JPS59161883A - 光起電力装置に於ける薄膜状光半導体層のエツチング方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は光エネルギ％！直接電気エネルギに変換する光
起電力装置６二於ける薄膜状光半導体層のエツチング方
法に関する。

−）　従来技術 元エネルギーに：直接電気エネルギ（：変換する光起電
力装置、所謂太陽電池として膜厚サグミクロン乃至ミク
ロンオーダのアモルファスシリコン等のアモルファス半
導体から成る薄膜状光半導体層を光活性層とするものが
現存する。−ｅ的に薄膜状光半導体層は９瞳の材料で大
面積化が可能であるために此の槁光起′成力装ａ（二有
益である。

第１図は所る光起電力装置を示し、（１）はガラス！ ・透光性プラスチック等の絶縁基板、（２ａＪ（２ｂ）
（２０）は該絶縁基板（υの一主面（＝並設された複数
の光電変換鎖板で、訊変換頑域（２ａ］（２ｂ）（２０
）の各々べ、絶縁基板（１）側から酸化スズ（ＳｎＯ２
）、酸化インジ２ムスズ（Ｉｎ２０ｓ−８ｎＯ＋）等の
透明酸化電極材の第１電極層（５ａ）（３ｂ）Ｃ５ｃ）
と、例１１ｅ入射側からＰＩＮ接合を何する周知のシリ
コン化合物雰囲気中でのグミ−放電Ｃ＝よシ形成された
アモルファスシリコン等の薄膜状光半導体、智（４ａ）
（４ｂ）（４０）と、該光半導体層（４ａＪ（４ｂり （４０）とオーミック接触するアルミニウムＡＡを等の
第２電極層（５ａ）（５ｂ）（，５ｃ　）と、を順次重
畳せしめた積層構造を成している。更に上記並設された
光電変換領域（２ａ）（２ｂ）（２０）は第２図（ニヤ
の要部を拡大して示す如く、右隣シの光半導体層（４ｂ
）（４０）下面から絶縁基板（１１上に露出した第１電
極層（３ｂ）（３ｃ）の露出部（３ｂ’）（：５０’）
に、左隣りの光半導体１−（４ａ）（４ｂ）上面から延
出して来た第２電櫃層（５ａＪ　（５ｂ）ｉ；ｏ延長ｆ
ｆ１３　（５ａつ（５ｂ’）が直接接合し、従って複数
の光＠変換鎖酸（２ａ）（２ｂ）Ｃ２ｃ）は電気的（二
直列接続される。

通常上記光半導体層（ａａ〕（ａｂ）（ａｃ）のパター
ニングは、膜形成時（二金属マスクを用いて絶縁基板（
１）の被着面ｊ装置い該金颯マスクの開口を介してパタ
ーニングされた光半導体層（４ａ）（４ｂ）（４（）を
直接形成するマスク技法、若しくは光半導体層を絶縁基
板（１）全面に被着後フォトエツチングにより不要部？
除去するフォトリングラフィ技法によって行なわれる。

然し乍ら、上記マスク技法（＝あっては工程が短く製造
コストが安価であると云う利点を有するものの、パター
ン精度が悪く例えば第１図の構造（二ｉいて各光電変換
領域（２ａ）、（２ｂ）（２ｃ）の間に存在しマスクで
覆われている分離頭載（６ａｂ）（６ｂＣＪＥ光半導体
＃（４２Ｌ）（４ｂ）（４Ｃ〕のエツジ部がまわり込む
所謂浸み出しな生せしめるため（＝、微細なパターニン
グ（＝不向きであル、従って上記分離領域幅ｄはマスク
自身の機械的な加工幅及び予め成る程度の光半導体１−
（４ａ）（４ｂ）（４０）の浸み出しを考慮して広くし
なければならず、その結果基板面積（二対する光−変換
嘔二寄りする有効面積の割合、即ち光利用効率の低下を
もたらす。

一方、一般的な液状のフォトレジストを用いるフォトリ
ングラフィ技法に微細なパターニング（二適して２シ光
利用効率の向上を図ることかでさるものの、マスクとな
るフォトレジスト層の厚みがエツチングすべき光半導体
層のそれと同程度と薄く、残存し光電変！ｌ！Ｓ域（２
ａ）（２ｂ）（２ｃ）を形成する光半導体層（４ａ）（
４ｂ）（４ｃ）表面に塵埃等の付着が発生すると上εフ
ォトレジスト層が塵埃付着箇所に塗布されず、所るフォ
トンジス１．トｌ−の塗布されなかりた露出せる光半導
体１−がエツチングされ、該光半導体層が薄膜であるこ
とも相俟りて貫通したピンホール１に：芽つ危惧を何し
ている。即ち、祈るピンホールが穿すれると、該ピンホ
ール？介して後工程で被着せしめられる第２゛岨極層（
５ａ）（５ｂ）（５０）と対向状態ニある第１電極１ｍ
（５ａ）（３ｂ）（５ｃ）とが短絡する之めに装置の歩
留りの低下を招き好ましくない。

