(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングが施されたシリコンウェーハの表側のエッチング面に誘電体分離用溝を形成する工程と、
該誘電体分離用溝を含むシリコンウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を形成する工程と、
該誘電体分離酸化膜の表面にポリシリコン層を積層する工程と、
前記シリコンウェーハを裏面側から研削・研磨し、この研磨面に前記誘電体分離酸化膜で分離した複数の誘電体分離シリコン島を現出する工程と、
前記シリコンウェーハの誘電体分離シリコン島の形成領域内に、ＰＮ接合からなる発電領域部を形成する工程とを備えた太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記シリコンウェーハのエッチング面が、酸性エッチング液による酸エッチング面またはアルカリ性エッチング液によるアルカリエッチング面である請求項１に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記誘電体分離用溝の形成工程が、
前記シリコンウェーハの表裏両面をマスク酸化膜または窒化膜で覆い、該マスク酸化膜または窒化膜の表面に窓付きのレジスト膜を設け、該レジスト膜をマスクとしてマスク酸化膜または窒化膜に所定パターンの窓を形成することで該窓からシリコンウェーハの一部を露出させ、該露出した一部分を異方性エッチングする工程で、
前記レジスト膜が、厚さ０．３〜１．０μｍのポジレジストからなる請求項１または請求項２に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記誘電体分離用溝の形成工程が、
前記シリコンウェーハの表裏両面をマスク酸化膜または窒化膜で覆い、該マスク酸化膜または窒化膜の表面に窓付きのレジスト膜を設け、該レジスト膜をマスクとしてマスク酸化膜または窒化膜に所定パターンの窓を形成することで該窓からシリコンウェーハの一部を露出させ、該露出した一部分を異方性エッチングする工程で、
前記レジスト膜が、厚さ０．３〜１．０μｍのネガレジストからなる請求項１または請求項２に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法、詳しくは誘電体分離シリコン島の底面に衝突した光を乱反射させ、ＰＮ接合の発電領域部を通過する光子の数を増加して発電効率を高める太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、誘電体分離シリコン島（活性層）の内部に、ＰＮ接合からなる発電領域部を形成した太陽電池の機能を有する誘電体分離ウェーハが開発されている。これらの誘電体分離シリコン島を複数個有する半導体チップは、通常、ダイシング工程により１個ずつ切断・分離され、それぞれが小型の太陽電池アレイとして利用される。
誘電体分離ウェーハの一種として、張り合わせ誘電体分離ウェーハが知られている。これは、表面に誘電体分離シリコン島が形成された活性層用ウェーハと、これを裏面側から支持する支持基板用ウェーハとを張り合わせたものである。
従来、活性層用ウェーハの材料のシリコンウェーハは、表面が鏡面仕上げされた鏡面ウェーハであった。張り合わせ後、このシリコンウェーハの表面は、誘電体分離シリコン島の底面となる。そのため、誘電体分離シリコン島の底面が鏡面仕上げされている。
【０００３】
この鏡面ウェーハは、通常、ＣＺ法により引き上げられたシリコンインゴットに対して、スライス、面取り、ラップ、エッチング、研磨、洗浄の各工程を施すことで作製されていた。
こうして得られた鏡面ウェーハは、その後、シリコンウェーハの鏡面仕上げされた表面に誘電体分離用溝を形成し、この誘電体分離用溝を含むシリコンウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を形成し、さらに誘電体分離酸化膜の表面に例えばＣＶＤ法により高温ポリシリコン層を積層し、次いでこのシリコンウェーハを裏面側から研削・研磨し、その研磨面に誘電体分離酸化膜で分離した複数の誘電体分離シリコン島を現出し、このシリコンウェーハの誘電体分離シリコン島の形成領域内に、ＰＮ接合からなる発電領域部を形成して活性層用ウェーハとしていた。
