JPS61269382A - 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直列接続を施し
た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
力装置の基本構造を示す断面図である。

２０１は絶縁基板であり、２０２．２１２は基板２０１
上に形成した金属電極であり、２０３．２１３は金属　
　　−電極２０２．２１２上に被着形成した非晶質半導
体層である。該非晶質半導体層２０３．２１３は、ＰＩ
Ｎ接合している。すなわち、非晶質半導体層２０３．２
１３は基板２０１側よりＮ型非晶質半導体層２０３ｎ、
２１３、／Ｉ非晶質半導体層２０３ｉ、　２１３ｉ／　
Ｐ型非晶質半導体層２０３ｐ、　２１３ｐを順次積層す
る。また逆に基板２０１側よりＰ型非晶質半導体層２０
３ｐ、　２１３ｐ／　Ｉ型非晶質半導体層２０３Ｌ　２
１３ｉ／　Ｎ型非晶質半導体層２０３ｎ、　２１３ｎの
順で積層してもよい。

２０４．２１４は光入射窓となる透明電極であり、基板
２０１−金属電極２０２．２１２−非晶質半導体層２０
３゜２１３−透明電極２０４．２１４をもって光起電力
素子を構成する ２０５．２１５は該光起電力素子の直列接続を施し、光
起電力素子からの起電力を集電する集電電極である。集
電電極２０５．２１５の被着形成により、隣接する光起
電力素子同士が直列接続し、光起電力装置が得られる。

上述の構造を有する光起電力装置を製造するには、所定
の被着マスクを用いて金属電極２０２，２１２を被着形
成し、また別のマスクを金属電極２０２．２１２上に覆
って非晶質半導体層２０３，２１３を被着形成し、さら
に別のマスクを非晶質半導体層２０３．２１３上に覆っ
て透明電極２０４．２１４を被着形成し同様に集電電極
２０５，２１５を被着形成する方法がある。

また別の方法として、基板２０１上の前面に亘り、金属
電極２０２．２１２を形成したのちにレジスト膜を塗布
し、露光後、硝酸を含む混酸のエツチング液でパターン
化（不要部分を除去）し、次にパターン化した金属電極
２０２．２１２上の前面に亘り非晶質半導体層２０３，
２１３を被着し、上述と同様にレジスト膜を塗布し、露
光後、酸性溶液のエンチング液を用いてパターン化を施
し、さらにパターン化した非晶質半導体層２０３，２１
３上の前面に亘り透明電極２０４，２１４を被着し、上
述と同様にレジスト膜を塗布し、露光後、混酸のエツチ
ング液でパターン化を施す。最後にパターン化した透明
電極２０４，２１４上に所定の被着マスク等を用いて金
属の集電電極２０５，２１５を被着形成する場合がある
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述の両製造方法において前者のマスクを
使用して被着形成する製造方法では、例えば非晶質半導
体１ｉ２０３．２１３上に被着用マスクを覆い、透明電
極２０４．２１４を被着形成するために、非晶質半導体
層２０３．２１３の該マスク接触部分にキズが生じたり
、また熱による応力で該マスクがそり、パターン化の精
度が低下するなどの問題があった。

また、後者のレジスト膜とエツチング液を用いてパター
ンを形成する製造方法は、パターンの精度、有効受光面
積は前者の製造方法に比べて向上する。しかし、金属電
極、非晶質半導体層、透明電極の酸性エツチング液によ
る耐エツチング液を比較すると透明電極、金属電極、非
晶質半導体層の順であるため、最後に透明電極をパター
ン化する際に既にパターン化した金属電極２０２，２１
２及び非晶質半導体層２０３，２１３をも除去してしま
うという所謂オーバーエツチングを起してしまう。この
ために、光起電力装置内で糸好な電気的接続が不可能と
なる。

一般にオーバーエツチングを防止するためにはエツチン
グ液の濃度や、エツチング時間を短縮したりするが、上
述の光起電力素子のように透明電極２０４．２１４が最
上層に位置し、温間電極２０４，２１４よりもエツチン
グされ易い層が下に位置している場合、特にオーバーエ
ツチングの制御が困難となる。

