專利名稱：一種多晶硅薄膜材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯示器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制造有源矩陣顯示器的多晶硅薄膜材 料。
背景技術(shù)：
目前有源矩陣顯示器件所采用的薄膜晶體管(TFT)技術(shù)大致存在兩種非晶硅薄 膜TFT和多晶硅薄膜TFT。非晶硅薄膜TFT工藝成熟并相對(duì)簡(jiǎn)單，成品率高，成本低。TFT 的特性主要通過(guò)電子遷移率的值來(lái)評(píng)價(jià)，而非晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為lcm2/ Vs且非晶硅器件的穩(wěn)定性較差，這使之難以滿足快速開關(guān)的彩色時(shí)序液晶顯示、電流驅(qū)動(dòng) 的有機(jī)發(fā)光二極管顯示和其它集成型顯示的要求。多晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為 100cm2/Vs左右，因此在制造高性能的IXD和OLED時(shí)，均采用多晶硅薄膜TFT。通常，多晶硅薄膜TFT按照如下的步驟來(lái)制造在玻璃或者石英等透明基板上沉 積非晶硅并使之晶化，形成柵極氧化膜和柵極，然后在源極和漏極中注入摻雜劑后形成絕 緣層，從而制造多晶硅薄膜TFT。其中非晶硅薄膜晶化為多晶硅薄膜是主要工藝，有高溫工 藝和低溫工藝之分。高溫晶化工藝指在600°C以上結(jié)晶的工藝，要求襯底為石英材料，價(jià)格 昂貴。低溫晶化工藝指低于600°C溫度下的結(jié)晶工藝，適用于普通玻璃，價(jià)格低廉，是非晶 硅晶化的主要研究領(lǐng)域。目前可以在低溫下短時(shí)間內(nèi)形成多晶硅薄膜的低溫多晶硅工藝包 括準(zhǔn)分子激光退火工藝、急速熱處理法和金屬誘導(dǎo)晶化法(MIC)。已知的金屬誘導(dǎo)晶化薄膜制造技術(shù)中，橫向金屬誘導(dǎo)晶化薄膜技術(shù)所獲得的材料 和器件性能最佳，而金屬誘導(dǎo)晶化薄膜制造技術(shù)要走向?qū)嵱没€需迫切解決以下問(wèn)題 1.高濃度的誘導(dǎo)金屬殘余；2.無(wú)法控制誘導(dǎo)金屬的擴(kuò)散；3.晶化時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種多晶硅薄 膜材料。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明，提供一種多晶硅薄膜材料，其自下而上順序地包括襯底；第一阻擋層；金屬誘導(dǎo)層；第二阻擋層；和多晶硅層。在上述技術(shù)方案中，所述第一和第二阻擋層包括金屬、碳化硅、硅的氧化物或硅的 氮化物。在上述技術(shù)方案中，所述第一和第二阻擋層厚度為0. 1-1.0微米。在上述技術(shù)方案中，所述金屬誘導(dǎo)層中含有Ni、Ai、Ti、Ag、Au、Co、Sb、Pb、Cu中的任意1種或1種以上。在上述技術(shù)方案中，所述金屬誘導(dǎo)層厚度在100 900納米之間。在上述技術(shù)方案中，所述多晶硅薄膜厚度為1-100納米。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.縮短了熱處理(即晶化)時(shí)間；2.有效減少了多晶硅薄膜中的金屬殘余；3.提高了晶粒尺寸，有效控制誘導(dǎo)金屬往非晶硅層的擴(kuò)散。


以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的薄膜材料晶體結(jié)構(gòu)微觀圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在襯底上形成第一阻擋層后的多層膜的橫截面 示意圖；圖3a為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在襯底上形成第一阻擋層、誘導(dǎo)金屬層、第二 阻擋層、非晶硅層及金屬吸收層之后的多層膜的橫截面示意圖；圖3b為圖3a的多層膜的局部放大圖；圖4為圖3a所示的多層膜在加熱晶化期間的橫截面示意圖；圖5a為加熱晶化后并將金屬吸附層去除后的多晶硅薄膜的橫截面示意圖；圖5b為多晶硅薄膜的晶粒結(jié)構(gòu)微觀顯示圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明示例6制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)；圖7示出了示例1 