JPH0242766A - 半導体装置の製法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の製法に関する。さらに詳しくは、
簡易な方法によりパターニングがなされる半導体装置の
製法に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 従来より、集積化のためにレーザ光などのエネルギービ
ームを利用してアモルファスシリコン系半導体層や裏面
電極のパターニングが実施されている。

しかしながら、アモルファスシリコン系半導体層にレー
ザパターニングを行なうばあい、透明電極へのダメージ
により太陽電池の性能が低下したり、レーザスクライブ
部分での透明電極と裏面電極との接触抵抗が経時的に変
化（抵抗の増加）したりするなどの問題があった。また
、裏面電極のレーザパターニングは作業難度が高く、安
定生産ができないという欠点がある。したがって、エツ
チング法やリフトオフ法といつた他の方法を採用せざる
をえず、このばあいには処理工程の増大、生産性の低下
による製造コストの上昇および歩留りの低下という別の
問題を発生していた。さらに、前記いずれのばあいにお
いても、アモルファスシリコン系半導体層または裏面電
極を形成したのちにパターニングが行なわれるため、工
程が多くなるとともにそれに起因して製造コストが増大
していた。

本発明は前記の点に鑑み、エツチング法における処理工
程の低減、生産性の増大を計ることのできる半導体装置
の製法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製法は、基板上にパターン状に透
明電極、アモルファスシリコン系半導体層および裏面電
極をこの順序で形成する半導体装置の製法であって、パ
ターニングが、アモルファスシリコン系半導体層および
（または）裏面電極層の所定位置にエツチング液を塗布
することによってなされることを特徴としている。

［実施例コ つぎに本発明の半導体装置の製法を説明する。

板ガラスなどの基板上にプラズマＣＶＤ法、スパッタリ
ング法、蒸着法などにより酸化スズなどからなる透明電
極を形成し、前記透明電極をレーザスクライブ法などに
よりパターニングしたのち、前記基板をＣｖＤトレーに
固定し、アモルファスシリコン系半導体層を形成する。

前記アモルファスシリコン系半導体層はプラズマＣＶＤ
法などによりたとえばｐ層、ｉ層、ｎ層の順に通常の条
件で製膜される。

このようにしてえられたアモルファスシリコン系半導体
層の所定位置にエツチング液を塗布する。

エツチング液の塗布は、エツチング液を噴出させるノズ
ル、エツチング液に浸漬されたワイヤなどの線状体もし
くは金属片などの板状体（以下、「エツチング液塗布部
材」という。）またはエツチングペンによってなされる
。

ノズルによりエツチング液を塗布するばあいは、アモル
ファスシリコン系半導体層の所定位置にノズルを設定し
、該ノズルを移動させながらエツチング液を噴出させる
ことにより行なう。

ノズルを移動させる代りに基板を移動させることによっ
ても同様にエツチング液を塗布することができる。

ノズルの径は形成するパターン線の幅に応じて適宜選定
されるが有効面積の増加の点から、０．０１〜１．０■
であるのが好ましく、０．０２〜０．３ｆｆｌ■である
のがとくに好ましい。また、基板とノズルとの間隔は、
エツチング液を均一に塗布するために０．５〜１０ｍａ
＋であるのが好ましく、１〜２ＩＩ１１であるのがとく
に好ましい。

エツチング液を噴出させる装置はノズルよりエツチング
液を噴出させることができるものであればいかなるもの
をも用いることができ、たとえば、エツチングジェット
を用いることができる。このエツチングジェットはイン
クジェットにおいてインクの代りにエツチング液を使用
するものである。

エツチング液に浸漬したエツチング液塗布部材によりエ
ツチング液を塗布するばあいは、アモルファスシリコン
系半導体層の所定位置にエツチング液塗布部材を押圧す
ることにより行なう。エツチング液塗布部材を押圧する
手段としてはたとえば、ワイヤー細線または金属製薄板
を基板に密着する様に押しつける方法などを用いること
ができる。

