(57)【要約】【課題】ドーパント拡散領域の少なくとも一部の端部において、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーピング濃度プロファイルを形成するレーザドーピング方法を提供する。【解決手段】レーザ光８１の照射により基板１０の表面１２上に形成される照射像９１は、表面１２と平行な第１の方向において第１照射像領域Ｒ１と第２照射像領域Ｒ２とを含む。レーザ光８１の光強度密度は、第１照射像領域Ｒ１において第１光強度密度Ｐ１で略均一であり、第２照射像領域Ｒ２において第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値である第２光強度密度Ｐ２を含む。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８１の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２に向かう方向において、第１光強度密度Ｐ１を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい、第２光強度密度Ｐ２おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降減少する。【選択図】図７
2011124476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にドーパント材料層を固定する工程と、
固定された前記ドーパント材料層にレーザ光を照射することにより前記基板を加熱する工程と、
前記ドーパント材料層から前記基板の内部へドーパントを拡散させ、前記内部にドーパント拡散領域を形成する工程と、
を備え、
照射される前記レーザ光により前記表面上に形成される照射像は、前記表面と平行な第１の方向において、第１照射像領域と第２照射像領域とを含み、
前記第１照射像領域における前記レーザ光の光強度密度は、第１光強度密度で略均一であり、
前記第２照射像領域における前記レーザ光の光強度密度は、前記第１光強度密度より高く且つピーク値である第２光強度密度を含み、
前記第２照射像領域における前記レーザ光の光強度密度プロファイルは、前記第１照射像領域から前記第２照射像領域に向かう方向において、前記第１光強度密度を起点として前記第２光強度密度に向かい、前記第２光強度密度おいて前記ピーク値となり、前記ピーク値を起点として以降減少する、
レーザドーピング方法。
【請求項２】
基板の表面にドーパント材料層を固定する工程と、
固定された前記ドーパント材料層にレーザ光を照射することにより前記基板を加熱する工程と、
前記ドーパント材料層から前記基板の内部へドーパントを拡散させ、前記内部にドーパント拡散領域を形成する工程と、
を備え、
照射される前記レーザ光により前記表面上に形成される照射像は、前記表面と平行な第１の方向において、第１照射像領域と第２照射像領域とを含み、
前記第１照射像領域における前記レーザ光の光強度密度は、第１光強度密度で略均一であり、
前記第２照射像領域における前記レーザ光の光強度密度は、前記第１光強度密度より低く且つピーク値である第２光強度密度を含み、
前記第２照射像領域における前記レーザ光の光強度密度プロファイルは、前記第１照射像領域から前記第２照射像領域に向かう方向において、前記第１および前記第２光強度密度より低い第３光強度密度を起点として前記第２光強度密度に向かい、前記第２光強度密度おいて前記ピーク値となり、前記ピーク値を起点として以降減少する、
レーザドーピング方法。
【請求項３】
前記レーザ光を、前記基板に対して、前記表面と平行かつ前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度で走査させる工程をさらに備え、
前記レーザ光は、前記ドーパント材料層に対して連続波として照射され、
前記照射像は矩形である、
請求項１または２に記載のレーザドーピング方法。
【請求項４】
前記照射像は、前記第１の方向において、前記第１照射像領域の両外側に前記第２照射像領域を含む、
請求項３に記載のレーザドーピング方法。
【請求項５】
前記レーザ光を、前記第１の方向に所定の間隔を空けて、前記第２の方向に複数回走査する工程をさらに含む、
請求項４に記載のレーザドーピング方法。
【請求項６】
前記レーザ光を、前記基板に対して、前記表面と平行かつ前記第１の方向と直交する第２の方向に走査させる工程をさらに備え、
前記レーザ光は、前記ドーパント材料層に対して照射される状態と照射されない状態とを所定の時間間隔で繰り返され、
前記レーザ光が照射されていない状態において前記第２の方向へ所定の距離だけ走査され、
前記所定の時間間隔は、前記レーザ光が前記基板の非昇温状態にある部分に向かって照射されるように設定され、
前記所定の距離は、当該レーザドーピング方法により形成される前記ドーパント拡散領域が、前記第２の方向に連続して形成されるように設定される、
請求項１または２に記載のレーザドーピング方法。
【請求項７】
前記照射像は、前記第１の方向において、前記第１照射像領域の両外側に前記第２照射像領域を含む、
請求項６に記載のレーザドーピング方法。
【請求項８】
前記第１照射像領域は、前記照射像上において中央側に位置し、
前記第２照射像領域は、前記照射像上において前記第１照射像領域の外周を取り囲むように位置する、
請求項７に記載のレーザドーピング方法。
【請求項９】
前記レーザ光を、前記基板に対して、前記第１の方向に所定の間隔を空けて前記第２の方向に複数回走査させる工程をさらに含む、
請求項７または８に記載のレーザドーピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を使用して基板の内部へドーパントを拡散させ、基板の内部にドーパント拡散領域を形成するレーザドーピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、基板の内部にｐｎ接合を有している。太陽電池などに用いられる半導体素子は、１つの基板の内部に複数のｐｎ接合を有している。
【０００３】
基板の内部にｐｎ接合を形成するためには、一導電型の基板表面に逆導電型のドーパント材料層を固定し、ドーパント材料層から基板の内部へドーパントを拡散させる。ドーパントを拡散させることにより、基板の内部にドーパント拡散領域と非ドーパント拡散領域とが形成される。ドーパント拡散領域と非ドーパント拡散領域との間に、ｐｎ接合（ｐｎ接合面）が形成される。ドーパント拡散領域とは、一導電型の基板の内部において逆導電型のドーパントが所定の濃度以上に達した領域である。非ドーパント拡散領域とは、一導電型の基板の内部において逆導電型のドーパントが所定の濃度以上に達していない領域である。
【０００４】
なお、一導電型の基板に対して、同導電型のドーパントを拡散させる場合（ｎ/ｎ＋面、ｐ/ｐ＋面の形成）においては、ドーパント拡散領域とは、一導電型の基板の内部において同導電型ドーパントが所定の濃度以上に達した領域である。同様に、非ドーパント拡散領域とは、一導電型の基板の内部において同導電型ドーパントが所定の濃度以上に達していない領域である。なお、上記のｎ＋、ｐ＋とは、ｎ、ｐ型の基板の不純物濃度よりも不純物濃度が高いことを意味している。
【０００５】
ドーパント材料層を基板の表面に固定するためには、ドーパントを含ませた溶剤を基板の表面に塗布する。基板と塗布した溶剤とを加熱することにより、溶剤を気化させる。こうして、ドーパント材料層が基板の表面に固定される。ドーパント材料層を基板の表面に固定するためには、ＣＶＤ法を使用して、ドーパントを含む物質を基板の表面に気相成長させてもよい。
【０００６】
ドーパント材料層から基板の内部へドーパントを拡散させるためには、加熱炉（拡散炉）を使用する。ドーパント材料層を基板の表面に固定した後、加熱炉を使用して基板とドーパント材料層とを加熱する。ドーパント材料層をエッチング等によりパターニング後、加熱を行なうことにより、基板の内部へドーパントを選択的に拡散させることができる。
【０００７】
ドーパント材料層から基板の内部へドーパントを拡散させるためには、レーザドーピング方法を使用してもよい。下記の非特許文献１は、一般的なレーザドーピング方法を開示している。
【０００８】
レーザドーピング方法は、加熱炉を使用してドーパントを拡散する方法に比べて、ドーパントを拡散させるために必要な時間が短い。レーザドーピング方法は、加熱炉を使用してドーパントを拡散する方法に比べて、半導体素子の製造に用いられる種々の装置の大きさを小さくすることや、半導体素子の製造に消費するエネルギー量を少なくすることもできる。
【０００９】
下記の非特許文献２は、レーザドーピング方法に関する技術として、ドーパントの溶融深さと拡散深さとに関するシミュレーション結果を開示している。下記の特許文献１は、レーザドーピング方法に関する技術として、太陽電池の製造方法を開示している。下記の特許文献２は、レーザアニール（レーザを使って表面改質を行なうこと）に関する技術として、表示装置の製造方法を開示している。下記の特許文献３は、レーザアニールに関する技術として、単結晶薄膜の製造装置を開示している。
【００１０】
ところで、基板の内部にドーパント拡散領域を形成するために、下記の各文献に開示されている技術を使用した場合、形成されたドーパント拡散領域の中央寄りの部分については、基板の表面と垂直な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成される。ところが、形成されたドーパント拡散領域の両端側の部分については、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されない。
【００１１】
換言すると、ドーパント拡散領域と非ドーパント拡散領域との間の境界を示すドーパント拡散境界線は、ドーパント拡散領域の中央寄りの部分においては基板の表面と平行な方向に沿って形成され、ドーパント拡散領域の外周寄りの部分においては基板の表面と垂直な方向に対して傾いて円弧状に形成される（拡散ムラ）。
【００１２】
ドーパント拡散領域の中央寄りの部分において、基板の表面と垂直な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、ドーパント拡散領域の両端側の部分において、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されない場合、当該急峻に変化していない両端側の部分において半導体素子の耐圧が減少する。その結果、半導体素子としての所望の特性を得ることができなくなる。
【００１３】
太陽電池などに用いられる半導体素子においては、１つの基板の内部に複数のドーパント拡散領域（ｐｎ接合）が平行に並んで形成されている。各ドーパント拡散領域の中央寄りの部分において、基板の表面と垂直な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、各ドーパント拡散領域の両端側の部分において、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されない場合、隣り合うドーパント拡散領域どうしの間にリーク電流が発生したり、発電効率が低下したりする。その結果、半導体素子としての所望の特性を得ることができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第２５８５４０３号公報
【特許文献２】特開２００８−１８７０７０号公報
【特許文献３】特公平６−５６８３４号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】豊田浩一，他１名，日経技術図書、「レーザープロセシング」，p.399(1990)
【非特許文献２】T. Sameshima，他１名，"Analysis of Dopant Diffusion in Molten Silicon Induced by a Pulsed Eximer Laser"，JJAP，26，No.7，p.1208(1987)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明は、レーザ光を使用して基板の内部へドーパントを拡散させ、基板の内部にドーパント拡散領域を形成するレーザドーピング方法であって、ドーパント拡散領域の少なくとも一部の端部において、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーピング濃度プロファイルを形成することができるレーザドーピング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】
【００１７】
この発明の第１の局面に基づいたレーザドーピング方法によれば、基板の表面にドーパント材料層を固定する工程と、固定された上記ドーパント材料層にレーザ光を照射することにより上記基板を加熱する工程と、上記ドーパント材料層から上記基板の内部へドーパントを拡散させ、上記内部にドーパント拡散領域を形成する工程と、を備え、照射される上記レーザ光により上記表面上に形成される照射像は、上記表面と平行な第１の方向において、第１照射像領域と第２照射像領域とを含み、上記第１照射像領域における上記レーザ光の光強度密度は、第１光強度密度で略均一であり、上記第２照射像領域における上記レーザ光の光強度密度は、上記第１光強度密度より高く且つピーク値である第２光強度密度を含み、上記第２照射像領域における上記レーザ光の光強度密度プロファイルは、上記第１照射像領域から上記第２照射像領域に向かう方向において、上記第１光強度密度を起点として上記第２光強度密度に向かい、上記第２光強度密度おいて上記ピーク値となり、上記ピーク値を起点として以降減少する。
【００１８】
この発明の第２の局面に基づいたレーザドーピング方法によれば、基板の表面にドーパント材料層を固定する工程と、固定された上記ドーパント材料層にレーザ光を照射することにより上記基板を加熱する工程と、上記ドーパント材料層から上記基板の内部へドーパントを拡散させ、上記内部にドーパント拡散領域を形成する工程と、を備え、照射される上記レーザ光により上記表面上に形成される照射像は、上記表面と平行な第１の方向において、第１照射像領域と第２照射像領域とを含み、上記第１照射像領域における上記レーザ光の光強度密度は、第１光強度密度で略均一であり、上記第２照射像領域における上記レーザ光の光強度密度は、上記第１光強度密度より低く且つピーク値である第２光強度密度を含み、上記第２照射像領域における上記レーザ光の光強度密度プロファイルは、上記第１照射像領域から上記第２照射像領域に向かう方向において、上記第１および上記第２光強度密度より低い第３光強度密度を起点として上記第２光強度密度に向かい、上記第２光強度密度おいて上記ピーク値となり、上記ピーク値を起点として以降減少する。
【００１９】
上記第１および第２の局面に基づく発明の他の形態においては、上記レーザ光を、上記基板に対して、上記表面と平行且つ上記第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度で走査させる工程をさらに備え、上記レーザ光は、上記ドーパント材料層に対して連続波として照射され、上記照射像は矩形である。
【００２０】
上記発明の他の形態においては、上記照射像は、上記第１の方向において、上記第１照射像領域の両外側に上記第２照射像領域を含む。
【００２１】
