JP2742416B2 - P型のテルル含有▲ii▼−▲vi▼半導体の薄いフィルムに対する安定オーミック接点 - Google Patents
P型のテルル含有▲ii▼−▲vi▼半導体の薄いフィルムに対する安定オーミック接点Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、P型のテルル含有II−VI半導体の薄いフィ
ルムに対する安定なオーミック接点及びその製造方法
と、この新規な安定接点を組み込んだ電子装置、特に、
光電装置とに係る。
ルムに対する安定なオーミック接点及びその製造方法
と、この新規な安定接点を組み込んだ電子装置、特に、
光電装置とに係る。
従来の技術 テルルを含有するII−VI半導体の層を組み込んだ光電
装置は、変換効率、コスト及び製造の容易さという点で
著しく有望である。ここで使用する「テルル含有II−VI
半導体」という用語は、テルルと、アメリカン・ケミカ
ル・ソサエティ(American Chemical Sosciety)によっ
て出版された元素の周期率表のII B族から選択された1
つ以上の元素とを含む半導体を意味するもので、これに
は、テルル化水銀カドミウム、テルル化カドミウム、テ
ルル化カドミウム亜鉛、テルル化水銀亜鉛、テルル化亜
鉛及びテルル化水銀が含まれる。これらの半導体の中
で、テルル化カドミウム、テルル化水銀カドミウム、テ
ルル化カドミウム亜鉛及びテルル化亜鉛が特に有望であ
る。テルルを含有するII−VI半導体の中で、テルル化カ
ドミウム及びテルル化水銀カドミウムは、おそらく、最
も研究されたものである。これらの材料は、多数の技術
によって生成することができる。例えば、単結晶のテル
ル化カドミウムは、ブリッジマン(Bridgeman)の技術
によって生成することができる。テルル化カドミウムの
厚いフィルムは、カドミウム及びテルル粒子のスクリー
ン印刷して乾燥させたペーストを焼結することによって
生成することができる。これらの厚いフィルム(例え
ば、厚みが20ミクロン)は、カドミウム及びテルルの粒
子を反応させてテルル化カドミウムを生成するために若
干高い温度(約600℃ないし700℃)で焼結される。テル
ル化カドミウムの薄いフィルムは、米国特許第4,400,24
4号及び第4,425,194号に開示されたように、便利に電着
することができる。カドミウムに富んだテルル化水銀カ
ドミウムの薄いフィルムは、米国特許第4,548,681号に
開示されたように電着することができる。電着されたテ
ルル化カドミウム含有の薄いフィルムは、一般に、N型
の導電型を呈するが、米国特許第4,388,483号の開示に
従って熱処理することによりP型の導電型に変換するこ
とができる。テルル化カドミウムを含有する半導体の電
着された薄いフィルムに対するオーミック接点は、米国
特許第4,456,630号の開示に従って生成することができ
る。これら特許の開示は、参考としてここに取り上げ
る。
装置は、変換効率、コスト及び製造の容易さという点で
著しく有望である。ここで使用する「テルル含有II−VI
半導体」という用語は、テルルと、アメリカン・ケミカ
ル・ソサエティ(American Chemical Sosciety)によっ
て出版された元素の周期率表のII B族から選択された1
つ以上の元素とを含む半導体を意味するもので、これに
は、テルル化水銀カドミウム、テルル化カドミウム、テ
ルル化カドミウム亜鉛、テルル化水銀亜鉛、テルル化亜
鉛及びテルル化水銀が含まれる。これらの半導体の中
で、テルル化カドミウム、テルル化水銀カドミウム、テ
ルル化カドミウム亜鉛及びテルル化亜鉛が特に有望であ
る。テルルを含有するII−VI半導体の中で、テルル化カ
ドミウム及びテルル化水銀カドミウムは、おそらく、最
も研究されたものである。これらの材料は、多数の技術
によって生成することができる。例えば、単結晶のテル
ル化カドミウムは、ブリッジマン(Bridgeman)の技術
によって生成することができる。テルル化カドミウムの
厚いフィルムは、カドミウム及びテルル粒子のスクリー
ン印刷して乾燥させたペーストを焼結することによって
生成することができる。これらの厚いフィルム(例え
ば、厚みが20ミクロン)は、カドミウム及びテルルの粒
子を反応させてテルル化カドミウムを生成するために若
干高い温度(約600℃ないし700℃)で焼結される。テル
ル化カドミウムの薄いフィルムは、米国特許第4,400,24
4号及び第4,425,194号に開示されたように、便利に電着
することができる。カドミウムに富んだテルル化水銀カ
ドミウムの薄いフィルムは、米国特許第4,548,681号に
開示されたように電着することができる。電着されたテ
ルル化カドミウム含有の薄いフィルムは、一般に、N型
の導電型を呈するが、米国特許第4,388,483号の開示に
従って熱処理することによりP型の導電型に変換するこ
とができる。テルル化カドミウムを含有する半導体の電
着された薄いフィルムに対するオーミック接点は、米国
特許第4,456,630号の開示に従って生成することができ
