JPS59155973A

JPS59155973A - 光電変換半導体装置

Info

Publication number: JPS59155973A
Application number: JP58030478A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-09-05

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】この発明は、光照射により光起電力を発生しうる接合を
少なくとも１つ有するアモルファス半導体を含む非単結
晶半導体を透光性絶縁基板上番こ設けられた光電変換素
子（単に素子ともむ）う）を複数個電気的に直列接続し
た、高い電圧の発生の可能な光電変換装置に関する。

この発明は、複数の素子間の連結に必要な面積を従来の
マスク合わせ方式の１／１０〜ｔ　／１００　ｃこする
ため、マスクレス、プロセスであってレー号！３スクラ
イブ方式（以下ＬＳという）を用し）たことを特徴とし
ている。本発明の装置における素子の配置、大きさ、形
状は、設計仕様によって決められる。

しかし本発明の内容を簡単にするため、以下の詳細な説
明においては、第１の素子の下側（基板側）の第１の電
極と１．その右隣りに配置した第２の素子の第２の電極
（半導体上即ち基板から離れた側）とを電気的に直列接
続させた場合のパターンを基として記す。

かかるパターンにおいて、導電性酸化膜とこの股上に反
射性金属とを２層構造に形成せしめることにより、この
第２の電極を構成させるための第３の開溝をＬＳによ・
り作製するに際し、この電極間でのリーク電流を１０＝
　Ａ　／　ｃｔＡ以下にせしめ、特にこのＬＳにより開
溝が容易かつ高い製造歩留りにて作製されるには、第２
の電極を構成する導電性酸化膜（以下ＣＯという）と反
射性金属（以下ＲＭという）のそれぞれに最適な厚さが
あることを実験的に見出し、その厚さがＣ，Ｏは平均膜
厚５００〜１５００人、ＲＭは３００〜３０００人であ
ることを特徴としている。

本発明は、複数の素子を同一基板に集積化するに際し、
第２の電極の素子間の分割を容易にし、且つ分割する領
域く第３の開溝）との分離（アイソレイション）を完全
にするため、第２の電極をＣＯとＲＭを厚さを規定して
単に単一素子の電極としての特性向上のみならず、複合
化に対しても生産性歩留り向上のため最適化したことを
特徴としている。

従来、マスク合わせ方式において、その連結部は５〜１
ｍｍの巾を必要としていたが、本発明はその１／１０〜
１　／１００の３５０〜３０μ好ましくは２００〜５０
μにすることにより、この連結部を１０〜５０段必要と
するハイブリッド方式において、光電変換装置メして用
いられる全パネルの光起電力発生用の面積（有効面積ま
たは実効面積という）を、従来の７５〜５０％より９７
〜９０％にまで高め、実効変換効率を１０〜２０％も実
質的に向上せしめたことを特徴としている。

この発明はＬＳ方式によるマスクレス工程であって、こ
の製造工程においては前工程で形成された開溝を５０〜
３００倍に拡大してテレビジョン等に映し、このモニタ
ーされた開溝をコンピュータ（マイクロコンピュータ）
内にアドレスさせる。さらにこのインプットされた情報
を基準として、そこよりのシフト量とメモリに記憶させ
た情報とを合わせて、この工程で作られる開溝の位置を
規定する。

そしてこの規定された位置にＬＳ用のレーザー光例えば
波長１．０６μのＹＡＧレーザ（焦点距ｉ％ｔ１４０ｉ
＋　ｍ、レーザ光径２５ρφ）を照射させる。

さらにそれを例えば５ｍ／分の速さで移動せしめ前工程
と従層関係の開溝を作製せしめる。

か（のどと＜ＬＳをマイクロコンピュータと組み合わせ
ることにより、希望値に対して５μ以下実験的には２．
５μ以下の精度で次工程の開溝を作製することができる
。

即ち、本発明のＬＳは、実質的にコンピュータ制御され
たセルファライン方法を行うことができるという超高精
度刃にであるという他の特長を有する。

このため従来より知られたマスク合わせ方式で　　　７
必要なマスクのずれ、そり、合わせ精度に対する　　／
／製造歩留りの低下等の全ての製造での価格増、歩留り減
の原因を一気に排除せしめたことを特長とする。

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、アレー化ま
たは複合化した装置はその実施例が多く知られている。

例えば特開昭５５−４９９４　、特開昭５５−１２４２
７４さらに不発防人の出願になる特願昭５４−９００９
７／９００９８／９００９９’　　（昭和５４．７．１
６出願）が知られている。

例えば不発防人の出願になる特許層は、半導体を５ｉｘ
Ｃ＋−）ｃ−Ｓｉのへテロ接合とし、単にそのアモルフ
ァスＳｔのみを用いる場合と異ならせており、さらにこ
の半導体として、アモルファス構造以外に微結晶構造を
含む水素またはハロゲン元素が添加されたＰＮまたばＰ
ＩＮ接合を少なくともＩ接合有　、する非単結晶半導体
を集積化またはハイブリッド化したものであるという特
徴を有する。

