發(fā)布時(shí)間：2018-08-02 12:55

【摘要】：多晶硅薄膜因其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)性能及成本優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。低溫、快速制備高質(zhì)量多晶硅薄膜是其重要的發(fā)展方向。在眾多低溫工藝中,H原子被廣泛認(rèn)為對(duì)多晶硅薄膜制備有著重要的促進(jìn)作用。近些年來(lái)新開(kāi)發(fā)的中壓等離子體技術(shù)其中一個(gè)重要的特性就是擁有高的H原子密度,因此其可能在低溫制備多晶硅薄膜方面有著極大的潛力。本論文以中壓等離子體技術(shù)為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)一種新的非晶硅薄膜快速退火晶化的方法,驗(yàn)證高密度H原子在晶化過(guò)程中起到的重要作用;再根據(jù)其高密度H原子及高溫條件下獨(dú)特的團(tuán)簇式高速外延的特點(diǎn),探究低溫條件下基于玻璃襯底的多晶硅沉積工藝。(1)利用Ar、H2作為等離子體氣體而產(chǎn)生的中壓等離子體對(duì)1μm厚的無(wú)氫非晶硅薄膜進(jìn)行退火,幾秒鐘內(nèi)即可獲得高結(jié)晶度的微晶硅薄膜,襯底溫度低于600℃。中壓等離子體提供的熱能及高密度H原子化學(xué)退火作用是其能夠?qū)崿F(xiàn)低溫快速退火重要原因。實(shí)驗(yàn)也探究了H2濃度、等離子體能量和退火時(shí)間對(duì)薄膜的形態(tài)與結(jié)晶度的影響,發(fā)現(xiàn)合理的提高功率和H原子濃度是短時(shí)間退火得到高結(jié)晶度薄膜的關(guān)鍵控制工藝,進(jìn)一步提高H原子活性及延長(zhǎng)退火時(shí)間會(huì)造成薄膜表面的刻蝕。另外也對(duì)中壓等離子體退火機(jī)制做出了描述。(2)利用中壓等離子體CVD技術(shù)在玻璃襯底上實(shí)現(xiàn)了低溫多晶硅薄膜的制備。在110℃的襯底整體溫度條件下獲得了平整、連續(xù)的多晶硅薄膜,沉積速率達(dá)到了7.4μm/min,高于傳統(tǒng)CVD方法不止一個(gè)數(shù)量級(jí)。實(shí)驗(yàn)同時(shí)探究了沉積工藝對(duì)薄膜質(zhì)量和沉積速率的影響:提高射頻功率可以提高薄膜質(zhì)量和沉積速率;提高硅烷濃度可提高沉積速率,但薄膜質(zhì)量先提升再降低。通過(guò)提高等離子體活性的方式可進(jìn)一步降低整體襯底溫度至85℃,并獲得完全結(jié)晶、形貌平整的多晶硅薄膜。通過(guò)以上述兩方面的研究,表明了中壓等離子體在低溫高速制備多晶硅薄膜的優(yōu)越性。
[Abstract]:Polysilicon thin film is considered to be the key material in the information industry and the solar photovoltaic power generation industry because of its unique optics, electrical properties and cost advantages. Low temperature and rapid preparation of high quality polysilicon thin film are its important development direction. In many low temperature processes, H atoms are widely recognized as an important promotion to the preparation of polysilicon thin films. In recent years, one of the most important characteristics of the newly developed medium pressure plasma technology is to have a high H atomic density. Therefore, it may have great potential in the preparation of polysilicon thin films at low temperature. This paper is based on the medium pressure plasma technology, and develops a new method of rapid annealing of amorphous silicon thin films. The important role of high density H atoms in crystallization process is proved, and according to the characteristics of high density H atom and high speed epitaxy under high temperature conditions, the polycrystalline silicon deposition process based on glass substrate at low temperature is explored. (1) the medium pressure plasma produced by Ar, H2 as the plasma body of the plasma to the non hydrogen non hydrogen non. The crystalline silicon thin film can be annealed in a few seconds. The substrate temperature is lower than 600. The thermal energy provided by the medium pressure plasma and the high density H atomic chemical annealing are important reasons for the rapid annealing at low temperature. The experiment also explores the H2 concentration, the plasma energy and the annealing time on the shape of the film. With the influence of state and crystallinity, it is found that reasonable increase of power and H atom concentration is the key control technology for short time annealing of high crystallinity thin films. Further improving the H atomic activity and prolonging the annealing time will cause the etching of the film surface. In addition, the medium pressure plasma annealing machine is also described. (2) the use of medium pressure plasma CV D technology has realized the preparation of low temperature polysilicon thin film on the glass substrate. The smooth, continuous polysilicon film was obtained at the overall temperature of 110 centigrade. The deposition rate reached 7.4 mu, higher than the traditional CVD method more than one order of magnitude. The effect of the deposition process on the film quality and deposition rate was also investigated. Radio frequency power can improve the film quality and deposition rate, and increase the silane concentration to increase the deposition rate, but the film quality first increases and then decreases. By increasing the plasma activity, the overall substrate temperature can be further reduced to 85 degrees C, and the complete crystalline and smooth polycrystalline silicon film is obtained. Through the above two aspects of research, The superiority of medium pressure plasma in preparing polycrystalline silicon thin films at low temperature and high speed is demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN304.12;TB383.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃創(chuàng)君,林璇英,林揆訓(xùn),余楚迎,姚若河;低溫制備高質(zhì)量多晶硅薄膜技術(shù)及其應(yīng)用[J];功能材料;2001年06期

