本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體襯底上制造摻雜的多晶半導(dǎo)體層的方法、根據(jù)該方法獲得的半導(dǎo)體以及其用途，特別是在太陽能電池中。

各種應(yīng)用需要摻雜的半導(dǎo)體層，例如在光伏電池中。光伏電池基于通過入射光在半導(dǎo)體中產(chǎn)生自由電荷載體。對于這些電荷載體的電學(xué)利用（電子和空穴的分離），需要半導(dǎo)體中的p-n結(jié)。通常，硅用作半導(dǎo)體。所使用的硅晶片通常具有基礎(chǔ)摻雜，例如用硼（p-型）。通常，通過在約900℃的溫度下從氣相向內(nèi)擴(kuò)散磷（n-型摻雜劑）而產(chǎn)生p-n結(jié)。兩種半導(dǎo)體類型（p和n）與金屬觸點(diǎn)接觸，用于提取相應(yīng)的電荷載體。

然而，基于這種硅晶片的太陽能電池的效率通常由于在金屬和半導(dǎo)體之間的接觸處的電荷載體的復(fù)合而受到限制。

可以例如通過使用非晶硅層來防止這種復(fù)合。但是非晶硅的缺點(diǎn)是低的溫度穩(wěn)定性，這不允許使用生產(chǎn)太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)工藝。因此，必須使用特定匹配的、昂貴的替代方法，由此增加了太陽能電池的制造成本。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中已知的替代方案是使用在其上沉積高摻雜的多晶硅層的超薄氧化物層。該策略的優(yōu)點(diǎn)在于，由此同樣顯著地降低金屬-半導(dǎo)體接觸處的復(fù)合，并且即使在1050℃的溫度下，該層的功能性也不會改變。通常，在這種方法中，氧化物（通常為氧化硅）以1-4nm的厚度沉積或生長到硅晶片上。然后在這些氧化物上再沉積本身非晶的硅層。隨后通過高溫步驟將該非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅。隨后，在進(jìn)一步的高溫步驟中，使該多晶硅摻雜有磷或硼，并以這種方式轉(zhuǎn)化為n-型或p-型硅。非晶硅通常通過化學(xué)氣相沉積（cvd）而沉積。在這種情況下的缺點(diǎn)是在兩個(gè)側(cè)面上發(fā)生整面的沉積，由此導(dǎo)致制造結(jié)構(gòu)化的或單面的層的高度工藝復(fù)雜性。因此，即使在單面沉積的情況下，在襯底邊緣處的同時(shí)沉積可能導(dǎo)致例如太陽能電池中的短路。進(jìn)一步的缺點(diǎn)是用于cvd設(shè)備的高設(shè)備成本以及由于多個(gè)步驟和長的工藝時(shí)間的高工藝復(fù)雜性。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供用于在半導(dǎo)體襯底，特別是硅晶片上制造摻雜的多晶半導(dǎo)體層的方法，該方法能夠至少部分地克服已知方法的所述缺點(diǎn)。

本發(fā)明的目的通過用于在半導(dǎo)體襯底，特別是硅晶片上制造摻雜的多晶半導(dǎo)體層的本發(fā)明液相方法而實(shí)現(xiàn)，其中

-將包含如下的第一前體組合物：

(i)第一摻雜劑；和

(ii)至少一種在satp條件下呈液態(tài)的含硅的前體或者至少一種溶劑和至少一種在satp條件下呈液態(tài)或固態(tài)的含硅的前體；

施加到所述半導(dǎo)體襯底的表面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域上，從而產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)被所述第一前體組合物涂覆的半導(dǎo)體襯底表面區(qū)域；

-任選地將包含如下的第二前體組合物：

(i)第二摻雜劑；和

(ii)至少一種在satp條件下呈液態(tài)的含硅的前體或者至少一種溶劑和至少一種在satp條件下呈液態(tài)或固態(tài)的含硅的前體；

施加到所述半導(dǎo)體襯底的表面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域上，從而產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)被所述第二前體組合物涂覆的半導(dǎo)體襯底表面區(qū)域，其中所述一個(gè)或多個(gè)被第一前體組合物涂覆的區(qū)域與所述一個(gè)或多個(gè)被第二前體組合物涂覆的區(qū)域不同并且沒有或基本上沒有重疊，和其中所述第一摻雜劑是n-型摻雜劑和所述第二摻雜劑是p-型摻雜劑，或者反之亦然；和

-將所述含硅的前體轉(zhuǎn)化成多晶硅。

在本文中，液相方法是指這樣的方法，其中將包含（本身呈液態(tài)或固態(tài)的）含硅的前體和摻雜物質(zhì)（和任選的其它添加劑）的液態(tài)含硅前體（用作摻雜物質(zhì)和/或任選的其它添加劑的溶劑）或液體溶液以濕膜的形式施加到半導(dǎo)體上。然后將該含硅的前體例如通過熱作用或電磁輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧显氐亩嗑Ч柰繉?。因此，在本發(fā)明的上下文中，“轉(zhuǎn)化”是指前體組合物向所述元素的多晶硅層的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)化可以在一個(gè)階段中實(shí)現(xiàn)，即從濕膜到多晶硅，或者通過非晶硅的中間階段而分兩個(gè)階段進(jìn)行。

所述p-型和/或n-型摻雜劑特別可以以第三和/或第五主族元素化合物的形式存在。所述至少一種n-型摻雜劑可以選自含磷的摻雜劑，特別是ph3、p4、p(sime3)3、php(sime3)2、cl2p(sime3)、pph3、pmeph2和p(t-bu)3，含砷的摻雜劑，特別是as(sime3)3、phas(sime3)2、cl2as(sime3)、asph3、asmeph2、as(t-bu)3和ash3，含銻的摻雜劑，特別是sb(sime3)3、phsb(sime3)2、cl2sb(sime3)、sbph3、sbmeph2和sb(t-bu)3，和上述的混合物。所述至少一種p-型摻雜劑可以選自含硼的摻雜劑，特別是b2h6、bh3*thf、bet3、bme3、b(sime3)3、phb(sime3)2、cl2b(sime3)、bph3、bmeph2、b(t-bu)3和其混合物。

如本文使用的“至少一種”是指一種或更多種，即1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多種?；诔煞值恼f明是指該成分的類型，而不是指該分子的絕對數(shù)值。因此，“至少一種摻雜劑”例如是指至少一種類型的摻雜劑，即一種類型的摻雜劑或多種不同的摻雜劑的混合物。與量的說明一起，所述說明是指在所述組合物/混合物中包含的所說明的類型的所有化合物，即所述組合物除了相應(yīng)化合物的所說明的量之外不包含該類型的其它化合物。

除非另有明確地說明，與在此描述的組合物相關(guān)的所有百分比說明是指分別基于相應(yīng)的組合物的重量%。

在本文與數(shù)值相關(guān)使用的“大約”或“約”是指數(shù)值±10%，優(yōu)選±5%。

根據(jù)本發(fā)明的方法可制造的、經(jīng)轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體層包含多晶形式的元素硅與各自的摻雜劑的組合，或者由它們組成。在特定的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法制造的層可以是這樣的層，該層除了元素的多晶硅和各自的摻雜劑之外也包含其它成分或元素。然而，在這種情況下優(yōu)選地，該層的這些附加成分基于該層的總重量不大于30重量％，優(yōu)選不大于15重量％。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，具有第一組合物和/或具有第二組合物的涂層可以結(jié)構(gòu)化，其中“結(jié)構(gòu)化的”涂層在此是指這樣的涂層，該涂層沒有完全或基本上完全覆蓋所述襯底，而是部分地覆蓋所述襯底以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化可以承擔(dān)解決技術(shù)問題的任務(wù)，特別是在半導(dǎo)體技術(shù)方面。結(jié)構(gòu)化的層的典型實(shí)例是導(dǎo)體帶（例如用于接觸連接）、指紋結(jié)構(gòu)或點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)（例如用于背接觸太陽能電池（back-contact-solarzellen）中的發(fā)射極-和基極區(qū)域）和太陽能電池中的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的方法中，將含有至少一種第一摻雜劑的第一組合物和含有至少一種第二摻雜劑的第二組合物施加到不同的、沒有或基本上沒有重疊的襯底表面區(qū)域上?！盎旧蠜]有重疊的”在此是指所述區(qū)域的重疊不大于其各自面積的5％。優(yōu)選地，這些區(qū)域完全沒有重疊，然而這種重疊可能根據(jù)方法而發(fā)生。然而，這些通常是不希望的。所述施涂可以分別結(jié)構(gòu)化地進(jìn)行，從而使得所述第一組合物和第二組合物例如單側(cè)地以穿插的（interdigitated）結(jié)構(gòu)施加到硅晶片的表面上，或者將所述第一組合物和第二組合物施加到硅晶片的分別相對側(cè)面上。

在本發(fā)明的上下文中的前體組合物，即第一和任選的第二前體組合物，是指特別在satp條件（25℃，1.013bar）下呈液態(tài)的組合物，其包含至少一種在satp條件下呈液態(tài)的含硅前體，或者包含至少一種溶劑和至少一種在satp條件下呈液態(tài)或固態(tài)的含硅前體（分別組合有各自的摻雜物質(zhì)），或者由它們組成。由于具有特別好的印刷性，所以可以使用包含至少一種溶劑和至少一種在satp條件下呈液態(tài)或固態(tài)的含硅前體與各自的摻雜劑的組合的組合物來實(shí)現(xiàn)特別好的結(jié)果。

所述前體通常包括所有合適的聚硅烷、聚硅氮烷和聚硅氧烷，特別是聚硅烷。優(yōu)選的含硅前體是(在satp條件下特別呈液態(tài)或固態(tài)的)式sinxc的含硅化合物，其中x=h、f、cl、br、i、c1-c10-烷基、c1-c10-烯基、c5-c20-芳基，n≥4和2n≤c≤2n+2。同樣優(yōu)選的含硅前體是含硅的納米顆粒。

