(57)【要約】本発明は、基板の表面をテクスチャするためのドライエッチング方法に関し、この方法は以下の工程：ａ）基板の表面上で第１ドライエッチング工程を行い、これにより突起部と溝部とを有する表面テクスチャを形成する工程であって、第１ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含むプラズマ中で基板の表面をエッチングする工程を含み、プラズマは過剰の酸素（Ｏ）ラジカルを含む工程、および、ｂ）表面テクスチャ上で第２ドライエッチング工程を行い、これにより表面テクスチャを平坦化する工程であって、第２ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルを含むプラズマ中で、工程ａ）で得られた表面テクスチャを、化学等方性エッチングする工程を含み、これにより突起部が溝部より実質的に速くエッチングされる工程、を含む。
2012521078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面をテクスチャするためのドライエッチング方法であって、この方法は以下の工程：
ａ）基板の表面上で第１ドライエッチング工程を行い、これにより突起部と溝部とを有する表面テクスチャを形成する工程であって、第１ドライエッチング工程は、ＦラジカルとＯラジカルとを含むプラズマ中で基板の表面をエッチングする工程を含み、プラズマは過剰のＯラジカルを含む工程、および、
ｂ）表面テクスチャ上で第２ドライエッチング工程を行い、これにより表面テクスチャを平坦化する工程であって、第２ドライエッチング工程は、Ｆラジカルを含むプラズマ中で、工程ａ）で得られた表面テクスチャを、化学等方性エッチングする工程を含み、これにより突起部が溝部より実質的に速くエッチングされる工程、
を含むドライエッチング方法。
【請求項２】
第１ドライエッチング工程に使用される、ＦラジカルとＯラジカルとを含むプラズマは、フッ素含有ガスと酸素含有ガスを含むガスの混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１ドライエッチング工程で使用されるフッ素含有ガスと酸素含有ガスとの間のガス比は、０．２と１．０との間、好適には０．３と０．７との間、より好適には０．４と０．６との間に含まれ、最も好適にはフッ素含有ガスと酸素含有ガスとの間のガス比は約０．５である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＮ２Ｏとを含む混合物に基づくプラズマ中で、基板の表面をエッチングする工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ＳＦ６／Ｎ２Ｏガス比は、０．２と１．０との間、好適には０．３と０．７との間、より好適には０．４と０．６との間に含まれ、最も好適にはＳＦ６／Ｎ２Ｏのガス比は約０．５である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１ドライエッチング工程は、０．５マイクロバールと１０００マイクロバールとの間、好適には５０マイクロバールと５００マイクロバールとの間、より好適には５０マイクロバールと３００マイクロバールとの間、更に好適には２５０マイクロバールと３００マイクロバールとの間に含まれる、最も好適には３００マイクロバールの作動圧力で行われる請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
第１ドライエッチング工程は、約５００マイクロバールより低い作動圧力で行われる請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
第２ドライエッチング工程に使用される、Ｆラジカルを含むプラズマは、フッ素含有ガスを含む混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
第２ドライエッチング工程は、希釈ガスを含むプラズマ中でのエッチング工程を含み、希釈ガスは、好適には、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、ハロゲン元素含有ガス、またはこれらの組み合わせを含み、より好適には、希釈ガスはＡｒを含む請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は、０．０５と０．５との間、好適には０．０５と０．３との間、より好適には０．１と０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は、約０．１３である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＡｒを含む混合物に基づくプラズマ中で行われる請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＳＦ６／Ａｒのガス比は、０．０５と０．５との間、好適には０．０５と０．３との間、より好適には０．１と０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のＳＦ６／Ａｒのガス比は、約０．１３である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２ドライエッチング工程は、１００マイクロバールと１０００マイクロバールとの間、好適には１５０マイクロバールと５００マイクロバールとの間、より好適には１５０マイクロバールと３００マイクロバールとの間、更に好適には２００マイクロバールと３００マイクロバールとの間に含まれる、最も好適には約２５０マイクロバールの作動圧力で行われる請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
第２ドライエッチング工程は、第１ドライエッチング工程中に使用される作動圧力より高い作動圧力で行われ、好適には、第２ドライエッチング工程は、５００マイクロバールより高い、より好適には１０００マイクロバールより高い作動圧力で行われる請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２ドライエッチング工程を行うのに使用される、Ｆラジカルを含むプラズマは、フッ素含有ガスと酸素含有ガスを含むガスの混合物により供給され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
この方法は、基板に向かうラジカルの閉じ込め無しに、マイクロ波誘起プラズマを用いたリアクタ中で行われる請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
太陽電池セルを製造するための、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法の使用。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかの方法によりテクスチャされた基板上に形成された太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコン基板のような基板の表面の、プラズマテクスチャ方法に関する。本発明は、例えば、シリコン太陽電池セルの表面をテクスチャするための工業プロセスで使用できる。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの表面テクスチャは、入射光の反射を低減して、セルの閉回路電流を増やし、これによりセル効率を増大させるために使用される。ウエット化学エッチング、ドライプラズマエッチング、および機械テクスチャのような、多くのテクスチャ技術が提案された。
【０００３】
単結晶（single crystalline or monocrystalline）シリコン基板の表面テクスチャは、例えばＮａＯＨまたはＫＯＨに濡れ性を改良するためにイソプロパノールを加えた溶液のような、ウエット異方性エッチャントを用いて得ることができる。一般には、３〜５マイクロメータの高さのピラミッド構造が形成される。アルカリ性テクスチャは、多結晶シリコンやリボンシリコンには効果的ではない。なぜならば、シリコン格子が任意の結晶方位であり、エッチングプロセスは結晶方位に依存するためである。
【０００４】
多結晶シリコン基板の酸性テクスチャまたはアイソテクスチャは、例えばＣＨ３ＣＯ２Ｈまたは水の中の、ＨＦおよびＨＮＯ３ベースの酸性混合物を用いて得ることできる。酸性テクスチャは、エッチングプロセスを初期化するために表面の欠陥を必要とする。このように、例えばソーダメージ（saw damage）が、表面テクスチャの形成と同時に除去できる。酸性テクスチャは、幾つかの欠点を有する。即ち、テクスチャ形成は表面ダメージに依存し、片側テクスチャの形成が困難で、酸性テクスチャは数マイクロメータ（一般には、双方の側面で５〜７マイクロメータ）のシリコン材料を除去し、それゆえにエピタキシャル層が一般には２から６マイクロメータの範囲内であるエピタキシャル層のような薄膜シリコン太陽電池に適用するのは困難であり、有害なエッチング製品に対しては、化学廃棄物処理が必要となる。
【０００５】
いくつかの太陽電池技術、例えばｉ−ＰＥＲＣ技術のような裏面パッシベーションを用いた技術では、片面テクスチャが必要であり、太陽電池セルの表側のみがテクスチャされる。アルカリ性テクスチャや酸性テクスチャのようなウエットテクスチャプロセスは、片側テクスチャには適合しない。
【０００６】
ダイアモンドソーブレードを用いた溝形成に基づく機械テクスチャが、片側テクスチャのために提案された。しかしながら、この方法は、高い機械応力と、深い構造による金属中断（metal interruptions）を招く。更に、費用効率が良くなく、低いスループットを有し、非常に薄い太陽電池には適用できない。
【０００７】
プラズマテクスチャは、片側の面のテクスチャを可能にし、低いシリコン除去速度を可能にして薄いセル上で使用でき、ダメージの無い基板上で使用でき、結晶方位に依存せず、そして高いスループットと低価格の方法を提供する。シリコン表面のイオン衝撃に基づくＲＩＥ（反応性イオンエッチング）プラズマテクスチャ法は、ＳＦ６およびＯ２を用いて（例えば、ＵＳ６，０９１，０２１およびＵＳ６，３２９，２９６）またはＳＦ６、Ｏ２およびＣｌ２を用いて（例えば、ＵＳ７，１２８，９７５）開発された。しかしながら、ＲＩＥプラズマテクスチャは、イオン衝撃によりシリコン表面にダメージを与え、内部量子効率（Internal Quantum Efficiency）と開回路電圧の十分な低下となる。これは、例えばS.H. Zaidi et alの、"Characterization of random reactive ion etched-textured silicon solar cells" IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 48, No. 6, 2001 に報告されている。それゆえに、ＲＩＥプラズマテクスチャの後に、テクスチャ工程で形成された表面ダメージを除去する必要がある。ダメージの無いシリコン表面を回復するための最も効果的な手段は、等方性ウエット化学エッチングで、これによりダメージ層を除去することであることが見出された。しかしながら、産業環境ではそのようなウエットエッチング工程の必要性は、重大な欠点である。
