形成光電器件薄膜的真空設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及真空鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備；包括多個(gè)真空腔體，至少有2個(gè)真空腔體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，陰極和陽極平行相對(duì)設(shè)置，陰極、陽極之間連接有高頻電源，陰極上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)用于輸送成膜氣體的送氣孔和2個(gè)以上的排氣孔，每個(gè)送氣孔內(nèi)設(shè)置有送氣管，送氣管與設(shè)置在陰極背面的送氣筒相連通，送氣筒用于輸送稀釋氣體，送氣筒內(nèi)設(shè)置有熱觸媒；由于利用熱觸媒加熱稀釋氣體，激活、分解了氣體，形成了更多的H原子，減少了由于PECVD中加熱成膜氣體形成高階硅烷氣體，降低薄膜質(zhì)量的問題，利用本實(shí)用新型形成的薄膜由于損傷小、質(zhì)量高，因此，其轉(zhuǎn)換效率也高。
【專利說明】形成光電器件薄膜的真空設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及真空鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路、太陽能電池、液晶顯示器等幾乎所有電子器件中大多由厚度很薄的薄膜集成。該薄膜的特性決定著電子器件的特性。為了不損傷下層薄膜，形成這種薄膜時(shí)，要求溫度在500°C以下，特別是使用玻璃、塑料基板的器件，工藝溫度要求在300°C以下，因此，在加熱氣體時(shí)，不能距離基板的距離太近，不能使基板的溫度太高，否則會(huì)引起基板產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)生變形等問題，更重要的是會(huì)因溫度太高產(chǎn)生器件特性變化，因此，形成器件的設(shè)備顯得越發(fā)重要。
[0003]高質(zhì)量、高速度的薄膜沉積技術(shù)與設(shè)備是實(shí)現(xiàn)高性能、低成本制造各種薄膜器件中在不可缺少的要素，特別是在光電轉(zhuǎn)換器件中，具有代表性的硅薄膜太陽能電池制造中，要求硅薄膜具有高質(zhì)量、能夠高速度完成制作，同時(shí)要求能在大面積上沉積薄膜、而且要具有高生產(chǎn)效率。
[0004]迄今為止，光電器件中形成半導(dǎo)體器件時(shí)，使用的設(shè)備一般使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(簡稱PECVD)設(shè)備，PECVD是在減壓到10Pa左右的狀態(tài)下，原料氣體在等離子中，與被加速的電子相撞擊使之分解。也就是說，氣體在接近真空的空氣稀薄三維空間中，通過氣體分子和電子之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的碰撞，形成薄膜的。
[0005]針對(duì)大家所知道的硅薄膜低溫制作方法大致分由PECVD法制作而成的，主要用于氫化非晶硅薄膜、晶硅薄膜的形成。
[0006]在PECVD中，為了實(shí)現(xiàn)高速成膜，通過增大等離子電力，促進(jìn)硅烷氣體和氫氣的分解，要增大等離子電力，不外乎是提高等離子中的電子溫度Te (等離子電勢Vp與Te是成正比例也隨之增大)，相反，增大了對(duì)薄膜表面的離子撞擊，增大了生成SiH2的生成速度，從而，促進(jìn)了聞階娃燒的生成，最終會(huì)促進(jìn)粉末的生成，在此所述的聞階娃燒，以SinHm的氣體分子式表示，η最多會(huì)上升到5。但是，并不是說不存在η上升到更大后的SinHm氣體分子。當(dāng)與氣體中存在的SiH2氣體分子發(fā)生聚合反應(yīng)后，特別是在等離子中，若使正離子和負(fù)的帶電分子反復(fù)進(jìn)行合并反應(yīng)的話，會(huì)生成數(shù)十nm等級(jí)大小內(nèi)的簇、或大于該尺寸的顆粒(稱為粉末)。當(dāng)然，生成的這些簇以及粉末對(duì)于高質(zhì)量的薄膜而言，是一種不利因素，得不到高質(zhì)量的薄膜，會(huì)影響到器件的性能。