【０００４】
このうち、前記誘電体分離用溝の形成工程は、まずシリコンウェーハの表裏両面をマスク酸化膜で覆い、そのマスク酸化膜の表面に窓付きの厚さ１．０〜２．０μｍのポジレジスト膜またはネガレジスト膜を設け、次にこのレジスト膜をマスクとしてマスク酸化膜に所定パターンの窓を形成し、この窓から露出したシリコンウェーハの一部分を異方性エッチングして誘電体分離用溝を形成していた。
また、従来技術の太陽電池の機能を有する誘電体分離ウェーハによれば、この発電領域部が形成される誘電体分離シリコン島の深さ、言い換えれば誘電体分離シリコン島の表面から誘電体分離酸化膜までの深さ（厚さ）は、通常、３０〜６０μｍ程度であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の誘電体分離ウェーハにあっては、誘電体分離シリコン島の底面が鏡面化されていた。そのため、外方から入射した光は、この誘電体分離シリコン島の内部を通過して誘電体分離酸化膜に衝突した際に正反射するだけであった。これにより、光電変換部を通過する光子の数は少なく、低い発電効率しか得られずにいた。
また、従来の誘電体分離ウェーハの製造にあっては、活性層用ウェーハとして鏡面ウェーハが使用されていた。そのため、エッチング後に加工時間が長くなる研磨工程が必要であった。これにより、誘電体分離ウェーハの製造時間、ひいては太陽電池の製造時間が長大化し、コスト高となっていた。
そして、誘電体分離シリコン島の表面から誘電体分離酸化膜までの深さは、従来、３０〜６０μｍ程度と深かった。その結果、入射した光はこの島の内部を進行している間に著しく減衰し、発電領域部を通過する光子数が大きく減少していた。
【０００６】
そこで、発明者は、誘電体分離シリコン島の底面をエッチング面とすれば、この誘電体分離シリコン島の底面に光が衝突して乱反射し、発電領域部を通過する光子の数が増えて、太陽電池の発電効率が高まることを知見し、この発明を完成させた。
また、発明者は、誘電体分離シリコン島の表面から誘電体分離酸化膜までの深さを３０μｍ以下とすれば、誘電体分離シリコン島の深さに起因した発電効率の低下が抑えられ、またこの島の底面をエッチング面とすることで、誘電体分離ウェーハの製造工程を簡素化することができることを知見し、この発明を完成させた。
さらに、発明者は、この発明の誘電体分離ウェーハの製造に適応した、エッチング面へのホトリソ工程による新たなパターンニング手法を開発し、このエッチング面に、誘電体分離用溝を良好に異方性エッチングできるようにした。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、誘電体分離シリコン島の底面に衝突した光を乱反射させ、発電効率を高めることができる太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、既存の製造設備を使用して太陽電池用の誘電体分離ウェーハを製造することができ、さらに製造工程数の削減が図れて太陽電池の製造時間の短縮化および低コスト化が図れる太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エッチングが施されたシリコンウェーハの表側のエッチング面に誘電体分離用溝を形成する工程と、該誘電体分離用溝を含むシリコンウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を形成する工程と、該誘電体分離酸化膜の表面にポリシリコン層を積層する工程と、前記シリコンウェーハを裏面側から研削・研磨し、この研磨面に前記誘電体分離酸化膜で分離した複数の誘電体分離シリコン島を現出する工程と、前記シリコンウェーハの誘電体分離シリコン島の形成領域内に、ＰＮ接合からなる発電領域部を形成する工程とを備えた太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法である。
