(57)【要約】【課題】プロセスを簡単にできる光電変換素子の製造方法を提供する。【解決手段】光電変換素子の製造方法は、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７をｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面に順次堆積した後に、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面側からＢイオンをイオン注入する工程（ｈ）と、その後、ＰＳＧ膜２６中のＰがｎ型単結晶シリコン基板１中へ拡散し、かつ、イオン注入されたＢが電気的に活性化される温度でｎ型単結晶シリコン基板１、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を熱処理する工程（ｊ）とを備える。【選択図】図３
2013197538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶シリコン基板の一方の表面に第１の導電型の第１のドーパントを含む第１のドーパント源を形成する第１の工程と、
前記結晶シリコン基板の一方の表面側または他方の表面側から前記第１の導電型と反対の第２の導電型の第２のドーパントを前記結晶シリコン基板中へイオン注入する第２の工程と、
前記第２の工程の後、前記第１のドーパントが前記結晶シリコン基板中へ拡散し、かつ、前記第２のドーパントが電気的に活性化される温度で前記結晶シリコン基板および前記第１のドーパント源を熱処理する第３の工程とを備える光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、前記第１のドーパント源は、前記結晶シリコン基板の一方の表面の一部に形成され、
前記第２の工程において、前記第２のドーパントは、前記結晶シリコン基板の一方の表面側から前記結晶シリコン基板中へイオン注入される、請求項１に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程の後、前記結晶シリコン基板の一方の表面および前記第１のドーパント源を覆うようにパッシベーション膜を形成する第４の工程を更に備える、請求項２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記結晶シリコン基板のうち前記第１のドーパントが拡散した領域に達する第１の貫通孔を前記第１のドーパント源および前記パッシベーション膜に形成するとともに、前記結晶シリコン基板のうち前記第２のドーパントがイオン注入された領域に達する第２の貫通孔を前記パッシベーション膜に形成する第５の工程と、
前記第１の貫通孔を介して前記結晶シリコン基板に接触する第１の電極を形成するとともに前記第２の貫通孔を介して前記結晶シリコン基板に接触する第２の電極を形成する第６の工程とを更に備える、請求項３に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の導電型の第３のドーパントを含む第２のドーパント源を前記結晶シリコン基板の他方の表面に形成する第７の工程を更に備え、
前記第３の工程において、前記結晶シリコン基板および前記第１および第２のドーパント源は、前記第２および第７の工程の後、前記第１および第３のドーパントが前記結晶シリコン基板中へ拡散し、かつ、前記第２のドーパントが電気的に活性化される温度で熱処理される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２のドーパント源は、ＰＳＧ膜からなる、請求項５に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１のドーパントは、リンであり、
前記第２のドーパントは、ボロンである、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１のドーパント源は、
前記結晶シリコン基板の一方の表面に接して形成されるとともに、前記ボロンが注入されていない領域が前記結晶シリコン基板側に形成される膜厚を有するＰＳＧ膜からなる、請求項７に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１のドーパント源は、
前記結晶シリコン基板の一方の表面に接して形成されたＰＳＧ膜と、
前記ＰＳＧ膜に接して形成されたＮＳＧ膜とを含む、請求項７に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記パッシベーション膜は、酸化アルミニウムからなる、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２のドーパント源は、ＢＳＧ膜からなる、請求項５に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１のドーパントは、ボロンであり、
前記第２のドーパントは、リンである、請求項２から請求項５および請求項１１のいずれか１項に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１のドーパント源は、
前記結晶シリコン基板の一方の表面に接して形成されるとともに、前記リンが注入されていない領域が前記結晶シリコン基板側に形成される膜厚を有するＢＳＧ膜からなる、請求項１２に記載の光電変換素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１のドーパント源は、
前記結晶シリコン基板の一方の表面に接して形成されたＢＳＧ膜と、
前記ＢＳＧ膜に接して形成されたＮＳＧ膜とを含む、請求項１２に記載の光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バックコンタクト型太陽電池は、従来、受光面側にあったｐｎ接合および電極を裏面側に形成することで、受光面側の電極による影を無くし、太陽光をより吸収させることで、高効率を得る太陽電池である。
【０００３】
この太陽電池は、単結晶シリコン基板の一方の表面側において、単結晶シリコン基板の面内方向へｐドープ領域およびｎドープ領域を交互に配置した構造からなる。そして、ｐドープ領域およびｎドープ領域は、熱拡散によって形成されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２３０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された太陽電池においては、ｐドープ領域およびｎドープ領域は、熱拡散によって形成されるため、ｐドープ領域およびｎドープ領域の各々を形成する場合、マスクの形成、マスクのパターニングおよびマスクの除去を行う必要があり、プロセスが複雑になるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の実施の形態によれば、プロセスを簡単にできる光電変換素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の実施の形態によれば、光電変換素子の製造方法は、結晶シリコン基板の一方の表面に第１の導電型の第１のドーパントを含む第１のドーパント源を形成する第１の工程と、結晶シリコン基板の一方の表面側または他方の表面側から第１の導電型と反対の第２の導電型の第２のドーパントを結晶シリコン基板中へイオン注入する第２の工程と、第２の工程の後、第１のドーパントが結晶シリコン基板中へ拡散し、かつ、第２のドーパントが電気的に活性化される温度で結晶シリコン基板および第１のドーパント源を熱処理する第３の工程とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法においては、第１のドーパント源を結晶シリコン基板の一方の表面に形成するとともに、第２のドーパントを結晶シリコン基板の一方の表面側または他方の表面側から結晶シリコン基板中へイオン注入した後に、結晶シリコン基板および第１のドーパント源を熱処理する。その結果、第１の導電型を有するドープ領域と、第２の導電型を有するドープ領域とが結晶シリコン基板の表面側に同時に形成される。
【０００９】
従って、第１の導電型を有するドープ領域と、第２の導電型を有するドープ領域との両方を熱拡散によって形成する場合に比べ、工程数が減少し、光電変換素子の製造方法におけるプロセスを簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図３】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図４】図１に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【図５】実施の形態１における他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態２における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図８】図６に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図９】図６に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【図１０】実施の形態２における他の光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図１３】図１１に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図１４】図１１に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【図１５】実施の形態４における光電変換素子の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す光電変換素子の製造方法を示す第１の工程図である。
