JP2002539615A - 半導体にｐ、ｐ＋およびｎ、ｎ＋領域を形成するためのドーパント・ペースト - Google Patents

半導体にｐ、ｐ＋およびｎ、ｎ＋領域を形成するためのドーパント・ペースト

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、単結晶および多結晶Ｓｉウェーハにｐ、ｐ＋およびｎ、ｎ＋ゾーンを形成するための、ホウ素、リンまたはホウ素−アルミニウムに基づく新しいドーピング・ペーストに関する。本発明はさらに、対応するペーストの、半導体製造、パワー・エレクトロニクスまたは光起電力応用におけるマスキング・ペーストとしての使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、単結晶および多結晶Ｓｉウェーハにｐ、ｐ＋およびｎ、ｎ＋領域を
形成するための新しいホウ素、リンまたはホウ素−アルミニウム・ドーパント・
ペーストに関し、さらに、半導体製造、パワー・エレクトロニクスまたは光起電
力応用においてマスキング・ペーストとして使用するための対応するペーストに
関する。
【０００２】 光起電力技術および電力半導体（例えばダイオード、サイリスタ）における単
結晶Ｓｉウェーハのホウ素ドーピングまたはリンドーピングは、蒸気相（例えば
ＰＯＣｌ3、ホスフィン、ＢＢｒ3）を介して、あるいは固体（フィルムまたは固
体スライス）またはリン酸、その他の有機Ｂ系またはＰ系の液体媒質を用いて実
施される。
【０００３】 これらの技法を用いて直接にパターニングすることはできない。精密なプロセ
ス、例えばフォトリソグラフィ・プロセスを使用してドーピング対象外の領域を
覆うことなしに、画定された領域を選択的にドーピングすることはできない。
【０００４】 光起電力技術では、広範囲（イクステンシブ）または局所（ローカル）バック
・サーフェス・フィールド（ＢＳＦ）をこの面へのｐ＋＋ドーピングにより達成
することができる。現在、既存の生産ラインは、Ａｌ金属層または液体ホウ素源
により得られるイクステンシブ・バック・サーフェス・フィールドについてのみ
稼働している。ローカルＢＳＦは現在、後に詳細に説明する理由から、実験室ス
ケールでのみ実現されている。
【０００５】 イクステンシブ・バック・サーフェス・フィールドはとりわけ、薄いＳｉウェ
ーハ（≦２５０μｍ）の場合に有利である。これよりも厚いと、セルの効率がか
なり低下するためである。厚さ＞３００μｍのＳｉウェーハの場合、ＢＳＦは現
在、アルミニウム・ペーストを用いた広範囲印刷により得ている［Ｐ．Ｌｏｌｇ
ｅｎ；Ｆ．Ｊ．Ｂｉｓｓｃｈｏｐ；Ｗ．Ｃ．Ｓｉｎｋｅ；Ｒ．Ａ．Ｓｔｅｅｍａ
ｎ；Ｌ．Ａ．Ｖｅｒｈｏｅｆ他、６th ＰＶ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ニューデリー、１９９２、ｐｐ．２
３９］。この場合、一方でｐ＋ドーピング、すなわちＢＳＦがアルミニウムによ
り構築され、他方で、セル内で発生する電気もアルミニウムにより放散される点
で有利である。しかしながら、薄いウェーハの場合、アルミニウム・ペーストを
焼くとウェーハが湾曲する。したがって、このようなウェーハをさらに処理する
ためには、通常平らに設計されたＰＶモジュールにこのような曲がったセルを組
み込むことから顕著な困難が生じるため、特別な方策が必要となる。
【０００６】 ＤＥ１９５０８７１２Ｃ２、およびＫ．Ａ．Ｍｕｎｚｅｒ、Ｒ．Ｒ．Ｋｉｎｇ
、Ｒ．Ｅ．Ｓｃｈｌｏｓｓｅｒ、Ｈ．Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、Ｊ．Ｓｃｈｍａｌｚ
ｂａｕｅｒ、Ｓ．Ｓｔｅｒｋ、Ｈ．Ｌ．Ｍａｙｅｒ、１３th Ｅｕｒｏｐｅａｎ
Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ、１９９５年１０月２３〜２７日、ｐ．１３９８では、ホウ素を用いたスピン
オン・プロセスによりこの問題を解決することが試みられている。この場合、ｐ
＋＋ドーピングがホウ素により生み出され、次段の印刷でアルミニウムのフレー
ムワークがアルミニウム・ペーストにより実現される。
【０００７】 このプロセスの欠点を次に示す。
【０００８】 ａ）スピンオン・プロセスの大きな材料要求 ｂ）角度のあるウェーハをスピンオン・プロセスを使用して均一にコーティン
