畢業(yè)論文題目PECVD法制備多晶硅薄膜研究◆學生姓名：◆專業(yè)班級：◆指導教師：ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!總綱1太陽能光伏行業(yè)2太陽能電池3論文主要任務4論文重點內(nèi)容5總結(jié)及展望ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!論文重點內(nèi)容1多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)和特性2多晶硅薄膜的制備方法3PECVD設備和基本原理4PECVD沉積動力學分析5PECVD制備多晶硅薄膜影響因素ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!論文主要任務了解太陽能光伏行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，搜集太陽能電池的相關信息。掌握多晶硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、性能要求，為后面分析奠定基礎?？偨Y(jié)歸納多晶硅薄膜的主要制備方法。PECVD可以低溫、直接制備多晶硅薄膜，具有美好的發(fā)展前景。掌握PECVD設備和基本原理，了解PECVD制備多晶硅薄膜中，沉積的動力學過程。研究探討PECVD制備多晶硅薄膜中的主要影響因素：反應氣源、襯底材料、氫稀釋濃度(硅烷濃度)、襯底溫度、射頻功率、反應氣體壓強等。通過Raman光譜、SEM、數(shù)據(jù)曲線圖等同步結(jié)合沉積理論，給出各影響因素的理論解釋，對工業(yè)化生產(chǎn)具有指導意義。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!無錫尚德太陽能電池有限公司是我國最大的太陽能電池生產(chǎn)廠家，2005年生產(chǎn)82MW，占全國總產(chǎn)量的56.3占晶體硅太陽能電池的61.7%。2007年，尚德太陽能電池有限公司已成為全球第六大生產(chǎn)商。南京中電太陽能公司的產(chǎn)能也由2004年的30MW增加到100M國內(nèi)總產(chǎn)能占全球的16.7%。保定英利綠色能源有限公司是全球最大的垂直一體化光伏發(fā)電產(chǎn)品制造商之一。2007年，公司鑄錠、硅片、電池、組件產(chǎn)能均達到200MW，2008年達到400MW，2009年達到600MW。據(jù)中國太陽能協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2007年國內(nèi)太陽能電池的產(chǎn)量約為1180MWp，在全球太陽能光伏電池市場的份額達到27%。同期，歐洲、日本和美國的產(chǎn)量分別是1062、920和266MWp。2007年世界前16家太陽電池公司中，中國已經(jīng)占有了6家，中國已成為名副其實的太陽能電池世界大國。但中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出“兩頭在外”的格局，即中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的主要銷售市場以及核心技術和原材料都主要來自國際市場。國家應通過稅收優(yōu)惠政策、政策性貸款和專項資金，鼓勵優(yōu)勢企業(yè)進行高純度硅料等核心技術和薄膜電池等新興技術的研發(fā)。這將會大大提高國內(nèi)太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)的整體競爭力，推動中國從太陽能光伏產(chǎn)業(yè)大國躍升為太陽能光伏產(chǎn)業(yè)強國。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!一：晶體硅太陽能電池主要有單晶硅和多晶硅電池，光電轉(zhuǎn)換效率高，工藝成熟，在目前仍然占有市場的主要份額。但耗材大，生產(chǎn)成本高。二：薄膜太陽能電池薄膜太陽電池又叫第二代太陽電池，主要有硅薄膜型太陽能電池(多晶硅、非晶硅)、半導體化合物薄膜型太陽能電池(III-V族化合物(GaAs、InP等)、II-VI族化合物(CdTe、CIGS等)、新材料薄膜型太陽能電池(有機半導體薄膜太陽電池和染料敏化太陽能電池)等。