在液晶显示器中形成薄膜晶体管的方法技术

在液晶显示器中形成薄膜晶体管的工艺中，首先在透明基板上依序形成一层缓冲层以及一层多晶硅层。之后，利用等离子处理的方式在多晶硅层的表面上形成栅极绝缘层，其中等离子可包含氧，氮，或是同时包含两者，而处理的温度约在３００－６００℃之间。接着，在上述的栅极绝缘层上形成一层栅极层，并且在栅极层的两旁形成源极与漏极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种，特别是涉及一种在薄膜晶体管液晶显示器中形成高击穿电压栅极绝缘层的方法。现有技术目前，在液晶显示器中的驱动元件中，一般会使用薄膜晶体管，因为薄膜晶体管具有反应快的特性使得显示器的品质较佳。目前，薄膜晶体管的结构有底部栅极与顶部栅极两种。在附图说明图1中，介绍一种形成顶部栅极的薄膜晶体管在各步骤中的结构示意图。图1A中，在玻璃基板100上沉积一层缓冲层102以及一层非晶硅层104，其中缓冲层102的材料可选择氧化硅或者氮化硅。然后，如图1B所示，经由准分子激光退火(Excimer Laser Annealing；ELA)，或连续结晶硅(Continuous Grain Silicon；CGS)，连续侧边固化(Sequential Lateral Solidification；SLS)，金属诱发结晶(MetalInduced Crystallization；MIC)，或者金属诱发侧边结晶(Metal InducedLateral Crystallization；MILC)等方式将非晶硅层104形成多晶硅层106。之后，在图1C中，使用等离子增益化学气相沉积(PECVD)法或低压化学气相沉积(LPCVD)方式将栅极氧化层108沉积在多晶硅层106上。沉积的方式使用硅甲烷与N2O或O2反应形成氧化硅或者使用四乙基硅甲烷(TEOS)分解成氧化硅。接着，如图1D所示，在栅极氧化层108上形成栅极金属层110。形成的方式包括将金属层沉积在栅极氧化层上，然后使用光学微影以及蚀刻的方式将栅极的图案转移到金属层上。在图1E中，以离子注入机(ion implanter)或离子喷射器(ion shower)的方式在多晶硅层106内形成轻掺杂漏极区112，处于栅极金属层110的两侧。之后，如图1F所示，在栅极层110的侧壁上形成间隙壁114。然后，在图1G中，以离子注入的方式在多晶硅层106内形成源极与漏极区域116，处于栅极金属层110的两侧。因为传统使用化学气相沉积法，不论是等离子增益化学气相沉积或低压化学气相沉积，所沉积的栅极氧化(gate oxide)层，其击穿电压(breakdown voltage)通常比较小而且多晶硅与氧化层的界面缺陷(interface defect)会比较多，容易产生漏电流。这样的栅极氧化层的质量对于未来元件的缩小与集成无法达到其需求。因此，为了提高栅极氧化层的质量，需要解决击穿电压过低与漏电流的问题；也即增加其击穿电压与减少栅极氧化层与多晶硅界面缺陷。
技术实现思路
鉴于在上述专利技术背景中传统上以化学气相沉积法形成的栅极氧化层所产生的诸多问题与缺点，本专利技术主要的目的在于提供一种利用等离子处理的方式形成栅极绝缘层。主要是利用已经形成的本质多晶硅(intrinsic polysilicon)与包含氧气或氮气的等离子在温度300-600℃下反应形成氧化硅，氮化硅或氮氧化硅等作为栅极绝缘层的介电材料。本专利技术的另一目的是使利用等离子处理所形成的栅极绝缘层具由高的击穿电压。本专利技术的又一目的是使利用等离子处理所形成的栅极绝缘层具有较低的界面缺陷，因而具有较低的漏电流。本专利技术的再一目的是使用不同的反应气体，在等离子处理的过程中即可选择需要生长的栅极绝缘层的材料。根据以上所述的目的，本专利技术提供了一种在液晶显示器中形成一个薄膜晶体管的方法，其步骤包含在一个透明基板上依序形成一层缓冲层与一层多晶硅层。之后，在该多晶硅层表面上以等离子处理多晶硅层以形成一层栅极绝缘层。然后，在上述的栅极绝缘层上形成一层栅极层。接着，在上述的多晶硅层内形成一个源极与一个漏极区域，处于上述栅极层的两侧。本专利技术也提供了一种在薄膜晶体管液晶显示器中形成高击穿电压栅极绝缘层的方法，其步骤包括在一个透明基板上形成一层多晶硅层。之后，在300-600℃之间以等离子处理上述的多晶硅层以形成一层栅极绝缘层，其中形成等离子的反应气体可包括氧气或氮气，而上述栅极绝缘层可以是氧化硅，氮化硅，或者氮氧化硅。附图的简要说明图1是显示一种以传统的方式形成顶部栅极的薄膜晶体管在各步骤中的结构示意图；图2是显示一种以本专利技术的方法形成顶部栅极的薄膜晶体管在各步骤中的结构示意图；以及图3是显示以等离子处理形成栅极绝缘层的设备的结构示意图。实施方法本专利技术的一些实施例会详细说明如下。然而，除了详细说明的实施例外，本专利技术还可以广泛地在其它的实施例中施行，且本专利技术的范围不受限定，其以之后的权利要求书为准。再者，为提供更清楚的说明以及更易理解本专利技术，图所示的各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺寸相比已经被夸大；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图示的简洁。本专利技术是利用本质多晶硅与包含氧或氮等气体的等离子，在温度300-600℃下反应，然后形成栅极绝缘层。