太陽電池の製造方法の一形態を説明する。なお、以下では、半導体基板１１にはｎ型のシリコン半導体を、受光面には単層の保護膜１４を用いた例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。半導体基板１１にはｐ型シリコンやシリコン以外の半導体を用いることができ、また、半導体基板１１の受光面には光反射ロスを低減するためのテクスチャー構造や複数層からなる反射防止膜を形成してもよい。
【００２１】
はじめに、不純物濃度が１０１５〜１０１６／ｃｍ３である典型的なｎ型シリコン半導体基板１１を用意する。半導体基板１１は、厚さが５０〜３００μｍ、外形が一辺１００〜２５０ｍｍの概略四角形であることが好ましい。また、スライスダメージや自然酸化物を除去するために、フッ酸溶液やアルカリ溶液などで表面をエッチングしておくことも好ましい。このような半導体基板１１に、以下の（ａ）〜（ｈ）の処理を順に施す。
【００２２】
（ａ）この半導体基板１１の受光面に保護膜１４を形成する。この保護膜１４としては、ＣＶＤ法や熱酸化法、スピンオングラス（ＳＯＧ）法などの手法によって成膜する、酸化シリコンや窒化シリコンなどの公知の保護膜を適用することができる。
【００２３】
（ｂ）半導体基板１１の裏面（受光面とは反対側の面）に、ｎ型のドーピングペーストをノズルの吐出口から吐出する。このとき、半導体基板１１と吐出口との間に狭いすきまを作り、そのすきまの一部にドーピングペーストからなる液を満たして液だまり、いわゆるビードを形成する。そして、このビードを保ちつつ、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させることで、ペーストをストライプ状に塗布し、２００〜６００℃にベークすることで、ｎ型固相拡散源２４を形成する。なお、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させるとは、両者の位置関係が変わるようにすればよく、半導体基板１１とノズルのいずれか一方を動かしてもよいし、両方を異なる速度や異なる方向に動かしてもよい。
【００２４】
同様に、（ｃ）ｎ型固相拡散源２４の間に、ｐ型のドーピングペーストをストライプ状に塗布し、２００〜６００℃にベークすることで、ｐ型固相拡散源２５を形成する。これら固相拡散源の厚さは１００ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、ｐ型固相拡散源２５の幅はｎ型固相拡散源２４の幅よりも広いことが好ましい。また、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５のピッチは０．２〜２ｍｍに設計することが好ましい。
【００２５】
（ｄ）この半導体基板１１を窒素中あるいは酸素を混合させた窒素中など公知の条件下で８５０〜１１００℃に加熱する。こうすることで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５とにそれぞれ含まれるｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとを半導体基板１１中に固相拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成する。これらの拡散領域の典型的な不純物濃度は、ｎ型ドーパントやｐ型ドーパントの拡散量を制御することで、１０１７〜１０２０／ｃｍ３に調整することが好ましい。なお、ｎ型領域１２とｐ型領域１３とが接触すると太陽電池の性能に悪影響を及ぼすので、両者は間隔を開けて形成することが好ましい。また、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５の形成順序は特に限定されない。本形態のようにｎ型およびｐ型ドーパントを同時拡散させた方が工程簡略化の面で好ましいが、例えば、ｎ型固相拡散源２４を形成してｎ型ドーパントを固相拡散させた後にｐ型固相拡散源２５を形成することもでき、またその逆も可能である。さらに、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５のどちらか一方を本発明のストライプ塗布法で形成し、他方はスクリーン印刷法などの公知の手法で形成することもできる。
【００２６】
（ｅ）フッ酸などによるエッチングにより、ｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を除去する。この時には受光面に形成された保護膜１４をレジストなどで保護してもよい。
【００２７】
次に（ｆ）半導体基板１１の裏面に保護膜１５を全面形成し、（ｇ）保護膜１５をフォトリソグラフィ法などによりパターン加工する。この保護膜１５としては、ＣＶＤ法や熱酸化法などの手法によって成膜でき、かつ、フッ酸などによってエッチング可能な酸化シリコンや窒化シリコンなどの公知の保護膜を適用することができる。保護膜１５のパターン加工のためには、マスキングペーストを、上述の固相拡散源を形成するときのように、ビードを形成するようにノズルの吐出口から吐出し、かつ、半導体基板１１とノズルとを相対的に移動することで塗布し、その後焼成すればよい。このように形成されるマスクにより、保護膜１５も高精度でパターン加工することもできる。あるいは、はじめに保護膜１５を全面形成しておいて、エッチングペーストを、上述の固相拡散源を形成するときのように、ビードを形成するようにノズルの吐出口から吐出し、かつ、半導体基板１１とノズルとを相対的に移動することで塗布し、その後加熱することで、保護膜１５のうちエッチングペーストが存在する部分のみをエッチングしてもよい。こうすることでも、保護膜１５を高精度でパターン加工することができる。
【００２８】
最後に、（ｈ）電極ペーストをスクリーン印刷法などでパターン塗布して焼成することによりｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７を形成し、裏面接合型太陽電池１０を得る。なお、電極ペーストは、上述の固相拡散源を形成するときのように、ビードを形成するようにノズルの吐出口から吐出し、かつ、半導体基板１１とノズルとを相対的に移動することで塗布し、その後焼成してもよい。こうすることにより、コンタクト電極を高精度でパターン加工することができる。コンタクト電極には金や銀、パラジウム、アルミニウム、チタン、ニッケルなどの金属の単体や合金、積層膜が利用できる。これら電極材料の一部を拡散領域に拡散させて接触抵抗を低下させる公知技術も利用できる。図２に示すように、ｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７はそれぞれの端部が接続された櫛型状に形成されることが好ましい。
【００２９】
図６で例示した実施形態は、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との隙間を一定に保持するように高精度パターン塗布するものである。形成するピッチや幅、間隔によるので一概に示すのは難しいが、エッチングペースト、マスクキングペースト、ドーピングペースト、電極ペーストのうち、特にＳＯＧ技術を母体とするマスキングペーストやドーピングペーストは、室温での塗布環境における典型的な粘度が３〜３０００ｍＰａ・Ｓ、より好ましくは１０〜５００ｍＰａ・ｓと比較的低い。そのため、ストライプ状に塗布された後のペーストは形態を保持できずに広がりやすく、隔壁なしでの高精度パターン加工が難しい傾向にあった。しかしながら、本発明によれば、ペーストを塗布するノズルと半導体基板との相対的な位置が変化するように少なくともその一方を移動させながら、かつ、ペーストのビードが形成されるようにノズルの吐出口からペーストを吐出するので、ペーストをストライプ形状に高精度で塗布することができる。
【００３０】
そして、より粘度の低いものでも高精度でストライプ状に塗布するためには、ペーストに含まれる溶媒成分のうち重量比で半分以上を、沸点が１５０〜２１０℃の溶媒とすることが好ましい。溶媒沸点が１５０℃以上であると、ノズル先端の乾燥を防止することができる。一方、溶媒沸点が２１０℃以下であると、ペーストの乾燥速度を相対的に速められる。そのため、上記構成にすることにより、塗布後から乾燥までの間に塗布幅や下地との濡れ性が変化することによるパターン精度の悪化を抑制することができる。
【００３１】