また、数回もレジスト膜を塗布しパターン化して製造す
るため、製造工程数が多くなるだけでなく、その都度、
レジスト膜の微細な位置合せが必要になるという問題点
があった。

（発明の目的） 本発明は上述の問題点を一挙に解決し、有効受光面積を
最大限に維持しつつ、製造工程数を減少させ、かつ確実
で容易なパターン化が行え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。

（問題点を解決するための手段） 本発明は基板の一主面上に金属電極、非晶質半導体層、
透明電極、集電電極を順次積層してなる光起電力装置の
製造方法において前記非晶質半導体層及び透明電極のパ
ターン形成を同一のネガ型フォトレジスト膜を用いて、
非晶質半導体層はアルカリ性の水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）などを主成分とするエツチング液を、透明電極は
硝酸を含む混酸のエツチング液を夫々用いて（エツチン
グ不要部分の除去）を行うことを特徴とする光起電力装
置の製造方法である。

（実施例） 以下、本発明を図面に基いて詳説する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の光起電力装置の製造方
法の主な工程における光起電力装置の断面図である。

第１図（ａ）はセラミック等の絶縁基板１上に金属電極
１２．２２になる金属電極層２を被着する工程である。

金属電極層２は基板１との接着強度が良い金属たとえば
アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、チタン（Ｔｉ）などが選ばれ、スパツリング、イ
オンビーム法及び抵抗加熱蒸着等の手法を用いて基板１
前面に被着する。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）で被着した金属電極層２を
後述の光起電力素子１０．２０に対応する位置にパター
ン化する工程である。

金属電極層２上にレジスト膜を塗布し、不要部分が除去
できるように露光した後エツチング液に浸す、今、金属
電極層２にアルミニウム（ＡＩ）を用いた場合、エツチ
ング液はリン酸を含む混酸が、クロム（’Ｃｒ）を用い
た場合、エツチング液は硝酸を主成分とする混酸が夫々
用いられる。

これによりパターン化した金属電極１２．２２を形成す
る。

第１図（Ｃ）は、パターン化した金属電極１２．２２上
の全面に亘り、非晶質半導体層３及び透明電極層４を被
着する工程である。

非晶質半導体Ｊｉｉ３は金属電極１２．２２側よりＮ型
非晶質半導体層３ｎ、夏型非晶質半導体層３ｉ、　Ｐ型
非晶質半導体層３ｐの順に重畳する。

例えばＮ型非晶質半導体層３ｎはシラン（ＳｉＨ＊）、
フォスフイン（ｐｕｓ）及び水素（Ｈｚ）などを所定比
で混合した反応ガスを所定の反応条件（基板温度２００
″Ｃ１高周波周波数１３．５６　Ｍ）ｌ！、高周波電力
３０Ｗ／ｍ”、ガス圧１，２　Ｔｏｒｒｓ反応ガス流量
５００ｃｃ　／ｗｉｎ）下でグロー放電を発生させるこ
とにより被着させる。

Ｉ型非晶質半導体層３１はシラン（ＳｉＨ４，）及び水
素（Ｈｌ）などを所定比で混合した反応ガスを上述の様
な反応条件下でグロー放電を発生させ、被着させる。

Ｐ型非晶質半導体層３ｐはシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ＊）、ジ
ポラン（ａｚｕｉ）及び水素（ＯＸ）などを所定比で混
合した反応ガスを上述の様な反応条件下でグロー放電を
発生させ、被着される。

この非晶質半導体層３上にそのままスパッタリング、イ
オンブレーティング法等によって透明電極層４を被着す
る。透明電極層４は非晶質半導体層３と接着強度、オー
ミックコンタクト性を鑑みその材料が選択される。例え
ば酸化インジウム錫、酸化錫などである。

第１図（ｄ）は前述の非晶質半導体層３及び透明電極層
４をパターン化するためのレジスト膜１６．２６を塗布
する工程である。

レジスト膜１６．２６は金属電極１２．２２に対応した
所定位置に塗布される。詳しくは次の工程で透明電極層
４及び非晶質半導体層３をパターン化した際に除去部分
Ｅ（第１図（ｅ）参照）に基板１及び金属電極１２．２
２の一部が露出すや様な位置である。

