JP3021650B2 - 太陽電池基材の拡散接合部を形成するための方法及び装置 - Google Patents
太陽電池基材の拡散接合部を形成するための方法及び装置Info
- Publication number
- JP3021650B2 JP3021650B2 JP03517259A JP51725991A JP3021650B2 JP 3021650 B2 JP3021650 B2 JP 3021650B2 JP 03517259 A JP03517259 A JP 03517259A JP 51725991 A JP51725991 A JP 51725991A JP 3021650 B2 JP3021650 B2 JP 3021650B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrates
- processing chamber
- substrate
- source material
- dopant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 71
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 41
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 99
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000015220 hamburgers Nutrition 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
- H01L21/2251—Diffusion into or out of group IV semiconductors
- H01L21/2254—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
- H01L21/2255—Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は光電池の製造に関し、より詳細には、信頼性
及び変換効率を損なうことなくコストを節約する利点を
提供する、拡散により光電池の接合部を製造するための
改善された方法に関する。
及び変換効率を損なうことなくコストを節約する利点を
提供する、拡散により光電池の接合部を製造するための
改善された方法に関する。
従来技術 商業的に受け入れられるシリコン太陽電池を比較的高
効率でかつ比較的低コストで製造する目的を、単一の領
域で大量生産により達成することは期待し得ず、むしろ
当業者は、商業的及び技術的に受け入れられる光太陽電
池を提供する目的は、当業界における比較的緩速にでは
あるが革新的な多数の進歩の効果が複合されることによ
り達成することができることを理解している。従って、
光太陽電池の特定の領域における比較的小さな技術的な
進歩であるように見えるものが、実際には、比較的高効
率の太陽電池の生産を可能としながらコストの低減を達
成するという観点から極めて重要なものであるかも知れ
ない。
効率でかつ比較的低コストで製造する目的を、単一の領
域で大量生産により達成することは期待し得ず、むしろ
当業者は、商業的及び技術的に受け入れられる光太陽電
池を提供する目的は、当業界における比較的緩速にでは
あるが革新的な多数の進歩の効果が複合されることによ
り達成することができることを理解している。従って、
光太陽電池の特定の領域における比較的小さな技術的な
進歩であるように見えるものが、実際には、比較的高効
率の太陽電池の生産を可能としながらコストの低減を達
成するという観点から極めて重要なものであるかも知れ
ない。
現在、また本発明以前の数年にわたり、（１）比較的
高いエネルギ変換効率及び電力の出力、（２）高い生産
性、及び（３）低コストを得るという目的を達成するた
めに、太陽電池の製造方法を改善するための多大な努力
が行われている。また、信頼性が圧力、動作環境におい
て容易に劣化しない太陽電池を提供することに重大な関
心があった。
高いエネルギ変換効率及び電力の出力、（２）高い生産
性、及び（３）低コストを得るという目的を達成するた
めに、太陽電池の製造方法を改善するための多大な努力
が行われている。また、信頼性が圧力、動作環境におい
て容易に劣化しない太陽電池を提供することに重大な関
心があった。
比較的低コストのシリコン電池の製造に関する１つの
努力は、EFGプロセスにより成長された平坦な多結晶性
のシリコン基板の生産及び使用に関するものである。他
の努力は、鋳造された多結晶性の基板、樹脂状のウエブ
シリコン基板、あるいはチョクラルスキー成長されたブ
ールを再分割することにより形成される基板等のより単
一結晶材料に近い基板を用いることに関するものであ
る。いずれの場合においても、基板の原料に関係なく、
シリコン基板を作動可能な光太陽電池に変換するために
は、ある種の段階を実施することを必要とする。特に、
光起電接合を基板のある表面に隣接して形成する必要が
ある。EFG成長された基板の場合には、これら基板は一
般にｐ型の導電性を有しており、約２−３Ω・cmの範囲
の導電性を有するようにホウ素でドープされることが好
ましい。従って、リン等のｎ型のドーパントを基板の一
側部に導入し、光起電半導体接合を形成する必要があ
る。
努力は、EFGプロセスにより成長された平坦な多結晶性
のシリコン基板の生産及び使用に関するものである。他
の努力は、鋳造された多結晶性の基板、樹脂状のウエブ
シリコン基板、あるいはチョクラルスキー成長されたブ
ールを再分割することにより形成される基板等のより単
一結晶材料に近い基板を用いることに関するものであ
る。いずれの場合においても、基板の原料に関係なく、
シリコン基板を作動可能な光太陽電池に変換するために
は、ある種の段階を実施することを必要とする。特に、
光起電接合を基板のある表面に隣接して形成する必要が
ある。EFG成長された基板の場合には、これら基板は一
般にｐ型の導電性を有しており、約２−３Ω・cmの範囲
の導電性を有するようにホウ素でドープされることが好
ましい。従って、リン等のｎ型のドーパントを基板の一
側部に導入し、光起電半導体接合を形成する必要があ
る。
拡散プロセスにより半導体基板に接合部を形成するこ
とは良く知られている。拡散プロセスは種々の形態を取
ることができる。ある場合には、拡散は、例えばホスフ
ィン等の蒸気の形態の源材料から生ずることができる。
他のプロセスにおいては、ドーパント源を含む固体層を
形成し、該固体層を加熱してドーパントを該層から基板
へ拡散させることができる。また更に別のプロセスにお
いては、基板へコーティングとして付与されるいわゆる
「スピン・オン（spin−on）」材料を用い、その後上記
コーティングを焼成して、拡散プロセスを生ずる。
とは良く知られている。拡散プロセスは種々の形態を取
ることができる。ある場合には、拡散は、例えばホスフ
ィン等の蒸気の形態の源材料から生ずることができる。
他のプロセスにおいては、ドーパント源を含む固体層を
形成し、該固体層を加熱してドーパントを該層から基板
へ拡散させることができる。また更に別のプロセスにお
いては、基板へコーティングとして付与されるいわゆる
「スピン・オン（spin−on）」材料を用い、その後上記
コーティングを焼成して、拡散プロセスを生ずる。
チャウデゥーリ（Arup R.Chaudhuri）の「太陽電池
の製造方法」と題する1984年６月５日発行の米国特許第
4,451,969号、ゴンシオラウスキー外（Ronald C.Gonsi
orawski et al.）の「窒化シリコンコーティングによ
る光電池の製造方法」と題する1988年６月14日発行の米
国特許第4,751,191号、及びゴンシオラウスキー（Ronal
d Gonsiorawski）の「太陽電池の製造」と題する1979
年５月８日発行の米国特許第4,152,824号の各号明細書
は、固体又は気体状の源からの拡散によりｐ−ｎ接合が
形成される半導体太陽電池の種々の製造方法を開示して
いる。ｐ−ｎ接合を形成するための拡散プロセスに関す
る更に別の情報は、上記米国特許明細書に引用された参
考文献により提供される。気体状及び液体状のドーパン
ト源の使用に関する別の情報は、1984年10月発行のジャ
ーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイアティ（J.
Electrochemical Soc.）のVol.131、No.10の2438乃至2
441頁に「樹脂状ウエブシリコンから高効率太陽電池を
製造するための液体ドーパントの考察」と題して、ター
ネジャ（K.S.Tarneja）により与えられている。
の製造方法」と題する1984年６月５日発行の米国特許第
4,451,969号、ゴンシオラウスキー外（Ronald C.Gonsi
orawski et al.）の「窒化シリコンコーティングによ
る光電池の製造方法」と題する1988年６月14日発行の米
国特許第4,751,191号、及びゴンシオラウスキー（Ronal
d Gonsiorawski）の「太陽電池の製造」と題する1979
年５月８日発行の米国特許第4,152,824号の各号明細書
は、固体又は気体状の源からの拡散によりｐ−ｎ接合が
形成される半導体太陽電池の種々の製造方法を開示して
いる。ｐ−ｎ接合を形成するための拡散プロセスに関す
る更に別の情報は、上記米国特許明細書に引用された参
考文献により提供される。気体状及び液体状のドーパン
ト源の使用に関する別の情報は、1984年10月発行のジャ
ーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイアティ（J.
Electrochemical Soc.）のVol.131、No.10の2438乃至2
441頁に「樹脂状ウエブシリコンから高効率太陽電池を
製造するための液体ドーパントの考察」と題して、ター
ネジャ（K.S.Tarneja）により与えられている。
米国特許第4,451,969号及び同第4,751,191号明細書に
記載されている拡散による接合部製造方法においては、
シリコン基板を拡散炉の中で、酸素、窒素、及びホスフ
ィン（PH3）等のリン源を含む約900℃の温度の連続的に
流れるガス雰囲気中に約30分間露呈することにより、上
記接合部が形成される。拡散炉においては種々の反応が
起こるが、重要な反応は、組成式（P2O5）ｘ（SiO2）ｙ
で与えられるリンケイ酸塩ガラスの生成である。このガ
ラスは、HF（フッ化水素）酸緩衝液の中で約２分間にわ
たってエッチングすることにより、リボンから除去され
る。
記載されている拡散による接合部製造方法においては、
シリコン基板を拡散炉の中で、酸素、窒素、及びホスフ
ィン（PH3）等のリン源を含む約900℃の温度の連続的に
流れるガス雰囲気中に約30分間露呈することにより、上
記接合部が形成される。拡散炉においては種々の反応が
起こるが、重要な反応は、組成式（P2O5）ｘ（SiO2）ｙ
で与えられるリンケイ酸塩ガラスの生成である。このガ
ラスは、HF（フッ化水素）酸緩衝液の中で約２分間にわ
たってエッチングすることにより、リボンから除去され
る。
上述の従来技術に記載される気体状の拡散プロセス
（太陽電池を製造している種々の会社により用いられる
拡散プロセスの代表例である）には、比較的コストが高
くまた危険な毒性の環境を伴うという欠点がある。また
拡散を基板の１つの表面に制約することができず、これ
により、例えば「Ｐ−Ｎ接合によるトレンチを有する太
陽電池」と題して1989年６月30日にマイキールズ（Rona
ld H.Micheels）により出願された米国特許出願第375,
037号明細書に記載される如き、後続する接合隔離段階
を行う必要がある。
（太陽電池を製造している種々の会社により用いられる
拡散プロセスの代表例である）には、比較的コストが高
くまた危険な毒性の環境を伴うという欠点がある。また
拡散を基板の１つの表面に制約することができず、これ
により、例えば「Ｐ−Ｎ接合によるトレンチを有する太
陽電池」と題して1989年６月30日にマイキールズ（Rona
ld H.Micheels）により出願された米国特許出願第375,
037号明細書に記載される如き、後続する接合隔離段階
を行う必要がある。
従って、信頼性を改善しながら製造コストを低減した
いという観点から、接合部形成操作を単純化し、より信
頼性を持たせかつより安価にするための努力を行った。
いという観点から、接合部形成操作を単純化し、より信
頼性を持たせかつより安価にするための努力を行った。
発明の目的 本発明の基本的な目的は、シリコン基板に拡散させる
ことによりｐ−ｎ接合を形成するための新規な方法及び
装置を提供することである。
ことによりｐ−ｎ接合を形成するための新規な方法及び
装置を提供することである。
本発明の他の目的は、シリコン基板に拡散を行って光
起電接合部を形成し、これによりシリコン光電池を製造
する新規且つ改善された方法を提供することである。
