(57)【要約】  非コンタクトの印刷プロセスを使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法、及び、非コンタクトの印刷プロセスを使用してかかるドーピング領域を形成するためのドーパント含有インクを提供する。典型的な実施形態では、半導体基板にドーピング領域を形成する方法を提供する。方法は、伝導決定タイプ・ドーパントを包含するインクを提供することと、非コンタクトの印刷プロセスを使用して半導体基板にインクを適用することと、伝導決定タイプ・ドーパントが半導体基板に拡散するように、半導体基板を熱処理に晒すこととを有する。
2011517062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にドープされた領域を形成するための方法であって、
伝導決定タイプドーパントを含有するインクを提供するステップと、
非コンタクト印刷プロセスを使用して半導体基板に前記インクを適用するステップと、
前記伝導決定タイプドーパントが前記半導体基板内に拡散するように、前記半導体基板を熱処理に晒すステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インクを提供するステップが、ドーパントケイ酸塩キャリアを含有するインクと、約1.5乃至約６の範囲であるインクの拡散因子を生じる拡散最小化添加物と、溶媒とを提供するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インクを提供するステップが、ドーパントケイ酸塩キャリアを含有するインクと、前記溶媒と、前記拡散最小化添加物とを提供するステップを有し、前記拡散最小化添加物が、イソステアリン酸、ポリプロピレンオキシド、vinylmethylsiloxane-ジメチルシロキサン共重合体、ポリエーテル-修正されたポリシロキサン、有機的修正されたポリシロキサン、およびそれらの組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記インクを提供するステップが、エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアを含有するインクと、溶媒とを提供するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記半導体基板に前記インクを適用するステップが、約２００μｍよりも小さい少なくとも１つの直径を備えた特徴を有するパターンの半導体基板にインクを適用することを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ドーパントケイ酸塩キャリアと
溶媒とを有し、
約１．５乃至約６の範囲の拡散因子を有することを特徴とする、ドーパント含有インク。
【請求項７】
イソステアリン酸、ポリプロピレンオキシド、vinylmethylsiloxane-ジメチルシロキサン共重合体、ポリエーテル-修正されたポリシロキサン、有機的修正されたポリシロキサン、およびそれらの組み合わせからなるグループから選択された添加物からなる拡散最小化添加物を更に夕することを特徴とする請求項６に記載のドーパント含有インク。
【請求項８】
約５０℃乃至約２５０℃の範囲の沸点を備えた追加の溶媒を更に有することを特徴とする請求項６に記載のドーパント含有インク。
【請求項９】
ドーパントケイ酸塩キャリアが、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基、エンドキャップarylsilyl基、または、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基及びエンドキャップarylsilyl基の組み合わせでエンドキャップされることを特徴とする請求項６に記載のドーパント含有インク。
【請求項１０】
エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアのエンドキャップグループの重量パーセントが、ドーパントケイ酸塩キャリアの約１０％までであることを特徴とする請求項９に記載のドーパント含有インク。
【請求項１１】
エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアと、
溶媒と、
を有することを特徴とするドーパント含有インク。
【請求項１２】
分散剤、界面活性剤、重合抑制剤、湿潤剤、消泡剤、洗浄剤および他の表面張力重合調整剤、難燃剤、顔料、可塑剤、増粘剤、粘性重合調整剤、レオロジー重合調整剤およびそれらの組み合わせからなるグループから選択された機能的添加物を更に有することを特徴とする請求項１１に記載のドーパント含有インク。
【請求項１３】
約５０℃乃至約２５０℃の沸点を備えた追加の溶媒を更に有することを特徴とする請求項１１に記載のドーパント含有インク。
【請求項１４】
エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアが、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基、エンドキャップarylsilyl基、または、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基及びエンドキャップarylsilyl基の組み合わせでエンドキャップされることを特徴とする請求項１１に記載のドーパント含有インク。
【請求項１５】
エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアのエンドキャップグループの重量パーセントが、ドーパントケイ酸塩キャリアの約１０％までであることを特徴とする請求項１４に記載のドーパント含有インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願についてのクロス・リファレンス＞
[0001] これは、2008年3月24日に出願の米国出願番号第12/053,820号の一部継続出願である。
【０００２】
[0002] 本発明は、一般に半導体基板のドーピング領域のための方法に関し、特に、非コンタクトの印刷方法を使用して半導体基板にドーピング領域を形成する方法に関し、および、非コンタクトの印刷方法を使用してかかるのドーピング領域を形成するためのドーパント含有インクに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  ｎ型およびｐ型イオンのような伝導率決定タイプ不純物で半導体基板のドーピングは、半導体基板の電気的特徴の変更態様を必要とする様々な用途に使われる。半導体基板のこの種のドーピングを実行する周知の方法は、フォトリソグラフィおよびスクリーン印刷を含む。フォトリソグラフィは、半導体基板に形成され、パターニングされるマスクの使用を必要とする。次いで、半導体基板内に伝導率決定タイプ・イオンをインプラントするためにイオン注入が実行される。同様に、スクリーン印刷しているが、半導体基板に配置されるパターン化されたスクリーンを利用する。スクリーン・パターンと一致するパターンの半導体基板にペーストが置かれるように、伝導率決定タイプ・イオンを含むスクリーン印刷ペーストが、スクリーンの上の半導体基板に適用される。両方の方法の後、不純物ドーパントを半導体基板内に拡散させるために高温アニール化が実行される。
【０００４】
