[实用新型]一种在玻璃基板上沉积形成半导体薄膜的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种沉积半导体薄膜技术，特别涉及一种采用近空间升华技术在高温基板玻璃上沉积形成半导体薄膜的装置。

背景技术

目前在硫化镉/碲化镉太阳能电池制造领域，一种在近空间内升华沉积得到高质量碲化镉的方法正引起人们的关注。应用这种方法得到的硫化镉/碲化镉太阳能电池的转化率高达16.8%（参见X. Wu et al., 17th European Photovoltaic Solar Energy Conversion Conference, Munich, Germany, 22-26 Oct. 2001, II, 995-1000) 。近空间升华过程是气相沉积方法中的一种。

根据美国4207119号、6444043号和7220321号专利的描述，他们采用的近空间升华技术是在一个真空沉积腔内，将形成碲化镉薄膜的材料（以下简称原材料）放置到一个以石墨制成的坩埚内，基板玻璃放置在坩埚的顶部，在传热性能良好的石墨坩埚和基板玻璃之间用耐热绝缘垫片隔开，石墨坩埚内原材料表面与基板玻璃之间的距离大约为0.5-5厘米，这样，原材料在一定的温度下经过升华后变成气相，然后沉积在基板玻璃的下表面上形成一层半导体薄膜。但是，以前一般传统的做法是预先在常温下直接将原材料碲化镉填加到坩埚内，然后近空间升华沉积形成碲化镉薄膜。按照这种传统的做法，随着碲化镉在基板玻璃上沉积形成薄膜，坩埚内的碲化镉的容量就随之减少，导致玻璃衬底和原材料之间距离的增大，这样一来，碲化镉薄膜的显微结构和光电性能也随时间发生改变。为了补充在薄膜沉积中消耗的原材料，就需要向坩埚内定期的重复填加原材料。然而如此操作存在安全隐患，因为受热的容器中含有有毒气体，在沉积过程中重复打开真空腔填加原材料，就会有有毒气体散发出来，因此就必须先冷却设备才能填加原材料。但是，这样一来，为了填加原材料到坩埚内，碲化镉薄膜在玻璃衬底上的沉积过程势必被打断。

因此，后来有研究出一种无需打开薄膜真空沉积腔而直接向薄膜真空沉积装置输送半导体材料的方法和装置，请参见公开号为CN101525743的中国发明专利申请公布说明书，主要是配以一半导体材料供应装置，该半导体材料供应装置提供运载气体和半导体材料，由运载气体携带半导体材料连续在线地输入坩埚内。此现有技术虽解决了连续供料的问题，但是，因气相半导体材料直接经一层多孔透气膜沉积于玻璃基板上，气相半导体材料的扩散均匀性仍不高，以致所形成薄膜的厚度和质量均匀度仍有待提高，特别是针对大面积玻璃基板时均匀性问题更加突出；并且，在连续化薄膜沉积过程中，为了确保最大限度地将薄膜沉积在玻璃基板的下表面上，只有玻璃基板的两侧同传送装置的滚轮或钢带直接接触，因此，当玻璃基板温度高于玻璃应变点（普通钠玻璃的应变点为460℃）以后，玻璃基板容易出现下坠变形现象，影响玻璃基板的传送以及碲化镉薄膜太阳电池组件的制备，而碲化镉薄膜质量直接同玻璃基板温度成正比，同时，支撑玻璃基板传送的滚轮或钢带也减少了玻璃基板上薄膜的沉积面积。

发明内容

本实用新型提供一种在玻璃基板上沉积形成半导体薄膜的装置，其第一目的是解决在大面积高温基板玻璃上沉积半导体薄膜的均匀性问题，第二目的是解决在大面积高温基板玻璃上沉积半导体薄膜时玻璃基板易变形问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种在玻璃基板上沉积形成半导体薄膜的装置，包括一真空沉积腔以及设于真空沉积腔内的气相沉积器，所述气相沉积器包括一坩锅、盖设于坩锅上敞口的多孔透气膜以及设于坩锅底部的进料分配器；所述气相沉积器还包括一致密外壳，该致密外壳套于所述坩锅外，坩锅和致密外壳间留有空间；所述致密外壳的底部设有出气通道，所述玻璃基板设于致密外壳的下方与出气通道相对；所述坩锅内腔经多孔透气膜与坩锅和致密外壳之间的空间相通，所述坩锅内受热升华成气相的半导体材料穿过多孔透气膜至坩锅和致密外壳之间的空间内，再穿过所述致密外壳底部的出气通道并沉积在所述玻璃基板上。

上述方案中，所述多孔透气膜由一个卡钳固定在坩锅上。

上述方案中，所述出气通道上设第二多孔透气膜。

上述方案中，所述出气通道的底端口至所述玻璃基板之间的间距为10～30毫米。

上述方案中，本装置还包括一滚轮式传送装置，所述玻璃基板摆放于该滚轮式传送装置上，由滚轮式传送装置水平传送。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点：