RU2100477C1 - Process of deposition of films of hydrogenized silicon - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of thin-film silicon solar elements, photosensitive materials for optical sensors and thin-film transistors for large-sized displays. SUBSTANCE: process of deposition of films of hydrogenized silicon consists in supply of working gas from source into vacuum chamber for creation of supersonic stream of silicon-carrying gases which is passed through electron beam plasma for formation of impurity of neutral radicals of silicon for deposition of film on surface of substrate placed into stream of low-pressure gas. EFFECT: enhanced efficiency of process. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии нанесения пленок и может быть использовано для изготовления тонкопленочных кремниевых солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев. Одной из проблем технологии нанесения пленок является увеличение скоростей роста пленок гидрогенизированного аморфного кремния на больших площадях подложек при низких температурах с качеством, пригодным для их применения в солнечных элементах и тонкопленочных транзисторах. The invention relates to a technology for applying films and can be used for the manufacture of thin-film silicon solar cells, photosensitive materials for optical sensors and thin-film transistors of large-sized displays. One of the problems of the film deposition technology is the increase in the growth rates of hydrogenated amorphous silicon films over large areas of substrates at low temperatures with a quality suitable for their use in solar cells and thin-film transistors.

Известны несколько способов осаждения пленок гидрогенизированного аморфного кремния (Обзор J.S. Tsuo and W. Luft. Alternative deposition processes for hydrogenated amorphous silicon and related alloys. // Appl. physics communications, 10 N 1/2, P. 71-141, 1990):
а) плазмохимическое,
б) фотохимическое,
в) термическое,
г) физическое.Several methods are known for the deposition of hydrogenated amorphous silicon films (Review by JS Tsuo and W. Luft. Alternative deposition processes for hydrogenated amorphous silicon and related alloys. // Appl. Physics communications, 10 N 1/2, P. 71-141, 1990):
a) plasma-chemical
b) photochemical,
c) thermal
d) physical.

Наиболее распространенным и интенсивно развивающимся методом является плазмохимическое осаждение. Вариантов этого метода очень много, но общим во всех вариантах является использование тлеющего разряда при давлениях в реакторе около 0,1 Тор. В разряде крмнийсодержащие газы (SiH₄, Si₂H₆, SiF₄ или же различные их смеси с благородными газами) диссоциируют, возбуждаются и при попадании на поверхность подложки превращаются в пленку. Этот метод обеспечивает получение легированных и нелегированных пленок гидрогенизированонго кремния на больших площадях подложек, но при скоростях роста, меньших (0,2-0,3) нм/с, с оптоэлектронными характеристиками, вполне пригодными для применений в солнечных элементах. Увеличение скоростей роста пленок в рамках этого метода сопровождается ухудшением характеристик пленок.The most common and rapidly developing method is plasma-chemical deposition. There are a lot of variants of this method, but common in all cases is the use of a glow discharge at pressures in the reactor of about 0.1 Torr. In the discharge, silicon-containing gases (SiH ₄ , Si ₂ H ₆ , SiF _4, or various mixtures thereof with noble gases) dissociate, excite, and when they enter the surface of the substrate turn into a film. This method provides the production of doped and undoped films of hydrogenated silicon on large areas of substrates, but at growth rates lower than (0.2-0.3) nm / s, with optoelectronic characteristics quite suitable for applications in solar cells. An increase in the film growth rates in the framework of this method is accompanied by a deterioration in the characteristics of the films.

При фотохимическом осаждении диссоциация кремнийсодержащих газов осуществляется воздействием света различной длиной волны. В качестве источников света используют различные лампы (водородные, ксеноновые, аргоновые и т.д.), а также лазеры. Однако, этот метод пока не получил столь широкого распространения как плазмохимический из-за несколько худших характеристик пленок и из-за технических трудностей (в частности, меньшей эффективности диссоциации фотонами нежели электронами). During photochemical deposition, the dissociation of silicon-containing gases is carried out by exposure to light of different wavelengths. As light sources use various lamps (hydrogen, xenon, argon, etc.), as well as lasers. However, this method has not yet received such widespread use as a plasma-chemical method because of the somewhat worse characteristics of the films and because of technical difficulties (in particular, the less efficient dissociation by photons than electrons).

