JP5788500B2 - 点状相互接続及びビアを備えた薄膜モジュールのための方法及び装置 - Google Patents
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Description
(a)バックコンタクト層と呼ばれる導電性層を前記最初の絶縁層上又はステップ(b)からの半導体層上に堆積し、前記絶縁層又は前記半導体層の少なくとも1つの連続した線が露出され、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品が設けられるように、ここではバックコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝を前記バックコンタクト層内に彫るステップと、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む少なくとも1つの半導体層を以前のステップ(a)又は(c)において堆積された層上に堆積し、それによって、前記溝を充填するステップにおいて、前記半導体光電子活性層は、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表すステップと、
(c)以前のステップ(b)において堆積された前記層上、又は前記絶縁層上に少なくとも1つの導電性フロントコンタクト層を堆積し、前記以前のステップにおいて堆積された前記層又は前記絶縁層の少なくとも1つの連続した線を露出させ、その結果、電気的に接続されていない少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2のフロントコンタクト部品が設けられるように、フロントコンタクト溝と呼ばれる少なくとも1つの溝を前記フロントコンタクト層内に彫り、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品が対応する第1及び第2のバックコンタクト部品の上に位置する部分を含むステップと、
を含む。
前記バックコンタクト部品の少なくとも1つの一部を露出させるように、ここでは母線−バックコンタクト間ビアホールと呼ばれる少なくとも1つの第1のビアホールのドリル加工を行うステップと、
第1の母線と、前記バックコンタクト部品との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着部品を用いて、前記第1の母線を形成する少なくとも1つの第1の導電体を配置するステップと、
ここでは母線−フロントコンタクト間ビアホールと呼ばれる少なくとも1つの第2のビアホールを、前記フロントコンタクト部品の少なくとも1つを通過し、かつ前記母線−フロントコンタクト間ビアホールの何れも前記母線−バックコンタクト間ビアホールによって露出されたバックコンタクト部品を通過しないようにドリル加工を行うステップと、
少なくとも1つの導電性接着部品を用いて、第2の母線と前記フロントコンタクト部品との間に電気路が確立されるように、前記第2の母線を形成する少なくとも1つの第2の導電体を配置するステップと、
を含む。
(a)少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性フロントコンタクト部品を含んだ層において、前記第1及び第2のフロントコンタクト部品は、電気的に分離した前記第1及び第2のフロントコンタクト部品を作り出す溝によって分離される層と、
(b)少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む層において、前記半導体層の少なくとも1つは、例えばCdTe又はABC2材料から作られ、Aは、Cu及びAgを含むInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって定義される化学元素の周期表の第11族の元素を表し、Bは、In、Ga、及びAlを含む前記周期表の第13族の元素を表し、Cは、S、Se、及びTeを含む前記周期表の第16族の元素を表す層と、
(c)前記電気絶縁層上に堆積された少なくとも1つの第1及び少なくとも1つの第2の導電性バックコンタクト部品を含む層において、前記第1及び第2のバックコンタクト部品は、電気的に分離した前記バックコンタクト部品を作り出すバックコンタクト溝によって分離されることにより、各々が、前記フロントコンタクト部品、少なくとも1つの前記半導体層、及び前記バックコンタクト部品のスタックを含む、第1及び第2の分離した光電子部品を実現する層とであり、
前記光電子モジュールは、前記第1のフロントコンタクト部品の少なくとも1つ及び前記半導体層を通過することにより、少なくとも1つの前記第2のバックコンタクト部品の一部を露出させる少なくとも1つのビアホールをさらに含み、前記半導体光電子活性層のレベルにおける前記ビアホールの表面は、前記半導体光電子活性層の例えばCdTe又は前記ABC2材料に含まれる金属元素の永久金属化によって組成変化を起こし、このような永久金属化は、前記ビアホールのドリル加工によって生じた局所加熱によって得られ、前記永久金属化は、前記第1のフロントコンタクト部品と、前記第2のバックコンタクト部品との間に電気路を確立し、第1の光電子部品と第2の光電子部品との間に直列相互接続を実現する。
