(57)【要約】  【解決手段】半導体素子（１００）の電気接点（１１４）を製造する方法は、装置の面（１０２）上に光透過性導電層（１０４）を付着させる工程と、前記層上に第１及び第２の誘電体層（１０６，１０８）を付着させる工程と、ここで、前記第２の誘電体層は、選択的にレーザエッチング可能であって、第２の誘電体層を選択的にレーザエッチングして、第１の開口を形成する工程と、第１の誘電体層の第１の開口と位置決めされた第２の開口を製造する工程と、前記第２の開口を介して光透過性導電層上に導電材料を付着させることで、導電材料の一部分を第１の開口の周辺の第２の誘電体層上に付着させる工程と、導電材料の部分で覆われていない第２の誘電体層の部分をエッチングする工程とを含む。
2015527744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体素子（１００）の少なくとも１つの電気接点（１１４）を製造する方法であって、
前記半導体素子の少なくとも１つの面（１０２）上に少なくとも１つの光透過性導電層（１０４）を付着させる工程と、
前記光透過性導電層上に少なくとも１つの第１の誘電体層（１０６）を付着させ、且つ前記第１の誘電体層上に少なくとも１つの第２の誘電体層（１０８）を付着させる工程と、ここで、前記第２の誘電体層は、前記第１の誘電体層と前記光透過性導電層に対して選択的にレーザエッチング可能であって、
前記第２の誘電体層を選択的にレーザエッチングして、前記第２の誘電体層を貫通する少なくとも１つの第１の開口（１１０）を形成する工程と、ここで、前記第１の誘電体層の一部分は前記第１の開口の底壁を形成し、
前記第１の開口と位置決めされ、且つ前記第１の誘電体層を貫通する少なくとも１つの第２の開口（１１２）を製造する工程と、
少なくとも前記第２の開口を介して前記光透過性導電層上に少なくとも１つの導電材料（１１４）を付着させることで、前記導電材料の一部分を前記第１の開口の周辺の前記第２の誘電体層上に付着させる工程と、
前記導電材料の一部分により覆われていない前記第２の誘電体層の部分をエッチングする工程と、を少なくとも含む方法。
【請求項２】
前記第２の開口（１１２）を製造する工程は、
前記光透過性導電層（１０４）上をストップとして、前記第１の開口（１１０）を介して前記第１の誘電体層（１０６）にウェットエッチングする工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体素子（１００）は光電池であり、前記半導体素子（１００）の前記面（１０２）は、光放射の受光をするための前記光電池の前面に対応する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記導電材料（１１４）を付着させる工程は、電気めっきを実施する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光透過性導電層（１０４）は、ＩＴＯ及び／又はＺｎＯを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の誘電体層（１０８）を選択的にエッチングするために使用されるレーザ放射に対する前記第２の誘電体層（１０８）の前記材料の吸収係数は、前記第１の誘電体層（１０６）の前記材料の吸収係数の約１０倍大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の誘電体層（１０８）を選択的にエッチングするために使用されるレーザの波長は、約３００ｎｍ〜６００ｎｍである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の誘電体層（１０６）及び前記第２の誘電体層（１０８）は、窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含み、前記第１の誘電体層（１０６）の前記材料は、前記第２の誘電体層（１０８）の前記材料より低いケイ素濃度を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の電気接点を製造する方法、即ちこの素子を金属化する方法に関する。
【０００２】
この方法は、有利には、光電池の電気接点、即ち光電池のメタライゼーションを製造するために実施される。
【従来技術】
【０００３】
光電池などの半導体素子は、電流を収集し電池を相互接続するために使用される電気接点、即ちメタライゼーションを有する。
【０００４】
そのような接点が、電池の前面に製造されるとき、接点は、光が電池内に通ることを可能にするために格子形状を有することができると有利である。そのようなメタライゼーションの影を抵抗損失を発生させずに最小化にするためには、メタライゼーションの幅を小さくし同時にメタライゼーションの高い電気伝導率を維持しなければならない。これは、
