硅烷流量对热丝CVD制备多晶硅薄膜的结构及性质影响

摘要

采用热丝化学气相沉积法(HWCVD),以高纯SiH 4、H 2作为反应气源,N型(100)的单晶硅片和Corning 7059玻璃片作为衬底来制备多晶硅薄膜材料.在优化了其它沉积参数条件下,研究硅烷流量对多晶硅薄膜的结构及性质的影响.通过X射线衍射谱(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、紫外-可见光透射谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外吸收谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别对薄膜的晶粒大小、结晶取向、带隙宽度、Si-Si键的键合特性及表面形貌进行表征与分析.实验结果表明:在1600℃的热丝温度条件下,硅片衬底上沉积的多晶硅薄膜在(111)面生长存在择优取向.随着硅烷流量的增加,硅片衬底上沉积的薄膜样品晶粒尺寸减小,氧含量降低,玻璃衬底上制备的薄膜样品光学带隙出现了展宽.相对其他薄膜,在硅烷流量为1.02 sccm时,硅片衬底沉积的薄膜得到了较好的沉积速率(0.239 nm/s),样品的晶粒尺寸得到优化.同时在硅烷流量为1.02 sccm时,玻璃衬底上带隙也得到了一定的优化.