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1、磁控溅射制备多晶Si薄膜的工艺及性能分析马志敏，何晓雄，孙飞翔，许世峰，肖会明(合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥230009)摘要：利用射频磁控溅射的方法，制备多晶Si薄膜。利用原子力显微镜观察溅射功率和溅射压强对多晶Si薄膜表而形貌的影响，利用XRD研究退火湿度对Si薄膜结晶性能的影响，并利用紫外可见近红外分光光度计观察溅射功率和溅射压强对Si薄膜光透射率的影响。结果表明：溅射功率越大、溅射压强越小Si薄膜在近紫外光区域的透过率越弱；退火温度越高,Si薄膜的结晶越好。关键词：磁控溅射；多晶硅薄膜；表而形貌；X射线衍射中图分类
2、号：TN305.8文献标识码：AGrowthandpropertiesofpolycrystallinesiliconthinfilmpreparedbymagnetronsputteringMAZhi-min,HEXiao-xiong,SUNFei-xiang,XUShi-feng,XIAOHui-ming(SchoolofElectronicScience&AppliedPhysics,,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract：PolycrystallineSith
3、infilmswerepreparedbyradiofrequencymagnetronsputteringmethod.Then,theinfluencesofthesputteringpowerandsputteringpressureonthesurfacemorphologyandthelighttransmittanceofthepoly-Sithinfilmwerestudiedbyatomicforcemicroscope,spectrophotomete匚Theinfluencesofannealingtemperatur
4、eoncrystallinitywerestudiedbyX-raydiffraction(XRD).Theresultsindicatethatthebiggerthemagnetronsputteringpowerandthelowerthesputteringpressure,thetransmittanceoftheSithinfilmnearUVregionislower;andthehighertheannealingtemperatureis,thecrystallinityisbetter.Keywords：magnetr
5、onsputtering;polycrystallineSithinfilm;surfacemorphology;X-raydiffraction(XRD)0引言硅作为i种成本低、应用最为广泛的半导体材料，它具有良好的电学性质，通过掺杂可以显著改善其电学特性，被广泛应用于超大规模集成电路(VLSI)、半导体桥、晶体管、光电子器件、太阳能电池等产品上IT。此外，由于多晶硅薄膜质地较硬,对近红外光折射率高，也是一种理想的红外光学薄膜材料⑷。本文利用磁控溅射方法⑸，分别在型号为CAT.No.7101载玻片和氧化硅片上制备多晶Si薄膜。首先按照不
6、同的溅射压强和溅射功率制备多晶Si薄膜，并在不同温度下进行退火；然后用XP-100型台阶仪测量薄膜的厚度，用紫外可见近红外分光光度计观察Si薄膜的光透射率，X射线衍射(XRD)研究退火温度对薄膜结晶性能的影响，最后对工艺参数与薄膜性能间的关系进行了分析。1磁控溅射法制备多晶Si薄膜实验用JGP560型超高真空多靶磁控溅射镀膜仪，分別在型号为CAT.No.7101载玻片和氧化硅片上制备多晶Si薄膜。硅靶的纯度为99.999%,直径60mm,厚度6mm；溅射用的Ar气纯度为99.999%。氧化硅片的氧化层厚度约为300nmo实验前氧化硅片需
7、要进行清洗，清洗步骤为：先用脱脂棉蘸取无水乙醇擦拭表血，然后在丙酮中超声清洗15min；然后在无水乙醇屮清洗15min；最后在去离子水屮超声清洗15min；清洗完成后放进干燥箱中干燥。当真空室本底真空度达到6X10a后，通入Ar气。溅射时的溅射功率分别为100W、150W,溅射压强为lpa、2pa>3pa,溅射时间为30mino2多晶Si薄膜性能测试观察多晶Si薄膜光透射率所用仪器为女捷伦参呈数值扫描范围/nm290-850扫描速度中速扫描步进/nm1.0狭缝宽度/nm2.0换灯位S/nin350表1多晶Si薄膜透射谱测试条件图1不同溅
8、射压强多晶Si薄膜的光透射率图2不同溅射功率多晶Si薄膜的光透射率公司的CARY-5000紫外可见近红外分光光度计，测试条件见表1;观察多晶Si薄膜表血形貌所用仪器为本原纳米仪器有限公司的CS
