(57)【要約】本発明は、ヨードニウム塩およびスルホニウムからなる群から選択される、１つまたは複数のオニウム塩と、有機媒体とを含むエッチング組成物を提供する。反射防止コーティングをエッチングするために、このエッチング組成物を使用する、光電池を作製する方法、およびこの方法によって作製される光電池も提供する。
2013535108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される、１つまたは複数のオニウム塩、および
ｂ）有機媒体、
を含み、前記１つまたは複数のオニウム塩が、前記有機媒体に分散しているか溶解している、エッチング組成物。
【請求項２】
前記ヨードニウム塩が、ジアリールヨードニウム塩である、請求項１に記載のエッチング組成物。
【請求項３】
前記スルホニウム塩が、トリアリールスルホニウム塩である、請求項１に記載のエッチング組成物。
【請求項４】
前記有機媒体が、カーボンブラック粉末を含有する、請求項１に記載のエッチング組成物。
【請求項５】
ａ）シリコン基板であって、その前面に拡散層、および前記拡散層の表面に重ねられた反射防止コーティングを有するシリコン基板を提供するステップと、
ｂ）    ｉ）ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される、１つまたは複数のオニウム塩、および
ｉｉ）有機媒体、
を含み、前記１つまたは複数のオニウム塩が、前記有機媒体に分散しているか溶解している、エッチング組成物を提供するステップと、
ｃ）前記反射防止コーティングの、エッチングされる予定の部分の上に前記エッチング組成物を堆積するステップと、
ｄ）前記エッチング組成物を硬化し、それによって前面電極のための接点として機能する前記拡散層の露出表面を提供するために、前記反射防止コーティングの部分を除去するステップと
を含む、光電池を作製する方法。
【請求項６】
前記ヨードニウム塩が、ジアリールヨードニウム塩であり、前記スルホニウム塩が、トリアリールスルホニウム塩である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング組成物が、光開始剤をさらに含み、それによって前記エッチング組成物が、紫外線硬化性となり、前記硬化が、前記エッチング組成物を紫外線に露出することにより遂行される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記硬化が、前記エッチング組成物を３００℃〜９００℃の温度にさらすことにより遂行される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ｅ）前記拡散層の前記露出表面上に前面電極形成ペーストを堆積するステップと、
ｆ）前記前面電極を形成するために前記前面電極形成ペーストを焼成するステップと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記ヨードニウム塩がジアリールヨードニウム塩であり、前記スルホニウム塩がトリアリールスルホニウム塩である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記エッチング組成物が、光開始剤をさらに含み、それによって前記エッチング組成物が、紫外線硬化性となり、前記硬化が、前記エッチング組成物を紫外線に露出することにより遂行される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記硬化が、前記エッチング組成物を３００℃〜９００℃の温度にさらすことにより遂行される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
請求項５に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１４】
請求項６に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１５】
請求項７に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１６】
請求項８に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１７】
請求項９に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１８】
請求項１０に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法によって作製される光電池。
【請求項２０】
請求項１２に記載の方法によって作製される光電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電池の反射防止コーティング（ＡＲＣ）をエッチングするためのエッチング組成物に関する。本発明は、ＡＲＣをエッチングするためにこのエッチング組成物を使用し光電池を作製する方法、および本方法によって作製された光電池にさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
