Reakcje prowadzące do wzrostu warstw a-SiNx:H w układzie PE CVD

• Autorzy: Boszkowicz P. , Jonas S. , Jurzecka-Szymacha M. , Tkacz-Śmiech K.
• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono model wzrostu warstw azotku krzemu a-SiNx:H na drodze chemicznego osadzania z fazy gazowej. Model uwzględnia przebieg reakcji chemicznych w fazie gazowej i reakcji heterogenicznych na powierzchni w roli katalizatora. W warunkach plazmy (układ PE CVD), reakcje heterogeniczne przebiegają głównie z udziałem aktywnych rodników, a zasadniczy wpływ na ich przebieg ma wodór. Uzasadniono, że bierze on udział w tworzeniu wiązań wiszących, których gęstość decyduje o szybkości wzrostu warstwy i o jej strukturze. Proponowany model pozwala wyjaśnić mechanizmy odpowiedzialne za tworzenie struktury amorficznej, jaka wynika z analizy widma FT IR. Jego założenia są zgodne z przebiegiem polimeryzacji i teorią kompleksu aktywnego.

EN

A model of a growth of amorphous silicon nitride layers (a-SiNx:H) via chemical vapour deposition is presented. The model considers a run of chemical reactions in gas phase and heterogeneous reactions on the surface. In plasma conditions, the chemical reactions take place with a contribution of active radicals. The process is limited by hydrogen that takes part in the formation of dangling bonds. The density of dangling bonds determines a rate of the growth and the structure of the layer. The present model explains mechanisms responsible for the formation of amorphous structure (as it results from FT IR spectrum). It is in agreement with polymerisation and active complex approach.

Słowa kluczowe

PL

układ PE CVD; warstwy a-SiNx:H; chemiczne osadzanie; wzrost warstw

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 776--779
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Boszkowicz P.

autor

Jonas S.

autor

Jurzecka-Szymacha M.

autor

Tkacz-Śmiech K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki,

Bibliografia

• [1] Mäckel H., Lüdemann G.: Detailed study of the composition of hydrogenated SiNx layers for high-quality silicon surface passivation, J. Appl. Phys. 92 (2002) 2602.
• [2] Hezel R., Schorner R.: Plasma Si nitride—A promising dielectric to achieve high-quality silicon MIS/IL solar cells, J. Appl. Phys 52 3076 (1981).
• [3] Aberle A. G., Hezel R.: Progress in Low-temperature Surface Passivation of Silicon Solar Cells using Remote-plasma Silicon Nitride, Prog. Photovoltaics 5 29 (1997).
• [4] Aberle A. G.: Fabrication and characterisation of crystalline silicon thinfilm materials for solar cells, Thin Solid Films 26 (2006) 511-512.
• [5] Holt J. K., Goodwin D. G., Gabor A. M., Jiang F., Stavola M., Atwater H. A.: Hot wire chemical vapor deposition of high hydrogen kontent silicon nitride for solar cell passivation and anti-reflection coating applications, Thin Solid Films 430 37 (2003).
• [6] Duerinck F., Szlufcik J.: Defect passivation of industrial multicrystalline solar cells based on PECVD silicon nitride, Solar En. Mat.& Solar Cells 72 (2002) 231.
• [7] Jonas S., Ptak W. S., Sadowski W., Walasek E.: In situ study of chemical reactions during growth of SiC and Si3N4 layer from gas phase, J. Chem. Vap. Dep. 4 (1995) 143.
• [8] Handbook of thin film process technology, Glocker D. A., Shah S. I. (ed.), IOP, 2002, B1.0.
• [9] Vernhes R., Zabeida O., Klemberg-sapieha J. E., Martinu L.: Pulsed radio frequency plasma deposition of a-SiNx:H alloys: Film properties, growth mechanism and applications, J. Appl. Phys. 100 063308 (2006).
• [10] Verlaan V., Houweling Z. S., van der Werf K., Goldbach H. D., Schropp R.: Reaction mechanism for deposition of silicon nitride by hot-wire CVD with ultra high deposition rate (>7nm/s), Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 910 (2006).
• [11] Dultsev F. N., Solowjev A. P.: The synthesis of silicon nitride layers in a planar induction reactor, Surf. Coat. Techn. 195 102 (2005).
• [12] Aoki T., Ogishima T., Wróbel M., Nakanishi Y., Hatanaka Y.: Silikon nitride film growth by remote plasma CVD using Tris (dimethyloamino) silane, Vacuum 51 747 (1998).
• [13] Bustarret E., Bensouda M., Habrard M. C., Bruyere J. C., Poulin S., Gujrathi S. C.: Configurational statistics in a-SixNyHz alloys: A quantitative bonding analysis, Phys. Rev. B 38 (1988) 8171.
• [14] Verlaan V., van der Werf K., Arnoldbik W. M., Goldbach H. D.: Schropp R.: Unambiguous determination of Fourier-transform infrared spectroscopy proportionality factors: The case of silicon nitride, Phys. Rev.B 73 195333 (2006).
• [15] Parsons G. N., Lucovsky G.: Silicon-hydrogen bond-stretching vibrations in hydrogenated amorphous silicon-nitrogen alloys, Phys. Rev. B 41 (1990) 1664.
• [16] Tsu D. V., Lucovsky G., Mantini M. J.: Local atomic structure in thin films of silicon nitride and silicon diimide produced by remote plasmaenhanced chemical vapor deposition, Phys. Rev. B 33 (1986) 7069.
• [17] Kushner M. J.: A model for the discharge kinetics and plasma chemistry during plasma enhanced chemical vapor deposition of amorphous silikon, J. Appl. Phys. 63 (1988) 2532.
• [18] Doughty D. A., Doyle J. R., Lin G. H., Gallagher A.: Surface reaction probability of film-producing radicals in silane glow discharges, J. Appl. Phys. 67 (1990) 6220.
• [19] Kessels E.: Remote plasma deposition of hydrogenated amorphous silicon, Cip-data library Techn. Univ. Eindhoven (2000).
• [20] Sumit A., Bram H., van de Sanden M. C. M., Dimitrios M., Eray A. S.: Absolute densities of N and exited N2 in a N2 plasma, Appl. Phys. Lett. 83 (2003) 4918.
• [21] van den Oever P. J., van Hemmen J. L., van Helden J. H., Schram D. C., Engeln R., van de Sanden M. C. M., Kessels W. M. M.: Downstream ion and radical densities in an Ar-NH3 plasma generated by expanding thermal plasma technique, Plasma Sources Sc. & Techn. 15 (2006) 546.
• [22] Perrin J., Takeda Y., Hirano N., Takeuchi Y., Matsuda A.: Sticking and recombination of the SiH3 radical on hydrogenated amorphous silicon: The catalytic effect of diborane, Surf. Sci. 210 (1989) 114.
• [23] Robertson R., Hils D., Gallagher A.: Silane pyrolysis, Chem. Phys. Lett. 103 (1984) 397.
• [24] Bratu P., Brenig W., Gross A., Hartmann M., Hoefer U., Pkratzer W., Russ R.: Reaction dynamics of molecular hydrogen on silicon surfaces, Phys. Rev. B 54 (1996) 5978.
• [25] Matsuda A., Nomoto K., Takeuchi Y., Suzuki A., Yuuki A., Perrin J.: Temperature dependence of the sticking and loss probabilities of sill radicals on hydrogenated amorphous silicon, Surf. Sci. 227 (1990) 50.