JPH023555B2 - - Google Patents
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- JPH023555B2 JPH023555B2 JP57143203A JP14320382A JPH023555B2 JP H023555 B2 JPH023555 B2 JP H023555B2 JP 57143203 A JP57143203 A JP 57143203A JP 14320382 A JP14320382 A JP 14320382A JP H023555 B2 JPH023555 B2 JP H023555B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は半導体装置用の電極材料に係り、特に
太陽電池などの比較的粗いパターンの電極を有す
る半導体素子の製造に好適な電極材料に関する。 半導体素子の例として太陽電池の代表的な構成
例を図に示す。ｎ＋／Ｐ／P+接合を形成したSi
基板の受光面および裏面に受光面電極４、裏面電
極５を形成した構造である。さらに一般には反射
防止膜等も設けられる。 この太陽電池の近年における重要課題は、製造
コストの低減にあり、受光面電極４、裏面電極５
の形成法も従来の真空蒸着法にかわつて、低コス
トなメツキ法や印刷法が検討されるようになつて
きた。このうち特に印刷法は、自動化が容易で生
産性が高いことから広く検討されている。この印
刷法は、金属粉末、ガラス粉末などを有機結合剤
有機溶剤と混練したペースト状の物質（以下導電
ペーストという）をスクリーン印刷法などで塗布
し、焼成する方法であり、上記の金属粉末として
は銀粉末が一般である。このような導電ペースト
は、太陽電池の電極形成用、あるいは厚膜回路基
板用などとして多数のものが市販されている。 一方、太陽電池等の電極形成においては、電極
の接着強度の大きいこと、シリコンに対する接触
抵抗の低いこと、拡散層に対してつきぬけのない
こと（リーク電流の小さいこと）などが要求され
る。 しかし発明者らが市販の各種のAg系、Ag−Pd
系導電ペーストについて検討した結果によると、
いずれの導電ペーストも図に示した接合形成シリ
コンウエハ上に印刷塗布し、乾燥、焼成した場合
には次の問題があつた。すなわち、厚膜回路基板
用のAg系あるいはAg−Pd系導電ペーストでは、
シリコンウエハと電極との間にバリアが生成し、
接触抵抗が高く、比較的高い温度の焼成では接合
が破壊し、リーク電流の増大が認められた。 太陽電池用のAg系導電ペーストでは、シリコ
ンウエハと電極との間にバリアの生成しにくいも
のもあるがいずれも接触抵抗が高く、太陽電池の
光照射時の電流−電圧特性を調べると曲線因子が
小さく、高効率な太陽電池は作られなかつた。ま
た焼成温度を比較的高温にすると、接触抵抗は低
下する傾向がみられたが、このさいにはリーク電
流が増加する問題が生じた。 このように上記従来の導電ペーストを用いて接
合破壊を起すことなく、接触抵抗の低い電極を形
成することは非常に困難であつた。 本発明の目的は、上記した従来の導電ペースト
にみられた欠点がなく、太陽電池などの半導体装
置の電極材料として非常に有用な材料を提供する
ことにある。 本発明の電極材料はAg粉末と、モリブデン
（Mo）、タングステン（Ｗ）から選ばれる少なく
とも一種の金属と、有機結合剤と、有機溶剤と、
ガラス粉末とからなることを特徴とする。 本発明が従来の導電ペーストと異なる点は、
Mo、Ｗから選ばれる少なくとも一種の金属を含
むことにある。これはこれらの金属を配合した導
電ペーストをシリコンなどの基板上に印刷し、焼
成すると、接合破壊を起す恐れのない比較的低い
温度（＜750℃）の焼成でも、基板に対して非常
に低い接触抵抗の電極を形成できることを見い出
したことによる。 本発明の電極材料が従来の導電ベーストに比
べ、上記のように非常に良好な電極形成が可能で
あるのは次の理由によると考えている。すなわ
ち、従来の導電ペーストを例えばシリコン基板上
