專利名稱：電子裝置以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有玻璃基板的太陽能電池、大型顯示器等電子裝置以及其制造方法。
背景技術(shù)：
在太陽能電池、大型平板顯示器裝置等電子裝置中，通常采用玻璃基板。鈉玻璃等廉價(jià)的玻璃基板含有鈉。如果在這樣的玻璃基板上形成太陽能電池元件、顯示元件、開關(guān)元件等電子元件，則玻璃基板中的鈉會(huì)擴(kuò)散到電子元件中，使電子元件的特性劣化。因此， 為了形成壽命長(zhǎng)、特性高的電子裝置，不使用含有鈉的玻璃，通常使用不含鈉的高價(jià)無堿玻
^^ ο可是，隨著電子裝置的大型化，玻璃基板的面積也變大，結(jié)果玻璃基板本身的成本上升。在這樣的狀況下，為了降低大型電子裝置的成本，強(qiáng)烈期望采用廉價(jià)的玻璃基板。公知有一種為了使用含鈉的廉價(jià)玻璃基板而在其上形成鈉擴(kuò)散防止層的技術(shù) (專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-243327號(hào)公報(bào)但是，專利文獻(xiàn)1所公開的方法是作為鈉擴(kuò)散防止層，以濺射法等將二氧化硅被膜、摻雜了磷的二氧化硅被膜、硅氧氮化物膜、氮化硅膜等形成為500nm的厚度的方法，如果應(yīng)用于大型基板，則成本變高，并且鈉的擴(kuò)散防止效果也不高。與此相對(duì)，作為能夠容易且廉價(jià)地應(yīng)用于大型玻璃基板、且鈉的擴(kuò)散防止效果高的鈉擴(kuò)散防止層，本發(fā)明人等的一部分提出了一種由平坦化涂覆膜形成的鈉擴(kuò)散防止層。 雖然在這樣的鈉擴(kuò)散防止層上隔著透明導(dǎo)電膜形成電子元件層來構(gòu)成電子裝置，但由于設(shè)置鈉擴(kuò)散防止層本身成為作業(yè)工序增加、成本增加的要素，所以期待進(jìn)一步的改善。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，獲得一種能夠使用含有鈉等堿金屬的玻璃基板而更廉價(jià)地制造的電子裝置以及其制造方法。以往，就在堿玻璃基體上形成電子元件的電子裝置而言，該電子元件用的透明電極的層被設(shè)置在堿玻璃基體的鈉擴(kuò)散防止層上。與此相對(duì)，本發(fā)明人等新發(fā)現(xiàn)了如果使用氧化鋅層作為該透明電極，則該氧化鋅層本身作為相對(duì)鈉等堿金屬呈現(xiàn)出色的擴(kuò)散防止層而發(fā)揮作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅通過使用氧化鋅層，便能夠省略以往的鈉擴(kuò)散防止層這一事實(shí)，從而得出本發(fā)明。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得使用了氧化鋅層作為透明電極以及堿金屬的擴(kuò)散防止層的器件、即電子裝置。若具體說明，則根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以獲得其特征在于具有含鈉的玻璃基體和設(shè)置于該玻璃基體表面的氧化鋅層且在上述氧化鋅層上形成有電子元件的電子裝置。 該情況下，上述氧化鋅層是鈉擴(kuò)散防止層，并且兼具作為上述電子元件的透明電極的作用。
并且，優(yōu)選在上述氧化鋅層中摻雜有Ga、Al或者h(yuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的其他方式，可獲得其特征在于包含下述工序的電子裝置的制造方法通過使用了有機(jī)金屬系材料的等離子體CVD法，在含鈉的玻璃基體的至少一個(gè)主面使氧化鋅層成膜的工序。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方式，可獲得其特征在于利用透明導(dǎo)電性層來防止堿金屬的擴(kuò)散的堿金屬擴(kuò)散防止方法。這里，上述透明導(dǎo)電性層是氧化鋅層，上述堿金屬為鈉。另外，優(yōu)選上述氧化鋅層通過使用了有機(jī)金屬系材料的等離子體CVD法，成膜在上述含鈉作為上述堿金屬的玻璃基板上。根據(jù)本發(fā)明，通過可以應(yīng)用于容易且廉價(jià)的大型玻璃基板，并且，使構(gòu)成電子裝置的電極由具備鈉的擴(kuò)散防止效果的部件構(gòu)成，由此能夠提供不需要另外設(shè)置鈉擴(kuò)散防止層的電子裝置以及其制造方法。