如果反应气体主要以氧气为主，则栅极绝缘层为氧化硅。如果反应气体以氮气为主，则栅极绝缘层为氮化硅。如果反应气体包含氧气与氮气，则栅极绝缘层可以是氮氧化硅。因为由本质多晶硅所形成的栅极绝缘层，经过高温处理后会变得更致密，因此也就可以得到更高的击穿电压。而且栅极绝缘层与多晶硅之间的界面特性也较佳，因此漏电流也可以降低。再者，将透明基板放置在可旋转的平台(Table)上，可以增加栅极绝缘层薄膜的薄膜厚度的均匀性。本专利技术提供一种在液晶显示器中形成一个薄膜晶体管的方法，其步骤包括在一个透明基板上依序形成一层缓冲层与一层多晶硅层，其中的透明基板可以是玻璃基板或者其他的高分子聚合物。上述的多晶硅层的形成方式可以是先在上述缓冲层上沉积非晶硅层，然后以退火的方式将非晶硅层转换成多晶硅层。上述的退火的方式可以是准分子激光退火。然而，也有其他的方式直接形成多晶硅层，例如连续结晶硅，连续侧边固化，金属诱发结晶，金属诱发侧边结晶(，或者固相结晶化(Solid Phase Crystallization；SPC)。之后，在该多晶硅层表面上以等离子处理多晶硅层以形成一层栅极绝缘层。然后，在上述栅极绝缘层上形成一层栅极层。在多晶硅层内形成轻掺杂漏极区域，处于栅极层两侧，并且在栅极层侧壁上形成间隙壁。接着，在上述多晶硅层内形成一个源极与一个漏极区域，处于所述栅极层两侧。其中等离子处理步骤是在温度300-600℃之间，而成为上述等离子的反应气体可包括氧气或氮气，例如O2，N2，H2O，NH3，N2O。当反应气体主要为氧气时，例如O2，N2O或H2O，上述栅极绝缘层为氧化硅。当反应气体主要为氮气时，例如N2O，N2或NH3，上述栅极绝缘层为氮化硅。当反应气体包含氧气与氮气时，例如O2，N2，H2O，N2O，与NH3，上述栅极绝缘层可以是氮氧化硅。本专利技术同时提供一种在薄膜晶体管液晶显示器中形成高击穿电压栅极绝缘层的方法，其步骤包括在一个透明基板上形成一层多晶硅层。之后，在300-600℃之间以等离子处理上述多晶硅层以形成一层栅极绝缘层，其中形成等离子的反应气体可包括氧气或氮气或者两者都包括，例如氧化氢，氧气，或者氧化氮。上述栅极绝缘层可以是氧化硅，氮化硅，氮气，或是氮氧化硅。在上述等离子处理步骤中优选的温度在450-550℃之间。上述透明基板在等离子处理步骤中会旋转。在等离子处理步骤之前可引入惰性气体清洁并去除多晶硅层表面的自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在液晶显示器中形成一个薄膜晶体管的方法，包括：依次在一个透明基板上沉积一层缓冲层与一层多晶硅层；以等离子处理该多晶硅层以形成一层栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上形成一层栅极层；以及在该多晶硅层内形成一个源极与 一个漏极区域，处于该栅极层两侧。

【技术特征摘要】
1.一种在液晶显示器中形成一个薄膜晶体管的方法，包括依次在一个透明基板上沉积一层缓冲层与一层多晶硅层；以等离子处理该多晶硅层以形成一层栅极绝缘层；在该栅极绝缘层上形成一层栅极层；以及在该多晶硅层内形成一个源极与一个漏极区域，处于该栅极层两侧。2.如权利要求1所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述等离子处理步骤是在温度300-600℃之间。3.如权利要求2所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述等离子包括氧。4.如权利要求3所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述等离子包括氮。5.如权利要求3所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述栅极绝缘层为氧化硅。6.如权利要求4所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述栅极绝缘层为氧化硅。7.如权利要求2所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述等离子包括氮。8.如权利要求7所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述栅极绝缘层为氮化硅。9.如权利要求4所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述栅极绝缘层包含氧化硅与氮化硅。10.如权利要求1所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述缓冲层为氧化硅或氮化硅。11.如权利要求1所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述形成该多晶硅层的方法包括在该缓冲层上沉积一层非晶硅层；以及以准分子激光退火方式将该非晶硅层转换成该多晶硅层。12.如权利要求1所述的形成薄膜晶体管的方法，其中上述形成该多晶硅层的方法为连续结晶硅，连续侧边固化，金属诱发结晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁进国，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]