しかしこれら従来の発明においては、第１図にその縦断
面図を示すが、すべてマスク合わせ方式であり、合わせ
精度が不十分でまた連結部に大きな面積を必要としてい
た。

例えば金属マスクを用いた場合、直接選択的に導電層ま
たは半導体層を作製する方式においてはこの選択性を与
えたマスクが被膜形成中に０．５〜３ｍｍずれてしまう
場合がある。

さらにこのマスク上に被膜成分が形成されるため、マス
クが汚染され、またマスクにそって形成される被膜の周
端部が明瞭でなくなり、隣合った電極間のりＵストーク
（リーク電流）の発生の要因となる等多くの欠点を有す
るものであった。

さらに従来、公知のスクリーン印刷法等においては、基
板上に全体的に形成された導体または半導体を独立に選
択的にマスクを用いてエツチング除去する方法である。

しかしかかる方法においては、スクリーン印刷用のマス
クの位置合わせの工程、レジストのコーティング工程、
ヘーク固化工程、導体または半導体のエツチング除去、
レジストの除去工程等きわめて工程に時間がかかり、そ
のため製造価格の上昇を免れ得なかった。

しかし本発明の光電変換装置、特に薄膜型光電変換装置
にあっては、それぞれの薄膜層である第１の電極用の導
電性層、半導体層はともにそれぞれ５００〜３０００人
、０．２〜０．８　　μ、８００〜５０００人の薄さで
あり、ＬＳが可能な厚さであり、この薄膜に対ししＳ方
式を用いることにより′、コンピュータコントロール方
式の自動マスク合わせを必要としないで作製することが
可能なことが判明した。

特に本発明は、第１の電極、半導体にＬＳを用いるのみ
ならず、第２の電極の構成に対し、この電極をＣＯとＲ
Ｍとを重合わせて、ここに対してもＬＳを用いる、即ち
ＬＳも３回用いることにより、装置を作製するマスクレ
スプロセスの作製方法である。

その結果、従来のマスク合わせ工程のかわりに本発明の
マスクを全く用いないためマスクレス工程であって、き
わめて簡単かつ高精度であり、装置の製造コストの低下
をもたらし、そのため５００円／Ｗの製造も可能となり
、その製造規模の拡大により１００〜２００円／Ｗも可
能に成ったというきわめて画期的な光電変換装置を提供
することにある。

以下に図面に従って従来例および本発明の構造を記す。

第１図は従来より知られたマスク合わせ方式の光電変換
装置の縦断面図である。

図面において透光性基板（例えばガラス板）（１）上に
第１の電極を構成す多送光性導電膜（ＣＴ　Ｆと略記す
る）を第１のマスク合わせ工程により選択的に形成する
。

さらに半導体層（３）を第２のマスク合わせ工程により
同様に選択的に形成される。

さらに第３のマスク合わせ工程により第２の電極（４）
が設けられている。

第１図において、素子（１１）、（３１）との間に連結
部（１２）を有し、連結部においてはＣＴＦの一方の側
面（１６）を半導体層（３）が覆い、他方のＣＴＦの表
面（１４）を半導体層（３）が覆わないようにするため
、ＣＴＦの間（１３）は１〜５ｍｍ例えば３ｍｍの隙間
を必要とする。

さらに第１の電極（３７）と第２の電極（３８）は（１
４）の表面で電気的に連結するが、この部分を（３９）
の第２の電極がマスクのぼけで発生する拡がりをも含め
てショートしてはいけないため、１〜５ｍｍ例えば３ｍ
ｍの間隙（６）を特徴とする特にこの第２の電極（３９
）が第１の電極（３７）とショートしないようにするた
めに、露呈した半導体表面（２８）での合わせ精度は製
造歩留りにきわめて重要であり、結果として連結部（１
２）が広（なってしまった。加えて第１の電極（３７）
と第２の電極（３９）は半導体表面（２８）を経てリー
クしやすく、信頼性の低下をもたらしてしまっていた。

このため製造プロセス上において何等の工程を加えるこ
となしに、第１の電極（３７）と第２の電極（３９）と
の間の半導体の表面をバ・ノシへイション膜で覆い、か
つそのわたり深さを１０〜１５０　μとすることにより
、電極間リークを除去した構造とすることは、製造歩留
りの向上に優れたものであった。加えて特に本発明にお
いては、第１および第２の素子の第２の電極間をＬＳの
ビーム直径の２０〜５０μφとした時、この距離を金属
が÷イブレイトしてしまうことを防ぐため、この第２の
電極を金属のみではなく、金属の下側に導電性酸化物（
Ｃ０）を介在−１しめ、このＣＯにより、金属のマイグ
レイジョンの防止をし、またこのＣＯはレーザ光に対し
透光性であるため、照射レーザ光による発熱をその上面
の金属で行うという、それぞれが互いに補完しあうこと
によりＬＳ方式によるマスクレスプロセスを完成せしめ
たものである。

