JP2928016B2 - 透明導電膜の成膜方法 - Google Patents

透明導電膜の成膜方法

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  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池、薄膜ディス
プレイ装置等に用いられる透明導電膜の成膜方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】太陽電池の光入射側の電極に用いられる
透明導電膜材料として、SnO2 、ITOが実用化されて
いる。なかでもSnO2 は安価であり、水素処理による低
抵抗化が可能である。膜製造条件により膜表面の凹凸を
制御する、いわゆるテキスチャ化により有効な光の閉じ
込めを期待できることから、薄膜太陽電池の集電電極と
して広く用いられている。ただCVDによる成膜法が主
体となるため、基板温度を約400 ℃程度にしなければな
らず、たとえばアモルファスシリコン等の材料の上に後
付けで堆積することが不可能であった。
【0003】これに対し、ITOは150 ℃程度の低い基
板温度で、水分を含んだ雰囲気中でのスパッタ法によ
り、低抵抗で高透過率の膜特性が得られているが、高価
なInを使用するので電力用太陽電池等の面積の大きいも
のはコスト面での制約がある。このためZnO系材料が再
び見直されてきている。ZnOは従来より圧電材料、ガス
センサ材料として実用化されてきており、弾性表面波デ
バイス、ガス漏れ警報器、バリスタ等の製品が市販され
ている。
【0004】ZnO、SnO2 は酸素欠損型の導電機構を持
っており、欠陥格子の電子との授受(酸化還元反応) に
よりその抵抗率が容易に変化する。すなわち、酸化反応
で抵抗率は増大し、還元反応で低下する。このため、A
l、B等の不純物を添加して低抵抗化、特性安定化を図
っている。N型半導体ZnOの抵抗率は、移動度をμN
キャリア密度をNN としたときに次式(1) で与えられ
る。
【0005】 ρ=1/ (μN N ) ────── (1) 従って、高μN 化、高NN 化により抵抗率を下げること
ができる。高μN 化は結晶性を改善することで、高NN
化は不純物の添加濃度を高めることで実現できる。一
方、もう一つの重要な特性である光透過率は、透過光強
度をI、入射光強度をIO 、吸収係数α、膜厚をt、電
子の電荷をe、波長をλ、屈折率をn、光速をC、電子
の有効質量をm* 、緩和時間をτとしたとき、次の2式
(2)、(3) で表わされる。
【0006】 I=IO exp(−αt) ──────(2) α=NN 2 λa / (πnC3 * τ) ──────(3) (3) 式より、吸収係数αを低減し高透過率化を図るに
は、NN を低減することが重要であることがわかる。こ
のことは、(1) 式によりρを下げるためにNN を高くす
ることと矛盾する。したがって、適当な量の不純物を添
加し、かつ結晶性を悪化させず、高μN を保ことが良く
光を透過させ抵抗率の低い薄膜形成の条件となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】たとえば、太陽電池へ
の適用を考えると電流収集効率より、ρ<1×10-3Ω・
cmが必要である。また光出力電流は透過率に比例するた
め、SnO2 なみの電流を得ようとすると、透過率を90%
程度まで高める必要がある。しかし、不純物としてAl2
3 を用い、これを2重量%程度添加したZnOでは2×
10-4Ω・cmの抵抗率が得られており、熱的安定性も良い
ため透明導電膜として従来用いられていたが、透過率は
約70%と低かった。
【0008】本発明の目的は、Al2 3 を不純物として
添加したZnOからなり、高透過率で低抵抗率の透明導電
膜の成膜方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のよれば、0.5重量パ−セント〜1重量
パ−セントの濃度の酸化アルミニウムを含む酸化亜鉛か
らなるタ−ゲットを用い、水素を含む不活性ガス雰囲気
中でスパッタリングする透明導電膜の成膜方法であっ
て、水素を含む不活性ガス雰囲気中でのスパッタリング
により薄膜を形成する工程と、形成された薄膜を水素を
含む不活性ガス雰囲気にさらす工程とを交互に繰り返す
こととする。ここで、不活性ガスがアルゴンガスである
と好ましい。また、スパッタリングをRFマグネトロン
スパッタリング装置を用いて行うと良い。
【0010】
【作用】0.5重量%以上のAl2 3 をZnOに添加するこ
とにより高NN 化がはかれるが、Al2 3 濃度を1重量
%以下に抑えると共にスパッタリング雰囲気中へ水素を
添加することにより低μN 化がはかれる。これで高透過
率が実現する。ただしAl 2 3 が1重量%より多い場合
に比べて抵抗率は高くなるが、膜堆積と水素を含む不活
性ガス雰囲気中にさらすことによる還元反応を交互に繰
り返すことで、膜中の酸素濃度を低下させることなく水
素を添加することができる。この水素が格子欠陥部の酸
素を補償して伝導に寄与するため膜の抵抗が低減する。
【0011】
【実施例】RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、Zn
Oターゲツト中のAl2 3 濃度を0〜2重量%、雰囲気
ガスであるArガス中のH2 濃度を0〜10%迄の範囲で変
え、ガラス基板へのZnO薄膜を形成した。基板温度は15
0 ℃とし、シート抵抗率が10Ωになるように膜厚を調整
した。成膜された透明導電膜の抵抗率と白色光透過率を
タングステンランプを用いて測定した結果を図1、図2
に示す。
【0012】図1は抵抗率のZnOターゲツト中のAl2
3 濃度依存性をAr雰囲気中に含有されたH2 濃度とパラ
メータとして示し、実線11はAr100 %、鎖線12はH2
%含有Ar、点線13はH2 10%含有Ar中でスパッタリング
した場合である。図2は白色光透過率のZnOターゲツト
中のAl2 3 濃度依存性をAr雰囲気中に含有されたH2
濃度とパラメータとして示し、各線に付した符号の示す
条件は図1の同一符号の場合に対応している。
【0013】図1、図2に示すように、従来例のAl2
3 濃度2重量%のターゲツトを用い水素無添加の雰囲気
中でスパッタリングした場合は、抵抗率ρ=2×10-4Ω
・cmが得られているが、透過率は73%と低い値を示して
いる。これに対し本発明の実施例のAl2 3 濃度0.5重
量%あるいは0.8重量%で水素添加の雰囲気中でスパッ
タリングしたときには、透過率は90%になり、SnO2
様の特性が得られた。さらに、数秒程度のスパッタリン
グで1分子程度の薄膜を堆積したのち、スパッタリング
チャンバ中の雰囲気にさらす操作を繰り返すことによ
り、抵抗率を2×10-4Ω・cmにまで下げることができ
た。
【0014】別の実施例として、基板をプラスチックフ
ィルムに変え、H2 濃度を2%にしてAl2 3 含有ZnO
ターゲツトを用いて透明導電膜を成膜したところ、ガラ
ス基板上の同等の抵抗率、透過率の膜特性が得られた。
プラスチックフィルムのような熱ダメージに弱い基板上
へのZnO薄膜の形成は、従来はプラズマ収束性の良いD
Cマグネトロンスパッタ法によりのみ可能であったが、
水素添加による低プラズマ温度化により制御性のよいR
Fマグネトロンスパッタ法によるフィルム上への成膜が
可能になった。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、低抵抗化のためのZnO
ターゲツト中へのAl添加濃度を抑えるスパッタリング雰
囲気中にH2 を加えることにより、SnO2 なみの透過率
をもつ透明導電膜を形成することが可能になった。そし
て、スパッタリング時の雰囲気への水素添加により、プ
ラズマ温度が下げるとともに、成膜と雰囲気中にさらす
ことを交互に繰り返すことにより、Al2 3 濃度の低下
による抵抗率の上昇も補償することも可能になり、低コ
ストのZnO膜として、太陽電池用の透明導電膜としてば
かりでなく、表示ディスプレイ用の透明導電膜等にも応
用でき、また結露防止用薄膜等にも実用化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ZnO太陽電池中のAl2 3 濃度とZnO薄膜の抵
抗率との関係をAr中のH2 濃度をパラメータとして示す
線図
【図2】ZnO太陽電池中のAl2 3 濃度とZnO薄膜白色
光透過率との関係をAr中のH2濃度をパラメータとして
示す線図
【符号の説明】
11 Ar 100% 12 H2 2%含有Ar 13 H2 10%含有Ar
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 C23C 14/08 H01B 13/00 H01L 21/285