起電接合部を形成し、これによりシリコン光電池を製造
する新規且つ改善された方法を提供することである。
本発明の更に別の基本的な目的は、拡散が実質的に基
板の２つの対向する広い表面の一方に制約されるよう
に、接合部をリボン形状の基板に拡散させ、これにより
接合部隔離段階を必要としない方法及び装置を提供する
ことである。
板の２つの対向する広い表面の一方に制約されるよう
に、接合部をリボン形状の基板に拡散させ、これにより
接合部隔離段階を必要としない方法及び装置を提供する
ことである。
本発明の別の目的は、（１）液体状あるいは半液体状
のドーパント源材料を基板の１つの表面に塗布し、
（２）上記基板及び源材料を加熱し、ドーパントを源材
料から解放させて基板の中に拡散させ、これにより浅く
かつ均一なｐ−ｎ接合を形成することにより、基板にｐ
−ｎ接合を形成するための新規な方法及び装置を提供す
ることである。
のドーパント源材料を基板の１つの表面に塗布し、
（２）上記基板及び源材料を加熱し、ドーパントを源材
料から解放させて基板の中に拡散させ、これにより浅く
かつ均一なｐ−ｎ接合を形成することにより、基板にｐ
−ｎ接合を形成するための新規な方法及び装置を提供す
ることである。
本発明のより特定の目的は、ｐ型のシリコン基板を用
い、n+型のドーパントを液体媒体中にある基板に付与
し、その後液体媒体を焼成し、これによりドーパントを
基板中に拡散させて浅いｐ−ｎ接合を形成することによ
り、太陽電池を形成する方法を提供することである。
い、n+型のドーパントを液体媒体中にある基板に付与
し、その後液体媒体を焼成し、これによりドーパントを
基板中に拡散させて浅いｐ−ｎ接合を形成することによ
り、太陽電池を形成する方法を提供することである。
本発明の更により特定の目的は、EFG型の多結晶性の
基板を用いて太陽電池を形成する方法を提供することで
あり、この方法においては、所定のドーパントを含む液
体ドーパント源材料を薄く均一なコーティングとして基
板の一側部上に噴霧し、その後該基板及び液体源材料を
焼成し、これにより、ドーパントを基板の中に拡散させ
てｐ−ｎ接合を形成する。
基板を用いて太陽電池を形成する方法を提供することで
あり、この方法においては、所定のドーパントを含む液
体ドーパント源材料を薄く均一なコーティングとして基
板の一側部上に噴霧し、その後該基板及び液体源材料を
焼成し、これにより、ドーパントを基板の中に拡散させ
てｐ−ｎ接合を形成する。
本発明の更に別の特定の目的は、拡散により接合部を
形成する準備として、液体ドーパント源材料を基板に塗
布する新規な装置を提供することである。
形成する準備として、液体ドーパント源材料を基板に塗
布する新規な装置を提供することである。
本発明の他の特定の目的は、拡散ドーププロセスによ
り予形成された基板に光起電接合部を形成することによ
り太陽電池を製造する方法を提供することであり、この
方法においては、ドーパント源材料をスプレイ装置によ
り基板の一側部に付与し、ドーパント源材料を付与する
間に上記基板を液体吸収性のコンベアウエブすなわちベ
ルト上で支持し、これによりドーパント源材料が基板の
背面を被覆することを防止する。
り予形成された基板に光起電接合部を形成することによ
り太陽電池を製造する方法を提供することであり、この
方法においては、ドーパント源材料をスプレイ装置によ
り基板の一側部に付与し、ドーパント源材料を付与する
間に上記基板を液体吸収性のコンベアウエブすなわちベ
ルト上で支持し、これによりドーパント源材料が基板の
背面を被覆することを防止する。
上述の目的、及び以下に説明するあるいは下記説明か
ら明らかになる他の目的は、（１）平坦なリボン型のシ
リコン基板に、選択したドーパントを含む源材料の薄く
均一なコーティングを噴霧し、（２）次に、被覆された
基板を乾燥段階を通過させて液体源材料を乾燥させ、
（３）その後、源材料の中のドーパントを、拡散炉の中
で、基板の中に拡散させて浅いｐ−ｎ接合を形成するよ
うに計算された条件下の酸素を含む雰囲気中で焼成する
段階を含むことを概ね特徴とすることができる方法及び
装置により達成される。液体噴霧装置は、液体源材料を
微細なスプレイ状の霧として付与するために用いられ
る。本発明の好ましい実施例においては、基板の噴霧装
置を通過する液体吸収性のコンベア上で搬送され、上記
噴霧装置は超音波スプレイ・ヘッドを備え、該スプレイ
・ヘッドは、このスプレイ・ヘッドをコンベア上の基板
の移動経路を横切る方向に往復動させるようになされた
手段により上記コンベアの上方に装着され、これによ
り、液体源材料が往復動する噴霧パターンで付与され、
上記スプレイ・ヘッドの往復動する速度、及びコンベア
の直線的な移動速度は、スプレイ・ヘッドから吐出され
る液体の各々の線がその前に堆積された液体の線と重な
り合い、これにより基板上に連続的なコーティングを形
成するように設定される。その後上記コーティングは、
拡散プロセスを生じさせるために焼成される。源材料及
び動作条件を適正に選定することにより、ｐ型のシリコ
ン材料に比較的均一で浅い接合部を得ることが可能であ
り、その接合部は、約0.5ミクロンの深さを有する。
ら明らかになる他の目的は、（１）平坦なリボン型のシ
リコン基板に、選択したドーパントを含む源材料の薄く
均一なコーティングを噴霧し、（２）次に、被覆された
基板を乾燥段階を通過させて液体源材料を乾燥させ、
（３）その後、源材料の中のドーパントを、拡散炉の中
で、基板の中に拡散させて浅いｐ−ｎ接合を形成するよ
うに計算された条件下の酸素を含む雰囲気中で焼成する
段階を含むことを概ね特徴とすることができる方法及び
装置により達成される。液体噴霧装置は、液体源材料を
微細なスプレイ状の霧として付与するために用いられ
る。本発明の好ましい実施例においては、基板の噴霧装
置を通過する液体吸収性のコンベア上で搬送され、上記
噴霧装置は超音波スプレイ・ヘッドを備え、該スプレイ
・ヘッドは、このスプレイ・ヘッドをコンベア上の基板
の移動経路を横切る方向に往復動させるようになされた
手段により上記コンベアの上方に装着され、これによ
り、液体源材料が往復動する噴霧パターンで付与され、
上記スプレイ・ヘッドの往復動する速度、及びコンベア
の直線的な移動速度は、スプレイ・ヘッドから吐出され
る液体の各々の線がその前に堆積された液体の線と重な
り合い、これにより基板上に連続的なコーティングを形
成するように設定される。その後上記コーティングは、
拡散プロセスを生じさせるために焼成される。源材料及
び動作条件を適正に選定することにより、ｐ型のシリコ
ン材料に比較的均一で浅い接合部を得ることが可能であ
り、その接合部は、約0.5ミクロンの深さを有する。
本発明の他の利点及び特徴は、添付の図面と併せて考
慮されるべき以下の本発明の詳細な説明に記載されてお
り、又該記載によって明らかにする。
慮されるべき以下の本発明の詳細な説明に記載されてお
り、又該記載によって明らかにする。
図面 図1A乃至図1Eは、本発明に従って太陽電池のｐ−ｎ接
合を形成する際の幾つかの段階を示しており、 図２は、本発明に従って拡散された接合及び太陽電池
を形成するための装置及び方法を示す概略的な側方立面
図であり、 図３は、本発明の実施に用いられるスプレイ・ヘッド
を拡大しかつ断面で概略的に示す立面図であり、 図４は、超音波スプレイ・ヘッドがどのように基板上
で往復動可能に装着されるかを示す拡大概略図である。
合を形成する際の幾つかの段階を示しており、 図２は、本発明に従って拡散された接合及び太陽電池
を形成するための装置及び方法を示す概略的な側方立面
図であり、 図３は、本発明の実施に用いられるスプレイ・ヘッド
を拡大しかつ断面で概略的に示す立面図であり、 図４は、超音波スプレイ・ヘッドがどのように基板上
で往復動可能に装着されるかを示す拡大概略図である。
図面においては、説明及び図示を簡便にするために、
基板、幾つかのコーティング及びドープされた領域の厚
み及び深さ、並びに機械的な部分を、それらの真の相対
的な位置及び比率に従って正確に図示していない。
基板、幾つかのコーティング及びドープされた領域の厚
み及び深さ、並びに機械的な部分を、それらの真の相対
的な位置及び比率に従って正確に図示していない。
発明の詳細な説明 本発明は、比較的高効率で信頼性のあるシリコン光電
池、及び関連する装置を製造するコストを低減するよう
に計算された高性能接合形成技術の提供に関する。
池、及び関連する装置を製造するコストを低減するよう
に計算された高性能接合形成技術の提供に関する。
本発明以前には、半導体デバイスにおけるドーパント
の拡散は、例えばスピンオン（spin on）及びスプレイ
技術により種々の方法で、液体源材料を基板に付与する
ことにより行われていた。しかしながら、太陽電池の製
造に関連して、拡散源をシリコン基板に噴霧する概念は
多くの大きな問題があり、例えば、浅くかつ均一な接合
を有する必要があり、また太陽電池の背面に接合を形成
することを避ける必要がある。
の拡散は、例えばスピンオン（spin on）及びスプレイ
技術により種々の方法で、液体源材料を基板に付与する
ことにより行われていた。しかしながら、太陽電池の製
造に関連して、拡散源をシリコン基板に噴霧する概念は
多くの大きな問題があり、例えば、浅くかつ均一な接合
を有する必要があり、また太陽電池の背面に接合を形成
することを避ける必要がある。
本発明は、必ずしもではないが、特にｐ型のシリコン
EFG基板を浅いｐ−ｎ接合を形成するように処理する電
池処理方法に適する。ｐ−ｎ接合の形成は、リン等のド
ーパントを導入し、これにより基板の一側部にn+領域を
生ずることにより行われる。
EFG基板を浅いｐ−ｎ接合を形成するように処理する電
池処理方法に適する。ｐ−ｎ接合の形成は、リン等のド
ーパントを導入し、これにより基板の一側部にn+領域を
生ずることにより行われる。
液体のドーパント拡散源を半導体基板に噴霧するアイ
デアは良く知られているが、この手法をどのように用い
て予形成された一連のシリコン基板に浅くかつ均一な光
電池接合を形成し、また、いかにして大量生産方法を用
いて低コストで比較的高効率の太陽電池を形成するかと
いうことは今までは知られていなかった。特に、太陽電
池の背面に接合が形成されることを避けるためには、コ
スト等の理由から、拡散接合−形成の問題に関してある
領域が必要となる。太陽電池の背面に接合を生成するこ
とは望ましくなく、その理由は、製造プロセスの全体に
おいて接合の隔離段階が必要となるからである。上述の
米国特許出願第375,037号は、前面の拡散に伴い基板の
背面に拡散が生じた場合に、レーザを用いて接合の隔離
を行う考えが開示されている。
デアは良く知られているが、この手法をどのように用い
て予形成された一連のシリコン基板に浅くかつ均一な光
電池接合を形成し、また、いかにして大量生産方法を用
いて低コストで比較的高効率の太陽電池を形成するかと
いうことは今までは知られていなかった。特に、太陽電
池の背面に接合が形成されることを避けるためには、コ
スト等の理由から、拡散接合−形成の問題に関してある
領域が必要となる。太陽電池の背面に接合を生成するこ
とは望ましくなく、その理由は、製造プロセスの全体に
おいて接合の隔離段階が必要となるからである。上述の
米国特許出願第375,037号は、前面の拡散に伴い基板の
背面に拡散が生じた場合に、レーザを用いて接合の隔離
を行う考えが開示されている。
本発明は、（１）液体あるいは半液体状のドーパント
源を薄く均一なコーティングとして一連の基板上に付与
し、（２）コーティングを熱処理して基板に均一で薄い
ｐ−ｎ接合を形成することを必要とする。本発明を実施
する好ましい態様においては、ドーパント液体を確実に
均一な層で塗布するように設計された機械的に操作され
る超音波手段により液体ドーパントを塗布し、これによ
り、ドーパントの消費量が少ない状態で、均一な深さと
均一な品質を有するｐ−ｎ接合を確実に形成する。
源を薄く均一なコーティングとして一連の基板上に付与
し、（２）コーティングを熱処理して基板に均一で薄い
ｐ−ｎ接合を形成することを必要とする。本発明を実施
する好ましい態様においては、ドーパント液体を確実に
均一な層で塗布するように設計された機械的に操作され
る超音波手段により液体ドーパントを塗布し、これによ
り、ドーパントの消費量が少ない状態で、均一な深さと
均一な品質を有するｐ−ｎ接合を確実に形成する。
本発明者等は、1988年７月21日発行のマシン・デザイ
ン（Machine Design）に「空気を必要とせずに噴霧す
る超音波ノズル（Ultrasonic Nozzles Atomize With
out Air）」と題して発表されたバーガー（Harvey L.
Berger）の論文に記載される種類にほぼ類似した加圧
されない霧化（アトマイズ）プロセスを利用する。しか
しながら、上記文献に記載された噴霧技術は、本発明の
太陽電池の形成に関連するものではない。
ン（Machine Design）に「空気を必要とせずに噴霧す
る超音波ノズル（Ultrasonic Nozzles Atomize With
out Air）」と題して発表されたバーガー（Harvey L.
