JPS60120577A - 半導体装置用電極の作製方法 - 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】 本発明は、アモルファス珪素を含む非単結晶または単結
晶半導体」二に、酸化インジュ−ムまたは酸化スズを主
成分とする透光性導電膜（以下ＴＣＯという）と、その
上面にアルミニューム、銀、銅、マグネシューム、チタ
ン、ニッケルまたはクロムまたはこれらを主成分とする
混合物、化合物または多層状の導電性金属（以下ＣＭと
いう）と、その上面に昇華性絶縁膜（Ｓｕｂｌｉｍａｔ
ｉｏｎ　Ｉｎ５ｕｌｕｃｔｏｒ以下Ｓｌという）である
−酸化珪素（ＳｉＯ）を主成分とした被膜との積層膜を
設け、この積層膜に溝状の開溝または穴状の開孔（以下
単に開溝という）をこの開溝またはその近傍にＣＭ、Ｔ
ＣＯ等の残存物を存在させることなく形成させる半導体
装置作製方法に関する。

一般に、積層膜に対しレーザ光を照射して開溝を形成す
る（以下ＬＳという）際、下地をアモルファス珪素を含
む非単結晶または単結晶半導体としている。一般に１８
００〜２２００℃の高温照射が行われるパルスレーザ光
により、かかる半導体は照射に伴っていわゆるレーザア
ニール現象が起こり、照射された部分が多結晶化し結晶
粒の成長がおきる。

また、さらにレーザ出力が大きい場合はこの半導体も溶
融し、半導体内に開溝を形成させるとともに、その開溝
またはその近傍には多結晶化した珪素と大気の酸素とが
反応した生成物が多量に残存しててしまう。

しかし、本発明はかがる半導体自体の変質を防ぎ、かつ
この半導体上の導電膜をＴＣＯとＣＭとの２層膜とし、
この被膜を選択的にレーザ加工をするため導電膜に照射
される熱の外部への放散を防くとともに、レーザ光照射
により容易に昇華して除去されるＳＩを積層して形成し
、導電性被膜の電極形成を行うことを特徴としている。

本発明はこのレーザ加工例えば半導体内に１０００Å以
下（半導体の厚さに比べて十分薄い厚さ）の損傷または
絶縁化を施す積層体のみ選択的に除去して開溝を形成す
ることを特長としている。

従来、半導体上の導体のレーザ加工を行う目的において
、まったく本発明のごとき構造を有せしめることが不可
能であった。

加えて、もし半導体上の電極用の導電膜がＴＣＯのみま
たはＳＭである昇華性金属であり、かつ耐熱性を有し熱
伝導度の低いクロムのみにおいては、レーザ光照射で半
導体に対しても十分深＜　（０，５〜２μ）損傷または
変質をさせてしまい、この半導体の損傷なく導電性材料
のみを分離して開溝を形成し、２つの領域を絶縁するこ
とはまったく不可能であった。

しかし半導体表面上に、ＴＣＯとその上面にクロムを主
成分とする被膜の２層膜を形成しこの２層膜にＬＳ処理
を行う場合において、半導体を損傷することなく開講を
形成することが初めて可能となった。

しかしこのＴＣＯとクロムとの２層膜即ち前者が例えば
１０００人、後者が３０００人の厚さにおいて、そのシ
ート抵抗が５〜７Ω／口と大きく、半導体装置の電極と
して今−歩であった。また＃Ｒ械的にはクロムがきわめ
て固いため半導体にストレス、クランクを与えてしまう
という他の欠点もあった。

即ぢ、以下の項目の全てを満たず半導体装置作製方法が
められていた。

（１）シート抵抗ば０，５Ω／口またはそれ以下である
こと、 （２）ＬＳ処理により半導体に損傷を与えないこと、（
３）電極−半導体界面の反応を誘発することなく長期信
頼性が保証されること、 （４）これらの全てを満たすマスクレスプロセス即ちレ
ーザスクライブプロセスによる半導体装置の作製方法で
あること、 がめられていた。

