用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的制造方法

用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的制造方法
【专利摘要】一种用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备，其包括沉积单元。所述沉积单元包括：基座，基板被安装在所述基座上；以及喷头，所述喷头用于通过将用于沉积所需的多种原料气体相混合来制备反应气体并且向所述基座提供所述反应气体。
【专利说明】
用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备
技术领域
[0001]本发明涉及用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备，且更具体地，涉及具有改进的结构的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备。
【背景技术】
[0002]近来，随着诸如石油和煤的现有能源消耗，对替代能源的兴趣正在增加。具体地，太阳能电池作为能够将太阳能转变为电能的下一代电池而尤为突出。
[0003]这种太阳能电池可以通过根据期望的设计形成各种层和各种电极来制造。与此相关，可以根据各种层和电极的设计来确定太阳能电池的效率。对于这种太阳能电池的商业实用性，必须克服与太阳能电池的低效率和低生产率相关联的问题。
[0004]在形成太阳能电池的各种层时，可以使用各种沉积设备。在制造太阳能电池时，直接使用已在其它技术领域中(例如，在半导体或发光二极管(LED)的领域中)使用的沉积设备。由于这种沉积设备不适合于制造太阳能电池，所以其不适合于改进太阳能电池的生产率和沉积均匀性。

【发明内容】

[0005]因此，鉴于上述问题已做出本发明，并且本发明的目的在于提供一种用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备，该设备可应用于太阳能电池的制造以便提高生产率和沉积均匀性。
[0006]根据本发明的一方面，上述目的和其它目的可以通过提供用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备来实现，该金属有机化学气相沉积设备包括沉积单元，所述沉积单元包括:基座，基板被安装在所述基座上；以及喷头，所述喷头用于通过将用于沉积所需的多种原料气体相混合来制备反应气体并且向所述基座提供所述反应气体。
【附图说明】
[0007]结合附图，根据以下详细描述将更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征和其它优势，在附图中:
[0008]图la、图lb、图1c、图1d和图1e是例示可以应用根据实施方式的金属有机化学气相沉积设备的制造太阳能电池的方法的截面图；
[0009]图2是示出根据本发明的实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图；
[0010]图3是部分示出图2中所示的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的热障的不完全立体图；
[0011]图4是示出根据本发明的另一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图；
[0012]图5是示出根据本发明的又一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图；
[0013]图6是示出根据本发明的又一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图；
[0014]图7是示意性例示在图6中示出的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的喷头的冷却结构的平面图；
[0015]图8是示出根据本发明的又一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的示意图；以及
[0016]图9是示出根据本发明的又一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图。
【具体实施方式】
[0017]现在将详细参照本发明的优选实施方式，在附图中例示了本发明的这些优选实施方式的示例。然而，本发明可以被实现为许多另选形式并且不应被理解为限于本文所阐述的实施方式。
[0018]在附图中，为描述清楚和简洁，省略了与本发明无关的部件的图示。遍及整个说明书中，相同的附图标记指示相同或非常相似的元件。在附图中，为了描述清楚，元件的厚度、宽度等被夸大或减小，并且不应理解为限于在图中例示的厚度、宽度等。
[0019]将理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”或“含有”和/或“具有”是指存在所述事物，但是不排除存在或增加一个或更多个其它事物。另外，将理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”时，该元件可以直接设置在另一元件上或者可以被设置为使得它们之间还存在介于中间的元件。因此，当诸如层、膜、区域或板的元件“直接”被设置在另一元件“上”时，这意味着在两个元件之间不存在介于中间的元件。使用术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等以便仅彼此区别，本发明不限于此。
[0020]在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备。
[0021]首先参照图1a至图1e来描述可以应用根据实施方式的金属有机化学气相沉积设备的太阳能电池及其制造方法，且然后参照图2和图3详细描述根据实施方式的金属有机化学气相沉积设备。
[0022]图1a至图1e是例示可以应用根据实施方式的金属有机化学气相沉积设备的制造太阳能电池的方法的截面图。
[0023]如图1a所示，制备基板10，该基板10包括形成在其一侧上的释放层(牺牲层)12。基板10可以由包括第IV族元素、II1-V族元素和I1-VI族元素的化合物制成。例如，基板10可以包括硅(Si)基板、锗(Ge)基板、砷化镓(GaAs)基板等。具体地，根据实施方式的基板10可以是砷化镓基板。
[0024]释放层12是在完成化合物半导体层(在图1b中的14，下文将同样应用)的后续生长之后被刻蚀的层。释放层12可以由在外延剥离工艺中可以使用的各种材料(例如，AlGaAs/InAlAs、InGaAs、AlAs、InGaP、InAlP、InGaAlAs、InP 等)制成。
[0025]然后，如图1b所示，具有p-1-n结构的p-n结构的化合物半导体层14形成在释放层12上。附图例示了化合物半导体层14，该化合物半导体层14包括顺序依次层积的η型前表面电场层14a、n型基层14b、p型发射层14c和η型后表面电场层14d。在一个示例中，11型前表面电场层14a可以包括Al InP，η型基层14b可以包括η型GaAs，P型发射层14c可以包括P型GaAs，以及P型后电场层14d可以包括P型GalnP。然而，这仅是一个示例。化合物半导体层14可以由包括II1-V族元素和I1-VI族元素的多个半导体层构成。
[0026]为了实现高效率，化合物半导体层14(具体地，η型基层14b)可以具有2um或更大的厚度。举例来说，化合物半导体层14(具体地，η型基层14b)可以具有2um-20um的厚度。然而，本发明不限于此，并且可以被实现为各种修改。
[0027]如图1c所示，后表面电极16形成在化合物半导体层14上。后表面电极16可以由本领域已知的各种金属制成。
[0028]如图1d所示，通过刻蚀释放层12，基板10与化合物半导体层14分开。可以使用本领域已知的各种刻蚀剂来刻蚀释放层12。
