(57)【要約】光電池セルの製造方法は、第１の導電型の半導体基板を備えることと、半導体基板の前側と裏側との間に少なくとも１つのビアを作ることと、少なくとも１つのビアを覆って裏側に前側コンタクト金属ペーストを適用することと、前側コンタクト金属ペーストは第１のコンタクト金属を構成する、第１のコンタクト金属を融解するために半導体基板をアニーリングすることと、アニーリングの間、少なくとも少なくとも１つのビアの壁の上に第１のコンタクト金属および半導体基板の材料の合金を作ることと、を具備する。【選択図】図６
2011503907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の半導体基板を備えることと、
前記半導体基板の前側と裏側との間に少なくとも１つのビアを作ることと、
前記少なくとも１つのビアを覆って前記裏側に前側コンタクト金属ペーストを適用することと、前記前側コンタクト金属ペーストは第１のコンタクト金属を構成する、
前記第１のコンタクト金属を融解するために前記半導体基板をアニーリングすることと、
前記アニーリングの間、少なくとも前記少なくとも１つのビアの壁の上に前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の材料の合金を作ることと、
を具備する光電池セルの製造方法。
【請求項２】
請求項１による方法であって、
前記少なくとも１つのビアを作る後に、少なくとも前記半導体基板の前記前側の上および前記少なくとも１つのビアの前記壁の上に第２の導電型の層が形成される、
前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項３】
前記請求項１または２のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストの前記第１のコンタクト金属は前記半導体基板のドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストは第２の導電型を起こす第１のドーパント元素の少なくとも１つを具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項５】
請求項２による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成することに加えて、前記方法は前記半導体基板の前記裏側にベースコンタクト領域を形成することを具備する、前記ベースコンタクト領域は前記第１の導電型である。
【請求項６】
請求項２による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成する後に、前記方法は前記第２の導電型の前記層を覆うために第１の誘電体層を形成することを具備する。
【請求項７】
請求項５による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成する後に、前記方法は前記半導体基板の前記裏側を覆うために第２の誘電体層を形成することを具備する。
【請求項８】
請求項７による方法であって、
前記第２の誘電体層を形成する後に、前記方法は前記ベースコンタクト領域の上に裏側コンタクト金属ペーストを適用することを具備する、前記裏側コンタクト金属ペーストは第２のコンタクト金属を構成する。
【請求項９】
請求項１による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属の少なくとも融解温度を超える温度で行われる。
【請求項１０】
請求項１による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の前記材料のコンポジションシステムの少なくとも共晶温度を超える温度で行われる。
【請求項１１】
請求項９または１０による方法であって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
【請求項１２】
請求項１による方法であって、前記第１の導電型はｎ型である。
【請求項１３】
請求項９または１０による方法であって、
前記前側コンタクト金属ペーストは前記第１のコンタクト金属としてアルミニウムを構成する、
前記裏側コンタクト金属ペーストは前記第２のコンタクト金属として銀を構成する、
前記半導体基板はシリコンを構成する。
【請求項１４】
請求項４による方法であって、前記第１のドーパント元素の少なくとも１つは、ボロン、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのグループの少なくとも１つから選択される。
【請求項１５】
請求項５による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成することは、前記第１の導電型の第２のドーパント元素の拡散によって行われる、前記第２のドーパント元素は、リン、ヒ素およびアンチモンのグループの少なくとも１つから選択される。
【請求項１６】
第１の導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前側から裏側までの少なくとも１つのビアと、
前記少なくとも１つのビアの上方の前記裏側の上の前側コンタクト金属パターンと、前記前側コンタクト金属パターンは第１のコンタクト金属を構成する、
