[发明专利]一种横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜制备领域，尤其涉及一种横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的方法。

背景技术

尽管目前有源矩阵液晶显示(AM-LCD)大部分仍然由非晶硅(a-Si)薄膜晶体管(TFT)组成，但对于有源矩阵显示来说，采用多晶硅(p-Si)薄膜晶体管可以提供更高的分辨率和更小的像素，并且在采用多晶硅TFT时，一些驱动电路还可以被整合到玻璃基板上。另外，在驱动有机光发射二极管显示器(OLED)方面，多晶硅TFT比非晶硅TFT更加稳定，因此低成本，高性能和更可靠的低温多晶硅(LTPS)处理技术是必需的。

现有获得多晶硅薄膜的方法主要包括固态结晶法(SPC)、激光退火法(ELA)、快速高温退火法(RTA)和金属横向诱导结晶(MILC)等。在上述方法中，由于MILC所得到的多晶硅薄膜均匀性好，成本低，而受到人们极大的关注。在采用MILC方法时，通常采用蒸镀而成的纯净的金属镍作为诱导的薄膜材料，但所得到的多晶硅薄膜含有较多的镍残留，镍/硅的比率大概是～10^-3的数量级(IEEE Trans，Electron Devices，48(1655)，2001)，这种较高的镍残留浓度容易导致所制备的多晶硅薄膜性能不稳定。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能够降低残留在多晶硅薄膜中镍浓度的横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的方法，包括：

步骤1)：在衬底上形成非晶硅层，然后形成氧化物层；

步骤2)：在所述氧化物层上刻蚀出凹槽，以暴露出非晶硅层，该凹槽的宽度为2μm～30μm，间距为60～5000μm；

步骤3)：在所述暴露的非晶硅层上形成镍硅氧化物薄膜，该镍硅氧化物薄膜的厚度为2.5～50

步骤4)：将步骤3)所得产物在惰性或保护气体环境、590℃下退火1小时。

在上述技术方案中，所述镍硅氧化物薄膜通过蒸发、旋涂方法制成。

在上述技术方案中，通过溅射镍硅合金靶形成所述镍硅氧化物薄膜。

在上述技术方案中，所述镍硅合金靶中镍与硅的比例为1∶1～1∶50。

在上述技术方案中，所述镍硅合金靶中镍与硅的比例为1∶9。

在上述技术方案中，所述镍硅氧化物中氧、硅和镍的原子浓度比为40∶21∶1。

在上述技术方案中，所述溅射过程在氧气和氩气的环境下进行，溅射功率为7W至40W。

在上述技术方案中，所述氧气和氩气的比例为1∶100至1∶200。

与现有技术相比，本发明的优点在于降低了所制备的多晶硅薄膜中镍的残留浓度。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为本发明的用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构的示意图；

图2为本发明的实施例1在590℃下退火半小时后在非晶硅层上样品部分晶化的显微镜照片；

图3为本发明的实施例1的自缓释镍/硅氧化物的X射线光电子能谱图(XPS)；

图4为示意了晶化率与两种诱导物质的厚度的关系的曲线图；

图5a为示意了晶化率与诱导槽宽度的关系的曲线图；

图5b示意了从非晶硅薄膜层所观察到的在590℃下退火半小时的样本显微镜照片；

图6为示意了晶化率与诱导槽间距的关系的曲线图；

图7示意了采用三种不同诱导物质时残留在多晶硅薄膜中的镍分布。

具体实施方式

本发明所采用的诱导薄膜由镍硅氧化物制成，由于其在横向诱导晶化过程中可以不断自发地释放出镍，从而降低了残留在多晶硅薄膜中的镍，此处将该薄膜材料称为“自缓释镍硅氧化物(SR-Ni/Si氧化物)”。

制备

根据本发明实施例1的用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的方法，至少包括以下步骤：

1)首先采用低压化学汽相沉积(LPCVD)在衬底11材料上沉积50nm的非晶硅活性层，接着沉积100nm厚度的氧化物(低温氧化物，即LTO)；

2)通过使用显影光刻处理，在LTO层上刻蚀出一个或多个凹槽12(此处将该槽称为诱导槽)，诱导槽的宽度(W)大约30μm，相邻诱导槽之间的间距(S)大约5000μm，由于凹槽穿透LTO层，暴露出诱导槽下的非晶硅，如图1所示；