JPH06204511A - 半導体基板用電極ペースト - Google Patents
半導体基板用電極ペーストInfo
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- JPH06204511A JPH06204511A JP5001005A JP100593A JPH06204511A JP H06204511 A JPH06204511 A JP H06204511A JP 5001005 A JP5001005 A JP 5001005A JP 100593 A JP100593 A JP 100593A JP H06204511 A JPH06204511 A JP H06204511A
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Classifications
-
- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体基板との密着性が良好で、接触抵抗が
十分に小さい半導体基板用電極ペーストを提供する。 【構成】 銀粉末１００重量部とケイ化チタン、ケイ化
タンタル、ケイ化ニッケル、ケイ化ジルコニウム、ケイ
化ニオブ、ケイ化クロム、ケイ化モリブデン及びケイ化
タングステンのうち１種以上のものからなる金属ケイ化
物粉末０．０５〜１０重量部と有機ビヒクル１５〜４０
重量部を有する。
十分に小さい半導体基板用電極ペーストを提供する。 【構成】 銀粉末１００重量部とケイ化チタン、ケイ化
タンタル、ケイ化ニッケル、ケイ化ジルコニウム、ケイ
化ニオブ、ケイ化クロム、ケイ化モリブデン及びケイ化
タングステンのうち１種以上のものからなる金属ケイ化
物粉末０．０５〜１０重量部と有機ビヒクル１５〜４０
重量部を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板上に形成され
る電極ペーストに関し、特に太陽電池などの半導体基板
上にスクリーン印刷により形成される電極ペーストに関
する。
る電極ペーストに関し、特に太陽電池などの半導体基板
上にスクリーン印刷により形成される電極ペーストに関
する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、自然との調和を保ちつつ産業の発達を図るという観
点から環境問題がクローズアップされ、クリーンなエネ
ルギーに対する要求が強まっており、その中の１つの手
段として太陽電池に対する関心が高まっている。ところ
で、太陽電池の基本は約１００年前にセレン光電池ある
い亜酸化銅光電池に始まったが、変換効率が１〜１．５
％と低いため、実用化には至らなかった。その後半導体
工学の発展により、特に１９５４年単結晶Ｓｉを用いた
大面積ｐｎ接合作製技術の確立により、変換効率が６％
ほどになり、現在の太陽電池の変換効率としては、１０
〜１５％程度のものが得られている。この太陽電池の実
用化にあたっての課題は、係る変換効率の向上を図りつ
つ製造コストを低減することにある。そのため、電極形
成についても、高生産性で自動連続化が可能であるとい
うことから、受光面電極、裏面電極ともに、従来の真空
蒸着に代わって低コストの印刷法が採用されている。こ
の印刷法による電極形成のために用いられる導電ペース
ト（以下「電極ペースト」という）には、半導体基板と
の密着性が良いこと、接触抵抗が小さいこと（オーミッ
ク接触をすること）、電極ペーストの抵抗値が低いこと
などの特性が要求されており、次のような電極ペースト
が公知である。まず、特開昭５４−２６６７６号公報に
は、「Ａｇペースト中にＡｌまたはＴｉを加えた電極材
料をシリコン基板上に印刷し、これをＮ2 雰囲気中で低
温焼成し、もって電極とシリコン基板との接触抵抗の低
い半導体装置を製造せんとする方法およびその半導体装
置に関する発明」が開示されている（以下「従来技術
Ｉ」という）。また、特開昭５９−３３８６７号公報に
は、「Ａｇペースト中に稀土類元素を加えた電極材料を
シリコン基板上に印刷焼成し、焼成時に半導体表面に形
成される酸化ケイ素を上記稀土類元素によって還元し、
もって電極とシリコン基板との接触抵抗の低い電極材料
を得んとする発明」が開示されている（以下「従来技術
II」という）。
年、自然との調和を保ちつつ産業の発達を図るという観
点から環境問題がクローズアップされ、クリーンなエネ
ルギーに対する要求が強まっており、その中の１つの手
段として太陽電池に対する関心が高まっている。ところ
で、太陽電池の基本は約１００年前にセレン光電池ある
い亜酸化銅光電池に始まったが、変換効率が１〜１．５
％と低いため、実用化には至らなかった。その後半導体
工学の発展により、特に１９５４年単結晶Ｓｉを用いた
大面積ｐｎ接合作製技術の確立により、変換効率が６％
ほどになり、現在の太陽電池の変換効率としては、１０
〜１５％程度のものが得られている。この太陽電池の実
用化にあたっての課題は、係る変換効率の向上を図りつ
つ製造コストを低減することにある。そのため、電極形
