다결정 실리콘 박막 丨 박막에 대한 응력의 영향

기판 위에 증착된 박막의 성장에는 크게 층류 구조, 층 길이 + 섬 구조, 섬 구조의 세 가지 모델이 있습니다. 이 세 가지 성장 모드는 주로 단위 면적당 표면 자유 에너지와 기판과 필름 사이의 격자 차이로 구분됩니다.

1, 층 구조 : 필름과 기판 재료 사이의 격자 차이가 작거나 그들 사이의 격자 상수가 매우 가깝기 때문에 반응물 분자가 다른 분자 간 결합력이 더 강한 것보다 결합력에 의해 기판에 결합되므로 결정은 성장을위한 2 차원 평면 층 구조 모드가되고 필름과 계면 사이의 자유 에너지의 합은 기판의 자유 에너지보다 작아집니다.

2. 레이어 플러스 아일랜드 구조 : 필름과 기판 재료 사이의 격자 차이는 레이어 구조보다 약간 더 큽니다. 성장 초기 단계에서 결정은 여전히 습윤 표면을위한 평면이라고하는 2 차원 평면 구조 모드에서 성장합니다. 이 평면 구조가 계면의 두께를 초과하면 기판에서 축적 된 응력을 방출하기 위해 자동으로 중합되어 섬과 같은 구조를 형성하고 필름과 계면 사이의 자유 에너지의 합이 반드시 기판보다 크거나 작을 필요는 없습니다.

3, 섬 구조 : 필름과 기판 재료 사이의 격자 차이가 다른 두 모드보다 크므로 분자 성장은 기판 결합력보다 다른 분자 간 결합력의 영향을받으며 결정은 과도한 응력을 방출하기 위해 3 차원 섬 구조 모드로 직접 성장하고 필름과 자유 에너지의 합 사이의 인터페이스는 기판의 자유 에너지보다 커질 것입니다.

이종 분자 사이에 화학 결합이 생성되지 않는 한, 대부분의 이종 분자는 같은 종류보다 서로에 대한 인력이 적습니다. 증착 된 원자 사이 또는 증착 된 분자 사이의 결합력은 기판의 결합력보다 크며, 3 차원 섬 구조의 시작 부분에서 표면에서 성장한 대부분의 필름은 섬 사이가 여전히 기판의 표면이며, 표면에 핵 형성 중심이 많을수록 밀도가 높아지고 표면이 얇을수록 섬의 높이와 면적의 연속 증착이 증가하고 섬이 합병을 생성하고 마지막으로 전체 기판이 덮여 있습니다. 그러나 이러한 성장 메커니즘에는 큰 잔류 내부 응력이 수반되며 다결정 실리콘 박막을 제조하는 LPCVD 방법이 이러한 유형에 속합니다.