圖1是通過本發(fā)明涉及的第1實(shí)施方式生成了氧化鋅層(ZnO層)時(shí)所使用的等離子體處理裝置的概略說明圖。圖2是對(duì)本發(fā)明涉及的第1實(shí)施方式以及比較例中的ZnO層的鈉擴(kuò)散防止性能的 SIMS分析結(jié)果進(jìn)行說明的圖。圖3是對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的光電變換元件以及太陽能電池的構(gòu)造進(jìn)行說明的概略剖視圖。圖4A是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4B是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4C是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4D是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4E是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4F是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4G是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖4H是按工序順序?qū)D3所示的光電變換元件的制造工序進(jìn)行說明的圖。圖5是表示了將本發(fā)明應(yīng)用于顯示元件時(shí)的構(gòu)造的概略剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的用于成膜氧化鋅(SiO)層的等離子體處理裝置的概略剖視圖。圖示的等離子體處理裝置1是微波激發(fā)高密度等離子體處理裝置，具備處理室11。在處理室11內(nèi)設(shè)置有電介質(zhì)的頂板2、電介質(zhì)的上段噴射板(shower plate) 3、下段噴射噴嘴(shower nozzle) 4以及工作臺(tái)13，工作臺(tái)13上配置有含Na的鈉玻璃基板7。其中，在下段噴射噴嘴4的稍微上方設(shè)置了具有一個(gè)以上開口的隔板18。這里，微波透過電介質(zhì)的頂板2以及電介質(zhì)的上段噴射板3，向等離子體處理裝置 1的處理室11內(nèi)上部的等離子體產(chǎn)生區(qū)域輻射。等離子體激發(fā)用氣體經(jīng)由氣體導(dǎo)入管5而向上段噴射板3供給，被從上段噴射板3向等離子體產(chǎn)生區(qū)域均勻地排出。在本實(shí)施方式中，使用了 Ar氣體作為等離子體激發(fā)用氣體，但也可以使用Kr氣體、Xe氣體、He氣體。上段噴射板3與隔板18之間形成的等離子體產(chǎn)生區(qū)域，如前述那樣被輻射微波。 通過該微波在等離子體激發(fā)用氣體中激發(fā)起等離子體，該等離子體從等離子體產(chǎn)生區(qū)域被導(dǎo)向擴(kuò)散等離子體區(qū)域以及設(shè)置于擴(kuò)散等離子體區(qū)域的下段噴射噴嘴4。這里，經(jīng)由氣體導(dǎo)入管5向上段噴射板3導(dǎo)入上述的等離子體激發(fā)用氣體和O2氣體(反應(yīng)氣體)，另一方面，從氣體導(dǎo)入管6向下段噴射噴嘴4流入有機(jī)金屬系材料的氣體， 由此可在基板7的表面形成化合物薄膜。圖示的等離子體處理裝置1具備對(duì)SiO層形成用的有機(jī)金屬系材料進(jìn)行供給的有機(jī)金屬系材料供給系統(tǒng)8。該有機(jī)金屬系材料系統(tǒng)8內(nèi)設(shè)置有2個(gè)有機(jī)金屬材料(MO)容器 9以及MO容器10。從這些MO容器9、10經(jīng)由氣體導(dǎo)入管6向下段噴射噴嘴4輸送有機(jī)金屬系材料。另外，處理室11內(nèi)的排出氣體經(jīng)由排氣系統(tǒng)12(僅表示排氣端口，省略了排氣構(gòu)造的圖示)，在排氣管道內(nèi)通過而被導(dǎo)向排氣用的小型泵(未圖示)。