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《电极结构对矽薄膜生长过程及材料特性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第26卷第7期半导体学报Vol.26No.72005年7月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJuly,20053电极结构对硅薄膜生长过程及材料特性的影响侯国付郭群超任慧志张晓丹薛俊明赵颖耿新华(南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300071)摘要:在制备硅薄膜材料的PECVD系统中,分别采用普通平行板电极和网状电极,在相同的工艺条件下研究了电极结构对硅薄膜材料均匀性、电学性能以及微结构的影响.发现采用网状电极使薄膜(400～500nm)均匀性得到明显改善,在20cm×20cm内不均匀性
2、从±1216%下降到±211%.等离子体发光光谱的测试表明,网状电极可大大提高硅烷的利用率,因而在相同工艺条件下,生长微晶硅材料需要更高的功率密度.文中对实验结果进行了详细的讨论.关键词:网状电极;硅薄膜;均匀性;等离子体的发光光谱PACC:8115H;7360F;7865中图分类号:TN30411文献标识码:A文章编号:025324177(2005)0721353206本文采用中心馈入的方式,对于13156MHz的1引言射频电磁波,其理论上电场的均匀性达到数米,因此气流的分布成为影响薄膜大面积均匀性的关键因[10]氢化非晶硅、微晶硅薄膜材料有着广泛的应用,素.实验用网状电极替代平行板电
3、极,改变了反如太阳电池,以及用于平板显示的薄膜晶体管等应气体的气流分布,研究了两种电极结构对硅薄膜[1～13]等,其中薄膜材料的大面积均匀沉积是一个重材料均匀性、电学特性及微结构的影响,并对实验结要的问题.对于大面积薄膜太阳电池效率和薄膜晶果进行了讨论.体管性能的提高,并最终实现工业化生产,大面积均[1～9]匀沉积起着关键作用.采用PECVD方法制备2实验[6～9]过程中影响大面积均匀性的因素很多,首先是沉积过程的工艺参数,如反应气压、气体流量及馈入实验所需的样品均在本实验室线列式PECVD-4的功率等;其次是设备的结构因素,如电源的馈入方系统中沉积,系统的本底真空度小于4×10Pa.馈
4、式决定了电场的分布,而电极结构决定了气体的气入电源的频率为13156MHz,反应气体为硅烷流分布,从而对材料均匀性有较大影响.PECVD方(SiH4)和氢气(H2),并通过两者的不同比例来调整法沉积薄膜材料的设备中,一般采用普通平行板电硅烷浓度(SC=[SiH4]/[SiH4]+[H2]),衬底温度极,但平行板电极由于进气方式的局限性,导致所沉固定在175℃.Raman光谱的测试通过63218nm的积薄膜的大面积均匀性不高;特别是在高沉积气压He2Ne激光器完成,等离子体的发光光谱(optical(>13313Pa)条件下,进气方式对均匀性的影响更emissionspectrum,OES
5、)的测试通过PR650完成.加突出.在采用高压(>13313Pa)高功率沉积微晶实验中采用的平行板电极和网状电极的结构如硅的过程中,不仅薄膜厚度不均匀,而且所得的材料图1(a),(b)所示.其中网状电极由三层不锈钢板组[1,2]结构也存在很大的差异.成,包含有两个小的储气室,第二、三层平板上面有3国家重点基础研究发展规划(批准号:G2000028202,G2000028203),教育部(批准号:02167)和天津市科委(批准号:043186511)资助项目侯国付男,1975年出生,博士研究生,主要从事硅基薄膜光伏材料和太阳电池的研究.Email:gfhou@nankai.edu.cn耿新
6、华女,1944年出生,教授,博士生导师,主要从事薄膜光电子材料和器件的研究.Email:xhgeng@public.tpt.tj.cn2004210228收到,2004212226定稿Z2005中国电子学会1354半导体学报第26卷许多小孔,并且两个钢板上孔径大小和小孔间的间于±211%.隔以及分布各不相同.设计需要遵循以下三个原则:(1)各个小孔以及小孔之间要均匀、对称;(2)保证最大限度的气体进入等离子体区域;(3)上下平板上的小孔不能正对.经过多次实验,找到三者的最佳匹配.图2平行板电极(a)和网状电极(b)制备的a2Si∶H材料的均匀性Fig.2Uniformityofa2Si∶
7、Hfilms(a)Longitudinalflowelectrode;(b)Showerheadelectrode图1平行板电极(a)和网状电极(b)示意图Fig.1Schematicdiagramsof(a)longitudinalflowe2采用平行板电极时气体从侧面进入反应区域,lectrodeand(b)showerheadelectrode这种平行对流方式使得气体出现如图1(a)所示的纵向流动的不均匀性,而且沿这个方向的等
