專利名稱：一種用于制備顯示器的襯底及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備顯示器的襯底及其制備方法。
背景技術(shù)：
2000年以來，0LED顯示技術(shù)作為新一代顯示技術(shù)得到了極大的發(fā)展，0LED尤其是有機(jī)電致發(fā)光(AMOLED)顯示技術(shù)與LCD顯示技術(shù)相比，具備多方面的優(yōu)勢視角廣、色彩純、反映速度快等，尤其是其高對(duì)比度、廣工作溫度和儲(chǔ)存溫度范圍、高受沖擊能力和抗震性能以及低電耗等多方面的優(yōu)越性能，使其極其適合戶外使用。 目前，已知的AMOLED顯示器的典型結(jié)構(gòu)是由透明玻璃基板、透明IT0陽極、有機(jī)電致發(fā)光單元、金屬陰級(jí)、隔離柱、玻璃蓋板封裝而成?，F(xiàn)有TFT技術(shù)大致存在兩種非晶硅薄膜TFT和多晶硅薄膜TFT。非晶硅薄膜TFT工藝成熟并相對(duì)簡單，成品率高，成本低。TFT的開關(guān)特性主要通過電子遷移率的值來評(píng)價(jià)，而非晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為lcm2/Vs且非晶硅器件的穩(wěn)定性較差，這使之難以滿足快速開關(guān)的彩色時(shí)序液晶顯示、電流驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光二極管顯示和其它集成型顯示的要求。多晶硅薄膜TFT的電子遷移率大約為100cm2/Vs左右，因此在制造高性能的LCD和OLED時(shí)，均采用多晶硅薄膜TFT。
目前，有機(jī)薄膜太陽能電池主要有微晶硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池和多晶硅薄膜太陽能電池。非晶硅薄膜太陽能電池在晶體太陽能電池的基礎(chǔ)上得到了很大的發(fā)展，它制備工藝相對(duì)簡單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，但由于存在光致衰減效應(yīng)(s-w效應(yīng))，其發(fā)展受到了阻礙。多晶硅薄膜太陽能電池同時(shí)具備單晶硅的高遷移率和非晶硅材料的低成本的優(yōu)點(diǎn)，使用硅材料量又較單晶硅少，制作成本低、且無衰減問題使其成為了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 現(xiàn)有的AMOLED顯示器基本上都是采用外部電源供電工作，故其單一供電工作模式限制了它在戶外或野外等無電力或電力不足等條件下的使用。現(xiàn)有的少量將薄膜太陽能電池和AMOLED顯示器集成在一起的戶外顯示器件也是通過分別做成薄膜太陽能電池單元和AMOLED顯示器單元，然后將二者封裝在一起制成，這存在如下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)
1、制程復(fù)雜。二者都有一個(gè)制造多晶硅薄膜、金屬引線和陰陽極的工藝環(huán)節(jié)，由于其分開制作，造成很多類似工藝重復(fù)； 2、成本高。多晶硅薄膜加工往往是高溫工藝，若做成透明器件則需石英玻璃襯底等昂貴材料，若薄膜電池和顯示器分別制作則會(huì)需要至少兩塊襯底材料，造成材料浪費(fèi)從而導(dǎo)致高成本； 3、厚度增加或空間浪費(fèi)。兩塊玻璃襯底和封裝蓋板使該類顯示器件厚度增加，若通過同一襯底上不同區(qū)域制作太陽能電池模塊和顯示模塊，則造成襯底得不到充分利用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于制備顯示器的襯底，其上制作適用于太陽能電池的帶PN結(jié)的多晶硅薄膜和適用于AM0LED顯示器的多晶硅薄膜。 一種用于制備顯示器的襯底，分別在襯底的一個(gè)表面上制備成適用于太陽能電池的第一多晶硅薄膜材料層和在襯底的另一個(gè)表面上制備成適用于顯示器的第二多晶硅薄膜材料層，其中第一多晶硅薄膜材料層具有1-5微米厚并且具有PN結(jié)，第二多晶硅薄膜材料層具有30-100納米厚，并且在襯底表面和第二多晶硅薄膜材料層之間具有0. 1-1微米厚的阻擋層。
所述襯底為石英玻璃。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的提供一種制造上述襯底的制造方法，包括如下步驟
a)在襯底的一個(gè)表面上制備一層1-5微米厚的第一導(dǎo)電類型的第一非晶硅薄膜；