【図１７】図１５に示す光電変換素子の製造方法を示す第２の工程図である。
【図１８】図１５に示す光電変換素子の製造方法を示す第３の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１における光電変換素子１０は、ｎ型単結晶シリコン基板１と、ＰＳＧ（Phosphorus Silicate Glass）膜２と、ＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜３と、パッシベーション膜４，７と、電極５，６とを備える。
【００１３】
ｎ型単結晶シリコン基板１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｎ型単結晶シリコン基板１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｎ型単結晶シリコン基板１は、一方の表面側にｐ型ドープ領域１１とｎ型ドープ領域１２とを有し、他方の表面にテクスチャ構造１３を有する。
【００１４】
ｐ型ドープ領域１１は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のボロン（Ｂ）を含み、２００ｎｍの深さを有する。ｎ型ドープ領域１２は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のリン（Ｐ）を含み、２００ｎｍの深さを有する。
【００１５】
また、ｐ型ドープ領域１１は、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向においてｎ型ドープ領域１２を囲むように配置される。ｎ型ドープ領域１２は、ドット状に配置される。そして、ｐ型ドープ領域１１の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｎ型ドープ領域１２の全体の面積がｎ型単結晶シリコン基板１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【００１６】
このように、ｐ型ドープ領域１１の面積占有率をｎ型ドープ領域１２の面積占有率よりも大きくするのは、ｎ型単結晶シリコン基板１中で光励起された電子および正孔をｐｎ接合（ｐ型ドープ領域１１／ｎ型単結晶シリコン基板１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【００１７】
ＰＳＧ膜２は、ｎ型単結晶シリコン基板１のｎ型ドープ領域１２に接して配置される。そして、ＰＳＧ膜２は、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００１８】
ＮＳＧ膜３は、ＰＳＧ膜２に接して配置される。そして、ＮＳＧ膜３は、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００１９】
パッシベーション膜４は、ｎ型単結晶シリコン基板１のｐ型ドープ領域１１、ＰＳＧ膜２およびＮＳＧ膜３に接して配置される。そして、パッシベーション膜４は、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ（１＜ｘ≦２））からなり、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００２０】
電極５は、パッシベーション膜４を介してｎ型単結晶シリコン基板１のｐ型ドープ領域１１に接して配置される。
【００２１】
電極６は、ＰＳＧ膜２、ＮＳＧ膜３およびパッシベーション膜４を介してｎ型単結晶シリコン基板１のｎ型ドープ領域１２に接して配置される。
【００２２】
そして、電極５，６の各々は、例えば、銀（Ａｇ）からなる。
【００２３】
パッシベーション膜７は、例えば、シリコンナイトライド（ＳｉＮｙ（１＜ｙ≦１．３））からなり、ｎ型単結晶シリコン基板１のテクスチャ構造１３に接して配置される。そして、パッシベーション膜７は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００２４】
図２〜図４は、それぞれ、図１に示す光電変換素子１０の製造方法を示す第１〜第３の工程図である。
【００２５】
光電変換素子１０の製造方法について説明する。図２を参照して、シリコンインゴットをスライスして製造されたｎ型単結晶シリコン基板２０を準備する（図２の工程（ａ）参照）。このｎ型単結晶シリコン基板２０は、シリコンインゴットをスライスしたときのダメージ部２１を有する。
【００２６】
そして、フッ酸と硝酸とを用いてダメージ部２１をエッチングによって除去してｎ型単結晶シリコン基板２２を作製する（図２の工程（ｂ）参照）。
【００２７】
その後、ＰＳＧ膜２３をＡＰＣＶＤ（Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition）法によってｎ型単結晶シリコン基板２２の一方の表面に接して形成し、ＮＳＧ膜２４をＡＰＣＶＤ法によってＰＳＧ膜２３に接して形成する（図２の工程（ｃ）参照）。この場合、ＮＳＧ膜２４は、ＢイオンがＰＳＧ膜２３へイオン注入されない膜厚を有する。
【００２８】
引き続いて、ｎ型単結晶シリコン基板２２の他方の表面をアルカリを用いて化学的に異方性エッチングし、ｎ型単結晶シリコン基板２２の表面をテクスチャ化する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板１が作製される（図２の工程（ｄ）参照）。
【００２９】
工程（ｄ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板１、ＰＳＧ膜２３およびＮＳＧ膜２４をフッ酸によって洗浄し、ＮＳＧ膜２４上にマスク２５をスクリーン印刷によって形成する（図２の工程（ｅ）参照）。この場合、マスク２５は、ドット状に形成される。
【００３０】
そして、マスク２５を用いてＰＳＧ膜２３およびＮＳＧ膜２４をエッチングし、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を形成する（図２の工程（ｆ）参照）。その後、マスク２５を除去する（図２の工程（ｇ）参照）。
【００３１】
工程（ｇ）の後、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７をマスクとしてｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面側からＢイオンをイオン注入する（図３の工程（ｈ）参照）。これによって、注入領域２８がｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面側に形成される（図３の工程（ｉ）参照）。
【００３２】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板１、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７をフッ酸によって洗浄し、ｎ型単結晶シリコン基板１、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を窒素（Ｎ２）ガス中で１０００℃の温度で熱処理する（図３の工程（ｊ）参照）。これによって、注入領域２８中のＢが電気的に活性化されてｐ型ドープ領域１１が形成されるとともに、ＰＳＧ膜２６中のＰがｎ型単結晶シリコン基板１中へ拡散してｎ型ドープ領域１２がｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面側に形成される（図３の工程（ｋ）参照）。従って、工程（ｊ）における熱処理の温度は、１０００℃に限らず、イオン注入されたＢが電気的に活性化され、かつ、ＰＳＧ膜２６中のＰがｎ型単結晶シリコン基板１中へ拡散する温度であれば、どのような温度であってもよい。
【００３３】
工程（ｋ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面（テクスチャ化された表面と反対側の表面）をフッ酸によって洗浄し、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を覆うように、ＡｌＯｘ膜２９をスパッタリング法によって形成する（図３の工程（ｌ）参照）。
【００３４】
そして、ＳｉＮｙからなるパッシベーション膜７をプラズマＣＶＤ法によってｎ型単結晶シリコン基板１の他方の表面に形成する（図３の工程（ｍ）参照）。
【００３５】
引き続いて、レーザアブレーションを用いて、コンタクトホール３０，３１を形成する（図４の工程（ｎ）参照）。この場合、コンタクトホール３０，３１は、ドット状に形成される。また、コンタクトホール３０，３１を形成することによって、ＰＳＧ膜２６は、ＰＳＧ膜２になり、ＮＳＧ膜２７は、ＮＳＧ膜３になり、ＡｌＯｘ膜２９は、パッシベーション膜４になる。