グする機器に対するかなりの出費 ｃ）大量生産では実現が非常に困難なハイスループットおよび高価な処理 および ｄ）先に述べたようにウェーハの選択的なパターニングが不可能であること したがって、本発明の目的は、半導体技術において使用できる安価な改良型の
ドーパント・ペーストであって、前述の欠点を持たず、簡単に使用することがで
きるドーパント・ペーストを提供することである。本発明の目的は、また、対応
するスクリーン印刷が可能なペーストを提供することである。
【０００９】 この目的は、スクリーン、ローラ、パッド、ステンシル印刷、または半導体技
術において通常の他の印刷技法により、Ｓｉウェーハを選択的にパターニングし
、広範囲に印刷して、Ｓｉウェーハにｐ、ｐ＋、ｐ＋＋、ｎ、ｎ＋、ｎ＋＋領域
を形成するためのドーパント・ペーストにより達成される。このペーストは、 ａ）ドーパント作用を有する１種または数種の成分 ｂ）ＳｉＯ2マトリックス ｃ）溶剤 ｄ）任意選択で酸および水 さらに、任意選択で、 ｅ）増粘剤、湿潤剤などの添加剤 を含み、 全体組成物が、金属イオンの形態の不純物を５００ｐｐｂ未満、好ましくは２
００ｐｐｂ未満の濃度で含む。
【００１０】 試験を通して、本明細書に記載のスクリーン印刷可能なドーパント・ペースト
により、先に述べた欠点が排除されることが分かった。
【００１１】 本発明に基づくペーストは、ホウ素塩、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合
物、ホウ素−アルミニウム化合物、リン系塩（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓａｌｔ
）、酸化リン、五酸化リン、リン酸、有機リン化合物、有機アルミニウム化合物
およびアルミニウム塩（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）から成るグループか
ら選択されたドーパント源を含むことができる。
【００１２】 原則として、周期表の主に主族ＩＩＩおよびＶの、当業者に公知の化合物が適
当である。
【００１３】 対応するペーストはさらに、ＳｉＯ2、１種または数種のＳｉＯ2前駆物質から
成るマトリックスを含む。
【００１４】 このドーパント・ペーストは、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、
五酸化リン（Ｐ2Ｏ5）およびアルミニウム塩から成るグループから選択された１
種または数種のドーパント源を含むことができ、ドーピング源をさまざまな濃度
で用いることが可能である。
【００１５】 本発明はさらに、有機ホウ素、リンおよびアルミニウム化合物のグループから
の１種または数種のドーパント源を含むドーパント・ペーストに関し、ドーピン
グ源をさまざまな濃度で用いることが可能である。
【００１６】 この目的はさらに、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、五酸化リン
（Ｐ2Ｏ5）およびアルミニウム塩または有機アルミニウム化合物から成るグルー
プから選択された１種または数種のドーパント源と、任意選択で有機ホウ素、リ
ンおよびアルミニウム化合物から成るグループからの１種または数種のドーパン
ト源により達成され、ドーピング源をさまざまな濃度で用いることが可能である
。
【００１７】 ドーパント・ペーストが含む本発明に基づくＳｉＯ2マトリックスは、一般式
Ｒ′nＳｉ（ＯＲ）4-nの有機シリコン化合物により形成することができる。
【００１８】 上式で、 Ｒ′は、メチル、エチルまたはフェニル、 Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、 ｎは、０、１または２を表す。
【００１９】 本発明はさらに、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブト
キシシランから成るグループから個別にまたは混合物として選択されたシランに
より形成されたＳｉＯ2マトリックスを含むドーパント・ペーストに関する。
【００２０】 本発明はさらに、半導体技術、光起電力技術またはパワー・エレクトロニクス
における、記載の新しいドーパント・ペーストの使用に関する。
