JPS61269381A - 光起電力装置の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は光照射により光起電力が発生したり或いは電気
伝導度が低下する光起電力素子を多数接続してなる光起
電力装置の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近時、非晶質半導体層を用いた太陽電池及びフォトセン
サー等の光起電力装置の製造・開発が急増している。

第２図はＰＩＮ接合した非晶質半導体層を用いた光起電
力素子の基本構成を示す断面図である。

■はガラス、耐熱性プラスチック等の基板、２は酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ□）などを素材
にして、前記基板１上に被着形成した透明電極、３はシ
ラン（ＳｉＨ＋）などのシリコン化合物雰囲気中に適当
な不純物を添加し、グロー放電を生起させて前記透明電
極２上に被着形成した非晶質半導体層で、この非晶質半
導体層３は基板１側からＰ型層３ｐ、Ｉ型Ｎ３ｔ、Ｎ型
層３ｎが順次積層されている。４はアルミニウム（ＡＩ
）　、ニッケル（Ｎｉ）　、クロム（Ｃｒ）　、チタン
（Ｔｉ）などの金属を前記非晶質半導体層３上に被着形
成した金属電極である。かかる光起電力素子は、前記基
板ｌの光入射面側から光照射を受けると、透明電極２を
介して非晶質半導体層３において電子及び正孔が発生し
、夫々が透明電極２及び金属電極４に移動して光起電力
が発生する。上述の構造をした多数個の光起電力素子が
、用途に応じた電圧、電流を得るため、同一の基板上で
接続され、所望の光起電力装置が形成される。一般に光
起電力装置を形成する際、詳しくは、ある光起電力素子
を他の光起電動素子に接続されるために各層を所望の形
状にパターン化する必要があり、その代表的な方法を以
下に説明する。第３図（ａ）〜（ｅ）は従来の光起電力
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。

第３図（ａ）は基板１上の所定位置に透明電極１２．２
２が被着される様にメタルマスクを覆い、スパッタリン
グ等の周知の薄膜形成方法で透明電極１２．２２を形成
する工程である。

第３図（ｂ）は、透明電極１２．２２の全面に亘り連続
的に非晶質半導体層３°を被着する工程である。該非晶
質半導体層３“は上述したように、シリコン化合物に不
純物を添加した原料ガスが所定の反応条件下でグロー放
電分解され、透明電極１２．２２上に析出堆積される。

第３図（ｃ）は、非晶質半導体層３゛パターン化すべく
、レジスト膜１５．２５を塗布する工程である。この場
合、レジスト膜１５．２５の塗布は非晶質半導体層３°
の不要部分が除去（エツチング）できる所定位置に行わ
れる。

第３図（ｄ）は非晶質半導体層３゛を所定のパターンに
エツチングする工程である。非晶質半導体層３゛をパタ
ーン化するためのエツチング溶液にはフッ酸と硝酸の混
酸が用いられる。パターン化した非晶質半導体層１３．
２３上に残存するレジスト膜１５．２５はレジスト剥離
剤によって処理され、非晶質半導体層３°のパターン化
は完了する。ここで１０．２０はパターン化された光起
電力素子である。（金属電極は、この時点では被着され
ていない。） 第３図（ｅ）は光起電力素子１０．２０に金属電極１４
．２４を被着形成すると同時に光起電力素子１０．２０
を接続させる工程である。金属電極１４．２４は非晶質
半導体層１３．２３上に所定位置のみ被着できるメタル
マスクを覆いニッケル（Ｎｉ）を用いて抵抗加熱蒸着法
で形成する。なお金属電極１４．２４としては他にアル
ミニウム（ＡＩ）　、クロム（Ｃｒ）　、チタン（ｔｉ
）等があるがアルミニウムは熱によって非晶質半導体層
１３．２３内にアルミニウム原子が拡散し、特性を大き
く低下させ、またクロム、チタンなどは高融点金属であ
るためにイオンブレーティング、スパッタリング等の手
法で成膜しなければならないが、イオンブレーティング
、スパッタリング等の手法で非晶質半導体Ｆｉ１３．２
３上に膜を被着すると非晶質半導体層１３．２３表面に
ダメージを与える可能性があり、ニッケル（Ｎｉ）を用
いるのが望ましい、かくして、多数個の光起電力素子１
０．２０が夫々接続され、光起電力装置が形成される。

