非晶硅沉积的几种方法

制备氢化非晶硅薄膜的主要方法有：物理气相沉积法（PVD），化学气相沉积法（CVD）。而其中PVD法基本上指溅射法，CVD法有热丝化学气相沉积法（HW-CVD）、微波等离子电子回旋共振化学气相沉积法（MWECR-CVD）、等离子增强化学气相沉积法（PECVD）等。(1)溅射法(SputteringDeposition)作为物理气相沉积(PVD)之中的重要方法溅射法也被用来制备非晶硅薄膜。溅射法是使用某种高能电源如射频电源，离子束电源或者射频磁控电源，对气体进行电离，气体放电时生成的高能粒子(如正离子或原子)轰击固体靶材材料，将能量传递给靶材材料时，激发了处于稳定状态的原子，得到逸出的原子与等离子体中的原子、离子等，在磁场、电场的控制下，沉积在衬底上形成薄膜。溅射法具有许多优点，如可以制备多组分薄膜，并且有效保证各化学元素的比例，能够实现高熔点材料的溅射。但是，在实际生产过程中，使用该方法制备的a-Si薄膜缺陷多导致质量差，同时也不容易实现掺杂效应。(2)热丝化学气相沉积(Hot-wiredCVD)在该方法中，沉积气体首先被加热到上千度的热丝所分解，然后在没有等离子体参与的情况下在低温衬底上沉积薄膜。与PECVD相比，HWCVD的沉积不需要等离子体，是依靠分解硅烷来实现的。而且从热丝发射的电子能量很低，不存在PECVD中离子轰击，对沉积薄膜表面作用较小，有利于优质非晶硅薄膜的高速生长[32]。但是该方法需要较高的沉积温度，能源消耗较大，不利于生产成本的降低。在刚性衬底上制备薄膜的时候，衬底热膨胀系数差大，薄膜内应力很大，膜基结合力很差，容易崩膜。(3)微波等离子电子回旋共振化学气相沉积法(MWECRCVD)电子回旋共振放电是当今应用物理领域内低气压、低温放电方面一个很重要的最新发展方向。反应气体被微波能量激发电离分解，产生等离子体，当等离子体频率与电磁波频率满足一定要求时，电子会发生回旋共振等离子体能量进一步增加，并通过磁场控制高能粒子沉积在衬底上形成薄膜。MWECR-CVD法具有以下特点[33]：微波能量转化效率高、制备工艺温度低、腔内运行气压低、反应气体高度分解；在工作腔内，因为不需要引入电极，从而减少了杂质的污染，提高了反应气体的稳定性。但是MWECR-CVD法也设备构造复杂、可重复性差、不可控因素多导致其在半导体工业生产领域还没有实现大量推广。(4)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)产生等离子体的过程为反应提供所需的大量能量是其区别于其它CVD法的显著特点。当等离子体化学气相沉积制备薄膜时，反应气体电离产生大量的高温等离子体，为沉积过程提供热量，不用消耗来自外界的能量，从而显著降低了沉积反应温度，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温实现，降低了能源消耗，有利于生产成本的降低，因此该方法适应了当前技术向低温工艺发展的趋势，必将引起更多的关注。薄膜光敏性高、隙态密度低、且没有尺寸限制是PECVD方法制备a-Si:H薄膜的三个重要优点。加之PECVD的低温工艺使得对制备薄膜时衬底要求不高，大大扩大了该方法的使用范围。