(57)【要約】基板上に多重ドープ接合を形成する方法が開示される。この方法は、ホウ素原子をドープされた基板を提供することを含み、基板は前面の基板表面を含む。この方法は、前面の基板表面にインクパターンでインクを堆積することをさらに含み、インクは、１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む。この方法は、高密度の薄膜インクパターンを形成するために、ベーキングアンビエント中で基板を第１の温度へ、および第１の期間、加熱することも含む。この方法は、基板を堆積アンビエントを有する拡散炉内でドーパント源にさらし、この堆積アンビエントが第２の温度で、および第２の期間、ＰＯＣＩ3、キャリアＮ２ガス、メインＮ２ガスおよび反応性Ｏ２ガスを含む工程であり、ＰＳＧ層が、前面の基板表面および高密度の薄膜インクパターンの上に形成される工程と、第３の温度および第３の期間へ、ドライブインアンビエント（ｄｒｉｖｅ−ｉｎ  ａｍｂｉｅｎｔ）中で基板を加熱する工程とをさらに含み、第１のシート抵抗を有する第１の拡散領域が、高密度の薄膜インクパターンによって覆われた前面の基板表面の下で形成され、また、第２のシート抵抗を有する第２の拡散領域が、高密度の薄膜インクパターンで覆われていない前面の基板表面の下で形成され、ここで第１のシート抵抗が第２のシート抵抗より実質的に小さい。
2013518442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で多重ドープ接合を形成する方法であって、
ホウ素原子をドープされた前記基板を提供する工程であり、前記基板が前面の基板表面を含む工程と、
前記前面の基板表面にインクパターンでインクを堆積する工程であり、前記インクが１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む工程と、
高密度の薄膜インクパターンを形成するために、ベーキングアンビエント中で前記基板を第１の温度へ、および第１の期間、加熱する工程と、
前記基板を堆積アンビエントを有する拡散炉内でドーパント源にさらし、前記堆積アンビエントが第２の温度で、および第２の期間、ＰＯＣｌ3ガスを含む工程であり、ＰＳＧ層が、前記前面の基板表面および前記高密度の薄膜インクパターンの上に形成される工程と、
第３の温度へおよび第３の期間、ドライブインアンビエント中で前記基板を加熱する工程と、を含み、
第１のシート抵抗を有する第１の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンによって覆われた前記前面の基板表面の下で形成され、また、第２のシート抵抗を有する第２の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンで覆われていない前記前面の基板表面の下で形成され、
ここで前記第１のシート抵抗が前記第２のシート抵抗より実質的に小さい、方法。
【請求項２】
前記第１の温度が約１００℃と約６００℃の間にあり、前記第１の期間が約１０秒と約２０分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の温度が約３００℃と５００℃の間にあり、前記第１の期間が約３０秒と約３分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の温度が約４００℃であり、前記第１の期間が約１分である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
キャリアＮ2ガスと反応性Ｏ2ガスの比が約１：１から約１．５：１の間にあり、前記第２の温度が約７００℃と約１０００℃の間にあり、５分と約３５分の前記第２の期間の、請求項１に記載の方法、
【請求項６】
前記第２の温度が約７２５℃と約８５０℃の間にあり、前記第２の期間が約１０分と約３５分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の温度が約７５０℃と約８２５℃の間にあり、前記第２の期間が約１５分と約３０分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の温度が約８００℃であり、前記第２の期間が約２０分である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の温度が約８５０℃と約１０５０℃の間にあり、前記第３の期間が約１０分と約６０分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３の温度が約８６０℃と約９５０℃の間にあり、前記第３の期間が約１５分と約３０分の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３の温度が約８７５℃であり、前記第３の期間が約２５分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のシート抵抗が約２０Ｏｈｍ／ｓｑと約７０Ｏｈｍ／ｓｑの間にあり、前記第２のシート抵抗が約７０Ｏｈｍ／ｓｑと約１４０Ｏｈｍ／ｓｑの間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のシート抵抗が約３０Ｏｈｍ／ｓｑと約６０Ｏｈｍ／ｓｑの間にあり、前記第２のシート抵抗が約８０Ｏｈｍ／ｓｑと約１２０Ｏｈｍ／ｓｑの間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のシート抵抗が約３０Ｏｈｍ／ｓｑと約５０Ｏｈｍ／ｓｑの間にあり、前記第２のシート抵抗が約９０Ｏｈｍ／ｓｑと約１１０Ｏｈｍ／ｓｑの間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ベーキングアンビエントが不活性のアンビエントと酸化性のアンビエントのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドライブインアンビエントが不活性のアンビエントと酸化性のアンビエントのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
ベーキングアンビエント中で、第１の温度に、および第１の期間、前記基板を加熱するステップの後に、前記基板を洗浄するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記シリコン含有粒子がケイ酸塩である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
基板上で多重ドープ接合を形成する方法であって、
ホウ素原子をドープされた前記基板を提供する工程であり、前記基板が前面の基板表面を含む工程と、
前記前面の基板表面にインクパターンでインクを堆積する工程であり、前記インクが１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む工程と、
高密度の薄膜インクパターンを形成するために、ベーキングアンビエント中で前記基板を第１の温度へ、および第１の期間、加熱する工程と、
前記基板を堆積アンビエントを有する拡散炉内でドーパント源にさらし、前記堆積アンビエントが第２の温度で、および第２の期間、Ｈ3ＰＯ4を含む工程であり、ＰＳＧ層が、前記前面の基板表面および前記高密度の薄膜インクパターンの上に形成される工程と、
第３の温度へおよび第３の期間、ドライブインアンビエント中で前記基板を加熱する工程と、を含み、
第１のシート抵抗を有する第１の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンによって覆われた前記前面の基板表面の下で形成され、また、第２のシート抵抗を有する第２の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンで覆われていない前記前面の基板表面の下で形成され、
ここで前記第１のシート抵抗が前記第２のシート抵抗より実質的に小さい、方法。
【請求項２０】
基板上で多重ドープ接合を形成する方法であって、
リン原子をドープされた前記基板を提供する工程であり、前記基板が前面の基板表面を含む工程と、
前記前面の基板表面にインクパターンでインクを堆積する工程であり、前記インクが１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む工程と、
高密度の薄膜インクパターンを形成するために、ベーキングアンビエント中で前記基板を第１の温度へ、および第１の期間、加熱する工程と、
前記基板を堆積アンビエントを有する拡散炉内でドーパント源にさらし、前記堆積アンビエントが第２の温度で、および第２の期間、ＢＢｒ3を含む工程であり、ＢＳＧ層が、前記前面の基板表面および前記高密度の薄膜インクパターンの上に形成される工程と、
第３の温度へおよび第３の期間、ドライブインアンビエント中で前記基板を加熱する工程と、を含み、
第１のシート抵抗を有する第１の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンによって覆われた前記前面の基板表面の下で形成され、また、第２のシート抵抗を有する第２の拡散領域が、前記高密度の薄膜インクパターンで覆われていない前記前面の基板表面の下で形成され、
ここで前記第１のシート抵抗が前記第２のシート抵抗より実質的に小さい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年２月１２日出願の米国特許出願第１２／６５６，７１０号明細書、および「  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａ  Ｄｕａｌ−Ｄｏｐｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｏｎ  Ａ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｗｉｔｈ  Ａｎ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題された２０１０年１月２５日出願の米国特許出願第１２／６９２，８７８号明細書の利益を主張するものであり、それらの特許出願の開示全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本開示は、概してｐｎ接合に関し、特に、シリコン含有粒子を用いて多重ドープ接合を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池は太陽エネルギーを直接、直流電気エネルギーに変換する。一般にフォトダイオードとして構成されるため、太陽電池は、生成された電荷キャリア（電子または正孔（電子の欠如））を、電流として抽出できるように、光がメタルコンタクトの近傍を貫通することを可能にする。また、ほとんどの他のダイオードと同様に、フォトダイオードは接合を形成するためにｐ型とｎ型の半導体を結合させることによって形成される。
【０００４】
電界（または内蔵電位）内の、接合のｐ型側にある電子は、そのとき（通常リンドープされている）ｎ型領域に引きつけられ、かつ、（通常ホウ素ドープされている）ｐ型領域からはね返され得る一方、接合のｎ型側の電界内にある正孔は、そのときｐ型領域に引きつけられ、かつｎ型領域からはね返され得る。一般に、ｎ型領域および／またはｐ型領域はおのおの、別々に、相対的なドーパント濃度が異なるレベルで構成することができ、しばしばｎ−、ｎ＋、ｎ＋＋、ｐ−、ｐ＋、ｐ＋＋などと表示される。内蔵電位、したがって、電界の大きさは、２つの隣接層間の、ドーピングのレベルに一般に依存する。
【０００５】
本質的に太陽電池性能に影響するものであるが、キャリアライフタイム（再結合ライフタイム）は、過剰少数キャリア（半導体領域の非支配的な電流のキャリア）が、再結合し、したがって電流を伝導するのに利用できなくなるまでにかかる平均時間として定義される。同様に、拡散距離は、電荷キャリアが再結合する前に移動する平均距離である。一般に、ドーパント濃度を増加させることは導電率を改善するが、それは再結合を増加させる傾向もある。その結果、再結合ライフタイムまたは再結合長が短くなるほど、金属領域は電荷キャリアが生成された場所に、より近接しなければならない。
【０００６】
ほとんどの太陽電池は、吸収体領域を形成する、第１のドーパント（一般にホウ素）がドープされたシリコン基板上に一般に形成され、その吸収体領域上に、ｐｎ接合を完成するために、第２のカウンタードーパント（一般にリン）が拡散され、エミッター領域を形成する。不活性化および反射防止のコーティングの付加の後に、メタルコンタクト（エミッター上のフィンガーおよびバスバーならびに吸収体の背面上のパッド）を、生成された電荷を抽出するために、付加し得る。エミッタのドーパント濃度は、両方のキャリア収集のために、および金属電極とのコンタクトのために特に最適化されなければならない。
【０００７】
一般に、エミッター領域内の（置換型の）ドーパント原子の低濃度は、低い再結合（したがってより高い太陽電池効率）および金属電極への不十分な電気コンタクトという両方の結果をもたらす。反対に、（置換型の）ドーパント原子の高濃度は、高い再結合（したがって太陽電池効率を低下させ）および金属電極への低抵抗オーミックコンタクトという両方の結果をもたらす。製造原価を低減するために、単一ドーパント拡散が、エミッタを形成するために一般に使用されることが多く、ドーピング濃度は低い再結合と低抵抗オーミックコンタクトの間の折衷として選択される。したがって、潜在的な太陽電池効率（電気に変換される太陽光の割合）が制限される。
【０００８】
解決法の１つは２重ドープの使用または選択的なエミッタの使用である。選択エミッタは、低い再結合のために最適化された第１の低濃度ドープ領域、および低抵抗オーミックメタルコンタクトのために最適化された第２の高濃度ドープ領域（同じドーパント型の）を使用する。しかしながら、選択エミッタの構成は、１ステップの拡散処理で達成するのは困難で、いくつかのマスキングステップを含む可能性があり、結果的に製造原価を増加させる。さらに、高ドープと低ドープのエミッタ領域間で、視覚的な境界が一般にないので、先に堆積された高濃度ドープの領域への、メタルコンタクトの位置合わせが、困難になる可能性がある。
【発明の概要】
【０００９】
上記に鑑みて、シリコン含有粒子を用いてリンのプロフィールをインサイチュに制御する方法を提供することが求められている。
【００１０】
本発明は、一実施形態において、基板上に多重ドープ接合を形成する方法に関し、開示される。この方法は、ホウ素原子をドープされた基板を提供することを含み、基板は前面の基板表面を含む。この方法は、前面の基板表面にインクパターンでインクを堆積することをさらに含み、インクは、１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む。この方法は、高密度の薄膜インクパターンを形成するために、ベーキングアンビエント中で基板を第１の温度へ、および第１の期間、加熱することも含む。この方法は、基板を堆積アンビエントを有する拡散炉内でドーパント源にさらし、この堆積アンビエントが第２の温度で、および第２の期間、ＰＯＣｌ3、キャリアＮ2ガス、メインＮ2ガスおよび反応性Ｏ2ガスを含む工程であり、ＰＳＧ層が、前面の基板表面および高密度の薄膜インクパターンの上に形成される工程と、第３の温度および第３の期間へ、ドライブインアンビエント（ｄｒｉｖｅ−ｉｎ  ａｍｂｉｅｎｔ）中で基板を加熱する工程とをさらに含み、第１のシート抵抗を有する第１の拡散領域が、高密度の薄膜インクパターンによって覆われた前面の基板表面の下で形成され、また、第２のシート抵抗を有する第２の拡散領域が、高密度の薄膜インクパターンで覆われていない前面の基板表面の下で形成され、ここで第１のシート抵抗が第２のシート抵抗より実質的に小さい。
【００１１】
添付図面の各図において、例として、限定せずに、本発明を図示する。図中、同様の参照番号は同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】選択エミッタを有する太陽電池の簡略図を示す。
【図２】本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を示し、第１の下位組は堆積されたＳｉ粒子で覆われ、第２の組はＳｉ粒子が堆積されていない。
【図３】２組のシリコン基板に対するシート抵抗を示し、第１の下位組は堆積されたＳｉＯx粒子で覆われ、第２の組はＳｉＯx粒子が堆積されていない。
【図４】本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を示し、第１の下位組は堆積されたＳｉxＮy粒子で覆われ、第２の組はＳｉxＮy粒子が堆積されていない。
【図５】本発明による、２組のシリコン基板に対する１組のＦＴＩＲ図を示し、第１の下位組は堆積されたＳｉ粒子で覆われ、第２の組はＳｉ粒子が堆積されていない。
【図６】本発明による、シリコン含有粒子を用いて基板上に多重ドープ接合を形成する簡略法を示す。
【図７】２組のシリコン基板に対するシート抵抗を示し、第１の下位組は堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子で覆われ、第２の組はＡｌ2Ｏ3粒子が堆積されていない。
【図８Ａ】Ａｌ2Ｏ3粒子で処理されたシリコン基板に対する１組のＦＴＩＲ図を示す。
【図８Ｂ】Ａｌ2Ｏ3粒子で処理されたシリコン基板に対する１組のＦＴＩＲ図を示す。
【図９】２組のシリコン基板に対するシート抵抗を示し、第１の下位組は堆積されたＺｒＯ2粒子で覆われ、第２の組はＺｒＯ2粒子が堆積されていない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を、添付図面に示す本発明のいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明を完全に理解できるようにするために、多くの特定の詳細を記載する。しかし、本発明がこれらの特定の詳細のいくつかまたは全てを用いずに実施することができることは、当業者には明らかであろう。他の場合、本発明を不要に曖昧にしないために、よく知られているプロセスステップおよび／または構造は、詳細には説明していない。
【００１４】
前述したように、基板上に太陽電池用などの多重ドープ接合を形成することは、問題を含む傾向があり、それは多数の個別の拡散およびパターニングステップが必要になることが多く、結果的に製造原価を増加させるからである。１つの有利な手法では、１組の高濃度ドープ領域（堆積されたシリコン含有粒子の下で）および１組の低濃度ドープ領域（堆積されていない領域の下で）の両者とも１つのドーパント拡散アンビエントにおいて形成され得るように、シリコン基板が処理されてもよい。
【００１５】
たとえば、選択エミッタなどの多重ドープ接合を形成するために、ガスの組合せおよびマスキングステップが、ＩＶ族基板上にドーパントを堆積するために、使われることが多い。すなわち、マスクが最初に堆積され、次いで、基板は、高濃度ドープの領域を形成するために第１のドーパントガスにさらされる。次いで、マスクは除去され、次いで、ＩＶ族の基板は、第２のより低い濃度のドーパントガスにさらされ、それにより選択エミッタ構成を形成する。
【００１６】
石英チューブ炉において、ホウ素ドープのシリコン基板にリンを拡散するため、ＰＯＣｌ3（オキシ塩化リン）が使われる。その反応は典型的には次のとおりである。
【００１７】
【数１】
2013518442.tif 000003
【００１８】
ＰＯＣｌ3拡散プロセスに必要とされる典型的なガスは、アンビエント窒素ガス（メインＮ2ガス）、液体のＰＯＣｌ3で満たされたバブラーを通って流されるキャリア窒素ガス（キャリアＮ2ガス）、堆積（処理）ガスを形成するために、蒸発したＰＯＣｌ3と反応するように構成されている反応性酸素ガス（反応性Ｏ2ガス）および任意選択的に、後で酸化物層を形成するように構成されているメイン酸素ガス（メインＯ2ガス）を含む。
【００１９】
一般に、シリコン基板は、窒素ガスアンビエント（メインＮ2ガス）を有する加熱されたチューブ炉に最初に配置される。次いで、堆積ガス（ＰＯＣｌ3蒸気）が、チューブ炉へ流され、堆積温度まで加熱され、また、反応性Ｏ2（酸素）ガスにさらされて、シリコン基板上でＰ2Ｏ5（五酸化リン）を形成すると共に、シリコン基板内の金属不純物と相互に作用し除去するＣｌ2（塩素）ガスも形成する。Ｐ2Ｏ5は、次にはシリコン基板と反応し、ＳｉＯ2および遊離したＰ原子を形成する。堆積中に同時に起こるシリコンウェハの酸化は、ＳｉＯ2  Ｐ2Ｏ5層（ＰＳＧまたはリンケイ酸ガラス）の形成をもたらす。