ｐ型基材を有する従来のフォトボテイックな（ｐｈｏｔｏｖｏｔａｉｃ）電池構造は、電池の前面すなわち太陽面または照明面の上に一般的にある負極、および背面の上に正極を有する。フォトボテイックな電池のｐｎ接合に入射する適切な波長の射光は、そのデバイス内に正孔電子対を生成するための外部エネルギー源としての働きをする。ｐｎ接合に存在する電位差のため、正孔と電子は接合を横切って反対方向に移動し、それによって、外部回路に電力を送達することができる電流の流れを生じさせる。ほとんどのフォトボテイックな電池は、メタライゼーションが施された、すなわち、電気伝導性であるメタル接点が設けられたシリコンウェハの形態をとっている。
【０００３】
現在使用されている、電力を発生する太陽電池のほとんどは、シリコン太陽電池である。大量生産におけるプロセスフローは、最大限の単純化を達成すること、および、製造原価を最小限に抑えることを一般に目標としている。特に電極は、金属ペーストのスクリーン印刷およびそのすぐ後の焼成などの方法を用いることによって作製される。
【０００４】
通常、反射防止コーティング（ＡＲＣ）が、太陽電池の前面上に形成される。本明細書で記述される方法およびデバイスに有用な反射防止コーティング材料の具合例として、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン、ＳｉＮx：Ｈ、水素添加アモルファス窒化ケイ素、および酸化ケイ素／酸化チタン膜が挙げられるが、これらに限定されない。コーティングは、プラズマ強化化学的気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、熱ＣＶＤまたは他の公知技術によって形成することができる。コーティングが窒化ケイ素である一実施形態において、窒化ケイ素化膜は、減圧ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤまたは物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって形成することができる。絶縁膜が酸化ケイ素である一実施形態において、酸化ケイ素膜は、熱酸化、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤまたはＰＶＤによって形成することができる。
【０００５】
許容できる性能のためには、前面電極は、反射防止コーティングに隣接するシリコン電池表面に対して良好な電気的接触をしなければならない。２つの手法がこの接触を達成するために用いられてきた。１つの手法は、ＡＲＣの上に、前面電極形成導電性ペースト（例えば銀ペースト）を堆積するものである。焼成中に、銀ペーストは焼結し、かつＡＲＣを貫通し、そのように作製された前面電極は、それによって、シリコン電池に対して電気的接触をすることができる。別の選択肢は、ＡＲＣを、電極がシリコン電池と接触する予定の部分においてエッチングするものである。次いで、銀ペーストが、それらの部分へ堆積され、電極を形成するために焼成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エッチングは、費用がかかるレーザーの使用によって、および、ＭｅｒｃｋＫＧａＡ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販のｉｓｉｓｈａｐｅ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｅｔｃｈ（登録商標）製品などのエッチング組成物の使用によって遂行されてきた。
【０００７】
反射防止コーティングの選択された部分を除去することができる非腐食性エッチング組成物、および、特に熱硬化性と紫外線硬化性の両方を備えるような組成物が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
ａ）ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される、１つまたは複数のオニウム塩、および
ｂ）有機媒体、
を含み、１つまたは複数のオニウム塩が有機媒体に分散しているか溶解しているエッチング組成物を提供する。
【０００９】
一エンドイメント（ｅｍｄｏｉｍｅｎｔ）において、ヨードニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩である。別の実施形態において、スルホニウム塩はトリアリールスルホニウム塩である。
【００１０】
エッチング組成物は、光電池焼成条件へさらすこと、または紫外線へ露出することによって硬化することができる。
【００１１】
エッチング組成物は、光電池の反射防止コーティングをエッチングし、それによって、前面電極ペーストおよび焼成後には前面電極に対して、反射防止コーティングに隣接するシリコン電池表面への直接の物理的な接触を提供するために使用することができる。これは、前面電極の、シリコン電池に対する良好な電気的接触を提供する。
