[發明專利]一種提高多晶硅層均勻性的方法

在審

• 申請號: 201310284536.6
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104282546A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 任東;黃政仕;葉昱均;方贊源
• 申請（專利權）人: 上海和輝光電有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L21/3065;B08B7/00;C30B28/02;C30B29/06
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 劉春生;于寶慶

技術領域

本發明涉及一種形成多晶硅層的方法，特別是涉及一種提高多晶硅層均勻性的方法。

背景技術

多晶硅薄膜晶體管與非晶硅薄膜晶體管相比，具有更高的電子遷移率、更快的反應時間和更高的分辨率，目前已廣泛應用于顯示裝置，作為驅動電路部分的開關元件。多晶硅薄膜晶體管的制作方法一般采用低溫多晶硅方法(LTPS)，其中通常采用化學氣相沉積(CVD)形成非晶硅層，再對該非晶硅層進行結晶化處理。目前一般采用準分子激光退火(ELA)技術進行結晶化，非晶硅層被308nm激光照射后熔化形成非晶硅液體，非晶硅液體冷卻時，非晶硅液體依附晶核逐漸結晶生長而形成多晶硅層。

ELA結晶化之前通常需要對非晶硅進行結晶前預處理，以形成晶粒尺寸較大且均勻的多晶硅層，進而使最終得到的多晶硅薄膜晶體管具有較低的閾值電壓和較大的電子遷移速率。ELA結晶預處理一般是在非晶硅層之上形成表面氧化層，借由該氧化層進行能量緩沖，從而得到較大的晶粒尺寸。如圖1所示，目前的表面氧化層制備方法通常先后經過臭氧水處理-氫氟酸處理-臭氧水處理，最終形成表面氧化層。經CVD成膜制備的非晶硅層在自然環境中會氧化形成表面自然氧化層1，該自然氧化層1的均勻性及致密性不佳，第一步臭氧水處理的目的在于進一步氧化自然氧化層1，將其補償為較均勻的氧化層3以利于后續氫氟酸處理的均勻性，同時去除表面附著物2。由于該層氧化層中包含品質不佳的自然氧化層，因而需經第二步氫氟酸處理將其去除。隨后經第三步臭氧水處理在非晶硅表面形成品質優良的均勻氧化層4。

然而，第一步臭氧水氧化處理為濕法處理，存在臭氧水殘留的問題，如圖1所示，在進行第二步氫氟酸處理時，會造成殘留處的氧化層被氫氟酸去除后露出的下層非晶硅層再次被殘留臭氧水氧化，隨后再被氫氟酸去除，而導致此處的非晶硅厚度發生變化，非晶硅層厚度均勻性變差，進而影響結晶化處理后多晶硅的晶粒大小均勻性。隨著顯示行業的不斷發展，玻璃基板尺寸日益增大，對大面積非晶硅板進行臭氧水處理更易于出現上述殘留問題。而多晶硅層的晶粒大小均勻性將會極大地影響最終制得的多晶硅薄膜晶體管的閾值電壓和電流特性的均勻性。

因此，需要一種提高多晶硅層均勻性的方法，解決上述濕法處理的殘留問題，在清洗、氧化非晶硅表面的同時能夠避免對下層非晶硅造成損傷，以利于提高結晶化處理后多晶硅層的晶粒大小均勻性，從而利于改善多晶硅薄膜晶體管的電性能。

發明內容

因此，本發明提供一種提高多晶硅層均勻性的方法，該方法包括以下步驟：

在襯底上形成非晶硅層；

對所述非晶硅層進行干式表面處理，以形成第一氧化硅層；

從所述非晶硅層的表面去除所述第一氧化硅層；

在所述非晶硅層的表面形成第二氧化硅層；以及

通過結晶化處理使所述非晶硅層形成多晶硅層。

在本發明方法的一種實施方式中，所述干式表面處理使用極紫外清洗裝置或大氣壓等離子體清洗裝置進行。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述干式表面處理進行10～40秒。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述干式表面處理還包括去除表面附著物。

在本發明方法的另一種實施方式中，其中所述表面附著物包括有機污染物。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述去除第一氧化硅層的步驟使用氫氟酸溶液進行。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述氫氟酸溶液的質量濃度為0.5%～2%。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述去除第一氧化硅層的步驟進行20～40秒。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述形成第二氧化硅層的步驟使用臭氧水進行。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述臭氧水的濃度為15～30ppm。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述形成第二氧化硅層的步驟進行20～40秒。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述結晶化處理為準分子激光結晶化處理。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述多晶硅層的晶粒大小為

根據本發明的方法，采用極紫外線清洗裝置或大氣壓等離子體清洗裝置進行干式表面處理，極紫外線清洗和大氣壓等離子體清洗均為氣態氧化機制，利用氣態臭氧、活性氧原子或氧等離子體對非晶硅層表面進行氧化，將自然氧化層補償為均勻氧化層并徹底清除表面附著物，特別是有機物，而不存在殘留問題，同時起到清洗、氧化和避免下層傷害的作用，可有效提高結晶化處理后多晶硅層的晶粒大小的均勻性。