JPS5823489A - 半導体装置作製方法 - Google Patents

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】 本発明は水素、フッ素、塩素の如きハロゲン元素または
りチューム、ナトリューム、カリュームの如きアルカリ
金属元素が再結合中心中和用に添加台布した非単結晶半
導体（アモルファ膜または薄膜状に形成された半導体の
総称、本明細書においてはＮＯ８と略記する）またはこ
の半導体の電極として設けられた透明導電膜に密接して
ニッケルを主成分とする電極を設けることを目的とする
。

本発明はＮＣ８を構成するＰまたはＮ型の導電型を有す
る半導体に密接してオーム接触を有せしめたニッケル電
極またはその電極よシ延在したリードを設けることを目
的とする。

無電界メッキ法によシニッケルを主成分とする被膜を形
成しこれを電極とすることによシ、従来真空蒸着法等で
アルミニュームを主成分とした電極が形成さ糺ていたの
にかわシ安価でか（酸化インジューム、酸化スズ、酸化
ア！チ）ンまたはそれらの混合体代表的には工Ｔｏ、窒
化チタンの如き窒化物金属よシなる透光性の導電性被膜
を本発明では総称し、単にＴＣＰという）上に印刷用レ
ジストを印刷コートしまたはフォトレジストをフォトエ
ツチングして選択的に形成し、このレジ及トの膜の形成
されていない領域にのみ選択的に金属膜特にニッケ゛ル
膜を形成し電極とすることを目的とする０ 本発明はかかる選択的形成に関し、リフトオフ法を適用
した０すなわち金属膜を選択エツチング液グと、その液
がＮＣ８またはＴＣＰ’を融食溶去してしまう。このこ
とを防ぐためかかるエツチング液を用いないことを他の
特徴としている。さらに本発明はスクリーン印刷を行な
う大面積の基板上に対し無電界メッキ法を適用するとリ
フトオフ可能であシ、工学的に安価で大量に電極、リー
ド形成が可能であることを示したことを他の特徴として
いる。

従来ＮＣ８とＴＯＦとが同一基板に設けられた代表的な
半導体装置として光電変換装置特にｌアモルファス太陽
電池が知られている。さらにこのＮ０ＥＪを応用した絶
縁ゲイト型電界効果半導体装置（例えば不発門人の出願
になる　半導体装置およびその作製方法　５３−１２４
０２１昭和５３年１０月７日出願）が知られている。

しかしながらこれらの半導体装置においては上側の電極
特にプラズマＯＶＤ法、減圧ＣＶＤ法によ多形成された
ＮＯ８上の電極形成にはアルミニュームの真空蒸着法に
よる被膜作製が行なわれていたρしかし真空蒸着法は蒸
着装置が２０００万円〜４０ｏＯ万円ときわめて高価で
あシまた原料の被膜化として用いられる材料の使用効率
も１％以下であシ、他の９９％以上はむだになってしま
った。さらにアルミニュームの蒸発を大量生産において
は電子ビームで行なうため電子ビームにより被形成面の
半導体面損傷がおきてしまった。

そのため低価格の大容量太陽電池を作ろうとにもなって
しまった０このことは１ｏ　ＯＦｌ／Ｗすなわち１００
ｍ’にて１０チの効率を有する太陽電池をたものであシ
、被膜製造装置は数万円〜数十万円と安価でアシ、かつ
重要なことはこの被膜の作製に対し半導体に何らの機械
ストレス、電子ビーム衝撃によるスパッタ効果、ダメー
ジ効果がない。さらに熱処理温度が再結合中心中和元素
が外部に放出されはじめる３　５０’Ｃ！以下の温度（
５） 代表的には１００〜２５０＠Ｏでよい等きわめて多くの
特徴を有している。

加えて従来はＴＣＦの化学エッチがいわゆるＩＴＯにお
陽ては酸ならば何でも簡単にエツチングされてしまう。

こρため上の金属面のみを選択的に酸により化学エッチ
できず、電極形成には単に蒸着マスクを用いる以外に可
能でなかった。しかしこの蒸着マスクではマスークと基
板とのすきが発生しやすかった。そしてひいてはパター
ンにボケができやすく、工学的に最適の方法とはいえな
かった。

