(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布させることによって、半導体デバイスの表面の少なくとも１つの領域に製造する方法に関する。機能層は層厚ｄ１を有し、厚さｄ１の機能層を形成するために必要な前記液体は、層厚ｄ２を有する。所望の薄いかつ均等な厚さの機能層を再現可能に形成するために、液体を、表面の少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布すること、および、続いて、半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体を、液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、非接触で除去することが提案される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布させることによって、半導体デバイスの、特にソーラセルの表面の少なくとも１つの領域に製造する方法であって、前記機能層は層厚ｄ１を有し、厚さｄ１の前記機能層を形成するために必要な前記液体は、層厚ｄ２を有し、
前記液体を、前記表面の前記少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布すること、および、続いて、前記半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体を、前記液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、非接触で除去することを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布させることによって、半導体デバイスの、特にソーラセルの表面の少なくとも１つの領域に製造する方法において、
以下の工程段階、すなわち、
-  前記液体を、前記表面の前記少なくとも１つに余分に塗布すること、および
-  前記余分な液体を前記表面から非接触で除去すること、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記液体に少なくとも１つのガス流を当てることによって、非接触の除去を行ない、前記少なくとも１つのガス流と前記半導体デバイスとの間の相対移動を同時に行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記半導体デバイス上に、機能的な化学的および／または物理的な特性を有する層を形成し、該特性は、熱のおよび／または酸素、窒素、二酸化炭素、炭化水素からなりおよび／またはこれらの元素を含む反応性のガス雰囲気の作用下で、前記基板の前記表面から前記基板の体積への変化される基板特性をもたらすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記余分の液体の非接触の除去後に、前記基板を熱処理に晒すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記機能層を複数の層から形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記機能層は、前記半導体デバイスの材料と化学的に反応することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記液体を余分に塗布するために、前記半導体デバイスを、前記液体に浸漬し、この液体で大波状に被覆し、および／または前記半導体デバイスを前記液体で噴霧することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
液体としては、Ｈ３ＰＯ４，Ｈ３ＢＯ３，ＮＨ４Ｆ，Ｈ２Ｏ２，ＨＦ，ＮＨ４ＯＨ（アミン、シラザン），Ｎａ２ＣＯ３，Ｋ２ＣＯ３，のグループから少なくとも１つの成分を含む液体を用い、前記少なくとも１つの成分の濃度は、２ｍ（質量）％と１００ｍ％との間にあることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体として、Ｈ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の５ｍ％ないし３０ｍ％の水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
液体として、メタノール、エタノールおよび／またはイソプラノールのようなアルコール中のＨ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の２ｍ％ないし５ｍ％の水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
液体として、表面をエッチングする液体、例えば、ＨＦまたはＨＮＯ３またはＫＯＨを含む液体を用いることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１の領域が疎水特性を有するとき、少なくとも１つの界面活性剤を含む液体を用いることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのガス流は、前記表面の前記少なくとも１つの領域から、０．１μｍと５μｍの間、特に０．５μｍと１．９μｍの間の残りの層厚まで液体を除去することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのガス流を、前記表面によって規定された面に対し、角度βで、但し１°≦β≦９０°であって、傾斜して、調整することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体デバイスと前記少なくとも１つのガス流の間の相対移動方向に対し垂直に、前記半導体デバイスに、この半導体デバイスの全横方向延在に亘って、前記少なくとも１つのガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体デバイスと前記少なくとも１つのガス流の間の相対移動方向に対し垂直に、前記半導体デバイスに、異なったガス速度および／またはガス体積流量を有する複数の部分ガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのガス流を、特に、１つのスリットノズルの、または直線に沿って設けられた複数の単独ノズルの形態の出口開口部を介して、前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１つの領域に放射することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス流は、速度ｖで、但し１ｍ／ｓ≦ｖ≦２５ｍ／ｓであって、前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１つの領域に当たることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記半導体デバイスを、前記少なくとも１つのガス流に対し異なる複数の角度で、何回もかつ基本優先方向に、移動させることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記半導体デバイスを、何回も、新たなガス流または前記ガス流に晒し、２１μｍと９９μｍの間、好ましくは３０μｍと５０μｍの間の範囲にある前記機能層の厚さを得るために、以下のパラメータ、すなわち、
-  １０〜５０ｍｍの、好ましくは２０〜３０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  １〜１５ｍ／ｓ、好ましくは５〜１０ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．２５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは０．５〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜７０°の、好ましくは４５°〜６０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-  ＋／−１〜２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度
を選択することを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記機能層の均一な層厚を、０．１μｍと５μｍの間の範囲、好ましくは０．５μｍと１．９μｍの間の範囲に発生させるために、以下のパラメータ、すなわち、
-  １〜２０ｍｍの、好ましくは５〜１０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜２５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１８ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．５〜３．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．５〜２．０Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ７０°〜９０°の、好ましくは８０°〜９０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