下面將分別做一下介紹2.1非晶硅和微晶硅太陽能電池非晶硅薄膜電池成本低，但S—W效應使其應用受限，微晶硅降低了電池的光致衰退。和非晶硅相比，微晶硅則具有較好的長波光譜響應特性。2.2多晶硅薄膜太陽能電池多晶硅薄膜太陽電池因同時具有單晶硅的高遷移率，長壽命及非晶硅材料成本低、可大面積制備，材料制備工藝相對簡單的優(yōu)點,且無光致衰減效應。多晶硅薄膜電池技術可望使太陽電池組件的成本得到更大程度的降低,從而使得光伏發(fā)電的成本能夠與常規(guī)能源相競爭ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2.4CdTe薄膜電池CdTe（碲化鎘）是為帶隙1.46eV的直接躍遷型半導體，其禁帶寬度隨溫度變化很小，非常接近光伏材料理想禁帶寬度。它的光譜響應與太陽光譜十分吻合，且光吸收系數(shù)極大（>105cm）。其理論轉(zhuǎn)換效率為28％。2.5有機半導體薄膜太陽電池有機薄膜太陽電池以其原料易得，廉價，環(huán)境穩(wěn)定性高，良好的光伏效應等，日益被人們所重視。但是由于高分子材料大都為無定型，即使有結(jié)晶度但是載流子和遷移率依然都很低。因此在轉(zhuǎn)換效率、光譜響應范圍、電池的穩(wěn)定性方面，有機太陽電池仍待提高除了上述的太陽能電池外，近幾年隨著科學技術的發(fā)展，高效太陽能電池、層疊結(jié)構(gòu)太陽能電池發(fā)展迅速，各種提高光電轉(zhuǎn)換效率的結(jié)構(gòu)組合方案被提出。三：第三代太陽電池目前標準太陽能電池的理論轉(zhuǎn)換效率上限為33%,但是分局卡諾循環(huán)太陽能轉(zhuǎn)化為電能效率可達到95%,這說明太陽電池的效率還有很大的提高空間。目前的第三代太陽電池還停留在概念和簡單試驗研究階段。第三代太陽能電池主要有前后重疊電池、多能帶電池、熱太陽能電池、熱載流子電池和沖擊離子化太陽能電池(又叫量子點電池QuantumDotSolarCells)等。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!納米硅薄膜(nc-Si:H)作為一種新型半導體材料，是由納米數(shù)量級Si晶粒組成的一種薄膜。膜層中的晶態(tài)成分和界面原子占總體積的是比例約各為50%。與傳統(tǒng)的非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)和多晶硅（pc-Si:H)相比，nc-Si:H膜的晶粒尺寸降到了納米級，使得它具有新穎的結(jié)構(gòu)特征，呈現(xiàn)出許多獨特的物理性質(zhì)：電導率高、電學激活能低(<0.3ev)、光熱穩(wěn)定性好、光吸收能力強、載流子遷移率高、易于實現(xiàn)摻雜、具有明顯量子點特征以及能在室溫下發(fā)出可見光等特點。

ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!1.1等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）PECVD法是利用輝光放電的熱電子、正離子的能量使SiH4等氣體分解，生成活性粒子硅原子、氫原子或原子團，使之沉積在溫度較低的襯底上從而獲得多晶硅薄膜。PECVD方法區(qū)別于其他CVD方法的特點在于等離子體中含有大量高能量的電子，它們可以提供化學氣相沉積過程所需要的激活能Ea。于是反應氣體雖然處于環(huán)境溫度，但卻能使反應氣體在等離子體中受激、分解、離解和離化，從而大大地提高了參與反應物的活性。1.2常壓(APCVD)和低壓化學氣相沉積（LPCVD）APCVD系統(tǒng)的優(yōu)點是具有高的沉積速率，良好的薄膜均勻性，同時設備簡單，工藝易控，可以實現(xiàn)大面積成膜。缺點是制備的薄膜包含微粒。因此需經(jīng)常對沉積室進行清洗。LPCVD具有生長速度快，成膜致密、均勻和裝片容量大等特點。用該方法制備多晶硅薄膜一般選用硅烷作為氣源，反應氣壓控制在50一133Pa,通過LPCVD法直接沉積在襯底上，但是由于沉積溫度較高，所以襯底材料只能使用石英而不能采用廉價的普通玻璃。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!