掺硼a_Si_H薄膜脉冲快速光热退火_PRPTA_的研究.pdf

第44卷第3期Vol.44,No.3
真空VACUUM
2007年5月May.2007

掺硼a-Si∶H薄膜脉冲快速光热退火(PRPTA)的研究3

汪昌州,杨仕娥,赵尚丽,文书堂,卢景霄
(郑州大学物理工程学院教育部材料物理重点实验室,河南郑州450052)

摘要:采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备掺硼非晶硅(a2Si∶H)薄膜,然后用脉冲
快速光热退火(PRPTA)法对其进行固相晶化。研究结果表明:掺硼a2Si∶H薄膜在550℃恒温条件下退火3
h后,其结晶状况无明显变化;而通过加高温热脉冲可以在玻璃衬底上获得晶化较好的P型多晶硅薄膜。另
外,非晶硅薄膜的掺硼浓度及脉冲条件对脉冲快速光热退火的效果有一定影响。
关键词:掺硼非晶硅薄膜;脉冲快速光热退火;固相晶化
中图分类号:O484文献标识码:B文章编号:100220322(2007)0320028204

InvestigationonpulsedrapidphotothermalannealingofB-dopeda-Si∶Hfilms

WANGChang2zhou,YANGShi2e,ZHAOShang2li,WENShu2tang,LUJing2xiao
(KeyLaboratoryofMaterialPhysicsofMinistryofEducation,ZhengzhouUniversity,
Zhengzhou450052,China)

Abstract:Boron2dopedhydrogenatedamorphoussilicon(a2Si∶H)thinfilmswerepreparedusingradio2frequencyplasma2
enhancedchemicalvapordeposition(RF2PECVD)process.Thesolid2phasefilmswerethencrystallizedbyPRPTA(pulsed
rapidphotothermalannealing).ByRamanspectrometer,SEMandconductivitymeasurements,theinvestigationresults
showedthatnoobviouschangeisfoundinthecrystallizationofBoron2dopeda2Si∶Hthinfilmsafterannealedattheconstant
temperature550℃for3hr,andahighlycrystallinevolumefractionofp2typepolycrystallinesiliconfilmscanbedepositedon
glasssubstratesbywayofhigh2temperaturepulse.Inaddition,thedopingpercentageandconditionofpulseshaveacertain
effectonannealingeffect.
Keywords:born2dopeda2Si∶Hfilms;PRPTA;solid2phasecrystallization

多晶硅薄膜是集c2Si和a2Si∶H材料优点于一用脉冲快速光热退火法可以降低高温对衬底造成的
体的新型功能材料,已广泛应用于半导体器件、集成损害。这种方法不仅可以解决晶化过程中a2Si∶H
电路及太阳能电池[1]。因此,如何获得优质的多晶硅薄膜因温度低而导致成核率不足的问题,而且可以
薄膜多年来一直是众多单位的研究热点。近年来,在实现廉价的低温材料作为沉积a2Si∶H薄膜
廉价玻璃衬底上低温制备大面积、高质量多晶硅薄的衬底。
膜技术日益引起人们的兴趣[2～3]。制备多晶硅薄膜本文采用低温预热和瞬间高温脉冲相结合的方
的方法一般有化学气相沉积、液相生长、激光再晶化式实现了P型a2Si∶H薄膜的晶化,并对影响其晶
和固相晶化SPC(SolidPhaseCrystallization)等。与化的因素进行了研究。
其他方法相比,对非晶硅薄膜的固相晶化(SPC)法
实验
具有设备简单、成本较低、可大面积制备、得到的晶1
粒尺寸较大和工艺重复性较好的优点,日益受到人本实验所有P型a2Si∶H薄膜都是在沈科仪生
们的重视。固相晶化方法主要有:常规高温炉退火、产的星型电容耦合式PECVD系统中的P室沉积
快速热退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化以及激光的,本底真空约为6.67×1025Pa,沉积气压为133.3

晶化等。其中快速光热退火(RPTA)法最为显著,可Pa。反应气体为高浓度H2稀释的SiH4和B2H6的混
以在较短时间内实现对大面积非晶硅薄膜的晶合气体,气体总流量200sccm,