エッチングされたシリコンウェーハ（以下、エッチドウェーハ）は、最終的に露出面がエッチングされたシリコンウェーハであれば、途中段階の加工プロセスは限定されない。例えば、ＣＺ法で引き上げたシリコンインゴットを、スライスし、ラッピングした後、エッチングしたものでもよい。さらには、ラッピング工程を省略し、スライス後のシリコンウェーハをエッチング処理したものでもよい。
なお、太陽電池の材料は、発電領域部が形成された誘電体分離シリコン島を有する各種の誘電体分離ウェーハである。
誘電体分離ウェーハの種類は限定されない。例えば、１枚の単結晶シリコンウェーハの表面に、誘電体分離シリコン島が形成されたものでもよい。または、誘電体分離シリコン島付きの活性層用ウェーハの裏面に、これを支持する支持基板用ウェーハを張り合わせた張り合わせ誘電体分離ウェーハでもよい。
誘電体分離シリコン島の内部構造は限定されない。要は、その表層部に少なくとも１つの発電領域部が形成され、この誘電体分離シリコン島の発電領域部よりも裏面側のシリコン部分に、外方から入射した光を反射する誘電体分離酸化膜が形成されていればよい。誘電体分離シリコン島の厚さは限定されない。
誘電体分離シリコン島の表面から誘電体分離酸化膜までの深さ、すなわち活性層の深さは限定されない。例えば、３０μｍ以上でも、それより小さくてもよい。
ＰＮ接合の構造は限定されない。Ｐ型層およびＮ型層の各厚さは、例えば１〜５μｍであるが、作製するデバイスによって適宜決定される。
好ましい誘電体分離シリコン島の底面の光沢度は３０〜１５０％である。２０％未満でも良好な発電効率を得られるが、アルカリエッチング時に光沢度２０％未満を実現することはむずかしい。また、２００％を超えると、この誘電体分離シリコン島の底面が鏡面に近づきすぎてしまい、発電領域部を通過する光子数がそれほど増えない。日本電飾社製の光沢度測定器によれば、鏡面の光沢度３３０％を基準としている。この数値より小さくなるほど、被測定面が粗くなる。
前記誘電体分離シリコン島の表面から誘電体分離酸化膜までの深さが３０μｍ以下であることが好ましい。
この深さが３０μｍを超えると、誘電体分離シリコン島のシリコン部分が厚くなりすぎて、島内を進行する光の減衰の度合いが大きくなる。その結果、発電領域部に達する光子数が減ってしまい、発電効率が低下する。
【０００９】
エッチドウェーハは酸エッチされたウェーハでもよいし、アルカリエッチされたウェーハでもよい。このうち、シリコンウェーハの酸エッチ時には、例えばフッ酸と硝酸とを混合した混酸液などを使用することができる。その際、例えばエッチング槽に貯液された混酸液（常温〜５０℃）に半導体ウェーハを浸漬し、ラップによるウェーハ表裏両面の歪み、面取りによるウェーハ外周部の歪みなどを除去する。通常は片面で１０〜２０μｍ、両面で２０〜４０μｍ程度のエッチングとなる。酸エッチウェーハを実施すると、ウェーハ露出面に気泡が生じ、ウェーハ表裏両面に周期０．０５〜０．２０ｍｍ程度、高さ１００ｎｍ程度の微小凹凸を伴ったうねりが生じる（光沢度６０〜１８０％）。
一方、シリコンウェーハのアルカリエッチ時には、例えばＮａＯＨ，ＫＯＨ，アンモニアなどのアルカリエッチング液などを使用してエッチングする。エッチング温度は、通常、６０〜９０℃である。このアルカリエッチの場合でもウェーハ露出面に気泡が生じ、その跡がＰｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙで１．０〜２．０μｍ程度の微小凹凸として残る（光沢度２０〜１００％）。
【００１０】
誘電体分離用溝をエッチドウェーハの表面に形成する際には、通常、異方性エッチング技術が採用される。異方性エッチング液には、ＫＯＨ（ＩＰＡ／ＫＯＨ／Ｈ2 Ｏ），ＫＯＨ（ＫＯＨ／Ｈ2 Ｏ），ＫＯＨ（ヒドラジン／ＫＯＨ／Ｈ2 Ｏ）といったアルカリ性エッチング液などを採用することができる。異方性エッチングの条件は、通常の条件を適用することができる。
