(57)【要約】【課題】背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成する方法が提供される。【解決手段】本方法は、太陽電池のシリコン基板の表面上に、第１のドーピング型のａ−Ｓｉの層を含む第１の不動態層スタックを積層する工程と、第１のドライエッチング処理を用いて第１の不動態層スタックをパターニングして、第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む領域と、表面の露出領域とを生成する工程と、第１のドライエッチング処理から残された汚染物質から、表面の露出領域を洗浄する工程と、第１のドーピング型とは異なる第２のドーピング型のａ−Ｓｉの層を含む第２の不動態層スタックを積層して、パターニングされた第１の不動態層スタックと共に交互嵌合パターンを生成する工程とを含む。洗浄工程は、２５０℃を超えない温度において、少なくとも表面の露出領域上に犠牲層を積層することと、第２のドライエッチング処理によって犠牲層を除去することとを含む。【選択図】図３ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成する方法であって、
前記太陽電池のシリコン基板の表面上に、少なくとも第１のドーピング型のアモルファスシリコンａ−Ｓｉの層を含む第１の不動態層スタックを積層する工程と、
第１のドライエッチング処理を用いることによって前記第１の不動態層スタックをパターニングし、これによって、前記第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域と、前記表面の１つ又は複数の露出領域とを生成する工程と、
前記第１のドライエッチング処理から残された汚染物質から、前記表面の１つ又は複数の露出領域を洗浄する工程と、
前記洗浄の後で、前記１つ又は複数の露出領域上に、少なくとも前記第１のドーピング型とは異なる第２のドーピング型のａ−Ｓｉの層を含む第２の不動態層スタックを積層し、これによって、前記表面の１つ又は複数の露出領域上に、前記第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域を生成する工程とを含み、
前記パターニングされた第１の不動態層スタックと、前記第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域とは、前記交互嵌合パターンを形成し、
前記洗浄する工程は、
少なくとも前記表面の１つ又は複数の露出領域上に、犠牲層を積層することと、
第２のドライエッチング処理によって、前記犠牲層を除去することとを含み、
前記犠牲層の積層及び除去は、２５０℃を超えない温度において行われる、方法。
【請求項２】
前記犠牲層は、ａ−Ｓｉの層である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記犠牲層の平均厚さは、２ｎｍ未満であり、好ましくは１．５ｎｍ未満であり、より好ましくは１ｎｍ未満である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のドライエッチング処理は、ＮＦ３／Ａｒプラズマエッチング処理である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のドライエッチング処理は、水素プラズマエッチング処理である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲層は、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理を用いて積層される、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の不動態層スタックの積層及び／又はパターニング、並びに前記１つ又は複数の露出領域の洗浄は、同じＰＥＣＶＤツールの中で行われる、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の不動態層スタックの積層は、前記同じＰＥＣＶＤツールの中で行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のドーピング型は正であり、前記第２のドーピング型は負である、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のドーピング型は負であり、前記第２のドーピング型は正である、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域と、前記第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域とに接触する電極を形成する工程をさらに含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記犠牲層の積層及び除去が、２００℃を超えない温度において行われる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記犠牲層の積層及び除去が、１５０℃を超える温度において行われる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記犠牲層の積層及び除去が、単一プラズマ処理の一部を形成する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、太陽電池の製造技術に関する。