JPS58148474A - 半導体装置 - 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】 本発明は、絶縁性基板上に導電性電極またはリードを埋
置して設けることｋよシ、この基板上面および導電性電
極またはリード上面とに凹凸を少なくせしめ、ひいては
ヒれらの上１ｊＫ設けられる半導体薄膜の電極またはリ
ードの漏部で短絡、特性劣化を防止せんとしえものであ
るＯ 本発明は特に光照射によシ光電変換装置において、この
半導体薄膜が０．３〜１−の厚さしかないため、被形成
面上に凹凸があると、その凸部の側周辺にて不連続面が
生じ、極端な場合Ｋｉｊ上側の第２の電極と下側の第１
の電極とが電気的に連絡してしまう程の劣化をも九らし
てしまうＯ このため本発明においては、かかる劣化、不たの発生を
防止する丸め、導電性電極またはリードを少なくともそ
の一部を基板内に埋置し、基板上面も段差を少なくまえ
は除去し、ことを目的としている。

本発明はかくの如き平たん平置を設け、この面上に半導
体装置を複数ケ複合化せしめたこと埋置して電極または
リードを被膜電極として０．５〜２０ｐの厚さに設け、
これらの上面に透光性の第１の電極と、さらＫ　ＰＩＮ
接合ダイオード構造を有する半導体をプラズマ０７１）
法（グロー放電法またはアーク放電法）Ｋよシ設けると
とＫよシ、複数個の光電変換装置を複合化して設け、さ
らに加えて同一半導体により逆流防止ダイオードすらも
同一基板に設けることを目的としている。

従来透光性絶縁性基板上に導電性の電極またはリードを
設は九光電変換装置に関しては、本発明人の出願になる
特許願１光電変換装置、（５４−ＯｆｊＯ０９’Ｆ　Ｅ
１５４．）、１６出願）が知られている０ぐ さらに本発明の如き複数電極を設けないで集積化する構
造に関しては、特開昭５１＄−４０１２〒６（８Ｂ＆、
　２．９出願）が知られている。しかしかかる集積化構
造においては、ガラス基板上の第１の電極としてＩテ０
．８￥ＯＬ等を５００〜８００ムの厚さに設け、その上
Ｋ　ＰＸＭ接合を有する半導体薄膜とその上にム１電極
よ〕なっている０しかるＫこの第１の電極はシート抵抗
が５０−５００”１０とき光下または大軍１発軍用とし
てはこの抵抗値を０．１〜ｓｒＶ、Ｋまで下げる必要が
ある。しかし透光性電極のみでは全く不可能である。

かかる欠点を除くため、本発明人の出願になるハイプリ
ツ）Ｉ！複合半導体装置が提案されている。（半導体装
置　５４−９００９８８５４．７．１６）このハイブリ
ット型構造においては、平九ん面を有する基板上に凸状
に複数の電極またはリードを設は九ものである◎かかる
構造にすると、前記した基板側で＠０．１〜ｓｒＬの低
い直列抵抗にすることができる。しかし第１図にその実
施例が示されている如く、下側の電極と上側の電極とが
凸部を側部においてなんしてしまったシ、または半導体
膜が平坦面と同様の膜厚で均一に性基板包）上に導電性
の電極またはリード（２）が１〜５μの厚さに設けられ
、その上面に透光性の第１の電極（３）をＩテ０（酸化
インジェーム＋酸化スズ（３〜１０％））ｔたはこれと
その上面に酸化スズを二重構成によシ設けた０さらＫこ
の上面にプラズマｏｖｎ法によＪ）Ｐ型非単結晶牛導体
層Ｃ）を３０〜ａＯＯムの厚さに、さらに真性または実
質的に真性の工型半導体層（６）を０．３〜１μの厚さ
に、さらＫ［ｌの半導体層（６）をＺｏｏ〜ｓｏｏムの
厚さに形成させた。

さらにこの上面にフルイニエームよシなる第８の電極（
至）が設けられているｏしかし第１図（４）の○印の伸
）において、そ０部分を拡大してその断面図を示すと、
第１図（９）の如くになる。すなわち透光性基板体）上
の導電性電極（荀も真空蒸着法で形成され均質に形成さ
れず、さらにその上面はＦｉｌ半導体層（荀、ｘｙｔｉ
ｔ牛導体層（５）、ＭｆＪ半導体層（６）に関しても、
ｏｔｔｃてほとんど形成されない０すなわち基板（１）
上、電極併）上と異なシ、側部はその膜厚が不均一でＴ
ｏ！り、かつ極端に薄くなってしまう◎ζ〇九め上側の
第３の電極（１）と下側Ｏ電極（荀とがしだいに短絡し
てしまうことが多く、製造歩ｉＩ〉の低下、特性の劣化
を誘発してしまった。

