激光晶化制备多晶硅薄膜技术

激光晶化是一种制作晶硅薄膜器件(如薄膜晶体管、太阳能电池)很有效的技术.展望了低温多晶硅薄膜的应用前景,详细介绍了近几年激光晶化制备多晶硅薄膜技术的研究成果,并就激光对非晶硅作用的原理作了简单讨论.     

多晶硅薄膜的两步激光晶化技术

采用两步激光晶化技术获得了多晶硅薄膜，分析计算了激光晶化时薄膜中的温度分布及表面温度与激光功率密度的关系，利用计算结果并优化了激光晶化时的工艺参数，采用该技术制备了性能优良的顶栅多晶硅薄膜晶体管，测量了薄膜晶体管的转移特性与输入输出特性，从多晶硅薄膜的制备工艺上分析了提高薄膜晶体管性能的原因。     

铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜

多晶硅薄膜在微电子和能源科学领域有着广泛的应用。本文介绍了利用铝诱导晶化非晶硅制备多晶硅薄膜的方法,叙述了铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜的一般过程,着重讨论了铝诱导晶化非晶硅的机理和在制备过程中各种参数对多晶硅薄膜质量的影响。     

铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜

多晶硅薄膜在微电子和能源科学领域有着广泛的应用.本文介绍了利用铝诱导晶化非晶硅制备多晶硅薄膜的方法,叙述了铝诱导晶化法制备多晶硅薄膜的一般过程,着重讨论了铝诱导晶化非晶硅的机理和在制备过程中各种参数对多晶硅薄膜质量的影响.     

多晶硅薄膜的新型激光晶化制备方法

采用两步激光晶化方法制备了多晶硅薄膜 ,其晶粒尺寸为 1.1μm,比用传统单步晶化制备的薄膜晶粒尺寸大 ,表明该方法对扩大晶粒尺寸很有效。拉曼光谱分析表明 0 .30 J/ cm2晶化的薄膜结晶程度已很高     

XeCl激光晶化制备多晶硅薄膜及椭偏谱分析

采用新型的两步激光晶化技术在玻璃衬底上制备出性能良好的多晶硅薄膜 ,并制作了多晶硅薄膜晶体管 ,其迁移率为 10 3cm2 /V·s ,开关态电流比为 1× 10 7。采用椭偏光谱法分析了薄膜的结构 ,并提出多层膜模型模拟薄膜结构。测量结果与计算数据十分吻合。     

准分子激光晶化制备TFT多晶硅薄膜的研究进展

对准分子激光晶化制备TFT用多晶硅薄膜的研究进展进行了综述。介绍了晶化过程中的超级横向生长现象。主要结合各种基于光束调制和光刻技术的人工控制超级横向生长方法,讨论了获得大晶粒尺寸优质多晶硅薄膜的途径。     

用金属诱导-准分子激光晶化法制备多晶硅薄膜

提出了一种新的晶化方法——金属诱导-准分子激光晶化法(MI-ELA)。该方法在制备多晶硅(p-Si)薄膜中包括两个步骤：第一步是用镍金属诱导方法(MIC)通过热退火形成NiSi2；第二步是再通过准分子激光退火方法(ELA)晶化形成p-Si。通过用XRD、Raman与SEM测试，研究了p-Si的结晶性和表面形貌特征。研究发现，MI-ELA方法制备的p-Si与传统的ELA方法和MIC方法相比在形貌上不一样，而且从XRD的特征峰强度可以看出在结晶度上有进一步提高。这个结果源于用MIC方法形成的且与e-Si晶格匹配的NiSi2在ELA中起到晶核的作用。这种晶化方法说明，在ELA中，晶粒生长不再仅仅依赖于熔融非晶硅和氧化物表面上残存的随机的固体a-Si作为成核媒介。这种方法不但可以提供晶粒稳定生长条件，而且也可能使获得更大晶粒粒度的激光晶化能量展宽。     

多晶硅薄膜的新型激光晶体制备方法

采用两步激光晶化方法制备了多晶硅薄膜,其晶粒尺寸为１．１μｍ,比用传统单步晶化制备的薄膜晶粒尺寸大,表明该方法法对扩大晶粒尺寸很有效。拉曼光谱分析表明０．３０Ｊ／ｃｍ＾２晶化的薄膜结晶程度已很高。     

脉冲Nd:YAG激光器选区晶化制备多晶硅薄膜

采用三倍频后的Nd:YAG固体脉冲激光系统(波长为355 nm)选区诱导晶化非晶硅薄膜,以制备多晶硅薄膜。分别测试了激光晶化前后薄膜的表面形貌和拉曼光谱。在文中分析了400 nm厚薄膜在激光扫描前后的表面形貌变化。拉曼光谱显示薄膜的晶化程度随着激光能量的增加而提高。最优的激光晶化能量密度与薄膜的厚度相关。对于300 nm和400 nm厚的非晶硅薄膜,有效晶化非晶硅的能量密度分别在440-634 mJ/cm²,777-993 mJ/cm²之间。在激光能量密度分别为634 mJ/cm²,975 mJ/cm²和1571 mJ/cm²时,300 nm、400 nm和500 nm厚薄膜达到最好的晶化效果。     

准分子激光诱导非晶硅晶化制备多晶硅薄膜晶体管

讨论了用准分子激光诱导非晶硅晶化法制备多晶硅薄膜晶体管的结构与工艺优化问题。用 Xe Cl准分子激光器对 PECVD法生长的非晶硅薄膜进行了诱导晶化处理 ,成功制备了多晶硅薄膜晶体管 ,获得最大场效应迁移率为 1 4.5cm2 /V· s,亚阈值斜率为 1 .9V/dec,开关电流比为 1 .0× 1 0 6的器件性能。     

非晶TiO2薄膜激光晶化

以中频孪生非平衡磁控溅射沉积设备制备的非晶氧化钛薄膜为前驱体,采用激光晶化技术实现了从非晶氧化钛到纳米氧化钛的相变过程。研究结果表明,在所选取的激光功率范围内,晶化氧化钛薄膜主要是由纳米尺度的锐钛矿和金红石所组成。随着激光功率的增大,晶化薄膜中金红石相的含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大,硬度、弹性模量及耐磨性逐渐提高。     

Ni金属诱导晶化非晶硅(a-Si:H)薄膜

对在氢化非晶硅薄膜（a-Si：H）上溅射金属Ni的样品进行金属诱导晶化（MIC）／金属诱导横向晶化（MILC），制备多晶硅薄膜（p-Si）的上艺及薄膜特性进行了研究。XRD测最结果表明非晶硅在500℃退火1h后就已经全部晶化。金属诱导晶化的优选晶向为（220）．而且晶粒随退火时间的延长而长大。非晶硅薄膜样品500℃下退火6h后的扫描电镜照片显示，原金属镍覆盖区非晶硅全部晶化．晶粒均匀．平均晶粒大小约为0．3μm，而且已经发生横向晶化。EDS测试Ni在晶化的非晶硅薄膜中的原子百分含量分析表明，金属Ni在MILC过程中的作用只是催化晶化．除了少量残留在MILC多晶硅中外．其余的Ni原子都迁移至晶化的前沿。500℃下退火20h后样品的Raman测试结果也表明．金属离子向周边薄膜扩散．横向晶化了非晶硅薄膜。     

非晶硅薄膜YAG激光微晶化晶粒生长研究

以单晶硅(111)为衬底,以等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用YAG激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用X射线衍射仪和原子力显微镜对YAG激光晶化薄膜进行了表征与分析。结果表明:薄膜的晶粒尺寸在纳米级;随着激光脉冲频率的增加,晶粒尺寸先变大后变小,其最佳结晶频率区间为10～12 Hz。     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

退火气氛对铝诱导a-Si薄膜结晶过程的影响

以玻璃为衬底,室温条件下采用直流磁控溅射技术制备了Glass/Al/a-Si样品.在H2,N2和空气3种不同气氛中进行了退火处理.分别采用XRD,Raman光谱和SEM研究了退火气氛对a-Si薄膜销诱导晶化(AIC)过程的影响.XRD实验结果表明:a-Si薄膜在H2气氛中400℃下经过90min的退火处理就能得到结晶较好的poly-si薄膜.Raman光谱实验结果表明:在500℃下退火处理,相同时间内H2气氛中a-Si结晶程度最好,空气气氛中结晶程度最差.这是因为高温H2退火过程中,高活性H原子能将弱的Si-Si键破坏,并与之反应形成强Si-Si键,使得薄膜结构更加稳定有序,同时能加速薄膜中氧的外扩散,促使薄膜晶化.     

激光脉冲频率对不同衬底上非晶硅薄膜晶化的影响

应用不同频率的YAG激光分别对单晶硅及多晶硅衬底上的非晶硅薄膜进行了退火处理。晶化后的非晶硅薄膜的物相结构和表面形貌用XRD和AFM进行分析。XRD测试结果表明:随着激光频率的增加,两种衬底上的非晶硅薄膜晶化晶粒尺寸均出现了先增加后降低的现象。所有非晶硅样品的衍射峰位与衬底一致,说明非晶硅薄膜的晶粒生长是外延生长。从多晶硅衬底样品的XRD可以看出,随着激光频率的增加,激光首先融化衬底表面,然后衬底表层与非晶硅薄膜一起晶化。非晶硅薄膜最佳晶化激光频率分别为:多晶硅衬底20Hz,单晶硅衬底10Hz。     

金属Ni诱导非晶硅薄膜晶化研究

采用金属镍诱导晶化非晶硅薄膜的方法制备多晶硅薄膜,研究了不同退火温度和退火时间对晶化效果的影响,使用SEM、EDS和XRD分析了薄膜的晶化效果。实验发现,非晶硅薄膜在460℃以下退火不能晶化,在460℃退火30min已全部晶化;随着退火温度升高或退火时间延长,晶化效果变好;退火2h之后晶体生长近乎饱和。