(57)【要約】【課題】  レーザを照射することによって形成されるリッジに伴う太陽電池の性能の低下を軽減させるレーザドーピング方法を提供する。【解決手段】  半導体基板の表面にドーパントを接触させる接触工程と、半導体基板の表面の第１照射領域にレーザ光を照射する第１照射工程と、第１照射領域に形成されたリッジを含んだ第２照射領域を定め、当該第２照射領域にレーザ光を照射する第２照射工程とを有する、レーザ光を照射してドーパントをドープするレーザドーピング方法により解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を半導体基板に照射してドーパントをドープするレーザドーピング方法であって、
半導体基板の表面に前記ドーパントを接触させる接触工程と、
前記表面の第１照射領域に前記レーザ光を照射する第１照射工程と、
前記第１照射領域に形成されたリッジを含んだ第２照射領域を定め、当該第２照射領域に前記レーザ光を照射する第２照射工程とを有することを特徴とするレーザドーピング方法。
【請求項２】
前記第１照射領域と前記第２照射領域は所定の走査距離を有し、
前記第２照射領域は、前記第１照射領域を起点とする所定の走査方向の軸線上に位置することを特徴とする請求項１に記載のレーザドーピング方法。
【請求項３】
前記走査方向の前記走査距離を前記第２照射領域に加算して算出される第３照射領域を定めて、当該第３照射領域に前記レーザを照射する第３照射工程とをさらに有することを特徴とする請求項２に記載のレーザドーピング方法。
【請求項４】
一定のパルス間隔で前記レーザ光を照射するレーザ発振器を有し、
前記第１照射工程は、前記レーザ発振器がレーザ照射する照射位置を前記第１照射領域に定めて前記レーザ発振器を稼働させる工程を有し、
前記第２照射工程は、前記パルス間隔の間に第１照射領域から第２照射領域に照射位置を移動させて行われることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーザドーピング方法。
【請求項５】
前記接触工程は、前記ドーパントを含む材料を、前記半導体基板の表面に膜状に形成する工程であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザドーピング方法。
【請求項６】
前記接触工程は、前記ドーパントを含む気体を供給した室内に、前記半導体基板を載置して行われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザドーピング方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のレーザドーピング方法によって製造された半導体基板。
【請求項８】
ドーパントがドープしているドープ領域を有する半導体基板であって、
前記ドープ領域には、所定の第１方向に尾根状に延びている第１リッジが、所定の間隔毎に複数形成されているリッジ形成領域を有し、
前記第１方向に直交するリッジ形成領域のいずれか一方の端辺近傍に、第２リッジが形成され、
当該第２リッジの高さは、前記第１リッジの高さよりも高いことを特徴とする半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射しながらドーパントを半導体基板にドープするレーザドーピング方法と該方法に基づいて製造された半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池では、半導体基板の表面付近で生成された電子と正孔の対は容易に再結合し、再結合した電子及び正孔は電力として取り出すことができないため、表面再結合損失となって太陽電池の性能を低下させてしまうという課題がある。
【０００３】
そこで、太陽電池では、太陽光が入射する受光面の表面電極直下に高濃度ドープ領域を形成するなどによって、表面再結合損失を低減させている。
【０００４】
図１７には、高濃度ドープ領域が形成された一般的な太陽電池セルの構成を示す。
【０００５】
ｐ型の半導体基板５００の受光面側には、ｎ型のドーパントを含有したドーパント拡散層５４０と反射防止膜５３０を含む表面電極５１０が形成されている。また、表面電極５１０直下には高濃度ドープ領域５５０が形成されている。なお、ｐ型の半導体基板５００の受光面の反対面側には、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層５６０を含む裏面電極５２０が形成されている。
【０００６】
このような高濃度ドープ領域を形成する方法として、熱拡散処理によるドーピング方法、または、レーザ光の照射によるドーピング方法（以後「レーザドーピング法」と呼称する）が用いられる。