9的凸起間距與晶粒尺寸之間的關(guān)系；圖8a至圖8d分別為根據(jù)示例6、11 13制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)；圖9示出了示例6、11 14的凸起高度與晶化時(shí)間之間的關(guān)系；圖10示出了示例15 24的凸起間距與晶化時(shí)間之間的關(guān)系；圖Ila至圖Ilc為根據(jù)示例15的制備多晶硅過(guò)程中隨退火時(shí)間的鎳金屬分布效 果圖；圖12a至圖12c進(jìn)一步詳細(xì)示出了當(dāng)退火時(shí)間為1小時(shí)時(shí)，鎳殘留的平面及三維 分布。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，用一般的金屬誘導(dǎo)方法制備多晶硅材料的過(guò)程中，鎳源隨機(jī)分布，成 核無(wú)序，制得的晶體結(jié)構(gòu)亦成無(wú)序狀態(tài)，在后續(xù)制造TFT時(shí)，晶界可能落在薄膜晶管有源區(qū) 內(nèi)，會(huì)造成部分薄膜晶體管的性能有差異。而本發(fā)明制備的晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的橫向生長(zhǎng) 狀態(tài)，整潔有序，非常有利于后續(xù)器件的加工，在加工薄膜晶體管時(shí)，可以避開晶界，從而改 善器件的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明，提供一種多晶硅薄膜材料，其自下而上地包括襯底、第一阻擋層、金 屬誘導(dǎo)層、第二阻擋層和多晶硅層。其中，襯底可以是玻璃、不銹鋼、或諸如高溫聚合物膜的柔性襯底，在一個(gè)實(shí)施例 中，該襯底為康寧1737F、鷹2000等用于制備TFT的常用玻璃，厚度為0. 3-1. 5毫米。
第一阻擋層也稱第一隔離層，其主要作用是為了防止襯底中的雜質(zhì)在后續(xù)加熱過(guò) 程中向涂布在該第一阻擋層上的薄膜中擴(kuò)散，其還用于增加襯底的厚度及硬度，從而便于 對(duì)其進(jìn)行處理。一般地，第一阻擋層可以由具有阻擋性能的金屬、碳化硅、硅的氧化物或硅 的氮化物來(lái)替代，厚度可以在0.1-1.0微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，該阻擋層可以是低溫氧 化硅或氮氧化硅，厚度為1.0微米。位于第一阻擋層上的金屬誘導(dǎo)層含有以下金屬材料中的任意一種或幾種Ni、Ai、 Ti、Ag、Au、Co、Sb、Pb和Cu，厚度在100 900納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，該金屬誘導(dǎo)層 可以是含有0. 01 % 0. 1 %的鎳或含鎳物質(zhì)。位于該金屬誘導(dǎo)層上的第二阻擋層的材料及厚度與如上所述的第一阻擋層的材 料及厚度可以相同。位于第二阻擋層上的多晶硅層是由非晶硅薄膜晶化而來(lái)，該多晶硅層厚度的一般 在1 100納米，在一個(gè)實(shí)施例中，該厚度為50納米。優(yōu)選地，可以將第一阻擋層刻蝕成具有凹槽結(jié)構(gòu)。具體地，在第一阻擋層的與襯底 相對(duì)的表面上刻蝕出多個(gè)凹槽。圖2為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例在刻蝕第一阻擋層后的多 層膜橫截面示意圖。如圖2所示，包括襯底101和涂布在襯底101上的第一阻擋層102。該 第一阻擋層102包括多個(gè)凹槽和位于凹槽之間的凸起部分。其中，相鄰兩個(gè)凸起部分之間 的間距可以為10 100微米，凸起的高度為1 5納米。凸起部分的截面優(yōu)選為矩形或梯 形形狀，當(dāng)截面為矩形時(shí)，優(yōu)選寬為1. 5 3. 0微米；當(dāng)截面為梯形時(shí)，優(yōu)選該梯形的上底寬 度為0. 5-3. 0微米，下底寬度為0. 5-6. 0微米。在此情形下，金屬誘導(dǎo)層的厚度應(yīng)低于5納 米，以保證金屬誘導(dǎo)層本身具有隨第一阻擋層起伏變化的凹凸結(jié)構(gòu)。