(57)【要約】シリコンウェハにおいて少数キャリア寿命劣化のためのプロセスを開示する。当該プロセスは、シリコンウェハにおけるナノ凝集体の密度、及び、格子間原子がナノ凝集体により消費される速度を増加させるため、ウェハを急速に冷却することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素を含有するシリコンウェハにおいて少数キャリア寿命劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化を抑制する方法であって、
ホウ素は、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度で前記ウェハ内に存在し、
前記劣化欠陥は、高速拡散成分及び二量体酸素含有成分を含み、
当該方法は、
シリコンウェハを、前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体を溶解させるに充分な温度Ｔ１まで加熱する工程と、
前記シリコンウェハを、Ｔ１から温度Ｔ２まで冷却速度Ｒ１で冷却する工程と、
前記シリコンウェハを、Ｔ２から温度Ｔ３まで冷却速度Ｒ２で冷却する工程と、を有し、
Ｒ２に対するＲ１の比率が少なくとも約２：１である方法。
【請求項２】
加熱工程の間溶解される前記既存のナノ凝集体には、ホウ素、銅、ニッケル、若しくはこれらの組み合わせが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項３】
加熱工程の間溶解される前記既存のナノ凝集体には、ホウ素が含まれる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約３：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、若しくは、約２：１〜約２００：１、約２：１〜約１５０：１、約１０：１〜約１５０：１、若しくは、約２０：１〜約１５０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記少数電荷キャリアを発生させる請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに光照射することにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに電流を与えることにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項５記載の方法。
【請求項８】
Ｒ１が、少なくとも約１００℃／秒、少なくとも約２００℃／秒、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒である請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
Ｔ１は、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、若しくは、約５００℃〜約１３００℃、約５００℃〜約１１５０℃、約５００℃〜約１０００℃、約５００℃〜約８５０℃、約５００℃〜約７５０℃、若しくは、約６００℃〜約７５０℃である請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
Ｔ２は、約５００℃未満、約４５０℃未満、約４００℃未満、約３５０℃未満、約３００℃未満、約２５０℃未満、約１５０℃〜約４５０℃、若しくは、約２５０℃〜約４００℃である請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
Ｔ３は、約２５０℃未満、約２００℃未満、約１５０℃未満、約１００℃未満、約５０℃未満、若しくは、約２００℃〜およそ室温、約１５０℃〜約２５℃、約１００℃〜約２５℃、約１５０℃〜約５０℃である請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
Ｒ２は、約１０℃／秒未満、約５℃／秒未満、約１℃／秒未満、約０．５℃／秒未満、約０．１℃／秒未満、少なくとも約０．０１℃／秒、少なくとも約０．１℃／秒、少なくとも約０．５℃／秒、約０．０１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．５℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約５℃／秒である請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェハは、アルミニウム、ガリウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された第２のｐ型ドーパントを含む請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記シリコンウェハは、単結晶シリコンウェハである請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記シリコンウェハは、チョクラルスキー法により成長させたインゴットのスライスである請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記シリコンウェハが、太陽電池の一部を構成する請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記シリコンウェハは、独立したウェハである請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体を溶解させるに充分な温度Ｔ１までシリコンウェハを加熱する工程が、太陽電池の製造プロセスの一部である請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
Ｔ１は、少なくとも約６００℃であり、Ｔ２は、少なくとも約２５０℃であり、Ｒ１は、少なくとも約１００℃／秒であり、Ｔ３は、約２５℃であり、Ｒ２は、約５℃／秒未満である請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
ホウ素を含有するシリコンウェハにおいて劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化を抑制する方法であって、
ホウ素は、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度で前記ウェハ内に存在し、
前記劣化欠陥は、高速拡散成分及び二量体酸素含有成分を含み、
当該方法は、
シリコンウェハを、前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成されたナノ凝集体を溶解させるに充分な温度Ｔ１まで加熱する工程と、
前記シリコンウェハを、Ｔ１から温度Ｔ２まで少なくとも約１００℃／秒の冷却速度Ｒ１で冷却する工程と、を有する方法。
【請求項２１】
加熱工程の間溶解されるナノ凝集体には、ホウ素、銅、ニッケル、若しくはこれらの組み合わせが含まれる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
