다결정 실리콘 박막 丨 성장률에 영향을 미치는 다양한 요인
다결정 실리콘 필름은 다양한 재료의 기판에서 성장할 수 있는 결정 실리콘 필름으로, 일반적으로 직경이 수백 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 범위이며 벌크 실리콘의 기본 특성을 가진 다양한 결정 방향과 크기의 수많은 작은 입자로 구성됩니다. 비교적 제조가 간단하고 비용이 저렴하며 넓은 면적에 걸쳐 제조할 수 있습니다. 폴리실리콘 필름을 준비하는 동안 필름의 내부 구조, 특성 및 표면 품질은 증착 온도, 반응 압력 및 실란 유량과 같은 증착 파라미터에 매우 민감합니다. 이러한 파라미터의 설정은 필름의 성장 속도와 내부 구조 형성에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한 이러한 파라미터 외에도 공정 챔버의 상태와 공정 안정화 전후의 파라미터 설정도 필름 준비 과정에서 필름의 품질에 중요한 역할을 합니다.
폴리실리콘 박막의 성장률에 영향을 미치는 이유
필름의 성장 속도는 기체상 수송 속도와 표면의 반응물 반응 속도에 의해 결정됩니다. 선택한 증착 파라미터는 필름의 성장 속도와 관련이 있으며, 증착 조건에 따라 필름의 성장 속도가 달라집니다.
증착 온도가 다결정 실리콘 필름의 성장 속도에 미치는 영향
증착 온도가 610°C에서 680°C로 증가함에 따라 폴리실리콘 필름의 성장 속도는 74에서 175A/min로 증가했으며, 이 온도 범위에서 성장 속도는 기본적으로 선형적이었고 온도 변화에 매우 민감했습니다. 그로브 동역학 모델에 따르면, LPCVD로 제조된 폴리실리콘 필름의 성장 속도는 표면의 실란 분자의 반응 속도에 의해 결정되며, 온도에 따른 성장 속도의 변화는 모델의 저온 구간 성장 속도의 변화와 잘 일치합니다. 따라서 박막을 증착하는 과정에서 온도 제어의 정밀도가 높아야 하며, 균일도가 좋은 다결정 실리콘 필름을 제조하기 위해서는 웨이퍼 표면의 모든 위치에서 온도를 일정하게 유지해야 합니다.
실란 플럭스가 다결정 실리콘 필름 성장률에 미치는 영향
SiH4 유량이 100 sccm에서 420 sccm으로 증가함에 따라 필름의 성장 속도는 39 A / 분에서 106 / 분으로 증가했습니다. 작은 SiH4 유량의 경우 폴리 페닐 실란 필름의 성장 속도는 기본적으로 선형 성장 관계 인 실란 유량의 증가에 따라 급격히 변화했으며 SiH4 유량이 계속 커지면 필름의 성장률의 증분 증가는 감소했습니다.
유체 역학은 고체 표면과 유체 사이의 일정한 마찰로 인해 고체 표면에서 일정한 속도의 유체가 흐르면 유체의 고체 표면에서 고체 표면의 유속이 0에 매우 가깝기 때문에 고체 표면 근처의 거리가 작을수록 유체는 마찰을 받게되며, 거리의 고체 표면에서 더 많은 감소 속도가 커지면 해당 약화의 영향도 증가합니다. 유체 속도의 영향을 받는 고체 표면 근처의 이 얇은 층을 정체 층이라고 합니다. 가스 유속이 증가하면 그에 따라 두께가 감소하고 그 반대의 경우도 증가합니다. 따라서 실리콘의 유속이 증가하면 고체 표면의 정체층이 얇아지고 표면에 도달하는 반응물 분자의 수가 증가하여 필름의 성장, 즉 유속이 낮은 경우 실란 유속의 증가에 따른 다결정 실리콘 필름의 성장률은 기본적으로 선형 성장 관계입니다. 실란 유속이 더 증가하면 유체에 대한 정체 층의 영향을 계속 감소시킬 것이며, 근사치는 반응물이 기판 표면에 상대적으로 자유롭게 도달 할 수 있고 성장 속도가 더 이상 실란 유속이 증가하고 변화하지 않는 것으로 간주 될 수 있습니다.
고품질 다결정 실리콘 필름을 제조하고 기체상 분해 및 부산물을 줄이기 위해 실제 공정에서 실란의 흐름이 너무 커서는 안되며 실리콘 흐름이 거의 400sccm으로 증가하면 증착 속도가 느리게 증가하고 실리콘 흐름이 계속 증가하면 다결정 실리콘 필름의 품질에 영향을 미치는 반응 가스 기체상 분해를 촉진 할 수 있습니다.
다결정 실리콘 박막의 성장 속도에 대한 반응 압력의 영향
반응의 압력과 단위 시간당 기체 유량은 서로 반비례하며, 반응의 압력이 증가하면 단위 시간당 기체 유량은 서서히 작아집니다. 이 변화는 두 가지 결과를 가져옵니다. 하나는 단위 시간당 가스 유량이 감소하여 반응하는 가스가 기판 표면에 머무르는 시간이 더 길어져 기판 표면의 가스 분자가 완전히 반응할 수 있고 필름의 성장 속도가 더 커진다는 것입니다. 이 경우 필름의 성장 속도는 표면 반응 속도 메커니즘에 의해 제어되고, 다른 경우에는 단위 시간당 가스 유속이 감소하고 일정량의 반응물 분자가 기판 표면에 도달하는 시간이 길어져 필름의 성장 속도가 작아집니다. 이 경우 필름의 성장 속도는 질량 수송 메커니즘에 의해 제어됩니다. 따라서 실제 성장률의 크기는 위의 두 가지 제어 메커니즘 간의 경쟁 결과에 의해 결정됩니다. 따라서 반응 압력이 증가함에 따라 필름의 성장 속도가 감소하는 패턴은 이 두 가지 제어 메커니즘 간의 균형의 결과일 수 있습니다.
반응 압력이 너무 높으면 필름의 균일성이 떨어지고, 너무 낮으면 압력 증가 속도가 매우 느려져 실제 공정 수율에 영향을 미칩니다. 따라서 다품종 실리콘 필름을 제조할 때는 적절한 반응 압력을 선택하는 것이 중요합니다.
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