圖示的處理室11的大小為直徑MOmm，其中具備搭載33mm見方的長(zhǎng)方形鈉(Na) 玻璃的基板7的工作臺(tái)13。由于圖示的工作臺(tái)13能夠通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)，所以能夠?qū)⒒?配置到最佳的位置高度。在工作臺(tái)13內(nèi)部具備為了能夠加熱基板7而組入加熱器 (未圖示)、能夠控制為所希望的溫度的構(gòu)成。為了抑制反應(yīng)生成物的附著，圖1所示的等離子體處理裝置1的壁面被加熱器14 控制在溫度例如為100°C。另外，從有機(jī)金屬系材料供給系統(tǒng)8到下段噴射噴嘴4的氣體管被加熱器15溫度控制為各材料的容器溫度以上。在處理室11的上部配置的頂板2具有251mm的直徑、15mm的厚度，上段噴射板3 具有251mm的直徑、30mm的厚度。這些頂板2以及上段噴射板3的材質(zhì)都是氧化鋁陶瓷。在下段噴射噴嘴4的前端部下面設(shè)置有多個(gè)用于將氣體均勻釋放出的小孔，孔的孔徑為0. 5mm或者0. 7mm。另外，下段噴射噴嘴前端部的尺寸是外徑為33mm、內(nèi)徑17為mm 的環(huán)狀。在本實(shí)施方式涉及的氧化鋅(aio)層的成膜工序中，由含ai的有機(jī)金屬系材料和添加了 A的Ar等離子體在基板7上成膜ZnO層。也可以取代Ar等離子體而使用Kr、Xe、 He。具體而言，作為含Si的有機(jī)金屬系材料，在該實(shí)施方式中使用了 DMZ (二甲基鋅)，但也可以使用DEZ(二乙基鋅)。Si的有機(jī)金屬系材料收容在由9表示的有機(jī)金屬材料容器 (MOl)中，被Ar等運(yùn)載氣體向下段噴射噴嘴4輸送。并且，在本實(shí)施方式中，成膜了摻雜有( 的SiO(即GZO)膜。因此，將含( 的有機(jī)金屬系材料收容在由10表示的有機(jī)金屬材料容器(M02)中，通過Ar等運(yùn)載氣體將其與 Si材料氣體一同向下段噴射噴嘴4輸送。作為( 的有機(jī)金屬系材料，使用了 Ga (CH3)3、即 TMG (三甲基鎵)，但也可以使用( (C2H5) 3、即TEG (三乙基鎵)。在本實(shí)施方式中，經(jīng)由氣體導(dǎo)入管5每分鐘向上段噴射板3流入200cc Ar氣體以及IOOcc O2,從氣體導(dǎo)入管6向下段噴射噴嘴4流入含Si與( 的有機(jī)金屬系氣體(每分鐘 0. 2cc DMZ, 5% ^ TMG 以及 180ccAr 氣體)。另一方面，將Na玻璃的基板7的工作臺(tái)溫度設(shè)為400°C，處理室11的壓力設(shè)為 0. ITorr,導(dǎo)入1500w的微波，進(jìn)行10分鐘成膜，在玻璃基板7上將GZO層(摻雜了 fei的ZnO層)形成為^Onm的厚度。其中，5%的TMG是以體積計(jì)TMG/(DMZ+TMG)為5%那樣的量。另外，也可以取代( 而向氧化鋅(ZnO)層摻雜Al、h等，還可以按電子裝置不進(jìn)行摻
ο這里，為了確認(rèn)上述的GZO層的鈉擴(kuò)散防止效果，作為比較例，制作了將玻璃基板 7設(shè)為無堿玻璃，在其上與上述同樣地形成了 GZO膜的部件。參照?qǐng)D2，其表示如上述那樣形成的ZnO層的鈉擴(kuò)散防止性能的SIMS (kcondary Ionization Mass Spectrometer)分析結(jié)果。圖示的各曲線表示了 ZnO層以及玻璃基板中含有的各成分。在圖2 (A)中，表示了在無堿玻璃基板上形成了 260nm厚度的ZnO層的情況。可知在無堿玻璃基板中含有大量氧(0)、硅(Si)，另一方面，在GZO層中除了氧(0)之外，還含有大量鋅(Zn)以及鎵(Ga)。而且可知，在無堿玻璃基板中含有1E+2數(shù)量級(jí)程度的鈉(Na)， 但在GZO層中鈉(Na)的量降低到1E+1數(shù)量級(jí)以下。另一方面，如圖2(B)所示，可知在含有1E+4以上的鈉(Na)的Na玻璃基板中，含有與無堿玻璃相同程度的氧(0)以及硅(Si)。Na玻璃基板上形成的GZO層含有( 以及Si， 但鈉(Na)降低到1E+1以下。這樣，鈉從無堿玻璃基板向ZnO層(在該例中是GZ0)中的擴(kuò)散極其微量。另外， 在Na玻璃基板上形成了 SiO(GZO)層的本發(fā)明的實(shí)施方式的情況下，ZnO膜中的Na也是與無堿玻璃基板上的ZnO層同等的極其微量，表示能夠防止鈉從Na玻璃基板的擴(kuò)散。