Термическое индуцирование пиролитическое осаждение обеспечивает при температурах свыше 500^oC достаточно высокую скорость роста пленок, однако, эти пленки имеют плохие электронные характеристики.Thermal induction pyrolytic deposition at temperatures above 500 ^o C provides a sufficiently high film growth rate, however, these films have poor electronic characteristics.

Физическое осаждение осуществляется либо испарением кремния, либо распылением твердой мишени. Этот метод обеспечивает высокие скорости роста пленок, но качество пленок, полученных этим методом, существенно хуже, чем в традиционном плазмохимическом осаждении. Physical deposition is carried out either by evaporation of silicon, or by sputtering a solid target. This method provides high film growth rates, but the quality of the films obtained by this method is significantly worse than in traditional plasma-chemical deposition.

Однако, известные, перечисленные выше способы обладают существенным недостатком, связанным с ограничением скоростей роста пленок величиной (0,2-0,3) нм/с. В то время как необходимость удешевления производства солнечных элементов требует повышения скоростей роста до величин (2-3) нм/с. (Обзор J. P. M. Smitt //Thin Solid Films, v. 174, p. 193-202, 1989). Ухудшение оптоэлектронных характеристик пленок, происходящее с увеличением скоростей их роста, связано с образованием дефектов, которые в свою очередь возникают из-за попадания на поверхность растущей пленки мелкодисперсных частиц, формирующихся при столкновениях активированных частиц в газовой фазе. However, the known methods listed above have a significant drawback associated with limiting the growth rates of the films to (0.2-0.3) nm / s. While the need to reduce the cost of production of solar cells requires increasing growth rates to values (2-3) nm / s. (Review by J. P. M. Smitt // Thin Solid Films, v. 174, p. 193-202, 1989). The deterioration of the optoelectronic characteristics of the films, which occurs with an increase in their growth rates, is associated with the formation of defects, which, in turn, arise due to the penetration of fine particles formed on collisions of activated particles in the gas phase onto the surface of the growing film.

В приведенных ниже примерах пытались решить задачу увеличения скоростей роста пленок. В первом способе (A.T.M. Welbers, G.J. Meeusen, M. Haverlag, G. M. W. Kroesen and D.C. Schram //Thin Solid Films, v. 204, p. 59-75, 1991) пленки гидрогенизированного аморфного кремния получают в потоке плазмы смесей газов аргона с моносиланом. Сверхзвуковой поток плазмы формируется расширением газа из плазмотрона постоянного тока. Авторы демонстрируют высокие (до 18 нм/с) скорости роста, но не приводят оптоэлектронных характеристик пленок. Во втором, более раннем решении (L. Bardos and V. Dusek. Thin Solid Films, v. 158, p. 265-270, 1988, а также L. Bardos, J. Musil, V. Dusek and J. Vyskocil, Czech. Patent 244 982, June 17, 1985) поток плазмы образуется при расширении газа из объема полого катода. Плазма формируется радиочастотным разрядом. Авторы также демонстрируют высокие скорости роста пленок нитрида и оксинитрида кремния. В третьем решении (B.L. Halpern, J.J. Schmitt, J. W. Golz, Y. Di and D.L. Johnson. Appl. Surface Science, v. 48/49, p. 19-26, 1991 и J.J. Schmitt, Us Patent 4 788 082, 11/29/88) сделана общая заявка на использование струй газа для роста пленок металлов, полупроводников, оксидов, нитридов и органических материалов. Газы или пары веществ, из которых формируется пленка, вводятся различными способами (испарение, распыл и т. д.) в поток газа носителя, который направляет эти вещества на поверхность подложки для формирования на ней пленки. In the examples below, they tried to solve the problem of increasing the film growth rates. In the first method (ATM Welbers, GJ Meeusen, M. Haverlag, GMW Kroesen and DC Schram // Thin Solid Films, v. 204, p. 59-75, 1991), films of hydrogenated amorphous silicon are obtained in a plasma stream of mixtures of argon gases with monosilane . A supersonic plasma flow is formed by gas expansion from a direct current plasma torch. The authors demonstrate high (up to 18 nm / s) growth rates, but do not give the optoelectronic characteristics of the films. In the second, earlier decision (L. Bardos and V. Dusek. Thin Solid Films, v. 158, p. 265-270, 1988, as well as L. Bardos, J. Musil, V. Dusek and J. Vyskocil, Czech Patent 244 982, June 17, 1985) a plasma stream is formed when the gas expands from the volume of the hollow cathode. Plasma is formed by a radio frequency discharge. The authors also demonstrate high growth rates of silicon nitride and oxynitride films. In the third decision (BL Halpern, JJ Schmitt, JW Golz, Y. Di and DL Johnson. Appl. Surface Science, v. 48/49, p. 19-26, 1991 and JJ Schmitt, Us Patent 4 788 082, 11 / 29/88) a general application has been made for the use of gas jets for the growth of films of metals, semiconductors, oxides, nitrides and organic materials. Gases or vapors of the substances from which the film is formed are introduced in various ways (evaporation, spraying, etc.) into the carrier gas stream, which directs these substances to the surface of the substrate to form a film on it.