[0004] 太陽電池のような用途では、例えば、非常に細い線または特性を備えたパターンの半導体基板に不純物をドープするのが望ましい。太陽電池の最も一般のタイプは、シリコンから作られる広域ＰＮ接合として構成される。図1に例示したあるタイプの太陽電池10では、受光正面側14および裏面側16を備えたシリコン・ウェハ12は、ベーシックドーピングで提供され、ベーシックドーピングは、ｎ型またはｐ型ものであってよい。シリコン・ウェハはベーシックドーピングの反対の電荷のドーパントで一方の側（図１、正面側14）に更にドープされ、かくしてシリコン・ウェハ内でＰＮ接合18を形成する。光からの光子は、シリコンの受光側14により吸収され、そのＰＮ接合で、電子および正孔である電荷担体が分離され、伝導コンタクトへ導かれ、電気を生成する。太陽電池は、通常太陽電池により生成される電流を運び出すために、それぞれ、バックサイドと同様に受光フロントサイドに金属コンタクト20、22を備える。フロントサイド表面の金属カバーによって、太陽電池の有効面積のシェーディングが生じるので、受光フロントサイドの金属コンタクトは、太陽電池の効率の程度に関して問題を提起する。シェーディングを減らすために可能な限り金属コンタクトを減らすことは望ましいけれども、金属化が、電気損失を小さく保つ方法で生じなければならないので、ほぼ10%の金属カバーは避けられないままである。加えて、金属コンタクトの寸法が減少するにつれて、電気的コンタクトに隣接したシリコン内のコンタクト抵抗は著しく増加する。しかし、受光フロントサイド14上の金属コンタクトと直接隣接している狭い領域24のシリコンにドーピングすることによって、コンタクト抵抗の減少が可能である。
【０００５】
[0005] 図2は、太陽電池30の他の一般的なタイプを例示する。太陽電池30はまた、受光フロントサイド14およびバックサイド16を備えたシリコン・ウェハ12を有し、ベーシックドーピングがなされ、ベーシックドーピングは、ｎ型またはｐ型ものであってよい。受光フロントサイド14は、光トラップとして役立つラフまたはテクスチャード表面を備え、吸収された光が太陽電池のバックアウトに反射されるのを防止する。太陽電池の金属コンタクト32は、ウェハのバックサイド16上に形成される。シリコン・ウェハは金属コンタクトと関連してバックサイドでドーピングされ、シリコン・ウェハ内でＰＮ接合18を形成する。セルの金属コンタクトの全てがバックサイド16にあるという点で、太陽電池30は太陽電池10より有利である。この点に関しては、太陽電池の有効面積のシェーディングはない。しかし、バックサイド16の上に形成される全てのコンタクトのために、コンタクトに隣接したドーピング領域は、極めて狭くなければならない。
【０００６】
[0006]  上記したように、太陽電池10および太陽電池30は、半導体基板内に形成される非常に精密で、狭いドーピング領域の使用から利益を得る。しかし、上記したドーピングの現在の方法、すなわちフォトリソグラフィおよびスクリーン印刷は、重要な欠点を示す。例えば、スクリーン印刷を使用して半導体基板の非常に精密および／または狭いドーピング領域を得るために、不可能でないならば、それは極端にむずかしい。加えて、基板のドーピングが、フォトリソグラフィによって精密なラインパターンが可能であるが、フォトリソグラフィは高価で時間がかかる方法である。加えて、フォトリソグラフィおよびスクリーン印刷は、半導体基板とのコンタクトを必要とする。しかし、太陽電池のような用途では、半導体基板は非常に薄くなっている。薄い基板とのコンタクトは、しばしば基板の破壊に結果としてつながる。更に、スクリーン印刷は、粗いまたはテクスチャード表面に用いられることができず、それは半導体基板内で光をトラップする太陽電池設計において共通に用いられる。さらに、フォトリソグラフィおよびスクリーン印刷が、それぞれ、半導体基板のパターンにドーピングするためにカスタムメイド設計されたマスクおよびスクリーンを使用するため、新規なマスクまたはスクリーンが開発されなければならないので、ドーピング・パターンの再構成は高価である。
【０００７】
[0007] したがって、非コンタクトの印刷方法を使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法を提供することは望ましい。加えて、非コンタクトの印刷方法を使用して、かかるドーピング領域を形成するためにドーパント含有インクを提供することは、望ましい。さらに、他の望ましい特徴および本発明の特徴は次の発明の詳細な説明および添付の請求の範囲から明らかになり、添付の図面およびこの発明の背景と連動して必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008] 半導体基板のドープされた領域を形成する方法は、本発明の典型的な実施形態に従って提供される。方法は、伝導決定タイプ・ドーパントを有するインクを提供するステップと、非コンタクトの印刷プロセスを使用して半導体基板にインクを提供するステップと、伝導決定タイプドーパントが半導体基板内に拡散するように、半導体基板を熱処理に晒すステップとを有する。
【０００９】
[0009] ドーパント含有インクは、本発明の典型的な実施形態に従って提供される。ドーパント含有インクは、ドーパントケイ酸塩キャリアおよび溶媒を有する。ドーパント含有インクは、約1.5〜約6の範囲である拡散因子を有する。
【００１０】
[0010] ドーパント含有インクは、本発明の典型的な他の実施形態に従って提供される。ドーパント含有インクは、エンドキャップドーパントケイ酸塩キャリアおよび溶媒を有する。
【００１１】
[0011] 本発明は、以下の図面とともに以下に記載され、同様な参照番号は、同様なエレメントを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012] 図1は、光サイドコンタクトおよびバックサイドコンタクトを有する従来の太陽電池の概略図である。
【図２】[0013] 図2は、バックサイドコンタクトを有する従来の他の太陽電池の概略図である。
【図３】[0014] 図3は、基板上にインクを分配するインクジェット式プリンタ・ノズルの断面図である。
【図４】[0015] 図4は、基板上のインクを分配するエアゾール・ジェット・プリンタ機構の断面図である。
【図５】[0016] 図5は、本発明の典型的な実施形態に従って、半導体基板のドーピング領域を形成する方法のフローチャートである。
【図６】[0017] 図6は、本発明の典型的な実施形態によるインクジェット式の印刷方法を使用する半導体基板のドーピング領域を形成するためのドーパント含有インクを調合する方法のフローチャートである。
【図７】[0018] 図7は、図6の方法を使用して形成される燐酸珪酸塩（phosphosilicate）キャリアの分子構造の一部の例示である。
【図８】[0019] 図8は、図6の方法を使用して形成される終端キャップ（end-capped）された燐酸珪酸塩（phosphosilicate）キャリアの分子構造の一部の例示である。
