微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积法制备多晶硅薄膜

利用微波电子回旋共振等离子体增强型化学气相沉积(ECR-PECVD)采用一步法直接在K9玻璃上低温沉积制备了多晶硅薄膜。研究了不同实验参数对薄膜沉积的影响,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)等实验分析方法对不同条件下制备的样品进行了晶体结构和表面形貌分析,并讨论了多晶硅薄膜沉积的最佳条件。实验结果表明,玻璃衬底上多晶硅薄膜呈柱状生长,并有一定厚度的非晶孵化层;较高氢气比例和衬底温度有利于结晶,薄膜的结晶率达到了62%;晶粒团簇的最大尺寸约为500nm。

永磁电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统

研制了一台永磁ECR等离子体化学气相沉积系统。通过同轴开口电介质空腔产生表面波 ,利用高磁能积Nd Fe B磁钢块的合理分布形成高强磁场 ,通过共振磁场区域内的电子回旋共振效应产生大面积均匀的高密度等离子体。进行了ECR等离子体化学气相沉积氧化硅和氮化硅薄膜工艺的研究。6英寸片内膜厚均匀性优于 95 % ,沉积速率高于 10 0nm/min ,FTIR光谱分析表明薄膜中H含量很低。

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明：电子温度为5～10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。

电子回旋共振—微波等离子体化学气相沉积法制备a-C:H(N)薄膜

采用电子回旋共振 -微波等离子体化学气相沉积技术 ,使用 CH4 和 N2 混合气作为反应气体 ,在硅衬底上制备掺氮含氢非晶碳 (a- C∶ H(N) )薄膜。紫外 Ram an光谱证实了薄膜的类金刚石特性 ;傅立叶变换红外光谱表明薄膜中存在 CH和 CN键结构。采用原子力显微镜 (AFM)观察薄膜的微观表面形貌 ,结果表明薄膜表面光滑。论文详细叙述了薄膜制备工艺 ,对测试结果进行了分析讨论 。

多晶硅薄膜等离子体增强化学气相沉积低温制备工艺

采用电子回旋共振等离子增强化学气相沉积(ECR-PECvD)方法,以SiH4和H2为气源,在普通玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜.利用XRD、Raman光谱和TEM研究了衬底温度、氢气流量和微波功率对多晶硅薄膜结构的影响.结果表明,制得的多晶硅薄膜多以(220)取向择优生长,少数条件下会呈现(111)择优取向.当衬底温度为300℃、H2流速为25 mL/min、微波功率为600 W时,多晶硅薄膜结晶状态最好,且呈最佳的(220)取向.

用电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)方法制备非晶态氮化硅薄膜

探讨如何用电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)设备制备非晶态氮化硅介质膜和光学膜。通过改变工艺条件中的微波功率、硅烷(S iH4)、氮气(N2)、氩气(Ar)流量、样品台温度等,控制和优化氮化硅(S iNx)折射率和生长速率,得到了各工艺条件对氮化硅(S iNx)折射率和生长速率影响曲线;通过测量用本方法制备的高反膜系的反射率,证实了镀光学膜时理论值与实际值符合的很好。

ECR等离子体刻蚀增强机械抛光CVD金刚石

采用电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀与机械抛光相结合的方法抛光化学气相沉积(CVD)金刚石,运用扫描电镜、Raman光谱观察、分析了刻蚀与抛光后金刚石的表面形貌和质量变化,并与单纯的机械抛光相比较,研究了等离子体刻蚀对后续机械抛光的影响,结果发现:金刚石经ECR等离子体刻蚀后非晶碳含量有一定程度降低,刻蚀过程在金刚石晶面形成的疏松表面有利于机械抛光,金刚石表面平均粗糙度更加快速降低。对比实验表明等离子体刻蚀对机械抛光前期的抛光效率的增强效果更为明显,在ECR等离子体刻蚀后的金刚石样品经10min机械抛光后粗糙度从7.284下降到1.054μm,而直接机械抛光30min时金刚石的表面粗糙度为1.133μm,在机械抛光的初始阶段,等离子体刻蚀后的机械抛光效率是单纯机械抛光效率的3倍。最终,经过三次重复刻蚀后机械抛光,金刚石表面粗糙度降为0.045μm。