В четвертом решении (T. Takagi. Ionized cluster beam (ICB) deposition and processes. Pure and Appl. Chem. v. 60, N 5, pp. 781-794, 1988) при расширении пара из тигельного типа источника в вакуумную камеру образуются кластеры (агрегаты из нескольких сотен молекул частицы), которые ионизируются электронным пучком и ускоряются электрическим полем. Ионизированные и ускоренные полем кластеры направляются на подложку, на которой образуется пленка. В случае получения пленок гидрогенизированного аморфного кремния в тигле нагревается кремний в виде твердых частиц, а водород в газообразном состоянии вводится в вакуумную камеру и из нее он диффундирует к растущей пленке и участвует в химической реакции на поверхности пленки в процессе ее роста. Этот метод имеет существенный недостаток, связанный с плохой воспроизводимостью процесса роста, так как зависит от многих параметров. In the fourth solution (T. Takagi. Ionized cluster beam (ICB) deposition and processes. Pure and Appl. Chem. V. 60, No. 5, pp. 781-794, 1988), when steam is expanded from a crucible type of source into a vacuum chamber, clusters (aggregates of several hundred particle molecules) that are ionized by an electron beam and accelerated by an electric field. Ionized and field-accelerated clusters are directed onto the substrate on which the film is formed. In the case of obtaining films of hydrogenated amorphous silicon, silicon in the form of solid particles is heated in the crucible, and hydrogen in the gaseous state is introduced into the vacuum chamber and from it diffuses to the growing film and participates in the chemical reaction on the film surface during its growth. This method has a significant drawback associated with poor reproducibility of the growth process, since it depends on many parameters.

В пятом решении (G.J. Collins, L.R. Thompson, J.J. Rocca, P.K. Boyer. Patent US 4.509.451, Apr. 09, 1985) электронный пучок пропускается над поверхностью подложки и активирует газ для образования пленки. Газ, в отличие от указанных выше решений, не направляется потоком на подложку, а диффундирует из объема реактора. In the fifth solution (G.J. Collins, L.R. Thompson, J.J. Rocca, P.K. Boyer. Patent US 4.509.451, Apr. 09, 1985), an electron beam is transmitted over the surface of the substrate and activates the gas to form a film. Gas, unlike the above solutions, is not directed by the flow onto the substrate, but diffuses from the reactor volume.

Из известных решений наиболее близким по физическому принципу и достигаемому результату является способ осаждения пленок аморфного кремния в тлеющем разряде, а по техническому решению метод ионно-кластерного осаждения. Of the known solutions, the closest in physical principle and achieved result is the method of deposition of amorphous silicon films in a glow discharge, and the technical solution is the method of ion-cluster deposition.