其中，從圖2可知，只要ZnO層具備150nm以上的厚度，則實(shí)質(zhì)上就能夠抑制鈉 (Na)的擴(kuò)散。接下來，參照?qǐng)D3，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的光電變換元件100進(jìn)行說明。 圖示的光電變換元件100設(shè)置在含有防護(hù)玻璃(guard glass) 112以及在該防護(hù)玻璃112 上設(shè)置的玻璃基板114的基體上。圖示的玻璃基板114由含Na的廉價(jià)鈉玻璃形成。為了防止Na從該鈉玻璃擴(kuò)散而污染元件，以往在光電變換元件100與玻璃基板114之間設(shè)置有鈉阻擋層。但是，在本發(fā)明中不設(shè)置鈉阻擋層，而將透明電極層(透明導(dǎo)電性層)作為第1 電極20直接形成在玻璃基板114上。而且，由圖可知，成為單位單體電池的光電變換元件 100與鄰接的其他光電變換元件(單體電池)串聯(lián)電連接，構(gòu)成了太陽能電池。若具體進(jìn)行說明，則本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的光電變換元件100具有第1電極 20、具備由a-Si (非晶硅)形成的nip構(gòu)造的發(fā)電層疊體22、以及隔著硒層M在該發(fā)電層疊體22上成膜的Al的第2電極層26。構(gòu)成光電變換元件100的第1電極20是透明導(dǎo)電體電極(Transparent Conductive Oxide (TCO)層)，在這里，由具有1 μ m膜厚的ZnO層形成。該ZnO層(第1電極)20是被摻雜了( 的η+型ZnO層。另外，在構(gòu)成第1電極20的η+型ZnO層上按規(guī)定的每個(gè)間隔設(shè)置有絕緣膜201 (這里為SiCN)，來劃分、區(qū)分為單體電池單位。在該第1電極20上，設(shè)置有構(gòu)成發(fā)電層疊體22的一部分的η+型a_Si層221，η+ 型a-Si層221與構(gòu)成第1電極20的透明電極接觸。圖示的η+型a-Si層221具有IOnm 的膜厚。在η+型a-Si層221上，依次形成有形成發(fā)電層疊體22的i型a_Si層222以及 ρ 型 a-Si 層 223。圖示的i型a-Si層222以及ρ型a_Si層223的膜厚，分別具有480nm以及IOnm的膜厚。在構(gòu)成圖示的發(fā)電層疊體22的η+型a-Si層221、i型a_Si層222、以及ρ+型 a-Si層223中與第1電極20的絕緣層201的位置不同的位置，設(shè)置有通孔224。在該通孔的內(nèi)壁形成有SiO2層。nip構(gòu)造的發(fā)電層疊體22整體具有500nm的厚度，與由單晶或者多晶硅形成的光電變換元件相比，具有100分之1以下的厚度。接下來，在ρ型a-Si層223上隔著硒(Se)層M形成第2電極層沈，形成該第2 電極層26的Al在發(fā)電層疊體22的通孔224(內(nèi)壁被SiO2絕緣)內(nèi)也形成。通孔224內(nèi)的 Al與鄰接的光電變換元件的第1電極20電連接。其中，構(gòu)成第2電極層與ρ型a-Si層的接觸部的硒(Se)層M，是因?yàn)椋サ墓瘮?shù)(-6. OeV)與ρ型a_Si層的功函數(shù)相近而被使用，同樣也可以置換成功函數(shù)相近的Pt (-5. 7eV)。進(jìn)而，在第2電極層沈上形成基于SiCN的鈍化膜28。形成鈍化膜28的絕緣材料(這里為SiCN)還埋設(shè)在經(jīng)由第2電極層沈、硒層24、ρ型a-Si層223到達(dá)i型a_Si 層222的孔225內(nèi)。在鈍化膜觀上，隔著由熱傳導(dǎo)性良好的材料形成的粘合劑層四安裝有散熱片30 (例如由Al形成)。另外，通過在形成第1電極20的ZnO層中取代( 而摻雜Al Jn等，也能夠形成η+ 型aio層。圖3所示的光電變換元件100以該光電變換元件100的單體電池單體獲得了約 20%的能量變換效率。另外，在將這些光電變換元件100連接而構(gòu)成了 1. 15mX1.40m的太陽能電池模塊的情況下，可獲得307W的電力，模塊中的能量變換效率為18. 9%。在圖3所示的構(gòu)成中，η型非晶硅(a-Si)層與通過向ZnO添加( 而得到的η型 ZnO層接合。結(jié)果，成為容易從η型非晶硅(a-Si)層側(cè)向η型ZnO層流入電子的構(gòu)成。