Berger）の論文に記載される種類にほぼ類似した加圧
されない霧化（アトマイズ）プロセスを利用する。しか
しながら、上記文献に記載された噴霧技術は、本発明の
太陽電池の形成に関連するものではない。
次に図1A乃至図1Eを参照すると、本発明の好ましい実
施例によれば、平坦なリボン２の形態のシリコンウエー
ハすなわち基板が処理されて光太陽電池を形成する。各
々の基板２は、対向して配設された幅の広い前面４及び
背面６を有している。各々の基板２はｐ型のシリコン材
料であり、このシリコン材料は、EFGプロセスにより成
長され、２−３Ω・cmの範囲の導電性までホウ素により
ドープされた基板を構成することが好ましい。
施例によれば、平坦なリボン２の形態のシリコンウエー
ハすなわち基板が処理されて光太陽電池を形成する。各
々の基板２は、対向して配設された幅の広い前面４及び
背面６を有している。各々の基板２はｐ型のシリコン材
料であり、このシリコン材料は、EFGプロセスにより成
長され、２−３Ω・cmの範囲の導電性までホウ素により
ドープされた基板を構成することが好ましい。
各々の基板２は液体吸収性のベルトすなわちウエブ８
上に設けられており、上記ベルトはそれ自身がコンベア
として作用するか、あるいは図面に符号10で示すような
別個のベルトの上に支持されるか又は該別個のベルトの
一部を構成することができる。ベルト８は、紙又は布で
形成されるか、あるいは、例えばポリエチレン被覆され
た紙ウエブ等のプラスチック張りされた紙又は布のウエ
ブで構成され、また経済性及び品質制御の理由から別個
のコンベアベルト10を設けずに使用されることが好まし
い。複数の基板２がウエブ８上に連続的に配設され、各
ウエブ８は図1Bに示すように、基板２の対応する幅より
も広い幅を有している。ベルト８は、例えば１−５枚の
幾つかの並置された基板２を受け入れるに十分な幅を有
することが好ましい。しかしながら、図示及び説明を簡
単にするために、単一の列の基板２がウエブ８上に配設
されているものとして、本発明を説明する。ウエブ８上
で連続的に配設された幾つかの基板２は、スプレイ・ヘ
ッド機構の下を通過し、このスプレイ・ヘッド機構は、
液体ドーパント源の薄いコーティング12（図1C）を基板
２の前面４に塗布する働きをする。液体ドーパント源材
料は、均一で非常に薄い層として塗布され、次に乾燥さ
れる。
上に設けられており、上記ベルトはそれ自身がコンベア
として作用するか、あるいは図面に符号10で示すような
別個のベルトの上に支持されるか又は該別個のベルトの
一部を構成することができる。ベルト８は、紙又は布で
形成されるか、あるいは、例えばポリエチレン被覆され
た紙ウエブ等のプラスチック張りされた紙又は布のウエ
ブで構成され、また経済性及び品質制御の理由から別個
のコンベアベルト10を設けずに使用されることが好まし
い。複数の基板２がウエブ８上に連続的に配設され、各
ウエブ８は図1Bに示すように、基板２の対応する幅より
も広い幅を有している。ベルト８は、例えば１−５枚の
幾つかの並置された基板２を受け入れるに十分な幅を有
することが好ましい。しかしながら、図示及び説明を簡
単にするために、単一の列の基板２がウエブ８上に配設
されているものとして、本発明を説明する。ウエブ８上
で連続的に配設された幾つかの基板２は、スプレイ・ヘ
ッド機構の下を通過し、このスプレイ・ヘッド機構は、
液体ドーパント源の薄いコーティング12（図1C）を基板
２の前面４に塗布する働きをする。液体ドーパント源材
料は、均一で非常に薄い層として塗布され、次に乾燥さ
れる。
基板２は、その後、例えば他のコンベア14（図1D）に
より、１又はそれ以上の追加の処理段階へ搬送され、こ
れら段階において、基板２は有機物焼失及び焼成段階を
経て、これにより、基板２の上面から約0.5ミクロンの
距離にわたって下方に伸びるn+領域16が形成され、従っ
てｐ−ｎ接合18が形成される。焼成により、基板の上面
にケイ酸ガラス状の残留層20が生ずる。ガラス状の残留
層20は、通常のHFエッチング処理により除去され、これ
により、比較的清浄な前面すなわち上面４（図1E）を有
する基板が残る。また、背面すなわち下面６は、下面６
に形成されたn+領域をほとんど有していない。
より、１又はそれ以上の追加の処理段階へ搬送され、こ
れら段階において、基板２は有機物焼失及び焼成段階を
経て、これにより、基板２の上面から約0.5ミクロンの
距離にわたって下方に伸びるn+領域16が形成され、従っ
てｐ−ｎ接合18が形成される。焼成により、基板の上面
にケイ酸ガラス状の残留層20が生ずる。ガラス状の残留
層20は、通常のHFエッチング処理により除去され、これ
により、比較的清浄な前面すなわち上面４（図1E）を有
する基板が残る。また、背面すなわち下面６は、下面６
に形成されたn+領域をほとんど有していない。
上述のプロセスにおいて、液体コーティング12は、基
板の前面４全体をほぼ覆うように塗布される。また、ス
プレイ・ヘッド機構は、ドーパント源材料がウエブ８上
に直接的にはほとんど噴霧されないが、ウエブ８の吸収
性による拡散あるいは染み込み作用によって、液体ドー
パント源材料が基板２の背面６に、ほとんどあるいは全
く、到達しないように、設計及び作動される。
板の前面４全体をほぼ覆うように塗布される。また、ス
プレイ・ヘッド機構は、ドーパント源材料がウエブ８上
に直接的にはほとんど噴霧されないが、ウエブ８の吸収
性による拡散あるいは染み込み作用によって、液体ドー
パント源材料が基板２の背面６に、ほとんどあるいは全
く、到達しないように、設計及び作動される。
次に図２を参照すると、本発明は、例えばｐ型のシリ
コン基板等の複数の基板２を、符号26でその全体を示す
選択された液体噴霧装置のコンベア上へ装填するように
なされたローダ機構すなわちステージ24を備えた装置に
より実施することが好ましい。液体噴霧装置は、紙ウエ
ブ30の形態のコンペアベルトを支持するためのサポート
手段28を有しており、上記紙ウエブは、ウエブ供給スプ
ール32により供給されると共に、ウエブ巻き上げすなわ
ち巻き取り機構34により巻取られる。ウエブ30は、約1
2.7乃至約254cm/min（５−100インチ／分）の範囲の速
度、好ましくは約25.4乃至127cm/min（１−50インチ／
分）の速度を有する。
コン基板等の複数の基板２を、符号26でその全体を示す
選択された液体噴霧装置のコンベア上へ装填するように
なされたローダ機構すなわちステージ24を備えた装置に
より実施することが好ましい。液体噴霧装置は、紙ウエ
ブ30の形態のコンペアベルトを支持するためのサポート
手段28を有しており、上記紙ウエブは、ウエブ供給スプ
ール32により供給されると共に、ウエブ巻き上げすなわ
ち巻き取り機構34により巻取られる。ウエブ30は、約1
2.7乃至約254cm/min（５−100インチ／分）の範囲の速
度、好ましくは約25.4乃至127cm/min（１−50インチ／
分）の速度を有する。
噴霧装置26はまた、ウエブ30及びこのウエブ30により
支持されたシリコン基板２を包囲するフード38と、下に
説明する他の手段を備えている。フード38は、排出ポー
ト44を有する底部のマニホールド42を備えており、上記
排出ポート44は負圧源（図示せず）に接続されており、
これにより、空気、未堆積のドーパント材料、水蒸気、
及び基板上に噴霧された液体ドーパント源材料の蒸発し
た有機溶剤成分を除去する。フード38の前方及び後方の
壁部48、50は窓52、54を有しており、これら窓52,54を
介して、コンベア30及びこれに支持された基板２がフー
ド38の中に入りまたフード38から出ることができる。フ
ード38は、スプレイ室58、乾燥室60、及び乾燥トンネル
62を画成する壁手段56を備えている。室内の空気、すな
わち室温及び室内の湿度を有する空気が、ライン46を介
してフード38の前方端に供給される。スプレイ室58、乾
燥室60、乾燥トンネル62の直ぐ上流側にあるフード38の
中の領域と、乾燥トンネル62の直ぐ下流側にあるフード
38の領域には、ライン69、70、72、74及び76をそれぞれ
介して、約18−29℃（65−85゜F）の範囲の温度である
ことが好ましい調温された空気、すなわち湿度制御され
た空気が供給される。本発明によれば、スプレイ室58、
乾燥室60及び乾燥トンネル62の中で基板２が暴露される
湿度は制御され、そのような制御は、概略的に符号80、
82及び84で示す湿度センサを用いることにより行われ
る。上記湿度センサ80,82及び84は、それぞれ、スプレ
イ室58、乾燥室60及び乾燥トンネル62の中の相対湿度を
検出し、かつライン70、72及び74の中の調湿される空気
の流れを制御する制御手段（図示せず）に信号を送るよ
うな位置に設けられている。スプレイ室58及び乾燥室60
内部の空気の相対湿度は、25％乃至45％の範囲に維持さ
れる。一方、乾燥トンネル62内部の相対湿度は、25％乃
至60％の範囲に維持される。スプレイ室58、乾燥室60及
び乾燥トンネル62内部の空気の湿度を制御することは、
後ほど説明する好ましいドーパント源の重合を制御する
際に重要である。これに関連して、好ましいドーパント
源が、スプレイ室58及び乾燥トンネル62に供給された空
気の湿分に露呈された時に、更に重合が生ずることが知
られている。ライン69及び76内部の調湿された空気の流
速は、ライン70、72及び74内部の調湿された空気の流速
よりも若干大きい。これにより、ライン69及び76により
供給された領域の圧力は、例えば、水柱2.5cm（１イン
チ）よりも小さなほんのわずかの圧力だけ、スプレイ室
58、乾燥室60及び乾燥トンネル62内部の圧力を超える。
従って、後述するスプレイの均一性を阻害することな
く、調湿されていない空気すなわち室内空気がスプレイ
室58、乾燥室60及び乾燥トンネル62内部に流入すること
を防止する補助となる。
支持されたシリコン基板２を包囲するフード38と、下に
説明する他の手段を備えている。フード38は、排出ポー
ト44を有する底部のマニホールド42を備えており、上記
排出ポート44は負圧源（図示せず）に接続されており、
これにより、空気、未堆積のドーパント材料、水蒸気、
及び基板上に噴霧された液体ドーパント源材料の蒸発し
た有機溶剤成分を除去する。フード38の前方及び後方の
壁部48、50は窓52、54を有しており、これら窓52,54を
介して、コンベア30及びこれに支持された基板２がフー
ド38の中に入りまたフード38から出ることができる。フ
ード38は、スプレイ室58、乾燥室60、及び乾燥トンネル
62を画成する壁手段56を備えている。室内の空気、すな
わち室温及び室内の湿度を有する空気が、ライン46を介
してフード38の前方端に供給される。スプレイ室58、乾
燥室60、乾燥トンネル62の直ぐ上流側にあるフード38の
中の領域と、乾燥トンネル62の直ぐ下流側にあるフード
38の領域には、ライン69、70、72、74及び76をそれぞれ
介して、約18−29℃（65−85゜F）の範囲の温度である
ことが好ましい調温された空気、すなわち湿度制御され
た空気が供給される。本発明によれば、スプレイ室58、
乾燥室60及び乾燥トンネル62の中で基板２が暴露される
湿度は制御され、そのような制御は、概略的に符号80、
82及び84で示す湿度センサを用いることにより行われ
る。上記湿度センサ80,82及び84は、それぞれ、スプレ
イ室58、乾燥室60及び乾燥トンネル62の中の相対湿度を
検出し、かつライン70、72及び74の中の調湿される空気
の流れを制御する制御手段（図示せず）に信号を送るよ
うな位置に設けられている。スプレイ室58及び乾燥室60
内部の空気の相対湿度は、25％乃至45％の範囲に維持さ
れる。一方、乾燥トンネル62内部の相対湿度は、25％乃
至60％の範囲に維持される。スプレイ室58、乾燥室60及
び乾燥トンネル62内部の空気の湿度を制御することは、
後ほど説明する好ましいドーパント源の重合を制御する
際に重要である。これに関連して、好ましいドーパント
源が、スプレイ室58及び乾燥トンネル62に供給された空
気の湿分に露呈された時に、更に重合が生ずることが知
