Ar气压强对直流脉冲磁控溅射制备Mo薄膜性能的影响-微细加工技术朱继国，丁万昱，王华林,张树旺，张粲，张俊计,柴卫平(大连交通大学材料科学与工程学院光电材料与器件研究所，辽宁大连116028)Mo薄膜背接触(back contact,BC)层首先,应具有一定的惰性，以抵抗吸收层CIGS薄膜沉积过程中高腐蚀性气氛的影响；其次，要具有阻隔性能，以阻止衬底表面的杂质扩散进入吸收层；再者,要具有低的电阻率，以便与p型CIGS薄膜形成良好的欧姆接触，降低界面处的少子(电子) 复合率，这是保证所制备器件具有良好电学性能的基础；最后,BC材料还必须具有咼的光反射率，从而在最大程度上降低光的损失普通钠钙玻璃(SLG)，依次经丙酮、酒精、去离子水超声清洗，时间各10 min,然后经氮气吹干，溅射靶材是纯度为99195%的金属Mo靶，脉冲电源为AE公司生产的直流脉冲电源,靶材与衬底之间的平行距离(靶 基距)为110 mm,真空室本底真空为 6@10-4Pa,工作气体为高纯 Ar(99199%),通过流量显示仪和插板阀调节气体流量，使真空室内压强 分另I」为 014 Pa,016 Pa,018 Pa,112 Pa,116 Pa,210 Pa 和 214 Pa。
样品沉 积前,先将靶材用挡板封闭，利用Ar等离子体溅射靶材表面5 min,以去 除表面附着的污染物，然后移开挡板开始沉积Mo薄膜,薄膜沉积时间 为 30 minAr气压强对Mo薄膜沉积速率的影响30282624220.5 1.5 2.5ArH强/P也图1沉积速率和Ar气圧强的关系曲线真空室内气体密度较低，轰击Mo靶的高能带电粒子 数量少，因此沉积速率较低随着Ar气压强的升高，虽然溅 射出的高能带电粒子数量增多,但不足以影响粒子的平均自由程或对其影响较小，故沉积速率会随之增大，Ar气压强在0140 Pa以下时，由于真空室内Ar等离子体含量非常低，辉光放电不易维持12060L50,5At气压强/ Pa图3不同At气汗强下的薄膜的电阻率一方面是因为随着A气压强升高，薄膜的沉积速率增大，这容易造成薄膜结构疏松，诱 发各类缺陷的出现;另一方面，从式(1)可以看出，溅射气压低 时，气体分子密度较小，溅射粒子的平均自由程较大,与气体 分子碰撞电离几率较小，因此到达衬底的粒子能量较高，沉积 的薄膜结构致密,结晶质量较好［12］，电阻率低随着气压的 升高，使得从靶材溅射出来粒子的平均自由程缩短，在沉积过 程中与Ar+碰撞次数增多，导致到达衬底的粒子能量降低，因 而没有足够的能量在衬底上完成结晶、迁徙，因此薄膜结晶质 量差，晶粒尺寸小、晶界等缺陷增多，最终导致薄膜电阻率的 增大。
另据文献［8,13］，低压下沉积的薄膜结构致密、晶粒粗 大,而大晶粒能显著提高Mo薄膜的载流子浓度，降低晶粒间 界的势垒高度，电子穿越势垒产生电导的能力强，因此电阻率较 低;而高压下沉积薄膜电学性能则与之相反，因此电阻率较高。