[0007]取代增大等離子電力的方法還有提高等離子激勵(lì)頻率數(shù)的方法，使用高于VHF的頻率，通過降低等離子勢能Vp減少離子之間的相互撞擊，對(duì)提高氫化非晶硅、結(jié)晶薄膜的高效化具有一定的效果要形成結(jié)晶硅需要充分的氫原子，但是，不管使用哪個(gè)VHF頻率，只要達(dá)到一定的成膜速率，最終也難以避免增大等離子電力，因此，也避免不了上述的問題出現(xiàn)。因此，作為不提高等離子電力、提高氫原子的方法有提高氫原子的稀釋度，也就是增大H2/SiH4的氣體流量，但是，這樣會(huì)降低SiH4氣體的分壓，反而與高速成膜的目的背道而馳，最終，還得提高等離子電力、促進(jìn)SiH4氣體的分解，同樣，也難以回避上述的問題。作為增大等離子電力，降低等離子鍵撞擊的方法是提高薄膜沉積壓力，但是，一旦沉積壓力提高后，會(huì)因分子密度的增大，導(dǎo)致反應(yīng)生成高階硅烷，這也是引起粉塵等降低薄膜質(zhì)量的原因，因此，要解決這個(gè)問題是比較困難的。
[0008]另外，Cat-CVD方法同樣是在減壓空間狀態(tài)下，原料氣體分子與由致密原子構(gòu)成的固體材料表面相撞擊，利用接觸反應(yīng)分解形成薄膜。也就是說Cat-CVD方法是點(diǎn)與面的撞擊。因此，Cat-CVD法中氣體分子分解效率、即原料氣體的利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PECVD法(一般在5倍到10倍之間)。僅僅這一點(diǎn)，在制造原料氣體消耗大的大面積太陽能電池和液晶顯示器制造中，具有很重要的意義。由于集成薄膜的分解，產(chǎn)生的自由基量很大，因此，能夠增大薄膜形成速率，提高生產(chǎn)效率。由于沒有利用等離子，因此，從原理上講，不存在PECVD法中所述因離子轟擊產(chǎn)生微小粉末的問題。
[0009]另外，在Cat-CVD法中，因?yàn)橥耆焕玫入x子，所以，就不會(huì)因等離子中的離子對(duì)基板造成損傷，也不會(huì)由于電荷原因?qū)ο聦悠骷斐蓚?。因此，Cat-CVD法主要用于半導(dǎo)體器件的制作以及由于擔(dān)心下一層絕緣體中過多的電荷會(huì)造成損害的一些超微細(xì)硅集成電路制作中。
[0010]在Cat-CVD法中，由于沒有使用等離子，從原理上講不存在上述等離子轟擊問題，也很少產(chǎn)生粉狀物，由于促進(jìn)了氫原子的產(chǎn)生，因此，能夠比較容易地產(chǎn)生結(jié)晶硅薄膜。在大面積沉積方面從原理上講，也沒有受到限制，因此，近年來，該技術(shù)突然受到業(yè)界的高度關(guān)注。但是，由于熱觸媒的輻射，無法避免提高基板溫度，不能很容易地形成高質(zhì)量的穩(wěn)定薄膜。另外，由于受到熱觸媒的加熱分解，很難避免產(chǎn)生硅原子。但是，硅原子是高質(zhì)量硅薄膜中不希望出現(xiàn)的成分，所以，很難高速形成高質(zhì)量的結(jié)晶硅薄膜。
[0011]利用PECVD制作的薄膜，由于原料氣體中含有氫原子1at%以上，會(huì)使薄膜變?nèi)?，特別是會(huì)引起特性衰減。而Cat-CVD法即使使用相同的原料氣體，在薄膜中只存在著低于3at%氫原子.由于這個(gè)原因制作的薄膜很致密，具有耐化學(xué)，抑制水、雜質(zhì)等滲透的特性，形成的薄膜作為表面保護(hù)膜居于良好的特性。另外，利用這種方法制作的薄膜，其特性非常穩(wěn)定。
[0012]Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor Deposit1n =觸媒化學(xué)氣相沉積)法，薄膜器件中在不可缺少的要素，特別是在光電轉(zhuǎn)換器件中，具有代表性的硅薄膜太陽能電池制造中，要求硅薄膜具有高質(zhì)量、能夠高速度完成制作，同時(shí)要求能在大面積上沉積薄膜、而且要具有高生產(chǎn)效率。另外，在該方法中，極大地促進(jìn)了氫原子的生成，因此，具有很容易形成結(jié)晶的Si薄膜的優(yōu)勢。