られている。ライン69及び76内部の調湿された空気の流
速は、ライン70、72及び74内部の調湿された空気の流速
よりも若干大きい。これにより、ライン69及び76により
供給された領域の圧力は、例えば、水柱2.5cm（１イン
チ）よりも小さなほんのわずかの圧力だけ、スプレイ室
58、乾燥室60及び乾燥トンネル62内部の圧力を超える。
従って、後述するスプレイの均一性を阻害することな
く、調湿されていない空気すなわち室内空気がスプレイ
室58、乾燥室60及び乾燥トンネル62内部に流入すること
を防止する補助となる。
スプレイ室58に設けられているのは超音波スプレイ・
ヘッド90であり、このスプレイ・ヘッド90は、ベルトの
長手方向の軸線を横断する方向において往復動するよう
になされている。スプレイ室58においては、液体スプレ
イのドーパント源が、ある速度、及び基板２の前面４上
にドーパント源の均一なコーティング12（図1C）を生ず
るように計算された分配パターンで、スプレイの流れが
ウエブ８上で極力重なり合わないように、室温あるいは
室温付近の温度すなわち約18−29℃（65−85゜F）にあ
る基板２上に噴霧される。乾燥室60及び乾燥トンネル62
においては、液体スプレイ拡散源材料が、約18−29℃
（65−850゜F）であることが好ましい室温で乾燥され
る。その後、基板２は、スプレイ装置26を出て、次の有
機物焼失及び拡散処理段階へ動かされる。これらの処理
は、基板２を炉室を通して搬送するためのベルトコンベ
アを有する形式の細長い赤外線炉100の別個の領域で実
行されることが好ましい。炉100の有機物焼失加熱処理
段階においては、基板２は空気中で、300−500℃の範囲
にあることが好ましい温度で加熱され、これにより、ド
ーパント源液体の残留有機物成分が蒸発及び燃焼により
完全に除去される。炉100の拡散段階においては、基板
２は、空気又は酸素雰囲気中で880℃乃至950℃の範囲の
温度まで焼成され、これにより、ドーパント源材料中の
リンを基板２中に拡散させて、図1A乃至図1Eに示すよう
に、n+領域16及びｐ−ｎ接合部18が形成される。赤外線
炉100を用いることにより、所望の接合部の深さに対す
る拡散焼成時間を低減できる利点が生まれる。基板２
は、適宜な積み降ろし（アンローダ）機構102により炉1
00から取り除かれる。その後、基板２は、上述の如きエ
ッチングを受け、これにより、基板２の前面４上に残っ
ているガラス状のケイ酸（あるいはリンケイ酸）残留物
が総て除去される。
ヘッド90であり、このスプレイ・ヘッド90は、ベルトの
長手方向の軸線を横断する方向において往復動するよう
になされている。スプレイ室58においては、液体スプレ
イのドーパント源が、ある速度、及び基板２の前面４上
にドーパント源の均一なコーティング12（図1C）を生ず
るように計算された分配パターンで、スプレイの流れが
ウエブ８上で極力重なり合わないように、室温あるいは
室温付近の温度すなわち約18−29℃（65−85゜F）にあ
る基板２上に噴霧される。乾燥室60及び乾燥トンネル62
においては、液体スプレイ拡散源材料が、約18−29℃
（65−850゜F）であることが好ましい室温で乾燥され
る。その後、基板２は、スプレイ装置26を出て、次の有
機物焼失及び拡散処理段階へ動かされる。これらの処理
は、基板２を炉室を通して搬送するためのベルトコンベ
アを有する形式の細長い赤外線炉100の別個の領域で実
行されることが好ましい。炉100の有機物焼失加熱処理
段階においては、基板２は空気中で、300−500℃の範囲
にあることが好ましい温度で加熱され、これにより、ド
ーパント源液体の残留有機物成分が蒸発及び燃焼により
完全に除去される。炉100の拡散段階においては、基板
２は、空気又は酸素雰囲気中で880℃乃至950℃の範囲の
温度まで焼成され、これにより、ドーパント源材料中の
リンを基板２中に拡散させて、図1A乃至図1Eに示すよう
に、n+領域16及びｐ−ｎ接合部18が形成される。赤外線
炉100を用いることにより、所望の接合部の深さに対す
る拡散焼成時間を低減できる利点が生まれる。基板２
は、適宜な積み降ろし（アンローダ）機構102により炉1
00から取り除かれる。その後、基板２は、上述の如きエ
ッチングを受け、これにより、基板２の前面４上に残っ
ているガラス状のケイ酸（あるいはリンケイ酸）残留物
が総て除去される。
図３は、本発明を実施する際に用いられる超音波スプ
レイ・ヘッドの好ましい形態を示している。超音波スプ
レイ・ヘッドは良く知られており、例えば、米国特許第
4,723,708号、同第4,153,201号、同第４、337、896号及
び同第4,301,968号並びに上述のバーガーの論文に記載
されている。より詳細には、図３に示す装置は、前方シ
ュラウドすなわちハウジング部材120の形態のシュラウ
ドすなわちハウジングと、一体にねじ止めされた後方の
シュラウドすなわちハウジング部材122とを備えてい
る。前方のシュラウド120は、端部壁124を有しており、
該端部壁124には、中空で円錐形の霧化ホルンすなわち
ノズル126が設けられている。ノズル126は、上述のバー
ガーの論文に図示されかつ記載されている如き「マイク
ロプレイ（micro−spray）」チップ128を有している。
Ｏリング130が、端部壁124と霧化ホルン126との間に設
けられている。スプレイ・ヘッド90は、一対の環状の圧
電ディスク136の間に設けられた環状の金属電極134の形
態の超音波ドライバを備えている。圧電ディスク136
は、霧化ホルン126のネジ付きで管状の中央延長部138と
同軸状にかつ半径方向において形状を合わせた関係にし
て装着されており、上記霧化ホルン126は、後方ホルン
部分すなわちダミー部分140にねじ込まれている。延長
部138は、後方ホルン部分140を貫通し、更に後方シュラ
ウド122の後方壁142も貫通している。霧化ホルン126及
び延長部138は、液体ドーパント源に対する供給通路と
して機能する共通の中央孔144を有している。Ｏリング1
46及び148は、霧化ノズル126の後方ホルン部分140及び
延長部138の間と、後方の端壁部142、霧化ノズル126の
後方ホルン部分140及び延長部138の間とに、それぞれ設
けられている。
レイ・ヘッドの好ましい形態を示している。超音波スプ
レイ・ヘッドは良く知られており、例えば、米国特許第
4,723,708号、同第4,153,201号、同第４、337、896号及
び同第4,301,968号並びに上述のバーガーの論文に記載
されている。より詳細には、図３に示す装置は、前方シ
ュラウドすなわちハウジング部材120の形態のシュラウ
ドすなわちハウジングと、一体にねじ止めされた後方の
シュラウドすなわちハウジング部材122とを備えてい
る。前方のシュラウド120は、端部壁124を有しており、
該端部壁124には、中空で円錐形の霧化ホルンすなわち
ノズル126が設けられている。ノズル126は、上述のバー
ガーの論文に図示されかつ記載されている如き「マイク
ロプレイ（micro−spray）」チップ128を有している。
Ｏリング130が、端部壁124と霧化ホルン126との間に設
けられている。スプレイ・ヘッド90は、一対の環状の圧
電ディスク136の間に設けられた環状の金属電極134の形
態の超音波ドライバを備えている。圧電ディスク136
は、霧化ホルン126のネジ付きで管状の中央延長部138と
同軸状にかつ半径方向において形状を合わせた関係にし
て装着されており、上記霧化ホルン126は、後方ホルン
部分すなわちダミー部分140にねじ込まれている。延長
部138は、後方ホルン部分140を貫通し、更に後方シュラ
ウド122の後方壁142も貫通している。霧化ホルン126及
び延長部138は、液体ドーパント源に対する供給通路と
して機能する共通の中央孔144を有している。Ｏリング1
46及び148は、霧化ノズル126の後方ホルン部分140及び
延長部138の間と、後方の端壁部142、霧化ノズル126の
後方ホルン部分140及び延長部138の間とに、それぞれ設
けられている。
後方シュラウドは接地端子150を有しており、この接
地端子50は、適宜な導線152により、圧電アセンブリの
一側部上に設けられた接地電極154に接続されている。
また、電気コネクタ156が、後方壁142に設けられてお
り、導線158により前方の電極134に接続されている。
地端子50は、適宜な導線152により、圧電アセンブリの
一側部上に設けられた接地電極154に接続されている。
また、電気コネクタ156が、後方壁142に設けられてお
り、導線158により前方の電極134に接続されている。
図３に示す装置は、横方向の振動を提供するように、
すなわち、圧電結晶体の励起により、前方及び後方のホ
ルンが、装置の長手方向の軸線を横断する方向に振動す
るように設計されている。延長部138の後方端は、ホー
スあるいは他の導管（図示せず）により、液体ドーパン
ト源材料（これも図示しない）の供給源に接続されてい
る。液体ドーパント源材料は、重力又は適宜な低圧の容
積型の定量ポンプ（図示せず）によって、大気圧あるい
は大気圧に近い圧力でスプレイ・ヘッドに供給される。
上記定量ポンプは、液体ドーパント材料を排出するため
に空気を必要としないことが好ましい。ポンプを用いた
場合には、その吐出圧力が約1.12乃至1.4kg/cm2（約16
乃至20psi）を超えないことが好ましい。好ましい例で
あって必然的ではないが、ニューヨーク州プーキープシ
ー（Poughkeepsie）のソノ・テック（Sono−Tek）によ
り製造されているタイプの超音波スプレイ・ヘッドを用
いる。これに関連して、図３に示すスプレイ・ヘッド
は、米国特許第4,723,708号及び上述のバーガーの論文
に示されている装置とほぼ同様であることを注記してお
く。例示であって限定するものではないが、超音波スプ
レイ・ヘッドは、約48kHzで作動するソノ・テックモデ
ル8700−120スプレイ・ヘッドとすることができ、一
方、マサチューセッツ州サウス・ナテイックのハーハー
ド・アパレイタス社（Harvard Apparatus Corp.）に
より製造されるモデル909の注射器タイプのポンプを用
いてドーパント源材料をスプレイ・ヘッドに供給するこ
とができる。ノズルの中央孔144の吐出端の直径は、約
0.38mm（約0.015インチ）から約0.76mm（約0.030イン
チ）、好ましくは約0.51mm（約0.020インチ）であり、
これにより、超微細なミクロンサイズの液滴が、「穏や
かな」低速度の噴霧すなわち霧として吐出される。
すなわち、圧電結晶体の励起により、前方及び後方のホ
ルンが、装置の長手方向の軸線を横断する方向に振動す
るように設計されている。延長部138の後方端は、ホー
スあるいは他の導管（図示せず）により、液体ドーパン
ト源材料（これも図示しない）の供給源に接続されてい
る。液体ドーパント源材料は、重力又は適宜な低圧の容
積型の定量ポンプ（図示せず）によって、大気圧あるい
は大気圧に近い圧力でスプレイ・ヘッドに供給される。
上記定量ポンプは、液体ドーパント材料を排出するため
に空気を必要としないことが好ましい。ポンプを用いた
場合には、その吐出圧力が約1.12乃至1.4kg/cm2（約16
乃至20psi）を超えないことが好ましい。好ましい例で
あって必然的ではないが、ニューヨーク州プーキープシ
ー（Poughkeepsie）のソノ・テック（Sono−Tek）によ
り製造されているタイプの超音波スプレイ・ヘッドを用
いる。これに関連して、図３に示すスプレイ・ヘッド
は、米国特許第4,723,708号及び上述のバーガーの論文
に示されている装置とほぼ同様であることを注記してお
く。例示であって限定するものではないが、超音波スプ
レイ・ヘッドは、約48kHzで作動するソノ・テックモデ
ル8700−120スプレイ・ヘッドとすることができ、一
方、マサチューセッツ州サウス・ナテイックのハーハー
ド・アパレイタス社（Harvard Apparatus Corp.）に
より製造されるモデル909の注射器タイプのポンプを用