加熱工程の間溶解されるナノ凝集体には、ホウ素が含まれる請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記ウェハがＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記少数電荷キャリアを発生させる一方、シリコンウェハをＴ２から温度Ｔ３まで冷却速度Ｒ２で冷却する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、若しくは、約２：１〜約２００：１、約２：１〜約１５０：１、約１０：１〜約１５０：１、若しくは、約２０：１〜約１５０：１である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに光照射することにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに電流を与えることにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
Ｔ３は、約２５０℃未満、約２００℃未満、約１５０℃未満、約１００℃未満、約５０℃未満、若しくは、約２００℃〜およそ室温、約１５０℃〜約２５℃、約１００℃〜約２５℃、約１５０℃〜約５０℃である請求項２４〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
Ｒ２は、約１０℃／秒未満、約５℃／秒未満、約１℃／秒未満、約０．５℃／秒未満、約０．１℃／秒未満、少なくとも約０．０１℃／秒、少なくとも約０．１℃／秒、少なくとも０．５℃／秒、約０．０１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．５℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約５℃／秒である請求項２４〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
Ｔ１は、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、若しくは、約５００℃〜約１３００℃、約５００℃〜約１１５０℃、約５００℃〜約１０００℃、約５００℃〜約８５０℃、約５００℃〜約７５０℃、若しくは、約６００℃〜約７５０℃である請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
Ｔ２は、約５００℃未満、約４５０℃未満、約４００℃未満、約３５０℃未満、約３００℃未満、約２５０℃未満、約１５０℃〜約４５０℃、若しくは、約２５０℃〜約４００℃である請求項２０〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
Ｒ１が、少なくとも約２００℃／秒、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒である請求項２０〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記ウェハは、アルミニウム、ガリウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された第２のｐ型ドーパントを含む請求項２０〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記シリコンウェハは、単結晶シリコンウェハである請求項２０〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記シリコンウェハは、チョクラルスキー法により成長させたインゴットのスライスである請求項２０〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記シリコンウェハが、太陽電池の一部を構成する請求項２０〜３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
前記シリコンウェハは、独立したウェハである請求項２０〜３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
ホウ素を含有するシリコンウェハであって、
ホウ素は、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度で前記ウェハ内に存在し、
高速拡散成分及び二量体酸素含有成分を含む劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化が、
シリコンウェハを、前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成されたナノ凝集体を形成するに充分な温度Ｔ１まで加熱すること、
前記シリコンウェハを、Ｔ１から温度Ｔ２まで冷却速度Ｒ１で冷却すること、
前記シリコンウェハに光を照射しつつ、当該シリコンウェハを、Ｔ２から温度Ｔ３まで冷却速度Ｒ２で冷却すること、を含みＲ２に対するＲ１の比率が少なくとも約２：１である方法により抑制されたホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項３８】
劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体には、ホウ素、銅、ニッケル、若しくはこれらの組み合わせが含まれる請求項３７記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項３９】
劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体には、ホウ素が含まれる請求項３７記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４０】
前記Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約３：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、若しくは、約２：１〜約２００：１、約２：１〜約１５０：１、約１０：１〜約１５０：１、若しくは、約２０：１〜約１５０：１である請求項３７に記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４１】
前記ウェハがＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記少数電荷キャリアが発生された請求項３７〜４０のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４２】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに光照射することにより、前記少数電荷キャリアが発生された請求項４１記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４３】
前記ウェハがＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに電流を与えることにより、前記少数電荷キャリアが発生された請求項４１記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４４】
Ｒ１が、少なくとも約１００℃／秒、少なくとも約２００℃／秒、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒である請求項３７〜４３のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４５】