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】0.5重量パ−セント〜1重量パ−セント
    の濃度の酸化アルミニウムを含む酸化亜鉛からなるタ−
    ゲットを用い、水素を含む不活性ガス雰囲気中でスパッ
    タリングする透明導電膜の成膜方法であって、水素を含
    む不活性ガス雰囲気中でのスパッタリングにより薄膜を
    形成する工程と、形成された薄膜を水素を含む不活性ガ
    ス雰囲気にさらす工程とを交互に繰り返すことを特徴と
    する透明導電膜の成膜方法。
  2. 【請求項2】不活性ガスがアルゴンガスである請求項1
    記載の透明導電膜の成膜方法。
  3. 【請求項3】スパッタリングをRFマグネトロンスパッ
    タリング装置を用いて行う請求項1あるいは2記載の透
    明導電膜の成膜方法。
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JP5647130B2 (ja) * 2008-10-21 2014-12-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 透明導電性亜鉛酸化物ディスプレイフィルム及びその製造方法
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DE102009060547A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit aluminiumdotiertem Zinkoxid
JP5635430B2 (ja) * 2011-02-02 2014-12-03 株式会社アルバック 透明導電膜付き基板、太陽電池及びそれらの製造方法
JP2013062185A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Ulvac Japan Ltd 透明導電膜形成方法

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