る。これら特許の開示は、参考としてここに取り上げ
る。
発明が解決しようとする問題点 P型のテルル含有II−VI半導体の結晶及びフィルムに
対するオーミック接点は、米国特許第4,456,630号に開
示された方法を含む種々のプロセスによって首尾良く生
成されているが、P型のテルル含有II−VI半導体の薄い
フィルムに対する或るオーミック接点は、或る時間にわ
たって安定性を維持できないことが分かった。例えば、
前記の'630特許に従って生成された電着されたテルル化
カドミウム及びテルル化水銀カドミウム上の金の接点
は、テルル含有半導体と反応するか又は該半導体に拡散
することが分かった。以下で述べるように、公知の銅−
ニッケル接点は、半導体から引き剥がされる小片を形成
することが分かった。適度な寿命にわたって有用なP型
のテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムを含む光電装
置を生成するためには、長期間の安定性を有するオーミ
ック接点を容易に且つ安価に生成できねばならない。
対するオーミック接点は、米国特許第4,456,630号に開
示された方法を含む種々のプロセスによって首尾良く生
成されているが、P型のテルル含有II−VI半導体の薄い
フィルムに対する或るオーミック接点は、或る時間にわ
たって安定性を維持できないことが分かった。例えば、
前記の'630特許に従って生成された電着されたテルル化
カドミウム及びテルル化水銀カドミウム上の金の接点
は、テルル含有半導体と反応するか又は該半導体に拡散
することが分かった。以下で述べるように、公知の銅−
ニッケル接点は、半導体から引き剥がされる小片を形成
することが分かった。適度な寿命にわたって有用なP型
のテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムを含む光電装
置を生成するためには、長期間の安定性を有するオーミ
ック接点を容易に且つ安価に生成できねばならない。
そこで、本発明の主たる目的は、長期間にわたって安
定なP型のテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムに対
するオーミック接点を提供することである。
定なP型のテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムに対
するオーミック接点を提供することである。
本発明の別の目的は、簡単な低コストの処理段階及び
材料しか必要としないP型のテルル含有II−VI半導体の
薄いフィルムに対するオーミック接点を形成することで
ある。
材料しか必要としないP型のテルル含有II−VI半導体の
薄いフィルムに対するオーミック接点を形成することで
ある。
本発明の更に別の目的は、P型のテルル含有II−VI半
導体の薄いフィルムを含むと共に安定なオーミック接点
を組み込んだ光電装置を提供することである。
導体の薄いフィルムを含むと共に安定なオーミック接点
を組み込んだ光電装置を提供することである。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、テルル含有II−VI半導体材料の薄い
フィルムに対するオーミック接点と、安定なオーミック
接点を組み込んだ光電装置とを形成する方法が提供され
る。本発明の1つの実施例において、テルル化カドミウ
ムを含む薄いフィルムの表面が既知の技術を用いて生成
される。その後、良好な機械的及び電気的接点を形成す
る金属の接点形成層がこの生成された表面上に付着され
る。例えば、厚み2nmの銅の層は、P型のテルル化カド
ミウム含有半導体に良く接着するが、その薄いフィルム
を短絡できるドープ源として働くための原子はほとんど
含んでいない。接点形成層には分離層が付着される。こ
の分離層は、その後に付着される層から半導体への金属
原子の不所望な拡散及び/又はこれら層と半導体との間
の阻止接触部の形成を回避する。分離層に対する元素の
候補は多数あるが、その中でも、炭素とニッケルの薄い
層がある。この分離層の上には、外部の電気導線をオー
ミック接点に接続し易くするために比較的厚い接続層が
付着される。この接続層は、アルミニウム又は銀の1枚
の層であってもよいし、ニッケル又はアルミニウムの薄
い層で覆われた銅の層のような多数の金属層であっても
よい。この新規な接点の全ての材料層は、既絵に確立さ
れている真空蒸着技術によって付着することができる。
この新規な接点は、その下の半導体にダメージを及ぼす
ことのある熱処理を必要としない。
フィルムに対するオーミック接点と、安定なオーミック
接点を組み込んだ光電装置とを形成する方法が提供され
る。本発明の1つの実施例において、テルル化カドミウ
ムを含む薄いフィルムの表面が既知の技術を用いて生成
される。その後、良好な機械的及び電気的接点を形成す
る金属の接点形成層がこの生成された表面上に付着され
る。例えば、厚み2nmの銅の層は、P型のテルル化カド
ミウム含有半導体に良く接着するが、その薄いフィルム
を短絡できるドープ源として働くための原子はほとんど
