JP2012004565A

JP2012004565A - インターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池の製造方法

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Publication number: JP2012004565A
Application number: JP2011131830A
Authority: JP
Inventors: Yan Pavlak Bartolomei; バルトロミエイ・ヤン・パフラク; Janssens Tom; トム・ヤンセンス
Original assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Current assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: TW201203594A; US20110303280A1; US8900891B2; JP5608609B2; EP2395554A2; EP2395554A3; TWI515916B

Abstract

【課題】裏に双方のコンタクトを有する太陽電池において、エミッタコンタクトとベースコンタクトとの間の分離が良好な製造方法を提供する。
【解決手段】インターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池を製造する方法であって、半導体基板１０の裏面上に、第１ドープ層１１を形成する工程と、誘電体マスク層１３を形成する工程と、誘電体マスク層１３と第１ドープ層１１とを通って複数の溝を形成する工程であって、複数の溝の底に、第２ドーパント型のエミッタ領域２０またはバックサーフェスフィールド領域２１のいずれか一方を複数の溝の間に形成し、エミッタ領域２０またはバックサーフェスフィールド領域２１の他方を複数の溝の底に形成する工程と、を含む方法。
【選択図】図８

Description

本発明は、インターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池の製造方法に関する。

インターディジテイテッドバックコンタクト（ＩＢＣ：交差指型バックコンタクト）電池は、電池の裏側にエミッタコンタクトとベースコンタクトの双方を有し、エミッタコンタクトとベースコンタクトが電子と正孔を分離して集めるために交差指型である太陽電池である。表側のコンタクトの除去は、影による損失（shading loss）と直列抵抗との間でトレードオフを形成する必要性を回避する。ＩＢＣ電池の製造プロセスは、しばしば多くのマスク工程とアライメント工程を必要とする。なぜならば、電池の裏側において、エミッタ領域とベース領域とを分離する必要があり、エミッタコンタクトとベースコンタクトとを分離して適当にアライメントする必要があるためである。

ＩＢＣ電池を製造ためのプロセス手順の複雑さを低減するための方法が提案された。例えば、"Realization of self-aligned back contact cells", Electrochemical and Solid-State Letters, 11 (5), H114-H117, 2008, P. Papet et al. は、リソグラフィ工程のみが使用され、アライメント工程がその後に必要とされないプロセス手順を開示する。エミッタコンタクトとベースコンタクトとの間に分離は、金属マスクを用いてシリコン基板中に溝を化学エッチングすることで得られ、マスクのアンダーエッチングはカンチレバーの形成に繋がり、カンチレバーは、金属の堆積後の双方のコンタクトタイプの間の短絡を避けるために十分に大きい（数マイクロメータ）。

"Super self-aligned technology for backside contact solar cells: a route to low cost and high efficiency", IEEE PVSC 1990 では、 P. Verlinden et alは、バックサイドコンタクト太陽電池を作製するための方法を提案しており、この方法はアライメントの無い１つだけのフォトリソグラフィを必要とする。電池の裏側でのｎ＋ドープ領域とｐ＋ドープ領域との間の分離は、溝の横側に酸化物のカンチレバーが形成されるように、酸化物マスクを用いてマスクをアンダーエッチングして、シリコン基板中に溝を化学エッチングすることにより得られる。溝の底部および側壁は、熱酸化されて、パッシベーション層が形成され、窒化シリコン層が酸化物層の上に堆積される。次に、異方性反応性イオンエッチングを用いて、更にカンチレバーをマスクに用いて、溝の底部の、酸化物層および窒化物層にウインドウが開口される。酸化シリコン層と窒化シリコン層は、溝の側壁に残る。ホウ素のプレ堆積が続いて行われ、双方のドーピング領域（ｎ＋エミッタ領域とベース中のｐ＋領域）が、１つの高温工程で拡散される。ｎ＋ドープ領域とｐ＋ドープ領域との間の分離を提供するために、溝の側壁に存在するシリコン酸化物／シリコン窒化物のスタックがマスク層として使用される。エミッタコンタクトとベースコンタクトとを形成するために、非常に貧弱なステップカバレジが特徴の真空蒸着によりＡｌ層が堆積され、カンチレバーの存在が、エミッタコンタクトとベースコンタクトとの間の分離に繋がる。

