[發明專利]使用透明基板制造多晶硅膜的方法和裝置

無效

• 申請號: 200680010952.5
• 申請日: 2006-11-14
• 公開（公告）號: CN101156247A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 安范模
• 申請（專利權）人: 波音特工程股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 程大軍

技術領域

本發明涉及用于制造多晶硅膜的方法和裝置、以及多晶硅膜的結構，且更具體地說，涉及一種使用透明基板制造多晶硅膜的方法和裝置，其是通過使用快速熱處理(RTP)光源作為能量源，而不是作為熱處理源，用于通過RTP與化學氣相沉積(CVD)沉積多晶硅來提供優異的電特性。

背景技術

多晶硅(Poly-Si)正被應用于各種電子器件，例如薄膜晶體管(TFT)器件與太陽電池，因為與非晶硅(a-Si)相比，它具有優異的電特性。通常使用硅或石英基板所形成的多晶硅電子器件有材料昂貴的缺點。考慮到這個缺點，已有人提出便宜玻璃或塑料的透明基板。不過，該透明基板有個關鍵缺點是其經不起高溫處理(600℃或更高)。因此，經常造成基板的熱損傷或變形。

至于用來制造多晶硅的方法，有非晶硅多晶化法，其中通過光能如激光或熱能來形成然后晶化非晶硅膜；以及，氣相沉積法，其中通過低溫多晶硅-等離子體增強化學氣相沉積(LTPS-PECVD)直接沉積多晶硅膜于基板上。

不過，所述非晶硅多晶化法必須包括隨后使用激光輻射或RTP的熱處理程序。因此，該非晶硅多晶化法的缺點為產率低和晶化時間長。所述氣相沉積法不能使用具有低軟化溫度的便宜玻璃或塑料制的透明基板，因為應在600℃或更高溫度下沉積所述多晶硅膜。因此，在成本方面氣相沉積法是不利的。

發明內容

因此，本發明致力于使用透明基板制造多晶硅的方法及裝置，其基本上克服了現有技術中的一個或多個限制與缺點。

本發明的一個目的是通過使用快速熱處理(RTP)光源作為能量源，而不是熱處理源用于通過RTP和化學氣相沉積(CVD)沉積多晶硅來制造一種有優異電特性的多晶硅膜。

本發明的另一個目的是以基于光能通過光吸收層來增加透明基板的表面效率，且通過基板托架(substrate?holder)來提供背面冷卻，借此克服透明基板源于高溫處理的脆弱性。

本發明的其它優點、目的和特征部分會在以下的說明中提出，部分則對本領域技術人員審閱以下內容后是顯而易見的或可以從本發明的實施中學習到。通過在說明書、權力要求及附圖中特別指出的結構可實現并獲得本發明的目標及其它優點。

如本文所具體實施和廣泛描述的，為了達到上述目的及其它目的與優點，且根據本發明的目的，提供一種使用透明基板制造多晶硅膜的方法。所述方法包括：在該透明基板的表面上形成光吸收層；和，使用快速熱處理(RTP)光源的輻射加熱所述光吸收層，同時沉積所述多晶硅膜于該光吸收層上。在本發明的另一方面中，提供一種用于在透明基板的表面上形成多晶硅膜的裝置。所述裝置包括：提供在反應爐內的、托住所述透明基板并進行該透明基板的背面冷卻的基板托架；具有光吸收層且被裝載于所述基板托架上的透明基板；和用于加熱所述光吸收層且提供用于形成所述多晶硅膜的反應能的RTP光源。

在本發明的另一方面中，提供一種用于制造薄膜晶體管(TFT)的方法，所述薄膜晶體管(TFT)具有透明基板、形成于所述透明基板上的多晶硅活性層、形成于所述多晶硅活性層上的柵極絕緣層、以及形成于所述柵極絕緣層上的柵極。該多晶硅活性層的形成還包括：在該透明基板的表面上形成光吸收層；以及，使用快速熱處理(RTP)光源的輻射加熱所述光吸收層，同時沉積多晶硅膜于該光吸收層上。

在本發明的另一方面中，有提供一種用于制造場效晶體管(FET)的方法，所述場效晶體管(FET)具有透明基板、形成于所述透明基板上的多晶硅活性層、形成于所述多晶硅活性層上的柵極絕緣層、以及形成于所述柵極絕緣層上的柵極。該多晶硅活性層的形成還包括：在所述透明基板的表面上形成光吸收層；以及，使用RTP光源的輻射加熱所述光吸收層，同時沉積多晶硅膜于該光吸收層上。

在本發明的另一方面中，提供一種使用透明基板的多晶硅膜的結構。所述結構包括：形成于所述透明基板上的光吸收層；以及，使用RTP光源的輻射加熱所述光吸收層的同時形成于該光吸收層上的多晶硅膜。

該光吸收層可選自以下組：硅(Si)、非晶硅(a-Si)、鍺(Ge)、碳化硅(SiC)、無定形碳(a-C)、砷化鎵(GaAs)、硅鍺(SiGe)、以及III-V族化合物半導體材料。

應了解的是，上述發明內容和以下具體實施方式僅是示范性的并僅用于說明的目的。

附圖說明

附圖用于幫助理解本發明，并被并入構成本申請的一部分，其說明了本發明的實施方案，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。在所述附圖中：