JPH0620148B2 - 半導体装置作製方法 - Google Patents
半導体装置作製方法Info
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- JPH0620148B2 JPH0620148B2 JP60248640A JP24864085A JPH0620148B2 JP H0620148 B2 JPH0620148 B2 JP H0620148B2 JP 60248640 A JP60248640 A JP 60248640A JP 24864085 A JP24864085 A JP 24864085A JP H0620148 B2 JPH0620148 B2 JP H0620148B2
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- Japan
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- semiconductor
- photoelectric conversion
- electrode
- conversion device
- organic resin
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体装置、例えば光起電力を発生させる
アモルファス半導体を含む非単結晶半導体を用いた光電
変換装置において、非単結晶半導体の形成の際、この半
導体内に不本意に形成されてしまう空孔またはピンホー
ルに対し有機絶縁物を充填し、表面電極と裏面電極とが
かかる空孔またはピンホール（以下ピンホールともい
う）により互いにショートまたは弱リーク状態になるこ
とを阻止するに加えて、この一対の電極間にバイヤス電
圧を印加することによりこの非単結晶半導体の破壊しや
すい弱耐圧部分を治癒(cure)し、このことより半導体装
置としての特性の改善、例えば「光電変換効率の向上」
を図る半導体装置の作製方法に関する。
アモルファス半導体を含む非単結晶半導体を用いた光電
変換装置において、非単結晶半導体の形成の際、この半
導体内に不本意に形成されてしまう空孔またはピンホー
ルに対し有機絶縁物を充填し、表面電極と裏面電極とが
かかる空孔またはピンホール（以下ピンホールともい
う）により互いにショートまたは弱リーク状態になるこ
とを阻止するに加えて、この一対の電極間にバイヤス電
圧を印加することによりこの非単結晶半導体の破壊しや
すい弱耐圧部分を治癒(cure)し、このことより半導体装
置としての特性の改善、例えば「光電変換効率の向上」
を図る半導体装置の作製方法に関する。
この発明はかかる空孔またはピンホールに有機絶縁物を
充填し、さらにPIN 接合等を有する非単結晶半導体に対
し逆バイヤスを加えることによりショートまたはリーク
しやすい箇所を治癒し、半導体装置特に光電変換装置と
しての「逆耐圧を向上」せしめたものである。
充填し、さらにPIN 接合等を有する非単結晶半導体に対
し逆バイヤスを加えることによりショートまたはリーク
しやすい箇所を治癒し、半導体装置特に光電変換装置と
しての「逆耐圧を向上」せしめたものである。
そしてこの光電変換装置の長期間の使用において、裏面
電極の材料が少しづつピンホールより半導体内部に含浸
し、上下互いの電極間でショートしてしまうことを防
ぎ、信頼性の向上、特に光電変換装置の「変換効率低下
の防止」を図るものである。
電極の材料が少しづつピンホールより半導体内部に含浸
し、上下互いの電極間でショートしてしまうことを防
ぎ、信頼性の向上、特に光電変換装置の「変換効率低下
の防止」を図るものである。
従来、光電変換装置（以下単に装置という）即ち同一基
板上に複数の素子を配置し、それを集積化またはハイブ
リッド化した装置は、例えば特開昭55-4994,特開昭55-1
24274 更に本発明人の出願になる特願昭54-90097/90098
/90099( 昭和54.7.16出願) 等が知られている。
板上に複数の素子を配置し、それを集積化またはハイブ
リッド化した装置は、例えば特開昭55-4994,特開昭55-1
24274 更に本発明人の出願になる特願昭54-90097/90098
/90099( 昭和54.7.16出願) 等が知られている。
従来の発明例として、第１図にマスク合わせ方式により
作られた光電変換装置の縦断面図を示す。
作られた光電変換装置の縦断面図を示す。
図面において透光性基板 (例えばガラス板)(1)上に第１
の電極を構成する透光性導電膜(CTFと略記する)(2)，半
導体層(3) さらにアルミニュームよりなる第２の電極
(4) とが積層して設けられている。
の電極を構成する透光性導電膜(CTFと略記する)(2)，半
導体層(3) さらにアルミニュームよりなる第２の電極
(4) とが積層して設けられている。
第１図の従来例ではアルミニューム(4) が半導体(3) と
反応して、この集積化された光電変換装置を150 ℃で加
速放置すると、数十時間で劣化してしまった。そのため
屋外での実使用にはまったく不適当な電極でしかなかっ
た。
反応して、この集積化された光電変換装置を150 ℃で加
速放置すると、数十時間で劣化してしまった。そのため
屋外での実使用にはまったく不適当な電極でしかなかっ
た。
このため、かかる熱的信頼性を向上させるため、裏面の
アルミニューム電極の下側に透光性導電膜例えばITO(酸
化インジューム・スズ) を介在せしめ、半導体上にITO
を設け、さらにその上にアルミニュームを設ける２層構
造が知られている。
アルミニューム電極の下側に透光性導電膜例えばITO(酸
