用于同时形成具有不同的导电性决定类型元素分布的掺杂区的方法

专利名称：用于同时形成具有不同的导电性决定类型元素分布的掺杂区的方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于制造半导体器件的方法，并且更具体来说涉及用于在半导体材料中同时形成具有不同的导电性决定类型元素分布(profile)的掺杂区的方法。
背景技术：
利用导电性决定类型元素(比如η型和ρ型元素)对半导体衬底进行掺杂被用在需要修改半导体衬底的电特性的许多应用中。一种用于对半导体衬底执行这种掺杂的公知方法是光刻。光刻需要使用在半导体衬底上形成并图案化的掩模。执行离子注入以便在对应于所述掩模的区域内将导电性决定类型离子注入到半导体衬底中。随后执行高温退火以使得所述离子扩散到半导体衬底中。在诸如例如太阳能电池之类的一些应用中，期望按照具有非常细的线条或特征的图案对半导体衬底进行掺杂。最常见类型的太阳能电池被配置成由硅制成的大面积ρ-η 结。在如图1中所示的一种类型的这种太阳能电池10中，为具有光接收前侧14和后侧16 的硅晶片12提供基本掺杂，其中所述基本掺杂可以是η型或ρ型。此外还利用具有与所述基本掺杂相反的电荷的掺杂剂在一侧(在图1中是前侧14)对所述硅晶片进行进一步掺杂， 从而在所述硅晶片内形成Ρ-η结18。来自光的光子被所述硅的光吸收侧14吸收到所述ρ-η 结，电荷载流子(即电子和空穴)在该处被分离并传导至导电接触件，从而生成电力。太阳能电池在光接收前侧以及后侧上通常分别提供有金属接触件20、22，以便载送走由所述太阳能电池产生的电流。所述光接收前侧的金属接触件在太阳能电池的效率程度方面会造成问题，这是因为前侧表面的金属覆盖会导致遮蔽所述太阳能电池的有效区域。虽然可能希望尽可能多地减少金属接触件以便减少所述遮蔽，但是近似5%的金属覆盖仍然是不可避免的，这是因为所述金属化必须按照保持电损耗小的方式发生。此外，随着金属接触件的尺寸减小，与电接触件邻近的硅内的接触电阻显著增大。但是有可能通过在与光接收前侧14的金属接触件紧邻的狭窄区域24内利用具有与基本掺杂相反的电荷的掺杂剂对硅进行掺杂来减小接触电阻，从而产生选择性发射极。包括重掺杂的狭窄区域24和与区域24相邻的相对轻掺杂的区域26的选择性发射极的制造在传统上需要几个处理步骤。具体来说，选择性发射极的制造或者需要高掺杂区域和轻掺杂区域的任何结构的制造通常都包括两个掺杂步骤和两个扩散步骤。但是这样的方法耗时并且成本高。相应地，希望提供只利用一个扩散步骤并且因此是有时间效率的、在半导体材料中形成两个不同掺杂区的方法。此外还希望提供用于制造半导体器件的方法，其中所述方法利用一个扩散步骤获得具有相同导电性决定类型的元素的不同掺杂剂分布的两个不同半导体材料区。此外，通过随后结合附图和本发明的背景进行的本发明的详细描述和所附权利要求书，本发明的其他所期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容
根据本发明的示例性实施例，提供一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括以下步骤将第一导电性决定类型元素从第一掺杂剂扩散到所述半导体材料的第一区中，从而形成第一掺杂区。同时将第二导电性决定类型元素从第二掺杂剂扩散到所述半导体材料的第二区中，从而形成第二掺杂区。第一导电性决定类型元素与第二导电性决定类型元素属于相同的导电性决定类型。第一掺杂区具有不同于第二掺杂区的掺杂剂分布的掺杂剂分布。根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种用于在半导体材料中形成掺杂区的方法。所述方法包括以下步骤沉积覆盖在所述半导体材料的第一区之上的包括第一导电性决定类型元素的第一掺杂剂，以及沉积覆盖在所述半导体材料的第二区之上的包括第二导电性决定类型元素的第二掺杂剂。第一掺杂剂不是第二掺杂剂，并且第二导电性决定类型元素与第一导电性决定类型元素属于相同的导电性决定类型。第一导电性决定类型元素的至少一部分和第二导电性决定类型元素的至少一部分被同时分别扩散到第一区和第二区中。


下面将结合以下附图描述本发明，其中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中
图1是具有光侧接触件和暗侧接触件的传统太阳能电池的示意图； 图2是根据本发明的示例性实施例的用于同时形成具有不同导电性决定类型元素分布的两个掺杂区的方法的流程图3是在衬底上分配墨水的喷墨印刷机机构的剖面图； 图4是在衬底上分配墨水的气雾剂喷射印刷机机构的剖面图； 图5是根据本发明的示例性实施例的覆盖在第一掺杂剂之上的第二掺杂剂的示意性剖面图，其中第一掺杂剂被布置于覆盖在半导体材料之上；
图6是根据本发明的示例性实施例的覆盖在半导体材料的第一区之上的第一掺杂剂和覆盖在所述半导体材料的第二区之上的第二掺杂剂的示意性剖面图，其中第一区和第二区基本上互斥；以及
图7是利用不同的磷掺杂剂密度和具有不同磷浓度的磷掺杂剂印刷的阵列的示意性顶视图。
具体实施例方式下面对本发明的详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本发明或者本发明的应用和用途。此外并不意图于受到前面在本发明的背景中或者在下面对本发明的详细描述中所给出的任何理论的限制。提供了用于在半导体材料中同时形成两个不同掺杂区的方法。所述方法利用仅仅一个扩散步骤来形成两个区，并且从而是有时间效率的。虽然是同时形成的，所述掺杂区具有不同的导电性决定类型元素分布。在一个示例性实施例中，所述掺杂区的差别在于相同的导电性决定类型元素的浓度。在另一个示例性实施例中，所述掺杂区的差别在于所述导电性决定类型元素扩散至的深度。在另一个示例性实施例中，所述掺杂区可以是利用不同的导电性决定类型元素所掺杂的，尽管所述元素属于相同的导电性决定类型。图2示出了用于通过在半导体材料中同时形成两个不同掺杂区来制造半导体器件的方法100。如这里所使用的那样，“半导体器件”包括包含在其中形成掺杂区的半导体材料的任何电子器件。如这里所使用的那样，术语“半导体材料”将被用来包含单晶硅材料(包括通常用在半导体工业中的相对纯或轻杂质掺杂的单晶硅材料)、以及多晶硅材料和与诸如锗、碳等其他元素混合的硅。此外，“半导体材料”包含其他半导体材料，比如相对纯以及杂质掺杂的锗、砷化镓、氧化锌等等。所述半导体材料可以是半导体衬底或晶片，或者可以包括覆盖在半导体衬底或晶片之上的任何半导体材料层。在这方面，方法100可以被用来制造许多半导体器件，包括(但不限于)微电子器件、太阳能电池和其他光伏器件、显示器、RFID组件、微机电系统(MEMS)器件、比如微透镜之类的光学器件、医疗器件等等。方法100包括以下步骤提供包括第一导电性决定类型元素的第一掺杂剂(步骤 102)。根据本发明的示例性实施例，第一掺杂剂包括掺杂所需的适当的导电性决定类型杂质元素。