专利名称：具有增强的薄膜半导体层的柔性显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种例如使用柔性塑料基板的柔性平板显示装置及其制造 方法。
背景技术：
早期的平板显示器使用刚性的和脆性的玻璃作为用于薄膜层的主要支 承体，该薄膜层位于主要支承体的上面。这种方法的缺点是该显示器一点也 不能弯曲并且该显示器不能安全地下落而不用担心摔坏。同时传统的厚的玻 璃基板相对比较沉重。考虑到这一点，开发出使用例如主要由塑料构成的柔 性基板的柔性平板显示器以便提供一种具有较轻重量、抗冲击性和柔韧性的 平板显示器。
柔性平板显示器可包括那些液晶显示器(LCD)类型、有机发光显示器 (OLED)类型和电泳粒子类型等等。该柔性平板显示器包括用于提供耐沖 击和低生产成本的塑料支承层基板。
然而，这种基板中的塑料材料通常具有较大的热膨胀系数(COTE)并 且因此由于制造的过程中的高温而容易膨胀。为了减小膨胀的问题，将层叠
在该塑料基板上并用于显示图像的不同薄膜形成在各自的塑料基板上，同时 将处理温度限制在不大于18(TC或者更低。然而，这种在工艺温度过程上的 限制会防碍具有期望纯度或其它与高，量显示装置相关的特性的薄膜的制 造。
此处在这个相关技术部分中公开的一些信息是为了对本发明的特性提 供更清楚的理解并且对于所属领域的技术人员来说它可能包括不构成现有 技术的公开。
发明内容
依照一个实施例的制造方法包括步骤U)通过使用RF溅射在柔性的 且透明的塑料基板上形成由氧化物构成的薄且柔性的阻挡层，(b)利用例如 使用硅烷的分解反应在阻挡层上形成非晶硅层，使形成的非晶硅层的表面经 受快速热处理，该热处理可改善由经处理的非晶硅层形成的晶体管的电特性。
该方法可进一步包括在沉积阻挡层之前在塑料基板上形成不透气的緩 沖层。
在一个实施例当中，在加工期间将柔性塑料基板支承在基本较厚和较硬
的虛设(dummy)玻璃基板上并且随后移除该虚设(牺牲性)玻璃基板以便提 供基本柔性平板显示装置。
在一个实施例当中，阻挡层包括氮氧化硅(SixOyNz),其中氧对非硅原 子的相对浓度y/(y+z)具有大约是0.35.至0.85的0/(N+0)值。
该方法可进一步包括在阻挡层形成后，从塑料基板移除虚设玻璃基板， 将塑料基板固定至附加的虛设玻璃基板以便使阻挡层附着于附加的虚设玻 璃基板，并在塑料基板的另一表面上形成附加阻挡层。预定的薄膜图案可形 成在附加阻挡层上。
在一个实施例当中，緩冲层形成在塑料基板和阻挡层之间，并且附加緩 冲层进一步形成在塑料基板与附加阻挡层之间。
在一个实施例当中，塑料基板是透明的，由一种或多种有机聚合物构成， 并具有约100jum至约300 jum的厚度，而每个阻挡层和附加阻挡层具有约 10nm至30nm的厚度，并且阻挡层的RF賊射通过使用包含Si3H;的賊射輩巴 来执行。
射频(RF)濺射可在约10MHz到约15MHz的射频下执行，可使用氧 气(02)和氩气(Ar)作为供应的反应/轰击气体来执行，并且可在温度约 100。C或以下来执行。
图1是依照一个实施例的液晶显示器的截面图2A至图2D是图1所示的液晶显示器在其制造方法的中间步骤中的 截面图3是可用于图2A-2D的制造方法中的RF溅射设备的实例的截面图； 图4A至图4C是图1所示的液晶显示器在第二种制造方法的中间步骤 中的截面图5是表示在硅烷分解反应SiH4"Si+2H2中取决于温度的反应自由能的 偏差曲线图；以及
图6是表示在具有所公开的热处埋和不具有所公开的热处理下形成的薄 膜晶体管的漏极电流对栅极电压的曲线图。
具体实施例方式
以下，虽然将液晶显示器作为依照所披露的内容形成的平板显示器的一 个实例进行描述，但是应当理解，其它例如有机发光装置(OLED)、等离子 体显示板(PDP)等的平板显示器也可以通过使用相同的基本技术形成，并 且依照所披露的内容也可以生产其它柔性半导体装置例如使用非晶硅和塑 料基板的太阳能电池阵列。
