氧化硅薄膜的沉积方法及低温多晶硅tft基板的制备方法

氧化硅薄膜的沉积方法及低温多晶硅tft基板的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种氧化硅薄膜的沉积方法及低温多晶硅 TFT基板的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装 置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数 字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主 流。
[0003] 现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及 背光模组(backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放 置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶 分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。
[0004] 通常液晶显示面板由彩膜(CF，Color Filter)基板、薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)基板、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶(LC，Liquid Crystal)及密 封胶框(Sealant)组成，其成型工艺一般包括:前段阵列(Array)制程(薄膜、黄光、蚀刻及剥 膜）、中段成盒(Cell)制程(TFT基板与CF基板贴合)及后段模组组装制程(驱动1C与印刷电 路板压合）。其中，前段Array制程主要是形成TFT基板，以便于控制液晶分子的运动冲段 Cell制程主要是在TFT基板与CF基板之间添加液晶；后段模组组装制程主要是驱动1C压合 与印刷电路板的整合，进而驱动液晶分子转动，显示图像。
[0005] 低温多晶娃(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)是广泛用于中小电子产品中 的一种液晶显示技术，传统的非晶硅材料的电子迀移率约0.5-1.〇Cm2/V.S，而低温多晶硅 的电子迀移率可达30-300cm 2/V.S，因此，低温多晶硅液晶显示器具有高解析度、反应速度 快、高开口率等诸多优点，但是另一方面，由于LTPS半导体器件的体积小、集成度高，所以整 个低温多晶硅TFT基板的制备工艺复杂，生产成本较高。
[0006] 图1为现有的低温多晶硅TFT基板的部分膜层的结构示意图，所述低温多晶硅TFT 基板包括衬底基板100、以及从下至上依次设于所述衬底基板100上的缓冲层200、多晶硅层 300、栅极绝缘层400、及栅极500等膜层结构，在各膜层结构中，栅极绝缘层400是一层非常 重要的半导体结构。栅极绝缘层400作为LTPS TFT的沟道与栅极(Gate)500之间的绝缘层， 其通常由氧化硅(Si0x)薄膜401和氮化硅(SiN x)薄膜402构成，其中，氧化硅薄膜401的成膜 质量好坏对于整个TFT的电性有着非常重要的影响，对于不同的沉积方法，氧化硅薄膜的成 膜质量往往不同。
[0007] 目前常用的沉积氧化硅薄膜的方法为等离子体增强化学气相沉积方法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，如图2所示，现有的氧化娃薄膜的等离子 体增强化学气相沉积方法为:在化学气相沉积装置中通入氩气(Ar)，在13.5MHz或27.12MHz 的射频环境中产生氩离子(Ar+)，利用Ar+作为离子源，在电场作用下轰击反应气体SiH4与 N20,使得反应气体受到轰击而活化，进而在基板(如低温多晶硅TFT基板的多晶硅层300)表 面发生化学反应生成氧化硅，该化学反应的反应式为:SiH4+N20-Si0x+N2+H 20,其中N20中的 氮成分，使得生成的氧化硅薄膜401与多晶硅层300的界面缺陷较多，造成平带电压漂移较 大；其次，PECVD过程中Ar+作为等离子源撞击氧化硅薄膜401表面，容易形成界面缺陷和表 面损伤。
[0008] 因此有必要提出一种氧化硅薄膜的沉积方法及低温多晶硅TFT基板的制备方法， 以解决上述问题。

【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于提供一种氧化硅薄膜的沉积方法，通过引入紫外光作为沉积氧 化硅反应的辅助能量，在无等离子体环境中沉积形成氧化硅薄膜，提高氧化硅薄膜的成膜 质量。
[0010] 本发明的目的还在于提供一种低温多晶硅TFT基板的制备方法，通过采用在紫外 光照射环境中有机硅烷气体与氧气反应生成氧化硅的方法来制作栅极绝缘层中的氧化硅 薄膜，提高氧化硅薄膜的成膜质量，对TFT电性有较好的提升作用。
[0011] 为实现上述目的，本发明提供一种氧化硅薄膜的沉积方法，包括如下步骤：
[0012] 步骤1、提供一化学气相沉积装置，所述化学气相沉积装置具有一反应腔室，所述 反应腔室的上方设有紫外光源；
[0013 ]步骤2、在所述反应腔室的底部放置一基板，向所述反应腔室中通入有机硅烷气体 和氧气，打开所述紫外光源，所述氧气在紫外光的照射下分解产生游离氧，所述有机硅烷气 体和游离氧发生化学反应生成氧化硅，沉积于基板上形成氧化硅薄膜。
[0014] 所述有机硅烷气体为四乙氧基硅烷、四甲基硅烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四 硅氧烷、六甲基二娃氮烧、三乙氧基甲硅烷、或三二甲氨基硅烷。
[0015] 所述有机硅烷气体为四乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷与氧气在紫外光下反应生 成氧化硅的反应式为：Si (OC2H5 )4+〇2-SiOx+2H20+C〇2。
