掺磷硅薄膜的微结构及电特性研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第6期甩电与声比VoJ_28No．62006年l2月P1EZOE[ECTECTRICS＆ACOUST()()ITICSDec．2006文章编号：1004—2474(2006)06-073303掺磷硅薄膜的微结构及电特性研究陈永生，郜小勇，杨仕娥，卢景霄，李维强(郑州大学物理工程学院，教育部材料物理重点实验室，河南郑州450052)摘要：采用喇曼散射谱、扫描电子显微镜(SEM)和x一射线衍射(XRD)对掺磷硅薄膜的微结构进行了分析，并对掺杂前后薄膜的暗电导进行r测试，结果表明：掺磷后导致薄膜的非晶化。与本征氢化微硅晶(rSi；

2、H)薄膜相比。掺杂后薄膜暗电导率略有降低，但降低的程度与其体的沉积条件有关。另外掺杂薄膜易进行快速光热退火晶化。关键词：微晶硅；暗电导；晶化率中图分类号：7360F；6l5O；6I』4F：6855文献标识码：AMicrostructureandElectricCharacteristicsofPhosphorus。DopedHydrogenatedSiliconFilmsCHENYong-sheng，GAOXiao-yong，YANGShi-e，LUJing-xiao，LIWei—qiang(Keyl，ab．ofMateria[~PhysicsofMinistryofEducat

3、ion，ZhengzhouUniversity．Zhengzhou450052．China)Abstract：Thestructurecharacteristic，dopantconcentrationoftheP—dopedfilmsarestudiedbyRamanspec—troscopy，scanelectronmicroscopeandXraydiffraction．MeanwhilethedarkconductivityofintrinsicanddopedfilmswerealsomeaSLjred．Itwasshownthatatsameplasmaconditi

4、on，thestructureofPdopedsiliconfilnleonver—tedtOamorphousstructure，comparedwithinlrinsicsiliconfilm(“(一Si：H)，andthedarkconductivityweredecreasedalso．Inaddition，dopedfilmwaseasilyrecrystaUizati。nbyrapidphotothermalannealing．Keywords：micr()crysl1inesilicon；darkconductivity；crystallinevolumefract

5、ion近年来，氢化微晶硅(／2c—Si：H)薄膜的生长和源激发频率为13。56MHz，射频功率为5Ow。反特性研究已成为热点。由于薄膜材料具有高的掺杂应气体为用H。稀释的2O的硅烷、2的磷烷和高效率、高的载流子迁移率等优点，使其在薄膜晶体管纯H。的混合气体。由于气体惨杂比的不同，薄膜(I'FT)和太阳能电池等大面积电子学领域有着广的沉积速率也不相同，网此沉积时问取1．5～2．5h泛的应用前景【。制备微晶硅薄膜太阳电池，需对不等，使薄膜厚度保持在750nFi1左右。本征Si：H薄膜进行气相掺杂。H_Richter教授样品的结构特性进行了喇曼散射谱测量和分发现在相同的掺杂浓度下，微晶

6、硅的电导率比非晶析，所用的仪器为Renishaw2000。对于非晶和微硅的电导率提高了2个数量级_3]。本文采用喇曼散晶成份共存的薄膜，喇曼谱是评价薄膜样品晶态、射谱、高分辨率电子显微镜(HRTEM)和X一射线衍非晶态成份的有效手段。对于晶态峰和非晶峰同时射(XRD)来研究磷掺杂薄膜的微结构，采用能谱仪存在的混合相硅薄膜，采用高斯函数对每个样品的对薄膜表面的掺杂率进行了分析．薄膜的暗电导由喇曼谱进行三峰拟合分析，通过计算相应峰面积比高阻仪测算而得，测量前采用掩膜在薄膜表面蒸发来表征晶化率x为固定形状的铝电极，经退火处理形成欧姆接触，以获X一(J)+，Ⅲ)／(，5zo+J川+J48

7、cI)(1)得最佳测试结构。另外对薄膜的快速光退火特性进式中J为520cm_1附近的晶硅结构散射峰面行了研究。积。Im为480CIl1．附近的非晶结构散射峰面积，1实验510cm处的贡献一般认为是一些缺陷晶粒(如孪实验中所有样品都是在沈科仪生产的星型式高生或小的晶粒)，也有人认为是晶粒问界的贡献_4]。真空PECVD系统中的N室沉积的，真空室的本底硅薄膜的晶粒尺寸可由电极间距d一27c(B／Am)／真空为6，67×lOPa，工作气压为l33．322Pa。实2估算，其中△为喇曼散射