SiN_X覆盖层厚度对非晶In-Ga-Zn-O薄膜退火晶化的影响研究

摘要

采用射频磁控溅射在二氧化硅衬底上沉积一层厚度200nm的非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)薄膜,并在IGZO膜层上沉积厚度分别为20nm、50nm、60nm、70nm、90nm的SiNX薄膜覆盖层,于350℃条件下N2气氛中退火1h。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)对IGZO薄膜的微观结构及成分进行研究。研究结果表明,退火后无覆盖层的IGZO膜层仍为非晶状态,70nm以上SiNX覆盖层下的IGZO薄膜不发生晶化。与此不同,20~60nm的SiNX覆盖层下IGZO膜层与SiNX覆盖层的界面处存在纳米凸起柱,使IGZO薄膜与SiNX覆盖层的接触界面脱离,此厚度的SiNX覆盖层具有诱导非晶IGZO薄膜晶化的作用,IGZO膜层内部的晶粒直径约10nm。成分分析结果表明,结晶处In原子含量增加,IGZO薄膜中In原子的局域团聚是IGZO薄膜发生晶化的原因。