【００１２】
さらに、
ａ）シリコン基板であって、その前面に拡散層、およびその拡散層の表面に重ねられた反射防止コーティングを有するシリコン基板を提供するステップ、
ｂ）    ｉ）ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される、１つまたは複数のオニウム塩、および
ｉｉ）有機媒体、
を含み、１つまたは複数のオニウム塩が有機媒体に分散しているか溶解している、エッチング組成物を提供するステップ、
ｃ）反射防止コーティングの、エッチングされる予定の部分の上に前記エッチング組成物を堆積するステップ、および
ｄ）エッチング組成物を硬化し、それによって、前面電極のための接点として機能する拡散層の露出表面を提供するために、反射防止コーティングの部分を除去するステップ、
を含む、光電池を作製する方法が提供される。
また、
ｅ）拡散層の露出表面上に前面電極形成ペーストを堆積するステップ、および、
ｆ）前面電極を形成するために、前面電極形成ペーストを焼成するステップ、
をさらに含む、上述の方法が提供される。
【００１３】
さらに、上記のプロセスによって作製された光電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】半導体デバイスの作製を説明するプロセスフロー図。
【図２】実施例における、紫外線硬化されたエッチング組成物によって提供された、エッチングされたパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、有機媒体に分散したか溶解した、１つまたは複数のオニウム塩で構成されたエッチング組成物を提供する。１つまたは複数のオニウム塩は、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される。組成物は、オニウム塩のエッチング特性を活性化し、エッチングされる予定の材料、例えば光電池の反射防止コーティングの所望の部分をエッチングするために硬化される。エッチングは、光起電力焼成条件の下での熱処理、または紫外線へ露出することによって生じる得る。紫外線硬化は、薄膜光電池に関して特に有利である。
【００１６】
オニウム塩
オニウム塩は、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩からなる群から選択される。組成物のいくつかの実施形態において、ヨードニウム塩は、構造Ｉを有するジアリールヨードニウム塩である。
【００１７】
【化１】
2013535108.tif 000003
【００１８】
また、スルホニウム塩は、構造ＩＩを有するトリアリールスルホニウム塩である。
【００１９】
【化２】
2013535108.tif 000004
【００２０】
ここで、両方の構造において、例えば、ＸはＳｂＦ6、ＰＦ6、ＢＰｈ4、ＣＦ3ＳＯ3または（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃであり、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、独立に、Ｈ、アルキル基またはアリール基である。
【００２１】
有用なヨードニウム塩およびスルホニウム塩の具体的な例として、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスファート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフラート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムカンホスルホネート、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトシラート、［４−（オクチロキシ）フェニル］フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスファート、［４−（オクチロキシ）フェニル］フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩、トリフェニルヘキサフルオロホスファート、ＵＶＡＣＵＲＥ（登録商標）１６００（フェニル−ｐ−オクチロキシフェニル−ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩で、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手される）、Ｃｉｂａ（登録商標）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）２５０（ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロホスファートの、プロピレンカーボネート中の７５％の溶液で、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＢＡＳＦ）から入手される）、およびトリフェニルスルホンイウムペルフルオロ−１−ブタンスルフォナート（ＴＰＳ−ｎｆ）が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００２２】
