JPS5823433A - 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】 本発明は水素、フッ素、塩素の如きノーロゲン元素ｔた
はリチェーム、ナトリユーム、カリュームの如きアルカ
リ金属元素が再結合中心中和用に添加台布した非単結晶
半導体（アモルファスまたは簿膜状に層成された半導体
の総称、本明細書においてはＮ０８と略記する）または
この半導体の電極として設けられた透明尋１を膜に密接
してニッケＡｆｔ−主成分とする電極を設けることを目
的とする０ 本発明はｇａｓ″４ｃ構成するＰまたはＮ型の導（２） 電型を有する半導体に密接してオーム接触を有せしめた
ニッケル電極またはその電極よシ延在したリードを設け
ることを目的とする。

無電界メッキ法によシニッケルを主成分とする被膜を形
成しこれを電極とすることによシ、従来真空蒸着法等で
アルミニュームを主成分とした電極が形成されていたの
にかわシ安価でかつ高信頼性の電極を提供することを目
的とする。

本発明はかかる電極をＮ０８ま＾明導電膜（醸化インジ
ューム、酸化スズ、酸化ア（チνンまたはそれらの混合
体代表的には工Ｔｏ、窒化チタンの如き輩化物金属よシ
なる透光性の導電性被膜を本発明では総称し、単ＫＴＯ
Ｆという）上に印刷用レジストを印刷コートしまたはフ
ォトレジストをフォトエツチングして選択的に形成し、
このレジストの膜の形成されていない領域にのみ選択的
に金属膜特にニッケル膜を形成し電極とすることを目的
とする。

本発明はかかる選択的形成に関し、リフトオフ法を適用
した◎すなわち金属膜を選択エツチング液グと、その液
がＮ０８またはＴＯＦを融食溶去してしまう。このこと
を防ぐためかかるエツチング液を用いないことを他の４
！像としている。さらに本発明はスクリーン印刷を行な
う大面積の基板上に対し無電界メッキ法を適用するとリ
フトオフ可能であシ、工学的に安価で大量に電極、リー
ド形成が可能であることを示したことを他の％徴として
いる。

従来Ｎ０１３とＴＯＩＦとが同一基板に設けられた代表
的な半導体装置として光電変換装置特にアモルファス太
陽電池が知られている。さらにこのＩＪ０８を応用した
絶縁ゲイト型電界効果半導体装ｆ（例えば本発明人の出
願になる　半導体装置およびその作製方法　５３−１２
４０２１昭４′Ｉ］６３年１０月１日出願）が知られて
いる。

しかしながらこれらの半導体装置においては上側の電極
特にプラズマＯＶＤ法、減圧ＯＶＤ法によシ形成された
ＮＣ８上のＩ＃ｌＬ憔形成にはアルミニュームの真空蒸
着法による被膜作製が行なわれていた。しかし真空蒸着
法は蒸溜装置が２０００万円〜４０００万円ときわめて
高価であシまた原料の被膜化として用いられる材料の使
用効率も１％以下であシ、他の９９−以上はむだになっ
てしまった◇さらにアルミニュームの蒸発を大量生産に
おいては電子ビームで行なうため電子ビームによシ被形
成面の半導体面損傷がおきてしまった。

そのため低価格の大容量太陽電池を作ろうとにもなって
しまった０このことは１００　Ｆｌ／Ｗすなわち１０ｏ
ｍにて１０−の効率を有する太陽電池をたものであシ、
被３１１４％造装置は数万円〜数十万円と安価であル、
かつ重要なことはこの被膜の作製に対し半導体に何らの
機械ストレス、電子ビーム貞撃によるスパッタ効果、ダ
メージ効果がない。さらに熱処理温度が再結合中心中和
元巣が外部に放出されはじめる３６０８０以下の温度代
表的にはＺｏｏ〜２５０’Ｏでよい等きわめて多くの特
徴を有している。

加えて従来はＴＯＦの化学エッチがいわゆる１７０にお
いては酸ならば何でも簡単にエツチングされてしまう。

仁の丸め上の金属面のみを還択的に酸によシ化学エッチ
できず、電極形成には単に蒸着マスクを用いる以外に可
能でなかった・しかしこの蒸着マスクではマスクと基板
とのすきが発生しやすかった。そしてひいてはパターン
にボケができやすく、工学的に最適の方法とはいえなか
った。

