热丝化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积制备硅薄膜生长机制的比较研究

摘要

通过热丝化学气相沉积(HWCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备的器件质量硅薄膜,其形貌和表面粗糙化特征明显不同,反映了不同的生长动力学过程.本文通过原子力显微镜(AFM)和掠角X射线反射技术研究薄膜表面的演化过程.根据分形理论,均方根表面粗糙度δ和膜厚d有以下关系:δ～dβ,其中β为动力学标度指数,与薄膜生长机制有关.本文结果表明,对于HWCVD制备的硅薄膜,β=0.50,对应于随机沉积生长;而对于PECVD制备的硅薄膜,β=0.24,则是有限扩散的生长方式.通过MonteCarlo方法模拟硅薄膜的生长过程,揭示了生长基元的黏滞系数对薄膜的粗糙化生长有较大的影响.