JPH0193174A

JPH0193174A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0193174A
Application number: JP62251317A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Oohayashi; 只志大林; Genji Umehara; 梅原　源治; Shinzo Tanaka; 田中　新三; Seishiro Mizukami; 水上　誠志郎
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に集積技
術に関する。

〔従来の技術〕

太陽電池などの半導体装置は必要な電圧を得るため、絶
縁基板上に第１の電極、アモルファス半導体層及び該第
１の電極に相対向する第２の電極が積層されてなる発電
領域が複数直列に集積されて構成されている。このよう
な半導体装置は半導体の性能が同じとき、出力効率すな
わち単位面積当たりの出力を大きくするためには、有効
発電領域の増加、換言すれば集積部面積を減少させる必
要がある。従来、集積部面積を減少させて半導体装置を
製造する方法として、次の２つの方法が実用化されてい
る。

その１つの方法は、第２０図（ａ）　、　（ｂ）に示す
ように、絶縁基板ｌの上に複数の第１の電極２を形成し
た後、その第１の電極２を覆うようにアモルファス半導
体層３が形成される。次に、レーザビームにてアモルフ
ァス半導体層３が線条に除去されて、第１の電極２が露
出させられた後、第２の電極４がアモルファス半導体Ｎ
３を覆うように形成され、更にレーザビームにて第２の
電極４が切断されることによって、ある発電領域の第１
の電極２と隣接する発電領域の第２の電極４とが直列に
接続された半導体装置５が製造される。

他の方法は、第２１図（ａ）　、　（ｂ）に示すように
、絶縁基板１の上に延長部６を有する第１の電極２を複
数形成した後、その延長部６をマスクにて被覆して延長
部６を除く第１の電極２上にアモルファス半導体Ｊｌ！
！　３が形成される。次に、アモルファス半導体層３の
上に、延長部７を有する第２の電極４が第１の電極２と
相対向するように形成されて、ある発電ｆｉＪｌ域の第
１の電極２と隣接する発電領域の第２の電極４とがそれ
ぞれの延長部６．７によって直列に接続された半導体装
置８が製造される。

なお、図中符号９は保護膜である。

（発明が解決しようとする問題点）第２０図に示す第１の方法は、レーザビームにてアモル
ファス半導体Ｎ３及び第２の電極４を短冊状に切断する
ものであるため、レーザ加工に時間を要するだけでなく
、レーザビームの熱によるアモルファス半導体の変質な
ど熱影響が大きいという問題があった。しかも、発電領
域の集積は第１の電極２．アモルファス半導体層３及び
第２の電極４の位置を少しずつずらせた形態でなされる
ため集積部の幅が広くなり、もって集積部面積が大きく
なるという問題点があった。

また、第２１図に示す第２の方法は、第１の電極２の上
にアモルファス半導体１１１１３を被着させる際、集積
部となる第１の電極２の延長部６をマスクにて被覆して
露出させるものであるため、延長部６を含む基板ｌの端
部にマスクを取り付けるための一定の幅を必要とし、集
積部面積の減少に限界があった。しかも、マスクの存在
により、第１の電極２とマスクとの境界部近傍において
、アモルファス半導体の堆積不良や層中に細孔が発生す
る等の問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題点を解決するために為されたも
のであり、本発明に係る半導体装置の製造方法の要旨と
するところは、絶縁基板上に複数の第１の電極を形成す
るとともに該複数の第１の電極の上にアモルファス半導
体を被着した後、相隣合う第１の電極のうちいずれか一
方の第１の電極上に形成されたアモルファス半導体層の
一部を高エネルギービームにて除去し、次いでアモルフ
ァス半導体層が除去された部分から他方の第１の電極上
に被着されたアモルファス半導体層の上に跨がって第２
の電極を複数形成するようにしたことにある。

〔作　用〕

かかる本発明によれば、絶縁基板上に第１の電極、アモ
ルファス半導体層及び第２の電極によって構成された発
電領域が複数形成され、それら発電領域のうちある発電
領域の第１′の電極と相隣合う発電領域の第２の電極と
は、高エネルギービームによりアモルファス半導体層が
除去された一部分にて電気的に接続されて、複数の発電
領域は直列に集積されることとなる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する
。なお、説明のため図面の各部は適宜、拡大して示す。

第１図は本発明方法によって製造された半導体装置の一
実施例を示す正面図であり、本例における半導体装置１
０は４つの発電領域１２が集積され大ものである。この
半導体装置１０は次のようにして製造される。

