一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，包括：绝缘衬底；位于所述绝缘衬底上的阻挡层及非晶硅薄膜层；位于所述非晶硅薄膜上的氧化物层，所述氧化物层上光刻有间距相同、尺寸相等的凹槽；位于所述氧化物层及凹槽表面的金属诱导层，其中，所述非晶硅薄膜经过退火处理后完全转变为连续带状晶畴多晶硅。利用本实用新型专利技术的多层膜结构可以在较短的退火时间内获得具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜，使整个多晶硅薄膜成为薄膜晶体管的有源层。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于显示器的多晶硅薄膜领域，尤其涉及一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构。
技术介绍
由于低温非晶硅薄膜晶化可以在廉价的玻璃上制备大面积电子器件并具有较高的迁移率，而引起了人们的广泛关注。金属诱导单向晶化(MIUC)的多晶硅薄膜晶体管 (TFT)具有高载流子迁移率和器件良好的一致性，因此可以将其用于实现平板显示和图像传感器的有源矩阵。然而，MIUC-TFTs存在掩膜未对准的问题，这是由玻璃衬底在结晶过程中收缩引起的。另外，多晶硅沟道中残留的镍会影响TFT长期的稳定性。目前有几种减少镍含量的方法，例如可以采用硅氮化物(SiNx)帽层(参见 J. H. Choi, J. H. Cheon 等人.Displays，26，p. 137(2005))或使用基于金属诱导晶化的溶液(简称 SMIC，参见 Z. Meng. S. Zhao 等人，Journal of Display Technology, 2 (3)， PP. 265(2006))来获得大晶粒硅(简称GGQ。上述方法能够解决由玻璃衬底收缩引起的各层掩膜的对准误差问题决，但是晶核的随机分布不仅导致退火时间长(这对于大面积玻璃衬底来说是无法接受的)，而且残留在多晶硅中的镍含量仍然较高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可减少镍在多晶硅中的残留并缩短完全结晶的退火时间的用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构。根据本技术，提供一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，包括绝缘衬底；位于所述绝缘衬底上的阻挡层及非晶硅薄膜层；位于所述非晶硅薄膜上的氧化物层，所述氧化物层上光刻有间距相同、尺寸相等的凹槽；位于所述氧化物层及凹槽表面的金属诱导层，其中，所述非晶硅薄膜经过退火处理后完全转变为连续带状晶畴多晶硅。与现有技术相比，本技术的优点在于1.缩短了从非晶到多晶的晶化转变时间，即退火时间；2.减少残留镍的含量。附图说明以下参照附图对本技术实施例作进一步说明，其中图1为根据本技术的多层膜结构示意图；图2示出了使用现有技术和采用本实施例的方法所获得的多晶硅薄膜中结晶面积占薄膜总面积的比值与退火时间的关系曲线图；图3示出了使用现有技术的金属横向诱导晶化法(MILC)和采用本实施例的方法晶化后多晶硅薄膜中残留的镍浓度。具体实施方式根据本技术的实施例，提供一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，其包括衬底，该衬底一般采用绝缘材料，如玻璃或石英等做成；位于衬底上的阻挡层，该阻挡层可选用诸如氧化硅的低温氧化物，用于阻挡衬底上的水分或其它不纯物质向上层的扩散；在阻挡层上的非晶硅薄膜，该非晶硅薄膜可以采用诸如等离子体增强化学相沉积 (PECVD)或低压化学汽相沉积(LPCVD)的物理沉积方法生长；在非晶硅薄膜上的氧化物层，其中该氧化物层光刻有分布一致的结晶核线(即 crystalline nucleation lines”，在下文中简称为‘‘CNL”，所称的“线”实际上为凹槽)， “分布一致”指的是线的间距相同、线的尺寸相等；在上述氧化层及线的表面所覆盖的一层金属诱导层，该金属诱导层一般可采用金属Ni，Au, Cu, Al，Pd，Co或Ag，这些金属可采用溅射、热蒸发以及电子束蒸发等方法制备；利用事先在硅氧化物层上定义的完全等宽的结晶核线可以在较短的退火时间内获得具有带状连续晶畴(即“continuous zonal domain”，在下文中简称为“CZD”)的多晶硅薄膜，使整个多晶硅薄膜成为薄膜晶体管的有源层，进一步使玻璃衬底收缩引起掩膜错位问题得到解决，同时利用上述结构所获得多晶硅薄膜镍残留浓度也减少了。