本発明は金属のエツチングに酸で金属そのものをエツチ
ングするのではなく、その下側にあらかじめ形成された
レジストを有機溶剤例えばトリクレン等によシ溶去する
ことによシ、その上側の金属をリフトオフするいわゆる
リフトオ界メッキ法で形成するという全く画期的なもの
である。

以下本発明を図面に従って説明する。

第を図のフ・−チャートは本発明方法を示す無電界メッ
キリフトオフ法の主たる工程を示している。

第１図は本発明の半導体装置である光電変換装置および
その作製方法を示す九て断面図であるＯ 第１図（４）において透光性基板（））上の透明導電膜
（３）、？（ホ）、ｘ６４、ＭＱＩＩ型構造を有するＨ
ｏｅ（１）を示している。このＭ　Ｏｅ　（１）は微結
晶構造を有しかつ８１０　　（ＯＸ　１）の広いエネル
ギバンド巾（１，ｖ〜２．３・Ｖ）　ｔ　有するセ叱ア
モルファス半導体層によシア型およびＮｉｌ牛導体層翰
、Ｃ１時をそれぞれ６０〜２００Ａ、　１６０〜ＳＯＯ
ムの膜厚にプラズマ気相法によ多形成した。さらＫＸ性
または実質的に真性の導電型を有する半導体（２）はア
モルファスまたはセミアモルファス構造を有する半導体
によシ０．４〜０．８μの膜厚にプラズマ気相法によ多
形成されている。この半導体膜の形成方法に関しては、
本発明人の出願にょる特許顧（半導体装置作製方法　５
３−１５２８８７８５５．１２１Ｏ出願）また特軒願（
半導体装置　５３−０８３４６’Ｆ　８５３．７．８出
願　対応米国特許　ＨｅｔｅｒＯＪｕｎｃｔｉｏｎ　　
８ｅｍｉａＯｎｄｕＯｔＯｒ　　Ｄｅｖｉｃｅ　　ｇｔ
ｔ４４、２５４．４２＋９１ｅＶ１．３．ｒｓ公告）Ｋ
記されている。

この第１図■の工程は光電変換装置であるがＮＯ８また
は、Ｎ　ＯＢとＴＯＦとを少くとも一部に有している基
体（基板とＭＯＢｔｆｔ、はＴＣ！Ｆとを有する総称）
が第２図（１）の工程に示されている。これは光電変換
半導体装置、絶縁ゲイト型電界効果トランジスタま九は
集積化構造体さらにフォトセンサ、フォトセンサアレー
、イメージセンサ等であってもよい。本発明はこれらい
ずれの半導体装置に対しても有効である。

さらに第１図ψ）においてこれら基体上に選択的にレジ
スト膜０υをスクリーン印刷法にて形成した。これはス
クリーンマスクを通して選択的にレジスト族を６〜３０
μの厚さに印刷形成させた。

もちろん公知のフォトエツチング法すなわち全面にレジ
ストを塗付し紫外光、電子ビームにより７オトマスクを
通じてレジストを硬化せしめ硬化しない部分を除去して
第１図０３）を得てもよいＯ この工程は第２図（２）に示している。さらにこのレジ
スト族を執娩（一般には１００〜２００”のしく３６）
を含みこれらすべての表面を活性化した。

すなわち１　′−−タイザー（例えば８ｎＯ入１ｇ／ｌ
。

ＭＯｌ　３ｍｌ／ｌ残シ水）中に室温にて６〜２０分浸
した０さらに市販のレッドシューマー液に室温にて６〜
２０分浸し、これら基体の表面を活性化した０第２図（
６）、さらにこの表面に無電解ニッケル級金液（シェー
マ−）に液温６０〜９０°０例えばフ０６０にて６秒〜
６分間浸し、これらの表面はニッケルを主成分とする金
属膜を形成せしめ、このニッケル中には１価、ＶｇｆＪ
または遷移金属、珪素筐たはダルマ５−３−−ムを０．
１〜５−添加してＰ型またはＨＢ１半導体へのオーム接
触を助長してもよい。かくして表面に５００〜５０００
ムの膜厚の金）Ｉ４膜（３２）を無電解メッキ法にて形
成せしめた。

