以硅烷为气源用ECR_PECVD制备多晶硅薄膜

zhaohongm

摘要
多晶硅薄膜以其优异的光电性能和较低的制备成本在能源信息工业中，日益成
一种非常重要的电子材料，被广泛应用于大规模集成电路和半导体分立器件。高效、
稳定、廉价的多晶硅薄膜太阳电池有可能替代非晶硅薄膜太阳电池成为新一代无污
民用太阳能电池。
目前国际上已经发展了多种低温制备技术，传统的PECVD系统较适合大规模
业化生产，而且工艺成熟，所制备的薄膜质量高，因而PEcVD法是工业化生产最
效的方法，但各有其不利于工业化生产的因素。电子回旋共振等离子体增强化学气
沉积ECR一PECVD技术可以有效降低衬底温度，适用于大规模工业生产。51场与SIF
结构性能相近，且是一种比较清洁的工业原材料，生产更安全。同时为了提高放电
率和安全性引入氢气作为载气。因此，本论文尝试采用Si场作为反应气体，用电子
旋共振等离子体增强化学气相沉积ECR一PECVD方法，在玻璃和单晶硅衬底上直接
备多晶硅薄膜，以求寻找一种适应大规模业化生产的方法。
通过在大连理工三束材料改性国家重点实验室半年时间一系列的实验，我们发现，
当衬底温度为500℃时，即能沉积高质量的多晶硅薄膜。沉积前，H:等离子体的清
时间和流量对多晶薄膜的质量有较大的影响。通过与其他反应气体相比较，我们制
的多晶硅薄膜不含杂质。以玻璃为衬底的薄膜其晶粒大小随深度的增加而增大，由
可推断若薄膜越厚，则晶粒会越大。衬底为硅片时，在较低的沉积功率下就能获得
全晶化的多晶硅薄膜。
通过与其它源反应气体相比较，我们认为:①通过电子回旋共振等离子体放电
方式确实可以降低反应衬底对温度的要求。②氢气在反应中起到化学清沽作用、原
化学腐蚀作用和对衬底的预处理促进了薄膜的低温晶化，在本试验中氢气清洗流
40sccm效果较好。③在反应谐振腔中的引入氢气可以提高放电效率，有助于微波放电
能进一步提高SHI;的离解率。④在该反应体系中，电子回旋共振给主反应气体提供
量，因此在薄膜沉积过程中主要取决于等离子体中的空间气相反应过程。因此，薄
的晶化度受沉积功率的影响较大。
东北大学硕士学位论文摘要
关键词:多晶硅;薄膜太阳能电池;电子回旋共振:等离子体