[0013]然而，原因是由于熱輻射，提高了薄膜表面的溫度，促進(jìn)了高階硅烷生成，目前，尚沒有確立從根本上改善這種現(xiàn)象的方法。原因是當(dāng)SiH4氣體利用觸媒分解后，生成H原子和Si原子，盡管H原子非常適合形成硅薄膜，但是，不能期待利用Si原子形成高質(zhì)量的硅薄膜，因?yàn)镾i原子在氣相中，會(huì)與氣體中的H、H2等發(fā)生反應(yīng)，生成SiH和SiH2游離基，同樣不會(huì)期待形成高質(zhì)量的硅薄膜。針對(duì)上述的問題，日本專利申請(qǐng)?zhí)?000-130858的專利中，公開了在內(nèi)裝熱觸媒的陰極型PECVD設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)。也就是說，在等離子CVD設(shè)備中，在產(chǎn)生等離子的區(qū)域上側(cè)的氣體流經(jīng)位置，設(shè)置由鎢或鉭等金屬構(gòu)成的觸媒(熱絲)，或在不同的氣體流經(jīng)位置設(shè)置不同的熱觸媒、或者只在氫氣流經(jīng)位置設(shè)置熱觸媒，然后在氣體噴淋以后進(jìn)行氣體混合。但是，還存在著確保膜厚均勻分布、控制活性氫氣密度的方法、隔斷熱輻射方法等課題需要解決。
[0014]如上所述，在薄膜型光電器件中，從大面積應(yīng)用考慮，如:多晶硅和微晶硅薄膜在太陽能電池、大屏幕平面顯示等光電器，目前采用和研究較多的制備方法主要是PECVD技術(shù)，這種技術(shù)在非晶硅(a-Si:H)的制備方面發(fā)展成熟，優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行大面積沉積、成膜比較均勻，但存在高功率下產(chǎn)生離子損傷不利于薄膜晶化，薄膜沉積速率比較低的缺點(diǎn)。相對(duì)于PECVD而言，熱絲化學(xué)氣相沉積(HWCVD)是一種較新穎的技術(shù)，高溫?zé)峤z使得反應(yīng)氣體充分分解，沉積速率高，同時(shí)，提供大量高能量原子H，有利于晶化。但是，在沉積速率過高的情況下，薄膜中形成微空洞，在空氣中容易氧化。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]本實(shí)用新型針對(duì)目前在大型基板上難以高速度形成長壽命、轉(zhuǎn)換效率衰減小、高質(zhì)量、均勻化薄膜的問題而提供的一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備。
[0016]為達(dá)到上述功能，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:
[0017]一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，包括多個(gè)真空腔體，至少有2個(gè)所述的真空腔體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，所述陰極和所述陽極平行相對(duì)設(shè)置，所述陰極、所述陽極之間連接有高頻電源，所述陰極上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)用于輸送成膜氣體的送氣孔和2個(gè)以上的排氣孔，每個(gè)所述送氣孔內(nèi)設(shè)置有送氣管，所述送氣管與設(shè)置在所述陰極背面的送氣筒相連通，所述送氣筒用于輸送稀釋氣體，所述送氣筒內(nèi)設(shè)置有用于對(duì)稀釋氣體進(jìn)行加熱的熱觸媒。
[0018]優(yōu)選地，所述陽極和所述陰極在所述真空腔體內(nèi)豎立相對(duì)設(shè)置，基板放置在所述陽極的正反兩面附近。
[0019]優(yōu)選地，所述送氣孔的供氣口到所述基板的距離小于所述排氣孔的排氣口到所述基板的距離。
[0020]優(yōu)選地，所述熱觸媒的溫度在300°C?2000°C之間。
