CN201971893U - 用于等离子体增强化学气相沉积设备的多腔室气路系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于等离子体增强化学气相沉积设备的多腔室气路系统，该系统包括：八种气路，分别为H2气路、Ar气路、CH4气路、PH3气路、SiH4气路、GeH4气路、TMB气路和NF3气路。设置氩气吹扫气路可对腔室和气路进行清洗。设置NF3气路可对电极进行清洁。设置机械泵抽气系统，有抽真空和过压放气的作用。全部气路设计能够满足硅基薄膜太阳能电池制备工艺对于气体的要求，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于制备硅基薄膜太阳能电池的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，具体是指该设备中的多腔室气路系统。
背景技术
制备硅基薄膜太阳能电池的关键设备是等离子体增强化学气相沉积设备，而保障各项工艺顺利进行的关键之一在于设计合理的气路系统。硅基薄膜太阳能电池对气路的要求是：1气路系统能够提供各腔室工艺过程所需的各类气体；2根据不同工艺过程混气的要求和氧化性还原性气体分离的原则，各路气体要有单独的气路通向混气管；3气路设计要防止NF3、(CH3)3B、PH3等毒性气体和SiH4、H2等易燃易爆气体的泄漏，必需满足高真空要求，防止SiH4和空气中的O2反应生成氧化硅粉堵塞气路，并要有吹扫清洗功能，在工艺结束后能够将残余气体排出。
目前的气路系统主要针对单腔室PECVD，存在多种不合理的设计。如中国发明专利200710094290.0号，该专利从气路设计上看只能清洁流量计所在部分气路，气路其它部分仍然残留工作气体；更换气瓶流入管路的空气只能从腔室真空系统抽出，使流量计、阀门等气路元件和腔体不定期接触空气；气路设计上没有过压保护，如果气路部分过压，只能沿气路从腔体放气降压，对流量计等精密敏感元件带来不好的影响。
发明内容
针对上述硅基薄膜太阳能电池对气路系统的要求和存在的问题，本实用新型提供了一种与等离子体增强化学气相沉积设备配套的多腔室气路系统，以满足硅基薄膜太阳能电池的生长要求。
本实用新型的多腔室气路系统，包括：八种气源，分别为H2气路1、Ar气路2、CH4气路3、PH3气路4、SiH4气路5、GeH4气路6、TMB气路7和NF3气路8。在各自气路的前进方向上设置有前级气动挡板阀10。
所说的H2气路1和SiH4气路5在前级气动挡板阀10后，分流成三支流气路，这三支流气路分别与P沉积腔11、I沉积腔12和N沉积腔13连接，在通向P沉积腔11、I沉积腔12和N沉积腔13的三支流气路上分别依次设置有流量计14和后级气动挡板阀15。
所说的NF3气路8在前级气动挡板阀10后设置有流量计14，在其后分流成三支流气路，这三支流气路分别与P沉积腔11、I沉积腔12和N沉积腔13连接，在通向P沉积腔11、I沉积腔12和N沉积腔13的三支流气路上设置有后级气动挡板阀15。
所说的Ar气路2在前级气动挡板阀10后设置有流量计14，在其后分流成三支流气路或四支流气路，三支流气路分别通过后级气动挡板阀15与P沉积腔11、I沉积腔12和N沉积腔13连接；四支流气路分别通过后级气动挡板阀15与P沉积腔11、I沉积腔12、N沉积腔13和传输室18连接。
所说的CH4气路3、PH3气路4、GeH4气路6、TMB气路7在各自的前级气动挡板阀10后，依次设置有流量计14和后级气动挡板阀15，而后CH4气路3与P沉积腔11连接，PH3气路4与N沉积腔13连接、GeH4气路6与I沉积腔12连接、TMB气路7与P沉积腔11连接。
在CH4气路3、PH3气路4、SiH4气路5、GeH4气路6、TMB气路7和NF3气路8的各前级气动挡板阀10前通过三通依次连接有气动挡板阀18和A单向阀19，并且并联于Ar气路2的前级气动挡板阀10和流量计14之间。
在靠近八种气源的入口处通过三通连接有手动挡板阀9，并且并联通过B单向阀16与机械泵17连接。
本实用新型的显著特点在于：
1.能够满足制备非晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池、非晶a-SiC薄膜、微晶μc-SiC薄膜、非晶a-SiGe薄膜等对工作气体的要求。
2.设置氩气吹扫气路可对腔室和气路进行清洗，设置NF3气路可对电极进行清洁。
3.在8种气源气路的各前级气动挡板阀前的机械泵抽气设计，有抽真空和过压放气的作用。
附图说明
图1为三腔室气路系统结构图；