更に、上記液状のフォトレジストを用いるフォトリング
ラフィ技法線、レジストパータン１に形成するまで（＝
第６図Ｃニヤのフローチャートを示ス如＜、（ａ）光半
導体層上にフォトレジストをスピンナを介して膜厚１μ
ｍ程度に均一（＝塗布するレジスト塗布工程と、（切堡
布されたレジストを７０〜９０℃の１７Ａ度で約１０分
間加熱し予備硬化せしめるブリベーク工程と、（Ｃ）所
定のフォトマスクを介して露光する露光工程と、（Φリ
ンス）Ｙ現像処理し所定のレジストパターンを形成する
現像工程と、（＠レジストをリンス液（二よシリンスし
現像液の残留分を収除くリンス工程と、（ｆ）レジスト
？約１５分間１２０〜１６０℃の温度で本硬化せしめる
ポストベーク工程と、から成る６エ程を経なければなら
ず、煩雑であり、高価な材料費も相俟って製造コストを
上昇せしめる要因となる。

Ｇ＃（発明の目的 本発明は所る点に鑑みて為されたものであって、その目
的は、ビンボールを穿つことなく微細なパターニングを
簡単な工程で得ることのでさる薄膜状光半導体層のエツ
チング方法を提供すること（：ある。

に）　発明の構成 本発明光起電力装置に災ける薄膜状光半導体層のエツチ
ング方法は、ベースフィルムの一表面に配置した感光性
の肉厚なレジスト層をエツチングすべき薄膜状光半導体
層上Ｃ：板着せしめる工程と、上記レジスト層をフォト
マスク？介して蕗光する工程と、露光後上記ベースフィ
ルム並びにレジスト層の不要部？除去してパターニング
されたレジストＩｃ１に残存せしめる工程と、該レジス
ト層をマスクとして上記光半導体層２エツチングする工
程と、から構成されている。

（ホ）実施例 第４図乃至第７図及び第９図、第１０図は第１図（＝示
した光起電力装置を製造するに際し、本発明エツチング
方法な使用した場合の工程を状態別（二示している。即
ち、第４図の工程では各光電Ｖ換１ｉ１１域（２ａ）（
２ｂ）（２ｃ）毎（二分割配置された第１″＠、極／＃
１ａ）Ｃ５ｂ）Ｃ５０）ｆｔ’ｌｉう如く光半導体１偏
１４ノが全面に設けられた絶縁基板ｔｌｌを用意し、上
記光半導体層（４ハニ高融点且つ透光性のベースフィル
ム（７）の−表面（＝配置した低融点且つ感光性のレジ
スト層（８）ヲ当接せしめた状態で、上記絶縁基板（１
）を一方にヒータ（９贈内蔵せる一対のラミネートロー
ラ（１０ａ）（１０ｂ）の間を通過せしめることによっ
て、上記レジスト層（８）ヲエッチングすべき光半導体
層１４Ｊ上に仮着せしめる。

祈るベースフィルム（７）の−表面にレジス）＋１８１
＆配置したレジストフィルムａυとしてｉｔ、既１ニー
ｆｉ々市販されて２シ、例えば日東電気工業社製　商品
名「ネオ）ｏツク−ＥＪ、旭化成社製　部品名「ＤＦＲ
−Ｅ’１５Ｊ、同１’−ＤＦＲ−Ｐ２５Ｊ、デユポン社
製商品名「リストン１２００シリーズ」、ダイナケム社
製　商品名［ラミナＴＱ、Ｊ、、同［ラミナＧＳＪ　＠
が在社する。例えば、上記「ネオトａツク−ＥＪは、ポ
リエステルをベースフィルム（７）とし、ラミネート温
度５０〜７０℃のアクリル系の光取合性モノマと被膜形
成性ポリマを主成分とする厚み２０ミクロンのレジスト
層、Ｃ８）が予め堡布セしめられてｗＴＢ、以Ｆ（二所
る「ネオドロック−ＥＪを由いた実施例にりさ説明する
ことにする。