を具備し、
前記少なくとも１つのビアは、少なくとも壁に、前記第１のコンタクト金属と前記半導体基板の材料との合金層を具備する光電池セル。
【請求項１７】
請求項１６による光電池セルであって、前記光電池セルは前記裏側にベースコンタクト領域を具備する、前記ベースコンタクト領域は前記第１の導電型である。
【請求項１８】
請求項１７による光電池セルであって、前記ベースコンタクト領域は裏側コンタクト金属パターンで提供される、前記裏側コンタクト金属パターンは第２のコンタクト金属を構成する。
【請求項１９】
請求項１６による光電池セルであって、前記光電池セルは前記少なくとも１つのビアの中の前記合金層と前記半導体基板の前記材料との間の中および前記半導体基板の前記前側の上に第２の導電型の層を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項２０】
請求項１６による光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンの前記第１のコンタクト金属は前記第１の導電型の前記半導体基板のためのドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項２１】
請求項１６または２０のいずれかによる光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンは第２の導電型を起こす少なくとも１つのドーパント元素を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項２２】
請求項２１による光電池セルであって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
【請求項２３】
請求項１６ないし２２のいずれかによるによる光電池セルであって、前記第１の導電型はｎ型である。
【請求項２４】
請求項１８ないし２３のいずれかによるによる光電池セルであって、
前記前側コンタクト金属パターンは前記第１のコンタクト金属としてアルミニウムを構成する、
前記裏側コンタクト金属パターンは前記第２のコンタクト金属として銀を構成する、
前記半導体基板はシリコンを構成する。
【請求項２５】
請求項２３または２４による光電池セルであって、前記第１のドーパント元素の少なくとも１つは、ボロン、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのグループの少なくとも１つから選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックコンタクト光電池セルの製造方法に関連する。さらに、本発明はバックコンタクト光電池セルに関連する。
【背景技術】
【０００２】
バックコンタクト光電池セルまたは太陽電池は、単結晶または多結晶シリコンウエハに基づいて、正および負の極性のコンタクト電極が太陽電池の裏側の上にそれぞれ配置されるメタライゼーションスキームを構成する。このようなメタライゼーションスキームは、使用中に放射線源（例えば、太陽）に直面する太陽電池の前側の上に光電池の変換について利用できる最大のエリアを持つように、裏側にコンタクト電極を持ってくるためのメタライゼーションラップスルー（ＭＷＴ）またはエミッタラップスルー（ＥＷＴ）に適用する。太陽電池の上層は、ウエハを通って広がるホール（「ビア」としても知られている）で１つ以上の金属プラグを用いて、セルの裏側の上で前側コンタクト電極と接続する。
【０００３】
従来技術のバックコンタクト太陽電池は、多くの理由から比較的低い効率で苦労する。
【０００４】
従来のＭＷＴまたはＥＷＴ技術において、ビアを通してのコンダクタンスを比較的小さくできることは知られる。ビアのメタライゼーションは、金属ペーストをビアの中に押し付けるスクリーン印刷プロセスを使って一般的に得られる。この方法によって完全に金属で満たされたビアを得ることは難しい。低いコンダクタンスの結果、したがって、太陽電池の効率は低減される。
【０００５】
国際出願ＷＯ５０７６９６０から、スクリーン印刷プロセスより先に行う拡散プロセスを用いて、ビアの壁にドーピングすることによって、ビアの中でコンダクタンスを改善することが知られている。拡散プロセスは、太陽電池の前側層の最適な（低い）ドーパント濃度より高いドーパント濃度を持っているビアの壁を得るために、アレンジされなくてはならない。不利に、前側層の形成を妨げるかもしれない追加の生産ステップも必要とするので、このようなビアについての拡散プロセスは複雑である。特に、ビアの壁のドーピングによってウエハの前側層においての比較的高いドーパント濃度は、前側層で少数の電荷担体の組み換えを強めるかもしれない。
【０００６】
また、ウエハでビアのメタライゼーションのために電気メッキを使うことが知られている。しかしながら、この技術はスクリーン印刷と比較して比較的高価である。
【０００７】
本発明の目的は、上記の不利を除去または少なくとも減少することである。
【発明の概要】
【０００８】
この目的は、第１の導電型の半導体基板を備えることと、前記半導体基板の前側と裏側との間に少なくとも１つのビアを作ることと、前記少なくとも１つのビアを覆って前記裏側に前側コンタクト金属ペーストを適用することと、前記前側コンタクト金属ペーストは第１のコンタクト金属を構成する、前記第１のコンタクト金属を融解するために前記半導体基板をアニーリングすることと、前記アニーリングの間、少なくとも前記少なくとも１つのビアの壁の上に前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の材料の合金を作ることと、を具備する方法によって達成される。