【図９】[0020] 図9は、図6の方法を使用して形成されるホウケイ酸塩キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【図１０】[0021] 図１０は、図6の方法を使用して形成される終端キャップ（end-capped）されたホウケイ酸塩キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【図１１】[0022] 図11は、図6の方法を使用して形成される燐酸シロキサン（phosphosiloxane）キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【図１２】[0023]  図12は、図6の方法を使用して形成される終端キャップ（end-capped）された燐酸シロキサン（phosphosiloxane）キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【図１３】[0024]  図13は、図6の方法を使用して形成されるシロキサンホウ酸塩（borosiloxane）キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【図１４】[0025]  図14は、図6の方法を使用して形成される終端キャップされたシロキサンホウ酸塩（borosiloxane）キャリアの分子構造の一部の具体例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0026]  以下の発明の詳細な説明は、単に性質上典型的で、本発明または応用および本発明の使用を制限することを目的とするものではない。さらに、前の発明の背景または以下の発明の詳細な説明に示されるいかなる理論によっても束縛されるものではない。
【００１４】
[0027]  非コンタクトの印刷方法を使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法を、本願明細書において提供する。ここで使用しているように、用語「非コンタクト印刷方法」は、マスク、スクリーン、またはそのようなデバイスを用いずに予め定められたパターニングされた半導体材料に選択的に液体伝導率決定タイプ・ドーパントをドーピングするための方法を意味する。非コンタクトの印刷方法の実施形態は「インクジェット印刷」および「エアゾールジェット印刷」を含むが、これらに限定されるものではない。典型的には、用語「インクジェット印刷」、「インクジェット式の印刷方法」、「エアゾールジェット印刷」および「エアゾールジェット印刷プロセス」は、非コンタクト印刷方法と称され、液体が所望のパターンを形成するために基板上に直接ノズルから放出される。インクジェット式プリンタのインクジェット式印刷機構50では、図3にて図示したように、印刷ヘッド52は、いくつかの小さいノズル54を備え、ジェットとも呼ばれる。基板58が印刷ヘッド52を通り越してまたは印刷ヘッド52として移動するときに、ノズル・スプレーまたは「ジェット」インク56は基板上にわずかの滴下により、所望のパターンのイメージを形成する。図4において例示される、エアゾールジェット印刷機構60では、霧発生器またはネビュライザ62は、液体64を原子化する。原子化された流体66は、原子化された流体66を視準するために、矢印72によって示した、シース（sheath）ガスの環状流れを生成する、フローガイダンス堆積ヘッド68を使用して、空力的に付勢される。共同軸フローは、基板74に向けられたノズル70にを介してフローガイダンスヘッド68を出て、ノズルオリフィス（典型的には１００μｍ）のサイズの１０分の１と同じくらい小さい原子化された材料の流れ76を集中させる。パターニングは、コンピュータ制御のプラテンに基板を取り付けることにより、または、フローガイダンスヘッドを移動させることによって、基板位置が固定されたまま達成される。
【００１５】
[0028] かかる非コンタクト印刷方法は、様々な理由のために半導体基板のドーピング領域を作る特に魅力的な方法である。第１に、スクリーン印刷またはフォトリソグラフィと異なって、ドーピング領域を形成するのに用いるインクだけが、インクが塗布される基板の表面と触診するかまたはコンタクトする。このように、半導体基板の破壊が、他の周知の方法と比較して最小化されることができたので、非コンタクトの印刷方法は、剛性で可撓性基板を含む様々な基板に適している。加えて、非コンタクトの印刷方法は、追加的プロセスであり、インクが所望のパターンの基板に塗布されることを意味する。かくして、フォトリソグラフィにおいて要求されるような印刷プロセスの後に、材料を除去するためのステップが除去される。更に、非コンタクトの印刷方法が追加的プロセスであるので、それらは、なめらかであるか、ラフであるか、テクスチャード表面を有する基板に適している。非コンタクトの印刷方法もまた、半導体基板の非常に精密な特徴の形成ができるようにする。ある実施形態では、例えば、線、点、長方形、円、または、少なくとも約200μｍよりも小さい１次元の他の形状のような特徴が、形成される。他の実施形態では、少なくとも約100μｍよりも小さい１次元の形状が形成される。好ましい実施形態では、少なくとも約20μｍよりも小さい１次元の形状が形成される。加えて、非コンタクトの印刷プロセスは、基板の上に形成される選択されたパターンでプログラムされ、または、ホストコンピュータからパターンを提供されるデジタル・コンピュータ・プリンタを含むので、パターンの変化が要求されるときに、新規なマスクまたはスクリーンを生成させる必要はない。上記の全ての理由は、非コンタクト印刷プロセスは、半導体基板のドーピング領域を作るための経済的処理をし、スクリーン印刷およびフォトリソグラフィと比較して増加するスループットを考慮に入れる。
【００１６】
[0029] 図5を参照すると、半導体基板のドーピング領域を形成する方法100は、半導体基板を提供するステップを含む（ステップ102）。ここで使用しているように、用語「半導体基板」は単結晶シリコン材料を含むように用いられ、半導体産業で典型的に用いられる比較的純度が高く又はわずかな不純物ドーピングされた単結晶シリコン材料を含み、同様に、多結晶シリコン材料、並びに、ゲルマニウム、炭素などのような他の元素と混合したシリコンを含む。加えて、「半導体基板」は、比較的純度が高く、ゲルマニウム、ガリウム砒素などの不純物ドープされたような他の半導体材料を含む。この点に関して、方法100は、マイクロエレクトロニクス、太陽電池、ディスプレイ、RFIDコンポーネント、微小電子機械システム（MEMS）デバイス、マイクロレンズのような光デバイス、医療機器などを含むがこれに限られない種々の半導体デバイスを製作するのに用いることができる
[0030]  方法100は、伝導性決定タイプ不純物ドーパント含有インク（以下、「ドーパント含有インク」という。）を提供するステップ（ステップ104）を更に含み、該ステップは、半導体基板を提供するステップの前、その間、又は、その後に実行されうる。ドーパント含有インクを製作する方法は、図6を参照して更に詳細に記載され、後述する。本発明の典型的な実施形態によれば、ドーパント含有インクは、ドーピングのために必要である適当な伝導率決定タイプ不純物ドーパントから成る。例えば、ｎ型ドーピング領域を形成するために、インクは、燐、砒素、アンチモンまたはそれらの組合せからなる基板を有する。ｐ型ドーピング領域を形成するために、インクは、ホウ素を含有する物質を有する。ドーパント含有インクは、インクジェット印刷のいくつかのパフォーマンス基準のうちの少なくとも1つを満たさなければならない。第１に、精密、又は、線、点、円、正方形または他の幾何学的な形状などのような小さな形状を形成するように印刷されるために、インクは標準化される。本発明の1つの典型的な実施形態では、インクが標準化され、少なくとも約200μｍ未満の１次元の形状が印刷される。本発明の典型的な他の実施形態では、インクが標準化され、少なくとも約100μｍ未満の１次元の形状が印刷される。本発明の好ましい実施形態では、インクが標準化され、少なくとも約20μｍ未満の１次元の形状が印刷される。第２に、印刷プロセス中、および、印刷プロセス休止中、インクが、プリンタ・ノズルの中で詰まることを最小にさせる結果を生じさせる。ノズルの中で詰まることはプリンタのダウンタイムとなり、かくしてスループットを減らす。