(57)【要約】【解決手段】  エピタキシャル構造、エピタキシャル構造を製造する方法、および、エピタキシャル構造を組み込んだデバイスを開示する。当該方法および当該構造は、液相の第４Ａ族半導体元素の前駆体インク（例えば、シクロポリシランおよび／またはポリシラン）を利用しており、膜の品質（例えば、テクスチャ、密度および／または純度）が比較的良好である。第４Ａ族半導体元素の前駆体のインクは、（多）結晶性基板の表面に堆積させて、第４Ａ族半導体の前駆体の膜またはフィーチャが基板表面の（多）結晶構造を取るために十分に加熱すると、エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャを形成する。本発明に係るエピタキシャル構造を含む選択型エミッタを組み込んだデバイスは、当該構造を持たず選択エミッタを含むデバイスに比べて、膜の品質が改善され、および／または、エピタキシャル膜と当該膜の上に形成されるコンタクトとの間の領域に形成される界面が完璧なものとなるので、電力変換効率が改善する。【選択図】  図４Ｄ
2013524537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル構造を形成する方法であって、
（ａ）基板の表面を洗浄またはエッチングして、結晶性、多結晶性または微晶性の材料を露出させる段階と、
（ｂ）印刷またはコーティングによって、露出させた前記結晶性、多結晶性または微晶性の材料に、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および（ポリ）ゲルマシランの少なくとも１つを含む液相インクを堆積させる段階と、
（ｃ）前記（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および（ポリ）ゲルマシランの少なくとも１つを、前記（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および（ポリ）ゲルマシランの少なくとも１つで形成する膜またはフィーチャが露出した前記材料の結晶構造を持つために十分な温度および時間にわたって加熱する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記膜またはフィーチャは、摂氏６００度を超える温度まで加熱され、加熱時間はエピタキシャル層を形成するのに十分な時間である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および（ポリ）ゲルマシランの少なくとも１つを、摂氏５０度から摂氏２００度の第１の温度で、１分と６０分との間の時間にわたって加熱する段階と、
前記（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および（ポリ）ゲルマシランの少なくとも１つを、摂氏３００度から摂氏６００度の第２の温度で、１分と６０分との間の時間にわたって硬化させることによって、水素化されたアモルファス第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャを形成する段階と
をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の前記表面を洗浄またはエッチングする段階は、前記基板の前記表面をスパッタリングエッチングまたはプラズマエッチングする段階、または、液体エッチャントまたは蒸気エッチャントで前記基板をエッチングする段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記液相インクは、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセットリソグラフィー、スクリーン印刷、スリットコーティング、スリットダイコーティング、スピンコーティング、押し出しコーティング、ペンコーティング、または、スプレーコーティングによって印刷またはコーティングされる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記液相インクを前記基板に堆積させるのと同時、および、前記液相インクを前記基板に堆積させた直後の少なくとも一方に、前記液相のインクに光効果照射線を照射する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記インクはさらに、ホウ素、リン、ヒ素、および、アンチモンから成る群から選択される１以上のドーパントを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記液相インクを、前記結晶性、多結晶性または微晶性の材料に所定パターンで印刷する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ドーパント濃度が前記液相インクよりも低い第２のインクを、前記基板のうち前記液相インクが選択的に堆積させられた領域以外の領域に堆積させる段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液相インクは、前記結晶性、多結晶性または微晶性の材料に全面堆積させられ、
前記方法はさらに、
（ａ）前記膜に所定パターンでドーパントインクを印刷して、ドーパントを前記ドーパントインクから前記膜に拡散させる段階、または、
（ｂ）同じまたは異なる第４Ａ族元素の同じまたは異なる前駆体と、ドーパントとを含むドープインクを前記膜に所定パターンで印刷する段階、または、
（ｃ）パターニングマスクを前記膜に形成して、ドーパントを前記膜のうち前記パターニングマスクで被覆されていない領域に拡散または注入する段階
を備える請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板は、セラミック基板、多孔性シリコン基板、または、単結晶ウェハ、ポリクリスタルウェハ、マルチクリスタルウェハ、金属グレードウェハ、前記膜またはフィーチャと同じまたは異なる第４Ａ族半導体元素から実質的に構成される帯状部材を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）結晶性、多結晶性または微晶性の材料が上方に材料が無く露出している表面を有する基板と、
（ｂ）前記結晶性、多結晶性または微晶性の材料上に設けられ、第４Ａ族半導体元素を含み、（ｉ）露出している前記材料の結晶構造および（ｉｉ）第１のドープ領域を有する膜またはフィーチャと、
（ｃ）前記膜またはフィーチャの前記第１のドープ領域上に設けられている１以上のコンタクトと
を備える構造。
【請求項１３】
前記基板は、セラミック基板、多孔性シリコン基板、または、単結晶ウェハ、ポリクリスタルウェハ、マルチクリスタルウェハ、金属グレードウェハ、前記膜またはフィーチャと同じまたは異なる第４Ａ族半導体元素から実質的に構成される帯状部材を含む請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】
前記基板は、厚みが１００μｍ未満である露出した結晶性または多結晶性の材料を含む請求項１２に記載の構造。
【請求項１５】
前記第４Ａ族半導体元素は、シリコンおよびゲルマニウムの少なくとも一方を含み、前記膜またはフィーチャは、ホウ素、リン、ヒ素、および、アンチモンから成る群から選択された１以上のドーパントを含む請求項１２に記載の構造。
【請求項１６】
前記第１のドープ領域は、ドーパント濃度が比較的高く、前記膜またはフィーチャのうち、前記コンタクトの下方以外である第２の領域は、ドーパント濃度が比較的低い請求項１２に記載の構造。
【請求項１７】
前記１以上のコンタクトは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、これらのシリサイド、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を含む
請求項１２に記載の構造。
【請求項１８】
請求項１２に記載の構造を備える太陽光発電デバイス、光センサ、画像センサ、発光デバイス、または、ＭＥＭＳデバイスあるいはＭＥＭＳ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、電子機器用の材料および膜に関する。具体的には、本発明の実施形態は、エピタキシャル構造、エピタキシャル構造の形成方法、および、エピタキシャル構造を備えるデバイスに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、米国仮特許出願第６１／３２１，４５８号（出願日：２０１０年４月６日）（代理人整理番号：ＩＤＲ３７０１）による恩恵を主張する。当該出願の内容は全て、参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池において選択エミッタ方式（例えば、エミッタは、金属コンタクトの下方の領域のドープ濃度が非常に高く、当該太陽電池内の他の領域のドープ濃度は中程度から高程度である）は、選択エミッタ構造を持たない従来の太陽電池に比べると、太陽電池の金属コンタクトと、Ｐ型またはＮ型のドープ領域との間の導電性を、太陽電池内の他の領域の光吸収率を劣化させることなく、改善するので、望ましい方式である。このような選択エミッタ方式によれば通常、太陽電池からの電流抽出が高くなることによって太陽電池の発電効率が高くなり、太陽光によって得られる電力のコストが低減する。例えば、図１に示す従来の太陽電池１００は、Ｐ型シリコン基板１１０（例えば、Ｐ型シリコンから成るウェハ、帯状部材、薄膜、等）を利用しており、通常は、その上面にＮ＋型ドープシリコン層１２０を含み、その背面にＰ＋型ドープ領域１１５を含む。従来の太陽電池１００はさらに、コンタクト１３０ａ−ｃと、ドープされたシリコン層１２０上の反射防止コーティング１４０と、背面コンタクト１４５を備える。しかし、このような従来の太陽電池では、Ｎ＋型ドープシリコン１２０とメタライゼーションコンタクト１３０ａ−ｃとの間の接触抵抗が非常に高いので、電流抽出および電力変換効率が限定されてしまう。原理的には、接触抵抗を改善するためにドープシリコン層１２０のドープレベルを高くすることは、有益なことのように思えるが、金属コンタクトによって被覆されていない領域において高濃度ドープＮ＋＋層に起因して、太陽光のうち特にＵＶ帯域および青色帯域において、光吸収率が高くなると、光吸収時に基板１１０で生成される電荷キャリアの量が少なくなってしまい、太陽電池の電力変換効率が低くなってしまう。
【０００４】
このような課題に対処するべく、図２に示すような、選択エミッタ型の太陽電池２００を利用するとしてよい。選択エミッタ型の太陽電池２００は一般的に、真性半導体基板またはＰ型ドープ基板２１０と、Ｐ＋型領域２１５とを備える。Ｎ＋型ドープシリコン層２２０は、基板２１０上に形成されている。選択エミッタ型太陽電池２００では、ドープシリコン層２２０は、Ｎ＋＋型領域２２５ａ−ｃ（層２２０のうち金属コンタクトで被覆されていない領域よりも、Ｎ型ドーパント濃度が高い）を、ドープシリコン層２２０上に形成されている１以上のコンタクト２３０ａ−ｃの下方および隣りに有している。図１に示す従来の太陽電池１００と同様に、選択エミッタ型太陽電池２００は、背面コンタクト２４５と、反射防止コーティング２４０とを備える。選択エミッタ構造によって、光吸収を大幅に劣化させることなく、接触抵抗を改善する。この結果、電力変換効率が高くなる。
【０００５】
図２に示すドープシリコンナノ粒子インクから形成される選択エミッタ型太陽電池を含むＮ＋／Ｐ／Ｐ＋型の太陽電池２００については、図１に示す全面エミッタを持つ（例えば、エミッタは太陽電池の表面全体でドーパント濃度が均一である）従来の太陽電池１００と比較した場合に、発電効率が絶対的に増加する（例えば、約１％から２％）ことが報告されている。このような発電効率の増加は大きな利点となるが、シリコンナノ粒子は、熱アニーリングまたはレーザ照射が行なわれる場合に、焼結特性および形状特性が悪いことが知られている。このように焼結特性および形状特性が低いと、形成される膜が多孔性および／または粗くなることが多い。粗い膜および／または多孔性の膜は、この後に太陽電池の表面およびシリコン基板の上部にドープシリコンエミッタと接触させつつ成膜する層（例えば、反射防止コーティング、表面パッシベーション等）の品質に悪影響を及ぼす。この結果、シリコンナノ粒子のみから形成した膜の品質では、ドープシリコンエミッタを持つ太陽電池が実現可能な最大発電効率が実現されない場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の側面は、エピタキシャル構造、エピタキシャル構造の形成方法、および、このようなエピタキシャル構造を利用するデバイスに関する。本発明に係るエピタキシャル構造（（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む、液相の第４Ａ族半導体元素のインクから形成されるとしてよい）は、このようなインクを利用することによって、テクスチャ（平滑性）、密度、コンフォーマル性、接着性、導電性、および、純度に関して、第４Ａ族半導体元素ナノ粒子系インクから形成される同様の膜に比べると、比較的質の高い膜が形成されるという利点があるとしてよい。図３Ａおよび図３Ｂは、（ポリ）シラン系インクおよびシリコンナノ粒子系インクで形成した硬化シリコン薄膜を比較する電子顕微鏡断面走査結果を示す。具体的には、図３Ａに示すように、（ポリ）シラン系インクから形成される膜は、シリコンナノ粒子系インクから形成した膜（例えば、図３Ｂの膜を参照のこと）と比べて相対的に、高密度且つ円滑である。シリコンナノ粒子系インクを利用する場合、ナノ粒子は粒径分布が広く、焼結時に常に完全に高密度化するわけではないので、形成される膜は比較的粗く多孔質であると考えられている。さらに、シリコンナノ粒子は、表面酸化物を持ち、焼結特性が低い。これらは、いずれか１つでも、多孔性で、および／または、粗い膜が形成される原因になるとしてよい。さらに、ナノ粒子インクを生成するためには、シリコンナノ粒子の表面改質が必要になるとしてよく、シリコンナノ粒子インクを生成するための分散剤を含むとしてよい。いずれか一方の処理によって、後に形成される膜に不純物を導入することができ、これによってさらに、硬化時の高密度化が制限され、膜の電気特性に影響を及ぼす。
