(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ形又はｎ形の半導体からなるほぼ球状の半導体結晶の一部を除去して平坦面を形成した半導体素子と、
前記平坦面とこの平坦面の外周近傍部を除く半導体素子の表層部に形成された拡散層又は半導体薄膜堆積層およびこの拡散層又は半導体薄膜堆積層を介して形成され且つ前記平坦面の形成後に前記平坦面から離隔した状態に形成されるほぼ球面状のｐｎ接合と、
前記半導体素子の中心を挟んで対向するように前記平坦面とこの平坦面と反対側の頂部に設けられ、前記ｐｎ接合の両端に接続された第１，第２の電極と、
前記拡散層又は半導体薄膜堆積層の表面のうち前記第１，第２の電極を除く部分および前記半導体素子のうちの前記拡散層又は半導体薄膜堆積層で覆われない部分の表面のうち前記第１，第２の電極を除く部分に形成されたシリコン酸化膜からなる透明な絶縁性反射防止膜と、
を備えたことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項２】
請求項１の半導体デバイスにおいて、
ほぼ球状の半導体結晶は、半導体の融液をその表面張力を利用してほぼ球状に保持したまま凝固させることで製造されることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２の半導体デバイスにおいて、前記半導体素子の平坦面は、半導体結晶の表面近傍部に突起部がある場合にはその突起部を除去することで形成されることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの半導体デバイスにおいて、前記半導体結晶を構成するｐ形又はｎ形の半導体が、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、燐化インジウム（ＩｎＰ）、燐化ガリウム（ＧａＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、セレン化インジウム・銅（ＩｎＣｕＳｅ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）のうちから選択される化合物半導体であることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスが発光デバイスであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスが太陽電池セルであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項７】
請求項１〜５の何れかの半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスがフォトダイオードであることを特徴とする半導体デバイス。
【請求項８】
ｐ形又はｎ形の半導体からなるほぼ球状の半導体結晶を製作する第１工程と、
前記半導体結晶の一部を研磨加工により除去して平坦面を形成し半導体素子とする第２工程と、
前記平坦面とこの平坦面の外周近傍部を除く半導体素子の表層部に拡散層又は半導体薄膜堆積層を形成し且つ拡散層又は半導体薄膜堆積層を介してほぼ球面状のｐｎ接合であって前記平坦面から離隔したｐｎ接合を形成すると共に、このｐｎ接合の形成時に前記拡散層又は半導体薄膜堆積層の表面にシリコン酸化膜からなる絶縁性反射防止膜を形成する第３工程と、
前記半導体素子の中心を挟んで対向するように、前記平坦面とこの平坦面と反対側の頂部に、前記ｐｎ接合の両端に接続され第１，第２の電極を形成する第４工程と、
を備えたことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光機能や受光機能のあるほぼ球状の半導体デバイスとその製造方法に関する。この半導体デバイスは、太陽電池パネル、照明用パネル、ディスプレイ、半導体光触媒など種々の用途に適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｐ形又はｎ形の半導体からなる小径の球状の半導体素子の表面部に拡散層を介してｐｎ接合を形成し、それら多数の球状の半導体素子を共通の電極に並列接続して、太陽電池や半導体光触媒に活用する技術が研究されている。
【０００３】
米国特許第３，９９８，６５９号公報には、ｎ形の球状半導体の表面にｐ形拡散層を形成し、多数の球状半導体の拡散層を共通の膜状の電極（正極）に接続するとともに多数の球状半導体のｎ形コア部を共通の膜状の電極（負極）に接続して太陽電池を構成する例が開示されている。
【０００４】
米国特許第４，０２１，３２３号公報には、ｐ形の球状半導体素子とｎ形の球状半導体素子を直列状に配置して、それら半導体を共通の膜状の電極に接続するとともに、それら半導体素子の拡散層を共通の電解液に接触させて、太陽光を照射して電解液の電気分解を起こさせる太陽エネルギーコンバータ（半導体モジュール）が開示されている。
【０００５】
米国特許第４，５８２，５８８号公報や米国特許第５，４６９，０２０号公報に示す球状セルを用いたモジュールにおいても、各球状セルはシート状の共通の電極に接続することより取付けられているため、複数の球状セルを並列接続するのに適するが、複数の球状セルを直列接続するのには適していない。
【０００６】
一方、本発明の発明者は、ＷＯ９８／１５９８３やＷＯ９９／１０９３５号国際公開公報に示すように、ｐ形半導体やｎ形半導体からなる球状の半導体素子に拡散層、ｐｎ接合、１対の電極を形成した粒状の発光又は受光用の半導体デバイスを提案し、その多数の半導体デバイスを直列接続したり、その複数の直列接続体を並列接続して、太陽電池、水の電気分解等に供する光触媒装置、種々の発光デバイス、カラーディスプレイなどに適用可能な半導体モジュールを提案した。
この半導体モジュールにおいて、何れかの直列接続体の何れかの半導体デバイスが故障によりオープン状態になると、その半導体素子を含む直列回路には電流が流れなくなり、その直列接続体における残りの正常な半導体デバイスも機能停止状態となり、半導体モジュールの出力の低下が発生する。更に、前記公報に本発明者が提案した正負の電極を形成した球状の半導体デバイスでは、転がりやすいため取扱いが面倒で、正負の電極を形成する位置を決定したり、組み立ての際に正負の電極を識別するのも容易ではない。
【特許文献１】
米国特許第３，９９８，６５９号公報
【特許文献２】
米国特許第４，０２１，３２３号公報
【特許文献３】
米国特許第４，５８２，５８８号公報
【特許文献４】
米国特許第５，４６９，０２０号公報
【特許文献５】
国際公開第９８／１５９８３号公報
【特許文献６】
国際公開第９９／１０９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本願の発明者は、球状の半導体素子に１対の平坦面を形成してそれら平坦面に電極を形成する技術について研究したが、電極形成の為の工程数が多くなるだけでなく、依然として正負の電極を識別することが容易でなく、多数の球状の半導体デバイスを用いて半導体モジュールを量産するのにあまり有利ではないことが判明した。