【０００７】
レーザドーピング法に関し、特許文献１には、線形焦点の幅が狭いレーザ光を照射することで、ドーパントを含む媒体と接触している固体材料の表面下の領域を溶融させてドーパントをドープするドーピング方法及び当該ドーピング方法に基づいて製造された太陽電池が開示されている。
【０００８】
図１８は、レーザドーピング法の各工程における半導体基板５００の状態を示す。
【０００９】
図１８（Ａ）は、最初の工程直後の半導体基板５００の状態を示し、最初の工程では、ｐ型の半導体基板５００の表面全域にＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）液６１を塗布する。
【００１０】
図１８（Ｂ）は、最初の工程に続く第２の工程直後の半導体基板５００の状態を示し、第２の工程では、半導体基板５００をベークすることによりＰＳＧ液６１０を膜化させて表面にドーパント膜６３０を形成し、熱拡散処理によって半導体基板５００の表面側全域にｎ型のドーパントを拡散させてドーパント拡散層５４０を形成する。このとき、ドーパント膜６３０の一部は半導体基板５００の内部に拡散せずに表面に残存している。
【００１１】
図１８（Ｃ）は、第２工程に続く第３の工程直後の半導体基板５００の状態を示し、第３の工程では、ドーパント膜６３０の一部が半導体基板５００の表面に残存した状態で、第１番目のレーザ光Ｌ１から始まり第ｎ番目のレーザ光Ｌｎで終わるレーザ光を順次高濃度ドープ領域５５０に照射し、表面に残存するドーパント膜６３０のドーパントを半導体基板５００内にドープする。
【００１２】
図１８（Ｄ）は、第３工程に続く第４の工程直後の半導体基板５００の状態を示し、第４の工程では、半導体基板５００の表面に残存しているドーパント膜６３０を除去する。
【００１３】
このように、レーザドーピング法では、レーザ光を照射して所定の領域に高濃度のドーパントをドープしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００８−５０７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に代表されるレーザドーピング法では、高エネルギのレーザ光を半導体基板の表面に照射することで照射領域を溶融しドーパントをドープしている。ここで、線形焦点の幅が狭いレーザ光を照射した場合、溶融された照射領域は端縁側から中央へと順に凝固していくことから、当該照射領域の中央部分にはリッジと呼ばれる凹凸が形成される。
【００１６】
図１９には、最も代表的なレーザ照射直後の基板表面の形状を示し、レーザ光の照射領域の中央部分にリッジの頂点が長辺方向に延びたリッジ５９９ａが形成されている。
【００１７】
図２０には、図１９で示される表面形状と異なるレーザ照射直後の基板表面の形状の一例を示し、レーザ光の照射領域の中央部分に照射領域の形状と相似する領域をリッジの頂点が囲むようにしてリッジ５９９ｂが形成されている。
【００１８】
このように、半導体基板にレーザを照射することによって形成された大きな起伏の頂点を含むリッジの内部には、小さな起伏から成るリッジ周辺の内部に比べてより多くの格子欠陥を含んでいる。
【００１９】
このことから、レーザドーピング法では、基板表面に形成されたリッジによって拡散層のシート抵抗が増大して太陽電池の性能を低下させてしまうという課題があった。
【００２０】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、レーザ光を照射することによって形成されるリッジに伴う太陽電池の性能の低下を軽減させるレーザドーピング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のレーザドーピング方法では、レーザ光を照射してドーパントをドープするレーザドーピング方法であって、半導体基板の表面にドーパントを接触させる接触工程と、半導体基板の表面の第１照射領域にレーザ光を照射する第１照射工程と、第１照射領域に形成されたリッジの頂点を含んだ第２照射領域を定め、当該第２照射領域にレーザ光を照射する第２照射工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、第１照射領域と第２照射領域は所定の走査距離を有し、第２照射領域は、第２照射領域を起点とする所定の走査方向の軸線上に位置することを特徴とする。
【００２３】
