Poly-Si-,1-x-Ge-,x-薄膜的低溫制備及其結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、硅鍺(Sil-xGex)合金是近年發(fā)展起來(lái)的新型半導(dǎo)體材料。由于其禁帶寬度和載流子遷移率隨二者組分變化而改變，同時(shí)與目前先進(jìn)的硅集成電路工藝相兼容，Sil-xGex合金材料得到了廣泛的器件應(yīng)用。特別是多晶(poly-)Sil-xGex，薄膜材料具有單晶材料的高遷移率和非晶硅材料的大面積、低成本制備的特點(diǎn)，因此，對(duì)于poly-Sil-xGex薄膜材料的研究引起人們的極大興趣。 本論文以在玻璃等廉價(jià)襯底實(shí)現(xiàn)低溫制備高質(zhì)量poly-S

2、il-xGex薄膜為目標(biāo)，分別采用傳統(tǒng)的固相晶化法，即常規(guī)的高溫退火法，Al誘導(dǎo)晶化法，以及Au薄膜(物理源)和Au溶液(化學(xué)源)誘導(dǎo)晶化法低溫制備了poly-Sil-xGex薄膜，主要開展了以下幾方面的研究工作： (1)采用PECVD方法沉積了a-Sil-xGex：H薄膜，然后采用常規(guī)的高溫退火制備了Poly-Sil-xGex薄膜。利用XRD、SEM、Raman、AFM和XPS等手段對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行了表征和分析。

3、 (2)常規(guī)的高溫退火法處理溫度較高，需要昂貴的單晶Si片或石英玻璃作為襯底，這樣制備成本較高。為了減少成本、降低晶化溫度，選用金屬Al作為誘導(dǎo)源，在300℃實(shí)現(xiàn)了玻璃襯底上a-Sil-xGex：H薄膜的低溫晶化。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中觀察到了明顯的Al誘導(dǎo)層交換現(xiàn)象，在Al層與a-Sil-xGex：H層界面處存在的Al2O3層延長(zhǎng)了完全晶化所需要的時(shí)間，但生長(zhǎng)得到的晶粒尺寸大； (3)為了有效的減少Al誘導(dǎo)晶化過(guò)程中金屬Al的污染，選用HA

4、uO4溶液作為誘導(dǎo)源，實(shí)現(xiàn)了Au化學(xué)源誘導(dǎo)a-Sil-xGex：H薄膜的低溫晶化。通過(guò)控制HAuO4溶液濃度可以控制晶化效果。為了比較，同時(shí)研究了以Au薄膜作為物理誘導(dǎo)源誘導(dǎo)a-Sil-xGex：H薄膜的晶化，發(fā)現(xiàn)完全晶化的溫度為450℃，而且樣品中殘留大量的Au，不利于薄膜在器件中應(yīng)用： (4)采用化學(xué)源誘導(dǎo)晶化的poly-Sil-xGex薄膜具有〈111〉擇優(yōu)結(jié)晶取向，而用物理源晶化的樣品沒有明顯的擇優(yōu)結(jié)晶取向。討論了化學(xué)源