上記発明の他の形態においては、上記レーザ光を、上記第１の方向に所定の間隔を空けて、上記第２の方向に複数回走査する工程をさらに含む。
【００２２】
上記第１および第２の局面に基づく発明の他の形態においては、上記レーザ光を、上記基板に対して、上記表面と平行かつ上記第１の方向と直交する第２の方向に走査させる工程をさらに備え、上記レーザ光は、上記ドーパント材料層に対して照射される状態と照射されない状態とを所定の時間間隔で繰り返され、上記レーザ光が照射されていない状態において上記第２の方向へ所定の距離だけ走査され、上記所定の時間間隔は、上記レーザ光が上記基板の非昇温状態にある部分に向かって照射されるように設定され、上記所定の距離は、当該レーザドーピング方法により形成される上記ドーパント拡散領域が、上記第２の方向に連続して形成されるように設定される。
【００２３】
上記発明の他の形態においては、上記照射像は、上記第１の方向において、上記第１照射像領域の両外側に上記第２照射像領域を含む。
【００２４】
上記発明の他の形態においては、上記第１照射像領域は、上記照射像上において中央側に位置し、上記第２照射像領域は、上記照射像上において上記第１照射像領域の外周を取り囲むように位置する。
【００２５】
上記発明の他の形態においては、上記レーザ光を、上記基板に対して、上記第１の方向に所定の間隔を空けて上記第２の方向に複数回走査させる工程をさらに含む。
【００２６】
以下、基板の表面と平行な方向を、「平面方向」と称する場合がある。基板の表面と垂直な方向を、「垂直方向」と称する場合がある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、レーザ光を使用して基板の内部へドーパントを拡散させ、基板の内部にドーパント拡散領域を形成するレーザドーピング方法であって、ドーパント拡散領域の少なくとも一部の端部において、基板の表面と平行な方向に急峻に変化するドーピング濃度プロファイルを形成することができるレーザドーピング方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】比較例（および実施の形態１，実施の形態２）におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、比較例におけるレーザ光の光強度密度を示す図である。（ｂ）は、図１におけるＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）線に関する矢視断面図である。
【図３】図２（ｂ）におけるＩＩＩ線に関する部分拡大図である。
【図４】図３に続く、ドーパント拡散領域が形成される仕組みを段階的に示す部分断面図である。
【図５】図４に続く、ドーパント拡散領域が形成される仕組みを段階的に示す部分断面図である。
【図６】比較例において、ドーパント拡散全体の仕組みを示す断面図である。
【図７】（ａ）は、実施の形態１におけるレーザ光の光強度密度を示す図である。（ｂ）は、実施の形態１におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す断面図である。
【図８】実施の形態１において、ドーパント拡散全体の仕組みを示す断面図である。
【図９】実施の形態１の他の構成における照射像を示す平面図である。
【図１０】実施の形態１の他の構成における照射像を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は、実施の形態１の他の構成におけるレーザ光の光強度密度を示す図である。（ｂ）は、実施の形態１の他の構成におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す断面図である。
【図１２】実施の形態１の他の構成における照射像を示す平面図である。
【図１３】実施の形態１の他の構成における照射像を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は、実施の形態２におけるレーザ光の光強度密度を示す図である。（ｂ）は、実施の形態２におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す断面図である。
【図１５】実施の形態２において、ドーパント拡散全体の仕組みを示す断面図である。
【図１６】（ａ）は、実施の形態２の他の構成におけるレーザ光の光強度密度を示す図である。（ｂ）は、実施の形態２の他の構成におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す断面図である。
【図１７】実施の形態３におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す平面図である。
【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図１９】図１７におけるＸＩＸ−ＸＩＸ線に関する矢視断面図である。
【図２０】実施の形態４におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す平面図である。
【図２１】図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ線に関する矢視断面図である。
【図２２】図２０におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図２３】実施の形態５におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す斜視図である。
【図２４】実施の形態５のさらに他の構成におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を示す斜視図である。
【図２５】一般的な太陽電池の構造を示す断面図である。
【図２６】図２５におけるＸＸＶＩ線に関する部分拡大図である。
【図２７】図２６に関し、一般的な太陽電池の平衡状態時におけるエネルギーバンド図である。
【図２８】図２６に関し、一般的な太陽電池の励起状態状態時におけるエネルギーバンド図である。
【図２９】一般的な太陽電池において、電子および正孔が拡散される様子を示す部分断面図である。
【図３０】本発明に関する太陽電池において、電子および正孔が拡散される様子を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に基づいた各実施の形態について説明する前に、本発明に関する比較例について説明する。より具体的には、図１〜図６を参照して、比較例として挙げる一般的なレーザドーピング方法によれば、ドーパント拡散領域の中央寄りの部分において、垂直方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、ドーパント拡散領域の両端側の部分において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されなくなる理由について説明する。
【００３０】
（比較例：一般的なレーザドーピング方法）
図１は、本比較例におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を模式的に示した図である。図１は、レーザ光８０を基板１０に向かって照射しているときの、ドーパント拡散領域３０が形成されている様子を示している。
【００３１】
図１を参照して、本比較例におけるレーザドーピング方法においては、まず、基板１０の表面１２に、ドーパント材料層７０が固定される。固定されたドーパント材料層７０の表面７２側から、基板１０に向かってレーザ光８０が照射される。
【００３２】
レーザ光８０はドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達する。基板１０に到達したレーザ光８０により、基板１０の表面１２上に照射像９０が形成される。基板１０は、照射像９０の範囲内においてレーザ光８０のエネルギーを吸収する。基板１０は、加熱されて溶融する。ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面７４から基板１０の内部に向かって拡散する。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散する。ドーパントが拡散することにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成される。
【００３３】
図２（ａ）は、レーザ光８０の光強度密度を示している。より具体的には、図２（ａ）のＰ軸は、照射像９０上の、Ｘ軸方向の各位置（−ａ〜ａ）におけるレーザ光８０の光強度密度を示している。光強度密度とは、単位面積当たりに照射されるレーザ光のエネルギー強度である。
【００３４】
図２（ｂ）は、図１における線ＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）に関する矢視断面図を示している。図１，図２（ａ）および図２（ｂ）の各Ｘ軸は対応している。図１，図２（ａ）および図２（ｂ）の各Ｙ軸は対応している。
【００３５】
図２（ａ）を参照して、レーザ光８０の光強度密度は、Ｘ軸上の各位置（−ａ〜ａ）において光強度密度Ｐ１で略均一である。なお、レーザ光８０の光強度密度は、照射像９０（ＸＹ平面）上の全ての位置において、光強度密度Ｐ１で略均一である。レーザ光８０の光強度密度プロファイルは、いわゆるフラットトップである。
【００３６】
図２（ｂ）を参照して、レーザ光８０の照射により、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成されている。ドーパント拡散境界線３２は、ドーパント拡散領域３０と非ドーパント拡散領域との間の境界を示している。基板１０に向かってレーザ光８０が照射されていることにより、ドーパント拡散境界線３２は基板１０の内部に向かって矢印ＡＲ３２ａに示す方向に進行している。
【００３７】
（ドーパントが拡散する仕組み）
以下、ドーパントが拡散する仕組みを時系列に基づいてより詳細に説明する。図３〜図５は、基板１０の内部にドーパントが拡散し、ドーパント拡散領域３０が形成される仕組み（変化の様子）を段階的に示した部分断面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ線に関する部分拡大図である。図３に示す状態は、図４に示す状態を経て、図５に示す状態まで至る。図４は、図３において基板１０に照射されていたレーザ光８０の照射を止めた後の様子を示している。図５は、図３において基板１０に照射されていたレーザ光８０の照射を止めた後、図４に示す様子よりもさらに時間が経過したときの様子を示している。
【００３８】
図３を参照して、基板１０の表面１２にはドーパント材料層７０が固定されている。固定されたドーパント材料層７０の表面７２側から、基板１０に向かってレーザ光８０が照射されている。
【００３９】
レーザ光８０はドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達している。基板１０は、レーザ光８０のエネルギーを吸収している。基板１０は加熱されて溶融している。基板１０は、基板１０の表面１２から基板１０の内部へ向かって溶融している。
【００４０】
基板溶融境界線１１は、基板１０が溶融しているときの、基板１０が溶融している領域（１５）と基板１０が溶融していない領域との境界線を示している。基板溶融境界線１１より図中紙面上方に位置する部分１５が、基板１０の溶融している状態を示している。基板溶融境界線１１より図中紙面下方に位置する部分は、基板１０の溶融していない状態を示している。基板１０に向かってレーザ光８０が照射されていることにより、基板溶融境界線１１は、基板１０の表面１２を起点として基板１０の内部（裏面１４側）に向かって矢印ＡＲ１１ａに示す方向に進行している。
【００４１】
基板１０が溶融するのに合わせて、ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面７４から基板１０の内部へ向かって拡散している。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散している。ドーパントが拡散することにより、ドーパント拡散領域３０が形成されている。ドーパント拡散境界線３２は、ドーパントが拡散しているときの、ドーパント拡散領域３０と、非ドーパント拡散領域との境界線を示している。なお、液相内におけるドーパントの拡散速度は、固相内におけるドーパントの拡散速度に比べてはるかに速いため、ここでは近似的に液相内（溶融部）への拡散のみについて説明する。
【００４２】
ドーパント拡散境界線３２は、基板１０に接するドーパント材料層７０の裏面７４を起点として、基板１０の内部に向かって矢印ＡＲ３２ａに示す方向に進行している。
【００４３】
ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散するため、基板溶融境界線１１は、ドーパント拡散境界線３２に先行して、矢印ＡＲ１１ａに示す方向に進行する。
【００４４】
図４を参照して、レーザ光８０の照射を止めると、基板１０はレーザ光８０により加熱されなくなる。基板１０の温度は低下し、基板１０の溶融した領域は徐々に凝固し始める。基板溶融境界線１１の進行方向は反転し、基板溶融境界線１１は矢印ＡＲ１１ｂに示す方向に進行し始める。
【００４５】
ドーパントは、レーザ光８０の照射を止めた後も基板１０の溶融した部分に拡散し続ける。ドーパント拡散境界線３２は、基板溶融境界線１１に接触するまで、矢印ＡＲ３２ｂに示す方向に進行を続ける。
【００４６】
図５を参照して、ドーパント拡散境界線３２が基板溶融境界線１１に接触したとき、ドーパント拡散境界線３２の進行は止まる。ドーパント拡散境界線３２の進行が止まることにより、深さ３２Ｈを有するドーパント拡散領域３０が、基板１０の内部に形成される。ドーパントの拡散が止まった後、基板溶融境界線１１は、ドーパント拡散境界線３２を越えてさらに矢印ＡＲ１１ｃに示す方向に進行し続ける。基板溶融境界線１１が基板１０の表面１２に達したとき、基板溶融境界線１１の進行は止まる。
【００４７】
ドーパントが拡散する仕組みは以上のとおりである。レーザドーピング方法においては、基板溶融境界線１１の進行速度（冷却固化速度）とドーパント拡散境界線３２の進行速度とが、形成されるドーパント拡散領域の深さ（３２Ｈ）に関係している。
【００４８】
（比較例においてドーパントが拡散する様子）
次に、図６を参照して、本比較例におけるドーパント拡散領域３０の全体について、ドーパントが拡散する仕組みを説明する。
【００４９】
図６は、ドーパントが拡散する全体の仕組みを示す断面図である。図６は、図２（ｂ）において基板１０に照射されていたレーザ光８０の、照射を止めた後の様子を示している。時系列については、図６は図４に相当している。
【００５０】
図６を参照して、レーザ光８０の照射を止めると、基板１０はレーザ光８０により加熱されなくなる。基板１０の温度は低下し、基板１０の溶融した領域は徐々に凝固し始める。基板溶融境界線１１の進行は反転し、基板溶融境界線１１はベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚに示す方向に進行し始める。
【００５１】
ベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚは、基板溶融境界線１１付近の基板１０の内部における温度変化の程度（冷却固化速度）を、各ベクトルの大きさおよび向きで示している。各ベクトルに示す長さが長いほど、温度低下の程度が大きいことを示す。
【００５２】
基板溶融境界線１１のＸ軸方向の中央側に位置するベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗは、略同一の大きさおよび向きを有している。ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗは、基板１０の表面１２に向かっている。基板溶融境界線１１の平面方向の両端（Ｘ＝ａ，Ｘ＝−ａ）側に位置するベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｃ，およびベクトルＶ１１ｘ〜ベクトルＶ１１ｚは、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗよりも大きさが大きく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０のＸ軸方向（平面方向）における中央側を向いている。
【００５３】
平面方向の両端側と中央側とにおいて、ベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚ（基板１０の内部における温度変化の程度）に差異が生じる原因は、境界条件によるものである。より具体的には、レーザ光８０の光強度密度プロファイル（分布）は、いわゆるフラットトップである。レーザ光８０は、基板１０の表面１２の−ａ≦Ｘ≦ａの範囲においては、基板１０に対して熱源として照射されていた。したがって、−ａ＜Ｘ＜ａの範囲における基板１０の溶融している部分は、他の溶融している部分と隣り合っている。
【００５４】
レーザ光８０は、基板１０の表面１２のＸ＜−ａおよびａ＜Ｘの範囲においては、照射されていなかった。したがって、Ｘ＝−ａおよびＸ＝ａの位置において、加熱されていた領域と加熱されていない領域との間に高い温度差が生じている。
【００５５】
レーザ光８０の照射を止めた後、当該温度差が原因となって、Ｘ＝−ａおよびＸ＝ａの位置付近における基板１０の溶融している領域は、平面方向に隣り合う加熱されていない領域により熱を急速に奪われる。Ｘ＝−ａおよびＸ＝ａの位置付近において基板１０の溶融している領域は急速に熱を奪われることにより、Ｘ＜−ａの範囲およびａ＜Ｘの範囲と、−ａ≦Ｘ≦ａの範囲との間に境界条件が発生する。したがって、当該境界条件が発生することにより、ベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚ（基板１０の内部における温度変化の程度）に差異が生じる。
【００５６】
一方、ドーパント拡散境界線３２は、基板溶融境界線１１に接触（到達）するまで、ベクトルＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｚに示す方向に進行を続ける。ベクトルＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｚは、基板１０の内部におけるドーパントの拡散の程度（拡散速度）を、各ベクトルの大きさおよび向きで示している。各ベクトルに示す長さが長いほど、拡散の速度が速いことを示す。
【００５７】
ドーパント拡散境界線３２についても、上記同様の境界条件（熱源の有無）により、ベクトルＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｚの大きさおよび向きに差異が生じる。
【００５８】
ドーパント拡散領域３０の平面方向の中央側に位置するベクトルＶ３２ｄ〜ベクトルＶ３２ｗは、略同一の大きさおよび向きを有している。ベクトルＶ３２ｄ〜ベクトルＶ３２ｗは、基板１０の裏面１４に向かっている。ドーパント拡散領域３０の平面方向の両端（Ｘ＝ａ，Ｘ＝−ａ）側に位置するＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｃ，およびベクトルＶ３２ｘ〜ベクトルＶ３２ｚは、ベクトルＶ３２ｄ〜Ｖ３２ｗよりも大きさが小さく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０のＸ軸方向（平面方向）における外側を向いている。
【００５９】
平面方向の両端側においては、平面方向の中央側に比べて基板溶融境界線１１は早く進行し、且つドーパント拡散境界線３２は遅く進行する。したがって、基板１０に照射されていたレーザ光８０の照射を止めた後において、ドーパント拡散領域３０は、平面方向の両端側付近において、半径の大きな曲線を描くように形成される。
【００６０】
結果として、比較例として挙げるレーザドーピング方法によれば、使用しているレーザ光８０の光強度密度プロファイルがフラットトップであるため、ドーパント拡散領域３０の中央寄りの部分において、垂直方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、ドーパント拡散領域３０の両端側の部分において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されなくなる。
【００６１】
比較例として挙げるレーザドーピング方法について、１つの断面（Ｘ軸−Ｚ軸平面）にのみ基づいて説明したが、比較例として挙げるレーザドーピング方法によれば、当該１つの断面と平行な全ての断面（全てのＸ軸−Ｚ軸平面）についても同様である。さらに、比較例として挙げるレーザドーピング方法によれば、当該１つの断面と直交する全ての断面（全てのＹ軸−Ｚ軸平面）についても同様である。つまり、比較例として挙げるレーザドーピング方法により形成されるドーパント拡散領域は、その中央寄りの部分において、垂直方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、その全ての端部において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されなくなる。レーザ光８０の光強度密度は、照射像９０（図１参照）上の全ての位置において光強度密度Ｐ１で略均一であるからである。
【００６２】
さらに、比較例として挙げるレーザドーピング方法に使用されているレーザ光８０を、Ｙ軸方向に所定の速度で走査したとしても同様である。Ｙ軸方向に延びて形成されるドーパント拡散領域は、その中央寄りの部分において、垂直方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、その両端側の部分において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されなくなる。Ｙ軸方向にレーザ光８０が走査されることにより、レーザ光８０が照射される範囲とレーザ光８０が照射されない範囲との間に、上記に説明したのと同様な境界条件が発生するからである。
【００６３】
したがって、本発明の比較例として挙げる一般的なレーザドーピング方法によれば、ドーパント拡散領域の全ての端部において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されなくなる。
【００６４】
ドーパント拡散領域が、その中央寄りの部分において、垂直方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されても、その両端側の部分において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルが形成されない場合、当該急峻に変化していない両端側の部分において半導体素子の耐圧が減少する。太陽電池などの半導体素子の場合、隣り合うドーパント拡散領域どうしの間にリーク電流が発生したり、発電効率が低下したりする。その結果、半導体素子としての所望の特性を得ることができなくなる。
【００６５】
（実施の形態）
以下、本発明に基づいた各実施の形態におけるレーザドーピング方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００６６】
（実施の形態１）
図１，図７（ａ），図７（ｂ）および図８を参照して、本発明に基づいた実施の形態１について説明する。なお、本実施の形態におけるレーザドーピング方法は、以下の点を除き比較例と同様の形態により実施される。本実施の形態と比較例とは、レーザ光の光強度密度において相違している。
【００６７】
図７（ａ）は、本実施の形態におけるレーザ光８１の光強度密度を示している。より具体的に、図７（ａ）のＰ軸は、照射像９１上の、Ｘ軸方向の各位置（−ｂ〜ａ）におけるレーザ光８１の光強度密度を示している。
【００６８】
図７（ｂ）は、実施の形態１におけるレーザドーピング方法が実施されている様子を模式的に示した断面図である。図７（ｂ）は、比較例における図２（ｂ）（図１における線ＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）に関する矢視断面図）に相当している。図８は、実施の形態１において、ドーパント拡散全体の仕組みを示す断面図である。図８は、図７（ｂ）において基板１０に照射されていたレーザ光８１の、照射を止めた後の様子を示している。図８は、比較例における図６に相当している。図１，図７（ａ），図７（ｂ）および図８の各Ｘ軸は対応している。図１，図７（ａ），図７（ｂ）および図８の各Ｙ軸は対応している。
【００６９】
図１を参照して、本実施の形態におけるレーザドーピング方法においては、まず、基板１０の表面１２に、ドーパント材料層７０が固定される。固定されたドーパント材料層７０の表面７２側から、基板１０に向かってレーザ光８１が照射される。レーザ光８１は、連続波であっても、パルス波であってもよい。
【００７０】
レーザ光８１はドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達する。基板１０に到達したレーザ光８１により、基板１０の表面１２上に照射像９１が形成される。基板１０は、照射像９１の範囲内においてレーザ光８１のエネルギーを吸収する。基板１０は、加熱されて溶融する。ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面７４から基板１０の内部に向かって拡散する。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散する。ドーパントが拡散することにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成される。
【００７１】
図７（ａ）を参照して、照射像９１は、基板１０の表面１２と平行なＸ軸方向（第１の方向）において、第１照射像領域Ｒ１と第２照射像領域Ｒ２とを含んでいる。第１照射像領域Ｒ１は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲で規定される領域である。第２照射像領域Ｒ２は、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲で規定される領域である。
【００７２】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光８１の光強度密度は、第１光強度密度Ｐ１で略均一である。
【００７３】
第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８１の光強度密度は、第２光強度密度Ｐ２を含んでいる。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値である。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８１の光強度密度は、Ｘ軸方向のＸ＝ｃの位置において、ピーク値である第２光強度密度Ｐ２となっている。
【００７４】
なお、ここで言うピーク値とは、第２照射像領域Ｒ２の中において周囲よりも光強度密度が急峻に大きく、且つ第２照射像領域Ｒ２の中において最大の光強度密度Ｐ２を示す値のことである。より具体的には、ここで言うピーク値とは、レーザ光８１の照射部と非照射部の境界近傍のみに、周囲よりもレーザ光８１を集光することによって得られる、光強度密度Ｐ２のことである。
【００７５】
そして、第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８１の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２に向かうＸ軸上の方向（紙面左から右に向かう方向）において、第１光強度密度Ｐ１（Ｘ＝ａ）を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい（ａ＜Ｘ＜ｃ）、第２光強度密度Ｐ２（Ｘ＝ｃ）おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降（ｃ＜Ｘ≦ｂ）減少する。
【００７６】
図７（ｂ）を参照して、レーザ光８１の照射により、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成されている。ドーパント拡散境界線３２は、レーザ光８１の照射により、基板１０の内部に向かって矢印ＡＲ３２ａに示す方向に進行している。
【００７７】
図８を参照して、レーザ光８１の照射を止めると、基板１０がレーザ光８１により加熱されなくなる。基板１０の温度は低下し、基板１０の溶融していた部分は凝固し始める。基板溶融境界線１１の進行は反転し、基板溶融境界線１１はベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚに示す方向に進行し始める。
【００７８】
基板溶融境界線１１のＸ軸方向（平面方向）の中央側に位置するベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗは、略同一の大きさおよび向きを有している。ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗは、基板１０の表面１２に向かっている。
【００７９】
基板溶融境界線１１の平面方向の紙面左端（Ｘ＝−ｂ）側に位置するベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｃは、上述の比較例の場合と同様に、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗよりも大きさが大きく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０のＸ軸方向（平面方向）における中央側を向いている。レーザ光８１により加熱されていた領域（−ｂ≦Ｘ）と、加熱されていない領域（Ｘ＜−ｂ）との間の高い温度差が原因となって、境界条件が発生するからである。
【００８０】
基板溶融境界線１１の平面方向の紙面右端（ａ≦Ｘ≦ｂ）側に位置するベクトルＶ１１ｘ〜ベクトルＶ１１ｚは、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗよりも大きさが大きく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０の平面方向における中央側を向いている。レーザ光８１により加熱されていた領域（Ｘ≦ｂ）と、加熱されていない領域（ｂ＜Ｘ）との温度差が原因となって、境界条件が発生するためである。
