专利名称：薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构和制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器的制造技术，尤其涉及经过了改良的低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构及其改良的制造方法。
背景技术：
随着薄膜晶体管(thin-film transistors；TFTs)制造技术的飞速进步，具备了轻薄、省电和无辐射线等优点的液晶显示器(liquid crystal display；LCD)已大量应用于计算机、个人数码助理器(PDA)、手表、笔记型电脑、数码相机、液晶显示器和无绳电话等各式电子产品。加之业界积极投入的研发以及采用工业化的生产设备，使液晶显示器的生产成本不断下降，更令液晶显示器的需求量大增。
目前市面上的TFT面板，大多属于传统的非晶矽薄膜晶体管液晶显示器(a-Si TFT LCD)技术，由于低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器具有解析度、亮度、尺寸及抗电磁干扰等各方面的优势，使得液晶显示器厂商的研发重心正逐步向此领域转移。基于薄膜品质和产量需求的考虑，低温多晶矽制造过程通常采用准分子雷射退火技术(Excimer LaserAnnealing)，即利用准分子雷射作为热源，雷射光经过投射系统后，会产生能量均匀分布的雷射光束，投射在非晶矽结构的玻璃基板上，当非晶矽结构玻璃基板吸收准分子雷射的能量后会转变成为多晶矽结构，整个处理过程都是在600℃以下完成，所以一般玻璃基板皆可适用。
在低温多晶矽制程中，当以雷射照射方式使非晶矽转换为多晶矽时，除了矽膜被加热之外，在该矽膜下方的玻璃基板表面亦会因吸收该矽膜的热量而使其温度上升。此时，该玻璃基板中的杂质就会因高温而扩散至该矽膜中，于是破坏了该矽膜的电性，使其失去了半导体的性能。为了解决该问题，可在矽膜与玻璃基板之间先沉积一扩散障碍层(bufferlayer)来阻挡杂质扩散。
现有技术在扩散障碍层的制造过程中，一般是通过增加扩散障碍层薄膜本身的致密性(density)来降低扩散系数，增强阻挡杂质扩散的效果。然而，增加薄膜致密度会产生应力增加的副作用。另外，也有藉由提高扩散障碍层薄膜厚度用来增加阻挡杂质扩散效果，但该方法通常会降低生产能力(throughput)。
因此，急需改良现有的低温多晶矽制程中扩散障碍层的制造方法，以有效增加扩散障碍层阻挡杂质扩散的效果。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构，通过增加多层次扩散障碍层各层之间的不连续结构，达到提高扩散障碍层阻挡杂质扩散的效果的目的。
本发明还提供了上述可实现有效阻挡杂质扩散的低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层的制造方法。
根据本发明的技术方案，首先提供了一种低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层结构，所述结构形成于该薄膜晶体管的绝缘基板与多晶矽膜之间，其包括至少二层扩散障碍层，且各扩散障碍层之间设有不连续结构，从而达到有效阻挡杂质扩散的目的。根据本发明，所述各扩散障碍层之间的不连续结构是指任何能够实现吸收或捕获杂质原子的结构或处理结果，例如，可以是对扩散障碍层上表面进行电浆处理使产生许多凹陷，增加其表面粗糙度，用以捕捉杂质原子，也可以是低密度多孔性构造的杂质原子收集层。
根据本发明的优选方案，所提供的低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层形成于该薄膜晶体管的绝缘基板与多晶矽膜之间，并包括第一扩散障碍层以及第二扩散障碍层，其中，该第一扩散障碍层形成于该绝缘基板上表面，并经电浆处理过以增加其粗糙度；而该第二扩散障碍层形成在该第一扩散障碍层上表面。
本发明还提供了该低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层的另一个优选实施方案。该多层次扩散障碍层结构形成于该薄膜晶体管的绝缘基板与多晶矽膜之间，包括第一扩散障碍层、第一杂质原子收集层以及第二扩散障碍层。其中，该第一扩散障碍层形成于该绝缘基板上表面；该第一杂质原子收集层形成于该第一扩散障碍层上表面，且为低密度多孔性构造；而该第二扩散障碍层是在该第一杂质原子收集层上表面形成的。
根据本发明的另一方面，是提供上述低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层提高多层次扩散障碍层阻挡杂质扩散的效果的制造方法，包括在绝缘基板上表面形成第一扩散障碍层；对该第一扩散障碍层进行电浆处理，使该第一扩散障碍层的表面产生凹陷；以及在该第一扩散障碍层上表面形成第二扩散障碍层。
根据本发明提供的另一种低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构的制造方法，包括在二层扩散障碍层之间生成低密度多孔性(porous)杂质原子收集层，同样达到提高该扩散障碍层阻挡杂质扩散的效果。
图1为本发明的一种低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构剖面图；图2为具有图1结构的杂质浓度分布图；图3为另一种低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构剖面图。
附图中的标记说明1——绝缘基板2——第一扩散障碍层3——第二扩散障碍层4——多晶矽膜层5——杂质原子2’——第一扩散障碍层的上表面6——杂质原子收集层具体实施方式
以下结合附图及实施方案的详细描述来说明本发明的技术内容和诸多优点，但不能构成对本发明的限定。
参见图1，该图为本发明的低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构的优选实施方式的剖面示意图，以具有两层结构的扩散障碍层为例，来详细说明本发明。
首先，如图1所示，在透光绝缘基板1上，以化学气相沉积法(CDV)或溅镀法(sputtering)沉积第一扩散障碍层2。一般而言，此透光绝缘基板1可由玻璃、石英或类似材质来构成。该第一扩散障碍层2可以由SiNX、SiOX或SiOXNY等材质所构成。
然后，对该第一扩散障碍层2进行腐蚀性电浆处理(可使用NF3或SF6的气体)以增加该第一扩散障碍层2的粗糙度，并在该第一扩散障碍层2的上表面2’上产生许多凹陷，这些凹陷会捕捉从绝缘基板1因后续受热扩散而来的杂质原子5，使其不再继续向上扩散，从而能有效阻挡杂质防止其扩散至该多晶矽薄膜晶体管的多晶矽膜层4。接着，再沉积第二扩散障碍层3。如此即形成了具有两层结构的该多层次扩散障碍层。之后，再沉积非晶矽膜层，并以准分子雷射退火技术使该非晶矽膜层转变成多晶矽膜层4。
其间的杂质浓度分布如图2所示，杂质原子将累积在该第一扩散障碍层与该第二扩散障碍层之间的界面上。若该多层次扩散障碍层具有两层以上，则可视实际需要，在该多层次扩散障碍层的其他层之间，重复上述电浆处理步骤，以达成所需的阻挡效果。
本发明的另一实施方式，如图3所示，在第一扩散障碍层2与第二扩散障碍层3之间生成一层低密度多孔性(porous)杂质原子收集层6，例如低密度的SiOX膜层。此杂质原子收集层6提供了可捕捉杂质原子的环境，因为其本身构造疏松并且有许多空间可供杂质原子停留。
可藉由调整制程参数来形成杂质原子收集层6，例如，若需形成低密度的SiOX膜层，可调整反应物SiN4与N2O的比例，或是反应物四乙基邻矽酸酯(TEOS，即Tetra-Ethyl-ortho-Silicate)与O2或O3的比例。通常，SiN4的含量越大，SiOX膜层的多孔性质越增加；而氧含量越小，SiOX膜层的密度越小。同样地，若上述多层次扩散障碍层具有两层以上，则可视实际需要，在该多层次扩散障碍层的其他层之间形成其他杂质原子收集层，以达成所需的阻挡效果。
从以上所述可以看出，通过本发明所制造的多层次扩散障碍层结构，不但能有效提高扩散障碍层阻挡杂质扩散的效果，而且不会产生如现有技术出现的副作用。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。
权利要求
1.一种用于低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层结构，其形成于该薄膜晶体管的绝缘基板与多晶矽膜之间，该多层次扩散障碍层结构包括—第一扩散障碍层，该层形成于所述绝缘基板上表面，并经过电浆处理以增加其粗糙度；以及—第二扩散障碍层，该层形成于所述第一扩散障碍层上表面。
2.如权利要求1所述的多层次扩散障碍层结构，还包括第三扩散障碍层，其形成于第二扩散障碍层上表面，而第二扩散障碍层为经电浆处理过以增加其粗糙度。
3.如权利要求1所述的多层次扩散障碍层结构，其中该第一扩散障碍层的材质选自SiNX、SiOX或SiOXNY。
4.如权利要求1或2所述的多层次扩散障碍层结构，其中所述的电浆处理为腐蚀性电浆处理。
5.如权利要求2所述的多层次扩散障碍层结构，其中该第二扩散障碍层的材质选自SiNX、SiOX或SiOXNY。
6.一种用于低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层结构，其形成于该薄膜晶体管的绝缘基板与多晶矽膜之间，该多层次扩散障碍层结构包括—第一扩散障碍层，该障碍层是在该绝缘基板上表面形成的；—第一杂质原子收集层，该层形成于第一扩散障碍层上表面，且为低密度多孔性的构造；以及—第二扩散障碍层，该层是在所述第一杂质原子收集层上表面形成的。
7.如权利要求6所述的多层次扩散障碍层结构，其还包括有第三扩散障碍层和第二杂质原子收集层，其中该第二杂质原子收集层是在所述第二扩散障碍层上表面形成的，且为低密度多孔性的构造，该第三扩散障碍层形成于该第二杂质原子收集层上表面。
8.如权利要求6所述的多层次扩散障碍层结构，其中该第一杂质原子收集层由SiOX材质构成。
9.用于低温多晶矽薄膜晶体管的多层次扩散障碍层结构的制造方法，包括—在绝缘基板上表面形成第一扩散障碍层；—对该第一扩散障碍层进行电浆处理，使该第一扩散障碍层的表面产生凹陷；以及—在该第一扩散障碍层上表面形成第二扩散障碍层。
10.如权利要求9所述的方法，还包括对该第二扩散障碍层进行电浆处理，使该第二扩散障碍层表面产生凹陷，以及在该第二扩散障碍层上表面形成第三扩散障碍层。
全文摘要
一种低温多晶矽(LTPS)薄膜晶体管液晶显示器的多层次扩散障碍层结构和制造方法。藉由经电浆处理增加的多层次扩散障碍层结构各层之间的粗糙度，或者在该多层次扩散障碍层结构的两层之间形成的低密度且构造疏松的杂质原子收集层，来捕捉杂质原子，用以有效阻挡杂质扩散。
文档编号H01L21/428GK1530719SQ03119770
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月11日 优先权日2003年3月11日
发明者曹义昌, 孙铭伟 申请人:友达光电股份有限公司