Ｔ１は、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、若しくは、約５００℃〜約１３００℃、約５００℃〜約１１５０℃、約５００℃〜約１０００℃、約５００℃〜約８５０℃、約５００℃〜約７５０℃、若しくは、約６００℃〜約７５０℃である請求項３７〜４４のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４６】
Ｔ２は、約５００℃未満、約４５０℃未満、約４００℃未満、約３５０℃未満、約３００℃未満、約２５０℃未満、約１５０℃〜約４５０℃、若しくは、約２５０℃〜約４００℃である請求項３７〜４５のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４７】
Ｔ３は、約２５０℃未満、約２００℃未満、約１５０℃未満、約１００℃未満、約５０℃未満、若しくは、約２００℃〜およそ室温、約１５０℃〜約２５℃、約１００℃〜約２５℃、約１５０℃〜約５０℃である請求項３７〜４６のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４８】
Ｒ１が、少なくとも約１００℃／秒、少なくとも約２００℃／秒、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒である請求項３７〜４７のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項４９】
Ｒ２は、約１０℃／秒未満、約５℃／秒未満、約１℃／秒未満、約０．５℃／秒未満、約０．１℃／秒未満、少なくとも約０．０１℃／秒、少なくとも約０．１℃／秒、少なくとも０．５℃／秒、約０．０１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．５℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約５℃／秒である請求項３７〜４８のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５０】
前記ウェハは、アルミニウム、ガリウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された第２のｐ型ドーパントを含む請求項３７〜４９のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５１】
前記シリコンウェハは、単結晶シリコンウェハである請求項３７〜５０のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５２】
前記シリコンウェハは、チョクラルスキー法により成長させたインゴットのスライスである請求項３７〜５１のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５３】
前記シリコンウェハが、太陽電池の一部を構成する請求項３７〜５２のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５４】
前記シリコンウェハは、独立したウェハである請求項３７〜５２のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５５】
前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体を溶解させるに充分な温度Ｔ１までシリコンウェハを加熱する工程が、太陽電池の製造プロセスの一部である請求項３７〜５４のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【請求項５６】
Ｔ１は、少なくとも約６００℃であり、Ｔ２は、少なくとも約２５０℃であり、Ｒ１は、少なくとも約１００℃／秒であり、Ｔ３は、約２５℃であり、Ｒ２は、約５℃／秒未満である請求項３７〜５５のいずれかに記載のホウ素含有シリコンウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年６月３日に出願された米国仮出願第６１／４９３,１１９及び２０１２年６月１日に出願された米国非仮出願第１３／４８６,４６３の利益を主張する。これらの全内容は本明細書において引用して援用する。
【０００２】
技術分野
本開示の技術分野は、シリコンウェハにおいて、使用のために少数キャリア寿命劣化を抑制する方法に関する。特に、本開示の技術分野は、少数キャリア寿命劣化欠陥自体の濃度を減少させる、効率的で費用対効果が高い方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ソーラーセル、特にチョクラルスキー法により成長させたホウ素含有ｐ型単結晶シリコンウェハ上に形成されたセル、一般的にはそれ程多くはないが、鋳造により作製した多結晶ウェハ上に形成されたセルは、光に曝され、若しくは、暗所において少数キャリアが当該セルに導入されると、性能が低下する。初期の効率より遙かに小さい不変の効率が達成されるまで、この性能の低下は続く。ＣＺウェハベースのセルにおける効率の損失は、約１０％以上にのぼる。チョクラルスキーソーラーセルにおけるそのような効率の損失は、高効率シリコンセルの能力を制限し、産業における単結晶シリコンの使用を制限する。これは、チョクラルスキーセルは、典型的に、多結晶シリコンベースセルより製造に費用が掛かるからである。
【０００４】
ウェハを数分間低温でアニールすることにより（約２００℃でのアニール等）少なくとも一時的に当該劣化を好転させることができることが分かってきた。しかしながら、その後の照射時、低温アニールにより上昇した効率は低下する。５０℃〜２３０℃の範囲の低温アニールの間、過剰の電子をウェハに導入すること（具体的には、ウェハに対して光照射すること）により、劣化を永久的に好転させることができることが報告されている。しかしながら、永久的に回復させるためには、上述の条件下、低温アニールを相対的に長い時間（具体的には、数十時間）実行しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ソーラーセルにおける光励起による劣化に関連する劣化欠陥を永久的に抑制する商業的に実施可能な方法について継続的なニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の要旨は、シリコンウェハにおける劣化欠陥(degradation defect)に関連する少数キャリア寿命劣化(minority carrier lifetime degradation)を抑制するための方法を対象とする。当該ウェハは、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度のホウ素を含む。劣化欠陥は、高速拡散成分(fast-diffusing component)及び二量体酸素含有成分(dimeric oxygen-containing component)からなる。劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体(nano-precipitate)を溶解させるに十分な温度Ｔ１までシリコンウェハを加熱する。当該シリコンウェハを、冷却速度Ｒ１でＴ１から温度Ｔ２まで冷却する。さらに、当該シリコンウェハを、冷却速度Ｒ２でＴ２から温度Ｔ３まで冷却する。Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約２：１である。
