Abstract
The solid-phase crystallization (SPC) of plasma-enhanced chemical vapor depsoited (PECVD) amorphous silicon (a-Si) films ha s been investigated by x-ray diffraction (XRD). The a-Si films were prepared on Si (100) wafers using $SiH_4$ gas and without $H_2$ dilution at the substrate temperatures between $120^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$, and than annealed at $600^{\circ}C$ for crystallization. The annealed samples exhibited (111), (220), and (311) XRD peaks with preferential orientation of (111). The XRD peak intensities increased as the substrate temperature decreased, and the $H_2$dilution suppressed the solid-phase crystallization. The average grain size estimated by XRD analysis for the (111) texture has increased from about 10 nm to about 30 nm, as the substrate temperature decreased. The deposition rate also increased with the decreasing substrate temperature and the grain size was closely dependent on the deposition rate of the films. The grain size enhancement was attributed to an increase of the structural disorder of the Si network.
PECVD방법으로 증착된 비정질 실리콘(a-Si)박막이 고상결정화되고 x-선 회절 (XRD)방법으로 조사되었다. a-Si박막들은 기판 온도 120-$380^{\circ}C$사이에서 Si(100)웨이퍼 위에 $SiH_4$가스 혹은 수소희석된 $SiH_4$가스로 증착되고, $600^{\circ}C$로 가열되어 결정화되었다. 고상화 되었을 때(111), (220), (311)XRD피크들이 나타났고 (111) 우선방위가 두드러졌다. 고상결정 화된 다결정 실리콘(poly-Si)박막들의 XRD피크의 세기는 기판온도가 낮아짐에 따라 증가되 었고, 수소희석은 고상화 효과를 감소시켰다. XRD로 측정된(111)결정립의 평균크기는 기판 온도가 낮아짐에 따라 약 10nm로 증가하였다. 기판온도가 낮아질수록 증착속도는 증가하였 으며, 결정의 크기는 증착속도와 밀접한 관계가 있었다. Si계의 구조적 무질서도가 클수록 고상화에 의한 결정립의 크기도 커지는 것으로 생각된다.