に印刷し、焼成した場合、焼成雰囲気中に含まれ
る酸素によつてシリコン表面に絶縁性の酸化ケイ
素膜が生成してしまう。またこの酸化ケイ素膜は
導電ペーストが酸化鉛系の低融点ガラスを使用し
ている場合には酸化鉛とシリコンとの反応によつ
ても生成してしまう。このようにシリコン表面に
酸化ケイ素膜が生成するため、焼成された電極と
シリコン間の接触抵抗が非常に高くなつてしまう
ものと予想される。 一方、本発明による電極材料では、上記と同様
に酸化ケイ素膜は生成すると考えられるが、電極
材料中に含まれる金属（Mo、Ｗ）が酸化ケイ素
膜と反応し、シリコンの還元やこれらの金属のシ
リサイド化合物の生成が起き、それによつて電極
とシリコンとの接触抵抗が非常に低くなるものと
予想される。 本発明の電極材料の成分について以下にさらに
詳述する。構成成分中のAg粉末、有機結合剤、
有機溶剤は従来の導電ペーストで用いられている
ものと同様のものを用いることができる。銀粉末
としては粒径1μｍ以下のものが、有機結合剤と
してはセルロース系化合物や、ポリメタンクリレ
ート系化合物などが、有機溶剤としては多価アル
コール系のものが特に好適に用いられ得る。 Mo、Ｗの金属は、粉末の状態で用いるのが好
適である。ただし、これらの金属の粉末は活性が
高いため、粉末表面に薄い酸化膜を形成する方法
等で安定化処理したものを用いるのが好適であ
る。Mo、Ｗは一種を用いても、二種を併用して
もよい。さらには二種の合金粉末を用いること
や、Ag粉末表面にこれらの金属をコーテイング
して用いることなども可能である。 また本発明では、ガラスを含むことを必ずしも
必要としない。ただし、ガラスを配合すると、形
成した電極の半導体素子への接着強度が向上す
る。また電極の半田に対する耐性も向上する。こ
のため特に太陽電池の電極形成などに用いる場合
にはむしろガラスを配合するのが好ましい。ここ
で用いるガラスの種類は特に限定されるものでは
ない。また本発明の電極材料にPd粉末を配合す
ることにより形成された電極の半田に対する耐性
がさらに向上し、Pt粉末を配合することにより、
電極の接着強度が向上する。 また本発明の電極材料を特に太陽電池の電極形
成に用いる場合には、Mo、Ｗから選ばれる少な
くとも一種の金属の配合比をAg粉末の100重量部
に対して0.5〜30重量部とするのが好適である。
0.5重量部未満の配合比では形成された電極のシ
リコンに対する接触抵抗が高くなり、30重量部を
こえる配合比では形成した電極の抵抗値がやや高
くなり、太陽電池の効率低下を招き易くなる。 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 金属としてMo、Ｗを配合した本発明の電極材
料の実施例について説明する。Mo、Ｗの金属粉
末（表面に薄い酸化膜を形成）と、粒径1μｍ以
下のAg粉末とガラスフリツト（ホウケイ酸鉛系、
ホウケイ酸亜鉛系、リン酸系）とを各種組合せ、
これにポリイソブチルメタクリレート40重量部と
分散剤0.5重量部をα−テルピネオール60重量部
に溶解した粘調液を加えながら十分に混練し、粘
度が約200ポイズ（ずり速度100／秒）の組成の異
なる各種のペースト状電極材料を調整した。 太陽電池用の接合形成シリコン基板として、図
に示すようにＰ型シリコン基板１（比抵抗１〜
5Ω・cm、直径３インチ丸型ウエハ）の片面にイ
オン打ち込み法で深さ0.3〜0.5μｍのn+層の（比
抵抗約1.5×10-3Ω・cm）と、反対面にAl拡散法
で深さ１〜2μｍのp+層３を形成したものを用い
た。次にこのＰ型シリコン基板１のn+層上２に
は櫛型パターン状に、p+層３にはべたパターン
状に上記のペースト状電極材料をスクリーン印刷
し、150℃、10分間の乾燥処理をし受光面電極４、
裏面電極５を形成した。次にこの基板を酸素
5ppmを含む窒素ガス雰囲気中で600℃、10分間焼
成視た。 このようにして作成した太陽電池の電流−電圧
特性（Ｉ−Ｖ特性）を調べ、電極の接触抵抗、逆
バイアス（IV）でのリーク電流、曲線因子（E.