エツチングベンによりエツチング液を塗布するばあいは
、エツチングベンをペン先がアモルファスシリコン系半
導体層に接触する程度の高さで所定位置に設定したのち
、該ペンを移動させながらエツチング液を湧出させるこ
とにより行なう。エツングベンを移動させる代りに基板
を移動させることによっても同様にエツチング液を塗布
することができる。

エツチングベンのペン先径は、形成するパターン線の幅
に応じて適宜選定されるが、を効面積の増加（不活性領
域の減少）の点から、０．０５〜　Ｌ、Ｑ位偽であるの
が好ましく、０．１〜０．５ａ＋ｍであるのがとくに好
ましい。

アモルファスシリコン系半導体層のエツチング液として
は、ＫｏｊｉまたはＮ　ａ　ＯＨ水溶液を用いることが
できる。ＫＯＨおよびＮａＯＨ水溶液の濃度はアモルフ
ァスシリコン膜を過剰に除去するのを防ぐ点およびエツ
チング時間の制御のしやすさの点より１〜５０ｖｔ　、
％であるのが好ましく、１０〜３０ｖｔ、％であるのが
とくに好ましい。またＫＯｌｌおよびＮａＯＨの水溶液
の液温は、アモルファスシリコン系半導体膜を過剰に除
去するのを防ぐ点およびエツチング液の粘度を所定の範
囲内に保つ点より１０〜４０℃であるのが好ましく、２
０〜３０℃であるのがとくに好ましい。

基板をホットプレート上に設置しエツチングを行なえば
、基板を均一に加熱することおよびエツチングの活性化
のためにエツチングが均一になされかつエツチング速度
が向上する。基板温度はアモルファスシリコン膜を過剰
に除去するのを防ぐ点およびエツチング保持時間の制御
のしやすさの点より１０〜１００℃であるのが好ましく
、２０〜５０℃であるのがと（に好ましい。

アモルファスシリコン系半導体層にエツチング液を塗布
したのち、エツチングを進行させるため所定時間保持す
る。保持する時間は、エツチング速度を考慮し室温で５
〜１５分でありまた４０℃の雰囲温度で３０秒〜５分で
ある。

エツチング完了後、基板全体を純水で洗浄し乾燥する。

このようにしてアモルファスシリコン系半導体層をバタ
ーニングしたのち、前記基板をたとえばスパッタトレー
に固定し、ＡＮ　１Ｃｒ−Ａｇなどの金属をたとえばス
パッタリングすることにより裏面電極が形成される。し
かるのち、裏面電極のパターニングを行なう。

裏面電極のパターニングは、エツチング液の組成がアモ
ルファスシリコン系半導体層のそれと異なる点を除いて
は、アモルファスシリコン系半導体層と同様に行なうこ
とができる。

エツチング液は、たとえば裏面電極としてＮ用いるとき
はリン酸、酢酸、硝酸および純水の混合液を用いること
ができる。前記混合液の容積比は一例を示すならばリン
酸、酢酸、硝酸、純水の順に１６：２：１：１である。

この容積比は、Ｎ全体の膜厚、所望のパターン線巾に応
じて適宜選定すればよく、たとえばＮ膜厚５０００人、
パターン線巾０．２５ｍｍばあいは容積比がリン酸、酢
酸、硝酸、純水の順に１８：２：１：５の混合液を用い
るのが好ましい。混合液の液温の選定は前述のアモルフ
ァスシリコン系半導体層のバターニングのばあいと同様
に行なえばよい。エツチング液塗布後の保持時間は、Ｎ
膜を過剰に除去するのを防ぐ点より　０．５〜１５分の
あいだであるのが好ましく、とくに０．５〜３分のあい
だであるのが好ましい。なお、エツチング液としては前
記混合酸以外に希塩酸、ＸＯＨ水溶液または塩化第２鉄
、濃塩酸および純水との混合液なども好適に用いること
ができる。

