TW201445640A - 低溫多晶矽薄膜的製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種低溫多晶矽薄膜的製備方法，該方法包括以下步驟：提供一基板；製備緩衝層覆蓋所述基板的表面；製備非晶矽層覆蓋所述緩衝層的表面；採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備氧化矽薄膜覆蓋所述非晶矽層的表面；對所述非晶矽層進行鐳射多晶矽化工藝，形成低溫多晶矽薄膜。本發明中通過採用等離子體增強化學氣相沉積工藝對低溫多晶矽薄膜的製備過程中的氧化矽薄膜進行製備，提高了氧化矽薄膜的整體均勻度，同時也具有較佳的表面粗糙度。
Description
本發明涉及一種光電器件的製造方法，尤其涉及一種低溫多晶矽薄膜的製備方法。
低溫多晶矽（Low Temperature Poly-Silicon，簡稱LPTS）是多晶矽技術的一個分支。目前，對於顯示技術來說，正朝著更薄、更小的方向發展。而對於LCD器件來說，採用多晶矽材料具有不少優點，如薄膜電路可以被製造得更薄、更小、能耗更低等。但是，多晶矽在製造時需要進行退火工藝，以使非晶矽結構變為多晶矽結構，而在傳統的退火過程中，由於溫度會超過1000℃，而玻璃基板在1000℃的高溫下會軟化熔解，無法繼續使用，因此，在這樣的背景下，低溫多晶矽技術便應運而生了。
低溫多晶矽工藝中的退火過程採用准分子鐳射作為熱源，鐳射經過透射系統後，產生能量均勻分佈的雷射光束並被投射於非晶矽結構的玻璃基板上，當非晶矽結構的玻璃基板吸收准分子鐳射的能量後，便會轉變為多晶矽結構，在整個鐳射退火過程中的溫度在600℃以下，這才使得低溫多晶矽技術被應用於大批量的工業生產中。
現有技術中對低溫多晶矽薄膜的製備，通常採用第一圖中所示的步驟進行。步骤1、在玻璃基底表面上製備一層緩衝層，使緩衝層覆蓋玻璃基底；步骤2、在緩衝層上製備一層非晶矽層，使該非晶矽層覆蓋緩衝層的上表面，由於完成該步驟後的非晶矽表面非常容易形成一層原生的氧化層，因此，需要將該原生氧化層去除；步骤3、使用氫氟酸將位於非晶矽層上的原生氧化層去除；步骤4、採用含有臭氧的溶液對非晶矽層進行氧化，從而形成化學氧化層；步骤5、進行鐳射多晶矽化工藝。
在現有的低溫多晶矽薄膜的製備過程中，由於採用了氫氟酸和臭氧水的兩步濕法操作，因此，在該過程中可能引入金屬雜質，並且，使用臭氧水對非晶矽表面進行氧化時，不易於控制表面氧化層的厚度與均勻度。
中國專利（公開號：CN1758447）公開了一種薄膜電晶體及其製造方法，該薄膜電晶體的製造方法中包括在襯底上形成非晶矽，在非晶矽層上形成包含有根據其厚度而具有不同濃度的金屬催化劑的覆蓋層，構圖該覆蓋層以形成覆蓋層圖形，並且結晶該非晶矽層，以控制在非晶矽層和覆蓋層圖形之間的介面形成的籽晶的密度和位置，從而提高顆粒的尺寸和均勻性，並且在其中通過一個結晶工藝，在要求選擇的位置選擇性地形成要求的尺寸和均勻性的多晶矽。該專利雖然公開了一種多晶矽薄膜電晶體，但並未提及上述的現有技術中問題的改進方案。
中國專利（公開號：CN1553474）公開了一種利用准分子鐳射再結晶工藝，包括：提供一襯底，該襯底表面已定義有第一區域及第二區域，接著在該襯底上形成一非晶矽薄膜，再在該非晶矽薄膜上方形成掩膜層，隨即移除該第一區域內的該掩膜層，再形成一熱含覆蓋層，且覆蓋於該掩膜層及該非晶矽薄膜上，最後進行一準分子鐳射再結晶工藝，使該第一區域內的該非晶矽薄膜再結晶成多晶矽薄膜。該專利僅公開了一種低溫的准分子鐳射再結晶工藝，並沒有提及對於上述現有技術中問題的解決方案。
可見，目前業界對於上述存在的問題還不存在十分有效的針對措施。
鑒於上述問題，本發明提供一種光電器件及其製造方法。
本發明解決技術問題所採用的技術方案為：
一種低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述方法包括以下步驟：
於一襯底上製備非晶矽層後，採用等離子體工藝於所述非晶矽層上製備氧化矽層，並繼續對所述非晶矽層進行鐳射多晶矽化工藝。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述襯底包括基板和緩衝層，所述緩衝層覆蓋所述基板的上表面，所述非晶矽層覆蓋所述緩衝層的上表面。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述氧化矽層的厚度為10A~100 A。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述等離子體工藝包括等離子體增強化學氣相沉積工藝。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備所述非晶矽層。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述基板的材質為玻璃。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，採用准分子鐳射回火設備進行所述鐳射多晶矽化工藝。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述等離子體工藝為採用含氧等離子體對所述非晶矽層進行氧化處理，以製備所述氧化矽層。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述含氧等離子體包括含N2O和/或NO和/或O2的等離子體。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述等離子體工藝為採用含氧的等離子體和含矽的等離子體共同作用，以於所述非晶矽層的上表面沉積所述氧化矽層。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述含氧等離子體包括含N2O和/或NO和/或O2的等離子體。
優選的，所述的低溫多晶矽薄膜的製備方法，其中，所述含矽等離子體包括含SiH4和/或TEOS的等離子體。
上述技術方案具有如下優點或有益效果：
本發明所提供的低溫多晶矽薄膜的製備方法中，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝進行氧化矽層的製備，傳統的低溫多晶矽薄膜的製備方法中採用的是臭氧水來製備氧化矽層，通過本發明的方法製備的氧化矽層的均勻度相較於傳統方法製備的氧化矽層的均勻度更好，且通過本發明的方法製備的氧化矽層，其表面還擁有較佳的表面粗糙度，更為重要的是，使用本發明方法在製備氧化矽層的過程中不會引起不必要的金屬污染，從而確保最終製備的低溫多晶矽薄膜性能具有良好的穩定性。
1．．．基板
2．．．緩衝層
3．．．非晶矽層
步驟1~步驟5
步驟一~步驟四
第一圖係現有技術中的低溫多晶矽薄膜製備方法的步驟示意圖；
第二圖係本發明中的低溫多晶矽薄膜製備方法的步驟示意圖；
第三圖A係本發明實施例一中製備氧化矽層的環境示意圖；
第三圖B係本發明實施例二中製備氧化矽層的環境示意圖。
本發明提供一種光電器件的製備方法，尤其是一種低溫多晶矽薄膜的製備方法。
第二圖係本發明中的低溫多晶矽薄膜製備方法的步驟示意圖，如第二圖所示：
本發明中的低溫多晶矽薄膜的製備方法包括以下步驟：
步驟一：在一基板上製備緩衝層，使緩衝層覆蓋於該基板的上表面。在該步驟中，基板可採用玻璃基板或者石英基板等公知的基板材料，在工業化大批量生產中，由於成本等因素的考量，對於基板材質優選採用玻璃基板；另外，緩衝層可採用SiO2緩衝層，或者採用SiNx和SiO2構成的複合緩衝層，緩衝層的作用是防止基板內的雜質在後續的工藝過程中向上層的結構中擴散而影響最終的低溫多晶矽薄膜的性能。
步驟二：採用等離子體增強化學氣相沉積工藝（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，簡稱PECVD）製備非晶矽層，以覆蓋緩衝層的上表面。
步驟三：採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備氧化矽層，以覆蓋非晶矽層的上表面，該氧化矽層的厚度為10 A~100 A，如10 A、20 A、50 A、65 A、100 A等等，凡是在10 A~100 A範圍內的厚度均是可行的，對於具體的氧化矽層厚度的選擇，可根據實際情況確定，故在此處不對厚度的取值進行一一列舉。
步驟四：採用准分子鐳射回火工藝對非晶矽層進行回火，在鐳射回火工藝過程中，非晶矽層在能量均勻分佈的雷射光束的投射下，吸收該准分子雷射光束的能量，以轉化為多晶矽結構，進而形成低溫多晶矽薄膜。在本步驟中的准分子鐳射回火工藝可採用準分子雷射器進行，由於準分子雷射器是本領域的公知技術，故在此處不再對其工作原理進行贅述。
下面結合具體實施例對本發明的低溫多晶矽製備方法進行詳細說明。
實施例一：
第三圖A係本實施例中製備氧化矽層的環境示意圖。
如第三圖A所示，在一玻璃基板1上製備緩衝層2，使該緩衝層2覆蓋於該玻璃基板1的上表面，然後，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝繼續在該緩衝層2的表面製備非晶矽層3，使該非晶矽層3覆蓋於該緩衝層2的表面，在該緩衝層2的表面進行含氧氣體的處理，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝將該含氧氣體等離子化後作用於該非晶矽層3的表面，使該非晶矽層3的表面產生氧化效應，從而形成氧化矽層（未在圖中示出），控制含氧的等離子氣體作用於非晶矽層3表面的時間，以控制形成的氧化矽層的厚度為10 A~100 A（如10 A、20 A、50 A、65 A、100 A等），在氧化矽層的厚度滿足工藝需求後，採用准分子鐳射回火設備對之前形成的非晶矽層3進行鐳射回火工藝，以使該非晶矽層3在准分子鐳射的作用下轉變為多晶矽層（未在圖中示出）。
對於上述的含氧氣體的選擇可採用N2O、NO、O2等含氧氣體中的任意一種或者多種。
實施例二：
在本實施例中的低溫多晶矽薄膜的製備方法中的氧化矽層的製備方式與實施例一中不同。