この後水洗、揚洗をかるく行ない、シ５．−ｆｆ−液を
除去した後、１００〜２００°０例えばｘａｏ’ｏにて
３０分加熱乾燥をしてメッキ膜の半導体表面。

透明導電膜表面との中毒性を向上させた。この温度はレ
ジスト膜（３］）が硬化しない程度に低いことが重要で
帝る。

この後これら全体をレジスト除去剤例えばトＣ リクレン液中に浸し、かる＜叢４Ｅｔを加えてレジスト
膜（３１）を遣スした０その結果レジスト膜上の金属膜
はハクリし、結果として第１図（０）の断面図に示され
る如（、ＴＯＩＦ上に金属膜（３４）また半導体膜上に
他の金属膜φつを形成させることができた。第２図では
工程（８）ｋ対応する。

さらにこれら全体をｘｏｏ−ａ　ｓ　□’Ｏ代表・的に
は１５０−２００’Ｏの温度にて１尋〜３０分間シンタ
ーを行ない必要に応じて２３０〜！ＭＯ’０　５〜１０
秒間ハンダ槽に浸しニッケル膜上にハンダ付を行なって
もよいＯ 第１図において半導体層はＰまたはＮ型の導電型を有し
、その電気伝導度が１０％以上代表さらにオーム接触を
させやすく好都合である■その接触抵抗は１０’−０，
１Ａ／ｒｎｍであり、実際上全く支障がなかった。

第１図においては従来よシも上側電極がアルミニューム
に比較して耐熱性を有するニッケルを主成分として用い
たことＫよシ、半導体装置としての信頼性が１００〜１
＄５０高温放置した際、１０〜１０倍も向上した。

また電極の形成に強酸例えば７ツ酸、硝酸、硫酸等を用
いず、トリクレン等の有機溶剤を用いたリフトオフ法で
あるため、ＮＯ８，Ｔｏ？がエツチングされることもな
く、加えてこの金属膜上にさらにハンダ等を選択的に形
成させ、膜としての抵抗を下げるととが可能であシ、部
品として他のミ”・ツー２ＩＣ等と接続しやすい等の特
徴を有する。

加えてこの工程は一度に大面積の基体（ｌ　Ｏｏ　ｍ〜
５０　ａ　ｍ）を多量に制御することが可能であシ、真
空蒸着法を用いないため減価償却費が安価で゛　　ある
とい５特徴を有する◎− さらに重要なことは１０Ｂ、ＴＯＩＦがきわめてやわら
かく、損傷を受けやすい材料であることは被膜の作製に
電子ビーム、スパッタ法、高温（何結合中心中和剤であ
る水素、ハロゲン元素、アルカリ金属元素が半導体であ
る珪素、ゲル！ニエームと結合を切る温度すなわち３５
０°Ｏ以上の温度）処理を必要としない等、あらゆる面
で好ましいものである。

第１図（０）においてムＭ　１（１００Ｉｎｋｌｏ　Ｉ
ａ）　（３０）の光照射において８．０〜１２．０％／
ａｍ’を５ｃｍ”の光電変換装置で作ることができた。

第２図は本発明方法を工程別に示したものである。図面
において無電界メッキされる金属はニッケルを主成分と
した金属にニッケルのみを含む）を示した。しかし本発
明方法はニッケルに限らずチタン、モリブデン等他の金
属であっても同様である。

第３図は本発明を周込た他の実施例を示す。

第３図（４）は第１崗（０）の光電変換装置を複数個集
積化して設けたものである。

すなわち照射光′００）は透光性基板（７）上に選択的
に設けられ、半導体（１）の一方の電極として設けられ
ている透明導１ｔＪｉｋ（３）　、　（ｄ）　、　＜喝
＝＜へて半導体（１）を照射し光電変換を行なう。この
電子・ホール対は一方の透明導電膜と他方の無電解メツ
キラケル電極（２）は半導体（１）の表面電極であシ、
半導体ωの表面電極（３）と（５）にて連続しておシ、
また電極（メは（５）にて關と連続した３個の光電変換
装置を直列接続して外部接続端子（４）　、　（６）に
て３倍の、′ｌ！圧を得ようとしたものである。もちろ
んこれは並列接続させてもよい。

第３図（９）は２個の絶縁ゲイ）Ｗ電界効果半導体装置
を基板上に設けたものである。

すなわち基板（＋７）上に真性または実質的に真性の半
導体（８）を０．１〜１μの厚さに形成した。これは非
晶質であってもまたセミアモルファス構造（８ム日とい
う）を有する珪素半導体であってもよい。