本発明はかかる全てを満たし、また生産性を下げない方
法であって、実験的に初めて見いだされたものであった
。

また本発明においては、かかるレーザ光が照射されたの
みでは、この開溝またはその周辺部にＴＣＯ。

銀、クロム等の残存物が導体または半導体と反応して密
着することなく単に付着した状態で存在していた。この
ため本発明においては、被加工物を洗浄溶液に浸し、超
音波洗浄法で残存物を除去してしまうことにより、また
は洗浄と同時に絶縁膜をエツチングすることによりＳｊ
Ｏと開溝の残存物とを溶去してしまうことによりこの開
溝により隔てられていた２つの導電膜の抵抗を１０ヨΩ
／ｃｍ（５０〜１００μ中の開溝で１ｃｍあたり１０３
Ωの意味）以上の分離抵抗を有せしめたものである。以
下に図面に従って本発明の詳細をさらに説明する。

第１図は本発明の半導体装置の作製工程を示す。

第１図（Ａ）に基板例えばガラス単結晶半導体、有機樹
脂、ステンレス等の金属基板（１）を有し、この上面に
公知のプラズマ気相反応法により水素化アモルファス珪
素等の非単結晶半導体（４）を例えば０．５μの厚さに
形成させた。

この半導体は図面ではＮ型半導体（，３’）Ｉ型アモル
ファス半導体（２）＜０．５μ）、Ｎ型微結晶化半導体
（５００人）（３）とよりなる非単結晶半導体（４）と
している。

さらにこの上面に電子ビーム蒸着法により酸化スズまた
は酸化インジューム等の透光性導電膜即ちＩＴＯ（酸化
ススを１０重量％以下含有する酸化インジューム、即ち
、酸化インジュームを主成分とする透光性導電ＩＪＸ５
）を１００〜３０００人の厚さに形成し、さらにこの上
面にＣＭとしてのＡＩ、Δｇ＋ｃＵ＋Ｍｇ、　Ｔｉ　、
　ＮｉまたはＣｒを主成分とする導電性金属（６）を５
００〜４０００人の厚さに電子ビーム蒸着法により作製
した。さらに同じ電子ビーム蒸着法により、ＳｉＯ（７
）を５００〜５０００人の厚さに積層して積層体（９）
を作製した。

第１図（Ｂ）に示すごとく、第１図（Ａ）の被加工物に
ＹＡＧレーザ（波長１．０６μ、０．５６μ、平均出力
０．１〜５Ｗ、パルス１１２０〜１５０ｎ秒、繰り返し
周波数１〜３０ＫＩｌｚ、焦点距離５０ｍｍ、スキャン
スピ−１・１０〜３００ｃｍ　７分）を照射した。この
ＹＡＧレーザの代わりに窒素レーザ（波長３３７ｎｍ　
＋１〜３３０ｍＷ、パルス中０．３〜１０ｎ秒）を用い
てもよい。すると積層１＊（９）に開溝（８）が形成さ
れ、領域（１１）、領域（１２）に積層体（９）を分離
することができた。

この時、開溝（８）には残存物（１３）が残存していた
。さらにこの２つの領域間の抵抗を調べると１００Ω／
ｃｍ程度であった。

このレーザ加工において、その開溝形成の機構を以下の
ことくに考えられる。即ち、本発明方法における透光性
導電膜は透光性を有する昇華性被膜である。また、Ｓｉ
Ｏも昇華性であり、かつ絶縁性即ち熱伝導度が小さく、
またレーデ光１．０６μの波長光の反射防止１模となる
ため、照射光を導電性金属に十分吸収させることができ
る。即ち導電性金属も上下ともに昇華性の被膜で覆い、
ノ＜ルス照射光により昇温することにより昇華温度以上
の温度に数十０秒でなり、ＴＣＯ，ＳｉＯがはしけるよ
うに気化し、その眉間のＣＭをも除去するものと推定さ
れる。

さらにこの昇華により気化熱を奪うため、半導体は多結
晶化するに必要な温度にまで昇温されす、または半導体
自体の損傷または変質を防ぐ。加えて、ＴＣＯ（５２が
レーザ光が照射された高温の導電性金属（ＣＭ）＜　６
　）を半導体内に熔解し合金化することを防ぐことがで
きるものと考えられる。

