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《多晶硅薄膜低溫生長中晶粒大小的控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、第%$卷第!!期#&&(年!!月物理學報1R,3%$，QR3!!，QRSC:TCH，#&&(!&&&-$#J&4#&&(4%（$!!）4$J%&-&’M+NM/.O)P+M)PQP+M"#&&(+G*>3/G=@3)RE3###############################################################多晶硅薄膜低溫生長中晶粒大小的控制!!）!）"!）!）#）黃銳林璇英余云鵬林揆訓姚若河$）!）!）!）黃文勇魏俊紅王照奎余楚迎!（）汕頭大學物理系，汕頭%!%&’$）#（）華南理工大學應用物理系，廣州%!&’(!）$（）廣東韓山
2、師范學院物理系，潮州%#!&(!）（#&&(年!月%日收到；#&&(年$月#$日收到修改稿）以)*+,(-.#為氣源，用等離子體增強化學氣相沉積（/0+12）方法低溫快速沉積多晶硅薄膜3實驗發(fā)現(xiàn)，在多晶硅薄膜的生長過程中，氣相空間各種活性基團的相對濃度是影響晶粒大小的重要因素，隨功率、.#4)*+,(流量比的減小和反應室氣壓的增加，晶粒增大3而各種活性基團的相對濃度依賴于/0+12工藝參數(shù)，通過工藝參數(shù)的改變，分析生長過程中空間各種活性基團相對濃度的變化，指出“氣相結晶”過程是晶粒長大的一個重要因素3關鍵詞：氣相結晶，多晶硅薄膜，晶粒生長，)*+,(!"##：5!!&6
3、，7$’&8，’!%&+，’!’&必須研究薄膜的低溫快速生長機理3目前有關低溫!F引言晶化硅薄膜的生長機理存在不同觀點3)G*H;*等人認為晶化硅薄膜的生長過程中晶核的形成由表面反應［7］多晶硅薄膜具有單晶硅材料高遷移率的特點，決定3I*>等人認為具有晶相結構的納米晶粒在空且可與非晶硅薄膜生長工藝兼容，易于實現(xiàn)大面積間等離子體區(qū)形成，然后擴散到襯底生長，這很好地［5，J］自動化生產，已被廣泛地用于光伏器件、微電子器件解釋了薄膜生長過程中的結構特性3我們通過進及液晶顯示等領域，并顯示出巨大的應用潛力3等離一步研究發(fā)現(xiàn)，生長過程中晶核的形成包括兩部分：子體增強化學氣相沉積（
4、/0+12）技術因具有制備大表面成核和空間成核，這由空間氣相反應決定3通過面積、高均勻度薄膜及反應溫度低等優(yōu)點，成為低溫控制空間氣相反應，降低表面成核概率，提高空間晶［!，#］生長多晶硅薄膜的一種主要方法3通常以)*.(核形成的概率，可極大地促進晶粒生長3本文在前面和.組成的源氣體，用/0+12方法在低溫下只能研究的基礎上，用實驗結果進一步討論多晶硅薄膜#制備出微晶硅（）薄膜［$］，難以生長多晶硅薄膜3的生長機理3!E-)*近期，用)*+,(4.#和)*.#+,#4.#作為新的原材料組合，由于低溫下采用/0+12方法可制備出高質量的#F空間氣相反應晶化硅薄膜而倍受關注3
5、但采用此方法制備的硅薄膜生長速率低，一般為&F&#—&F&%>:，而且晶粒較多晶硅薄膜的生長過程中晶核的形成包括兩部小，只有!&—$&>:［(，%］，這在一定程度上影響載流子分：表面成核和空間成核，這由空間氣相反應決定，遷移率的提高，限制其在微電子領域中的推廣應用3空間主要發(fā)生以下反應3最近，我們實驗室探索出一種低溫高速成薄技術，采首先，（發(fā)生的是）氣相中的電子與氣體分子發(fā)用)*+,和.作為反應源氣體，用通常的/0+12技生碰撞：(#L術，研制出沉積速率高達&F$%>:4@的多晶硅薄CK)*+,(")*+,$K+,KC，（!）［’］L，（#）膜3為了進一步提高薄膜的質量
6、，增大晶粒尺寸，")*+,#K+,#KC!國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目（批準號：9#&&&#&5）資助的課題3"通訊聯(lián)系人30-:;*,：<=,*>?@AB3CDB3E>..期黃銳等：多晶硅薄膜低溫生長中晶粒大小的控制)4-.(，（)）外，!"#$在表面的遷移勢壘為234’5，低于!"#$!!"#$%#$&%#$%’&(（&3)’5）［..］，當!"#$被吸附到表面后，容易擴散，聚!!"%&#$&%’，（*）’%+&+%’(,（-）集成核,結合上述反應，我們認為：（.）表面成核主要&!由!"#$決定，（&）空間成核以!"!#$$多硅烷為主,其次，上述反應產生的活性
7、基團相互之間或與單體分子在氣相中發(fā)生如下反應，生成聚合中間體)3實驗方法即多硅烷，形成晶核：!"#$!%"!"#$!!""%.#$!%"實驗系統(tǒng)如圖.所示，利用真空反應室氣壓遠低于!"#$瓶里的!"#$飽和蒸氣壓，將!"#$飽和蒸%#+***!!""%.#$!%"(#%#+#$，（/）氣壓引入反應室和+反應，反應室內上下電極間&!"#$*%$!"#$!!"$%.#$$%*距為&67,用89#5:方法制備多晶硅薄膜已有過報%%+［&］!!"$%.#$$%*(%%%+#$,（0）道，樣品沉積在玻璃襯底上，改變射頻（;<）功率（.2—./2=）