本発明はかかる欠点を補なうものとして示され九もので
、第２図にその製造１楊および半導体装置のたて断面図
を示す〇 実施例１ 第２図（４）は絶縁性基板ＣＬ）として透光性を有する
固い基板として例えばガラスを用いた。このガラス基板
を用いる場合、その上面に耐７ツ酸性レジスト１！［に
）を例えば石川加工５１３４００を用い、１〜４０声の
厚さにスクリーン印刷法で形成させた・さらＫこのレジ
スト膜をマスクとして、レジスト膜の形成されていない
部分を０．５〜６０−代表的には１〜５Ｐエツチングし
て凹部（至）を形成した〇 さらにアルカリ樹脂例えば■−クリーナー８０Ｇを用い
、全面を活性にした後、無電解メツ中法によシ、耐熱性
金属例えばニッケルを０．０５〜０．１声の厚さ−Ｋ　
６４として形成した。この後レジスト膜（６）をす７ト
オ７法によ砂除去することによシ、凹部にのみ薄くニッ
ケル膜を残存させた。

さらにこの後、とのニッケル膜にのみ無電解メッキを用
い、第２図＠にある如くとの凹部の上面が平坦面または
基板ａ）の上面となめらかに連続するように形成させえ
。

かくして絶縁性基板Ｃ１）Ｋ埋置して金属導電層（至）
、−を作製した。

せることができた。

またその後の工程において、牛導体層が０．４〜ＩＰと
薄いため、この補助電極を埋置させることによシ補助電
極の上面の基板の上面とを０．５ｐ以下、好ましくはＯ
，ＯＸ〜ｏ、　１７１とすることは、従来例で示される
如き劣化がなく、信頼性の向上にすぐれたものであった
〇 また半導体装置によ〉光電変換装置を作製する場合の透
光性電極の電気抵抗を下げる丸めの補助電極として用い
、それをくし型、網目１１にすることＫよ〉直列抵抗を
実質的に電極端子部で５０〜５００ａよりＯ，Ｊ５〜Ｓ
αに下げることができ九〇 か＜ｔ、ｃＨｓ図（ＣＩ）　Ｋ示す如く、基［（１）内
に少なくともその一部が埋置した導電型の電極またはリ
ードを設けることができ九〇 第２図（ロ）はこの本発明を応用し九光電変換装置の一
例を示す。

図面においてガラス基板ａ）に埋置して設けられた電極
またはリード（ロ）（２）に対し、照射光（１ｃ９によ
シ有効に作用する透光性電極（２）をＩ〒０（酸化イｙ
ジエーム・酸化スズ（１〜ｘｏ％）金属）（シート抵抗
３〜ｓｏｚ、、４）を形成し、さらにその上面に酸化ア
ンチモノを１〜１０チ含有させた酸化スズ酸化アンチモ
ン合金（シート抵抗３０〜ｘｏｏ’ｔ、４）をＺｏｏ〜
ｓｏｏム形成し、合計の膜厚が６００〜８００ム代表的
には６８０ムとして透光性の第１の電極（至）を真空蒸
着法によ）形成しているＧこの酸化アンチモンはＰｌｉ
半導体層との再結合を助長し加えてシート抵抗を酸化ス
ズのみの３００４４００ｎ１０のｌ／１０に下げる効果
があり、ｒ型半導体層と接する透明導電膜としてきわめ
て重要であった。

この上面にプラズマ気相法によ）珪化物気体（例えばシ
ラｙ）を用いｚｏｏ−ｗｓｓｏｏ　Ｋて、図面では］Ｐ
Ｗのアモルファスｔた社黴結晶性を含む非単結晶半導体
（至）、真性または実質的に真性の非単結晶半導体（至
）、ｌ１ｌＯ非単結晶牛導体曽よ−ｎなる”ＰＸＭ　ｇ
４７を有する半導体（ロ）をそれぞれ５０−４００１％
３０００〜”ＦＯＯＯＡ、　１００〜５ｏｏｎの膜厚に
形成させた。さらにこの時、ＦＷ半導体層（至）では、
そのエネルギバンド巾を大きくするため、作製時にメタ
ンを添加した炭化珪素ＱｉｌｘＯ＋−２Φ＜Ｘ＜υ）Ｋ
より　ｌｅｇ・１．８〜ｊ１．６・マとした・再結合中
心中和用の水素が添加された珪素中導体（Ｉｇ・１．６
〜１．８・Ｖ）　ＯＸ性または実質的に真性の半導体（
至）よ〕も大きな１ｇとし九。