いてドーパント源材料をスプレイ・ヘッドに供給するこ
とができる。ノズルの中央孔144の吐出端の直径は、約
0.38mm（約0.015インチ）から約0.76mm（約0.030イン
チ）、好ましくは約0.51mm（約0.020インチ）であり、
これにより、超微細なミクロンサイズの液滴が、「穏や
かな」低速度の噴霧すなわち霧として吐出される。
次に図４を参照すると、超音波スプレイ・ヘッド90
が、紙ウエブの長手方向の軸線及び運動経路を横切る方
向において往復動可能に設けられている。例示であって
限定するものではないが、超音波スプレイ・ヘッドは、
１又はそれ以上の摺動ロッド172に往復動可能に装着さ
れたキャリッジ（台）170に設けられており、上記摺動
ロッド172は、適宜な固定されたサポート174及び176に
係止されていると共に、ベルトの上方で水平に伸長して
いる。符号180で概略的に示された適宜な駆動手段を用
い、選択した速度、好ましくは１分間当たり約48回の完
全なストローク（前後方向に）で超音波ノズルを往復動
させる。
が、紙ウエブの長手方向の軸線及び運動経路を横切る方
向において往復動可能に設けられている。例示であって
限定するものではないが、超音波スプレイ・ヘッドは、
１又はそれ以上の摺動ロッド172に往復動可能に装着さ
れたキャリッジ（台）170に設けられており、上記摺動
ロッド172は、適宜な固定されたサポート174及び176に
係止されていると共に、ベルトの上方で水平に伸長して
いる。符号180で概略的に示された適宜な駆動手段を用
い、選択した速度、好ましくは１分間当たり約48回の完
全なストローク（前後方向に）で超音波ノズルを往復動
させる。
本発明を実施する際には、種々の液体ドーパント源材
料を用いることができる。例示であって限定するもので
はないが、液体ドーパント源は、Ｐ−８、Ｐ−8540及び
Ｐ−8545で指定されている、カリフォルニア州ミルピタ
スのアライド・シグナル社（Allied−Signal Inc.）に
より販売されているスピン・オン（spin−on）ドーパン
トの１つの如きリン・スピン・オン・ドーパントを含む
ことができる。これら特定のスピン・オン材料は、アル
コール／エステル溶液中のリンエイ酸ポリマーを含む。
リンケイ酸ポリマーは以下の組成式で示される。
料を用いることができる。例示であって限定するもので
はないが、液体ドーパント源は、Ｐ−８、Ｐ−8540及び
Ｐ−8545で指定されている、カリフォルニア州ミルピタ
スのアライド・シグナル社（Allied−Signal Inc.）に
より販売されているスピン・オン（spin−on）ドーパン
トの１つの如きリン・スピン・オン・ドーパントを含む
ことができる。これら特定のスピン・オン材料は、アル
コール／エステル溶液中のリンエイ酸ポリマーを含む。
リンケイ酸ポリマーは以下の組成式で示される。
［SiOa（OC2H5）ｂ（OH）Ｃ（OP）ｄ］ｎ 上の組成式において、ａ≧１、ｂ及びｃ≦0.5、ｄ≦
1.0、及びｎ＝５〜100であり、ポリマーの分子量は500
乃至10,000の範囲である。アルコールエステル溶液は、
エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルア
ルコール、及びエチルアセテートの混合物を含む。Ｐ−
8545材料が好ましい。この材料は重量比で、約4.9％の
リンケイ酸ポリマーと、２％のエタノールと、36％のイ
ンプロピルアルコールと、12％のエチルアセテートと、
45％のプロピルアルコールとを含むものと考えられる。
本発明に対しては、上記材料を希釈し、適正なスプレイ
拡散パターンを促進すると共にドーパント源材料の均一
な層を基板上に確実に形成するような容積比のドーパン
ト対溶媒の比を提供することが好ましい。例えば、Ｐ−
8545材料は、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ
−プロピルアルコール及びエチルアセテートの濃度を容
積比で約50％増加させることによって希釈される。リン
ケイ酸ポリマーを堆積させかつスプレイ室58、乾燥室60
及び乾燥トンネル62内で乾燥させると、更に重合が発生
し、この重合の程度は、上記スプレイ室58、乾燥室60及
び乾燥トンネル62内部の湿度及び空気の流量に一部依存
する。
1.0、及びｎ＝５〜100であり、ポリマーの分子量は500
乃至10,000の範囲である。アルコールエステル溶液は、
エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルア
ルコール、及びエチルアセテートの混合物を含む。Ｐ−
8545材料が好ましい。この材料は重量比で、約4.9％の
リンケイ酸ポリマーと、２％のエタノールと、36％のイ
ンプロピルアルコールと、12％のエチルアセテートと、
45％のプロピルアルコールとを含むものと考えられる。
本発明に対しては、上記材料を希釈し、適正なスプレイ
拡散パターンを促進すると共にドーパント源材料の均一
な層を基板上に確実に形成するような容積比のドーパン
ト対溶媒の比を提供することが好ましい。例えば、Ｐ−
8545材料は、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ
−プロピルアルコール及びエチルアセテートの濃度を容
積比で約50％増加させることによって希釈される。リン
ケイ酸ポリマーを堆積させかつスプレイ室58、乾燥室60
及び乾燥トンネル62内で乾燥させると、更に重合が発生
し、この重合の程度は、上記スプレイ室58、乾燥室60及
び乾燥トンネル62内部の湿度及び空気の流量に一部依存
する。
紙ウエブすなわちベルトの使用は、このベルト上に配
設された基板２の背面６へ噴霧された液体源材料が移動
することを実質的に防止するために必要となる。超音波
スプレイ・ヘッド90は、最初にその作動ストロークの一
方の端部に到達し、次に他方の端部に到達する際に、該
超音波スプレイ・ヘッド90のノズルが基板２の両縁部を
僅かに越えて通過するように、駆動手段180によって往
復動される。超音波スプレイ・ヘッド90は、基板２の各
々の対向する縁部を約12.7乃至25.4mm（約0.5乃至1.0イ
ンチ）だけ越えて伸長するように運動することが好まし
く、これによりスプレイ・ヘッド90がウエブ30と相対的
にその運動方向を反転する時のドーパント材料の望まし
くない集中を防止する。
設された基板２の背面６へ噴霧された液体源材料が移動
することを実質的に防止するために必要となる。超音波
スプレイ・ヘッド90は、最初にその作動ストロークの一
方の端部に到達し、次に他方の端部に到達する際に、該
超音波スプレイ・ヘッド90のノズルが基板２の両縁部を
僅かに越えて通過するように、駆動手段180によって往
復動される。超音波スプレイ・ヘッド90は、基板２の各
々の対向する縁部を約12.7乃至25.4mm（約0.5乃至1.0イ
ンチ）だけ越えて伸長するように運動することが好まし
く、これによりスプレイ・ヘッド90がウエブ30と相対的
にその運動方向を反転する時のドーパント材料の望まし
くない集中を防止する。
過剰のドーパント液体は紙ウエブ８により吸収される
が、比較的少量の源材料がウエブ８を経て基板２の背面
６へ流れ、基板２の前面４及び背面６の一方又は両方の
縁部の中へ約0.76mm（約0.030インチ）、一般には約0.2
5乃至約0.38mm（約0.010インチ乃至約0.015インチ）、
を越えない距離だけ入ることが判明している。しかしな
がら、ドーパント源材料のピックアップは勾配の現象を
受け、これにより基板２の背面６によりピックアップさ
れるリンの濃度は、基板２の側縁部からの距離の増加に
伴って急激に減少する。従って、拡散加熱処理の間に基
板２の背面６の中に拡散するリンの濃度は極めて低く、
これにより、最悪でも非常に高い抵抗及び無視し得る程
度の短絡（ショートサーキット）が生ずるだけである。
従って、接合隔離処理は必要とされない。
が、比較的少量の源材料がウエブ８を経て基板２の背面
６へ流れ、基板２の前面４及び背面６の一方又は両方の
縁部の中へ約0.76mm（約0.030インチ）、一般には約0.2
5乃至約0.38mm（約0.010インチ乃至約0.015インチ）、
を越えない距離だけ入ることが判明している。しかしな
がら、ドーパント源材料のピックアップは勾配の現象を
受け、これにより基板２の背面６によりピックアップさ
れるリンの濃度は、基板２の側縁部からの距離の増加に
伴って急激に減少する。従って、拡散加熱処理の間に基
板２の背面６の中に拡散するリンの濃度は極めて低く、
これにより、最悪でも非常に高い抵抗及び無視し得る程
度の短絡（ショートサーキット）が生ずるだけである。
従って、接合隔離処理は必要とされない。
これに関連して、シリコン太陽電池の製造は一般に、
アルミニウムの薄い層を基板の背面に付与する段階を含
む。上記アルミニウムは、太陽電池の背面の接点の機能
を果たすことを理解する必要がある。好ましい例であっ
て限定するものではないが、基板の背面上へのアルミニ
ウムの付与は、アルミニウム層が基板の縁部から約1.3m
m（約0.050インチ）で終端となるように制御される。こ
れにより、基板の背面上での液体源材料のオーバーラッ
プ及び吸収の効果を更に最少にし、その次の接合隔離操
作を何等必要のないものにする。
アルミニウムの薄い層を基板の背面に付与する段階を含
む。上記アルミニウムは、太陽電池の背面の接点の機能
を果たすことを理解する必要がある。好ましい例であっ
て限定するものではないが、基板の背面上へのアルミニ
ウムの付与は、アルミニウム層が基板の縁部から約1.3m
m（約0.050インチ）で終端となるように制御される。こ
れにより、基板の背面上での液体源材料のオーバーラッ
プ及び吸収の効果を更に最少にし、その次の接合隔離操
作を何等必要のないものにする。
上述のように、紙ウエブすなわちベルト８は、源材料
が基板２の背面６へ流れることを制限する。従って、紙
ウエブ８を、源材料に対して吸収性を有しかつ耐久性を
有する他の材料、例えば、木綿等の布材料で形成される
ウエブで形成できることを理解する必要がある。本発明
の一つの特徴は、紙ウエブ８は高温を受けず、これによ
り上記ウエブすなわちベルトの劣化あるいは燃焼を防止
することである。
が基板２の背面６へ流れることを制限する。従って、紙
ウエブ８を、源材料に対して吸収性を有しかつ耐久性を
有する他の材料、例えば、木綿等の布材料で形成される
ウエブで形成できることを理解する必要がある。本発明
の一つの特徴は、紙ウエブ８は高温を受けず、これによ
り上記ウエブすなわちベルトの劣化あるいは燃焼を防止
することである。
乾燥室60及び乾燥トンネル62の中では、液体源材料の
揮発性の有機物成分の大部分が蒸発する。基板２上に残
留する総ての有機物材料は、次の有機物焼失処理におい
て焼かれてシステムから除去される。有機物焼失処理は
（上述のように）、リンの拡散を行う装置の中で行って
もそうでなくとも良い。残留する有機物材料を除去する
熱処理は、約300乃至500℃で約３分間行うことが好まし
い。この処理は、上述の熱処理を行う第１の段階と、リ
ンの拡散を行う少なくとも第２の段階とを有する連続的
な炉の中で実行することができる。第２の段階すなわち
リン拡散焼成段階において、基板は、約880乃至950℃、
好ましくは約890℃の温度で、約５乃至20分間にわたっ
て焼成される。
揮発性の有機物成分の大部分が蒸発する。基板２上に残
留する総ての有機物材料は、次の有機物焼失処理におい
て焼かれてシステムから除去される。有機物焼失処理は
（上述のように）、リンの拡散を行う装置の中で行って
もそうでなくとも良い。残留する有機物材料を除去する
熱処理は、約300乃至500℃で約３分間行うことが好まし
い。この処理は、上述の熱処理を行う第１の段階と、リ
ンの拡散を行う少なくとも第２の段階とを有する連続的
な炉の中で実行することができる。第２の段階すなわち
リン拡散焼成段階において、基板は、約880乃至950℃、
好ましくは約890℃の温度で、約５乃至20分間にわたっ
て焼成される。
超音波スプレイ・ヘッド90は、ドーパント源材料を0.
3乃至5.0ml/分の速度で付与するように設計されてお
り、これにより、好ましい作動状態においては、液体源
材料は、約1000乃至2000オングストローム（Å）の範囲
の厚みで塗布される。上述のコーティングは、乾燥され
かつ焼成された後に、約1000オングストローム（Å）あ
るいはそれよりも小さな厚みを有する。
3乃至5.0ml/分の速度で付与するように設計されてお
り、これにより、好ましい作動状態においては、液体源
材料は、約1000乃至2000オングストローム（Å）の範囲
の厚みで塗布される。上述のコーティングは、乾燥され
かつ焼成された後に、約1000オングストローム（Å）あ
るいはそれよりも小さな厚みを有する。
以下は、図２乃至図４に示した装置を用いて本発明を
どのように実施するかを示す例である。
どのように実施するかを示す例である。
例 EFG結晶成長法により製造された基板を構成すること
が好ましいｐ型のシリコン基板２を、ローダ機構（装填
機構）24により、１個ずつ紙ウエブの紙30上に装填す
る。基板は、約10.1×10.1cm（４×４インチ）の平坦で
矩形のウエーハであることが好ましく、約0.38mm（約0.
015インチ）の厚みを有する。また基板は、２−３Ω・c
mの範囲の抵抗率を有する。紙ウエブ30は、約25.4cm/分
（約10インチ／分）の速度で作動される。室温及び湿度
の空気、すなわち25℃で30％の相対湿度を有する空気、
が約22.7Nm3/分（約800SCFM）の割合でライン46を介し
て装置の中に注入される。調湿された空気は、ライン6
9、70、72及び74並びに76を介して、スプレイ室58、乾
燥室60及び乾燥トンネル62の中、及びスプレイ室58の直
前の領域並びに乾燥トンネル62の直後の領域に注入され
る。調湿された空気は、25−60％の相対湿度を有し、ま
た約18−29℃（65−85゜F）の範囲の温度を有する。こ
の調湿された空気は、ライン69、70、72、74及び76へ、
それぞれ約2.8×10-3−2832Nm3/時（0.1−100SCFH）、
約2.8×10-3−283Nm3/時（0.1−10SCFH）、約2.8×10-3
−283Nm3/時（0.1−10SCFH）、約2.8×10-3−283Nm3/時
（0.1−10SCFH）、及び約2.8×10-3−2832Nm3/時（0.1
−100SCFH）の流速で注入され、空気はライン70、72及
び74へ供給される速度よりも大きな速度でライン69及び
76に供給され、これにより室内の空気がスプレイ室58、
乾燥室60及び乾燥トンネル62の中へ侵入する量を極力少
なくする。フード38へは熱が何等与えられず、蒸発した
材料は総てライン44を介してフード38から除去される。
が好ましいｐ型のシリコン基板２を、ローダ機構（装填
機構）24により、１個ずつ紙ウエブの紙30上に装填す
る。基板は、約10.1×10.1cm（４×４インチ）の平坦で
矩形のウエーハであることが好ましく、約0.38mm（約0.
015インチ）の厚みを有する。また基板は、２−３Ω・c
mの範囲の抵抗率を有する。紙ウエブ30は、約25.4cm/分
（約10インチ／分）の速度で作動される。室温及び湿度
の空気、すなわち25℃で30％の相対湿度を有する空気、
が約22.7Nm3/分（約800SCFM）の割合でライン46を介し
て装置の中に注入される。調湿された空気は、ライン6
9、70、72及び74並びに76を介して、スプレイ室58、乾
燥室60及び乾燥トンネル62の中、及びスプレイ室58の直
前の領域並びに乾燥トンネル62の直後の領域に注入され
る。調湿された空気は、25−60％の相対湿度を有し、ま
た約18−29℃（65−85゜F）の範囲の温度を有する。こ
の調湿された空気は、ライン69、70、72、74及び76へ、
それぞれ約2.8×10-3−2832Nm3/時（0.1−100SCFH）、
約2.8×10-3−283Nm3/時（0.1−10SCFH）、約2.8×10-3
−283Nm3/時（0.1−10SCFH）、約2.8×10-3−283Nm3/時
（0.1−10SCFH）、及び約2.8×10-3−2832Nm3/時（0.1
−100SCFH）の流速で注入され、空気はライン70、72及
び74へ供給される速度よりも大きな速度でライン69及び
76に供給され、これにより室内の空気がスプレイ室58、
乾燥室60及び乾燥トンネル62の中へ侵入する量を極力少
なくする。フード38へは熱が何等与えられず、蒸発した
材料は総てライン44を介してフード38から除去される。
エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピル
アルコール及びエチルアセテートを容積比で50％増加す
ることにより希釈したアライド・シグナル材料Ｐ−8545
の形態の液体ドーパント材料が、48kHzの周波数で作動
される超音波スプレイ・ヘッド90によって、0.3乃至0.5
ml/minの範囲の流速でスプレイノズル126から分配され
る。スプレイノズル126の吐出オリフィスの直径は約0.5
mm（約0.020インチ）であり、スプレイ・ヘッド90は１
分間当たり48回の完全ストローク（前後方向に）の割合
で前後に往復動され、スプレイノズル126の先端の表面1
28は、ウエブ30上に配設された基板２の前面４から約3.
2乃至6.4mm（約1/8乃至1/4インチ）隔置されている。
アルコール及びエチルアセテートを容積比で50％増加す
ることにより希釈したアライド・シグナル材料Ｐ−8545
の形態の液体ドーパント材料が、48kHzの周波数で作動
される超音波スプレイ・ヘッド90によって、0.3乃至0.5
ml/minの範囲の流速でスプレイノズル126から分配され
る。スプレイノズル126の吐出オリフィスの直径は約0.5
mm（約0.020インチ）であり、スプレイ・ヘッド90は１
分間当たり48回の完全ストローク（前後方向に）の割合
で前後に往復動され、スプレイノズル126の先端の表面1
28は、ウエブ30上に配設された基板２の前面４から約3.
2乃至6.4mm（約1/8乃至1/4インチ）隔置されている。
上述の状態の結果、均一で連続的な液体ドーパント源
材料のコーティングが、約0.1ミクロン及び0.2ミクロン
の間の範囲の厚みで基板２に付与される。スプレイノズ
ル126からの噴霧は、約3.2mm（約1/8インチ）を越えな
い狭い拡散パターンを有しており、これはウエーハ上に
約6.4乃至12.7mm（約1/4−1/2インチ）の幅で広がり、
また上記パターンは選択したコンベア速度と組み合っ
て、各々の基板上に噴霧された液体の各「ライン」を確
実に重ね合わせるかあるいは各々の先行する及び後続の
液体のラインと確実に結合させる。スプレイ室58を通過
して出るウエーハは、乾燥室60の中で予乾燥を受け、次
に乾燥トンネル62の中で更に乾燥作用を受ける。
材料のコーティングが、約0.1ミクロン及び0.2ミクロン
の間の範囲の厚みで基板２に付与される。スプレイノズ
ル126からの噴霧は、約3.2mm（約1/8インチ）を越えな
い狭い拡散パターンを有しており、これはウエーハ上に
約6.4乃至12.7mm（約1/4−1/2インチ）の幅で広がり、
また上記パターンは選択したコンベア速度と組み合っ
て、各々の基板上に噴霧された液体の各「ライン」を確
実に重ね合わせるかあるいは各々の先行する及び後続の
液体のラインと確実に結合させる。スプレイ室58を通過
して出るウエーハは、乾燥室60の中で予乾燥を受け、次
に乾燥トンネル62の中で更に乾燥作用を受ける。
湿度センサ80、82及び84が、スプレイ室58、乾燥室60
及び乾燥トンネル62の中の湿度を検出し、制御機構（図
示せず）にライン70、72、74及び76への調湿された空気
の流量を調節され、これにより湿度は、スプレイ室58に
おいては25−45％RH（相対湿度）に、乾燥室60において
は25−45％RHに、また乾燥トンネル62においては25−60
％RHに維持される。
及び乾燥トンネル62の中の湿度を検出し、制御機構（図
示せず）にライン70、72、74及び76への調湿された空気
の流量を調節され、これにより湿度は、スプレイ室58に
おいては25−45％RH（相対湿度）に、乾燥室60において
は25−45％RHに、また乾燥トンネル62においては25−60
％RHに維持される。
ウエーハはフード38を出て、熱処理及び拡散炉100に
入る。ウエーハは約254cm/分（約10インチ／分）の速度
で炉100の中を進む。炉100は、第１の有機物焼失段階
と、第２のリン拡散段階とを備える。第１の有機物焼失
段階においては、基板２は、300−450℃の温度の空気又
は酸素雰囲気に約３分間晒され、その後、更に蒸発及び
燃焼されることにより、ドーパント源液体の有機物残留
成分が完全に除去される。炉100は、拡散段階の温度が
約890℃であり、この段階において空気あるいは酸素雰
囲気が存在するように運転される。約890℃の拡散段階
に基板２が滞留するのは約10分間であり、これにより、
液体ドーパント源の層からのリンが基板23の中へ拡散
し、上述のように、n+領域16及びｐ−ｎ接合部18を形成
し、このｐ−ｎ接合部18の深さは前面４から下へ約0.5
ミクロンである。
入る。ウエーハは約254cm/分（約10インチ／分）の速度
で炉100の中を進む。炉100は、第１の有機物焼失段階
と、第２のリン拡散段階とを備える。第１の有機物焼失
段階においては、基板２は、300−450℃の温度の空気又
は酸素雰囲気に約３分間晒され、その後、更に蒸発及び
燃焼されることにより、ドーパント源液体の有機物残留
成分が完全に除去される。炉100は、拡散段階の温度が
約890℃であり、この段階において空気あるいは酸素雰
囲気が存在するように運転される。約890℃の拡散段階
に基板２が滞留するのは約10分間であり、これにより、
液体ドーパント源の層からのリンが基板23の中へ拡散
し、上述のように、n+領域16及びｐ−ｎ接合部18を形成
し、このｐ−ｎ接合部18の深さは前面４から下へ約0.5
ミクロンである。
基板２は、アンローダ102により炉100から取り除かれ
てエッチング段階へ進む。この段階において、基板２
は、緩衝されたフッ化水素（HF/NH4）浴の中に、基板２
の前面４に残っているガラス状のケイ酸塩（あるいはケ
イリン酸塩）残留物を除去するに十分な期間だけ滞留す
る。
てエッチング段階へ進む。この段階において、基板２
は、緩衝されたフッ化水素（HF/NH4）浴の中に、基板２
の前面４に残っているガラス状のケイ酸塩（あるいはケ
イリン酸塩）残留物を除去するに十分な期間だけ滞留す
る。
上記例に従って処理された基板２には比較的均一なn+
領域16が形成され、ｐ−ｎ接合部18が基板２全体にわた
って実質的に均一な深さを有する、という利点を提供す
る。上記プロセスから生ずる基板２は、これら基板２の
背面６上にリンの拡散物がほとんどあるいは全くないと
いう利点を呈示する。リンの拡散物が生じたら、その拡
散物は急激に減少する勾配を受け、これにより、基板２
の側縁部の内側約0.76mm（約0.030インチ）の距離の背
面６にはリンのドーパントがほとんどあるいは全く存在
しない。従って、基板２に接合隔離操作を行う必要はな
い。
領域16が形成され、ｐ−ｎ接合部18が基板２全体にわた
って実質的に均一な深さを有する、という利点を提供す
る。上記プロセスから生ずる基板２は、これら基板２の
背面６上にリンの拡散物がほとんどあるいは全くないと
いう利点を呈示する。リンの拡散物が生じたら、その拡
散物は急激に減少する勾配を受け、これにより、基板２
の側縁部の内側約0.76mm（約0.030インチ）の距離の背
面６にはリンのドーパントがほとんどあるいは全く存在
しない。従って、基板２に接合隔離操作を行う必要はな
い。
エッチング操作の次に、基板２は、アルミニウム化処
理を受け、これにより基板２の背面６上にアルミニウム
電極が形成される。アルミニウム電極は、これら電極が
基板２の側縁部から内側へ約1.3mm（約0.050インチ）隔
置されるように形成され、これにより、ｐ−ｎ接合部18
の短絡（ショートサーキット）が実質的にないので、接
合隔離処理を行う必要性を更に排除する。アルミニウム
電極は、米国特許第4,451,969号及び同第4,751,191号に
記載される如き、当業界において周知の種々の方法で形
成することができるが、上述のように、アルミニウム電
極を基板２の側縁部から隔層することが望ましい。
理を受け、これにより基板２の背面６上にアルミニウム
電極が形成される。アルミニウム電極は、これら電極が
基板２の側縁部から内側へ約1.3mm（約0.050インチ）隔
置されるように形成され、これにより、ｐ−ｎ接合部18
の短絡（ショートサーキット）が実質的にないので、接
合隔離処理を行う必要性を更に排除する。アルミニウム
電極は、米国特許第4,451,969号及び同第4,751,191号に
記載される如き、当業界において周知の種々の方法で形
成することができるが、上述のように、アルミニウム電
極を基板２の側縁部から隔層することが望ましい。
ある種の太陽電池製造プロセスについては、ここに説
明しかつ図示した超音波スプレイ・ヘッド90の代わり
に、エアーブラシ型のスプレイ・ヘッドあるいは恐らく
は他のタイプのスプレイ・ヘッドを用いることが可能で
あることを理解する必要がある。しかしながら、超音波
スプレイ・ヘッドが好ましく、その理由は、超音波スプ
レイ・ヘッドは、比較的「穏やか」な加圧されないスプ
レイを提供し、これによりスプレイを非常に狭い領域に
限定することができるという利点を奏功するからであ
る。これに関連して、ノズルの開口144が約0.76mm（約
0.030インチ）、好ましくは約0.51mm（約0.020インチ）
を超えない直径を有する場合には、超音波ヘッドにより
吐出されるスプレイは、低速度の「穏やかなスプレイ」
であるばかりではなく、比較的狭くかつ均一な分散パタ
ーンを有し、更に、空気に浮遊しないという利点を呈示
する。
明しかつ図示した超音波スプレイ・ヘッド90の代わり
に、エアーブラシ型のスプレイ・ヘッドあるいは恐らく
は他のタイプのスプレイ・ヘッドを用いることが可能で
あることを理解する必要がある。しかしながら、超音波
スプレイ・ヘッドが好ましく、その理由は、超音波スプ
レイ・ヘッドは、比較的「穏やか」な加圧されないスプ
レイを提供し、これによりスプレイを非常に狭い領域に
限定することができるという利点を奏功するからであ
る。これに関連して、ノズルの開口144が約0.76mm（約
0.030インチ）、好ましくは約0.51mm（約0.020インチ）
を超えない直径を有する場合には、超音波ヘッドにより
吐出されるスプレイは、低速度の「穏やかなスプレイ」
であるばかりではなく、比較的狭くかつ均一な分散パタ
ーンを有し、更に、空気に浮遊しないという利点を呈示
する。
上述の発明は種々の利点を呈示する。まず最初に、超
音波ノズルにより噴出されるドーパント源の流れの低い
速度が、紙ウエブ８（又は30）上のブランクの物理的な
障害を総て排除する傾向を有する。基板上に液体ドーパ
ント源材料を噴霧する目的で、超音波ノズルの代わりに
エアーブラシを用いてみたが、エアーブラシにより噴出
される空気流の速度が比較的大きいために、ウエブ上の
物体が動き、これにより、基板の裏側に堆積する液体ド
