[發明專利]一種提高平面硫化鎘靶材濺射膜厚均勻性的裝置及方法

在審

• 申請號: 202210473499.2
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114908325A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 鄭威;尚航;連重炎
• 申請（專利權）人: 宣城開盛新能源科技有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 南京匠橋專利代理有限公司 32568
• 代理人: 王冰冰

本發明涉及平面硫化鎘靶材技術領域，具體涉及一種提高平面硫化鎘靶材濺射膜厚均勻性的裝置及方法，從硬件系統設計上面做優化，針對現有的硫化鎘靶陰極系統，磁場可以通過調整不同磁性的永久磁鐵，可操作性強，既可以滿足磁場調整的需求，不需要修改其他硬件或是軟件，工藝參數也不需要做修改，而且從結果來看，既可以滿足總體膜厚的需求，又能夠單獨調整整體膜厚的均勻性，擴大了硫化鎘工藝調試窗口。

技術領域

本發明涉及平面硫化鎘靶材技術領域，尤其涉及一種提高平面硫化鎘靶材濺射膜厚均勻性的裝置及方法。

背景技術

硫化鎘是一種直接帶隙的n型半導體，用于CIGS太陽能電池芯片的緩沖層，減少CIGS吸收層與氧化鋅窗口層的晶格失配；硫化鎘膜厚對芯片的短流密度和開路電壓有直接影響，所以為了保證芯片性能穩定和均勻性，控制硫化鎘膜厚均勻性非常重要。

因硫化鎘靶材的特殊性，具有陶瓷屬性，并且太脆，所以濺射用的靶材為平面靶，目前所用的硫化鎘靶材，通常采用直流濺射來制備硫化鎘緩沖層，四根平面靶濺射總功率與膜厚約為線性關系，目前四根靶的陰極系統是統一的，每個靶的陰極系統磁場分布一致，均采用脈沖直流電源濺射，通過XRF測試總的硫化鎘厚度，來反饋調整濺射功率。

四根靶材因成分以及密度的一致性，陰極系統磁場的一致性，以及陽極接地的統一性，使得每根靶濺射出來的膜厚不同位置的膜厚趨勢接近一致，硫化鎘的目標膜厚在46nm，為保證芯片性能最優，偏差需控制在5％左右，但實際膜厚的不均勻性通常達到7％左右，太厚和太薄導致芯片性能差異，結果導致硫化鎘的工藝調試窗口太小。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種提高平面硫化鎘靶材濺射膜厚均勻性的裝置及方法，以解決實際膜厚不均勻性較高，導致硫化鎘的工藝調試窗口太小的問題。

基于上述目的，本發明提供了一種提高平面硫化鎘靶材濺射膜厚均勻性的裝置，包括四根平行且并列設置的平面硫化鎘靶材，分別為第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材，其中第一靶材和所述第二靶材的功率為1.5x～2.0x，各所述平面硫化鎘靶材的陰極磁場系統均包括：

第一磁鐵區域，包括多塊N極朝外且依次排列的第一永久磁鐵，

第二磁鐵區域，設置在所述第一磁鐵區域外圍，包括多塊S極朝外且依次排列構成環形的第二永久磁鐵；

所述第一磁鐵區域和所述第二磁鐵區域之間形成濺射跑道；

所述第三靶材中第一磁鐵區域以位于正中間的一個或兩個磁鐵處對應的濺射跑道位置的磁感應強度為基準，第一端的每一塊永久磁鐵的磁力遞增，使其對應的濺射跑道位置的磁感應強度依次按1％遞增，第二端的每一塊永久磁鐵的磁力遞減，使其對應的濺射跑道位置的磁感應強度依次按1％遞減，且所述第三靶材的功率為為0.7x-1.3x；

所述第四靶材中第一磁鐵區域以位于正中間的一個或兩個磁鐵處對應的濺射跑道位置的磁感應強度為基準，第二端的每一塊永久磁鐵的磁感應強度遞增，使其對應的濺射跑道位置的磁感應強度依次按1％遞增，第一端的每一塊永久磁鐵的磁感應強度遞減，使其對應的濺射跑道位置的磁感應強度依次按1％遞減，且所述第四靶材的功率為0.7x～1.3x。

優選地，第一永久磁鐵的數量為四十個，所述第三靶材和所述第四靶材中第一磁鐵區域均以位于正中間的第十九個和第二十個磁鐵處對應的濺射跑道位置的磁感應強度為基準。

優選地，第三靶材中，第十九個和第二十個磁鐵處對應的濺射跑道位置的磁感應強度為1000Gs。

優選地，第二永久磁鐵的數量為九十四個。