【００３６】
その後、Ａｇペーストをコンタクトホール３０，３１が形成された領域に印刷し、その印刷したＡｇペーストを乾燥および焼成する。これによって、電極５，６が形成され、光電変換素子１０が完成する（図４の工程（ｏ）参照）。
【００３７】
上述したように、光電変換素子１０の製造方法においては、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を形成した後にＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７をマスクとしてＢイオンをイオン注入する（図２の工程（ｇ）および図３の工程（ｈ）参照）。また、Ｂイオンをイオン注入した後に熱処理してｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２を形成する（図３の工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）参照）。
【００３８】
その結果、ｎ型ドープ領域１２を形成するときに、ｐ型ドープ領域１１を覆うマスクを形成する必要が無くなる。即ち、ｎ型単結晶シリコン基板１の一方の表面（テクスチャ化された表面と反対側の表面）を覆うように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜をパターニングしてｎ型ドープ領域１２を形成するための領域から絶縁膜を除去する工程と、ｎ型ドープ領域１２を形成した後にｐ型ドープ領域に接する絶縁膜を除去する工程とが不要になる。
【００３９】
従って、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２の両方を熱拡散によって形成する場合よりも工程数が少なくなり、光電変換素子１０を製造するときのプロセスを簡単にできる。
【００４０】
また、Ｂイオンをイオン注入した後に熱処理してｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２を形成するので（図３の工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）参照）、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２を同時に形成できる。
【００４１】
更に、光電変換素子１０の製造方法においては、ｐ型のドーパントであるＢをイオン注入してｐ型ドープ領域１１を形成する。即ち、ｐｎ接合を形成するためのｐ型ドープ領域１１をイオン注入を用いて形成する。
【００４２】
これは、次の理由による。熱拡散を用いた場合、ｎ型単結晶シリコン基板１の深さ方向におけるＢの濃度分布がなだらかになり、急峻なｐｎ接合を形成することが困難になる。一方、イオン注入を用いた場合、ｎ型単結晶シリコン基板１の深さ方向におけるＢの濃度分布を制御し易くなり、急峻なｐｎ接合を形成し易い。従って、ｐｎ接合を形成するためのｐ型ドープ領域１１をイオン注入を用いて形成した。
【００４３】
その結果、ｐｎ接合の品質を向上でき、光電変換素子１０の変換効率を向上できる。
【００４４】
更に、ＰＳＧ膜２６からＰを熱拡散した後、ＰＳＧ膜２６が残される。その結果、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２のうち、ｐ型ドープ領域１１のみに接するパッシベーション膜４を容易に形成できる。
【００４５】
光電変換素子１０において、太陽光がパッシベーション膜７側から光電変換素子１０に照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板１中で電子および正孔が光励起される。
【００４６】
光励起された電子および正孔は、パッシベーション膜７側へ拡散しても、パッシベーション膜７によるｎ型単結晶シリコン基板１のパッシベーション効果によって再結合し難く、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２側へ拡散する。
【００４７】
そして、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２側へ拡散した電子および正孔は、ｐ型ドープ領域１１／ｎ型単結晶シリコン基板１（＝ｐｎ接合）による内部電界によって分離され、正孔は、ｐ型ドープ領域１１を介して電極５へ到達し、電子は、ｎ型ドープ領域１２を介して電極６へ到達する。
【００４８】
電極６へ到達した電子は、電極５と電極６との間に接続された負荷を介して電極５へ到達し、正孔と再結合する。
【００４９】
このように、光電変換素子１０は、ｎ型単結晶シリコン基板１中で光励起された電子および正孔をｎ型単結晶シリコン基板１の裏面（＝パッシベーション膜４が形成されたｎ型単結晶シリコン基板１の表面）から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。
【００５０】
なお、光電変換素子１０においては、ｐ型ドープ領域１１は、Ｂ濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３である１つの領域からなると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、ｐ型ドープ領域１１は、高濃度ｐ型ドープ領域と、低濃度ｐ型ドープ領域とからなっていてもよい。この場合、低濃度ｐ型ドープ領域は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＢ濃度を有し、高濃度ｐ型ドープ領域は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＢ濃度を有する。そして、電極５は、高濃度ｐ型ドープ領域に接して形成される。
【００５１】
ｐ型ドープ領域１１が高濃度ｐ型ドープ領域と低濃度ｐ型ドープ領域とからなる場合、図３の工程（ｈ）において、ｎ型単結晶シリコン基板１の面内方向において高注入領域と低注入領域とが形成されるようにＢイオンをｎ型単結晶シリコン基板１へイオン注入する。また、図４の工程（ｎ）において、高濃度ｐ型ドープ領域に接するようにコンタクトホール３０を形成する。
【００５２】
また、図３の工程（ｌ）において、ＡｌＯｘ膜２９を形成したが、実施の形態１においては、これに限らず、工程（ｌ）において、ｎ型単結晶シリコン基板１、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７を酸素雰囲気中で１０００℃の温度で熱処理することによって、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるパッシベーション膜４を形成してもよい。
【００５３】
この場合、パッシベーション膜４は、ｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２に接して形成される。
【００５４】
更に、図２の工程（ｃ）においては、ＰＳＧ膜２３およびＮＳＧ膜２４をｎ型単結晶シリコン基板２２の一方の表面に順次堆積すると説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、工程（ｃ）において、ＰＳＧ膜２３のみがｎ型単結晶シリコン基板２２の一方の表面に堆積されてもよい。この場合、ＰＳＧ膜２３は、Ｂイオンがイオン注入されていない領域がｎ型単結晶シリコン基板１側に形成される膜厚を有する。
【００５５】
図３の工程（ｈ）において、Ｂイオンをイオン注入した場合、ＰＳＧ膜２６中へもＢイオンがイオン注入されるが、ＰＳＧ膜２６（＝ＰＳＧ膜２３）のうち、ｎ型単結晶シリコン基板１側の領域にＢイオンがイオン注入されなければ、図３の工程（ｊ）において、Ｐのみをｎ型単結晶シリコン基板１中へ熱拡散させ、ｎ型ドープ領域１２を形成できるからである。
【００５６】
図５は、実施の形態１における他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態１における光電変換素子は、図５に示す光電変換素子１０Ａであってもよい。
【００５７】
図５を参照して、光電変換素子１０Ａは、図１に示す光電変換素子１０のｎ型単結晶シリコン基板１をｎ型単結晶シリコン基板１Ａに代えたものであり、その他は、光電変換素子１０と同じである。
【００５８】
ｎ型単結晶シリコン基板１Ａは、図１に示すｎ型単結晶シリコン基板１にｎ型ドープ領域１４を追加したものであり、その他は、ｎ型単結晶シリコン基板１と同じである。
【００５９】
ｎ型ドープ領域１４は、ｎ型単結晶シリコン基板１Ａの他方の表面（＝テクスチャ構造１３が形成された表面）に接してｎ型単結晶シリコン基板１Ａ中に配置される。そして、ｎ型ドープ領域１４は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＰ濃度を有するとともに、１００ｎｍの深さを有する。
【００６０】
なお、光電変換素子１０Ａにおいては、パッシベーション膜７は、ｎ型単結晶シリコン基板１Ａのｎ型ドープ領域１４に接して配置される。
【００６１】
光電変換素子１０Ａは、図２から図４に示す工程（ａ）〜工程（ｏ）に従って製造される。この場合、図２の工程（ｄ）において、ｎ型単結晶シリコン基板２２の他方の表面（＝ＰＳＧ膜２３が形成された表面と反対側の表面）がテクスチャ化された後に、ＰＳＧ膜がｎ型単結晶シリコン基板２２の他方の表面（＝ＰＳＧ膜２３が形成された表面と反対側の表面）にＡＰＣＶＤ法によって形成される。そして、このＰＳＧ膜は、図３の工程（ｊ）における熱処理が終了した後に除去される。
