微晶硅薄膜的高速沉積研究.pdf

1、本文以微晶硅薄膜的沉積速率為重點,以優(yōu)化沉積條件、提高微晶硅薄膜的沉積速率為目標,通過射頻等離子體化學氣相沉積(RF-PECVD)和甚高頻等離子體化學氣相沉積(VHF-PECVD),系統(tǒng)地研究了沉積氣壓、射頻功率、氣體流量及硅烷濃度等沉積條件對薄膜的沉積速率、晶化率、擇優(yōu)晶向、晶粒大小、表面形貌、結(jié)構(gòu)演化的影響,并對等離子體成膜機理、薄膜機構(gòu)演變機理做了初步的探究.我們的初步研究表明: A.在射頻條件下: 1.沉積速率受

2、氣體總流量及硅烷濃度影響最為顯著,隨硅烷濃度的變化基本成線性上升關系,而受沉積氣壓及射頻功率的影響較小. 2.晶化率隨射頻功率單調(diào)上升,隨氣壓及硅烷濃度單調(diào)下降,與氣體流量關系不大. 3.在適當?shù)某练e條件下,已經(jīng)實現(xiàn)3A/s左右的微晶硅薄膜沉積速率. 4.流量對薄膜中晶粒的大小影響不是特別明顯.多晶顆粒的擇優(yōu)取向為(111),該取向的晶粒大小在17 nm左右. 5.較高沉積氣壓下,薄膜表面較為平整,粗糙度

3、較低.不同的襯底玻璃或拋光的硅片對薄膜的微觀形貌影響不大. 6.在硼摻雜室沉積的本征硅薄膜顯示出過高的電導率. B.在甚高頻條件下: 7.與射頻相比,低壓低功率下即可實現(xiàn)較高的沉積速率,而且可以在相當高的硅烷濃度條件下(5﹪),仍然保持一定的晶化率. 8.薄膜中微晶粒的大小仍然在10 nm量級,高氫稀釋下?lián)駜?yōu)取向為(111),但隨硅烷濃度升高,擇優(yōu)取向不再明顯,甚至可得到(220)衍射峰最強的薄膜.