を選択することを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
１５μｍ＋／−５μｍの層厚を達成するためには、以下のパラメータ、すなわち、
-  ５〜２０ｍｍの、好ましくは１０〜１５ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜１５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１５ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．０〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜９０°の、好ましくは７０°〜８０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-＋／−１〜２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度
を選択することを特徴とする請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板の前記表面に、部分的に構造化された機能層を備え、前記表面を、この表面の１％〜５０％の間、好ましくは５％と２０％の間の面に亘って覆うことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
単結晶または多結晶のシリコンディスクの形態の基板を有する半導体デバイスを用いることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
多結晶のシリコンディスクとして、ＥＦＧプロセスで製造されているシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
基板として、４０μｍと５００μｍの間の層厚を有する、ｐドープ型のまたはｎドープ型の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
基板として、４０μｍと５００μｍの間の層厚を有する、矩形の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
基板として、４０μｍと２２０μｍの間の層厚および１００ｍｍないし４００ｍ、好ましくは１２０ｍｍ〜１６０ｍｍの辺長を有する、矩形の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記液体の塗布中に前記表面をエッチングする機能層を、表面に堆積させることを特徴とする請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記半導体デバイスの前記表面の複数の領域に、異なるガス体積流量および／またはガス速度を有する複数のガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
ガスとして、酸素、窒素、二酸化炭素、炭化水素、希ガスからなり、これらの元素を含むガスを用いることを特徴とする請求項１ないし３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
ガスとして空気を用いることを特徴とする請求項１ないし３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
ガスとして反応性ガスを用いることを特徴とする請求項１ないし３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記反応性ガスは、ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＮＯ３および／またはＮＨ３を含むことを特徴とする請求項１ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
半導体デバイスとして、除去される余分な液体の流れ方向で自らの後端に、特に面取り縁として形成されており、あるいは曲がったまたは湾曲した形状を有する後縁を、具備する半導体デバイスを用いることを特徴とする請求項１ないし３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記機能層は、前記半導体デバイスの中で拡散プロファイルを発生させるためのドーピング物質源であることを特徴とする請求項１ないし３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記拡散プロフィルは、前記半導体デバイスにｐｎ接合を形成することを特徴とする請求項１ないし３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
半導体デバイス（１０）の少なくとも１つの領域に少なくとも１つの機能層を製造するための装置において、
この装置は、液体塗布手段（１２）およびガス流供給手段（１４，１６）を有し、このガス流供給手段は、前記半導体デバイス（１０）に対し調整可能であり、１つまたは複数のガス出口開口部を有し、該ガス出口開口部を介して、前記半導体デバイスの前記表面によって規定された面に対し、前記半導体デバイスに、ガスを、角度βで当てることができ、但し１°≦β≦９０°であることを特徴とする装置。
【請求項４０】
前記ガス流供給手段（１４，１６）は、前記面から出ている法線を中心として、角度γだけ回転可能であり、但し、０°≦γ≦９０°であることを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記ガス出口開口部は、相対移動方向に平行に延びている複数のコースにおいて前記半導体デバイスにガスを当てることができるように、前記半導体デバイス（１０）に対し整列されていることを特徴とする請求項３９または４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記複数のコースにおいて、前記ガスは、異なる流速および／またはガス体積流量を有することを特徴とする請求項３９ないし４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記液体塗布手段（１２）は浸漬槽であることを特徴とする請求項３９ないし４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
前記液体塗布手段（１２）は噴霧手段を有することを特徴とする請求項３９ないし４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
前記液体塗布手段（１２）は、大波形成手段を有することを特徴とする請求項３９ないし４４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４６】
前記ガス流供給手段（１４，１６）の領域には、前記ガスが当てられる前記半導体デバイス（１０）の下方にまたは脇に、ガス吸引手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項３９ないし４５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４７】
前記ガス流供給手段（１４，１６）の領域における前記半導体デバイス（１０）の下方には、前記液体塗布手段（１２）に接続された液体収集手段（２０）が設けられていることを特徴とする請求項３９ないし４６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４８】
前記ガス出口開口部（２４）の有効延在が、前記基板（１０）の相対移動方向に対し垂直に可変であることを特徴とする請求項３９ないし４７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４９】
前記ガス流供給手段（１４，１６）と前記基板（１０）の前記表面との間の距離が、調整可能であることを特徴とする請求項３９ないし４８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布することによって、半導体デバイスの、特にソーラセルの表面の少なくとも１つの領域に製造する方法に関する。更に、本発明は、半導体デバイスの少なくとも１つの領域に少なくとも１つの機能層を製造するための装置に関する。
【０００２】
特に、本発明は、少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布させることによって、半導体デバイスの、特にソーラセルの表面の少なくとも１つの領域に製造する方法に関し、機能層は層厚ｄ１を有し、厚さｄ１の機能層を形成するために必要な液体は、層厚ｄ２を有する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造分野における機能層を製造する際に、ドーピング層が、基板に、気相から、または適切なドーピング物質を選択された濃度で含む付着されるコーティングから堆積される。これらのコーティングのためには、例えば、ドーピング媒体またはドーピング物質、例えばドーピング・ペーストを用いることができる。高温での次の温度処理後に、残滓が再度除去される。
【０００４】
かようなプロセスにおける重要な基準が、ペーストであっても、液体であってもよい如何なるコーティング材料の均一性、分配および濃度によるドーピング物質の調整である。気相からのドーピングの場合には、活性ガスの濃度ならびに流れの状況は、コーティングされる基板の、表面に近い層における均等な分配をもたらす。
【０００５】
