专利名称：大气压化学汽相淀积的制作方法
大气压化学汽相淀积 相关申请交叉引用本申请要求2004年8月18曰提出的临时专利申请序号No.60/602,405的
狱领域本发明一般性地涉及在衬底上淀积蒸发的化学才才料的，并且更特别地， 涉及一种用于在大气压下在衬底上淀积蒸发的化学材料的方法。
背景技术：
在制造光电器件的玻璃衬底上的淀积蒸发的化学化合物的方法中，典型 地，在真空气氛中淀积蒸发的化学化合物。用于进行这种工艺的系统典型i也包 括具有较低部分形成的密封淀积腔和具有彼此水平连接的较上部分的外壳。密 封配fHf入到较上与较下外壳之间的连接处。提供传送装置以经腔传输玻璃薄 片衬底。化学气相分配器设置在淀积腔内，以在衬底ilil腔时对玻璃衬底上提 供涂层。系统包括用于在淀积腔内抽真空的真空源。典型地，淀积腔包括用于当 玻璃薄片在系统中传送时对其进行加热的延长加热器。玻璃薄片从真空加热炉 ffiil淀te腔，iSA真空淀积腔，真空淀积腔保持在近似于加热炉的真空和皿 设置。将粉末状的硫化镉和粉末状碲化镉输入到气相淀积腔。然后，接着在先 辦皮涂覆和加热的玻璃衬底上依次淀积膜。接着，涂覆的衬底通过一装载机构 (load lock)被转移，之后iSA—通过压缩的氮来制冷的冷却腔，并且最后通 过出口装载机构到达一个为降低到环境温度的风冷部件中而被传送到大气压 下。碲化镉薄膜材料需要下面的工艺步骤以对其多晶的结构进行重结晶，以便 由薄膜层叠制造有效的光电器件。典型地，该步骤通过将氯化镉溶液施加到冷
4却的涂覆玻璃的碲化镉表面并且重新加热玻璃到约39(TC至42(TC的温度、达 约15到20併中的一段时间而实现。必须小心，慢慢地加热和7賴卩玻璃以避免 在该处理期间出现破损，这样的处理延长了该必要步骤的^MC艺时间。
附图
以示意的形式示出了本发明的仓隨性步骤。
1^实施方案的详细说明参考附图，图示出在大气压下利用碲化镉膜涂覆衬底的表面的方法的步 骤。制虫计量的半导体材料团，舰地硫化镉(CdS)或碲化镉(CdTe)以 粉末状被导入由惰性气# 续地净化的区域，雌氮气，该惰性气條大约 大气压下^A口和出口间流动。该粉末被以受控速率流动的惰性气体从入口带 入到由加热的压缩的基座(bed)构成的蒸发器中，其中，该粉末随着其通过 压缩的基座的介质的填隙空位(void)时被蒸发。使加热的压縮基座的出口与 加热区的内部相通以向衬底分布蒸发的材料。可选地，可以利用粉末蒸发方法 即通过加热计量的粉末团和载体惰性气体，用来产生蒸发的材料流体流。该可 选的方法可以包括，但不一定局限于，该载体惰性气体被加热和该粉末被蒸发 的加热的流体化的基座、力口热载体隋性气体和蒸发粉末的热"闪"蒸发器，和 加热载体惰性气体和蒸发粉末的大气压热喷射单元。该流体，优选包括硫化镉或碲化镉粉末和载体惰性气体，是一种在高于 其凝结温度的温度下包括载体惰性气体和蒸发材料的高温流动混合物。典型 地，流体混働的鹏狄约80(TC到约IIO(TC的范围。然后，在基本大气压 下，加热的流体混合物被弓l导至佣于在髓衬底表面产生恒魏度层流的錢 内。典型地，衬底是一种 灰玻璃，其，地具有透明的和电导性的低E涂 覆。这种玻璃的一种例子是由Pilkington Glass Co.制造并且指定为TEC-15。衬 底的表面保持在从约585'C到约650'C的温度。用于产生理想的流体混合物的层流的^S包含一系列的单独的通道， 其适用于当流 经该通道时导致在瞬变流体中一系列的速度的变化。该^S 保持在高于硫化镉或碲化镉的蒸发、温度，以阻止在通道内的材料的凝结。这种 流 均匀地向伸长的出口喷嘴分布流体混合物，并且使恒定质量流分布的均 匀层流正切于衬底地流动，供给衬底的表面。以上动作使得流体混合物的分 子均匀地分布到该伸长的出口喷嘴的^hfe度，并且使得该^在通常的平行 路径中从出口喷嘴流出并且以恒定的速度直接朝着衬底产生恒定速度的层流和 质量分布。