この光起電力装置に光が照射されると所望の電圧、電流
特性の光起電力を発生する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の製造方法において、特に非晶質半
導体層３゛をエツチングでパターン化する際、非晶質半
導体Ｎ３°の表面に混酸のエツチング溶液や残存するレ
ジストを剥離する剥離剤が直接触れるためパターン化し
た非晶質半導体層１３．２３上にピンホールが発生した
り、特性の劣化を引き起こしてしまう。また、非晶質半
導体層１３，２３上には微細なレジスト膜１５．２５が
残存してしまい、金属電極１４．２４との接着強度及び
オーミックコンタクト性の大きな障害になり、これを解
消しようとすると剥離処理時間、処理工程が増加してし
まい、生産性の低下、最終的にコスト高になるという欠
点があった。

（本発明の目的） 本発明は上述の欠点を一挙に解決し、非晶質半導体層に
悪影響を与えず、なおかつ金属電極との接合強度及びオ
ーミックコンタクト性が向上する光起電力装置の製造方
法を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 上述の目的を達成するためにとった本発明の具体的な手
段は、透光性絶縁基板上に複数個の透明電極を被着形成
し、透明電極上に連続して非晶質半導体層を被着し、さ
らに非晶質半導体層上にニッケル（Ｎｉ）層を被着し非
晶質半導体層の界面にニッケルシリサイド層を形成させ
た後、レジスト膜とエツチング溶液を用いて前記各透明
電極に対して非晶質半導体層及びニッケル（Ｎｉ）層を
選択的に除去し、さらにニッケル（Ｎｉ）層の全部又は
表面一部を除去し、ニッケル（Ｎｉ）層又はニッケルシ
リサイド層上に金属電極を被着形成する光起電力装置の
製造方法である。

（実施例） 以下、本発明の光起電力装置の製造方法を図面に基いて
詳説する。第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の光起電力装
置の製造方法の主な各工程における断面図を示す。尚第
３図（ａ）〜（ｅ）と同一部分は同一符号を記す。

第１図（ａ）は基板１上の所定位置にメタルマスクを覆
いスパッタリング等の周知の薄膜形成方法で透明電極１
２．２２を形成する工程である。

第１図（ｂ）は透明電極１２．２２の全面に亘り連続的
に非晶質半導体層３′及びニッケル層６′を被着する工
程である。（パターン化されたる前の層については添字
「′」を付して説明する。）この非晶質半導体層３゛は
シリコン化合物に不純物を添加した原料ガスを所定の反
応条件下でグロー放電分解して透明電極１２．２２上に
析出堆積される。さらにこの非晶質半導体層３′上にニ
ッケル層６°を　被着する。ニッケル層６゛はスパッタ
リング、イオンブレーティングなどの各種薄膜形成方法
でも被着可能であるが、好ましくは抵抗加熱蒸着方法で
被着した方が非晶質半導体層３′の表面に傷をつけず被
着できる。非晶質半導体層３′とニッケル層６゛の界面
にはニッケルシリサイド層７゛が形成されるが、ニッケ
ル（Ｎｉ）は第８属の金属元素であるため非晶質半導体
層３゛の特性に悪影響を与えることはない。

第１図（Ｃ）は非晶質半導体層３′及びニッケル層６′
をパターン化すべくレジスト膜１５．２５を塗布する工
程である。この場合レジスト膜１５．２５の塗布は非晶
質半導体層３゛及びニッケル層６′の不要部分が除去で
きる所定位置に行われる。第１図（ｄ）は非晶質半導体
層３°及びびニッケル層６°を所定のパターンにエツチ
ングする工程である。非晶質半導体層３゛及びニッケル
層６”をエツチングによりパターン化するためのエツチ
ング溶液にはフッ酸と硝酸の混酸が用いられる。パター
ン化によって各光起電力素子１０．２０　　（金属電極
１４．２４が形成されていない。）が分離され、分離さ
れた溝には、基板１及び透明電極１２．２２の一部が露
出する。尚、透明電極　１２．２２は　フッ酸と硝酸の
混酸に浸されても侵されることはない。

第１図（ｅ）は、非晶質半導体　層３゛及びニッケル層
６′をパターン化するため　に用いたレジスト膜１５．
２５を剥離する工程である。一般にレジスト膜１５．２
５を剥離する際は剥離剤を用いるが、微細な残存物まで
取り除こうとすると剥離の時間が長くかかったりして生
産性の低下やプロセスが極めて複雑になってしまう。こ
の工程では大まかニレジスト膜１５．２５を剥離し完全
なレジスト膜１５．２５の処理は次の工程で行う。