第２図において、符号１４は絶縁基板であり、その絶縁
基板１４の上には電極本体部１６とその両側に延び出す
延長部１７とを備えた第１の電極１８が写真蝕刻（フォ
トリソグラフィ）法又はスクリーン印刷法などにより、
所定のパターンに複数形成される。

ここで、絶縁基板１４はたとえば、ガラス、高分子フィ
ルム、セラミックス又は金属箔に電気絶縁性被膜を形成
したものなど、一般に太陽電池などの半導体装置に用い
られる基板であれば、すべて含むものである。

また、第１の電極１８はたとえば、ＩＴＯ，５ｎＯｚ＋
ＩＴＯ／Ｓｎｏｗなどの透明電極や、＾！、ステンレス
、　Ｍｏ。

Ｐｔ＋　Ａｕ、　Ａｇ＋　Ｎｔ＋　Ｃｕ、　　これらの
合金などの金属電極、その他一般に太陽電池などの半導
体装置に用いられる電極であればすべて含み、上記絶縁
基板１４がガラスなどの透明基板である場合は、第１の
電極１８として５ｎＯ１などの透明電極が用いられ−る
。

第１の電極１日が形成された絶縁基板１４の上には、第
３図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、アモルファス半
導体Ｎ２０が第１の電極１８の電流取り出し部１９を除
いて被着される。アモルファス半導体層２０はたとえば
、アモルファスシリコンａ−５ｉ＋水素水素モアファス
シリコンａ、Ｓｉ：ＩＬ水水素化７ルルフアスシリコン
カーバイドａ３ｉＣ：ＩＩ、アモルファスシリコンナイ
トライドなどのアモルファス半導体を、ｐｉｎ型＋　９
ｎ型、　Ｍｉｓ型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショッ
トキーバリアー型あるいはこれらを組合せた型などに堆
積させたものであり、イオンブレーティング法、真空蒸
着法、プラズマＣｖＵＩ法あるいはスパッタリング法な
どにて形成される。

このようにしてアモルファス半導体Ｍ２０が被着された
第１の電極１８は、第３図（ａ）に示すように、その延
長部１７の上に高エネルギービームを発電領域１２の集
積方向とほぼ平行に照射して線条にアモルファス半導体
層２０が除去される。

高エネルギービームはたとえば、ＹＡＧレーザ、Ｃｏｔ
レーザなどのレーザビームや、電子ビーム、イオンビー
ムなど、高エネルギーを集中し得るものが用いられる。

高エネルギービームにてアモルファス半ｍ体層２０が線
条に除去された延長部１７のスクライプ部２２は、第４
図（ａ）に示すように絶縁基板１４に達するものであっ
ても良いが、第４図（ｂ）に示すように、少なくとも第
１の電極１８の延長部１７が露出させられれば足りる。

次に第１図及び第５図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
に示すように、アモルファス半導体Ｊｉ２０の上に、電
極本体部２４とその両端に延び出す延長部２５とを有す
る第２の電極２６が蒸着法やフォトリソグラフィ法など
により所定のパターンに形成される。第２の電極２６の
電極本体部２４は第１の電極１８の電極本体部１６に相
対向するように配設されるとともに、第２の電極２６の
延長部２５は隣接する第■の電極１８から延び出す延長
部Ｉ７に跨がるように配設されて、両延長部１７．２５
は第５図（ａ）　、　（ｂ）に示すように高エネルギー
ビームにてアモルファス半導体Ｎ２０が除去されたスク
ライプ部２２にて電気的に接続される。従って、第１の
電極１８の電極本体部１６／アモルファス半導体層２０
／第２の電極２６の電極本体部２４によって構成される
発電Ｍｋ／ｉ１２は延長部１７．２５により集積される
こととなる。ここで、第２の電極２６は第１の電極１８
と同様の材料が用いられるが、絶縁基板１４がガラスな
どの透明基板でありかつ第１の電極１８がＳｎｕｇなど
の透明電極である場合には、第２の電極２６はＡＩなど
の金属電極が用いられる。

第２の電極２６の上には、第５図（ａ）に示すように更
に、保護膜２日が被覆されて半導体装置ｌＯが製造され
る。

本実施方法によれば、マスクなどを用いずに集１１１部
となる延長部を形成し得るため、アモルファス半導体層
の端部に堆積不良や細孔などの不具合が発生することは
なく、しかも延長部の幅は高エネルギービームにてアモ
ルファス半導体層を除去し得るものであれば足りるため
、集積部面積を大幅に減少させることが可能となる。よ
り具体的には、スクライブ部の幅は約０．０２〜０．３
　ａｍ程度であるため、集積部の幅は０．５ｍ＋ｓ以下
にすることが可能となる。従来の製造方法では、半導体
装置の面積に対する有効発電領域の面積の率、即ち有効
発電領域の面積率は６０〜８０％にすぎなかったが、本
発明方法によると、その面積率は８０％以上になる。

