Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cơ chế bịt kín bề mặt của các lớp Al2O3 được lắng đọng theo lớp bằng phương pháp nhiệt trên silicon ở các nhiệt độ tôi khác nhau
Tóm tắt
Oxit nhôm (Al2O3) được lắng đọng theo lớp bằng phương pháp nguyên tử (ALD) ở nhiệt độ cao đạt được mật độ điện tích tĩnh âm cao (Qf) và mật độ bẫy giao diện đủ thấp sau quá trình tôi, điều này cho phép bề mặt silicon tinh thể được bịt kín một cách xuất sắc. Qf có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi nhiệt độ tôi. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra ảnh hưởng của nhiệt độ tôi của các lớp Al2O3 lắng đọng bằng ALD nhiệt lên các wafer silicon kiểu p Czochralski. Các phép đo nạp điện corona cho thấy rằng Qf thu được ở 300°C không ảnh hưởng đáng kể đến việc bịt kín. Mật độ bẫy giao diện gia tăng đáng kể ở nhiệt độ tôi cao (>600°C) và làm giảm hiệu quả bịt kín bề mặt ngay cả khi Qf cao. Các thiếu hụt điện tích âm hoặc trung tính đã được phát hiện trong các mẫu được tôi ở 300°C, 500°C và 750°C bằng các kỹ thuật hủy positron. Mật độ thiếu hụt Al trong lớp film khối và mật độ khoảng trống gần vùng giao diện SiO_x/Si đã giảm khi nhiệt độ tăng. Kết quả đo Qf đã chứng minh rằng khoảng trống Al trong lớp film khối có thể không liên quan đến Qf. Mật độ thiếu hụt trong vùng SiO_x đã ảnh hưởng đến việc bịt hóa học, nhưng các yếu tố khác có thể ảnh hưởng chủ yếu đến việc bịt hóa học ở 750°C.
Từ khóa
#Al2O3 #silicon #mật độ điện tích tĩnh âm #tôi nhiệt #mật độ bẫy giao diệnTài liệu tham khảo
Schmidt J, Werner F, Veith B, Zielke D, Bock D, Brendel R, Tiba V, Poodt P, Roozeboom F, Li A, Cuevas A: Surface passivation of silicon solar cells using industrially relevant Al2O3 deposition techniques. Photovoltaics Int 2010, 10: 42–48.
Rothschild A, Vermang B, Goverde H: Atomic layer deposition of Al2O3for industrial local Al back-surface field (BSF) solar cells. Photovoltaics Int 2011, 13: 92–101.
Schmidt J, Merkle A, Brendel R, Hoex B, van de Sanden MCM, Kessels WMM: Surface passivation of high-efficiency silicon solar cells by atomic-layer-deposited Al2O3. Progr Photovoltaics Res Appl 2008, 16(6):461–466. 10.1002/pip.823
Hoex B, van de Sanden MCM, Schmidt J, Brendel R, Kessels WMM: Surface passivation of phosphorus-diffused n+-type emitters by plasma-assisted atomic-layer deposited Al2O3. Phys Status Solidi 2012, 6(1):4–6. 10.1002/pssr.201105445
Hoex B, Gielis JJH, van de Sanden MCM, Kessels WMM: On the c -Si surface passivation mechanism by the negative-charge-dielectric Al2O3. J Appl Phys 2008, 104(11):113703. 10.1063/1.3021091
Terlinden NM, Dingemans G, van de Sanden MCM, Kessels WMM: Role of field-effect on c-Si surface passivation by ultrathin (2–20 nm) atomic layer deposited Al2O3. Appl Phys Lett 2010, 96(11):112101. 10.1063/1.3334729
Manchanda L, Morris MD, Green ML, van Dover RB, Klemens F, Sorsch TW, Silverman PJ, Wilk G, Busch B, Aravamudhan S: Multi-component high- K gate dielectrics for the silicon industry. Microelectron Eng 2001, 59(1):351–359.
Jeon IS, Park J, Eom D, Hwang CS, Kim HJ, Park CJ, Cho HY, Lee JH, Lee NI, Kang HK: Post-annealing effects on fixed charge and slow/fast interface states of TiN/Al2O3/p-Si metal-oxide-semiconductor capacitor. Jpn J Appl Phys 2003, 42(3):1222–1226.