【０００７】
液相の第４Ａ族半導体元素のインク（例えば、（（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含むインク）は通常、コーティングまたは印刷して硬化させると、従来の堆積膜（例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法、物理気相成長（ＰＶＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等で堆積する膜）と同様の特性を持つ膜（またはフィーチャ）を形成する。この膜は、例えば、第４Ａ族半導体元素ナノ粒子系インクから得られる膜に比べて、多孔性が低くなっており（例えば、微小孔がほとんどまたは全くない）、平滑性が改善されているとしてよい。（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含むインクを利用して作成された選択エミッタを含むデバイスまたは電池は、シリコン源としてシリコンナノ粒子のみを含むインクから形成される全面エミッタを含むデバイスまたは電池（例えば、図１に示すもの）および／または選択エミッタを含むデバイスまたは電池（例えば、図２に示すもの）に比べると、膜の品質が改善されたので電力変換効率が改善されているとしてよい。
【０００８】
さらに、シクロシランおよび／またはシクロ（ポリ）シランを含む液相の第４Ａ族半導体元素のインクを用いると、洗浄済みまたはエッチング済みの（多）結晶性表面を持つ基板に成膜して硬化させることによって、エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャが形成される。エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャは、コンタクト（例えば、オーミックコンタクト、コレクタコンタクト、ソース／ドレインコンタクト、選択エミッタ等）、そして、アナログデバイス、ミクストシグナルデバイスおよびＣＭＯＳデバイス、ならびに／または、ダイオード、太陽電池、ＭＯＳＦＥＴデバイス、ＳＯＩデバイス、バイポーラトランジスタおよび／または薄膜トランジスタ等のデバイスにおけるウェル等の構造を形成するために用いることができる。このような構造および／またはデバイスは、本発明に係るエピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャが、（例えば、インクをコーティングおよび／または印刷する方法を採用することによって、従来の真空エピタキシャル成長工程およびフォトリソグラフィーパターニング工程に比べて）大幅にコストを削減しつつ、エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャと、この膜またはフィーチャが接触する材料（例えば、基板）との間の領域において略完璧な界面を形成するので、太陽光発電デバイス、光センサデバイス、画像センサデバイス、発光デバイス、ＭＥＭＳデバイス、表示デバイス、センサデバイス等のデバイスで、特に有用性が高くなるとしてよい。基板上にエピタキシャル成長させる層またはフィーチャは、第４Ａ族半導体元素ナノ粒子系インクでは、ナノ粒子のナノ結晶性のために、形成することができない。この結果、多数の表面欠陥が発生し、結晶相および／または結晶方位にバラツキが発生してしまい、上述したように、堆積させた膜において結晶方位のバラツキが大きくなり、上述したように典型的な焼結挙動の劣化が見られる。この結果、第４Ａ族ナノ粒子系インクで形成する膜は、高品質のエピタキシャル膜、エピタキシャル層、および／または、エピタキシャルフィーチャの形成に関して制限が課されると考えられるので、当該膜と、当該膜が接触する材料または基板との間の界面の品質に応じて決まる電力変換効率および接触抵抗等の特性が改善されることにつながり得る。
【０００９】
本発明の実施形態は、エピタキシャル構造を形成する方法に関し、当該方法は、（ａ）基板の表面を洗浄またはエッチングして、結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料を露出させる段階と、（ｂ）印刷またはコーティングによって、露出させた結晶性材料、多結晶性材料または微晶性材料に、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む液相インクを堆積させる段階と、（ｃ）基板および堆積させた（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランで形成する膜またはフィーチャが、露出した材料の結晶構造を持つために十分な温度および時間にわたって加熱する段階とを備える。多くの場合、基板上で露出した材料の結晶構造を取るように加熱される（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランは、インクに含まれる（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランと全く同じものではないとしてよい。例えば、成膜中または成膜直後にインクが露光（例えば、ＵＶ光で）される場合、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランは、分子量および／または粘度が高くなるか、架橋されるか、または、化学的特性および／または物理的特性に他の点で相違が見られるとしてよい。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、（ａ）結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料が（例えば、上方に材料が無く）露出している表面を有する基板と、（ｂ）露出している結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料上に設けられており第４Ａ族半導体元素を含み、（ｉ）露出している材料の結晶構造および（ｉｉ）第１のドープ領域を有する膜またはフィーチャと、（ｃ）膜またはフィーチャの第１のドープ領域上に設けられている１以上のコンタクトとを備える構造に関する。一部の実施形態例によると、第４Ａ族半導体元素は、シリコンおよび／またはゲルマニウムを含む。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、（ａ）結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料が露出している表面を有する基板と、（ｂ）露出している結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料上に設けられており第４Ａ族半導体元素を含み、露出している材料の結晶構造を持ち、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む液相インクで形成されている膜またはフィーチャとを備える構造に関する。
【００１２】
本発明は、エピタキシャル構造、エピタキシャル構造を形成する方法、および、エピタキシャル構造を備えるデバイスを提供する。本明細書で説明する構造および方法は、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む液相半導体インクから得られる膜であって、平滑性、密度、コンフォーマル性、純度、電気特性および／または多孔性に関して、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含まず、シリコンおよび／またはゲルマニウムの唯一の供給源として同じ第４Ａ族半導体元素のナノ粒子を含むインクで、同一条件下、同一プロセスで、形成される膜に比べると、一般的に非常に高品質の膜を利用している。この結果、本明細書で説明している方法および構造は、膜の品質および／またはエピタキシャル膜の形成が改善されたことにより、特性（例えば、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマンおよび／または（ポリ）ゲルマシランを含むドープされた第４族半導体元素前駆体インクを印刷することで得られる選択エミッタ構造を利用した太陽電池の電力変換効率）が改善されたデバイス（例えば、太陽光発電デバイス、太陽電池、光センサ、画像センサ、発光デバイス、ＭＥＭＳデバイス、アナログデバイスまたはバイポーラデバイス等）を、高真空成膜設備およびフォトリソグラフィーパターニング工程に関するコストではなく、インクをコーティングまたは印刷するコスト（例えば、コスト低減）で、提供できるという利点を持つとしてよい。
【００１３】
本発明の上記およびその他の利点は、以下に記載する好ましい実施形態の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の電池構造を示す断面図である。
【００１５】
【図２】選択エミッタ型電池構造を示す断面図である。
【００１６】
【図３Ａ】（ポリ）シラン系インクを用いて形成された硬化後の薄膜の電子顕微鏡断面走査結果を示す図である。
【００１７】
【図３Ｂ】シリコンナノ粒子系インクを用いて形成された硬化後の薄膜の電子顕微鏡断面走査結果を示す図である。
【００１８】
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る、結晶性基板にエピタキシャル層を形成するプロセスの例を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る、結晶性基板にエピタキシャル層を形成するプロセスの例を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係る、結晶性基板にエピタキシャル層を形成するプロセスの例を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に係る、結晶性基板にエピタキシャル層を形成するプロセスの例を示す断面図である。
【００１９】
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図５Ｆ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【００２０】
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態に係る、エピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【００２１】
【図７Ａ】本発明の実施形態に係る、印刷によってエピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係る、印刷によってエピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に係る、印刷によってエピタキシャル構造を形成する方法の一例を示す断面図である。
【００２２】
【図８】本発明の実施形態に係る構造の一例を示す断面図である。
【００２３】
【図９】本発明に応じて形成されたシリコン膜のサンプルの第１の例を示す２次元回折マップを示す図である。
【００２４】
【図１０】本発明に応じて形成された４つのシリコン膜のサンプルの例についてのｘ線回折結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明のさまざまな実施形態を詳細に説明する。本発明を以下の好ましい実施形態に関連付けて説明しているが、以下の説明は本発明をそれらの実施形態に限定するものではないと理解されたい。逆に、本発明は、請求項で定義される本発明の意図および範囲内に含まれる代替例、変形例および均等例を含むものとする。さらに、以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解していただくべく、数多く具体的且つ詳細な内容を記載している。しかし、本発明は以下に記載する具体的且つ詳細な内容を採用することなく実施し得ることは当業者には容易にわかることである。また、公知の方法、手順、構成要素および回路は、本発明の側面を不要にあいまいにすることを避けるべく、詳細な説明を省略する。