ある典型的な実施形態では、ドーパント含有インクは、約1.5〜約50センチポアズ（cp）の範囲の粘性を有する。更に、インクが標準化され、基板に堆積され、（更に詳細に下で議論する）高温アニールが実行されたあと、結果として生じるドーピング領域は、約10乃至約100オーム／平方（Ω／□）の範囲のシート抵抗体を有する。更に、インクが標準化され、すなわち、高温アニールが実行される前に、インクが堆積された領域で、ドーパントおよび／またはドーパント含有インクは、penned領域（書かれた領域）からunpenned領域（書かれていない領域）内へは著しく拡散しない。適当なアニーリング温度でのアニーリングの前に、基板をとおる拡散または蒸気輸送のいずれかによって、penned領域からからのドーパントのおよび／またはドーパント含有インクの著しい拡散は、結果として生じるドーピング領域から成るデバイスの電気特性に著しい悪影響を与え得る。アニールプロセス中、penned領域からunpenned領域内へドーパントの著しい拡散が最小化されるかまたは全く予防されるように、ドーパント含有インクもまた標準化される。換言すれば、包括的なドーピングとは対照的に、局所ドーピングは、望ましく遂行される。アニールプロセス中、基板をとおる拡散または蒸気輸送のいずれかによって、penned領域からunpenned領域内へドーパントの著しい拡散が、penned領域のドーパント分布外側を著しくチャージすることなく局所的なドーピングを達成するように最小化されるか除去されるべきである。
【００１７】
[0031] ドーパント含有インクは、非コンタクトのプリンタを使用して基板の上に横たわって塗布される（ステップ106）。ここで使用しているように、用語「上に横たわる」ことは、用語「上に」または「わたって」という条件を含む。したがって、一つ以上の他の材料がインクと基板との間に配置されるように、ドーパント含有インクは、基板上へ直接塗布されることができるか、または、基板の上に堆積できる。ドーパント含有インクと基板との間に配置されることができる材料の例は、アニール中、基板内へのインクの拡散を妨げないそれらの材料である。かかる材料は、P-ウェル領域またはN-ウェル領域の形成中、シリコン材料に形をなす燐酸ケイ酸塩ガラスまたはホウケイ酸塩ガラスを含む。一般的に、ドーパントがシリコン材に堆積される前に、この種のケイ酸塩ガラス材料は除釉により除去されるが、種々の実施形態では、除釉プロセスを省略することが好ましく、それにより、ケイ酸塩グラスを基板上に残すことができる。
【００１８】
[0032] ドーパント含有インクは、中に格納されるパターンの基板に適用されるか、または、非コンタクトのプリンタに供給される。使用に適しているインクジェット式プリンタの一例は、カリフォルニア州サンタクララのFujifilm Dimatix社から入手可能なDimatix InkJet Printer Model DMP 2811を含むが、これに限定されるものではない。使用に適しているエアゾール・ジェットプリンタの一例は、ニューメキシコ州アルバカーキのOptomec社から入手可能なM3D Aerosol Jet Deposition Systemを含むが、これに限定されるものではない。好ましくは、インクは約20乃至約80%の湿度で約15℃乃至約80℃の範囲の温度で、基板に適用される。一旦ドーパント含有インクのパターンが基板の上に形成されると、基板を高温処理または「アニール」に晒すことにより、ドーパント含有インクのドーパントを基板内に拡散させることができ、かくして、所定のまたは所望の仕方で基板内ドープ領域を形成することができる（ステップ108）。継続期間およびアニール温度は、ドーパント含有インクの初期ドーパント濃度、インク堆積の厚み、結果として生じるドーパント領域の所望の濃度、および、ドーパントが拡散する深さのような要因によって、決定する。アニールは、例えば、赤外線加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などのような、いかなる適切な熱生成方法を使用して実行できる。本発明のある典型的な実施形態では、基板は、オーブン内に配置され、温度は約850℃乃至約1100℃の範囲まで傾斜がつけら、基板は約2乃至約90分の間のこの温度で焼かれる。アニーリングはまた、スループットを増やすためにインライン炉において実行されることができる。アニーリング雰囲気は、酸素/窒素または酸素/アルゴン混合の0乃至100%酸素を含むことができる。好ましい実施形態では、酸素環雰囲気で約10分の間の約1050℃のアニール温度に晒される。
【００１９】
[0033] 図6を参照すると、本発明の1つの典型的な実施形態によれば、図5の方法100で使用されるドーパント含有インクのような、ドーパント含有インクを製作する方法150は、ケイ酸塩キャリアを提供するステップを含む（ステップ152）。後で詳しく述べるように、ケイ酸塩キャリアは、ドーパント含有インクの不純物ドーパントのキャリアとして役立つ。用語「ケイ酸塩」および「ケイ酸塩キャリア」は本願明細書において、有機ケイ酸塩（organosilicates）、シロキサン、シルセスキオキサンなどを含むケイ酸塩を含むがこれに限らず、シリコンおよび酸素を含有する合成物を含むように用いられる。ある典型的な実施形態では、適切なケイ酸塩キャリアは、例えばニュージャージー州MorristownのHoneywell Internationalから全て入手可能な例えばUSG-50、103AS、203AS、T30およびTi l lのような市販のケイ酸塩キャリアを含む。他の実施形態では、ケイ酸塩キャリアは、ケイ酸塩キャリアを形成するためにゾルゲル反応における重縮合および加水分解を経験するために少なくとも一つの水素イオンと少なくとも１つの加水分解可能なシランを組み合わせることにより形成されることができる。好ましくは、加水分解可能なシランまたは加水分解可能なシランの混合物は、詳細に下で議論するようなエンドキャップでまたはエンドキャップなしで結果として生じるドーパントケイ酸塩キャリアのカーボン含有量が、０乃至約２５重量パーセントの範囲であるように選択される。この範囲のカーボン含有量は、それがドーパント含有インクの貯蔵寿命を改善するのに十分高く、詰まっているノズルを最小化できるが、アニール後、基板からインクの除釉をすることを阻害しないように十分に低い。適切な加水分解可能なシランは、公式R1mSiR2nを有するそれらを含み、R1は水素またはアルキルまたはアリール群であり、R2は、アルコキシル基、アセトキシ基、または、クロロ・グループであり、nは1と4の間であり、m=4−nである。ケイ酸塩キャリアを形成するのに適当な加水分解可能なシランの例は、例えば、クロロシラン、メチルクロロシラン、例えば、テトラエチル・オルトシリケート(TEOS)、 テトラメトキシシラン（tetramethoxysilane）のようなテトラアルコキシシラン、および、tetraacetoxysilane、メチルトリメトキシシラン（methyltrimethoxysilane）のようなalkyltrialkoxysilanes、ジメチルジメトキシシラン（dimethyldimethoxysilane）のようなdialkyldialkoxysilaneなど、並びにそれらの組み合わせに限定されないが、それらを含む。水素イオンコントリビュータの一例は、水、好ましくは脱イオン水およびメタノールを含む。ゾルゲル反応は、酸かベース（例えば例えば硝酸、酢酸、水酸化アンモニウム、など）の追加によって、引き起こされる。
【００２０】