【０００８】
"Plasma texturing processes for the next generations of crystalline Si solar cells", Proceedings of the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2006, p 754 において、H.F.W. Dekker et al.は、基板上での低イオンフラックスと低衝突エネルギーを有する、マイクロ波プラズマ励起に基づくプラズマテクスチャプロセスを報告している。この方法では、基板上のイオン衝突は、例えばＲＩＥプラズマテクスチャに比べて実質的に低減され、イオン衝突により起きる表面ダメージは、実質的に避けられる。しかしながら、ＳＦ６／Ｎ２Ｏプラズマを用いるマイクロ波プラズマテクスチャの後に、基板上で品質が変化するスポンジ状のテクスチャが得られることが示される。大きなスループットと大面積での良好な均一性を有する産業プロセスは、Ｃｌ２プラズマを用いる第２のプラズマエッチング工程を追加することで得られる。この第２工程の使用は、第１工程で誘起された表面粗さを、異方性エッチング効果に基づいて、より均一なテクスチャに変える。しかしながら、危険で有毒で腐食性のあるガスであるＣｌ２を用いることがこの方法の欠点である。
【発明の目的】
【０００９】
シリコン基板のような基板の表面をプラズマテクスチャする方法であって、従来技術で記載された方法に比較して基板の表面上に良好（または改良された）な表面テクスチャを形成する方法を提供することが、本発明の目的である。
【００１０】
特に、本発明は、シリコン太陽電池セルのような、太陽電池セルの表面をテクスチャするために特に適用される有利な方法を提供することを目的とする。この目的は、本発明にかかる方法で達成される。
【００１１】
従来技術で記載された方法と比較した場合、良好な（または改良された）電気的特性および良好な（または改良された）閉回路電流密度と開回路電圧との間のバランスが、本発明の方法でテクスチャされた基板上の太陽電池セルで達成されることが驚くことに見出された。
【００１２】
本発明の方法では、ドライエッチング後の表面ダメージの除去の必要性が、有利なことに回避される。
【００１３】
他の有利な形態では、Ｃｌ含有ガスのような、危険で有毒で腐食性のあるガスを用いる必要性が回避される。
【発明の概要】
【００１４】
基板の表面をテクスチャするドライエッチング方法であって、余剰のＯラジカルを有する、ＦラジカルとＯラジカルを含むプラズマ中で表面をエッチングし、これにより突起部と溝部（spike and valley）とを有する表面テクスチャを形成する第１ドライエッチング工程と、Ｆラジカルを用いた化学等方性エッチングを含む第２ドライエッチング工程とを含み、突起部は溝部より実質的に早くエッチングされ、これにより表面テクスチャを平坦にすることを特徴とする方法である。
【００１５】
上記ドライエッチング方法において、第１ドライエッチング工程は、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中でのエッチング工程を含む。
【００１６】
上記ドライエッチング方法において、ＳＦ６／Ｎ２Ｏガスの比は、約０．２と１．５との間の範囲である。
【００１７】
上記ドライエッチング方法において、第１ドライエッチング工程は、約５００マイクロバールより低い圧力で行われる。
【００１８】
上記ドライエッチング方法において、第２ドライエッチング工程は、希釈ガスを含むプラズマ中でエッチングする工程を含む。
【００１９】
上記ドライエッチング方法において、希釈ガスはＡｒを含む。
【００２０】
上記ドライエッチング方法において、第２ドライエッチング工程は、ＳＦ６／Ａｒ系プラズマ中で行われる。
【００２１】
上記ドライエッチング方法において、ＳＦ６／Ａｒガスの比は、約０．０５と０．５との間の範囲である。
【００２２】
上記ドライエッチング方法において、第２ドライエッチング工程は、第１ドライエッチング工程中の圧力より高い圧力で行われる。
【００２３】
上記ドライエッチング方法において、第２ドライエッチング工程は、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中で行われる。
【００２４】
上記ドライエッチング方法において、第２ドライエッチング工程は、約５００マイクロバールより高い圧力で行われる。
【００２５】
上記ドライエッチング方法において、この方法は、基板に向かうラジカルの閉じ込め無しに行われる。
【００２６】
太陽電池セルを製造するためのプロセスにおける上記方法の使用である。
【００２７】
本発明の１つの形態では、基板の表面をテクスチャするためのドライエッチング方法が提供され、この方法は以下の工程：
ａ）基板の表面上で第１ドライエッチング工程を行い、これにより突起部と溝部とを有する表面テクスチャを形成する工程であって、第１ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含む（または、からなる）プラズマ中で基板の表面をエッチングする工程を含み（または、からなり）、プラズマは過剰の（または余剰の）酸素（Ｏ）ラジカルを含む工程、および、
ｂ）表面テクスチャ上で第２ドライエッチング工程を行い、これにより表面テクスチャを平坦化する工程であって、第２ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルを含む（または、からなる）プラズマ中で、工程ａ）で得られた表面テクスチャを、化学等方性エッチングする工程を含み（または、からなり）、突起部が溝部より実質的に速くエッチングされる工程、
を含む（または、からなる）。
【００２８】
好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程に使用される、フッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含む（または、からなる）プラズマは、フッ素含有ガスと酸素含有ガスを含む（または、からなる）（エッチャント）ガスの混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み（または、からなり）、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。
【００２９】
好適には、第１ドライエッチング工程で使用されるフッ素含有ガスと酸素含有ガスとの間のガス比は、（約）０．２と（約）１．０との間、好適には（約）０．３と（約）０．７との間、より好適には（約）０．４と（約）０．６との間に含まれ、最も好適にはフッ素含有ガスと酸素含有ガスとの間のガス比は（約）０．５である。
【００３０】
本発明の好適な方法では、第１ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＮ２Ｏとを含む（または、からなる）混合物を含む（または、に基づく）プラズマ中で、基板の表面をエッチングする工程を含む（または、からなる）。この好適な方法では、ＳＦ６／Ｎ２Ｏガス比は、好適には、（約）０．２と（約）１．０との間、好適には（約）０．３と（約）０．７との間、より好適には（約）０．４と（約）０．６との間に含まれ、最も好適にはＳＦ６／Ｎ２Ｏガス比は（約）０．５である。
【００３１】
好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程は、（約）０．５マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間、好適には（約）５０マイクロバールと（約）５００マイクロバールとの間、より好適には（約）５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間、更に好適には（約）２５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間に含まれる、最も好適には（約）３００マイクロバールの作動圧力で行われる。
【００３２】
より好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程は、（約）５００マイクロバールより低い作動圧力で行われる。
【００３３】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程に使用される、フッ素（Ｆ）ラジカルを含むプラズマは、フッ素含有ガスを含む（または、からなる）（エッチャントガスの）混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み（または、からなる）。
【００３４】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、希釈ガスを含むプラズマ中でのエッチング工程を含み（または、からなり）、希釈ガスは、好適には、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、ハロゲン元素含有ガス、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。より好適には、希釈ガスはＡｒを含む。
【００３５】
好適な方法では、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は、好適には（約）０．０５と（約）０．５との間、より好適には（約）０．０５と（約）０．３との間、更に好適には（約）０．１と（約）０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は、（約）０．１３である。
【００３６】
本発明の好適な方法では、第２ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＡｒを含む（または、からなる）混合物を含む（または、を基礎とする）プラズマ中で行われる。本発明のこの好適な方法では、ＳＦ６／Ａｒガス比は、（約）０．０５と（約）０．５との間、好適には（約）０．０５と（約）０．３との間、より好適には（約）０．１と（約）０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のＳＦ６／Ａｒガス比は、（約）０．１３である。
