[实用新型]一种沉积非晶硅薄膜的真空设备

说明书

技术领域

本实用新型提供一种用于沉积非晶硅薄膜的真空设备，提高非晶硅薄膜材料沉积速率和薄膜均匀性，并可获得较好的薄膜性能。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是制备晶硅和薄膜太阳能电池的关键设备。按等离子体源与样品的关系可将PECVD技术分为直接和间接技术。多级直流弧放电等离子体PECVD技术是间接PECVD技术的一种，这种沉积装置中等离子体源和沉积腔室间的压力相差很大，达到亚大气压，在这种等离子体源中氩气气体的离化率可达10%，NH₃分解率可达100%。这样阳极喷嘴喷出的等离子体喷射扩展到沉积腔室时会有大量活性的离子或中性原子存在，而且低压的沉积腔室可以有效的避免不同活性粒子之间的复合。由于实现了样品和等离子体源的分离，可以降低等离子体中离子对薄膜的溅射和损伤,实现高速的沉积率，达到20nm/s（普通的射频等离子体源沉积速率是30nm/min）。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于沉积非晶硅薄膜的真空设备，已解决现有技术中薄膜沉积率不高问题。

为达到上述目的，本真空设备采用的解决方案是：真空泵组通过真空管道和沉积腔室相连，以保证沉积薄膜时所需的真空环境。沉积腔室通过螺栓固定在支撑平台上。在沉积腔室的侧面对称设有样品门和观测窗，能方便样品的取放以及观察样品的成膜情况。水冷腔室设置在沉积腔室的外部，沉积薄膜时能对沉积腔室和相关零部件进行充分的冷却。ETP等离子体源安装于沉积腔室的正上方中心轴线上，用于产生高密度等离子体，对沉积气体进行离化。特气喷嘴与真空沉积腔室连接。加热系统和样品台置于腔室底部中心，用于盛放样品和对样品进行加热。

相对现有的沉积设备，本实用新型具有如下效果：

1、实现全自动光伏电池片氮化硅（SiNx）和氢化非晶硅薄膜的制备 

2、成膜种类：氮化硅减反射膜和氢化非晶硅薄膜

3、膜厚度： 50-180nm

4、成膜面积：直径500mm (平板式)

5、膜厚均匀性：片内≤±5%     6、成膜温度 ：150～450℃连续可调；温区稳定性±1℃

7、压力调节范围：13～10000 Pa 连续可调，闭环控制

8、沉积速率： 20nm/s  (一般普通的RF PECVD是30nm/min)    

9、极限真空 ≤ 5x10^-5pa

10、工作压力 10～10000Pa 

11、具有完善的报警功能及安全互锁装置 。

    本实用新型实现了单腔室、快速沉积，可对生产进行模拟和样品分析。该真空设备能提高非晶硅薄膜材料沉积速率和薄膜均匀性，并可获得较好的薄膜性能，采用此安装方式，氩气离化率、反应气体的分解率，都有显著提高，从而提高了薄膜沉积气体的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：  1—真空泵组    2—样品门   201—观测窗   3—水冷腔室    4—ETP等离子体源     5—加热系统     6—样品台    7—支撑平台      8—沉积腔室     9—特气喷嘴    10—真空管道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构和原理作进一步详细说明：

沉积腔室（8）通过螺栓固定在支撑平台（7）上。ETP等离子体源（4）通过6颗螺栓固定在真空腔体的顶部中央。ETP等离子体源的作用是获得高密度氩等离子体。沉积薄膜所需的气体通过特气喷嘴（9）进入真空沉积腔室（8）。水冷腔室（3）设置在沉积腔室（8）的外部，沉积薄膜时能对沉积腔室和相关零部件进行充分的冷却。为了获得沉积薄膜所需要的真空环境，PECVD腔体通过真空管道（11）和真空泵组（1）连接。

具体工作流程：首先将样品（玻璃或者硅片等）通过样品门（2）放在样品台（6）上；通过真空泵组（1）将沉积腔室由大气压抽到10^-2Pa. 然后利用加热系统（5）将样品温度加热到设定温度，并一直维持。当温度达到设定温度后，开启ETP等离子体源产生高密度Ar等离子体；待Ar等离子体稳定后，利用位于沉积腔室侧面的特气喷嘴（9）通入一定量的硅烷气体。硅烷和Ar等离子体相互作用后形成硅烷等离子体，硅烷等离子体与样品相互作用然后在表面形成非晶硅薄膜。在沉积腔室（8）侧面的观测窗（201），观察样品的成膜情况，薄膜沉积完成后，停止ETP等离子体源和硅烷气体的通入，然后通入保护性气体氮气降温。