JP2002508597A - 半導体本体の片面にドープする方法 - Google Patents
半導体本体の片面にドープする方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、半導体本体、特にシリコンウェハの片面にドープする方法に関する。この目的のために、まず基板（１）のドープすべき面（ＤＳ）と基板（１）のドープすべきでない面（ＧＳ）の両者に酸化物層（２，３）を堆積させる。その後、ドープすべき面（ＤＳ）の酸化物層（３）にドーピング物質を含有するドーピング層（４）を堆積させる。拡散工程で、ドーピング物質はまず基板（１）とドーピング層（４）の間に位置する酸化物層（３）を均一に貫通する。次いで、ドーピング物質は基板（１）に侵入し、かつ均一なドーピングを生じる。
Description
【０００１】 本発明は、半導体本体の片面にドープする、特にシリコンウェハの片面にドー
プする方法に関する。
プする方法に関する。
【０００２】 半導体構造素子を製造する際には、所望の導電性特性を調整するために、基板
もしくは半導体層の目的に叶ったドーピングが必要である。多くの用途のために
は、片面のドーピングを実施する、即ちドーピング物質をドープすべき本体の一
方の面だけから拡散進入させかつその際反対の面を意図されないドーピングから
保護するのが有利である。
もしくは半導体層の目的に叶ったドーピングが必要である。多くの用途のために
は、片面のドーピングを実施する、即ちドーピング物質をドープすべき本体の一
方の面だけから拡散進入させかつその際反対の面を意図されないドーピングから
保護するのが有利である。
【０００３】 このような処置は、例えばいわゆるバックサーフェイスフィールド（back-sur
face field）を有する太陽電池を製造する際に必要である。このためには、少数
電荷キャリヤの拡散に反作用するフィールド（バックサーフェイスフィールド）
を発生させるさせるために、高ドープされた層が太陽電池の背面に堆積される。
face field）を有する太陽電池を製造する際に必要である。このためには、少数
電荷キャリヤの拡散に反作用するフィールド（バックサーフェイスフィールド）
を発生させるさせるために、高ドープされた層が太陽電池の背面に堆積される。
【０００４】 例えば国際公開第９６／２８８５１号パンフレットに記載されているような、
片面にドープする公知方法は、以下の方法に基づいてる：ドープすべきでない半
導体本体の面にまず保護層（例えば保護ラッカー）を塗布するか又は両面に熱酸
化物を成長させ、該酸化物の片方を引き続き再エッチングする。その後、半導体
本体の保護されていない面に例えば拡散炉内で気相からドープすることができる
。保護層によって覆われていない、ドープすべき面にドーピングラッカーを塗布
することもできる。次いで、ドーピングラッカー内に含有されたドーピング物質
は熱処理工程で拡散進入する。拡散工程後に、保護層をエッチングにより除去す
る。
片面にドープする公知方法は、以下の方法に基づいてる：ドープすべきでない半
導体本体の面にまず保護層（例えば保護ラッカー）を塗布するか又は両面に熱酸
化物を成長させ、該酸化物の片方を引き続き再エッチングする。その後、半導体
本体の保護されていない面に例えば拡散炉内で気相からドープすることができる
。保護層によって覆われていない、ドープすべき面にドーピングラッカーを塗布
することもできる。次いで、ドーピングラッカー内に含有されたドーピング物質
は熱処理工程で拡散進入する。拡散工程後に、保護層をエッチングにより除去す
る。
【０００５】 半導体本体の片面ドーピングを可能にする１つの可能性は、例えば半導体本体
の熱酸化により両面に保護層を堆積させ、かつ引き続き半導体本体のドープすべ
き面上にある保護皮膜の片面を溶解除去することである。この面に次いで、前述
と同様に、拡散炉内で気相からドープするか、又はドーピング層（例えばドーピ
ングラッカー又はドーピングペースト）を半導体本体のドープすべき面に塗布し
かつ引き続いての熱処理により拡散させることができる。この場合も、拡散工程
後に保護層をエッチングにより除去する。
の熱酸化により両面に保護層を堆積させ、かつ引き続き半導体本体のドープすべ
き面上にある保護皮膜の片面を溶解除去することである。この面に次いで、前述
と同様に、拡散炉内で気相からドープするか、又はドーピング層（例えばドーピ
ングラッカー又はドーピングペースト）を半導体本体のドープすべき面に塗布し
かつ引き続いての熱処理により拡散させることができる。この場合も、拡散工程
後に保護層をエッチングにより除去する。
【０００６】 このようにして製造された半導体構造素子の均一な特性及び許容可能な機能を