举例来说，为了形成η型掺杂区，第一掺杂剂包括处于离子状态、作为化合物的一部分或者作为二者的组合的磷、砷、锑的元素或其组合。为了形成P型掺杂区，第一掺杂剂包括处于离子状态、作为化合物的一部分或者作为二者的组合的硼。第一掺杂剂可以包括包含所述导电性决定类型元素的任何适当的液体掺杂剂。第一掺杂剂的一个例子包括包含与硅酸盐载体相组合的导电性决定类型元素的液体掺杂剂。这里使用术语“硅酸盐”和“硅酸盐载体”来包括含硅和氧的化合物，包括(但不限于)硅酸盐，包括有机硅酸盐、硅氧烷、倍半硅氧烷(silsesquioxane)等等。在一个示例性实施例中，适当的硅酸盐载体包括商业上可以获得的硅酸盐载体，比如例如USG-50、103AS、203AS、T30和T111， 所有这些可从 Honeywell International (Morristown, New Jersey)获得。在另一个示例性实施例中，可以通过将至少一种可水解硅烷与至少一种氢离子供体相组合以便在溶胶一凝胶反应中经历水解和缩聚从而形成硅酸盐载体，形成所述硅酸盐载体。第一掺杂剂的另一个实例包括含磷酸，比如磷酸和亚磷酸；或者磷酸盐，比如磷酸铵、四甲基磷酸铵 (tetramethylammonium phosphate)、四丁基 舞酸 f安(tetrabutylammonium phosphate)、 二盐基 舞酸 (ammonium phosphate dibasic)、 舞酸二 S1(ammonium dihydrogen phosphate)等等，及其组合。第一掺杂剂还可以包括其他成分或添加剂，比如液体介质、 PH值调节剂、溶剂、黏度调节剂、分散剂、表面活性剂、聚合抑制剂、润湿剂、防泡剂、清洁剂和其他表面张力调节剂、阻燃剂、颜料、塑化剂、增稠剂、流变调节剂及其混合物。方法100还包括以下步骤提供包括第二导电性决定类型元素的第二掺杂剂 (104)，该步骤可以在提供第一掺杂剂的所述步骤之前、期间或之后执行。第二导电性决定类型杂质元素与第一导电性决定类型杂质元素属于相同的导电性决定类型。换句话说，第一和第二导电性决定类型元素可以都是η型或者都是ρ型。在这方面，可以形成所述半导体材料的具有相同导电性决定类型但是其他方面有差别的两个不同区。第二掺杂剂可以包括包含所述导电性决定类型元素的任何适当的液体掺杂剂。第二掺杂剂的一个实例包括包含与硅酸盐载体相组合的杂质元素的液体掺杂剂。第二掺杂剂的另一个实例包括含磷酸，比如磷酸和亚磷酸；或者磷酸盐，比如磷酸铵、四甲基磷酸铵、四丁基磷酸铵、二盐基磷酸铵、磷酸二氢铵等等，及其组合。第二掺杂剂还可以包括其他成分或添加剂，比如液体介质、PH值调节剂、溶剂、黏度调节剂、分散剂、表面活性剂、聚合抑制剂、润湿剂、防泡剂、清洁剂和其他表面张力调节剂、阻燃剂、颜料、塑化剂、增稠剂、流变调节剂及其混合物。虽然第一和第二掺杂剂包括属于相同导电性决定类型的导电性决定类型元素，但是其构成存在差别，从而在热处理时形成所述半导体材料的具有不同掺杂剂分布的两个不同掺杂区。在一个示例性实施例中，第一掺杂剂和第二掺杂剂包括相同的导电性决定类型元素但是具有不同的元素浓度。在这方面可以形成具有第一元素浓度的第一区以及具有较高或较低元素浓度的第二区。在另一个示例性实施例中，第一掺杂剂和第二掺杂剂包括相同导电性决定类型的导电性决定类型元素但是包括不同元素。举例来说，为了形成η型掺杂的第一和第二区，第一掺杂剂可以包括磷，而第二掺杂剂则可以包括锑、砷或其组合。