JP2010171364A

JP2010171364A - シリコン膜の形成方法、ｐｎ接合の形成方法、及びこれを用いて形成されたｐｎ接合

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Publication number: JP2010171364A
Application number: JP2009106262A
Authority: JP
Inventors: Jun-Hee Choi; 濬熙崔; Andrei Zoulkarneev; ゾウルカーネフアンドレイ
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: KR20100086735A; US20130043567A1; US8324071B2; US20100187662A1; JP5591486B2

Abstract

【課題】マイクロヒーターを利用して、多結晶シリコンからなるシリコン膜を形成する方法、ｐｎ接合を形成する方法、及びこれを用いて形成されたｐｎ接合を提供する。
【解決手段】シリコン膜は、基板１０及び基板と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを利用して形成されうる。マイクロヒーターの金属パターンに電圧を印加して金属パターンを加熱し、シリコンを含むソース気体にマイクロヒーターを露出させて金属パターン上にシリコン膜１００を形成することができる。シリコン膜は、多結晶シリコンからなりうる。ｐｎ接合は、基板１０、基板上の導電層２０、及び基板と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを利用して形成されうる。マイクロヒーターの金属パターンに電圧を印加して金属パターンを加熱することで、金属パターンと導電層との間にｐｎ接合を形成することができる。ｐｎ接合は、多結晶シリコンを含みうる。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、シリコン膜の形成方法、ｐｎ接合の形成方法、及びこれを用いて形成されたｐｎ接合に関する。

シリコン構造は、シリコンの結晶構造によって非晶質シリコン、単結晶シリコン、及び多結晶シリコンなどに分けられる。多結晶シリコンを形成する方法としては、結晶化法及び直接成長法がある。

結晶化法は、非晶質シリコンを形成した後、エキシマレーザーアニーリング（ＥｘｉｍｅｒＬａｓｅｒＡｎｎｅａｌｉｎｇ：ＥＬＡ）または急速熱アニーリング（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ：ＲＴＡ）などによって非晶質シリコンを多結晶シリコンに変換させる方法である。

直接成長法は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）によって基板上に直接多結晶シリコンを成長させる方法である。熱ＣＶＤ（ｔｈｅｒｍａｌＣＶＤ）、熱フィラメントＣＶＤ（ＨｏｔＦｉｌａｍｅｎｔＣＶＤ）、またはＶＨＦ−ＣＶＤ（ＶｅｒｙｈｉｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣＶＤ）などを用いてガラス基板上に多結晶シリコンを成長させることができる。

特開２００１−０６８４２２号公報特開平０６−２０４１４２号公報特開平１１−１５０２８３号公報特開平０７−１０６６１１号公報

本発明は、マイクロヒーター（ｍｉｃｒｏｈｅａｔｅｒ）を利用して多結晶シリコンからなるシリコン膜を形成する方法、ｐｎ接合を形成する方法、及びこれを用いて形成されたｐｎ接合を提供することを目的とする。

本発明のシリコン膜の形成方法は、基板と、該基板と離間した金属パターンとを含むマイクロヒーターを用意する段階と、上記金属パターンに電圧を印加して上記金属パターンを加熱する段階と、シリコンを含むソース気体に上記マイクロヒーターを露出させて上記金属パターン上にシリコン膜を形成する段階と、を含んで構成されうる。

本発明のｐｎ接合の形成方法は、基板、該基板上の導電層、及び上記基板と離間した金属パターンを含むマイクロヒーターを用意する段階と、上記金属パターンに電圧を印加して上記金属パターンを加熱することで上記金属パターンと上記導電層との間にｐｎ接合を形成する段階と、を含んで構成されうる。

本発明のｐｎ接合は、基板、該基板上の導電層、及び上記基板と離間した金属パターンを含むマイクロヒーターと、上記導電層と上記金属パターンとの間の第１ドーピング層及び第２ドーピング層と、を含んで構成されうる。上記第１ドーピング層及び上記第２ドーピング層の少なくとも一方は、上記金属パターン上に成長されうる。

本発明のシリコン膜の形成方法及びｐｎ接合の形成方法によれば、マイクロヒーターを加熱することにより、ガラス基板上においても比較的大きい粒径の粒子（グレイン）を含むシリコン膜を形成することができるため、高品質のｐｎ接合を得ることができる。また、シリコン膜の成長速度を比較的速くすることもできる。