【００２６】
本開示では、「堆積」という用語は、明確にそうでない旨が文脈から推定される場合を除き、全面堆積、コーティングおよび印刷を含む全ての形態の堆積を含むものとする。基板に金属膜をコーティングまたは印刷する方法のさまざまな実施形態では、コーティングまたは印刷は、インクジェット、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷またはフレキソ印刷、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、ディップコーティング、メニスカスコーティング、マイクロスポッティング、および／または、ペンコーティングといった方式を利用して基板に材料を塗布することを含むとしてよい。さらに、特定の材料については、「から実質的に成る」という表現は、意図的に添加されたドーパントを除外するものではなく、特定の所望の（そして非常に異なる）物理的特性および／または電気的特性を付与するドーパントが添加された材料（または、この材料で形成した素子または構造）を意味するとしてよい。
【００２７】
「シラン」という用語は、（１）シリコンおよび／またはゲルマニウム、および（２）水素を、主に含む、または、（１）および（２）から実質的に成る化合物または複数の化合物の混合物を意味する。そして、「ポリシラン」という用語は、少なくとも１５個のシリコンおよび／またはゲルマニウムの原子を持つ種を主に含む一のシランまたは複数のシランの混合物を意味する。「（ポリ）シラン」という用語は、シラン、ポリシラン、または、この両方である化合物または化合物群を意味する。このような（ポリ）シラン（つまり、シランおよび／またはポリシラン）は、特定用途の所与の組成の特性に大きな悪影響を及ぼさない所定量または所定原子濃度のハロゲン原子（Ｃｌ等）および１以上の環状リングを含むとしてよい。「（シクロ）アルカン」という用語は、実質的に炭素および水素から成り、直鎖状、分岐状、または、環状の構造を持つ化合物または複数の化合物の混合物を意味する。「（シクロ）シラン」という用語は、（１）シリコンおよび／またはゲルマニウム、および、（２）水素を主に含む、または、（１）および（２）から実質的に成る化合物または化合物の混合物であって、１以上の環状リングを含み、一般的に１５個未満のシリコンおよび／またはゲルマニウムの原子を含む化合物または化合物の混合物を意味する。「ヘテロ（シクロ）シラン」および「ヘテロ（ポリ）シラン」という用語は、（１）シリコンおよび／またはゲルマニウム、（２）水素、および、（３）従来の炭化水素置換基、シリル置換基、または、ゲルミル置換基によって置換され、１以上の環状リングまたは少なくとも１５個のシリコンおよび／またはゲルマニウムの原子を含むＢ、Ｐ、ＡｓまたはＳｂ等の１以上のドーパント原子、から実質的に成る化合物または化合物の混合物を意味する。
【００２８】
「液相」という表現は通常、単体または組み合わせた状態で、外囲温度（例えば、約摂氏１５度から約摂氏２５度）で液相にある１以上の材料を示す。「ドープシラン」という用語は、（１）第４Ａ族原子材料（通常は、１以上の第４Ａ族半導体元素（例えば、Ｓｉおよび／またはＧｅ）と、水素とから成る）、および、（２）ドーパント材料（通常は、１以上の共有結合されている一価または二価の炭化水素置換基またはシラン置換基を含むＢ、Ｐ、ＡｓまたはＳｂ等の１以上の従来の半導体ドーパント原子から実質的に成る）を含む組成を意味する。そして、ヘテロ（シクロ）シランあるいはヘテロ（ポリ）シラン等の一の種、または、（ポリ）シラン、および、オルガノシリルホスフィンまたはシリルホスフィンまたはシリルホスフィンボラン等、複数の種を含むとしてよい。
【００２９】
説明を簡略化する便宜上、「結合」、「接続」、「連通」といった用語は、明らかに文脈からそうでないとわかる場合を除いて、直接的または間接的な結合、接続、または、連通を意味するものとする。これらの用語は、本明細書では概して同様の意味を持つ用語として利用されるが、通常は関連技術分野で認められている意味を持つ。さらに、「結晶性」、「多結晶性」および「微晶性」といった用語は、同様の意味を持つ用語として利用されるとしてよいが、通常は関連技術分野で認められている意味を持つ。「（半）導体」、「（半）導性」といった用語は、伝導性および／または半導性を持つ材料、前駆体、層、フィーチャ、または、その他の種あるいは構造を意味する。また、説明を簡略化する便宜上、「一部」、「部分」、および、「領域」といった用語は、互いに同様の意味を持つものとして利用されるとしてよいが、通常は関連技術分野で認められている意味を持つ。また、本明細書で利用される場合、文脈からそうでないとわかる場合を除いては、「公知」、「所与」、「特定」および「所定」といった用語は通常、理論上は可変であるものの、通常は事前に設定され、利用中は変化しない値、量、パラメータ、制約、条件、状態、プロセス、手順、方法、実施、または、これらの組み合わせを意味する。
【００３０】
本発明は、さまざまな側面から、実施形態例に基づき以下でさらに詳細に説明される。
【００３１】
＜エピタキシャル構造を形成方法の例＞
本発明の第１の側面は、エピタキシャル構造を形成する方法に関する。当該方法は概して、基板の表面を洗浄またはエッチングすることを含む。洗浄またはエッチングを行った後、基板の表面には通常、結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料が露出している。基板の表面を洗浄またはエッチングした後、当該方法はさらに、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む液相インクを、基板表面に露出している結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料に、（例えば、印刷またはコーティングによって）堆積させることを含む。基板および（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランはこの後、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランで形成される膜またはフィーチャが、基板表面で結晶性材料、多結晶性材料、または、微晶性材料の結晶構造を取るのに十分な時間および温度にわたって、加熱される。
【００３２】
本発明の実施形態に応じて形成された構造の例を図４Ａから図４Ｄに示す。図４Ａを参照して説明すると、概して、基板４００は、任意の適切な、電気的に活性で、および／または、機械的な支持力を持つ構造を含む。基板４００の表面４０５は、結晶性材料、多結晶性材料または微晶性材料が部分的または完全に露出している。適切な、電気的に不活性の、または、不活性の基板には、ガラス、セラミック、誘電体および／またはプラスチック製のプレート、ディスク、シートおよび／または箔が含まれるとしてよい。これに代えて、適切な電気的に（半）導性の基板には、半導体（例えば、シリコン）および／または金属製のウェハ、ディスク、シートおよび／または箔が含まれるとしてよい。一部の実施形態によると、基板は、シリコンウェハ、ガラスプレート、セラミックプレートまたはセラミックディスク、プラスチックシートまたはプラスチックディスク、金属箔、金属シートまたは金属ディスク、およびこれらを組み合わせた積層体または多層構造から成る群から選択される部材を含む。実施形態例によると、基板は、単結晶ウェハ、ポリクリスタルウェハ、マルチクリスタルウェハ、金属グレードウェハ、その上に形成するエピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャと同一または異なる第４Ａ族半導体素子から実質的に成る帯状部材を含む。他の実施形態によると、基板は、セラミック基板（例えば、（ｉ）アルミナ、ベリリア、セリア、ジルコニア等の酸化物セラミック、（ｉｉ）または、炭化ホウ素、窒化ホウ素、グラファイト、または、シリコンおよび／またはアルミニウムの炭化物、窒化物および／またはホウ化物等の非酸化物セラミック、または（ｉｉｉ）酸窒化シリコン、シリコンオキシカーバイド、酸窒化シリコンアルミニウムまたはその他の複合セラミック等の酸化物／非酸化物混合セラミックから成るプレート、長尺状部材、ウェハまたはディスク）、または、多孔性シリコン基板を含む。一部の実施例では（例えば、基板の表面に、少なくとも部分的に結晶性の第４Ａ族元素以外の材料を持つ実施例）、基板は、１以上の微晶性薄膜あるいは多結晶性薄膜、または、基板の表面に堆積させられている１以上のフィーチャ（例えば、少なくとも部分的に結晶性の第４Ａ族元素を含む）を持つとしてよい。一部の実施例では、微晶性または多結晶性の薄膜またはフィーチャは、厚みが１００μｍ未満であるとしてよく、より好ましくは、５０μｍ未満であるとしてよい。
【００３３】
実施形態例によると、基板表面に露出している結晶性材料、多結晶性材料または微晶性材料は、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシラン（つまり、「（ポリ）シランインク」）を含む液相インクを堆積させる前に、洗浄および／またはエッチングされる。構造の表面を洗浄またはエッチングすることによって、基板表面への（ポリ）シランインクの接着および／または湿潤に悪影響を与える、および／または、形成されているエピタキシャル構造のエピタキシャル成長または電子特性に悪影響を与える、任意の本来存在する酸化物、残留有機材料、粒子、および／または、他の汚染物質（例えば、金属等）を除去するとしてよい。
【００３４】
適切なエッチング技術には、ウェットエッチングプロセス（例えば、ウェット化学エッチング）またはドライエッチングプロセス（例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））が含まれるとしてよい。水性フッ化水素酸（ＮＨ３および／またはＮＨ４Ｆでバッファーされるとしてもよい）、ＨＦ蒸気、ＨＦ：ピリジン、ＨＢｒおよびその他の関連技術分野で公知のエッチャント等の液体エッチャントまたは蒸気エッチャントを用いて基板表面をエッチングするとしてよい。これに代えて、基板表面は、関連技術分野で公知のように、スパッタリングエッチングまたはプラズマエッチングによって洗浄するとしてよい。
【００３５】
例えば、一実施形態によると、基板は、基板を液相の洗浄剤および／または溶剤型洗浄剤（例えば、有機残留物を除去するもの）に浸漬させ、および／または、液相の洗浄剤および／または溶剤型洗浄剤で基板をリンスし、この後で、希釈酸性水溶液（例えば、アンモニアおよび／またはフッ化アンモニウムでバッファーされる希釈水溶性ＨＦ）を用いたウェットエッチングで洗浄される。これに代わるエッチングプロセスとしては、従来のピラニアエッチングがあり、これに代わって基板をウェットエッチングする際に用いる酸には、硝酸、硫酸、塩酸等が含まれる。これらは、利用する基板および基板に処理を行う温度に応じて選択される。別の実施形態では、スパッタリングエッチングを用いて基板を洗浄する。基板を洗浄するためにドライエッチングプロセスで利用されるガスの選択は、特に限定されるものではない。基板の表面から望ましくない汚染物質を略全て除去するが除去不可能な残留物は残さないものであれば、どのようなガスまたは混合ガスを利用するとしてもよい。例えば、基板のスパッタリング洗浄でアルゴン等の不活性ガスを利用するとしてよい。
【００３６】
一部の実施形態によると、エッチングの前後で、基板を（例えば、純水で）リンスするとしてよい。その後、任意で、有機溶媒または有機溶媒混合物で浸漬および／リンスして、基板の表面に存在している不要な有機残留物を除去してさらに洗浄するとしてよい。これに代えて、基板をさらに洗浄する場合には、界面活性剤の懸濁液または水溶液で浸漬および／またはリンスする（この後で、純粋でリンスする）ことを含むとしてよい。基板をさらに洗浄するために用いられる適切な洗浄用溶媒は、米国特許出願第１２／７９０，６２７号（出願日：２０１０年５月２８日）（代理人整理番号：ＩＤＲ３０２２）で詳細に説明されている。当該出願の内容は、参照により本願に組み込まれる。
【００３７】
図４Ｂを参照しつつ説明すると、基板を洗浄した後、第４Ａ族半導体元素（例えば、Ｓｉおよび／またはＧｅ）の前駆体である（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランと、任意で溶媒とを含む液相インク４１０を、洗浄済みの基板表面に堆積させる。適切な液相のドープまたはノンドープの（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含むインク、および、当該インクをコーティングおよび印刷する方法は、米国特許第７，３１４，５１３号、７，４９８，０１５号、７，６７４，９２６号、７，７２３，４５７号および７，８７９，６９６号で、同時係属中の米国特許出願第１１／２４９，１６７号（出願日：２００５年１０月１１日、代理人整理番号：ＩＤＲ０４２３）、第１１／５４３，４１４号（出願日：２００６年１０月５日、代理人整理番号：ＫＯＶ−０２６）、第１１／８６７，５８７号（出願日：２００７年１０月４日、代理人整理番号：ＩＤＲ０８８４）、第１２／１１４，７４１号（出願日：２００８年５月２日、代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）および第１２／２４３，８８０号（出願日：２００８年１０月１日、代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）で詳細に説明する。上記特許文献のうち関連個所は、参照により本願に組み込まれる。
【００３８】
実施形態例によると、（ポリ）シランインクは、１以上の直鎖状、分岐状、架橋型、環状または多環状の（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、または、（ポリ）シラゲルマン（以下では、「（ポリ）シラン」と総称する）を含む。例えば、（ポリ）シランは、ペルヒドロシラン、ペルヒドロゲルマン、ペルヒドロシラゲルマン、シクロシラン、シクロゲルマン、シクロシラゲルマン、ポリシラン、ポリゲルマン、ポリシラゲルマン、ヘテロ（ポリ）シラン、ヘテロ（ポリ）ゲルマン、ヘテロ（ポリ）シラゲルマン、および、これらの組み合わせまたは混合物等、１以上の化合物を含むとしてよい。シクロシランおよびポリシランは、ペルヒドロ化されるとしてよく、または、ハロゲンの量がインクの性質または結果として得られる膜またはフィーチャの特性に悪影響を与えない限りにおいて、ハロゲンをある程度まで含むとしてよい。一部の実施形態によると、（ポリ）シランインクは、さらに、シリコンおよび／またはゲルマニウムのナノ粒子を含むとしてよい。別の実施形態によると、（ポリ）シランインクはさらに、１以上のドーパント原子（例えば、Ｐ、Ｂ、Ａｓおよび／またはＳｂ）が組み込まれた化合物を含むとしてよい。
【００３９】
具体的には、一部の実施例によると、（ポリ）シランは、ＡｎＨ２ｎ＋２（例えば、ＳｉｎＨ２ｎ＋２、これは、直鎖状、分岐状および／または架橋されているとしてよい）、シクロ−ＡｍＨ２ｍ（例えば、ＳｉｍＨ２ｍ）および／またはＡｎＨ２ｎ−ｐ（例えば、ＳｉｎＨ２ｎ−ｐ、これは、分岐部分または架橋を含むとしてよく、１以上の環状リングを含む）で表される化合物を含むとしてよい。尚、ＡはＳｉおよび／またはＧｅであり、ｎは少なくとも３であり（例えば、３から１，０００，０００、１０から１，０００、１５から２５０、または、３以上または１５以上の任意のその他の範囲の値）、ｍは３から約２０であり（例えば、５から８であり、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の値）、ｐは０またはｎ以下の偶数の整数である。
【００４０】
一部の実施形態によると、（ポリ）シラン化合物は、１以上の直鎖状、分岐状、架橋型、環状、または、多環状の、３個から２０個のＳｉおよび／またはＧｅの原子を含む１以上の（シクロ）シランのポリマーまたはコポリマーを含む（または、さらに含む）としてよい。例えば、（シクロ）シランは、３個から１２個のＳｉおよび／またはＧｅの原子を含むとしてよく、５個から８個のＳｉおよび／またはＧｅの原子を含むとしてよく、または、任意のその他の範囲のＳｉおよび／またはＧｅの原子を含むとしてよい。さまざまな例によると、（ポリ）シランは、−（−ＡｋＨ２ｋ−）−ユニット、または、−（ｃ−ＡｍＨ２ｍ−２）−ユニット（「ｃ」は環状ユニットを意味する）を繰り返すホモポリマー、−（−ＡｋＨ２ｋ−）−ユニット、および／または−（ｃ−ＡｍＨ２ｍ−２）−ユニットの１以上のブロックを含む（各ブロックは、所与のブロックにこのようなユニットを１以上含む）ブロックコポリマー、または、当該ユニットのランダムコポリマーを含むとしてよい。上記のポリマーはいずれも、分岐状、架橋型、または、（ポリ）環状（例えば、自身に架橋または凝結されている）であり、ｋは、少なくとも１の整数であり（例えば、１、２、３、４、５以上、例えば、３−５等）、ｍは、上述したものと同じである。
【００４１】
一部の変形例によると、（ポリ）シラン組成物は、例えば、２０個、３０個、４０個、５０個、１００個、１０００個またはそれ以上のシリコン原子を含む１以上の比較的高い分子量の（ポリ）シランを含む。このように分子量が高い（ポリ）シランでは、質量負荷に比例して（ポリ）シラン組成物の粘度が高くなるので、印刷用途（例えば、インクジェット）についての特性が改善される。比較的分子量が大きい（ポリ）シランの量は、さまざまであるとしてよく、通常は、粘度が約２ｃＰから約１００，０００ｃＰ（例えば、約４ｃＰから約５０，０００ｃＰ、約４ｃＰから約１０，０００ｃＰ、約５ｃＰから約５０００ｃＰ、約５ｃＰから約１０００ｃＰ、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の値）になるような量である。しかし、一部の例では、インクに含まれる（ポリ）シランの量は、約１重量％から約４０重量％（例えば、インクの約１重量％から約２０重量％であり、当該範囲内の任意のその他の範囲の値）の範囲内であるとしてよい。
【００４２】
インク組成物が（ポリ）シランを含む場合、（ポリ）シランは、シリコン、ゲルマニウムおよび水素に関して原子純度が９０％より高いとしてよい（つまり、（ポリ）シランに含まれる原子の９０％を超える量がＳｉ、ＧｅまたはＨである）。一例を挙げると、（ポリ）シランは、シリコンおよび水素に関して原子純度が９０％より高い。このため、（ポリ）シランは、他の種（例えば、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、アンチモン、ハロゲン（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等）、炭素、酸素、窒素等）を最高で１０原子濃度含むことができる。他の種は、所与の用途について（ポリ）シランから形成する膜またはフィーチャの電気的特性に大幅な悪影響を及ぼさない限りにおいて含められる。一の好ましい実施形態によると、原子純度は、９９％より高い。
【００４３】
液相の（ポリ）シランインクはさらに、前駆体材料が溶解可能な溶媒を含むとしてよい。溶媒は、インク組成物の安定性を比較的高くし、不純物準位が低く、および／または、純化が容易であるものであってよく、有益な粘度および／または揮発性（例えば、インクジェットノズルの詰まりを予防し、印刷したインクが比較的低温および／または比較的短時間でも乾燥するのに十分な程度）を持ち、および／または、一般的にインク組成物から容易および／または完全に除去可能なものであってよい。実施形態例によると、溶媒は、摂氏３０度から摂氏９０度の温度でインクをプラテンに印刷した後、摂氏１００度で１０分間にわたって加熱することによって略完全に削除されるものである。例えば、溶媒は、１以上の炭化水素溶媒を含むとしてよく、例えば、アルカン、モノシクロアルカンまたはビシクロアルカン（例えば、シクロオクタン、デカリン、ジシクロペンタン等）、アルキル置換したモノシクロアルカンまたはビシクロアルカン、（環状）シロキサン、脂肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、イコサノール、シクロヘキサノール、シクロオクタノール、テルピネオール、ボルネオール等のＣｌ−Ｃ２０アルコール）、および／またはフルオロアルカンを含むとしてよい。
【００４４】
適切な溶媒は一般的に、外囲温度（例えば、摂氏１５度から摂氏３０度）で液体であるものが挙げられる。このため、溶媒は、Ｃ５−Ｃ１２直鎖状および／または分岐状アルカンと、Ｃ６−Ｃ１２モノシクロアルカンと、ｎをモノシクロアルカン連鎖での炭素原子の数とすると、１から２ｎ個のＣ１−Ｃ４アルキル置換基あるいはハロゲン置換基、または、１からｎ個のＣ１−Ｃ４アルコキシル置換基で置換したＣ３−Ｃ８モノシクロアルカンと、ｐが０から４で、ｑが２から６（好ましくは、３から５）で、ＲおよびＲ´は、０から３個のＣ１−Ｃ４アルキル基（好ましくは、Ｒ´はメチル）で置換した独立したＨ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、ベンジルまたはフェニルである場合に、（Ｒ３Ｓｉ）（ＯＳｉＲ２）ｐ（ＯＳｉＲ３）のシロキサンおよび（ＳｉＲ´２Ｏ）ｑのシクロシロキサンと、ｍがフルオロアルカンに含まれる炭素原子の数である場合に、１から（２ｍ＋２）個のフッ素原子で置換され、外囲温度で液体であるＣ３−Ｃ８フルオロアルカンとから成る群から選択されるとしてよい。一実施例によると、溶媒は、Ｃ５−Ｃ１０シクロアルカン（例えば、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シス−デカリン等）を含む。別の実施例によると、溶媒は、最高で３個のＣ１−Ｃ４のアルキル基で置換された１以上のＣ５−Ｃ１０モノシクロアルカンおよび／またはビシクロアルカンを含む。しかし、他の無極性および／または非極性の溶媒（例えば、Ｃ５−Ｃ１２アルカン等の飽和炭化水素、ジ−Ｃ２−Ｃ６アルキルエーテル、メチルＣ４−Ｃ６アルキルエーテルおよびジ−Ｃ１−Ｃ４アルキルＣ２−Ｃ６アルキレンジエーテル（例えば、グリム）等の脂肪族エーテル、テトラヒドロフランおよびジオキサン等の環状エーテル、ベンゼン、トルエン、および、キシレン等のアレーン）が本発明に係る材料に含まれるとしてよい。
【００４５】
一部の実施形態例によると、液相の（ポリ）シランインク（例えば、（ポリ）シランインク）は、高導電率のＮ＋型および／またはＰ＋型のシリコン膜またはシリコンフィーチャを形成するべく１以上のドーパント原子を含むとしてよい。例えば、液相のインクは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、または、アンチモン等の（例えば、１以上のオルガノホスフィン、オルガノボラン、シリルホスフィン、シリルボラン等）ドーパント源を、シリコン、ゲルマニウム、および、ドーパント元素の原子の総数に対して最高で約２０原子濃度（または、約２５−３０原子濃度未満の任意の最大値）の量で含むとしてよい。一部の実施形態によると、ドーパント源は、ＤａＲ１ｂの化学式を持つとしてよい。尚、ａは１または２であり、ｂは３ａであり、Ｒ１は、一例に過ぎないが、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ６−Ｃ１０アリル、Ｃ７−Ｃ１０アラルキルまたはＡＲ２３であり、Ｒ２は水素またはＡｙＨ２ｙ＋１であり、ＡはＳｉまたはＧｅであり、１≦ｙ≦４（好ましくはｙ＝１）であり、Ｒ１のｂの例は、独立してＨ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ６−Ｃ１０アリル、Ｃ７−Ｃ１０アラルキルまたはＡＲ２３である。さまざまな実施例によると、ドーパントは、Ｄ（ＡＨ３）３の化学式を持ち、ＤがＰまたはＢであり、ＡがＳｉまたはＧｅである。
【００４６】
インク組成物は、最終的に形成される膜またはフィーチャにおいて所望のドープレベルを実現するために適切な割合の第４Ａ族半導体元素の前駆体（例えば、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシラン）およびドーパント源を含むとしてよい。例えば、インク組成物のうち、０．００００１体積％から約２０体積％（または、当該範囲内の任意の範囲の値、例えば、０．００１体積％から１０体積％）が実質的に、ドーパント源から成っているとしてよい。これに代えて、ドーパント源の量は、Ｓｉおよび／またはＧｅ原子に関して約０．０００１原子濃度から約１０原子濃度（または、当該範囲内の任意の範囲の値）のドーパント原子が第４Ａ族半導体元素の前駆体に含まれるようにするとしてよい。ドーパント前駆体、ドープシラン中間体、ドープシラン組成物、ドープ半導体前駆体インク、これらを用意する方法の例、および、前駆体インクおよび活性膜におけるドーパントレベルを決定および／または制御する技術については、米国特許第７，３１４，５１３号、第７，６７４，９２６号、および、第７，８７９，６９６号、ならびに、同時係属中の米国特許出願第１１／２４９，１６７号（出願日：２００５年１０月１１日、代理人整理番号：ＩＤＲ０４２３）および第１１／８６７，５８７号（出願日：２００７年１０月４日、代理人整理番号：ＩＤＲ０８８４）にさらに詳細に記載されている。これらの特許文献の関連箇所は、参照により本願に組み込まれる。
【００４７】
液相（ポリ）シランインクはさらに、１以上の従来の添加物を含むとしてよい。例えば、表面張力低減剤、表面活性剤、結合剤、増粘剤、光増感剤等を含むとしてよい（例えば、米国特許出願第１２／２４３，８８０号（出願日：２００８年１０月１日、代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）を参照されたい。当該出願の関連箇所は参照により本願に組み込まれる）。しかし、インク組成物には、当該組成物から形成される膜またはフィーチャの所望の特性に悪影響を及ぼす原子または他の種（例えば、炭素、窒素、アルカリ金属等）を導入する成分を含んでいないことが好ましい。特に、このような追加成分が、十分に高い分子濃度で、最終的に得られる膜またはフィーチャの所望の特性に悪影響を及ぼすような炭素、酸素、硫黄、窒素、または、ハロゲン等の元素を含む場合にはそうである。
