專利名稱：金屬點陣誘導非晶硅薄膜晶化的方法
技術領域：
本發明專利屬于微電子和光電子材料和器件制造領域，涉及一種通過在金屬誘導非晶硅晶化過程中，形成有序的硅晶粒點陣的方法。
背景技術：
金屬誘導晶化非晶硅薄膜晶化是一種在低溫條件下制備優質多晶硅薄膜的方法，具有晶化溫度低、晶粒尺寸大、制備成本低的優點，在微電子和光電子器件制備上有重要的 應用。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非晶硅薄膜晶化。通過這些方法誘導晶化的硅晶粒通常是無序和隨機地分布在薄膜中。
發明目的本發明的的目的在于通過有序金屬點陣誘導非晶硅薄膜晶化，實現晶化后薄膜中的娃晶粒有序的點陣分布。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠在金屬誘導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陣分布。(I)金屬點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，再通過化學腐蝕或刻蝕的方法制備金屬點陣。也可以通過其他的方法制備金屬點陣。金屬薄膜厚度為0. 0001 10微米；金屬點的大小為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、利用硅烷氣體分解的化學氣相沉積等方法。(3)非晶硅薄膜的晶化將非晶硅薄膜在真空或氣氛保護的環境下，在一定的溫度下進行退火處理一定的時間，使得金屬點陣周圍的非晶硅晶化。退火溫度和退火時間視具體的金屬材料、需晶化的晶粒尺寸等因素而定。絕大多數情況下，溫度在20(T1000攝氏度，退火時間在幾小時范圍內。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例I本實施例包括以下步驟(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，試用預先制備的掩模板在光刻機下進行光刻，經顯影、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作為蒸發源，經過電子束加熱蒸發。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光刻膠及其上的Ni薄膜進行剝離，得到Ni薄膜的點陣。(3)非晶硅薄膜制備以步驟(2)得到的樣品作為襯底，通過等離子增強化學氣相沉積(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下500攝氏度退火2小時，使得Ni點陣區域的非晶硅晶化，從而得到硅晶粒點陣。實施例2本實施例中步驟(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的點陣。
權利要求
1.一種金屬誘導非晶硅薄膜晶化形成硅晶粒點陣的方法，其特征在于步驟在于(1)金屬點陣的制備；(2)非晶硅薄膜的制備；(3)非晶硅薄膜的金屬誘導晶化。
2.根據權利要求I所述金屬誘導非晶硅晶化方法，其特征在與通過金屬點陣來誘導非晶硅薄膜的晶化，從而使得晶化的硅晶粒排列成相應的點陣。
3.根據權利要求I和2所述的金屬誘導非晶硅薄膜晶化方法，金屬點陣材料可以是Ni、Al、Au、Ag、Pd、Ti、Cr等可用于誘導非晶娃晶化的金屬材料中的一種或幾種。
4.根據權利要求1、2和3所述的金屬誘導非晶硅薄膜晶化方法，金屬點陣的制備方法可以通過光刻和金屬薄膜的制備相結合的方法，或其他掩模制備和金屬薄膜相結合的方法。
5.根據權利要求1、2、3和4所述的金屬誘導非晶硅薄膜晶化的方法，金屬薄膜的制備可以用蒸發的方法、濺射的方法、電鍍的方法等薄膜制備方法中的任意一種。
6.根據權利要求1、2、3和4所述的金屬誘導非晶硅薄膜晶化的方法，制備金屬點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.根據權利要求1、2、3、4、5和6所述的金屬誘導非晶硅薄膜晶化的方法，金屬點陣中金屬點的尺寸、點之間的距離可以大于、小于或等于幾微米。
8.根據權利要求I所述的金屬誘導非晶硅薄膜的晶化方法，非晶硅薄膜的制備可以采用化學氣相沉積(CVD或PECVD)、蒸發等制備非晶硅薄膜的方法。
9.根據權利要求I所述金屬誘導非晶硅薄膜晶化的方法，非晶硅薄膜的金屬誘導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或真空環境下進行。
本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
全文摘要
本發明公開了一種金屬點陣誘導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形成點陣，可用于微器件的制造。該方法主要包括以下步驟(1)金屬點陣制備。首先在襯底材料上制備金屬點陣。金屬材料可以是Ni、Al、Au、Ag、Pd等可誘導非晶硅晶化的任意一種或幾種金屬。金屬點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、濺射、化學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陣區域的非晶硅晶化，得到非晶硅晶化點陣。
文檔編號H01L21/02GK102751175SQ20121021501
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者朱開貴, 陳芳芳 申請人:北京航空航天大學