TW201216350A - Silicon wafer, semiconductor device, silicon wafer production method and semiconductor device production method - Google Patents

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201216350 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 矽晶圓之製造 本發明係關於一種矽晶圓、半導體裝置 方法及半導體裝置之製造方法。 【先前技術】 近年來，由於能源枯竭之問題或 lL丄 人八礼甲之匚〇2增加之類的 地球環境問題而期望開發清嚟 t I /月，糸之旎源，半導體裝置之中尤 其是使用太陽電池單元之太陽發 货电作為新月巨源而得到開 發、實用化，不斷地發展。 作為太陽電池單元，先前主户仫 〗王Λ丨L係例如藉由於單晶或多晶 之矽晶圓之受光面上擴散與矽晶圓之導電型相反之雜質而 形成P-n接合’分別於W圓之受光面及與受“相反側之 背面形成電極而製造之兩面電極型太陽電池單元。又，雙 面電極型太陽電池單元中，一般係藉由於石夕晶圓之背面以 :濃度擴散導電型與石夕晶圓相同之雜質，而利用背面場效 貫現向功率化。 又對於不在半導體基板之受光面上形成電極，而僅於 背面形成有電極之背面電極型太陽電池單元亦正在進行研 九開發（例如參照專利文獻1 (日本專利特開2〇〇7_衫〇乃號公 報））。 以下，參照圖26(a)〜圖26(f)之示意剖面圖，對先前之背 面電極型太陽電池單元之製造方法之一例加以說明。 首先，如圖26(a)所示，於具有n型或p型之導電型之半導 體基板101的受光面側之整個面上網版印刷遮蔽膏1〇2並使 J57010.doc 201216350 其乾燥’其後於半導體基板1 0 i之背面側部分性地設置開口 部114而網版印刷遮蔽膏1 〇 2。 其次’如圖26(b)所示’藉由使η型摻雜劑1〇4自半導體基 板101之背面之開口部114擴散，而形成η型摻雜劑擴散區域 103。 其後，將半導體基板101之受光面側及背面侧之遮蔽膏 102全部除去’再次如圖26(c)所示，將遮蔽膏ι〇2網版印刷 於半導體基板101之受光面側之整個面上並使其乾燥，其後 於半導體基板101之背面側部分性地設置開口部丨丨5而網版 印刷遮蔽膏102。 其次，如圖26(d)所示，藉由使p型摻雜劑1〇6自半導體基 板1〇1之背面之開口部115擴散，而形成卩型摻雜劑擴散區域 105 ° 其次，如圖26(e)所示，藉由對半導體基板1〇1之受光面側 之表面進行紋理蝕刻而形成紋理結構1〇8後，於紋理結構 108上形成抗反射膜1〇9,並且於半導體基板ι〇ι之背面側形 成鈍化膜107。 其後，如圓26(f)所示，於半導體基板1〇1之背面之鈍化膜 上》又置用以使n型摻雜劑擴散區域丨及p型摻雜劑擴散 區域105各自之表面露出之開口部，其後形成通過該開口部 接觸η型摻雜劑擴散區域1〇3之η型用電極丨丨〗，並且形成接 觸Ρ型摻雜劑擴散區域1〇5之ρ型用電極113。根據以上所述 而製作先前之背面電極型太陽電池單元。 又，於非專利文獻1(西村康雄，「關於高濃度氫氧化納水 157010.doc 201216350 '合液之考察」，東亞合成小組研究年報，TREND 2006，第9 號第8〜第12頁）中記載有：將鹼濃度為51.9%、48.0%、 3 5·0/ο、i〇.〇〇/〇2Na〇H水溶液添加至圓筒容器中並設定為 65 C之後’使2英吋之矽晶圓浸潰於其中進行2〇分鐘及3〇 分领刻。 又’於非專利文獻1中亦記載有，以48.0% NaOH於65它 下蝕刻矽晶圓20分鐘，以51·9% Na〇H於65〇c下蝕刻矽晶圓 分鐘，測定表面粗度之結果為：表面粗度為48 〇%蝕刻品 〇-3 54 4111，51.9%蝕刻品〇,210 0111,51.9〇/。蝕刻品具有良好 之钮刻狀態’更高濃度之鹼之蝕刻狀態良好。 再者，於使用結晶矽之電子器件之領域（尤其是！^^(大型 積體電路））中一般係藉由機械研磨而提高矽晶圓之表面之 平滑性之手法，但於太陽電池之技術領域中，為了提高處 理率及降低成本，而使用如非專利文獻丨所記載之化學蝕刻 成為主流。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :曰本專利特開2007-49079號公報 非專利文獻 非專利文獻1 .西村康雄’「關於南濃度氮氧化納水溶液 之考察」’東亞合成小組研究年報，TREND 2006，第9號， 第8〜第12頁 【發明内容】 發明所欲解決之問題 157010.doc 201216350 為使用石夕晶圓穩定地製造具#良好特性之背面電極型太 陽電池單元，有效的是進行石夕晶圓表面之平滑化，以能夠 儘量地降低與電極之接觸電阻，且可防止石夕晶圓之表面與 電極之界面的裁子之再結合。進而，提高遮蔽膏之印刷精 度亦較為有效。 