【０００９】
有利に、方法は、少なくとも１つのビアの壁において合金を形成することによって関連した、ウェットおよび／またはキャピラリーアクションよって起こされた融解された第１のコンタクト金属の流れのために、少なくとも１つのビアの充填のための強化を提供する。
【００１０】
ある態様の方法では、前記前側コンタクト金属ペーストの前記第１のコンタクト金属は前記半導体基板のドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【００１１】
有利に、この態様の方法は、少なくとも１つのビアの壁が基板材料の導電型と異なった導電型を有することを可能にする。
【００１２】
別の態様の方法では、前記前側コンタクト金属ペーストは第２の導電型を起こす第１のドーパント元素の少なくとも１つを具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対であることを提供する。有利に、この態様の方法は、少なくとも１つのビアの壁が基板材料の導電型と異なった導電型を有することを可能にする。
【００１３】
また、本発明は、第１の導電型の半導体基板と、前記半導体基板の前側から裏側までの少なくとも１つのビアと、前記少なくとも１つのビアの上方の前記裏側の上の前側コンタクト金属パターンと、前記前側コンタクト金属パターンは第１のコンタクト金属を構成する、を具備し、前記少なくとも１つのビアは、少なくとも壁に、前記第１のコンタクト金属と前記半導体基板の材料との合金層を具備する光電池セルに関連する。
【００１４】
有利な実施形態は、従属クレームによってさらに定義される。
【００１５】
以下に、イラスト目的のみのために対象とされた、そして、添付のクレームで定義されるように保護の範囲は制限されない、いくつかの図面を参照して、発明は説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、最初の段階の間における本発明の実施形態に従ったバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図２】図２は、次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図３】図３は、次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図４】図４は、さらに次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図５】図５は、さらなる段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図６】図６は、さらにもう１つの次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図７】図７は、さらなる実施形態におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【図８】図８は、本発明に従ったプロセスのブロックダイアグラムを示す。
【発明の詳細な説明】
【００１７】
図１は、最初の段階の間における本発明の実施形態に従ったバックコンタクト光電池セル１の概略的な断面図を示す。
【００１８】
製造プロセスの最初の段階の間、第１の導電型の半導体基板１０１が提供される。
【００１９】
基板は単結晶ウエハまたは多結晶シリコンウエハであり得る。
【００２０】
第１の導電型はｐ型（アクセプタ型）またはｎ型の（ドナー型）があり得る。好ましい実施形態で、第１の導電型はｎ型である。
【００２１】
基板１０１において、基板の前側１０１ａから裏側１０１ｂまで続く１つ以上のビア１０２が作られる。ビアはレーザーホールドリリング技術によって作られることができる。
【００２２】
ビア１０２を作った後に、上層１０３が、基板１０１の前側の上、ビア１０２の壁１０２ａ、１０２ｂの上、および基板の裏側の一部の上に任意に形成される。上層１０３は基板１０１の第１の導電型と反対の第２の導電型を有する。
【００２３】
好ましい実施形態で、基板はｎ型導電率を有している、そして上層１０３はｐ型導電率を有している。ｐ型の上層１０３はｐ型の第１のドーパント元素としてボロン（Ｂ）の拡散によって形成されることができる。
【００２４】
あるいは、第１のドーパント元素はＡｌ、Ｇａ、またはＩｎを構成してもよい。
【００２５】
第１のドーパント元素は気相源またはコーティング源から形成されてもよい。
【００２６】
コーティング源はドーパントを含んでいるペーストまたは液体であってもよい。このペーストまたは液体は、基板の表面上にスクリーン印刷、スピンコートまたはスプレーされることができる、そしてその後高い温度で拡散されることができる。
【００２７】
図２は、次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セル１の概略的な断面図を示す。
【００２８】
次に、基板１０１とコンタクトするためのベースコンタクト領域１０４が裏側１０１ｂの上に作られる。
【００２９】
（図示されない）マスクは、ベースコンタクト１０４が形成されることになっている領域を定義するために使われる。
【００３０】
好ましい実施形態において、基板はｎ型導電率を持っている、ベースコンタクト領域１０４はｎ型の第２のドーパント元素の拡散によって作られる。第２のドーパント元素はリン（Ｐ）であってもよい。第２のドーパント元素は気相源またはコーティング源から形成されてもよい。
【００３１】
ベースコンタクト領域１０４を規定または作った後に、マスクは除去される。
【００３２】
あるいは、第２のドーパント元素は、ｎ型のドーパントを構成するペーストを含んでいるドーパントを使って、ベースコンタクト領域１０４の上に局所的に適用されてもよい。
【００３３】
図３は、次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セル１の概略的な断面図を示す。
【００３４】
その後、第１の誘電体層１０５が上層１０３を覆うために基板の前側の上に形成される。一般的に、第１の誘電体層１０５は、プラズマ化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）によって作られることができるシリコン窒化層である。あるいは、誘電体層は、スパッタ堆積プロセスまたは減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）プロセスまたは技術で知られるようなそれ以上のプロセスによって形成されてもよい。
【００３５】
次に、第２の誘電体層１０６が基板の裏側の上に形成される。一般的に、第１の誘電体層１０５と比べて異なる組成を有してもよい第２の誘電体層１０６は、プラズマ化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）によって作られることもできるシリコン窒化層である。
【００３６】
図４は、さらに次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セル１の概略的な断面図を示す。
【００３７】
この段階の間に、裏側メタライゼーションパターン１０７が基板の裏側において第２の誘電体層の上に作られる。裏側メタライゼーションパターン１０７はベースコンタクト領域１０４の上に大体は配置される。
【００３８】
一般的に、裏側メタライゼーションパターン１０７は裏側コンタクト金属ペーストのスクリーン印刷によって作られる。あるいは、裏側メタライゼーションパターン１０７は、ステンシル印刷（stencil printing）、インクジェット印刷（inkjet printing）、ディスペンシング（dispensing）、ディーキャルトランスファ（decal transfer）、電気メッキ（electroplating）、化学メッキ（electroless plating）のような、他の技術によって作られてもよい（しかしそれに限定されない）。裏側メタライゼーションパターン１０７の裏側金属ペーストは、第２のコンタクト金属として、銀（Ａｇ）を含んでもよい。
【００３９】
図５は、さらなる段階の間におけるバックコンタクト光電池セル１の概略的な断面図を示す。
【００４０】
この段階の間に、前側コンタクトメタライゼーションパターン１０８は基板の裏側において作られる。前側コンタクトメタライゼーションパターンは、ビア１０２が第１のコンタクト金属で少なくとも一部が満たされるこのような方法で、始めに裏側の上に形成される。
【００４１】
前側コンタクトメタライゼーションパターンは、コンタクト金属ペーストの第２のスクリーン印刷プロセスによって、または裏側メタライゼーションパターンの作成に関して上で言及されたそれらのような他の技術によって、作られてもよい。
【００４２】
好ましい実施形態では、前側コンタクトメタライゼーションパターン１０８のコンタクト金属ペーストは、第１のコンタクト金属としてアルミニウム（Ａｌ）を含む。
【００４３】
ＭＷＴ（メタライゼーションラップスルー）の場合、追加の（ここでは示されない）メタライゼーションパターンが基板の前側の上にも適用される。
【００４４】
図６は、さらにもう１つの次の段階の間におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【００４５】
この段階の間に、バックコンタクト光電池セルは高いアニーリング温度において加熱される。アニーリング温度は、裏側コンタクトメタライゼーションパターン１０７の第２のコンタクト金属とベースコンタクト領域１０４との間に導電性のコンタクトの形成が可能となるように、そして、前側コンタクトメタライゼーションパターン１０８のコンタクト金属ペーストで少なくとも第１のコンタクト金属の融解を起こすように、選択される。
【００４６】
ウェッティングおよび／またはキャピラリーアクション（capillary action）によって起こされた、融解されたコンタクトペースト材料の流れのため、有利に、前側コンタクト金属ペーストの融解はビアの充填を可能にする。
【００４７】
さらに、金属間化合物１０９（例えば、共晶合金）を形成するために、ビアの壁１０２ａ、１０２ｂで前側コンタクトメタライゼーションパターン１０８の第１のコンタクト金属の反応があるように、アニーリング温度が選択されてもよい。
【００４８】
反応が壁で起こらない場合、ビアは１つの金属体のプラグを構成してもよい。もし壁で反応が起こると、ビアは部分的にまたは完全に金属間化合物１０９から成るプラグを構成してもよい。
【００４９】
第１のコンタクト金属ペーストはアルミニウムを構成する、そして半導体基板はシリコンを構成する、実施形態で、金属間化合物１０９はＡｌ−Ｓｉ共析晶を構成してもよい。Ａｌ−Ｓｉコンポジションシステム（Ａｌ−Ｓｉの状態図）で相対的な低い液化温度（およそ６００℃）において共晶合金の形成のために、特に共晶液体の相対的な低い粘性のために、ビアの素晴らしい充填物を得ることができる。
【００５０】
また、アルミニウムがシリコンのｐ型ドーパントとして務めることができることを言及する。結果として、ジャンクション分離（ｎ型の基板１０１からビア金属の分離）およびビア壁内の伝導性は促進され、バックコンタクト光電池セル１の効率のさらなる改良をもたらす。
【００５１】
裏側コンタクト金属ペーストが銀を構成する、そして前側コンタクト金属ペーストアルミニウムを構成する、実施形態では、アニーリング温度はアルミニウムの融解温度と銀のそれとの間で選択されることができる。このような場合、ベースコンタクト１０４とコンタクトするために銀ペーストがシリコン窒化層１０６を開口だけする間、シリコンでアルミニウムの合金化が起こることができる。
【００５２】
代わりの実施形態で、ベースコンタクト１０４への裏側コンタクト金属ペースト１０７の（アニーリングによる）裏側コンタクトは、裏側コンタクト金属ペースト１０８のスクリーン印刷およびコンタクト金属でビアを充填するための次のアニールより先に行ってもよいことを言及する。
【００５３】
アルミニウム（またはＡｌ−Ｓｉ合金）を融解するためのアニーリング温度は銀の融解温度より低いので、裏側銀コンタクト１０７はビアを充填する間不変である。
【００５４】
さらなる実施形態で、ビアの金属プラグはその中央にボイドを構成してもよいことを言及する。その場合、プラグが（類似の）チューブ形状を示してもよい。
【００５５】
アニーリングによって、前側コンタクト金属ペーストは、第１のコンタクト金属を構成する前側コンタクト金属コンポジションの状態に凝固する、そして、裏側コンタクト金属ペーストは、第２のコンタクト金属を構成する裏側コンタクト金属コンポジションの状態に凝固する。
【００５６】
図７は、さらなる実施形態におけるバックコンタクト光電池セルの概略的な断面図を示す。
【００５７】
図７で、前の図面で示された同じ参照番号の構成要素は、対応する構成要素を参照する。
【００５８】
この実施形態で、前側コンタクト金属ペースト１０８は第１のコンタクト金属およびドーパント元素を構成する。アニーリング処理の間、基板材料の中に放散しているドーパント元素の拡散反応と半導体基板材料で第１のコンタクト金属の合金反応の両方が起こることができる。
【００５９】
これらの反応のそれぞれの反応速度によって、ビアのプラグはドープド層１１１、金属間化合物層１１２および金属体１１０を構成してもよい。熟練した人に知られるであろうように、選択されたアニーリング温度において幅の割合は反応速度に依存するであろう。
【００６０】
実施形態で、基板１０１はｎ型のシリコンを構成する、そして前側コンタクト金属ペーストはアルミニウムとボロンを構成する。
【００６１】
図８は、本発明の実施形態に従った製造プロセス８００のブロックダイアグラムを示す。
【００６２】
バックコンタクト光電池セルの製造プロセス８００は、ｎ型のシリコン基板が供給されるアクション８０１から始まる。ウエハは単結晶または多結晶である。
【００６３】
次のアクション８０２で、ｐ型のコンタクトのためのホール（ビア）は、レーザードリリングによってウエハに穴が開けられる。
【００６４】
それから、アクション８０３で、ウエハの前側の上に、ｐ型の伝導性である上層がボロン（ｐ＋）の拡散によって形成される。この拡散プロセスは、ボロンの前身のガス（gaseous boron pre-cursor）を用いて高い温度において実行されてもよい。同時に、ビアの壁はｐ型の伝導性の層で覆われる。
【００６５】
アクション８０４で、コンタクト領域は、ｎ型のドーパントの拡散によってウエハの裏側１０１ｂの上に作られる。ｎ型のドーパントはリン（Ｐ）であってもよい。
【００６６】
次のアクション８０５で、第１の誘電体層１０５は、上層１０３をカバーするためにパシベーションおよび非反射層として形成される。この第１の誘電体層１０５はプラズマ化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）によって作られることができるシリコン窒化層であってもよい。
【００６７】
次のアクション８０６で、第２の誘電体層１０６はウエハの裏側の上にパシベーションおよび内部反射層として形成される。第２のシリコン窒化層はプラズマ化学気相成長プロセス（ＰＥＣＶＤ）によって作られることができる。
【００６８】
アクション８０７で、裏側ベースコンタクトとコンタクトするための裏側（ベース）コンタクトメタライゼーションパターン１０７は、銀（Ａｇ）を含んでいる裏側コンタクト金属ペーストのスクリーン印刷によってウエハの裏側の上に作られる。
【００６９】
それから、アクション８０８で、前側（エミッタ）コンタクトメタライゼーションパターン１０８は、第１のコンタクト金属としてアルミニウムを含んでいるコンタクト金属ペーストのスクリーン印刷によってウエハの裏側の上に作られる。前側コンタクトメタライゼーションパターンは、ビア１０２が前側コンタクト金属ペーストで少なくとも部分的に充填されるような方法で、開口を介して裏側の上に形成される。
【００７０】
次に、アクション８０９で、ウエハは高いアニーリング温度でアニールされる。アニーリングの間、裏側銀メタライゼーションパターン１０７とベースコンタクト領域１０４との間に、導電性のコンタクトが形成される。同時に、ウェッティングおよび／またはキャピラリーアクション（capillary action）によって起こされた、融解されたコンタクトペースト材料の流れのため、コンタクト金属ペーストが融解しそしてビアを充填する。前側コンタクト金属ペーストのアルミニウムはウエハのシリコンで反応して、そしてビアの壁をカバーする金属間化合物を形成する。アルミニウムがシリコンのためのｐ型のドーパントであるので、ジャンクション分離は促進され、そして光電池セルの効率は改善される。
【００７１】
次のアクション８１０で、ウエハは冷却されて、そして光電池のセルを作るためにさらに処理される。
【００７２】
上の記述において、例えばエッチングとクリーニングのための特定のウェットまたはドライケミカルステップで、いくつかの中間のプロセスステップが存在していてもよいことを言及する。明快さの理由のために、熟練した人に明白なこれらの中間のステップはここで論じられない。
【００７３】
発明の真の精神、最後に与えられた添付のクレームによってのみ限定された発明の範囲から逸脱することなく、発明の他の実施形態が、実施するために、考えられそして縮小されることができることは、技術で熟練した人に明白であるであろう。記述は発明を限定することを意図しない。
【図１】
2011503907.tif 000003
【図２】
2011503907.tif 000004
【図３】
2011503907.tif 000005
【図４】
2011503907.tif 000006
【図５】
2011503907.tif 000007
【図６】
2011503907.tif 000008
【図７】
2011503907.tif 000009
【図８】
2011503907.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月4日(2010.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の半導体基板を備えることと、
前記半導体基板の前側と裏側との間に少なくとも１つのビアを作ることと、
前記少なくとも１つのビアを覆って前記裏側に前側コンタクト金属ペーストを適用することと、前記前側コンタクト金属ペーストは第１のコンタクト金属を構成する、
前記第１のコンタクト金属を融解するために前記半導体基板をアニーリングすることと、
前記アニーリングの間、少なくとも前記少なくとも１つのビアの壁の上に前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の材料の合金を作ることと、
を具備する光電池セルの製造方法。
【請求項２】
請求項１による方法であって、
前記少なくとも１つのビアを作る後に、少なくとも前記半導体基板の前記前側の上および前記少なくとも１つのビアの前記壁の上に第２の導電型の層が形成される、
前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項３】
前記請求項１または２のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストの前記第１のコンタクト金属は前記半導体基板のドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストは第２の導電型を起こす第１のドーパント元素の少なくとも１つを具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項５】
請求項２による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成することに加えて、前記方法は前記半導体基板の前記裏側にベースコンタクト領域を形成することを具備する、前記ベースコンタクト領域は前記第１の導電型である。
【請求項６】
請求項２による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成する後に、前記方法は前記第２の導電型の前記層を覆うために第１の誘電体層を形成することを具備する。
【請求項７】
請求項５による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成する後に、前記方法は前記半導体基板の前記裏側を覆うために第２の誘電体層を形成することを具備する。
【請求項８】
請求項７による方法であって、
前記第２の誘電体層を形成する後に、前記方法は前記ベースコンタクト領域の上に裏側コンタクト金属ペーストを適用することを具備する、前記裏側コンタクト金属ペーストは第２のコンタクト金属を構成する。
【請求項９】
請求項１による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属の少なくとも融解温度を超える温度で行われる。
【請求項１０】
請求項１による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の前記材料のコンポジションシステムの少なくとも共晶温度を超える温度で行われる。
【請求項１１】
請求項９または１０による方法であって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
【請求項１２】
請求項１による方法であって、前記第１の導電型はｎ型である。
【請求項１３】
請求項９または１０による方法であって、
前記前側コンタクト金属ペーストは前記第１のコンタクト金属としてアルミニウムを構成する、
前記裏側コンタクト金属ペーストは前記第２のコンタクト金属として銀を構成する、
前記半導体基板はシリコンを構成する。
【請求項１４】
請求項４による方法であって、前記第１のドーパント元素の少なくとも１つは、ボロン、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのグループの少なくとも１つから選択される。
【請求項１５】
請求項５による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成することは、前記第１の導電型の第２のドーパント元素の拡散によって行われる、前記第２のドーパント元素は、リン、ヒ素およびアンチモンのグループの少なくとも１つから選択される。
【請求項１６】
第１の導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前側から裏側までの少なくとも１つのビアと、
前記少なくとも１つのビアの上方の前記裏側の上の前側コンタクト金属パターンと、前記前側コンタクト金属パターンは第１のコンタクト金属を構成する、
を具備し、
前記少なくとも１つのビアは、少なくとも壁に、前記第１のコンタクト金属と前記半導体基板の材料との合金層を具備する光電池セル。
【請求項１７】
請求項１６による光電池セルであって、前記光電池セルは前記少なくとも１つのビアの中の前記合金層と前記半導体基板の前記材料との間の中および前記半導体基板の前記前側の上に第２の導電型の層を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項１８】
請求項１６による光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンの前記第１のコンタクト金属は前記第１の導電型の前記半導体基板のためのドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項１９】
請求項１６または１８のいずれかによる光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンは第２の導電型を起こす少なくとも１つのドーパント元素を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
【請求項２０】
請求項１９による光電池セルであって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
発明の真の精神、最後に与えられた添付のクレームによってのみ限定された発明の範囲から逸脱することなく、発明の他の実施形態が、実施するために、考えられそして縮小されることができることは、技術で熟練した人に明白であるであろう。記述は発明を限定することを意図しない。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］第１の導電型の半導体基板を備えることと、
前記半導体基板の前側と裏側との間に少なくとも１つのビアを作ることと、
前記少なくとも１つのビアを覆って前記裏側に前側コンタクト金属ペーストを適用することと、前記前側コンタクト金属ペーストは第１のコンタクト金属を構成する、
前記第１のコンタクト金属を融解するために前記半導体基板をアニーリングすることと、
前記アニーリングの間、少なくとも前記少なくとも１つのビアの壁の上に前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の材料の合金を作ることと、
を具備する光電池セルの製造方法。
［２］前記［１］による方法であって、
前記少なくとも１つのビアを作る後に、少なくとも前記半導体基板の前記前側の上および前記少なくとも１つのビアの前記壁の上に第２の導電型の層が形成される、
前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［３］前記［１］または［２］のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストの前記第１のコンタクト金属は前記半導体基板のドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［４］前記［１］ないし［３］のいずれかによる方法であって、前記前側コンタクト金属ペーストは第２の導電型を起こす第１のドーパント元素の少なくとも１つを具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［５］前記［２］による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成することに加えて、前記方法は前記半導体基板の前記裏側にベースコンタクト領域を形成することを具備する、前記ベースコンタクト領域は前記第１の導電型である。