オニウム塩は、標準的な保存温度で安定である。数ｐｐｍの安定剤により、オニウム塩の早期デコンポジオン（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｏｎ）を防止することができる。ヨードニウム塩およびスルホニウム塩は腐食性ではなく、また、多数が米国においてＴＳＣＡ（Ｔｏｘｉｃ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｃｔ、有害物質規制法）の登録がされている。
【００２３】
有機媒体
１つまたは複数のオニウム塩は、印刷に適したコンシステンシー（粘稠度）およびレオロジー（流動性）を有する「ペースト」と呼ばれる粘性の組成物を形成するために、機械的な混合によって有機媒体中に分散されるか溶解される。有機媒体は、様々な不活性の粘性物質を含んでもよい。一実施形態において、有機媒体は、粘性を調節し、それによってペーストの広がりを抑えるために、カーボンブラック粉末を含む。結果として得られる配線にはより良好な鮮明度がある。有機媒体は、オニウム塩が、適切な安定度を有して分散可能または溶解可能であるものである。媒体のレオロジー特性は、組成物に良好な適用特性を与え得るもので、エッチング組成物を堆積する特定の方法、例えばスクリーン印刷に対して適切な粘度およびチキソトロピー、エッチングされる予定の材料の適切なぬれた能力、ならびに良好な乾燥速度を含む。
【００２４】
一実施形態において、本発明のエッチング組成物において用いられる有機媒体は、非水性の不活性液である。様々な有機媒体の使用が考えられ、シックナー、安定剤および／または他の一般的な添加剤を含んでもよく、含まなくてもよい。有機媒体は、溶媒中のポリマーの溶液であり得る。一実施形態において、ポリマーは、低級アルコールのポリメタクリレートである。別の実施形態において、ポリマーは、エチルセルロースである。さらに、有機ビヒクルは、基板上に適用の後の急速な硬化を促進するために揮発性の液体を含んでもよい。
【００２５】
添加剤
上記の主要な成分に加えて、本発明のエッチング組成物は、エラストマーのポリマー、組成物を熱的にまたは紫外線により硬化性にするフリーラジカル開始剤、ならびに、均染剤、消泡剤およびシックナーなどの様々な印刷助剤など、その特性に加える、またはその特性を強化する様々な副次的な材料をさらに含んでもよい。これらの材料は当該技術分野において周知である。通常、使用される光開始剤の量は、エッチング組成物の全重量に対して０．１〜１０ｗｔ％である。通常、使用される印刷助剤の量は、エッチング組成物の全重量に対して０．１〜２．０ｗｔ％である。
【００２６】
半導体デバイスを作製する方法
良好な光電池性能を達成するために、前面電極は、シリコン電池に対して良好な電気的接触をしなければならない。本発明は、この良好な電気的接触を可能にする方法を提供する。
【００２７】
本発明は、光電池を作製する方法を提供し、シリコン基板であって、その前面に拡散層、および拡散層に重ねられた反射防止コーティングを有するシリコン基板を提供するステップと、反射防止コーティングの、エッチングされる予定の部分の上に本発明のエッチング組成物を堆積するステップと、およびエッチング組成物を硬化し、それによって、前面電極のための接点として機能する拡散層の露出表面を提供するために、反射防止コーティングのそれらの部分を除去するステップと、を含む。また、拡散層の露出表面上に、前面電極形成ペースト、例えば銀ペーストを堆積するステップと、前面電極を形成するために、前面電極形成ペーストを焼成するステップと、をさらに含む、上述の方法が提供される。
【００２８】
本発明は、上記の光電池を作製する方法の実施形態のいずれかにより作製された光電池も提供する。
【００２９】
光電池を作製する方法の一例を、図１を併用して以下に説明する。
【００３０】
図１Ａは、ｐ型シリコン基板１０を示す。
【００３１】
図１Ｂにおいては、ｎ型拡散層２０（ｐ型シリコン基板の反対型）が、リン（Ｐ）または同種のものの熱拡散によって形成される。オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）が、リン拡散源として一般に使用される。特別な変更を何もしない場合は、拡散層２０は、シリコン基板１０の表面全体に形成される。この拡散層は、おおよそ数十オーム／スクエア（Ω／μ）のシート抵抗率、および約０．３〜０．５μｍの厚さを有する。
【００３２】
レジストなどによりこの拡散層の１つの面を保護した後、図１Ｃに示すように拡散層２０は、それが１つの主面、この場合は光電池の前面にのみ残るように、エッチングによってほとんどの表面から除去される。次いで、レジストは有機溶媒などを使用して除去される。
【００３３】