如背景技術中亦所述之利用化學飯刻的♦晶圓表面之平 滑化令，果所周知藉由增純刻量而提高石夕晶圓表面之平 滑性較為容易。 另-方面’為了提高處理率及降低成本而要求背面電極 型太陽電池單元之石夕晶圓之蓮 日圓之溥型化，切片後之結晶矽之厚 度正逐年變薄。於此種情 ^ ^ ^增加蝕刻量具有導致矽晶 圓之機械強度及轉換效率下降之問題。 此類問題不僅是背面電極型太陽電池單元之問題，亦是 包含雙面電極型太陽電池單元等太陽電池單元之半導體裝 置全體之問題。 鑒於上述情況，本發明夕 、 之目的在於提供藉由抑制蝕刻量 並提向石夕晶圓表面之平潛，地品执战 十β性而能夠穩定地製造具有良好特 性之半導體裝置之矽晶圓、 午等體裝置、矽晶圓之製造方 法及半導體裝置之製造方法。 解決問題之技術手段 本發明係一種矽晶圓，兮 k °亥夕日日圓係藉由對切斷矽晶錠而 獲得之結晶石夕之表面，斜64* Η 十、，、口日日石夕之單側之表面蝕刻5 μιη 以上25 μιη以下而獲得者. 且表面具有寬度10 μιη以上150 μηι以下之刻面。 157010.doc 201216350 此處，於本發明之矽晶圓中，較佳為刻面之深度為〇 1卩m 以上1 Ο μιη以下。 又’本發明係一種半導體裝置，其包含上述矽晶圓、及 設置於矽晶圓之具有刻面之表面之電極。 又’本發明係-種矽晶圓之製造方法，其包含：切斷矽 晶錠而形成結晶⑦之步驟；及利用氫氧化納濃度為2〇質量 %以上35質f %以下之氫氧化納水溶液㈣上述結晶石夕之 表面之步驟，且#刻步驟中之結晶⑦之#刻量針對上述結 晶矽之單侧之表面為5 μπι以上25 以下。 ’較佳為形成結 驟。 此處，於本發明之矽晶圓之製造方法中 晶矽之步驟包含利用線鋸切斷矽晶錠之步 進而’本發明係—種半導體之製造方法，其包含：切斷 石夕晶錠而形成結晶石夕之步驟；藉由利用氫氧化納濃度為2〇 質量％以上35質量％以下之氫氧化納水溶液㈣結晶石夕之 表面，而形成表面具有寬度10卜111以上15〇μιη以下之刻面之 石夕晶圓的步驟；及於具有刻面之石夕晶圓之表面形成電極之 步驟:且形成石夕晶圓之步驟中之結晶奴姓刻量針對結晶 石夕之單側之表面為5 μιη以上25 μιη以下。 此處，本發明之半導體裝置之製造方法較佳 矽之步驟中包含利用線鋸切斷矽晶錠之步驟。乂 發明之效果 藉由本發明，可提供藉由抑制_量並提高妙晶圓表面 之平滑性而能夠㈣地製造具有良好特性之半導體裝置之 石夕晶圓、半導體裝置、石夕晶圓之製造方法及半導體裝置之 157010.doc 201216350 製造方法。 【實施方式】 以下，對於本發明之實施形態進行說明。再者，本發明 之圖式中’同一參照符號表示同—部分或相當部分。 <矽晶圓之製造方法> 作為切斷矽晶錠而形成結晶矽之步驟之一例，如圖丨之示 意立體圖所示，進行以線鋸53切斷矽晶錠5〇之步驟。 如圖1所示，線鋸5 3係卷掛於空出特定間隔而配置之導輥 51、52之間。其結果為，線鋸53於各個導輥51、52中，成 為沿導輥51、52之長度方向，空出特定間隔而於複數個位 置張拉之狀態。於此狀態下，藉由導輥51、52反覆進行正 轉、反轉而使線鋸53沿箭頭55之方向往復移動。 於線鋸53沿箭頭55之方向進行往復移動之狀態下，使矽 晶鍵50向箭頭54之方向移動。並且，藉由將石夕晶錠5〇擠壓 於進行往復移動之線鋸53上，而如例如圖2之示意立體圖所

示，於複數個位置切斷矽晶錠5〇，形成複數片之板狀結曰 矽 11。 BB 於圖3中表示圖！所示之線鑛53大一例之示意剖面圖。此 處，線鋸53包含芯線53a、及以接合材料（未圖示）固定於芯 線53a之外周面上的研磨粒53b。作為芯線53a，例如可使用 鋼琴線等。作為研磨粒53b，例如可使用金剛石研磨粒等， 作為接合材料，例如可使用電鍍於芯線53a之外 等 两·^ 作為矽晶錠50，例如可使用藉由丘克拉斯基法或鑄造法 1570l0.doc 201216350 所製作之單晶錢或多晶梦錠等。再者，碎晶錠％亦可藉 由摻雜η型或p型之摻雜劑而具有n型或p型之導電型。 圖4係表示藉由以線鋸53切斷矽晶錠5〇所獲得之結晶矽 11的一例之示意剖面圖。此處，由於使用上述線鋸53之矽 晶錠50之切斷而於結晶矽n之表面生成切片損傷Ia。 圖5係表示圖4所示之結晶矽丨丨之表面之一部分的一例之 不思放大剖面圖。如圖5所示，於結晶矽丨丨之表面形成有較 大之起伏（以下稱「錯痕」）61。 鋸痕61之形成係起因於使用線鋸53之矽晶錠5〇之切斷。 即，如圖1所示，結晶矽11係藉由將矽晶錠50擠壓於往復移 動之線鋸53上切斷而獲得，每當線鋸53之移動方向55切換 時，線鋸53會暫時停止而線速降低。藉此，沿矽晶錠5〇相 對於線鋸53之移動方向（箭頭54之方向），線鋸53對矽晶錠50 之切入深度不同，因此其作為較大之起伏之鋸痕而出現於 結晶石夕11之表面。 其次，進行蝕刻結晶矽11之表面之步驟。藉此，可除去 如圖4所示之結晶矽u之表面之切片損傷u，並以可於結晶 石夕11之表面形成凹坑狀之凹陷（刻面）。 银刻結晶石夕11之表面之步驟係藉由如下方式進行：對結 晶石夕11之表面，利用氫氧化鈉濃度為20質量％以上3 5質量％ 以下、較佳為24質量％以上32質量％以下之氫氧化鈉水溶 液’針對結晶矽11之單側之表面蝕刻5 μηι以上25 μιη以下之 厚度的蝕刻量。其依據在於，本發明者進行銳意研究，結 果發現：利用氫氧化鈉濃度為20質量。/。以上35質量。/〇以下、 157010.doc •9· 201216350 :二圭:24質量%以上32質量%以下之氫氧化鈉水溶液触刻 一夕11之表面之情形時，若針對結晶石夕U之單側之表面 鞋刻5叫以上25_τ之厚度，則相較於以氳氧化納濃度 同於35質量％之氨氧化納水溶液钱刻相同厚度之情形，可 顯著提高石夕晶圓表面之平滑性。例如，於利用氣氧化納濃 度為30質量％之氫氧化納水溶液對結晶石夕u之單側之表面 進行厚度為13㈣之㈣之情料，可達到與以氫氧化納漠 度為48質量。/。之氫氧化納水溶液針對結晶石夕u之單側之表 面飯刻30㈣左右之厚度的量的先前之钮刻為同等以上之 石夕晶圓之表面的平滑性。藉此，可藉由增加平滑性經提高 之石夕晶圓之表面與電極之接觸面積而降低石夕晶圓之表面與 電極之接觸電阻及石夕晶圓之表面與電極之界面的載子之再 結合’並且可藉由提昇印刷於平滑性經提高之石夕晶圓之表 面^的遮蔽膏之印刷精度而提高分路電阻，降低逆向飽和 電机。進而’藉由抑制蝕刻量，可抑制矽晶圓之機械強度 之下降及使用該妙晶圓所製造之太陽電池單元之轉換效^ 之下降。因此，藉由本實施形態之蝕刻，能夠製造可穩定 地製造具良好特性之半導體裝置之矽晶圓。 此處，結晶矽11之單側之表面的蝕刻量（蝕刻深度）較佳為 5 μιη以上20 μιη以下，更佳為5 μιη以上15 μπι以下。於結晶 矽11之單側之表面的触刻量為5 以上π pm以下之情形 時，尤其是5 μιη以上15 μιη以下之情形時，可進一步抑制結 晶矽11之單側之表面的蝕刻量，同時提高矽晶圓之表面之 平滑性的傾向變大。 1570l0.doc 201216350 ' 再者’結晶矽11之表面之蝕刻量表示由該蝕刻所致之結 晶石夕11之單側的表面於結晶石夕u之厚度方向上之厚度之減 少量（μπι)。 〈矽晶圓〉 圖6表示藉由如上所述蝕刻結晶矽u之表面而形成之矽 ' 晶圓的一例之示意剖面圖，圖7表示圖ό所示之矽晶圓i之表 面之一部分的一例之示意放大剖面圖。 如圖6所示，矽晶圓丨之表面雖不存在切片損傷，但如圖了 所不形成有因上述濃度之氫氧化鈉水溶液之蝕刻而形成之 刻面62。再者，雖然矽晶圓i之表面亦形成有由線鋸53之研 磨粒53b所形成之研磨粒痕等，但於圖7中為便於說明而省 略其記述。 圖8表示圖7所示之刻面62之一例之示意放大剖面圖。利 用氲氧化納漢度為20質量％以上35質量％以下、較佳為24 質畺Λ以上32質量％以下之氫氧化鈉水溶液針對結晶石夕i i 之單側之表面蝕刻5 μηι以上25 μπι以下、較佳為5 μηι以上20 μπι以下、更佳為5 μιη以上1 5 μιη以下之厚度而形成於矽晶 圓1之表面的刻面62之寬度為10 μηι以上15〇 μιη以下，較佳 為20 μηι以上150 μηι以下，刻面62之深度為οι μΓΏ以上1〇 . μηι以下。例如，藉由利用氫氧化鈉濃度為30質量％之氫氧 化鈉水溶液蝕刻結晶矽丨丨之單側之表面丨3 pm而獲得之矽 晶圓之表面的刻面62之寬度例如如圖8所示成為20 μιη以上 60 μιη以下。 另一方面，如圖9之示意放大剖面圖所示，以氫氧化鈉濃 1570I0.doc 201216350 度大於3 5質量％之氫氧化鈉水溶液钱刻結晶矽丨丨之單側之 表面5 μηι以上25 μηι以下而形成於矽晶圓i之表面的刻面63 之寬度相較於以氫氧化鈉濃度為2〇質量％以上35質量％以 下之氫氧化鈉蝕刻相同之蝕刻量之情況變得非常狹小，刻 面63之深度成為〇」μιη以上1〇 μιη以下。例如，藉由利用氫 氧化鈉濃度為48質量。/。之氫氧化鈉水溶液蝕刻結晶矽丨丨之 單側之表面13 μηι而獲得之矽晶圓之表面的刻面63之寬度 例如如圖9所示成為3 μηι以上15 μη1以下。 進而’如圖10之示意放大剖面圖所示，於以氫氧化鈉濃 度未達20質量。/。之氫氧化鈉水溶液對結晶矽丨丨之單側之表 面蝕刻5 μηι以上25 μπι以下而形成於矽晶圓}之表面的刻面 64之内部形成棱錐狀之突起物65。 如此，具有如下刻面62之矽晶圓】之表面係與其他情形相 比成為更平緩之表面，該刻面62係利用氫氧化鈉濃度為2〇 質量％以上35質量％以下、較佳為24質量％以上32質量％以 下之氫氧化鈉水溶液蝕刻5 μηι以上25 μηι以下、較佳為5 以上20 μηι以下、更佳為5 以上丨5 μιη以下之厚度而形成 之具有10 μιη以上150 μιη以下、較佳為2〇 μιη以上15〇 μιη& 下之寬度及0.1 μηι以上1〇 μιη以下之深度者。於此種平緩的 表面上形成電極之情形，與於如圖9所示之刻面Μ之寬度度 乍且不平緩之表面及如圖1〇所示之刻面64内部生成有突起 物6 5且不平緩之表面上形成電極之情形相比，明顯可降低 矽晶圆與電極之接觸電阻及矽晶圓之表面與電極之界面的 載子之再結合。