【００２１】 ドーパント・ペーストに加えて、本発明はさらに、 ａ）ＳｉＯ2マトリックス ｂ）溶剤 ｃ）任意選択で酸および水 さらに、任意選択で、 ｄ）添加剤、増粘剤または湿潤剤 を含み、全体組成物が、金属イオンの形態の不純物を５００ｐｐｂ未満、好ま
しくは２００ｐｐｂ未満の濃度で含むマスキング・ペーストに関する。
【００２２】 ドーパントを含まないこと以外は、先に述べたドーパント・ペーストと同じ方
法で構成されたマスキング・ペーストは、本発明に基づいて、半導体技術、光起
電力技術およびパワー・エレクトロニクスで使用される。
【００２３】 同様に、スクリーン印刷可能なペーストにより、広範囲または選択的な（選択
エミッタ）リンドーピングを、安価かつハイスループットで達成することも可能
である。
【００２４】 現在フォトリソグラフィ・プロセスにより可能なパターニング段階を、スクリ
ーン印刷可能なドーパント・ペーストを代わりに使用することにより安価に実施
することができる。
【００２５】 マスキング・ペーストは、ドーパント添加剤を含まない純粋なＳｉＯ2マトリ
ックス・ペーストとして記述することができ、意図的に画定された保護層の形成
に使用することができる。
【００２６】 この目的のために、このペーストをＳｉウェーハに、広範囲にまたはパターン
どおりに塗布することができる。これにより、拡散プロセス中に画定された領域
をドーピングから保護することができる。
【００２７】 この目的は、リン、ホウ素およびホウ素−アルミニウムでドーピングされたシ
リカート層を選択的に形成する新たなペーストにより達成される。これらのペー
ストは、電子産業での技術的な印刷プロセスでの使用に適する。これらの印刷プ
ロセスには特に、スクリーン印刷技術またはパッド印刷が含まれる。
【００２８】 所望の適用分野に応じて、使用するペーストの個々の成分の濃度および粘度を
変えることができる。
【００２９】 本発明に基づくドーパント・ペーストはまた、画定されたマトリックスにより
区別される。これは、拡散プロセスにおける加熱中にＳｉＯ2形成成分により形
成される。ホウ素またはリンを供給するこの成分を用いて、文献［Ｋ．Ｓｐａｎ
ｏｗｓｋｙ、Ｔｈｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈ
ｅ ａｉｄ ｏｆ Ｓｐｉｎ−ｏｎ Ｇｌａｓｓｅｓ ｉｎ ＭＯＳ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ、学位論文、１９９６；Ｒ．Ｆｉｓｃｈｅｒ、Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ
ｔｓ ｔｏ Ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓ
ｍ ｏｆ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ、学位論文、１９９４
］に記載され、ホウケイ酸ガラス（Ｂ2Ｏ3）x・（ＳｉＯ2）yまたはリンケイ酸
ガラス（Ｐ2Ｏ5）x・（ＳｉＯ2）yとして当業者に公知のものが形成される。こ
のガラスは、ドーピング中の実際のドーパント源を形成する。
【００３０】 ドーパント・ペースト中のＳｉＯ2形成成分の量は０．１〜５重量％であり、
この範囲で変えることができる。ドーパント成分Ｂ2Ｏ3またはＰ2Ｏ5に関して、
ＳｉＯ2とＢ2Ｏ3、またはＳｉＯ2とＰ2Ｏ5の比は任意に設定することができる。
ただし、ＳｉＯ2中に１０〜８０％のドーパントが含まれることが有利である。
シリコン中の達成すべきドーパント濃度はこの比により十分に制御することがで
きる。ドーパントの侵入深さは、文献［Ａ．Ｇｏｅｔｚｂｅｒｇｅｒ；Ｂ．Ｖｏ
Ｂ；Ｊ．Ｋｎｏｂｌｏｃｈ、Ｓｏｌａｒ Ｐｏｗｅｒ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉ
ｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｔｅｕｂｎｅｒ Ｓｔｕｄｉｅｎｂｕｃｈｅｒ Ｓ
ｔｕｔｔｇａｒｔ １９９７、ｐｐ．４０；１０７］から公知のとおり、拡散時
間および拡散温度パラメータを介して制御される。
【００３１】 ドーピング・プロセスは、空気または酸素雰囲気下で制御された拡散により実
施される。拡散温度は、リンでは例えば９００〜９５０℃、ホウ素拡散では約９
