一种原子层沉积镀膜的方法、装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及原子层沉积镀膜技术领域，具体涉及一种原子层沉积镀膜的方法、装置及应用。本发明专利技术至少一种前驱体是具有不稳定状态的前驱体，所镀膜的基材表面被遮盖或部分遮盖，并提供了本发明专利技术原子层沉积镀膜的装置以及应用。采用本发明专利技术技术方案，可以减弱或消除绕镀现象，提高池片工艺的工艺窗口以及转换效率，提高原子层沉积镀膜的效率，提高ALD的产业化使用。

A Method, Device and Application of Atomic Layer Deposition Coating

The invention relates to the technical field of atomic layer deposition and coating, in particular to a method, device and application of atomic layer deposition and coating. At least one of the precursors of the invention is a precursor with unstable state. The surface of the coated substrate is covered or partially covered. The device and application of the atomic layer deposition coating of the invention are provided. By adopting the technical scheme of the invention, the winding plating phenomenon can be weakened or eliminated, the process window and conversion efficiency of the pool sheet process can be improved, the efficiency of atomic layer deposition and plating can be improved, and the industrialized use of ALD can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种原子层沉积镀膜的方法、装置及应用
本专利技术涉及原子层沉积镀膜
，具体涉及一种原子层沉积镀膜的方法、装置及应用。
技术介绍
原子层沉积(Atomiclayerdeposition，ALD)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学气相沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。通常，在原子层沉积的每个循环期间，将前驱体用物理或化学方式吸附到沉积表面(例如，基材表面或先前沉积的底层表面，例如来自先前ALD循环的材料)，从而形成不易与额外前驱体反应的单层或亚单层。此后，视需要，可随后将反应物引入工艺腔室中以用于将用化学方法吸附的前驱体转换成沉积表面上的所要材料。通常，此反应物能够与前驱体进一步反应。此外，在每个循环期间还可利用吹扫步骤以在转换用化学方式吸附的前驱体之后从工艺腔体去除过量前体和/或从工艺腔室去除过量反应物和/或反应副产物。有别于传统的真空镀膜技术，ALD技术具有在非平面复杂结构及三维结构表面形成高质量、无针孔、保形性薄膜等独特性能。这种无针孔、保形性特点给ALD带来巨大优势的同时也同样带来些许缺陷，如原子层沉积效率较慢，在进行选择性单面镀膜时，在不需要镀膜的一面即非选择面的边缘会同样出现镀膜痕迹，这种绕镀现象会影响电池片的工艺窗口以及外观。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决至少上述问题之一，提高原子层沉积效率，减弱或消除绕镀现象，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术中所提到的第一反应前驱体、第二反应前驱体中的“第一”、“第二”并非对前驱体通入的顺序作限制，而仅仅是为了说明方便，用以区别两个不同的前驱体。为了实现上述目的和其他优点，本专利技术通过以下技术方案实现：一种原子层沉积镀膜的方法，采用至少两种前驱体，其特征在于，至少一种前驱体是具有不稳定状态的前驱体，所镀膜的基材表面被遮盖或部分遮盖。优选的，稳定状态的分子或原子通过臭氧发生器、等离子体发生器或可以使前驱体变为激发态的装置变为不稳定状态的前驱体。优选的，所述的可以使前驱体变为激发态的装置为光催化装置、热催化装置、化学催化装置或放电装置。优选的，所述的光催化装置为紫外发生器、红外发生器或激光发生器，所述的热催化装置为热丝装置，所述的化学催化装置为铂催化剂装置。优选的，所述的具有不稳定状态的反应前驱体是由氧气、水、双氧水、氨气或肼经过上述所述装置反应得到，第二反应前驱体为金属化合物或第三、四、五、六族元素化合物。优选的，所述的金属化合物为金属离子化合物、金属有机物或金属络合物。优选的，所述的金属化合物所用金属为为碱金属、碱土金属、过渡金属或后过渡金属。优选的，所述的金属化合物为铝、铪、锌、钛、镐、钽、钇或镁化合物，所述的第四族元素化合物为硅化合物。优选的，所述的两种前驱体为如下：一种使用上述所述方法的原子层沉积镀膜装置，该装置包括控制第一反应前驱体的寿命控制系统。此处的寿命控制系统既是指的臭氧发生器、等离子发生器或可以使前驱体变为激发态的装置。这些装置会通过改变前驱体的状态，从而使得前驱体可以在一定时间内自行分解，具有寿命。上述所述的方法在电池片、晶元或柔性材料镀膜中的应用。