[0034]ある典型的な実施形態では、ケイ酸塩ゾルゲルが可溶である溶媒において、ケイ酸塩キャリアは、形成される。ケイ酸塩キャリアの形成中の溶媒の存在により、減速しておよび／またはゾルゲルの重合の制御をすることができる。使用に適している溶媒は、いかなる適切で純粋な流体、または、溶液をケイ酸塩ゾルゲルで形成でき、所望の温度で揮発できる流体の混合から成る。少し企図された実施形態では、溶液または溶液混合物は、脂肪族、環式(化合物)および芳香族の炭化水素とからなる。脂肪族の炭化水素溶媒は、直鎖合成物と分岐した合成物の両方から成ることができる。環状炭化水素溶媒は、脂肪族の炭化水素溶媒と同様の特性を有するリング構造に配置された少なくとも3つの炭素原子から成る溶媒である。芳香族の炭化水素溶媒は、一般にベンゼンまたはナフタレン構造から成る溶媒である。企図された炭化水素溶媒は、トルエン、キシレン、p-キシレン、m-キシレン、メシチレン、溶媒ナフサH、溶媒ナフサA、アルカン、例えば、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、ノナン、オクタン、ドデカン、2-メチルブタン、ヘキサデカン、トリデカン、ペンタデカン、シクロペンタン、2,2,4-トリメチルペンタン、石油エステル、例えば、塩素化炭化水素、硝化炭化水素、ベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、1,2,4-トリメチルベンゼン、ミネラルスピリット、灯油、イソブチルベンゼン、メチルナフタレン、エチルトルエンおよびリグロインなどをハロゲン化した炭化水素を含む。
【００２１】
[0035] 他の企図された実施形態では、溶媒または溶媒混合物は、アルコール、（アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、のような）ケトン、エステル、エーテル、アミドおよびアミンのような混合物の炭化水素溶媒ファミリの一部と考えられないそれらの溶媒から成ることができる。ケイ酸塩キャリア形成中の使用に適している溶媒の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールおよびペンタノールのようなアルコール、無水酢酸のような無水物、プロピレングリコールモノエーテル酢酸塩およびエチル乳酸塩のような他の溶媒、および、それらの混合を含む。
【００２２】
[0036] 加水分解可能シラン、水素イオンコントリビュータ、いかなる現在の溶媒もおよび他のいかなる添加物も、均一なゾルゲル混合を形成するいかなる適切な混合であるか活動的な方法も使用して混合される。例えば、還流凝縮器、低速ソニケータまたは高いシェア混合装置（例えばホモジェナイザ、マイクロフリューダイザ、カウルブレードハイシェアミキサー、自動メディア機械またはボールミルのようなものは、ケイ酸塩キャリアを形成するために数秒から1時間以上まで使うことができる。溶媒の約10重量パーセント以上の蒸発を避ける条件で、溶媒の相当な蒸発を避ける状況で加熱は行われなければならないけれども、熱もまた、ケイ酸塩キャリアの編成を促進するために用いることができる。本発明の好ましい実施形態では、ケイ酸塩キャリアが、約15℃ないし約160℃の範囲の温度で形成される。
【００２３】
[0037]  本発明のある典型的な実施形態では、ドーパント含有インクは、基板上へ書かれるインクの広がりが最小になるように形成される。本発明の好ましい実施形態では、ドーパント含有インクは、約1.5ないし約6の範囲の拡散因子を有する。非コンタクトの印刷方法インクの用語「拡散因子」は、インクジェット印刷方法に関して定められ、半導体基板が、約50℃から約60℃まで範囲の温度であり、ノズルのインクの温度は約20℃ないし約22℃の範囲であり、基板にすぐ近くのノズルの先端と基盤との間の距離は、約1.5ミリメートルであり、ジェット頻度、すなわち1秒あたりノズルから噴出されるインク滴の数が2キロヘルツ（kHz）であるときに、ノズルの直径にインクジェットプリンタのノズルによって堆積されたインクのドットの平均直径の比である。基板上のインクの広がりを最小にすることにより、約200μｍ未満である少なくとも一つの特徴を備えた上述のもののような精密な特徴を達成することができる。この点に関しては、本発明のある実施形態では、結果として生じるドーパント含有インクが、約1.5〜約6の範囲の拡散因子を有するように、ケイ酸塩キャリアおよび／または溶媒又は溶媒混合物が選択される。
【００２４】
[0038] 本発明の任意の典型的な実施形態では、すなわち、機能的な添加物は、ケイ酸塩キャリアの形成中またはその後に、ケイ酸塩キャリアに加えられることが可能である（ステップ158）。ある典型的な実施形態では、広げられた最小化している添加物が、加えられる。広がり最小化添加物は、表面張力、粘性、および／または、ドーパント含有インクの湿潤性を修正する添加物であり、それにより基板上へ書かれるときに、インクの広がりが最小化される。ここで使用しているように、用語「広がり最小化添加物」は、約1.5〜約6の範囲までドーパント含有インクの拡散因子を減らすこの種の添加物のことをいう。広がり最小化添加物の例は、イソ-ステアリン酸、4000（PPO4000）の分子量を備えた酸化ポリプロピレンのようなポリプロピレン酸化物（PPO）、例えば、ペンシルバニア州TullytownのGelest社から入手可能なVDT131のようなvinylmethylsiloxane-dimethylsiloxane共重合体、例えばドイツのエッセンのEvonik Degussa GmbHから入手可能なTegophren 5863のようなポリ・エーテル修正polysiloxanes、Evonik Degussa GmbHからまた入手可能なTegoglide 420など、およびそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
【００２５】
[0039]  加えて、10ナノメートルと同程度小さい寸法を有するノズルのようなプリンタ・ノズルの詰まりを除去し、最小にするために、結果として生じるドーパント含有インクの乾燥レートを最小にするのが望まれる。このように、典型的な他の実施形態では、すなわち、グリセロールのような、例えば、約50℃から約250℃の範囲の高い沸点を備えた溶媒のような機能的な添加物は、結果として生じるドーパント含有インクの沸点を高めるのに加えられることができ、インクの乾燥レートを最小化できる。好ましい実施形態では、ケイ酸塩ゾルゲルは、高い沸点溶媒に可溶である。用途に適している高い沸点を有する溶媒の例は、グリセロール、プロピレングリコール、イソ-ステアリン酸、プロピレングリコール・ブチル・エーテル、エチレングリコールおよびそれらの組合せなどを含む。
【００２６】
[0040] アニールプロセスの予め定められたアニール温度に達する前に、基板のunpenned領域内のpenned領域を越えて拡散する結果として生じるドーパントケイ酸塩キャリアの量を最小化することは望ましい。上記したように、アニーリング前のunpenned領域内のpenned領域を越えたドーパントケイ酸塩キャリアの拡散は、有意にその後形成されたドーピング領域を利用する結果として生じる半導体装置の電気特性に影響を及ぼすことができる。このように、更なる典型的な実施形態では、この種の拡散を最小化するかまたは防止する粘性重合調整剤のような機能的な添加物が、加えられることが可能である。好ましくは、結果として生じるドーパントケイ酸塩キャリア（更に詳細に下で記載されている）は、粘性重合調整剤に可溶である。この種の粘性重合調整剤の例は、グリセロール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン・グリコール、エチレングリコール/プロピレングリコール共重合体、有機重合調整されたシロキサン、エチレングリコール/シロキサン共重合体、高分子電解質およびそれらの組合せを含む。ケイ酸塩キャリアに加えられることが可能である他の適切な添加物の例は、分散剤、界面活性剤、重合抑制剤、湿潤剤、消泡剤、洗浄剤および他の表面張力重合調整剤、難燃剤、顔料、可塑剤、増粘剤、粘性重合調整剤、レオロジー重合調整剤およびそれらの組み合わせを含む。機能的な添加物が一つ以上の機能に役立つことができることはいうまでもない。例えば、拡散最小添加物はまた、高沸点溶媒として役立つことができ、および／または、高沸点溶媒は粘性重合調整剤として役立つことができる。