また、エッチドウェーハの表面側のレジスト膜に、異方性エッチング用の窓部を形成するための各工程の条件には、一般的な条件などを採用することができる。
ポリシリコン層の成長方法としては、高温ＣＶＤ法を採用することができる。
これは、シリコンを含んだ原料ガスをキャリアガス（Ｈ2 ガスなど）とともに反応炉内へ導入し、高温に熱せられたシリコンウェーハ上に原料ガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを析出させる方法である。シリコンを含む化合物としては、通常、ＳｉＣｌ4 ，ＳｉＨＣｌ3 などが挙げられる。
反応炉には、ドーム形の石英ベルジャー内で、シリコンウェーハを載せたサセプタを回転しながらガス導入し、高周波誘導により加熱する縦（パンケーキ）型炉もある。その他にも、石英容器内に収められた六角柱状のサセプタの各面にシリコンウェーハを張り付け、その後、このサセプタを、ガス導入および赤外線ランプにより加熱しながら回転するシリンダ（バレル）型炉なども採用することができる。
【００１１】
ポリシリコンの成長温度は炉の加熱方式で異なる。この用途に用いる最も一般的な縦型炉では、１２００〜１２９０℃、特に１２３０〜１２８０℃が好ましい。１２００℃未満ではシリコンウェーハが割れやすいという不都合が生じる。また、１２９０℃を超えるとスリップが発生し、シリコンウェーハが割れに至りやすいという不都合が生じる。
ポリシリコン層の厚さは、異方性エッチングを行った深さの２〜３倍の厚さに対して、残したいポリシリコン層の厚さを付加した厚さとする。ポリシリコン層厚が異方性エッチングを施した深さの２倍以下では、異方性エッチングの溝が十分に埋まらないことがある。一方で、３倍以上では、不要に厚く堆積させることとなり、不経済である。
【００１２】
誘電体分離シリコン島の内部に、ＰＮ接合からなる発電領域部を形成する方法は限定されない。例えば、特定された導電型（Ｎ型またはＰ型）のドーパントをエッチドウェーハに熱拡散する方法などが挙げられる。この場合、周知の熱拡散法を採用することができる。すなわち、熱拡散炉を用いて、例えばＰＨ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 、または、ＢＢｒ3 ガスなどを送り込みながら、炉温を６００〜１２５０℃の内の適宜範囲に制御する。具体的には、例えばウェーハ全体に所定濃度のドーパントを含むエッチドウェーハの表面に、これと異なる導電型のリンなどのＮ型ドーパントまたはホウ素などのＰ型ドーパントを熱拡散する。これにより、シリコン島形成領域内にＰＮ接合が積層形成される。
また、イオン注入法も採用が可能である。すなわち、イオン注入装置を用い、一導電型のドーパント（不純物）をガス状にしてイオン化し、それぞれを電界により加速して、シリコンウェーハ表面から打ち込む方法である。
ドーパントのシリコンウェーハへのドーピング時期（ＰＮ接合の形成時期）は限定されない。例えば、誘電体分離シリコン島の形成後、この島の表面にＰ型またはＮ型のドーパントを熱拡散またはイオン注入する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記シリコンウェーハのエッチング面が、酸性エッチング液による酸エッチング面またはアルカリ性エッチング液によるアルカリエッチング面である請求項１に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記誘電体分離用溝の形成工程が、前記シリコンウェーハの表裏両面をマスク酸化膜または窒化膜で覆い、該マスク酸化膜または窒化膜の表面に窓付きのレジスト膜を設け、該レジスト膜をマスクとしてマスク酸化膜または窒化膜に所定パターンの窓を形成することで該窓からシリコンウェーハの一部を露出させ、該露出した一部分を異方性エッチングする工程で、前記レジスト膜が、厚さ０．３〜１．０μｍのポジレジストからなる請求項１または請求項２に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法である。
マスク用膜は、マスク酸化膜でもよいし、窒化膜でもよい。
ポジレジスト膜の好ましい厚さは０．６〜０．７μｍである。０．３μｍ未満では、その後のマスク酸化膜１１のエッチング時に剥離するおそれがある。１．０μｍを超えると、窓を形成するパターンニングの露光時、エッチング面の微小凹凸に当たって乱反射した光が、窓付けのパターンニングの解像度に悪影響をおよぼし、この窓を精度良く形成することができないおそれがある。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記誘電体分離用溝の形成工程が、前記シリコンウェーハの表裏両面をマスク酸化膜または窒化膜で覆い、該マスク酸化膜または窒化膜の表面に窓付きのレジスト膜を設け、該レジスト膜をマスクとしてマスク酸化膜または窒化膜に所定パターンの窓を形成することで該窓からシリコンウェーハの一部を露出させ、該露出した一部分を異方性エッチングする工程で、前記レジスト膜が、厚さ０．３〜１．０μｍのネガレジストからなる請求項１または請求項２に記載の太陽電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法である。
ネガレジスト膜の好ましい厚さは０．６〜０．７μｍである。０．３μｍ未満では、ネガレジストの光反応が進行しにくくなる。１．０μｍを超えると、エッチング面の微小凹凸による解像度の劣化を無視できなくなる。
【００１６】
【作用】
請求項１，２に記載の発明によれば、シリコンウェーハの表側のエッチング面にシリコンウェーハの誘電体分離用溝を形成する。この場合、例えばこのエッチング面は光沢度が２０〜２００％となる。この後、該誘電体分離用溝を含むシリコンウェーハの表面に誘電体分離酸化膜を形成する。その後、該誘電体分離酸化膜の表面にポリシリコン層を積層し、前記シリコンウェーハを裏面側から研削・研磨する。その後、この研磨面に前記誘電体分離酸化膜で分離した複数の誘電体分離シリコン島を現出させる。この工程を経ることにより、シリコン島は例えば光沢度２０〜２００％の底面が得られ、この低い光沢度により発電領域部を通過する光子の数が増え、太陽電池としての発電効率が高められる。
これにより、既存の誘電体分離ウェーハの製造設備を使用し、しかも従来より少ない製造工程数で太陽電池用の誘電体分離ウェーハを製造することができる。その結果、太陽電池の製造時間の短縮化が図れ、また製造コストを低下させることができる。
【００１７】
請求項３および請求項４の発明によれば、ポジレジストまたはネガレジストからなるレジスト膜の厚さを０．３〜１．０μｍとしたので、このレジスト膜の露光時、エッチング面の微小凹凸に当たって乱反射した光が、窓付けのパターンニングに悪影響をおよぼすおそれが少ない。その結果、この窓を精度良く形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例に係る太陽電池および該電池用の誘電体分離ウェーハの製造方法を説明する。
図１（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例に係る太陽電池の拡大断面図である。図２はこの発明の一実施例に係る誘電体分離ウェーハに用いられる活性層用ウェーハの製造工程を示すフローシートである。図３および図４はこの発明の一実施例に係る誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための断面図である。
【００１９】
まず、活性層用ウェーハとなる表面をエッチング加工したシリコンウェーハ１０を作製、準備する（図３（Ａ））。
このシリコンウェーハ１０の製造方法を具体的に説明する。図２において、ＣＺ法により引き上げられたシリコンインゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、厚さ７００μｍ程度の５インチのシリコンウェーハにスライスされる。
次に、スライスドウェーハにはラッピングが施される（Ｓ１０２）。この工程では、シリコンウェーハを互いに平行なラップ定盤間に配置し、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を流しながら、加圧下で回転・すり合わせを行う。これにより、シリコンウェーハの表裏両面が機械的にラッピングされる。ラップ時間は１０〜４０分である。ラップ量はウェーハの表裏両面を合わせて４０〜１００μｍ程度である。なお、この発明ではこのラッピング工程を省略してもよい。
その後、ラップドウェーハは、面取り工程（Ｓ１０３）で、その外周部が＃６００のメタル面取り用砥石により、所定の形状に面取りされる。その結果、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に成形される。
【００２０】
続いて、面取り後のシリコンウェーハをエッチングする（Ｓ１０４）。具体的には、フッ酸と硝酸とを混合した混酸液（常温〜５０℃）の中に、シリコンウェーハを所定時間だけ浸漬する。エッチング直後のシリコンウェーハの表裏両面の光沢度は、日本電飾社製の光沢度測定器による測定で２０〜１２０％とする。
エッチドウェーハには、必要によってドナーキラー熱処理を施してもよい（Ｓ１０５）。これにより酸素ドナーの発生が防止される。この拡散炉を用いる熱処理時には、多数枚のシリコンウェーハを石英製の熱処理用ボートに挿填し、不活性ガス中、６５０〜７００℃で１５分程度加熱される。
その後、エッチドウェーハの外周部にＰＣＲ加工を施してもよい（Ｓ１０６）。ここでは、周知のＰＣＲ加工装置が用いられる。すなわち、円筒形状のウェーハをモータ回転し、回転中のバフ外周面にシリコンウェーハの外周面を押しつける。これにより、ウェーハ表裏両面は粗いものの、ウェーハ外周面は鏡面に仕上げられた活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ１０が作製される（図３（Ａ））。
【００２１】
次に、このシリコンウェーハ１０を熱拡散炉に挿入し、シリコンウェーハ１０の表面に、例えば厚さ１μｍのマスク酸化膜１１を形成する（図３（Ｂ））。マスク酸化膜１１に代えて、ＣＶＤ法によりチッ化膜（ＳｉＮx ）を成長させてもよい。
それから、このマスク酸化膜１１上にポジレジストまたはネガレジストを厚さ０．３〜１．０μｍで塗布し、その後、公知のプレベーク、露光、ポストベークを経てパターンニングしてホトレジスト膜１２を形成する。このとき、ホトレジスト膜１２の厚さが０．３μｍ未満では、ネガレジストの光反応が進行しにくくなる。また、ポジレジストの場合でも、のちのマスク酸化膜１１のエッチング時に剥離するおそれがある。さらに、ホトレジスト膜１２の厚さが１．０μｍを超えると、エッチング面の微小凹凸による解像度の劣化を無視できなくなる。そして、ホトレジスト膜１２に所定パターンの窓１２Ａを形成する（図３（Ｃ））。
【００２２】
続いて、この窓１２Ａを介して酸化膜１１に同じパターンの窓１１Ａを形成し、シリコンウェーハ１０表面の一部を露出させる（図３（Ｄ））。
次に、ホトレジスト膜１２を除去し、このウェーハ表面の洗浄後、この酸化膜１１をマスクとしてシリコンウェーハ１０を異方性エッチング液（ＩＰＡ／ＫＯＨ／Ｈ2 Ｏ）に所定時間だけ浸漬する。これにより、シリコンウェーハ表面には所定パターンでの凹部（窪み）が形成される。すなわち、ウェーハ表面に異方性エッチングが施され、断面Ｖ字形状の誘電体分離用溝１３が形成される（図３（Ｅ））。この誘電体分離用溝１３によって、シリコンウェーハ１０の表面層が多数に分割される。なお、必要によってこれらの分割部分（誘電体分離シリコン島の形成領域）に所定のドーパントを拡散し、拡散層を形成してもよい。
【００２３】
