纳米晶粒多晶Si薄膜的低压化学气相沉积

利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法,以充Ar的S iH4作为反应气体源,在覆盖有热生长S iO2层的p-(100)S i衬底上制备了具有均匀分布的纳米晶粒多晶S i膜(nc-poly-S i)。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼谱等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸与密度分布等结构特征。结果表明,nc-poly-S i膜中S i晶粒的尺寸大小和密度分布强烈依赖于衬底温度、S iH4浓度与反应气压等工艺参数。典型实验条件下生长的S i纳米晶粒形状为半球状,晶粒尺寸约为40nm,密度分布约为4.0×1010cm-2和膜层厚度约为200nm。膜层的沉积机理分析指出,衬底表面上S i原子基团的吸附、迁移、成核与融合等热力学过程支配着nc-poly-S i膜的生长。

石英衬底上大晶粒多晶Si薄膜的制备与结构表征

利用高频感应加热化学气相沉积工艺,以H2稀释的SiH4作为反应气体源,在未抛光的粗糙石英衬底上直接沉积制备了具有均匀分布的大晶粒多晶Si膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和可见-紫外分光光度计等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸、择优取向与光反射等特性。结果表明,多晶Si膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布不仅与工艺参数有关,而且强烈依赖于衬底的表面状况。1000℃下沉积薄膜的平均晶粒尺寸为～3μm,择优取向为<111>晶向。反射谱测量表明,920℃下制备薄膜的反射率比1000℃下制备的更低,最低值达18.4%,这应归功于前者具有更大的表面粗糙度。

不同衬底表面上大晶粒多晶Si薄膜的制备

利用高频感应加热化学气相沉积(HFCVD)工艺,以H2稀释的SiH4作为反应气体源,分别在n-(111)Si衬底上常规热生长的SiO2层、织构的SiO2层和纳米晶粒多晶Si薄膜表面上,制备了具有均匀分布的大晶粒多晶Si膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸、密度分布与择优取向等结构特征。结果表明,多晶Si膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布不仅与衬底温度、SiH4浓度与反应气压等工艺参数有关,而且强烈依赖于衬底的表面状态。本实验获得的最好的薄膜中,Si晶粒平均尺寸约为2.3μm,密度分布约为3.8×107/cm2。对薄膜的沉积机理分析表明,衬底表面上Si原子基团的吸附、迁移、成核与融合等热力学过程支配着大晶粒多晶Si膜的生长。