【０００８】
本発明の目的は、１つの平坦面を有し転がりにくく取扱易いほぼ球状の半導体デバイスを提供することである。本発明の別の目的は、前記平坦面に一方の電極を形成する共に  中心を挟んでこの電極の反対側頂部に他方の電極を形成して正負の電極を識別し易くした半導体デバイスを提供することである。本発明の他の目的は、前記のような半導体デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体デバイスは、ｐ形又はｎ形の半導体からなるほぼ球状の半導体結晶の一部を除去して平坦面を形成した半導体素子と、前記平坦面とこの平坦面の外周近傍部を除く半導体素子の表層部に形成された拡散層又は半導体薄膜堆積層およびこの拡散層又は半導体薄膜堆積層を介して形成され且つ前記平坦面の形成後に前記平坦面から離隔した状態に形成されるほぼ球面状のｐｎ接合と、前記半導体素子の中心を挟んで対向するように前記平坦面とこの平坦面と反対側の頂部に設けられ、前記ｐｎ接合の両端に接続された第１，第２の電極と、前記拡散層又は半導体薄膜堆積層の表面のうち前記第１，第２の電極を除く部分および前記半導体素子のうちの前記拡散層又は半導体薄膜堆積層で覆われない部分の表面のうち前記第１，第２の電極を除く部分に形成されたシリコン酸化膜からなる透明な絶縁性反射防止膜とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【００１１】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、ｐ形又はｎ形の半導体からなるほぼ球状の半導体結晶を製作する第１工程と、前記半導体結晶の一部を研磨加工により除去して平坦面を形成し半導体素子とする第２工程と、前記平坦面とこの平坦面の外周近傍部を除く半導体素子の表層部に拡散層又は半導体薄膜堆積層を形成し且つ拡散層又は半導体薄膜堆積層をを介してほぼ球面状のｐｎ接合であって前記平坦面から離隔したｐｎ接合を形成すると共に、このｐｎ接合の形成時に前記拡散層又は半導体薄膜堆積層の表面にシリコン酸化膜からなる絶縁性反射防止膜を形成する第３工程と、前記半導体素子の中心を挟んで対向するように、前記平坦面とこの平坦面と反対側の頂部に、前記ｐｎ接合の両端に接続され第１，第２の電極を形成する第４工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
最初に、半導体モジュールに組み込まれる太陽電池セルとしての半導体デバイスについて説明する。
図１〜図８は、太陽電池セルとして機能する受光用半導体デバイス１０の製造方法を示しており、図８は完成した受光用半導体デバイス１０の断面図である。  図８に示すように、受光用半導体デバイス１０は、ｐ形半導体からなるほぼ球状の半導体結晶１ａの一部を除去して平坦面２を形成した半導体素子１と、ｎ+ 形の拡散層３と、この拡散層３を介して形成されたほぼ球面状のｐｎ接合４と、シリコン酸化膜からなる拡散マスク用薄膜５と、１対の電極６ａ，６ｂ（正電極６ａ、負電極６ｂ）と、反射防止膜７などを備えている。半導体素子１は、抵抗率が１Ωｃｍ程度のｐ形のシリコン単結晶からなる例えば直径1.5 ｍｍの真球状の半導体結晶１ａ（図１（ａ）参照）から製作したものである。但し、半導体結晶１ａの代わりに、図１（ｂ）に示すシリコン単結晶からなるほぼ同径のほぼ球状の半導体結晶１ｂを適用してもよい。
【００１３】
図２に示すように、半導体素子１の中心を挟んで対向する１対の頂部の一方には、例えば直径0.7 〜0.9 ｍｍの平坦面２が形成される。多数の同種の半導体素子１の高さＨは例えば1.3 〜1.35ｍｍ程度の一定の高さに統一される。これは、後述のように半導体モジュール２０に組立て易くする為である。
【００１４】
ｎ+ 形の拡散層３は、平坦面２を除いて半導体素子１の表層部の大部分に形成され、平坦面２とその外周近傍部分には拡散マスク用薄膜５（例えば、厚さ0.6 〜0.7 μｍ）が形成され、平坦面２とその外周近傍部分には拡散層３が形成されていない。この拡散層３はｎ形ドーピング不純物としてのリンを拡散させた厚さ0.4 〜0.5 μｍのｎ+ 形拡散層である。半導体素子１にはこの拡散層３を介してほぼ球面状のｐｎ接合４（正しくは、ｐｎ+ 接合）であって平坦面2 から離隔したがｐｎ接合４が形成されている。半導体素子１の平坦面２には、拡散マスク用薄膜５を貫通して半導体素子１のｐ形シリコン単結晶に電気的に接続された正電極６ａが形成されている。半導体素子１のうち、その中心を挟んで正電極６ａと反対側の頂部には、反射防止膜７を貫通してｎ形の拡散層３に電気的に接続された負電極６ｂが形成されている。尚、前記正電極６ａはアルミニウムペーストを付着焼成させたものであり、負電極６ｂは銀ペーストを付着焼成させたものである。反射防止膜７は、リンを含んだシリコン酸化膜（例えば、厚さ0.6 〜0.7 μｍ）からなり、この反射防止膜７は拡散マスク用薄膜５以外の半導体素子１の全表面を覆うように形成され、拡散マスク用薄膜５と協働して半導体素子１のほぼ全表面を覆っている。尚、以下に説明する半導体デバイス１０の製造方法の記載からも、半導体デバイス１０の構造が一層明瞭となろう。
【００１５】
この半導体デバイス１０においては、ほぼ球面状のｐｎ接合４が光電変換機能を有し、太陽光を受けて光電変換し正電極６ａと負電極６ｂの間に最大で約０．６ボルトの起電力を発生する。この半導体デバイス１０においては、ほぼ球面状のｐｎ接合４を有し、平坦面２に正電極６ａを形成し、正電極６ａの反対側の位置であって拡散層４の中心に対応する位置に接続された負電極６ｂを形成してあるため、両電極６ａ，６ｂを結ぶ方向を除き、全ての方向から入射する光に対しても、一様な光感度を有する。
【００１６】
平坦面２を形成し、平坦面２に正電極６ａを形成し、平坦面２と反対側の頂部に負電極６ｂを形成したので、半導体デバイス１０が転がりにくくなり、真空ピンセットで吸着する際には平坦面２が吸着可能となり、複数の半導体素子１を向きを揃えて整列させ易くなり、取扱い易くなった。しかも、正電極６ａと負電極６ｂをセンサや目視にて容易に判別可能になり、多数の半導体デバイス１０を半導体モジュールに組み立てる際の作業能率を高めることができる。しかも、負電極６ｂの形成の為に平坦面を形成する必要がないので、電極形成の為の工程を減らすことができるため、半導体素子１の製作費を低減する上でも有利である。
【００１７】
