[其他]光电型器件及其制造方法

说明书

本发明是关于一种光电型器件及其制造方法，特别是关于一种串联型光电器件及其制造方法，这种器件由串联的多个光电转换元组成，光电转换元内有沿其宽度方向排列于一块基片上的半导体层，如非晶体硅。

这种类型的光电器件已由美国专利U.S.4，281，208公开了，该项专利已转让给本发明的同一受让人。这里简略地介绍一下这种光电型器件的结构，其中与了解本发明有关的部分见图1。

在玻璃基片10上有多个光电转换元12a，12b，12c，……。对应于这些光电转换元12a、12b、12c，……，有间距相同的透明电极14a，14b，14c，……。在透明电极14a，14b，14c，……上又各自具有由非晶硅或类似物质组成的半导体光敏层16a，16b，16c，……。在半导体光敏层16a，16b，16c，……上有基底电极18a，18b，18c，……，基底电极的端部延伸到相邻的透明电极14b，14c，……处去与其相连。

在半导体光敏层16a，16b，16c，……内具有与各薄膜表面分别平行的P1N结等类似结构，当光通过玻璃基底10和透明电极14a，14b，14c，……照射到光敏薄层时，就在16a，16b，16c，……上分别产生了光电压。由于基底电极18a，18b，18c，……与相邻的透明电极14b，14c，……相连，则由各光电转换元12a，12b，12c，……所产生的光电压就可以串联相加而引出。

通常，为了制造这种结构的光电器件，要采用可进行微加工的光刻技术。参见图1给出的例子，在采用光刻技术时，透明电极层是制作在玻璃基底10的整个正面上的，在与半导体光敏层16a，16b，16c，……相对应的地方形成有光刻胶薄膜，然后进行光刻。光刻后除去光刻胶薄膜。这样就制成了相应于各光电转换元12a，12b，12c，……的半导体光敏层16a，16b，16c，……。

虽然光刻技术可以很好地进行微加工，但也可能在半导体光敏层上产生一些缺陷，因为光刻胶上的一些小孔会形成光刻图案，光刻胶的边缘部分也可能起皮。

后来，有人提出了不用光刻技术的方法，如发表于1981年9月29日的美国专利4，292，092号，这份专利提出采用激光光束。这种方法是利用激光光束的照射形成图样，对微加工是非常有效的，它根本不需要任何湿法处理过程。

但是，常用的激光照射加工法还有下述一些问题需要解决，详细地说，用激光束加工本质上是一种热加工。因而，不使任何处于加工层下面的结构受损伤，就是非常重要的。否则，除了能烧掉需要烧掉的部分外，还会把下层不应烧掉的也烧掉，或者造成了热损伤。为了满足上述要求，美国专利4，292，092建议应选择对所加工的各种薄膜和结构层合适的激光输出或是激光脉冲频率。

不过，既使采用这种已有技术，其加工性能也是不能满足要求的，因为不可避免的各种半导体光敏层的薄膜厚度是不完全相同的，也就是说，激光束的吸收系数随被加工的薄膜或结构层的厚度而有很大的不同。因此，用于切断的激光能量密度阈值也不是一定不变的。比如，对于非晶硅，激光束的吸收系数A、反射系数R、透射系数T和薄膜厚度的关系如图2所示。从图2可以明显地看出，比如，当用钇铝石榴石（Nd：YAG）Q开关激光器（波长为：1.06um）时，对于在光电器件中实际采用的厚度为4000或4000以上的薄膜来说，激光的吸收系数会在5%到20%范围内发生很大的变化。因此，当用这种YAG激光器加工非晶硅薄膜时，如果薄膜厚度具有最小吸收系数5%，那么为切断此薄膜就需要较大的激光输出，而对于具有最大吸收系数为20%的薄膜厚度来说，就需要有四倍于能量密度阈值的激光输出照射在它的上面。因而，对位于这部分非晶硅薄膜下面的透明电极造成热损伤，则是不可避免的。反之，如果调整到较小的激光输出以便加工具有吸收系数为20%的膜厚部分，则对于吸收系数为5%膜厚部分来说，能量就不够了。因而这部分的非晶硅就不能除去，而被保留下来，这就会造成光电转换元输出的降低。

由此，美国专利US4292092就存在一个问题，即由于激光束的吸收系数随非晶硅薄膜厚度的不同会有很大的变化，而会使薄膜下面的透明电极受到局部热损伤，或是造成该部位的非晶硅薄膜不能被切断。