ES2321165T3 - Proceso y dispositivo para depositar una capa de silicio cristalina sobre un sustrato. - Google Patents

Abstract

Proceso para depositar una capa de silicio al menos sustancialmente microcristalina en un sustrato mediante un plasma, donde dicho sustrato se halla alojado en una cámara de reacción, donde se genera un plasma en una cámara de plasma que comunica por una abertura de paso con la cámara de reacción, y donde dicho sustrato se halla expuesto a un fluido fuente para la deposición de silicio en el mismo, fluido fuente que se introduce por detrás de dicha abertura de paso directamente en dicha cámara de reacción, manteniendo al mismo tiempo una caída de tensión entre la cámara de reacción y la cámara de plasma, caracterizado porque la cámara de reacción se halla situada por medio de una abertura de paso en comunicación abierta con otra cámara de plasma donde se genera otro arco de plasma y se inyecta un fluido auxiliar en al menos una primera de dicha cámara de plasma y la otra cámara de plasma, el fluido auxiliar es capaz de incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino, uno o más fluidos de una composición distinta se suministran a la otra cámara de plasma y porque el sustrato se halla expuesto simultáneamente a dicho fluido fuente y a dicho fluido auxiliar para incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino.

Description

Proceso y dispositivo para depositar una capa de silicio cristalina sobre un sustrato.

La presente invención se refiere a un proceso para depositar una capa de silicio al menos sustancialmente cristalina sobre un sustrato por medio de un plasma, donde dicho sustrato se acomoda en una cámara de reacción, donde se genera un plasma en una cámara de plasma que se comunica con la cámara de reacción por una abertura de paso, y donde dicho sustrato está expuesto a un fluido fuente para depositar silicio desde éste fluido fuente, que se introduce por detrás de dicha abertura de paso directamente en dicha cámara de reacción manteniendo al mismo tiempo una caída de presión entre la cámara de reacción y la cámara de plasma. La invención se refiere también para depositar una capa de silicona al menos sustancialmente cristalina sobre un sustrato, que comprende una cámara de reacción provista de un soporte de sustrato que se halla en comunicación abierta con una cámara de plasma por medio de una primera abertura de paso y se halla provisto de medios de suministro para un fluido fuente que desembocan en la cámara de reacción por detrás de dicha primera abertura de paso.

Dicho proceso y dispositivo se conocen a través de A.T.M. Wilbers et al: "Amorphous hydrogenated silicon films produced by an expanding thermal argon-silane plasma investigated with spectroscopic IR ellipsometry", (Películas amorfas de silicio hidrogenado producidas por un plasma térmico expansivo de argón-silano investigadas con elipsometría espectroscópica IR), Thin Solid Films, Elsevier-Sequoia S.A., Lausanne, CH, vol. 204, no. 1, 20 de septiembre de 1991 (1991-09-20), páginas 59-75. Este proceso y dispositivo encuentran aplicación especial en la moderna industria de semiconductores y la industria de células solares, así como en la elaboración de células solares de película delgada y los transistores de película delgada (TFT) y diodos, que se emplean especialmente, éstos últimos, para el control de sistemas de reproducción de imágenes sobre la base de células de cristal líquido y otros elementos en estado sólido. Estos elementos semiconductores están formados generalmente de una delgada capa de silicio, donde ésta última yace sobre un sustrato subyacente. En vista del espectacular aumento de la demanda de dichos sistemas de reproducción de imágenes y la previsión de que la demanda de células solares como fuente de energía alternativa experimente también un gran aumento a corto plazo, un proceso del tipo especificado en el preámbulo, con el que se puede formar a bajo coste una capa de silicio de alta calidad reviste una importancia excepcional.

Se conocen por sí mismos diferentes procesos para formar una capa de silicio en un sustrato subyacente. Dichos procesos consisten por una parte en técnicas de deposición donde puede depositarse una capa de silicio desde un vapor químico de un fluido fuente que contiene silicio. Dichos procesos se denominan CVD (Depósito químico en fase vapor), frecuentemente añadiendo "Plasma RF Mejorado" o "Hilo Caliente" para indicar que se usa un plasma de radiofrecuencia o un hilo caliente, normalmente de tungsteno, como apoyo del proceso. La morfología de la capa depositada aquí varía de estrictamente amorfa a cristalina y policristalina. Además, hay técnicas de crecimiento epitaxial en las que se espesa de forma epitaxial una capa de silicio después de que primero se haya formado una capa de semillas usando tecnología láser, por ejemplo.

