(57)【要約】  本発明の諸態様は、基板上にシリコンを堆積させる方法を含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板上にシリコンを堆積させるのに十分なほど、シリコン含有基板をハロゲン化シランに曝すことを含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板、１つまたは複数のガス源、ならびに基板および１つまたは複数のガス源と流体連通する反応器を用意することを含む。いくつかの実施形態では、基板が、低または金属グレード・シリコンであり、それを精製プロセスにかけることができる。いくつかの実施形態では、反応器が、シリコンを収容した流動床などの移動床を含む粒子床反応器であり、ガスがハロゲン化物を含む。
2011513591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上にシリコン（Ｓｉ）を堆積させる方法であって、
（ａ）シリコン（Ｓｉ）が上に堆積される金属グレード・シリコンを含む基板を用意すること、
（ｂ）前記基板の表面を精製すること、
（ｃ）その少なくとも１つがハロゲン化物含有ガスを含む、１つまたは複数のガス源を用意すること、
（ｄ）前記基板と前記１つまたは複数のガス源との間にあるシリコン収容反応床を備えた反応器を用意すること、および
（ｅ）ガスを前記１つまたは複数のガス源から前記シリコン収容反応床内に、シリコンをハロゲン化シランの形で前記シリコン収容反応床から前記基板に向かって放出して、その上に堆積させるのに有効な温度で誘導すること
を含む方法。
【請求項２】
前記基板の前記表面上への前記シリコンの前記堆積がさらに、化学気相成長または化学気相輸送の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属グレード・シリコン基板が、Ｓｉに対して不活性な高温材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が、Ｓｉと同じまたは似た熱膨張係数を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記金属グレード・シリコンを含む前記基板が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ２、ＬａＦ３、ＣａＦ２、またはそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板が、約１０％〜約１００％のシリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板が、インゴット、ウェーハ、スラブ、プレート、リボン、または１つもしくは複数のシリコン粒子から作製されたシリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板が導電性である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板の表面を前記精製することが、前記基板を精製プロセスにかけることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記精製プロセスが、アドバンスト・スラッギング・プロセス、前記表面を熱力学シンクに曝すこと、前記表面の酸化、エッチング、または選択的蒸発のうち少なくとも１つから選択されるプロセスを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記精製プロセスが、前記アドバンスト・スラッギング・プロセスを含み、それにより、前記基板上に実質的に精製された表面が作製される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板の前記実質的に精製された表面上に拡散障壁を作製することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板の前記表面上へのシリコンの前記堆積の前に、前記基板の前記表面上の前記拡散障壁内にビアを開孔することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記精製プロセスにより、前記基板の前記表面が約９８．５％〜約９９．９９９％純粋であるように不純物の濃度が低減される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記精製プロセスが、約１２００℃〜約１４２０℃の温度で行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記ハロゲン化物含有ガスが、塩素、臭素、フッ素、またはヨウ素のうち少なくとも１つから選択されるハロゲン化物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ハロゲン化物含有ガスがシランをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガスが、クロロシラン、ブロモシラン、フルオロシラン、またはヨードシランのうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記シリコン収容反応床が、固定床、移動床、流動床、振動床、カスケード床、または回転床のうち少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記シリコン収容反応床内の前記シリコンが、シリコン粉末、シリコンの固体片、シリコンのウェーハ、シリコンの多孔質体、またはシリコンのブリケットを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記シリコン収容反応床が流動床を備え、前記流動床内の前記シリコンが、シリコン粒子を含んだシリコン粉末を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガスが前記流動床内の前記シリコンに接触し、それにより、前記流動床内の前記シリコンをエッチングする、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記エッチングにより、ガス相のシランの活性度が増大する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板を１種または複数種のドーパントに曝すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記シリコン収容反応床内の前記シリコンが、前記１種または複数種のドーパントを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記１つまたは複数のガス源のうち少なくとも１つが、前記１種または複数種のドーパントを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板を前記１種または複数種のドーパントに前記曝すことが、化学気相成長を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板を前記１種または複数種のドーパントに前記曝すことが、拡散技法を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記１種または複数種のドーパントが、Ｐ型ドーパントを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記Ｐ型ドーパントが、ハロゲン化物、ボラン、ジボラン、Ｂ−Ｈ種、Ｂ２Ｈ６、ＢＣｌ３、デカボラン、またはそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記基板を前記１種または複数種のドーパントに前記曝すことにより、Ｐ層が形成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記１種または複数種のドーパントが、Ｎ型ドーパントを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
前記Ｎ型ドーパントが、Ｖ族元素またはその揮発性前駆体を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記Ｎ型ドーパントが、Ｐ、Ｓｂ、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＳｂＣｌ５、またはそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記基板を前記１種または複数種のドーパントに前記曝すことにより、Ｎ層が形成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板を１種または複数種のドーパントに前記曝すことが、前記基板をＰ型ドーパントとＮ型ドーパントの両方に順次曝すことを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記基板を前記Ｐ型ドーパントと前記Ｎ型ドーパントの両方に前記順次曝すことにより、前記基板の前記表面上にＰ層およびＮ層が作製される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板の前記表面上への前記Ｓｉの前記堆積により、１つまたは複数のＳｉ核形成中心が作製される、請求項１３に記載の方法。
【請求項３９】
前記１つまたは複数のＳｉ核形成中心が、複数のＳｉ核形成中心を含み、前記複数のＳｉ核形成中心が、約１ミクロン〜約１００ミクロン離隔される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記１つまたは複数のＳｉ核形成中心を成長改質剤と接触させることをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記成長改質剤が金属である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記シリコン収容反応床内の前記シリコンが、約２００℃〜約１４００℃の温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４３】
前記基板が、前記シリコン収容反応床内の前記シリコンの前記温度を上回る温度を有する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板が、前記反応床内の前記シリコンの前記温度未満の温度を有する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記反応器に、抵抗加熱、誘導加熱、または光の照射のうち少なくとも１つによって熱が供給される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ハロゲン化シランが前記基板に接触して、前記基板の前記表面上にシリコンの薄膜を作製する、請求項１に記載の方法。