特に、本開示は、背面接触の太陽電池において交互嵌合パターンを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばヘテロ接合で交互嵌合の背面接触（ＨＪ−ＩＢＣ）型のシリコン太陽電池は、高いエネルギー変換効率を提供し得る。こうした電池の裏側は、背面接触の電池などの中の電荷キャリアを抽出するために、電子と正孔のコンタクトの交互嵌合の帯またはパターンにパターニングされる。
【０００３】
しかしながら、こうした裏側のパターニングは、複雑で且つ高価になり、例えば表面の不動態化、材料の積層、エッチング、リソグラフィ、レーザアブレーション及び／又は再不動態化といった複数の処理工程を含むこととなる。
【０００４】
よって、例えばＨＪ−ＩＢＣ技術の広範な商的適用などを達成するために、太陽電池におけるパターニングの処理の改善および簡素化を行う必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、上記の必要性を少なくとも一部充足するために、独立項において規定されるように太陽電池の交互嵌合パターンを生成する方法を提供する。本方法の更なる実施形態は、従属項において規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によると、背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成する方法が提供される。本方法は、太陽電池のシリコン基板（又はウエハ）の表面上に、少なくとも第１のドーピング型のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の層を含む第１の不動態層スタックを積層する工程を含んでもよい。本方法は、第１のドライエッチング処理を用いることによって第１の不動態層スタックをパターニングし、これによって、第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域と、（シリコン基板の）表面の１つ又は複数の露出領域とを生成する工程を含んでもよい。本方法は、第１のドライエッチング処理から残された汚染物質から、表面の１つ又は複数の露出領域を洗浄する工程を含んでもよい。本方法は、洗浄の後で、１つ又は複数の露出領域上に、少なくとも第１のドーピング型とは異なる第２のドーピング型のａ−Ｓｉの層を含む第２の不動態層スタックを積層し、これによって、表面の１つ又は複数の露出領域上に、第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域を生成する工程を含んでもよい。（基板の露出領域上で）パターニングされた第１の不動態層スタックと第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域とは、交互嵌合パターンを形成してもよい。洗浄する工程は、少なくとも表面の１つ又は複数の露出領域上に、犠牲層を積層することを含んでもよい。洗浄する工程は、第２のドライエッチング処理によって、犠牲層を除去することを含んでもよい。犠牲層の積層及び除去は、２５０℃を超えない温度において行われてもよい。
【０００７】
積層された犠牲層は、第１のドライエッチング処理および第１の不動態層スタックのパターニングから残存し得る汚染物質を吸収することができる。その後、汚染物質は、第２のドライエッチング処理を用いて、犠牲層と共に除去できる。第２のドライエッチング処理は、非汚染のエッチング種（例えば表面不動態化に有害でない種）の使用を含むことが好ましい。これにより、本開示に係る方法は、湿式化学物質を用いることなく、再不動態化の前に、太陽電池の基板／ウエハの表面の露出領域を洗浄可能にすることができる。こうした湿式化学物質は、例えばＨＦ等であって、危険な可能性がある。これに対して、本開示に係る方法は、太陽電池の背面のパターニングにおいて、より簡素で且つ、より安全な方法を提供することができる。さらに、本開示に係る方法は、（２５０℃以下など）低温において洗浄する工程を提供できる。
【０００８】