當(dāng)使用具有至少兩種前體的組合物時(shí)可以獲得特別好的結(jié)果，其中所述至少兩種前體的至少之一是氫化硅烷（hydridosilan），特別是通式sinh2n+2的氫化硅烷，其中n=3至20，特別是3至10，并且至少之一是氫化硅烷低聚物。替代地，也可以使用僅包含一種或多種氫化硅烷低聚物的組合物。相應(yīng)的配制品特別適用于由液相制造高品質(zhì)層，在涂覆過程中很好地潤濕常見的襯底和在結(jié)構(gòu)化之后具有清晰的邊緣。優(yōu)選地，所述配制品是液態(tài)的，因?yàn)檫@樣可以特別好地對其進(jìn)行操作。

式sinh2n+2（n=3至20）的氫化硅烷是非環(huán)狀的氫化硅烷。這些化合物的異構(gòu)體可以是直鏈的或支化的。優(yōu)選的非環(huán)狀的氫化硅烷是丙硅烷、異丁硅烷、正戊硅烷、2-甲硅烷基丁硅烷和新戊硅烷以及辛硅烷(即正辛硅烷、2-甲硅烷基庚硅烷、3-甲硅烷基庚硅烷、4-甲硅烷基庚硅烷、2,2-二甲硅烷基己硅烷、2,3-二甲硅烷基己硅烷、2,4-二甲硅烷基己硅烷、2,5-二甲硅烷基己硅烷、3,4-二甲硅烷基己硅烷、2,2,3-三甲硅烷基戊硅烷、2,3,4-三甲硅烷基戊硅烷、2,3,3-三甲硅烷基戊硅烷、2,2,4-三甲硅烷基戊硅烷、2,2,3,3-四甲硅烷基丁硅烷、3-二甲硅烷基己硅烷、2-甲硅烷基-3-二甲硅烷基戊硅烷和3-甲硅烷基-3-二甲硅烷基戊硅烷)和壬硅烷(即正壬硅烷、2-甲硅烷基辛硅烷、3-甲硅烷基辛硅烷、4-甲硅烷基辛硅烷、2,2-二甲硅烷基庚硅烷、2,3-二甲硅烷基庚硅烷、2,4-二甲硅烷基庚硅烷、2,5-二甲硅烷基庚硅烷、2,6-二甲硅烷基庚硅烷、3,3-二甲硅烷基庚硅烷、3,4-二甲硅烷基庚硅烷、3,5-二甲硅烷基庚硅烷、4,4-二甲硅烷基庚硅烷、3-二甲硅烷基庚硅烷、4-二甲硅烷基庚硅烷、2,2,3-三甲硅烷基己硅烷、2,2,4-三甲硅烷基己硅烷、2,2,5-三甲硅烷基己硅烷、2,3,3-三甲硅烷基己硅烷、2,3,4-三甲硅烷基己硅烷、2,3,5-三甲硅烷基己硅烷、3,3,4-三甲硅烷基己硅烷、3,3,5-三甲硅烷基己硅烷、3-二甲硅烷基-2-甲硅烷基己硅烷、4-二甲硅烷基-2-甲硅烷基己硅烷、3-二甲硅烷基-3-甲硅烷基己硅烷、4-二甲硅烷基-3-甲硅烷基己硅烷、2,2,3,3-四甲硅烷基戊硅烷、2,2,3,4-四甲硅烷基戊硅烷、2,2,4,4-四甲硅烷基戊硅烷、2,3,3,4-四甲硅烷基戊硅烷、3-二甲硅烷基-2,2-二甲硅烷基戊硅烷、3-二甲硅烷基-2,3-二甲硅烷基戊硅烷、3-二甲硅烷基-2,4-二甲硅烷基戊硅烷和3,3-二甲硅烷基戊硅烷)，它們的配制品可以得到特別好的結(jié)果。

同樣優(yōu)選地，所述通式的氫化硅烷是相比于直鏈氫化硅烷產(chǎn)生更穩(wěn)定的溶液和更好的層的支化氫化硅烷。

非常特別優(yōu)選地，所述氫化硅烷是異丁硅烷、2-甲硅烷基丁硅烷、新戊硅烷或壬硅烷異構(gòu)體混合物，該混合物可以通過熱處理新戊硅烷或者根據(jù)holthausen等描述的方法(海報(bào)展示：a.nadj,6theuropeansilicondays,2012)而制備。使用相應(yīng)的配制品可以實(shí)現(xiàn)最好的結(jié)果。

所述氫化硅烷低聚物是指氫化硅烷化合物的低聚物和優(yōu)選是指氫化硅烷的低聚物。對于本發(fā)明的配制品特別適合的是，所述氫化硅烷低聚物的重均分子量為600至10000g/mol。用于制備其的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。相應(yīng)的分子量可以通過凝膠滲透色譜法（使用線性聚苯乙烯柱，環(huán)辛烷作為洗脫液，聚丁二烯作為參比）測定，例如根據(jù)din55672-1:2007-08。