向、第４図に及いて、１１鼾まレジスト層（８１の被着
面をカバーしているカバーフィルムで、ラミネート工程
時剥離除去せしめられる。

この様Ｃ二してラミネート被着せしめられたレジス）鳴
（８１は予めベースフィルムＩ’ｌ）ｔ：塗布せしめら
れている関係上、数１０ｊりａンの厚みｔｌを備え、光
半導体層〔４）のそれよ）約１桁以上少くとも５偕以上
肉厚の関係（二ある。例えばＰＩＮ接合型アモルファス
シリコンの光半導体層（４）の膜厚ｔ２はα５ミクロン
程度であり、所るＰＩＮ接合１に２直、３重Ｃ：積１−
せしめた所謂タンデム構造でありでも２ミクロン程度止
りであり、上記「ネオトａツク−ＥＪを用いた場合レジ
スト層（８１の厚みｔｌは光半導体層１４Ｊのそれｔ２
Ｅ較べ４０〜１０倍も肉厚となる。従って、レジスト層
（８）は、肉厚がエツチングすべき光半導体層（４月二
較べ１０倍以上であること、及びベースフィルム（７〕
に予め塗布セしめられた連続シート状であることによっ
て、たとえ光半導体層（４）上に微小な麗埃等が付着し
ていたとしても該光半導体層＋４３　＆　ｇ出せしめる
未被着部を形成することなく、上記光半導体層（４）Ｃ
二対し完全（＝仮着せしめられる。

第５因はレジスト層（８）の露光工程を示す。べ−ス スフィルム（７］上（二装置されたフオトマヶク′″：
：ｃαシヲ介してレジストＩ！　＋８）　＆柴外光で露
光する。このとき露光部と未露光部とで、ベースフィル
ム（７）（二対するレジスト層（８）の接着力が変化す
る。当初、約２０００ｙあ″）九ベースフィルム＋７Ｊ
とレジス）鳩（８１間の接着力は柴外光の露光により劣
化し約２０ｙ（＝激減する。

この結果、第６図Ｃ二示す如く露光部のベースフィルム
（７］とレジスト層（８）間の接着力が劣化せしめられ
たレジストフィルムｔｉｌｔ’、ベースフィルム（７）
側から剥がすと、上記劣化せしめられた露光部のレジス
ト層（８ａ）（８ｂ）（８０）が各光電変４’Ｊｉｍ域
（２ａ）（２ｂ）Ｃ２０）’Ｉｔ形成する光半導体層（
４）上に残存し、未露光部のレジスト層（８）・・・は
上記ベースフィルム（７）と共（ニエッチングすべき光
半導体層（４）から剥離し該エツチングすべき光半導体
層＋４Ｊを露出せしめる（第７図）。

この様（ニして為ｔに立士グされたレジスト層（８ａ）
（８ｂ）（８ｃＪのパターニングは第８図にまとめたフ
ローチャートの如く、（ロ）どレジスト層（８１ｔ’光
光導導体層４）上ζニラミネート被着せしめる被着工程
と、（切上記レジスト層＋８１＆フォトマスクα２ｔ−
介して露光する露光工程と、ＣＯｉ砧光後レジストフイ
ルム（ｌυをベースフィルム（７）側から剥離し露光部
ノ１／シス）層（８ａ）（８ｂ）（８ｃ）＆残存せしめ
る剥離現像工程と、かう成る僅か３工程で終ｒする。

レジスＩ−／（ターン形成後、第９図の如くレジスト層
（８ａ）（８ｂ）（８ｃ）ｌｋｌ：ｘ９としてｄ出せる
光半導体層（４）・・・？エツチングする。この際上記
レジスト層（８ａＪ　（８ｂ）（８０）Ｈ各党’ｓｚｍ
ｓ域（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）ｔ−形成するエツチング
してはならない部分の光半導体層（４ａ）（４ｂ）（４
ｃ）を上述の叩く連続シート状であること及び厚みが１
０倍以上であることによって、当該部分の光半導体層（
４ａ）（４ｂ）（ａｃ）ｋ１Ｍ出せしめることなく完全
なマスクを形成し、当該部分の光半導体層（４ａＪ　（
４ｂ）（４０）のエツチング、即ちビンボールな穿つ（
：至らない。

最後に、上記レジスト層（８）を適当な剥離剤、例えば
塩化メチレン、トリクレン等で除去し、第１０図の如く
各光電変換領域（２ａ）（２ｂ）（２Ｃ）毎にエツチン
グＣ二よ）分割せしめられた光半導体層（４ａ）（４ｂ
）（ａｃ）ｖ得る。