【００６２】
ｎ型ドープ領域１４は、ＦＳＦ（Front Surface Field：表面電界層）として機能し、ｎ型単結晶シリコン基板１Ａ中で光励起された正孔（少数キャリア）のパッシベーション膜７側での再結合を抑制して正孔をｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２側へ移動させる。
【００６３】
その結果、ｎ型単結晶シリコン基板１Ａ中で光励起された正孔は、光電変換素子１０の場合よりも多く電極５に到達し、発電に寄与する。従って、光電変換素子１０Ａの変換効率を向上できる。
【００６４】
上述したように、光電変換素子１０Ａは、光電変換素子１０の製造方法と同じ製造方法を用いて製造されるので、光電変換素子１０において説明した効果と同じ効果を享受できる。
【００６５】
光電変換素子１０Ａについてのその他の説明は、光電変換素子１０についての説明と同じである。
【００６６】
［実施の形態２］
図６は、実施の形態２における光電変換素子の構成を示す断面図である。図６を参照して、実施の形態２における光電変換素子１００は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１と、ＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜１０２と、ＮＳＧ膜１０３と、パッシベーション膜１０４，１０７と、電極１０５，１０６とを備える。
【００６７】
ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｐ型単結晶シリコン基板１０１は、一方の表面側にｎ型ドープ領域１１１とｐ型ドープ領域１１２とを有し、他方の表面にテクスチャ構造１１３を有する。
【００６８】
ｎ型ドープ領域１１１は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＰを含み、２００ｎｍの深さを有する。ｐ型ドープ領域１１２は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＢを含み、２００ｎｍの深さを有する。
【００６９】
また、ｎ型ドープ領域１１１は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向においてｐ型ドープ領域１１２を囲むように配置される。ｐ型ドープ領域１１２は、ドット状に配置される。そして、ｎ型ドープ領域１１１の全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板１０１の面積に占める割合である面積占有率は、６０〜９３％であり、ｐ型ドープ領域１１２の全体の面積がｐ型単結晶シリコン基板１０１の面積に占める割合である面積占有率は、５〜２０％である。
【００７０】
このように、ｎ型ドープ領域１１１の面積占有率をｐ型ドープ領域１１２の面積占有率よりも大きくするのは、ｐ型単結晶シリコン基板１０１中で光励起された電子および正孔をｐｎ接合（ｎ型ドープ領域１１１／ｐ型単結晶シリコン基板１０１）によって分離され易くし、光励起された電子および正孔の発電への寄与率を高くするためである。
【００７１】
ＢＳＧ膜１０２は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１のｐ型ドープ領域１１２に接して配置される。そして、ＢＳＧ膜１０２は、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００７２】
ＮＳＧ膜１０３は、ＢＳＧ膜１０２に接して配置される。そして、ＮＳＧ膜１０３は、例えば、１０〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００７３】
パッシベーション膜１０４は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１のｎ型ドープ領域１１１、ＢＳＧ膜１０２およびＮＳＧ膜１０３に接して配置される。そして、パッシベーション膜１０４は、例えば、ＳｉＯ２からなり、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００７４】
電極１０５は、パッシベーション膜１０４を介してｐ型単結晶シリコン基板１０１のｎ型ドープ領域１１１に接して配置される。
【００７５】
電極１０６は、ＢＳＧ膜１０２、ＮＳＧ膜１０３およびパッシベーション膜１０４を介してｐ型単結晶シリコン基板１０１のｐ型ドープ領域１１２に接して配置される。
【００７６】
そして、電極１０５，１０６の各々は、例えば、Ａｇからなる。
【００７７】
パッシベーション膜１０７は、例えば、ＳｉＮｙ（１＜ｙ≦１．３）からなり、ｐ型単結晶シリコン基板１０１のテクスチャ構造１１３に接して配置される。そして、パッシベーション膜１０７は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【００７８】
図７から図９は、それぞれ、図６に示す光電変換素子１００の製造方法を示す第１から第３の工程図である。
【００７９】
光電変換素子１００の製造方法について説明する。図７を参照して、シリコンインゴットをスライスして製造されたｐ型単結晶シリコン基板１２０を準備する（図７の工程（ａ）参照）。このｐ型単結晶シリコン基板１２０は、シリコンインゴットをスライスしたときのダメージ部１２１を有する。
【００８０】
そして、フッ酸と硝酸とを用いてダメージ部１２１をエッチングによって除去してｐ型単結晶シリコン基板１２２を作製する（図７の工程（ｂ）参照）。
【００８１】
その後、ＢＳＧ膜１２３をＡＰＣＶＤ法によってｐ型単結晶シリコン基板１２２の一方の表面に接して形成し、ＮＳＧ膜１２４をＡＰＣＶＤ法によってＢＳＧ膜１２３に接して形成する（図７の工程（ｃ）参照）。この場合、ＮＳＧ膜１２４は、ＰイオンがＢＳＧ膜１２３へイオン注入されない膜厚を有する。
【００８２】
引き続いて、ｐ型単結晶シリコン基板１２２の他方の表面をアルカリを用いて化学的に異方性エッチングし、ｐ型単結晶シリコン基板１２２の表面をテクスチャ化する。これによって、ｐ型単結晶シリコン基板１０１が作製される（図７の工程（ｄ）参照）。
【００８３】
工程（ｄ）の後、ｐ型単結晶シリコン基板１０１、ＢＳＧ膜１２３およびＮＳＧ膜１２４をフッ酸によって洗浄し、ＮＳＧ膜１２４上にマスク１２５をスクリーン印刷によって形成する（図７の工程（ｅ）参照）。この場合、マスク１２５は、ドット状に形成される。
【００８４】
そして、マスク１２５を用いてＢＳＧ膜１２３およびＮＳＧ膜１２４をエッチングし、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７を形成する（図７の工程（ｆ）参照）。その後、マスク１２５を除去する（図７の工程（ｇ）参照）。
【００８５】
工程（ｇ）の後、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７をマスクとしてｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面側からＰイオンをイオン注入する（図８の工程（ｈ）参照）。これによって、注入領域１２８がｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面側に形成される（図８の工程（ｉ）参照）。
【００８６】
そして、ｐ型単結晶シリコン基板１０１、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７をフッ酸によって洗浄し、ｐ型単結晶シリコン基板１０１、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７をＮ２ガス中で１０００℃の温度で熱処理する（図８の工程（ｊ）参照）。これによって、注入領域１２８中のＰが電気的に活性化されてｎ型ドープ領域１１１が形成されるとともに、ＢＳＧ膜１２６中のＢがｐ型単結晶シリコン基板１０１中へ拡散してｐ型ドープ領域１１２がｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面側に形成される（図８の工程（ｋ）参照）。従って、工程（ｊ）における熱処理の温度は、１０００℃に限らず、イオン注入されたＰが電気的に活性化され、かつ、ＢＳＧ膜１２６中のＢがｐ型単結晶シリコン基板１０１中へ拡散する温度であれば、どのような温度であってもよい。
【００８７】
工程（ｋ）の後、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面（テクスチャ化された表面と反対側の表面）をフッ酸によって洗浄し、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７を覆うように、ＳｉＯ２膜１２９をプラズマＣＶＤ法によって形成する（図８の工程（ｌ）参照）。
【００８８】
そして、ＳｉＮｙからなるパッシベーション膜７をプラズマＣＶＤ法によってｐ型単結晶シリコン基板１０１の他方の表面に形成する（図８の工程（ｍ）参照）。
【００８９】
