[实用新型]一种用来在衬底上沉积半导体材料的装置

说明书

本实用新型公开了一种用来在衬底上沉积半导体材料的装置，它利用升华管元件作为主要的装置构成部件，半导体材料的气体通过它流出，以提供在被传送的衬底上沉积形成半导体薄膜层的蒸汽。升华管元件具有开口，开口形式可以为密排孔或缝隙，蒸汽通过它流动，以便沉积半导体层。在此装置的一个实施例中，半导体粉末被沉积在衬底的表面上。

技术领域

本实用新型涉及到在衬底上沉积半导体材料的装置的技术领域，具体涉及一种用来在衬底上沉积半导体材料的装置。

背景技术

诸如光伏模块或电池的光伏器件可以包括利用各种沉积系统和技术沉积在衬底上方的半导体和其他材料。其中，碲化镉薄膜太阳能电池由于制造成本低，转化效率高，在光伏领域有着非常重要的角色。碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池是以p型碲化镉吸收层为主要组成部分的薄膜太阳能电池器件，该吸收层以二元化合物碲化镉(CdTe)为原材料，通过近空间升华(CSS)或者气相输运沉积(VTD)方法在已做前置层的玻璃衬底上沉积。

近空间升华法是制备碲化镉吸收层的主要方法之一，传统的升华过程是将形成碲化镉薄膜的原材料放置到一个以石墨制成的坩埚内，原材料在石墨坩埚内被加热，在一定温度下经过升华后变成气相，然后沉积在玻璃衬底上形成一层半导体薄膜。该玻璃衬底放置在坩埚的顶部，石墨坩埚内原材料表面与玻璃衬底之间的距离大约为0.5～5cm。

理论上近空间升华法不仅限于碲化镉半导体薄膜的沉积，也适用于任何化合物半导体的薄膜沉积。但由于传统设计过于简单、半导体源和衬底的温度差距小，目前仅限于碲化镉、硒化锑等少数半导体薄膜。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用来在衬底上沉积半导体材料的装置，其为用来在衬底上沉积半导体材料的近空间升华装置。

本实用新型采用的技术方案为：一种用来在衬底上沉积半导体材料的装置，包含：

被加热的升华管；

用于供应流过升华管元件的半导体材料的原料仓；

以及用于将衬底传送到升华管元件附件的样品传送器，以便蒸汽在衬底上沉积形成半导体层。

其中，加热的升华管元件为细长管形状，将材料供应源产生的半导体蒸汽引入，以便以高温蒸汽的形式从升华管的孔洞中喷出，使得蒸汽形成半导体层沉积在衬底上。

其中，升华管元件由可通电加热、且具有导热性能的固体材料制成，具有单侧开口，开口形式可以是但不限于密排孔或缝隙，开口形式为密排孔时，孔洞与孔洞之间具有变化的尺寸。

其中，原料容器位于腔室外部，通过给料器装置将半导体材料引入坩埚原料仓，坩埚原料仓位于升华管的两端，以漏斗形坩埚元件的形式与升华管元件联通，坩埚原料仓可通电加热或用线圈加热。

其中，样品传送器包括由电机控制的水平方向可移动的样品台元件和提供移动支撑的丝杠元件，衬底通过传送器从升华管具有密排孔或狭缝一侧移动通过。

其中，衬底及附带的传送装置可以位于升华管的不同方向，当衬底及附带的传送装置位于升华管的下方时，样品传送的方向为水平方向，此时升华管的开口方向向下；当衬底及附带的传送装置位于升华管的上方时，样品传送的方向为水平方向，此时升华管的开口方向向上；当衬底及附带的传送装置位于升华管的侧方水平方向移动时，升华管的方向为垂直方向，此时升华管的开口为面向衬底的侧方。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型是一种高速率薄膜沉积的装置，最大特点为薄膜沉积速率较快。

(2)本实用新型在制备过程中，通过控制蒸发源温度、衬底温度、真空腔体中的气压等因素，可以得到晶粒尺寸较大的高质量薄膜，有利于薄膜性能的提升。