[发明专利]一种薄膜沉积装置及沉积方法

说明书

本发明公开一种薄膜沉积装置及沉积方法，用于在衬底上沉积薄膜，所述沉积装置包括用于加热原料的第一加热腔和第二加热腔，所述第一加热腔设有用于将所述第一加热腔内的原料气化后的气体导出的第一气体出口，所述第二加热腔设有用于将所述第二加热腔内的原料气化后的气体到处的第二气体出口，所述第一气体出口和第二气体出口均连通至气体扩散狭缝，所述气体扩散狭缝的出口设置有喷涂盖板，所述喷涂盖板朝向衬底装置。该装置可以制备出薄厚均匀的薄膜并且可以实现掺杂气体的均匀分布，在成膜时掺杂元素可以分布均匀。

技术领域

本发明涉及光电材料的制备技术领域，具体涉及一种薄膜沉积装置及沉积方法。

背景技术

从碲化镉太阳电池已达到的转换效率、可靠性和价格因素考虑，它已成为人们公认的并具有高效、廉价、发展前景最广阔的薄膜光伏器件之一。

在碲化镉薄膜镀膜领域，近空间升华发(简称CSS)是一种比较先进的薄膜沉积系统，该系统具有薄膜沉积速度快，成膜质量高的优势，尤其适合具有饱和蒸汽压低，容易升华的物质制备薄膜。其方法特点主要是：坩埚在玻璃衬底下方，通过对坩埚进行加热，坩埚中的碲化镉进行升华，蒸汽遇到温度相对低的玻璃衬底，生长成薄膜。其设备的特点主要是：坩埚距玻璃衬底的距离较近，一般在5mm-20mm之间；是一种真空热设备。CSS沉积碲化镉存在以下几个缺点：1、无法使用更高的沉积温度。由于坩埚温度较高，且距玻璃离衬底距离很近，对衬底的温度的影响较大，容易形成玻璃表面上冷下热，玻璃变形。而且由于自下而上的蒸发方式让玻璃支撑点较少，受重力影响，玻璃也会变形严重。2、碎片难处理。这是由于CSS是自下而上的蒸发方法，在制备大尺寸薄膜产品时存在玻璃衬底支撑点较少，当出现玻璃破碎，很容易出现卡片、叠片等情况的发生；3、温度均匀性难控制。CSS设备基本都采用矩形坩埚，这种坩埚容易制造，易于加料，很适合大型流水线镀膜设备使用。但是由于矩形坩埚在四壁和底部边缘会出现相遇对中间的冷区，这对蒸发镀膜是很不利的。

除了CSS设备外，美国FirstSolar开发了一种新型的蒸汽输运沉积系统(VTD)的装备和制备技术，其方法特点主要是：通过运载其他物质将原料运输至蒸发坩埚内，坩埚加热原料使其气化，然后通过狭缝喷涂至玻璃衬底上。VTD沉积方法存在以下缺点：1、在碲化镉升华时，引入外部气体，因此需要非常高的蒸发源温度才能保证碲化镉处于气态；2、由于引入外部气体，因此外部气体的分布会对碲化镉蒸汽浓度的分布有影响，进而影响膜厚；3、由于外部气体的引入，蒸发源温度均匀性难以控制，影响碲化镉的饱和蒸气压。

此外这两种沉积方法均是单蒸发源沉积，很难实现掺杂。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种薄膜沉积装置及沉积方法，该装置可以制备出薄厚均匀的薄膜并且可以实现掺杂气体的均匀分布，在成膜时掺杂元素可以分布均匀。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种薄膜沉积装置，用于在衬底上沉积薄膜，其特征在于，所述沉积装置包括用于加热原料的第一加热腔和第二加热腔，所述第一加热腔设有用于将所述第一加热腔内的原料气化后的气体导出的第一气体出口，所述第二加热腔设有用于将所述第二加热腔内的原料气化后的气体导出的第二气体出口，所述第一气体出口和第二气体出口均连通至气体扩散狭缝，所述气体扩散狭缝的出口设置有喷涂盖板，所述喷涂盖板朝向衬底装置。

优选的，所述第一加热腔和所述第二加热腔外设有保护套。

优选的，所述保护套的材料为耐火材料，所述保护套的底部设置有用于加热衬底的加热元件，设置于保护套上的加热元件可以对衬底进行预加热，可以使衬底的温度达到550℃，更加有利于薄膜的沉积。

优选的，所述耐火材料为石墨或者氧化铝。

优选的，所述第一加热腔和所述第二加热腔为管状坩埚，所述管状坩埚内设置有填料隔断。

优选的，所述第一加热腔和所述第二加热腔各自设有加热装置。