[发明专利]在基片上沉积导电膜或半导体材料的设备和方法

说明书

技术领域：

本发明所属领域为新型光电子材料，特别涉及的是在玻璃或金属基片上沉积导电膜或半导体材料的设备和方法。

背景技术：

沉积导电膜或半导体材料常用的升华法，目前公开的多是以近空间蒸发法（主要为电阻蒸发），蒸发源（常见为坩埚）以点源或条源的方式布置，采用化合物或半导体材料的蒸气由下向上沉积在基片的下表面，经结晶成膜的方式。这种走片方式必然会造成传送基片行走机构（如辊轮）与蒸发源蒸气上升沉积需要无干涉及无污染的尽量大面积的基片的矛盾。这种方式能满足实验室作样片或科研的要求，不能满足大面积基片规模化生产的要求。

美国First Solar公司公开了“一种沉积半导体材料的装置和方法”  （专利号U.S. Pat. No. 6,037,241）。其主要技术特征是：一个具有渗透性的加热器（碳化硅+石墨烧结而成），一或两套用载流气体输送半导体粉料入加热器内腔的供料系统，半导体粉料在加热器内腔中受热蒸发，形成的蒸气和载流气体向外渗过加热器，在加热器的保温隔热外罩的约束引导下，蒸气和载流气体流出外罩的狭缝开口，沉积到传送系统连续送进的基片表面上，沉积成半导体膜层。 

     美国First Solar公司公开的专利，虽然用蒸气由上向下沉积法解决了蒸气由下向上沉积的上述问题，但由于载流气体和半导体粉料从加热器两端引入，致使在宽幅面基片的两边沿至中部的供料和产生的蒸气不均匀，也没能解决大面积沉积半导体材料的均匀性问题。同时，由于载流气体的存在，降低了半导体蒸气的分压，存在降低半导体膜层的成膜速率和性能的问题。 

发明内容：

针对已有技术存在的问题，本发明的目的是为了提供一种使半导体材料蒸气能实现向下沉积在基片上，能实现连续和大面积基片上半导体材料的沉积的在基片上沉积导电膜或半导体材料的设备。

本发明的另一个目的是为了提供在基片上沉积导电膜或半导体材料的方法。 

本发明在基片上沉积导电膜或半导体材料的设备，设备至少有一台热蒸发沉积装置，该装置有管状加热器，与管状加热器组合对管状加热器保温隔热的管状保温隔热外罩，导电膜材料或半导体材料呈固体管状包覆于芯棒上成为热蒸发的靶材管，靶材管外表面与管状加热器内表面形成套管空间，在该套管空间内靶材管被管状加热器加热蒸发，产生的蒸气在套管空间引导下流向管状加热器与管状保温隔热外罩共同组成的轴向的气体流出的狭缝开口，沉积在传动装置连续传送到狭缝开口的玻璃或金属基片上，经结晶形成导电膜或半导体膜层。 

上述设备中，管状加热器具有渗透性微孔和/或微缝，管状加热器与管状保温隔热外罩之间有工艺和/或驱动气体通道，工艺和/或驱动气体从管状保温隔热外罩引入工艺和/或驱动气体通道、并能向内渗透过管状加热器与靶材管受热产生的蒸气在套管空间中产生化合反应和/或混合，驱动蒸气在套管空间引导下流向管状加热器与管状保温隔热外罩共同组成的轴向的气体流出的狭缝开口，蒸气沉积在经传动装置连续传送到狭缝开口的玻璃或金属基片上，经结晶形成导电膜或半导体膜层。 

上述设备中，在热蒸发沉积装置之后，设有稳定热量、蒸气压或蒸气分压、对未沉积蒸气起反射功能、与基片共同形成狭缝的辅助沉积结晶板。 

上述设备中，辅助沉积结晶板由陶瓷烧结制成，有通电加热功能。 

上述设备中，辅助沉积结晶板优选的是由碳化硅(SiC)加石墨烧结而成，有通电加热功能。 

上述的设备中辅助沉积结晶板与基片共同形成的狭缝间隙为3～15mm，辅助沉积结晶板在基片前进方向的长度为300～1500mm。 

上述设备中，管状加热器管状体是碳化硅(SiC)加石墨烧结而成且其上有内外表面贯通的微缝和/或微孔，管状保温隔热外罩管状体是陶瓷烧结而成。 

上述设备中，热蒸发材料的靶材管是导电膜材料或半导体材料烧结并与芯棒装配为一体而成的管状体，也可以是导电膜材料或半导体材料经热喷涂沉积或者经等离子体热喷涂沉积或热蒸发沉积在芯棒上形成的。 

上述设备中，管状保温隔热外罩外有用不锈钢金属板包覆保温隔热纤维或保温隔热陶瓷组成的保温隔热层，不锈钢金属板外布置有通冷却介质的管路。 

上述设备中有靶材管移出送进机构。 

上述设备中有进片室或放卷室、有加热段、沉积段、热处理段的沉积室和出片室或收卷室，沉积室中至少有一台热蒸发沉积装置，进片室或放卷室、出片室或收卷室的两端设置密封门锁，将沉积室与大气隔绝，至少在沉积室中设置抽气系统和保护气体充气系统。