【００２０】
遊離したリンの原子がシリコン基板の内部へさらに拡散し、電荷キャリア生成に役立つために格子中のシリコン原子に置換型でとって代わることを可能にするために、堆積温度またはより高い温度を使って、追加のドライブインステップ（いかなるＰＯＣｌ3の流れもない）が、通常用いられる。このステップの間、メインＮ2ガスおよび／またはメインＯ2のガスを含んでもよいアンビエントガスが、チューブ炉へ流される。酸素を使用すると、シリコンウェハの表面で酸化膜の形成がもたらされるであろう。そのような酸化物層は、ＰＳＧ層からシリコン基板へのＰ原子の拡散を減じ、生じる拡散プロフィールに対するより多くの制御を可能にする。一般に、所定温度に対して、リンはシリコン中よりもＳｉＯ2中で拡散するのが遅い。
【００２１】
対照的に、シリコンウェハのリンドーピングの他の手法は、噴霧技術であり、それによって、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）混合物（通常水またはエタノールもしくはメタノールのようなアルコールと混合される）が、ウェハ上に噴霧され、次いで、熱処理にさらされる。
【００２２】
ドーパント源としてリン酸を使うシリコンウェハへのリンの拡散は、以下の反応によって生じる。
【００２３】
【数２】
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【００２４】
第１ステップは、五酸化リン（Ｐ2Ｏ5）をシリコン表面で生成する、リン酸の脱水を含み、五酸化リン（Ｐ2Ｏ5）はその後リンの源として働く。Ｐ2Ｏ5は、次にはシリコン基板と反応し、Ｓ１Ｏ2および遊離したＰ原子を形成する。このプロセスの具体例は、２０１０年１月２５日出願の米国特許出願第１２／６９２，８７８号明細書でさらに開示され、その全開示を参照により組み込む。
【００２５】
同様に、ホウ素は、ＢＢｒ3（三臭化ホウ素）を使用してリンドープのシリコン基板に堆積され得る。その反応は典型的には以下のとおりである。
【００２６】
【数３】
2013518442.tif 000005
【００２７】
一般に、シリコン基板は、窒素ガス（メインＮ2ガス）、液体のＢＢｒ3で満たされたバブラーを通って流されるキャリア窒素ガス（キャリアＮ2）、蒸発したＢＢｒ3と反応し、シリコン基板上でＢ2Ｏ3（三酸化二硼素）を形成するように構成される反応性酸素ガス（反応性Ｏ2ガス）、および任意選択的に、後で酸化物層を形成するように構成されているメイン酸素ガス（メインＯ2ガス）を有する、加熱されたチューブ炉に最初に配置される。
【００２８】
Ｂ2Ｏ3は、次にシリコン基板と反応し、ＳiＯ2および遊離したホウ素原子を形成する。堆積中に同時に起こるシリコンウェハの酸化は、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3層（ＢＳＧまたはホウケイ酸ガラス）を生じる。
【００２９】
遊離したホウ素の原子がシリコン基板の内部へさらに拡散し、電荷キャリア生成に役立つために格子中のシリコン原子に置換型でとって代わることを可能にするために、堆積温度またはより高い温度を使って、追加のドライブインステップ（いかなるＢＢｒ3の流れもない）が、通常用いられる。このステップの間、窒素（メインＮ2）および／または酸素（メインＯ2）のガスを含んでもよいアンビエントガスが、チューブ炉へ流される。酸素を使用すると、シリコンウェハの表面で酸化膜の形成がもたらされるであろう。そのような酸化物層は、Ｂ2Ｏ3層からシリコン基板へのホウ素原子の拡散を減じ、生じる拡散プロフィールに対するより多くの制御を可能にする。一般に、所定温度に対して、ホウ素はシリコン中よりもＳｉＯ2中で拡散するのが遅い。いくつかの場合において、よりよい拡散均一性を可能にするために、シリコンウェハ上に、堆積に先立っての酸化物層を成長してもよい。
【００３０】
選択エミッタの場合には、約７０Ｏｈｍ／ｓｑから約１４０Ｏｈｍ／ｓｑの間のシート抵抗を有する低濃度ドープ領域が最適であり、一方、約２０Ｏｈｍ／ｓｑから約７０Ｏｈｍ／ｓｑの間のシート抵抗を有する高濃度ドープ領域（同一のドーパント型の）が最適である。
【００３１】
理論に縛られることを望むものではないが、発明者らは、堆積されたシリコン粒子含有の薄膜のシリコン表面領域（下にある基板の相対的により小さい表面積との比較で）が実質的に大きいほど、表面ＰＳＧ（または、ホウ素ドーパント源の場合はＢＳＧ）がより多く形成が可能となり、同様に、より大量のリンが、下にあるウェハにドライブインをされることが可能になると考える。
【００３２】
すなわち、リンのドーパントの場合には、このより大きなシリコン表面面積は、Ｐ2Ｏ5からのリンの還元（上記の式１Ａ〜式１Ｂまたは式３Ａ〜式３Ｂに記述された反応による）を、シリコン基板表面上での還元よりも大きくすることを可能にする。次いで、リンは、シリコン含有粒子の部分的な焼結によってシリコン粒子含有の薄膜内に形成されたシリコンクラスタの経路を通して、下にあるシリコン基板へ拡散し得る。さらに、シリコン原子が反応に必要とされるので、非シリコン含有粒子から構成された薄膜は、多くの未反応のＰ2Ｏ5が形成されることを可能にするだけで、下にあるウェハ内へのリンのドライブインの減少をもたらす。
【００３３】
同様に、ホウ素のドーパントの場合には、このより大きなシリコン表面面積は、Ｂ2Ｏ3からのホウ素の還元（上記の式４Ａ〜式４Ｂに記述された反応による）を、シリコン基板表面上での還元よりも大きくすることを可能にする。次いで、ホウ素は、シリコン含有粒子の部分的な焼結によってシリコン粒子含有の薄膜内に形成されたシリコンクラスタの経路を通して、下にあるシリコン基板へ拡散し得る。
【００３４】
その結果として、図２〜図５は、シリコン含有粒子（それぞれ、Ｓｉ、ＳｉＯxおよびＳｉxＮy）から構成される薄膜の結果を記述し、一方、図７〜図９は、非シリコン含有粒子（それぞれ、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2）から構成される薄膜の結果を記述する。
【００３５】
シリコン基板表面上にシリコン含有粒子の層を堆積する方法の１つは、コロイド分散体またはインクなどの液体の使用を介しての堆積である。一般に、ＩＶ族粒子のコロイド分散は可能である。というのは溶媒と粒子表面の相互作用が、比重の差を克服するほど十分に強いからである。この比重の差は、液体中において材料が沈むか浮かぶかのいずれかに通常帰着するものである。換言すれば、より小さなナノ粒子は、より大きなナノ粒子より容易に分散する。
【００３６】
溶媒の例としては、アルコール、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、アミン、オルガノシロキサン、ハロゲン化炭化水素、および他の炭化水素溶媒が含まれる。さらに、粘性、密度、極性、その他などの物理的特性を最適化するために、これらの溶媒が混合されることもある。
