含磷掺杂剂以及使用含磷掺杂剂在半导体衬底中形成磷掺杂区域的方法技术

提供含磷掺杂剂、在半导体材料中形成磷掺杂区域的方法以及制备含磷掺杂剂的方法。在一个实施方案中，含磷掺杂剂包含磷源，该磷源包含含磷盐、含磷酸、含磷阴离子或其组合；碱性材料、源自碱性材料的阳离子或其组合；和液体介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及掺杂剂以及用于对含半导体的材料的区域进行掺杂的方法，尤其 涉及用于在半导体材料中形成磷掺杂区域的含磷掺杂剂以及用于在半导体材料中形成磷 掺杂区域的方法。
技术介绍
用传导率确定型杂质，例如η型和ρ型元素，对半导体材料的掺杂用于许多需要改 变半导体材料的电特性的应用中。光刻是众所周知的用于执行此种半导体材料掺杂的方 法。为了掺杂半导体材料，光刻需要使用在半导体材料上形成并图案化的掩模。进行离子 注入以注入传导率确定型离子至半导体材料中。高温退火过程随后执行以导致杂质掺杂剂 扩散进入半导体材料。在某些应用中，比如例如太阳能电池，合意地是在具有非常精细线条或特征的图 案中掺杂半导体材料。最普遍类型的太阳能电池被配置为由硅制造的大面积ρ-η结。如图 1所示，在一种类型的此太阳能电池10中，具有光接收正面14和背面16的硅晶片12被提 供基本掺杂，其中，该基本掺杂可以为η型或ρ型。该硅晶片在一面(在图1中，正面14) 被用和基本掺杂相反电荷的掺杂剂进一步掺杂，因此在硅晶片中形成Ρ-η结18。源自光的 光子被硅晶片的光接收侧14吸收至ρ-η结，在此处电荷载体，也即电子和空穴，被分离并传 导至导电接触，从而产生电力。太阳能电池通常在光接收正面和背面上各自提供有金属接 触20、22，以运走由太阳能电池产生的电流。在光接收正面上的金属接触带来了在太阳能电 池效率程度方面的挑战，这是因为覆盖正面表面的金属引起对太阳能电池的有效面积的遮 蔽。尽管可能合意的是尽可能地减少金属接触以减小遮蔽，但是大约10%的金属覆盖仍是 不可避免的，因为金属化必须以保持电损失很小的方式发生。此外，随着金属接触的尺寸降 低，在临近该电接触的硅中接触电阻显著增加。然而，通过在光接收正面14上直接临近金 属接触的窄面积M中对硅进行掺杂来降低接触电阻是可能的。图2示出了另一普通类型的太阳能电池30。太阳能电池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并且被提供有基本掺杂，其中该基本掺杂可以为η 型或P型。光接收正面14具有粗糙的或带织构的表面作为光阱，以阻止已吸收的光反射出 太阳能电池外。太阳能电池的金属接触32在晶片的背面16上形成。硅晶片在背面处相对 于金属接触被掺杂，因此在硅晶片中形成Ρ-η结18。太阳能电池30具有超越太阳能电池 10的优点，即电池的所有的金属接触位于背面16上。在这点上，不存在太阳能电池的有效 面积的遮蔽。然而，对于所有将要形成在背面16上的接触，临近所述接触的掺杂区域必须 相当窄。磷被普遍用于在半导体材料中形成η型区域。太阳能电池10和太阳能电池30均 得益于使用形成在半导体基底中的非常精细、窄的磷掺杂区域。然而，上述的现在的掺杂方 法，即，光刻，表现出重大的缺点。例如，虽然使用光刻进行精细线条图案的基底掺杂是可能的，但是光刻是昂贵和耗时的工艺。因此，合意地是提供含磷掺杂剂，其可被用于导致形成精细特征化图案 (fine-featured pattern)的掺杂工艺中。此外，合意地是提供用于形成能够被用于具有时 间效率和成本效率的掺杂工艺中的含磷掺杂剂的方法。此外，本专利技术的其它合意的特征和 特性将会根据接下来的本专利技术具体实施方式和所附权利要求并结合本专利技术的附图和背景 技术而变得显而易见。
技术实现思路
