新型镍源MILC多晶硅材料及其poly-Si TFT技术研究

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1、摘要摘要现在市场上应用于有源矩阵液晶显示技术的驱动基板主要采用的是非晶硅(a-si)薄膜晶体管(TFT)，其主要原因是非晶硅薄膜晶体管的制各技术相对简单，易于大面积化，成本低，其性能亦可满足像素电路的要求。但未来市场需要更高分辨率、更低功耗的全集成型的显示器，具有高迁移率同时满足周边电路与像素寻址的多晶硅薄膜晶体管将占据可观的市场份额。如果多晶硅技术为低成本并适合大面积制备的话，在市场的竞争中，将具有更大的优势。本论文首先对金属诱导横向晶化技术中影响晶化速率的几个主要因素一诱导孔宽度、间距以及镍源层厚度的影响进行了比较和研究。在常

2、规使用的电子束蒸发纯镍靶制备诱导镍源层的金属诱导晶化方法中，镍源层中的镍以纯金属的形式存在，晶化速率和镍源层的厚度成线性关系。而在磁控溅射镍硅合金靶制备镍源层的方法中，晶化速率开始随着镍源层厚度的增加快速增大，然后趋于饱和。通过x射线光电子能谱(XPS)测试和二次离子谱(SIMS)测试，发现在磁控溅射镍源层中，镍主要以氧化物的状态微量地混合在氧化硅中。通过晶化实验和二次离子谱测试发现，这种镍源能够在保证晶化质量的情况下，使晶化后多晶硅中残余镍的含量大大减少，且镍源层厚度超过一定值以后晶化速率达到饱和。因此这种新型镍源层的独特构成使

3、其具有两个独特的功能一晶化过程初始阶段的镍量自限定作用和随后的镍自缓释作用。我们称这种镍源为一自缓释镍源。提出这种新型的镍源，是本论文的创新点。以自缓释镍源和常规镍源制备的多晶硅材料作为有源层，制备了低温多晶硅TFT器件，并对其性能进行了测量和对比。发现自缓释镍源多晶硅TFT器件具有更好的均匀性和更小的漏电流，说明其性能优于常规方法制备的TFT器件。对于采用新型镍源的方法制备的单栅TFT和双栅TFT的转移特性进行了对比，发现双栅结构的TFT的开态电流比单栅TFT没有大幅度的减小，但是关态电流和栅诱导漏电流却得到了很好的控制，因此具

4、有更大的开关比。论文最后根据采用新型自缓释镍源制备的多晶硅TFT特性进行了适用于SPICELEVELl模型参数的提取，并对SPICE仿真结果和实际测量结果进行了对比，发现仿真结果较贴近于实测结果，适合用于有源驱动显示技术的像素电路和外围电路的设计与实现。关键词：金属诱导横向晶化混合镍源多晶硅TFTTFT稳定性TFT均匀性lAbstractIllconventionalactivematrixdisplaydevices．theTFTsarefabdcatedwithamorphoussilicon(a-Si)．Thisisduet

5、oitsabilitiesoflowprocessingtemperatureandlowmanufacturecostonlargeareaglasssubs仃ates．However,itisdifficulttoUSetheamorphoussiliconTFTforhighresolutionself-scannedAMLCDandAMOLED．Forlowerpowerconsuming,andmolecompactstructure，polycrystallineSi(poly·Si)isagoodcandidate．

6、Inparticular,ifthepoly—Siisformedatlowtemperature，theperipheraldivingcircuitscallbefabricatedontheglasssubstratesaswell．Thuslowtemperaturepolycrystallinesilicon(LTPS)isakeytechnologyforthefuturedisplay．Severalmainfactorswhichaffectthecrystallizationrateinmetalinducela

7、teralcrystallization(MILC)technologysuchasinduceholewidth,induceholedistanceandthicknessofnickelsourcelayerareinvestigated．IngeneralifnickelWasdepositedbye-beammethodwitllpurenickeltarget．thereWasonlypurenickelintheSOUrcelayerandthecrystallizationrateWasproportionalto

8、thethicknessofnickelSOurcelayer．Butinsputteringmethodwithnickel—siliconmixedtargeLthecrystallizationroteincreasedrapidlywith