[发明专利]一种低温制备非晶硅膜材料的方法、得到的产品和用途

说明书

本发明涉及一种低温制备非晶硅膜材料的方法、得到的产品和用途。所述低温制备非晶硅膜材料的方法包括：采用高密度等离子体增强化学气相沉积设备制备非晶硅膜材料，气相沉积的温度≤100℃，所述高密度等离子体增强化学气相沉积设备的功率≤300W。本发明的方法可以在100℃以下制备得到非晶硅膜材料，且得到的非晶硅膜材料具有良好的光学性能，在633nm波长对应的折射率为3.2～3.4，消光系数为0.0015～0.0025，在四英寸基底范围内薄膜均匀性好；其较现有等离子体增强化学气相沉积得到的非晶硅膜材料的沉积温度有明显降低，且可以在石英玻璃、金属薄膜以及有机柔性衬底上制备非晶硅材料。

技术领域

本发明属于光学、半导体和微电子器件技术领域，具体涉及一种低温制备非晶硅膜材料的方法、得到的产品和用途。

背景技术

薄膜是一种特殊的物质形态，由于其在厚度这一特定方向上尺寸很小，只是微观可测的量，而且在厚度方向上由于表面、界面的存在，使物质连续性发生中断，由此使得薄膜材料产生了与块状材料不同的独特性能。光学薄膜是由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料，广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。光学薄膜技术在理论、设计、计算和工艺方面已形成了完整的体系，一些新型微观结构的功能薄膜被不断开发出来，这些功能薄膜的相继出现，使得光学薄膜技术广泛地渗透到各个新兴的科学研究领域中。

非晶硅薄膜作为一种极具发展潜力的光电半导体材料，在日常生活中有着广泛的应用。非晶硅材料以其优异的光电特性、热阻特性、热光特性以及与集成电路工艺良好的兼容性，被大范围的应用在太阳能发电、光电集成器件以及热成像等领域。

随着集成光学的发展，非晶硅薄膜依靠其良好的光学性能而受到了越来越多的重视，在日常生活的各个领域都能见到其身影，应用前景十分广泛。由于非晶硅材料具有光吸收效率高，电阻温度系数高，能带间隙变化可控，易实现高浓度可控掺杂，与硅集成电路制造工艺兼容性好等特点，也成为了近年来人们研究比较多的半导体材料。目前，非晶硅薄膜已经被用于制造太阳能电池、光敏电阻器、薄膜晶体管、光敏二极管、图像传感器、热成像器件等。对非晶硅材料光学特性的应用，主要可以分为三个方向：光电效应，热阻效应以及热光效应。

非晶硅薄膜的制备方法主要有：等离子体增强化学气相沉积法、磁控溅射法、粒子束辅助蒸发、热丝化学气相沉积等等。其中，等离子体增强化学气相沉积法制备的非晶硅折射率高，热光性能好，并且便于集成，工艺相对简单，是非晶硅硅材料的首选制备方法。PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)工艺是借助微波或射频使含有气体原子电离，在局部形成化学活性很强的等离子体，利用等离子体的活性，在较低的温度下来促进反应，在基片上沉积出所需的薄膜。PECVD工艺作为一项已经相当成熟的技术，已经被广泛的应用于半导体器件制造以及各种薄膜材料制备中。PECVD工艺相对于其他的CVD工艺来说，属于一种低温工艺，与其他的CVD通常需要提供高达300～1000℃的反应温度相比，PECVD的反应温度仅仅为300～800℃，但是该温度相对还是较高，比如柔性衬底就无法使用该工艺制备非晶硅薄膜材料。

因此，本领域需要开发出一种低温大面积制备非晶硅薄膜的工艺，其制备过程可在较低温度下完成，进而可以在柔性衬底制备非晶硅薄膜材料，且制得的非晶硅薄膜具有优异的性能。

发明内容

为了克服现有技术中低温制备难以得到非晶硅薄膜的缺陷，本发明的目的在于提供一种低温制备非晶硅膜材料的方法、得到的产品和用途。本发明所述非晶硅膜材料的制备过程可在较低温度下完成，且制得的非晶硅薄膜具有优异的光学性能，可以作为保护膜或光学膜，广泛应用于半导体、微波、光电子以及光学器件等领域。本发明所述“低温”为温度≤100℃。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：