提供含磷掺杂剂、用于在半导体材料中形成磷掺杂区域的方法以及用于制造含磷 掺杂剂的方法。依照本专利技术的示例性实施方案，含磷掺杂剂包含磷源，该磷源包含含磷盐、 含磷酸、含磷阴离子或其组合；碱性材料、源自碱性材料的阳离子或其组合；以及液体介 质。依照本专利技术的又一示例性实施方案，在半导体材料中形成磷掺杂区域的方法包括 提供含磷掺杂剂，所述含磷掺杂剂使用在液体介质中的含磷酸、含磷盐或其组合形成。使用 非接触印刷工艺使含磷掺杂剂沉积在半导体材料上面。含磷掺杂剂的液体介质被蒸发并且 含磷掺杂剂的磷元素扩散至半导体材料中。依照本专利技术进一步的示例性实施方案，形成含磷掺杂剂的方法包括提供磷源，其 包含含磷酸或盐或其组合，并且将所述磷源和碱性材料以及液体介质结合。附图说明将在下文中结合如下附图描述本专利技术，其中相同的附图标记代表相同的要素，并 且其中图1是传统的具有光侧接触和背面接触的太阳能电池的示意图；图2是另一个具有背面接触的传统的太阳能电池的示意图；图3是喷墨印刷机构在衬底上分布墨水的横截面示意图；图4是气溶胶喷射印刷机构在衬底之上分布墨水的横截面示意图；图5是依照本专利技术的示例性实施方案使用非接触印刷工艺在半导体材料中形成 磷掺杂区域的方法的流程图；图6是依照本专利技术的示例性实施方案用于制备用于图5的方法中的含磷掺杂剂的 方法的流程图；和图7是依照本专利技术的另一示例性实施方案用于制备用于图5的方法中的含磷掺杂 剂的方法的流程图。具体实施例方式以下对本专利技术的详细描述本质上仅仅是示例性的，并不打算限制本专利技术或本专利技术 的应用和用途。此外，没有被出现在前述的专利技术背景或下面的本专利技术具体实施方式中的任 何理论所束缚的意图。在此处提供用于在半导体材料中形成磷掺杂区域的含磷掺杂剂、用于制造此含磷 掺杂剂的方法以及使用此含磷掺杂剂在半导体材料中形成磷掺杂区域的方法。使用“掺杂工艺”形成磷掺杂区域。在此处使用的术语“掺杂工艺”包括但是不限于“非接触印刷工艺”。非接触印刷工艺的例子包括但是不限于“喷墨印刷”和“气溶胶喷射印刷”。典型 地，术语“喷墨印刷”、“喷墨印刷工艺”、“气溶胶喷射印刷”以及“气溶胶喷射印刷工艺”指的 是非接触印刷工艺，其中流体直接从喷嘴发射至基底上以形成期望图案。如图3所示，在喷 墨印刷机的喷墨印刷机构50中，打印头52具有多个很小的喷嘴54，也称做喷口。当基底58 移动经过打印头52时，或当打印头52移动经过基底时，喷嘴以小液滴形式喷射或“喷出”墨 水56至基底上，以形成期望图案的图象。如图4所示，气溶胶喷射印刷机构60使用雾产生 器或喷雾器62来将流体64雾化。使用流动引导沉积头68使雾化的流体66空气动力学方 式聚焦，其中该沉积头产生边鞘气体的环形流动，如箭头72所示，以准直该雾化的流体66。 所述共轴流通过朝向基底74的喷嘴70离开流动引导头68，该喷嘴用来聚焦雾化的材料的 料流76至与喷嘴孔尺寸(典型地为100 μ m)的十分之一一样小的尺寸。通过将基底连接 到计算机控制的压板上或通过当基底位置保持固定时平移流动引导头，来实现图案化。这类非接触印刷工艺因为各种原因而成为用于在半导体材料中制造掺杂区域的 特别具有吸引力的工艺。首先，仅仅用于形成掺杂区域的掺杂剂接触或触碰在其上施加所 述掺杂剂的基底的表面。因此，由于相比其它已知的工艺半导体基底的损坏能够最小化，所 以非接触工艺适合于各种基底，包含刚性的以及柔性的基底。此外，该接触工艺是加法工艺 (additive process)，意味着掺杂剂以期望的图案施加至基底。因此，在印刷工艺后移除材 料的步骤，例如在光刻中需要的，被消除。此外，因为此非接触工艺为加法工艺，所以它们适 用于具有光滑的、粗糙的或带织构的表面的基底。非接触工艺也允许在半导体材料上形成 非常精细的特征。在一个实施方案中，能够形成具有至少一个小于大约200微米(μπι)的 尺寸的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
含磷掺杂剂，包含：　　磷源，其包含含磷盐、含磷酸、含磷阴离子或其组合；　　碱性材料、源于碱性材料的阳离子或其组合；和　　液体介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄红敏，C高，Z丁，A彭，刘亚群，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US