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TWI382471B - 多晶矽製造方法、以之製造之tft、tft製造方法及含該tft之有機發光二極體顯示裝置 - Google Patents

多晶矽製造方法、以之製造之tft、tft製造方法及含該tft之有機發光二極體顯示裝置 Download PDF

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TWI382471B
TWI382471B TW097121814A TW97121814A TWI382471B TW I382471 B TWI382471 B TW I382471B TW 097121814 A TW097121814 A TW 097121814A TW 97121814 A TW97121814 A TW 97121814A TW I382471 B TWI382471 B TW I382471B
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梁泰勳
李基龍
徐晉旭
朴炳建
李吉遠
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三星顯示器有限公司
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Description

多晶矽製造方法、以之製造之TFT、TFT製造方法及含該 TFT之有機發光二極體顯示裝置
本發明方面係關於一種多晶矽(poly-Si)層製造方法、以之製造之薄膜電晶體(TFT)、TFT製造方法、及含該TFT之有機發光二極體(OLED)顯示裝置。更特定言之,本發明方面係關於一種多晶矽層製造方法,其中熱氧化物層係於非晶形矽(a-Si)層形成至約10至50埃的厚度以使用超級顆粒矽(SGS)結晶方法結晶a-Si層為多晶矽層,以之製造之TFT,TFT製造方法、及含該TFT之OLED顯示裝置。在該方法中,可省略SGS結晶方法典型上需要的形成覆蓋層的額外方法。
一般,多晶矽(poly-Si)層係廣泛用做薄膜電晶體(TFT)的半導體層因為多晶矽具高場效移動率,可應用於高速操作電路,及可用於構形互補-金屬-氧化物-半導體(CMOS)電路。使用多晶矽層的TFT典型上用做主動陣列液晶顯示器(AMLCD)的主動裝置或有機發光二極體(OLED)的切換裝置或驅動裝置。
結晶a-Si層為多晶矽層的方法包含固相結晶(SPC)方法、準分子雷射結晶(ELC)方法、金屬誘發結晶(MIC)方法、及金屬誘發橫向結晶(MILC)方法。在SPC方法,將a-Si層在低於700℃(典型上用於顯示裝置TFT的玻璃基板於此溫度轉換)的溫度退火數至數十小時。在ELC方法,準分子雷射光束照射於a-Si層使得a-Si層於非常短的時間部分加 熱至高溫。在MIC方法,金屬例如鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)或鋁(Al)與a-Si層接觸或是摻雜入a-Si層以誘發a-Si層成為多晶矽層的相變化。在MILC方法,由金屬與矽的反應所形成的矽化物橫向地擴散以循序地誘發a-Si層的結晶。
然而,SPC方法花費太多時間及可能導致基板的變形因為基板於高溫長時間退火。ELC方法需要昂貴的雷射裝置及產生突出物於多晶矽表面的形成,於是降低半導體層及閘極絕緣層之間的介面特性。當使用MIC或MILC方法時,大量的金屬觸媒可留在經結晶多晶矽層,於是增加TFT半導體層的漏電流。
近來,已進行於使用金屬觸媒結晶a-Si層的方法之大量研究以在較於SPC方法中為低的溫度及為短的時間結晶a-Si層。使用金屬觸媒結晶a-Si層的典型方法為上文所提及的MIC方法及MILC方法,然而,在這些方法中,TFT的裝置特性因金屬觸媒所引起的污染而降級。