【請求項４７】
前記薄膜が、約１ミクロン〜約２００ミクロンの厚さのシリコンの層を含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記薄膜が、約７ミクロン〜約３５ミクロンのシリコンの層を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記堆積が、毎分約１ミクロン〜毎分約３０ミクロンの速度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５０】
前記堆積が、毎分約４ミクロン〜毎分約１０ミクロンの速度で行われる、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
基板の表面上にシリコン（Ｓｉ）を堆積させる方法であって、
（ａ）シリコンが上に堆積される金属グレード・シリコンを含む前記基板を用意すること、
（ｂ）実質的に精製された表面を作製するように、前記基板の表面を精製すること、
（ｃ）その少なくとも１つがシラン含有ガスを含む、１つまたは複数のガス源を用意すること、
（ｄ）前記シラン含有ガスを、前記少なくとも１つのガス源から前記基板の前記精製された表面上に、シリコンをその上に堆積させるのに有効な温度で誘導すること
を含む方法。
【請求項５２】
前記基板の前記表面上への前記シリコンの前記堆積が、化学気相成長または化学気相輸送の少なくとも一方を含む、請求項５１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照により本明細書に組み込まれる、２００８年３月５日出願の米国仮出願第６１／０３４，１０３号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
高効率光起電力電池（例えば太陽電池）の製作に対する需要の高まりが続いている。太陽電池は、入射光を、負荷を横切る電流の形の電気エネルギーに変換する電子デバイスである。具体的には、太陽電池は２つの端子を含み、それらが、適切な波長の光で電池が照射されたときに端子間で直流が発生するように負荷に接続される。
【０００３】
太陽電池は一般に、高純度の結晶シリコンからなる２００μｍの厚さのウェーハから形成される。高純度結晶シリコンは、作製にかなりの難しさとエネルギーが伴う材料であり、したがって比較的高価である。したがって、厚い結晶シリコン・ウェーハ以外の材料から太陽電池を形成しようとするいくつかの取り組みが行われてきた。例えば、ＣｄＴｅ、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２、またはそれらの合金のうち１つまたは複数を含有する膜をさまざまな表面上に堆積させることにより太陽電池を製作する方法が探求されてきた。しかし、高純度結晶シリコン以外の材料から形成された太陽電池は、その効率がより低いこと、製造上の制限、寿命、有毒成分、または限られた利用可能性のため、工業化の際に問題に直面することが分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国仮出願第６１／０３４，１０３号
【特許文献２】米国特許第４，６１２，１７９号
【特許文献３】米国特許第４，８２８，８１４号
【特許文献４】米国特許第５，８５５，６７８号
【特許文献５】米国特許第６，８４６，９８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、高効率太陽電池の製造に直接使用することのできる、現在使用されている高グレードの結晶シリコン・ウェーハよりも高価でないシリコン膜を作製する製造プロセスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の諸態様は、基板上にシリコンを堆積させる方法を含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板上にシリコンを堆積させるのに十分なほど、シリコン含有基板をハロゲン化シランで堆積させ、またはその他の方法でシリコン含有基板をハロゲン化シランと接触させることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板、１つまたは複数のガス源、ならびに基板および１つまたは複数のガス源と流体連通する反応器を用意することを含む。いくつかの実施形態では、基板が低または金属グレード・シリコンであり、それを精製プロセスにかけてから、シリコンを上に堆積させることができる。いくつかの実施形態では、反応器が流動床を含み、したがって、反応器を流動床反応器と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、反応器が、シリコンを収容した流動床を含み、ガスがハロゲン化物を含む。
【０００７】
したがって、いくつかの実施形態では、方法は、ハロゲン化シランが生成され、シリコン含有基板に向かって誘導されて、そこで基板上にシリコンが堆積されるように、ハロゲン化物ガスを、例えば約１気圧（ａｔｍ）の圧力で、ガス源からシリコン収容流動床内に誘導することを含む。いくつかの実施形態では、方法はさらに、基板上に１種または複数種のドーパント、例えばＰまたはＮ型ドーパントを、共堆積させることを含む。本開示の他の態様では、こうして作製された基板、および太陽電池の製作におけるその利用法も、本明細書で提供される。
【０００８】
慣行に従って、図面のさまざまな特徴は、一定の縮尺で描かれていないことがある。そうではなく、さまざまな特徴の寸法は、図を見やすくするために、任意に拡大または縮小されていることがある。図面には次の図が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】基板上にシリコンを堆積させる本開示の方法の一実施形態を示す図である。
【図２】上に堆積されたシリコンを含む基板を作製するための、６つの反応器からなるシステムの一実施形態を示す図である。
【図３】上に堆積されたシリコンを含む基板を作製するための、３つの反応器からなるシステムの別の実施形態を示す図である。
【図４】反応床を含む連続供給反応器の一実施形態を示す図である。
【図５】反応床を含まない連続供給反応器の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本技術をさらに説明する前に、本開示は、説明する特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。というのも、そのような実施形態は、言うまでもなく変更されてよいためである。本明細書で使用される用語が、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、制限するものではないことも理解されたい。別段の定めがない限り、本明細書で使用されるあらゆる技術用語および科学用語は、本開示にふさわしい当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。
【００１１】
値の範囲が与えられる場合、その範囲の上下限値と、その明示された範囲内の他の任意の明示された値または間にある値との間にある、文脈上明らかに指示する場合を除き下限値の単位の１０分の１までの各値は、本開示に包含されるものと理解される。明示された範囲内に明確に除外される任意の限界値があることを前提として、これらのより狭い範囲の上限値および下限値を、そのより狭い範囲内に独立に含めることができ、それらの上限値および下限値もまた本開示に包含される。明示された範囲がこれらの限界値の一方または両方を含む場合、含まれたそれらの限界値のどちらか一方または両方を除外する範囲も、本開示に含まれる。
【００１２】
本願全体を通じて、さまざまな公報、特許、および公開特許出願が引用される。本願において参照されるそうした公報、特許、および公開特許出願の開示がここに、参照によりその全体が本開示に組み込まれる。本明細書において、本出願人が公報、特許、または公開特許出願を引用する場合、前記公報、特許、または公開特許出願を本出願人が従来技術として認めるものではない。
【００１３】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに指示する場合を除き、複数の指示対象を含むことに留意されたい。したがって、例えば、「太陽電池またはシリコン含有基板」に言及する場合には、複数のそのような材料が含まれ、「ハロゲン化物」に言及する場合には、当業者に既知の１種または複数種のハロゲン化物およびその等価物への言及が含まれることなどが挙げられる。特許請求の範囲は、どんな任意選択の要素も除外するように起草してよいことにさらに留意されたい。したがって、この記載は、クレーム要素の列挙に関連した「もっぱら（ｓｏｌｅｌｙ）」、「のみ（ｏｎｌｙ）」などの排他的用語の使用、または「消極的」限定の使用のための先行基礎としての役割を果たすものである。
【００１４】
当業者には本開示を読めばすぐに明らかとなるように、本明細書で説明し、例示する個々の実施形態はそれぞれ、本開示の範囲または趣旨から逸脱せずに他のいくつかの実施形態のうちいずれかの実施形態の特徴から容易に分離し、またはその特徴と容易に組み合わせることのできる、個別の構成要素および特徴を有する。列挙した任意の方法は、列挙した事象の順序、または論理的に可能な他の任意の順序で実施することができる。
【００１５】
本開示の諸態様は、基板上にシリコンを堆積させる方法を含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板上にシリコンを堆積させるのに十分なほど、ハロゲン化シランをシリコン含有基板と接触させることを含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板、１つまたは複数のガス源、ならびに基板および１つまたは複数のガス源と流体連通する粒子床反応器を用意することを含む。いくつかの実施形態では、基板が低または金属グレード・シリコンであり、それを精製プロセスにかけてから、その上に堆積させることができる。いくつかの実施形態では、粒子床反応器が、シリコンを収容した流動床などの移動床を含み、ガスがハロゲン化物を含む。したがって、いくつかの実施形態では、方法は、ハロゲン化シランが生成され、シリコン含有基板に向かって誘導されて、その上に堆積されるように、ハロゲン化物ガスをガス源からシリコン収容粒子床内に誘導することを含む。いくつかの実施形態では、方法はさらに、１種または複数種のドーパント、例えばＰまたはＮ型ドーパントを、シリコン含有基板上に堆積させることを含む。本開示の他の態様では、こうして作製された基板、および太陽電池の製作におけるその利用法も、本明細書で提供される。