次に、前記の半導体デバイス１０を製造する方法について、図１〜図８を参照して説明する。最初に、図１（ａ）に示すように、例えば直径1.5 ｍｍで、抵抗率が１Ωｍ程度のｐ形シリコン単結晶からなる球状又はほぼ球状の半導体結晶１ａを多数製作する。このような球状半導体結晶１ａは、本発明者が既に特開平１０−３３９６９号公報や国際公開公報ＷＯ９８／１５９８３号公報において提案した方法で製造することができる。その方法においては、落下チューブを採用し、原料としてのシリコン粒を落下チューブの上端側の内部で浮遊状態で溶融してから自由落下させながら表面張力の作用で真球状を保持しつつ凝固させてほぼ真球状のシリコン単結晶の球体を製作する。尚、前記の半導体結晶１ａの製作時に、凝固時の収縮などの要因により半導体結晶１ａに微小な突部や凹部が発生することがある。但し、前記の落下チューブを用いた無重力方式ではなく、機械的化学的な研磨方式により球状又はほぼ球状の半導体結晶を製作してもよい。
【００１８】
ここで、前記の多数の半導体結晶１ａの代わりに、図１（ｂ）に示すような突出部１ｃのある多数の半導体結晶１ｂを適用してもよい。このような、半導体結晶１ｂは、半導体結晶１ａと同様の直径と抵抗率をもつものであるが、この半導体結晶１ｂを製造する場合、例えば、シリコンの粉末を燃焼し微粉末としながら高速流のモノシラン／水素の混合気体と共に流動床反応炉内に導入し、600 〜700 ℃に加熱してモノシランを分解することによって大量のほぼ球状のシリコン単結晶の半導体結晶１ｂを作ることができる。
【００１９】
次に、図２に示すように、半導体結晶１ａ（又は、半導体結晶１ｂ）の表面の一部を機械的化学的研磨法により平面加工して直径0.7 〜0.9 ｍｍ程度の平坦面２を形成し、図２に示すような半導体素子１を製作する。このとき、半導体結晶１ｂのように表面に突起部１ｃがある場合には、その突起部１ｃを除去して平坦面２を形成する。半導体結晶１ａにおいて表面に外面形状の乱れた突部や凹部がある場合には、その突部や凹部を除去して平坦面２を形成し、高さＨが1.3 〜1.35ｍｍの半導体素子１とする。前記平坦面２を形成する場合、多数の半導体結晶１ａ（又は、半導体結晶１ｂ）をガラス板にワックスや合成樹脂にて固定した状態で研磨加工（ラッピング加工）を行う。しかも、多数の半導体素子１における高さＨが例えば1.3 〜1.35ｍｍ程度の等しい高さになるように、多数の半導体結晶１ａに対して研磨加工を施す。
【００２０】
前記平坦面２を形成することにより、半導体結晶１ａ，１ｂの表面の品質の安定しない部分を除去できるうえ、多数の半導体素子１の高さＨを揃えることができるため、後述の半導体モジュール２０の製作の際に有利である。
【００２１】
次に、図３に示すように、熱酸化法により半導体素子１の全表面にシリコン酸化膜からなる拡散マスク用薄膜５（例えば、膜厚0.6 〜0.7 μｍ）を形成する。次に、図４に示すように、耐酸性シート８上に耐酸性ワックス９をコーティングし、加熱してワックスを溶融させた状態で、多数の半導体素子１の平坦面２を耐酸性シート８に密着する状態に接触させて固着する。次に、前記の耐酸性シート８とワックス９と多数の半導体素子１を、フッ酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）を混合したエッチング液に浸漬し、耐酸性ワックス９で覆われていない拡散マスク用薄膜５をエッチングにより除去し、その後ワックス９を溶解除去すると、図５に示す半導体素子１が得られる。この半導体素子１においては、半導体素子１の平坦面２とその外周近傍部にのみ拡散マスク用薄膜５が残る。
【００２２】
次に、図６に示すように、平坦面２とその外周近傍部を拡散マスク用薄膜５でマスクした状態において、公知の方法によりｎ形ドーピング不純物としてのリン（Ｐ）を半導体素子１の表面に拡散させてｎ+ 形の拡散層３（深さ0.4 〜0.5 μｍ）を形成し、半導体素子１の表面から深さ0.4 〜0.5 μｍ程度に位置するほぼ球面状のｐｎ接合４を形成する。
リンを拡散する際にｐｎ接合４の端縁は拡散マスク用薄膜５の下に拡散して潜り込み表面が保護され、拡散マスク用薄膜５が残っていない表面には、リンを含む薄いシリコン酸化膜（例えば、膜厚0.4 μｍ程度）が形成されるので、このシリコン酸化膜をそのまま残して反射防止膜７とする。そのため、反射防止膜７を形成する工程を省略可能となるので有利である。但し、前記のシリコン酸化膜の表面にＣＶＤ法により二酸化シリコンを堆積させて反射防止膜の厚さを最適な値に調整してもよい。こうして、図６に示すように、半導体素子１の平坦面２とその外周近傍部は、ＳｉＯ2 からなる拡散マスク用薄膜５で覆われ、残りの表面部分はリンを含んだＳｉＯ2 からなる反射防止膜７で覆われた状態となる。このように、反射防止膜７を形成するため、光の反射を抑制して光入力を高めることができる。
【００２３】
次に、図７に示すように、平坦面２の拡散マスク用薄膜５の表面にアルミニウムペースト６Ａ（例えば、直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を塗布すると共に、半導体素子１の中心を挟んで平坦面２に対向する反対側頂部に銀ペースト６Ｂ（例えば、直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を塗布し、約１５０℃に加熱して乾燥させる。その後、前記のように、アルミニウムペースト６Ａと銀ペースト６Ｂを設けた多数の半導体素子１を電気炉内の窒素ガス雰囲気中に収容し、約800 〜850 ℃の温度で約30分間加熱焼成する。すると、図８に示すように、アルミニウムペースト６Ａは拡散マスク用薄膜５を貫通してｐ形シリコン単結晶に低抵抗接触した正電極６ａとなり、銀ペースト６Ｂは反射防止膜７を貫通して拡散層３に低抵抗接触した負電極６ｂとなり、正電極６ａと負電極６ｂは半導体素子１の中心を挟んでほぼ対称に位置する。こうして、太陽電池セル（受光用デバイス）として好適の球状又はほぼ球状の受光用半導体デバイス１０が完成する。
【００２４】
前記ペーストの塗布の際、アルミニウムペースト６Ａは平坦面２に塗布すればよいので、塗布位置を間違うことがないし、アルミニウムペースト６Ａと反対側の頂部に銀ペースト６Ｂを塗布すればよいので、塗布位置を間違うことがない。この球面受光型の半導体デバイス１０は、国際公開公報ＷＯ９８／１５９８３号公報の図２０〜図２７に示すように、単独でガラスパッケージや合成樹脂パッケージに収容したり、或いは、複数個を直列接続したアレイとしてガラスパッケージや合成樹脂パッケージに収容したりし、外部回路と接続して指向性の殆どない（全ての方向からの光を受光可能な）受光デバイスとして活用することができる。また、この半導体デバイス１０を多数行多数列のマトリックス状に配置して、各列の多数の半導体素子１を直列接続すると共に各行の多数の半導体素子１を並列接続し、これらを透明な合成樹脂内に埋め込んで可撓性のあるシート状の受光用半導体モジュールとすることもできるし、これと同様に、円筒シート状の又は円柱状の受光用半導体モジュールを構成することもできる。尚、複数の半導体素子１を電気的に接続する構造として、導電性エポキシ樹脂などで接続する構造を採用することもできる。
【００２５】
