[发明专利]铝在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种铝在低温下诱导非晶硅制备多晶硅薄膜的方法，其属于多晶硅薄膜制备技术领域。利用金属铝的催化作用，在低温下通过两步退火法，将非晶硅薄膜诱导晶化为多晶硅薄膜，以减少金属沾污。其主要技术方案是：首先在玻璃上作为生长衬底，后续依次制备非晶硅、二氧化硅及铝膜，形成多重界面的结构。然后，进行两步退火，先进行快退，后续将样品置退火炉中进行慢退火、再腐蚀去铝，并用氮气吹干。最后可制得铝诱导晶化的多晶硅薄膜，晶粒大小约为50-200nm。本发明可有效缓解金属诱导晶化（MIC）技术中，金属污染，适用于场效应晶体管和薄膜太阳能电池等光电器件制备。

主权项

一种以金属铝在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：(a)      衬底玻璃的清洗：首先使用曲拉通溶液，清洗玻璃衬底的表面污垢，然后将该衬底分别依次放在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声波清洗15分钟，并用氮气吹干；(b)     非晶硅薄膜的形成：使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，在上述衬底上沉积一层非晶硅(a‑Si:H)薄膜，薄膜厚度约300 nm，沉积时衬底的温度为250 ℃，使用的有一定比例的气源为5N即99.999%的硅烷（SiH4）和氢气(H2)，控制气体辉光放电的在一定气压及射频电压范围；(c)      二氧化硅薄膜的形成：将生长好的非晶硅薄膜样品放在氧气室中在20‑200 ℃下氧化0.5小时‑72小时，从而形成一层约1‑20 nm的二氧化硅薄膜；(d)     淀积金属层：取出样品后用真空蒸发法或者磁控溅射法在样品表面淀积一层厚度约5‑100 nm的金属铝薄膜，得到衬底/a‑Si:H/SiO2/Al结构，其中蒸发或者溅射原料是99.999%的铝粉或者铝靶；(e)      然后将样品置于以氮气为保护气、的快速退火炉中退火10分钟，并将样品在退火炉中自然冷却；(f)      再置于真空度为1‑10Pa的恒温退火炉中，在250℃‑450℃条件下恒温退火处理1‑2小时，并将样品在退火炉中自然冷却； (g)     将退火后的样品置于混合腐蚀液（磷酸：醋酸：硝酸：去离子水= 80%：5%：5%：10%）中，腐蚀去掉表面残留的铝。