含んでいない。接点形成層には分離層が付着される。こ
の分離層は、その後に付着される層から半導体への金属
原子の不所望な拡散及び/又はこれら層と半導体との間
の阻止接触部の形成を回避する。分離層に対する元素の
候補は多数あるが、その中でも、炭素とニッケルの薄い
層がある。この分離層の上には、外部の電気導線をオー
ミック接点に接続し易くするために比較的厚い接続層が
付着される。この接続層は、アルミニウム又は銀の1枚
の層であってもよいし、ニッケル又はアルミニウムの薄
い層で覆われた銅の層のような多数の金属層であっても
よい。この新規な接点の全ての材料層は、既絵に確立さ
れている真空蒸着技術によって付着することができる。
この新規な接点は、その下の半導体にダメージを及ぼす
ことのある熱処理を必要としない。
光電装置においては、新規なオーミック接点がその装
置に対する不透明な即ち「バック」接点を形成する。光
電装置は、ガラスのような透明な基板を備えていて、こ
の基板には、酸化スズ又は酸化インジウムスズのような
透明な導電層が被覆され、装置に対する第1電極即ち接
点が形成される。この第1電極の上には、電着のような
便利な方法によって硫化カドミウムのような第1半導体
材料の層が付着される。次いで、テルル化カドミウム又
はテルル化水銀カドミウムのようなP型のテルル含有II
−VI半導体の薄いフィルムが上記第1半導体層の上に配
置されて、光感知接合部が形成される。その後、上記の
オーミック接点がこのテルル含有II−VI半導体フィルム
上に形成される。このオーミック接点は、各層の成分の
ソースの順次の真空蒸着と、蒸気の凝縮とによって形成
することができる。
置に対する不透明な即ち「バック」接点を形成する。光
電装置は、ガラスのような透明な基板を備えていて、こ
の基板には、酸化スズ又は酸化インジウムスズのような
透明な導電層が被覆され、装置に対する第1電極即ち接
点が形成される。この第1電極の上には、電着のような
便利な方法によって硫化カドミウムのような第1半導体
材料の層が付着される。次いで、テルル化カドミウム又
はテルル化水銀カドミウムのようなP型のテルル含有II
−VI半導体の薄いフィルムが上記第1半導体層の上に配
置されて、光感知接合部が形成される。その後、上記の
オーミック接点がこのテルル含有II−VI半導体フィルム
上に形成される。このオーミック接点は、各層の成分の
ソースの順次の真空蒸着と、蒸気の凝縮とによって形成
することができる。
実施例 本発明においては、P型のテルル含有II−VI半導体材
料の薄いフィルムに対する安定なオーミック接点が形成
される。ここで使用する「薄いフィルム」という用語
は、厚みが約3マイクロメータ以下のフィルムを意味す
る。テルル含有II−VI半導体には、テルル化カドミウ
ム、テルル化水銀カドミウム、テルル化カドミウム亜
鉛、テルル化亜鉛、テルル化水銀亜鉛及びテルル化水銀
が含まれる。これらの半導体は、付着時にP型の導電型
を示してもよいし、熱処理後に、それらの導電型を変え
てもよく及び/又は電子的に活性な不純物を組み込むこ
とによって意図的にドープされてもよい。本発明は、カ
ドミウム及びテルルを含むうII−VI半導体の電着された
薄いフィルムへの使用に限定されるものではないが、参
考としてここに取り上げる米国特許に開示されたように
電着された多結晶フィルムに特に有用である。
料の薄いフィルムに対する安定なオーミック接点が形成
される。ここで使用する「薄いフィルム」という用語
は、厚みが約3マイクロメータ以下のフィルムを意味す
る。テルル含有II−VI半導体には、テルル化カドミウ
ム、テルル化水銀カドミウム、テルル化カドミウム亜
鉛、テルル化亜鉛、テルル化水銀亜鉛及びテルル化水銀
が含まれる。これらの半導体は、付着時にP型の導電型
を示してもよいし、熱処理後に、それらの導電型を変え
てもよく及び/又は電子的に活性な不純物を組み込むこ
とによって意図的にドープされてもよい。本発明は、カ
ドミウム及びテルルを含むうII−VI半導体の電着された
薄いフィルムへの使用に限定されるものではないが、参
考としてここに取り上げる米国特許に開示されたように
電着された多結晶フィルムに特に有用である。
テルル化カドミウムを含むP型のII−VI半導体に対し
てオーミック接点を形成する方法が米国特許第4,456,63
0号('630特許)に開示されている。該特許において
は、テルル化カドミウムの電着された薄いフィルムが先
ず溶液中において短時間(例えば、2秒)エッチングさ
れ、この溶液は、98重量%の硫酸を1容積部と、飽和し
た二クロム酸カリウム(ジクロール(Dichrol)という
商標で販売されている)を1容積部含むものである。酸
でエッチングされた表面は、ヒドラジン溶液、即ちアル
カリ溶液に約1分間浸漬される。このように処理された
表面には、最終的に、蒸着ソースから金が被覆され、P
型のテルル化カドミウムに対するオーミック接点が形成
される。上記特許の請求の範囲には、金属層として白金
や銀や銅のような他の金属の使用が示唆されている。