應(yīng)該使涂布后的第二 阻擋層完全覆蓋金屬誘導(dǎo)層，優(yōu)選地，第二阻擋層與非晶硅層的接觸平面為平坦的。在一個(gè) 實(shí)施例中，凸起部分的截面為矩形，間距為30微米，該矩形的寬為1. 5微米，高為2納米；金 屬誘導(dǎo)層厚度為1納米；第二阻擋層在第一阻擋層凸起處對(duì)應(yīng)的厚度為1. 5納米。金屬誘 導(dǎo)層的這種凹凸結(jié)構(gòu)有利于在金屬誘導(dǎo)層和非晶硅層之間形成不一致的距離，從而更有助 于控制誘導(dǎo)層中金屬擴(kuò)散的方向及速率。根據(jù)本發(fā)明，提供一種制備上述多晶硅薄膜材料的方法，該方法包括以下步驟步驟1)利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、 磁控濺射等方法在襯底沉積第一阻擋層。其主要作用是為了防止襯底中的雜質(zhì)在后續(xù)加熱 過(guò)程中向涂布在該第一阻擋層上的薄膜中擴(kuò)散，其還用于增加襯底的厚度及硬度，從而便 于對(duì)其進(jìn)行處理。襯底可以是玻璃、不銹鋼、或諸如高溫聚合物膜的常規(guī)柔性襯底。在一 個(gè)實(shí)施例中，該襯底為康寧1737F、鷹2000等用于制備TFT的常用玻璃，厚度為0. 3-1. 5毫 米。一般地，第一阻擋層可以由具有阻擋性能的金屬、碳化硅、硅的氧化物或硅的氮化物來(lái)替代，厚度可以在0. 1-1.0微米之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)PECVD的方法在玻璃襯底上 沉積厚度為1. 0微米的低溫氧化硅或氮氧化硅作為第一阻擋層。步驟2)在第一阻擋層上依次形成金屬誘導(dǎo)層、第二阻擋層和非晶硅薄膜。具體 地說(shuō)，首先通過(guò)電子束蒸發(fā)、離子注入、濺射、化學(xué)氣相沉積、溶液浸泡或旋涂的方法在第一 阻擋層上形成金屬誘導(dǎo)層，該金屬誘導(dǎo)層含有Ni、Ai、Ti、Ag、Au、Co、Sb、Pb、Cu中的任意 一種或幾種。在一個(gè)實(shí)施例中，采用濺射方法在第一阻擋層上形成一層可控量的鎳源作為 金屬誘導(dǎo)層，該金屬誘導(dǎo)層可以含有0.01% 0. 的鎳或含鎳物質(zhì)。然后，通過(guò)PECVD、LPCVD、磁控濺射等方法在該金屬誘導(dǎo)層上形成第二阻擋層，所述第二阻擋層的材料及厚度 與上面第一阻擋層可以相同。最后在該第二阻擋層上利用本領(lǐng)域公知的PECVD、LPCVD、熱 絲化學(xué)氣相沉積(HWCVD)、電子回旋共振化學(xué)氣相沉積(ECR CVD)、磁控濺射等方法沉積非 晶硅薄膜，其厚度在1 100納米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，采用LPCVD的方法在第二阻擋層 上沉積一層50納米厚的非晶硅薄膜作為多晶硅薄膜的前驅(qū)物。步驟3)將上述步驟2)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行第一退火處理。通常第一退火處理在諸如 Ar、He、Ne等惰性氣體或氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，退火溫度大約450 600°C，時(shí)間為1 2小時(shí)。 在該退火過(guò)程中，金屬?gòu)恼T導(dǎo)層擴(kuò)散到非晶硅層中，使非晶硅薄膜中形成離散的誘導(dǎo)晶核， 并生長(zhǎng)成尺度為10 20微米的多晶硅島，在第一退火完成后形成部分晶化的薄膜。在一 個(gè)實(shí)施例中，在590°C下退火1. 5小時(shí)。步驟4)通過(guò)電子束蒸發(fā)、離子注入、濺射、化學(xué)氣相沉積、溶液浸泡或旋涂的方 法將該金屬吸附層沉積到上述已部分晶化的薄膜上，金屬吸附層包括但不限于磷硅玻璃 (PSG)、硅的氧化物或硅的氮化物，厚度在100 900納米之間。步驟5)將上述步驟4)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二退火處理，該第二退火處理也在諸如 Ar、He、Ne等惰性氣體或氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，退火溫度大約450 600°C，時(shí)間為2 3小時(shí)。 在該第二退火處理中，誘導(dǎo)金屬被PSG逐漸吸除，同時(shí)金屬誘導(dǎo)多晶硅前沿推進(jìn)，隨著誘導(dǎo) 峰中的金屬不斷地被吸除到PSG中，兩邊的晶粒將對(duì)撞在一起。