ここで、不動態層スタックは、１層よりも多い層を含んでもよい。例えば、（ｐ又はｎドーピングなど）特定のドーピング型のａ−Ｓｉの層を含む上記の不動態層スタックは、例えば真性ａ−Ｓｉの層も含んでもよい。こうした真性層は、例えば、表面の不動態化を向上し易くすることができる。第１の不動態層スタックを積層するときに、例えば、真性ａ−Ｓｉ層が、第１のドーピング型のａ−Ｓｉ層に続いて、基板の表面に最も近くにあってもよい。同様に、１つ又は複数の露出領域上に、第２の不動態層スタックを積層するときに、例えば、真性ａ−Ｓｉ層が、第２のドーピング型のａ−Ｓｉ層に続いて、基板の（露出した）表面に最も近くにあってもよい。以下で用いるとおり、表面の「上（ｏｎ）」に何かを積層することは、当該表面上に直接、当該何かを積層することを含んでもよい。
【０００９】
或る実施形態において、犠牲層は、ａ−Ｓｉの層であってもよい。
【００１０】
或る実施形態において、犠牲層の平均厚さは、２ｎｍ未満であってもよく、好ましくは１．５ｎｍ未満であってもよく、より好ましくは１ｎｍ未満であってもよい。より薄い犠牲層は、例えば、太陽電池の（結晶）Ｓｉ基板／ウエハに対して過剰なダメージを与えることなく、第２のドライエッチング処理によって取り除くことができる。より薄い犠牲層は、エッチング期間を削減でき、これによって、その下のＳｉ基板（又はウエハ）に誘起される欠陥の個数を低減することができる。このことは、例えば、遠隔プラズマを用いない、平行平板のプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）ツールがエッチングに用いられる際に、特に重要でとなる。
【００１１】
或る実施形態において、第１のドライエッチング処理は、ＮＦ３／Ａｒプラズマエッチング処理であってもよい。他の化学物質に基づく（プラズマ）エッチング処理を用いることも想定され、例えばＣＦ４／Ｏ２、ＳＦ６又はその他、不動態層スタックのエッチングに適したものが用いられてもよい。
【００１２】
或る実施形態において、第２のドライエッチング処理は、水素プラズマエッチング処理であってもよい。こうした処理は、例えば、表面不動態化に有害な汚染種を用いることなく、行える。他のドライエッチング処理（例えば他のエッチングガスを含む）を第２のドライエッチング処理として用いることも想定され、例えばエッチング後に基板表面に残り得るＦ、Ｎ、Ｃ、Ｓ及びＯなどの汚染物質を含まないものが用いられてもよい。
【００１３】
或る実施形態において、犠牲層は、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理を用いて積層されてもよい。
【００１４】
或る実施形態において、第１の不動態層スタックの積層及び／又はパターニング（少なくとも第１のドライエッチング処理を用いたエッチングを含む）、並びに１つ又は複数の露出領域の洗浄は、同じＰＥＣＶＤツールの中で行われてもよい。例えば同じツールを用いることにより、ツールの真空を壊すことなく、洗浄を行うことができ、例えば、洗浄を実行するために、ツールからサンプル／基板／太陽電池を取り去る必要をなくすことができる。このことは、例えば湿式化学物質ＨＦ洗浄が、第１の不動態層スタックのパターニング後に露出領域を洗浄するために求められるといった、後述する従来の処理とは、対照的である。以下で後述するように、こうした従来の処理は、洗浄前にツールからの基板の除去を要し、例えば続く再不動態化のために、後々、ツール中に基板を戻すことも要する。
【００１５】
（例えば積層及び／又は洗浄における）プラズマベース（ＰＥＣＶＤ）の処理の使用は、低温の採用を可能にし、例えば太陽電池に対する悪影響の可能性を低減できる。ＰＥＣＶＤの処理の使用により、以上で説明したように、且つ詳細後述するように、ドライエッチングから再不動態化が行われるまでの一連の処理が、真空を壊すことなく、その場(in situ)で行える。
【００１６】
或る実施形態において、第２の不動態層スタックの積層は、同じＰＥＣＶＤツールの中で行われてもよい。第２の不動態層スタックの積層も同じＰＥＣＶＤツールの中で行うことにより、更に簡素化された処理を、より高いスループットで提供することができる。
【００１７】
或る実施形態において、第１のドーピング型は正であり（即ち、第１の不動態層スタックがｐドープの層を含み）、第２のドーピング型は負である（即ち、第２の不動態層スタックがｎドープの層を含む）ものであってもよい。
【００１８】
或る実施形態において、第１のドーピング型は負であり（即ち、第１の不動態層スタックがｎドープの層を含み）、第２のドーピング型は正である（即ち、第２の不動態層スタックがｐドープの層を含む）ものであってもよい。
【００１９】
或る実施形態において、本方法は、第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域と、第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域とに接触する電極を形成する工程をさらに含んでもよい。
【００２０】
或る実施形態において、犠牲層の積層及び除去が、２００℃を超えない温度において行われてもよい。（２００℃以下等の）低温は、太陽電池のダメージの可能性を更に低減することができる。
