專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
對(duì)本發(fā)明，美國(guó)政府依據(jù)美國(guó)能源部與加利福尼亞大學(xué)之間關(guān)于勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Livermore National Laboratory)運(yùn)作的第W-7405-ENG-48號(hào)合同而享有權(quán)利。
如上述參考的美國(guó)專利5,346,850例示，已在低溫(＜250℃)制造出高性能多晶硅器件。這是通過(guò)用短脈沖紫外激光，比如波長(zhǎng)為308nm的ArF激發(fā)物激光，晶化非晶硅層(和活化雜質(zhì))實(shí)現(xiàn)的。極短脈沖持續(xù)時(shí)間(20～50ns)允許硅薄膜熔化并再結(jié)晶而不損傷基片或器件中的其它層。這種方式產(chǎn)生的多晶層提供了高載流子遷移率并增強(qiáng)雜質(zhì)濃度，導(dǎo)致更好的性能。
本發(fā)明拓展了上述方法和工藝的能力，以在足夠低的溫度制造非晶和多晶溝道硅薄膜晶體管，防止損傷到低成本的所謂低溫塑料基片。本發(fā)明使用一反射性涂層以在加工過(guò)程中為塑料基片提供輻射保護(hù)。在該塑料基片上沉積一反射性涂層以保護(hù)其免受加工過(guò)程中由激光和高強(qiáng)度輻射源產(chǎn)生的高強(qiáng)度輻射的損傷。在低溫塑料基片上制造硅薄膜晶體管的工藝、薄膜晶體管、和薄膜晶體管基片的設(shè)置(用于本發(fā)明的薄膜晶體管制造)，都有不同于現(xiàn)有薄膜晶體管的特征。它們有許多不同的用途。比如，塑料顯示器和按照本發(fā)明制造的柔性結(jié)實(shí)的塑料基片上的微電子電路可用于便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品(攝像機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話等等)或大面積平板顯示器上。高分辨率大面積飛行模擬器需要大面積的塑料顯示器。柔性探測(cè)器陣列已應(yīng)用于輻射(X射線、伽馬射線)探測(cè)中。絕緣體上生長(zhǎng)的硅外延膜可被用于輻射硬化集成電路。本發(fā)明的許多其它用途已存在且其發(fā)展將產(chǎn)生附加的用途。
本發(fā)明提供了一種于廉價(jià)塑料基片上形成TFT的方法。本發(fā)明的方法使用足夠低的加工溫度，從而能夠使用廉價(jià)的柔性塑料基片。所謂的低溫塑料基片相比于傳統(tǒng)使用的基片，如玻璃，石英和硅，有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。雖然在加工過(guò)程中有短期的高溫，根據(jù)本發(fā)明的方法的加工溫度基本保持為120℃以下。這是通過(guò)使用脈沖激光加工實(shí)現(xiàn)的，該脈沖激光加工在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生所需的溫度，同時(shí)保持基片溫度在損傷閾值溫度(比如，低于120℃)之下。一個(gè)反射性涂層被沉積于塑料基片之上，以保護(hù)該基片在加工過(guò)程中免受由激光或高強(qiáng)度輻射源產(chǎn)生的高強(qiáng)度輻射。因此，通過(guò)使用本發(fā)明的制造技術(shù)，使基片維持在足夠低的溫度，從而可防止廉價(jià)且柔性的低溫塑料基片受到損傷。本發(fā)明提供一種方法，其依靠在低溫下沉積半導(dǎo)體、電介質(zhì)和金屬的技術(shù)，以及用脈沖能量源來(lái)晶化和摻雜TFT中的各半導(dǎo)體層的技術(shù)。
本發(fā)明顯著地增加了能被用于制造薄膜晶體管的塑料基片的類型。而且，塑料基片具有在傳統(tǒng)基片(比如玻璃或硅)之上的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗芰匣h(yuǎn)為便宜、更輕、更耐久、結(jié)實(shí)和柔軟。根據(jù)本發(fā)明的在低溫塑料基片上制造硅薄膜晶體管的工藝、薄膜晶體管和在制造薄膜晶體管中使用的薄膜晶體管基片的設(shè)置具有與已有的薄膜晶體管不同的特征。它們有許多種不同的用途。比如，在根據(jù)本發(fā)明制造的柔性、結(jié)實(shí)的塑料基片上的塑料顯示器和微電子電路有多種用途，比如用于可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的(field-deployable)便攜式電子設(shè)備、戰(zhàn)場(chǎng)操作設(shè)備和輪船、坦克和飛行器內(nèi)部。