這樣的對(duì)撞晶粒中含鎳量 較小，鎳吸除后，該處的缺陷態(tài)密度較低。在一個(gè)實(shí)施例中，該第二退火處理在590°C下進(jìn)行 3小時(shí)。步驟6)利用刻蝕或諸如用氫氟酸或BOE等酸洗的方法去除經(jīng)所述第二退火處理 后的金屬吸附層，從而得到最終的多晶硅薄膜材料。在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟1)還包括將第一阻擋層刻蝕成具有凹槽結(jié) 構(gòu)。具體地，在第一阻擋層的與襯底相對(duì)的表面上刻蝕出多個(gè)凹槽。圖2為根據(jù)本發(fā)明一 優(yōu)選實(shí)施例在刻蝕第一阻擋層后的多層膜橫截面示意圖。如圖2所示，包括襯底101和涂 布在襯底101上的第一阻擋層102。該第一阻擋層102包括多個(gè)凹槽和位于凹槽之間的凸 起部分。其中，相鄰兩個(gè)凸起部分之間的間距可以為10 100微米，凸起的高度為1 5納 米。凸起部分的截面優(yōu)選為矩形或梯形形狀，當(dāng)截面為矩形時(shí)，優(yōu)選寬為1. 5 3. 0微米； 當(dāng)截面為梯形時(shí)，該梯形的上底寬度為0. 5-3. 0微米，下底寬度為0. 5-6. 0微米。例如凸起 部分的間距為30微米，凸起部分的截面為矩形，該矩形的寬為1. 5微米，高為2納米。圖3a為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，在襯底上形成第一阻擋層、誘導(dǎo)金屬層、第二 阻擋層、非晶硅層及金屬吸收層之后的多層膜橫截面示意圖。其中，由于金屬誘導(dǎo)層103厚 度較薄，大約為1 2納米，其也具有沿第一阻擋層102的凹凸結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，第二 阻擋層104的厚度足以覆蓋掉誘導(dǎo)層103的凹凸結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，第二阻擋層與非晶硅層的接 觸平面為平坦的。如圖3b所示，將從金屬誘導(dǎo)層103的凹槽到第二阻擋層104的上表面 (即與非晶硅膜接觸的那個(gè)表面)的距離定義為a，將從金屬誘導(dǎo)層103的凸起部分到第二 阻擋層104的上表面的距離定義為b。在一個(gè)實(shí)施例中，a大約為3. 0 4. 0微米，b大約 為1. 0 2. 0微米。然后對(duì)上述多層膜進(jìn)行退火處理，退火處理?xiàng)l件如前所述，所不同的是時(shí)間為 1 2小時(shí)。圖4為圖3a所示的多層膜在退火過(guò)程中的非晶硅進(jìn)化為多晶硅的橫截面示意圖。從圖中可以看出，在退火過(guò)程中金屬誘導(dǎo)層中諸如鎳源的金屬不斷向非晶硅薄膜中擴(kuò) 散(如黑色箭頭所示)，如前面所述，由于在金屬誘導(dǎo)層103和非晶硅層105之間存在不一 致的間距，在第一阻擋層102凸起部分的鎳首先到達(dá)非晶硅層，形成多晶硅晶核并在該處 形成誘導(dǎo)多晶硅區(qū)(即非晶硅層105中的深色區(qū)域)，然后以該處為中心向與第一阻擋層凹 處對(duì)應(yīng)的非晶硅橫向晶化(如白色較粗箭頭所示)形成橫向晶化區(qū)。最后鎳源層逐漸消耗， 從阻擋層擴(kuò)散到非晶硅層中，而作為多晶硅誘導(dǎo)源的鎳則不斷作為誘導(dǎo)前鋒推進(jìn)至諸如磷 硅玻璃的金屬吸收層被吸附。因?yàn)樵谠搶?shí)施例中金屬吸收層在退火處理前即被涂布在非晶 硅層上，所以僅僅需要一次退火處理即可完成晶化及金屬吸附的過(guò)程，從而縮短了整個(gè)方 法的操作時(shí)間。最終，去除金屬吸附層后的產(chǎn)物橫截面示意圖如圖4所示。圖5b是多晶硅 薄膜的晶粒結(jié)構(gòu)微觀顯示圖，圖中示出了對(duì)撞晶界、橫向晶化區(qū)、成核位置，其晶粒尺寸可 達(dá)70納米。其中，第一阻擋層凸起對(duì)應(yīng)的地方為成核位置，而碰撞晶界落在第一阻擋層凹 處對(duì)應(yīng)的區(qū)域。下面是根據(jù)本發(fā)明的多晶硅薄膜材料的示例。