能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其主要是在準分子雷射回火過程中以低介電常數(shù)介質取代一般用作保溫層的氧化硅層，藉低介電常數(shù)介質的低導熱系數(shù)特性而確實提高保溫效果，進而使非晶硅層充分熔融后再產(chǎn)生再結晶，藉此增大多晶硅層的晶粒大小，提高電子的遷移率及整體電晶體的性能。
【專利說明】能提局晶粒尺寸的多晶娃制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供一種能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其是與半導體的制造方法有關。
【背景技術】
[0002]隨著顯示裝置的微形化、平面化，薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display, TFT-LCD)以輕、薄、低耗能及低福射的優(yōu)異特性成為顯示裝置之主流，顧名思義，其為包含有薄膜電晶體的一種薄型顯示器；
[0003]而一般的平片顯示器是以一種非晶娃(amorphous silicon, a_si)薄膜作為薄膜電晶體元件的半導體層；然而，過低的電子遷移率、低驅動電流以及元件可靠度不佳的缺陷造成非晶硅薄膜電晶體元件在應用上的限制；故，使用多晶硅(Polycrystallinesilicon, Poly-si)薄膜來作為半導體層則能提高電子遷移率，并同時改善電晶體劣化的情況；
[0004]而以一般的OLED (Organic Light-Emitting Diode) TFT 制程來說,使非晶娃薄膜成為多晶硅薄膜的方式如圖1所示，主要是在一玻璃基板11上沉積一氮硅化合物(SiNx)層12,氮娃化合物層12上再沉積一氧化娃(SiOx)層13,該氮娃化合物層12與該氧化娃層13構成一緩沖層(Buffer Layer),接著再于該緩沖層上沉積一非晶娃(a_Si)層14,并使用準分子雷射回火技術(Excimer Laser Annealing, ELA)使非晶娃層14熔解,再冷卻、固化并再結晶成為多晶硅(Poly-si)層15，最后便能在該多晶硅層15上進行TFT-MOS電晶體16的制作，如圖2所示；
[0005]而在該緩沖層的結構中，該氮硅化合物層12主要是阻擋該玻璃基板11的可動金屬離子(如鈉、鉀離子)污染內(nèi)部元件，影響整體構件之性能；而該氧化硅層13則是在進行準分子雷射回火的過程中提供保溫效果，該氧化硅層13的保溫效果直接影響形成多晶硅層15的晶粒大小與結晶品質，當該氧化硅層13的保溫效果越好，則多晶硅層15的多晶硅晶粒就越大，而當多晶硅層15的晶粒尺寸越大時，電子遷移率就越高，則整體的效能就越好;
[0006]然而，一般為了提高該氧化硅層13的保溫效果多是增加該氧化硅層13的厚度，如此將會對應增加了整體元件的體積而影響后端的適用性；且一般的氧化硅層13多是以硅烷(SiH4)配合一氧化二氮(N20)產(chǎn)生化學反應制成，如此將使氧化硅層13中殘留部分氮元素，而會使多晶硅層15的界面產(chǎn)生缺陷，且同時造成臨界電壓(ThresholdVoltage, Vth)的漂移,而又會影響后端顯示畫面的不均勻；
[0007]有鑒于此，本發(fā)明人潛心研究并更深入構思，歷經(jīng)多次研發(fā)試作后，終于發(fā)明出一種能提聞晶粒尺寸的多晶娃制造方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明提供一種能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其主要目的是改善一般形成多晶硅的方法仍有形成后的多晶硅界面具有缺陷、或需增加整體厚度才能提高晶粒尺寸的缺失。
[0009]為達前述目的，本發(fā)明提供一種能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，包含:
[0010]沉積氮化硅層步驟，于一玻璃基板上沉積形成一氮化硅層；
[0011]沉積低介電常數(shù)介質步驟，于該氮化硅層上沉積形成一低介電常數(shù)介質，該低介電常數(shù)介質的材料為介電常數(shù)小于或等于2.8的材料；
[0012]沉積非晶硅層步驟，于該低介電常數(shù)介質上沉積一非晶硅層；以及
[0013]形成多晶硅層步驟，以準分子雷射回火技術使該非晶硅層熔解，經(jīng)冷卻并再結晶成為多晶娃層。
[0014]本發(fā)明透過以低介電常數(shù)介質取代氧化硅層，藉低介電常數(shù)介質具有低導熱系數(shù)的特性而提高保溫層的保溫效果，而能使非晶硅層充分熔融后再產(chǎn)生再結晶，進而增大多晶娃層的晶粒大小，提聞電子的遷移率及整體電晶體的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為一般制造多晶硅的示意圖。
[0016]圖2為一般電晶體的結構示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的制造流程圖。
[0018]圖4為本發(fā)明形成多晶硅的示意圖。
[0019]附圖中的符號說明:
[0020]玻璃基板11氮硅化合物層12
[0021]氧化硅層13非晶硅層14
[0022]多晶硅層15電晶體16
[0023]沉積氮化硅層步驟A
[0024]沉積低介電常數(shù)介質步驟B
[0025]沉積非晶硅層步驟C
[0026]形成多晶硅層步驟D
[0027]玻璃基板20氮化硅層30
[0028]低介電常數(shù)介質40非晶硅層50
