[发明专利]射频裂解硒蒸气制作铜铟镓硒薄膜的方法有效

专利信息
申请号: 201310672059.0 申请日: 2013-12-11
公开(公告)号: CN104716222B 公开(公告)日: 2019-01-01
发明(设计)人: 王赫;乔在祥;赵彦民;赵岳;申绪男;杨亦桐 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第十八研究所
主分类号: H01L31/18 分类号: H01L31/18;H01L21/203
代理公司: 天津市鼎和专利商标代理有限公司 12101 代理人: 李凤
地址: 300384 天津*** 国省代码: 天津;12
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摘要: 发明涉及一种射频裂解硒蒸气制作铜铟镓硒薄膜的方法,其特点是:步骤包括:1.将硒蒸发源通向射频裂解区域;2.硒蒸发源由n≥5的Sen大原子团蒸气,在等离子体撞击下裂解为n<5的Sen小原子团;3.将Sen小原子团蒸气与Cu、In、Ga元素共蒸发反应,在衬底上形成铜铟镓硒薄膜。本发明采用RC振荡电路产生频率射频电场,在射频电场中通入Ar气,Ar气在射频电场的作用下形成等离子体区域作为射频裂解区域;无需高温加热,等离子体将n≥5的Sen大原子团撞击裂解为n<5的Sen小原子团,提高了硒蒸气化学活性,改善了CIGS薄膜质量,提高了硒原料利用率,避免高温环境下硒蒸气对裂解装置的腐蚀,装置使用寿命长。
搜索关键词: 射频 裂解 蒸气 制作 铜铟镓硒 薄膜 方法
【主权项】:
1.射频裂解硒蒸气制作铜铟镓硒薄膜的方法,其特征在于:包括以下步骤:⑴制作射频等离子体裂解Se蒸气装置:用外周包有加热丝的Se输入管路,通过Se管路阀门将Se原料罐和射频裂解区域中裂解反应壳体的下端连接为一体;裂解反应壳体中装有垂直方向相互平行的底电极板和顶电极板;裂解反应壳体的下面还有通过Ar管路阀门通向射频裂解区域内的Ar气管;裂解反应壳体的上面连接有通向射频裂解区域的裂解Se源喷嘴,射频裂解区域的一侧有置于电路屏蔽壳体内的RC振荡电路;所述RC振荡电路包括C1可调电容器、电阻和射频电源并联后的一端与电感和C2可调电容器串联后连接到裂解反应壳体中的顶电极板上;C1可调电容器、电阻和射频电源并联后的另一端连接到裂解反应壳体上并接地,形成射频等离子体裂解Se蒸气装置;⑵使用两个相同的所述射频等离子体裂解Se蒸气装置,将射频等离子体裂解Se蒸气装置中包有加热丝的部分Se输入管路、Se射频裂解区域、裂解Se源喷嘴置入卷对卷蒸发腔室内;卷对卷蒸发腔室内靠近上方置有带动衬底自左至右走带的衬底放卷端和衬底收卷端;衬底放卷端和衬底收卷端之间的衬底上方水平固定有衬底加热器;卷对卷蒸发腔室内下方居中处自左至右分别置有上面有蒸发源挡板、下面有加热器的Cu蒸发源、Ga蒸发源和In蒸发源;两个所述射频等离子体裂解Se蒸气装置沿衬底走带方向分别位于三个蒸发源的两侧;Se原料罐和Se管路阀门位于卷对卷蒸发腔室的外面;⑶将PI聚酰亚胺、不锈钢箔、Ti箔或Cu箔作为衬底卷套在衬底放卷端,衬底的外端部固定在衬底收卷端;通过衬底上面的衬底加热器将衬底加热至400‑500℃,并保持温度恒定;通过Cu蒸发源、Ga蒸发源和In蒸发源下面各自的加热器分别加热Cu蒸发源、Ga蒸发源和In蒸发源;其中,Cu蒸发源温度在1300‑1400℃范围内并保持恒定、In蒸发源温度在800‑1000℃范围内并保持恒定、Ga蒸发源温度在900‑1100℃范围内并保持恒定;加热Se原料罐至200‑300℃,形成n≥5的大原子团Sen蒸气;将连接Se原料罐与蒸发腔室之间的管道加热至300℃;⑷、打开射频电源,输入电压为500‑600V,输入电流为0.2‑0.5A;调节C1可调电容器和C2可调电容器,使射频裂解区域的输出功率为输入功率的80%‑95%,形成RC振荡电路产生频率为13.56MHz的射频电场,在射频电场中以10Pa压强通入Ar气,Ar气在射频电场的作用下形成等离子体的区域作为射频裂解区域,稳定存在于底电极板和顶电极板之间;Se原料罐中通向射频裂解区域n≥5的大原子团Sen蒸气进入射频裂解区域后,在等离子体撞击下裂解为包括Se分子或Se原子,n<5的小原子团Sen蒸气,小原子团Sen蒸气通过裂解Se源喷嘴进入到卷对卷蒸发腔室,喷嘴距离衬底的垂直距离为10cm;衬底在放卷轴和收卷轴之间以3‑10cm/min的速度移动,所述小原子团Se蒸气与Cu、In和Ga元素反应,在卷对卷衬底上形成2μm厚,30cm宽、薄膜密度为4.5g/cm3的铜铟镓硒薄膜。
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