Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
2.3.4.2с. Методы легирования и многокомпонентные материалы. Поскольку при химическом осаждении из паровой фазы введение примесей в полупроводниковую пленку осуществляется в процессе ее роста, получаемые профили распределения примесей могут иметь любую требуемую форму, которая в данном случае не определяется законами диффузии. При осаждении в замкнутой системе легированных полупроводников и слоев многокомпонентных полупроводниковых сплавов [108, 114] происходят легирование или сплавление материала источника с необходимым примесным веществом и транспортная химическая реакция, в которой участвуют как основной, так и легирующий материалы. Однако в системе такого типа для получения определенного распределения примеси можно использовать только заранее предусмотренный материал; кроме того, нельзя провести замену одного легирующего материала другим в процессе
Рис. 2.19. Зависимости скорости роста пленок Si при химическом осаждении из паровой фазы от парциального давления SiH4 при использовании различных газов-носителей [118] (а); зависимости скорости осаждения пленки Si от температуры подложки при использовании SiH4 (/), SiH2Cl2 (2), SiНС1 a (3) и SiCI4 (4) [118] (б)\ зависимости скорости осаждения GaAs от кристаллографической ориентации подложки при температуре подложки 750 °С (1) и 755 °С (2) [121] (в).
106
Глава 2
осаждения. Системы открытого типа более удобны для осуществления легирования благодаря возможности дополнительного введения примесей в реактив, содержащий осаждаемое вещество. Существующие методы легирования по своей основе близки методам химического осаждения из паровой фазы соединений, смесей, сплавов или твердых растворов. Ниже мы кратко рассмотрим эти методы.
Осаждение соединений, сплавов или легированных материалов связано с получением исходной смеси паров строго определенного состава при использовании нескольких испарителей и независимом контроле количества испаряемого вещества каждым из них. Однако регулировать состав газовой смеси довольно трудно. Метод получения газовой смеси, обеспечивающий более точный контроль отношения концентраций ее компонентов, состоит в следующем. Длинную трубу наполняют смесью исходных веществ (которые обычно имеют разное давление паров), а затем нагреватель плавно перемещают вдоль трубы, начиная от конца, наиболее близко расположенного к реакционной зоне, и полностью испаряют находящийся в трубе материал [108]. Для получения газовых смесей применяют также дискретное испарение.
Существует еще один метод испарения веществ сложного состава, при использовании которого необходимое относительное содержание компонентов пара устанавливается автоматически благодаря тому, что соединение или смесь, являющиеся источниками осаждаемого вещества, помещают в испаритель небольшого размера и в процессе термического испарения количество соединения или смеси пополняют таким образом, чтобы их объем оставался постоянным. Этот метод называют методом испарения из постоянного источника [108].
В некоторых случаях для получения паров вещества над поверхностью нагретого металла или его соединения пропускают газообразный галоген с использованием газа-носителя (для переноса Вгг и 12) или без него (поток С12). Важно отметить, что при осуществлении транспортной реакции одновалентных металлов недостаточно точный контроль температуры, скорости потока газа и состояния поверхности подложки не оказывает существенного влияния на ход реакции, в то время как при осаждении металлов, имеющих различную валентность, определенную степень их окисления можно обеспечить лишь при точном контроле параметров процесса осаждения.
2.3.4.3 Морфология пленок, получаемых химическим осаждением из паровой фазы
В зависимости от природы материала подложки и состояния ее поверхности, условий осаждения, а также вида и концентрации примесей пленки, получаемые химическим осаждением из
Методы осаждения тонких пленок
107
паровой фазы, могут значительно отличаться по характеру микроструктуры и быть пористыми и плотными, аморфными и монокристаллическими (при эпитаксиальном росте), рыхлыми и механически прочными.
Обычно, как и при физическом осаждении из паровой фазы, лри высокой температуре подложки и небольшой плотности пара образуются пленки, состоящие из крупных кристаллитов, при низкой же температуре подложки и высокой плотности пара осаждаются аморфные и микрокристаллические слои. Необходимо отметить, что характерные особенности указанной закономерности обусловливаются составом взаимодействующих паров, природой материала подложки, скоростью потоков пара и видом примесей.
Морфология пленок, полученных химическим осаждением из паровой фазы, в значительной степени зависит от характера процесса зародышеобразования на ранних стадиях роста пленки. Филби и др. [123] отмечали, что относительно высокая скорость образования зародышей способствует получению слоев с гладкой поверхностью, в то время как при высокой скорости роста зародышей в поперечном по отношению к плоскости подложки направлении образуются пленки, поверхность которых содержит плоскости скола и ступеньки. Качество поверхности эпитаксиальных пленок может также зависеть от кристаллографической ориентации подложки [108].