５０〜１２５０℃である。拡散温度は、使用するＳｉウェーハによっても左右さ
れる。単結晶ウェーハの場合は、多結晶ウェーハよりも熱に対し安定なため、拡
散温度を多結晶ウェーハよりも高くし、最高約１２５０℃にすることができる。
【００３２】 拡散は、短時間熱処理（ＲＴＰ）技術を用いて実施することもできる。
【００３３】 拡散時間は、適用目的に応じて、数分から６０時間、あるいはそれ以上とする
ことができる。拡散に続いて、形成されたリンまたはホウケイ酸ガラス（ＰＳＧ
、ＢＳＧ）を溶解するため、ウェーハをＨＦ（ＨＦ濃度約２〜５０％）で処理す
る。この処理の後、ＳｉウェーハはフリーＳｉ表面を有する。
【００３４】 ドーパント成分の濃度は、ドーパント・ペーストの０〜１０％である。組成物
がドーパントを含まない（０重量％）場合、マスキング・ペーストが生産される
。これは、ドーパント・ペーストの場合と同じプロセス条件で実施される。
【００３５】 溶剤は、ペーストの主成分を構成する。その割合は、全量の５０〜８０重量％
とすることができる。
【００３６】 粘度範囲の制御された調整およびドーパントの印刷可能性、すなわち印刷可能
なペーストを形成するのに基本的に必要な増粘剤の割合は、ペースト全量の約１
〜２０重量％である。
【００３７】 所望の目的に対して有利な特性を有するその他の添加剤は、消泡剤、接着調整
剤、増粘剤、湿潤剤、レベリング剤またはシキソトロピー剤である。これらは、
ペーストの印刷可能性に肯定的に作用する。
【００３８】 アルコキシシランは一般に、シリコン・マトリックスの形成に適し、特に、一
般式Ｒ′nＳｉ（ＯＲ）4-nのシランは適当である。
【００３９】 上式で Ｒ′は、メチル、エチルまたはフェニル、 Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、 ｎは０、１または２を表す。
【００４０】 適当なシランの例は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
ブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、ならびにこれらよりも高級なシラン
および混合シラン、すなわちより長いアルキル鎖を有するシランまたはさまざま
なアルキル残基を有するシランである。
【００４１】 さまざまなアルキルまたはアルコキシシランの混合物も、有利に使用すること
ができる。
【００４２】 これらの化合物を予め加水分解する必要がありうる。例えばポリシロキサンな
ど、前処理を必要としないシロキサンを使用するのは、本発明に基づくペースト
の生産に有利である。
【００４３】 拡散炉中で基板を加熱すると、これらの有機シリコン化合物は、例えば下式に
基づいて二酸化シリコンを形成する。
【００４４】 Ｃ8Ｈ20Ｏ4Ｓｉ→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋ＳｉＯ2 （ＴＥＯＳ、テトラエチルオルトケイ酸） ドーパント・マトリックスを生産するため、ホウ素およびリンの化合物、なら
びにアルミニウム化合物を無機成分として使用することができる。例として、酸
化ホウ素Ｂ2Ｏ3、ホウ酸Ｂ（ＯＨ）3、リン酸Ｈ3ＰＯ4、Ｐ2Ｏ5およびＡｌ塩ま
たは有機アルミニウム化合物などがある。
【００４５】 ホウ素およびリンの有機化合物、ならびに有機アルミニウム化合物を有機成分
として使用することができる。
【００４６】 さらに、本発明に基づくペーストに添加剤を混合することができる。これらは
例えば、硝酸、塩酸、乳酸、シュウ酸、ギ酸などの有機および無機酸である。特
に、これらの酸は、有機Ｓｉ化合物の加水分解をする必要があるときに添加され
る。一般に、鎖長ｎ＝１〜１０のアルキル残基を有する有機酸が使用できる。残
基Ｒ＝ＯＨまたはアルキル（ｎ＝１〜１０）を有する有機酸を使用することがで
きる。直鎖アルキル残基を有する塩と枝分かれアルキル残基を有する塩の両方を
使用することができる。
【００４７】 有機シリコン化合物を予め加水分解する必要があるときには、本発明に基づく
ペーストに対応する添加剤が必要である。しかし、例えばシロキサンの場合には
この添加剤を省くことができる。
【００４８】 適当な増粘剤には、Ｔｈｉｘｏｔｏｎ（登録商標）（ヒマシ油）、Ｂｏｒｃｈ