【００８１】
ここで、上述の比較例の場合とは異なり、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲（第２照射像領域）における基板溶融境界線１１は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲（第１照射像領域）における基板溶融境界線１１よりも基板１０の深くに延びる部分１１ａを有している。第２照射像領域Ｒ２において照射されていたレーザ光８１の光強度密度は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値である第２光強度密度Ｐ２を含んでおり、第１照射像領域Ｒ１に比べて多くのエネルギーを吸収していたためである。
【００８２】
一方、ドーパント拡散境界線３２は、基板溶融境界線１１に接触するまで、ベクトルＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｚに示す方向に進行を続ける。ドーパント拡散境界線３２についても、境界条件（熱源の有無）により、ベクトルＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｚの大きさおよび向きに差異が生じる。
【００８３】
ドーパント拡散領域３０の平面方向の中央側に位置するベクトルＶ３２ｄ〜ベクトルＶ３２ｗは、略同一の大きさおよび向きを有している。ベクトルＶ３２ｄ〜ベクトルＶ３２ｗは、基板１０の裏面１４に向かっている。
【００８４】
ドーパント拡散領域３０の平面方向の紙面左端（Ｘ＝−ｂ）側に位置するＶ３２ａ〜ベクトルＶ３２ｃは、上述の比較例の場合と同様に、ベクトルＶ３２ｄ〜Ｖ３２ｗよりも大きさが小さく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０のＸ軸方向（平面方向）における外側を向いている。レーザ光８１により加熱されていた領域（−ｂ≦Ｘ）と、加熱されていない領域（Ｘ＜−ｂ）との間の高い温度差が原因となって、境界条件が発生するからである。
【００８５】
ドーパント拡散領域３０の平面方向の紙面右端（ａ≦Ｘ≦ｂ）側に位置するＶ３２ｘ〜ベクトルＶ３２ｚは、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗと略同一の大きさを有しており、且つ向きはドーパント拡散領域３０の平面方向におけるわずかに外側を向いている。レーザ光８１により加熱されていた領域（Ｘ≦ｂ）と、加熱されていない領域（ｂ＜Ｘ）との温度差が原因となって、境界条件が発生するためである。
【００８６】
平面方向の紙面左側（Ｘ＝−ｂ）においては、上述の比較例の場合と同様に、平面方向の中央側に比べて基板溶融境界線１１は早く進行し、且つドーパント拡散境界線３２は遅く進行する。したがって、基板１０に照射されていたレーザ光８０の照射を止めた後において、ドーパント拡散領域３０は、平面方向の両端側付近において、半径の大きな曲線を描くように形成される。
【００８７】
これに対し、平面方向の紙面右側（ａ≦Ｘ≦ｂ）においては、上述の比較例の場合とは異なる。平面方向の中央側に比べて、基板溶融境界線１１は早く進行するものの、基板溶融境界線１１は基板１０の深くにまで延びている。
【００８８】
先述のとおり、ドーパントは基板１０が溶融している部分に拡散する。ａ≦Ｘ≦ｂの範囲における基板１０の冷却固化速度は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲における基板１０の冷却固化速度よりも速い。
【００８９】
ところが、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲において基板溶融境界線１１は基板１０の深くにまで延びているため、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲においてドーパント拡散境界線３２と基板溶融境界線１１とが接触する時間は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲においてドーパント拡散境界線３２と基板溶融境界線１１とが接触する時間よりも遅れる。ａ≦Ｘ≦ｂの範囲において、相対的に長くドーパントを拡散させることが可能となる。
【００９０】
したがって、本実施の形態にかかるレーザドーピング方法によれば、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲（第２照射像領域）において、上述に説明した比較例よりも深いドーパント拡散領域３０を形成することが可能となる。そして、本実施の形態にかかるレーザドーピング方法によれば、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲において（特に、Ｘ＝ｂの位置において）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【００９１】
（実施の形態１の他の構成）
上述の実施の形態１においては、レーザ光８１による照射像９１の一部の断面（一部のＸＺ平面）に基づいて説明したが、これに限られない。照射像９１におけるレーザ光８１の光強度密度は、全ての断面（一部の断面と平行な他の全てのＸＺ平面）において、図７（ａ）に示す光強度密度であるとよい。
【００９２】
換言すると、たとえば図９を参照して、レーザ光の形状（平面視）が矩形状である場合、照射像９１は、第１照射像領域Ｒ１と、第１照射像領域Ｒ１のＸ軸方向の端部の全面にわたって形成される第２照射像領域Ｒ２とを有しているとよい。当該構成によれば、より広範囲にわたって（Ｙ軸方向に所定の幅を持って）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【００９３】
レーザ光８１の形状は、矩形状に限られない。レーザ光８１は、図７（ａ）に示す光強度密度を有する形状であれば、円形状であってもよいし、長円形状であってもよい。レーザ光８１の形状は、たとえば図１０（図中右側）に示すように、照射像９１の端部（第２照射像領域Ｒ２ａの端部）のみが丸みを帯びるような形状であってもよい。
【００９４】
上述の実施の形態１においては、レーザ光８１の照射像９１は、平面方向（Ｘ軸方向）における一方の端部にのみ、第２照射像領域Ｒ２を有していたが、これに限られない。図１０または図１１（ａ）を参照して、レーザ光８１の照射像９１は、平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有していてもよい。当該構成によれば、図１１（ｂ）（レーザ光８１ａ）に示すように、平面方向の両端部において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【００９５】
図１２および図１３を参照して、レーザ光８１の照射像９１は、当該照射像９１上において中央側に位置する第１照射像領域Ｒ１と、当該照射像９１上において第１照射像領域Ｒ１の外周を取り囲むように位置する第２照射像領域Ｒ２とを有していてもよい。そして、レーザ光８１の形状は円形（図１２参照）であっても、矩形状（図１３参照）であってもよい。当該構成によれば、より広範囲にわたって（ドーパント拡散領域の平面方向における全周にわたって）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
（実施の形態２）
図１，図１４（ａ），図１４（ｂ）および図１５を参照して、本発明に基づいた実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態におけるレーザドーピング方法は、以下の点を除き比較例および実施の形態１と同様の形態により実施される。本実施の形態と、比較例および実施の形態１とは、照射されるレーザ光の光強度密度において相違している。
【００９６】
図１４（ａ）は、本実施の形態におけるレーザ光８２の光強度密度を示している。より具体的に、図１４（ａ）のＰ軸は、照射像９２上の、Ｘ軸方向の各位置（−ｂ〜ｂ）におけるレーザ光８２の光強度密度を示している。
【００９７】
図１４（ｂ）は、比較例における図２（ｂ）（図１における線ＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）に関する矢視断面図）および実施の形態１における図７（ｂ）に相当している。図１５は、図１４（ｂ）において基板１０に照射されていたレーザ光８２の、照射を止めた後の様子を示している。図１５は、比較例における図６および実施の形態１における図８に相当している。図１，図１４（ａ），図１４（ｂ）および図１５の各Ｘ軸は対応している。図１，図１４（ａ），図１４（ｂ）および図１５の各Ｙ軸は対応している。
【００９８】
図１を参照して、本実施の形態におけるレーザドーピング方法においては、まず、基板１０の表面１２に、ドーパント材料層７０が固定される。固定されたドーパント材料層７０の表面７２側から、基板１０に向かってレーザ光８２が照射される。レーザ光８２は、連続波であっても、パルス波であってもよい。
【００９９】
レーザ光８２はドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達する。基板１０に到達したレーザ光８２により、基板１０の表面１２上に照射像９２が形成される。基板１０は、照射像９２の範囲内においてレーザ光８２のエネルギーを吸収する。基板１０は、加熱されて溶融する。なお、本実施の形態では、基板１０が加熱されて溶融する部分は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲に限られる（詳細は後述する）。ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面７４から基板１０の内部へ向かって拡散する。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散する。ドーパントが拡散することにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成される。
【０１００】
図１４（ａ）を参照して、照射像９２は、基板１０の表面１２と平行なＸ軸方向（第１の方向）において、第１照射像領域Ｒ１と第２照射像領域Ｒ２とを含んでいる。第１照射像領域Ｒ１は、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲で規定される領域である。第２照射像領域Ｒ２は、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲で規定される領域である。
【０１０１】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光８２の光強度密度は、第１光強度密度Ｐ１で略均一である。
【０１０２】
第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８２の光強度密度は、第２光強度密度Ｐ２を含んでいる。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より低く且つピーク値である。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８２の光強度密度は、Ｘ軸方向のＸ＝ｃの位置において、ピーク値である第２光強度密度Ｐ２となっている。
【０１０３】
なお、ここで言うピーク値とは、第２照射像領域Ｒ２の中において周囲よりも光強度密度が急峻に大きく、且つ第２照射像領域Ｒ２の中において最大の光強度密度Ｐ２を示す値のことである。より具体的には、ここで言うピーク値とは、第１照射像領域Ｒ１の外側に所望の距離を隔てた狭い領域に、周囲よりもレーザ光８２を集光することによって得られる光強度密度Ｐ２のことである。
【０１０４】
そして、第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８２の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２に向かうＸ軸上の方向（紙面左から右に向かう方向）において、第３光強度密度Ｐ３（Ｘ＝ａ）を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい（ａ＜Ｘ＜ｃ）、第２光強度密度Ｐ２（Ｘ＝ｃ）おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降（ｃ＜Ｘ≦ｂ）減少する。第３光強度密度Ｐ３は、第１光強度密度Ｐ１および第２光強度密度Ｐ２より低い。
【０１０５】
図１４（ｂ）を参照して、レーザ光８２の照射により、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成されている。ドーパント拡散境界線３２は、レーザ光８２の照射により、基板１０の内部に向かって矢印ＡＲ３２ａに示す方向に進行している。
【０１０６】
図１５を参照して、レーザ光８２の照射を止める前後において、基板の内部には基板溶融境界線１１と基板付加加熱境界線１３とが形成されている。
【０１０７】
基板溶融境界線１１は、上述と同様に、レーザ光８２により基板１０が溶融している領域と、基板１０が溶融していない領域との境界を示している。
【０１０８】
基板付加加熱境界線１３は、レーザ光８２により基板１０が所定の温度に加熱されている領域と、基板１０が所定の温度に加熱されていない領域との境界を示している。基板付加加熱境界線１３に囲まれる範囲が、レーザ光８２により基板１０が所定の温度に加熱されている領域である。
【０１０９】
基板付加加熱境界線１３に示すように、基板１０は、第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光８２の照射により加熱されている領域（基板溶融境界線１１に囲まれる部分１５）のほかに、第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光８２の照射により、所定の温度に加熱されている部分１７を有している。当該所定の温度は、基板１０の融点より低く、且つドーパントの熱拡散温度より低い。
【０１１０】
レーザ光８２の照射を止めるまでは、基板溶融境界線１１と同様に、基板付加加熱境界線１３は基板１０の裏面１４側に向かって進行する。
【０１１１】
この状態において、レーザ光８２の照射を止めると、基板１０がレーザ光８２より加熱されなくなる。基板１０の温度は低下し、基板１０の溶融していた部分は凝固し始める。基板溶融境界線１１の進行は反転し、基板溶融境界線１１はベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｚに示す方向に進行し始める。
【０１１２】
基板付加加熱境界線１３の進行も反転し、ベクトルＶ１３ａ〜ベクトルＶ１３ｃに示す方向に進行し始める。ベクトルＶ１３ａ〜ベクトルＶ１３ｃは、所定の温度に加熱されている部分１７付近における温度変化の程度を、各ベクトルの大きさおよび向きで示している。各ベクトルに示す長さが長いほど、温度低下の程度が大きいことを示す。
【０１１３】
基板溶融境界線１１のＸ軸方向（平面方向）の中央側に位置するベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗは、略同一の大きさおよび向きを有している。
