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第29卷 第6期 半 导 体 学 报 Vo1．29 NO．6 2008年6月 JOURNAL OF SEMICONDUCTORS June，2008 功率密度对VHF—PECVD制备IJLc—Si：H的影响* 郭学军 卢景霄 文书堂 杨 根 陈永生 张庆丰 谷锦华 (郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室，郑州 450052) 摘要：在不同功率密度下用甚高频化学气相沉积(VHF—PECVD)~制备了一系列微晶硅(tzc—Si：H)薄膜，并对薄膜的微观 结构进行了研究．重点研究了在较低的功率密度下，功率密度的改变对薄膜沉积速率和结晶状况的影响．结果表明，随着功 率密度的提高，沉积速率逐渐加大，进一步提高功率密度时，沉积速率趋于饱和；与此同时，薄膜的孵化层厚度和形核密度 随功率密度而变化． 关键词： c si：H；VHF—PECVD；功率密度；孵化层；成核密度 PACC：8115H ；7360F 中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2008)06—1160—04 的结晶状况，并对材料的喇曼谱进行了三峰高斯拟合， 1 引言 用强度比X =(， +， )／(， +， +，480)来估算 材料的晶化率．式中， 是晶硅的特征峰强度，， 是非 近年来，太阳电池稳步走向薄膜化 ]．微晶硅具有 晶硅的特征峰强度，， 一般被认为是小晶粒散射产生 较高的光吸收系数和很好的稳定性，因而在薄膜太阳电 的． 池的研究中受到了广泛的关注．然而，一般认为微晶硅 是间接带隙材料，用作太阳能电池有源层(本征层)时， 3 结果与讨论 为保证充分的光吸收，其厚度一般在 1～2tLm左右．所 以提高其沉积速率成为降低生产成本的关键．和射频化 3．1 沉积速率随功率密度的变化 学气相沉积(RF—PECVD)相比，甚高频化学气相沉积 (VHF—PEcVD)产生的等离子体中电子密度大，电子温 沉积速率随功率密度的变化如图1所示，实验中薄 度较低，高能粒子损伤较小l2]，因而广泛应用于微晶硅 膜厚度在350rim左右．在硅烷浓度为3％，沉积气压为 薄膜的高速沉积． 300Pa的条件下，随着功率密度的提高，材料的沉积速 目前，国际上甚高频化学气相沉积微晶硅领域已经 率逐渐增大，并在功率密度为0．18W／cm 时趋于饱和． 取得了很大进展：2006年，瑞士纳沙泰尔(Neuch~te1)大 这是因为提高功率密度，等离子体中电子密度增加，与 学采用 VHF．PECVD技术制备出了效率为9．9％的单 硅烷分子碰撞的几率加大，硅烷分解更加充分，等离子 结微晶硅电池 ；2006年，日本广岛大学采用 VHF． 体中的成膜前驱物(主要是Sill。)增多，成膜反应加快． PECVD技术已经使微晶硅的沉积速率达到12nm／s ． 但是气体中的硅烷分子数量是有限的，在功率密度为 国内关于微晶硅的研究也在逐渐深入 ]． 0．18W／cm 时，硅烷分子几乎全部分解，也就是说硅烷 本文的研究目的就是探讨采用甚高频化学气相沉 积时，功率密度对沉积速率和薄膜质量的影响． 2 实验 g 所有样品均在沈科仪研制的高真空四室连续的 堂 PECVD系统的本征室制备．甚高频电源为英国Coaxi． 0 0 al Power systems公司 RFA 300Wb系列．在保持其他 参数不