ｉｇｅｎ ＴＳ（登録商標）（ケイ酸用のレオロジー添加剤）、さまざまな品質
および特性のベントナイト、さまざまな極性溶剤混合物用の一般に無機のレオロ
ジー添加剤、ニトロセルロース、エチルセルロースおよびその他のセルロース化
合物、さまざまな品質のポリビニルピロリドン、デンプン（＋ＮＨ4ＯＨ）、ゼ
ラチン、アルギン酸、高分散性非晶質ケイ酸（Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標））、
ポリビニルブチラール（Ｍｏｗｉｔａｌ（登録商標））（例えばブチルグリコー
ルに高可溶性）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース（ｖｉｖｉｓｔａｒ）
、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ｅｕｒｅｌｏｎ（登録商標））（約１８０℃でボイ
ル・ダウンする必要あり）、有機ヒマシ油誘導体（Ｔｈｉｘｉｎ Ｒ（登録商標
））、ジアミド・ワックス（Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ ｐｌｕｓ（登録商標））、膨
潤ポリアクリル酸塩（Ｒｈｅｏｌａｔｅ（登録商標））、ポリエーテル尿素−ポ
リウレタン（Ｒｈｅｏｌａｔｅ（登録商標））、ポリエーテル−ポリオール（Ｒ
ｈｅｏｌａｔｅ（登録商標））などが含まれる。
【００４９】 レベリング剤として、ポリシロキサン、シロキサンおよびトリシロキサンを使
用することができる。
【００５０】 特に適当な添加剤は、他の成分とよく結合し、２００℃未満の温度で予め有利
に半硬化乾燥することができ、残留物を残さずに２００〜５００℃で焼くことが
できるものである。
【００５１】 この高純度のドーパント・ペーストの粘度は、増粘剤ならびに使用する溶剤に
より調整する。
【００５２】 光起電力技術における良好なドーパント・ペーストのための基本的要件は、金
属化合物による汚染が可能な限り低いことである。特に、キャリア・ライフタイ
ム「キラー」としてしばしば文献に引用される鉄、クロム、銅、ニッケル、金、
カルシウムなどの金属カチオンは特に望ましくない。ペースト中のそれらの濃度
はできる限り５００ｐｐｂ未満でなければならない。特定の場合では、これらの
濃度ができるだけ２００ｐｐｂ以下でなければならない。これらの条件を満たす
ため、特定の場合では、精製した出発原料しか使用できないこともある。
【００５３】 ペーストを生産するためには、これまでに述べた成分の他に、溶剤の添加が必
要である。
【００５４】 適当な有機溶剤には、エチレングリコール、メチルセロソルブ、メチルセロソ
ルブアセテート、エチルセロソルブ、ジエチルセロソルブ、セロソルブアセテー
ト、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニル
エーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールモノアセテート、
エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコー
ルモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレ
ングリコールアセテート、トリエチルグリコール、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレン
グリコール、液体ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノブチルエーテル、１−ブトキシエトキシプロパノール、
ジプロピルグリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピ
レングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエー
テル、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジアール、
１，５−ペンタンジアール、ヘキシレングリコール、グリセリン、グリセリルア
セテート、グリセリンジアセテート、グリセリルトリアセテート、トリメチロー
ルプロピン、１，２，６−ヘキサントリオールまたはそれらの親水性誘導体、な
どの親水性多価アルコール、ならびに、例えば１，２−プロパンジオール、１，
５−ペンタンジオール、オクタンジオールなどの脂肪族および芳香族多価アルコ
ール、これらのエステルおよびエーテルまたはこれらの溶剤の混合物が含まれる
。
【００５５】 適当な成分は、例えば１，２−ブタンジオールをその主成分として含むことが
できる。１，５−ペンタンジオールを３０〜９５重量％含む溶剤混合物が適当で
あることが分かっている。このような混合物は、その他の溶剤として、エチレン
グリコールモノブチルエーテル（ＥＧＢ）、ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル（ＤＧＢ）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＤＰＭ）、１
，４−ブタンジオール（１，４ＢＤ）および１，３−ブタンジオール（１，３Ｂ
Ｄ）を含むことができる。
【００５６】 さらに、ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラ
ンなどの親水性エーテルも溶剤として使用することができる。メチラール、ジエ
チルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケト
ン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、あるいはギ酸メチル、ギ酸エ
チル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチルなどの親水性エステルも適当であ
る。
【００５７】 試験の結果、通常使用されるウェーハ、例えば４インチ・ウェーハに５０〜１
００ｍｇ量のペーストを塗布すると、ドーパント効果が十分に達成されることが
分かった。本発明に基づくペーストの処理対象ウェーハへの塗布は、当業者に公
知の方法を用いて実施することができる。特に、スクリーン印刷プロセスによる
塗布がこの目的に適当である。周知の方法で２００から６００℃、好ましくは約
５００℃に加熱することにより、塗布したペーストを所望のドーパント層に転化
させる。必要な加熱時間は塗布したペースト層の厚さにより決まる。
【００５８】 本発明に基づくペーストは、特に半導体技術などにおけるｐｎ接合の形成に適
し、さらに、太陽光技術で使用される太陽電池の生産における使用にも適当であ
る。
【００５９】 例えば、本発明に基づくホウ素ペーストをドープト・ガラス層の生産に使用す
ることにより、通常１４％である太陽電池の生産効率が約１．５から２％増大す
ることが分かった。
【００６０】 理解が深まるよう以下に、本発明の保護の範囲に含まれる例を示す。ただし本
発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００６１】 実施例１： ビーカにＴＥＯＳ（１．４３ｇ）を入れた。次いで溶剤Ｎ−メチルピロリドン
ＮＭＰ（８３ｇ）を加え、スターラーを用いて基本混合物を調製した。次いでポ
リビニルピロリドン（１１ｇ）、三酸化二ホウ素（４．６ｇ）、最後に乳酸（３
ｇ）を連続して加えた。この添加の間、さらに激しく撹拌する必要があった。添
加完了後、混合物をさらに約３０分間撹拌した。短い待ち時間の後、容器へ移し
た。この待ち時間が必要なのは、混合物中に形成された気泡が消えるを待つため
である。
【００６２】 この混合物は、ホウ素ガラスをウェーハ上に形成する方法によりペーストを与
えた。すなわち、単結晶および多結晶Ｓｉウェーハのドーピングを所望のホウ素
濃度で制御された方法で得る。
【００６３】 得られたペーストは、貯蔵中安定で、取扱いが容易であり、かつ印刷可能であ
る。このペーストは、標準的な溶剤を用いてスクリーン印刷布から除去すること
ができる。
【００６４】 ２．溶剤または溶剤混合物を含むペーストの例 Ｉ．Ｐペースト： ３０ｇ １，４−ブタンジオール ５ｇ Ｐ2Ｏ3 ５３ｇ １，２−プロパンジオール １．５ｇ Ｔｒａｓｉｌ（登録商標） （シリコン源；アル
コキシ基を有するアルキルシリコーン樹脂） ０．２ｇ Ｆｏａｍｅｘ Ｎ（登録商標） （ポリジメチルシロ
キサン；脱気剤） ０．２ｇ Ａｅｒｅｘ（登録商標） （シリコーン・スパ
イクを有する高分子量有機ポリマー；消泡剤） ３ｇ Ｂｙｋ ４１０（登録商標） （修飾尿素；シキソ
トロピー剤） ０．０５ｇ ＴＥＧＯ Ｇｌｉｄｅ ４００（登録商標）（ポリエーテル修飾
ポリシロキサン；レベリング剤） ４ｇ ＰＶＰ （ポリビニルピロリ
ドン；増粘剤） ＩＩ．ホウ素ペースト： ８３ｇ １，２−プロパンジオール ４．６ｇ Ｂ2Ｏ3 １．４３ｇ ＴＥＯＳ ３ｇ 乳酸 ２．５ｇ Ｂｙｋ ４１０（登録商標） シキソトロピー剤 ０．０５ｇ ＴＥＧＯ Ｇｌｉｄｅ ４００（登録商標） レベリング剤 ０．２ｇ Ａｅｒｅｘ（登録商標） 消泡剤 ０．２ｇ Ｆｏａｍｅｘ Ｎ（登録商標） 脱気剤 ４ｇ ＰＶＰ 増粘剤 ＩＩ．Ｓｉペースト： ４８ｇ １，２−プロパンジオール ３ｇ ＴＥＯＳ ３ｇ 乳酸 ３５ｇ エチレングリコールモノブチルエーテル ３ｇ Ｔｒａｓｉｌ（登録商標） ５ｇ Ｂｙｋ ４１０（登録商標） シキソトロピー剤 ０．４ｇ ＴＥＧＯ Ｇｌｉｄｅ ４００（登録商標） レベリング剤 ４ｇ ＰＶＰ 増粘剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250， Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 キューベルベク、アーミーン ドイツ連邦共和国 デー−64625 ベンス ハイム アウガーテンシュトラーセ 45 (72)発明者 ツィエリンスキー、クラウディア ドイツ連邦共和国 デー−64291 ダルム シュタット シュト−ムシュトラーセ 15 (72)発明者 ハイデル、リリア ドイツ連邦共和国 デー−64347 リート シュタット レイガ−シュトラーセ 37ア ー (72)発明者 シュトッカム、ヴェルナー ドイツ連邦共和国 デー−64354 ライン ハイム ヴァルトシュトラーセ 59 Ｆターム(参考） 5F051 AA03 CB13 CB18 CB29 CB30

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクリーン、ローラ、パッド、ステンシル印刷、または半導
    体技術において通常のその他の印刷技法によりＳｉウェーハを選択的および広範
    囲に印刷して、Ｓｉウェーハにｐ、ｐ＋、ｐ＋＋、ｎ、ｎ＋、ｎ＋＋領域を形成
    するためのドーパント・ペーストであって、 ａ）ドーパント作用を有する１種または数種の成分 ｂ）ＳｉＯ2マトリックス ｃ）溶剤 ｄ）任意選択で酸および水 さらに、任意選択で、 ｅ）増粘剤、湿潤剤などの添加剤 を含み、全体組成物が、金属イオンの形態の不純物を５００ｐｐｂ未満、好ま
    しくは２００ｐｐｂ未満の濃度で含む、ドーパント・ペースト。
  2. 【請求項２】 ホウ素塩、酸化ホウ素、ホウ酸、有機ホウ素化合物、ホウ素
    −アルミニウム化合物、リン系塩（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓａｌｔ）、酸化リ
    ン、五酸化リン、リン酸、有機リン化合物、有機アルミニウム化合物およびアル
    ミニウム塩（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ）から成るグループから選択され
    たドーパント源を含む、請求項１に記載のドーパント・ペースト。
  3. 【請求項３】 １種または数種のＳｉＯ2前駆物質から成るＳｉＯ2マトリッ
    クスを含む、請求項１および２に記載のドーパント・ペースト。
  4. 【請求項４】 酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、ホウ酸Ｂ（ＯＨ）3、リン酸（Ｈ3Ｐ
    Ｏ4）、五酸化リン（Ｐ2Ｏ5）、アルミニウム塩および有機Ａｌ化合物から成る
    グループから選択された１種または数種のドーパント源を含み、前記ドーピング
    源は、さまざまな濃度で使用することができる、請求項１から３に記載のドーパ
    ント・ペースト。
  5. 【請求項５】 有機ホウ素、リンおよびアルミニウム化合物から成るグルー
    プから１種または数種のドーパント源を含み、前記ドーピング源は、さまざまな
    濃度で使用することができる、請求項１〜３に記載のドーパント・ペースト。
  6. 【請求項６】 酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、ホウ酸Ｂ（ＯＨ）3、リン酸（Ｈ3Ｐ