四金屬誘導晶化（MIC）90年代以來人們發(fā)現(xiàn)非晶硅中加入一些金屬如Al，Cu，Au，Ag，Ni等，能夠降低非晶硅向多晶硅轉(zhuǎn)變的相變能量，在溫度低于500℃時進行退火將非晶硅轉(zhuǎn)化為多晶硅。該方法誘導的多晶硅薄膜中含有大量的金屬離子，破壞了硅薄膜的電學特性，所以多晶硅薄膜的電學性能不好。五區(qū)域熔化再結(jié)晶法（ZMR）區(qū)域熔化再結(jié)晶法是指將一束很窄的源能量在硅薄膜的表面移動以使硅薄膜材料的不同區(qū)域依次熔化再結(jié)晶。六激光晶化法(LIC)激光晶化法主要是利用瞬間激光脈沖產(chǎn)生的高能量入射到非晶硅薄膜表面,僅在薄膜表層產(chǎn)生熱能效應,使非晶硅薄膜在瞬間達到1000℃左右,從而實現(xiàn)非晶硅向多晶硅的轉(zhuǎn)變。在此過程中,激光脈沖的瞬間能量被非晶硅薄膜吸收并轉(zhuǎn)化為相變能,因此不會有過多的熱能傳導到薄膜襯底。因此激光晶化技術已成為一種具有良好應用前景的多晶硅薄膜制備技術。此外，電子束蒸發(fā)(EBE),層轉(zhuǎn)移方法,光CVD法、超高真空CVD、催化CVD,自組織生長（SOG）、部分摻雜法、真空蒸發(fā)、電化學陽極腐蝕法等方法和濺射沉積法(包括MS（Magnetronsputtering）磁控濺射、HFS（highfrequencysputtering）高頻濺射、等離子體濺射法)也可用來制備多晶硅薄膜電池ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!PECVD基本原理等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)是在沉積室內(nèi)建立高壓電場，反應氣體在一定氣壓和高壓電場的作用下，產(chǎn)生輝光放電,反應氣體被激發(fā)成非常活潑的分子，原子，離子和原子團構(gòu)成的等離子體。正離子和電子在高壓電場的作用下，獲得足夠的能量，參與化學反應，大大降低了沉積反應溫度，加速了化學反應過程，提高了沉積速率。圖3直流輝光氣體放電體系模型ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!PECVD系統(tǒng)中，制備多晶硅薄膜以SiH4作源，通過輝光放電使SiH4分解淀積而得到的。當硅烷濃度很高時，產(chǎn)生了如下的化學反應式中的m可取1、2、3等，r1和r2代表兩個不同反應方向的反應速率。實際發(fā)生的過程遠比上式復雜，SiH4生成Si的過程中有許多中間產(chǎn)物，分解反應有幾十個，每個反應都是可逆的。從原理上來講，利用上述反應式是可行的ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!反應氣源硅源氣體的選擇將會直接影響到最終薄膜沉積的好壞。當前較常用的硅源組合是SiH4/H2、SiF4/H2、SiCl4/H2、SiH2Cl2/H2等。SiF4/H2組合硅源是制備太陽能電池材料的一種較新、較好的方法，F(xiàn)元素在薄膜生長和降低沉積溫度中起很大作用，可以實現(xiàn)原位的化學腐蝕和化學清潔作用，通過腐蝕襯底控制襯底的表面粗糙度等。但是SiF4/H2、SiCl4/H2、SiCl4/H2、SiH2Cl2/H2中的無論哪種氣源，都存在鹵族元素，使得實驗過程可能污染薄膜，產(chǎn)生的廢氣中主要是氟化氫和氯化氫，有毒性，還會不斷腐蝕生產(chǎn)設備，增加了維護設備的成本。相對而言，應用SiH4/H2作為氣源，廢氣中幾乎沒有毒性，避免了對設備儀器的腐蝕，減少了維護成本。此方法應用和研究成熟，對工藝設備要求比較低。因此多以其為氣源。返回ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!氫稀釋濃度(硅烷濃度)用PECVD方法制備多晶硅薄膜。如果利用純SiH4氣體或低濃度H2稀釋的SiH4作為氣體源那么在襯底上沉積形成的都是非晶硅薄膜。如果增加H2的濃度Sc為95%——99%就可以制備多晶硅薄膜，在Rmana散射譜中，可以通過比較波數(shù)為480cm-1，(非晶硅特征峰)和520cm-1(晶體硅的特征峰)兩波峰的強度來判定硅膜樣品的晶化率。晶化率Xc可用下式表示:Xc=(I520+I510)/(I520+I510+I480)(4.1)其中I520+I510+I480分別指對應樣品的Raman光譜在480cm-1、510cm-1和520cm-1處進行Lorentzian分解后，三個波峰的相對積分強度。