No obstante, estas técnicas ya conocidas presentan un inconveniente, que es la relativamente baja velocidad de crecimiento, a menudo sólo algunas decenas de nanómetro por segundo y, en el caso del crecimiento epitaxial, la temperatura relativamente alta a la que hay que someter el sustrato para obtener un capa de sílice cristalina de alta calidad. Por lo tanto, estas técnicas son menos adecuadas para aplicaciones industriales a gran escala, mientras que también ha habido quejas significativas respecto de la resistencia al calor del sustrato. Por esta razón, estos métodos ya conocidos no se prestan especialmente a un nuevo desarrollo en el campo de las células solares, en el que estas se aplican en una capa de silicio de un grosor típico de 1 \mum en una lámina de plástico que normalmente ofrece poca resistencia al calor. La eficacia de estas técnicas ya existentes, en las que se suele usar un fluido fuente relativamente costoso, es además comparativamente baja allí donde se usan.

Uno de los objetivos de la presente invención es suministrar un proceso y dispositivo del tipo especificado en el preámbulo con el cual, incluso a temperatura relativamente baja, se puede formar una capa de silicio cristalina de alta calidad con una velocidad de crecimiento notablemente superior a la que la que hasta ahora se ha podido alcanzar con las técnicas ya conocidas.

Con el fin de alcanzar el objetivo propuesto, el proceso del tipo especificado en el primer párrafo se caracteriza porque la cámara de reacción se halla situada en una abertura de paso en comunicación abierta con otra cámara de plasma en la que se genera un arco de plasma, se inyecta un fluido auxiliar en al menos una primera de dicha cámara de plasma y la otra cámara de plasma, fluido auxiliar que puede incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino y que con uno o más fluidos de una composición diferente es suministrado a una segunda de dicha cámara de plasma y la otra cámara de plasma, y también porque el sustrato se expone sistemáticamente a dicho fluido fuente y a dicho fluido auxiliar para incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino. Para conseguir el objetivo anterior, un dispositivo del tipo mencionado en el párrafo de apertura según la invención se caracteriza porque la cámara de reacción se halla en comunicación abierta con al menos otra cámara de plasma por medio de otra abertura de paso, porque al menos una primera de dicha cámara de plasma y dicha cámara de plasma se hallan provistas de medios para el suministro de un fluido auxiliar que es capaz de incrustar átomos de silicio con enlace no cristalino, porque se dispone de medios de bombeo para mantener una caída de presión entre las cámaras de plasma y la cámara de reacción, al menos durante el funcionamiento, y porque los medios para el suministro del fluido auxiliar desembocan en dicha primera cámara de plasma delante de dicha abertura de paso.

Ha de advertirse que cuando se haga mención en el contexto de dicha invención de una exposición del sustrato al fluido, ha de entenderse que de hecho sólo significa una exposición a los componentes de la reacción que están formados en o por un plasma del fluido.

La caída de presión aplicada según la invención resulta en un flujo de ambos fluidos hacia el sustrato, por el cual éste último queda expuesto a un flujo considerablemente mayor que el que se da en la mayoría de los casos documentados. En consecuencia, se puede conseguir mayores velocidades de crecimiento gracias a ello. Aquí el fluido auxiliar garantiza que los átomos de silicio depositados no enlazados en una red cristalina se incrustan más lejos, por lo que la capa final es de naturaleza al menos sustancialmente cristalina. La invención se basa aquí en la idea de que los átomos de silicio de la red cristalina se hallan en un estado energético más favorable que los átomos de silicio amorfos no enlazados, por lo que éstos últimos pueden retirarse de forma selectiva mediante un fluido auxiliar adecuado del tipo indicado. Los átomos de silicio retirados de esta forma se hallan una vez más disponibles, al menos parcialmente, para su enclavado en la red cristalina, lo que mejora la eficacia final. Debido a esta combinación de depósito e incrustado colectivo, se puede depositar una capa de silicio microcristalina de gran calidad incluso a temperatura de sustrato relativamente baja. Esto tiene relación con el material, en el que las micelas están presentes típicamente en una cantidad de 10-100 nm. Estas micelas se hallan rodeadas opcionalmente por una matriz amorfa, por lo que el material muestra una combinación de propiedades de silicona monocristalina y amorfa. Debido a la estructura de cristal que se halla presente, la conductividad eléctrica es significativamente mejor que la del silicio amorfo, lo que es importante para las características eléctricas de los elementos semiconductores que han de formarse en el mismo. La temperatura a la que se elabora el material es, por otra parte, considerablemente más baja que la temperatura de mezclado de silicio necesaria para la producción de material monocristalino. Por lo tanto, la invención puede usarse para el depósito de sustratos que no toleran una temperatura tan alta, como pasa con la mayoría de los plásticos.

