[發明專利]薄膜晶體管的制造方法

無效

• 申請號: 200710101060.2
• 申請日: 2007-04-26
• 公開（公告）號: CN101295679A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 施智仁;葉文鈞;何明徹;楊文琪
• 申請（專利權）人: 中華映管股份有限公司
• 主分類號: H01L21/84
• 分類號: H01L21/84;H01L21/336;H01L21/20;H01L21/268;G02F1/1362
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 謝麗娜;陳肖梅

技術領域

本發明涉及一種薄膜晶體管的制造方法，特別是一種在低溫多晶硅制程中薄膜晶體管TFT的制造方法。

背景技術

薄膜晶體管液晶顯示器可分為多晶硅與非晶硅兩種技術。目前主流多以非晶硅為主，相關技術較為成熟。低溫多晶硅(Low?TemperaturePoly?Silicon，LTPS)是新一代薄膜晶體管液晶顯示器的制造流程，由于低溫多晶硅的晶體管載子移動率高出非晶硅技術兩百倍以上，與傳統非晶硅顯示器最大差異在于低溫多晶硅反應速度較快，且有高亮度、高分辨率等優點，若用于筆記本電腦，低溫多晶硅顯示器面板的耗電量較少，將可為筆記本電腦省下不少電力。

圖1所示為已知的激光退火技術照射示意圖。傳統線束準分子激光退火(Line?Beam?Excimer?Laser?Annealing，LBELA)技術為目前業界普遍使用的方法，其利用平頭式(Flat-Top)準分子激光10對整片玻璃基板20進行重復照射(Multi?Shot)，其多晶硅的掃描式電子顯微鏡(Scanning?Electron?Microscope，SEM)圖如A區所示，晶粒大小約0.3mm，經過此種方式照射的多晶硅擁有電性均勻的優點，相當適合用于像素內的薄膜晶體管，然而其元件特性不夠佳，不利于整合高密集度的周邊電路于面板外圍。

另外，一種側向長晶(Lateral?growth)技術是利用高能量激光聚焦照射對非晶硅(a-Si)基板局部或整面作側向成長，將照射區域的硅完全融熔，以側向的未融熔硅為晶種，因晶粒增大，使平行于激光掃射方向25(Laser?Scan?Direction)的元件可以大幅提升，有利于整合更多的面板外圍電路。然而其缺點為側向長晶的晶粒寬度不均，晶界常會有分岔或消失的情形發生，如圖2所示的掃描式電子顯微鏡圖，造成元件均勻性不佳，且垂直于激光掃射方向的元件特性遠遜于平行方向，對電路布局的設計構成麻煩。側向長晶包括循序性側向結晶(Sequential?Lateral?Solidification，SLS)，以及固態激光(Solid?StateLaser，SSL)。

再者，美國專利US?6949452所揭露一種長晶技術是利用線束準分子激光退火對整片基板的非晶硅(a-Si)膜進行照射，再對基板部分區域做固態激光照射使晶粒增大。此方式雖然可以有效率的使用固態激光，但因為最后一道制程使用側向結晶，故元件臨界電壓均勻性不佳，且垂直與平行的元件差異性仍大。

發明內容

為了解決上述問題，本發明目的之一是利用循序性側向生長及固態激光技術，在基板上多個部分區域(即密集電路區)進行側向長晶，接著對整片基板進行線束準分子激光退火處理，使元件的特性大幅提升，元件的均勻度大增，可有效率的將周邊驅動電路制作在玻璃基板上，以便于制造系統面板(System-On-Glass，SOG)。

本發明目的之一是提供一種薄膜晶體管的制造方法，其在兩次激光照射中加入表面形成薄氧化層的步驟，可消除第二次激光對元件所造成的柵極電壓(Vth)偏差效應，亦可增進多晶硅(p-Si)與絕緣層(Insulator)的界面穩定性。

為了達到上述目的，本發明一實施例的薄膜晶體管的制造方法，包括：提供一基板，并形成一非晶硅層于基板上；用一激光退火照射基板的非晶硅層的部分區域進行側向長晶，以形成多個多晶硅區域；對基板進行表面氧化層處理；以及對基板實施一全面性激光退火照射。

附圖說明

圖1所示為已知的激光退火技術照射示意圖。

圖2所示為已知的循序性側向結晶的掃描式電子顯微鏡(SEM)圖。

圖3a及圖3b所示為本發明一實施例的制造低溫多晶硅面板架構示意圖。

圖4所示為根據本發明一實施例的面板照射區域示意圖。

圖5所示為根據本發明一實施例所產生的像素的結構示意圖。

圖6a為已知的側向結晶的掃描式電子顯微鏡圖。

圖6b為本發明所產生結晶的掃描式電子顯微鏡圖。

圖7a及圖7b所示為根據本發明產生的NMOS及PMOS元件特性圖。

圖中符號說明

10?????準分子激光

20?????玻璃基板

25?????激光掃射方向

30?????基板

31?????非晶硅層

32?????氧化硅膜

33?????氮化硅膜

34?????玻璃層

311????像素區域

312????部分區域

311’??像素區域