為防止因金屬觸媒所引起的污染,已發展超級顆粒矽(SGS)結晶方法。在SGS結晶方法中,控制擴散進入a-Si層的金屬觸媒量以提供低濃度的金屬觸媒於a-Si層。因為金屬觸媒以低濃度有間隔地配置於a-Si層,由金屬觸媒所催化的晶粒大小範圍自數至數百微米。典型上,SGS結晶方法可包含形成覆蓋層以控制金屬觸媒進入a-Si層的擴散,形成金屬觸媒層於覆蓋層,及退火金屬觸媒層使得低濃度的金屬觸媒擴散通過覆蓋層及進入a-Si層,及接著結晶a-Si層為多晶矽層。
然而,上文所敘述的SGS結晶方法涉及形成覆蓋層的額外方法,其典型上使用化學氣相沉積(CVD)技術或是物理氣相沉積(PVD)技術進行,因此複雜化多晶矽層的製造方法。
本發明方面係提供一種多晶矽(poly-Si)層製造方法,其中執行超級顆粒矽(SGS)結晶方法且不需形成覆蓋層的額外方法,以之製造之薄膜電晶體(TFT)、TFT製造方法、及含該TFT之有機發光二極體(OLED)顯示裝置。
根據本發明具體實施例,多晶矽層製造方法包含:提供基板;形成非晶形矽(a-Si)層於基板上;形成熱氧化物層於a-Si層至約10至50埃的厚度;形成金屬觸媒層於熱氧化物層上;及退火基板以使用金屬觸媒層的金屬觸媒結晶a-Si層為多晶矽層。
根據本發明另一具體實施例,TFT包含基板;配置於該基板及使用結晶用金屬觸媒結晶的半導體層;配置於該半導體層及具厚度為約10至50埃的熱氧化物層;配置於該熱氧化物層的閘極絕緣層;配置於該閘極絕緣層的閘極電極;配置於該閘極電極的層間絕緣層;及配置於該層間絕緣層及電連接至該半導體層的源極與汲極區域的源極及汲極電極。
根據本發明另一具體實施例,一種TFT製造方法包含:提供一種基板;形成a-Si層於該基板;形成熱氧化物層至約10至50埃的厚度於該a-Si層;形成結晶用金屬觸 媒層於該熱氧化物層;使用結晶用金屬觸媒層的金屬觸媒退火基板以結晶該a-Si層為多晶矽層;移除該金屬觸媒層;圖樣化該熱氧化物層及圖樣化該多晶矽層以形成半導體層;形成閘極絕緣層於具該半導體層及該熱氧化物層的基板;形成閘極電極於該閘極絕緣層;形成層間絕緣層於該閘極電極;及形成源極及汲極電極於該層間絕緣層以電連接至該半導體層的源極與汲極區域。
根據本發明另一方面,一種OLED顯示裝置包含基板;配置於該基板及使用結晶用金屬觸媒結晶的半導體層;配置於該半導體層及具厚度為約10至50埃的熱氧化物層;配置於該熱氧化物層的閘極絕緣層;配置於該閘極絕緣層的閘極電極;配置於該閘極電極的層間絕緣層;配置於該層間絕緣層及電連接至該半導體層的源極與汲極區域的源極及汲極電極;電連接至該源極及汲極電極其中一個的第一電極;配置於該第一電極及包含發光層(EML)的有機層;及配置於該有機層的第二電極。
本發明額外方面及/或優點可部份於下文敘述說明及,部分,可由敘述明顯看出,或是可由本發明實務知曉。
現在詳細參考本發明具體實施例,其實例說明於相關圖式,其中類似參考數字係表示類似元件。具體實施例係敘述於下文以藉由參考圖式解釋本發明。
第1A至1C圖為說明根據本發明具體實施例使用超級顆粒矽(SGS)結晶方法形成多晶矽(poly-Si)層的方法之截面 視圖。
參考第1A圖,製備一種基板100,基板100可由玻璃、不鏽鋼、或塑膠所形成。緩衝層110係使用化學氣相沉積(CVD)技術或是物理氣相沉積(PVD)技術沉積於基板100上。緩衝層110可為氧化矽層及/或氮化矽層的單層或多絕緣層,緩衝層110防止在基板100所產生的濕氣或不純物之擴散及/或控制在結晶方法期間熱量的傳輸速率,由此促進非晶形矽(a-Si)層的結晶。
之後,a-Si層120係形成於緩衝層110,典型上,a-Si層120係使用CVD技術形成,使用CVD技術所形成的a-Si層120可包含氣體例如H2 氣體,此會引起例如電子移動率降低的問題,所以,可執行脫氫方法使得H2 不會留在a-Si層120。
