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采用等离子增强化学气相沉积系统(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)沉积氢化非晶硅(HydrogenatedAmorphousSilicon),通过正交实验设计优化了制备氢化非晶硅的沉积工艺。在实验中着重改变了对薄膜特性影响几个工艺条件,如:射频功率、沉积温度、压强、源气体流速。实验使用的源气体为硅烷,基片是双面抛光的n型(100)硅片,直径为2英寸。利用四探针测试法、傅立叶红外光谱分析、X射线衍射(XRD)分析,研究了薄膜的宏观与微观性能,分析了薄膜制备工艺条件对薄膜性能的影响。通过正交数据分析得出,射频功率对电阻温度系数(TemperatureCoefficientofResistance)、方块电阻、电阻率影响大;沉积温度对薄膜应力影响大。关于薄膜的每一个性能,都有一组可能的最优化沉积参数。通过研究发现,兼顾薄膜各项性能的一组最佳参数为功率:80W、温度:250℃、压强:67Pa、流速:160sccm。
为了更深入的研究参数影响性能的趋势,对薄膜做了微观结构的研究,包括吸收率和晶态结构。红外光谱显示,各种工艺参数制备的薄膜的红外吸收特性基本相同。通过XRD分析,进一步证实所沉积的薄膜为非晶结构。
通过对氢化非晶硅薄膜的研究,在优化的参数条件下沉积的α-Si:H薄膜沉积速度快,达到32.5nm/min,还具有低应力、高TCR的特点。