(57)【要約】  （ａ）太陽の方向に向いている前表面と裏表面とを含むドープされたシリコン基材を提供するステップと、（ｂ）二酸化シリコン層を前表面および裏表面上に形成するステップと、（ｃ）ホウ素化合物と溶剤とを含むホウ素含有ドーピングペーストを裏表面上にあるパターンで堆積させるステップと、（ｄ）リン化合物と溶剤とを含むリン含有ドーピングペーストを裏表面上にあるパターンで堆積させるステップと、（ｅ）ホウ素とリンとをシリコン基材の裏表面内に局所的に拡散させるためにシリコン基材を雰囲気中で第１の温度に、かつ第１の時間にわたって加熱するステップとを含む、局所拡散裏面を有する光電池を製造するための方法。
2015534266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）太陽の方向に向いている前表面と裏表面とを含むドープされたシリコン基材を提供するステップと、
（ｂ）二酸化シリコン層を前記前表面および前記裏表面上に形成するステップと、
（ｃ）ホウ素化合物と溶剤とを含むホウ素含有ドーピングペーストを前記裏表面上に、あるパターンで堆積させるステップと、
（ｄ）リン化合物と溶剤とを含むリン含有ドーピングペーストを前記裏表面上に、あるパターンで堆積させるステップと、
（ｅ）ホウ素とリンとを前記シリコン基材の前記裏表面内に局所的に拡散させるために、前記シリコン基材を雰囲気中で第１の温度に、かつ第１の時間にわたって加熱するステップとを含む、局所拡散裏面を有する光電池を製造するための方法。
【請求項２】
前記シリコン基材の外面全体が前記ステップ（ｂ）において酸化され、
前記ホウ素含有ドーピングペーストと前記リン含有ドーピングペーストとが、前記ステップ（ｃ）および前記ステップ（ｄ）それぞれにおいて、前記裏表面上の前記二酸化シリコン層上に堆積され、
ホウ素とリンとが、前記ステップ（ｅ）において、前記二酸化シリコン層を通して前記シリコン基材の前記裏表面内に拡散される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二酸化シリコン層が、（ｉ）熱酸化、（ｉｉ）二酸化シリコン粒子を含む組成物の印刷および乾燥、（ｉｉｉ）化学蒸着、（ｉｖ）化学酸化、（ｖ）水蒸気酸化、（ｖｉ）シリコン粒子を含む組成物の印刷および酸化、および（ｖｉｉ）多孔性シリコン層の成長および酸化からなる群から選択される方法によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記二酸化シリコン層の厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ホウ素含有ドーピングペーストがホウ素化合物と、ポリマーバインダーと、溶剤とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ホウ素含有ドーピングペーストがセラミック化合物をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ホウ素含有ペーストの全重量に基づいて、前記ホウ素化合物が０．５〜５０重量％であり、前記セラミック化合物が０〜５０重量％であり、前記ポリマーバインダーが０．５〜１０重量％である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記リン含有ドーピングペーストがリン化合物と、ポリマーバインダーと、溶剤とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記リン含有ドーピングペーストがセラミック化合物をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記リン含有ペーストの全重量に基づいて、前記リン化合物が２０〜９０重量％であり、前記セラミック化合物が０〜５０重量％であり、前記ポリマーバインダーが０．５〜１０重量％である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ドープされる層が、前記ステップ（ｂ）の前に前記シリコン基材の前記前表面上に形成され、前記ドープされる層が、前記シリコン基材の前記ドーパントと同じドーパントをドープされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ｆ）前記二酸化シリコン層を前記シリコン基材から除去するステップと、
（ｇ）不動態化層を前記前表面と前記裏表面の両方の上に形成するステップと、
（ｈ）第１の電極および第２の電極を前記裏表面上に形成するステップであって、前記第１の電極が、ホウ素が局所的に拡散される前記シリコン基材の第１の領域と電気接触しており、前記第２の電極が、リンが局所的に拡散される前記シリコン基材の第２の領域と電気接触しているステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ドープされる層が、前記ステップ（ｆ）とステップ（ｇ）との間に前記シリコン基材の前記前表面上に形成され、前記ドープされる層が、前記シリコン基材の前記ドーパントと同じドーパントをドープされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の温度が８５０〜１０００℃であり、前記雰囲気が窒素、酸素、またはそれらの混合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
製造された光電池が、ｐ＋拡散エリアとｎ＋拡散エリアとを前記シリコン基材の前記裏表面上に含むと共に、前記ｐ＋拡散エリアとオーム接触している第１の金属電極と前記ｎ＋拡散エリアとオーム接触している第２の金属電極とをさらに含む、交差指型裏面接触太陽電池である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的にはｐ−ｎ接合に関し、特に、ホウ素およびリンドーピングペーストと酸化物バリア層とを使用して達成された裏面上の局所化されたホウ素およびリン拡散エリアを使用する高効率裏面接触型太陽電池を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の前面接触型太陽電池の制限条件を克服する１つの方法は、ｐ−ｎ接合と裏面電界（ＢＳＦ）との両方を太陽電池の裏面に移動させることである。この構造物は、交差指型裏面接触（ＩＢＣ）太陽電池と称される。ＩＢＣ太陽電池のコンセプトは最初は、ＬａｍｍｅｒｔおよびＳｃｈｗａｒｔｚによって提案された［Ｍ．Ｄ．Ｌａｍｍｅｒｔ  ａｎｄ  Ｒ．Ｊ．Ｓｃｈｗａｒｔｚ，“Ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ  ｂａｃｋ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ：ａ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｉｎ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ．２４，ｎｏ．４，ｐｐ．３３７−３４２，１９７７］。