実施形態に使用されるマイクロヒーターを示した斜視図である。シリコン膜の形成方法の実施形態を示した断面図である。シリコン膜の形成方法の実施形態を示した断面図である。シリコン膜の形成方法の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の一実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の一実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の一実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法の他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。ｐｎ接合の形成方法のまた他の実施形態を示した断面図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明が下記実施形態によって制限されるものではない。

図１は、実施形態に使用されるマイクロヒーターを示した斜視図である。

図１を参照すれば、マイクロヒーターは、基板１０と、基板１０と離間して形成され金属パターン３０とを含んで構成される。基板１０は、ガラス材を含む材料からなりうる。基板１０がガラス材からなる場合、例えば、可視光線、赤外線などによる輻射熱が透過することができる。また、基板１０を相対的に大面積化することができる。

金属パターン３０は、基板１０と離間して基板１０上に形成されうる。金属パターン３０は、基板１０上において一方向に延びるライン形状であればよい。なお、金属パターン３０の形状は、これに制限されるものではなく、多角形または閉曲面などの別の形状であってもよい。金属パターン３０は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、または炭化シリコン（ＳｉＣ）を含む材料からなりうる。金属パターン３０に電圧が印加されると、金属パターン３０は発光及び発熱することができる。

なお、本明細書における基板１０及び金属パターン３０は、それぞれの表面に形成された一つ以上の物質の層を含むものとする。例えば、基板１０上にシリコン膜を形成するということは、基板１０に既に形成されている一つ以上の物質の層上にシリコン膜を形成するということを意味するものとする。

一つ以上の支持体４０は、金属パターン３０と基板１０との間に位置し、金属パターン３０を基板１０と離間したまま支持することができる。支持体４０は、金属パターン３０から発生する熱の損失を減少させるか、または防止するために相対的に熱伝導率の小さい物質からなりうる。例えば、支持体４０は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）またはシリコン窒化物（例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４）などの絶縁物質からなりうる。

基板１０上には導電層２０が形成されうる。金属パターン３０及び導電層２０は、マイクロヒーターを素子に適用する場合、それぞれ上部電極及び下部電極として使用されうる。導電層２０は、透明な導電物質を含む物質からなりうる。例えば、導電層２０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、または他の好適な物質からなりうる。

図２Ａないし図２Ｃは、マイクロヒーターを利用してシリコン膜を製造する方法の実施形態を示す。

図２Ａを参照すれば、基板１０及び基板１０と離間した金属パターン３０からなるマイクロヒーターを用意する。基板１０上には導電層２０が形成されていてもよい。

図２Ｂを参照すれば、金属パターン３０上にシリコン膜１００を形成する。シリコン膜１００は、金属パターン３０に電圧を印加して加熱し、加熱された金属パターン３０をソース気体に露出させることで形成されうる。例えば、金属パターン３０を含むマイクロヒーターを真空のチャンバ内に位置させ、チャンバにソース気体を注入して金属パターン３０をソース気体に露出させることができる。ソース気体は、シラン（ｓｉｌａｎｅ：ＳｉＨ_４）などのシリコンを含む物質であればよい。

金属パターン３０の加熱温度は、第１温度以上であればよい。本明細書における第１温度とは、金属パターン３０が加熱され金属パターン３０上にシリコン膜１００が成長され得る最低限の温度のことをいう。例えば、第１温度は、約６００℃でありうる。

第１温度以上に加熱された金属パターン３０の表面にソース気体が接触すると、金属パターン３０の表面においてソース気体が分解されつつ金属パターン３０上にシリコン膜１００が成長される。シリコン膜１００は、金属パターン３０のあらゆる方向の表面において同じ厚さｔで形成される。

例えば、ソース気体として約１００ｓｃｃｍのＳｉＨ_４を用い、約０．７５Ｔｏｒｒの圧力下で金属パターン３０を約７５０℃で加熱すると、約３μｍ／分の速度で金属パターン３０上にシリコン膜１００が成長する。