上記の電極形成の際、拡散マスク用薄膜５の表面にアルミニウムペースト６Ａを塗布すると共に、反射防止膜７の表面に銀ペースト６Ｂを塗布してから加熱焼成することで、ｐ形半導体に接続された正電極６ａと、拡散層３に接続された負電極６ｂを形成するため、電極形成の為の行程を簡単化できる。しかも、拡散層３の形成時に形成されたシリコン酸化膜を反射防止膜７として有効活用するため、半導体デバイス１０を製作する工程の数が格段に少なくなり、製造費用を格段に低減することができる。
【００２６】
次に、上記のように製作した太陽電池セルとしての半導体デバイス１０を用いて大量生産に適した安価な樹脂モールド形受光用半導体モジュール２０（太陽電池モジュール）の構造と製造方法について説明する。最初に、その構造について、図１６、図１７を参照して説明する。この受光用半導体モジュール２０は、実際には多数行多数列のマトリックス状に配置する半導体デバイス１０を主体にして構成されるが、説明を簡単にする為に例えば５行５列の２５個の半導体デバイス１０を用いた受光用半導体モジュールを例にして説明する。この受光用半導体モジュール２０は、２５個の半導体デバイス１０と、これら２５個の半導体デバイス１０を電気的に接続する導電接続機構２７であって６本の接続リード２１〜２６からなる導電接続機構２７と、光透過部材２８と、正極端子２９ａ及び負極端子２９ｂを有する。
【００２７】
２５個の粒状の半導体デバイス１０は、導電方向を揃えた状態で５行５列に配置され、導電接続機構２７により各列の複数の半導体デバイス１０が電気的に直列接続されると共に、各行の複数の半導体デバイス１０が電気的に並列接続されている。導電接続機構２７は、６本の金属製の接続リード２１〜２６で構成されている。６本の接続リード２１〜２６は、最下行の半導体デバイス２１の下面側の正電極６ａに接続された接続リード２１と、各行の半導体デバイス１０とその上面側に隣接する行の半導体デバイス１０の間に装着された接続リード２２〜２５と、最上行の半導体デバイス１０の上面側の負電極６ｂに接続された接続リード２６とからなる。接続リード２２〜２５の各々は、その下側の半導体デバイス１０の負電極６ｂとその上側の半導体デバイス１０の正電極６ａを接続している。こうして、各列の半導体デバイス１０は接続リード２２〜２５により直列接続され、各行の半導体デバイス１０は接続リード２１〜２６により並列接続されている。
【００２８】
これら２５個の半導体デバイス１０と導電接続機構２７は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な合成樹脂からなる光透過部材２８内に埋め込んだ状態にしてパッケージされ、光透過部材２８には、各列の半導体デバイス１０に両側から外来光を導入させる部分円柱レンズ部２８ａが形成されている。この太陽電池パネルとしての受光用半導体モジュール２０に等価な電気回路は、図１８に示すようになる。
【００２９】
この受光用半導体モジュール２０において、透明合成樹脂からなる光透過部材２８内に埋め込んだ構造になっているので、２５個の半導体デバイス１０と接続リード２１〜２６とが強固にパッケージングされ、強度、耐久性に優れる。光透過部材２８の部分円柱レンズ部２８ａは、各列の半導体デバイス１０へ外来光を効率的に導入する為のものであり、半導体モジュール２０の面を平面に形成する場合に比べて、広い指向性があり採光性と集光性に優れる。しかも、光透過部材２８の光の屈折率は1.0 より大きいため、光透過部材２８に入った光が部分円柱レンズ部２８ａの表面での反射を繰り返し、半導体デバイス１０に吸収され易くなる。
【００３０】
特に、アクリルやポリカーボネートなどの透明な合成樹脂やガラスなどの屈折率は空気の屈折率よりも大きいため、外部から入射した光は光透過部材２８内で乱反射により拡散して広く分散する。光透過部材２８内に収容された半導体デバイス１０はあらゆる方向の光を吸収できるため、従来の片側平面構造の太陽電池パネルに比較して光利用効率が高く、大きな光起電力を発生する。
【００３１】
この半導体モジュール２０では、前記のような導電接続機構２７を有するため、何れかの半導体デバイス１０が故障や日陰により機能低下や機能停止した場合でも、それらの半導体デバイス１０による光起電力が低下したり停止するだけで、正常な半導体デバイス１０の出力は並列接続関係にあるその他の半導体デバイス１０を介して分流出力されるため、一部の半導体デバイス１０の故障や機能低下による悪影響は殆ど生じず、信頼性と耐久性に優れる受光用半導体モジュール２０となる。しかも、簡単な構造の導電接続機構２７を介して複数の半導体モジュール２０を直列かつ並列に接続することができる。
【００３２】
次に、以上説明した受光用半導体モジュール２０（太陽電池モジュール）を製造する方法について、図９〜図１５を参照して説明する。
【００３３】
最初に、前述した多数の半導体デバイス１０を製作し、これと並行して、図９に示すように、鉄ニッケル合金（Ｆｅ56％、Ｎｉ42％）の薄板（厚さ0.3 ｍｍ程度）の表面に厚さ３μｍ程度の銀メッキ又はニッケルメッキしたものを金型でパンチングして、４つの開口部３０ａ，３０ｂを有する平板状のリードフレーム２１Ａ〜２６Ａを製作する。リードフレーム２１Ａには、４ｍｍ程度の幅の外枠部３１と互いに平行な例えば0.5 ｍｍの幅の３本の接続リード２１を形成する。その他のリードフレーム２２Ａ〜２６Ａについても同様である。
【００３４】
次に、図９〜図１３に示すように、各リードフレーム２１Ａ〜２５Ａの接続リード２１〜２５の上面の５か所にアルミニウムペースト３２（直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を印刷し、リードフレーム２２Ａ〜２６Ａの接続リード２２〜２６の下面の５か所に銀ペースト３３（直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を印刷する。次に、リードフレーム２１Ａの接続リード２１のアルミニウムペースト３１の上に半導体デバイス１０を正電極６ａを下にして載置する。次に、第１段目の１５個の半導体デバイス１０の上にリードフレーム２２Ａを載置して、１５個の負電極６ｂを接続リード２２の銀ペースト３３に接触させる。以下、前記と同様に、リードフレーム２３Ａ〜２６Ａと半導体デバイス１０を順々に載置していき、これらリードフレーム２１Ａ〜２６Ａを用いて、２５個×３の半導体デバイス１０を、図１３に示すような３組の５行５列のマトリックス状に配置して組立体３０を作る。その後、最上段のリードフレーム２６Ａの上に所定の重りを載置した状態で、加熱炉内に収容して160 〜180 ℃程度の温度で加熱し、アルミニウムペースト３２と銀ペースト３３を硬化させる。
【００３５】
こうして、６枚のリードフレーム２１Ａ〜２６Ａを介して各組（各モジュール）の２５個の半導体デバイス１０が電気的に接続され、３組の合計７５個の半導体デバイス１０が６枚のリードフレーム２１Ａ〜２６Ａの接続リード２１〜２６の間に規則正しく収められ、各モジュールの２５個の半導体デバイス１０において、各列の半導体デバイス１０が接続リード２１〜２６により電気的に直列接続されるとともに各行の半導体デバイス１０が接続リード２１〜２６により電気的に並列接続された状態となる。
