[发明专利]一种用金属铜在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种多晶硅薄膜的制备方法，具体来说就是利用金属铜的催化作用在低温下通过循环退火将非晶硅薄膜诱导晶化为多晶硅薄膜。本发明的主要技术方案是首先在玻璃衬底上生长衬底/非晶硅/二氧化硅/铜膜的结构，然后进行循环式退火，第一次退火完成之后将样品置于腐蚀液中腐蚀并再次循环式退火、腐蚀，并用氮气吹干。最后可制得铜诱导晶化的多晶硅薄膜，晶粒大小约为50-200nm。本发明可缓解现有金属诱导晶化（MIC）技术中金属重污染的问题，并适用于薄膜场效应晶体管和薄膜太阳能电池领域。

主权项

一种用金属铜在低温下诱导非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：（a）衬底玻璃的清洗：首先使用曲拉通溶剂清洗玻璃衬底的表面污垢，然后分别放在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声波清洗15分钟，并用氮气吹干；（b）非晶硅薄膜的形成：使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在上述衬底上沉积一层非晶硅(a‑Si:H)薄膜，薄膜厚度约100‑500nm，沉积时衬底的温度为250℃，使用的气源为99.999%的硅烷（SiH4）和氢气(H2)，气体辉光放电的气压范围为50‑200Pa，射频电源频率为13.56MHz；（c）二氧化硅薄膜的形成：将生长好的非晶硅薄膜样品置于氧气室中在20‑200℃下氧化0.5小时‑72小时，从而形成一层约1‑20nm的二氧化硅薄膜；（d）淀积金属层：取出样品后在上面使用真空蒸发法或者磁控溅射法淀积一层厚度约5‑100nm的金属铜薄膜， 最终得到玻璃/a‑Si:H/SiO2/Cu结构的薄膜样品；其中使用的原料是99.999%的铜粉或铜靶；（e）然后将样品置于以氮气为保护气、真空度为1‑10Pa的恒温退火炉中，在250℃‑450℃条件下恒温退火处理1‑2小时，并让样品在退火炉中自然冷却； （f）将退火后的样品置于腐蚀液（磷酸：醋酸：硝酸：氢氟酸：去离子水=70%：5%：5%：5%：15%）中腐蚀去掉表面残留的铜后，用氮气吹干，放入450‑650℃的退火炉进行恒温2‑6个小时；（g）将再次退火处理后的样品置于腐蚀液（磷酸：醋酸：硝酸：氢氟酸：去离子水=70%：5%：5%：5%：15%）中浸泡10s，除去表面析出的金属铜，并用氮气吹干最后可制得金属铜诱导晶化的多晶硅薄膜。