【０００３】
ｐ−ｎ接合とＢＳＦとの両方を裏面に移動させることによって、発生されたキャリアを抽出するために必要とされる全ての金属化部分もまた、裏面に移動される。したがって、太陽の方向に向いている前面は、日陰損失がなく、より高い短絡回路電流、したがってより高い効率を可能にする。前表面は金属コンタクトのために最適化された高拡散層をもう必要としないが、その代わりに、前表面においての再結合損失を最小にする前面電界（ＦＳＦ）を形成し、それによって開回路電圧、したがって効率を増加させるように最適化され得る。金属コンタクトを裏面上に有する別の利点は、金属の幾何学形状は日陰損失を最小にするためにもはや制約を受けず、抵抗損失を低減するいっそう広範な金属を考慮することである。また、全ての金属コンタクトを裏面上に有することには、太陽電池をモジュールに統合するのを簡単にするという更なる利点がある。
【０００４】
ＩＢＣ電池の製造法に関して様々な方法が提案された。このような方法は、Ｐ．Ｊ．Ｖｅｒｌｉｎｄｅｎ，Ｒ．Ｍ．Ｓｗａｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｒ．Ａ．Ｃｒａｎｅ，Ｐｒｏｇ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔ：Ｒｅｓ．Ａｐｐｌ．２，１４３−１５２（１９９４）；Ｆ．Ｇｒａｎｅｋ，“Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｂａｃｋ−Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｂａｃｋ−Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，”ＰｈＤ  Ｔｈｅｓｉｓ，Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＩＳＥ），Ｆｒｅｉｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ（２００９）；Ｄ−Ｈ．Ｎｅｕｈａｕｓ  ａｎｄ  Ａ．Ｍｕｎｚｅｒ，“Ｒｅｖｉｅｗ  Ａｒｔｉｃｌｅ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｗａｆｅｒ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，”Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ＯｐｔｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２００７，Ａｒｔｉｃｌｅ  ＩＤ  ２４５２１，ｄｏｉ：１０．１１５５／２００７／２４５１；米国特許出願公開第２０１１／０００３４２４号明細書および米国特許出願公開第２０１０／００８１２６４号明細書に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ホウ素およびリンドーピングペーストと酸化物バリア層とを使用して達成された裏面上の局所化されたホウ素およびリン拡散エリアを使用する高効率交差指型裏面接触（ＩＢＣ）太陽電池を形成する方法を記載する。パターン化されたドーピングペーストを印刷する前に酸化物層を導入することによって、下にあるウエハ内へのホウ素とリンとの同時拡散を可能にすると共に、同時に、隣接したシリコン表面上への、オートドーピングと称される意図されないドーピングを無くす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様は、（ａ）太陽の方向に向いている前表面と裏表面とを含むドープされたシリコン基材を提供するステップと、（ｂ）二酸化シリコン層を前表面および裏表面上に形成するステップと、（ｃ）ホウ素化合物と溶剤とを含むホウ素含有ドーピングペーストを裏表面上に、あるパターンで堆積させるステップと、（ｄ）リン化合物と溶剤とを含むリン含有ドーピングペーストを裏表面上に、あるパターンで堆積させるステップと、（ｅ）ホウ素とリンとをシリコン基材の裏表面内に局所的に拡散させるためにシリコン基材を雰囲気中で第１の温度に、かつ第１の時間にわたって加熱するステップとを含む、局所拡散裏面を有する光電池を製造するための方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】交差指型裏面接触（ＩＢＣ）太陽電池の略図を示す。
【図２Ａ】熱推進（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｒｉｖｅ−ｉｎ）プロセスに供せられるパターン化されたドーピング源に伴うオートドーピングを図解的に示す。図２Ａは、２つのシリコンウエハが互いに縦に平行である構成を示す。
【図２Ｂ】熱推進（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｒｉｖｅ−ｉｎ）プロセスに供せられるパターン化されたドーピング源に伴うオートドーピングを図解的に示す。図２Ｂは、高温処理が図２Ａに示されたウエハに与える効果を示す。
【図３Ａ】パターン化されたドーピング源とバリアＳｉＯ2層とを使用してオートドーピングのない局所化されたドーピングを達成するための方法を図解的に示す。図３Ａは、図２Ａのウエハと同じ構成のＳｉＯ2層（３１０）を有する２つのシリコンウエハ（３０１）および（３０３）を示す。
【図３Ｂ】パターン化されたドーピング源とバリアＳｉＯ2層とを使用してオートドーピングのない局所化されたドーピングを達成するための方法を図解的に示す。図３Ｂは、高温処理が図３Ａに示されるウエハに与える効果を示す。
【図４Ａ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｂ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｃ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｄ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｅ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｆ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｇ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｈ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図４Ｉ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための方法を示す。
