多晶硅薄膜的制备方法
7页1、多晶硅薄膜的制备方法 摘要:低压化学气相沉积、固相晶化、准分子激光晶化、快速热退火、金属诱导晶化、等离子体增强化学反应气相沉积等是目前用于制备多晶硅薄膜的几种主要方法。它们具有各自不同的制备原理、晶化机理、及其优缺点。 关键词:氢化非晶硅 多晶硅 晶化 6 等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD) 等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD)法是利用辉光放电的电子来激活化学气相沉积反应的。起初,气体由于受到紫外线等高能宇宙射线的辐射,总不可避免的有轻微的电离,存在着少量的电子。在充有稀薄气体的反应容器中引进激发源(例如,直流高压、射频、脉冲电源等),电子在电场的加速作用下获得能量,当它和气体中的中性粒子发生非弹性碰撞时,就有可能使之产生二次电子,如此反复的进行碰撞及电离,结果将产生大量的离子和电子。由于其中正负粒子数目相等。故称为等离子体,并以发光的形式释放出多余的能量,即形成“辉光”。在等离子体中,由于电子和离子的质量相差悬殊,二者通过碰撞交换能量的过程比较缓慢,所以在等离子体内部各种带电粒子各自达到其热力学平衡状态,于是在这样的等离子体中将没有统一的温度,就只有所谓的电子温度和离子
2、温度。此时电子的温度可达104,而分子、原子、离子的温度却只有25300。所以,从宏观上来看,这种等离子的温度不高,但其内部电子却处于高能状态,具有较高的化学活性。若受激发的能量超过化学反应所需要的热能激活,这时受激发的电子能量(110eV)足以打开分子键,导致具有化学活性的物质产生。因此,原来需要高温下才能进行的化学反应,通过放电等离子体的作用,在较低温度下甚至在常温下也能够发生。PECVD法沉积薄膜的过程可以概括为三个阶段:1.SiH4分解产生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等;2.活性粒子在衬底表面的吸附和扩散;3.在衬底上被吸附的活性分子在表面上发生反应生成Poly-Si层,并放出H2;研究表面,在等离子体辅助沉积过程中,离子、荷电集团对沉积表面的轰击作用是影响结晶质量的重要因素之一。克服这种影响是通过外加偏压抑制或增强。对于采用PECVD技术制备多晶体硅薄膜的晶化过程,目前有两种主要的观点.一种认为是活性粒子先吸附到衬底表面,再发生各种迁移、反应、解离等表面过程,从而形成晶相结构,因此,衬底的表面状态对薄膜的晶化起到非常重要的作用.另一种认为是空间气相反应对薄膜的低温晶
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