[发明专利]通过MOCVD（金属有机化学汽相淀积）法制备ZnO透明导电膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备用于CIS型薄膜太阳能电池等的ZnO透明导电膜的方法。

背景技术

用于形成透明导电膜的方法是已知的，其中通过化学汽相淀积法(CVD法)形成太阳能电池用的透明导电膜(参见，例如，专利文献1)。这个方法包括将作为原料的有机锌化合物(例如二乙基锌)、氧化剂(例如水或水蒸气)和添加剂(例如作为铝的三乙基铝和作为硼的二硼烷)引入到包含加热至约60-350℃，优选100-200℃(特定地为约150℃)的基板的反应室中，从而形成在所述基板上的氧化锌膜。将第III族元素(例如作为铝的三乙基铝和作为硼的二硼烷)加入到氧化锌中使电阻率降低。包含氢的氧化锌膜比包含铝的氧化锌膜具有更低的热稳定性，而包含铝的氧化锌膜比包含氢的氧化锌膜具有稍微更高的电阻率。尽管专利文献1公开了作为原料的有机锌化合物的二乙基锌的使用，但其没有说明所述原料的纯度。

专利文献1：JP-B-6-14557

通常，在通过化学汽相淀积法(CVD法)形成ZnO透明导电膜的情况下，将具有被称为半导体级纯度的99.999-99.9999％纯度的二乙基锌用作原料。因为用于除去杂质的纯化步骤是必须的，所以所述二乙基锌的成本是高的。这导致形成ZnO透明导电膜的成本是高的。另外，由于在通过化学汽相淀积法(CVD法)形成ZnO透明导电膜的情况下为了降低ZnO透明导电膜的电阻率而加入的二硼烷是其操作必须使用特殊设备的特殊材料气体，因此这导致了生产成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的第一个目的是提供通过MOCVD(金属有机化学汽相淀积)法形成ZnO透明导电膜的方法，该方法利用廉价的低纯度二乙基锌(Zn(C₂H₅)₂)作为原料，并从而降低了形成ZnO透明导电膜的成本。通过本发明的方法形成的ZnO透明导电膜在性能上(电阻率和消光系数)与形成自高纯度二乙基锌作为原料的ZnO透明导电膜是一样的。

本发明的第二个目的是在通过MOCVD(金属有机化学汽相淀积)法的膜形成中通过利用作为杂质包含于所述廉价低纯度原料二乙基锌中的三乙基铝(Al(C₂H₅)₃)作为添加剂而减少添加剂的使用和将其引入的操作和降低膜形成的成本。由本发明方法形成的ZnO透明导电膜在性能上(电阻率和消光系数)与通过其中使用高纯度二乙基锌作为原料和加入三乙基铝(Al(C₂H₅)₃)的方法形成的ZnO透明导电膜是一样的。

本发明的第三个目的是通过由其中不加入(使用)二硼烷(B₂H₆)的MOCVD(金属有机化学汽相淀积)法形成ZnO透明导电膜降低形成ZnO透明导电膜的成本，所述二硼烷已经在相关现有技术的沉积方法中用作添加剂并且其为操作必须使用特殊的设备的特殊材料气体。通过本发明的这个方法形成的ZnO透明导电膜在性能上(电阻率和消光系数)与通过其中使用高纯度二乙基锌作为原料和加入作为其操作必须使用特殊的设备的特殊材料气体的二硼烷(B₂H₆)的方法形成的ZnO透明导电膜是一样的。

解决问题的手段

(1)用于消除如上所述问题的本发明提供制备ZnO透明导电膜的方法，其中将低纯度二乙基锌(Zn(C₂H₅)₂)用作通过MOCVD(金属有机化学汽相淀积)法制备ZnO透明导电膜的原料，其中所述方法包括使用90-99.99％的二乙基锌作为原料和使用水蒸气(H₂O)作为氧化剂，利用作为杂质以0.01-10％的量包含于所述二乙基锌中的三乙基铝(Al(C₂H₅)₃)作为第III族元素添加剂，和加入二硼烷(B₂H₆)作为第III族元素添加剂，以使所述二乙基锌、所述水蒸气(H₂O)、所述三乙基铝和所述二硼烷经历汽相反应，并从而通过MOCVD(金属有机化学汽相淀积)法制备ZnO透明导电膜。

(沉积法I：高纯度范围用于例如电流驱动装置(大电流量)，例如太阳能电池，和低纯度范围用于例如电压驱动装置(小电流量)，例如液晶显示器面板和防止静电聚积)