低温多晶硅薄膜晶体管(p—sitft)制作新技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2003年第44卷第1期光电技术ELECrRO．OPTlCSTECHNOLOGYv01．44N0．1．2003低温多晶硅薄膜晶体管(p—SiTFT)制作新技术季旭东(华东电子集团公司．南京210028)摘要制作低温多晶硅薄膜晶体管层是制作高性能液晶显示器件技术的一个重要组成部分。本文对制作液晶显示器件的多晶硅薄膜晶体管层工艺及其改进进行了讨论。关键词低温多晶硅液晶显示薄膜晶体管技术制造TheNewTechnologyforManufacturingLow-TemperaturePoly-SiFilmJiXudong(H

2、uadongElectronGroupCo．Nanjing210028)AbstractMamdecturinglow·temperaturep-SiTFTlayerplaysisanimportantroleinthetechnologyofLCDs．Theartofmanufecturingp-SiTFTlayeranditsdevelopmentaredescribedinthpaper．Keywordlow-temperaturep-SiLCDTFTtechnologymantdecture1引言l目前，低温多晶硅薄膜晶体管(p．siTFT)技术已成为制作高

3、性能TFT—ICD器件的关键技术，因为p-SiTFT有以下优点：(1)具有高电子一空穴迁移率，高稳定性；(2)可以制成为显示器件象素的开关元件；(3)可以制成集成化驱动电路，从而降低显示器件的制作成本。除了上述优点外，作为低温p-SiTFT技术，它所需要的制作温度不高，因而可以用玻璃基底取代价格昂贵的石英或单晶硅基底，这在很大程度上改善了显示器件的价格性能比。正是由于上述原因，p．siTFT技术在以液晶显示(LCD)为代表的平板显示(FPD)技术的开发中得到了较快的发展。p．SiTFT的制作目前已有多种工艺，如低压化学气相蒸镀(LP，I))法、溅射沉积法、等离子体增

4、强化学气相蒸镀(PECVD)法等。在以这些方法制作P．SiTFT时，还使用了窑炉烧结、快速热烧结以及激光晶化等技术，以使基底上预置的氢化非晶硅(a．Si：H)膜向p-Si转化。本文将对这些工艺技术进行讨论。维普资讯http://www.cqvip.com光电技术第44卷2p-SiTFT工艺2．1优化PECv1)法以PECVD法制备获取p-SiTF1r用a-Si预置膜是最通用的方法⋯，以这种方法制备的膜中含有较多的氢成份。当进行激光晶化时，会引起氢氧化物的大量释放，导致膜的消融或使p-Si层表面出现非理想的粗糙面。日本T．Takehara等人对传统的PECVD法进行了

5、优化，目的在于使a-Si预置膜中的氢含量尽可能的低，以经受住激光晶化处理而不会发生氢扩散、膜消融或表面粗糙化等现象。本方法使用的气体是氢化硅(siH4)，沉积时的基底温度为300-400℃，SiH4气的压强范围为53．2—266Pa。以本方法制作的a-Si膜中氢含量为1％一10％，低于传统PECVD法的8％一l5％。本方法是在传统的PECVD系统中进行的。对于以本方法制备的a-Si预置膜进行了激光晶化。激光晶化使用的激光器是氙氯(XeO)基态激光器，其发射的激光脉冲波长为308nm，激光晶化可以在真空中，也可以在大气中进行。在这之后，以原子力显微镜(AFM)与传输电

6、子显徽镜(TEM)对激光晶化处理的薄膜进行了表面粗糙度与薄膜颗粒尺寸的测量。经测量得知。激光晶化生成的p-Si薄膜表面的粗糙度是随预置螂的煳a-姗Si膜姗厚姗度{詈增姗加伽的伽。善如l。果在初次激光照射后．以小于340mJ／era2的能量密度对薄膜进行再次照射，可以有效地提高激光晶化p-Si膜的表面光洁度。当预置的a-Si膜厚度为30rim时。可以得到很光洁的表面，并且无需进行多次激光照射。现已利用优化Plm法制出了迁J移率与开关率分别为275m2／V—sec及llX10’的p-Sin叮器件。本技术可用善f于加工尺寸为600X720mm的玻璃基宽范围f底。茎’／,D

7、I均I氟幢尺’．r．／2．2物理蒸镀——溅射法蕈一，I、，、以PECVD法制备的a-Si预置膜质{

8、地疏松，并含有较多的氢，这需要在激光晶化前进行除氢或在焙烧时除之。这1001DO2002603003S0柏0450又容易使a-Si预置膜剥落。以LPCvD法制备a-Si预置膜也会遇到上述问题。但新近推出的物理蒸镀——溅射法(以图1激光能盈密度与表面颗粒粒度尺寸的关系下简称溅射法贝!I)较好地解决了这个问题。在本法中，硅膜是用高纯单晶硅，通过溅射法沉积到玻璃基底上的。与CVD不同，本法可对基底温度、环境气体及压强等影响p-Si膜质量的参数分别进行优化，还免去了CVD