高い／Ｉ′Ｉｒｅ　Ｋ　Ｑ−＋％−を有すまたは微結晶
性を有するセミアモルファス半導体が好ましい０かくす
ると率結晶牛導体１きわめて近い電気伝導度（略伝導度
１０〜１０　（Ａｃ、ｍ）　、ムＭ１下の光伝導度１×
１０〜１×１０（数ｃｍ））を有する。

さらＫこの後この上面に−ＦまたはＮ型のＷａＳの半導
体層をプラズマ気相法およびフォトエツチング法によシ
選択的に形成し、ソース（９Ｌ（９）ドレイン（１０）
α小とした。その後フィールド絶フ 練物（３９）をプラズマ気相法により酸化珪素を０．３
〜３μの厚さに形成した。この後プラズマ鮫化法によシ
ゲイト絶縁膜を°前記した半導体層（９）α０）および
（８）、また（向α６）および（８）を酸化することに
よシ３００〜１０００ムの厚さに形成した。この後プラ
ズマ水素のアニール法を行なった。

さらにこれらの上面に選択的に第１図、第２図と同様の
方法にてゲイト電極（ロ）、曲、ソースまたはドレイン
の電極例えば（至）、（メを形成した。

この半導体装置はそのすべてにおいて３５０°０以下の
温度で処理を行なっておシ、単に集積化された絶縁ゲイ
ト型電界効果半導体装置のみでなく、イメージセンナ、
フォトトランジスタアレイとして用い′ることか可能で
ある。

第３図（０）は基板ＯＱがステンレスよＩａ、Ｐ型半導
体層四、真性半導体層（至）、Ｎ型半導体層０１１よシ
なる１１０８αカおよびその上面に反射防止膜と１１極
とをかねた透明導電膜（ハ）が設けられている。このＴ
ＯＩＦ上にくし型、魚骨型にニッケルの！−に）、外部
引出し電極ｅ役が設けられ、さらにその電圧の抵抗を少
なくするためハンダ（至）が５０〜３００μの厚さにも
られそいる〇照射光００）によりムＭ１下にて１０〜１
４％を得ることができ、さらに耐久性の信頼性向上にき
わめてすぐれたものであった。特にＮ型半導体層Ｏ呻を
８１０．−、（Ｏりｘ＜１）とし微結晶化して８五〇構
造ＩＺ）１．８〜２．２・Ｖのエネルギバンドを有せし
めＩ型半導体層（２）は照射面よシ内部に向って８ＡＳ
よシム８（非晶質）に構造を連続的に変えることによシ
内部電圧を０．３ｖも得ることができた０またＰｆｆｉ
牛導体層四も８１０．、、（０＜Ｘ＜”ｉ）としてかた
いＰｆｉ半導体層とすることによシ、半導体作製工程に
おいてＰ工接合を完全にしその境界面に高抵抗バリヤ層
をなくしたことが多の特徴で６！Ｄ、最大１ｒ５〜１４
チ／ａｒｔを得ることができた。

しかしこの図面でさらにＸ要なことは、ニッケル電極の
耐熱性の向上咳よシムＭ１であシ１００゛０雰囲気下の
連続照射においても信頼性の劣化が認められずきわめて
すぐれたものであった。

導体装置に有効であハそれらの効果はこれらの説明にお
いて大なることが判明したものと信する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示す半導体装置の作製工程を示す
たて断面図である。 第２図は本発明を示すフローチャートである。 第３図は本発明の他の半導体装置の実施例を示す。 ＬＪ 粘１　図 ￥２閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素、ハロゲン元素またはアルカリ金属元素を含有
   する非単結晶半導体または該半導体の電−極として設け
   られた透明導電膜に密接してニッケルを主成分とする電
   極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、第１の透明導電膜
   または第１の非単結晶半導体と第２の透明導電膜または
   第２の非単結晶半導体とはニッケルを主成分とする電極
   リードにより電気的に連結され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、ＰまたはＮ型の導
   電型を有する半導体とオーム接触をしたニッケルを主成
   分とする電極が設けられたことを特徴とする半導体装置
   。 ４、特許請求の範囲第１項において、非単結晶半導体は
   アモルファスまたは微結晶性を有するセミアモルファス
   構造の珪素、ゲルマニューム、Ｓ　ｉ　Ｏｌ−＊　（０
   ’　Ｘ＜　１）、Ｓ　ｉ、Ｎ４．（０＜　ｘ〈４）、５
   ｉＧｅ、、　（０＜　ｘ＜ｉ）を主成分とすることを特
   徴とする半導体装置。