專利名稱：單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置。具體言之，特別是關(guān)于一種用于薄膜太陽能電池工藝中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
薄膜太陽能電池，顧名思義，乃是在塑膠、玻璃或是金屬基板上形成可產(chǎn)生光電效應(yīng)的薄膜，厚度僅需數(shù)ym(l毫米的1000分之1)，因此在同一受光面積下可較硅晶圓太陽能電池大幅減少原料的用量。薄膜太陽能電池并非是新概念的產(chǎn)品，實際上，以往人造衛(wèi)星早已普遍采用以砷化鎵(GaAs)制造的高轉(zhuǎn)換效率薄膜太陽能電池板(以單晶硅作為基板， 轉(zhuǎn)換效能可達(dá)30%以上)來進(jìn)行發(fā)電，但其成本昂貴，多用于航太產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)今無法普及。故目前業(yè)界主流多采用非晶硅(a-Si)來制作薄膜太陽能電池的光吸收層(即半導(dǎo)體層)。薄膜太陽能電池可在價格低廉的玻璃、塑膠或不銹鋼基板上大量制作，以生產(chǎn)出大面積的太陽能電池，而其工藝更可直接導(dǎo)入已經(jīng)相當(dāng)成熟的TFT-IXD工藝，此為其優(yōu)點之一，故業(yè)界無不爭相投入該領(lǐng)域的研究?；旧?，薄膜太陽能電池相對其他類型的太陽能電池而言工藝較為簡單，具有成本低、可大量生產(chǎn)的優(yōu)點。就薄膜太陽能電池基板的組成而言，其基本工藝會經(jīng)過三層沉積(d印osition)、三道激光劃線(scribe)手續(xù)，如下面所述首先，先以物理氣相沉積工藝 (PVD)在預(yù)訂尺寸的玻璃基板上鍍上一層透明導(dǎo)電薄膜CTransparent Conductive Oxide, TC0)，其選擇透光性高及導(dǎo)電性佳的材質(zhì)來代替一般的導(dǎo)電金屬層，如氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnO2)、或氧化鋅(SiO)等。接著以紅外線激光劃線定義其前電極圖案(patterning)。 至此為第一道沉積與劃線手續(xù)。第二階段為主吸收層(Active layer)的制作，其一般以離子增長型化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor D印osition，PECVD)工藝在電極面上長出一層p-i-n類型排列的氫化非晶硅結(jié)構(gòu)(p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H)，此主吸收層系以p-n半導(dǎo)體接面(p-n junction)作為光吸收及能量轉(zhuǎn)換的主體結(jié)構(gòu)。此步驟后同樣會進(jìn)行激光劃線步驟，為制作出的主吸收層定義圖案，至此為第二道沉積與劃線手續(xù)。 最后再以濺鍍(sputter)工藝在其上形成鋁/銀材質(zhì)為主的背部電極(back contact)，并進(jìn)行第三道激光劃線定義出其背部電極圖形。在上述工藝中，以PECVD工藝在大面積基板上進(jìn)行薄膜成長的作法為邁向二十一世紀(jì)光電與半導(dǎo)體工業(yè)中重要的技術(shù)之一。無論是對于需要在大面積基板上沉積氮化物與氧化物的IC制造業(yè)或是需要在大面積基板上沉積光吸收層的太陽能電池(solar cell)生產(chǎn)者，PECVD機(jī)臺均是不可或缺的設(shè)備。特別是對于薄膜太陽能產(chǎn)業(yè)而言，PECVD機(jī)臺的良窳、相關(guān)工藝的控制，都會直接影響到薄膜太陽能電池的發(fā)電效率。如圖2所示，圖2顯示一傳統(tǒng)的PECVD裝置，其一般具有一工藝腔體200 ；—?dú)怏w供應(yīng)裝置201，用以供應(yīng)所需工藝氣體；一真空泵202，用以抽出工藝腔體內(nèi)的氣體；一個RF(radiofrequency)電極板203 ； — 個接地電極板204。其中RF電極板203與接地電極板204系水平且互相平行設(shè)置于工藝腔體200內(nèi)，RF電極板203連接至一 RF(radiofrequency)供應(yīng)裝置205，接地電極板204則接地。在接地電極板204上有一基板206，用以借助離子增長型化學(xué)氣相沉積來沉積薄膜。 當(dāng)工藝氣體經(jīng)由氣體供應(yīng)裝置201引入時，而RF供應(yīng)裝置205施加功率于RF電極板203， 等離子體207便產(chǎn)生。等離子體中的反應(yīng)物是化學(xué)活性較高的工藝氣體離子或自由基，其離子會撞擊基板表面，提高化學(xué)活性并增加反應(yīng)的機(jī)率，而在基板206上形成薄膜。傳統(tǒng)多腔體離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的設(shè)計，乃是圖2的多個迭加型式，如圖1所示。目前一般業(yè)界常用的仍為離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的處理方法。其耗費(fèi)成本大，且多腔體之間工藝參數(shù)控制有不一致的可能性，對于產(chǎn)生穩(wěn)定一致性高效率太陽能電池機(jī)率較低。為此，業(yè)界仍須發(fā)展針對離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)行研究開發(fā)，以補(bǔ)足傳統(tǒng)多腔體離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭露了一種用于單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置。本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置包含一工藝腔體，用以容納欲進(jìn)行加熱的冷卻氣體；一真空泵，用以灌入及抽出所述的工藝腔體內(nèi)的氣體與控制壓力；至少一個第一進(jìn)氣口，用以噴出欲離子化的氣體；一出氣口，用以抽出使用過后剩余的離子化氣體；及至少一個分隔元件，用以承載載片。根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置更包含有一加熱元件，其設(shè)置在該工藝腔體內(nèi)部，用以加熱該加熱腔體內(nèi)部的冷卻氣體，其中該加熱元件為熱電耦、電熱管、或熱風(fēng)槍。根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置包含的至少一進(jìn)氣口可為一噴氣頭(Shower Head)。其中該進(jìn)氣口可設(shè)于所述腔體左右兩側(cè)，以提供離子化的基本所需氣體；其中該進(jìn)氣口可于設(shè)于所述腔體左右兩側(cè)后，其再設(shè)于所述腔體前后兩側(cè)，以調(diào)整載片離子化輔助化學(xué)氣相沉積的膜厚。根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的進(jìn)氣口設(shè)置位置原理如下所述的增加進(jìn)氣口設(shè)置位置乃安裝于所述的進(jìn)氣口產(chǎn)生的膜厚濃度較低之處，以調(diào)整載片離子化輔助化學(xué)氣相沉積的膜厚。根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置，其中該分隔元件，藉由多個分隔元件以交錯排列且彼此平行的方式設(shè)置于前述工藝腔體內(nèi)，并施以正負(fù)電壓，以提供離子化前述工藝氣體所需的電場，產(chǎn)生等離子體，其中在前述多個分隔元件上各設(shè)置有一載片。根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置，其中載片可為薄膜太陽能基板；該分隔元件可為一電極板或一 RF電極。本案得藉由下列圖式及詳細(xì)說明，俾得以令讀者更深入了解


參閱后續(xù)的附圖與描述將可更了解本發(fā)明。文中非限制性的實施例則請參考該后續(xù)附圖的描述。圖式中的組成元件并不一定符合比例，而以強(qiáng)調(diào)的方式描繪出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的元件于不同圖示中標(biāo)出相同對應(yīng)的部分。圖1為傳統(tǒng)多腔體離子增長型化學(xué)氣相沉積(PECVD)機(jī)臺的示意圖2為傳統(tǒng)單一腔體離子增長型化學(xué)氣相沉積(PECVD)裝置的示意圖3為本發(fā)明單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積(PECVD)裝置的示意圖。
主要元件符號說明
300工藝腔體
301A第一分隔板
301B第二分隔板
301C第三分隔板
301N第N分隔板
303載片
304第一進(jìn)氣口
305第二進(jìn)氣口
306出氣口
307真空泵
308氣體供應(yīng)泵
具體實施例方式請參照圖2，圖2顯示一傳統(tǒng)的PECVD裝置，其一般具有一工藝腔體200 ；—?dú)怏w供應(yīng)裝置201，用以供應(yīng)所需工藝氣體；一真空泵202，用以抽出工藝腔體內(nèi)的氣體； 一個RF (radiofrequency)電極板203 ； —個接地電極板204。其中RF電極板203與接地電極板204系水平且互相平行設(shè)置于工藝腔體200內(nèi)，RF電極板203連接至一 RF (radiofrequency)供應(yīng)裝置205，接地電極板204則接地。在接地電極板204上有一基板 206，用以沉積化學(xué)氣相沉積薄膜。當(dāng)工藝氣體經(jīng)由氣體供應(yīng)裝置201引入時，而RF供應(yīng)裝置205施加功率于RF電極板203，等離子體207便產(chǎn)生。等離子體中的反應(yīng)物是化學(xué)活性較高的工藝氣體離子或自由基，其離子會撞擊基板表面，提高化學(xué)活性并增加反應(yīng)的機(jī)率， 而在基板206上形成薄膜。請參照圖1所示，為本發(fā)明的先前技術(shù)中多腔體單載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。如圖1所示，該多腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置具有一機(jī)臺100 ；多工藝腔體IOlA IOlN ；多個進(jìn)片口 102，用以當(dāng)作腔體載入送出載片的空間；多個進(jìn)氣口 103A 103N，用以灌入離子增長型化學(xué)氣相沉積所需氣體；多個出氣口 104A 104N，用以抽出離子增長型化學(xué)氣相沉積后的剩余氣體；一真空泵105，用以作為抽出離子增長型化學(xué)氣相沉積后的剩余氣體的動力；一氣體供應(yīng)裝置106，用以作為灌入離子增長型化學(xué)氣相沉積所需氣體的動力。上述任何多腔體工藝之中每一工藝腔體，其內(nèi)裝置及實施方法均如上述圖2 —傳統(tǒng)的PECVD裝置所示，請參照圖2所描述。請參照圖3，其為本發(fā)明實施例中單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置其具有一工藝腔體300 ；第一、第二、第三、第N分隔板301A、301B、301C、301N，用以放置所需離子增長型化學(xué)氣相沉積的載片且提供離子化氣體所需電極；多載片303 ；—第一進(jìn)氣口 304，以灌入離子增長型化學(xué)氣相沉積所需氣體；一第二進(jìn)氣口 305，以改善修補(bǔ)由第一進(jìn)氣口 304所灌入而造成離子增長型化學(xué)氣相沉積膜厚不一致的物理現(xiàn)象；一出氣口 306，以抽出離子增長型化學(xué)氣相沉積后的剩余氣體；一真空泵307，用以作為抽出離子增長型化學(xué)氣相沉積后的剩余氣體的動力；一氣體供應(yīng)裝置308，用以作為灌入離子增長型化學(xué)氣相沉積所需氣體的動力。請參照圖3所示，該等分隔板301A 301N，其系互相平行設(shè)置于工藝腔體300內(nèi)， 該等分隔板301A 301N連接至一 RF(radiofrequency)供應(yīng)裝置。在該等分隔板301A 301N上有一載片303，用以藉由離子增長型化學(xué)氣相沉積薄膜。當(dāng)工藝氣體經(jīng)由氣體供應(yīng)裝置308啟動而由第一進(jìn)氣口 304及第二進(jìn)氣口 305導(dǎo)入時，而RF供應(yīng)裝置施加功率于該等分隔板301A 301N，等離子體便產(chǎn)生，其用以離子增長型化學(xué)氣相沉積載片303，而離子增長型化學(xué)氣相沉積剩余等離子體氣體將由真空泵307提供動力，由出氣口 306導(dǎo)出。工藝氣體經(jīng)由氣體供應(yīng)裝置308啟動，由第一進(jìn)氣口 304及第二進(jìn)氣口 305導(dǎo)入時，關(guān)于第一進(jìn)氣口 304及第二進(jìn)氣口 305位置設(shè)置，其設(shè)置原理如下該第一進(jìn)氣口 304 乃先設(shè)置的進(jìn)氣口，而第二進(jìn)氣口 305則設(shè)置于由第一進(jìn)氣口 304設(shè)置位置所造成離子增長型化學(xué)氣相沉積膜厚不足之處以補(bǔ)充第一進(jìn)氣口 304所造成膜厚不足。熟習(xí)本發(fā)明領(lǐng)域的技藝者將更能明白第一進(jìn)氣口 304及第二進(jìn)氣口 305許多其他的實施例，其得以采由或得自原理的揭露。在不悖離本發(fā)明范疇的情況下，第一進(jìn)氣口 304及第二進(jìn)氣口 305可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)與邏輯的置換與改變。本發(fā)明的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置，為一平均離子增長型化學(xué)氣相沉積膜厚濃度及節(jié)省工藝成本的機(jī)臺，特別是一臺薄膜太陽能電池制作中會使用到的機(jī)臺。本發(fā)明在此所述的實施例圖說系供予閱讀者，俾其對于本發(fā)明各不同實施例結(jié)構(gòu)有通盤性的了解。該圖示與說明并非意欲對利用此處所述結(jié)構(gòu)或方法的裝置與系統(tǒng)中的所有元件及特征作完整的描述。在參考本發(fā)明說明書時，熟習(xí)本發(fā)明領(lǐng)域的技藝者將更能明白本發(fā)明許多其他的實施例，其得以采由或得自本發(fā)明之揭露。在不悖離本發(fā)明范疇的情況下，發(fā)明中可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)與邏輯的置換與改變。此外，其附圖僅用于呈具而非按比例所繪制。圖式中的某些部分可能會被放大強(qiáng)調(diào)，而其他部分可能被簡略。據(jù)此，本發(fā)明的揭露與附圖理視為描述而非限制性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種用于單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述的裝置包含一工藝腔體，用以容納欲進(jìn)行加熱的冷卻氣體； 一真空泵，用以灌入及抽出所述的工藝腔體內(nèi)的氣體與控制壓力； 至少一個第一進(jìn)氣口，用以噴出欲離子化的氣體； 一出氣口，用以抽出使用過后剩余的離子化氣體；及至少一個分隔元件，用以承載載片。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的裝置具有一加熱元件，設(shè)置在該加熱腔體內(nèi)部，用以加熱該工藝腔體內(nèi)部的冷卻氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的加熱元件為熱電耦、電熱管、或熱風(fēng)槍。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的第一進(jìn)氣口為噴氣頭。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個第一進(jìn)氣口設(shè)于所述腔體任一側(cè)，以提供離子化的基本所需氣體。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的裝置還包含至少一個第二進(jìn)氣口， 用以增加載片離子增長型化學(xué)氣相沉積的膜厚。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個第二進(jìn)氣口，設(shè)于所述腔體任一側(cè)且與所述的至少一個第一進(jìn)氣口不同側(cè)，以增加載片離子增長型化學(xué)氣相沉積的膜厚。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個第二進(jìn)氣口設(shè)置位置安裝于所述的至少一個第一進(jìn)氣口產(chǎn)生的膜厚濃度較低之處，以增加載片離子增長型化學(xué)氣相沉積的膜厚。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個分隔元件以彼此平行的方式設(shè)置于所述的工藝腔體內(nèi)，并施以正負(fù)電壓，以提供離子化所述的工藝氣體所需的電場， 產(chǎn)生等離子體，且在所述的分隔元件上各設(shè)置有一載片。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的載片為薄膜太陽能基板。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的分隔元件為一電極板。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的分隔元件為一RF電極板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置。本發(fā)明中的單腔體多載片離子增長型化學(xué)氣相沉積裝置包含一工藝腔體，用以容納欲進(jìn)行加熱的冷卻氣體；一真空泵，用以灌入及抽出所述的工藝腔體內(nèi)的氣體與控制壓力；至少一個第一進(jìn)氣口，用以噴出欲離子化的氣體；一出氣口，用以抽出使用過后剩余的離子化氣體；及至少一個分隔元件，用以承載載片。
文檔編號C23C16/513GK102286729SQ20101020581
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者張一熙 申請人:亞洲太陽科技有限公司