【図５Ａ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｂ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｃ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｄ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｅ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｆ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｇ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｈ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図５Ｉ】酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造するための代替方法を示す。
【図６】９２５℃の熱処理後の８０ｎｍの酸化物バリア層上のインク（ペースト）およびインク無し（ペースト無し）エリアのためのシート抵抗の結果を示す。
【図７】９２５℃の熱処理後の５０ｎｍの酸化物バリア層上のインク（ペースト）およびインク無し（ペースト無し）エリアのためのシート抵抗の結果を示す。
【図８】９２５℃の熱処理後の５０ｎｍの酸化物バリア層上のインク（ペースト）で覆われないウエハとインク（ペースト）エリアとのシート抵抗の結果を示す。
【図９】図８において測定および代表された同じ組のウエハからのホウ素含有ペースト領域のうちの１つの中心においておよびリン含有ペースト領域のうちの１つの中心において測定されたＳＩＭＳプロファイルを示す。
【図１０】次のステップ、すなわち、酸化または推進プロセス無し、および様々な熱酸化プロセスの後に９２５℃においての不活性推進プロセスに供せられる２組のＰＯＣｌ3拡散ウエハのシート抵抗値を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明はここで、添付した図面に示されるようにそのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明において、多数の具体的な詳細が本発明の完全な理解を与えるために示される。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全てを用いずに実施されてもよいことは当業者には明らかである。他の場合、公知のステップ段階および／または構造は、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細に説明されていない。
【０００９】
交差指型裏面接触（ＩＢＣ）太陽電池の略図が図１に示される。図１のＩＢＣ太陽電池は実施形態であり、本発明の範囲は、ＩＢＣ太陽電池の特定のタイプに限定されない。例えば、ホウ素がドープされたシリコン基材をリンがドープされたシリコン基材の代わりに使用することができる。図１の実施形態において、リンがドープされたシリコン基材（２０１）が吸収体として使用される。ホウ素エミッター（２０２）を電池の裏面上に形成して、キャリアを分離するために必要とされるｐ−ｎ接合を作る。また、リンＢＳＦ（２０３）が太陽電池の裏面上に形成される。ホウ素およびリンがドープされた領域が交差指型パターンで形成される。ＦＳＦ（２０４）が、リン拡散を典型的に使用する太陽電池の太陽の方向に向いている前表面上に形成される。ＦＳＦは、前表面からの少数キャリアを反発し、したがって再結合損失を最小にする。また、前表面は、典型的にＳｉＯｘ層またはＳｉＮｘ層またはＳｉＯｘ／ＳｉＮｘ積層体である誘電体層（２０５）によって不動態化される。また、裏表面は、典型的にＳｉＯｘ層またはＳｉＮｘ層またはＳｉＯｘ／ＳｉＮｘ積層体である誘電体層（２０６）によって不動態化される。発生されたキャリアを抽出するためにホウ素エミッター金属コンタクト（２０７）とＢＳＦ金属コンタクト（２０８）とが裏面上に形成される。
【００１０】
熱ステップの数を低減する１つの方法は、ホウ素およびリンドーピングペーストを必要とされる交差指型パターンでスクリーン印刷し、その後に、ペーストからのドーパント原子を下にあるシリコン基材内に移動させる熱推進プロセスを実施することである。
【００１１】
ホウ素含有およびリン含有ドーピングペーストを使用してパターン化され局所化されたホウ素およびリンのドーピングをシリコンウエハ上に達成することは、ドーパントをウエハ内に拡散させるために必要とされる熱処理の間にこれらのペーストがガス発生する傾向によって困難になる。ホウ素またはリンをドーピングペーストから下にあるシリコン基材内に拡散させるために、８００℃を超える温度の熱処理が典型的に使用される。これらの高温において気体ホウ素含有およびリン含有種が、それぞれホウ素含有ペーストおよびリン含有ペーストから作られる。これらの気体種は、近傍のシリコン表面上に移動し、所期の印刷されたエリアの外側にドーパントを広がらせる原因となる。
【００１２】
初期にパターン化されたドーパント領域の気相分布はオートドーピングと呼ばれ、ドープされた領域のパターンを劣化させる。リン含有ドーピングペーストからの気相分布およびオートドーピングは、例えば、以下に記載されている［Ａ．Ｍｏｕｈｏｕｂ，Ｂ．Ｂｅｎｙａｈｉａ，Ｂ．Ｍａｈｍｏｕｄｉ，ａｎｄ  Ａ．Ｍｏｕｇａｓ，“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，”Ｒｅｖ．Ｅｎｅｒｇ．Ｒｅｎ．：ＩＣＰＷＥ（２００３）８３−８６．；Ｌ．Ｄｅｂａｒｇｅ，Ｍ．Ｓｃｈｏｔｔ，Ｊ．Ｃ．Ｍｕｌｌｅｒ，ａｎｄ  Ｒ．Ｍｏｎｎａ，“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｅｍｉｔｔｅｒ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｃｒｅｅｎ−ｐｒｉｎｔｅｄ  ｐ−ｄｏｐｅｄ  ｐａｓｔｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎ  ａｎ  ＲＴＰ−ｓｔｅｐ，”Ｓｏｌ．Ｍａｔ．Ｓｏｌ．Ｃｅｌｌｓ  ７４（２００２）７１−７５；ａｎｄ  Ｍ．Ｅｄｗａｒｄｓ，Ｊ．Ｂｏｃｋｉｎｇ，Ｊ．Ｅ．Ｃｏｔｔｅｒ，ａｎｄ  Ｎ．Ｂｅｎｎｅｔ，“Ｓｃｒｅｅｎ−Ｐｒｉｎｔ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ，”Ｐｒｏｇ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔ：Ｒｅｓ．Ａｐｐｌ．１６：３１−４５（２００８）］。