TW201306132A - 非晶矽薄膜之微波照射結晶方法 - Google Patents

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Abstract

傳統之非晶矽固態結晶法所需溫度高於700℃、時間長達十至數十小時以上，其能源消耗與產率競爭力低。本發明之技術是在非晶矽薄膜上放置一層微波吸收微粒、薄膜或塊材；利用微波照射方法，使微波吸收材吸引聚集微波波束。此微波吸收材一來用以發熱，使非晶矽薄膜達到臨界溫度以上，二來使聚集的微波波束引發非晶薄膜內矽原子團震盪而導致結晶。其結晶溫度低(400～500℃)、時間短(100～1800秒內)。本發明並發展出藉由控制微波吸收微粒塗覆面積，導致微波微區結晶之法；及以多層膜微波結晶後剝離所得結晶矽膜並轉移到其他基板之法。

Description

非晶矽薄膜之微波照射結晶方法
本發明之技術是將光電半導體中之非晶矽薄膜利用微波照射而結晶的方法。更精確地說，是結合置放於非晶矽薄膜上之微波吸收材料與適當頻率與功率之微波照射使非晶矽結晶的方法。本發明利用微波吸收材吸引並聚集微波波束而發熱，令非晶矽薄膜達到臨界溫度，在此溫度以上聚集的微波波束引發非晶矽原子團震盪而導致低溫、短時間結晶的方法。
傳統轉化非晶矽結構成為奈米晶-微米晶矽結構的方法是常規熱退火法，即固相結晶法(solid-phase crystallization，簡稱SPC)。在傳統的加熱爐內，將非結晶態的薄膜加熱至結晶溫度以上，一般矽的結晶溫度需要在700℃以上。長時間的熱處理後，將原本非晶態的矽轉變為結晶態。熱處理的時間通常需要10小時以上。結晶現象發生，熱能給予矽原子足夠的能量，去克服原子間重新排列的能障，使原子得以重排形成較為穩定的結晶結構。除熱能之外，結晶的過程需要足夠時間，矽原子才完成重新排列的動作。溫度越高、時間可以縮短。因此使用固相結晶法時，高溫與長時間的熱處理是不可避免的，其能耗與製程時間無法滿足工業上快速生產的需求。
為了降低在結晶時的溫度，科學家發展出利用另外的某些金屬元素之鍍膜，參與原本非晶矽薄膜的結晶。這種行為被稱為金屬誘導結晶(metal-induced crystallization,MIC)。這些金屬可分為兩類。一種是不會形成矽化物的金屬，如銀，金，鋁，銻。這些金屬原子會影響原本矽的共價鍵鍵能，產生使結晶溫度較低的暫穩態。另一種的金屬包括鈀，鈦，鎳和銅。這些金屬被認為會形成金屬矽化物，它作為一個異質核的矽結晶。當這些金屬矽化物擴散、移動過後就會產生穩定的結晶結構。在MIC的研究中，報導之最低結晶溫度為使用鋁元素時之165℃和使用的是鎳元素之380℃。結晶過程大約1小時。MIC法最為人詬病者，是所用金屬會不可避免地污染結晶矽。
利用準分子雷射結晶法(excimer-laser annealing,ELA)利用聚焦之準分子雷射作微區照射，可以快速結晶，成為一個重要製造高性能多晶矽薄膜電晶體的技術。所用脈衝雷射對半導體加熱重熔、再結晶，製程中只有局部區域加熱，整體還是處於低溫環境中。低溫過程使ELA過程兼容玻璃基板，甚至塑膠基板。這是ELA技術的一個主要優勢。另一個好處是，結晶過程中所獲得的多晶矽具有良好的結晶度與極少數缺陷。然而，ELA技術每次照射只能使微米大小的面積結晶，對於大面積(以平方米計)的工件，其能源、時間效率不足，而且需要高級設備、製造成本極高。
綜合上述，工業上目前仍迫切需求一種能夠有效、快速、低溫地使非晶矽薄膜結晶的方法，且它必須能夠處理大面積工件，必須能避免任何可能的污染，且要節約能源，製程時間必須要越短越好，這些有待新技術開發。
微波波段為0.3 GHz到300 GHz。在現今的工業中，利用微波作材料處理已經屢見不鮮。使用微波對材料做處理的方式，如是低溫(200℃以下)一般是將會吸收微波的材料放置於微波場中，使材料分子直接吸收微波能量而振動或轉動，產生加熱效果與增加反應效率。常見的例子包括以微波爐對水的加熱、沸騰、蒸發；進而作食物解凍、烹飪、乾燥等；其加熱速度快、方便，且不會對容器加熱，廣用於日常生活，已成為生活上不可或缺者。又如使用微波處理高分子材料，是工業上應用的實例[如A. Bhaskar,T. H. Chang,H. Y. Chang,S. Y. Cheng,Thin Solid Films,515 2891-2896(2007)]。
但是，微波加熱也已經應用到非微波吸收的高溫陶瓷的燒結上；其係利用會吸收微波的發熱體做成容器，在微波照射下產生高溫，加熱容器內的陶瓷體，進行燒結等工藝[如R. Roy,D. Agrawal,J. Cheng and S. Gedevanishvili,Nature,399,668-670(1999);K. Saitou,Scripta Materialia,54,875-879(2006);H. Y. Chang,S. Y. Cheng and C. I. Sheu,Materials Letters,62,3620-3622(2008).]。
利用微波照射使非晶矽薄膜結晶，已見於文獻[如美國專利6528361;J. W. Park,D. G. Moon,B. T. Ahn,H. B. Im,K. R. Lee,Thin Solid Films,245,228(1994);R. Rao,Z. Y. XU,及X. B. Zeng,Journal of Wuhan University of Technology,17,25(2002).]。但這先前技藝係將傳統加熱爐與微波照射相結合，顯得體積龐大且笨重。其可先以傳統加熱爐將工件加熱到高溫，再將該高溫工件移置於微波照射爐內照射微波；也可以將微波波導出口設置在加熱爐內，一面作傳統加熱可以一面照射。將此技術用於非晶矽薄膜上，如文獻的結果顯示，當溫度為500℃，所需結晶時間9小時20分鐘；如為550℃，所需結晶時間46分鐘[見J. H. Ahn,J. N. Lee,Y. C. Kim,and B. T. Ahn,Current Applied Physics,2,135-139(2002).]。這些先前技藝之方法雖也採取微波照射，但仍未擺脫傳統加熱爐之使用，且時間仍然偏長、溫度偏高。其於大面積化處理之適用性，仍為未知。此外美國專利6133076揭露結合MIC與微波照射使非晶矽結晶之法。
前述之微波處理方式，對大面積非晶矽薄膜及其處理時間、能源效率等仍非常不理想，本發明提出一個全新的微波照射結晶法，能夠在低溫(500℃以下)、短時間(1800秒以內)達到高的結晶分率(80%以上)。且不使用傳統加熱爐之配套，而大幅節省能源。
本發明之技術是針對鍍製於玻璃、陶瓷或矽晶片上的非晶矽薄膜，先置放一層微波吸收材料之微顆粒、薄膜、或塊材；再利用微波照射而結晶的新方法；特別是鍍製大面積非晶矽薄膜者。
置放在非晶矽薄膜上的一層微波吸收材料是指在微波場內可以吸收微波而快速升溫之材料。它可以是顆粒(微米級或奈米級)，也可以是塊材。本發明設計之微波輔助吸收材屬高介電損耗(tanδ=ε”/ε’)材料。根據微波加熱原理，P=2πfε”E2,P為每單位體積吸收之微波功率；f為微波頻率；ε”為介電損耗；E為材料內電場強度。微波吸收材料也可以屬於傳導損失(含渦電流)材料。
這些微波吸收材料包括，但不限於下列材料之一種或一種以上的組合：
(1)半導體性之金屬氧化物，例如三氧化二鉻、具有缺陷之氧化錳(MnOx，x=1~2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化錫(SnO2)、二氧化釩(VO2)、...等等；
(2)磁性氧化物，例如鐵氧體(ferrite)、四氧化三鐵(Fe3O4)、...等等；
(3)碳化物，例如碳化矽(SiC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、...等等；
(4)碳材料，例如石墨、奈米碳管、碳纖維、石墨烯(graphene)、...等等；
(5)硼化物，例如硼化鋯(ZrB2)、硼化鈦(TiB2)、硼化鑭(LaB6)、...等等；
(6)矽化物，例如矽化鉬(MoSi2)、矽化鈦、矽化鐵、...等等；
(7)氮化物，例如氮化鈦、氮化鉭、氮化釩、氮化鐵、氮化鉻...等等；
(8)鐵電性氧化物，例如鈦酸鋇(Barium titanate)、鈦酸鋯鉛(PbZrTiO3)、...等等；
(9)金屬微粉體，例如鐵粉、鎳粉、銅粉、鋁粉、...等等。
孰知此項技藝人士可以依此原則，演繹出合用的微波吸收材料，可以使用單一材料，也可以使用上述材料兩種或以上之混合物，皆涵蓋在本發明範疇內。
微波吸收材之「置放」方式，以微粒而言可以是薄膜鍍製法、塗刷法、旋塗法、網印法、噴墨印刷法，甚至是堆灑法、基板***法等。
前述之薄膜鍍製法可以是物理性薄膜鍍製(如真空鍍膜)，也可以是化學性薄膜鍍製(例如化學蒸汽鍍膜、電鍍、無電鍍、電泳、)...等等之一
前述之塗刷法、旋塗法、網印法、噴墨印刷法，需先將微波吸收微粒分散在適當溶液內；為能方便施工，可以再添加適當分散劑、沈澱防止劑等。但在微波照射前需先經過烘乾(例如微波烘乾或以加熱爐烘乾)，將這些溶液、添加劑移除乾淨。
前述之堆灑法、基板***法使用乾式微波吸收材(微粒或塊材)，係將微波吸收材堆灑在薄膜與基板四周；或將基板連同其上之薄膜***微波吸收材之空隙內。後者所用之微波吸收材不限於顆粒狀，可以是板片或桿狀。
前述各置放法所置放之微波吸收材料量，以能吸收微波系統所能提供之功率，使非晶矽薄膜溫度不小於400℃為原則。
其次，將置放有一層微波吸收材、鍍製於玻璃、陶瓷或矽晶片的非晶矽薄膜連同其基板，放進微波照射腔之微波均勻照射範圍，利用頻率在1 GHz以上的微波，以不小於5瓦/平方公分的功率照射之。該微波照射腔需可密閉、可抽真空或可通入保護性氣氛，以保護矽薄膜。使用之微波頻率、單模態或多模態、照射方向等依所用微波照射腔形狀而最適化之，實施例一給出一個這種設計之例。熟知本項技藝之士也可以針對所擁有之微波產生器特性，設計出合用的微波照射腔體。
吸收材吸引聚集微波波束而發熱之溫度可用光高溫計量測、也可藉以作迴饋控制。本技術所使用的發熱溫度一般控制在600℃以下，最佳在400～500℃之間；此一溫度亦受微波吸收材置放量與位置已極為波功率所左右。在特定微波吸收材料量與特定微波功率照射下，微波吸收材料的溫度會上升趨於一個平衡值，此值因微波系統而異。熟習本項技藝人士只要作出這些定量關係，則無須溫度控制裝置也可以輕易得到此一平衡溫度而完成微波照射。溫度通常照射時間由微波功率調整可制控在3000秒內，更佳在1000秒內。
孰習此項技藝人士，依此原則所演繹出適合於所用微波照射腔形狀之合用微波頻率、模態、照射方向等；亦盡皆涵蓋於本發明專利之範疇。
本發明之實施，是針對所取得鍍製於玻璃、陶瓷或矽晶片上的非晶矽薄膜(可以含氫)，厚度10奈米以上，其製程非本發明標的。先置放一層適量之微波吸收材料於非晶矽薄膜上或其周圍。所用之微波吸收材料型態可以是微顆粒、薄膜、或塊材。再利用適當頻率、功率與模態之微波照射之，使結晶的新方法；特別是大面積非晶矽薄膜者。
微波吸收材料之選用方法已於發明內容中說明。微波吸收材之「置放」方式，若是薄膜型態可以利用物理或化學鍍膜法為之，其厚度在50奈米以上。若是微粒型態，可用塗刷法、旋塗法、網印法、噴墨印刷法，甚至是堆灑法、基板***法等之一置放，其量控制每平方公分1毫克以上。若是塊材，則取適當塊數以治具承載，使與非晶薄膜間有適當間隙，例如0.5公分以上。微波吸收材料之量(例如厚度)是微波照射升溫的控制因素之一(另一控制因素是微波功率)，在同一微波照射功率下，越多的微波吸收材料量，升溫後熱平衡溫度越高。
網印法與噴墨法適於印製圖案化微波吸收材，使本發明之技術能夠只針對印有圖案之局部非晶矽作微波結晶處理，不會對及其周遭非晶矽加熱而使之變質。實施例三給出一個這種局部結晶效果之例。
在實施例中之置放法，例一是塗刷法，例二是***法，例三是薄膜鍍著法。熟習本項技藝人士可以據此設計最合適的置放方式而實施之。
微波照射所使用之微波，頻率在1～50 GHz之間，依所能取得之微波電源供應器、微波腔形狀，以及施加之模態而定。微波工作功率密度控制在每平方公分5瓦以上。實施例一中給了橢圓形微波腔體及其電磁場模擬所得微波場分佈。熟習本項微波設計技藝人士，可以據此設計最合適之頻率、腔體形狀、模態、均勻照射範圍(面積)而實施之。
如果微波吸收材置放位置與量控制得宜，微波照射時間一般可以在100~300秒以內達到不低於80%結晶矽；300~600秒以內達到較佳之電性。這些將於實施例中演示。
微波照射完成後，需作微波吸收材之清除作業。微波吸收材如為塊材或鬆置之細顆粒，基本上無須清除。如為塗刷之微粒微波吸收材，需以去離子水洗除，必要時配合超音波震盪為之。如為薄膜微波吸收材則需以蝕刻液蝕刻之，或以化學機械研磨法除去。
【實施例一】
所使用的微波輔助吸收材料主體各為碳化矽與碳基材。前者為市售之碳化矽粉體，主要是阿爾發晶型；後者可自行調配。
碳基材之調配方式為，先調製含有1%的多壁奈米碳管(MWCNT)的水溶液，這時需要一種有機分散劑：十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和有機矽-丙烯酸粘結劑。然後將石墨粉末加進含奈米碳管之水溶液。
在室溫的條件下，石墨粉末是有效率的傳輸微波能量的輔助吸收材料，其加熱溫度較高，但缺點是沒有快速的微波吸收能力。添加奈米碳管是為了補償室溫下的微波吸收能力，在室溫下就可以快速升溫。完成後將溶液塗刷在非晶矽薄膜上，塗刷量為每平方公分50±5毫克。塗刷方式也可以用網印法、噴墨法或旋塗法取代。這一塗刷量在每平方公分10瓦的微波照射下，於40秒後溫度即上升到400~500℃間，於50秒後達到平衡溫度500℃
將準備好的非晶矽薄膜連同基板放入預備加熱的腔體中。腔體的設計最外層是防火的石棉材料，中間放入氧化鎂薄板以防止樣品與腔體直接接觸。本微波系統內的空間設計呈橢圓形。本系統中微波場經電磁場模擬所得的分佈如圖一所示。系統中微波場為穩定存在的基本模態。這個基本模態對應的微波頻率為2.37 GHz，模組為TE103。相對最強的微波場強出現在長軸的共軛點上，面積區塊約為3.4 x 3.4平方公分。樣品放置於此區域之中，就可以得到穩定與最佳微波場條件。熟悉本項微波場設計技藝者，可藉由微波照射腔形狀設計及電磁場模擬，得到大面積均勻微波照射場，適用於大面積非晶矽薄膜微波照射之用。
利用微波輔助吸收材的設計與置放，將微波場集中於微波輔助吸收材表面並產生均勻熱場，這是微波的熱效應；也可使受熱後的非晶矽薄膜快速吸收微波能量。受熱後的非晶矽本身在微波場中的介電損耗，也有相當程度的吸收，亦會使其產生自發熱，並使矽原子加速重構排列形成結晶態。由於微波加熱屬於自發熱，和傳統外加熱量藉由熱傳導、輻射傳遞熱流方式不同。圖二為非晶矽薄膜與微波吸收材周圍的微波場分佈之電磁場模擬圖。由圖二(a)，微波場的分佈會因為微波吸收材料碳化矽棒的影響，將微波場集中於微波輔助吸收材料表面並在其下方產生均勻微波場。圖二(b)顯示樣品與單層微波吸收材料碳化矽顆粒內部中的微波場變化圖。微波場明顯由外側向樣品內部有強度上的變化，表示微波能量在樣品與微波輔助吸收材料中被吸收。
碳的主要作用為集中微波場的場強分布，吸收微波能量轉換為熱能與幫助吸收多餘的微波能量等三個主要作用。在腔體蓋上一塊石棉防止熱量快速散失。微波照射方式使用頻率2.37 GHz的微波對樣品做加熱處理。先將微波場輸出約60秒預熱與對反射微波功率做調整。預熱後將微波功率調整輸出至適合功率數值。微調輸出微波功率，保持腔體中的溫度不會使玻璃基板軟化。微波工作功率密度控制在每平方公分5瓦~300瓦之間，屬於一般商業上所使用的微波商品的範疇。熱處理時間控制在100秒以內可以結晶，但為獲得較佳電性，可以是當延長照射時間到1000秒以內。經微波熱處理後得到多晶矽薄膜如圖三(a)。矽薄膜厚約40奈米，微波熱處理後可得含有約200奈米結晶粒的多晶矽薄膜如圖三(b)。經微波熱處理過結晶顆粒形貌類似島狀，結晶結構也接近單晶的晶體結構，見圖三(b)中的電子繞射圖。比較不同結晶方法中結晶顆粒粒徑大小(見表一)，經微波熱處理後可得大於200奈米結晶顆粒。相較商業上常用的準分子雷射結晶法，結晶顆粒可大於2倍以上。因此可以減少晶界的數量與影響，也可以避免有過多的漏電流效應存在。
當樣品經微波熱處理後，量測結果可以發現拉曼峰值(Raman peak)由非晶位置的480 cm-1逐漸往結晶的位置521 cm-1移動，如圖四所示。峯寬也由較寬闊的波形轉變為細尖狀
的波形。非晶矽薄膜經過微波功率密度每平方公分10瓦以上的照射處理過後，拉曼峰之位置都幾乎與單晶矽的峰完全重合。這表示樣品的結晶程度接近完全結晶的程度，薄膜的結晶程度至少可以達到80%。圖五是部分結晶時以光學顯微經所攝照片，灰黑部位為結晶區、灰白部分為非晶區，兩者明晰可辨。以X光繞射圖譜為準，將微波結晶與完全結晶的多晶矽薄膜做比較，使用微波吸收材於微波照射處理矽薄膜結晶面積比率可以輕易達到95%以上。圖六顯示95%結晶前後薄膜之外觀顏色，非晶時為紫紅色，結晶後呈現淡黃橙色。非晶矽薄膜經過微波功率密度每平方公分20~100瓦的照射處理，其達到80%以上結晶的時間會呈倍數地縮短，但容易過熱，可藉由減少微波吸收材的量(厚度或單位面積之重量)控制之。
本發明之功效由本實施例可以明瞭。相較於前揭先前技藝中的加熱爐與微波照射相結合，當溫度為500℃，所需結晶時間9小時20分鐘，如為550℃，所需結晶時間46分鐘；本發明之100秒可完成結晶，比之分別快了336倍與28倍。在能源效率與製程時間上功效卓著。此外，本發明的效果涵蓋除微波吸收材與薄膜之外，其餘周遭均維持室溫這一絕佳優勢性。
【實施例二】
採用濺鍍，低壓化學蒸汽鍍膜，電漿輔助化學蒸汽鍍膜等方式成長的非晶矽薄膜，其可含有氫；其厚度40~300奈米。也可以使用摻雜磷之N-型、與摻雜硼之P-型非晶矽薄膜。所使用微波吸收材為碳化矽，置放於非晶矽薄膜連同基板之其周圍，放進高頻電場聚焦之2.45±0.20 GHz微波反應器中。在保護氣氛或大氣下以微波照射處理，其功率密度為每平方公分25瓦。結晶化的溫度範圍藉著置放微波吸收材之厚度或量，可以控制在400~500℃之間。照射時間100秒即可結晶，但照射分別為300秒、600秒，可以獲得理想電性之多晶矽薄膜。其結晶後性質測試結果示於表二；並與目前低溫多晶矽-薄膜電晶體(LTPS-TFT)與非晶矽薄膜電晶體(a-Si TFT)主流商品所用之矽薄膜性能進行比較。
由表二看出微波照射矽薄膜的載子濃度以照射300秒者優於照射600秒者，P-型的每cc達3.88x1019，N-型者載子濃度每cc達1.38x1020。電子遷移率則以照射600秒者為佳，P-型者達12.2 cm2/Vs，N-型者達177 cm2/Vs。這些加上電阻率等性質，都可與以ELA方式結晶之商品者匹敵或更佳；所需時間不超過600秒。
由上述實施例可知，本發明所得到的結晶矽薄膜的確可降低結晶過程之製程溫度，使其成為多晶矽薄膜。更重要的特徵，與先前技藝不同之處，在於除了薄膜與微波吸收材之外，微波照射系統的其他部分都保持室溫附近的低溫。微波輔助結晶的快速升降溫製程貢獻，使本發明可節省操作時間，使一個完整製程從進料到出料在1000秒以內，因此大幅節省生產成本，並擴大結晶半導體的工業應用範圍，對低溫結晶矽的產業發展具有重大的突破。
【實施例三】
使用濺鍍鍍膜系統製作C/a-Si/C的三層三明治結構薄膜樣品，其中C為碳薄膜微波吸收材、以真空濺鍍法鍍製、厚度50奈米；a-Si為非晶矽、以真空濺鍍法鍍製、厚度為150奈米。為控制溫度將該樣品周圍置放碳化矽塊材，然後置於高頻電場聚焦之2.45±0.20 GHz微波反應器，在大氣下以每平方公分10瓦微波功率照射處理600秒製成多晶矽薄膜。結晶過程中，當矽結晶的同時，碳薄膜同時會與空氣反應消耗。因此在多晶矽薄膜結晶完成的同時，碳薄膜也因為反應消耗殆盡，最後樣品為無碳之多晶矽薄膜。除薄膜結構外，更可以利用硬光罩，進一步將薄膜鍍成縮小的元件結構。圖八為樣品在微波結晶處理前後對照圖。由圖八(a)～(d)清楚分辨在微波結晶前後樣品的變化。
結晶後的多晶矽結構樣品，可以利用膠帶黏附、取下，轉移到任意基材(包括塑膠基板)之上。圖九是將結晶的矽樣品由玻璃基板上轉移到碳導電膠帶上，可以清楚觀察到轉印後多晶矽樣品的完整性。這表示兩個事實：一、微區微波結晶是可行的，二、利用本發明之法可以將微波結晶後的樣品轉印至任何基板上，也表示可以將多晶矽的樣品應用於各種商品上。除此之外，多層膜的結構方式，可以應用於製作立體結構如3D-IC的工件上。
本發明之創新是善用少量微波吸收材吸引並聚集微波波束於非晶薄膜上，藉微波之熱效應加熱微波吸收材而使非晶矽薄膜達到臨界溫度；在此溫度以上，被聚集的微波波束引發非晶矽原子團震盪而導致低溫，此為微波之非熱效應。兩效應相結合才使結晶時間，在相對低溫(例如500℃)之下，可以在1000秒以內達成，功效卓著。
上述之具體實施例是用來詳細說明本發明之目的、特徵、效果及功能，對於熟悉此類技術的人士而言，根據上述說明，對該具體實施例所作部份的更動及修改，而不脫離本發明之精神範疇者，亦盡皆涵蓋於本發明範疇。
圖一　橢圓形微波系統中微波場分佈之電磁場模擬圖
圖二　樣品與微波吸收材周圍的微波場分布電磁場模擬圖，(a)非晶矽薄膜與塊材微波輔助吸收材料兩根碳化矽棒間微波場分佈圖，(b)非晶矽薄膜與單層微波輔助吸收材料碳化矽顆粒間微波場分佈圖
圖三　微波熱處理後結晶矽薄膜TEM圖，(a)多晶矽薄膜側面剖面圖，(b)矽薄膜中的結晶粒
圖四　微波功率密度每平方公分40瓦照射處理後的拉曼光譜圖
圖五　矽薄膜結晶區(灰黑)與非晶區(灰白)光學顯微鏡照片
圖六　非晶矽薄膜(左圖)與微波結晶後(右圖)之外觀形貌照片
圖七　矽圖樣在微波結晶前後對照圖，(a)微波前非晶矽薄膜圖案照片，(b)微波後結晶矽薄膜圖案照片，(c)微波前非晶矽圖案光學顯微鏡照片；(d)微波結晶後圖案光學顯微鏡照片
圖八　結晶後矽圖案轉印於碳導電膠帶上之掃瞄式電子顯微鏡側視圖

Claims (7)

  1. 一種結合微波吸收材料與非晶矽薄膜，利用微波照射，使非晶矽結晶的方法，係包括以下兩個步驟：1)　置放一微波吸收材料於非晶矽薄膜上或其周圍，成一組合；2)　將上述組合移至微波照射腔內，以適當頻率與功率之微波照射之，使非晶矽結晶。
  2. 如申請專利範圍第1項中的微波吸收材料，係選自下列之一種或一種以上的材料：半導體性之金屬氧化物、磁性氧化物、碳材料、碳化物、氮化物、矽化物、硼化物、鐵電性氧化物、金屬粉體。
  3. 如申請專利範圍第1項中的微波吸收材，其型態為薄膜、微顆粒或塊材之一種。
  4. 如申請專利範圍第1項中的微波吸收材料，其置放方法係薄膜鍍製法、塗刷法、旋塗法、網印法、噴墨印刷法，堆灑法、基板***法之一種或一種以上的方法。
  5. 如申請專利範圍第1項中的微波照射，其微波源頻率係在1~50 GHz之間；微波功率密度在每平方公分5瓦以上。
  6. 如申請專利範圍第1項中的微波吸收材料，係局部置放成特定圖案，進行微波照射、局部結晶成為圖案化的矽結晶膜。
  7. 如申請專利範圍第1項中的微波照射，係施行於含非晶矽之多層膜，導致結晶後之結晶矽薄膜可以取下，轉移到另一基板。
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