[发明专利]氧化锌薄膜的热处理方法以及太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化锌薄膜的热处理。

背景技术

氧化锌(ZnO)应用于薄膜太阳能电池(thin film solar cell)、薄膜晶体管液 晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display；TFT LCD)、有机电激发 光(Organic Electro Luminescence；OEL)元件、蓝色发光二极管(Light Emitting Diode；LED)和激光二极管(Laser Diode；LD)等的透明导电膜(Transparent Conducting Oxide；TCO)和发射器(emitter)、纳米量子点列阵(nano quantum dot array)、纳米棒(nanorod)、纳米带(nanobelt)等。

氧化锌即使是未掺入杂质的名义上(nominally)的未掺杂薄膜(undoped)， 但氧化锌的费米能级存在于电导带(conduction band)附近，因此为基于电 子显示n型导电特性的物质。

薄膜太阳能电池(thin film solar cell)、薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display；TFT LCD)、有机电激发光(Organic Electro Luminescence；OEL)元件、蓝色发光二极管(Light Emitting Diode；LED)等的 氧化锌薄膜的制造过程中，为了保护氧化锌薄膜不被杂质掺入，通常广泛利 用湿式(wet)洗净。

经过湿式洗净后，有时候氧化锌薄膜上残存水分(H₂O)。这时，残存的 水分容易吸着在氧化锌的晶粒间(grain boundary)或者表面上。

更是，氧化锌薄膜通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD) 方法形成时，H₂O作为原料气体使用，形成氧化锌薄膜时未经过反映的H₂O 可能残存于氧化锌薄膜的晶粒间或者表面上。

如上所述，氧化锌薄膜形成过程或者湿式洗净中，如果水分残存于氧化 锌薄膜上，会在氧化锌薄膜上层压另一个薄膜时，氧化锌薄膜和另一个薄膜 之间的粘着性下降，有可能发生另一个薄膜从氧化锌薄膜脱落(peel off)的现 象。

特别是，以薄膜太阳能电池为例，如果残留在由氧化锌薄膜形成的透明 电极上的水分向晶硅层扩散，导致开路电压(open-circuit voltage)下降，有可 能降低薄膜太阳能电池的光电转换效率(conversion efficiency)。因此，去除 氧化锌薄膜中的水分对于制造高效率和高产量的薄膜太阳能电池时尤为重 要。

另外，以有机电激发光显示器为例，形成发光层的有机膜层被残存于氧 化锌薄膜上的水分劣化，可能会导致缩短有机发光显示器的寿命或者降低发 光效率。因此，去除残存于有机电激发光元件氧化锌薄膜上的水分，对提高 有机电激发光元件特性很重要。

为了去除氧化锌薄膜的水分，现有技术中，采用将形成有氧化锌薄膜的 玻璃基板放入到真空室，在高真空状态或者由氮气(N2)或者氩气(Ar)等惰性 气体中对氧化锌薄膜进行热处理的方式来去除水分。但是，氮气或者氩气等 惰性气体在真空室内的扩散速度比较慢，因此有可能拖延热处理时间。

另外，氮气或者氩气等惰性气体的分子大，惰性气体不容易向氧化锌薄 膜的晶粒间扩散。因此，对去除吸着在氧化锌薄膜的晶粒间的水分时效果不 是很好。

另外，氮气或者氩气等惰性气体不能作为氧化锌薄膜的掺杂物(dopant) 使用，因此对提高氧化锌薄膜的电学特性起不了作用。

发明内容

本发明的氧化锌薄膜的热处理方法，包括：将形成有氧化锌薄膜的基板 装载在室内的阶段；向上述室内流入氢气的阶段；固定上述室内压力的阶段； 在上述室内利用上述氢气对氧化锌薄膜进行热处理的阶段。

装载上述基板的上述室的压力可以为10^-7Torr至10^-3Torr。

上述方法还可以包括经过上述热处理之后降低上述室内压力的阶段。

经过上述热处理之后，可以将上述室内的压力降低到10^-7Torr至10^-3Torr。