通过快热化学气相沉积(RTCVD)法沉积多晶硅薄膜的研究,优化多晶硅薄膜外延沉积的工艺条件。在此基础上,以低品质的颗粒硅带为衬底进行多晶硅薄膜的沉积,研究颗粒硅带衬底晶体缺陷、杂质对多晶硅薄膜的晶体结构、组份、电学、光学特性的影响。通过对颗粒硅带和硅活性层之间的隔离层的研究,确立在颗粒硅带衬底上制备高质量的大晶粒尺寸多晶硅薄膜的理论及工艺。
以多晶硅和颗粒硅带为衬底进行了多晶硅薄膜的沉积,优化了制备本征或硼掺杂多晶硅薄膜的工艺条件。在此基础上,对低品质颗粒硅带衬底上生长 SiO2 隔离层的制备工艺进行了优化,并进一步寻找到在低品质颗粒硅带衬底上(中间夹有SiO2 隔离层)制备高质量本征或硼掺杂多晶硅薄膜的工艺条件。研究了 RTCVD 在隔离层这种异质衬底上沉积多晶硅薄膜的成核机理和生长习性,首次发现了RTCVD沉积的多晶硅薄膜在SiO2 隔离层上的成核是以形成高次孪晶粒子为基础的,然后高次孪晶粒子沿垂直于衬底表面的方向柱状生长并以岛状生长的模式形成薄膜。研究了所制备的多晶硅薄膜的晶体结构与其电学性能之间的关系。在实验上,使用激活能测量、室温及变温霍尔效应测量和EBIC等表征技术研究了所制备的多晶硅薄膜的电学性质。在此基础上,对RTCVD制备的多晶硅薄膜的电学性质进行了理论研究,确定了晶界陷阱能级位于带隙中央下0.045eV 的位置,陷阱态密度为1.9×1012 cm-2。进一步,如果考虑陷阱态密度在带隙中有一定的分布,则确定了陷阱态密度在带隙中的分布函数,为一靠近带边的指数分布和一峰值在带隙中央的高斯分布的叠加。