ーパント源の量が増加する傾向があることが判明した。
基板が例えばチョクラルスキー基板のように比較的平坦
である場合には、液体ドーパント源材料を付与するため
にエアーブラシが適するかも知れないが、基板がEFG材
料である場合には、超音波スプレイ・ヘッドを用いるこ
とが好ましい。その理由は、EFG基板は不規則な表面を
有する傾向があり、その不規則な表面はウエブ上の基板
が空気流により干渉を受ける可能性を増大させ、これに
より、源材料が基板の背面へ移動する可能性を高める傾
向があるからである。
音波ノズルにより噴出されるドーパント源の流れの低い
速度が、紙ウエブ８（又は30）上のブランクの物理的な
障害を総て排除する傾向を有する。基板上に液体ドーパ
ント源材料を噴霧する目的で、超音波ノズルの代わりに
エアーブラシを用いてみたが、エアーブラシにより噴出
される空気流の速度が比較的大きいために、ウエブ上の
物体が動き、これにより、基板の裏側に堆積する液体ド
ーパント源の量が増加する傾向があることが判明した。
基板が例えばチョクラルスキー基板のように比較的平坦
である場合には、液体ドーパント源材料を付与するため
にエアーブラシが適するかも知れないが、基板がEFG材
料である場合には、超音波スプレイ・ヘッドを用いるこ
とが好ましい。その理由は、EFG基板は不規則な表面を
有する傾向があり、その不規則な表面はウエブ上の基板
が空気流により干渉を受ける可能性を増大させ、これに
より、源材料が基板の背面へ移動する可能性を高める傾
向があるからである。
好ましいドーパント材料の重合の度合いは、スプレイ
装置において液体ドーパント源材料が受ける湿度の関数
であり、また重合の度合いは、拡散焼成操作の後に基板
に残るガラス状の残留物のエッチング品質、及びリン拡
散の均一性及び深さに影響を与える。
装置において液体ドーパント源材料が受ける湿度の関数
であり、また重合の度合いは、拡散焼成操作の後に基板
に残るガラス状の残留物のエッチング品質、及びリン拡
散の均一性及び深さに影響を与える。
当業者には周知の他の液体ドーパント源を本発明の実
施に用いることができることは明らかであり、例えば水
基材のリンドーパント源を用いることができる。また、
他のプロセス条件を変化させることもできることを理解
する必要がある。従って、例えばウエブの速度を変化さ
せることができ、またスプレイ・ヘッドを別の周波数で
作動させることができ、スプレイ・ヘッドの往復動の速
度を変えることもでき、更に液体ドーパント源の供給速
度、及びスプレイ・ヘッドにより基仮に堆積した源の層
の厚みを変えることもできる。
施に用いることができることは明らかであり、例えば水
基材のリンドーパント源を用いることができる。また、
他のプロセス条件を変化させることもできることを理解
する必要がある。従って、例えばウエブの速度を変化さ
せることができ、またスプレイ・ヘッドを別の周波数で
作動させることができ、スプレイ・ヘッドの往復動の速
度を変えることもでき、更に液体ドーパント源の供給速
度、及びスプレイ・ヘッドにより基仮に堆積した源の層
の厚みを変えることもできる。
また、２以上の往復動するスプレイ・ヘッドを用いる
こともでき、更に、図示の単一の往復動スプレイ・ヘッ
ドを複数の固定されたスプレイ・ヘッドで置き換え、こ
れら固定されたスプレイ・ヘッドを、ウエブ上の基板の
前面の全幅にわたって液体源材料の均一なコーティング
を付与するように配設することもできる。
こともでき、更に、図示の単一の往復動スプレイ・ヘッ
ドを複数の固定されたスプレイ・ヘッドで置き換え、こ
れら固定されたスプレイ・ヘッドを、ウエブ上の基板の
前面の全幅にわたって液体源材料の均一なコーティング
を付与するように配設することもできる。
更に別の変更も当業者にも明らかであろう。
本発明の重要な利点は、比較的高価なドーパント源材
料の使用を経済的に最少限にすることにより、コストを
低減することである。また、低速度の、比較的少ない流
量のスプレイ装置を用いて液体ドーパント材料を基板に
分配することにより、周囲への飛散を減少させる（すな
わち、より少ない量のドーパントが基板の背面により吸
収される）。更に別の利点は当業者には明らかであろ
う。
料の使用を経済的に最少限にすることにより、コストを
低減することである。また、低速度の、比較的少ない流
量のスプレイ装置を用いて液体ドーパント材料を基板に
分配することにより、周囲への飛散を減少させる（すな
わち、より少ない量のドーパントが基板の背面により吸
収される）。更に別の利点は当業者には明らかであろ
う。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハノカ，ジャック・アイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 02146，ブルックライン，ヨーク・テラ ス 107 (56)参考文献 特開 昭56−32718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−101478（ＪＰ，Ａ) 米国特許4273950（ＵＳ，Ａ) 米国特許4360393（ＵＳ，Ａ) Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｊｕ ｌｙ 1988，”Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｎｏｚｚｌｅｓ Ａｔｏｍｉｚｅｄ ｗ ｉｔｈｏｕｔ Ａｉｒ．”Ｈ．Ｌ．Ｂｅ ｒｇｅｒ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (23)
- 【請求項１】シリコン光起電太陽電池を製造すべくシリ
コン基板に浅い光起電ｐ−ｎ接合を形成する方法におい
て、 （ａ）前面及び背面を有すると共に第１のタイプの導電
性を有する複数の平坦なシリコン基板をコンベアに載せ
る段階と、 （ｂ）上記コンベアを介して、約25％〜約45％の範囲に
維持されている相対湿度の大気を有する第１の処理室
に、上記シリコン基板を搬送する段階と、 （ｃ）上記第１の処理室の中で、液体ドーパント含有源
材料を上記シリコン基板の前面上に堆積される微少寸法
の液滴に霧化する超音波スプレイヘッドによって、上記
シリコン基板の前面に、上記第１のタイプの導電性とは
反対の第２のタイプの導電性を有する液体ドーパント含
有源材料の薄い層で、噴霧コーティングする段階と、 （ｄ）上記第１の処理室から上記シリコン基板を取り除
き、上記シリコン基板を第２の処理室に搬送する段階
と、 （ｅ）上記第２の処理室内で、約25％〜約60％の範囲に
維持されている相対湿度の大気内で、約300℃〜約500℃
の範囲の温度で、上記ドーパント含有源材料の各層を乾
燥させて、各上記前面上にドーパント含有残留物を残す
段階と、 （ｆ）上記第２の処理室から上記シリコン基板を取り除
き、上記シリコン基板を独立の焼成室に搬送する段階
と、 （ｇ）上記焼成室内で、酸素含有大気中で、ドーパント
を上記ドーパント含有残留物から上記シリコン基板内に
約0.5ミクロンの深さまで拡散させるに十分な温度及び
時間だけ、上記シリコン基板を焼成し、これにより、各
上記シリコン基板に上記第２のタイプの導電性の領域を
形成し、上記シリコン基板の上記前面に隣接してｐ−ｎ
接合を形成することを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求項１の方法において、前記薄い層は、
約1000Å単位（0.1ミクロン）〜約2000Å単位（0.2ミク
ロン）の範囲の厚さに塗布されることを特徴とする方
法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２の方法において、前
記（ｇ）段階は、約890℃の焼成温度でなされることを
特徴とする方法。 - 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１の方法に
おいて、前記超音波スプレイヘッドは、所定速度で、前
記複数のシリコン基板が前記第１の処理室を貫通して搬
送される方向に対して交差する方向に、上記複数のシリ
コン基板を横切って往復することを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１の方法に
おいて、前記超音波スプレイヘッドは、１分間に約48回
の完全なサイクルである速度で、前記複数のシリコン基
板に対して往復することを特徴とする方法。 - 【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか１の方法に
おいて、前記複数のシリコン基板は、共通のコンベアに
よって、前記第１の処理室及び前記第２の処理室を貫通
して搬送されることを特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか１の方法に
おいて、前記コンベアは、紙あるいは布などの吸収性材
料で形成されたベルトを備えることを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれか１の方法に
おいて、前記複数の基板は、約12.7cm/分〜約254cm/分
（約５インチ／分〜約100インチ／分）の範囲の速度
で、前記第１の処理室及び前記第２の処理室を貫通して
コンベアで搬送されることを特徴とする方法。 - 【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれか１の方法に
おいて、前記液体ドーパント含有源材料は、0.3ml/分〜
0.5ml/分の範囲の速度で、前記複数の基板に噴霧される
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１０】請求項１〜請求項９のいずれか１の方法
において、前記（ｃ）段階は、リンケイ酸ポリマーから
なる液体ドーパント含有源材料で行われることを特徴と
する方法。 - 【請求項１１】請求項１〜請求項10のいずれか１の方法
において、前記超音波スプレイヘッドは、約48kHzの周
波数で操作されることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】請求項１〜請求項11のいずれか１の方法
において、前記超音波スプレイヘッドは、約0.0381cm〜
約0.0762cm（約0.015インチ〜約0.030インチ）の直径の
排出オリフィスを有するノズルを備えていて、上記ノズ
ルから前記液体ドーパント含有源材料の微少寸法の液滴
が低速度で前記複数の基板上に排出され、さらに上記複
数の基板は上記第１の処理室を貫通して直線経路に沿っ
て搬送され、上記超音波スプレイヘッドは１分間に約48
回の完全なストロークの速度で上記複数の基板が搬送さ
れる方向に交差する方向に、上記複数の基板を横切って
往復することを特徴とする方法。 - 【請求項１３】請求項１〜請求項12のいずれか１の方法
において、 前記超音波スプレイヘッドは、実質的に微少寸法の液滴
のほぼ円錐形の噴霧パターンを可能とする先端部を有す
るノズルを含み、 上記円錐形噴霧パターンは、上記ノズルの先端部から約
0.635cm（約0.25インチ）の距離で、約0.3175cm（約0.1
25インチ）の最大直径を有し、 上記複数の基板は、前面が上記ノズルの先端部の下方約
0.3715cm（約0.125インチ）〜約0.635cm（約0.25イン
チ）の間に位置づけられるように第１のほぼ水平な平面
内で搬送され、 上記ノズルの先端部は、第２のほぼ水平な平面内で、上
記複数の基板の搬送方向に交差する方向に、上記複数の
基板を横切って往復することを特徴とする方法。 - 【請求項１４】シリコン光起電太陽電池を製造すべく第
１のタイプの導電性及び対向する両側に第１及び第２の
ほぼ平坦な表面を有する複数のシリコン基板に浅いｐ−
ｎ接合を形成するための装置であって、 （ａ）処理室と、 （ｂ）上記処理室内で、第１のタイプの導電性と反対の
第２のタイプの導電性を有するドーパントを含有する液
体原材料の連続的でほぼ均一な厚さの層で、上記基板の
第１の表面を噴霧コーティングするためのノズルを有
し、上記液体源材料を霧化して、上記液体源材料を低速
度でほぼ微少寸法の液滴の形態で噴霧する少なくとも１
の超音波スプレイ装置と、 （ｃ）上記少なくとも１の超音波スプレイ装置のノズル
の直下で、上記処理室を貫通して水平方向に延び、上記
少なくとも１の超音波スプレイ装置から排出された上記
霧化された液体源材料が上記複数の基板の第１の表面上
に薄い層を形成するように、上記処理室を貫通して上記
複数の基板を搬送するコンベア手段と、 （ｄ）上記処理室内の空気の相対湿度を約25％以上に維
持するように制御する手段と、 を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項１５】請求項14の装置において、前記処理室内
の空気の相対湿度を制御する手段は、前記処理室内の相
対湿度を25％〜45％の範囲に制御することを特徴とする
装置。 - 【請求項１６】請求項14又は請求項15の装置において、
前記少なくとも１の超音波スプレイ装置のノズルは、約
0.0381cm〜約0.0762cm（約0.015インチ〜約0.030イン
チ）の直径の排出オリフィスを有することを特徴とする
装置。 - 【請求項１７】請求項14〜請求項16のいずれか１の装置
において、前記少なくとも１の超音波スプレイ装置のノ
ズルは、前記液体源材料の微少寸法の液滴を、上記ノズ
ルから約0.635cm（約0.25インチ）の距離で約0.3175cm
（約0.125インチ）の最大直径を有するほぼ円錐形パタ
ーンで排出することを特徴とする装置。 - 【請求項１８】請求項14〜請求項17のいずれか１の装置
において、前記少なくとも１の超音波スプレイ装置のノ
ズルは、前記コンベア手段によって搬送される前記複数
の基板の移動方向と交差するように往復することを特徴
とする装置。 - 【請求項１９】請求項14〜請求項18のいずれか１の装置
において、前記少なくとも１の超音波スプレイ装置のノ
ズルは、前記コンベア上の複数の基板から約0.635cm
（約0.25インチ）〜約約0.3175cm（約0.125インチ）の
間に位置づけられているほぼ水平な平面内で往復するこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項２０】請求項14〜請求項19のいずれか１の装置
において、第２の処理室を含み、 前記コンベア手段は、前記複数の基板を前記第１の処理
室から上記第２の処理室に搬送し、 上記第２の処理室は、上記第１の処理室内で塗布された
前記液体源材料の層を乾燥するように、上記複数の基板
を加熱するようになされていて、 上記第２の処理室内の相対湿度を約25％〜約45％の範囲
に制御する手段を含む、ことを特徴とする装置。 - 【請求項２１】請求項14〜請求項20のいずれか１の装置
において、さらに、前記第１の処理室から、空気、水蒸
気、及び未堆積の源材料蒸気を排気する手段を含むこと
を特徴とする装置。 - 【請求項２２】請求項14〜請求項21のいずれか１の装置
において、前記コンベア手段は、前記複数の基板の第１
の表面上での前記層の形成に利用されない過剰に噴霧さ
れた液体源材料を吸収可能な材料のウエブを含むことを