【００２１】
或る実施形態において、犠牲層の積層及び除去が、１５０℃を超える温度において行われてもよい。
【００２２】
或る実施形態において、犠牲層の積層及び除去が、単一プラズマ処理の一部を形成してもよい。単一プラズマ処理を用いることにより、例えば基板／ウエハのスループットを更に向上できる。
【００２３】
本開示は、本明細書に記載の特徴について全ての可能な組み合わせに関し、これは、上述したものと同様に、異なる実施形態を参照して後述される他の特徴を含む。本明細書に記載の何れの実施形態も、本明細書に記載の他の実施形態と両立可能であり、本開示は、こうした全ての組み合わせに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】太陽電池を生成するための従来の処理／方法のフローチャートを模式的に示す図
【図２】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態のフローチャートを模式的に示す図
【図３ａ】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態の洗浄工程を模式的に示す図
【図３ｂ】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態の洗浄工程を模式的に示す図
【図３ｃ】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態の洗浄工程を模式的に示す図
【図３ｄ】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態の洗浄工程を模式的に示す図
【図３ｅ】本開示に係る背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態の洗浄工程を模式的に示す図
【図４】本開示に係る単一プラズマ洗浄処理の実施形態を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面において、特段の説明がない限り同様の要素に同様の符号が用いられる。一方で明示的に説明のない限り、図面は、例示の実施形態を説明するために必要であるような要素のみを示し、他の要素は、明確性の観点において省略されたり単に示唆されたりする場合がある。図面に示すように、要素および領域のサイズは、説明目的において誇張される場合があり、これにより、実施形態の一般的な構造の説明が提供される。
【００２６】
図１は、太陽電池を生成するための従来の処理（又は方法）１００のフローチャートを模式的に示す。太陽電池は、例えばシリコン基板から製造される場合がある。シリコン基板は、例えば負のドーピングを有する（ｎ型）。当該基板は、例えば抵抗率２〜５Ω・ｃｍ，厚さ１００〜２００μｍを有し、チョクラルスキー法、エピタキシャル成長法またはフロートゾーン法の処理を用いて製造される場合がある。
【００２７】
工程Ｓ１０１において、基板の片側または両側のテクスチャリングは、アルカリ溶液（例えばＴＭＡＨ又はＫＯＨ等）において行われてもよい。アルカリ溶液の温度は、例えば６０℃から８０℃の間であってもよい。基板の一側面のみがテクスチャリングされる（即ち片面テクスチャリング）場合、基板の反対側（裏側）は、例えば誘電体マスクを用いてテクスチャリング中に保護されてもよい。テクスチャリング後に、基板は、湿式化学物質を用いて洗浄される場合がある。
【００２８】
工程Ｓ１０２において、基板の洗浄後に、基板の背面は、第１の不動態層スタックを積層することにより、不動態化される場合がある。第１の不動態層スタックは、例えば、真性の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ））の層と、たとえば正ドープ（ｐドープ）の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ＋））の層とを含んでもよい。第１の不動態層スタックは、例えば太陽電池のエミッタを形成し、例えば１７５℃でプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理を用いて積層されてもよい。或る状況において、背面フィールドスタック（例えばドープ層が負でｎ型のドーピングを有する不動態層スタックａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ／ｎ＋））が、先ず積層されてもよい。
【００２９】
第１の不動態層スタックが配置された後に、工程Ｓ１０３において、ＰＥＣＶＤベースの誘電体マスクが、エッチハードマスクとして、且つ当該処理において更に第２の不動態層スタックのリフトオフ用の犠牲層として、例えば２２５℃で積層されてもよい。このハードマスクは、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、及び／又はａ−Ｓｉ：Ｈの層を含んでもよい。