本発明の具体例の目的は、裏に双方のコンタクトを有する太陽電池を製造するのに良好な方法を提供することである。

上記目的は、本発明の具体例にかかる方法により達成される。

本発明の具体例は、リソグラフィ工程の必要性とアライメント工程の必要性が回避された、従来のプロセスと比較してプロセス工程の数が削減された、インターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池を製造する方法に関する。一の具体例にかかる方法では、ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域を分離するマスク層を形成する必要が避けられる。シリコン基板中にエッチングされた溝の横側のカンチレバーまたは吊り下げられた部分と、指向性ドーピングが、ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域との間を分離するために使用される。エミッタ、バックサーフェスフィールド、およびフロントサーフェスフィールドを形成するためのドーパントの拡散は、１つの工程で行うことができる。加えて、カンチレバーはまたエミッタコンタクトとベースコンタクトの間を分離するために使用され、１つのメタライゼーション工程が双方のコンタクトタイプを形成するために使用できる。

第１の具体例では、本発明はインターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池を製造する方法に関し、この方法は、例えばシリコンのような半導体基板の裏面上に第１ドーパント型を含む第１ドープ層を形成する工程と、第１ドープ層を覆うように誘電体マスク層を形成する工程と、誘電体マスクと第１ドープ層を通って複数の溝を形成する工程であって、複数の溝は、裏面に対して例えば直交するような実質的に直交する方向にシリコン中に延び、複数の溝の横側で第１ドープ層の下に横方向に延びる工程と、裏面に対して例えば直交するような実質的に直交する方向に指向性ドーピング工程を行い、複数の溝の底に、第１ドーパント型とは異なる第２ドーパント型のドーパントを供給する工程と、ドーパント拡散工程を行い、基板の裏側において、複数の溝の間の第１型のドープ領域と、複数の溝の底の第２型のドープとを形成する工程とを含む。本発明の文脈において、「裏面に対して実質的に直交する」とは、裏面に直交する方向から３０°より大きく外れない、好適には１０°より大きく外れないことを意味する。

第１型のドープ領域と第２型のドープ領域が「セルフアライン」、即ち第１型のドープ領域を第２型のドープ領域から分離するための専用マスクまたはマスク層を必要としないことが、本発明の具体例の長所である。

バックサーフェスフィールドとエミッタが同時に形成されることは、本発明の具体例の長所である。これは、太陽電池の処理の単純化された方法を提供する。

具体例または本発明では、基板は例えばｎ型基板で、第１ドーパント型はｎ型で、第２ドーパント型はｐ型である。そのような具体例では、ドーパント拡散工程は、複数の溝の間にｎ型領域（例えばバックサーフェスフィールド領域）を形成し、複数の溝の底にｐ型領域（例えばエミッタ領域）を形成する工程を含んでも良い。

代わりに、本発明の具体例では、基板は例えばｎ型基板で、第１ドーパント型はｐ型で、第２ドーパント型はｎ型である。そのような具体例では、ドーパント拡散工程は、複数の溝の間にｐ型領域（例えばエミッタ領域）を形成し、複数の溝の底にｎ型領域（例えばバックサーフェスフィールド領域）を形成する工程を含んでも良い。

代わりに、本発明の具体例では、基板は例えばｐ型基板で、第１ドーパント型はｐ型で、第２ドーパント型はｎ型である。そのような具体例では、ドーパント拡散工程は、複数の溝の間にｐ型領域（例えばバックサーフェスフィールド領域）を形成し、複数の溝の底にｎ型領域（例えばエミッタ領域）を形成する工程を含んでも良い。

代わりに、本発明の具体例では、基板は例えばｐ型基板で、第１ドーパント型はｎ型で、第２ドーパント型はｐ型である。そのような具体例では、ドーパント拡散工程は、複数の溝の間にｎ型領域（例えばエミッタ領域）を形成し、複数の溝の底にｐ型領域（例えばバックサーフェスフィールド領域）を形成する工程を含んでも良い。