一方、シリコン膜１００は、多結晶シリコンからなりうる。本明細書における多結晶シリコンとは、微結晶シリコン（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉ）を含み、所定の粒径、または与えられた粒径以上の粒子（以下、グレインと称する）からなる任意のシリコン構造を意味する。例えば、シリコン膜１００は、約０．１μｍ以上の粒径を有するグレインからなりうる。

金属パターン３０の表面にシリコン膜１００が形成されるため、ガラスからなる基板１０を使用しても比較的高温でシリコン膜１００を形成することができる。この結果、比較的大きい粒径のグレインからなるシリコン膜１００を得ることができる。

金属パターン３０上のシリコン膜１００は導電層２０に接触することもできる。上記シリコン膜１００を素子に適用する場合、金属パターン３０及び導電層２０は、それぞれシリコン膜１００に電力を印加するための上部電極及び下部電極として使用されてもよい。

図２Ｃを参照すれば、他の実施形態では、金属パターン３０の表面にシリコン膜１００を形成するとともに基板１０上にもシリコン膜１００’を形成することができる。

金属パターン３０の加熱温度は、第２温度以上であればよい。本明細書における第２温度とは、金属パターン３０をソース気体に露出させることで金属パターン３０だけでなく基板１０上にもシリコンからなる膜を形成することができる最低限の温度のことをいう。第２温度は、第１温度より高くなりうる。例えば、第２温度は、約９００℃でありうる。

すなわち、金属パターン３０の加熱温度が第１温度と第２温度との間である場合は、図２Ｂを参照して述べたように、金属パターン３０上だけにシリコン膜１００が形成され得る。

しかし、金属パターン３０が第２温度以上に加熱されると、ソース気体が金属パターン３０の表面において分解され、金属パターン３０上にシリコン膜１００が形成されるとともに、ソース気体を構成するシリコン分子によって基板１０上にもシリコン膜１００’が形成される。一実施形態における金属パターン３０上のシリコン膜１００は、多結晶シリコンからなるのに対し、基板１０上のシリコン膜１００’は非晶質シリコンからなる。

図３Ａないし図３Ｃは、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法の一実施形態を示す。本明細書におけるｐｎ接合とは、一つのｐ−型ドーピング層及び一つのｎ−型ドーピング層からなるｐ／ｎまたはｎ／ｐ構造だけでなく、ｐ／ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃＳｉ）／ｎ、ｎ／ｐ／ｎ、ｐ／ｎ／ｐ／ｎ、またはｐ／ｉ／ｎ／ｐ／ｉ／ｎなどのようなｐｎ接合特性を用いる種々の形態の構造を意味する。

図３Ａを参照すれば、基板１０と、基板上の導電層２０と、及び基板１０と離間した金属パターン３０とを含むマイクロヒーターを用意し、金属パターン３０上に第１ドーピング層２０１を成長させることができる。第１ドーピング層２０１は、ｎ−型またはｐ−型にドーピングされたシリコンからなりうる。

第１ドーピング層２０１は、金属パターン３０に電圧を印加して加熱し、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第１ドーピング気体に露出させることで形成される。金属パターン３０は、第１温度以上の温度で加熱すればよい。

ソース気体は、シリコンを含む物質であって、例えば、ＳｉＨ_４でありうる。第１ドーピング気体は、第１ドーピング層２０１をｐ−型またはｎ−型にドーピングするための物質であって、例えば、第１ドーピング層２０１がｎ−型ドーピング層である場合、第１ドーピング気体はホスフィン（ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ：ＰＨ_３）でありうる。

図３Ｂを参照すれば、第１ドーピング層２０１上に真性層２０２を成長させることができる。真性層２０２は、第１ドーピング層２０１が形成された金属パターン３０をソース気体に露出させることで形成される。金属パターン３０は、第１温度以上の温度で保持されうる。ドーピング気体を使用せずにソース気体のみを使用して形成されるため、真性層２０２は真性シリコン（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃＳｉ）からなる。

図３Ｃを参照すれば、真性層２０２が形成された金属パターン３０上に第２ドーピング層２０３を成長させることができる。第２ドーピング層２０３は、基板１０上の導電層２０と接触するまで成長しうる。第２ドーピング層２０３は、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第２ドーピング気体に露出させることで形成される。第２ドーピング気体は、第２ドーピング層２０３をｐ−型またはｎ−型にドーピングするための物質として、例えば、第２ドーピング層２０３がｐ−型ドーピング層である場合、第２ドーピング気体はジボラン（ｄｉｂｏｒａｎｅ：Ｂ_２Ｈ_６）でありうる。

