用锡诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102243991A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102243991A(43)申请公布日2011.11.16(21)申请号201110116134.6(22)申请日2011.05.06(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人孙杰史伟民(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.H01L21/20(2006.01)H01L21/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称用锡诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法(57)摘要本发明涉及一种制备多晶硅薄膜的方法，具体的说就是利用金属锡在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法。本发明方法的主要技术方案：1、对玻璃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；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，沉积时衬底温度为200℃左后，薄膜厚度为200nm-300nm；3、在非晶硅薄膜上用物理气相沉积法生长一层金属锡(Sn)薄膜，厚度为10nm-20nm，得到衬底/(a-Si:H)/Sn结构；4、将衬底/(a-Si:H)/Sn叠层置于热处理炉中，在450℃下热处理1小时以上自然冷却，退火全过程通入氮气(N2)作为保护气体；5、用浓盐酸溶液(浓度为37.5%)来除去表面残留的金属锡，最后制得锡诱导晶化的多晶硅薄膜，晶粒大小约为70-200nm。本发明适用于薄膜场效应晶体管(TFT)和太阳能电池领域。CN102439ACCNN110224399102243997A权利要求书1/1页1.一种利用金属锡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：将普通玻璃衬底切割成适当大小，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；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200-300nm，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纯度为5N(99.999%)；将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，除去非晶硅薄膜表面的氧化层后取出，用去离子水漂洗后氮气(N2)吹干，然后放入真空蒸发室中，沉积一层金属锡薄膜，厚度为10-20nm，真空蒸发电流为60A，锡蒸发温度为1184℃，压强为1×10-3Pa以下，锡原料采用纯度为5N(99.999%)的锡粒，得到衬底/a-Si:H/Sn结构；取出衬底/a-Si:H/Sn结构样品进行热处理，放入热处理炉中，通入氮气，在450℃条件下退火处理1小时以上，让样品在退火炉中自然冷却至室温；将退火处理后的样品置于浓度为37.5%的浓盐酸中浸泡2分钟，除去表面的金属锡，最后制得金属锡诱导晶化的多晶硅薄膜。2CCNN110224399102243997A说明书1/3页用锡诱导非晶硅薄膜晶化为多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，具体的说就是利用金属锡在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法。背景技术[0002]与非晶硅薄膜的载流子迁移率（0.3-1.0cm2/(V·s)）相比，多晶硅薄膜的载流子迁移率高8到9倍，因而广泛应用于平板显示、图像感应器和太阳能电池领域。[0003]在过去的几年中,提出了很多在玻璃基板上制备多晶硅的技术方法,如快速热退火法(RTA)、准分子激光晶化法(ELA)、固相晶化法(SPC)和金属诱导法(MIC)等。[0004]快速退火法(RTA)处理过程包含三个阶段：升温阶段、稳定阶段和冷却阶段。当退火炉的电源一打开，温度就随着时间而上升，这一阶段称为升温阶段。单位时间内温度的变化量是很容易控制的。在升温过程结束后，温度就处于一个稳定阶段。最后，当退火炉的电源关掉后，温度就随着时间而降低，这一阶段称为冷却阶段。RTA处理用含氢非晶硅作为初始材料，平衡温度控制在600℃以上，纳米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的纳米硅晶粒的大小随着退火过程中的升温快慢而变化。RTA退火法制备的多晶硅晶粒尺寸小，晶体内部晶界密度大，材料缺陷密度高，而且属于高温退火方法，不适合于以玻璃为衬底制备多晶硅。[0005]激光晶化(ELA)利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使非晶硅薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现非晶硅向多晶硅的转变。在此过程中，激光脉冲的瞬间(15-50ns)能量