一种平板式PECVD设备的制作方法

一种平板式pecvd设备
技术领域
1.本发明主要涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种平板式pecvd设备。


背景技术：

2.随着太阳能电池技术的发展，高效太阳能电池的开发已经成为各大企业的研究重心，其中hjt电池作为一种新型技术已成为行业研究的热点，该技术最重要的一点是利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，相对传统单/多晶硅电池，有更高的光电转化效率，更好的稳定性和更低的成本。
3.对于hjt电池而言，非晶硅薄膜起到钝化，形成p-n结的关键作用，直接影响到hjt电池转化效率的提升，因此制备均匀、稳定的非晶硅薄膜是获取高效hjt电池的关键一环。
4.现有的平板式pecvd设备作为等离子体增强化学气相沉积设备，主要由反应腔、上阴极板、下阳极板等组成，其中上阴极板覆盖在反应腔上形成腔盖，下阳极板通过电机驱动可上下移动，载板传入反应腔中，通过下阳极板将其顶升至设定位置后开始辉光放电，该结构主要存在如下技术问题：
5.1、内部极板调节间距大，导致顶升时间过长，影响设备节拍时间长，单台腔产能小；
6.2、腔室内空大，腔室利用率较低，导致选用真空泵的抽气速率较大，价格昂贵；
7.3、阴极板容易与腔室侧壁发生放电，导致辉光不稳定；
8.4、真空腔室在高温条件下使材料发生膨胀变形，内部核心零部件出现刚性连接导致使用性能降低。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、降低成本、生产效率高的平板式pecvd设备。
10.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
11.一种平板式pecvd设备，包括反应腔室、阴极面板、顶升机构和衬底，所述衬底位于所述顶升机构上，所述顶升机构和所述衬底均位于所述反应腔室内，所述阴极面板内置于所述反应腔室内并作为反应腔室的腔盖与反应腔室组成真成环境，所述阴极面板与衬底之间形成平行放电基板，所述阴极面板的侧壁与反应腔室之间设置有绝缘组件，用于避免阴极面板的侧壁与反应腔室的侧壁放电打火。
12.作为上述技术方案的进一步改进：
13.所述绝缘组件包括横陶瓷板和竖陶瓷板，所述横陶瓷板横向布置，且一端与阴极面板的侧壁连接；所述竖陶瓷板竖向布置，且底端安装于所述横陶瓷板的上表面。
14.所述竖陶瓷板的底端设置有凸柱，所述横陶瓷板上设置有凹槽，所述凸柱插入至所述凹槽内以形成榫卯连接；或者所述竖陶瓷板的底端设置有凹槽，所述横陶瓷板上设置有凸柱，所述凸柱插入至所述凹槽内以形成榫卯连接。
15.所述横陶瓷板于连接阴极面板的一端设置有斜坡，所述阴极面板的侧壁上设置有与斜坡相匹配的斜槽，所述斜坡位于所述斜槽内。
16.所述斜坡与斜槽之间设置有间隙。
17.所述竖陶瓷板、横陶瓷板、反应腔室与阴极面板侧壁围合形成有空腔，所述空腔内设置有弹性绝缘块。
18.所述弹性绝缘块由聚四氟乙烯或环氧树脂材料制成。
19.所述弹性绝缘块与空腔之间设置有间隙。
20.所述阴极面板包括铝面板，所述铝面板内设置有用于充入工艺气体的腔室，所述铝面板的底面设置有多个与腔室连通的小孔。
21.所述衬底为硅片衬底。
22.与现有技术相比，本发明的优点在于：
23.(1)本发明采用内置电极的形式，将阴极面板下沉至真空腔室内部，能够大幅度减少顶升机构所运行的间距，从而大幅度降低设备节拍，提升产能(对于异质结cvd设备的准静态镀膜形式，顶升机构所运行的间距直接影响到设备节拍即产能)。
24.(2)本发明由于将阴极面板一部分结构下沉至反应腔室内，因此反应腔室内空腔相应减小，其减少的幅度取决于下沉的高度，下沉高度越多，其相应减少的空腔也越多，所配套的真空泵抽气速率要求也降低，从而能够有效降低真空泵的采购成本。
25.(3)本发明由于是将阴极面板下沉至反应腔室内部，因此容易导致阴极面板与反应腔室侧壁发生放电打火情况，故采用阴极面板侧壁设置绝缘组件的形式，阻断阴极面板与反应腔室侧壁打火的路径，从而避免放电打火工况。
26.(4)本发明的平板式pecvd设备，整体结构、能够缩短工艺节拍速率、提升产能、降低制造成本、延长零部件使用寿命。
附图说明
27.图1是本发明的pecvd设备在实施例的结构示意图。
28.图2是本发明的阴极面板局部放大图。
29.图3是本发明的绝缘组件局部放大图。
30.图例说明：101、气体导入装置；201、阴极面板；2011、绝缘块间隙；2012、下沉高度；2013、阴极面板侧壁；2014、阴极面板下面板；202、弹性绝缘块；203、竖陶瓷板；204、横陶瓷板；2041、斜坡；301、反应腔室；3011、反应腔室顶壁；3012、反应腔室侧壁；401、顶升机构；402、衬底。
具体实施方式
31.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
32.如图1～3所示，本发明实施例的平板式pecvd设备，包括反应腔室301、阴极面板201、顶升机构和衬底402，衬底402位于顶升机构上，顶升机构和衬底402均位于反应腔室301内，阴极面板201内置于反应腔室301内并作为反应腔室301的腔盖与反应室组成真成环境，阴极面板201与衬底402之间形成平行放电基板，阴板面板的侧壁与反应腔室301之间设置有绝缘组件，用于避免阴极面板侧壁2013与反应腔室侧壁3012放电打火。
33.本发明采用内置电极的形式，将阴极面板201下沉至真空腔室内部，能够大幅度减少顶升机构401所运行的间距，从而大幅度降低设备节拍，提升产能(对于异质结cvd设备的准静态镀膜形式，顶升机构401所运行的间距直接影响到设备节拍即产能)。
34.本发明由于将阴极面板201一部分结构下沉至反应腔室301内，因此反应腔室301内空腔相应减小，其减少的幅度取决于下沉的高度，下沉高度2012越多，其相应减少的空腔也越多，所配套的真空泵抽气速率要求也降低，从而能够有效降低真空泵的采购成本。
35.本发明由于是将阴极面板201下沉至反应腔室301内部，因此容易导致阴极面板201与反应腔室侧壁3012发生放电打火情况，故采用阴极面板侧壁2013设置绝缘组件的形式，阻断阴极面板201与反应腔室侧壁3012打火的路径，从而避免放电打火工况。
36.本发明的平板式pecvd设备，整体结构、能够缩短工艺节拍速率、提升产能、降低制造成本、延长零部件使用寿命。
37.如图2和图3所示，在一具体实施例中，绝缘组件包括横陶瓷板204和竖陶瓷板203，横陶瓷板204横向布置，且一端与阴板面板的侧壁连接；竖陶瓷板203竖向布置，且底端安装于横陶瓷板204的上表面。具体地，竖陶瓷板203的底端设置有凸柱，横陶瓷板204上设置有凹槽，凸柱插入至凹槽内以形成榫卯连接；当然，也可以在竖陶瓷板203的底端设置有凹槽，横陶瓷板204上设置有凸柱，凸柱插入至凹槽内以形成榫卯连接。
38.上述竖陶瓷板203采用陶瓷材料制备，其主要作用在于防止阴极面板侧壁2013与反应腔室顶壁3011、反应腔侧壁发生放电打火现象。上述竖陶瓷板203与横陶瓷板204接触中采用榫卯结构，能够有效避免气流通过竖陶瓷板203与横陶瓷板204之间的间隙流入到其内部空间(弹性绝缘件所在空间)中，导致其空间残余工艺气体。
