射頻等離子體CVD法制備a-Si-H薄膜的研究.pdf

1、硅薄膜是常用光學(xué)薄膜材料之一，由于其工藝簡(jiǎn)單，制作成本較低，可選襯底較多，同時(shí)兼容硅半導(dǎo)體工藝，因此在太陽(yáng)能電池應(yīng)用中具有廣泛的前景。
　　本論文研究目的在于通過(guò)兩種 PECVD方法，即電容耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（CCP-CVD）法和電感耦合等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（ICP-CVD）法，以 SiH4和 H2為前驅(qū)體，制備了多種參數(shù)條件下的硅薄膜。比較了兩種 PECVD方法的原理及特點(diǎn)，并研究了氫稀釋比、工藝功率、工藝壓強(qiáng)及溫

2、度對(duì)硅薄膜的影響。研究了利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的CCP-CVD設(shè)備進(jìn)行工藝前的清洗條件，以保證工藝穩(wěn)定進(jìn)行。并研究了這些參數(shù)對(duì)薄膜沉積速率、膜表面均勻性、表面晶粒及光學(xué)性能的影響。本工作主要研究成果如下： SiH4和 H2流量對(duì)CCP-CVD設(shè)備輝光放電影響較大，隨著 SiH4氣體流量的增大，輝光顏色由暗紫色變?yōu)樗{(lán)色再變?yōu)榘底仙．?dāng)SiH4流量為15 sccm，H2流量為10 sccm時(shí)，輝光最穩(wěn)定。工藝功率與工藝氣壓對(duì)輝光穩(wěn)定性沒(méi)有明顯影響；

3、隨著工藝時(shí)間的累積，CCP-CVD法輝光顏色越來(lái)越深，工藝腔內(nèi)部被非晶硅顆粒污染；利用SF6與O2蝕刻非晶硅顆粒，當(dāng)SF6與O2氣流量分別為15 sccm和5 sccm時(shí)，蝕刻速率最快，效果最好。利用CCP-CVD法制備硅薄膜過(guò)程中，只能制備出a-Si薄膜，并且薄膜表面不均勻，沉積速率低，薄膜性能差，沉積系統(tǒng)不穩(wěn)定，無(wú)法制備出滿足器件級(jí)要求的硅薄膜。利用ICP-CVD法制備硅薄膜時(shí)，能沉積出性能良好的a-Si薄膜和多晶硅薄膜。當(dāng)氫稀釋比

4、為98%時(shí)能沉積出結(jié)晶率為65%的多晶硅薄膜。功率更高或溫度提高均可以提高硅薄膜結(jié)晶率。同時(shí)研究了硅薄膜的摻雜。當(dāng)PH3以98%的H2稀釋?zhuān)β? kW、溫度350℃、壓強(qiáng)10 mTorr時(shí)，可以得到電導(dǎo)率為1.916Ω?1?cm?1的n型多晶硅薄膜，并且當(dāng)壓強(qiáng)增加為22 mTorr時(shí)，n型多晶硅薄膜的能帶間隙可以減小到1.29 eV。當(dāng)氫稀釋比為77%時(shí)可以很容易制備性能良好的a-Si薄膜。當(dāng)功率為2 kW，壓強(qiáng)為20 mTorr，溫