电极结构对硅薄膜生长过程及材料特性的影响journalof.pdf

第 26 卷 　第 7 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 7 2005 年 7 月 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S J uly ,2005 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 　30007 1) 摘要 : 在制备硅薄膜材料的 P ECVD 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 内不均匀性从 ±126 %下降到 ±2 1 %. 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 : 8115 H ; 7360 F ; 7865 中图分类号 : TN 304 1 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 本文采用中心馈入的方式 ,对于 1356M Hz 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 氢化非晶硅 、微晶硅薄膜材料有着广泛的应用 , 素[ 10 ] . 实验用网状电极替代平行板电极 , 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 等[ 1～13 ] ,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 匀沉积起着关键作用[ 1～9 ] . 采用 P ECVD 方法制备 2 　实验 过程中影响大面积均匀性的因素很多[ 6～9 ] ,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 P ECVD 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 ×10 - 4 Pa . 馈 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 1356M Hz , 反 应 气 体 为 硅 烷 ( ) ( ) ,并通过两者的不同比例来调整 流分布 ,从而对材料均匀性有较大影响. P ECVD 方 Si H4 和氢气 H2 法沉积薄膜材料的设备中,一般采用普通平行板电 (