在这方面，由于在经受相同的退火状况时，不同元素在所述半导体材料中具有不同的扩散率， 因此第一区可以具有不同于第二区的扩散深度分布的扩散深度分布，尽管所述元素到各区中的扩散是同时发生的。在另一个示例性实施例中，第一和第二掺杂剂包括不同的导电性决定类型元素、液体介质、溶剂和/或其他添加剂，从而使其在受到相同的退火状况时具有不同的蒸汽压力。在这方面，在退火时，第一掺杂剂例如将在比第二掺杂剂更快的速率下气化，从而与可用于从第二掺杂剂扩散到第二区中相比，更少的第一掺杂剂的导电性决定类型元素可用于扩散到第一区中。因此，第一区和第二区的掺杂剂分布可以在导电性决定类型元素、元素浓度和/或扩散深度分布方面有差别。应当理解的是，第一和第二掺杂剂的构成也可以以如下任何其他适当方式存在差别，该方式将导致掺杂剂分布彼此不同的第一掺杂区和第二掺杂区。举例来说，第一掺杂剂可以包括磷硅酸盐，而第二掺杂剂可以包括磷酸铵，这在退火时将导致具有不同浓度和/或深度的掺杂剂分布。在另一个实施例中，可以通过令第一掺杂剂的沉积密度大于或小于在半导体材料上沉积第二掺杂剂的密度而在所述半导体材料中获得不同的掺杂剂分布。根据本发明的示例性实施例，方法100继续沉积覆盖在所述半导体材料的第一区之上的第一掺杂剂(步骤106)。可以利用能够实现局部化掺杂的任何适当的无接触印刷过程或者接触印刷过程来沉积覆盖在第一区之上的第一掺杂剂。如这里所使用的，术语“覆盖在…之上”包含术语“在…上”和“在…上方”。相应地，可以将第一掺杂剂直接施加到所述半导体材料上，或者可以将其沉积在其所述半导体材料上方，从而将一种或更多种其他材料插入在所述掺杂剂与半导体材料之间。可以插入在第一掺杂剂与半导体材料之间的材料的例子是在退火期间不会阻碍掺杂剂扩散到所述半导体材料中的那些材料。这样的材料包括氮化硅或磷硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或者氧化硅，其在硅材料中形成P阱区或N阱区期间形成在所述硅材料上。通常在将掺杂剂沉积在所述硅材料上之前通过去渍(deglazing) 来去除这种材料；但是在不同实施例中可能优选地省略所述去渍过程，从而允许所述材料保留在半导体材料上。这里所使用的术语“无接触印刷过程”意味着用于在不使用掩模、丝网或其他此类器件的情况下按照预定图案在半导体材料上选择性地沉积液体导电性决定类型掺杂剂的过程。无接触印刷过程的例子包括(但不限于)“喷墨印刷”和“气雾剂喷射印刷”。术语 “喷墨印刷”、“喷墨印刷过程”、“气雾剂喷射印刷”和“气雾剂喷射印刷过程”通常指的是无接触印刷过程，由此将液体从喷嘴直接投射到衬底上从而形成所期望的图案。在如图3中所示的喷墨印刷机的喷墨印刷机构50中，印刷头52具有几个微小的喷嘴M，其也被称作喷口。在衬底58移动经过印刷头52时，或者在印刷头52移动经过所述衬底时，所述喷嘴以微小的液滴将墨水56喷洒或“喷射”到所述衬底上，从而形成所期望的图案的图像。在如图4中所示的气雾剂喷射印刷机构60中，弥雾发生器或喷雾器62将液体64雾化。利用流引导沉积头68通过空气动力学方式集中雾化的流体66，这产生由箭头72所示的鞘气的环状流，以便准直所述雾化的流体66。所述同轴流通过指向衬底74的喷嘴70离开气流引导头68，并且将所述雾化材料流76集中到小至喷孔尺寸(通常是100 μ m)的十分之一。通过将所述衬底附着到计算机控制的压印盘来实现图案化，或者通过在衬底位置保持固定的同时平移所述流引导头来实现图案化。