次に、窒化ケイ素膜３０が、反射防止コーティング（ＡＲＣ）として、ｎ型拡散層２０上に、約７０ｎｍ〜９０ｎｍの厚さに、図１Ｄにおいて示す方法でプラズマ化学的気相成長法（ＣＶＤ）などのプロセスによって形成される。
【００３４】
図１Ｅに示すように、光開始剤５００を含む本発明のエッチング組成物は、窒化ケイ素膜３０の、エッチングされる予定である部分上にスクリーン印刷される。次いで、エッチング組成物は乾燥される。
【００３５】
次いで、エッチング組成物は、紫外線にそれを露出することによって硬化され、それによって窒化ケイ素膜６００のそれらの部分を除去し、図１Ｆに示すようにｎ型拡散層表面を露出する。別の選択肢として、エッチング組成物が熱的に硬化される場合、それは、３００℃〜９００℃の温度にさらされる。
【００３６】
図１Ｇに示すように、前面電極形成ペースト７００は、露出したｎ型拡散層表面上にスクリーン印刷され、次いで、乾燥される。さらに、アルミニウムペースト６０、および背面の銀または、銀／アルミニウムのペースト７０が、基板の背面上に、次いでスクリーン印刷され、引き続いて乾燥される。次いで、焼成が、約７００℃〜９７５℃の温度領域で数分〜数十分の間、赤外炉において通常実行される。
【００３７】
その結果として図１Ｈに示すように、アルミニウムは、焼成中にドーパントとしてアルミニウムペーストからシリコン基板１０へ拡散し、高濃度のアルミニウムドーパントを含有するｐ+層４０を形成する。この層は、裏面電界（ＢＳＦ）層と一般に呼ばれ、太陽電池のエネルギー変換効率を改善するのに役立つ。
【００３８】
アルミニウムペーストは、焼成により乾燥状態６０からアルミニウム背面電極６１へ転換される。背面の銀または銀／アルミニウムのペースト７０は、同時に焼成され、銀または銀／アルミニウムの背面電極７１になる。焼成中に、背面アルミニウム電極と、背面の銀または、銀／アルミニウムの電極との間の境界は、合金状態を呈し、かつ電気的にも接続される。アルミニウム電極は、背面電極のほとんどの面積を占めるが、ひとつにはｐ+層４０を形成する必要があるためである。アルミニウム電極へのはんだ付けは不可能であるので、銀の背面電極が、銅リボンなどによって太陽電池を相互に連結させるための電極として、背面の一部分上に形成される。
【００３９】
さらに、焼成中に、前面電極形成ペースト７００は、同じく図１Ｈに示すように前面電極７０１に転換される。それによって、前面電極は、ｎ型拡散層２０に対して電気的接触をすることができる。太陽電池の変換効率およびモウイスチャー（ｍｏｕｉｓｔｕｒｅ）耐性の信頼性は、前面電極のｎ型拡散層に対する電気的接触に左右される。当該のエッチング組成物におけるオニウム塩の使用により得られた、太陽電池性能における改善は、達成された良好な電気的接触の結果であると考えられる。
【００４０】
本明細書で記述される方法およびデバイスに有用な半導体基板の具体例として、単結晶シリコン、多結晶シリコンおよびリボンシリコンが挙げられるが、これらに限定はされない。ｐ／ｎ接合を形成するために、半導体基板はリンおよびホウ素でドープされてもよい。
【００４１】
半導体基板は、寸法（長さ×幅）および厚さにおいて変化することができる。一例として、半導体基板の厚さは、５０〜５００μｍ、１００〜３００μｍ、または１４０〜２００μｍである。半導体基板の長さおよび幅は、各々、１００〜２５０ｍｍ、１２５〜２００ｍｍ、または１２５〜１５６ｍｍである。
【００４２】
通常、先に論じたように、反射防止コーティングが、太陽電池の前面上に形成される。本明細書で記述される方法およびデバイスに有用なリフェクション防止（ａｎｔｉ−ｒｅｆｅｃｔｉｏｎ）コーティングの具体例として、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化チタン、ＳｉＮｘ：Ｈ、水素添加アモルファス窒化ケイ素、および酸化ケイ素／酸化チタン膜が挙げられるが、これらに限定はされない。コーティングは、プラズマ強化化学的気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、熱ＣＶＤまたは他の公知技術によって形成することができる。コーティングが窒化ケイ素である一実施形態において、窒化ケイ素膜は、減圧ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤまたは物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって形成することができる。絶縁膜が酸化ケイ素である一実施形態において、酸化ケイ素膜は、熱酸化、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤまたはＰＶＤによって形成することができる。
【００４３】
エッチング組成物は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、共押し出し法、シリンジディスペンス、直接描画およびエアロゾルインクジェット印刷などの様々な方法によってＡＲＣに適用することができる。
【００４４】