之後,熱氧化物層130於a-Si層120上形成至約10至50埃的厚度,該熱氧化物層130可由在包含O2 氣體或水份,及惰性氣體的環境下熱氧化a-Si層120而得到。做為非限制實例,熱氧化可於約400至700℃的溫度執行,於低於400℃的溫度引起熱氧化為困難的,其可能無法完成熱氧化;另一方面,高於700℃,在熱氧化期間基板會變得變形,惰性氣體可為N2 氣體或Ar氣體。當熱氧化物層130於N2 環境形成,熱氧化物層130可變為濃密。
如上文所敘述,該熱氧化物層130可形成至約10至50埃的厚度,當該熱氧化物層130具厚度少於約10埃,該熱氧化物層130可能不會適當地做為覆蓋層以控制擴散 進入a-Si層120的金屬觸媒濃度,結果,a-Si層120的結晶並非由SGS結晶方法所引起,而是由MIC方法所引起,造成較小晶粒及來自在所形成多晶矽層的額外金屬觸媒的可能污染。另一方面,若該熱氧化物層130具厚度超過約50埃,僅少量的金屬觸媒擴散進入a一Si層120,由此減少晶核(或晶種)數目。結果,a-Si層120可能會不完全結晶。
更特定言之,該熱氧化物層130可形成至約17至26埃的厚度。在此情況,當a-Si層120藉由擴散金屬觸媒通過該熱氧化物層130而結晶時,a-Si層120可藉由SGS結晶方法而完全結晶,且留在經結晶多晶矽層的金屬觸媒可被控制為具低濃度。
一般,當氧化物層由CVD方法或是PVD方法分別地形成時,以可加工性的觀點形成氧化物層至數十埃或更少的厚度是困難的,於是,氧化物層必須形成至數百埃的厚度以考慮量產。在此情況,與熱氧化物層130相較,氧化物層不會具均勻薄膜品質。所以,當氧化物層用做SGS結晶方法的覆蓋層時,結晶的金屬觸媒會不均勻地擴散進入a-Si層120,於是,因為氧化物層的大厚度,金屬觸媒可能不會擴散進入a-Si層120或是不會形成一種區域(於此金屬觸媒可能不會擴散至一種濃度以使晶種可形成)。結果,在SGS結晶方法期間a-Si層120不會均勻地結晶。
藉由比較,該熱氧化物層130,其可由熱氧化a-Si層120而形成,其具較使用CVD技術或是PVD技術所形成的氣化物層更為均勻薄膜品質。所以,藉由熱氧化物層130 的使用,結晶用金屬觸媒可均勻地媒擴散進入a-Si層120。同時,因為該熱氧化物層130可形成至約10至50埃的小厚度,金屬觸媒可擴散使得a-Si層120可藉由SGS結晶方法完全結晶。
同時,該熱氧化物層130可與a-Si層120的脫氫反應同時形成。在此情況,可省略形成覆蓋層的額外方法,由此進一步簡化SGS結晶方法。
參考第1B圖,將金屬觸媒配置於熱氧化物層130,由此形成金屬觸媒層140。做為非限制實例,金屬觸媒可為由Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Mo、Tr、Ru、Rh、Cd、及Pt所組成族群選出的金屬觸媒,做為特定實例,金屬觸媒可為Ni,金屬觸媒層140可形成至約1011 至1015 原子/公分2 的面密度於熱氧化物層130上,當金屬觸媒層140形成至低於約1011 原子/公分2 的面密度時,僅少量晶種形成,由此減少a-Si層120結晶進入多晶矽層的可能性。當金屬觸媒層140形成至超過約1015 原子/公分2 的面密度,擴散進入a-Si層120的金屬觸媒量增加,由此引起MIC方法而非SGS結晶方法。剩餘金屬觸媒量增加使得由圖樣化多晶矽層所形成的半導體層特性可能會降低。
參考第1C圖,包含緩衝層110、a-Si層120、熱氧化物層130、及金屬觸媒層140的基板100被退火(150)使得a-Si層120使用SGS結晶方法結晶。在退火方法150期間,擴散通過熱氧化物層130的金屬觸媒140a及140b中僅少量金屬觸媒140b到達a-Si層120的表面,於是大量金屬觸 媒140a不會到達a-Si層120也不會通過熱氧化物層130。
通過熱氧化物層130及擴散進入a-Si層120表面的金屬觸媒140b催化a-Si層120進入多晶矽層160的結晶,亦即,經擴散金屬觸媒140b與a-Si層120的Si合併以形成金屬矽化物,金屬矽化物形成晶種,由此結晶a-Si層120進入多晶矽層160。退火方法150可使用爐管退火方法、快速熱退火(RTA)方法、紫外光(UV)方法、及雷射方法其中一種執行。