又，於此種平緩之表面上印刷遮蔽膏之情 157010.doc 201216350 形’與於如圖9所示之刻面63之寬度度窄且不平緩之表面及 如圖10所示之刻面64内部生成有突起物65且不平緩之表面 上印刷遮蔽膏之情形相比，明顯可提高遮蔽膏之印刷精 度。因此，於使用利用氫氧化鈉濃度為2〇質量％以上35質 罝％以下、較佳為24質量％以上32質量％以卞之氫氧化鈉水 /谷液Ί虫刻5 μηι以上25 μιη以下、較佳為5 μιη以上20 μπι以 下、更佳為5 μηι以上15 μηι以下之厚度的矽晶圓丨之情形 時’可穩定地製造具良好特性之半導體裝置。 較佳為形成於矽晶圓1之表面之刻面62的90%以上係寬 度為ΙΟμιη以上150以下’較佳為2〇μιη以上15〇μίη以下，且 冰度為0.1 μηι以上10 μιη以下。於此情形時，矽晶圓i之表 面又得更加平緩而能夠穩定地製造具有良好特性之半導體 裝置的傾向變大。 <半導體裝置之製造方法> 以下，參照圖11〜圖20對作為本發明之半導體裝置之製造 方法的一例之實施形態之背面電極型太陽電池單元之製造 方法加以說明。 首先，如圖11(a)之示意剖面圖及圖11(1?)之示意平面圖所 不，於以藉由上述蝕刻而具有寬度大之刻面62之方式製作 型或P型之矽晶圓1的受光側之表面（受光面）之整個面上 遮蔽膏2 ’並且於石夕晶圓1之背面側之表面（背面）上以設 置開口。卩14之方式將遮蔽膏設置為帶狀。再者，圖U(b)為 從矽晶圓1之背面側觀察圖11⑷時之示意平面圖。又，上述 蝕刻係藉由利用氫氧化鈉濃度為20質量％以上35質量％以 15701〇.d〇c •13· 201216350 :、較佳為24質量％以上32質量％以下之氫氧化納水溶液對 單側之表面蝕刻5 μηι以上25 μηι以下、鲂杜A < 孕乂隹為5 μιη以上2 〇 μηι以下、更佳為5 μηι以上丨5 厚度而進行，該蝕 刻係分別對矽晶圓丨之受光面及背面進行。 作為遮蔽膏2,例如可使諸劑、增㈣、以及包含氧化 石夕前驅物及/或氧化鈦前驅物者等。又，作為遮蔽膏2亦可 使用不含增黏劑之物。 作為溶劑，例如可將如下溶劑單獨使用或併用2種以上： 乙二醇、曱基溶纖劑、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑' 二乙基溶纖劑、乙酸溶纖劑、乙二醇單笨醚、曱氧基乙醇、 乙二醇單乙酸酯、乙二醇二乙酸酯、=乙二醇、二乙二醇 單甲驗一乙一醇單乙趟乙酸酯、二乙二醇單丁蝴、二乙 二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇二曱醚、二乙二醇甲基乙醚、 一乙一醇一乙喊、二乙二醇乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇 單甲醚、二乙二醇單乙峻、四乙二醇、液體聚乙二醇、丙 一醇、丙二醇單曱醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、1-丁氧基乙氧基丙醇、二丙二醇、二丙二醇單曱醚、二丙二 醇單乙醚、三丙二醇單甲醚、聚丙二醇、i，3_丙二醇、丁二 酸· ,5戍一醒·己—醇、甘油、甘油單乙酸醋、甘油一乙 酸i曰、甘油三乙酸酯、三羥甲基丙烷、丨，2,6_己三醇、丨，2-丙二醇、丨，5_戊二醇、辛二醇、1，2-丁二醇、1，4-丁二醇、 1,3-丁二醇、二呵烷、三呤烷、四氫呋喃、四氫吡喃、甲縮 醛、二乙基縮醛、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二乙基酮、 丙酮基丙酮、二丙_醇、曱酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、 1570I0.doc 201216350 乙酸甲酯或乙酸乙酯。 作為增黏劑，雖期望使用乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮 或其兩者之混合物，但亦可使用各種品質及特性之膨潤 土 各種極性溶劑混合物用之一般無機流變添加劑、確化 纖維素及其他纖維素化合物、澱粉、明膠、海藻酸、高分 散性非晶質矽酸（Aerosil(註冊商標））、聚乙烯丁醛 (M〇wltal(註冊商標））、羧甲基纖維素鈉（vivistar)、熱塑性 聚醯胺樹脂（Eurelon(註冊商標））、有機蓖麻油衍生物 (Thixin R(註冊商標））、二醯胺·蠟（Thixatr〇1 p.lus(註冊商 才示））、膨潤聚丙婦酸鹽（Rheolate(註冊商標））、聚_腺-聚胺 基甲酸酯、聚醚-多元醇等。 作為氧化矽前驅物，例如可使用如TEOS(正矽酸四乙醋） 之通式R1 nSi(〇R丨）4.n(Rr表示曱基、乙基或苯基，Ri表示曱 基、乙基、正丙基或異丙基，η表示〇、1或2)所示之物質。 作為氧化鈦前驅物，例如除Ti(〇H)4之外，亦為如ΤΡΤ(四 異丙氧基鈦）之R2’nTi(OR2)4_n所示之物質（R2,表示曱基、乙基 或笨基’ R2表示甲基、乙基、正丙基或異丙基，η表示〇、1 或2)，另外，亦包含TiCl4、TiF4及Ti0S04等。 於使用增黏劑之情形時，作為增黏劑例如可將蓖麻油、 月罗潤土、硝化纖維素、乙基纖維素、聚乙烯。比洛烧酮、澱 粉、明膠、海藻酸、非晶質矽酸、聚乙烯丁醛、羧甲基纖 維素鈉、熱塑性聚醯胺樹脂、有機蓖麻油衍生物、二醯胺-蠟、膨潤聚丙烯酸鹽、聚醚脲-聚胺基曱酸酯、聚醚-多元醇 等單獨使用或併用2種以上。 157010.doc • 15· 201216350 遮蔽膏2之设置方法無特別限定，例如可使用先前公知之 塗佈方法等。 其後，使分別設置於矽晶圓丨之受光面及背面之遮蔽膏2 乾燥。 作為遮蔽膏2之乾燥方法，例如可藉由將設置遮蔽膏續 之矽晶圓1設置於烘箱内，於例如3〇(rc左右之溫度下加熱 遮蔽膏2例如數十分鐘之步驟而進行。 然後’藉由锻燒如上所述而乾燥之遮蔽膏2，使遮蔽膏2 固化。遮蔽膏2之煅燒例如可藉由於8〇〇t以上1〇〇〇。〇以下 之溫度下加熱遮蔽膏2例如1〇分鐘以上6〇分鐘以下之步驟 而進行。 其次，如圖12⑷之示意剖面圖及圖啊之示意平面圖所 示，藉由流入含η型摻雜劑之氣體4，而使〇型摻雜劑擴散至 自石夕晶圓i之背面側的開口部14露出之石夕晶圓丄之背面，以 帶狀形成η型摻雜劑擴散區域3。再者，作為含η型摻雜劑之 氣體4,例如可使用包含作為11型摻雜劑之磷之p〇ci;等。 又，η型摻雜劑擴散區域3係n型摻雜劑濃度高於石夕晶圓 區域。又’圖12⑻係從石夕晶i之背面側觀察_⑷時之 示意平面圖。 其後，將石夕晶圓1之受光面及背面各自之遮蔽膏2暫時全 部除去1蔽膏2之除去可藉由將設置有遮蔽膏2之矽晶^ 浸潰於氫氟酸水溶液中等步驟而進行。 其次，如圖13⑷之示意剖面圖及圖13(b)之示意平面圖所 示’於石夕晶ΒΠ之受光面側的表面（受光面）之整個面上設置 157010.doc -16· 201216350 ^蔽膏並且於石夕曰曰圓之背面側的表面（背面）上以設置開 口 4 15之方式δχ置遮蔽膏2 ^開口部15係形成於與開口部μ 不同 置再者，圖13(b)係從石夕晶圓之背面側觀察圖 13 (a)時之示意平面圖。 並且，使分別塗佈於矽晶圓1之受光面及背面之遮蔽膏2 乾燥後，藉由煅燒遮蔽膏2而使遮蔽膏2固化。 其-人’如圖14(a)之示意剖面圖及圖14(b)之示意平面圖所 示藉由/yiL入έ p型掺雜劑之氣體6，而使p型摻雜劑擴散至 自矽晶圓1之背面側的開口部15露出之矽晶圓匕背面以 帶狀形成P型㈣_散區域5。再者’作為^型摻雜劑之 氣體6 W如可使用包含作為p型摻雜劑之侧之等。又， P型摻雜劑擴散區域5係？型摻雜劑濃度高於石夕晶圓丨之區 域。又，圖14⑻係從矽晶圓丨之背面側觀察_⑷時之示 意平面圖。 其-入，如圖15(a)之示意剖面圖及圖15(b)之示意平面圖所 示，將矽晶Hi之受光面及背面各自的遮蔽膏2暫時全部除 去藉此，可使矽晶圓1之受光面整個面及背面整個面露 出而使帶狀之η型摻雜劑擴散區域3及帶狀之p型推雜劑擴 散區域5分別露出。再者，圖15(b)係從石夕晶圓i之背面側觀 察圖15(a)時之示意平面圖。 一其次，如圖16⑷之示意剖面圖及圖1叫之示意平面圖所 示’於石夕晶圓1之背面上形成鈍化膜7。作為鈍化膜7,例如 可使用氧化石夕膜、氮化石夕膜或氧化石夕膜與氮化石夕膜之積層 體等。鈍化膜7例如可藉由電聚CVD法（pia_ chemicai 157010.doc 201216350

Vapor Deposition ’電漿化學氣相沈積法）等形成。再者，圖 16(b)係從石夕晶圓！之f面側觀察圖j 6⑷時之示意平面圖。 一其次’如@17⑷之示意剖面圖及圖17(b)之示意平面圖所 不γ將成為與矽晶圓丨之形成有鈍化膜7側為相反側之受光 面藉由紋理蝕刻而形成紋理結構8。用以形成紋理結構8之 紋理㈣可藉由使用形成於石夕晶圓k背面之鈍化膜7作為 蝕刻掩膜而進行。再者，紋理蝕刻可藉由使用如下蝕刻液 钮刻石夕晶圓1之受光面而進行，該㈣液係將例如於氮氧化 納或氫氧化卸等鹼性水溶液中添加有#丙醇之液體加熱至 70°C以上8(TC以下者。 其次，如圖18⑷之示意剖面圖及圖18⑻之示意平面圖所 不，於矽晶圓1之紋理結構8上形成抗反射膜9。作為抗反射 膜9例如可使用氧化矽膜、氮化矽膜或氧化矽膜與氮化矽 膜之積層體等。抗反射膜9例如可藉由電漿CVD法等形成。 再者，圖1 8(b)係從矽晶圓丨之背面側觀察圖丨8(a)時之示意 平面圖。 其次，如圖19(a)之示意剖面圖及圖19(|3)之示意平面圖所 不，藉由除去鈍化膜7之一部分而形成接觸孔1〇及接觸孔 11〇,使η型摻雜劑擴散區域3之一部分自接觸孔1〇中露出， 並且使Ρ型摻雜劑擴散區域5之一部分自接觸孔11〇中露 出。再者，圖19(b)係從矽晶圓丨之背面側觀察圖19(a)時之 示意平面圖。 接觸孔10、11係例如可藉由下述方法形成：使用光微影 技術於鈍化膜7上形成與接觸孔1〇、u各自之形成位置對應 157010.doc 201216350 的部分上具有開口部之光阻圖案後，藉由蝕刻自光阻圖案 之開口部除去鈍化膜7。 ’、尺如圖20(a)之示意剖面圖及圖20(b)之示意平面圖所 示，形成通過接觸孔…與口型摻雜劑擴散區域3電性連接之n 型用電極12，同時形成通過接觸孔110與p型摻雜劑擴散區 域5電法連接之卩型用電極⑴此處，作為n型用電極η及p 型用電極13，例如可使用包含銀等金屬之電極。根據以上 所述，可製作背面電極型太陽電池單元。 <半導體裝置> 於如上所述製造之背面電極型太陽電池單元中，如圖 2〇(&)所不，具有寬度大之刻面62之矽晶圓1的平緩之背面上 刀別形成有η型用電極12及？型用電極13，可使矽晶圓1之背 面'刀別與—用電極12及Ρ型用電極13之接觸面積增加，因 此降低石夕晶IU與電極（n型用電極12，㈣用電極13)之接觸 電阻及矽晶圓之表面與電極之界面的載子之再結合。又， 因遮蔽膏2之印刷圖案由於矽晶圓 1之背面之凹凸而混亂之 :象較少’故可使遮蔽膏2之印刷精度提高。進而，因與先 刖相比，抑制蝕刻量而形成矽晶圓丨，故可抑制矽晶圓1之 機械強度及背面電極型《陽電池單元之轉換率下降。因 此，於如上所述製作之背面電極型太陽電池單元中，可穩 定地製造具有良好特性之背面電極型太陽電池單元。 又，本發明並不限定於應用於背面電極型太陽電池單 元，亦可應用於所有構成之半導體裝置。 實施例 157010.doc 19- 201216350 <石夕晶圓之製作與評價> 首先，將利用丘克拉斯基法形成石夕單晶錠擠壓於正 往復移動之線鋸（具有圖2 1之放大照片所示之形狀）而進行 切斷。藉此，形成有複數片具有各個邊為126 之近似正 方形之受光面及背面且厚度為2〇〇 μπΐ2板狀之n型單晶 矽。此處，圖21所示之線鋸係使用利用電鍍於剖面直徑12〇 μηι之鋼琴線之外周面之鎳固定粒徑3〇 ^爪以下之金剛石研 磨粒而製作者。 圖22表示利用上述線鋸切斷之單晶矽之表面的一例 之顯微鏡照片。如圖22所示，確認形成於n型單晶矽之表面 沿線鋸之移動方向形成之溝狀研磨粒痕（如圖22之縱條紋）。 其次，利用氫氧化鈉濃度為30質量％之氫氧化鈉水溶液 以單側之表面之蝕刻量成為丨3 μιη(兩表面之触刻量合計％ μηι钮刻後之η型單晶♦之厚度為1 74 μηι)之方式對如上所 述形成之η型單晶矽之表面進行蝕刻。藉此，除去表面之切 片損傷同時形成表面具有寬度大之刻面之碎晶圓（以下稱 「實施例之矽晶圓」）。 圖23(a)表示如上所述製作之實施例之矽晶圓之表面的一 部分之顯微鏡照片，圖23(b)表示圖23(a)之實施例之矽晶圓 之表面藉由雷射顯微鏡測定凹凸之結果。如圖23(a)及圖 23(b)所示，確認實施例之矽晶圓之表面平緩。又，形成於 實施例之矽晶圓之表面的刻面之90%係寬度為20 μιη以上 60 μΐΏ以下，且深度為0.1 μπι以上10 pm以下者。 又，作為比較，利用氫氧化鈉濃度為48質量％之氫氧化 1570l0.doc 201216350 鈉水溶液以單側之表面之蝕刻量成為30 μηι(兩表面之蝕刻 量合計60 μηι，蝕刻後之η型單晶矽之厚度為174 μιη)之方式 對厚度為234 μπι之板狀之„型單晶矽之表面進行蝕刻，除此 之外與實施例同樣地製作矽晶圓（以下稱「比較例丨之矽晶 圓j );並且利用氫氧化鈉濃度為丨8質量％之氫氧化鈉水溶 液以單側之表面之姓刻量成為丨3 之方式對n型單晶石夕之 表面進行蝕刻，除此之外與實施例同樣地製作矽晶圓（以下 稱「比較例2之矽晶圓」）。圖24(a)及圖25(a)分別表示比較 例1之矽晶圓之表面的一部分之顯微鏡相片及比較例2之矽 晶圓之表面的一部分之顯微鏡相片。又，圖24(b)表示圖 24(a)之比較例！之矽晶圓之表面藉由雷射顯微鏡測定凹凸 之結果’圖25(b)表示圖25(a)之比較例2之矽晶圓之表面藉 由雷射顯微鏡測定凹凸之結果。 如圖24(a)及圖24(b)所示，確認比較例丨之矽晶圓之表面 與實施例之矽晶圓之表面相比不平緩。又，如圖25(a)及圖 25(b)所示，確認比較例2之矽晶圓之表面上有稜錐狀之突起 物（圖25(a)所示黑色斑點）。 再者’關於除將氫氧化鈉濃度分別設為2〇質量％、24質 里％、32質量。/〇及35質量％之外與實施例之矽晶圓同樣地製 作之石夕晶圓的表面’亦確認其具有與實施例之矽晶圓同樣 之表面。 又’關於除將單側之表面之蝕刻量分別設為5 μιη ' 15 μΐΠ 2〇 μηΐ& 25 以外與實施例之矽晶圓同樣地製作之矽 曰曰圓的表面’與除利用氫氧化鈉濃度48質量％之氫氧化鈉 157010.doc •21· 201216350 水浴液且將單側之表面之蝕刻量分別設為5 、1 5卜爪、2〇 μιη及25 μηι以外與實施例之矽晶圓同樣地製作之矽晶圓的 表面相比，破認相同姓刻量下各刻面尺寸較大。 <背面電極型太陽電池單元之製作與評價> 使用實施例之矽晶圓、比較例丨之矽晶圓及比較例2之矽 晶圓，分別製作實施例之背面電極型太陽電池單元、比較 例1之背面電極型太陽電池單元及比較例2之背面電極型太 陽電池單元。 具體而言，首先，於實施例之矽晶圓、比較例丨之矽晶圓 及比較例2之矽晶圓之各自之一個表面整個面上印刷遮蔽 膏，並且於其相反之側之表面上以具有複數個開口部之方 式印刷带狀之遮蔽膏。 其次，藉由將印刷有遮蔽膏之各個矽晶圓設置於烘箱内 進行加熱而使遮蔽膏乾燥。 其次，藉由加熱並煅燒如上所述乾燥後之遮蔽膏而使遮 蔽膏固化。 其次，藉由向使遮蔽膏固化後之各個矽晶圓流入p〇C丨3， 使磷擴散至各個矽晶圓之上述開口部而形成η型摻雜劑擴 散區域。 其次，藉由將各個矽晶圓浸潰於氫氟酸水溶液中而將各 個石夕晶圓之遮蔽膏全部除去。 其次，於各個矽晶圓之形成有η型摻雜劑擴散區域側之表 面，以具有複數個以與η型摻雜劑擴散區域平行之帶狀露出 的開口部之方式印刷遮蔽膏。此處，遮蔽膏係以與η型摻雜 157010.doc •22- 201216350 劑擴散區域不同之區域自開口部露出之方式印刷。 又，於與各個矽晶圓之n型掺雜劑擴散區域形成側為相反 側的表面整個面上亦設置遮蔽膏。 然後’藉由將各個矽晶圓設置於烘箱内加熱而使遮蔽膏 乾燥，其後，藉由加熱並煅燒遮蔽膏而使遮蔽膏固化。 其-人，藉由向各個石夕晶圓流入ΒΒγ3，使硼擴散至各個石夕 曰曰圓之上述開口部而形成Ρ型摻雜劑擴散區域。 其次，藉由將各個矽晶圓浸潰於氫氟酸水溶液中而將各 個石夕晶圓之遮蔽膏全部除去。 其次，藉由電漿CVD法於各個矽晶圓之η型摻雜劑擴散區 域及Ρ型摻雜劑擴散區域側之形成側的表面整個面上形成 包含氮化矽膜之鈍化膜。 其次，藉由對與各個矽晶圓之鈍化膜形成側為相反側之 表面進行紋理蝕刻而形成紋理結構。此處，紋理蝕刻係使 用於氫氧化鈉濃度為3體積之氫氧化鈉水溶液中添加有 異丙醇之70°C〜8(TC之蝕刻液而進行。 其次，藉由電漿CVD法於各個矽晶圓之紋理結構上形成 包含氮化矽膜之抗反射膜。 其次，藉由將各個石夕晶圓之鈍化膜的一部分以帶狀除 去，而形成接觸孔’使n型摻雜劑擴散區域及p型摻雜劑擴 散區域各自之一部分露出。 其後，以填埋各個矽晶圓之接觸孔之方式塗佈市售之銀 聚’使其乾燥’藉由加熱而锻燒銀聚，從而形成分別接觸n 型摻雜劑擴散區域及P型摻雜劑擴散區域之銀電極。根據以 157010.doc -23- 201216350 上所述’由實施例、比較例1及比較例2之矽晶圓，分別製 造實施例、比較例1及比較例2之背面電極型太陽電池單元。 然後’使用太陽模擬器對實施例、比較例1及比較例2之 各個背面電極型太陽電池單元照射模擬太陽光，測定電流_ 電壓（iv)特性，並測定短路電流密度、開路電壓、F F (FiU Factor ’填充因數）及轉換效率。將其結果表示於表卜再者， 於表1中，分別以相對值表示分別將實施例之背面電極型太 陽電池單元之短路電流密度、開路電壓、F F•及轉換效率之 值設為100時的比較例1及比較例2之背面電極型太陽電池 單元之短路電流密度、開路電壓、F F.及轉換效率之值。 [表1] 短路電流密度 開路電壓 F.F. 轉換效率 單側蝕刻量 Γιιτηΐ 實施例 100 100 100 100 13 比較例1 99 101 100 100 30 比較例2 95 90 Γ 90 77 13 如表1所示，實施例之背面電極型太陽電池單元與比較例 1之背面電極型太陽電池單元相比，即使於將單側之表面之 蝕刻量減至一半之程度而製作矽晶圓之情形時，亦確認可 穩定地獲得同等程度之良好特性。 又，如表1所示，實施例之背面電極型太陽電池單元與比 較例2之背面電極型太陽電池單元相比，確認可穩定地獲得 良好之特性。 認為其原因在於：於實施例之背面電極型太陽電池單元 中，以較少之蝕刻量實現矽晶圓之平緩之表面，藉由於該 157010.doc • 24· 201216350 平緩之表面形成銀電極，而使硬晶圓之表面與銀電極之接 觸面積增加，可降低矽晶圓之表面與銀電極之接觸電阻及 矽晶圓之表面與銀電極之界面的載子之再結合，又，可減 少由矽晶圓之背面之凹凸所致的遮蔽膏之印刷圖案之混 亂，從而使遮蔽膏之印刷精度提高。 產業上之可利用性 、本發明可利用於矽晶圓、半導體裝置、矽晶圓之製造方 法及半導體裝置之製造方法’尤其是可較好地利用於背面 電極型太陽電池單元用矽晶圓及其製造、背面電極型太陽 電池單元及其製造。 【圖式簡單說明】 圖1為圖解切斷矽晶錠而形成結晶矽之步驟的一例之示 意立體圖。 圖2為圖解形成結晶石夕之步驟的—例之示意立體圖。 圖3為圖1所示之線鋸的一例之示意剖面圖。 圖4為藉由以線鋸切斷矽晶錠而獲得之結晶矽的一例之 示意剖面圖。 圖5為圖4所示 大剖面圖。 之結晶矽之表面的一部分之一例之示意放 圖6為藉由触刻結晶石夕之矣而而形士、〜 一 y夂表面而形成之矽晶圓的一例之 不意剖面圖。 圖7為圖6所示之石夕晶圓之表面的一部分之-例之示意放 大剖面圖β 圖8為矽晶圓之表 面之刻面的一例之示意放大剖面圖 157010.doc -25- 201216350 圖 圖…圓之表面之刻面的另外-例之示意放大剖面 例之示意放大剖 圖1〇為石夕晶圆之表面之刻面的又另外 面圖。 圖11(a)為圖解於矽晶圓之 之示意剖面圖’圖11(b)為從”二：：膏之步驟的-例 之示意平面圖。 圓之者面側觀察圖U⑷時 圖12(a)為圖解於矽晶圓之 之步驟的一例之亍音^ η!