[0029]如图1e所示，前表面电极18和增透膜19形成在化合物半导体层14的另一侧(S卩，化合物半导体层14的通过移除基板10而暴露的一侧)上。前表面电极18可以包括允许光穿过其传播的透明导电氧化物(TCO)和/或金属电极。增透膜19可以包括本领域公知的各种材料、层叠结构等。举例来说，增透膜19可以由MgF2/ZnS构成。然而，本发明不限于此。
[0030]在上述方法中，可以使用金属有机化学气相沉积设备来形成化合物半导体层14。具体地，化合物半导体层14可以由期望的材料按照将基板10布置在腔室中的这种方式形成，该腔室被加热至预定沉积温度并且供应诸如含有构成化合物半导体层14的各元素的气体、含有η型或P型掺杂剂的气体等的多种原料气体。包括多个层14a、14b、14c和14d的化合物半导体层14通过改变在沉积工艺中供应的原料气体的种类、量等来形成。
[0031]为了使用传统技术形成太阳能电池的化合物半导体层14，已使用适于制造发光二极管(LED)的金属有机化学气相沉积设备。然而，由于太阳能电池(具体地，如上所述的化合物半导体太阳能电池)具有与发光二极管不同的特性等，所以适于制造发光二极管的传统金属有机化学气相沉积设备可能不适于制造太阳能电池。
[0032]更具体地，制造发光二极管的沉积工艺是异质外延工艺。例如，与蓝宝石基板(Al2O3)的晶格常数、特性等极为不同的由GaN构成的沉积膜必须形成在作为陶瓷材料的蓝宝石基板上。为此，以保持沉积膜的特性的这种低沉积速度来进行沉积工艺。另外，由于可以从单个小尺寸的基板(例如，约4英寸)生产数万个发光二极管，所以至关重要的是保持沉积膜的优异特性，而不是保持生产率。
[0033]另外，由于必须形成具有与基板完全不同的特性的沉积膜，因此以1100°C或更高温度进行沉积工艺。因此，多种原料气体必须通过各管道被供应至腔室内。因此，管道的结构复杂，由此使沉积设备的结构极为复杂。同时，当多种原料气体以混合状态被供应至基座或基板时，在沉积至基板之前，气体在高温下彼此反应，由此气体可能无法沉积在基板上。基板所在的基座必须在一个方向上旋转并且基板必须在相反方向上旋转，使得单独供应的多种原料气体均匀地分布。由于必须在基座和设置在基座上的基板在相反方向上旋转的同时进行沉积工艺，所以沉积设备的结构变得复杂并且难以通过同时沉积多个基板来提高生产率。
[0034]同时，由于由化合物半导体构成的化合物半导体层14在由化合物半导体在制造上述化合物太阳能电池时构成的基板10上形成，所以该工艺等同于同质外延工艺。因此，即使在沉积速度加快且沉积温度可能低于在制造发光二极管时使用的沉积温度时，化合物半导体层14的特性也不显著下降。例如，在根据实施方式的沉积设备中的沉积温度可以在6500C -800 0C (例如，700 0C-800 °C)的范围内。此外，由于在太阳能电池的情况下，从一个基板1只能制造一个太阳能电池，所以必须通过加快沉积速度来提高生产率。
[0035]考虑到这些，适于形成用于太阳能电池的化合物半导体层14的根据实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备具有与用于制造发光二极管的传统金属有机化学气相沉积设备不同的结构。现在，将参照图2和图3详细描述该不同的结构。
[0036]图2是示出根据本发明的实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的不意图。
[0037]参照图2，根据本发明的实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备100(下文称为“沉积设备”)包括:腔室110，该腔室110在其中具有预定尺寸的内部空间；以及沉积单元120，该沉积单元120被设置在腔室110中以便执行沉积。沉积单元120包括:基座122，在该基座122上安装要被沉积的基板10;喷头124，该喷头124用于向基座122供应反应气体；以及热障126，该热障126设置在喷头124的面向基座122的一侧上。沉积设备可以进一步包括用于加热基座122的加热器130。
[0038]腔室110提供其内设置有沉积单元120以及基板10被反应气体沉积的空间，所述反应气体从喷头124被引导到所述空间中。可以稳定地定位沉积单元120的腔室110可以将沉积空间与外部隔离，并且可以包括能够忍受沉积工艺条件(即，高温和气氛)的结构、材料等。虽然图2例示了在腔室110中设置单个沉积单元120的示例，但是本发明不限于此。换句话说，在腔室110中设置多个沉积单元120，下文将参照图4和图5详细描述该结构。
[0039]在该实施方式中，腔室110可以由石英玻璃制成。当腔室110由石英玻璃制成时，设置在腔室110外的加热器130的热量可以通过腔室110被传递至基座122。然而，本发明不限于此，且腔室110可以由其它材料制成。
[0040]基座122可以具有各种结构，基板10被放置在所述结构上。在该实施方式中，基座122可以被保持在固定状态下而不旋转。基板10也可以在固定状态下被保持在基座122上而不旋转。
[0041]如上所述，由于根据实施方式的沉积设备100将由化合物半导体构成的化合物半导体层14(参见图le，下文将同样地应用)沉积在由半导体或化合物半导体构成的基板10上，所以沉积温度可以相对较低。因此，根据实施方式，喷头124产生通过将原料气体彼此混合而制备的反应气体，并且将混合的反应气体供应至基座122或放置在基座122上的基板10。由于通过原料气体制备的被均匀混合的反应气体以这种方式被供应至基座122或基板10，所以即使基座122和基板10被保持在固定状态下不旋转，基板10也可以与多种原料气体均匀地反应。由于能使基座122和基板10保持在固定状态下而不旋转的该结构，可以简化沉积设备100的结构并且使安装空间最小化。另外，还可以降低沉积工艺的成本。然而，本发明不限于此，通过提供能够旋转基座122和/或基板10的构造也可以提高沉积反应的均匀性。
[0042]基座122可以由具有优异导热性的材料制成以便经受沉积温度并在沉积工艺中保持均匀的温度。另外，基座122可以被表面处理从而使得与基板10的反应最小化。例如，基座122可以包括由具有优异导热性的石墨构成的盘形主体和包含能够限制与基板10的反应的碳化硅(SiC)的涂层。然而，本发明不限于此，基座122可以由各种材料构成。
[0043]这里，一个基座122可以设置有在其上放置的多个基板10。在一个示例中，可以在基座122上放置2至100个基板10。放置在一个基座122上的基板10的数量可以被不同地修改。
[0044]旨在供应反应气体的喷头124被定位为面向基座122。换句话说，喷头124可以被配置为具有等于或近似于基座122的整个面积的表面面积，使得喷头124均匀地将反应气体供应至基板10。喷头124可以被配置为具有垂直于基座122或基板10的板状，由此从喷头124供应的反应气体可以在垂直于基板10的表面的方向上到达基板10。
[0045]喷头124可以包括:注射口 124a，通过该注射口 124a注入多种原料气体；内部空间124b，在该内部空间124b中多种原料气体彼此混合；以及排出孔124c，所述排出孔124c形成在喷头124的面向基座122的表面中，并且混合气体通过所述排出孔124c被排出。内部空间124b可以在其内部设置有挡板124d。
[0046]当多种原料气体通过注射口124a被注入时，原料气体在内部空间124b中彼此混合，并且反应气体混合物由于通过注入多种原料气体而产生的正压力通过排出孔124c被排出。挡板124d可以控制原料气体或反应气体的流动以便使原料气体彼此均匀地混合，并且可以使反应气体由于足够的正压力而通过排出孔124c被排出。挡板124d可以采用本领域公知的各种结构。
[0047]附图例示了包括一个注射口124a和多个排出孔124c的示例。因此，通过使注射口124a的数量最小化能够简化结构，能够有效增大在内部空间124b中的正压力，并且反应气体能够由排出孔124c均匀地排出。然而，本发明不限于此，并且注射口 124a和排出孔124c等的数量可以不同地修改。
[0048]当正压力被施加至内部空间124b时，可以通过排出孔124c均匀地排出反应气体混合物。可以通过改变注入的原料气体的量、排出孔124c的直径、数量和配置等来控制在内部空间124b中产生的正压力。
[0049]举例来说，排出孔124c的直径(或最大宽度)R1可以在10um-1mm的范围内。如果排出孔124c的直径Rl小于lOOum，则反应气体混合物可能不容易被排出。如果排出孔124c的直径Rl大于1mm，则在内部空间124b中可能难以产生足够的正压力。这里，排出孔124c可以以多行和多列平行地布置且其间具有规则的间隙以便允许均匀地排出反应气体。
[0050]排出孔124c可以以2/cm2-10/cm2的密度来布置。如果排出孔124c的密度小于2/cm2，则排出孔124c的数量可能不够，由此降低沉积工艺的均匀性。如果排出孔124c的密度大于10/cm2，则在内部空间124b中可能难以产生足够的正压力。然而，本发明不限于此，并且排出孔124c的直径、数量、配置等可以不同地修改。
[0051]在一个示例中，喷头124可以被配置为具有长方体的形状且使内部空间124b限定在其中。注射口 124a可以位于喷头124的远离基座122的表面处，并且排出孔124c可以位于喷头124的与具有注射口 124a的表面相反且面向基座122的表面处。因此，可以有效地增大在内部空间124b中的正压力并且通过排出孔124c均匀地排出反应气体。然而，本发明不限于此，注射口 124a和排出孔124c的位置可以不同地修改。
[0052]如上所述，由于根据实施方式的沉积设备被操作为使得将由化合物半导体构成的化合物半导体层14沉积在由半导体或化合物半导体构成的基板10上，因此沉积温度可以相对较低。在一个示例中，根据实施方式的沉积设备的沉积温度可以在650°C-800°C(例如，700°C-800°C)的范围内。因此，根据实施方式，即使通过在喷头124中将原料气体彼此混合而制备的反应气体混合物被供应至基座122或放置在基座122上的基板10，也没有反应气体在到达基板10之前反应的问题。考虑到该问题，由于根据实施方式的沉积设备100采用构造为具有注射口 124a、内部空间124b和排出孔124c的喷头124，所以可以以混合的形式均匀地供应反应气体并且简化用于提供反应气体的结构。当用于沉积反应所需的包含多种原料气体的反应气体如在传统设备中以未混合的形式被供应时，通常通过旋转基板和基座来提高沉积反应的均匀性。相反，由于本实施方式被配置为能使通过混合多种原料气体而制备的多种反应气体到达基板10，所以不需要旋转基板10和基座122。
[0053]对于化合物半导体层14的沉积，反应气体可以包括含有构成化合物半导体层14的元素的气体、含有用于表现出η型或P型特性的掺杂剂的气体、运载气体等。在一个示例中，实施方式可以沉积含有II1-V族半导体的η型或P型化合物半导体层14。例如，当旨在在化合物半导体层14中形成含有砷化镓(GaAs)的层时，可以使用含有镓的气体(例如，三甲基镓(TMGa))和含有砷的气体(AsH3)。这里，在旨在形成P型层的情况下可以包括含有硼的气体，并且在旨在形成η型层的情况下可以包括含有磷的气体。可以使用本领域公知的各种运载气体来作为运载气体。另外，可以进一步包括其它各种气体。
[0054]在实施方式中，热障126可以被设置在喷头124的面向基座122的表面上。热障126用来防止喷头124的温度在沉积工艺期间升高，由此确保可靠地实施沉积工艺。下文将详细描述与此相关的说明。
[0055]在实施方式中，加热器130可以被设置在基座122可以从腔室110外或腔室110内被加热的位置处。因此，在基座122被加热器130加热之后执行沉积工艺，并且放置在基座122上的基板10的温度升高。
[0056]加热器130可以采用能够加热基座122的各种结构、方式等。加热器130在图中例示为位于腔室110外。可以使用电阻加热器、灯加热器等作为加热器130。应用灯加热器能够在短时间段内进行加热和冷却，由此使工艺时间减少并提高生产率。然而，本发明不限于此。加热器130可以由设置在基座122中的电阻加热器等构成。然而，本发明不限于此。
[0057]加热器130用来加热基座122以便使放置在基座122上的基板10在沉积设备100中发生沉积时达到预定沉积温度。在该条件下，当多种原料气体通过喷头124的注射口 124a被注入到内部空间124b中时，原料气体在内部空间124b中彼此混合，并且反应气体混合物通过排出孔124c被供应至基板10。因此，到达基板10的反应气体在基板10上创建沉积膜，该沉积膜将用作化合物半导体层14。
[0058]同时，当来自基座122的热量被传递至喷头124时，设置在喷头124中的多种原料气体可能彼此反应并且由此可能形成反应产物。反应产物可能在排出孔124c中沉积，由此堵塞排出孔124c。具体地，当喷头124与基座122或基板10之间的距离为了高速沉积的目的而减小时，在沉积工艺期间堵塞排出孔12如的问题可能变得更严重。因为在沉积工艺中由于从基座122至喷头124的热传递而可能存在问题，所以实施方式向喷头124的面向基座122的表面提供了热障126以防止热传递。
[0059]在实施方式中，基座122与喷头124之间的距离D可以在1mm-1OOmm的范围内。如果基座122与喷头124之间的距离D小于10mm，则反应气体可以在喷头124的排出孔124c的图案中被传输至基板10而不广泛扩散，由此使沉积膜的均匀性下降。如果基座122与喷头124之间的距离D大于100mm，则栗出的未与基板10反应的反应气体的量可能增加，由此使得难以实现高速沉积。然而，本发明不限于此，且可以修改基座122与喷头124之间的距离D以便具有其它值。
[0060]热障126可以由具有小于喷头124和基座122的热导率的材料制成。当喷头124具有能实现有效冷却的高热导率时，可以防止出现来自原料气体和反应气体的反应产物粘附至喷头124的问题。如上所述，基座122具有高热导率以便均匀地保持基板10的温度。相反，热障126可以具有低热导率，从而防止来自基座122的热量被传递至喷头124。
[0061]在一个示例中，喷头124可以由具有优异热导率的金属(例如，铝或不锈钢)制成。如上所述，基座122可以包括由石墨制成的主体。热障126可以由具有比铝、不锈钢、石墨等更低的热导率的绝缘材料(例如，陶瓷、石英等)制成。铝土(A1203)、硅石(S12)等可以用作陶瓷材料。
[0062]热障126可以被配置为具有较大面积的板状以便与喷头124的表面相对应。热障126可以以各种方式被固定至喷头124的表面。例如，热障126可以通过利用螺杆126b的螺纹紧固而被固定至喷头124。螺纹紧固通过简单的结构能实现牢固地固定热障126。
[0063]在一个示例中，热障126可以具有3mm-30mm的厚度T。如果热障126的厚度T小于3_，则可能无法获得足够的隔热效果。如果热障126的厚度T大于30mm，则由于在基座122与喷头124之间的距离增加，高速沉积可能会变得困难。然而，本发明不限于此，并且热障126的厚度可以根据热障126的构成材料而具有不同的值。
[0064]热障126可以具有与喷头124的排出孔124c连通的通孔126a以便允许气体经由该通孔通过。在一个示例中，通孔126a可以与排出孔124c—一对应地设置。当通孔126a与排出孔124c—一对应地设置时，通过排出孔124c的反应气体能够在沿着通孔126a的形状传播时被传输至基板10或基座122。
[0065]通孔126a中的每一个可以具有直径(或宽度)或截面面积在靠近相应的排出孔124c的端部中相比位于与相应的排出孔124c相反(S卩，靠近基座122)的对置端部中更大的配置。在一个示例中，通孔126a可以被配置为具有直径或截面面积从靠近排出孔124c的端部朝向位于与排出孔124c相反的对置端部连续增加的形状。例如，通孔126a可以被配置为具有圆锥形状，如图3所示。因此，反应气体可以沿通孔126a扩散，并且可以以均匀的方式到达基座122或基板10。
[0066]为了建立足够的正压力的目的，以射流的方式将原料气体供应至喷头124。然后，原料气体以射流的方式到达基板10，并且以与喷头124的排出孔124c相对应的图案沉积在基板10上，因此沉积膜或化合物半导体层14的均匀性可能会显著下降。考虑到这种情况，利用在热障126中形成的通孔126a的形状，可以允许反应气体广泛地扩散。