【００４８】
（ポリ）シランインクは、関連技術分野で公知の任意の適切な方法を利用して堆積させるとしてよい。例えば、液相のインクは、基板上に全面堆積またはコーティングされるとしてよい。さまざまな実施形態によると、全面堆積は、スピンコーティング、スリットコーティング、スリットダイコーティング、押し出しコーティング、スプレーコーティングあるいはメニスカスコーティングを含むとしてよく、または、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセットリソグラフィー、スクリーン印刷、スリットコーティング、スリットダイコーティング、押し出しコーティング、ペンコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、マイクロスポッティング、刷り込み（ステンシル）、スタンプ、シリンジ塗布および／またはポンプ塗布等の印刷プロセスで、液相の（ポリ）シランインクを、基板の露出した結晶性表面、多結晶性表面、または、微晶性表面に塗布するとしてよい。
【００４９】
これに代えて、液相（ポリ）シランインクは、関連技術分野で公知の任意の印刷技術で基板に選択的に堆積させるとしてよい。例えば、印刷は、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセットリソグラフィー、スクリーン印刷、スリットコーティング、スリットダイコーティング、押し出しコーティング、ペンコーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、マイクロスポッティング、刷り込み、スタンプ、シリンジ塗布、および／または、ポンプ塗布といった方法で基板の表面に所定パターンで液相の（ポリ）シランインクを塗布することを含むとしてよい。コーティングプロセスおよび／または印刷プロセスは、不活性雰囲気および／または還元雰囲気において実行されるとしてよい。このため、コーティングおよび／または印刷は、基板を載置する雰囲気をパージングした後、コーティングおよび／または印刷の前に、不活性ガスおよび／または還元ガスを雰囲気内に導入するとしてよい。さまざまな実施形態によると、不活性ガスおよび／または還元ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２等を含むとしてよく、さらに、Ｈ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４および／または他の気相還元剤の材料を含むとしてよい（例えば、最高で約２０体積％）。不活性ガス雰囲気および／または還元ガス雰囲気は、意図せず、および／または、望ましくない酸化物形成が発生するのを抑制するとしてよい。好ましい実施形態によると、インク組成物は、電気特性の悪化につながる形成される膜またはフィーチャでの酸素含有率が不当に高くなるのを避けるべく、不活性雰囲気（好ましくは、Ｏ２レベルが＜＜１ｐｐｍ）でコーティングまたは印刷するとしてよい。一実施形態によると、不活性雰囲気は、実質的にＡｒから成り、０．１ｐｐｍ未満のＯ２および１００ｐｐｍ未満のＮ２をさらに含むとしてよい。
【００５０】
任意で、液相のインク組成物は、液相インクを露出した基板表面に堆積させるのと同時、および／または、その直後に（例えば、光および／または光効果照射線で）露光するとしてよい。例えば、一部の実施形態によると、液相の（ポリ）シランインクは、波長（または波長帯）が４５０ｎｍ未満、好ましくは、４００ｎｍ未満、最も好ましくは３５０ｎｍ未満（例えば、２００ｎｍから４５０ｎｍの範囲、例えば、２２０ｎｍから４００ｎｍ、または、２５０ｎｍから３５０ｎｍ、または、当該範囲におけるその他の範囲の値）である紫外光で露光するとしてよい。任意の形態の放射線（および、より具体的には、任意の波長の光）を利用するとしてよいが、露光ステップは、紫外光で露光することが好ましい。このような露光によって概して、架橋されたオリゴマーおよび／またはポリマー水素化（ポリ）シランの膜が得られる。本明細書で説明するように、当該膜は、任意で後に（例えば、加熱することによって）、電子デバイスに適切なアモルファス水素化半導体の膜またはフィーチャ（例えば、アモルファス水素化シリコン膜）に変換することができ、さらにアニーリングすることで微晶性および／または多結晶性のエピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャを形成する。紫外線および非紫外線の適切な光源、照射量の例、および、（ポリ）シランインクおよび／またはシクロシランインクを露光する方法は、同時係属中の米国特許出願第１２／１１４，７４１号（出願日：２００８年５月２日、代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）および第１２／２４３，８８０号（出願日：２００８年１０月１日、代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）に詳細に説明されている。当該出願の関連箇所は参照により本願に組み込まれる。
【００５１】
一部の実施形態によると、堆積させた液相インクは、インク組成物から残りの溶剤を略全て除去するために十分な温度および時間で乾燥させるとしてよい。他の実施形態によると、乾燥させることは、加熱しつつ、または、加熱なしで、真空状態で溶剤を除去することを含む。溶剤を蒸発させることは、コーティングまたは印刷された前駆体組成物（および／または基板）を約摂氏３０度から約摂氏２００度（例えば、摂氏３０度から約摂氏９０度、摂氏８０度から約摂氏１２０度、または、任意のその他の範囲の値）の温度まで加熱することを含むとしてよい。時間は、溶剤の略全ておよび／または添加剤の略全てを、コーティングまたは印刷された前駆体インク（例えば、１秒から４時間、１分から１２０分、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の値）から除去するために十分な長さであるとしてよい。真空状態は、１ｍＴｏｒｒから３００Ｔｏｒｒ、１００ｍＴｏｒｒから１００Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒ、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の値であってよく、真空ポンプ、吸引装置、ベンチュリ管等で実現するとしてよい。溶剤は、形成される膜またはフィーチャの酸素含有率が不当に高くなるのを避けるべく、Ｏ２レベルが＜＜１ｐｐｍである不活性雰囲気で蒸発させることができる。
【００５２】
図４Ｃを参照しつつ説明すると、当該方法はさらに、堆積させて乾燥させた（例えば、コーティングまたは印刷された）前駆体を半導体膜４１２に変換する硬化（例えば、加熱）工程を備えるとしてよい。（ポリ）シランの場合、硬化工程は概して、乾燥させた組成物を少なくとも約摂氏３００度（好ましくは、少なくとも約摂氏３５０度、より好ましくは、少なくとも約摂氏４００度）という温度まで、シリコンおよび／またはゲルマニウムを含む水素化されたアモルファス膜またはアモルファスフィーチャに任意で変換するのに十分な時間にわたって、加熱することを含む。このような加熱工程は、少なくとも１分、３分、または、５分にわたって実行されるとしてよい。
【００５３】
一実施形態例によると、第４Ａ族半導体元素の前駆体（例えば、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマンおよび／または（ポリ）ゲルマシラン、または、これから得られる処理後の膜またはフィーチャ）は、摂氏５０度から摂氏２００度（例えば、摂氏７５度から摂氏１５０度、摂氏１００度から摂氏１２５度、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の温度）の第１の温度で、１分と６０分との間の時間（例えば、５分と３０分との間、１０分と２０分との間、または、任意のその他の範囲の時間）にわたって硬化させる。任意で、第４Ａ族半導体元素の前駆体はさらに、摂氏３００度から摂氏６００度の範囲内の第２の温度（例えば、摂氏３５０度から摂氏５５０度、摂氏４００度から摂氏５００度、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の温度）で、１分と６０分との間の時間（例えば、５分と３０分との間、１０分と２０分との間、または、当該範囲内の任意のその他の範囲の時間）にわたって硬化させて、一続きの水素化されたアモルファス第４Ａ族半導体元素の膜４１２を形成する。さまざまな実施形態によると、水素化されたアモルファス第４Ａ族半導体元素の膜４１２は、パターニングされたフィーチャであってよく、および／または、ドープされているとしてよい。第１の硬化工程および第２の硬化工程ではそれぞれ、（ドープされた）第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャの特性（例えば、密度、純度等）を最適化させるべく温度を変化させるとしてよい。
【００５４】
図４Ｄを参照しつつ説明すると、硬化プロセスはさらに、アニーリング工程を含むとしてよい。当該アニーリング工程は、基板４００、および、コーティングまたは印刷された第４Ａ族半導体元素の前駆体の膜またはフィーチャ４１０、または、硬化した第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャ４１２（例えば、水素化されたアモルファス膜）を、所定または所望の特性または品質（例えば、伝導率、形状、電子移動、および／または、エッチング抵抗、応力、および／または、表面歪み等）を持つ膜またはフィーチャを得るために、および／または、膜またはフィーチャ内に存在する任意のドーパントを活性化させるために十分な温度および時間にわたって、加熱することを含むとしてよい。一実施例によると、第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャは、エピタキシャル層を形成するのに十分な温度および時間にわたって加熱される。適切なアニーリング温度は概して、約摂氏４００度から約摂氏１４００度の範囲内であり、または、当該範囲内の任意の温度または温度範囲である（例えば、約摂氏５００度から約摂氏８００度等）。一部の実施形態によると、アニーリングは、１以上の温度傾斜（例えば、所定期間での階段状または連続的な温度上昇）を含むとしてよい。温度傾斜は、例えば、摂氏１度から摂氏１００度（または、当該範囲内の任意の温度範囲）の上昇を含むとしてよく、所定期間（温度傾斜に２以上の温度上昇期間が含まれる場合、別箇に選択されるとしてよい）は、１秒から１時間であるとしてよい（または、当該範囲内の任意の範囲の時間）。適切なアニーリング時間は、約１分から約２時間の範囲内であるとしてよく、約１０分から約１時間の範囲内であることが好ましく、または、当該範囲内の任意の範囲の時間（例えば、約１０分から約３０分）である。アニーリングは、フラッシュランプアニーリング、レーザ照射等で、従来の炉またはオーブンで、不活性雰囲気または還元雰囲気で任意で実行されるとしてよい。
【００５５】
実施形態例によると、基板４００および堆積させた第４Ａ族半導体基板の前駆体（例えば、図４Ｂの４１０または図４Ｃの４１２）を、第４Ａ族半導体元素の前駆体から形成される膜またはフィーチャ４１４が基板４００の表面４０５に露出されている材料の結晶構造を持つために十分な時間および温度で加熱される。一部の実施形態によると、膜またはフィーチャ４１０／４１２は、摂氏４００度（例えば、摂氏５００度、摂氏６００度、摂氏８００度、摂氏９００度等）を超える温度で、エピタキシャル層４１４を形成するために十分な期間にわたって加熱される。一例を挙げると、エピタキシャル構造（例えば、構造４００および少なくとも部分的に結晶化された膜またはフィーチャ４１４の組み合わせ）は、インク４１０を堆積させる前よりも少なくとも一の寸法において大きくなっている（例えば、基板４００のみと比較すると）が、新しく形成した材料（例えば、４１４）は基板表面４０５と同じ結晶構造を持つ。任意で、第４Ａ族半導体元素の前駆体は、硬化されることなく（例えば、アモルファス段階および／または水素化段階へ進む）、アニーリングされ得る（例えば、エピタキシャル成長し得る）。
【００５６】
本発明の実施形態に係るエピタキシャル構造５００を形成する方法の一例は、図５Ａから図５Ｄに図示している。この変形例では、図５Ａに示すように、本明細書で説明した液相（ポリ）シランインクは、基板５１０に露出している結晶性、多結晶性または微晶性の材料５１５にコーティングされている。ドープ（ポリ）シランインクは、コーティングすることによって、拡散プロセスよりも、ドープ膜の厚みの制御が改善される。太陽電池製造等特定の用途では、所定の目標伝導率を実現するためにできる限りドープ膜を薄くすることが望ましく、ドープインクをコーティングすることで、膜厚の制御が可能となる。結晶性、多結晶性、または、微晶性の材料５１５は、（ポリ）シランインクをコーティングする前に、本明細書で説明した洗浄方法および／またはエッチング方法によって、露出させる。図５Ａから図５Ｄにおいて結晶性、多結晶性または微晶性の材料５１５の露出した表面は、「ピラミッド型テクスチャ」として公知である特定の太陽電池の特徴を図示している。ピラミッド型テクスチャによって、表面が改質されて外囲環境への光の反射を低減するので、光吸収率が増加し、太陽電池の電力変換効率が増加する。しかし、このような表面改質は、本発明では必要ない。
【００５７】
実施形態例によると、（ポリ）シランインクはさらに、ドーパントを含む。堆積させた（ドープ）（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランはこの後、乾燥、硬化および／またはアニーリングされて（例えば、本明細書で説明するように加熱されて）、（ドープ）第４Ａ族半導体元素の膜５２０を基板５１０／５１５に形成する。膜５２０は、アモルファス膜であり、および／または、水素化されているとしてよい。（ドープされた）第４Ａ族半導体元素の膜５２０は、第４Ａ族半導体元素の膜５２０が、基板表面の結晶性、多結晶性、または、微晶性の材料５１５と同じ結晶構造を持つために（例えば、第４Ａ族半導体元素の膜５２０のエピタキシャル結晶化のために）十分な温度および時間において加熱される。
【００５８】
図５Ｂにおいて図示されているように、ドーパント（例えば、第１のコーティングされたインクよりも高濃度）を含む第２の（ポリ）シランインク５２５ａ−ｃは、所定パターンで第４Ａ族半導体元素の膜５２０に印刷される。一実施形態によると、第２のドープインク５２５ａ−ｃは、誘電体またはポリマーをベースとするインクであり、第２のインク５２５ａ−ｃから得られるドーパントはこの後、第４Ａ族半導体元素の膜５２０に拡散して、図５Ｃに示すように、ドープ領域５３０ａ−ｃを形成する。誘電体またはポリマーをベースとするインク５２５ａ−ｃは、図５Ｃに示すように、後に除去される。
【００５９】
一部の実施例によると、第２のドープインク５２５ａ−ｃは、ドープ（ポリ）シランインクであり、第２のドープインク５２５ａ−ｃは、ドーパントおよび任意で溶媒に加えて、膜５２０を形成するために用いられるのと同じまたは異なる第４Ａ族半導体元素前駆体を含むとしてよい。このような実施形態によると、図５Ｅに示すように、インク５２５ａ−ｃから形成されるドープ第４Ａ族半導体元素のフィーチャ５３５ａ−ｃは、構造上に残り、エピタキシャルコンタクト用の高濃度ドープ領域になるとしてよい。構造表面に隆起した、または、３次元状のパターンを形成することによって、印刷されたフィーチャ５３５ａ−ｃはさらに、ドープ領域５３５ａ−ｃに対する、後に堆積させる（例えば、印刷された）金属の位置合わせを円滑にするとしてよい。ドープされたフィーチャ５３５ａ−ｃを印刷することによって、印刷された有機ドーパントインクまたは誘電体ドーパントインクから過剰拡散する可能性がなくなり（直前の段落を参照されたい）、構造のうちドープ対象でない領域を不用意にドープする可能性がなくなる。ドープされた（ポリ）シランインクを印刷することによってさらに、ドープされた膜５２０およびフィーチャ５３５ａ−ｃ（膜がエピタキシャル膜であってもなくても）を形成した後で、ドーパントの過剰拡散および隣接領域の（例えば、膜５２０の）不用意な汚染を最小限に抑える、または、無くすという利点が得られる。
【００６０】
図５Ｄを参照して説明すると、１以上のコンタクト５４０ａ−ｃは、エピタキシャル構造５００のうち選択的にドープされた領域５３０ａ−ｃとそれぞれ接触して形成される。特定の実施形態によると、この結果得られる構造５００は、コンタクト５４０ａ−ｃ（低濃度または高濃度に（例えば、Ｎ＋型に）ドープされている）の間の領域５４５ａ−ｄと比べて、１以上の非常に高濃度にドープされた領域５３０ａ−ｃ（例えば、Ｎ＋＋）をコンタクト５４０ａ−ｃの下方および／または隣の領域に持つ。
【００６１】
図５Ｄに示すコンタクト５４０ａ−ｃは、第４Ａ族半導体元素の導体および／または半導体に対するオーミックコンタクトを形成するために適切な任意の金属等の材料を含むとしてよい。このような金属コンタクトは、選択的にドープされている領域５３０ａ−ｃに１以上の金属前駆体を含むインクまたはペーストを印刷することによって形成することができる。一部の実施形態によると、金属前駆体は、１以上の（有機）金属化合物、（有機）金属錯体、（有機）金属クラスタ、金属ナノ粒子、金属粒子または金属フレーク、あるいは、これらの組み合わせを含むとしてよい。例えば、（有機）金属の化合物、錯体およびクラスタは、金属ナノ粒子、金属粒子または金属フレークと同様に、公知の化合物、錯体、クラスタ、粒子またはフレーク、および／または、金属のナノ粒子を含むとしてよい。金属の例としては、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオビウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛あるいはビスマス、または、これらの組み合わせが含まれる。これに代えて、インクは、従来のバインダおよび／または溶剤（例えば、スクリーン印刷に適したもの）に１以上の上記の金属または合金または上記金属の組み合わせを含む従来のペーストを含むか、当該ペーストから実質的に成るとしてよい。金属インクはさらに、インクをさらに処理すると電気的に活性の膜を形成することが可能な、上記の金属の化合物、錯体、クラスタおよび／またはナノ粒子と組み合わせられているか、または、上記の金属の化合物、錯体、クラスタおよび／またはナノ粒子に含まれている、１以上のパッシベーション用の物質またはその他の種を含むとしてよい。
【００６２】
一部の変形例によると、金属コンタクトは、シリサイドを形成する金属（例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＰｄまたはＰｔ）、好ましくは、第６族から第１２族のシリサイドを形成する金属（例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＰｄまたはＰｔ）およびより好ましくは第９族および第１０族のシリサイドを形成する金属（例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、ＰｄまたはＰｔ）の塩、化合物、クラスタまたは錯体を含むインクを印刷することによって形成され得る。このようなシリサイドを形成する金属を含むインク、シリサイドを形成する金属を含むインクを作成する方法、および、金属膜および／または構造を当該インクから形成する方法は、同時係属中の米国特許出願第１２／１３１，００２号（出願日：２００８年５月３０日、代理人整理番号：ＩＤＲ１２６３）および第１２／１７５，４５０号（出願日：２００８年７月１７日、代理人整理番号：ＩＤＲ１０５２）に詳細に記載されている。両出願の関連箇所は、参照により本願に組み込まれる。
【００６３】
金属含有インクは実質的に、本明細書で説明しているどの印刷技術を利用して印刷するとしてもよい。例えば、印刷とは、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセットリソグラフィー、スクリーン印刷、スリットコーティング、スリットダイコーティング、ペンコーティング、メニスカスコーティング、マイクロスポッティング、刷り込み、スタンプ、シリンジ塗布、および／または、ポンプ塗布を利用して金属含有インクを所定パターンで塗布することを含むとしてよい。当該インクは、本明細書で説明しているように、金属前駆体材料および溶媒を含むか、または、金属前駆体材料および溶媒から実質的に成るとしてよい。一部の変形例では、金属コンタクトは、電気メッキおよび／または無電解メッキによって形成することができる。一例を挙げると、メッキは、金属（例えば、Ｐｄ、Ｎｉ等）のシード層を、ナノ粒子または当該金属の有機金属化合物を利用して印刷し、印刷したシード層に、バルク導体（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等）を、選択的に（例えば、無電解メッキまたは電解メッキで）堆積させることを含むとしてよい。
【００６４】
これに代えて、一部の実施例によると、コンタクトは、本明細書で説明したように、従来の金属堆積（例えば、従来のスパッタリングまたは蒸着）または液相インクのコーティング（例えば、スピンコーティング、押し出しコーティング、スプレーコーティング等）およびフォトリソグラフィーによって、従来のように市販されている金属ペーストを塗布または印刷することによって、既に印刷されたまたはパターニングされたシード層に従来の電解メッキまたは無電解メッキを実施することによって形成されるとしてよい（例えば、米国特許出願第１２／１３１，００２号（出願日：２００８年５月３０日、代理人整理番号：ＩＤＲ１２６３）を参照するとしてよい。当該出願の関連箇所は、参照により本願に組み込まれる。）。または、上記に代えて、レーザパターニング技術によって形成するとしてもよい（例えば、米国特許出願第１１／２０３，５６３号（出願日：２００５年８月１１日、代理人整理番号：ＩＤＲ０２１３）を参照のこと。当該出願の関連箇所は、参照により本願に組み込まれる）。例えば、成膜処理は、スパッタリングで比較的薄いバリア層および／または接着層、例えば、Ｔｉ、ＴｉＮまたはＴｉＮ−Ｔｉ二重層を形成して、比較的厚いバルク導体層、例えば、ＡｌまたはＡｌ−Ｃｕ合金（０．５−４重量％のＣｕ）の層を堆積させ、その後に従来のフォトリソグラフィー技術によって、後にエッチングされるコンタクトおよび金属フィーチャを画定することを含むとしてよい。金属は、Ａｌ、ＴｉＮおよびＴｉ等の金属を選択的にエッチングする従来のＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２エッチング組成物を利用して、ウェットエッチングすることが好ましい。他の実施形態によると、全面堆積工程は、金属含有材料を含むインクをスピンコーティングすることを含むとしてよい。この場合、金属含有材料は、本明細書で開示した金属のうち１以上の金属の金属ナノ粒子および／または有機金属前駆体を含むとしてよい。一部の実施例によると、当該方法はさらに、導電膜を形成するために十分な条件（例えば、十分な雰囲気（例えば、還元雰囲気）および温度、および、時間）で、金属、有機金属前駆体および／または金属ナノ粒子を硬化および／またはアニーリングすることを含むとしてよい。
【００６５】
別の実施形態によると、金属前駆体材料の層は、コーティングまたは印刷されるとしてよく、一部分がレーザ照射に露光され、露光した領域の溶解特性を変化させる。露光されていない領域を洗い流すと、露光された金属前駆体が残り、任意でさらに硬化またはアニーリング工程を行うことで（いわゆる「ネガティブ」型のパターニングおよび現像）、金属層を形成する。これに代えて、照射に露光した領域を洗い流す「ポジティブ」型のパターニングおよび現像を利用するとしてもよい。
【００６６】
レーザパターニングはさらに、全面堆積させた金属含有層にレジスト材料を成膜する工程、（ｉ）所定の幅および／または（ｉｉ）レジスト（または、レジストに含まれる吸収性の染料）が吸収する所定の波長または波長帯を持つレーザの光線でレジスト材料の一部分を選択的に照射する工程、選択的に照射されたレジストを現像液で現像して、形成すべき構造に対応するパターンを残す工程（尚、これらの工程はポジティブレジストおよびネガティブレジストのどちらにも当てはまる）、全面堆積させた材料のうち所望のパターンまたは所定のパターンに対応しない部分を除去する（通常は、ドライエッチングまたはウェットエッチング）工程、および、残りのレジスト材料を除去する工程を含むとしてよい（同時係属中の米国特許出願第１１／２０３，５６３号（出願日：２００５年８月１１日、代理人整理番号：ＩＤＲ０２１３）を参照のこと。当該出願の関連箇所は参照により本願に組み込まれる）。光は、赤外（ＩＲ）帯域（しかし、スペクトルの紫外（ＵＶ）帯域および／または可視帯域の波長または波長帯を含むとしてもよい）の波長を持つのが好ましく、レジスト（または、染料）は、光のうちこの波長または波長帯域を吸収するか、および／または、感度を持ち、当該光線はレジストの所望部分または所定部分に焦点を合わせるか、または、向ける。
【００６７】
図５Ｅに戻って、反射防止コーティング、誘電体コーティング、および／または、パッシベーションコーティング５５０は、ドープフィーチャ５３５ａ−ｃの間にある膜５２０の領域に、全面堆積によって（例えば、スパッタリング、化学気相成長（例えば、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法）、原子層堆積（ＡＬＤ）等を利用して）、または、適切な前駆体を含むインクを印刷またはコーティングすることによって、塗布することができる。従来のように全面堆積またはインクのコーティングを行う場合、反射防止材料、誘電体材料またはパッシベーション材料がドープフィーチャ５３５ａ−ｃに残ると、短時間のエッチングプロセスによって除去され得る。このエッチングプロセスは、ドープフィーチャ５３５ａ−ｃに対して反射防止材料、誘電体材料またはパッシベーション材料を選択的に除去するか、または、全面的に除去するとしてよい。これに代えて、さまざまな実施例によると、従来の窒化シリコン（ＳｉＮ）の反射防止コーティング（ＡＲＣ）および／または従来の酸化物（例えば、ＳｉＯ２）のパッシベーション層を、構造の表面（例えば、図示しているように正面）に堆積させた後、下方のドープフィーチャ５３５ａ−ｃと接触するべく、誘電体膜（例えば、ＳｉＮおよび／または酸化物の膜）を溶解またはエッチングするよう構成されている金属ペーストをスクリーン印刷することによって金属コンタクトを形成する。このように、金属コンタクト５４０ａ−ｃは、図５Ｆに示すように、ドープフィーチャ５３５ａ−ｃと接触するように形成され得る。