引き続いて、レーザアブレーションを用いて、コンタクトホール１３０，１３１を形成する（図９の工程（ｎ）参照）。この場合、コンタクトホール１３０，１３１は、ドット状に形成される。また、コンタクトホール１３０，１３１を形成することによって、ＢＳＧ膜１２６は、ＢＳＧ膜１０２になり、ＮＳＧ膜１２７は、ＮＳＧ膜１０３になり、ＳｉＯ２膜１２９は、パッシベーション膜１０４になる。
【００９０】
その後、Ａｇペーストをコンタクトホール１３０，１３１が形成された領域に印刷し、その印刷したＡｇペーストを乾燥および焼成する。これによって、電極１０５，１０６が形成され、光電変換素子１００が完成する（図９の工程（ｏ）参照）。
【００９１】
上述したように、光電変換素子１００の製造方法においては、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７を形成した後にＰＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７をマスクとしてＰイオンをイオン注入する（図７の工程（ｇ）および図８の工程（ｈ）参照）。また、Ｐイオンをイオン注入した後に熱処理してｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２を形成する（図８の工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）参照）。
【００９２】
その結果、ｐ型ドープ領域１１２を形成するときに、ｎ型ドープ領域１１１を覆うマスクを形成する必要が無くなる。即ち、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の一方の表面（テクスチャ化された表面と反対側の表面）を覆うように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜をパターニングしてｐ型ドープ領域１１２を形成するための領域から絶縁膜を除去する工程と、ｐ型ドープ領域１１２を形成した後にｎ型ドープ領域に接する絶縁膜を除去する工程とが不要になる。
【００９３】
従って、ｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２の両方を熱拡散によって形成する場合よりも工程数が少なくなり、光電変換素子１００を製造するときのプロセスを簡単にできる。
【００９４】
また、Ｐイオンをイオン注入した後に熱処理してｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２を形成するので（図８の工程（ｈ），（ｉ），（ｊ）参照）、ｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２を同時に形成できる。
【００９５】
更に、光電変換素子１００の製造方法においては、ｎ型のドーパントであるＰをイオン注入してｎ型ドープ領域１１１を形成する。即ち、ｐｎ接合を形成するためのｎ型ドープ領域１１１をイオン注入を用いて形成する。これは、実施の形態１において説明したように、イオン注入を用いた方が急峻なｐｎ接合を形成できるからである。従って、ｐｎ接合の品質を向上でき、光電変換素子１００の変換効率を向上できる。
【００９６】
更に、ＢＳＧ膜１２６からＢを熱拡散した後、ＢＳＧ膜１２６が残される。その結果、ｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２のうち、ｎ型ドープ領域１１１のみに接するパッシベーション膜１０４を形成できる。
【００９７】
光電変換素子１００において、太陽光がパッシベーション膜１０７側から光電変換素子１００に照射されると、ｐ型単結晶シリコン基板１０１中で電子および正孔が光励起される。
【００９８】
光励起された電子および正孔は、パッシベーション膜１０７側へ拡散しても、パッシベーション膜１０７によるｐ型単結晶シリコン基板１０１のパッシベーション効果によって再結合し難く、ｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２側へ拡散する。
【００９９】
そして、ｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２側へ拡散した電子および正孔は、ｎ型ドープ領域１１１／ｐ型単結晶シリコン基板１０１（＝ｐｎ接合）による内部電界によって分離され、電子は、ｎ型ドープ領域１１１を介して電極１０５へ到達し、正孔は、ｐ型ドープ領域１１２を介して電極１０６へ到達する。
【０１００】
電極１０５へ到達した電子は、電極１０５と電極１０６との間に接続された負荷を介して電極１０６へ到達し、正孔と再結合する。
【０１０１】
このように、光電変換素子１００は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１中で光励起された電子および正孔をｐ型単結晶シリコン基板１０１の裏面（＝パッシベーション膜１０４が形成されたｐ型単結晶シリコン基板１０１の表面）から取り出すバックコンタクト型の光電変換素子である。
【０１０２】
なお、光電変換素子１００においては、ｎ型ドープ領域１１１は、Ｐ濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３である１つの領域からなると説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、ｎ型ドープ領域１１１は、高濃度ｎ型ドープ領域と、低濃度ｎ型ドープ領域とからなっていてもよい。この場合、低濃度ｎ型ドープ領域は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＰ濃度を有し、高濃度ｎ型ドープ領域は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＰ濃度を有する。そして、電極１０５は、高濃度ｎ型ドープ領域に接して形成される。
【０１０３】
ｎ型ドープ領域１１１が高濃度ｎ型ドープ領域と低濃度ｎ型ドープ領域とからなる場合、図８の工程（ｈ）において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１の面内方向において高注入領域と低注入領域とが形成されるようにＰイオンをｐ型単結晶シリコン基板１０１へイオン注入する。また、図９の工程（ｎ）において、高濃度ｎ型ドープ領域に接するようにコンタクトホール１３０を形成する。
【０１０４】
また、図７の工程（ｃ）においては、ＢＳＧ膜１２３およびＮＳＧ膜１２４をｐ型単結晶シリコン基板１２２の一方の表面に順次堆積すると説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、工程（ｃ）において、ＢＳＧ膜１２３のみがｐ型単結晶シリコン基板１２２の一方の表面に堆積されてもよい。この場合、ＢＳＧ膜１２３は、Ｐイオンがイオン注入されていない領域がｐ型単結晶シリコン基板１０１側に形成される膜厚を有する。
【０１０５】
図８の工程（ｈ）において、Ｐイオンをイオン注入した場合、ＢＳＧ膜１２６中へもＰイオンがイオン注入されるが、ＢＳＧ膜１２６（＝ＢＳＧ膜１２３）のうち、ｐ型単結晶シリコン基板１０１側の領域にＰイオンがイオン注入されなければ、図８の工程（ｊ）において、Ｂのみをｐ型単結晶シリコン基板１０１中へ熱拡散させ、ｐ型ドープ領域１１２を形成できるからである。
【０１０６】
図１０は、実施の形態２における他の光電変換素子の構成を示す断面図である。実施の形態２における光電変換素子は、図１０に示す光電変換素子１００Ａであってもよい。
【０１０７】
図１０を参照して、光電変換素子１００Ａは、図６に示す光電変換素子１００のｐ型単結晶シリコン基板１０１をｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａに代えたものであり、その他は、光電変換素子１００と同じである。
【０１０８】
ｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａは、図６に示すｐ型単結晶シリコン基板１０１にｐ型ドープ領域１１４を追加したものであり、その他は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１と同じである。
【０１０９】
ｐ型ドープ領域１１４は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａの他方の表面（＝テクスチャ構造１１３が形成された表面）に接してｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａ中に配置される。そして、ｐ型ドープ領域１１４は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＢ濃度を有するとともに、１００ｎｍの深さを有する。
【０１１０】
なお、光電変換素子１００Ａにおいては、パッシベーション膜１０７は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａのｐ型ドープ領域１１４に接して配置される。
【０１１１】
光電変換素子１００Ａは、図７から図９に示す工程（ａ）〜工程（ｏ）に従って製造される。この場合、図７の工程（ｄ）において、ｐ型単結晶シリコン基板１２２の他方の表面（＝ＢＳＧ膜１２３が形成された表面と反対側の表面）がテクスチャ化された後に、ＢＳＧ膜がｐ型単結晶シリコン基板１２２の他方の表面（＝ＢＳＧ膜１２３が形成された表面と反対側の表面）にＡＰＣＶＤ法によって形成される。そして、このＢＳＧ膜は、図８の工程（ｊ）における熱処理が終了した後に除去される。