【０００７】
本開示の第２の要旨は、シリコンウェハにおける劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化を抑制するための方法を対象とする。当該ウェハは、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度のホウ素を含む。劣化欠陥は、高速拡散成分及び二量体酸素含有成分からなる。劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成されたナノ凝集体を生成させるに十分な温度Ｔ１までシリコンウェハを加熱する。さらに、当該シリコンウェハを、少なくとも約１００℃／秒の冷却速度Ｒ１でＴ１から温度Ｔ２まで冷却する。
【０００８】
本開示の第３の要旨は、シリコンウェハを対象とする。ホウ素が、当該ウェハ中において、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度で存在する。高速拡散成分及び二量体酸素含有成分を含む劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化が、上記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成されたナノ凝集体を生成させるに十分な温度Ｔ１までシリコンウェハを加熱することにより抑制される。当該シリコンウェハは、冷却速度Ｒ１でＴ１から温度Ｔ２まで冷却される。当該シリコンウェハは、当該ウェハに光を照射しつつ、冷却速度Ｒ２でＴ２から温度Ｔ３まで冷却される。Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約２：１である。
【０００９】
本開示の上述の要旨に関連して述べた特徴には様々な改良が可能である。本開示の上述の要旨に別の特徴を組み合わせてもよい。これらの改良及び付加的な特徴は、個別に存在してもよいし、若しくは任意に組み合わせて存在してもよい。例えば、本開示の実施の形態のいくつかに関連して以下に説明する様々な特徴を本開示の上述の要旨に単独で若しくは任意に組み合わせて組み込んでもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特定の理論に拘泥されることなく、ホウ素及び酸素を含有するウェハにおける少数キャリア寿命劣化は、少数キャリア寿命劣化欠陥（”ＭＣＬＤ”、本明細書においては”劣化欠陥”と称する）の存在と関連すると考えられている。この少数キャリア寿命劣化欠陥は、２つの成分、すなわち、格子間ホウ素、格子間銅、若しくは格子間ニッケル等の高速拡散成分（”ＦＤＣ”）、及び、二量体酸素（Ｏ２）若しくは置換型ホウ素と二量体との複合物（ＢｓＯ２）等の二量体酸素含有成分（”ＤＯＣＣ”）から構成されていると考えられている。劣化欠陥は、格子間ホウ素及び二量体酸素（ＢｉＯ２）から構成されている可能性がある。しかしながら、劣化欠陥は、高速作用成分（Ｂｉ、Ｃｕｉ若しくはＮｉｉ）と酸素含有成分（Ｏ２若しくはＢｓＯ２）との任意の組み合わせであってもよいことに留意すべきである。ホウ素は、少数キャリア寿命劣化を引き起こす基本メカニズムの一部を構成し、当該ホウ素が、高速作用成分若しくは酸素含有成分として欠陥の一部を構成すると考えられていることに留意すべきである。この点、本願は、特定の劣化欠陥に限定されるべきではない。本明細書において使用されているように、”高速拡散成分”若しくは”酸素含有成分”は、少数キャリア寿命の損失を引き起こす少数キャリア寿命劣化欠陥を形成する各成分を意味する。
【００１１】
室温まで冷却されたシリコンウェハにおいて、高速拡散成分（ＦＤＣ）の集合体は、ナノ凝集体（ＮＰＰＴ）内において結合された状態及び／又は二量体酸素含有成分（ＤＯＣＣ）に対して結合した状態で一般的に分散されていると考えられている。高速拡散成分と二量体酸素含有成分とが結合したコンビネーションは、上述の少数キャリア寿命劣化欠陥（ＭＣＬＤ）を形成する。ＮＰＰＴに結合した集合体の一部は、少数キャリア寿命劣化を引き起こさないと考えられている。これは、ＭＣＬＤの集合体の一部でないと考えられているからである。本開示の実施の形態によれば、ＦＤＣがＭＣＬＤ欠陥の集合体からナノ凝集体ＮＰＰＴの集合体まで急速に移送されそれによりＭＣＬＤの集合体が当該系から低減若しくは排除されることによりＭＣＬＤ欠陥を効率的に且つ高い費用効果で溶解しうる。
【００１２】
定常状態において、以下の一般反応式がなりたつ
ＭＣＬＤ⇔ＦＤＣ＋ＤＯＣＣ                （１）。
当該反応定数は一定であり、適度な温度（例えば、少数電荷キャリアが発生しない約２００℃）では、当該系において非常に少ないＦＤＣが存在する（結合が殆ど切断されていない）。ＭＣＬＤの濃度は基本的に変化がない。
【００１３】
少数電荷キャリアを当該系に組み込むことにより、ＭＣＬＤの電荷状態及び反応式（１）における逆反応は阻止されるため、ＦＤＣがＤＯＣＣと反応してＭＣＬＤが生成されることはない。このように、ＭＣＬＤが溶解しＦＤＣ及びＤＯＣＣを形成される順反応だけが起こる。すなわち、熱的に遊離したＦＤＣは、もはやＤＯＣＣと再結合してＭＣＬＤが再生成されることはない
ＭＣＬＤ→ＦＤＣ＋ＤＯＣＣ                  （２）。
【００１４】
本開示の実施の形態に係るＭＣＬＤの濃度を減少させるため、ＦＤＣを当該系から取り除き、後のＤＯＣＣとの再結合及びＭＣＬＤの生成を抑制する。これは、ＦＤＣのナノ凝集体との結合を促進することにより達成されうる。それらは、以下の反応式にしたがって、ＦＤＣの高速拡散特性により自由にナノ凝集体に結びつけられる
ＦＤＣ→ＮＰＰＴ                            （３）。
【００１５】
過剰な少数電荷キャリア条件下、熱的に遊離されたＦＤＣは、それが結合するＮＰＰＴと接触するまで当該系を介して拡散する。熱的に遊離されたＦＤＣは、もはや実質的にＤＯＣＣと再結合することが抑制される。
【００１６】
したがって、ＦＤＣの濃度は減少しうる。減少の結果、反応式（２）により、ＭＣＬＤ源からより多くのＦＤＣが生成される。これらは、その後、再度ＮＰＰＴに捕捉されるまで拡散し、ＦＤＣの濃度が減少する。これにより、再度、ＭＣＬＤ源からＦＤＣがより多く遊離する。これは、全てのＦＤＣがＭＣＬＤからＮＰＰＴへ移送されるまで起こり、それにより、少数キャリア寿命劣化欠陥の集合体が実質的に減少若しくは実質的に排除される。
【００１７】
本開示の実施の形態によれば、反応式（３）が起こる速度は、典型的に存在するＮＲより実質的に高い数密度（Ｎ）と半径（Ｒ）との積とすることにより増加しうる。これは、ＦＤＣのＮＰＰＴに対する沈降の時間定数を少なくとも部分的に決定する。ＦＤＣのＮＰＰＴに対する沈降の時間定数は、ＭＣＬＤが溶解する速度の時間定数を決定すると考えられる。
【００１８】
特定の理論に拘泥されることはないが、ＮＲの積は、より高い温度においてＮＰＰＴが溶解した後ＮＰＰＴが形成される温度を通過するような冷却速度により設定できることが分かってきた。本開示の実施の形態によれば、これは、沈降及びＭＣＬＤ溶解の時間定数が非常に小さい当該温度範囲を通過する比較的大きな冷却速度を用いることにより制御しうる。結果として、その後の、若しくは同時の少数電荷キャリア注入溶解プロセスが比較的急速に起こりうる（具体的には、ソーラーセル製造プロセスとすることができる）。
