View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

98 8 Ergebnisse und Diskussion
8.1.2.4 cw-Laserkristallisierung
Da eine Kristallisierung amorpher Siliziumschichten durch Bestrahlung mit kurzen
Laserpulsen in der Regel mit einem Aufschmelzen der Schichten verbunden ist, wurden
Untersuchungen an cw-Iaserkristallisierten Filmen durchgeführt. Eine cw-Laserbestrahlung
führt i. a. zu einer reinen Festphasenkristallisierung (s. Kap. 5, Abb. 5.1). Diese ist auf Grund
der wesentlich kleineren Diffusionskoeffizienten im Festkörper verglichen mit der flüssigen
Phase interessant (s. Kap. 1,3.2 und 8.1.2.3). Daher lassen sich z. B .. die in Kap. 8.1.2.3
beobachteten Verunreinigungen der Schichten durch Substratatome verringern. Auch die
Kristallisierung mehrerer Schichten in einem Prozeßschritt ist denkbar. hn Gegensatz zu
Kristallisierung im Rohrofen bildet sich ein Temperaturgradient aus, durch den das Substrat
weniger geschädigt wird.
8.1.2.4e Ergebnisse
Für die cw-Laserkristallisierung wurde ein Argon-Ionenlaser (s. Kap. 6.1) mit einer
Laserwellenlänge von 488 nm verwendet. Der Laserstrahl wurde mittels einer Linse auf die
Proben fokussiert. Der Spotdurchmesser betrug ca. 260 11m. Das der Kristallisierung dienende
Laserlicht wurde bei den angegebenen Leistungen gleichzeitig zu Raman-Messungen
verwendet.
Abb. 8.32 zeigt die Raman-Spektren einer 720 nm dicken Schicht auf Corning-Glas
exemplarisch für die ersten 7 Minuten der Laserkristallisierung. Zu jeder vollen Minute der
Bestrahlungsdauer wurde für jeweils lOs ein Raman-Spektrum der Schichten bei der
jeweiligen Laserleistung aufgenommen. An jedem Spektrum ist die aktuelle
Bestrahlungsdauer angezeigt. Die Leistungsdichte der Laserstrahlung betrug während der
ersten Minuten ca. 300 W/cm 2 • Dies entspricht etwa der Kristallisationsschwelle, da die
Leistung so lange erhöht wurde, bis die Kristallisierung bei diesem Wert einsetzte. Vor der
Laserbestrahlung ist nur die breite Linie des amorphen Materials zu erkennen. Bereits nach
einer Minute beginnt die Linie der TO-Mode von kristallinern Silizium zu wachsen. Deren
integraler Anteil am Spektrum wächst bei zunehmender Kristallisierungsdauer an, während
der Anteil des amorphen Materials kontinuierlich abnimmt.