【００３６】
次に、図１４〜図１５に示すように、７５個の半導体デバイス１０と６枚のリードフレーム２１Ａ〜２６Ａとの組立体３０を成形金型（図示略）に収容し、透明合成樹脂（例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイトなど）を用いて図示のように成形し、各光透過部材２８内に各組の５行５列の半導体デバイス１０とそれに対応する接続リード２１〜２６を埋め込んで光透過部材２８でパッケージする。こうして、太陽電池パネルとしての３組の受光用半導体モジュール２０が同時に成形される。光透過部材２８には、各列の半導体デバイス１０に両側から外来光を集中させる部分円筒レンズ部２８ａが形成されている。尚、接続リード２１〜２６の両端部は光透過部材２８の外部へ突出している。
【００３７】
最後に、３組の受光用半導体モジュール２０を６枚のリードフレーム２１Ａ〜２６Ａの外枠３１から分断すると図１６、図１７に示す受光用半導体モジュール２０が得られる。
【００３８】
＜第１変更実施形態＞
前記実施形態では、各半導体デバイス１０に正電極６ａと負電極６ｂを形成してから組立体３０を組立てる例を説明したが、次のように、組立体３０を組立てる際に正電極６ａと負電極６ｂを形成してもよい。
【００３９】
各リードフレーム２１Ａ〜２５Ａの接続リード２１〜２５の上面の５個所に、図１０に示すようにアルミニウムペースト（直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を印刷し、この各アルミニウムペースト上に電極未形成の半導体デバイス１０の平坦面２を面接触させ、その状態で各リードフレーム２１Ａ〜２５Ａとその上の１５個の半導体デバイス１０を加熱炉内で１５０℃に加熱してアルミニウムペーストを硬化させ、接続リード２１〜２５に半導体デバイス１０を固着する。
【００４０】
次に、各リードフレーム２１Ａ〜２５Ａに固着した１５個の半導体デバイス１０の頂部（半導体デバイス１０の中心を挟んで平坦面２に対向する頂部）に銀ペースト（直径0.5 ｍｍ、厚さ0.2 〜0.3 ｍｍ）を塗布し、各リードフレーム２１Ａ〜２５Ａの１５個の半導体デバイス１０の上に夫々対応する各リードフレーム２２Ａ〜２６Ａ（上面側に半導体デバイス１０を固着したリードフレーム２２Ａ〜２５Ａと、半導体デバイス１０を固着してないリードフレーム２６Ａ）を載置し、接続リード２２〜２６を銀ペーストに接触させて、図１３に示すような組立体３０に組立て、この組立体３０を加熱炉内で１５０℃に加熱して銀ペーストを硬化させ、接続リード２２〜２６に半導体デバイス１０を固着させる。
【００４１】
次に、組立体３０を加熱炉内に収容し窒素ガス雰囲気中で800 〜850 ℃の温度に約30分間加熱する。この加熱より、各半導体デバイス１０の拡散マスク用薄膜５が熱破壊されてアルミニウムペーストがｐ形シリコン半導体に接続状態となり、アルミニウムペーストが正電極６ａを形成する。同時に、各半導体デバイス１０の反射防止膜７が熱破壊されて銀ペーストがｎ形拡散層３に接続状態となり、銀ペーストが負電極６ｂを形成する。こうして、図１３に示す組立体３０が完成する。この方法では、各半導体デバイス１０に正負の電極６ａ，６ｂを形成する工程を省略し、組立体３０の組立と並行的に電極６ａ，６ｂを形成できるため、半導体モジュール２０の製作費を低減する上で有利である。
【００４２】
＜第２変更実施形態＞（図１９、図２０参照）
前記実施形態では、組立体３０を成形金型内に収容して、透明合成樹脂を注入して３組分の半導体モジュール２０を成形し、その後各半導体モジュール２０を外枠３１から分断した。しかし、必ずしも、前記のように３組分の半導体モジュール２０に成形する必要はなく、図１９、図２０に示すように、２５個×３の半導体デバイス１０と接続リード２１〜２６を立方体状の成形キャビティを有する成形金型内に収容して透明合成樹脂を注入して固化し、ほぼ立方体状の光透過部材２８Ａ内に７５個の半導体デバイス１０を３次元的に収容した立方体状の半導体モジュール２０Ａに成形してもよい。尚、この立方体状の半導体モジュール２０Ａの外面には前記部分円柱レンズ部２８ａと同様の部分円柱レンズ部２８ａを形成することが望ましい。この半導体モジュール２０Ａにおいても、説明の簡単化の為に、半導体デバイス１０を５行５列のマトリックス配列した場合を例として説明したが、半導体デバイス１０を多数行多数列のマトリックス配列したものを立方体状の半導体モジュール２０Ａに成形する場合もある。
【００４３】
この立方体状の半導体モジュール２０Ａにおいては、光透過部材２８Ａ内に多数の半導体デバイス１０が３次元的に配列してあるため、３次元のあらゆる方向25  からの光を受けて光電変換する。しかも、この多数の半導体デバイス１０が大きな受光表面積を持っているので、前記の半導体モジュール２０に比較して大きな受光能力がある。光透過部材２８Ａ内に入射した光の一部は、直接半導体デバイス１０に到達し、残りの光は乱反射や散乱を繰り返してから半導体デバイス１０に到達する。そのため、従来の太陽電池パネルよりも光利用効率を格段に高めることができる。尚、この立方体状の半導体モジュール２０Ａをシート状に構成し、透明な可撓性の光透過部材内に複数層をなすように半導体デバイス１０を組み込んだ構造の半導体モジュールを実現することも可能である。
【００４４】
＜第３変更実施形態＞（図２１、図２２参照）
次に、半導体デバイス１０を利用した受光機能のある半導体モジュールの変更実施形態について説明する。図２１、図２２に示すように、この半導体モジュール４０は、受光して光電変換する機能のある例えば８０個（１６個×５）の半導体デバイス１０と、金属製の６つの環状リードフレーム４１〜４６を含む導電機構５０と、光透過部材４８とを有する。但し、半導体デバイス１０は半導体モジュール２０における半導体デバイス１０と同様のものである。
【００４５】
環状リードフレーム４１〜４６は、夫々内側接続リード４１ａ〜４６ａと外側接続リード４１ｂ〜４６ｂとを一体的に形成してあり、外側接続リード４１ｂ〜４６ｂには半径方向外側に突出する４つの外部リード４１ｃ〜４６ｃが形成されている。４０個の半導体デバイス１０は、導電方向を揃えた状態で８列に区分されて周方向に等間隔おきに内側接続リード４１ａ〜４６ａ（例えば、幅0.8 ｍｍ）に接続され、残りの４０個の半導体デバイス１０は導電方向を揃えた状態で８列に区分されて周方向に等間隔おきに外側接続リード４１ｂ〜４６ｂ（例えば、幅0.8 ｍｍ）に接続されている。
【００４６】
導電接続機構５０は、最下段の環状リードフレーム４１と、中段の環状リードフレーム４２〜４５と、最上段の環状リードフレーム４６とを有する。環状リードフレーム４１〜４６は、前記実施形態のリードフレーム（２１〜２６）と同様の材質の同様の板厚のものである。最下段の環状リードフレーム４１の外部リード４１ｃが正極端子４７ａとされ、また、最上段の環状リードフレーム４６の外部リード４６ｃが負極端子４７ｂとされる。
【００４７】
