化学气相沉积硅基薄膜的性能及机理研究

《化学气相沉积硅基薄膜的性能及机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要曼曼曼曼曼曼皇舅舅舅舅舞皂蔓皇曼1111,I!非晶硅薄膜和SiC薄膜由于其优异的光电特性，在半导体产业中占有重要的地位。非晶硅薄膜是高效、廉价光伏太阳电池的理想材料，并且可用于制造薄膜晶体管(TFT)、光敏电阻器、光敏二极管、摄像靶、图像传感器、显示屏驱动电路、辨色器和静电复印鼓等，在制造发光器件方面和薄膜场效应器件管也有一定的潜力。SiC具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、良好的化学稳定性等独特的特性，使其在光电器件、高频大功率、高温电子器件等方面倍受青睐，被誉为发展前景十分广阔的第三代半导体材料。在众多薄膜制备技术中，微波电子回

2、旋共振化学气相沉积(MWECRCVD)和触媒化学气相沉积(Cat．CVD)都是具有各自特点的新兴技术。因此，研究MWECRCVD制各非晶硅薄膜和Cat—CVD制备SiC薄膜的性能及生长机理，对于发展电子薄膜材料基础知识、拓展其应用领域具有重要理论意义和实践价值。我们利用朗谬探针，针对微波电予回旋共振CYD制备非晶硅薄膜系统，测试了等离子体特性自行设计加工的最近发展起来的Cat-CVD系统制备SiC薄膜，研究了衬底温度、工作气压、气体比例、衬底负偏压等工艺条件对薄膜的影响。在不加热衬底的条件下，仅通过触媒(热丝)的热辐射，在实际衬底温度低于300"C时，得了D—SiC薄膜。因此，不仅拓

3、展了Cat-CVD制备技术的应用范围，而且也使得CVD低温制备D—SiC薄膜的工作进入了一个新的阶段。进一步结合衬底预碳化以及对衬底的偏压作用，得到了高质量的纳米D—SiC薄膜。对氢气和衬底负偏压在B-SiC薄膜低温沉积中的作用进行了研究，发现合适比例的氢气及相应的衬底负偏压，是低温制备B-SiC薄膜必须的条件。采用MWECRCVD系统制备非晶硅薄膜，着重研究了H2／SiH4稀释比、衬北京工业大学工学博士学位论文底温度和衬底位置对a．Si：H薄膜结构的影响。在不同的衬底位置，我们进行了H2／Sill4稀释比影响a-Si：H薄膜结构的实验，发现系统最佳H2／SiH4稀释比依赖于衬底位置

4、的变化而变化。同时，我们研究了衬底温度对a．Si：H结构的影响，发现高衬底温度有利于沉积过程中的释氢反应，从而改善薄膜的结构，但过高的衬底温度将导致悬挂键的增多。a—Si：H薄膜的光电特性同膜中的氢存在密切关系，一方面，氢以单氢化合物(si—H)方式结合到膜中，从而饱和了膜中的悬挂键；另一方面，氢以多氢化合物(Si-H2、Si—H3SFI(Si—H2)。)方式结合到膜中，反而在膜中引入了缺陷，使带隙中的局域态密度增大。通过计算吸收系数谱中摇摆模吸收带和伸缩模吸收带的面积，获得了膜中的氢含量(在15％一30％之间)和硅氢键的配置方式。我们发现，随着衬底温度升高，以单氢化合物结合的氢含量

5、基本保持不变，而以多氢化合物结合的氢含量逐步减少。关键词Cat-CVD；MW-ECRCVD；SiC：a—Si：HII摘要AbstractFeaturedbywidebandgap，highbreakageelectricfield，hJlghelectronmobility，lowdielectricconstant，strongirradiationproofandexcellentchemicalstability,siliconcarbide(SiC)，viewedasoneofthemostpromisingwidebandgapsemiconductors，iswidely

6、utilizedinoptoelectronicdevices，highfrequencyandlargepower,hightemperatureelectronicdevices．Hydrogenatedamorphoussilicon(a—Si：H)byvirtueofitssuperiorpropertiesisincreasinglyplayinganimportantroleinthehigh—technologyfield，suchasfilmsolarcells，filmtransistorandflatdisplay．Inthisstudy,B-SiCfilmwas

7、acquired，onlywiththeaidofthecatalyst’Sthermalradiation，utilizingselfdesignedCat·CVDsystematanactualtemperaturebelow300。Cofthesubstrateunheated．Hence，notonlydidthisprogressextendnewsynthesistechniques，butalsopromotedlowtemperatureC