b)將該第一導(dǎo)電類型的第一非晶硅薄膜晶化成適用于太陽能電池的第一多晶硅薄膜； c)將該第一導(dǎo)電類型的第一多晶硅薄膜的一部分摻雜成第二導(dǎo)電類型，由此形成具有PN結(jié)的第一多晶硅薄膜層； d)在所述襯底的另一個(gè)表面上制備一層阻擋層； e)在該阻擋層上制備一層30-100納米厚的第二非晶硅層； f)將該第二非晶硅層晶化成適用于顯示器的第二多晶硅薄膜層。 所述非晶硅薄膜材料的制備采用PECVD、 LPCVD或HW-CVD法。 所述多晶硅薄膜材料的制備采用激光培燒法、快速熱處理法或金屬誘導(dǎo)法。 所述摻雜是在800-85(TC溫度下經(jīng)過10-45分鐘的磷擴(kuò)散摻雜完成。所述阻擋層為0. 1-1微米的二氧化硅或氮化硅，可以采用PECVD、LPCVD、HW-CVD或
者濺射方法來形成。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將適用于太陽能電池的多晶硅薄膜和適用于AMOLED顯示器的多晶硅薄膜制作在同一襯底上，實(shí)現(xiàn)了簡化制程、降低成本、減少厚度和空間，有利于實(shí)現(xiàn)AMOLED顯示器的自供電，拓展其使用范圍、節(jié)能環(huán)保。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明 圖1是在襯底的一個(gè)表面上制備P型非晶硅層之后的截面示意圖。 圖2是將P型非晶硅層晶化并摻雜成PN結(jié)的多晶硅層之后的截面示意圖。 圖3是在襯底的另一個(gè)表面上制備阻擋層、非晶硅層并將該非晶硅層晶化為多晶
硅層之后的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明參照附圖詳述如下 如圖所示本發(fā)明是在同一襯底的正反兩個(gè)表面上制備適用于太陽能電池的多晶硅薄膜和適用于AMOLED顯示器的多晶硅薄膜，這具有制程簡單、成本低廉、膜厚很薄等特點(diǎn)。 圖1示出了石英玻璃作為襯底材料，在該襯底的一個(gè)表面上制備適用于太陽能電池的多晶硅薄膜的前驅(qū)物一非晶硅薄膜102，這里采用101石英襯底和P型非晶硅材料作為例子來進(jìn)行描述。 首先采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在石英襯底101上形成P型
4非晶硅薄膜102。這通過在源氣體(例如90%的氫氣和10%的硅烷)中混入含硼氣體(例 如三氟化硼)來進(jìn)行制備所述P型非晶硅薄膜，其厚度為大約1-5微米，優(yōu)選為3微米厚。 當(dāng)然也可以采用其它方法沉積，例如LPCVD或HW-CVD方法。 圖2示出了將所述P型非晶硅薄膜經(jīng)晶化形成P型多晶硅薄膜之后，再在800-850 度的高溫條件下退火10-45分鐘進(jìn)行N擴(kuò)散摻雜之后的結(jié)構(gòu)。 舉例說明，首先在600-100(TC下對(duì)P型非晶硅薄膜執(zhí)行退火工藝，在30分鐘至3 個(gè)小時(shí)之后，該非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。接著在所述P型多晶硅薄膜102的表面涂 上Si02\P205玻璃體，其在83(TC下經(jīng)過25分鐘擴(kuò)散成1. 4微米左右的N型薄層，除去玻璃 體，由此制成具有PN結(jié)的多晶硅薄膜。 圖3示出了在襯底101的另一個(gè)表面上制備阻擋層、非晶硅層并將該非晶硅層晶 化為多晶硅層之后的結(jié)構(gòu)。 為了防止在加熱過程中石英玻璃襯底中的雜質(zhì)向有源層擴(kuò)散，在該石英玻璃襯底 的另一個(gè)表面(未沉積表面)上沉積O. l-l微米的二氧化硅或氮化硅作為阻擋層103，優(yōu)選 為0.5微米，從而阻擋了雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)有源層。然后在該阻擋層103上制備適用于顯示器的 多晶硅薄膜的前驅(qū)物——非晶硅薄膜104。 上述阻擋層103的制備是通過采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法在35(TC下 沉積500nm的二氧化硅或氮化硅來實(shí)現(xiàn)。還可以采用LPCVD、冊-CVD或者濺射方法來沉積。
采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)的方法，使用源氣體(例如90 %的氫氣和10 %的 硅烷)在阻擋層103上制備一層30-100納米厚的非晶硅薄膜104作為多晶硅薄膜的前驅(qū) 物，優(yōu)選為45納米厚。還可以采用PECVD、 HW-CVD或者濺射方法來沉積。
接著將該非晶硅薄104膜晶化為多晶硅薄膜。例如可以采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相 沉積的方法在該非晶硅薄膜104上制備一層40納米厚的二氧化硅薄膜，在該二氧化硅薄膜 上刻蝕出1. 5微米寬且20納米深的間隔距離為30微米的多個(gè)條紋。在該刻有多個(gè)條紋的 二氧化硅薄膜上濺射催化金屬Ni。在59(TC的條件下經(jīng)1. 5小時(shí)的退火過程將該非晶硅薄 膜104晶化成多晶硅薄膜。最后剝離掉該二氧化硅薄膜。 經(jīng)過上述步驟，得到了本發(fā)明的一種包括適用于太陽能電池的多晶硅薄膜和適用 于AMOLED顯示器的多晶硅薄膜的襯底。 盡管上面介紹了將非晶硅晶化成多晶硅的方法。但是本發(fā)明不限于上述列出的晶
化方法。還可以通過其它方法來將非晶硅晶化成多晶硅。下面將詳細(xì)舉例說明。 —種制備多晶硅薄膜的方法是通過低壓化學(xué)氣相沉積方法形成非晶硅薄膜，在
該薄膜上沉積一層鎳，然后在50(TC下進(jìn)行3個(gè)小時(shí)的退火過程；接著用二倍頻和三倍頻脈
沖激光(其波長可以是l微米)同時(shí)照射生成的薄膜，從而將非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。 另一種制備多晶硅薄膜的方法是在襯底上涂覆非晶硅層，在其表面上覆蓋上氧 化劑和Cu的混合物，從而在接觸面上形成具有Cu的氧化層，將該襯底放置60(TC的環(huán)境中 進(jìn)行加熱，從而晶化該非晶硅層以形成多晶硅層。 再一種制備多晶硅薄膜的方法是在非晶硅薄膜上制備金屬鎳，對(duì)其進(jìn)行一次激 光退火，之后去除非晶硅薄膜上多余的金屬鎳，接著在對(duì)已經(jīng)去除多余的金屬鎳的非晶硅 薄膜進(jìn)行二次激光退火，從而將該非晶硅薄膜晶化為多晶硅薄膜。
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盡管上面列舉了幾種晶化方法，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員還知道其它晶化方法來制備多晶硅薄膜。 在本發(fā)明的權(quán)利要求涵蓋的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
一種制備用于顯示器的襯底的方法，包括如下步驟a)在襯底的一個(gè)表面上制備一層1-5微米厚的第一導(dǎo)電類型的第一非晶硅薄膜；b)將該第一導(dǎo)電類型的第一非晶硅薄膜晶化成適用于太陽能電池的第一多晶硅薄膜；c)將該第一導(dǎo)電類型的第一多晶硅薄膜的一部分摻雜成第二導(dǎo)電類型，由此形成具有PN結(jié)的第一多晶硅薄膜層；d)在所述襯底的另一個(gè)表面上制備一層阻擋層；e)在該阻擋層上制備一層30-100納米厚的第二非晶硅層；f)將該第二非晶硅層晶化成適用于顯示器的第二多晶硅薄膜層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述第一非晶硅薄膜厚度為3微米，并 且采用PECVD、 LPCVD或HW-CVD方法獲得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于采用激光培燒法、快速熱處理法或金 屬誘導(dǎo)法來實(shí)行晶化步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述PN結(jié)是在800-85(TC溫度下經(jīng)過 10-45分鐘的磷擴(kuò)散摻雜來完成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述阻擋層為500nm的二氧化硅或氮 化硅，并且采用PECVD、 LPCVD、 HW-CVD或者濺射方法來沉積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述第二非晶硅層厚度為45納米，并 且采用PECVD、 LPCVD、 HW-CVD或者濺射方法來沉積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅薄膜材料及其制備方法。本發(fā)明首先在襯底的一個(gè)表面上制備P型非晶硅薄膜，經(jīng)退火晶化成多晶硅薄膜后進(jìn)行N-摻雜工藝，從而形成適用于太陽能電池的多晶硅薄膜，然后在襯底的另一個(gè)表面上制備非晶硅薄膜，對(duì)其晶化以獲得適用于顯示器的多晶硅薄膜，這樣，在襯底的正反兩個(gè)表面上就集成了適用于太陽能電池和適用于顯示器的多晶硅薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/71GK101789388SQ201010133618
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者凌代年, 彭俊華, 邱成峰, 郭海成, 黃宇華, 黃飚 申請(qǐng)人:廣東中顯科技有限公司