JPS63302576A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63302576A
JPS63302576A JP62138531A JP13853187A JPS63302576A JP S63302576 A JPS63302576 A JP S63302576A JP 62138531 A JP62138531 A JP 62138531A JP 13853187 A JP13853187 A JP 13853187A JP S63302576 A JPS63302576 A JP S63302576A
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JP
Japan
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semiconductor
elements
semiconductor device
type
manufacturing
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Pending
Application number
JP62138531A
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English (en)
Inventor
Kotaro Mitsui
三井 興太郎
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 ・この発明は半導体基板上にこれと異種の半導体薄層を
積層してなる半導体装置の製造方法に関するものである
〔従来の技術〕
半導体基板上にこれと異種の半導体薄層を積層してなる
半導体装置では、個々の材料の特徴が活かせるので、単
一材料からなる半導体装置に比べて優れた性能を持たせ
ることができるが、異なる物性の材料を積層して形成す
るものであるから、その製造には充分なぎ意を払う必要
がある。
第4図はこの種の半導体装四の製造方法の従来例として
、シリコン基板上にQa八八人太陽電池形成する場合の
製造工程を示す断面図であり、図において1はn形シリ
コン基板、2はn形GaAS8.3はp形Ga As 
F!!、4はp形AIGaAS層、5はn形電極、6は
n形電極である。
この従来の半導体Kfiffの製造方法では、ウェハで
あるn形シリコン基板1上にまずnTf3Ga Ask
’J 2が、ついでp形Ga As ff13、pFt
3A I GaAs層4が順次MOCVDなどの技術を
用いてエピタキシャル成長される(第4図(a))。こ
のあと、上記p形AlGa As F14上には、形成
しようとするQa As太wAwi池の素子数に応じて
、複数に分割された一定パターンのn形電極5がスパッ
タリング、フォトリソグラフィー、エツチングの工程に
より形成され、また上記n形シリコン基板1の裏面全体
にはスパッタリングの工程によりn形電極6が形成され
る(第4図(b))。第5図は上記n形Ga As 1
iW2、p形Ga As層3、p形AIGaASm4か
らなる半導体の薄層7およびn形電極5、n形電極6の
形成されたウェハを表面側から見た平面図を示し、この
ウェハは同図に2点鎖線A−Aで示す各素子間の境界線
に沿って、第4図(C)(第5図のB−8矢視断面図に
相当)に示すようにスクライバ−、ダイサーなどのカッ
ター8で機械的切断を行なうことにより、第4図(d)
に示すように個々の素子としてのGaAs太陽電池9に
分割される。
そして、このようにして得られた第6図に示すGaAS
太lll!電池9では、上記のn形Qa As層2、 
pBGa As i!i3からなる厚ミ数1tm程度の
Qa As l中で光の吸収が行なわれるため高いエネ
ルギ変換効率が得られるとともに、低価格で軽量のシリ
コン基板が翔いられていることによりGaAs太陽電池
9自 るという利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記した従来の半導体装置の製造方法に
おいて、Ga Asの熱膨張係数がシリコンに比べて約
2.5倍大きいことから、n形シリコン基板1上に70
0℃程度の高温でエピタキシャル成長させて形成される
GaAs層が室温まで冷01 itろ過程で、そのGa
As層中にかなりの内部応力が残留することになる。加
えて、GaASは襞間しやすい性質があるため、第4図
(C)の工程で行なわれる機械的切断において半導体結
晶にWJ句が与えられて半導体の薄層7にクラックが生
じやすく、そのため、結果として得られるGaAs太陽
電池9の性能が低下するという問題点があった。すなわ
ち、半導体の薄層7内に形成されたpn接合がクラック
のために露出し、このpn接合露出部では他のpn接合
部よりリーク電流が生じやすいため、太陽電池の性能を
表す■。C(開放端電圧)、FF(曲線因子)が低下し
、ひいてはエネルギ変換効率を低下させていた。また、
QaAS結晶の面方位として通常(100)のものが使