Claims (24)
- 少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品を含むモノリシック集積光電子モジュールの製造方法において、
バックコンタクト層内に少なくとも1つの連続的なバックコンタクト溝を彫るステップ であって、前記少なくとも1つの連続的なバックコンタクト溝を彫ることにより、電気的 に相互に接続されていない少なくとも1つの第1のバックコンタクト部品及び少なくとも 1つの第2のバックコンタクト部品を形成するステップと、
フロントコンタクト層内に少なくとも1つの連続的なフロントコンタクト溝を彫り、電 気的に相互に接続されていない少なくとも1つの第1のフロントコンタクト部品及び少な くとも1つの第2のフロントコンタクト部品を形成するステップであって、前記少なくと も1つの第1のフロントコンタクト部品または少なくとも1つの第2のフロントコンタク ト部品の少なくとも一部が、前記少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品または第 1のバックコンタクト部品とそれぞれ重なる、ステップと、
少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む少なくとも1つの半導体層を形成するステ ップであって、前記少なくとも1つの半導体光電子活性層の一部が、前記フロントコンタ クト層と前記バックコンタクト層との間に配置され、前記半導体光電子活性層が、CIG SタイプのABC 2 材料を含み、Aは銅を含み、Bはインジウム及びガリウムを含み、C はセレンを含む、ステップと、
少なくとも1つの電池間ビアホールをドリル加工するステップとを備え、
前記フロントコンタクト層、前記半導体層及び前記バックコンタクト層が形成された後 に、前記少なくとも1つの電池間ビアホールをドリル加工するステップと、前記少なくと も1つの連続的なフロントコンタクト溝を彫るステップとが行われ、
前記ドリル加工処理で与えられる熱が、前記フロントコンタクト層の一部及び前記少な くとも1つの半導体層の一部を除去して前記電池間ビアホールを形成し、前記バックコン タクト層の一部が、形成した電池間ビアホールにおいて露出され、さらに、
前記ドリル加工処理で与えられる熱が、前記電池間ビアホールにおける前記半導体層の 表面の化学組成の永久的な変化をもたらし、導電性の永久金属化された銅の豊富なCIG SタイプのABC 2 材料が、前記少なくとも1つの半導体層の一部の除去中に前記電池間 ビアホールの表面に形成され、
その結果、前記第1のフロントコンタクト部品の少なくとも1つと少なくとも1つの第 2のバックコンタクト部品との間において、前記電池間ビアホールの表面に導電路が形成 され、それにより前記少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品が形成されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記少なくとも1つの電池間ビアホールは、前記少な くとも1つの第1のバックコンタクト部品または前記少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品を通って延在することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、少なくとも1つの導電性接着部品を用いて、母線と、 前記第1のバックコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品、前記導電性の永久金属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC 2 材料、及び/又は前記第1のフロント コンタクト部品または第2のフロントコンタクト部品の少なくとも1つとの間に電気路を確立できるように、前記母線を形成する少なくとも1つの導電体を配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品を含むモノリシック集積光電子モジュ ールの製造方法において、
バックコンタクト層内に少なくとも1つの連続的なバックコンタクト溝を彫るステップ であって、前記少なくとも1つの連続的なバックコンタクト溝を彫ることにより、電気的 に相互に接続されていない少なくとも1つの第1のバックコンタクト部品及び少なくとも 1つの第2のバックコンタクト部品を形成するステップと、
フロントコンタクト層内に少なくとも1つの連続的なフロントコンタクト溝を彫り、電 気的に相互に接続されていない少なくとも1つの第1のフロントコンタクト部品及び少な くとも1つの第2のフロントコンタクト部品を形成するステップであって、前記少なくと も1つの第1のフロントコンタクト部品または少なくとも1つの第2のフロントコンタク ト部品の少なくとも一部が、前記少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品または第 1のバックコンタクト部品とそれぞれ重なる、ステップと、
少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む少なくとも1つの半導体層を形成するステ ップであって、前記少なくとも1つの半導体光電子活性層の一部が、前記フロントコンタ クト層と前記バックコンタクト層との間に配置され、前記半導体光電子活性層が、CIG SタイプのABC 2 材料を含み、Aは銅を含み、Bはインジウム及びガリウムを含み、C はセレンを含む、ステップと、
少なくとも1つの電池間ビアホールをドリル加工するステップとを備え、
前記ドリル加工処理で与えられる熱が、前記電池間ビアホールの表面に導電性の永久金 属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC 2 材料を形成させることにより、前記電池 間ビアホールにおける前記半導体層の表面の化学組成の永久的な変化をもたらし、さらに 、
前記ドリル加工処理で与えられる熱が、前記第1のフロントコンタクト部品の少なくと も1つと少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品との間に導電路を形成し、それに より前記少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品を形成し、
当該方法はさらに、
第1のバックコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の一部分を露出させるように、少なくとも1つの母線−バックコンタクト間ビアホールをドリル加工するステップと、
第1の母線と、前記第1のバックコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の 露出される一部分との間に電気路が確立されるように、前記第1の母線を形成するステップと、
前記第1のフロントコンタクト部品または第2のフロントコンタクト部品の少なくとも 1つを通る少なくとも1つの母線−フロントコンタクト間ビアホールをドリル加工するステップであって、前記少なくとも1つの母線−フロントコンタクト間ビアホールが、前記 少なくとも1つの母線−バックコンタクト間ビアホールにより露出される前記第1のバッ クコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品を通る、ステップと、
第2の母線と、前記第1のフロントコンタクト部品または第2のフロントコンタクト部品の露出される一部分との間に電気路が確立されるように、少なくとも1つの導電性接着 部品を用いて前記第2の母線を形成するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第1のフロントコンタクト部品及び第2のフロントコンタクト部品上に、少なくとも1つの金属化配線から作られた少なくとも1つの金属化グリッド部品を堆積するステップをさらに含み、前記金属化グリッド部品は、前記少なくとも1つの電池間ビアホールから延在することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、導電性材料を用いて前記少なくとも1つの電池間ビアホールを充填するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- モノリシック集積光電子モジュールにおいて、
少なくとも1つの第1の導電性フロントコンタクト部品及び少なくとも1つの第2の導電性フロントコンタクト部品を含むフロントコンタクト層であって、前記第1のフロント コンタクト部品及び第2のフロントコンタクト部品が、フロントコンタクト溝によって互 いに電気的に分離されている、フロントコンタクト層と、
少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む半導体層であって、前記少なくとも1つの 半導体光電子活性層が、CIGSタイプのABC2材料を含み、Aは銅を含み、Bはイン ジウム及びガリウムを含み、Cはセレンを含む、半導体層と、
少なくとも1つの第1の導電性バックコンタクト部品及び少なくとも1つの第2の導電性バックコンタクト部品を含むバックコンタクト層であって、前記第1のバックコンタク ト部品及び第2のバックコンタクト部品が、バックコンタクト溝によって互いに電気的に分離されている、バックコンタクト層と、
少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品であって、第1の光電子部品及び第2 の光電子部品を含み、各光電子部品が、前記半導体層の少なくとも一部、前記第1のフロ ントコンタクト部品または第2のフロントコンタクト部品の一部、及び前記第1のバック コンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の一部を含む、光電子部品と、
前記第1のフロントコンタクト部品の少なくとも一部及び前記少なくとも1つの半導体 光電子活性層を通過して、少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品の一部を露出させる少なくとも1つのビアホールとを含み、
