JP2007505487A - 有機樹脂材料に開口部を形成する方法の改良 - Google Patents
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Abstract
ノボラックなどの有機樹脂材料（１７）の薄膜がエッチングマスクとして用いられ、開口部（３２）がマスクに所定のパターンで形成されて、開口部により画定される選択された部分が処理される。開口部（３２）は、開口部が形成されるべき部分に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの苛性エッチング液の液滴（７６）のパターンを適用することにより形成される。液滴（７６）は、インクジェットプリンタ（９０）を用いて適用され、インクジェットプリンタは液滴が適用される際に有機樹脂の表面の上方でスキャンされる。液滴（７６）は、開口部（３２）の寸法を定め、液滴（７６）の下側の有機樹脂（１７）を完全に除去できる大きさのものである。エッチング液が有機樹脂をエッチングして貫いて下にある表面（１２）を露出させた後、エッチング液は有機樹脂及び開口部（３２）から洗い流される。
Description
本発明は、一般に、半導体デバイス製造の分野に関し、詳細には、本発明は、金属接点及び他の構造を薄膜半導体デバイスに形成する方法において用いられる加工ステップの改良を提供する。薄膜光起電力デバイスの新規デバイス構造も提供される。
ウェハに基づく従来のモジュールに対する薄膜光起電力（ＰＶ）モジュールの主な利点は、製造コスト低減の可能性があることである。しかし実際には、コストの主要な要素が製造プロセスに含まれるステップの数と複雑さであり、それらが材料コストの節減をすぐに上回り得るので、コストの節減を実現するのは依然として困難である。特に、精密な調整を要するステップ数、又は、１つのステップを実施するのに使用される装置の速度は、プロセスの堅牢性がそうであるように、コストに強く影響し得る（いくつかの場合には、これらのために、修正ステップの追加が必要になるか、或いは、材料の劣化により最終製品の性能が低下する結果になることがある）。こうして、必要とされる調整が少なくなり、ステップ数が減り、デバイスへの損傷が少なくなる、或いは、ステップがより迅速に実施され得るようなプロセスの改善により、相当な利点が得られる。
本発明は、エッチングマスクを形成する所定のパターンで有機樹脂材料の薄膜に開口部を形成する方法であって、
ａ）有機樹脂材料の薄膜の表面上で前記樹脂膜が開口されるべき箇所に、苛性エッチング液の液滴のパターンを適用するステップと；
ｂ）前記エッチング液が前記有機樹脂をエッチングして貫いて下にある表面を露出させた後、前記有機樹脂膜及び前記開口部から前記エッチング液を洗い流すステップとを含む方法を提供する。
ａ）有機樹脂材料の薄膜の表面上で前記樹脂膜が開口されるべき箇所に、苛性エッチング液の液滴のパターンを適用するステップと；
ｂ）前記エッチング液が前記有機樹脂をエッチングして貫いて下にある表面を露出させた後、前記有機樹脂膜及び前記開口部から前記エッチング液を洗い流すステップとを含む方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態において、前記有機樹脂材料の薄膜の表面上に前記エッチング液を適用するステップは、
ａ）ステージに前記表面を支える構造体を置くステップと；
ｂ）前記表面の上方で前記表面に近接させてインクジェット印刷デバイスを配置するステップであって、前記インクジェットデバイスと前記ステージは互いに相対的に移動可能であるステップと；
ｃ）前記インクジェットデバイスに前記エッチング液を供給するステップと；
ｄ）前記表面と前記インクジェットデバイスを、制御手段の制御下で、互いに相対的に移動させるステップと；
ｅ）前記インクジェットデバイスを制御して、前記表面と前記インクジェットデバイスが互いに相対的に移動するに従って、前記表面上に、所定量のエッチング液を所定のパターンで付着させるステップとを含む。