Эти указанные способы имеют следующие недостатки. В тех решениях, где используются струи газов, их активация осуществляется разрядом, созданным в объеме источника, что приводит к загрязнению потока и легированию пленки продуктами взаимодействия частиц плазмы разряда со стенками источника, что резко ухудшает оптоэлектронные характеристики пленок. В решениях, где для активации газов используется электронный пучок в покоящемся газе, возникают те же ограничения на увеличение скоростей роста, что и в традиционном плазмохимическом процессе, осуществляемом в тлеющем разряде, вызванное образованием мелкодисперсных частиц. These indicated methods have the following disadvantages. In those solutions where gas jets are used, their activation is carried out by a discharge created in the source volume, which leads to pollution of the stream and doping of the film by the products of the interaction of the plasma particles of the discharge with the source walls, which sharply worsens the optoelectronic characteristics of the films. In solutions where an electron beam in a stationary gas is used to activate gases, the same restrictions on the increase in growth rates arise as in the traditional plasma-chemical process carried out in a glow discharge caused by the formation of fine particles.

В основу изобретения положена задача увеличения скоростей роста пленок при хорошем их качестве на основе воспроизводимого и контролируемого способа осаждения пленок гидрогенизированного аморфного кремния для применения его в качестве базового метода при создании солнечных элементов. Метод должен обеспечивать создание нелегированных и легированных равномерных по толщине пленок кремния на больших площадях подложек с большими скоростями их роста (порядка несколько нанометров в секунду) и характеристиками, удовлетворяющими требованиям технологии производства тонкопленочных солнечных элементов. The basis of the invention is the task of increasing the growth rates of films with good quality based on a reproducible and controlled method of deposition of films of hydrogenated amorphous silicon to use it as a basic method for creating solar cells. The method should ensure the creation of undoped and doped silicon films uniform in thickness over large areas of substrates with high growth rates (of the order of several nanometers per second) and characteristics that meet the requirements of the technology for the production of thin-film solar cells.

Эта задача решается тем, что рабочий газ (моносилан и другие кремнийсодержащие газы или же их смеси с инертными газами) из источника с давлением в нем от 1 до 200 Тор и температурой (295±5) К расширяется в вакуумную камеру через специальное сопло. При расширении газа из источника формируется свободная сверхзвуковая струя низкой плотности. В струе по мере удаления от источника быстро уменьшается плотность и температура газа. Активация газа осуществляется электронным пучком с энергией от 300 эВ до 5 КэВ и током от 10 до 500 мА, который пропускается в непосредственной близости от сопла в зоне повышенной плотности. В результате взаимодействия электронного пучка с газом происходят ионизация и диссоциация молекул газа, а также возбуждение внутренних степеней свободы молекул и радикалов. Концентрация активированных частиц меняется прямо пропорционально току пучка электронов. Смесь газов, прошедшая зону активации, движется в сторону подложки, расположенной на расстоянии (50-150) мм от сопла и перпендикулярно потоку. На этой подложке при температуре (250±50) K происходит рост пленок из частиц, активированных в электроном пучке. This problem is solved by the fact that the working gas (monosilane and other silicon-containing gases or their mixtures with inert gases) from a source with a pressure in it from 1 to 200 Torr and a temperature of (295 ± 5) K expands into a vacuum chamber through a special nozzle. As the gas expands, a free low-density supersonic jet is formed from the source. In the jet, the density and temperature of the gas rapidly decrease with distance from the source. The gas is activated by an electron beam with an energy of 300 eV to 5 KeV and a current of 10 to 500 mA, which is passed in the immediate vicinity of the nozzle in a zone of high density. As a result of the interaction of an electron beam with a gas, ionization and dissociation of gas molecules occur, as well as the excitation of internal degrees of freedom of molecules and radicals. The concentration of activated particles varies in direct proportion to the current of the electron beam. The gas mixture that has passed through the activation zone moves towards the substrate, located at a distance of (50-150) mm from the nozzle and perpendicular to the flow. On this substrate, at a temperature of (250 ± 50) K, films of particles activated in an electron beam grow.

Воспроизводимость и контролируемость процесса достигается воспроизводимостью газовой струи и электронного пучка. Контроль газового потока осуществляется измерениями давления и температуры в газовом источнике, а контроль электронного пучка -по измерениям ускоряющего потенциала источника и тока пучка. Возможен дополнительный контроль процесса с осуществлением обратной связи управления по флюоресценции, возбужденной пучком электронов, так как интенсивность флюоресценции прямо пропорциональна плотности возбужденных частиц и линейно связана со скоростью роста пленок. The reproducibility and controllability of the process is achieved by the reproducibility of the gas jet and the electron beam. The gas flow is controlled by measuring the pressure and temperature in the gas source, and the electron beam is controlled by measuring the accelerating potential of the source and the beam current. An additional control of the process is possible with the implementation of feedback control by fluorescence excited by an electron beam, since the fluorescence intensity is directly proportional to the density of the excited particles and is linearly related to the film growth rate.

Высокая скорость роста пленок достигается возбуждением прямым электронным ударом первичных и вторичных электронов, причем число вторичных электронов с энергией выше порога диссоциации в электронно-пучковой плазме на несколько порядков выше, чем в плазме тлеющего разряда. A high film growth rate is achieved by direct electron impact excitation of primary and secondary electrons, and the number of secondary electrons with an energy above the dissociation threshold in an electron-beam plasma is several orders of magnitude higher than in a glow discharge plasma.

Увеличение скоростей роста пленок до значений нескольких нанометров в секунду без ухудшения оптоэлектронных свойств пленок достигается сокращением числа столкновения активных частиц в газовой фазе за счет быстрого движения этих частиц от зоны активации до подложки в направленном сверхзвуковом потоке. An increase in the film growth rates to a few nanometers per second without deterioration of the optoelectronic properties of the films is achieved by reducing the number of collisions of active particles in the gas phase due to the rapid movement of these particles from the activation zone to the substrate in a directed supersonic flow.

Чистота процесса и отсутствие загрязнений обеспечивается отсутствием контакта активированных частиц плазмы со стенками реактора и защитной атмосферой в зоне роста, обеспечиваемой потоком газа носителя, а требования к чистоте исходных газов могут быть снижены. The purity of the process and the absence of contamination is ensured by the absence of contact of the activated plasma particles with the walls of the reactor and the protective atmosphere in the growth zone provided by the carrier gas flow, and the requirements for the purity of the source gases can be reduced.

Возможность создания равномерных по толщине пленок обеспечивается либо относительным перемещением подложки газового источника, либо использованием нескольких газовых источников. The ability to create films uniform in thickness is provided either by the relative movement of the substrate of the gas source, or by using several gas sources.

Легирование пленок бором или фосфором для производства солнечных элементов может быть осуществлено введением в газовый поток фосфоро- и боросодержащих газов. Doping films with boron or phosphorus for the production of solar cells can be carried out by introducing phosphorus and boron-containing gases into the gas stream.

Существенное отличие предлагаемого решения от прототипов состоит в одновременном использовании электронно-лучевой активации и струйного конвективного переноса активированных частиц. A significant difference between the proposed solution and prototypes is the simultaneous use of electron beam activation and jet convective transfer of activated particles.

