多晶硅薄膜的新型激光晶化制备方法? 多晶硅薄膜的新型激光晶化制备方法 曾祥斌 徐重阳 戴永兵 王长安 周雪梅 赵伯芳 摘 要:采用两步激光晶化方法制备了多晶硅薄膜,其晶粒尺寸为1.1 μm,比用传统单步晶化制备的薄膜晶粒尺寸大,表明该方法对扩大晶粒尺寸很有效。拉曼光谱分析表明0.30 J/cm2晶化的薄膜结晶程度已很高。 关键词:多晶硅薄膜;拉曼光谱;激光晶化制备方法 分类号:TN304.055 文献标识码:A 文章编号:1001-2028(2000)01-0007-02 Polycrystalline silicon thin film fabricated with novel laser crystallization. ZENG Xiang-bin XU Zhong-yang DAI Yong-bing WANG Chang-an ZHOU Xue-mei ZHAO Bo-fang (Department of Electronics Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei 430074) Abstracts:Polycrystalline silicon thin film is fabricated with a novel technique-two-step laser crystallization. The grain size of the film is 1.1 μm, better than that of the film fabricated with conventional single-step laser crystallization. The new approach is effective for enlarging grain size and improving the performances the transistor of the new film. (4 refs.) Key words:polycrystalline silicon thin film; Raman spectra; laser crystallization▲ 多晶硅薄膜是重要的 电子材料 ,除了作为传统的互连介质外,在有源矩阵液晶显示器,三维集成电路和兆位静态随机存取存储器(SRAM)等中的应用研究十分普遍[1,2]。目前多晶硅薄膜的晶粒尺寸太小,晶粒边界、陷阱和缺陷太多。为此,Kuriyama[3]等人提出用衬底加热方法来延长激光辐射后的降温时间,获得的晶粒尺寸只有0.3 μm。Choi[4]等采用桥形结构来延长固化时间,但结构过于复杂,制备薄膜晶体管时要选择晶粒方向,工艺上难以实现。笔者采用两步激光晶化的方法,获得了大晶粒尺寸的多晶硅薄膜。 1 实验装置与器件制备 激光晶化装置如图1所示,样品台采用真空蒸发台改装而成。从激光光源射出的激光经反射镜反射后通过 石英玻璃 窗进入真空室,样品置于支架上,通过移动样品架来选择样品晶化区域,晶化脉冲数由挡光板控制,激光辐射在真空状态下进行,衬底未加热。通过移动透镜来改变光斑面积以调节辐射在样品表面的能量密度大小,光斑未作扫描。 图1 激光晶化装置示意 多晶硅薄膜晶体管的工艺流程如图2所示,采用顶栅结构。首先在康宁7059玻璃上淀积0.3 μm厚的非晶SiNx膜,然后淀积金属铬膜,刻蚀出源漏电极。再淀积微晶硅薄膜,并进行磷重掺杂,然后再刻蚀出源漏电极。再淀积非晶硅薄膜,厚度为2~6 nm,接着刻蚀出非晶硅有源区,然后进行激光晶化,如图2(a)所示。采用EMG201MSC型XeCl准分子激光器对样品进行激光晶化。激光能量密度为0.235 J/cm2,如图2(b)所示。接着再淀积第二层非晶硅薄膜,厚度为80~120 nm,然后再去氢2 h,刻出有源层并激光晶化,晶化条件与第一层相同,只是能量密度改为0.329 J/cm2,如图2(c)所示。然后进行等离子氢化处理。接着淀积200 nm厚的SiNx膜作为栅介质,最后淀积栅电极铬膜,如图2(d)所示。 图2 工艺流程示意 2 拉曼光谱分析 图3是测量四种不同激光能量密度晶化的样品,所得到的原始拉曼光谱,表明能量密度越大,特征峰越高。图4是按结晶硅的相应峰值归一化后的拉曼光谱,从图中可见,0.15 J/cm2激光能量密度晶化的样品,有两个峰位486 cm-1和517 cm-1,表明存在非晶硅和结晶硅相。能量密度为0.25 J/cm2时,峰位右移,峰高而窄,但仍然不对称,峰位为519 cm-1。表明结晶程度提高,但仍有非晶硅成分,峰位更接近于单晶硅相应峰位。当能量密度增大到0.35 J/cm2和0.45 J/cm2时,峰值增高而峰位不变,峰形基本相对于峰位对称,表明晶化程度已相当高。因此0.30 J /cm2以上能量密度晶化的样品结晶程度已足够。 图3 各种样品的原始拉曼光谱 图4 各种样品的归一化拉曼光谱查看更多0个回答 . 1人已关注