在图中，为了清楚起见不同层、膜、面板、区域等的厚度可以是放大的 并且因此不是全部按比例。整个说明书中相同的参考数字通常表示相同的元 件。应当理解当将例如层、膜、区域或基板的元件称为位于另一元件之上的 时候，它可以直接位于另一元件之上或者也可出现插入元件。相反的，当将 一个元件称为直接位于另 一元件之上时，不出现插入元件。
以下，将包括柔性塑料基板的柔性液晶显示器作为依照所披露的内容制 造的柔性平板显示器的一个实例来描述。
图1是依照一个实施例的柔性液晶显示器10的主体的截面图。
参考图1,柔性液晶显示器10包括一包括第一柔性塑料基板110的薄膜 晶体管阵列支承面板、 一面向该薄膜晶体管阵列支承面板并包括第二柔性塑
料基板210的公共电极支承面板、以及插入在该两个面板之间的一液晶材料 层300。
基于所使用的技术(LCD或者其它)，导电材料的预定图案可形成在柔 性塑料基板上用于显示图像。该预定的图案可包括互连布线(wiring)、薄膜场 效应晶体管以及后面所描述的电极。
柔性且通常透明的塑料基板110和210中的每个包括聚碳酸酯 (polycarbon )、聚酰亚胺(polyimide )、聚醚砜(polyether sulfone ) ( PES )、 多芳基化合物(polyarylate) ( PAR )、聚乙烯萘酸酯(polyethylene naphthalate ) (PEN)、聚乙烯对苯二酸酯(polyethylene terephthalate ) (PET)和/或其它这 样的材料中的一种或多种。第一塑料基板110的厚度dl可以在大约100 jum到大约300jum之间。
第一阻挡层115置于第一塑料基板110的顶部，在它们之间插入可选的 緩冲层117。该阻挡层115可包括例如Si3N4的不透气材料并且可用于防止从 塑料基板IIO透过的气体或湿气进一步渗透而腐蚀形成在第一塑料基板110 上方的一个或多个薄膜层。
在一个实施例当中，阻挡层115由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮 氧化硅(SixOyNz)、氧化铝(AL203 )和或其它较透明的材料中的一种或多 种制成并且该阻挡层115的厚度d2可以在约lOnm到约30 nm之间。如果阻 挡层115由氮氧化硅(SiON)制成，那么在一个实施例中非硅元素的浓度比 0/(N+0)可以约为0.35到0.85。该阻挡层115可以通过可利用^f氐温工艺(例 如，在180。C或以下)执行的射频(RF)溅射过程形成在塑料基板IIO上。 可利用化学气相淀积(CVD)或溅射来沉积由氮氧化硅(SiON)制成的阻 挡层115。该溅射可以是直流(DC)溅射工艺、射频(RF)溅射工艺、磁 控溅射或者化学反应溅射。在射频溅射的情况下，低氩气(Ar)压力下等离 子体得以维持。
在一个实施例当中，将缓冲层117设置于塑料基板110和阻挡层115之 间。该缓沖层117被用于消除(cure)阻挡层115的缺陷(例如，小孔开口)。 该緩沖层117可包括例如丙烯基树脂(acryl-basedresin)、氨基曱酸乙酯基树 月旨(urethane-based resin )、聚酉旨基才对月旨(polyester-based resin)等可用于适当 地密封阻挡层115中的小孔或者其它类似缺陷的树脂。
如果在高于预定安全处理温度的温度下，该阻挡层U5具有的热膨胀系 数(COTE)与塑料基板110的COTE显著不同，那么由于不同的膨胀率， 塑料基板110会显著地从所期望的平面模式变形，并且塑料基板110的这种 弯曲会导致在阻挡层115出现泄漏缺陷。因此，阻挡层115不能阻挡不希望 有的气体或水汽穿透基板110并腐蚀上面敏感的薄膜层。然而，有了置于塑 料基板110和阻挡层115之间的緩冲层117,即便在柔性塑料基板由于不同 的热膨胀系数而弯曲时，也能够密封阻挡层115的缺陷。
参考图l，所示出的柔性液晶显示器10包括以矩阵形式形成的多个栅极 线(未示出)和多个数据线(未示出)、形成在栅极线和数据线交叉部分处 的多个薄膜晶体管T、以及连接至薄膜晶体管T的多个像素电极175。
每个薄膜晶体管包括形成在栅极线层中的栅电极、形成在数据线层中的
源电极和漏电极、以及由非晶硅材料制成并位于栅极线层和数据线层之间的 有源层。该非晶硅可利用低温化学气相淀积(CVD)形成，例如包括含硅物 质(即，硅烷)的化学分解的CVD。
在一个实施例当中，通过使用硅烷(SiH4)和氬气(H2)作为输入反应 气体的等离子体增强化学气相淀积(PECVD)工艺来沉积非晶硅层。在处理 过程中，使用氢气作为催化剂，在相对较高的温度下，硅烷中的一些被分解 从而驱动有利于固体硅的形成的反应，而后该固体硅沉积在基板上从而初始 地限定非晶硅层。
栅极线(未示出)传送栅极信号并大体在横向上延伸。每个栅极线包括 连接至栅极线末端的栅极焊垫(未示出)，并接收来自外部驱动电路的栅极 信号且向栅极线传送栅极信号、以及多个栅极电极120。
数据线(未示出)传送数据信号并基本在纵向上延伸。每个数据线包括 连接至数据线末端并接收来自外部驱动电路的图像信号且传送该图像信号 至数据线的数据焊垫(未示出)、以及多个源电极162。多个漏电极163与数 据线171分离，并且与源电极162相对设置，从而限定沟道区域，该沟道区 域的导电率可由施加到相应栅电极120上的电压来控制。
每个薄膜晶体管T包括栅电极120、形成在栅电极120上方的栅极-薄膜 绝缘层130、形成在栅极绝缘层130上方的半导体层140、形成在半导体层 140上的欧姆接触层151和152、以及分别形成在欧姆接触层151和152上 的源电才及162和漏电才及163。
该栅极绝缘层130可由例如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氮氧化硅 (SiOxNy)等绝缘材料制成，其中x和y是由工艺决定的变量，其中栅极绝 缘层130可选择地在阻挡层115之上延伸，甚至是在栅电极120或者其相应 的栅极线(未示出)不会与另一导体短路的位置上延伸。如所看到的，包括 由反应形成的非晶硅的半导体层140形成在栅极绝缘层130之上，此处后者 被置于栅电极120上从而产生栅电极和半导体层140之间的电容耦合。欧姆 接触层151和152可由重掺杂n型杂质的n+氢化非晶硅制成从而提供与更 轻掺杂的半导体层140的非整流接触。此处，该欧姆接触层151和152彼此 分离且相对于对应的栅电极120 4皮此相对设置。
源电极162和漏电极163由导电材料形成，该导电材料电连接至且布置 在相应的欧姆4妄触层151和152上。
钝化层170形成在包括源电极162和漏电极163的数据线上。该钝化层 170可以包括通过PECVD或者其它适当的沉积技术沉积的氮化硅(SiNx )、 a-Si:C:O或者a-Si:C:F和/或该钝化层170可以包4舌基于丙烯酰基的 (acryl-based)有机层等等。钝化层170具有多个暴露薄膜晶体管T的漏电极 163的接触孔171。
多个像素电极175形成在钝化层170上并且通过接触孔171延伸以便每 个像素电极175通过各自的接触孔171与相应的漏电极163连接，并且因此 薄膜晶体管T与像素电极175相互之间电连接。如果LCD是反射型液晶显 示器，那么该像素电极175可由例如具有高反射率的铝(Al)或者银(Ag) 的导电材料层制成。如果LCD是透射型液晶显示器(即，背光型)，那么该 像素电极175可由例如铟锡氧化物(ITO)或者铟锌氧化物(IZO)的透明导电 材料层制成。或者，在透射反射型的液晶显示器中每个像素电极175既包括 透明电极区域也包括反射电极区域。