次に、このウェーハ表面（裏面も）に、熱酸化処理によって誘電体分離酸化膜１４を形成する（図３（Ｆ））。このとき、誘電体分離用溝１３の表面にも誘電体分離酸化膜１４が形成される。そして、このウェーハ表面を洗浄する。
次に、約１２００〜１２９０℃の高温ＣＶＤ法で、誘電体分離酸化膜１４の表面に高温ポリシリコン層１６を厚めに成長させる（図４（Ａ））。なお、高温ポリシリコン層１６の成長に先駆けて、誘電体分離酸化膜１４の表面に種ポリシリコン層を被着させた方が好ましい。高温ポリシリコンを誘電体分離酸化膜１４の表面にムラなく成長させるためである。その後、ウェーハ外周部を面取りし、必要に応じてウェーハ裏面を平坦化する。
次いで、ウェーハ表面の高温ポリシリコン層１６を厚さ約１０〜８０μｍまで研削・研磨する。また、この後、ウェーハ表面に５５０〜７００℃の低温ＣＶＤ法で厚さ１〜５μｍの低温ポリシリコン層１７を形成し、さらには、張り合わせ面の鏡面化を図る目的で、低温ポリシリコン層１７の表面をポリッシングする（図４（Ｂ））。
【００２４】
一方、支持基板用ウェーハとなる、鏡面のシリコンウェーハ２０を準備する（図４（Ｃ））。なお、このシリコンウェーハ２０はシリコン酸化膜によって覆われたものでもよい。次に、シリコンウェーハ２０上に、活性層用ウェーハ用のシリコンウェーハ１０を、鏡面同士を接触させて張り合わせる（図４（Ｄ））。それからこれを熱処理して、張り合わせウェーハの張り合わせ強度を高める。
次に、図４（Ｅ）に示すように、この活性層用ウェーハの外周部を面取りし、活性層用ウェーハ表面を研削・研磨する。なお、この活性層用ウェーハの研削量は、誘電体分離酸化膜１４が外部に露出し、高温ポリシリコン層１６の表面上に、誘電体分離酸化膜１４で区画された誘電体分離シリコン島３０が完全に現出するまでとする。このとき、誘電体分離シリコン島３０の表面から誘電体分離酸化膜１４までの深さは３０μｍ以下とする。
【００２５】
次に、周知の熱拡散法によって、誘電体分離シリコン島３０の表面の中央部に、活性層の導電型と反対になるドーパントを拡散することでＮ型層３０ａ（図１（ａ））またはＰ型層３０ｂ（図１（ｂ））を形成する。これにより、太陽電池の発電領域部が形成される。すなわち、Ｎ型層３０ａを形成する場合（活性層；低濃度のＰ型）には、熱拡散炉を用いて、誘電体分離シリコン島３０の表面にシリコン酸化膜を形成し、次いでホトレジスト膜１２によってマスク酸化膜１１に埋め込み領域パターンを形成する。それから、ホトレジスト膜１２をマスクにマスク酸化膜１１の一部をエッチングして開孔し、その後、このホトレジスト膜１２を洗浄・除去する。続いて、誘電体分離ウェーハを熱拡散炉に入れ、ＰＨ3 ガスを送り込みながら、炉温を８００〜１２００℃程度の適宜範囲に制御する。その結果、誘電体分離シリコン島３０の表面の中央部に、高濃度のリン（Ｎ型ドーパント）が熱拡散され、Ｎ型層３０ａが形成される。一方、Ｐ型層３０ｂを形成する場合（活性層；低濃度のＮ型）には、前記ＰＨ3 ガスに代わるＢＢｒ3 ガスを炉内に流し込み、所定の位置にホウ素が熱拡散され、Ｐ型層３０ｂが形成される。こうして、シリコン島形成領域内にＰＮ接合が形成され、高濃度拡散層の直下に発電領域が形成された太陽電池用の誘電体分離ウェーハが製造される（図１参照）。
なお、得られた誘電体分離ウェーハは、Ｎ型層３０ａおよびＰ型層３０ｂにそれぞれ直接または間接的に電極を作製した後、ダイシング装置によって、複数個の誘電体分離シリコン（活性層）を含む半導体チップごとに切断・分離し、多数個の小型の太陽電池群を製造する。
【００２６】
こうして得られた太陽電池によれば、誘電体分離シリコン島３０の深さが３０μｍ以下の場合、その底面が従来の鏡面仕上げのものと異なり、微小凹凸化したエッチング面となる。よって、この従来品に比べて、この誘電体分離シリコン島３０の底面に当たった光の乱反射が発生し、発電領域部を通過する光子の数が増加し、太陽電池としての発電効率を高めることができる。