【００３０】
工程Ｓ１０４において、ハードマスクは、例えばリソグラフィを用いて（例えばＳｉＯｘを用いる）、又はレーザアブレーションを用いて（例えば、レーザアブレーションによってパターニングされたａ−Ｓｉ：Ｈ層が上部にある分布ブラッグ反射器を形成するように、異なる屈折率を有するＳｉＯｘ及びＳｉＮｘの交互スタックを用いる）、パターニングされてもよい。この際、リソグラフィ又はレーザアブレーションの後で、誘電体ハードマスクが、ウェットエッチングを用いてハードマスクの下にａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ／ｐ＋）を露出するようにパターニングされてもよい。
【００３１】
その後、工程Ｓ１０５において、ａ−Ｓｉ：Ｈ（第１の不動態層スタック）の露出エリアは、例えば温度１７５℃でＮＦ３／Ａｒプラズマ等を用いてドライエッチングされてもよい。これにより、第１の不動態層スタックをパターニングし（パターニングされた第１の不動態層スタックを形成し）、且つこれによって、第１のドーピング型のａ−Ｓｉ：Ｈを含む１つ又は複数の領域、及び基板表面の１つ又は複数の露出領域を生成する。
【００３２】
ドライエッチング後に、エッチングされた表面は、表面汚染と考えられるエッチングの痕跡を含む場合がある。このような残った汚染物質の除去を行わずに、その場で表面を再不動態化すると、再不動態化が不充分になる可能性がある。そこで、工程Ｓ１０６において、続く高品質の再不動態化を可能にするために、エッチングされた表面が洗浄される。この洗浄は、典型的にはドライエッチング関連の汚染物質が除去されるＨＦ洗浄処理を用いて、現場外(ex situ)で行われる。
【００３３】
現場外での洗浄後に、工程Ｓ１０７において、洗浄された基板表面が、例えば真性及び負ドープ（ｎ型）のａ−Ｓｉの水素化層（即ちａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ／ｎ＋））を含む第２の不動態層スタックを用いて、再不動態化される。第２の不動態層スタックは、背面フィールドを形成し、例えば温度１７５℃でＰＥＣＶＤ処理を用いて積層されてもよい。
【００３４】
工程Ｓ１０８において、ハードマスクの溶解、及びその結果としての、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ／ｐ＋）エリア内でのａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ／ｎ＋）のリフトオフが、例えば希釈ＨＦ溶液において行われてもよい。これによって、シリコン表面の露出領域上に第２の型のａ−Ｓｉ：Ｈを含んだ１つ又は複数の領域から成るパターニングされた第２の不動態層スタックが生成される。これにより、第２の型のａ−Ｓｉ：Ｈ（パターニングされた第２の不動態層スタック）を含む１つ又は複数の領域と、第１の型のａ−Ｓｉ：Ｈ（パターニングされた第１の不動態層スタック）を含む１つ又は複数の領域とが、シリコン基板の表面上に交互嵌合パターンを形成する構造を得ることができる。
【００３５】
工程Ｓ１０９において、テクスチャリングされたシリコン基板の前面は又、真性ａ−Ｓｉ：Ｈを用いて不動態化されてもよく、ＰＥＣＶＤのＳｉＮｘ反射防止コーティング（ＡＲＣ）が上部に適用されてもよく、双方とも例えば温度１７５℃での処理が用いられる。
【００３６】
工程Ｓ１１０において、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の層は、背面上でスパッタリング等を用いることによって積層されてもよく、銅が、電子ビーム蒸着を用いてＩＴＯ上に蒸着されてもよい。
【００３７】
最後の工程Ｓ１１１において、リソグラフィパターニングとＩＴＯ及びＣｕのエッチングの結果、電子と正孔のコンタクトの形成が為される。結果としての太陽電池は、例えば測定が行われる前に、１５０℃等でアニールされてもよい。
【００３８】
従来の処理（図１を参照して上述した処理１００等）においては、第１の不動態層スタックのドライエッチング後のウェットエッチングの工程が、煩雑であり、ＰＥＣＶＤツールから基板を取り去る必要を生じてしまう。更に、こうした工程は、化学物質（ＨＦなど）の使用を要し、危険で且つ、関連する化学廃棄物について特別な廃棄および処理を要してしまう。
【００３９】
上記の不利を回避することを目的として、本開示に係る方法（又は処理）の例示の実施形態を、より具体的に図面を参照して以下に説明する。図面は、現行で好ましい実施形態を示すが、本発明は、多様な異なる形態において実現されてもよく、以下で説明する実施形態に限定されると解釈されるべきではない。寧ろ、これらの実施形態は、徹底性と完全性において提供され、当業者に本開示の範囲を完全に伝えるものである。
【００４０】
図２を参照して、本開示に係る（交互嵌合の）背面接触の太陽電池における交互嵌合パターンを生成するための方法の実施形態を以下に説明する。
【００４１】
図２は、本開示に係る背面接触の太陽電池における（図１を参照して先述した従来の処理／方法１００の工程Ｓ１０２〜Ｓ１０８によって形成される交互嵌合パターンのような）交互嵌合パターンを生成するための方法２００の実施形態のフローチャートを模式的に示す。
【００４２】
第１の工程Ｓ２０１において、第１の不動態層スタックが、シリコン基板の表面上に積層される。第１の不動態層スタックを積層する方法、及びその構成要素は、例えば方法１００の工程Ｓ１０２を参照して説明したとおりである。例えば、第１の不動態層スタックは、第１のドーピング型の（水素化）アモルファスシリコンａ−Ｓｉの層（例えばｐ型又はｎ型層ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ＋又はｎ＋））を少なくとも含んでもよい。又、第１の不動態層スタックは、例えばドープ層の前に積層される真性層ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）を含んでもよい。
【００４３】
第２の工程Ｓ２０２において、積層された第１の不動態層スタックは、第１のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域、及び基板の表面の１つ又は複数の露出領域を生成するように第１のドライエッチング処理を用いてパターニングされる。第１の不動態層スタックのパターニングは、例えば方法１００の工程Ｓ１０３〜１０５を参照して説明したように行われてもよい。例えば、或る実施形態において、第１のドライエッチング処理は、ＮＦ３／Ａｒプラズマエッチング処理であってもよい。
【００４４】
工程Ｓ２０３において、表面における１つ又は複数の露出領域は、ドライエッチング処理で残った表面汚染から、その後に洗浄される。工程Ｓ２０３について、更なる詳細は後述する。
【００４５】
工程Ｓ２０４において、表面における１つ又は複数の露出領域の洗浄後に、方法２００は、第２の不動態層スタックを積層する積層する工程を更に含んでもよい。第２の不動態層スタックを積層する方法、及びその構成要素は、例えば方法１００の工程Ｓ１０７を参照して説明したとおりである。第２の不動態層スタックは、１つ又は複数の露出領域上に、第１のドーピング型とは異なる第２のドーピング型の（水素化）ａ−Ｓｉの層（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ＋又はｐ＋））を少なくとも含んでもよい。これにより、表面の１つ又は複数の露出領域上に第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域が生成される。パターニングされた第１の不動態層スタックと、第２のドーピング型のａ−Ｓｉを含む１つ又は複数の領域とは、交互嵌合パターンを形成してもよい。第１のドーピング型のａ−Ｓｉ（即ち第１の不動態層スタック）を有する領域においてハードマスク上に積層された第２のドーピング型のａ−Ｓｉの部分は、従来の方法１００の工程Ｓ１０８を参照して説明したとおり、リフトオフ中に除去されてもよい。
【００４６】
図１を参照して説明した従来の方法１００の洗浄工程Ｓ１０６と比較して、本開示に係る方法２００の洗浄工程Ｓ２０３は、（ＨＦ洗浄処理におけるような）湿式化学物質の使用を要しない。本開示に係る方法２００の洗浄工程Ｓ２０３について、図３ａ〜３ｅを参照して説明する。
【００４７】
図３ａは、方法２００の工程Ｓ２０１後に得られるような太陽電池の中間構造３００を模式的に示し、第１の不動態層スタック３２０が積層されたシリコン基板３１０を含む。第１の不動態層スタック３２０は、水素化真性アモルファスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）３２２と、水素化ｐ型アモルファスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ＋）３２４との層を含む。パターニングされたハードマスク３３０は、第１の不動態層スタック３２０の上部適用される。第１のドライエッチング処理３４０（例えばＮＦ３／Ａｒプラズマエッチング処理）は、パターニングされたハードマスク３３０によって保護されていない第１の不動態層スタック３２０の領域を除去するように用いられる。第１のドライエッチング処理３４０は、例えばＰＥＣＶＤツールにおいて実行されてもよい。
【００４８】
図３ｂは、第１のドライエッチング処理が完了した後における太陽電池の中間構造３００の状態を模式的に示す。表面汚染３５０は、例えば第１のドライエッチング処理からのＦ及び／又はＮ種であり、基板３１０表面の露出領域に残る。図３ｂに示すように太陽電池の中間構造３００の状態は、工程Ｓ２０２の後に太陽電池の状態に対応し得る。表面汚染３５０は、非一様に分布した痕跡汚染として図示されている。表面汚染３５０は、例えばより一様に分布し、例えば基板３１０の露出した表面のより大きい部分を覆うことが想定される。又、表面汚染は、ハードマスク上に存在することも想定される。
【００４９】
図３ｃは、太陽電池の中間構造３００および洗浄工程Ｓ２０３を模式的に示す。犠牲層３６０は、犠牲層３６０が表面汚染３５０を取り込むように、基板３１０（及びハードマスク３３０）の表面の露出領域に積層される。第２のドライエッチング処理３７０（例えば、種を汚染しない、水素化ベースのプラズマエッチング処理）を用いて、その後に犠牲層３６０は除去され、表面汚染３５０が犠牲層３６０と共に除去される。一実施形態において、犠牲層３６０は、例えばａ−Ｓｉの層であってもよい。又、本開示の方法２００の他の実施形態において、犠牲層は、上記に代えて又は加えて、ａ−Ｇｅ、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＯｘ、ａ−ＳｉＣ又はこれらの類似物を含んでもよい。犠牲層３６０は、薄層であってもよく、例えば２ｎｍ未満の厚さを有してもよい。好ましくは、或る実施形態において、犠牲層３６０の厚さは、１．５ｎｍ未満であってもよい。より好ましくは、或る実施形態において、犠牲層３６０の厚さは、１ｎｍ未満であってもよい。薄層の犠牲層３６０は、その下にある結晶シリコン基板３１０に対して過剰なダメージを与えずに除去できる。薄層の犠牲層３６０は、所望のエッチング時間に削減でき、エッチング中にその下にあるシリコン基板３１０に誘起される（又はされ得る）欠陥の数を低減することができる。このことは、例えば遠隔のプラズマのない平行平板ＰＥＣＶＤツールにおいて重要である。第２のドライエッチング処理における所望のエッチング時間は、例えば２分未満であってもよいし、或いは１分未満であってもよい。或る実施形態において、犠牲層３６０の積層及び除去（ドライエッチング）の温度は、２５０℃を超えないようにしてもよい。例えば、或る実施形態において、当該温度は、２００℃又は１７５℃を超えないようにしてもよい。又、或る実施形態において、同温度は、犠牲層３６０の積層及び除去を可能にするために充分に高くするために、１５０℃を超えてもよい。２５０℃以下の温度を維持することで、特に太陽電池がシリコンヘテロ接合型で水素化ベースのａ−Ｓｉで構成される場合に、太陽電池のダメージを回避できる。
【００５０】
第１のドライエッチング処理３４０と、犠牲層３６０を用いた汚染物質の洗浄／除去（即ち犠牲層３６０の積層及び第２のドライエッチング処理３７０）とは、或る実施形態において、同じＰＥＣＶＤツールの中で実行できる。
【００５１】
図３ｄは、洗浄工程Ｓ２０３後の太陽電池の中間構造３００を模式的に示し、基板３１０の洗浄された露出表面３８０を含む。
【００５２】
図３ｅは、工程Ｓ２０４後の太陽電池の中間構造３００を模式的に示し、洗浄された表面は、第２の不動態層スタック３９０を積層することにより、再不動態化されている。第２の不動態層スタック３９０は、水素化真性アモルファスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）３９２と、水素化ｎ型アモルファスシリコンａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ＋）３９４との層を含む。ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）３９２は、例えばａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ＋）３９４の前に積層されてもよい。又、第２の不動態層スタック３９０は、ハードマスク３３０の領域を覆い、当該領域上で、第２の不動態層スタック３９０が積層された部分が、図１を参照して説明された従来の方法１００の工程Ｓ１０８のように、続くリフトオフ／溶解工程の中でハードマスク３３０と共に除去されてもよい。図３ｅにおける太陽電池の中間構造３００の状態は、本開示に係る方法２００の工程Ｓ２０４の後の中間小僧の状態に対応し得る。
【００５３】
或る実施形態において、例えば犠牲層の積層及び続くエッチングが、以下に説明するように、単一プラズマ処理において達成されてもよい。
【００５４】
こうした本開示に係る単一プラズマ（洗浄）処理の実施形態を、図４を参照して説明する。図４は、時間（ｔ）の関数として、電力密度（Ｐ；実線４１０）と流量（Ｆ；破線４２０，４３０）のダイアグラムを模式的に示す。様々なパラメータにおいて与えられる値が、本開示の範囲内で当業者によって変更可能であることを想定している。又、図４のダイアグラムは、図示されたスケールどおりでなくてもよいことは勿論である。
【００５５】
