在局部固态阶段表皮氧化过程中直接观察粒内缺陷的形成
Manabu Tezura1, Takanori Asano2, Riichiro Takaishi2
1Frontier Technology Research and Development Institute, KIOXIA Corporation, 3-13-1 Moriya-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, 221-0022, Kanagawa, Japan. manabu1.tezura@kioxia.com.
没有缺陷的多晶薄膜仍然难以捉摸. 这项研究揭示了结晶过程中异常的原子平面增长,特别是不连续的固相表,会在颗粒内产生缺陷,影响薄膜特性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 通过固相结晶 (SPC) 实现无缺陷的多晶薄膜是半导体制造中的持续挑战.
- 了解晶体生长过程中的中间过程是抑制多晶 (poly-Si) 薄膜缺陷的关键.
研究的目的:
- 在局部晶体Si (c-Si) /无形Si (a-Si) 接口上直接观察和分析晶体生长的基本过程.
- 在SPC过程中确定导致Si粒中缺陷形成的机制.
主要方法:
- 在现场使用高分辨率传输电子显微镜 (HRTEM) 来观察Si薄膜结晶.
- 分析了连续的原子平面形成,时间分辨率为10毫秒.
主要成果:
- 在c-Si/a-Si接口上确定了两种不同的晶体生长模式:连续固相表 (SPE) 和新发现的不连续的SPE.
- 连续的SPE导致无缺陷的Si粒,而不连续的SPE导致内部未结晶的区域,从而引发粒内缺陷.
结论:
- 聚Si薄膜中的谷内缺陷源于结晶过程中异常的原子平面生长动态.
- 新发现的不连续SPE模式是缺陷的主要来源,降低了多膜的电气性能.
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