ａ）ステージに前記表面を支える構造体を置くステップと；
ｂ）前記表面の上方で前記表面に近接させてインクジェット印刷デバイスを配置するステップであって、前記インクジェットデバイスと前記ステージは互いに相対的に移動可能であるステップと；
ｃ）前記インクジェットデバイスに前記エッチング液を供給するステップと；
ｄ）前記表面と前記インクジェットデバイスを、制御手段の制御下で、互いに相対的に移動させるステップと；
ｅ）前記インクジェットデバイスを制御して、前記表面と前記インクジェットデバイスが互いに相対的に移動するに従って、前記表面上に、所定量のエッチング液を所定のパターンで付着させるステップとを含む。
好ましくは、前記ステージは、Ｘ−Ｙのステージであり、前記インクジェットデバイスは、前記表面と前記印刷ヘッドとの相対移動が前記インクジェットデバイスの下方で前記ステージを移動させることにより行われるように固定される。
本発明の一実施形態において、前記表面は、支持構造体又は基板上に形成された有機樹脂の薄い層（例えば、０．１から１０μｍ）であり、前記エッチング液は苛性溶液である。好ましくは、前記有機樹脂はノボラック或いは類似の樹脂（例えば、普通に入手可能なフォトレジスト）である。前記苛性溶液は、好ましくは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの溶液である。本発明による好ましい方法において、前記溶液は１５％の水酸化カリウム溶液である。また、好ましくは、前記インクジェットデバイスにとって適切な粘度とするために、グリセロールが、表面張力と蒸発速度を調節する添加剤と共に、適切な量で前記溶液に加えられる。
インクジェットデバイスは、例えば、Ｉｎｋ Ｊｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製のインクジェット印刷ヘッドモデル１２８ＩＤ、６４ＩＤ２又は６４−３０であり得る。これらのヘッドでは、５から２０センチポイズの溶液粘度が必要とされる。
これから、本発明の実施形態が添付図（一定の比率では拡大されていない）を参照して例示のために説明される。
図を参照すると、図１は、下で記載される光起電力デバイス製造法での前駆体である半導体構造１１の一部が示されている。この半導体構造１１は、窒化ケイ素の薄い反射防止コーティング７１が付けられたガラスシートの形の基板２２に付けられた半導体薄膜として形成されている。反射防止コーティング７１の厚さは８０ｎｍである。性能を最高にするために、この半導体薄膜は、１から２μｍの範囲にあり、好ましくは１．６μｍの全厚で形成された多結晶シリコン薄膜１２を備える。この多結晶シリコン膜１２には、上側に６０ｎｍの厚さのｐ＋型部分１３があり、下側に４０ｎｍの厚さのｎ＋型部分１５があり、このｐ＋型部分とｎ＋型部分を分離する１．５μｍの厚さの真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）又は僅かにｐ型にドープされた部分１４がある。ｎ＋型とｐ＋型の層におけるシート抵抗は、全体としてホウ素が２×１０１４ｃｍ−２以下で、好ましくは、４００と２５００Ω／□の間である。典型的な値は、ｎ＋型材料で約７５０Ω／□、ｐ−型材料で１５００Ω／□である。ｎ＋型及びｐ＋型の層の厚さは、通常、２０と１００ｎｍの間である。ガラス表面には、好ましくは、光の閉じ込め（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｐｐｉｎｇ）を促進するようにテクスチャが付与されているが、これは、分かり易くするために、図には示されていない。
セルへの分割