【００１９】
本開示の方法によれば、ホウ素含有のシリコンウェハをアニールし、劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体を溶解させる。その後、これらの高速拡散成分から構成されたナノ凝集体の生成が起こる温度範囲を通るようにウェハを急速に冷却し、典型的に存在するよりも実質的に高い、数密度（Ｎ）と半径（Ｒ）との積ＮＲを有する新たなナノ凝集体の分布が形成される。この新たなナノ凝集体の分布は、サンプル中におけるより効果的で永続的な回復のベースである。ナノ凝集体のＮＲ積が増加することにより、劣化欠陥の濃度が、過剰電子状態下（光照射下）永続的な回復温度範囲に存在している間に、より急速に減少する。劣化欠陥に含まれる高速拡散成分からなるナノ凝集体の導入された分布により、残留高速拡散成分のかなりの部分が消費される。当該成分は劣化欠陥の効果を減少させる。そのため、少数キャリア寿命の永続的な回復を含め、劣化欠陥の濃度が減少することとなる。すなわち、劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成されたナノ凝集体がウェハ中において生成されると、当該ウェハは、永続的な不活性化プロセス（具体的には少数電荷キャリアを生成しながら低温アニールすること）に供され、高い数密度のナノ凝集物を高速拡散成分のためのシンクとして用いる格子間高速拡散成分ウェハを消耗させることによって寿命劣化欠陥の生成が抑制される。
【００２０】
この点に関して、劣化の永続的な損失は、活性状態から潜伏状態(latent state)までの劣化欠陥の遷移だけでなく、潜伏状態の活性密度の排除若しくは減少も含みうることが分かってきた。劣化欠陥の濃度がより低くなると、より少ない活性劣化欠陥が発生しうる。少数電荷キャリアの導入により、ウェハ中において、劣化欠陥から、分布した成長ナノ凝集体まで高速拡散成分が送り込まれるため、永続的な回復が起こると考えられる。
【００２１】
この点に関して、劣化中心に含まれる高速拡散成分が永続的な不活性処理の間これらの高速拡散成分から構成されるナノ凝集体により消費されうる速度定数は、複合物を形成する高速拡散成分の初期濃度に依存せず、より具体的には、格子間高速拡散成分原子に依存せず、ウェハが、アニール温度Ｔ１から、劣化中心に含まれる高速拡散成分から構成されるナノ凝集体が生成される温度範囲を通って冷却されるような冷却速度に依存することが分かってきた。特に、浸漬速度は、沈殿物密度（Ｎ）と沈殿物半径（Ｒ）との積に比例し、Ｎ及びＲは、以下に示すように、格子間高速拡散成分原子（Ｃｉ）と冷却速度（ｑ）の初期濃度に比例する
Ｎ〜ｑ３／２Ｃｉ１／２                      （１）、
Ｒ〜Ｃｉ１／２ｑ１／２                      （２）。
したがって、永続的な不活性処理の間の格子間高速拡散成分の浸漬速度（及び、それを用いた、潜伏欠陥の密度が減少する速度）は、以下に示すように、最初、冷却速度と比例する
浸漬速度〜ＮＲ〜（ｑ３／２*Ｃｉ１／２）（Ｃｉ１／２*ｑ１／２）〜ｑ  （３）。
そのため、浸漬速度は、冷却速度に対して直接比例する。よって、ナノ凝集体生成の温度を通って、ｐ型ホウ素含有半導体を急速に冷却することにより、積ＮＲは、これに比例して増加しうる。それにより、格子間高速拡散原子が永続的な不活性処理の間処理される速度が増加する。よって、より急速に劣化中心の濃度が減少し、少数キャリア寿命の劣化が永続的に抑制される。
【００２２】
少数キャリア寿命及び太陽電池の効率を回復させるための、本開示の１以上の実施の形態において、ホウ素含有シリコンウェハを、第１ステップにおいて、劣化中心に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体を溶解するに十分であってナノ凝集体の生成温度を超える温度Ｔ１まで熱的にアニールする。この点に関し、本開示の少数キャリア寿命劣化を抑制するための方法に供されるシリコンウェハを本明細書において単結晶シリコンウェハ（すなわち、チョクラルスキー法により成長させたインゴットのスライス）と称する一方、多結晶シリコンウェハを使用しても良いことは理解すべきである。さらに、上述のプロセスステップは、制限される訳ではないが、エピタキシャルシリコン層、さらには、フロートゾーン（ＦＺ）（酸素がドープされている場合）単結晶シリコンウェハに適用しても良い。さらに、本開示の実施の形態の劣化抑制プロセスに供されるホウ素含有ウェハは、製造された太陽電池（すなわち、内部にｐ-ｎ接合が形成されたセル）、光起電性モジュール、もしくは、太陽電池の製造における１以上の中間工程により製造されたウェハ構造物に組み込まれたウェハであってもよい。別の態様では、ホウ素含有ウェハは、太陽電池製造プロセスに未だ供されていない独立したウェハであってもよい。
【００２３】
この点に関して、いくつかの実施の形態において、ウェハを太陽電池アプリケーションにおいて従来から使用されているｐ型ウェハと記載している場合もあるが、当該ウェハは、当該技術分野において“ｐ型”と典型的に分類されているウェハにおけるｐ型ドーパントの密度未満のｐ型ドーパントの数密度（具体的には、ｐ−ウェハの、一般より少ない数密度）を包含しうる。全ｐ型ドーパント濃度に関わらず、本開示の実施の形態のプロセスに供されるウェハは、少なくとも約１０１３ホウ素原子／ｃｍ３を含む。他の実施の形態では、ウェハは、少なくとも約１０１４ホウ素原子／ｃｍ３、少なくとも約１０１５ホウ素原子／ｃｍ３、少なくとも約１０１６ホウ素原子／ｃｍ３、さらには少なくとも約１０１７ホウ素原子／ｃｍ３（具体的には、約１０１３ホウ素原子／ｃｍ３〜約１０１８ホウ素原子／ｃｍ３、約１０１３ホウ素原子／ｃｍ３〜約１０１７ホウ素原子／ｃｍ３、約１０１４ホウ素原子／ｃｍ３〜約１０１７ホウ素原子／ｃｍ３、又は約１０１５ホウ素原子／ｃｍ３〜約１０１８ホウ素原子／ｃｍ３）を含む。ホウ素に加えて、ウェハは、アルミニウムおよびガリウム等の他のｐ型ドーパントを含んでいてもよい。全部のｐ型ドーピング量は、当該ウェハが、ｐ−、ｐ、ｐ＋、ｐ＋＋型ウェハに分類されるような濃度であってもよく、若しくは、上述のｐ−ドープウェハ未満の濃度を有していてもよい。当該ウェハ内の酸素濃度は、チョクラルスキーにより成長させたシリコンの典型的な範囲（約５×１０１７原子／ｃｍ３〜約９×１０１７原子／ｃｍ３の濃度、さらには、約５×１０１６原子／ｃｍ３〜約３×１０１８原子／ｃｍ３の濃度）であってもよい。上述したホウ素、ｐ型ドーパント及び酸素の濃度は、例示であり、本開示の技術的範囲から逸脱しなければ、他の濃度を用いてもよい。いくつかの実施の形態において、ウェハが上述のｐ型ウェハとして特徴付けられるようなｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントの相対濃度を有するように、当該ウェハは１以上のｎ型ドーパント（具体的には、リン、ヒ素、アンチモン、もしくはこれらの組み合わせ）によりカウンタードープされていてもよい。
【００２４】
シリコンウェハは、約１５０ｍｍ、約２００ｍｍ、約３００ｍｍ、約４５０ｍｍ、若しくはそれ以上の直径を有していてもよい。開始時のウェハは、研磨され、エッチングされ、及び／又は、粗研磨されてもよいし、若しくは、これらのオペレーションを、本開示にしたがって少数キャリア寿命劣化の永続的な抑制方法が適用された後に、これらのオペレーションを実行してもよい。本開示の実施の形態は、例えば、多結晶キャストウェハ及び”擬正方形”ＣＺウェハ等を含めて、形状及び／又はサイズに拘わらず、太陽電池、若しくは、太陽電池が製造されうるウェハを含んでもよいことにさらに留意すべきである。