本発明はかかる目的にそったものである。

又従来例において、この連結部の間隙を３ｍｍとして例
えば２０ｃｍ　Ｘ　６０ｃｍに１１１１５ｍｍ、（２０
ｃｍ　Ｘ　１５ｍｍ）の素子端部５ｍｍを作製せんとす
ると、３３段接続となり、連結部では全部で延べ１０ｃ
ｍ　（２００ｃｒ？＝の面積）の損失となり、その結果
有効面積は周辺部を考慮すると７５％にとどまってしま
った。

本発明ばかがる工程の複雑さを排除し、を効面積が８６
〜９７％例えば９２％にまで高めることができ加えてコ
ネクタをＣＯとし、さらにわたり深さを与えることによ
り、製造歩留りを従来の約６０％より８７％にまで高め
ることができるという画期的な光電変換装置を提供する
ことにある。

以下に図面に従って本発明の詳細を示す。

第２図は本発明の製造工程を示す縦断面図である。

′図面において透光性基板（１）例えばガラス板（例え
ば厚さ０．６〜２．２ｍｍ例えば］、、２ｍｍ　、長さ
〔図面では左右方向）　６０ｃｍ、中２０ｃｍ　）を用
いた。

さらにこの上面に全面にわたって透光性導電膜例えばＩ
ＴＯ（酸化インジューム酸化スズ混合物、即ち酸化スズ
を酸化インジューム中に１０重量％添加した膜）（約１
５００人）　＋５ｎＯａ　（２００〜４００　人）また
はハロゲン元素が添加された酸化スズを主成分とする透
光性導電膜（１５００〜２０００人）を真空蒸着法ＬＰ
ＣＶ　Ｄ法またはプラズマＣＶＤ法またはスプレー法に
より形成させた。

この後この基板の下側または上側より、ＹＡＧレーザ加
工機（日本レーザ製）により出力３〜６Ｗ（焦点距離４
０ｍｍ）を加え、スポット径２０〜５０μφ代表的には
３０μφをマイクロコンピュータにより制御して、上方
よりレーザ光を照射して、その走査によりスクライブラ
イン用の第１の開溝（１３）を形成させ、各素子間、領
域（３１）、＜１１）に第１の電極（２）を作製した。

ＬＳにより形成された開溝（１３）は、巾約３０μ長さ
２０ｃｍ深さは第１の電極それぞれを完全に切断分離し
た。

このため図面において明らかなごとく、基板（１）の一
部が３００〜１３００人の深さでえぐられた（凹部（６
０）を形成する）。

かくして第１の素子（３１）および第２の素子（１１）
を構成する領域の「１ゴは１５〜３０ｍｍ例えば１５ｍ
ｍとした。

以上ＬＳ方式により、第１の電極を構成する透光性導電
膜（ＣＴＦＸ２）を切断分離して第１の開溝を形成した
。

この後この上面にプラズマＣＶＤ法またはＬＰＧＶ　Ｄ
法によりＰＮまたはＰＩＮ接合を有する非単結晶半導体
層（３）を０．２〜０．８μ代表的には０．５μ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約１００人）−１型アモルフブスまたはセミアモル
ファスのシリコン半導体（約０．５μ）−Ｎ型の微結晶
（約２００人）を有する半導体よりなる一つのＰＩＮ接
合を有する非単結晶半導体、またはＰ型半導体（Ｓｉｘ
Ｃ１−Ｊ　　　Ｉ型、Ｎ型、Ｐ型Ｓｉ半導体−Ｉ型５ｉ
ｘＧｅ、’、半導体−Ｎ型Ｓｔ半導体よりなる２つのＰ
ＩＮ接合と１つのＰＮ接合を有するタンデム型のＰＩＮ
ＦＩＮ、。

、、、ＰＩＮ接合の半導体（３）である。

かかる非単結晶半導体（３）を全面にわたって均一の膜
厚で形成させた。

さらに第２図（Ｂ）に示されるごとく、第１の開溝（１
３）の左方向側（第１の素子側）にわたって第２の開ｉ
　（１Ｂ）を第２のＬＳＩ程により形成させた。

この図面では第１および第２の開溝（１３）、（１Ｂ＞
の中心間を５０μずらしている。

このレーデ光の照射はガラス（１）の下方向またはこの
基板の上方のいずれがらも行ってよがった。

か（して第２の開溝（１８）は第１の電極の側面（８ン
、（９）を露出させた。

この第２の開溝の側面（９〉は第１の素子の第］の電極
の側面（１６）より左側であればよく、１０〜１００　
μ第１の電極側にシフトさせた。即ち第１の素子の第１
の電極位置上にわたって設けら五でいることが特徴であ
る。