退火方法150可執行兩次,特定言之,第一退火方法包含移動金屬觸媒層140的金屬觸媒至熱氧化物層130及a-Si層120之間的介面以形成晶種,第二退火方法包含使用該晶種結晶a-Si層120進入多晶矽層160。在此情況,第一退火方法可在約200至800℃的溫度執行,及第二退火方法可在約400至1300℃的溫度執行。
如在第1C圖所說明,退火方法150可不需移除金屬觸媒層140而執行,然而,做為替代方法,金屬觸媒層140可在第一退火方法之後移除使得可在第二退火方法期間防止金屬觸媒的額外擴散或穿透。
在藉由經由使用熱氧化物層130及金屬觸媒層140的SGS結晶方法結晶a-Si層120而得到的多晶矽層160,金屬觸媒在距多晶矽層160頂部表面(亦即,自多晶矽層160及熱氧化物層130之間的接觸表面)約100埃的距離以1xe9 至1xe13 原子/公分2 的濃度朝基板100形成。
第2A圖為使用根據第1A至1C圖方法所結晶的多晶 矽層的照相影像,第2B圖為當熱氧化物層130未形成或是具少於約10埃的厚度時所製造的多晶矽層的照相影像,第2C圖為當熱氧化物層130具超過50埃的厚度時所製造的多晶矽層的照相影像,第2D圖為當使用CVD或PVD技術將氧化物層形成於a-Si層時所製造的多晶矽層的照相影像。
第2A圖顯示由根據第1A至1C圖於上文所敘述方法所製造的多晶矽層,亦即,當該熱氧化物層130於a-Si層120形成至約10至50埃的厚度及該a-Si層120由SGS結晶方法所結晶,多晶矽層如在第2A圖所示例形成。
參考第2A圖,多晶矽層包含具尺寸約20微米的晶粒,換言之,在晶種間的間隔為約20微米。亦可確認在由SGS結晶方法所製造的多晶矽層中晶種(a)存在於晶粒中心,晶粒邊緣(b)存在於相鄰晶粒之間,及經結晶區域(c)存在於晶種(a)與晶粒邊緣(b)之間。晶種(a),晶粒邊緣(b),及區域(c)具不同結晶度,所以,在根據本發明多晶矽層的製造方法中,可見到a-Si層120係由SGS結晶方法所結晶。
做為比較實例,第2B圖顯示當熱氧化物層130未形成或是形成為厚度少於10埃於a-Si層120時所製造的多晶矽層。
參考第2B圖,無法確認晶粒邊緣存在於多晶矽層,及可觀察到金屬矽化物礫岩(d)均勻地分布於多晶矽層。於是,可見到不需形成熱層所形成的多晶矽層具與由MIC方法所得到的多晶矽層相同的特性。
做為另一比較實例,第2C圖顯示當熱氧化物層130於a-Si層120形成至約100埃的厚度,而非形成至10至50埃的厚度,及a-Si層120結晶時所製造的多晶矽層。
參考第2C圖,因為僅少量的金屬觸媒擴散至a-Si層120,晶種數目減少,結果,a-Si層120不完全結晶,及區域(e)存在當SGS結晶區域與SPC結晶區域(亦即,僅由熱所結晶的區域)混合時。當與第2A圖所示多晶矽層相較時,其由SGS結晶方法完全結晶,第2C圖所示多晶矽層包含區域(e)於此SGS結晶區域與SPC結晶區域混合使得不清楚的晶粒邊緣形成。
仍做為另一比較實例,第2D圖顯示當使用CVD技術沉積氧化物層於a-Si層120至數百埃的厚度及a-Si層120結晶時所製造的多晶矽層。
參考第2D圖,氧化物層不均勻地形成使得金屬觸媒不均勻地擴散進入多晶矽層120。於是,多晶矽層不僅包含SGS結晶區域(f)亦包含MIC-形式結晶區域與SGS結晶區域混合的區域(g)。
所以,根據本發明方面,當熱氧化物層130於a-Si層120形成至約10至50埃的厚度,及金屬觸媒層140形成於熱氧化物層130上,a-Si層120可由SGS結晶方法結晶時。而且,當熱氧化物層130於a-Si層120脫氫反應期間形成時,可省略形成覆蓋層的額外方法,由此簡化多晶矽層的製造方法。
第3A至3D圖為說明使用根據第1A至1C圖的多晶 矽層製造方法製造上閘極TFT的方法之截面視圖。現在參考第1A至1C圖所示方法敘述上閘極TFT製造方法。
參考第3A圖,緩衝層310係形成於由玻璃、不鏽鋼、或塑膠所形成的基板300。之後,a-Si層320、熱氧化物層330、及金屬觸媒層340形成於緩衝層310上及接著退火(參考350)使得a-Si層320藉由SGS結晶方法結晶進入多晶矽層360。