成についても、高生産性で自動連続化が可能であるとい
うことから、受光面電極、裏面電極ともに、従来の真空
蒸着に代わって低コストの印刷法が採用されている。こ
の印刷法による電極形成のために用いられる導電ペース
ト（以下「電極ペースト」という）には、半導体基板と
の密着性が良いこと、接触抵抗が小さいこと（オーミッ
ク接触をすること）、電極ペーストの抵抗値が低いこと
などの特性が要求されており、次のような電極ペースト
が公知である。まず、特開昭５４−２６６７６号公報に
は、「Ａｇペースト中にＡｌまたはＴｉを加えた電極材
料をシリコン基板上に印刷し、これをＮ2 雰囲気中で低
温焼成し、もって電極とシリコン基板との接触抵抗の低
い半導体装置を製造せんとする方法およびその半導体装
置に関する発明」が開示されている（以下「従来技術
Ｉ」という）。また、特開昭５９−３３８６７号公報に
は、「Ａｇペースト中に稀土類元素を加えた電極材料を
シリコン基板上に印刷焼成し、焼成時に半導体表面に形
成される酸化ケイ素を上記稀土類元素によって還元し、
もって電極とシリコン基板との接触抵抗の低い電極材料
を得んとする発明」が開示されている（以下「従来技術
II」という）。
【０００３】このように、シリコン基板と電極とのオー
ミック接触をできるだけ確保し、変換効率の向上を図る
ための各種の提案がされている。しかしながら、従来技
術にあっては焼成後の半導体基板と電極との間の接着強
度は必ずしも十分でなく、特に過酷な環境下で用いられ
る太陽電池においては、初期の強度が高くとも経時的に
劣化し、電極の剥がれに至ることがあった。また、太陽
電池の変換効率を左右する重要な要素として、半導体基
板と電極間の接触抵抗があるが、基板と電極間の密着性
が十分でない場合、両者の接触不良による接触抵抗の増
大や整流性接触の発現により変換効率が低くなる。例え
ば、従来技術Ｉに係る方法で作製された太陽電池の変換
効率は最大１２％であり、実用的に十分でなく、その接
触抵抗も１０-2〜１０-3Ω−cmの範囲にあり、それほど
低いとは言えない。また、従来技術IIの電極材料をその
電極とする太陽電池の接触抵抗は０．０３〜０．３４Ω
−cmの範囲にあり、従来技術Ｉよりさらに高くなってい
る。
ミック接触をできるだけ確保し、変換効率の向上を図る
ための各種の提案がされている。しかしながら、従来技
術にあっては焼成後の半導体基板と電極との間の接着強
度は必ずしも十分でなく、特に過酷な環境下で用いられ
る太陽電池においては、初期の強度が高くとも経時的に
劣化し、電極の剥がれに至ることがあった。また、太陽
電池の変換効率を左右する重要な要素として、半導体基
板と電極間の接触抵抗があるが、基板と電極間の密着性
が十分でない場合、両者の接触不良による接触抵抗の増
大や整流性接触の発現により変換効率が低くなる。例え
ば、従来技術Ｉに係る方法で作製された太陽電池の変換
効率は最大１２％であり、実用的に十分でなく、その接
触抵抗も１０-2〜１０-3Ω−cmの範囲にあり、それほど
低いとは言えない。また、従来技術IIの電極材料をその
電極とする太陽電池の接触抵抗は０．０３〜０．３４Ω
−cmの範囲にあり、従来技術Ｉよりさらに高くなってい
る。
【０００４】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導
体基板との密着性が良好で、接触抵抗が十分に小さい半
導体基板用電極ペーストを提供することにある。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導
体基板との密着性が良好で、接触抵抗が十分に小さい半
導体基板用電極ペーストを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、銀粉末１００重量部と金属ケイ化物粉末
０．０５〜１０重量部と有機ビヒクル１５〜４０重量部
を有することを特徴とする半導体基板用電極ペーストを
第一の発明とし、上記第一の発明において、金属ケイ化
物が、ケイ化チタン、ケイ化タンタル、ケイ化ニッケ
ル、ケイ化ジルコニウム、ケイ化ニオブ、ケイ化クロ
ム、ケイ化モリブデン及びケイ化タングステンのうち１
種以上のものからなることを特徴とする半導体基板用電
極ペーストを第二の発明とする。
に本発明は、銀粉末１００重量部と金属ケイ化物粉末
０．０５〜１０重量部と有機ビヒクル１５〜４０重量部
を有することを特徴とする半導体基板用電極ペーストを
第一の発明とし、上記第一の発明において、金属ケイ化
物が、ケイ化チタン、ケイ化タンタル、ケイ化ニッケ
ル、ケイ化ジルコニウム、ケイ化ニオブ、ケイ化クロ
ム、ケイ化モリブデン及びケイ化タングステンのうち１
種以上のものからなることを特徴とする半導体基板用電
極ペーストを第二の発明とする。
【０００６】銀粉末ならびに有機ビヒクルは、一般の電
極ペースト材料に用いられているものが使用できる。例
えば、銀粉末の粒径は１０μｍ以下で、その形状は球
状、フレーク状等のいかなるものでも使用できる。有機
ビヒクルとしては、例えばセルロース系やアクリレート
系の樹脂をターピネオール、ブチルカルビトール、セル
ソルブ等の溶剤に溶解したものを使用することができ
る。
極ペースト材料に用いられているものが使用できる。例
えば、銀粉末の粒径は１０μｍ以下で、その形状は球
状、フレーク状等のいかなるものでも使用できる。有機
ビヒクルとしては、例えばセルロース系やアクリレート
系の樹脂をターピネオール、ブチルカルビトール、セル
ソルブ等の溶剤に溶解したものを使用することができ
る。
【０００７】電極ペーストにはケイ化物が含まれている
ので、このケイ素とシリコン基板中の同一元素による親
和性によりシリコン基板と電極との密着性は確保されて
おり、接着性確保のために必ずしもガラス粉末を添加す
る必要はない。それでも、両者の密着性をより向上した
い場合には、ガラス粉末を添加することができる。しか
し、ガラス粉末を１０重量部超加えると焼成した電極ペ
ーストの半田濡れ性が著しく悪くなるので、ガラス粉末
の添加量は１０重量部以下とするのが好ましい。
ので、このケイ素とシリコン基板中の同一元素による親
和性によりシリコン基板と電極との密着性は確保されて
おり、接着性確保のために必ずしもガラス粉末を添加す
る必要はない。それでも、両者の密着性をより向上した
い場合には、ガラス粉末を添加することができる。しか
し、ガラス粉末を１０重量部超加えると焼成した電極ペ
ーストの半田濡れ性が著しく悪くなるので、ガラス粉末
の添加量は１０重量部以下とするのが好ましい。
【０００８】
【作用】ペースト焼成時に、半導体基板表面より表面積
の大きな金属ケイ化物粉末が優先的に酸素をトラップす
るので、半導体基板表面の酸化が抑制され、基板と電極
とのオーミック接触が得られる。また、電極ペーストに
はケイ化物が含まれているので、このケイ素とシリコン
基板中の同一元素との親和性によりシリコン基板と電極
との密着性が確保される。
の大きな金属ケイ化物粉末が優先的に酸素をトラップす
るので、半導体基板表面の酸化が抑制され、基板と電極
とのオーミック接触が得られる。また、電極ペーストに
はケイ化物が含まれているので、このケイ素とシリコン
基板中の同一元素との親和性によりシリコン基板と電極
との密着性が確保される。
【０００９】銀粉末１００重量部に対するこの金属ケイ
化物の添加量が０．０５重量部未満では、焼成時の酸素
トラップ量が少ないため、半導体基板と電極ペーストの
接触抵抗が高くなる。一方、その添加量が１０重量部を
超えると、電極ペーストの焼結性を阻害し、焼成された
電極がポーラスとなり、電極自身の抵抗が高くなるとと
もに半導体基板との接触抵抗が高くなる。また、銀粉末
１００重量部に対する有機ビヒクルの配合量が１５重量
部未満ではペースト化が容易でなく、一方、その配合量
が４０重量部を超えると焼成後の電極の抵抗が高くなり
すぎる。
化物の添加量が０．０５重量部未満では、焼成時の酸素
トラップ量が少ないため、半導体基板と電極ペーストの
接触抵抗が高くなる。一方、その添加量が１０重量部を
超えると、電極ペーストの焼結性を阻害し、焼成された
電極がポーラスとなり、電極自身の抵抗が高くなるとと
もに半導体基板との接触抵抗が高くなる。また、銀粉末
１００重量部に対する有機ビヒクルの配合量が１５重量
部未満ではペースト化が容易でなく、一方、その配合量
が４０重量部を超えると焼成後の電極の抵抗が高くなり
すぎる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。平均
粒径０．８μｍからなる銀粉末１００重量部に対し、以
下の表１に示す金属ケイ化物を配合し、さらにこの配合
物を、エチルセルロース７重量部を溶媒ターピネオール
に溶解した有機ビヒクル２２重量部と混合した。そし
て、これらの混合物をアルミナ３本ロールミルを通過さ
せてペースト化した。なお、一部の実施例についてはガ
ラス粉末を適量添加した。
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。平均
粒径０．８μｍからなる銀粉末１００重量部に対し、以
下の表１に示す金属ケイ化物を配合し、さらにこの配合
物を、エチルセルロース７重量部を溶媒ターピネオール
に溶解した有機ビヒクル２２重量部と混合した。そし
て、これらの混合物をアルミナ３本ロールミルを通過さ
せてペースト化した。なお、一部の実施例についてはガ
ラス粉末を適量添加した。
【００１１】次いで、このようにして得た銀−金属ケイ
化物電極ペースト３を、図１に示すｐｎ接合のシリコン
基板のｎ型シリコン基板２面上に塗布し、一方、ｐ型シ
リコン基板１面上には銀−アルミニウム電極ペースト４
を塗布し、６００℃で５分間焼付けた。そして、このよ
うにして作製した太陽電池の電流−電圧特性から、『シ
リコン基板と電極との接触抵抗』と『フィルファクタ
ー』を求め、次に説明する方法で『半田濡れ性』と『接
着強度』を調査した。その結果を以下の表２に示す。
化物電極ペースト３を、図１に示すｐｎ接合のシリコン
基板のｎ型シリコン基板２面上に塗布し、一方、ｐ型シ
リコン基板１面上には銀−アルミニウム電極ペースト４
を塗布し、６００℃で５分間焼付けた。そして、このよ
うにして作製した太陽電池の電流−電圧特性から、『シ
リコン基板と電極との接触抵抗』と『フィルファクタ
ー』を求め、次に説明する方法で『半田濡れ性』と『接
着強度』を調査した。その結果を以下の表２に示す。
【００１２】半田濡れ性＝６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ
からなる半田を用い、その半田の２２０℃静止浴中に上
記太陽電池を１０秒間浸漬後引き上げて、十分に導体表
面が半田に濡れている場合を○、ピンホールが認められ
た場合を×とした。
からなる半田を用い、その半田の２２０℃静止浴中に上
記太陽電池を１０秒間浸漬後引き上げて、十分に導体表
面が半田に濡れている場合を○、ピンホールが認められ
た場合を×とした。
【００１３】接着強度＝直径０．６mmのワイヤーを上記
半田にて上記太陽電池の電極（２mm□）上に固定し、そ
のピール強度を測定した。その値が０．５ｋｇ以上が合
格である。
半田にて上記太陽電池の電極（２mm□）上に固定し、そ
のピール強度を測定した。その値が０．５ｋｇ以上が合
格である。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】表２に明らかなように、本実施例に係る電
極材料には適量の金属ケイ化物が添加されているので、
シリコン基板との接触抵抗が極めて低く、半田濡れ性が
良好で、接着強度が高い。しかし、比較例１は、金属ケ
イ化物の添加量が少なすぎるので、シリコン基板の酸化
を抑制できず、シリコン基板と電極との接触抵抗が高
く、接着強度が低い。また、比較例２は金属ケイ化物の
添加量が多過ぎるので、電極ペーストの焼結度が不十分
で、焼成面がポーラスとなる。その結果、良好なオーミ
ック接触を得ることができないので、接触抵抗が高く、
半田濡れ性が不良で、接着強度の測定さえできなかっ
た。
極材料には適量の金属ケイ化物が添加されているので、
シリコン基板との接触抵抗が極めて低く、半田濡れ性が
良好で、接着強度が高い。しかし、比較例１は、金属ケ
イ化物の添加量が少なすぎるので、シリコン基板の酸化
を抑制できず、シリコン基板と電極との接触抵抗が高
く、接着強度が低い。また、比較例２は金属ケイ化物の
添加量が多過ぎるので、電極ペーストの焼結度が不十分
で、焼成面がポーラスとなる。その結果、良好なオーミ
ック接触を得ることができないので、接触抵抗が高く、
半田濡れ性が不良で、接着強度の測定さえできなかっ
た。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板と電極との接触抵抗が十分に低く、半田濡れ性が良
好で、接着強度が高い電極ペーストを提供することがで
き、半導体基板用電極材料として極めて好適に用いるこ
とができる。
基板と電極との接触抵抗が十分に低く、半田濡れ性が良
好で、接着強度が高い電極ペーストを提供することがで
き、半導体基板用電極材料として極めて好適に用いるこ
とができる。
【図１】ｐｎ接合太陽電池の断面図である。
１…ｐ型シリコン基板 ２…ｎ型シリコン基板 ３…銀−金属ケイ化物電極ペースト ４…銀−アルミニウム電極ペースト
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 1/09 Ａ 6921−4Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】 銀粉末１００重量部と金属ケイ化物粉末
０．０５〜１０重量部と有機ビヒクル１５〜４０重量部
を有することを特徴とする半導体基板用電極ペースト。 - 【請求項２】 金属ケイ化物が、ケイ化チタン、ケイ化
タンタル、ケイ化ニッケル、ケイ化ジルコニウム、ケイ
化ニオブ、ケイ化クロム、ケイ化モリブデン及びケイ化
タングステンのうち１種以上のものからなることを特徴
とする請求項１記載の半導体基板用電極ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001005A JPH06204511A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体基板用電極ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001005A JPH06204511A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体基板用電極ペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204511A true JPH06204511A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=11489470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5001005A Pending JPH06204511A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体基板用電極ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204511A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002373867A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 半導体素子用導電性薄膜、半導体素子及びそれらの製造方法 |
