CN1254853C - 氧化硅薄膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氧化硅薄膜的制造方法，其应用于多晶硅薄膜晶体管工艺，其先以等离子体辅助化学气相沉积系统于衬底完成沉积非晶硅薄膜的步骤之后，再对非晶硅膜提供含氧等离子体，对其表面施以含氧元素的等离子体处理，使非晶硅膜形成表面氧化层，此方法能减少工艺所需花费的时间，进而减少工艺的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化硅薄膜的制造方法，特别涉及一种应用于多晶硅薄膜晶体管工艺的氧化硅薄膜的制造方法。
背景技术
在机械工业、电子工业或半导体工业领域，为了对所使用的材料赋予某种特性，常在材料表面上以各种方法形成具有特殊性质的被覆薄膜。进行薄膜沉积处理时，需以原子或分子的层次控制材料粒子使其形成薄膜，因此，可以得到以热平衡状态无法得到的具有特殊构造及功能的薄膜。
依据薄膜沉积工艺中，是否含有化学反应的机制，可以区分为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)及化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，简称CVD)。而随着沉积技术及沉积参数差异，所沉积薄膜的结构可能是“单晶”、“多晶”或“非结晶”的结构；并且，依其结构特性可广泛应用各种工艺和产业中。如目前低温多晶硅薄膜晶体管广泛应用的缓冲层(buffer layer)和前驱层(precursor layer)等半导体层，其中，前驱层(precursor layer)是衬底上所形成的非晶硅(a-Si)膜，再以准分子激光退火(excimer laser annealing，ELA)方式使衬底上的非晶硅膜温度升至熔点(melting point)。当非晶硅结构吸收准分子激光固定波长的能量后会熔融，然后再结晶转变成为多晶硅结构。于工艺中，为配合准分子激光退火方法，需先于非晶硅膜表面形成一氧化硅层。因此，需将已形成非晶硅膜的衬底置入清洗机(cleaner)，以臭氧水(Ozone Water)氧化非晶硅膜表面来形成一氧化硅层。
由于等离子体辅助化学气相沉积系统(Plasma-Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)具有低温工艺、高沉积速率和阶梯覆盖性好等优点，目前的低温多晶硅工艺大多以等离子体辅助化学气相沉积系统于衬底沉积缓冲层和非晶硅膜。然而，在形成非晶硅膜与后续的氧化工艺之间，需将已形成非晶硅膜的衬底取出氧化，再进行其他后续的工艺，在此过程中容易造成污染并且拉长了整个工艺所需的时间。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明提供一种氧化硅薄膜的制造方法，其应用于多晶硅薄膜晶体管的工艺中。其先以等离子体辅助化学气相沉积系统于衬底沉积非晶硅膜之后，进一步利用含氧等离子体对非晶硅膜进行表面处理，使非晶硅膜形成表面氧化层。
利用此方法可将氧化硅薄膜的形成整合至等离子体辅助化学气相沉积系统的薄膜沉积工艺，无需将衬底取出进行其他的氧化步骤。本发明的氧化硅薄膜的制造方法，其特征在于：以等离子体辅助化学气相沉积系统于衬底完成沉积非晶硅薄膜的步骤之后，提供含氧等离子体对非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使非晶硅膜形成表面氧化层。然后，即可继续完成多晶硅薄膜晶体管的其他薄膜工艺，如形成晶体管的栅极、源极和漏极层等；最后再对非晶硅薄膜进行准分子激光退火使其形成多晶硅膜。使整个工艺一气呵成，减少工艺所需花费的时间，自然也减少了工艺的成本。同时，利用等离子体处理使非晶硅膜形成表面氧化层，不需加热基材且不影响基材的材料性质。
根据本发明，提供一种氧化硅薄膜的制造方法，其应用于多晶硅薄膜晶体管的工艺，其步骤包括：提供一等离子体辅助化学气相沉积系统；提供一绝缘衬底，其设于该等离子体辅助化学气相沉积系统内；以等离子体辅助化学气相沉积方法于该绝缘衬底表面形成一非晶硅膜；以及对该非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使该非晶硅膜产生一表面氧化层。
相比于现有技术，本发明方法可确实简化工艺步骤，进而减少工艺成本。为使对本发明的目的、步骤特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例的步骤流程图。
附图中的附图标记说明如下：
步骤110 提供一等离子体辅助化学气相沉积系统
步骤120 提供设于等离子体辅助化学气相沉积系统内的绝缘衬底
步骤130 以等离子体辅助化学气相沉积方法于绝缘衬底表面形成
非晶硅薄膜
步骤140 对非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使非晶
硅膜产生表面氧化层
具体实施方式
本发明的氧化硅薄膜的制造方法，应用于多晶硅薄膜晶体管的工艺；请参考图1，其为本发明实施例的步骤流程图。其步骤包括：首先，提供一等离子体辅助化学气相沉积系统(步骤110)；提供设于等离子体辅助化学气相沉积系统内的绝缘衬底(步骤120)；以等离子体辅助化学气相沉积方法于绝缘衬底表面形成非晶硅薄膜(步骤130)；以及，对非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使非晶硅膜产生表面氧化层(步骤140)。然后，即可继续完成多晶硅薄膜晶体管的其他薄膜工艺，如形成晶体管的栅极、源极和漏极层等步骤；最后，再对非晶硅薄膜进行准分子激光退火，使非晶硅膜熔融再结晶以形成多晶硅膜。
其中，绝缘衬底由玻璃衬底和缓冲层所组成。以及，对非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使非晶硅膜形成表面氧化层的步骤，是将含氧气体激化成等离子体，以对非晶硅膜进行表面处理，其含氧气体可为一氧化二氮(N2O)或氧(O2)，如使用射频等离子体化学气相沉积系统，其等离子体功率约为RF1500W。另外，应用本发明实施例的等离子体处理时间约15秒，现有的氧化技术则需花费60秒以上来完成相同的步骤，相比于现有技术可大幅减少工艺时间，自然也降低了工艺成本。
本发明所使用的等离子体辅助化学气相沉积系统，可为射频等离子体化学气相沉积系统(RF-PECVD)、电子回旋共振式化学气相沉积系统(Electron Cyclotron Resonance CVD，ECR-CVD)、遥控式等离子体化学气相沉积系统(Remote Plasma CVD)或磁控式等离子体化学气相沉积系统(MagneticPlasma CVD)。
虽然本发明的优选实施例公开如上，但是其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所确定的为准。
Claims (8)
1.一种氧化硅薄膜的制造方法，其应用于多晶硅薄膜晶体管的工艺，其步骤包括：
提供一等离子体辅助化学气相沉积系统；
提供一绝缘衬底，其设于该等离子体辅助化学气相沉积系统内；
以等离子体辅助化学气相沉积方法于该绝缘衬底表面形成一非晶硅膜；以及
对该非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使该非晶硅膜产生一表面氧化层。
2.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该绝缘衬底是由一玻璃衬底和一缓冲层组成。
3.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该对非晶硅膜施以含氧元素的等离子体表面处理，使非晶硅膜形成表面氧化层的步骤，是将一含氧气体激化成等离子体，以对非晶硅膜进行表面处理。
4.如权利要求3所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该含氧气体选自N2O或O2所组成的组其中之一。
5.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该等离子体辅助化学气相沉积系统是射频等离子体化学气相沉积系统。
6.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该等离子体辅助化学气相沉积系统是电子回旋共振式化学气相沉积系统。
7.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该等离子体辅助化学气相沉积系统是遥控式等离子体化学气相沉积系统。
8.如权利要求1所述的氧化硅薄膜的制造方法，其中，该等离子体辅助化学气相沉积系统是磁控式等离子体化学气相沉积系统。
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