[發明專利]一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法

有效

• 申請號: 201210291953.9
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102790133A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 楊志剛
• 申請（專利權）人: 青海天普太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 西寧金語專利代理事務所 63101
• 代理人: 哈慶華

技術領域

本發明涉及太陽能光伏應用領域，特別是一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法。

背景技術

氫化微晶硅材料被認為是高質量、低缺陷的半導體材料，同時也是前景較好的光伏吸收材料。與非晶硅材料相比，微晶硅薄膜在光照下有更高的穩定性，即沒有光致衰減；在近紅外區有更強的吸收;有更高的摻雜效率，摻雜材料的導電性更好。國內外已經利用ECR-PECVD進行低溫下制備微晶硅薄膜的研究，發現制備的微晶硅薄膜存在十幾納米厚的非晶孵化層，破壞了微晶硅薄膜的縱向均勻性，從而直接影響載流子在薄膜中的縱向傳輸。氫等離子體處理實驗表明氫離子刻蝕可以使十幾納米厚的非晶硅薄膜發生明顯晶化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法。

本發明一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法是在傳統兩步生長法的基礎上進行改良：第一步生長—刻蝕—第二步生長—再刻蝕—第三步生長的方法，第一步生長方法為：在襯底上利用等離子體增強化學氣相沉積的方法制備，等離子體放電氣源是電解制備的高純度H₂，反應氣體是由Ar稀釋的SiH₄混合氣，其中SiH₄:Ar=l:21，襯底為玻璃，反應室本底真空約為3×10^-3Pa，工作氣壓在1.0Pa左右。當反應室的真空度達到10^-2Pa量級時，開始加熱襯底，溫度達到沉積溫度以后，打開微波源，設定功率，穩定后打開氫氣針閥放電，對襯底和腔室進行等離子體清洗3-5min(高純度H₂放電)，隨即打開硅烷SiH₄針閥，開始沉積微晶硅薄膜，生長厚度控制在10-30nm。

本發明一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法有如下有益效果：本發明經過多步的等離子體增強化學氣相沉積和高純度H₂放電刻蝕，可成功制備高質量，幾乎完全不含非晶孵化層的微晶硅薄膜，大大提高了薄膜的縱向均勻性和晶化率。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明一種多步生長法制備微晶硅薄膜的方法技術方案作進一步描述。

實施例1。

1、第一步生長方法為：在襯底上利用等離子體增強化學氣相沉積的方法制備，等離子體放電氣源是電解制備的高純度H2，反應氣體是由Ar稀釋的SiH4混合氣(SiH4:Ar=l:21)，襯底為玻璃，反應室本底真空約為3×10-3Pa，工作氣壓在1.0Pa左右。當反應室的真空度達到10-2Pa量級時，開始加熱襯底，溫度達到沉積溫度以后，打開微波源，設定功率，穩定后打開氫氣針閥放電，對襯底和腔室進行等離子體清洗3-5min(高純度H2放電)，隨即打開硅烷（SiH4）針閥，開始沉積微晶硅薄膜，生長厚度控制在10-30nm。

2、第一步生長方法特征還在于，SiH4流量為7sccm，H2流量為22?sccm，襯底溫度為220-250℃，微波功率650-700WW，沉積時間1h-1.5h。

4、第一步刻蝕其特征在于用氫等離子體處理2-4min，H2流量為15?sccm，得到籽晶層后，使用第一步的生長方法、工藝參數繼續第二步生長得到微晶硅薄膜。隨后用氫等離子體處理1-2min，H2流量為10?sccm，繼續使用第一步生長方法得到微晶硅薄膜，此時工藝參數為SiH4流量為5sccm，H2流量為10?sccm，襯底溫度為200-220℃，微波功率450W，沉積時間1h-1.5h。