そしてこの代表的な例として、第２図（Ｂ）に示される
ごとく、第１の電極（３７）の内部（９）に入ってしま
ってもよい。

さらに本発明は従来例に示されるごとく、第１ノ電極の
表面（１４Ｍ第］図参照）を露呈させることは必ずしも
必要ではなく、レーザ光が５〜ＩＯＷ例えば６Ｗで多少
強すぎて、このＣＴＦ　（３７）の深さ方向のすべてを
除去してしまい、その結果、側面（８）に第２図′（Ｃ
）で第２の電極（３８）とのコネクタが密接しても実用
上何等問題はない。

すなわちレーザ光の出力パルスの強さまた開溝の深さの
バラツキに対し、製造上の余裕を与えることがでするこ
とが本発明の工業的応用の際きわめて重要である。

第２図において、さらにこの上面に第２図ＣＣ）に示さ
れるごとく、裏面の第２の電極（４）およびコネクタ（
３０）を形成し、さらに第３のＬＳでの切断分離用の第
３の開溝（２０）を得た。

この第２の電極（４）は本発明の特長である導電酸化膜
（ＣＯＸ４５）を用いた。その厚さは５００〜１５００
人の厚さに形成させた。

このＣＯとして、ここではＩＴＯ（Ｊｌｉ化インジュー
ム酸化スズを主成分とする混合物Ｘ４５）を形成した。

このＣＯとして酸Ｊヒインジュームを主成分として形成
させることも可能であった。この結果、半導体に密接し
て（４ｓ＞、＜ｃｊ＞を有せしめた。さらにその上面に
、反射用金属（ＲＭ０４６）の銀または珪素が１％以下
代表的には０．１〜１重量％添加されたアルミニューム
を３００〜３０００人の厚さに形成した。

このＣＯはその平均膜厚が５００Å以下では局部的なピ
ンホールによりその上面の金属が直接接してしまうため
好ましくなかった。さらに１５００Å以上においてはレ
ーザ照射によって気化することによるスクライブがされ
にくくなり、歩留り低下をもたらした。ＲＭＬよ平均膜
厚が３００Å以下では長波長光の反射性がそこなわれて
しまい好ましくなかった。又３０００Å以上ではレーザ
光の照射による熱が横方向に放散されやすく、開溝がＲ
Ｍ、ＣＯとも気化に消散されにくくなってしまい、やは
り歩留りの低下を促してしまった。このためＣＣ０１Ｒ
のそれぞれの厚さはＣＯが好ましくは７００〜１４００
人、代表的には平均膜厚１０５０人、Ｒ旧よ好ましくは
５００〜２０００人代表的には１２００人が最適であっ
た。

さらにその上面にニッケルを外部接続用電極として、ま
たアルミニュームの酸化防止用として形成させることは
有効である。

例えばＣＯとしてのＩＴＯを１０５０人、銀またはアル
ミニュームを１２００人とした。外部引出し電極にて１
７Ｈの酸化によるコンタクト不良の発生防止のためさら
にニッケルを約１０００人の厚さく金属の合計厚さは３
０００Å以下）に形成してもよいこのＣＯとＲＭは裏面
側で、の長波長光の反射を促して６００〜８００ｎｍの
長波長光を有効に光電変換させるためのものである。

さらにニッケルは電極部（５）での外部引出し電極（２
３）との密着性を向上させるためのものである。

これらは電子ビーム蒸着法またはＰＣＶＤ法を含むＣＶ
Ｄ法を用いて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。

このＣＯとして透光性導電膜（ＣＴＦ）を用い、特にＩ
ＴＯは本発明においてはきわめて重要である。

その効果は、〔１〕第２の電極の金属（４６Ｍ一般にはアルミニュー
ム）が珪素と合金層にならず、半導体（３ン中に長期間
のうちに異富拡散されてしまい、上下の電極間をショー
トさせてしまうことを防いでいる。即ち１５０〜２００
“Ｃでの高温放置テストにおける信頼性向上のためＲＭ
を３００〜３０００人の厚さとしこの金属と半導体との
間にＣＯを５００〜１５００人の厚さに介在させている
。

〔２〕入射光（１０）における半導体（３）内で吸収さ
れなかった長波長光の反射用金属（４６）での反射を促
し、特にＩＴＯの厚さが５００〜１５００人好ましくは
７００〜１４００人特に平均厚さ１０５０人として、６
００〜８００ｎｍの長波長光の反射を大きくさせ、従来
に比べて変換効率の１〜２％の向上に有効である。

〔３〕本発明の第３の開ｔＩ（２０）の形成の際、レー
ザー光の２０００℃以上の高温特にスクライブ領域に金
属（４６）が溶解して、半導体′（３）内に侵入して電
極（３９）、（３Ｂ）間でのリーク電流が１０−’Ａ／
ｃｍ以上発生してしまうことを防（ことができる。