【００３７】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、（約）１００マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間、好適には（約）１５０マイクロバールと（約）５００マイクロバールとの間、より好適には（約）１５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間、更に好適には（約）２００マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間に含まれる、最も好適には（約）２５０マイクロバールの作動圧力で行われる。
【００３８】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、第１ドライエッチング工程中に使用される作動圧力より高い作動圧力で行われ、好適には、第２ドライエッチング工程は、（約）５００マイクロバールより高い、より好適には（約）１０００マイクロバールより高い作動圧力で行われる。本発明のこの好適な方法では、第２ドライエッチング工程を行うのに使用される、フッ素（Ｆ）ラジカルを含む（または、からなる）プラズマは、フッ素含有ガスと酸素含有ガスとを含む（または、からなる）（エッチャント）ガスの混合物により供給され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み（または、からなり）、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。
【００３９】
好適には、この方法は、基板に向かうラジカルの閉じ込め無しに行われる。
【００４０】
他の形態では、本発明は、太陽電池セルを製造するための、上述の方法の使用に関する。
【００４１】
有利には、上述の方法は、（ｉ−ＰＥＲＣ）太陽電池セルの製造に使用される。
【００４２】
本発明の更なる他の形態では、上述の方法によりテクスチャされた基板上に形成された太陽電池セルが提供される。
【００４３】
本発明は、しかしながら、構成と操作の方法の双方については、特徴とその利点とともに、図面とともに読むことにより以下の詳細な説明を参照することにより最も理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】その間に溝部を有する、鋭く急峻な突起部を含むテクスチャを有する表面を模式的に示す。
【図２】リニアマイクロ波プラズマ源とリアクタの模式図である。
【図３】マイクロ波プラズマリアクタの同軸システム中での表面波の相互作用を示す。
【図４】エッチング時間の関数として、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中でプラズマエッチングした後の、単結晶フロートゾーン（ＦＺ）シリコン基板の反射率を示す。
【図５】ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中でプラズマエッチングした後の単結晶シリコン基板のＳＥＭ写真を示す。
【図６】ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中でプラズマエッチングした後の多結晶シリコン基板のＳＥＭ写真を示す。
【図７】プロセス時間の関数として、本発明の一の具体例にかかる２工程プラズマテクスチャプロセス用の、多結晶シリコン基板の抵抗率を示す。
【図８】一の具体例の２工程プラズマテクスチャプロセス後の、多結晶シリコン基板の表面テクスチャのＳＥＭ写真を示す。
【図９】３００マイクロバールのＳＦ６／Ｎ２Ｏプラズマを用いてテクスチャされた単結晶シリコン表面のＳＥＭ写真（左写真）と、９００マイクロバールのＳＦ６／Ｎ２Ｏプラズマを用いてテクスチャされた単結晶シリコン表面のＳＥＭ写真（右写真）とを示す。
【図１０】本発明の具体例にかかる、第１ドライエッチング工程のみを行ったセルと、第１および第２ドライエッチング工程を行ったセルに対する、多結晶シリコン太陽電池セルの表面における、測定された反射率を示す。
【図１１】本発明の具体例にかかる、第１ドライエッチング工程のみを行ったセルと、第１および第２ドライエッチング工程を行ったセルに対する、多結晶シリコン太陽電池セルの測定された内部量子効率を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の詳細な説明において、本発明の全体の理解、および特定の具体例においてどのように実施されるかを提供するために、多くの特定の細部が説明される。しかしながら、本発明はそれらの特定の細部無しに実施できることを理解すべきである。他の例では、本発明を不明瞭にしないために、公知の方法、手順、および技術は詳細には説明されない。本発明は、特定の具体例に関して、所定の図面を参照しながら説明されるが、参照はこれに限定されるものではない。ここに含まれ記載された図面は模式的であり、本発明の範囲を限定しない。なお、図面において、幾つかの要素の大きさは誇張されて、それゆえに、図示目的のために縮尺通りではない。
【００４６】
更に、説明中の、第１、第２等の用語は、類似の要素の間で区別するために使用され、順序や他の方法において、時間的、空間的な順序を示す必要は無い。そのように使用される用語は、適当な状況下で入替え可能であり、ここに記載された発明の具体例は、ここに記載や図示されたものと異なる順序によっても操作できることを理解すべきである。
【００４７】
また、請求の範囲で使用される「含む（comprising）」の用語は、それ以降に示される手段に限定して解釈すべきではなく、他の要素や工程を排除しない。このように、言及されたように、言及された特徴、数字、工程、または成分の存在を明記するように解釈され、１またはそれ以上の他の特徴、数字、工程、または成分、またはこれらのグループの存在または追加を排除してはならない。
【００４８】
この明細書を通じて参照される「一の具体例（one embodiment）」または「ある具体例（an embodiment）」は、この具体例に関係して記載された特定の長所、構造、または特徴は、本発明の少なくとも１つの具体例に含まれることを意味する。このように、この明細書を通して多くの場所の「一の具体例で（in one embodiment）」または「ある具体例で（in an embodiment）」の語句の表現は、すべて同じ具体例を表す必要はなく、表しても構わない。更に、特定の長所、構造、または特徴は、この記載から当業者に明らかなように、１またはそれ以上の具体例中で適当な方法で組み合わせても良い。
【００４９】
同様に、本発明の例示の記載中において、能率的に開示し、多くの発明の形態の１またはそれ以上の理解を助ける目的で、本発明の多くの長所は、時には１つの具体例、図面、またはその記載中にまとめられることを評価すべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求される発明がそれぞれの請求項に記載されたものよりも多くの特徴を必要とすることを意図して表されていると解釈すべきではない。むしろ、以下の請求項が表すように、発明の形態は、１つの先に記載された具体例の全ての長所より少なくなる。このように詳細な説明に続く請求の範囲は、これにより詳細な説明中に明確に含まれ、それぞれの請求項は、この発明の別々の具体例としてそれ自身で成立する。
【００５０】
更に、ここで記載された幾つかの具体例は、幾つかの特徴で、他の具体例に含まれる以外の特徴を含み、異なった具体例の長所の組み合わせは、本発明の範囲に入ることを意味し、当業者に理解されるように異なった具体例を形成する。例えば、以下の請求の範囲では、請求された具体例のいくつかは、他の組み合わせにおいても使用することができる。
【００５１】
更に、説明中の、上、下、上に、下に、等の用語は、記載目的のために使用され、相対的な位置を示す必要はない。そのように使用される用語は、適当な状況下で入替え可能であり、ここに記載された発明の具体例は、ここに記載や図示されたものと異なる位置でも操作できることを理解すべきである。
【００５２】
本発明の第１の形態では、例えばシリコン基板のような基板の表面上に、（従来技術で記載された方法と比較して）良好な（または改良された）表面テクスチャを形成するためのドライエッチング方法が提供され、この方法は、１つの発明の形態によりテクスチャされた基板上に形成された太陽電池セルに対して、良好な（または改良された）電気的特性と、閉回路電流密度と開回路電圧との間の良好な（または改良された）バランスを生ずる。
【００５３】
他の具体例では、ドライエッチング後に、表面ダメージを除去する必要がなくなる。他の形態では、Ｃｌ含有ガスの必要性がなくなる。
【００５４】
本発明の文脈では、「閉回路電流密度（short-cut current density）」の文言は、対応する太陽電池セルの単位面積あたりの、負荷や抵抗の無い外部回路を通って自由に流れる電流（または平方ｃｍあたりで形成される閉回路電流）として定義される。
【００５５】
「開回路電圧（open-circuit voltage）」の文言は、外部負荷が接続されない場合の、即ち回路が破壊または開放された場合の、デバイスの２つの端子間の電気ポテンシャルの差として定義される。
【００５６】
本発明の文脈では、「内部量子効果（internal quantum efficiency）」は、太陽電池セルにより集められた電荷キャリアの数の、太陽電池セルにより吸収された所定のエネルギーのフォトンの数に対する比として定義される。
【００５７】
特に、本発明の１つの形態では、基板の表面をテクスチャするためのドライエッチング方法が提供され、この方法は、以下の工程：
ａ）基板の表面上で第１ドライエッチング工程を行い、これにより突起部と溝部とを有する表面テクスチャを形成する工程であって、第１ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含む（または、からなる）プラズマ中で基板の表面をエッチングする工程を含み（または、からなり）、プラズマは過剰の（または余剰の）酸素（Ｏ）ラジカルを含む工程、および、
ｂ）表面テクスチャ上で第２ドライエッチング工程を行い、これにより表面テクスチャを平坦化する工程であって、第２ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルを含む（または、からなる）プラズマ中で、工程ａ）で得られた表面テクスチャを、化学等方性エッチングする工程を含み（または、からなり）、突起部が溝部より実質的に速くエッチングされる工程、
を含む（または、からなる）。
