过渡层对热丝法低温制备多晶硅薄膜的影响

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要采用热丝化学气相沉积(HWCVD)方法分别在镀Ag、镀Ch玻璃衬底上低温沉积出高质量多晶硅薄膜。使用XRD、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等测试手段研究了在不同灯丝／衬底间距(5～10mm)、灯丝温度(1800""1300℃)以及对应的衬底温度(320"--'180℃)等实验条件下，金属过渡层对多晶硅薄膜的微观形貌、结晶性及晶体学生长方向的影响规律．并利用电子显微探针(EPMA)观察Cu元素在样品截面上的浓度分布，研究热丝法沉积多晶硅薄膜过程

2、中Cu元素的扩散行为。研究发现：当银过渡层厚度为700rim，dr．。=5mm，华1800"-'1700℃(相应Ts=295--．,270℃)以及如=7．5him，Tf=1700,---,1600℃(相应乐265"-'240℃)时均获得横向晶粒尺寸达到微米量级，晶化良好的多晶硅薄膜。多晶硅薄膜的晶化程度随灯丝温度的降低呈现出先增大后减小的变化趋势。其中de．。=Smm，T产1700。C(相应华270"C)，薄膜的晶化率为98．7％。薄膜的择优生长方向不随沉积参数而改变：(111)、(220)、(311)

3、Ⅺm衍射峰相对峰强与标准硅粉末样品非常相似，表明在此条件下生长的多晶硅薄膜无择优取向。银过渡层厚度减小到30rim时，在df．s=7．5mill下沉积薄膜的择优取向未发生变化。低沉积温度下(Tf：1700"-"1300℃，正：265"--"180℃)，随沉积温度降低，薄膜的晶化率先增大后减小，晶粒尺寸逐渐减小。巩=5mm时，在镀铜玻璃衬底上得到了横向晶粒尺寸约lpm，垂直晶粒尺寸高达到151．tm以上，晶粒取向一致、均匀致密的柱状晶结构。与普通玻璃衬底上直接沉积多晶硅薄膜的表面形貌对比发现铜过渡层在较高

4、沉积温度下对晶粒尺寸的改善作用更为明显，此规律与镀银玻璃衬底上所观察到的结果一致。铜过渡层的加入提高了薄膜的晶化率(其中，df．s=5、8mm时，镀铜玻璃上沉积薄膜的晶化率均>90％)，并在一定沉积条件下改变了多晶硅薄膜的择优取向。多晶硅晶粒尺寸和晶化率随如增大而减小，高灯丝／衬底间距、低沉积温度不利于薄膜晶粒的形核和长大。过渡层Cu元素在多晶硅薄膜生长过程中发生扩散，在无定形硅中形成固溶体。关键词：热丝化学气相沉积；多晶硅薄膜；金属过渡层；微结构过渡层对热丝法低温制各多晶硅薄膜的影响Influence

5、ofMetalUnderlayersonLow—temperatureDepositionofPoly·-siliconThinFilmsbyHot-·wireCVDAbstractHi曲qualitypoly-Sithinfilmsweredepositedonsilver-andcopper-coatedglasssubstratesbyhot—wirechemicalvapordeposition(HWCVD)atlowtemperature．Theinfluenceofthemetalunder

6、layersonthecrystallographicgrowthorientation,thecrystallinefractionandthegrainsizesofpoly-Sifilmsdepositedatthedifferentdistancebetweenthefilamentandthesubstrate(5"--10ram)，thefilamenttemperaturerangeof1800"～1300"Candcorrespondingthesubstratetemperaturer

7、angeof320--。200"CwerecharacterizedbymeansofX-raydiffraction(Xa王D)，Ramanspectrum,scanningelectronmicroscopy(SEM)andatomicforcemicroscopy(AFM)．InformationaboutCucrOSS—sectiondistributionofthesampleWaSgivenbyElectroProbeMicroanalysis(EPMA)．Itisspeculatedtha

8、tthepresenceofCuintheamorphoussiliconlayerwhichconsequentlyresultsintheformationofpoly-SiindicatesadiffusionofCuatomsthrough口-Si．ExperimentalresultsshowedthatwhentheAgunderlayerthicknesswas700nm，polycrystallinesiliconfilms