以上、本発明の一実施例を詳述したが、本発明方法は上
述の実施例に限定されるものではない。

たとえば、第６図に示すように、第１の電極１８の延長
部１７上のアモルファス半導体層２０が高エネルギービ
ームにて線条に除去されたスクライブ部２２において、
第２の電極２６の延長部２５が配設されないスクライブ
部２２に電気的良導体からなるメタル３０を蒸着させて
も良い、メタル３０は第２の電極２６と異なる材質を用
いても良く、あるいは第２の電極２６と一体的に形成す
ることも可能である。本例によれば、スクライブ部２２
における、第１の電極１８と第２の電極２６との接続抵
抗を小さくすることができる。

また、第７図乃至第８図に示すように、絶縁基板１４上
に形成された第１の電極１８の延長部１７を含む他の第
１の電極１８に隣接する周縁部上に、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ
などの電気的良導体からなる薄膜３２を蒸着法などによ
り被着させた後、前述と同様にアモルファス半導体１１
ｆｆ１２０の被着工程、高エネルギービームによるアモ
ルファス半導体層２０の除去工程及び第２の電極２６の
形成工程を行っても良い。このようにすれば、発電領域
１２において発電された電流は、第１の電極１８を流れ
て直接に集積部である延長部１７に導出させられるだけ
でなく、第１の電極１８から電気的良導体からなる薄膜
３２に流れて迅速に延長部１７に導出させられる０本例
によれば、発電された電流が抵抗の大きいＳｎＯ，など
から成る第１の電極１８を流れる際に生ずる出力ロスを
、薄膜３２に電流を導出することによって減少させるこ
とができ、太陽光発電装置やその他の大電流を発生させ
る半導体装置に適用すれば効果がある。

以上、本発明方法の実施例において、集積部を形成する
延長部１７．２５を発電領域１２の両端部に設けたが、
一端部にのみ設けても良く、半導体装置の発電量によっ
て選択し得る。

その他、本発明方法は第９図乃至第１０図に示すように
、第１の電極１８の延長部３４を隣接する第１の電極１
８側に延び出さないように形成して、その延長部３４上
に施された高エネルギービームによるスクライブ部２２
にて第１の電極１８と第２の電極２６とが電気的に接続
されるように、第２の電極２６の延長部３６を形成する
ことも可能である。

また、第１１図に示すように、第１の電極３８には延長
部を設けず、適宜、高エネルギービームにてアモルファ
ス半導体Ｎ２０が除去されたスクライブ部２２に、第２
の電極２６の延長部２５が第１の電極３８に跨がるよう
にして接続されても良い。

更に、第１２図乃至第１３図に示すように、第１の電極
４０の延長部４２を隣接する他の第１の電極４０の切欠
き部４４に配設して、高エネルギービームによるアモル
ファス半導体層２０のスクライブ部２２を延長部４２上
に集積方向と直角方向に形成した後、延長部を有しない
第２の電極４６を第１の１１極４０に相対向させて配設
し、スクライブ部２２にて第１の電極４０と第２の電極
４６とを接続させても良い。

また逆に、第１４図乃至第１５図に示すように、延長部
を有しない第１の電極４８の適宜箇所に、その電極４８
の上に被着したアモルファス半導体層２０の上部から高
エネルギービームにて集積方向と直角方向に一部、スク
ライブ部２２を設け、次いで第２の電極５０の延長部５
２を隣接する第１の電極４８側に跨がるようにしてスク
ライプ部２２上に配設し、そのスクライブ部２２にて第
１の電極４８と第２の電極５０とを電気的に接続させる
ことも可能である。

以上いずれの例においても、さらに発電領域の集積部面
積を減少させることができる。

以上、本発明方法の実施例を図面に基づいて詳しく説明
したが、その他、第１の電極又は第２の電極の適宜箇所
に電気的良導体からなる薄膜を設けることも可能である
等、本発明方法はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業
者の知識に基づき種々なる変形、改良、修正を加えた態
様で実施し得るものである。

実施例１第１６図に示す太陽電池を第１図乃至第５図に示す方法
で製造した。

絶縁基板として外形寸法３５＋＋＋ｍＸ　１５ｍ＋ｗ、
厚さ１．１ｍｍのガラス製の透明基板５４を用い、その
透明基板５４上に第１の電極として厚さ２００〜５００
０人のＳｎＯ，から成る透明電極５６を４箇所に分離し
て形成した。透明電極５６は、感光領域となる電極本体
部と発電に寄与しない延長部とからなるパターンをフォ
トリングラフィにて形成した。

次に、透明電極５６上に厚さ５０００〜７０００人のア
モルファスシリコン半導体Ｊｌｌ！５Ｂを被着した。ア
モルファスシリコン半導体層５８はその内部に層面と平
行に形成されたｐｉｎ接合にて構成されていて、具体的
には透明電極上に先ずＰ型アモルファスシリコン半導体
層／ｉ型アモルファスシリコン半８体層／ｎ型アモルフ
ァスシリコン半導体層の順に公知の方法で積層した。

その後、透明電極５６の延長部上のアモルファスシリコ
ン半導体Ｎ５８をＹＡＧレーザにて集積方向と平行に線
条に除去した。使用したＹＡＧレーザは、波長１．０６
μｍ、出力６Ｗ、パルス周波数２５ｋｌｌｚの条件であ
った。また、ＹＡＧレーザにてアモルファスシリコン半
導体１’５５Ｂが除去されたスクライブ部６０の幅は約
５０μｍであった。

次に、第２の電極（６２）としてアルミニウムＡＩを圧
力５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒの下で、アモルファスシリ
コン半導体層５８の上に所定のパターンに蒸着した。厚
さは約２０００人であった。スクライブ部６０をＢ察す
ると第５図（ａ）又は（ｂ）に示す断面を呈していて、
ある発電領域の透明電極５６と隣接する発電領域のＡ！
電極６２とはスクライブ部６０で接続されていた。また
、接続箇所の抵抗値を測定すると、ｌΩ／Ｃ１１以下で
あり、実用上問題のない値であった。

なお、本実施例においては比較のため、有効発電領域外
周部と基板との間隔を１ｍａ＋に設定し、隣合う発電領
域の間隔を０．５ｍｍに設定した。また、集積部の幅は
本発明方法によれば０．５ｍｍ以下に形成し得るが、本
実施例ではｌａ＋ｎで形成した。

このようにして得られたアモルファスシリコン太陽電池
の有効発電領域の面積率は７８％であった。また、この
太陽電池の出力をＦＬ１００１ｕｘＯ下で調べた。その
結果を第１７図に横軸に出力電圧を、縦軸に出力電流を
とって示す。

比較例１第２０図に示す構造の太陽電池を実施例１と同様の条件
で製造し、同一の条件で、得られた太陽電池の有効発電
領域の面積率と出力とを調べた。

但し、有効発電領域外周部と基板との間隔はｌｌ＋１ｆ
ｆｉに設定したが、集積部の幅は従来方法にて実施した
結果、ｌ＋ｕｗであった。

その結果、有効発電領域の面積率は７４．３％であった
。また、その出力は第１７図に一点禎腺で示す通りであ
った。　　　　　　゛比較例２第２１図に示す構造の太陽電池を実施例１と同様の条件
で製造し、同一の条件で、得られた太陽電池の有効発電
領域の面積率と出力とを調べた。

但し、有効発電領域外周部と基板との間隔は１ｍｍに設
定し、隣合う発電領域の間隔０　、５ｍｍに設定した。

また、集積部の幅は従来方法にて実施した結果、２１１
Ｉ１１であった。

その結果、有効発電領域の面積率は７２％であった。ま
た、その出力は第１７図に二点鎖線で示す通りであった
。

実施例２第１８図に示すように、透明電極５６の延長部を含む他
の透明電極５６と隣接する周縁部に、幅０．２　ｍｍの
クロムＣｒから成る薄膜６４を蒸着させた構造の太陽電
池を、前記実施例１と同様の条件で製造した。

得られた太陽電池の出力をソーラーシュミレータＡＭ（
Ａｉｒ　Ｍａｓｓ）　　１　（１００ｍＷ／ｃｍ”）で
調べた。その結果を第１９図に、横軸に出力電圧を、縦
軸に出力電流をとって示す。