[0067]在实施方式中，通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径(或宽度)R2可以等于或近似于排出孔124c的直径(或宽度)Rl。当通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2等于或近似于排出孔124c的直径Rl时，反应气体由于与通孔126a的侧表面的摩擦而可以以与通孔126a的侧表面的表面类似的方式广泛地扩展，由此提高沉积膜或化合物半导体层14的均匀性。例如，通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2可以是排出孔124c的直径Rl的90%-110%。考虑到工艺误差、反应气体的扩散等来确定该值的范围。
[0068]如果通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2显著大于排出孔124c的直径Rl(例如，如果通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2超过排出孔124c的直径Rl的110%)，则反应气体以射流方式通过通孔126a并且到达基座122或基板10。为此，沉积膜的均匀性可能下降。同时，如果通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2显著小于排出孔124c的直径Rl (例如，如果通孔126a的靠近排出孔124c的端部的直径R2小于排出孔124c的直径Rl的90%)，则由于与通孔126a的干扰，反应气体可能难以被供应至基座122或基板10。即使当反应气体被供应至基座122或基板10时，反应气体也可能难以在四处扩散的同时到达基座122或基板10。为此，沉积膜或化合物半导体层14的均匀性可能会降低。
[0069 ] 通孔126a的侧表面的倾角A (即，通孔126a的侧表面相对于通孔124c的侧表面的倾角(具体地，锐角))可以在10度-20度的范围内。当倾角A在该范围内时，反应气体可以均匀地扩散并且可以被均匀地供应至基座122或基板10。如果通孔126a的侧表面的倾角A小于10度，则反应气体由于与通孔126a的侧表面的摩擦而以类似于通孔126a的形状的方式扩散。因此，因为扩散角度小，所以反应气体可能难以在广泛地扩散的同时到达基座122或基板10。如果通孔126a的侧表面的倾角超过20度，则因为与通孔126a的侧表面几乎不存在摩擦，所以反应气体以射流的方式到达基板10。因此，沉积膜的均匀性可能会下降。
[0070]根据实施方式的沉积设备100能够通过金属有机化学气相沉积以优异的方式形成化合物半导体太阳能电池的化合物半导体层14。
[0071]所述实施方式能够使用喷头124向放置在基座122上的基板10供应通过将多种原料气体彼此混合而制备的反应气体。因此，可以简化设备的结构以便适合于以低的沉积温度形成化合物半导体层14的太阳能电池，并由此降低制造成本。这里，通过在喷头124的靠近基座122的表面上设置热障126，可以防止喷头124的温度在沉积工艺期间升高。因此，可以使喷头124与基座122之间的距离最小化并提高沉积速度，由此能实现高速沉积化合物半导体层14。在一个示例中，通过根据实施方式的沉积设备100沉积化合物半导体层14的速度可以在10um/h-100um/h的范围内。该值与作为通过传统金属有机化学气相沉积设备的沉积速度的lum/h-3um/h的范围相比是显著优异的。因此，可以提高制造太阳能电池的工艺的生产率。
[0072]在下文中，将参照图4和图5详细描述根据本发明的另一实施方式的太阳能电池及其制造方法。由于上述描述可以直接应用于与之前的实施方式的部件相同或非常相似的部件，因此省略了对相同或相似部件的描述，并且将仅详细描述与之前的实施方式不同的部件。之前的实施方式或其修改与下面的实施方式或其修改的组合也将被理解为落在本发明的范围内。
[0073]图4是根据本发明的另一实施方式的沉积设备的示意图。为了图示清楚和简洁，省略了加热器130(参见图2)的图示。
[0074]参照图4，根据该实施方式的沉积设备100包括设置在腔室110中的多个沉积单元120。在该实施方式中，可以沿水平方向布置多个沉积单元120。
[0075]在该实施方式中，多个沉积单元120(每个沉积单元由基座122构成)、喷头124、热障126等可以被设置在腔室110中。基于根据实施方式的金属有机化学气相沉积的方法，SP使在多个沉积单元120被布置在腔室110中时，也可以保持优异的沉积均匀性。与本实施方式不同，根据等离子体增强化学气相沉积，沉积单元必须仅由一个沉积单元构成以便均匀地保持等离子体。当设置有多个沉积单元时，因为无法从沉积单元建立均匀的等离子体，所以沉积均匀性可能下降。
[0076]因此，通过提供多个沉积单元120(每个沉积单元适于沉积少量的基板1 )，可以防止当沉积单元120的尺寸增加时可能发生的沉积均匀性下降。例如，当沉积单元120的尺寸增大时，喷头124的外周部分可能下垂，由此根据基板10的面积即使在相同的沉积单元120中也可能无法获得均匀的沉积。在该实施方式中，设置在一个沉积单元(更具体地，一个基座122)中的基板10的数量可以是4-25。更具体地，设置在一个沉积单元120或基座122中的基板10的数量可以是4-9。因此，可以简化沉积单元120的结构并且利用多个沉积单元120来一次沉积大量基板10。因此，可以显著提高太阳能电池的生产率。
[0077]在该实施方式中，如上所述，基座122可以不旋转。在基座122不旋转的情况下，沉积均匀性可能相对下降。考虑到这一问题，提供了多个沉积单元120，这些沉积单元120中的每一个包括设置在其内的相对少量的基板10，并且每个沉积单元120起到隔绝来自基座122的热、均匀地供应原料气体和均匀地排出原料气体的多种作用，由此进一步提高沉积均匀性。
[0078]图5是根据本发明的又一实施方式的沉积设备的示意图。为了图示清楚和简洁，省略了加热器130(参见图2)的图示。
[0079]参照图5，该实施方式通过竖直定位多个沉积单元120可以使用于安装沉积设备100所需的空间最小化。因此，可以显著提高太阳能电池的生产率。
[0080]可以将各种方法应用于将基板10安装在基座122上的方法。例如，通过相对于底部倾斜地定位基座122或通过进一步提供用于将基板10固定至基座122的紧固构件，可以将基板10稳定地固定至基座122。
[0081]图6是根据本发明的又一实施方式的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的示意图。图7是示意性例示在图6中示出的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备的喷头的冷却结构的平面图。图7例示了喷头的靠近基座的表面。
[0082]参照图6，根据该实施方式的沉积设备100可以由竖直的用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备构成。具体地，沉积设备100包括腔室110、沉积单元120和连接至腔室110的内部以便将腔室110中的气体排到外部的多条排气管140。这里，沉积设备100可以被配置为具有竖直结构，并且位于腔室110的下部处的排气管140的排放量可以与位于腔室110的上部处的排气管140的排放量不同。沉积设备110可以进一步包括用于加热基座122的加热器130。下文将对此进行更详细的描述。
[0083]下文中，在与腔室110、沉积单元120、加热器130等相关联的部件当中，省略了与之前的实施方式的部件相同或相似的部件，并且将仅详细描述与之前的实施方式的部件不同的部件。在图6至图9所示的实施方式中，沉积单元120可以包括或不包括热障126。
[0084]虽然图6例示了一个沉积单元120被设置在腔室110中的示例，但是本发明不限于此。换句话说，多个沉积单元120可以被设置在腔室110中。下文将参照图8和图9对此进行详细描述。