前記のプロセスでは、常に、均等なコーティングを得ることが目標である。構造化されたコーティングが所望であるとき、例えば、プリント、あるいは、平面状の部分的な構造を製造するために適切である被覆法が用いられる。
【０００６】
すべてのプロセスに共通しているのは、活性層の厚さを、高い費用をかけてのみ、十分に制御することができることである。このことは、特に、好ましくは気相法で堆積される薄い層に当てはまる。これに対し、浸漬法および噴霧法は、低い均一性を有する比較的厚い層をもたらす。
【０００７】
特許文献１では、半導体デバイスに不純物をドープするための種々の方法が記載されている。この目的のために、ドーピング源を、不純物がドープされる半導体デバイスに堆積する。ＣＶＤ法、スクリーン印刷法、噴射塗布法、あるいは、ドープする界面活性剤を含む水溶液の塗布法が、機能層を製造するために、用いられることができる。
【０００８】
特許文献２からは、半導体用基板にｐｎ接合を形成するための方法が公知である。この目的のために、まず、超音波噴霧ヘッドを介して、ドーピング用液体が、基板に塗布され、続いて、液体が乾燥され、次に、半導体デバイスに不純物をドープするための熱処理が行なわれる。
【０００９】
エッチング液または洗浄液を基板から除去するために、特許文献３に記載のように、基板は、加熱と同時に、回転される。回転によって、基板は、好ましくない強い機械的負荷に晒される。
【００１０】
特許文献４に記載のように、ドーピング懸濁液が、噴霧または遠心分離法によって、半導体に塗布される。後者は、望ましくない機械的負荷をもたらし、僅かな処理量のみを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】WO2006/131251
【特許文献２】US-A-5,527,389
【特許文献３】US-B-6,334,902
【特許文献４】US-A-4,490,192
【発明の概要】
【００１２】
明細書の最初の部分に記載のタイプの方法および装置を、望ましくない機械的負荷を基板にかけることなく、所望の薄くてかつ均等な厚さの機能層を再現可能に製造することができるように、改善するという課題が、本発明の基礎になっている。
【００１３】
上記課題を解決するために、方法に関しては、
実質的に、以下の工程段階、すなわち、
-  液体を、表面の少なくとも１つの領域に、余分に塗布すること、および、
-  余分な液体を、表面の少なくとも１つの領域から非接触で除去すること、
が用いられることが、提案される。
【００１４】
特に提案されているのは、液体を、表面の少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布すること、および、続いて、半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体を、液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、非接触で除去することが提案される。
【００１５】
従って、本発明は、並進運動されるか、または動かないように設けられた半導体デバイスの表面の少なくとも１つの領域に少なくとも１つの機能層を製造する方法に関し、機能層は層厚ｄ１を有し、層厚ｄ１の機能層を形成するために必要な前記液体は、層厚ｄ２を有し、余分に塗布された液体は、層厚ｄ３を有し、但し、ｄ３＞ｄ２であって、続いて、余分な液体を、液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、表面から非接触で除去する。
【００１６】
本発明では、基板が回転されることなく、従って、望ましくない遠心分離力に晒されることなく、機能層が形成される。同時に、高い処理量が可能である。何故ならば、基板が、層厚ｄ２の形成中に、並進運動されるか、または動かないように設けられるからである。
【００１７】
この場合、特に提案されていることは、余分な液体の非接触の除去がなされ、少なくとも１つのガス流と半導体デバイスとの間の相対移動が同時になされ、ガス流が、表面によって規定された面に対し、角度βを形成するほうがよく、但し１°≦β≦９０°であることである。
【００１８】
余分な液体とは、この場合、表面に、あるいは機能層を有する１つの領域または複数の領域に、製造される機能層の厚さよりも大きい厚さを有する液層が、しかも、万が一の温度処理の前に、形成されることを意味する。
【００１９】
本発明によれば、第１の工程段階では、例えば噴霧、ミスティング、浸漬または他の方法によって、液体、例えば、液膜または液層が、半導体デバイスの表面上に製造されてなる多段の工程が提案される。この場合、基本的には、液層を製造することが意図されてなる表面全体には、余分な液体がある。しかし、表面の個々の領域にも、余分な液体があることがある。このことは、液体で覆われていない層に、疎水特性をもたせることによって、実現されることができる。
【００２０】
半導体デバイスは、任意の形を有することができるが、プレート状の形状を示すことは好ましい。このこととは別に、少なくとも１つの液体を有する表面が、滑らかなまたは粗い構造になっており、化学的に前処理がなされ、あるいは、材料に適切な基本状態の中で、親水性または疎水性をもってまたは他の方法で前処理されていることができる。
【００２１】
製造される層の機能に基づいて液体が塗布され、液体は、種々の粘性を有し、溶剤を含むかまたは含まないこともでき、種々の化学的成分の混合物および化合物を、種々の混合比で含むことができる。
【００２２】
疎水性の表面の領域に、機能層が製造されることが意図されるとき、液体は、少なくとも１つの適切な物質を含むことができる。この物質は、液体による領域の必要な湿潤を可能にする。従って、少なくとも１つのガス流が、表面によって規定された面に対し、角度βで傾斜して調整され、但し１°≦β≦９０°である。
【００２３】
半導体デバイスを一側面を液体により覆うことは好ましい。しかし、反対側にある両側の表面が覆われてもよい。特に、液層を順次に形成することができる。
【００２４】
液体を、或る工程段階で、表面に余分に塗布する。半導体デバイスを液体に浸漬するか、または、大波状に被覆することは好ましい。集中的な噴霧も、同様に適切である。望ましい湿潤特性を調整するために、本発明を限定することなく、特に、１ｓｅｃと３０ｍｉｎの間の、特に、０．１ｍｉｎと１ｍｉｎの間の作用時間が提案されている。
【００２５】
表面全体でなく、表面の幾つかの領域が液体で湿潤されることが意図されるとき、前述のように、所望の領域で適切な前処理がなされることが可能である。その目的は、表面に亘って湿潤特性を適切に調整するためである。例えば、例えば疎水性のまたは親水性の領域の部分的な調整がなされることができる。これらの領域は、所望の構造に従って、表面に亘って、分布されている。
【００２６】
液体を余分に塗布する際に、必要な場合には、表面上の、万が一のあり得る酸化層を除去し、あるいは、適切に塗布されることができる。
【００２７】
特に、液体を余分に塗布する際に、１０００μｍないし１００μｍの、特に、２５０μｍないし１００μｍの範囲の厚みを有する層が形成される。対応の層の均一性が、＜±１０％、好ましくは５％と１０％の間にあるほうがよい。
【００２８】
液体が余分に塗布された、すなわち、比較的厚い液膜が形成された後に、第２の工程段階では、余分な液体が非接触で除去される。非接触の除去の場合に、準備段階として、半導体デバイスを、斜めに設けることができる。その目的は、余分な液体の少なくとも１部分を流れ落とすためである。しかしながら、特に提案されていることは、ガス流の適切な作用によって、余分な液体が除去されることである。この場合、少なくとも１つのガス流が、半導体デバイスの表面の少なくとも１つの領域から、残りの層厚ｄ２まで、液体を除去し、但し０．１μｍ＜ｄ２≦５μｍであって、特に、０．５μｍ≦ｄ２≦１．９５μｍであって、層厚は、±１０％の、特に±３％の均一性を有する。
【００２９】
この場合、ガス流は、半導体デバイスの表面によって規定された面に対し、或る方向を有し、この方向は、面に対し、角度βを形成し、但し１°≦β≦９０°である。
【００３０】
液体を除去する際に液体の逆流を阻止するために、本発明の実施の形態では、半導体デバイスが、液体が流れ出してなる、表面の、相対移動方向後方の端部で、後縁を有することが、提案されている。このことによって、流出する液膜の逆流が阻止されるか、または著しく減じられる。後縁は、エッチング槽の通り抜けの際に、作られる。
【００３１】
しかしながら、後縁は、必ずしも必要ではない。何故ならば、液体が全方向に「飛び散る」ことがあるからである。
【００３２】
ガス流は、１ｍ／ｓないし２５ｍ／ｓの速度で、少なくとも１つの領域に当たるほうがよい。ガス流と半導体デバイスの間の相対移動に対し垂直方向における半導体デバイスのｃｍ当たりのガス体積流量は、０．２５Ｎｍ３／ｈと３．０Ｎｍ３／ｈの間の範囲にあるほうがよい。ガス流と半導体デバイスの間の相対移動は、０．３ｍ／ｓないし３．０ｍ／ｓであるほうがよい。
【００３３】
特に提案されていることは、連続的に液体を除去するためには、半導体デバイスが、何回も、ガス流に順々に晒されることである。このことが利点であるのは、液層を余分に塗布した後に、液層が、或る厚さを有するので、ガスが打ち当たる際に形成される波が、所望の層厚の最終的調整の際に、回避されることができるのであって、何故ならば、他の場合には、必要な均一性が保証されていないからであるとき、特にこのときである。換言すれば、まず、層厚が、波の形成が実質的に妨げられてなるいわゆる初期層厚に、調整されねばならない。２１μｍと９９μｍの間の範囲にある初期層厚が形成された後に、厚さが、余分の液体の吹き飛ばしによって、０．１μｍと５．０μｍの間の、特に、０．９μｍと１．９μｍの間の厚さにまで、減じられ、液状の機能層が製造される。