第１ドープ層は、例えばドープされた酸化物層またはドープされた例えばアモルファスシリコン層のようなアモルファス半導体層でも良い。

誘電体マスク層は、単層またはスタック層でも良い。誘電体マスク層は、例えば酸化物層および／または窒化物層のような好適な誘電体層を含んでも良い。

複数の溝を形成する工程は、例えばレーザ切除により行われ、続いて誘電体マスク層と第１ドープ層をアンダーエッチングするためのウエットエッチング工程が行われ、ウエットエッチング工程は、第１ドープ層の下方で横方向（即ち、裏面に実質的に平行な方向）に溝を拡張する。ウエットエッチング工程は、例えばＮａＯＨ溶液またはＫＯＨ溶液のようないずれかの好適なウエットエッチング溶液中のエッチングを含む。エッチング溶液は、基板に依存する。レーザ切除の代わりに、例えばドライエッチングが使用され（例えばＤＲＩＥ：deep reactive ion etching）、または誘電体層を選択的にエッチングするペーストのスクリーン印刷が用いられる。

複数の溝は例えば平行な溝で、例えば基板表面に平行な面で矩形形状を有する。

溝の深さ（即ち、基板表面に直交する方向の大きさ）は、例えば約１マイクロメータと５マイクロメータとの間の範囲であり、横方向（基板表面に平行な方向）の大きさは、例えば約４０マイクロメータと２ｍｍとの間の範囲、例えば約１００マイクロメータと１ｍｍとの間の範囲、例えば約３００マイクロメータのオーダーである。溝の間のピッチは、例えば約６０マイクロメータと３ｍｍとの間の範囲である。

一の具体例では、複数の溝の横側において、第１ドープ層の下方で横方向に溝が延びる。換言すれば、複数の溝の横側において、第１ドープ層（および第１ドープ層を覆う誘電体層）は、吊り下げられた部分またはカンチレバーを含む。この吊り下げられた部分の横方向の大きさは、例えば約１マイクロメータと５マイクロメータの間の範囲である。

指向性ドーピング工程は、イオン注入工程、プラズマドーピング工程、または高い異方性を有する好適な低圧堆積工程を含んでも良い。

一の具体例では、この方法は、更に、ドーパント拡散工程の前に、基板の表側に、基板と同じドーパント型を有する第２ドープ層を形成する工程を含む。ドーパント拡散工程が、続いてシリコン基板の表側でドープ領域を形成し、例えば太陽電池中にフロントサイドフィールド（Front Side Field）を形成する。

一の具体例では、この方法は、更に基板の表側と裏側で表面パッシベーション層を形成する工程、表側に反射防止コーティングを形成する工程、および裏側にエミッタコンタクトとベースコンタクトを形成する工程を含む。

エミッタコンタクトとベースコンタクトの形成工程は、例えばレーザ切除により、裏側に存在する異なる層を通って開口部を形成し、第１型のドープ領域と第２型のドープ領域とを局所的に露出させる工程を含む。次に、薄い金属シード層が形成され、続いて電気メッキされる。代わりに、エミッタコンタクトとベースコンタクトは真空蒸着で形成され、カンチレバーの存在が双方のコンタクト型の分離に繋がっても良い。

リソフリー（litho-free）であることが、本発明の具体例にかかる製造方法の長所である。本発明の具体例にかかる方法は、クリーンな技術であるレーザパターニング、アンダーエッチング、およびイオン注入に基づく。

例示目的で、本発明の所定の目的と長所が上で記載された。もちろん、そのような目的または長所の全てが、本発明の特定の具体例で達成できることは必要でないことが理解される。このように、例えばここで教示または提案されたような他の目的や長所を達成する必要無しに、ここで教示された１つの利点や複数の利点を達成または最適化する方法で本発明が具体化または実施できることを当業者は理解するであろう。更に、この概要は単に例示であり、本発明の範囲を限定することを意図しないことが理解される。本発明は、構成および動作方法の双方について、その特徴および長所とともに、添付の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良く理解されるであろう。

本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。本発明の具体例にかかる例示の方法を模式的に示す。

異なる図面において、同一参照符号は、同一または類似の要素を示す。

以下の詳細な説明では、本発明の全体の理解、および特定の具体例でどのように実施す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が理解されるであろう。他の例では、公知の方法、手順、および技術は、本発明を不明瞭にしないために、詳細には示されない。本発明は、特定の具体例について特定の図面を参照しながら説明されるが、本発明はこれに限定されるものでは無い。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。また図面において、図示目的で幾つかの要素の大きさは誇張され、それゆえに縮尺通りではない。

更に、説明や請求の範囲中の、第１、第２、第３等の用語は、類似の要素の間で区別するために使用され、一時的、空間的、序列的、または他の方法のいずれかで順序を表す必要はない。そのように使用された用語は、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。

また、説明や請求の範囲中の、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ものではない。そのように使用された用語は、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。

また、「含む（comprising）」の用語は、それ以降に示される要素に限定して解釈されることを排除するものであり、他の要素や工程を排除しない。このように、言及された特徴、数字、工程、または成分は、その通りに解釈され、１またはそれ以上の他の特徴、数字、工程、または成分、またはこれらの組み合わせの存在または追加を排除してはならない。このように、「手段ＡおよびＢを含むデバイス」の表現の範囲は、構成要素ＡとＢのみを含むデバイスに限定されるべきではない。

本発明の文脈では、太陽電池の表面または表側は、光源に向かって配置され、これにより光を受けるために取り付けられた表面または側面である。太陽電池の裏面または裏側は、表面に対向する面または側である。基板の表側は、形成される太陽電池の表側に対応する基板の側面であり、一方基板の裏側は、形成される太陽電池の裏側に対応する基板の側面である。

本発明の文脈では、インターディジテイテッド（交差指型）手段が混じり合い、これにより１つのグループからの部材は、他のグループからの部材と交互に存在する。特に、インターディジテイション（交互嵌合）は、太陽電池のバックコンタクトに関連する。そのようなインターディジテイテッドバックコンタクトの長所は、グリッドの影損失が無いことである。

本発明の１つの具体例にかかるインターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池の製造方法は、第１ドープ層を覆う誘電体マスク層を形成する工程と、誘電体マスク層と第１ドープ層とを通って複数の溝を形成する工程であって、複数の溝は、半導体基板の裏面に対して、例えば直交するような実質的に直交する方向に延びて、複数の溝の側面において第１ドープ層の下方に延びる工程と、裏面に実質的に直交する方向に指向性ドーピング工程を行い、これにより複数の溝の底に、第１ドーパント型とは異なる第２ドーパント型のドーパントでドープ領域を形成する工程と、ドーパント拡散工程を行い、これにより基板の裏側において複数の溝の間に第１型のドープ領域を形成し、複数の溝の底において第２型のドープ領域を形成する工程とを含む。

一の具体例にかかる方法によるＩＢＣ太陽電池の製造プロセスの例が、図１〜図８に記載される。この方法は、例えば０．５Ｏｈｍ・ｃｍと１０Ｏｈｍ・ｃｍの間の範囲の抵抗率を有する、第１ドーパント型のドーパントを含む半導体基板、例えばｎ型シリコン基板が用いられる例示的具体例について記載される。しかしながら、この方法は、これに限定されず、例えばゲルマニウム基板のような他の半導体材料、および／または例えばｐ型基板のような他の型の基板上に太陽電池を形成するためにも使用できる。

ｎ型基板１０の表面をテクスチュアした後に、ｎ型ドーパントのような第１型のドーパントを含む、例えば第１酸化物層１１のような第１ドープ層、例えばリンドープ酸化物層が、基板の裏側に形成される（図１）。ｎ型ドーパントのような第１型のドーパントを含む、例えば第２ドープ酸化物層１２のような第２ドープ層、例えばリンドープ酸化物層が、基板１０の表側に形成される。例えばリンドープ酸化物層１１、１２のような、第１および第２のドープ層は、ＰＯＣｌ_３ガラス、リンドープＣＶＤ酸化物、または当業者に知られた他の好適にドープされた酸化物層でも良い。第１ドープ酸化物層１１と第２ドープ酸化物層１２は、例えば１つの酸化工程で同時に形成されても良い。ドープされた酸化物層の代わりとして、当業者に知られた他の好適な型のドープ層、例えばイオン注入シリコン層が用いられても良い。

次に、図２に示すように、誘電体層または誘電体層スタック１３が基板１０の裏側に形成され、この誘電体層スタック１３は、例えば酸化物層１１のような第１ドープ層を覆う。誘電体層スタック１３は、（例えば約５０ｎｍと１マイクロメータの間の範囲の膜厚を有する）堆積されたシリコン酸化物層、および／または（例えば約５０ｎｍと５００ｎｍの間の範囲の膜厚、例えば約５０ｎｍと１５０ｎｍの間、例えば約１００ｎｍの間の膜厚を有する）シリコン窒化物層でも良い。

裏側の誘電体スタック層１３は、例えばシリコン窒化物層のようなパッシベーションの材料を含み、これは太陽電池の裏面をパッシベートするための水素源として使用されても良い。加えて、電極を形成する場合に、プロセスの、後の段階で形成される金属から保護する。本発明の他の具体例では、裏面のパッシベーション層または層スタックは、プロセスの後の段階で形成される。そのような具体例では、基板の裏側に存在する全ての層（第１ドープ層１１、およびもし存在するなら誘電体層スタック１３）は、ドーパント拡散工程を行った後に除去されて、その後に裏側のパッシベーション層または層スタックが形成されても良い。

表側において、シリコン窒化物層１４のような追加の層が、第２ドープ酸化物層１２の上に形成されても良い。シリコン窒化物層１４は、最終的な太陽電池構造の反射防止コーティングとして機能しても良い。それゆえに、シリコン窒化物層１４の膜厚は、好適には約５０ｎｍと１５０ｎｍの間の範囲である。しかしながら、本発明の他の具体例では、反射防止コーティングが、例えばドーパント拡散工程を行った後のような、プロセスの後の段階で形成されても良い。そのような具体例では、ドーパント拡散工程を行った後で、かつ反射防止コーティングを形成する前に、第２ドープ層１２が除去され表面パッシベーション層が形成されても良い。

次の工程では、基板１０の裏側において、プロセスの後の段階でエミッタ領域が形成される位置に、例えばシリコンのような基板材料中に複数の溝１７が形成される（図３）。複数の溝１７は、例えばレーザ切除により形成される。溝１７は、プロセスの後の段階で形成されるエミッタ領域の形状に対応する形状を有する。例えば、溝は、基板の裏面に平行な面における断面が、例えば矩形形状のような実質的に矩形の形状を有し、形成される太陽電池の長さを有し、例えば約４０マイクロメータと２ｍｍの間の範囲、例えば約１００マイクロメータと１ｍｍの間の範囲、例えば約３００マイクロメータのオーダーの幅を有する。溝の間のピッチＰは、例えば約６０マイクロメータと３ｍｍとの間の範囲でも良い。溝の深さは、プロセスの、後の段階で形成されるバックサーフェスフィールドの深さより大きい。溝の最終深さｄ（図４に示された、基板材料中の溝１７の実際の深さ）は、例えば約５００ｎｍと１０マイクロメータとの間の範囲であり、例えば約１マイクロメータと５メイクロメータとの間である。レーザ切除で溝１７を形成する代わりに、例えば誘電体層のエッチングのためのリソグラフィおよびＤＲＩＥエッチングまたはエッチングペーストのスクリーン印刷と、それに続く例えばシリコンのような基板材料中の溝のエッチングのような、当業者に知られた他の方法が用いられても良い。

レーザ切除の後に、誘電体層１３をマスク層に用いて、例えばＮａＯＨ系またはＫＯＨ系のエッチング溶液を用いてウエット化学エッチングが行われても良い。ＮａＯＨ（またはＫＯＨ）系エッチング溶液は、例えばＨ_２Ｏ１リットル当たり約１００ｇから２００ｇのＮａＯＨ（またはＫＯＨ）を含み、エッチングは約８５℃以下で行われる。しかしながら、一の具体例にかかる方法では、当業者に知られた他の好適なエッチング溶液、例えばＨＮＯ_３＋ＢＨＦ＋Ｈ_２Ｏ系エッチング溶液が用いられても良い。エッチング溶液は、裏側で、基板材料が、覆う層１１、１３より速いエッチング速度を有するように選択される。ウエット化学エッチング工程では、レーザ切除工程により例えばシリコンのような基板材料中で形成されたダメージが除去され、誘電体層１３と例えば酸化物層１１のような第１ドープ層のエッチング速度と比較して、例えばシリコン基板１０のような基板のエッチング速度が速いことによりアンダーカットを形成する。この結果、図４に示すような構造となる。アンダーエッチングにより、溝１７の横側において、吊り下げられた部分またはカンチレバーが、例えば酸化物層１１のような第１ドープ層と誘電体層１３により形成される。吊り下げられた部分またはアンダーカッティングの幅Ｗ_０は、例えば約１ミクロメータと５ミクロメータの間の範囲である。

