[發(fā)明專利]使用非結(jié)合式半導(dǎo)體靶來濺射的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110309742.9
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102418074A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·W·布萊克;R·D·戈斯曼;P·L·奧基夫;S·D·費(fèi)爾德曼-皮博迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 初星太陽能公司
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/06;H01L31/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);楊炯

技術(shù)領(lǐng)域

本文中公開的主題大體涉及非結(jié)合式半導(dǎo)體靶以及在襯底上的半導(dǎo)體層的濺射期間使用它們。更具體而言，本文中公開的主題涉及在基于碲化鎘的薄膜光電裝置的制造期間使用非結(jié)合式硫化鎘靶來濺射硫化鎘層。

背景技術(shù)

基于與硫化鎘(CdS)配對(duì)作為光反應(yīng)性構(gòu)件的碲化鎘(CdTe)的薄膜光電(PV)模塊(也稱為“太陽能板”)在工業(yè)中正獲得廣泛的接受和關(guān)注。CdTe是具有特別適于將太陽能轉(zhuǎn)化成電的特性的半導(dǎo)體材料。例如，CdTe具有約1.45eV的能帶隙，這使得與在歷史上用于太陽能電池應(yīng)用中的較低帶隙的半導(dǎo)體材料(例如對(duì)于硅為約1.1eV)相比，它能夠從太陽能光譜中轉(zhuǎn)化更多的能量。而且，與較低帶隙的材料相比，CdTe會(huì)在較低光狀況或散射光狀況下轉(zhuǎn)化輻射能，并且因此與其它傳統(tǒng)材料相比，在一天的過程中或在多云狀況下具有更長(zhǎng)的有效轉(zhuǎn)化時(shí)間。

在CdTe?PV模塊暴露于光能(例如太陽光)時(shí)，n型層和p型層的聯(lián)結(jié)部一般負(fù)責(zé)產(chǎn)生電勢(shì)和電流。具體而言，碲化鎘(CdTe)層和硫化鎘(CdS)形成p-n異質(zhì)結(jié)，其中，CdTe層用作p型層(即正的電子接受層)，而CdS層用作n型層(即負(fù)的電子給予層)。光能會(huì)產(chǎn)生自由載體對(duì)，并且然后自由載體對(duì)被p-n異質(zhì)結(jié)分開，以產(chǎn)生電流。

可通過濺射過程(也稱為物理氣相淀積)形成CdS層以及其它層(例如，鎘錫氧化物制成的透明的導(dǎo)電氧化物層)，其中，從半導(dǎo)體靶供應(yīng)源材料(例如硫化鎘、鎘錫氧化物等)。典型地，硫化鎘半導(dǎo)體靶結(jié)合到通過水冷卻的背板上，并且然后置于執(zhí)行濺射動(dòng)作的磁控管(陰極)中。典型地使用銦焊料或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂來將半導(dǎo)體靶結(jié)合到背板上。該結(jié)合在半導(dǎo)體靶和水冷式背板之間提供了良好的熱接觸和電接觸。因而，由等離子體在半導(dǎo)體靶的相反的側(cè)上產(chǎn)生的熱可被消散且由水冷式背板攜帶離開靶。

在半導(dǎo)體靶發(fā)生濺射時(shí)，半導(dǎo)體材料從靶上消蝕掉。在半導(dǎo)體靶消蝕時(shí)，會(huì)在靶的表面上形成節(jié)結(jié)，隨著時(shí)間的過去，其可改變?yōu)R射期間的淀積速率，并且可影響產(chǎn)生的薄膜的特性。另外，這些節(jié)結(jié)可導(dǎo)致在濺射室中形成電弧。在大型制造環(huán)境中，例如在基于碲化鎘的薄膜光電裝置的商業(yè)制造期間，在濺射了延長(zhǎng)的時(shí)段之后產(chǎn)生的這些變數(shù)可導(dǎo)致淀積的半導(dǎo)體層的薄膜差異。

因而，存在對(duì)用于基本均勻的層的淀積的更均勻的濺射過程的需要。

發(fā)明內(nèi)容

將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。

大體提供了使非結(jié)合式半導(dǎo)體靶發(fā)生濺射的方法。例如，該方法可包括可拆裝地將半導(dǎo)體靶插入濺射陰極中而暴露半導(dǎo)體靶的濺射表面，以及使濺射表面與等離子體接觸，使得半導(dǎo)體靶在最初與等離子體接觸之后溫度升高。該方法還可包括在使濺射表面與等離子體接觸之前通過定位在濺射陰極內(nèi)的加熱元件來將半導(dǎo)體靶加熱至濺射溫度。在所有方法中，濺射陰極包括背板，使得半導(dǎo)體靶定位成鄰近背板而不結(jié)合到其上。

還提供了用于從濺射陰極中更換耗盡的非結(jié)合式半導(dǎo)體靶的方法。可從濺射陰極的滑動(dòng)軌道中移除端部支架，以提供滑動(dòng)軌道的開口端。滑動(dòng)軌道限定在背板、第一支架和第二支架之間。然后，可從滑動(dòng)軌道的開口端中移出耗盡的非結(jié)合式半導(dǎo)體靶，并且可通過開口端將代用非結(jié)合式半導(dǎo)體靶插入滑動(dòng)軌道中。最后，端部支架可重新附連到濺射陰極上。

參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來闡述本發(fā)明的原理。

附圖說明

參照附圖，在說明書中闡述了本發(fā)明的針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的完整的和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，其中：

圖1顯示了包括多個(gè)非結(jié)合式半導(dǎo)體靶的示例性濺射陰極的透視圖；

圖2顯示了圖1的示例性濺射陰極的一個(gè)實(shí)施例的截面圖；

圖3顯示了圖1的示例性濺射陰極的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖；

圖4顯示了圖1的示例性濺射陰極的另外的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖；

圖5顯示了圖1的示例性濺射陰極的另外的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖；

圖6顯示了包括多個(gè)非結(jié)合式半導(dǎo)體靶的、成多軌道構(gòu)造的另一個(gè)示例性濺射陰極的透視圖；以及，

圖7顯示了圖6的示例性濺射陰極的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。

部件列表：

10?濺射陰極

12?非結(jié)合式靶

14?濺射表面

16?背表面

18?背板