艮口， 在η型非晶硅(a-Si)層與η型ZnO層(這里為η+型ZnO層)接合的情況下，a_Si層的傳導(dǎo)帶Ec與價(jià)電子帶Ev之間的帶隙為1.7MV，另一方面，η+型ZnO層的傳導(dǎo)帶Ec比a_Si 層的傳導(dǎo)帶Ec低0. 2eV,比費(fèi)米能級(jí)Ef低。因此，由于在a_Si層的傳導(dǎo)帶Ec與η+型ZnO 層的傳導(dǎo)帶Ec之間幾乎沒有電子的勢(shì)壘，所以電子以高效率從a-Si層的傳導(dǎo)帶Ec向η+ 型ZnO層的傳導(dǎo)帶Ec流入。這樣，由于在a-Si層與η+型SiO層之間幾乎沒有勢(shì)壘，所以可以使電子從a-Si層向η+型ZnO層高效移動(dòng)，在構(gòu)成了光電變換元件的情況下，可流動(dòng)大電流，能夠?qū)崿F(xiàn)能效的改善。以下，參照?qǐng)D4，對(duì)圖3所示的光電變換元件100以及太陽能電池的制造方法進(jìn)行說明。在該例中，對(duì)使用了國(guó)際公開編號(hào)為W02008/153064的國(guó)際公開公報(bào)所記載的 MSEP (Metal Surface-wave Excited Plasma)型等離子體處理裝置(具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的裝置以及不具備的裝置的任意一個(gè))用作第1 第8等離子體處理裝置的情況進(jìn)行說明。如圖4A所示，首先，準(zhǔn)備由鈉玻璃形成的玻璃基板114。接下來，如圖4B所示，將玻璃基板114引導(dǎo)至具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第1等離子體處理裝置中，作為第1電極20，形成厚度為1 μ m的透明電極(TCO層)。 在第1等離子體處理裝置中，通過摻雜Ga，形成了 η+型ZnO層。摻雜( 的η+型ZnO層在第1等離子體處理裝置中，通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Kr以及&的混合氣體而產(chǎn)生等離子體，并從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板將Ar、Zn(CH3)2以及Ga (CH3)3的混合氣體向在含有Kr以及氧的氣氛生成的等離子體中噴出，在玻璃基板114上通過等離子體CVD 形成了 η+型ZnO層(第1電極)20。接著，在作為第1電極20的η+型ZnO層上涂敷了光致抗蝕劑之后，使用光刻技術(shù)對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行圖案化。在對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行了圖案化后，將其導(dǎo)向具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第2等離子體處理裝置。在第2等離子體處理裝置中，以圖案化后的光致抗蝕劑為掩模，對(duì)η+型ZnO層選擇性地進(jìn)行蝕刻，如圖4C所示，在η+型ZnO層(第 1電極)20中形成到達(dá)玻璃基板114的開口部。第2等離子體處理裝置中的蝕刻，通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar氣體，在該 Ar氣氛下生成的等離子體中，從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向腔室供給Ar、Cl2、HBr 的混合氣體來進(jìn)行。具有開口部的η+型ZnO層以及在該η+型ZnO層上涂敷了光致抗蝕劑的狀態(tài)的玻璃基板114，被輸送到不具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第3等離子體處理裝置， 在第3等離子體處理裝置中，以KrA)2等離子體氣氛將光致抗蝕劑灰化除去。在除去了光致抗蝕劑后，被覆有形成了開口部的η+型ZnO層20的玻璃基板114， 被導(dǎo)入具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第4等離子體處理裝置。在第4等離子體處理裝置中，首先，在開口部?jī)?nèi)以及η+型ZnO層20的表面，通過等離子體CVD形成了 SiCN作為絕緣膜201，然后η+型ZnO層20表面的SiCN在相同的第4 等離子體處理裝置內(nèi)被蝕刻除去。結(jié)果，僅在η+ΖηΟ層20的開口部?jī)?nèi)埋設(shè)絕緣膜201。第 4等離子體處理裝置內(nèi)的SiCN的成膜，通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Xe以及NH3氣體而產(chǎn)生等離子體，并從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向腔室導(dǎo)入41~、5讓4、5讓(013)3的混合氣體，進(jìn)行CVD成膜來進(jìn)行。接下來，在相同的腔室中切換導(dǎo)入氣體，從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar氣體、產(chǎn)生等離子體，并從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向腔室導(dǎo)入Ar與 CF4的混合氣體，將η+型SiO層20表面的SiCN蝕刻除去。接著，在相同的第4等離子體處理裝置內(nèi)，通過依次切換導(dǎo)入氣體，基于連續(xù)CVD 形成具有nip構(gòu)造的發(fā)電層疊體22以及％層M。如圖4D所示，在第4等離子體處理裝置內(nèi)，η+型a-Si層221、i型a_Si層222、 P+型a-Si層223以及硒(Se)層M被依次成膜。 若具體進(jìn)行說明，則在第4等離子體處理裝置中，從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar 以及H2的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向腔室導(dǎo)入Ar、 SiH4,以及PH3的混合氣體，對(duì)η+型a-Si層221進(jìn)行等離子體CVD成膜。接下來，通過從上段氣體噴嘴持續(xù)向腔室供給Ar以及吐的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)將來自下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的氣體從Ar、SiH4、PH3氣體切換成Ar+SiH4氣體并進(jìn)行導(dǎo)入，由此成膜i型a-Si層222。進(jìn)而，從上段氣體噴嘴持續(xù)向腔室供給Ar以及吐的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)將來自下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的氣體從Ar、SiH4氣體置換成 Ar+SiH4+B2H6氣體，由此成膜ρ+型a-Si層223。接下來，從上段氣體噴嘴持續(xù)向腔室供給 Ar以及H2的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)將來自下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的氣體從Ar、SiH4, B2H6氣體置換成Ar、H2Se的混合氣體，由此對(duì)硒層M進(jìn)行CVD成膜。
這樣，由于通過在同一 MSEP型等離子體處理裝置中依次切換導(dǎo)入氣體，能夠進(jìn)行 6層的成膜、蝕刻，所以可形成缺陷少的優(yōu)異的膜，同時(shí)能夠大幅降低制造成本。
搭載有硒層M以及發(fā)電層疊體22的玻璃基板114被從第4等離子體處理裝置導(dǎo)向光致抗蝕劑涂敷機(jī)(狹縫涂敷機(jī))，在被涂敷了光致抗蝕劑后，通過光刻技術(shù)對(duì)光致抗蝕劑實(shí)施圖案化。在光致抗蝕劑的圖案化后，搭載有硒層M以及發(fā)電層疊體22的玻璃基板114與圖案化后的光致抗蝕劑一同，被導(dǎo)入具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第5等離子體處理裝置。在第5等離子體處理裝置中，以光致抗蝕劑作為掩模，選擇性地蝕刻硒層M 以及發(fā)電層疊體22，如圖4E所示，形成到達(dá)第1電極20的通孔224。S卩，在第5等離子體處理裝置中連續(xù)蝕刻4層。