所述氫化硅烷低聚物優(yōu)選通過非環(huán)狀的氫化硅烷的低聚化獲得。不同于環(huán)狀氫化硅烷構(gòu)成的氫化硅烷低聚物，這些低聚物由于不同方式進(jìn)行的、解離的聚合機(jī)理而具有高的交聯(lián)度。相反地，由環(huán)狀氫化硅烷構(gòu)成的低聚物由于環(huán)狀氫化硅烷的開環(huán)反應(yīng)機(jī)理而僅具有非常低的交聯(lián)度（如果有的話）。不同于環(huán)狀氫化硅烷構(gòu)成的低聚物，由非環(huán)狀氫化硅烷制備的相應(yīng)低聚物在溶液中很好地潤濕襯底表面，并且產(chǎn)生均勻和光滑的表面。還更好的結(jié)果表現(xiàn)在由非環(huán)狀的、支化的氫化硅烷構(gòu)成的低聚物。

特別優(yōu)選的氫化硅烷低聚物是通過包含至少一種非環(huán)狀的、具有最多20個(gè)硅原子的氫化硅烷的組合物在不存在催化劑和在＜235℃的溫度下的熱反應(yīng)而獲得的低聚物。相應(yīng)的氫化硅烷低聚物及其制備描述在wo2011/104147a1，關(guān)于所述化合物及其制備可以參閱其，并且通過引用而將其整體并入本文。該低聚物相比于由非環(huán)狀的、支化的氫化硅烷構(gòu)成的其它氫化硅烷低聚物具有還更好的特性。所述氫化硅烷低聚物除了氫和硅還可以具有其它的基團(tuán)。例如，如果所述低聚物含有碳，則使用該配制品制備的層會具有優(yōu)勢。相應(yīng)的含有碳的氫化硅烷低聚物可以通過氫化硅烷與烴類的共-低聚化而制備。然而優(yōu)選地，所述氫化硅烷低聚物是指僅僅具有氫和硅的化合物，即它們不具有鹵素或烷基。

還優(yōu)選的是已經(jīng)摻雜的氫化硅烷低聚物。優(yōu)選地，所述氫化硅烷低聚物是硼或磷摻雜的。相應(yīng)的氫化硅烷低聚物可以通過添加相應(yīng)的摻雜物質(zhì)在其制備時(shí)已經(jīng)可以產(chǎn)生。替代地，也已經(jīng)制備的、未摻雜的氫化硅烷低聚物可以使用上述的p-型或n-型摻雜劑借助高能方法（例如uv輻射或熱處理）而將其p-摻雜或n-摻雜。

所述一種或多種氫化硅烷的含量優(yōu)選為0.1至100重量%，更優(yōu)選1至50重量%，非常特別優(yōu)選1至30重量%，基于各種前體組合物的總質(zhì)量。所述氫化硅烷可以是上述氫化硅烷之一，特別是新戊硅烷。所述配制品的剩余部分由其它成分，即特別是溶劑、氫化硅烷低聚物等構(gòu)成。

所述一種或多種氫化硅烷低聚物的含量優(yōu)選為0.1至100重量%，更優(yōu)選1至50重量%，非常特別優(yōu)選10至35重量%，基于各種前體組合物的總質(zhì)量。所述配制品的剩余部分由其它成分，即特別是溶劑、氫化硅烷單體等構(gòu)成。

在其它實(shí)施方案中，所述前體組合物包含0.01至90.00重量%含量的氫化硅烷和0.1至99.99重量%含量的氫化硅烷低聚物，分別基于氫化硅烷和氫化硅烷低聚物的總質(zhì)量。在不同的實(shí)施方案中，所述前體組合物僅包含一種或多種氫化硅烷低聚物，而不包含單體的氫化硅烷，即100重量%的氫化硅烷低聚物，基于氫化硅烷和氫化硅烷低聚物的總質(zhì)量。在這些實(shí)施方案中，優(yōu)選使用上文已經(jīng)作為特別合適而描述的氫化硅烷低聚物和任選的氫化硅烷。

在本發(fā)明的方法中使用的組合物必須不包含溶劑。然而優(yōu)選地，它們具有至少一種溶劑。如果包含溶劑，則其含量優(yōu)選為0.1至99重量%，更優(yōu)選25至95重量%，非常特別優(yōu)選60至95重量%，基于各種前體配制品的總質(zhì)量。

在所述組合物中的摻雜劑的含量可以為最多約15重量%；通常的含量為1至5重量%。

優(yōu)選可以用于本文中描述的組合物的溶劑選自直鏈的、支化的或環(huán)狀的、飽和的、不飽和的或芳族的、具有1至12個(gè)碳原子的烴類（任選部分或完全鹵化的），醇，醚，羧酸，酯，腈，胺，酰胺，亞砜和水。特別優(yōu)選正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、環(huán)己烷、環(huán)辛烷、環(huán)癸烷、二環(huán)戊烷、苯、甲苯、間二甲苯、對二甲苯、均三甲苯、茚滿、茚、四氫萘、十氫萘、乙醚、二丙基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、四氫呋喃、對二噁烷、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二氯甲烷和氯仿。特別優(yōu)選的溶劑是甲苯和環(huán)辛烷的混合物。

根據(jù)本發(fā)明使用的配制品除了所述至少一種摻雜劑、至少一種氫化硅烷和至少一種氫化硅烷低聚物和一種或多種任選存在的溶劑之外，還可以包含其它的物質(zhì)，特別是各種添加劑。相應(yīng)的物質(zhì)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

對于本發(fā)明的方法，特別使用硅晶片作為半導(dǎo)體襯底。它們可以是例如多晶的或單晶的和任選已經(jīng)基礎(chǔ)摻雜的。如上文已經(jīng)定義的，這些基礎(chǔ)摻雜可以是使用n-或p-型的摻雜物質(zhì)的摻雜。

所述組合物優(yōu)選通過選自如下的液相方法施加：印刷方法（特別是柔版印刷/凹版印刷、納米或微印刷、噴墨印刷、膠版印刷、反膠版印刷、數(shù)字膠版印刷和絲網(wǎng)印刷）和噴涂方法（氣動(dòng)噴涂、超聲波噴涂、電噴霧法）。通常，合適的施涂方法是所有已知的、能夠?qū)崿F(xiàn)使用兩種不同的組合物而沒有物質(zhì)重疊的結(jié)構(gòu)化涂層的施涂方法。

原則上，所述組合物可以成面地（即以非結(jié)構(gòu)化方式）或以結(jié)構(gòu)化方式施加。在將第一和第二組合物施涂到晶片的不同側(cè)面上的情況下，特別可以進(jìn)行成面地施涂。如果所述組合物已經(jīng)以結(jié)構(gòu)化的方式施加到襯底上，則可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)特別精細(xì)的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化施加可以例如通過使用印刷方法來實(shí)現(xiàn)。另一種可能性是通過襯底的表面預(yù)處理，特別是通過局部等離子體或電暈處理和從而局部去除襯底表面上的化學(xué)鍵或者局部轉(zhuǎn)化表面（例如si-h封端）、通過化學(xué)蝕刻或化學(xué)化合物的施加（特別是通過自組裝的單層）改進(jìn)襯底和含前體的涂層組合物之間的表面張力的結(jié)構(gòu)化。因此，特別是通過將含前體的涂層組合物僅粘合到具有有利的表面張力的預(yù)定區(qū)域上和/或?qū)⒏稍锏幕蜣D(zhuǎn)化的層僅粘合到具有有利的表面張力的預(yù)定區(qū)域上而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化。

然而優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法可以通過印刷方法實(shí)施。

特別優(yōu)選地，實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，使得第一和第二組合物同時(shí)或相繼地、不重疊地、以結(jié)構(gòu)化的方式或成面地施加到晶片的不同區(qū)域上，并且轉(zhuǎn)化所得到的涂層。在以結(jié)構(gòu)化的方式施涂的情況下，可以以這種方式產(chǎn)生具有不同特性的特別精細(xì)的結(jié)構(gòu)。

在施加配制品（組合物）之后，可以通過uv輻射襯底上的液態(tài)薄膜而進(jìn)行預(yù)交聯(lián)，之后仍呈液態(tài)的薄膜具有一定含量的交聯(lián)前體。

在施加和任選的預(yù)交聯(lián)所述配制品之后，還優(yōu)選可以在轉(zhuǎn)化之前干燥涂覆的襯底，從而除去任選存在的溶劑。對此相應(yīng)的措施和條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。為了僅僅除去易揮發(fā)性的配制品成分，在熱干燥的情況下，加熱溫度應(yīng)小于200℃。在施加到襯底上和任選隨后的預(yù)交聯(lián)和/或干燥之后，將存在于襯底上的涂層組合物完全轉(zhuǎn)化。

根據(jù)本發(fā)明的方法中的轉(zhuǎn)化步驟原則上可以通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法進(jìn)行。所述轉(zhuǎn)化在惰性氣氛下，特別是氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，以避免轉(zhuǎn)變?yōu)閟iox。通常，（a）首先可以將濕膜轉(zhuǎn)化為非晶硅（a-si），然后將非晶硅轉(zhuǎn)化為（多）晶體硅（c-si）或（b）直接在一個(gè)步驟中將濕膜轉(zhuǎn)化為c-si。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)化是通過熱和/或使用電磁輻射和/或通過電子或離子轟擊進(jìn)行的。將濕膜向a-si的熱轉(zhuǎn)化優(yōu)選在200-1000℃，優(yōu)選300-750℃，特別優(yōu)選400-600℃的溫度下進(jìn)行。這里的熱轉(zhuǎn)化時(shí)間優(yōu)選為0.01ms-360分鐘。轉(zhuǎn)化時(shí)間更優(yōu)選為1-30分鐘，特別是在約500℃的溫度下。a-si向c-si的轉(zhuǎn)化同樣可以通過熱作用，更確切地說例如在300-1200℃，優(yōu)選500-1100℃，特別優(yōu)選750-1050℃的溫度下進(jìn)行。這里的熱轉(zhuǎn)化時(shí)間優(yōu)選為30秒至360分鐘。所述轉(zhuǎn)化時(shí)間更優(yōu)選為5至60分鐘，特別優(yōu)選10至30分鐘。上述用于將a-si轉(zhuǎn)化為c-si的條件也適合于在一個(gè)步驟中將濕膜轉(zhuǎn)化為c-si。在這種情況下，所述轉(zhuǎn)化直接在相應(yīng)更高的溫度下和/或經(jīng)過更長的時(shí)間進(jìn)行。