このため第３の開溝形成に″よる製造上の歩留りの低下
を防くことができる。

〔４〕コネクタをもこのＣＯが構成し、半導体特にＰＩ
Ｎ半導体のうちの敏感な活性ＩＮに対し金属が酸化物絶
縁物（３３）を貫通してしまうことによりコネクク部で
の製造歩留り信頼性低下を防いでいる。

〔５〕半導体上部のＮ型半導体と相性のよいＣＯを形成
することにより、即ちＮ型半導体に密接してＩＴＯまた
は酸化インジュ−ムを主成分とするＣＯを設けて、この
半導体、電極間の接続抵抗を下げ、曲線因子、変換’Ｉ
Ｊ率の向上をはかることができる。

（半導体上部がＰ型半導体にあっては酸化スズまたは酸
化アンチモンを主成分としたＣＯが相性がよく好ましか
った）〔６〕素子の開溝の形成された一部が第２の開溝上にあ
っても、コネクク部をＣＯとすることによりこの一部が
第３の開溝の形成の際、半導体層に混入して２つの電極
間を金属の場合のごとく短絡させてしまうことがなく、
製造歩留りの向上に有効である、があげられる。

本発明は、特にＬＳの際、第３の開溝を第１の素子領域
（３１）にわたって設け、第１の素子の開放電圧が発生
ずる電極（３９）、（３８）間の距離をレーザ直径の２
０〜５０μ代表的には３０μとして、約３０μ離間せし
め、加えてそのわたり深さを２５μ以上と大きく取った
ことを特長としている。即ち第３の開溝（２０）の中心
は第２の開講（３０）の中心に比べて２０〜１５０　μ
好ましくは３０〜１００　μ代表的には５０μの深さに
第１の素子側にわたって設けている。

このため３０μφのレーザ光によりシフトさせた場合、
第１の素子の第２の電極（３９）のＣｏ　（４５）９端
と、コネクタの端との最適接触はスキャンの揺らぎ±５
μであるため、６０μと究めて長くとることができる。

このためこの間のリークは他部に比べて１０分の１以下
となり、製造バラツキにおいては全（問題にならなかっ
たという大きな特長ををしていた。

か（のごとく第２の電極をレーザ光を上方より照射して
切断分離して開溝（２０）を形成した場合を示している
。

このレーザ光は半導体特に第２の電極の下面に密接する
１００〜３００人のＮまたはＰ型の薄い半導体層を少し
えぐり出しく４０）隣合った第１の素子（３１）第２の
素子（１１）間の開溝部での残存導体または導電性半導
体によるクロスト−り（リーク電流）の発生を防止した
。

特にこの半導体（３）がＰ型半導体層（４２）、Ｉ型半
導体層　（４３）、　Ｎ型半導体層（４４）と例えば１
つのＰＩＮ接合を有せしめ、このＮ型半導体層が微結晶
または多結晶構造を有する。いわゆるその電気伝導度が
１〜２００（Ωｃ　ｍ　）”と高い伝導度を持つ場合、
本発明のＮ型半導体層をえくり出し、四部（４０）を真
性半導体とし、加えてこの半導体内に・金属原子が残有
せず、さらに酸化物絶縁物例えば酸化珪素（３４）のパ
ンシベイション膜を設けてリーク電流発生を防止するこ
とは、高信頼性のためにきわめて有効であった。

さらに製造歩留り的にリークが１０−Ｓ〜１０−’Ａ／
ｃｍある準不良装置（全体の５〜１０％有する）に間し
ては、この後弗酸１：硝酸３：酢酸５：水３６で５〜１
０倍エツチングをして、開溝部の珪素を化学的に５００
〜２０００人の深さにして金属不良物を除去することは
有効であった。

このえぐりだしはＩ型半導体層を越え、第１の電極用の
ＣＴＦにまでは到達しないことが好ましかった。

かくして第２図（Ｃ）に示されるごとく、複数の素子（
３１）、＜１１）を連結部で直接接続する光電変換装置
を作ることができた。

第２図（Ｄ）はさらに本発明を光電変換装置として完成
さ一ロんとしたものであり、１２１Ｊらパンシヘイソヨ
ン映としスブラスマ気相法により窒化珪素１１１（２］
）を５００〜２０００人の厚さに均一に形成させ、各素
子間のり−多電流の湿気等の吸着による発生をさらに防
いだ。

さらに外９３引出し端子（２３）を周辺部（５）にて設
しりだ。

これらにポリイミド、ポリアミド、カプトゾまたはエポ
キシ等の有機樹脂（２２）を充填した。

かくして照射光（１０）に対しこの実施例のごとき基板
（６０ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍ）において各素子をＩＩ］１
４．３５ｍｍ連結部の１］１５０μ、外部引出し電極部
の巾１０ｍｍ、周辺部４ｍｍ　＆こより、実質的に５８
０ｍｍ　Ｘ　１９２ｍｍ内に４０段を冶し〜有効面積（
１９２ｍｍ　Ｘ　１４．３５ｍｍ　　４０段１１０２ｃ
＋ｄ即ぢ９１．８％）を得ることができた。