隣接したシリコンウエハのドーピング源領域として作用する高ドープされたエピタキシャルシリコン層からホウ素のオートドーピングが観察された［Ｍ．Ｊ．Ｂｉｎｎｓ，Ｓ．Ｋｏｍｍｕ，Ｍ．Ｒ．Ｓｅａｃｒｉｓｔ，Ｒ．Ｗ．Ｓｔａｎｄｌｅｙ，Ｒ．Ｗｉｓｅ，Ｄ．Ｊ．Ｍｙｅｒｓ，Ｄ．Ｔｉｓｓｅｒａｎｄ，ａｎｄ  Ｄ．Ｄｏｙｌｅ，“Ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｂｏｒｏｎ  Ａｕｔｏｄｏｐｉｎｇ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ｐ／ｐ＋  Ｅｐｉ  Ｗａｆｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｎｏ  Ｂａｃｋ−Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅａｌ，”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｆｒｏｍ  ９th  Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００２）］。
【００１３】
図２は、熱推進プロセスに供せられるパターン化されたドーピング源に伴うオートドーピングを図解的に示す。図３は、パターン化されたドーピング源およびバリアＳｉＯ2層を使用してオートドーピングのない局所化されたドーピングを達成するための方法を図解的に示す。図２Ａは、石英炉内でウエハを加工する時に使用される典型的な向きを表す互いに縦に平行な２つのシリコンウエハ（３０１）および（３０３）を示す。ウエハ（３０１）の裏表面（３０２）は、ウエハ（３０３）の前面（３０４）に隣接している。また、ホウ素ペーストまたはリンペーストのどちらかであり得るパターン化されたドーピング源領域（３０５）が図２Ａに示される。高温処理に供せられるとき、ドーピング源領域は、下にあるシリコン基材の局所化されたドーピングをもたらすことが意図され、すなわちドーパント原子は、ドーピング源の直下のエリアにおいてだけ基材内に導入され得る。
【００１４】
図２Ｂは、高温処理が図２Ａに示されたウエハに与える効果を示す。ドーピングペーストからのドーパント原子を下にあるシリコン基材に進入させて、ドープされたエリア（３０７）をドーピング源の直下に形成するために、ウエハ（３０１）および（３０３）は、典型的に８００℃以上の高温推進ステップに供せられる。これらの高温において、ドーパント種（３０６）は、ドーピング源領域（３０５）から下にあるウエハ（３０１）の裏表面（３０２）上にならびに隣接したウエハ（３０３）の前面（３０４）上に移動する。ドーパント種（３０６）の移動は、オートドーピングと称される意図されないドーピングをもたらし、ドープされる層（３０８）を下にあるウエハの裏面（３０２）上に生じると共にドープされる層（３０９）を隣接したウエハ（３０３）の前面上に生じる。オートドーピングは、局所化されたドーピングの減少をもたらす。
【００１５】
局所化されたドーピングの維持およびオートドーピングの排除は、パターン化されたドーピング源層を適用する前に保護ＳｉＯ2層をシリコンウエハの表面上に導入することによって達成され得る。
【００１６】
図３は、図２Ａのウエハと同じ構成の２つのシリコンウエハ（３０１）および（３０３）を示すが、各々のウエハは全ての表面がＳｉＯ2層（３１０）で覆われている。ウエハ（３０１）の裏表面（３０２）は、ウエハ（３０３）の前面（３０４）に隣接している。また、ＳｉＯ2層（３１０）によって前表面（３０２）から隔てられているパターン化されたドーピング源領域（３０５）が図３Ａに示されている。ドーピング源（３０５）はホウ素ペーストまたはリンペーストのどちらかであり得る。
【００１７】
図３Ｂは、高温処理が図３Ａに示されるウエハに与える効果を示す。ウエハ（３０１）および（３０３）は、典型的に８００℃以上の高温推進ステップに供せられる。ドーピング源領域（図３Ａにおいて（３０５）と記載）は、下にあるＳｉＯ2と局所的に反応して、新しいドーピング源層（３０５’）を生じる。ドーピング源層（３０５’）は、下にあるシリコンウエハの表面と接触する。ドーパント原子がドーピング源層（３０５’）から下にあるウエハ内に進入させられ、局所化されたドープされたエリア（３０７）を生じる。
【００１８】
これらの高温において、ドーパント種（３０６）は、ドーピング源領域（３０５‘）から下にあるウエハ（３０１）の裏表面（３０２）を覆うＳｉＯ2層（３１０）上にならびに隣接したウエハ（３０３）の前面（３０４）を覆うＳｉＯ2層（３１０）上に移動する。ＳｉＯ2層（３１０）は、ドーパント源層（３０５’）で覆われていないエリアのバリアとして作用し、ドーパント種（３０６）が下にあるウエハ（３０１）の前表面（３０２）ならびに隣接したウエハ（３０３）の裏面（３０４）上に達しないようにする。ＳｉＯ2層（３１０）は、局所化されたドーピングを可能にし、オートドーピングを無くす。
【００１９】
酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造する実施形態が図４Ａ〜４Ｉに示される。
【００２０】
製造プロセスは、図４Ａに示されるテクスチャー化ｎ型シリコンウエハ（４０１）から開始してもよい。次に、シリコンウエハを加熱された石英管状炉内でＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2雰囲気中で実施されるＰＯＣｌ3拡散プロセスのようなリン拡散プロセスに供し、図４Ｂに示されるようにウエハの表面付近にｎ＋層（４０２）を形成する。リン拡散からの表面残留リンケイ酸ガラスは、ウエハを希釈ＨＦ溶液に浸漬することによって除去され得る。
【００２１】
フッ化水素酸、硝酸、および硫酸混合物を使用する片面湿式化学エッチ法を使用して裏面のリン拡散層を除去することができ、図４Ｃに示されるようにｎ型裏表面（４０３）を後に残すことができる。次に、図４Ｄに示されるようにウエハの表面上にＳｉＯ2層（４０４）を成長させる酸化プロセスにウエハを供する。酸化性雰囲気を有する加熱された石英管状炉を典型的に使用する熱酸化プロセスを使用してもよい。この高温酸化ステップは同時に、既存の前面ｎ＋層（図４Ｃにおいて（４０２）として示される）中のリン原子をウエハ内により深く進入させ、したがって、図４Ｄに（４０２’）として示される改良されたｎ＋層を形成することができる。ホウ素がドープされる基材が基材（４０１）として使用される場合、ドープされる層（図４Ｃの４０２）（それは基材４０１のドーパントと同じドーパントをドープされる）は、ｐ＋層であり得る。
【００２２】
あるいは、酸化物層（４０４）は、（ｉ）熱酸化、（ｉｉ）二酸化シリコン粒子を含む組成物の印刷および乾燥、（ｉｉｉ）化学蒸着、（ｉｖ）化学酸化、（ｖ）水蒸気酸化、（ｖｉ）シリコン粒子を含む組成物の印刷および酸化、および（ｖｉｉ）多孔性シリコン層の成長および酸化などの他の方法によって形成されてもよい。化学酸化物の成長または多孔性シリコン層の成長および酸化の場合、既存の前面ｎ＋層（図４Ｃにおいて（４０２）として示される）の高ドープされた上部（ウエハの表面に最も近い）はエッチにより除去されてもよく、したがって、熱推進プロセスを使用して達成される層と同様な改良されたｎ＋層（図４Ｄにおいて（４０２’）として示される）を生じる。実施形態において．ＳｉＯ2層の厚さは１０ｎｍ〜１００である。
【００２３】
図４Ｅにおいて示される次のステップのために、リン含有ペーストを酸化された裏表面上にスクリーン印刷し、その後に、溶剤をペーストから除去して、パターン化されたリン含有ペーストエリア（４０５）を形成するために、低温焼成する。次に、ホウ素含有ドーピングペーストを酸化された裏表面上にスクリーン印刷し、その後に、溶剤を除去してパターン化ホウ素含有ペーストエリア（４０６）を形成するために、低温焼成する。ドーピングペーストを堆積する順序は交換可能である。実施形態において、両方のペーストを同時に印刷する。スクリーン印刷の代わりにペーストを堆積する他の方法を使用することができる。実施形態においてリン含有ペーストとホウ素含有ペーストとを一緒に焼成してもよい。ホウ素とリンの印刷は交差指型パターンを形成し、それは熱推進プロセスの後にホウ素エミッターとリンＢＳＦとを生じる。
【００２４】
実施形態において、酸化された裏表面は、ペーストと基材の裏表面（４０３）との直接接触を可能にする一切のバイアまたは一切の貫通孔を含有しない。図４Ｆに示されるように、ホウ素含有ペーストとリン含有ペーストとがＳｉＯ2層上に堆積され、ホウ素とリンとが以下の推進プロセスにおいてシリコンウエハ内に拡散する。
【００２５】
次のステップは高温推進プロセスである。実施形態においてこのプロセスは石英管状炉内でＮ2雰囲気中で実施される。この高温ステップの間にホウ素ペーストとリンペーストの両方が酸化物層と局所的に反応して、下にあるシリコンウエハに達して局所的にドープする新しいホウ素源層（４０６’）と新しいリン源層（４０５’）とを形成し、図４Ｆに示されるようにホウ素エミッター（４０８）およびリンＢＳＦ（４０７）を形成する。
【００２６】
推進プロセスの温度は、実施形態において８５０℃〜１０００℃である。推進プロセスの時間は実施形態において２０分〜２時間である。
【００２７】
この高温推進ステップは同時に、既存の前面ｎ＋層（図４Ｄおよび４Ｅにおいて（４０２’）として示される）のリン原子をウエハ内により深く進入させ、したがって実施形態において図４Ｆにおいて（４０２’’）として示される改良されたｎ＋層を作ることができる。この改良されたｎ＋層（４０２’’）はＦＳＦである。次のステップは、酸化物層および残留ペースト層を除去して、図４Ｇに示されるように前面上にＦＳＦ（４０２’’）および裏面上にホウ素エミッター（４０８）およびリンＢＳＦ（４０７）を露出させるステップである。酸化物層は、ウエハを希釈ＨＦ溶液に浸漬することによって除去され得る。
【００２８】
その後、前表面および裏表面をそれぞれ、図４Ｈに示されるように、不動態化層（４０９）および（４１０）でコートする。これらの層は例えばＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、またはＳｉＯｘ／ＳｉＮｘ積層体であり得る。
【００２９】
最終ステップは、図４Ｉに示されるように、ホウ素エミッター金属コンタクト（４１１）とリンＢＳＦコンタクト（４１２）とを適用することである。金属コンタクトは、線接触と称され、拡散された領域に直接に接触することができるか、または点接触と称され、不動態化層に形成される開口を通して、拡散された領域と局所的に接触することができるかどちらかである。
【００３０】
酸化物によるドーピング法を導入してＩＢＣ太陽電池を製造する別の実施形態が図５Ａ〜Ｉに示される。
【００３１】
製造プロセスは、図５Ａに示されるような裏表面（５０２）を有するテクスチャー化ｎ型シリコンウエハ（５０１）から開始してもよい。裏表面（５０２）は、平らであるかまたはテクスチャー化されているかどちらかであり得る。次に、ウエハを図５Ｂに示されるようにウエハの表面上にＳｉＯ2層（５０３）を成長させる酸化プロセスに供する。酸化性雰囲気を有する加熱された石英管状炉を典型的に使用する熱酸化プロセスを使用してもよい。
【００３２】
あるいは、酸化物層（５０３）は、（ｉ）熱酸化、（ｉｉ）二酸化シリコン粒子を含む組成物の印刷および乾燥、（ｉｉｉ）化学蒸着、（ｉｖ）化学酸化、（ｖ）水蒸気酸化、（ｖｉ）シリコン粒子を含む組成物の印刷および酸化、および（ｖｉｉ）多孔性シリコン層の成長および酸化などの他の方法によって形成されてもよい。ＳｉＯ2層の厚さは、実施形態において１０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００３３】
図５Ｃに示される次のステップのために、リン含有ペーストを酸化された裏表面上にスクリーン印刷し、その後に、溶剤をペーストから除去してパターン化リン含有ペーストエリア（５０４）を形成するために低温焼成する。次に、ホウ素含有ドーピングペーストを酸化された裏表面上にスクリーン印刷し、その後に、溶剤を除去してパターン化ホウ素含有ペーストエリア（５０５）を形成するために、低温焼成する。ドーピングペーストを堆積する順序は交換可能である。実施形態において、両方のペーストを同時に印刷する。スクリーン印刷の代わりにペーストを堆積する他の方法を使用することができる。実施形態においてリン含有ペーストとホウ素含有ペーストとを一緒に焼成してもよい。ホウ素とリンの印刷は交差指型パターンを形成し、それは熱推進プロセスの後、ホウ素エミッターとリンＢＳＦとを作る。
【００３４】
実施形態において、酸化された裏表面は、ペーストと基材の裏表面（５０２）との直接接触を可能にする一切のバイアまたは一切の貫通孔を含有しない。図５Ｃに示されるように、ホウ素含有ペーストとリン含有ペーストとがＳｉＯ2層上に堆積され、ホウ素とリンとが以下の推進プロセスにおいてシリコンウエハ内に拡散する。
【００３５】
次のステップは高温推進プロセスである。実施形態においてこのプロセスは石英管状炉内でＮ2雰囲気中で実施される。この高温ステップの間にホウ素ペーストとリンペーストの両方が酸化物層と局所的に反応して、下にあるシリコンウエハに達して局所的にドープする新しいホウ素源層（５０５’）と新しいリン源層（５０４’）とを形成し、図５Ｄに示されるようにホウ素エミッター（５０７）とリンＢＳＦ（５０６）とを形成する。
【００３６】
推進プロセスの温度は実施形態において８５０℃〜１０００℃である。推進プロセスの時間は実施形態において２０分〜２時間である。
【００３７】
次のステップは、酸化物層および残留ペースト層を除去して、図５Ｅに示されるようにホウ素エミッター（５０７）とリンＢＳＦ（５０６）とを裏面上に露出させることである。酸化物層は、ウエハを希釈ＨＦ溶液に浸漬することによって除去され得る。