[0021]優(yōu)選地，復(fù)數(shù)個(gè)所述的送氣孔均勻地設(shè)置在所述陰極上，兩個(gè)相鄰的送氣孔之間的距離不大于8_。
[0022]優(yōu)選地，所述送氣孔的氣體總流量大于所述排氣孔的氣體總流量。
[0023]優(yōu)選地，所述熱觸媒的溫度在500°C?1900°C之間。
[0024]優(yōu)選地，兩個(gè)相鄰的所述送氣孔之間的距離不大于6mm。
[0025]優(yōu)選地，所述陰極固定安裝在所述真空腔體內(nèi)，所述陽極固定在小車上，所述小車與所述真空腔體之間設(shè)置有直線導(dǎo)軌。
[0026]優(yōu)選地，所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備還包括一真空搬運(yùn)腔，所述真空搬運(yùn)腔內(nèi)設(shè)置有搬運(yùn)機(jī)械手，所述真空腔體與所述真空搬運(yùn)腔相連接。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果在于:由于利用熱觸媒加熱稀釋氣體，激活、分解了氣體，形成了更多的H原子，減少了由于PECVD中加熱成膜氣體形成高階硅烷氣體，降低薄膜質(zhì)量的問題，由于本實(shí)用新型在陰極背面設(shè)置了內(nèi)置熱絲的稀釋氣體送氣筒，不會(huì)對(duì)玻璃基板形成過熱問題，非SI非C氣體和成膜氣體在供氣口混合反應(yīng)形成薄膜的，并及時(shí)通過排氣口將反應(yīng)后氣體排出，降低了高階硅烷的形成，特別是能夠快速地形成結(jié)晶硅或微晶硅薄膜，大幅度地提高了生產(chǎn)效率，利用本實(shí)用新型形成的薄膜由于損傷小、質(zhì)量高，因此，其轉(zhuǎn)換效率也高；另外，可利用多個(gè)真空腔體分別形成不同薄膜，通過合理的搭配，可大幅度提聞廣品的生廣效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為真空腔體中陽極和陰極的剖面示意圖；
[0030]圖3為陰極上設(shè)置供氣氣路的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖1至附圖3對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述:
[0032]如圖1和圖2所示的一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，包括7個(gè)真空腔體100、I個(gè)搬運(yùn)通道603和I個(gè)真空搬運(yùn)腔602。真空腔體100和搬運(yùn)通道603與真空搬運(yùn)腔602固定連接。真空搬運(yùn)腔602的中部設(shè)置有搬運(yùn)機(jī)械手601，搬運(yùn)機(jī)械手601分別向多個(gè)真空腔體100中傳遞基板103 ;搬運(yùn)通道603的兩端分別連接著一個(gè)保持內(nèi)部真空度不被降低的真空側(cè)門606和大氣側(cè)門607，真空側(cè)門606和大氣側(cè)門607在搬運(yùn)基板103過程中，不能同時(shí)開放，否則會(huì)降低內(nèi)部真空度，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0033]如圖2所示，至少有2個(gè)真空腔體100內(nèi)設(shè)置有陰極102和陽極101，陰極102和陽極101平行相對(duì)設(shè)置，陰極102、陽極101之間連接有高頻電源，陰極102上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)用于輸送成膜氣體的送氣孔105和2個(gè)以上的排氣孔107，每個(gè)送氣孔105內(nèi)設(shè)置有送氣管401，送氣管401與設(shè)置在陰極102背面的送氣筒402相連通，送氣筒402用于輸送稀釋氣體，送氣筒402內(nèi)設(shè)置有熱觸媒403。在本實(shí)施例中，陽極101和陰極102在真空腔體100內(nèi)豎立相對(duì)設(shè)置，基板103放置在陽極101的正反兩面附近，陽極101固定安裝在小車009上，小車009帶動(dòng)基板103在真空腔體100、搬運(yùn)通道603和真空搬運(yùn)腔602之間移動(dòng)。