ｉ第１ドーピング層２０１及び第２ドーピング層２０３は、互いに異なる型にドーピングされうる。結果的に、第１ドーピング層２０１、真性層２０２、及び第２ドーピング層２０３からなるｐ／ｉ／ｎまたはｎ／ｉ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。

一方、他の実施形態では、図３Ｂを参照して述べた真性層２０２を形成する段階を省略してもよい。実施形態においては、第１ドーピング層２０１上に直接的に第２ドーピング層２０３が成長するため、ｐ／ｎまたはｎ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。

上述したようなｐｎ接合の形成方法によれば、第１ドーピング層２０１及び第２ドーピング層２０３が比較的高温で金属パターン３０上に形成されるため、多結晶シリコンからなる。これにより、ガラス基板上にｐｎ接合を形成する場合に比べて比較的高品質のｐｎ接合を得ることができる。また、ｐｎ接合を比較的素早く形成することができる。上記ｐｎ接合は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、太陽電池、及びフォトダイオードなどの装置に使用することができる。

図４Ａないし図４Ｃは、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法の他の実施形態を示す。図４Ａを参照すれば、基板１０、基板１０上の導電層２０、及び基板１０と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを用意し、基板１０上に第１ドーピング層３０１を形成することができる。このとき、第１ドーピング層３０１は、非晶質シリコンからなる。

第１ドーピング層３０１は、化学気相蒸着法または他の好適な方法によって形成すればよい。例えば、第１ドーピング層３０１は、プラズマを用いた化学気相蒸着法（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄＣＶＤ：ＰＥＣＶＤ）によって形成してもよい。

図４Ｂを参照すれば、金属パターン３０上に第２ドーピング層３０２を成長させることができる。第２ドーピング層３０２は、金属パターン３０に電圧を印加して加熱し、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第２ドーピング気体に露出させることで形成される。第２ドーピング層３０２は、第１ドーピング層３０１と異なる型にドーピングされうる。

図４Ｃを参照すれば、第２ドーピング層３０２上に真性層３０３を成長させることができる。真性層３０３は、第２ドーピング層３０２が形成された金属パターン３０をソース気体に露出させることで形成される。真性層３０３は、基板１０上の第１ドーピング層３０１に接触するまで成長しうる。

結果的に、第１ドーピング層３０１、真性層３０３、及び第２ドーピング層３０２からなるｐ／ｉ／ｎまたはｎ／ｉ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。第１ドーピング層３０１は非晶質シリコンからなり、真性層３０３及び第２ドーピング層３０２は多結晶シリコンからなる。

一方、他の実施形態では、図４Ｃを参照して述べた真性層３０２を形成する段階を省略し、金属パターン３０上の第２ドーピング層３０２を成長させて第１ドーピング層３０１と接触させることでｎ／ｐまたはｐ／ｎ構造のｐｎ接合を形成してもよい。

図５Ａないし図５Ｃは、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法のまた他の実施形態を示す。図５Ａを参照すれば、基板１０、基板１０上の導電層２０、及び基板１０と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを用意し、基板１０上に第１ドーピング層４０１を形成することができる。第１ドーピング層４０１は、ｎ−型またはｐ−型にドーピングされた非晶質からなる。

図５Ｂを参照すれば、第１ドーピング層４０１が形成された基板１０上に真性層４０２を成長させることができる。第１ドーピング層４０１及び真性層４０２は、ＣＶＤまたは他の好適な方法によって形成すればよい。

図５Ｃを参照すれば、金属パターン３０上に第２ドーピング層４０３を成長させることができる。第２ドーピング層４０３は、金属パターン３０に電圧を印加して加熱し、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第２ドーピング気体に露出させることで形成される。金属パターン３０は、第１温度以上の温度で加熱されうる。第２ドーピング層４０３は、基板１０上の真性層４０２と接触するまで成長しうる。