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例(以示例6為例)，制備多晶硅薄膜材料的方法包括以下步 驟(1)選定玻璃襯底，采用PECVD方法在玻璃襯底上沉積1.0微米的低溫氧化硅作為 阻擋層；(2)將阻擋層刻蝕成槽形結(jié)構(gòu)，其中凸起截面為矩形，寬為3納米，高為3納米(D =3. Onm)，凸起間距為60微米；(3)采用濺射方法在第一隔離層上形成一層可控量的鎳源作為金屬誘導(dǎo)層，表面 鎳濃度為5 X IO13cnT2;(4)采用PECVD方法在誘導(dǎo)層上沉積一層阻擋層作為第二阻擋層，第二阻擋層在 第一阻擋層凸起處對(duì)應(yīng)的厚度為1. 5納米；(5)采用LPCVD的方法在第二阻擋層上沉積一層50納米厚的非晶硅薄膜作為多晶 硅薄膜的前驅(qū)物；(6)采用涂布的方法在非晶硅薄膜上制備一層100納米厚的磷硅玻璃作為金屬吸 附層；(7)將襯底放入590°C退火爐中進(jìn)行1. 5小時(shí)的退火；(8)采用氫氟酸將金屬吸附層去除。圖6為根據(jù)示例6制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，由于晶體的晶化過(guò)程是從鎳源 處開始的，在靠近鎳源層的部分，晶體生長(zhǎng)的最好，因此用本發(fā)明制成的多晶硅非常適合于 做底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。按以上示例的方法制備示例1 24 (凸起結(jié)構(gòu)的具體尺寸及退火時(shí)間參見下面列 表)，其中表1列舉了示例1 9的凸起結(jié)構(gòu)的尺寸及所得到的晶粒尺寸。表 1 圖7示出了這些示例的凸起間距與晶粒尺寸之間的關(guān)系。從圖中可以看出，隨著 凸起間距的增加晶粒尺寸大體上呈正比例遞增。用現(xiàn)有方法制備多晶硅材料的過(guò)程中，鎳 源過(guò)于豐富，晶核比較密集，限制了晶體的長(zhǎng)大，所制得的晶體晶粒尺寸約為10納米大小， 本發(fā)明方法制備的晶體晶粒尺寸取決于于凸起間的距離且成正比關(guān)系，完全可以根據(jù)凸起 間距的設(shè)計(jì)制備范圍內(nèi)任何尺寸的晶粒，這樣完全可以把薄膜晶體管制備在晶粒中，相當(dāng) 于單晶體的性能，極大的改善漏電流、載流子遷移率等性能。表2列舉了示例6、11 14凸起結(jié)構(gòu)的尺寸及晶化時(shí)間。圖8a至圖8d分別為當(dāng) 晶化時(shí)間為1. 5小時(shí)時(shí)根據(jù)示例6、11 13制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。從圖中可以看 出同樣是晶化1. 5小時(shí)，凸起高度為3納米對(duì)應(yīng)的晶化已經(jīng)完成，而凸起高度為4、5或6納 米對(duì)應(yīng)的晶化還有部分沒有晶化的非晶硅(白色部分)。隨著凸起高度的增加，非晶硅晶化 速率逐漸減小，當(dāng)突起高度高于5納米時(shí)，嚴(yán)重影響到誘導(dǎo)金屬源的補(bǔ)充，晶化時(shí)間迅速增 力口。圖9示出了這些示例的凸起高度與晶化時(shí)間之間的關(guān)系?？梢钥闯?，隨著凸起高度的 增加，完全晶化所需的時(shí)間也隨之升高。由于在現(xiàn)有技術(shù)中誘導(dǎo)金屬隨機(jī)分布，完全晶化時(shí) 間無(wú)法控制，而本發(fā)明方法中完全晶化的時(shí)間取決于凸起的高度，因此能較好地控制晶化 時(shí)間。表2 表3列舉了示例15 24凸起結(jié)構(gòu)的尺寸及晶化時(shí)間。圖10示出了這些示例的 凸起間距與晶化時(shí)間之間的關(guān)系。從圖中可以看出(1)在用本發(fā)明方法制備多晶硅材料， 尤其是制備晶粒尺寸在80微米以下的多晶硅材料時(shí)，晶化時(shí)間非常短；(2)晶化時(shí)間與凸 起間距對(duì)應(yīng)，可以根據(jù)凸起間距來(lái)控制晶化時(shí)間；(3)晶化時(shí)間與凸起間距成指數(shù)關(guān)系，在 100微米晶粒尺寸內(nèi)非常有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。表3 圖Ila至圖lie為根據(jù)示例15的制備多晶硅過(guò)程中隨退火時(shí)間的鎳金屬分布效 果圖。當(dāng)退火時(shí)間為10分鐘時(shí)，鎳金屬的分布較為分散，隨著不斷運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散，當(dāng)退火時(shí)間為 1小時(shí)時(shí)，能夠明顯看出鎳在凸起附近的聚集。