2 王麗春;張貴鋒;侯曉多;姜辛;;金屬Cu誘導(dǎo)層對(duì)熱絲法制備多晶硅薄膜微結(jié)構(gòu)的影響[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2009年03期

3 夏冬林;楊晟;徐慢;趙修建;;金屬鋁誘導(dǎo)法低溫制備多晶硅薄膜[J];感光科學(xué)與光化學(xué);2006年02期

4 黃園媛;石培培;牛巧利;章勇;;金屬鎳誘導(dǎo)p型多晶硅薄膜的光電性能研究[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2011年04期

5 饒瑞,徐重陽(yáng);多晶硅薄膜材料與器件研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年07期

6 王軍,祁康成,成建波;多晶硅薄膜的工藝研究[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2004年04期

7 熊家國(guó);;多晶硅薄膜材料與器件研究進(jìn)展[J];國(guó)外建材科技;2006年03期

8 蔡捷宏;姚若河;陳明鑫;許佳雄;陳岳政;;金屬誘導(dǎo)法制備多晶硅薄膜的研究進(jìn)展[J];輕金屬;2006年11期

9 馬蕾,簡(jiǎn)紅彬,康建波,彭英才;多晶硅薄膜制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J];河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

10 楊定宇;蔣孟衡;楊軍;;低溫多晶硅薄膜的制備評(píng)述[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 宋莎莎;李緒奇;;電感耦合等離子體化學(xué)氣相沉積法制備多晶硅薄膜[A];第十六屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國(guó)等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

2 邱法斌;張玉;駱文生;劉傳珍;荊海;黃錫珉;;多晶硅薄膜材料的準(zhǔn)分子激光燒結(jié)制備與性能研究[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

3 廖華;林理彬;劉祖明;李景天;劉強(qiáng);陳庭金;許穎;;陶瓷硅襯底上沉積多晶硅薄膜研究[A];21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 廖華;林理彬;劉祖明;李景天;劉強(qiáng);陳庭金;許穎;;鎂鋁尖晶石透明陶瓷襯底上沉積多晶硅薄膜研究[A];21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

5 吳昊;孟永鋼;蘇才鈞;郭占社;;多晶硅薄膜拉伸疲勞的缺口和寬度效應(yīng)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 林璇英;余楚迎;姚若河;吳萍;李美亞;林揆訓(xùn);石旺舟;;優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的制備[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

7 李瑞;陳永生;楊仕娥;靳銳敏;王海燕;張宇翔;盧景宵;;多晶硅薄膜的制備參數(shù)對(duì)其結(jié)晶狀況的影響[A];2004年中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2004年

8 李瑞;陳永生;楊仕娥;靳銳敏;王海燕;張宇翔;盧景宵;;多晶硅薄膜的制備參數(shù)對(duì)其結(jié)晶狀況的影響[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2004年

9 許穎;于元;莫春東;李海峰;黃勇;;陶瓷襯底上制備多晶硅薄膜的初步研究[A];中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)2001年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

10 祁菁;賀德衍;;AlCl_3誘導(dǎo)晶化法制備多晶硅薄膜[A];第十六屆全國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;日開(kāi)發(fā)高性能多晶硅薄膜制造技術(shù)[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

2 記者 劉歡;全新等離子體技術(shù)“吃掉”生活垃圾[N];北京日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 唐正霞;鋁誘導(dǎo)多晶硅薄膜的制備、性能及生長(zhǎng)機(jī)理研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 靳瑞敏;中溫制備多晶硅薄膜及相關(guān)理論問(wèn)題的探討[D];鄭州大學(xué);2006年

3 張宇翔;太陽(yáng)能電池用多晶硅薄膜的制備研究[D];鄭州大學(xué);2005年

4 蘇元軍;ICP輔助磁控濺射制備多晶硅薄膜[D];大連理工大學(xué);2011年

5 王成龍;太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜鋁誘導(dǎo)晶化（AIC）機(jī)制及工藝控制研究[D];蘭州交通大學(xué);2009年

6 黃金英;高品質(zhì)低溫多晶硅薄膜晶體管的制作與周邊一體化設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2006年

7 何竹;非晶硒壓致多形態(tài)轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)研究[D];西南交通大學(xué);2014年

8 辛亮;開(kāi)放骨架磷酸鋁晶化初期的理論模擬[D];吉林大學(xué);2016年

9 楊效益;連續(xù)晶化法合成高性能4A沸石的研究[D];太原理工大學(xué);2010年

10 王卓鵬;分子篩的晶化機(jī)理及多孔涂層的制備與應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 辛雅q;柔性多晶硅薄膜制備及性質(zhì)分析[D];華北電力大學(xué);2015年

2 吳強(qiáng);異質(zhì)襯底多晶硅薄膜籽晶層的制備及其性質(zhì)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

3 何海洋;石墨與石英襯底上多晶硅薄膜制備與分析[D];華北電力大學(xué);2015年

4 王高飛;鋁誘導(dǎo)對(duì)多晶硅生長(zhǎng)的影響[D];湖南師范大學(xué);2015年

5 余兆國(guó);MEMS多晶硅薄膜電阻輻射效應(yīng)的研究[D];東南大學(xué);2016年

6 王紅娟;光熱退火制備多晶硅薄膜的研究[D];鄭州大學(xué);2006年

7 劉偉;鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜的研究[D];陜西師范大學(xué);2008年

8 朱晨光;多晶硅薄膜中納米天線場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)的研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

9 張良艷;金屬誘導(dǎo)多晶硅薄膜制備與研究[D];電子科技大學(xué);2010年

10 陳海力;制備工藝對(duì)鋁誘導(dǎo)多晶硅薄膜性能影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：2159504