【０１１２】
ｐ型ドープ領域１１４は、ＦＳＦ（表面電界層）として機能し、ｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａ中で光励起された電子（少数キャリア）のパッシベーション膜１０７側での再結合を抑制して電子をｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２側へ移動させる。
【０１１３】
その結果、ｐ型単結晶シリコン基板１０１Ａ中で光励起された電子は、光電変換素子１００の場合よりも多く電極１０５に到達し、発電に寄与する。従って、光電変換素子１００Ａの変換効率を向上できる。
【０１１４】
上述したように、光電変換素子１００Ａは、光電変換素子１００の製造方法と同じ製造方法を用いて製造されるので、光電変換素子１００において説明した効果と同じ効果を享受できる。
【０１１５】
光電変換素子１００Ａについてのその他の説明は、光電変換素子１００についての説明と同じである。
【０１１６】
［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１１を参照して、実施の形態３における光電変換素子２００は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１と、パッシベーション膜２０２，２０４と、電極２０３，２０５とを備える。
【０１１７】
ｎ型単結晶シリコン基板２０１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｎ型単結晶シリコン基板２０１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｎ型単結晶シリコン基板２０１は、一方の表面側にｐ型ドープ領域２１１を有し、他方の表面側にｎ型ドープ領域２１２を有し、一方の表面にテクスチャ構造２１３を有する。
【０１１８】
ｐ型ドープ領域２１１は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＢを含み、２００ｎｍの深さを有する。ｎ型ドープ領域２１２は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＰを含み、２００ｎｍの深さを有する。
【０１１９】
パッシベーション膜２０２は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１のｐ型ドープ領域２１１に接して配置される。そして、パッシベーション膜２０２は、例えば、ＳｉＮｙ（１＜ｙ≦１．３）からなり、１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【０１２０】
電極２０３は、パッシベーション膜２０２を介してｐ型ドープ領域２１１に接して配置される。そして、電極２０３は、例えば、Ａｇからなる。
【０１２１】
パッシベーション膜２０４は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１のｎ型ドープ領域２１２に接して配置される。そして、パッシベーション膜２０４は、ＳｉＯ２からなり１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚を有する。
【０１２２】
電極２０５は、パッシベーション膜２０４を介してｎ型ドープ領域２１２に接して配置される。そして、電極２０５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる。
【０１２３】
図１２から図１４は、それぞれ、図１１に示す光電変換素子２００の製造方法を示す第１から第３の工程図である。
【０１２４】
光電変換素子２００の製造方法について説明する。図１２を参照して、シリコンインゴットをスライスして製造されたｎ型単結晶シリコン基板２２０を準備する（図１２の工程（ａ）参照）。このｎ型単結晶シリコン基板２２０は、シリコンインゴットをスライスしたときのダメージ部２２１を有する。
【０１２５】
そして、フッ酸と硝酸とを用いてダメージ部２２１をエッチングによって除去してｎ型単結晶シリコン基板２２２を作製する（図１２の工程（ｂ）参照）。
【０１２６】
その後、ＰＳＧ膜２２３をＡＰＣＶＤ法によってｎ型単結晶シリコン基板２２２の一方の表面に接して形成する（図１２の工程（ｃ）参照）。
【０１２７】
引き続いて、ｎ型単結晶シリコン基板２２２の他方の表面をアルカリを用いて化学的に異方性エッチングし、ｎ型単結晶シリコン基板２２２の表面をテクスチャ化する。これによって、ｎ型単結晶シリコン基板２０１が作製される（図１２の工程（ｄ）参照）。
【０１２８】
工程（ｄ）の後、ｎ型単結晶シリコン基板２０１のテクスチャ化された表面側からＢイオンをｎ型単結晶シリコン基板２０１中へイオン注入する（図１２の（ｅ）参照）。これによって、注入領域２２４がｎ型単結晶シリコン基板２０１のテクスチャ化された表面側に形成される（図１２の工程（ｆ）参照）。
【０１２９】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板２０１およびＰＳＧ膜２２３をＮ２ガス雰囲気中で１０００℃の温度で熱処理する（図１２の工程（ｇ）参照）。この１０００℃の温度は、注入領域２２４に含まれるＢが電気的に活性化され、かつ、ＰＳＧ膜２２３中のＰがｎ型単結晶シリコン基板２０１中へ拡散する温度である。
【０１３０】
ｎ型単結晶シリコン基板２０１およびＰＳＧ膜２２３を１０００℃の温度で熱処理した結果、ｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２が形成される（図１３の工程（ｈ）参照）。
【０１３１】
その後、プラズマＣＶＤ法を用いてパッシベーション膜２０２をｐ型ドープ領域２１１上に形成する（図１３の工程（ｉ）参照）。
【０１３２】
そして、ＰＳＧ膜２２３を除去し（図１３の工程（ｊ）参照）、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ２膜２２５をｎ型単結晶シリコン基板２０１のｎ型ドープ領域２１２に接して形成する（図１３の工程（ｋ）参照）。
【０１３３】
その後、Ａｇペーストをパッシベーション膜２０２上に塗布し、ファイアスルーによって電極２０３を形成する（図１３の工程（ｌ）参照）。
【０１３４】
引き続いて、レーザアブレーションを用いてＳｉＯ２膜２２５にコンタクトホール２２６を形成する（図１３の工程（ｍ）参照）。これによって、パッシベーション膜２０４が形成される。
【０１３５】
そして、ｎ型単結晶シリコン基板２０１のパッシベーション膜２０４側にＡｌを蒸着し、コンタクトホール２２６を介して電極２０５を形成する。これによって、光電変換素子２００が完成する（図１４の工程（ｎ）参照）。
【０１３６】
上述したように、光電変換素子２００の製造方法においては、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の一方の表面にＰＳＧ膜２２３を形成し、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の他方の表面側からＢイオンをイオン注入した後に、ｎ型単結晶シリコン基板２０１およびＰＳＧ膜２２３を熱処理してｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２を同時に形成する（図１２の工程（ｃ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）および図１３の工程（ｈ）参照）。
【０１３７】
その結果、ｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２の両方を熱拡散によって形成する場合よりも工程数を少なくできる。
【０１３８】
即ち、ｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２の両方を熱拡散によって形成する場合、Ｂを含むドーパント源の形成、Ｐを含むドーパント源の形成、熱処理、Ｂを含むドーパント源の除去、およびＰを含むドーパント源の除去という５個の工程が必要である。一方、実施の形態３においては、Ｐを含むドーパント源（＝ＰＳＧ膜２２３）の形成、Ｂイオンのイオン注入、熱処理、およびＰを含むドーパント源（＝ＰＳＧ膜２２３）の除去という４個の工程で済む。従って、実施の形態３においては、ｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２の両方を少ない工程数で形成できる。
【０１３９】
従って、光電変換素子２００の製造方法におけるプロセスを簡単にできる。
【０１４０】
また、光電変換素子２００の製造方法においても、ｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２のうち、ｐｎ接合を形成するためのｐ型ドープ領域２１１をイオン注入によって形成する。その理由は、上述したとおりである。従って、ｐｎ接合の品質を向上でき、光電変換素子２００の変換効率を向上できる。
【０１４１】