【００３７】
さらに、コロイド分散体中でシリコン含有粒子をより良く分散させるために、アルコール、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、およびアミン、ならびにオルガノシクロキサンなどの有機化合物の添加によって、粒子キャッピング基を形成してもよい。別の方法として、キャッピング基は、プラズマチャンバ内へのガスの添加によってインサイチュに加えられることもある。これらのキャッピング基は、その後、焼結プロセス中に、または焼結プロセス直前の、より低い温度での予熱中に除去され得る。
【００３８】
たとえば、キャッピングされたＩＶ族半導体粒子の調製に使用するのに適したバルキーな（ｂｕｌｋｙ）キャッピング剤として、Ｃ４〜Ｃ８分岐アルコール、環式アルコール、アルデヒド、および第３級ブタノール、イソブタノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ブタナール、イソブタナール、シクロヘキサノンケトンなどのケトン、およびメトキシ（トリス（トリメチルシリル）シラン）（ＭＴＴＭＳＳ）、トリス（トリメチルシリル）シラン（ＴＴＭＳＳ）、デカメチルテトラシロキサン（ＤＭＴＳ）およびトリメチルメトキシシラン（ＴＭＯＳ）などのオラガノシロキサン（ｏｒａｇａｎｏｓｉｌｏｘａｎｅ）、が挙げられる。
【００３９】
いったん調剤されると、シリコン含有粒子を高密度の導電性薄膜へ焼結させるために、コロイド分散体は基板に塗布され、熱処理にさらされ得る。塗布方法の例として、ロールコーティング、スロットダイコーティング、グラビア印刷、フレキソドラム印刷、およびインクジェット印刷などが挙げられるが、これらに限定はされない。
【００４０】
ここで、図１、選択エミッタを有する太陽電池の簡略図を参照する。通常の構成において、ｎ＋＋拡散層１１４およびｎ−拡散層１０８が、ｐ−（低濃度ドープ）シリコン基板１１０の上に最初に形成される。次いで、ＳｉＯ2層１０６が、シリコン基板１１０の前面表面を不活性化するのを助けるために、ｐ−（低濃度ドープ）シリコン基板１１０の上に形成される。
【００４１】
次いで、ＳｉＮx１０４層がＳｉＯ2層１０６の前面上に形成される。ＳｉＯ2層１０６と同様に、ＳｉＮx層１０４は、シリコン基板１１０の表面を不活性化するのを助け、外部源からのウェハバルクの両方の汚染を最小限にすると共に、シリコン基板１１０の表面での少数キャリアの再結合を低減する。加えて、ＳｉＮx１０４層は、太陽電池の前面の反射率を低減するように最適化され得て、効率したがって性能を実質的に改善する。
【００４２】
次いで、前面メタルコンタクト１０２および裏面電界（ＢＳＦ）／裏面メタルコンタクト１１６が、シリコン基板１１０上に一般に形成される。前面メタルコンタクト１０２は、Ａｇ粉末（７０から８０重量％）、ホウケイ酸鉛ガラスＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳiＯ2（１から１０重量％）および有機成分（１５から３０重量％）を含むＡｇペーストから一般に形成される。ＢＳＦ／裏面メタルコンタクト１１６は、アルミニウムから一般に形成されており、反発する電界を生じ、かつそれにより、少数キャリアの裏面再結合の影響を最小限にするように構成される。さらに、モジュールの中への相互接続のためのはんだ付けを容易にするために銀パッド（図示せず）が、ＢＳＦ／裏面メタルコンタクト１１６の上に、一般に施される。
【実施例】
【００４３】
シリコン含有粒子
実験１
ここで図２を参照し、本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を測定した。第１の下位組は堆積されたＳｉ粒子で覆われ（パターン付き）、第２の組はＳｉ粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。Ｏｈｍ／ｓｑ単位でのシート抵抗を垂直軸２０４に沿って示す。すべての基板は、ｐ型で、鋸損傷エッチングされたシリコン基板で、約１８０ｕｍの厚さとおよび約２Ｏｈｍ・ｃｍの抵抗を有していた。
【００４４】
基板を、最初にピラニア（硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物）で洗浄した。この清浄化の後に、脱イオン水でのリンスステップを続け、次いでバッファード酸化物エッチ液（ＢＯＥ）浸液、その後最終の脱イオン水すすぎを行った。次いで、有機溶媒中の１組のＳｉ粒を基板の片面へ堆積するのに先立って、基板をＮ2を使い乾燥した。
【００４５】
次いで、溶媒分子を蒸発させ、薄膜の密度を高めるために、基板をベーキングアンビエント中で、１２５℃の温度で約５分のベーキングの期間で、ベーキングした。その結果、発明者らは、ベーキング期間は約１０秒と約２０分の間であってもよいと考える。発明者らは、約１００℃と約６００℃の間のベーキング温度が望ましく、約３００℃と約５００℃の間のベーキング温度は、より望ましく、また約４００℃のベーキング温度は、最も望ましいとさらに考える。
【００４６】
次いで、基板を、ＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2の雰囲気を有する拡散炉内でドーパント源にさらした。基板の最初の堆積温度はすべて、２０分間、約８００℃であった。発明者らは、最初の堆積温度は好ましくは約７２５℃と約８５０℃の間で、より好ましくは約７５０℃と約８２５℃の間で、最も好ましくは約８００℃であってもよいと考える。最初の堆積期間は、好ましくは約１０分と約３５分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２０分であってもよい。さらに、堆積中の窒素（キャリアＮ2ガス）と酸素（反応性Ｏ2のガス）の比は、１：１を使用した。発明者は、堆積ステップ中、キャリアＮ2ガスと反応性Ｏ2の比は１：１と１．５：１の間が望ましいと考える。
【００４７】
最初の堆積の後に、Ｎ2アンビエント中で約９００℃ドライブインの温度で約２５分間のドライブインステップを行った。基板表面および高密度の膜表面の上の、残余のＰＳＧガラス層は次に、約５分間のＢＯＥの洗浄ステップで除去した。プロセスの結果は、パターン領域の平均シート抵抗が５２．１Ｏｈｍ／ｓｑ、および非パターン領域の平均シート抵抗が１２８．２Ｏｈｍ／ｓｑであった。したがって、この高濃度ドープと低濃度ドープの領域間での差異のあるドーパントプロフィール（シート抵抗に反映された）は、先に記述したように、選択エミッタの形成に有用である。
【００４８】
発明者らは、ドライブイン温度は、好ましくは約８５０℃と１０５０℃の間で、より好ましくは約８６０℃と約９５０℃の間で、最も好ましくは約８７５℃であってもよいと考える。ドライブイン期間は、好ましくは約１０分と約６０分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２５分であってもよい。