偉 第１１図は剥＠ｆ！Ａ、＊−二よシバターニングされた
状態を示し、従って第７図の上面図に相当する。

即ち、通常光起電力装置越辺Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄから成る長
方形状若しくは正方形状？呈し、これも同様長方形状若
しくｔま正方形状の光電変換領域（２ａ、）（２ｂ）（
２０）・・・が所望の電圧値を得るべく複数個（本実施
例（＝於いては６個）並置せしめられている。従って、
各光電変換領域（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）の隣接部に存
在する分離囲域（６ａｂ）（６ｂｃ）もストライプ状若
しくは略ストライプ状を成す。所゛る分離朗′ｊｔＣ（
６ａ、ｂ）（６ｂＯ）の幅ｄは光利用効率な低トせしめ
る原因となるために、可及的に小さくしなければならな
い。

本実施例（＝用いた「ネオドロック−Ｅ」の上記分離領
域の幅ｄを決定する定格解像度は１００ｔりａンである
。即ち、第１１図に於いて矢印ＡＣで示すＴＡさＡ辺か
ら０辺に向って若しくはその逆方向にベースフィルム（
７Ｊ　＆剥離せしめると１００し０ εシタ５０２幅の分離領域（６ａｂ）（６審番）が形成
される。ところが、上記光起電力装置の分離領域（６ａ
ｂ）（６ｂｃ月二ありては通常ストライプ状を呈し、従
って、該分離領域Ｃ６ａｂ）Ｃ６ｂｃ）のストライプ方
向（第１１因に於いて矢印ＢＤで示すＢ辺からＤ辺に向
う方向若しくはその逆）にベースフィルム（７）ご剥離
せしめると、上記分離領域の幅ｄＩｇＩ：定格値の１／
２である５０ミクロン程度にまで縮小できることを１０
偽Ｘ１０ａａのガラス基板（１）上シニて確認している
。

同、液状のゴム系レジストとして著名なイーストマン・
コダック社製の商品名１”’ＫＭＲ−７４７」は上記ｉ
Ｑｃ＠Ｘ１０ｍの＆板１枚当１５’０〜７０円程度の杓
料買が必要であったのに対し、上記「ネオドロック−Ｅ
」のそれは１０円以下と安価である。

（へ）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、微細加工性に冨
むフォトリングラフィ技法を用いた４二も拘らず、薄膜
状光半導体層は該光半導体層より肉厚なレジスト層の被
着後、露光工程及び現像工程を経てパターニングされた
レジスト層の窓を介してｉツテングされるので、上記レ
ジスト層は肉厚であること及び連続シート状であること
が相俟って残存すべき光半導体層を、たとえ崖埃等か付
着していても部分円に露出せしめることなくマスクし、
従ってエツチング時に於けるピンホールの穿設を抑圧す
ることがでさ、祈るピンホールの穿設％０：原因とする
対向電極の短絡事故を防止し装置の歩留シな上昇せしめ
ることができる。しかも本発明に用いられるレジストは
従来の半導体集積回路技術に使用される液状のレジスト
に比べ材１［、−が安価に済むのみならず、新るレジス
トヲ使…すやことにより工程が簡略化されるので、製造
コストの低下２図ることができる。更（二、本発明は大
面積のエツチングに適しており、此の種薄膜状光半尋体
層を備えた光起電力装置（−用いで極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は光起電力装置の基本構造を示す＃部斜゛視図、
第２図はその一部の拡大断面図、第３図は従来のレジス
トパターン形成な示すフローチャート、第４図乃至第７
図及び第９図、第１０図は本発明方法を状態別に説明す
るための断面図、第８図は本発明方法のレジストパター
ン形成を示すフローチャート、第１１図は本発明方法の
一部工程を説明するための上面図、を夫々示している。 （υ−・絶縁基板、（２ａ）（２ｂ）Ｃ２ｑ）−・・光
電変換領域、＋４）（４ａ）（４ｂ）（４０）−・・薄
膜状光半導体層、（６ａ　ｂ　）　（６ｂ　ｃ　）　−
・・分離１ｆＪｌ域、（７）−／＜−ｘフィルム、（８
１（８ａ）（８ｂ）（８ｃ）・・・レジスト層。 第１図 第２図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ベースフィルムの一表面に配置し念感光性の
   肉厚なレジスト層をエツチングすべき薄膜状光半導体層
   上（二４＆看せしめる工程と、上記レジスト）−をフォ
   トマスクを介して露光する工程と、露光後上記ベースフ
   ィルム並び（ニジシスト層の不要部を除去してパターニ
   ングされたレジスト層を残存せしめる工程と、該レジス
   ト層ヲマスクとして上記光半導体層をエツチングする工
   程と、から成る光起電力装置（二放ける薄膜状光半導体
   層のエツチング方法。