JP2013527618A - 点状相互接続及びビアを備えた薄膜モジュールのための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1G
Description
(a)バックコンタクト層と呼ばれる導電性層を前記最初の絶縁層上又はステップ(b)からの半導体層上に堆積し、前記絶縁層又は前記半導体層の少なくとも1つの連続した線が露出され、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品が設けられるように、ここではバックコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝を前記バックコンタクト層内に彫るステップと、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む少なくとも1つの半導体層を以前のステップ(a)又は(c)において堆積された層上に堆積し、それによって、前記溝を充填するステップにおいて、前記半導体光電子活性層は、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表すステップと、
(c)以前のステップ(b)において堆積された前記層上、又は前記絶縁層上に少なくとも1つの導電性フロントコンタクト層を堆積し、前記以前のステップにおいて堆積された前記層又は前記絶縁層の少なくとも1つの連続した線を露出させ、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のフロントコンタクト部品が設けられるように、フロントコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝を前記フロントコンタクト層内に彫り、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品が対応する第1及び第2のバックコンタクト部品の上に位置する部分を含むステップと、
を含む。
前記バックコンタクト部品の少なくとも1つの一部を露出させるように、ここでは母線−バックコンタクト間ビアホールと呼ばれる少なくとも1つの第1のビアホールのドリル加工を行うステップと、
第1の母線と、前記バックコンタクト部品との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着部品を用いて、前記第1の母線を形成する少なくとも1つの第1の導電体を配置するステップと、
ここでは母線−フロントコンタクト間ビアホールと呼ばれる少なくとも1つの第2のビアホールを、前記フロントコンタクト部品の少なくとも1つを通過し、かつ前記母線−フロントコンタクト間ビアホールの何れも前記母線−バックコンタクト間ビアホールによって露出されたバックコンタクト部品を通過しないようにドリル加工を行うステップと、
少なくとも1つの導電性接着部品を用いて、第2の母線と前記フロントコンタクト部品との間に電気路が確立されるように、前記第2の母線を形成する少なくとも1つの第2の導電体を配置するステップと、
を含む。
(a)少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性フロントコンタクト部品を含んだ層において、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品は、電気的に分離した前記第1及び第2のフロントコンタクト部品を作り出す溝によって分離される層と、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む層において、前記半導体層の少なくとも1つは、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表す層と、
(c)前記電気絶縁層上に堆積された少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性バックコンタクト部品を含む層において、前記第1及び第2のバックコンタクト部品は、電気的に分離した前記バックコンタクト部品を作り出すバックコンタクト溝によって分離されることにより、各々が、前記フロントコンタクト部品、少なくとも1つの前記半導体層、及び前記バックコンタクト部品のスタックを含む、第1及び第2の分離した光電子部品を実現する層とであり、
前記光電子モジュールは、前記第1のフロントコンタクト部品の少なくとも1つ及び前記半導体層を通過することにより、少なくとも1つの前記第2のバックコンタクト部品の一部を露出させる少なくとも1つのビアホールをさらに含み、前記半導体光電子活性層のレベルにおける前記ビアホールの表面は、前記半導体光電子活性層の例えばCdTe又は前記ABC2材料に含まれる金属元素の永久金属化によって組成変化を起こし、このような永久金属化は、前記ビアホールのドリル加工によって生じた局所加熱によって得られ、前記永久金属化は、前記第1のフロントコンタクト部品と、前記第2のバックコンタクト部品との間に電気路を確立し、第1の光電子部品と第2の光電子部品との間に直列相互接続を実現する。
Claims (15)
- 光起電、ダイオード、又は発光ダイオード部品等の少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品(104、106)を含むモノリシック集積光電子モジュール(100)の製造方法において、前記モジュールは、最初の電気絶縁層(110)が基板構成で配置される場合には(a)、(b)、(c)の順番で行われる以下のステップによって生産される層のスタックの下の基板として配置され、又、前記最初の絶縁層がスーパーストレート構成で配置される場合には(c)、(b)、(a)の順番で行われる以下のステップによって生産される層のスタックの上のスーパーストレートとして配置される前記最初の電気絶縁層(110)から開始され、前記方法は、
(a)バックコンタクト層と呼ばれる導電性層(120)を前記絶縁層(110)上又はステップ(b)からの半導体層(130、140)上に堆積し、前記絶縁層(110)又は前記半導体層(130、140)の少なくとも1つの連続した線が露出され、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品(122、124、126、128)が設けられるように、ここではバックコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝(121)を前記バックコンタクト層(120)内に彫るステップと、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層(130)を含む少なくとも1つの半導体層(130、140)を前記以前のステップ(a)又は(c)において堆積された層(120、150)上に堆積し、それによって、前記溝(121、151)を充填するステップにおいて、前記半導体光電子活性層(130)は、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表すステップと、
(c)前記以前のステップ(b)において堆積された前記層(130、140)上、又は前記絶縁層(110)上に少なくとも1つの導電性フロントコンタクト層(150)を堆積し、前記以前のステップにおいて堆積された前記層(130、140)又は前記絶縁層(110)の少なくとも1つの連続した線を露出させ、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のフロントコンタクト部品(154、156、158)が設けられるように、フロントコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝(151)を前記フロントコンタクト層(150)内に彫り、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品(154、156、158)が対応する第1及び第2のバックコンタクト部品(122、124、126、128)の上に位置する部分を含む、ステップと、
によって前記層のスタックを生産することを含み、
前記方法は、前記第2のバックコンタクト部品(124、126)の少なくとも1つに対して、ドリル加工処理の熱により、電池間ビアホール(155)の表面が導電性となることにより、前記第1のフロントコンタクト部品(154、156)の少なくとも1つと、対応する少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品(124、126)との間に電気路が確立され、その結果、少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品(104、106)が実現されるように表面金属化(134、136)を生じさせることによって、前記1つ又は複数の半導体層(130、140)内で、前記電池間ビアホール(155)の前記表面の化学組成に永久的な変化が生じるように熱を生じさせる前記ドリル加工処理を用いて、前記電池間ビアホール(155)が前記バックコンタクト層(120)及び/又は前記絶縁層(110)の一部を露出させるように、ステップ(b)及び(c)において堆積された層を貫いて、少なくとも1つの前記電池間ビアホール(155)をドリル加工するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記電池間ビアホール(155)は、前記バックコンタクト部品(124、126)を通って延在するようにドリル加工されることを特徴とする方法。
- 請求項1又は2に記載の方法において、少なくとも1つの導電性接着部品(172、178)を用いて、母線(182、188)と、少なくとも1つの前記バックコンタクト部品(122、128)、前記表面金属化(136)、及び/又は前記フロントコンタクト部品(156)との間に電気路を確立できるように前記母線(182、188)を形成する少なくとも1つの導電体を配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法において、前記バックコンタクト部品(122)の少なくとも1つの一部を露出させるように、ここでは母線−バックコンタクト間ビアホール(153)と呼ばれる少なくとも1つの第1のビアホール(153)のドリル加工を行うステップと、第1の母線(182)と、前記バックコンタクト部品(122)との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着部品(172)を用いて、前記第1の母線(182)を形成する少なくとも1つの第1の導電体を配置するステップと、ここでは母線−フロントコンタクト間ビアホール(157)と呼ばれる少なくとも1つの第2のビアホール(157)を、前記フロントコンタクト部品(158)の少なくとも1つを通過し、かつ前記母線−フロントコンタクト間ビアホール(157)の何れも前記母線−バックコンタクト間ビアホール(153)によって露出されたバックコンタクト部品(122)を通過しないようにドリル加工を行うステップと、少なくとも1つの導電性接着部品(178)を用いて、第2の母線(188)と前記フロントコンタクト部品(158)との間に電気路が確立されるように、前記第2の母線(188)を形成する少なくとも1つの第2の導電体を配置するステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法において、前記基板構成の前記フロントコンタクト部品(154、156、158)上に、少なくとも1つの金属化配線から作られた少なくとも1つの金属化グリッド部品(164、166、168)を堆積するステップをさらに含み、前記金属化グリッド部品(164、166、168)は、少なくとも1つの前記ビアホール(155、157)から延在することを特徴とする方法。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法において、導電性材料を用いて前記ビアホール(153、155、157)の少なくとも1つを充填するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 光起電、ダイオード、又は発光ダイオード部品等の少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品(104、106、108)を含むモノリシック集積光電子モジュール装置(100)において、前記光電子モジュールは、以下の層(a)、(b)、(c)のスタックの下に基板として、又はその上にスーパーストレートとして配置される電気絶縁層(110)を含み、前記層(a)、(b)、(c)は、