てオーミック接点を形成する方法が米国特許第4,456,63
0号('630特許)に開示されている。該特許において
は、テルル化カドミウムの電着された薄いフィルムが先
ず溶液中において短時間(例えば、2秒)エッチングさ
れ、この溶液は、98重量%の硫酸を1容積部と、飽和し
た二クロム酸カリウム(ジクロール(Dichrol)という
商標で販売されている)を1容積部含むものである。酸
でエッチングされた表面は、ヒドラジン溶液、即ちアル
カリ溶液に約1分間浸漬される。このように処理された
表面には、最終的に、蒸着ソースから金が被覆され、P
型のテルル化カドミウムに対するオーミック接点が形成
される。上記特許の請求の範囲には、金属層として白金
や銀や銅のような他の金属の使用が示唆されている。
上記の′630特許に述べられた酸−アルカリ表面生成
段階が有用であると分かった。本発明では、エッチング
時間を長くして、著しく正確に制御する必要がないよう
にジクロール溶液の酸性度を下げることにより上記の段
階を若干変更することが好ましい。又、50重量%の硫酸
19容積部を二クロム酸塩1容積部と混合した溶液は、5
秒のエッチングで優れた結果を生じることが分かった。
段階が有用であると分かった。本発明では、エッチング
時間を長くして、著しく正確に制御する必要がないよう
にジクロール溶液の酸性度を下げることにより上記の段
階を若干変更することが好ましい。又、50重量%の硫酸
19容積部を二クロム酸塩1容積部と混合した溶液は、5
秒のエッチングで優れた結果を生じることが分かった。
前記したように、酸−アルカリで生成された表面に付
着された金は、安定な即ち長期間持続する接点を形成し
ない。一般に、金は、テルル含有II−VI半導体と反応し
及び/又は該半導体に拡散され、接点が削られることに
なる。銅は、前記の'630特許の開示された順次の酸性及
びアルカリ性処理段階に基づいて生成されたP型のテル
ル化カドミウム含有半導体の薄いフィルムの表面に良好
にオーミック接触することが現在知られている。然し乍
ら、銅は、テルル含有II−VI半導体に容易に拡散するこ
とも知られている。充分な量の銅が利用できる場合に
は、テルル含有II−VI半導体の薄いフィルムの全厚みに
わたって銅が拡散し、薄いフィルムを半導体又は光電装
置に使用できないようにする。
着された金は、安定な即ち長期間持続する接点を形成し
ない。一般に、金は、テルル含有II−VI半導体と反応し
及び/又は該半導体に拡散され、接点が削られることに
なる。銅は、前記の'630特許の開示された順次の酸性及
びアルカリ性処理段階に基づいて生成されたP型のテル
ル化カドミウム含有半導体の薄いフィルムの表面に良好
にオーミック接触することが現在知られている。然し乍
ら、銅は、テルル含有II−VI半導体に容易に拡散するこ
とも知られている。充分な量の銅が利用できる場合に
は、テルル含有II−VI半導体の薄いフィルムの全厚みに
わたって銅が拡散し、薄いフィルムを半導体又は光電装
置に使用できないようにする。
更に、銅は、接着力及び電気的な特性が優れているた
めにテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムに対する接
点を形成するのに有用である。銅の拡散に問題に対する
1つの解決策は、拡散ソースとして半導体表面に対して
得られる銅の量を制限することである。得られる銅の量
は、単に、銅層の厚みを制限することによって制御され
る。例えば、カドミウム及びテルルを含む厚さ約1.5ミ
クロンのフィルム上に付着された厚さ約1ないし5ナノ
メータ(nm)の銅層は、フィルムに拡散することによっ
てフィルムにダメージを与える程の原子は含んでいな
い。然し乍ら、このように薄い銅接点形成層は、抵抗率
が本来許容できない程高く、この層及びその下の薄いフ
ィルムに著しいダメージを与えることなくワイヤ又はリ
ードに直接接触することがほとんど不可能である。
めにテルル含有II−VI半導体の薄いフィルムに対する接
点を形成するのに有用である。銅の拡散に問題に対する
1つの解決策は、拡散ソースとして半導体表面に対して
得られる銅の量を制限することである。得られる銅の量
は、単に、銅層の厚みを制限することによって制御され
る。例えば、カドミウム及びテルルを含む厚さ約1.5ミ
クロンのフィルム上に付着された厚さ約1ないし5ナノ
メータ(nm)の銅層は、フィルムに拡散することによっ
てフィルムにダメージを与える程の原子は含んでいな
い。然し乍ら、このように薄い銅接点形成層は、抵抗率
が本来許容できない程高く、この層及びその下の薄いフ
ィルムに著しいダメージを与えることなくワイヤ又はリ
ードに直接接触することがほとんど不可能である。
外部から電気的接続を行なえるようにオーミック接点
の厚みを増加するためには、薄い接点形成層に別の材料
を付着しなければならない。テルル化カドミウムのフィ
ルムに対して銅−ニッケル接点が知られているが、これ
は満足なものではない。ニッケルは、抵抗率が比較的低
いから、受け入れられる抵抗値を得るために比較的厚い
層で付着しなければならない。例えば、受け入れられる