[0034]本實(shí)用新型使用的氣體大致分為兩種，一種是分子式中含有Si或C的Si或C系列原料氣體，如:SiH4、Si2H6, Si3H8, SiF4, SiCl4, SiCl2H2和不含有Si或C的非Si或C系列的稀釋氣體，如:H2、N2、He、Ar、Ne、Xe等氣體，這兩種氣體是分別單獨(dú)送進(jìn)的，前者含有Si或C的Si或C的成膜氣體，以下以SiH4為代表，不含有Si或C的非Si或C系列的稀釋氣體，以下以H2為代表，進(jìn)行說明。稀釋氣體利用送氣筒402內(nèi)設(shè)置的熱觸媒403進(jìn)行加熱、激活，然后，與含Si或C系列成膜氣體在等離子空間111中混合后，快速地形成薄膜。也就是說，在高頻狀況下使成膜氣體變成增強(qiáng)型等離子，利用熱觸媒403加熱、分解稀釋氣體后，在供氣口混合，因此即使是在高速成膜條件下，也能夠很容易的形成結(jié)晶性高、質(zhì)量優(yōu)的結(jié)晶硅薄膜。
[0035]具體而言:通過單獨(dú)自由控制熱觸媒403對(duì)H2進(jìn)行加熱、激活，與單獨(dú)自由控制的SiH4在高頻條件下形成等離子的氣體混合，從而避免了利用熱觸媒403產(chǎn)生不期望生成的游離基，由于該熱觸媒403加熱是在陰極102背面設(shè)置的送氣筒402進(jìn)行，可避免熱觸媒403直接輻射到基板103上，從而避免了薄膜表面溫度的提升問題，還抑制了熱觸媒403的副作用即氣體加熱效應(yīng)在氣體中產(chǎn)生的高階硅烷反應(yīng)，因?yàn)镾iH2氣體的插入反應(yīng)，生成高階硅烷的反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，且氣體加熱效應(yīng)會(huì)使氣體溫度上升，對(duì)生成高階硅烷具有抑制作用。
[0036]陰極102上送氣孔105的供氣口 1051到基板103的距離小于排氣孔107的排氣口 1071到基板103的距離，通過使用接近于基板103的供氣口 1051供氣以及距離基板103較遠(yuǎn)的排氣口 1071排氣，實(shí)現(xiàn)在大面積基板103上生成均勻膜厚、均勻膜質(zhì)的薄膜。利用本實(shí)用新型，能夠在邊長為1400X 1100米的基板103上高速度、高質(zhì)量地形成均勻膜厚分布、均勻膜質(zhì)的薄膜。
[0037]熱觸媒403至少表面是由金屬材料制成，該金屬材料是由高熔點(diǎn)的鉭、鎢、錸、鋨、銥、鈮、鑰、釕、鉬等金屬中的一種為主要成分構(gòu)成，熱觸媒403403通常使用絲狀的金屬材料。此外，當(dāng)熱觸媒403在金屬材料上沉積薄膜時(shí)，如果熱觸媒403中含有摻雜材料時(shí)，在薄膜沉積前，提前利用高于沉積溫度的溫度，對(duì)熱觸媒403進(jìn)行幾分鐘預(yù)熱處理，能夠有效地降低雜質(zhì)。
[0038]熱觸媒403設(shè)置在稀釋氣體送氣筒402內(nèi)，在送氣筒402的兩端，設(shè)置有絕緣密封蓋，熱觸媒403穿過密封蓋的中心，密封蓋旁設(shè)置輸送非Si或非C稀釋氣體的進(jìn)氣孔，送氣筒402內(nèi)為中空狀態(tài)。
[0039]需要說明的是，盡管圖3中送氣筒402是橫向設(shè)置的，但是，在實(shí)際使用過程中，我們也可以根據(jù)需要采用縱向設(shè)置。
[0040]輸送稀釋氣體的送氣管401設(shè)置在送氣孔105的中間，送氣管401周圍可以通過分子式中含有Si或C的成膜氣體，送氣管401長度不超過供氣口 1051，這樣更有利于氣體混合。
