椭偏透射法测量氢化非晶硅薄膜厚度和光学参数.pdfVIP

第57卷第3期2008年3月 物 理学 报 1000．3290／2008／57(03)／1542—06 ACTAPHYSICASINICA ⑥2008Chin．Phys．Soc． 椭偏透射法测量氢化非晶硅薄膜厚度和光学参数 廖乃镘1’’ 李伟1’ 蒋亚东1’ 匡跃军2’ 祁康成2’ 李世彬2’ 吴志明1’ 1)(电子科技大学，电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054) 2)(电子科技大学，光电信息学院，成都610054) (2007年5月1313收到；2007年6月1413收到修改稿) 针对多角度椭偏测量透明基片上薄膜厚度和光学参数时基片背面非相干反射光的影响问题，报道了利用椭偏 透射谱测量等离子增强化学气相沉积法(PECVD)制备的a-Si：H薄膜厚度和光学参数的方法，分析了基片温度t 和辉光放电前气体温度瓦的影响．研究表明，用椭偏透射法测量的a-Si：H薄膜厚度值与扫描电镜(sEM)测得的值 相当，推导得到的光学参数与其他研究者得到的结果一致．该方法可用于生长在透明基片上的其他非晶或多晶 薄膜． 关键词：椭偏测量，透射法，光学参数，氢化非晶硅薄膜 PACC：0760F，4225B，7820D，6140 透明基片上且在紫外一可见一近红外范围内产生吸 1．引 言 收和干涉的薄膜．本文采用椭偏透射法测量玻璃基 片上a．si：H薄膜的厚度和光学参数． 氢化非晶硅(a．si：H)薄膜具有光吸收率较高、 电阻温度系数(TCR)相对较大…、禁带宽度可控、基2．试验与方法 片种类不限、与硅半导体工艺兼容等突出优点，在图 像传感器、太阳能电池、薄膜晶体管等领域具有广泛 采用PECVD(射频频率13．56MHz)工艺在抛光 的应用．在大多数电子器件的应用中，薄膜的厚度和 K9玻璃基片上沉积不同厚度的a—Si：H薄膜，基片 光学参数起着重要的作用．椭偏测量具有非破坏性、 温度r。为80℃一250℃，辉光放电前气体温度r。为 精确、简便易行等优点，是薄膜厚度和光学参数测量 Pa，功率密 室温(RT)一160℃，反应室气体压力为60 最合适的方法之一幢1． 度为100 a．Si：H薄膜的厚度和光学参数测量可以采用反 min．在辉光放电 气体，流速20$ccm，沉积时间10 射和透射两种方法．反射法测量时，偏振光倾斜(或 前，利用钨灯将气体加热到指定温度． 垂直)入射到薄膜表面并与材料相互作用，根据反射 光强度和相位的变化，求得薄膜的光学参数”’41．这 种方法非常精确，但对于生长在透明基片上的a．Si： nm，步长1nm，从椭偏透射谱推导得到薄膜的光学 H薄膜不总是适用的，因为透明基片背面非相干反 ’ 射光会影响到测量结果的准确性．对于生长在单晶 的横截面，验证透射法测得的薄膜厚度． 硅上的a．Si：H薄膜，由于基片与薄膜的光学参数比 较接近，也不利于椭偏法测量．用透射法测量a．Si：H3．模型与原理 薄膜的厚度和光学参数时，涉及基片的光学参数等 因素，所以发展较慢，应用也较少．透射法经 采用反射和透射相结合的方法确定透明基片上 a-Si：H薄膜的厚度和光学参数已有相关报道‘6’71，但 Swanepoel【31和McClainb’改进后，可用于任何沉积在 t