CN101452855B - 影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法。该薄膜晶体管结构，其包含：一基板；一第一多晶硅岛，设置于该基板上；一栅极绝缘层，设置于该基板上，并覆盖该第一多晶硅岛；一第一多晶硅栅极，设置在该第一多晶硅岛上的该栅极绝缘层上；其中该第一多晶硅岛包含一第一源极与一第一漏极；以及其中该第一多晶硅岛不具有沟道离子掺杂。薄膜晶体管结构藉由以一较长波长的激光光源照射一非晶硅层，穿透非晶硅层与下方的栅极绝缘层，到达下方非晶硅岛，同时使非晶硅层、非晶硅岛分别再结晶成为多晶硅与微晶硅晶格，此外前者图案化后形成多晶硅栅极，后者掺杂后形成源极与漏极，可使制造过程简化，多晶硅栅极结构与绝缘层的介面性质较佳、临界电压较轻易调整。

Description

影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法

技术领域

本发明涉及一种影像显示系统、薄膜晶体管的结构与制造方法，特别是涉及一种多晶硅栅极的结构、制作方法及其影像显示系统的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法。 

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display)利用薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT；晶体管即电晶体，本文均称为晶体管)作为像素的开关元件或驱动元件，而薄膜晶体管可区分为非晶硅(amorphous silicon，a-Si)与多晶硅(polycrystalline silicon，poly-Si)两种型式。由于多晶硅材料的载子迁移率高，以此制成的多晶硅薄膜晶体管具有反应速度快、尺寸轻薄、降低材料成本、省电等优点。 

请参阅图1至图4所示，是显示现有习知的薄膜晶体管的制作方法与结构的示意图。如图1所示，多晶硅薄膜晶体管是制作于一基板1上，基板1区分成一第一区域10与一第二区域20，将分别用来形成一P型薄膜晶体管与一N型薄膜晶体管。现有习知的薄膜晶体管的制作方法包含以下步骤： 

首先，形成一缓冲层3于基板1上，避免基板1的杂质在后续制造过程(制造过程即制程，以下均称为制造过程)向上扩散影响薄膜晶体管的品质。接着，在缓冲层3上形成一非晶硅层(未图示)。经由一准分子激光结晶制造过程后，该非晶硅层会再结晶成为一多晶硅层(未图示)。接着，该多晶硅层经由黄光蚀刻制造过程图案化后，分别在第一区域与第二区域内形成一第一多晶硅岛5(poly-Si active island)与第二多晶硅岛7。 

接着，如图2所示，以化学气相沉积或热氧化制造过程形成一栅极(栅极即为闸极，本文均称为栅极)绝缘层9，再形成一金属层(未图示)并图案化成为第一栅极11与第二栅极13于栅极绝缘层9上。 

接着，如图3所示，在第二区域20形成一光阻层15作为遮罩，进行一P型离子布植重掺杂制造过程，以形成一第一源极17、一第一漏极19(漏极即为汲极，本文均称为漏极)，其中第一源极17、第一漏极19、第一栅极11构成一P型薄膜晶体管。其中，在光阻层15形成之前，可执行一N型离子布植轻掺杂制造过程，在第二多晶硅岛7形成两N型轻掺杂区21。 

接着，如图4所示，形成光阻层(未图示)作为遮罩，进行另一N型离子布植重掺杂制造过程，以形成两N型重掺杂区，作为一第二源极23与第 二漏极25，其中第二源极23、第二漏极25、第二栅极13构成一N型薄膜晶体管，并且两N型轻掺杂区21构成低掺杂漏极(lightly dopeddrain，LDD)，可以减少薄膜晶体管的漏电流。而上述低掺杂漏极也可以利用自行对准(self-alignment)的方式，例如在第二栅极旁先形成遮蔽结构(绝缘或导电结构)作为离子布植的遮罩，保护下方的两N型轻掺杂区21，并进行离子布植重掺杂制造过程后形成。 

接续如图4所示，接着依序形成一介电层27于P型薄膜晶体管与N型薄膜晶体管上、形成接触窗并以一金属层29覆盖。金属层29分别电连接于第一源极17、第一漏极19、第二源极23、第二漏极25，在之后的电连接制造过程，将P型薄膜晶体管与N型薄膜晶体管电连接于扫描线、信号线、储存电容或像素(像素即画素，本文均称为像素)电极等电路元件。 