【００３４】
本発明の実施の形態では、半導体デバイスが、少なくとも１つのガス流に対し異なった複数の角度で、基本的な流展方向に何回も動かされることが提案されている。このことによって、ストリップ状のかつ必要な場合には交差する複数の機能層であって、パッシベーション層またはマスキング層の機能を担う機能層を製造する可能性が生じる。
【００３５】
しかしながら、半導体デバイスの基本的な流展方向が変化しない場合でも、半導体デバイス上に、ストリップ状の機能層を形成することができるのは、液体を余分に有する層に、ガス流を当てることによってであり、これらのガス流は、異なる複数の流速およびまたは体積流量を有し、その結果、液体の、異なった量的な除去がなされる。
【００３６】
半導体デバイスが、余分な液体の非接触の除去の故に、所定の厚さの液層を有した後に、温度（熱）処理段階が続くことになる。かようにして、揮発し易い成分をまず蒸発することができ、次に、残りを炉内雰囲気中に反応させる。
【００３７】
特に、液体の残りの成分と反応する酸化層を形成することができる。特に、シリコンを含有する半導体デバイス上のガラス層の形成を述べることができる。ガラス層の組成を、本発明に係わる方法によって、非常に正確に調整することができる。酸化のほかに、窒化物形成または炭化を実行することができるのは、炉内雰囲気（例えば、メタン，ＣＯ２のようなＮ２またはＣ含有の雰囲気）が適切に選択される場合である。この場合、必要な反応時間は、含有される物質の化学的特性および半導体デバイスの表面モルホロジーから決定される。
【００３８】
かくして、本発明により、半導体デバイスに、滑らかなまたは粗い構造を有する機能層を備えることができる。
【００３９】
しかしながら、温度処理段階では、元の液体中にあったか、または半導体デバイスの材料との反応によって生じた成分を、適切に、この半導体デバイスへ浸入拡散させる可能性もある。例えば、リン、炭素、ホウ素または類似の元素を、例えばシリコン、ゲルマニウム、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、ＩＩ／ＶＩ族化合物のような半導体材料に浸入拡散することができる。
【００４０】
シリコン基板に、例えばｎ型層を形成しようと思うとき、液体としては、水溶性のリン酸層が塗布される。これに対し、ｐ型層が望まれるときは、例えば、水溶性のホウ酸層が用いられる。
【００４１】
このこととは別に、温度処理段階では、所望の厚さの機能層を、コーティングされた基板の体積との、境界面における、原子レベルでの効率的な相互作用を可能にする状態に、移行するほうがよい。このことは、特に、コーティングの原子成分の、基板の、表面に近い領域への浸入拡散を意味する。該原子成分は、材料の化学的および物理的特性の変化をもたらす。このことは、機械的特性、例えば硬さ、しかしまた電気的特性、例えば伝導度にも関する。
【００４２】
半導体デバイスの少なくとも１つの領域に少なくとも１つの機能層を製造するための装置は、この装置が、液体塗布手段およびガス流供給手段を有し、このガス流供給手段は、半導体デバイスに対し調整可能であり、ガス出口開口部を有し、該ガス出口開口部を介して、半導体デバイスの表面によって規定された面に対し、半導体デバイスに、ガスを、角度βで当てることができ、但し１°≦β≦９０°であることを特徴とする。更に、ガス流供給手段が、面から出ている法線を中心として、角度γだけ回転可能であり、但し、０°≦γ≦９０°である、という可能性がある。この場合、このガス出口開口部は、相対移動方向に平行に延びている複数のコースにおいて半導体デバイスにガスを当てることができるように、半導体デバイスに対し整列されている。実際また、本発明の特に際立った実施の形態によれば、コースにおいて、ガスは、異なる複数の流速および／またはガス体積流量を有する、という可能性がある。
【００４３】
液体塗布手段は、浸漬槽、噴霧手段または大波形成手段を有することができる。
【００４４】
更に、本発明は、熱処理手段が、ガス流供給手段に後置されることを提案する。
【００４５】
液体が余分にあってなる第１の工程段階で液層を塗布するための可能な実施の形態は、本発明によれば、噴霧、ミスティングまたは他の方法によって実施することができる。この場合、量に関しては、層厚の制御をすることなく、多量の液体が塗布される。
【００４６】
かような湿潤処理では、液層の、半導体デバイスの表面との反応、例えば、化学的反応は、該反応が、構成部材の完成後の構成部材の機能に好ましく作用するように、調整されることができる。適切な反応性化学物質によって、湿潤割合、液体と物質表面との間の湿潤角度が、適切に調整される。この目的のために、適切な酸、塩基、還元剤、酸化剤および界面活性剤が用いられることができる。
【００４７】
特に提案されていることは、半導体デバイスが、前述の湿潤工程段階で、ローラコンベヤを介して、浸漬槽の中に摺動し、浸漬槽を通って連続的な動きで運ばれる。滞留時間が、１ｓｅｃと３０ｍｉｎの間にあるほうがよい。浸漬槽は、塗布される液体を含み、必要な場合には、他の反応性の化学物質を含む。適切に調整される粘性を有する、塗布される液体として、低温または中温で、従って１００℃と８００℃の間の範囲で揮発する物質、例えばＨ３ＰＯ４，Ｈ３ＢＯ３，アミンまたは類似の物質が、純粋形態でまたは溶剤の中で溶解された状態で、用いられることは好ましい。この液体の形の反応性の追加成分は、例えば酸（ＨＦ，ＨＣｌ，Ｈ２ＳＯ４）、塩基（ＮＨ４ＯＨ，ＮＲ４ＯＨ（Ｒ＝アルキル、アリール）ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｎａ２ＣＯ３，Ｋ２ＣＯ３，緩衝物質（ＮＨ４Ｆ，（ＮＨ４）３ＰＯ４），酸化剤（ＨＮＯ３，Ｈ２Ｏ２），還元剤（Ｎ２Ｈ４，ＮＨ２ＯＨ）等である。
【００４８】
特に提案されているのは、液体としては、Ｈ３ＰＯ４，Ｈ３ＢＯ３，ＮＨ４Ｆ，Ｈ２Ｏ２，ＨＦ，ＮＨ４ＯＨ（アミン、シラザン），Ｎａ２ＣＯ３，Ｋ２ＣＯ３，のグループから少なくとも１つの成分を含む液体を用い、少なくとも１つの成分の濃度は、２ｍ（質量）％と１００ｍ％との間にあることである。好ましくも、本発明は、液体として、Ｈ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の５ｍ％ないし３０ｍ％の水溶液を用いることを提案する。実際また、例えば、液体として、メタノール、エタノールおよび／またはイソプラノールのようなアルコール中のＨ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の２ｍ％ないし５ｍ％の水溶液を用いることができる。
【００４９】
このこととは別に、均一のおよび／または不均一の相、例えば、溶液、エマルジョンまたは懸濁液を有する液体を用いることができる。
【００５０】
浸漬槽から離れた後に、比較的厚い液層に、従って、製造される液層に比較して、余分に存するのであって、この液層は、半導体デバイスを斜めに設置することによって、減じられることができる。しかしながら、このことは、必須の特徴ではない。
【００５１】
本発明の複数の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる複数の好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】機能層を製造するための装置の原理図を示す。
【図２】液体を基板から除去するための装置の斜視図を示す。
【図３】図２に示した装置の側面図を示す。
【図４】液体を基板から構造をもって除去するための装置の平面図を示す。
【図５】図４に対応する装置の正面図を示す。
【図６】プロセスの展開に基づく、機能層を備える基板の実例を示す。
【図７】種々の厚さの複数の層の間の遷移領域を示す。
【図８】後縁に従う液層の流展を示す。
【図９】本発明に係わる方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下の図面を参照して、１つのまたは複数の機能層を半導体基板上に製造するための、本発明に係わる教示を説明する。この過程で、好ましくは０．１μｍないし５μｍの間の範囲にある均一な層厚を有する機能層を製造することが意図される。これらの層を、高い再現性で、かつ大量生産を可能にする処理量をもって、製造することが意図される。
【００５４】
複数の実施の形態に基づいて、熱処理が用いられるとき、熱処理は、好ましくはあっても、必須の特徴ではない。
【００５５】
更に、以下、本発明を、半導体デバイスまたは半導体デバイスの基板を参照して説明する。半導体デバイスまたは半導体デバイスの基板は、特にソーラセルにとって、決定的である。このことによって、本発明に係わる教示の限定を行なうことを意図しない。
【００５６】
基板上に塗布される液体層に関して、所望の粘性が調整されることができ、従って、液体という概念に粘性の液体が含まれることを、述べねばならない。
【００５７】
本発明によれば、基板上に、まず、液層が余分に塗布される。この場合、余分とは、層が、機能層の所望の厚さにとって必要である厚さよりも大きな厚さを有することを意味する。
【００５８】
かような液層を余分に塗布するためには、図１に示すように、基板１０が浸漬槽１２の中を運ばれる。この目的のために、ローラコンベヤまたは同じように作用する搬送媒体を用いることができる。浸漬槽１２は、塗布される液体８および必要な場合には他の反応性の化学物質を含む。液体としては、低温ないし中温で、従って好ましくは１００℃と８００℃の間の範囲で揮発する物質、例えばＨ３ＰＯ４，Ｈ３ＢＯ３，アミンまたは類似の物質が、純粋形態でまたは溶剤中に溶けている状態で、用いられることは好ましい。この液体の中の反応性の追加成分は、例えば酸（ＨＦ，ＨＩ，Ｈ２ＳＯ４）、塩基（ＮＨ４ＯＨ，ＨＲ４ＯＨ（Ｒ＝アルキル、アリール）ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｎａ４ＣＯ３，Ｋ２ＣＯ３，緩衝物質（ＮＨ４Ｆ，（ＮＨ４）３ＰＯ４），酸化剤（ＨＮＯ３，Ｈ２Ｏ２），還元剤（Ｎ２Ｈ４，ＮＨ２ＯＨ）等である。