高分辨率大區(qū)域的飛行模擬器需要大面積的塑料顯示器。柔性探測(cè)器陣列被用于輻射(X-射線，伽馬射線)探測(cè)。絕緣體上硅薄膜可被用于輻射硬化IC電路。本發(fā)明有很多別的用途且本發(fā)明的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生額外的用途。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是使硅基薄膜晶體管能夠在塑料基片上制造。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目標(biāo)是提供一種制造薄膜晶體管的方法，其中可使用低成本的低溫基片。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供這樣一種制造薄膜晶體管的方法，其中可用廉價(jià)的塑料基片來(lái)替代標(biāo)準(zhǔn)的玻璃、石英以及硅晶片基基片。
本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是提供這樣一種制造薄膜晶體管的方法，其涉及以使用足夠低的加工溫度的工藝來(lái)替代標(biāo)準(zhǔn)的制造工藝，從而能夠使用廉價(jià)的塑料基片。
本發(fā)明還有一個(gè)目標(biāo)是使得能夠用塑料基片來(lái)制造薄膜晶體管，該薄膜晶體管可用于大面積低成本的電子設(shè)備，比如平板顯示器和便攜式電子設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)使用一窄頻帶(narrow-band)反射層，在加工過(guò)程中保護(hù)透明的塑料基片免于因暴露于輻射而導(dǎo)致的損傷。
由下面的說(shuō)明、附圖和并通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1A、1B和1C顯示脈沖激光熔化塑料基片上的硅而形成多晶硅(poly-si)。
圖2A、2B和2C對(duì)損傷提供了說(shuō)明，該損傷可能在脈沖激光熔化圖案化的硅膜時(shí)發(fā)生于塑料基片上。
圖3示出了涂層反射率的測(cè)量結(jié)果。
圖4A、4B、4C、4D和4E示出這樣的配置，其中一個(gè)反射層可被用來(lái)保護(hù)其下的基底或?qū)樱蛊湓诩庸ち硪粚訒r(shí)免受高強(qiáng)度輻射。
圖5A，5B和5C示出使用激光加工制造的TFT結(jié)構(gòu)。
圖6示出用激光摻雜形成于MOSFET的淺結(jié)。
圖7示出在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中使用的另一個(gè)涂層的反射率的測(cè)量的結(jié)果。
在薄膜晶體管(TFT)的制造中，高強(qiáng)度輻射被用來(lái)加工材料。在很多情況下，只需要暴露TFT中特定的材料或區(qū)域于輻射。這是常見(jiàn)的情況，因?yàn)榇嬖趧e的材料，包括基片，易受輻射的損傷。本發(fā)明的TFT是通過(guò)沉積一反射性涂層于這些易受損傷的材料之上以便輻射被反射并阻止損傷而制造的。高強(qiáng)度輻射源可被用于TFT，(如果不是反射性涂層)直接暴露于這樣的輻射，TFT將被損傷。這使得在設(shè)計(jì)工藝時(shí)有更大的靈活性，可以使用易受高強(qiáng)度輻射損傷的材料。
下面這些步驟可用于工藝中，包括高強(qiáng)度輻射以退火、熔化、晶化、摻雜、燒蝕、光刻、直接激光寫(xiě)/成圖案等。高強(qiáng)度輻射源包括短波源，其易于被基片材料吸收(例如，脈沖UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光，UV閃光燈，X射線源等)。反射性涂層包括單層和多層以用于窄帶或?qū)拵Х瓷洹?br> 在低溫塑料基片上制造硅TFT的方法和工藝包括在低溫沉積半導(dǎo)體，電介質(zhì)和金屬的技術(shù)，以及用脈沖能量源，比如激發(fā)態(tài)激光，晶化和摻雜半導(dǎo)體層于薄膜晶體管的技術(shù)。P.G.Carey等在1998年10月6日公布的美國(guó)專利5,817,550上說(shuō)明并要求了這些工藝，該專利轉(zhuǎn)讓給即時(shí)應(yīng)用的受讓人。這里將美國(guó)專利5,817,550的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求和附圖結(jié)合作為參考。
