[發明專利]一種單室雙面鍍膜等離子體化學氣相沉積系統

有效

• 申請號: 201811045206.0
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109055917B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 訾威;陸曉曼;耿曉菊;劉江峰;涂友超
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: C23C16/513
• 分類號: C23C16/513;C23C16/52
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種單室雙面鍍膜等離子體化學氣相沉積系統，該系統在傳統沉積系統的腔室外部增設電極切換裝置，該切換裝置內設置有四個接觸頭，分別是上電極接觸頭、射頻電源線接觸頭、下電極接觸頭和接地接觸頭；本發明通過鍍膜過程中，調整不同接觸頭之間的連通關系，使得樣品可以在不翻片的情況下實現雙面鍍膜，樣品在鍍膜期間始終處于穩定的環境中，解決了因取出樣品造成的器件性能變差的情況發生，提高了工藝的穩定性并降低了設備成本。

【技術領域】

本發明屬于半導體光電子器件制造領域，涉及單室雙面鍍膜等離子體化學氣相沉積系統。

【背景技術】

等離子體化學氣相沉積(PECVD)系統利用等離子體輝光放電分解反應氣體，產生的反應活性激元沉積到樣品表面，在樣品表面發生化學反應從而獲得均勻一致的功能薄膜材料，常見的材料包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、非晶硅等薄膜材料。PECVD設備廣泛用于半導體、光伏、光電子行業，是這些行業的核心設備。參見圖1，傳統的PECVD設備包括核心的等離子體反應腔室，該腔室包括與射頻電源連接的上電極、一端接地的下電極、氣體入口和襯底架；PECVD設備還包括真空測量系統、蝶閥穩定系統、加熱系統、真空獲得系統、樣品傳輸單元等部分，待沉積樣品放置在樣品架上，當一定比例的反應氣體通入腔室后，通過蝶閥調節腔室壓力，然后通過上電極射頻電極輝光放電，制備功能薄膜，薄膜的沉積方向是單一固定的，單個腔室只能完成樣品的單面(上表面)鍍膜。隨著鍍膜工藝的發展需求，有的需要在樣品上下雙面進行鍍膜，此時采用傳統的PECVD設備則需要對樣品進行翻面，該步驟需要把樣品移出沉積反應腔室，破除真空后進行翻片，容易造成樣品的表面污染，對工藝的穩定性造成影響。特別是對于界面狀態比較敏感的器件，容易造成器件性能變差甚至報廢。例如當前光伏領域里，晶體硅異質結電池是雙面電池，電池的主要結構是：硼摻雜非晶硅/非晶硅本征層/N型晶體硅/非晶硅本征層/磷摻雜非晶硅層，在這個電池結構中需要PECVD沉積四層薄膜，每面兩層，其中本征非晶硅為表面鈍化膜。該電池結構對PECVD工藝要求很高，主要是要保證清洗完成的N型硅片表面不能受到污染或表面氧化，因此要求清洗完成的N型硅片盡快完成非晶硅鈍化膜的沉積。此時傳統的PECVD設備就暴露出局限性，若要完成四層薄膜的沉積需要對硅片進行多次翻面或增加沉積腔室，提高了工藝的成本及復雜性，不利于該類型電池產業的發展。當前我國的光伏產業發展迅速，在光伏市場中，晶體硅產品占據了90％以上的市場份額。但是晶體硅電池的發電成本仍然高于火電成本，需要依靠國家補貼進行發展，為了最終實現光伏發電的平價上網，必須進一步降低太陽能電池的生產成本。在太陽電池整個生產成本中，設備成本占據較大的比例，其中PECVD設備是光伏行業的核心設備。目前我國的高端PECVD設備基本依賴進口，價格昂貴，如何降低PECVD設備成本，減少工藝的復雜性是降低太陽電池生產成本以及提升我國高端PECVD設備市場競爭力的關鍵。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種該PECVD系統在樣品不進行翻面的情況下，實現樣品的雙面鍍膜沉積，降低了設備成本及生產成本同時提高了產品工藝的穩定性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種單室雙面鍍膜等離子體化學氣相沉積系統，包括腔室和電極切換裝置；腔室內的上部設置有穿出腔室上表面的上電極，腔室內的下部設置有穿出腔室下表面的下電極；電極切換裝置內設置有上電極接觸頭、射頻電源線接觸頭、下電極接觸頭和接地接觸頭；上電極接觸頭和上電極連通，下電極接觸頭和下電極連接；射頻電源線接觸頭連通有射頻電源，接地接觸頭接地；

在腔室內的沉積樣品鍍膜過程中，電極切換裝置內的上電極接觸頭和射頻電源線接觸頭連通時，下電極接觸頭和接地接觸頭連通，沉積樣品的上表面鍍膜；電極切換裝置內的下電極接觸頭和射頻電源線接觸頭連通時，上電極接觸頭和接地接觸頭連通，沉積樣品的下表面鍍膜。

本發明的進一步改進在于：

優選的，上電極和上電極接觸頭通過射頻線連通；下電極和下電極接觸頭通過射頻線連通。