第２ドーピング層４０３は、第１ドーピング層４０１と異なる型にドーピングされうる。結果的に第１ドーピング層４０１、真性層４０２、及び第２ドーピング層４０３からなるｐ／ｉ／ｎまたはｎ／ｉ／ｐ構造のｐｎ接合が形成される。第１ドーピング層４０１及び真性層４０２は非晶質シリコンからなり、第２ドーピング層４０３は多結晶シリコンからなる。

以上、図４Ａないし図４Ｃ及び図５Ａないし図５Ｃを参照して述べたｐｎ接合の形成方法によれば、非晶質シリコンからなる層と多結晶シリコンからなる層とを組み合わせてｐｎ接合を形成することができる。

図６Ａないし図６Ｃは、また他の実施形態に係る、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法の各段階を示す。図６Ａを参照すれば、基板１０、基板１０上の導電層２０、及び基板１０と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを用意し、基板１０上に第１ドーピング層５０１を形成することができる。第１ドーピング層５０１は、ｎ−型またはｐ−型にドーピングされた非晶質シリコンからなる。第１ドーピング層５０１は、ＣＶＤまたは他の好適な方法によって形成しうる。

図６Ｂを参照すれば、金属パターン３０上に第２ドーピング層５０２を形成することができる。一方、金属パターン３０が第２温度以上に加熱されると、金属パターン３０上に多結晶シリコンからなる層を形成するとともに、基板１０上に非晶質シリコンからなる層を形成することができる。これにより、金属パターン３０の温度を第１温度と第２温度との間、または第２温度以上に調節することで基板１０上に選択的にシリコン膜を形成することができる。

図６Ｂでは、金属パターン３０を第２温度以上に加熱することで、金属パターン３０上に第２ドーピング層５０２を形成するとともに、基板１０上にも第２ドーピング層５０２’を形成することができる。金属パターン３０上の第２ドーピング層５０２は、多結晶シリコンからなるのに対し、基板１０上の第２ドーピング層５０２’は、非晶質シリコンからなる。

図６Ｃを参照すれば、基板１０及び金属パターン３０上にそれぞれ第１ドーピング層５０３’，５０３を形成することができる。第１ドーピング層５０３、５０３’は、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第１ドーピング気体に露出させることで形成される。金属パターン３０は、第２温度以上の温度で保持されうる。それぞれの第１ドーピング層５０３，５０３’は互いに接触するまで成長されうる。

一方、他の実施形態では、第２ドーピング層５０２，５０２’の形成後に金属パターン３０の温度を第１温度と第２温度との間に調節することで、第１ドーピング層５０３を金属パターン３０上だけに成長させることもできる。この場合、成長された第１ドーピング層５０３は、基板１０上の第２ドーピング層５０２’と接触することができる。

図６Ａないし図６Ｃを参照して述べた過程によって、第１ドーピング層５０１、第２ドーピング層５０２’、第１ドーピング層５０３、及び第２ドーピング層５０２からなるｐ／ｎ−ｐ／ｎまたはｎ／ｐ−ｎ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。第１ドーピング層５０１及び第２ドーピング層５０２’は、非晶質シリコンからなるのに対し、第１ドーピング層５０３及び第２ドーピング層５０２は、多結晶シリコンからなる。このような構造のｐｎ接合は、タンデム型太陽電池の製造に活用することもできる。

図７Ａないし図７Ｃは、また他の実施形態に係る、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法の各段階を示す。図７Ａを参照すれば、基板１０、基板１０上の導電層２０、及び基板１０と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを用意し、基板１０及び金属パターン３０上に第１ドーピング層６０１’，６０１を成長させることができる。金属パターン３０の加熱温度は第２温度以上でありうる。

図７Ｂを参照すれば、基板１０及び金属パターン３０上にそれぞれ真性層６０２’、６０２を成長させることができる。真性層６０２，６０２’は、加熱された金属パターン３０をソース気体に露出させることで形成される。

図７Ｃを参照すれば、基板１０及び金属パターン３０上にそれぞれ第２ドーピング層６０３’，６０３を成長させることができる。第２ドーピング層６０３，６０３’は、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第２ドーピング気体に露出させることで形成される。それぞれの第２ドーピング層６０３，６０３’は、互いに接触するまで成長されうる。