【００１６】
基板上にシリコンを堆積させる方法をまず説明し、そのような方法によって作製された基板の説明、ならびに太陽電池の製作におけるその代表的な利用法がそれに続く。
【００１７】
基板上にシリコンを堆積させる方法
上で要約したように、本開示の一態様は、基板の表面（またはその上の層）上にシリコンを堆積させる方法を対象とする。したがって、いくつかの実施形態では、方法は、シリコンが上に堆積される基板を用意することを含む。具体的には、「基板」という用語は、シリコンの堆積を受けるのに適していると考えられる表面を有する、任意のタイプの基材を指す。例えば、適切な基板は、純粋なシリコンもしくはドープ・シリコンの良好な核形成および堆積を可能にする、またはそれを可能にするように改質することのできる表面を有する基材を含んでよい。
【００１８】
さらに、「基板」という用語は、実際の基板だけでなく、例えば太陽電池の製作において、基板がその作製、処理、または使用の間に経ることがあるさまざまな処理段階のいずれかの間またはその後に、基板上に堆積された材料も指すことがある。例えば、本明細書で以下により詳細に説明するように、特定の実施形態では、「基板」という用語は、堆積される材料（例えばシリコン）を受け取るように構成され、かつ１つまたは複数の太陽電池に製作される、太陽電池または太陽電池を備えたより大型のシステムを製造する際の基材として使用するのに適した任意のタイプの材料を指す。よって、基板はしたがって、任意の適切なサイズでも、任意の適切な形状でもよく、いくつかの実施形態では、基板が導電性になるように、導電性材料を含んでもよい。
【００１９】
さらに、基板、例えば複数層を含む基板について説明する際に、「上（ｕｐｐｅｒ）」層、「最上（ｔｏｐ）」層、「下（ｌｏｗｅｒ）」層、および／または「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」層に言及することがある。一般に、「上（ｕｐｐｅｒ）」層は、先行する層（複数可）、例えば、下の（ｌｏｗｅｒ）と記載される層の後に堆積された層を指す。堆積が、地球の中心から遠く離れるという通常の意味において「下（ｌｏｗｅｒ）」層の上にある「上（ｕｐｐｅｒ）」層で必ず行われなければならないことを、この用語によって示唆する意図はない。同様に、基板または基板の層の「頂部に（ａｔｏｐ）」または「上に（ａｂｏｖｅ）」堆積することに言及する場合、堆積される材料が、基板の材料が前もって追加された側に追加されるということを意味する。地球の中心に向かって流れるという通常の意味において下方に流れる材料で堆積が行われるという含意はない。同様に、層Ａが層Ｂの「上に（ａｂｏｖｅ）」あると記載される場合に、層ＡとＢの間に他の材料が存在していないという含意はない。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本開示に従って使用する基板が、その上に堆積されるシリコンなどのシリコンに対して不活性な高温材料を含む。基板は、シリコンの熱機械的特性に密に合致する材料を含んでよく、例えば、基板は、シリコンと同じまたは似た熱膨張係数を有してよい。いくつかの実施形態では、基板は、亀裂が生じることなく、または応力を導入することなく、高温でその上に堆積され、またはその他の方法で結晶化される、シリコン膜を受け取ることができる材料を含む。具体的には、いくつかの実施形態では、基板は、このような材料から、室温からシリコンの融点に近い温度に加熱し、またその逆に冷却することができるように作製される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、基板自体が、低コスト・シリコン、例えば金属グレード・シリコンまたはアップグレーデッド金属グレード・シリコン（ｕｐｇｒａｄｅｄ  ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ｇｒａｄｅ  ｓｉｌｉｃｏｎ）などの、シリコンまたは二酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成されてよい。例えば、シリコン基板は、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｙＮｘ（例えばＳｉＯＮ２）、またはＭｘＳｉＯ３（ただし、Ｍはカルシウム、マグネシウム、ランタニド、もしくはそれらの混合物などの金属を意味し、ｙおよびｘは整数である）などのシリコン含有化合物を含んでもよい。シリコン基板はさらに、シリコンに加えて、１種または複数種のフッ化物または酸フッ化物、例えばＮａＦ、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、またはＬａＦ３、ＬａＯＦ、ＳｉＯ２、ならびにまたはそれらの組合せを含んでもよい。いくつかの実施形態では、基板（例えば低コストおよび／または金属グレード・シリコン基板）は、約１０％〜約１００％のシリコンを含んでよく、任意の既知の方法によって作製することができる。
【００２２】
具体的には、シリコン基板は、シリコンのインゴット、ウェーハ、スラブ、プレート、リボン、またはシリコン粒子の集合から、作製し、成長させ、鋳造し、かつ／または切断することができる。例えば、シリコン基板は、固体基板表面を形成するように粉砕および／または圧縮および／または焼結および／または溶融および／または一緒に接合することのできる、（例えば１ｍｍ以下の寸法の）低またはアップグレーデッド金属シリコンの粒子の集合から作製することができる。粒子は、それらだけで一緒に焼結しても、例えば別の相の１種または複数種の他の適合性のある材料と混合してもよい。
【００２３】
例えば、金属グレード・シリコンの粒子を、１種または複数種の追加材料と共に処理または混合して、中間拡散障壁を有する表面を含んだ基板を形成することができる。中間拡散障壁は、電荷、光子などの反射障壁として働くことができ、かつ／または導電性障壁として働くことができる。したがって、中間拡散障壁は、背面電界形成層（ＢＳＦ）としての役割を果たすことができ、また堆積されるシリコンを、基板内で見られる不純物の外方拡散から保護するように機能することができる。
【００２４】
拡散障壁は、堆積によるものなど、任意の適切な方法によって、例えば、摂氏約１２００度（℃）〜約１４００℃での高温化学気相成長（ＣＶＤ）などによって、作製することができる。したがって、本開示の基板は、基板上に拡散障壁を形成するために、酸素と反応させて酸化物を形成（例えば酸化）することができ、または窒素もしくは窒素含有化合物と反応させて、窒化物および／もしくは窒化シリコンを形成することができ、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＮ４、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ、もしくは他の遷移金属窒化物を形成することができ、あるいはその他の方法で、シリコンに近い熱膨張係数を有してよい他の不活性な非汚染材料と反応させることができる。このようにして、シリコン含有拡散障壁を、例えば酸化、窒化物形成、高温ＣＶＤなどによって基板上に堆積させ、かつ／または基板と接触させることができる。
【００２５】
例えば、いくつかの実施形態では、シリコン粒子を、（砂、ゲル、微粉、または任意のシリコンもしくはシリカ前駆体からの）ＳｉＯ２と混合することができ、次いでそれを、（湾曲形状を含んだ）プレートまたはタイルとして形成することができ、次いで加熱して「硬化」させ、それにより、Ｓｉ−ＳｉＯ２複合基材を形成することができ、次いでそれが、シリコン核形成部を上に成長させることのできる良好な核形成システムとなることができる。他の実施形態では、シリコン粒子を、例えば低温にて、アルミニウムで被覆し、またはアルミニウムと混合して、１ミリメートル（ｍｍ）〜２センチメートル（ｃｍ）の厚さなど、約０．１ｍｍ〜１０ｃｍの厚さのウェーハ様形状に形成することができ、次いでそれを加熱および／または焼結して、シリコン−アルミニウム合金拡散障壁を含む基板を形成することができ、次いでそれを研磨し、かつ／またはシリコンを上に堆積させることのできる基材として使用することができる。具体的には、適切な基板を反応媒体内で加熱して、ＡｌＮまたはＳｉＡｌＮまたはＳｉＡｌ酸窒化物などのシリコンおよびアルミニウムを含む基板を形成することができ、この基板は、接着剤および／または拡散障壁を形成するように完全に反応させられる。さらに、基板の表面上に、ケイ化物、炭化物、および／またはフッ化物などの阻止膜（ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ｆｉｌｍ）を作製することもできる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、基板、例えば低コストの金属グレード・シリコン基板または基板前駆体を、精製プロセス、研磨プロセス、および／またはその表面上に堆積されるシリコン（例えば多結晶シリコン）の結晶ドメイン・サイズを向上させるためのプロセスなどの処理にかけることができる。この処理は、基板の表面上にシリコンまたはシリコン含有拡散障壁を堆積させる前、堆積させた後、または堆積させている間に行われてよい。
【００２７】
例えば、基板は、部分溶融および蒸着プロセス、基板の少なくとも１つの表面の酸化が関与するプロセス、表面を熱力学的シンク（ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  ｓｉｎｋ）に曝すことが関与するプロセス、エッチング、酸浸出、選択的蒸発プロセス、表面パッシベーション、ならびに／あるいは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｓａｎｊｕｒｊｏらの米国特許第４，６１２，１７９号および米国特許第４，８２８，８１４号に記載されたプロセスなどのアドバンスト・スラッギング・プロセス（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｌａｇｇｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）など、１つまたは複数の精製プロセスにかけることができる。例として、いくつかの実施形態では、この処理が例えば、堆積がその上に行われるシリコン表面に近いゾーン内で、シリコン含有基板の結晶性を向上させ、かつ／またはその不純物濃度を減少させるためなど、シリコン含有基板の品質を向上させるために熱が使用される熱処理でよい。いくつかの実施形態では、この処理が、基板の表面上に拡散障壁を作製する前に行われる。
