Плазменное распыление

4.3. Танака К., Матсуда А. Основные свойства мк-Si, полученного плазменным осаждением............................. 185

Авторы [100] исследовали атомную структуру a-Si: Н, полученную плазменным осаждением. С помощью Фурье-преобразования дифракционных кривых были построены' радиальные функции распределения для атомов Si, определены их первое координационное число (КЧ1) и первое координационное расстояние (R\). В работе {100] проведено также сравнение значений КЧ1 в пленках a-Si: Н, полученных методом разложения чистого силана в тлеющем разряде (TP-a-Si:H), и в a-Si:H, полученном методом реактивного распыления кремниевой мишени в газовой смеси Ar-H2 (PP-a-Si: Н), в зависимости от содержания в a-Si: Н

2) мк-51:Н или смесь аморфного и микрокристаллического кремния (см. Si:H), полученные плазменным осаждением газовой смеси SiH4+H2 на горячую подложку и проявляющие в ИК-спектрах поглощения широкие максимумы, соответствующие колебаниям связей Si—H и Si—Н2;

лучевым осаждением, с повышением температуры подложки увеличивается. Это не согласуется с результатами для мк-SirH, полученного плазменным осаждением, для которого размер зерен остается практически постоянным. На 2.3.11 показаны спектральные зависимости коэффициента оптического поглощения, типичные для пленок мк-Si, полученных методом молекулярно-лучевого осаждения [99]. Из 2.3.11 следует, что с повышением Тпо коэффициент поглощения падает, свидетельствуя об увеличении оптической ширины запрещенной зоны. Приведенные кривые существенным образом отличаются от аналогичных кривых для к-Si или a-Si:H, что обусловлено, по-видимому, различием структур их связей.

4.3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА MK-Si, ПОЛУЧЕННОГО ПЛАЗМЕННЫМ ОСАЖДЕНИЕМ

зоны стехиометрического нитрида кремния (Ego = 5,5 эВ). На 4.4.2 показан колебательный спектр a-SixNi_x :H, в котором наблюдаются полосы поглощения, соответствующие колебательным модам растяжения связей N-H (3340 см"1) и Si-H (2100 см'1) и полосы поглощения, связанные с колебаниями изгиба связи N-H (1150 см~.'). В спектре также видны полосы поглощения, связанные с колебаниями связей Si-N (840 см"1), в которых координационное число атомов азота равно трем, и полоса, обусловленная колебаниями качания связи Si—H (640 см"1). Заметный частотный сдвиг полосы поглощения моногидридной атомной группой Si-H в a-SixNj_x:H (2100 см"1) по сравнению с Si-H в а-Si: Н (2000 см"1) может быть обусловлен наличием связей Si-N, увеличивающих суммарную электроотрицательность связи Si-H [79]. Колебательный спектр a-Si3N4, полученного плазменным осаждением, практически не отличается от спектра, представленного на 4.4.2. Исключение составляют полосы поглощения, обусловленные колебаниями растяжения связей N—Н и Si-H [80]. Определенные по коэффициентам поглощения, соответствующим этим модам растяжения, концентрации связей Si—H и N-H в a-SixN!-x : Н составили 7,1 • 1021 и 3,4 • 1019 см~3 соответственно. Содержание в пленках водорода почти не отличается от концентрации атомов Н в пленках a-Si: Н. Анализ кривых, представленных на

В работе рассмотрены фотовольтаические свойства, гибкость, стабильность и морфология поверхности слоев a-Si: Н солнечных элементов с гетерограницей p-i-n/ОИО (оксиды индия - олова), полученных плазменным осаждением на пленоч-. ной подложке из органического полимера.

Свойства слоев a-Si : Нр-типа, полученных плазменным осаждением в газовой смеси В2Н6 (0,5 % объемн.) + SiH4, также зависят от Тпоап. Как" показано на 5.5.3,6, повышение TnoTkn от 150 до 350 °С увеличивает темновую проводимость и снижает энергию активации, но увеличивает коэффициент, поглощения при длине волны 600 нм от 1,8 • 104 до 7,0 • 104f см"1. Слои a-Si: Нр-типа, полученные при ТПОШ1 > 300 °С имеют большую темновую проводимость и высокое поглощение света с энергией,

В настоящей работе предпринята попытка получения MK-n-слоя плазменным осаждением. При этом особое внимание обращалось на содержание SiH4 в Н2 и общее давление газа.

Представляется, что последовательное нанесение пленки a-Si и плаз-менно осажденного из газовой фазы подзатворного диэлектрика является наиболее эффективным методом получения a-Si-ТПТ высокого качества. Считается, что это связано с малой плотностью поверхностных состояний на границе раздела a-Si/диэлектрик, что дает возможность использовать более низкие напряжения при работе прибора. Этот эффект более существенен для приборов с S-N-диэлектриком. Например, описанный в работе [15] a-Si—ТПТ с S—N-диэлектриком, полученным плазменным ХГФО, работает при напряжении смещения на затворе < 3 В, а предложенный Ишибаши и др. транзистор с диэлектриком S—О—N, полученным плазменным осаждением из газовой фазы, работает при напряжении < 5. В. Что касается второго критерия, то максимальные значения д, равные 0,56 и 1,9 см2/(В • с), наблюдались в приборах с a-Si, полученных в дуговом разряде соответственно с термически выращенным SiO2 или плазменно осажденным из газовой фазы диэлектриком.

4.3. Танака К., Матсуда А. Основные свойства мк-Si, полученного плазменным осаждением............................. 185

Ионно-плазменное распыление представляет собой разновидность катодного распыления — оно осуществляется в результате бомбардировкой ионами газового разряда специальной мишени. Схема установки для ионно-плазменного распыления представлена на 7.4. Распыляемые с поверхности мишени частицы конденсируются на подложке 2. Перед началом процесса воздух из камеры откачивают до давления 10~4 Па. Затем нключают ток накала катода 5, а между анодом 3 и катодом 5 прикладывают напряжение. После заполнения рабочей камеры инертным газом под давлением KH.-.IO-1 Па между анодом и катодом при достаточно большой термоэлектронной эмиссии с катода возникает дуговой разряд, а промежуток между анодом и катодом будет заполнен ионизированным газом — плазмой. Если тепеэь подать на мишень 4 отрицательный потенциал, то положительные ионы будут «вытягиваться» из плазмы и бомбардировать поверхность мишени. Атомы материала мишени начнут распыляться и конденсироваться на подложке 2.

а — диодная система; б — диодная система со смещением; в — диодная система с асимметричным полем; г — катодно-плазменное распыление; д — катодно-плазменное распыление с разделением камеры формирования разряда и камеры распыления мишени и осаждения пленки; е — система с пушкой, для ионного распыления; К — катод; А — анод; М — мишень; /7 —. подложка; Э — управляющие электроды; М/С — магнитная катушка; О — отверстие

ионно-плазменное распыление;

Ионно-плазменное распыление. При минимально достижимом парциальном давлении остаточных газов в камере распыления чистота ионно-раепы/енных пленок будет тем выше, чем выше скорость осаждения. Для по-

Высокочастотное ионно-плазменное распыление представляет собой также универсальное средство для вы-

межутке служат электроны и ионы, движущиеся вдоль электрического поля. В тлеющем разряде давление так велико, что средние длины свободного пробега (К„ — для ионов, Я,а — для распыленных атомов мишени) малы по сравнению с расстоянием d между электродами (Х,„ ba
2 — катодно- и ионно-плазменное распыление;

Двуокись кремния » 4 20000 0,5 2 5—10 — Ионно-плазменное распыление. Реактивное распыление

Ионно-плазменное распыление. При минимально достижимом парциальном давлении остаточных газов в камере распыления чистота ионно-раепы/енных пленок будет тем выше, чем выше скорость осаждения. Для по-

Высокочастотное ионно-плазменное распыление представляет собой также универсальное средство для вы-

Процесс нанесения пленок складывается из двух этапов: превращения вещества в газообразное состояние и конденсации. По «способу превращения вещества в газообразное состояние методы вакуумного нанесения подразделяются на термовакуумное испарение, катодное и ионно-плазменное распыление. Термовакуумное испарение осуществляется нагревом испаряемого вещества. При этом вещество плавится, а затем образуется пар. Правда, некоторые вещества при нагреве переходят в пар, минуя жидкую фазу ^сублимация). Катодное распыление заключается в использовании явления разрушения катода, который является испаряемым веществом, 'при бомбардировке его ионизированными атомами газа. Разновидностью катодного распыления является ионно-плазмен-*юе. Процесс испарения (распыления) характеризуется средней