【００４９】
実験２
ここで図３を参照し、本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を測定した。第１の下位組は堆積されたＳｉＯx粒子（ＳｉＯ2など）で覆われ（パターン付き）、第２の組はＳｉＯx粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。ここでｘは正の整数である。Ｏｈｍ／ｓｑ単位でのシート抵抗を垂直軸３０４に沿って示す。すべての基板は、ｐ型で、鋸損傷エッチングされたシリコン基板で、約１８０ｕｍの厚さとおよび約２Ｏｈｍ・ｃｍの抵抗を有していた。
【００５０】
基板を、最初にピラニア（硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物）で洗浄した。この清浄化の後に、脱イオン水でのリンスステップを続け、次いで後続のバッファード酸化物エッチ液（ＢＯＥ）浸液、その後最終の脱イオン水すすぎを行った。次いで、有機溶媒中の１組のＳｉＯx粒子を基板の片面へ堆積するのに先立って、基板をＮ2を使い乾燥した。
【００５１】
次いで、溶媒分子を蒸発させ、薄膜の密度を高めるために、基板をベーキングアンビエント中で、１２５℃の温度で約５分のベーキングの期間で、ベーキングした。その結果、発明者らは、ベーキング期間は約１０秒と約２０分の間であってもよいと考える。発明者らは、約１００℃と約６００℃の間のベーキング温度が望ましく、約３００℃と約５００℃の間のベーキング温度は、より望ましく、また約４００℃のベーキング温度は、最も望ましいとさらに考える。
【００５２】
次いで、基板を、ＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2の雰囲気を有する拡散炉内でドーパント源にさらした。基板の最初の堆積温度はすべて、２０分間、約８００℃であった。発明者らは、最初の堆積温度は好ましくは約７２５℃と約８５０℃の間で、より好ましくは約７５０℃と約８２５℃の間で、最も好ましくは約８００℃であってもよいと考える。最初の堆積期間は、好ましくは約１０分と約３５分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２０分であってもよい。さらに、堆積中の窒素（キャリアＮ2ガス）と酸素（反応性Ｏ2のガス）の比は、１：１を使用した。発明者は、堆積ステップ中、キャリアＮ2ガスと反応性Ｏ2の比は１：１と１．５：１の間が望ましいと考える。
【００５３】
最初の堆積の後に、Ｎ2アンビエント中で約９００℃ドライブインの温度で約２５分間のドライブインステップを行った。基板表面および高密度の膜表面の上の、残余のＰＳＧガラス層は次に、約５分間のＢＯＥの洗浄ステップで除去した。プロセスの結果は、パターン領域の平均シート抵抗が２２．９Ｏｈｍ／ｓｑ、および非パターン領域の平均シート抵抗が１００．６Ｏｈｍ／ｓｑであった。したがって、この高濃度ドープと低濃度ドープの領域間での差異のあるドーパントプロフィール（シート抵抗に反映された）は、先に記述したように、選択エミッタの形成に有用である。
【００５４】
発明者らは、ドライブイン温度は、好ましくは約８５０℃と１０５０℃の間で、より好ましくは約８６０℃と約９５０℃の間で、最も好ましくは約８７５℃であってもよいと考える。ドライブイン期間は、好ましくは約１０分と約６０分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２５分であってもよい。
【００５５】
実験３
ここで図４を参照し、本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を測定した。第１の下位組は堆積されたＳｉxＮy粒子（Ｓ１3Ｎ4など）で覆われ（パターン付き）、第２の組はＳｉxＮy粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。ここでｘおよびｙは正の整数である。Ｏｈｍ／ｓｑ単位でのシート抵抗を垂直軸４０４に沿って示す。すべての基板は、ｐ型で、鋸損傷エッチングされたシリコン基板で、約１８０ｕｍの厚さとおよび約２Ｏｈｍ・ｃｍの抵抗を有していた。  
【００５６】
基板は、最初にピラニア（硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物）で洗浄した。この清浄化の後に、脱イオン水でのリンスステップを行い、次いで後続のバッファード酸化物エッチ液（ＢＯＥ）浸液、その後最終の脱イオン水すすぎを行った。次いで、有機溶媒中の１組のＳｉxＮyを基板の片面へ堆積するのに先立って、基板をＮ2を使い乾燥した。
【００５７】
次いで、溶媒分子を蒸発させ、薄膜の密度を高めるために、基板をベーキングアンビエント中で、１２５℃の温度で約５分のベーキングの期間で、ベーキングした。その結果、発明者らは、ベーキング期間は約１０秒と約２０分の間であってもよいと考える。発明者らは、約１００℃と約６００℃の間のベーキング温度が望ましく、約３００℃と約５００℃の間のベーキング温度は、より望ましく、また約４００℃のベーキング温度は、最も望ましいとさらに考える。
【００５８】
次いで、基板を、ＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2の雰囲気を有する拡散炉内でドーパント源にさらした。基板の最初の堆積温度はすべて、２０分間、約８００℃であった。発明者らは、最初の堆積温度は好ましくは約７２５℃と約８５０℃の間で、より好ましくは約７５０℃と約８２５℃の間で、最も好ましくは約８００℃であってもよいと考える。最初の堆積期間は、好ましくは約１０分と約３５分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２０分であってもよい。さらに、堆積中の窒素（キャリアＮ2ガス）と酸素（反応性Ｏ2のガス）の比は、１：１を使用した。発明者は、堆積ステップ中、キャリアＮ2ガスと反応性Ｏ2の比は１：１と１．５：１の間が望ましいと考える。
【００５９】
最初の堆積の後に、Ｎ2アンビエント中で約９００℃ドライブインの温度で約２５分間のドライブインステップを行った。基板表面および高密度の膜表面の上の、残余のＰＳＧガラス層は次に、約５分間のＢＯＥの洗浄ステップで除去した。
【００６０】
プロセスの結果は、パターン領域の平均シート抵抗が７２．２Ｏｈｍ／ｓｑ、および非パターン領域の平均シート抵抗が１１５．５Ｏｈｍ／ｓｑであった。したがって、この高濃度ドープと低濃度ドープの領域間での差異のあるドーパントプロフィール（シート抵抗に反映された）は、先に記述したように、選択エミッタの形成に有用である。
【００６１】
発明者らは、ドライブイン温度は、好ましくは約８５０℃と１０５０℃の間で、より好ましくは約８６０℃と約９５０℃の間で、最も好ましくは約８７５℃であってもよいと考える。ドライブイン期間は、好ましくは約１０分と約６０分の間で、より好ましくは約１５分と約３０分の間で、最も好ましくは約２５分であってもよい。
【００６２】
実験４
ここで図５を参照し、本発明による、２枚のシリコン基板に対するＦＴＩＲを測定した。第１の下位組は堆積されたＳｉ粒子で覆われ（パターン付き）、第２の組はＳｉ粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。ここでｘおよびｙは正の整数である。発明者らは、ＳｉＯx粒子（図３に示す）、およびＳｉxＮy粒子（図４に示す）をはじめとして他のシリコン含有粒子を使って、実質的に同様の結果を達成した。第１のスペクトル５０６は、インクが堆積されていなかった基板の吸光度を示し、一方、第２のスペクトル５０８は、堆積されたインクを有する基板の吸光度を示す。
【００６３】
一般に、ＦＴＩＲ（フーリエ変換分光法）は、それによってスペクトルが、発光源の時間コヒーレンス（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）の測定に基づいて集められる測定技術であり、電磁放射または他の型の放射５０２（水平軸上で波数として示される）の時間領域測定（ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を使うものである。特定のサンプル内の化学結合に特有のある共振周波数において、放射５０２が吸収され（垂直軸上の吸光度Ａ．Ｕ．（任意単位）として示される）、スペクトル中の一連のピークが得られ、次いで、それをサンプル内の化学結合を同定するために使うことができる。放射吸収は、所与の周波数で吸収する結合の数に比例する。
【００６４】
ここで、本発明による、２枚の研磨された単結晶シリコン基板、堆積されたＳｉ粒子で覆われている（パターン付き）第１の基板およびＳｉ粒子が堆積されていない（パターン無し）第２の基板。インクで覆われた基板を、液体中の溶媒をベークオフするために約５分間、約１２５℃に加熱した。基板を一般的なチューブ炉に挿入し、約２０分間、約８００℃でＰＯＣｌ3堆積ステップにさらし、堆積中、窒素（キャリアＮ2）と酸素（反応性Ｏ2）のガス比は１：１を使用した。後続のドライブインのステップは実行しなかった。従って、このプロセスは、堆積されたシリコン粒子を有する結晶シリコン基板と有しない結晶シリコン基板の両方の上にＰ2Ｏ5を堆積した後に終了した。
【００６５】
第１のスペクトル５０６および第２のスペクトル５０８は、Ｐ＝０（リンと酸素の二重結合）に特有である１３３０ｃｍ-1、ならびに、Ｓｉ−０（シリコンと酸素の一重結合）に特有である、４５０ｃｍ-1、８００ｃｍ-1および１１００ｃｍ-1あたりの領域においてピークを示し、すべて堆積されたＰＳＧ膜に典型的なものである。第２の（インク）スペクトル５０８の吸光度は、第１の（非インク）スペクトル５０４の吸光度より実質的により大きく、インク領域に埋め込まれたＰＳＧが、非インク領域上でよりも著しく多いということを示している。非インク領域と比較して、インク領域において著しくより多くのＰＳＧが埋め込まれているという証明は、シリコン基板表面と比較して、ＰＳＧ堆積のためにシリコン粒子含有インク層によって提供されたより大きなシリコン表面領域と整合するものである。
【００６６】
理論に縛られることを望むものではないが、発明者らは、堆積されたシリコン含有粒子のシリコン表面領域（下にある基板の相対的により小さい表面積との比較で）が実質的に大きいほど、より多量の表面のＰＳＧが形成されることが可能となり、同様に、より大量のリンが、内部へドライブインをされることが可能になると考える。その、堆積されたシリコン含有粒子の下にある対応する基板は、粒子で覆われていない基板領域の有限のドーパント源と比較して、擬似的に無限のドーパント源にさらされることになる。
【００６７】
ここで図６を参照し、本発明による、シリコン含有粒子を用いて、基板上に多重ドープ接合を形成する簡略法を示す。
【００６８】
最初に、６０２において、インクを、あるインクパターンで前面の基板表面の上に堆積し、このインクは、１組のシリコン含有粒子および１組の溶媒を含む。
【００６９】
次に、６０４において、高密度の薄膜インクパターンを形成するために、基板を、第１の温度へ、および第１の期間、ベーキングアンビエントにおいて加熱する。
【００７０】
６０６において、基板を、堆積アンビエントを有する拡散炉内のドーパント源にさらし、この堆積アンビエントは、第２の温度で、および第２の期間、ＰＯＣｌ3、キャリアＮ2ガス、メインＮ2ガスおよび反応性Ｏ2ガスを含む。
【００７１】
それから最後に、６０８において、基板を、第３の温度へ、第３の期間、ドライブインアンビエントにおいて加熱する。
【００７２】
非シリコン含有粒子
実験５
ここで図７を参照し、本発明による、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を比較した。第１の下位組は堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子で覆われ（パターン付き）、第２の組は堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。Ｏｈｍ／ｓｑ単位でのシート抵抗を垂直軸７０４に沿って示す。すべての基板は、ｐ型で、鋸損傷エッチングされたシリコン基板で、約１８０ｕｍの厚さとおよび約２Ｏｈｍ・ｃｍの抵抗を有していた。
【００７３】
基板は、最初にピラニア（硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物）で洗浄した。この清浄化の後に、脱イオン水でのリンスステップを続け、次いで後続のバッファード酸化物エッチ液（ＢＯＥ）浸液、その後最終の脱イオン水すすぎを行った。次いで、有機溶媒中の１組のＡｌ2Ｏ3粒子を基板の片面へ堆積するのに先立って、基板をＮ2を使い乾燥した。
【００７４】
次いで、溶媒分子を蒸発させ、薄膜の密度を高めるために、基板をベーキングアンビエント中で、１２５℃の温度で約５分のベーキングの期間で、ベーキングした。
【００７５】
次いで、基板を、ＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2の雰囲気を有する拡散炉内でドーパント源にさらした。基板の最初の堆積温度はすべて、約２０分間、約８００℃であった。
【００７６】
最初の堆積の後に、Ｎ2アンビエント中で約９００℃ドライブインの温度で約２５分間のドライブインステップを行った。基板表面および高密度の膜表面の上の、残余のＰＳＧガラス層は、次に、約５分間のＢＯＥの洗浄ステップで除去した。
【００７７】