好ましくは、走査方向の走査距離を第２照射領域に加算して算出される第３照射領域を定めて、当該第３照射領域にレーザ光を照射する第３照射工程とをさらに有することを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、一定のパルス間隔でレーザ光を照射するレーザ発振器を有し、第１照射工程は、レーザ発振器がレーザ照射する照射位置を第１照射領域に定めてレーザ発振器を稼働させる工程を有し、第２照射工程は、パルス間隔の間に第１照射領域から第２照射領域に照射位置を移動させて行われることを特徴とする。
【００２５】
好ましくは、接触工程は、ドーパントを含む材料を、半導体基板の表面に膜状に形成する工程であることを特徴とする。
【００２６】
好ましくは、接触工程は、ドーパントを含む気体を供給した室内に、半導体基板を載置して行われることを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体基板は、上記記載されたレーザドーピング方法によって製造されたものである。
【００２８】
また、本発明の半導体基板は、ドーパントがドープしているドープ領域を有する半導体基板であって、ドープ領域には、所定の第１方向に尾根状に延びている第１リッジが、所定の間隔毎に複数形成されているリッジ形成領域を有し、第１方向に直交するリッジ形成領域のいずれか一方の端辺近傍に第２リッジが形成され、当該第２リッジの高さは、第１リッジの高さよりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のレーザドーピング方法では、直前の照射工程で形成されたリッジに再度レーザ光を照射することで、拡散層のシート抵抗が低減された変換効率の良い太陽電池セルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のレーザドーピング方法の概要を示す図である。
【図２】本発明のレーザドーピング方法を用いたときの半導体基板表面の断面形状を示す模式図である。
【図３】本発明によるレーザドーピング方法を実施するためのレーザドーピング装置１の概略構成の一例を示す図である。
【図４】レーザドーピング装置１によってレーザドーピングされる前の半導体基板の状態を示す図である。
【図５】本発明によるレーザドーピング方法を実施するためのレーザドーピング装置２の概略構成の一例を示す図である。
【図６】レーザドーピング装置２によってレーザドーピングされる前の半導体基板５０の状態を示す図である。
【図７】レーザ光の照射位置の遷移を示す図である。
【図８】レーザドーピング装置の主制御手段における、レーザ照射の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】高濃度ドープ領域全体に形成されるリッジの全体様相を示す図である。
【図１０】実施例１の条件でレーザを照射したときに形成される半導体基板表面の測定の結果を示す図である。
【図１１】実施例２の条件でレーザを照射したときに形成される半導体基板表面の測定の結果を示す図である。
【図１２】比較例１の条件でレーザを照射したときに形成される半導体基板表面の測定の結果を示す図である。
【図１３】比較例２の条件でレーザを照射したときに形成される半導体基板表面の測定の結果を示す図である。
【図１４】比較例３の条件でレーザを照射したときに形成される半導体基板表面の測定の結果を示す図である。
【図１５】照射周期毎の走査距離を変更してエネルギ分布の構成がガウス分布であるレーザ光を照射した場合における拡散層のシート抵抗の測定結果を示す表である。
【図１６】照射周期毎の走査距離を変更してエネルギ分布の構成がトップフラット型であるレーザ光を照射した場合における拡散層のシート抵抗の測定結果を示す表である。
【図１７】高濃度ドープ領域が形成された一般的な太陽電池セルの構成を示す図である。
【図１８】レーザドーピング法の各工程における半導体基板の状態を示す図である。
【図１９】レーザ照射直後の半導体基板の表面形状の一例を示す第１の図である。
【図２０】レーザ照射直後の半導体基板の表面形状の一例を示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明のレーザドーピング方法の概要を示し、レーザ光の照射で形成されたリッジ内に新たなリッジの頂点が形成されるように照射周期毎の走査距離Ｘを定めたときの半導体基板５０表面の起伏の変化を模式化した図である。
【００３２】
ここで、レーザ光の照射領域は、照射位置のエネルギ強度を基準として、エネルギ強度が所定値以上となる領域で定められる。例えばエネルギ分布の構成がガウス分布であるレーザ光を用いた場合、照射位置のエネルギ強度の１／ｅ２以上の領域を照射領域としている。
【００３３】