【００２８】
この処理は、１つまたは複数のステップで行われてよい。例として、この処理は、例えば約１１００℃〜約１４１０℃（例えばＳｉの融点未満）などの高温で不純物を外方拡散させるものである、第１の基板処理ステップを含んでよく、また１つまたは複数の後続の処理ステップを含んでよく、後続の処理ステップは、基板の表面からの不純物シンクの除去（例えば熱化学的シンクの浸出除去）、および／または拡散障壁の作製、および／または拡散障壁内へのビアの開孔を含んでよい。
【００２９】
具体的には、いくつかの実施形態では、基板がシリコンの融点直下に加熱され、次いで、不純物を基板、例えばシリコン基板から外に、下にある材料、例えば基板のシリコンと反応せずに抽出する不純物シンクとして働く精製剤に曝される。適切な精製剤には、ＳｉＯ２、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＯ３などの、二酸化シリコン、シリケート、またはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム、カルシウム、もしくはバリウムのハロゲン化物、あるいはそれらの適切なスラグがあり得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、この処理が、高温、例えば、約１３５０℃〜約１４００℃を含めて、約１３００℃〜約１４１０℃など、１０００℃超〜約１４２０℃の温度で行われるステップを含む。基板は、処理後に冷却して、任意の適切な方法によって不純物シンクから分離することができる。いくつかの実施形態では、精製処理などの処理により、鉄、アルミニウム、カルシウム、クロム、ニッケルなどの不純物の濃度が、約９８％〜約９９．９９９％を含めて、約９０％〜約９９．９９％低減される。
【００３１】
上述したように、いくつかの実施形態では、基板は、例えばアドバンスト・スラッギング精製プロセスにかけられた後に、基板の表面上に拡散障壁が作製される表面改質にかけられる。改質層は、上述したように、任意の適切な様式で作製することができ、改質層のために、表面再結合を低減させるように機能することもできる、基板の表面上の酸化物層、窒化物層、窒化シリコン層、酸窒化物層、または類似の拡散障壁を作製することになってよい。したがって、いくつかの実施形態では、拡散障壁が作製された後、基板の表面上の拡散障壁内に、下にある基板の表面を露出させるように小さな開口を形成することができる。
【００３２】
具体的には、基板がシリコンを含む場合、基板の表面上へのシリコンの堆積を向上させ、また堆積物の形状および／または粒径を調整するために、拡散障壁内に、拡散障壁の下の基板の領域（例えばベア・シリコンの領域）を露出させるように開口またはビアを形成することができる。例えば、作製されたビアは、表面上に堆積されるシリコン結晶の成長を案内するための核形成中心として使用することができる。
【００３３】
開口は、任意の適切な形状を有してよく、任意の適切なサイズでよい。例えば、開口は、規則的または不規則な正方形、長方形、三角形、円形、楕円形、多角形、または他の適切な形状を有してよい。いくつかの実施形態では、開口は、直径が約１ナノメートル（ｎｍ）〜約１００マイクロメートル（μｍ）でよく、例えば、直径が約１００ｎｍ〜約５００ｎｍなど、約１０ｎｍ〜約１０μｍでよく、また約５００ｎｍ〜約１μｍなど、１００ｎｍ〜約１０μｍを含めて、約１０ｎｍ〜約１００μｍの距離で離隔されてよい。
【００３４】
開口は、スクラッチング、サンド・ブラスト、ドロップ・エッチング、レーザ・アブレーション、レーザ・エッチング、表面ラッフリング（ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｕｆｆｌｉｎｇ）等の機械的手段、化学的手段、化学機械的手段、および／または同様のものなど、任意の適切な方法によって作製することができる。例えば、微細な研磨材の付いた器具または他のシリコンカーバイド研磨材を使用して、適切な開口が作製されるように、基板に加圧し、基板をスクラッチすることができる。このようにして、開口が、上に成長させられるシリコン結晶のサイズおよび／または形状を決定することができ、したがって本開示は、結晶粒自体のテクスチャ付けが可能である。したがって、開口は、規則的または不規則なサイズ、向き、および配置のものとすることができる。開口は、作製された後に、核形成中心、例えば、約１μｍ〜約５μｍを含めて、約１μｍ〜約１０μｍなど、約１ミクロン〜約１００μｍ互いに離隔されたシリコン核形成中心としての役割を果たす。
【００３５】
開口は、成長改質剤で処理し、またはその他の方法で成長改質剤と接触させることができる。成長改質剤は、開口上に堆積されたシリコン原子の移動を助け、それにより拡散を加速させるように機能することができるものである。堆積されたシリコンの拡散の加速は、結晶成長を促進および向上させることができる。開口は、金属膜層を作製するように、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、すず（Ｓｎ）、またはそのそれぞれに対応するハロゲン化物もしくは合金を含むがそれらに限定されない金属などの成長改質剤で、充填または表面処理することができる。例えば、成長改質剤は基板の表面上に、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）などを含む任意の既知の方法によって堆積させることができる。さらに、基板、例えば処理後の基板を、非反射面または波状面を作製するように処理またはエッチングすることもできる。エッチングは、波状の表面を作製するために、任意の適切な時間の長さにわたってよい。Ａｌなどの元素をシリコン体の中に拡散させて、高度にドープしたＰ＋＋領域を形成してもよい。
【００３６】
本開示の方法は、少なくとも１種のガスを用意することを含んでよい。ガスは、１ａｔｍ以上の圧力とすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の加圧ガス源が用意される。したがって、いくつかの実施形態では、本開示の方法は、少なくとも１種の加圧ガスを用意することを含み、そのガスは、加圧ガス源内に収容されており、そのガスが、適切な反応器内に誘導され、そこで、反応器内に収容されている基板の表面に曝される。いくつかの実施形態では、ガスが加圧下にない。いくつかの実施形態では、ガスが大気圧下で供給される。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ガスが、シリコンが上に堆積される基板を収容した反応器内に直接誘導される。例えば、反応器は、ガスがその中の基板と直接的に、すなわち反応床など、別の媒体に最初に接触することなく接触し、または間接的に接触するように、誘導されるように構築することができる。いくつかの実施形態では、ガスは、基板と、基板の表面に実質的に垂直に接触するように誘導される。いくつかの実施形態では、ガスは、基板の表面と、表面に非垂直に、例えば、表面に実質的に平行に接触するように誘導される。いくつかの実施形態では、本明細書で以下により詳細に説明するように、反応器が反応床、例えばシリコンを収容した床を含み、ガスが、基板の表面に接触する前に反応床内に誘導される。例えば、いくつかの実施形態では、シリコンをハロゲン化シランの形で反応床から基板に向かって放出して、その上に堆積させるように、またそのような温度で、ガスがシリコン収容反応床内に誘導される。
【００３８】
任意の適切なガスを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ガスが、シリコン含有基板上に堆積させるのに適したシランを含んでよい。いくつかの実施形態では、ガスが、１種または複数種の反応物質と相互作用して、基板の表面上および／またはその表面層上に堆積されるシリコン種を生成することのできるガスである。例えば、適切なガスは、塩素、臭素、フッ素、ヨウ素などのうち１つまたは複数などのハロゲン化物を含んでよい。さらに、いくつかの実施形態では、適切なガスがシランを含んでよい。したがって、いくつかの実施形態では、適切なガスがハロゲン化物とシランの両方を含んでよく、例えば、適切なガスは、クロロシラン、ブロモシラン、フルオロシラン、またはヨードシランなどのハロシランでよい。例えば、適切なハロゲン化物含有ガスは、ＳｉＦ４、ＳｉＣｌ４、ＨＳｉＣｌ３、Ｈ２ＳｉＣｌ２、ＳｉＨＢｒ３、ＳｉＢｒ４、Ｓｉｌ４、Ｓｉｌ２、およびそれらの混合物でよい。いくつかの実施形態では、ガスがクロロシランである。いくつかの実施形態では、ガスが、ハロゲン化物と水素の混合物、例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒである。いくつかの実施形態では、ガスがハロゲン化物である。いくつかの実施形態では、１種または複数種の追加のガスを用意することもでき、例えばキャリア・ガスおよび／またはガス源を用意することができる。例えば、水素ガスもしくはヘリウム・ガス、および／またはアルゴンなどの不活性キャリア・ガスを用意することができる。いくつかの実施形態では、１種または複数種の追加のガスが、ドーパントを含む。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本開示の方法が、基板の表面上、例えば基板の処理後の表面および／または実質的に精製された表面上に、シリコンを堆積させることを含む。「実質的に精製された」とは、基板の表面に含まれる不純物量が、処理前の基板の表面に含まれる不純物量に比べて低減するように、基板の表面が処理されたことを意味する。例えば、いくつかの実施形態では、この処理ステップ以前のシリコン含有基板が、約９０％または約９５％または約９８．５％純粋なシリコンでよく、精製ステップ後は、基板および／またはその表面が９０％を上回って、９５％を上回って、９８．５％を上回って純粋であり、例えば、約９９％、約９９．９％、約９９．９９％、さらには９９．９９９％を上回って純粋であるように、基板が実質的に精製されている。
【００４０】
基板上にシリコンを堆積させるプロセスは、さまざまな技法によって実施することができる。例えば、いくつかの実施形態では、本開示の方法が、拡散、化学気相成長、化学気相輸送、シリコンの昇華、および／または同様のものなどを含んでよい。いくつかの実施形態では、堆積が、粒子床反応器プロセス、より好ましくは移動床反応器プロセス、より好ましくは流動床反応器プロセスを使用するものである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、反応器が流動床を含む。例えば、本開示による適切な流動床反応器およびそれを使用するプロセスには、参照により本明細書に組み込まれる、Ｓａｎｊｕｒｊｏらの米国特許第５，８５５，６７８号に記載のものがある。床反応器は、任意の適切な反応器とすることができ、固定床、移動床、流動床、振動床、カスケード床（ｃａｓｃａｄｉｎｇ  ｂｅｄ）、回転床などを含むことができる。