図７Ｂ及び図７Ｃを参照して述べた過程において、金属パターン３０は、第２温度以上の温度で保持されうる。

一方、他の実施形態では、真性層６０２，６０２’の形成後に金属パターン３０の加熱温度を第１温度と第２温度との間に調節することで、第２ドーピング層６０３を金属パターン３０上だけに成長させることもできる。一実施形態における第２ドーピング層６０３は、基板１０上の真性層６０２’と接触するまで成長しうる。

図７Ａないし図７Ｃを参照して述べた過程によって、第１ドーピング層６０１’、真性層６０２’、第２ドーピング層６０３’，６０３、真性層６０２、及び第１ドーピング層６０１からなるｎ／ｉ／ｐ／ｉ／ｎまたはｐ／ｉ／ｎ／ｉ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。第１ドーピング層６０１’、真性層６０２’、及び第２ドーピング層６０３’は、非晶質シリコンからなるのに対し、第２ドーピング層６０３、真性層６０２、及び第１ドーピング層６０１は、多結晶シリコンからなる。

一方、他の実施形態では、図７Ｂを参照して述べた真性層６０２，６０２’を形成する段階は省略してもよい。実施形態においては、それぞれの第１ドーピング層６０１，６０１’上に直接に第２ドーピング層６０３，６０３’が成長されるため、ｐ／ｎ／ｐまたはｎ／ｐ／ｎ構造のｐｎ接合を形成することができる。

図８Ａないし図８Ｅは、また他の実施形態に係る、マイクロヒーターを利用してｐｎ接合を形成する方法の各段階を示す。図８Ａを参照すれば、基板１０、基板１０上の導電層２０、及び基板１０と離間した金属パターン３０を含むマイクロヒーターを用意し、基板１０上に第１ドーピング層７０１を形成することができる。第１ドーピング層７０１は、ｎ−型またはｐ−型にドーピングされた非晶質シリコンからなり、ＣＶＤまたは他の好適な方法によって形成すればよい。

図８Ｂを参照すれば、金属パターン３０上に第２ドーピング層７０２を成長させることができる。第２ドーピング層７０２は、第１ドーピング層７０１と異なる型にドーピングされうる。第２ドーピング層７０２は、加熱された金属パターン３０をソース気体及び第２ドーピング気体に露出させることで成長させることができる。金属パターン３０の加熱温度は、第１温度と第２温度との間であればよい。

図８Ｃを参照すれば、金属パターン３０を第２温度以上にさらに加熱し、加熱された金属パターン３０をソース気体に露出させて金属パターン３０上に真性層７０３を成長させることができる。また、これと同時に基板１０上にも真性層７０３’を成長させることができる。金属パターン３０上の真性層７０３は多結晶シリコンからなり、基板１０上の真性層７０３’は非晶質シリコンからなる。

図８Ｄを参照すれば、金属パターン３０上に第１ドーピング層７０４を成長させることができる。第１ドーピング層７０４は、金属パターン３０に印加される電圧を減少させて金属パターン３０の加熱温度を第１温度と第２温度との間に調節し、金属パターン３０をソース気体及び第１ドーピング気体に露出させることで成長させることができる。

図８Ｅを参照すれば、基板１０上に第２ドーピング層７０５を形成することができる。第２ドーピング層７０５は、非晶質シリコンからなり、ＣＶＤまたは他の好適な方法によって形成すればよい。第２ドーピング層７０５は、金属パターン３０上の真性層７０３と接触するまで成長しうる。

結果的に、第１ドーピング層７０１、真性層７０３’、第２ドーピング層７０５、第１ドーピング層７０４、真性層７０３、及び第２ドーピング層７０２からなるｐ／ｉ／ｎ−ｐ／ｉ／ｎまたはｎ／ｉ／ｐ−ｎ／ｉ／ｐ構造のｐｎ接合を形成することができる。第１ドーピング層７０１、真性層７０３’、及び第２ドーピング層７０５は非晶質シリコンからなり、第１ドーピング層７０４、真性層７０３、及び第２ドーピング層７０２は多結晶シリコンからなる。このような構造のｐｎ接合は、タンデム型太陽電池の製造に活用することもできる。