低い抵抗層を形成するためには200nm以上の厚みのニッ
ケルフィルムが必要とされる。然し乍ら、II−VI半導体
上の銅の上に設けられたニッケルの厚いフィルムは、機
械的に不安定であることが分かった。銅の上に蒸着され
た100nm以上の厚みのニッケルフィルムは、内部のスト
レスを保持する傾向がある。銅の上に設けられた厚いニ
ッケルフィルムを保護しない場合には、時間と共に酸化
して、内部のフィルムストレスの作用のもので剥がれる
ことが観察されている。満足なニッケル−銅接点は、厚
みが100ナノメータ未満の比較的薄い、ひいては、スト
レスのないニッケル層を銅の接点形成層の上に付着する
ことによって形成できることが分かった。例えば、厚み
2nmの銅の接点形成層の上に設けられた厚み50nmのニッ
ケル層は、機械的及び電気的に良好な接点を形成する。
薄いニッケル層は、ニッケルを酸化から防止すると共
に、ニッケル及び銅の層に許容できないダメージを与え
ることなく外部接点を接合するに充分な金属厚みを与え
るために、アルミニウムのような別の金属層で覆われる
のが好ましい。ワイヤボンディング等によってアルミニ
ウム層に接合される外部接点は、既知の技術で容易に形
成することができる。良く知られているように、アルミ
ニウムは、阻止接触部を形成するために、P型のテルル
含有II−VI半導体に直接接触するように用いることがで
きない。従って、最も外側の接続層、例えば、アルミニ
ウムを半導体から分離するための適当な分離層としてニ
ッケル層が用いられる。
の厚みを増加するためには、薄い接点形成層に別の材料
を付着しなければならない。テルル化カドミウムのフィ
ルムに対して銅−ニッケル接点が知られているが、これ
は満足なものではない。ニッケルは、抵抗率が比較的低
いから、受け入れられる抵抗値を得るために比較的厚い
層で付着しなければならない。例えば、受け入れられる
低い抵抗層を形成するためには200nm以上の厚みのニッ
ケルフィルムが必要とされる。然し乍ら、II−VI半導体
上の銅の上に設けられたニッケルの厚いフィルムは、機
械的に不安定であることが分かった。銅の上に蒸着され
た100nm以上の厚みのニッケルフィルムは、内部のスト
レスを保持する傾向がある。銅の上に設けられた厚いニ
ッケルフィルムを保護しない場合には、時間と共に酸化
して、内部のフィルムストレスの作用のもので剥がれる
ことが観察されている。満足なニッケル−銅接点は、厚
みが100ナノメータ未満の比較的薄い、ひいては、スト
レスのないニッケル層を銅の接点形成層の上に付着する
ことによって形成できることが分かった。例えば、厚み
2nmの銅の接点形成層の上に設けられた厚み50nmのニッ
ケル層は、機械的及び電気的に良好な接点を形成する。
薄いニッケル層は、ニッケルを酸化から防止すると共
に、ニッケル及び銅の層に許容できないダメージを与え
ることなく外部接点を接合するに充分な金属厚みを与え
るために、アルミニウムのような別の金属層で覆われる
のが好ましい。ワイヤボンディング等によってアルミニ
ウム層に接合される外部接点は、既知の技術で容易に形
成することができる。良く知られているように、アルミ
ニウムは、阻止接触部を形成するために、P型のテルル
含有II−VI半導体に直接接触するように用いることがで
きない。従って、最も外側の接続層、例えば、アルミニ
ウムを半導体から分離するための適当な分離層としてニ
ッケル層が用いられる。
別の有用な分離層を炭素で形成できることが分かっ
た。テルル化カドミウムを含有する半導体の表面は、前
記したように、酸性及びアルカリ性の溶液で最初に順次
に処理される。次いで、2nmの銅の薄い接点形成層が付
着される。炭素の層は、好ましくは、真空蒸着及び凝縮
によって接点形成層の上に付着される。炭素の層は、不
透過となるに充分な厚み、少なくとも50nmそして好まし
くは100nmでなければならない。炭素は、非常に効果的
な分離層であり、これを通して銅が拡散することはな
い。従って、第2の銅層を炭素の上に付着してワイヤボ
ンディング又は他の外部接点を形成することができ、こ
の第2の層からの銅がテルル含有II−VI半導体へと拡散
することはない。この第2の銅層には、これを酸化から
保護するためにアルミニウムや銀のような別の金属が被
覆され、接続層が形成される。この接続層に代わるもの
として、アルミニウム層の一枚の層又はニッケルの薄い
層が被覆された銅層が接続層として炭素の層の上に付着
され、オーミック接点が完成する。この後者の場合に
は、もし所望ならば、アルミニウムが保護被膜としてニ
ッケルに付着されてもよい。ニッケルを炭素の上に直接
付着することは望ましくなく、炭素に対して電気的及び
機械的に良好に接触する他の金属、例えば、クロムを接
続層として炭素層に直接接触させて用いることができ
る。
た。テルル化カドミウムを含有する半導体の表面は、前
記したように、酸性及びアルカリ性の溶液で最初に順次
に処理される。次いで、2nmの銅の薄い接点形成層が付
着される。炭素の層は、好ましくは、真空蒸着及び凝縮