図６（ｂ）に示したｎ型ドーピングペーストの塗布前に、その後に形成されるｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との隙間に相当する部分に公知の方法によって選択的に撥液加工を施すことも好ましい。こうすることで、ストライプ塗布を更に高精度化することができる。隔壁を形成するのではなく、半導体基板１１の塗布面を直接撥液加工することから、工程数の増加は最小限に留まり、また、撥液材料を選べばその後の熱拡散における不純物混入の影響も抑制できる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、ｎ型のドーピングペーストを半導体基板に吐出し、それを一旦加熱してｎ型固相拡散源２４を形成した後に、ｐ型のドーピングペーストを半導体基板に吐出したが、ストライプ塗布したｎ型ドーピングペーストが残存している状態で（すなわち該ドーピングペーストが固相拡散源に形成される前に）、それらの間にｐ型ドーピングペーストをストライプ塗布することもできる。従来のスクリーン印刷法では、ｎ型ドーピングペーストを完全に固化させた後でも、ｐ型ドーピングペーストを印刷する際には、スクリーン版が先にｎ型固相拡散源２４に接して、半導体基板１１には完全に密着させることができないので、ｐ型ドーピングペーストの高精度パターン塗布が困難であった。更に、ｎ型ドーピングペーストを完全に固化していない場合は、ｐ型ドーピングペーストを印刷する際に、スクリーン版にｎ型ドーピングペーストが付着するなどの大きな問題があった。しかし、本発明では、半導体基板にスクリーン版等を接触することなくペーストを塗布するため、あるペーストをストライプ塗布した後に、ベークの有無や固化状態に関わらず、当該ペーストが残存している状態で別のペーストをストライプ状に塗布できる。その結果、少ない工程数で高精度のパターン塗布を実現することが可能になる。
【００３３】
本発明では、図６（ｃ）で示した状態を形成した後であって図６（ｄ）で示す工程の前に、（ｃ’）マスキングペーストを全面塗布して、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５を覆う拡散マスク２１を形成することもできる。このようにすることで、ｐｎ接合の特性に大きな影響を与える、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との隙間の部分への気相からのコンタミネーションや、ｎ型固相拡散源２４やｐ型固相拡散源２５からの気相への不純物拡散を防止することができ、その結果、より高性能の裏面接合型太陽電池１０を製造することが可能になる。
【００３４】
更に、図６（ｃ）で示した状態を形成した後であって図６（ｄ）で示す工程の前には、（ｃ”）ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との間に、隙間を空けるようにして拡散マスク２１を形成することもできる。このようにすることで、隙間部分に低濃度拡散領域を形成することができるので、高性能の裏面接合型太陽電池１０を製造することが可能になる。
【００３５】
（実施形態２：隙間を空けずに固相拡散源を形成する製造方法）
本発明をさらに説明するため、図７を用いて別の裏面接合型太陽電池の製造方法を説明する。はじめに図６と同様に、（ａ）半導体基板１１の受光面に保護膜１４を形成する。続いて（ｂ）半導体基板１１の裏面に、ｎ型のドーピングペーストをノズルの吐出口から吐出させ、半導体基板１１と吐出口との間にドーピングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させることでストライプ塗布する。その後、該ｎ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、ｎ型固相拡散源２４を形成する。次に、（ｃ）ｎ型固相拡散源２４の間にｐ型のドーピングペーストをストライプ塗布する。この際、ｎ型固相拡散源２５を隔壁として機能させることが本実施形態の特徴である。その後、該ｐ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、ｎ型固相拡散源２４と隙間を開けずにｐ型固相拡散源２５を形成することができる。
【００３６】
その後、（ｄ）この半導体基板１１を窒素中あるいは酸素を混合させた窒素中など公知の条件下で８５０〜１１００℃に加熱する。こうすることで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５とにそれぞれ含まれるｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとを半導体基板１１中に固相拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成する。なお、本実施形態の場合には、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの両方が拡散した領域が形成され易い。その領域ではそれぞれのドーパントが互いを不活性化する。そのため、拡散濃度や時間を上手く選べば、２種の固相拡散源を間隔を空けて形成するのと同様の効果を得ることができる。
【００３７】
その後、（ｅ）〜（ｈ）の工程では図６と同様にすることで、裏面接合型太陽電池１０が得られる。
【００３８】
図７で例示した実施形態は、先に形成されたｎ型固相拡散源２４を、次に塗布するｐ型ドーピングペーストの隔壁として機能させるので、両者の隙間が不均一になるなどの精度悪化を抑制でき、さらに、ｐ型ドーピングペーストの使用量効率も向上する。もちろん、ｐ型固相拡散源２５を先に形成し、該ｐ型固相拡散源２５を隔壁として機能させて、ｎ型ドーピングペーストを塗布してもよい。また、半導体基板１１の塗布面を選択的に撥液加工してからドーピングペーストを塗布することで固相拡散源を形成し、その後に、必要に応じて撥液加工を除去してから、形成された固相拡散源を隔壁として機能させて次のドーピングペーストを塗布してもよい。
【００３９】
本実施形態においても、ペーストは、実施形態１について述べたのと同様の理由から、該ペーストに含まれる溶媒成分のうち重量比で半分以上が、沸点１５０〜２１０℃の溶媒であることが好ましい。
【００４０】
また、本実施形態においても、図７（ｃ）で示した状態を形成した後であって図７（ｄ）で示す工程の前に、マスキングペーストを全面塗布して、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５を覆う拡散マスク２１を形成することもできる。このようにすることで、ｎ型固相拡散源２４やｐ型固相拡散源２５からの気相への不純物拡散を防止することができる。
【００４１】
（実施形態３：保護膜を先に形成してから固相拡散源を形成する製造方法）
本発明をさらに説明するため、図８を用いて裏面接合型太陽電池の別の製造方法を説明する。はじめに、（ａ）半導体基板１１の表面に保護膜１４を、裏面に保護膜１５を全面形成する。続いて、（ｂ）保護膜１５をフォトリソグラフィ法によりパターン加工し、保護膜１５にストライプ状の開口部を形成する。その後、（ｃ）半導体基板１１の裏面に、ｎ型のドーピングペーストをノズルの吐出口から吐出させ、半導体基板１１と吐出口との間にドーピングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させることでストライプ塗布する。この際、ｎ型ドーピングペーストはｎ型固相拡散源２４の形成予定位置に対応する保護膜１５の開口部を少なくとも満たすように（好ましくは開口部を満たして、かつ、保護膜の一部に乗り上げるように）、塗布される。そして、該ｎ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、ｎ型固相拡散源２４を形成する。
【００４２】
次に、（ｄ）ｐ型ドーピングペーストを、ｐ型固相拡散源２５の形成予定位置に対応する保護膜の開口部を少なくとも満たすように（好ましくは開口部を満たして、かつ、保護膜１５の一部に乗り上げるように）、塗布する。この際、図示したように。ｎ型固相拡散源２４を隔壁として機能させてもよいし、図示した態様とは別に、ｎ型固相拡散源２４と間隔を空けるように塗布してもよい。また、ｐ型ドーピングペーストをストライプ形状ではなくｎ型固相拡散源２４を覆うように全面に塗布することもできる。その後、該ｐ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、ｐ型固相拡散源２５を形成することができる。