Edwardson CJ, Coleman PG, Li TTA, Cuevas A, Ruffell S: Positron annihilation studies of the AlOx/SiO2/Si interface in solar cell structures. J Appl Phys 2012, 111(5):053515. 10.1063/1.3691895
Hoex B, Schmidt J, van de Sanden MCM, Kessels WMM: Crystalline silicon surface passivation by the negative-charge-dielectric Al2O3. In Photovoltaic Specialists Conference, May 11–16 2008. PVSC'08. 33rd IEEE. San Diego, CA. Piscataway: IEEE; 2008:1–4.
Xu J, Somieski B, Hulett LD, Pint BA, Tortorelli PF, Suzuki R, Ohdaira T: Microdefects in Al2O3 films and interfaces revealed by positron lifetime spectroscopy. Appl Phys Lett 1997, 71(21):3165–3167. 10.1063/1.120278
Uedono A, Kiyohara M, Yasui N, Yamabe K: Suppression of oxygen diffusion by thin Al2O3films grown on SrTiO3 studied using a monoenergetic positron beam. J Appl Phys 2005, 97(3):033508. 10.1063/1.1836010
Muthe KP, Sudarshan K, Pujari PK, Kulkarni MS, Rawat NS, Bhatt BC, Gupta SK: Positron annihilation and thermoluminescence studies of thermally induced defects in α-Al2O3 single crystals. J Phys D Appl Phys 2009, 42: 105405. 10.1088/0022-3727/42/10/105405
Somieski B, Hulett LD, Xu J, Pint BA, Tortorelli PF, Nielsen B, Asoka-Kumar P, Suzuki R, Ohdaira T: Microstructure of thermally grown and deposited alumina films probed with positrons. Phys Rev B 1999, 59(10):6675. 10.1103/PhysRevB.59.6675
Vermang B, Goverde H, Lorenz A, Uruena A, Vereecke G, Meersschaut J, Cornagliotti E, Rothschild A, John J, Poortmans J, Mertens R: On the blistering of atomic layer deposited Al2O3 as Si surface passivation. In Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), June 19–24 2011 37th IEEE. Seattle: IEEE; 2011:003562–003567.
Dingemans G, Einsele F, Beyer W, van de Sanden MCM, Kessels WMM: Influence of annealing and Al2O3 properties on the hydrogen-induced passivation of the Si/SiO2interface. J Appl Phys 2012, 111(9):093713. 10.1063/1.4709729
Chang H, Choi Y, Kong K, Ryu BH: Atomic and electronic structures of amorphous Al2O3. Chem Phys Lett 2004, 391(4–6):293–296.
Perevalov TV, Tereshenko OE, Gritsenko VA, Pustovarov VA, Yelisseyev AP, Park C, Han JH, Lee C: Oxygen deficiency defects in amorphous Al2O3. J Appl Phys 2010, 108(1):013501. 10.1063/1.3455843
Takahashi N, Mizoguchi T, Tohei T, Nakamura K, Nakagawa T, Shibata N, Yamamoto T, Ikuhara Y: First principles calculations of vacancy formation energies in Σ13 pyramidal twin grain boundary of α-Al2O3. Mater Trans 2009, 50(5):1019–1022. 10.2320/matertrans.MC200825
Li TTA, Ruffell S, Tucci M, Mansoulié Y, Samundsett C, De Iullis S, Serenelli L, Cuevas A: Influence of oxygen on the sputtering of aluminum oxide for the surface passivation of crystalline silicon. Sol Energ Mater Sol Cell 2011, 95(1):69–72. 10.1016/j.solmat.2010.03.034
Dou YN, He Y, Huang CY, Zhou CL, Ma XG, Chen R, Chu JH: Role of surface fixed charge in the surface passivation of thermal atomic layer deposited Al2O3 on crystalline-Si. Appl Phys A Mater Sci Process 2012, 109(3):673–677. 10.1007/s00339-012-7097-x
Yu RS, Ito K, Hirata K, Sato K, Zheng W, Kobayashi Y: Positron annihilation study of defects and Si nanoprecipitation in sputter-deposited silicon oxide films. Chem Phys Lett 2003, 379(3):359–363.
Matsunaga K, Tanaka T, Yamamoto T, Ikuhara Y: First-principles calculations of intrinsic defects in Al2O3. Phys Rev B 2003, 68(8):085110.
Peacock P, Robertson J: Behavior of hydrogen in high dielectric constant oxide gate insulators. Appl Phys Lett 2003, 83(10):2025–2027. 10.1063/1.1609245