製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具的製作方法
2023-10-17 19:26:34 2
專利名稱：製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具的製作方法
技術領域：
本實用新型是有關一種半導體製程的裝置，且特別是有關於一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具(cluster tool)。
背景技術：
近年來薄膜電晶體(thin film transistor，簡稱TFT)已應用於多種半導體元件中，尤其是液晶顯示器(liquid crystal display，簡稱LCD)。液晶顯示器具有輕、薄以及低能量消耗的特性，故其在行動式資訊器材的快速成長下，成為目前重要的顯示器之一。而一般液晶顯示器由於基本材質的限制，譬如玻璃基板等，所以其中的薄膜電晶體的製程需在較低的溫度下進行，特別是其中作為通道(channel)的多晶矽薄膜(polysilicon layer，簡稱poly-Si layer)，因此在液晶顯示器中的薄膜電晶體又稱為「低溫多晶矽電晶體」。
舉例來說，一般低溫多晶矽電晶體的製程中，多晶矽的形成方法包括利用電漿化學氣相沉積法(plasma enhanced chemical vapor deposition，簡稱PECVD)先於基板上形成一層緩衝層(buffer layer)，再於緩衝層上形成一層非晶矽薄膜(amorphous silicon layer，簡稱α-Si layer)。接著，利用加熱烘烤降低非晶矽薄膜中的氫含量，以避免後續雷射製程期間發生剝離(ablation)現象。最後，由準分子雷射(excimer laser)照射去氫後的非晶矽薄膜，以形成多晶矽薄膜。
目前則有另一種低溫多晶矽電晶體的多晶矽的製造方法，主要是以物理氣相沉積法(physical vapor deposition，簡稱PVD)中的濺鍍法(sputtering)取代電漿化學氣相沉積，以形成無氫的非晶矽薄膜。然而，雖然上述方式可大幅降低非晶矽薄膜中的氫含量，而提升準分子雷射回火製程(excimer laser annealing，簡稱ELA)的製程限度(process window)，但是若同樣以濺鍍法成長緩衝層，則無法形成膜質良好的緩衝層，故元件特性亦會受到不良影響。
實用新型內容本實用新型的目的在提供一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，以形成無氫的非晶矽薄膜，同時形成膜質良好的緩衝層。
本實用新型的再一目的在提供一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，以可大幅降低非晶矽薄膜中的氫含量，同時形成膜質良好的緩衝層。
本實用新型的另一目的在提供一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，以提升準分子雷射回火製程的製程限度。
本實用新型的又一目的在提供一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，可確保緩衝層與非晶矽薄膜的間的介面特性。
本實用新型的又一目的在提供一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，進而縮短基板傳送時間。
根據上述與其它目的，本實用新型提出一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，適於對一基板進行薄膜沉積，包括一轉移腔體，用以轉移該基板；至少一加載互鎖真空腔體，連接該轉移腔體，用以輸入/輸出該基板；一化學氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以於該基板上沉積一緩衝層；以及一物理氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以於該基板上沉積一非晶矽薄膜。
其中該化學氣相沉積腔體包括執行電漿化學氣相沉積法的腔體。
其中該化學氣相沉積腔體的內部壓力保持在0.5～5Torr之間。
其中該物理氣相沉積腔體包括執行濺鍍法的腔體。
其中該物理氣相沉積腔體的內部壓力保持在1～20m Torr之間。
其中該轉移腔體的內部保持真空。
本實用新型再提出一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，主要是將物理氣相沉積腔體與轉移腔體的間再加一個緩衝腔體，以改善因轉移腔體到物理氣相沉積腔體的間的壓力差而造成的問題，適於對一基板進行薄膜沉積，包括一物理氣相沉積腔體，用以進行一無氫的非晶矽薄膜的沉積製程；一緩衝腔體，連接該物理氣相沉積腔體，用以緩衝該物理氣相沉積腔體的內部壓力與外界壓力的壓力差；一轉移腔體，連接該緩衝腔體，用以於真空下轉移該基板；至少一加載互鎖真空腔體，連接該轉移腔體，用以輸入/輸出該基板；以及一化學氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以進行一緩衝層的沉積製程。