【００４３】
（ｅ）この半導体基板１１を、窒素中あるいは酸素を混合させた窒素中など公知の条件下で８５０〜１１００℃に加熱する。こうすることで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５とにそれぞれ含まれるｎ型ドーパントとｐ型ドーパントとを半導体基板１１中に固相拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成する。必要に応じて保護膜１５に拡散マスクの機能を持たせることで、ｎ型領域１２とｐ型領域１３とを間隔を空けて形成することが比較的容易に実現できる。もちろん、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間にｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの両方が拡散した領域を形成しても、該領域ではｎ型ドーパントとｐ型ドーパントが互いに不活性化するので、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間隔を空ける効果を得ることができる。
【００４４】
次に、図６（ｅ）と同様にして、（ｆ）フッ酸などによるエッチングにより、ｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を除去する。その後、必要に応じて、特許文献１に開示されている水素化処理により、保護膜１５と半導体基板１１との界面を改質することもできる。
【００４５】
最後に、図６（ｈ）と同様にして、（ｇ）電極ペーストをスクリーン印刷法などでパターン塗布して焼成することによりｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７を形成し、裏面接合型太陽電池１０を得る。
【００４６】
図８で例示した実施形態は、先に保護膜１５をパターン形成してから固相拡散源を形成するので、保護膜１５の開口部から露出された半導体基板１１の塗布面と、保護膜１５とのドーピングペーストに対する濡れ性の違いを利用することでストライプ塗布精度を向上させることができる。また、上記実施形態１のようにドーピングペースト塗布前に撥液加工を施すことも好ましいが、この場合には、保護膜１５の上に撥液加工を選択的に施すことができる。そのため、半導体基板１１の塗布面に直接撥液加工する場合と比較して、半導体基板１１に与える悪影響を軽減できるなどの効果が期待される。なお、図８（ｆ）でｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を除去するのと同時に保護膜１５も除去し、その後保護膜１５を再度パターン形成することも可能である。
【００４７】
本実施形態においては、実施形態１と同様に、ｎ型固相拡散源２４を形成する工程とｐ型固相拡散源２５を形成する工程の順序は反対でもよい。また、一方のドーピングペーストを加熱して固相拡散源を形成する前に他方のドーピングペーストを半導体基板に吐出し、両方のドーピングペーストを一度に加熱してもよい。
【００４８】
そして、本実施形態においても、ペーストは、実施形態１について述べたのと同様の理由から、該ペーストに含まれる溶媒成分のうち重量比で半分以上が、沸点１５０〜２１０℃の溶媒であることが好ましい。
【００４９】
さらに、本実施形態においても、図８（ｄ）で示した状態を形成した後であって図８（ｅ）で示す工程の前に、マスキングペーストを全面塗布して、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５を覆う拡散マスクを形成することもできる。このようにすることで、ｎ型固相拡散源２４やｐ型固相拡散源２５からの気相への不純物拡散を防止することができる。また、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５とを隙間をあけて設ける場合には、ｐｎ接合の特性に大きな影響を与える、該隙間の部分への気相からのコンタミネーションを防ぐことができる。その結果、より高性能の裏面接合型太陽電池１０を製造することが可能になる。
【００５０】
なお、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５とを隙間をあけて設ける場合には、図８（ｄ）で示した状態を形成した後であって図８（ｅ）で示す工程の前に、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との間に、隙間を空けるようにして拡散マスクを形成することもできる。このようにすることで、隙間部分に低濃度拡散領域を形成することができるので、高性能の裏面接合型太陽電池１０を製造することが可能になる。
【００５１】
（実施形態４：表面に凹凸を有する半導体基板に拡散マスクを先に設けてからｎ型固相拡散源を形成するとともに、ｎ型領域を形成した後にｐ型固相拡散源を設ける製造方法）
本発明をさらに説明するため、図１２を用いて裏面接合型太陽電池の別の製造方法を説明する。はじめに、（ａ）半導体基板１１の受光面に保護膜１４を形成する。続いて、（ｂ）不規則な形状の凹凸が存在する半導体基板１１の裏面に、マスキングペーストをノズルの吐出口から吐出させ、半導体基板１１と吐出口との間にマスキングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させることでストライプ塗布する。その後、該マスキングペーストを２００〜１０００℃にベークすることで、拡散マスク２１を形成する。
【００５２】
次に、（ｃ）拡散マスク２１の間にｎ型のドーピングペーストをストライプ塗布する。この際に、拡散マスク２１を隔壁として機能させる。また、（ｂ）の工程と同様に、半導体基板１１と吐出口との間にドーピングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させる。その後、該ｎ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、拡散マスク２１と隙間を開けずにｎ型固相拡散源２４を形成する。
【００５３】
続いて、（ｄ）この半導体基板１１を窒素中あるいは酸素を混合させた窒素中など公知の条件下で８５０〜１１００℃に加熱することで、ｎ型固相拡散源２４に含まれるｎ型ドーパントを半導体基板１１中に固相拡散させ、ｎ型領域１２を形成する。その後、（ｅ）フッ酸などによるエッチングにより、拡散マスク２１およびｎ型固相拡散源２４を除去する。
【００５４】
次に、（ｆ）形成されたｎ型領域１２を覆うようにマスキングペーストをストライプ塗布する。この際（ｂ）の工程と同様に、半導体基板１１と吐出口との間にマスキングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させる。その後、該マスキングペースを２００〜１０００℃にベークすることで、拡散マスク２８を形成する。
【００５５】
続いて、（ｇ）拡散マスク２８を隔壁として機能させ、その間にｐ型のドーピングペーストをストライプ塗布する。この際、（ｂ）の工程と同様に、半導体基板１１と吐出口との間にドーピングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させる。そして、塗布した該ｎ型ドーピングペーストを２００〜６００℃にベークすることで、拡散マスク２８と隙間を開けずにｐ型固相拡散源２５を形成する。
【００５６】
（ｈ）その後、（ｄ）と同様にして、ｐ型固相拡散源２５に含まれるｐ型ドーパントを半導体基板１１中に固相拡散させ、ｐ型領域１３を形成し、（ｉ）フッ酸などによるエッチングにより拡散マスク２８およびｐ型固相拡散源２５を除去する。
【００５７】
その後、（ｊ）〜（ｌ）では図７の（ｆ）〜（ｈ）と同様にする。
【００５８】