【００５８】
本発明の文脈では、「プラズマ中で基板の表面をエッチングする工程（etching the surface of a substrate in a plasma）」の文言は、基板の表面のエッチング工程を行う間に（またはエッチング中に）、基板の表面が、（他に混じって、エッチャントガスから生じる種ラジカルを含む）プラズマに露出される（の下に置かれる）ことを意味する。
【００５９】
本発明の文脈では、プラズマ中のラジカルが、このプラズマを形成するために使用される（エッチャント）ガスにより提供されることを理解すべきである。
【００６０】
本発明の文脈の範囲内において、「過剰の（または余剰の）酸素ラジカル（excess (or surplus) of oxygen radicals）」は、酸素（Ｏ）ラジカルとフッ素（Ｆ）ラジカルとの間の比が１より大きい。
【００６１】
過剰の酸素（Ｏ）ラジカルを含む、フッ素（Ｆ）ラジカルおよび酸素（Ｏ）ラジカルを含む（または、からなる）プラズマを形成することは、当業者の能力の範囲内である。
【００６２】
一の形態では、本発明は、例えばシリコンのような半導体基板の表面にプラズマテクスチャする方法に関し、この方法は、（従来技術で記載された方法と比較して）良好な（または改良された）表面テクスチャを有する。
【００６３】
太陽電池セルの表面のテクスチャのための一の具体例の方法を用いる場合、（従来技術で記載された方法と比較した場合に）太陽電池セルの、良好な（または改良された）電気特性、即ち、良好な（または改良された）閉回路電流密度ＪＳＣと良好な（または改良された）開回路電圧ＶＯＣとが得られる。
【００６４】
例えばイオン衝突による表面ダメージのような、表面ダメージが回避され、これによりプラズマテクスチャ後の表面ダメージの除去の必要性が回避されることが、本方法の所定の具体例の長所である。
【００６５】
Ｃｌ含有ガスの使用が回避できることが、本方法の一の具体例の他の長所である。
【００６６】
本方法の一の具体例は、単結晶シリコン、（約２００ｎｍと１０マイクロメータの間の範囲の結晶粒径を有する）多結晶シリコン（polycrystalline silicon）、（約１００マイクロメータより大きな、例えばマイクロメータやセンチメータのオーダーの結晶粒径を有する）多結晶シリコン（multicrystalline silicon）、エピタキシャルシリコンまたはシリコンリボンのような、異なったタイプの基板材料の上で使用できる。
【００６７】
本発明の一の形態にかかる方法は、２つの連続したドライエッチング工程を含み、第１ドライエッチング工程は、余剰の（過剰の）Ｏラジカルを有するフッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含むプラズマ中で基板の表面をエッチングし、これにより突起部と溝部とを有する粗い表面テクスチャを形成する工程を含み、第２ドライエッチング工程は、フッ素（Ｆ）ラジカルを用いた化学等方性エッチング工程を含み、突起部が溝部より実質的に速くエッチングされ、これにより表面テクスチャを平坦化する。
【００６８】
本方法は、好適にはリアクタ中で行われ、表面のイオン衝突を回避または制限することにより、表面ダメージが回避される。この方法は、例えば、基板へのラジカルの閉じ込め無しに、マイクロ波誘起プラズマを用いてリアクタ中で行われる。
【００６９】
本発明の具体例にかかるプラズマテクスチャの方法は、少なくとも２つの工程を含む。
【００７０】
第１工程は、余剰の（過剰の）Ｏラジカルを有するフッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含む（即ち、酸素（Ｏ）ラジカルとフッ素（Ｆ）ラジカルとの比が１より大きい）プラズマ中で、シリコン表面を化学エッチングする工程を含む。
【００７１】
理論に縛られることを望むものではないが、この第１工程は、２つのメカニズム：（１）フッ素（Ｆ）ラジカルとシリコンとの化学反応によるシリコン表面のエッチングとＳｉＦ４の形成、および（２）シリコン表面上への酸化された反応生成物の再堆積、の間に平衡が形成され、これによりシリコンフッ素酸化物（ＳｉＦｘＯｙ）層が部分的に形成される。シリコンフッ素酸化物（ＳｉＦｘＯｙ）層は、主にシリコン、フッ素、および酸素を含む層をいう。層中のシリコン、フッ素、および酸素の比を表す整数ｘおよびｙは、固定されない。
【００７２】
反応生成物の部分的な再堆積は、テクスチャ表面が得られるマイクロマスキング（micro-masking）効果に繋がる。方法の第１工程では、図１に模式的に表したような、鋭く急峻な突起部またはスパイク部を有し、その間に溝部を有する非常に粗いシリコン表面となる。
【００７３】
本発明にかかる方法の第１ドライエッチング工程は、例えば、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ含有プラズマ（または、そうでなければＳＦ６およびＮ２Ｏを含む混合物により形成されたプラズマとして記載を通じて述べられる）中で行われる。
【００７４】
本発明にかかる方法の第１ドライエッチング工程は、例えば、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ（または、そうでなければＳＦ６およびＮ２Ｏを含む混合物に基づくプラズマとして記載を通じて述べられる）中で行われる。他の混合物を用いても良い。例えば、ＳＦ６は、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、またはＮ２中で希釈されたＦ２で置き換えることができ、および／またはＮ２ＯはＯ２で置き換えることができる。
【００７５】
ＳＦ６とＮ２Ｏとの間の一般的なガス比は、約０．２と１．５との間、（好適には）約０．３と０．７との間、例えば（更に好適には）約０．５である。
【００７６】
圧力は、一般には、約０．５マイクロバールと１０００マイクロバールとの間、例えば（好適には）約５０マイクロバールと５００マイクロバールとの間、例えば（より好適には）約５０マイクロバールと３００マイクロバールとの間である。
【００７７】
この第１ドライエッチング工程のエッチング時間は、例えば（好適には）約６００ｎｍまたは７００ｎｍの波長において、最も低い反射率が得られるように制御され、一般には約１分と４分との間の時間である。
【００７８】
本発明にかかる方法の第２工程は、例えば（好適には）Ｆラジカルのような、ラジカルの手段による、第１工程の結果である先端の尖ったテクスチャ表面の化学等方性エッチングを含み、エッチングに使用されるラジカルは、突起部の間の溝部よりずっと多く先端の尖ったテクスチャ表面の突起部を主にエッチングするように制御される。
【００７９】
フッ素（Ｆ）ラジカルの制御は、フッ素（Ｆ）ラジカル密度の制御、プラズマ組成の制御、および／または作動圧力の制御、に基づいて行うことができる。
【００８０】
本発明の文脈では、「作動圧力（working pressure）」は、エッチング中のリアクタの内部の圧力を意味する。
【００８１】
Ｆラジカル密度の制御は、Ｆラジカル密度を低減する工程を含む。なぜなら、より低いＦラジカル密度において、溝部に比較して突起部がより速くエッチングされる確率が高くなるからである。
【００８２】
プラズマ組成の制御工程は、例えば（好適には）Ａｒのような不活性ガスを用いてプラズマを希釈し、これにより、チャンバ（またはリアクタ）内の圧力を増やし、Ｆラジカルのライフタイムを短くする工程を含む。
【００８３】
作動圧力の制御は、作動圧力の増加工程を含み、作動圧力が高いほど、ラジカルのライフタイムが短くなり、これにより溝部中へのＦラジカルの突入がより少なくなる。
【００８４】
本発明にかかる方法の第２ドライエッチング工程は、例えば、（好適には）Ａｒのような希釈ガスを含むプラズマ中で行うことができる。例えば、ＳＦ６とＡｒを含む混合ガスを用いても良い。
【００８５】
ＳＦ６／Ａｒガス比は、例えば約０．０５と０．５との間の範囲、例えば（好適には）約０．０５と０．３との間の範囲、例えば（より好適には）約０．１と０．１５との間の範囲でも良い。他のガス混合物が第２ドライエッチング工程中に使用されても良く、例えば、ＳＦ６は、（好適には）ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、またはＮ２中で希釈されたＦ２のような他のガスで置き換えることができ、および／またはＡｒは（好適には）Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはハロゲン元素含有ガスのような希ガスで置き換えることができる。
【００８６】
本方法の一の具体例は、更に、リアクタ中で、シリコン基板上で行われるプロセスのために開示され、プラズマはマイクロ波動力アンテナ（microwave-powered antenna）により形成され、基板に向かうプラズマの閉じ込め（ＲＦ、電圧、時期 ...）は使用されない。しかしながら、本方法は、また、異なるプロセス条件を用いて他のプラズマリアクタ中でも行える。
【００８７】
マイクロ波動力アンテナによりプラズマが形成される、Secon Semiconductor製の、遠隔リニアマイクロ波プラズマリアクタＸＣＤ−７２４が、プラズマテクスチャ実験を行うために使用された。
【００８８】
リニアマイクロ波プラズマ源１０とリアクタ２０の模式図が、図２に示される。
【００８９】
図２に示すように、周波数が２．４５ＧＨｚの電磁波が、１２５０Ｗのマグネトロン１１により形成される。リニアマイクロ波プラズマ源１０は、１２５０Ｗマグネトロン１１、方位対称導波路キャビティ１２、（リニア）コンダクタ２１、非導電性誘電体チューブ（またはロッド）２２、および短絡プレート１３を含む。（導波路サーファトロン（waveguide-surfatron）は、導波路と同軸線要素とを含む表面波ランチャである。）マイクロ波は、方位対称導波路キャビティ１２に沿って伝搬し、ステンレス鋼アンテナ（または（内部）導体）２１に接続される。マグネトロン１１と反対側の、（導波路）キャビティ１２の端の短絡プレート１３は、図３に示すように、反射された表面波を形成するように（マイクロ波の波長の１／４）調整される。双方の波は、導波路（キャビティ）１２（サーファガイドランチャ（surfaguide launcher））の壁に垂直な（放電）（内部）導体（またはステンレス鋼アンテナ）２１中で重ねられる。（内部）導体２１は、例えば（Ａｌ２Ｏ３のような）セラミックチューブまたはロッド２２のような、非導電性の誘電体チューブ２２の中心軸に配置され、基板チャックの上に配置される。誘電体チューブまたはセラミックロッド２２は、大気圧で圧縮空気により冷却される。プラズマは、リアクタ２０中で形成され、セラミックロッド２２の外側は外部導体を形成する。表面波の重ね合わせは、プラズマ中の長さを最大化するために、またはランチャのカップリング効率を最大化するために、調整される。（更に述べるように）実験に使用されるプラズマ源１０は、２０ｍｍの直径を有する２つのセラミックロッド２２（図２には１つだけを示す）を含み、これらは、２ｘマグネトロン１１（１２５０Ｗ／２．４５ＧＨｚ）により動力が供給される導波路キャビティ１２に（またはともに）統合される。