第三圖B係本實施例中製備氧化矽層的環境示意圖。
下面對本實施例中的低溫多晶矽薄膜的製備方法進行詳細說明。
如圖第三圖B所示，在一玻璃基板1上製備緩衝層2，使該緩衝2層覆蓋於該玻璃基板1的上表面，然後，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝繼續在該緩衝層2的表面製備非晶矽層3，使該非晶矽層3覆蓋於該緩衝層2的表面，接著，在該緩衝層2的表面進行含氧氣體的處理，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝將該含氧氣體等離子化後作用於該非晶矽層3的表面，同時採用等離子體增強化學氣相沉積工藝將含矽氣體等離子化後也作用於該非晶矽層3的表面，使含矽的等離子體和含氧的等離子體共同作用於該非晶矽層3的表面，該非晶矽層3的表面在上述兩種等離子體的共同作用下沉積生成一層氧化矽層（圖中未示出），控制該兩種等離子體共同作用於該非晶矽層3表面的時間，以控制形成的氧化矽層的厚度為10 A~100 A（如10 A、20 A、50 A、65 A、100 A等），在氧化矽層的厚度滿足工藝需求後，採用准分子鐳射回火設備對之前形成的非晶矽層3進行鐳射多晶矽化工藝，以使該非晶矽層3在准分子鐳射的作用下轉變為多晶矽層（未在圖中示出）。
對於上述的工藝過程中提及的含矽氣體，可採用SiH4、四乙基正矽酸鹽（Tetrethy-Ortho-Silicate，簡稱TEOS）等含矽氣體中的任意一種或多種；而對於上述工藝過程中提及的含氧氣體，可採用N2O、NO、O2等含氧氣體中的任意一種或多種。在本實施例中所採用含矽的化合物所形成的等離子體與含氧氣體所形成的等離子體共同作用於非晶矽層的表面，可根據上述提及的含矽的化合物中的任意一種與含氧氣體中的任意一種進行組合，從而形成作用於非晶矽層上的等離子氣體。
綜上所述，傳統的低溫多晶矽薄膜的製備方法中，通常採用臭氧水來進行氧化矽層的製備，採用該方法製備的氧化矽層的均勻度不容易控制。因此，本發明中的低溫多晶矽薄膜的製備方法針對現有技術中對低溫多晶矽薄膜製備過程中的氧化矽層的製備方法加以改進，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝替代原本的臭氧水進行氧化矽層的製備，從而使製備的氧化矽層的厚度更為均勻，並且具有較佳的粗糙度，同時有效減少金屬污染物的引入，從而最終提高低溫多晶矽薄膜性能的穩定性。
對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
步驟1~步驟5
Claims (10)
- 【第1項】一種低溫多晶矽薄膜的製備方法，包括以下步驟：
於一襯底上製備非晶矽層；
採用等離子體工藝於該非晶矽層上製備氧化矽層；
對該非晶矽層進行鐳射多晶矽化工藝。 - 【第2項】如申請專利範圍第1項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該襯底包括基板和緩衝層，該緩衝層設置於該非晶矽層和該基板之間。
- 【第3項】如申請專利範圍第1項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，調整該氧化矽層的厚度為10A~100 A。
- 【第4項】如申請專利範圍第1項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該等離子體工藝包括等離子體增強化學氣相沉積工藝。
- 【第5項】如申請專利範圍第1項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該基板的材質為玻璃。
- 【第6項】如申請專利範圍第1項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，採用准分子鐳射回火設備進行該鐳射多晶矽化工藝。
- 【第7項】如申請專利範圍第1項至第6項中任意一項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該等離子體工藝為採用含氧等離子體對該非晶矽層進行氧化處理，以製備該氧化矽層。
- 【第8項】如申請專利範圍第7項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該含氧等離子體包括含N2O和/或NO和/或O2的等離子體。
- 【第9項】如申請專利範圍第1項至第6項中任意一項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該等離子體工藝為採用含氧的等離子體和含矽的等離子體共同作用．以於該非晶矽層的上表面沉積該氧化矽層。
- 【第10項】如申請專利範圍第9項之低溫多晶矽薄膜的製備方法，其特徵在於，該含矽等離子體包括含SiH4和/或TEOS的等離子體。
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