從下列具體說(shuō)明中可獲得對(duì)本發(fā)明的更好的理解(1)在低溫塑料基片上制造硅薄膜晶體管的方法和工藝；(2)薄膜晶體管和(3)薄膜晶體管基片組以用于制造薄膜晶體管。本說(shuō)明書(shū)提供了優(yōu)選的本發(fā)明的實(shí)施方案。
第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案提供脈沖激光晶化和摻雜成圖案的硅薄膜于透明塑料基片，其有多層窄帶反射性涂層。第二實(shí)施方案提供脈沖激光摻雜CMOS結(jié)，其中在MOSFET門(mén)，絕緣氧化物和別的區(qū)域的上部沉積有一反射層，以保護(hù)它們免受激光脈沖的損傷。該步驟將下列制造成為可能1)用硅基片或絕緣體上外延硅層為CMOS集成電路形成淺結(jié)；2)在塑料基片上為硅(或鍺)微電子(器件)形成淺結(jié)；3)在塑料基片上的動(dòng)態(tài)矩陣平板顯示器(active matrix flat panel display)；4)在塑料基片上的高性能硅(或鍺)基電子電路。
兩個(gè)被克服的技術(shù)障礙是(1)制造和(2)摻雜多晶硅膜，同時(shí)防止對(duì)塑料基片的任何熱損傷。傳統(tǒng)工藝制造或摻雜多晶硅需要溫度在600℃或以上，該溫度會(huì)損傷塑料。本發(fā)明通過(guò)使用脈沖激光退火以制造多晶硅，以及反射性涂層，來(lái)防止對(duì)塑料的損傷，從而克服這些障礙。
參考圖1A，1B和1C，提供了有助于理解本發(fā)明的信息。這些圖示出了脈沖激光熔化塑料基片上的硅形成多晶硅的工藝，一般由參考號(hào)10表示。這說(shuō)明了多晶硅(poly-si)基的薄膜晶體管于低溫塑料基片的制造。
該技術(shù)，圖示于圖1A，1B和1C，涉及使用高強(qiáng)度紫外激發(fā)態(tài)激光脈沖，其被硅膜11的表面吸收。該脈沖能量足夠熔化硅膜11。然而，由于時(shí)間短及硅下面的熱障礙層12，塑料基片13經(jīng)受了短時(shí)間(數(shù)十微秒)的少量熱負(fù)荷，這阻止了對(duì)基片13的任何損傷。圖1A示出了在塑料基片上的最初的非晶硅膜和熱障礙。圖1B示出了通過(guò)激光脈沖15熔化硅層。圖1C示出固化后的多晶硅16。
該工藝的一個(gè)限制是如果塑料基片直接暴露于激光脈沖就會(huì)被嚴(yán)重?fù)p傷。目前本工藝的執(zhí)行中，基片的整個(gè)面積都被硅膜覆蓋以防止暴露于激光。
然而，有時(shí)需要在暴露于激光之前讓硅成圖案，這會(huì)導(dǎo)致圖2A，2B和2C所示的情形。高強(qiáng)度紫外激發(fā)態(tài)激光脈沖25在硅膜21的表面被吸收。脈沖能量足夠熔化硅膜21。在硅24下的熱障礙層22保護(hù)塑料基片23并防止該區(qū)域內(nèi)對(duì)塑料基片23的任何損傷。
如圖2A，2B和2C所示，當(dāng)一個(gè)圖案被使用，硅21/24不能覆蓋熱阻隔層22的整個(gè)區(qū)域。沒(méi)有被硅21/24覆蓋的熱阻隔層/塑料基片的區(qū)域暴露于激光脈沖25。如圖2B所示，激光能量25通過(guò)熱阻隔層22傳遞并被塑料基片23吸收。暴露于激光能量25的塑料基片23的這些區(qū)域易受損傷，且任何覆蓋這些區(qū)域的膜也可能被損傷或分層。被損傷區(qū)域24如圖2C所示。
在本發(fā)明中，一個(gè)高反射性涂層沉積于基片的上層以保護(hù)基片免受激光脈沖。在一個(gè)具體應(yīng)用中，其中一個(gè)透光基片是必須的，一個(gè)窄帶反射性涂層被沉積，其被設(shè)計(jì)成可傳輸可見(jiàn)光(當(dāng)該可見(jiàn)光在激光波長(zhǎng)時(shí)被高度反射時(shí))。加入一個(gè)適當(dāng)設(shè)計(jì)的高反射層以在激光加工步驟中允許更大的靈活性。
一個(gè)窄帶反射性涂層通過(guò)濺射被沉積于聚酯(PET)基片上。這實(shí)際上是一個(gè)多層設(shè)計(jì)。這是通過(guò)使用材料SiNx和SiO2制造的。該涂層的反射率的測(cè)量結(jié)果在圖3中示出。如圖示，涂層對(duì)UV有高反射率，對(duì)波長(zhǎng)在300nm到335nm之間的紫外光的反射率大于70％，而對(duì)可見(jiàn)光則是透明的。然后塑料覆層被暴露于波長(zhǎng)為308nm的激發(fā)態(tài)激光脈沖。塑料能經(jīng)受激光脈沖的能量密度達(dá)到350毫焦/厘米2。一未沉積的PET晶片被測(cè)試出只能經(jīng)受至多50毫焦/厘米2。這清楚地說(shuō)明沉積有反射層的塑料晶片可被用于工藝序列，其中的基片將被暴露于強(qiáng)烈的激光脈沖。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中使用的另一個(gè)覆層的反射率的測(cè)量結(jié)果如圖7所示。其可用材料HfOx和SiO2實(shí)現(xiàn)。HfOx比SiNx在設(shè)計(jì)波長(zhǎng)(308nm)有較小的吸收，且更易制造。該反射覆層是通過(guò)濺射沉積于聚酯(PET)基片的。圖7中的曲線示出該層的理論反射和透過(guò)率。該層對(duì)308nm有大于99％的反射，且對(duì)于可見(jiàn)光(波長(zhǎng)400nm-700nm)有大于94％的透過(guò)。
本發(fā)明由在基片上沉積一反射層和/或別的材料層的物理組成和步驟以保護(hù)其免受由激光或別的高強(qiáng)度輻射源產(chǎn)生的高強(qiáng)度輻射。
參考附圖，特別是圖4A，4B，4C，4D和4E的配置，圖中示出反射層32可用來(lái)在另一層的加工過(guò)程中保護(hù)反射層下的基片或?qū)?1免受高強(qiáng)度輻射35。反射層32被配置以便在加工過(guò)程中使用的輻射從易受不必要的輻射損傷的基片和/或任何別的材料層31反射掉。圖4A，4B，4C，4D和4E對(duì)這樣的多層配置作了說(shuō)明。
在圖4A中，一反射層32直接沉積到基片31，待加工材料33直接沉積到反射層32。除了直接位于反射層32之上的透明層的可能性，圖4B類似于4A。圖4C示出這樣的情況，其中反射層32不僅保護(hù)基片31，也保護(hù)基片上的任何可能吸收輻射和可能被損傷的層。
反射層32也可被配置以保護(hù)在待被加工的材料33之上的材料。如圖4D所示，其中要被保護(hù)的層36位于待被加工的層33之上，且反射層32成圖案以允許特定區(qū)域的輻射。圖4E提供了一個(gè)例子，其中輻射被用來(lái)加工基片37的暴露區(qū)域，而反射層32成圖案以保護(hù)基片之上的層36。
如上所述，反射層反射輻射，否則可能引起對(duì)基片或基片之上的別的層的不必要的損傷。本發(fā)明將使得對(duì)基片使用高強(qiáng)度輻射源成為可能，否則會(huì)對(duì)直接暴露于這樣的輻射的基片產(chǎn)生損傷。而且，圖4D和4E中的配置在IC制造過(guò)程中加工硅基片時(shí)有用。
本發(fā)明可應(yīng)用的工藝包括使用高強(qiáng)度輻射對(duì)基片或其上的任何材料退火、熔化、晶化、摻雜、燒蝕、光刻和直接激光寫(xiě)/成圖案。高強(qiáng)度輻射源包括這些易于被基片材料吸收的短波(例如脈沖UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光器，UV閃光燈，X射線源等)。反射覆層包括用于窄帶或?qū)拵Х瓷涞膯螌雍投鄬印Ｒ粋€(gè)窄帶反射覆層在需要透明基片時(shí)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楦矊訉?duì)可見(jiàn)光可以是透明的。窄帶反射覆層可通過(guò)濺射沉積于聚酯(PET)基片。這可是使用SiNx和SiO2材料的多層設(shè)計(jì)。覆層對(duì)UV有高反射率，對(duì)波長(zhǎng)在300nm和335nm之間的UV大于70％，而對(duì)可見(jiàn)光仍然是透明的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中使用的另一個(gè)覆層可使用材料HfOx和SiO2實(shí)現(xiàn)。HfOx在設(shè)計(jì)波長(zhǎng)(308nm)比SiNx有較小的吸收，也易于制造。該反射覆層通過(guò)濺射沉積于聚酯(PET)基片。該設(shè)計(jì)在308nm有大于99％的反射，對(duì)可見(jiàn)波長(zhǎng)(400nm-700nm)有大于99％的透射。
本發(fā)明通過(guò)在塑料基片上加工硅薄膜晶體管(TFT)而得到進(jìn)一步說(shuō)明。審閱P.G.Carey等在1998年10月6日公布的美國(guó)專利5,817,550(該專利轉(zhuǎn)讓給即時(shí)應(yīng)用的受讓人)可獲得背景知識(shí)。美國(guó)專利5,817,550的揭示在此作為參考。
圖5A示出一個(gè)使用本發(fā)明制造的完整的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案。器件是在塑料基片41上制造的。一透明PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)基片被使用。該P(yáng)ET被暴露于激發(fā)態(tài)激光脈沖(其能量密度為半導(dǎo)體激光加工使用的能量密度)時(shí)易受損傷。一反射覆層42直接沉積到基片41上。為了該工藝，該層可以是由多層組成的窄帶反射性覆層，該多層反射紫外輻射但對(duì)可見(jiàn)光是透明的。一個(gè)可選的熱阻隔層可沉積于該反射層42之上或之下。目前該阻隔層是SiOx或SiNx，且保護(hù)該塑料免受激光加工硅層時(shí)的高強(qiáng)度輻射損傷。
該TFT由一金屬門(mén)46，一門(mén)絕緣體45和一半導(dǎo)體層，其由源極44，漏極47和溝道48組成。我們目前使用鋁作為金屬，SiO2作為絕緣體。半導(dǎo)體可以是硅或鍺，源極和漏極區(qū)被摻雜以達(dá)到高導(dǎo)電率和歐姆接觸。這是傳統(tǒng)的頂澆澆口(top-gate)TFT結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明可通過(guò)考慮在制造TFT中使用的激光熔化和激光摻雜步驟而得到最好的理解。這兩個(gè)步驟在圖5B和5C中作了說(shuō)明。在激光熔化，激發(fā)態(tài)激光脈沖(波長(zhǎng)308nm)被用于熔化半導(dǎo)體層。如圖5B所示，在沒(méi)有半導(dǎo)體的區(qū)域，激光脈沖被反射層所反射。沒(méi)有該反射，激光能量將被塑料基片吸收導(dǎo)致?lián)p傷。沒(méi)有該反射層時(shí)，有必要讓整個(gè)基片區(qū)域覆蓋半導(dǎo)體膜以保護(hù)基片。該反射層使得半導(dǎo)體在激光加工之前成圖案，提高了安排工藝步驟的靈活性。
塑料基片在激光摻雜(圖5C)過(guò)程中也被反射層保護(hù)。在該步驟中，激光脈沖在通過(guò)門(mén)金屬被反射出溝道，熔化半導(dǎo)體的源極和漏極區(qū)。當(dāng)半導(dǎo)體熔化時(shí)，雜質(zhì)分子擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體。這些雜質(zhì)是從氣相(傳統(tǒng)GILD工藝)或在激光熔化之前沉積于表面的薄膜引入的。背景信息可通過(guò)審閱并入這里的美國(guó)專利5,918,140獲得。P.Wickboldt，P.G.Carey，P.M.Smith，A.Ellingboe和T.W.Sigmon在1997年6月16日公布的美國(guó)專利5,918,140中沉積雜質(zhì)和脈沖能量驅(qū)動(dòng)。一半導(dǎo)體摻雜工藝，其通過(guò)使用氣體浸入激光摻雜(GILD)技術(shù)加強(qiáng)摻雜。加強(qiáng)摻雜是通過(guò)先沉積一雜質(zhì)原子薄層于半導(dǎo)體表面而獲得，然后暴露于一個(gè)或多個(gè)激光或離子束脈沖，其將熔化部分半導(dǎo)體至所需的深度，因此引起雜質(zhì)原子進(jìn)入熔化區(qū)。在熔化區(qū)晶化之后，雜質(zhì)原子是電活性的。雜質(zhì)原子通過(guò)等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或別的已知沉積技術(shù)而沉積。
而且，在沒(méi)有半導(dǎo)體的區(qū)域，反射層反射激光脈沖并保護(hù)塑料基片。圖5A-C中的熱阻隔層可以不位于反射層之上，而也可以位于其下。當(dāng)該層對(duì)紫外光不透明時(shí)，這是有益的。而且，如果使用的材料不易受到激光脈沖的損傷，它們可以位于反射層之下。
目前的工藝適合制造TFT以用于在平板顯示器上使用的透明PET，其中透明塑料基片是必須的。然而，本發(fā)明可被用于使用柔性電路的器件的激光加工和別的用途，其中基片要有半導(dǎo)體器件但暴露于激光又可能被損傷。
本發(fā)明也由于CMOS器件的激光加工。圖6示出淺結(jié)MOSFET摻雜的具體例子。半導(dǎo)體結(jié)51通過(guò)使用激發(fā)態(tài)激光脈沖56激光熔化摻雜。當(dāng)半導(dǎo)體熔化，雜質(zhì)分子擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體。這些雜質(zhì)在激光熔化之前通過(guò)氣相(傳統(tǒng)的GILD工藝)或薄膜淀積于表面(參看P.Wickboldt，P.G.Carey，P.M.Smith，A.Ellingboe和T.W.Sigmon在1997年6月16日公布的美國(guó)專利5,918,140中沉積雜質(zhì)和脈沖能量驅(qū)動(dòng))。在暴露激光之前，反射層55沉積于器件上并成圖案。反射層成圖案覆蓋并保護(hù)門(mén)區(qū)域52和54，絕緣氧化區(qū)域53和任何別的區(qū)域跨過(guò)可能含有易受激光損傷57的材料的基片。相應(yīng)地，反射層成圖案以暴露這些區(qū)域，硅基片50被摻雜以形成結(jié)51。
該應(yīng)用可被用于保護(hù)多晶硅或硅化物門(mén)結(jié)構(gòu)54，其將吸收激光輻射，導(dǎo)致不必要的損傷。而且，“場(chǎng)區(qū)域”(field region)53傳統(tǒng)上是在硅基片上熱生長(zhǎng)的氧化物，其可能被激光熔化。
該例子說(shuō)明本發(fā)明在MOSFET制造中的應(yīng)用。然而，一個(gè)相似的方法可將本發(fā)明用于多種IC器件的激光工藝中。
低溫塑料基片上的硅薄膜晶體管的制造工藝中，薄膜晶體管和用于制造本發(fā)明的薄膜晶體管的薄膜晶體管基片組有多種不同用途。制造硅薄膜晶體管于低溫塑料基片的工藝，薄膜晶體管和用于制造本發(fā)明的薄膜晶體管的薄膜晶體管基片組和現(xiàn)有的薄膜晶體管有不同特征。新薄膜晶體管將有很多不同用途。例如，根據(jù)本發(fā)明制造的在柔性、結(jié)實(shí)的塑料基片上的塑料顯示器和微電子電路有多種用途，如，現(xiàn)場(chǎng)可用的便攜電子設(shè)備，戰(zhàn)場(chǎng)使用的設(shè)備，和在輪船、戰(zhàn)車和飛行器內(nèi)部使用的設(shè)備。大區(qū)域的飛行模擬器需要大面積的塑料顯示器。柔性探測(cè)器陣列被用于輻射(X-射線，伽馬射線)探測(cè)。絕緣體上硅薄膜可被用于對(duì)IC電路的輻射-硬化。還有太多別的用途，無(wú)法在此一一例舉。雖然在上文中給出了用以說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方案、制造工藝序列、材料、參數(shù)等等，但那些都是非限定性的。修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很顯然的，本發(fā)明傾向于僅被所附的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其包括一用脈沖輻射退火制造的層，一可能被所述的脈沖輻射損傷的層，可操作地連接到所述用脈沖輻射退火制造的層，以及一反射層，其可操作地連接到所述可能被所述脈沖輻射損傷的所述層，以反射所述的脈沖輻射。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中可被所述的脈沖輻射損傷所述的層是低溫塑料。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的層是供窄帶或?qū)拵Х瓷涞膯螌踊蚨鄬印?br> 4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的反射層是窄帶反射覆層。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的用脈沖輻射退火制造的層是用具有易被吸收的短波的高強(qiáng)度輻射源制造的。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中高強(qiáng)度輻射源是脈沖UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光，UV閃光燈或X射線源。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述用脈沖輻射退火制造的層是用所述脈沖輻射退火晶化的硅膜。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述用脈沖輻射退火制造的層是用所述脈沖輻射退火摻雜的硅膜。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件包括絕緣層，其可操作地連接到所述可被脈沖輻射損傷的層，以反射所述的脈沖輻射。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述可被脈沖輻射損傷的層是低溫塑料，所述的反射層是供窄帶或?qū)拵Х瓷涞膯螌踊蚨鄬樱宜鲇妹}沖輻射退火制造的層是用高強(qiáng)度輻射源制造的。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的高強(qiáng)度輻射源是脈沖UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光，UV閃光燈或X射線源。
12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的層是窄帶反射覆層。
13.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件，包括一絕緣層，其可操作地連接到所述可被所述的脈沖輻射損傷的層，以反射所述的脈沖輻射。
14.一種使用脈沖輻射退火制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供一可被所述的脈沖輻射損傷的層，提供一半導(dǎo)體層，其可操作地連接到所述可被脈沖輻射損傷的層，提供一用于輻射保護(hù)的反射材料層，其可操作地連接到所述的半導(dǎo)體層和所述可被脈沖輻射損傷的層，以及用脈沖輻射退火加工所述的半導(dǎo)體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述可被脈沖輻射損傷的層是低溫塑料。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中用于輻射保護(hù)的所述反射材料層是供窄帶或?qū)拵Х瓷涞膯螌踊蚨鄬印?br> 17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中用于輻射保護(hù)的所述的反射材料層是窄帶反射覆層。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的脈沖輻射是具有易于吸收的短波的高強(qiáng)度脈沖輻射。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述的脈沖輻射是高強(qiáng)度輻射源，比如UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光，UV閃光燈或X射線源產(chǎn)生的。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述可被脈沖輻射損傷的層是低溫塑料，所述用于輻射保護(hù)的反射材料層是供窄帶或?qū)拵Х瓷涞膯螌踊蚨鄬樱宜龅拿}沖輻射是具有易被吸收的短波的高強(qiáng)度輻射。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的脈沖輻射是由高強(qiáng)度輻射源，比如脈沖UV激發(fā)態(tài)激光，倍頻NdYAG激光，UV閃光燈或X射線源產(chǎn)生的。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述用于反射保護(hù)的反射材料層是窄帶反射覆層。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，包括一熱絕緣層，其可操作地連接到所述可被脈沖輻射退火損傷的層。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的半導(dǎo)體層是硅。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述的硅是晶化的或是用所述的脈沖輻射退火摻雜的。
26.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的半導(dǎo)體器件是薄膜晶體管。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的半導(dǎo)體器件是薄膜晶體管，且所述的硅是晶化的或是用脈沖輻射退火摻雜的。
28.一種制造薄膜晶體管的方法，包括對(duì)在塑料基片之上的硅層采用脈沖輻射退火，以及在基片上采用可保護(hù)基片免受脈沖輻射損傷的反射層。
29.如權(quán)利要求30所述的制造薄膜晶體管的方法，其中所述的反射層是窄帶反射層。
全文摘要
使用反射性涂層在低溫塑料基片上制造硅薄膜晶體管(TFT)，以便廉價(jià)的塑料基片可取代標(biāo)準(zhǔn)玻璃，石英和硅晶片基的基片。該TFT可被用于大面積，低成本電子設(shè)備，比如平板顯示器和便攜電子設(shè)備，比如攝像機(jī)，個(gè)人數(shù)字助理和移動(dòng)電話。
文檔編號(hào)H01L27/04GK1471732SQ01818220
公開(kāi)日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2001年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月3日
發(fā)明者J·D·沃爾夫, S·D·泰斯, P·G·凱里, P·M·史密斯, P·威克博爾特, J D 沃爾夫, 凱里, 史密斯, 泰斯, 瞬┒ 申請(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)