02 (989561), страница 3
Текст из файла (страница 3)
П
од действием температуры SiH4
к
ремнийсодержащий газ разлагается и
к
ремний осаждается на подложку. хладоагент подложка
Температура в рабочей камере
должна быть достаточной для термического разложения силана. При производстве монокристаллических слоёв температура, как правило, поддерживается в диапазоне 900 – 1000 °С. Для того чтобы получить аморфную пленку температуру надо снижать. (Температура кристаллизации аморфного кремния 670 – 700 °С). Но при этом резко снижается скорость роста пленки из-за уменьшения эффективности разложения силана. Поэтому при получении a-Si:H поддерживают температуру порядка 600 °С. Это обеспечивает скорость роста около 100 Ả/мин. Это соответствует нижней границе диапазона скоростей роста в методе тлеющего разряда. В ряде случаев такие скорости оказываются приемлемыми.
Однако оказалось, что возникает ещё одна проблема. При столь высоких температурах получения в пленке остается очень мало водорода. (Доли процента, по сравнению с единицами и даже десятками процентов в методе тлеющего разряда). А это неизбежно ведёт к повышению плотности локализованных состояний и к существенному ухудшению качества пленок.
С другой стороны, пиролиз более простой и более освоенный метод получения пленок кремния по сравнению с разложением силана в плазме тлеющего разряда. При термическом разложении в процессе принимают участие значительно меньше типов частиц и комплексов по сравнению с плазмой, существенно уже диапазон их энергий. Всё это делает процесс роста пленок более предсказуемым.
Чтобы использовать достоинства метода и обойти его недостатки применяли, так называемую, постгидрогенизацию пленок: пленки a-Si:H, полученные CVD методом, дополнительно обрабатывали в плазме водорода. В результате концентрация водорода в пленках повышалась. Но по качеству такие пленки существенно уступали образцам, изготовленным методом разложения силана в плазме тлеющего разряда.
Другой попыткой применить CVD технологию для получения пленок a-Si:H явилось использование комбинированных воздействий на силан в рабочей камере. Например, комбинированное воздействие температуры и лазерного излучения. В этом случае температуру процесса можно понизить, так как дополнительную энергию, необходимую для разрыва химических связей, молекулы силана получают поглощая кванты лазерного излучения.
печь печь
SiH4 SiH4
л
азер лазер
подложка подложка
Более того, метод дает возможность селективно выращивать пленки a-Si:H только на определенных участках подложки (на которые падает лазерное излучение – см. рисунок). Однако всё это существенно усложняет технологию. Поэтому до настоящего времени, в заключении к этому разделу я говорил, что CVD-метод широкого применения для получения пленок a-Si:H приборного качества не нашел. Но сейчас я так сказать уже не могу.
Недавно была предложена и в 2002 – 2003 годах интенсивно развивалась новая модификация метода получения пленок a-Si:H осаждением из газовой фазы:
Hot wire chemical vapor deposition (HW CVD) – осаждение из газовой фазы с горячей проволокой, или другое название того же метода:
Catalytic chemical deposition (Cat CVD) – каталитическое осаждение из газовой фазы. Раздаточный материал, рис. 2-6.
Для этого в рабочей камере натягиваются вольфрамовые или танталовые проволки, нагреваемые до температуры Т = 1600 – 1800° С, что приводит к разложению силана. Схема такой установки изображена на рисунке, где: 1-система подачи газов, 2-горячие проволки, 3- горячие стенки, 4-подложка, 5-подложкодержатель.
Суть метода чрезвычайно проста (как всё гениальное): чтобы обеспечить необходимые скорости роста пленки совсем не обязательно нагревать всю рабочую камеру вместе с подложкой. Достаточно нагревать только газ.Изготовленные таким методом солнечные элементы и тонкопленочные транзисторы на a-Si:H показывают характеристики, по крайней мере, не хуже, чем изготовленные методом разложения силана в плазме тлеющего разряда.
-----------------------------
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
