利用后通硅烷法优化高速微晶硅薄膜的纵向结构

本文采用四极杆质谱对高速沉积硅薄膜过程中硅烷浓度的变化情况进行了在线监测,针对反应过程中的反向扩散现象进行了研究.结合硅烷耗尽模型的计算,对反应气体的馈入方法进行了优化.结果表明,适当的调整硅烷气体与等离子体起始放电时刻的时间差,可以有效的控制反应过程中硅烷浓度,特别是放电开始瞬间时的条件,从而改善器件的界面特性以及薄膜厚度方向上的纵向结构均匀性.

高速微晶硅薄膜沉积过程中的等离子体稳态研究

通过光发射光谱监测高速沉积微晶硅薄膜过程中I(Hα+)/I(SiH+)随沉积时间的变化趋势,分析高速率微晶硅薄膜纵向晶化率逐渐增大的原因.通过氢稀释梯度法,即硅烷浓度梯度和氢气流量梯度法来改善材料的纵向均匀性.结果表明:硅烷浓度梯度法获得的材料晶化率从沉积300s时的53%增加到沉积600s时的62%,相比于传统方式下纵向晶化率从55%到75%的变化有了明显的改善.在硅烷耗尽的情况下,增加氢气流量一方面增加了气体总流量,使得电子碰撞概率增加,电子温度降低,从而降低氢气的分解,抑制SiHx基团的放氢反应,同时背扩散现象也得到了一定的缓解,使得I(Hα+)/I(SiH+)在沉积过程中逐渐增加的趋势有所抑制,所制备的材料的纵向晶化率在240s后维持在53%—60%范围内,同样改善了薄膜的纵向结构.