[发明专利]具有非接合半导体特性靶的溅射阴极

说明书

技术领域

一般来说，本文公开的主题涉及非接合的半导体特性靶及它们在基片上溅射半导体特性层期间的使用。更具体来说，本文公开的主题涉及使用非接合硫化镉靶用于在基于碲化镉的薄膜光伏器件的制造期间溅射硫化镉层。

背景技术

基于搭配硫化镉(CdS)作为光反应组件的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV)模块(也称作“太阳电池板”)正在产业中获得广泛接受和兴趣。CdTe是一种具有特别适合将太阳能转换成电力的特性的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45eV的能量带隙，这使得相比历来用于太阳能电池应用的较低带隙半导体材料(例如，硅为约1.1eV)，它能够从太阳光谱转换更多的能量。另外，与较低带隙的材料相比，CdTe可在较低或漫射光条件下转换辐射能量，因此与其它传统材料相比，它在一天的过程中或多云条件下具有更长的有效转换时间。

一般来说，n型层和p型层的结负责CdTe PV模块暴露到光能(例如，阳光)时电位和电流的生成。具体来说，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成p-n异质结，其中CdTe层充当p型层(即正的、电子接受层)，而CdS层充当n型层(即负的、电子施予层)。自由载流子对由光能量产生，然后由p-n异质结分离以产生电流。

CdS层连同其它层(例如，氧化镉锡的透明传导氧化物层)可经由溅射过程(也称作物理汽相沉积)形成，其中，源材料从半导体特性靶(例如，硫化镉、氧化镉锡等)供给。通常，硫化镉半导体特性靶接合到水冷却的背板，然后置于执行溅射动作的磁控管(阴极)中。半导体特性靶通常使用铟焊料或传导环氧树脂接合到背板。接合在半导体特性靶和水冷却背板之间提供了良好的热接触和电接触。因此，半导体特性靶的对侧上的等离子体产生的热量能够由水冷却背板从靶耗散或带走。

在半导体特性靶被溅射时，从靶侵蚀出半导体特性材料。随着半导体特性靶受到侵蚀，一段时间后在靶表面上形成小结(nodule)，这可能改变溅射期间的沉积速率并可能影响所得薄膜的特性。此外，这些小结可引起在溅射室中形成电弧。这些在溅射很长时间后产生的变量可在大规模的制造环境(例如，在基于碲化镉的薄膜光伏器件的商业制造期间)中导致沉积半导体特性层的薄膜不一致。

因此，需要更均匀的溅射过程以便于基本均匀层的沉积。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分阐述，或者通过描述是显而易见的，或者可通过实施本发明来学习到。

一般地提供了溅射阴极。该溅射阴极可包括：定义溅射表面的半导体特性靶(例如，硫化镉靶、氧化镉锡靶等)和对着溅射表面的背表面。背板可放置成面向靶的背表面并且不接合到靶的背表面。非接合附连机制能够可拆卸地将靶保持在溅射阴极之内，以使得背表面在溅射期间面向背板。

参照以下描述和所附权利要求，将会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点。结合在本说明书中并组成其一部分的附图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于说明本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的、包括其最佳模式的本发明的全面的和使能性公开，在附图中：

图1示出包括多个非接合半导体特性靶的示范溅射阴极的透视图；

图2示出图1的示范溅射阴极的一个实施例的截面图；

图3示出图1的示范溅射阴极的另一个实施例的截面图；

图4示出图1的示范溅射阴极的又一个实施例的截面图；

图5示出图1的示范溅射阴极的又一个实施例的截面图；

图6示出在多轨配置中包括多个非接合半导体特性靶的另一个示范溅射阴极的透视图；以及

图7示出图6的示范溅射阴极的一个实施例的截面图。

溅射阴极10

非接合靶12

溅射表面14

背表面16

背板18

加热元件17

温度传感器54

护罩42、44

第一支架20

第二支架22

第一边缘21

第二边缘23

前边缘25、27

滑轨28

侧边缘30、32

第一悬垂凸缘24

第二悬垂凸缘26

第一隔离物34

第二隔离物36

螺栓38、40

偏置构件19

第一暗区护罩42

第二暗区护罩44

侧护罩46、48

冷却板50