エツチングの均一化およびエツチング速度の向上のため
に基板全体をホットプレート上において加熱するばあい
は、Ｎ膜を過剰に除去するのを防ぐ点およびエツチング
保持時間の制御のしやすさの点から、基板全体の温度を
室温では１０〜１００℃のあいだに保つのが好ましく、
雰囲気温度４０℃では２０〜５０℃のあいだに保つのが
とくに好ましい。

裏面電極がＣｒまたはＡｇであるばあい、バターニング
は使用するエツチング液がＮ電極のそれと異なる点を除
いてＡＪ電極のエツチングと同様に行なうことができる
。

すなわち、Ｃｒ電極のエツチング液の組成は、硝酸第２
セリウムアンモニウム１００ｇに対し、過塩素酸２０〜
３０ｍ１、純水３００〜１０１００Ｏの範囲のものを用
いることができ、好ましい組成の一例として過塩素酸２
８ｍ１．純水４００ｍ１をあげることができる。

また、Ａｇ電極のエツチング液の組成は、無水クロム酸
３０〜５０ｇ１濃硫酸ｌＯ〜３０ｍ１および純水１００
０〜５０００ｍｌの混合液または３０〜６０ｗｔ、％硝
酸第２鉄水溶液の範囲のものを用いることができ、好ま
しい組成の一例として無水クロム酸４０ｇ。

濃硫酸２０ｍ１および純水２０００　ｍｌの混合液また
は５５ｖｔ１％硝酸第２鉄水溶液をあげることができる
。

なお、裏面電極を構成する金属のアモルファスシリコン
系半導体層中への拡散を防止するために二層構造の裏面
電極を形成するばあい、たとえばＣｒ（２０〜１００人
）　／Ａｉ　（１０００〜１００００人）では、共通の
エツチング液たとえば希塩酸または希硫酸により一度に
エツチングを行なうことができる。

その他の金属電極すべてについてもこの方法と同様の方
法でバターニングを行なうことが可能である。

以上の説明においては、アモルファスシリコン系半導体
層および裏面電極を形成する際に、本発明の製法が施さ
れているが、本発明の製法は、少なくとも一方のパター
ニングに採用することを特徴とするものである。したが
って、−方は本発明の方法に従って、他方は他の方法に
従ってパターニングすることも可能である。

つぎに本発明の半導体装置の製法を実施例に基づいて説
明するが、本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定さ
れるものではない。

実施例 厚さ　２　、　Ｏｍｕで大きさが１５０　Ｘ　４４０　
ｍｍの青板ガラス上に６０００人の酸化スズの透明電極
をプラズマＣＶＤ法により形成し、えられた透明電極を
レーザビームを用いて所定のパターンに分離した。

そののちグロー放電分解法によって透明電極側から基板
温度１３０℃、圧力１．０Ｔｏｒｒにてｐ型アモルファ
スシリコン層を１５０人、基板温度１８０℃、圧力０．
５Ｔｏｒｒにてｉ型アモルファスシリコン層を６０００
人、基板温度１８０℃、圧力１．ＱＴｏｒｒにてｎ型微
結晶シリコンを３００人形成した。

つぎに機械的にエツチング液を吹き付ける機構をもつ直
径０．１ｍｍのノズルを基板との間隔が２市になる様に
配置した。そしてノズルを移動させることにより、アモ
ルファスシリコン系半導体層の分離したい部分にアモル
ファスシリコン系半導体用のエツチング液であるＫＯ）
Ｉ　１０ｖｔ。

％水溶液をノズルから吹き付けた。エツチング液の液温
は２０℃であった。エツチング液を吹き付けたのち１０
分間保持しそののち純水で基板を洗浄し乾燥した。この
エツチングした部分（パターン線）の観察を行なったと
ころアモルファスシリコン系半導体膜の残留は認められ
ず、透明電極が均一に露出していた。また、精密投影機
を用いて透明電板が露出している部分の最小パターン幅
を測定すると１７本平均で０゜２ｍｍであった。

つぎに、えられたアモルファスシリコン系半導体分離基
板に、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、Ａ「
圧力Ｉ　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒ、基板温度８０℃にて、
５０００人の厚さのＮ裏面電極を形成した。そののちペ
ン先０　、１　ｍｍのエツチングペンにＮエツチング液
、すなわちリン酸、酢酸、硝酸、純水の混合液（組成比
１８：２：１：１）５ｍｌを液温的２０℃で充填した。

このエツチングペンをＮ裏面電極を形成した基板に接触
する様に高さを調整し、Ｘ−Ｙプロッターに固定した。

モしてＸ−Ｙプロッターを移動させることにより、Ｍ電
極の分離したい部分に、エツチング液を塗布した。エツ
チング液塗布後１０分間保持し、そののち純水で基板を
洗浄し乾燥した。このエツチングした部分（パターン線
）の観察を行なったところ、Ｎの導通部分は認められず
、また精密投影機を用いてアモルファスシリコン系半導
体層が露出している部分の最小パターン幅を測定すると
１７本平均で０．２５ｍｍであった。

以上の様にして１枚の基板に１８個の光起電力素子が直
列につながった太陽電池を作製し、ＡＭ−１，５近似の
パルスシミュレータにより性能を測定した。結果を第１
表に示す。

比較例 実施例と同様にして透明電極をパターン化し、アモルフ
ァスシリコン系半導体層を形成した。

アモルファスシリコン系半導体層の分離は、ＹＡＧレー
ザを用いて行なった。またＮ裏面電極についても実施例
と同様の条件で形成し、そののちＮ裏面電極の分離を通
常の化学エツチングで行なった。

えられた太陽電池の性能を実施例と同様の方法で測定し
た。測定結果を第１表に示す。

第　　１ 表 第１表より、本発明によりえられた太陽電池は従来の技
術によりらえられたものと同等またはそれ以上の性能を
有していることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明の半導体装置の製法による
ときは、簡易な手段により完全なバターニングが行なえ
るので製造コストの低減が図れかつ製品の歩留りが向上
する。また通常のエツチング法におけるレジスト塗布、
レジスト除去といった複雑な工程も不要になるという効
果かえられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上にパターン状に透明電極、アモルファスシリ
   コン系半導体層および裏面電極をこの順序で形成する半
   導体装置の製法であって、パターニングが、アモルファ
   スシリコン系半導体層および（または）裏面電極層の所
   定位置にエッチング液を塗布することによってなされる
   ことを特徴とする半導体装置の製法。 ２、前記エッチング液の塗布がノズルによりなされる請
   求項１記載の製法。 ３、前記エッチング液の塗布がエッチング液に浸漬され
   たエッチング液塗布部材によってなされる請求項１記載
   の製法。 ４、前記エッチング液塗布部材が線状体である請求項３
   記載の製法。 ５、前記エッチング液塗布部材が板状体である請求項３
   記載の製法。 ６、前記エッチング液の塗布がエッチングペン　により
   なされる請求項１記載の製法。 ７、アモルファスシリコン系半導体層のエッチングに用
   いられるエッチング液がＫＯＨ水溶液またはＮａＯＨ水
   溶液である請求項１記載の製法。 ８、裏面電極がＡｌであり、エッチング液がリン酸、酢
   酸、硝酸および純水の混合液、希塩酸、ＫＯＨ水溶液ま
   たは塩化第２鉄、濃塩酸および純水の混合液である請求
   項１記載の製法。 ９、裏面電極がＣｒであり、エッチング液が硝酸第２セ
   リウムアンモニウム、過塩素酸および純水の混合液であ
   る請求項１記載の製法。 １０、裏面電極がＡｇであり、エッチング液が無水クロ
   ム酸、濃硫酸および純水の混合液、硝酸第２鉄水溶液、
   アンモニア水および過酸化水素水の混合液または希硝酸
   である請求項１記載の製法。