[0029]多晶硅層60
【具體實施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的較佳實施例如圖3至圖4所示，包含:
[0032]沉積氮化娃層步驟A,于一玻璃基板20上以化學氣相沉積法(Chemical VaporDeposition, C VD)沉積形成一氮化娃層30 (SiNx),本實施例的氮化娃層30的厚度為500 A(Angstrom)；[0033]沉積低介電常數(shù)介質步驟B，于該氮化硅層30上以電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)沉積形成一低介電常數(shù)介質40 (Low-K)，該低介電常數(shù)介質40的材料為介電常數(shù)小于等于2.8的材料，該低介電常數(shù)介質40的材料可為S1-O-C型化合物(如:摻碳二氧化硅)>S1-O-F型化合物(如:摻氟二氧化娃)、無機電介質材料HSQ (hydrogen silsesquioxane)、娃基聚合物、多芳基醚、多芳族碳氫化合物、雙乙烯基硅氧烷(BCB)、鐵氟龍非晶聚合物、多孔有機聚合物或奈米多孔二氧化硅；且本實施例的該低介電常數(shù)介質的厚度為2500 A；
[0034]沉積非晶硅層步驟C，于該低介電常數(shù)介質40上以化學氣相沉積法沉積一非晶硅層50，本實施例的該非晶硅層50的厚度為445 A以及
[0035]形成多晶娃層步驟D,以準分子雷射回火技術(Excimer Laser Annealing, ELA)使該非晶娃層50熔解,經(jīng)冷卻并再結晶成為多晶娃層60,如圖4所示。
[0036]以上為本發(fā)明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的制造流程及特征，而本發(fā)明主要是以低介電常數(shù)介質40取代一般的氧化硅層作為絕緣介質，且本發(fā)明所使用之低介電常數(shù)介質40是用于半導體制程中的低介電常數(shù)介質40，其與硅、二氧化硅及氮化硅的黏附性優(yōu)良，且與一般作為氧化硅層的二氧化硅相較之下，該低介電常數(shù)介質40具有較少的自由電子，且為一種材料疏松多孔的特性，因此本發(fā)明的低介電常數(shù)介質40具有較低的導熱系數(shù)；
[0037]因此，本發(fā)明透過以低介電常數(shù)介質40取代一般的氧化硅層作為準分子雷射回火過程中的保溫層，確實能顯著提高保溫效果，并使非晶硅層50充分熔融狀態(tài)后再產(chǎn)生再結晶，進而增大多晶硅層60的晶粒大?。唤宕颂岣唠娮拥倪w移率及整體電晶體的性能。
[0038]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種能提聞晶粒尺寸的多晶娃制造方法，其特征在于包含: 沉積氮化硅層步驟A，于一玻璃基板上沉積形成一氮化硅層； 沉積低介電常數(shù)介質步驟B，于該氮化硅層上沉積形成一低介電常數(shù)介質，該低介電常數(shù)介質的材料為介電常數(shù)小于或等于2.8的材料； 沉積非晶硅層步驟C，于該低介電常數(shù)介質上沉積一非晶硅層；以及 形成多晶硅層步驟D，熔解該非晶硅層，經(jīng)冷卻并再結晶成為多晶硅層。
2.如權利要求1所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉積氮化硅層步驟A是以化學氣相沉積法沉積形成該氮化硅層。
3.如權利要求1或2所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉積低介電常數(shù)介質步驟B是以電漿輔助化學氣相沉積法沉積形成該低介電常數(shù)介質。
4.如權利要求1或2所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉積非晶硅層步驟C是以化學氣相沉積法沉積形成該非晶硅層。
5.如權利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于該氮化硅層的厚度為500A。
6.如權利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于該低介電常數(shù)介質的厚度為2500人。
7.如權利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于該非晶硅層的厚度為445 A。
8.如權利要求1所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于該低介電常數(shù)介質的材料可為S1-O-C型化合物、S1-O-F型化合物、無機電介質材料HSQ、硅基聚合物、多芳基醚、多芳族碳氫化合物、雙乙烯基硅氧烷、鐵氟龍非晶聚合物、多孔有機聚合物或奈米多孔二氧化硅。
9.如權利要求8所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于該低介電常數(shù)介質為摻碳二氧化硅或摻氟二氧化硅。
10.如權利要求1或2所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于形成多晶硅層步驟D是以準分子雷射回火技術使該非晶硅層熔解。
【文檔編號】H01L21/336GK103928341SQ201410160542
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】曾旭, 高印, 柯其勇 申請人:上海和輝光電有限公司