[0041]盡管上述非C、非Si氣體是利用熱觸媒403加熱后、送到等離子空間111中的，但是，一部分氣體經(jīng)加熱后會(huì)分解、激活，這與熱觸媒403的溫度成正比例。例如，氫氣氣體盡管有壓力原因，但是，當(dāng)熱觸媒403的溫度超過1000°C左右時(shí)，因分解反應(yīng)生成氫原子。該氫原子如上所述，具有促進(jìn)結(jié)晶化的效果。即使熱觸媒403的溫度在低于1000°C的溫度條件時(shí)，生成的氫原子不是很明顯，結(jié)晶度促進(jìn)效果也沒有希望的那樣好，但是，通過使用熱觸媒403的副作用，S卩:通過對(duì)氣體的加熱，能夠抑制產(chǎn)生高階硅烷的生成反應(yīng)，也對(duì)形成高質(zhì)量的氫化非晶硅具有一定的效果。熱觸媒403的溫度最低也得達(dá)到300°C以上，更希望在500°C以上，以得到更好的效果。通過將熱觸媒403的溫度提升到500°C以上，氣體加熱效果會(huì)非常明顯。另外，最高溫度希望在2000°C以下，最好在1900°C以下。在1900°C以上的溫度下，會(huì)從熱觸媒403和周邊部件中產(chǎn)生雜質(zhì)氣體，也會(huì)產(chǎn)生熱觸媒403材料自身的蒸鍍等問題。
[0042]本實(shí)施事例中，在陰極102上設(shè)置了多個(gè)送氣孔105，在送氣孔105之間均勻地設(shè)置了多個(gè)排氣孔107。相鄰的送氣孔105之間的距離在8mm之內(nèi)，如果大于8mm,送氣孔105的供氣口 1051之間形成的集中電場連接處就會(huì)變?nèi)?，因此產(chǎn)生的等離子就會(huì)比較弱，難以保證在基板103上形成均勻的薄膜。為了得到更加均勻的薄膜，相鄰的送氣孔105之間的距離最好在6mm之內(nèi)。
[0043]在本實(shí)用新型中，當(dāng)豎立設(shè)置的陽極101附近承載有基板103的小車從真空腔體100的入口進(jìn)入真空腔體100的深處定位后，因?yàn)殛枠O101豎立設(shè)置，陽極面和重力方向大致平行。當(dāng)基板103使用玻璃基板時(shí)，由于玻璃基板可以在豎立的狀況下進(jìn)行搬運(yùn)，因此玻璃基板不僅不會(huì)產(chǎn)生下彎的現(xiàn)象，而且便于操作。
[0044]由于本實(shí)用新型的陽極101和陰極102采用豎立式設(shè)置，因此一個(gè)陽極101上可以設(shè)置兩個(gè)基板103，是傳統(tǒng)的水平設(shè)置數(shù)目的2倍，設(shè)置2個(gè)陽極101就能夠設(shè)置4片基板103，隨著陽極101設(shè)置數(shù)目的增多，基板103的數(shù)量與水平設(shè)置基板103的數(shù)目相比，會(huì)成倍地提高，因此，豎立設(shè)置基板103的方式能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率。
[0045]陽極101內(nèi)設(shè)置有加熱器104，加熱器104能夠?qū)⒃O(shè)置在陽極101的附近的基板103利用輻射加熱，使基板103保持恒定的溫度，陽極101內(nèi)設(shè)置的加熱器104利用溫度控制器(圖中未標(biāo)出)進(jìn)行控制，溫度控制器根據(jù)對(duì)基板103的檢測溫度，對(duì)加熱器104的溫度進(jìn)行控制，使基板103的溫度保持在一定溫度范圍內(nèi)，這樣能夠確保成膜溫度的穩(wěn)定，有利于形成均勻膜厚和均勻膜質(zhì)的薄膜?；?03利用基板夾具109將基板103固定。
[0046]供氣口 1051距離基板103的距離小于排氣口 1071距離基板103的距離。由于成膜氣體要在真空腔體100內(nèi)的氣體之間進(jìn)行反應(yīng)，在基板103上要生成薄膜，因此，送氣孔105的氣體流量要大于排氣孔107的氣體流量，供氣口 1051端面要盡量小，也就是說，所有供氣口 1051的面積要大于排氣口 1071的面積，這樣才能保持穩(wěn)定的氣體反應(yīng)，同時(shí)通過合理地配置排氣泵，避免能源浪費(fèi)。
[0047]在本實(shí)施事例中，陰極102表面上均勻地設(shè)置的兩個(gè)以上排氣孔107，排氣孔107與排氣氣路108相通，同樣，陰極102的表面均勻地設(shè)置了多個(gè)送氣孔105，送氣孔105與供氣氣路106相通，當(dāng)本實(shí)用新型利用真空泵(圖中未標(biāo)出)將真空腔體100抽真空后，在高真空的環(huán)境下下，在陰極102和陽極101之間施加高頻電源，形成了電場，在陰極102的供氣口 1051的端部會(huì)形成電場集中現(xiàn)象效應(yīng)，在電場作用下，電子和氣體分子碰撞，稀釋氣體利用熱觸媒403加熱后氣體分離，在供氣口 1051附近與成膜氣體混合，形成產(chǎn)生等離子的起點(diǎn)，送進(jìn)的氣體被加熱激勵(lì)，在等離子空間111中產(chǎn)生輝光放電，在基板103上沉積一層薄膜。
