[发明专利]一种改进的多晶硅薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的多晶硅薄膜的制备方法。 

背景技术

多晶硅薄膜是由许多大小不等，具有不同晶面取向的小晶粒构成的，晶粒和晶粒之间是原子做无序排列的过渡区，即晶界。多晶硅薄膜的性能主要取决于晶粒大小、晶界势垒高度、晶面排列情况和表面状态。晶界可以捕捉电子和空穴，使杂质在晶界分凝，成为复合中心，导致材料的性能降低。

多晶硅材料被称为“微电子大厦的基石，广泛应用于通讯雷达、广播、自动控制、传感器等领域；多晶硅薄膜材料因其具有较高的载流子迁移率和稳定的光电性能，是制备大面积平板显示器以及薄膜太阳能电池的优质材料。

经济迅速发展的今天，信息产业高速发展，能源需求的日益紧张，促使了太阳能产业飞速发展。而半导体硅材料是电子工业和光伏产业重要的基础材料，在诸多的半导体材料中，多晶硅薄膜材料因其独特的光电性能，简单的制备工艺，低廉的成本，丰富的材料等优点，成为太阳能电池产业的主要原料，也是发展信息产业的基础材料之一。因此，研制和发展优质的多晶硅材料对发展我国的电子工业和能源领域具有重大意义。

其中，平板显示是多晶硅薄膜应用最为广泛的领域之一。自发光的有机发光二极管显示技术(OLED)因其具有主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快等诸多优点，被认为是下一代最有发展潜力的平板显示技术，是可以在柔性衬底上制作大尺寸、高亮度、高分辨率的自发光显示技术。

目前OLED显示屏已经被广泛地应用在手机、MP3、数码相机、仪器仪表、医疗、工控等消费类电子产品以及工业产品中。OLED正处在从小尺寸向大尺寸的突破过程中。现在世界上具有TFT研发和制造能力的国际性大公司都看好AM—OLED的未来，并投入大量资金进行研发。2007年日本索尼公司推出了11英寸的OLED彩色电视机，率先实现OLED在中大尺寸，特别是在电视领域的应用突破，其卓越的性能彰显了OLED在大尺寸显示领域的巨大应用前景，进一步推动了AM-OLED产业和技术发展。

光伏领域是多晶硅技术另一应用广泛的领域。目前由于非晶硅薄膜电池存在光致衰退效应(S-W效应)口1，即在受到长时间照射后光电导和暗电导性能有所降低，而使得光照性能更为稳定的多晶硅薄膜受到关注。但由于多晶硅对可见光部分的吸收系数较低，因此它可以与微晶硅电池或者非晶硅电池一起发展叠层电池。这已成国际上太阳能领域的研究热点。

多晶硅薄膜的制备方法按成膜过程可分为两大类：

一类是在衬底上直接沉积多晶硅薄膜，如低压化学气相沉积(LPCVD)方法和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，LPCVD法是集成电路中多晶硅薄膜制备所采用的普遍方法，具有生长速率快、成膜致密、均匀等优点。但因其沉积温度高，必须采用耐高温的石英、硅、陶瓷衬底、使制备LCD和太阳能电池的成本过高；PECVD法是通过射频电场产生辉光放电增强膜的沉积。采用甚高频VHF及微波的方法可大大提高薄膜的沉积速率，但其气源SiF。气体具有强烈的腐蚀性，特别是在沉积过程中形成的氢氟酸(HF)对金属仪器具有较强的腐蚀性引。

另一类是采用两步结晶的方法，先制备非晶硅薄膜，然后通过再结晶技术使非晶硅转化为多晶硅，如金属诱导晶化法(MIC)、固相晶化法(SPC)和激光晶化法。金属诱导晶化法经常用于多晶硅薄膜的制备中，存在于非晶材料中的金属与硅反应形成低温的硅化物，可以降低材料结晶所需的能量，从而使结晶过程可以在较低的温度下进行。MIC技术具有晶化温度低、所需时间短、晶粒尺寸大等优点，但采用此方法制备的多晶硅薄膜中残留大量的金属，使薄膜性能严重衰退；固相晶化技术是指在一定的温度下，通过使在固态内具有较高内能的非晶硅薄膜无规网络中的硅原子被激活、重组，从而使非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜的晶化技术。它的特点是工艺简单，可实现大面积多晶硅薄膜的制备。但由于该过程是一个长时间的高温过程(大于600摄氏度，24小时以上)，不但降低产率，也带来衬底形变等问题。而且制备的多晶硅由于晶粒尺寸较小，存在较多晶界等缺陷态而使得材料性能不佳。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的多晶硅薄膜的制备方法，其具有工艺简单、薄膜沉积速率快的优点。 

本发明提供一种改进的多晶硅薄膜的制备方法，包括以下步骤： 

(1)选择FTO透明玻璃基底，然后通过以下步骤清洗：

a 用去离子水将基底冲洗干净，将基底放进预先配制好的NH3·H2O:H2O2:H2O=1：1：5的清洗液中，在水浴恒温75℃下浸泡5～10 分钟；