(57)【要約】【課題】太陽電池を製造するための方法が説明される。【解決手段】この方法は、最初に、処理チャンバ内に、受光面を有する基板を準備することを含む。次いで、処理チャンバ内で、基板の受光面の上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）層が形成される。最後に、基板を処理チャンバから取り出すことなく、保護層がＡＲＣ層の上に形成される。【選択図】図２Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を製造するための方法であって、
処理チャンバ内に、受光面を有する基板を準備し、
前記処理チャンバ内で、前記基板の前記受光面の上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成し、前記基板を前記処理チャンバから取り出すことなく、
前記ＡＲＣ層の上に保護層を形成するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記保護層が、アモルファス炭素を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記保護層が、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、プロピレン（Ｃ3Ｈ6）、並びにアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）及び水素（Ｈ2）から成る群から選択されるキャリアガスによって運搬される液体トルエン（Ｃ7Ｈ8）から成る群から選択される気体を用いた蒸着によって形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記保護層が、アモルファス・シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記保護層が、シラン（ＳｉＨ4）ガスを用いた蒸着によって形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記保護層が、およそ１−３０ナノメートルの範囲内の厚さで形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＡＲＣ層及び前記保護層の両方が、化学気相堆積、プラズマ増強化学気相堆積、大気圧化学気相堆積及び物理気相堆積から成る群から選択される技術によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記保護層が、緩衝酸化物エッチ（ＢＯＥ）に対して耐性であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
太陽電池を製造するための方法であって、
受光面と、複数の活性領域を備えた第２の面とを有する基板を準備し、
処理チャンバ内で、前記基板の前記受光面の上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成し、前記基板を前記処理チャンバから取り出すことなく、
前記ＡＲＣ層の上に保護層を形成し、
緩衝酸化物エッチ（ＢＯＥ）を用いて、前記基板の前記第２の面における前記複数の活性領域に対する複数のコンタクト開口部を形成し、前記保護層は、前記複数のコンタクト開口部の形成中に前記ＡＲＣ層を保護し、
前記保護層を除去し、
前記複数のコンタクト開口部内に複数のコンタクトを形成するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記保護層が、アモルファス炭素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記保護層が、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）、プロピレン（Ｃ3Ｈ6）、並びにアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）及び水素（Ｈ2）から成る群から選択されるキャリアガスによって運搬される液体トルエン（Ｃ7Ｈ8）から成る群から選択される気体を用いた蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記保護層が、アモルファス・シリコンを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記保護層が、シラン（ＳｉＨ4）ガスを用いた蒸着によって形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記保護層が、およそ１−３０ナノメートルの範囲内の厚さで形成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＡＲＣ層及び前記保護層の両方が、化学気相堆積、プラズマ増強化学気相堆積、大気圧化学気相堆積及び物理気相堆積から成る群から選択される技術によって形成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