【００２５】
熱処理Ｓ１は、劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体並びに劣化欠陥自身を溶解するに充分な温度Ｔ１までウェハを加熱し、比較的短い時間その温度でアニールすることを含む。劣化中心に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ凝集体は、少なくとも約６５０℃の温度で溶解し、約６００℃の温度、約５５０℃の温度、さらには５００℃の温度で溶解しうると考えられる。したがって、Ｔ１は、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、若しくは、約５００℃〜約１３００℃、約５００℃〜約１１５０℃、約５００℃〜約１０００℃、約５００℃〜約８５０℃、約５００℃〜約７５０℃、若しくは、約６００℃〜約７５０℃であってもよい。当該ウェハは、概して、少なくとも約１秒、典型的には少なくとも数秒（具体的には、少なくとも約３秒、少なくとも約５秒等）、さらには、数十秒（具体的には、少なくとも約２０秒、少なくとも約３０秒、少なくとも約４０秒等）、さらには、約６０秒以下、この温度Ｔ１に若しくはこれより高い温度に維持されるであろう。
【００２６】
好ましくは、熱的アニールＳ１は、ｐ型ウェハの加熱を含む太陽電池製造プロセスステップ等の現存するプロセスステップの一部を構成する。これに替えて若しくはこれに加重して、熱的アニールステップＳ１は、例えば、数多くの商業的に入手可能な炉（具体的にはベルト炉）のいくつかにおいて、若しくは、ウェハがハイパワーランプのバンクにより個々に加熱される急速熱的アニール（”ＲＴＡ”）炉において実行してもよい。当該ウェハは、ステップＳ１において、室温から、若しくは、従来のプロセスステップの一部を構成する中間温度から加熱されてもよい。いくつかの実施の形態において、当該ウェハは、中間の温度において当該温度を維持することなく（具体的には、所望の温度に達するまで連続的に温度が上昇する）、高速拡散成分から構成されたナノ凝集体を溶解させるに充分な温度まで加熱される。当該ウェハは、太陽電池製造において典型的なもの、具体的には、水素を含む外気、若しくはシリコンに対して不活性なガス（具体的には、アルゴン等の希ガス）を含む数多くの異なる外気中若しくは大気中においてアニールしてもよい。以下に説明するプロセスステップＳ２及びＳ３は、同様の外気中において実行してもよい。
【００２７】
熱的アニールステップＳ１が完了した後、ステップＳ２におけるウェハは、Ｔ１から第２温度Ｔ２まで、少なくとも約１００℃／秒の冷却速度Ｒ１で急速に冷却される。それぞれが公称半径Ｒを有する、高い数密度Ｎの高速拡散成分から構成されたナノ凝集体の生成が引き起こされるように、少なくとも約２００℃／秒の冷却速度が好ましい。いくつかの実施の形態において、冷却速度は、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒であってもよい。当該ウェハは、Ｔ１からＴ２まで一定の速度で冷却される必要はないことを理解すべきである。冷却速度Ｒは、高い数密度Ｎのナノ凝集体の生成が引き起こされるように一定であってもよいし、若しくは冷却の間変化してもよい。一般的に、当該ウェハは、列挙した最小値より大きい冷却速度で冷却してもよく、最大冷却速度は、ウェハの完全性が損なわれるようなもの（具体的には、当該ウェハにおいて転位が発生する温度）である（仮に進行する場合）。一般的に、当該ウェハは、Ｔ１からＴ２まで、従来のプロセスにおいて典型的な従来の冷却速度より高い速度Ｒ１（具体的には、急速熱的アニールオペレーションに典型的な冷却速度より速い冷却速度）で冷却される。すなわち、従来の急速熱的アニールでは、フォトン放出により与えられる非常に高い熱勾配及び付加的な冷却のため、典型的には、１２００℃等の高温から、約６５０℃、さらには６００℃まで急速に冷却される。しかしながら、６００℃未満の温度での（具体的には、６００℃から約３００℃以下の温度まで）そのような急速な冷却速度を達成するため、付加的な冷却手段を適用してもよい。
【００２８】
概して、ステップＳ２においてウェハを急速に冷却するための適切な装置は、伝導性熱伝達により、熱を急速に当該ウェハからヒートシンクへ伝達させるためのヒートシンクを備える。適当な装置は、冷却の間、ウェハの１以上の表面と熱的に接触する表面を含む熱プレートを備えていてもよい。いくつかの実施の形態において、熱プレートは、当該プレートを冷却剤に接触させることにより冷却される。いくつかの実施の形態において、当該ウェハは、流体に一部若しくは全部を浸漬させて、当該ウェハを急速に冷却する。これに替えて、若しくはこれに加重して、当該装置は、当該ウェハ未満の温度の冷却外気を用いて、当該ウェハを急速に冷却してもよい。
【００２９】
冷却速度Ｓ２により、劣化欠陥に含まれる高速拡散成分の原子が、当該ウェハにおいて過飽和の状態となる。従来のプロセスを超える速度で冷却することにより、ナノ凝集体の数密度（積ＮＲ）は、より遅い冷却速度を含むプロセスと比較して増加し、それにより実質的に高速拡散成分から構成されるナノ凝集体の数密度の積ＮＲが増加する。
【００３０】
概して、Ｔ２は、約Ｔ１未満であって少なくとも約５０℃、若しくは、Ｔ１未満であって少なくとも約１００℃、少なくとも約１５０℃、少なくとも約２００℃、少なくとも約２５０℃、さらには、少なくとも約３００である。Ｔ２は、約５００℃未満、約４５０℃未満、約４００℃未満、約３５０℃未満、約３００℃未満、さらには、約２５０℃未満（具体的には、約１５０℃〜約４５０℃、若しくは、約２５０℃〜約４００℃）であってもよい。Ｔ２は、ウェハがＴ１とＴ２との間で急速に冷却されプロセス時間が減少するため、できるだけ低い方が好ましい。しかしながら、Ｔ２は、以下に説明するステップＳ３において、ウェハの効率損失が永続的に抑制されうる程充分高い温度であるべきである。
【００３１】
この点に関して、熱的アニールステップＳ１及び急速冷却ステップＳ２は、少数電荷キャリアが発生しないように（すなわち、ウェハに光照射することなく若しくはウェハに電流を加えることなく）実行してもよいことは理解すべきである。しかしながら、熱的アニールステップ及び／又は冷却ステップの間、制限なく、少数電荷キャリアが発生しうることは理解すべきである。熱的アニールステップＳ１及び急速冷却ステップＳ２は、高速拡散成分の原子に、従来の方法より大きいＮＲ積を有する分布を形成させ、このことは、以下に説明するように、比較的短い永続的回復プロセスＳ３が適用されることを可能とする。
【００３２】
第３ステップＳ３において、少数電荷キャリアを、およそ室温（約２５℃）から約２５０℃（具体的には、およそ室温から約２００℃、およそ室温から約１５０℃、およそ室温から約１００℃、約５０℃から約２５０℃、若しくは、約５０℃から約１５０℃）の温度で発生させ、永続的に寿命キャリア劣化を抑制する。ある実施の形態では、ウェハをＴ２から温度Ｔ３まで冷却速度Ｒ２で冷却して、少数電荷キャリアが発生する。この点に関して、熱的アニールステップＳ１及び冷却ステップＳ２により、従来の永続的不活性処理（米国特許公報第２０１０／０２４３０３６に開示された不活性方法。米国特許公報第２０１０／０２４３０３６は、本明細書において、関連付けるため、一貫させるために、引用して援用する。）と比較してより短い時間、永続的不活性処理Ｓ３を実行してもよいことが分かってきた。
