[发明专利]具有耗尽层的玻璃和构造于其上的多晶硅TFT

说明书

本发明公开了一种对显示器玻璃基板进行化学处理的方法，包括用含HCl的热溶液处理玻璃基板的至少一个表面，在玻璃基板的表面处和表面下方形成耗尽层。本公开内容还涉及含有通过所揭示的方法制备的耗尽层的显示器玻璃基板。此外，本公开内容涉及在这些显示器玻璃基板上制备薄膜晶体管(“TFT”)的方法，包括在经过化学处理的玻璃基板表面上直接沉积Si层，然后对Si层进行退火，形成多晶硅。

本申请根据35U.S.C.§119要求2013年4月30日提交的美国临时申请序列第61/817536号的优先权，本申请以其内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。

发明领域

本公开内容总体涉及其表面层已耗尽特定材料的玻璃基板，以及在这种玻璃基板上构造的器件(例如薄膜晶体管)。还公开了对这种玻璃基板进行化学处理以获得耗尽表面层(depleted surface layer)的方法。示例性方法包括用含有HCl的热溶液处理玻璃基板，在该玻璃板的表面处和/或表面下形成耗尽层。

背景

当前的显示器玻璃基板送给客户时很少经过处理，有时根本没有任何处理。多数玻璃基板被切割成一定尺寸，然后用表面活性剂水溶液清洗。这种溶液设计用来帮助除去在玻璃切割和磨边过程中沉积在玻璃表面的玻璃颗粒和研磨剂颗粒。这种清洗没有进一步给薄膜晶体管(“TFT”)提供任何好处。

玻璃基板的上表面层处或内部的金属杂质会降低制造在基板上的薄膜晶体管(TFT)及其他电子器件的性能。例如，存在于玻璃/半导体界面处的金属杂质会导致源极与漏极之间的泄漏电流增加。如果金属杂质以接近所设计的自由载流子浓度的水平进入半导体膜，栅控可能减弱，电流泄露可能增加，并产生其他不确定的操作特征。这些金属杂质的浓度超过所设计的自由载流子浓度时，会由于开路或短路状况而导致器件完全失效。如果金属杂质污染栅绝缘体，还会造成阈值电压发生不确定的波动和/或电介质过早击穿以及晶体管崩溃。

概述

在各种实施方式中，本公开内容涉及其表面层已耗尽特定材料的玻璃基板，以及用这种具有耗尽表面层的玻璃基板制造的电子器件，如包括薄膜晶体管的可视显示器件。还公开了对玻璃基板进行化学处理的方法，例如通过浸出进行处理，从而在玻璃表面提供耗尽层或富氧化硅载流子层，而对表面粗糙度和/或对于电子制造重要的其他性质没有不利影响。

因此，一个实施方式公开了对玻璃基板的表面层进行化学处理的方法，该方法包括至少使玻璃基板的表面接触包含HCl的热溶液，接触时间足以从玻璃基板的表面和/或表面下方浸出至少一种元素。

当玻璃基板包含典型的显示器玻璃如碱土金属硼铝硅酸盐玻璃时，在浸出期间从基板除去的元素可包括碱土金属、硼、铝或金属污染物，例如Na,K,Mg,Ca,Sr,Ba,Fe,Cu,B,Al,Sn,P,As或Sb。

本公开内容还涉及包含碱土金属硼铝硅酸盐的显示器玻璃基板，该玻璃基板具有在约1纳米(nm)至约200nm的深度经过化学处理的表面层。在一个实施方式中，经过化学处理的表面层基本上耗尽了选自碱土金属、硼、铝或金属污染物的至少一种元素。

还公开了一种制造TFT的方法，包括在显示器玻璃基板的经过化学处理的表面层上直接沉积Si层，并沉积本领域技术人员公知的附加导电层、半导体层和/或绝缘层。

在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。

附图简要说明

所包含的附图供进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本发明的一个或多个示例性实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。