本発明は金属のエツチングに酸で金属そのものをエツチ
ングするのではなく、その下側にあらかじめ形成された
レジストを有機溶剤例えばトリクレン等によシ溶去する
ことによシ、その上側の金属をリフトオフするいわゆる
リフトオ界メッキ法で形成するという全く画期的なもの
である。

以下本発明を図面に従って説明する。

第を図のフローチャートは本発明方法を示す無電界メツ
３．・リフトオフ法の主たる工程を示している。

第１図は本発明の半導体装置である光電変換装置および
その作製方法を示すたて断面図である０ 第１図（Ａ）において透光性基板（７）上の透明導電膜
（３）、ｐｌ、Ｉα転Ｎα枠型構造を有するＮＣ８巾（
１，７〜２．３ｅＶ）を有するセミアモルファス半導体
層によＩｐＰ型およびＮ型半導体層（イ）、α樽をそれ
ぞれ５０〜２０ＯＡ、　’１５０−３０ＯＡの膜厚にプ
ラズマ気相法によ多形成した。さらに真性または実質的
に真性の導電型を有する半導体α呻はアモルファスまた
はセミアモルファス構造を有する半導体により０．４〜
０．８μの膜厚にプラズマ気相法によ多形成されている
。この半導体膜の形成方法に関しては、不発門人の出願
による特許願（半導体装置作製方法　５３−４５２８８
’ｉ’　８５３．１２１０　　出願）また特許願（半導
体装置　５３−（７） ０８３４６７８５３、フ、８出願　対応米国特許　Ｈｅ
ｔｅｒＯＪｕｎｃｔｉｏｎ　　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　　Ｄｅｖｉｃｅ　　伯Ｉ（４、２５４，４２９１
９１１，３，３公告）に記されている。

この第１図（Ａ）の工程は光電変換装置であるがＮＯ８
またはＮＯ８とＴＯＦとを少くとも一部に有している基
体（基板とＮＣ８またはＴＣＦとを有する総称）が第２
図（１）の工程に示されている。これは光電変換半導体
装置、絶縁ゲイト型電界効果トランジスタまたは集積化
構造体さらにフォトセンサ、フォトセンサアレー、イメ
ージセンサ等であってもよい。本発明はこれらいずれの
半導体装置に対しても有効である。

さらに第１図ＣＢ）においてこれら基体上に選択的にレ
ジスト膜（３１）をスクリーン印刷法にて形成した。こ
れはスクリーンマスクを通して選択的にレジスト膜を５
〜３０μの厚さに印刷形成させた。

もちろん公知のフォトエツチング法すなわち全面にレジ
ストを塗付し紫外光、電子ビームによりフォトマスクを
通じてレジストを硬化せしめ硬化しない部分を除去して
第１図（Ｂ）を得てもよい０ （８） この工程は第２図（２）に示している。さらにこのレジ
スト膜をれｉｉ、（一般には１００〜ｚｏｏｃ）シ（３
６）を含みこれらすべての表面を活性化した。

すなわちセージタイザー（例えばＳｎＯ’１□１ｇ／ｌ
。

ＨＣｌ３ｍ１／１残り水）中に室温にて５〜２０分浸し
た。さらに市販のレッドシューマー液に室温にて５〜２
０分浸し、これら基体の表面を活性化した。第２図（５
）、さらにこの表面に無電解ニッケル絞金液（シューマ
ー）に液温６０〜９０°０例えば７０ＤＣにて５秒〜５
分間浸し、これらの表面はニッケルを主成分とする金属
膜を形成せしめ、このニッケル中には１価、■価または
遷移金属、珪素またはゲルマニュームを０．１〜５チ添
加してＰ型またはＮ型半導体へのオーム接触を助長して
もよい。かくして表面に５００〜５０００Ａの膜厚の金
属膜（３２）を無電解メッキ法にて形成せしめた。

この後水洗、湯洗をかるく行ない、シューマー液を除去
した後、１００〜２００°Ｃ例えば１２０°Ｃに（９） て３０分加熱乾燥をしてメッキ膜の半導体表面。

透明導電膜表面とのｔ％性を向上させた。この温度はレ
ジスト膜（３１）が硬化しない程度に低いことが重要で
ある。

この後これら全体をレジスト除去剤例えばトリクレン液
中に浸し、かるく起４凌を加えてレジスト膜（３１）を
オニした。その結果レジスト膜上の金属膜はハクリし、
結果として第１図（Ｃ）の断面図に示される如く、ＴＣ
Ｆ上に金属膜（３４）また半導体膜上に他の金属膜（３
３）を形成させることができた。第２図では工程（８）
に対応する。

