CN102790133A - 一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能光伏应用领域，特别是一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法。第一步刻蚀其特征在于用氢等离子体处理2-4min，H2流量为15sccm，得到籽晶层后，使用第一步的生长方法、工艺参数继续第二步生长得到微晶硅薄膜。随后用氢等离子体处理1-2min，H2流量为10sccm，继续使用第一步生长方法得到微晶硅薄膜，此时工艺参数为SiH4流量为5sccm，H2流量为10sccm，衬底温度为200-220℃，微波功率450W，沉积时间1h-1.5h。本发明经过多步的等离子体增强化学气相沉积和高纯度H2放电刻蚀，可成功制备高质量，几乎完全不含非晶孵化层的微晶硅薄膜，大大提高了薄膜的纵向均匀性和晶化率。

Description

一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏应用领域，特别是一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法。
背景技术
氢化微晶硅材料被认为是高质量、低缺陷的半导体材料，同时也是前景较好的光伏吸收材料。与非晶硅材料相比，微晶硅薄膜在光照下有更高的稳定性，即没有光致衰减；在近红外区有更强的吸收;有更高的掺杂效率，掺杂材料的导电性更好。国内外已经利用ECR-PECVD进行低温下制备微晶硅薄膜的研究，发现制备的微晶硅薄膜存在十几纳米厚的非晶孵化层，破坏了微晶硅薄膜的纵向均匀性，从而直接影响载流子在薄膜中的纵向传输。氢等离子体处理实验表明氢离子刻蚀可以使十几纳米厚的非晶硅薄膜发生明显晶化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法。
本发明一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法是在传统两步生长法的基础上进行改良：第一步生长—刻蚀—第二步生长—再刻蚀—第三步生长的方法，第一步生长方法为：在衬底上利用等离子体增强化学气相沉积的方法制备，等离子体放电气源是电解制备的高纯度H2，反应气体是由Ar稀释的SiH4混合气，其中SiH4:Ar=l:21，衬底为玻璃，反应室本底真空约为3×10-3Pa，工作气压在1.0Pa左右。当反应室的真空度达到10-2Pa量级时，开始加热衬底，温度达到沉积温度以后，打开微波源，设定功率，稳定后打开氢气针阀放电，对衬底和腔室进行等离子体清洗3-5min(高纯度H2放电)，随即打开硅烷SiH4针阀，开始沉积微晶硅薄膜，生长厚度控制在10-30nm。
本发明一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法有如下有益效果：本发明经过多步的等离子体增强化学气相沉积和高纯度H2放电刻蚀，可成功制备高质量，几乎完全不含非晶孵化层的微晶硅薄膜，大大提高了薄膜的纵向均匀性和晶化率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法技术方案作进一步描述。
实施例1。
1、第一步生长方法为：在衬底上利用等离子体增强化学气相沉积的方法制备，等离子体放电气源是电解制备的高纯度H2，反应气体是由Ar稀释的SiH4混合气(SiH4:Ar=l:21)，衬底为玻璃，反应室本底真空约为3×10-3Pa，工作气压在1.0Pa左右。当反应室的真空度达到10-2Pa量级时，开始加热衬底，温度达到沉积温度以后，打开微波源，设定功率，稳定后打开氢气针阀放电，对衬底和腔室进行等离子体清洗3-5min(高纯度H2放电)，随即打开硅烷（SiH4）针阀，开始沉积微晶硅薄膜，生长厚度控制在10-30nm。
2、第一步生长方法特征还在于，SiH4流量为7sccm，H2流量为22 sccm，衬底温度为220-250℃，微波功率650-700WW，沉积时间1h-1.5h。
4、第一步刻蚀其特征在于用氢等离子体处理2-4min，H2流量为15 sccm，得到籽晶层后，使用第一步的生长方法、工艺参数继续第二步生长得到微晶硅薄膜。随后用氢等离子体处理1-2min，H2流量为10 sccm，继续使用第一步生长方法得到微晶硅薄膜，此时工艺参数为SiH4流量为5sccm，H2流量为10 sccm，衬底温度为200-220℃，微波功率450W，沉积时间1h-1.5h。

Claims (3)

1.一种多步生长法制备微晶硅薄膜的方法，其生长步骤为第一步生长—刻蚀—第二步生长—再刻蚀—第三步生长的方法，其特征在于：第一步生长方法为：在衬底上利用等离子体增强化学气相沉积的方法制备，等离子体放电气源是电解制备的高纯度H2，反应气体是由Ar稀释的SiH4混合气，其中SiH4:Ar=l:21，衬底为玻璃，反应室本底真空约为3×10-3Pa，工作气压在1.0Pa左右；当反应室的真空度达到10-2Pa量级时，开始加热衬底，温度达到沉积温度以后，打开微波源，设定功率，稳定后打开氢气针阀放电，对衬底和腔室进行等离子体清洗3-5min(高纯度H2放电)，随即打开硅烷SiH4针阀，开始沉积微晶硅薄膜，生长厚度控制在10-30nm。
2.根据权利要求1所述的多步生长法制备微晶硅薄膜的方法，其特征在于：第一步生长方法SiH4流量为7sccm，H2流量为22 sccm，衬底温度为220-250℃，微波功率650-700WW，沉积时间1h-1.5h。
3.根据权利要求1多步生长法制备微晶硅薄膜的方法，其特征在于长厚度控制在10-15nm薄膜，用氢等离子体处理2-4min，H2流量为15 sccm，得到籽晶层后，使用权利要求1、2 的方法继续第二步生长得到微晶硅薄膜；随后用氢等离子体处理1-2min，H2流量为10 sccm，使用权利要求1的方法继续第三步生长得到微晶硅薄膜，此时SiH4流量为5sccm，H2流量为10 sccm，衬底温度为200-220℃，微波功率450W，沉积时间1h-1.5h。
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