ここで使用されるレジスト膜１６．２６ネガ型フオトレ
ジスト膜である。

第１図（ｅ）は金属電極１２．２２上に被着した非晶質
半導体層３及び透明電極層４を各光起電力素子の位置に
対応する様にパターン化する工程である。

まず透明電極層４をパターン化する際、使用するエツチ
ング液は硝酸を含む混酸溶液で非晶質半導体層、３をパ
ターン化する際、使用するエツチング液は水酸化ナトリ
ウム（ＮａＯＨ）等の強アルカリ溶液である。

ここでレジスト膜１６．２６はネガ型であるため酸性及
びアルカリ性の溶液でも充分耐えられる上、透明電極層
４をパターン化する際の混酸溶液は多少不要なオーバー
エツチングを起す可能性はあるが、非晶質半導体層３が
介在されているため金属電極１２．２２までオーバーエ
ツチングを起ことは全くなく、また非晶質半導体層３を
パターン化された透明電極１４．２４及び金属電極１２
．２２を侵さないため、非晶質半導体層３のみをパター
ン化する。

パターン化された透明電極１４．２４及び非晶質半導体
層１３．２３によって形成される除去部分Ｅからは基板
１及び金属電極１２．２２の一部が表われる。

透明電極１４．２４上に残存するレジスト膜１６．２６
はレジスト膜剥離材によって処理される。

これにより、基板１上に分割された複数の光起電力素子
１０．２０が形成される。

第１図（ｆ）は光起電力素子１０の透明電極１４と光起
電力素子２０の金属電極２２を電気的に接続し、複数の
光起電力素子１０．２０を直列接続すると同時に、透明
電極１４．２４の導電率を補償するための集電電極１５
．２５が形成する工程である。

この集電電極１５．２５はメタルマ・スフ等を用いて選
択的にスパッタリング、抵抗加熱蒸着等の手法を用いて
被着形成するが、この時の金属として透明電極１４，２
４　、金属電極１２．２２及び基板１と接着強度があり
、かつ高導電率を有するたとえばニッケル（Ｎｉ）、ア
ルミニウム（ＡＩ）などを選択する。

以上の製造工程を経て直列接続を施した光起電力装置が
完成される。

上述の様に非晶質半導体層３、透明電極層４をパターン
化する際、透明電極層４を酸性溶液を用いて、非晶質半
導体層３をアルカリ性溶液を用いて各エツチング液とし
ているため、パターン化されるべき層板外はオーバーエ
ツチングが起こらない。

またこのパターン化でレジスト膜にネガ型フォトレジス
トを使用するため透明電極のエツチング液（酸性）でも
非晶質半導体層のエツチング液（アルカリ性）でも耐え
られるため、レジスト塗布回数が削減できフォトレジス
トの位置合せが容易になりパターン不良が完全になくな
る。

（効果） 以上の様に本発明の光起電力装置の製造方法は基板上に
金属電極、非晶質半導体層、透明電極及び集電電極を順
次積層して形成する製造過程で、前記非晶質半導体層及
び透明電極を同一フォトレジストを用いてパターン化す
るため以下の効果を有する。

■、非晶質半導体層と透明電極とを同一工程でパターン
化できるため工程数が削減できる。

■、レジスト膜の位置合せが１回ですみ、生産性が向上
する。

■、メタルマスクを使用した製造方法に比べ確実で精度
の高いパターン化が行え、光起電力装置の有効受光面積
の占有率が向上する。

■、パターンの際、接続不良を起すオーバーエツチング
の困難な制御がなくなり、生産の工程内易の簡略化がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の光起電力装置の製造方
法で主な工程における光起電力装置の断面図である。第
２図はＰＩＮ接合した光起電力素子を多数直列接続した
光起電力装置の基本構造を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の一主面上に金属電極、非晶質半導体層、透明電極
   、集電電極を順次積層してなる光起電力装置の製造方法
   において、前記非晶質半導体層及び透明電極のパターン
   形成を同一のレジスト膜を用いてエッチング液を選択的
   に使用するエッチング手法で行なうことを特徴とする光
   起電力装置の製造方法。