用されるが、この場合のQa AS太FM電池9では第
7図(a)、 (b)にそれぞれ平面図および断面図で
示すように、クラック10は互いに直交する2方向に生
じるので、クラック10により同図に1点鎖線で囲むよ
うなn形電極5から分離された領域できてしまい、この
領域で発生した光キャリアは電極から収集できずGaA
s太陽電池9の短絡電流を低下させることになる。
さらに上記した機械的切断のさいにはクラックに至らな
い場合でも、例えば第8図に示すように一150℃と+
150℃の間で′a度が急激に昇降変化〈このときの温
度勾配≧30℃/1n)する条件下に製品をさらす熱衝
撃の信頼性試験においてクラックが発生してしまい、製
品の信頼性を低下させるという問題点もあった。
この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、半導体基板上にこれと異種の半導体薄層を積
層してなる半導体装5を、上記半導体薄層にクラックを
生じさせることなく¥J造することのできる半導体装置
の製造方法を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置に製造方法は、第1の半導体
からなる基板上に、この半導体と元素組成および熱膨張
係数の異なる第2の半導体からなりかつ能動機能の与え
られたitl!!!]を積層してなる半導体装置の多数
素子を、これら素子の上記薄層を第1の半導体からなる
共通のウェハ上に同時に積層することにより形成したあ
と、機械的切断により各素子に分割するに際し、予め各
素子の分割境界部のn層を化学的処理により除去するも
のである。
〔作用〕
この発明においては、各素子に分割する機械的切断が行
なわれる前に、各素子の分割境界部の薄層が化学的処理
により除去されているので、第1の半導体からなるウェ
ハに機械的ストレスを与えるだ番フで各素子が分割され
、機械的切断に伴う薄層でのクラックの発生が回避され
る。
(実施例) 第1図はこの発明による半導体装置の製造方法の一実施
例であるGa As太陽電池の製造工程を示す断面図で
あり、第1の半導体であるウェハとしてのn形シリコン
基板1上にn形Ga As [2、p形Ga As W
J3、p形AjGaAsl14をMOCVDなどの技術
により順次エピタキシャル成長させ第2の半導体である
I−V族化合物半導体の薄層7を形成する工程(第1図
(a))、ついで、形成しようとする素子数に応じて、
複数に分割された一定パターンのn形電極5をスパッタ
リング。
フォトリソグラフィー、エツチングにより上記p形Al
Ga As 84上に形成する一方、スパッタリングに
より上記n形シリコン基板1の裏面全体にn形電極6を
形成する工程(第1図(b))については前述した従来
の製造方法と同じである。
このあと、この実施例では上記n形Ga As Mg2
、D形Ga As 113. p形AlGa As 1
4からなる1層7のうち、n形電極5がそれぞれ分割形
成されている各素子に対応する領域の間の境界(以下、
分割境界部11という。)をエツチングにより除去する
処理が第1図(C)、 (d)、 (e)の工程で行な
われる。すなわら、第1図(C)の工程では、分割境界
部11を除いて、n形電極5を含むp形AJGa As
 F14上にレジスト12がフォトリソグラフィーによ
り1fil16形成される。ついで第1図(d)の工程
において、例えば2%程度の濃度のフッ酸水溶液により
上記分割境界部11に相当するp形AJGa As 第
4の露出部が選択エッチされる。そして第1図(e)の
工程では、例えばしゅ6酸と過酸化水素水の況合液によ
りn形Qa As層2とp形GaAs)13からなるG
a As 11のうち上記分割境界部11に相当する部
分が選択エッチされ、このあとレジスト12を除去する
ことによりi%[7のうち分割境界部11に相当する部
分が除去された第1図mの構造を得る。
第2図は第1図(c)、 (d)、 (e)の工程でウ
ェハであるn形シリコンキ板10表面が分E111i界
部11に露出した状態をウェハ表向側から見た平面図を
示し、第1図(f)は第2図の8’−8’矢視断面図に
相当する。第2図における上記ウェハの露出部を、同図
に2点鎖点A’−A’で示す各素子間の境界線に沿って
、第1図(f)に示すようにスクライバ−、ダイサーな
どのカッター8で機械的切断を行なうことにより、第1
図((+)に示すように個々の素子に分割されたQa 
As太陽電池9が得られる。
そして、このようにして第3図に示す個々のGaAs太
陽電池9を製造するにあたり、上記した機械的切断が行
なわれるのはウェハつまりn形シリコン基板1だけであ
り、m−v族化合物半導体からなる薄層7は切断に先立
ち化学的処理により選択的に除去されるので、従来のよ
うに薄層7において機械的ストレスにより半導体結晶に
Ia(1が与えられることはなく、1lv47にクラッ
クを発生させることがない。
このGaAs太fil!電池9の場合、上記薄層7の分
割境界部11に相当する部分が除去されるため、n形シ
リコン基板1の側面に対して1ffff17の側面がや