なお、本実施形態では、半導体基板１１の表面に不規則な微小な凹凸が存在するため、工程（ｂ）、（ｆ）においてマスキングペーストが半導体基板１１の凸部から凹部に流れ込みやすい。そのため、装置やペースト吐出量などを一定にしてマスキングペーストを塗布すると、拡散マスク２１、２８の幅が部分的に所望するより広くなる可能性がある。そしてその場合、ｎ型固相拡散源２４、ｐ型固相拡散源２５、さらにｎ型領域１２およびｐ型領域１３においては、幅が部分的に所望するより狭くなることになる。したがって、ペーストの塗布条件は、基板表面の微少な凹凸およびペーストの流動性なども考慮して、適宜設定・変更することが好ましい。しかしながら、仮に上記したように幅に変化が生じても、本発明によれば、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間の幅が所望するより広くなる方向で変化し、ｎ型領域およびｐ型領域それぞれの長辺における最大突出部が、半導体基板の凸部に対応する位置に存在することになるので、得られる裏面接合型太陽電池の発電効率や信頼性には影響を及ぼさない。
【００５９】
また、本実施形態は、ｎ型およびｐ型それぞれの固相拡散源を形成するにあたり、先に形成した拡散マスクを隔壁として機能させるので、ドーピングペースト自体の塗布精度を積極的に高めなくても、固相拡散源を高精度でストライプ形状に設けることができる。したがって、ドーピングペーストを仮にビードを形成することなく塗布してもよく、またその場合であっても固相拡散源を高精度でストライプ形状に設けることができる。
【００６０】
上記実施形態１〜４において、ペーストがストライプ形状に塗布されて形成されるｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５は、図９に示すように、それぞれの端部が半導体基板１１の端部付近にて接続された櫛型形状であってもよい。ｎ型固相拡散源およびｐ型固相拡散源は、基本的に、基板の中央部において一方向に繰り返し設ける必要がある。そのため、生産速度を高めるためには、一つのペースト貯留部から複数の吐出口にペーストが供給されるノズルを用い、半導体基板にペーストを一度に複数本吐出することが好ましい。そしてその場合には、ｎ型固相拡散源およびｐ型固相拡散源を、図９に示すような櫛形形状にしておくことで、ストライプ形状を高精度で形成することができる。すなわち、ペーストを上記のようなノズルから半導体基板に一度に塗布する場合、塗り始めは、一つのペースト貯留部から各吐出口に均等にペーストを供給することが難しいため、斑が生じる。しかしながら、上記のような櫛型形状にすることで斑を吸収でき、ストライプ部の精度を高くできる。
【００６１】
より具体的に、この櫛型形状の接続部は、例えば、ストライプ塗布のペースト吐出量を高めたり相対移動スピードを遅くするなどしてビードが横方向に繋がった状態を作り出すことで得られる。もしくは、塗布初期に半導体基板とノズルとの間に存在する余剰ペーストによって、自然に、横方向に繋がったビードが形成されることがあるので、それを利用してもよい。一方、ストライプ部は、ペースト吐出量を少なくしたり相対移動スピードを速くするなどして、ビードが各吐出口毎に分離した状態を作り出すことで得られる。こうすることで、半導体基板をノズルに対して相対移動させる一連の塗布動作の中で上記櫛型形状を連続的に形成することができる。
【００６２】
なお、この塗布方法は、固相拡散源を形成するドーピングペーストに限らず、半導体基板とノズルの吐出口との間にビードを形成しながら塗布するペーストの全てについて適用可能である。
【００６３】
また、この塗布方法を採用する場合には、ｎ型ドーピングペーストとｐ型ドーピングペーストの塗布方向は反対にすることが好ましい。
【００６４】
図６〜図８、図１２で例示した実施形態は、ｎ型ドーピングペーストをストライプ塗布してから一旦加熱することでｎ型固相拡散源２４を形成し、その後に、ｐ型ドーピングペーストをストライプ塗布してから再度加熱することでｐ型固相拡散源２５を形成するものである。しかしながら、本発明では必ずしもこのように別々に加熱する必要はなく、ｎ型とｐ型のドーピングペーストを一括塗布してから、同時加熱することもできる。同時加熱によりｎ型とｐ型のドーピングペーストを固相拡散源にしながら、更に連続的に昇温してｎ型とｐ型のドーパントを固相拡散させれば、工程数を更に省略できるので好ましい。
【００６５】
ここで一括塗布とは、ｎ型とｐ型のドーピングペーストを時間的に厳密な意味で同時に塗布することに限定されるものではなく、先に塗布されたドーピングペーストを積極的に乾燥や加熱する前に、他方のドーピングペーストを塗布するものと定義される。従って、同一ノズルに交互に並んだ吐出口からｎ型とｐ型のドーピングペーストが同時に吐出する塗布方法に限定されるのではなく、例えば、ｎ型とｐ型のドーピングペーストに対応した別々のノズルを相互に位置あわせして並べた状態で、２つのノズルを一体として半導体基板に対して相対移動させることでも一括塗布を実現できる。なお、一括塗布はｎ型とｐ型のドーピングペーストの組み合わせのみに限定されるものではなく、性質の異なる任意のペーストの組み合わせ、あるいは、同じペーストでも塗布膜厚（塗布量）が異なる組み合わせにも適用される。
【００６６】
本発明においては、一括塗布でパターン精度が向上するという効果も期待できる。裏面接合型太陽電池を製造する上で最も重要となる精度は、ｎ型および／またはｐ型の拡散領域の相対位置である。具体的には、同じｎ型またはｐ型のストライプ状拡散領域のストライプ幅やそのセンターピッチ、あるいは、ｎ型とｐ型のストライプ状拡散領域間のセンターピッチや隙間などであり、これらの中から、目的に応じて最重要の精度が選ばれる。
【００６７】
上述のとおり、従来のスクリーン印刷法ではスクリーン版の伸びの影響により、ｎ型またはｐ型単独のストライプ塗布でも誤差が大きく、更に、両者を別々にパターン塗布する必要があるので、単独の誤差同士に基板との位置あわせ誤差も重なる。そのため、例えば、ｎ型とｐ型のストライプ状拡散領域間の隙間を高精度に制御することが困難であった。一方、本発明では、寸法変化の極めて小さい強固なノズルを使用できるだけでなく、２つのノズルを高精度に位置あわせしてから一括塗布するなどすることで、重要なｎ型および／またはｐ型の拡散領域の相対位置の誤差を例えば±５μｍ以下のレベルにまで抑制できる。本発明によれば、塗布された各ペーストのエッジを直線状にできるという利点があるが、中でも一括塗布は、ｎ型とｐ型のストライプ状拡散領域間の隙間を高精度に制御するのに最も好適なパターン塗布方法の一つといえる。
【００６８】
また、上記の態様では、ドーピングペースト（実施態様１〜３）、または、ドーピングペーストおよびマスキングペースト（実施態様４）を、半導体基板にビードを形成しながらストライプ塗布する方法を例示した。しかしながら、本発明においては、ドーピングペースト、エッチングペースト、マスクキングペースト、電極ペーストのいずれかのみを、またそれらペーストの複数を、ビードを形成しながら半導体基板にストライプ塗布してもよい。
【００６９】
本発明においてドーピングペーストの組成は、ドーパント成分を含有していれば特に限定されるものではない。例えば、ＳＯＧ法によりドープドオキサイド膜を形成するためのペーストを中心とした公知材料を使用することができる。この典型的な組成としては、少なくともマトリクス材料、溶剤、ドーパントを含むことが好ましい。必要に応じて公知の増粘剤が添加されることもある。
【００７０】
好ましいドーピングペーストのマトリクス材料としては、焼成後にシリカ膜を形成するケイ素化合物を挙げることができる。具体的にはアルコキシシラノール、アルコキシシラン、アルキルシラノール、アルキルシラン、シルセスキオキサン、シラノラート、およびそれらの芳香族置換体やそれらをオリゴマー化させた広義のシロキサン材料を例示することができる。マトリクス材料には他のガラス質形成材料や有機バインダーなどを添加することもできる。
【００７１】
溶媒はマトリクス材料を溶解するものであれば特に限定はされず、アルコールやエステル、エーテル、アルデヒド、ケトン、水、酸などを例示することができる。
【００７２】
シリコン半導体基板に対するｎ型ドーパントとしては、リン、砒素、アンチモンなどを含む化合物を、ｐ型ドーパントとしてはホウ素やアルミニウムなどを含む化合物を例示することができる。具体的には、五酸化二リンや酸化リン、リン酸、リン系塩、有機リン化合物、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ素塩、有機ホウ素化合物、ホウ素−アルミニウム化合物、アルミニウム塩、有機アルミニウム化合物を好ましい例として挙げることができる。
【００７３】