出于多种原因，这样的无接触印刷过程是用于在半导体材料中制造掺杂区的特别具有吸引力的过程。首先，与丝网印刷或光刻不同，只有被用来形成所述掺杂区的掺杂剂触及或接触在其上施加所述掺杂剂的半导体材料的表面。因此，由于与其他已知过程相比可以最小化半导体材料的碎裂，因此无接触过程适用于多种半导体材料，包括刚性和柔性半导体材料。此外，这样的无接触过程是添加过程，这意味着所述掺杂剂被按照所期望的图案施加到半导体材料。因此可以省略用于在印刷过程之后去除材料的步骤，比如在光刻中所需要的。此外，由于这样的无接触过程是添加过程，因此其适用于具有平滑、粗糙或有纹理的表面的半导体材料。无接触过程还允许在半导体材料上形成非常精细的特征。在一个实施例中，可以形成具有至少一个小于大约200微米(μ m)的尺度的特征，比如例如线、点、 矩形、圆形或其他几何形状。在另一个示例性实施例中，可以形成具有至少一个小于大约 100 μ m的尺度的特征。在一个优选实施例中，可以形成具有至少一个小于大约20 μ m的尺度的特征。此外，由于无接触过程涉及数字计算机印刷机，其可以利用将要形成在半导体材料上的所选图案来编程或者可以从主计算机被提供所述图案，因此在图案的改变是所期望的时无需生产新的掩模或丝网。所有前述原因使得无接触印刷过程成为用于在半导体材料中制造掺杂区的有成本效率的过程，从而与丝网印刷和光刻相比允许提高生产量。但是，虽然无接触印刷过程是根据本发明的特定示例性实施例的用于在半导体材料中形成掺杂区的优选方法，但是本发明不限于此，并且在其他示例性实施例中，可以利用能够实现局部化掺杂的其他施加过程来沉积第一掺杂剂，比如丝网印刷和辊筒印刷。丝网印刷涉及使用布置在半导体材料之上的图案化丝网或型板。将液体掺杂剂放置在丝网顶部并且将其强制穿过所述丝网，以便按照对应于丝网图案的图案沉积在半导体材料上。辊筒印刷涉及在其上雕刻有图案的辊筒。将液体掺杂剂施加到辊筒的所雕刻的图案，将所述辊筒压在半导体材料上并且滚过所述半导体材料，从而根据辊筒上的图案将所述液体掺杂剂转移到半导体材料上。再次参照图2，根据一图案沉积覆盖在半导体材料的第一区之上的第一掺杂剂，所述图案被存储在喷墨印刷机或气雾剂喷射印刷机中或者通过其他方式被提供到所述喷墨印刷机或气雾剂喷射印刷机，或者被包含或反映在丝网、辊筒或其他模板中。适于使用的喷墨印刷机的例子包括(但不限于)可从Fujifilm Dimatix, Inc. (Santa Clara,California) 获得的Dimatix DMP观11型喷墨印刷机。适于使用的气雾剂喷射印刷机的例子包括(但不限于)可从Optomec，Inc. (Albuquerque, New Mexico)获得的M3D气雾剂喷射沉积系统。 优选地，在大约15°C到大约80°C的范围内的温度下在大约20%到80%的湿度中将第一掺杂剂施加到所述半导体材料。
在沉积了第一掺杂剂之后，沉积覆盖在所述半导体材料的第二区之上的第二掺杂剂(步骤108)。在一个示例性实施例中，如图5中所示，沉积第二掺杂剂204以便覆盖在半导体材料200的第二区208之上并且至少部分地覆盖在第一掺杂剂202之上，其中第一掺杂剂202覆盖在半导体材料204的第一区206之上。在这方面，通过在高达每分钟1200转或甚至更高的旋转速度下旋转半导体材料并且同时在所期望的流体压力下将第二掺杂剂喷洒到旋转中的半导体材料上，可以将第二掺杂剂旋转到所述半导体材料上。半导体材料的旋转导致第二掺杂剂在所述半导体材料上基本上均勻地向外发散。备选地可以在基本上处于不移动的半导体材料的中心的位置处以所期望的流体压力将第二掺杂剂喷洒到所述材料上。所述流体压力导致第二掺杂剂在所述半导体材料上基本上均勻地径向发散。还可以通过无接触印刷过程来沉积第二掺杂剂，比如通过喷墨印刷或气雾剂喷射印刷。相应地，取决于所期望的线宽，可以将不同的喷嘴尺寸用于印刷第一和第二掺杂剂。在另一个实施例中，还可以使用与被用来沉积第一掺杂剂的液滴间距不同的液滴间距来沉积第二掺杂剂，从而以不同的密度沉积第一和第二掺杂剂。还可以通过丝网印刷或辊筒印刷来施加第二掺杂剂。在本发明的另一个示例性实施例中，通过印刷过程在半导体材料200的第一区 206上沉积第一掺杂剂202，并且随后也通过印刷过程在所述半导体材料的第二区208上沉积第二掺杂剂，正如图6中所示出的那样。在一个示例性实施例中，第二区与第一区基本上互斥。但是应当认识到，本发明不限于此，并且在这里设想到第二掺杂剂在第一掺杂剂上的部分或完全重叠。在一个示例性实施例中，比如在制造太阳能电池的选择性发射极期间，与第一掺杂剂相邻或邻近地沉积第二掺杂剂，从而与相对轻掺杂的区域相邻或邻近地形成重掺杂的狭窄区域。在另一个实施例中，可以使用与被用来沉积第一掺杂剂的液滴间距不同的液滴间距来沉积第二掺杂剂，从而以不同的密度沉积第一和第二掺杂剂。应当理解的是， 还可以按照任何适当的顺序利用任何前面描述的施加技术或者用以制造用于所期望的器件应用的掺杂区的其他适当技术来分别向第一区和第二区施加第一掺杂剂和第二掺杂剂。回到图2，一旦沉积了覆盖在半导体材料之上的第一掺杂剂和第二掺杂剂之后，不管方法和沉积顺序如何，都使得所述导电性决定类型元素分别从所述掺杂剂扩散到半导体材料的第一区和第二区中(步骤110)。例如可以通过对所述半导体材料进行高温热处理或“退火”来实施所述扩散，从而使得所述掺杂剂的处于离子状态或其他状态的导电性决定类型元素扩散到半导体材料中，因而在所述半导体材料内形成具有不同掺杂剂分布的两个区。所述退火的持续时间和温度例如由以下因素决定第一掺杂剂和/或第二掺杂剂的初始掺杂剂浓度，掺杂剂沉积物的厚度，所得到的第一和/或第二区的期望浓度，以及所述导电性决定类型元素将要扩散到的深度。可以利用任何适当的发热方法来执行所述退火，比如例如热退火、红外加热、激光加热、微波加热、其组合等等。在本发明的一个示例性实施例中，将半导体材料放置到烤炉中，其中温度上升到大约850°c到大约1100°C的范围内的温度，并且衬底保持在该温度下大约2分钟到大约90分钟。还可以在线内熔炉内实施退火以提高生产量。所述退火气氛在氧气、氧气/氮气或氧气/氩气混合物中可以包含0%到100% 的氧气。在优选实施例中，在无氧环境中令衬底经受从大约850°C到大约950°C的范围内的退火温度大约三十(30)分钟。如前所述，在退火时，利用相同导电性决定类型的导电性决定类型元素对半导体材料的第一区和第二区进行掺杂，从而使得这些区具有不同的掺杂剂分布。在一个实施例中，利用相同的导电性决定类型元素对这些区进行掺杂，但是一个区的导电性决定类型元素的浓度高于另一个区。在另一个实施例中，利用相同的元素对这些区进行掺杂，但是所述元素扩散到的深度不同。在另一个实施例中，利用具有基本上相同或不同的浓度以及/或者具有相同或不同的扩散深度分布的不同导电性决定类型元素对这些区进行掺杂。下面是根据本发明的示例性实施例的用于制造半导体衬底的掺杂区的方法的实例。该实例仅仅是出于说明的目的而提供的，并且不意图以任何方式限制本发明的各实施例。实例