第１図（ｆ）は残存する微細なレジスト膜１５．２５と
第１図の工程で被着したニッケル層１６．２６を除去す
る工　程である。この除去の際、エツチング溶液は希硝
酸を含むエツチング溶液が用いられる。この溶液では非
晶質半導体層１３．２３及びニッケルシリサイド層１７
．２７は侵されないためにニッケル層１６．２６がニッ
ケル層１６．２６上に残存した微細なレジスト膜１５．
２５とともに除去されるのみでニッケルシリサイド層１
７．２７で除去が停止される。

尚、図面ではニッケル層１６．２６を全部除去している
が、ニッケル層１６．２６上に残存した微細なレジスト
膜１５．２５が完全に取り除かれれば、ニッケル層１６
．２６を全部除去する必要はなく、例えばニッケル層１
６．２６の表面一部などを除去するだけでも構わない。

第１図（ｇ）はパターン化された光起電力素子１０．２
０に金属電極１４．２４を被着形成すると同時に所望の
電圧・電流の光起電力を得るために光起電力素子１０．
２０を互いに接続する工程である。金属電極１４．２４
は非晶質半導体層１３．２３の二、ケルシリサイド層１
７．２７上に所定の位置のみ被着可能なメタルマスクを
覆いイオンブレーティング、スパッタリング等の薄膜形
成方法でアルミニウム（ＡＩ）、クロム（Ｃｒ）、−’
−７ケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等を被着形成する。

非晶質半導体層１３．２３上にニッケルシリサイド層１
７．２７が形成されているため抵抗加熱蒸着方法以外に
もイオンブレーティング法、スパッタリング法で高融点
金属であるクロム（Ｃｒ）、Ｔｉ（チタン）を積極的に
金属電極１４．２４として使用でき、またアルミニウム
（Ａｔ）が熱によっテ非晶質半導体層１３．２３内に拡
散しなくなる。かくして上述の工程を経て製造された光
起電力装置はニッケルシリサイド層１７．２７によって
金属電極１４．２４の熱による非晶質半導体層１３．２
３への拡散が完全になくなり、光照射により非晶質半導
体層１３，２３で発生した電子及び正孔を効率よく集電
し高い出力特性が得られる。

（効果） 本発明は上述したように、透光性絶縁基板の一主面上に
複数の透明電極を形成する工程と透明電極上に連続して
非晶質半導体層を被着し、さらに非晶質半導体層上にニ
ッケル層を被着し、非晶質半導体層の界面にニッケルシ
リサイド層を形成させた後、前記透明電極に対応し非晶
質半導体層及びニッケル層を選択的に除去し、さらに該
ニッケル層の全部又は表面一部と除去し、ニッケルシリ
サイド層又はニッケル層上に金属電極を被着形成する光
起電力装置の製造方法を用いたのでレジスト膜、レジス
ト剥離剤、エツチング溶液によって非晶質半導体層にピ
ンホールなど悪影響を防止できるため特性が向上する。

またニッケル層の全部又は表面一部を除去してしまうの
で、不要なレジスト膜が完全に除去できるため、金属電
極を形成する際あらゆる薄膜手法によって被着でき、か
つニッケルシリサイド層と強固に接合し、良好なオーミ
ックコンタクトが得られ、製造歩留りの向上とともに製
造された光起電力装置の特性向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ＞は本発明の光起電力装置の製造方
法の主な各工程における断面図である。 第２図はＰＩＮ接合した非晶質半導体層を用いた光起電
力素子の基本構成を示す断面図である。第３図Ｃａ）〜
（ｅ）は従来の光起電力装置の製造方法の各工程を示す
断面図である。 １・・・・・・・・・・基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透光性絶縁基板上に複数個の透明電極を被着形成し、透
   明電極上に連続して非晶質半導体層を被着し、さらに非
   晶質半導体層上にニッケル（Ｎｉ）層を被着し、非晶質
   半導体層の界面にニッケルシリサイド層を形成させた後
   、該ニッケル（Ｎｉ）層上の所定位置にレジスト膜を形
   成し、該レジス膜とエッチング溶液とを用いて該非晶質
   半導体層及びニッケル（Ｎｉ）層を選択的に除去し、さ
   らにエッチング溶液を用いてニッケル（Ｎｉ）層の全部
   又は一部を除去し、ニッケル（Ｎｉ）層及び／又はニッ
   ケルシリサイド層上に金属電極を被着形成する光起電力
   装置の製造方法。