マトリクス材料は、ドーピングペーストにおいて５０ｗｔ％以下の濃度に調整されることが多い。ドーパントはドーピングペーストの１０ｗｔ％以下の濃度で添加されることが好ましく、５ｗｔ％以下であることがより好ましい。なお、マトリクス材料を使用せずに、ドーパントと溶媒だけからなる溶液を使用することもできるが、マトリクス材料がないことによる気相拡散に注意が必要である。なお、ドーピングペーストの粘度は、特に限定されないが、３〜３０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜５００ｍＰａ・ｓで使用されることが好ましい。
【００７４】
また、マスキングペーストの材料としては、上記ドーピングペーストと同様の、焼成後にシリカ膜を形成するケイ素化合物を例示することができる。具体的にはアルコキシシラノール、アルコキシシラン、アルキルシラノール、アルキルシラン、シルセスキオキサン、シラノラート、およびそれらの芳香族置換体やそれらをオリゴマー化させた広義のシロキサン材料を例示することができる。
【００７５】
エッチングペーストの材料としては、特に限定されないが、例えばエッチング成分としてフッ化水素、アンモニウム、リン酸、硫酸、硝酸のうち少なくとも１種類を含み、それ以外の成分として水や有機溶剤、増粘剤などを含むものが好ましい。
【００７６】
さらに、電極ペーストの材料としては、銀やアルミニウム、銅などの導電性微粒子成分と溶剤および／またはポリマー成分との混合物が好適に使用される。ポリマーは焼成後に残存してもよいが、焼成時に熱分解させることで導電性微粒子同士の結着性を向上させて、電極の導電性を向上させることができる。ポリマー成分としてはアクリル系、エポキシ系などの公知材料が使用できる。
【００７７】
以上のような本発明により得られる裏面接合型太陽電池は、例えば以下のような構成を有するものとなる。
【００７８】
一般に、固相拡散源のマトリクスがシリカ系の膜である場合、ドーパントの拡散後にフッ酸系の溶液で固相拡散源を除去することが多い。このフッ酸系の溶液は下地の半導体基板もエッチングする能力がある。一方で、固相拡散源が微量でも残ると太陽電池の性能が低下するので、固相拡散源を除去する際には下地の半導体基板も少しエッチングするのが通常である。そのため、固相拡散源をフォトリソグラフィ法でパターン加工する従来法による裏面接合型太陽電池では、表面が滑らかな半導体基板が用いられていても、該半導体基板のうちの、ｎ型固相拡散源とｐ型固相拡散源どちらか一方の下地となる部分が、他方の下地となる部分よりも、エッチングされる回数が多くなる。その結果、該半導体基板自体の表面に凹凸が生じ、また、ｎ型領域とｐ型領域の表面にも高低差が生じ、品質が低下しやすいという問題がある。
【００７９】
しかしながら、本発明によれば、エッチング処理の回数を低減でき、また必要に応じて、ｎ型固相拡散源とｐ型固相拡散源を一度のエッチング処理にて除去することができる。そのため、半導体基板自体の表面にエッチング処理にて凹凸を生じさせる可能性を低減でき、またｎ型領域とｐ型領域の表面に高低差が生じる可能性を低減できる。さらに、本発明においては、図７で例示したように、隙間を空けずに固相拡散源を形成する場合、ｎ型領域とｐ型領域との間に段差を生じることもない。
【００８０】
また、裏面接合型太陽電池では、図１０および図１１に示すように、表面に無数の凹凸が存在する半導体基板に、この凹凸を横切るようにｎ型領域１２、ｐ型領域１３をストライプ状に設ける場合がある。このように半導体基板に凹凸が存在する場合、ｎ型領域１２とｐ型領域１３を高精度にパターニングすることが難しい。しかしながら、本発明の方法によればペーストを直線状に塗布することが容易であり、ｎ型領域１２とｐ型領域１３それぞれの長辺５５も直線状になり易い。そのため、例えば、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３の長辺５５における最大突出部を、後述する基準線から２０μｍ以内しか突出しないようにすることも可能である。ｎ型領域１２とｐ型領域１３が近づきすぎると裏面接合型太陽電池の信頼性が低下する傾向にあるので、このようにｎ型領域１２とｐ型領域１３の長辺５５における最大突出部５６が基準線から２０μｍ以内の範囲でしか突出しないことは好ましい。
【００８１】
ｎ型および／またはｐ型の拡散領域の相対位置は、例えば、エネルギー分散形Ｘ線分析機能をもつ走査電子線顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＸ）や二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を利用して、半導体基板中に拡散されたドーパント元素を分析することで、容易に測定できる。好適な測定条件として、測定範囲が０．３〜１０ｍｍ四方、測定ピッチが３〜３００μｍを例示することができる。
【００８２】
そして、上記拡散領域の長辺５５が直線状であるか否かは次のように判断する。すなわち、まず基準線を決定するため、ｎ型領域１２とｐ型領域１３のうち、ストライプ状に形成された長辺のドーパント元素の濃度を上記手法により測定し、半導体基板中の平均ドーパント濃度の１０倍以上となる境界線か、半導体基板中に同種のドーパントが存在しない場合には検出限界となる境界線を求める。なお、該境界線が拡散領域の長辺に相当する。そして、当該境界線を最小二乗法により直線近似し、前記境界線のうち、近似した直線からの距離が大きい１０％の測定点を除いて再度直線近似し、得られた直線を基準線とする。そして、前記境界線が該基準線から拡散領域の幅の１／１０以内の範囲に収まっているかを判断し、収まっている場合には「直線状」であると判断する。
【００８３】
さらに、本発明においてストライプ状に形成された拡散領域の幅や間隔は、対象となる２つの長辺に対して上記のとおり定義された基準線間の距離で定義される。
【００８４】
なお、上記の説明では裏面型太陽電池の製造方法のみを例示したが、本発明は、半導体表面にｐ型および／またはｎ型領域がパターン形成された半導体デバイス、例えば、トランジスターアレイやダイオードアレイ、フォトダイオードアレイ、トランスデューサーなどの製造方法にも展開することができる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【００８６】
［ペーストの粘度］
ペーストの粘度は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０３（１９９１）「液体の粘度−測定方法」に準拠して、２５℃の条件にて回転粘度計（東京計器株式会社製  VISCOMETER TV-20）を用いて測定した。【００８７】
［拡散領域の位置・幅・間隔・直線性］
二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を利用して、半導体基板中に拡散されたドーパントであるリンとホウ素元素を分析した。測定は任意の３領域（各領域が、ストライプ長手方向に２０ｍｍ、幅方向に２ｍｍの領域）について行い、測定ピッチは１０μｍとした。  【００８８】
［耐電圧測定］
任意の３組のｐ型およびｎ型領域を選択し、それらの間に逆方向バイアス（ｐ型がマイナス、ｎ型がプラス）を印加した場合に、電流が急激に増加しはじめる電圧を測定し、それらの最小値を耐電圧とした。【００８９】
［実施例１（隙間を空けて固相拡散源を形成する製造方法）］
図６に示した方法に基づいて、以下のように裏面接合型太陽電池を製造した。【００９０】
まず、厚さ２５０μｍ、一辺１００ｍｍのｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１１を用意し、スライスダメージや自然酸化物を除去するために、水酸化ナトリウム溶液によって両表面を約２０μｍエッチングし、水洗後に研磨した。【００９１】
続いて、（ａ）シリコン基板１１の受光面にはプラズマＣＶＤ法により、厚さ０．３μｍの窒化ケイ素からなる保護膜１４を形成した。【００９２】
一方、（ｂ）半導体基板１１の塗布面（受光面と反対側の面）にｎ型ドーピングペーストをストライプ塗布した。その後、空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、厚さ約０．２μｍ、幅１６０μｍ、ピッチ６００μｍのｎ型固相拡散源２４を形成した。【００９３】