【００３８】
次に、図５Ｆに示されるようにウエハの裏面をマスキング層（５０８）で覆う。マスキング層は拡散バリア層として機能し、ＳｉＯ2から製造されてもよい。マスキング層は、二酸化シリコン含有ペーストの化学蒸着、スクリーン印刷または二酸化シリコン含有液のスピンコーティングなどの方法によって形成され得る。次に、シリコンウエハを加熱された石英管状炉内でＰＯＣｌ3、Ｎ2およびＯ2雰囲気中で実施されるＰＯＣｌ3拡散プロセスのようなリン拡散プロセスに供し、図５Ｇに示されるようにｎ＋層（５０９）をウエハの表面上に形成する。このｎ＋層はＦＳＦである。ウエハを希釈ＨＦ溶液に浸漬することによってマスキング層（５０８）とリン拡散からの表面残留リンケイ酸ガラスとを除去することができ、図５Ｈに示されるようにＦＳＦ（５０９）、ホウ素エミッター（５０７）、およびリンＢＳＦ（５０６）を露出させることができる。ホウ素がドープされる基材が基材（５０１）として使用される場合、ドープされる層（図５Ｇの５０９）（それは基材５０１のドーパントと同じドーパントをドープされる）はｐ＋層であり得る。
【００３９】
その後、前表面および裏表面はそれぞれ、不動態化層（５１０）および（５１１）でコートされる。これらの層は例えばＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、またはＳｉＯｘ／ＳｉＮｘ積層体であり得る。
【００４０】
最終ステップは、図５Ｉに示されるように、ホウ素エミッター金属コンタクト（５１２）とリンＢＳＦコンタクト（５１３）とを適用することである。金属コンタクトは、線接触と称され、拡散された領域に直接に接触することができるか、または点接触と称され、不動態化層に形成される開口を通して、拡散された領域と局所的に接触することができるかどちらかである。
【００４１】
ホウ素含有ペーストおよびリン含有ペーストを堆積させるいくつかの方法がある。特に、スクリーン印刷は、前面および裏面金属ペーストの堆積のために太陽電池の製造において一般に使用されるので、ペーストの堆積のために有利である。より良い印刷効率および性能のために、ペーストは、非ニュートンまたは剪断減粘性流体であるのが好ましい。
【００４２】
非ニュートン流体は、粘度、または流れ抵抗の単一定数値によって記述されない流動特性を有する流体を指す。剪断減粘は、剪断速度の増加によって粘度が減少する流体を指す。一般的には、剪断減粘挙動はコロイド懸濁液において観察され、そこで粒子とそれらの表面基との間の弱い静水圧および静電相互作用が非動的な作用形態において粘度を増加させる傾向がある。比較的小さな剪断力を加えることにより静水圧相互作用を超え、したがって流体の粘度を低減する傾向がある。
【００４３】
したがって、ペーストの粘度は、スクリーンパターンを通過するために高い剪断速度において比較的低いことが好ましいが、しかしまた、ペーストがスクリーンを通過しないかまたは基材表面上で流れないように、それぞれ、堆積の前と後で（低いまたはゼロ剪断速度において）比較的高いことも好ましい。
【００４４】
ホウ素含有ペーストは、ホウ素化合物、ポリマーバインダー、溶剤、および任意選択によりセラミック化合物を含む。リン含有ペーストは、リン化合物、ポリマーバインダー、溶剤、および任意選択によりセラミック化合物を含む。
【００４５】
ホウ素化合物には、限定されないが、ホウ素（Ｂ）、窒化硼素（ＢＮ）、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）、硼酸（Ｂ（ＯＨ）3）、炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）、ケイ化ホウ素（Ｂ2Ｓｉ、Ｂ3Ｓｉ、Ｂ4Ｓｉ、Ｂ6Ｓｉ）、ホウ素がドープされたＩＶ族ナノ粒子（例えばｎｃ−Ｓｉ：Ｂ）、ホウ化アルミニウム（ＡｌＢ2）、ホウ化バリウム（ＢａＢ6）、ホウ化カルシウム（ＣａＢ6）、ホウ化セリウム（ＣｅＢ6）、ホウ化クロム（ＣｒＢ）、ホウ化コバルト（Ｃｏ2Ｂ−Ｃｏ3Ｂ）、ホウ化ジスプロシウム（ＤｙＢ4、ＤｙＢ6）、ホウ化エルビウム（ＥｒＢ4）、ホウ化ユウロピウム（ＥｕＢ6）、ホウ化ガドリニウム（ＧｄＢ6）、ホウ化ハフニウム（ＨｆＢ2）、ホウ化ホルミウム（ＨｏＢ4）、鉄ホウ化物（Ｆｅ2Ｂ）、ホウ化ランタン（ＬａＢ6）、ホウ化ルテチウム（ＬｕＢ4）、ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）、ホウ化マンガン（ＭｎＢ、ＭｎＢ2）、ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）、ホウ化ネオジム（ＮｄＢ6）、ホウ化ニッケル（ＮｉＢ）、ホウ化ニオブ（ＮｂＢ2）、ホウ化プラセオジム（ＰｒＢ6）、ホウ化レニウム（Ｒｅ7Ｂ3）、ホウ化サマリウム（ＳｍＢ6、ホウ化スカンジウム（ＳｃＢ2）、ホウ化ストロンチウム（ＳｒＢ6）、ホウ化タンタル（ＴａＢ2）、ホウ化テルビウム（ＴｂＢ6）、ホウ化ツリウム（ＴｍＢ4）、ホウ化チタン（ＴｉＢ2）、ホウ化タングステン（ＷＢ、Ｗ2Ｂ、Ｗ2Ｂ5）、ホウ化バナジウム（ＶＢ2）、ホウ化イッテルビウム（ＹｂＢ6）、およびホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ2、ＺｒＢ12）などが含まれる。
【００４６】
実施形態においてホウ素化合物はペーストの全重量に基づいて０．５〜５０重量％であり、別の実施形態において１〜１０重量％である。
【００４７】
リン化合物には、限定されないが、直鎖状リン酸Ｈ（Ｏ−ＰＯ（ＯＨ））nＯＨの塩（ｎ≧１、そして置換カチオンＸの量≦ｎ＋２）、環状リン酸（Ｏ−ＰＯ（ＯＨ））nの塩（ｎ≧３、そして置換カチオンＸの量≦ｎ）、リン酸ＨＰＯ（ＯＨ）2の一および二置換塩、および次亜リン酸Ｈ2ＰＯ（ＯＨ）の塩などが含まれ、置換カチオンＸはアンモニウム、その有機誘導体、および金属カチオン、好ましくはＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｌａである。
【００４８】
実施形態においてリン化合物はペーストの全重量に基づいて２０〜９０重量％であり、別の実施形態において４０〜７０重量％である。
【００４９】
セラミック化合物がペーストに含有されてもよい。高温拡散プロセスの間、ホウ素とリンとを基材内に拡散させるが、他方、周囲材料の拡散はセラミック材料によって阻止されるかまたは実質的に低減される場合がある。実施形態において、セラミック化合物は、シリコン基材との相容性の観点から選択される。高温においてシリコンと接触している酸化物材料の一部は還元される場合があり、不純物をウエハに導入する。
【００５０】
セラミック化合物には、限定されないが、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ2Ｏ、ＢｅＯ、ＳｒＯ、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｃｅ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、ＥｕＯ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｔｂ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｔｍ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、ＴｈＯ2、ＵＯ2、ＺｒＯ2およびＨｆＯ2などが含まれる。実施形態において、セラミック化合物は、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００５１】
別の構成において、セラミック化合物の粒子表面は、一組の溶剤中に分散して剪断減粘挙動を最適にするために配位子またはキャッピング剤で処理されてもよい。一般的には、キャッピング剤または配位子は、多原子分子実体の「中心原子」に結合した一組の原子または原子の群である。キャッピング剤は、それが付着されてもよい下にある表面が有していない或る特性または機能のために選択される。
【００５２】
セラミック化合物の選択および改良について、Ｋ．Ｊ．Ｈｕｂｂａｒｄ  ａｎｄ  Ｄ．Ｇ．Ｓｃｈｌｏｍ，Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｂｉｎａｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅｓ  ｉｎ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｗｉｔｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｖ  １１（１１），１９９６）などの公的に利用できる論文および２０１１年５月３日に出願された米国実用特許出願第１３／０９９，７９４号明細書などの先行特許出願を参照することができる。
【００５３】
セラミック化合物はペーストの全重量に基づいて実施形態において０〜５０重量％であり、別の実施形態において３〜４０重量％、さらに別の実施形態において５〜３０重量％である。
【００５４】
スクリーン印刷のためにペーストの粘弾性挙動を最適にするためにポリマーバインダーがペースト中に含有されてもよい。ポリマーバインダーには、限定されないが、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアセタールおよびそれらの誘導体（例えばメチル、エチル、ブチル）、ポリビニル、セルロース（そのエーテルおよびエステルを含める）、およびそれらのコポリマーなどが含まれる。ポリマーバインダーの２つ以上のタイプを混合物中で使用することができる。
【００５５】
ポリマーバインダーはペーストの全重量に基づいて実施形態において０．５〜１０重量％であり、別の実施形態において０．５〜３重量％、さらに別の実施形態において０．７５〜２重量％である。
【００５６】
ペーストの成分は、例えばアルコール（例えばテルピネオール）、アルデヒド、ケトン（例えばシクロヘキサノン）、カルボン酸、エステル、アミン、オルガノシロキサン、ハロゲン化炭化水素、およびその他の炭化水素溶剤などの溶剤中に分散され得る。さらに、粘度、密度、極性等の物理的特性を最適にするために一組の溶剤を混合してもよい。
【００５７】
本開示のためにおよび特に断りがない限り、「ａ」または「ａｎ」は、「１つまたは複数の」を意味する。ここに引用された全ての特許、出願、参考文献および刊行物は、個々に参照によって組み込まれるかのように、同じ程度にそれらの全体において参照によって組み込まれる。
【００５８】
本発明は、様々な特定のおよび実例となる実施形態に関して説明された。しかしながら、本発明の精神および範囲内にあるまま多くの変型および改良を実施してもよいことは理解されるはずである。
【実施例】
【００５９】
実験１
一組の１５６ｍｍの疑似正方形、１８０ミクロン厚、ｐ型、２Ｏｈｍ−ｃｍのシリコンウエハを１０００Ｃの石英炉内で酸化性雰囲気中６０分間にわたり酸化し、約８０ｎｍの酸化物層をウエハの両面の上に形成した。酸化されたウエハを様々なホウ素含有ペーストを使用してスクリーン印刷した。ペーストをペーストエリアおよび非ペーストエリアから構成されるパターンで印刷した。
【００６０】
ホウ素含有ペーストは、ドーパント源としてホウ素化合物、母材材料としてセラミック化合物、ポリマーバインダーおよび溶剤から構成された。表１の調合物を検査した。ＰＢＭＡと称されるポリ（ブチルメタクリレート）をポリマーバインダーとして使用し、ＴＯＨ：ＣＨＯ＝９５：５と称されるテルピネオール：シクロヘキサノン（９５重量％：５重量％）を溶剤として使用した。
【００６１】
【表１】
2015534266.tif 000003
【００６２】
印刷されたウエハをその後、１７０℃の空気中で約１分間にわたって焼成した。次に、ウエハを石英管状炉内に装填し、Ｎ2雰囲気中で１時間にわたって９２５℃の推進プロセスに供した。次に、ウエハをフッ化水素酸希釈溶液に浸して、酸化物層を除去した。６分間にわたって超音波水洗浄を使用して一切の残留ペーストを除去した。ペーストエリアおよび非ペーストエリアのドーピングを検査するために、４点プローブ測定をそれらのエリアにおいて実施した。
【００６３】
結果を図６に示す。左から右に平均値は１１８、６６、１１６、６４、１１６、７３、９７、６２、９５、６５Ｏｈｍ／ｓｑであった。図に示されるように、ペースト領域の高ホウ素拡散は全てのペースト調合物について達成される。ペーストＡ〜Ｅについて、非ペーストエリアのシート抵抗はかなり高めであり、局所化されたホウ素ドーピングが達成されたことを示す。
【００６４】
実験２
酸化物層の厚さの効果を評価するために、酸化物層の厚さを５０ｎｍに低減したことを除いて、実験１と同じ実験を実施した。一組の１５６ｍｍの疑似正方形、１８０ミクロン厚、ｐ型、２Ｏｈｍ−ｃｍのシリコンウエハを１０００Ｃの石英炉内で酸化性雰囲気中３０分間にわたり酸化し約５０ｎｍの酸化物層をウエハの両面の上に形成した。酸化されたウエハに、表１に記載されたペースト調合物をスクリーン印刷した。
【００６５】
結果を図７に示す。左から右に平均値は９３、５６、９８、６３、１０８、６９、５３、５０、８９、６４Ｏｈｍ／ｓｑであった。図に示されるように、ペースト領域の高ホウ素拡散は全てのペースト調合物について達成される。ペーストＡ、Ｂ、Ｃ、およびＥについて非ペーストエリアのシート抵抗はかなり高めであり、局所化されたホウ素ドーピングが達成されたことを示す。ペーストＤについて高拡散（低いシート抵抗）が非ペーストエリアにおいて達成され、オートドーピングがあまり抑えられなかったことを示す。図６および７は、オートドーピングの抑制が酸化物層の厚さによって制御され得ることを実証する。
【００６６】
実験３
