能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其主要是在准分子雷射回火过程中以低介电常数介质取代一般用作保温层的氧化硅层，藉低介电常数介质的低导热系数特性而确实提高保温效果，进而使非晶硅层充分熔融后再产生再结晶，藉此增大多晶硅层的晶粒大小，提高电子的迁移率及整体电晶体的性能。
【专利说明】能提局晶粒尺寸的多晶娃制造方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其是与半导体的制造方法有关。
【背景技术】
[0002]随着显示装置的微形化、平面化，薄膜电晶体液晶显示器(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display, TFT-LCD)以轻、薄、低耗能及低福射的优异特性成为显示装置之主流，顾名思义，其为包含有薄膜电晶体的一种薄型显示器；
[0003]而一般的平片显示器是以一种非晶娃(amorphous silicon, a_si)薄膜作为薄膜电晶体元件的半导体层；然而，过低的电子迁移率、低驱动电流以及元件可靠度不佳的缺陷造成非晶硅薄膜电晶体元件在应用上的限制；故，使用多晶硅(Polycrystallinesilicon, Poly-si)薄膜来作为半导体层则能提高电子迁移率，并同时改善电晶体劣化的情况；
[0004]而以一般的OLED (Organic Light-Emitting Diode) TFT 制程来说,使非晶娃薄膜成为多晶硅薄膜的方式如图1所示，主要是在一玻璃基板11上沉积一氮硅化合物(SiNx)层12,氮娃化合物层12上再沉积一氧化娃(SiOx)层13,该氮娃化合物层12与该氧化娃层13构成一缓冲层(Buffer Layer),接着再于该缓冲层上沉积一非晶娃(a_Si)层14,并使用准分子雷射回火技术(Excimer Laser Annealing, ELA)使非晶娃层14熔解,再冷却、固化并再结晶成为多晶硅(Poly-si)层15，最后便能在该多晶硅层15上进行TFT-MOS电晶体16的制作，如图2所示；
[0005]而在该缓冲层的结构中，该氮硅化合物层12主要是阻挡该玻璃基板11的可动金属离子(如钠、钾离子)污染内部元件，影响整体构件之性能；而该氧化硅层13则是在进行准分子雷射回火的过程中提供保温效果，该氧化硅层13的保温效果直接影响形成多晶硅层15的晶粒大小与结晶品质，当该氧化硅层13的保温效果越好，则多晶硅层15的多晶硅晶粒就越大，而当多晶硅层15的晶粒尺寸越大时，电子迁移率就越高，则整体的效能就越好;
[0006]然而，一般为了提高该氧化硅层13的保温效果多是增加该氧化硅层13的厚度，如此将会对应增加了整体元件的体积而影响后端的适用性；且一般的氧化硅层13多是以硅烷(SiH4)配合一氧化二氮(N20)产生化学反应制成，如此将使氧化硅层13中残留部分氮元素，而会使多晶硅层15的界面产生缺陷，且同时造成临界电压(ThresholdVoltage, Vth)的漂移,而又会影响后端显示画面的不均勻；
[0007]有鉴于此，本发明人潜心研究并更深入构思，历经多次研发试作后，终于发明出一种能提闻晶粒尺寸的多晶娃制造方法。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种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、或需增加整体厚度才能提高晶粒尺寸的缺失。
[0009]为达前述目的，本发明提供一种能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，包含:
[0010]沉积氮化硅层步骤，于一玻璃基板上沉积形成一氮化硅层；
[0011]沉积低介电常数介质步骤，于该氮化硅层上沉积形成一低介电常数介质，该低介电常数介质的材料为介电常数小于或等于2.8的材料；
[0012]沉积非晶硅层步骤，于该低介电常数介质上沉积一非晶硅层；以及
[0013]形成多晶硅层步骤，以准分子雷射回火技术使该非晶硅层熔解，经冷却并再结晶成为多晶娃层。
[0014]本发明透过以低介电常数介质取代氧化硅层，藉低介电常数介质具有低导热系数的特性而提高保温层的保温效果，而能使非晶硅层充分熔融后再产生再结晶，进而增大多晶娃层的晶粒大小，提闻电子的迁移率及整体电晶体的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为一般制造多晶硅的示意图。
[0016]图2为一般电晶体的结构示意图。
[0017]图3为本发明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的制造流程图。
[0018]图4为本发明形成多晶硅的示意图。
[0019]附图中的符号说明:
[0020]玻璃基板11氮硅化合物层12
[0021]氧化硅层13非晶硅层14
[0022]多晶硅层15电晶体16
[0023]沉积氮化硅层步骤A
[0024]沉积低介电常数介质步骤B
[0025]沉积非晶硅层步骤C
[0026]形成多晶硅层步骤D
[0027]玻璃基板20氮化硅层30
[0028]低介电常数介质40非晶硅层50
[0029]多晶硅层60
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031]本发明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的较佳实施例如图3至图4所示，包含:
[0032]沉积氮化娃层步骤A,于一玻璃基板20上以化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition, C VD)沉积形成一氮化娃层30 (SiNx),本实施例的氮化娃层30的厚度为500 A(Angstrom)；[0033]沉积低介电常数介质步骤B，于该氮化硅层30上以电浆辅助化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)沉积形成一低介电常数介质40 (Low-K)，该低介电常数介质40的材料为介电常数小于等于2.8的材料，该低介电常数介质40的材料可为S1-O-C型化合物(如:掺碳二氧化硅)>S1-O-F型化合物(如:掺氟二氧化娃)、无机电介质材料HSQ (hydrogen silsesquioxane)、娃基聚合物、多芳基醚、多芳族碳氢化合物、双乙烯基硅氧烷(BCB)、铁氟龙非晶聚合物、多孔有机聚合物或奈米多孔二氧化硅；且本实施例的该低介电常数介质的厚度为2500 A；
[0034]沉积非晶硅层步骤C，于该低介电常数介质40上以化学气相沉积法沉积一非晶硅层50，本实施例的该非晶硅层50的厚度为445 A以及
[0035]形成多晶娃层步骤D,以准分子雷射回火技术(Excimer Laser Annealing, ELA)使该非晶娃层50熔解,经冷却并再结晶成为多晶娃层60,如图4所示。
[0036]以上为本发明能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法的制造流程及特征，而本发明主要是以低介电常数介质40取代一般的氧化硅层作为绝缘介质，且本发明所使用之低介电常数介质40是用于半导体制程中的低介电常数介质40，其与硅、二氧化硅及氮化硅的黏附性优良，且与一般作为氧化硅层的二氧化硅相较之下，该低介电常数介质40具有较少的自由电子，且为一种材料疏松多孔的特性，因此本发明的低介电常数介质40具有较低的导热系数；
[0037]因此，本发明透过以低介电常数介质40取代一般的氧化硅层作为准分子雷射回火过程中的保温层，确实能显著提高保温效果，并使非晶硅层50充分熔融状态后再产生再结晶，进而增大多晶硅层60的晶粒大小；藉此提高电子的迁移率及整体电晶体的性能。
[0038]以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种能提闻晶粒尺寸的多晶娃制造方法，其特征在于包含: 沉积氮化硅层步骤A，于一玻璃基板上沉积形成一氮化硅层； 沉积低介电常数介质步骤B，于该氮化硅层上沉积形成一低介电常数介质，该低介电常数介质的材料为介电常数小于或等于2.8的材料； 沉积非晶硅层步骤C，于该低介电常数介质上沉积一非晶硅层；以及 形成多晶硅层步骤D，熔解该非晶硅层，经冷却并再结晶成为多晶硅层。
2.如权利要求1所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉积氮化硅层步骤A是以化学气相沉积法沉积形成该氮化硅层。
3.如权利要求1或2所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉积低介电常数介质步骤B是以电浆辅助化学气相沉积法沉积形成该低介电常数介质。
4.如权利要求1或2所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于沉积非晶硅层步骤C是以化学气相沉积法沉积形成该非晶硅层。
5.如权利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于该氮化硅层的厚度为500A。
6.如权利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于该低介电常数介质的厚度为2500人。
7.如权利要求4所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于该非晶硅层的厚度为445 A。
8.如权利要求1所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于该低介电常数介质的材料可为S1-O-C型化合物、S1-O-F型化合物、无机电介质材料HSQ、硅基聚合物、多芳基醚、多芳族碳氢化合物、双乙烯基硅氧烷、铁氟龙非晶聚合物、多孔有机聚合物或奈米多孔二氧化硅。
9.如权利要求8所述的能提高晶粒尺寸的多晶硅制造方法，其特征在于该低介电常数介质为掺碳二氧化硅或掺氟二氧化硅。
10.如权利要求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层步骤D是以准分子雷射回火技术使该非晶硅层熔解。
【文档编号】H01L21/336GK103928341SQ201410160542
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】曾旭, 高印, 柯其勇 申请人:上海和辉光电有限公司