特許 5664738 半導体デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5664738

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】半導体デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/18 20060101AFI20150115BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 440

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-210132(P2013-210132)

(22)【出願日】2013年10月7日

(62)【分割の表示】特願2010-131685(P2010-131685)の分割

【原出願日】2010年6月9日

(65)【公開番号】特開2014-3340(P2014-3340A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2013年10月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079304

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100114513

【弁理士】

【氏名又は名称】重松 沙織

(74)【代理人】

【識別番号】100120721

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 克成

(74)【代理人】

【識別番号】100124590

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 武史

(74)【代理人】

【識別番号】100157831

【弁理士】

【氏名又は名称】正木 克彦

(72)【発明者】

【氏名】村上 貴志

(72)【発明者】

【氏名】渡部 武紀

(72)【発明者】

【氏名】大塚 寛之

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０１７７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６６６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０２−３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８−３１／２０

Ｈ０１Ｌ ５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０

Ｈ０２Ｓ ３０／００−５０／１５

Ｈ０２Ｓ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に平坦化処理を施した厚さ１００〜４００μｍの半導体基板である元基板の上記平坦化処理を施した表面から所定深さまで水素イオン又は希ガスイオンを注入してイオン注入層を形成する工程、
その後、上記元基板をこれとは異なる導電型のドーパント存在下で熱処理することで、上記イオン注入層において上記元基板を分離して上記元基板表面と略平行な断面を有する２枚の分離基板を得ると共に、該２枚の分離基板それぞれの上記元基板の表面又は裏面であった表面に上記ドーパントを拡散させたドーパント拡散層を形成する工程、及び
上記分離基板表面に上記ドーパント拡散層と電気的に接続する電極を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

【請求項2】

更に、上記イオン注入層を形成する工程の後、上記熱処理して２枚の分離基板を得る工程の前に、上記元基板の表裏面に高さ１〜２０μｍの微細凹凸からなるテクスチャを形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項3】

上記元基板の厚さを、上記２枚の分離基板の厚さの合計に上記テクスチャ形成により失われる基板厚さを足したものとすることを特徴とする請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項4】

半導体デバイスが太陽電池セルである請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項5】

拡散熱処理温度が８００〜１１００℃である請求項４記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項6】

更に、上記ドーパント拡散層形成後、上記分離基板の少なくとも断面をエッチングする工程を含み、上記エッチングにより、上記分離基板の断面に形成されたドーパント拡散層を除去すると共に、上記断面のダメージを除去する請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項7】

半導体デバイスがパワーデバイスである請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項8】

拡散熱処理温度が８００〜１３５０℃である請求項７記載の半導体デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池セル等の半導体デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、民生用の太陽電池セルや、ダイオード、トランジスタ等のパワーデバイスなどの半導体デバイスを製造する際に用いられている方法は、コスト低減が重要課題である。そのため、結晶インゴットから基板を切り出す際は、マルチワイヤーソーによるスライス法が一般的に採用されており、これによって得られた基板を用いて太陽電池セル等の半導体デバイスが製造されている。その詳細は、例えば太陽電池セルの場合、次の通りである。

【0003】

まず、チョクラルスキー（ＣＺ）法で引き上げられた単結晶シリコンインゴットや、キャスト法により作製された多結晶シリコンインゴットを、マルチワイヤー法でスライスすることにより得られたｐ型シリコン基板を用意する。次に、アルカリ溶液で表面のスライスダメージを取り除いた後、高さ１〜２０μｍ程度の微細凹凸（テクスチャ）を表面（受光面）に形成し、基板表面（受光面）に熱拡散法でｎ型の拡散層を形成する。次いで、ドライ又はウェットエッチング法や、レーザーアブレーション法などの方法で、基板端面付近をエッチングし、接合分離を行う。続いて、受光面にはＴｉＯ₂又はＳｉＮ膜を、例えば７０〜１００ｎｍ程度の膜厚で堆積し、反射防止膜を形成する。次に、スクリーン印刷法を用い、アルミニウムを主成分とする材料を裏面全面にわたり印刷、焼成することにより裏面電極を形成する。一方、受光面電極は、銀を主成分とする材料を、例えば幅１００〜２００μｍ程度の櫛歯状に印刷、焼成することにより形成する。
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、下記のものが挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−２１１１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来、マルチワイヤーソーなどのスライス法により基板を得た場合、少なくともマルチワイヤーソーのワイヤー厚さ分は、カーフロス（切り代損失）として失われてしまう問題があった。また、必要とされる基板厚が薄くなる程、半導体材料インゴットに対するカーフロス割合は増大し、かつ得られた基板の機械的強度が低下するため、製造工程における歩留りが低下するという問題があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、半導体基板のスライスによるカーフロスを低減し、基板の機械的強度を低下させずに、生産性よく半導体デバイスを製造する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、半導体基板の所定深さまで水素イオン又は希ガスイオンを注入してイオン注入層を形成し、上記基板を熱処理して上記イオン注入層において分離して上記基板表面（主面）と略平行な断面（分離面）を有する分離基板を得た後、上記分離基板をこれとは異なる導電型のドーパント存在下で熱処理して上記分離基板表面（受光面となる面）に上記ドーパントを拡散させたドーパント拡散層を形成し、次いで、上記分離基板表面（受光面）に上記ドーパント拡散層と電気的に接続する電極を形成することで、半導体基板のスライスによるカーフロスを低減し、基板の機械的強度を低下させずに、生産性よく半導体デバイスを製造することができることを見出した。特に、上記分離基板を得る分離熱処理と、ドーパント拡散層を形成する拡散熱処理とを一度の熱処理で同時に行うことで、基板の処理枚数が少なくて済むため、より経済的で、より生産性よく半導体デバイスを製造することができることを見出し、本発明をなすに至った。

【0008】

即ち、本発明は、下記の半導体デバイスの製造方法を提供する。
請求項１：
表面に平坦化処理を施した厚さ１００〜４００μｍの半導体基板である元基板の上記平坦化処理を施した表面から所定深さまで水素イオン又は希ガスイオンを注入してイオン注入層を形成する工程、
その後、上記元基板をこれとは異なる導電型のドーパント存在下で熱処理することで、上記イオン注入層において上記元基板を分離して上記元基板表面と略平行な断面を有する２枚の分離基板を得ると共に、該２枚の分離基板それぞれの上記元基板の表面又は裏面であった表面に上記ドーパントを拡散させたドーパント拡散層を形成する工程、及び
上記分離基板表面に上記ドーパント拡散層と電気的に接続する電極を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
請求項２：
更に、上記イオン注入層を形成する工程の後、上記熱処理して２枚の分離基板を得る工程の前に、上記元基板の表裏面に高さ１〜２０μｍの微細凹凸からなるテクスチャを形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項３：
上記元基板の厚さを、上記２枚の分離基板の厚さの合計に上記テクスチャ形成により失われる基板厚さを足したものとすることを特徴とする請求項２記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項４：
半導体デバイスが太陽電池セルである請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項５：
拡散熱処理温度が８００〜１１００℃である請求項４記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項６：
更に、上記ドーパント拡散層形成後、上記分離基板の少なくとも断面をエッチングする工程を含み、上記エッチングにより、上記分離基板の断面に形成されたドーパント拡散層を除去すると共に、上記断面のダメージを除去する請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項７：
半導体デバイスがパワーデバイスである請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体デバイスの製造方法。
請求項８：
拡散熱処理温度が８００〜１３５０℃である請求項７記載の半導体デバイスの製造方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明による半導体デバイスの製造方法によれば、イオン注入分離法により半導体基板を得ることで、従来のスライス法に比べて結晶カーフロスを低減でき、しかも分離熱処理が終わるまで基板の機械的強度を高く保てるため、歩留りを改善できる。また、特にドーパントの拡散熱処理と、基板の分離熱処理を一度の熱処理で同時に行うことで、基板の処理枚数が少なくて済むため、より経済的であり、より生産性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る半導体デバイスの例として太陽電池セルの製造方法の一例を示す概略図である。（ａ）は基板、（ｂ）はイオン注入した状態、（ｃ）はテクスチャを形成した状態、（ｄ）は基板を分離し、拡散層を形成した状態、（ｅ）は接合分離し、分離面のダメージをエッチング除去した状態、（ｆ）は表面保護膜（反射防止膜）を形成した状態、（ｇ）は受光面及び裏面電極を形成した状態をそれぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【0012】

