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多晶硅薄膜ECR-PECVD低温生长结构研究

作　者: 邓婉婷
导　师: 董闯；吴爱民
学　校: 大连理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: ECR-PECVD 多晶硅薄膜择优取向微结构
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

多晶硅(Poly-Si)薄膜以其优异的光电性能与较低的制备成本,在能源信息产业中日益成为一种非常重要的电子材料,在大规模集成电路和半导体分立器件中得到广泛应用。目前多晶硅薄膜的发展趋势为低成本和高光电转换效率。为极大限度地降低成本,人们已研究了多种能在廉价玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄膜的方法。其中电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积技术(ECR-PECVD),具有等离子体密度高、电离度大、无电极、高活性等特点,是一种很有发展潜力的低温沉积工艺。本论文采用ECR-PECVD的方法在普通玻璃片上沉积多晶硅薄膜,通过改变沉积温度、气源流量、微波功率以及引入中间层,利用反射高能电子衍射(RHEED)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射、Raman光谱等分析手段,对薄膜的微观组织结构进行了观察分析,研究了多晶硅薄膜的微观生长结构以及不同工艺参数对多晶硅薄膜结构的影响规律。实验结果表明,该方法制得的多晶硅薄膜多以(220)取向择优生长。多晶硅薄膜存在纵向生长的不均匀性,初始阶段沉积得到非晶孵化层,然后由非晶向多晶转变,得到成柱状生长的多晶硅薄膜。不同工艺参数对薄膜结晶状态存在一个中间最优值,优化沉积参数对多晶硅薄膜的晶化至关重要。在未引入中间层条件下,衬底温度Ts=300℃、氢气流量FR(H2)=25sccm、微波功率P=600W时,多晶硅薄膜结晶状态最好,且呈最佳的(220)取向。而通过引入中间层,薄膜质量会显著提高,薄膜不仅具有很好的晶化率,并且其晶粒呈明显的柱状生长。

多晶硅薄膜ECR-PECVD低温生长结构研究

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