F.）、開放電圧（Voc）、短絡電流（Isc）を調べ
た。結果を電極材料の無機成分とともに第１表
太陽電池などの比較的粗いパターンの電極を有す
る半導体素子の製造に好適な電極材料に関する。 半導体素子の例として太陽電池の代表的な構成
例を図に示す。ｎ＋／Ｐ／P+接合を形成したSi
基板の受光面および裏面に受光面電極４、裏面電
極５を形成した構造である。さらに一般には反射
防止膜等も設けられる。 この太陽電池の近年における重要課題は、製造
コストの低減にあり、受光面電極４、裏面電極５
の形成法も従来の真空蒸着法にかわつて、低コス
トなメツキ法や印刷法が検討されるようになつて
きた。このうち特に印刷法は、自動化が容易で生
産性が高いことから広く検討されている。この印
刷法は、金属粉末、ガラス粉末などを有機結合剤
有機溶剤と混練したペースト状の物質（以下導電
ペーストという）をスクリーン印刷法などで塗布
し、焼成する方法であり、上記の金属粉末として
は銀粉末が一般である。このような導電ペースト
は、太陽電池の電極形成用、あるいは厚膜回路基
板用などとして多数のものが市販されている。 一方、太陽電池等の電極形成においては、電極
の接着強度の大きいこと、シリコンに対する接触
抵抗の低いこと、拡散層に対してつきぬけのない
こと（リーク電流の小さいこと）などが要求され
る。 しかし発明者らが市販の各種のAg系、Ag−Pd
系導電ペーストについて検討した結果によると、
いずれの導電ペーストも図に示した接合形成シリ
コンウエハ上に印刷塗布し、乾燥、焼成した場合
には次の問題があつた。すなわち、厚膜回路基板
用のAg系あるいはAg−Pd系導電ペーストでは、
シリコンウエハと電極との間にバリアが生成し、
接触抵抗が高く、比較的高い温度の焼成では接合
が破壊し、リーク電流の増大が認められた。 太陽電池用のAg系導電ペーストでは、シリコ
ンウエハと電極との間にバリアの生成しにくいも
のもあるがいずれも接触抵抗が高く、太陽電池の
光照射時の電流−電圧特性を調べると曲線因子が
小さく、高効率な太陽電池は作られなかつた。ま
た焼成温度を比較的高温にすると、接触抵抗は低
下する傾向がみられたが、このさいにはリーク電
流が増加する問題が生じた。 このように上記従来の導電ペーストを用いて接
合破壊を起すことなく、接触抵抗の低い電極を形
成することは非常に困難であつた。 本発明の目的は、上記した従来の導電ペースト
にみられた欠点がなく、太陽電池などの半導体装
置の電極材料として非常に有用な材料を提供する
ことにある。 本発明の電極材料はAg粉末と、モリブデン
（Mo）、タングステン（Ｗ）から選ばれる少なく
とも一種の金属と、有機結合剤と、有機溶剤と、
ガラス粉末とからなることを特徴とする。 本発明が従来の導電ペーストと異なる点は、
Mo、Ｗから選ばれる少なくとも一種の金属を含
むことにある。これはこれらの金属を配合した導
電ペーストをシリコンなどの基板上に印刷し、焼
成すると、接合破壊を起す恐れのない比較的低い
温度（＜750℃）の焼成でも、基板に対して非常
に低い接触抵抗の電極を形成できることを見い出
したことによる。 本発明の電極材料が従来の導電ベーストに比
べ、上記のように非常に良好な電極形成が可能で
あるのは次の理由によると考えている。すなわ
ち、従来の導電ペーストを例えばシリコン基板上
に印刷し、焼成した場合、焼成雰囲気中に含まれ
る酸素によつてシリコン表面に絶縁性の酸化ケイ
素膜が生成してしまう。またこの酸化ケイ素膜は
導電ペーストが酸化鉛系の低融点ガラスを使用し
ている場合には酸化鉛とシリコンとの反応によつ
ても生成してしまう。このようにシリコン表面に
酸化ケイ素膜が生成するため、焼成された電極と
シリコン間の接触抵抗が非常に高くなつてしまう
ものと予想される。 一方、本発明による電極材料では、上記と同様
に酸化ケイ素膜は生成すると考えられるが、電極
材料中に含まれる金属（Mo、Ｗ）が酸化ケイ素
膜と反応し、シリコンの還元やこれらの金属のシ
リサイド化合物の生成が起き、それによつて電極
とシリコンとの接触抵抗が非常に低くなるものと
予想される。 本発明の電極材料の成分について以下にさらに
詳述する。構成成分中のAg粉末、有機結合剤、
有機溶剤は従来の導電ペーストで用いられている
ものと同様のものを用いることができる。銀粉末
としては粒径1μｍ以下のものが、有機結合剤と
してはセルロース系化合物や、ポリメタンクリレ
ート系化合物などが、有機溶剤としては多価アル
コール系のものが特に好適に用いられ得る。 Mo、Ｗの金属は、粉末の状態で用いるのが好
適である。ただし、これらの金属の粉末は活性が
高いため、粉末表面に薄い酸化膜を形成する方法
等で安定化処理したものを用いるのが好適であ
る。Mo、Ｗは一種を用いても、二種を併用して
もよい。さらには二種の合金粉末を用いること
や、Ag粉末表面にこれらの金属をコーテイング
して用いることなども可能である。 また本発明では、ガラスを含むことを必ずしも
必要としない。ただし、ガラスを配合すると、形
成した電極の半導体素子への接着強度が向上す
る。また電極の半田に対する耐性も向上する。こ
のため特に太陽電池の電極形成などに用いる場合
にはむしろガラスを配合するのが好ましい。ここ
で用いるガラスの種類は特に限定されるものでは
ない。また本発明の電極材料にPd粉末を配合す
ることにより形成された電極の半田に対する耐性
がさらに向上し、Pt粉末を配合することにより、
電極の接着強度が向上する。 また本発明の電極材料を特に太陽電池の電極形
成に用いる場合には、Mo、Ｗから選ばれる少な
くとも一種の金属の配合比をAg粉末の100重量部
に対して0.5〜30重量部とするのが好適である。
0.5重量部未満の配合比では形成された電極のシ
リコンに対する接触抵抗が高くなり、30重量部を
こえる配合比では形成した電極の抵抗値がやや高
くなり、太陽電池の効率低下を招き易くなる。 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 金属としてMo、Ｗを配合した本発明の電極材
料の実施例について説明する。Mo、Ｗの金属粉
末（表面に薄い酸化膜を形成）と、粒径1μｍ以
下のAg粉末とガラスフリツト（ホウケイ酸鉛系、
ホウケイ酸亜鉛系、リン酸系）とを各種組合せ、
これにポリイソブチルメタクリレート40重量部と
分散剤0.5重量部をα−テルピネオール60重量部
に溶解した粘調液を加えながら十分に混練し、粘
度が約200ポイズ（ずり速度100／秒）の組成の異
なる各種のペースト状電極材料を調整した。 太陽電池用の接合形成シリコン基板として、図
に示すようにＰ型シリコン基板１（比抵抗１〜
5Ω・cm、直径３インチ丸型ウエハ）の片面にイ
オン打ち込み法で深さ0.3〜0.5μｍのn+層の（比
抵抗約1.5×10-3Ω・cm）と、反対面にAl拡散法
で深さ１〜2μｍのp+層３を形成したものを用い
た。次にこのＰ型シリコン基板１のn+層上２に
は櫛型パターン状に、p+層３にはべたパターン
状に上記のペースト状電極材料をスクリーン印刷
し、150℃、10分間の乾燥処理をし受光面電極４、
裏面電極５を形成した。次にこの基板を酸素
5ppmを含む窒素ガス雰囲気中で600℃、10分間焼
成視た。 このようにして作成した太陽電池の電流−電圧
特性（Ｉ−Ｖ特性）を調べ、電極の接触抵抗、逆
バイアス（IV）でのリーク電流、曲線因子（E.
