專利名稱：低溫多晶硅薄膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種低溫多晶硅(Low Temperature Polysilicon)薄膜的制造方法，且特別是有關(guān)于一種可以控制低溫多晶硅薄膜的結(jié)晶成核位置的方法。
背景技術(shù)：
在薄膜晶體管液晶顯示器的制造工藝中，低溫多晶硅薄膜晶體管的技術(shù)已在積極的發(fā)展中。低溫多晶硅薄膜晶體管是一種有別于一般傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管(Amorphous Silicon TFT)的技術(shù)，其電子遷移率可以達(dá)到200cm2/V-sec以上，因此可使薄膜晶體管組件做得更小，而使開口率(Aperture Ratio)增加，進(jìn)而增加顯示器亮度，減少功率消耗的功能。另外，由于電子遷移率的增加可以將部分驅(qū)動(dòng)電路隨同薄膜晶體管制造工藝同時(shí)制造于玻璃基板上，大幅提升液晶顯示面板的特性及可靠度，使得面板制造成本大幅降低，因此制造成本較非晶硅薄膜晶體管液晶顯示器低出許多。另外，因低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器具有厚度薄、重量輕、分辨率佳等特點(diǎn)，因此特別適合應(yīng)用于要求輕巧省電的行動(dòng)終端產(chǎn)品上。
公知低溫多晶硅薄膜晶體管制造工藝中，低溫多晶硅薄膜的制造方法，先以化學(xué)氣相沉積法在基板上形成一非晶硅層。之后，再直接進(jìn)行雷射結(jié)晶步驟，以使非晶硅結(jié)晶化而形成多晶硅。然而，公知利用雷射結(jié)晶的方式以使非晶硅轉(zhuǎn)變成多晶硅的方法中，會(huì)有結(jié)晶成核位置無(wú)法控制的缺點(diǎn)。此外，結(jié)晶化后的晶粒尺寸也是不太一致，因此會(huì)造成每一薄膜晶體管的信道區(qū)所涵蓋的晶界數(shù)目不一。倘若信道區(qū)中的晶界數(shù)目太多，則會(huì)直接影響薄膜晶體管的電性以及穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提供一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，通過(guò)控制異質(zhì)成核階段所需的硅晶種的位置，以控制低溫多晶硅薄膜的晶粒位置。
本發(fā)明的再一目的是提供一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，以解決公知低溫多晶硅會(huì)有晶粒尺寸不一且晶粒分布不均的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，以減少薄膜晶體管的信道區(qū)所涵蓋的晶界數(shù)目，并且控制信道區(qū)所涵蓋的晶粒數(shù)目都在相同的范圍內(nèi)。
本發(fā)明提出一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，此方法首先在一基板上形成一第一金屬層，其中第一金屬層中形成有數(shù)個(gè)開口，暴露出基板。接著，進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟，以在第一金屬層上形成一第二金屬層，其中第二金屬層中對(duì)應(yīng)第一金屬層的開口處形成有一微孔。之后，在第二金屬層上形成一硅層，并且同時(shí)在每一微孔內(nèi)的基板上形成一硅晶種顆粒。隨后，移除第一金屬以及第二金屬層。然后，利用硅晶種顆粒作為晶種，進(jìn)行一化學(xué)氣相沉積制造工藝，從而在基板上形成一非晶硅層。最后，再進(jìn)行一雷射結(jié)晶步驟，以使非晶硅層轉(zhuǎn)變成多晶硅層。
本發(fā)明又提出一種控制晶種位置的方法，此方法首先在一基板上形成一第一金屬層，其中第一金屬層中形成有數(shù)個(gè)開口，暴露出基板。接著，進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟，以在第一金屬層上形成一第二金屬層，其中第二金屬層中對(duì)應(yīng)第一金屬層的開口處形成有一微孔。之后，在第二金屬層上形成一晶種層，并且同時(shí)在每一微孔內(nèi)的基板上形成一晶種顆粒。隨后，移除第一金屬以及第二金屬層。
由于本發(fā)明的方法可以有效的控制晶種的位置，因此后續(xù)在進(jìn)行結(jié)晶化步驟時(shí)，便可以控制結(jié)晶成核的位置。
此外，由于本發(fā)明的方法可以控制晶種的位置及尺寸，因此在結(jié)晶化后，晶粒的分布及尺寸也會(huì)較為均勻。
另外，因本發(fā)明所形成的低溫多晶硅薄膜其晶粒位置可以有效的被控制住，因此本發(fā)明可以控制每一薄膜晶體管的信道區(qū)中晶界的數(shù)目，進(jìn)而改善薄膜晶體管的電性以及穩(wěn)定性。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1A至圖1F是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的低溫多晶硅薄膜的制造流程剖面示意圖；以及圖2是圖1A中的光阻層的俯視示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明100基板102、102a下層金屬層
104、104a上層金屬層106、106a第一金屬層108光阻層108a、110開口112傾斜蒸鍍步驟112a角度114第二金屬層116微孔118垂直蒸鍍步驟120硅層120a硅晶種顆粒122非晶硅122a多晶硅具體實(shí)施方式
圖1A至圖1G所示，是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的繪制的一種低溫多晶硅薄膜的制造流程剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A，首先提供一基板100，基板100例如是玻璃基板或是塑料基板。接著，在基板100上形成第一金屬層106。在一較佳實(shí)施例中，第一金屬層106例如是由一下層金屬層102以及一上層金屬層104所構(gòu)成的雙層金屬層結(jié)構(gòu)。
之后，在第一金屬層106上形成一光阻層108，且光阻層108中形成有數(shù)個(gè)開口圖案108a。倘若本發(fā)明是應(yīng)用在低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器的制造工藝中，則光阻層108的俯視圖如圖2所示，意即光阻層108中的開口108a以規(guī)則的呈數(shù)組式排列。
請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以光阻層108為蝕刻罩幕，蝕刻第一金屬層106，以在第一金屬層106中形成數(shù)個(gè)開口110，暴露出基板100，而形成圖案化的第一金屬層106a(由下層金屬層102a以及上層金屬層104a所構(gòu)成)。
之后，進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟112，以在第一金屬層106a上形成一第二金屬層114，且所形成的第二金屬層114中對(duì)應(yīng)第一金屬層106a的開口110處會(huì)形成有一微孔116，如圖1C所示。其中，傾斜蒸鍍步驟112例如是一電子束(E-Beam)傾斜蒸鍍步驟，且傾斜蒸鍍步驟112的傾斜角度112a例如是10度至30度，較佳的是20度。
在一較佳實(shí)施例中，第二金屬層114的材質(zhì)與第一金屬層106a的下層金屬層102a的材質(zhì)相同，這是因?yàn)?，后續(xù)在移除第一金屬層106a以及第二金屬層114時(shí)，可以使用同一種蝕刻液侵蝕第二金屬層114以及第一金屬層106a的下層金屬層102a，而同時(shí)將第一金屬層106a的上層金屬層104a剝除。如此以來(lái)，第一金屬層106a與第二金屬層114便可以同時(shí)移除。
在此，第一金屬層106a的下層金屬層102a的材質(zhì)例如是鋁，第一金屬層106a的上層金屬層104a的材質(zhì)例如是鉻，而第二金屬層114的材質(zhì)例如是鋁。
請(qǐng)參照?qǐng)D1D，在第二金屬層114上形成一硅層120，并且同時(shí)在微孔116所暴露的基板100上形成一硅晶種顆粒120a，其中所形成的硅晶種顆粒120a的尺寸例如是0.5微米至1微米。在一較佳實(shí)施例中，形成硅層120的方法例如是進(jìn)行一電子束垂直蒸鍍步驟118。
在此，由于硅晶種顆粒120a形成在對(duì)應(yīng)有微孔116(如圖1C所示)的基板100上，而微孔116又是形成在對(duì)應(yīng)有開口110(如圖1B所示)之處，因此，通過(guò)控制第一金屬層106a中開口110的位置，便可以控制后續(xù)所形成的硅晶種顆粒120a的位置。
請(qǐng)參照?qǐng)D1E，移除第一金屬層106a以及第二金屬層114，而留下硅晶種顆粒120a。倘若第一金屬層106a的下層金屬層102a以及第二金屬層114的材質(zhì)是使用金屬鋁，則移除第一金屬層106a以及第二金屬層114的方法例如是使用磷酸將其剝除。
請(qǐng)參照?qǐng)D1F，利用所形成的硅晶種顆粒120a作為晶種，進(jìn)行一沉積制造工藝，以在基板100上形成一非晶硅層122。在一較佳實(shí)施例中，形成非晶硅層122的方法例如是一化學(xué)氣相沉積法(CVD)，而且所形成的非晶硅層122的厚度例如是300埃至700埃，較佳的是500埃。
請(qǐng)參照?qǐng)D1G，進(jìn)行一結(jié)晶化步驟，以使非晶硅層122轉(zhuǎn)變成多晶硅層122a。在一較佳實(shí)施例中，使非晶硅層122轉(zhuǎn)變成多晶硅層122a的結(jié)晶化步驟例如是一雷射結(jié)晶步驟。
在此，由于在形成非晶硅層122時(shí)是以硅晶種顆粒120a作為晶種以形成，而硅晶種顆粒120a又可以控制其形成在特定的位置，因此在結(jié)晶化之后，結(jié)晶成核的位置便可以獲得控制。
倘若本發(fā)明是應(yīng)用在低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器的制造工藝中，則可以透過(guò)本發(fā)明的方法而控制硅晶種的位置，以此控制結(jié)晶化后晶粒的位置。如此一來(lái)，便可以減少薄膜晶體管的信道區(qū)中所涵蓋的晶界數(shù)目。同時(shí)，還可以掌控每一薄膜晶體管的信道區(qū)所涵蓋的晶界數(shù)目都在相同的范圍內(nèi)。
在上述實(shí)施例中，以控制硅晶種顆粒位置的方式，以控制結(jié)晶化之后低溫多晶硅薄膜的晶粒位置。然而，此種利用傾斜蒸鍍法以控制晶種顆粒位置的方式，并非只能用在低溫多晶硅薄膜的制造方法中，此種控制晶種顆粒位置的技術(shù)，亦可以應(yīng)用在其它薄膜的制造方法中。
綜合以上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明的方法可以有效的控制晶種的位置，因此后續(xù)在進(jìn)行結(jié)晶化步驟時(shí)，便可以控制結(jié)晶成核的位置。
2.由于本發(fā)明的方法可以控制晶種的位置及尺寸，因此在結(jié)晶化后，晶粒的分布及尺寸也會(huì)較為均勻。
3.因本發(fā)明所形成的低溫多晶硅薄膜其晶粒位置可以有效的被控制住，因此本發(fā)明可以控制每一薄膜晶體管的信道區(qū)中晶界的數(shù)目，進(jìn)而改善薄膜晶體管的電性以及穩(wěn)定性。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些變化與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，包括在一基板上形成一第一金屬層，其中該第一金屬層中形成有多個(gè)開口，暴露出該基板；進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟，以在該第一金屬層上形成一第二金屬層，其中該第二金屬層中對(duì)應(yīng)每一該些開口之處形成有一微孔；在該第二金屬層上形成一硅層，并且同時(shí)在每一該些微孔內(nèi)的該基板上形成一硅晶種顆粒；移除該第一金屬層以及該第二金屬層；利用該硅晶種顆粒作為晶種，進(jìn)行一沉積制造工藝，以在該基板上形成一非晶硅層；以及進(jìn)行一結(jié)晶化步驟，以使該非晶硅層轉(zhuǎn)變成一多晶硅層。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該傾斜蒸鍍步驟的角度介于10度至30度。
3.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該傾斜蒸鍍步驟為一電子束蒸鍍步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該第一金屬層為一雙層金屬層結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該第二金屬層的材質(zhì)與該雙層金屬層結(jié)構(gòu)的下層材質(zhì)相同。
6.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該第二金屬層與該雙層金屬層結(jié)構(gòu)的下層的材質(zhì)為鋁。
7.如權(quán)利要求6所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于移除該第一金屬層以及該第二金屬層的方法是利用磷酸將其剝除。
8.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于在每一該些微孔內(nèi)的該基板上形成該硅晶種顆粒的方法是利用一電子束蒸鍍法。
9.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于每一該些硅晶種顆粒的尺寸介于0.5微米至1.0微米之間。
10.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于該結(jié)晶化步驟為一雷射結(jié)晶步驟。
11.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅膜的制造方法，其特征在于形成該非晶硅層的方法為一化學(xué)氣相沉積法。
12.一種控制晶種位置的方法，包括在一基板上形成一第一金屬層，其中該第一金屬層中形成有多個(gè)開口，暴露出該基板；進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟，以在該第一金屬層上形成一第二金屬層，其中該第二金屬層中對(duì)應(yīng)該些開口之處形成有多個(gè)微孔；在該第二金屬層上形成一晶種層，并且同時(shí)在每一該些微孔內(nèi)的該基板上形成一晶種顆粒；以及移除該第一金屬以及該第二金屬層。
13.如權(quán)利要求12所述的控制晶種位置的方法，其特征在于該傾斜蒸鍍步驟的角度介于10度至30度。
14.如權(quán)利要求12所述的控制晶種位置的方法，其特征在于該傾斜蒸鍍步驟為一電子束蒸鍍步驟。
15.如權(quán)利要求12所述的控制晶種位置的方法，其特征在于該第一金屬層為一雙層金屬層結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的控制晶種位置的方法，其特征在于該第二金屬層的材質(zhì)與該雙層金屬層結(jié)構(gòu)的下層材質(zhì)相同。
17.如權(quán)利要求16所述的控制晶種位置的方法，其特征在于該第二金屬層與該雙層金屬層結(jié)構(gòu)的下層的材質(zhì)為鋁。
18.如權(quán)利要求17所述的控制晶種位置的方法，其特征在于移除該第一金屬層以及該第二金屬層的方法是利用磷酸將其剝除。
19.如權(quán)利要求12所述的控制晶種位置的方法，其特征在于在每一該些微孔內(nèi)的該基板上形成該硅晶種顆粒的方法是利用一電子束蒸鍍法。
20.如權(quán)利要求12所述的控制晶種位置的方法，其特征在于每一該些晶種顆粒的尺寸介于0.5微米至1.0微米之間。
全文摘要
一種低溫多晶硅薄膜的制造方法，此方法首先在一基板上形成一第一金屬層，且第一金屬層中形成有數(shù)個(gè)開口。接著進(jìn)行一傾斜蒸鍍步驟，以在第一金屬層上形成一第二金屬層，其中第二金屬層中對(duì)應(yīng)第一金屬層的開口處形成有一微孔。之后，在第二金屬層上形成一硅層，并且同時(shí)在每一微孔底下的基板上形成一硅晶種顆粒。隨后，移除第一金屬以及第二金屬層。然后，利用硅晶種顆粒作為晶種，進(jìn)行一沉積制造工藝，以在基板上形成一非晶硅層。最后，進(jìn)行一雷射結(jié)晶步驟，以使非晶硅層轉(zhuǎn)變成多晶硅層。由于本發(fā)明可以控制硅晶種的位置，因此可以使硅晶粒在特定的位置上成長(zhǎng)，進(jìn)而控制特定區(qū)域所涵蓋的晶界數(shù)目。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1536619SQ03109410
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者翁健森, 張茂益, 張志清 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司