[發明專利]含磷摻雜劑以及使用含磷摻雜劑在半導體襯底中形成磷摻雜區域的方法

有效

• 申請號: 200980121738.0
• 申請日: 2009-08-18
• 公開（公告）號: CN102057466A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 黃紅敏;C·高;Z·丁;A·彭;劉亞群
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹小剛;林毅斌

技術領域

本發明通常涉及摻雜劑以及用于對含半導體的材料的區域進行摻雜的方法，尤其涉及用于在半導體材料中形成磷摻雜區域的含磷摻雜劑以及用于在半導體材料中形成磷摻雜區域的方法。

背景技術

用傳導率確定型雜質，例如n型和p型元素，對半導體材料的摻雜用于許多需要改變半導體材料的電特性的應用中。光刻是眾所周知的用于執行此種半導體材料摻雜的方法。為了摻雜半導體材料，光刻需要使用在半導體材料上形成并圖案化的掩模。進行離子注入以注入傳導率確定型離子至半導體材料中。高溫退火過程隨后執行以導致雜質摻雜劑擴散進入半導體材料。

在某些應用中，比如例如太陽能電池，合意地是在具有非常精細線條或特征的圖案中摻雜半導體材料。最普遍類型的太陽能電池被配置為由硅制造的大面積p-n結。如圖1所示，在一種類型的此太陽能電池10中，具有光接收正面14和背面16的硅晶片12被提供基本摻雜，其中，該基本摻雜可以為n型或p型。該硅晶片在一面(在圖1中，正面14)被用和基本摻雜相反電荷的摻雜劑進一步摻雜，因此在硅晶片中形成p-n結18。源自光的光子被硅晶片的光接收側14吸收至p-n結，在此處電荷載體，也即電子和空穴，被分離并傳導至導電接觸，從而產生電力。太陽能電池通常在光接收正面和背面上各自提供有金屬接觸20、22，以運走由太陽能電池產生的電流。在光接收正面上的金屬接觸帶來了在太陽能電池效率程度方面的挑戰，這是因為覆蓋正面表面的金屬引起對太陽能電池的有效面積的遮蔽。盡管可能合意的是盡可能地減少金屬接觸以減小遮蔽，但是大約10％的金屬覆蓋仍是不可避免的，因為金屬化必須以保持電損失很小的方式發生。此外，隨著金屬接觸的尺寸降低，在臨近該電接觸的硅中接觸電阻顯著增加。然而，通過在光接收正面14上直接臨近金屬接觸的窄面積24中對硅進行摻雜來降低接觸電阻是可能的。

圖2示出了另一普通類型的太陽能電池30。太陽能電池30也具有硅晶片12，所述硅晶片具有光接收正面14和背面16并且被提供有基本摻雜，其中該基本摻雜可以為n型或p型。光接收正面14具有粗糙的或帶織構的表面作為光阱，以阻止已吸收的光反射出太陽能電池外。太陽能電池的金屬接觸32在晶片的背面16上形成。硅晶片在背面處相對于金屬接觸被摻雜，因此在硅晶片中形成p-n結18。太陽能電池30具有超越太陽能電池10的優點，即電池的所有的金屬接觸位于背面16上。在這點上，不存在太陽能電池的有效面積的遮蔽。然而，對于所有將要形成在背面16上的接觸，臨近所述接觸的摻雜區域必須相當窄。

磷被普遍用于在半導體材料中形成n型區域。太陽能電池10和太陽能電池30均得益于使用形成在半導體基底中的非常精細、窄的磷摻雜區域。然而，上述的現在的摻雜方法，即，光刻，表現出重大的缺點。例如，雖然使用光刻進行精細線條圖案的基底摻雜是可能的，但是光刻是昂貴和耗時的工藝。

因此，合意地是提供含磷摻雜劑，其可被用于導致形成精細特征化圖案(fine-featured?pattern)的摻雜工藝中。此外，合意地是提供用于形成能夠被用于具有時間效率和成本效率的摻雜工藝中的含磷摻雜劑的方法。此外，本發明的其它合意的特征和特性將會根據接下來的本發明具體實施方式和所附權利要求并結合本發明的附圖和背景技術而變得顯而易見。

發明內容

提供含磷摻雜劑、用于在半導體材料中形成磷摻雜區域的方法以及用于制造含磷摻雜劑的方法。依照本發明的示例性實施方案，含磷摻雜劑包含磷源，該磷源包含含磷鹽、含磷酸、含磷陰離子或其組合；堿性材料、源自堿性材料的陽離子或其組合；以及液體介質。

依照本發明的又一示例性實施方案，在半導體材料中形成磷摻雜區域的方法包括提供含磷摻雜劑，所述含磷摻雜劑使用在液體介質中的含磷酸、含磷鹽或其組合形成。使用非接觸印刷工藝使含磷摻雜劑沉積在半導體材料上面。含磷摻雜劑的液體介質被蒸發并且含磷摻雜劑的磷元素擴散至半導體材料中。

依照本發明進一步的示例性實施方案，形成含磷摻雜劑的方法包括提供磷源，其包含含磷酸或鹽或其組合，并且將所述磷源和堿性材料以及液體介質結合。

附圖說明

將在下文中結合如下附圖描述本發明，其中相同的附圖標記代表相同的要素，并且其中：

圖1是傳統的具有光側接觸和背面接觸的太陽能電池的示意圖；

圖2是另一個具有背面接觸的傳統的太陽能電池的示意圖；

圖3是噴墨印刷機構在襯底上分布墨水的橫截面示意圖；

圖4是氣溶膠噴射印刷機構在襯底之上分布墨水的橫截面示意圖；