さらにこれら全体を１００−３５０’Ｏ代表的には１５
０〜２００’Ｏの温度にて１５〜３０分間シンターを行
ない必要に応じて２３０〜什０＃０５〜１０秒間ハング
槽に浸しニッケル膜上にハンダ付を行なってもよい０ 第１図において半導体層はＰまたはＮ型の導電型を有し
、その電気伝導度が１０シ４以上代表さらにオーム接触
をさせやすく好都合である。

００） その接触抵抗は１０〜０．１．ｎ／ｍｍでアシ、実際上
全く支障がなかった。

第１図においては従来よシも上側電極がアルミニューム
に比較して耐熱性を、有するニッケルを主成分として用
いたことによシ、半導体装置としての信頼性が１００〜
１＄５’Ｏ高温放置した際、１５〜１６倍も向上した。

また電極−の形成に強酸例えばフッ酸、硝酸、硫酸等を
用いず、トリクレン等の有機溶剤を用いたリフトオフ法
であるため、ＮＯ８，ＴＣ！Ｆがエツチングされるとと
もなく、加えてこの金属膜上にさら奴ハンダ等を選択的
に形成させ、膜としての抵抗を下げることが可能であシ
、部品として他のミーグ）ＩＣ等と接続しやすい等の特
徴を有する。

加えてこの工程は一度に大面積の基体（１０ｃｍ”〜５
０ｃｍ）を多量に制御することが可能であシ、真空蒸着
法を用いないため減価償却費が安価であるという特徴を
有する。

さらに重要なことはＮＯ８，ＴＯＦがきわめてやわらか
く、損傷を受けやすい材料であることは被膜の作製に電
子ビーム、スパッタ法、高温（再結合中心中和剤である
水素、ハロゲン元素、アルカリ金属元素が半導体である
珪素、ゲルマニュームと結合を切る温度すなわち３５０
’Ｃ以上の温度）処理を必要としない等、あらゆる面で
好ましいものである。

第１図（０）においてＡ　Ｍ　１（１ｏｏｍｗ／ａｍ）
　（３０）の光照射において８．０〜１２．　ｏ％／ｃ
ｍを５ｃｍ’の光電変換装置で作ることができた。

第２図は本発明方法を工程別に示したものである。図面
において無電界メッキされる金属はニッケルを主成分と
した金属にニッケルのみを含む）を示した。しかし本発
明方法はニッケルに限らずチタン、モリブデン等他の・
金属であっても同様である。

第３図は本発明を用いた他の実施例を示す。

第３図（４）は第１図（０）の光電変換装置を複数個集
積化して設けたものである。

すなわち照射洸（３０）は透光性基板（〒）上に選択的
に設けられ、半導体（１）の一方の電極として設けられ
ている透明導電膜（３）　、　（ｄ）　、　＜＜６をへ
て半導体（１）を照射し光電変換を行なう。この電子・
ホール対は一方の透明導電膜と他方の無電解メッキ法で
作られた金属例えばニツケ−ルを主成分六する裏面電極
（２）　、　（、ｉ）、　＜８にドリフトする。このニ
ッケル電極（２）は半導体（１）の裏面電極であシ、半
導体（ｉ）の表面電極（勢と（５）にて連続しておシ、
また電極（山は（５）にて（喝と連続した３個の光電変
換装置を直列接続して外部接続端子（４）、（６）にて
３倍の電圧を得ようとしたものである。もちろんこれは
並列接続させてもよい０ 第３図（Ｂ）は２個の絶縁ゲイト型電界効果半導体装置
を基板上に設けたものである。

すなわち基板（マ）上に真性または実質的に真性の半導
体（８）を０．１〜１μの厚さに形成した。これは非晶
質であってもまたセミアモルファス構造（ＳＡＳという
）を有する珪素半導体であってもよい。

高い用：ｔ　報＄ｌ　Ｉ・１を有すまたは微結晶性を有
するセミアモルファス半導体が好ましい。かくすると単
結晶半導体膜きわめて近い電気伝導度］、ＸＩＯ〜１×
１０（二ａｍ））を有する。

