[发明专利]银铜铟镓硒反应溅射法和装置及含银铜铟镓硒的光伏电池

权利要求书

1.一种制造半导体结构的方法，包括：在包括至少一种硫族元素的环境中在衬底上溅射银、铜、铟和镓，其中银、铜、铟、镓以及至少一种硫族元素的合金在衬底上沉积。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种硫族元素包括硒，并且银、铜、铟、镓以及至少一种硫族元素的所述合金包括银铜铟镓硒(ACIGS)层。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在含硒的环境中，使用至少一个第一铜铟镓靶，在第一溅射区中在衬底上溅射铜铟镓硒(CIGS)层。

4.根据权利要求3所述的方法，其中溅射所述ACIGS层的步骤包括：在含硒的环境中，使用至少一个第二银铜铟镓靶，在第二溅射区中在所述CIGS层上反应溅射所述ACIGS层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中位于所述第一溅射区的所述至少一个第一铜铟镓靶是不含银的。

6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：在含硒的环境中，使用至少一个第三不含银的铜铟镓靶，在第三溅射区中在所述ACIGS层上反应溅射铜铟镓硒。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一溅射区、所述第二溅射区和所述第三溅射区位于封闭的室中，并且所述衬底被连续地供应到所述封闭的室中且被连续地从所述封闭的室中取出。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述CIGS层在所述第一溅射区中处于固态；

所述ACIGS层在所述第二溅射区中处于包含液相和固相的半固态；以及

在所述ACIGS层上反应溅射所述铜铟镓硒使得所述ACIGS层重结晶，以在所述衬底上形成固体的ACIGS层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述液相作为波的形式渗透经过固体CIGS层的晶粒边界，并且将较小的晶粒合并成较大的晶粒，同时减少晶格缺陷的数量；以及

反应溅射所述铜铟镓硒包括：溅射铜铟镓硒，所溅射的铜铟镓硒具有与所述ACIGS层的铜与III族元素的原子比率相比更低的铜与III族元素的原子比率，以在所述ACIGS层中使所述液相固化。

10.根据权利要求6所述的方法，其中：

在所述第一溅射区中，撞击在所述衬底上的总的铜原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.5至1的范围内；

在所述第一溅射区中，撞击在所述衬底上的总的镓原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.5至0.9的范围内；

在所述第二溅射区中，撞击在所述衬底上的总的银原子流与撞击在所述衬底上的总的银原子和铜原子流的比率在0.05至0.5的范围内；

在所述第二溅射区中，撞击在所述衬底上的总的银原子和铜原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.98至1.15的范围内；

在所述第二溅射区中，撞击在所述衬底上的总的镓原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.2至0.5的范围内；

在所述第三溅射区中，撞击在所述衬底上的总的铜原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.1至0.97的范围内；

在所述第三溅射区中，撞击在所述衬底上的总的镓原子流与撞击在所述衬底上的总的铟原子和镓原子流的比率在0.2至0.6的范围内。

11.根据权利要求1所述的方法，其中：

在执行溅射银、铜、铟和镓的步骤的同时，所述衬底处于升高的温度，该温度在700摄氏度到740摄氏度的范围；

银、铜、铟、镓以及至少一种硫族元素的所述合金以200纳米每分钟到1微米每分钟的沉积速率进行沉积；以及

所述合金沉积为具有在1微米到4微米范围内的平均晶粒尺寸的多晶材料。

12.根据权利要求2所述的方法，其中所述ACIGS层包括光伏电池的p型半导体吸收层。