CN101861639B - 在基底上沉积材料的系统和方法 - Google Patents

在基底上沉积材料的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101861639B
CN101861639B CN2009801000699A CN200980100069A CN101861639B CN 101861639 B CN101861639 B CN 101861639B CN 2009801000699 A CN2009801000699 A CN 2009801000699A CN 200980100069 A CN200980100069 A CN 200980100069A CN 101861639 B CN101861639 B CN 101861639B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sleeve pipe
substrate
plasma source
distributor
constructed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009801000699A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101861639A (zh
Inventor
瑞克·C·鲍威尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
First Solar Inc
Original Assignee
First Solar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by First Solar Inc filed Critical First Solar Inc
Publication of CN101861639A publication Critical patent/CN101861639A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101861639B publication Critical patent/CN101861639B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0623—Sulfides, selenides or tellurides
    • C23C14/0629—Sulfides, selenides or tellurides of zinc, cadmium or mercury
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/3255—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在基底上沉积材料的系统和方法。在基底上沉积材料的系统和方法包括紧邻分配器设置的等离子体源，分配器被构造为在基底上提供半导体涂层。

Description

在基底上沉积材料的系统和方法
本申请要求于2008年1月15日提交的第61/021,148号美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及光伏装置生产。
背景技术
在光伏装置的制造中，半导体材料被沉积在基底上。在基底上沉积半导体材料可通过以下过程来完成：使半导体汽化并将汽化的半导体引向基底表面，使得汽化的半导体冷凝并沉积在基底上，从而形成固体半导体膜。
发明内容
一种沉积系统可以包括：分配器，被构造为在基底上提供半导体涂层；第一电源，被构造为加热分配器；等离子体源，紧邻分配器设置，等离子体源包括被构造为驱动等离子体源的电极，其中，电极电学地独立于第一电源。
在一些情况下，系统或方法可以包括附加电极，附加电极被构造为相对于基底偏置等离子体源。电极可以是分配器上方的后盖。例如，电极可以包括非金属材料，例如碳。在一个示例中，电极可以包括石墨。电极可以为间隔物。电极可以为后盖。间隔物可以为石墨间隔物。后盖可以为石墨后盖。
在其他的情况下，分配器可以包括具有第一套管和第二套管的一对套管。电极可以是在第一套管和第二套管之间的间隔物。电极可以是在第一套管和第二套管上方的后盖。
在其他的情况下，分配器可以包括具有第一套管和第二套管的一对套管。电极可以是平行于第一套管和第二套管的导体。电极可以是在第一套管和第二套管上方的后盖。
在其他的情况下，分配器可以是包括第一套管和第二套管的一对套管，等离子体源可以包括三个彼此电隔离的石墨部件。第一石墨部件可以是将第一套管与第二套管分隔开的第一间隔物。第二石墨部件可以是将第一套管与第二套管分隔开的第二间隔物。第三石墨部件可以是在第一套管和第二套管上方的后盖。在其他的情况下，系统还可以包括在后盖和每个间隔物之间的绝缘物。
在某些情况下，分配器可以包括至少一个被构造为在基底上提供半导体涂层的分配孔。等离子体源可通过直流来驱动。等离子体源可通过交流来驱动。等离子体源可通过脉冲直流来驱动。等离子体源可通过射频电激发来驱动。
在特定的情况下，系统或方法可以包括被构造为传输基底以便基底通过分配器的传送器。分配器可以位于沉积室内，沉积室包括入口，将要被涂覆的基底通过入口被引入到沉积室中，沉积室包括出口，被涂覆的基底通过出口离开沉积室。分配器可以包括陶瓷管。分配器可以包括莫来石管。分配器可以包括陶瓷套管。
在其他的情况下，系统或方法可以包括位于分配器内的能够透过的加热器。等离子体源可以被构造为在距基底小于10厘米的区域中产生等离子体。等离子体源可以被构造为在距基底小于7厘米的区域中产生等离子体。等离子体源可以被构造为在距基底小于5厘米的区域中产生等离子体。等离子体源可以被构造为在距基底小于2厘米的区域中产生等离子体。
一种在基底上沉积材料的方法可以包括以下步骤：提供第一电源，第一电源被构造为加热分配器，分配器被构造为在基底上沉积半导体涂层；提供等离子体源，等离子体源包括电学地独立于第一电源的电极；在紧邻分配器和紧邻基底的空间内激发等离子体。
在附图以及下面的描述中阐述了一个或多个实施例的详情。通过描述和附图以及通过权利要求，其他的特征、目的以及优点将是明显的。
附图说明
图1为包括等离子体源的系统的示意图。
图2为包括等离子体源的系统的示意图。
图3为包括等离子体源的系统的示意图。
具体实施方式
通常，沉积系统可以包括分配器、第一电源和等离子体源，分配器被构造为提供基底上的半导体涂层，第一电源被构造为驱动分配器，等离子体源紧邻分配器设置，等离子体源包括被构造为驱动等离子体源的电极，其中，所述电极电学地独立于第一电源。在一些情况下，系统或方法可以包括被构造为相对于基底偏置等离子体源的附加电极。电极可以为平行于分配器的导体。电极可以是分配器上方的后盖(backcap)。例如，电极可以包括非金属材料，例如碳。电极可以包括石墨。
分配器是被构造为通过一个或多个开口在基底上沉积材料的组件，分配器包括进料管、套管(sheath tube)或进料管和套管。分配器可以包括具有第一套管和第二套管的一对套管。套管可以通过多个孔提供蒸气的空间分布。套管可以至少部分地围绕诸如粉末注射管的进料管。加热器可以为管，该管被设置为套住进料管。然后，加热器可以被套管套住，从而形成三层基本上同心的管。该加热器可以为可透过的加热器，所述可透过的加热器允许来自进料管的材料透过该加热器进入该加热器和套管之间的空间。
参照图1，例如，分配器可以为包括诸如陶瓷套管的套管34的组件。一方面，分配器可以为包括套管、加热器和进料管的组件。陶瓷套管可以套住诸如可透过的加热器的加热器24，然后加热器24可以套住进料管。套管可以包括一个或多个分配孔36，分配孔36被构造为在基底8上提供半导体涂层。等离子体源4可以包括被构造为驱动等离子体源4的电极。系统还可以包括被构造为相对于基底偏置等离子体源4的附加电极。在某些情况下，分配器可以包括一对套管。在一个实施例中，电极可以是在第一套管和第二套管之间的间隔物(spacer)。间隔物可以包括石墨横杆(cross-rod)电极。间隔物可以包含诸如碳的非金属材料或其他耐腐蚀的材料。在一个实施例中，间隔物可以为石墨间隔物。附加电极可以是套管之上的后盖。后盖可以为石墨后盖。绝缘物可以位于间隔物和石墨后盖之间。
图2为沿图1的面A-A截取的剖视图。系统可以包括被构造为电阻式地加热分配器组件30的分配器电源100、紧邻分配器组件并紧邻基底8设置的第一等离子体源4和第二等离子体源5。第二等离子体源5可以包括石墨横杆电极5a。在该结构中，第一等离子体源4和第二等离子体源5并联。第一等离子体源4或第二等离子体源5可以在处于分配器组件30内部且紧邻基底8的空间40内激发等离子体。等离子体源5可以包括被构造为驱动等离子体源5的电源10。等离子体源4还可以包括电极和被构造为相对于基底8偏置等离子体的附加电源20。分配器组件30可以包括套管3、被套管3套住的能够透过的加热器2和被能够透过的加热器2套住的进料管。分配器组件30可以包括一个或多个被构造为在基底8上提供半导体涂层的分配孔7。在一个实施例中，例如，电极可以是在第一套管和第二套管之间的间隔物，或可以为横杆电极5a。间隔物可以包含诸如碳的非金属材料。在一个实施例中，间隔物可以为石墨间隔物。附加电极可以是第一套管和第二套管上方的后盖4。后盖可以为石墨后盖。绝缘物6可以位于间隔物和第一等离子体源4之间。
图3为另一个实施例的剖视图，该剖视图示出了包括被构造为电阻式地加热分配器组件30的分配器电源100、紧邻分配器组件30并紧邻基底8设置的第一等离子体源4和第二等离子体源5的系统。第一等离子体源4或第二等离子体源5可以在处于分配器组件30内部且紧邻基底的空间40内激发等离子体。等离子体源5可以包括被构造为驱动等离子体源5的电源10。等离子体源4还可以包括电极和被构造为相对于基底8偏置等离子体的附加电源20。分配器组件30可以包括套管3、被套管3套住的可透过的加热器2和被可透过的加热器2套住的进料管。分配器组件30可以包括一个或多个被构造为在基底8上提供半导体涂层的分配孔7。在一个实施例中，例如，电极可以是在第一套管和第二套管之间的间隔物，或可以为横杆电极。间隔物可以包含诸如碳的非金属材料。在一个实施例中，间隔物可以为石墨间隔物。附加电极可以是在第一套管和第二套管上方的后盖。后盖可以为石墨后盖。绝缘物6可以位于间隔物和第一等离子体源4之间。
现有的沉积材料的方法和系统不涉及有目的性的等离子体处理。这里描述的系统和方法包括在处于分配器内部且紧邻基底的空间内激发等离子体。等离子体会非常有益于将能量加入到沉积源蒸气中。该加入的能量可以将诸如Te2或S2的二聚体拆分，从而改变膜的生长。单体Te或S被认为具有更高的反应性，且表现出不同的表面迁移率以及晶体生长特征。等离子体可以将带电物种提供给生长表面，这将改变膜的生长。等离子体还可以将诸如N2、P2、P4、As2和Sb2(掺杂物)的其他二聚体拆分，这些掺杂物参入热蒸气传输沉积的可能性相对低。将掺杂物二聚体拆分可以极大地提高参入的可能性。等离子体还可以提供诸如He*或Ar*或O2*的激发的亚稳态中性物，这些激发的亚稳态中性物可以将额外的且可控的能量传递给生长表面。
可使用各种等离子体构造。例如，可通过直流(dc)、交流(ac)、脉冲直流或射频(rf)电激发来驱动等离子体源。电极构造可以为二极管或三极管。等离子体可以相对于基底被偏置(ac、脉冲ac或rf)，所述基底是虚地。电极的各种几何形状都是可能的，且可以施加各种压强。例如，在某些情况下，可以施加0.1-5.0托的压强。