| US6689296B2 (en) | 2001-10-23 | 2004-02-10 | Murata Manufacturing Co. Ltd | Conductive paste |
| JP2005184025A (ja) * | 2005-02-03 | 2005-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| EP1894860A2 (en) | 2006-08-29 | 2008-03-05 | Murata Kikai Kabushiki Kaisha | Automated warehouse and method for controlling stacker crane in automated warehouse |
| CN102568652A (zh) * | 2012-02-28 | 2012-07-11 | 武涛 | 一种晶体硅太阳电池电极浆料及其制备方法 |
| JP2015528178A (ja) * | 2012-06-12 | 2015-09-24 | ヘレウス プレシャス メタルズ ノース アメリカ コンショホーケン エルエルシー | 接着促進剤を有する導電性ペースト |
| WO2016114120A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板 |
| JP2016193401A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体、及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP5001005A patent/JPH06204511A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002373867A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 半導体素子用導電性薄膜、半導体素子及びそれらの製造方法 |
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| WO2016114120A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板 |
| WO2016114118A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | 日本特殊陶業株式会社 | 回路基板およびその製造方法 |
| JPWO2016114119A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2017-04-27 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板およびその製造方法 |
| JPWO2016114118A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2017-04-27 | 日本特殊陶業株式会社 | 回路基板およびその製造方法 |
| JPWO2016114121A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2017-04-27 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板の製造方法、セラミック基板及び銀系導体材料 |
| US10524365B2 (en) | 2015-01-13 | 2019-12-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic substrate |
| US10785879B2 (en) | 2015-01-13 | 2020-09-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Circuit board and production method therefor |
| JP2016193401A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体、及びその製造方法 |
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