圖12a至圖12c進(jìn)一步詳細(xì)示出了當(dāng)退火 時(shí)間為1小時(shí)時(shí)，鎳殘留的平面及三維分布。眾所周知，殘余金屬的存在會(huì)極大的增加漏電 流，特別是對(duì)于薄膜晶體管TFT來(lái)說(shuō)，其有源溝道區(qū)不能存在大量的金屬殘余，否則會(huì)嚴(yán)重 影響器件的穩(wěn)定性。因此必須設(shè)法降低多晶硅的金屬殘余量，并控制其存在的區(qū)域。本方法制備多晶硅過(guò)程中，只有在凸起處的鎳源最先擴(kuò)散形成晶核，其它區(qū)域只在補(bǔ)充用，因此 可以降低鎳量的使用，并且，隨著晶化過(guò)程的完成，鎳源都隨誘導(dǎo)峰推移至對(duì)撞晶界處，避 開了器件材料區(qū)域鎳殘余的堆積。在本發(fā)明中，由于金屬誘導(dǎo)層位于非晶硅層之下并位于兩層阻擋層間，這對(duì)于縮 短熱處理時(shí)間、提高晶粒尺寸、控制誘導(dǎo)金屬往非晶硅層擴(kuò)散啟到了關(guān)鍵作用，同時(shí)避免了 金屬誘導(dǎo)層暴露在空氣中被污染的可能，提高了多晶硅薄膜的質(zhì)量。在本發(fā)明的優(yōu)選方案 中，由于制備的阻擋層上刻有槽型結(jié)構(gòu)而與非晶硅層的距離不一致且非常小，從而更有助 于控制誘導(dǎo)進(jìn)說(shuō)向非晶硅層的擴(kuò)散速度及方向；此外，因?yàn)樵谙瘸练e了金屬吸附層，所以 在制備過(guò)程中僅僅需要一次退火處理便可完成整個(gè)晶化及吸附過(guò)程，這大大縮短了晶化時(shí) 間，同時(shí)降低了制造成本，有效減少了多晶硅薄膜中的金屬殘余。盡管參照上述的實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明作出具體描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人 員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解可以在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)基于本發(fā)明公開的內(nèi)容進(jìn)行修 改或改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)都在本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種多晶硅薄膜材料，其特征在于，其自下而上順序地包括襯底；第一阻擋層；金屬誘導(dǎo)層；第二阻擋層；和多晶硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述第一和第二阻擋層包括 金屬、碳化硅、硅的氧化物或硅的氮化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述第一和第二阻擋層厚度 為0. 1-1.0微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述金屬誘導(dǎo)層中含有Ni、 Ai、Ti、Ag、Au、Co、Sb、Pb、Cu中的任意1種或1種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述金屬誘導(dǎo)層厚度在100 900納米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述多晶硅薄膜厚度為1-100 納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的多晶硅薄膜材料，其特征在于，所述襯底包括玻 璃、不銹鋼或柔性材料襯底。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多晶硅薄膜材料，其特征在于，其自下而上順序地包括襯底、第一阻擋層、金屬誘導(dǎo)層、第二阻擋層和多晶硅層。由于本發(fā)明中的金屬誘導(dǎo)層先于非晶硅形成，位于兩層阻擋層間，從而縮短了熱處理時(shí)間、提高了晶粒尺寸。
文檔編號(hào)H01L27/12GK101840923SQ20101011198
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者彭俊華, 黃宇華, 黃飚 申請(qǐng)人:廣東中顯科技有限公司