比較例３前述の比較例１と同じ太陽電池を用いて、その出力を実
施例２と同じ条件で調べた。

その結果を第１９図に一点鎖線で示す。

〔発明の効果］本発明方法は、高エネルギービームにてアモルファス半
導体層の一部を線条に除去したスクライブ部で、ある発
電領域の第１の電極と隣接する発電領域の第２の電極と
を接続したため、接続部すなわち集積部の幅を小さくで
き、もって集積部面積の減少換言すれば有効発電領域の
増加が可能となった。しかも、アモルファス半導体層の
形成に際し、マスクなどを用いないため、さらに集積部
面積の減少が可能となるだけでなく、マスクなどの影響
によるアモルファス半導体の堆積不良や細孔の発生など
、不具合が生ずることはない。更に、スクライブ部はあ
る発電領域の第１の電極又は隣接する発電領域の第２の
電極のいずれか一方又は双方から延び出す延長部で形成
され、その延長部は発電には寄与しないため、高エネル
ギービームの照射に伴うアモルファス半導体層の変質な
どによる影響を考慮する必要がないなど、本発明は価れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で製造された半導体装置の一例を示
す正面図である。第２図乃至第５図は第１図に示す半導
体装置の製造工程の要点を説明するための図であり、第
２図は絶縁基板上に第１の電極を形成した状態を示す正
面図、第３図（ａ）はアモルファス半導体層にスクライ
ブ部を形成した状態を示す正面図、同図（ｂ）はアモル
ファス半導体層を形成した状態を示す断面図、第４図（
ａ）及び同図（ｂ）はそれぞれスクライブ部を示す断面
図、第５図（ａ）は第１図に示す半導体装置の断面図、
同図（ｂ）及び同図（Ｃ）はそれぞれ集積部の断面図で
ある。第６図乃至第１５図は本発明方法の他の実施例を説明す
るだめの図であり、第６図は他の実施形態を示す正面図
、第７図乃至第８図は更に他の実施形態を示す図であり
、第７図は絶縁基板に第１の電極を形成した状態を示す
正面図、第８図は得られた半導体装置の正面図である。第９図乃至第１０図は更に他の実施形態を示す図であり
、第９図は一工程を示す部分正面図、第１０図は得られ
た半導体装置の部分正面図である。第１１図は更に他の
実施形態を示す正面図であり、第１２図乃至第１３図及
び第１４図乃至第１５図はそれぞれ更に他の実施形態を
示す図であり、第１２図は一工程を示す部分正面図、第
１３図は得られた半導体装置の部分正面図、第１４図は
一工程を示す部分正面図、第１５図は得られた半導体装
置の部分正面図である。第１６図は実施例１−で用いた半導体装置の正面図であ
り、第１７図はＦＬｌｏｏｌｕｘにおける半導体装置の
出力を示す図である。第１８図は実施例２で用いた半導
体装置の正面図であり、第１９図はソーラーシュミレー
タＡ　Ｍ　　１　、１００ｍＷ／ａｍ”における半導体
装置の出力を示す図である。第２０図は従来の半導体装置の一例を示す図であり、同
図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。第２１
図は従来の半導体装置の他の一例を示す図であり、同図
（ａ）は正面図、同図（ｂ）は断面図である。１０ｉ半導体装置　　　　１２；発電領域１４．５４；
絶縁基板　′ １７．３４，４２ｉ延長部（第１の電極）ＩＥＩ、３Ｂ
、４０．４８．５Ｇ、第１の電極２０．５８；アモルフ
ァス半導体層２２、．６０．スクライブ部２５．３６，５２；延長部（第２の電極）２６．４６，
５０，６２ｉ第２の電極３０；メタル　　　　　　３２；薄膜第２図第３図（ｂ）］４第４３（ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ）第５図（ｂ）　　　　　　（ｃ）第６図第７図第９図第１２図第１５　図第１６図第１８図第！７図（Ｖ）第１９図（Ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板上に第１の電極、アモルファス半導体層
及び該第１の電極に相対向する第２の電極が積層されて
なる複数の発電領域が集積された半導体装置の製造方法
において、前記絶縁基板上に複数の第１の電極を形成するとともに
該複数の第１の電極の上にアモルファス半導体を被着し
た後、相隣合う第１の電極のうちいずれか一方の第１の
電極上に形成されたアモルファス半導体層の一部を高エ
ネルギービームにて除去し、次いでアモルファス半導体
層が除去された部分から他方の第１の電極上に被着され
たアモルファス半導体層の上に跨がって第２の電極を複
数形成するようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
（２）前記第１の電極又は第２の電極のいずれか一方又
は双方に隣接する他の第１の電極側又は第２の電極側に
延び出す延長部を有し、該延長部において高エネルギー
ビームによりアモルファス半導体層を除去して、任意の
発電領域の第１の電極と隣接する発電領域の第２の電極
とを接続するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
（３）前記第１の電極を形成した後、該第１の電極の少
なくとも前記高エネルギービームにてアモルファス半導
体層の一部が除去される側であって他の第１の電極と隣
接する周縁部に、電気的良導体からなる薄膜を被着する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
載の半導体装置の製造方法。