放电功率对VHF-PECVD沉积微晶硅薄膜的生长特性的仿真模拟

摘要

甚高频等离子体增强化学气相沉积技术是当前高速制备优质微晶硅(μc-Si:H)薄膜的主流方法,其生长机理也一直是研究的热点和难点。本文采用Comsol软件中的等离子模块和Chemkin软件中的AUROR模块相结合的方法,对H2和SiH4混合气体等离子体放电、气相反应和表面生长过程进行了数值模拟,研究了沉积功率对μc-Si:H薄膜沉积速率和结构特性的影响。首先,通过一维的放电模型,获得电子温度和电子浓度等等离子体参数。随后,将该参数带入气相和表面反应模型,得到各种粒子的气相浓度和薄膜的特性参数。模拟过程涉及24个电子碰撞反应、42个气相反应和43个表面反应。同时利用光发射谱对实验过程中等离子辉光特性进行了在线检测,并制备了实验样品。将模拟的SiH3基团、H原子的气相浓度以及它们的比值,生长速率,薄膜中的氢含量和薄膜生长取向等同实验进行了对比,发现能够较好的吻合。