によって接点形成層の上に付着される。炭素の層は、不
透過となるに充分な厚み、少なくとも50nmそして好まし
くは100nmでなければならない。炭素は、非常に効果的
な分離層であり、これを通して銅が拡散することはな
い。従って、第2の銅層を炭素の上に付着してワイヤボ
ンディング又は他の外部接点を形成することができ、こ
の第2の層からの銅がテルル含有II−VI半導体へと拡散
することはない。この第2の銅層には、これを酸化から
保護するためにアルミニウムや銀のような別の金属が被
覆され、接続層が形成される。この接続層に代わるもの
として、アルミニウム層の一枚の層又はニッケルの薄い
層が被覆された銅層が接続層として炭素の層の上に付着
され、オーミック接点が完成する。この後者の場合に
は、もし所望ならば、アルミニウムが保護被膜としてニ
ッケルに付着されてもよい。ニッケルを炭素の上に直接
付着することは望ましくなく、炭素に対して電気的及び
機械的に良好に接触する他の金属、例えば、クロムを接
続層として炭素層に直接接触させて用いることができ
る。
本発明の実施例による光電セルが第1図に概略断面で
示されている。第1図は、正しい寸法比率で描かれてい
ない。セル1は、典型的にガラスである光透過基板3を
備えている。透明な導電性材料の層5が第1電極として
基板3上に配置される。層5のための適当な材料は、透
明な導電性酸化物、例えば、酸化スズ又はインジウムで
ドープされた酸化スズである。セルの第1電気端子を形
成するワイヤ6は、おそらく、薄い金属フィルム(図示
せず)を経て層5に電気的接触する。好ましくはN型の
硫化カドミウムである第1半導体の薄いフィルム7が電
極5上に配置される。この硫化カドミウム層は電着され
るのが好ましいが、真空蒸着及び凝縮のような他の既知
の技術によって付着されてもよい。P型のテルル含有II
−VI半導体の薄いフィルム層9が層7上に配置されて、
光応答性のヘテロ接合を形成する。この薄いフィルム9
は、電着されたテルル化カドミウム又はテルル化水銀カ
ドミウムであり、これは、熱処理によってP型の導電型
に変換されている。
示されている。第1図は、正しい寸法比率で描かれてい
ない。セル1は、典型的にガラスである光透過基板3を
備えている。透明な導電性材料の層5が第1電極として
基板3上に配置される。層5のための適当な材料は、透
明な導電性酸化物、例えば、酸化スズ又はインジウムで
ドープされた酸化スズである。セルの第1電気端子を形
成するワイヤ6は、おそらく、薄い金属フィルム(図示
せず)を経て層5に電気的接触する。好ましくはN型の
硫化カドミウムである第1半導体の薄いフィルム7が電
極5上に配置される。この硫化カドミウム層は電着され
るのが好ましいが、真空蒸着及び凝縮のような他の既知
の技術によって付着されてもよい。P型のテルル含有II
−VI半導体の薄いフィルム層9が層7上に配置されて、
光応答性のヘテロ接合を形成する。この薄いフィルム9
は、電着されたテルル化カドミウム又はテルル化水銀カ
ドミウムであり、これは、熱処理によってP型の導電型
に変換されている。
上記した構造を有するオーミック接点11が薄いフィル
ム9上に形成される。テルルを含有する薄いフィルム9
の表面が上記のように酸性及びアルカリ性の溶液で順次
に処理された後に、約2nmの銅の接点形成層13がその上
に付着される。その後、炭素又はニッケルの分離層15が
接点形成層の上に付着され、この層をその後に付着され
る層から分離する。最後に、1つ以上の金属の接続層17
が分離層15に付着され、セル1に対する第2の電気端子
が形成される。スクリーン印刷された厚いフィルムのテ
ルル化カドミウム含有半導体に対する既知の接点とは異
なり、多層のオーミック接点を動作状態にするために、
薄いフィルム9にダメージを及ぼすような熱処理が必要
とされることはない。ワイヤ19は、溶接、半田付け、又
は導電性接着材での接着といった既知の手段によってオ
ーミック接点11の接続層17に接合され、セル1の第2の
端子を形成する。或いは又、テストを行なう目的で、導
電性のプローブを接続層に接触して外部装置との電気的
な連絡を確立することもできる。
ム9上に形成される。テルルを含有する薄いフィルム9
の表面が上記のように酸性及びアルカリ性の溶液で順次
に処理された後に、約2nmの銅の接点形成層13がその上
に付着される。その後、炭素又はニッケルの分離層15が
接点形成層の上に付着され、この層をその後に付着され
る層から分離する。最後に、1つ以上の金属の接続層17
が分離層15に付着され、セル1に対する第2の電気端子
が形成される。スクリーン印刷された厚いフィルムのテ
ルル化カドミウム含有半導体に対する既知の接点とは異
なり、多層のオーミック接点を動作状態にするために、
薄いフィルム9にダメージを及ぼすような熱処理が必要
とされることはない。ワイヤ19は、溶接、半田付け、又
は導電性接着材での接着といった既知の手段によってオ
ーミック接点11の接続層17に接合され、セル1の第2の
端子を形成する。或いは又、テストを行なう目的で、導
電性のプローブを接続層に接触して外部装置との電気的
な連絡を確立することもできる。
ここに示した新規なオーミック接点の実施例は、安定
性という点で既知の接点に対し著しい改善をもたらす。
第2図及び第3図は、第1図に示された形式の硫化カド
ミウム−テルル化カドミウム光電セルの測定応答を時間
に対して示したものである。セルの透明電極は、1ミク
ロン厚みのアルミニウム層が接触した酸化インジウムス
ズであった。全てのセルは、約1cm2の面積を有するもの
であった。通常のセルでは、後部接点即ち第2電極は、
5nm厚みの銅の層に100nm厚みのニッケルの層を被覆した
ものであった。本発明の実施例によるセルは、厚み5nm
の銅の接点形成層に50nmの炭素を被覆したものを有する
後部接点を含んだものであった。炭素の層には、3nmの
銅と、70nmのニッケルを被覆した。後部接点の層は、各
層のソースを真空チャンバにおいて電子ビームで順次加
熱することにより付着した。
性という点で既知の接点に対し著しい改善をもたらす。
第2図及び第3図は、第1図に示された形式の硫化カド
ミウム−テルル化カドミウム光電セルの測定応答を時間
に対して示したものである。セルの透明電極は、1ミク
ロン厚みのアルミニウム層が接触した酸化インジウムス
ズであった。全てのセルは、約1cm2の面積を有するもの
であった。通常のセルでは、後部接点即ち第2電極は、
5nm厚みの銅の層に100nm厚みのニッケルの層を被覆した
ものであった。本発明の実施例によるセルは、厚み5nm
の銅の接点形成層に50nmの炭素を被覆したものを有する
後部接点を含んだものであった。炭素の層には、3nmの
銅と、70nmのニッケルを被覆した。後部接点の層は、各
層のソースを真空チャンバにおいて電子ビームで順次加
熱することにより付着した。
従来のセルと、本発明によるセルの短絡電流密度及び
効率の正規化した測定値が各々第2図及び第3図に時間
に対してプロットされている。本発明によるセルの測定
値は+記号で示されている。全ての測定値は、約640時
間にわたり太陽模擬装置において連続的に光に露出する
間に或るインターバルでとられたものである。太陽模擬
装置において連続的に露光することは、セルが通常そう
であるように明−暗の日々のサイクルに曝されるので加
速寿命試験を表わしている。測定のためのセルに対する
一時的な電気的接続は、プローブで確立された。連続的
な光露出の時間の後に、全てのセルが太陽模擬装置から
取り出され、セルが暗い状態、即ち、周囲光線におかれ
る間に更に別の測定が行なわれた。第2図及び第3図に
示されたように、光に露出した後の暗い状態において全
てのセルに対する短絡電流密度及び効率が改善された。
更に重要なことに、第2図及び第3図は、150時間光に
露出するまで本発明によるセルでは短絡電流密度にも効
率にも低下が見られないことを示している。既知の銅−
ニッケル接点を有するセルは、この低下がより早く且つ
大きく生じ、本発明の新規なセルよりも高い正規化短絡
電流密度又は効率では機能しなかった。実際には、いず
れのセルも、暗い状態での最終的な測定のみにおいて正
規化短絡電流密度及び効率について本発明の新規なセル
に近い性能を示すに過ぎなかった(第2図参照)。金及
び他の接点を有するテルル化カドミウムセルでの測定実
験に基づき、これらの結果は、新規な接点をセルの後部
(光を受けない接点)に用いた時に非常に安定していて
公知の接点よりも非常に優れた性能を発揮することを示
している。金を除去しそして新規なオーミック接点に一
般的な金属を使用することは、コストの低下を意味す
る。更に、本発明の新規な接点を製造するプロセスは簡
単であり、且つ従来の装置しか必要としない。
効率の正規化した測定値が各々第2図及び第3図に時間
に対してプロットされている。本発明によるセルの測定
値は+記号で示されている。全ての測定値は、約640時
間にわたり太陽模擬装置において連続的に光に露出する
間に或るインターバルでとられたものである。太陽模擬
装置において連続的に露光することは、セルが通常そう
であるように明−暗の日々のサイクルに曝されるので加
速寿命試験を表わしている。測定のためのセルに対する
一時的な電気的接続は、プローブで確立された。連続的
な光露出の時間の後に、全てのセルが太陽模擬装置から
取り出され、セルが暗い状態、即ち、周囲光線におかれ
る間に更に別の測定が行なわれた。第2図及び第3図に
示されたように、光に露出した後の暗い状態において全
てのセルに対する短絡電流密度及び効率が改善された。
更に重要なことに、第2図及び第3図は、150時間光に
露出するまで本発明によるセルでは短絡電流密度にも効
率にも低下が見られないことを示している。既知の銅−
ニッケル接点を有するセルは、この低下がより早く且つ
大きく生じ、本発明の新規なセルよりも高い正規化短絡
電流密度又は効率では機能しなかった。実際には、いず
れのセルも、暗い状態での最終的な測定のみにおいて正
規化短絡電流密度及び効率について本発明の新規なセル
に近い性能を示すに過ぎなかった(第2図参照)。金及
び他の接点を有するテルル化カドミウムセルでの測定実
