[发明专利]使用透明基板制造多晶硅膜的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造多晶硅膜的方法和装置、以及多晶硅膜的结构，且更具体地说，涉及一种使用透明基板制造多晶硅膜的方法和装置，其是通过使用快速热处理(RTP)光源作为能量源，而不是作为热处理源，用于通过RTP与化学气相沉积(CVD)沉积多晶硅来提供优异的电特性。

背景技术

多晶硅(Poly-Si)正被应用于各种电子器件，例如薄膜晶体管(TFT)器件与太阳电池，因为与非晶硅(a-Si)相比，它具有优异的电特性。通常使用硅或石英基板所形成的多晶硅电子器件有材料昂贵的缺点。考虑到这个缺点，已有人提出便宜玻璃或塑料的透明基板。不过，该透明基板有个关键缺点是其经不起高温处理(600℃或更高)。因此，经常造成基板的热损伤或变形。

至于用来制造多晶硅的方法，有非晶硅多晶化法，其中通过光能如激光或热能来形成然后晶化非晶硅膜；以及，气相沉积法，其中通过低温多晶硅-等离子体增强化学气相沉积(LTPS-PECVD)直接沉积多晶硅膜于基板上。

不过，所述非晶硅多晶化法必须包括随后使用激光辐射或RTP的热处理程序。因此，该非晶硅多晶化法的缺点为产率低和晶化时间长。所述气相沉积法不能使用具有低软化温度的便宜玻璃或塑料制的透明基板，因为应在600℃或更高温度下沉积所述多晶硅膜。因此，在成本方面气相沉积法是不利的。

发明内容

因此，本发明致力于使用透明基板制造多晶硅的方法及装置，其基本上克服了现有技术中的一个或多个限制与缺点。

本发明的一个目的是通过使用快速热处理(RTP)光源作为能量源，而不是热处理源用于通过RTP和化学气相沉积(CVD)沉积多晶硅来制造一种有优异电特性的多晶硅膜。

本发明的另一个目的是以基于光能通过光吸收层来增加透明基板的表面效率，且通过基板托架(substrate holder)来提供背面冷却，借此克服透明基板源于高温处理的脆弱性。

本发明的其它优点、目的和特征部分会在以下的说明中提出，部分则对本领域技术人员审阅以下内容后是显而易见的或可以从本发明的实施中学习到。通过在说明书、权力要求及附图中特别指出的结构可实现并获得本发明的目标及其它优点。

如本文所具体实施和广泛描述的，为了达到上述目的及其它目的与优点，且根据本发明的目的，提供一种使用透明基板制造多晶硅膜的方法。所述方法包括：在该透明基板的表面上形成光吸收层；和，使用快速热处理(RTP)光源的辐射加热所述光吸收层，同时沉积所述多晶硅膜于该光吸收层上。在本发明的另一方面中，提供一种用于在透明基板的表面上形成多晶硅膜的装置。所述装置包括：提供在反应炉内的、托住所述透明基板并进行该透明基板的背面冷却的基板托架；具有光吸收层且被装载于所述基板托架上的透明基板；和用于加热所述光吸收层且提供用于形成所述多晶硅膜的反应能的RTP光源。

在本发明的另一方面中，提供一种用于制造薄膜晶体管(TFT)的方法，所述薄膜晶体管(TFT)具有透明基板、形成于所述透明基板上的多晶硅活性层、形成于所述多晶硅活性层上的栅极绝缘层、以及形成于所述栅极绝缘层上的栅极。该多晶硅活性层的形成还包括：在该透明基板的表面上形成光吸收层；以及，使用快速热处理(RTP)光源的辐射加热所述光吸收层，同时沉积多晶硅膜于该光吸收层上。

在本发明的另一方面中，有提供一种用于制造场效晶体管(FET)的方法，所述场效晶体管(FET)具有透明基板、形成于所述透明基板上的多晶硅活性层、形成于所述多晶硅活性层上的栅极绝缘层、以及形成于所述栅极绝缘层上的栅极。该多晶硅活性层的形成还包括：在所述透明基板的表面上形成光吸收层；以及，使用RTP光源的辐射加热所述光吸收层，同时沉积多晶硅膜于该光吸收层上。

在本发明的另一方面中，提供一种使用透明基板的多晶硅膜的结构。所述结构包括：形成于所述透明基板上的光吸收层；以及，使用RTP光源的辐射加热所述光吸收层的同时形成于该光吸收层上的多晶硅膜。

该光吸收层可选自以下组：硅(Si)、非晶硅(a-Si)、锗(Ge)、碳化硅(SiC)、无定形碳(a-C)、砷化镓(GaAs)、硅锗(SiGe)、以及III-V族化合物半导体材料。

应了解的是，上述发明内容和以下具体实施方式仅是示范性的并仅用于说明的目的。

附图说明

附图用于帮助理解本发明，并被并入构成本申请的一部分，其说明了本发明的实施方案，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在所述附图中：