淀积膜形成装置制造方法及图纸

一种淀积膜形成装置，其特征在于：用于控制淀积室壁温度的温度控制部件通过一热传导率调整板与淀积室外壁相接触，该热传导率调整板能在膜形成过程中抑制淀积室温度上升时防止过冷却，并且它能在膜淀积时长时间维持淀积室壁的温度在一优选温度，从而形成淀积膜。结果该装置能在一长时间内批量生产质量稳定的淀积膜，尤其是，大面积的和高质量的应用非晶半导体的光生伏打元件。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的膜淀积方法和膜淀积装置，该装置用于连续形成大面积的功能淀积膜，这是通过大面积产生均匀的微波等离子体并藉此产生反应而分解和激励原料气体实现的。更详细地说，本专利技术涉及一种制作大面积的利用非晶半导体的光生伏打元件的方法和装置，具体地说是涉及一种控制淀积膜形成室壁温度的方法，该方法可获得高质量的功能淀积膜。提出一种有效的批量生产光生伏打元件的方法，该方法用于制造基于非晶硅的光电池，其中提供了用于制作光电池各个半导体层的独立的膜形成室，其中半导体层在相应的膜形成室中制成。例如，美国专利No.4,400,409说明书公布了使用双卷盘方法的连续等离子体CVD系统。该说明书指出该系统能连续形成具有半导体结的元件，该系统提供了多个辉光放电区，具有所需宽度并且长度足够大的可变基座放置在基座连续穿过各个辉光放电区的路径上，基座沿纵向连续地传输，在各自的辉光放电区淀积所需的导电半导体层。另一方面，大家知道微波可用以作为产生等离子体的能量。由于微波波长短，可使能量密度比常规利用RF技术的情况提高，因此它们适合于保证等离子体的有效产生和连续性。例如，美国专利No.4,517,223说明书和美国专利No.4,504,518说明书公布了低压下在微波辉光放电等离子体里在小面积基座上淀积一薄膜的方法，并且指出此方法由于防止了减低膜特性的活性物质的聚合而可获得高质量的淀积膜，并且由于是低压工艺它可大大提高淀积率。而且，美国专利No.4,729,314说明书公布了低压微波等离子体增强型CVD工艺和系统，该工艺和系统用于在一大面积柱状基座上淀积光导半导体薄膜，这是通过使用一对辐射波导器进行高能处理而实现的。考虑以上情况，可得到一种更高产量的批量生产方法，该方法按比例结合了微波等离子体增强型CVD工艺(以后称为“μW-CVD工艺”)和所述的适合于大量生产的双卷盘方法。现在，让我们考虑一个用结合两个前述方法的双卷盘μW等离子体增强型CVD工艺(以后称为“R-RμWCVD工艺”)制造一a-SiGe单层单元(单个单元)光电池的例子，该光电池用一个a-SiGe层作为i层(光电转换层)，这种方法将在以后描述。使用R-RμWCVD工艺的制造装置通过一个上面带有滚动基座的线轴连续传送用于形成a-SiGe膜的带状基座，该制造装置形成多个层，这些层至少包括一n型a-Si层，一i型a-SiGe层，一p型a-Si层和其他在各自作为单独反应器的膜形成室(和前述的“淀积室”一样)中组成光电池的类似层，该制造装置具有连接部件(通常称为“气阀”或简称为“阀门”)，该部件具有使基座可在两个以上膜形成室之间移动，同时在每个膜形成区维持减压状态的功能，以及具有防止供给各自膜形成室的诸如用于制作n型a-Si层，p型a-Si层等的原料气体互相扩散和混合的功能。图8是一使用R-RμWCVD工艺生产a-SiGe光电池或类似产品的半导体元件的装置原理图，这里μW方法用于制作i型a-SiGe层，该层具有大的淀积膜厚度并要求以高的吞吐量形成，这里RF方法用于制作n型和p型a-Si层，这些层具有小的淀积膜厚度并且与i型a-SiGe层相比它们不需要以如此高的吞吐量形成。图8中，参考数字801代表一在其上淀积a-Si层的带状基座(以后简称为基座)，通常基座801是一可变形的导电基座，例如，不锈钢，铝，或其他导体的薄板，或是外面覆盖一层导电薄膜的非导电薄板。基座801绕圆形线轴811滚动，811放置在料室810中。