其中該化學氣相沉積腔體包括執行電漿化學氣相沉積法的腔體。
其中該化學氣相沉積腔體的內部壓力保持在0.5～5Torr之間。
其中該物理氣相沉積腔體包括執行濺鍍法的腔體。
其中該物理氣相沉積腔體的內部壓力保持在1～20mTorr之間。
本實用新型是由整合化學氣相沉積與物理氣相沉積如濺鍍等不同製程的腔體。因為用化學氣相沉積腔體製作的緩衝層具有良好膜質，而用物理氣相沉積製作的非晶矽薄膜中的含氫量極低，因此本實用新型可以在形成無氫的非晶矽薄膜的情況下，同時形成膜質良好的緩衝層。也因為本實用新型可大幅降低非晶矽薄膜中的氫含量，同時形成膜質良好的緩衝層，所以能夠提升準分子雷射回火製程的製程限度。此外，本實用新型因為在緩衝層沉積與非晶矽薄膜沉積之間使用保持真空的轉移腔體，所以可確保緩衝層與非晶矽薄膜的間的介面特性。
為讓本實用新型的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下圖1是依照本實用新型一第一實施例的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具示意圖；以及圖2是依照本實用新型一第二實施例的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具示意圖。
實施方式第一實施例本實用新型是一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽(thin filmtransistor，簡稱TFT)的組合設備工具(cluster tool)，主要是結合化學氣相沉積(chemical vapor deposition，簡稱CVD)腔體與物理氣相沉積(physicalvapor deposition，簡稱PVD)腔體於同一組合設備工具。
圖1是依照本實用新型一第一實施例的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具示意圖。
請參照圖1，組合設備工具100是由一化學氣相沉積腔體108、一物理氣相沉積腔體110、一轉移腔體(transfer chamber)102與兩個加載互鎖真空腔體(loadlock chamber)104、106結合而成，其配置是由內部保持真空的轉移腔體102連接其他各腔體104、106、108、110，其中化學氣相沉積腔體108例如是執行電漿化學氣相沉積法(plasma enhanced chemicalvapor deposition，簡稱PECVD)的腔體，其內部壓力需保持在0.5～5Torr之間；物理氣相沉積腔體108例如是執行濺鍍法(sputtering)的腔體，其內部壓力需保持在1～20mTorr之間。當基板(未繪示)進入其中的一加載互鎖真空腔體104中後，會經由轉移腔體102進入化學氣相沉積腔體108，以進行低溫多晶矽電晶體的緩衝層(buffer layer)的沉積製程，其中緩衝層可以是氮化矽與氧化矽堆疊的疊層或是氧化矽薄膜。待緩衝層沉積完畢後，基板會由轉移腔體102從化學氣相沉積腔體108傳送出來，再進入物理氣相沉積腔體110內進行另一沉積製程，於緩衝層上形成一層非晶矽薄膜(amorphous silicon layer，簡稱α-Si layer)，再經由轉移腔體輸送至另一加載互鎖真空腔體中，以備移出整個組合設備工具。然後，可對形成有非晶矽薄膜的基板進行準分子雷射回火製程(excimer laser annealing，簡稱ELA)，以使其中的非晶矽薄膜轉變成為多晶矽薄膜(polysilicon layer，簡稱poly-Si layer)。
此外，本實用新型的組合設備工具100中可以只包括一個加載互鎖真空腔體104，再配合一傳輸工具(未繪示)如機械手臂，即可達到輸入/輸出基板的功能。
第二實施例本實用新型的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具亦可應用於以下的實施例。
圖2是依照本實用新型一第二實施例的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具示意圖。
請參照圖2，於第二實施例中的組合設備工具200除了包括第一實施例中也有的化學氣相沉積腔體208、物理氣相沉積腔體210、轉移腔體202與兩個加載互鎖真空腔體204、206的外，還包括一個緩衝腔體212。而第二實施例的配置大致與圖1所示的組合設備工具100一樣，不同處僅在位於物理氣相沉積腔體210與轉移腔體202之間的緩衝腔體212，用以緩衝由化學氣相沉積腔體208約0.5～5Torr之間到物理氣相沉積腔體210約1～20mTorr之間的內部壓力差。
同時於本實施例中的組合設備工具200中可以只包括一個加載互鎖真空腔體204，再配合一適當的傳輸工具(未繪示)如機械手臂，即可達到輸入/輸出基板的功能。
綜上所述，本實用新型的特徵包括1、本實用新型由整合化學氣相沉積與物理氣相沉積如濺鍍等不同製程的腔體，可以在形成無氫(hydrogen free)的非晶矽薄膜的情況下，同時形成膜質良好的緩衝層。
2、本實用新型提出結合形成緩衝層與形成非晶矽薄膜的組合設備工具，可大幅降低非晶矽薄膜中的氫含量，同時形成膜質良好的緩衝層。
3、本實用新型由於能所以能夠形成無氫的非晶矽薄膜，同時形成膜質良好的緩衝層，故可提升後續將非晶矽薄膜轉變成多晶矽薄膜的準分子雷射回火製程的製程限度。
4、本實用新型因為在緩衝層沉積與非晶矽薄膜沉積之間是利用內部保持真空的轉移腔體，所以可確保基板上所形成的緩衝層與非晶矽薄膜間的介面特性。
5、本實用新型的組合設備工具，可明顯縮短公知基板傳送時間。
雖然本實用新型已以一較佳實施例描述如上，然其並非用以限定本實用新型，任何熟習此技術人士，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍應當以申請的專利範圍所界定內容為準。
權利要求1.一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，包括一轉移腔體，用以轉移該基板；至少一加載互鎖真空腔體，連接該轉移腔體，用以輸入/輸出該基板；一化學氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以於該基板上沉積一緩衝層；以及一物理氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以於該基板上沉積一非晶矽薄膜。
2.如權利要求1所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該化學氣相沉積腔體包括執行電漿化學氣相沉積法的腔體。
3.如權利要求2所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該化學氣相沉積腔體的內部壓力保持在0.5～5Torr之間。
4.如權利要求1所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該物理氣相沉積腔體包括執行濺鍍法的腔體。
5.如權利要求4所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該物理氣相沉積腔體的內部壓力保持在1～20mTorr之間。
6.如權利要求1所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該轉移腔體的內部保持真空。
7.一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，適於對一基板進行薄膜沉積，包括一物理氣相沉積腔體，用以進行一無氫的非晶矽薄膜的沉積製程；一緩衝腔體，連接該物理氣相沉積腔體，用以緩衝該物理氣相沉積腔體的內部壓力與外界壓力的壓力差；一轉移腔體，連接該緩衝腔體，用以於真空下轉移該基板；至少一加載互鎖真空腔體，連接該轉移腔體，用以輸入/輸出該基板；以及一化學氣相沉積腔體，連接該轉移腔體，用以進行一緩衝層的沉積製程。
8.如權利要求7所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該化學氣相沉積腔體包括執行電漿化學氣相沉積法的腔體。
9.如權利要求8所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該化學氣相沉積腔體的內部壓力保持在0.5～5Torr之間。
10.如權利要求7所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該物理氣相沉積腔體包括執行濺鍍法的腔體。
11.如權利要求10所述的製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，其特徵在於，其中該物理氣相沉積腔體的內部壓力保持在1～20mTorr之間。
專利摘要一種製造低溫多晶矽電晶體的多晶矽的組合設備工具，是由分別獨立的一化學氣相沉積腔體、一物理氣相沉積腔體、至少一加載互鎖真空腔體以及連接上述各腔體的一轉移腔體結合而成，其配置由轉移腔體連接各個腔體與加載互鎖真空腔體，當基板進入加載互鎖真空腔體中後，會經由轉移腔體進入化學氣相沉積腔體，以進行沉積製程，待緩衝層沉積完畢後，基板會再由轉移腔體進入物理氣相沉積腔體進行沉積製程，以形成非晶矽薄膜，再經由轉移腔體輸送至加載互鎖真空腔體中，以備移出整個組合設備工具，以進行後續製程。
文檔編號H01L21/02GK2641821SQ03201339
公開日2004年9月15日 申請日期2003年1月24日 優先權日2003年1月24日
發明者林輝巨 申請人:統寶光電股份有限公司