[发明专利]透明导电膜淀积设备、用于多层透明导电膜的连续形成的膜淀积设备及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜淀积设备以及用于通过MOCVD方法连续地形成具有多层结构的透明导电膜的膜形成方法。

背景技术

在太阳能电池生产步骤中的形成透明导电膜的步骤中，使用溅射方法和金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法。MOCVD方法中的反应在低温(200℃或更低)下进行，并且该方法是化学汽相淀积方法。因此，MOCVD方法是温和的膜淀积方法，其不会引发对于其他薄构成层的机械损害，这与例如溅射方法的技术不同，在这些技术中能量粒子的轰击损害了下部薄构成层。

在生产CIGS型薄膜太阳能电池中，在其光入射侧上的薄构成层上形成透明导电膜。利用MOCVD方法所形成的透明导电膜具有增强缓冲层的效用(功能)的功能。然而在溅射方法的情况下，已知透明导电膜引发对于缓冲层的损害，而不是增强其效用，从而降低了太阳能电池的性能。

已经公开了用于利用MOCVD方法来形成透明导电膜的技术(例如参见专利文献1和2)。其中公开的技术包括：对加热后的支持物上的基板进行加热，排空腔室，使基板在腔室中保持大约20分钟从而使得它的温度均匀，然后利用MOCVD方法执行膜淀积大约30分钟，由此淀积大约1μm的透明导电膜。在专利文献3中描述了MOCVD方法的膜淀积设备。该设备具有这样的构造，其中通过气体引入开口将气体引入到石英反应管中，并通过气体排放开口来排出该反应管中的气体。该反应管中设有基座，该基座由碳制成，以及在该基座上设置基板。该设备具有这样的结构，其中，利用布置在反应管之外的高频线圈对基座和基板进行感应加热。在该膜淀积设备中，主要使用烷基铝作为要施加到基板上的有机金属化合物。该MOCVD方法淀积设备不是用于连续地形成具有多层结构的透明导电膜的设备，并且具有不能形成面积较大的透明导电膜的问题。另一方面，公开了用于连续形成薄半导体膜的设备(例如见专利文献4)，其中，设有两个或更多的反应腔室，并且在这些反应腔室中接连地执行膜淀积。然而，该用于连续膜淀积的设备不是用于利用MOCVD方法来形成透明导电膜的设备，而是用于形成薄半导体膜的设备。具有这样的问题，也就是难以直接地将该用于连续形成薄半导体膜的设备转用于通过MOCVD方法来进行透明导电膜的连续形成。

专利文献1：JP-B-6-14557

专利文献2：JP-A-6-209116

专利文献3：JP-A-2-122521

专利文献4：日本专利No.2842551

此外，已经采用了现有技术的MOCVD方法膜淀积设备，这种设备包括例如图5所示的用于烷基锌的MOCVD方法膜淀积设备；以及例如图6中所示的专用于该设备中的喷管。

该设备是用于基板的批处理的设备。首先，腔室在空气中开放，从而引入基板(在下文中，包括基板和除了透明导电膜之外的CIGS型薄膜太阳能电池所需要的层的结构被称为基板，其中所述层包括形成在基板上的光吸收层和缓冲层)。将基板放置在加热板上之后，使得腔室进入真空状态。将基板加热到设定温度之后，通过原料引入端口将原料(例如有机金属化合物，例如二乙基锌Zn(C₂H₅)₂、乙硼烷B₂H₆以及纯水H₂O)引入。使用载气，通过分别与原料相对应的喷管，在基板上喷射这些原料。在一定的时期(以一定的厚度)在基板上淀积透明导电膜。之后，停止原料的馈给。然后将腔室在空气中开放(腔内压力回到大气压)并且将基板取出。由于该过程是批处理，所以之后将下一个基板放置在加热板上。接着，重复上述的相同操作，从而在基板上形成透明导电膜。该设备具有以下1到3的特征。

1.喷管的特征在于这样的结构，其在真空中均匀地喷射有机金属化合物、乙硼烷和纯水，如图6所示。具有这样的问题：由于从加热板辐射的热而导致生长期间升高喷管的温度，以及淀积物积聚在喷管上，所以喷管维修是必要的。此外，具有这样的问题：由于现有技术的喷管结构在用于有机金属化合物、水和乙硼烷的喷射部之间具有间隔，在喷管的背侧甚至在腔室的上部上出现产品积聚，并导致了原料的低使用效率以及对于频繁维护的必要。

2.因为在生长透明导电膜期间在金属加热板上直接地放置基板，加热板的热分布直接地导致透明导电膜的分布。因此具有这样的问题，在加热板具有不均匀热分布的情况下，形成薄层电阻等不均匀的透明导电膜。

3.该设备仅具有一个腔室。因此具有这样的问题，基板处理的速度较低，并且膜淀积的速度较低。

发明内容