その結果、セグメントが１０．６％（１，０５ｃ＋（）
の変換効率を有する場合、パネルにて６．７％（理論的
には９．７％になるが、４０段連結の抵抗により実効変
橡効率が低下したＸＡＭＩ　　Ｃ１Ｃ１０Ｏ／ｃＪ）　
）にて、７３．８Ｗの出力電力を有せしめることができ
た。さらにこのパネルを１５００の高温放置テストを行
うと１０００時間を経て１０％以下、例えはパネル数２
０枚にて最悪４％、Ｘ＝１．５％の低下しかみられなか
った。

これは従来のマスク方式を用いて信頼性テストを同一条
件にて行う時、１０時間で動作不良パネル数が１７枚も
発生してしまうことを考えると、驚異的な値であった。

第３図は３回のＬＳＩ程での開溝を作る最も代表的なそ
れぞれの開講の位置関係を示した縦断面図および平面図
（端部）である。

番号およびその工程は第２図と同様である。

第３図（Ａ）は第１の開ｉ　（１３入第１の素子（３１
）、第２の素子（１１）、連結部（１２）を有している
。

図面より明らかなごとく、第１の開ａ（１３）は基板（
１）を少しえぐっている。

さらに第２の開溝（１８）は、第１の素子を構成すべき
半導体（３）の第１の電極（２）側にわたって設けられ
、これらいずれをも除去させている。

そのため−この第１の素子（３１）の第１の電極（２）
と第２の素子（１１）の第２の電極とが連結部（１２）
にてこの第２の電極（３８）よりパッシベイションＨＡ
　（３３）、＜３４）上にそって延びた。ＣＯによるコ
ネクタ（３０）により、第１の電極（２）の側面（８）
で電気的に連結され、２つの素子が直列接続されている
。

さらに図面において、ＰＮまたはＰＩＮ接合を少なくと
も１つ有する半導体（３）ここでは１つの”５ｉｘＣＩ
−ｘ（０＜　ｘ　＜　１　）　Ｐ型−■型Ｓｉ−微結晶
化したＮ型Ｓｉ　（４４）よりなる１つのＰＩＮ接合を
有する半導体が設Ｌｊられている。

この第３の開溝（２０）が、約３０μの深さに第１の素
子（３１）側にシフ１〜している。

このため、第３の開溝（２０）の右端部は、コネクタ部
（３０）をうがって設けられている。

かくして第１および第２の素子（３０，（１１）のそれ
ぞれの第２の電極（４）を電気的に切断分離畳、且つこ
の電極間のリークをも１９−’　Ａ　／ｃｍ　、（１ｃ
ｍ中あたり１．０−’Ａのオーダーの意）以下に小さく
することができた。

この量も従来例５０％に比べて製造歩留りが７０〜７５
％を有し、究めて高い生産性を得ることができた。

第３図（Ｂ）は平坦図を示し、またその端部（図面で下
側）において第１、第２、第３の開溝（１３）、＜１８
）’、＜２０）が設けられている。

この方向でのリークをより少なくするため、半導体（３
）１が第１の電極（２）を覆う構造にして第１、第２の
電極間のショートを少なくさせることが特徴である。

加えて素子の端部は第１の電極（２）、半導体、第２の
電極（４）を一度にＬＳによりスクライブ（５０）　し
た。

この場合においても半導体の側面に同様にバソシヘイシ
ョン腹を形成させている。

この図面において、第】、第２、第３の開溝中は５０〜
２０μを存し、連結部の中１５０〜８０μ代表的には１
２０　μを有せしめることができた。

以」二のＹＡＧレーザのスポット層をその出力３〜冊（
２０μφ）４〜７Ｗ、（３０μφ）を用いた場合である
がさらにそのスボソ（〜径を技術思想において小さくす
ることにより、この連結部に必要な面積をより小さく、
ひいては光電変換装置としてのを効面積（実効効率）を
より向上させることができるという進歩性を有している
。

第４図は電卓用等の大きなパネルではなく小さな光電変
換装置を同時に多量製造せんとした時の外部引出し電極
部を拡大して示したものである。

第４図（Ａ）は第２図に対応しているが、外部引出し電
極部（５）は導電性ゴム電極（４７）に接触するバット
　（４９〉を有し、このパッド（４９）は第２の電極（
上側電極）（４〉と連結している。

この時電極（４７）の加圧が強すぎてパソドク４９）が
その下の第１の電極（２）と半導体（３）を突き抜けて
も（４９）と（２）とがショートしなも１ように開溝（
１３）が設けられている。

