MIC薄膜多晶硅材料的动态镍吸除技术基本机理和其应用.pdf

V01．28 第28卷第10期 半导体学报 No．10 2007年10月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS Oct．．2007 MIC薄膜多晶硅材料的动态镍吸除技术 基本机理及其应用。 李 阳h+ 孟志国1 吴春亚1王文2郭海成2张芳3 熊绍珍1 (1南开大学光电于所．天律市光电子薄膜器件与技术重点宴验室，天津300071) (2香港科技大学电机与电子工程系．香港) (3科技部高技术研究发展中心，北京100044) 摘要：首先阐述了MIC薄膜客晶硅材料动态镍吸杂技术的基本机理和主要工艺过程．然后以多晶硅薄膜晶体管 (poly-SiTFT)为例研究了动态吸杂技术的应用在研究金属诱导晶化多晶硅材辩(MICpoly-Si)和以之为有源层的 poly—SiTFT的过程中，发现在MIC多晶硅薄膜中含有部分残余的镍成份．而犬部分存在于对撞晶界的残余镍成份 会造成大量的缺陷，这将导致TFT器件性能乃至整个系统的稳定性和可靠性的降低为了改善MIC薄膜及器件质 量，我们采用磷硅玻璃(PSG)动态镍吸杂技术，有效地吸除镶，降低多晶硅中镰的残留量．改善对撞晶界的缺陷密 度，降低用之制备TFT的谲电流该技术工艺过程简单，处理成本低．适合于大批量的工业化生产，有望成为制备 高稳定性微电子器件与电路系统的必需工艺技术． 美t词：金属涛导晶化多晶硅；磷硅玻璃；动态镰吸除；固溶度 PACC：7220；7280；7820 中围分类号：0472+．4文献标识码： A 文章编号：0253—4177(2007)10．1574．06 膜晶体管的源／漏区域，以去除残留在薄膜中的金属 引言 原子，以上的这些方法大都工艺繁烦或效果不很理 溶液法金属诱导晶化技术(S—M1C)因其低成想．而我们利用磷硅玻璃(PSG)对镍具有的较强吸 本、高质量而成为人们研究的热点o]．采用镍诱导晶 附作用。”]，来有效地吸除MIC多晶硅薄膜中所残 化形成的大尺寸碟形晶畴MIC多晶硅薄膜，虽然具 余的镍含量．在镍诱导晶化过程中，当碟形晶粒形成 有制备成本低、高晶化率、高迁移率的特点，但是晶 并长大，但晶粒之间还没有对接上的时候．在这种部 化后的多晶硅薄膜材料存在着残余镍成份．对撞晶 界处的残余镍含量更高“。]．这些多晶硅薄膜中的 残余镍将会使采用这种材料制备的TFT器件漏电 除，诱导峰中高含量的镍也将在晶化推进过程中，部 流较大“]，从而影响薄膜微电子器件的稳定性，也必 分地被吸除掉，致使对撞晶界中的镍浓度和镍诱导 然影响多晶硅电路与系统的稳定性”】．因此，采用简 峰的宽度降低，因为其微观过程是一个边吸除边晶 单的工艺过程吸除多晶硅中的残余镍并降低对撞晶 化的过程，因此称之为动态镍吸除过程． 界的影响，是制备高稳定微电子器件、电路与系统所 本文首先阐述了MIC多晶硅薄膜材料动态镍 不可缺少的制备过程和技术手段． 吸杂技术的基本机理和主要工艺过程，然后以多晶 针对以上这种情况，人们相继采取了多种镍吸 硅薄膜晶体管为例研究了动态吸杂技术的应用． 除方法．Yamazaki等人”’73的研究小组，采用了在 2 PSG动态镍吸除技术的基本机理 镍诱导晶化全部完成后，再沉积掺杂磷的硅膜吸除 及主要工艺过程 残留镍的方案；而Nakajima等人03使用一种富含 磷的硅薄膜，通过热处理的方法来达到吸除镍的目