[实用新型]用于原子层薄膜沉积的反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属太阳能电池制造装配和加工技术领域，具体为一种用于原子层薄膜沉积的反应装置。

背景技术

随着太阳能电池工艺技术持续推进，其中对于薄膜工艺的厚度均匀性及质量的要求日渐升高。传统的CVD沉积技术已很难有效地精确控制薄膜特性及满足日益严苛的工艺技术要求，原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition；ALD)最初称为原子层外延(Atomic Layer Epitaxy，ALE)，也称为原子层化学气相沉积(Atomic Layer Chemical Vapor Deposition，ALCVD)，它利用反应气体与基板之间的气固相反应，来完成工艺的需求，由于可完成精度较高的工艺，因此被视为先进太阳能电池工艺技术的发展关键环节之一。

原子层沉积，是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积是通过将至少两种气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应，形成沉积膜的一种方法，当前躯体达到沉积基体表面，它们会在基体表面化学吸附并发生表面反应,在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清洗，通过沉积循环不断重复直至获得所需的薄膜厚度。ALD可以通过控制反应周期数简单精确地控制薄膜的厚度，形成达到原子层厚度精度的薄膜；其生长的薄膜没有针孔、均匀、且对薄膜图形的保形性极好。

美国专利US5483919中公开了一种用于进行原子层薄膜沉积的反应装置，该反应装置包括反应前驱物存储单元、气路单元和反应腔室；反应中，通过将两种不同的气态反应前驱物通过气路单元交替进入反应腔室，垂直地喷洒在硅片表面，沉积形成原子层薄膜。但是该装置存在以下缺陷：(1)硅片承载单元一次仅能承载一片硅片，沉积薄膜的硅片产能低，设备成本高；(2)气态反应前驱物垂直喷洒在硅片表面中心，气流由硅片中心向四周扩散，导致气态反应前驱物利用率低；(3)硅片承载单元底部易残留气态反应前驱物和反应副产物，难以排空以致形成气场涡流区，气场涡流区内的气态反应前驱物和反应副产物难以排空，残留物附着在硅片表面，导致原子层薄膜沉积质量降低。

美国专利US6015590中也公开了一种用于进行原子层薄膜沉积的反应装置，该装置的硅片承载单元一次可以承载两片硅片，反应腔室内可同时放置多个硅片承载单元，该装置通过增加硅片承载单元数量使硅片产能提高。但是该装置存在以下缺陷：(1)通过增加硅片承载单元数量使硅片产能提高，导致反应腔室的结构复杂，加工维护成本高，硅片数量增加幅度受限；(2)硅片承载单元与硅片之间残留的气态反应前驱物难以排空，残留物附着在硅片表面，导致原子层薄膜沉积质量降低；(3)反应腔室的加热单元分布不均，使反应腔室内壁表面存在温度梯度，使硅片表面存在温度梯度，导致硅片表面原子层薄膜厚度不均；(4)气态反应前驱物通往硅片表面的路径为L形，需经过一个直角转弯后才能到达硅片表面，因此，气态反应前驱物到达硅片表面的动力不强。

综上所述，本领域技术人员需研发一种新的原子层薄膜沉积的反应装置，以解决现有的反应装置中存在硅片产能低、硅片表面存在温度梯度导致气态反应前驱物在硅片表面分布不均、沉积速率慢、气态反应前驱物无法排空等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于原子层薄膜沉积的反应装置，从而提升原子层薄膜沉积装置的硅片产能并有效提高原子层薄膜的沉积质量。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

本实用新型提供一种用于原子层薄膜沉积的反应装置，包括：反应沉积腔、反应排空腔和真空系统；所述的反应沉积腔设有菱形中空腔并与所述反应排空腔贯通，所述反应排空腔与所述真空系统连接，所述真空系统用于对所述反应排空腔进行抽气，进而使所述反应沉积腔处于真空状态；

其中，所述反应沉积腔内包括硅片承载单元、加热单元、前驱物进料单元、吹扫气体进气单元；

所述硅片承载单元设有若干个硅片承载位且所述硅片承载单元的底部设有若干通气孔，所述硅片承载单元上设有遮挡罩用于密封所述反应沉积腔；

所述加热单元设在所述反应沉积腔的四个腔壁外侧，用于对所述反应沉积腔进行加热；

所述前驱物进料单元用于对所述硅片承载单元上的硅片提供气态反应前驱物或对所述反应沉积腔内的气态反应前驱物进行吹扫；

所述吹扫气体进气单元用于对所述反应沉积腔与所述硅片承载单元间隙中的气态反应前驱物进行吹扫。