さらにこのため本発明においては、この基板全体を洗浄
液例えば水、アセトン、アルコール、トリクレン、フレ
オン液体に浸漬し、超音波洗浄を行った。すると残存物
（１３）は単′に半導体（４）上に残置しているのみで
あり、半導体と反応して溶融していないため、容易に除
去することができた。また希弗酸（４８％弗酸を１０〜
１００倍に希釈したもの）を用いて残存物を除去するに
加えてこの上面のＳｉＯを同時に溶去してしまってもよ
い。

第１図（Ｃ）はＳｉＯを溶去してしまった場合の積層体
および開溝の形状の縦断面図を模型的に示したものであ
る。

この超音波洗浄により、２つの領域間の抵抗も１．５に
Ω以上とすることができ、アイソレイション抵抗を１０
倍も向上させることができた。

このため２つの領域間の電気的アイソレイションを行う
ことができた。加えて開溝により露呈した半導体部はレ
ーザアニールにより多結晶化したり、またえぐられて凹
部が形成されたりすることがなかった。

このことは半導体自体の光照射を調べても、単結晶、多
結晶に特有の低い吸収をするのではなく水素化アモルフ
ァス半導体特有の強い光照射をしていたことより推定す
ることができた。

さらにこのアイソレイションの抵抗も、１週間を経ても
まったくその値を変化させることなく安定していた。こ
のことは、半導体に数百Ａ以下の厚さでレーザ加工と同
時にきわめて薄くレーザ酸化または絶縁化が起きたもの
と推定される。

本発明における半導体はアモルファス珪素のみならず、
ＳｉｘＣ１−ｘ　（０＜ｘ＜　１＞、Ｓ＋、　Ｎ４−ｙ
（（Ｑ　＜　Ｘ、　＜４）、５ｉｘＧｅ　＋−ｘ　（０
＜ｘ＜　１）、５ｉｘＳｎ　＋−ｘ　（０＜ｘ＜１）等
の非単結晶半導体または単結晶珪素、ＧａＡｓ＋ＧｕＡ
ＩＡｓ等の単結晶半導体であってもよいことはいうまで
もない。

以下に実施例を示し、本発明を補完する。

実施例１ 第１図において、基板は透光性導電膜を有す〜るガラス
または有機樹脂（１）上にアモルファス珪素（２）を０
．５μ、低抵抗の微結晶Ｎ型珪素（３）、（３′）を５
００人の厚さに形成した非単結晶半導体とした。

さらに、ＩＴＯ’（５）を１０５０人（このＩＴＯのシ
ート抵抗は２０Ω／口）の厚さに電子ビーム蒸着法によ
り作製した。その上にアルミニューム（１６）を２００
０人、さらに昇華性金属のクロム（１６’）を５００人
の厚さに電子ビーム法により作製した。この積層膜のシ
ート抵抗は０．１Ω／口であった。こればＩＴＯ（１０
５０人）とクロム（２０００人）の２層Ｎ灸でのシート
抵抗が５．８Ω／口であるため、さらに１１５０に下げ
ることができた。

さらにＳｉＯ（７）を同様の電子ビーム蒸着法により１
５００人の厚さに形成して積層体（９）を構成させた。

かかる被加工面にＹＡＧレーザ光を照射した。条件は周
波数３ＫＨｚ、平均出力０．８Ｗ、操作スピード１２０
　ｃｍ／分、焦点距離５０ｍｍ、光径５０μとした。

この操作スピードは３０〜２００ｃｍ　７分において実
施可能であった。

かくして第１図（Ｂ）のごとく開＃　（８）により２つ
の領域（１１）（１２）を作製した。

この実施例は、開溝のｉＪが４０ｍｍにおいて、３５Ω
（１４０Ω／ｃｍ）であった。これを１／１０肝溶液中
に浸し、２９．５　ＫＨｚの超音波周波数での洗浄を約
５分間行った。するとこの場合は７００Ω（２，８にΩ
／ａｍ）に向上することができた。

以上の説明より明らかなごとく、本発明は透光性導電膜
（５）とその上に金属導体（１６）クロム（１６’）を
主成分とする被膜さらに絶縁性被膜であるＳｉＯ（７）
とを形成させ、かかる積層膜に対しレーザ加工を行い、
その開溝での電気的アイソレイションを行うことができ
た。またエツチングによりＳｉＯ（７）を溶去させてお
り、その縦断面図が第１図（Ｃ）示されている。

実施例２ この実施例を第１図に基づき示す。

即ち、実施例１と同様に基板（１）上に半導体（４）と
その上面にＩＴＯ（５）、金属導体（６）、５ｉＯ（７
）を積層化し、金属導体を２１信映ではなく旧。

Ａｇ、　Ｃｕまたはこれらの混合物または化合物の導電
性を有し非昇華性金属のみとした。

かくしてＬＳを行った。するとスキャンスピードが２０
〜４０ｃｍ／分において第１図（Ｂ）に示すごとき開溝
（８）を有せしめることができた。

即ち実施例１はＳｉＱと透光性金属との間に昇華性の金
属のクロムをサンドウィッチした。しかしこの実施例は
しない場合である。その結集積層体の層の数を減少させ
ることができた。

しかしＬＳにおりる操作スピードは最大４０ｃｍ／秒で
あり、実施例１の３０〜２００ｃｍ　７秒に比べて１／
４のスピードであった。

これは実施例１のクロム等照射光に対し反射率が小さく
、また実施例２のＡＩ、Ｃｕ、Ａｇは反射光が大きいた
め大きなレーザエネルギを必要とするものと思われる。

電気伝導度は導体のため０゜３Ω／口以下を有し、また
半導体表面を損傷させることなくそれぞれの導体を電極
として開溝によりアイソレイションをすることが可能と
なった。

なお本発明において、ＴＣＯはＩＴＯのめならず酸化ス
ズ、酸化アンチモン、酸化インジューム等の昇華性材料
において実施することができる。

本発明において、導電性金属として旧のめではなく　Ａ
ｇ＋　Ｃｕ、　Ｍｇ＋　Ｔ’＋またはこれらの混合物、
化合物または多層膜に対しても適用することが可能であ
る。またクロムを主成分とする被膜として、９０％以上
の純度を有するクロム、またはこの中に、マグネシュー
ム、ニッケル、マンガン、モリフテン等の金属を昇華性
を妨げない範囲で添加してｂよい。さらに、またクロム
中に■価のホウ素またはＶ価のリンの不純物を添加して
電気伝導度を向上されることは有効であった。

本発明において第１図（Ｃ）の第１図を開溝を形成して
しまった後アセトン等の洗浄）壬としＳｉＯを残存させ
ておくとこのＳｉＯをパンシベイシッン膜として利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の作製工程を示す縦断面図である。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体と、該半導体上の酸化インジュームまたは酸
   化スズを主成分とする透光性導電膜と、該導電股上にア
   ルミニューム、銀、銅、マグネシューム、チタン、ニッ
   ケルまたはクロムを主成分とする導電性金属と、該金属
   上に一酸化珪素膜との積層膜を有し、該積層膜にレーザ
   光を照射し被照射領域およびその近傍の残存物を除去し
   て開溝または開孔を形成せしめることを特徴とする半導
   体装置作製方法。 ２、半導体と、該半導体上の酸化インジュ−ムまたは酸
   化スズを主成分とする透光性導電膜と、該導電膜上にア
   ルミニューム、銀、銅、マグネシューム、チタン、ニッ
   ケルまたはクロムを主成分とする導電性金属と、該金属
   上に一酸化珪素との積層膜を有し、前記積層膜にレーザ
   光を照射し開溝または開孔を形成せしめる工程と、該工
   程の後洗浄液に浸して超音波洗浄工程または洗うととも
   に前記−酸化珪素を溶去してしまう工程を行うことによ
   り残存物を除去することを特徴とする半導体装置作製方
   法。 ３、特許請求の範囲第１項および第２項におし）で、導
   電性金属膜はアルミニューム、銀、銅、°ングネシュー
   ムまたはチタンを主成分とする導電性金属膜と、該金属
   膜上にクロムを主成分とする金属膜とが積層されて設け
   られたことを特徴とする半導体装置作製方法。 ４、特許請求の範囲第１項および第２項において、レー
   ザ光を非単結晶半導体を損傷させることなく照射せしめ
   て開溝または開ｒＬを形成することを特徴とする半導体
   装置作製方法。