等离子体清洗GaAs和Al_2O_3衬底的RHEED图像分析

针对GaAs和Al2O3作为外延GaN薄膜的主要衬底材料,采用电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积(ECRPEMOCVD)工艺对其分别进行纯氢、氢氮等离子体清洗,并配备高能电子衍射仪(RHEED)实时监测清洗过程.CCD的RHEED图像分析表明,在一定条件下用纯氢等离子体对GaAs衬底清洗只需1min左右,即可得到比较平整的清洗表面,但清洗2min以上表面质量开始变坏.若在氢气中加入少量氮气,清洗时间可延长至10min左右.而Al2O3衬底对纯氢等离子体的清洗时间比较敏感,清洗2min左右就能获得平整的清洗表面,若时间延长到4min,表面质量将开始变坏.如果采用氢氮等离子体清洗,约需20min时间,而且在很宽的清洗时间范围(20～30min)内都能获得良好的清洗表面.

氦等离子体前处理对多晶硅薄膜性能的影响

采用微波电子回旋共振等离子体增强磁控溅射(microwave electron cyclotron resonance plasma-enhanced magnetron sputtering,ECR-PEMS)和电子回旋共振等离子体辅助化学气相沉积(microwave electroncyclotron resonance chemical vapor deposition,ECR-CVD)技术,分别在单晶硅片(100)基底上低温制备了多晶硅薄膜.采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪以及原子力显微镜对薄膜微观结构及表面形貌进行表征,研究纯氦等离子体基底前期处理对所沉积薄膜性能的影响.结果表明,氦等离子体前处理技术能大幅提高多晶硅薄膜结晶度和颗粒尺寸,明显改善ECR-CVD法所得多晶硅薄膜的微观结构特性和表面形貌.

丙酮环境下ECR微波等离子体辅助化学气相沉积类金刚石薄膜研究

利用电子回旋共振 (ECR)微波等离子体辅助化学气相沉积技术、工作气氛为丙酮 ,在光学玻璃衬底上得到了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜 .在工艺研究中 ,对等离子体中氧的存在及其作用进行了分析 .原子力显微镜分析表明 ,薄膜的表面粗糙度小于 1 0nm ,晶粒尺寸约为 1 0 0nm .拉曼光谱和中红吸收谱研究发现 ,薄膜具有强烈的荧光效应 ,含有sp1 ,sp2 ,sp3杂化C—C ,sp3杂化CH3,羰基CO、含氧多元环以及—COOH基等 .利用纳米力学探针以及近红区红外透射谱分析了薄膜的力学及光学性能 ,结果表明 ,薄膜的显微硬度接近 4GPa ,体弹性模量约为 1 1GPa ;薄膜在近红区完全没有吸收峰 ,折射系数为 1 .5 76 ;根据薄膜干涉花样 ,计算薄膜的沉积速率为 4 6 0nm h .

栅网与偏压对CHF_3电子回旋共振放电等离子体特性的影响

研究了电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积系统中栅网的增加和栅网上施加 +6 0V和 - 6 0V偏压对CHF3放电等离子体特性的影响 .发现在低微波功率下栅网与偏压对等离子体中基团分布的影响较大 ,而高微波功率下的影响逐渐减小 .这是由于低微波功率下等离子体中电子温度较低 ,基团的分布同时受栅网鞘电场和电子碰撞分解的共同作用 ;而高微波功率下电子温度较高 ,栅网鞘电场的作用减弱 。

MWECRCVD等离子体系统梯度磁场对沉积a-Si:H薄膜特性研究

分别研究了磁场线圈电流为 115 2和 137 7A以及 137 7A并在加热台下加放SmCo永磁体的方法 ,来改变单磁场线圈分散场MWECRCVD系统等离子体室及沉积室磁场形貌 .用洛伦兹拟合定量地得到了三种磁场形貌的磁场梯度 .研究了磁场梯度对沉积a Si:H薄膜性能的影响 .研究表明 :在衬底附近 ,高的磁场梯度可以获得高的沉积速率 ;在温度不很高时 ,高的磁场梯度可得到光敏性较好的a Si:H薄膜 .

MWECR-CVD法高速沉积氢化非晶硅薄膜

介绍了一种新型的 MWECR-CVD 装置．该装置设计采用了一种由单个电磁线圈和永磁体单元组合的新型磁场,设计了一种新型的矩形耦合波导．应用这一装置使 a-Si∶H 薄膜的沉积速率达到了 2nm／s 以上．为了降低薄膜的光致衰退效应,提出了热丝辅助的 MWECR-CVD,这一改进可以大大降低薄膜的氢含量,改善薄膜的光照稳定性．

热丝辅助MWECR-CVD法沉积氢化非晶硅薄膜研究

为了降低a-Si:H薄膜中的氢含量,提高其稳定性,在我们MWECR-CVD系统中引入了热丝装置,热丝对等离子体的热辐射使等离子体升温,既促进了气体的进一步分解和电离,获得较多的低氢原子基团,也减少了活性高硅烷聚合物的生成,从而使薄膜中的(SiH2)n的含量降低。同时,热丝对样品表面提供的热辐射和光辐射也可以进一步降低薄膜的氢含量。实验结果表明,用这种装置沉积的a-Si:H薄膜,氢含量可降低到4.5at%左右,稳定性明显增强,光敏性也有一定改善。

CHF_3/C_6H_6等离子体中的基团分析

在一个微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统中,测量了CHF3、C6H6及其混合气体放电的质谱和发射光谱图,分析了等离子体中主要基团的分布及其产生的途径,研究了放电功率和流量对主要基团密度的影响,以及它们与氟化非晶碳薄膜沉积速率和键结构之间的关联。结果表明,提高微波功率会增加CHx、CFx等成膜基团的密度,有利于加大沉积速率;而增加CHF3的进气量则会加大F原子基团的密度,这是由于它控制了薄膜的氟化程度。

热丝辅助MW ECR CVD技术高速沉积高质量氢化非晶硅薄膜(英文)

氢化非晶硅薄膜具有优异的光电特性,在制备薄膜太阳能电池中有重要的应用。本文采用热丝辅助MW ECRCVD技术,通过调整各种工艺参数,制备了高沉积速率(DR>2.5nm/s)及高光敏性(σph/σD>105)的氢化非晶硅薄膜。实验表明,在衬底表面温度的分布中,热丝辐射和离子轰击引起的温度对薄膜的光敏性影响较大;在薄膜沉积的最后几分钟适当加大H稀释率,有利于薄膜光电特性的改善。

玻璃衬底上低温沉积GaN薄膜研究

采用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积（ECR-PEMOCVD）方法在康宁7101型普通玻璃衬底上沉积了GaN薄膜,利用反射高能电子衍射（RHEED）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和霍尔测量系统对样品进行了检测,研究了其结晶性和电学特性随沉积温度的变化。结果表明,当沉积温度为250-430℃时,得到的GaN薄膜都呈现高度的c轴择优取向,结晶性较好;薄膜表面形貌较为平整且呈n型导电。

流量比对等离子体基团分布和薄膜结构的影响

使用光强标定的发射光谱(AOES)测量了CHF3/C6H6混合气体的微波电子回旋共振(ECR)放电等离子体中基团的分布状态。实验发现随着CHF3流量的增加,成膜基团CF、CF2、CH等的相对密度增大,而刻蚀基团F的密度也会增加,从而使得a-C:F薄膜的沉积速率降低。同时红外吸收谱(IR)分析表明,在高CHF3流量下沉积的a-C:F薄膜中含有更高的C-F键成分。可见在a-C:F薄膜的制备中CHF3/(CHF3+C6H6)流量比是重要的控制参量。

升级冶金级Si衬底上ECR-PECVD沉积多晶Si薄膜

成功地应用电子回旋共振微波等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)法在升级冶金级Si衬底上175℃低温条件下沉积了一层优质多晶Si薄膜。研究了压强、流量比对多晶Si薄膜质量的影响,并用Raman、RHEED、SEM、XRD对薄膜结晶性、晶粒大小及显微组织结构进行了表征。发现在恒定气压下,结晶质量随流量比增大先变好后变差,即存在最佳流量比,0.16Pa对应10∶5,而0.4 Pa对应10∶6.8。