[发明专利]一种提高平面硫化镉靶材溅射膜厚均匀性的装置及方法

说明书

本发明涉及平面硫化镉靶材技术领域，具体涉及一种提高平面硫化镉靶材溅射膜厚均匀性的装置及方法，从硬件系统设计上面做优化，针对现有的硫化镉靶阴极系统，磁场可以通过调整不同磁性的永久磁铁，可操作性强，既可以满足磁场调整的需求，不需要修改其他硬件或是软件，工艺参数也不需要做修改，而且从结果来看，既可以满足总体膜厚的需求，又能够单独调整整体膜厚的均匀性，扩大了硫化镉工艺调试窗口。

技术领域

本发明涉及平面硫化镉靶材技术领域，尤其涉及一种提高平面硫化镉靶材溅射膜厚均匀性的装置及方法。

背景技术

硫化镉是一种直接带隙的n型半导体，用于CIGS太阳能电池芯片的缓冲层，减少CIGS吸收层与氧化锌窗口层的晶格失配；硫化镉膜厚对芯片的短流密度和开路电压有直接影响，所以为了保证芯片性能稳定和均匀性，控制硫化镉膜厚均匀性非常重要。

因硫化镉靶材的特殊性，具有陶瓷属性，并且太脆，所以溅射用的靶材为平面靶，目前所用的硫化镉靶材，通常采用直流溅射来制备硫化镉缓冲层，四根平面靶溅射总功率与膜厚约为线性关系，目前四根靶的阴极系统是统一的，每个靶的阴极系统磁场分布一致，均采用脉冲直流电源溅射，通过XRF测试总的硫化镉厚度，来反馈调整溅射功率。

四根靶材因成分以及密度的一致性，阴极系统磁场的一致性，以及阳极接地的统一性，使得每根靶溅射出来的膜厚不同位置的膜厚趋势接近一致，硫化镉的目标膜厚在46nm，为保证芯片性能最优，偏差需控制在5％左右，但实际膜厚的不均匀性通常达到7％左右，太厚和太薄导致芯片性能差异，结果导致硫化镉的工艺调试窗口太小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种提高平面硫化镉靶材溅射膜厚均匀性的装置及方法，以解决实际膜厚不均匀性较高，导致硫化镉的工艺调试窗口太小的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种提高平面硫化镉靶材溅射膜厚均匀性的装置，包括四根平行且并列设置的平面硫化镉靶材，分别为第一靶材、第二靶材、第三靶材和第四靶材，其中第一靶材和所述第二靶材的功率为1.5x～2.0x，各所述平面硫化镉靶材的阴极磁场系统均包括：

第一磁铁区域，包括多块N极朝外且依次排列的第一永久磁铁，

第二磁铁区域，设置在所述第一磁铁区域外围，包括多块S极朝外且依次排列构成环形的第二永久磁铁；

所述第一磁铁区域和所述第二磁铁区域之间形成溅射跑道；

所述第三靶材中第一磁铁区域以位于正中间的一个或两个磁铁处对应的溅射跑道位置的磁感应强度为基准，第一端的每一块永久磁铁的磁力递增，使其对应的溅射跑道位置的磁感应强度依次按1％递增，第二端的每一块永久磁铁的磁力递减，使其对应的溅射跑道位置的磁感应强度依次按1％递减，且所述第三靶材的功率为为0.7x-1.3x；

所述第四靶材中第一磁铁区域以位于正中间的一个或两个磁铁处对应的溅射跑道位置的磁感应强度为基准，第二端的每一块永久磁铁的磁感应强度递增，使其对应的溅射跑道位置的磁感应强度依次按1％递增，第一端的每一块永久磁铁的磁感应强度递减，使其对应的溅射跑道位置的磁感应强度依次按1％递减，且所述第四靶材的功率为0.7x～1.3x。

优选地，第一永久磁铁的数量为四十个，所述第三靶材和所述第四靶材中第一磁铁区域均以位于正中间的第十九个和第二十个磁铁处对应的溅射跑道位置的磁感应强度为基准。

优选地，第三靶材中，第十九个和第二十个磁铁处对应的溅射跑道位置的磁感应强度为1000Gs。

优选地，第二永久磁铁的数量为九十四个。