【００３３】
特定の理論に拘泥されることなく、永続的な回復は、劣化欠陥に対して格子間高速拡散成分の通常のパスを阻止する少数キャリア（具体的には電子）に起因し、それにより、高速拡散種から構成されたナノ凝集体に対してこれらの格子間高速拡散成分が送り込まれると考えられる。当該高速拡散種は、高速拡散成分の格子間原子がナノ凝集体により消費されることを可能とする。劣化欠陥は、高速拡散成分及び酸素含有成分と平衡状態で存在していると考えられるため、ナノ凝集体による格子間高速拡散成分の消費により、少数キャリア劣化欠陥が永続的に減少することになる。ステップＳ１において、ウェハをアニール温度Ｔ１から急速に冷却することにより、沈殿物の密度（Ｎ）とナノ凝集体の直径（Ｒ）との積は増加しうる。沈殿物の密度（Ｎ）とナノ凝集体の直径（Ｒ）との積は、ナノ凝集体により格子間高速拡散成分が消費される速度を増加させる（具体的には、格子間高速拡散成分は、格子間高速拡散成分を消費するシンクとして機能する高速拡散成分の比較的数多くのナノ凝集体により、急速に消費される）。そのため、本開示の永続的回復プロセスは、従来のプロセスと比較してより短い時間実行してもよく、そのため、プロセススループットが増加する。これに伴って、寿命キャリア劣化の永続的抑制が失われることもない。これに関して、本明細書において使用される”永続的回復”は、結果として得られる光起電性セルの通常の寿命を実質的に存続させる少数キャリア寿命劣化の抑制を意味する。
【００３４】
本開示のいくつかの実施の形態において、Ｔ３は、約２５０℃未満であり、他の実施の形態において、約２００℃未満、約１５０℃未満、約１００℃未満、約５０℃未満、若しくは、約２００℃〜およそ室温（具体的には、約２５℃）、約１５０℃〜約２５℃、約１００℃〜約２５℃、約１５０℃〜約５０℃である。温度Ｔ２からＴ３までの冷却速度Ｒ２は、当該ウェハが、寿命キャリア劣化の永続的な抑制を達成することができるように充分低いものであるべきである。熱的アニールステップＳ１及び冷却ステップＳ２を実行することにより、ステップＳ３における冷却速度Ｒ２は、一般的に、寿命キャリア劣化を永続的に抑制するための従来の方法であってウェハがある時間（具体的には、数時間以下）ある温度に保持され、大気温度まで冷却される方法において使用される冷却速度未満であってもよい（すなわち、数℃／分のオーダーの冷却速度を用いる）。例示的な冷却速度Ｒ２には、少数キャリア劣化を抑制するに充分な時間、少数キャリアが発生するような冷却速度（約１０℃／秒未満、約５℃／秒未満、約１℃／秒未満、約０．５℃／秒未満、さらには、約０．１℃／秒未満）が含まれる。当該冷却速度は、不必要にスループットを減少させないように、充分高いものであるべきである。少なくとも約０．０１℃／秒、少なくとも約０．１℃／秒、さらには、少なくとも０．５℃／秒の例示的な最小冷却速度Ｒ２を用いてもよい。いくつかの実施の形態において、冷却速度Ｒ２は、約０．０１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．５℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約５℃／秒の範囲に亘る。
【００３５】
この点に関して、ウェハは、温度Ｔ２とＴ３との間において、略均一の速度で冷却する必要はないことは理解すべきである。例えば、ウェハは、所定の時間（具体的には、約３０秒から約１５秒まで）、Ｔ２、若しくは、Ｔ２とＴ３との間の任意の温度に保持し、その後、冷却してもよい（具体的には、およそ大気温度まで冷却する）。そのため、Ｒ２（及び上述のＲ１）は、温度Ｔ２、及び／又は、Ｔ２とＴ３との間の他の温度にウェハが保持される温度を含む、時間平均冷却速度を示している（すなわち、Ｒ２は、ウェハがＴ２からＴ３まで冷却された時間Ｔ２−Ｔ３で除されたものである）。
【００３６】
本開示のいくつかの特定の実施の形態において、ウェハは、永続的抑制ステップＳ３の後、さらなるプロセス（すなわち、デバイス製造）に供してもよい。当該プロセスは、Ｓ３の完了時、ウェハが加熱されることを要求する。これらの実施の形態において、永続的抑制ステップＳ３を完了させるため、所定の時間、温度Ｔ２に維持し、その後、さらなる熱処理ステップを完了させるために、Ｔ２を超えて加熱する。そのような実施の形態において、Ｒ２は、約０であると考えられ、Ｔ２は、概して、Ｔ３である。永続的な抑制ステップＳ３の後、さらなるプロセス（すなわち、デバイス製造）を実行する実施の形態において、当該さらなるプロセスは、約６５０℃、さらには、６００℃を超える温度までウェハを加熱しないことが好ましい。これは、そのような加熱により、凝集物が溶解し、永続的劣化抑制が失われるからである。
【００３７】
概して、冷却速度Ｒ２は、ステップＳ３の間、再結合中心の永続的不活性化を当該ウェハが達成することができる冷却速度Ｒ１未満である。例えば、Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約２：１であってもよい。他の実施の形態において、Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約３：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、若しくは、約２：１〜約２００：１、約２：１〜約１５０：１、約１０：１〜約１５０：１、約２０：１〜約１５０：１である。
【００３８】
ステップＳ３の間、少数電荷キャリアは、シリコン中に電子を発生させることができる任意の光をウェハに向けることにより少数電荷キャリアを発生させてもよい。約１．１μｍより短波長の光については、当該ウェハは、少なくとも約５０ｍＷ／ｃｍ２の強度で光照射されてもよく、他の実施の形態では、少なくとも約１００ｍＷ／ｃｍ２、さらには、約２００ｍＷ／ｃｍ２の強度でなされる。約１．１μｍより長波長の光を使用してもよいことに留意すべきである。しかしながら、いくつかの実施の形態において、より短波長の光と比較して、より高いパワーで、若しくは、より長い時間、光を照射すべきである（具体的には、少なくとも約５００ｍＷ／ｃｍ２、さらには、少なくとも約１０００ｍＷ／ｃｍ２）。１以上の実施の形態において、ベルト炉内に配置された、若しくは、急速熱アニール装置の加熱ランプを介して光照射される。当該ウェハの全表面に光照射して、少数電荷キャリアを導入することが好ましい。しかしながら、本開示の１以上の実施の形態において、ウェハの前面のみに光照射してもよい。
【００３９】
光照射に替えて、若しくはこれに加重して、ウェハに電流を流すことにより、Ｓ３の間、少数電荷キャリアを発生させてもよい。概して、そのような電流は、ｐ層とｎ層との間に形成されたｐｎ接合を有するウェハ上に若しくは当該ウェハ内にｎ型の層を（具体的には、エピ層等の不連続な層を導入、拡散、析出させることにより）形成することにより、流してもよい。ｐｎ接合に電流を流して、ｐ型ドーパントでドープされたウェハの領域に対して少数キャリアを導入してもよい。ウェハに適用される電圧は、少なくとも約０．４ボルト、さらには、少なくとも約０．７ボルトであってもよい。当該電流を、製造された光起電性セル若しくは製造された光起電性モジュールに与えることにより、ｐ型ウェハに流してもよい。少数キャリアは、ウェハがＴ２からＴ３まで冷却される全時間、発生しないことが必要であると理解すべきである。
