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非晶硅薄膜主要通过气相沉积法制备,核心工艺为等离子体增强化学气相沉积(PECVD/辉光放电法),辅以溅射、蒸发及热分解等技术 。
主流制备方法
等离子体增强化学气相沉积(PECVD):工业绝对主流,利用射频或微波激发硅烷(SiH₄)等气体产生等离子体,在 100-300°C 低温下沉积含氢非晶硅(a-Si:H),能有效钝化悬挂键,适合大面积生产 。
辉光放电法:PECVD 的具体实现形式(含直流、射频、微波辉光放电),通过气体放电分解硅烷沉积薄膜,是制备可掺杂高质量非晶硅的关键技术 。
反应溅射法:包括磁控溅射和离子束溅射(IBS),通过轰击硅靶并在氢气氛围中反应沉积,结合后续退火可制备低光学损耗薄膜,但速率通常低于 PECVD 。
真空/电子束蒸发法:在高真空下蒸发硅源材料并快速冷凝,需极高冷却速率以防结晶,早期使用较多,现多用于特定研究或复合工艺 。
热化学气相沉积(热丝法/CVD):利用高温热丝裂解硅烷气体进行沉积,无需等离子体激发,适用于某些特殊结构或作为 PECVD 的补充 。
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