专利名称：一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备前趋物金属薄膜的方法，尤其是一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法。
背景技术：
多元化合物太阳能电池为目前最受属目的材料之一，是指以I族-III族-IV族所构成的太阳能电池吸收层并且可以成份调控进行能系改变而达到最佳光电转换效率，其中，I族为铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)，III族为铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)，IV族为硫(S)、硒(Se)、锑(Te)，目前以铜铟镓硒太阳能电池光电转换效率最高。典型CIGS太阳能电池依基材由下往上为Mo (钥背电极层)/CIGS (铜铟镓硒吸收 层)/CdS (硫化镉缓冲层)/ZnO+AZO (氧化锌与参杂铝氧化锌光窗层)/Al (铝上电极层)，一般背电极层、光窗层采真空溅镀方式，缓冲层采化学水域方式，相较于组件结构各膜层中，吸收层制备方式共分两大类1.真空制程，包含共蒸镀及溅镀前趋物与硒化制程；2.非真空制程，包含电镀及涂布等；其中使用化学浴方式制备缓冲层主要原因为目前阶段所制作吸收层表面非常粗大，需藉由水浴法来达到缓冲层完整批覆于吸收层上，然而，在整个生产CIGS太阳电池过程中，使用水浴法制程方式有几种限制1.对于生产连续性不加；2.大面积均匀性不易控制；3.水浴法制作过程中需耗大量水；4.水浴法所使用化学溶剂后续处理成本高。另外，可以大量、大面积化的吸收层制程方式为溅镀前趋物与硒化制程，其中制备前趋物金属薄膜的特性为造成上述之问题所在，一般这些所使用的前趋物金属薄膜设计不管是单一元素还是合金金属，因材料属性在制程中容易产生团聚，造成前趋物表面粗糙，以致于后续制备吸收层时，其表面粗度非常高，而且随着粗糙前趋物金属薄膜的表面起伏会造成吸收层成分的不均一性。
发明内容
本发明的目的是提供一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，是用物理气象沉积方法制备平坦化金属薄膜，调节制程工作压力来达到不同成分或合金设计的前趋物金属的平坦化，进而改变单层或多层前驱层薄膜的平坦化设计，在硒化与硫化过程中，以达到降低吸收层表面粗度的要求。一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-50mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。—种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-50 mtorr，基板热至80-100°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制
程，制得平坦化铟金属薄膜。
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟薄膜(60%In_40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-20 mtorr,以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-20 mtorr,以直流功率70-150瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜
铟镓薄膜。本发明的优点是在溅镀法制备前趋物金属薄膜的过程中，仅仅改变了制程工作压力，使制得的金属薄膜的表面粗度减少了百倍左右，进而改变单层或多层前驱层薄膜的平坦化设计，在硒化与硫化过程中，以达到降低吸收层表面粗度的要求，满足了生产的需要。
具体实施例方式 实施例I:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 7X IO-2HItorr,用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为lOmtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例2:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0. 8X l(T2mtorr，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为30mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例3:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0. 9X l(T2mtorr，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为50mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例4:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0. 7X l(T2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10 mtorr，基板热至80°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例5:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8X IO-2HItorr,利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为30 mtorr，基板热至90°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例6:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 9X l(T2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为50 mtorr，基板热至100°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。实施例7:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟薄膜^0%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 7X 10_2mtorr， 利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10 mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。实施例8:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟薄膜^0%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为15mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。实施例9:
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟薄膜^0%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为20 mtorr,以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。实施例10
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
0.7 X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10 mtorr,以直流功率70瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。实施例11
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
0.8X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为15 mtorr,以直流功率110瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。实施例12
一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
0.9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为20 mtorr,以直流功率150瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。对比例I :现有技术气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至I. OX 10_2mtorr以下，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。对比例2
现有技术气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟薄膜^0%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
I.OX 10_2mtorr以下,利用IS气当作工作气体,透过节流阀将通入IS气控制派镀腔体的工作压力为5 mtorr,以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。对比例3
现有技术气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
I.OX 10_2mtorr以下,利用IS气当作工作气体,透过节流阀将通入IS气控制派镀腔体的工作压力为5 mtorr,以直流功率70-150瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。各实施例各对比例制得的金属薄膜表面平均粗度如下表所示
权利要求
1.一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-50mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。
2.一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-50 mtorr，基板热至80-100°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。
3.一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铜铟薄膜(60%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X10_2-0.9X10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-20 mtorr,以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。
4.一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铜铟镓薄膜(50%Cu-35%In-15% Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 7 X 10_2-0. 9 X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为10-20 mtorr,以直流功率70-150瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。
5.如权利要求I所述的一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8X 10_2mtorr，用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为30mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。
6.如权利要求2所述的一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铟金属薄膜时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8X 10_2mtorr,利用IS气当作工作气体,透过节流阀将通入IS气控制派镀腔体的工作压力为30 mtorr，基板热至90°C，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铟金属薄膜。
7.如权利要求3所述的一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铜铟薄膜^0%In-40%Cu)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8 X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为15mtorr，以直流功率100瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟薄膜。
8.如权利要求4所述的一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，其特征为制备铜铟镓薄膜(50% Cu-35%In-15% Ga)时，把所需镀着玻璃基材放入溅镀腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至O. 8X 10_2mtorr，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为15 mtorr,以直流功率110瓦进行60分钟的溅镀制程，制得平坦化铜铟镓薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种气相凝结制备前趋物金属薄膜的方法，是用物理气象沉积方法制备平坦化金属薄膜，调节制程工作压力来达到不同成分或合金设计的前趋物金属的平坦化，使制得的金属薄膜的表面粗度减少了百倍左右，进而改变单层或多层前驱层薄膜的平坦化设计，在硒化与硫化过程中，以达到降低吸收层表面粗度的要求。
文档编号C23C14/14GK102936715SQ201210497098
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者黄信二 申请人:研创应用材料(赣州)有限公司