前記少なくとも1つの半導体光電子活性層のレベルにおける前記少なくとも1つのビアホールの表面は、前記少なくとも1つのビアホールが形成されるときに形成される永久金 属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC2材料を含み、永久金属化された銅の豊富 なCIGSタイプのABC 2 材料は、前記第1のフロントコンタクト部品と少なくとも1 つの第2のバックコンタクト部品との間において、前記少なくとも1つのビアホールの表 面に導電路を形成し、それにより、第1の光電子部品と第2の光電子部品との間に直列相互接続を形成することを特徴とする装置。 - 請求項7に記載の装置において、前記少なくとも1つのビアホールは、前記少なくとも 1つの第2のバックコンタクト部品を通って延在することを特徴とする装置。
- 請求項7に記載の装置において、前記少なくとも1つのビアホールは、バックコンタクト溝と平行する少なくとも1つの列で配置される複数のビアホールを含み、前記少なくと も1つの列が、前記バックコンタクト溝から少なくとも5マイクロメートルの距離にある ことを特徴とする装置。
- 請求項7に記載の装置において、前記少なくとも1つのビアホールは、フロントコンタクト溝から少なくとも50マイクロメートルの距離に位置する線セグメントを含み、少なくとも1つの第2のバックコンタクト部品は、少なくとも1つの直列相互接続が形成され るように、前記第1のフロントコンタクト部品の下を通過して前記ビアホールに到達する指形のエクステンションを含むことを特徴とする装置。
- 請求項7に記載の装置において、前記フロントコンタクト部品の少なくとも1つの上に堆積された、少なくとも1つの金属化配線から作られた少なくとも1つの金属化グリッド部品をさらに含み、前記金属化配線は、前記少なくとも1つのビアホールから延在することを特徴とする装置。
- 請求項11に記載の装置において、前記金属化グリッド部品の少なくとも1つが一定の パターンで形成され、前記ビアホールの1つが前記パターン内で中心に配置されることを特徴とする装置。
- 請求項7に記載の装置において、
前記少なくとも1つのビアホールが、導電性材料で充填されることを特徴とする装置。 - 少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品を含むモノリシック集積光電子モジュ ール装置において、前記モノリシック集積光電子モジュールは、
少なくとも1つの第1の導電性フロントコンタクト部品及び少なくとも1つの第2の導 電性フロントコンタクト部品を含むフロントコンタクト層であって、前記第1の導電性フ ロントコンタクト部品及び第2のフロントコンタクト部品が、フロントコンタクト溝によ って互いに電気的に分離されている、フロントコンタクト層と、
少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む半導体層であって、前記少なくとも1つの 半導体光電子活性層が、CIGSタイプのABC 2 材料を含み、Aは銅を含み、Bはイン ジウム及びガリウムを含み、Cはセレンを含む、半導体層と、
少なくとも1つの第1の導電性バックコンタクト部品及び少なくとも1つの第2の導電 性バックコンタクト部品を含むバックコンタクト層であって、前記第1のバックコンタク ト部品及び第2のバックコンタクト部品が、バックコンタクト溝によって互いに電気的に 分離されている、バックコンタクト層とを備え、
前記少なくとも2つの直列相互接続された光電子部品が、第1の光電子部品及び第2の 光電子部品を含み、各光電子部品が、前記半導体層の少なくとも一部、前記第1のフロン トコンタクト部品及び第2のフロントコンタクト部品の少なくとも一部、及び前記第1の バックコンタクト部品及び第2のバックコンタクト部品の少なくとも一部を含み、
当該モノリシック集積光電子モジュールはさらに、第1のフロントコンタクト部品の少 なくとも一部及び少なくとも1つの半導体光電子活性層を通過して、少なくとも1つの第 2のバックコンタクト部品の一部を露出させる少なくとも1つのビアホールを含み、
前記少なくとも1つの半導体光電子活性層のレベルにおける前記少なくとも1つのビア ホールの表面は、前記少なくとも1つのビアホールが形成されるときに形成される永久金 属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC 2 材料を含み、前記永久金属化された銅の 豊富なCIGSタイプのABC 2 材料は、前記第1のフロントコンタクト部品と少なくと も1つの第2のバックコンタクト部品との間に導電路を形成し、それにより、第1の光電 子部品と第2の光電子部品との間に直列相互接続を形成し、
当該モノリシック集積光電子モジュールはさらに、
前記第1のバックコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の少なくとも1つの一部を露出する少なくとも1つの母線−バックコンタクト間ビアホールと、
第1の母線と、前記第1のバックコンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の 露出される一部分との間に電気路が形成されるように、前記第1の母線を形成する少なくとも1つの第1の導電体と、
前記第1のフロントコンタクト部品または第2のフロントコンタクト部品の少なくとも1つを通過する少なくとも1つの母線−フロントコンタクト間ビアホールであって、前記 母線−バックコンタクト間ビアホールによって露出される前記第1のバックコンタクト部 品または第2のバックコンタクト部品を通過しない母線−フロントコンタクト間ビアホー ルと、
