Film de polysilicium丨Facteurs divers affectant les propriétés de surface
La croissance des couches minces de polysilicium fait appel à de nombreuses méthodes. Selon le processus de préparation, on peut distinguer deux catégories, à savoir les méthodes de préparation directe et les méthodes de préparation indirecte. La méthode de préparation directe consiste à déposer directement un film de polysilicium sur le substrat, comme la méthode de croissance en phase liquide, la méthode de dépôt chimique en phase vapeur, la méthode de dépôt chimique en phase vapeur par plasma, la méthode épitaxiale en phase liquide, etc.
Raisons affectant les propriétés de surface des films de polysilicium
Effet de la température de dépôt sur les propriétés de surface des films minces de silicium polycristallin
D'après le principe thermodynamique, les molécules réactives arrivent à la surface de la plaquette de substrat, se heurtent mutuellement et se nucléent à la surface de la plaquette. Avec l'augmentation de la température de dépôt, le rayon du noyau critique requis pour former un noyau stable devient plus grand, c'est-à-dire que davantage d'atomes sont nécessaires pour rendre le noyau critique stable, la formation du grain sera plus importante. En outre, les atomes de silicium doivent surmonter certains obstacles pour continuer à croître, la température de dépôt est plus élevée, la mobilité des atomes devient plus grande, l'énergie cinétique augmente, l'énergie d'interface du grain est réduite, ce qui favorise la combinaison de la diffusion entre les grains, le film est facile à faire croître en une structure plus grande en forme d'île.
Effet du temps de dépôt sur les propriétés de surface des films minces de silicium polycristallin
Le temps de dépôt a une grande influence sur la nucléation et la croissance des grains. La taille des grains varie avec un temps de dépôt réduit et augmente avec le temps de dépôt. La croissance des grains peut être considérée comme la formation de certains atomes par autodiffusion à travers les limites intergranulaires des grains, qui sont plus enclins à minimiser leur surface en raison de l'énergie interfaciale. Avec l'augmentation du temps de dépôt, il y a suffisamment de temps pour que la migration entre les grains ait lieu et que la taille des grains augmente.
Effet de la température de recuit sur les propriétés de surface des films minces de polysilicium
La forte augmentation de la taille des grains de surface après le recuit est due au fait que le recuit donne aux atomes plus d'énergie libre et favorise la migration, ce qui entraîne une agglomération entre les atomes et une recristallisation des grains. Les changements dans la rugosité de la surface à différentes températures de recuit peuvent être dus au fait que la croissance des grains après l'augmentation de la température de recuit réduit les interfaces entre les grains, et la variabilité entre certains des grains est réduite.
Raisons affectant l'uniformité de l'épaisseur des films de polysilicium
Effet de la température de dépôt sur l'uniformité de l'épaisseur des films de silicium polycristallin
Le degré d'uniformité du film diminue avec l'augmentation de la température. La raison de ce phénomène peut être due à la différence de flux d'air entre les positions centrale et périphérique, où les molécules réactives atteignent et nucléent de préférence au bord de la plaquette, et où le taux de croissance du film est considérablement accéléré à des températures plus élevées. En conséquence, la variabilité de la croissance au bord par rapport au centre est plus prononcée.
Effet de la pression de réaction sur l'uniformité de l'épaisseur des films de silicium polycristallin
L'uniformité de l'épaisseur du film diminue légèrement avec l'augmentation de la pression. Ce phénomène peut s'expliquer par la différence de débit d'air entre la position centrale et la position du bord, les molécules réactives atteignent de préférence le bord de la plaquette et se nucléent, et le taux de croissance du film augmente en raison de l'augmentation de la pression, de sorte que la croissance du bord par rapport au centre présente un certain degré de variabilité, mais la variabilité est également plus faible parce que l'effet de la pression sur le taux de croissance du film est beaucoup plus faible par rapport à la température.
Effet du flux de silane sur l'uniformité de l'épaisseur des films de polysilicium
L'uniformité de l'épaisseur des films de silicium polycristallin reste essentiellement inchangée avec les changements de flux de silane. Cela indique que le profil moléculaire des réactifs atteignant le centre et les bords de la plaquette est essentiellement le même lorsque le débit augmente.
1, avec l'augmentation de la température de dépôt, la vitesse de croissance du film devient plus importante, changement fondamentalement linéaire, la vitesse de croissance est très sensible aux changements de température.
2, dans le cas où le débit de SiH4 et la pression de réaction sont faibles, avec l'augmentation du débit de silane et de la pression de réaction, le taux de croissance du film augmente plus rapidement, changement fondamentalement linéaire, lorsque le débit de SiH4 et la pression de réaction continuent d'augmenter, le changement incrémental du taux de croissance diminue. Les deux ont un effet beaucoup plus faible sur la vitesse de croissance du film par rapport à la température de dépôt.
3, la vitesse de croissance du film ne change pratiquement pas avec l'augmentation du temps de dépôt. La reproductibilité de la croissance du film est très bonne, ce qui peut constituer une base pour la croissance de films d'épaisseur contrôlable.
4, lorsque la température de dépôt de 630 ℃, la pression de réaction de 0,25 torr, le débit de 360sccm pour les conditions de dépôt plus idéales, l'uniformité du film déposé et les propriétés de surface sont meilleures.
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