【００４０】
本開示の１以上の特定の実施の形態において、Ｔ１は、少なくとも約６００℃であり、Ｔ２は、少なくとも約２５０℃であり、Ｒ１は、少なくとも約１００℃／秒であり、Ｔ３は、およそ大気温度（具体的には、約２５℃）であり、Ｒ２は、約５℃／秒未満である。
【００４１】
本劣化抑制プロセスの効果は、当該技術分野における当業者により知られた方法のいずれかにより確認してもよい。典型的な方法には、（１）短い期間（具体的には、約１ミリ秒未満の時間、さらには、約２００マイクロ秒未満の時間）、セルに光を照射することによりホウ素含有ウェハを備える太陽電池の効率を測定すること、（２）性能を低下させるために、より長い期間（具体的には、少なくとも１時間、より典型的には数時間、若しくは数日、さらには１ヶ月以上）、セルに光を照射すること、（３）ステップ２において、光照射後効率を測定することが含まれる。効率損失が無視できる程度若しくは小さい場合（具体的には、約１０％未満の効率損失、若しくは他の実施の形態では、約５％未満、約５％未満、約１％未満、若しくは、約０．５％未満の効率損失）、劣化の永続的抑制が達成される。
【００４２】
本開示、若しくはその好ましい実施の形態において、構成要素を導入する際、冠詞”ａ（一つの）”、”ａｎ（一つの）”、”ｔｈｅ（その）”及び”ｓａｉｄ（上述の）”は、１以上の構成要素の存在を意味することを意図している。用語”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）”、”ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（包含する）”、及び”ｈａｖｉｎｇ（有する）”は、包括的であることを意図しており、列挙された構成要素以外の他の構成要素が存在していてもよいことを意味することを意図している。
【００４３】
本開示の技術的範囲から逸脱することなく、上述の装置及び方法において様々な変更を加えることができるため、上述の記載に含まれ、添付の図面に示された全事項は、例示であると解釈すべきであり、限定の意味と解釈すべきではない。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月11日(2012.12.11)
【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】
ホウ素を含有するシリコンウェハにおいて少数キャリア寿命劣化欠陥に関連する少数キャリア寿命劣化を抑制する方法であって、
ホウ素は、少なくとも約１０１３原子／ｃｍ３の濃度で前記ウェハ内に存在し、
前記劣化欠陥は、高速拡散成分及び二量体酸素含有成分を含み、
当該方法は、
シリコンウェハを、前記劣化欠陥に含まれる高速拡散成分から構成された既存のナノ集合体を溶解させるに充分な温度Ｔ１まで加熱する工程と、
前記シリコンウェハを、Ｔ１から温度Ｔ２まで少なくとも約１００℃／秒の冷却速度Ｒ１で冷却する工程と、
前記シリコンウェハを、Ｔ２から温度Ｔ３まで冷却速度Ｒ２で冷却する工程と、を有し、
Ｒ２に対するＲ１の比率が少なくとも約２：１である方法。
【請求項２】
加熱工程の間溶解される前記既存のナノ集合体には、ホウ素、銅、ニッケル、若しくはこれらの組み合わせが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項３】
加熱工程の間溶解される前記既存のナノ集合体には、ホウ素が含まれる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記Ｒ２に対するＲ１の比率は、少なくとも約３：１、少なくとも約５：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約５０：１、若しくは、約２：１〜約２００：１、約２：１〜約１５０：１、約１０：１〜約１５０：１、若しくは、約２０：１〜約１５０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記少数電荷キャリアを発生させる請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに光照射することにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハをＴ２からＴ３まで冷却しつつ、前記ウェハに電流を与えることにより前記少数電荷キャリアを発生させる請求項５記載の方法。
【請求項８】
Ｒ１が、少なくとも約２００℃／秒、少なくとも約２５０℃／秒、少なくとも約５００℃／秒、少なくとも約７５０℃／秒、さらには、少なくとも約１０００℃／秒である請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
Ｔ１は、少なくとも約５００℃、少なくとも約６００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、若しくは、約５００℃〜約１３００℃、約５００℃〜約１１５０℃、約５００℃〜約１０００℃、約５００℃〜約８５０℃、約５００℃〜約７５０℃、若しくは、約６００℃〜約７５０℃である請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
Ｔ２は、約５００℃未満、約４５０℃未満、約４００℃未満、約３５０℃未満、約３００℃未満、約２５０℃未満、約１５０℃〜約４５０℃、若しくは、約２５０℃〜約４００℃である請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
Ｔ３は、約２５０℃未満、約２００℃未満、約１５０℃未満、約１００℃未満、約５０℃未満、若しくは、約２００℃〜およそ室温、約１５０℃〜約２５℃、約１００℃〜約２５℃、約１５０℃〜約５０℃である請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
Ｒ２は、約１０℃／秒未満、約５℃／秒未満、約１℃／秒未満、約０．５℃／秒未満、約０．１℃／秒未満、少なくとも約０．０１℃／秒、少なくとも約０．１℃／秒、少なくとも約０．５℃／秒、約０．０１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約１０℃／秒、約０．５℃／秒〜約１０℃／秒、約０．１℃／秒〜約５℃／秒である請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェハは、アルミニウム、ガリウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された第２のｐ型ドーパントを含む請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記シリコンウェハは、単結晶シリコンウェハである請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記シリコンウェハは、チョクラルスキー法により成長させたインゴットのスライスである請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
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2014526135.tif 000004