【０１１４】
基板溶融境界線１１の平面方向の紙面左端（Ｘ＝−ｂ）側に位置するベクトルＶ１１ａ〜ベクトルＶ１１ｃは、上述の比較例の場合および上述の実施の形態１の場合と同様に、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗよりも大きさが大きく、且つ、向きはドーパント拡散領域３０のＸ軸方向（平面方向）における中央側を向いている。レーザ光８２により加熱されていた領域（−ｂ≦Ｘ）と、加熱されていない領域（Ｘ＜−ｂ）との間の高い温度差が原因となって、境界条件が発生するからである。
【０１１５】
基板溶融境界線１１の平面方向の紙面右端（Ｘ＝ａ）側に位置するベクトルＶ１１ｘ〜ベクトルＶ１１ｚは、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗと略同等の大きさであり、且つ向きはドーパント拡散領域３０の平面方向における中央側を向いている。
【０１１６】
ここで、上述の比較例および上述の実施の形態１においては、基板溶融境界線１１の平面方向の紙面右端（Ｘ＝ａ）側に位置するベクトルＶ１１ｘ〜ベクトルＶ１１ｚは、ベクトルＶ１１ｄ〜ベクトルＶ１１ｗよりも大きさが大きい。
【０１１７】
これに対し、本実施の形態においては、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲（特にＸ＝ｃ付近）に基板付加加熱境界線１３が形成されている。第２照射像領域Ｒ２に照射されていたレーザ光８２により、ａ≦Ｘ≦ｂの範囲において基板１０の温度低下の速度が遅れ、境界条件が緩和されているためである。
【０１１８】
先述のとおり、ドーパントは基板１０が溶融している部分に拡散する。境界条件が緩和されていることにより、Ｘ＝ａ付近における基板１０の冷却固化速度は、上述の比較例の場合とは異なり、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲における基板１０の冷却固化速度と略同等である。
【０１１９】
Ｘ＝ａ付近において基板１０が急峻に冷却されないため、Ｘ＝ａ付近においてドーパント拡散境界線３２と基板溶融境界線１１とが接触する時間と、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲（第２照射像領域）においてドーパント拡散境界線３２と基板溶融境界線１１とが接触する時間とは略同等になる。Ｘ＝ａ付近において、−ｂ≦Ｘ＜ａの範囲と同様な深さまでドーパントを拡散させることが可能となる。
【０１２０】
したがって、本実施の形態にかかるレーザドーピング方法によれば、Ｘ＝ａ付近において、上述に説明した比較例よりも深いドーパント拡散領域３０を形成することが可能となる。そして、本実施の形態にかかるレーザドーピング方法によれば、Ｘ＝ａ付近において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【０１２１】
（実施の形態２の他の構成）
上述の実施の形態２においては、レーザ光８２による照射像９２の一部の断面（一部のＸＺ平面）に基づいて説明したが、これに限られない。実施の形態１の他の構成と同様に、照射像９２におけるレーザ光８２の光強度密度は、全ての断面（一部の断面と平行な他の全てのＸＺ平面）において、図１４（ａ）に示す光強度密度であるとよい（図９，図１０中右側参照）
レーザ光８２の形状は、矩形状に限られない。実施の形態１の他の構成と同様に、レーザ光８２は、図１４（ａ）に示す光強度密度を有する形状であれば、円形状であってもよいし、長円形状であってもよい。レーザ光８２の形状は、照射像９１の端部のみが丸みを帯びるような形状であってもよい（図１０参照）。
【０１２２】
上述の実施の形態２においては、レーザ光８２の照射像９２は、平面方向（Ｘ軸方向）における一方の端部にのみ、第２照射像領域Ｒ２を有していたが、これに限られない。実施の形態１の他の構成と同様に、レーザ光８２の照射像９２は、平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ（図１０または図１６（ａ）参照）を有していてもよい。当該構成によれば、図１６（ｂ）（レーザ光８２ａ）に示すように、平面方向の両端部において、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【０１２３】
実施の形態１の他の構成と同様に、レーザ光８２の照射像９２は、当該照射像９２上において中央側に位置する第１照射像領域Ｒ１と、当該照射像９２上において第１照射像領域Ｒ１の外周を取り囲むように位置する第２照射像領域Ｒ２とを有していてもよい。そして、レーザ光８２の形状は円形（図１２参照）であっても、矩形状（図１３参照）であってもよい。当該構成によれば、より広範囲にわたって（ドーパント拡散領域の平面方向における全周にわたって）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【０１２４】
（実施の形態３）
図１７〜図１９を参照して、本発明に基づいた実施の形態３について説明する。本実施の形態におけるレーザドーピング方法と、実施の形態１におけるレーザドーピング方法とは、次の点において相違する。本実施の形態においては、レーザ光は所定の速度で走査される。本実施の形態におけるレーザ光は、ドーパント材料層に対して連続波として照射される。本実施の形態においては、照射されるレーザ光により基板の表面に形成される照射像は、矩形である。
【０１２５】
図１７および図１８を参照して、より具体的に説明する。本実施の形態におけるレーザ光８３（図１８参照）は、基板１０の表面１２と平行且つＸ軸（第１の方向）と直交するＹ軸の方向（第２の方向）に、所定の速度Ｖ１で走査される。レーザ光８３は、ドーパント材料層７０に対して連続波として照射される。
【０１２６】
レーザ光８３はドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達する。基板１０に到達したレーザ光８３により、基板１０の表面１２上に照射像９３（図１７参照）が形成される。照射像９３は、レーザ光８３が所定の速度Ｖ１で走査されるのに合わせて、Ｙ軸の方向に移動する。基板１０は、照射像９３の範囲内（移動前の照射像９３の範囲を含む）においてレーザ光８３のエネルギーを吸収する。
【０１２７】
照射像９３は、矩形である。照射像９３は、基板１０の表面１２と平行なＸ軸方向（第１の方向）において、第１照射像領域Ｒ１と第２照射像領域Ｒ２ａと第２照射像領域Ｒ２ｂとを含んでいる。本実施の形態における照射像９３は、図１７に示すように、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有している。
【０１２８】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光の光強度密度は、第１光強度密度Ｐ１で略均一である。第２照射像領域Ｒ２ａにおけるレーザ光の光強度密度は、第２光強度密度Ｐ２を含んでいる。第２照射像領域Ｒ２ｂにおけるレーザ光の光強度密度も、第２光強度密度Ｐ２を含んでいる。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値である（図１１参照）。第２照射像領域Ｒ２ａにおけるレーザ光８３の光強度密度は、Ｘ軸方向のＸ＝ｃの位置において、ピーク値である第２光強度密度Ｐ２となっている。第２照射像領域Ｒ２ｂにおけるレーザ光８３の光強度密度は、Ｘ軸方向のＸ＝−ｃの位置において、ピーク値である第２光強度密度Ｐ２となっている。
【０１２９】
そして、第２照射像領域Ｒ２ａにおけるレーザ光８３の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２ａに向かうＸ軸上の方向（紙面左から右に向かう方向）において、第１光強度密度Ｐ１（Ｘ＝ａ）を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい（ａ＜Ｘ＜ｃ）、第２光強度密度Ｐ２（Ｘ＝ｃ）おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降（ｃ＜Ｘ≦ｂ）減少する。
【０１３０】
第２照射像領域Ｒ２ｂにおけるレーザ光８３の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２ｂに向かうＸ軸上の方向（紙面右から左に向かう方向）において、第１光強度密度Ｐ１（Ｘ＝−ａ）を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい（−ｃ＜Ｘ＜−ａ）、第２光強度密度Ｐ２（Ｘ＝−ｃ）おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降（−ｂ≦Ｘ＜−ｃ）減少する。
【０１３１】
本実施の形態において、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域（Ｒ２）に向かう方向とは、図中Ｘ軸と平行な方向であって、第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２ａに向かう方向および第１照射像領域Ｒ１から第２照射像領域Ｒ２ｂに向かう方向である。
【０１３２】
基板１０は、レーザ光８３により加熱されて溶融する。ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面から基板１０の内部へ向かって拡散する。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散する。ドーパントが拡散することにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域が形成される。
【０１３３】
図１８および図１９を参照して、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８３を走査することにより、Ｙ軸方向に延びるドーパント拡散領域３０を形成することができる。そして、実施の形態１に説明したのと同様の仕組みにより、平面方向（Ｘ軸方向）において急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０が、Ｙ軸方向に連続して形成される。
【０１３４】
より具体的には、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有しているため、平面方向（Ｘ軸方向）の両端（図１９におけるＸ＝−ｂ，ｂ付近）に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０を得ることができる。
【０１３５】
（実施の形態３の他の形態）
実施の形態３においては、第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値であるが（実施の形態１：図１１参照）、これに限られない。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より低く且つピーク値であってもよい（実施の形態２：図１６参照）。
【０１３６】
このとき、第２照射像領域Ｒ２（Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）におけるレーザ光の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から上記第２照射像領域Ｒ２（Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ）に向かう方向において、第３光強度密度Ｐ３を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい、第２光強度密度Ｐ２おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降減少するよう構成する。そして、第３光強度密度Ｐ３は、第１光強度密度Ｐ１および第２光強度密度Ｐ２より低くなるよう構成する。
【０１３７】
実施の形態３においては、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有していたが（図１７参照）、これに限られない。第１照射像領域Ｒ１の平面方向における一方の端部のみに、第２照射像領域Ｒ２を有していてもよい（図７，図１４参照）。
【０１３８】
（実施の形態３における実施例）
図１７を参照して、実施の形態３における実施例について説明する。基板１０には、ｎ型シリコン基板を用いる。ドーパント材料層７０には、ｐ型ドーパントとしてホウ素を、ｎ＋型ドーパントとしてリンをそれぞれ約５重量％以上〜約５０重量％以下に含む膜を用いる。ドーパント材料層７０の厚さは、約０．０５μｍ以上〜約１．０μｍ以下とする。
【０１３９】
リンを含むドーパント材料層としては、ＰＳＧ（Phospho Silicate Glass）を用いるとよい。ホウ素を含むドーパント材料層としては、ＰＢＦ（Poly Boron Film：東京応化工業株式会社製）を用いるとよい。
【０１４０】
照射するレーザ光８３の波長は、約１０００μｍ以下で、且つ基板１０（シリコン）の吸収可能な範囲（たとえば長波長領域を除く、可視領域〜紫外領域）とする。
【０１４１】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光８３の光強度密度Ｐ１は、約１．０×１０４Ｗ／ｃｍ２以上〜約３．０×１０５Ｗ／ｃｍ２以下の範囲内で略均一とする。第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおけるレーザ光の光強度密度Ｐ２は、光強度密度Ｐ１より高く且つ光強度密度Ｐ１の約２倍以下の範囲内においてピーク値とする。
【０１４２】
レーザ光８３の光強度密度プロファイルを上記のように形成するためには、ＤＯＥ（Diffractive Optical Elements）または可変ミラーなどを用いるとよい。レーザ光８３の光強度密度プロファイルを上記のようにするためには、２以上のレーザ光を重ね合わせることにより形成してもよい。
【０１４３】
Ｘ軸方向における第１照射像領域Ｒ１の幅（−ａ＜Ｘ＜ａ）は、特に限定する必要は無いが、たとえば太陽電池に使用する半導体素子としては、太陽電池に設けられる各コンタクト電極のＸ軸方向の幅と略同一にするとよい。Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの幅（−ｂ≦Ｘ≦−ａ，ａ≦Ｘ≦ｂ）は、約１．０μｍ以上〜約１００μｍ以下とする。
【０１４４】
Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの幅（−ｂ≦Ｘ≦−ａ，ａ≦Ｘ≦ｂ）に対し、Ｘ軸方向における光強度密度Ｐ２の位置（Ｘ＝−ｃ，ｃ）は、｜ｂ｜−｜ｃ｜≦１０μｍの位置とする。たとえば、Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの幅が約１００μｍのとき、Ｘ軸方向における光強度密度Ｐ２の位置（Ｘ＝−ｃ，ｃ）は、｜ｂ｜−｜ｃ｜＝１〜５μｍの位置とするとよい。
【０１４５】
Ｙ軸方向における第１照射像領域Ｒ１の幅、およびＹ軸方向における第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの幅については、特に限定する必要は無い。
