利用氯化铝升华诱导晶化非晶硅薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102320757A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102320757A(43)申请公布日2012.01.18(21)申请号201110147817.8(22)申请日2011.06.03(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人史伟民孙杰(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.C03C17/22(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称利用氯化铝升华诱导晶化非晶硅薄膜的方法(57)摘要本发明涉及一种制备多晶硅薄膜的方法，具体的说就是利用氯化铝(AlCl3)升华的物理性质来作为铝源进行铝诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法。本发明是通过以下技术方案来实现：1、使用玻璃作为衬底，用丙酮和去离子水分别进行超声波清洗，使玻璃衬底清洁，烘干后放入等离子增强化学气相沉积反应室；2、在玻璃衬底上用等离子增强化学气相沉积法（PECVD）生长一层非晶硅(a-Si:H)薄膜，薄膜厚度为100nm-200nm；3、将作为铝源的无水氯化铝粉末和制备好的非晶硅薄膜制品一起放入特制的石英舟内，将装载好的石英舟置于石英管式退火炉中，在550℃下热处理4小时以上自然冷却，退火前和期间通入氩气(Ar)，气体流量为200sccm；4、用浓度为20%的盐酸溶液来除去表面残留的铝，最后得到诱导晶化的多晶硅薄膜；本发明适用于薄膜场效应晶体管(TFT)和太阳能电池领域。CN102375ACCNN110232075702320762A权利要求书1/1页1.一种利用氯化铝(AlCl3)升华诱导晶化非晶硅薄膜的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：a．将康宁1737号玻璃衬底切割成2cm×2cm大小，用去污剂洗去表面污垢，然后分别放在丙酮和去离子水中超声波清洗15分钟后放入烘箱中烘干；b．然后采用等离子增强化学沉积(PECVD)方法在玻璃衬底上沉积一层非晶硅(a-Si:H)薄膜，厚度约为200nm，沉积时衬底温度为200℃，沉积压强为10-5Pa，气体辉光气压范围50Pa-250Pa，射频电源13.56MHz，气源为纯度为100%的硅烷(SiH4)，作为稀释硅烷使用的氢气(H2)纯度为5N；c．将上述步骤生长好的非晶硅薄膜样品放入1%浓度的氢氟酸(HF)中浸泡10秒，以除去非晶硅薄膜表面的氧化层；然后取出，用去离子水漂洗后氮气(N2)吹干；d．将石英管式退火炉加热至150度预热半小时，除去炉管内的水分，同时通入氩气(Ar)，作为保护气体；e．将处置好的2cm×2cm大小的非晶硅薄膜样品和10克无水氯化铝粉末放入特制的石英舟内；f．将上述装载有非晶硅薄膜样品和无水氯化铝的石英舟置于管式退火炉中，在550℃条件下退火处理4小时以上；然后让样品在退火炉中自然冷却至室温；该过程中需全程通入氩气，气体流量为200sccm，气流要稳定；g．将退火处理后的样品置于浓度为20％盐酸溶液中浸泡2分钟，除去表面的残留铝，最后制得晶化多晶硅薄膜。2CCNN110232075702320762A说明书1/3页利用氯化铝升华诱导晶化非晶硅薄膜的方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备多晶硅薄膜的方法，具体的说就是利用氯化铝(AlCl3)升华的物理性质来作为铝源进行铝诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法，属于多晶硅制造工艺技术领域。背景技术[0002]多晶硅薄膜（P-Si）由于具有较高的光吸收率及光电导等优异性能而受到广泛应用，如薄膜晶体管（TFT）、太阳能电池、图像传感器等。P-Si薄膜可通过化学气相沉积或激光诱导（LC）直接于基板上沉积而得，也可通过对非晶态硅的高温退火处理来获得；对于化学气相沉积的方法一般需在一定条件下（如高氢比例）才能获得，且沉积速度较慢，激光诱导的方法虽然沉积速度较快，但由于设备过于复杂，且成本较高，在商业应用方面受到很大的限制，而非晶硅固相晶化（SPC）技术虽然设备比较简单，但时间较长（20小时以上），且热处理温度高（600℃以上），因此对于基板的选择方面受到了较大的限制。[0003]近年来，金属诱导非晶硅晶化而获得多晶硅的方法越来越受到人们的关注，该方法即通过对制备好的Al、Cu、Au、Ag、Ni、Pb等金属与非晶态硅的复合薄膜在低温下进行退火处理，在以上金属的诱导作用下使a-Si薄膜低温晶化而获得多晶硅薄膜。金属诱导法(MIC)能够在相对较低的温度使非晶硅晶化，它是在固相晶化法的基础上在非晶硅表面增加一些金属或其金属盐。金属诱导法能够降低晶化温度是通过形成的金属硅化物发生迁移或通过形成共熔合金体或它们的综合作用。MIC多晶硅薄膜有如下优点：1)用比较成熟的溅射和热蒸发等方法沉积薄膜，工艺简单；2)它是一个低温