特徴とする装置。 - 【請求項２３】請求項14〜請求項22のいずれか１の装置
において、さらに、前記源材料の層の乾燥後に、前記複
数の基板を受け取り、約880℃〜約950℃の範囲の温度で
酸素含有大気中で、上記第１の表面下方にほぼ均一な深
さで位置づけられたｐ−ｎ接合を形成するように前記源
材料からの前記ドーパント成分の前記複数の基板の第１
の表面上への拡散を引き起こすに十分な時間だけ、上記
基板を加熱する細長い赤外線放射エネルギー炉を含むこ
とを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US60400090A | 1990-10-24 | 1990-10-24 | |
| US604,000 | 1990-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05503395A JPH05503395A (ja) | 1993-06-03 |
| JP3021650B2 true JP3021650B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=24417781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03517259A Expired - Fee Related JP3021650B2 (ja) | 1990-10-14 | 1991-09-20 | 太陽電池基材の拡散接合部を形成するための方法及び装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0506926B1 (ja) |
| JP (1) | JP3021650B2 (ja) |
| CN (1) | CN1028819C (ja) |
| AT (1) | ATE150584T1 (ja) |
| AU (2) | AU644025B2 (ja) |
| CA (1) | CA2070380A1 (ja) |
| DE (1) | DE69125268T2 (ja) |
| IL (1) | IL99582A (ja) |
| WO (1) | WO1992008245A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA917719B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011517062A (ja) * | 2008-03-24 | 2011-05-26 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 非コンタクトの印刷方法を使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法、および、非コンタクトの印刷方法を使用してかかるドーピング領域を形成するドーパント含有インク |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005025933B3 (de) * | 2005-06-06 | 2006-07-13 | Centrotherm Photovoltaics Gmbh + Co. Kg | Dotiergermisch für die Dotierung von Halbleitern |
| ITUD20050196A1 (it) * | 2005-11-17 | 2007-05-18 | Gisulfo Baccini | Apparecchiatura per la produzione di celle fotovoltaiche sottili in silicio e di circuiti elettronici in materiale rigido e flessibile |
| CN101220518B (zh) * | 2007-01-12 | 2010-04-07 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于高温扩散系统的尾气收集装置 |
| US9559228B2 (en) * | 2011-09-30 | 2017-01-31 | Sunpower Corporation | Solar cell with doped groove regions separated by ridges |
| CN103361733B (zh) * | 2013-06-21 | 2016-03-23 | 中山大学 | 一种光外同轴超声波喷雾激光掺杂系统 |
| CN105283784B (zh) * | 2013-08-01 | 2018-04-17 | 株式会社Lg化学 | 用于制造偏振膜的方法、偏振膜制造装置和使用其制造的偏振膜 |
| CN104505439A (zh) * | 2015-01-10 | 2015-04-08 | 复旦大学 | 一步完成扩散、表面钝化和减反射的太阳电池制备方法 |
| CN108110090B (zh) * | 2018-01-11 | 2020-03-06 | 江苏顺风光电科技有限公司 | 一种n型双面电池制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU499679B2 (en) * | 1976-04-08 | 1979-04-26 | Photon Power Inc | Photovoltaic cell |
| US4273950A (en) * | 1979-05-29 | 1981-06-16 | Photowatt International, Inc. | Solar cell and fabrication thereof using microwaves |
| US4360393A (en) * | 1980-12-18 | 1982-11-23 | Solarex Corporation | Vapor deposition of H3 PO4 and formation of thin phosphorus layer on silicon substrates |
| DE3631270A1 (de) * | 1986-09-13 | 1988-03-24 | Kopperschmidt Mueller & Co | Vorrichtung zur spruehbeschichtung von werkstuecken |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP03517259A patent/JP3021650B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-20 DE DE69125268T patent/DE69125268T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-20 CA CA002070380A patent/CA2070380A1/en not_active Abandoned
- 1991-09-20 AT AT91918988T patent/ATE150584T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-09-20 AU AU87684/91A patent/AU644025B2/en not_active Expired
- 1991-09-20 EP EP91918988A patent/EP0506926B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-20 WO PCT/US1991/006843 patent/WO1992008245A1/en active IP Right Grant
- 1991-09-26 IL IL9958291A patent/IL99582A/en not_active IP Right Cessation
- 1991-09-26 ZA ZA917719A patent/ZA917719B/xx unknown
- 1991-10-03 CN CN91110637A patent/CN1028819C/zh not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-11-04 AU AU50440/93A patent/AU654785B2/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｊｕｌｙ １９８８，"Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｎｏｚｚｌｅｓ Ａｔｏｍｉｚｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ Ａｉｒ．"Ｈ．Ｌ．Ｂｅｒｇｅｒ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011517062A (ja) * | 2008-03-24 | 2011-05-26 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 非コンタクトの印刷方法を使用して半導体基板のドーピング領域を形成する方法、および、非コンタクトの印刷方法を使用してかかるドーピング領域を形成するドーパント含有インク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05503395A (ja) | 1993-06-03 |
| EP0506926A4 (en) | 1994-11-02 |
| CA2070380A1 (en) | 1992-04-25 |
| IL99582A0 (en) | 1992-08-18 |
| ZA917719B (en) | 1992-02-26 |
| DE69125268T2 (de) | 1997-10-30 |
| AU654785B2 (en) | 1994-11-17 |
| EP0506926B1 (en) | 1997-03-19 |
| WO1992008245A1 (en) | 1992-05-14 |
| AU644025B2 (en) | 1993-12-02 |
| IL99582A (en) | 1994-06-24 |
| DE69125268D1 (de) | 1997-04-24 |
| AU5044093A (en) | 1994-01-20 |
| ATE150584T1 (de) | 1997-04-15 |
| AU8768491A (en) | 1992-05-26 |
| CN1061492A (zh) | 1992-05-27 |
| CN1028819C (zh) | 1995-06-07 |
| EP0506926A1 (en) | 1992-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5527389A (en) | Apparatus for forming diffusion junctions in solar cell substrates | |
| JP3021650B2 (ja) | 太陽電池基材の拡散接合部を形成するための方法及び装置 | |
| KR100923040B1 (ko) | 조합된 에칭 및 도핑 물질 | |
| US20090032068A1 (en) | Single wafer method and apparatus for drying semiconductor substrates using an inert gas air-knife | |
| US20080111206A1 (en) | Substrate with Two Sided Doping and Method of Producing the Same | |
| JP2012500502A (ja) | リン含有ドーパント、及びリン含有ドーパントを用いて半導体基材中にリンがドープされた領域を形成する方法 | |
| US20100035422A1 (en) | Methods for forming doped regions in a semiconductor material | |
| US7820532B2 (en) | Methods for simultaneously forming doped regions having different conductivity-determining type element profiles | |
| US20040121529A1 (en) | Method of forming a buffer dielectric layer in a semiconductor device and a method of manufacturing a thin film transistor using the same | |
| CN1086158C (zh) | 透明导电薄膜和减反射薄膜喷涂装置及其方法 | |
| CN212725343U (zh) | 一种硅片链式扩散氧化两用设备 | |
| JP2003124213A (ja) | パターン形成方法、半導体デバイス、電気回路、表示体モジュール、カラーフィルタおよび発光素子 | |
| WO2011032218A1 (en) | Method for texturing surfaces | |
| JP3465872B2 (ja) | 太陽電池用テルル化カドミウム膜の処理方法と処理装置 | |
| JP3642841B2 (ja) | エッチング方法及び半導体装置の作製方法 | |
| JP2004134494A (ja) | 太陽電池の製造方法およびその製造装置 | |
| NL2003324C2 (en) | Photovoltaic cell with a selective emitter and method for making the same. | |
| JP2004134499A (ja) | 太陽電池の製造方法およびその製造装置 | |
| CN101150057B (zh) | 薄膜半导体装置和该薄膜半导体装置的制造方法 | |
| KR102173465B1 (ko) | 기판형 태양 전지의 도핑 장치 | |
| RU2444810C1 (ru) | Способ нанесения борных и фосфорных легирующих композиций для изготовления солнечных фотоэлектрических элементов (сфэ) | |
| JP2012501083A (ja) | 機能層を半導体デバイス上に製造するための方法及び装置 | |
| JPH0897454A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2005109081A (ja) | 表示装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110114 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |