[发明专利]使用非接触印刷法在半导体衬底中形成硼掺杂区域用的含硼墨和制造这种含硼墨的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及掺杂剂和掺杂含半导体的衬底的区域的方法，更特别涉及使用非接触印刷法在半导体衬底中形成硼掺杂区域用的含硼墨和制造这种含硼墨的方法。

背景技术

在要求改变半导体衬底的电特性的各种用途中用电导率决定型杂质，如n-型和p-型离子，掺杂半导体衬底。进行半导体衬底的这种掺杂的公知方法包括平版印刷和丝网印刷。平版印刷要求使用在半导体衬底上成形和图案化的掩模。随后进行离子注入以将电导率决定型离子以与掩模对应的方式注入半导体衬底中。类似地，丝网印刷采用置于半导体衬底上的图案化丝网。将含有电导率决定型离子的丝网印刷膏在丝网上施加到半导体衬底上以使该膏以与丝网图案相反对应的图案沉积在半导体衬底上。在这两种方法后，都进行高温退火以使杂质掺杂剂扩散到半导体衬底中。

在一些用途，例如太阳能电池中，希望以具有极细线或特征的图案掺杂半导体衬底。最常见类型的太阳能电池构造成硅制大面积p-n结。在图1中所示的一种类型的这种太阳能电池10中，为具有接收光的正面14和背面16的硅晶片12提供基本掺杂，其中该基本掺杂可以是n-型或p-型的。该硅晶片在一面（在图1中，正面14）上被具有与基本掺杂相反的电荷的掺杂剂进一步掺杂，由此在硅晶片内形成p-n结18。来自光的光子被硅的光接收面14吸收到p-n结中，在此分离电荷载流子，即，电子和空穴，并导向导电触点，由此产生电力。该太阳能电池通常在接收光的正面上以及在背面上分别带有金属触点20、22，以带走该太阳能电池产生的电流。接收光的正面上的金属触点在太阳能电池的效率程度方面造成问题，因为该正面的金属覆盖导致遮蔽该太阳能电池的有效面积。尽管可能希望尽可能减少金属触点以减少遮蔽，但大约5%的金属覆盖仍不可避免，因为不得不进行金属化以保持小的电损失。此外，随着金属触点的尺寸降低，与电触点相邻的硅内的接触电阻显著提高。但是，通过在与接收光的正面14上的金属触点直接相邻的窄区域24中掺杂硅，可以降低接触电阻。

图2显示另一常见类型的太阳能电池30。太阳能电池30也具有具有接收光的正面14和背面16的硅晶片12并提供有基本掺杂，其中该基本掺杂可以是n-型或p-型的。接收光的正面14具有充当光阱的粗糙或纹理化表面，以防止吸收的光向回反射出太阳能电池。在硅晶片的背面16上形成太阳能电池的金属触点32。硅晶片在相对于金属触点的背面被掺杂，由此在硅晶片内形成p-n结18。太阳能电池30优于太阳能电池10的优点在于，该电池的所有金属触点都在背面16上。在这方面，没有遮蔽太阳能电池的有效面积。但是，为了在背面16上形成所有触点，与触点相邻的掺杂区域必须相当窄。

如上所述，太阳能电池10和太阳能电池30都获益于在半导体衬底内形成的极细的窄掺杂区域的使用。但是，上述当前掺杂方法，即平版印刷和丝网印刷具有显著缺点。例如，使用丝网印刷在半导体衬底中获得极细和/或窄掺杂区域太过困难，甚至不可能。此外，尽管用平版印刷法可以以细线图案掺杂基底，平版印刷是昂贵和耗时的方法。此外，平版印刷和丝网印刷涉及与半导体衬底接触。但是，在如太阳能电池之类的用途中，半导体衬底正变得非常薄。与薄衬底接触通常造成衬底破裂。此外，丝网印刷不能用于掺杂太阳能电池设计中常用于将光捕获在半导体衬底内的粗糙或纹理化表面。此外，由于平版印刷和丝网印刷分别使用定制设计的掩模和丝网以便以图案掺杂半导体衬底，但由于必须开发新的掩模或丝网，掺杂图案的重构是昂贵的。

相应地，希望提供使用非接触印刷法在半导体衬底中形成硼掺杂区域用的含硼墨。也希望提供制造使用非接触印刷形成这种硼掺杂区域用的含硼墨的方法。此外，从联系附图和这种背景技术考虑的本发明的下列详述和所附权利要求中可清楚看出本发明的其它合意要素和特征。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施方案提供含硼墨。该含硼墨包含来自含硼材料的硼或含硼材料的硼和使得所述含硼墨的铺展系数为大约1.5至大约6的铺展最小化添加剂。该含硼墨具有大约1.5至大约50厘泊的粘度并在沉积在半导体衬底上时提供大约10至大约100 欧姆/方块的退火后薄层电阻、大约0.1至大约1 μm的退火后掺杂深度和大约1 x 10¹⁹至1 x 10²⁰个原子/cm³的硼浓度。

根据本发明的一个示例性实施方案提供制造含硼墨的方法。该方法包括提供无机含硼材料、将该无机含硼材料与沸点为大约50℃至大约250℃的极性溶剂合并和将该无机含硼材料与使得所述含硼墨的铺展系数为大约1.5至大约6的铺展最小化添加剂合并的步骤。