相應(yīng)的快速高能處理可以例如通過使用ir輻射源、激光、加熱板、加熱印模、烘箱、閃光燈、等離子體（特別是氫等離子體）或具有合適的氣體組成的電暈、rtp設(shè)備，微波設(shè)備或電子束處理（如果需要，分別在預(yù)熱或加熱的狀態(tài)下）實(shí)現(xiàn)。

替代地或補(bǔ)充地，可以通過用電磁輻射，特別是用uv光照射而進(jìn)行所述轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化時(shí)間可以優(yōu)選為1秒至360分鐘。

同樣可以通過離子轟擊進(jìn)行所述轉(zhuǎn)化。該離子可以以各種方式產(chǎn)生。通常可以使用沖擊電離，特別是電子沖擊電離（ei）或化學(xué)電離（ci），光電離（pi），場電離（fi），快速原子轟擊（fab），基質(zhì)輔助的激光解吸/電離（maldi）和電噴霧電離（esi）。

特別優(yōu)選地，通過熱作用實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，例如在烘箱中。上文已經(jīng)描述了這種熱轉(zhuǎn)化的條件，特別是在烘箱中的條件。

如上文描述的，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)化是指將（由濕膜）產(chǎn)生的涂層薄膜的沉積前體向多晶半導(dǎo)體層的轉(zhuǎn)變，其中或者直接地或者經(jīng)歷非晶硅的中間階段。在每種情況下，實(shí)施所述轉(zhuǎn)化，從而在轉(zhuǎn)化之后產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的、多晶的硅層。

用于在半導(dǎo)體襯底（如硅晶片）上產(chǎn)生摻雜的半導(dǎo)體層的所述方法還可以根據(jù)晶片同時(shí)或時(shí)間上相繼地多次進(jìn)行，然而在這種情況下，晶片表面的相應(yīng)區(qū)域或者多次用第一組合物或多次用第二組合物涂覆，但是不使用兩種組合物涂覆。不同涂層的轉(zhuǎn)化可以同時(shí)或相繼地進(jìn)行。這意味著，本發(fā)明涵蓋了同時(shí)或相繼地施涂第一和第二組合物和隨后將用第一和第二組合物涂覆的區(qū)域完全轉(zhuǎn)化的方法，以及首先施涂第一組合物、完全活化和然后施涂第二組合物并完全活化的方法。

在本文中描述的方法可以在各種實(shí)施方案中包括另外一個(gè)步驟，其中在施加所述前體組合物之前，為所述半導(dǎo)體襯底的表面提供介電層，特別是氧化物層，非常特別優(yōu)選氧化硅或氧化鋁層。然后，將所述前體組合物施加到已經(jīng)設(shè)置有介電層的半導(dǎo)體襯底表面上。用于在硅晶片上制造這種類型的介電層，尤其氧化物層例如siox層的方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。所述層通常僅幾納米的厚度，常規(guī)層厚度為1-10，特別是1-4和特別優(yōu)選約2納米。這里的介電層是足夠薄的，以允許隧道效應(yīng)或局部地?cái)嗔押驮谙鄳?yīng)的位置上產(chǎn)生觸點(diǎn)（參見r.peibst等，"asimplemodeldescribingthesymmetriciv-characteristicsofppoly-crystallinesi/nmono-crystallinesiandnpoly-crystallinesi/pmono-crystallinesijunctions",ieeejournalofphotovoltaics(2014)）。

典型地，氧化物層通過濕化學(xué)、熱作用或通過原子層沉積來沉積（關(guān)于濕化學(xué)氧化物，參見：f.feldmann等，"passivatedrearcontactsforhigh-efficiencysolarcells",solarenergymaterialsandsolarcells(2014)；關(guān)于ald層，參見：b.hoex等，"ultralowsurfacerecombinationbyatomiclayerdepositedal2o3",appliedphysicsletters(2006)）。在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法涉及在半導(dǎo)體襯底，特別是硅晶片上產(chǎn)生用于制造背接觸太陽能電池的高摻雜的多晶半導(dǎo)體層，其包括以下步驟：

1.以濕膜的形式，線形地、以指紋結(jié)構(gòu)地或點(diǎn)狀地在硅晶片的一個(gè)側(cè)面上印刷含有p-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)前體組合物；

2.以濕膜的形式，以與根據(jù)1.的沉積形狀互補(bǔ)的形式在所述硅晶片的相同側(cè)面上印刷含有n-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)前體組合物；

3.將濕膜轉(zhuǎn)變成元素的多晶硅。

步驟3可以如上所述在一個(gè)步驟中進(jìn)行，或者通過將濕膜轉(zhuǎn)化為非晶硅和然后將非晶硅轉(zhuǎn)化為多晶硅來分兩階段進(jìn)行。

在這些實(shí)施方案中，所述方法還可以包括將厚度約2nm的siox薄膜沉積到硅晶片的背面（背離光）上的前置步驟，其中在該側(cè)面上然后在后面的步驟中施加液態(tài)的前體組合物。此外，所述第一組合物可以是n摻雜的，例如使用基于所用的聚硅烷的2％的磷，并且所述第二組合物可以是p摻雜的，例如使用基于所用的聚硅烷的2％的硼。所述轉(zhuǎn)變例如在一個(gè)步驟中在1000℃下進(jìn)行20分鐘。替代地，所述轉(zhuǎn)變也可以如上所述分兩個(gè)階段進(jìn)行。

在轉(zhuǎn)變過程中，另外局部斷裂sio薄膜（參見r.peibst等，同上）。從si晶片到多晶硅薄膜的電流流動(dòng)的確切機(jī)理尚不清楚。除了peibst等人的所述理論之外，在文獻(xiàn)中還描述了電流隧穿（durchtunneln）sio層。

在本文描述的根據(jù)本發(fā)明將所述兩種組合物施涂在晶片的相同側(cè)面上的所有實(shí)施方案中，所述方法可以此外包括將另一種（第三）組合物施加到半導(dǎo)體襯底，即特別是晶片的相對側(cè)面上的步驟。該組合物同樣可以是液態(tài)的，并且例如以濕膜的形式印刷。該組合物可以含有n-型或p-型，特別是n-型的摻雜劑。在各種實(shí)施方案中，該第三組合物同樣是前體組合物，并且如上述第一或第二組合物所定義。所述施涂、轉(zhuǎn)化等同樣可以如上對第一和第二組合物所述那樣進(jìn)行。特別地，相應(yīng)的轉(zhuǎn)化步驟可以與涂覆有第一和/或第二組合物的區(qū)域的轉(zhuǎn)化一起或分開地實(shí)現(xiàn)。在各種實(shí)施方案中，將所述第一和第二組合物（其含有n-型或p-型摻雜劑）沉積在晶片的背面上，并且將含有n-型摻雜劑和特別是同樣為前體組合物的第三組合物在正面上沉積。所述配制品可以例如在層厚度和/或摻雜劑的濃度方面不同。

在本發(fā)明的各種其它實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法涉及在半導(dǎo)體襯底，特別是硅晶片上產(chǎn)生用于制造雙面太陽能電池的高摻雜的多晶半導(dǎo)體層，其包括以下步驟：

1.以濕膜的形式在硅晶片的一個(gè)側(cè)面上印刷含有p-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)前體組合物；

2.將所述濕膜轉(zhuǎn)變成元素的多晶硅；

3.以濕膜的形式在所述硅晶片的另一個(gè)側(cè)面上印刷含有n-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)前體組合物；

4.將所述濕膜轉(zhuǎn)變成元素的多晶硅。

在這些實(shí)施方案中，所述方法還可以包括將厚度約2nm的siox薄膜沉積到硅晶片的兩個(gè)側(cè)面上的前置步驟，其中在這些氧化物層上然后在后面的步驟中施加液態(tài)的前體組合物。此外，所述第一組合物可以是n-摻雜的，例如使用基于所用的聚硅烷的2％的磷，并且所述第二組合物可以是p-摻雜的，例如使用基于所用的聚硅烷的2％的硼。所述轉(zhuǎn)變例如在一個(gè)階段中在1000℃下進(jìn)行20分鐘。在這里，步驟4.可以如上所述在一個(gè)步驟中或經(jīng)過將濕膜轉(zhuǎn)化為非晶硅和然后將非晶硅轉(zhuǎn)化為多晶硅而分兩個(gè)階段進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的方法具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以直接和以結(jié)構(gòu)化的方式，即以期望的幾何形式沉積高摻雜的層。這里可以是例如具有和不具有重疊的單面的一個(gè)和/或多個(gè)涂層；并且可以克服由已知的cvd方法產(chǎn)生的缺點(diǎn)。直接沉積還具有以下優(yōu)點(diǎn)：在一個(gè)步驟中產(chǎn)生所述摻雜的硅層，而在迄今為止使用的方法中需要多個(gè)步驟，即產(chǎn)生硅層并隨后通過擴(kuò)散步驟進(jìn)行摻雜。因此，通過本文描述的方法相對于已知方法可以節(jié)省時(shí)間和成本。

