专利名称：制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管的技术，特别是涉及一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的
方法及设备的技术。
背景技术：
薄膜晶体管(TFT)是电子平板显示行业的核心部件，被广泛应用于从手机到大尺寸电视在内的各种显示应用领域。 目前的薄膜晶体管技术主要有非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和微晶硅薄膜晶体管。其中非晶硅薄膜晶体管具有迁移率低、稳定性差的问题，不能适用于一些高要求的领域(如有机发光显示器件)，多晶硅薄膜晶体管虽然可以解决上述问题，但其存在均匀性差，制造成本高的问题，而微晶硅薄膜晶体管技术可以解决上述两种技术的问题，因此得到越来越广泛的应用。 在微晶硅薄膜晶体管制造工艺中非晶硅薄膜的晶化是其中的关键技术，而非晶硅薄膜在玻璃基板上进行晶化时，必须使用低温晶化。目前非晶硅薄膜的低温晶化主要采用激光退火，由于激光技术具有局限性，例如准分子激光器的功率不稳定，会引起晶化不均匀，从而导致显示图像的不均匀，而半导体激光器虽然功率稳定，但其功率较小，而且半导体激光器的波长和硅的吸收波长也很难匹配，目前比较成熟的大功率半导体激光器是红外激光器，然而由于硅对红外光吸收很少，所以必须要在硅薄膜表面制作吸收层才能晶化，这会增加制造成本，而且还会引起吸收层对硅薄膜的污染。另外，激光系统比较复杂，成本很高，这也是微晶硅薄膜晶体管普及应用的主要障碍之一。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种硅薄膜晶化均匀，且在制造过程中不会污染硅薄膜，并能降低制造成本的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法及设备。 为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法，其特征在于，具体步骤如下 1)在一真空腔内设置电子枪、电子束聚焦电极和电场偏转电极；
2)将沉积有非晶硅薄膜的基板去氢处理后放入真空腔；
3)对真空腔抽真空，使其真空度达到1 X 10—3Pa ; 4)启动电子枪，使其发射电子束，并施加阳极电压对电子束进行加速，同时利用电
子束聚焦电极将电子束聚焦至基板的局部非晶硅薄膜上，使该处非晶硅晶化； 5)利用电场偏转电极控制电子束左右偏转，使其左右向扫描基板的非晶硅薄膜； 6)前后向移动基板，然后重复步骤5)至6)，直至电子束扫描完整个基板上的非晶
硅薄膜，使其晶化为微晶硅薄膜。 进一步的，所述电子束的功率密度在1000w/cm2至3500w/cm2之间。
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进一步的，所述非晶硅薄膜晶化为微晶硅薄膜后，其晶粒尺寸在5纳米至2微米之间。 本发明所提述的一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备，其特征在于包括设置于真空腔内的电子枪、电子束聚焦电极和电场偏转电极，所述电子枪用于发射电子束，所述电子束聚焦电极用于将电子束聚焦于被加工工件上，所述电场偏转电极用于控制电子束偏转，使其往返扫描被加工工件。 进一步的，所述电子束聚焦装置是电聚焦电极或磁聚焦器。
进一步的，所述电子束偏转装置是磁场偏转器或电场偏转器。 本发明提供的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法及设备，利用电子束将非晶硅薄膜晶化为微晶硅薄膜，由于电子束的能量很稳定，不会发生晶化不均匀的问题，而且电子束的能量能被硅基本吸收，因此在晶化时不需要在硅薄膜表面制作吸收层，也因此而不会污染硅薄膜；另外利用电磁偏转器能控制电子束左右向精确扫描，并通过移动基板控制其前后向扫描，电子束系统相比激光装置具有控制装置简单、输出功率大、成本低的特点，因而能降低微晶硅薄膜的制造成本。
图1是本发明实施例的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法的示意 图2是本发明实施例的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法、结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法，其特征在于，具体步骤如下 1)在一真空腔内设置电子枪1、电子束聚焦电极2和电场偏转电极3 ;
2)将沉积有非晶硅薄膜的基板5去氢处理后放入真空腔；
3)对真空腔抽真空，使其真空度达到1 X 10—3Pa ; 4)启动电子枪，使其发射电子束4，并施加阳极电压对电子束4进行加速，同时利用电子束聚焦电极2将电子束4聚焦至基板5的局部非晶硅薄膜上，使该处非晶硅晶化；
5)利用电场偏转电极3控制电子束4左右偏转，使其左右向扫描基板5的非晶硅薄膜； 6)前后向移动基板5，然后重复步骤5)至6)，直至电子束4扫描完整个基板5上的非晶硅薄膜，使其晶化为微晶硅薄膜。 所述电子束4的功率密度在1000w/cm2至3500w/cm2之间时，非晶硅薄膜的微晶化效果最佳。 所述非晶硅薄膜晶化为微晶硅薄膜后，其晶粒尺寸在5纳米至2微米之间。
如图2所示，本发明实施例所提供的一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备，其特征在于包括设置于真空腔内的电子枪1 、电子束聚焦电极2和电场偏转电极3，所述电子枪1用于发射电子束，所述电子束聚焦电极2用于将电子束聚焦于被加工工件上，所述电
4场偏转电极3用于控制电子束偏转，使其往返扫描被加工工件。
所述电子束聚焦电极2是电聚焦电极或磁聚焦电极。
所述电场偏转电极3是磁场偏转电极或电场偏转电极。 本发明的原理是利用电子枪发射的电子束冲击非晶硅薄膜表面，使高速的电子能量转化为热能对非晶硅薄膜局部加热，通过对加热温度和时间的控制使该处微晶硅晶化，控制电子束扫描整张非晶硅薄膜即可将其晶化为微晶硅薄膜。
权利要求
一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法，其特征在于，具体步骤如下1)在一真空腔内设置电子枪、电子束聚焦电极和电场偏转电极；2)将沉积有非晶硅薄膜的基板去氢处理后放入真空腔；3)对真空腔抽真空，使其真空度达到1×10-3Pa；4)启动电子枪，使其发射电子束，并施加阳极电压对电子束进行加速，同时利用电子束聚焦电极将电子束聚焦至基板的局部非晶硅薄膜上，使该处非晶硅晶化；5)利用电场偏转电极控制电子束左右偏转，使其左右向扫描基板的非晶硅薄膜；6)前后向移动基板，然后重复步骤5)至6)，直至电子束扫描完整个基板上的非晶硅薄膜，使其晶化为微晶硅薄膜。
2. 根据权利要求1所述的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法，其特征在于所述电子束的功率密度在1000w/cm2至3500w/cm2之间。
3. 根据权利要求1所述的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法，其特征在于所述非晶硅薄膜晶化为微晶硅薄膜后，其晶粒尺寸在5纳米至2微米之间。
4. 一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备，其特征在于包括设置于真空腔内的电子枪、电子束聚焦电极和电场偏转电极，所述电子枪用于发射电子束，所述电子束聚焦电极用于将电子束聚焦于被加工工件上，所述电场偏转电极用于控制电子束偏转，使其往返扫描被加工工件。
5. 根据权利要求4所述的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备，其特征在于所述电子束聚焦装置是电聚焦器或磁聚焦器。
6. 根据权利要求4所述的制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的设备，其特征在于所述电场偏转装置是磁场偏转器或电场偏转器。
全文摘要
一种制造薄膜晶体管的微晶硅薄膜的方法及设备，涉及薄膜晶体管的技术领域，所解决的是现有技术的薄膜会晶化不均匀或受污染，以及制造成本高的技术问题。制造方法利用电子枪发射的电子束冲击非晶硅薄膜表面，使高速的电子能量转化为热能对非晶硅薄膜局部加热，通过对加热温度和时间的控制使该处微晶硅晶化，并通过控制电子束扫描整张非晶硅薄膜，从而将其晶化为微晶硅薄膜。制造设备包括设置于真空腔内的用于发射电子束电子枪、用于将电子束聚焦于被加工工件上的电子束聚焦电极、用于控制电子束偏转以扫描被加工工件的电场偏转电极。利用本发明提供的方法及设备，所制造的硅薄膜晶化均匀、制造过程中硅薄膜不会受污染，且能降低制造成本。
文档编号H01L21/20GK101752230SQ20081020418
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者张羿, 陈科 申请人:上海广电电子股份有限公司