【００２７】
[0041]  方法150は、ドーパントコントリビュータを加えるステップを更に含む（ステップ154）。ドーパントコントリビュータは後で詳しく述べるように、ケイ酸塩キャリアと結合し、または、ケイ酸塩キャリア内に拡散し、かくしてドーパントケイ酸塩キャリアを形成する、伝導率決定タイプ不純物ドーパントのソースである。ある典型的な実施形態では、ドーパントコントリビュータは、直接ケイ酸塩キャリアに加えられる。方法150で使用されるのに適切なホウ素コントリビュータは、ホウ酸、ホウ素酸化物、ホウ素三臭化物、三ヨウ化リン、ホウ酸トリエチル、tripropylborate、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリメチル、tri(trimethylsilyl)borateおよび、それらの組合せを含む。適当な（特に３価の）リンを含むコントリビュータは、特に３価のリンを含む酸化物、例えば特に３価のリンを含む五酸化物、リン酸、亜リン酸、リン三臭化物、三ヨウ化リンおよび、それらの組合せを含む。典型的な他の実施形態では、少なくとも一つのドーパントコントリビュータは、溶媒または、ドーパントコントリビュータがケイ酸塩キャリアへの追加の前に可溶である溶媒の混合を混ぜ合わせられる。適切な溶媒は、ケイ酸塩キャリアを製作するために上記した溶媒のいずれかを含む。任意の実施形態では、機能的な添加物（例えば上記した機能的な添加物のいずれか）は、ドーパントコントリビュータおよび／または溶媒に加えられることが可能である（ステップ158）。使用する場合、溶媒およびいかなる機能的な添加物も、上記したいかなる適切な混合であるか攪拌プロセスも使用しているドーパントコントリビュータを混ぜ合わせられることが可能である。加熱は、溶媒の実質的な蒸発を避ける条件で行われる必要があるけれども、加熱もまた混合を容易にするのに用いられる。本発明の好ましい実施形態では、ドーパントコントリビュータが少なくとも一つの溶媒と、および／または、約１５℃乃至約180℃の範囲の温度で機能的添加物と混合される。
【００２８】
[0042]  方法は、ドーパントケイ酸塩キャリアを形成するために、すでに溶媒および／または機能的な添加物と結合されたことの有無にかかわらず、ケイ酸塩キャリアおよびドーパントコントリビュータを結合するステップを続ける（ステップ156）。図7、9、11および13に示すように、ドーパントケイ酸塩キャリアは、シリコン酸素バックボーン構造を備えている。図7は、上述したような典型的な特に３価のリンを含むケイ酸塩キャリア（「phosphosilicate」）の一部の分子構造を例示し、図9は、上述したような典型的なホウ素ケイ酸塩キャリア（「ホウケイ酸塩」）の一部の分子構造を示し、図11は、上述したような典型的な特に３価のリンを含むケイ酸塩他のキャリア（「phosphosiloxane」）の一部の分子構造を示し、R1は、水素、アルキルまたはアリール基であり、図13は上述したような典型的な他のホウ素ケイ酸塩キャリア（「borosiloxane」）の一部の分子構造を示し、R1は、水素、アルキルまたはアリール基である。ある具体例では、溶媒もドーパントケイ酸塩キャリアの編成を促進するのに加えられる。上記の溶媒のいずれかを、使うことができる。任意の実施形態では、機能的な添加物（例えば上記した機能的な添加物のいずれか）も、加えられることが可能である（ステップ158）。ケイ酸塩キャリア、ドーパント・ソース、いかなる現在の溶媒、および、いかなる現在の機能的な添加物も、均一なドーパントケイ酸塩キャリア混合（例えば上記した混合であるか活動的な方法のいずれか）を形成するいかなる適切な混合であるか又は攪拌方法も使用して混合される。加熱もまた、ドーパントケイ酸塩キャリア混合のドーパントケイ酸塩キャリアの編成を促進するために用いることができる。本発明の好ましい実施形態では、ドーパントケイ酸塩キャリアは、約15℃乃至約160℃の範囲の温度で形成される。図6の方法150が、ケイ酸塩キャリアが最初に提供（ステップ152）されることを示し、次いで、ドーパントコントリビュータがドーパントケイ酸塩キャリアを形成する（ステップ156）ために、ケイ酸塩キャリアに加えられ（ステップ154）、ケイ酸塩キャリアおよびドーパントコントリビュータの構成要素がドーパントケイ酸塩キャリアを形成するために合計されることができると理解され、かくして、ステップ152、154および156を組み合わせる。
【００２９】
[0043] 本発明の別の実施形態では、上記したステップ152、154および156に従って、ドーパントケイ酸塩キャリアを形成するよりはむしろ、方法150は市販のドーパントケイ酸塩キャリアを提供するステップ（ステップ168）を含む。市販のドーパントケイ酸塩キャリアは、全てHoneywell Internationalから入手可能なホウケイ酸塩（例えばAccuspin B-30、Accuspin B-40およびAccuspin B-60）、及び、燐ケイ酸塩（phosphosilicates）（例えばAccuspin P-8545、Accuspin P-854 2：1、Accuglass P-TTY（P-112A、P-112 LSおよびP-114A）およびAccuglass P-5S）を含むが、これに限定されるものではない。ドーパントケイ酸塩キャリアは、一つ以上の溶媒（例えば図6のステップ152に関して上記した溶媒のいずれか）と組み合わせることができる。本発明の典型的な他の実施形態では、拡散最小化添加物が、市販のドーパントケイ酸塩キャリアに加えられる。更に、先に記載した機能的な添加物のいずれかのような任意の機能的な添加物を、加えることができる（ステップ158）。
【００３０】
[0044] 図6に戻って参照すると、典型的な他の実施形態によれば、ドーパントケイ酸塩キャリアは、キャッピング剤を使用してエンドキャップされる（ステップ160）。エンドキャップは、反応していない凝縮した（クロス・リンク可能な）基（例えば-H、または、-R）を置換し、ここでRは、非凝縮な（非クロス・リンク可能な）アルキルシリル（alkylsilyl）グループまたはarylsilylグループ（-SiR33）を有するドーパントケイ酸塩キャリアのメチル、エチル、アセチルまたは他のアルキル基であり、R3は、同じであるか異なるアルキルおよび／またはアリール基の一つ以上からなり、-OSiR33のようになり、かくしてドーパントケイ酸塩キャリアのゲル化を低減し、好ましくは防止させる。この点に関して、ドーパントケイ酸塩キャリアのゲル化のためにプリンタ・ノズルおよびプリントヘッドの中で詰まることは、最小化されるかまたは除去される。図8、10、12および14は、それぞれ、エンドキャップを備えた図1、9、11および13のドーパントケイ酸塩キャリアを例示する。上記したように、結果として生じるエンドキャップドーパントケイ酸塩キャリアの総カーボン含有量は、約0〜約25重量パーセントの範囲である。ドーパントケイ酸塩キャリアのカーボン含有量は、エンドキャップグループR3からの、および、中央のチェーン・グループR1からのカーボンコンポーネントを含む。適切なキャップ剤は、acetoxytrimethylsilane、クロロトリメチルシラン、methoxytrimethylsilane、trimethylethoxysilane、triethylsilanol、triethylethoxysilaneなど及び、それらの組合せを含む。エンドキャップの程度は、ドーピングしたケイ酸塩キャリア重合体のサイズ、ノズル直径およびプリント条件に依存している。好ましくは、エンドキャップドーパントケイ酸塩キャリアのエンドキャップグループの重量パーセントは、ドーパントケイ酸塩キャリアの約0〜約10%である。より好ましい実施形態では、エンドキャップドーパントケイ酸塩キャリアのエンドキャップグループの重量パーセントは、ドーパントケイ酸塩キャリアの約1%以下である。