图2为四腔室气路系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作详细说明：
见图1，整个气路包括8种气源：分别是SiH4、H2、NF3、Ar、CH4、TMB、PH3、GeH4。向P沉积腔供气的是SiH4、H2、NF3、Ar、TMB、CH4六种气源，SiH4、H2、TMB三种气体用于制备硼掺杂的p型a-Si:H层，如果制备更宽光谱的P型a-SiC或μC-SiC层则需要按工艺要求通入CH4。向I沉积腔供气的是SiH4、H2、Ar、NF3、GeH4五种气源，SiH4和H2用于制备本征I层a-Si:H，在叠层薄膜太阳能电池中按工艺要求通入GeH4制备a-SiGe本征层。向N沉积腔供气的是SiH4、H2、NF3、Ar、PH3五种气源，SiH4、H2、PH3三种气体用于制备磷掺杂的N型a-Si:H层。
Ar气路源是用于向整个气路系统提供刻蚀和吹扫的，NF3气路源是用于清洁腔体和PECVD电极的。
本实用新型在SiH4、NF3、CH4、TMB、GeH4、PH3六种气源的气路上有Ar气吹扫，吹扫的气源位于前级气动阀的前面，可以将整个气路内的残余工作气体全部吹扫除去，设置A单向阀是防止工作气体倒流进入Ar气气路。在全部工艺完成后，关闭所有气路阀门，开启机械泵，调节手动挡板阀分别泵抽SiH4、NF3、CH4、TMB、GeH4、PH3六种气源在前级气动挡板阀到气源之间的的气路，达到真空度后关闭手动挡板阀，分别泵抽结束后关闭机械泵，接着开启Ar气气路的前级气动挡板阀，分别吹扫六种气源的气路和各沉积腔，气路内和各沉积腔的残余工作气体由机械泵泵抽。
选用Ar气作为吹扫气体可以兼顾氧化性气体和还原性气体的要求，同时Ar气也是一种工作气体，可以简化管路设计和兼顾工艺中的要求。
本气路的全部管路采用内抛光不锈钢管。
图2是用于面阵太阳能电池团簇式气路系统，与图1的区别在于在三个沉积腔傍边增加了一个传输室，传输室也有Ar气吹扫，目的也是清洗腔室。
Claims (1)
1.一种用于等离子体增强化学气相沉积设备的多腔室气路系统，包括：八种气路，分别为H2气路(1)、Ar气路(2)、CH4气路(3)、PH3气路(4)、SiH4气路(5)、GeH4气路(6)、TMB气路(7)和NF3气路(8)，其特征在于：
在各自气路的前进方向上设置有前级气动挡板阀(10)；
所说的H2气路(1)和SiH4气路(5)在前级气动挡板阀(10)后，分流成三支流气路，这三支流气路分别与P沉积腔(11)、I沉积腔(12)和N沉积腔(13)连接，在通向P沉积腔(11)、I沉积腔(12)和N沉积腔(13)的三支流气路上分别依次设置有流量计(14)和后级气动挡板阀(15)；
所说的NF3气路(8)在前级气动挡板阀(10)后设置有流量计(14)，在其后分流成三支流气路，这三支流气路分别与P沉积腔(11)、I沉积腔(12)和N沉积腔(13)连接，在通向P沉积腔(11)、I沉积腔(12)和N沉积腔(13)的三支流气路上设置有后级气动挡板阀(15)；
所说的Ar气路(2)在前级气动挡板阀(10)后设置有流量计(14)，在其后分流成三支流气路或四支流气路；三支流气路分别通过后级气动挡板阀15与P沉积腔(11)、I沉积腔(12)和N沉积腔(13)连接；四支流气路分别通过后级气动挡板阀(15)与P沉积腔(11)、I沉积腔(12)、N沉积腔(13)和传输室(18)连接；
所说的CH4气路(3)、PH3气路(4)、GeH4气路(6)、TMB气路(7)在各自的前级气动挡板阀(10)后，依次设置有流量计(14)和后级气动挡板阀(15)，而后CH4气路(3)与P沉积腔(11)连接，PH3气路(4)与N沉积腔(13)连接、GeH4气路(6)与I沉积腔(12)连接、TMB气路(7)与P沉积腔(11)连接；
在CH4气路(3)、PH3气路(4)、SiH4气路(5)、GeH4气路(6)、TMB气路(7)和NF3气路(8)的各前级气动挡板阀(10)前通过三通依次连接有气动挡板阀(18)和A单向阀(19)，并且并联于Ar气路(2)的前级气动挡板阀(10)和流量计(14)之间；
在靠近八种气源的入口处通过三通连接有手动挡板阀(9)，并且并联通过B单向阀(16)与机械泵(17)连接。
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| CN108070844A (zh) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 矽碁科技股份有限公司 | 原子层沉积设备及其抽气速率控制方法 |
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