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多晶硅薄膜在薄膜太阳电池和薄膜晶体管等大面积电子学方面具有明确的应用前景。由于具有高速沉积、气体利用率高和易晶化等特点,采用HWCVD技术制备大面积、优质多晶硅薄膜是当今研究热点之一。 本论文主要内容是热丝化学气相沉积制备多晶硅薄膜工艺的研究及利用铝诱导固相晶化法增大晶粒尺寸的研究。 采用自行加工设计的HWCVD系统制备多晶硅薄膜,系统研究了不同沉积参数(沉积气压、衬底温度、衬底与热丝间距离、衬底种类)对多晶硅薄膜晶态比、晶面择优取向、晶粒尺寸的影响。得出优化条件:沉积气压42Pa,衬底温度250℃,衬底与热丝间距离48mm,在玻璃衬底上制备出晶态比Xc>90%,择优取向为(111),横向晶粒尺寸为200-500nm,纵向晶粒尺寸为30nm左右的优质多晶硅薄膜。 将反应气体中混入一定比例氩气,研究不同氩气含量对薄膜性质的影响。一般采用SiH4+H2为气源时,将压强控制在2Pa以下才可以制备非晶硅薄膜,而气源中掺入氩气后,在较高的气压下(42Pa)制备出非晶硅薄膜,使HWCVD过程更易于控制,降低对设备的要求,并有利于提高HWCVD制备非晶硅薄膜的生产效率。 铝诱导非晶硅薄膜固相晶化已经有了相当多的研究,本论文在此基础上,依据铝诱导晶化原理,优化了工艺参数。实验结果表明,晶粒尺寸先随退火温度升高而逐渐增大,500℃达到最大值44nm,然后随着退火温度的升高逐渐减小,600℃时降低到38.3nm,XRD结果显示,此时Al已基本从硅薄膜表面析出并且脱落。