其中510cm-1處的波峰對應介于晶體硅和非晶硅之間晶粒尺寸只有幾個nm的晶粒。硅薄膜的晶粒尺寸可由D=2π（B/△w）1/2(4.2)估算,式中，△w為Raman散射頻移(對于多晶硅薄膜的Raman散射譜，△w為散射譜中晶態(tài)峰位與單晶硅峰位521.5cm-1之差);B為常數(shù)，取值為2.21nm2/cm。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!在形核期，H粒子對弱Si-Si進行轟擊生成H-Si一復合懸鍵，并傳遞一定的能量使其重新組合成穩(wěn)固的鍵，使薄膜趨向規(guī)則的結(jié)晶狀態(tài)生長;這一過程被稱為H的刻蝕模型，如圖5所示。圖5H的刻蝕作用ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!H可以滲透到幾個分子層的厚度，使這一區(qū)域變得松散，Si原子所受束縛變小，同時還吸收H傳遞的能量，活性大大增強，這種作用被稱為化學退火模型，如圖7所示。所有這些影響因素都使得高濃度H2稀釋促進晶化率提高。圖7H的化學退火作用ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!襯底溫度圖9為玻璃和不銹鋼兩種襯底上在不同溫度下所沉積樣品的Raman散射譜。圖中顯示隨著溫度從200℃增加到400℃，520cm-1處的波峰逐漸代替480cm-1處波峰成為主導，表明樣品正逐漸由非晶向多晶轉(zhuǎn)變。當溫度繼續(xù)升高到450℃時出現(xiàn)相反的變化。圖9不同溫度條件下制備樣品的Raman散射ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!反應氣體壓強圖10為射頻功率300W、總氣體流量300sccm、硅烷濃度1%、襯底溫度200℃條件下,沉積速率和晶化率隨沉積氣壓的變化曲線,由圖可見,開始時沉積速率隨著沉積氣壓增加而增大,當沉積氣壓為6.67×102Pa時,沉積速率達到最大,此后隨著氣壓增大而略有下降。沉積速率的變化趨勢是硅烷分壓與電子溫度兩種因素相競爭的結(jié)果,硅烷分壓的上升使成膜基團的產(chǎn)生率升高,而電子溫度的下降則使成膜基團的產(chǎn)生率降低。因此，沉積氣壓存在最優(yōu)值，而且其值與具體的沉積系統(tǒng)密切相關。返回圖10沉積速率及晶化率與沉積氣壓的關系ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!總結(jié)及展望在未來數(shù)十年，全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)將以高達25%～30%的增長率發(fā)展。我國“兩頭在外”的格局急需解決。高效低成本的多晶硅薄膜太陽電池是未來太陽電池工業(yè)的發(fā)展方向。PECVD技術成熟，設備控制簡單。是有望實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的技術之一。PECVD法制備多晶硅薄膜中依據(jù)實驗結(jié)果和相關微觀理論分析，氫稀釋濃度(硅烷濃度)、襯底溫度、射頻功率、反應氣體壓強皆存在最優(yōu)參數(shù)值。選取適當?shù)膮?shù)值，可以用PECVD法制備符合應用要求的多晶硅薄膜?？芍苯釉诹畠r襯底上低溫生產(chǎn)多晶硅薄膜太陽能電池。個人以為：納米多晶硅薄膜有著極其誘人的發(fā)展前景，PECVD制備納米多晶硅薄膜有非常重要的實際意義。或者可以結(jié)合其他再結(jié)晶技術（例如快速熱退火等）以提高晶粒尺寸和多晶硅薄膜的性能，不過這樣就增加了生產(chǎn)設備和工藝的復雜性，還有待于實際市場經(jīng)濟條件下，生產(chǎn)成本和產(chǎn)品性能等因素的綜合考慮。致謝ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!太陽能光伏行業(yè)發(fā)展趨勢太陽是萬物之源，它不但清潔，而且取之不盡用之不竭，對環(huán)境無任何污染。21世紀以來，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)平均年增長率達30%以上，近五年來，全球太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年增長率高達50%。據(jù)研究機構(gòu)Solarbuzz發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2008年，盡管受到全球金融危機的影響，但全球世界太陽能光伏發(fā)電裝機容量達到創(chuàng)紀錄的5.95GW，比2007年增長110%。同期，全球太陽能光伏電池產(chǎn)量從2007年的3.44GW增長到6.85GW，整體產(chǎn)能利用率達到67%。2008年全球光伏市場總收入則達到371億美元。據(jù)世界能源組織（IEA）、歐洲聯(lián)合研究中心、歐洲光伏工業(yè)協(xié)會預測，2020年世界光伏發(fā)電將占總電力的1%，到2040年光伏發(fā)電將占全球發(fā)電量的20%，按此推算未來數(shù)十年，全球光伏產(chǎn)業(yè)的增長率將高達25%～30%。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!太陽能電池原理和分類能量大于構(gòu)成p-n結(jié)的半導體材料的禁帶寬度Eg的光子被價帶電子所吸收，價帶電子吸收光子后激發(fā)到導帶，產(chǎn)生電子一空穴對。在內(nèi)建電場的作用下分離。光生電子和光生空穴分別積累在n區(qū)和p區(qū)，n區(qū)有了過剩電子，p區(qū)有了過剩空穴，這就建立起了p區(qū)為正、n區(qū)為負的光生電動勢，即光生電壓，這就是光生伏特效應。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!目前認為，影響多晶硅薄膜太陽能電池性能的主要因素是晶粒尺寸，晶界寬度和有害雜質(zhì)的含量及分布方式。此外影響電池光電轉(zhuǎn)換效率的因素還有：禁帶寬度，溫度，載流子的復合壽命，光強，參雜濃度及剖面分布，表面復合速率以及襯底因素等納米多晶硅薄膜太陽能電池基于納米尺寸的多晶硅薄膜，當晶粒尺寸為幾個納米時，會產(chǎn)生量子特性，其導電不再是由熱電子引起，而是由量子隧穿效應代替。納米多晶硅薄膜太陽能電池可以在廉價襯底上制備，且無效率衰減問題，轉(zhuǎn)化效率比非晶硅薄膜太陽能電池高，成本低，所以具有市場發(fā)展?jié)摿Α?.3GaAs太陽能電池GaAs具有直接能帶隙，寬度1.42eV。實驗室最高效率已達到24%以上。砷化鎵太陽電池目前大多用液相外延方法或金屬有機化學氣相沉積技術制備，因此成本高，產(chǎn)量受到限制。砷化嫁太陽電池目前主要用在航天器上。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)和特性多晶硅薄膜因具有各種良好的電學性能和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在太陽能電池、傳感器、液晶顯示、薄膜晶體管（TFT）和大規(guī)模集成電路等領域得到廣泛的應用。多晶硅薄膜是由許多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒構(gòu)成的。晶粒與晶粒之間的區(qū)域稱為晶界,其結(jié)構(gòu)相對復雜，晶界厚度通常為幾個原子層。晶界和晶粒的結(jié)構(gòu)不同，它們的原子化學勢也不同。晶界包含很多復合中心(懸掛鍵或雜質(zhì))，光致載流子在被結(jié)分開之前，如果碰到晶界，會導致電子和空穴的復合，從而降低電池效率。所以晶界對太陽電池性能的影響很大。因此，如何加大晶粒尺度從而減少晶界，如何提高晶化率鈍化晶界，如何使晶粒具有擇優(yōu)取向形成柱狀結(jié)晶從而避開晶界的影響，是制備優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的主要研究方向。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!多晶硅薄膜的制備方法生長多晶硅薄膜的方法很多，這些方法從兩個方面來分類，一種分類是按照制備溫度的高低，可以分為高溫制備技術(>600℃)和低溫制備技術(<600℃)。另一種分類是按照制備過程，可分為直接制備方法和間接制備方法，主要有以下六種：一化學氣相沉積法(CVD)、二液相外延技術（LPE）、三固相晶化法（SPC）、四金屬誘導晶化（MIC）、五區(qū)域熔化再結(jié)晶法（ZMR）、六激光晶化法(LIC)。直接法就是通過不同的反應條件以控制最初晶粒的形成并直接長大在基片襯底上制備多晶硅的方法。一化學氣相沉積法(CVD)ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!1.3熱絲化學氣相沉積法(HWCVD)HWCVD的優(yōu)點是高溫熱絲使氣體分解，沉積速率高。沉積溫度為175一400℃，可用廉價玻璃襯底。但在高溫下燈絲蒸發(fā)產(chǎn)生的金屬原子沉入膜中，對薄膜造成污染,在高沉積速率下，薄膜中形成微空洞，易氧化。二液相外延技術（LPE）液相外延(LPE)法首先將Si在較高的溫度下溶解于金屬溶劑，然后通過降低溶液的溫度使之處于過飽和狀態(tài)。在此過程中所析出的Si將沉積在與溶液接觸的高溫襯底上。因為屬于一個接近熱平衡的生長過程，液相外延所制的Si薄膜具有較低的結(jié)構(gòu)缺陷密度、較低的內(nèi)應力和較低的界面復合率。而所謂的間接制備法就是指首先在基片襯底上制備一層非晶硅薄膜，再通過之后的處理制備多晶硅薄膜的方法。主要有：三固相晶化法（SPC）固相晶化技術是指激發(fā)固態(tài)下的非晶硅薄膜使其熔化重組，從而使非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜的技術。固相晶化法的優(yōu)點是能制備大面積的超薄薄膜，可進行原位摻雜，成本低，工藝簡單、易操作，易于形成生產(chǎn)線。缺點是退火溫度通常在600℃以上，通常只能選擇石英或單晶硅。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!PECVD設備結(jié)構(gòu)PECVD系統(tǒng)有很多種類型，其主要組成部件有：真空室組件、直流電源、基片水冷加熱臺、窗口及法蘭接口部件、工作氣路、抽氣機組（機械泵和分子泵）、閥門及管道、真空測量及電控系統(tǒng)。直流輝光放電系統(tǒng)組成如下圖所示：圖1PECVD設備外觀圖圖2直流輝光放電PECVD沉積系統(tǒng)示意圖ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!PECVD沉積動力學分析等離子體沉積的動力學過程可以分為三步:(1)激活基的產(chǎn)生:具有一定能量的電子主要通過雪崩電離被激活，這些具有高能量的電子通過碰撞而激活分子，產(chǎn)生中性基和離化的反應物。(2)基的吸附和離子的介入:中性基一旦形成就會與表面作用。等離子體本身能產(chǎn)生活性的表面位置，中性基可能被結(jié)合。這兩種效應都可促使薄膜的形成。離子也可以把已經(jīng)沉積上的一些物質(zhì)重新濺射出來。這種反濺射會影響薄膜的密度和粘附性。(3)吸附物質(zhì)的再排列:一旦原子達到表面，就會重新排列。原子向穩(wěn)定位置的移動取決于襯底溫度。在較高的襯底溫度下，薄膜的質(zhì)量較好。ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!PECVD制備多晶硅薄膜影響因素PECVD法制備多晶硅薄膜中，影響因素有很多，探討幾個主要的因素有著實際的意義。這些因素主要有：1反應氣源2襯底材料3氫稀釋濃度(硅烷濃度)4襯底溫度5反應氣體壓強6射頻功率ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!襯底材料襯底的熔點、熱膨脹系數(shù)、導電性、表面形貌、以及與硅材料的晶格匹配都對所沉積的多晶硅有很大的影響。從其他條件均一致的SEM可以看出，三種襯底上的結(jié)晶效果由玻璃、毛玻璃、不銹鋼依次變壞。說明襯底的導電性和表面形貌都影響到了薄膜的結(jié)晶狀況。圖4為不同襯底上沉積樣品的SEM形貌圖。圖4不同襯底的SEM圖象返回ECVD法制備多晶硅薄膜共35頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!不同H2稀釋下測量的參數(shù)如表1SiH4中摻H2可以從幾個方面影響薄膜的晶化狀況。SiH4分解生成SiH3和SiH2等粒子,SiH3是薄膜的主要生長粒子，而SiH2卻對薄膜的質(zhì)量有害因為SiH2可以和SiH4進行聚合反應生成Si2H6,SiH2逐步和生成物反應生成SinH2n+2，最終