さらに夏型中導体層９４に関しては、窒化珪素（Ｂ　Ｌ
占−９Ｘ、　！Ｓ〜４）とし、その中ＫＭ！Ｊ不純物で
あるリンを０．５〜１！−添加し、さらにそＯＭｇを１
．８〜Ｓ、Ｓ・マとした・かくしてＰＩ璽接合をＷ（ν
屋）−夏Ｃｘｍ）−ｖ　（ｗｍ）　とした。

このグツズＹＣＶＤ法でＶＸＸ　＠−合を形成する際照
射光側の補助電極（！１（ロ）がないと、その抵抗の九
めムＭ　１（１００ｍ１１／（ｌめの入射光に対し、変
換効率が５Ｃｍ′：ｌの基板にて１．５〜３多しかとれ
なかったＯしかし埋置した補助電極部−によシ、ツル１
１チの高い変換効率を抵抗が０．５〜３ａＫなったため
得ることができた０ さらにこの補助電極が基板に埋置している喪し１かげヨ
となる部分がないため、第１図に示される如き上下電極
間の短絡（ショート）また電極（ト）の欠除による特性
劣化もなく、製造歩留も１０１００Ｘ１００の面積にて
８０％をこえることができる。

また埋置させない第１図の如き構造においては、製造歩
留は１００×１００＋ａｍ°の面積にてｏ〜ｇ。

−が得られる。第２図＠に示される光電変換装置におい
て、その工学的価値はきわめて高いｔのと判断される。

第３図＠において、第３の電極（２）さらｋその外部引
出し電極勾、第１の電極（２）の外部引出し電極に）（
２）が設けられ、光電変換装置に）をおおって耐湿性樹
脂（２）がオーバーコートされている。

実施例２ この実施例は第２図中）の構造を可曲性基板にて作製せ
んとするものである。

この実施例はかかるバルク基板を選択エツチングしても
よいん、ここでは透光性ポリインド系樹脂例えばカプト
ンを用い、さらにバルク＆ＩＥ０）の上部に層状にエツ
チング可能なコーティング被膜を作）、それをエツチン
グして（４）に示される凹部を実質的に有する如くにし
て、選択的に可曲性かつ透光性基板を形成させた。

すなわちカプトン、ＰＩＱ等のポリイミド樹脂、ポリサ
ル７アン、シリＶ−ン樹脂等のバルク基板上に、透光性
ポリイミド樹脂をエツチング可能な被膜状態すなわちｐ
ｘｑ　ｔｖグレボリマ−をコーティングし、さらに選択
的にゴム系レジストＭＥ（６）を作製した後、このレジ
スト膜をマスクとしてコーティングされたポリイミド樹
脂をヒドラジンを含む塩基性水溶液にて選択的にエツチ
ングして凹部０を作製した。この凹部の深さはＰ工Ｑグ
レボリエーの厚さを１〜１ｏｐとしたその厚さで決めら
れる。さらにこのレジストの上面を含む全面に、無電解
メッキ法によシ、薄く（糧の如く金Ｒ膜α◆例えばニッ
ケルを形成した。

これは真空蒸着法によシム１．　Ｎｉ、　Ｏｒ、　Ｃｕ
を２００ム〜ＩＰの厚さに形成してもよい。

この後レジスト膜（６）をリフトオフ法によシ公知の技
術にて除去した。さらにとの凹部の金属膜に対し、耐熱
性金属を実施例１と同様の無電界メッキ法にてその表面
をＪ　址１．ａ　Ｊ　柵７；形成した。　叉ｑ、ｌ実施
例１と同様にして光電変換装置（ホ）を第２図（９）に
示す如（に作製した。するとムＭ１下にて５〜）＊／ｃ
−を得ることができた。さらにこの際半導体装置のＰＩ
Ｎ接合におけるそれぞれをエネルギバンド巾としてＷ（
ワイドＫｇ）−ｍ　（ナロー１ｇ）または’ｆ−Ｍ−Ｗ
構造とするヘテロ接合とすると、その効率をさらに１〜
３チ向上させることができた。この発明に関しては、本
発明人の出願になる特許（ｖａｐ４ｓｉｓ４４ａ９１ｅ
ｓ１゜３．３公告　対応日本特許　特許願５Ｂ−８３４
６）。

５：５−８５４６８１９１８．７．８および［ＩＰ４ｇ
３９５５４１９８０、１２．６公告　対応日本特許　特
許願５３−８６８６マ、５Ｓ−８６８６８１９１８，）
、ｘｖ）Ｋその製造方法、構造が示されている。