第一磷掺杂剂的合成
在500毫升(ml)的烧瓶中，将12. 81克(gm)的85%高纯度磷酸添加到107. 73gm的异丙醇中。将23. 89gm的四乙氧基硅烷(TEOS)添加到所述烧瓶中，其后是19. 42gm的乙酸酐和1.44gm的去离子(D. I.)水。用磁性搅拌棒搅拌所述溶液大约5分钟。加热所述溶液以便利用搅拌在加热罩中回流。在回流3小时之后，从所述溶液去除热量，将其冷却到室温。将近似25. 59gm的所述溶液与2. 91gm的三甲基硅乙酸酯 (acetoxytrimethylsilane)组合。搅拌所述混合物5分钟，并且随后将其保持在室温下18 小时。向该溶液添加 1. 38gm 的 99+% 四丁基醋酸铵(TBAA，tetrabutylammonium acetate)。 用磁性棒搅拌所述溶液，直到固体TBAA溶解为止。随后添加0. 12gm的20%的L19330表面活性剂溶液，以便形成第一磷掺杂剂。L19330表面活性剂可从3M Company (St. Paul, Minnesota)获得。随后利用0. 2微米Teflon过滤器来过滤所述溶液。第一磷掺杂剂包括大约1. 78wt%的磷。利用第一磷掺杂剂进行印刷
具有21微米(μ m) (10皮升(pL))喷嘴的Fujifilm Dimatix DMP 2811型喷墨印刷机被用于在两个4英寸硅晶片上印刷第一磷掺杂剂的图案。所述印刷机的级温度是室温(即近似21°C)并且喷射频率是2千赫兹(kHz)。如图7中所示，利用30 μ m的印刷液滴间距， 也就是说利用相邻液滴的中心之间的30 μ m的间距，在两个晶片上印刷具有十一条平行水平线308和一个垂直矩形302的阵列300，其中所述水平线的尺度为大约0. 6mm宽和60mm 长，所述垂直矩形的尺度为水平方向上的6. Omm宽(由双头箭头304表示)和垂直方向上的 66. 6mm长(由双头箭头306表示)。垂直矩形302被印刷在水平线308的中心处，从而使得该垂直矩形的顶部从第一条水平线开始并且在第十一条水平线终结。垂直矩形302的左侧与所述阵列的左侧相距27mm，并且该垂直矩形的右侧与所述阵列的左侧相距33mm。相应地， 在水平线308之间布置20个水平非印刷区域310，其尺度为27mm长和6mm宽。接下来，在 50 μ m的印刷液滴间距下，利用相同的掺杂剂印刷所述20个非印刷区域的上半部分312。在没有烘烤的情况下，在10%氧气和90%氮气的气氛中将第一晶片加热到950°C并且保持该温度大约30分钟。在100%氮气的气氛中，在250°C下烘烤第二晶片3分钟，随后将其加热到950°C并且保持该温度大约30分钟。利用4点探头，对于两个晶片测量利用30 μ m的液滴间距印刷的垂直矩形302、非印刷区域310以及利用50 μ m的液滴间距印刷的区域312的平均薄层电阻Rs (欧姆/平方)。在表1中提供结果
权利要求
1.一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤将第一导电性决定类型元素从第一掺杂剂扩散到半导体材料的第一区中，从而形成第一掺杂区；以及同时将第二导电性决定类型元素从第二掺杂剂扩散到所述半导体材料的第二区中，从而形成第二掺杂区，其中第一导电性决定类型元素与第二导电性决定类型元素属于相同的导电性决定类型；其中，第一掺杂区具有不同于第二掺杂区的掺杂剂分布的掺杂剂分布。