さらにこの後この上面にＰまたはＮ型のＮＣＢの半導体
層をプラズマ気相法およびフォトエツチング法によシ選
択的に形成し、ソース（９）　、　（９）トレイン（１
０）、　（１０’）とした。その後フィールド絶縁物（
３９）をプラズマ気相法によシ酸化珪素を０．３〜３μ
の厚さに形成した。この後プラズマ＋ｆ／ｊ化法によシ
ゲイト絶縁膜を前記した半導体層（９）（１０）および
（８）、ま゛た（４０ゐおよび（８）を酸化することに
よシ３００〜１００ＯＡの厚さに形成した。この後プラ
ズマ水素のアニール法を行なった。

さらにこれらの上面に選択的に第１図、第２図と同様の
方法にてゲイト電極α転αう、ソースまたはドレインの
電極例えばαＩ、（Ｊ）を形成した。

この半導体装置はそのすべてにおいて３５０’０以下の
温度で処理を行なっており、単に集積化された絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置のみでなく、イメージセンサ、
フォトトランジスタプレイとして用いることが可能であ
る。

第３図（０）は基板α・がステンレスよシなシ、Ｐ型半
導体層（ホ）、真性半導体層ａＬ　Ｎ型半導体層ａ→よ
シなるＮＯ８αηおよびその上面に反射防止膜と電極と
をかねた透明導電膜（ハ）が設けられている。このＴＯ
？上にくし型、魚骨型にニッケルの電極（イ）、外部引
出し電極Ｑヤが設けられ、さらＫその電圧の抵抗を少な
くするためハンダに）が５０〜３００μの厚さにもられ
ている。

照射光（３０）によ］ＡＭｌ下にて１０〜１４％を得る
ことができ、さらに耐久性の信頼性向上にきわめてすぐ
れたものであった。特にＮ型半導体層（ＩＩをＳ　ｉ　
Ｃ！、、　（０＜　Ｘ（１）とし微結晶化してＳＡＳ構
造の１．８〜２．２ｅＶのエネルギバンドを有せしめ工
型半導体層０Ｉは照射面よシ内部に向ってＳＡＳよｐＡ
ｓ　（非晶質）に構造を連続的に菱えることによシ内部
電圧を０．３ｖも得ることができた。

またＰ型半導体層（ホ）もＳｉｎ、　（０＜Ｘ＜１）と
してかたいＰ型半導体層とすることによシ、半導体作製
工程においてＰ４接合を完全にしその境界面に高抵抗バ
リヤ層をなくしたことが多の特徴であシ、最大１３〜１
’４％／ｃｕｒｌ）得ることかで′きた。

しかしこの図面でさらに重要なことは、ニッケル電極の
耐熱性の向上によ、９ＡＭ１であシュ００＾凸 ０Ｃ雰囲気下の連続照射においても信頼性の劣化が認め
られずきわめてすぐれたものであった。

導体装置に有効であシ、それらの効果はこれらの説明に
おいて大なることが判明したものと信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示す半導体装置の作製工程を示す
たて断面図である。 第２図は本発明を示すフローチャートである。 第３図は本発明の他の半導体装置の実施例を示す。 察１図 ＃２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素、ハロゲン元素またはアルカリ金属元素を含有
   する非単結晶半導体または該半導体の電極として設けら
   れた透明導電膜上に無電界メッキ法によシ選択的に金属
   被膜をオーム接触を有する電極として３５０°Ｃ以下の
   温度にて形成することを特徴とする半導体装置作製方法
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、非単結晶半導体ま
   たは透明導電膜上にレジストを選択的に被膜形成し、た
   後活性化、無電解メッキ液に浸しニッケルを主成分とす
   る金属被膜を形成した後リフトオフ法により前記レジス
   トおよびその上面の前記金属被膜を助去することにより
   前記半導体または透明導電膜上に選択的に金属被膜の電
   極・ＩＪ−ドを形成することを特徴とする半導体装置作
   製方法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、室温
   〜１００″′Ｃの温度で無電解メッキ工程、５０〜２０
   ０’Ｏでのメッキ被膜の乾燥工程または５０〜３５０’
   Ｏでの半導体膜とのオーム接触の形成工程がなされるこ
   とを特徴とする半導体装置作製方法。