在一些情况下，如图1、2和3所示的双管的分配器的构造可以对等离子体的产生非常有利。包括石墨后盖、两个莫来石管和两个石墨沙漏端部间隔物的构造限定了分配器组件的空间的五个侧面，这五个侧面与剩下的指向基底的出口的侧面一起容纳沉积蒸气。在该构造中，三个石墨部件可以彼此电隔离且可用作电极。以这种方式，电极与驱动可透过的SiC加热器管2的电阻式加热的电源完全隔开且独立于该电源。因为等离子体源独立于分配器的电源而被驱动，所以可以以非常弱的激发态到高度激发态中的任何有利的条件来操作等离子体源。在某些情况下，系统可以包括两个用于等离子体源的电源。一个电源可以用于驱动等离子体，而另外的电源可用于相对于基底偏置等离子体。被构造为驱动等离子体的电源可以独立于用于驱动分配器组件的电源。等离子体源可被构造为在距基底小于7厘米的区域中产生等离子体。等离子体源可被构造为在距基底小于5厘米的区域中产生等离子体。等离子体源可被构造为在距基底小于2厘米的区域中产生等离子体。
例如，在第5,945,163号美国专利、第6,037,241号美国专利和第11/380,073号美国申请中，描述了用于在玻璃基底上沉积半导体膜的各种分配器组件系统和方法，它们的公开通过引用而完全包含于此。
通常，用于在基底上沉积半导体材料的方法和系统包括将材料和载气引入到具有被加热的第一室的分配器组件中，以形成材料蒸气。材料可以为粉末，例如，半导体材料粉末。然后，引导载气和蒸气通过一系列连续的被加热的室，以形成均匀的蒸气/载气组合物。易于使蒸气和气体通过分配器组件的多个室，通过蒸气和气体的流动和扩散可以提供均匀的气体组合物。在组合物已经变得均匀之后，组合物被引出分配器组件且被引向基底，从而使膜形成在基底的表面上。基底可以为玻璃基底或其他合适的具有适于形成均匀膜的表面的基底(如聚合物基底)。膜可以为半导体组合物。蒸气和载气组合物在被引入到分配器组件之后可以通过过滤器，以确保该材料的固体颗粒不被引向基底。有利的是，该用于沉积半导体材料的方法和系统提供了膜厚均匀性和颗粒结构均匀性得到改善的半导体膜。
沉积系统可以包括限定处理室的壳体，在处理室中材料被沉积在基底上。基底可以为玻璃片。壳体可以包括入口和出口。可以以任何合适的方式来加热壳体，使它的处理室可以维持在沉积温度。分配器的温度可以为大约500摄氏度到大约1200摄氏度。在处理过程中，可将基底加热到基底温度。基底温度可以为200摄氏度到650摄氏度。基底400可以通过任何合适的方式来传输，如辊230或传送带，优选通过连接的电动机来驱动。例如在第11/692,667、11/918,009和11/918,010号美国申请中描述了用于传输的系统和方法，这些美国申请通过引用而完全包含于此。
分配器可以是包括进料管和材料供应器的组件，材料供应器可以包括容纳粉末的料斗和容纳合适的载气的载气源。粉末可以在进料管中接触载气，并且载气和粉末二者可以被引入到分配器组件中。
在载气和粉末被引入到分配器组件中之后，粉末被汽化，且与载气一起以载气和蒸气混合的方式被引导通过分配器组件，以形成均匀的蒸气/载气组合物。然后，均匀的蒸气/载气组合物被引出分配器组件并被引向基底。与分配器组件的为了维持材料处于气相的温度相比，基底的温度较低，基底较低的温度使得蒸气在基底表面上冷凝并使膜沉积，沉积的膜具有基本上均匀的厚度和基本上均匀的结构，这表明结晶均匀且基本上不存在诸如未汽化的粉末的微粒材料。
半导体蒸气脱离分配器组件的点可以与基底间隔大约0.5cm到大约5.0cm范围内的距离，以提供更有效的沉积。虽然可以使用更大的间隔，但会需要更低的系统压强且会因过喷(overspraying)而导致材料浪费。另外，在邻近较高温度的分配器组件进行传输的过程中，较小的间隔会因基底的热翘曲而产生问题。基底可以以至少大约20mm每秒到大约60mm每秒的速度通过半导体蒸气脱离分配器组件的点的附近。
在执行沉积的过程中，使用碲化镉和硫化镉作为材料取得了良好的结果。然而，应该理解，可以使用其他的材料，包括过渡金属(IIB族)和硫族化物(VIA族)。还应该理解，可用于形成半导体膜的另外的材料具有许多有用的用途(如光伏装置的制造)，并且可以与这里描述的系统和方法一起来使用。另外，掺杂物可以有利于改善所得的膜的特性和沉积。
通过将处理室250真空抽吸至大约0.1托至760托来使用处理系统执行该方法。处理系统可以包括合适的排气泵，排气泵用于在初始阶段对壳体的处理室进行排气，并持续地对其进行排气，从而去除载气。
从源提供的载气可以为氦气，已发现氦气能够增大玻璃温度范围和压强范围，这提供了诸如沉积密实和良好结合的膜特性。选择性地，载气可以为另一种气体，如氮气、氖气、氩气或氪气或这些气体的组合。载气还可以包括一定量的诸如氧气或氢气的反应性气体，这些气体可以有利地改善材料的生长特性。已经确定载气每分钟0.3到10标准升的流速足以向分配器组件提供用于在基底上沉积的材料流。
应该认识到，具有多个料斗和多个载气源的多个材料供应器可以将载气和材料引入到分配器组件中。为了清晰起见，示出了图1和2中示出的分配器。可以使用材料供应器的可选实施例。例如，振动式给料器产生的振动可以使粉末从料斗递增地进入到倾斜的通道中。以这种方式，粉末与来自载气源的载气一起被引入到进料管中。可选择地，半导体膜可以沉积在基底的朝下的表面上。
下面还描述分配器组件的各种实施例。参照分配器组件的内部部件描述分配器组件的一个实施例。如上面所描述的，载气和材料被引入到可以包括管的分配器组件中，管可以由莫来石形成。加热器可以由石墨或碳化硅(SiC)形成，且可以对加热器管施加电流来电阻式地加热加热器。