光電変換素子２００において、太陽光がパッシベーション膜２０２側から光電変換素子２００に照射されると、ｎ型単結晶シリコン基板２０１中で電子および正孔が光励起される。
【０１４２】
光励起された電子および正孔は、ｐｎ接合（＝ｐ型ドープ領域２１１／ｎ型単結晶シリコン基板２０１）による内部電界によって分離され、それぞれ、ｎ型ドープ領域２１２およびｐ型ドープ領域２１１へ到達する。また、ｎ型ドープ領域２１２の近傍で光励起された正孔（少数キャリア）は、ｎ型ドープ領域２１２によるＢＳＦ（Back Surface Field）の効果によってｎ型ドープ領域２１２側で再結合が抑制され、ｐ型ドープ領域２１１へ到達する。
【０１４３】
そして、ｐ型ドープ領域２１１へ到達した正孔は、パッシベーション膜２０２とｐ型ドープ領域２１１との界面における再結合が抑制され、電極２０３へ到達する。
【０１４４】
一方、ｎ型ドープ領域２１２へ到達した電子は、パッシベーション膜２０４とｎ型ドープ領域２１２との界面における再結合が抑制され、電極２０５へ到達する。
【０１４５】
電極２０５へ到達した電子は、電極２０３と電極２０５との間に接続された負荷を介して電極２０３へ到達し、正孔と再結合する。
【０１４６】
このように、光電変換素子２００は、ｎ型単結晶シリコン基板２０１中で光励起された電子および正孔をｎ型単結晶シリコン基板２０１の両面から取り出す光電変換素子である。
【０１４７】
なお、光電変換素子２００においては、ｐ型ドープ領域２１１は、Ｂ濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３である１つの領域からなると説明したが、実施の形態３においては、これに限らず、ｐ型ドープ領域２１１は、高濃度ｐ型ドープ領域と、低濃度ｐ型ドープ領域とからなっていてもよい。この場合、低濃度ｐ型ドープ領域は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＢ濃度を有し、高濃度ｐ型ドープ領域は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＢ濃度を有する。そして、電極２０３は、高濃度ｐ型ドープ領域に接して形成される。
【０１４８】
ｐ型ドープ領域２１１が高濃度ｐ型ドープ領域と低濃度ｐ型ドープ領域とからなる場合、図１２の工程（ｅ）において、ｎ型単結晶シリコン基板２０１の面内方向において高注入領域と低注入領域とが形成されるようにＢイオンをｎ型単結晶シリコン基板２０１へイオン注入する。また、図１３の工程（ｌ）において、高濃度ｐ型ドープ領域に接するようにファイアスルーによって電極２０３を形成する。
【０１４９】
また、実施の形態３においては、ｎ型単結晶シリコン基板２０１に代えてｎ型多結晶シリコン基板が用いられてもよい。この場合、ｎ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｎ型多結晶シリコン基板は、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｎ型多結晶シリコン基板の一方の表面は、ドライエッチングによって凹凸化される。
【０１５０】
光電変換素子２００がｎ型多結晶シリコン基板を備える場合も、光電変換素子２００は、図１２から図１４に示す工程（ａ）〜工程（ｎ）に従って製造される。
【０１５１】
［実施の形態４］
図１５は、実施の形態４における光電変換素子の構成を示す断面図である。図１５を参照して、実施の形態４における光電変換素子３００は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１と、パッシベーション膜３０２，３０４と、電極３０３，３０５とを備える。
【０１５２】
ｐ型単結晶シリコン基板３０１は、例えば、（１００）の面方位および０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｐ型単結晶シリコン基板３０１は、例えば、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｐ型単結晶シリコン基板３０１は、一方の表面側にｎ型ドープ領域３１１を有し、他方の表面側にｐ型ドープ領域３１２を有し、一方の表面にテクスチャ構造３１３を有する。
【０１５３】
ｎ型ドープ領域３１１は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＰを含み、２００ｎｍの深さを有する。ｐ型ドープ領域３１２は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＢを含み、２００ｎｍの深さを有する。
【０１５４】
パッシベーション膜３０２は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１のｎ型ドープ領域３１１に接して配置される。そして、パッシベーション膜３０２は、例えば、ＳｉＮｙ（１＜ｙ≦１．３）からなり、１００ｎｍの膜厚を有する。
【０１５５】
電極３０３は、パッシベーション膜３０２を介してｐ型単結晶シリコン基板３０１のｎ型ドープ領域３１１に接して配置される。そして、電極３０３は、例えば、Ａｇからなる。
【０１５６】
パッシベーション膜３０４は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１のｐ型ドープ領域３１２に接して配置される。そして、パッシベーション膜３０４は、ＳｉＯ２からなり１００ｎｍの膜厚を有する。
【０１５７】
電極３０５は、パッシベーション膜３０４を介してｐ型単結晶シリコン基板３０１のｐ型ドープ領域３１２に接して配置される。そして、電極３０５は、例えば、Ａｌからなる。
【０１５８】
図１６から図１８は、それぞれ、図１５に示す光電変換素子３００の製造方法を示す第１から第３の工程図である。
【０１５９】
光電変換素子３００の製造方法について説明する。図１６を参照して、シリコンインゴットをスライスして製造されたｐ型単結晶シリコン基板３２０を準備する（図１６の工程（ａ）参照）。このｐ型単結晶シリコン基板３２０は、シリコンインゴットをスライスしたときのダメージ部３２１を有する。
【０１６０】
そして、フッ酸と硝酸とを用いてダメージ部３２１をエッチングによって除去してｐ型単結晶シリコン基板３２２を作製する（図１６の工程（ｂ）参照）。
【０１６１】
その後、ＢＳＧ膜３２３をＡＰＣＶＤ法によってｐ型単結晶シリコン基板３２２の一方の表面に接して形成する（図１６の工程（ｃ）参照）。
【０１６２】
引き続いて、ｐ型単結晶シリコン基板３２２の他方の表面をアルカリを用いて化学的に異方性エッチングし、ｐ型単結晶シリコン基板３２２の表面をテクスチャ化する。これによって、ｐ型単結晶シリコン基板３０１が作製される（図１６の工程（ｄ）参照）。
【０１６３】
工程（ｄ）の後、ｐ型単結晶シリコン基板３０１のテクスチャ化された表面側からＰイオンをｐ型単結晶シリコン基板３０１中へイオン注入する（図１６の（ｅ）参照）。これによって、注入領域３２４がｎ型単結晶シリコン基板３０１のテクスチャ化された表面側に形成される（図１６の工程（ｆ）参照）。
【０１６４】
そして、ｐ型単結晶シリコン基板３０１およびＢＳＧ膜３２３をＮ２ガス雰囲気中で１０００℃の温度で熱処理する（図１６の工程（ｇ）参照）。この１０００℃の温度は、注入領域３２４に含まれるＰが電気的に活性化され、かつ、ＢＳＧ膜３２３中のＢがｐ型単結晶シリコン基板３０１中へ拡散する温度である。
【０１６５】
ｐ型単結晶シリコン基板３０１およびＢＳＧ膜３２３を１０００℃の温度で熱処理した結果、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２が形成される（図１７の工程（ｈ）参照）。
【０１６６】
その後、プラズマＣＶＤ法を用いてパッシベーション膜３０２をｎ型ドープ領域３１１上に形成する（図１７の工程（ｉ）参照）。
【０１６７】
そして、ＢＳＧ膜３２３を除去し（図１７の工程（ｊ）参照）、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ２膜３２５をｐ型単結晶シリコン基板３０１のｐ型ドープ領域３１２に接して形成する（図１７の工程（ｋ）参照）。
【０１６８】
その後、Ａｇペーストをパッシベーション膜３０２上に塗布し、ファイアスルーによって電極３０３を形成する（図１７の工程（ｌ）参照）。
【０１６９】
引き続いて、レーザアブレーションを用いてＳｉＯ２膜３２５にコンタクトホール３２６を形成する（図１７の工程（ｍ）参照）。これによって、パッシベーション膜３０４が形成される。
【０１７０】
そして、ｐ型単結晶シリコン基板３０１のパッシベーション膜３０４側にＡｌを蒸着し、コンタクトホール３２６を介して電極３０５を形成する。これによって、光電変換素子３００が完成する（図１８の工程（ｎ）参照）。
【０１７１】
上述したように、光電変換素子３００の製造方法においては、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の一方の表面にＢＳＧ膜３２３を形成し、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の他方の表面側からＰイオンをイオン注入した後に、ｐ型単結晶シリコン基板３０１およびＢＳＧ膜３２３を熱処理してｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２を同時に形成する（図１６の工程（ｃ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）および図１７の工程（ｈ）参照）。