上述现有习知的制造过程中，薄膜晶体管的临界电压(thresholdvoltage)，或称为驱动电压或起始电压，可经由调整栅极与多晶硅岛的功函数而改变，调整的方式是对栅极与多晶硅岛的沟道(channel，沟道即为通道，本文均称为沟道)进行离子掺杂。但是，由于栅极为金属材料，所以栅极的功函数的调整困难，特别是当需要一个较低的临界电压时，功函数的调整成为一大挑战。此外，当P型与N型薄膜晶体管都需要较低的临界电压时，制造过程中将需要两种金属作为栅极的材料，如此大大增加了制造过程的复杂度与制造成本。 

此外，金属栅极与绝缘层间的介面，例如栅极与栅极绝缘层的介面，据文献指出有多种金属材质会造成介面严重缺陷，导致费米能阶钉扎(fermi-level pinning)、放电(charge)等严重破坏薄膜晶体管特性的现象。 

此外，为了确保薄膜晶体管具有较好的电性表现，金属栅极通常是在某些高温制造过程之前形成，而为了避免这些高温制造过程伤害金属栅极，金属栅极的材料选用也受到限制。 

因此，为了改善现有习知技术的缺失，亟需一种新的薄膜晶体管结构与制作方法实施于一影像显示系统，该薄膜晶体管结构可以轻易的调整临界电压、改善电性表现、简化制造过程、降低制造成本。 

由此可见，上述现有的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法在方法、产品结构及使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般制造方法及产品又没有适切的方法及结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 

有鉴于上述现有的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的影像显示系统的薄膜晶体管结构存在的缺陷，而提供一种新的影像显示系统的薄膜晶体管的结构，所要解决的技术问题是使其可以轻易的调整临界电压，并具有较好的电性表现，非常适于实用。 

本发明的另一目的在于，克服现有的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法存在的缺陷，而提供一种新的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，所要解决的技术问题是使其可以简化制造过程、降低制作成本，从而更加适于实用。 

本发明的再一目的在于，克服现有的影像显示系统存在的缺陷，而提供一种新的影像显示系统，所要解决的技术问题是使其将薄膜晶体管结构与制作方法实施于一影像显示系统，该薄膜晶体管结构可以轻易的调整临界电压、改善电性表现、简化制造过程、降低制造成本。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，该方法包含以下步骤：提供一基板，该基板定义有一第一区域；在该基板上方形成一第一非晶硅层；图案化该第一非晶硅层于该第一区域形成一第一非晶硅岛；形成一栅极绝缘层覆盖该基板、该第一非晶硅岛；形成一第二非晶硅层覆盖该栅极绝缘层；以波长大于400纳米的激光光源，执行一激光回火制造过程，使得该第二非晶硅层、该第一非晶硅岛同时再结晶为一第二多晶硅层、一第一多晶硅岛；图案化该第二多晶硅层，在第一多晶硅岛上方形成一第一多晶硅栅极；以及其中第一多晶硅岛不具有沟道离子掺杂。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其中所述的波长大于400纳米的激光光源其较佳为波长范围400纳米至700纳米的可见光激光。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其中所述的较佳波长范围400纳米至700纳米的可见光的更佳者为波长532纳米的雅格激光(Nd:YAG)光源。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其中经过上述该激光回火制造过程后，该第一多晶硅栅极的晶粒尺寸大于该第一多晶硅岛的晶粒尺寸。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其中所述的基板上定义一第二区域，该制造方法还包含：图案化该第一非晶硅层于该第二区域形成一第二非晶硅岛；该栅极绝缘层覆盖该第二非晶硅岛；执行该激光回火制造过程使该第二非晶硅岛结晶为一第二多晶硅岛；图案化该第二多晶硅层，在该第二多晶硅岛上方形成一第二多晶硅栅极；以及经由掺杂形成一第二漏极与一第二源极。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其中经过上述该激光回火制造过程后，该第二多晶硅栅极的晶粒尺寸大于该第二多晶硅岛的晶粒尺寸。 

前述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其还包含步骤：提供一第二基板，封合该基板与该第二基板，并注入一液晶于该基板与该第二基板之间，以形成一液晶显示系统。 