分配器可以包括套管，套管具有至少一个被构造为在基底上沉积半导体材料分配孔。分配孔可以具有大约1mm到大约5mm的直径。例如，包括在分配器组件中的分配孔的数目可以根据需要而改变，且分配孔可以以例如大约19mm到大约25mm的距离而隔开。均匀的蒸气/载气组合物可以被引入到由石墨托架(grahite cradle)形成的喷嘴中，在蒸气/载气组合物被引入到喷嘴中之后，将汽化的半导体沉积在下面的基底上，基底可以为玻璃片基底。将从分配孔喷出的均匀的蒸气/气体组合物流引入到托架中，这使均匀的蒸气/气体组合物分散开并且进一步提高了组成、压力和速度的均匀性，从而为在下面的基底上沉积作准备。基底与喷嘴紧邻，这通过减少材料浪费的量提高了沉积膜的效率。
套管可以由莫来石形成。在蒸气和载气通过加热器管进入到套管中并处于套管内的过程中，蒸气和载气不规律的流动可以使蒸气组分和载气持续地混合和扩散，从而形成均匀的蒸气/载气组合物。套管的内部还可以包括用于监控分配器组件温度的热电偶套管，热电偶套管可以由氧化铝形成且可具有大约5mm到大约10mm的外径。
均匀的蒸气/载气组合物可以被引入套管或管形套的内部，使从出口引导的蒸气和载气流分散开，且提高蒸气和载气的组成、压力和速度的均匀性。均匀的蒸气/载气组合物可以被导向槽口或分配孔，槽口或分配孔可以位于套管的基本上与所述出口相对的一侧上，以为蒸气和载气提供长的且曲折的通路，从而促进蒸气/载气组合物的最充分的混合和最大的均匀性。均匀的蒸气/载气组合物可以通过分配孔被引导出外套管，并且可以沉积在下面的基底的表面上。
分配器组件可选的实施例包括可透过的加热器。粉末和载气被引入到可透过的加热器或加热管中，可透过的加热器和加热管被电阻式地加热。电阻电路可以由管形中心电极提供，管形中心电极可以由石墨形成。加热管可以为可透过的且可由SiC形成。另外，热电偶套管可以容纳在加热管的内部，用来监控加热管的温度。
由电阻式加热管提供的热使粉末在加热管的内部汽化，在粉末被汽化之后，得到的蒸气和载气透过加热管的壁且被引到围绕的套管的内部，套管可以由莫来石构成。未被汽化的粉末没有透过加热管的壁。围绕的套筒可以设置在直径更大的外部套管的内部，管形中心电极的一部分将围绕的套筒与外部套管分开，外部套管像围绕的套筒一样可由莫来石形成。可通过阻塞套筒来防止蒸气和载气漏出围绕的套筒的内部，阻塞套筒可由陶瓷带填料形成。蒸气和载气可以被引入形成在管形中心电极中的通道中。随着蒸气和载气穿过分配器组件，特别是穿过通道，不规律的流型使蒸气和载气混合且扩散为基本上均匀的蒸气/载气组合物。
在蒸气/载气均匀组合物被引入到加热管中之后，蒸气/载气均匀组合物可以在加热管内部且沿着加热管行进，使蒸气/载气组合物持续地再次混合。均匀的蒸气/载气组合物通过多个出口被引出加热管且引入套管内部，出口可以为沿加热管一侧长度的一部分以线形钻的孔。如前面的实施例，在穿过出口之后，蒸气/载气组合物被引入到套管中，使通过所述出口引入的蒸气/载气组合物流分散且进一步促进蒸气/载气的组成、压力和速度的均匀性。然后，蒸气/载气组合物被引向槽口或分配孔，槽口或分配孔优选地设置在外部管形套的与所述出口基本上相对的一侧上，以使蒸气/载气组合物的通路长度最大化，从而使蒸气/载气组合物均匀。最后，基本上均匀的蒸气/载气组合物被引出槽口或分配孔(槽口或分配孔可沿外部管形套的整个长度而设置)并被引向下面的基底，从而膜可以沉积在基底上。
在另一个实施例中，首先，可以将粉末和载气引入到位于加热器或加热管内部的过滤管中。加热管将过滤管加热到足以使在过滤管内部的粉末汽化的温度。可以对过滤管进行电阻式加热，所以蒸气和载气透过过滤管并且被引入到加热管中。过滤管可以由SiC形成。
当蒸气和载气从过滤管透入加热管中时，混合的蒸气和载气通过出口被引出加热管，出口可以是位于加热管一端附近的单个孔或开口，出口可以具有例如大约10mm到大约15mm的直径。可以通过出口来引导蒸气和载气，出口使得蒸气和载气在进入集流管的内部的同时继续混合，出口可由石墨形成，出口可以具有大约75mm到大约100mm(优选为大约86mm)的外径和大约60mm到大约80mm(优选为大约70mm)的内径。蒸气和载气在集流管内的流动使蒸气和载气继续混合并形成均匀的蒸气/载气组合物。蒸气和载气可以从加热管一侧上的出口引出，围绕集流管内部的加热管，被引导到多个分配孔，其中，所述多个分配孔在集流管的一侧上沿着集流管的长度布置成行，集流管的所述一侧基本上背对加热管的设置有钻孔的一侧。另外，热电偶套管可以设置成紧邻加热管，以监控分配器组件的温度。
在另一个实施例中，另外的进料管和材料源可以分别设置在分配器组件的相对端处。
在可选的实施例中，粉末和载气通过进料管被引入到第一加热管的内部。第一加热管可以被电阻式地加热到足以将粉末汽化的温度，并且第一加热管可以透过得到的蒸气和载气，但是不能透过粉末。因此，任何未汽化的粉末都不能透出第一加热管的内部。第一加热管可以由SiC形成。
在粉末被汽化形成蒸气之后，蒸气和载气透过第一加热管的壁并且被引向第一加热管和第一管形套之间的空间，第一管形套可以由莫来石、石墨或铸造陶瓷形成。管形套内的通道使蒸气和载气混合形成均匀的蒸气/载气组合物。均匀的蒸气/载气组合物通过形成在管形套中的空间被引向下面的基底，蒸气在基底上沉积为膜。
通过示出和示例的方式提供了上面描述的实施例。应该理解，上面提供的示例在某些方面可以改变且仍然在权利要求的范围内。应该清楚，虽然已参照上面优选的实施例描述了本发明，但其它的实施例在权利要求的范围内。

Claims (56)

1.一种沉积系统，所述沉积系统包括：
分配器，被构造为蒸发半导体材料，并通过所述分配器中的至少一个分配孔引导蒸发的半导体材料以沉积在基底上；
第一电源，被构造为加热所述分配器；
等离子体源，所述等离子体源具有被构造为驱动所述等离子体源的电极，其中，所述电极电学地独立于所述第一电源，并且所述等离子体源设置在所述分配器中的所述至少一个分配孔和所述基底之间，从而使蒸发的半导体材料在沉积在基底之前暴露于等离子体。
2.如权利要求1所述的系统，还包括附加电极，所述附加电极被构造为相对于所述基底偏置所述等离子体源。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述电极包括非金属材料。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述电极包括碳。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述电极是所述分配器上方的后盖。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述后盖为石墨后盖。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器是包括第一套管和第二套管的一对套管。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述电极是在所述第一套管和所述第二套管之间的间隔物。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述间隔物为石墨间隔物。
10.如权利要求5所述的系统，其中，所述电极是在所述第一套管和所述第二套管上方的后盖。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器是包括第一套管和第二套管的一对套管，所述等离子体源包括三个彼此电隔离的石墨部件。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述三个石墨部件包括第一石墨部件、第二石墨部件和第三石墨部件，所述第一石墨部件是将所述第一套管与所述第二套管分隔开的第一间隔物，所述第二石墨部件是将所述第一套管与所述第二套管分隔开的第二间隔物，所述第三石墨部件是在所述第一套管和所述第二套管上方的后盖。
13.如权利要求12所述的系统，还包括在所述后盖与第一间隔物和第二间隔物中的每个间隔物之间的绝缘物。
14.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器包括至少一个被构造为在基底上提供半导体涂层的分配孔。
15.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源通过直流来驱动。
16.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源通过交流来驱动。
17.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源通过脉冲直流来驱动。
18.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源通过射频电激发来驱动。
19.如权利要求1所述的系统，还包括被构造为传输所述基底以便所述基底通过所述分配器的传送器。
20.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器位于沉积室内，所述沉积室包括入口，将要被涂覆的基底通过所述入口被引入到所述沉积室中，所述沉积室包括出口，被涂覆的基底通过所述出口离开所述沉积室。
21.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器包括陶瓷管。
22.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器包括莫来石管。
23.如权利要求1所述的系统，其中，所述分配器包括陶瓷套管。
24.如权利要求1所述的系统，还包括位于所述分配器内的能够透过的加热器。
25.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源被构造为在距基底小于10厘米的区域中产生等离子体。
26.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源被构造为在距基底小于7厘米的区域中产生等离子体。
27.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源被构造为在距基底小于5厘米的区域中产生等离子体。
28.如权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体源被构造为在距基底小于2厘米的区域中产生等离子体。
29.一种在基底上沉积材料的方法，所述方法包括以下步骤：
提供第一电源，所述第一电源被构造为加热分配器，所述分配器被构造为蒸发半导体材料，并通过所述分配器中的至少一个分配孔引导蒸发的半导体材料以沉积在基底上；
提供等离子体源，所述等离子体源设置在所述分配器中的所述至少一个分配孔和所述基底之间，其中，所述等离子体源具有电学地独立于所述第一电源的被构造为驱动所述等离子体源的电极；
在紧邻所述基底的空间内激发等离子体；
在所述基底上进行沉积之前将蒸发的半导体材料暴露于所述等离子体。
30.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源还包括附加电极，所述附加电极被构造为相对于所述基底偏置所述等离子体。
31.如权利要求29所述的方法，其中，所述电极包括非金属材料。
32.如权利要求29所述的方法，其中，所述电极包括碳。
33.如权利要求29所述的方法，其中，所述电极是所述分配器上方的后盖。
34.如权利要求33所述的方法，其中，所述后盖为石墨后盖。