太陽電池を製造するための方法であって、
処理チャンバ内に、受光面を有する基板を準備し、
前記処理チャンバ内に少なくとも第１のプロセス・ガス及び第２のプロセス・ガスを流して、前記基板の前記受光面の上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を形成し、前記基板を前記処理チャンバから取り出すことなく、
前記処理チャンバ内に前記第１のプロセス・ガスを流すが前記第２のプロセス・ガスは流さずに、前記ＡＲＣ層の上に保護層を形成するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記保護層が、アモルファス・シリコンを含み、前記ＡＲＣ層が、窒化シリコン、酸窒化シリコン及び炭素ドープ酸化シリコンから成る群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のプロセス・ガスがシラン（ＳｉＨ4）であり、前記第２のプロセス・ガスがアンモニア（ＮＨ3）であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記保護層が、およそ１−３０ナノメートルの範囲内の厚さで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＡＲＣ層と前記保護層の両方が、化学気相堆積、プラズマ増強化学気相堆積、大気圧化学気相堆積及び物理的気相堆積から成る群から選択される技術によって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体製造、特に太陽電池製造の分野に在る。
本出願は、２００７年５月１７日に出願された米国仮出願第６０／９３０，８００号の利益を主張し、その全内容はここに引用により組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
光起電力電池は一般に太陽電池として知られ、太陽放射線を電気エネルギーに直接変換するための周知の装置である。一般に、太陽電池は、半導体ウェハ又は基板の上に半導体処理技術を用いて製造され、基板の表面付近にｐ−ｎ接合を形成する。基板の表面に衝突した太陽放射線は、基板のバルク内に電子と空孔とのペアを生じさせ、これらは基板内のｐ−ドープ領域及びｎ−ドープ領域に移動し、それによりドープ領域間に電圧差を発生させる。ドープ領域は太陽電池上の金属コンタクトに結合され、電池から結合された外部回路へと電流を導く。
【０００３】
典型的には、放射線を受ける太陽電池の表面は、光の反射を減少させるための反射防止材料の層又はコーティングでテクスチャ構造化され、及び／又は被覆され、それによって太陽電池の効率が高められる。そのような太陽電池の製造、特にｐ−ｎ接合及びコンタクトの形成は、多くの異なる材料の層の堆積、ドーピング、及びエッチングを含む多数の複雑な処理ステップを伴う。これらの処理ステップは、制御された環境条件下で、多くの異なる処理ツールを用いて、低い変動許容差で実施又は実行される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、必要とされる個別のステップの数を減らし、それによって太陽電池の製造の時間及びコストを削減する、太陽電池製造のための簡略化されたプロセスが必要とされる。その方法はさらに、１つ又はそれ以上の処理ツールの必要性を完全に排除し、それによって太陽電池製造のコストをさらに削減することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
太陽電池を製造する方法がここで説明される。以下の説明において、本発明の完全な理解を提供するために、具体的な寸法といった多くの具体的な詳細が示される。本発明はこれら具体的な詳細がなくとも実施可能であることが、当技術者には明らかである。他の例において、パターン形成ステップのような周知の処理ステップは、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明していない。さらに、図面に示された種々の実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを理解されたい。
【０００６】
太陽電池を製造する方法がここに開示される。受光面を有する基板を処理チャンバの中に準備することができる。実施形態において、次に、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層が処理チャンバ内で基板の受光面の上に形成される。最後に、処理チャンバから基板を取り出すことなく、次に保護層（エッチ・マスクとしても知られる）をＡＲＣ層の上に形成することができる。１つの実施形態において、保護層はアモルファス炭素を含む。別の実施形態において、保護層はアモルファス・シリコンを含む。