F.）、開放電圧（Voc）、短絡電流（Isc）を調べ
た。結果を電極材料の無機成分とともに第１表
【表】
に示した。Mo、Ｗの金属を配合した本発明の電
極材料は比較例の組成に比べいずれも接触抵抗が
低くなり、F.F.、Iscが大きく、その結果として
効率も大幅に向上した。またリーク電流はいずれ
も10-6A／cm2のオーダーであり、問題は認められ
なかつた。このように実施例に示した本発明の電
極材料も従来の導電ベーストに比べ非常に優れた
効果の得られることが確認された。 以上のように本発明の電極材料は比較的低温の
焼成でも、浅い接合の半導体素子に対しても接合
破壊やリーク電流の増加を引き起こすことなく、
かつ接触抵抗の低い電極形成を可能とする画期的
な材料である。このため太陽電池の電極形成に本
発明の電極材料を用いると従来の導電ペーストを
用いた場合に比べ非常に効率の高い太陽電池を得
ることができる。 また、本発明の電極材料は印刷法によつて塗布
でき、安価に、高生産性に電極が形成でき、工業
的にも非常に有用である。さらに本発明の電極材
料は太陽電池以外の受光素子や他の半導体装置の
電極形成にも用いることが可能である。
極材料は比較例の組成に比べいずれも接触抵抗が
低くなり、F.F.、Iscが大きく、その結果として
効率も大幅に向上した。またリーク電流はいずれ
も10-6A／cm2のオーダーであり、問題は認められ
なかつた。このように実施例に示した本発明の電
極材料も従来の導電ベーストに比べ非常に優れた
効果の得られることが確認された。 以上のように本発明の電極材料は比較的低温の
焼成でも、浅い接合の半導体素子に対しても接合
破壊やリーク電流の増加を引き起こすことなく、
かつ接触抵抗の低い電極形成を可能とする画期的
な材料である。このため太陽電池の電極形成に本
発明の電極材料を用いると従来の導電ペーストを
用いた場合に比べ非常に効率の高い太陽電池を得
ることができる。 また、本発明の電極材料は印刷法によつて塗布
でき、安価に、高生産性に電極が形成でき、工業
的にも非常に有用である。さらに本発明の電極材
料は太陽電池以外の受光素子や他の半導体装置の
電極形成にも用いることが可能である。
図は太陽電池の代表的な構成を示した断面図で
ある。 １……Ｐ型シリコン基板、２……n+層、３…
…p+層、４……受光面電極、５……裏面電極。
ある。 １……Ｐ型シリコン基板、２……n+層、３…
…p+層、４……受光面電極、５……裏面電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ag粉末と、モリブデン、タングステンから
選ばれる少なくとも一種の金属と、有機結合剤
と、有機溶剤と、ガラス粉末とからなることを特
徴とする半導体装置用電極材料。 ２ モリブデン、タングステンから選ばれる少な
くとも一種の金属の配合割合が、Ag粉末100重量
部に対して0.5〜30重量部であることを特徴とす
る特許請求の範囲第一項記載の半導体装置用電極
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143203A JPS5933869A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体装置用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143203A JPS5933869A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体装置用電極材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933869A JPS5933869A (ja) | 1984-02-23 |
| JPH023555B2 true JPH023555B2 (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=15333271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57143203A Granted JPS5933869A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体装置用電極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933869A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008078374A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Namics Corporation | 太陽電池用導電性ペースト |
| JP5144857B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2013-02-13 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 太陽電池用導電性ペースト組成物 |
| JP5416631B2 (ja) | 2010-03-25 | 2014-02-12 | 株式会社日立製作所 | アルミニウム電極配線用のガラス組成物と導電性ペースト、そのアルミニウム電極配線を具備する電子部品、及び、この電子部品の製造方法 |
| CN102958861B (zh) | 2010-05-04 | 2015-12-16 | E·I·内穆尔杜邦公司 | 包含铅-碲-锂-钛-氧化物的厚膜浆料以及它们在制造半导体装置中的用途 |
| TWI745562B (zh) | 2017-04-18 | 2021-11-11 | 美商太陽帕斯特有限責任公司 | 導電糊料組成物及用其製成的半導體裝置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5310676B2 (ja) * | 1972-10-26 | 1978-04-15 | ||
| JPS5384495A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Japan Solar Energy | Semiconductor electrode and method of forming same |
| JPS5926661B2 (ja) * | 1980-06-28 | 1984-06-29 | 松下電器産業株式会社 | 無電解メッキ活性金属材料ペ−ストおよびそれを用いたメッキ方法 |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP57143203A patent/JPS5933869A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5933869A (ja) | 1984-02-23 |
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