図１に、本発明の半導体デバイスの製造方法の一例として、太陽電池セルの製造方法の例を示す。図１（ａ）に示すように、本発明で用いられる半導体基板（元基板）１としては、半導体結晶等が用いられ、半導体結晶の種類は、シリコンの場合、チョクラルスキー（ＣＺ）法又はフロートゾーン（ＦＺ）法で作製された単結晶のどちらでも構わないが、コスト面からはＣＺ法による単結晶の方が好適である。導電型は、ｎ型でもｐ型でも構わない。

【0013】

単結晶の結晶面方位は、後述するテクスチャを形成する際に、アルカリ溶液による異方エッチングを利用する場合は（１００）が好ましいが、研削機等を用いて物理研削する場合は、その他の結晶面方位で構わない。基板比抵抗は、例えば０．１〜２０Ω・ｃｍが好ましく、特に０．５〜２Ω・ｃｍであることが高性能な太陽電池セルを製造する上で好適である。

【0014】

半導体単結晶を用いる場合、シリコン等の半導体結晶インゴットから半導体元基板１を作製する（図１（ａ））。半導体元基板の作製方法は、マルチワイヤーソーなどを用いたスライス法、水素イオン又は希ガスイオン注入装置を用いたイオン注入と分離熱処理によるイオン注入分離法など、いかなる方法でもよい。イオン注入分離法による半導体元基板の作製は、例えば特許文献１（特開平５−２１１１２８号公報：薄い半導体フィルムの作製方法）に開示されているような方法を用いればよい。具体的には、水素イオン又は希ガスイオンをシリコン等の半導体インゴットの所定深さまで注入してイオン注入層を形成し、これを熱処理することで、注入された水素イオン等が凝集して微小気泡が生成し、この微小気泡の圧力作用と半導体結晶の再配列作用によって、イオン注入層において半導体インゴットが分割され、所定厚さの元基板を得ることができる。

【0015】

この場合、イオン注入するイオン種は、水素イオンや、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の稀ガスイオンを１種単独で又は２種以上を組み合わせて使用すればよい。イオン注入される半導体の種類がシリコンで、注入するイオン種が水素イオンの場合、注入温度は２０〜４５０℃、イオン注入線量は、１×１０¹⁶〜１×１０¹⁸イオン・ｃｍ^-2であることが好ましい。また、熱処理は５００℃以上で行うことが望ましい。注入イオンが水素イオンの場合、５００℃以上の温度で加熱することで、上述したように、注入された水素イオンが凝集して微小気泡が生成し、半導体インゴットが分割される。

【0016】

上記方法により得られる半導体元基板に、本発明では、後述する通り、更にイオン注入と分離熱処理を行い、半導体元基板を少なくとも二枚の基板に分離する。このため、このときのイオン注入深さが一定となるように、イオン注入面となる元基板表面（主面）は、スライスなどの機械研削によるダメージが残っていない方が望ましい。従って、スライス法を用いて元基板を作製する場合は、スライス後のダメージ部分（ダメージ層）を酸やアルカリ溶液などでエッチング除去し、表面（主面）を平坦化する方がよい。一方、イオン注入分離法を用いる場合は、インゴットへの最初のイオン打込み面をエッチング又は研磨などにより平坦化しておけば、分離後得られる元基板の分離面における平坦度は高く、分離面のダメージも浅いため、更なるイオン注入分離のために、特別な平坦化処理は必要ない。従って、元基板を作製する方法としては、イオン注入分離法の方が、より半導体結晶ロスを減らすことができ、かつ工程を簡略化できるため望ましいが、いずれの方法でも構わない。

【0017】

この時点で得られる元基板の厚さは、最終的に得られる太陽電池セルの半導体基板の合計厚さ以上、例えば二枚に分離する場合は、二枚の合計厚さ以上であることが好ましく、通常１００〜４００μｍであることが好ましい。具体的には、例えば、最終的な半導体基板の厚さが１００μｍの太陽電池セルを二枚作製する場合、後述のテクスチャ形成により１０〜２０μｍ程度基板厚さが失われるため、分離前の元基板の厚さは２１０〜２２０μｍ程度とすればよい。

