一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置

摘要

本创作为关于一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，该装置包括三组步进马达移动平台、组装支架、基板夹具、制程载台、光收发模组、电磁水阀、去离子水输入管路及溢流水输出管路。三组步进马达移动平台藉由组装支架及制程载台结合，并使其可进行三维方向移动。制程所需的化学溶液置放在制程载台上，基板则固定于制程载台上方的Z轴步进马达移动台上的基板夹具，藉由步进马达精确的位置控置，可反覆有序列地进行沉积硫化物薄膜，每一回合的化学溶液合成反应步骤包含：(1)将基板沉浸于一具有金属离子如锌离子、镉离子等之溶液中，进行金属离子吸附于该基板上；(2)再将上述基板浸入去离子水中，清洗表面多余的金属离子，(3)接着将基板沉浸于一具有硫离子之溶液中，吸附硫离子进行化学反应，(4)最后将该试片浸入去离子水中，清洗表面多余的离子或杂相生成物；并以光收发模组、电磁水阀、去离子水输入管路及溢流水输出管路等组成去离子水自动换补结构，以维持制程中去离子水的洁净性确保制程品质。以本创作循环进行上述四步骤即能获得所欲制备的硫化物半导体薄膜，如硫化锌、硫化镉、硫化锌镉半导体薄膜，本创作可藉由控制低温化学溶液合成之各种制程参数与薄膜披覆循环的回数、离子吸附及清洗时间、基板浸入及抽离反应溶液的速率等项控制硫化物的薄膜厚度、薄膜均质性、及薄膜覆盖性，可以将品质良好的硫化物薄膜顺利地沉积于玻璃基板、软性的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或类似软性聚合物、矽基板、不锈钢软板及铜铟镓硒化合物(CIGS)、铜铟硒化合物(CIS)或类似半导体化合物等不同基材上，并具有良好的披覆性及薄膜厚度均一性。

主权项

一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，包括：三组步进马达移动平台、组装支架、基板夹具、制程载台、光收发模组、电磁水阀、去离子水输入管路及溢流水输出管路所构成，其中制程载台固定在X轴步进马达移动平台上，用以承载制程溶液，Y轴步进马达移动平台则以组装支架支撑并固定在X轴步进马达移动平台，且二移动平台运动方向呈水平相互垂直，Z轴步进马达移动平台则固定于Y轴步进马达移动平台上，基板则藉由基板夹具固定于Z轴步进马达移动平台，并随Z轴步进马达移动平台进行上下运动而依序进行离子吸附反应制程，去离子水输入管路及溢流水输出管路分别固定于制程载台上且出口端固定于去离子水槽顶部，光收发模组则固定于去离子水输入管路出口前端，电磁水阀装置于去离子水输入管路中间，当光收发模组侦测基板进出去离子水时，即透过讯号控制线提供一电讯号控制电磁水阀的启闭，以进行去离子水的换补，而满溢的去离子水则由溢流水输出管路自动排出，为一去离子水自动换补结构。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，三组步进马达移动平台移动方式可为相互垂直或45~90角度范围。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，试片固定方式可以为简支梁或悬臂梁的方式。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，用于反应的化学溶液排列为二维阵列排列方式。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，制程载台形状及尺寸可依制程基板之形状及尺寸而定。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，试片感应装置可为光收发模感应模组或机械式微动开关感应。如请求项1所述之一种用于低温化学溶液合成制作硫化物半导体薄膜的装置，去离子水自动换补结构的水阀为电磁水阀或机械式水阀。