流出出口喷嘴的流体混合物的速度可以通过控制导入入口的流体混合物 的质量 率而被调节。为了控制从正在被施加至附底的装置喷出的流体内的蒸发材料的薄膜淀 积速率，在控制低于蒸发材料的凝结点的衬底的驗的同时，控制流体混合物 的质量流速率和衬底的速率。当加热的流体混^J碰撞到较冷的衬底，其会冷 却到低于蒸发材料的凝结、鹏的驗。该材料由该流体混合物以多晶形式凝结 在移动衬底上面成为连续薄膜层。流体抽取装置被设置在出口喷嘴的上游和下 游，以使得能够将对着衬底表面的流体混合物的非膜(non-film)产生成分的 可控制的回收。尽管有多种用于在瞬变玻璃衬底的表面上均匀地分布蒸发硫化镉或碲化 镉的不同的系统，但是估计在Hofer等人的US专利4,509,526中说明和描述的 装置可以提供满意的结果。可以根据本发明设想到，通过上述装置进行的硫化镉和/或碲化镉的任何 数量的连续层的淀积，来制备层状结构。在碲化镉多晶薄膜的淀积之后，需要重结晶步骤以由层状薄膜层叠实现 光电器件的生产。已发现该步骤可以在不到一5H中内，在基本上一个大气压下， ilil将热碲化镉膜施加到在氮中稀释的氯化氢的热气体气氛中而完成。在重结 晶步骤的过程中，在保持衬底的温度的同时控制碲化镉重结晶的能力消除了衬 敏膜层叠组件的冷却和再加热。"干法"重结晶步骤的使用消除了有毒的氯化 镉溶 其应用装置的使用。典型地，退出该线上的重结晶工艺的玻璃衬底具 有从约62(TC到约630'C的温度。该iM范围允许当衬敏薄膝层叠离开该工艺 线时该玻璃被冷却炜火气体流热回火。上述方法涉及一种用于在碱石灰玻璃衬底的表面上产生一种薄膜硫化镉/ 碲化镉光电材料，以提供大面积的光电面板的方法。然而，应当清楚，大气压 气相淀积的齢可以延伸到包括在真空中正常地淀积的其他薄膜材料。
薄膜光电材料可以认为是CIGS (铜一铟一镓一联硒化物)、CdS/CIS合 金(硫化傲铜一铟一硒合金)、无定,或薄膜多晶硅和Zn(O、 S、 OHVCIGS (锌氧化物硫化物氢氧化物/铜-铟—镓一联硒化物)。
其它的可以考虑作为应用到玻璃衬底的薄膜材料是光学涂层，诸如用于 趣氐娜率膜和抗鄉膜的多层层叠。其它的增值特征，诸如改善的耐用膜、
7自清洁膜、光学拍照(phot(M)ptic)和电子光学(dectrooptic)膜可以通过使 用本发明的大气压淀积m而被发展。薄膜材料的大气压淀积方法可以应用至恪种用于增强其表面特性的衬底 材料中。可以考虑的衬底包私聚合材料、陶瓷、金属、？W才和其它材料。
权利要求
1. 一种用于在大气压下涂覆衬底的方法，该方法包含下列步骤在加热的惰性气流中，在基本上大气压下，蒸发可控质量的半导体材料，以产生具有高于该半导体材料凝结温度的温度的流体混合物；在基本上大气压下，引导该流体混合物到具有低于该半导体材料凝结温度的温度的衬底上；在该衬底的表面上淀积一层该半导体材料；蒸发、引导和淀积步骤重复至少一次，以在衬底上淀积至少一额外的半导体材料层，所淀积的最后一层半导体材料包含碲化镉；和用反应性气体处理该碲化镉层以重结晶该碲化镉。
2. 根据权利要求l的方法，其中，该半导体材料包含硫化镉或碲化镉。
3. 根据权利要求l的方法，其中，该惰性气体是氮。
4. 根据权利要求l的方法，其中，该流体混^的^S范围是从大约800 摄氏度到大约1100摄氏度。
5. 根据权利要求l的方法，其中，该衬底包含玻璃。
6. 根据权利要求5的方法，其中，该玻璃具有透明的、电导性的低E涂层。
7. 根据权利要求l的方法，其中，该衬底具有从大约585摄氏度到大约 650摄氏度的温度范围。
8. 根据权利要求l的方法，其中，该反应性气体包含氯化氢。
9. 一种用于在大气压下涂覆衬底的方法，该方M含下列步骤-在加热的氮气体流中，在基本上大气压下，蒸发可控质量的包含硫化镉或碲化镉的半导体材料，以产生具有从大约800摄氏度至伏约1100摄氏度的 温度范围的流体混含吻；在基本上大气压下引导该流体混合物到具有透明的、电导性的低E涂层 并且具有从大约585摄氏度到大约650摄氏度的温度范围的玻璃衬底上；在该衬底的表面上淀积一层半导糊料；蒸发、引导和淀积步骤重复至少一次，以在衬底上淀积至少一额外的半 导体材料层，所淀积的最后一层半导^t才料包含碲化镉；禾口用反应性气,理该碲化镉层以重结晶该碲化镉。
10.根据权利要求9的方法，其中该反应性气体包含氯j複。
全文摘要
一种用于在大气压下涂覆衬底的方法，该方法包含下列步骤在加热的惰性气流中在基本上大气压下蒸发可控质量的半导体材料，以产生具有高于该半导体材料凝结温度的温度的流体混合物；在基本上大气压下将该流体混合物引导到具有低于该半导体材料凝结温度的温度的衬底上；并且在该衬底的表面上淀积一层该半导体材料。
文档编号C23C14/06GK101432458SQ200580028243
公开日2009年5月13日 申请日期2005年8月2日 优先权日2004年8月18日
发明者K·R·科尔曼约斯, N·A·赖特, N·W·约翰斯顿 申请人:太阳领域有限责任公司