【００４２】
したがって、本開示のいくつかの方法によれば、流動床を含む流動床反応器を用意することができる。流動床は、１つまたは複数の犠牲材料源を収容することができる。本開示の流動床と共に使用する供給材料は、任意の適切な材料でよく、任意の適切な供給源によって得ることができ、任意の適切なサイズまたは形状でよい。例えば、いくつかの実施形態では、供給材料が、以下に説明するように、シリコン、ホウ素ドープ・シリコン、またはリン・ドープ・シリコンを含む。
【００４３】
例えば、いくつかの実施形態では、犠牲材料が、スラブ、インゴット、ウェーハ、リボン、多孔質体、ブリケットなどの単一固体片の形をとることができる。いくつかの実施形態では、この材料が、複数の粒子を含む粉末でよい。いくつかの実施形態では、流動床が、スラブ、インゴット、ウェーハ、多孔質体、ブリケットの形をとってよい、かつ／またはシリコン粒子状物質（例えば粉末）の形をとってよい、犠牲シリコン材料を収容することができる。いくつかの実施形態では、犠牲材料が、粒子状シリコン物質、例えば超高純度シリコン粉末である。いくつかの実施形態では、粒子状シリコンが、ドープしたシリコンを含む。
【００４４】
したがって、いくつかの実施形態では、本開示の方法がさらに、基板を少なくとも１つの適切なドーパント分子に曝すことを含む。任意の適切なドーパントを使用して、基板をドープすることができる。例えば、適切なドーパントは、Ｐ型および／またはＮ型ドーパントとすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ドーパントが、ホウ素またはアルミニウムを含むＰ型ドーパントである。いくつかの実施形態では、Ｐ型ドーパントは、ハロゲン化ホウ素、ボラン、ジボラン、Ｂ−Ｈ種、Ｂ２Ｈ６、ＢＣｌ３、デカボラン、およびそれらの混合物のうち１つまたは複数である。いくつかの実施形態では、ドーパントが、Ｖ族元素またはその揮発性前駆体を含むＮ型ドーパントである。例えば、いくつかの実施形態では、Ｎ型ドーパントは、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＳｂＣｌ５などのリン（Ｐ）またはアンチモン（Ｓｂ）、またはそれらの混合物を含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、基板の表面を１種または複数種の適切なドーパントに曝すことにより、Ｐ層、Ｐ＋層、Ｐ＋＋層、Ｎ層、Ｎ＋層、Ｎ＋＋層、および／または同様のものが作製される。例えば、いくつかの実施形態では、基板の表面を適切なドーパントに曝すことにより、Ｐ層とＮ層がどちらも作製され、例えば、基板をドーパントに順次曝すことにより、ＰＮ接合を形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、基板を、シリコンとＰ型および／またはＮ型ドーパントの両方に１回または複数回（例えば順次）曝すことができる。
【００４６】
１種または複数種のドーパントを、任意の適切な様式および任意の適切な順序で、基板に曝し、またはその他の方法で基板と接触させることができる。例えば、ドーパントを基板に、化学気相成長、化学気相輸送など、任意の成長技法および／または拡散技法を用いて曝すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ドーパントが流動床内の成分でよい。例えば、流動床がドーパント分子を含むように、流動床内の犠牲材料が予めドープされていてよく、例として、シリコンが例えばＰまたはＮ型ドーパントで予めドープされている。いくつかの実施形態では、ドーパントを、適切なガス、例えば適切なガス源からのガスとして、流動床反応器に追加することができる。
【００４７】
したがって、いくつかの実施形態では、例えば、流動床内の犠牲源がドープ・シリコンを含む場合、基板をシリコンと接触させることが基板をドーパントと接触させることにもなる。したがって、いくつかの実施形態では、例えば、流動床がドーパント成分を含み、またはドーパントが例えばガスとして、エッチング・ガスが流動床に供給されるのと実質的に同時に供給される場合、基板の表面上にシリコンを堆積または成長させるプロセスが、基板の表面上にドーパント層を堆積させるプロセスにもなる。いくつかの実施形態では、基板がまず、シリコン、例えばハロゲン化シランと接触させられ、次いで、適切なドーパント源からのドーパント分子に曝される。
【００４８】
したがって、ＰまたはＮ型ドーパントを含むシリコン層を最初に作製するように、基板を曝すかつ／または被覆することができる。いくつかの実施形態では、ＰまたはＮ型ドープ・シリコン層が作製されるように、基板をシリコン／ドーパントの組合せに曝すことができる。さらに、基板をＮ型ドーパントに曝す前、または曝した後に、Ｐ型ドーパントに曝すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、結果として得られる基板がＰ層とその上に堆積されたＮ層を含み、いくつかの実施形態では、基板が、Ｎ層とその上に堆積されたＰ層を含む。したがって、基板が適切なＰまたはＮ型ドーパントに曝される、またはその他の方法で適切なＰまたはＮ型ドーパントと接触する順序は、作製しようとするＰＮ接合のタイプによって変わってよい。
【００４９】
具体的には、いくつかの実施形態では、Ｐ型ドーパント（例えばＢまたはＧａ）を含む光吸収Ｐ層を形成するように、適切に処理された基板が光吸収Ｐドープ・シリコンに曝され、かつ／または光吸収Ｐドープ・シリコンで被覆される。次いで基板を、（例えば適切なＮ型ドープ犠牲シリコン源からの）Ｎ型ドーパントに曝し、かつ／またはＮ型ドーパントで被覆することができ、このＮ型ドーパントが、基板にＰＮ機能性をもたらすように、Ｐ層の上面上で基板と接触する。上述したように、この順序は逆にすることができ、および／または（例えば順次）反復することができる。
【００５０】
したがって、１層または複数層を形成するように、基板をシリコンおよび／または１種もしくは複数種のドーパントで成長させ、かつ／または被覆することができる。ドーパント層を含む層は、１つまたは複数の積層プロセスにおいて、基板上に堆積、成長させ、かつ／または基板と接触させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、流動床反応器の流動床内の犠牲シリコン源を、適切なガス源からの適切なガス、例えばハロゲン化物含有ガスと接触させることにより、流動床内のシリコンがエッチングされて、反応器の内部で、ガス相のシラン、例えばクロロシランの分圧が増大し、次いで、そのシランが基板の表面に接触して、その上に薄膜層を形成する。具体的には、いくつかの実施形態では、ガスが流動床内に導入されたときに、流動床内のシリコンにガスが接触し、そのシリコンが、ガスと接触するとエッチングされ、基板と接触すると基板の表面をシリコン層で被覆するように、流動床は基板とガス源の間にあるように反応器内に配置することができる。
【００５１】
ドーパントを含んでよいシリコン層は、任意の適切な厚さでよい。例として、この層は、約１ミクロン〜約１００ミクロンの厚さ、例えば、約７ミクロン〜約３５ミクロンの厚さを含めて、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの厚さの、１層または複数層のシリコンからなる薄膜とすることができる。基板の表面上に作製されるシリコン薄膜層は、積層されたＰ層とＮ層の複数の対を含む１層または複数層を形成するように、１つまたは複数のプロセスにおいて基板をシリコンに曝すことによるものでよい。
【００５２】
例えば、いくつかの実施形態では、シリコン薄膜が、複数の薄膜層を作製するように基板をシリコンに曝すことによるものである。基板の表面上に作製されるシリコン薄膜は、２層、３層、４層、５層、６層、７層、８層、またはそれよりも多くのシリコンの薄膜層を含んでよく、それらの薄膜層はそれぞれ、７ミクロンの厚さを含めて、５ミクロン〜約３５ミクロンの厚さなど、１ミクロン〜約５０ミクロンの厚さである。いくつかの実施形態では、基板の表面上に作製されるシリコン層の合計の厚さが、約１０ミクロン〜約５０ミクロン以上でよい。いくつかの実施形態では、シリコン層の合計の厚さが、約３５ミクロンの厚さであり、５層のシリコン薄膜を含んでよく、その場合、各層が７ミクロンの厚さであり、または７層のシリコン薄膜を含んでよく、その場合、各層が５ミクロンの厚さである。薄膜層を形成するように基板の表面上にシリコンを堆積、またはその他の方法で接触させることは、任意の適切な速度、例えば、毎分約２ミクロン〜毎分１０ミクロンなど、毎分約１ミクロン〜毎分約３０ミクロンの速度で行われてよい。
【００５３】
いくつかの実施形態では、薄層を、より厚い薄層および／またはより薄い薄層を含むものとして特徴付けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、より厚い薄層が作製され、次いで、その上により薄い薄層が作製される。例えば、いくつかの実施形態では、厚いＰまたはＮ層が作製され、その上に、（それぞれ）第２のより薄いＮまたはＰ層が作製される。具体的には、基板上に、例えば、約２５ミクロン〜７０ミクロンを含めて、約１０ミクロン〜約１００ミクロンのより厚い層を作製することができる。この層は、シリコンを含有するＰまたはＮ型ドーパント層とすることができる。次いで、このより厚い層を、例えば約０．１ミクロン〜約３ミクロンのより薄い層と接触させることができる。この層は、シリコンを含有するＮまたはＰ型ドーパント層とすることができる。いくつかの実施形態では、基板上に背面層（ＢＳＦ）を堆積させることができ、この層は、Ｐ＋層を含んでよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、反応器内の温度が、１つまたは複数の反応ゾーンを形成するようなものである。例えば、反応器が流動床を含むいくつかの実施形態では、反応器が床ゾーンおよび基板ゾーンを含んでよい。いくつかの実施形態では、床ゾーンの温度が、基板ゾーンの温度とは異なる。したがって、いくつかの実施形態では、床ゾーンの温度が、基板ゾーンの温度よりも高く、または低くてよい。
【００５５】