図２に見られるように、シリコン膜１２は、スクライブされた（ｓｃｒｉｂｅｄ）分離溝１６によりセルに分割される。これは、各光起電力セルの境界を画定するために分離溝１６が必要とされる基板上の部分に、レーザーをスキャンさせることにより達成される。溝１６をスクライブするために、シリコンを貫き分離溝をカットする集束レーザー光線７３を生成するように１０６４ｎｍで稼動するレーザーの下方に配置されたＸ−Ｙステージ（示されていない）に、構造１１は移される。失われた活性部分である溝の幅をできるだけ小さくするために、レーザー光線は集束される。典型的には、シリコン膜の完全なアブレーションを行い、５０μｍの幅の溝を生成させるのに、０．１１ｍＪのパルスエネルギーが必要とされる。溝が確実に連続的であるように、パルスは次々と、５０％だけ重ねて照射される。最適なセルの幅は５から８ｍｍの範囲であり、６ｍｍのセル幅が典型的である。
図２に見られるように、シリコン膜１２は、スクライブされた（ｓｃｒｉｂｅｄ）分離溝１６によりセルに分割される。これは、各光起電力セルの境界を画定するために分離溝１６が必要とされる基板上の部分に、レーザーをスキャンさせることにより達成される。溝１６をスクライブするために、シリコンを貫き分離溝をカットする集束レーザー光線７３を生成するように１０６４ｎｍで稼動するレーザーの下方に配置されたＸ−Ｙステージ（示されていない）に、構造１１は移される。失われた活性部分である溝の幅をできるだけ小さくするために、レーザー光線は集束される。典型的には、シリコン膜の完全なアブレーションを行い、５０μｍの幅の溝を生成させるのに、０．１１ｍＪのパルスエネルギーが必要とされる。溝が確実に連続的であるように、パルスは次々と、５０％だけ重ねて照射される。最適なセルの幅は５から８ｍｍの範囲であり、６ｍｍのセル幅が典型的である。
図２に見られるように、シリコン表面では、好ましくは２つの絶縁層が用いられ、前記のレーザーによるスクライビングステップの後に付加される。第１の絶縁層は、任意選択の薄いが強靭なキャップ窒化物７２である。この層は、レーザースクライビングの後で、セルを画定する溝１６の端部に沿って露出したシリコンを保護し、シリコン表面を不動態化する。キャップ窒化物７２は、数分以内に完全にエッチングされて、ｎ型及びｐ型の接点位置でシリコンに到達できることが好ましく、通常、３００〜３２０℃の温度でＰＥＣＶＤにより堆積された６０ｎｍの窒化ケイ素を備える。
キャップ層７２が付けられる前に、構造体１１は、５％のフッ化水素酸溶液を入れたタンクに移されて１分間入れられる。こうすることにより、残っている屑（ｄｅｂｒｉｓ）と、生成したかもしれない表面酸化物が除去される。構造体は脱イオン水によりすすぎ洗いされ、乾燥される。
第２の絶縁層１７は有機樹脂の薄い層である。絶縁樹脂は、フッ化水素酸（ＨＦ）及び過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）の希溶液に耐性があり、好ましくは、１０−６ｍｂａｒの真空と共存し得る。最も頻繁に使用される絶縁材料は、フォトレジストで使用されるものに類似の（但し、光活性化合物は含まない）ノボラック樹脂（ＡＺ Ｐ１５０）である。好ましくは、ノボラック樹脂には、被覆力を向上させ、樹脂の光学的反射率を増大させてシリコン内に光を閉じ込めるのを助ける白い色を樹脂に付与する白色チタニア顔料（二酸化チタン）が２０〜３０％充填される。樹脂層１７は、下に記載されるエッチングステップでエッチングマスクとして機能し、セルを画定する溝１６の端部に沿って形成される、粗く、むらのある表面（キャップ窒化物層７２にポンホールが発生しがちな部分）の上もまた被覆している。有機樹脂層１７はまた、熱的及び光学的に金属層をシリコンから分離して、下に記載される接点形成加工ステップにおける金属層のレーザーパターニングを円滑にする。
ノボラック樹脂は、各モジュールに、スプレコーターを用いて４から５μｍの厚さまで付けられる。構造体１１が被覆された後、それを９０℃まで加熱する加熱ランプの下を通して樹脂が硬化する。図２に見られるように、絶縁層１７は、キャップ層７２に被せて付けられ、セル分離溝１６に広がる。
マスクの開口とｎ型接点開口部のエッチング