2.权利要求1的方法，其中，同时扩散的所述步骤包括同时扩散不同于第一导电性决定类型元素的第二导电性决定类型元素。
3.权利要求1的方法，其中，同时扩散的所述步骤包括同时从第二掺杂剂扩散第二导电性决定类型元素，其中第二掺杂剂具有不同于第一掺杂剂的第一导电性决定类型元素的浓度的第二导电性决定类型元素的浓度。
4.权利要求1的方法，其中，扩散的所述步骤包括将第一导电性决定类型元素扩散到第一区中以形成具有第一导电性决定类型元素扩散分布的第一掺杂区，并且其中同时扩散的所述步骤包括同时将第二导电性决定类型元素扩散到第二区中以形成具有第二导电性决定类型元素扩散分布的第二掺杂区，其中第二导电性决定类型元素扩散分布不同于第一导电性决定类型元素扩散分布。
5.权利要求1的方法，其中，扩散的所述步骤包括从具有第一蒸汽压力的第一掺杂剂扩散第一导电性决定类型元素，并且其中同时扩散的所述步骤包括同时从具有不同于第一蒸汽压力的第二蒸汽压力的第二掺杂剂扩散第二导电性决定元素。
6.权利要求1的方法，其中，扩散的所述步骤包括将第一导电性决定类型元素扩散到第一区中以形成具有第一导电性决定类型元素浓度的第一掺杂区，并且其中同时扩散的所述步骤包括同时将第二导电性决定类型元素扩散到第二区中以形成具有第二导电性决定类型元素浓度的第二掺杂区，其中第二导电性决定类型元素浓度不同于第一导电性决定类型元素浓度。
7.权利要求1的方法，其中，扩散的所述步骤包括沉积覆盖在第一区之上的第一掺杂剂的步骤，并且其中同时扩散的所述步骤包括沉积覆盖在第二区之上的第二掺杂剂，其中第二掺杂剂被沉积成覆盖在第一掺杂剂之上。
8.权利要求7的方法，其中，沉积第一掺杂剂的所述步骤是利用喷墨印刷、气雾剂喷射印刷、丝网印刷或辊筒印刷来执行的。
9.权利要求7的方法，其中，沉积第二掺杂剂的所述步骤是通过旋转、喷墨印刷、气雾剂印刷、丝网印刷、辊筒印刷或者喷洒覆盖在第二区之上的第二掺杂剂来执行的。
10.权利要求1的方法，其中，扩散的所述步骤包括沉积覆盖在第一区之上的第一掺杂剂的步骤，并且其中同时扩散的所述步骤包括沉积覆盖在第二区之上的第二掺杂剂，其中第二区与第一区基本上互斥。
11.权利要求10的方法，其中，沉积第一掺杂剂的所述步骤是利用喷墨印刷、气雾剂喷射印刷、丝网印刷或辊筒印刷来执行的。
12.权利要求10的方法，其中，沉积第二掺杂剂的所述步骤是利用喷墨印刷、气雾剂喷射印刷、丝网印刷或辊筒印刷来执行的。
13.权利要求1的方法，还包括以下步骤将第一掺杂剂沉积到所述半导体材料上从而使其具有第一密度，以及将第二掺杂剂沉积到所述半导体材料上从而使其具有不同于第一密度的第二密度。
全文摘要
提供了用于同时形成具有不同的导电性决定类型元素分布的掺杂区的方法。在一个示例性实施例中，一种方法包括以下步骤将第一导电性决定类型元素从第一掺杂剂扩散到半导体材料的第一区中，从而形成第一掺杂区。同时将第二导电性决定类型元素从第二掺杂剂扩散到所述半导体材料的第二区中，从而形成第二掺杂区。第一导电性决定类型元素与第二导电性决定类型元素属于相同的导电性决定类型。第一掺杂区具有不同于第二掺杂区的掺杂剂分布的掺杂剂分布。
文档编号H01L31/042GK102334179SQ200980157560
公开日2012年1月25日 申请日期2009年12月14日 优先权日2008年12月29日
发明者巴纳普 A., 鲁瑟福德 N., Y-K. 梁 R. 申请人:霍尼韦尔国际公司