具体的には、いくつかの実施形態では、床ゾーンの温度、したがって流動床内の犠牲材料（例えばシリコン）の温度が、基板ゾーンの温度よりも低い温度でよい。そのような実施形態では、基板ゾーン、したがって基板の温度が、床ゾーンよりも高い温度でよい。例えば、いくつかの実施形態では、堆積プロセス中、基板が、床ゾーンおよび／またはその中のシリコンよりも高い温度でよい。例えば、基板ゾーンおよび／または基板の温度は、その上に堆積されるシリコン結晶のサイズを大きくするように、約９００℃を上回って、約１２００℃を上回って、または約１２５０℃を上回ってよい。言うまでもなく、いくつかの実施形態では、床ゾーン内の流動床の温度が、基板ゾーン内の基板の温度よりも高くてよく、またはその逆でもよい。
【００５６】
どちらのゾーンの温度も、０℃〜約１４２０℃、例えば、約１３００℃〜約１３５０℃を含めて、約２００℃〜約１４００℃など、約１００℃〜約１４１０℃とすることができる。伝導加熱、対流加熱、抵抗加熱、誘導加熱、光の照射、高周波加熱、マイクロ波加熱、輻射加熱、レーザ加熱、アーク加熱、ガス加熱、および／または同様のものを含む、任意の適切な加熱手段によって、反応器および／または異なる反応ゾーンに熱エネルギーを与えて、その中で維持することができる。例えば、床温度は、約６００℃未満、例えば、約３００℃未満などの約４００℃未満に維持することができる。しかし、床温度は、より高く、例えば約１２００℃を上回って、約１３００℃を上回って、または約１３５０℃を上回ってよい。
【００５７】
熱エネルギーまたは熱は、流動床内の粒子状物質を流体化させるように、任意の適切なプロトコルに従って、十分な時間にわたって与えることができる。いくつかの実施形態では、反応器内の反応ゾーンを、数分〜数時間の合計時間にわたって加熱することができ、その時間は、いくつかの異なるランプ時間（ｒａｍｐｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄ）および／またはドウェル時間を含んでよい。
【００５８】
したがって、本開示の方法の代表的な一実施形態が、図１を参照すれば分かる。第１のステップでは、（例えば低コストの金属グレード・シリコンからなる）適切なシリコン含有基板（１０）が、例えば、シリコン粉末源が適切な反応条件下で固化されて基板（１０）が形成されることから、用意または作製される。次いで、基板（１０）を、適切な精製ステップ、例えば、基板（１０）内の任意の不純物が精製シンク内に拡散することができ、次いでそのシンクを基板（１０）の表面から除去することのできる、アドバンスト・スラッギング・プロセスにかけることができる。
【００５９】
例えば機械的または化学的にシンクが除去され、基板（１０）の表面が適切に精製された後、基板（１０）の表面を、例えば表面改質ステップＢでさらに処理することができる。例えば、表面は、基板（１０）の表面上に拡散障壁を作製するように処理することができる。拡散障壁は、シリコン含有基板（１０）内にとどまることのできる任意の不純物に対する障壁として働くことができる。
【００６０】
拡散障壁が作製された後、孔またはビアを拡散障壁内に形成するように拡散障壁に手を加えることができ、その場合、下にある基板（１０）の表面が孔の中で露出する。このプロセスは、基板の表面上への拡散障壁の作製に関して説明しているが、いくつかの実施形態では、このステップまたは他の任意のステップを省略しても、異なる順序で実施してもよいことに留意されたい。
【００６１】
次いで基板（１０）を、シリコン堆積ステップＣで、シラン含有ガスなどの適切なガスと接触させることができる。いくつかの実施形態では、ガスは、反応床を通過した後に、基板（１０）の表面（例えば拡散障壁および／またはその上のビア）と接触、例えば間接接触する。いくつかの実施形態では、ガスは、事前に反応床を通過せずに、基板（１０）と直接接触などの接触をする。ガスは、ガス中のシリコンが基板（１０）の表面上に（例えば基板の表面上の拡散障壁の表面内にスクラッチされたビアにより形成される核形成中心に）堆積され、またはその他の方法で成長させられるように、基板（１０）の表面と接触、例えば直接または間接接触する。
【００６２】
上述したように、流動床がドープ・シリコン供給材料を収容しても、ガスがドープ・シリコン、例えばドープ・ハロシランを含有してもよい。したがって、このようにして、適切なシリコン含有基板（１０）を、Ｐドープ基板、Ｎドープ基板、またはＰおよびＮドープ基板を作製するように処理することができ、次いでその基板（１０）を、太陽電池、またはフラット・パネル・ディスプレイ・スクリーンなどのディスプレイ・スクリーンの製作に使用することができる。
【００６３】
したがって、上記の方法によれば、本開示の一態様は、適切な基板をその中で作製およびまたは処理することのできる適切な１つまたは複数の反応器を提供する。例えば、図２に示すように、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の反応器からなるシステムを設けることができ、その中で基板（１０）を処理することができる。図２を参照して分かるように、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれよりも多くの異なる反応器を設けることができる。具体的には、図２は、６つの異なる反応器を含むシステムを示す。
【００６４】
第１の反応器（２１）は、適切な基板（１０）を、例えばシリコン粉末または微粉（５１）の固化によって作製するように設けることができる。第２の反応器（２２）は、第１の反応器（２１）内で作製された基板を精製するように設けることができる。例えば、第２の反応器（２２）は、基板（１０）がアドバンスト・スラッギング・プロセスにかけられる容器とすることができる。第３の反応器（２３）を設けることができ、この反応器では、改質プロセスが行われる。例えば、第３の反応器（２３）では、基板（１０）を、基板の表面（１２）を拡散障壁（１４）で被覆するプロセスにかけることができる。第４および／または第５の反応器（２４および２５）を設けることができ、それらの反応器では、基板（１０）が、適切にＮおよび／またはＰドープしたシリコンに曝され、したがって、基板（１０）の改質表面層（１４）上にＮおよび／またはＰ型ドープ・シリコン層（１６）および／または（１８）が作製される。そのような１つまたは複数の反応器は、流動反応床（図示せず）などの反応床を含んでよい。第６の反応器（２６）も設けることができ、この反応器では、基板（１０）が適切な太陽電池に変換され、またはフラット・パネル・ディスプレイなどの適切なディスプレイに製作される。
【００６５】
このシステムは、６つの反応器に関して記載されているが、６つよりも多い、または少ない反応器を含めてもよいことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、追加の反応器が含まれ、例えばその反応器では、基板をシリコン堆積にかける前に、基板内にビアが形成される。言うまでもなく、そのようなビアは、反応器内に導入されなくても、例えば手動で作製することができる。いくつかの実施形態では、３つの反応器や、さらには１つの反応器などの、より少ない反応器が含まれる。
【００６６】
例えば、図３を参照して分かるように、いくつかの実施形態では、３つの反応器３１、３２および３３のみを含めることができる。これらの反応器は、２つのシリコン堆積器（３１および３２）、ならびに追加の反応器（３３）を含むことができる。例えば、第１の反応器（３１）は、基板（１０）の表面（１２）上にドープ・シリコン（３４ａ）、例えばＮまたはＰドープ・シリコン（３４ａ）が堆積され、次いでそれが、基板（１０）上にＮまたはＰドープ表面（３４ｂ）を形成する反応器とすることができる。第２の反応器は、基板（１０）の表面（１２）上にＰまたはＮドープ・シリコン（３５ａ）が堆積され、次いでそれが、基板（１０）上にある表面（３４ａ）上にＰまたはＮドープ表面（３５ｂ）を形成する反応器とすることができる。言うまでもなく、この順序は逆にすることができる。
【００６７】
例えば、第１の反応器（３１）が、基板（１０）の表面（１２）上にＮ型シリコン（３４ａ）を堆積させて、Ｎ型ドープ・シリコン表面（３４ｂ）を含む基板（１０）を作製することができる場合、第２の反応器（３２）は、基板（１０）の表面（１２）のＮ型ドープ・シリコン表面（３４ｂ）上にＰ型シリコン（３５ａ）を堆積させて、Ｎ−Ｐ接合を有する基板を作製することができるようなものとすることができ、またはその逆にすることができる。追加の反応器（３３）も含めることができ、その反応器では、基板表面（１２）を、表面を酸化させ、またはその他の方法で表面上に反射防止層（３６）を設けるように、処理することができる。このシステムは、３つの反応器に関して記載されているが、３つよりも多い、または少ない反応器を含めてもよいことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、１つの反応器などのより少ない反応器が含まれる。
【００６８】
例えば、図４を参照すると、単一反応器を設けることができる。単一反応器（４）は、いくつかの異なるゾーン（５１、５２、５３および５４）を含んでよい。例えば、図４を参照して分かるように、適切な反応器は、反応床（６０）を含んでよい。反応床（６０）は、１つ、２つ、３つ、またはそれよりも多くのゾーン（例えば５１、５２、５３および５４）を含んでよい。いくつかの実施形態では、反応床が、Ｎ型ドーパント・ゾーン（５１）、Ｐ型ドーパント・ゾーン（５２）、ならびに基板の表面を酸化させることのできる、かつ／または反射防止層を作製するように基板の表面を処理することのできるゾーンなど、追加の反応ゾーン（５３および５４）を含む。言うまでもなく、この順序は変更することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、反応床（６０）を、１つまたは複数の入口または出口によって、床（６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ）に分離することができる。例えば、いくつかの実施形態では、床（６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ）が、ガス壁またはガス・ナイフ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）を形成するガス入口などの入口（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）によって分離され、それにより、床および／または床の上方の領域が互いに分離される。いくつかの実施形態では、入口が溝または管であり、それが床およびまたは床の上方の領域を互いに分離するように機能し、したがって、その中の成分（例えばドープ・シリコン供給材料またはハロゲン化シラン・ガス）が互いに分離される。壁は、床および／または床の上方の領域を互いに、完全にまたは一部分離することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、反応器および／または反応器内の床が、１つまたは複数の出口（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆ）も含む。例えば、いくつかの実施形態では、反応器（４）が複数の出口を含み、そのうち少なくとも１つまたは２つまたはそれよりも多くの出口により、反応器内のガス成分が反応器から出る、かつ／または再循環することができる。図４に示すように、出口（６６ａ、６６ｂ、６６ｃおよび６６ｄ）は、１つまたは複数の床内に含まれる管でよく、かつ／または反応器内の他の位置にあってもよい（６６ｅ、６６ｆ）。