參考第3B圖,移除示於第3A圖的金屬觸媒層340,及圖樣化示於第3A圖的多晶矽層360及熱氧化物層330。經圖樣化多晶矽層成為第3B圖所示TFT的半導體層370。或是,多晶矽層360及熱氧化物層330可在後序方法圖樣化。
之後,閘極絕緣層380形成於基板300整個表面,閘極絕緣層380可為氧化矽層、氮化矽層、或是其組合。在本具體實施例,熱氧化物層330未被移除,及閘極絕緣層380係形成於熱氧化物層330。在此情況,熱氧化物層330功能用做電絕緣半導體層370與之後形成的閘極電極的絕緣層。熱氧化物層330具較使用CVD技術或是PVD技術所形成的氧化物層為低的偵測密度及具均勻薄膜品質。所以,當熱氧化物層330未移除而是留在半導體層370上,可進一步改善半導體層370自閘極電極的絕緣。或者,熱氧化物層330可被移除及閘極絕緣層380可形成以接觸半導體層370。
接著,閘極電極的金屬層(未示出)係形成於閘極絕緣層 380,金屬層可為由Al合金例如鋁-釹(Al-Nd)所形成的單層,或是由將Al合金堆疊於Cr或Mo合金上而得到的組合。閘極電極的金屬層係使用光微影或蝕刻方法蝕刻,由此形成對應於半導體層370通道區域的閘極電極385。
參考第3C圖,傳導不純物離子係使用閘極電極385掺雜做為遮罩,由此形成源極區域371及汲極區域372於半導體層370,不純物離子可為p-形式離子或n-形式離子。p-形式離子可由硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、及銦(In)所組成族群選出,及n-形式離子可由磷(P)、銻(Sb)、及砷(As)所組成族群選出。配置於源極區域371及汲極區域372之間的未掺雜區域功能用作通道區域373。做為進行使用所形成閘極電極做為遮罩的替代方法,掺雜方法可在使用光致抗蝕劑形成閘極電極385之前執行。
參考第3D圖,層間絕緣層390形成於包含閘極電極385的基板300整個表面,層間絕緣層390可為氮化矽層、氧化矽層、或是其組合。
之後,層間絕緣層390、閘極絕緣層380、及熱氧化物層330被蝕刻,由此形成露出半導體層370的源極及汲極區域371及372的接觸孔。之後,源極及汲極電極391及392形成以分別經由接觸孔連接至源極及汲極區域371及372。源極及汲極電極391及392可由鉬(Mo)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁-釹(Al-Nd)、鈦(Ti)、鎢鉬(MoW)、及鋁(Al)所組成族群選出的金屬形成。於是,包含半導體層370、閘極電極385及源極及汲極電極391及392的上閘極TFT完成。
第4A至4C圖為說明使用根據第1A至1C圖所示具體實施例的多晶矽層製造方法製造底閘極TFT的方法之截面視圖。現在參考第1A至1C圖所示方法敘述底閘極TFT的製造方法,除了下文所提及特別部份。
參考第4A圖,緩衝層410係形成於基板400,閘極電極的金屬層(未示出)係形成於緩衝層410及接著,使用光微影及蝕刻方法蝕刻金屬層,由此形成閘極電極420,之後,閘極絕緣層430係形成於具閘極電極420的基板400。
參考第4B圖,a-Si層440係形成於閘極絕緣層430,及熱氧化物層450係於a-Si層440形成至約10至50埃的厚度。當在a-Si層440脫氫反應期間熱氧化物層450形成,可省略使用SGS結晶方法形成結晶a-Si層440所需的形成覆蓋層之額外方法,由此簡化製造方法。
金屬觸媒層460係形成於熱氧化物層450及接著退火使得a-Si層440藉由SGS結晶方法結晶為多晶矽層470。
參考第4C圖,移除於第4B圖所示的金屬觸媒層460及熱氧化物層450,及圖樣化多晶矽層470,經圖樣化多晶矽層成為TFT的半導體層475。或者,金屬觸媒層460及熱氧化物層450可在第一退火方法之後移除,於此金屬觸媒層460的金屬觸媒移至熱氧化物層450與a-Si層440之間的介面以形成晶種。