図１（Ａ）は、Ｐａ１の位置にレーザ光を照射したときの半導体基板５０表面の起伏の変化を示す。本図に示すように、内部にドーパント拡散層５４が形成され表面にドーパント膜６３が形成された半導体基板５０のＰａ１の位置に所定のレーザ光を照射する第１の照射によって、第１の照射の照射領域が瞬時に溶融され凝固してリッジ形成領域Ｍ１内のＰａ１の位置を頂点とするリッジ５９０１が形成される。
【００３４】
ここで、このリッジ形成領域Ｍ１のドーパント膜６３の一部は半導体基板５０内部に拡散されずにリッジ５９０１表面上にドーパント膜６３ａとして残存し、このリッジ形成領域Ｍ１を再びレーザ照射することでドーパントをドープすることができる。
【００３５】
図１（Ｂ）は、第１の照射によってリッジ５９０１が形成された半導体基板５０に対して、Ｐａ２の位置にレーザ光を照射したときの半導体基板５０表面の起伏の変化を示す。本図に示すように、第１の照射のＰａ１の位置から所定の走査距離Ｘ分離れたリッジ５９０１内のＰａ２の位置に移動させて同一のレーザ光を照射する第２の照射によって、第２の照射の照射領域が瞬時に溶融され凝固してリッジ形成領域Ｍ２内のＰａ２の位置を頂点とするリッジ５９０２が新たに形成される。また同時に、リッジ形成領域Ｍ２の範囲内にあるリッジ５９０１の一部も溶融されて凝固することでリッジ５９１２に整形される。
【００３６】
ここで、第２の照射の前に形成されていたリッジ５９０１と、第２の照射によって新たに形成されたリッジ５９０２の頂点の高さ等のサイズは同一サイズとなる。また、整形されたリッジ５９１２の頂点の高さ等のサイズは、第２の照射の前に形成されていたリッジ５９０１や第２の照射によって新たに形成されたリッジ５９０２に比べ小さいサイズとなる。
【００３７】
図２は、高濃度ドープ領域の図面一方端から他方端までを走査距離Ｘ間隔で照射位置を移動してレーザ光を照射したときの半導体基板５０表面の断面形状を示し、以下に説明する。
【００３８】
図２（Ａ）は、図面右方向に照射位置を順次移動させたときの半導体基板５０表面の断面形状を示す。
【００３９】
このとき形成されるリッジは、図面左辺端のリッジ５９１２から始まり図面右方向に位置するリッジ５９１ｎで終わる走査距離Ｘ間隔の複数の小さなサイズのリッジと、図面右辺端の大きなサイズのリッジ５９０ｎから構成される第１様相のリッジである。
【００４０】
図２（Ｂ）は、図面左方向に照射位置を順次移動させたときの半導体基板５０表面の断面形状を示す。
【００４１】
このとき形成されるリッジは、図面右辺端のリッジ５９３２から始まり図面左方向に位置するリッジ５９２ｎで終わる走査距離Ｘ間隔の複数の小さなサイズのリッジと、図面左辺端の大きなサイズのリッジ５９３ｎから構成される第２様相のリッジである。
【００４２】
図３は、本発明によるレーザドーピング方法を実施するためのレーザドーピング装置１の概略構成の一例を示し、以下に説明する。
【００４３】
レーザドーピング装置１は、所定の周期毎に信号出力するパルス発生器１２と、パルス発生器１２からの信号出力に基づいて所定の照射周期毎にレーザビームを出力するレーザ発振器１３と、レーザ発振器１３から出力されるレーザビームを所望のレーザ光に変換するレーザ変換手段１４と、レーザドーピングを行う半導体基板５０が載置されている可動ステージ１５と、レーザ変換手段１４によって変換され照射されたレーザ光の照射方向に直交する平面方向自在に可動ステージ１５を移動させるためのモータ及び電源等から成る駆動部材（不図示）と、パルス発生器１２からの信号出力に基づきレーザ発振器１３の照射周期と同期をとって当該駆動部材を駆動させる駆動回路１６と、レーザ発振器１３及び駆動回路１６に信号出力し動作をコントロールする主制御手段１０で構成されている。
【００４４】
ここで、主制御手段１０には、例えば照射周期単位で可動ステージ１５を移動させる移動量（以下「走査距離」と呼称する）に関する情報など、レーザ発振器１３及び駆動回路１６の動作をコントロールするための情報を記憶するメモリ１１を有している。
【００４５】
レーザ変換手段１４の詳細構成は所望されるレーザ光によって異なり、例えば、レーザ発振器１３から出力されるレーザビームのビーム径を調整するエキスパンダ１４１、エネルギ強度を調整するアッテネータ１４２、レーザ発振器１３から出力されるレーザビームを変換するための回折光学素子ＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）１４３、ＤＯＥ焦点位置のレーザビームを半導体基板５０表面に結合させる結合レンズ１４４、および適宜各箇所に設けられるレーザビームの向きを変更するためのミラー１４５等で構成されている。
【００４６】
図４は、レーザドーピングされる前の半導体基板５０の状態を示し、以下に、レーザドーピングする前の工程について説明する。