化インジューム・スズ) を介在せしめ、半導体上にITO
を設け、さらにその上にアルミニュームを設ける２層構
造が知られている。
かかる構造とすると、熱的な信頼性はITO がアルミニュ
ームが半導体と反応してしまうことを防ぐことができる
ため、格段に向上させることができる。
ームが半導体と反応してしまうことを防ぐことができる
ため、格段に向上させることができる。
しかしこの透光性導電膜はこの導電膜の形成の際、まわ
りこみが強いため、半導体内に空穴やピンホール等が不
本位に形成されているとこのピンホールの内部にまで入
ってしまい、下側の第１の電極とこの上側の第２の電極
との間でショートまたはリークをおこし、実用化は不可
能であった。
りこみが強いため、半導体内に空穴やピンホール等が不
本位に形成されているとこのピンホールの内部にまで入
ってしまい、下側の第１の電極とこの上側の第２の電極
との間でショートまたはリークをおこし、実用化は不可
能であった。
このため、従来はこの非単結晶半導体の形成において、
ピンホールまたは空穴が存在しにくい小面積の光電変換
装置、例えば１cm×４cm等の民生電卓用光電変換装置に
おいてのみ実用化が可能であり、10cm×10cmまたはそれ
以上の大面積の光電変換装置では必ずこの空穴、ピンホ
ールが活性半導体領域に存在するため、かかる裏面電極
の一部または全部の電極として透明導電膜を半導体上に
形成する構造を用いることは不可能であった。
ピンホールまたは空穴が存在しにくい小面積の光電変換
装置、例えば１cm×４cm等の民生電卓用光電変換装置に
おいてのみ実用化が可能であり、10cm×10cmまたはそれ
以上の大面積の光電変換装置では必ずこの空穴、ピンホ
ールが活性半導体領域に存在するため、かかる裏面電極
の一部または全部の電極として透明導電膜を半導体上に
形成する構造を用いることは不可能であった。
本発明はかかる問題点を工業的に解くきわめて有効な手
段を提供する。
段を提供する。
即ち、このピンホール等に対してのみ選択的に絶縁物で
充填させることにより、下側の第１の電極と半導体の上
側の第２の電極とがたとえまわりこみの強い透光性導電
膜を用いてもお互いがショートまたはリークしてしまう
ことを防止したものである。さらにこの絶縁物特に有機
絶縁物がピンホール等に充填された半導体装置に対し、
バイヤス電圧を印加する。すると有機物の充填によって
も向上しきっていない半導体装置において、局部的にリ
ーク電流が流れた箇所を「治癒」することができる。
充填させることにより、下側の第１の電極と半導体の上
側の第２の電極とがたとえまわりこみの強い透光性導電
膜を用いてもお互いがショートまたはリークしてしまう
ことを防止したものである。さらにこの絶縁物特に有機
絶縁物がピンホール等に充填された半導体装置に対し、
バイヤス電圧を印加する。すると有機物の充填によって
も向上しきっていない半導体装置において、局部的にリ
ーク電流が流れた箇所を「治癒」することができる。
この治癒の理由として以下の工程が推定できる。
即ち、バイヤス電圧特に逆バイヤス電圧を印加すること
により、リーク箇所のみ集中的に電流が流れ、その箇所
が異常に発熱する。この発熱により充填した有機樹脂ま
たはこの樹脂と半導体とが反応し、絶縁物化する。そし
てこの絶縁物化によりこのリーク箇所が治癒される。か
かる工程がより弱い箇所を治癒し、次に少し弱い箇所を
治癒する。この工程をバイヤス電圧を暫時増加すること
により自動的に繰り返す。かくしてすべてのリークしや
すい箇所を治癒し、この装置全体を正常の実質的にまっ
たく空孔またはピンホールのない半導体装置と同等の特
性とさせ得るものと推定される。
により、リーク箇所のみ集中的に電流が流れ、その箇所
が異常に発熱する。この発熱により充填した有機樹脂ま
たはこの樹脂と半導体とが反応し、絶縁物化する。そし
てこの絶縁物化によりこのリーク箇所が治癒される。か
かる工程がより弱い箇所を治癒し、次に少し弱い箇所を
治癒する。この工程をバイヤス電圧を暫時増加すること
により自動的に繰り返す。かくしてすべてのリークしや
すい箇所を治癒し、この装置全体を正常の実質的にまっ
たく空孔またはピンホールのない半導体装置と同等の特
性とさせ得るものと推定される。
以下にその実施例を示す。
実施例１ 第２図は本発明の製造工程を示す縦断面図である。
第２図(A) において、透光性基板(1) 例えばガラス板(
例えば厚さ1.2mm,長さ( 図面では左右方向)10cm,巾10c
m) を用いた。透光性有機樹脂膜基板を用いてもよい。
さらにこの上面に全面にわたって透光性導電膜(CTFとい
う)、例えばITO(1500Å)+SnO2(200〜400 Å) またはハ
ロゲン元素が添加された酸化スズ又は窒化スズを主成分
とする透光性導電膜(1500 〜2000Å) を真空蒸着法、LP
CVD法、プラズマCVD 法、スプレー法、ECR 法またはス
パッタ法により形成させた。
例えば厚さ1.2mm,長さ( 図面では左右方向)10cm,巾10c
m) を用いた。透光性有機樹脂膜基板を用いてもよい。
さらにこの上面に全面にわたって透光性導電膜(CTFとい
う)、例えばITO(1500Å)+SnO2(200〜400 Å) またはハ
ロゲン元素が添加された酸化スズ又は窒化スズを主成分
とする透光性導電膜(1500 〜2000Å) を真空蒸着法、LP
CVD法、プラズマCVD 法、スプレー法、ECR 法またはス
パッタ法により形成させた。
この後マイクロコンピュータを制御してこの基板の下側
または上側よりYAG レーザ加工機（波長1.06μまたは0.
53μ）により照射しパターニング用開溝(13)を形成させ
た。
または上側よりYAG レーザ加工機（波長1.06μまたは0.