39.如图3所示，在一具体实施例中，横陶瓷板204于连接阴极面板201的一端加工有斜坡2041，阴极面板侧壁2013上设置有与斜坡2041相匹配的斜槽，斜坡2041位于斜槽内，且斜坡2041与斜槽之间设置有间隙，间隙大小根据阴极面板201材料膨胀系数决定。横陶瓷板204将斜坡2041部分插入到阴极面板201的斜槽中，其主要作用在于防止阴极面板201出现尖端放电，从而影响整体辉光放电的稳定性，同时能够有效阻碍气流顺利流入内部空间(弹性绝缘件所在空间)中，从而出现该空间有残余工艺气体。
40.如图2和图3所示，在一具体实施例中，竖陶瓷板203、横陶瓷板204、反应腔室301与阴极面板侧壁2013围合形成有空腔，空腔内设置有弹性绝缘块202；其中弹性绝缘块202由聚四氟乙烯或环氧树脂等材料制成。上述弹性绝缘块202一方面防止阴极面板侧壁2013与反应腔室顶壁3011、反应腔侧壁发生放电打火现象，从而导致整体辉光放电的不稳定；另一作用在于避免阴极面板201与竖陶瓷板203由于高温膨胀作用而出现刚性接触，而竖陶瓷板203属性较脆且加工周期长，容易在刚性接触下使其碎裂，从而导致设备备件成本上升，同时竖陶瓷板203碎裂在反应腔室301内，容易出现粉层影响镀膜工艺效果。
41.另外，弹性绝缘块202与竖陶瓷板203、阴极面板201、横陶瓷板204之间均存在一定间隙(预留材料受热膨胀空间)，其间隙大小根据阴极面板201尺寸、弹性绝缘材料膨胀系数而定，间隙可在3～15mm之间。
42.由于阴极面板201主要由铝材料制成，薄膜沉积工艺中反应腔室301内的温度高达几百度，因此会引发铝板的受热膨胀，导致阴极面板201与其他零部件出现刚性接触，会严重影响阴极面板201的完整性。采用阴极面板侧壁2013空心布置并布置弹性绝缘块202的形
式，利用弹性绝缘块202受热可软变形的特性，再加以空心布置预留空间的形式，从而避免阴极面板201在受热情况下发生膨胀与其他零部件刚性接触，提高了阴极面板201的使用寿命。
43.通过上述的结构布置，使得阴极面板201下沉在反应腔室301部分四周均匀分布有弹性绝缘块202、竖陶瓷板203和横陶瓷板204，从而将阴极面板201暴露在反应腔室301内的侧壁包裹住，使其仅存在下面板作为放电面板暴露在反应腔室301中，提高其工作可靠性。
44.在一具体实施例中，阴极面板201包括方形铝面板(如2m*2m)，铝面板内设置有用于充入工艺气体的腔室，铝面板的底面设置有多个与腔室连通的小孔。具体地，阴极面板201上设置有气体导入装置101，气体导入装置101具备多个进气口，工艺气体从进气口输送到气体导入装置101，经过气体导入装置101将气体流至阴极面板201的腔室中，随后均匀经过小孔喷入至反应腔室301内进行镀膜工艺；其中气体导入装置101同时连接电源，作为电源馈入点将射频电源引到阴极面板201上，最后阴极面板201与顶升机构401的硅片衬底402形成平行板的电容式放电结构。
45.在具体工作时，顶升机构能够在反应腔室301内调节高度，顶升机构上布置有硅片衬底402，其与阴极面板201形成平行放电基板，在pecvd量产过程中，硅片衬底402传输到反应腔室301内，通过顶升机构将其顶升至设定高度，随后开始工艺，因此顶升机构所运行的高度，直接影响到设备整机量产的节拍，从而影响设备的产能；本发明的阴极面板201采用下沉结构形式，其能够有效降低顶升机构所顶升的高度，从而降低顶升机构运行的时间，实现降低节拍时间，提升设备产能。如下沉高度2012为50mm，能够将顶升高度缩短50％，提升产能20％以上。
46.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。