［６］前記［２］による方法であって、前記第２の導電型の前記層を形成する後に、前記方法は前記第２の導電型の前記層を覆うために第１の誘電体層を形成することを具備する。
［７］前記［５］による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成する後に、前記方法は前記半導体基板の前記裏側を覆うために第２の誘電体層を形成することを具備する。
［８］前記［７］による方法であって、
前記第２の誘電体層を形成する後に、前記方法は前記ベースコンタクト領域の上に裏側コンタクト金属ペーストを適用することを具備する、前記裏側コンタクト金属ペーストは第２のコンタクト金属を構成する。
［９］前記［１］による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属の少なくとも融解温度を超える温度で行われる。
［１０］前記［１］による方法であって、前記半導体基板の前記アニーリングは前記第１のコンタクト金属および前記半導体基板の前記材料のコンポジションシステムの少なくとも共晶温度を超える温度で行われる。
［１１］前記［９］または［１０］による方法であって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
［１２］前記［１］による方法であって、前記第１の導電型はｎ型である。
［１３］前記［９］または［１０］による方法であって、
前記前側コンタクト金属ペーストは前記第１のコンタクト金属としてアルミニウムを構成する、
前記裏側コンタクト金属ペーストは前記第２のコンタクト金属として銀を構成する、
前記半導体基板はシリコンを構成する。
［１４］前記［４］による方法であって、前記第１のドーパント元素の少なくとも１つは、ボロン、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのグループの少なくとも１つから選択される。
［１５］前記［５］による方法であって、前記半導体基板の前記裏側に前記ベースコンタクト領域を形成することは、前記第１の導電型の第２のドーパント元素の拡散によって行われる、前記第２のドーパント元素は、リン、ヒ素およびアンチモンのグループの少なくとも１つから選択される。
［１６］第１の導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前側から裏側までの少なくとも１つのビアと、
前記少なくとも１つのビアの上方の前記裏側の上の前側コンタクト金属パターンと、前記前側コンタクト金属パターンは第１のコンタクト金属を構成する、
を具備し、
前記少なくとも１つのビアは、少なくとも壁に、前記第１のコンタクト金属と前記半導体基板の材料との合金層を具備する光電池セル。
［１７］前記［１６］による光電池セルであって、前記光電池セルは前記裏側にベースコンタクト領域を具備する、前記ベースコンタクト領域は前記第１の導電型である。
［１８］前記［１７］による光電池セルであって、前記ベースコンタクト領域は裏側コンタクト金属パターンで提供される、前記裏側コンタクト金属パターンは第２のコンタクト金属を構成する。
［１９］前記［１６］による光電池セルであって、前記光電池セルは前記少なくとも１つのビアの中の前記合金層と前記半導体基板の前記材料との間の中および前記半導体基板の前記前側の上に第２の導電型の層を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［２０］前記［１６］による光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンの前記第１のコンタクト金属は前記第１の導電型の前記半導体基板のためのドーパント元素である、前記ドーパント元素は第２の導電型を起こす、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［２１］前記［１６］または［２０］のいずれかによる光電池セルであって、前記前側コンタクト金属パターンは第２の導電型を起こす少なくとも１つのドーパント元素を具備する、前記第２の導電型は前記第１の導電型と反対である。
［２２］前記［２１］による光電池セルであって、前記第１のコンタクト金属は前記基板の前記材料に関連した融解温度または共晶温度を有する、前記融解温度は前記第２のコンタクト金属の融解温度より低い。
［２３］前記［１６］ないし［２２］のいずれかによるによる光電池セルであって、前記第１の導電型はｎ型である。
［２４］前記［１８］ないし［２３］のいずれかによるによる光電池セルであって、
前記前側コンタクト金属パターンは前記第１のコンタクト金属としてアルミニウムを構成する、
前記裏側コンタクト金属パターンは前記第２のコンタクト金属として銀を構成する、
前記半導体基板はシリコンを構成する。
［２５］前記［２３］または［２４］による光電池セルであって、前記第１のドーパント元素の少なくとも１つは、ボロン、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのグループの少なくとも１つから選択される。
【国際調査報告】
2011503907.tif 000011
2011503907.tif 000012
2011503907.tif 000013