使用覆盖层的无定形材料相变方法技术

无定形材料的相变方法，包括以下步骤：　　　　在电介质衬底上沉积无定形材料；　　　　在无定形材料上形成覆盖层；　　　　在覆盖层上沉积金属；和　　　　对无定形材料进行相变。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无定形材料的相变方法，更具体涉及能够不使金属和无定形材料接触而实现均匀薄膜的无定形材料相变方法。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT)是将多晶硅薄膜用作激活层的开关器件。一般来说，薄膜晶体管被用作主动矩阵液晶显示设备的激活器件、电致发光显示设备的开关器件及其周边器件。通常通过使用直接沉积工艺、高温工艺或激光热处理工艺来制造薄膜晶体管。通过使用激光热处理工艺，甚至在400℃或更低的较低温度下可以获得结晶(相变)，并且可以实现高的场效应迁移率。因此，激光热处理工艺比直接沉积工艺和高温工艺更加通用。然而，激光热处理工艺存在的问题在于相变不均匀且需要高价的关联设备。而且，由于激光热处理工艺的生产率低，其不适合在大面积衬底上制造多晶硅。无定形材料，尤其是无定形硅的另一结晶方法为固相结晶法，其能够通过使用低价关联设备得到均匀相变。然而，该方法依然存在结晶时间过长和生产率过低的问题。而且，由于结晶温度高，不能使用玻璃衬底。另一方面，通过使用金属实现无定形材料相变的方法具有优势，其在于相比于固相结晶法可以在低温下和短时间内获得相变。因此，对该方法进行了大量研究。该方法包括金属诱导结晶法。在金属诱导结晶法中，将特定类型的金属与无定形材料薄膜上的至少一部分直接接触。然后，从接触部分进行横向相变。否则，将金属掺杂到无定形材料的薄膜中以实现无定形材料的相变。实例示于图1a-1c。现在详细说明传统的金属诱导结晶法。首先，在电介质衬底10上形成缓冲层20.然后，通过化学气相沉积(CVD)法将无定形材料30沉积在缓冲层20上。接着，形成氧化物膜作为覆盖层40(见图1a)。覆盖层40形成之后，通过使用光刻法来对覆盖层40进行压花，以使金属能够与至少一部分无定形材料30相接触。将金属50沉积在被压花的覆盖层40和通过压花过程暴露的无定形材料30上。接着，对无定形材料中的部分生长的晶粒32和34进行热处理，从而可以得到相变的薄膜32和34(见图1b)。然而，在对无定形材料进行相变的传统方法中，由于在无定形材料30与金属50直接接触的区域上的金属污染，导致相应器件的性能劣化。因此，必须有去除该区域的额外工艺，因而器件的生产率可能会大大下降。另外，当对晶体管中的源极和漏极区域进行压花以形成薄膜时或者是当对晶体管中的源极和漏极区域之一进行压花以形成薄膜时，存在的问题是无定形材料不能完全相变且无定形材料区域37保留(见图1c)。亦即，虽然传统金属诱导无定形材料结晶法具有降低结晶温度的优点，但是存在的问题是由于渗入相变薄膜中的金属导致的污染使薄膜的内在性能劣化。结果，为了采用无定形材料的金属诱导结晶法，就必须将薄膜的污染减到最小。为了将薄膜的污染减到最小，最重要的是减少其中所使用的金属量。所公开的解决这些问题的途径包括一种通过使用离子注入设备沉积具有1012-1014cm-2浓度的金属离子，然后进行高温工艺、快速热处理工艺或激光照射工艺的方法。而且，所述途径还包括另一种方法，其中在传统金属诱导结晶法中混合粘性有机薄膜和液相金属，以转涂法进行沉积工艺，进行热处理工艺，而后使无定形材料发生相变。然而，所公开的方法不能有效地防止结晶期间薄膜表面的污染。而且，该方法依然存在关于增大晶粒尺寸和改善其均匀性的问题。
技术实现思路
本专利技术设法解决前述问题，并且本专利技术的一个目的在于提供一种相变方法，通过该方法可以在金属和无定形材料无任何直接接触下获得无定形材料的相变，以及可以减少由于热处理工艺所导致的薄膜金属污染和其它污染。本专利技术的另一目的在于提供一种相变方法，通过该方法可以通过使用甚至极少量的金属来实现具有均匀尺寸晶粒的薄膜，由此不需要任何金属蚀刻工艺并且因而可以提高生产率。本专利技术的又一目的在于提供一种结晶方法，通过该方法可以通过覆盖层厚度和覆盖层的沉积条件来控制扩散到无定形材料中的金属量。为了实现上述目的，本专利技术一方面是无定形材料的相变方法，其包括以下步骤在电介质衬底上沉积无定形材料；在无定形材料上形成覆盖层；在覆盖层上沉积金属；和对无定形材料进行相变。在本专利技术的该方面中，优选该方法还包括在电介质衬底上沉积无定形材料的步骤之前沉积缓冲层的步骤。另外，在本专利技术的该方面中，优选该方法还包括在对无定形材料进行相变的步骤之前进行预先热处理的步骤。另外，在本专利技术的该方面中，优选该方法还包括在对无定形材料进行相变的步骤之后除去金属和覆盖层的步骤。本专利技术的另一方面是一种无定型材料的相变方法，包括以下步骤在电介质衬底上沉积金属；在金属上形成缓冲层；在缓冲层上沉积无定形材料；和对无定形材料进行相变。此外，在本专利技术的该方面中，优选该方法还包括在沉积无定形材料的步骤之后和对无定形材料进行相变的步骤之前进行预先热处理的步骤和对热处理后的膜进行压花的步骤。此外，在本专利技术的该方面中，优选该方法还包括在沉积金属的步骤之后和对无定形材料进行相变的步骤之前，在金属上沉积第二覆盖层的步骤和对该堆叠结构进行压花的步骤。