【００４７】
図４に示されるように、ドーパント拡散層５４が形成されている半導体基板５０の表面にドーパント膜６３を形成する。そして、当該半導体基板５０を可動ステージに載置して、レーザドーピング装置１によるレーザドーピングを開始する。
【００４８】
ここで、半導体基板５０の表面に形成されているドーパント膜６３は、ドーパント拡散層５４を形成する工程で半導体基板５０の表面に残存しているドーパント膜であっても構わない。また、ドーパント拡散層５４を形成する工程で残存しているドーパント膜を一度除去した後、再度ＰＳＧ液６１塗布してベークすることで新たに形成されたドーパント膜であっても構わない。
【００４９】
図５は、レーザドーピング装置１とは異なるレーザドーピング装置２の概略構成を示し、以下に説明する。なお、前述したレーザドーピング装置１の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００５０】
図５に示されるように、半導体基板５０が載置された可動ステージ１５はチャンバ２０内部に設置されている。また、チャンバ２０上部には、ドーパントを含む気体媒体であるドーパントガスをチャンバ２０内部に供給するガス供給口２１と、レーザ発振器１３から出力されレーザ変換手段１４によって変換されたレーザ光をチャンバ２０内部に透過させるためのポート２３が設置されている。
【００５１】
さらに、主制御手段１０は、レーザドーピングを開始する前の準備工程としてドーパントガスをチャンバ２０内部に充満させるために供給回路２２に信号出力して、ガス供給口２１やガス供給源（不図示）などの動作をコントロールするよう構成されている。
【００５２】
図６を用いて、以下に、レーザドーピングする前の工程について説明する。
【００５３】
図６（Ａ）に示されるように、最初に、チャンバ２０内部に設置されている可動ステージ１５にドーパント拡散層５４が形成されている半導体基板５０を載置する。
【００５４】
図６（Ｂ）に示されるように、次に、ガス供給口２１からドーパントガス６５を供給しチャンバ２０内部に充満させて、半導体基板５０の表面にドーパントガス６５を接触させる。そして、レーザドーピング装置２によるレーザドーピングを開始する。
【００５５】
このように、レーザドーピング装置２では、高濃度ドープ領域を形成する上でのドーパントとして気体媒体を用いるという点でレーザドーピング装置１と異なる。つまり、ドーパント拡散層５４が形成されている半導体基板５０の表面にドーパントを接触させるための接触工程が主に異なるだけで、主制御手段１０におけるレーザ発振器１３及び駆動回路１６に信号出力して動作をコントロールする点については同様である。
【００５６】
図７は、レーザドーピング装置１及びレーザドーピング装置２の主制御手段１０によってコントロールされるレーザ光の照射位置の遷移を示し、以下に説明する。
【００５７】
最初に、主制御手段１０は、レーザ光の照射位置を、半導体基板５０の高濃度ドープ領域５５内の図面左端上近傍であるＰａ１の位置を開始点として図面右方向に走査距離Ｘの間隔で順に移動させる。
【００５８】
次に、レーザ光の照射位置を、高濃度ドープ領域５５内の図面右辺限界に達したＰｂ０の位置で、垂直方向の距離Ｙ離れた図面下方向のＰｂ１の位置に移動させて、このＰｂ１の位置を開始点として図面左方向に走査距離Ｘの間隔で順に移動させる。
【００５９】
さらに、レーザ光の照射位置を、高濃度ドープ領域５５内の図面左辺限界に達したＰｃ０の位置で、距離Ｙ離れた図面下方向のＰｃ１の位置に移動させて、このＰｃ１の位置を開始点として図面右方向に走査距離Ｘの間隔で順に移動させる。
【００６０】
そして、高濃度ドープ領域５５内の図面上辺から図面下辺に向けて、図面右方向の次には左方向へ、又は図面左方向の次には右方向へと交互に、レーザ光の照射位置を移動させて、図面下辺限界となる地点Ｐｘ０に達するまで繰り返す。
【００６１】
図８は、レーザドーピング装置１及びレーザドーピング装置２の主制御手段１０における、レーザ照射の処理手順を示し、以下に説明する。
【００６２】
主制御手段１０は、照射するレーザ光のエネルギ構成や照射周期等の照射するレーザ光に関する各種情報（以下、レーザ情報と呼称する）を、メモリ１１に予め記憶されている情報や利用者によって入力された情報に基づいてレーザ発振器１３に信号出力して、レーザ発振器１３の動作を初期化する（Ｓ００１：Ｓはステップを表す。以下同様）。
【００６３】
さらに、高濃度ドープ領域のサイズや照射周期毎の走査距離等のレーザ光を照射する位置に関する各種情報（以下、可動情報と呼称する）を、メモリ１１に予め記憶されている情報や利用者によって入力された情報に基づいて駆動回路１６に信号出力して、駆動回路１６の動作を初期化する（Ｓ００２）。
