掺杂nc-Si:H薄膜应力特性的研究

【作者】 韦文生； 王天民； 张春熹； 李国华； 韩和相； 丁琨；

【机构】 北京航空航天大学理学院材料物理与化学研究中心； 北京航空航天大学宇航学院材光电技术研究所； 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室；

【摘要】 首次全面测试了采用PECVD生长的掺杂(硼、磷)nc-Si:H薄膜的残余应力。利用XRD、RAMAN、HRTEM研究了掺杂nc-Si:H薄膜的微结构,用全场薄膜应力测试仪测量了nc-Si:H薄膜的残余应力。结果表明:利用PECVD通过控制工艺参数制备的掺杂nc-Si:H薄膜具有晶态与非晶态两种成分。晶态部分由3～8 nm金刚石结构的纳米硅晶粒(nc-Si)组成,薄膜的晶态率约为40%～60%;晶粒间界部分是较为无序的Si:H_n非晶过渡区。nc-Si:N薄膜的残余应力的测试与分析结果表明:掺杂nc-Si:H薄膜的残余应力与薄膜的微结构密切相关,强烈依赖于制备工艺。压应力随掺磷浓度的提高而增加;在一定的功率密度范围内掺磷nc-Si:H薄膜的压应力随功率密度增加而减少,并过渡为张应力;在373～523K之间,掺磷nc-Si:H薄膜的压应力随温度升高而增加;薄膜的压应力随氢稀释比的变化而变化。更多还原