前記の半導体モジュール２０と同様に、各環状リードフレーム４１〜４５は、その上側の半導体デバイス１０の正電極６ａにアルミニウムペーストにて接続されると共に、各環状リードフレーム４２〜４６は、その下側の半導体デバイス１０の負電極６ｂに銀ペーストにて接続されている。こうして、導電接続機構５０は、各列の５個の半導体デバイス１０を電気的に直列接続すると共に各段の１６個の半導体デバイス１０を電気的に並列接続している。
【００４８】
前記の６枚の環状リードフレーム４１〜４６と８０個の半導体デバイス１０とを組み立てた組立体５１は、円柱状の光透過部材４８内に埋め込まれている。但し、外部リード４１ｃ〜４６ｃの外端部は外部に突出している。光透過部材４８は、アクリルやポリカーボネートなどの透明合成樹脂からなる。光透過部材４８の下端面と上端面の中央部には光の導入率を高める為の円錐状の凹部４８ａ，４８ｂが形成されている。光透過部材４８の下端の外周部と上端の外周部には光の導入率を高める為の部分円錐状の面取り部４９ａ，４９ｂが形成されてる。
【００４９】
この半導体モジュール４０を製造する方法について説明する。
最初に、環状リードフレーム４１〜４６と、８０個の半導体デバイス１０を製作して準備する。次に、半導体モジュール２０を製作したのとほぼ同様にして、環状リードフレーム４１〜４６と、８０個の半導体デバイス１０と、アルミニウムペーストと銀ペーストなどを組立てることにより組立体５１を組み立てる。次に、その組立体５１を加熱炉に収容して窒素ガス雰囲気中で800 〜850 ℃の温度に約30分間加熱処理することにより、アルミニウムペーストと銀ペーストを硬化させる。次に、組立体６０を金型内に収容し、金型内へ溶融状態の透明合成樹脂（例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイトなど）を注入して固化させると、半導体モジュール４０が得られる。
尚、この半導体モジュール４０を製作する際にも、第１変更実施形態と同様に、電極未形成の半導体デバイス１０を用いて組立体５１を組立てるのと並行的に又は組立てから正負の電極６ａ，６ｂを形成するようにしてもよい。
【００５０】
この半導体モジュール４０によれば、全体として円柱状に形成されているため外来光が全周３６０度のどの方向からくる場合でも確実に光透過部材４８内に導入され、半導体モジュール４０の上方や下方からくる外来光も確実に光透過部材４８内に導入される。光透過部材４８内に導入された光は、乱反射して拡散しながら、半導体デバイス１０に到達して光電変換され、正極端子４７ａと負電極４７ｂ間に約３．０ボルト程度の起電力を発生する。
【００５１】
＜第４変更実施形態＞（図２３〜図２９参照）
受光用半導体モジュールの変更実施形態について、その製造方法と構造とを織りまぜて説明する。最初に、図２３に示すベースシート６０を製作する。このベースシート６０は、透明合成樹脂（例えば、アクリル、ポリカーボネート）製の厚さ0.4 〜0.6 ｍｍの所定のサイズ（例えば、200 ｍｍ×200 ｍｍ）の平板状の透明シート体であり、前記の図８の半導体デバイス１０と同様の半導体デバイス１０を装着する為の例えば1.5 ｍｍ×1.5 ｍｍの大きさの正方形状の小穴６１が多数行多数列のマトリックス状に形成され、小穴列と小穴列間には幅0.8 〜1.0 ｍｍの縦フレーム６２が形成され、小穴行と小穴行間には幅0.4 〜0.6 ｍｍの接続リード形成部６３が形成されている。この小穴６１は半導体デバイス１０の正負の電極６ａ，６ｂの間の中間の赤道部の複数点が軽く点接触して嵌まるような大きさや形状に形成するのが望ましい。小穴の形状は正方形に限定されず、種々の形状を適用可能である。
【００５２】
このベースシート６０は、精密な成形金型を用いて射出成形等で製作することができるし、シート状又はフィルム状のベースシート素材に、所定のマスキングを施した状態でエキシマレーザー等のレーザー光線による穴あけ加工により製作してもよく、その他の方法で製作してもよい。
【００５３】
次に、図２４に示すように、多数の接続リード形成部６３の少なくとも片面と、小穴６１に面する部分に、透明な導電性合成樹脂又は金属製の導電膜６４ａ（例えば、厚さ10〜30μｍ）を形成して接続リード６４にする。ベースシート６０の列方向一端側と他端側の外部導線接続部６５には、導電性合成樹脂又は金属製の導電膜６６ａ（例えば、厚さ10〜30μｍ）を形成し、小穴６１に面する部分にも導電膜６６ａを形成して接続リード６６にする。尚、金属製の導電膜６４ａ，６６ａを形成する場合は、例えばニッケルメッキ膜で形成してもよい。また、前記のベースシート６０の製作に先行して又は並行して図８に示したものと同様の半導体デバイス１０を多数製作する。
【００５４】
次に、図２５、図２６に示すように、ベースシート６０を適当な水平な台板の上に約0.5 ｍｍ程度浮上した状態にセットした状態で、多数の小穴６１の各々に半導体デバイス１０を装着する。この場合、半導体デバイス１０の正電極６ａと負電極６ｂに導電性接着剤や導電性ペースト（アルミニウムペースト、銀ペースト、金ペーストなど）を塗布し、全部の半導体デバイス１０における導電方向が揃うように且つ正負の電極６ａ，６ｂが対応する導電膜６４ａ，６６ａに面接触する状態に半導体デバイス１０を小穴６１に装着し、半導体デバイス１０をベースシート６０の両方の面外へほぼ等しく突出させる。その後、必要に応じて、電極６ａ，６ｂの所の導電性接着剤や導電性ペーストにレーザー光を照射して硬化させてもよい。
【００５５】
こうして、多数の接続リード６４，６６と、半導体デバイス１０の電極６ａ，６ｂを接続リードに接続する導電ペースト等からなる導電接続機構が構成され、この導電接続機構により、各列の半導体デバイス１０が直列接続される共に、各行の半導体デバイス１０が並列接続された状態となる。
【００５６】
次に、図２７に示すように、前記のようにベースシート６０と多数の半導体デバイス１０を組立た組立体６７を所定の成形金型内に収容し、溶融状態の透明な合成樹脂（例えば、アクリルやポリカーボネートなど）を注入して成形すると、ベースシート６０と多数の半導体デバイス１０が合成樹脂からなる光透過部材６８内に埋め込まれた状態となり、ほぼ透明なシート又はフィルム状の半導体モジュール７０が得られる。尚、外部導線の接続の為に、ベースシート６０の両端部の外部導線接続部６５の一部は光透過部材６８から突出した状態に成形する。
【００５７】
この成形時に付加する合成樹脂の平均的膜厚は、例えば0.5 〜1.0 ｍｍでよいが、これらの膜厚に限定される訳ではなく、その膜厚は自由に設定することができる。前記の成形に供する合成樹脂は、ベースシート６０と同種の合成樹脂を採用するのが望ましいが、異種の合成樹脂を適用してもよく、その成形に供する合成樹脂を適切に選択することで、可撓性のある半導体モジュール７０にすることもできる。そして、半導体デバイス１０の正負の電極６ａ，６ｂに導電性ペーストを採用した場合、成形時に注入される合成樹脂の熱で、導電性ペーストの硬化を図ることも可能である。
【００５８】