53μ）により照射しパターニング用開溝(13)を形成させ
た。
パターニングにより形成された開溝は、巾約50μ長さ10
cmとし、各素子(31),(11)を構成する巾は10〜20mmとし
た。かくして第１の電極を構成するCTF(2)を切断分離し
て開溝を形成した。この後この上面にグロー放電法およ
びECR CVD 法を含むプラズマCVD 法または光CVD 法によ
り、PNまたはPIN 接合を有する非単結晶半導体層を0.2
〜1.0μ代表的には0.5 〜0.7 μの厚さに形成させた。
その代表例はＰ型半導体(SixC1-x ｘ＝0.8 厚さ50〜15
0 Å) −Ｉ型アモルファスまたはセミアモルファスシリ
コン半導体(0.4〜0.9 μ)-Ｎ型の微結晶(200〜500 Å)
を有する半導体よりなる１つのPIN 接合を有する非単結
晶半導体(3) とした。
cmとし、各素子(31),(11)を構成する巾は10〜20mmとし
た。かくして第１の電極を構成するCTF(2)を切断分離し
て開溝を形成した。この後この上面にグロー放電法およ
びECR CVD 法を含むプラズマCVD 法または光CVD 法によ
り、PNまたはPIN 接合を有する非単結晶半導体層を0.2
〜1.0μ代表的には0.5 〜0.7 μの厚さに形成させた。
その代表例はＰ型半導体(SixC1-x ｘ＝0.8 厚さ50〜15
0 Å) −Ｉ型アモルファスまたはセミアモルファスシリ
コン半導体(0.4〜0.9 μ)-Ｎ型の微結晶(200〜500 Å)
を有する半導体よりなる１つのPIN 接合を有する非単結
晶半導体(3) とした。
または、Ｐ型半導体(SixC1-x)−Ｉ型アモルファスシリ
コン半導体−Ｎ型シリコン半導体−Ｐ型SixC1-x半導体
−Ｉ型SixGe1-x(x＝0.5)-N型シリコン半導体(300〜1000
Å) 等のタンデム型のPINPIN…PIN 接合の半導体でもよ
い。
コン半導体−Ｎ型シリコン半導体−Ｐ型SixC1-x半導体
−Ｉ型SixGe1-x(x＝0.5)-N型シリコン半導体(300〜1000
Å) 等のタンデム型のPINPIN…PIN 接合の半導体でもよ
い。
かかる非単結晶半導体層(3) を全面に均一の膜厚で形成
させた。
させた。
しかしこの半導体(3) には、被膜形成時にフレーク（雪
片）が付着し、被膜形成後離脱する等の理由により空孔
(6),ピンホール(6′)が多数不本意に存在してしまう。
その数は100 倍の顕微鏡で暗視野像を調べると、10視野
あたり２〜４ヶもの多数を観察することがある。
片）が付着し、被膜形成後離脱する等の理由により空孔
(6),ピンホール(6′)が多数不本意に存在してしまう。
その数は100 倍の顕微鏡で暗視野像を調べると、10視野
あたり２〜４ヶもの多数を観察することがある。
このため、本発明方法はまずこのピンホール等(6),
(6′)に対し絶縁物を選択的に充填した。その作業を以
下に示す。
(6′)に対し絶縁物を選択的に充填した。その作業を以
下に示す。
第２図(A) に示した半導体(3) を形成した後、この半導
体上に感光性有機樹脂をコートした。この時、この有機
樹脂が十分ピンホール等の内部に含浸するように注意し
た。この感光性有機樹脂はフォトレジスト、例えば東京
応化より販売されているOFPR-800等のポジ型のフォトレ
ジストを用いた。この感光性有機樹脂をこの半導体上の
全面およびピンホール、空穴内にスピナー、コータまた
はスプレー法により0.1 〜５μの厚さに形成する。例え
ばスピナーを用いる場合はレジストを500 rpm５秒、200
0rpm 30秒の条件下で塗布した。さらにこの塗布させた
有機樹脂膜にプリベーク(85 ℃、40分) を行った。さら
に現像工程として、このレジスト側より紫外光( 波長30
0 〜400nm)(17)を照射し、この感光性有機樹脂のうちピ
ンホール等に充填されている有機樹脂を固定化し、更に
半導体表面上の有機樹脂を非固定化させた。この条件は
OFPR-800を用いる場合は紫外光は6mW/cm2５秒間行い、
さらに所定の現像工程を経た。
体上に感光性有機樹脂をコートした。この時、この有機
樹脂が十分ピンホール等の内部に含浸するように注意し
た。この感光性有機樹脂はフォトレジスト、例えば東京
応化より販売されているOFPR-800等のポジ型のフォトレ
ジストを用いた。この感光性有機樹脂をこの半導体上の
全面およびピンホール、空穴内にスピナー、コータまた
はスプレー法により0.1 〜５μの厚さに形成する。例え
ばスピナーを用いる場合はレジストを500 rpm５秒、200
0rpm 30秒の条件下で塗布した。さらにこの塗布させた
有機樹脂膜にプリベーク(85 ℃、40分) を行った。さら
に現像工程として、このレジスト側より紫外光( 波長30
0 〜400nm)(17)を照射し、この感光性有機樹脂のうちピ
ンホール等に充填されている有機樹脂を固定化し、更に
半導体表面上の有機樹脂を非固定化させた。この条件は
OFPR-800を用いる場合は紫外光は6mW/cm2５秒間行い、
さらに所定の現像工程を経た。
さらにこの後これら全体を公知の方法でリンス( 純水で
10分間)をした。するとピンホール(6),(6′)内に固定し
た有機樹脂膜以外の非固定化した有機樹脂を溶去するこ
とができる。即ち、半導体(3) 上の有機樹脂をすべて除
去できる。さらに、ポストベーク(150℃ 1時間) を行
い、感光したピンホール内部に充填された有機樹脂(7),
(7′)を化学的に安定化させた。すると第２図(B) に示
す如く、ピンホール(6),(6′)の部分のみに選択的に有
機樹脂絶縁物(7),(7′)を充填することができる。
10分間)をした。するとピンホール(6),(6′)内に固定し
た有機樹脂膜以外の非固定化した有機樹脂を溶去するこ
とができる。即ち、半導体(3) 上の有機樹脂をすべて除
去できる。さらに、ポストベーク(150℃ 1時間) を行