なお、ｎ型ドーピングペーストには、マトリクス材料としてテトラエトキシシランを出発原料としたシリコン化合物を５ｗｔ％、ｎ型ドーパントとして五酸化二リンを３ｗｔ％含み、溶媒にはイソプロピルアルコール７０ｗｔ％と酢酸エチルの混合溶液３０ｗｔ％を使用した。このペーストの室温での塗布環境における粘度は１０〜２０ｍＰａ・ｓであった。【００９４】
また、図１３に本実施例で用いたストライプ塗布装置の概略図を示す。ステージ３１に真空吸着させた半導体基板１１に対して、ノズル４０をＹ方向に移動させることでｎ型ドーパントをストライプ塗布した。図１４に示すように、ノズル４０の下部に形成された複数の吐出口４１からペースト４２を吐出させて、半導体基板１１と吐出口４１との間にビード４３を形成させた状態でノズル４０を紙面垂直方向に移動させた。吐出口４１の下部と半導体基板１１との隙間量ＬＣは２０〜３００μｍの間で調整した。【００９５】
同様に、（ｃ）ｐ型ドーピングペーストをストライプ塗布して、空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、厚さ約０．２μｍ、幅３６０μｍ、ピッチ６００μｍのｐ型固相拡散源２５を形成した。【００９６】
ｐ型ドーピングペーストには、マトリクス材料としてテトラエトキシシランを出発原料としたシリコン化合物を５ｗｔ％、ｐ型ドーパントとして酸化ホウ素を３ｗｔ％含み、溶媒にはイソプロピルアルコール（沸点８２℃）７０ｗｔ％と酢酸エチル（沸点７７℃）３０ｗｔ％の混合溶液を使用した。このペーストの室温での塗布環境における粘度は１０〜２０ｍＰａ・ｓであった。【００９７】
（ｄ）この半導体基板１１を窒素中にて９５０℃で６０分間加熱することで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５にそれぞれ含まれるｎ型ドーパント（リン原子）とｐ型ドーパント（ホウ素原子）を半導体基板１１中に拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成した。【００９８】
（ｅ）フッ酸によるエッチングによりｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を除去した。【００９９】
次に、（ｆ）半導体基板１１の裏面をドライ酸化することで厚さ０．２μｍの酸化ケイ素からなる保護膜１５を全面形成した。【０１００】
その後、（ｇ）保護膜１５をフォトリソグラフィ法によりフッ酸でエッチングすることで、幅１００μｍの開口を形成した。【０１０１】
最後に、（ｈ）銀ペーストをスクリーン印刷して５００℃で焼成することで、ｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７を形成した。【０１０２】
このように、フォトリソグラフィ法を利用して固相拡散源を形成するよりも簡略化した工程で、図１および図２に示す裏面接合型太陽電池１０を製造することができた。ただし、ドーピングペーストの溶媒沸点が比較的低いために、長時間のストライプ塗布ではノズル先端に析出する乾燥物を定期的に除去する必要があった。また、得られた裏面接合型太陽電池１０について、保護膜１５とｎ型コンタクト電極１６、ｐ型コンタクト電極１７を除去し、半導体基板１１の裏面におけるシリコンとリン、ホウ素の含有量をＳＩＭＳによりマッピングすることで、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔は、いずれの測定領域でも所望値±８μｍに収まっていた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧は標準的な範囲内であった。【０１０３】
［実施例２］
両ドーピングペーストの溶媒を、プロピレングリコールプロピルエーテル（沸点１５０℃）５０ｗｔ％、イソプロピルアルコール３５ｗｔ％、酢酸エチル１５ｗｔ％の混合溶液にしたこと以外は、実施例１と同様にして、裏面接合型太陽電池１０を製造した。実施例１と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔はいずれの測定領域でも所望値±８μｍに収まっていた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も標準的な範囲内であり、実施例１と同様の裏面接合型太陽電池１０を製造することができた。長時間のストライプ塗布では、ノズル先端に析出する乾燥物は微量であり、乾燥物除去の頻度は実施例１と比較して大きく減少した。【０１０４】
[実施例３]
両ドーピングペーストの溶媒を、γＢＬ（沸点２０３℃）５０％ｗｔ、イソプロピルアルコール３５ｗｔ％，酢酸エチル１５ｗｔ％の混合溶液にしたこと以外は、実施例１と同様にして裏面接合型太陽電池１０を製造した。実施例１と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔はいずれの測定領域でも所望値±８μｍに収まっていた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も標準的な範囲内であり、実施例１と同様の裏面接合型太陽電池１０を製造することができた。長時間のストライプ塗布では、ノズル先端に乾燥物が析出することはなかった。【０１０５】
［実施例４］
両ドーピングペーストの溶媒を、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点２１７℃）５０％ｗｔ、イソプロピルアルコール３５ｗｔ％、酢酸エチル１５ｗｔ％の混合溶液にしたこと以外は、実施例３と同様にして裏面接合型太陽電池１０を製造した。なお、ペーストの溶媒成分の沸点が高くなり塗布直後に乾燥せずに横方向に広がる傾向があり、ｎ型固相拡散源２４の幅が２６０μｍに広がったため、ｐ型固相拡散源２５の幅を２６０μｍになるように調整することで、裏面接合型太陽電池１０を製造することができた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も標準的な範囲内であった。また、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔は、いずれの測定領域でも所望値±１０μｍに収まっていた。【０１０６】
［実施例５（隙間を空けずに固相拡散源を形成する製造方法）］
図７に示した方法に基づいて、以下のように裏面接合型太陽電池を製造した。【０１０７】
まず、実施例３と同様に、（ａ）半導体基板１１の受光面に保護膜１４を形成した。次に、実施例３と同様にして、（ｂ）半導体基板１１の塗布面（受光面と反対側の面）に、厚さ約０．２５μｍ、幅２００μｍ、ピッチ６００μｍのｎ型固相拡散源２４を形成した。次に、（ｃ）ｐ型ドーピングペーストをストライプ塗布した、この際、加熱後のｎ型固相拡散源２５を隔壁として機能させることで、ｐ型ドーピングペーストを隙間なく塗布した。実施例３と同様に加熱することで、厚さ約０．２５μｍ、幅４００μｍ、ピッチ６００μｍのｐ型固相拡散源２５を形成した。【０１０８】
（ｄ）この半導体基板１１を、酸素を１０％含む窒素中にて９５０℃で６０分間加熱することで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５にそれぞれ含まれるｎ型ドーパント（リン原子）とｐ型ドーパント（ホウ素原子）を半導体基板１１中に拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成した。【０１０９】
その後、（ｅ）〜（ｈ）は実施例３と同様にした。【０１１０】
得られた裏面接合型太陽電池１０のｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧は、実施例３と同様に標準的な範囲内であった。また、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の境界線が一致しており、両者の間隔はゼロであった。ただし、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの両方が拡散して、それぞれが互いを不活性化させる領域が形成されたので、ｎ型領域１２とｐ型領域１３とを、所望値±１０μｍに収まるように間隔を空けて形成するのと同様の効果を得ることができた。【０１１１】
［実施例６（保護膜を先に形成してから固相拡散源を形成する製造方法）］
図８に示した方法に基づいて、以下のように裏面接合型太陽電池を製造した。【０１１２】
