定義多晶硅生長方向的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及定義多晶硅生長方向的方法。該定義多晶硅生長方向的方法包括：步驟1、在基板上形成緩沖層；步驟2、在該緩沖層上形成非晶硅薄膜；步驟3、使該非晶硅薄膜表面形成規(guī)律的非晶硅凸起部；步驟4、經(jīng)由準(zhǔn)分子鐳射退火使該非晶硅薄膜形成多晶硅。本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法能夠控制多晶硅形成時的生長方向，進而可以提高多晶硅晶粒大小。
【專利說明】定義多晶硅生長方向的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種定義多晶硅生長方向的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著平板顯示的發(fā)展，高分辨率，低能耗的面板需求不斷被提出。不同于非晶硅電子遷移率低，低溫多晶硅因可在低溫下制作，具有高的電子遷移率及可制作C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導(dǎo)體)電路而被廣泛研究用以達到面板高分辨率，低能耗的需求。
[0003]低溫多晶娃(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS)是多晶娃技術(shù)的一個分支。對平板顯示器來說，采用多晶硅液晶材料有許多優(yōu)點，如薄膜電路可以做得更薄更小、功耗更低等。
[0004]在多晶硅技術(shù)發(fā)展的初期，為了將玻璃基板從非晶硅結(jié)構(gòu)(a-Si)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч杞Y(jié)構(gòu)，就必須借助一道鐳射退火(Laser Anneal)的高溫氧化工序，此時玻璃基板的溫度將超過攝氏1000度。與傳統(tǒng)的高溫多晶硅相比，低溫多晶硅雖然也需要激光照射工序，但它采用的是準(zhǔn)分子激光作為熱源，激光經(jīng)過透射系統(tǒng)后，會產(chǎn)生能量均勻分布的激光束并被投射于非晶硅結(jié)構(gòu)的玻璃基板上，當(dāng)非晶硅結(jié)構(gòu)的玻璃基板吸收準(zhǔn)分子激光的能量后，就會轉(zhuǎn)變成為多晶硅結(jié)構(gòu)。由于整個處理過程是在攝氏500-600度以下完成，普通的玻璃基板也可承受，這就大大降低了制造成本。而除了制造成本降低外，低溫多晶硅技術(shù)的優(yōu)點還體現(xiàn)在:電子遷移速率更快；薄膜電路面積更小；更高的分辨率；結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性更高。
[0005]目前制作低溫多晶硅的方法包括固相結(jié)晶(SPC)，金屬誘導(dǎo)結(jié)晶(MIC)和準(zhǔn)分子鐳射退火(ELA)幾種，其中準(zhǔn)分子鐳射退火(ELA)是目前使用最為廣泛的方法。
[0006]ELA制作低溫多晶硅的方法是在玻璃上生長一緩沖層，然后生長非晶硅，高溫去氫后經(jīng)過HF預(yù)清洗，再利用ELA的鐳射掃描非晶硅，非晶硅受到高溫熔化重結(jié)晶形成多晶硅。
[0007]低溫多晶硅晶粒的大小(Grain size)對多晶硅的電學(xué)性能有重要影響，在ELA制程中，非晶娃受到高溫后變成完全熔融(nearly completely melts)狀態(tài),然后重結(jié)晶形成多晶硅。重結(jié)晶時會按照低能量向高能量方向結(jié)晶，低溫向高溫方向結(jié)晶；所以結(jié)晶的起點和方向是凌亂的，導(dǎo)致晶粒偏小，晶粒間晶界(Grain boundary)偏多,就會影響多晶娃的電子遷移率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種定義多晶硅生長方向的方法，能夠控制多晶硅形成時的生長方向。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種定義多晶硅生長方向的方法，其包括:
[0010]步驟1、在基板上形成緩沖層；
[0011]步驟2、在該緩沖層上形成非晶硅薄膜；
[0012]步驟3、使該非晶硅薄膜表面形成規(guī)律的非晶硅凸起部；[0013]步驟4、經(jīng)由準(zhǔn)分子鐳射退火使該非晶硅薄膜形成多晶硅。
[0014]其中，該步驟3包括:
[0015]步驟3.1、根據(jù)欲形成的非晶硅凸起部光刻該非晶硅薄膜；