ま九参考までに補助電極幌ｉが形成されていない場合は
０．２〜１チしかその変換効率を得ることができなかっ
た。

この実施例においては、オーバーコート（ハ）も基板バ
ルクと同様の材料または凹部を作製すると同一材料で作
製し、耐湿性の向上、熱歪の減少に務めた。このオーバ
ーコートは基板と概略同−厚さにし、形成される半導体
装置が凸にそってしまうことを防止し九〇 すなわち可曲性基板においては、その曲げた場合におけ
る曲率半径は５６１１以上好ましくは１００ｍ以上とし
た。すなわち実使用においてあまり曲がシやずいと曲率
半径を１〜４ｏｍとまけすぎることによシ、半導体層に
クラック欠陥を誘発しやすい。このため可曲性であって
半導体層を上下にてはさみ、あまシユーザーが曲げすぎ
ても、電気特性を劣化させないように、半導体層をサン
ドｙ僅ツチさせることがきわめて重要である。

実施例３ この実施告は第３図体）にそのたて断面図を示す。製造
方法は実施例１または２と同様である〇第３図（４）に
おいて透光性基板（１）Ｋ少４くともその一部を埋置し
て補助電極に）を設けた。さらに透明導電膜の上面に光
照射による光起電力発生用半導体層（財）をプラズマＣ
ＶＤ法によｐ　ＰＩＮ接合さらＫそのタンデム構造のＰ
ＩＭＰＩ］Ｎ接合、ＰＸＭＰＸＮＰＩＮ接合を作製し、
その上面に金属の第２の電極を作製した。図面において
は光電変換装置（ハ）とｉとＶ　２　ｔｔを直列接続さ
しめ、さらに逆流防止ダイオード（至）を設けている０
外部引出し電極は基板（１）に埋置し九補助電極または
その上面の電極上に設け、機械力に対する破損を防いだ
。

逆流防止ダイオード（２）Ｋ対して埋置した補助電極時
が同様に照射光に対して遮光をさせ、いわゆるダイオー
ドとして動作させ念。

光電変換装置を複数個直列にに９数量、大きさはそのＲ
佐によって２〜２０段まで設け、さらにそれらをブロッ
クとして並列接続をして設けてもよい。これらに関して
は本発明人の出願による特許層（５４−９００９１８６
４，１，１６）Ｋ示されている。

実施何番 この実施例は第３図−）に示されている。

その製造方法は実施路１．８に従った０この場合は大面
積用である。

すなわち１０Ｘ１００１ｔ’ｉたはそれ以上の（２０〜
５０）ｃ　ｒａ　Ｘ（３０〜１００）ａ　ｍの基板であ
る。

埋置した補助電極時０を設け、光電変換装置αｆ）は実
施例３の如く、ＰｘＭ接合の単層または多層構造に設け
た。補助電極（至）の間かくを２〜１０ｉｎｎ代表的に
は４ｍｍとし、ま九その厚さを１〜５０μ代表的に＃ｉ
５〜１０Ｐとすると、その直列抵抗が透明導電膜のシー
ト抵抗を３０〜１００１の場合０．３〜ＩＡとすること
ができたため、前記した大面積であっても７〜１０チの
変換効率をムＭ１（１ｏｏｍｖ／ｃｊ）で作ることがで
きた。

以上の説明における半導体装置はＰ工Ｎ接合を有すダイ
オードに関するものであるが、本発明の半導体装置にお
いて、ＰＸＰまたはＮ工Ｎ接合を有する絶縁ゲイト型電
界効果半導体装置、１ｉｒｐｘｎ’構造のバイポーラ型
トランジスタまたはたてチャネル型絶縁ゲイト型電界効
果半導体装置を良これらを集積化して同一基板に一体化
した構造に応用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置のたて断面図を示すＯ 第２図は本発明の半導体装置の製造工程を示すたて断面
図である。 第３図は第２図をさらに発展させた本発明を用いた半導
体装置のたて断面図を示す。 竹許出１人 （△） ７ 葵１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板の一生面の導電性電極またはリードが少
   なくとも一部を前記基板に埋置して設けられるとともに
   、前記電極またはリードおよび前記基Ａ督芒捧導体薄膜
   層が設けられたことを特徴とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、透光性絶縁基板に
   埋置して設けられた導電性電極またはリードをおおって
   透光性の第１の電極を有し、該電極上に半導体薄膜と該
   薄膜上に第２の電極を有したことを特徴とする半導体装
   置。 ３、特許請求の範囲第１項において、導電性電極または
   リードの上面と絶縁性基板上面とは概略同一平面を有す
   るまたは前記導電性電極またはリードの上面と前記基板
   の上面とがなめらかに連接して設けられたことを特徴と
   する半導体装置。