【０１４６】
照射するレーザ光８３のＹ軸方向における走査速度については、特に限定する必要は無い。レーザ光８３を基板１０に対してＹ軸方向に走査するためには、ガルバノミラーなどを用いるとよい。レーザ光８３を基板１０に対してＹ軸方向に走査するためには、レーザ光８３を固定して、基板１０を載置しているステージを移動させてもよい。レーザ光８３を基板１０に対してＹ軸方向に走査するためには、基板１０を載置しているステージを移動させつつ、ガルバノミラーなどを用いてもよい。
【０１４７】
上記のレーザドーピング方法によれば、約０．１μｍ以上〜約３．０μｍ以下の深さを有し、且つ平面方向（Ｘ軸方向）の両端に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域を形成することができる。
【０１４８】
（実施の形態３における他の実施例）
上記の実施の形態３における実施例において、第２光強度密度Ｐ２を、第１光強度密度Ｐ１より低く且つピーク値とする場合の実施例について説明する（実施の形態２：図１６参照）。このとき第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおけるレーザ光の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から上記第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに向かう方向において、第３光強度密度Ｐ３を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい、第２光強度密度Ｐ２おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降減少するよう構成する。そして、第３光強度密度Ｐ３は、第１光強度密度Ｐ１および第２光強度密度Ｐ２より低くなるよう構成する。
【０１４９】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光の光強度密度Ｐ１は、約１．０×１０４Ｗ／ｃｍ２以上〜約３．０×１０５Ｗ／ｃｍ２以下の範囲内で略均一とする。第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおけるレーザ光の光強度密度Ｐ２は、光強度密度Ｐ１より低く且つ光強度密度Ｐ１の約０．９倍以下の範囲内においてピーク値とする。第３光強度密度Ｐ３は、好適には０（零）Ｗ／ｃｍ２とする。
【０１５０】
Ｘ軸方向における第１照射像領域Ｒ１の幅（−ａ＜Ｘ＜ａ）は、特に限定する必要は無い。Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２の幅（−ｂ≦Ｘ≦−ａ，ａ≦Ｘ≦ｂ）は、約２．０μｍ以上〜約２００μｍ以下とする。Ｘ軸方向における第２光強度密度Ｐ２の位置（Ｘ＝−ｃ，Ｘ＝ｃ）は、Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２の略中心位置とする。その他の構成については、上記の実施の形態３における実施例と同様にする。
【０１５１】
上記のレーザドーピング方法によれば、約０．１μｍ以上〜約３．０μｍ以下の深さを有し、且つ平面方向（Ｘ軸方向）の両端に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域を形成することができる。
【０１５２】
（実施の形態４）
図２０〜図２２を参照して、本発明に基づいた実施の形態４について説明する。本実施の形態におけるレーザドーピング方法と、実施の形態１におけるレーザドーピング方法とは、次の点において相違する。本実施の形態においては、レーザ光は走査される。本実施の形態におけるレーザ光は、ドーパント材料層に対して照射される状態と照射されない状態とを所定の時間間隔で繰り返される。本実施の形態においては、実施の形態３とは異なり、照射されるレーザ光により基板の表面に形成される照射像は、矩形に限られていない。
【０１５３】
本実施の形態におけるレーザ光は、レーザ光が照射されている状態において走査を停止され、レーザ光が照射されていない状態において所定の距離だけ走査される。上記所定の時間間隔は、レーザ光が基板の非昇温状態（詳細は後述する）にある部分に対して照射されるように設定される。上記所定の距離は、本実施の形態におけるレーザドーピング方法により形成されるドーパント拡散領域が、連続して形成されるように設定される。
【０１５４】
なお、レーザ光の照射時間が極めて短い場合、走査速度によってはレーザ光が走査中であってもレーザ照射時間中の照射位置は、近似的には停止しているものとみなすことができる。したがって、レーザ光照射時間中も走査は停止せず、たとえば等速運動であっても構わない。以下においては、説明の便宜上、レーザ光の走査はレーザ照射時間中に停止するものとして説明している。
【０１５５】
図２０および図２１を参照して、より具体的に説明する。本実施の形態におけるレーザ光８４（図２１参照）は、基板１０の表面１２と平行且つＸ軸（第１の方向）と直交するＹ軸の方向（第２の方向）に走査される。レーザ光８４は、ドーパント材料層７０に対して照射される状態と照射されない状態とを所定の時間間隔ｔで繰り返されつつ、Ｙ軸の方向（第２の方向）に走査される。レーザ光８４は、ドーパント材料層７０に対して、いわゆるパルス波として照射される。
【０１５６】
図２０を参照して、レーザ光８４は、Ｙ軸方向（走査方向）のＹ＝Ｙ１，Ｙ＝Ｙ２およびＹ＝Ｙ３の位置において照射される。図２０は、レーザ光８４がＹ＝Ｙ１の位置において照射されたあと、Ｙ＝Ｙ２の位置において照射されている様子を示している。レーザ光８４は、Ｙ軸方向のＹ１＜Ｙ＜Ｙ２，Ｙ２＜Ｙ＜Ｙ３の位置においては、照射されない。
【０１５７】
レーザ光８４は、レーザ光８４が照射されている状態において、Ｙ軸の方向への走査を停止される。レーザ光８４は、Ｙ軸方向（走査方向）のＹ＝Ｙ１，Ｙ＝Ｙ２およびＹ＝Ｙ３の位置においては、ドーパント材料層７０に対して照射されるとともに、Ｙ軸方向の走査を停止される。
【０１５８】
レーザ光８４は、レーザ光８４が照射されていない状態において、Ｙ軸の方向へ所定の距離だけ走査される。レーザ光８４は、Ｙ軸方向のＹ１＜Ｙ＜Ｙ２，Ｙ２＜Ｙ＜Ｙ３の位置においては、ドーパント材料層７０に対して照射されることなく、Ｙ軸方向に所定の距離（Ｙ１〜Ｙ２間，Ｙ２〜Ｙ３間）だけ走査される。
【０１５９】
レーザ光８４の、照射されている状態と照射されていない状態とを規定する上記所定の時間間隔ｔは、レーザ光８４が基板１０の非昇温状態（詳細は後述する）にある部分に向かって照射されるように設定される。
【０１６０】
基板１０に向かって照射されたレーザ光８４は、ドーパント材料層７０を通過して、基板１０に到達する。基板１０に到達したレーザ光８４により、基板１０の表面１２上に照射像９４（図２０参照）が形成される。照射像９４は、レーザ光８４が走査されるのに合わせて、Ｙ軸の方向に移動する。基板１０は、照射像９４の範囲内においてレーザ光８４のエネルギーを吸収する。
【０１６１】
基板１０は、加熱されて溶融する。ドーパントは、ドーパント材料層７０の裏面から基板１０の内部へ向かって拡散する。ドーパントは、基板１０の溶融した部分に拡散する。ドーパントが拡散することにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０が形成される。
【０１６２】
本実施の形態における照射像９４は、図２０に示すように、当該照射像９４上において中央側に位置する第１照射像領域Ｒ１と、当該照射像９１上において第１照射像領域Ｒ１の外周を取り囲むように位置する第２照射像領域Ｒ２とを有している。なお、照射像９４は、実施の形態３の場合とは異なり矩形に限られない（詳細は、実施の形態４の他の構成において後述する）。
【０１６３】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光の光強度密度は、第１光強度密度Ｐ１で略均一である。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光の光強度密度は、第２光強度密度Ｐ２を含んでいる。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値である（図１１参照）。
【０１６４】
ここで、非昇温状態について詳細に説明する。上述のとおり、レーザ光８４の、照射されている状態と照射されていない状態とを規定する上記所定の時間間隔ｔは、レーザ光８４が基板１０の非昇温状態にある部分に向かって照射されるように設定される。
【０１６５】
基板１０は、レーザ光８４が照射されることによりレーザ光８４の熱エネルギーを吸収し、加熱状態（昇温状態）になる。当該加熱状態において、ドーパント材料層７０から基板１０の内部に向かってドーパントが拡散する。
【０１６６】
基板１０は、レーザ光８４の照射を停止されることにより、レーザ光８４により加熱されなくなるため、冷却状態（降温状態）になる。当該冷却状態が続くと、基板１０の温度と周囲の温度とは平衡になる。つまり、非昇温状態とは、基板１０の温度と周囲の温度とが平衡になった状態のことである。
【０１６７】
仮に、基板１０の昇温状態にある部分に向かってレーザ光が照射されたとする。この場合、レーザ光が照射されることにより基板の表面に形成される照射像に、当該昇温状態にある部分が含まれると、第１照射像領域Ｒ１と第２照射像領域Ｒ２（実施の形態１または実施の形態２を参照）と当該昇温状態にある部分との間で境界条件が乱れ、平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することができなくなる。
【０１６８】
基板１０の昇温状態にある部分に向かってレーザ光が照射されることにより、当該昇温状態にある部分は重畳的に加熱される。重畳的に加熱された部分において、基板１０の溶融している部分と溶融していない部分とを示す基板溶融境界線が、他の部分に比べ深くに形成される。結果として、所望の基板溶融境界線が形成されず、ドーパント拡散領域も不規則な形状に形成される。
【０１６９】
このため、レーザ光８４の、照射されている状態と照射されていない状態とを規定する所定の時間間隔は、レーザ光８４が基板１０の非昇温状態にある部分に向かって照射されるように設定される。
【０１７０】
レーザ光８４が照射されていない状態においてＹ軸方向に走査されるときの上記所定の距離は、本実施の形態におけるレーザドーピング方法により形成されるドーパント拡散領域３０（図２１参照）が、Ｙ軸方向（走査方向）に連続して形成されるように設定される。
【０１７１】
本実施の形態におけるドーパント拡散領域３０の形状は、Ｙ軸方向において幅Ｗ（図２１参照）を有している。したがって、レーザ光８４が照射されていない状態において走査されるときの上記所定の距離（Ｙ１〜Ｙ２間，Ｙ２〜Ｙ３間）は、幅Ｗと略同等となるよう設定される。
【０１７２】
図２１および図２２を参照して、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８４を走査することにより、Ｙ軸方向に延びるドーパント拡散領域３０を形成することができる。そして、実施の形態１に説明したのと同様の仕組みにより、平面方向（Ｘ軸方向）において急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０が、Ｙ軸方向に連続して形成される。
【０１７３】
より具体的には、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有しているため、平面方向（Ｘ軸方向）の両端（図１９におけるＸ＝−ｂ，ｂ付近）に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０を得ることができる。
【０１７４】
さらに、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、より広範囲にわたって（ドーパント拡散領域の平面方向における全周にわたって）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【０１７５】
上述の実施の形態３におけるレーザドーピング方法によれば、平面方向（Ｘ軸方向）の両端部において急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０がＹ軸方向に連続して形成されていた。ところが、実施の形態３におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光の走査方向（Ｙ軸方向）の両端部において急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０を形成することはできなかった（図１８参照）。
【０１７６】
実施の形態３におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８３は連続波として照射されている。レーザ光８３の照射により形成される照射像９３は、Ｘ軸方向において、第１照射像領域Ｒ１の両端に第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有していた。一方、レーザ光８３の照射により形成される照射像９３は、Ｙ軸方向において、第１照射像領域Ｒ１の両端（図１７紙面上下方向）に第２照射像領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを有していない。
【０１７７】
このため、レーザ光８３の照射の最初と最後とにおいて、レーザ光８３が照射されることにより加熱される領域と加熱されない領域との間に高い温度差が生じる。当該温度差が原因となって境界条件が発生し、レーザ光８３の走査方向（Ｙ軸方向）の両端部において急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域３０を形成することができなかった（図１８参照）。
【０１７８】
本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８４はいわゆるパルス波として照射されている。本実施の形態における照射像９４は、図２０に示すように、当該照射像９４上において中央側に位置する第１照射像領域Ｒ１と、当該照射像９１上において第１照射像領域Ｒ１の外周を取り囲むように位置する第２照射像領域Ｒ２とを有している。
【０１７９】
このため、レーザ光８４の照射の最初と最後とにおいても、レーザ光８４が照射されることにより加熱される領域と加熱されない領域との間に高い温度差が生じることもない。したがって、図２１および図２２に示すように、本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、より広範囲にわたって（ドーパント拡散領域の平面方向における全周にわたって）平面方向に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを形成することが可能となる。
【０１８０】
（実施の形態４の他の構成）
実施の形態４においては、第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より高く且つピーク値であるが（実施の形態１：図１１参照）、これに限られない。第２光強度密度Ｐ２は、第１光強度密度Ｐ１より低く且つピーク値であってもよい（実施の形態２：図１６参照）。
【０１８１】
このとき、第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から上記第２照射像領域Ｒ２に向かう方向において、第３光強度密度Ｐ３を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい、第２光強度密度Ｐ２おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降減少するよう構成する。そして、第３光強度密度Ｐ３は、第１光強度密度Ｐ１および第２光強度密度Ｐ２より低くなるよう構成する。
【０１８２】
実施の形態４においては、照射像９４は、当該照射像９４上において中央側に位置する第１照射像領域Ｒ１と、当該照射像９４上において第１照射像領域Ｒ１の外周を取り囲むように位置する第２照射像領域Ｒ２とを有しているが（図２０参照）、これに限られない。
【０１８３】
照射像９４は、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における一方の端部のみに、第２照射像領域Ｒ２を有していてもよい（図７，図１４参照）。照射像９４は、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２を有していてもよい（図１０，図１１，図１６参照）。照射像９４は、矩形状、円形状、楕円形状、若しくは長円形状などであってもよい。照射像９４は、たとえば図１０（図中右側）に示すように、照射像の端部のみが丸みを帯びるような形状であってもよい。
【０１８４】
（実施の形態４における実施例）
図２０を参照して、実施の形態４における実施例について説明する。基板１０およびドーパント材料層７０については、実施の形態３における実施例と同様とする。
【０１８５】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光の光強度密度Ｐ１は、約１．０Ｊ／ｃｍ２以上〜約５．０Ｊ／ｃｍ２以下の範囲内で略均一とする。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光の光強度密度Ｐ２は、光強度密度Ｐ１より高く且つ光強度密度Ｐ１の約２倍以下の範囲内においてピーク値とする。
【０１８６】
レーザ光８４の、照射されている状態と照射されていない状態とを規定する所定の時間間隔は、レーザ光８４が基板１０の非昇温状態にある部分に向かって照射されるように設定する。当該所定の時間間隔は、基板１０の温度と周囲の温度などに応じて設定するとよい。
【０１８７】
レーザ光８４が照射されていない状態においてＹ軸方向（走査方向）に走査されるときの所定の距離は、本実施の形態におけるレーザドーピング方法により形成されるドーパント拡散領域３０（図２１参照）が、Ｙ軸方向に連続して形成されるように設定する。たとえば、図２１における幅Ｗと略同等となるよう設定する。その他の構成については、実施の形態３における実施例と同様とする。
【０１８８】
上記のレーザドーピング方法によれば、深さ約０．１μｍ以上〜約３．０μｍ以下の深さを有し、且つ平面方向（Ｘ軸方向）に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域を形成することができる。
【０１８９】
（実施の形態４における他の実施例）
上記の実施の形態４における実施例において、第２光強度密度Ｐ２を、第１光強度密度Ｐ１より低く且つピーク値とする場合の実施例について説明する（実施の形態２：図１６参照）。このとき第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光の光強度密度プロファイルは、第１照射像領域Ｒ１から上記第２照射像領域Ｒ２に向かう方向において、第３光強度密度Ｐ３を起点として第２光強度密度Ｐ２に向かい、第２光強度密度Ｐ２おいてピーク値となり、当該ピーク値を起点として以降減少するよう構成する。そして、第３光強度密度Ｐ３は、第１光強度密度Ｐ１および第２光強度密度Ｐ２より低くなるよう構成する。
【０１９０】
第１照射像領域Ｒ１におけるレーザ光の光強度密度Ｐ１は、約１．０×１０４Ｗ／ｃｍ２以上〜約３．０×１０５Ｗ／ｃｍ２以下の範囲内で略均一とする。第２照射像領域Ｒ２におけるレーザ光の光強度密度Ｐ２は、光強度密度Ｐ１より低く且つ光強度密度Ｐ１の約０．９倍以下の範囲内においてピーク値とする。第３光強度密度Ｐ３は、好適には０（零）Ｗ／ｃｍ２とする。
【０１９１】
Ｘ軸方向における第１照射像領域Ｒ１の幅（−ａ＜Ｘ＜ａ）は、特に限定する必要は無い。Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２の幅（−ｂ≦Ｘ≦−ａ，ａ≦Ｘ≦ｂ）は、約２．０μｍ以上〜約２００μｍ以下とする。Ｘ軸方向における第２光強度密度Ｐ２の位置（Ｘ＝−ｃ，Ｘ＝ｃ）は、Ｘ軸方向における第２照射像領域Ｒ２の略中心位置とする。その他の構成については、上記の実施の形態４における実施例と同様にする。
【０１９２】
上記のレーザドーピング方法によれば、深さ約０．１μｍ以上〜約３．０μｍ以下で、Ｘ軸方向（平面方向）に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域を形成することができる。
【０１９３】
（実施の形態５）
図２３を参照して、本発明に基づいた実施の形態５について説明する。本実施の形態におけるレーザドーピング方法と、実施の形態３におけるレーザドーピング方法とは、レーザ光を、Ｘ軸方向（第１の方向）に所定の間隔を空けて、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数回走査する工程をさらに含んでいる点において相違する。
【０１９４】
より具体的に説明する。本実施の形態におけるレーザ光８５は、基板１０の表面１２と平行且つＸ軸（第１の方向）と直交するＹ軸方向（第２の方向）に、所定の速度Ｖ１で走査される。レーザ光８５は、ドーパント材料層７０に対して連続波として照射される。レーザ光８５が照射されることにより基板１０の表面１２に形成される照射像は、実施の形態３と同様に、矩形である。
【０１９５】
本実施の形態における照射像は、実施の形態３と同様に、第１照射像領域Ｒ１の平面方向（Ｘ軸方向）における両方の端部に、第２照射像領域Ｒ２を有している（図１１，図１６参照）。
【０１９６】
レーザ光８５がＹ軸方向に第１の走査をされることにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０ａが形成される。次に、ドーパント拡散領域３０ａとＸ軸方向に所定の間隔Ｈ１を空けて、レーザ光８５がＹ軸方向に第２の走査をされることにより、基板１０の内部にドーパント拡散領域３０ｂが形成される。
【０１９７】
同様にして、１つ前の走査により形成されたドーパント拡散領域とＸ軸方向に所定の間隔Ｈ１を空けて、レーザ光８５がＹ軸方向に複数回走査されることにより、基板１０の内部に複数のドーパント拡散領域３０ｃ〜３０ｆが順次形成される。なお、図２３においては、ドーパント拡散領域３０ｆが形成されているときの様子を示している。
【０１９８】
本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８５をＸ軸方向（第１の方向）に所定の間隔Ｈ１を空けて、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数回走査することにより、基板１０の内部に、平行に並んでＹ軸方向に延びるドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆを複数形成することができる。
【０１９９】
本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、レーザ光８５により形成される照射像が、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に第２照射像領域Ｒ２を有しているため、平面方向の両端に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有する複数のドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆを得ることができる。結果として、隣り合う各ドーパント拡散領域のドーパント濃度プロファイルが、平面方向に急峻に変化して形成されているため、所望の特性を有する半導体素子を得ることができる。
【０２００】
（実施の形態５の他の構成）
上述の実施の形態５においては、実施の形態３と同様に、レーザ光８５はドーパント材料層７０に対して連続波として照射され、レーザ光８５により形成される照射像は矩形であり、さらに、当該照射像は第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に第２照射像領域Ｒ２を有していたが、これに限られない。
【０２０１】
レーザ光８５は、実施の形態４と同様に、ドーパント材料層７０に対して、照射される状態と照射されない状態とを所定の時間間隔ｔで繰り返し、レーザ光８５が照射されている状態において走査を停止され、レーザ光が照射されていない状態において所定の距離だけ走査されてもよい。
【０２０２】
このとき、上記所定の時間間隔ｔは、レーザ光８５が基板１０の非昇温状態にある部分に対して照射されるように設定される。上記所定の距離は、本実施の形態におけるレーザドーピング方法により形成される各ドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆが、それぞれ走査方向（Ｙ軸方向）に連続して形成されるように設定される。
【０２０３】
当該構成を採用することにより、実施の形態５における作用・効果と同様に、レーザ光８５をＸ軸方向（第１の方向）に所定の間隔Ｈ１を空けて、Ｙ軸方向（第２の方向）に複数回走査することにより、基板１０の内部に、平行に並んでＹ軸方向に延びるドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆを複数形成することができる。
【０２０４】
そして、レーザ光８５により形成される照射像が、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に第２照射像領域Ｒ２を有しているため、平面方向の両端に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有する複数のドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆを得ることができる。結果として、隣り合う各ドーパント拡散領域のドーパント濃度プロファイルが、平面方向において急峻に変化しているため、所望の特性を有する半導体素子を得ることができる。
【０２０５】
（実施の形態５のさらに他の構成）
上述の実施の形態５においては、ドーパント材料層７０を基板１０の表面１２に固定して、レーザ光８５を照射することによりＹ軸方向に延びる複数のドーパント拡散領域（３０ａ〜３０ｆ）を形成していた。実施の形態５のさらに他の構成として、図２４を参照して、複数のドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｇを形成した後、ドーパント材料層７０をエッチングなどにより除去し、ドーパントとしての導電型が、ドーパント材料層７０とは異なる他のドーパント材料層７１を基板１０の表面１２に固定してもよい。
【０２０６】
ドーパント材料層７０によりｎ型のドーパント拡散領域３０が形成されている場合、ｐ型のドーパント拡散領域が形成されるドーパント材料層７１を選択する。そして、基板１０の表面１２に固定したドーパント材料層７１に、レーザ光８５を実施の形態５と同様の方法により複数回走査する。このとき、レーザ光８５を、既に形成されているｎ型の各ドーパント拡散領域３０ａ〜３０ｆどうしの間に走査する。
【０２０７】
当該構成を採用することにより、基板１０の内部に、Ｙ軸方向に延びる複数のｐ型のドーパント拡散領域（４０ａ〜４０ｅ）とＹ軸方向に延びる複数のｎ型のドーパント拡散領域（３０ａ〜３０ｇ）とを、所定の間隔（Ｈ１／２）を空けて、平行且つ交互に形成することができる。なお、図２４においては、ドーパント拡散領域４０ｅが形成されているときの様子を示している。
【０２０８】
（ドーパント濃度プロファイルの確認方法について）
ここで、ドーパント拡散領域のドーパント濃度プロファイルを確認する方法について説明する。まず、シリコン基板をフッ酸と硝酸との混合液（たとえばフッ酸１：硝酸１００）によりエッチングする。リンやホウ素がドーピングされた領域は、エッチング前のシリコン基板に比べて速いエッチレートを示す。
【０２０９】
したがって、上記の混合液によりエッチングすることにより、ドーパント拡散領域を選択的にエッチングすることができ、エッチング後、サンプルの断面観察を行なうことにより、ドーパント濃度プロファイルを確認することができる。この方法により、所望のドーパント濃度プロファイルが得られていることを確認することができ、またこの確認結果に基づき光強度プロファイルを補正することが可能になる。
【０２１０】
本実施の形態におけるレーザドーピング方法によれば、実施の形態５における作用・効果と同様に、レーザ光８５により形成される照射像が、第１照射像領域Ｒ１の平面方向における両方の端部に第２照射像領域Ｒ２を有しているため、平面方向の両端に急峻に変化するドーパント濃度プロファイルを有するドーパント拡散領域（３０ａ〜３０ｇ，４０ａ〜４０ｅ）を得ることができる。結果として、隣り合う各ドーパント拡散領域のドーパント濃度プロファイルが、平面方向において急峻に変化しているため、所望の特性を有する半導体素子を得ることができる。
【０２１１】
（平面方向に急峻に変化する必要性について）
冒頭の説明のとおり、ドーパント拡散領域の少なくとも一部のドーピング濃度プロファイルを、基板の表面と平行な方向において急峻に変化させて形成する必要がある。この理由についてより詳細に説明する。
【０２１２】
ドーパント拡散領域の少なくとも一部のドーピング濃度プロファイルが、平面方向において急峻に変化していない場合、当該急峻に変化していない部分において、半導体素子の耐圧が減少する。
【０２１３】
特に、太陽電池などに用いられる半導体素子などの場合、隣り合うドーパント拡散領域のドーピング濃度プロファイルが、平面方向において急峻に変化していない場合、当該急峻でない部分においてリーク電流が発生したり、発電効率が低下したりする。以下、図２５から図３０を参照して、太陽電池の場合を例に、太陽電池の構成と、リーク電流が発生する原因と、発電効率が低下する原因とについて説明する。
【０２１４】
（一般的な太陽電池）
図２５を参照して、一般的な太陽電池１の構造について説明する。太陽電池１は、低濃度ｎ型若しくは低濃度ｐ型の基板１０と、絶縁膜２０と、高濃度ｎ型のドーパント拡散領域３０と、高濃度ｐ型のドーパント拡散領域４０と、コンタクト電極５０と，コンタクト電極６０とを備えている。太陽電池１の構造は、いわゆるバックコンタクト型セル構造である。
【０２１５】
ｎ型のドーパント拡散領域３０およびｐ型のドーパント拡散領域４０は、基板１０の内部の、基板１０の表面１２側に複数形成されている。ｎ型のドーパント拡散領域３０およびｐ型のドーパント拡散領域４０は、平面方向（紙面左右方向）に所定の間隔を空けて、交互に並んで複数形成されている。
【０２１６】
絶縁膜２０は、基板１０の表面１２を覆うように設けられている。絶縁膜２０は、絶縁膜２０を膜厚方向に貫通するコンタクトホール２２，２４を有している。コンタクトホール２２，２４は、ｎ型のドーパント拡散領域３０およびｐ型のドーパント拡散領域４０と同様に、平面方向に所定の間隔を空けて、交互に並んで複数形成されている。コンタクトホール２２は、絶縁膜２０とｎ型のドーパント拡散領域３０とが接している部分に設けられている。コンタクトホール２４は、絶縁膜２０とｐ型のドーパント拡散領域４０とが接している部分に設けられている。
【０２１７】
コンタクト電極５０およびコンタクト電極６０は、ｎ型のドーパント拡散領域３０およびｐ型のドーパント拡散領域４０と同様に、平面方向に所定の間隔を空けて、交互に並んで複数設けられている。
【０２１８】
コンタクト電極５０は、ｎ型のドーパント拡散領域３０に沿って、絶縁膜２０の表面に設けられている。コンタクト電極５０は、コンタクトホール２２の内部に延在して設けられている。ｎ型のドーパント拡散領域３０と、このｎ型のドーパント拡散領域３０に沿って設けられているコンタクト電極５０とは、コンタクトホール２２を通して電気的に接続されている。
【０２１９】
コンタクト電極６０は、ｐ型のドーパント拡散領域４０に沿って絶縁膜２０の表面に設けられている。コンタクト電極６０は、コンタクトホール２４の内部に延在して設けられている。ｐ型のドーパント拡散領域４０と、このｐ型のドーパント拡散領域４０に沿って設けられているコンタクト電極６０とは、コンタクトホール２４を通して電気的に接続されている。
【０２２０】
基板１０、絶縁膜２０、ｎ型のドーパント拡散領域３０，およびｐ型のドーパント拡散領域４０のそれぞれの材料は、たとえば次の通りである。基板１０は単結晶シリコンである。基板１０の裏面１４側（太陽電池における受光面側）は、反射を防止するために、テクスチャー構造を有している場合がある。基板１０の裏面１４側は、反射を防止するために、反射防止膜が形成されている場合もある。
【０２２１】
絶縁膜２０はＳｉＯ２膜である。絶縁膜２０はパッシベーション膜としての機能を兼ねている場合がある。ｎ型のドーパント拡散領域３０は、リンがドーピングされた領域である。ｐ型のドーパント拡散領域４０は、ホウ素がドーピングされた領域である。
【０２２２】
次に、太陽電池１の動作について説明する。太陽電池１には、太陽電池１の裏面１４側（紙面上方）から太陽放射光１０００が照射される。太陽放射光１０００は、基板１０の裏面１４側から基板１０の表面１２側に向かって、基板１０に侵入する。
【０２２３】
太陽放射光１０００が基板１０内に侵入するとき、基板１０の内部には太陽放射光１０００の吸収によって、対になった電子３および正孔４が生成される。電子３は、矢印ＡＲ１に示すように、ｎ型のドーパント拡散領域３０に拡散する。正孔４は、矢印ＡＲ２に示すように、ｐ型のドーパント拡散領域４０に拡散する。電子３および正孔４が拡散されることにより、コンタクト電極５０およびコンタクト電極６０から、発電電流（または発電電圧）を得ることができる。
【０２２４】
（リーク電流が発生する原因）
太陽電池１において、ｎ型のドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルと、ｐ型のドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルとが、平面方向おいて急峻に変化していない場合、隣り合うドーパント拡散領域３０，４０の間にリーク電流が発生する。この原因について、以下説明する。
【０２２５】
図２６は、図２５におけるＸＸＶＩ線に関する部分拡大図を示している。図２６を参照して、ドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルは、垂直方向において急峻に変化しているが、平面方向において急峻に変化していない。ドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルも、垂直方向において急峻に変化しているが、平面方向において急峻に変化していない。
【０２２６】
各ドーピング濃度プロファイルが平面方向においては急峻に変化していない場合、次に説明するトンネル効果により、ｎ型のドーパント拡散領域３０とｐ型のドーパント拡散領域４０との間に、矢印ＡＲ３に示す方向に流れるリーク電流が発生する。当該リーク電流は、ｎ型のドーパント拡散領域３０とｐ型のドーパント拡散領域４０とが最も近接している部分（基板１０の表面１２付近）に発生する。
【０２２７】
（トンネル効果）
図２７および図２８を参照して、引き続き太陽電池の場合を例に、トンネル効果が発生する原因について説明する。図２７および図２８は、ｎ型のドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルと、ｐ型のドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルとが、平面方向において急峻に変化していない場合に局所的に形成される電界が集中している部分のエネルギーバンド図を示している。
【０２２８】
図２７および図２８は、ｎ型のドーパント拡散領域３０とｐ型のドーパント拡散領域４０とが最も近接し、電界が集中している部分におけるエネルギーバンド図を示している。図２７は、各ドーパント拡散領域３０，４０が平衡状態である場合のエネルギーバンド図を示している。図２８は、各ドーパント拡散領域３０，４０が励起状態（基板に太陽放射光が照射されている状態）である場合のエネルギーバンド図を示している。
【０２２９】
図２７を参照して、平衡状態においては、ｎ型のドーパント拡散領域３０におけるフェルミ準位εＦは、伝導帯εｃよりも高い。ｐ型のドーパント拡散領域４０におけるフェルミ準位εＦは、価電子帯εｖよりも低い。ｎ型のドーパント拡散領域３０は、電子３，３を有している。ｐ型のドーパント拡散領域４０は、正孔４，４を有している。
【０２３０】
図２８を参照して、平衡状態（図２７）である各ドーパント拡散領域３０，４０に対し、太陽放射光が照射されると、電圧Ｖｏが発生する（励起状態）。励起状態においては、電子３が正孔４よりも高いエネルギーを持つ。電子３は、矢印ＡＲ４に示すように、空乏層をトンネルして正孔４と再結合する。当該再結合により流れる電流は、太陽電池の光起電力によって流れる電流と逆の方向に流れる。逆の方向に流れる当該電流が、リーク電流である。
【０２３１】
したがって、リーク電流の発生を抑制するためには、隣り合うドーパント拡散領域の各ドーピング濃度プロファイルが、平面方向（特に、隣り合うドーパント拡散領域の平面方向に向かい合っている各端部）において急峻に変化している必要がある。ドーパント拡散領域のドーピング濃度プロファイルが、平面方向の両端において急峻に変化していれば、電界が局所的に集中することはなく、複数のドーパント拡散領域を、当該平面方向と直交する方向に並べて形成することにより、リーク電流の発生を抑制することができる。
【０２３２】
（発電効率が低下する原因）
太陽電池１において、ｎ型のドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルと、ｐ型のドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルとが、基板１０の表面１２と平行な方向において急峻に変化していない場合、発電効率が低下する。この原因について、以下説明する。
【０２３３】
図２９は、ｎ型のドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルとｐ型のドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルとが、垂直方向には急峻に変化していても、平面方向には急峻に変化していない場合の、太陽電池１の部分拡大図を示している。図２９は、図２６に相当している。
【０２３４】
図２９を参照して、太陽電池１におけるｐｎ接合面による電界は、等電界曲線２００Ａ，２１０Ａ，２２０Ａに示すように形成される。太陽電池１における電界は、各ドーパント拡散領域３０，４０を中心に、半径の大きな曲線を描くように形成される。
【０２３５】
太陽放射光１０００の吸収によって、基板１０の内部には、対になった電子３および正孔４が生成される。
【０２３６】
生成された電子３は、電界を通過しながらｎ型のドーパント拡散領域３０に向かって拡散される。このとき、電子３は、矢印ＡＲ５に示すような軌道に沿って電界を通過しつつ、基板１０の表面１２側（図２９紙面下方側）へ引き寄せられながら拡散される。
【０２３７】
生成された正孔４は、電界を通過しながらｐ型のドーパント拡散領域４０に向かって拡散される。このとき、正孔４は、矢印ＡＲ６に示すような軌道に沿って電界を通過しつつ、基板１０の表面１２側（図２９紙面下方側）へ引き寄せられながら拡散される。
【０２３８】
基板１０の表面１２側には、ダングリングボンド（原子における未結合手）などの欠陥が多く存在している。電子３および正孔４のいくつかは、基板１０の表面１２側に引き寄せられることによりトラップする。結果として、太陽電池１の発電効率が低下する。
【０２３９】
（発電効率が低下しない原因）
図２９に対し、図３０は、ｎ型のドーパント拡散領域３０のドーピング濃度プロファイルとｐ型のドーパント拡散領域４０のドーピング濃度プロファイルとが、垂直方向および平面方向において急峻に変化している、太陽電池２の部分拡大図を示している。
【０２４０】
図３０を参照して、基板１０に向かって太陽放射光１０００が照射されると、太陽電池２における電界は、等電界曲線２００Ｂ，２１０Ｂ，２２０Ｂに示すように形成される。
【０２４１】
太陽電池２における電界は、ｎ型のドーパント拡散領域３０とｐ型のドーパント拡散領域４０との間においては、基板１０の表面１２側から基板１０の裏面（紙面上方）側に向かって、垂直方向に沿って直線状に形成されている。電界は、上記直線状に形成されている部分に続き、半径の小さな曲線を描くように形成されている。電界は、上記曲線を描くように形成されている部分に続き、平面方向近い略直線状に形成され、基板１０の平面方向における各端部に向かって延びている。
【０２４２】
太陽放射光１０００の吸収によって、基板１０の内部には、対になった電子３および正孔４が生成される。
【０２４３】
生成された電子３は、電界を通過しながらｎ型のドーパント拡散領域３０に向かって拡散される。このとき、電子３は、矢印ＡＲ７に示すような軌道に沿って電界を通過しつつ拡散される。電子３は、基板１０の表面１２側（図３０紙面下方側）へ引き寄せられることなく拡散される。
【０２４４】
生成された正孔４は、電界を通過しながらｐ型のドーパント拡散領域４０に向かって拡散される。このとき、正孔４は、矢印ＡＲ８に示すような軌道に沿って電界を通過しつつ拡散される。正孔４は、基板１０の表面１２側（図３０紙面下方側）へ引き寄せられることなく拡散される。
【０２４５】
電子３および正孔４は、基板１０の表面１２側へ引き寄せられることがないため、トラップすることがない。結果として、太陽電池２の発電効率は低下しない。
【０２４６】
したがって、太陽電池の発電効率が低下することを抑制するためには、隣り合うドーパント拡散領域の各ドーピング濃度プロファイルが、平面方向（特に、隣り合うドーパント拡散領域の平面方向に向かい合っている各端部）において急峻に変化している必要がある。ドーパント拡散領域のドーピング濃度プロファイルが、平面方向の両端において急峻に変化していれば、複数のドーパント拡散領域を、当該平面方向と直交する方向に並べて形成することにより、発電効率が低下することを抑制することができる。
【０２４７】
上述において、リーク電流が発生する原因と、発電効率が低下する原因とについて太陽電池を例に説明したが、太陽電池に限られない。１つの基板の内部に複数のドーパント拡散領域（ｐｎ接合）が形成されている他の半導体素子においても同様である。当該半導体素子において、複数のドーパント拡散領域の各ドーピング濃度プロファイルが、基板の表面と平行な方向において急峻に変化していない場合、隣り合うドーパント拡散領域どうしの間にリーク電流が発生する。その結果、半導体素子としての所望の特性を得ることができなくなる。
【０２４８】
以上、本発明の発明を実施するための形態および実施例について説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２４９】
１，２  太陽電池、３  電子、４  正孔、１０  基板、１１  基板溶融境界線、１１ａ，１５，１７  部分、１２，７２  表面、１３  基板付加加熱境界線、１４，７４  裏面、２０  絶縁膜、２２，２４  コンタクトホール、３０，３０ａ〜３０ｇ，４０，４０ａ〜４０ｅ  ドーパント拡散領域、３２  ドーパント拡散境界線、５０，６０  コンタクト電極、７０，７１  ドーパント材料層、８０〜８５，８１ａ，８２ａ  レーザ光、９０〜９４  照射像、２００Ａ，２１０Ａ，２２０Ａ，２００Ｂ，２１０Ｂ，２２０Ｂ  等電界曲線、１０００  太陽放射光、ＡＲ１〜ＡＲ８，ＡＲ１１ａ〜ＡＲ１１ｃ，ＡＲ３２ａ，ＡＲ３２ｂ  矢印、Ｈ１  間隔、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  光強度密度、Ｒ１  第１照射像領域、Ｒ２，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ  第２照射像領域、ｔ  時間間隔、Ｖ１  速度、Ｖ１１ａ〜Ｖ１１ｚ，Ｖ１３ａ〜Ｖ１３ｃ，Ｖ３２ａ〜Ｖ３２ｚ  ベクトル、Ｗ  幅。
【図１】
2011124476.tif 000003
【図２】
2011124476.tif 000004
【図３】
2011124476.tif 000005
【図４】
2011124476.tif 000006
【図５】
2011124476.tif 000007
【図６】
2011124476.tif 000008
【図７】
2011124476.tif 000009
【図８】
2011124476.tif 000010
【図９】
2011124476.tif 000011
【図１０】
2011124476.tif 000012
【図１１】
2011124476.tif 000013
【図１２】
2011124476.tif 000014
【図１３】
2011124476.tif 000015
【図１４】
2011124476.tif 000016
【図１５】
2011124476.tif 000017
【図１６】
2011124476.tif 000018
【図１７】
2011124476.tif 000019
【図１８】
2011124476.tif 000020
【図１９】
2011124476.tif 000021
【図２０】
2011124476.tif 000022
【図２１】
2011124476.tif 000023
【図２２】
2011124476.tif 000024
【図２３】
2011124476.tif 000025
【図２４】
2011124476.tif 000026
【図２５】
2011124476.tif 000027
【図２６】
2011124476.tif 000028
【図２７】
2011124476.tif 000029
【図２８】
2011124476.tif 000030
【図２９】
2011124476.tif 000031
【図３０】
2011124476.tif 000032