[0085]在放置在基座122上的基板10的温度通过加热基座122而升高的状态下，进行沉积工艺。
[0086]如图7所示，喷头124可以包括冷却单元以便防止喷头124被加热。在一个示例中，喷头124可以在其中设置有冷却管124e，使得冷却管124e穿过在排出孔124c附近的区域(gp，面向基座122或基板10的区域)而延伸，冷却介质通过该冷却管124e流动。因此，可以通过简化的结构来有效地防止喷头124被加热。冷却介质可以被实现为冷却水，并且冷却管124e可以被配置为具有各种形状、结构等。其它各种修改也是可行的。
[0087]在该实施方式中，加热器130可以具有能够提高沉积均匀性的结构或配置，并且下文将对此进行详细描述。
[0088]连接至腔室110的内部的排气管140用来将腔室110中的气体(或工艺气体)排放到外部。排气管140可以被配置为具有能够将腔室110中的气体排放到外部的各种结构。在一个示例中，排气管140可以由连接至栗150的管构成。
[0089]更具体地，在该实施方式中，排气管140可以穿过喷头124(在装配有热障126的情况下是热障126)而延伸至基座122与喷头124之间的空间，以便将在基座122和喷头124之间存在的工艺气体排出到外部。因此，可以排出在基座122和喷头124之间的发生实际用于沉积所需的反应的空间中存在的气体，由此提高排气效率。另外，控制排放量使得容易限制在基座122和喷头124之间存在的工艺气体的不平衡。
[0090]排气管140可以穿过喷头124的外周区域而延伸。因此，可以将工艺气体通过最短路径有效地排放到外部，而不与喷头124的用于供应反应气体的部分(即，注射口 124a、排出孔124c等)干扰。
[0091]在该实施方式中，排气管140可以被配置为具有能够提高沉积均匀性的结构或配置，并且现在将对此进行详细描述。
[0092]在该实施方式中，基座122可以被定位为垂直于沉积设备100的底部或相对于沉积设备100的底部倾斜，使得基板10被安装在倾斜或竖直状态下。为了稳定地安装基板10，沉积设备还可以包括额外的保持构件(未示出)。与基座122和基板10平行地定位的喷头124也可以安装在垂直于沉积设备100的底部或相对于沉积设备100的底部倾斜的状态下。换句话说，根据该实施方式的沉积设备100可以被配置为竖直结构。
[0093]当沉积设备100根据实施方式被配置为具有竖直结构时，可以防止喷头124的外周区域向下下垂。另外，可以减少用于沉积设备100的安装面积并且降低安装成本和维护成本。由于在沉积工艺中产生的颗粒大部分由于重力而掉落，所以不存在对基板10和基座122的影响。因此，在相应的沉积工艺之后不需要清洁操作，由此降低了诸如附加的人工成本的制造成本并且提尚了生广率。
[0094]如果与本实施方式不同，沉积设备被构造为具有水平结构，使得基板被安装为平行于沉积设备的底部，则当为了提高生产率而增加基座和喷头的尺寸时，在喷头的外周区域处由于重力可能发生下垂现象。因此，在外周区域处的基座与喷头的距离与其它区域相比可能会减小。当基座和喷头之间的距离不规律时，沉积在基板上的沉积膜或沉积层可能具有低的沉积均匀性。因此，水平沉积设备在增加基座和喷头的尺寸方面具有限制。另外，水平沉积设备由于增大的安装面积而需要增多的安装和维护成本。另外，由于在沉积工艺中产生的颗粒掉落在设置在沉积设备的下部处的基板10上，因此在基板上形成的沉积膜或沉积层的质量可能下降。由于为了防止质量下降而必须进行手工清洁操作，所以可能会增加制造成本并且生产率可能由于增加的人工成本而下降。
[0095]虽然本实施方式通过采用竖直结构而具有上述优点，但是可能存在沉积均匀性下降的问题。因此，本实施方式具有用于消除该问题的结构。更具体地，由于在高温(例如，650°C-800°C的温度)下执行沉积工艺，所以工艺气体的比重由于加热而下降，因此形成升流。因此，因为在位于腔室110的上部处的基板10周围存在的工艺气体的量与在位于腔室110的下部处的基板10周围存在的工艺气体的量不同，所以沉积均匀性可能会下降。为了防止该问题，本实施方式可以设置有多条排气管140，并且排放量可以被控制为在排气管140的上部位置和下部位置处不同，使得工艺气体在腔室110中均匀地分布。相反，由于传统沉积设备被构造为使得栗直接连接至腔室，所以难以防止工艺气体的不平衡流动。
[0096]在该实施方式中，为了使排放量彼此不同，可以应用各种结构、方式等。在一个示例中，多条排气管140可以设置有用于控制排放量的各排气截止阀V，并且可以通过改变排气截止阀V的开放率来控制排放量。由于采用排气截止阀V，所以可以通过简化的结构来控制排放量。另外，当通过改变工艺条件而必须控制排气截止阀V的排放量时，还可以容易地控制排放量。然而，本发明不限于此，并且可以例如通过使排气管140的截面面积彼此不同来实现对排放量的控制。
[0097]更具体地，在多条排气管140当中，位于腔室110的上部处的排气管140的排放量可以小于位于腔室110的下部处的排气管140的排放量。在一个示例中，位于腔室110的上部处的排气管140的开放比率可以小于位于腔室110的下部处的排气管140的开放比率。
[0098]因此，通过位于由于升流而存在相对较大量的工艺气体的腔室110的下部处的排气管140排出相对较大量的工艺气体，并且通过位于由于升流而存在相对较小量的工艺气体的腔室110的上部处的排气管140排出相对较小量的工艺气体。因此，工艺气体可以在腔室110的整个高度范围内均匀地分布。
[00"]该实施方式例不了单个第一喷头1241被设置在腔室110中并且多条排气管141被设置在第一喷头1241中的示例。在这种情况下，多条第一排气管141可以包括第一下部排气管141a，该第一下部排气管141a连接至第一喷头1241的下部(具体地，下部外周区域)(具体地，穿过该下部而延伸)；以及第一上部排气管141b，该第一上部排气管141b连接至第一喷头1241的上部(具体地，上部外周区域)(具体地，穿过该上部而延伸)。这里，来自第一上部排气管141b的排放量可以小于来自第一下部排气管141a的排放量。在一个示例中，第一上部排气管141b的排气截止阀V的开放比率可以小于第一下部排气管141a的排气截止阀V的开放比率。因此，通过使工艺气体在装配有一个第一喷头1241的腔室110中均匀地分布，可以提尚沉积均勾性。
[0100]然而，本发明不限于此，并且连接至第一喷头1241的第一排气管141的数量可以是三条或更多。在这种情况下，多条第一排气管141的排放量可以被配置为从位于第一喷头1241的最高处的第一排气管141向位于第一喷头1241的最低处的第一排气管141以逐步方式减小。例如，排气截止阀V的开放比率可以被配置为从位于最低处的第一排气管141至位于最高处的第一排气管141以逐步方式减小。
[0101]在该实施方式中，可以将排气管140保持在低于腔室110的内部温度但高于环境温度的温度下。当排气管140的温度很低时，通过排气管140排放的工艺气体(或废气)可能被吸附至排气管140。为防止吸附，将排气管140保持在比环境温度更高的温度下。
[0102]为了将排气管140的温度保持在预定温度或更高温度下，可以应用各种结构、方式等。在一个示例中，如图6的放大的虚线圈所示，排气管140可以设置有围绕排气管140的外表面的套式加热器152。由于采用套式加热器152，所以可以通过简单的结构来有效地加热排气管140。各种结构和方式可以被应用于套式加热器152。除了套式加热器152以外，还可以应用能够加热排气管140的各种结构和方式。
[0103]在一个示例中，可以将排气管140的温度保持在3000C至400V的温度。如果排气管140的温度低于300°C，则防止吸附的效果可能不够。如果排气管140的温度超过400°C，则可能在通过排气管140排放的工艺气体(或废气)中发生副反应。然而，本发明不限于此，并且排气管140可以根据要被沉积的材料、反应气体的种类等而经受不同的温度。
[0104]在该实施方式中，在沉积工艺中被加热的工艺气体由于升流而可能集中在上部位置处。因此，腔室110的上部区域可能具有比腔室110的下部区域更高的温度，由此产生温度不均匀性。为了防止该问题，本实施方式可以使加热器130的结构、配置等差异化。
[0105]在该实施方式中，加热器130可以包括用于加热沉积单元120(具体地，基座122)的多个加热器130。这里，位于腔室110的上部处的加热器130的加热温度可以低于位于腔室110的下部处的加热器130的加热温度。
[0106]更具体地，多个加热器130可以包括:下加热器130a，该下加热器130a设置在腔室110的下表面上;上加热器130b，该上加热器130b设置在腔室110的上表面上；以及侧加热器130c，该侧加热器130c设置在腔室110的侧表面上。侧加热器130c的加热温度可以低于下加热器130a的加热温度，并且上加热器130b的加热温度可以低于侧加热器130c的加热温度。多个加热器130可以包括第一侧加热器131和第二侧加热器132。第二侧加热器132可以定位为高于第一侧加热器131，并且第二侧加热器132的加热温度可以低于第一侧加热器131的加热温度。因此，可以使在腔室110中可能发生的温度不均匀最小化或防止该温度不均匀。
[0107]更具体地，在该实施方式中，加热器130可以包括与基座122间隔开的灯加热器。提供灯加热器能实现在短时间段内进行加热和冷却，由此缩短了工艺时间并提高了生产率。另外，由于可以设置多个加热器130以便防止温度不均匀，所以可以有效地防止在腔室110中可能发生的温度不均匀。具体地，由于灯加热器与基座122间隔开，所以可以局部地加热基座122而不是整体加热基座122。灯加热器可以位于腔室110外部。因此，可以容易地执行对具有相对短的使用寿命的灯加热器的替换、修理、维护等。然而，本发明不限于此。加热器130可以由位于基座122内的电阻加热器构成。其它各种修改也是可行的。
[0108]加热器130可以仅位于靠近基座122的位置处从而不加热喷头124，而是仅加热其上安装有基板10的基座122。
[0109]在沉积设备100中进行沉积的同时，加热器130加热基座122，使得安装在基座122上的基板10达到预定沉积温度。这里，当多种原料气体通过喷头124的注射口 124a被注入到内部空间124b中时，通过在内部空间124b中混合的多种气体而制备的反应气体通过排出孔124c被供应至基板10。因此，反应气体到达被加热至沉积温度的基板10，由此在基板10上形成沉积膜(即，化合物半导体层14)。
[0110]根据实施方式的沉积设备100可以通过金属有机化学气相沉积来形成具有优异特性的用于化合物半导体太阳能电池的化合物半导体层14d。另外，由于沉积设备100具有能够容纳大尺寸喷头124的竖直结构，所以可以一次沉积大量的基板10，并且在沉积工艺期间不需要清洁等。因此，可以提高生产率。
[0111]在该实施方式中，位于腔室110的上部处的排气管140(即，第一上部排气管141b)的排放量被控制为小于位于腔室110的下部处的排气管140(即，第一下部排气管141a)的排放量。因此，从腔室110的下部排出较大量的工艺气体，且因此，能够防止升流或使升流最小化。因此，可以在竖直的腔室110中实现工艺气体的均匀分布，由此提高沉积均匀性。
[0112]图8是根据本发明的又一实施方式的沉积设备的示意图。
[0113]参照图8，根据该实施方式的沉积设备100包括设置在腔室110中的多个沉积单元120 ο沉积单元120可以被竖直地布置。
[0114]当多个沉积单元120(这些沉积单元120中的每一个适于在沉积单元120中沉积少量基板10)以这种方式被竖直地布置时，可以防止在增大沉积单元120的尺寸时可能发生的沉积均匀性的下降等。例如，可以有效地防止由于增大沉积单元120的尺寸而可能发生的沉积均匀性的下降等。在一个示例中，可以设置在一个基座122上的基板1的数量可以是4-25。更具体地，可以设置在一个沉积单元120或一个基座122上的基板10的数量可以是4-9。因此，由于沉积单元120的结构被简化，因此利用多个沉积单元120，可以一次沉积大量的基板10。因此，可以显著地提高太阳能电池的生产率。
[0115]该实施方式可以包括多个喷头124。附图例示了竖直布置三个沉积单元120的示例。因此，沉积设备包括三个喷头124，即，第一喷头1241、设置在第一喷头1241上方的第二喷头1242和设置在第二喷头1242上方的第三喷头1243。然而，本发明不限于此，且在竖直方向上连续布置的沉积单元120或喷头124的数量为2就足够了。
[0116]在该实施方式中，排气管140可以对应于喷头124。换句话说，可以给多个喷头124提供与其连接的相应排气管140。该实施方式可以包括连接至第一喷头1241的第一排气管141、连接至第二喷头1242的第二排气管142和连接至第三喷头1243的第三排气管143。这里，第二排气管142的排放量小于第一排气管141的排放量，并且第三排气管143的排放量小于第二排气管142的排放量。因此，利用工艺气体的均匀分布，可以显著地提高生产率并且提尚沉积均勾性。
[0117]第一排气管141、第二排气管142和第三排气管143中的每一个的数量可以不同地修改。在该实施方式中，第一排气管141可以包括连接至第一喷头1241的下部的第一下部排气管141a和连接至第一喷头1241的上部的第一上部排气管141b。与此类似，第二排气管142可以包括连接至第二喷头1242的下部的第二下部排气管142a和连接至第二喷头1242的上部的第二上部排气管142b。第三排气管143可以包括连接至第三喷头1243的下部的第三下部排气管143a和连接至第三喷头1243的上部的第三上部排气管143b。
[0118]这里，第一上部排气管141b的排放量可以小于第一下部排气管141a的排放量，并且第二下部排气管142a的排放量可以小于第一上部排气管141b的排放量。第二上部排气管142b的排放量可以小于第二下部排气管142a的排放量，并且第三下部排气管143a的排放量可以小于第二上部排气管142b的排放量。第三上部排气管143b的排放量可以小于第三下部排气管143a的排放量。以这种方式，排气管的排放量可以从设置在最低位置处的第一下部排气管141a至设置在最高位置处的第三上部排气管143b以逐步方式减小。
[0119]因此，通过容纳多个沉积单元120，沉积设备100—次能够处理大量的基板10，并且能够提供优异的沉积均匀性。
[0120]在该实施方式中，加热器130可以包括设置在腔室110的下表面上的下加热器130a、设置在腔室110的上表面上的上加热器130b和设置在腔室110的侧表面上的侧加热器130c。这里，侧加热器130c的加热温度可以低于下加热器130a的加热温度，并且上加热器130b的加热温度可以低于侧加热器130c的加热温度。在该实施方式中，侧加热器130c包括与各沉积单元120相对应的第一侧加热器131、第二侧加热器132和第三侧加热器133。这里，第二侧加热器132可以被定位为比第一加热器131更高，并且第二侧加热器132的加热温度可以低于第一侧加热器131的加热温度。第三侧加热器133可以被定位为比第二侧加热器132更高，并且第三侧加热器133的加热温度可以比第二侧加热器132的加热温度更低。因此，在腔室110中可能发生的温度不均匀被最小化或被消除，由此能使沉积设备100具有优异的沉积均匀性。
[0121]然而，本发明不限于此，并且侧加热器可以仅由一个侧加热器130c构成，或者可以不与各沉积单元120—一对应。其它各种修改也是可行的。
[0122]附图例示了第一喷头1241、第二喷头1242和第三喷头1243彼此物理间隔开并且与喷头相对应的基座122也彼此物理间隔开的示例。然而，本发明不限于此。第一喷头1241、第二喷头1242和第三喷头1243可以彼此连接，并且与喷头相对应的基座122也可以彼此连接。其它各种修改也是可行的。
[0123]如上所述，基座122可以不旋转。在基座122不旋转的情况下，沉积均匀性可能相对降低。考虑到这一情况，提供了多个沉积单元120，这些沉积单元120中的每一个包括设置在其中的相对少量的基板10，并且沉积单元120中的每一个起到隔绝来自基座122的热、均匀地供应原料气体以及均匀地排出原料气体的多种作用，由此进一步提高沉积均匀性。具体地，由于在竖直结构中工艺气体的分布可能不均匀，所以通过提供多个沉积单元120(每个沉积单元具有相对小的尺寸)可以使工艺气体的分布尽可能均匀。
[0124]图9是根据本发明的又一实施方式的沉积设备的示意图。
[0125]参照图9，根据该实施方式的沉积设备100包括设置在腔室110中的多个沉积单元120。
[0126]多个沉积单元120可以以多个沉积单元竖直地布置和多个沉积单元水平地布置的排布来设置。在一个示例中，附图例示了两个沉积单元120竖直地布置以及两个沉积单元120水平地布置的示例。因此，沉积设备包括第一喷头1241、设置在第一喷头1241上方的第二喷头1242、设置为靠近第一喷头1241以便位于与第一喷头1241相同的水平面处的第三喷头1243和设置在第三喷头1243上方以便位于与第二喷头1242相同的水平面处的第四喷头1244。然而，本发明不限于此，并且两个或更多个喷头124可以沿竖直和/或水平方向被布置。
[0127]在该实施方式中，排气管140可以对应于多个喷头124。换句话说，可以给多个喷头124提供各自的排气管140。该实施方式可以包括连接至第一喷头1241的第一排气管141、连接至第二喷头1242的第二排气管142、连接至第三喷头1243的第三排气管143和连接至第四喷头1244的第四排气管144。
[0128]这里，连接至第一喷头1241的第一排气管141的排放量可以与连接至第三喷头1243以位于与第一排气管141相同的水平面处的第三排气管143的排放量相同。连接至第二喷头1242的第二排气管142的排放量可以与连接至第四喷头1244以位于与第二排气管142相同的水平面处的第四排气管144的排放量相同。连接至第二喷头1242的第二排气管142的排放量和/或连接至第四喷头1244的第四排气管144的排放量可以小于连接至第一喷头1241的第一排气管141的排放量和/或连接至第三喷头1243的第三排气管143的排放量。因此，通过均匀地分布工艺气体，可以显著地提高生产率并且提高沉积均匀性。
[0129]这里，位于相同水平面处的连接至第一喷头1241的第一排气管141和连接至第三喷头1243的第三排气管143可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。另夕卜，位于相同水平面处的连接至第二喷头1242的第二排气管142和连接至第四喷头1244的第四排气管144可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。因此，可以简化排气管140的结构，并且更容易控制排放量。
[0130]第一排气管Hl、第二排气管142、第三排气管143和第四排气管144中的每一个的数量和位置可以不同地修改。在该实施方式中，第一排气管141可以包括连接至第一喷头1241的下部的第一下部排气管141a和连接至第一喷头1241的上部的第一上部排气管141b。与此类似，第二排气管142可以包括连接至第二喷头1242的下部的第二下部排气管142a和连接至第二喷头1242的上部的第二上部排气管142b。第三排气管143可以包括连接至第三喷头1243的下部的第三下部排气管143a和连接至第三喷头1243的上部的第三上部排气管143b。第四排气管144可以包括连接至第四喷头1244的下部的第四下部排气管144a和连接至第四喷头1244的上部的第四上部排气管144b。
[0131]第一下部排气管141a的排放量和位于与第一下部排气管141a相同的水平面处的第三下部排气管143a的排放量可以相同。第一上部排气管141b的排放量和位于与第一上部排气管141b相同的水平面处的第三上部排气管143b的排放量可以相同。第二下部排气管142a的排放量和位于与第二下部排气管142a相同的水平面处的第四下部排气管144a的排放量可以相同。第二上部排气管142b的排放量和位于与第二上部排气管142b相同的水平面处的第四上部排气管144b的排放量可以相同。
[0132]第一上部排气管141b的排放量和/或第三上部排气管143b的排放量可以小于第一下部排气管141a的排放量和/或第三下部排气管143a的排放量。第二下部排气管142a的排放量和/或第四下部排气管144a的排放量可以小于第一上部排气管141b的排放量和/或第三上部排气管143b的排放量。第二上部排气管142b的排放量和/或第四上部排气管144b的排放量可以小于第二下部排气管142a的排放量和/或第四下部排气管144a的排放量。因此，通过均匀地分布工艺气体可以显著提高生产率并且提高沉积均匀性。
[0133]这里，位于相同水平面处的第一下部排气管141a和第三下部排气管143a可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。位于相同水平面处的第一上部排气管141b和第三上部排气管143b可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。位于相同水平面处的第二下部排气管142a和第四下部排气管144a可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。位于相同水平面处的第二上部排气管142b和第四上部排气管144b可以彼此连接以便允许通过一个排气截止阀V控制排放量。因此，可以简化排气管140的结构并且更容易控制排放量。
[0134]因此，沉积设备100通过容纳多个沉积单元120能够一次处理大量的基板10，并且能够提供优异的沉积均匀性。
[0135]加热器130可以包括设置在腔室110的下表面上的下加热器130a、设置在腔室110的上表面上的上加热器130b和设置在腔室110的侧表面上的侧加热器130c。这里，侧加热器130c的加热温度可以低于下加热器130a的加热温度，并且上加热器130b的加热温度可以低于侧加热器130c的加热温度。在该实施方式中，侧加热器130c包括与各沉积单元120相对应的第一侧加热器131、第二侧加热器132、第三侧加热器133和第四侧加热器134。第二侧加热器132可以被定位为比第一侧加热器131更高，并且第二侧加热器132的加热温度可以低于第一侧加热器131的加热温度。第四侧加热器134可以被定位为比第三侧加热器133更高，并且第四侧加热器134的加热温度可以比第三侧加热器133的加热温度更低。第一侧加热器131和第三侧加热器133的加热温度可以相同，并且第二侧加热器132和第四侧加热器134的加热温度可以相同。因此，在腔室110中可能发生的温度不均匀被最小化或被消除，由此能使沉积设备100具有优异的沉积均匀性。
[0136]然而，本发明不限于此，并且侧加热器可以仅由一个侧加热器130c构成，或者可以不与各沉积单元120—一对应。其它各种修改也是可行的。
[0137]在附图所示的该实施方式中，第一喷头1241和第三喷头1243可以被定位为靠近中心，并且与第一喷头1241和第三喷头1243相对应的基座122可以位于腔室110的一侧处。与此类似，第二喷头1242和第四喷头1244可以被定位为靠近中心，并且与第二喷头1242和第四喷头1244相对应的基座122可以位于腔室110的另一侧处。因此，沉积设备100可以相对于虚构的竖直中心线对称地被配置。因此，由于其上安装有基板10的基座122位于腔室110的侧表面上，所以能够容易地加热基座122。
[0138]附图例示了第一喷头1241、第二喷头1242、第三喷头1243和第四喷头1244彼此物理间隔开并且与这些喷头相对应的基座122也彼此物理间隔开的示例。然而，本发明不限于此。第一喷头1241、第二喷头1242、第三喷头1243和第四喷头1244可以彼此连接，并且与这些喷头相对应的基座122也可以彼此连接。其它各种修改也是可行的。
[0139]根据上述描述显而易见的是，根据实施方式的沉积设备能够使用喷头将通过混合多种原料气体而制备的反应气体供应至基座。因此，可以简化设备的结构以便适合于以低沉积温度形成化合物半导体层的太阳能电池并且由此降低制造成本。这里，通过在喷头的靠近基座的表面上定位热障，可以防止喷头的温度在沉积工艺期间升高。因此，可以使喷头与基座之间的距离最小化并且提高沉积速度，由此能实现高速沉积化合物半导体层。因此，可以提尚太阳能电池的生广率。
[0140]当沉积设备被配置为具有竖直结构时，通过增大喷头的尺寸或将喷头提供至设备的两侧，可以在单个工艺中实现大量的太阳能电池的化合物半导体层。另外，由于颗粒等在竖直结构中落下，所以在沉积工艺期间不需要清洁，由此提高了生产率。在竖直结构中，由于高温而产生与重力相反的升流。为解决气体不平衡，位于腔室的上部处的排气管的排放量被控制为小于位于腔室的下部处的排气管的排放量。因此，当排出大量工艺气体时，能够防止升流或使升流最小化。因此，可以实现竖直腔室中工艺气体的均匀分布，由此提高沉积均匀性。
[0141]如上所述的特征、结构、效果等被包括在至少一个实施方式中，并且不限于特定的实施方式。另外，虽然已出于例示的目的而公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的如在所附权利要求书中公开的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换都是可行的。
[0142]相关申请的交叉引用
[0143]本申请要求于2015年2月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2015-00016839和于2015年3月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2015-0044938 的优先权权益，通过引用将这些公开内容结合于此。
【主权项】
1.一种用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备，该金属有机化学气相沉积设备包括沉积单元，所述沉积单元包括: 基座，基板被安装在所述基座上；以及 喷头，所述喷头用于通过将用于沉积所需的多种原料气体相混合来制备反应气体并且向所述基座提供所述反应气体。2.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，该沉积设备还包括热障，所述热障被设置在所述喷头的面向所述基座的表面上。3.根据权利要求2所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述热障的热导率小于所述喷头的热导率； 所述热障的热导率小于所述基座的热导率;或 所述热障包括陶瓷或石英。4.根据权利要求2所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述喷头包括注射口、内部空间和排出孔，并且 其中，所述热障包括与所述排出孔连通的通孔。5.根据权利要求4所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述排出孔和所述通孔中的每一个包括多个孔，使得所述排出孔与所述通孔一一对应； 所述注射口包括一个注射口，所述多种原料气体通过所述一个注射口一同被注入； 所述通孔具有从所述通孔的位于靠近所述排出孔的部分至所述通孔的位于与所述排出孔相反的部分逐渐增大的直径或截面面积； 所述通孔具有圆锥形形状； 所述通孔的靠近所述排出孔的部分的直径与所述排出孔的直径的比率在90%至110%的范围内； 所述通孔的侧表面具有10度至20度的倾斜角； 所述排出孔具有I OOum至Imm的直径;或 所述排出孔包括以2/cm2至I Ο/cm2的密度布置的多个排出孔。6.根据权利要求2所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述热障具有3mm至30mm的厚度;或 所述喷头与所述基座之间的距离在1um至10um的范围内。7.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述基座被固定为不旋转。8.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，该沉积设备还包括腔室，在所述腔室中限定设置有所述沉积单元的内部空间， 其中，所述沉积单元包括在所述腔室中设置的多个沉积单元。9.根据权利要求8所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述多个沉积单元中的每一个设置有4至25个基板或4至9个基板。10.根据权利要求1所述的金属有机化学气相沉积设备，该沉积设备还包括腔室，在所述腔室中限定设置有所述沉积单元的内部空间， 其中，设置有用于提供反应气体的所述喷头的所述沉积单元包括与所述腔室的内部连接的多条排气管，并且在所述腔室中的工艺气体通过所述多条排气管被排放至外部， 其中，要被沉积的所述基板被安装在所述腔室中的所述基座上以便与所述腔室的底部倾斜或垂直， 其中，所述多条排气管中的位于所述腔室的上部处的一条排气管的排放量小于所述多条排气管中的位于所述腔室的下部处的另一条排气管的排放量。11.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述多条排气管包括三条或更多条排气管，并且所述多条排气管的排放量从所述多条排气管中的位于所述腔室的最低水平面处的一条排气管至所述多条排气管中的位于所述腔室的最高水平面处的另一条排气管以逐步方式减小。12.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述多条排气管设置有用于控制排放量的各自的排气截止阀， 其中，所述排放量通过在所述多条排气管中设置的所述排气截止阀的开放比率来控制。13.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述喷头包括第一喷头， 其中，所述多条排气管包括与所述第一喷头连接的第一排气管， 其中，所述第一排气管包括与所述第一喷头的下部连接的第一下部排气管和与所述第一喷头的上部连接的第一上部排气管， 其中，所述第一上部排气管的排放量小于所述第一下部排气管的排放量。14.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述喷头包括第一喷头和位于所述第一喷头上方的第二喷头， 其中，所述多条排气管包括与所述第一喷头连接的第一排气管和与所述第二喷头连接的第二排气管， 其中，所述第二排气管的排放量小于所述第一排气管的排放量。15.根据权利要求14所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述喷头包括第三喷头，所述第三喷头位于与所述第一喷头相同的水平面处， 其中，位于相同水平面处的所述多条排气管中的与所述第一喷头连接的一条排气管和所述多条排气管中的与所述第二喷头连接的另一条排气管彼此连接，并且由一个排气阀控制。16.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述排气管穿过所述喷头延伸至所述基座与所述喷头之间的位置以便排出所述工艺气体， 其中，所述排气管穿过所述喷头的外周区域延伸。17.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，该沉积设备还包括用于加热所述基座的多个加热器， 其中，所述多个加热器中的位于所述腔室的上部处的一个加热器的加热温度低于所述多个加热器中的位于所述腔室的下部处的另一个加热器的加热温度。18.根据权利要求17所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述多个加热器被定位为与所述基座间隔开。19.根据权利要求18所述的金属有机化学气相沉积设备，其中，所述多个加热器位于所述腔室外部； 所述多个加热器包括灯加热器;或 所述腔室包括石英玻璃。20.根据权利要求10所述的金属有机化学气相沉积设备，该沉积设备还包括用于加热所述排气管的套式加热器和设置在所述喷头中以冷却所述喷头的冷却单元中的至少一个。
【文档编号】C23C16/44GK105839074SQ201610172627
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】柳东柱, 尹元基, 李宪民
【申请人】Lg电子株式会社