之後,歐姆接觸材料層及源極/汲極傳導層循序堆疊於半導體層475。源極/汲極傳導層及歐姆接觸材料層循序圖樣化,由此形成源極與汲極電極491與492及歐姆接觸層 480,歐姆接觸層480可為經摻雜a-Si層。
為減少在形成TFT所使用的遮罩數目,可使用單一遮罩圖樣化源極/汲極傳導層及歐姆接觸層,在此情況,歐姆接觸層480可配置於源極與汲極電極491與492的整個底部表面下方,歐姆接觸層480係配置於半導體層475及源極與汲極電極491與492之間使得源極與汲極電極491與492可與半導體層475歐姆接觸,或者,可省略歐姆接觸層480,在此情況,在堆疊源極/汲極傳導層之前,傳導區域形成於半導體層475使得半導體層475可與源極與汲極電極491與492歐姆接觸。結果,包含閘極電極420、半導體層475、及源極與汲極電極491與492的底閘極TFT完成。
第5圖為包含根據本發明示例具體實施例上閘極TFT的有機發光二極體(OLED)顯示裝置之截面視圖。
參考第5圖,絕緣層510形成於包含第3D圖所示的TFT的基板300整個表面,絕緣層510可為無機層或有機層。無機層可為由氧化矽層、氮化矽層、及晶矽玻璃(SOG)層所組成族群選出,及有機層可為由聚醯亞胺、苯並環丁烯系列樹脂(BCB樹脂)、及丙烯酸酯所組成族群選出的一種有機物所形成。絕緣層510亦可為無機層及有機層的堆疊結構。
絕緣層510可被蝕刻,由此形成露出源極及汲極電極391及392其中一個的通孔。第一電極520係形成為經由該通孔連接至源極及汲極電極391及392的其中一個,第 一電極520可形成為陽極或陰極。當第一電極520為陽極,該陽極可使用氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、及氧化銦錫鋅(ITZO)其中一個所形成的透明傳導層所形成。當第一電極520為陰極,該陰極可使用Mg、Ca、Al、Ag、Ba、及其合金所組成族群選出的其中一個形成。
之後,像素定義層530係形成於第一電極520以具露出一部分第一電極520表面的開孔,及具發光層(EML)的有機層540形成於第一電極520的露出部分。有機層540可進一步包含至少一個由電洞注入層(HIL)、電洞傳送層(HTL)、電洞阻擋層(HBL)、電子阻擋層(EBL)、電子注入層(EIL)、及電子傳送層(ETL)所組成族群選出的層。接著,第二電極550形成於有機層540,由此,完成根據本發明OLED顯示裝置。
所以,熱氧化物層於a-Si層形成至約10至50埃的厚度使得可藉由SGS結晶方法結晶a-Si層為多晶矽層,熱氧化物層亦可在a-Si層的脫氫反應期間形成使得可省略SGS結晶方法需要的形成覆蓋層的額外方法,由此簡化製造方法。更進一步,可保留具良好絕緣特性的熱氧化物層而不需移除及可使用之以電絕緣半導體層與閘極電極,由此改善半導體層自閘極電極的絕緣特性。
根據上文所敘述本發明一方面,a-Si層可藉由SGS結晶方法結晶為多晶矽層,可省略形成覆蓋層的額外方法,由此簡化多晶矽層的製造方法。
雖然少數本發明具體實施例已示出及敘述,熟知該技 藝者要了解可在此具體實施例進行變化而不偏離本發明原則及精神,其範圍係定義於申請專利範圍及其相當。
100‧‧‧基板
110‧‧‧緩衝層
120‧‧‧非晶形矽(a-Si)層
130‧‧‧熱氧化物層
140‧‧‧金屬觸媒層
140a、140b‧‧‧金屬觸媒
150‧‧‧退火方法
160‧‧‧多晶矽層
300‧‧‧基板
310‧‧‧緩衝層
320‧‧‧非晶形矽(a-Si)層
330‧‧‧熱氧化物層
340‧‧‧金屬觸媒層
350‧‧‧退火方法
360‧‧‧多晶矽層
370‧‧‧上閘極薄膜電晶體(TFT)的半導體層
371‧‧‧源極區域
372‧‧‧汲極區域
373‧‧‧通道區域
380‧‧‧閘極絕緣層
385‧‧‧閘極電極
390‧‧‧層間絕緣層
391‧‧‧源極電極
392‧‧‧汲極電極
400‧‧‧基板
410‧‧‧緩衝層