第2の母線と前記フロントコンタクト部品との間に電気路が形成されるように、少なくとも1つの導電性接着部品によって接続された前記第2の母線を形成する少なくとも1つの第2の導電体とを含むことを特徴とする装置。 - 請求項7に記載の装置において、少なくとも1つの前面シート及び少なくとも1つの裏面シートの内部にカプセル化され、前記前面シートは、ガラス又は熱可塑性ポリマー材料から作られることを特徴とする装置。
- 第1の光電子部品及び第2の光電子部品を含む複数の直列相互接続された光電子部品を 有するモノリシック集積光電子モジュールにおいて、
前記第1の光電子部品及び第2の光電子部品はそれぞれ、
フロントコンタクト溝によって互いに電気的に分離されたフロントコンタクト層の一部 を含む第1の導電性フロントコンタクト部品及び第2の導電性フロントコンタクト部品の 少なくとも一部と、
バックコンタクト溝によって互いに電気的に分離されたバックコンタクト層の一部を含 む第1の導電性バックコンタクト部品及び第2の導電性バックコンタクト部品の少なくと も一部と、
少なくとも1つの半導体光電子活性層を含む半導体層の少なくとも一部であって、前記 少なくとも1つの半導体光電子活性層が、CIGSタイプのABC 2 材料を含み、Aは銅 を含み、Bはインジウム及びガリウムを含み、Cはセレンを含み、前記半導体層が、前記 フロントコンタクト層と前記バックコンタクト層との間に配置される、前記半導体層の少 なくとも一部と、
第1のフロントコンタクト部品の少なくとも一部及び少なくとも1つの半導体光電子活 性層の少なくとも一部を通過して、前記バックコンタクト層の一部を露出させる少なくと も1つのビアホールとを含み、
前記少なくとも1つの半導体光電子活性層のレベルにおける前記ビアホールの表面は、 ビアホール形成処理中に形成される永久金属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC 2 材料を含み、前記永久金属化された銅の豊富なCIGSタイプのABC 2 材料は、第1 のフロントコンタクト部品と第2のバックコンタクト部品との間に導電路を形成し、それ により、前記第1の光電子部品と前記第2の光電子部品との間に直列相互接続を形成する ことを特徴とするモノリシック集積光電子モジュール。 - 請求項16に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、前記少なくとも1つ のビアホールは、前記バックコンタクト溝と平行する少なくとも1つの列で配置される複 数のビアホールを含み、最も近い列が、前記バックコンタクト溝から少なくとも5マイク ロメートルの距離にあることを特徴とするモノリシック集積光電子モジュール。
- 請求項16に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、前記フロントコンタ クト部品の少なくとも1つの上に堆積された、少なくとも1つの金属化配線から作られた 少なくとも1つの金属化グリッド部品をさらに含み、前記金属化配線は、少なくとも1つ のビアホールから延在することを特徴とするモノリシック集積光電子モジュール。
- 請求項16に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、前記ビアホールの少 なくとも1つが、前記フロントコンタクト部品の少なくとも1つと前記バックコンタクト 部品との間の電気的コンタクトに寄与する導電性材料で充填されることを特徴とするモノ リシック集積光電子モジュール。
- 請求項16に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、少なくとも1つの前 面シート及び少なくとも1つの裏面シートの内部にカプセル化され、前記前面シートは、 ガラス又は熱可塑性ポリマー材料からなることを特徴とするモノリシック集積光電子モジ ュール。
- 請求項1に記載の方法において、前記少なくとも1つの電池間ビアホールをドリル加工 することと、前記少なくとも1つの連続的なフロントコンタクト溝を彫ることが、同じス テップ中に行われることを特徴とする方法。
- 請求項21に記載の方法において、前記半導体層を空気に曝すことなく、連続的に前記 半導体層を堆積させて前記フロントコンタクト層を堆積させるステップをさらに含むこと を特徴とする方法。
- 請求項7に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、前記第1のバックコン タクト部品または第2のバックコンタクト部品の少なくとも1つの一部を露出する少なく とも1つの母線−バックコンタクト間ビアホールをさらに含むことを特徴とするモノリシ ック集積光電子モジュール。
- 請求項16に記載のモノリシック集積光電子モジュールにおいて、前記第1のバックコ ンタクト部品または第2のバックコンタクト部品の少なくとも1つの一部を露出する少な くとも1つの母線−バックコンタクト間ビアホールをさらに含むことを特徴とするモノリ シック集積光電子モジュール。
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