[0048]在沉積薄膜時(shí)，由于稀釋氣體如:氫氣被加熱觸媒403加熱和分解，在很短時(shí)間內(nèi)，可以激活成膜氣體如:硅烷，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成等離子體，供氣口 1051的壓差大于等離子空間111的壓差，同時(shí)，距離基板103較遠(yuǎn)的陰極102上排氣口 1071與排氣真空泵(圖中未示出)相連，因此，反應(yīng)后的氣體會(huì)及時(shí)地被新送入的氣體排擠到距離基板103遠(yuǎn)的一偵牝也就是說反應(yīng)過后的氣體會(huì)被及時(shí)地排擠到陰極102的排氣口 1071的附近，最后會(huì)被真空排氣泵通過排氣氣路108從排出口及時(shí)排出設(shè)備外進(jìn)行相應(yīng)的處理。這種結(jié)構(gòu)的陰極102能夠避免反應(yīng)后氣體如SiH2等與硅烷氣體的再次反應(yīng)，生成高階硅烷(SinHm)氣體。抑制了反應(yīng)后氣體的反復(fù)反應(yīng)，減少或排除了生成薄膜中不希望出現(xiàn)的高階硅烷等形成薄月旲，降低了由于聞階娃燒等生成的粉末或薄I旲，提聞的薄I旲的質(zhì)量，避免了由于聞階娃燒等造成的光致裳減現(xiàn)象，從而能夠進(jìn)一步提聞光電轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換效率。為了進(jìn)一步提聞成膜質(zhì)量，供氣口 1051高出電極。
[0049]盡管利用至少2個(gè)排氣口 1071能夠排除掉反應(yīng)后氣體，但是，為了盡可能地使基板103表面存在均勻的氣體質(zhì)量，或均勻的氣體分布，均勻地將反應(yīng)后氣體及時(shí)排除是保證產(chǎn)品質(zhì)量的原因之一，因此，最好在陰極102上均勻地設(shè)置多個(gè)排氣口 1071。排氣口 1071之間的距離最好在8cm以內(nèi)，更希望在6cm以內(nèi)。
[0050]由于產(chǎn)品的大型化，不利于基板103的單獨(dú)搬運(yùn)，為了能夠方便的將基板103設(shè)置在陽極101附近，在本實(shí)施例中，陽極101固定安裝在小車009上，與小車009成為一體，陰極102固定設(shè)置在真空腔體100內(nèi)，小車009的底部設(shè)置有直線導(dǎo)軌112，使小車009能夠在真空腔體100內(nèi)外之間移動(dòng)。這樣便于從真空腔體100外部將基板103設(shè)置陽極101附近，在生產(chǎn)過程中，一般通過機(jī)械手、或?qū)Ｓ玫难b載機(jī)械將基板103送入小車009。為了防止給基板103表面或基板103表面的薄膜帶來損傷，本實(shí)用新型中，基板103和陽極101之間沒有直接接觸，而是利用陽極101上下部分設(shè)置的基板夾具109固定基板103，從而減少了一些不必要的接觸，防止了產(chǎn)品的劃傷等缺陷。
[0051]真空腔體100內(nèi)部固定著陰極102，陰極102上的供氣氣路106和排氣氣路108分別與設(shè)備外的相應(yīng)氣路連接，排氣氣路108與排氣真空閥(圖中未示出)相連接，小車009進(jìn)入真空腔體100內(nèi)后，基板103和陰極102處于相對(duì)且平行狀態(tài)，利用陽極101內(nèi)設(shè)置的加熱器104輻射，使基板103均勻地受熱，陽極101、陰極102分別連接著高頻電源，在抽真空狀態(tài)下，進(jìn)行薄膜沉積。
[0052]陰極102的供氣氣路106的進(jìn)氣口上，設(shè)置有多個(gè)氣體入口，連接著至少2個(gè)導(dǎo)氣管(圖中未示出)，導(dǎo)氣管將成膜所需氣體送至陰極102，在陰極102的供氣氣路106中一邊流動(dòng)一邊混合，最后從供氣口 1051噴出。
