JPS61263173A - 半導体構造から面積の小さい半導体構造を切断する半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

半導体構造から面積の小さい半導体構造を切断する半導体デバイスの製造方法

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JPS61263173A
JPS61263173A JP61070660A JP7066086A JPS61263173A JP S61263173 A JPS61263173 A JP S61263173A JP 61070660 A JP61070660 A JP 61070660A JP 7066086 A JP7066086 A JP 7066086A JP S61263173 A JPS61263173 A JP S61263173A
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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】 現在、グロー放電または蒸着によって薄膜アモルファス
SiまたはGe合金の大面積電子デバイスを製造するこ
とが可能である。結晶性Siとはちがって、アモルファ
スシリコン合金は大面積基板上に多重層として被着して
大〆量連続加工(処理)方式により太陽電池を形成する
ことができる。この種の連続加工方式は、「P形ドープ
したシリコン膜の形成方法及びそれから作られるデバイ
ス」と題する米国特許第4,400,409号、「アモ
ルファス太陽電池の連続デポジション及び絶縁方式及び
方法」と題する米国特許第4,410,588号、およ
び「タンデムアモルファス光電池を連続的に製造する方
法及び装置」と題する米国特許第4,485,125号
及び第4.492,181号に記載されている。これら
の特許明細書に記載されている通り、ウェブ(帯)状基
板が一連のデポジションチャンバを通って連続前進し、
各チャンバ内で特定の半導体材料が被着される。
p−1−n形構造の太陽電池を作る場合、第一のチャン
バでp形アモルファスシリコン合金が被着され、第二の
チャンバで真性アモルファスシリコン合金が被着され、
第三のチャンバではn形アモルファスシリコン合金が被
着される。
多くの場合、大面積光電池材料は小面積光電池(光起電
力セル)に切り離す必要がある。「切離」という語は、
切断、せん断、押抜き、型抜き、及び縦切り(Slit
ting)を含む。連続ウェブから光起電力デバイスを
作るには、分離した光電池を作るための切離が必要であ
る。
標準的な薄膜光電池は、底部(基部)電極を形成してい
るか又は底部電極領域が付着されている基板と、底部電
極上に堆積させた半導体ボディと、比較的透明な導電性
頂部電極部材とから成る。透明電極部材は通例ではイン
ジウム−スズ酸化物、酸化スズ、酸化インジウム、スズ
酸カドミウム、及び酸化亜鉛のような透明な酸化物材料
から形成される。このタイプの光電池の切離は、頂部電
極と底部電極の間に1又はそれ以上の短絡電流通路を生
じやすい。透明な導電性酸化物材料は比較的脆く、切断
工程でせん断力を受けると1、破片を生じる。これらの
破片は、短絡電流の通路を生じる。
破片は、化学エッチ法、プラズマエッチ法、レーザけが
き乃至描画(laser scribing)法、及び
水ジェツトけがき法のようなけがき技術によって除去し
てもよい。これらの技術はどれも有効であるが、余分の
工程と高価なハードウェアの追加を必要とする。
本発明は、破片による短絡を除きしかも追加加工工程又
は高価な装置を必要としない新規の切離技術を提供する
。新規技術では、透明電極が支持され、半導体デバイス
が基板側から剪断される。
本発明の一具体例では、一枚の厚紙、紙又は合成ポリマ
ーのような保護部材が、半導体デバイスの透明電極側と
支持手段の間に、切削中に透明電極が破損するのを防ぐ
ため、配置されている。保護部材は接触接着剤によりデ
バイスに分離可能に張付けてもよい。他の場合では、保
護部材は透明のカプセル化乃至包封材料で形成してもよ
く、これは切離工程後もそのまま残る。
第1図は、個別のn−1−p形電池(セル)12a、 
12b、12cからつくられた太陽電池のようなn−1
−p形光起電力デバイス10を示す。最下の電池12a
の下側は基板11で、透明ガラス又は合成ポリマ一部材
で作られるか、あるいはステンレススチール、アルミニ
ウム、タンタル、モリブデン、クロムのような金属材料
から、あるいは絶縁物に埋め込んだ金属粒子から゛形成
してもよい。
それぞれの電池12a、 12b、 12cは好ましく
は、少なくともSi又はSi:Ge合金を含む薄膜半導
体ボディで製造される。各半導体ボディは、p形伝導性
半導体層20a、20b、20cと、実質的に真性の半
導体層18a、18b、 18cと、n形伝導性半導体
層16a、]、6b、 16cとからなる。電池12b
は中間電池で、図示の電池上に追加中間電池を積み重ね
てもよく、あるいはタンデム電池であれば2個の電池だ
けから成ってもよい。図示したのはn−1−p光電池だ
が、本発明はより有利には、単−又は多重p−1−n電
池、ショットキ障壁電池、p−n電池を含む異なる構造
の光電池で、さらに適当な頂部電極を持つ他の任意の半
導体デバイスでつくられてもよい。
好ましくは、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム−
スズ酸化物、酸化亜鉛、スズ酸カドミウム又はその組み
合せのような材料で作られるTCO(透明伝導性酸化物
)層22は、電池10の頂部電極としてN池12cの9
層2Oc上に配置される。集電効率を上げるため、格子
状電極24を付加してもよい。
第2図の装置26はn−1−p形アモルファス半導体層
を、装置を連続通過する帯状基板材料11の表面に堆積
させる。第一のデポジションチャンバ28では、n形伝
導性半導体層が基板11の堆積面に被着され、第二のデ
ポジションチャンバ30では真性半導体層がp形層上に
被着され、第三のデポジションチャンバ32ではp形半
導体層が真性層上に被着される。
被着(堆積)工程はグロー放電を用いる。各デポジショ
ンチャンバ28.30.32は、陰極34と、各陰極の
周囲に配置したシールド35と、プロセスガス供給導管
36と、R,F、(高周波)等電磁出力源38と、プロ
セスガス及びプラズマ排出管41と、横断方向に延びる
複数個の磁石乃至磁性部材5Gと、複数個の放射加熱素
子40と、真性デポジションチャンバを隣接の各ドーパ
ントチャンバに機能的に相互結合するガスゲート42と
を含む。
供給導管36は混合したプロセスガスを各デポジション
チャンバ内のプラズマ領域の陰極34と基板11の間に
供給する。陰極シールド35はプロセスガスを各デポジ
ションチャンバの陰極領域内に限定する。
発電機38は、陰極34、放射熱素子40、及び電気的
にアースされた基板11と共に、デポジションチャンバ
に入る反応ガスを分離するプラズマを生成する。分解物
質は半導体層として堆積する。磁性基板11は磁性部材
50によって事実上平坦に保持され、基板11は通常は
弛んだ通り道から上方に引っ張られる。
第3A図は正確な縮尺で描いていないが、比較的大きな
光電池10’が切断のため配置されている。
材料10′は通例第1図の光電池10と同様で、数個の
半導体層、基、板11、および透明電極層22よりなる
半導体ボディ(本体)54を含む。保護層56は電極2
2と接触して配置されている。保護層56は切断作業と
その後の作業の間電極22の機械的破損を防ぐ。
保護層56は広範囲の材料、例えばポリエチレンの薄膜
、ビニール、透明カプセル、又は他の合成ポリマー、紙
及び厚紙から形成してもよい。保護層56はむき取り可
能な接着剤で電極層22に張り付けるか、あるいは単に
電極22と接触して配置してもよい。支持部材58は保
護層56の電極22の向かい側に配置される。支持部材
58は切離の開光起電力デバイス10′を保護するため
、弾力性が有り、段ボール紙でもよい。他の弾力性支持
部材はゴム、プラスチック及び紙でありうる。支持部材
58は剛性で、例えばシャープレスの固定ブロック又は
抜き型でもありうる。剛性の支持部材が、光電デバイス
10′の切離線の比較的近くに配置される。抜型60は
半導体デバイス材料10’の基板側の点近傍に・配置さ
れ、光起電力デバイス10′を切断する。
第3B図では、第3A図の素子の切断工程の直後を、示
す。抜き型60に加えられた力は光起電力材料10′の
部分lO″を「型抜く」。弾性支持部材58の部分58
′ と保護層56の部分56′ も小電池10″と共に
打ち抜かれている。光電材料10′は厚さ凡そ0.2m
mを超えず、支持部材58は通例厚さ4〜5mmである
切離工程は通例厚紙の支持部材58を完全には打ち抜か
ず、厚紙を部分的に切り離す(切断する)だけで、切断
部分10″を厚紙支持部材58に埋め込み、それから取
り去ってもよい〇 第3B図に示す新規方法の特に注目すべき特徴は光電池
材料10′の切断縁の部近傍の電極層22の部分及び切
断部分10″が消失していることである。
これらの領域62は電極材料が全く無い。−面上に透明
酸化物電極をもつ半導体デバイスが対向面から切り離さ
れるとき、この電極の切断縁の部近傍部分は砕け、その
結果生じた破片が切断領域から落ちる。その結果、透明
酸化物材料のない区域がっくりだされる。これらの区域
は短絡を防止する。
同じデバイスが透明酸化物面か′らカットされる場合は
、TCO材料の破片が半導体ボディに侵入し、基板電極
とTe3層の間に短絡電流通路を形成する。
第4図は本発明に従って切り離された代表的な小面積光
電池64の上面図である。電池64はTCO層上に配置
された格子パターン24を含む。透明酸化物のない区域
62は電池64の周囲に配置され、丁側の半導体ボディ
54を露出する。
大面積光電池材料の供給によって、透明酸化物面に粘着
的に張り付け、押し出しあるいはスクリーンプリントさ
れる保護層が得られる。シート状あるいはロールに巻き
付けたこの材料の供給は、本発明に従い必要に応じて、
けがき(scribing)、エッチ、マスク処理又は
切断に先立つその他のパターンづけを必要とせずに、小
面積光電池に切り離すことを可能にする。
第5図では、保護層により覆われた充電材料のロール7
0は型抜きステーション72に連続的に送られる。ステ
ーション72では従来式の型抜き技術が、ロールから複
数個の小面積光電池74をカットするために用いられる
。型抜きステーションを出た小面積電池74はコンベア
ベルト、コンテナ、又はシュートで集められ、加工ステ
ージョンに送られる。
光電材料のロールに保護部材を粘着的に付けることによ
って、この材料はその後の切断や取り扱いの間保護され
る。ロールから切り抜かれた小面積電池は、以後の取り
扱い、貯蔵あるいはその他の操作の間、保護層を維持す
る。電池が最終的に準備が整うと、保護被覆はむき取ら
れてもよい。
保護層が光電池のカプセルとして働く場合もある。
この種の適用では、保護層は透明で、電池と電気的に接
触するため開いていてもよい。
本発明は透明酸化物電極を持つデバイスあるいは光電池
に限定されない。本技術は短絡を避けねばならない脆い
外側層を持つ電気デバイスを切断するために通例では用
いられる。大面積記憶アレイ、大面積集積回路、及び大
面積液晶ディスプレイがこれらのデバイスの例である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施に際して使用しうるタイプのタンデ
ム光電池の部分断面図、第2図は第1図のタンデム光電
池の製造に用いられうるタイプの多重チャンバデポジシ
ョン装置の概略図、第3A図は小面積電池に切り離すべ
く配置された光起電力材料の断面説明図、第3B図は第
3A図の光起電力材料の切離後の断面説明図、第4図は
本発明に従って大面積光電材料から切り離した小面積光
電池の、周縁に透明酸化物の無い領域が形成されている
ことを示す上面説明図、第5図は大面積半導体材料を本
発明に従い複数個の小面積デバイスに切り離すための型
抜きステーションの透視説明図である。 10・・・・・・光起電力デバイス、11・・・・・・
基板、12a、12b。 12cm−−−・−電池、16a、 16b、 16c
・・−・−n形半導体層、18a。 18b、18C・・・・・・真性半導体層、2Qa、2
0b、20cm1)形半導体層゛、22・・・・・・T
e3層、24・・・・・格子状電極。 以       ( FIG、 3A FIG、 4 ゛) 丁−続ン市i1E *W (fi式) Ill和61年6月/ノ日 2、発明の名称   大面積被覆半導体から小面積半導
体デバイスを切断する方法 3、補正を16茜 事件との関係  特許出願人 名 称    ソウヴAニクス・ソーラー・システムズ
4、代 狸 人   東京都新宿区17i宿1−J「l
 1番14号 山田ごル(郵便番号160)電話(03
)  354−86235、補正指令の日付   昭和
61年5月7日6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象   図 而 8、補正の内容 (1)黒色で鮮明に描いた適正な図面を別紙の通り補充
づる。 (内容に変更なし)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気伝導性の基板上に配置され且つ透明な電気伝
    導性の被覆で被覆されたアモルファス半導体材料を含む
    大面積の半導体構造から小面積半導体デバイスを短絡を
    生じることなく切り離す改良された方法であって、前記
    方法が前記大面積の前記伝導性被覆を支持し且つ基板の
    その支持部分の直近傍に剪断力を加えて前記大面積構造
    から小面積の前記構造を切り離すことを特徴とする方法
  2. (2)前記被覆を支持するまえに該被覆上に保護部材を
    配置することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の方法。
  3. (3)前記保護部材が厚紙、紙、ポリマー、及びそれら
    の結合よりなるグループから選ばれることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項に記載の方法。
  4. (4)前記保護層を前記被覆に分離可能に接着すること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項または第3項に記載
    の方法。
  5. (5)前記保護部材が弾力性があることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項ないし第4項のいずれかに記載の方
    法。
  6. (6)前記半導体構造を切り離すとき、前記保護部材の
    一部を切り離すことを特徴とする特許請求の範囲第5項
    に記載の方法。
  7. (7)前記構造が押抜きによって切り離されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  8. (8)前記構造を弾力性支持部材で支持することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  9. (9)前記弾力性支持部材が段ボール紙、ゴム、プラス
    チック、及び紙よりなるグループから選ばれることを特
    徴とする特許請求の範囲第8項に記載の方法。
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