【０１７２】
その結果、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２の両方を熱拡散によって形成する場合よりも工程数を少なくできる。
【０１７３】
即ち、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２の両方を熱拡散によって形成する場合、Ｂを含むドーパント源の形成、Ｐを含むドーパント源の形成、熱処理、Ｂを含むドーパント源の除去、およびＰを含むドーパント源の除去という５個の工程が必要である。一方、実施の形態４においては、Ｂを含むドーパント源（＝ＢＳＧ膜３２３）の形成、Ｐイオンのイオン注入、熱処理、およびＢを含むドーパント源（＝ＢＳＧ膜３２３）の除去という４個の工程で済む。従って、実施の形態４においては、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２の両方を少ない工程数で形成できる。
【０１７４】
従って、光電変換素子３００の製造方法におけるプロセスを簡単にできる。
【０１７５】
また、光電変換素子３００の製造方法においても、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２のうち、ｐｎ接合を形成するためのｎ型ドープ領域３１１をイオン注入によって形成する。その理由は、上述したとおりである。従って、ｐｎ接合の品質を向上でき、光電変換素子３００の変換効率を向上できる。
【０１７６】
光電変換素子３００において、太陽光がパッシベーション膜３０２側から光電変換素子３００に照射されると、ｐ型単結晶シリコン基板３０１中で電子および正孔が光励起される。
【０１７７】
光励起された電子および正孔は、ｐｎ接合（＝ｎ型ドープ領域３１１／ｐ型単結晶シリコン基板３０１）による内部電界によって分離され、それぞれ、ｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２へ到達する。また、ｐ型ドープ領域３１２の近傍で光励起された電子（少数キャリア）は、ｐ型ドープ領域３１２によるＢＳＦの効果によってｐ型ドープ領域３１２側で再結合が抑制され、ｎ型ドープ領域３１１へ到達する。
【０１７８】
そして、ｎ型ドープ領域３１１へ到達した電子は、パッシベーション膜３０２とｎ型ドープ領域３１１との界面における再結合が抑制され、電極３０３へ到達する。
【０１７９】
一方、ｐ型ドープ領域３１２へ到達した正孔は、パッシベーション膜３０４とｐ型ドープ領域３１２との界面における再結合が抑制され、電極３０５へ到達する。
【０１８０】
電極３０３へ到達した電子は、電極３０３と電極３０５との間に接続された負荷を介して電極３０５へ到達し、正孔と再結合する。
【０１８１】
このように、光電変換素子３００は、ｐ型単結晶シリコン基板３０１中で光励起された電子および正孔をｐ型単結晶シリコン基板３０１の両面から取り出す光電変換素子である。
【０１８２】
なお、光電変換素子３００においては、ｎ型ドープ領域３１１は、Ｐ濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３である１つの領域からなると説明したが、実施の形態４においては、これに限らず、ｎ型ドープ領域３１１は、高濃度ｎ型ドープ領域と、低濃度ｎ型ドープ領域とからなっていてもよい。この場合、低濃度ｎ型ドープ領域は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３のＰ濃度を有し、高濃度ｎ型ドープ領域は、例えば、１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のＰ濃度を有する。そして、電極３０３は、高濃度ｎ型ドープ領域に接して形成される。
【０１８３】
ｎ型ドープ領域３１１が高濃度ｎ型ドープ領域と低濃度ｎ型ドープ領域とからなる場合、図１６の工程（ｅ）において、ｐ型単結晶シリコン基板３０１の面内方向において高注入領域と低注入領域とが形成されるようにＰイオンをｐ型単結晶シリコン基板３０１へイオン注入する。また、図１７の工程（ｌ）において、高濃度ｎ型ドープ領域に接するようにファイアスルーによって電極３０３を形成する。
【０１８４】
また、実施の形態４においては、ｐ型単結晶シリコン基板３０１に代えてｐ型多結晶シリコン基板が用いられてもよい。この場合、ｐ型多結晶シリコン基板は、０．１〜１０Ω・ｃｍの比抵抗を有する。また、ｐ型多結晶シリコン基板は、１００〜３００μｍの厚みを有し、好ましくは、１００〜２００μｍの厚みを有する。更に、ｐ型多結晶シリコン基板の一方の表面は、ドライエッチングによって凹凸化される。
【０１８５】
光電変換素子３００がｐ型多結晶シリコン基板を備える場合も、光電変換素子３００は、図１６から図１８に示す工程（ａ）〜工程（ｎ）に従って製造される。
【０１８６】
上述した実施の形態１においては、ｎ型単結晶シリコン基板１，１Ａ中へＢイオンをイオン注入した後に、熱処理によってＢを電気的に活性化させるとともにＰＳＧ膜２６中のＰをｎ型単結晶シリコン基板１，１Ａへ拡散してｐ型ドープ領域１１およびｎ型ドープ領域１２を同時に形成する光電変換素子１０，１０Ａの製造方法について説明した。
【０１８７】
また、上述した実施の形態２においては、ｐ型単結晶シリコン基板１０１，１０１Ａ中へＰイオンをイオン注入した後に、熱処理によってＰを電気的に活性化させるとともにＢＳＧ膜１２６中のＢをｐ型単結晶シリコン基板１０１，１０１Ａへ拡散してｎ型ドープ領域１１１およびｐ型ドープ領域１１２を同時に形成する光電変換素子１００，１００Ａの製造方法について説明した。
【０１８８】
更に、上述した実施の形態３においては、ｎ型単結晶シリコン基板２０１（またはｎ型多結晶シリコン基板）中へＢイオンをイオン注入した後に、熱処理によってＢを電気的に活性化させるとともにＰＳＧ膜２２３中のＰをｎ型単結晶シリコン基板２０１（またはｎ型多結晶シリコン基板）へ拡散してｐ型ドープ領域２１１およびｎ型ドープ領域２１２を同時に形成する光電変換素子２００の製造方法について説明した。
【０１８９】
更に、上述した実施の形態４においては、ｐ型単結晶シリコン基板３０１（またはｐ型多結晶シリコン基板）中へＰイオンをイオン注入した後に、熱処理によってＰを電気的に活性化させるとともにＢＳＧ膜３２３中のＢをｐ型単結晶シリコン基板３０１（またはｐ型多結晶シリコン基板）へ拡散してｎ型ドープ領域３１１およびｐ型ドープ領域３１２を同時に形成する光電変換素子３００の製造方法について説明した。
【０１９０】
従って、この発明の実施の形態による光電変換素子の製造方法は、結晶シリコン基板の一方の表面に第１の導電型の第１のドーパントを含む第１のドーパント源を形成する第１の工程と、結晶シリコン基板の一方の表面側または他方の表面側から第１の導電型と反対の第２の導電型の第２のドーパントを結晶シリコン基板中へイオン注入する第２の工程と、第２の工程の後、第１のドーパントが結晶シリコン基板中へ拡散し、かつ、第２のドーパントが電気的に活性化される温度で結晶シリコン基板および第１のドーパント源を熱処理する第３の工程とを備えていればよい。
【０１９１】
ここで、第１のドーパント源は、ＰＳＧ膜２６およびＮＳＧ膜２７、ＰＳＧ膜（＝Ｂイオンがイオン注入されていない領域がｎ型単結晶シリコン基板１，１Ａ側に形成される膜厚を有するＰＳＧ膜）、ＰＳＧ膜２２３、ＢＳＧ膜１２６およびＮＳＧ膜１２７、ＢＳＧ膜（＝Ｐイオンがイオン注入されていない領域がｐ型単結晶シリコン基板１０１，１０１Ａ側に形成される膜厚を有するＢＳＧ膜）およびＢＳＧ膜３２３のいずれかからなる。また、第２のドーパント源は、ＰＳＧ膜またはＢＳＧ膜からなる。
【０１９２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
この発明は、光電変換素子の製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０１９４】
１，１Ａ，２０，２２，２０１，２２０，２２２  ｎ型単結晶シリコン基板、２，２３，２６，２２３  ＰＳＧ膜、３，２４，２７，１０３，１２４，１２７  ＮＳＧ膜、４，７，２９，１０４，１０７，１２９，２０２，２０４，３０２，３０４  パッシベーション膜、５，６，１０５，１０６，２０３，２０５，３０３，３０５  電極、１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００  光電変換素子、１１，１１２，１１４，２１１，３１２  ｐ型ドープ領域、１２，１４，１１１，２１２，３１１  ｎ型ドープ領域、１３，１１３，２１３，３１３  テクスチャ構造、２１，１２１，２２１，３２１  ダメージ部、２５，１２５  マスク、２８，１２８，２２４，３２４  注入領域、３０，３１，１３０，１３１，２２６，３２６  コンタクトホール、１０１，１０１Ａ，１２０，１２２，３０１，３２０，３２２  ｐ型単結晶シリコン基板、１０２，１２３，１２６，３２３  ＢＳＧ膜。
【図１】
2013197538.tif 000003
【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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