(a)少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性フロントコンタクト部品(152、154、156、158)を含んだ層において、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品は、電気的に分離した少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のフロントコンタクト部品(152、154、156、158)を作り出す溝(151)によって分離される、層と、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層(130、140)を含む層において、前記半導体層(130)の少なくとも1つは、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表す、層と、
(c)前記電気絶縁層(110)上に堆積された少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性バックコンタクト部品(122、124、126、128)を含む層において、前記第1及び第2のバックコンタクト部品は、電気的に分離した前記第1及び第2のバックコンタクト部品(122、124、126、128)を作り出すバックコンタクト溝(121)によって分離されることにより、各々が、前記フロントコンタクト部品、少なくとも1つの前記半導体層、及び前記バックコンタクト部品のスタックを含む、第1及び第2の分離した光電子部品(104、106)を実現する、層とであり、
前記光電子モジュールは、前記第1のフロントコンタクト部品(154、156)の少なくとも1つ及び前記半導体層(130、140)を通過することにより、少なくとも1つの前記第2のバックコンタクト部品(124、126)の一部を露出させる少なくとも1つのビアホール(155)をさらに含み、前記半導体光電子活性層(130)のレベルにおける前記ビアホールの表面(134、136)は、前記半導体光電子活性層(130)の例えばCdTe又は前記ABC2材料に含まれる金属元素の永久金属化によって組成変化を起こし、このような永久金属化は、前記ビアホール(155)のドリル加工によって生じた局所加熱によって得られ、前記永久金属化は、前記第1のフロントコンタクト部品(154、156)と、前記第2のバックコンタクト部品(124、126)との間に電気路を確立し、第1の光電子部品(104)と第2の光電子部品(106)との間に直列相互接続を実現することを特徴とする装置。 - 請求項7に記載の装置において、前記ビアホール(155)は、前記バックコンタクト部品(124、126)を通って延在することを特徴とする装置。
- 請求項7又は8に記載の装置において、前記ビアホール(155)は、前記バックコンタクト溝(121)と平行する少なくとも1つの列で、最も近い列が前記バックコンタクト溝(121)から少なくとも5マイクロメートル、より好ましくは50マイクロメートルの距離にあるように配置されることを特徴とする装置。
- 請求項7乃至9の何れか1項に記載の装置において、前記第1のフロントコンタクト部品(154、156)の少なくとも1つを通過する少なくとも1つのビアホール(155)は、前記フロントコンタクト溝(151)から少なくとも50マイクロメートルの距離に位置する線分として成形され、少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品が、前記第1のフロントコンタクト部品の下を通過し、少なくとも1つのデポートされた(deported)直列相互接続が実現するように前記ビアホール(155)に到達する指形のエクステンションを含むことを特徴とする装置。
- 請求項7乃至10の何れか1項に記載の装置において、少なくとも1つの前記フロントコンタクト部品(155、156、158)上に堆積された、少なくとも1つの金属化配線から作られた少なくとも1つの金属化グリッド部品(164、166、168)をさらに含み、前記金属化配線は、少なくとも1つのビアホール(155、157)から延在することを特徴とする装置。
- 請求項11に記載の装置において、前記金属化グリッド部品(164、166、168)の少なくとも1つが、前記ビアホール(155、157)の1つがパターン内で中心に配置される前記パターンを示すことを特徴とする装置。
- 請求項7乃至12の何れか1項に記載の装置において、前記ビアホール(153、155、157)の少なくとも1つが、前記フロントコンタクト部品(152、154、156、158)の少なくとも1つと、前記バックコンタクト部品(122、124、126、128)との電気的コンタクトに寄与する導電性材料で充填されることを特徴とする装置。
- 請求項7乃至13の何れか1項に記載の装置において、
前記バックコンタクト部品(122)の少なくとも1つの一部を露出する少なくとも1つの母線−バックコンタクト間ビアホール(153)と、
第1の母線(182)と前記バックコンタクト部品(122)との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着部品(172)によって接続された前記第1の母線(182)を形成する少なくとも1つの第1の導電体と、
母線−フロントコンタクト間ビアホール(157)の何れも前記母線−バックコンタクト間ビアホール(153)によって露出されたバックコンタクト部品(122)を通過しないような、前記フロントコンタクト部品(158)の少なくとも1つを通過する少なくとも1つの前記母線−フロントコンタクト間ビアホール(157)と、
第2の母線(188)と前記フロントコンタクト部品(158)との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着部品(178)によって接続された前記第2の母線(188)を形成する少なくとも1つの第2の導電体と、
をさらに含むことを特徴とする装置。 - 請求項7乃至14の何れか1項に記載の装置において、少なくとも1つの前面シート(190)及び少なくとも1つの裏面シート(192)の内部にカプセル化され、前記前面シート(190)は、好ましくはガラス、又は、より好ましくは熱可塑性ポリマー材料から作られることを特徴とする装置。
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