【0018】

次に、水素イオン又は希ガスイオン注入装置を用いて元基板の所定深さまで水素イオン又は上記と同じ希ガスイオンを注入してイオン注入層２を形成する（図１（ｂ））。イオン注入は、イオン注入される半導体の種類がシリコンで、注入するイオン種が水素イオンの場合、注入温度は２０〜４５０℃が好ましく、注入線量は１×１０¹⁶〜１×１０¹⁸イオン・ｃｍ^-2が好ましい。注入線量が少なすぎると分離熱処理で分離できない場合があり、多すぎるとコスト面で無駄となる場合がある。元基板表面（主面）からのイオン注入層の深さは、最終的に必要な半導体基板（分離基板）の厚さと同程度にすることが好ましく、例えば元基板が２１０〜２２０μｍ厚の場合、表面（主面）から１０５〜１１０μｍの深さまでイオン注入することで、ほぼ同じ厚さの分離基板を二枚得ることができるが、最終的に得られる半導体基板（分離基板）の厚さは、同じであってもいいし、必ずしも同じでなくとも構わない。

【0019】

その後、元基板表裏面（分離基板の受光面となる面）にテクスチャと呼ばれる凹凸形状を形成する（図１（ｃ））。テクスチャ３を形成する理由は、太陽電池セルを形成した際、可視光域の反射率を低減させるため、できる限り２回以上の反射を受光面で行わせる必要があるためである。テクスチャの形成は、例えば元基板を１〜５質量％濃度の水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸し、ウェットエッチングすることにより、両面にランダムテクスチャを形成することができる。これら一つ一つの山のサイズは１〜２０μｍ程度であることが好ましい。他の代表的な表面凹凸構造としては、Ｖ溝、Ｕ溝が挙げられる。これらは、研削機を利用するなどしても形成可能である。また、ランダムな凹凸構造を作るには、酸エッチングや、リアクティブ・イオン・エッチング等を代替法として用いることが可能である。なお、図１では、イオン注入後、テクスチャを形成する例を示したが、テクスチャを形成した後、イオン注入してもよい。

【0020】

イオン注入され、かつテクスチャが形成された元基板の表裏面に、ドーパントを含む拡散剤を塗布する。ドーパントは基板とは異なる導電型のものを用いる。例えば、使用する基板がｐ型の場合、リン等を含む拡散剤を使用すれば、元基板表面（主面）にはｎ型拡散層が形成できる。使用する基板がｎ型の場合、ボロン等を含む拡散剤を使用すればｐ型拡散層を形成することができる。拡散剤の塗布方法は、スピンコート法、スプレーコート法、ディップ法など、いかなる方法であってもよい。

【0021】

次いで、分離熱処理を行い、前記イオン注入した深さにおいて元基板を分離して上記元基板表面（主面）と略平行な断面を有する分離基板を得る。この場合、元基板に注入されたイオンが水素イオンの場合、５００℃以上に加熱することで、この水素イオンが凝集して微小気泡が生成され、元基板が分離される。分離熱処理の実施方法としては、ボートに溝立てするなどして熱処理炉（炉心管）に入れ、所定の熱プロファイルで処理することによって実施できる。この際、使用するボート及び炉心管には、石英や炭化珪素（ＳｉＣ）などの材料を用いることができる。純度とコストの面からは石英製が好ましい。

【0022】

その後、上記と同様の熱処理炉（炉心管）を用いて拡散熱処理を行い、基板表面（受光面）にドーパント拡散層を形成する。拡散熱処理の熱プロファイルについては、使用する拡散剤に含まれるドーパントの種類や濃度、シリカやシリケート等の他の成分、基板への拡散剤の塗布量などにより異なる。例えば、リンを含む拡散剤を用いる場合は、８００〜１１００℃、好ましくは８００〜１０５０℃、特に８５０〜９５０℃で１０〜１２０分間程度、特に１５〜６０分間程度処理することで実施できる。ボロンを含む拡散剤の場合、８００〜１１００℃、好ましくは８５０〜１１００℃、特に９００〜１０００℃で１０〜１２０分間、特に１５〜６０分間処理することが好ましい。
なお、パワーデバイスを製造する場合は、リンの拡散熱処理温度は８００〜１３５０℃が好ましく、より好ましくは８００〜１１００℃、更に好ましくは８００〜１０５０℃、特に好ましくは８５０〜９５０℃であり、ボロン拡散熱処理温度は８００〜１３５０℃が好ましく、より好ましくは８００〜１１００℃、更に好ましくは８５０〜１１００℃、特に好ましくは９００〜１０００℃である。その他の条件は上記と同様である。

