直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究.pdf

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1、第卷第期电子设计工程年月直流磁搜溅射刎备非晶硅薄膜的研空扬玉楼周建伟刘玉岭张伟河北工业大学微电子研究所天津摘要非晶硅薄膜!是目前重要的光敏村料在很多领域得到广泛应用直流磁控溅射具有工艺简单沉积温度低等优点是制备薄膜的一种重要技术采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜并对样品进行了退火处理研究了沉积速率与溅射功率的关系结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系利用射线衍射对薄膜进行了分析鉴定结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜利用扫描电子显微镜对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析与射线衍射测试的结果一致所以利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜关键词

2、直流磁控溅射沉积速率非晶硅薄膜射线衍射扫描电子显微镜中图分类号文献标识码!文章编号!!!!!!!!!非晶硅薄膜是一种常用的红外波段光学薄膜材料具有率薄膜的物相结构对得到的结果进行讨论试图为直流磁红外吸收系数小折射率高热特性好等优点作控溅射工艺制备非晶硅薄膜提供理论基础和技术参量为太阳能电池的无定形!薄膜日益受到关注同时它们实验在显示器传感器方面也有很大的应用前景因而近年来很多人对!薄膜的制备工艺进行研究然而目前制备实验准备薄膜大部分工艺是辉光放电光等技术尽管这些实验采用型超高真空磁控与离子束联合溅射设工艺都有它们的优点但是他们共同的缺点是薄膜沉积速率备溅射靶材是纯度的单

3、晶硅基片使用经过超声清比较低基板相应都要加比较高的温度使用的设备和气体洗的玻璃片清洗液依次使用去离子水丙酮和无水乙醇溅成本十分高昂而且使用的是有毒易爆的气体射使用直流电源基底到靶面的距离为溅射气体是操作不易控制因此从生产成本和生产安全方面考高纯氖气虑都需要一种新的方法来代替它直流磁控溅射具有工艺实验过程简单沉积温度低方向性强薄膜附着性好和致密性高等优抽真空开启电源开启机械泵抽粗真空接着开启点能够快速地在常温的基板上沉积薄膜本文利用直流磁分子泵直至系统的工作气压接近控溅射工艺在玻璃基板上沉积非晶硅薄膜研究了沉积速通气将氖气瓶的高纯氖气的通气阀门打开预先通氖气以清除管道和真

4、空室壁上的吸收稿日期!稿件编号!作者简介扬玉楼男河北沧州人硕士研究生研究方向微电子技术与村料非晶硅薄膜!!!电子设计工程"牟第期附气体#预溅射为了获得纯净的薄膜在沉积薄膜前首先让靶预溅射几分钟以除去靶上的杂质#溅射溅射条件如下保持一定的基片温度氖气分压和溅射时间溅射功率由变化至制备一组试样然后保持一定基片温度溅射功率溅射时间变化氖气分压制备另一组试样#退火沉积后的薄膜在室温下自然冷却后在!和!分别退火处理结果与讨论图沉积速率随溅射功率的变化曲线溅射时选定一定溅射功率这时的沉积速率是由工作气分析压所决定的因此实验通过一组工作气压的变换来研究沉图是试样的射线衍射图试样的制备

5、条件是溅射功积速率溅射时基片温度是室温溅射功率为溅射率为氖气分压为基片温度为室温溅射时间时间工作气压分别为表是为由衍射图谱可以看出图谱上显示一个宽化的峰不同工作气压下沉积的薄膜厚度没有晶体硅的特征峰出现说明材料是非晶硅沉积的薄膜为非晶硅薄膜表不同工作气压下的簿膜厚度工作气压膜厚工作气压膜厚图是沉积速率与工作气压的关系曲线图由图可知工作气压对沉积速率的影响较小低气压下沉积速率随气压增加而增加但当沉积速率达到最大后气压再增加反而造成沉积速率下降这是由于气压较低时工作气压分子图非晶硅薄膜的射线衍射的增加导致对靶轰击的几率增加溅射加快而在较高气沉积速率分析压时过多的气体分子妨碍

6、溅射出来的到达基底造成沉在直流磁控溅射镀膜工艺中影响沉积速率的主要因积速率下降一般工作气压在之间气压过高则膜素是溅射功率和工作气压溅射时选定一定的工作气压这层质量变差气压过低则难以起溅或溅射过程不能稳定时的沉积速率是由溅射功率所决定的因此实验通过一组溅射功率的变换来研究沉积速率溅射时基片温度是室温氖气分压溅射时间为而溅射功率分别为表是不同溅射功率沉积的薄膜厚度表不同劝率下的簿膜厚度功率膜厚功率膜厚图沉积速率随工作气压的关系曲线分析本课题主要应用!型扫描电子显微镜进行图是薄膜试样的沉积速率随溅射功率的变化曲线非晶硅薄膜形貌的观察图为非晶硅薄膜样品的扫描由上图可以看出随着溅

7、射功率的增大薄膜沉积速率也电镜图片其中图是溅射功率没有经过退在增大从曲线的走向趋势来看薄膜的沉积速率与溅射火处理的样品的扫描电镜图片图是溅射功率功率近似有线性关系这是因为增大溅射功率会增大气体在!下退火处理了的样品的图片可以看出图的离化率从而增大等离子体的密度因此沉积速率相应中的非晶硅薄膜样品结构疏松薄膜表面比较粗糙图增加""扬玉楼等直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究中的非晶硅薄膜样品经过退火处理后结构比较致密薄璃衬底上迅速地沉积非晶态硅薄膜射线分析也验证了这一膜表面比较平整了退火工艺使薄膜表面针孔愈合明显改点适当的改变直流溅射功率能够明显