采用催化化学气相沉积法(Cat-CVD)制备多晶硅(p-Si)薄膜的初期会形成一层比较厚的非晶硅(a-Si)孕育层.这层孕育层作为p-Si的前驱生长物,给p-Si的晶化提供晶核,同时这层薄膜又存在较多的缺陷,严重影响了p-Si器件的性能.文章采用p-Si的间断生长,对预先沉积的a-Si孕育层进行数分钟的氢原子刻蚀,目的是刻蚀掉有严重缺陷的Si-Si键,保留与晶体硅匹配的Si-Si键,促进晶核形成,抑制孕育层的再生长.经XRD和SEM测试发现,间断p-Si的生长,经若干分钟的H原子处理后多晶硅很快就形成,结晶取向在(111)面上最强,晶粒尺寸平均为80 nm.而传统方法连续生长20 min的硅薄膜经XRD测试未出现多晶硅特征峰.结果表明,用Cat-CVD制备p-Si薄膜,间断生长过程,用氢原子处理预先沉积的一层a-Si孕育层,可以抑制孕育层的生长,提高了p-Si薄膜的晶化速率.
催化化学气相沉积法 多晶硅薄膜 非晶硅孕育层 氢原子刻蚀 晶核 晶化速率