い、感光したピンホール内部に充填された有機樹脂(7),
(7′)を化学的に安定化させた。すると第２図(B) に示
す如く、ピンホール(6),(6′)の部分のみに選択的に有
機樹脂絶縁物(7),(7′)を充填することができる。
そしてこの絶縁物の上面は半導体の上面と概略一致また
は少な目( ポストキュアでの体積収縮等による) に充填
することができる。
は少な目( ポストキュアでの体積収縮等による) に充填
することができる。
さらに次の工程として第２図(B) に示す如く、第１の開
溝(13)の左方向に第２の開溝(18)を第２のレーザスクラ
イブ工程により形成させた。このレーザスクライブはこ
の基板(1) の上方向からの照射で行った。
溝(13)の左方向に第２の開溝(18)を第２のレーザスクラ
イブ工程により形成させた。このレーザスクライブはこ
の基板(1) の上方向からの照射で行った。
第２図において、さらにこの上面に第２図(C) に示され
る如く、裏面電極用の導電膜(4) を形成し、さらに第３
のレーザスクライブ法の切断分離用の開溝(20)を設け
た。
る如く、裏面電極用の導電膜(4) を形成し、さらに第３
のレーザスクライブ法の切断分離用の開溝(20)を設け
た。
この第２の電極を、光透過方式とする場合は、透光性導
電膜を300 〜5000Å、例えばITO(酸化インジューム・ス
ズ),In2O3( 酸化インジュ-ム)，SnO2( 酸化スズ),ZnO(酸化
亜鉛) 等を形成し、第２の電極とした。かかる構造にお
いては長波長光を裏面方向（図面では上方向）に放出さ
せることができる。
電膜を300 〜5000Å、例えばITO(酸化インジューム・ス
ズ),In2O3( 酸化インジュ-ム)，SnO2( 酸化スズ),ZnO(酸化
亜鉛) 等を形成し、第２の電極とした。かかる構造にお
いては長波長光を裏面方向（図面では上方向）に放出さ
せることができる。
また、光閉じ込め方式とする場合は、この透光性導電膜
上にさらにその上面に反射性電極を設ければよい。アル
ミニューム，クロム，銀，アルミニューム(300〜5000
Å) の一層膜またはアルミニュームとニッケルとの二重
膜の金属膜とを形成させ、第２の電極(4) とした。
上にさらにその上面に反射性電極を設ければよい。アル
ミニューム，クロム，銀，アルミニューム(300〜5000
Å) の一層膜またはアルミニュームとニッケルとの二重
膜の金属膜とを形成させ、第２の電極(4) とした。
この図面では例えばITO 1050Å、アルミニューム1000Å
の２層導電膜を第２の電極(4) とした。
の２層導電膜を第２の電極(4) とした。
これらはスパッタ法、電子ビーム蒸着法またはプラズマ
CVD 法を用い、半導体層を劣化させないため、300 ℃以
下の温度で形成させた。
CVD 法を用い、半導体層を劣化させないため、300 ℃以
下の温度で形成させた。
かくして第２図(C) に示される如く、複数の素子(31),
(11) を連結部(12)で直列接続する光電変換装置を作る
ことができた。
(11) を連結部(12)で直列接続する光電変換装置を作る
ことができた。
さらにこの後、第３図の回路構成を用い、第２図(D) に
示される如く直列に接続させた光電変換装置に対し、バ
イヤス電圧特に逆バイヤス電圧が印加されるようにし
た。このバイヤス電圧を印加し治癒する工程は、室温〜
半導体を熱破壊しない温度( 一般的には150 ℃) までの
範囲で加熱して行った。即ち、集積化された光電変換装
置(22)の各光電変換装置(31),(11) における等価回路は
１つのダイオード(25)と空孔またはピンホールによりリ
ークまたはショート箇所を示す抵抗(26)とにより構成し
ている。この素子に対し、正常の素子の有するPIN 特性
の逆方向耐圧よりも少し低い電圧でツェナ電流が流れる
ようにツェナダイオード(23)を並列に配設した。すると
このツェナ電圧以上に１つの素子にバイヤス電圧が印加
されることを防ぐことができる。さらに各素子(31),(1
1) に並列にツェナダイオードを配設することにより、
１つの弱い箇所が治癒した後、この治癒した箇所に永久
破壊を誘発する電流が流れることを防ぐことができる。
かくして形成されたバイヤスキュア回路装置により、直
流電圧(24)をOVより120Vまで( ここでは素子を15ヶ直列
に連結しているため120V までとした) 印加した。
示される如く直列に接続させた光電変換装置に対し、バ
イヤス電圧特に逆バイヤス電圧が印加されるようにし
た。このバイヤス電圧を印加し治癒する工程は、室温〜
半導体を熱破壊しない温度( 一般的には150 ℃) までの
範囲で加熱して行った。即ち、集積化された光電変換装
置(22)の各光電変換装置(31),(11) における等価回路は
１つのダイオード(25)と空孔またはピンホールによりリ
ークまたはショート箇所を示す抵抗(26)とにより構成し
ている。この素子に対し、正常の素子の有するPIN 特性
の逆方向耐圧よりも少し低い電圧でツェナ電流が流れる
ようにツェナダイオード(23)を並列に配設した。すると
このツェナ電圧以上に１つの素子にバイヤス電圧が印加
されることを防ぐことができる。さらに各素子(31),(1
1) に並列にツェナダイオードを配設することにより、
１つの弱い箇所が治癒した後、この治癒した箇所に永久
破壊を誘発する電流が流れることを防ぐことができる。
かくして形成されたバイヤスキュア回路装置により、直
流電圧(24)をOVより120Vまで( ここでは素子を15ヶ直列
に連結しているため120V までとした) 印加した。
その結果の一例を第４図に示す。
するとこの光電変換装置におけるバイヤス電圧V RB(V)
とここに流れる電流I RB(mA)との関係において、印加を
始めると曲線(30)に示される軌跡を辿る。そして(30-1)