基座801从放置在料室810中的线轴出发经过气阀(以后简称为“阀门”)820，n型a-Si膜形成室830，阀门840，i型a-SiGe膜形成室850，阀门860，p型a-Si膜形成室870，和阀门880缠绕到安装于绕线室890中的绕线轴891上。830a和870a各表示一个RF功率源，830b和870b是激励RF放电提供淀积n型a-Si层或p型a-Si层的阴极。另外，850a是一由向膜形成区辐射微波的介质窗组成的敷料器，将功率由微波功率源(没有表示出来)通过一垂直于介质窗的矩形波导管850b提供于其上，藉此在i型a-SiGe膜形成室的放电区产生辉光放电。802a到806a各自充有制作不同淀积膜的原料气体，其中，802a充有SiH4气体，803a充有GeH4气体，804a充有H2气体，805a充有PH3气体，806a充有BF3气体。各种气体通过阀门开关802b到806b和减压装置802c到806c传导至气体混合器830c，850c，870c。气体混合器830c到870c中调整到所需流率和混合比的原料气体经过气体进入导管830d，850d，870d流入膜形成室。流入膜形成室的气体通过抽气机810e，830e，850e，870e，890e抽到一图中没有示出的废气处理机里以达到每个室中所需的压力，其中抽气机由一油扩散泵，一机械升压泵，和一回转泵和其他泵构成。另外加热器830f，850f，870f用于加热基座，该加热器分别由830g，850g，870g提供能量。841或861是调整阀门孔大小的部分，通过使气体流路变小该部分可减少膜形成室间气体的相互扩散。另外，经过一减压器807b和一流率调节器807c，807d，对膜形成没有负面影响的气体，例如H2，He或其他气体从气体瓶807a经过气体进入端口842或862流入阀门，藉此进一步抑制各个膜形成室中原料气体的相互扩散。从料室810中出发的基座801(以后“带状基座”简称为“基座”)连续经过各个膜形成室，由此在它的表面形成n型a-Si膜，i型a-SiGe膜，p型a-Si膜，然后基座最终进入绕线室890中。首先，在n型a-Si膜形成室830中用加热器830f把基座801加热到所需的温度。气体混合器830c以最优流率混合作为n型a-Si膜原料的SiH4，H2，PH3等类似气体然后导入到膜形成室830中。同时，由RF功率源830a加到阴极830b的RF功率在膜形成区产生辉光放电，由此在基座801的表面形成n型a-Si膜。其次，基座前进到阀门840然后进入i型a-SiGe膜形成室850中。如上所述相似，在膜形成室850中给各自具有最优流率的SiH4，H2，PH3气体提供最优的功率，由此在前述的n型a-Si膜上形成所需的i型a-SiGe膜。然后，基座801以同样的方式经过阀门860和p型a-Si膜形成室870缠绕到绕线室890中的绕线轴891上。由于基座以这种方式连续不断地经过n型，i型，和p型膜形成室，采用双卷盘方法的制造装置可以获得很高的产量。(R-RμWCVD问题)(1)传统的R-RμWCVD工艺有这样的问题，微波功率的输入不仅用于膜淀积所用原料气体的分解，它也通过高的等离子体密度间接地加热形成膜形成区的淀积室的壁或微波自身把壁加热到高温。在微波功率输入的同时，淀积室的壁温度开始上升，一段时间后达到在该时间点由放电功耗值或类似值决定的饱和温度，该温度依条件的不同可达300℃或甚至达到450℃左右。由问题1引起的问题是由于淀积室壁高温的影响，用于膜淀积的带状基座的温度上升使得基座温度不能维持在300℃左右，而该温度通常被认为是获得高质量淀积膜的温度。在这种环境下制造的光电池将具有低的光电转换效率。(2)依赖于淀积室壁材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淀积膜形成装置，包括： 一控制淀积室壁温度的温度控制部件，该部件通过热传导率调整板与所述的淀积室外壁接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉田耕平，越前裕，金井正博，大利博和，吉野豪人，田中雅敏，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]