[發(fā)明專利]一種低溫多晶硅薄膜材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010112041.1
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN101834126A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭俊華;黃飚;黃宇華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東中顯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/336
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于顯示器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制造有源矩陣顯示器的低溫多晶硅薄膜材料。

背景技術(shù)

目前有源矩陣顯示器件所采用的薄膜晶體管(TFT)技術(shù)大致存在兩種：非晶硅薄膜TFT和多晶硅薄膜TFT。非晶硅薄膜TFT工藝成熟并相對簡單，成品率高，成本低。TFT的特性主要通過電子遷移率的值來評價，而非晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為1cm2/Vs且非晶硅器件的穩(wěn)定性較差，這使之難以滿足快速開關(guān)的彩色時序液晶顯示、電流驅(qū)動的有機(jī)發(fā)光二極管顯示和其它集成型顯示的要求。多晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為100cm2/Vs左右，因此在制造高性能的LCD和OLED時，均采用多晶硅薄膜TFT。

通常，多晶硅薄膜TFT按照如下的步驟來制造：在玻璃或者石英等透明基板上沉積非晶硅并使之晶化，形成柵極氧化膜和柵極，然后在源極和漏極中注入摻雜劑后形成絕緣層，從而制造多晶硅薄膜TFT。其中非晶硅薄膜晶化為多晶硅薄膜是主要工藝，有高溫工藝和低溫工藝之分。高溫晶化工藝指在600℃以上結(jié)晶的工藝，要求襯底為石英材料，價格昂貴。低溫晶化工藝指低于600℃溫度下的結(jié)晶工藝，適用于普通玻璃，價格低廉，是非晶硅晶化的主要研究領(lǐng)域。目前可以在低溫下短時間內(nèi)形成多晶硅薄膜的低溫多晶硅工藝包括：準(zhǔn)分子激光退火工藝、急速熱處理法和金屬誘導(dǎo)晶化法(MIC)。

已知的金屬誘導(dǎo)晶化薄膜制造技術(shù)中，橫向金屬誘導(dǎo)晶化薄膜技術(shù)所獲得的材料和器件性能最佳，而金屬誘導(dǎo)晶化薄膜制造技術(shù)要走向?qū)嵱没€需迫切解決以下問題：1.高濃度的誘導(dǎo)金屬殘余；2.無法控制誘導(dǎo)金屬的擴(kuò)散；3.晶化時間長。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種低溫多晶硅薄膜材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種低溫多晶硅薄膜材料，其自下而上順序地包括：

襯底；

具有凹槽結(jié)構(gòu)的第一阻擋層；

金屬誘導(dǎo)層；

第二阻擋層；和

多晶硅層。

在上述技術(shù)方案中，所述第一阻擋層包括多個凹槽和位于凹槽之間的凸起部分。

在上述技術(shù)方案中，相鄰兩個凸起部分之間的間距可以為10～100微米，凸起的高度為1～5納米。

在上述技術(shù)方案中，所述凸起部分的截面為矩形或梯形。

在上述技術(shù)方案中，所述矩形寬為1.5～3.0微米。

在上述技術(shù)方案中，所述梯形的上底寬度為0.5-3.0微米，下底寬度為0.5-6.0微米。

在上述技術(shù)方案中，其特征在于，所述金屬誘導(dǎo)層具有沿第一阻擋層的凹凸結(jié)構(gòu)。

在上述技術(shù)方案中，所述第二阻擋層的厚度足以使第二阻擋層覆蓋所述金屬誘導(dǎo)層的凹凸結(jié)構(gòu)。

在上述技術(shù)方案中，所述第二阻擋層與非晶硅層的接觸平面為平坦的。

在上述技術(shù)方案中，從金屬誘導(dǎo)層的凹槽到第二阻擋層的上表面的距離大約為3.0～4.0微米；從金屬誘導(dǎo)層的凸起部分到第二阻擋層的上表面的距離大約為1.0～2.0微米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.縮短了熱處理(即晶化)時間；

2.有效減少了多晶硅薄膜中的金屬殘余；

3.提高了晶粒尺寸，有效控制誘導(dǎo)金屬往非晶硅層的擴(kuò)散。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步說明，其中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的薄膜材料晶體結(jié)構(gòu)微觀圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，在襯底上形成第一阻擋層后的多層膜的橫截面示意圖；

圖3a為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，在襯底上形成第一阻擋層、誘導(dǎo)金屬層、第二阻擋層、非晶硅層及金屬吸收層之后的多層膜的橫截面示意圖；

圖3b為圖3a的多層膜的局部放大圖；

圖4為圖3a所示的多層膜在加熱晶化期間的橫截面示意圖；

圖5a為加熱晶化后并將金屬吸附層去除后的多晶硅薄膜的橫截面示意圖；

圖5b為多晶硅薄膜的晶粒結(jié)構(gòu)微觀顯示圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明示例6制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)；

圖7示出了示例1～9的凸起間距與晶粒尺寸之間的關(guān)系；

圖8a至圖8d分別為根據(jù)示例6、11～13制備的多晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)；

圖9示出了示例6、11～14的凸起高度與晶化時間之間的關(guān)系；

圖10示出了示例15～24的凸起間距與晶化時間之間的關(guān)系；

圖11a至圖11c為根據(jù)示例15的制備多晶硅過程中隨退火時間的鎳金屬分布效果圖；