在包括第一柔性塑料基板110的薄膜晶体管(TFT)阵列支承面板上方 提供公共电极支承面板，该公共电极支承面板面向该薄膜晶体管阵列支承面 板并包括第二柔性塑料基板210。该公共电极支承面板进一步包括多个形成 在第二塑料基板210上的黑矩阵区域220，多个代表如红、绿和蓝三原色的 滤色器230，以及形成在黑矩阵220和滤色器230下方的公共电极245。
平坦化保护层240可形成在公共电极245与黑矩阵220和滤色器230之间。
黑矩阵220防止滤色器230之间的区域内的光泄漏并且防止外部光传输 至薄膜晶体管T从而防止影象失真。黑矩阵220可包括单层结构或者双层结 构，可由铬、氧化铬、和/或氮化铬制成或者由包括黑色颜料的感光性有机材 料制成。此处，黑色颜料可以是碳黑或者氧化钛。
滤色器230基本置于由黑矩阵220包围的开孔区域内。在一个实施例当 中，滤色器230由感光有机材料制成。
保护层240保护滤色器230并且提供平坦表面。在一个实施例当中，保 护层240由基于丙烯酰基的环氧材料制成。
公共电极245由例如ITO、 IZO等的透明导电材料制成。该7>共电极245 与像素电极175配合，向液晶材料层300的各个区域施加所需要的电压信号。
如果像素电极175和公共电极245之间产生电位差，则通过液晶层300
产生电场，其中的液晶分子的取向确定为所生成的电场的函数。
使用间隔密封剂250将分别包括第一和第二柔性塑料基板110和210的 第一和第二支承显示面板彼此装配在一起。层300的液晶材料可通过使用真 空注射或点滴注射(drop injection)注入到第一和第二支承显示面板之间。 密封剂250使流入两个基板110和210之间的空间内的气体或水汽最少。该 密封剂250可通过光(即，UV)和/或热而>5更化。
虽然没有示出，进一步地，可将附加的阻挡层(barrier layer)布置在第二 柔性塑料基板210的一侧或两侧上。
下文中，将参考图2A至2D以及图3详细描述图1所示液晶显示器的 制造方法。
图2A至图2D是图1所示液晶显示器在制造方法的中间步骤的截面图， 而图3是可用于该制造方法的RF溅射装置示例的截面图。
参考图2A,将柔性塑料基板110附到基本更坚硬并且更厚的虚设 (dummy)玻璃基板100的平坦的主表面上。通过附于牺牲性且以后被移除的 玻璃板，使该柔性塑料基板110保持基本平坦的结构，从而可在不损失平面 性的情况下执行随后的制造过程。换句话说，该虚设玻璃基板100支承塑料 基板IIO,从而预定的图案可形成在塑料基板110上的精确位置中，并且可 在制造过程中减少塑料基板110的变形。
该柔性的并且实质上是光可透射的塑料基板110的材料可包括聚碳酸酯 (polycarbon )、聚酰亚胺(polyimide)、聚醚石风(polyether sulfone) ( PES )、多 芳基化合物(polyarylate ) (PAR)、聚乙烯萘酸酯(polyethylene naphthalate) (PEN )、聚乙烯对苯二酸酯(polyethylene terephthalate ) (PET)等中的 一种或 多种。依照本发明的一个实施例，该塑料基板110的厚度dl为大约lOOjim 到大约300 Mm。
在附到虚设玻璃基板100上并且被虚设玻璃基板100平坦化之后，可选 择地将一缓冲层117通过涂敷、丝网印刷等形成在塑料基板IIO上，以便为 随后增加的阻挡层(图2B中的115)提供缺陷修复，其中緩冲层117例如 包括树脂，如基于丙烯酰基的树脂、基于氨基曱酸乙酯的树脂或者基于聚酯 的树脂等。緩沖层117的形成也可以省略。
接下来，如图2B所示，例如一包括氮氧化硅(SiON)的阻挡层115形 成在塑料基板110上。阻挡层115的形成可在大约9(TC到大约200。C进行。
该阻挡层115可具有大约10nm到大约30nm的厚度d2。该阻挡层115可具 有约0.35到约0.85的氧与其它非硅元素的浓度比(0/ (N + 0))。该阻挡层 115防止气体、潮气或其它蒸汽通过基板110渗透而导致腐蚀通过后续工序 形成于塑料基板110顶部的多个可能的敏感层。该阻挡层115还有助于防止 在随后工序中塑料基板110的变形。
该阻挡层115可通过以相对较低温度的工艺执行的RF溅射而形成。由 氮氧化硅(SiON)制成的阻挡层115可使用化学气相淀积(CVD)或者溅 射来沉积。在RF溅射的情况下，可在低氩气(Ar)压力下维持反应等离子 体，其中该等离子体氧化和/或氮化从溅射靶提供的含硅材料。
在一个实施例当中，如图3所示使用RF溅射装置300形成阻挡层115。
RF賊射装置300包括限定了反应空间的真空室310、位于真空室310 上侧的上电极320、固定在上电极320上的耙330、位于真空室310下侧并 面对上电极320的下电极340、向上电极320提供电源的RF电源装置350、 以及位于RF电源装置350和上电极320之间的阻抗匹配单元360。该真空 室310具有进口 370和出口 380。诸如反应气体(即，02或N02或NO)和 氩气(Ar)的气体通过进口 370流入真空室310。出口 380连接至真空泵(未 示出)从而使真空室内保持低压力(真空)状态。
将由玻璃基板IOO支承的塑料基板110安装在下电极340 (基座)上。 此处，上电极320连接至射频电源装置350并且下电极340接地。靶330可 包括S^N4。向上电极320提供射频电源，于是通过上电极320和下电极340 之间的电压差产生等离子体。
等离子体使输入的氩气流变成电离的，并且该电离的氩气轰击靶330。 因此，由于电离的氩气与靶300的碰撞，靶的Si3N4的粒子被溅射出来并电 离，并且电离的Si和N原子与从反应气体中释放出的氧原子结合被沉积在 塑料基板110上。该射频电源可具有约10MHz至约15MHz的射频，并且该 射频电源可特别具有约13.56MHz的射频。此处，沉积可在大约9(TC到200 。C下执行，并且更具体地可以在大约IO(TC或更低的温度下执行。
接下来，如图2C所示，用于显示图像的例如导电材料的预定图案形成 在阻挡层115上。
该预定图案可包括如上所述的多条互连线、多个薄膜晶体管T、以及多 个电极。
现在，将详细描述用于限定薄膜晶体管T的半导体层的形成方法。该薄 膜晶体管T的半导体层包括非晶硅。然而，非晶硅可具有与其它材料混合的 不同分布，这是显而易见的。
首先，基于例如硅烷(SiH4)的含硅材料的分解，通过低温化学气相沉 积(CVD)将非晶硅层沉积。非晶硅层可在约9(TC到约20(TC下，并且更具 体地在一个实施例中在约IOO'C到约180。C下以该工艺沉积。
接下来，依照本公开，CVD形成的非晶硅层经受快速热处理以提高该 非晶硅层的电特性和纯度特性。此处，热处理可以在非晶硅层被图案化之前 或者之后执行，或者在例如电极层或者钝化层的其它层形成在半导体层上之 后执行。此处，该快速热处理可在塑料基板基本没有发生变形的方式下执行。
该快速热处理可通过使用烘箱(oven)、例如氙灯或者卣素灯的灯，以及 激光来执行。此处，该快速热处理可通过约0.5。C/秒至约200。C/秒的升温及 约0.5。C/分到约10。C/分的降温来执行，并且可优选通过约1.5。C/秒至约3'C /秒向上的升温及约1.5。C/秒到约3。C/秒的降温来执行。
在一个实施例当中，首先使用烘箱在约l分钟到约5分钟的过程中将非 晶硅层的温度从室温增加到约180。C至约30(TC。 一旦获得预定的高温，该 非晶硅层就被冷却回至室温，例如通过将其从烘箱取出并暴露在环境温度 下。
在另 一个实施例当中，该具有非晶硅层的塑料基板110可在约几秒至约
约80(TC的高温的任意空间。在另一个实施例当中，使用点激光(spot laser) 执行快速热处理，该具有非晶硅层的塑料基板110经受具有约280nm至约 320nm的波长和大约190mJ/cm2至约240mJ/cm2的能量密度的激光束。
如上所迷，依照所披露的实施例，在该柔性液晶装置的制造方法中，非 晶硅层经受时间短暂但充分的快速拔处理以便CVD形成步骤剩下的多余的 氢的主要部分从非晶硅层逐出且/或悬硅键(dangling silicon bonds)被处理从 而产生更均勾分布的化学计量的非晶硅。从图5可以看出，去除多余的氢有 助于提高由热处理的非晶硅层形成的晶体管的电特性。对快速热处理步骤的 时间和热预算(thermal budget)进行控制以便防止下面的塑料基板110实质上 变形。
参考图2D，将具有多个层的第二柔性塑料基板210与具有多个层的第
一柔性塑料基板IIO对准以便这两个基板彼此面对，而后使用密封剂250将 两个相对的塑料基板110和210组装起来。
最后，将虚设玻璃基板IOO从塑料基板IIO上移除以最终形成该柔性液 晶显示器10。在一个实施例当中，虚设玻璃基板IOO足够厚以便在快速热处 理的过程中充当散热器，从而有助于防止实质上较薄的柔性塑料基板110变 形或者损坏。
下面将参考图4A至图4C详细说明依照另一个实施例的图1所示液晶 显示器的制造方法。
图4A到图4C是依照另一实施例的图1所示液晶显示器在制造方法的 中间步骤的截面图。
对于该第二实施例，仅描述相对于上述实施例有区别的特征并且省略相 似的特征。-故省略的特4i与上面描述的特4i相对应。
参考图4A,阻挡层115形成在塑料基板110的一个表面上，而后者则 附着到第一虛设玻璃基板100上。
如图4B所示，将塑料基板110从第一虚设玻璃基板100上移除，然后 将阻挡层115附着到另一虛设玻璃基板105上。
参考图4C，附加阻挡层116形成在被固定到第二虛设玻璃基板105的 塑料基板110的另一个表面上。而后，如图4C所示，在阻挡层116上形成 用于显示图像的预定图案(包括非晶硅层)。
此处，该预定图案可包括如上所述的多个布线、多个薄膜晶体管、以及 多个电极。
特别地，在一个实施例中，薄膜晶体管半导体层的形成方法包括通过低 温化学气相沉积(例如硅烷的分解)沉积非晶硅层并对该沉积的非晶硅层执 行快速热处理从而提高该非晶硅层的电特性。
如上所述，可将该非晶硅层在约90。C至约200。C下沉积，并且更具体地 可在约IO(TC至约180。C下沉积。
该快速热处理可在约18(TC至约80(TC下执行。
如果该快速热处理在高于约80(TC的温度执行，非晶硅层会结晶。因此， 用于包括非晶硅层的装置的快速热处理应当在低于约800。C下执行。 现在参考图5和图6详细描述该薄膜晶体管的半导体层的电特性。 在一个实施例当中，将硅烷(SiH4)作为用于CVD生成的硅的原材料。
图5是表示基于SiH4—Si+2H2的分解反应期间所维持温度的反应自由能量的 偏差图(在吉布斯(Gibbs)能量上的变化)，图6是表示由上述使用快速热处 理和不使用快速热处理的制造方法形成的薄膜晶体管漏极电流与栅极电压 的特性图。
参考图5，用于在使用CVD的非晶硅层的沉积期间发生的硅烷分解反 应的吉布斯自由能量随着温度的升高而减少并且因此当温度升高时反应更 力口向右进行。
SiH4(g)—Si(s)+2H2(g)T
活泼或者不活跃。因此，在低温下SiH4气体不能被完全分解，因而通过低温 化学气相沉积而沉积的非晶硅层可包括没有完全去除氢原子的硅原子和/或 具有悬键(danglingbonds)的硅原子。硅可以是多孔固态结构，其中孔充满氢 化的硅而不是基本上仅仅是硅(这不包括CVD工艺中可引入的任何P型或 者N型导电掺杂剂)。
然而，如图6的例子所示，在依照以上实施例的柔性液晶装置的制造方 法中，CVD形成的非晶硅层经受短时间的快速热处理，以便至少大部分多 余的氢从非晶硅层逐出和/或修复悬硅键，从而增强由非晶硅层形成的晶体管 的电特性。
现在，参考图6，详细描述依照所公开的实施例的实验实例的薄膜晶体 管的工作特性的变化。
在一个实验实例当中，为了比较测量快速热处理对CVD形成的非晶硅 层的影响，在约100。C下使用低温CVD (LTCVD)将非晶硅层沉积，并且 对一组这样的晶体管不执行快速热处理(表示为正常的LTCVD)，而对第二 组这样的晶体管在约250°C (表示为在250。C的RTA)的高温下执行快速热 处理，并且对第三组这样的晶体管在约300°C (表示为在30(TC的RTA)的 高温下执行快速热处理，并且随后分别测量具有这些经过不同处理的非晶硅 层的薄膜晶体管的Ids对Vp的性能。此处，除了进行快速热处理的场所之 外其它的条件都相同，对快速热处理进行控制以便不发生塑料基板实质上的 变形。
参考图6,在快速热处理(在25(TC下的RTA和在300'C下的RTA)下 的薄膜晶体管比那些不使用快速热处理(普通的LTCVD)的晶体管显示出
更好的电流特性(例如更高的正向电流和/或较小的反向偏置泄漏电流)。因 此，经过热处理的晶体管具有更适合需要的用于液晶或者其它平板显示器的 漏极电流对栅极电压的特性。
因此，在柔性液晶平板显示器的制造方法中或在具有柔性塑料基板和在 较低温度下沉积的非晶硅层的其它类型平板显示器的制造中，非晶硅层至少 在形成晶体管的位置经受短时间的快速热处理，以便将多余的氢从非晶硅层
去除和/或修复悬硅4建，从而提高由非晶硅层形成的晶体管的电特性，同时防
止下面的塑料基板实质的变形。
如上所述，快速热处理可使用烘箱、例如氙灯或卣素灯的RTP灯、以及 激光来进行。
当使用烘箱时，在从室温到约180。C至约30(TC高温的温度范围将非晶 硅层加热1分钟至5分钟。 一旦获得预定温度，就将非晶硅层冷却。
当使用氙灯或卣素灯时，具有非晶硅层的塑料基板IIO可在几秒至几十 秒内穿过已经加热到温度约500。C至约800。C的任何空间。
当使用激光执行快速热处理时，具有非晶硅层的塑料基板IIO经受具有 约280nm至约320nm的波长和大约190mJ/cm2至约240mJ/cm2的能量密度 的激光束。
虽然上面描述了 一些实际的和示范性的实施例，但是应当理解本公开不 限于上面公开的平板显示器的实施例，相反的，本发明希望覆盖包括在本公 开精神和范围内的不同变换和等价的结构，包括薄膜晶体管形成在热敏基板 (即塑料基板)上的其它应用，其中热敏基板受长时间暴露在相对较高的温 度下的不利影响。
权利要求
1、一种制造方法，包括通过化学气相沉积工艺在塑料基板之上沉积非晶硅层；以及使至少非晶硅层的区域经受快速热处理从而加强大部分剩余的氢和/或其它不希望有的元素的移除，同时不实质上不利地影响塑料基板。
2、 如权利要求l所述的方法，进一步包括-.在沉积所述非晶硅层之前在所述塑料基板上形成阻挡层，其中所述阻挡 层基本不能渗透预定一种或更多种气体或蒸汽。
3、 如权利要求2所述的方法，其中该阻挡层包括氮氧化硅SixOyNz, x、 y和z是预定的数。
4、 如权利要求1所述的方法，其中所述化学气相沉积在不高于180。C下 执行。
5、 如权利要求1所述的方法，其中通过在从室温到约18(TC至约300°C 高温的温度范围下，用烘箱加热约1分钟至约5分钟来执行所述快速热处理。
6、 如权利要求l所述的方法，其中通过约0.5。C/秒至约2(TC/秒的升温 以及约0.5。C/分至约10。C/分的降温来执行所述快速热处理。
7、 如权利要求6所述的方法，其中通过约1.5。C/秒至约3。C/秒的升温 以及约1.5。C/秒至约3。C/秒的降温来批行所述快速热处理。
8、 如权利要求1所述的方法，其中在使用氙灯或卣素灯预先加热到约 500'C至约80(TC的任何空间中，执行所述快速热处理几秒至几十秒。
9、 如权利要求8所述的方法，其中通过使具有所述非晶硅层的所述塑 料基板经过使用氙灯或卣素灯预先加热到约500。C至约80(TC的任何空间几 秒至几十秒来执行所述快速热处理。.
10、 如权利要求l所述的方法，其中通过使具有所述非晶硅层的所述塑 料基板经受具有约280nm至约320nm的波长和大约190mJ/cn^至约 240mJ/cm2的能量密度的激光束来执行所述快速热处理。
11、 如权利要求3所述的方法，其中该阻挡层具有约0.35至约0.85的 氧与其它非硅元素的浓度比。
12、 如权利要求3所述的方法，进一步包括 在所述塑料基板和所述阻挡层之间形成緩沖层。
13、 如权利要求3所述的方法，其中所述塑料基板具有约100Mm至约 300mhi的厚度。14、 如权利要求3所述的方法，其中所述阻挡层具有约10nm至约30nm的厚度。15、 如权利要求3所述的方法，其中使用包含Si3Hj的靶通过射频RF 賊射形成所述阻挡层。16、 如权利要求15所述的方法，其中所述射频溅射在约lOMHz至约 15MHz的射频下执行。17、 如权利要求15所述的方法，其中使用氧气02和氩气(Ar)作为反 应气体来执行所述射频溅射。18、 如权利要求15所述的方法，其中在约IOO'C或100。C以下的温度下 执行所述射频溅射。19、 一种制造方法，包括 在虚设玻璃基板上固定塑料基板；通过射频溅射在所述塑料基板上形成阻挡层；通过化学气相沉积在所述阻挡层上沉积非晶硅层；以及使所迷非晶硅层经受快速热处理，其中在约90。C至约180。C执行所述化学气相沉积，并且在约150。C至约 800 °C执行所述快速热处理。20、 如权利要求19所述的方法，吝中在约9(TC至约130。C执行所述化 学气相沉积，并且在约20(TC至约500。C执行所述快速热处理。21、 如权利要求20所述的方S'，其中所述阻挡层包括氮氧化硅SiON 并且所述阻挡层具有约0.35至约0.85的0/(N+0)元素浓度比。22、 如权利要求l所述的方法，其中所述化学沉积工艺是倾向于将仍与 所述非晶硅层的硅原子结合的大部分氢原子或者其它不需要的元素留下的 工艺。23、 如权利要求22所述的方法，其中所述快速热处理是一种这样的热 处理，其增强大部分所留下的氬和/或其它不希望有的元素的移除且同时基本 不负面影响所述塑料基板。24、 如权利要求12所述的方法，其中所述緩冲层构造来修复所述阻挡 层中的缺陷。
全文摘要
本发明涉及具有增强的薄膜半导体层的柔性显示装置及其制造方法，包括通过RF溅射在柔性塑料基板上形成阻挡层，在塑料基板上形成非晶硅层，以及使非晶硅层经受快速热处理从而改善非晶硅层的电特性和/或均一性。
文档编号H01L21/70GK101097854SQ200710129230
公开日2008年1月2日 申请日期2007年2月25日 优先权日2006年2月21日
发明者崔在镐, 梁成勋, 金秉濬 申请人:三星电子株式会社