基于磁控濺射技術(shù)的硅薄膜晶化機(jī)制研究.pdf

1、本文采用磁控濺射技術(shù)間接/直接制備了晶態(tài)硅薄膜。間接法是指對磁控濺射沉積的非晶硅薄膜進(jìn)行后續(xù)退火處理來使其晶化的方法；直接法是利用磁控濺射技術(shù)分別在直流和射頻兩種電源模式下通過襯底加熱直接沉積制備晶態(tài)硅薄膜的方法。隨后主要使用X射線衍射儀和透射電子顯微鏡對比分析硅薄膜的物相結(jié)構(gòu)和微觀組織形貌，探討磁控濺射沉積條件下硅薄膜的晶化機(jī)制，研究結(jié)果表明：
　　 (1)非晶硅薄膜的濺射沉積過程中，氫摻雜有助于提高非晶硅薄膜無序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有

2、序度，有益于后續(xù)退火過程中薄膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步有序化調(diào)整，利于非晶硅薄膜的晶化；非晶硅薄膜經(jīng)退火處理后其晶化程度與氫摻雜量有著密切的關(guān)系，當(dāng)氫氣分壓為50％時，退火后薄膜晶化率最高為83.4％。
　　 (2)在直流電源模式下，隨著襯底溫度的升高和工作壓強(qiáng)的減小，硅薄膜的沉積速率和晶化程度逐漸升高；硅薄膜在420℃～470℃范圍內(nèi)發(fā)生非晶向晶態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)變，晶化率在33.4～87.6％左右；相較于退火整體均勻晶化而言，由于濺射過程中襯底

3、表面硅原子向晶體學(xué)穩(wěn)定位置的偏振位移受晶化時間和能量累積的綜合影響，其晶態(tài)轉(zhuǎn)變過程需要經(jīng)歷一個約250nm厚的非晶過渡層。
　　 (3)在射頻電源模式下，濺射功率的提高，有助于硅薄膜晶化的進(jìn)行和沉積速率的提升；隨著襯底溫度的增大，薄膜的晶化程度逐漸升高而沉積速率表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢；硅薄膜在415℃～465℃范圍內(nèi)發(fā)生非晶向晶態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)變，晶化率在44.8～75.5％左右；相較于直流濺射晶化過程而言，由于其間斷性的粒子轟擊模