下面根据上述实施例给出几个例子。示例 11)参照图1，首先使用离子化学汽相沉积(PEV⑶)将300nm硅氧化物沉积在Eagle 2000的玻璃衬底上，然后在550°C用低压化学沉积(LPCVD)沉积一层厚度为50nm的非晶娃；2) 一层约4nm厚二氧化硅层形成在非晶硅表面上，其后被光刻为1. 5 μ m宽、30 μ m 间距的均勻分布线(如图1中的CNL)，线的长度与衬底的宽度相等；刻蚀之后，光阻材料 (光阻材料指光刻过程中用到的光阻剂HPR504，由于此处刻蚀采用湿法刻蚀，所用溶液为 777，腐蚀时间为1分钟)被混合溶液H2SO4和H2O2移除；3)将厚度大约5nm的镍层溅射到暴露的表面上，即二氧化硅和线上；4)然后在590°C下退火1小时，由于晶化过程从位于均勻分布线之下的非晶硅开始，因此图1中所示的为在该位置处形成多晶硅的示意图，随着退火时间，使非晶硅将完全结晶，从而得到具有带状连续晶畴的多晶硅薄膜。采用本方法获得的多晶硅薄膜完全结晶，而使用现有GGS技术获得的多晶硅薄膜仍然有较大面积未晶化。图2展示了使用GGS和本方法时结晶面积占薄膜总面积的平均分数与退火时间的关系曲线图。从图中可以看出，本方法可以在60分钟时获得100%结晶，而此时GGS技术下的结晶分数只有50%，如果采用GGS技术达到完全结晶需要250分钟。与其相比，本技术实现完全晶化所需的退火时间大大缩短。另外，还使用二次离子飞行时间质谱(Tof-SIMS)测量了采用上述方法和现有的金属横向诱导晶化法(MILC)所得多晶硅薄膜中镍的含量和分布。在采用本方法获得的多晶硅薄膜中的镍含量比在MILC的薄膜中少2个数量级(见图3)，表明MIC区域的镍含量较高。采用本方法获得的多晶硅薄膜，与MILC薄膜中的MIC区域相比，在结晶核线(CNL) 区域分布的镍则少得多。这主要是由于在MILC多晶硅薄膜中，MIC区域和横向金属诱导晶化区的面积比例要比采用本方法获得的膜中CNL区和横向金属诱导晶化区的面积比例要大。这意味着在采用本方法获得的多晶硅中没有含有高浓度的镍的区域。示例2 5按照示例1的方法，制备示例2 5，除以下表1中所列的实验条件不同外，其余均相同。表本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，包括：绝缘衬底；位于所述绝缘衬底上的阻挡层及非晶硅薄膜层；位于所述非晶硅薄膜上的氧化物层，所述氧化物层上光刻有间距相同、尺寸相等的凹槽；位于所述氧化物层及凹槽表面的金属诱导层，其中，所述非晶硅薄膜经过退火处理后完全转变为连续带状晶畴多晶硅。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，包括 绝缘衬底；位于所述绝缘衬底上的阻挡层及非晶硅薄膜层；位于所述非晶硅薄膜上的氧化物层，所述氧化物层上光刻有间距相同、尺寸相等的凹槽；位于所述氧化物层及凹槽表面的金属诱导层，其中，所述非晶硅薄膜经过退火处理后完全转变为连续带状晶畴多晶硅。2.根据权利要求1所述的用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，其特征在于，所述凹槽的间距在10 μ m 50 μ m之间。3.根据权利要求2所述的用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，其特征在于，所述凹槽的间距为20 40μπι。4.根据权利要求3所述的用于制备多晶硅薄膜的多层膜结构，其特征在于，所述凹槽的间距为30 μ m。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何子键，郭海成，凌代年，邱成峰，彭华军，黄飚，
申请(专利权)人：广东中显科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44