−導体ペーストをスクリーン印刷すること、
−金属を蒸発又はスパッタリングすること、
−金属電気めっきすること
によってメタライゼーションを製造することにより達成されうる。
【０００５】
低コストの湿式金属電気めっきによってメタライゼーションを製造することにより、電極の付着を大きなアスペクト比率で行うことができる。
【０００６】
このパラメータは、メタライゼーションを形成する金属線の厚さと幅の比率と等しい。しかしながら、メタライゼーションによって発生する影を小さくするために、このアスペクト比を制限することは興味深い。
【０００７】
そのような電気めっきは、付着が導電性領域上にのみ行われる限りは選択的である。電気接点が製造される表面全体が導電性である場合には、電気めっき材料は、この表面全体に付着される。
【０００８】
この場合、所望の領域内のみ電気めっきを行なうには、例えば、格子形状を有する絶縁又は誘電材料でこの表面を局所的にマスクすることが必要である。
【０００９】
最新技術で使用されているマスクは、数百ナノメートル〜数マイクロメートルの厚さを有する不透明樹脂のもので、スクリーン印刷、インクジェット又はフォトリソグラフィによって製造されうる。これらの樹脂マスクは、電気めっき後に除去される。しかしながら、この方法は、マイクロエレクトロニクスによって行われ、光電池のメタライゼーションを製造するには相変わらず高価である。
【００１０】
マスクは、誘電透明材料（例えば、窒化ケイ素ＳｉＮ）で製造されてもよく、この場合、そのようなマスクは、素子の反射防止層としても使用されうる。この材料は、有利には、レーザを使って穴開けすることができ、したがって、電気めっき後に必ずしも除去しなくてもよい。これにより、メタライゼーションの製造コストは樹脂マスクの使用より制限される。
【００１１】
幾つかの光電池では、メタライゼーションの電気接点を改善するために、メタライゼーションの下の接触材料として透明導電性酸化物（ＴＣＯ）が使用される。
【００１２】
そのようなＴＣＯ上で、樹脂マスクを使用できるが、透明絶縁性材料のマスクを使用することは更に難しい。実際には、絶縁体マスクとＴＣＯは、類似の光学屈折率（１．８≦ｎ≦２．２）を有し、これにより、マスクの選択的アブレーションがＴＣＯよりも複雑になる。特許文献１は、そのような方法の応用例を開示しており、この場合、絶縁体（ここでは、酸化ケイ素）のレーザ穴開けはＴＣＯより選択的でない。したがって、レーザ穴開けは、誘電体層とＴＣＯを貫通し、ＴＣＯの下にある材料に接触する大きな危険を有する。更に、そのような材料の劣化は、光電池の性能損失の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１１５２０６号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、有利には例えば電気めっき又は無電解めっきによって、光透過性導電層（ＴＣＯ）上に、半導体素子の反射防止層として使用できる誘電体層を貫通して半導体素子の電気接点を、ＴＣＯの下にある材料を劣化させることなく製造できる方法を提供することである。
【００１５】
この目的のため、本発明は、少なくとも１つの半導体素子の少なくとも１つの電気接点を製造する方法であって、
半導体素子の少なくとも１つの面上に少なくとも１つの光透過性導電層を付着させる工程と、
光透過性導電層上に少なくとも１つの第１の誘電体層を付着させ、且つ第１の誘電体層上に少なくとも１つの第２の誘電体層を付着させる工程と、ここで、第２の誘電体層は、第１の誘電体層と光透過性導電層に対して選択的にレーザエッチング可能であって、
第２の誘電体層を選択的にレーザエッチングして、第２の誘電体層を貫通する少なくとも１つの第１の開口を形成する工程と、ここで、第１の誘電体層の一部分は第１の開口の底壁を形成し、
第１の開口と位置決めされ、且つ第１の誘電体層を貫通する少なくとも１つの第２の開口を製造する工程と、
少なくとも第２の開口を介して光透過性導電層上に少なくとも１つの導電材料を付着させる工程と、を少なくとも含む方法。
【００１６】
したがって、この方法は、素子の電気接点を製造するための導電材料を付着させるために、誘電材料の少なくとも２つの層を含むマスクを使用する。上側誘電体層（第２の誘電体層）は、電気接点の位置に対応する開口を規定するように選択的にレーザエッチングされる。第１の誘電体層と光透過性導電層に対する第２の誘電体層のエッチング選択性は、レーザ放射エネルギーが第２の誘電体層に吸収されるので、光透過性導電層を破損させることなく電気接点の位置を規定するレーザエッチングの実施が可能となる。次に、第２の誘電体層を介した前のレーザエッチングによって規定された開口は、レーザを使用することなく、したがって光透過性導電層を劣化させることもなく、光透過性導電層に達する程度まで第１の誘電体層内に拡張されうる。
【００１７】
第２の開口を製造する工程は、光透過性導電層上をストップとして第１の開口を介して第１の誘電体層にウェットエッチングする工程を含んでもよい。
【００１８】
半導体素子は、光電池でよく、半導体素子の前記面は、光放射の受光するための光電池の前面に対応してもよい。
【００１９】
導電材料を付着させる工程は、電気めっきを実施する工程を含むことができる。
【００２０】
光透過性導電層は、ＩＴＯ及び／又はＺｎＯを含んでもよい。
【００２１】
第２の誘電体層を選択的にエッチングするために使用されるレーザ放射に対する第２の誘電体層の材料の吸収係数は、第１の誘電体層の材料の吸収係数の約１０倍大きくてもよい。
【００２２】
第２の誘電体層を選択的にエッチングするために使用されるレーザの波長は、約３００ｎｍ〜６００ｎｍでよい。
【００２３】
第１の誘電体層と第２の誘電体層は、窒化ケイ素及び／又は酸化ケイ素を含んでもよく、第１の誘電体層の材料は、第２の誘電体層の材料より低いケイ素濃度を有してもよい。
【００２４】
光透過性導電層上に導電材料を付着させる際に、導電材料の一部分が、第２の誘電体層上の第１の開口の周辺に付着されてもよい。この場合、当該方法は、光透過性導電層上に導電材料を付着させた後で、導電材料の部分で覆われていない第２の誘電体層の部分をエッチングする工程をさらに含んでもよい。
【００２５】
あるいは、当該方法は、更に、第２の開口を製造する工程と光透過性導電層上に導電材料を付着させる工程との間に第２の誘電体層をエッチングする工程を含んでもよい。この場合、導電材料の部分は、第１の誘電体層の第２の開口のまわりの部分上に付着されてもよい。
【００２６】
以下では、単に目安として示され限定でない例示的実施形態の記載を添付図面を参照して読むことによってよりよく本発明は理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図２】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図３】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図４】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図５】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図６】第１の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程を示す図である。
【図７】第２の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程の一部分を示す図である。
【図８】第２の実施形態による本発明の目的である半導体素子の電気接点を製造する方法の工程の一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
後述する様々な図面の同一、類似又は等価な部分は、図の切り換えを容易にするために同じ参照番号を有する。図に示された様々な部分は、図をより明瞭にするために必ずしも均一な縮尺で描かれていない。様々な可能性（選択肢と実施形態）は、互いに排他的でないと理解されるべきであり、また相互に組み合わされうる。
最初に図１〜図６が参照される。図１〜図６は、第１の実施形態による半導体素子１００の電気接点を製造する方法の工程を示す。
【００２９】
半導体素子１００は、この場合、図１〜図６では単純化するために単一材料層として概略的に示された光電池である。この光電池１００は、任意のタイプ（非晶質、単結晶、多結晶ケイ素などで製造されたホモ接合、ヘテロ接合、マルチ接合）でよい。ここで述べる第１の実施形態では、光電池１００は、電池１００が光起電力変換を行なう光放射を受けるように意図された前面１０２を有する。この前面１０２には、受けた光のこの光起電力変換によって得られた電流の収集を行なうように意図された電気接点の少なくとも一部分が製造される。
【００３０】
図１に示されたように、光透過性導電層１０４の付着は、最初に、光電池１００の前面１０２に行なわれる。
【００３１】
この層１０４は、電池１００の前面に製造されるように意図されたメタライゼーション、即ち電気接点の電気接点材料を形成するように意図されるので、導電性である。更に、電池１００によって電気に変換されるように意図された光が、層１０４を透過して電池１００の半導体接合部に達することができなければならないので、層１０４は、光学的に透明である。
【００３２】
この層１０４は、この場合、
−波長が約３００ｎｍ〜１２００ｎｍの場合に約０．１以下の吸収係数ｋ1と、
−波長が約６３３ｎｍの場合に約１．７〜２．５の屈折率ｎ1と、
−約１・１０-2Ｓ・ｃｍ-1以上の電気伝導率σ1とを示すように製造される。
【００３３】
これらの特性を達成するために、層１０４は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）やＺｎＯなどの少なくとも１つの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）と、約１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さ（図１に示された軸Ｚに沿った寸法）とを有する。この第１の実施形態では、層１０４は、ＩＴＯを含み、約８０ｎｍ〜９０ｎｍの厚さを有する。
【００３４】
更に、層１０４は、例えばスパッタリングによってこの層１０４を付着させる際に存在する材料、即ち電池１００の材料を劣化させないために、約２００℃以下の付着温度を伴う付着方法によって前面１０２に付着されることが好ましい。
【００３５】
次に、層１０４上に、第１の誘電体層１０６と第２の誘電体層１０８が付着される。第１の誘電体層１０６は、電池１００の反射防止層として使用される。更に、誘電体層１０６及び１０８の両方が相互協力的に使用されて、電池１００の前面に電気接点を付着させるために使用される蒸着マスクが形成される。
【００３６】
第１の誘電体層１０６は、この場合、
−波長が約３００ｎｍ〜１２００ｎｍの場合に約０．１以下の吸収係数ｋ2と、
−波長が約６３３ｎｍの場合に約１．７〜２．５の屈折率ｎ2と、
−約１・１０-10Ｓ・ｃｍ-1以下の電気伝導率σ2とを示すように製造される。
【００３７】
これらの特性を達成するために、この場合、第１の誘電体層１０６は、ケイ素濃度が低い窒化ケイ素又は酸化ケイ素を含み、例えば、そのケイ素は、組成の約３０％未満である。第１の誘電体層１０６は、また、約１０ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば第１の実施形態の約１００ｎｍと等しい厚さを有する。
【００３８】
第２の誘電体層１０８は、有利には、約３００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の場合、詳細には第２の誘電体層１０８をエッチングするために後で使用されるレーザの波長の場合には、ｋ3≧１０・ｋ2など、第１の基礎誘電体層１０６の吸収係数より大きいレーザ放射（第１の基礎誘電体層１０６はこのレーザ放射を透過できる）の吸収係数を示すように製造される。この吸収係数ｋ3は、波長が約６５０ｎｍ以下の場合に、約０．１以上に選択される。
【００３９】
この第１の実施形態では、第２の誘電体層１０８は、高いケイ素濃度を有する窒化ケイ素又は酸化ケイ素を含み、例えば、そのケイ素は、組成物の約３０％以上である。第２の誘電体層１０８は、更に、約１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有し、この厚さは、この第１の実施形態では約５０ｎｍである。
【００４０】
第１の誘電体層１０６と第２の誘電体層１０８は、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）や物理蒸着（ＰＶＤ）などの約２００℃以下の蒸着温度を伴う蒸着方法によって層１０４上に付着されることが好ましく、この方法は、層１０６及び１０８の下にある材料（層１０４と装置１００の材料）を劣化させないことができる。
【００４１】
図３に示されたように、次に、層１０８の表面の一部分のレーザ照射によって、第２の誘電体層１０８に第１の開口１１０が製造される。このレーザエッチングは、例えば、使用されるレーザの波長が約６００ｎｍ未満（例えば、約３００ｎｍ〜６００ｎｍ）であり、レーザの流速量が約０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ2であり、レーザの周波数が約１０〜１０００ｋＨｚであり、レーザのピッチが約１〜１００ｍになるように実施される。
【００４２】
第２の誘電体層１０８に製造された開口１１０のパターンは、電池１００の前面に製造されるように意図された電気接点のパターンと一致する。
【００４３】
層１０４、１０６及び１０８の光学パラメータがあらかじめ設定されている場合、このレーザエッチング工程で、第２の誘電体層１０８を第１の誘電体層１０６及び層１０４に対して選択的にエッチングすることができる。このエッチング選択比は、特に、第２の誘電体層１０８の吸収係数ｋ3が、使用されるレーザの波長に関して層１０４及び１０６より大きいという事実により達成される。
【００４４】
図４に示されたように、次に、第１の誘電体層１０６を貫通するように第２の開口１１２が、製造される。これらの第２の開口１１２は、第１の開口１１０の広がり内に製造される。これらの第２の開口１１２は、第２の誘電体層１０８及び層１０４に対して第１の誘電体層１０６の一部分の、例えばＨＦ（フッ化水素酸）溶液によって行われるウェットエッチングに対応する選択エッチングによって達成される。この例示的実施形態では、この溶液は、約２％のＨＦ成分の濃度を有し、エッチングは、約１０分間行われる。
【００４５】
第２の誘電体層１０８及び層１０４に対する第１の誘電体層１０６の材料のこの選択的エッチングは、ケイ素が少なく、低い光吸収性を有し、ケイ素に富む第２の誘電体層１０８の材料よりも高速にエッチングされる第１の誘電体層１０６の材料の性質により達成される。
【００４６】
図５に示されたように、次に、第２の誘電体層１０８の残りの部分が、例えばＫＯＨ（水酸化カリウム）系の溶液で行われるウェットエッチングによって、第１の誘電体層１０６及び層１０４に対して選択的にエッチングされる。
【００４７】
このエッチングは、この場合、約２分間行われる。第１の誘電体層１０６及び層１０４に対する第２の誘電体層１０８の材料のこの選択的エッチングは、より高いケイ素濃度を有し、より高い光吸収性を有し、低いケイ素濃度を有する第１の誘電体層１０６の材料よりも高速にエッチングされる第２の誘電体層１０８の材料の性質によって達成される。
【００４８】
次に、メタライゼーション１１４が、第２の開口１１２内に、開口１１２の底壁を形成する層１０４の部分と電気接触するように製造される。メタライゼーション１１４の材料は、例えば約１・１０4Ｓ・ｃｍ-1以上の導電率σ3と、層１０４及び誘電体層１０６と１０８の材料に対するエッチング選択性を示す（したがって、層１０４及び誘電体層１０６と１０８も、メタライゼーション１１４の材料に対するエッチング選択性を有する）。
【００４９】
メタライゼーション１１４の厚さ（軸Ｚ方向の寸法）は、約５μｍ〜５０μｍである。
【００５０】
更に、メタライゼーション１１４は、例えば約２００℃以下の温度で行われる銅の電気めっきによって達成される。メタライゼーション１１４を製造するために、例えばニッケル、アルミニウム、チタン、タングステンなどの他の導電材料を使用することができる。メタライゼーション１１４の一部分が、第１の誘電体層１０６の第２の開口１１２の周辺部分の上に残る。
【００５１】
次に、第２の実施形態により半導体素子１００の電気接点を製造する方法の工程について述べる。
【００５２】
最初に、図１〜図４に関して前述した工程が実施される。次に、第１の実施形態のように第２の誘電体層１０８の残りの部分を除去する代わりに、開口１１０及び１１２内のメタライゼーション１１４の付着が行なわれる（図７）。したがって、メタライゼーション１１４の一部分が、第２の誘電体層１０８の第１の開口１１０の周囲の部分上に残る。
【００５３】
図８に示されたように、第２の誘電体層１０８は、次いで、第１の実施形態に関して前述したようにエッチングされる。このエッチングの前にメタライゼーション１１４が製造されたので、メタライゼーション１１４によって覆われる第２の誘電体層１０８の部分１１６は、第２の誘電体層１０８のエッチング後に維持される。
【符号の説明】
【００５４】
１００  半導体素子
１０２  面
１０４  光透過性導電層
１０６，１０８  誘電体層
１１０，１１２  開口
１１４  電気接点
【図１】
2015527744.tif 000003
【図２】
2015527744.tif 000004
【図３】
2015527744.tif 000005
【図４】
2015527744.tif 000006
【図５】
2015527744.tif 000007
【図６】
2015527744.tif 000008
【図７】
2015527744.tif 000009
【図８】
2015527744.tif 000010
【国際調査報告】
2015527744.tif 000011
2015527744.tif 000012
2015527744.tif 000013
2015527744.tif 000014
2015527744.tif 000015
2015527744.tif 000016
2015527744.tif 000017
2015527744.tif 000018
2015527744.tif 000019
2015527744.tif 000020
2015527744.tif 000021
2015527744.tif 000022
2015527744.tif 000023
2015527744.tif 000024
2015527744.tif 000025
2015527744.tif 000026
2015527744.tif 000027
2015527744.tif 000028
2015527744.tif 000029