金属诱导横向晶化制备低温poly-Si1-xGex(0<x<1)薄膜及其作为薄膜晶体管的特性研究

金属诱导横向晶化制备的多晶硅薄膜晶体管由于沟道层晶界的存在等问题导致其漏电流高和场效应迁移率低。本项目结合多晶硅锗薄膜具有高的载流子迁移率、对掺杂原子有良好的热稳定性、较低的晶化温度等特点，采用改进的Ni诱导横向晶化和基于溶液法大面积晶化技术制备低温多晶硅锗薄膜，并以此代替多晶硅作为晶体管的沟道层测试其转移特性，实现制备成本的降低和性能的改善。研究改进Ni源的引进方式、采用氮化物作过滤层、采用应力和电场辅助技术、Ni盐溶液的浓度等工艺参数和退火工艺条件对Ge含量不同薄膜的结构和性能的影响；研究Al诱导层交换过程和界面氧化层厚度等对薄膜晶化行为的影响。分别总结以Al和Ni为代表的两类金属诱导晶化非晶硅锗薄膜的晶化机理，建立金属诱导晶化模型为多晶硅锗材料在薄膜晶体管中的应用提供可靠的实验数据和有价值的技术方案。

本项目结合poly-Si1-xGex薄膜具有高的载流子迁移率、对掺杂原子有良好的热稳定性、较低的晶化温度等特点，采用改进的镍诱导晶化技术低温（<450℃）制备了高品质的poly-Si和poly-Si1-xGex薄膜，制备的薄膜具有较大的晶粒尺寸、平整的表面和较高的晶化速率，并在局部实现了晶界可控，在改进薄膜的电学性能基础上降低了制备成本；系统研究了Al和Ni诱导晶化制备poly-Si和poly-Si1-xGex薄膜的晶化机理等科学问题，并总结了两类金属诱导晶化a-Si1-xGex薄膜的晶化机理，而且结合实验数据建立了金属诱导晶化模型，为poly-Si1-xGex材料在薄膜晶体管中的应用提供可靠的实验数据和有价值的技术方案；此外，以制备的高品质的低温poly-Si薄膜为导电沟道制备顶栅结构的薄膜晶体管，与传统的金属诱导晶化技术制备的多晶硅薄膜晶体管相比，使得其漏电流降低到了1.12×10-10 A以下，场效应迁移率高于到67 cm2/V.S，阈值及亚阈摆幅也有很大改善，同时简化工艺降低了制备成本。