此外，在本专利技术的该方面中，优选所述电介质材料选自玻璃、石英、覆盖有氧化物膜的单晶片和覆盖有绝缘物的薄金属衬底。此外，在本专利技术的该方面中，优选所述无定形材料为无定形硅。此外，在本专利技术的该方面中，优选所述覆盖层为包括选自氮化硅膜、氧化硅膜、和有机膜的一种的单膜，或包括氮化硅膜和氧化硅膜的双膜。此外，在本专利技术的该方面中，优选所述覆盖层包括互不相同的第一部分和第二部分。此外，在本专利技术的该方面中，优选将第一部分形成为单膜和将第二部分形成为双膜。此外，在本专利技术的该方面中，优选通过PECVD法沉积覆盖层。此外，在本专利技术的该方面中，优选第二覆盖层的厚度为0.1-1000nm。此外，在本专利技术的该方面中，优选通过使用离子注入、PECVD、溅射、荫罩或涂覆溶于酸溶液中的液相金属、有机膜和液相金属的混合物或含金属的气体的旋涂来进行金属沉积。此外，在本专利技术的该方面中，优选通过使用光刻法、光刻胶和荫罩中的一种来部分地对金属进行压花。此外，在本专利技术的该方面中，优选沉积金属以使表面密度范围为1012-1018cm-2。此外，在本专利技术的该方面中，优选沉积金属以具有1000nm或更低的厚度。此外，在本专利技术的该方面中，优选金属为镍。此外，在本专利技术的该方面中，优选缓冲层是选自氮化硅膜和氧化硅膜的层。此外，在本专利技术的该方面中，优选预先热处理在200-800℃的温度下进行。此外，在本专利技术的该方面中，优选通过至少一种选自热处理法、快速热处理法和激光照射法的方法来进行无定形材料的二次相变。此外，在本专利技术的该方面中，优选在400-1300℃的温度下进行热处理。此外，在本专利技术的该方面中，优选通过选自卤素灯、紫外灯和烘箱的一种来进行热处理。附图说明从以下结合附图的优选实施方案的详细说明可以更清晰地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和优点。图1a-1c为说明传统无定形材料的相变方法的截面图；图2a-2d为说明根据本专利技术的无定形材料相变方法的一个实施方案的截面图；图3为说明根据本专利技术的无定形材料相变方法的另一实施方案的截面图；图4为说明根据本专利技术的无定形材料相变方法的又一实施方案的截面图；图5a-5c为说明根据本专利技术的无定形材料相变方法的再一实施方案的截面图；图6a-6d为说明根据本专利技术的无定形材料相变方法的另一实施方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.无定形材料的相变方法，包括以下步骤在电介质衬底上沉积无定形材料；在无定形材料上形成覆盖层；在覆盖层上沉积金属；和对无定形材料进行相变。2.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括在电介质衬底上沉积无定形材料的步骤之前沉积缓冲层的步骤。3.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括在对无定形材料进行相变的步骤之前进行预先热处理的步骤。4.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括在对无定形材料进行相变的步骤之后除去金属和覆盖层的步骤。5.根据权利要求3的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括在进行预先热处理的步骤之后和对无定形材料进行相变的步骤之前对热处理后的膜进行压花的步骤。6.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括在沉积金属的步骤之后和在对无定形材料进行相变的步骤之前，在金属上沉积第二覆盖层的步骤和对该堆叠结构进行压花的步骤。7.无定形材料的相变方法，包括以下步骤在电介质衬底上沉积金属；在金属上形成缓冲层或覆盖层；在缓冲层或覆盖层上沉积无定形材料；和对无定形材料进行相变。8.根据权利要求1-7的任一项的无定形材料相变方法，其中所述方法还包括对无定形材料进行相变的步骤之后对相变材料进行二次相变的步骤。9.根据权利要求1-7的任一项的无定形材料相变方法，其中所述电介质材料选自玻璃、石英、覆盖有氧化物膜的单晶片和覆盖有电介质膜的薄金属衬底。10.根据权利要求1-7的任一项的无定形材料相变方法，其中所述无定形材料为无定形硅。11.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述覆盖层为包括选自氮化硅膜、氧化硅膜、有机膜中的一种的单膜，或包括氮化硅膜和氧化硅膜的双膜。12.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中所述覆盖层包括具有薄的厚度的第一部分和具有厚的厚度的第二部分。13.根据权利要求12的无定形材料相变方法，其中所述第二部分的下部由与第一部分相同的材料制成。14.根据权利要求12的无定形材料相变方法，其中所述第二部分的上部由与第一部分相同或不同的材料制成。15.根据权利要求1的无定形材料相变方法，其中通过PECVD法沉积所述覆盖层。16.根据权利要求15的无定形材料相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张震，崔钟炫，金都荣，秋秉权，
申请(专利权)人：张震，
类型：发明
国别省市：