[0016]步驟3.2、干法蝕刻該非晶硅薄膜；
[0017]步驟3.3、剝離光阻。
[0018]其中，該步驟4中進行準(zhǔn)分子鐳射退火前，對該非晶硅薄膜進行高溫去氫和HF預(yù)
清洗處理。
[0019]其中，該緩沖層的材料為氮化硅或二氧化硅。
[0020]其中，該基板為玻璃。
[0021]其中，根據(jù)所欲定義的該步驟4中所形成的多晶硅的生長方向來預(yù)先設(shè)置所述非晶硅凸起部在該非晶硅薄膜表面的分布。
[0022]其中，該緩沖層和非晶硅薄膜分別經(jīng)由化學(xué)氣相沉積法形成。
[0023]其中，在該基板和該緩沖層之間還形成有絕緣層。
[0024]其中，該絕緣層的材料為氮化鋁，氮化硼，氧化鋁或氧化鎂。
[0025]其中，該絕緣層通過磁控濺射或化學(xué)氣相沉積法形成。
[0026]本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法能夠控制多晶硅形成時的生長方向，進而可以提聞多晶娃晶粒大小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。
[0028]附圖中，
[0029]圖1為本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法的流程圖；
[0030]圖2為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法形成非晶硅薄膜的截面圖；
[0031]圖3為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法刻蝕后的非晶硅薄膜截面圖；
[0032]圖4為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法進行準(zhǔn)分子鐳射退火制程時非晶硅薄膜的截面圖；
[0033]圖5為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法在非晶硅薄膜中籽晶控制多晶硅生長方向的截面圖。
【具體實施方式】
[0034]參見圖1，其為本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法的流程圖。結(jié)合圖2至圖5所示的按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法生長多晶硅的一較佳實施例，本發(fā)明的定義多晶硅生長方向的方法主要包括:
[0035]步驟1、在基板10上形成緩沖層20 ;該基板10可以為玻璃或者其它適合的透明材料。
[0036]步驟2、在該緩沖層20上形成非晶硅薄膜30 ;該緩沖層20的材料可以為氮化硅或二氧化硅，或者其它適合的材料。
[0037]參見圖2，其為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法形成非晶硅薄膜的截面圖，基板10上生長一緩沖層20，然后再生長非晶硅薄膜30，該緩沖層20和非晶硅薄膜30可以分別經(jīng)由化學(xué)氣相沉積法形成，也可以通過其它適合的制程來制作。
[0038]步驟3、使該非晶硅薄膜30表面形成規(guī)律的非晶硅凸起部40。該步驟3可以包括:
[0039]步驟3.1、根據(jù)欲形成的非晶娃凸起部40光刻(photo)該非晶娃薄膜30 ；
[0040]步驟3.2、干法蝕刻(dry etching)該非晶娃薄膜30 ；
[0041]步驟3.3、剝離(stripper)光阻。
[0042]參見圖3，其為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法刻蝕后的非晶硅薄膜截面圖。通過一次光刻(photo) +干法蝕刻(dry etching) +剝離(stripper)的制程在非晶娃薄膜30上形成多個規(guī)律的凸起部40，也就是通過干法刻蝕工藝刻蝕掉一部分非晶硅薄膜30，則凸起部40即形成。
[0043]具體方式可為，在非晶硅薄膜30上覆一層感光材料，該層即所謂的光致抗蝕劑層，然后使光線通過掩膜照射于光致抗蝕劑層上使其曝光。由于掩膜上具有對應(yīng)于非晶硅凸起部40的圖案，使得部分光線得以穿過掩膜而照射于光致抗蝕劑層上，使得光致抗蝕劑層的曝光具有選擇性，借此將掩膜上的圖案復(fù)印紙光致抗蝕劑層上。然后，利用合適的顯影液除去部分光致抗蝕劑，使得光致抗蝕劑層顯現(xiàn)所需要的圖案。接著通過干法蝕刻將部分非晶硅薄膜30去除。最后，將剩余的圖案化的光致抗蝕劑層全部去除。
[0044]步驟4、經(jīng)由準(zhǔn)分子鐳射退火使該非晶硅薄膜30形成多晶硅。該步驟4中進行準(zhǔn)分子鐳射退火前，可以對該非晶硅薄膜30進行高溫去氫和HF預(yù)清洗處理。
[0045]參見圖4及圖5，圖4為按照本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法進行準(zhǔn)分子鐳射退火制程時非晶硅薄的截面圖，圖5為在非晶硅薄膜中籽晶控制多晶硅生長方向的截面圖。利用激光掃描進行準(zhǔn)分子鐳射退火的過程中，非晶硅薄膜30受到高溫，薄區(qū)的非晶硅薄膜30變成完全熔融(nearly completely melts)狀態(tài),非晶娃凸起部40因厚度偏厚,所以處于部分熔融狀態(tài)，能量偏低，非晶娃凸起部40未熔融的非晶娃則會如圖5所不作為多晶娃生長的籽晶控制多晶硅向四周生長形成，從而實現(xiàn)控制多晶硅生長方向的目的，進而可以提聞多晶娃晶粒大小。
[0046]本發(fā)明通過在非晶硅薄膜30中形成籽晶，則多晶硅形成時即會以籽晶為起點開始生長變大，從而可控制多晶娃形成時的生長方向，進而可以提聞多晶娃晶粒大小。生長多晶硅前，可以根據(jù)所欲定義的所形成的多晶硅的生長方向來預(yù)先設(shè)置非晶硅凸起部40在該非晶硅薄膜30表面的分布，例如，非晶硅凸起部40可以設(shè)置為以相同的形狀在非晶硅薄膜30表面均勻分布。換句話說，可以通過改變非晶硅凸起部40的形狀和位置等條件來改變多晶硅形成時的生長方向。
[0047]而且，在該基板10和該緩沖層20之間還可以形成有絕緣層。該絕緣層的材料可以為氮化鋁，氮化硼，氧化鋁或氧化鎂，或者其它適合的材料。該絕緣層可以通過磁控濺射或化學(xué)氣相沉積法或其它適合的制程形成。進而，本發(fā)明的定義多晶硅生長方向的方法可以應(yīng)用于薄膜晶體管，陣列基板，平板顯示裝置等的制備。
[0048]綜上所述，本發(fā)明定義多晶硅生長方向的方法能夠控制多晶硅形成時的生長方向，進而可以提聞多晶娃晶粒大小。
[0049]以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種定義多晶娃生長方向的方法，其特征在于，包括: 步驟1、在基板上形成緩沖層； 步驟2、在該緩沖層上形成非晶硅薄膜； 步驟3、使該非晶硅薄膜表面形成規(guī)律的非晶硅凸起部； 步驟4、經(jīng)由準(zhǔn)分子鐳射退火使該非晶硅薄膜形成多晶硅。
2.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該步驟3包括: 步驟3.1、根據(jù)欲形成的非晶硅凸起部光刻該非晶硅薄膜； 步驟3.2、干法蝕刻該非晶硅薄膜； 步驟3.3、剝離光阻。
3.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該步驟4中進行準(zhǔn)分子鐳射退火前，對該非晶硅薄膜進行高溫去氫和HF預(yù)清洗處理。
4.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該緩沖層的材料為氮化硅或二氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的定義多晶娃生長方向的方法，其特征在于，該基板為玻璃。
6.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，根據(jù)所欲定義的該步驟4中所形成的多晶硅的生長方向來預(yù)先設(shè)置所述非晶硅凸起部在該非晶硅薄膜表面的分布。
7.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該緩沖層和非晶硅薄膜分別經(jīng)由化學(xué)氣相沉積法形成。
8.如權(quán)利要求1所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，在該基板和該緩沖層之間還形成有絕緣層。
9.如權(quán)利要求8所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該絕緣層的材料為氮化鋁，氮化硼，氧化鋁或氧化鎂。
10.如權(quán)利要求8所述的定義多晶硅生長方向的方法，其特征在于，該絕緣層通過磁控濺射或化學(xué)氣相沉積法形成。
【文檔編號】H01L21/02GK103745916SQ201310747070
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】余威 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司