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像显示系统的薄膜晶体管结构，其包含：一基板；一第一多晶硅岛，设置于该基板上；一栅极绝缘层，设置于该基板上，并覆盖该第一多晶硅岛；一第一多晶硅栅极，设置在该第一多晶硅岛上的该栅极绝缘层上；其中，该第一多晶硅岛包含了一第一源极与一第一漏极；以及其中以波长大于400纳米的激光光源，执行一激光回火制造过程，使得该第一多晶硅岛不具有沟道离子掺杂的晶格为微晶硅，该第一多晶硅栅极的晶格为多晶硅。 

本发明的目的及解决其技术问题另还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像显示系统，其包含一平面显示装置与一输入单元；其中，该平面显示装置包含如权利要求8的薄膜晶体管，该输入单元耦接至该平面显示装置，用以提供一输入信号至该平面显示装置，使该平面显示装置显示影像。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的影像显示系统，其包含一个人数位助理(PDA)、一移动电话(cellular phone)、一数码相机、一电视、一全球定位系统(GPS)、一车用显示器、一航空用显示器、一数位相框(digital photo frame)、一笔记型电脑或是一桌上型电脑。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下： 

为了达到上述目的，本发明实施例揭露了一种影像显示系统，包含一种在一基板上形成薄膜晶体管的制作方法，基板定义有一第一区域与一第二区域，其包含下列步骤：在基板上方形成一第一非晶硅层；图案化第一非晶硅层于第一区域形成一第一非晶硅岛，在基板上方第二区域形成一第二非晶硅岛；形成一栅极绝缘层覆盖基板、第一非晶硅岛、第二非晶硅岛；形成一第二非晶硅层覆盖栅极绝缘层；以波长大于400纳米的激光光源，执行一激光回火制造过程，使得第二非晶硅层、第一非晶硅岛、第二非晶硅岛 同时再结晶为一第二多晶硅层、一第一多晶硅岛、一第二多晶硅岛；图案化第二多晶硅层，在第一多晶硅岛上方形成一第一多晶硅栅极，在第二多晶硅岛上方形成一第二多晶硅栅极；经由掺杂形成一第一漏极与一第一源极；及经由掺杂形成一第二漏极与一第二源极。 

本发明实施例还揭露一种影像显示系统，其包含一种薄膜晶体管的结构，其结构如同上述制作方法所完成的结构，但是不限定以上述制作方法完成。 

借由上述技术方案，本发明影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法至少具有下列优点及有益效果： 

1、本发明的影像显示系统的薄膜晶体管的结构，可以轻易的调整临界电压，并具有较好的电性表现，非常适于实用。 

2、本发明的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，可以简化制造过程、降低制作成本，更加适于实用。 

3、本发明的影像显示系统，其将薄膜晶体管结构与制作方法实施于一影像显示系统，该薄膜晶体管结构可以轻易的调整临界电压、改善电性表现、简化制造过程、降低制造成本。 

因此，依据本发明，栅极与绝缘层的介面缺陷得以改善、临界电压可轻易调整、电性表现提升、制造过程简化、制造成本降低。 

综上所述，本发明是有关于一种影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法。该薄膜晶体管结构包含，以一较长波长的激光光源照射一非晶硅层，穿透非晶硅层与下方的栅极绝缘层，到达下方的非晶硅岛，同时使非晶硅层、非晶硅岛分别再结晶成为多晶硅与微晶硅晶格；此外，前者图案化后形成多晶硅栅极，后者掺杂后形成源极与漏极，可以使制造过程得以简化，多晶硅栅极结构与绝缘层的介面性质较佳、临界电压较轻易调整。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在制造方法、产品结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。 