や内側にずれた形に形成される。ところで上記■−■族
化合吻半導体の薄層7は光起電力の発生に有効な領域で
あるから、第1図(c)、 (d)、 (c)の工程で
除去される薄層7の面積があまり大きいとQa As太
陽電池9のエネルギ変換効率を低下させることになる。
そこで、個々に分割されるGaAs太陽電池9の各素子
において、n形シリコン基板1の面積に対して上記n層
7の面積が99%以上となるようにN!17の除去面積
を設定することが望ましい。光電流の測定Meは現状で
は±1%1%程あり、1%程度の損失は測定誤差範囲内
として許容される。具体的には、例えば20sX20m
g+角のシリコン基板上に1素子の割合でGaAs太陽
電池9を形成する場合には、シリコン基板の側面か、ら
50μm以内の距離に■−v族化合物半導体の薄層7の
一面が後退するように形成すれば上記の条件を満たすこ
とができる。
なお、この実施例ではシリコン基板上でGaAS太陽電
池を形成する場合について説明したが、これに限らずシ
リコン基板上にエピタキシャル成長させた任意のm−v
1s重合化半導体のid1層を有する任意の半導体装置
の製造にも適用できることは言うまでもない。また基板
となる第1の半導体がシリコンでなく任意の半導体結晶
であり、その基板上にこれと元素組成および熱膨張係数
の異なる第2の半導体の薄層を積層してなる半導体装置
であれば、同様にこの発明の製造方法を適用できる。
(発明の効果) この発明は以上説明したとおり、ウェハである第1の半
導体の基板上に第2の半導体の薄層を形成したあと、こ
れを機械的明所により各素子に分割するに際し、各素子
の分割境界部に相当する薄層の部分を予め化学的処理に
より除去するので、分割のための機械的ストレスは基板
に対してのみ与えられることになり、第2の半導体の薄
層にクラックを発生させることなく半導体装置を製造1
′ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による半導体装置の製造方法の一実施
例を示す工程図、第2図はその製造方法の途中工程を示
す平面図、第3図はその製造方法により得られた半導体
装置を示す断面図、第4図は従来の半導体装置の製造方
法を示す工程図、第5図はその製造方法の途中工程を示
す平面図、第6図はその製造方法により得られた半導体
装置を示す断面図、第7図(a)および第7図(b)は
それぞれクラックの発生した半導体装置を示す平面図お
よび断面図、第8図は熱衝撃の信頼性試験における温度
変化の一例を示す図である。 図において、1はn形シリコン基板、7は薄層、9、は
Ga As太11E!電池、11は分割境界部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人   大  岩  増  雄 第6図 第7図 第4図 竺    互 第8図 時間 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の半導体からなる基板上に、この半導体と元
    素組成および熱膨張係数の異なる第2の半導体からなり
    かつ能動機能の与えられた薄膜を積層してなる半導体装
    置の多数素子を、これら素子の前記薄層を前記第1の半
    導体からなる共通のウェハ上に同時に積層することによ
    り形成したあと、機械的切断により各素子に分割する半
    導体装置の製造方法において、前記分割に先立ち各素子
    の分割境界部の薄層を化学的処理により除去することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)各素子の除去されずに残される前記薄層の面積が
    前記ウェーハの面積の99%以上である特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記第1の半導体がシリコン、前記第2の半導体
    が前記シリコン上にエピタキシャル成長されたIII−V
    族化合物半導体である特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
JP62138531A 1987-06-01 1987-06-01 半導体装置の製造方法 Pending JPS63302576A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5145793A (en) * 1990-04-13 1992-09-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Manufacturing a gallium arsenide solar cell on a silicon substrate
CN106654015A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 广东工业大学 一种电极拼接式碳基钙钛矿太阳能电池制备方法

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