    Ｏ4）、五酸化リン（Ｐ2Ｏ5）およびアルミニウム塩から成るグループから選択
    された１種または数種のドーパント源と、任意選択で有機ホウ素、リンおよびア
    ルミニウム化合物から成るグループから１種または数種のドーパント源を含み、
    前記ドーピング源は、さまざまな濃度で使用することができる、請求項１〜３に
    記載のドーパント・ペースト。
  7. 【請求項７】 一般式Ｒ′nＳｉ（ＯＲ）4-nのシランにより形成されたＳｉ
    Ｏ2マトリックスを含み、 上式で、 Ｒ′が、メチル、エチルまたはフェニル、 Ｒが、メチル、エチル、ｎ−プロピルまたはｉ−プロピル、 ｎが、０、１または２、 である、請求項１から３に記載のドーパント・ペースト。
  8. 【請求項８】 テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブト
    キシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメトキシシランから成るグループ
    から個別にまたは混合物として選択されたシランにより形成されたＳｉＯ2マト
    リックスを含む、請求項１から３および７に記載のドーパント・ペースト。
  9. 【請求項９】 親水性多価アルコール、それらのエーテルまたはエステル、
    親水性エーテル、アルデヒド、ケトンまたはエステル、あるいはこれらの混合物
    から成るグループから選択された１種または数種の溶剤を含む、請求項１から８
    に記載のドーパント・ペースト。
  10. 【請求項１０】 ３０〜９５重量％の１，２−プロパンジオールを、エチレ
    ングリコールモノブチルエーテル（ＥＧＢ）、ジエチレングリコールモノブチル
    エーテル（ＤＧＢ）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＤＰＭ）、
    １，４−ブタンジオール（１，４ＢＤ）および１、３−ブタンジオール（１，３
    ＢＤ）から成るグループから選択された１種または数種の溶剤、および／または
    ジオキサン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランメチラー
    ル、ジエチルアセタール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエ
    チルケトン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、ギ酸メチル、ギ酸エ
    チル、ギ酸プロピル、酢酸メチルおよび酢酸エチルから成るグループから選択さ
    れた１種または数種の溶剤との混合物として含む、請求項９に記載のドーパント
    ・ペースト。
  11. 【請求項１１】 ＳｉＯ2マトリックスとしてテトラエチルオルトケイ酸塩
    、溶剤として１，２−プロパンジオール、Ｎ−メチルピロリドン、エチレングリ
    コールモノブチルエーテル、１，４−ブタンジオールまたはこれらの混合物、酸
    として乳酸、ドーパントとしてＰ2Ｏ5またはＢ2Ｏ3、添加剤としてレベリング剤
    、シキソトロピー剤、増粘剤ならびに任意選択で消泡剤および脱気剤を含み、 ドーパント・ペースト中のＳｉＯ2形成成分の量が０．１〜５重量％であり、
    ドーパント成分Ｂ2Ｏ3またはＰ2Ｏ5に関してＳｉＯ2中に１０〜８０％のドーパ
    ントが含まれる、請求項１から１０に記載のドーパント・ペースト。
  12. 【請求項１２】 半導体技術、光起電力技術またはパワー・エレクトロニク
    スにおける、請求項１から１１に記載のドーパント・ペーストの使用。
  13. 【請求項１３】 ａ）ＳｉＯ2マトリックス ｂ）溶剤 ｃ）任意選択で酸および水 さらに、任意選択で、 ｄ）添加剤、増粘剤または湿潤剤 を含み、全体組成物が、金属イオンの形態の不純物を５００ｐｐｂ未満、好ま
    しくは２００ｐｐｂ未満の濃度で含むマスキング・ペースト。
  14. 【請求項１４】 半導体技術、光起電力技術またはパワー・エレクトロニク
    スにおける、請求項１３に記載のマスキング・ペーストの使用。
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