【0023】

拡散熱処理時のプロセスガスとしては、様々な種類のガスを用いることができるが、純度とコストを加味して考えた場合、例えば、アルゴンや窒素等不活性ガスと酸素などを用いることができる。プロセスガスの流量は、使用する熱処理炉の容量により異なるが、例えば炉心管が内径１５０〜３５０ｍｍ、長さ１５００〜３５００ｍｍ程度のものを使用する場合、アルゴンや窒素を５〜４０Ｌ／ｍｉｎ、酸素を０．０２５〜０．２Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で流せばよい。

【0024】

分離熱処理及び拡散熱処理は、それぞれ別々に行ってもよいが、本発明においては、一度の熱処理プロファイルの中で同時に行うことが好ましい。即ち、本発明においては、イオン注入され、かつ拡散剤が塗布された元基板を熱処理することで、元基板を分離面４を有する分離基板１’二枚に分離する分離熱処理と、元基板の表裏面（分離した基板の受光面）にドーパント拡散層５を形成する拡散熱処理を、一度の熱処理で同時に行うことができる（図１（ｄ））。分離熱処理兼拡散熱処理の熱プロファイル等の処理条件については、上述した拡散熱処理条件を採用することができる。

【0025】

なお、オキシ塩化リンやジボラン等を用いた気相拡散法により拡散層を形成する場合は、必ずしも予め拡散剤を塗布しなくともよい。気相拡散法を行う場合は、拡散熱処理（分離熱処理兼拡散熱処理）する時点で、オキシ塩化リンやジボランなどのドーパント成分を含むガスを流せばよい。この時点で得られる分離基板は、基本的に、受光面（表面）側にテクスチャとドーパント拡散層が形成され、非受光面（裏面）側は分離面となっている。

【0026】

続いて、例えばここで接合分離処理を実施することができる。接合分離とは、太陽電池セルの正極電極と負極電極が、同一導電型の高濃度ドーパント拡散層により繋がることで短絡し、特性が低下することを防ぐため、拡散層を部分的に除去するなどして正極電極と負極電極が同一導電型のドーパント拡散層で繋がらない構造にすることである。接合分離の方法としては、ドライエッチングやウェットエッチングなどの基板をエッチングする方法、研削機を用いた物理研削法、レーザー光線を用いたアブレーション法など、いずれの方法でもよい。また接合分離は、必ずしも拡散熱処理後に実施する必要はなく、後述の表面保護膜形成後などに行ってもよい。

【0027】

より高効率な太陽電池セルを得るには、接合分離は、例えば裏面全体をウェットエッチングするなど、分離熱処理後の分離基板の分離面に形成されたドーパント拡散層を除去すると共に、この分離面に残るダメージ部分（ダメージ層）を同時に除去できる方法が望ましい（図１（ｅ））。図１（ｅ）には、基板端面（側面）のエッチング接合分離と、分離面ダメージ層のエッチング除去を同時に行う例を示した。図中、６はエッチング面である。

【0028】

拡散熱処理を行った基板表面にはドーパントガラス層（リンの場合はリンガラス層、ホウ素の場合はボロンガラス層）が形成されており、表面再結合中心となるため、フッ化水素などを用いてドーパントガラス層を除去する。使用した拡散剤によっては、フッ化水素だけでは除去しきれない場合もあるので、引き続き、半導体の一般的な洗浄を加えてもよい。一般的な洗浄とは、アンモニアと過酸化水素水を用いたものや、塩酸と過酸化水素水を用いた洗浄などがある。