35.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括具有第一套管和第二套管的一对套管。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述电极是在所述第一套管和所述第二套管之间的间隔物。
37.如权利要求36所述的方法，其中，所述间隔物为石墨间隔物。
38.如权利要求35所述的方法，其中，所述电极是在所述第一套管和所述第二套管上方的后盖。
39.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括具有第一套管和第二套管的一对套管，所述等离子体源包括三个彼此电隔离的石墨部件。
40.如权利要求39所述的方法，其中，所述三个石墨部件包括第一石墨部件、第二石墨部件和第三石墨部件，所述第一石墨部件是将所述第一套管和所述第二套管分隔开的第一间隔物，所述第二石墨部件是将所述第一套管和所述第二套管分隔开的第二间隔物，所述第三石墨部件是在所述第一套管和所述第二套管上方的后盖。
41.如权利要求40所述的方法，还包括在所述后盖与第一间隔物和第二间隔物中的每个间隔物之间的绝缘物。
42.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括至少一个被构造为在基底上提供半导体涂层的分配孔。
43.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源通过直流来驱动。
44.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源通过交流来驱动。
45.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源通过脉冲直流来驱动。
46.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源通过射频电激发来驱动。
47.如权利要求29所述的方法，还包括被构造为传输所述基底以便所述基底通过所述分配器的传送器。
48.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器位于沉积室内，所述沉积室包括入口，将要被涂覆的基底通过所述入口被引入到沉积室中，所述沉积室包括出口，被涂覆的基底通过所述出口离开所述沉积室。
49.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括陶瓷管。
50.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括莫来石管。
51.如权利要求29所述的方法，其中，所述分配器包括陶瓷套管。
52.如权利要求29所述的方法，还包括位于所述分配器内的加热器。
53.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源被构造为在距离基底小于10厘米的区域中产生等离子体。
54.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源被构造为在距离基底小于7厘米的区域中产生等离子体。
55.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源被构造为在距离基底小于5厘米的区域中产生等离子体。
56.如权利要求29所述的方法，其中，所述等离子体源被构造为在距离基底小于2厘米的区域中产生等离子体。
CN2009801000699A 2008-01-15 2009-01-13 在基底上沉积材料的系统和方法 Active CN101861639B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2114808P 2008-01-15 2008-01-15
US61/021,148 2008-01-15
PCT/US2009/030807 WO2009091713A1 (en) 2008-01-15 2009-01-13 System and method for depositing a material on a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101861639A CN101861639A (zh) 2010-10-13
CN101861639B true CN101861639B (zh) 2013-07-17

Family

ID=40885626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801000699A Active CN101861639B (zh) 2008-01-15 2009-01-13 在基底上沉积材料的系统和方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9328408B2 (zh)
EP (1) EP2238609B1 (zh)
CN (1) CN101861639B (zh)
MX (1) MX2010007722A (zh)
MY (1) MY163723A (zh)
WO (1) WO2009091713A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8628617B2 (en) * 2008-12-03 2014-01-14 First Solar, Inc. System and method for top-down material deposition
CN102839352A (zh) * 2011-06-21 2012-12-26 无锡尚德太阳能电力有限公司 一种薄膜沉积装置及方法