【００５９】
浸漬槽１２の中の滞留時間が、０．１ｍｉｎと１ｍｉｎの間の範囲にあることは好ましい。
【００６０】
基板１０の全表面が、余分に液層を有することが意図されるが、しかしながら、表面は、疎水性挙動を示す限り、液体に、界面活性剤が添加される。
【００６１】
物質１０の処理が表面全体に亘ってなされることが意図されないとき、適切な前処理が、所望の箇所でなされることができる。その目的は、湿潤特性を調整するためである。このことは、例えば疎水性のまたは親水性の領域の部分的な調整を意味する。これらの領域は、所望の構造に対応して、基板の表面に亘って分布されている。
【００６２】
液体８の中の搬送中に、基板１０上に酸化層が万一存すれば、必要な場合には除去され、あるいは、これらの酸化層は、液体の組成に従って、すなわち液体中に如何なる物質が含まれているかに従って、適切に塗布されることができる。しかしながら、この点では、十分に知られた技術を参照するよう指摘する。
【００６３】
浸漬槽１２を出る最中にまたは出た後に、基板１０が傾けられることは好ましい。その目的は、液体を規定のように流出させるためである。存在する凝集力の故の液体の逆流を減じるためには、図８を参照して説明されるように、基板１０の、液体が流れ出してなる縁部が、後縁として形成されているほうがよい。しかしながら、後縁は本質的な特徴ではない。
【００６４】
次に、基板１０上にある層厚を減じるために、図２および３から原理的に明らかなように、基板１０は、ガス流の下方を通って導かれる。対応のガス流供給手段には、図１では、参照符号１４，１６が付されている。この場合、基板１０が複数のガス流に順々に晒されることは必要でない。むしろ、必要な場合には、只１つのガス流供給手段で十分である。
【００６５】
更に、基板１０の搬送路の側方におよびその下方に、ガス吸引手段１８がある。その目的は、基板１０に当たりかつ脇へ逸らされまたは基板１０の傍を流れるガスを吸い取るためである。基板１０の搬送路の下方には、更に、液体受け２０が設けられている。その目的は、除去された液体を収集し、かつ導管２２を通って浸漬槽１２に再度供給するためである。
【００６６】
図２および３から明らかなように、少なくとも基板１０の上方には、ガス流供給手段１４，１６がある。このガス流供給手段は、スリットノズル２４を有することができる。その目的は、目標に向けてガスを基板１０に当てさせるためである。スリットノズル２４の代わりに、通常は、一列にまたは互いにずれて設けられている複数の穴あきノズルを用いることができる。これらの穴あきノズルは、同一のまたは異なった直径を有してもよい。
【００６７】
基板１０は、図６ａに示すように、浸漬工程後に、比較的大きな層厚を有する。この厚さは、打ち当たる気流（矢印２６）によって液体波２８を生じさせ、液体波は、後方領域よりも前方領域に薄い層厚を生じさせる。この状況は、図６ａで点線３０によって、原理的に示されている。この作用を最小限にするために、２段階のまたは３段階の工程は、以下のように、すなわち、図６ｂおよび図６ｃから明らかなように、機能層を有することができてなる基板１０の全領域に亘って、均一な厚さがある、かような膜が生じるように、なされる。
【００６８】
望ましくない波２８は、図８によって単に原理的に明瞭にされることが意図されるように、基板１０に後縁５２を備えることによって、減じられるか、または阻止されることができる。適切な後縁５２は、実際の意味で、基板１０の、面取りされた後縁５０である。換言すれば、後縁５２は、実質的に連続的に湾曲した形状を示す。このことは、例えばエッチングによって、達成されることができる。基板１０が、かような後縁５２を有するとき、液体の波２８は、破線で示すように、回避される。
【００６９】
１００μｍよりも厚い層厚があるとき、図６ａに示す波３０は、まず、第１の段階で、層厚が、以下の程度まで、すなわち、残りの膜の厚さが、再度、表面張力によって、均一な層厚（層の初期厚さ）に減少されるまで、減じられねばならないという結果を伴って、生じる。このことは、図６ａから、破線３２によって明らかである。層厚のかようなプロファイルを得るために、図２および３の実施の形態では、ノズルスリット２４を介して放出される気流が、基板１０に関して以下のように調整される。
【００７０】
-  １０〜５０ｍｍの、好ましくは２０〜３０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  １〜１５ｍ／ｓ、好ましくは５〜１０ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．２５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは０．５〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜７０°の、好ましくは４５°〜６０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-  ＋／−１〜２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度。
【００７１】
前述したパラメータを用いて基板１０から液体を除去した後に、２１μｍと１００μｍの間の、好ましくは３０μｍと５０μｍの間の範囲にある厚さの層３４が生じる。
【００７２】
次に、層３４の減少を、０．１μｍと５μｍの間の範囲、好ましくは０．５μｍと１．９μｍの間の範囲の残りの膜の厚さに調整するために、以下のパラメータを選択することは好ましい。
【００７３】
-  １〜２０ｍｍの、好ましくは５〜１０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜２５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１８ｍ／ｓの速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性（このことは、ガス流がスムーズに広がることができることによって、達成される）
-  ０．５〜３．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．５〜２．０Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ７０°〜９０°の、好ましくは８０°〜９０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度。
【００７４】
個々の工程段階中に形成される層の検査は、重量の記録または測定によって、または偏光解析法のような光学的方法によって定められることができる。層の均一性自体を、各々の流出段階（Ablassschritt）に従って、光学的に評価することができる。
【００７５】
図２から明らかなように、基板の上方に形成されている気流供給手段３８が、基板１０の下方にも設けられてもよい。
【００７６】
図４および５は、基板１０の全表面に、均一の気流を必ずしも当てる必要がないことを明らかにすることが意図される。むしろ、１つの機能層または複数の機能層を部分的に構造化することができる。例えば、気流供給手段１４，１６から放出される気流を、層厚を減少すべきでない所望の領域で遮断する可能性がある。
【００７７】
この目的のために、気流をブロックすることができる。例えば、遮蔽４０または同種の要素が、気流供給手段１４，１６と基板１０との間に設けられていてもよい。実際また、所望のストリップ状の領域のみを覆う、基板１０に対する横方向の延在を、有する気流供給手段を用いる可能性もある。
【００７８】
複数の図から明らかなことは、適切な装置を用いて、気流が覆われていてなる領域の基板上に、比較的厚い層４２が製造可能であり、気流が当てられる領域では、薄い層４４が製造可能であることである。
【００７９】
厚い層４２が基板１０の全面上に延びていないためには、図４，図５に示すように、基板１０が、部分的に遮断されたガス流を通過する前に、全体的な層厚が、１５μｍ＋／−５μｍの層厚を有するほうがよい。その目的は、層厚を減じて層４４を形成する際に、厚いほうの層４２の流展（Verlaufen）を回避するためである。このことにかかわらず、層４２と４４の間には、図７で原理的に明らかなように、遷移領域（Uebergangsbereich）４６が生じる。
【００８０】
１５μｍ＋／−５μｍの層厚への予備薄層化を達成するためには、以下のパラメータを維持するほうがよい。
【００８１】
-  ５〜２０ｍｍの、好ましくは１０〜１５ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜１５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１５ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．０〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜９０°の、好ましくは７０°〜８０°の流れの傾斜角度（β）
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-  ＋／−１〜２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度。