プロセスの結果は、パターン領域の平均シート抵抗が３５９．３Ｏｈｍ／ｓｑ、および非パターン領域の平均シート抵抗が１０９．４Ｏｈｍ／ｓｑであった。したがってその、この高濃度ドープと低濃度ドープの領域間での差異のあるドーパントプロフィール（シート抵抗に反映された）は、先に記述したように、選択エミッタの形成に適していない。
【００７８】
実験６
ここで図８Ａ〜８Ｂを参照し、Ａｌ2Ｏ3粒子を用いて処理されたシリコン基板に対して１組のＦＴＩＲ（赤外線フーリエ変換）グラフを示す。発明者らは、ＺｒＯ2粒子（図９に示す）をはじめとして他の非シリコン含有粒子を使って、実質的に同様の結果を達成した。図８Ａは、堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子を有する基板の吸光度スペクトル（Ａｌ2Ｏ3吸光度スペクトル）８０８、および、Ａｌ2Ｏ3粒子が堆積されていなかった基板の吸光度スペクトル８０６を示し、一方、図８Ｂは、図８Ａの、Ａｌ2Ｏ3粒子が堆積されなかった基板の吸光度スペクトル８０６をより詳細に示す。
【００７９】
ここで、本発明による、２枚の研磨された単結晶シリコン基板、堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子で覆われている第１の基板（パターン付き）およびＡｌ2Ｏ3粒子が堆積されていない第２の基板（パターン無し）。堆積されたＡｌ2Ｏ3粒子を有する基板を、液体中の溶媒をベーキング出しするために約５分間、約１２５℃に加熱した。基板を一般的なチューブ炉に挿入し、約２０分間、約８００℃でＰＯＣｌ3堆積ステップにさらした。後続のドライブインのステップは実行しなかった。このプロセスは、結晶シリコン基板と堆積されたシリコン流体領域の両方の上にＰ2Ｏ5を堆積した後に、このように終了した。
【００８０】
図８Ａは、１２６０ｃｍ-1（Ｐ＝０）、１１２０ｃｍ-1（Ｐ−Ｏ）、７２６ｃｍ-1（Ｐ−ＯＰ）および４７０ｃｍ-1（０の＝Ｐ−０）のあたりにピークを示し、これらはＰＳＧではなくＰ2Ｏ5に典型的なものである。対照的に、図８Ｂの吸光度スペクトル８０６は、Ｐ＝０（リンと酸素の２重結合）に特有である約１３３０ｃｍ-1でのピーク、およびＳｉＯに特有である４５０ｃｍ-1、８００ｃｍ-1および１１００ｃｍ-1あたりにピークを示し、すべて、堆積されたＰＳＧ膜に典型的なものである。Ａｌ2Ｏ3で覆われた基板８０８の、Ｐ2Ｏ5に対応する、吸光度スペクトルは、覆われていない基板８０６のＰＳＧに対応する吸光度スペクトルより実質的に大きく、非インク領域上のＰＳＧより、インク領域内に埋め込まれているＰ2Ｏ5の方が著しく多いことを示す。非インク領域のＰＳＧと比較して、インク領域において著しくより多くのＰ2Ｏ5が埋め込まれているという証明は、シリコン基板表面と比較して、インク層によって提供されたより大きな表面領域と整合するものである。
【００８１】
理論に縛られることを望むものではないが、発明者らは、堆積された非シリコン含有粒子の表面積（下にある基板の相対的により小さい表面積との比較で）が実質的に大きいほど、基板のインクで覆われない領域上で形成されるＰＳＧの量と比較して、より多量のＰ2Ｏ5が、堆積可能になると考える。しかしながら、非シリコン含有粒子薄膜内のＳｉ原子の欠如により、Ｐ2Ｏ5は実質的に未反応のままであり、また、基板の中へのリンのドライブインの増加を一般にもたらさない。
【００８２】
実験６
ここで図９を参照し、２組のシリコン基板に対するシート抵抗を測定した。第１の下位組は堆積されたＺｒＯ2粒子で覆われ（パターン付き）、第２の組はＺｒＯ2粒子が堆積されていなかった（パターン無し）。Ｏｈｍ／ｓｑ単位でのシート抵抗を垂直軸９０４に沿って示す。すべての基板は、ｐ型で、鋸損傷エッチングされたシリコン基板で、約１８０ｕｍの厚さとおよび約２Ｏｈｍ・ｃｍの抵抗を有していた。
【００８３】
基板は、最初にピラニア（硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物）で洗浄した。この清浄化の後に、脱イオン水でのリンスステップを続け、次いで後続のバッファード酸化物エッチ液（ＢＯＥ）浸液、その後最終の脱イオン水すすぎを行った。次いで、有機溶媒中の１組のＺｒＯ2粒子を基板の片面へ堆積するのに先立って、基板をＮ2を使い乾燥した。
【００８４】
次いで、溶媒分子を蒸発させ、薄膜の密度を高めるために、基板をベーキングアンビエント中で、１２５℃の温度で約５分のベーキングの期間で、ベーキングした。
【００８５】
次いで、基板を、ＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2の雰囲気を有する拡散炉内でドーパント源にさらした。基板の最初の堆積温度はすべて、２０分間、約８００℃であった。
【００８６】
最初の堆積の後に、Ｎ2アンビエント中で約９００℃ドライブインの温度で約２５分間のドライブインステップを行った。基板表面および高密度の膜表面の上の、残余のＰＳＧガラス層は、次に、約５分間のＢＯＥの洗浄ステップで除去した。
【００８７】
プロセスの結果は、パターン領域の平均シート抵抗が３８４．３Ｏｈｍ／ｓｑ、および非パターン領域の平均シート抵抗が１２７．６Ｏｈｍ／ｓｑであった。したがって、この高濃度ドープと低濃度ドープの領域間での差異のあるドーパントプロフィール（シート抵抗に反映された）は、先に記述したように、選択エミッタの形成に適していない。
【００８８】
本開示の目的のために、および特に指定がない限り、「１つ」は「１つまたは複数」を意味する。本明細書に引用した全ての特許、特許出願、参考文献、および刊行物は、それらが個別に参照として組み込まれている場合と同程度に、それらの全体を参照により組み込む。
【００８９】
本発明を、様々な特定の例示の実施形態を参照して説明してきた。しかし、本発明の精神および範囲内で、多くの変更および修正を施すことができることを理解すべきである。
【００９０】
たとえば、上記の実験には、ホウ素ドープの基板へのＰＯＣｌ3プロセスを一般に含むが、発明者らは、実質的に同様の結果が、ホウ素ドープの基板上へのリン酸（Ｈ3ＰＯ4）プロセス、およびリンドープの基板上へのＢＢｒ3プロセスで達成することができると考える。さらに、シリコン含有粒子はケイ酸塩（たとえばＡｌＳｉＯx、ＳｉxＧｅ1-x、ＳｉＣxなど）も含んでもよい。さらに、シリコン含有粒子は真性でも、またはドープされていてもよい。
【００９１】
本発明の利点は、太陽電池などの電気デバイスのための低コストかつ効率的な接合の製造を含む。
【００９２】
例示的な実施形態および最良の形態を開示してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の主題および精神の範囲内で、開示した実施形態に修正および変更を施すことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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