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3.4.  Analyse des couches amorphes

Dans cette section nous allons donner quelques caractéristiques du matériau amorphe, afin de pouvoir mieux comprendre les différentes propriétés du Si-poly, qui seront reportées en section  3.5 et 3.6, selon les paramètres de dépôt. Il n’est donc pas question ici, d’améliorer nos couches amorphes.

3.4.1.  Conductivité électrique

Aux températures supérieures à l’ambiante, la conduction du silicium amorphe non hydrogéné est due principalement aux porteurs dans la bande de conduction, dont la population est activée thermiquement avec Ea = EC-EF .7

Pour notre matériau amorphe, on obtient les énergies d’activation sont présentées dans la figure  3.6.

PIC
FIG. 3.6: Énergies d’activation de la conductivité électrique des couches amorphes.
Elles sont mesurées avec la méthode décrite en annexe  A.5.2. On observe une tendance vers des énergies d’activation plus grandes à pression croissante. Ce phénomène devient encore plus apparent, lorsque l’on compare ces valeurs avec celles obtenues par LPCVD, donc à des pression plus basses. Elles sont données dans le tableau  3.2.
TAB. 3.2: Énergies d’activation de la conductivité électrique des couches amorphes déposées par LPCVD [89].

P (Pa) 10 30 100
Ea (eV) 0,61 0,65 0,73
On considère généralement, qu’un Ea plus élevé correspond à un matériau amorphe plus désordonnés et aussi d’un contenu en hydrogène plus élevé [108]. Ea est en effet plus élevé quand la température de dépôt diminue, ce que nous pouvons interpréter en terme d’une exodiffusion d’H2 atténuée.

3.4.2.  Densité de liaisons pendantes

Des mesures de RPE8 ont été effectuées pour cinq échantillons déposés par LPCVD et un par SAPCVD. Cette technique nous permet de déterminer la valeur absolue de liaisons pendantes, qui diminue avec un taux d’hydrogène plus élevé. Le tableau  3.3
TAB. 3.3: Densités de spin Ns en cm-3 pour quatre échantillons déposés par LPCVD à partir de disilane (LD1–LD4) à des températures de dépôts Td différentes, pour un échantillon LPCVD déposé à partir de silane (LS) à Td = 550 ℃ et pour un échantillon SAPCVD (SS) déposé à Td = 560 ℃ et P = 400 mbar.

échantillon LD1 LD2 LD3 LD4 LS SS
Td (℃) 525 500 475 450 550 560
Ns (cm-3)2,1.10201,2.10194,5.10184,0.10173,8.10187,3.1017
présente les résultats obtenus. Nous observons une forte décroissance de liaisons pendantes avec la température de dépôt pour les échantillons déposés entre 450 ℃ et 525 ℃ par LPCVD en utilisant le disilane. Ceci conforte notre hypothèse sur la page  103, que le contenu d’hydrogène est plus important à basse température de dépôt. Par ailleurs, nous constatons, que les valeurs pour les échantillons LS et SS, déposés quasiment à la même température, sont différentes d’un facteur cinq. En effet, notre couche SAPCVD, déposé à plus haute vitesse et plus haute pression que les échantillons LPCVD présente une densité de spin proche de celle du dépôt LD4. Ce résultat peut expliquer la grande différence de l’énergie d’activation de la conductivité électrique Ea comparée à celle des couches LPCVD rapportées en section  3.4.1. Par ailleurs, la tendance d’une augmentation de Ea avec P et ainsi également confirmée. Nous allons voir plus loin dans le contexte de cristallisation, quels impacts ces résultats vont avoir sur les propriétés des couches cristallisées.

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