На фиг.1 приведена одна из возможных схем, иллюстрирующих данный способ. Смесь газов (5% SiH₄ + 95% Ar) подается от системы напуска газов 1 в газовый источник 2. Из газового источника эта смесь газов расширяется через сопло 3 в вакуумную камеру 4, которая через патрубок 5 непрерывно откачивается вакуумными насосами. При расширении газа из источника образуется свободная, сверхзвуковая струя 6 низкой плотности. Активация газов осуществляется пучком электронов 7, пересекающим струю вблизи газового источника. Пучок электронов с энергией от 5 до 10 КэВ создается электронной пушкой 8 и после прохождения струи 6 собирается коллектором электронов 9. Осаждение пленок осуществляется на подложке 10, расположенной вниз по потоку от зоны пересечения струи и пучка электронов. Подложка размещена на нагревателе 11. Нагреватель расположен на координатном механизме 12, позволяющем перемещение подложки относительно неподвижных газового источника и струи.Figure 1 shows one of the possible schemes illustrating this method. The gas mixture (5% SiH ₄ + 95% Ar) is supplied from the gas inlet system 1 to the gas source 2. From the gas source, this gas mixture expands through the nozzle 3 into the vacuum chamber 4, which is continuously pumped through the nozzle 5 by vacuum pumps. As the gas expands, a free, low-density supersonic stream 6 is formed from the source. The activation of gases is carried out by an electron beam 7 crossing the stream near a gas source. A beam of electrons with an energy of 5 to 10 keV is created by an electron gun 8 and, after passing through a jet 6, it is collected by an electron collector 9. The films are deposited on a substrate 10 located downstream of the zone of intersection of the jet and electron beam. The substrate is placed on the heater 11. The heater is located on the coordinate mechanism 12, which allows the movement of the substrate relative to a stationary gas source and jet.

На фиг.2 представлены результаты измерений характеристик пленок гидрогенизированого аморфного кремния. Условия получения этих данных представлены в таблице. Результаты измерений представлены в зависимости от скорости роста пленок V_g. Там же приведены результаты сотрудников фирмы "Sanyo" (J. Hishikawa, S. Tsuda, K. Wakisaka and Y. Kuwano. J. Appl. Phys, v. 73, N 9, p. 4227-4231, 1993). На фиг.2, а дана фотопроводимость σ_ph (верхняя группа точек) и темноватая проводимость пленок σ_d (нижняя группа точек), на фиг.2, б соотношение связей SiH₂/SiH и на фиг.2, с содержание водорода в пленке Ch. Данные фирмы "Sanyo" обозначены темными значками, а результаты исследований настоящей работы светлыми. Характеристики пленок фирмы "Sanyo" служат некоторым эталоном, поскольку на этих пленках были получены максимальные значения КПД преобразования солнечной энергии в электрическую для тонкопленочных кремниевых солнечных элементов. Характеристики пленок, полученных в предлагаемом решении, такие же по величине, но они достигнуты при более высоких скоростях роста нежели в работах фирмы "Sanyo". Следует обратить внимание и на тенденции результатов. В предлагаемом решении не наблюдаются тенденции в ухудшении характеристик пленок с увеличением скоростей роста в отличие от таковых в данных, полученных в обычных плазмохимических реакторах. Эти данные, а также полученные линейные зависимости скоростей роста V_g от тока пучка I_e и давления газа в источнике (фиг. 3) показывают большие потенциальные возможности метода в увеличении скоростей роста.Figure 2 presents the measurement results of the characteristics of films of hydrogenated amorphous silicon. The conditions for obtaining this data are presented in the table. The measurement results are presented depending on the film growth rate V _g . The results of Sanyo employees (J. Hishikawa, S. Tsuda, K. Wakisaka and Y. Kuwano. J. Appl. Phys. V. 73, No. 9, p. 4227-4231, 1993) are also presented there. In Fig. 2, a photoconductivity σ _ph (upper group of dots) and darkish conductivity of films σ _d (lower group of dots) are given, in Fig. 2, b the SiH ₂ / SiH bond ratio and in Fig. 2, with the hydrogen content in the film Ch. Sanyo company data is indicated by dark icons, and the results of studies of this work are light. The characteristics of the Sanyo films serve as some benchmark, since the maximum values of the efficiency of converting solar energy into electrical energy for thin-film silicon solar cells were obtained on these films. The characteristics of the films obtained in the proposed solution are the same in size, but they are achieved at higher growth rates than in the work of the company "Sanyo". Attention should also be paid to trends in results. In the proposed solution, there are no tendencies in the deterioration of the characteristics of the films with an increase in growth rates, in contrast to those in the data obtained in conventional plasma-chemical reactors. These data, as well as the obtained linear dependences of the growth rates V _g on the beam current I _e and the gas pressure in the source (Fig. 3) show the great potential of the method in increasing the growth rates.