优选的，对太阳能电池片采用两片面对面或背对背放置，通过机械夹具实现遮盖。优选的，对单一半导体晶元或柔性材料镀膜，通过机械夹具或掩膜实现遮盖或部分遮盖。采用本专利技术技术方案至少具有如下有益效果之一：一方面可以控制原子层沉积镀膜的范围，实现减弱或消除镀膜中的绕镀现象。本专利技术所采用的第一前驱体具有寿命，可在一定条件下自行分解，因此本专利技术通过控制其寿命的长短，从而对镀膜的范围进行控制；另一方面，等离子体、热丝、紫外、红外、激光、催化剂、双氧水或水等方法处理前驱体，提高了前驱体的活性，提高电池片工艺的工艺窗口以及转换效率，提高原子层镀膜的效率，提高了ALD的产业化使用。本专利技术的其他优点、目的和特征将通过下面的实施例具体说明体现。附图说明图1本专利技术的理想化步骤示图图2本专利技术实现的效果原理图图3本专利技术实施例1a的选择面上的镀膜结果图图4本专利技术实施例1a的非选择面上的镀膜结果图图5本专利技术实施例1c的非选择面上的镀膜结果图图6本专利技术实施例9的非选择面上的镀膜结果图具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限定本专利技术的范围。如图1所示为本专利技术的理想化步骤示图，本说明书中呈现的示意图1不是任何特定材料、结构或装置的实际视图，而仅仅是用以描述本公开的实施例的理想化图示。其说明了，使至少一种前驱体通过寿命控制系统后，再进入反应腔进行反应。如图2所示为本专利技术效果实现的原理图，其中B*为具有不稳定状态的反应前驱物，具有一定寿命，在没有覆盖的表面可以成膜，在有覆盖的表面，由于表面有覆盖，B*进入该表面所需时间较长，此时B*衰减成为无反应物质，无法成膜，实现区域选择。对比采用具有稳定状态的反应前驱物A，在没有覆盖的表面可以成膜，在有覆盖的表面无衰减，可以通过气体扩散继续成膜，形成绕镀，无区域选择性。下述实施例中所使用的，术语“循环沉积”可指代将反应物前驱体依序引入到反应腔室中以将层沉积在基材上方，并且包含例如原子层沉积和循环化学气相沉积等处理技术。实施例中所使用的，术语“原子层沉积(ALD)”可指代在处理腔室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。此外，实施例中所使用的属于“原子层沉积”还意图包含通过例如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延法(ALE)”、分子束外延法(MBE)、气体源MBE或有机金属MBE和化学束外延法等相关术语指定的工艺。以下实施例均采用原子层沉积技术，第一反应前驱体和第二反应前驱体交替引入反应腔中，中间采用惰性气体进行吹扫清洗，如下实施例所采用的惰性气体为氮气，镀膜厚度则采用椭偏仪测量。如下实施例中所述膜的平均厚度指的是膜的表面取五个点，然后得到的平均厚度值。实施例11a氧气通过臭氧发生器采用原子层沉积技术，使用三甲基铝和氧气，采用机械装置将两个电池片的非选择面相对贴住，形成全部遮盖，放入反应腔，反应腔中工艺温度为250℃，真空度为0.5mbar，薄膜种类为Al2O3，三甲基铝脉冲时间为0.5s，清洗时间为10s；氧气通入臭氧发生器，所产生的臭氧浓度(O3/O2)高于10％，脉冲时间为2s，清洗时间为5s，循环沉积，循环数为1000cycles，采用椭偏仪测量镀膜厚度，选择面所镀膜的厚度平均为96nm，如图3所示，非选择面上距离基材边缘2mm处的膜厚度由于太薄无法测量，约为零，距离基材边缘10mm处的膜厚度太薄无法测量，为零。即无可测量的镀膜厚度，也即无绕镀。如图4所示。1b氧气不通过臭氧发生器采用原子层沉积技术，使用三甲基铝和氧气，采用机械装置将两个电池片的非选择面相对贴住，形成全部遮盖，放入反应腔，反应腔中工艺温度为250℃，真空度为0.5mbar，薄膜种类为Al2O3，三甲基铝脉冲时间为0.5s，清洗时间为10s，氧气脉冲时间为2s，清洗时间为5s，循环沉积，循环数为1000cycles，由于三甲基铝和氧气在此条件无化学反应，采用椭偏仪测量镀膜厚度，选择面所镀膜的厚度无法测量，为零，非选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子层沉积镀膜的方法，采用至少两种前驱体，其特征在于，至少一种前驱体是具有不稳定状态的前驱体，所镀膜的基材表面被遮盖或部分遮盖。

【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积镀膜的方法，采用至少两种前驱体，其特征在于，至少一种前驱体是具有不稳定状态的前驱体，所镀膜的基材表面被遮盖或部分遮盖。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的不稳定状态的前驱体是由稳定状态的分子或原子通过臭氧发生器、等离子体发生器或使前驱体变为激发态的装置所得。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的使前驱体变为激发态的装置为光催化装置、热催化装置、化学催化装置或放电装置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的光催化装置为紫外发生器、红外发生器或激光发生器，所述的热催化装置为热丝装置，所述的化学催化装置为铂催化剂装置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的具有不稳定状态的反应前驱体是由氧气、水、双氧水、氨气或肼经过权利要求2所述的装置反应得到，第二反应前驱体为金属化合物或第三、四、五、六族元素化合物。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎微明，
申请(专利权)人：江苏微导纳米装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32