[發明專利]薄膜沉積裝置和薄膜沉積方法

無效

• 申請號: 200810084628.9
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101265574A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 李沅民;楊與勝;張迎春
• 申請（專利權）人: 福建鈞石能源有限公司
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513;C23C16/50;C23C16/455
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技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種用于制造薄膜太陽能電池的薄膜沉積裝置和薄膜沉積方法。

背景技術

目前，大面積硅薄膜太陽能電池的開發已受到世界范圍的廣泛關注。薄膜太陽能電池用硅量極少，在國際市場硅原材料持續緊張的情況下，薄膜太陽電池已成為太陽能電池發展的新趨勢和新熱點，硅晶太陽能電池必然為硅薄膜太陽能電池所取代。薄膜太陽能電池是多層器件，典型的薄膜太陽能電池通常具有由p、i和n型半導體硅薄膜組成的p-i-n結構，其中p、i和n分別為p型摻雜、i型(非摻雜的層)和n型摻雜的薄膜硅層。這個p-i-n三層組合稱為一個光電單元，或一個“結”。單結光電器件含有單一的光電單元，而多結光電器件(多結太陽能電池)含有兩個或更多個疊加在一起緊密相連的光電單元。摻雜層p層和n層在i層之間建立一個內部電場。基于硅的i層直接將入射光能轉換成電能。將基于薄膜硅的p-i-n硅半導體層夾在導電薄膜電極和透明材料基板(例如玻璃)之間，就形成了一個完整的太陽能電池。

在薄膜太陽能電池的制造過程中，一個重要工藝即為在薄膜沉積裝置中實施等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝在基板表面沉積薄膜硅層。圖1為傳統的薄膜沉積裝置結構示意圖。如圖1所示，傳統的薄膜沉積裝置激勵等離子體的電能以電容耦合的方式導入一對平行電極之間的狹窄區域而產生輝光放電。在真空室10中，置有兩個極性相反的平行板狀電極，分別為激勵電極11和接地電極12，它們之間的區域17是等離子體的激勵形成區域。激勵電極11置于盒罩16中，盒罩16中用來控制等離子體區域和原材料氣體(源氣體混合物)的流向。在盒罩16上開有進氣口19，用來為等離子體區提供原材料氣體。真空室10具有出氣口18，用于將反應后的氣體從真空室10中排出。激勵電極板11通常設有適當密度的通孔，其背后放置一個與盒罩16相連的噴淋板13，以便讓含硅的源氣體混合物被輸送并均勻分布在整個等離子體區域17，因此激勵電極11上不能放置基板15，基板15通常被放置在接地電極12表面。為了使沉積膜層具有良好的均勻性，載有基板15的接地電極12背面置有一個加熱器14以將基板15的溫度保持在一個所需的范圍內。目前生成等離子體的通行手段是采用射頻(RF)功率源為激勵電極11提供能量，將反應源氣體激勵為等離子體，從而在基板15表面沉積上含有源氣體物質的膜層。

由于上述具有平行電極的薄膜沉積裝置一次只能在一個基板15的一個表面沉積膜層，因此生產效率較低。此外，由于環繞等離子體區域的盒罩16的內壁、真空室10的部分內壁和激勵電極11直接暴露在等離子體輝光放電中，在沉積例如p層或n層時，p型硼摻雜的硅材料或n型磷摻雜的硅材料會在激勵電極11、真空室10和盒罩16的內壁上聚積，當在同一個真空室10中沉積非摻雜硅i層時，從暴露表面上的鍍膜層釋放的相關殘留摻雜劑會對i層造成嚴重的交叉污染，從而影響光電轉換單元的性能。為了克服交叉污染問題，現有的方法中通常是為各薄膜層配備專用的沉積室，在多個不同的含有獨立等離子體反應器的真空室中分別沉積i層，p層和/或n層。這樣的多個真空室不可互換使用，這大大增加了制造成本，降低了生產效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種薄膜沉積裝置和薄膜沉積方法，能夠大幅度提高在基板表面沉積薄膜的效率和產能，并降低交叉污染。

為達到上述目的，本發明提供的薄膜沉積裝置包括金屬上橫梁、下橫梁和與所述上橫梁、下橫梁連接的金屬側壁，所述上橫梁和下橫梁之間具有第一電極板和第二電極板，各所述第一電極板和第二電極板彼此電絕緣且等距、平行、間隔交替排列，在所述各個第一電極板和第二電間具有第一電極板和第二電極板，各所述第一電極板和第二電極板彼此電絕緣且等距、平行、間隔交替排列，在所述各個第一電極板和第二電極板之間的上橫梁和下橫梁上設置凹槽，放置需要雙面沉積薄膜的基板。

所述第一電極板為激勵電極板，所述第二電極板為接地電極板，各所述激勵電極板兩側均具有所述接地電極板。

所述接地電極板直接與所述上橫梁和下橫梁連接，所述激勵電極板通過絕緣部件連接至所述上橫梁和下橫梁。

所述反應室頂部還包括噴淋板。

所述電極板的上、下端部具有卡固部件，用于卡固需要沉積薄膜的太陽能電池基板。

所述卡固部件為卡槽或滾輪。

相應地，本發明提供了一種薄膜沉積方法，包括：

在反應室中等距、平行、間隔交替放置激勵電極板和接地電極板；

在激勵電極板、接地電極板的兩側表面和反應室側壁內表面放置基板；