掺杂剂组合物、掺杂剂注入层和掺杂层的形成方法技术

本发明专利技术的第1方面提供表面凹凸少、连续性高的硅层形成于基材上的半导体层合体的制造方法。本发明专利技术的第1方面的制造具有基材10和基材上的烧结硅粒子层5的半导体层合体的方法包含以下工序：(a)将含有分散介质和分散于分散介质中的硅粒子的硅粒子分散体涂布在基材10上，形成硅粒子分散体层1的工序；(b)将硅粒子分散体层1干燥，形成未烧结硅粒子层2的工序；(c)在未烧结硅粒子层上层合光透射性层3的工序；以及(d)穿过光透射性层3对未烧结硅粒子层2照射光，使构成未烧结硅粒子层2的硅粒子烧结，由此形成烧结硅粒子层5的工序。

Dopant composition, dopant, injection layer, and method of forming doped layer

A first aspect of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor layer of a surface with little asperity and high continuity and formed on a substrate. Manufacturing method of first aspects of the present invention includes a semiconductor layer sintered silicon particle layer substrate 10 and substrate 5 of the body contains the following procedures: (a) silicon particles containing silicon particles dispersed in the dispersion medium and the dispersion medium of dispersion coated on a substrate 10, forming a silicon particle dispersion layer 1 the process; (b) a silicon particle dispersion layer 1 formed without drying, sintering silicon particle layer 2 processes; (c) in the upper layer of sintered silicon particle light transmissive layer 3 of the process; and (d) through the light transmissive layer 3 on non sintered silicon particle layer 2 irradiation light. The structure of non sintered silicon particle layer of silicon particle sintering 2, thereby forming a sintered silicon particle layer 5 processes.

【技术实现步骤摘要】
掺杂剂组合物、掺杂剂注入层和掺杂层的形成方法本申请是申请日2013年3月29日，申请号201380018274.7(PCT/JP2013/059629)，专利技术名称为“半导体层合体及其制造方法、半导体装置的制造方法、半导体装置、掺杂剂组合物、掺杂剂注入层和掺杂层的形成方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的第1方面涉及半导体层合体及其制造方法。本专利技术的第2方面涉及半导体装置的制造方法。本专利技术的第2方面还涉及可使用本专利技术第2方面的制造半导体装置的方法得到的半导体装置。本专利技术的第3方面涉及掺杂剂组合物、掺杂剂注入层和掺杂层的形成方法。本专利技术的第3方面还涉及使用本专利技术的第3方面的形成掺杂层的方法来制造半导体装置的方法。
技术介绍
《本专利技术的第1方面》在如薄膜晶体管(TFT)和太阳能电池这样的半导体装置的制造中，使用层合在硅基材等基材上的1或多层硅层。具体来说，在薄膜晶体管的制造中，在基材上堆积非晶硅层，再将该非晶硅层通过激光等使其结晶，由此形成多晶硅层。这种情况下，在非晶硅层结晶时，硅晶体异常生长，可能在多晶硅层的表面产生凸部。具体来说，如图3所示，在对非晶硅层(A30)进行光照射(A15)制造半导体层合体时(图3(a))，所得硅层具有由平坦部(A30a)突起的凸部(A30b)。这是由于，非晶硅层熔解后，在边形成晶体边凝固时，在三叉晶界(粒界三重点)处发生最终阶段的凝固，在该三叉晶界处发生凝固时，由于体积膨胀而产生凸部(A30b)。在这样的表面凸部上面堆积绝缘层时，可能导致层间短路或层间泄漏，另外，在其上形成电极时，可能导致接触不良，因此优选除去。从而，为了除去这样的凸部，获得平坦的表面，有人提出了进行酸蚀刻、研磨等(专利文献1和2)。还有人开发了以下方法：将含有硅粒子的硅粒子分散体应用于基材上，将经应用的分散体干燥，然后加热，由此形成硅粒子烧结而成的硅层(专利文献3-5)。《本专利技术的第2方面》在某种半导体装置，例如太阳能电池、特别是背接触太阳能电池和PERL太阳能电池(钝化发射极、背面局域扩散电池，PassivatedEmiter,RearLocallydiffusedcell)的制造中，将磷或硼这样的掺杂剂注入到半导体层或基材的被选择的区域，只在被选择的区域形成掺杂层。例如在背接触太阳能电池的制造中，进行在背面侧的被选择的区域中形成p型和n型的掺杂层以及形成与这些掺杂层接触的各电极。具体来说，如图11所示，背接触太阳能电池(B40)具有由n型(或p型或本征)半导体形成的半导体基材(B45)，在该半导体基材(B45)的受光面侧配置钝化层(B46)，且在半导体基材(B45)的背面侧配置背面侧电极(B42、B44)和钝化层(B48)。背接触太阳能电池(B40)中还具有：与半导体基材(B45)的背面侧电极(B42、B44)接触的区域被选择性地高掺杂为n型或p型而成的掺杂层(背接触层)(B45a、B45b)，以及半导体基材(B45)的受光面侧被高掺杂为n型而成的掺杂层(B45c)。在背接触太阳能电池(B40)中，在背面侧，高浓度n掺杂的n型掺杂层(n型背接触层)(B45a)和高浓度p掺杂的p型掺杂层(p型背接触层)(B45b)交互配置。其它的部分是本征半导体区域、低浓度p或n掺杂的区域或形成p-n结的区域，通过对该区域进行光照射而产生电动势。这样产生的电动势经由n型掺杂层(B45a)和p型掺杂层(B45b)，分别通过n型电极(B42)和p型电极(B44)取出。在背接触太阳能电池(B40)中，通过设置高浓度p或n掺杂的掺杂层(B45a、B45)，可以将接触电阻导致的起电损耗抑制为较低，可以高效率地获取光(100)产生的电力。另外，背接触太阳能电池中，通常形成于受光面侧的掺杂层和电极在背面上形成，因此可以增大实质受光面积，由此可以使太阳能电池的转换效率提高。PERL太阳能电池的制造中，进行在背面侧被选择的区域形成p型或n型掺杂层以及形成与这些掺杂层接触的各电极。具体来说，如图12所示，PERL太阳能电池(B50)具有由n型(或p型或本征)半导体形成的半导体基材(B55)，在该半导体基材(B55)的受光面侧配置受光面侧电极(B52)和钝化层(B56)，且在半导体基材(B55)的背面侧配置背面侧电极(B54)和钝化层(B58)。PERL太阳能电池还具有：与半导体基材(B55)的背面侧电极(B54)接触的区域被选择性地高掺杂为p型而成的掺杂层(B55a)、以及半导体基材(B55)的受光面侧被高掺杂为n型而成的掺杂层(B55c)。在PERL太阳能电池(B50)中，通过对在受光面侧高掺杂为n型的n型掺杂层(B55c)与背面侧高浓度p掺杂的p型掺杂层(B55a)之间的本征半导体区域、低浓度p或n掺杂的区域或形成p-n结的区域照射光(B100)而产生电动势。这样产生的电动势经由p型掺杂层(B55a)和n型掺杂层，分别通过p型电极(B54)和n型电极取出。在PERL太阳能电池(B50)中，通过设置高浓度p掺杂的掺杂层(B55a)，可以将接触电阻导致的起电损耗抑制为较低，可以高效率地获取光(B100)产生的电力。另外，PERL太阳能电池中，形成于背面的钝化层抑制基板背面的复合，可以使太阳能电池的转换效率提高。在如上述的太阳能电池这样的半导体装置中，在半导体层或基材的被选择的区域形成掺杂层，再在该被选择的区域的掺杂层上形成电极。以往，这种情况是如图13所示，在半导体基材(B65)上形成扩散遮蔽层(B72)(图13(a)和(b))，在扩散遮蔽层(B72)的被选择的区域开孔(B72a)，使半导体基材(B65)露出(图13(c))，通过该孔(B72a)，利用如由氧氯化磷(POCl3)这样的掺杂气体、涂布型掺杂剂等形成的掺杂剂注入层(B74)，在半导体基材的被选择的区域形成掺杂层(B65a)(图13(d))，除去扩散遮蔽层(B72)和掺杂剂注入层(B74)(图13(e))，在具有掺杂层(B65a)的半导体基材(B65)上形成钝化层(B68)(图13(f))，在与掺杂层(B65a)对应的钝化层(B68)的被选择的区域开孔(B68a)，使半导体基材(B65)露出，通过该孔(B68a)形成电极(B62)，由此在半导体基材的被选择的区域的掺杂层(B65a)和电极(B62)之间形成电接触。另外，在如背接触太阳能电池那样需要形成n型掺杂层和p型掺杂层两者时，重复进行图13(b)-(e)的工序，与n型掺杂层同样地形成p型掺杂层。为了在扩散遮蔽层和钝化层上开孔，使用了光刻法、激光等(专利文献6和7)。关于掺杂层的形成，也有人提出：涂布含有要掺杂的硅粒子的分散体来形成分散体层，将该分散体层干燥和焙烧，掺杂基材，然后除去硅粒子来源层(专利文献8)。《本专利技术的第3方面》以往，在太阳能电池这样的半导体装置的制造中，在半导体基材上形成掺杂层时，是将含有掺杂剂的掺杂剂组合物涂布在半导体基材上，将该半导体基材用炉加热，由此使掺杂剂扩散在半导体基材中。但是，炉加热需要长时间的高温处理，有成本较大的问题。因此，近年来，通过照射激光来使掺杂剂从掺杂剂组合物中扩散到半导体基材中的技术开发日益盛行。例如专利文献9中，为了使用含有氧化硅等硅化合物的掺杂剂组合物来使掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
掺杂剂组合物，该掺杂剂组合物含有：溶剂；具有掺杂剂元素的掺杂剂化合物；以及由在100‑1000nm的范围内具有至少一个峰吸收波长的材料构成的光吸收粒子。

【技术特征摘要】
2012.03.30 JP 2012-078902;2012.10.19 JP 2012-232201.掺杂剂组合物，该掺杂剂组合物含有：溶剂；具有掺杂剂元素的掺杂剂化合物；以及由在100-1000nm的范围内具有至少一个峰吸收波长的材料构成的光吸收粒子。2.权利要求1所述的组合物，其中，所述光吸收粒子由硅、锗或它们的组合构成。3.权利要求1或2所述的组合物，其中，所述光吸收粒子具有100nm以下的平均一次粒径。4.权利要求1或2所述的组合物，其中，所述峰吸收波长中的峰是在200-2500nm范围内的最大峰。5.权利要求1或2所述的组合物，其中，所述光吸收粒子实质上不含有掺杂剂。6.权利要求1或2所述的组合物，其中，所述光吸收粒子由掺杂剂掺杂。7.掺杂剂注入层，该掺杂剂注入层含有：具有掺杂剂元素的掺杂剂化合物；以及由在100-1000nm范围内具有至少一个峰吸收波长的材料构成的光吸收粒子。8.掺杂剂注入层，该掺杂剂注入层具有：掺杂剂化合物含有层，该掺杂剂化合物含有层含有具有掺杂剂元素的掺杂剂化合物；以及光吸收粒子含有层，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：今村哲也，富泽由香，池田吉纪，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP