Polysilicon Film丨Varios factores que afectan a las propiedades superficiales
El crecimiento de películas delgadas de polisilicio tiene muchos métodos, según el proceso de preparación se puede dividir en dos categorías, a saber, métodos de preparación directa y métodos de preparación indirecta. El método de preparación directa se deposita directamente sobre el sustrato de la película de polisilicio, como el método de crecimiento en fase líquida, el método de deposición de vapor químico, el método de deposición de vapor químico de plasma, el método epitaxial en fase líquida, etc.; el método de preparación indirecta es la primera preparación de materiales amorfos de película delgada sobre el sustrato y, a continuación, la caracterización en fase sólida de la película de polisilicio.
Razones que afectan a las propiedades superficiales de las películas de polisilicio
Efecto de la temperatura de deposición en las propiedades superficiales de películas delgadas de silicio policristalino
A partir del principio termodinámico se puede ver, las moléculas reactivas llegan a la superficie de la oblea de sustrato, se producirá la colisión mutua y la nucleación en la superficie de la oblea. Con el aumento de la temperatura de deposición, el radio del núcleo crítico necesario para formar un núcleo estable será mayor, es decir, se necesitan más átomos para que el núcleo crítico sea estable, la formación del grano será mayor. Además, los átomos de silicio necesitan superar ciertas barreras para el crecimiento continuo, la temperatura de deposición es mayor, la movilidad de los átomos será mayor, la energía cinética aumenta, la energía de interfaz del grano se reducirá, lo que provocará la combinación de difusión entre los granos, la película es fácil de crecer en un mayor tamaño de la estructura en forma de isla.
Efecto del tiempo de deposición en las propiedades superficiales de películas delgadas de silicio policristalino
El tiempo de deposición tiene una gran influencia en la nucleación y el crecimiento de los granos. El tamaño de los granos varía con un tiempo de deposición menor y aumenta al aumentar el tiempo de deposición. El crecimiento de los granos puede considerarse como la formación de algunos átomos por autodifusión a través de los límites intergranulares de los granos, que están más inclinados a minimizar su área debido a la energía interfacial. Con el aumento del tiempo de deposición, hay tiempo suficiente para que se produzca la migración entre los granos y aumente su tamaño.
Efecto de la temperatura de recocido en las propiedades superficiales de películas delgadas de polisilicio
El gran aumento del tamaño del grano superficial tras el recocido se debe a que el recocido proporciona a los átomos más energía libre y favorece la migración, lo que provoca la aglomeración entre átomos y la recristalización de los granos. Los cambios en la rugosidad de la superficie a diferentes temperaturas de recocido pueden deberse a que el mayor crecimiento de los granos tras aumentar la temperatura de recocido reduce las interfaces entre los granos, y se reduce la variabilidad entre algunos de los granos.
Razones que afectan a la uniformidad del espesor de las películas de polisilicio
Efecto de la temperatura de deposición en la uniformidad del espesor de las películas de silicio policristalino
El grado de uniformidad de la película disminuye al aumentar la temperatura. La razón de este fenómeno puede deberse a la diferencia de flujo de aire entre las posiciones del centro y del borde, donde las moléculas reactivas alcanzan y se nuclean preferentemente en el borde de la oblea, y la velocidad de crecimiento de la película se acelera considerablemente a temperaturas más elevadas. En consecuencia, la variabilidad del crecimiento en el borde con respecto al centro es más pronunciada.
Efecto de la presión de reacción en la uniformidad del espesor de las películas de silicio policristalino
La uniformidad del espesor de la película disminuye ligeramente al aumentar la presión. La razón de este fenómeno puede deberse a la diferencia en el caudal de aire entre la posición central y la del borde, las moléculas reactivas alcanzan preferentemente el borde de la oblea y se nuclean, y la velocidad de crecimiento de la película aumenta debido al incremento de la presión, por lo que el crecimiento del borde con respecto al centro muestra cierto grado de variabilidad, pero la variabilidad también es menor porque el efecto de la presión sobre la velocidad de crecimiento de la película es mucho menor en relación con la temperatura.
Efecto del flujo de silano en la uniformidad del espesor de las películas de polisilicio
La uniformidad del espesor de las películas de silicio policristalino no varía esencialmente con los cambios del flujo de silano. Indica que el perfil molecular de los reactivos que llegan a las regiones del centro y del borde de la oblea es esencialmente el mismo con el aumento del flujo.
1, con la temperatura de deposición aumenta, la tasa de crecimiento de la película se hace más grande, básicamente cambio lineal, la tasa de crecimiento es muy sensible a los cambios de temperatura.
2, en el caso del caudal de SiH4 y de la presión de reacción es pequeño, con el aumento del caudal de silano y de la presión de reacción, la velocidad de crecimiento de la película aumenta más rápidamente, cambio básicamente lineal, cuando el caudal de SiH4 y la presión de reacción siguen aumentando, el cambio incremental de la velocidad de crecimiento disminuye. Ambos tienen un efecto mucho menor sobre la velocidad de crecimiento de la película en relación con la temperatura de deposición.
3, la velocidad de crecimiento de la película básicamente no cambia con el aumento del tiempo de deposición. La reproducibilidad del crecimiento de la película es muy buena, lo que puede servir de base para el crecimiento de películas de espesor controlable.
4, cuando la temperatura de deposición de 630 ℃, la presión de reacción de 0,25 torr, el caudal de 360sccm para las condiciones de deposición más ideales, la uniformidad de la película depositada y las propiedades superficiales son mejores.
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