По сравнению с методом получения пленок в тлеющем разряде газоструйный метод с электронно-лучевой активацией газов обеспечивает:
существенно более высокие скорости роста пленок при сохранении хорошего качества слоев;
уменьшение дефектов в пленках за счет уменьшения числа столкновений радикалов в газовой фазе с образованием мелкодисперсных частиц;
уменьшение воздействия заряженных частиц плазмы на поверхность растущей пленки;
большую энергетическую экономичность из-за того, что в электронно-пучковой плазме больше электронов выше порога диссоциации исходных веществ, чем в разрядной плазме;
быстрое прерывание и возобновление процесса роста пленок, управления процессом роста и его модуляцию, путем управления как газовым потоком, так и электронным пучком;
осаждение равномерных пленок на больших площадях путем перемещения одного или нескольких источников и подложек друг относительно друга;
совмещение с вакуумными технологиями осаждения и травления;
использование однотипных газовых источников для легирования пленок.Compared to the method for producing films in a glow discharge, the gas-jet method with electron-beam activation of gases provides:
significantly higher film growth rates while maintaining good layer quality;
reduction of defects in the films by reducing the number of collisions of radicals in the gas phase with the formation of fine particles;
reduction of the effect of charged plasma particles on the surface of the growing film;
greater energy efficiency due to the fact that in an electron-beam plasma there are more electrons above the dissociation threshold of the starting materials than in a discharge plasma;
rapid interruption and resumption of the film growth process, control of the growth process and its modulation, by controlling both the gas flow and the electron beam;
the deposition of uniform films over large areas by moving one or more sources and substrates relative to each other;
combination with vacuum deposition and etching technologies;
the use of the same type of gas sources for alloying films.

Установки для реализации метода просты и не требуют высоковакуумного оборудования. Осаждение пленок осуществляется при относительно высоких давлениях. Интенсивная подача газа охраняет зону роста от влияния остаточной атмосферы вакуумной камеры. Чистота осаждения обеспечивается только чистотой исходных веществ, причем требования к последним существенно ниже, чем в других известных способах. Installations for implementing the method are simple and do not require high vacuum equipment. The deposition of films is carried out at relatively high pressures. An intensive gas supply protects the growth zone from the influence of the residual atmosphere of the vacuum chamber. The purity of the deposition is ensured only by the purity of the starting materials, and the requirements for the latter are significantly lower than in other known methods.

В таблице приведены условия проведения испытаний. The table shows the test conditions.

Claims (1)

Способ осаждения пленок гидрогенизированного кремния, включающий подачу кремнийсодержащего газа из источника в вакуумную камеру, ускорение газового потока и формирование пленки на подложке, отличающийся тем, что ускорение газового потока осуществляют при подаче газа из источника с давлением в нем 1 200 торр и температурой (295 ± 5) К через звуковое или сверхзвуковое сопло в вакуумную камеру с давлением 0,1 10^- 5 торр, поток газа подвергается активации путем пропускания через электронно-пучковую плазму с током первичного пучка электронов 10 500 мА при энергии 300 эВ 5 кЭВ, а формирование пленки осуществляется на подложке с температурой (250 ± 50) К, расположенной в потоке газа на расстоянии 50 150 мм от электронного пучка.A method of deposition of hydrogenated silicon films, comprising supplying a silicon-containing gas from a source to a vacuum chamber, accelerating a gas stream and forming a film on a substrate, characterized in that the gas flow is accelerated by supplying gas from a source with a pressure in it of 1,200 Torr and a temperature (295 ± 5) K through a sound or supersonic nozzle into a vacuum chamber with a pressure of 0.1 10 ^{- 5} torr, the gas stream is activated by passing through an electron-beam plasma with a primary electron beam current of 10 500 mA at an energy of 300 eV 5 keV, and the film is formed on a substrate with a temperature of (250 ± 50) K, located in a gas stream at a distance of 50 150 mm from the electron beam.

Images