で最初の不良リークを生ずる。しかしこのリーク電流が
増加するとその電流はキュア効果により再びリーク電流
が減少する。さらにバイヤス電圧を増加させると(30-2)
において再びリーク電流が増加する。しかしキュア効果
により再び減少する。さらにこれが(30-3)…(30-m)と繰
り返され、いわゆるすべてのフォトダイオードが正常に
動作した特性(32)となる。この後このバイヤス電圧を下
げると、軌跡(33),(30′)をへて電流が0mA となる。即
ち帰りの軌跡はリーク電流を初期の(30)の状態より十分
小さくすることができる。
とここに流れる電流I RB(mA)との関係において、印加を
始めると曲線(30)に示される軌跡を辿る。そして(30-1)
で最初の不良リークを生ずる。しかしこのリーク電流が
増加するとその電流はキュア効果により再びリーク電流
が減少する。さらにバイヤス電圧を増加させると(30-2)
において再びリーク電流が増加する。しかしキュア効果
により再び減少する。さらにこれが(30-3)…(30-m)と繰
り返され、いわゆるすべてのフォトダイオードが正常に
動作した特性(32)となる。この後このバイヤス電圧を下
げると、軌跡(33),(30′)をへて電流が0mA となる。即
ち帰りの軌跡はリーク電流を初期の(30)の状態より十分
小さくすることができる。
念のため、この光電変換装置に対し再び電圧を印加する
と、曲線(30′)を経て(34)で逆耐圧となる特性を得る。
即ち、弱い破壊された箇所は治癒されており、この治癒
された箇所が再び劣化することがない。
と、曲線(30′)を経て(34)で逆耐圧となる特性を得る。
即ち、弱い破壊された箇所は治癒されており、この治癒
された箇所が再び劣化することがない。
かかる光電変換装置(23)に第２図(D) に示す如くバイヤ
ス・キュア回路を除去した後照射光(10)を照射する。こ
の実施例のごとき基板(10cm ×10cm) で集積化させた光
電変換装置パネルにてAM1 (100mW/cm2) を照射した場
合、 開放電圧 12.934V 曲線因子 0.6641 短絡電流 79.34mA 電流速度 17.290 (mA/cm2) 変換効率 9.90% の出力を有せしめることができた。
ス・キュア回路を除去した後照射光(10)を照射する。こ
の実施例のごとき基板(10cm ×10cm) で集積化させた光
電変換装置パネルにてAM1 (100mW/cm2) を照射した場
合、 開放電圧 12.934V 曲線因子 0.6641 短絡電流 79.34mA 電流速度 17.290 (mA/cm2) 変換効率 9.90% の出力を有せしめることができた。
しかし、まったく同じ工程を用いつつも第２図(C) の本
発明の有機樹脂を充填した後、バイヤス電圧等に逆バイ
ヤス電圧を印加して治癒する工程を省略すると、以下の
変換効率しか得られない。即ち、試料１は有機樹脂の充
填をも省略してしまった試料の特性である。試料２は有
機物の充填は行っているが、逆バイヤスキュア工程を施
さない場合である。
発明の有機樹脂を充填した後、バイヤス電圧等に逆バイ
ヤス電圧を印加して治癒する工程を省略すると、以下の
変換効率しか得られない。即ち、試料１は有機樹脂の充
填をも省略してしまった試料の特性である。試料２は有
機物の充填は行っているが、逆バイヤスキュア工程を施
さない場合である。
これらの低い変換効率と比較すると、本発明のピンホー
ルに有機樹脂を充填し、かつ逆バイヤスキュアを行うこ
とがいかに高い変換効率を得るのに有効であるかがわか
る。
ルに有機樹脂を充填し、かつ逆バイヤスキュアを行うこ
とがいかに高い変換効率を得るのに有効であるかがわか
る。
実施例２ 第５図は本発明の他の製造工程を示す縦断面図である。
第５図(A) において、厚さ10〜100 μの導電性ステンレ
ス箔(40)上に耐熱性有機樹脂またはホーロー等の無機絶
縁膜(41)が形成された絶縁表面を有する非透光性基板を
用いた。更にこの上面に全面にわたって下側電極用導電
膜、例えば、クロム(200Å),アルミニューム(1500 Å)+
SnO2(200〜400Å),アルミニューム(1500 Å)+Sn3N4(500
Å) またはハロゲン元素が添加された酸化スズまたは
窒化スズを主成分とする透光性導電膜(1500 〜2000Å)
を真空蒸着法、LPCVD 法、プラズマCVD 法、スプレー法
またはスパッタ法により形成させた。
ス箔(40)上に耐熱性有機樹脂またはホーロー等の無機絶
縁膜(41)が形成された絶縁表面を有する非透光性基板を
用いた。更にこの上面に全面にわたって下側電極用導電
膜、例えば、クロム(200Å),アルミニューム(1500 Å)+
SnO2(200〜400Å),アルミニューム(1500 Å)+Sn3N4(500
Å) またはハロゲン元素が添加された酸化スズまたは
窒化スズを主成分とする透光性導電膜(1500 〜2000Å)
を真空蒸着法、LPCVD 法、プラズマCVD 法、スプレー法
またはスパッタ法により形成させた。
この後マイクロコンピュータを制御してYAG レーザ加工
機（波長1.06μまたは0.53μ）により照射しパターニン
グ用開溝(13)を形成させた。
機（波長1.06μまたは0.53μ）により照射しパターニン
グ用開溝(13)を形成させた。
パターニングにより形成された開溝は、巾約50μ長さ10
cmとし、各素子(31),(11) を構成する巾は10〜20mmとし
た。かくして第１の電極を構成する導電膜(2) を切断分
離して開溝を形成した。
cmとし、各素子(31),(11) を構成する巾は10〜20mmとし
た。かくして第１の電極を構成する導電膜(2) を切断分
離して開溝を形成した。
この後この上面にグロー放電法またはECR 放電法を含む
実施例１と同様のプラズマCVD 法または光CVD 法により
PNまたはPIN 接合を有する非単結晶半導体層を0.2 〜1.
0 μ代表的には0.5 〜0.7 μの厚さに形成させた。その
代表例はＮ型半導体(200〜500 Å) −Ｉ型アモルファス
またはセミアモルファスシリコン半導体(0.4〜0.9 μ)-
Ｐ型半導体(SixC1-x X＝0.8 厚さ50〜150 Å) を漸次積
層して有する半導体よりなる１つのNIP 接合を有する非
単結晶半導体(3) とした。
実施例１と同様のプラズマCVD 法または光CVD 法により
PNまたはPIN 接合を有する非単結晶半導体層を0.2 〜1.
0 μ代表的には0.5 〜0.7 μの厚さに形成させた。その
代表例はＮ型半導体(200〜500 Å) −Ｉ型アモルファス
またはセミアモルファスシリコン半導体(0.4〜0.9 μ)-
Ｐ型半導体(SixC1-x X＝0.8 厚さ50〜150 Å) を漸次積
層して有する半導体よりなる１つのNIP 接合を有する非
単結晶半導体(3) とした。
タンデム型のNIPNIP…NIP 接合の半導体でもよい。
かかる非単結晶半導体層(3) を全面に均一の膜厚で平坦
または凹凸を有するテクスチャー構造で形成させた。
または凹凸を有するテクスチャー構造で形成させた。
しかしこの半導体には、被膜形成時にフレーク（雪片）
が付着し、被膜形成後脱離する等の理由により空孔(6),
ピンホール(6′)が多数不本意に存在してしまう。その
数は100 倍の暗視野像を顕微鏡で観察した。すると、10
視野あたり２〜４ヶもの多数を観察される場合がある。
が付着し、被膜形成後脱離する等の理由により空孔(6),
ピンホール(6′)が多数不本意に存在してしまう。その
数は100 倍の暗視野像を顕微鏡で観察した。すると、10
視野あたり２〜４ヶもの多数を観察される場合がある。
このため、本発明はこの不本位に存在してしまっている
ピンホール等(6),(6′)に対し、有機絶縁物を選択的に
実施例１と同様に充填した。
ピンホール等(6),(6′)に対し、有機絶縁物を選択的に
実施例１と同様に充填した。
即ち、第５図(A) に示した半導体を形成した後、この半
導体上に感光性有機樹脂をコートした。この時、この有
機樹脂が十分ピンホール等の内部に含浸するように注意
した。この感光性有機樹脂はフォトレジスト、例えば東
京応化より販売されているOFPR-800等のポジ型のフォト
レジストを用いた。この後、実施例１と同様の処理を施
した。
導体上に感光性有機樹脂をコートした。この時、この有
機樹脂が十分ピンホール等の内部に含浸するように注意
した。この感光性有機樹脂はフォトレジスト、例えば東
京応化より販売されているOFPR-800等のポジ型のフォト
レジストを用いた。この後、実施例１と同様の処理を施
した。
かくして、第５図(B) に示す如く、ピンホール(6),
(6′)の部分のみに選択的に有機樹脂絶縁物(7),(7′)を
充填することができる。
(6′)の部分のみに選択的に有機樹脂絶縁物(7),(7′)を
充填することができる。
さらに次の工程として第５図(B) に示す如く、第１の開
溝(13)の左方向に第２の開溝(18)を第２のレーザスクラ
イブ工程により形成させた。このレーザスクライブはこ
の基板(1) の上方向からの照射で行った。
溝(13)の左方向に第２の開溝(18)を第２のレーザスクラ
イブ工程により形成させた。このレーザスクライブはこ
の基板(1) の上方向からの照射で行った。
この後、金属マスクを用い第２の電極(4) を透光性導電
膜により形成した。即ち、この第２の電極は透光性導電
膜(23)を300 〜1400Å、例えばITO( 酸化インジューム
・スズ),In2O3(酸化インジューム),SnO2( 酸化スズ),IT
N(窒化インジューム・スズ) (窒化インジュームと窒化
スズとの混合体)で形成した。
膜により形成した。即ち、この第２の電極は透光性導電
膜(23)を300 〜1400Å、例えばITO( 酸化インジューム
・スズ),In2O3(酸化インジューム),SnO2( 酸化スズ),IT
N(窒化インジューム・スズ) (窒化インジュームと窒化
スズとの混合体)で形成した。
これらは開溝(20)には導電膜が形成されないよう、予め
金属マスクをこの第５図(B) の半導体上に配設し、この
後スパッタ法、電子ビーム蒸着法またはプラズマCVD 法
を用い、半導体層を劣化させない300 ℃以下の温度で透
光性導電膜を形成させた。
金属マスクをこの第５図(B) の半導体上に配設し、この
後スパッタ法、電子ビーム蒸着法またはプラズマCVD 法
を用い、半導体層を劣化させない300 ℃以下の温度で透
光性導電膜を形成させた。
かくして第５図(C) に示される如く、複数の素子(31),
(11) を連結部(12)で直列接続する光電変換装置を作る
ことができた。
(11) を連結部(12)で直列接続する光電変換装置を作る
ことができた。
第５図(D) はさらに本発明を光電変換装置として完成さ
せんとしたものである。即ち、第３図に示す如く、バイ
ヤス・キュア回路装置を用い、各素子に逆バイヤスが加
わるようにし、バイヤスキュアリングを行った。
せんとしたものである。即ち、第３図に示す如く、バイ
ヤス・キュア回路装置を用い、各素子に逆バイヤスが加
わるようにし、バイヤスキュアリングを行った。
この後、この回路を取り外し、照射光(10)に対しこの実
施例のごとき基板(10cm ×10cm) で集積化させた光電変
換装置パネルにてAM1(100mW/cm2)を照射した場合、 開放電圧 12.618 曲線因子 0.672 短絡電流 79.710mA 電流密度 17.371mA/cm2 変換効率 9.82% の出力を有せしめることができた。
施例のごとき基板(10cm ×10cm) で集積化させた光電変
換装置パネルにてAM1(100mW/cm2)を照射した場合、 開放電圧 12.618 曲線因子 0.672 短絡電流 79.710mA 電流密度 17.371mA/cm2 変換効率 9.82% の出力を有せしめることができた。
しかし、まったく同じ工程を用いつつも第５図(B) の本
発明の有機樹脂を充填する工程のみを省略すると、以下
の試料１の変換効率しか得られない。また有機樹脂を充
填する工程のみを行うと試料２の結果が得られる。即
ち、 これらより本発明のピンホールに有機樹脂を充填し、か
つバイヤス・キュアを行うことがいかに有効であるかが
わかる。
発明の有機樹脂を充填する工程のみを省略すると、以下
の試料１の変換効率しか得られない。また有機樹脂を充
填する工程のみを行うと試料２の結果が得られる。即