[0016]所述紫外光源发出的紫外光为波长在10nm到14nm之间的极紫外光。
[0017]本发明还提供一种低温多晶硅TFT基板的制备方法，包括如下步骤：
[0018] 步骤1、提供一衬底基板，在所述衬底基板上依次形成缓冲层与多晶硅层；
[0019] 步骤2、对所述多晶硅层进行图形化处理，形成多晶硅岛，对所述多晶硅岛的中间 区域进行P型轻掺杂，得到沟道区，对所述多晶硅岛的两侧进行N型或P型重掺杂，得到源极 接触区与漏极接触区；
[0020] 步骤3、提供一化学气相沉积装置，所述化学气相沉积装置具有一反应腔室，所述 反应腔室的上方设有紫外光源；
[0021] 将所述具有多晶硅岛及缓冲层的基板放置于所述反应腔室的底部，向所述反应腔 室中通入有机硅烷气体和氧气，打开所述紫外光源，所述氧气在紫外光的照射下分解产生 游离氧，所述有机硅烷气体和游离氧发生化学反应生成氧化硅，沉积于多晶硅岛及缓冲层 上形成氧化硅薄膜；
[0022] 步骤4、在所述氧化硅薄膜上沉积氮化硅薄膜，得到由氧化硅薄膜与氮化硅薄膜叠 加构成的栅极绝缘层；
[0023] 步骤5、在所述栅极绝缘层上沉积第一金属层，对所述第一金属层进行图形化处 理，得到栅极；
[0024] 步骤6、在所述栅极、及栅极绝缘层上形成层间绝缘层，对所述层间绝缘层及栅极 绝缘层进行图形化处理，得到对应于所述源极接触区与漏极接触区上方的过孔；
[0025] 步骤7、在所述层间绝缘层上沉积第二金属层，对所述第二金属层进行图形化处 理，得到源极与漏极，所述源极与漏极分别经由过孔与所述多晶硅岛上的源极接触区与漏 极接触区相接触。
[0026] 所述有机硅烷气体为四乙氧基硅烷、四甲基硅烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四 硅氧烷、六甲基二娃氮烧、三乙氧基甲硅烷、或三二甲氨基硅烷。
[0027]所述有机硅烷气体为四乙氧基硅烷，所述四乙氧基硅烷与氧气在紫外光下反应生 成氧化硅的反应式为：Si (OC2H5 )4+02-Si0x+2H20+C02。
[0028 ]所述紫外光源发出的紫外光为波长在1 Onm到14nm之间的极紫外光。
[0029] 所述多晶硅层的制作过程为:在所述缓冲层上沉积非晶硅层，采用低温结晶工艺 将所述非晶硅层转化为多晶硅层，所述低温结晶工艺为准分子激光退火法或金属诱导横向 晶化法。
[0030] 所述基板为玻璃基板;所述缓冲层、层间绝缘层为氧化硅层、氮化硅层、或者由氧 化硅层与氮化硅层叠加构成的复合层;所述栅极、源极、漏极的材料为钼、钛、铝、铜中的一 种或多种的堆栈组合。
[0031] 本发明的有益效果:本发明提供的一种氧化硅薄膜的沉积方法，通过引入紫外光 作为沉积氧化硅反应的辅助能量，利用紫外光将氧气分解为游离氧，与有机硅烷气体反应 生成氧化硅，从而在无等离子体环境中沉积形成氧化硅薄膜，避免了氧化硅薄膜表面被高 能量的等离子体撞击所形成的界面缺陷和表面损伤，提高氧化硅薄膜的成膜质量。本发明 提供的一种低温多晶硅TFT基板的制备方法，通过采用在紫外光照射环境中有机硅烷气体 与氧气反应生成氧化硅的方法来制作栅极绝缘层中的氧化硅薄膜，避免了现有的等离子体 增强化学气相沉积方法中等离子体对氧化硅薄膜表面造成的表面缺陷和界面损伤，从而提 高氧化硅薄膜的成膜质量，对TFT电性有较好的提升作用。
[0032]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0033] 下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案 及其它有益效果显而易见。
[0034] 附图中，
[0035]图1为现有的低温多晶硅TFT基板的部分膜层的结构示意图；
[0036] 图2为现有的氧化硅薄膜的等离子体增强化学气相沉积方法的示意图；
[0037] 图3为本发明的氧化硅薄膜的沉积方法的示意图；
[0038]图4为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤1的示意图；
[0039]图5为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤2的示意图；
[0040]图6为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤3的示意图；
[0041]图7为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤4的示意图；
[0042]图8为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤5的示意图；
[0043]图9为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤6的示意图；
[0044] 图10为本发明的低温多晶硅TFT基板的制备方法步骤7的示意图。
【具体实施方式】
[0045] 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施 例及其附图进行详细描述。
[0046] 请参阅图3，本发明提供一种氧化硅薄膜的沉积方法，包括如下步骤：
[0047] 步骤1、提供一化学气相沉积装置110,所述化学气相沉积装置110具有一反应腔室 120，所述反应腔室120的上方设有紫外光源130。
[0048] 步骤2、在所述反应腔室120的底部放置一基板210，向所述反应腔室120中通入有 机硅烷气体和氧气，打开所述紫外光源130,所述氧气在紫外光的照射下分解产生游离氧， 所述有机硅烷气体和游离氧发生化学反应生成氧化硅(SiOx)，沉积于基板210上形成氧化 硅薄膜250。
[0049] 具体的，所述有机硅烷气体可以为四乙氧基硅烷(TE0S)(化学式：Si (OC2H5)4)、四 甲基硅烷（TMS)(化学式：Si(CH3)4)、四甲基环四硅氧烷（TMCTS)、八甲基环四硅氧烷 (0MCTS)、六甲基二硅氮烷（HMDS)、三乙氧基甲