この半導体モジュール７０においては、光導入性能（採光性能）を高める為に、各列の半導体デバイス１０に対応する外面部分が部分円筒面６９となるように成形しているが、これら部分円筒面６９は片面側にのみ形成し、他の面は平坦面に形成してもよい。尚、半導体モジュール７０における各半導体デバイス１０に対応する外面部分が部分球面となるように成形してもよく、この部分球面は片面側にのみ形成し、他の面は平坦面に形成してもよい。
【００５９】
ここで、図２８に示すように、２枚の組立体６７を行方向及び／又は列方向に半ピッチずらして接近状に平行に配置し、この状態で前記と同様に成形金型内に収容し、透明な合成樹脂を用いて一体的に成形して光透過部材６８Ａを形成すると、半導体モジュール７０Ａが得られる。尚、半導体モジュール７０，７０Ａにおいて、光が入射する方向と反対側の外面に、ニッケルメッキ膜などの光反射膜を形成してもよい。
【００６０】
本実施形態の半導体モジュール７０，７０Ａによれば、前記半導体モジュール２０，２０Ａ，４０と同様の作用、効果が得られる上、特有の作用、効果も得られる。この半導体モジュール７０，７０Ａでは安価に製作可能なベースシート６０に、接続リード６４，６６を形成し、多数の半導体デバイス１０を装着し、射出成形等により合成樹脂製の光透過部材６８，６８Ａを形成することでシート状に製作するので、シート状又はフィルム状の軽量な半導体モジュールとなり、製作費を低減することができ、多数の半導体デバイス１０により高出力あるいは高電圧の光起電力を発生させることができる。
【００６１】
半導体モジュール７０，７０Ａは2.0 〜3.0 ｍｍの厚さのものも製作可能であり、窓ガラスに貼り付け可能な太陽電池パネル（太陽電池シート）も実現できる。しかも、可撓性の半導体モジュール７０，７０Ａに構成することも可能であり、自動車のボディー表面に装着可能な半導体モジュールなど、種々の用途に適用可能な半導体モジュール７０，７０Ａを製作することができる。
【００６２】
特に、半導体モジュール７０Ａにおいては、マトリックス状に配置された半導体デバイスが２層構造にして組み込んであるため、光透過部材６８Ａ内に入射した光が半導体デバイス１０に吸収されやすく、光利用効率が高くなる。
【００６３】
次に、この変更実施形態を部分的に変更した例について図２９、図３０に基づいて簡単に説明する。図２９、図３０に示すように、例えばアクリル又はポリカーボネート等の透明合成樹脂製のベースシート７１（例えば、厚さ1.5 〜2.0 ｍｍ）に多数のほぼ半球状の小凹部７２を多数行多数列のマトリックス状に形成する。このベースシート７１の裏面には例えばニッケルメッキ膜などの光反射膜７３を形成してもよく、光反射膜７３を省略してもよい。尚、ベースシート７１は軟質の透明合成樹脂材料で構成してもよい。
【００６４】
この小凹部７２は半導体デバイス１０の片側半分を微小の隙間をもって又は隙間なしに装着可能に形成されるが、半導体デバイス１０の平坦面２の形状に適合する平坦部７２ａが形成されている。そして、各小凹部７２の列方向両端側には正負の電極６ａ，６ｂに面接触させて保持する為の保持片７４が図２９の紙面手前側へ約0.4 ｍｍ位突出するように形成してある。このベースシート７１に前記の接続リード６４，６６と同様の構造の多数行の接続リードを形成し、各小凹部７２に半導体デバイス１０を装着して正電極６ａと負電極６ｂを対応する接続リードに導電可能に接続し且つ固着状態にする。このとき、保持片７４の保持力を利用して半導体デバイス１０を保持するように構成してもよい。尚、接続リードの形成を容易にする為に、各行の保持片７４は連続的に形成してもよい。このように多数行に形成した接続リードが、前記接続リード６４，６６と同様に、各列の多数の半導体デバイス１０を直列すると共に各行の半導体デバイス１０を並列する導電接続機構を構成する。
【００６５】
次に、ベースシート７１に多数の半導体デバイス１０を装着した組立体７５を所定の金型内に収容して、透明な合成樹脂を注入して成形する。この成形に供する合成樹脂に透明な軟質の合成樹脂材料を用いてもよい。こうして、多数の半導体デバイス１０がベースシート７１と注入固化した合成樹脂７６とからなる光透過部材７７内に埋め込まれた状態となり、シート状またはフィルム状の軽量な受光用半導体モジュール７０Ｂ（太陽電池シート、又は、太陽電池フィルム、又は、太陽電池パネル）が得られる。尚、前記成形により形成された光透過部材（７６）の外表面には、前記部分円筒面６９と同様の部分円筒面や部分球面を形成してもよい。この半導体モジュール７０Ｂによれば、前記半導体モジュール７０，７０Ａと同様の作用、効果が得られる。
【００６６】
＜第５変更実施形態＞（図３１〜図３４参照）
図３４は、球面受光セルとしての半導体デバイス８０の断面図である。この半導体デバイス８０を製作する製作方法とその構造について、図３１〜図３４に基づいて説明する。
【００６７】
図３１に示す半導体素子８１は、前記の図５に示す半導体素子１と同じものであり、球状のｐ形シリコン単結晶８２に１つの平坦面８３を形成し、シリコン単結晶８２の表面に薄膜のｎ+ シリコン成長層８５を成長させる前に平坦面８３とその外周近傍部に薄膜単結晶成長の際にマスキングする為のマスク用薄膜８４（シリコン酸化膜）を前記実施形態と同様に形成する。尚、必要に応じて、マスク用薄膜８４の外面にシリコン窒化膜（Si3N4 ）を形成してもよい。
【００６８】
次に、図３２に示すように、外部に露出したｐ形シリコン単結晶８２の表面に公知の例えばジクロロシラン（SiH2Cl2 ）、モノシラン（SiH4）を原料ガスとしたホットウオール形常圧化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて均一な膜厚（例えば、0.5 〜1.5 μｍ）のｎ+ 形成長層８５（これが、半導体薄膜堆積層に相当する）を成長させる。こうして、ｐ形シリコン単結晶８２の表層部に球面状のｐｎ接合８６が形成される。次に、公知のエッチング方法を用いてマスク用薄膜８４を除去し、更に全表面を軽く（例えば、厚さ0.1 〜0.2 μｍ）エッチングする。その後改めて厚さ0.4 〜0.5 μｍのシリコン酸化膜を被着（形成）して、図３３に示すようにほぼ球面状の反射防止膜８７を形成する。
【００６９】
次に平坦面８３の中心部と、半導体素子８１の中心を挟んで平坦面８３に対向する球面の頂部に、前記実施形態と同様にして、正電極８８ａと負電極８８ｂを形成する。この半導体デバイス８０（球面受光セル）も図８の半導体デバイス１０とほぼ同様の光電変換機能を奏し、広い指向性を持っている。
【００７０】
【００７１】
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【００７５】
次に、前記実施形態を部分的に変更する種々の変更例について説明する。
【００７６】