まず、実施例３と同じ半導体基板１１を用意して、（ａ）半導体基板１１の表面には実施例３と同様にして保護膜１４を形成し、裏面にはプラズマＣＶＤによって厚さ０．３μｍの窒化ケイ素からなる保護膜１５を形成した。
（ｂ）保護膜１５をフォトリソグラフィ法によりフッ酸でエッチングすることで、後ほど形成されるｎ型拡散領域に対応する部分に幅１６０μｍの開口を、ｐ型拡散領域に対応する部分に幅３６０μｍの開口を形成した。【０１１３】
次に、実施例３と同様にして、（ｃ）厚さ約０．２５μｍ、幅２００μｍ、ピッチ６００μｍのｎ型固相拡散源２４を形成し、（ｄ）厚さ約０．２５μｍ、幅４００μｍ、ピッチ６００μｍのｐ型固相拡散源２５を形成した。【０１１４】
（ｅ）半導体基板を酸素を１０％含む窒素中にて９５０℃で６０分間加熱することで、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５にそれぞれ含まれるｎ型ドーパント（リン原子）とｐ型ドーパント（ホウ素原子）を半導体基板１１中に拡散させ、ｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成した。この際に、保護膜１５が拡散マスクとしても機能することで、ｎ型領域１２とｐ型領域１３とを間隔を空けて高精度に形成することができた。【０１１５】
（ｆ）フッ酸によるエッチングによりｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を除去した。最後に、実施例３と同様にして、（ｇ）ｎ型コンタクト電極１６およびｐ型コンタクト電極１７を形成することで、裏面接合型太陽電池１０を製造した。【０１１６】
実施例３と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の間隔は、所望値±５μｍであった。また、得られた裏面接合型太陽電池１０では、ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧は実施例３より大きく、良好な結果であった。【０１１７】
［実施例７（固相拡散源を櫛型形状にパターン加工する製造方法）］
ｎ型ドーピングペーストおよびｐ型ドーピングペーストを塗布する初期段階で、図１５に示すように、半導体基板１１とノズル４０との間に存在する余剰ペーストにより横方向に繋がった状態のビード４３を利用した。一連の塗布動作の中で余剰ペーストが消費された後は、図１４に示したように、ビード４３が各吐出口４１毎に分離したストライプ塗布に移行させた。このようにすることで、図９で示した櫛形形状のｎ型固相拡散源２４およびｐ型固相拡散源２５を形成したこと以外は実施例３と同様にして、裏面接合型太陽電池１０を製造した。実施例３と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔はいずれの測定領域でも所望値±８μｍに収まっていた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も標準的な範囲内であり、実施例３と同様の裏面接合型太陽電池１０を製造することができた。【０１１８】
また、ストライプ塗布の開始直前に半導体基板１１とノズル４０との間に存在するペースト量を厳密に制御する必要がなかったので、実施例３より簡便にペーストのストライプ塗布を実現することができた。【０１１９】
［実施例８（ｎ型およびｐ型のドーピングペーストを一括塗布する製造方法）］
工程（ｂ）〜（ｄ）を次のように変更した以外は実施例３と同様にして、裏面接合型太陽電池１０を製造した。【０１２０】
すなわち、図１６に示すストライプ塗布装置３０を用い、半導体基板１１の塗布面にｎ型とｐ型のドーピングペーストを一括塗布した。なお、ｎ型ドーピングペースト用ノズル４０ｎとｐ型ドーピングペースト用ノズル４０ｐは相互に位置あわせして並べ、この２つのノズル４０ｎと４０ｐを一体としてＹ方向に移動させることで、半導体基板１１の塗布面にｎ型とｐ型のドーピングペーストを一括塗布した。【０１２１】
そして、この一括塗布した半導体基板１１を、空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、実施例３と同様のｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５を形成した。続けて窒素中にて９５０℃で６０分間加熱することで、実施例３と同様にｎ型領域１２およびｐ型領域１３を形成した。【０１２２】
保護膜１５とｎ型コンタクト電極１６、ｐ型コンタクト電極１７を除去し、半導体基板１１の裏面におけるシリコンとリン、ホウ素の含有量をＳＩＭＳによりマッピングすることで、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、両者の間隔は所望値±５μｍ以下に収まっていた。また、得られた裏面接合型太陽電池１０は、ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧が実施例５と同等の標準的な範囲内であった。【０１２３】
［比較例１（スクリーン印刷法による製造方法）］
実施例１で用いたｎ型とｐ型のドーピングペーストを粘度調整したものをスクリーン印刷法によりパターン塗布したこと以外は実施例１と同様にして裏面接合型太陽電池１０を製造した。実施例１と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を分析したところ、ｎ型領域１２とｐ型領域１３の間隔は、所望値±１０μｍを越えていた。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧は実施例３より低下した。【０１２４】
［比較例２（フォトリソ法により固相拡散源を形成する製造方法）］
図１７に示す工程を経て裏面接合型太陽電池１０を製造した。すなわち、まず、実施例１と同様に、（ａ）半導体基板１１の受光面に保護膜１４を形成した。（ｂ）半導体基板１１の塗布面に実施例１で用いたｎ型ドーピングペーストのイソプロピルアルコールをエタノールに置換したものをスピンコーティングし、空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、厚さ０．３μｍのｎ型固相拡散源２４を全面に形成した。（ｃ）このｎ型固相拡散源２４をフォトリソグラフィ法によりパターン加工することで、幅１６０μｍ、ピッチ６００μｍのｎ型固相拡散源２４を形成した。この際に、エッチング液として使用したフッ酸により半導体基板１１の裏面が約５０ｎｍエッチングされたために段差が形成された。【０１２５】
次に、（ｄ）実施例１で用いたｐ型ドーピングペーストのイソプロピルアルコールをエタノールに置換したものをスピンコーティングし、空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、厚さ０．２μｍのｐ型固相拡散源２５を全面に形成した。（ｅ）このｐ型固相拡散源２５をフォトリソグラフィ法によりパターン加工することで、幅３６０μｍ、ピッチ６００μｍのｐ型固相拡散源２５を形成した。この際に、エッチング液として使用したフッ酸により、先に形成されたｎ型固相拡散源２４の厚さは約０．２μｍにまで減少し、半導体基板１１の裏面が約５０ｎｍエッチングされたために更に段差が形成された。【０１２６】
（ｆ）〜（ｊ）までは実施例１の図６（ｄ）〜（ｈ）と同様にして裏面接合型太陽電池１０を製造した。実施例３と同様にして分析したところ、ｎ型固相拡散源２４とｐ型固相拡散源２５との間隔は所望値±５μｍ以下であった。しかしながら、ｎ型拡散領域２４とｐ型拡散領域２５の表面に高低差７０が生じ、さらに両者の間には凹状の段差が存在した。【０１２７】
［実施例９（裏面に凹凸が存在する半導体基板を用いる製造方法）］
図１２に示した方法に基づいて、以下のように裏面接合型太陽電池を製造した。【０１２８】
まず、厚さ２５０μｍ、一辺１００ｍｍのｎ型単結晶シリコンからなる半導体基板１１を用意し、スライスダメージや自然酸化物を除去するために、加熱した水酸化ナトリウム溶液によって両表面を約２０μｍエッチングした。この際、半導体基板１１の両面には典型的な幅が４０〜１００μｍ、深さ１〜２μｍ程度の無数の凹凸が形成された。【０１２９】
そして、（ａ）シリコン基板１１の受光面にはプラズマＣＶＤ法により、厚さ０．３μｍの窒化ケイ素からなる保護膜１４を形成した。【０１３０】