US9692039B2 (en) 2012-07-24 2017-06-27 Quantumscape Corporation Nanostructured materials for electrochemical conversion reactions
US10158115B2 (en) 2013-06-06 2018-12-18 Quantumscape Corporation Flash evaporation of solid state battery component
KR102384822B1 (ko) 2014-02-25 2022-04-08 퀀텀스케이프 배터리, 인코포레이티드 삽입 및 변환 물질 양자 모두를 갖는 하이브리드 전극
WO2016025866A1 (en) 2014-08-15 2016-02-18 Quantumscape Corporation Doped conversion materials for secondary battery cathodes
US20180171468A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-21 Ncc Nano, Llc Method for deposting a functional material on a substrate
CN108103450A (zh) * 2017-12-28 2018-06-01 成都中建材光电材料有限公司 一种薄膜沉积装置及沉积方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037241A (en) * 1998-02-19 2000-03-14 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a semiconductor material
US6139697A (en) * 1997-01-31 2000-10-31 Applied Materials, Inc. Low temperature integrated via and trench fill process and apparatus

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4250004A (en) * 1980-02-25 1981-02-10 Olin Corporation Process for the preparation of low overvoltage electrodes
EP0286306B1 (en) * 1987-04-03 1993-10-06 Fujitsu Limited Method and apparatus for vapor deposition of diamond
US5022930A (en) * 1989-06-20 1991-06-11 Photon Energy, Inc. Thin film photovoltaic panel and method
US5013578A (en) * 1989-12-11 1991-05-07 University Of California Apparatus for coating a surface with a metal utilizing a plasma source
US5149488A (en) * 1990-03-28 1992-09-22 Dickson Enterprises, Inc. Apparatus and method for spill chilling rapidly solidified materials
US5580500A (en) * 1993-08-30 1996-12-03 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Method of manufacturing carbon substrate
EP0977470A3 (en) * 1994-03-17 2003-11-19 Fuji Electric Co., Ltd. Method and apparatus for generating induced plasma
DE10060002B4 (de) * 1999-12-07 2016-01-28 Komatsu Ltd. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung
US6423565B1 (en) * 2000-05-30 2002-07-23 Kurt L. Barth Apparatus and processes for the massproduction of photovotaic modules
US7015640B2 (en) * 2002-09-11 2006-03-21 General Electric Company Diffusion barrier coatings having graded compositions and devices incorporating the same
US7645341B2 (en) * 2003-12-23 2010-01-12 Lam Research Corporation Showerhead electrode assembly for plasma processing apparatuses
US7244311B2 (en) * 2004-10-13 2007-07-17 Lam Research Corporation Heat transfer system for improved semiconductor processing uniformity