通過第5等離子體處理裝置內(nèi)的蝕刻，形成了從硒層M貫通第1電極(η+型ZnO 層)20而到達(dá)第1電極20的通孔224的玻璃基板114，從第5等離子體處理裝置移動(dòng)到前述的不具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第3等離子體處理裝置，在從上段氣體噴嘴導(dǎo)入到腔室的KrA)2氣體的氣氛下生成的等離子體內(nèi)，光致抗蝕劑被灰化除去。除去光致抗蝕劑后的玻璃基板114，移動(dòng)到具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第6等離子體處理裝置，如圖4F所示，在硒層M上成膜具有1 μ m厚度的Al層作為第 2電極層沈。Al層還成膜在通孔224內(nèi)。關(guān)于該Al層的成膜，通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar以及H2的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向在ArM2氣氛下生成的等離子體中噴出Ar+Al (CH3)3氣體來進(jìn)行。接著，在第2電極層沈的Al層上涂敷了光致抗蝕劑后，將其圖案化，并導(dǎo)入到具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第7等離子體處理裝置內(nèi)。在第7等離子體處理裝置中，通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向在Ar氣氛下生成的等離子體內(nèi)噴出八什(12氣體，由此進(jìn)行Al層的蝕刻。在第7等離子體處理裝置中，接著通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar以及吐的混合氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)從下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板向在ArM2氣氛下生成的等離子體內(nèi)導(dǎo)入Ar+CH4氣體，來進(jìn)行硒層M的蝕刻。在第7 等離子體處理裝置中，接著通過從上段氣體噴嘴向腔室供給Ar氣體來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)將來自下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的氣體切換成Ar+HBr氣體，來蝕刻到ρ+型a_Si 層223、i型a-Si層222的中途。結(jié)果，如圖4G所示，形成從Al層沈表面到i型a-Si層222的中途的孔225。該工序也使用同一 MSEP型等離子體處理裝置，通過依次切換氣體來進(jìn)行4層連續(xù)蝕刻，可大幅減少處理時(shí)間與成本。接下來，搭載有圖4G所示的元件的玻璃基板114移動(dòng)到前述的不具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第3等離子體處理裝置，通過在從上段氣體噴嘴導(dǎo)入到腔室的 Kr/仏氣體的氣氛下生成的等離子體，光致抗蝕劑被灰化除去。含有除去了光致抗蝕劑的Al層作為第2電極層沈的玻璃基板114，被導(dǎo)入具備下段氣體噴嘴或者下段氣體噴射板的第8等離子體處理裝置，通過基于CVD形成SiCN膜，在八1層沈上以及孔225內(nèi)形成絕緣層(鈍化膜)28，如圖4H所示，制成所希望的光電變換元件以及太陽能電池。在上述的制造方法中，可以在多層的成膜等中利用同一等離子體處理裝置。因此， 能夠在除去了因大氣中的氧、雜質(zhì)等引起的污染的狀態(tài)下，制成光電變換元件以及太陽能電池。以上，參照優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。本發(fā)明的構(gòu)成、細(xì)節(jié)在技術(shù)方案所記載的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，可以進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的各種變更。