專利名稱:電絕緣層的制作方法
本發(fā)明涉及由非單晶物質(zhì)構(gòu)成的電絕緣層，該絕緣層用等離子CVD體(化學(xué)汽相淀積)法或?yàn)R射法淀積在象太陽能電池基片那樣的基片上。
目前，太陽能電池產(chǎn)品所用的基片，是包敷一層透明導(dǎo)電薄膜如ITO/玻璃，或SnO2/玻璃的透光式板;用不銹鋼、鐵、鋁、鎳、黃銅、銅、鋅或它們的合金制成的金屬板;用其它金屬處理過的金屬板;和類似物。當(dāng)用象金屬板這樣的導(dǎo)電板作太陽能電池的基片時(shí)，由于許多電池圖形形成在一張基片上并且相互串連，就要求基片與底板上的太陽能電池的電極是電絕緣的。為此，要在基片上形成絕緣層。形成所說的絕緣層的絕緣材料必須耐熱，因?yàn)榛谔柲茈姵氐闹苽涔に囍幸?jīng)受溫度為20℃到350℃的熱處理。但是，通常用耐熱的有機(jī)聚合物如聚酰亞胺樹脂用旋轉(zhuǎn)涂敷或浸漬的方法涂到基片上，經(jīng)過熱處理使其硬化和去氣。
通常，要制造太陽能電池，要有較高的半導(dǎo)體層形成溫度，得到的太陽能電池要有較高的質(zhì)量。然而，當(dāng)用有聚酰亞胺樹脂絕緣薄膜的基片制造太陽能電池時(shí)，半導(dǎo)體層的形成溫度只能升到250度，這樣的溫度要獲得高質(zhì)量的太陽能電池是不理想的。此外，熱處理中絕緣層會(huì)縮合放出H2O或釋出雜質(zhì)，這就使太陽能電池的質(zhì)量降低。這兒提到的是采用無定形硅制造電絕緣層的方法。在這種情況下，介質(zhì)擊穿電壓低，只有20到30伏/微米。因此無定形硅必須淀積的很厚。
本發(fā)明的目的是提供一層耐熱性提高了的淀積在基片上的電絕緣層，并避免使產(chǎn)品性能降低的形成聚酰亞胺樹脂絕緣層要求的復(fù)雜熱處理。
根據(jù)本發(fā)明，提供了由非單晶物質(zhì)構(gòu)成的電絕緣層，用等離子體CVD法或?yàn)R射法淀積在基片上，含碳量不低于10%(按原子%)。
絕緣層有良好的耐熱性，不需要復(fù)雜的熱處理，能做得比較薄。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的簡單透視圖。
本發(fā)明中用的基片的一般例子，例如，用不銹鋼、鐵、鋁、鎳、黃銅、銅、鋅，或類似物構(gòu)成的厚度在0.03至1毫米的導(dǎo)電板。
本發(fā)明的絕緣層用普通的等離子CVD法或?yàn)R射法(濺射氣化淀積法)形成在基片上。
用這種方法形成的絕緣層最好是碳原子含量不低于10%。假若碳原子含量低于10%，介質(zhì)擊穿電壓降低到50V/μm或更低，這就是絕緣性能不理想。假若碳原子含量為30%或更高，介質(zhì)擊穿電壓會(huì)進(jìn)一步上升到100V/μm或更高，這對(duì)用輝光放電制造半導(dǎo)體器件是有利的。
從降低膜中的應(yīng)力和使其具有可塑性這點(diǎn)來說，本發(fā)明的絕緣層最好用下列分子式表示的材料Si(1-x-y)CxXy∶H(式中X至少是氧(O)，氮(N)，磷(P)，氯(Cl)，溴(Br)，和鍺(Ge)中的一個(gè);1≥x≥0.1;0.9≥y≥0.1;和1≥x+y≥0.1.)但是，本發(fā)明的絕緣層的非單晶物質(zhì)不受此限制。
用一般的分子式表示的無定形物質(zhì)的典型例子是，如C∶H，Si(1-x)Cx∶H，(式中x如上面所規(guī)定的)，Si(1-x-y)CxFy∶H(式中的x和y如上面所規(guī)定的)，Si(1-x-y)CxFy∶H(式中的x和y如上面所規(guī)定的)和類似物。
本發(fā)明的絕緣層可以含氫原子，也可以不含氫原子。此外，絕緣層最好不要摻入少量的硼，磷或類似物。
