[发明专利]掩模糊料组合物、使用其得到的半导体元件及半导体元件的制造方法

说明书

本发明涉及一种掩模糊料组合物，其特征在于，含有：(a)特定的聚硅氧烷；(b)二氧化硅粒子，其平均粒径为150nm以下；(c)溶剂，其沸点为130℃以上，(a)聚硅氧烷的重均分子量为1000以上，组合物固态成分中的二氧化硅粒子为20重量％以上且70重量％以下，组合物整体中的P、B及Al浓度各自为20ppm以下。利用该掩模糊料组合物，提供固化前的溶液的保存稳定性、涂布时的图案形成性优异、涂布后的杂质扩散工序中的掩蔽性、耐裂纹性优异的掩模糊料组合物。

技术领域

本发明涉及在半导体衬底中使掺杂剂扩散时对非掺杂区域进行掩蔽的掩模糊料组合物。此外，涉及由其形成的固化膜、及杂质被图案化的光电转换元件等半导体元件。

背景技术

目前，在太阳能电池的制造中，要在半导体衬底中形成N型或P型的掺杂层时，将N型或P型掺杂剂成分利用CVD法或以掺杂糊料(doping paste)的形式进行溶液涂布，然后，利用热扩散使其扩散至半导体衬底中，从而形成掺杂层。例如，在使用掺杂糊料时，首先在半导体衬底表面形成热氧化膜，接着利用光刻法将具有规定图案的抗蚀剂层合于热氧化膜上。然后，将该抗蚀剂作为掩模，利用酸或碱对未被抗蚀剂掩蔽的热氧化膜部分进行蚀刻，剥离抗蚀剂而形成热氧化膜的掩模。接着，涂布N型或P型的掺杂糊料，使糊料附着于掩模开口的部分。然后，于700～1100℃的温度使糊料中的掺杂成分热扩散，从而形成了N型或P型的掺杂层。

关于上述的太阳能电池的制造，近年来如专利文献1所记载的那样，研究了不使用以往的光刻技术，而简易地通过印刷等进行掩模层区域的微细的图案形成，以低成本制造太阳能电池。

另一方面，用于太阳能电池的半导体衬底多数情况下不对其表面实施镜面加工，在这样的半导体衬底表面形成掩模时，掩模材料积存在凹部，凹部的掩模膜厚变大，凸部的掩模膜厚变小。因此，涂布后的掩模层厚度不均匀，作为掩模糊料，需要可使用的膜厚上限与膜厚下限之差即膜厚余裕(margin)大的材料。特别地，由于掩模层区域的边界部分存在膜厚变薄的倾向，因此从掩模的微细图案加工性的观点考虑，要求在膜厚为0.1～0.2μm左右的膜厚小的区域具有掩蔽性。

专利文献1、2中提出了硅氧烷系的掩模糊料。此外，专利文献3中提出了一种掩模糊料，其通过具有在烧成后消失的大体积官能团，从而使得烧成后的结构松弛，厚膜化时的耐裂纹性优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-49079号公报

专利文献2：日本特开2007-194306号公报

专利文献3：日本特开2011-116953号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，专利文献1～2中记载的掩模糊料虽然在0.2μm左右的膜厚中呈现出掩蔽性，但耐裂纹性差，对于厚膜化而言不优选。形成为厚膜的情况下，存在下述问题：在以高温进行处理的掩模层的固化、或掺杂成分的热扩散时，膜上产生裂纹而丧失掩蔽性。

此外，对于专利文献3中记载的掩模糊料而言，为了获得掩蔽性，必须形成为厚膜，而在低膜厚区域无法获得掩蔽性。此外，存在耐裂纹性也不充分的问题。

本发明是基于上述情况而完成的，其课题是提供耐裂纹性优异、掩蔽性优异的掩模糊料。具体而言，本发明的课题是提供下述可经受实用的膜厚余裕大的掩模糊料，所述掩模糊料即使在形成为厚膜的情况下，也不容易在烧成、掺杂成分的热扩散时产生裂纹，即使在形成为薄膜的情况下，掩蔽性也优异。

用于解决课题的手段