專利名稱：金屬點(diǎn)陣誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于微電子和光電子材料和器件制造領(lǐng)域，涉及一種通過在金屬誘導(dǎo)非晶硅晶化過程中，形成有序的硅晶粒點(diǎn)陣的方法。
背景技術(shù)：
金屬誘導(dǎo)晶化非晶硅薄膜晶化是一種在低溫條件下制備優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的方法，具有晶化溫度低、晶粒尺寸大、制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，在微電子和光電子器件制備上有重要的 應(yīng)用。常用的金屬材料有附3131138、？(1、11、(>等。目前通常采用的方法通常有向非晶硅薄膜中通過離子注入金屬元素、在非晶硅薄膜上沉積一層金屬薄膜等方法誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化。通過這些方法誘導(dǎo)晶化的硅晶粒通常是無序和隨機(jī)地分布在薄膜中。
發(fā)明目的本發(fā)明的的目的在于通過有序金屬點(diǎn)陣誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化，實(shí)現(xiàn)晶化后薄膜中的娃晶粒有序的點(diǎn)陣分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠在金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化過程中，使得晶化后的薄膜中硅晶粒形成有序的點(diǎn)陣分布。(I)金屬點(diǎn)陣制備通過光刻的方法在襯底上形成光刻膠掩模，掩模上制備有有序排列的小孔。然后通過鍍金屬薄膜的方法將金屬薄膜沉積到光刻膠的掩模上。去掉光刻膠后在襯底上形成金屬點(diǎn)的陣列。也可以通過先在襯底上鍍金屬薄膜，然后在薄膜表面通過光刻膠制備掩模，再通過化學(xué)腐蝕或刻蝕的方法制備金屬點(diǎn)陣。也可以通過其他的方法制備金屬點(diǎn)陣。金屬薄膜厚度為0. 0001 10微米；金屬點(diǎn)的大小為0. 001 100微米。金屬材料選取Ni、Al、Au、Ag、Pd、Ti、Cr等一種或幾種金屬材料。薄膜制備方法可以是蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜、電解、氣相沉積等金屬鍍膜法。(2)非晶硅薄膜制備在制備有金屬點(diǎn)陣的襯底上沉積非晶硅薄膜。非晶硅薄膜制備方法可以是固體硅蒸發(fā)、利用硅烷氣體分解的化學(xué)氣相沉積等方法。(3)非晶硅薄膜的晶化將非晶硅薄膜在真空或氣氛保護(hù)的環(huán)境下，在一定的溫度下進(jìn)行退火處理一定的時(shí)間，使得金屬點(diǎn)陣周圍的非晶硅晶化。退火溫度和退火時(shí)間視具體的金屬材料、需晶化的晶粒尺寸等因素而定。絕大多數(shù)情況下，溫度在20(T1000攝氏度，退火時(shí)間在幾小時(shí)范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例I本實(shí)施例包括以下步驟(I)光刻膠掩模制作在清潔的玻璃襯底表面旋涂一層光刻膠。旋涂厚度約2微米。將旋涂的光刻膠在130度烘干2分鐘后，試用預(yù)先制備的掩模板在光刻機(jī)下進(jìn)行光刻，經(jīng)顯影、定影等光刻過程得到光刻膠掩模，在光刻膠掩模上有規(guī)則排列的圓孔，孔徑2微米，空間距5微米。
(2)金屬薄膜制備通過電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍金屬鎳(Ni)薄膜。以步驟(I)得到的基片作為襯底，選用純度為99. 95%的Ni作為蒸發(fā)源，經(jīng)過電子束加熱蒸發(fā)。Ni薄膜的厚度為0. 005微米。將蒸鍍Ni薄膜后的樣品在丙酮溶液中，通過超聲振蕩的方法對(duì)光刻膠及其上的Ni薄膜進(jìn)行剝離，得到Ni薄膜的點(diǎn)陣。(3)非晶硅薄膜制備以步驟(2)得到的樣品作為襯底，通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備非晶硅薄膜。制備條件是以硅烷(SiH4)為反應(yīng)氣體，真空室的背底真空度為2 X 10-4Pa,工作氣壓為50Pa，SiH4氣體流量為10cm3/min，等離子射頻功率為80W。在上述條件下生長(zhǎng)厚度為0. 05微米的非晶硅薄膜。 (4)非晶硅薄膜晶化將步驟3制備的樣品在氬氣氣氛保護(hù)下500攝氏度退火2小時(shí)，使得Ni點(diǎn)陣區(qū)域的非晶硅晶化，從而得到硅晶粒點(diǎn)陣。實(shí)施例2本實(shí)施例中步驟(I)是先制備Ni薄膜，然后在薄膜表面制備光刻膠掩模，通過化學(xué)腐蝕的方法，在鹽酸溶液中腐蝕Ni薄膜。去掉光刻膠后，得到Ni的點(diǎn)陣。