【００９０】
プラズマは、プラズマリアクタ２０中で、誘電体チューブ２２の外側で形成される。プラズマを形成するマイクロ波は、表面波として、内部導体２１と誘電体チューブ２２との間、および誘電体チューブの周囲の領域を主に伝搬する。それらのマイクロ波は、誘電体チューブの周囲の領域のみでプラズマを形成する。表面波領域の大きさは、マイクロ波パワーにより決定される。プラズマが形成される領域は電子分布に依存し、この電子分布は、作動圧力、ガス組成、およびマイクロ波パワーに依存する。セラミックロッド２２に沿って良好な均一性のプラズマ密度を達成し、これによりセラミックロッド２２に沿って良好な均一性を達成するために、反対方向に伝搬する２つのマイクロ波表面波が提供され、即ち、セラミックロッド２２のそれぞれの端部に、２つのマグネトロン１１が提供される。図２に示されたプラズマリアクタ２０中では、ラジカルは所定の領域に閉じ込められず、基板は、いかなる外部電位にもバイアスされない。それゆえに、もし存在するとすれば、基板上のイオン衝突ダメージは、非常に制限されることが期待される。
【００９１】
エッチング実験は、研磨された４”ＦＺ（フロートゾーン）シリコン基板上で、連続モードマイクロ波プラズマを用いて行われた。
【００９２】
ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ（または、さもなければ、説明全体を通してＳＦ６およびＮ２Ｏを含む混合物に基づくプラズマと呼ばれる）が、ガス比において、余剰の（または過剰の）酸素含有量を有して用いられた。理論に縛られることを望むものではないが、フッ素ラジカルがシリコンをエッチングし、一方で酸素がシリコン弗化物エッチング残渣のシリコンを酸化すると信じられる。それらの酸化物は部分的に再堆積し、その部分的で一時的なマスクは、テクスチャ形成に繋がる動的平衡に繋がる。プラズマエッチングの後、基板の反射率が、異なる波長に対して、エッチング時間の関数として評価された。６００ｎｍと７００ｎｍの波長に対する結果を、４００ｎｍと７００ｎｍの間の範囲の波長に対する平均反射とともに、図４に示す。示された例では、最小反射率が、３’３０”（３分３０秒）のＳＦ６／Ｎ２Ｏエッチング後に得られる。最小反射率を得るのに必要なエッチング時間は、例えば基板の初期粗さのような、例えば基板の表面特性に依存する。
【００９３】
しかしながら、最も低い反射率の達成に基づく太陽電池セルのためのテクスチャプロセスの最適化は、良好なアプローチでは無いだろう。低い反射率の他に、低い欠陥密度や良好な表面品質が好ましい。それゆえに、低い反射率（および、それゆえに良好な閉回路電流密度）と低い表面再結合速度（および、それゆえに良好な開回路電圧）との間で、トレードオフを形成する必要がある。
【００９４】
図５（単結晶シリコン）および図６（多結晶シリコン）のＳＥＭ写真に示されるように、先端の尖った表面テクスチャを有する非常に粗い表面が、ＳＦ６／Ｎ２Ｏエッチングプロセスにより形成される。（図１に示すように）表面は、スパイク部の間の溝部を有する、鋭く急峻な突起部またはスパイク部を含む。そのような鋭い突起部は望まれない。なぜならば、突起部またはスパイク部がより鋭く、より急峻になるほど、シリコンの表面積がより大きくなり、この結果、より高い表面再結合となり、これにより、そのようなテクスチャを有する基板上で形成される太陽電池セルの開回路電圧の損失となる。急峻なテクスチャは、また望まれない。なぜならば、例えばリンのようなｎ型ドーパントの拡散によりエミッタが形成される場合、テクスチャの鋭い突起部では、多量にドープされた領域またはデッド層（dead layer）が形成され、増加したキャリアの再結合とそのような基板上に形成された太陽電池セルの閉回路電流密度の損失となる。このような見地から、より小さなデッド層となる、より少ない鋭い突起部が好ましい。また、金属フィンガとテクスチャ表面との間で良好なオーミックコンタクトを実現する見地から、より少ない急峻な表面テクスチャが好ましい。
【００９５】
本発明の具体例にかかるテクスチャプロセスは、２つのドライエッチ工程を含む。
【００９６】
第１の（好適な）工程では、ＳＦ６／Ｎ２Ｏプラズマ（または、さもなければ説明全体を通してＳＦ６およびＮ２Ｏを含む混合物に基づくプラズマと呼ばれる）が、フッ素（Ｆ）ラジカルにより表面を化学エッチングするために用いられ、これにより図５および図６に示すような急峻な表面構造となる。
【００９７】
第２プラズマエッチング工程では、この急峻な表面構造が、フッ素（Ｆ）ラジカルによる化学等方性エッチングにより平坦化され、これにより最も鋭い突起部または構造が除去される。
【００９８】
第２プラズマエッチング工程のプロセスパラメータは、急峻な表面テクスチャの突起部のシリコンが、突起部の間の溝部のシリコンより実質的に速くエッチングされることが好ましい。
【００９９】
本発明の一の好適な形態では、第１エッチング工程の結果の急峻な表面テクスチャの化学等方性エッチング（第２工程）による平坦化は、例えばＳＦ６／Ａｒ系プラズマ（または、さもなければ説明全体を通じてＳＦ６およびＡｒを含む混合物に基づくプラズマと呼ばれる）の手段により行われる。
【０１００】
理論に縛られることを望むものではないが、例えば（好適には）Ａｒのようなガスを用いたプラズマの希釈は、チャンバ圧力の増加に繋がり、それゆえにプラズマ中のＦラジカルのライフタイムの低減につながり、それゆえにテクスチャの突起部が好適にエッチングされる確率が高くなり、スパイク部の間の溝部にＦラジカルが入る確率を低くする。Ａｒの代わりに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはハロゲン元素含有ガスのような希ガスを使用しても良い。
【０１０１】
図７は、本発明の具体例にかかる２工程プラズマテクスチャプロセスに対して、プロセス時間の関数として、多結晶シリコン基板上の反射率測定の結果を示し、ここでは第２工程はＳＦ６／Ａｒプラズマ中で行われる。
【０１０２】
第２プラズマエッチング工程は、第１プラズマエッチング工程の後に得られた反射率に比較して、反射率を増加させることが観察された。これは、そのような基板上に形成された太陽電池セルのための閉回路電流密度を低減できる。
【０１０３】
図８のＳＥＭ写真に見られるように、第２プラズマエッチング工程は、第１プラズマエッチング工程の後に観察された急峻な表面テクスチャを平坦化する。これは、そのような基板上に形成された太陽電池セルのための開回路電圧の増加に繋がることが期待される。
【０１０４】
本発明の具体例では、第１プラズマエッチング工程の結果の、急峻な表面テクスチャの化学等方性エッチング（第２工程）による平坦化が、より高い作動圧力で、即ち、一の具体例にかかる方法の第１工程で用いられた作動圧力より実質的に高い圧力で、行うことができる。
【０１０５】
理論に縛られることを望むものではないが、より高い作動圧力が、より低いラジカルのライフタイムに繋がり、これにより、溝中にＦラジカルが入るのをより少なくできる。
【０１０６】
一の具体例の２工程のプラズマテクスチャプロセスは、太陽電池セルの閉回路電流密度と開回路電圧との間のバランスを最適にするように、最適化される。
【０１０７】
図５および図６に示されるＳＥＭ像からの観察は、以下の結論に繋がる。第１のＳＦ６／Ｎ２Ｏエッチング工程（即ち、ＳＦ６とＮ２Ｏとを含む混合物に基づくプラズマを用いた（またはその中の）エッチング工程）は、最も低い反射率となる急峻な表面テクスチャを形成する。太陽電池セルを用いた実験に基づくと、そのような急峻なテクスチャ表面が、閉回路電流密度ＪＳＣの増加に繋がるが、テクスチャの無い太陽電池セルに比較して開回路電圧ＶＯＣの損失に繋がることが結論づけられる。開回路電圧ＶＯＣの損失は、テクスチャの無い太陽電池セルに比較して、急峻な表面テクスチャの拡張された表面に関係する。実質的に、例えば（好適には）ＳＦ６／Ａｒエッチング工程（即ち、ＳＦ６とＡｒとを含む混合物を含む（または、これに基づく）プラズマを用いた（またはその中の）エッチング工程）のような第２工程は、表面テクスチャを平坦化し、反射率を増加させる。これは、閉回路電流密度ＪＳＣの少しの低下または低下無しに、（表面の平坦化による）開回路電圧ＶＯＣを増加させる。増加した反射率のためにＪＳＣの低下が期待されるが、他のパラメータもＪＳＣに影響を与える。例えば、より平坦な表面テクスチャは、太陽電池セルのエミッタ中のデッド層を減らし、これにより、閉回路電流密度に良い影響を与えることができる。最良の太陽電池セル効率を得るために、表面テクスチャプロセスを最適化した場合、良好なＪＳＣと良好なＶＯＣの間でトレードオフが形成される。これは、２つのプラズマテクスチャ工程の最適化により調整または仕立てられる。最適化されたテクスチャプロセスのパラメータは、また、例えば、エミッタ拡散、表面パッシベーション、ＡＲＣ（反射防止膜）堆積等の太陽電池セル製造プロセスで使用される他のプロセス工程にも依存する。
【０１０８】
一連の実験が、太陽電池セルのアルミニウムバックサイドフィールド（ＡＬＢＳＦ）の電気的特性を研究するために行われ、表面は本発明の具体例にかかるプラズマテクスチャプロセスを用いてテクスチャされ、バックサイドにおいて、裏面フィールド（ＢＳＦ）が（スクリーン印刷されたペーストからの）シリコン中へのＡｌ拡散により形成された。
【０１０９】
参照として、ソーダメージ除去（ＮａＯＨ中での４分間エッチング＋１０分間ＨＣｌ）後のテクスチャの無い表面上と、等方テクスチャ（iso-texture）基板（ＣＨ３ＣＯ２Ｈ中にＨＦとＨＮＯ３とを含む溶液に基づくウエット酸性テクスチャ）上に、太陽電池セルが形成された。それらの実験では、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさで、１６８マイクロメータから１９０マイクロメータまでの膜厚を有する単結晶シリコン基板が、１２５ｍｍ×１２５ｍｍの大きさで、１２９マイクロメータと１４８マイクロメータの間の膜厚を有する多結晶シリコン基板とともに使用された。
【０１１０】
以下の３つの異なるテクスチャプロセスが用いられた。
・グループ１：本発明の具体例にかかる、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（第１プラズマエッチング工程）＋ＳＦ６／Ａｒ（第２プラズマエッチング工程）。第１プラズマエッチング工程は、６０ｓｃｃｍＳＦ６／１２０ｓｃｃｍＮ２Ｏ混合物中で、３００マイクロバールの圧力で、１１０秒のエッチング時間で行われた。第２プラズマエッチング工程は、１２ｓｃｃｍＳＦ６／９０ｓｃｃｍＡｒ混合物中で、２００マイクロバールの圧力で、７５秒のエッチング時間で行われた。
・グループ２：等方テクスチャ（ＣＨ３ＣＯ２Ｈ中にＨＦおよびＨＮＯ３を含む溶液に基づくウエット酸性テクスチャ）。
・グループ３：ソーダメージ除去（ＳＤＲ）基板、表面テクスチャ無し。
【０１１１】
表１は、異なる基板上に、異なるテクスチャプロセスを用いて形成された、太陽電池セルの電流−電圧特性を示す。
【０１１２】
表１に示された反射率は、７００ｎｍの波長のおける反射率である。単結晶シリコン基板（ｍｏ−Ｓｉ）上で示された結果は、２つのセルの平均値を示す。多結晶シリコン基板（ｍｃ−Ｓｉ）上で示された結果は、２０のセル（グループ１）と６つのセル（グループ２）の平均値を示す。
【０１１３】
本発明では、説明を通じて言及された全ての実験が、標準テスト条件（ＳＴＣ）下で行われた。
【０１１４】
【表１】
2012521078.tif 000003
【０１１５】
それらの結果から、本発明の具体例にかかるテクスチャが行われた基板上に形成された太陽電池セルは、イソテクスチャ（ウエット酸性テクスチャ）のセルまたはテクスチャ無しのセルに比較して、優秀な結果を示すことが結論づけられる。
【０１１６】
当業者に明らかなように、ＦＦ（fill factor）は曲線因子を表し、これは対応する太陽電池セル中で、開回路電圧と閉回路電流のどれだけが、最大パワーで「使用」されるかの表示である（ＦＦは、開回路電圧と閉回路電流の積に対する最大パワーの比である）。
【０１１７】
追加の実験が、一の具体例にかかる２工程プラズマテクスチャプロセスを行った第１グループの基板（グループＩ）と、第１プラズマエッチング工程のみを行った第２グループの基板（グループＩＩ）とを用いて、多結晶基板上で行われた。
【０１１８】
第１プラズマテクスチャ工程は、６０ｓｃｃｍＳＦ６／１２０ｓｃｃｍＮ２Ｏ混合物中で、３００マイクロバールの圧力で、１１０秒のエッチング時間で行われた。（グループＩに対する）第２プラズマテクスチャ工程は、１２ｓｃｃｍＳＦ６／９０ｓｃｃｍＡｒ混合物中で、２００マイクロバールの圧力で、３０秒のエッチング時間で行われた。
【０１１９】
それらの基板上に形成された太陽電池セルの特徴が、表２に示される（４つのセルの平均値が示される）。
【０１２０】
【表２】
2012521078.tif 000004
【０１２１】
表２の結果は、第２エッチング工程は、第１エッチング工程後に得られた反射率に比較して、反射率が増加することを示す。
【０１２２】
図１０は、（Ｉで表される）グループＩからのセルと、（ＩＩで表される）グループＩＩからのセルに対して、波長の関数として測定された反射率を示す。示された例では、約５５０ｎｍより短い波長に対して、第２エッチング工程後に反射率の増加が観察された。第２エッチング工程も、また、開回路電圧を増加させるが、示された例では、反射率の増加にもかかわらず、閉回路電流密度の減少には繋がらない。
【０１２３】
図１１は、（Ｉで表される）グループＩからのセルと、（ＩＩで表される）グループＩＩからのセルに対して、波長の関数として測定された内部量子効率（ＩＱＥ）を示す。約７００ｎｍより短い波長では、双方のエッチング工程を行ったセル（グループＩ）のＩＱＥが、１つのエッチング工程のみを行ったセル（グループＩＩ）のＩＱＥより大きい。
【０１２４】
理論に縛られることを望むものではないが、この波長範囲の、より高いＩＱＥは、第２エッチング工程の結果の表面の平坦化による、より低い表面再結合速度に関連すると信じられる。このより低い表面再結合は、開回路電圧の増加に繋がり、閉回路電流密度に良い影響を与える。上述のように、より平坦な表面テクスチャは、太陽電池セルのエミッタ中のデッド層の低減に繋がり、これにより閉回路電流密度に良い影響を与える。
【０１２５】
より高いセル効率が、１つのプラズマテクスチュ工程のみが行われた基板上に形成されたセルに比較して、一の具体例の２工程プロセスにかかるテクスチャが行われた基板上に形成された太陽電池セルに対して得られる。
【０１２６】
本発明の具体例にかかる２工程のプラズマテクスチャプロセスを用いて、裏側にパッシベーションスタックを有する工業的ｉ−ＰＥＲＣ型太陽電池セルが、１２５ｍｍ×１２５ｍｍの大きさで、１２９マイクロメータと１４８マイクロメータの間の膜厚を有する多結晶シリコン基板上に形成された。
【０１２７】
以下の３つのグループの耐性電池セルが処理された。
・グループａ：本発明の具体例にかかる、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（第１プラズマエッチング工程）＋ＳＦ６／Ａｒ（第２プラズマエッチング工程）と、Ａｌバックサーフェスフィールド。第１プラズマエッチング工程は、６０ｓｃｃｍＳＦ６／１２０ｓｃｃｍＮ２Ｏ混合物中で、３００マイクロバールの圧力で、１１０秒のエッチング時間で行われた。第２プラズマエッチング工程は、１２ｓｃｃｍＳＦ６／９０ｓｃｃｍＡｒ混合物中で、２００マイクロバールの圧力で、７５秒のエッチング時間で行われた。
・グループｂ：グループａと同じプラズマテクスチャと、裏面上の標準ｉ−ＰＥＲＣパッシベーションスタック（ＳｉＯｘ／ＳｉＮｘ）。
・グループｃ：グループａと同じプラズマテクスチャと、裏面上の代わりのｉ−ＰＥＲＣパッシベーションスタック（Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＮｘ）。
【０１２８】
ＦＧＡ（フォーミングガスアニール）処理を行うおよび行わないセルに対して、それらのセルの電流−電圧特性が図３に示される。ＦＧＡ処理は、２０分間、４００℃の温度で行われる。
【０１２９】
グループａの特徴は、２０の太陽電池セルについての平均の結果であり、グループｂおよびグループｃは、２つのセルの平均を示す。
【０１３０】
【表３】
2012521078.tif 000005
【０１３１】
それらの結果から、一の具体例の２工程プラズマテクスチャプロセスは、ｉ−ＰＥＲＣ太陽電池セルの製造プロセスで、有利に使用されることが結論づけられる。
【０１３２】
エピタキシャルおよび薄膜多結晶シリコン太陽電池セルのような、薄い太陽電池セルのテクスチャに使用できることが、一の具体例のプラズマテクスチャ方法の利点である。
【０１３３】
第１エッチング工程は、基板の反射率の実質的な低減と、急峻な表面テクスチャに繋がる。
【０１３４】
第２エッチング工程では、急峻な先端がエッチングされ、表面積が低減される。
【０１３５】
双方のプラズマエッチング工程は、真空状態をブレイクすることなしに、同じプラズマチャンバ中で１回の動作として行うことができる。
【０１３６】
一の具体例にかかるテクスチャ方法は、例えば１時間あたり約１２００から２４００基板のスループットが可能な、高いスループットを有するインラインシステムのような大型製造ツールで実行することができる。一の具体例の方法では、塩素の使用が回避できることが利点である。
【０１３７】
理論に縛られることを望むものではないが、フッ素（Ｆ）ラジカルとシリコンとの間の相互作用は、フッ素（Ｆ）ラジカルの、フッ素化された（フルオロシリル）シリコン表面への侵入とＳｉ−Ｓｉの表面ボンデングの破壊に基づくと信じられる。シリコンとのＦラジカル反応の後に、フリーラジカルＳｉＦ２と（安定した）最終生成物ＳｉＦ４が形成される。ＳｉＦ２は、エッチング生成物の約５〜３０％を形成すると見積もられ、多くは揮発性のＳｉＦ４であり排出されうる。
【０１３８】
本発明の一の具体例にかかるプロセスの第１プラズマエッチング工程では、重要なパラメータは、（ＳＦ６：Ｎ２Ｏ比に関連する）Ｆ：Ｏの比と、作動圧力である。
【０１３９】
理論に縛られることを望むものではないが、ＳＦ６プラズマに加えられた酸素（例えばＮ２Ｏ）は、２つの異なった効果を有すると信じられる。第１の効果は、Ｏラジカルによる、ＳＦ６分子の分解の促進である。ＳＦ６分解の増加は、より高いシリコンエッチング速度に繋がる。第２に、十分なＯ２が加えられた場合、Ｏはシリコン基板上に化学吸着して、それにより「酸化物のように」し、エッチングが低減される。Ｏ２濃度が低い場合、Ｆラジカルはシリコンと積極的に反応し、酸化層は形成されない。しかしながら、Ｏ２濃度が増加した場合（即ち、例えば０．５より低くてＮ２Ｏが余剰または過剰のような、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ比がより低い場合）、ＳｉＯｘおよび／またはＳｉＦｘＯｙを含む酸化層が、余剰の（または過剰の）酸素と、シリコン表面またはエッチング生成物との間の化学反応により形成される。そのような酸化層の再堆積と、Ｆラジカルによるシリコンエッチングは同時に起きる。ＳｉＯｘとＳｉとの間のエッチング選択性により、粗いテクスチャが形成され、Ｆラジカルのエッチング速度が低減される。本発明の具体例では、酸素はＮ２Ｏガスの分解により形成することができる。エッチング速度は、窒素の追加により増加させることができる。酸素プラズマ放電中、Ｓｉ、Ｏ、およびＦを含む酸化物（ＳｉＦｘＯｙ）層が形成される。Ｎ２Ｏ分離からの強力な生成物であるＮＯは表面に到達し、Ｓｉ−Ｏボンドを攻撃してＮＯ２を形成する。この酸素原子の除去は、シリコン原子のダングリングボンドとなる。ダングリングボンドはＦラジカルと反応することができる。
【０１４０】
理論に縛られることを望むものではないが、本発明の一の具体例にかかるテクスチャ工程の第１工程では、圧力が重要な役割を果たすと信じられる。より低い圧力では、イオンエネルギはより高くなる。このように、より低い圧力では、Ｆラジカルがより速い速度で移動し、より大きな平均自由工程により、より長いライフタイムを有する。これは、シリコン表面中にＦラジカルがより長く入ることに繋がる。結果として、急峻なスパイク部を有する急峻な表面テクスチャが形成される。
【０１４１】
理論に縛られることを望むものではないが、本発明の一の具体例のプラズマテクスチャプロセスの第１工程は、Ｆラジカルとシリコンの化学反応に基づくと信じられる。フッ素ラジカルはシリコンをエッチングし、一方、プラズマ中に存在する酸素はシリコン弗化物エッチング残渣のシリコンを酸化する。それらの酸化物は部分的に再堆積し、部分的で一時的なマスクは、テクスチャ形成における動的平衡に繋がる。
【０１４２】
好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程に用いられる、フッ素（Ｆ）ラジカルと酸素（Ｏ）ラジカルとを含む（または、からなる）プラズマが、フッ素含有ガスと酸素含有ガスとを含む（または、からなる）（エッチャント）ガスの混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み（または、からなり）、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。好適には、第１ドライエッチング工程に用いられるフッ素含有ガスは、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせから選択される。
【０１４３】
より好適には、フッ素含有ガスは、ＳＦ６となるように（または、含むように）選択される。
【０１４４】
好適な形態では、第１ドライエッチング工程を行うために用いられる酸素含有ガスは、Ｎ２Ｏ、Ｏ２またはこれらの組み合わせからなるグループから選択される。より好適には、酸素含有ガスは、Ｎ２Ｏとなるように（または、含むように）選択される。
【０１４５】
当業者に明らかなように、（ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせからなるグループのいずれかの元素）と（Ｎ２Ｏ、Ｏ２またはこれらの組み合わせからなるグループのいずれかの元素）との間のいずれかの組み合わせが、本発明にかかる方法の第１ドライエッチング工程を行うために、本発明の文脈で使用されても良い。
【０１４６】
そのような例示の組み合わせは、これらに限定されないが、以下のものを含む：ＳＦ６／Ｎ２Ｏ、ＣＯＦ２／Ｎ２Ｏ、ＣＦ４／Ｎ２Ｏ、ＮＦ３／Ｎ２Ｏ、ＳｉＦ４／Ｎ２Ｏ、Ｎ２／Ｎ２Ｏ中で希釈されたＦ２、ＳＦ６／Ｏ２、ＣＯＦ２／Ｏ２、ＣＦ４／Ｏ２、ＮＦ３／Ｏ２、ＳｉＦ４／Ｏ２、またはＮ２／Ｏ２中で希釈されたＦ２。
【０１４７】
好適には、第１ドライエッチング工程で用いられるフッ素含有ガスと酸素含有ガスとの間のガス比は、（約）０．２と（約）１．０との間、好適には（約）０．３と（約）０．７との間、より好適には（約）０．４と（約）０．６との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと酸素含有ガスとのガス比は（約）０．５である。
【０１４８】
本発明の好適な方法では、第１ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＮ２Ｏとを含む（または、からなる）混合物を含む（または、に基づく）プラズマ中で、基板の表面をエッチングする工程を含む（または、からなる）。
【０１４９】
好適な方法では、ＳＦ６／Ｎ２Ｏのガス比は、（約）０．２と（約）１．０との間、好適には（約）０．３と（約）０．７との間、より好適には（約）０．４と（約）０．６との間に含まれ、最も好適には、ＳＦ６／Ｎ２Ｏのガス比は、（約）０．５である。
【０１５０】
好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程は、（約）０．５マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間、好適には（約）５０マイクロバールと（約）５００マイクロバールとの間、より好適には（約）５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間、更に好適には（約）２５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間に含まれ、最も好適には（約）３００マイクロバールである作動圧力で行われる。
【０１５１】
より好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程は、（約）５００マイクロバールより低い作動圧力で行われる。
【０１５２】
好適には、また、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程は、（約）１５０マイクロバールと（約）４００マイクロバールとの間に含まれる作動圧力で行われる。
【０１５３】
好適には、本発明の方法では、第１ドライエッチング工程のエッチング時間は、（約）６０秒と（約）２４０秒との間、より好適には（約）６０秒と（約）１５０秒との間の範囲内にある。
【０１５４】
好適には、第１ドライエッチング工程のエッチング時間は、（約）１分と（約）４分との間（または、約６０秒と約２４０秒との間）の範囲内である。
【０１５５】
最も好適には、第１ドライエッチング工程のエッチング時間は、（約）４０秒と（約）１８０秒との間の範囲内である。
【０１５６】
上述のように、ＳＦ６とＮ２Ｏを含むガス混合物が、第１ドライエッチング工程を行うために用いられるが、他の混合物も用いることができる。例えば、ＳＦ６は、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、またはＮ２中で希釈されたＦ２のような他のガスにより置き換えることができ、および／またはＮ２ＯはＯ２により置き換えることができる。
【０１５７】
ＳＦ６とＮ２Ｏとの間の一般的なガス比は、約０．２と１．５との間に範囲内であり、好適には約０．２と１．０との間に範囲内であり、例えば（より好適には）約０．３と０．７との間に範囲内であり、（最も好適には）約０．５である。
【０１５８】
全ガス流量は、チャンバの容積に依存して、好適には約５０ｓｃｃｍと５０００ｓｃｃｍとの間の範囲内であり、例えば全ガス流量は約１００ｓｃｃｍと１０００ｓｃｃｍとの間の範囲内であり、例えば（好適には）約１００ｓｃｃｍと３００ｓｃｃｍとの間の範囲内で使用される。
【０１５９】
圧力は、一般には、約０．５マイクロバールと１０００マイクロバールとの間の範囲内、例えば（好適には）約５０マイクロバールと約５００マイクロバールとの間の範囲内、例えば（より好適には）約５０マイクロバールと約３００マイクロバールとの間の範囲内である。
【０１６０】
この第１工程のエッチング時間は、例えば約６００ｎｍまたは７００ｎｍの波長において最も低い反射率が得られるように制御しても良く、一般には約１分と４分との間の範囲内である。
【０１６１】
一の具体例のプラズマテクスチャプロセスの第２工程は、Ｆラジカルとシリコンとの化学反応に基づく。
【０１６２】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程に用いる、フッ素（Ｆ）ラジカルを含むプラズマは、フッ素含有ガスを含む（または、からなる）エッチャントガスの混合物により提供され、フッ素含有ガスは、好適にはＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。
【０１６３】
好適には、第２ドライエッチング工程に用いられるフッ素含有ガスは、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせから選択される。より好適には、フッ素含有ガスは、ＳＦ６となるように（または、含むように）選択される。
【０１６４】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、希釈ガスを含むプラズマ中でエッチングする工程を含み（または、からなり）、希釈ガスは好適にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｈｅ、ハロゲン元素含有ガス、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。
【０１６５】
より好適には、希釈ガスは、Ａｒを含む（または、からなる）。当業者に明らかなように、（ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせからなるグループのいずれかの元素）と（Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、ハロゲン元素含有ガス、またはこれらの組み合わせからなるグループのいずれかの元素）との間のいずれかの組み合わせが、本発明にかかる方法の第２ドライエッチング工程を行うために、本発明の文脈で使用されても良い。そのような例示の組み合わせは、これらに限定されないが、以下のものを含む：ＳＦ６／Ａｒ、ＣＯＦ２／Ａｒ、ＣＦ４／Ａｒ、ＮＦ３／Ａｒ、ＳｉＦ４／Ａｒ、Ｎ２／Ａｒ中で希釈されたＦ２、ＳＦ６／Ｃｌ２、ＣＯＦ２／Ｈｅ、ＣＦ４／Ｎｅ、ＮＦ３／Ｋｒ、ＳｉＦ４／Ｘｅ、またはＮ２／Ｈｅ中で希釈されたＦ２。
【０１６６】
好適な方法では、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は、好適には、（約）０．０５と（約）０．５との間、より好適には（約）０．０５と（約）０．３との間、更に好適には（約）０．１と（約）０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のガス比は（約）０．１３である。
【０１６７】
本発明の好適な方法では、第２ドライエッチング工程は、ＳＦ６とＡｒとを含む（または、からなる）混合物を含む（または、に基づく）プラズマ中で行われ、ＳＦ６／Ａｒのガス比は、（約）０．０５と（約）０．５との間、好適には（約）０．０５と（約）０．３との間、より好適には（約）０．１と（約）０．１５との間に含まれ、最も好適には、フッ素含有ガスと希釈ガスとの間のＳＦ６／Ａｒのガス比は、（約）０．１３である。
【０１６８】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、（約）１００マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間、好適には（約）１５０マイクロバールと（約）５００マイクロバールとの間、より好適には（約）１５０マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間、更に好適には（約）２００マイクロバールと（約）３００マイクロバールとの間に含まれ、最も好適には（約）２５０マイクロバールである作動圧力で行われる。
【０１６９】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程のエッチング時間は、（約）３０秒（約）４００秒との間の範囲内、好適には（約）３０秒と（約）３００秒との間の範囲内、より好適には（約）９０秒と（約）３００秒との間の範囲内、更に好適には（約）３０秒と（約）１５０秒との間の範囲内、最も好適には（約）３０秒と７０秒との間の範囲内である。
【０１７０】
上述のように、本発明の具体例では、ＳＦ６とＡｒとを含むガス混合物が使用されるが、他の混合物を使用することもできる。例えば、ＳＦ６は、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、またはＮ２中で希釈されたＦ２のような他のガスにより置き換えることができ、および／またはＡｒは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、またはハロゲン元素含有ガスのような希ガスにより置き換えることができる。
【０１７１】
ＳＦ６ガス流量は、例えば約１０ｓｃｃｍと２０００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（好適には）約１０ｓｃｃｍと１０００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（より好適には）約１０ｓｃｃｍと５００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（更に好適には）約１０ｓｃｃｍと１００ｓｃｃｍとの間の範囲内である。
【０１７２】
Ａｒガス流量は、例えば約５０ｓｃｃｍと５０００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（好適には）約５０ｓｃｃｍと２０００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（より好適には）約５０ｓｃｃｍと１０００ｓｃｃｍとの間の範囲内、例えば（更に好適には）約５０ｓｃｃｍと５００ｓｃｃｍとの間の範囲内、（最も好適には）約５０ｓｃｃｍと２００ｓｃｃｍとの間の範囲内である。
【０１７３】
ＳＦ６／Ａｒガス比は、約０．０５と０．５との間の範囲内、例えば（好適には）約０．０５と０．３との間の範囲内、（より好適には）約０．１と０．１５との間の範囲内でも良い。
【０１７４】
圧力は、（好適には）約１００マイクロバールと１０００マイクロバールとの間に範囲内である。
【０１７５】
一般的なエッチング時間は、約３０秒と４００秒との間の範囲内、例えば（好適には）約３０秒と３００秒との間の範囲内、例えば（より好適には）約９０秒と３００秒との間の範囲内である。
【０１７６】
第２プラズマテクスチャ工程中に、余剰のアルゴン元素が、マイクロ波エネルギーを有する電子衝突によりイオン化され、これによりＡｒ＋イオンを形成する。
【０１７７】
理論に縛られることを望むものではないが、Ａｒガスを用いた希釈によるより高い作動圧力により、アルゴンは、フッ素プラズマの分離を促進し、Ｆラジカルのライフタイムを低減する。Ａｒ＋は、シリコン原子と化学的は反応しない。少量のＳＦ６が、第２プラズマテクスチャ工程中に使用される。Ｆラジカルは、粗い表面で、シリコン原子と等方的に化学反応する主な元素であり、これにより、急峻な表面テクスチャが平坦化される。エッチング速度は、表面の部分的な特性のみに依存するのではなく、周囲の環境にも依存する。例えば、第１プラズマテクスチャ工程後の形成された粗い表面上で、「シャドウイング（shadowing）」効果が起きる。テクスチャ表面の突起部は、より多くのフッ素ラジカルを受け取る。原子は、任意の角度からテクスチャ突起部またはスパイク部に当たり、テクスチャの突起部が、溝部より速くエッチングされる。
【０１７８】
本発明の方法の他も好適な形態では、第２ドライエッチング工程は、第１ドライエッチング工程中に用いられる作動圧力より高い作動圧力で行われ、好適には、第２ドライエッチング工程は、（約）５００マイクロバールより高い、より好適には（約）１０００マイクロバールより高い作動圧力で行われる。この本発明の他の好適な方法では、第２ドライエッチング工程に用いられる、フッ素（Ｆ）ラジカルを含む（または、からなる）プラズマは、フッ素含有ガスと酸素含有ガスとを含む（または、からなる）（エッチャント）ガスの混合物により供給され、フッ素含有ガスは、好適には、ＳＦ６、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、Ｎ２中で希釈されたＦ２、またはこれらの組み合わせを含み（または、からなり）、酸素含有ガスは、好適には、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、またはこれらの組み合わせを含む（または、からなる）。そのような具体例では、第２ドライエッチング工程は、例えば、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ系プラズマ中で行われる。他の混合物を使用しても良い。例えば、ＳＦ６は、ＣＯＦ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳｉＦ４、またはＮ２中で希釈されたＦ２のような他のガスにより置き換えることができ、および／またはＮ２Ｏは、Ｏ２により置き換えることができる。
【０１７９】
好適には、本発明の方法では、第２ドライエッチング工程は、（約）１００マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間、好適には（約）４００マイクロバールと（約）６００マイクロバールとの間、より好適には（約）８００マイクロバールと（約）１０００マイクロバールとの間に含まれる作動圧力で行われる。
【０１８０】
代わりの形態では、第２ドライエッチング工程中に用いられる作動圧力は、第１ドライエッチング工程中に用いられる作動圧力と、実質的に類似（または同じ）である。
【０１８１】
上述のように、本発明の具体例では、第１エッチング工程による急峻な表面テクスチャの、化学的等方性エッチングによる平坦化（第２工程）は、第１エッチング工程で用いられた作動圧力に比較して、より高い作動圧力を用いて行われ、例えば、第１エッチング工程と同一または類似のプラズマ組成を用いて行われる。これを示すために、異なった作動圧力で、プラズマテクスチャ実験が行われた。圧力を変えることにより、プラズマラジカルとイオンの、移動度とライフタイムを代えることができる。より高い圧力では、（図９に示すように）エッチング速度はより低く、表面テクスチャは急峻でなく、よりスポンジ状であり、より高い反射率になる。図９は、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０／１２０ｓｃｃｍ）を用いて、３００マイクロバールで、１１０秒のエッチング時間を用いてテクスチャされた多結晶シリコン表面（左の写真）と、ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０／１２０ｓｃｃｍ）を用いて、９００マイクロバールで、１１０秒のエッチング時間を用いてテクスチャされた多結晶シリコン表面（右の写真）の、ＳＥＭ写真を示す。急峻なテクスチャが３００マイクロバールで観察され、スポンジ状のテクスチャが９００マイクロバールで観察される。
【０１８２】
異なった作動圧力を用いた実験が、１２５ｍｍ×１２５ｍｍの大きさで、１２９マイクロメータと１４８マイクロメータとの間の膜厚の多結晶シリコン基板上で行われた。全てのセルは、ＡｌＢＳＦとＦＧＡとを用いて完成させた。
【０１８３】
４つのグループのサンプルが以下のように形成された。
・グループＡ：ソーダメージ除去（ＳＤＲ）基板、表面テクスチャ無し。
・グループＢ：ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０ｓｃｃｍ／１２０ｓｃｃｍ）、３００マイクロバール１１０秒間。
・グループＣ：ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０ｓｃｃｍ／１２０ｓｃｃｍ）、９００マイクロバール１１０秒間。
・グループＤ：ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０ｓｃｃｍ／１２０ｓｃｃｍ）、３００マイクロバール１１０秒間＋ＳＦ６／Ｎ２Ｏ（６０ｓｃｃｍ／１２０ｓｃｃｍ）、９００マイクロバール１１０秒間。
【０１８４】
電流−電圧特性（グループ当たり、４つのセルの平均値）が、表４にまとめられる。
【０１８５】
【表４】
2012521078.tif 000006
【０１８６】
表４に報告された結果から、グループＢの太陽電池セルが最も低い反射率を示すことが結論づけられる。しかしながら、比較的低い開回路電圧のために、それらは最良のセル効率を示さない。これは、３００マイクロバールでのプラズマテクスチャ後に得られた急峻な表面テクスチャのためである。このテクスチャ工程に続いて、より高い圧力（例えば、９００マイクロバール）で第２プラズマテクスチャ工程が行われた場合、開回路電圧と閉回路電流密度との間で非常に良好なバランスが得られる（グループＤ）。結果は、また、９００マイクロバールのＳＦ６／Ｎ２Ｏを用いた、１のプラズマテクスチャ工程（グループＣ）は、２工程プロセスに比較してより低い効率のセルになることを示す。スポンジ状の表面テクスチャを有するグループＣのセルは、比較的高い反射率を示す。
【０１８７】
他の形態では、本発明の方法は、太陽電池セルの表面をテクスチャするために、有利に用いることができる。
【０１８８】
（従来技術に記載された方法と比較した場合に）、例えば、閉回路電流密度と開回路電圧との間の良好なバランスのような、良好な（または改良された）電気特性を有する太陽電池セルとなる。
【０１８９】
一の形態では、本発明は、太陽電池セルの製造のための、上述のような方法の使用に関する。
【０１９０】
上述の方法は、ｉ−ＰＥＲＣ太陽電池セルの製造に、有利に使用できる。
【０１９１】
本発明の他の形態では、上述の方法でテクスチャされた基板上に形成された太陽電池セルが提供される。例えば、太陽電池セルは、ｉ−ＰＥＲＣ太陽電池セル型でも良い。
【０１９２】
先の記載は、本発明の所定の具体例を詳述する。しかしながら、先の記載が以下に詳細にテキスト中に表されても、本発明は多くの方法で実施できる。本発明の所定の特徴は形態を記載する場合の特定の技術用語の使用は、技術用語が関連する発明の特徴や形態の特定の特徴を含むように、技術用語がここで再定義されることを意味するものではないことに注意すべきである。
【０１９３】
上述の詳細な説明が、多くの具体例に適用されるように本発明の振起な特徴を示し、記載し、指摘するが、記載されたデバイスまたはプロセスの、形態や細部において、多くの省略、代替え、および変形が、本発明の精神から離れることなく、当業者により行えることが理解される。
【図１】
2012521078.tif 000007
【図２】
2012521078.tif 000008
【図３】
2012521078.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012521078.tif 000013
【図８】
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【図９】
2012521078.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2012521078.tif 000018
2012521078.tif 000019
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