【００８２】
続いて、基板１０は、部分的に閉じられた領域または遮蔽を有する、図４および５から見て取れるガス流供給手段のうちの１を通って運ばれる。その目的は、前記パラメータに従って、ガス流が当てられる領域で、０．１μｍと５μｍの間の、好ましくは０．５μｍと１．９μｍの間の層厚、すなわち、層４４の厚さを得るためである。
【００８３】
ガス流供給手段１４，１６に関して、従って、特にノズルバーに関して、ノズルバーが、基板に対し高さの調整可能におよび基板に対し角度βだけ旋回可能に形成されているのみならず、基板の表面によって規定される面から垂直に延びる法線を中心として回転可能であることを、述べねばならない。このことは、図２において角度γによって略示される。この場合、ノズルバーを、基板１０の搬送方向に対し垂直の位置（γ＝０°）から、平行方向(γ＝９０°)まで回転することができる。
【００８４】
所望の層厚（層３６，４４）が得られた後に、図１に従って、熱処理がなされることができる。
【００８５】
かくして、基板１０を、まず、上昇した温度に晒すことができる。その目的は、揮発し易い成分を蒸発させるためである。次に、液体の残りは、炉４６の雰囲気の中で反応することができる。特に、この相の中で、酸化層を形成することができる。これらの酸化層は、液体の残りの成分と反応する。特に、シリコンを含む基板上でのガラス層の形成を述べねばならない。基板の組成は、前述の方法で、非常に正確に調整することができる。酸化のほかに、この工程段階によって、窒化物形成または炭化を実行することができるのは、炉内雰囲気（例えば、メタン，ＣＯ２のようなＮ２またはＣ含有の雰囲気）が適切に選択される場合である。
【００８６】
この工程段階における必要な反応時間は、含有される物質の化学的特性および基板１０の表面モルホロジーから決定される。
【００８７】
更に、第２の温度処理では、液層３６から形成されており、かつかくして形成された機能層から、元の液体の形で存在しあるいは基板１０との反応によって生じた成分が、適切に、基板１０の体積の中に浸入拡散することができる。この成分は、リン、炭素、ホウ素、あるいは、例えばシリコン、ゲルマニウム、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、ＩＩ／ＶＩ族化合物のような基板材料に浸入拡散する類似の元素であってもよい。
【００８８】
液体がリン酸を含むとき、シリコンからなる基板に、ｎ型層を製造することができる。ホウ酸の使用の場合には、ｐ型層を形成することができる。
【００８９】
ガス流に関して、好ましいガスとして、空気、Ｎ２，希ガス、または表面との反応を支持するためのあるいは粘性を部分的に変化させるための反応ガスとの、これらのガスの混合物、例えばＨＦ，ＨＣＬ，ＮＨ３が挙げられることを述べねばならない。この場合、ガス温度は、−７０℃と＋３００℃の間で調整されることが可能である。
【００９０】
この場合、炉４６の中での乾燥は、層４８の厚さが、０．０１μｍと０．３μｍの間の値域に調整される程度に、なされるほうがよい。
【００９１】
更に、言及されねばならないことは、液層の厚さの減少が、必ずしもガス流の衝突のみによってなされる必要はないことであって、必要な場合には、基板１０の傾動によって予め液体を流れ落とした後に、なされることである。むしろ、基板１０への液体の被覆量を減じるためには、熱的な中間段階を使用してもよい。中間段階は、一部の液体の蒸発によって、液体量の減少をもたらし、例えば、液体の、構成部材の表面との化学的反応を支援する。液体中の、適切に混合された成分を濃縮する可能性もある。
【００９２】
以下、シリコンからなる基板上での機能層の好ましい適用例を説明する。
【００９３】
例えばマスキング層またはパッシベーション層を製造するために、機能層の堆積後に、加熱段階で、シリコン面との化学的反応を行なうことができる。
【００９４】
以下の機能層を以下のように製造することができる。
【００９５】
ＳｉＯ２（二酸化シリコン、ガラス）の機能層を、例えば、空気、酸素、オゾン、過酸化水素Ｈ２Ｏ２、硝酸ＨＮＯ３のような酸化剤との反応によって製造し、
ガラス状の物質（リン化合物およびホウケイ酸塩化合物／ガラス）の機能層を、例えば、場合によっては、メタノール、エタノール、イソプラノールのようなアルコールを有する溶液の中で、リン酸、ホウ酸との反応によって、製造し、
Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）またはＳｉＸＮＹの機能層を、例えば、アンモニアガスまたはアミン溶液またはＮ２との反応によって、製造し、
ＳｉＣ（炭化シリコン）の機能層を、例えば炭酸塩溶液またはＣＯ２，アルカンのようなガスとの反応によって、製造し、
機能層を、一次層、接着剤および／または、例えば、界面活性剤、添加剤；ＨＭＤＳ（ヘキサメチレンジシラザン）の他の単分子層として形成する。
【００９６】
バルクシリコンの中の機能層を、ドーピングのために用いることができる。このことは、機能層を製造するために、バルクシリコンとの続いての追加の反応およびドーピング元素の続いての打ち込みによって達成される。
【００９７】
-  リン：表面におけるリンケイ酸塩化合物の、例えばリン酸、リン酸エステルの製造
-  ヒ素：ヒ素含有の、例えばヒ酸、ヒ酸エステルを含むガラスの製造
-  ホウ素：ホウ酸塩化合物による、例えばホウ酸、ホウ酸エステルの製造
-  ガリウム：例えば没食子酸塩エステルによる、ガリウム酸塩化合物の製造。
【００９８】
堆積後に、まず、シリコンの表面との反応がなされ、続いて、第２の温度段階で、形成されたドーピング物質がシリコンに打ち込まれる。
【００９９】
しかしながら、例えば互いに交差しまたは他のパターンを形成するストリップ状の機能層を基板上に堆積させるという可能性もある。この目的のために、基板１０を、ガス流への基板の任意の或る優先方向に対し種々の方向に整列する可能性もある。ガス流は、以下のように、すなわち、基板の表面に、ストリップ状にのみガス流が当てられ、その結果、これらの領域にのみ、図４および５についての説明を用いて、所望の薄い層が形成されるように、構成されていなければならない。
【０１００】
図４および５に示すように、あるいは、表面の、前述の部分的な構造化に対応して、塗布された物資の高い塗布量を有する表面部分と、少ない塗布量を有する表面部分とが生じる。今や、塗布される物質の、溶液中の濃度を、以下のように、すなわち、部分的に残っている薄い層４４が、後続の熱処理段階で、必要な有効濃度、すなわち、例えば、当該の表面領域の電気的、化学的および／または構造化された変化に達しないように、選択するほうがよい。
【０１０１】
本発明に係わる教示に基づいて、シリコン化合物、例えば窒化シリコンからなるエッチング・バリヤが付着される。エッチング・バリヤが厚い層４２によって形成される。薄い層４４が、短時間後に、エッチング除去されるが、しかし，厚いほうの層４２が、層の厚さの差の係数分だけ長く腐食に耐えるように、エッチング媒体が選択されるとき、本発明に係わる教示に基づいて、機能層の堆積および機能層の前記処理によってのみ形成されるマスキングが用いられる。しかしながら、薄い層４４と厚い層４２の間の遷移領域従ってまたマスキングが、鋭い輪郭を有さず（図７を参照）、却って、境界における厚い層４２の多かれ少なかれ強い流展を特徴とすることが、考慮されねばならない。
【０１０２】
基板１０に対し、以下のことを述べねばならない。基板１０としては、４０μｍと５００μｍの間のディスクの厚さを有するｐドープ型のまたはｎドープ型の単結晶または多結晶のシリコンディスクを用いることができる。この場合、基板１０を、４０μｍと５００μｍの間のディスクの厚さを有する矩形の単結晶または多結晶のシリコンディスクを用いることができる。
【０１０３】
特には、基板として、４０μｍと２２０μｍの間のディスクの厚さおよび１００ｍｍないし４００ｍｍ、好ましくは１２０ｍｍ〜１６０ｍｍの辺長を有する矩形の単結晶または多結晶のシリコンディスクが用いられるという可能性がある。
【０１０４】
本発明に係わる方法または本発明に係わる工程段階は、図９に示す自明な流れ図から、再度明らかに見て取れることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  半導体デバイス
１２  液体塗布手段
１４  ガス流供給手段
１６  ガス流供給手段
１８  ガス吸引手段
２０  液体収集手段
【図１】
2012501083.tif 000003
【図２】
2012501083.tif 000004
【図３】
2012501083.tif 000005
【図４】
2012501083.tif 000006
【図５】
2012501083.tif 000007
【図６】
2012501083.tif 000008
【図７】
2012501083.tif 000009
【図８】
2012501083.tif 000010
【図９】
2012501083.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【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】
少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に塗布することによって、半導体デバイスの、特にソーラセル表面の少なくとも１つの領域に製造する方法であって、前記機能層は層厚ｄ１を有し、厚さｄ１の前記機能層を形成するために必要な前記液体は、層厚ｄ２を有し、
前記液体を、前記表面の前記少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布すること、および、続いて、前記半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体を、前記液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、非接触で除去し、前記液体に少なくとも１つのガス流を当てることによって、非接触の除去を行ない、前記少なくとも１つのガス流と前記半導体デバイスとの間の相対移動を同時に行なうことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記半導体デバイス上に、機能的な化学的および／または物理的な特性を有する層を形成し、該特性は、熱のおよび／または反応性のガス雰囲気の作用下で、前記基板の前記表面から前記基板の体積への変化される基板特性をもたらし、前記ガス雰囲気は、酸素、窒素、二酸化炭素、炭化水素からなりまたはこれらの元素を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記余分の液体の非接触の除去後に、前記基板を熱処理に晒すことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記機能層を複数の層から形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記機能層は、前記半導体デバイスの材料と化学的に反応することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記液体を余分に塗布するために、前記半導体デバイスを、前記液体に浸漬し、この液体で大波状に被覆し、および／または前記半導体デバイスを前記液体で噴霧することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
液体としては、Ｈ３ＰＯ４，Ｈ３ＢＯ３，ＮＨ４Ｆ，Ｈ２Ｏ２，ＨＦ，ＮＨ４ＯＨ，アミン、シラザン、Ｎａ２ＣＯ３，Ｋ２ＣＯ３のグループから少なくとも１つの成分を含む液体を用い、前記少なくとも１つの成分の濃度は、２ｍ（質量）％と１００ｍ％との間にあることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
液体として、Ｈ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の５ｍ％ないし３０ｍ％の水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
液体として、メタノール、エタノールおよび／またはイソプラノールのようなアルコール中のＨ３ＰＯ４またはＨ３ＢＯ３の２ｍ％ないし５ｍ％の水溶液を用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
液体として、表面をエッチングする液体、例えば、ＨＦまたはＨＮＯ３またはＫＯＨを含む液体を用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１の領域が疎水特性を有し、この領域に、少なくとも１つの界面活性剤を含む液体を塗布することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのガス流は、前記表面の前記少なくとも１つの領域から、０．１μｍと５μｍの間、特に０．５μｍと１．９μｍの間の残りの層厚までの液体を除去することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのガス流を、前記表面によって規定された面に対し、角度βで、但し１°≦β≦９０°であって、傾斜して、調整することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体デバイスと前記少なくとも１つのガス流の間の相対移動方向に対し垂直に、前記半導体デバイスに、この半導体デバイスの全横方向延在の少なくとも１部分に亘って、前記少なくとも１つのガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記半導体デバイスと前記少なくとも１つのガス流の間の相対移動方向に対し垂直に、前記半導体デバイスに、異なったガス速度および／またはガス体積流量を有する複数の部分ガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのガス流を、特に、１つのスリットノズルの、または直線に沿って設けられた複数の単独ノズルの形態の出口開口部を介して、前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１つの領域に放射することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガス流は、速度ｖで、但し１ｍ／ｓ≦ｖ≦２５ｍ／ｓであって、前記半導体デバイスの前記表面の前記少なくとも１つの領域に当たることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体デバイスを、前記少なくとも１つのガス流に対し異なる複数の角度で、何回もかつ基本優先方向に移動させることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記半導体デバイスを、何回も、新たなガス流または前記ガス流に晒し、２１μｍと９９μｍの間、好ましくは３０μｍと５０μｍの間の範囲にある前記機能層の厚さを得るために、以下のパラメータ、すなわち、
-  １０〜５０ｍｍの、好ましくは２０〜３０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  １〜１５ｍ／ｓ、好ましくは５〜１０ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．２５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは０．５〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜７０°の、好ましくは４５°〜６０°の流れの傾斜角度（β）、但し、βは、前記ガスの流れ方向と、前記基板の表面によって規定された面との間の角度であって、
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-  ＋／−１−２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度
を選択することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記機能層の均一な層厚を、０．１μｍと５μｍの間の範囲、好ましくは０．５μｍと１．９μｍの間の範囲に発生させるために、以下のパラメータ、すなわち、
-  １〜２０ｍｍの、好ましくは５〜１０ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜２５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１８ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．５〜３．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．５〜２．０Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ７０°〜９０°の、好ましくは８０°〜９０°の流れの傾斜角度（β）、但し、βは、前記ガスの流れ方向と、前記基板の表面によって規定された面との間の角度であって、
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
を選択することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
１５μｍ＋／−５μｍの層厚を達成するためには、以下のパラメータ、すなわち、
-  ５〜２０ｍｍの、好ましくは１０〜１５ｍｍの、基板の表面からの距離（ｈ）
-  ５〜１５ｍ／ｓ、好ましくは１０〜１５ｍ／ｓのガス速度（ｖ）
-  最大＋／−１０％の、好ましくは＋／−５％よりも少ない変動幅を有する、適用幅に亘ってのガス速度均一性
-  ０．５〜２．０Ｎｍ３／ｈ、好ましくは１．０〜１．５Ｎｍ３／ｈの、ｃｍの基板幅当たりの体積流量
-  ４５°〜９０°の、好ましくは７０°〜８０°の流れの傾斜角度（β）、但し、βは、前記ガスの流れ方向と、前記基板の表面によって規定された面との間の角度であって、
-  ０．３〜３．０ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜１．５ｍ／ｓの基板の送り速度
-  ＋／−１〜２℃の均一性を伴った２０〜３０℃、好ましくは２０〜２５℃の温度
を選択することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板の前記表面に、部分的に構造化された機能層を備え、前記表面を、この表面の１％〜５０％の間、好ましくは５％と２０％の間の面に亘って前記機能層で覆うことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
単結晶または多結晶のシリコンディスクの形態の基板を有する半導体デバイスを用いることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
多結晶のシリコンディスクとして、ＥＦＧプロセスで製造されているシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
基板として、４０μｍと５００μｍの間の層厚を有する、ｐドープ型のまたはｎドープ型の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
基板として、４０μｍと５００μｍの間の層厚を有する、矩形の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
基板として、４０μｍと２２０μｍの間の層厚および１００ｍｍないし４００ｍｍ、好ましくは１２０ｍｍ〜１６０ｍｍの辺長を有する、矩形の単結晶のまたは多結晶のシリコンディスクを用いることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記液体の塗布中に、この液体が前記表面をエッチングすることを特徴とする請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記半導体デバイスの前記表面の複数の領域に、異なるガス体積流量および／またはガス速度を有する複数の部分ガス流を当てることを特徴とする請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記ガス流のガスとして、酸素、窒素、二酸化炭素、炭化水素、希ガスからなり、これらの元素を含むガスを用いることを特徴とする請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ガス流のガスとして空気を用いることを特徴とする請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ガス流のガスとして反応性ガスを用いることを特徴とする請求項１ないし３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記反応性ガスは、ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＮＯ３および／またはＮＨ３を含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
半導体デバイスとして、除去される余分な液体の流れ方向で自らの後端に、特に面取り縁として形成されており、あるいは曲がったまたは湾曲した形状を有する後縁を、具備する半導体デバイスを用いることを特徴とする請求項１ないし３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記機能層は、前記半導体デバイスの中で拡散プロファイルを発生させるためのドーピング物質源であることを特徴とする請求項１ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記拡散プロファイルは、前記半導体デバイスにｐｎ接合を形成することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
装置に設けられた液体塗布手段（１２）を用いて液体を領域に塗布させることによって、少なくとも１つの機能層を、半導体デバイス（１０）の少なくとも１つの領域に製造するための装置であって、前記機能層は厚さｄ１を有し、この厚さｄ１の機能層を形成するために必要な液体は、層厚ｄ２を有し、
前記液体塗布手段（１２）によって、液体が、少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布されること、前記装置は、ガス流供給手段（１４，１６）を有し、このガス流供給手段は、前記半導体デバイス（１０）に対し調整可能であり、１つまたは複数のガス出口開口部を有すこと、半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体が、前記液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、前記ガス流供給手段によって、前記領域から非接触で除去されること、前記液層は、厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有し、前記ガス出口開口部を介して、前記半導体デバイスの前記表面によって規定された面に対し、前記半導体デバイスに、ガスを、角度βで当てることができ、但し１°≦β≦９０°であることを特徴とする装置。
【請求項３８】
前記ガス流供給手段（１４，１６）は、前記面から出ている法線を中心として、角度γだけ回転可能であり、但し、０°≦γ≦９０°であることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ガス出口開口部は、このガス出口開口部への前記半導体デバイスの移動方向に平行に延びている複数のコースにおいて前記半導体デバイスにガスを当てることができるように、前記半導体デバイス（１０）に対し整列されていることを特徴とする請求項３７または３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記コースにおいて、前記ガスは、異なる流速および／またはガス体積流量を有することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記液体塗布手段（１２）は浸漬槽であることを特徴とする請求項３７ないし４０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４２】
前記液体塗布手段（１２）は噴霧手段を有することを特徴とする請求項３７ないし４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記液体塗布手段（１２）は、大波形成手段を有することを特徴とする請求項３７ないし４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
前記ガス流供給手段（１４，１６）の領域には、前記ガスが当てられる前記半導体デバイス（１０）の下方にまたは脇に、ガス吸引手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項３７ないし４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
前記ガス流供給手段（１４，１６）の領域における前記半導体デバイス（１０）の下方には、前記液体塗布手段（１２）に接続された液体収集手段（２０）が設けられていることを特徴とする請求項３７ないし４４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４６】
前記ガス出口開口部（２４）は、前記基板（１０）と前記ガス出口開口部の方向との間の移動方向に対し垂直に可変であることを特徴とする請求項３７ないし４５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４７】
前記ガス流供給手段（１４，１６）と前記基板（１０）の前記表面との間の距離が、調整可能であることを特徴とする請求項３７ないし４６のいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本発明は、少なくとも１つの機能層を、液体を少なくとも１つの領域に付着させることによって、半導体デバイスの、特にソーラセル表面の少なくとも１つの領域に製造する方法に関し、機能層は層厚ｄ１を有し、厚さｄ１の機能層を形成するために必要な液体は、層厚ｄ２を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
特許文献４に記載のように、ドーピング懸濁液が、噴霧または遠心分離法によって、半導体に塗布される。後者は、望ましくない機械的負荷をもたらし、僅かな処理量のみを可能にする。
特許文献５は、ソーラセルに不純物をドーピングするための方法に関する。この目的のために、ウェハは、コンベヤベルトを介して、２つのチャンバに運ばれる。一方のチャンバでは、コーティングがなされ、他方のチャンベでは、コーティングされたウェハの乾燥がなされる。
特許文献６の主題は、ソーラセルを処理するための方法である。１つの処理区域では、ソーラセル上に塗布されているドーピング物質源の有機物成分が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【特許文献１】WO2006/131251
【特許文献２】US-A-5,527,389
【特許文献３】US-B-6,334,902
【特許文献４】US-A-4,490,192
【特許文献５】US-A-2008/0057686
【特許文献６】EP-A-0 874 387
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記課題を解決するために、方法に関して、実質的に提案されることは、液体を、表面の少なくとも１つの領域に、層厚ｄ３で、但し、ｄ３＞ｄ２であって、余分に塗布すること、および、続いて、半導体デバイスが並進運動されるか、または動かないように設けられているときに、余分な液体を、液層が厚さｄ２またはほぼ厚さｄ２を有する程度に、非接触で除去し、液体に少なくとも１つのガス流を当てることによって、非接触の除去を行ない、少なくとも１つのガス流と半導体デバイスとの間の相対移動を同時に行なうことである。
【国際調査報告】
2012501083.tif 000012
2012501083.tif 000013
2012501083.tif 000014
2012501083.tif 000015