【0029】

次に、分離基板の表面（受光面）に形成された拡散層５上に、表面保護膜（反射防止膜）７を形成する（図１（ｆ））。膜の種類としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化アルミニウム、二酸化チタン膜、酸化亜鉛膜、酸化スズ膜などがあるが、拡散層の導電型により適切な膜の種類が異なり、また高機能の反射防止膜として機能させるには、膜形成する順序及び膜厚が異なる。例えば、リンの拡散層上には、２５０ｋＨｚの周波数を持つダイレクトプラズマＣＶＤ装置を用いてシリコン窒化膜を形成することで、表面保護膜兼反射防止膜とすることができる。この際のシリコン窒化膜の膜厚は、反射防止膜も兼ねさせるため７０〜１００ｎｍが適している。また、形成法も上記以外に、リモートプラズマＣＶＤ法、コーティング法、真空蒸着法等があるが、経済的な観点から、シリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法によって形成するのが好適である。さらに、反射防止膜上にトータルの反射率が最も小さくなるような条件、例えば二フッ化マグネシウム膜といった屈折率が１〜２の間の膜を形成すれば、反射率がさらに低減し、生成電流密度は高くなる。

【0030】

次いで、スクリーン印刷機等を用い、受光面及び裏面に銀又はアルミニウムを含む電極ペーストを塗布し、所定の熱プロファイルで焼成することで、受光面電極８及び裏面電極９を形成できる（図１（ｇ））。電極形成は、真空蒸着法、スパッタリング法等があり、スクリーン印刷法だけによらなくとも可能である。この際、受光面側に形成する電極パターンは、略平行な細線状の複数の電極からなるフィンガー電極と、これとほぼ直交する数本の比較的太いバスバー電極からなる構造が一般的であり、フィンガー電極は、幅１００〜２００μｍ程度、間隔は１．５〜２．５ｍｍ程度が好ましく、バスバー電極は、幅１〜３ｍｍ程度、基板に対し１〜４本程度が好ましい。

【0031】

以上、本発明の半導体デバイスの製造方法について太陽電池セルを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、ダイオード、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスの製造にも適用することができる。

【実施例】

【0032】

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

【0033】

［実施例１］
ＣＺ法により、リンドープｎ型、比抵抗１〜２Ω・ｃｍ、面方位（１００）の単結晶シリコンインゴットを引き上げ、直径が２０１ｍｍφとなるように円筒研削した後、１辺が１５６．５ｍｍの擬似角となるように切断加工し、フッ酸と硝酸の混酸溶液を用いてインゴット表面を数μｍエッチングした。
次に、シリコンインゴット長さ３０ｃｍを用意し、マルチワイヤーソーを用いてスライス後の基板厚さが２２５μｍとなるようにスライスした。このとき、スライス加工における１枚あたりのカーフロス厚さは１７５μｍで、カーフロス割合は４３．８％であった。

【0034】

続いて、下記条件で、混酸エッチングと、水素イオン注入を行った。まず、フッ酸と硝酸の混酸によるエッチングを行い、基板の厚さ２１５μｍとした。続いて、水素イオンを注入平均深さが１０７．５μｍ、水素イオンの注入平均深さにおける注入線量が８×１０¹⁶ｃｍ^-2となるように、水素イオンを注入した。

【0035】

次いで、４０質量％水酸化ナトリウム水溶液に浸し、ダメージ層をエッチングで取り除き、１〜５質量％水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸すウェットエッチング法で両面にランダムテクスチャを形成した。テクスチャ形成後の基板厚さは２００μｍであった。

【0036】

この基板の両面にボロンを含む塗布剤をスピン塗布し、８０℃で３分間ベーキングした。これを石英ボートに溝立てし、６００℃に加熱された拡散炉に挿入し、昇温して９９０℃で２０分間保持することで、分離熱処理と拡散熱処理を同時に行った。基板は水素イオン注入面で問題なく分離し、二枚それぞれの分離基板は１００μｍの厚さであった。

【0037】

得られた二枚の分離基板に対し、ウェットエッチング接合分離装置を用いて、フッ化水素と硝酸の混酸溶液で裏面全面を数μｍエッチングし、接合分離を行った。
次いで、表面側（受光面側）に形成されたボロンガラス層をフッ酸で除去した後、アンモニアと過酸化水素水の混合液と、塩酸と過酸化水素水の混合溶液で洗浄し、乾燥させた。