また外側部は第１の電極、半導体、第２の電極を同時に
一方のＬＳにてスクライブをした開溝（５０）で切断分
離されている。

さらに第４図（Ｂ）は下側の第１の電極（２）に連結し
た他のバンド（４８）が第２の電極材料により（１８）
にて連結して設けられている。

さらにバンド（４８）は導電性ゴム電極（４６）と接触
しており、外部に電気的に連結している。

ここでも開溝（１８＞、（２０）、＜５０）により、パ
ッド（４８）は全く隣の光電変換装置と電気的に分離さ
れており、この装置間をガラス切断を後工程により分離
切断することにより、１つのパネルで合わせ用マスクを
全く用いることなしに、多数の光電変換装置をつ（るこ
とかできるという特徴を有する。

例えば２０ｃｍ　Ｘ　６０ｃｍのパネルにて６ｃｍ　Ｘ
　１．５ｃｍの光電変換装置（電卓用）を作らんとする
と、一度に１３０個の電卓用太陽電池を作ることができ
ることがわかる。

つまり光電変換装置はを機樹脂モー／Ｉ／　Ｆ〜（２２
）で電極部（５）、＜４５）を除しｓて覆われており、
この後小電力用太陽電池を作る場合Ｇ上刃゛ラス切りで
切断すればよい。

またさらにこのパネル例え番ｆ　４０ｃｍ　Ｘ　４０ｃ
ｍまたしよ６０ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍを３ケまたは４ケ直
タ＋Ｂこアルミサ・ノシ枠内に組み合わせることＧこよ
り／々・７ケージされ、１２０ｃｍ　ｘ　４０ｃｍのＮ
ＥＤＯ規格の大電力用の７々ネルを〜けることが可能で
ある。

またこのＮＥＤＯ規格のノくネフレしよシーフレ・ノク
ス番こより弗素系保引泉を本発明の光電変（実装置の反
腐寸面側（図面では上側）に番よりあわせて合わせ、圧
（圧、雨等に対し機械強度のｌ着崩を図ることも有効で
ある。

本発明において、基板番よ透＊、、樗生１象基板のうμ
特にガラスを用いている。

しかしこの基板として可曲性有機）剥月旨また番よ子機
樹脂上に酸化珪素またしよ窒イし珪素を０．１〜２ｔの
厚さに形成した複合基板を用し）ること番よ有効１ある
。

特にこの複合基板を前記した実施例をこ通用すると、酸
化珪素または窒化珪素がこの上面のＣＴＦを損傷して、
基板とＣＴＦとの混合物を作ってしまうことを防く、い
わゆるプロ・ノキンク゛効果を有して特に有効であった
・さらに本発明を以下に実施例を記してそのｉ羊細を補完
する。

実施例１第２図の図面に従ってこの実施（９１１を示す。

即ち透光性基板（１）として化学性イヒカ゛ラス厚さ１
．１ｍｍ　、長さ６０ｃｍ、中２０ｃｍを用Ｇまた。

この上面に酸化珪素膜を０．１　μの厚さに塗イ寸し、
ｌ　　　ブロッキング層とした。

さらにその上にＣＴＦをＩＴ　０１６００人＋ＳｎＯ＊
３００人を電子ビーム蒸着法により作製した。

さらにこの後、第１の開溝をスポ・ノド径３０μ、「　
　　出力４讐のＹ、ＡＧレーザーをマイクロコンピュー
タにＣより制御して５ｍ／分の走査速度にて１乍製した
。

この出力はＣＴＦを完全に切断するため、開溝の中央部
にｌ］約２μ、深さ約３０００人のＶ型溝がガラス基板
が溶去されることにより作製された。

素子領域（３１）、（１１）は１５ｍｍ巾とした。

この後公知のＰＣＶＤ法により第２図に示したＰＩＮ接
合を１つ有する非単結晶半導体を作製した。

その全厚さは約０．５　μであった。

かかる後、第１の開溝をテレビにてモニターして、そこ
より５０μ第１の素子（３１）をシフトさせてスポット
径３０μにて出力５Ｗにて大気中１００°Ｃの温度にて
ＬＳにより第２の開講（１８）を第２図（Ｂ）に示すご
とく作製した。

さらにこの全体をＣＯであるＪＴＯを電子ビーム蒸着法
に−より平均膜厚１０５０人に作製して、第２の電極（
４５）、コネクタ（３０）を構成せしめた。

加えて珪素が０．５重量％添加されたアルミニュームを
同様に電子ビーム蒸着法により１２００人の厚さに形成
してＲＭとした。

さらに第３の開ｉ　（２０）を同様に酸化雰囲気中にて
ＬＳにより第２の開溝（１８）より５０μのわたり深さ
に第１の素子（３１）側にシフトして形成させ第２図（
Ｃ）を得た。

この時第３の開溝はその深さは半導体巾約３０００人有
していた。このため、ＣＣ０１ＲおよびＮ型半導体層は
完全に除去されていた。

レーザー光は出力３Ｗとし、他は第２の開溝の作製と同
一条件とした。

かくして第２図（Ｃ）を作製した。

第２図（Ｃ）の工程の後、パネルの端部をレーザ光出力
６Ｗにて第１の電極、半導体、第２の電極のすべてをガ
ラス端より４ｍ＋ｎ内側で長方形に走査し、パネルの枠
との電気的短絡を防止した。　　　　゛この後、パッシ
ベイション膜（２１）をｐｃｖｏ法により窒化珪素膜を
１０００人の厚さに２５０℃の温度にて作製した。

すると２０ｃｍ　Ｘ　６０ｃｍのパネルに１５ｍｍ巾の
素子を４０段作ることができた。

パネルの実効効率としてＡＭＩ　　（１００ｍＷ／ｃ＋
ｄ）にて６．７％、出カフ−３，８Ｗを得ることができ
た。

有効面積ば１１０２ｃｎであり、パネル全体の９１，８
％　′を有効に利用することができた。

実施例２基板ガラスとして厚さ１．１ｍｍ大きさ２０ｃｍ　Ｘ　
６０ｃｍを用いた。さらに一つの電卓用光電変換装置を
５ｃｍＸ’１５ｃｍとして複数個同一基板上に作製した
。ここでは素子形状を９ｍｍ　Ｘ　１３ｍｍ　５段連続
アレーとした。連結部は１００μとし、外部電極と（よ
第４図（Ａ　）、＜　Ｂ　）の構造として設けた。

すると１６０ケの電卓用装置を一度に作ること力（でき
た。

４．５％の実効変換効率として螢光灯下２００］ｘでテ
ストをしカニ。

その結果８３％の最終製造歩留りを得ること力くできた
。

これば従来方法においては４０〜５０％しか得られず、
かつ連結部の必要面積が太きく　、３．２％までしかそ
の実効変換効率が得られなかったことを考えると、きわ
めて有効なものであった。

その他は実施例１と同様である。

実施例３この実施例は実施例２であって、基板を１５０μの厚さ
の透光性有機樹脂であるポリイミド樹脂を用いた。

さらにその上にブロッキング層として０．２２μの酸化
珪素をプラズマ気相法によりシランと炭酸ガスの反応に
より２５０℃の温度で作製して、このを機樹脂がＬＳに
より損傷を受けないようにするだめのブロッキング層と
した。

その他は実施例２と同様である。

かかる方法においては、基板の価格が実施例２において
は３０円かかっていたが、これを２円／電卓用素子にま
ですることができた。

加えてシートより各電卓用素子を分離するのに裁断また
は鋏を用いて行うことができるため、きわめて加工性に
冨み、安価であった。

さらにこのシートより切断する場合、１０〜１５Ｗの強
いパルス光を用いたＬＳにより自動切断が可能となった
。

この実施例においては、第２図（Ｄ＞に示すごとく、上
側の保護用有機樹脂（２２）を重合わせることにより、
有機樹脂シートの間に光電変換装置をはさむ構造とする
ことができ、可曲性を有し、きわめて安価で多量生産が
可能になった。

この実施例での歩留りは１６０ケ作ったうちの７２％を
４．５％の実効変換効率を下限として得ることができた
。

第２図〜第４図において、光入射は下側の透光性絶縁基
板よりとした。

しかし本発明はその光入射側を下側に限定するものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

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図は本発明の光電変換装置の縦断面図である。第４図は本発明の他の光電変換装置の部分拡大をした縦
断面図である。特許出願人株式会社半導体エネルギー研究所代表者　　山　　崎　　舜　　平９１ノ２躬Ｈ？１ＣＤ）１９■ ＣＡ）　　　　　　　　　　　　　　　ＣＢ）７＋ω 手続補正書（方式）％式％１、事件の表示昭和５８年特許願第０３０４７８号２、発明の名称光電変換半導体装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人４、補正命令の日付昭和５８年５月１１日（発送日　昭和５８年５月３１日）５、補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】１、絶縁基板上に透光性導電膜の第１の電極と、該電極
上に密接して光照射により光起電力を発生させうる非単
結晶半導体と、該半導体上に密接して第２の電極とを有
する光電変換素子を複数個互いに電気的に直列接続せし
めて前記絶縁基板上に配設した光電変換装置において、
第１の電極は前記第１の素子の隣の第２の素子の第２の
電極と電気的に連結するとともに、前記第１および第２
の光電変換素子の第２の電極は、透光性導電酸化膜と、
該膜上に反射性金属が設けられ、前記導電酸化膜は前記
非単結晶半導体を構成するＰまたはＮ型の半導体層上に
密接して５００〜１５００人の厚さを有し、反射性金属
はアルミニュームまたは銀を主成分とするとともに３０
０〜３０００人の厚さを有して設けられたことを特徴と
する光電変換半導体装置。２、特許請求の範囲第１項において、Ｎ型半導体に密接
して酸化インジュームを主成分とする透光性導電膜が設
けられたことを特徴とする光電変換半導体装置。３、特許請求の範囲第１゛項において、Ｐ型半導体に密
接して酸化スズまたは酸化アンチモンを主成分とする透
光性導電膜が設けられたことを特徴とする光電変換半導
体装置。