摻雜劑擴散區域 不意。J面圖，圖12(b)為從 觀察圖12⑷時之示意平面圖。 曰曰圓之是面側 圖13⑷為圖解於⑦晶圓之表面設置遮蔽膏 之示意剖面圖，圖13(b)為從矽晶圓 1 之示意平面圖。 日日圓之月面側觀察圖U⑷時 圖14(a)為圖解於妙晶圓之势而#七 之佳…，7曰曰圓之“形成P型摻雜劑擴散區域 2驟的-例之示意剖面圖，圖14(b)為從石夕晶圓之背面側 觀察圖14(a)時之示意平面圖。 圖15(a)為圖解使碎晶圓之哲&夕；丨丨μ 荆“为, 圓之走面之η型摻雜劑擴散區域及ρ 6雜劑擴散區域露出之步驟的—例之示意剖面圖，圖 15⑻為從石夕晶圓之背面側觀察圖15⑷時之示意平面圖。 圖16⑷為圖解於石夕晶圓之背面形成鈍化膜之步驟的-例 之示意剖面圖’圖剛為從石夕晶圓之背面側觀察㈣⑷時 之不意平面圖。 一圖17⑷為圖解於矽晶圓之受光面形成紋理結構之步驟的 一例之示意剖面圖’圖17(b)為從矽晶圓之背面側觀察圖 157010.doc -26· 201216350 17(a)時之示意平面圖。 圖18⑷為圖解於石夕晶圓之紋理結構上形成抗反射層之步 驟的-例之示意剖面圖，圖剛為從矽晶圓之背面二觀二 圖18(a)時之示意平面圖。 圖19(a)為圖解於石夕晶圓之背面之純化膜上形成接觸孔之 -步驟的-例之示意剖面圖，圖l9(b)為從⑦晶圓之背面側觀 察圖19(a)時之示意平面圖。 圖20(a)為圖解形成n型用電極及？型用電極之步驟的一例 之示意剖面圖，圖20(b)為從矽晶圓之背面側觀察圖2〇(a)時 之示意平面圖。 圖21為貫施例中使用之線鋸之放大照片。 圖22為藉由圖21所示之線鋸切斷後的〇型單晶矽之表面 的一例之顯微鏡照片。 圖23(a)為實施例之矽晶圓之表面的一部分之顯微鏡照 片，圖23(b)為圖23(a)之實施例之石夕晶圓之表面藉由雷射顯 微鏡測定凹凸之結果。 圖24(a)為比較例1之矽晶圓之表面的一部分之顯微鏡照 片，圖24(b)為圖24(a)之比較例丨之矽晶圓之表面藉由雷射 顯微鏡測定凹凸之結果。 圖25(a)為比較例2之矽晶圓之表面的一部分之顯微鏡照 片，圖25(b)為圖25(a)之比較例2之矽晶圓之表面藉由雷射 顯微鏡測定凹凸之結果。 圖26(a)〜圖26(f)為圖解先前之背面電極型太陽電池單元 之製造方法的一例之示意剖面圖。 157010.doc -27- 201216350 【主要元件符號說明】 1、101 1 a 2 ' 102 3、 103 4、 104 5、 105 6 ' 106 7、 107 8、 108 9 > 109 10 、 110 12 、 112 13 、 113 14 、 15 、 114 、 115 50 51 ' 52 53 53a 53b 54、55 61 62 、 63 ' 64 65 半導體基板 切片損傷 遮蔽膏 η型摻雜劑擴散區域 含η型摻雜劑之氣體 Ρ型摻雜劑擴散區域 含Ρ型摻雜劑之氣體 鈍化膜 紋理結構 抗反射膜 接觸孔 η型用電極 ρ型用電極 開口部 半導體結晶錠 導輥 線鋸 芯線 研磨粒 箭頭 鑛痕 刻面 突起物 157010.doc • 28 -

Claims (1)

1. 201216350 七、申請專利範圍： 1種^阳圓（1) ’其係藉由對切斷#晶錠（5G)而獲得之結 aa夕（1)之表面’針對上述結晶石夕⑴）之單側之表面敍刻$ μηι以上25 μιη以下而獲得者； 且表面具有寬度10 μΐΏ以上150 μιη以下之刻面（62)。 士凊长項1之矽晶圓⑴，其中上述刻面㈣之深度為U μιη以上1 〇 pm以下。 3. 4. 5. 種半導體裝置，其包含如請求項1或2之⑪晶圓（1)、及 设置於上述石夕晶圓⑴之具有上述刻面（62)之上述表面 之電極（12，13)。 一種矽晶圓（1)之製造方法，其包含： 切斷矽晶錠（50)而形成結晶矽（η)之步驟；及 利用氫氧化鈉濃度為2 〇質量％以上3 5質量％以下之氫 氧化鈉水溶液蝕刻上述結晶石夕（11)之表面之步驟；且巫 上述银刻步驟中之上述結晶石夕（11)之钮刻量針對上述 結晶石夕（11)之單側之表面為5 μιη以上25 下。 如請求項4之矽晶圓⑴之製造方法，其中形成上述結晶石夕 ⑴）之步驟包含利用㈣（53)切斷上切线（5〇)之步 6. 一種半導體裝置之製造方法，其包含： 切斷石夕晶旋（5 〇)而形成結晶矽（丨丨）之步驟； 稭由利用氫氧化鈉濃度為20質量以上35質量％以下 之虱氧化鈉水溶液蝕刻上述結晶矽（11)之表面，而形成表 面具有寬度ίο μιη以上150 μπι以下之刻面（62)的矽晶圓 157010.doc 201216350 (1)之步驟；及 、有上述到面（62)之上述碎晶圓⑴之上述表面形成 電極（12，13)之步驟；且 晶矽（11)之蝕刻 μηι以上25 μηι以 形成上述矽晶圆U)之步驟中之上述結 量針對上述結晶矽π υ之單側之表面為5 下。

   ’其中形成上述結晶 上述發晶鍵（5〇)之步 如請求項6之半導體裝置之製造方法 矽（11)之步驟包含利用線鋸（53)切斷 驟。 157010.doc