絕緣層能夠用等離子體CVD法或?yàn)R射法由混合氣體形成。該混合氣體最好是由含硅的化合物氣體和含碳化合物氣體組成，假若必要，還包括氫氣和惰性氣體這樣的稀釋劑。含硅化合物的例子，例如，硅烷、二硅烷或三硅烷這樣的聚硅烷，三甲基硅烷這樣的有機(jī)硅愆生物或它的鹵代愆生物，它的混合物，和類似物。含碳化合物的例子是，例如，象甲烷、乙烯、乙炔或丙烷這樣的飽和或不飽和碳?xì)浠衔?，它們的混合物和類似物。含碳化合物能夠混合，所以形成的絕緣層含碳原子不少于10%。
盡管對(duì)絕緣層的厚度沒有限制，較理想的厚度是0.5到100微米，最理想的是大約1到10微米。假定絕緣層的厚度是大約0.5到100微米，所得到的介質(zhì)擊穿電壓為50伏/微米，或更高。假定厚度超過0.5微米，針孔增加，但是假定厚度超過100微米，由于內(nèi)應(yīng)力作用會(huì)使膜層剝離。假定厚度是大約1到10微米，所獲得的介質(zhì)擊穿電壓大約100到1000伏/微米，針孔減少，很少發(fā)生剝離。
現(xiàn)在討論本發(fā)明的絕緣層，并參考附圖加以說明。
參看圖1，本發(fā)明的電絕緣層2形成在基片1上，然后在它上面形成金屬薄膜電極3。
圖2是用等離子體CVD法或?yàn)R射法在基片上淀積絕緣層的蒸發(fā)設(shè)備實(shí)施例的簡單截面圖。
用等離子體CVD法與圖2中示的設(shè)備淀積本發(fā)明的絕緣層方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。例如，將基片1放到電板6上并抽真空，使真空室4的真空度達(dá)到1×10-6到10×10-6乇。然后打開閥門7通入混合氣體。但要保持真空度在1×10-2到5乇，在電極5和6之間加直流電壓或頻率為1千赫茲到數(shù)十兆赫茲的高頻電壓使在真空室4內(nèi)建立等離子區(qū)。該等離子區(qū)保持?jǐn)?shù)分鐘到數(shù)小時(shí)，以便在基片上形成膜厚大約為0.5微米到100微米，含碳量不少于10%，介質(zhì)擊穿電壓不低于50伏/微米的絕緣層。
用濺射法淀積本發(fā)明的絕緣層的方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，例如，將基片1放在圖2中示出的設(shè)備的電極6上，抽真空，使真空室4內(nèi)的真空度達(dá)到1×10-6到10×10-6乇。然后將惰性氣體如氬氣或氦氣與氫氣、碳?xì)浠衔餁怏w或硅化合物氣體的混合氣體通過閥門7送入真空室4中。但要保持真空度在約5×10-6到1×10-1乇，在帶有SiC、石墨或硅靶的電極5和放有基片1的電極6之間加直流電壓或頻率為1千赫茲到數(shù)十兆赫茲的高頻電壓使其在真空室4內(nèi)建立等離子區(qū)。等離子區(qū)保持?jǐn)?shù)分鐘或數(shù)小時(shí)，以便在此處在基片1上形成膜厚為0.5到100微米，含碳量不低于10%，介質(zhì)擊窮電壓不低于50伏/微米的絕緣層2。建立等離子區(qū)較理想的是加約1到3千伏電壓，電流是100到300毫安，功率約為100到300瓦。
用真空蒸發(fā)法或?yàn)R射法在絕緣層上形成金屬層的方法，圖1所示的帶有絕緣層和金屬電極的基片就做好了。金屬層有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電率，厚度約為500埃到1微米。金屬層材料，例如是鋁、鉬、不銹鋼、銻、鉻、鎳、和類似物。
本發(fā)明的絕緣層不需要象用聚酰亞胺樹脂那樣在制造中要經(jīng)過熱處理，它的耐熱性比用聚酰亞胺高。此外，由于不受太陽能電池制造過程中加熱去氣的影響，能在高溫下形成半導(dǎo)體膜層，所獲得的太陽能電池的質(zhì)量提高了。此時(shí)，同用旋轉(zhuǎn)包復(fù)法或浸漬法形成聚酰亞胺樹脂層的情況相比較，用等離子體CVD法或?yàn)R射法形成的絕緣層結(jié)構(gòu)保證了膜層的均勻結(jié)構(gòu)，所以合格率提高了。本發(fā)明的絕緣層的介質(zhì)擊穿電壓為50伏/微米或更高，較理想的介質(zhì)擊穿電壓是100伏/微米或更高。
用以下的例子對(duì)發(fā)明作更詳細(xì)的討論和說明。要知道，本發(fā)明不局限于所舉的例子，在不脫離發(fā)明的實(shí)質(zhì)和發(fā)明的范圍的前提下可以作各種變化和改進(jìn)。
例采用等離子體CVD法使用與圖2中所示的類似設(shè)備作了實(shí)例。
用厚度為0.2毫米的不銹鋼304帶作基片1并放在電極6上。電極5和6之間的距離為20毫米，基片被加熱所以它的表面溫度是250℃。然后對(duì)真空室4抽真空，使真空度到1×10-6乇，將將體積為2SCCm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的硅烷和180SCCm甲烷的混合氣體用氫稀釋到10%，通過閥門7送入真空室內(nèi)，真空度保持在1.5乇。在這種情況下，在電極5和6之間加高頻電壓(30瓦，13.56兆赫茲)在真空室里建立等離子區(qū)，等離子區(qū)保持3小時(shí)，在這形成絕緣層2。
獲得的絕緣層膜厚為2微米和光學(xué)禁帶寬度Eg(opt)為2.6eV(電子伏)。用奧格爾(Auger)電子光譜分析儀測得的絕緣層中的含碳量是45%。
然后，用電子束真空蒸發(fā)法將作為金屬電極3的鉻淀積層2的表面，鉻層厚度為1000
。
在基片1和電極3之間加電壓。發(fā)現(xiàn)介質(zhì)擊穿電壓為300伏/微米左右。
除了實(shí)例中用的混合物配方和方法外，其它的混合物配方和方法也可以用于實(shí)例中，其前提是所獲得的特性要基本上相同。
補(bǔ)正 85101843文件名稱 頁 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后權(quán)利要求
書 1 倒2 ……至少造出的一 ……至少選擇的一種，…… 種說明書 3 倒9 。假定厚度超過 假定厚度不超過0.5…… 0.5……
權(quán)利要求
1.由非單晶物質(zhì)組成的電絕緣薄層采用等離子體CVD法或?yàn)R射法淀積在基片上，其含碳量按原子算不少于10%。
2.權(quán)項(xiàng)要求1的電絕緣薄層，薄層中的碳含量按原子算不少于30%。
3.權(quán)利要求
1的電絕緣薄層，薄層的介質(zhì)擊穿電壓不低于50伏/微米。
4.權(quán)利要求
1的電絕緣薄層，薄層的介質(zhì)擊穿電壓不低于100伏/微米。
5.權(quán)利要求
1的電絕緣薄層，薄層厚度為0.5至100微米。
6.權(quán)利要求
1的電絕緣薄層，薄層厚度為1至10微米。
7.權(quán)利要求
1的電絕緣薄層，其中的非單晶物質(zhì)是分子式如下的無定形物質(zhì)Si(1-x-y)CxXy∶H式中X是以氮(N)，氧(O)，氟(F)，氯(Cl)，溴(Br)，和鍺(Ge)這組元素中至少造出的一種，1≥x≥0.1，0.9≥y≥0;和1≥x+y≥0.1。
專利摘要
由非單晶物質(zhì)構(gòu)成的電絕緣薄層，用等離子CVD(化學(xué)汽相淀積)法或?yàn)R射法淀積在基片上，含碳量按原子算不低于10％。電絕緣層比較薄而且有優(yōu)越的耐熱性和高的介質(zhì)擊穿電壓。
文檔編號(hào)H01L21/00GK85101843SQ85101843
公開日1987年1月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者西村國夫, 中山威久, 津下和永, 太和田目久 申請(qǐng)人:鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan