[发明专利]脉冲加热多匣式化学气相沉积p-i-n镀膜装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种等离子体辅助化学气相沉积装置，特别是一种可同时制成多片化学气相沉积薄膜的多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置，尤其是一种用于制备p-i-n镀膜的脉冲加热多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置。

背景技术

近年来，随着光电与半导体产业的发产，在基板上进行等离子体处理以成长薄膜的工艺方式已逐渐获得广泛的应用。另外，大面积基板的工艺技术在讲求产能的工业界，更是能否生存的关键。因此，以等离子体辅助化学气相沉积法(等离子体增强化学气相沉积法，PECVD，plasma enhancedchemical vapor deposition)在大面积基板上进行薄膜的成长，便成为迈向二十一世纪的光电与半导体工业中，最重要的技术之一。因此，无论是对于需要在大面积基板上沉积氮化物与氧化物的IC制造业或是需要在大面积基板上沉积薄膜的太阳能电池(solar cell)生产者，PECVD设备均是不可或缺的。

太阳能电池(或称为太阳能光电芯片)是直接将太阳能转换成电能的组件。随着太阳能电池的发展，如今太阳能电池具有多种类型，典型的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。而为了降低成本，现今主要以积极发展非晶硅薄膜太阳能电池为主。非晶硅薄膜太阳能电池一般采用p-i-n的结构。

传统的利用PECVD装置制备薄膜太阳能电池，一次仅能生成一片薄膜，且在薄膜上生成其它层时须使用不同的工艺腔体(制程腔体)。这一工艺使得一次所生产的单片薄膜质量上很不稳定，无法大量生成质量统一的薄膜，且工艺上仍然过于复杂，成本较高。

因此，我们期待发展出一种新的等离子体辅助化学气相沉积装置以及利用等离子体辅助化学气相沉积装置制备薄膜太阳能电池的方法，以克服传统装置与工艺上的缺失，简化工艺，降低成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多匣式等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)装置。有别于传统的等离子体辅助化学气相沉积装置，本发明的多匣式等离子体辅助化学气相沉积采用多匣式(或称多腔体式)的设计，使批式工艺的PECVD一次可生产多片薄膜，以提高PECVD的生产效率，并同时提高每一片薄膜的均匀度。此外，本发明的多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置进一步利用一加热装置，以促进非晶型半导体结构(amorphous)转变为微晶型(microcrystalline)或纳米晶型(nanocrystal)半导体结构，提高太阳能电池的各项电特性，提升光电转换效率。

本发明的另一目的在于提供一种制备薄膜太阳能电池的方法，其利用多匣式设计在同一个PECVD装置内设置多对电极，以在同一批次内制备多个薄膜太阳能电池。同时，本发明的制备薄膜太阳能电池的方法可在同一工艺腔体内进行多层薄膜的沉积，而无须使用多个腔体制备不同沉积薄膜层，以简化生产太阳能电池的工艺，降低设备成本。

为达上述目的，本发明所提供的多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置包含：一工艺腔体；一真空泵，以抽出所述工艺腔体内的气体与控制压力；一气体供应装置，以供应工艺气体并控制其流量；以及多个第一电极板与对应的多个第二电极板，以交错排列且彼此平行的方式设置于所述工艺腔体内，以提供解离所述工艺气体所需的电场，产生等离子体，其中在所述多个第一电极板与所述多个第二电极板上设置有基板。

较佳地，所述等离子体辅助化学气相沉积装置进一步包含一加热装置。所述加热装置为快速退火热装置(RTA，rapid thermal annealing)、脉冲快速退火装置(PRTA，pulsed rapid thermal annealing)或电热阻丝。所述加热装置是使工艺腔体内产生辐射加热。所述加热装置的型态亦可为一设置于所述第一电极板或所述第二电极板上的加热器。更佳地，在所述加热器与所述第一电极板或所述第二电极板之间具有一绝缘装置。该绝缘装置例如但不限于玻璃板。

较佳地，所述第一电极板与所述第二电极板是垂直设置于所述工艺腔体中。

较佳地，所述多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置具有1至8对所述第一电极板与所述第二电极板，更佳地为5对。

较佳地，所述多匣式等离子体辅助化学气相沉积装置具有4至32片所述基板。

较佳地，所述第一电极板与所述第二电极板是固定于一载盘上。