|
楼主 |
发表于 2012-3-1 16:05:55
|
显示全部楼层
研究表面,在等离子体辅助沉积过程中,离子、荷电集团对沉积表面的轰击作用是影响结晶质量的重要因素之一。克服这种影响是通过外加偏压抑制或增强。对于采用PECVD技术制备多晶体硅薄膜的晶化过程,目前有两种主要的观点.一种认为是活性粒子先吸附到衬底表面,再发生各种迁移、反应、解离等表面过程,从而形成晶相结构,因此,衬底的表面状态对薄膜的晶化起到非常重要的作用.另一种认为是空间气相反应对薄膜的低温晶化起到更为重要的作用,即具有晶相结构的颗粒首先在空间等离子体区形成,而后再扩散到衬底表面长大成多晶膜。对于SiH4:H2气体系统,有研究表明,在高氢掺杂的条件下,当用RF PECVD的方法沉积多晶硅薄膜时,必须采用衬底加热到600℃以上的办法,才能促进最初成长阶段晶核的形成。而当衬底温度小于300℃时,只能形成氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜。以SiH4:H2为气源沉积多晶硅温度较高,一般高于600℃,属于高温工艺,不适用于玻璃基底。目前有报道用SiC14:H2或者SiF4:H2为气源沉积多晶硅,温度较低,在300℃左右即可获得多晶硅,但用CVD法制备得多晶硅晶粒尺寸小,一般不超过50nm,晶内缺陷多,晶界多。
6 v1 h% E# m, B# T
2 D; W/ Y/ U7 n* F7 金属横向诱导法(MILC)/ Z) w+ S- e0 W* g0 e2 ` [
+ [: M8 \. J9 g2 J20世纪90年代初发现a-Si中加入一些金属如Al,Cu,Au,Ag,Ni等沉积在a-Si∶H上或离子注入到a-Si∶H薄膜的内部,能够降低a-Si向p-Si转变的相变能量,之后对Ni/a-Si:H进行退火处理以使a-Si薄膜晶化,晶化温度可低于500℃。但由于存在金属污染未能在TFT中应用。随后发现Ni横向诱导晶化可以避免孪晶产生,镍硅化合物的晶格常数与单晶硅相近、低互溶性和适当的相变能量,使用镍金属诱导a-Si薄膜的方法得到了横向结晶的多晶硅薄膜。横向结晶的多晶硅薄膜的表面平滑,具有长晶粒和连续晶界的特征,晶界势垒高度低于SPC多晶硅的晶界势垒高度,因此,MILC TFT具有优良的性能而且不必要进行氢化处理。利用金属如镍等在非晶硅薄膜表面形成诱导层,金属Ni与a-Si在界面处形成NiSi2的硅化物,利用硅化物释放的潜热及界面处因晶格失错而提供的晶格位置,a-Si原子在界面处重结晶,形成多晶硅晶粒,NiSi2层破坏,Ni原子逐渐向a=Si层的底层迁移,再形成NiSi2硅化物,如此反复直a-Si层基本上全部晶化,其诱导温度一般在500℃,持续时间在1O小时左右,退火时间与薄膜厚度有关。: P1 S9 E: l) \! y% o
. R' v9 x, t, B9 j, t% `6 Y
金属诱导非晶硅晶化法制备多晶硅薄膜具有均匀性高、成本低、相连金属掩蔽区以外的非晶硅也可以被晶化、生长温度在500℃。但是MILC目前它的晶化速率仍然不高,并且随着热处理时间的增长速率会降低。我们采用MILC和光脉冲辐射相结合的方法,实现了a-Si薄膜在低温环境下快速横向晶化。得到高迁移率、低金属污染的多晶硅带。 6 r9 P# n) m9 c7 f9 h" H! ?* b4 Q
" L: c6 [- U& t
8 结束语- i+ x+ \! S+ c/ D4 i
" W2 y! b8 |9 n- p G除了上述几种制备多晶硅薄膜的主要方法外,还有超高真空化学气相沉积(UHV/CVD )、 电子束蒸发等。用UHV/CVD生长多晶硅,当生长温度低于550℃时能生成高质量细颗粒多晶硅薄膜,不用再结晶处理,这是传统CVD做不到的,因此该法很适用于低温多晶硅薄膜晶体管制备。另外,日立公司研究指出,多晶硅还可用电子束蒸发来实现,温度低于530℃。因此,我们相信随着上述几种多晶硅制备方法的日益成熟和新的制备方法的出现,多晶硅技术的发展必将跨上一个新的台阶,从而推动整个半导体产业和相关行业的发展。* a; i4 H7 s2 v; ]
' A% o2 ?0 s$ U4 c6 Z* X6 }+ A参考文献:/ f2 Q5 T J& ^4 `/ m! ?& c
+ F- L% L# H/ S0 a0 E/ k* D* p[1] 懂会宁等,非晶硅的二步快速退火固相晶化,四川大学学报[J], 1995, 0l:95~973 U; M" w. D. D# E
[2] 曾祥斌。多晶硅薄膜的新型激光晶化制备方法[J]电子元件与材料,2000,01:7~8
% N9 M4 \* Z& r9 A[3] 刘传珍等。激光退火法低温制备多晶硅搏膜的研究[J]。液晶与显示,2000,01:46~51
6 g) t! g( ~; E, [* C. x2 t[4] 刘传珍等。金属诱导法低温多晶硅薄膜的制备与研究[J]。半导体学报,2001,01:61~65& I: g3 T/ j" P3 Y) i4 G
[5] 邱法斌等。准分子激光烧结玻璃衬底上多晶硅薄膜材料的制备[J]。液晶与显示,2001,03:170~174
3 a- r8 ]( `. i& {% W[6] 卓铭。金属Ni诱导横向晶化的结构及工艺进程的优化[J]。半导体学报,2002,11:1217~1223/ M; B( c- Y2 ?$ q; s' U! a# |
[7] 刘丰珍。等离子体-热丝CVD技术制备多晶硅薄膜[J]。半导体学报,2003,05:499~503/ ^3 F; T2 s- o6 d
[8] 邱春文等。PECVD法低温沉积多晶硅薄膜的研究[J]。液晶与显示,2003,03:201~204
& y [( ?4 ]- c. Q2 U[9] Giust G.K, Sigmon T.W. Laser-processed thin-film transistors fabricated from sputtered amorphous silicon films. IEEE Trans Electron Devices, 2000, 47(1):207/ K4 R3 o! c1 a/ I
[10] WangWen,MengZhi guo, Low Temperature Metal Induced Laterally Crystallized Polycrystallline S-ilicon Material and DeviceTechnology,2003,5:87
4 c7 V, w+ ?# H4 W3 i; y5 R! L[11] Zhu M,Guo X,et al.Thin Solid Films, 2000, 205~306 |
|