本发明专利技术提供一种用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构，包括：衬底；位于该衬底上的非晶硅薄膜；位于该非晶硅薄膜上的低温氧化物层；穿透所述低温氧化物层且暴露出所述非晶硅薄膜的凹槽；位于所述暴露的非晶硅表面上的薄膜；其中，所述薄膜由镍硅氧化物制成。采用ＳＲ－Ｎｉ／Ｓｉ氧化物作为薄膜材料，可有效地减少多晶硅膜中的镍残留，非常适合于ＭＩＬＣ制作多晶硅。同时，在制作多晶硅物质时所允许的工艺误差也相对大，不仅提供了更宽的工艺窗口，还防止了不同的工艺参数对多晶硅ＴＦＴ的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低温多晶硅薄膜领域，尤其涉及一种用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构。
技术介绍
尽管目前有源矩阵液晶显示(AM-IXD)大部分仍然由非晶硅(a-Si)薄膜晶体管 (TFT)组成，但对于有源矩阵显示来说，采用多晶硅(p-Si)薄膜晶体管可以提供更高的分 辨率和更小的像素，并且在采用多晶硅TFT时，一些驱动电路还可以被整合到玻璃基板上。 另外，在驱动有机光发射二极管显示器(OLED)方面，多晶硅TFT比非晶硅TFT更加稳定，因 此低成本，高性能和更可靠的低温多晶硅(LTPS)处理技术是必需的。现有获得多晶硅薄膜的方法主要包括固态结晶法(SPC)、激光退火法(ELA)、快速 高温退火法(RTA)和金属横向诱导结晶(MILC)等。在上述方法中，由于MILC所得到的多 晶硅薄膜均勻性好，成本低，而受到人们极大的关注。在采用MILC方法时，通常采用蒸镀 而成的纯净的金属镍作为诱导的薄膜材料，但所得到的多晶硅薄膜含有较多的镍残留，镍/ 硅的比率大概是 1(Γ3 的数量级(IEEE Trans, Electron Devices，48 (1655)，2001)。因此， 需要进一步降低残留在多晶硅薄膜中的镍浓度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能够进一步降低残留在多 晶硅薄膜中镍浓度的用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的根据本专利技术，提供一种用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构，包括衬底；位于该衬底上的非晶硅薄膜；位于该非晶硅薄膜上的低温氧化物层；穿透所述低温氧化物层且暴露出所述非晶硅薄膜的凹槽；位于所述暴露的非晶硅表面上的薄膜；其中，所述薄膜由镍硅氧化物制成。在上述技术方案中，镍硅氧化物薄膜的厚度为2. 5 50人。在上述技术方案中，镍硅氧化物薄膜通过蒸发、旋涂方法制成。在上述技术方案中，通过溅射镍硅合金靶形成镍硅氧化物薄膜。在上述技术方案中，镍硅合金靶中镍与硅的比例为1 1 1 50。在上述技术方案中，镍硅合金靶中镍与硅的比例为1 9。在上述技术方案中，镍硅氧化物中氧、硅和镍的原子浓度比为40 21 1。在上述技术方案中，溅射过程在氧气和氩气的环境下进行，溅射功率为7W至40W。在上述技术方案中，所述氧气和氩气的比例为1 100至1 200。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1.降低了镍残留浓度；2.节约成本，提高多晶硅薄膜的晶化率。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中图1为本专利技术的用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构的示意图；图2为本专利技术的实施例1在590°C下退火半小时后在非晶硅层上样品部分晶化的 显微镜照片；图3为本专利技术的实施例1的自缓释镍/硅氧化物的X射线光电子能谱图(XPS)；图4为示意了晶化率与两种诱导物质的厚度的关系的曲线图；图5示意了采用三种不同诱导物质时残留在多晶硅薄膜中的镍分布。具体实施例方式本专利技术所采用的诱导薄膜由镍硅氧化物制成，由于其在横向诱导晶化过程中可以 不断自发地释放出镍，从而降低了残留在多晶硅薄膜中的镍，此处将该薄膜材料称为“自缓 释镍硅氧化物(SR-Ni/Si氧化物)”。