纳米晶粒多晶Si薄膜的低压化学气相沉积

摘要

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。