CN110581058B - 一种多晶硅薄膜制作方法 - Google Patents

一种多晶硅薄膜制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种多晶硅薄膜制作方法，多晶硅薄膜制作方法包括提供第一衬底且所述第一衬底的耐温温度大于等于600℃；在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜；将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上。本发明的技术方案，在耐温温度较高的第一衬底上先形成多晶硅薄膜再将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制的问题，且相对于现有技术采用的激光镭射工艺使得多晶硅薄膜的晶粒能够达到更大尺寸，晶粒尺寸大的多晶硅薄膜晶界缺陷较少，提高了形成的多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。

Description

一种多晶硅薄膜制作方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体制作技术领域，尤其涉及一种多晶硅薄膜制作方法。
背景技术
低温多晶硅具有原子排列规则以及载流子迁移率高等优点，在液晶显示领域，低温多晶硅具有较高的驱动电流，可以加快液晶的反应时间，缩小薄膜晶体管的体积，增加透光面积，使得液晶显示面板的亮度和解析度较高，因此薄膜晶体管的制作工艺中广泛采用低温多晶硅制备有源层。
目前在制备多晶硅薄膜时，一般先在玻璃衬底上沉积一层非晶硅薄膜，再采用激光镭射工艺使非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜，当沉积工艺所需的工艺温度较高时，而玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制。另外，激光镭射工艺制程较复杂，工艺成本较高，且采用激光镭射工艺形成的多晶硅薄膜的晶粒尺寸较小，薄膜粗糙度大，严重影响多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种多晶硅薄膜制作方法，多晶硅薄膜制作方法包括提供第一衬底且设置第一衬底的耐温温度大于或等于600℃，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上，即在耐高温的第一衬底上先形成多晶硅薄膜，再将形成的多晶硅薄膜转移到玻璃衬底上，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制的问题，且相对于现有技术采用的激光镭射工艺使得多晶硅薄膜的晶粒能够达到更大尺寸，提高了形成的多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
本发明实施例提供了一种多晶硅薄膜制作方法，包括：
提供第一衬底且所述第一衬底的耐温温度大于或等于600℃；
在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜；
将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上。
进一步地，构成所述第一衬底的材料包括单晶硅，所述提供第一衬底包括：
提供晶硅衬底；
在所述晶硅衬底表面形成多孔结构；
采用高温退火工艺使所述多孔结构在所述晶硅衬底的表面闭合形成所述第一衬底。
进一步地，所述在所述晶硅衬底表面形成多孔结构包括：
采用化学腐蚀工艺在所述晶硅衬底表面形成多孔结构。
进一步地，所述化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液为氢氟酸。
进一步地，，所述在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜包括：
采用化学气相沉积工艺在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜。
进一步地，所述化学气相沉积工艺的工艺温度大于或等于600℃，小于或等于800℃。
进一步地，构成所述第一衬底的材料包括单晶硅，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
采用机械剥离工艺将多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上。
进一步地，，构成所述第一衬底的材料包括多晶硅，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
采用化学腐蚀工艺将多晶硅薄膜转移至玻璃衬底；其中，所述化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液沿平行于所述多晶硅薄膜方向的腐蚀速度大于沿垂直于所述多晶硅薄膜方向的腐蚀速度。
进一步地，在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜之前，还包括：
在所述第一衬底上形成至少一层绝缘层；
相应的，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
将所述绝缘层以及所述多晶硅薄膜转移至所述玻璃衬底上。
进一步地，在所述将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底之前，还包括：
在所述玻璃衬底上形成至少一层绝缘层；
相应的，所述将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
将形成的所述多晶硅薄膜转移至所述玻璃衬底上的绝缘层上。