前面電極形成ペーストは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、共押し出し法、シリンジディスペンス、直接描画およびエアロゾルインクジェット印刷などの様々な方法によって露出したｎ型拡散層表面に適用することができる。一実施形態において、ペースト組成物は、前面電極の伝導性フィンガーおよびバスバーの両方を形成するために使用される。そのような実施形態において、伝導性フィンガーの配線の幅は、２０〜２００μｍである。
【００４５】
露出したｎ型拡散層表面上にコーティングされた前面電極形成ペーストは、有機媒体の揮発分が除去される時間、例えば、０．５分〜１０分の間乾燥することができる。
【００４６】
乾燥された前面電極形成ペーストは、１秒から２分の間、５００℃〜９４０℃の間の、ある最高温度へ加熱することによって焼成される。一実施形態において、このシリコンウェハの最高温度は、焼成中に１〜１０秒の間、６５０℃〜８００℃の範囲に到達した。別の実施形態において、前面電極形成ペーストから形成された電極は、酸素および窒素の混合ガスで構成される雰囲気中で焼成される。別の実施形態において、前面電極形成ペーストから形成された電極は、酸素を含まない不活性雰囲気において、有機媒体除去温度を超える温度で、焼成される。通常、焼成はベルト炉において実行される。その温度領域にある期間中に、残存する有機媒体が除去される温度範囲は、５００℃〜７００℃の間であり、次いで、温度は８６０℃〜９４０℃の間に上げられる。焼成された電極は、焼成および焼結のプロセスから結果として得られる成分および組成物を含み得る。例えば、ＺｎＯがペースト組成物内の成分である実施形態において、焼成された電極は、ケイ酸亜鉛鉱（Ｚｎ2ＳｉＯ4）、およびＺｎ1.7ＳｉＯ4-x（ここでｘは０〜１）などのケイ酸亜鉛を含み得る。
【００４７】
先に述べたとおり、他の伝導性でかつデバイスを増進する材料が、半導体デバイスの背面に適用され、前面電極形成ペーストと共に同時焼成される。これらの材料は、電気的接点、安定化層およびはんだ付け可能タブ領域として機能する。別の選択肢として、これらの材料は、前面電極形成ペーストの焼成の前に、または、そのすぐ後に適用し、焼成することができる。
【００４８】
一実施形態において、背面伝導性材料は、アルミニウム、またはアルミニウムおよび銀を含む。
【実施例】
【００４９】
以下の実施例において、使用した光起電力ウェハは、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ  ６５Ω／□の多結晶シリコンウェハ（Ｑ−Ｃｅｌｌｓ  ＳＥ（Ｂｉｔｔｅｒｆｅｌｄ−Ｗｏｌｆｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手した）、またはこれらのウェハの一部分であった。これらのウェハは、前面に窒化ケイ素反射防止コーティングを備えていた。
【００５０】
実施例１
この実施例は、反射防止コーティングのエッチングにおけるオニウム塩の有効性を実証する。
【００５１】
Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）２５０溶液（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＢＡＳＦ）から入手した、ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロホスファートのプロピレンカーボネート中の７５％の溶液）を、滴下ピペットで使用し、２．５ｃｍ×２．５ｃｍの寸法の光起電力ウェハ上に文字「Ｐ」を描いた。ウェハを、８０℃で１０分間乾燥した。文字「Ｐ」は、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。次いで、ウェハを、５００−５５０−６１０−７００−８８０−９００℃のゾーン温度、および２２０インチ／分のベルト速度を有する、Ｄｅｓｐａｔｃｈ  ６ゾーンベルト炉において焼成した。文字「Ｐ」の青い色は、シリコンのグレー色に変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００５２】
実施例２
この実施例は、反射防止コーティングのエッチングにおけるオニウム塩の有効性を実証する。
【００５３】
８グラムのＵＶＡＣＵＲＥ（登録商標）１６００（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手した、フェニル−ｐ−オクチロキシフェニル−ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩）を、ＶＷＲ（Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，ＮＪ）から入手した、２グラムのイソプロピルアルコール、および、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）から入手した、０．２グラムのＰＭＭＡ／ＰＭＡＡ（ポリ（メタクリル酸メチル）／ポリメタクリル酸）共重合体の、Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）エステルアルコール中の溶液と混合した。