【００６４】
ここで、レーザ発振器１３に信号出力されるレーザ光の照射周期に関するレーザ情報と、駆動回路１６に信号出力される照射周期毎の走査距離に関する可動情報は、レーザ発振器１３と駆動回路１６との間で同期可能にパルス発生器１２が信号出力する周期単位に換算された情報となる。
【００６５】
つまり、パルス発生器１２が信号出力する周期の整数倍の周期でレーザ発振器１３がレーザビームを出力する構成とし、パルス発生器１２が信号出力する周期単位で移動させる走査距離を、駆動回路１６に信号出力するものとしても構わない。または、レーザ発振器１３がレーザビームを出力する周期で、パルス発生器１２が信号出力するように調整可能な構成とし、レーザ光の照射周期と同一であるパルス発生器１２が信号出力する周期で移動させる走査距離を、駆動回路１６に出力するものとしても構わない。
【００６６】
上述の処理に続き、メモリ１１に予め記憶されている情報や利用者によって入力された情報に基づいて、高濃度ドープ領域の一端であるレーザ照射開始点にレーザ発振器１３からのレーザ光が照射されるように、駆動回路１６に信号出力して可動ステージ１５を移動させる。具体的には、レーザ光の照射位置が図７で示されるＰａ１の位置となるように、駆動回路１６に信号出力する（Ｓ００３）。
【００６７】
上述の処理に続き、可動ステージ１５の移動方向を初期化する。具体的には、図７右方向に照射位置が遷移するように、可動ステージ１５の移動方向を図７左方向に移動させる状態であることをメモリ１１に記憶する（Ｓ００４）。
【００６８】
上述の処理に続き、パルス発生器１２からの信号出力に基づくレーザ光の照射の開始及び可動ステージ１５の移動の開始を、それぞれレーザ発振器１３及び駆動回路１６に信号出力する。具体的には、上述したＳ００１で信号出力したレーザ情報に基づいてレーザ光の照射を開始するように、レーザ発振器１３に信号出力する。そして、上述したＳ００２で信号出力した可動情報に基づいて、メモリ１１に記憶されている可動ステージ１５の移動方向で可動ステージ１５の移動を開始するように、駆動回路１６に信号出力する（Ｓ００５，Ｓ００６）。
【００６９】
上述の処理に続き、可動ステージ１５の水平方向の移動が完了するまで待機する（Ｓ００７）。具体的には、例えばレーザ光の照射位置が図７で示されるＰｂ０やＰｃ０の位置に達したことを示す、駆動回路１６からの信号出力を待機する（Ｓ００７）。
【００７０】
ここで、駆動回路１６は、当該信号を主制御手段１０に信号出力するために、上述したＳ００２において、例えば主制御手段１０からレーザ照射する水平方向の領域サイズとレーザ光を照射する走査距離に関する可動情報を予め入力する。
【００７１】
上述の処理に続き、即座にパルス発生器１２からの信号出力に基づくレーザ光の照射を停止するようにレーザ発振器１３に信号出力する（Ｓ００８）。
【００７２】
上述の処理に続き、高濃度ドープ領域全体にレーザ光の照射を行ったかどうかの判定を行う。具体的には、レーザ光の照射位置が図７で示されるＰｘ０に達しているかどうかを判定する（Ｓ００９）。ここで、高濃度ドープ領域全体にレーザ光の照射を行ったと判定したときには、レーザ照射の処理を終了する。
【００７３】
上記の判定で、高濃度ドープ領域全体にレーザ光の照射を行っていないと判定したときには、可動ステージ１５を現在の位置から垂直方向に対して距離Ｙの位置に移動させる信号を、駆動回路１６に信号出力する（Ｓ０１０）。具体的には、例えばレーザ光の照射位置が図７で示されるＰｂ０に位置する状態から図面下方向に距離Ｙ離れた位置に移動するように駆動回路１６に信号出力する。
【００７４】
上述の処理に続き、メモリ１１に記憶されている可動ステージ１５の移動方向を示す情報の内容を反転させて記憶する（Ｓ０１１）。例えば図７で示されるＰａ１の位置から順にＰｂ０の位置へと図７右方向に照射位置が遷移するように、可動ステージ１５を図７左方向に移動させていた状態から、Ｐｂ１の位置から順にＰｃ０の位置へと図７左方向に照射位置が遷移するように、可動ステージ１５を図７右方向に移動させる状態に変更してメモリ１１に記憶する。そして、上述したＳ００５の処理に移行する。
【００７５】
このように、レーザドーピング装置１及びレーザドーピング装置２では、予めメモリ１１に記憶されている又は利用者によって入力されたレーザ情報と可動情報に基づいて半導体基板５０表面にレーザ光を照射することで、所望する高濃度ドープ領域に高濃度のドーパントをドープする。
【００７６】
図９は、上述した図７で示されるレーザ照射位置の遷移で高濃度ドープ領域５５全体をレーザ照射した時に形成されるリッジの全体様相を示す。
【００７７】
図９を参照して、半導体基板５０の高濃度ドープ領域５５には、高濃度ドープ領域５５の図面最上端のリッジ群５９００から始まり、図面最下端のリッジ群５９ｍ０で終わる距離Ｙ間隔の複数のリッジ群が形成されている。
【００７８】
ここで、リッジ群５９００は大きなサイズのリッジ５９００が図面右辺端に存在する第１様相となり、続くリッジ群５９２０は大きなサイズのリッジ５９３２が図面左辺端に存在する第２様相となる。つまり、これらのリッジ群の様相は、第１様相と第２様相とを交互に繰り返される様相となっている。
【００７９】
このように、第１の照射で形成されたリッジ５９０１内のＰａ２の位置にレーザ光を照射することで、頂点までの高さ等のサイズが小さくなったリッジ５９１２として整形される。つまり、続いてＰａ２の位置から所定の走査距離Ｘ分離れた第２の照射で形成されたリッジ５９０２内のＰ１の位置に移動させてレーザ光を照射することで、リッジ５９０２が小さなサイズのリッジに整形される。そして、このような処理を繰り返すことで、整形された小さなサイズのリッジが走査距離Ｘ間隔で形成される。
【実施例１】
【００８０】
図１０は、エネルギ分布の構成がガウス分布であり、照射領域が長軸２００μｍ、短軸２０μｍの楕円形状となって、照射領域の平均エネルギ密度が３Ｊ／ｃｍ２であるレーザ光を用い、照射周期５０ｋＨｚ毎の走査距離を２μｍとして短軸方向に移動させてレーザ光を照射したときの半導体基板表面を、触針式の段差計を用いてレーザ照射の移動方向に沿って測定した結果を示す。なお、縦軸における原点である０μｍは、レーザ光を照射前の半導体基板表面の位置を示している。
【００８１】
図１０で示される測定の結果によると、半導体基板表面には、高低差Ｈ１が１００ｎｍ前後であるリッジ５９５ａが、照射周期毎の走査距離である２μｍとほぼ同等の幅Ｐ１の間隔毎で略均一に形成されている。
【実施例２】
【００８２】
図１１は、エネルギ分布の構成が略台形形状で分布するトップフラット型であり、照射領域が長辺２００μｍ、短辺２０μｍの略矩形形状となって、照射領域の平均エネルギ密度が７．７Ｊ／ｃｍ２であるレーザ光を用い、照射周期２５ｋＨｚ毎の走査距離を２μｍとして短辺方向に移動させてレーザ光を照射したときの半導体基板表面を、触針式の段差計を用いてレーザ照射の移動方向に沿って測定した結果を示す。なお、縦軸における原点である０μｍは、レーザ光を照射前の半導体基板表面の位置を示している。
【００８３】
図１１で示される測定の結果によると、半導体基板表面には、高低差Ｈ２が３０ｎｍ前後であるリッジ５９５ｂが、照射周期毎の走査距離である２μｍとほぼ同等の幅Ｐ２の間隔毎で略均一に形成されている。
【００８４】
（比較例１）
図１２は、実施例１のレーザ光の照射条件のうち、短軸方向に移動させる照射周期毎の走査距離を１５μｍに変更したときの半導体基板表面を、レーザ照射の移動方向に沿って測定した結果を示す。
【００８５】
図１２で示される測定の結果によると、半導体基板表面には、半導体基板の表面からの高さ２００ｎｍ前後の凸部と当該凸部の両端に深さ１００ｎｍ未満の凹部を有する高低差Ｈ３が２５０ｎｍ前後であるリッジ５９５ｃが、照射周期毎の走査距離である１５μｍとほぼ同等の幅Ｐ３の間隔毎で略均一に形成されている。つまり、照射周期一回当たりのレーザ光の照射で、１つのリッジ５９５ｃが形成されたものと推測される。
【００８６】
また、凸部と当該凸部の両端の凹部を含むリッジ５９５ｃ全体の幅Ｗ１は約７〜８μｍ程度であり、又その両端には平坦部が存在している。つまり、この幅Ｗ１は、照射周期一回当たりのレーザ光の照射でドーパントをドープすることが可能な領域の幅と一致するものと推測される。
【００８７】
ここで、リッジ５９５ｃの凸部の幅Ｗ２は５μｍ前後となっている。つまり、実施例１に示す走査距離２μｍは、リッジ５９５ｃの凸部の幅Ｗ２よりも十分に小さな値であって、レーザ光の照射で形成されたリッジの凸部の途中に新たなリッジの凸部が形成されるように照射周期毎の走査距離を定めた値となっている。
【００８８】
そして、リッジ５９５ｃの高低差Ｈ３は、実施例１のレーザ光の照射条件で形成されたリッジ５９５ｃの高低差Ｈ１と比較して大きくなっていることが分かる。
【００８９】
（比較例２）
図１３は、実施例１のレーザ光の照射条件のうち、短軸方向に移動させる照射周期毎の走査距離を５μｍに変更したときの半導体基板表面を、レーザ照射の移動方向に沿って測定した結果を示す。
【００９０】
図１３で示される結果によると、半導体基板表面には、高低差Ｈ４が２４０ｎｍ前後であるリッジ５９５ｄが、照射周期毎の走査距離である５μｍとほぼ同等の幅Ｐ４の間隔毎で略均一に形成されている。
【００９１】
つまり、レーザ光の照射で形成されたリッジの凸部の幅限界地点に、次のレーザ光の照射によって形成される新たなリッジの凸部が位置するように、比較例１のレーザ照射で形成されるリッジ５９５ｃの凸部の幅Ｗ２と同等に走査距離を５μｍと定めた条件である。
【００９２】
そして、リッジ５９５ｄの高低差Ｈ４は、実施例１のレーザ光の照射条件で形成されたリッジ５９５ｃの高低差Ｈ１と比較して大きくなっていることが分かる。
【００９３】
（比較例３）
図１４は、実施例２のレーザ光の照射条件のうち、短辺方向に移動させる照射周期毎の走査距離を１４μｍに変更したときの半導体基板表面を、レーザ照射の移動方向に沿って測定した結果を示す。
【００９４】
図１４で示される測定の結果によると、半導体基板表面には、高低差Ｈ５１が２００ｎｍを超える凸部５９５ｅ１と当該凸部５９５ｅの両端に高低差Ｈ５２が１００ｎｍ前後の凸部５９５ｅ２を有するリッジ５９５ｅが、照射周期毎の走査距離である１４μｍとほぼ同等の幅Ｐ５の間隔毎で略均一に形成されている。また、リッジ５９５ｅの両端には平坦部が存在している。つまり、照射周期一回当たりのレーザ光の照射で、一対のリッジ５９５ｅが形成されたものと推測される。
【００９５】
ここで、凸部５９５ｅ１及びその両端に形成されている凸部５９５ｅ２の幅Ｗ３は５μｍ程度となっている。つまり、実施例２に示す走査距離２μｍは、リッジ５９５ｅの凸部５９５ｅ１及び凸部５９５ｅ２の幅Ｗ３よりも十分に小さい値であって、レーザ光の照射で形成されたリッジの凸部の途中に新たなリッジの凸部が形成されるように照射周期毎の走査距離を定めた値となっている。
【００９６】
そして、リッジ５９５ｅの凸部５９５ｅ１及び凸部５９５ｅ２の高低差Ｈ５１及び高低差Ｈ５２は、実施例２のレーザ光の照射条件で形成されたリッジ５９５ｂの高低差と比較して大きくなっていることが分かる。
【００９７】
これらの測定の結果から、直前のレーザ照射工程で形成されたリッジを再度照射領域に含めてレーザ照射することで、半導体基板表面に形成されるリッジの高低差は小さくなることが分かる。そして、半導体基板表面に形成されたリッジの高低差が小さくなることで、拡散層のシート抵抗の低減が見込まれる。
【００９８】
図１５は、エネルギ分布の構成がガウス分布であり、照射領域が長軸２００μｍ、短軸２０μｍの楕円形状となって、照射領域の平均エネルギ密度が５Ｊ／ｃｍ２であるレーザ光を用い、照射周期５０ｋＨｚ毎の走査距離を変更して短軸方向に移動させてレーザ照射したときの拡散層のシート抵抗の測定結果を示す。ここで、シート抵抗の単位は、走査距離を２μｍとした時の測定結果を基準とする割合としている。
【００９９】
図１６は、エネルギ分布の構成が略台形形状で分布するトップフラット型であり、照射領域が長辺２００μｍ、短辺２０μｍの略矩形形状となって、照射領域の平均エネルギ密度が７．７Ｊ／ｃｍ２であるレーザ光を用い、照射周期毎の走査距離を変更して短辺方向に移動させてレーザ照射したときの拡散層のシート抵抗の測定結果を示す。ここで、シート抵抗の単位は、走査距離を２μｍとした時の測定結果を基準とする割合としている。
【０１００】
なお、図１５、図１６で示される測定は、レーザ光の照射領域よりも小さな走査距離でレーザ光が照射された測定である。
【０１０１】
これらの測定結果によると、走査距離よりも大きな照射領域のレーザ光を用いて照射した場合、当該走査距離を小さくすることでシート抵抗を低く抑えることができる。そして、このことは、走査距離を小さくすることで、半導体基板表面に形成されるリッジの高低差が小さくなったことに起因するものと考えられる。
【０１０２】
このように、本発明のレーザドーピング方法では、直前の照射工程で形成されたリッジに再度レーザ光を照射することで、拡散層のシート抵抗が低減された変換効率の良い太陽電池セルを製造することができる。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０４】
１，２  レーザドーピング装置
１０  主制御手段
１１  メモリ
１２  パルス発生器
１３  レーザ発振器
１４  レーザ変換手段
１５  可動ステージ
１６  駆動回路
２０  チャンバ
２１  ガス供給口
２２  供給回路
２３  ポート
５０  半導体基板
５４  ドーパント拡散層
５５  高濃度ドープ領域
５９０１，５９０２  リッジ
６３  ドーパント膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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