後で形成される金属層により、埋もれたｎ＋型の層及び上側のｐ＋型の層に電気的接点を作るために、ｎ型「クレータ（ｃｒａｔｅｒ）」接点とｐ型「ディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）」接点が必要とされる箇所に、ノボラック樹脂層１７及びキャップ窒化物層７２を貫いて穴が形成されなければならない。最初に、埋もれたｎ＋型シリコン層への「クレータ」接点に関しては、ノボラック樹脂層１７及びキャップ窒化物層７２を開口させるだけでなく、後にその下方がｎ型金属パッドとなる部分からほとんどのシリコン膜１２が除去されて、ｎ型接点開口部３２が形成されなければならない。図３、４及び５を参照すると、インクジェット技術が用いられて、クレータの位置のノボラック樹脂層１７に穴が開けられる。これを達成するために、構造体１１は、制御装置９２により制御され、ノズル間隔が０．５ｍｍで複数のノズルをもつインクジェットヘッド９１を装備したＸ−Ｙステージ上に載せられる。ガラスは真空チャックにより下に固定され、始めに、どの点もステージの上方に１ｍｍを超える変形をしていないことを確かめるためにスキャンされる。次に、ガラスは、典型的には４００ｍｍ／ｓのテーブル速度で、ヘッド９１の下方でスキャンされる。希薄（１５％）水酸化カリウム（ＫＯＨ）の液滴７６（図４を参照）が、ｎ型「クレータ」接点となるはずの位置に分配され適用される。奇数番号のノズルは奇数番号のセルで噴射し、偶数番号のノズルは偶数番号のセルで噴射するので、１つのセル内では、液滴の列の間の間隔は１ｍｍである。各列内での液滴の間の間隔は４００μｍであり、したがって、４００ｍｍ／ｓのテーブル速度での液滴の放出頻度は１ｋＨｚである。液滴は、樹脂層に、直径が約１００μｍの円形開口部をエッチング除去するような大きさにされる。ＫＯＨ溶液は、数分後に液滴７６の部分の絶縁樹脂１７を除去して、図５に見られる穴３２を生成させる。
後で形成される金属層により、埋もれたｎ＋型の層及び上側のｐ＋型の層に電気的接点を作るために、ｎ型「クレータ（ｃｒａｔｅｒ）」接点とｐ型「ディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）」接点が必要とされる箇所に、ノボラック樹脂層１７及びキャップ窒化物層７２を貫いて穴が形成されなければならない。最初に、埋もれたｎ＋型シリコン層への「クレータ」接点に関しては、ノボラック樹脂層１７及びキャップ窒化物層７２を開口させるだけでなく、後にその下方がｎ型金属パッドとなる部分からほとんどのシリコン膜１２が除去されて、ｎ型接点開口部３２が形成されなければならない。図３、４及び５を参照すると、インクジェット技術が用いられて、クレータの位置のノボラック樹脂層１７に穴が開けられる。これを達成するために、構造体１１は、制御装置９２により制御され、ノズル間隔が０．５ｍｍで複数のノズルをもつインクジェットヘッド９１を装備したＸ−Ｙステージ上に載せられる。ガラスは真空チャックにより下に固定され、始めに、どの点もステージの上方に１ｍｍを超える変形をしていないことを確かめるためにスキャンされる。次に、ガラスは、典型的には４００ｍｍ／ｓのテーブル速度で、ヘッド９１の下方でスキャンされる。希薄（１５％）水酸化カリウム（ＫＯＨ）の液滴７６（図４を参照）が、ｎ型「クレータ」接点となるはずの位置に分配され適用される。奇数番号のノズルは奇数番号のセルで噴射し、偶数番号のノズルは偶数番号のセルで噴射するので、１つのセル内では、液滴の列の間の間隔は１ｍｍである。各列内での液滴の間の間隔は４００μｍであり、したがって、４００ｍｍ／ｓのテーブル速度での液滴の放出頻度は１ｋＨｚである。液滴は、樹脂層に、直径が約１００μｍの円形開口部をエッチング除去するような大きさにされる。ＫＯＨ溶液は、数分後に液滴７６の部分の絶縁樹脂１７を除去して、図５に見られる穴３２を生成させる。
開口部３２は間隔をもった複数の穴であるから、接点形成後に半導体層における横方向の連続性は保たれる。インクジェット印刷法により、制御された仕方で苛性溶液の液滴７６が付けられて、ｎ型接点が形成されるはずの箇所でだけ絶縁体が除去される。苛性溶液は、好ましくは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むが、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）もまた使用することができ、また、粘度調節のためのグリセロールを含む。この目的で使用される印刷ヘッドは、Ｉｎｋ Ｊｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．製のモデル１２８ＩＤ、６４ＩＤ２又は６４−３０であり、印刷用物質の粘度は５〜２０センチポイズの範囲であろう。印刷ヘッドにより付着される液滴の大きさは、５０〜１５０μｍの範囲の直径の付着液滴に応じて、２０から２４０ピコリットルの範囲にある。好ましい実施形態において、液滴は１００μｍの直径で印刷される。ノボラックはフォトレジスト材料に使用される樹脂に密接に関連する有機樹脂であり、前記のエッチング液印刷法は、他のこのような材料のパターニングにも同じように適用されるであろうということに注意すべきである。
図６に見られるように、シリコン層１２に開口部３２を延長するために、構造体１１が水ですすぎ洗いされてインクジェット印刷過程による残留ＫＯＨが除去され、次に、それは５％のフッ化水素酸溶液が入ったタンクに１分間浸漬されて、ｎ型接点開口部３２から窒化ケイ素が除去される。次に、このシートは、直接、１％のフッ化水素酸（ＨＦ）及び０．１％の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）が入ったタンクに移されて４分間浸漬される。この時間は、前記のシリコンの厚さでは、全てのｐ＋型の層を除去し、粒界に沿って下向きにエッチングを行ってｎ＋型の層のいくらかを露出するのに十分であるが、この時間は、異なるシリコン層の厚さ、シリコン結晶特性及び表面テクスチャの度合いに合わせて調節されるべきである。次に、構造体１１は、脱イオン水中ですすぎ洗いされ、乾燥される。
図６に見られるように、シリコン１２に生成する開口部３２は、粗い底部表面８２をもち、そこでは、いくつかの点で反射防止層７１まで通してエッチングされており、いくつかの隆起部分８３は、僅かにドープされたｐ型部分１４まで延びている。しかし、いくらかのｎ＋型部分が露出されている限り、ｎ＋型部分への良好な接点が形成され得る。ｐ型部分は、ｎ＋型部分の近くの部分では極めて僅かにドープされているので、いくらかのｐ型材料もまた穴３２の底部に残された場合に、短絡を引き起こすのに十分な横方向の伝導性はない。
マスクのリフロー
穴３２の側壁は、ｐ＋型部分１３と僅かにドープされた部分１４とを貫き通っているので、壁面は、ｐ−ｎ接合の短絡を防ぐために絶縁される必要がある。これは、図７に見られるように、絶縁層１７をリフローさせることにより、開口部３２の端部近傍における絶縁層７８の一部が穴に流れ込んで、壁面の上に被覆７９を形成することにより、実現される。これを達成するために、シートは適切な溶剤の蒸気を含むゾーンを通される。こうすることにより、絶縁層１７のノボラック樹脂がリフローを起こし、クレータ開口部３２の大きさを縮小させる。試料がこのゾーンを出て行く際に、残っている溶剤を除去するために、試料は加熱ランプの下で９０℃の温度まで加熱される。
穴３２の側壁は、ｐ＋型部分１３と僅かにドープされた部分１４とを貫き通っているので、壁面は、ｐ−ｎ接合の短絡を防ぐために絶縁される必要がある。これは、図７に見られるように、絶縁層１７をリフローさせることにより、開口部３２の端部近傍における絶縁層７８の一部が穴に流れ込んで、壁面の上に被覆７９を形成することにより、実現される。これを達成するために、シートは適切な溶剤の蒸気を含むゾーンを通される。こうすることにより、絶縁層１７のノボラック樹脂がリフローを起こし、クレータ開口部３２の大きさを縮小させる。試料がこのゾーンを出て行く際に、残っている溶剤を除去するために、試料は加熱ランプの下で９０℃の温度まで加熱される。
リフローの速度は、用いられる溶剤の攻撃性、濃度、温度に応じて変わるであろう。ノボラックのような有機樹脂を溶かす多くの適切な揮発性溶剤（アセトンのような物質が含まれる）がある。アセトンはこのプロセスに適切な溶剤であるが、非常に攻撃的に作用し、穴３２の壁面を樹脂で被覆するのにたった数秒しか必要としないので、プロセスを正確に制御することが難しい。好ましい溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）であり、デバイスは、絶縁体の穴が僅かに縮小することが認められるまで、室温（例えば、２１℃）で４分間ＰＧＭＥＡの飽和蒸気を含む雰囲気に入れられる。
マスクの開口とｐ型接点開口部の洗浄
次に、再び、図３、４及び５を参照して上で説明された印刷及びエッチング法を用いて、さらなる１組の穴１９（図８参照）が絶縁層１７に形成される。これらの開口部は、ｐ型接点である「ディンプル」が必要とされる箇所の絶縁体の上に苛性溶液の液滴８１（図７参照）を印刷することにより形成される。苛性溶液によって絶縁層１７を除去して開口部１９（図８参照）を形成することに続いて、残留苛性溶液が水で洗い流され、開口部１９のキャップ層７２が５％のフッ化水素酸（ＨＦ）による１分間（その化学量論に応じて、１０秒から１０分の時間が窒化層を除去するために必要とされることに注意）のエッチングにより除去される。任意選択で、次に、接点が良好であるように、１％のフッ化水素酸（ＨＦ）及び０．１％の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）中での１０秒間のエッチングを用いてｐ＋型部分１３の表面の損傷されたシリコン材料が除去され、その後、脱イオン水中ですすぎ洗いされて、図９に見られるように、僅かに窪んだ接点「ディンプル」８５とされる。このエッチングの長さは、ｐ＋型の層１３を全て貫いてエッチングすることなく、プラズマによる表面の損傷を除去するのに十分な長さである。それはまた、ｎ型接点への影響は無視できるだけ十分に短い。
次に、再び、図３、４及び５を参照して上で説明された印刷及びエッチング法を用いて、さらなる１組の穴１９（図８参照）が絶縁層１７に形成される。これらの開口部は、ｐ型接点である「ディンプル」が必要とされる箇所の絶縁体の上に苛性溶液の液滴８１（図７参照）を印刷することにより形成される。苛性溶液によって絶縁層１７を除去して開口部１９（図８参照）を形成することに続いて、残留苛性溶液が水で洗い流され、開口部１９のキャップ層７２が５％のフッ化水素酸（ＨＦ）による１分間（その化学量論に応じて、１０秒から１０分の時間が窒化層を除去するために必要とされることに注意）のエッチングにより除去される。任意選択で、次に、接点が良好であるように、１％のフッ化水素酸（ＨＦ）及び０．１％の過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）中での１０秒間のエッチングを用いてｐ＋型部分１３の表面の損傷されたシリコン材料が除去され、その後、脱イオン水中ですすぎ洗いされて、図９に見られるように、僅かに窪んだ接点「ディンプル」８５とされる。このエッチングの長さは、ｐ＋型の層１３を全て貫いてエッチングすることなく、プラズマによる表面の損傷を除去するのに十分な長さである。それはまた、ｎ型接点への影響は無視できるだけ十分に短い。
金属接点の形成
デバイス製造の最終段階は、金属層を堆積させることと、その金属層を切り分けて、金属層が複数の独立した電気接続を形成し、それぞれがｐ型ディンプル接点の１系列から電流を集め、それを隣接するセルのｎ型クレータ接点の１系列に送るようにすることを含む。この様にして、切れ目のないセルの直列の相互接続が実現される。
デバイス製造の最終段階は、金属層を堆積させることと、その金属層を切り分けて、金属層が複数の独立した電気接続を形成し、それぞれがｐ型ディンプル接点の１系列から電流を集め、それを隣接するセルのｎ型クレータ接点の１系列に送るようにすることを含む。この様にして、切れ目のないセルの直列の相互接続が実現される。
金属層が適用される前に、構造体１１は、０．２％のフッ化水素酸の溶液が入ったタンクに２０秒間浸漬される。この酸により、クレータとディンプルの接点の両方から表面酸化物が除去される。このエッチングの強さと長さには広い選択の範囲がある。次に、構造体は脱イオン中ですすぎ洗いされ、乾燥される。
図１０に戻ると、絶縁層１７の上に薄い金属層２８を堆積させ、穴３２及び１９内に広げて、ｎ＋型部分１５及びｐ＋型部分１３の表面８２及び８５に接触させることにより、ｎ型及びｐ型の接点のための接点金属が同時に付けられている。この金属層は、好ましくは、純粋なアルミニウムの薄い層であり、これは、ｎ＋型及びｐ＋型シリコンの何れにも良好な電気接点となり、横方向の伝導性は良好であり、光学的反射は大きい。このアルミニウムの厚さは典型的には１００ｎｍである。
ｎ及びｐ型接点の絶縁
ｎ型及びｐ型の接点の分離は、レーザー８６（図１０参照）を用いて金属層２８を溶融及び／又は蒸発させることにより、図１１に見られる分離溝３１を形成することによって実現される。レーザーパルスが照射されると、少量の金属は光線の下で直ちにアブレーションを受け、穴３１が作り出される。
ｎ型及びｐ型の接点の分離は、レーザー８６（図１０参照）を用いて金属層２８を溶融及び／又は蒸発させることにより、図１１に見られる分離溝３１を形成することによって実現される。レーザーパルスが照射されると、少量の金属は光線の下で直ちにアブレーションを受け、穴３１が作り出される。
構造体１１は、１０６４ｎｍで稼動するレーザーを用いて処理されて、金属層２８に分離溝をスクライブする。レーザーは、シリコン１２を損傷させることなく金属層２８を貫いてスクライブするように調節される。これらのスクライブ３１は、隣接するセルへの各セルの直列接続を保持しながら、各セル内でｎ型接点３２をｐ型接点１９から分離する。好ましいレーザーの条件は、光線の焦点が約１００μｍの直径までぼかされた、０．１２ｍＪのパルスエネルギーである。パルスの重なりは５０％であり、スクライブは０．５ｍｍの間隔である。さらに、各セルを画定する溝１６に沿う不連続なスクライブ３４がある（図１２参照）。
図１２は、前記の方法により製造されたデバイスの一部の裏面図を示しており、この図から、デバイス１１の各セルが、細長い光起電力素子である３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ（セルのｐ＋型及びｎ＋型部分への接点をそれぞれ提供している交互に並ぶ穴１９及び穴３２の組を分離している複数の横方向の金属分離スクライブ３１によって、その長軸に渡って分割されている）を備えることが分かる。横方向のスクライブ３１は、それぞれのスクライブが細長い各セルを横切るように、デバイスの長さ全体に渡って延びている実質的に真っ直ぐな長いスクライブとして形成されている。
第１組のスクライブ３１の形成の後、さらなる１組の金属絶縁のスクライブ３４が、隣接するセル１１の間のセル分離スクライブ１６の上方に形成されて、セルの１つ置きのペアを分離している。図１２に示されるように、細長い横方向のスクライブ３１のどの１つでも、どちらか一方の側に延びる金属分離スクライブ３４は、横方向の同じスクライブ３１の他の側のスクライブ３４に関して、１つのセルだけずれており、その結果、接続リンク３６のマトリックスによりセルが交互に反対方向に直列に接続されるようになり、１つのセル３５の１組のｐ型接点１９を隣接するセル３５の１組のｎ型接点３２に接続している。
金属分離スクライブ３１は、５０〜２００μｍの幅、好ましくは約１００μｍの幅で、セル３５を横切る第１組の長いスクライブを備える。このスクライブは、通常、中心間の間隔で０．２〜２．０ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍだけ離れていて、幅が約０．２〜１．９ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍの伝導性のストライプを形作っている。分離スクライブ３４は、セル３５の長手方向に平行であって、シリコンのセル分離溝１６と実質的に同じ位置にある第２組の分断されたスクライブを備える。分離スクライブ３４もまた、５０〜２００μｍの幅、好ましくは約１００μｍの幅である。分離スクライブ３４を、横方向の分離スクライブ３１を形成するより前に形成することは、同じように可能である。スクライブの部分は、図１２において斜線により示されている。
完成された構造の一部分が図１３に示されており、この図は、セルが直列に接続されるように、１つのセルのｎ型接点の、隣接するセルのｐ型接点への接続を示している。実際には、纏めてグループ化されるいくつかのｎ型接点と、纏めてグループ化されるいくつかのｐ型接点があり得るが、分かり易いように、各々から１つだけが、それぞれのセルにおいて示されている。実際にはシリコンの分離溝１６及び金属の分離溝３１は図１２に示されているように互いに直交して延びているので、図１３に示されている配置構成は、やはり正確でない。
具体的な実施形態として示された本発明に、概略が記載された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの変形形態及び／又は変更がなされ得ることが、当業者により理解されるであろう。したがって、本明細書における実施形態は、あらゆる点で例示であり限定ではないと見なされるべきである。
Claims (11)
- ａ）有機樹脂材料の薄膜の表面上で前記樹脂膜が開口されるべき箇所に、苛性エッチング液の液滴のパターンを適用するステップと；
ｂ）前記エッチング液が前記有機樹脂をエッチングして貫いて下にある表面を露出させた後、前記有機樹脂膜及び前記開口部から前記エッチング液を洗い流すステップと；
を含む、エッチングマスクを形成する所定のパターンで有機樹脂材料の薄膜に開口部を形成する方法。 - 前記有機樹脂材料が、支持構造体又は基板の上に形成された有機樹脂の薄い層（例えば、０．１〜１０μｍ）である請求項１に記載の方法。
- 前記有機樹脂材料がノボラックである請求項１又は２に記載の方法。
- 前記マスクにおける前記開口部が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の溶液を用いて形成される請求項１、２又は３に記載の方法。
- 希（１５％）水酸化カリウムの液滴がマスクを開口しようとする箇所に投液される請求項１、２、３又は４に記載の方法。
- ａ）ステージ上に前記表面を支える構造体を置くステップと；
ｂ）前記表面の上方で前記表面に近接させてインクジェット印刷デバイスを配置するステップであって、前記インクジェットデバイスと前記ステージは互いに相対的に移動可能であるステップと；
ｃ）前記インクジェットデバイスに前記エッチング液を供給するステップと；
ｄ）前記表面と前記インクジェットデバイスを、制御手段の制御下で、互いに相対的に移動させるステップと；
ｅ）前記インクジェットデバイスを制御して、前記表面と前記インクジェットデバイスが互いに相対的に移動するに従って、前記表面上に、所定量のエッチング液を所定のパターンで付着させるステップと；
を含む方法によって前記有機樹脂材料の薄膜の表面上に前記エッチング液が適用される請求項１、２、３、４又は５に記載の方法。 - 前記インクジェットデバイスにより要求される粘度に前記反応性材料の粘度を調節するために、グリセロールが前記エッチング液に添加される請求項６に記載の方法。
- 表面張力及び蒸発速度を調節するために、添加剤が前記エッチング液と混合される請求項６又は７に記載の方法。
- 前記インクジェットデバイスが、Ｉｎｋ Ｊｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．のモデル１２８ＩＤ、６４ＩＤ２又は６４−３０であるインクジェット印刷ヘッドである請求項６、７又は８に記載の方法。
- 前記反応性材料の粘度が、５から２０センチポイズの範囲に調節される請求項９に記載の方法。
- 前記ステージがＸ−Ｙステージであり、前記インクジェットデバイスが、前記支持構造体と前記印刷ヘッドの相対移動が前記インクジェットデバイスの下方で前記ステージを移動させることにより行われるように固定される請求項６、７、８、９又は１０に記載の方法。
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