MILC Length (um)
Annealing time (sec)
650-60s 650-20s
圖 3-11(a) 650∘C 下 pulse 時間 60 秒與 20 秒之 MILC 速率
0 50 100 150 200 250 300
MILC Length (um)
Annealing time (sec)
650-20s critical time存在,我們稱之為tincu。當持溫時間小於這個時間時,
SPC便無法開始生長,從而使MILC的飽和長度增加。
圖 3-12(a) 650∘C,持溫時間 5 秒之 SEM 影像
本頁與下頁的兩張圖則是分別於 650∘C 下 5 秒與 60 秒持溫時間之比 較
圖 3-12(b) 650∘C,持溫時間 60 秒之 SEM 影像
從這兩張圖可以發現在t=5 秒時,呈現了較大的晶粒,故我們認為 5 秒可能就是小於t (孕核時間)。 incu
而若是 t 大於孕核時間的話,則會由 pulse 數來決定 MILC 的成長快 慢。因為較小的 t 意味著較高的 pulse 數,因此會因為光和熱應力的 因素,達成較快的 MILC 生長速率與較低的飽和長度。而至於晶粒大 小的話,當持溫時間上升時,晶粒大小會出現較多的破碎的趨勢。而 我認為這可能的原因是因為當持溫時間足夠時,一方面是 MILC 的針 狀結構能快速生長,另一方面則是 SPC 也同時出現,因此影響了整個 晶粒的大小會呈現較多的碎形,因此變的較小。
簡言之也就是說 若t < t incu
持溫時間下降則飽和長度上升
(SPC 將會在此退火時間中被抑制)。
若t > t incu
持溫時間下降則飽和長度下降
(因為在同樣的退火時間下,低持溫時間等於高的 Cycle 數,這使得 MILC 受到 RTA 中光的影響因素增加)
3.5.2 550∘C 下之不同持溫時間之 MILC 現象
圖 3-13(a) 550∘C,持溫時間 60 秒之 OM 影像
圖 3-13(b) 550∘C,持溫時間 60 秒之 OM 影像
圖 3-13(c) 550∘C,持溫時間 60 秒之 SEM 影像
3.5.2 550∘C 下之不同持溫時間之 MILC 現象
圖 3-13(a) 550∘C,持溫時間 60 秒之 SEM 影像
圖 3-13(d) 550∘C,持溫時間 600 秒之 SEM 影像
總結之下可以說持溫時間影響 MILC 速率,一般情況是如下所示:
當持溫時間 > SPC 孕核時間,則 時間下降 Æ 成長速率上升
飽和長度下降
當持溫時間 < SPC 孕核時間,則 時間下降 Æ 成長速率上升
飽和長度上升 晶粒大小增加
在持溫時間足夠短的時候,則由於 SPC 被抑制產生,反而會有飽和長 度上升的相反情形。
四.總結與未來工作 4.1 總結
從一開始的 RTA 與 FA 兩種退火方式的比較之下,我們得到了 RTA 的 初步特性:退火時間極短、MILC 速率快、飽和長度較 FA 低。
而在進行 SEM 分析時,在 RTA 的試片上發現在飽和時會有許多的 SPC 出現,這也影響了晶粒的大小。而在 FA 退火時,則有較少的 SPC 與 較大的晶粒,而根據電性的理論來說,RTA 的小晶粒與較低飽和長度 對於元件是一個比較負面的影響條件。
為了減少這種 SPC 的產生,在實驗變數的最後一部份:持溫時間時,
我們找出了一個解決的方式,也就是在低於 5 秒的退火持溫時間下進 行 pulse-RTA 時,能夠有效抑制 SPC 的產生,同時也能提高飽和的長 度,這點對於原先 RTA 的 MILC 結晶有很大的幫助。