しかも、このように誘電体分離シリコン島３０の深さを３０μｍ以下と浅くしたので、この島３０の内部を進行中の光の減衰が、従来の深いものに比べて小さくなる。その結果、この島３０の深さに起因した発電効率の低下を抑えることができる。
また、シリコンウェーハ１０の誘電体分離用溝１４の形成側の面をエッチング面とするだけで、光沢度２０〜２００％の誘電体分離シリコン島の底面が得られる。そのため、既存の誘電体分離ウェーハの製造設備を使用し、かつ従来よりも少ない製造工程数で太陽電池を製造することができる。これにより、太陽電池の製造時間の短縮化および低コスト化を図ることができる。
この太陽電池を使用し、主に発光ダイオードと太陽電池とからなるＭＯＳ型半導体リレーを作製した際には、電池面積が小さくなり、チップの高集積化も可能となる。
【００２７】
ここで、各誘電体分離シリコン島の深さ（活性層深さ）が３０μｍ以下の太陽電池を試作し、実際に、誘電体分離シリコン島の底面が鏡面処理された一般的な太陽電池の発電効率と、この島の底面をエッチング処理（酸エッチ、アルカリエッチ）したこの発明の太陽電池の発電効率との比較試験の結果を報告する。
太陽電池は、誘電体分離シリコン島の導電型をＮ型とし、拡散領域の導電型はＰ型とした。Ｎ型層の抵抗率は２０〜３０Ω・ｃｍ、誘電体分離シリコン島の表面から光反射層までの深さは２５μｍである。試験用の光源として、ＡＭ−１のソーラー・シミュレータを用いて１００ｍＷ／ｃｍ２の光を照射した。光沢度の測定には、日本電飾社製の光沢度測定器「ＶＧ２０００」を採用している。
一般的な鏡面処理された誘電体分離シリコン島の場合、その島の底面の光沢度は３００％、発電効率は８％であった。これに対して、この発明の底面が酸エッチされた誘電体分離シリコン島の場合の光沢度は平均９３％だった。このときの発電効率は約１０．３％だった。また、この発明の底面がアルカリエッチされた誘電体分離シリコン島の場合の光沢度は平均４３％、発電効率は１０．８％であった。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、最終的に誘電体分離シリコン島の底面となるシリコンウェーハの表側の面を例えば光沢度２０〜２００％のエッチング面として誘電体分離ウェーハを製造するので、既存の誘電体分離ウェーハの製造設備を使用し、かつ従来に比べて少ない製造工程数で発電効率の高い太陽電池を製造することができる。これにより、太陽電池の製造時間の短縮およびコスト低減を図ることができる。
【００２９】
さらに、請求項３および請求項４の発明によれば、誘電体分離用溝の形成時、ポジレジスト膜またはネガレジスト膜を厚さ０．３〜１．０μｍとしたので、このレジスト膜の露光時、エッチング面の微小凹凸に当たって乱反射した光により、窓付けのパターンニングに悪影響をおよぼすおそれが少ない。その結果、この窓を精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例に係る太陽電池の拡大断面図である。
【図２】  この発明の一実施例に係る誘電体分離ウェーハに用いられる活性層用ウェーハの製造工程を示すフローシートである。
【図３】  この発明の一実施例に係る誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための断面図である。
【図４】  この発明の一実施例に係る誘電体分離ウェーハの製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０  シリコンウェーハ、
１１  マスク酸化膜、
１２  レジスト膜、
１２Ａ  窓、
１３  誘電体分離用溝、
１４  誘電体分離酸化膜、
１６  高温ポリシリコン層（ポリシリコン層）、
３０  誘電体分離シリコン島、
３０ａ  Ｎ型層（発電領域部）、
３０ｂ  Ｐ型層（発電領域部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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