験に基づき、これらの結果は、新規な接点をセルの後部
(光を受けない接点)に用いた時に非常に安定していて
公知の接点よりも非常に優れた性能を発揮することを示
している。金を除去しそして新規なオーミック接点に一
般的な金属を使用することは、コストの低下を意味す
る。更に、本発明の新規な接点を製造するプロセスは簡
単であり、且つ従来の装置しか必要としない。
以上、好ましい実施例について本発明を説明した。当
業者であれば、本発明の範囲内で種々の変更が明らかで
あろう。従って、本発明は、特許請求の範囲のみによっ
て限定されるものとする。
業者であれば、本発明の範囲内で種々の変更が明らかで
あろう。従って、本発明は、特許請求の範囲のみによっ
て限定されるものとする。
第1図は、本発明による光電装置の概略断面図、 第2図は、光を当てる間及び当てた後に測定した本発明
による光電装置及びそれ以外の装置の正規化短絡電流密
度を時間に対してプロットしたグラフ、そして 第3図は、光を当てる間及び当てた後に測定した本発明
による光電装置及びそれ以外の装置の正規化効率を時間
に対してプロットしたグラフである。 1……光電セル、3……光透過性の基板 5……透明な導電材料の層 6……ワイヤ 7……第1の半導体層 9……P型のテルル含有II−VI半導体の層 11……オーミック接点 13……接点形成層、15……分離層 17……接続層、19……ワイヤ
による光電装置及びそれ以外の装置の正規化短絡電流密
度を時間に対してプロットしたグラフ、そして 第3図は、光を当てる間及び当てた後に測定した本発明
による光電装置及びそれ以外の装置の正規化効率を時間
に対してプロットしたグラフである。 1……光電セル、3……光透過性の基板 5……透明な導電材料の層 6……ワイヤ 7……第1の半導体層 9……P型のテルル含有II−VI半導体の層 11……オーミック接点 13……接点形成層、15……分離層 17……接続層、19……ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−222180(JP,A) 特開 昭55−12737(JP,A) 特開 昭52−3383(JP,A) 米国特許4085500(US,A)
Claims (4)
- 【請求項1】P型のテルル含有II−VI半導体の薄いフィ
ルムに対するオーミック接点を製造する方法において、 上記薄いフィルムに対する接着性の導電性接点を形成す
るには充分ではあるが上記薄いフィルムを貫通するドー
パント原子のソースとして働くには不充分であるような
厚みである1乃至5ナノメータの厚さを有する銅の層
を、金属性の接点形成層として、P型のテルル含有II−
VI半導体の薄いフィルムの上に付着し、 上記接点形成層の上に、i)厚みが少なくとも50ナノメ
ータの炭素の層、又はii)厚みが100ナノメータ未満の
ニッケルの層の一方を、導電性の分離層として付着して
その後に付着される層を上記薄いフィルムから分離し、
そして 上記分離層の上に導電性の接続層を付着して外部の電気
導体を上記オーミック接点に接続するようにしたことを
特徴とする方法。 - 【請求項2】アルミニウム、銅及びクロムのうちの1つ
の層を上記接続層として上記炭素の層上に付着する特許
請求の範囲第1項に記載の方法。 - 【請求項3】光透過性の基板と、 上記基板の上に第1電極として配置された導電性の透明
な層と、 上記第1電極の上に配置された第1半導体の層と、 上記第1半導体の上に配置されてそれと光応答接合を形
成するP型のテルル含有II−VI半導体の薄いフィルム
と、 上記薄いフィルムに接触する第2電極とを具備し、この
第2電極は、上記薄いフィルムに対する接着性の導電性
接点を形成するには充分であるが上記薄いフィルムを貫
通するドーパント原子のソースとして働くには不充分で
あるような厚みである1乃至5ナノメータの厚さを有し
て、上記薄いフィルムの上に金属性の接点形成層として
配置された銅の層と、上記薄いフィルムから追加層を分
離するために上記接点形成層の上に配置された導電性の
分離層と、外部の電気導線を上記第2電極に接続するた
めに上記分離層上に配置された導電性の接続層を含んで
おり、上記薄いフィルムは、テルル化カドミウム、テル
ル化水銀カドミウム、テルル化水銀カドミウム、テルル
化亜鉛、テルル化カドミウム亜鉛、テルル化水銀亜鉛及
びテルル化水銀より成る群から選択され、そして上記第
1半導体は、N型硫化カドミウムより成り、前記分離層
が、i)厚みが少なくとも50ナノメータの炭素の層、又
はii)厚みが100ナノメータ未満のニッケル層の一方か
ら成ることを特徴とする光電装置。 - 【請求項4】上記接続層は、上記炭素の層の上に配置さ
れたアルミニウム、銅及びクロムのうちの一つの層を含
む特許請求の範囲第3項記載の光電装置。
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US000714 | 1987-01-06 |
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