例如，在上述的實(shí)施方式中，僅對(duì)由a-Si層形成nip構(gòu)造的發(fā)電層疊體的全部的情況進(jìn)行了說明，但i型a-Si層也可以由結(jié)晶硅或者微晶體非晶硅形成。 另外，也可以在發(fā)電層疊體22上再堆積一個(gè)或者一個(gè)以上的發(fā)電層疊體。工業(yè)上的可利用性以上，作為電子元件的一個(gè)例子，以太陽能電池為例對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成進(jìn)行了說明， 但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于如圖5所示，在形成于玻璃基板114的第1電極(氧化鋅層)20上形成的顯示元件40或其他電子元件，可以在將上述的氧化鋅層用作鈉擴(kuò)散防止層的同時(shí)， 用作電子元件的透明電極。并且，本發(fā)明不僅作為將構(gòu)成電子裝置的透明導(dǎo)電層用于防止鈉的擴(kuò)散的方法是極為有效的，而且作為將構(gòu)成電子裝置的透明導(dǎo)電層用于防止鉀等堿金屬的擴(kuò)散的堿金屬防止方法也是極其有效的。另外，除了氧化鋅層之外，本發(fā)明還可能應(yīng)用于其他形成透明電極的材料(例如In)。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，其特征在于，具有含鈉的玻璃基體、和設(shè)置在該玻璃基體表面的氧化鋅層，在所述氧化鋅層上形成有電子元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述氧化鋅層是鈉擴(kuò)散防止層，并且作為所述電子元件的透明電極而發(fā)揮作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子裝置，其特征在于， 所述氧化鋅層中摻雜有Ga、Al或者^。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的電子裝置，其特征在于， 所述氧化鋅層的厚度為150nm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的電子裝置，其特征在于， 所述電子元件是太陽能電池元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的電子裝置，其特征在于， 所述電子元件包含顯示元件。
7.一種電子裝置的制造方法，其特征在于，包括下述的工序在含鈉的玻璃基體的至少一個(gè)主面通過使用了有機(jī)金屬系材料的等離子體CVD法使氧化鋅層成膜。
8.—種堿金屬擴(kuò)散防止方法，其特征在于， 使用透明導(dǎo)電性層來防止堿金屬的擴(kuò)散。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的堿金屬擴(kuò)散防止方法，其特征在于， 所述透明導(dǎo)電性層是氧化鋅層，所述堿金屬是鈉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的堿金屬擴(kuò)散防止方法，其特征在于， 所述氧化鋅層通過使用了有機(jī)金屬系材料的等離子體CVD法而成膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的堿金屬擴(kuò)散防止方法，其特征在于， 所述氧化鋅層形成在含有所述鈉作為所述堿金屬的玻璃基板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的堿金屬擴(kuò)散防止方法，其特征在于， 所述氧化鋅層中摻雜有Ga、Al或者^。
全文摘要
發(fā)現(xiàn)透明導(dǎo)電性層中的氧化鋅層具有防止鈉擴(kuò)散的作用，可獲得將該氧化鋅層利用為電子裝置的電極且作為防止鈉從玻璃基板擴(kuò)散的擴(kuò)散防止層而利用的電子裝置。
文檔編號(hào)H01J29/86GK102414832SQ20108001856
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者大見忠弘, 淺原浩和, 田中宏治, 綿貫耕平 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東北大學(xué)