本发明实施例提供了一种多晶硅薄膜制作方法，多晶硅薄膜制作方法包括形成第一衬底且设置第一衬底的耐温温度大于或等于600℃，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上，在耐温温度较高的第一衬底上先形成多晶硅薄膜再将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制的问题，且相对于现有技术采用的激光镭射工艺使得多晶硅薄膜的晶粒能够达到更大尺寸，晶粒尺寸大的多晶硅薄膜晶界缺陷较少，提高了形成的多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多晶硅薄膜制作方法的流程示意图；
图2至图7为图1所示制作方法步骤对应的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。贯穿本说明书中，相同或相似的附图标号代表相同或相似的结构、元件或流程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种多晶硅薄膜制作方法，多晶硅薄膜制作方法包括提供第一衬底且设置第一衬底的耐温温度大于或等于600℃，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底。
低温多晶硅具有原子排列规则以及载流子迁移率高等优点，在液晶显示领域，低温多晶硅具有较高的驱动电流，可以加快液晶的反应时间，缩小薄膜晶体管的体积，增加透光面积，使得液晶显示面板的亮度和解析度较高，因此薄膜晶体管的制作工艺中广泛采用低温多晶硅制备有源层。目前在制备多晶硅薄膜时，一般先在玻璃衬底上沉积一层非晶硅薄膜，再采用激光镭射工艺使非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜，当沉积工艺所需的工艺温度较高时，而玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制。另外，激光镭射工艺制程较复杂，工艺成本较高，且采用激光镭射工艺形成的多晶硅薄膜的晶粒尺寸较小，薄膜粗糙度大，严重影响多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
本发明实施例的多晶硅薄膜的制作方法包括形成第一衬底且设置第一衬底的耐温温度大于或等于600℃，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上，在耐温温度较高的第一衬底上先形成多晶硅薄膜再将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制的问题，且相对于现有技术采用的激光镭射工艺使得多晶硅薄膜的晶粒能够达到更大尺寸，晶粒尺寸大的多晶硅薄膜晶界缺陷较少，提高了形成的多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种多晶硅薄膜制作方法的流程示意图，图2至图7为图1所示制作方法步骤对应的剖面结构示意图。如图1所示，多晶硅薄膜的制作方法包括：
S110、提供第一衬底且第一衬底的耐温温度大于或等于600℃。
示例性的，构成第一衬底的材料可以包括硅材料，硅材料的耐温温度大于或等于600℃，使得第一衬底具有较好的耐温特性，且相对于其它中高温衬底如金属或陶瓷，在硅材料构成的第一衬底上形成多晶硅薄膜有利于提高形成的多晶硅薄膜的质量。
示例性的，可以设置构成第一衬底的材料包括单晶硅。参照图2，首先提供晶硅衬底1，构成晶硅衬底1的材料包括单晶硅。
参照图3，其次在形成的晶硅衬底1表面形成多孔结构11，示例性的，可以采用化学腐蚀工艺在晶硅衬底1表面形成多孔结构11，化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液例如可以是氢氟酸，对晶硅衬底表面进行化学腐蚀后形成的多孔结构11为表面未闭合的中空多孔结构11。
参照图4，最后采用高温退火工艺对上述步骤形成的表面未闭合的中空多孔结构11进行处理，使多孔结构11的表面闭合形成，最终形成带有多孔结构11的第一衬底10。高温退火工艺的工艺条件可以是在1000℃到1200℃的温度范围内，使用惰性气体或氢气退火一小时。
S120、在第一衬底上形成多晶硅薄膜。
结合图4和图5，可以采用化学气相沉积工艺在上述步骤形成的第一衬底10上形成多晶硅薄膜20。具体的，化学气相沉积的工艺温度可以是大于或等于600℃，小于或等于800℃。化学气相沉积是在中高温条件下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应来沉积固体，即化学气相沉积工艺所需的工艺温度较高，设置第一衬底10的耐温温度大于或等于600℃有利于化学气相沉积工艺的进行，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜20的制作过程受到限制的问题，也可以设置第一衬底10的耐温温度大于或等于600℃，小于或等于800℃以配合化学气相沉积工艺。另外，采用化学气相沉积工艺直接在耐高温的第一衬底上形成多晶硅薄膜20，相对于现有技术中先形成非晶硅薄膜再通过激光镭射工艺形成多晶硅薄膜，化学气相沉积工艺的中高温工艺温度使得多晶硅薄膜20的晶粒能够达到更大尺寸，大晶粒尺寸组成的多晶硅薄膜20相对晶界缺陷较少，大大提高可形成的多晶硅薄膜20的成膜质量以及多晶硅薄膜20的电学可靠性，有利于包含有该多晶硅薄膜20的电子器件载流子迁移率的提高。
S130、将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底。
示例性的，可以设置都成第一衬底的材料包括单晶硅，参照图5，当构成第一衬底10的材料包括单晶硅时，形成的第一衬底10具有表面闭合的中空多孔结构11，有利于多晶硅薄膜20的分离，则可以采用机械剥离工艺将多晶硅薄膜20转移至玻璃衬底上。
示例性的，也可以设置构成第一衬底的材料包括多晶硅，则可以不在第一衬底上形成多孔结构，直接采用化学腐蚀工艺将多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上，并设置化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液沿平行于多晶硅薄膜方向的腐蚀速度大于沿垂直于多晶硅薄膜方向的腐蚀速度，以使得多晶硅薄膜脱离第一衬底。
参照图6和图7，可以设置在第一衬底10上形成多晶硅薄膜20之前，先在第一衬底10上形成至少一层绝缘层，这里示例性地在第一衬底10上形成两层绝缘层，可以设置构成绝缘层31的材料包括氮化硅，构成绝缘层32的材料包括氧化硅，本发明实施例对绝缘层的数量以及构成绝缘层的材料不作限定。将形成的多晶硅薄膜20转移至玻璃衬底40的过程可以是将在第一衬底10上形成的绝缘层31和32以及多晶硅薄膜20一起转移至玻璃衬底40上，绝缘层的设置能够有效避免带有玻璃衬底40以及多晶硅薄膜20的产品中，玻璃衬底40中的杂质进入多晶硅薄膜20影响多晶硅薄膜20的质量和电学可靠性。
参照图5和图7，也可以设置在第一衬底10直接形成多晶硅薄膜20，在将形成的多晶硅薄膜20转移至玻璃衬底40之前，先在玻璃衬底40上形成至少一层绝缘层，这里同样示例性地设置在玻璃衬底40上形成两层绝缘层，设置构成绝缘层31的材料包括氮化硅，构成绝缘层32的材料包括氧化硅。在将第一衬底10上形成的多晶硅薄膜20转移至玻璃衬底40上的绝缘层上，同样能够有效避免带有玻璃衬底40以及多晶硅薄膜20的产品中，玻璃衬底40中的杂质进入多晶硅薄膜20影响多晶硅薄膜20的质量和电学可靠性。
示例性的，形成的多晶硅薄膜可以应用于AMOLED(Active Matrix Organic LightEmitting Diode，有源矩阵有机发光二极体)显示面板中的LTPS(Low Temperature PolySilicon，低温多晶硅)晶体管，还可以应用于太阳能电池，也可以采用本发明实施例提供的上述多晶硅薄膜的制作方法，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，再将形成的多晶硅薄膜转移至耐温性较差的成本较低的衬底上，该衬底也可以是柔性衬底。
需要说明的是，本发明实施例示附图只是示例性的表示各膜层的尺寸，并不代表各膜层的实际尺寸。
本发明实施例提供的多晶硅薄膜制作方法包括提供第一衬底且设置第一衬底的耐温温度大于或等于600℃，在第一衬底上形成多晶硅薄膜，将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上，在耐温温度较高的第一衬底上先形成多晶硅薄膜再将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底，避免了玻璃衬底的耐温性使得多晶硅薄膜的制作过程受到限制的问题，且相对于现有技术采用的激光镭射工艺使得多晶硅薄膜的晶粒能够达到更大尺寸，晶粒尺寸大的多晶硅薄膜晶界缺陷较少，提高了形成的多晶硅薄膜的成膜质量以及多晶硅薄膜的电学可靠性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种多晶硅薄膜制作方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底且所述第一衬底的耐温温度大于或等于600℃；
在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜；
将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上；
在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜之前，还包括：
在所述第一衬底上形成至少一层绝缘层；
相应的，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
将所述绝缘层以及所述多晶硅薄膜转移至所述玻璃衬底上。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，构成所述第一衬底的材料包括单晶硅，所述提供第一衬底包括：
提供晶硅衬底；
在所述晶硅衬底表面形成多孔结构；
采用高温退火工艺使所述多孔结构在所述晶硅衬底的表面闭合形成所述第一衬底。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在所述晶硅衬底表面形成多孔结构包括：
采用化学腐蚀工艺在所述晶硅衬底表面形成多孔结构。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液为氢氟酸。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜包括：
采用化学气相沉积工艺在所述第一衬底上形成多晶硅薄膜。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺的工艺温度大于或等于600℃，小于或等于800℃。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，构成所述第一衬底的材料包括单晶硅，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
采用机械剥离工艺将多晶硅薄膜转移至玻璃衬底上。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，构成所述第一衬底的材料包括多晶硅，所述将形成的多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
采用化学腐蚀工艺将多晶硅薄膜转移至玻璃衬底；其中，所述化学腐蚀工艺采用的化学腐蚀液沿平行于所述多晶硅薄膜方向的腐蚀速度大于沿垂直于所述多晶硅薄膜方向的腐蚀速度。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底之前，还包括：
在所述玻璃衬底上形成至少一层绝缘层；
相应的，所述将形成的所述多晶硅薄膜转移至玻璃衬底包括：
将形成的所述多晶硅薄膜转移至所述玻璃衬底上的绝缘层上。
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