【００６８】
図５Ｄに示すエピタキシャル構造５００と同様または略同一のエピタキシャル構造６００を形成する別の方法の例を図６Ａから図６Ｄに示す。本実施形態によると、そして、図５Ａを参照しつつ上述したのと略同様に、図６Ａでは、液相の（ドープ）（ポリ）シランインクを、基板６１０の表面に露出している結晶性、多結晶性または微晶性材料６１５に（例えば、コーティング、印刷等の技術によって）全面堆積させる。液相の（ポリ）シランインクはこの後、本明細書で説明したように、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマンおよび／または（ポリ）ゲルマシランで形成した膜６２０が材料６１５の結晶構造を持つのに十分な時間および温度で加熱する。
【００６９】
この後、図６Ｂに示すように、パターニングされたマスク６２５ａ−ｄを膜６２０上に形成する。パターニングされたマスク６２５ａ−ｄは、従来のフォトレジストまたは誘電体を含むとしてよく、関連技術分野で公知の任意の適切な方法（例えば、従来の堆積プロセスおよびフォトリソグラフィープロセス、印刷、レーザアブレーション等）を用いて形成されるとしてよい。この後、ドーパントを膜６２０のうちパターニングされたマスク６２５ａ−ｄが覆っていない領域に導入して（例えば、注入処理、気相拡散（例えば、ＰＯＣＬプロセス等）、ドーパント源の印刷等）、図６Ｃに示すようにドープ領域６３０ａ−ｃを形成する。この結果として得られる構造は、膜６２０のうちドーパントが導入されなかった覆われた領域よりも高濃度にドープされた、マスク６２５ａ−ｄが覆っていない領域に１以上の領域６３０ａ−ｃを持つ。これに代えて、裏側にローカルコンタクトを持つ太陽電池構造を、形成することもできる。実際には、ｎ型コンタクトおよびｐ型コンタクトの両方は裏側に形成するとしてよく、表側にはコンタクトが形成されない（いわゆる、「バックコンタクト」型の電池である）。また、太陽電池の表側および裏側の両方に、ローカルコンタクトを設けるとしてよい。いずれの構成にしても、ローカルコンタクトは、本明細書に開示したドープ半導体膜または高濃度ドープ半導体フィーチャを形成する方法によって製造されるとしてよい（例えば、露出している結晶性、ポリクリスタルまたはマルチクリスタルの材料に直接印刷するか、または、マスク（例えば、誘電体）を介してドーパントを拡散させる）。このように、エピタキシャルローカルコンタクトは、基板の表側および／または裏側に形成するとしてよく、エピタキシャルローカルコンタクトは、Ｎ＋型またはＮ＋＋型のみ、Ｐ＋型またはＰ＋＋型のみ、あるいは、これらの組み合わせ（例えば、Ｎ＋型およびＰ＋型）であるとしてよい。
【００７０】
図６Ｄに示すように、そして、パターニングマスク６２５ａ−ｄを除去した後に任意で、金属コンタクト６４０ａ−ｃを、１以上のドープ領域６３０ａ−ｃの上または隣りに、本明細書で説明している（例えば、図５Ｄを参照しつつ説明している）任意の適切な材料および／または方法を用いて、形成するとしてよい。この結果得られる構造６００は、膜６２０のうち金属コンタクト６４０ａ−ｃ間の領域に対して、メタライゼーション６４０ａ−ｃに接触する領域に、１以上の高濃度ドープ領域６３０ａ−ｃを持つ。
【００７１】
本発明の実施形態に係るエピタキシャル構造７００を形成する別の方法を図７Ａから図７Ｃに示す。図７Ａにおいて、（高濃度）ドープ液相（ポリ）シランインクを、本明細書で説明しているように、基板７１０の表面の結晶性、多結晶性または微晶性の材料７１５に、（高濃度）ドープフィーチャ７２０を形成するための所定のパターンでインクを印刷（例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、スリットコーティング、スリットダイコーティング等）することによって、選択的に堆積させる。実施形態例によると、第４Ａ族半導体元素の前駆体が、本明細書で説明している１以上のドーパント原子を、好ましくは、高濃度ドープ（例えば、Ｎ＋＋）の（パターニングされた）半導体膜またはフィーチャを形成するような量で含む。一般的に、ドープされた液相の（ポリ）シランインクは、乾燥させ、任意で硬化およびアニーリングさせて、パターニングされたドープエピタキシャル第４Ａ族半導体元素のフィーチャ７２０を形成するが、硬化およびアニーリングは、１以上の他のインクをさらに基板７１０の表面材料７１５に堆積させた後で実行するとしてもよい。
【００７２】
図７Ｂを参照しつつ説明すると、第２のインク（例えば、第１のインクと同じまたは異なる第４Ａ族半導体元素前駆体および／または同じまたは異なるドーパントを含む（ポリ）シランインク）を、結晶性、多結晶性、または、微晶性の材料７１５のうち、第１のドープ第４Ａ族半導体元素パターン７２０が形成されている領域以外の領域に堆積させる。好ましい実施形態によると、第２のインクは、ドーパント濃度が第１の液相インクのドーパント濃度未満であり、好ましくは、ドープされた（例えば、Ｎ型またはＮ＋型）半導体膜を形成する量で、ドーパントを含む。ドーパントレベルが異なる２種類のインクを印刷してフィーチャ７２０および膜７３０を形成する場合、フィーチャ７２０および膜７３０の硬化および／またはアニーリングは任意で同時に実行され得る。このように、本明細書で詳細に説明しているように、印刷されたインクはこの後、（ポリ）シランインクで形成されたフィーチャ７２０および／または膜７３０が基板７１０の露出した結晶性、多結晶性または微晶性の材料７１５の結晶構造を取るために（例えば、基板上にエピタキシャル層を形成するために）十分な時間および温度で加熱される。
【００７３】
図７Ｃに示すように、反射防止コーティングおよび／または表面パッシベーション膜７５０は、膜７３０（および、任意で、フィーチャ７２０）上に形成されるとしてよく、１以上のコンタクト７４０を比較的高濃度にドープされたフィーチャ７２０の上または隣に、図５Ｄおよび／または図６Ｄを参照しつつ本明細書で説明した１以上の材料および／または方法を利用して形成することができる。反射防止コーティング７５０がフィーチャ７２０上に形成される実施例では、金属インクは、反射防止コーティング７５０をエッチングで貫通するような構成を持つとしてよい（例えば、堆積工程後、または、高温硬化工程中）。これに代えて、反射防止コーティング７５０は、金属コンタクト７４０を形成した後、膜７３０の露出領域に選択的または全面的に堆積させることができる。
【００７４】
図７Ｃの実施形態によると、１以上のバック（またはバックサイド）コンタクト７６０（例えば、Ｐ＋型、Ｐ＋＋型、Ｎ＋型またはＮ＋＋型の膜）は、基板７１０の下側に形成されるとしてよい。このように追加されるフィーチャ（例えば、反射防止コーティングおよび／または表面パッシベーション層７５０および／またはバックコンタクト７６０）は、関連技術分野で公知の適切な方法（例えば、全面堆積、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、コーティング、印刷およびエッチング、印刷等）を用いて、または、本明細書の別の箇所で説明している方法を用いて形成するとしてよい。一実施形態によると、図７Ｃに示すバックコンタクト７６０等のグローバルコンタクト（または、図８に示すバックコンタクト８６０）は、さらにドーパントまたはドーパント前駆体を含み、基板７１０内に拡散してコンタクト層７６０を形成する金属ペースト（例えば、アルミニウムペースト）を塗布または堆積させることによって、形成することができる。このように追加で設けられるフィーチャ（例えば、反射防止コーティング７５０および／またはバックコンタクト７６０）は、必ずしも図５Ａから図５Ｆおよび図６Ａから図６Ｄに示していないが、本明細書の説明に応じた図５Ａから図５Ｆおよび図６Ａから図６Ｄに示す実施形態でも形成することができる。
【００７５】
一部の実施例によると、ドーパントは、気相拡散（例えば、ＰＯＣｌ処理等）によって、基板７１０の露出した結晶面のうち所望領域に選択的に導入するとしてよい（例えば、図６Ｂにおいて、膜６２０のうちマスク６２５で露出している領域）。このようなプロセスにおいて、ドーパント種を含むガラス状の堆積物または膜は、基板７１０の露出面上に形成されるとしてよい。この後、ドーパントは、高温拡散プロセスによって、第４Ａ族半導体元素の膜（例えば、図６Ｂの６２０）または基板（例えば、図７Ｃの７１０）に打ち込まれる。基板にドーパントを拡散した後、気相拡散プロセスで形成されるガラス状の膜は後で（例えば、酸化物エッチングプロセスによって）除去する。一般的に、気相拡散プロセスは、構造の基板から残留物を除去する洗浄工程またはエッチング工程を含む。
【００７６】
このように、一の別の実施形態によると、図７Ａに示す構造は、従来の気相拡散プロセス（例えば、ＰＯＣｌプロセス等）で、気相ドーパント種（例えば、ＰＯＣｌ３）に暴露される。このプロセスによって得られる構造は、図７Ｂの構造と同等であり図７Ａの構造と同様であるが、表面材料７１５のうちドープされた部分（ドットで示す）は、印刷されたコンタクト７２０の間の領域のみになる。
【００７７】
従来のドーププロセスと比較した場合、ドープされた（ポリ）シランインクを印刷する方法の利点は、以下の通りである。
（例えば、上述したようにＰＯＣｌプロセスで必要となる）ドープ後に構造の表面から残留物を除去するための洗浄工程を省略する。印刷されたドープ（ポリ）シランインクを利用することで、ドープ（エピタキシャル）層は基板の一部になり、所望の箇所に配置され得る。
コーティングプロセスでは、拡散プロセスよりも膜の厚みの制御が改善される。太陽電池の製造等の用途では、当該用途に関して十分に高い導電率が得られる限り、ドープ層を可能な限り薄くすることが望ましい。このため、ドープされた（ポリ）シランインクを基板にコーティングすることでパターニングされていないエピタキシャルドープシリコン膜を形成する実施形態は、ＰＯＣｌプロセス、レーザドープ等の従来のドーププロセスに比べると、非常に有用性が高くなるはずである。
【００７８】
＜構造の例＞
本発明の側面はさらに、一般的に、（ａ）結晶性、多結晶性または微晶性の材料が露出している（例えば、上方に材料が重ねられていない）表面を持つ基板と、（ｂ）結晶性、多結晶性または微晶性の材料の上に設けられ第４Ａ族半導体元素を含み、（ｉ）露出した材料の結晶構造および（ｉｉ）第１のドープ領域を含む膜またはフィーチャ、および、（ｃ）膜またはフィーチャの第１のドープ領域に設けられている１以上のコンタクトを備える構造の例に関する。実施形態例において、第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャは、コンタクトの下方以外の領域にある第２のドープ領域を含む。このような実施形態によると、コンタクトの下方にある第１のドープ領域は、コンタクトの下方以外の第２のドープ領域よりもドーパント濃度が高い。本発明に係る構造は、太陽光発電デバイス（例えば、選択エミッタの有無に関わらず従来のＮ＋／Ｐ／Ｐ＋型の太陽電池等の太陽電池構造（例えば、図５Ｅのフィーチャ５３５ａ−ｃ、図６Ｃのフィーチャ６３０ａ−ｃ、および、図７Ｂのフィーチャ７２０）、Ｎ型ウェハをベースとする太陽電池（例えば、Ｐ＋／Ｎ／Ｎ＋型の電池）、基板の裏側の一部に設けられるＰ＋コンタクトおよびＮ＋コンタクトを含む太陽電池等）、光センサ、画像センサ、発光デバイス、および／または、ＭＥＭＳデバイスでの利用について有用性が高いとしてよい。
【００７９】
本発明の実施形態に係る構造８００の一例を図８に図示している。エピタキシャル構造を形成する方法の例を参照しつつ上述したように、基板８１０は、結晶性、多結晶性または微晶性の材料８１５が露出している表面を持つ適切な任意の第４Ａ族元素を含む支持構造を備えるとしてよい。実施形態例によると、基板は、ポリクリスタルウェハ、マルチクリスタルウェハ、金属グレードウェハ、第４Ａ族半導体元素から実質的に成る帯状部材（エピタキシャル膜と同じまたは異なる第４Ａ族元素である）、セラミック基板（本明細書で説明しているもの）、または、多孔性シリコン基板を含む。基板は、露出した（例えば、洗浄および／またはエッチングされた）結晶性または多結晶性の材料８１５を含むのが好ましい。一部の変形例によると、１以上の単結晶薄膜または多結晶薄膜は、導電基板または非導電基板の表面に設けられている（例えば、エピタキシャル構造を形成する方法の例に関して上述したように。図４Ｂおよび図４Ｃを参照のこと。）。バックサイドコンタクト８６０を含む実施形態では、基板は、「自立型」シリコン基板を含むことが好ましい（例えば、シリコンウェハ、シリコン帯状部材等）。実施形態例によると、基板表面に露出した結晶性、多結晶性または微晶性の材料は、厚みが１００μｍ未満であり、または、一部の実施形態によると、５０μｍ未満である。一部の例を挙げると、基板８１０は、Ｐ型またはＮ型の単結晶性またはマルチクリスタルのシリコンウェハ等、ドープウェハを含むとしてよい。
【００８０】
続けて図８を参照しつつ説明すると、本発明に係る構造は、基板８１５／８１０の洗浄後および／またはエッチング後の結晶性、多結晶性、または、微晶性の表面上に、少なくとも１つのフィーチャ８２０および／または８２５を含む。実施形態例によると、膜またはフィーチャ８２０／８２５は、第４Ａ族半導体元素（例えば、Ｓｉおよび／またはＧｅ）および少なくとも１つのドーパントを含む。さらに、膜またはフィーチャ８２０／８２５は、基板表面上に露出している結晶性、多結晶性または微晶性の材料８１５と同じ結晶構造を持つのが好ましい。これに代えて、本発明の一部の実施形態では、図５Ａを参照しつつ上述したように、従来のドーププロセス（例えば、ＰＯＣｌプロセス、注入等）に代えて、コーティングおよび硬化／アニーリングによって、パターニングされた、または、パターニングされていないドープエピタキシャル層を形成するためのドープ（ポリ）シランインクを利用する。このような実施形態を利用する太陽電池の製造では、選択エミッタ８２５を省略するとしてもよいが、代わりに、従来の太陽電池製造方法および図１に示すような構成を採用するとしてよい。この場合、層１２０は、ドープ（ポリ）シランインクを基板表面１１０にコーティングまたは印刷した後、コーティングまたは印刷された（ポリ）シランを硬化および／またはアニーリングしてエピタキシャル層１２０を形成するとしてよい。この後行われる表面パッシベーション、反射防止コーティングの形成、および／または、メタライゼーションは、関連技術分野で公知であるように、従来技術によって実施されるとしてよい。
【００８１】
第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャは、ホウ素、リン、ヒ素およびアンチモンから成る群から選択される１以上のドーパントを含むことが好ましい。適切なドーパントは、エピタキシャル構造を形成する方法の例を参照しつつ、詳細に上述している。実施形態例において、第４Ａ族半導体元素の膜またはフィーチャは、第１のドープ領域８２５および第２のドープ領域８２０を含む。第１のドープ領域８２５は、第２のドープ領域８２０のドーパント濃度（例えば、高濃度にドープされた領域またはＮ＋型の領域）に対してドーパント濃度が高い（例えば、非常に高濃度にドープされた領域、例えば、Ｎ＋＋領域）ことが好ましい。
【００８２】
さらに図８を参照しつつ説明を続けると、構造８００は概して、第４Ａ族半導体の膜またはフィーチャの第１のドープ領域８２５に１以上のコンタクト８４０を備えていることが好ましい。コンタクト８４０は、任意の適切な形状および／またはサイズを持つとしてよく、ドープされた第４Ａ族半導体へのオーミックコンタクトに適した任意の金属または他の導電材料を含むとしてよい。例えば、コンタクトは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉおよびこれらの組み合わせから成る群から選択される金属を含むとしてよい。一部の変形例によると、コンタクトは、シリサイドを形成する金属（例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＰｄまたはＰｔ）、および、シリサイドを形成する金属とドープ領域８２０との間に位置している金属シリサイド（例えば、シリサイドを形成する金属のシリサイド）を含むとしてよい。また、本発明に係る構造８００はさらに、基板８１０の下側に１以上のバックコンタクトまたはバックサイドコンタクト８６０を備えるとしてよい。バックサイドコンタクト８６０は、本明細書で説明した導電材料（例えば、バックサイドメタライゼーション用の従来のアルミニウムペースト等）のうちいずれかを含むとしてよい。
【００８３】
一部の実施例によると、構造８００は、反射防止コーティング８５０を含むとしてよい。反射防止コーティング８５０は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミナ、チタニア、ゲルマニア（ＧｅＯ２）、ハフニア、ジルコニア、セリア、１以上の他の金属酸化物、または、これらの組み合わせおよび／またはナノ積層体等の無機絶縁体を含むとしてよい。反射防止コーティング８５０は、厚みが５０Åから１００，０００Å（例えば、５０Åから２００Å、または、任意のその他の範囲の値）であるとしてよい。一実施形態によると、反射防止コーティングは、窒化シリコン層を含む。
【００８４】
本発明に係る選択エピタキシャルコンタクトおよび構造は、光センサ、画像センサ、発光デバイス、ＭＥＭＳデバイス、アナログデバイスおよびアナログ回路等のさまざまなデバイスおよび用途で利用されるとしてよく、同様に、従来のＮ＋／Ｐ／Ｐ＋型、Ｎ型ウェハをベースとするもの（Ｐ＋／Ｎ／Ｎ＋型）、バックコンタクトセル、フロントエミッタラップスルー型等の太陽電池アーキテクチャを含む太陽光発電デバイスで利用されるとしてもよい。
【００８５】
＜実験結果＞
米国特許第７，４８５、６９１号（代理人整理番号：ＩＤＲ０４２２）で説明されているようにポリシランインクをコーティングして複数のシリコン膜を単結晶（１００）Ｓｉ基板上に形成し、急速熱アニーリング（ＲＴＡ）によって結晶化した。一例を挙げると、厚みが２２３ｎｍのシリコン膜をＳｉウェハ（１００）上に形成した。Ｓｉウェハは、４つの部分に分割され、それぞれの部分は、異なる温度（摂氏７００度、摂氏７５０度、摂氏８００度または摂氏８５０度）で、１分間にわたってアニーリングされてサンプル１−１、１−２、１−３および１−４を形成した。別の例を挙げると、厚みが２２０ｎｍであるシリコン膜をＳｉウェハ（１００）上で形成し、摂氏８００度で１分間にわたってアニーリングされ、サンプル２を形成した。シリコン膜は、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）社のａｘｓＸ線回折器を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）で特徴を調べ、膜厚はテンコー（Ｔｅｎｃｏｒ）社のプロフィルメータを用いて測定された。
【００８６】
サンプル１−１（摂氏７００度でアニーリングされたもの）のシリコン膜を示す回折マップは、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）社の全般的な領域検出器回折システム（ＧＡＤＤ）に表示され、図９に示している。図１０は、サンプル１−１から１−４のＸ線回折結果を示す図である。
【００８７】
ポリシランインクで形成するシリコン膜は、摂氏７００度以上でアニーリングされることによって、Ｓｉ（１００）ウェハ上でエピタキシャルに結晶化する。これは、２θ＝２８．５°でのＳｉ（１１１）格子平面に対応する１つのＸ線ピークが観察されること、および、約４７°および約５６度での多結晶シリコンの場合に期待されるピークが無い（垂直方向の赤いピーク位置指標で示す）ことで証明される。シリコン膜は、単結晶であるが、双晶形成が見られるように見える。結晶化品質（図１０のグラフのベースラインに対するｙ軸の値に反映される）は、アニーリング温度に比例する。
【００８８】
別の実験によると、単結晶シリコン＜１００＞ウェハは、米国特許第７，４８５，６９１号で説明されているようにポリシランインクでコーティングされ、炉またはＲＴＡのいずれかで摂氏８５０度で結晶化されてシリコン膜を形成した。シリコン膜は、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）社のａｘｓＸ線回折器を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）で特徴を検査した。実験パラメータおよび実験結果は、以下の表１に示す。「ショック」と記載しているサンプルは、摂氏４５０度ではなく摂氏８５０度で炉に挿入しており、「パイロメータ」と記載しているサンプルの加熱温度は、サーモカップルではなく、パイロメータで制御した。
【００８９】
表１に示した結果から分かるように、ポリシランインクから形成した酸化物（熱酸化物または自然酸化物）上のシリコン膜は多結晶性である。ポリシランインクでコーティングされる前に標準的なバッファード酸化物エッチング（ＢＯＥ）溶液で処理したシリコンウェハ上のシリコン膜は、単結晶性である。これから、シリコン膜は、エピタキシャル結晶化によって、結晶性シリコンの洗浄された表面上に形成または成長させることができる。ＲＴＡでアニーリングした表１のサンプルは、基板反射に加えて＜１１１＞反射および＜２２０＞反射を示す。ショック方式で炉でアニーリングされたサンプルまたはゆっくりとＲＴＡアニーリングされたサンプルでは、追加分の反射は見られなかった。
【表１】
2013524537.tif 000003
【００９０】
さらに別の実験では、米国特許第７，４８５，６９１号に記載されているポリシランインクは、単結晶＜１００＞シリコンウェハおよび＜１１１＞シリコンウェハにコーティングされ、炉またはＲＴＡによって摂氏８５０度で結晶化され、シリコン膜を形成した。シリコン膜は、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）社のａｘｓＸ線回折器を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）によって特徴を検査した。実験パラメータおよび実験結果は、以下の表２に示す。
【００９１】
表２に示した結果から、シリコン膜は＜１００＞シリコンウェハおよび＜１１１＞シリコンウェハの両方でポリシランインクからエピタキシャルに結晶化する。ポリシランインクから形成したシリコン膜は、基板と同じ反射を示す。炉アニーリングまたはＲＴＡアニーリングで結晶化させたシリコン膜には、違いが観察されなかった。
【表２】
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【００９２】
＜結論／要約＞
このように、本発明は、エピタキシャル膜およびエピタキシャル構造、エピタキシャル構造を形成する方法、および、エピタキシャル構造を組み込んだデバイスを提供する。液相の第４Ａ族半導体元素の前駆体インク（例えば、（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、および／または、（ポリ）ゲルマシランを含む）を用いて形成した半導体膜または半導体フィーチャからエピタキシャルコンタクトおよびエピタキシャル構造を形成することは、特に、ナノ粒子ベースのインクから形成する膜に比べると特に、円滑性、密度、および、純度に関して比較的良質の膜が形成されるので、有益であるとしてよい。膜の品質が改善されるので、（ポリ）シランインクから形成する選択エミッタを組み込んだデバイスまたは電池（例えば、太陽電池、光センサ、画像センサ等）は、シリコンナノ粒子をから形成された選択エミッタを持つデバイスまたは電池と比べて、電力変換効率が改善されるとしてよい。
【００９３】
また、本明細書に記載した液相（ポリ）シランインクは、洗浄またはエッチングされた（多）結晶性の表面を持つ基板上に当該インクを堆積させて、第４Ａ族半導体元素の前駆体から形成する膜またはフィーチャが基板表面に露出している材料（例えば、エピタキシャル膜）と同じ結晶構造を取るために十分な条件で加熱して、エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャを形成する。エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャは、エミッタコンタクト、コレクタコンタクト、ソース／ドレインコンタクト、および／または、他のオーミックコンタクトに利用することができる。本発明に係るエピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャは、膜またはフィーチャと、その下方および／または隣接する材料との間の界面を略除去するので、太陽光発電デバイス、光センサ、画像センサ、発光デバイス、ＭＥＭＳデバイス、または、薄膜トランジスタで利用されるとしてよい。本発明に係るエピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャは、太陽光発電デバイスに組み込まれると、エピタキシャル膜またはエピタキシャルフィーチャと、その上に当該膜またはフィーチャが形成される（半）導体材料との間の領域に形成される界面が完全であるので、電力変換効率が改善するとしてよい。
【００９４】
上述した本発明の具体的な実施形態の説明は、本発明を例示および説明するために記載している。上述した説明は、本発明をすべて網羅したものではなく、または、本発明を開示した形態のみに限定するものでもない。上記の教示内容から多くの変形例および変更例を実施可能なのは明らかである。実施形態は、本発明の原理および実施を最も説明しやすいものを選択して記載しており、当業者は、考慮する特定の用途に適するように変形させつつ、本発明およびさまざまな実施形態を最大限利用できる。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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