一方、（ｂ）凹凸が存在する半導体基板１１の裏面には、マスキングペーストを、ノズルの吐出口から吐出させ、半導体基板１１と吐出口との間にマスキングペーストからなるビードを形成するとともに、半導体基板１１をノズルに対して相対移動させることでストライプ塗布した。その後、該半導体基板１１を空気中にて１５０℃で３０分、さらに５００℃で３０分間加熱することで、厚さ約１．０μｍ、幅４４０μｍ、ピッチ６００μｍの拡散マスク２１を形成した。この際に、凸部から凹部にマスキングペーストが流れ込みやすいので、拡散マスク２１の幅は凸部と比較して凹部の方が５μｍ程度広くなる傾向にあった。なお、マスキングペーストには、フェニルシラン系のシリコン化合物を４０ｗｔ％、溶媒にはメトキシメチルブタノール（沸点１７４℃）を使用した。このペーストの粘度は約７０ｍＰａ・ｓであった。【０１３１】
次に、（ｃ）拡散マスク２１を隔壁として機能させながら、実施例３で使用したｎ型のドーピングペーストをストライプ塗布した。その後に２００℃でベークすることで、厚さ約０．４μｍのｎ型固相拡散源２４を、拡散マスク２１と隙間を開けずに形成した。従って、ｎ型固相拡散源２４の幅は凸部と比較して凹部の方が狭くなる傾向にあった。【０１３２】
そして、（ｄ）この半導体基板１１を空気中で９５０℃に加熱することで、ｎ型固相拡散源２４に含まれるｎ型ドーパント（リン原子）を半導体基板１１中に固相拡散させ、ｎ型領域１２を形成した。その後、（ｅ）フッ酸によるエッチングで、拡散マスク２１およびｎ型固相拡散源２４を除去した。【０１３３】
（ｆ）次に、（ｂ）と同様にして、厚さ約１．０μｍ、幅２４０μｍ、ピッチ６００μｍの拡散マスク２１をｎ型領域１２を覆うように形成した。この際に、凸部から凹部にマスキングペーストが流れ込みやすいので、拡散マスク２１の幅は凸部と比較して凹部の方が５μｍ程度広くなる傾向にあった。【０１３４】
（ｇ）拡散マスク２１を隔壁として機能させながら、実施例３で使用したｐ型のドーピングペーストをストライプ塗布した。その後に２００℃でベークすることで、厚さ約０．４μｍのｐ型固相拡散源２４を拡散マスク２１と隙間を開けずに形成した。従って、ｐ型固相拡散源２５の幅は凸部と比較して凹部の方が狭くなる傾向にあった。【０１３５】
（ｈ）その後、（ｄ）と同様にして、ｐ型固相拡散源２５に含まれるｐ型ドーパント（ホウ素原子）を半導体基板１１中に固相拡散させ、ｐ型領域１３を形成し、（ｉ）フッ酸によるエッチングで、拡散マスク２１およびｐ型固相拡散源２５を除去した。【０１３６】
その後、（ｊ）〜（ｌ）は実施例３の（ｆ）〜（ｈ）と同様にすることで、裏面接合型太陽電池１０を製造した。【０１３７】
このようにして得られた裏面接合型太陽電池１０について、実施例３と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、ｎ型領域、ｐ型領域それぞれの幅が１６０μｍ、３６０μｍ、両者の間隔がいずれの測定領域でも所望値±１０μｍに収まっていた。また、ｎ型領域１２とｐ型領域１３は、長辺の直線性が優れており、その最大突出部が基準線から１６μｍ以内に存在していた。更に、該最大突出部は、半導体基板の凸部に対応する位置に存在しており、隣り合うｎ型領域１２とｐ型領域１３との間隔のうち、半導体基板の凸部に対応する位置での間隔の最小値よりも、半導体基板の凹部に対応する位置での間隔の最大値の方が広かった。そのため、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間隔が設計値より大きめになる傾向にあったが、両者が過剰に近づく部分が存在しないために、発電効率や信頼性に影響を及ぼさないものであった。ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も標準的な範囲内であった。【０１３８】
［比較例３（裏面に凹凸が存在する半導体基板にフォトリソ法により固相拡散源を形成する製造方法）］
図１８に示した方法に基づいて、以下のように裏面接合型太陽電池を製造した。【０１３９】
まず、（ａ）実施例９と同様にしてシリコン基板１１の受光面に保護膜１４を形成した後に、プラズマＣＶＤ法により厚さ０．５μｍのシリカからなる拡散マスク２１と、その上にスピンコート法により厚さ３０μｍのネガ型フォトレジスト５１を裏面全面に形成した。【０１４０】
（ｂ）フォトリソグラフィ法によりネガ型フォトレジスト５１を幅４４０μｍ、ピッチ６００μｍにパターニングした。この際、図４を用いて説明したように、露光の底面反射５３の角度が凹凸によって変わるので、ネガ型フォトレジスト５１の露光ムラが生じ、その長辺において基準線から２０μｍを超える部分が多数形成された。なお、ネガ型フォトレジスト５１の長辺の評価は、拡散領域の長辺を分析するのと同様の手法で行った。【０１４１】
（ｃ）フッ酸によるエッチングで拡散マスク２１の不要部分を除去し、（ｄ）ネガ型フォトレジスト５１を有機溶剤で除去した後に、１０００℃でｎ型ドーパント（りん原子）２２を気相拡散させてｎ型領域１２を形成した。従って、ｎ型領域１２の長辺において最大突出部が基準線から２０μｍを超える部分が多数形成された。【０１４２】
その後、（ｅ）フッ酸によるエッチングで拡散マスク２１を除去した。【０１４３】
（ｆ）次に、（ａ）と同様にして、厚さ０．５μｍのシリカからなる拡散マスク２１と、その上に厚さ３０μｍのネガ型フォトレジスト５１を裏面全面に形成した。更に、（ｂ）と同様にしてネガ型フォトレジスト５１を幅２４０μｍ、ピッチ６００μｍにパターニングした。（ｂ）と同様に、ネガ型フォトレジスト５１の長辺において基準線から２０μｍを超える部分が多数形成された。【０１４４】
（ｇ）フッ酸によるエッチングで拡散マスク２１の不要部分を除去し、（ｈ）ネガ型フォトレジスト５１を有機溶剤で除去した後に、１０００℃でｐ型ドーパント（ホウ素原子）２３を気相拡散させてｐ型領域１３を形成した。従って、ｐ型領域１３の長辺において最大突出部が基準線から２０μｍを超える部分が多数形成された。その後、（ｉ）フッ酸によるエッチングで拡散マスク２１を除去した。【０１４５】
その後、（ｊ）〜（ｌ）は実施例９と同様にした。【０１４６】
このようにして得られた裏面接合型太陽電池１０について、実施例３と同様にしてｎ型領域１２とｐ型領域１３の形状を測定したところ、ｎ型領域、ｐ型領域それぞれの幅が１６５μｍ、３６５μｍであり、両者の間隔が所望値±１５μｍを越える測定領域が認められた。また、ｎ型領域１２とｐ型領域１３それぞれの長辺においては、基準線から１７μｍを超える領域に突出部が多数存在していた。そのため、ｎ型領域１２とｐ型領域１３との間隔が、特に半導体基板の凹部に対応する位置で設計値より著しく小さくなる部分が存在し、また、実施例９の裏面接合型太陽電池１０と比較して、ｐｎ接合に逆バイアスを印加した際の耐電圧も大幅に低下した。したがって、信頼性が大きく低下した太陽電池であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、半導体基板の裏面にｎ型領域とｐ型領域、さらに対応するコンタクト電極がストライプ形成された裏面接合型太陽電池の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１４８】
１０  裏面接合型太陽電池
１１  半導体基板
１２  ｎ型領域
１３  ｐ型領域
１４  保護膜（受光面）
１５  保護膜（裏面）
１６  ｎ型コンタクト電極
１７  ｐ型コンタクト電極
２１  拡散マスク
２２  ｎ型ドーパント
２３  ｐ型ドーパント
２４  ｎ型固相拡散源
２５  ｐ型固相拡散源
３０  ストライプ塗布装置
３１  ステージ
３２  リニア駆動装置（Ｘ方向）
３３  リニア駆動装置（Ｙ方向）
３４  ブラケット
３５  ＣＣＤカメラ
３６  高さセンサー
４０  ノズル
４１  吐出口
４２  ペースト
４３  ビード
４４  マニホールド
４５  加圧口
４６  ペースト供給口
５１  フォトレジスト
５２  紫外光（露光）
５３  底面反射光
５４  フォトレジストの底部（侵食部）
５５  長辺（基準線）
５６  最大突出部
５７  フォトマスク
７０  高低差
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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