【００７１】
いくつかの実施形態では、適切な基板（１０）の表面（１２）上に、例えば作製器（図示せず）など、別の反応器から反応器（４）内に基板が供給される間にシリコンを堆積させることができるように、反応器（４）が適合される。例えば、いくつかの実施形態では、反応器が、基板（１０）ならびに／あるいは（矢印で区別される）１種もしくは複数種のガス成分または供給材料（７２ａ、７４ａ）が反応器（４）内に短時間または長時間連続して供給される、連続供給反応器である。
【００７２】
例えば、図４に示すように、細長い基板（１０）が反応器（４）内に連続して供給される連続供給反応器（４）が設けられ、その反応器（４）内では、基板（１０）の表面（１２）が、Ｎドープおよび／またはＰドープ・シリコン層（７２ｂおよび７４ｂ）などのドープ・シリコン層で被覆される。図４を参照して分かるように、基板（１０）は、反応器（４）内に左側から供給されて、右側に移動する。さらに、キャリア・ガス（例えばＡｒ）を含んでよい反応ガス（例えばハロゲン化物ガス）を、ガス搬送組立体（８０）を介して反応器（４）内に供給することができ、このガスは、分配板（９０）に開いた開口を介して、さまざまな反応床（６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび／または６０ｄ）に入る。
【００７３】
基板（１０）は、反応器（４）内に移動してその中を通過するとき、最初に、Ｎ型ドープ・シリコン供給材料（７２ａ）を収容した反応床（６０ａ）を含む反応ゾーン（５１）に曝される。このようにして、ハロゲン化物ガスなどの（矢印で区別される）ガスが、ガス搬送組立体（８０）および分配板（９０）を介して反応床（６０ａ）に入り、このガスが、反応床（６０ａ）内のＮドープ・シリコン粒子（７２ａ）をエッチングし、それにより、シリコン含有ガス（例えばハロシラン）が生成され、それが、基板（１０）の表面（１２）と接触すると、表面をＮドープ・シリコン層（７２ｂ）で被覆する。
【００７４】
基板（１０）は、反応器（４）を通って引き続き移動すると、次いで、Ｐ型ドープ・シリコン供給材料（７４ａ）を収容した反応床（６０ｂ）を含む第２の反応ゾーン（５２）に曝される。このようにして、ハロゲン化物ガスなどの（矢印で区別される）ガスが、反応床（６０ｂ）に入って、その中のＰドープ・シリコン粒子（７４ａ）をエッチングし、それにより、シリコン含有ガス（例えばハロゲン化シラン）が生成され、それが、Ｎ型ドープ・シリコン層（７２ｂ）を含む表面（１２）と接触すると、基板（１０）をＰドープ・シリコン層（７４ｂ）で被覆し、それにより、基板（１０）上にＮ−Ｐ接合が形成される。
【００７５】
図４から分かるように、反応器（４）の第３および第４の部分が、次いで基板（１０）の表面（１２）を酸化させ、かつ／または反射防止層（７６）で被覆することのできる、酸化ゾーンおよび反射防止ゾーン（それぞれ５３および５４）を含む。反応器は、ガス搬送組立体（８０）、およびガス入口（８２）を有する分配板（９０）も含むことができ、これらは、適切なガス、例えばハロゲン化物ガスおよび／またはＡｒキャリア・ガスが、シリコン供給材料（例えばドープ・シリコン供給材料）と接触して、基板（例えばシリコン含有基板）の表面をシリコンで被覆するのに使用することのできるシラン含有ガスを生成するように、反応器（４）の反応チャンバまたはゾーンのさまざまな反応床（６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ）に入ることができるようにするものである。
【００７６】
一代替実施形態では、図５を参照して分かるように、単一反応器の別の構成を設けることができる。この実施形態では、反応器（５）が反応床を含まない。その代わりに、反応器（５）は、ハロシランなどのシリコン含有ガスを、基板（１０）の表面（１２）に向かって誘導するように構成される。反応器（５）は、異なるゾーン（５１、５２、５３および５４）を含む。いくつかの実施形態では、この異なる反応ゾーンにより、基板の表面が、適切にドープしたシリコン・ガス、例えばＮ型ドーパント・ガス（ゾーン５１）およびＰ型ドーパント・ガス（ゾーン５２）と接触することができる。いくつかの実施形態では、反応器が、基板（１０）の表面（１２）が酸化され、かつ／または反射防止層を作製するように処理されるように、基板の表面を追加のガスと接触させることのできるゾーンなど、追加の反応ゾーン（５３および５４）を含む。言うまでもなく、この順序は変更することができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、反応器（５）の反応ゾーン（５１、５２、５３および５４）を、１つまたは複数の入口または出口によって分離することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ゾーン（５１、５２、５３および５４）が、ガス壁またはガス・ナイフ（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）を形成するガス入口などの入口（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）によって分離され、それにより、反応ゾーンが互いに分離される。いくつかの実施形態では、入口が、その必要はないが、溝または管を含んでよく、それが床およびまたは床の上方の領域を互いに分離するように機能し、したがって、その中の成分（例えばドープ・シリコン供給材料またはハロゲン化シラン・ガス）が互いに分離される。壁は、床および／または床の上方の領域を互いに、完全にまたは一部分離することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、反応器が、１つまたは複数の出口（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ、６６ｅ、６６ｆ）を含む。例えば、いくつかの実施形態では、反応器（５）が複数の出口を含み、そのうち少なくとも１つまたは２つまたはそれよりも多くの出口により、反応器内のガス成分が反応器から出る、かつ／または再循環することができる。図５に示すように、出口（６６ａ、６６ｂ、６６ｃおよび６６ｄ）は、１つまたは複数の床内に含まれる管でよく、かつ／または反応器内の他の位置にあってもよい（６６ｅ、６６ｆ）。
【００７９】
いくつかの実施形態では、適切な基板（１０）の表面（１２）上に、例えば作製器（図示せず）など、別の反応器から反応器（５）内に基板が供給される間にシリコンを堆積させることができるように、反応器（５）が適合される。例えば、いくつかの実施形態では、反応器が、基板（１０）および／または（矢印で区別される）１種もしくは複数種のガス成分が反応器（５）内に短時間または長時間連続して供給される、連続供給反応器である。
【００８０】
例えば、図５に示すように、細長い基板（１０）が反応器（５）内に連続して供給される連続供給反応器（５）が設けられ、その反応器（５）内では、基板（１０）の表面（１２）が、ＮドープおよびＰドープ・シリコン層（それぞれ７２ｂおよび７４ｂ）などのドープ・シリコン層で被覆される。図５を参照して分かるように、基板（１０）は、反応器（５）内に左側から供給されて、右側に移動する。さらに、キャリア・ガス（例えばＡｒ）を含んでよい反応ガス（例えばハロゲン化物ガス）を、ガス搬送組立体（８０）を介して反応器（５）内に供給することができ、このガスは、分配板（９０）に開いた開口を介して、さまざまな反応ゾーン（５１、５２、５３および／または５４）に入る。
【００８１】
基板（１０）は、反応器（５）内に移動してその中を通過するとき、最初に、Ｎ型ドーパントを含有するシランなどのガスを基板の表面に誘導することのできる反応ゾーン（５１）に曝される。このようにして、ハロゲン化物ガスなどの（矢印で区別される）ガスが、ガス搬送組立体（８０）および分配板（９０）を介して反応ゾーン（５１）に入り、このガスはシリコン（例えばハロシラン）を含有しており、それが、基板（１０）の表面（１２）と接触すると、表面をＮドープ・シリコン層（７２ｂ）で被覆する。
【００８２】
基板（１０）は、反応器（５）を通って引き続き移動すると、次いで、Ｐ型ドーパントを含有するシランなどのガスを基板の表面に誘導することのできる第２の反応ゾーン（５２）に曝される。このようにして、ハロゲン化物ガスなどの（矢印で区別される）ガスが、ガス搬送組立体（８０）および分配板（９０）を介して反応ゾーン（５２）に入り、このガスはシリコン（例えばハロシラン）を含有しており、それが、基板（１０）のＮ型ドープ・シリコン層（７２ｂ）で被覆された表面（１２）と接触すると、表面をＰドープ・シリコン層（７４ｂ）で被覆する。
【００８３】
図５から分かるように、反応器（５）の第３および第４の部分が、次いで基板（１０）の表面を酸化させ、かつ／または反射防止層（７６）で被覆することのできる、酸化ゾーンおよび反射防止ゾーン（それぞれ５２および５４）を含む。反応器は、ガス搬送組立体（８０）、およびガス入口（８２）を有する分配板（９０）も含むことができ、これらは、基板の表面が、基板（例えばシリコン含有基板）の表面をシリコンで被覆するのに使用することのできる適切にドープしたシラン含有ガスと接触できるように、適切なガス、例えばハロゲン化物ガスおよび／またはＡｒキャリア・ガスが、反応器（５）の反応チャンバまたはゾーンのさまざまな反応ゾーン（５１、５２、５３および５４）に入ることができるようにするものである。
【００８４】
言うまでもなく、適切な反応器は、その指定された機能を実施するのに有利および／または有用と考えられる、本明細書の図中に示していないが当技術分野で既知の、その全体が本明細書に組み込まれるＳａｎｊｕｒｊｏらの米国特許第５，８５５，６７８号に記載の構成要素などの、他のさまざまな構成要素を含んでもよい。適切な加熱デバイス、電子回路、および／または基板を１つもしくは複数の反応器に、またその反応器から、反応器の内外に移動させるように機能するロボット移動装置など、他の構成要素を含めることもできる。
