[发明专利]附有绝缘层的金属基板及其制造方法以及半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及附有绝缘层的金属基板及其制造方法以及使用附有绝缘层的金属基板的半导体装置。

背景技术

在基板上具有下部电极(背面电极)、藉由光吸收而产生电流的光电转换层及上部电极(透明电极)的积层构造的光电转换组件为使用于太阳电池等的用途。历来太阳电池中以Si系太阳电池为主流，其中Si系太阳电池使用块状的单结晶Si或多结晶Si或薄膜的非晶(amorphous)Si，但是近年来不含Si的化合物半导体系的太阳电池的研究开发正在进行中。作为化合物半导体系太阳电池，已知有包括Ib族元素、IIIb族元素及VIb族元素的CIS(Cu-In—Se)系或CIGS(Cu-In-Ga—Se)系等的薄膜系，该薄膜系的光吸收率高且光电转换效率高。

CI S系或CIGS系等的光电转换组件中，已知藉由使碱金属，较佳的是使Na扩散至光电转换层，则光电转换层的结晶性变好，光电转换效率提升。历来使用含有Na的碱石灰(soda lime)玻璃基板，使Na扩散至光电转换层。

但是，在使用金属基板作为太阳电池基板的情况下，由于不能从基板供给钠，因此有转换效率不能提升的问题。此时，在使用不含钠的基板的情况下，进行如下做法：使用液相法设置碱供给层、使用与CIGS的共蒸镀而导入钠或者设置Mo-Na作为电极等。例如专利文献1揭示在氧化铝绝缘层中掺杂(dope)碱。但是，在如此的于氧化铝绝缘层中的掺杂碱的情况下，其会有裂纹(crack)耐性或弹性(flexible)适性低的问题。

专利文献2中揭示藉由液相涂布来涂布碱金属硅酸盐，详细为钠硅酸盐。可是，一般在铝基板的情况下，藉由形成阳极氧化铝膜，可以得到无针孔(pinhole)且密着性良好的绝缘覆膜(专利文献3)。此外，阳极氧化铝膜的多孔构造为使应力分散的构造，相对于致密的氧化铝(alumina)膜则耐裂纹性优异。对于如此的阳极氧化铝膜，专利文献4中揭示使其与氢氧化钠水溶液接触而掺杂钠。

[现有技术文献]

[专利文献1

[专利文献1]日本专利特表2007—502536号公报

[专利文献2]日本专利特开2009—267332号公报

[专利文献3]日本专利特开2000—349320号公报

[专利文献4]日本专利特开2010—232427号公报

发明内容

如专利文献4所记载的在阳极氧化铝膜掺杂碱金属的方法的情况下，由于仅在细孔壁的最表面或细孔壁内部的表面附近存在碱金属，因此有不能确保足够的碱金属的问题。此外，使其与含有水溶性化合物的溶液接触而在阳极氧化铝膜掺杂碱金属的方法具有如下述的问题：在其后的Mo成膜后的切割(scribe)后实施水洗的情况下，或者如在以液相来形成光电转换层，其后实施退火(anneal)处理而使碱金属扩散的情况下，碱金属因浸渍于水的步骤而溶出，特地掺杂的碱金属变得没有用处，无法提升发电效率。

另一方面，在对阳极氧化铝膜以如专利文献2所记载的液相涂布设置碱供给层的情况下，由于往阳极氧化铝膜的碱扩散同时发生，因此该状况会成为碱金属的损耗。碱金属离子的扩散路径未必明朗，但是由于阳极氧化铝膜具有从介观(meso)到微观(micro)的孔，因此可以推测表面积非常大且碱金属离子与表面的OH基的H⁺交换。此外，氧化铝为亲水性，而且由于阳极氧化铝膜具有如上述从介观到微观的孔，因此非常容易吸湿。因此，干燥下即便具有绝缘性，若放置在湿度环境下，会产生绝缘性降低的问题。进而，为了在多孔层上成膜，必须考虑针孔等的问题或与上层的密着性的点。

但是，藉由碱金属硅酸盐的涂布，在多孔阳极氧化膜上欲形成硅化合物层的情况下，由于涂布液含浸多孔阳极氧化膜的细孔，因此多孔阳极氧化膜的内部亦形成硅化合物层。在该情况下，若硅化合物含有碱金属，碱金属自身会成为导电载子(carrier)，此外，由于水分变得容易被吸附且导电性变高，因此有作为绝缘层的机能降低及漏电流(1eak current)增加的问题。

本发明鉴于上述事情，目的在提供附有绝缘层的金属基板及其制造方法以及使用该附有绝缘层的金属基板的半导体装置。附有绝缘层的金属基板可以在基板具有阳极氧化铝膜的情况下，确实地确保电气绝缘性、且对应力或裂纹的耐性优异，而且对于光电转换半导体层可以有效率地扩散碱金属离子，光电转换组件的光电转换效率可以提高。