Una materialización específica del proceso según la invención tiene como característica que el fluido auxiliar se elige de entre los componentes de un grupo formado por hidrógeno, cloro y flúor, elementos que se ha visto que en un plasma son capaces de retirar selectivamente átomos de silicio no enlazados en una red cristalina. Otra materialización específica tiene como característica, según la invención, de se aplica gas de hidrógeno para el fluido auxiliar. El gas de hidrógeno es recomendable, porque es considerablemente menos agresivo que el flúor, por ejemplo y, a diferencia del flúor, no daña las partes metálicas del reactor en el que se lleva a cabo el proceso.

Otra materialización específica del proceso según la invención tiene como característica que para el fluido fuente se aplica un compuesto del grupo formado por silano (SiH_{4}), disilano (Si_{2}H_{6}) y tetrafluoruro de silicio (SiF_{4}). Estos compuestos con contenido en silicio han resultado ser una fuente de átomos de silicio extremadamente buena, sobre todo en el estado excitado por el plasma.

En otra materialización específica más, el proceso, según la invención, se caracteriza porque también un fluido excipiente al menos sustancialmente inerte es inyectado y guiado al sustrato. Con la inyección de un fluido excipiente inerte se puede crear un flujo relativamente grande en el que estén implicados ambos fluidos de reacción, por lo que estos reactivos tienen menos oportunidades de entrar en reacción con partes del reactor, el cual, en consecuencia, resultará contaminado en menor medida. Otra materialización más del proceso se caracteriza porque el fluido excipiente se elige de entre los componentes del grupo de los gases nobles y más concretamente porque se aplica argón como fluido excipiente. La reacción es continuamente lavada por la inyección de dicho gas noble inerte a fin de reducir la contaminación al mínimo.

En muchos casos la capa de silicio depositada acabará por tener obligatoriamente propiedades específicas semiconductoras y/o ópticas. Con vistas a ello, otra materialización específica del proceso según la invención tiene como característica el que se inyecta un fluido impurificador que contiene un elemento elegido de los de los grupos III y V del sistema periódico, especialmente boro, fósforo, arsénico o antimonio. Estos elementos son capaces de cambiar las propiedades (semi)conductoras de la capa de silicio formada y pueden usarse para crear un campo eléctrico dentro de la misma. Esto tiene una especial importancia para la elaboración de células solares y otros elementos semiconductores en o desde la capa de silicio depositada. Con vistas a elaborar células solares en particular, otra materialización más del proceso según la invención tiene como característica el que se inyecta un fluido impurificador que contiene carbono. Ello se debe a que el carbono facilita una mayor absorción de la luz en la capa de silicio final, lo que mejora la eficacia de las células solares, por ejemplo.

Otra materialización específica más del proceso se caracteriza según la invención porque el fluido excipiente y el fluido auxiliar se inyectan ambos en la ubicación del plasma y porque el fluido fuente se suministra en una trayectoria del fluido excipiente y el fluido auxiliar al sustrato. Tanto el fluido auxiliar como el fluido excipiente se introducen en el arco de plasma y luego se llevan por una trayectoria al sustrato. El fluido fuente, normalmente agresivo y muy reactivo, se une a la trayectoria con posterioridad, por lo que virtualmente no tiene ninguna oportunidad de influir adversamente en las características del plasma.