US7968145B2 (en) * 2005-04-26 2011-06-28 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
WO2007097710A1 (en) * 2006-02-27 2007-08-30 Agency For Science, Technology And Research Curable bone cement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139697A (en) * 1997-01-31 2000-10-31 Applied Materials, Inc. Low temperature integrated via and trench fill process and apparatus
US6037241A (en) * 1998-02-19 2000-03-14 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a semiconductor material

Also Published As

Publication number Publication date
CN101861639A (zh) 2010-10-13
EP2238609A4 (en) 2012-08-01
MX2010007722A (es) 2010-08-09
WO2009091713A1 (en) 2009-07-23
EP2238609A1 (en) 2010-10-13
EP2238609B1 (en) 2016-09-21
US20090246940A1 (en) 2009-10-01
US9328408B2 (en) 2016-05-03
US20160300714A1 (en) 2016-10-13
MY163723A (en) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101861639B (zh) 在基底上沉积材料的系统和方法
US4062318A (en) Apparatus for chemical vapor deposition
CN101536154B (zh) 遮蔽膜的形成方法
CN102712998B (zh) 高纵横比的空心制品内部的化学气相沉积
TWI224151B (en) Apparatus and method for delivery of precursor vapor from low vapor pressure liquid sources to a CVD chamber
US7931937B2 (en) System and method for depositing a material on a substrate
TWI583809B (zh) 用以沉積ｏｌｅｄ的方法與裝置
US20120222616A1 (en) Shower head assembly and thin film deposition apparatus comprising same
WO2006123870A1 (en) Apparatus for chemical vapor deposition with shower head and method therof
US20120028408A1 (en) Distributor heater
JP6362582B2 (ja) 多孔質グラフェン部材、多孔質グラフェン部材の製造方法及びこれを用いた多孔質グラフェン部材の製造装置
US20140127889A1 (en) System and method for depositing a material on a substrate
KR20010091250A (ko) 반도체 소자 제조용 플라즈마 스프레이 장치 및 이를이용한 반도체 소자 제조방법
KR20090110537A (ko) 화학 기상 증착 장치
JP2007308774A (ja) 薄膜形成装置、及び薄膜形成方法
WO2012075017A2 (en) Apparatus and process for atomic layer deposition
CN103988286A (zh) 自给自足式加热元件
WO2008032910A1 (en) Apparatus of chemical vapor deposition with a showerhead regulating injection velocity of reactive gases positively and method thereof
CN108359960A (zh) 一种微纳米颗粒的快速原子层沉积设备
KR102109305B1 (ko) 탄소 층을 도포하기 위한 장치 및 방법
US20140137799A1 (en) Deposition apparatus and method of forming thin film
KR20100054502A (ko) 다채널을 이용한 공정가스 공급이 가능한 화학기상증착 장치
KR20130042719A (ko) 선형 증발원이 구비된 증착 장치
KR20140032316A (ko) 퍼지기체를 이용한 냉각 기판 및 원자층 증착장치
US5948167A (en) Thin film deposition apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant