[发明专利]用于提供在低温衬底上的薄膜的横向热处理方法

说明书

本申请是申请日为2011年6月2日、申请号为201180037944.0、名称为用于提供在低温衬底上的薄膜的横向热处理方法的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

基于35 U.S.C.§119(e)(1)，本申请基于并要求2010年6月2日提交的在临时申请号61/350,765的优先权，在此引入其整个内容作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及用于固化衬底上的薄膜的方法，更具体地，涉及用于热处理在低温衬底上的薄膜的方法。

背景技术

一般地，热处理包括烧结、退火、固化、干燥、结晶、聚合、化学反应激发以及调制、掺杂剂驱入、除气等等。半导体薄膜的热处理典型地在高温环境中进行。例如，非晶硅(a-Si)在1100℃退火而硅纳米颗粒膜在900℃下烧结。因此，用于处理半导体薄膜高温要求通常需要使用如烧结的陶瓷或者石英的高温衬底作为承载半导体薄膜的衬底选择。

更不必说，因为成本相对低廉，更期望使用如硅酸硼或者碱石灰的低温衬底作为用于负载半导体薄膜的衬底选择。更期望的衬底材料是塑料(即，聚碳酸酯，聚酰亚胺、PET、PEN等等)或者纸，因为它们的成本更低。

然而，使用可以提供平衡工艺的如炉的设备对于在低温衬底上的半导体薄膜的热处理不是可行的选择。这是因为，退火和烧结大部分半导体薄膜(如果不是全部)要求的温度，明显高于如聚酰亚胺和PET的低温衬底的最大加工温度，该加工温度分别为约450℃和150℃。

本公开提供了一种用于热处理在低温衬底上的薄膜的方法。

发明内容

根据本发明的优选实施例，间隔开的两个吸收痕与位于衬底的顶上的薄膜热接触。利用脉冲辐射加热两个吸收痕，并且来自两个吸收痕的热随后在薄膜的平面内传导到两个吸收痕之间的薄膜以热处理薄膜。

上述工艺可以用于制造薄膜晶体管(TFT)。例如，可以由金属或者陶瓷构成的两个吸收痕被用来形成TFT的源极和漏极并且半导体薄膜被用来形成TFT的有源沟道。

在随后的详细描述中将明白本发明的所有特点和优点。

附图说明

当联系附图阅读时，通过参考示出的实施例的详细描述，将更好地理解本发明本身以及使用的优选模式、另外的目标及其优点，其中：

图1a-1b示出了根据本发明的一个实施例的热处理薄膜的方法；

图2a-2b示出了根据本发明的另一个实施例的热处理薄膜的方法；

图3a-3b示出了根据本发明的一个实施例的热处理在低温衬底上的极薄膜的方法；

图4示出了通过本发明的方法制造的薄膜晶体管(TFT)；

图5示出了硅酸硼玻璃上的e-束涂覆的非晶硅在暴露于脉冲辐射之前和之后的拉曼谱；

图6是示出了本发明的脉冲辐射横向热处理方法的选择性的图；以及

图7示出了来自图4的TFT的漏极电流对漏极-源极电压的图。

具体实施方式

当使用脉冲辐射热处理技术以热处理衬底上的薄膜时，从闪光灯、定向等离子体弧(DPA)、激光器、微波、感应加热器或者电子束发射的脉冲辐射具有优先加热在其衬底上的薄膜的能力。另外，因为衬底的热容量远高于薄膜的热容量，并且加热的时间远短于衬底的热平衡时间，所以衬底可以用作热沉以在热处理之后迅速快速冷却薄膜。

虽然脉冲辐射热处理允许薄膜被加热到比衬底在热平衡处正常承受的温度更高的温度，但是这样的热处理技术一般地依赖于薄膜吸收用于加热薄膜的辐射的能力。因此，当薄膜很薄和/或有点透明时，很难用脉冲辐射热处理技术直接热处理极薄膜，因为极薄膜典型地吸收很少的辐射。因此，要求一种改善的方法以热处理极薄膜。

现在参考附图，具体地参考图1a-1b，根据本发明的一个实施例，示出了用于在极薄膜上提供脉冲辐射热处理的方法。首先，通过公知的真空技术在衬底14上沉积极薄膜12。极薄膜12还可以涂覆或者印刷到衬底14上。极薄膜12可以是完全致密的膜或者颗粒膜。极薄膜12的厚度优选小于10微米。下一步，在极薄膜12的顶上沉积吸收痕11以形成薄膜叠层10，如图1a所示。优选由对脉冲辐射的吸收比极薄膜12更高的材料制造吸收痕11。吸收痕11的实例包括金属或者陶瓷。