[0053]以上所述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)例，并非來限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，故凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本實(shí)用新型專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，包括多個(gè)真空腔體，其特征在于:至少有2個(gè)所述的真空腔體內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極，所述陰極和所述陽極平行相對(duì)設(shè)置，所述陰極、所述陽極之間連接有高頻電源，所述陰極上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)用于輸送成膜氣體的送氣孔和2個(gè)以上的排氣孔，每個(gè)所述送氣孔內(nèi)設(shè)置有送氣管，所述送氣管與設(shè)置在所述陰極背面的送氣筒相連通，所述送氣筒用于輸送稀釋氣體，所述送氣筒內(nèi)設(shè)置有用于對(duì)稀釋氣體進(jìn)行加熱的熱觸媒。
2.如權(quán)利要求1所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述陽極和所述陰極在所述真空腔體內(nèi)豎立相對(duì)設(shè)置，基板放置在所述陽極的正反兩面附近。
3.如權(quán)利要求1所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述送氣孔的供氣口到所述基板的距離小于所述排氣孔的排氣口到所述基板的距離。
4.如權(quán)利要求1所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述熱觸媒的溫度在300°C?2000°C之間。
5.如權(quán)利要求1所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:復(fù)數(shù)個(gè)所述的送氣孔均勻地設(shè)置在所述陰極上，兩個(gè)相鄰的送氣孔之間的距離不大于8mm。
6.如權(quán)利要求1所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述送氣孔的氣體總流量大于所述排氣孔的氣體總流量。
7.如權(quán)利要求4所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述熱觸媒的溫度在500°C?1900°C之間。
8.如權(quán)利要求5所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:兩個(gè)相鄰的所述送氣孔之間的距離不大于6mm。
9.如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述陰極固定安裝在所述真空腔體內(nèi)，所述陽極固定在小車上，所述小車與所述真空腔體之間設(shè)置有直線導(dǎo)軌。
10.如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備，其特征在于:所述的形成光電器件薄膜的真空設(shè)備還包括一真空搬運(yùn)腔，所述真空搬運(yùn)腔內(nèi)設(shè)置有搬運(yùn)機(jī)械手，所述真空腔體與所述真空搬運(yùn)腔相連接。
【文檔編號(hào)】C23C16/24GK204039494SQ201420435810
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】范四立, 李龍根, 舒雨鋒, 張良超, 劉志偉 申請(qǐng)人:東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院