[發(fā)明專利]一種具有搭橋晶粒結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110461881.3
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103762175A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙淑云;郭海成;王文
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東中顯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/20;C30B31/22
• 代理公司: 北京瑞恒信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛;王鳳華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶硅技術(shù)，更具體地涉及一種晶粒多晶硅薄膜技術(shù)。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的有源矩陣顯示領(lǐng)域，TFT通常是用非晶硅(a-Si)材料做成的。這主要是因?yàn)槠湓诖竺娣e玻璃底板上的低處理溫度和低制造成本。最近多晶硅用于高分辨率的液晶顯示器(LCD)和有源有機(jī)電致發(fā)光顯示器(AMOLED)。多晶硅還有著在玻璃基板上集成電路的優(yōu)點(diǎn)。此外，多晶硅具有較大像素開口率的可能性，提高了光能利用效率并且減少了LC和底部發(fā)光OLED顯示器的功耗。眾所周知，多晶硅TFT更適合用于驅(qū)動OLED像素，不僅因?yàn)镺LED是電流驅(qū)動設(shè)備，a-Si?TFT有驅(qū)動OLED的長期可靠性問題，而且也是因?yàn)榉蔷Ч桦娮舆w移率較小，需要大的W/L的比例，以提供足夠的OLED像素驅(qū)動電流。因此，對于高清晰度顯示器，高品質(zhì)多晶硅TFT是必不可少的。

為了實(shí)現(xiàn)有源矩陣TFT顯示板的工業(yè)化生產(chǎn)，需要非常高的多晶硅薄膜的質(zhì)量。它需要滿足在大面積的玻璃基板上低溫處理，低成本的制造，制造工藝穩(wěn)定，高性能，器件性能的高均勻性和高可靠性。

高溫多晶硅技術(shù)可以用來實(shí)現(xiàn)高性能的TFT，但它不能被應(yīng)用在商業(yè)面板中使用的普通玻璃基板。在這種情況下，必須使用低溫多晶硅(LTPS)。有三個主要的LTPS技術(shù)：(1)在600℃下退火很長一段時間的固相結(jié)晶(SPC)；(2)準(zhǔn)分子激光結(jié)晶、退火(ELC/ELA)或快速加熱退火；(3)金屬誘導(dǎo)結(jié)晶(MIC)。ELC可以產(chǎn)生最佳效果，但受限于高的設(shè)備投資和維護(hù)成本，而且玻璃基板的尺寸也難以進(jìn)一步增加。SPC是最便宜的技術(shù)，但需要在600℃下退火24小時左右才結(jié)晶。MIC的缺點(diǎn)是金屬污染和TFT器件的非均勻性。從而，還沒有任何一種技術(shù)能夠滿足所有上述的低成本和高性能的要求。

所有的多晶硅薄膜材料的共同點(diǎn)是，薄膜上的晶粒的結(jié)晶方向的大小和形狀在本質(zhì)上是隨機(jī)分布。當(dāng)這種多晶硅薄膜被用做TFT的有源層，TFT的電學(xué)特性受限于溝道中出現(xiàn)的晶界。晶粒的分布是隨機(jī)的，使得整個基板的TFT的電學(xué)特性不均勻。正是這種電學(xué)特性分布離散的問題，使得最終的顯示出現(xiàn)如mura的缺陷和非均勻的亮度。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺陷，本申請?zhí)岢鲆环N新的方法來改善以上的TFT特性，包括ELA、SPC和MIC技術(shù)。通過摻雜多晶硅線，本征的多晶硅是由摻雜的平行線，稱之為搭橋晶粒結(jié)構(gòu)(BG)進(jìn)行連接。

本發(fā)明提供一種制備具有搭橋晶粒結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜的方法，包括：

1)在多晶硅薄膜表面旋涂光刻膠；

2)軟烤，然后使用光刻機(jī)對光刻膠進(jìn)行曝光；

3)進(jìn)行顯影處理，在光刻膠中形成多個條形凹槽，周期為0.5-1μm；

4)硬烤，然后通過離子注入進(jìn)行摻雜。

本發(fā)明還提供一種制備具有搭橋晶粒結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜的方法，包括：

1)在非晶硅薄膜表面旋涂光刻膠；

2)軟烤，然后使用光刻機(jī)對光刻膠進(jìn)行曝光；

3)進(jìn)行顯影處理，在光刻膠中形成多個條形凹槽，周期為0.5-1μm；

4)硬烤，然后通過離子注入進(jìn)行摻雜；

5)使非晶硅薄膜結(jié)晶化。

這種先在非晶硅上摻雜形成BG線再結(jié)晶的方法，與先把非晶硅結(jié)晶，再在多晶硅上形成BG線的方法相比，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)在非晶硅上進(jìn)行P型摻雜，退火時更能促進(jìn)非晶硅的結(jié)晶；由于摻雜物質(zhì)在非晶硅結(jié)晶時會進(jìn)行擴(kuò)散，利用這點(diǎn)，可以更好地控制摻雜區(qū)與非摻雜區(qū)的比例，進(jìn)一步地縮小存在于非摻雜區(qū)的晶界的幾率，同時降低短路的風(fēng)險(xiǎn)；再有，由于退火工藝是在摻雜之后，在把非晶硅結(jié)晶化的同時也把摻雜物激活了。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中軟烤的步驟包括在90攝氏度下加熱1分鐘。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中硬烤的步驟包括在120攝氏度下加熱。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中在波長為365nm光下對光刻膠進(jìn)行曝光。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其中在曝光后，在110℃加熱1分鐘之后，再進(jìn)行顯影處理。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，摻雜濃度在10¹²/cm²到10¹⁶/cm²范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，摻雜濃度在10¹⁴/cm²到4×10¹⁵/cm²范圍內(nèi)。