權(quán)利要求
1.一種金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化形成硅晶粒點(diǎn)陣的方法，其特征在于步驟在于(1)金屬點(diǎn)陣的制備；(2)非晶硅薄膜的制備；(3)非晶硅薄膜的金屬誘導(dǎo)晶化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述金屬誘導(dǎo)非晶硅晶化方法，其特征在與通過金屬點(diǎn)陣來誘導(dǎo)非晶硅薄膜的晶化，從而使得晶化的硅晶粒排列成相應(yīng)的點(diǎn)陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化方法，金屬點(diǎn)陣材料可以是Ni、Al、Au、Ag、Pd、Ti、Cr等可用于誘導(dǎo)非晶娃晶化的金屬材料中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化方法，金屬點(diǎn)陣的制備方法可以通過光刻和金屬薄膜的制備相結(jié)合的方法，或其他掩模制備和金屬薄膜相結(jié)合的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和4所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法，金屬薄膜的制備可以用蒸發(fā)的方法、濺射的方法、電鍍的方法等薄膜制備方法中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和4所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法，制備金屬點(diǎn)陣的方法可以通過光刻、納米球刻蝕、電子束刻蝕、等離子體刻蝕等制備制版方法中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5和6所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法，金屬點(diǎn)陣中金屬點(diǎn)的尺寸、點(diǎn)之間的距離可以大于、小于或等于幾微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜的晶化方法，非晶硅薄膜的制備可以采用化學(xué)氣相沉積(CVD或PECVD)、蒸發(fā)等制備非晶硅薄膜的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述金屬誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法，非晶硅薄膜的金屬誘導(dǎo)晶化可以采用電阻加熱退火、激光加熱退火等退火的方式。退火可以再氣氛保護(hù)或真空環(huán)境下進(jìn)行。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬點(diǎn)陣誘導(dǎo)非晶硅薄膜晶化的方法。這種方法能夠使得非晶硅薄膜的晶化微區(qū)形成點(diǎn)陣，可用于微器件的制造。該方法主要包括以下步驟(1)金屬點(diǎn)陣制備。首先在襯底材料上制備金屬點(diǎn)陣。金屬材料可以是Ni、Al、Au、Ag、Pd等可誘導(dǎo)非晶硅晶化的任意一種或幾種金屬。金屬點(diǎn)陣的制備方法可以通過光刻的方法以光刻膠做掩模，然后鍍金屬薄膜，再將光刻膠去掉。金屬薄膜可以通過蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相沉積等薄膜制備手段制備。(2)非晶硅薄膜制備。在制備了金屬點(diǎn)陣的襯底上制備非晶硅薄膜。(3)通過退火的過程使得金屬點(diǎn)陣區(qū)域的非晶硅晶化，得到非晶硅晶化點(diǎn)陣。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102751175SQ20121021501
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者朱開貴, 陳芳芳 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)