ち、 これらより本発明のピンホールに有機樹脂を充填し、か
つバイヤス・キュアを行うことがいかに有効であるかが
わかる。
さらに重要なことは、本発明のピンホールに絶縁物を充
填することにより、初期状態における光電変換装置のサ
ンプル間でのバラツキが少なく、製造歩留りが大きいと
いう特徴を有する。例えば、実施例１において10cm□を
10枚作っても、そのσ( 分散) は0.195(9.63%)を得る
ことができた。
填することにより、初期状態における光電変換装置のサ
ンプル間でのバラツキが少なく、製造歩留りが大きいと
いう特徴を有する。例えば、実施例１において10cm□を
10枚作っても、そのσ( 分散) は0.195(9.63%)を得る
ことができた。
本発明の半導体は以上に示す光電変換装置であっても、
さらに大型化し、例えば40cm×20cm,60cm×40cmまたは1
20cm ×40cmが６ヶ、２ヶまたは１ヶアルミサッシ枠に
よりパッケージされ、120cm×40cmのNEDO規格のパネル
を設けることが可能である。
さらに大型化し、例えば40cm×20cm,60cm×40cmまたは1
20cm ×40cmが６ヶ、２ヶまたは１ヶアルミサッシ枠に
よりパッケージされ、120cm×40cmのNEDO規格のパネル
を設けることが可能である。
また本発明の半導体は単に光電変換装置ではなく、イメ
ージセンサ等のダイオードアレー、薄膜ディスプレイ用
の非線型素子に対しても有効である。また半導体装置に
有機樹脂を充填し、逆バイヤスを加える方式は、重合わ
せた上下の電極間のみであることを必ずしも必要としな
い。そして例えば絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の如
くソースに対しドレイン、ゲイトを電界に印加してかか
るアクティブ素子を治癒してもよい。またダブルヘテロ
接合、スーパーラティス構造を有する発光素子のピンホ
ールの充填に対しても有効である。この発光素子はPIN
接合を有し、このＩ型半導体をそのエネルギバンド巾で
W(広いEg) −N(狭いEg)−W,N-W-N,W-N-W …W(厚さ5 〜1
00 Å) のスーパーラティス構造としたものである。か
かる多層構造においては１箇所のピンホールがすべての
接合を破壊してしまうため、本発明方式の応用はきわめ
て有効である。
ージセンサ等のダイオードアレー、薄膜ディスプレイ用
の非線型素子に対しても有効である。また半導体装置に
有機樹脂を充填し、逆バイヤスを加える方式は、重合わ
せた上下の電極間のみであることを必ずしも必要としな
い。そして例えば絶縁ゲイト型電界効果半導体装置の如
くソースに対しドレイン、ゲイトを電界に印加してかか
るアクティブ素子を治癒してもよい。またダブルヘテロ
接合、スーパーラティス構造を有する発光素子のピンホ
ールの充填に対しても有効である。この発光素子はPIN
接合を有し、このＩ型半導体をそのエネルギバンド巾で
W(広いEg) −N(狭いEg)−W,N-W-N,W-N-W …W(厚さ5 〜1
00 Å) のスーパーラティス構造としたものである。か
かる多層構造においては１箇所のピンホールがすべての
接合を破壊してしまうため、本発明方式の応用はきわめ
て有効である。
第１図は従来の光電変換装置の縦断面図である。 第２図は本発明の光電変換装置の製造工程を示す縦断面
図である。 第３図は本発明の絶縁物充填の後逆バイヤスキュアを行
う電気回路装置を示す。 第４図は本発明の逆バイヤスキュアの際得られた特性で
ある。 第５図は本発明の他の光電変換装置の製造工程を示した
縦断面図である。
図である。 第３図は本発明の絶縁物充填の後逆バイヤスキュアを行
う電気回路装置を示す。 第４図は本発明の逆バイヤスキュアの際得られた特性で
ある。 第５図は本発明の他の光電変換装置の製造工程を示した
縦断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 雅芳 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 小林 一平 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 柴田 克彦 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 薄田 真人 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 永山 進 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 小柳 かおる 東京都世田谷区北烏山７丁目21番21号 株 式会社半導体エネルギー研究所内 審査官 真鍋 潔 (56)参考文献 特開 昭58−77263（ＪＰ，Ａ) 米国特許4166918（ＵＳ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】絶縁表面を有する基板上に第１の電極を形
成する工程と、該電極上に空孔またはピンホールを有す
る非単結晶半導体を形成する工程と、前記空孔またはピ
ンホール内部に有機樹脂を充填する工程と、前記半導体
および有機樹脂上に第２の電極を形成する工程と、該工
程の後、前記第１及び第２の電極間にバイヤス電圧を加
えることにより前記半導体中の不良個所を治癒すること
を特徴とする半導体装置作製方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、非単結晶
半導体はPIN 接合を少なくとも１つ有し、前記接合に逆
バイヤス電圧を印加することを特徴とする半導体装置作
製方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、バイヤス
電圧を印加する際、前記半導体は熱破壊を誘発しない温
度に加熱して保持されたことを特徴とする半導体装置作
製方法。 - 【請求項４】絶縁表面を有する基板上に第１の電極、空
孔またはピンホールを有し、該空孔またはピンホールに
絶縁物が充填された非単結晶半導体、第２の電極を積層
して設けた各光電変換装置を複数個互いに電気的に直列
接続させるべく前記基板上に配列して設けた光電変換装
置における前記各光電変換装置に並列に正常の各光電変
換装置の有する逆方向耐圧よりも少し低い電圧で動作す
るツェナ・ダイオードを配設し、前記光電変換装置に逆
方向バイヤスを印加することを特徴とする半導体装置作
