[发明专利]用于在基体上形成膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在基体上形成碳化硅基膜的方法。

背景技术

目前有各种可得的方法和源化合物用于在基体上形成非晶碳化硅基膜，在此讨论它们中的一些。

例如，可以将气态源化合物用于化学气相沉积(CVD)方法以在半导体上沉积膜。Yao¹教导了需要使用硅烷和烃气体的制备SiC基膜的方法。然而，在这种方法中使用极易自燃的气体如硅烷气体要求昂贵的预防处理过程。由于硅烷和烃气体之间解离温度的差异，该方法还需要向气态混合物中加入氢或用于控制反应气体的温度的复杂装置。

可以采用使用液体聚合物源，或溶解或混合在溶剂介质中的源化合物的CVD方法，比如Gardiner等²或Chayka³所描述的。然而，大部分液体基聚合物源是易燃的或自燃的，因此需要特别的处理。此外，Pitcher等⁴教导了需要超过48小时的处理时间和超过24小时的热解时间。

Starfire Systems⁵开发了从化学计量的源化合物制备化学计量的SiC膜的方法。在该方法中，两种源(CVD-2000^TM和CVD-4000^TM)是液体、易燃(闪点9℃、51℃)并且是空气和水气敏感的。

Goela等⁶教导了使用气体或液体形式的含有氯的源化合物的CVD方法。然而，含有氯的源化合物当与水气接触时形成腐蚀性且有毒的氯化氢烟雾，这使得这种物质的储存、处理、操作和泵送显著地复杂化。

已经使用了旋涂法，其中将聚合物源溶解于溶剂中，然后通过旋转、浸渍、喷射、擦拭或刷涂而涂布于基体上。随后，在高温，例如1000℃以上发生数小时的基体上源的热解(参见Moehle等⁷)。除了在旋涂法中对基体形状和取向的限制外，热解的高温还限制了作为基体使用的材料的种类。该方法还导致：归因于溶剂在热解过程中除气作用的高密度的缺陷(空隙)、归因于旋涂的不均匀膜厚度，和归因于膜收缩的裂纹。

Ruppel等⁸教导了通过溅射对基体进行涂布的方法，该方法产生非化学计量的膜。随着溅射速率增加会产生大量热，这可能破坏基体，例如当基体由塑料制成时。此外，通过溅射制备的膜通常不含有氢，这对于半导体应用是主要的缺点。

碳化硅基膜如上述那些已被用于降低硅半导体样品如硅晶片基太阳能电池的表面复合速度，也被描述为表面钝化。具有更好钝化特性的膜将增加这些装置的效率。然而，由于在这些装置的制备中通常涉及的气体的高成本和毒性，这样的用于装置的钝化层的制备可能不是始终可行的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供用于在基体上形成膜的方法，所述方法包括：在加热室中加热固体有机硅烷源，以形成固体有机硅烷源的挥发性碎片(在此也称为气态前体)；将所述气态前体转移到容纳有基体的沉积室中；并且使用能量源使所述气态前体反应，以在基体上形成膜。在一个实施方案中，能量源是等离子体。在另一个实施方案中，转移步骤可以包括使用载气。在又一实施方案中，该方法还可以包括：在反应步骤之前将气态前体与反应气体混合；可以将气态前体和反应气体在转移到沉积室中之前进行混合，或可以将气态前体和反应气体都单独地转移到沉积室中。在再另一个实施方案中，沉积室在反应器内部，而加热室在反应器外部。在还另一个实施方案中，沉积室和加热室都在反应器内部。

根据本发明的另一方面，提供用于硅基半导体的表面钝化的方法，所述方法包括，根据在此描述的方法在半导体的表面上沉积膜，半导体和沉积的膜任选地经退火。

根据本发明的再另一方面，提供用于在基体上形成膜的方法中使用的容器，所述容器包含通过加热固体有机硅烷源产生的气态前体。

附图说明

在示出本发明的示例性实施方案的附图中：

图1来自一个a-SiCN:H样品的弹性反冲检测(ERD)的图；

图2来自一个a-SiCN:H样品的弹性反冲检测(ERD)的图；

图3来自一个a-SiCN:H样品的弹性反冲检测(ERD)的图；

图4是来自使用μ-PCD技术的寿命测量的输出；

图5(a)是来自采用Sinton技术用a-SiCN:H钝化的FZ Si晶片的有效寿命测量的输出；

图5(b)是显示Si基体的隐开路电压作为光强的函数的图；

图6是a-SiCN:H涂覆的FZ Si晶片的有效寿命作为膜厚度的函数的图；