上述した本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明したが、これら実施形態は例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば種々の変形が可能であることが理解できるであろう。なお、かかる変形は本発明の技術的保護範囲内にあるとみるべきである。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるべきである。

１０基板、
２０導電層、
３０金属パターン、
４０支持体、
１００，１００’ シリコン膜、
２０１第１ドーピング層、
２０２真性層、
２０３第２ドーピング層。

Claims

基板と、該基板と離間した金属パターンと、を含むマイクロヒーターを用意する段階と、
前記金属パターンに電圧を印加して前記金属パターンを加熱する段階と、
シリコンを含むソース気体に前記マイクロヒーターを露出させて前記金属パターン上にシリコン膜を形成する段階と、を含むことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
前記金属パターンの加熱温度は、第１温度以上であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン膜の形成方法。
前記金属パターンの加熱温度は、第２温度以上であり、
前記金属パターン上にシリコン膜を形成する段階は、前記基板上に非晶質シリコン膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載のシリコン膜の形成方法。
前記シリコン膜は、０．１μｍ以上の粒径を有するグレインからなることを特徴とする請求項１に記載のシリコン膜の形成方法。
基板と、該基板上の導電層と、前記基板と離間した金属パターンと、を含むマイクロヒーターを用意する段階と、
前記金属パターンに電圧を印加して前記金属パターンを加熱することで前記金属パターンと前記導電層との間にｐｎ接合を形成する段階と、を含むことを特徴とするｐｎ接合の形成方法。
前記金属パターンの加熱温度は、第１温度以上であることを特徴とする請求項５に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記金属パターン上に第１ドーピング層を成長させる段階と、
前記金属パターン上に第２ドーピング層を成長させる段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記第１ドーピング層と前記第２ドーピング層との間に真性層を成長させる段階を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記金属パターン上に第１ドーピング層を成長させる段階は、前記基板上に第１ドーピング層を成長させる段階を含み、
前記金属パターン上に第２ドーピング層を成長させる段階は、前記基板上に第２ドーピング層を成長させる段階を含むことを特徴とする請求項７に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記基板上に第１ドーピング層を形成する段階と、
前記金属パターン上に第２ドーピング層を成長させる段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記第１ドーピング層と前記第２ドーピング層との間に真性層を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記第１ドーピング層は、非晶質シリコンを含んでなり、化学気相蒸着法によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記基板上に第１ドーピング層を形成する段階と、
前記基板及び前記金属パターン上にそれぞれ第２ドーピング層を成長させる段階と、
前記金属パターン上に他の第１ドーピング層を成長させる段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記金属パターン上に前記他の第１ドーピング層を成長させる段階は、前記基板上に前記他の第１ドーピング層を成長させる段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記基板上の第１ドーピング層は、非晶質シリコンを含んでなり、化学気相蒸着法によって形成されることを特徴とする請求項１３に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記ｐｎ接合を形成する段階は、
前記基板上に第１ドーピング層を形成する段階と、
前記金属パターン上に第２ドーピング層を成長させる段階と、
前記基板及び前記金属パターン上にそれぞれ真性層を成長させる段階と、
前記金属パターン上に他の第１ドーピング層を成長させる段階と、
前記基板上に他の第２ドーピング層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のｐｎ接合の形成方法。
前記基板上の第１ドーピング層及び前記他の第２ドーピング層は、非晶質シリコンを含んでなり、化学気相蒸着法によって形成されることを特徴とする請求項１６に記載のｐｎ接合の形成方法。
基板と、該基板上の導電層と、前記基板と離間した金属パターンと、を含むマイクロヒーターと、
前記導電層と前記金属パターンとの間の第１ドーピング層及び第２ドーピング層と、
を含み、
前記第１ドーピング層及び前記第２ドーピング層の少なくとも一方は、前記金属パターン上に成長されることを特徴とするｐｎ接合。
前記第１ドーピング層と前記第２ドーピング層との間に真性層を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のｐｎ接合。
前記第１ドーピング層は、互いに離間した複数の第１ドーピング層を含み、前記第２ドーピング層は、前記複数の第１ドーピング層同士の間にそれぞれ位置する少なくとも一つの第２ドーピング層を含むことを特徴とする請求項１８に記載のｐｎ接合。