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 

附图说明

图1至图4是显示现有习知的薄膜晶体管的制作方法与结构的示意图。 

图5是显示根据本发明的影像显示系统实施例的方块示意图。 

图6至图12是显示本发明的薄膜晶体管的制作方法的实施例的示意图，其中图12亦是显示本发明的薄膜晶体管结构的实施例的示意图。 

图13至图20是显示本发明的薄膜晶体管制作方法另一实施例的示意图，其中图20亦是显示本发明的薄膜晶体管结构另一实施例的示意图。 

图21至图22是显示不同波长的发射光源，对各种不同厚度的非晶硅或多晶硅层的光穿透率的光谱图。 

1：基板                             3：缓冲层 

5：第一多晶硅岛                     7：第二多晶硅岛 

9：栅极绝缘层                       10：第一区域 

11：第一栅极                        13：第二栅极 

15：光阻层                          17：第一源极 

19：第一漏极                        20：第二区域 

21：N型轻掺杂区                     23：第二源极 

25：第二漏极                        27：介电层 

29：金属层 

30：第一区域                        40：第二区域 

42：基板                            44：缓冲层 

46：第一非晶硅层                    48：第一非晶硅岛 

50：第二非晶硅岛                    52：第一源极 

54：第一漏极                        56：栅极绝缘层 

58：第二非晶硅层                    60：第一多晶硅岛 

62：第二多晶硅岛                    64：第二多晶硅层 

68：第一多晶硅栅极                  70：第二多晶硅栅极 

72：轻掺杂漏极                      74：N型轻掺杂区 

76：光阻层                          78：第二源极 

80：第二漏极                        82：第一介电层 

84：第二介电层                      86：金属层 

88：阻障层                          100：影像显示系统 

200：薄膜晶体管结构                 300：平面显示装置 

400：输入单元                       500：电子装置 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的影像显示系统的薄膜晶体管的结构与制造方法其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。 

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。 

请参阅图5所示，是显示根据本发明的影像显示系统实施例的方块示意图。本发明较佳实施例的影像显示系统100，包含一平面显示(FPD)装置300，该平面显示装置300可以为液晶面板或有机发光二极管面板。该平面显示装置300包含复数个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管的结构与制造方法将详细介绍于后。在其他实施例中，影像显示系统100还包含一输入单元400，其中影像显示系统100可以是一个人数位助理(PDA)、一移动电话(cellular phone)、一数码相机、一电视、一全球定位系统(GPS)、一车用显示器、一航空用显示器、一数位相框(digital photo frame)、一笔记型电脑或是一桌上型电脑。输入单元400耦接至平面显示器装置300，用以提供输入信号(例如，影像信号)至平面显示装置300以产生影像。 

请参阅图6至图12所示，是显示本发明的薄膜晶体管的制作方法的实施例的示意图，其中图12亦是显示本发明的薄膜晶体管结构的实施例的示意图。本实施例是以形成一N型薄膜晶体管结构来进行说明，上述结构与制作方法可以广泛应用于主动式矩阵显示面板、主动式矩阵有机发光二极管面板内任何区域，例如显示阵列区、驱动电路区等的薄膜晶体管的制作。 

如图6所示，薄膜晶体管将被制作于一基板42上，基板42具有一第一区域30，将用来形成一N型薄膜晶体管。本发明实施例的薄膜晶体管的制作方法，包含以下步骤： 

首先，可先形成一缓冲层44于基板42上，避免基板42的杂质在后续制造过程向上扩散影响薄膜晶体管的品质。接着，在缓冲层44上形成一第一非晶硅层46。 

接着，如图7所示，第一非晶硅层46经由黄光蚀刻制造过程图案化之后，在第一区域30内形成一第一非晶硅岛48。接着，以光阻层(未图示)作为遮罩，进行一第一N型离子掺杂制造过程，例如N正型离子重掺杂，在第一非晶硅岛48形成第一源极52与第一漏极54。接着，形成一栅极绝缘层56覆盖第一非晶硅岛48，再形成一第二非晶硅层58于栅极绝缘层56上。 

值得注意的是，在本实施例中，上述第一N型离子掺杂制造过程是在栅极绝缘层56形成之前。但是在其他实施例中，此制造过程也可以在栅极绝缘层56形成之后，或者在后面将提到的激光回火制造过程之后执行，只是因应第一N型离子掺杂制造过程在不同的顺序被执行，也会有不同的掺杂剂量与能量。 

接着，如图8所示，执行一激光回火制造过程(Laser annealing)，可使用波长大于400纳米的激光光源，例如波长范围400至700纳米的可见光激光，例如雅格激光光源(Nd:YAG)，其波长倍频处理后为532纳米，进行激光回火制造过程。经激光扫描后，第一非晶硅岛48、第二非晶硅层58瞬间获得足够能量、融化并再结晶，成为多晶硅的状态，结晶后分别成为第一多晶硅岛60、第二多晶硅层64。 

上述的第一多晶硅岛60、第二多晶硅层64，虽然都呈现为多晶硅(polycrystalline silicon)的状态，但更精确的说，由于激光的能量穿透了栅极绝缘层56，部分能量被栅极绝缘层56吸收，因此，第一多晶硅岛60与第二多晶硅岛62其晶格呈现的是微结晶(microcrystalline silicon)的状态，如果以晶粒的尺寸区分，第二多晶硅层64的晶粒尺寸会大于第一多晶硅岛60的晶粒尺寸。 

接着，如图9所示，执行一栅极离子掺杂制造过程于该第二多晶硅层64，其中离子的掺杂型态可以为N型或P型。 

接着，如图10所示，执行一黄光蚀刻制造过程图案化该第二多晶硅层64，形成一第一多晶硅栅极68。 

接着，如图11所示，可以不需要光阻层作为遮罩，以第一多晶硅栅极68作为遮罩，即利用自行对准的方式，执行一第二N型离子掺杂的制造过程，较佳的为N负型离子轻掺杂，以形成两轻掺杂漏极72(lightly doping drain，LDD)。 

接着，如图12所示，依序形成一第一介电层82、第二介电层84。之后形成复数个接触窗并以一金属层86覆盖接触窗，金属层86可以在上下分别形成一阻障层88(barrier layer)。金属层86分别电连接于第一多晶硅栅极68、第一源极52、第一漏极54，在之后的电连接制造过程，将N型薄膜晶体管电连接于扫描线、信号(即讯号，本文均称为信号)线、储存电容或像素电极等电路元件。 

经由上述说明的制作方式，第一源极52、第一漏极54、第一多晶硅栅极68、两轻掺杂漏极72形成一N型薄膜晶体管。 

此外，可以提供一第二基板(未图示)例如一彩色滤光片基板，封合基板42与第二基板，并且两基板之间注入液晶，形成一液晶显示系统。 

以上实施例的说明，虽然是以一包含有轻掺杂漏极的N型薄膜晶体管说明本发明薄膜晶体管的制作方法，然而本发明并不限于此，可藉由改变离子的型态而形成一包含有轻掺杂漏极的P型薄膜晶体管。由于其制造方法除了离子型态有差异，其余制造过程步骤相当，故在此不再赘述。另外，上述实施例的第一N型离子掺杂为重掺杂、第二N型离子掺杂为轻掺杂，但是其步骤也可以相反；上述实施例中各离子掺杂制造过程的先后顺序不受限制，应该为熟悉该技艺的技术人员可轻易推导得知，故此不再赘述。 

请再回到参阅图12所示，其亦是显示本发明的薄膜晶体管结构的实施例。本发明的该薄膜晶体管结构的主要特征包含一基板42，基板42上可设置一缓冲层44，缓冲层44上有第一多晶硅岛60，一栅极绝缘层56覆盖第一多晶硅岛60，在第一多晶硅岛60的栅极绝缘层56上设置有第一多晶硅栅极68。上述第一多晶硅岛60包含了第一源极52、第一漏极54，也可以再包含两个轻掺杂漏极72。此外，上述第一多晶硅栅极68、第一多晶硅岛60的材质皆为多晶硅，并且第一多晶硅栅极68的晶粒尺寸可以大于第一多晶硅岛60的晶粒尺寸。此外，上述第一多晶硅栅极68可具有离子掺杂以调整其功函数，上述第一多晶硅岛60可不需要进行沟道离子掺杂以调整其功函数，能够使制造过程得以简化、制造成本可以降低。 

此外，上述结构可再包含一第一介电层82覆盖栅极绝缘层56、第一多晶硅栅极68；一第二介电层84覆盖第一介电层82；数个接触窗(contacthole)以一金属层86覆盖，金属层86可以在上下分别形成一阻障层88(barrier layer)，金属层86分别电连接于第一多晶硅栅极68、第一源极52、第一漏极54。上述结构中，第一源极52、第一漏极54、第一多晶硅栅极68、两轻掺杂漏极72构成一N型或P型薄膜晶体管。 

值得注意的是，本发明的薄膜晶体管结构的实施例并不限定以上述制作方法实施例来制成，也可以依据其他本领域熟悉此技艺的技术人员可轻易推知的制作方法来完成该结构。 

本发明还提供了另一实施例，以一影像显示系统包含一薄膜晶体管结构、该结构包含有P型薄膜晶体管与N型薄膜晶体管的互补式金氧半导体(CMOS)薄膜晶体管来作说明。请参阅图13至图20所示，是显示本发明的薄膜晶体管制作方法另一实施例的示意图，其中，图20亦是显示本发明的薄膜晶体管结构的另一实施例的示意图。 

如图13所示，薄膜晶体管将被制作于一基板42上，基板42区分成一第一区域30与一第二区域40，将分别用来形成一N型薄膜晶体管与一P型薄膜晶体管。本发明另一实施例的薄膜晶体管制作方法，包含以下步骤： 

首先，可先形成一缓冲层44于基板42上，避免基板42的杂质在后续制造过程向上扩散影响薄膜晶体管的品质。接着，在缓冲层44上形成一第一非晶硅层46。 

接着，如图14所示，第一非晶硅层46经由黄光蚀刻制造过程图案化后，分别在第一区域30与第二区域40内形成一第一非晶硅岛48与第二非晶硅岛50。接着，以光阻层(未图示)作为遮罩，进行一第一N型离子掺杂制造过程，较佳为N正型离子重掺杂，在第一非晶硅岛48形成第一源极52与第一漏极54。接着，形成一栅极绝缘层56覆盖第一第一非晶硅岛48与第二非晶硅岛50，再形成一第二非晶硅层58于栅极绝缘层56上。

值得注意的是，本实施例中，上述的第一N型离子掺杂制造过程是在栅极绝缘层56形成之前。但在其他实施例中，此制造过程也可以在栅极绝缘层56形成之后，或者在后面将提到的激光回火制造过程之后执行，只是因应第一N型离子掺杂制造过程在不同的顺序被执行，也会有不同的掺杂剂量与能量。 

接着，如图15所示，执行一激光回火制造过程(Laser annealing)，使用波长大于400纳米的激光光源，较佳者为波长范围400至700纳米的可见光激光，更佳者为雅格激光光源(Nd:YAG)，其波长倍频处理后为532纳米，进行激光回火制造过程。经激光扫描后，第一非晶硅岛48、第二非晶硅岛50、第二非晶硅层58瞬间获得足够能量、融化并再结晶，成为多晶硅的状态，结晶后分别成为第一多晶硅岛60、第二多晶硅岛62、第二多晶硅层64。 

上述的第一多晶硅岛60、第二多晶硅岛62、第二多晶硅层64虽然都呈现多晶硅(polycrystalline silicon)的状态，但更精确的说，由于激光的能量穿透了栅极绝缘层56，部分能量被栅极绝缘层56吸收，因此，第一多晶硅岛60与第二多晶硅岛62其晶格呈现的是微结晶(microcrystalline silicon)的状态，如果以晶粒的尺寸区分，第二多晶硅层64的晶粒尺寸会大于第一多晶硅岛60与第二多晶硅岛62的晶粒尺寸。 

接着，如图16所示，执行一栅极离子掺杂制造过程于该第二多晶硅层64，其中离子的掺杂型态可以为N型或P型，本实施例为N正型离子。 

接着，如图17所示，执行一黄光蚀刻制造过程图案化该第二多晶硅层64，形成一第一多晶硅栅极68与一第二多晶硅栅极70。 

接着，如图18所示，可以不需要光阻层作为遮罩，以第一多晶硅栅极68与第二多晶硅栅极70作为遮罩，即利用自行对准的方式，执行一第二N型离子掺杂制造过程，较佳的为N负型离子轻掺杂，以形成两轻掺杂漏极72(lightly doping drain，LDD)与两N型轻掺杂区74。 

接着，如图19所示，可在第一区域30上方形成光阻层76，对第二区域40执行一第一P型离子掺杂制造过程，其中P型离子较佳的为P正型离子且剂量远大于第二N型离子掺杂制造过程，故可以形成两P型离子重掺杂区，作为一第二源极78与第二漏极80。 

接着，如图20所示，依序形成一第一介电层82、第二介电层84。之后形成复数个接触窗并以一金属层86覆盖接触窗，该金属层86可以在上下分别形成一阻障层88(barrier layer)。该金属层86分别电连接于第一多晶硅栅极68、第一源极52、第一漏极54、第二多晶硅栅极70、第二源极78、第二漏极80，在之后的电连接制造过程，将P型薄膜晶体管与N型薄 膜晶体管电连接于扫描线、信号线、储存电容或像素电极等电路元件。 

经由上述的制作方式，该第一源极52、第一漏极54、第一多晶硅栅极68、两轻掺杂漏极72形成一N型薄膜晶体管；第二多晶硅栅极70、第二源极78、第二漏极80形成一P型薄膜晶体管。 