【００８５】
利用法
本方法および組成は、さまざまな用途に使用される。本開示によれば、この方法は、幅広い技術的用途を有するシリコン含有基板の作製に有用である。例として、本発明の方法に従って作製されたシリコン含有基板は、例えば集積回路の製作でシリコン・チップに使用することができ、かつ／または太陽電池、フラット・パネル・ディスプレイなどにおける構成要素として使用することができる。
【００８６】
太陽電池は、デバイスの端子が負荷に接続され、かつ適切な波長の光で電池が照射されたときに負荷を横切る直流を発生させる、２端子電子デバイスである。太陽電池は、入射光のごく一部分を、負荷を横切る電流の形のエネルギーに変換する。このエネルギーは、さまざまな様式で、例えば発電に使用することができる。
【００８７】
一般に、太陽電池は、本明細書に記載した本開示の方法に従って作製された基板、例えばウェーハまたはリボンの一部分から製造することができる。
【００８８】
具体的には、いくつかの実施形態では、太陽電池の製造に使用することのできるシリコン含有基板を作製するように、（中間拡散障壁を含むように作製することのできる）低コスト・シリコン含有基板の上に、多結晶シリコンが堆積され、または成長させられる。この多結晶シリコンは、例えばＰまたはＮ型ドープ基板を作製するために、ＰまたはＮ型にドープすることができる。次いで、堆積された多結晶シリコンの上面付近の薄層を、例えば堆積された層内にリンを拡散させることによって、Ｎ型またはＰ型にドープすることができる。このように、基板上の堆積されたシリコン内にｐ−ｎまたはｎ−ｐ接合をこうして形成することができる。
【００８９】
ｐ−ｎまたはｎ−ｐ接合は、Ｐ型ドーパントでドープした基板または半導体のゾーンと、それに隣接する、Ｎ型ドーパントでドープした基板または半導体のゾーンである。本明細書で記載したように、基板の表面上に堆積されるシリコンは、ｐ−ｎ接合を確立し、また適切なコンタクトを形成するように基板を１層または複数層のＰまたはＮ型ドープ・シリコン層で被覆するために、ドープすることができる。
【００９０】
堆積されたシリコンは、衝突放射の利用率を高めるために、パターン付けまたはテクスチャ付けすることができる。例として、上部コンタクトを例えばグリッド・パターンの形で形成することができ、上述したように、基板の底面側を、例えば蒸着および／または電気めっきによって、コンタクト、例えばアルミニウム製コンタクトで覆うことができる。デバイスの端子は、Ｐ型ゾーンに至る導電性コンタクト、およびＮ型ゾーンに至る導電性コンタクトとすることができる。導電性コンタクトは、金属でよく、本開示の作製された基板上に、作製技術分野の方法に従って作製することができる。
【００９１】
例として、本明細書に開示した方法に従って用意された低コスト・シリコン基板の底面側を、蒸着および／または印刷と溶融によって、例えばアルミニウム製のコンタクトで覆うことができる。堆積されたシリコンの上面上に、例えば表面再結合を低減する助けとなり得るパッシベーション層を堆積させることができ、または二酸化シリコンを、パッシベーションを目的として成長させることができる。基板上に反射防止被覆も堆積させ、それにより、完全な太陽電池を製作することができる。
【００９２】
上述したプロセスの一変形形態では、堆積されるシリコンを堆積プロセス中にｎ型にドープすることができ、次いで、拡散など、別のプロセスを使用して、堆積されたシリコンの上面付近の薄層をＰ型にドープさせる。さらに、例えばシリコン堆積プロセス中にドーパント含有ガスの流れを制御することによって、ｎまたはｐ層を堆積させることもできる。低コスト・シリコン基板内にｎ＋またはｐ＋層を堆積させることが望ましい場合もある。そのような層は、例えば、ＢＳＦとしての役割を果たすことができる。さらに、低コスト・シリコン基板上に金属層または導電性層を堆積させ、低コスト・シリコン基板の底面側を導体で覆う代わりに、その金属層または導電性層をコンタクトとして使用することもできる。
【００９３】
本開示の太陽電池は、単結晶または多結晶シリコン・ウェーハを用いて作製された基板から形成することができ、そのウェーハは、シリコン・インゴットからソーイングしても、シリコン微粉の固化から作製してもよい。どちらの場合にも、こうして製作された太陽電池は、太陽電池の製造で使用する「薄膜」を生成するようにシリコンが上に堆積および／または固化された基板（例えばシリコン含有基板）に由来する。
【００９４】
本開示の方法によれば、太陽電池の製作に使用されるシリコンがシリコン基板の表面上に堆積されているため、太陽電池の活性領域の形成に使用されるシリコンが、非常に純粋になり得る。使用されるシリコンが多結晶の場合、結晶ドメインが大きくてよく、平均ドメイン寸法は、少なくとも約１０μｍ、少なくとも約５０μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約２００μｍ、または少なくとも約２５０μｍである。一般に、本開示の太陽電池では、例えば、堆積されるシリコンの厚さが、約２５μｍ〜約７５μｍでよい。
【００９５】
一部の先進の太陽電池では、入射太陽放射をよりうまく利用するために、さまざまなプロセスを使用してシリコン内にトレンチが形成されている。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，８４６，９８４号に、一例が記載されている。そのようなトレンチは、本開示のプロセスにおいても望ましい場合がある。
【００９６】
本開示の方法に従って製作される太陽電池には、さまざまな用途、例えば、送電網に接続されていない遠隔位置にある電子デバイスのバッテリを充電することがある。この用途の場合、本開示の太陽電池を収容した太陽電池システムを設置する方が、遠隔位置に対して送電網接続を形成するよりもコスト効率が良くなる可能性がある。太陽電池は、インバータを通じて送電網に接続し、発電機としての役割を果たすこともできる。上述の方法に従って作製された基板は、フラット・パネル・ディスプレイなどのディスプレイ（そのディスプレイとその製作が当技術分野で既知である）の製作に使用してもよいことにも留意されたい。
【００９７】
本明細書内で引用されたあらゆる公報および特許は、個別の公報または特許がそれぞれ参照により組み込まれると明確かつ個別に指示されるのと同様に、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９８】
以上、本技術をその特定の実施形態に即して説明してきたが、当業者には、本開示の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができ、等価物を置換できることを理解されたい。
【図１】
2011513591.tif 000003
【図２】
2011513591.tif 000004
【図３】
2011513591.tif 000005
【図４】
2011513591.tif 000006
【図５】
2011513591.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月28日(2011.2.28)
【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】
基板の表面上にシリコン（Ｓｉ）を堆積させる方法であって、
（ａ）シリコン（Ｓｉ）が上に堆積される金属グレード・シリコンを含む基板を用意すること、前記基板はＳｉに対して不活性な高温材料を含み、Ｓｉと同じまたは似た熱膨張係数を有し、
（ｂ）前記基板の表面を精製すること、
（ｃ）その少なくとも１つがハロゲン化物含有ガスを含む、１つまたは複数のガス源を用意すること、
（ｄ）前記基板と前記１つまたは複数のガス源との間にあるシリコン収容反応床を備えた反応器を用意すること、および
（ｅ）ガスを前記１つまたは複数のガス源から前記シリコン収容反応床内に、シリコンをハロゲン化シランの形で前記シリコン収容反応床から前記基板に向かって放出して、その上に堆積させるのに有効な温度で誘導すること
を含む方法。
【請求項２】
前記金属グレード・シリコンを含む前記基板が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ２、ＬａＦ３、ＣａＦ２、またはそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板の前記表面の精製が、前記アドバンスト・スラッギング・プロセスを含み、それにより、前記基板上に実質的に精製された表面が作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の前記実質的に精製された表面上に拡散障壁を作製し、
前記基板の前記表面上へのシリコンの前記堆積前に、前記基板の前記表面上の前記拡散障壁内にビアを開孔することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記精製プロセスが、約１２００℃〜約１４２０℃の温度で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記シリコン収容反応床が流動床を備え、前記流動床内の前記シリコンが、シリコン粒子を含んだシリコン粉末を含み、前記ハロゲン化物含有ガスが前記流動床内の前記シリコンに接触し、それにより、前記流動床内の前記シリコンをエッチングする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の前記表面へ前記Ｓｉの堆積から生成された前記１つまたは複数のＳｉ核形成中心を成長改質剤と接触させることをさらに含み、前記成長改質剤が金属である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記シリコン収容反応床内の前記シリコンが、約２００℃〜約１４００℃の温度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ハロゲン化シランが前記基板に接触して、前記基板の前記表面上にシリコンの薄膜を作製し、約１ミクロン〜約２００ミクロンの厚さのシリコンの層を含む、前記薄膜が請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記堆積が、毎分約１ミクロン〜毎分約３０ミクロンの速度で行われる、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2011513591.tif 000008
2011513591.tif 000009
2011513591.tif 000010
2011513591.tif 000011