420‧‧‧閘極電極
430‧‧‧閘極絕緣層
440‧‧‧非晶形矽(a-Si)層
450‧‧‧熱氧化物層
460‧‧‧金屬觸媒層
470‧‧‧多晶矽層
475‧‧‧上閘極薄膜電晶體(TFT)的半導體層
480‧‧‧歐姆接觸層
491‧‧‧源極電極
492‧‧‧汲極電極
510‧‧‧絕緣層
520‧‧‧第一電極
530‧‧‧像素定義層
540‧‧‧有機層
550‧‧‧第二電極
(a)‧‧‧晶種
(b)‧‧‧晶粒邊緣
(c)‧‧‧區域
(d)‧‧‧金屬矽化物礫岩
(e)‧‧‧區域
(f)‧‧‧超級顆粒矽(SGS)結晶區域
(g)‧‧‧MIC-形式結晶區域與SGS結晶區域混合的區域
本發明這些及/或額外方面可由這些具體實施例的下列敘述,參考相關圖式變得明顯及更容易了解,其中:第1A至1C圖為說明根據本發明具體實施例使用超級顆粒矽(SGS)結晶方法製造多晶矽(poly-Si)層的方法之截面視圖;第2A圖為使用根據第1A至1C圖具體實施例的方法所結晶的多晶矽層的照相表示;第2B圖為當熱氧化物層未形成或是具少於約10埃的厚度時所製造的多晶矽層的照相表示;第2C圖為當熱氧化物層具超過50埃的厚度時所製造的多晶矽層的照相表示;第2D圖為當使用化學氣相沉積(CVD)技術將數百埃的氧化物層形成於a-Si層時所製造的多晶矽層的照相影像;第3A至3D圖為說明使用根據第1A至1C圖的多晶矽層製造方法製造上閘極薄膜電晶體(TFT)的方法之截面視圖;第4A至4C圖為說明使用根據第1A至1C圖的多晶矽層製造方法製造底閘極TFT的方法之截面視圖;及第5圖為包含根據本發明具體實施例上閘極TFT的有機發光二極體(OLED)顯示裝置之截面視圖。
300‧‧‧基板
310‧‧‧緩衝層
330‧‧‧熱氧化物層
370‧‧‧上閘極薄膜電晶體(TFT)的半導體層
371‧‧‧源極區域
372‧‧‧汲極區域
373‧‧‧通道區域
380‧‧‧閘極絕緣層
385‧‧‧閘極電極
390‧‧‧層間絕緣層
391‧‧‧源極電極
392‧‧‧汲極電極
510‧‧‧絕緣層
520‧‧‧第一電極
530‧‧‧像素定義層
540‧‧‧有機層
550‧‧‧第二電極

Claims (20)

  1. 一種製造多晶矽(poly-Si)層的方法,其包含:提供一基板;於該基板上形成一非晶形矽(a-Si)層;於該a-Si層形成一熱氧化物層至約10至50埃的一厚度;於該熱氧化物層上形成一金屬觸媒層;及退火該基板以使用該金屬觸媒層的一金屬觸媒來結晶該a-Si層為一多晶矽層,其中在形成該a-Si層之後脫氫該a-Si層,且該熱氧化物層在該a-Si層的脫氫期間形成。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法,其中該熱氧化物層係由在包含O2 氣體或水份、及一惰性氣體的環境下熱氧化該a-Si層的一表面部份而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該惰性氣體包含N2 氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該熱氧化物層係約400至700℃的一溫度形成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該a-Si層係使用該金屬觸媒層的金屬觸媒由一超級顆粒矽(SGS) 結晶方法所結晶。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中該金屬觸媒層的金屬觸媒係以約1012 至1014 原子/公分2 的一濃度形成。
  7. 一種薄膜電晶體(TFT),包含:一基板;配置於該基板上及使用一金屬觸媒所結晶的一半導體層;一熱氧化物層,配置於該半導體層上及具有約10至50埃的一厚度;一閘極絕緣層,配置於該熱氧化物層上;一閘極電極,配置於該閘極絕緣層上;一層間絕緣層,配置於該閘極電極上;及一源極與汲極電極,配置於該層間絕緣層上且與該半導體層的源極與汲極區域電連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的TFT,其中該熱氧化物層具有約17至26埃的一厚度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的TFT,其中該半導體層在距該半導體層及該熱氧化物層之間的一接觸表面約 100埃的一距離處的該半導體層中包含一濃度為1xe9 至1xe13 原子/公分2 的該金屬觸媒。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的TFT,其中該半導體層係由一超級顆粒矽(SGS)結晶方法所結晶。
  11. 一種薄膜電晶體(TFT)層製造方法,其包含:提供一基板;於該基板上形成一非晶形矽(a-Si)層;於該a-Si層形成一熱氧化物層至約10至50埃的一厚度;於該熱氧化物層上形成用於結晶的一金屬觸媒層;退火該基板以使用用於結晶的該金屬觸媒層的一金屬觸媒將該a-Si層結晶為一多晶矽層;移除該金屬觸媒層;圖樣化該熱氧化物層及圖樣化該多晶矽層以形成一半導體層;於具有該半導體層及該熱氧化物層的該基板上形成一閘極絕緣層;於該閘極絕緣層上形成一閘極電極;於該閘極電極上形成一層間絕緣層;及 於該層間絕緣層上形成與該半導體層的源極與汲極區域電連接的源極及汲極電極,其中在形成該a-si層之後脫氫該a-Si層,且該熱氧化物層在該a-Si層的脫氫期間形成。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法,其中該熱氧化物層係由在包含O2 氣體或水份、及一惰性氣體的環境下熱氧化該a-Si層的一表面部份而形成。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法,其中該惰性氣體包含N2 氣體。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的方法,其中該熱氧化物層於約400至700℃的一溫度形成。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的方法,其中該a-Si層係使用該金屬觸媒層的金屬觸媒由-超級顆粒矽(SGS)結晶方法所結晶。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的方法,其中用於結晶的該金屬觸媒層的金屬觸媒係以約1012 至1014 原子/公分2 的一濃度形成。
  17. 一種有機發光二極體(OLED)顯示裝置,包含:一基板; 一半導體層,配置於該基板上及使用一金屬觸媒所結晶;一熱氧化物層,配置於該半導體層上及具有一厚度為約10至50埃;一閘極絕緣層,配置於該熱氧化物層上;一閘極電極,配置於該閘極絕緣層上;一層間絕緣層,配置於該閘極電極上;源極與汲極電極,配置於該層間絕緣層上且與該半導體層的源極與汲極區域電連接;一第一電極,與該源極與汲極電極其中之一電連接;一有機層,配置於該第一電極上及包含一發光層(EML);及一第二電極,配置於該有機層上。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的OLED顯示裝置,其中該熱氧化物層具有約17至26埃的一厚度。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的OLED顯示裝置,其中用於結晶的該金屬觸媒係在距該半導體層及該熱氧化物層之間的一接觸表面約100埃的一距離處以1xe9 至1xe13 原子/公分2 的一濃度於該半導體層朝該基板形 成。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的OLED顯示裝置,其中該半導體層係由一SGS結晶方法所結晶。
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