【発明の効果】
【０００７】
ＡＲＣ層の上に保護層を形成することで、太陽電池の製造における種々の処理操作中にＡＲＣ層を保全することが可能になる。例えば、本発明の実施形態によれば、保護層は、緩衝酸化物エッチ（ＢＯＥ：ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｅｔｃｈ）に太陽電池基板を曝露している間、太陽電池基板上に配置されたＡＲＣ層の完全性を維持するために用いられる。完全な太陽電池の製造に必要とされる処理ステップの数を削減するために、保護層は、ＡＲＣ層と同じ処理ツールで製造することができる。例えば、本発明の実施形態によれば、処理チャンバ内で太陽電池基板の上に最初にＡＲＣ層が形成される。次いで、処理チャンバから基板を取り出すことなく、ＡＲＣ層の上に保護層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態による、太陽電池を製造するための方法における、一連の操作を表すフローチャートである。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、図１のフローチャートの操作１０２に対応する基板の断面図を示す。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、図１のフローチャートの操作１０４に対応する、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層がその上に形成された基板の断面図を示す。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による、図１のフローチャートの操作１０６に対応する、保護層がその上に形成された基板の断面図を示す。
【図２Ｄ】本発明の実施形態による、マスキング層がその上に形成された基板の断面図を示す。
【図２Ｅ】本発明の実施形態による、複数のコンタクト開口部がその上に形成された基板の断面図を示す。
【図２Ｆ】本発明の実施形態による、保護層及びマスキング層が除去された基板の断面図を示す。
【図２Ｇ】本発明の実施形態による、複数のコンタクト開口部内に形成された複数のコンタクトを有する基板の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
保護層は、太陽電池の製造中に利用することができる。図１は、本発明の実施形態による、太陽電池を製造するための方法における一連の操作を表すフローチャート１００を示す。図２Ａ乃至図２Ｇは、本発明の実施形態による太陽電池の製造の際の操作を表す断面図を示す。
【００１０】
図２Ａは、本発明の実施形態による、フローチャート１００の操作１０２に対応する基板の断面図を示す。フローチャート１００及び対応する図２Ａの操作１０２を参照すると、受光面を有する基板が処理チャンバ内に準備される。
【００１１】
図２Ａを参照すると、基板２００は、受光面２０２及び背面２０４を有する。実施形態において、受光面２０２は、図２Ａに示されるように、太陽放射線収集効率の間の望ましくない反射を軽減するためにテクスチャ構造化されている。基板２００の背面２０４に、複数の活性領域２０６が形成される。本発明の実施形態によれば、複数の活性領域２０６は、図２Ａに示されるように、交互にＮ＋領域とＰ＋領域とを含む。１つの実施形態では、基板２００はシリコンから構成され、Ｎ＋領域はリン・ドーパント不純物原子を含み、Ｐ＋領域はホウ素ドーパント不純物原子を含む。誘電体層２０８が、基板２００の背面２０４に配置される。１つの実施形態において、誘電体層２０８は、限定ではないが二酸化シリコンのような材料から構成される。
【００１２】
図２Ｂは、本発明の実施形態による、フローチャート１００の操作１０４に対応する、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層がその上に形成された基板の断面図を示す。フローチャート１００及び対応する図２Ｂを参照すると、ＡＲＣ層は、処理チャンバ内で基板２００の受光面２０２の上に形成される。
【００１３】
図２Ｂを参照すると、ＡＲＣ層２２０は、基板２００の受光面２０２の上に共形に形成される。１つの実施形態では、ＡＲＣ層２２０は、限定ではないが、窒化シリコン、二酸化シリコン又は酸化チタンのような材料から構成される。具体的な実施形態において、ＡＲＣ層２２０は、受光面２０２に直接隣接した二酸化シリコン部分と、二酸化シリコン部分に直接隣接した窒化シリコン部分とを含む多層積層体である。ＡＲＣ層２２０は、図２Ｂに示されるように受光面２０２の上に共形層を配置するのに適した、いずれかの技術によって形成することができる。本発明の実施形態によれば、ＡＲＣ層２２０の少なくとも一部は、限定ではないが、化学気相堆積、プラズマ増強化学気相堆積、大気圧化学気相堆積又は物理気相堆積のような技術によって形成される。具体的な実施形態において、ＡＲＣ層２２０は、プラズマ増強化学気相堆積プロセスによって堆積された窒化シリコンから構成され、およそ１０−１００ナノメートルの範囲の厚さで形成される。
【００１４】
図２Ｃは、本発明の実施形態による、フローチャート１００の操作１０６に対応する、保護層がその上に形成された基板の断面図を示す。フローチャート１００の操作１０６及び対応する図２Ｃを参照すると、処理チャンバから基板２００を取り出すことなく、保護層がＡＲＣ層２２０の上に形成される。
【００１５】
図２Ｃを参照すると、保護層２３０は、ＡＲＣ層２２０の上に共形に形成される。保護層２３０は、ＡＲＣ層２２０の共形な被覆を提供するのに適した材料から構成されることができ、それに適した技術によって形成することができる。本発明の実施形態によれば、保護層２３０は、アモルファス炭素から構成される。１つの実施形態において、保護層２３０は、限定ではないが、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、エチレン（Ｃ2Ｈ4）又はプロピレン（Ｃ3Ｈ6）のような気体を用いる蒸着によって形成される。１つの実施形態において、保護層２３０は、限定ではないがアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）又は水素（Ｈ2）のようなキャリアガスによって運搬される、限定ではないがトルエン（Ｃ7Ｈ8）のような液体炭化水素前駆物質を用いて形成される。具体的な実施形態において、保護層２３０はアモルファス炭素から構成され、およそ摂氏５００度より低い温度で、より好ましくはおよそ摂氏４００度より低い温度で形成される。本発明の別の実施形態によれば、保護層２３０は、アモルファス・シリコンから構成される。１つの実施形態において、保護層２３０は、限定ではないがシラン（ＳｉＨ4）ガスのような気体を用いた蒸着によって形成される。保護層２３０は、ＡＲＣ層２２０にピンホールのない被覆を提供するのに適した厚さで形成されると同時に、その後の処理ステップにおいて十分に除去し易い厚さとすることができる。１つの実施形態において、保護層２３０は、およそ１−３０ナノメートル範囲の厚さで形成される。具体的な実施形態において、保護層２３０はＢＯＥに対して耐性である。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、保護層２３０は、ＡＲＣ層２２０の形成の直後に、それと同じ処理チャンバ内で形成される。例えば、実施形態において、ＡＲＣ層２２０が最初に処理チャンバ内で形成され、次に、処理チャンバから基板２００を取り出すことなく、保護層２３０がＡＲＣ層２２０上に形成される。このようにして、本発明の実施形態において、少なくとも１つの完全な処理ステップが、太陽電池を製造するための集積スキームから排除される。１つの実施形態において、ＡＲＣ層２２０及び保護層２３０は、限定ではないが、化学気相堆積、プラズマ増強化学気相堆積、大気圧化学気相堆積又は物理気相堆積のような、同一の技術によって形成される。具体的な実施形態において、ＡＲＣ層２２０及び保護層２３０は、最初に、処理チャンバ内に少なくとも第１のプロセス・ガス及び第２のプロセス・ガスを流すことにより形成され、ＡＲＣ層２２０が基板２００の受光面２０２の上に形成される。次いで、基板２００を処理チャンバから取り出すことなく、少なくとも第１のプロセス・ガスを流すが第２のプロセス・ガスは流さずに、保護層２３０がＡＲＣ層２２０の上に形成される。特定の実施形態において、ＡＲＣ層２２０は、限定ではないが、窒化シリコン、酸窒化シリコン又は炭素ドープ酸化シリコンのような材料から構成され、保護層２３０は、アモルファス・シリコンから構成され、第１のプロセス・ガスはシラン（ＳｉＨ4）であり、第２のプロセス・ガスはアンモニア（ＮＨ3）である。
【００１７】
保護層２３０の形成に続いて、誘電体層２０８をパターン形成して、基板２００の背面２０４に複数の活性領域２０６に対する複数のコンタクト開口部を形成することができる。図２Ｄは、本発明の実施形態による、マスク層がその上に形成された基板の断面図を示す。図２Ｄを参照すると、マスク層２４０は、誘電体層２０８の上に配置される。実施形態において、マスク層２４０のパターンは、その後に複数のコンタクト開口部が形成されることになる位置を画定する。１つの実施形態において、マスク層２４０は、限定ではないが、有機インク又は有機フォトレジストのような材料から構成される。
【００１８】
図２Ｅは、本発明の実施形態による、複数のコンタクト開口部がその上に形成された基板の断面図を示す。図２Ｅを参照すると、複数のコンタクト開口部２５０は、マスク層２４０によって画定された領域内の誘電体層２０８の中に形成される。本発明の実施形態によれば、複数のコンタクト開口部２５０は、ＢＯＥを用いて誘電体層２０８をエッチングすることにより形成される。１つの実施形態において、保護層２３０は、ＢＯＥによる複数のコンタクト開口部２５０の形成の間、ＡＲＣ層２２０を保護する。具体的な実施形態において、ＢＯＥは、フッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）とを含む水溶液から構成される。特定の実施形態において、ＨＦ：ＮＨ4Ｆの比はおよそ１：４−１：１０の範囲内であり、ＢＯＥは、およそ摂氏３０−４０度の範囲の温度で、およそ３−１０分の範囲の持続時間にわたって誘電体層２０８に適用される。
【００１９】
図２Ｆは、本発明の実施形態による、保護層とマスキング層が除去された基板の断面図を示す。図２Ｆを参照すると、保護層２３０を除去してＡＲＣ層２２０の上面を再露出し、マスク層２４０を除去して誘電体層２０８の上面を再露出する。このように、本発明の実施形態によれば、保護層２３０は、複数のコンタクト開口部２５０を形成するための誘電体層２０８のパターン形成の間のみ、保持される必要がある。１つの実施形態において、保護層２３０とマスク層２４０は、同じ処理ステップで除去される。例えば、具体的な実施形態において、保護層２３０はアモルファス炭素から構成され、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）とを含む湿式エッチャントを用いることにより除去され、これは１０−３０秒の範囲の持続時間で適用される。別の具体的な実施形態において、保護層２３０はアモルファス・シリコンから構成され、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水とを含む湿式エッチャントを用いることにより除去され、これは、アモルファス・シリコン保護層を完全に除去するには十分なほど長いが、基板２００の背面２０４の露出部分からのシリコンのいかなる好ましからざる損失も軽減するのに十分なほど短い持続時間で適用される。特定の実施形態において、基板２００の背面２０４の露出部分からのシリコンの損失は、およそ１０ナノメートル未満であることが目標とされる。
【００２０】
図２Ｇは、本発明の実施形態による、複数のコンタクト開口部内に形成された複数のコンタクトを有する基板の断面図を示す。図２Ｇを参照すると、複数のコンタクト２６０は、複数のコンタクト開口部２５０内に金属含有材料を堆積させることによって形成される。１つの実施形態において、金属含有材料は、限定ではないが、アルミニウム、銀、パラジウム又はそれらの合金といった金属から構成される。本発明の実施形態によれば、背面コンタクト太陽電池２９０は、このようにして形成される。
【００２１】
このようにして、太陽電池を製造するための方法を開示した。本発明の実施形態によれば、受光面を有する基板が処理チャンバ内に準備される。次いで、ＡＲＣ層が処理チャンバ内で基板の受光面の上に形成される。最後に、処理チャンバから基板を取り出すことなく、保護層がＡＲＣ層の上に形成される。１つの実施形態において、保護層はアモルファス炭素を含む。別の実施形態において、保護層はアモルファス・シリコンを含む。
【００２２】
本発明の太陽電池を製造するための方法の、以前の又は従来の電池及び方法に対する利点は、（ｉ）ＡＲＣ層に対する保護層を形成するための専用ツールの必要性を排除することによる、太陽電池の製造コストの実質的な節減、（ｉｉ）ＡＲＣ層と保護層の堆積ステップの一体化による、太陽電池を製造するために必要な時間の大幅な短縮、（ｉｉｉ）ＡＲＣ層を形成するのに用いられるのと同じ処理チャンバ内で保護層を堆積することにより達成される、基板のハンドリングを減らすことによる歩留まりの向上、を含むことができる。
【符号の説明】
【００２３】
２００：基板
２０２：受光面
２０４：背面
２０６：活性領域
２０８：誘電体層
２２０：ＡＲＣ層
２３０：保護層
２４０：マスク層
２５０：コンタクト開口部
２６０：コンタクト
【図１】
2010527514.tif 000003
【図２Ａ】
2010527514.tif 000004
【図２Ｂ】
2010527514.tif 000005
【図２Ｃ】
2010527514.tif 000006
【図２Ｄ】
2010527514.tif 000007
【図２Ｅ】
2010527514.tif 000008
【図２Ｆ】
2010527514.tif 000009
【図２Ｇ】
2010527514.tif 000010
【国際調査報告】
2010527514.tif 000011
2010527514.tif 000012