処理の開始時において、例えば約６４０ｓｃｃｍ及び圧力（例えば約２〜３．５ｍｂａｒの圧力）でＨ２の流量（ＦＨ２）４２０等のガス流の安定化の後に、プラズマは、処理に用いる電力密度（Ｐｐｒｏｃ）と比較して、より高い電力密度（Ｐｉｇｎ）で発火されてもよい。（時刻ｔｉｇｎ後に）一度プラズマが発火されると、（Ｐｐｒｏｃ等の）より低い電力で維持されてもよく、処理時に亘ってより良く制御したり、基板に対するプラズマ起因のダメージを低減したりできる。発火及び処理に用いる電力密度の典型的な範囲は、例えばＰｉｇｎ＝１２５〜３００ｍＷ／ｃｍ２及びＰｐｒｏｃ＝２２〜５０ｍＷ／ｃｍ２である。プラズマのダメージを防ぐために、処理の発火工程が短期に保たれてもよい（例えばｔｉｇｎ＜５ｓ）。プラズマは、処理チャンバ中で水素流４２０のみ発火されてもよい。これにより、プラズマ発火の高電力フェーズ中に起こる積層を抑制することができる。例えば約１６０ｓｃｃｍでＳｉＨ４の流量（ＦＳｉＨ４）において、発火されたプラズマを用いてチャンバ中に、シランが導入される場合、ａ−Ｓｉの積層が起こり得る。チャンバ中でシラン流４３０を（例えば約５〜１０ｓの遅延期間ｔｄｅｌａｙだけ）遅らせることにより、積層が低電力フェーズ中でのみ起これば、積層されたａ−Ｓｉ犠牲層の厚さは、良く制御できる。積層されたａ−Ｓｉ犠牲層の厚さは、ａ−Ｓｉの積層期間（例えば約２〜１０ｓの積層期間ｔｄｅｎ）と略同一であるシラン流期間によって制御されてもよい。先述したように、積層されたａ−Ｓｉ層の厚さは、１ｎｍ未満に保たれてもよい。シラン流４３０が止められると、積層されたａ−Ｓｉ犠牲層のＨ−プラズマエッチングが開始されてもよい。例えば２２ｍＷ／ｃｍ２の電力密度で１ｎｍ／ｍｉｎ等のエッチング速度を用いて、犠牲層は、６０ｓの範囲内で完全にエッチングでき、例えばエッチング期間は約４０〜６０ｓとなる。犠牲層の積層及び除去の処理全体は、例えば２分よりも短い期間で実行できる。圧力及びＨ２／ＳｉＨ４のガス流の比の組み合わせは、確実なプラズマ発火および処理時のプラズマの安定性が得られるように選択可能である。本開示に係る洗浄は、１５０〜２５０℃のような低温で実行でき、これは例えば、ＳＨＪ−ＩＢＣ太陽電池が、ａ−Ｓｉ：Ｈ接触層の変質を回避するために２５０℃未満で処理されなければならないことと両立可能である。
【００５６】
本開示の方法において、犠牲層の使用および続く第２のドライエッチング処理は、表面の（第１の不動態層スタックのエッチング後の）露出領域が、湿式化学物質を用いることなく洗浄でき、且つ、その場で、即ち洗浄を実行するために（ＰＥＣＶＤ）ツールから基板を取り去る必要をなくすように、することができる。洗浄工程は、ドライエッチング後に直接、その場で行われてもよく、その場式の再不動態化が同じツール中で行われる前に行われてもよい。これにより、背面の処理手順を簡素化でき、基板のスループットを増大でき、コストを低減できる。更なる利点は、遠隔のプラズマを用いないＰＥＣＶＤシステムの使用を含んでもよい。
【００５７】
特徴および要素について特性の組み合わせにおいて上述したが、各々の特徴および要素は、他の特徴および要素を採用せずに単独で用いられてもよいし、他の特徴および要素を採用して又は採用せずに様々な組み合わせにおいて用いられてもよい。同様のことは、本方法および個別の方法の工程に適用され、それぞれ明示的に記載されていなくとも単独で又は組み合わせにおいて用いられてもよい。
【００５８】
更に、開示された実施形態の変形例は、図面、本開示、及び添付の請求項の検討から、本発明を実践する当業者によって、理解され、想起されることができる。本開示の発明概念は、主に有限個の実施例／実施形態を参照して説明されたが、当業者は、上記に開示したものとは別の実施例が、添付の請求項のとおり本発明概念の範囲内で、同様に実施可能であると当然に理解するものである。
【００５９】
特許請求の範囲において、文言「備える」は、他の要素を排除せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を排除しない。特定の特徴が互いに異なる請求項において参照されるような単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが活用できないことを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
３００  中間構造
３１０  シリコン基板
３２０  第１の不動態層スタック
３３０  ハードマスク
３４０  第１のドライエッチング処理
３５０  表面汚染
３６０  犠牲層
３７０  第２のドライエッチング処理
３８０  露出表面
【図１】
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【図２】
2019212896.tif 000004
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
2019212896.tif 000009
【図４】
2019212896.tif 000010
【外国語明細書】
2019212896000001.pdf