將摻雜物質(zhì)直接摻入到硅前體組合物中還具有如下優(yōu)點(diǎn)：可以使用相對高濃度的摻雜劑（在聚硅烷中最多1??0％，這對應(yīng)于多晶硅層中的約10²²cm^-3），并且不受擴(kuò)散的限制。

以這種方式制造的層的特征還在于高純度，因?yàn)槌练e純的多晶硅并且不使用可能污染的摻雜氧化物。最后，也不需要隨后除去例如摻雜的氧化物。

另外的優(yōu)點(diǎn)是聚硅烷不含碳，因此不存在si晶片與碳的反應(yīng)，由此不形成sic。

本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明的方法制造的半導(dǎo)體襯底及其用途，特別是用于制造電子或光電子部件，優(yōu)選太陽能電池。太陽能電池可以是例如背接觸太陽能電池。

在太陽能電池的制造中，根據(jù)本發(fā)明制造的半導(dǎo)體襯底可以在另一個(gè)步驟中涂覆有氮化硅層（成面地，特別是整面地），然后在氮化硅層的特定區(qū)域上施加含金屬的組合物用于制造金屬觸點(diǎn)，例如銀膏料并且通過加熱而燒穿（durchfeuern），從而建立與位于其下的高摻雜的層的接觸。

最后，本發(fā)明還涵蓋包含根據(jù)本發(fā)明制造的半導(dǎo)體襯底的太陽能電池和太陽能組件。

以下實(shí)施例闡述本發(fā)明的主題，其本身沒有任何限制作用。

實(shí)施例

實(shí)施例1：

通過旋涂，將由30％的新戊硅烷（具有1.5％磷摻雜）和70％的溶劑甲苯和環(huán)辛烷組成的磷摻雜配制品沉積到電阻率為5歐姆·厘米的n-型硅晶片的兩個(gè)側(cè)面上。在500℃下對50納米厚的非晶硅層進(jìn)行轉(zhuǎn)化60秒。在1000℃下的磷原子溫度處理30分鐘的過程中，沉積的a-si層結(jié)晶成晶體硅，如從圖1中的擴(kuò)散后的衍射圖可以推斷出的。

通過旋涂，將由30％的新戊硅烷（具有1.5％硼摻雜）和70％的溶劑甲苯和環(huán)辛烷組成的硼摻雜配制品沉積到電阻率為5歐姆·厘米的n-型硅晶片的兩個(gè)側(cè)面上。在500℃下對50納米厚的非晶硅層進(jìn)行轉(zhuǎn)化60秒。在1050℃下的硼原子溫度處理60分鐘的過程中，沉積的a-si層結(jié)晶成晶體硅。

實(shí)施例2：

在沉積聚硅烷和轉(zhuǎn)化成非晶硅之后，可以通過兩種不同的方法使后者結(jié)晶：

1.固相結(jié)晶，和

2.液相結(jié)晶。

對于1：在高于600℃的溫度下在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行熱退火。

對于2：通過電子束或激光熔化a-si和隨后液相結(jié)晶。圖2a示出了通過固相結(jié)晶處理的樣品的“電子背散射衍射圖”。圖2b示出了液相結(jié)晶的樣品。

實(shí)施例3：背接觸太陽能電池的制造

如下制造背接觸太陽能電池：

a.使硅晶片單側(cè)圖案化；

b.在硅晶片的平坦側(cè)面上沉積2納米厚的sio薄膜；

c.通過噴墨印刷，以濕膜的形式和以指紋結(jié)構(gòu)的形式在具有2納米厚的sio層的硅晶片平坦側(cè)面上印刷含有p-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)組合物；該組合物含有30％的新戊硅烷（具有1-10％的硼摻雜）和70％的溶劑甲苯和環(huán)辛烷；指紋的寬度通常為200μm-1000μm；

d.以濕膜的形式和以與根據(jù)（a）的沉積結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的形式在所述硅晶片的相同側(cè)面上同時(shí)印刷含有n-型摻雜劑的、基于si的液態(tài)組合物；該組合物含有30％的新戊硅烷（具有1-10％的磷摻雜）和70％的溶劑甲苯和環(huán)辛烷；指紋的寬度通常為200μm-1000μm；

e.將濕膜通過轉(zhuǎn)化而轉(zhuǎn)變成元素的硅，特別是轉(zhuǎn)變成非晶硅；所述轉(zhuǎn)化在氮?dú)鈿夥障略?00-600℃的溫度下進(jìn)行；持續(xù)1秒至2分鐘；優(yōu)選在500℃下60秒；所述非晶硅的層厚度為50-200納米；

f.在平坦背面上沉積sin薄膜；

g.在850℃和30分鐘下通過添加pocl3而將摻雜的a-si層轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч瑁挥纱嗽趫D案化的硅晶片側(cè)面上形成n+區(qū)域；

h.通過hf從正面除去磷硅酸鹽玻璃(psg)和從背面除去sin；

i.將反射層沉積在正面上，和

j.將背面上的p+和n+區(qū)域通過金屬而接觸。