【0038】

その後、２５０ｋＨｚの周波数を持つダイレクトプラズマＣＶＤ装置を用い、４５０℃の雰囲気下において、シリコン窒化膜を約１００ｎｍの膜厚で基板両面に形成した。
最後に、スクリーン印刷機を用い、銀を含む電極ペーストを基板両面に印刷し、乾燥させ、８００℃で１０秒間のピーク部を持つ焼成プロファイルで焼成することで、フィンガー電極とバスバー電極を両面に形成した。

【0039】

［比較例１］
ＣＺ法により、リンドープｎ型、比抵抗１〜２Ω・ｃｍ、面方位（１００）の単結晶シリコンインゴットを引き上げ、直径が２０１ｍｍφとなるように円筒研削した後、１辺が１５６．５ｍｍの擬似角となるように切断加工し、フッ酸と硝酸の混酸溶液を用いてインゴット表面を数μｍエッチングした。
次に、シリコンインゴット長さ３０ｃｍを用意し、マルチワイヤーソーを用いてスライス後の基板厚さが１１５μｍとなるようにスライスした。このとき、スライス加工における１枚あたりのカーフロス厚さは１７５μｍで、カーフロス割合は６０．３％であった。

【0040】

次いで、４０質量％水酸化ナトリウム水溶液に浸し、ダメージ層をエッチングで取り除き、１〜５質量％水酸化ナトリウムにイソプロピルアルコールを加えた水溶液に浸すウェットエッチング法で両面にランダムテクスチャを形成した。テクスチャ形成後の基板厚さは１００μｍであった。

【0041】

この基板の受光面側にボロンを含む塗布剤をスピン塗布し、８０℃で３分間ベーキングした。これを石英ボートに溝立てし、６００℃に加熱された拡散炉に挿入し、昇温して９９０℃で２０分間保持することで、拡散熱処理を行った。

【0042】

得られた基板に対し、ウェットエッチング接合分離装置を用いて、フッ化水素と硝酸の混酸溶液で基板裏面全面を数μｍエッチングし、接合分離を行った。
次いで、表面側（受光面側）に形成されたボロンガラス層をフッ酸で除去した後、アンモニアと過酸化水素水の混合液と、塩酸と過酸化水素水の混合溶液で洗浄し、乾燥させた。

【0043】

その後、２５０ｋＨｚの周波数を持つダイレクトプラズマＣＶＤ装置を用い、４５０℃の雰囲気下において、シリコン窒化膜を約１００ｎｍの膜厚で基板両面に形成した。
最後に、スクリーン印刷機を用い、銀を含む電極ペーストを基板両面に印刷し、乾燥させ、８００℃で１０秒間のピーク部を持つ焼成プロファイルで焼成することで、フィンガー電極とバスバー電極を両面に形成した。

【0044】

太陽電池特性の評価
実施例１及び比較例１でそれぞれ作製した１５６．５ｍｍ角の太陽電池セルを、２５℃の雰囲気の中、ソーラーシミュレータ（光強度：１ｋＷ／ｍ²、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）の下で電流電圧特性を測定した。
表１に、実施例１及び比較例１で得られた、スライス後基板枚数、太陽電池セル枚数、スライス後加工歩留りを示す。また、表２に、実施例１及び比較例１で得られた太陽電池セルの諸特性平均値を示す。

【0045】

【表1】

※１：実施例１は、スライス法及びイオン注入分離法により基板を作製したため、
「スライス後加工歩留り＝得られた太陽電池セル枚数÷（スライス後基板枚数×２）」とした。
※２：比較例１は、スライス法のみで基板を作製したので、
「スライス後加工歩留り＝得られた太陽電池セル枚数÷スライス後基板枚数」とした。
スライス後基板枚数に対する太陽電池セル枚数の減少分は、上記太陽電池セル製造工程におけるワレ不良による。

【0046】

表１より、比較例１に比べて実施例１の方が結晶ロスが減少し、生産性及び歩留りが改善したことがわかる。

【0047】

【表2】

【0048】

表２より、実施例１では比較例１と同等以上の光電変換効率が得られたことがわかる。

【符号の説明】

【0049】

１ 半導体基板（元基板）
１’ 半導体基板（分離基板）
２ イオン注入層
３ テクスチャ
４ 分離面
５ ドーパント拡散層
６ エッチング面
７ 反射防止膜
８ 受光面（表面）電極
９ 非受光面（裏面）電極

【図1】