１〕前記半導体素子１を構成する半導体としては、シリコン多結晶も適用可能であり、シリコンの代わりに、他の半導体、例えば、ＳｉとＧｅの混晶半導体、あるいは多層構造の半導体を適用したり、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＣｕＳｅ、ＳｉＣなどの何れかの化合物半導体を適用してもよいし、また、その他の半導体を適用してもよい。
【００７７】
２〕半導体素子１を形成する半導体結晶の直径は1.5 ｍｍに限定される訳ではなく、0.5 〜3.0 ｍｍ程度の大きさに構成する場合もある。また、半導体素子１を形成する半導体結晶の導電形はｐ形に限定される訳ではなく、ｎ形でもよく、その場合ｐ形拡散層を形成するものとする。
【００７８】
３〕化学的気相成長法（ＣＶＤ）など他の半導体薄膜生成法を用いて前記拡散層３とｐｎ接合４を形成することも可能である。
【００７９】
４〕電極６ａ，６ｂの何れか一方又は両方は、金、銀、銅、アルミニウム、アンチモン、アンチモンと金の合金、ガリウム、ガリウムと銀の合金、ガリウムと金の合金、などの何れかの電極材料や、それらのペーストを用いて形成することができる。
【００８０】
５〕半導体モジュール２０，２０Ａにおける光透過部材の代わりに、半導体モジュールの両面に強化ガラスを装着し、その強化ガラスの間に透明なエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂等を充填し、端部を枠材で封止した構造を採用してもよい。
【００８１】
６〕半導体モジュール２０，２０Ａ，４０に装着する半導体デバイスの数や配置や形態は、前記実施形態のものに限定される訳ではなく、自由に設定することができる。例えば、透明な合成樹脂製の薄いシート（例えば、厚さ0.3 ｍｍ）に多数の半導体デバイスを多数行多数列に装着し、導電接続機構により、各列の多数の半導体デバイスを直列接続すると共に各行の半導体デバイスを並列接続し、その後前記シートの両面に光透過部材膜を成形して可撓性のあるシート状の構造の半導体モジュールとすることもあり得る。そして、このシート状の半導体モジュールにおいても、半導体デバイス１０を複数層に配置することもできる。
【００８２】
７〕前記の半導体モジュールは、受光機能のある半導体モジュールを例にして説明したが、本発明の半導体モジュールは発光機能のある半導体モジュールにも同様に適用可能である。但し、この場合、半導体デバイスとして発光機能のある半導体デバイス（球状の半導体デバイス、円柱状の半導体デバイス、あるいは粒状の半導体デバイス）を適用する必要がある。
【００８３】
このような発光機能のある半導体デバイスとしては、例えば、ＷＯ98/15983号公報やＷＯ99/10935号公報に、本発明の発明者が提案した種々の球状の発光ダイオードを適用することができるし、その他の種々の構造の発光ダイオードを適用してもよい。このような発光機能のある半導体モジュールは、面発光形の照明装置、モノクロやカラーのディスプレイ或いは種々の表示装置、などに適用可能である。
【００８４】
８〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記の実施形態にその他の種々の変更を付加した形態で実施可能である。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、半導体デバイスに１つの平坦面を形成し、その平坦面と反対側の頂部とに夫々電極を形成したので、半導体デバイスが転がりにくくなり、真空ピンセットで吸着する際には平坦面を吸着可能となり、複数の半導体デバイスを向きを揃えて整列させ易くなり、取り扱い易くなった。しかも、正負の電極を目視にて容易に判別可能になり、多数の半導体デバイスを半導体モジュールに組み立てる際の作業能率を高めることができる。
しかも、半導体デバイスが受光用デバイスである場合、前記の平坦面とこの平坦面に対して反対側の頂部とに夫々電極を形成し、一方の電極はｐｎ接合の中心に対応する位置に接続されるので、両電極を結ぶ方向を除き、全ての方向から入射する光に対しても、一様な光感度を有する。
請求項８の発明によれば、上記のような効果を奏する半導体デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
図１〜図３４は本発明の実施形態を示す図であり、図１（ａ）、（ｂ）は球状半導体結晶とほぼ球状の半導体結晶の断面図であり、図２は平坦面を形成した半導体素子の断面図であり、図３は拡散マスク用薄膜を形成した半導体素子の断面図であり、図４は図３の半導体素子と耐酸性シートと耐酸性ワックスの断面図であり、図５は一部の拡散マスク用薄膜を残した半導体素子の断面図であり、図６は拡散層とｐｎ接合と反射防止膜を形成した半導体素子の断面図であり、図７は図６の半導体素子に電極形成用のアルミニウムペーストと銀ペーストを付着させた半導体素子の断面図であり、図８は図７の半導体素子を加熱処理して１対の電極を形成した半導体素子の断面図である。
【００８６】
図９はリードフレームの平面図であり、図１０は最も下側のリードフレームとペーストの断面図であり、図１１は中間のリードフレームとペーストの断面図であり、図１２は複数の半導体デバイスと複数のリードフレームを組み合わせた組立体の平面図であり、図１３は前記組立体の正面図であり、図１４は透明合成樹脂製の光透過部材を成形後の３組の半導体モジュールとリードフレームの平面図であり、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ線断面であり、図１６は半導体モジュールの平面図であり、図１７は半導体モジュールの正面図であり、図１８は半導体モジュールの等価回路図である。
【００８７】
図１９は第１変更実施形態に係る透明合成樹脂製の光透過部材を成形後の１組の半導体モジュールとリードフレームの平面図であり、図２０は図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。図２１は第２変更実施形態に係る半導体モジュールの平面図であり、図２２は図２１のＸＸII−ＸＸII線断面図である。
【００８８】
図２３は第４変更実施形態に係るベースシートの平面図であり、図２４は接続リードを形成したベースシートの平面図であり、図２５は半導体デバイスを装着したベースシートの平面図であり、図２６はベースシートと半導体デバイスを組立てた組立体の端面図であり、図２７はベースシートと半導体デバイスと光透過部材などからなる半導体モジュールの端面図であり、図２８は図２７のは別のベースシートの平面図であり、図３０は図２９のベースシートの縦断面図である。
【００８９】
図３１は第５変更実施形態に係る半導体素子の断面図であり、図３２は図３１のものにシリコン成長層とｐｎ接合を形成した半導体素子の断面図であり、図３３は図３２のものに反射防止膜を形成した半導体素子の断面図であり、図３４は図３３の半導体素子に正負の電極を形成した半導体デバイスの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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