【００３１】
[0045] 本発明の典型的なさらにもう一つの実施形態によれば、ドーパントケイ酸塩キャリアが過剰な溶媒に存在する場合、ドーパントケイ酸塩キャリア混合は、溶媒か溶媒混合物の少なくとも部分的な蒸発により凝集される（ステップ162）。この点に関して、結果として生じるドーパント含有インクの凝集および粘性は、制御されることができ、増加する。本発明の典型的な実施形態では、少なくとも、溶媒の約10%は、蒸発する。溶媒は、例えば、室温または室温より下の温度で蒸発ができるようにさせ、溶媒の沸点またはそれ以上の温度までドーパントケイ酸塩キャリア混合を加熱させるような、いかなる適切な方法を使用しても蒸発させることができる。ドーパントケイ酸塩キャリアをエンドキャップするステップ（ステップ160）の後に実行される溶媒を蒸発させるステップ（ステップ162）を備えた方法１５０を図６に例示するけれども、ステップ１６２はステップ１６０の前に実行されることができることは理解されよう。
【００３２】
[0046]さらに別の任意の本発明の実施形態では、少なくとも１つの追加のドーパントコントリビュータが、ドーパント濃度を増やすためにドーパントケイ酸塩キャリアに加えられる（ステップ164）。更なるドーパントコントリビュータは、ドーパントコントリビュータ、または、ステップ154に関して上述したコントリビュータから成ることができ、若しくは、他のドーパントコントリビュータから成ることができる。
【００３３】
[0047] 追加的な溶媒もまた、ドーパントケイ酸塩キャリア混合に加えられることが可能である（ステップ166）。この点に関して、混合物の湿潤性および流動性は、粘性を減少させるために増大させることができ、かくして、インクジェットプリンタ・ヘッドのノズルを詰まらせる可能性を減少させる。上述したそれらのような、いかなる追加的な機能的な添加物もまた、この時に加えられることが可能である。
【００３４】
[0048]  以下は、非コンタクトのプリントプロセスを使用して半導体基板のドーピング領域を作るためのドーパント含有インクの例である。例は、例示の目的だけで提供され、本発明の種々の実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
[0049] 実施例1
[0050] Honeywell Internationalから入手可能な約440gm B30ホウケイ酸塩は、44gm acetoxytrimethylsilaneと混合され、エンドキャップホウ素ケイ酸塩インクを形成するために約3時間室温におかれた。次いで、23℃より下の温度に溶液を保ちながら、回転蒸発器で約363gm溶媒を蒸留することによりエンドキャップホウケイ酸塩インクを凝集した。エンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インクの最終的な重量は、121グラムであった。約17.9gmのエンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インクは、インクの流動性を増やすためにエタノール17.9gmと混合した。最終的なエンドキャップホウ素ケイ酸塩インクは、0.58gmホウ酸を混合物35.8gmに加えることにより準備され、ホウ酸を溶かすために撹拌し、次いで、0.2μmナイロン・フィルタを用いてろ過した。最終的なエンドキャップホウ素ケイ酸塩インクの構成は、49.2重量パーセントのエンドキャップホウ素ケイ酸塩インク、49.2重量パーセントエタノール、および、1.6の重量パーセントホウ酸であった。粘性は、21℃で約3.5cpであった。
【００３６】
[0051]実施例２
[0052]  約20gmのAccuspin B-30ホウケイ酸塩が、2gmのacetoxytrimethylsilaneと2.2gmのvinylmethylsiloxane-ジメチルシロキサン共重合体（ペンシルバニア州TullytownのGelest社から入手可能なVDT131）とを混合し、エンドキャップホウ素ケイ酸塩を形成するために、室温で約4時間放置した。次いで、インクは、0.2μmナイロン・フィルタを使用して濾過された。粘性は、21℃で約2.0cpであった。
【００３７】
[0053]  実施例３
[0054]  約44 gmのAccuspin B-30が、21.9gmの凝集したインクを得るために回転蒸発さらす。凝集インクは、次いで、0.2μmナイロン・フィルタを使用してろ過される。濾過されられたインクの96.2重量パーセントの最終的なインク、1.3重量パーセントacetoxytrimethylsilaneおよび2.5重量パーセントVDTl 31が準備された。最終的なインクの粘性は、約3.3cpであった。
【００３８】
[0055] 実施例4
[0056] 約30gm Accuspin B-30は、2.5gmのethoxytrimethylsilaneと16.2gmのイソステアリン酸とを混合し、エンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インク溶液を形成するために約16時間室温で放置した。23℃より下の温度に溶液を保ちながら、溶液は次いで、回転蒸発器で約12.2gm溶媒を蒸留することにより凝集された。凝集インクの粘性は、約9.2cpであった。約10gmのエタノールが、約5gmの凝集インクに加えられた。最終的なインクの粘性は、4.1cpであった。
【００３９】
[0057] 実施例5
[0058] ホウ素含有インクは、約71.5重量パーセントのAccuspin B-30および28.5重量パーセントのポリプロピレン・グリコール（約4000の分子量）から形成された。
【００４０】
[0059] 実施例6
[0060] ホウ素含有インクは、約89.5重量パーセントのAccuspin B-30、8.1重量パーセントのmethoxytrimethylsilane、6.2重量パーセントのVDT 131および2.1重量パーセントのホウ酸から形成された。
【００４１】
[0061] 実施例7
[0062] 約440gmのAccuspin B-30は、44gmのacetoxytrimethylsilaneと混ぜ合わせられ、エンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インクを形成するために約3時間室温で放置した。23℃より下の温度に溶液を保ちながら、希釈されたインクは次いで、回転蒸発器で約363gmを蒸留することにより凝集された。凝集されたエンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インクの最終的な重量は、121グラムであった。約35.63gmの凝集されたエンドキャップされたホウ素ケイ酸塩インクは、21.45gmのエタノールと混ぜ合わせられた。粘性は、約4.5cpであった。
