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介质阻挡放电增强热丝CVD沉积硅薄膜的研究

张春丽  
【摘要】:介质阻挡放电(DBD)等离子体增强热丝化学气相(HWCVD)沉积技术结合了PECVD与HWCVD的特点,具有沉积速率高、无离子损伤等优点,在薄膜沉积中有广泛的应用前景。本文以DBD-HWCVD法沉积硅薄膜,利用Raman散射谱、透射光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜、Hall等检测手段,系统研究了硅薄膜的性质,研究内容包括:介质阻挡放电的峰值电压对硅薄膜结构性质的影响;沉积气压对硅薄膜结构性质的影响;不同的掺杂浓度、钨丝与衬底之间的距离对薄膜电学性质的影响。研究结果表明: 1.随着沉积气压的增大,硅薄膜的沉积速率增大。同时当DBD的峰值电压增大时,薄膜的沉积速率增大。 2.随着沉积压强的增大,薄膜的光学带隙降低,并且加入DBD及增加DBD的峰值电压都会导致光学带隙进一步减小。 3.随着气压的增加与介质阻挡放电的引入及放电电压的提高,晶化率在58%至68%之间变化,总的变化趋势是增加的。从晶化率的结果来看,DBD的引入及DBD作用的增强,都没有使薄膜的结构表现出因离子轰击而非晶化的趋势,晶化率反而有所增强。 4.80Pa以下,随着压强的增大,薄膜的晶粒尺寸由6.3nm下降到4.4nm,下降了30%,介质阻挡放电的加入及峰值电压的增加,晶粒尺寸也是减小的。在100Pa时,由于H原子的刻蚀作用减弱,DBD峰值电压对气相分子的离解作用占主要地位,所以晶粒尺寸增大。 5.随着B2H6掺杂浓度的增大,薄膜的沉积速率增大。当B2H6浓度为7%时,载流子浓度和电导率取得最大值。 6.随着钨丝与衬底之间距离Dsc的增大,薄膜的沉积速率降低,载流子浓度减小。是因为H原子数量增加,薄膜的表面刻蚀增大,从而降低了薄膜的生长速率。


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