製方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項において、逆方向バ
イヤスは各光電変換装置に印加させることを特徴とする
半導体装置作製方法。 - 【請求項６】特許請求の範囲第４項において、逆方向バ
イヤスは光電変換装置全体に印加させることを特徴とす
る半導体装置作製方法。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60248640A JPH0620148B2 (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | 半導体装置作製方法 |
| US06/899,160 US4937651A (en) | 1985-08-24 | 1986-08-22 | Semiconductor device free from the current leakage through a semiconductor layer and method for manufacturing same |
| AU61781/86A AU594359B2 (en) | 1985-08-24 | 1986-08-22 | Semiconductor device free from the current leakage through a semiconductor layer and method for manufacturing same |
| DE3689679T DE3689679T2 (de) | 1985-08-24 | 1986-08-22 | Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement frei von Leckstrom durch eine Halbleiterschict. |
| EP86306556A EP0213910B1 (en) | 1985-08-24 | 1986-08-22 | Method of manufacturing a semiconductor device free from the current leakage through a semi-conductor layer |
| AU62912/86A AU583423B2 (en) | 1985-09-21 | 1986-09-18 | Semiconductor device free from the electrical shortage through a semiconductor layer and method for manufacturing same |
| KR1019860009322A KR900006772B1 (ko) | 1985-11-06 | 1986-11-05 | 반도체층을 통한 전기적 단락이 없는 반도체 장치와 그 제조방법 |
| CN86106409.7A CN1003481B (zh) | 1985-11-06 | 1986-11-06 | 整个半导体层无电气缺陷的半导体器件及其制造方法 |
| US06/927,501 US4725558A (en) | 1985-11-06 | 1986-11-06 | Semiconductor defects curing method and apparatus |
| CN87102718A CN87102718B (zh) | 1985-11-06 | 1987-04-08 | 消除半导体层制造缺陷的方法 |
| US07/082,115 US4812415A (en) | 1985-09-21 | 1987-08-06 | Method for making semiconductor device free from electrical short circuits through a semiconductor layer |
| US07/092,943 US4786607A (en) | 1985-08-24 | 1987-09-04 | Method for manufacturing a semiconductor device free from current leakage through a semiconductor layer |
| US07/464,567 US5089426A (en) | 1985-09-21 | 1990-01-16 | Method for manufacturing a semiconductor device free from electrical shortage due to pin-hole formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60248640A JPH0620148B2 (ja) | 1985-11-06 | 1985-11-06 | 半導体装置作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62162368A JPS62162368A (ja) | 1987-07-18 |
| JPH0620148B2 true JPH0620148B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=17181117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60248640A Expired - Lifetime JPH0620148B2 (ja) | 1985-08-24 | 1985-11-06 | 半導体装置作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620148B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9059347B2 (en) * | 2010-06-18 | 2015-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
-
1985
- 1985-11-06 JP JP60248640A patent/JPH0620148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62162368A (ja) | 1987-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |