以金属钨为催化热丝,采用热丝催化化学气相沉积,在300℃的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜.研究了H2稀释率、钨丝与衬底间的距离和反应室气体压力等沉积参数对制备多晶硅薄膜的影响,并通过XRD谱分析,确定了本实验系统的最佳多晶硅成膜条件:FR(SiH4)=5 mL/min,FR(H2)=70 mL/min,P=50 Pa,L衬底与钨丝=7.5 cm,T=30 min,t衬底=300℃,特征峰在(111)面上.在接触式膜厚仪测量的基础上,计算出薄膜生长速率为0.6 nm/s.对最佳成膜条件下制备的多晶硅薄膜进行刻蚀,形成不同的厚度,以便进行逐层分析.采用XRD和SEM方法对不同厚度的薄膜测试发现,随着薄膜厚度的减小,(111)面的XRD特征峰强度逐渐下降,(111)面上的晶粒尺寸基本没有变化,都是50 nm左右.根据测试结果分析了薄膜的生长机制,提出了薄膜生长是分步成核,成核后沿(111)面纵向生长的观点.认为反应基元首先随机吸附在衬底上,在H原子的作用下在一些位置上成核,而在其他位置形成非晶相.已形成的晶核逐渐长大并沿(111)面纵向生长;已形成的非晶相也在生长,但上面不断有晶核形成.当薄膜达到一定厚度,非晶相表面完全被晶核占据,整个薄膜表面成为多晶相,此后整个薄膜处于沿(111)面的纵向生长阶段,直至反应结束,完整的晶粒结构呈柱状.
参考文献
| [1] | Wiesmann H,Ghosh A K,McMahon T,et al.A-Si:H produced by high-temperature thermal decomposition of silane[J].J.Appl.Phys.,1979,50(5):3752-3754. |
| [2] | Hideki Matsumura.Catalytic chemical vapor deposition (CTL-CVD) method producing high quality hydrogenated amorphous silicon[J].Jpn.J.Appl.Phys.,1986,25(12):949-951. |
| [3] | Matsumura H.Silicon nitride produced by catalytic chemical vapor deposition method[J].J.Appl.Phys.,1989,66(8):3612-3617. |
| [4] | 邵喜斌,王丽娟,李梅.a-Si:H TFT亚阈值区SPICE模型的研究[J].液晶与显示,2005,20(4):267-272. |
| [5] | Doyle J,Robertson R,Lin G H,et al.Production of high-quality amorphous silicon films by evaporative silane surface decomposition[J].J.Appl.Phys.,1988,64 (6):3215-3223. |
| [6] | Mahan A H,Carapella J,Nelson B P,et al.Deposition of device quality,low H content amorphous silicon[J].J.Appl.Phys.,1991,69 (9):6728-6730. |
| [7] | 邝俊峰,付国柱,高博,等.氢原子在Cat-CVD法制备多晶硅薄膜中的作用[J].液晶与显示,2004,19(6):450-453. |
| [8] | 刘丰珍,朱美芳,冯勇,等.等离子体-热丝CVD技术制备多晶硅薄膜[J].半导体学报,2003,24(5):499-503. |
| [9] | Gallagher Alan.Some physics and chemistry of hot-wire deposition[J].Thin Solid Film,2001,395:25-28. |
| [10] | Holt J K,Swiatek M,Goodwin D G,et al.Gas phase and surface kinetic processes in polycrystalline silicon hotwire chemical vapor deposition[J].Thin Solid Film,2001,395:29-35. |
| [11] | 谷锦华,周玉琴,朱美芳,等.低温制备微晶硅薄膜生长机制的研究[J].物理学报,2005,54(4):1890-1894. |
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