Otra materialización específica del proceso según la invención tiene como característica el que el fluido auxiliar se suministra en por lo menos la misma cantidad que el fluido fuente. Se ha comprobado que una cantidad casi igual de fluido fuente y de fluido auxiliar es suficiente en la práctica para obtener la morfología deseada del material semiconductor a una temperatura de sustrato de unos 500ºC. No obstante, otra materialización elegida del proceso según la presente invención se caracteriza porque el fluido auxiliar se suministra en una cantidad considerablemente mayor que el fluido fuente. Al suministrar el fluido auxiliar en una cantidad superior, normalmente entre diez y mil veces la cantidad de fluido fuente, y especialmente entre veinte y cien veces más, se obtiene una estructura cristalina, si es posible de calidad superior y donde el la temperatura de sustrato puede quedar limitada en la práctica a no más de 250ºC. Con ello, el proceso puede aplicarse a una amplia variedad de sustratos.

En una materialización práctica, el proceso según la invención se caracteriza porque el sustrato se aloja en una cámara de reacción, porque se genera un arco de plasma en una cámara de plasma, porque se crea una infrapresión en la cámara de reacción con respecto a la cámara de plasma y porque la cámara de plasma y la cámara de reacción se hallan en comunicación abierta una con otra mediante una abertura de paso. Dicha configuración aparece descrita en la solicitud de patente EU número 297.637, del solicitante de la presente invención, y cuyo contento debe considerarse citado e intercalado en el presente texto. De este modo es posible en la práctica formar una capa de silicio de gran calidad con una velocidad creciente del orden de varios nanómetros por segundo.

A este respecto, otra materialización de la presente invención tiene como característica el que al menos el fluido auxiliar se inyecta en la cámara de plasma y el que el fluido fuente se suministra todo alrededor de la abertura de paso en la cámara de reacción. Así pues, inyectando la totalidad o una gran parte del fluido fuente alrededor de la abertura de paso, pueden obtenerse una mezcla excepcionalmente homogénea, una alta dosificación y, en consecuencia, una alta velocidad de crecimiento.

Tanto el fluido auxiliar como el fluido excipiente pueden inyectarse por sí mismos en la misma cámara de plasma y luego llevarse al sustrato. Sin embargo, según la invención, la cámara de reacción se sitúa en otra abertura de paso en comunicación abierta con otra cámara de plasma en la que se genera otro arco de plasma, y al menos el fluido auxiliar se inyecta en una primera cámara de plasma y uno o más fluidos de una composición diferente se suministran a la otra cámara de plasma. De este modo se pueden aplicar diferentes mezclas de los diferentes fluidos en las diferentes cámaras de plasma para optimizar el proceso. Las condiciones del plasma en la cámara de plasma en la que tiene lugar la inyección del fluido excipiente pueden optimizarse como tales con el fin de conseguir la disociación del fluido fuente, mientras que la primera cámara de plasma puede ajustarse de manera óptima y totalmente independiente con vistas a la acción de incrustado selectivo del fluido auxiliar en la capa formada. Esta última cámara de plasma puede situarse además a una menor o, al contrario, mayor distancia del sustrato a fin de reducir o aumentar el número de interacciones de fase de gas del fluido auxiliar antes de que llegue al sustrato. Una materialización específica del dispositivo según la invención tiene como característica a este respecto el que la primera cámara de plasma provista de medios para el suministro del fluido auxiliar se sitúa más cerca del soporte del sustrato que la otra cámara de plasma. De este modo se puede limitar la pérdida de fluido auxiliar atómico, en particular de hidrógeno, que se produce como consecuencia de difusión transversal no deliberada.

Aunque la caída de presión constituye en sí misma un proceso excepcionalmente direccional, otra materialización del proceso según la invención se caracteriza porque se aplica un voltaje de polarización entre el sustrato y el plasma con el fin de mejorar más el comportamiento direccional de las partículas cargadas. El mayor flujo de partículas de reacción que resulta de ello produce una estructura más densa en la capa formada, lo que es deseable en ciertos casos.

A continuación se explica más detalladamente la invención con referencia a una serie de materializaciones y a dibujos asociados, en los que:

La Figura 1 es una vista transversal de un dispositivo para llevar a cabo un proceso para depositar una capa de silicio microcristalina, y

La Figura 2 es una vista transversal de un dispositivo para llevar a cabo una materialización del proceso según la invención.

Las figuras son meramente esquemáticas y no están hechas a escala. Algunas dimensiones en particular están exageradas (en gran medida) para mayor claridad. Las partes correspondientes se designan hasta donde es posible en las figuras con los mismos números de referencia.

La Figura 1 muestra un reactor de plasma para depositar una capa de silicio microcristalina. El dispositivo comprende esencialmente dos cámaras, a saber, una cámara de plasma 10 y una cámara de reacción 20, que están hechas respectivamente de cobre y de acero inoxidable. En la cámara de plasma 10 está situada una serie de electrodos 15 en cuyo centro se halla practicada una abertura 16. Un fluido excipiente adecuado, como argón u otro gas noble, entra por una primera entrada 11 y es guiado por dichas aberturas a un flujo de gas prácticamente constante de típicamente 25.5.10^{-3} moles/s aproximadamente. Por este gas pasa una corriente del orden de 40-50 amperios, con lo que se crea un plasma. Al final habrá una diferencia potencial más o menos estable del orden de 200 voltios con respecto a los electrodos 15. Estos electrodos 15 se hallan acoplados a este fin en un puente de resistencia (que no se ve en el dibujo) para estabilizar el flujo de plasma hasta donde sea posible. El plasma fluye en al dirección de la cámara de reacción 20 y puede entrar en ella por una abertura de paso 18. El plasma generado de esta manera es altamente direccional cuando sale de la cámara de plasma, como resultado del gran flujo de gas y de la alta temperatura que ha alcanzado en el plasma el gas inyectado.

Debido a la inyección de fluido excipiente en la cámara de plasma 10, aquí predomina una sobre-presión con respecto a la cámara de reacción 20 durante el funcionamiento, sobre- presión que es continuamente evacuada por medio de una conexión de bomba adecuada. El plasma generado en la cámara de plasma 10, que se indica esquemáticamente con el número de referencia 17, se lleva de esta manera a la cámara de reacción pasando por la abertura de paso 18 practicada en la pared 19 entre la cámara de plasma 10 y la cámara de reacción 20, y una vez allí se expande. En la cámara de reacción está situado un soporte de sustrato 22 que va conectado por medio de elemento de conexión 23 a la pared de la cámara de reacción y que cuenta con toma de tierra. En el soporte de sustrato 22 se halla dispuesto un sustrato 24 que de esta manera queda expuesto al arco de plasma 17 entrante.

A la cámara de reacción 20 se le suministra un fluido fuente con contenido en silicio mediante una segunda entrada 12 directamente detrás de la abertura 18. En esta materialización se ha elegido silano para este fin, aunque en la práctica también se han conseguido buenos resultados con disilano y y tetrafluoruro de silicio como fluido fuente. En esta materialización se inyecta el fluido fuente en una cantidad de 1.0^{-5} moles/s. Para que la distribución del fluido fuente en la cámara de reacción sea uniforme, se admite por una estructura anular 25. Dicha estructura anular 25 comprende un cuerpo tubular que se extiende alrededor de la abertura 18 y está provisto de aberturas de salida a espacios regulares. De esta manera se consigue una entrada homogénea de fluido fuente en la cámara de reacción, por lo que el fluido entra en contacto con el plasma 17 de manera particularmente eficaz. En el plasma, el silano se disocia en radicales con contenido en silicio e hidrógeno atómico. Una vez en la proximidad del sustrato 24, el silicio se deposita para formar la capa de silicio deseada en el sustrato.

Con el fin de mejorar la estructura cristalina de la capa de silicio depositada de esa forma, se suministra al reactor un fluido auxiliar por una tercera entrada 13. El fluido auxiliar comprende en esta materialización gas de hidrógeno que ya ha sido admitido en la cámara de plasma 10 para crear así una mezcla de plasma de argón/hidrógeno. En esta materialización se le aplica un flujo de hidrógeno de 1.10^{-3} moles/seg. De este modo se emplea un excedente de hidrógeno para que funcione independientemente como precursor de incrustación. El hidrógeno atómico que se forma hace que los átomos de silicio depositados que no se han enlazado en una red cristalina se incrusten selectivamente más lejos para que estén disponibles una vez más para la deposición. Con el proceso según la invención se ha comprobado que se puede conseguir una eficacia de más del 50% del fluido fuente inyectado, lo que supone que más de uno de cada dos átomos de silicio llega a posarse en la capa depositada.

En el sustrato 24 se va depositando gradualmente una capa de silicio de estructura microcristalina en la forma descrita. Se ha comprobado mediante difracción por rayos X que la capa formada de esta manera contiene micelas de silicio típicamente del orden de magnitud de 10-100 nm que se enlazan mutuamente mediante una matriz amorfa. Debido al gran flujo de plasma, se puede conseguir una velocidad de crecimiento de 3 nanómetros por segundo, lo que para una capa de silicio de 1 \mum de grosor aproximadamente equivale a un tiempo de deposición total de menos de 6 minutos. La temperatura de sustrato no sube en este caso a más de 200-500ºC, y en condiciones adecuadas puede mantenerse incluso por debajo de 300ºC. Estas temperaturas son significativamente más bajas de lo necesario para las técnicas de crecimiento epitaxial y hacen que el proceso según la invención sea adecuado, entre otras cosas, para la deposición en láminas de plástico que no son muy resistentes al calor, como las que se suelen emplear sobre todo en las células solares.

La Figura 2 muestra un dispositivo para llevar a cabo el proceso según la invención. También en este caso, el dispositivo tiene cámaras separadas para al generación de plasma por una parte y para la deposición final de la capa de silicio por otra. En este caso la cámara de plasma tiene forma dual. Por consiguiente, el dispositivo comprende una cámara independiente de plasma 30, con la que se genera un plasma de hidrógeno o de cualquier otro fluido auxiliar adecuado, como por ejemplo flúor, además de una cámara de plasma 10 para formar el plasma principal de argón o de otro fluido excipiente adecuado, en combinación con el fluido auxiliar. Ambas cámaras de plasma 10, 30 están provistas de una entrada 11 respectivamente 13 para el gas correspondiente y tienen una serie de electrodos 15 con los que se puede generar el plasma deseado. Puesto que se hace uso de cámaras de plasma independientes, se puede operar con éstas en condiciones óptimas para cada plasma por separado. Cada uno de los electrodos de la cámara va conectado como tal a su propio puente de resistencia adaptado al flujo de plasma correspondiente, con el fin de mejorar la estabilidad del proceso.

Ambos plasmas entran en la cámara de reacción 20 por aberturas separadas 18, 38. Por una tercera entrada 12 se suministra un fluido fuente con contenido en silicio todo alrededor de la abertura 18 entre la primera cámara de plasma 10 y la cámara de reacción 20 al plasma que fluye hacia la cámara de reacción por esa abertura 18. De este modo se forman a partir del mismo radicales con contenido en silicio que finalmente de depositan en forma atómica en el sustrato. El plasma que se suministra a partir del fluido auxiliar y que fluye desde la segunda cámara de plasma 30 se dirige entonces directamente al sustrato con el fin de suministrar allí el precursor de incrustación previsto que mejorará las deposiciones cristalinas.

En la cámara de reacción se halla situado un soporte de sustrato 22 que lleva un sustrato 24 que queda así expuesto simultáneamente, por una parte, a un plasma enriquecido con radicales de silicio y, por otra parte, a un precursor de incrustación. En esta materialización se aplica tetrafluoruro de silicio (SiF_{4}) para el fluido fuente con contenido en silicio y se retienen los demás parámetros como de acuerdo con los de la primera materialización. También en este caso, se deposita una capa de silicio microcristalina a una velocidad de deposición de más de 3 nm/s a una temperatura de sustrato que puede mantenerse significativamente por debajo de 500ºC. Aquí también puede conseguirse una vez más una eficacia del 50% del fluido fuente.

En general, la presente invención ofrece un proceso para elaborar un capa de silicio cristalina que, debido a la relativamente alta velocidad de deposición y a la relativamente alta eficacia, es adecuada para la aplicación a escala industrial, donde, como resultado de la relativamente baja temperatura de sustrato, el proceso puede aplicarse también a sustratos de plástico u otros materiales poco resistentes al calor.

Aunque la invención se ha explicado más arriba únicamente con referencia a estas dos materializaciones, resulta evidente que la invención no está en modo alguno limitada a las mismas. Al contrario, son posibles muchas variaciones y materializaciones dentro del ámbito de la invención para alguien medianamente hábil en la técnica. Por consiguiente, se puede aplicar un voltaje de polarización adecuado entre el sustrato, por medio del soporte de sustrato, y el plasma y atraer así iones del plasma más hacia el sustrato, lo que dará como resultado una energía fónica más alta que mejorará la densidad de la estructura obtenida.

Claims (17)

1. Proceso para depositar una capa de silicio al menos sustancialmente microcristalina en un sustrato mediante un plasma, donde dicho sustrato se halla alojado en una cámara de reacción, donde se genera un plasma en una cámara de plasma que comunica por una abertura de paso con la cámara de reacción, y donde dicho sustrato se halla expuesto a un fluido fuente para la deposición de silicio en el mismo, fluido fuente que se introduce por detrás de dicha abertura de paso directamente en dicha cámara de reacción, manteniendo al mismo tiempo una caída de tensión entre la cámara de reacción y la cámara de plasma, caracterizado porque la cámara de reacción se halla situada por medio de una abertura de paso en comunicación abierta con otra cámara de plasma donde se genera otro arco de plasma y se inyecta un fluido auxiliar en al menos una primera de dicha cámara de plasma y la otra cámara de plasma, el fluido auxiliar es capaz de incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino, uno o más fluidos de una composición distinta se suministran a la otra cámara de plasma y porque el sustrato se halla expuesto simultáneamente a dicho fluido fuente y a dicho fluido auxiliar para incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino.

2. Proceso como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido auxiliar se elige de entre los componentes de un grupo formado por hidrógeno, cloro y flúor.

3. Proceso como se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque se aplica gas de hidrógeno para el fluido auxiliar.

4. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica un compuesto de un grupo formado por silano, disilano y tetrafluoruro de silicio para el fluido fuente.

5. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se inyecta un fluido impurificador que contiene un elemento elegido de los grupos III y V del sistema periódico, especialmente boro, fósforo, arsénico o antimonio.

6. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque se inyecta un fluido impurificador que contiene carbono.

7. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque también se inyecta un fluido excipiente al menos sustancialmente inerte y se lo guía hacia el sustrato.

8. Proceso como se reivindica en la reivindicación 7, caracterizado porque el fluido excipiente se elige de entre los componentes del grupo de los gases nobles.

9. Proceso como se reivindica en la reivindicación 8, caracterizado porque se aplica argón para el fluido excipiente.

10. Proceso como se reivindica en la reivindicación 7, 8 ó 9, caracterizado porque tanto el fluido excipiente como el fluido auxiliar se inyectan es la ubicación del plasma y porque el fluido fuente se suministra por la trayectoria del fluido excipiente y el fluido auxiliar al sustrato.

11. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fluido auxiliar se suministra en al menos la misma cantidad que el fluido fuente.

12. Proceso como se reivindica en la reivindicación 11, caracterizado porque el fluido auxiliar se suministra en una cantidad considerablemente mayor que el fluido fuente.

13. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos el fluido auxiliar se inyecta en la cámara de plasma y porque el fluido fuente se suministra a la cámara de reacción alrededor de la abertura de paso.

14. Proceso como se reivindica en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica voltaje de polarización entre el sustrato y el plasma.

15. Dispositivo para depositar una capa de silicio al menos sustancialmente cristalina en un sustrato, que comprende una cámara de reacción provista de un soporte de sustrato que se halla en comunicación abierta con una cámara de plasma por medio de una primera abertura de paso y está provista de medios para el suministro de un fluido fuente que desembocan en la cámara de reacción detrás de dicha primera abertura de paso caracterizado porque la cámara de reacción se halla en comunicación abierta con al menos otra cámara de plasma por medio de otra abertura de paso, porque al menos una primera de dicha cámara de plasma y la otra cámara de plasma está provista de medios para el suministro de un fluido auxiliar que es capaz de incrustar preferentemente átomos de silicio con enlace no cristalino, porque están dispuestos medios de bombeo para mantener una caída de presión entre las cámaras de plasma y la cámara de reacción, al menos durante el funcionamiento, y porque los medios para el suministro del fluido auxiliar desembocan en dicha primera cámara de plasma delante de dicha abertura de paso.

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16. Dispositivo como se reivindica en la reivindicación 15, caracterizado porque la primera cámara de plasma provista con los medios para el suministro del fluido auxiliar está situada más cerca del soporte de sustrato que al menos la otra cámara de plasma.

17. Dispositivo como se reivindica en la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque hay dispuestos medios para aplicar una diferencia de potencial eléctrico entre las cámaras de plasma y el soporte de sustrato al menos durante el funcionamiento.