【００４２】
[0063] 実施例8
[0064]  Honeywell Internationalから入手可能な約30gmのP 8545は、エンドキャップされた（特に３価の）リン含有インクを形成するために3gmのacetoxytrimethylsilaneと混ぜ合わせられた。
【００４３】
[0065] 実施例9
[0066]  Honeywell Internationalから入手可能な約30gmのAccuglass P-5 phosphosilicateは、エンドキャップされたリン含有インクを形成するために、約0.9gmのacetoxytrimethylsilaneと混合させた。
【００４４】
[0067] 実施例10
[0068] Fujifilm Dimatixインクジェットプリンタ・モデルDMP 2811は、実施例1のエンドキャップされたホウ素含有インクを使用してパターンを印刷するのに用いた。インクは、詰まることなく21μmと9μmの両方のノズル・プリントヘッドから連続的に噴出された。2cm×6cmの長方形がｎ型のウェハ上に印刷された。印刷後、印刷ウェハは、1050℃まで加熱され、1050℃で10分間保持した。印刷領域は、スクライビングによりマークされ、次いで、除釉のために20：1のDHF溶液に10分間浸した。除釉後、ウェハはフィルムおよび残りからクリアにされた。シート抵抗は、4点プローブを使用して測定された。印刷領域の抵抗は、20オーム/平方であり、非印刷領域のシート抵抗は5000オーム/平方より大きかった。45μｍ×2cmの寸法を備えた幅が狭い線のアレイ、および、約36μｍの直径を供えた円のアレイもまた、約1pLのノズルを備えたFujifilm Dimatix InkJet Printer Model DMP2811を使用してｎ型ウェハに印刷された。ノズルは、詰まることなく8時間射出された。
【００４５】
[0069] 実施例11
[0070]  実施例1の方法により形成されるエンドキャップされたホウ素含有インクの約100のパーツは、後述する様に、しめて以下の添加物と混ぜ合わせられた。結果として生じるインクは、10pLの分配量を備えたFujifilm Dimatix InkJet Printer Model DMP 2811の２１μｍノズルを介してｎ型研磨済みウェハ上に噴出された。インクジェットプリンタステージは、約55℃まで加熱され、インクは約20乃至２２℃の温度で、約2kHzの周波数でノズルから噴出される。ノズルの底の先端は、基板からのほぼ1.5mmであった。ドットのアレイはウェハに印刷され、ドット直径が測定される。拡散要因の結果を以下の表1に記載する：
[0071] 表1
【００４６】
【表１】
2011517062.tif 000003
【００４７】
[0072] 実施例12
[0073]  実施例1の方法により形成されるエンドキャップされたホウ素含有インクの約100パーツは、後述する様に、しめて以下の添加物と混ぜ合わせられた。結果として生じるインクは、1pLの分配量を備えたFujifilm Dimatix InkJet Printer Model DMP 2811の９μｍノズルを介してｎ型研磨済みウェハ上に噴出された。インクジェットプリンタステージは、約50℃ないし52℃まで加熱され、インクは約20乃至２２℃の温度で、約2kHzの周波数でノズルから噴出される。ノズルの底の先端は、基板からのほぼ1.5mmであった。ドットのアレイはウェハに印刷され、ドット直径が測定される。拡散要因の結果を以下の表２に記載する：
[0074] 表2
【００４８】
【表２】
2011517062.tif 000004
【００４９】
[0075] したがって、非コンタクトの印刷プロセスを使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法、並びに、非コンタクトの印刷プロセスを使用してこの種のドーピング領域を形成するためのドーパント含有インクを提供してきた。少なくとも一つの典型的な実施形態を前述の発明の詳細な説明に示したけれども、非常に多くのバリエーションが存在すると認められなければならない。例示的な実施形態は単なる実施例だけであって、いかなる形であれ範囲、適用性または本発明の構成を制限することを目的としないことは、また、認められなければならない。むしろ、前述の詳細な説明は、当業者にとって、本発明の典型的な実施形態を実行することの便利なロードマップを示し、添付の特許請求の範囲およびその均等の範囲に規定された発明の範囲を逸脱することなく例示の実施形態に記載したエレメントの配置および機能について非常にさまざまな変化が可能であることは理解されるべきである。
【図１】
2011517062.tif 000005
【図２】
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【図３】
2011517062.tif 000007
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月22日(2010.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にドープされた領域を形成する方法であって、
伝導決定タイプドーパントを包含するインクを提供するステップと、
非コンタクト印刷プロセスを使用して半導体基板に前記インクを適用するステップと、
前記伝導決定タイプドーパントが前記半導体基板内に拡散するように、前記半導体基板を熱処理に晒すステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インクを提供するステップが、ドーパントケイ酸塩キャリアと、約１．５乃至約４の範囲で前記インクの拡散因子生じさせる拡散最小化添加物と、溶媒と、を包含するインクを提供するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インクを提供するステップが、エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアおよび溶媒を提供するステップを有し、
前記エンドキャップされたドーパントケイ酸塩キャリアが、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基、エンドキャップarylsilyl基、または、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基及びエンドキャップarylsilyl基の組み合わせでエンドキャップされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ドーパントケイ酸塩キャリアと、
溶媒と、
を有し、
約１．５乃至４の範囲にある拡散因子を有することを特徴とする、
ドーパント含有インク。
【請求項５】
エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基、エンドキャップarylsilyl基、または、エンドキャップアルキルシリル（alkylsilyl）基及びエンドキャップarylsilyl基の組み合わせでエンドキャップされるドーパントケイ酸塩キャリアと、
溶媒と、
を有することを特徴とするドーパント含有インク。
【国際調査報告】
2011517062.tif 000019
2011517062.tif 000020