:采用本专利技术的镍硅氧化物作为诱导薄膜的低温多晶硅薄膜的制备过程，至少包括 以下步骤1)首先采用低压化学汽相沉积(LPCVD)在衬底11材料上沉积50nm的非晶硅活性 层，接着沉积lOOnm厚度的低温氧化物(LT0)；2)通过使用显影光刻处理，在LT0层上刻蚀出一个或多个凹槽12 (此处将该槽称 为诱导槽)，诱导槽的宽度(W)大约30i!m，相邻诱导槽之间的间距⑶大约5000i!m，由于 凹槽穿透LT0层，暴露出诱导槽下的非晶硅，如图1所示；3)在诱导槽内的非晶硅上溅射镍/硅氧化物13，其中所使用的镍硅合金靶中 Ni Si = 1 9，且溅射环境中氩气和氧气的比例为200 1，溅射功率一般为10W，时间 为10分钟，测得镍/硅氧化物的厚度(T)大约为2. 5埃(A )；4)将上述产物在氮保护气氛中进行1小时的590°C退火处理，从而实现非晶硅的晶化。图2为本专利技术的实施例1在590°C下退火半小时后在非晶硅层上样品部分晶化的 显微镜照片。从图中可以看出，在此晶化过程中，结晶通常从诱导槽22下的非晶硅开始并 随着退火时间横向生长，结晶的方向大体都垂直于诱导槽22。通过X射线光电子能谱分析镍/硅氧化物，如图3所示，对应于Ni2p、0ls和Si2p的 键能分别是854. 3eV,532. 5e和103. 5eV。这表明硅和镍原子被氧原子包围。氧、硅和镍原 子的浓度比是64. 18 34.19 1.63(即大约40 21 1)。需要注意的是，本实施例使 用的是9 1的镍硅合金，溅射过程是在200 1的氩氧混合的环境下进行的，因此我们假 定溅射的镍/硅合金薄膜是19Si02 Si2Ni02的合金结构。Si2Ni02可能包括Si20-Ni0混 合的结构，并且其在所溅射的镍/硅氧化物中分子浓度只有5%。众所周知，M-0的键强4度只有 93. 6士O. 9K car/mol，比 Si-0(190. 9士2Κ car/mol)低，但高于 Si-Ni (76士4Kcar/ mol)。相互对比这些键强度，该诱导晶化的原理可能是与镍/硅氧化物相邻的非晶硅中的 硅原子有能力从Si2O-NiO中抢走镍，并自氧化成SiO2,释放出单原子镍。这个反应可描述 为NiCHSi2O — 2Si0+Ni同时，随着晶化媒介诱导晶化非晶硅，释放出的镍原子将与非晶硅中的硅发生化 学反应生成镍硅化物。在这个晶化过程中，自缓释的镍/硅物质仅仅是在相对较低的比例 下替补了镍。这种镍诱导源通过硅与镍硅氧化物反应缓慢地提供了镍，有别于纯净的镍源， 提供大量的纯镍原子。因此镍氧化物中的镍消耗量将比采用纯镍时少。这种自缓释活性镍 能够减少多晶硅中残留的镍。:按照上述实施例1的方法制备实施例2 6，所不同的是自缓释镍硅氧化物的厚度 T 分别为 4 A、10 A、20 A、30 A、50 A。为了对比，分别制备了以厚度为10入、20入、50 A的纯镍为诱导物的样品。图4为 示意了本专利技术的自缓释镍/硅氧化物和传统纯镍物质的厚度与晶化率的关系的曲线图。其 中晶化率是指特定时间(这里指1小时)内镍诱导多晶硅侧向生长的长度。在此图中，晶 化率和两种诱导物质厚度的关系有很大区别。使用自缓释镍/硅氧化物的，晶化率在厚度 超过4 A时达到恒定值；使用纯镍的，晶化率明显随着厚度的变化而变化。这说明自缓释镍 /硅氧化物的工艺允许误差比纯净的镍金属要好。为了比较晶化多晶硅的性能，本专利技术在同一非晶硅上制备了 3种不同的诱导源， 分别标记为A，B和C。其中样本A和B采用如实施例1所述方法制备的镍硅氧化物，分别 溅射3分钟和60分钟，样本C采用通过电子束蒸发法沉积的50 A的纯镍，三个样本经过 590°C的2小时退火后完全结晶成多晶硅。将这3种样本得到的多晶硅薄膜中残留的镍的 浓度进行对比，并以T0F-SIMS(飞行时间二次离子质谱)进行描绘分析，测试了三个晶化多 晶硅中诱导口附近沿薄膜垂直深度到薄膜表面的残留的镍，如图5所示。从图5中可以看 出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于横向诱导晶化低温多晶硅薄膜的多层膜结构，包括：衬底；位于该衬底上的非晶硅薄膜；位于该非晶硅薄膜上的低温氧化物层；穿透所述低温氧化物层且暴露出所述非晶硅薄膜的凹槽；位于所述暴露的非晶硅表面上的薄膜；其中，所述薄膜由镍硅氧化物制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵淑云，
申请(专利权)人：广东中显科技有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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