[发明专利]硼酸酯、含硼掺杂剂和制造含硼掺杂剂的方法有效

专利信息
申请号: 201280040752.X 申请日: 2012-08-22
公开(公告)号: CN103748101B 公开(公告)日: 2016-10-26
发明(设计)人: R.A.斯皮尔;E.W.小拉特;L.M.梅丁;H.X.徐 申请(专利权)人: 霍尼韦尔国际公司
主分类号: C07F7/04 分类号: C07F7/04;C07F5/02;H01L21/203;H01L29/167
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 赵苏林;万雪松
地址: 美国新*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 硼酸 掺杂 制造 方法
【说明书】:

技术领域

发明大体上涉及掺杂剂和制造掺杂剂的方法,更特别涉及硼酸酯、含硼掺杂剂和制造含硼掺杂剂的方法。

背景

在需要改变半导体材料的电特性的各种用途中用电导率决定型杂质,如n型和p型元素掺杂半导体材料。传统上使用硼形成半导体材料中的p型区。

一些掺杂用途需要图案化的p型(p+)区以形成高级器件,如叉指式后触点(IBC)、局部背面电场(LBSF)或选择性发射极(SE)太阳能电池。另一些用途需要全面覆盖,如N型(n+)太阳能电池的发射极或p+太阳能电池的背面电场(BSF)。

可以使用施加法如丝网印刷、喷涂、旋涂、轮转凹版印刷施加、喷墨打印等沉积含硼掺杂剂以形成特定图案。丝网印刷涉及使用置于半导体材料上的图案化丝网或模板。将液体掺杂剂置于丝网上并透过丝网机械压制以沉积在半导体材料(例如太阳能硅片(solar wafer))上。如果该丝网具有由没有孔隙的区域和具有孔隙的区域形成的图案,可以以与丝网图案对应的图案沉积材料。旋涂涉及以例如高达1200转/分钟或更高的高旋转速度旋转半导体材料,同时在所需流体压力下将液体掺杂剂喷涂到旋转的半导体材料上。旋转使液体掺杂剂基本均匀地向外遍布半导体材料。还可以在所需流体压力下在基本位于半导体材料中心的位置将液体掺杂剂喷涂到半导体材料上。该流体压力使掺杂剂径向和基本均匀地遍布硅片。轮转凹版印刷涉及辊,其上雕刻着图案。将液体掺杂剂施加到该辊的雕刻图案上,将其压向半导体材料并滚过半导体材料,由此根据辊上的图案将液体掺杂剂转移到半导体材料上。喷墨打印涉及非接触打印法,由此将流体从喷嘴直接投射到基底上以形成所需图案。上述各种施加法各自使用粘度和极性适合给定方法的掺杂剂制剂。例如,丝网印刷需要相对较高的粘度,而喷墨打印需要足够低的粘度以从喷嘴分配掺杂剂。

在上述施加法中常常使用硼硅氧烷和硼硅酸盐掺杂剂并通常使用聚合物和低聚物通过溶胶-凝胶法制造。但是,这些掺杂剂受困于许多缺点。例如,在使用溶胶-凝胶法制造时,这样的传统材料通常没有表现出相对较高的粘度。由于低粘度,需要“增稠剂”,其必须在后继加工过程中除去,造成额外挑战。此外,此类掺杂剂的分子量不稳定,在室温下提高。因此,掺杂剂通常必须在冷藏下运输、使用和储存。此外,掺杂剂可形成具有高硼浓度或高硅浓度的穴或区域,这不利地影响后扩散电气装置的材料或电特性。此外,掺杂剂的制造要求使用挥发性和可燃性溶剂,因此需要昂贵的工程和安全控制。该制造法使用直接在溶剂(或溶剂混合物)中混合的聚合物和低聚物,所述溶剂(或溶剂混合物)受限于其对聚合反应的适用性。此外,溶胶-凝胶材料的不稳定性和溶剂的挥发性可能会使印刷装置变干并堵塞。例如,这种变干和堵塞会造成丝网印刷机的短“适用期”。通常,在大规模制造法中优选提供超过8小时的丝网印刷机“适用期”以避免在员工轮班之间更换丝网。

因此,希望提供可以使用多元醇取代的硅单体配制的硼酸酯和含硼掺杂剂。还希望提供可以以可变粘度制造的具有在使用和储存过程中稳定的分子量的硼酸酯和含硼掺杂剂。此外,希望提供制造含硼掺杂剂的方法。此外,从联系附图和这种发明背景考虑的随后的发明详述和所附权利要求中容易看出本发明的其它合意要素和特征。

概述

在本文中提供硼酸酯、含硼掺杂剂和制造含硼掺杂剂的方法。根据一个示例性实施方案,硼酸酯包含硼和硅,其中硼通过经由酯键与硼和硅都键合的烷基连接到硅上。

根据另一实施方案,含硼掺杂剂包含硼和硅网络,其中硼和硅经由Si-O-烷基-O-B键连接。

提供了根据一个示例性实施方案制造含硼掺杂剂的方法。该方法包括提供硼酸酯(盐)(borate)并使用多元醇取代的硅单体酯交换该硼酸酯(盐)。

附图简述

下面联系下列附图描述本发明,其中类似的数字是指类似要素,且其中:

图1是根据一个示例性实施方案制造硼酸酯和含硼掺杂剂的方法的流程图;

图2是通过使用四(2-羟基乙氧基)硅烷的硼酸三烷基酯的酯交换形成硼酸酯的图示;且

图3是由四(2-羟基乙氧基)硅烷、硼酸三丁酯和1-己醇形成的硼酸酯的图示。

详述

下列详述仅是示例性的并且无意限制本发明或本发明的应用和用途。此外,无意受制于前述背景或下列详述中给出的任何理论。

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