達成するためには、一様に均一なドーピングが必要である。塗布しかつ乾燥した
ドーピングラッカーの亀裂形成又は剥離もしくはドーピング物質のあらゆる損傷
は、構造素子の機能信頼性及び許容性に不利に影響する。
達成するためには、一様に均一なドーピングが必要である。塗布しかつ乾燥した
ドーピングラッカーの亀裂形成又は剥離もしくはドーピング物質のあらゆる損傷
は、構造素子の機能信頼性及び許容性に不利に影響する。
【０００７】 従って、本発明の課題は、ドープすべきでない面の許容される保護と同時に所
望の面の許容可能な均一なドーピングを可能にする、半導体本体、特にシリコン
ウェハの片面にドープする方法を提供することである。
望の面の許容可能な均一なドーピングを可能にする、半導体本体、特にシリコン
ウェハの片面にドープする方法を提供することである。
【０００８】 この課題は、本発明により請求項１に記載した方法により解決される。本発明
の有利な実施態様は、請求項２以降から明らかである。
の有利な実施態様は、請求項２以降から明らかである。
【０００９】 この場合、中心的思想は、ドーピング層内に含有されたドーピング物質が拡散
工程中に従来の酸化物層を貫通しかつドープすべき面内に拡散し、その際ドープ
すべきでない面上の酸化物層は同時に保護層として役立ちかつこの面へのドーピ
ング物質の侵入を阻止するということにある。
工程中に従来の酸化物層を貫通しかつドープすべき面内に拡散し、その際ドープ
すべきでない面上の酸化物層は同時に保護層として役立ちかつこの面へのドーピ
ング物質の侵入を阻止するということにある。
【００１０】 先に堆積した酸化物層にドーピングラッカーを塗布することにより、ドーピン
グ物質の改良された横方向の分布が達成されかつ酸化物層の“貫通ドーピング（
doping through”は均一なドーピングにプラスにサポートする。
グ物質の改良された横方向の分布が達成されかつ酸化物層の“貫通ドーピング（
doping through”は均一なドーピングにプラスにサポートする。
【００１１】 さらに、本発明による方法は、不均一なドーピング物質分布の場合特に粗い表
面（例えば組織化された太陽電池のおける）への処理又はコーティングした後に
同様に均一なドーピングが保証されるという利点を有する。
面（例えば組織化された太陽電池のおける）への処理又はコーティングした後に
同様に均一なドーピングが保証されるという利点を有する。
【００１２】 以下に、本発明を個々の工程によりかつ添付した図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
【００１３】 図１に示された半導体基板（１）は、ドープすべき面（ＤＳ）とドープすべき
でない反対側の面（ＧＳ）を有する。基板（１）の両面に、第１工程で酸化物層
（１）を堆積させる。この酸化物層は、好ましくは熱的に成長させる。このため
に、基板（１）を炉内で酸素雰囲気内で９５０〜１０５０℃の温度に加熱する、
それにより基板の表面ＤＳ及びＧＳに酸化物層が形成される。引き続き、第２工
程で半導体基板（１）のドープすべき面上にある酸化物層（３）に高いドーピン
グ物質濃度を有するドーピング層（４）を施す。これは図２に示されている。該
ドーピング層（４）は例えばドーピングラッカーとして回転塗り（spin-on）に より又はドーピングペーストとして印刷により塗布する。しかし、該ドーピング
層は刷毛で又はドーピング酸化物の片面のＣＶＤ堆積により施すことができる。
目的の拡散プロセスの前に、液状で堆積したドーピング層を乾燥させる。酸化物
層（３）へのドーピング層（４）の堆積により、拡散の際にドーピング物質の極
めて均一もしくは一様な横方向の分布が達成され、このことは均一なドーピング
のために必要である。
でない反対側の面（ＧＳ）を有する。基板（１）の両面に、第１工程で酸化物層
（１）を堆積させる。この酸化物層は、好ましくは熱的に成長させる。このため
に、基板（１）を炉内で酸素雰囲気内で９５０〜１０５０℃の温度に加熱する、
それにより基板の表面ＤＳ及びＧＳに酸化物層が形成される。引き続き、第２工
程で半導体基板（１）のドープすべき面上にある酸化物層（３）に高いドーピン
グ物質濃度を有するドーピング層（４）を施す。これは図２に示されている。該
ドーピング層（４）は例えばドーピングラッカーとして回転塗り（spin-on）に より又はドーピングペーストとして印刷により塗布する。しかし、該ドーピング
層は刷毛で又はドーピング酸化物の片面のＣＶＤ堆積により施すことができる。
目的の拡散プロセスの前に、液状で堆積したドーピング層を乾燥させる。酸化物
層（３）へのドーピング層（４）の堆積により、拡散の際にドーピング物質の極
めて均一もしくは一様な横方向の分布が達成され、このことは均一なドーピング
のために必要である。
【００１４】 第３の工程、即ち実際の拡散工程は、図３に略示されている。ドーピング層（
４）は典型的にはドーピング物質として硼素を含有する。ドーピング層（４）か
らの硼素の拡散侵入は炉内で９００〜１２００℃の温度、好ましくは１０００〜
１１００℃の温度範囲で行う。ドーピング物質はまず横方向に均一に分配された
ドーピング層（４）から酸化物層（３）を貫通し、その後基板（１）内に侵入す
る。この場合、ドーピング層（４）と基板（１）の間に位置する酸化物層（３）
は従来の意味において例えば保護層として作用するのではなく、拡散プロセスを
サポートする層、ドーピング物質の均質な拡散侵入をサポートする一種のクリー
プ酸化物として働く。他面、加熱の際に場合によっては雰囲気内に入り込み、ひ
いてはまたドープすべきでない基板面（ＧＳ）の領域に達する揮発性硼素は、こ
の面に形成された酸化物層（２）により吸収される。ドープすべきでない面（Ｇ
Ｓ）で、堆積された酸化物層（２）は通常の保護層として作用しかつ僅かなドー
ピング物質供給で意図されないドーピングの十分な保護を保証する。
４）は典型的にはドーピング物質として硼素を含有する。ドーピング層（４）か
らの硼素の拡散侵入は炉内で９００〜１２００℃の温度、好ましくは１０００〜
１１００℃の温度範囲で行う。ドーピング物質はまず横方向に均一に分配された
ドーピング層（４）から酸化物層（３）を貫通し、その後基板（１）内に侵入す
る。この場合、ドーピング層（４）と基板（１）の間に位置する酸化物層（３）
は従来の意味において例えば保護層として作用するのではなく、拡散プロセスを
サポートする層、ドーピング物質の均質な拡散侵入をサポートする一種のクリー
プ酸化物として働く。他面、加熱の際に場合によっては雰囲気内に入り込み、ひ
いてはまたドープすべきでない基板面（ＧＳ）の領域に達する揮発性硼素は、こ
の面に形成された酸化物層（２）により吸収される。ドープすべきでない面（Ｇ
Ｓ）で、堆積された酸化物層（２）は通常の保護層として作用しかつ僅かなドー
ピング物質供給で意図されないドーピングの十分な保護を保証する。
【００１５】 この場合、拡散工程の温度は、例えば異なるドーピング物質を拡散させるべき
場合には、一定の範囲内でドーピング層内に存在するドーピング物質の濃度に合
わせることができる。
場合には、一定の範囲内でドーピング層内に存在するドーピング物質の濃度に合
わせることができる。
【００１６】 拡散工程後に、拡散層（４）並びにまた酸化物層（２，３）をＨＦ酸内に短時
間浸漬することにより除去する。
間浸漬することにより除去する。
【００１７】 この方法のための適用例は、硼素ドーピングラッカーを用いた片面の硼素ドー
ピング及び引き続いての拡散による太陽電池の背面へのいわゆるＢＳＦ（back-s
urface field）の発生であり、この場合には前面の太陽電池の不利な硼素ドーピ
ングは回避される。しかしながら、本発明による方法は、前記のような太陽電池
の製造に制限されるものではなく、別の半導体層のコーティングのためにも使用
することができる。この場合、本発明による方法は、本質的に、簡単に太陽電池
のための従来の製造方法において集積することができるドープすべきでない面の
信頼される保護と同時に改良された均一なドーピングにより優れている。
ピング及び引き続いての拡散による太陽電池の背面へのいわゆるＢＳＦ（back-s
urface field）の発生であり、この場合には前面の太陽電池の不利な硼素ドーピ
ングは回避される。しかしながら、本発明による方法は、前記のような太陽電池
の製造に制限されるものではなく、別の半導体層のコーティングのためにも使用
することができる。この場合、本発明による方法は、本質的に、簡単に太陽電池
のための従来の製造方法において集積することができるドープすべきでない面の
信頼される保護と同時に改良された均一なドーピングにより優れている。
【図１】 本発明による片面ドーピングの第１工程を、半導体構造の断面図で示す図で
ある。
ある。
【図２】 本発明による片面ドーピングの第２工程を、半導体構造の断面図で示す図であ
る。
る。
【図３】 本発明による片面ドーピングの第３工程を、半導体構造の断面図で示す図であ
る。
る。
１ 半導体基板 、 ＤＳ ドープすべき面、 ＧＳ ドープすべきでない面
、 ２ 酸化物層、 ３ 酸化物層、４ ドーピング層
、 ２ 酸化物層、 ３ 酸化物層、４ ドーピング層
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２２日（２０００．５．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体本体、特にシリコンウェハの片面にドープする方法に
おいて、 −基板（１）のドープすべき面（ＤＳ）並びにまたドープすべきでない面（ＧＳ
）に酸化物層（２，３）を堆積させる工程、 −基板（１）のドープすべき面（ＤＳ）に堆積した酸化物層（３）にドーピング
層（３）を堆積させる工程、及び −ドーピング層（４）内に含有されたドーピング物質を半導体基板（１）内に拡
散させる工程からなり、その際ドーピング物質は半導体基板（１）とドーピング
層（４）の間に位置する酸化物層（３）を貫通することを特徴とする、半導体本
体の片面にドープする方法。 - 【請求項２】 基板（１）のドープすべき面（ＤＳ）が粗い表面を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 酸化物層（２，３）を酸素含有雰囲気内で６００〜１２００
℃の範囲の温度で堆積させることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 ドーピング層（４）を回転塗りするか、刷毛で塗布するかも
しくはＣＶＤ法で堆積させることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 拡散工程を９００〜１２００℃の温度で実施することを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 基板（１）のドープすべきでない面（ＧＳ）上の酸化物層（
２）が基板のドープすべきでない面（ＧＳ）内へのドーピング物質の拡散を阻止
することを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 ドーピング層（４）が硼素を含有することを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項８】 太陽電池、特にバックサーフェイスフィールドを有する太陽
電池を製造するために使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813188.7 | 1998-03-25 | ||
| DE19813188A DE19813188A1 (de) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | Verfahren zur einseitigen Dotierung eines Halbleiterkörpers |
| PCT/EP1999/002038 WO1999049521A1 (de) | 1998-03-25 | 1999-03-25 | Verfahren zur einseitigen dotierung eines halbleiterkörpers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002508597A true JP2002508597A (ja) | 2002-03-19 |
Family
ID=7862308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000538392A Pending JP2002508597A (ja) | 1998-03-25 | 1999-03-25 | 半導体本体の片面にドープする方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6448105B1 (ja) |
| EP (1) | EP1068646A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002508597A (ja) |
| DE (1) | DE19813188A1 (ja) |
| WO (1) | WO1999049521A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008507849A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | ハー． ヴェアナー，ユルゲン | 線形焦点式レーザビームを用いた固形物のレーザドーピング方法、および該方法に基づいて製造された太陽電池エミッタ |
| JP2011527124A (ja) * | 2008-07-06 | 2011-10-20 | アイメック | 半導体構造のドープ方法およびその半導体デバイス |
| JP2016066771A (ja) * | 2014-09-17 | 2016-04-28 | 日立化成株式会社 | 太陽電池素子の製造方法 |
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