この高分子溶液は、重量平均分子量が６７００であるＰＭＭＡを４２．５ｗｔ％、およびＰＭＡＡを２０ｗｔ％含んでいた。その混合物を、５分間、手撹拌した。滴下ピペットでその混合物を使用し、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ寸法の光起電力ウェハ上に文字「Ｖ」を描いた。ウェハを８０℃で１０分間乾燥した。文字「Ｖ」は、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。次いで、ウェハを、５００−５５０−６１０−７００−８８０−９００℃のゾーン温度、および２２０インチ／分のベルト速度を有する、Ｄｅｓｐａｔｃｈ  ６ゾーンベルト炉において焼成した。文字「Ｖ」の青い色は、シリコンのグレー色に変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００５４】
実施例３
この実施例は、反射防止コーティングのエッチングにおけるオニウム塩の有効性を実証する。
【００５５】
０．２５グラムのＵＶＡＣＵＲＥ（登録商標）１６００（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手した、フェニル−ｐ−オクチロキシフェニル−ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩）を、ＶＷＲ（Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，ＮＪ）から入手した、２０グラムのイソプロピルアルコールと混合した。その混合物を、２分間、手撹拌した。滴下ピペットでその混合物を使用し、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ寸法の光起電力ウェハ上に文字「Ｘ」を描いた。ウェハを８０℃で１０分間乾燥した。文字「Ｘ」は、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。次いで、ウェハを、箱オーブンにおいて３５０℃で１時間焼成した。文字「Ｘ」の青い色は、シリコンのグレー色に変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００５６】
実施例４
この実施例は、反射防止コーティングのエッチングにおけるオニウム塩の有効性を実証する。
【００５７】
Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）２５０溶液（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＢＡＳＦ）から入手した、ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロホスファートのプロピレンカーボネート中の７５％の溶液）を１５６ｍｍ×１５６ｍｍのシリコンウェハ上に、図３に示すパターンでスクリーン印刷した。ウェハを、８０℃で１０分間乾燥した。スクリーン印刷されたパターンは、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。次いで、ウェハを、５００−５５０−６１０−７００−８８０−９００℃のゾーン温度、および２２０インチ／分のベルト速度を有する、Ｄｅｓｐａｔｃｈ  ６ゾーンベルト炉において焼成した。スクリーン印刷されたパターンの青い色は、シリコンのグレー色に変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００５８】
サンプルを、化学分析用電子分光法（ＥＳＣＡ）によって分析した。パターン付きの場所は、窒素をほとんど示さないか、またはまったく示さず、窒化ケイ素ＡＲＣが、ほとんど完全に、または完全に除去されたことを示した。
【００５９】
実施例５
この実施例は、反射防止コーティングのエッチング用のエッチング組成物におけるオニウム塩の有効性、および熱硬化の使用を実証する。
【００６０】
２０グラムのエチルセルロースＮ−２２、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）から入手した、８０グラムのＴｅｘａｎｏｌ（登録商標）エステルアルコール、およびＥｌｅｍｅｎｔｉｓ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｈｉｇｈｓｔｏｗｎ，ＮＪ）から入手した、０．５グラムのＴｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＳＴを混合し、その混合物を、機械的な撹拌機によって１００℃で１．５時間撹拌した。その結果は、透明な粘性の溶液だった。その溶液を６０℃まで冷却し、１０グラムのＵＶＡＣＵＲＥ（登録商標）１６００（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手した、フェニル−ｐ−オクチロキシフェニル−ヨードニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩）を追加し、２０分間撹拌した。
【００６１】
上記の溶液を、１５６ｍｍ×１５６ｍｍのシリコンウェハ上に図３に示すパターンでスクリーン印刷した。ウェハを、８０℃で１０分間乾燥した。スクリーン印刷されたパターンは、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。次いで、ウェハを、５００−５５０−６１０−７００−８８０−９００℃のゾーン温度、および２２０インチ／分のベルト速度を有する、Ｄｅｓｐａｔｃｈ  ６ゾーンベルト炉において焼成した。スクリーン印刷されたパターンの青い色は、シリコンのグレー色に変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００６２】
実施例６
この実施例は、反射防止コーティングのエッチングにおけるオニウム塩の有効性、および紫外線硬化の使用を実証する。
【００６３】
１０グラムのＩｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）２５０溶液（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＢＡＳＦ）から入手した、ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロホスファートのプロピレンカーボネート中の７５％の溶液）に、０．５グラムの光開始剤ベンゾフェノンを追加した。その混合物を、室温で１０分間、磁気撹拌機棒によって撹拌した。その混合物を、図３に示すパターンで、１５６ｍｍ×１５６ｍｍのシリコンウェハ上にスクリーン印刷した。ウェハは１５０℃で１０分間乾燥した。スクリーン印刷されたパターンは、下層にある窒化ケイ素反射防止コーティングの青い色を有していた。
【００６４】
次いで、ウェハを、６００ｍＪ／ｃｍ2の照射線量の紫外線に露出した。露出の後、ウェハを、１５０℃で１０分間焼成した。電池を冷水中に１時間置いた。次いで、印刷された混合物を、ウェハから剥離すると、印刷されたパターンは、シリコンのグレー色で残り、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。
【００６５】
実施例７
この実施例は、反射防止コーティングのエッチング用のエッチング組成物におけるオニウム塩の有効性、熱硬化の使用、およびエッチング組成物にカーボンブラック粉末を含有する利点を実証する。
【００６６】
Ｃａｂｏｔ（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から入手した２グラムのカーボンブラック粉末、３グラムのＩｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）２５０溶液（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＢＡＳＦ）から入手した、ヨードニウム，（４−メチルフェニル）［４−（２メチルプロピル）フェニル］ヘキサフルオロホスファートのプロピレンカーボネート中の７５％の溶液）、および５グラムのＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）から入手したＴｅｘａｎｏｌ（登録商標）エステルアルコールを、混合した。結果として得たペーストを使用し、ウェハ上に３本の線を引き、これらを８０℃で１０分間乾燥し、次いで、５００−５５０−６１０−７００−８５０−８８０℃のゾーン温度、および２２０インチ／分のベルト速度を有する、Ｄｅｓｐａｔｃｈ  ６ゾーンベルト炉において焼成した。この３つは黒色からシリコンのグレー色へ変化し、それによって、反射防止コーティングがエッチング除去され、シリコンが露出されたことを示した。結果として得られる配線は、エッチング組成物内のカーボンブラック粉末の使用の結果として、より良好なエッジ鮮明度を有している。
【符号の説明】
【００６７】
１０：ｐ型シリコン基板
２０：ｎ型拡散層
３０：ＡＲＣ、例えば窒化ケイ素膜、酸化チタン膜または酸化ケイ素膜
４０：ｐ+層（裏面電界、ＢＳＦ）
６０：背面上に形成されたアルミニウムペースト
６１：背面アルミニウムペースト６０の焼成により得られたアルミニウム背面電極
７０：背面上に形成された、銀または銀／アルミニウムのペースト
７１：背面銀ペーストの焼成により得られた、銀または銀／アルミニウムの背面電極
５００：ＡＲＣ上のエッチング組成物
６００：エッチングによって提供された、ｎ型拡散層への接続領域
７００：接続領域に堆積された前面電極形成ペースト
７０１：前面銀ペースト７００の焼成により得られた前面電極
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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