１５６ｍｍの疑似正方形、１８０ミクロン厚、ｐ型、２Ｏｈｍ−ｃｍの一組のシリコンウエハを１０００Ｃの石英炉内で酸化性雰囲気中３０分間にわたり酸化し約５０ｎｍの酸化物層をウエハの両面の上に形成した。酸化されたウエハを順次に印刷し、焼成して、ホウ素含有ペースト、非ペースト、およびリン含有ペースト領域の交互のパターンを形成した。表２の調合物を検査した。ＰＢＭＡと称されるポリ（ブチルメタクリレート）、をポリマーバインダーとして使用し、ＴＯＨ：ＣＨＯ＝９５：５と称されるテルピネオール：シクロヘキサノール（９５重量％：５重量％）を溶剤として使用した。
【００６７】
酸化されたウエハに１４ｍｍ×１４ｍｍのパッチと印刷されないエリアとの交互のパターンでホウ素ペーストＦをスクリーン印刷した。印刷されたウエハをその後、溶剤をペーストから除去するために１７０℃の空気中で約１分間にわたって焼成した。次に、同じウエハに１４ｍｍ×１４ｍｍのパッチの逆パターンでリンペーストＧを使用してスクリーン印刷した。印刷されたウエハをその後、溶剤をペーストから除去するために１７０℃の空気中で約１分間にわたって焼成した。酸化されたウエハ上の得られたパターンは、ホウ素含有ペーストとリン含有ペーストとの一連の交互のパッチであり、隣接したパッチを隔てる非ペーストエリアの間隙があった。
【００６８】
次に、ウエハを石英管状炉内に充填し、１時間にわたってＮ2雰囲気中で９２５℃の推進プロセスに供した。また、ペーストで覆われていない酸化されたウエハを同じ推進プロセスに供した。次に、ウエハをフッ化水素酸希釈溶液に浸して、酸化物層を除去した。６分間にわたって超音波水槽を使用して一切の残留ペーストを除去した。ペーストエリアのドーピングをシート抵抗によってモニタするために、４点プローブ測定をそれらのエリアにおいて実施した。参考のために、ペーストで覆われていないウエハのシート抵抗もまた、４点プローブを使用して測定した。
【００６９】
結果を図８に示す。左から右に平均シート抵抗値は１４１Ｏｈｍ／ｓｑ、３８Ｏｈｍ／ｓｑ、および３９Ｏｈｍ／ｓｑであった。図に示されるように、高ドーピングがホウ素含有ペースト領域およびリン含有ペースト領域の両方について達成された。これらの結果は、酸化物層を通してのホウ素とリンの同時ドーピングを実証する。図９は、図８において測定および代表された同じ組のウエハからのホウ素含有ペースト領域のうちの１つおよびリン含有ペースト領域のうちの１つの中心において測定された二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）プロファイルを示す。図９は、下にあるシリコンウエハ内へのホウ素とリンの拡散が、ホウ素含有ペースト領域とリン含有ペースト領域、それぞれにおいて達成されることを明らかに実証する。
【００７０】
【表２】
2015534266.tif 000004
【００７１】
実験４
この実験は、図４に記載された方法でＦＳＦを形成する実現可能性を実証する。１５６ｍｍの疑似正方形、１８０ミクロン厚、ｐ型、２Ｏｈｍ−ｃｍのシリコンウエハをこの実験のために使用した。ウエハをキャリアＮ2ガス、Ｎ2およびＯ2ガスによって導入されたＰＯＣｌ3の雰囲気中で石英管状炉内でリン拡散プロセスに供した。第１の組のこれらのウエハを２０分間にわたって８００℃においてのＰＯＣｌ3拡散プロセスに供した。第２の組のこれらのウエハを２０分間にわたって８２０℃においてのＰＯＣｌ3拡散プロセスに供した。両方のＰＯＣｌ3拡散プロセスは、１：２０のキャリアＮ2対Ｎ2比および１：１のキャリアＮ2対Ｏ2比を使用した。拡散後に、プロセスの間にシリコン表面上に形成されたリンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）層を８００℃のプロセスおよび８２０℃のプロセスの両方から一組のこれらのウエハについてシート抵抗を測定した。
【００７２】
８００℃および８２０℃の両方のＰＯＣｌ3プロセスからのウエハの組を、以下の時間にわたって、すなわち、２時間、１時間、３０分間、および１０分間にわたって石英管状炉内で１０００℃のＯ2雰囲気中で実施される熱酸化プロセスに別々に供した。２時間、１時間、３０分間、および１０分間のプロセスの間のウエハ上の酸化物の成長はそれぞれ、約８０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、および３０ｎｍであった。
【００７３】
次に、全ての酸化されたウエハを９２５Ｃの石英管状炉内で１時間にわたってＮ2雰囲気中で実施される熱推進ステップに供した。推進プロセスの後、それらの酸化物層を除去するためにウエハを希釈ＨＦ溶液に浸した。上記の条件の全てについてシート抵抗の結果は図１０に示される。左から右に平均シート抵抗値は、４６８、２１５、４２５、１８２、３７３、１６２、３２７、１４３、２８６、１２７Ｏｈｍ／ｓｑであった。酸化と、その後の推進との全ての組合せについて、初期ＰＯＣｌ3条件によってシート抵抗を変えることができ、ＩＢＣ太陽電池を製造するために必要とされるＦＳＦリンエミッターの簡単な調整を可能にすることが図１０に示された結果から明らかである。
【図１】
2015534266.tif 000005
【図２Ａ】
2015534266.tif 000006
【図２Ｂ】
2015534266.tif 000007
【図３Ａ】
2015534266.tif 000008
【図３Ｂ】
2015534266.tif 000009
【図４Ａ】
2015534266.tif 000010
【図４Ｂ】
2015534266.tif 000011
【図４Ｃ】
2015534266.tif 000012
【図４Ｄ】
2015534266.tif 000013
【図４Ｅ】
2015534266.tif 000014
【図４Ｆ】
2015534266.tif 000015
【図４Ｇ】
2015534266.tif 000016
【図４Ｈ】
2015534266.tif 000017
【図４Ｉ】
2015534266.tif 000018
【図５Ａ】
2015534266.tif 000019
【図５Ｂ】
2015534266.tif 000020
【図５Ｃ】
2015534266.tif 000021
【図５Ｄ】
2015534266.tif 000022
【図５Ｅ】
2015534266.tif 000023
【図５Ｆ】
2015534266.tif 000024
【図５Ｇ】
2015534266.tif 000025
【図５Ｈ】
2015534266.tif 000026
【図５Ｉ】
2015534266.tif 000027
【図６】
2015534266.tif 000028
【図７】
2015534266.tif 000029
【図８】
2015534266.tif 000030
【図９】
2015534266.tif 000031
【図１０】
2015534266.tif 000032
【国際調査報告】
2015534266.tif 000033
2015534266.tif 000034
2015534266.tif 000035