次の工程では、図５に示すように、例えばｐ型ドーパントのような第２型のドーパントを用いた指向性ドーピング工程、例えばホウ素の注入工程が、基板の裏側において、裏面の平面に対して例えば直交するような、実質的に直交する方向に行われる。例えば注入工程のようなドーピング工程の結果として、例えばホウ素のようなｐ型ドーパントのような第２型のドーパントを含むドープ領域１８が、基板１０の裏側において、エミッタ領域が形成される、複数の溝１７の底に形成される。注入は非常に指向性のある工程であり、溝１７の横側のカンチレバーの存在は、後に、溝の底において（ドープ領域１８をドーパント源として用いて）形成されるエミッタ領域の間と、溝１７の間に（第１ドープ酸化物層１１をドーパント源として用いて）形成されるバックサーフェスフィールド（ＢＳＦ）領域との間を分離する。本発明の具体例では、例えばプラズマドーピングや当業者に知られた他の指向性ドーピング工程が用いられても良い。

次に、例えば約５分と１０分の間で、約１０００℃と１０５０℃の間の範囲の温度で、高温工程が行われ、基板１０の裏側の溝中で、例えばシリコンのような基板材料中に、例えばドープ領域１８からのホウ素のような第２型ドーパントの拡散に（１工程で）繋がり、これによりエミッタ領域２０を形成し、基板の裏側で溝１７の間で、例えばシリコンのような基板材料中に、例えば酸化物層１１のような第１ドープ層からの例えばリンのような第１型ドーパントの拡散に繋がり、バックサーフェスフィールド領域（２１）を形成し、そして表側で例えば酸化物層１２のような第２ドープ層からの、例えばリンのような第１型ドーパントの拡散に繋がり、これにより太陽電池のテクスチュア表面において、フロントサーフェスフィールド領域２２を形成する。溝１７の横側にカンチレバーが存在することにより、このプロセスは、裏側において、溝の側壁において、マスク層を形成する必要無しに、例えばｎ＋領域（ＢＳＦ領域２１）のような第１ドーパント型の領域と、例えばｐ＋領域（エミッタ領域２０）のような第２ドーパント型の領域との間を良好に分離する。結果の構造が図６に示される。

次に、基板の裏側に、特に、溝１７の、例えばシリコン表面のような露出した基板表面に、表面パッシベーション層２３が形成される（図７）。表面パッシベーション層２３は、（例えば、約３ｎｍと１０ｎｍの間の範囲の膜厚を有する）熱酸化物と堆積された酸化物または窒化物とを含むスタック、または（例えば約３０ｎｍのオーダーの膜厚を有する）Ａｌ_２Ｏ_３層と堆積された酸化物層または窒化物層とを含むスタック、または当業者に知られたパッシベーションに適した他の層または層のスタックでも良い。

本発明の代わりの具体例（図示せず）では、基板１０上に先に形成された異なる層（誘電体層１３、第１ドープ層１１、第２ドープ層１２）が、ドーパント拡散工程後に除去されて、続いて基板の全体の裏面（または表面）上に、表面パッシベーション層を形成しても良い。

更なるプロセスは、例えばシリコンのようなドープされた半導体基板材料まで、裏側で層を通って、例えばレーザ切除により開口部を形成する工程を含み、エミッタ領域２０とＢＳＦ領域２１への金属ポイントコンタクトを可能にする。開口部は表面パッシベーションを通って形成され、エミッタ領域２０が部分的に露出する。開口部はまた、溝１７の間の層のスタック（示される例では第１ドープ酸化物層１１、誘電体層１３）を通って形成され、示された具体例では、ｎ＋ドープされたＢＳＦ領域２１が露出する。

最後に、例えばシリコンのような半導体基板１０の裏側を覆う層を通って形成された開口部を通って、特に、エミッタ領域２０へのエミッタコンタクト２４およびＢＳＦ領域２１へのベースコンタクト２５を通って、金属コンタクトが形成される（図８）。エミッタコンタクト２４とベースコンタクト２５は、好適には交差指型であり、例えば櫛型形状である。双方のコンタクト型を形成するためにメタライゼーションが１つのプロセスで行われる。溝１７の存在のために、エミッタコンタクト２４とベースコンタクト２５との間の電極分離が得られ、溝の端部で金属の不連続となる。メタライゼーションは、例えばＴｉ／Ｃｕスタックを含む約１００ｎｍ膜厚シード層のようなシード層の堆積により行われ、続いて電気メッキ（例えば約４マイクロメータ膜厚のＣｕの電気メッキ）や、金属層（例えば約１マイクロメータ膜厚のＡｌ層）の堆積が行われる。

図１から図８は、エミッタ領域が複数の溝の底に形成され、ＢＳＦ領域が溝の間に形成されるプロセス手順を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、溝の底にＢＳＦ領域が形成され、溝の間にエミッタ領域が形成されるＩＢＣセルを作製するために方法が用いられても良い。

先の記載は、本発明の所定の具体理を詳述する。しかしながら、テキスト中でいかに詳細に前述のものがあらわされようとも、本発明は多くの方法で実施できることが認められるであろう。本発明の所定の特徴や形態を記載する場合の、特定の用語の使用は、その用語が関連する本発明の特色や形態の特定の特徴を含むように、その用語がここで再定義されて限定されることを意味するものと取るべきでないことは留意すべきである。

上記詳細な説明は、様々な具体例に適用されるような、本発明の新規な特徴を示し、記載し、指摘したが、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、様々な省略、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が行えることは理解すべきである。

Claims

インターディジテイテッドバックコンタクト太陽電池を製造する方法であって、
半導体基板の裏面上に、第１ドーパント型を含む第１ドープ層を形成する工程と、
第１ドープ層を覆うように誘電体マスク層を形成する工程と、
誘電体マスク層と第１ドープ層とを通って複数の溝を形成する工程であって、複数の溝は、裏面に対して実質的に直交する方向に半導体基板中に延び、複数の溝の横側で第１ドープ層の下に横方向に延びる工程と、
裏面に対して実質的に直交する方向に指向性ドーピング工程を行い、複数の溝の底に、第１ドーパント型とは異なる第２ドーパント型のドーパントを有するドープ領域を形成する工程と、
ドーパント拡散工程を行い、基板の裏側において、エミッタ領域またはバックサーフェスフィールド領域のいずれか一方を複数の溝の間に形成し、エミッタ領域またはバックサーフェスフィールド領域の他方を複数の溝の底に形成する工程と、を含む方法。
複数の溝を形成する工程は、レーザ切除の手段により溝を形成し、続いて形成された溝のウエットエッチングを行う工程を含む請求項１に記載の方法。
複数の溝を形成する工程は、ドライエッチング工程を行う工程を含む請求項１に記載の方法。
複数の溝を形成する工程は、誘電体層を選択的にエッチングするペーストを基板上にスクリーン印刷する工程を含む請求項１に記載の方法。
指向性ドーピング工程は、イオン注入工程、プラズマドーピング工程、高い異方性を有する低圧堆積工程のいずれかを行う工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
更に、ドーパント拡散工程の前に、基板の表側に第２ドープ領域を形成する工程を含み、第２ドープ層は基板と同じドーパント型のドーパントを有する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
更に、基板の表側および／または裏側の表面パッシベーション層、表側の反射防止コーティングの１またはそれ以上を形成する工程、またはエミッタコンタクトおよびベースコンタクトを裏側に形成する工程、を含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
エミッタコンタクトおよびベースコンタクトを形成する工程は、
裏側にある異なる層を通って開口部を形成し、第１型のドープ領域と第２型のドープ領域を部分的に露出させる工程と、
第１型および第２型のドープ領域上にエミッタコンタクトとベースコンタクトとを形成する工程と、を含む請求項７に記載の方法。
更に、エミッタコンタクトとベースコンタクトとを電気メッキする前に、金属シード層を形成する工程を含む請求項８に記載の方法。
エミッタコンタクトとベースコンタクトとを形成する工程は、１つのメタライゼーション工程で行われる請求項８または９のいずれかに記載の方法。