此外，可以提供一第二基板(未图示)例如一彩色滤光片基板，封合基板42与第二基板，并且两基板之间注入液晶，形成一液晶显示系统。 

本发明诸实施例中，以形成多晶硅栅极取代现有习知的金属栅极，可以改善现有习知技术的多项缺失。例如，由于多晶硅栅极为半导体材料，并且多晶硅栅极与多晶硅岛具有相同的能隙(bandgap)，因此可以仅仅藉由调整掺杂在多晶硅栅极的离子型态与剂量，而调整其功函数，并且不需要额外进行多晶硅岛的沟道掺杂(channel doping)，即可以得到所需求的临界电压，特别是当P型或N型薄膜晶体管需要较低的临界电压时，本发明揭露的制作方式可更轻易地调整临界电压。 

虽然上述诸实施例中，临界电压可以仅仅藉由多晶硅栅极的掺杂离子型态与剂量调整，但是在本发明的其他实施例中，也可以视情况需要进行多晶硅岛的沟道掺杂(channel doping)。 

上述的诸实施例中，本发明仅执行一激光回火制造过程，即可以使第一非晶硅岛48、第二非晶硅岛50、第二非晶硅层58再结晶成为多晶硅与微晶硅的晶格状态，这是现有习知技术准分子激光回火(excimer laser annealing)或固相结晶法(solid phase crystallization)无法做到的。以目前为主要技术的准分子激光而言，其原理是由惰性气体与化学性质较活泼的卤素相混合后，再经放电所激发的高功率深紫外光激光，激光的波长有KrF(248纳米)、XeCl(308纳米)、XeF(351纳米)等种类。 

请参阅图21与图22所示，是显示不同波长的发射光源，对各种不同厚度的非晶硅或多晶硅层的光穿透率的光谱图，说明了现有的准分子激光无法被应用在本发明制作方法的原因。图21为实验装置图，图22为实验结果光谱图。在图21中，先以不同波长的发射光源照射一基准件，基准件由基板与缓冲层构成，光源通过基板后由光接收器侦测发射光源被吸收率，得到光谱图的基准；之后，以样本取代基准件，重复上述的步骤，样本与基准件的不同之处在于，各样本分别多了一层不同厚度的非晶硅层或多晶硅层，实验后可以得到图22的光谱图，即各种不同波长的发射光源，对各种不同厚度的非晶硅或多晶硅层的光穿透率光谱图。如图22所示，横座标为发射光源的波长，纵座标为光穿透率百分比，我们可以发现，现有的准分子激光波长如XeCl(308纳米)，其穿透率为零，因此，本发明以波长大于400纳米的激光，才可仅以一道激光回火制造过程，同时再结晶形成第一多晶硅岛60、第二多晶硅岛62与第二多晶硅层64。 

依据本发明揭露的影像显示系统，其包含一薄膜晶体管结构与制作方法，使得栅极与绝缘层的介面缺陷得以改善、临界电压可轻易调整、电性表现提升、制造过程简化、制造成本降低。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (7)

1.一种影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于该方法包含以下步骤：

提供一基板，该基板定义有一第一区域；

在该基板上方形成一第一非晶硅层；

图案化该第一非晶硅层于该第一区域形成一第一非晶硅岛；

形成一栅极绝缘层覆盖该基板、该第一非晶硅岛；

形成一第二非晶硅层覆盖该栅极绝缘层；

以波长大于400纳米的激光光源，执行一激光回火制造过程，使得该第二非晶硅层、该第一非晶硅岛同时再结晶为一第二多晶硅层、一第一多晶硅岛；

图案化该第二多晶硅层，在第一多晶硅岛上方形成一第一多晶硅栅极；以及

其中第一多晶硅岛不具有沟道离子掺杂。

2.根据权利要求1所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中所述的波长大于400纳米的激光光源其较佳为波长范围400纳米至700纳米的可见光激光。

3.根据权利要求2所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中所述的较佳波长范围400纳米至700纳米的可见光的更佳者为波长532纳米的雅格激光光源。

4.根据权利要求1所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中经过上述该激光回火制造过程后，该第一多晶硅栅极的晶粒尺寸大于该第一多晶硅岛的晶粒尺寸。

5.根据权利要求1所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中所述的基板上定义一第二区域，该制造方法还包含：

图案化该第一非晶硅层于该第二区域形成一第二非晶硅岛；

该栅极绝缘层覆盖该第二非晶硅岛；

执行该激光回火制造过程使该第二非晶硅岛结晶为一第二多晶硅岛；

图案化该第二多晶硅层，在该第二多晶硅岛上方形成一第二多晶硅栅极；以及

经由掺杂形成一第二漏极与一第二源极。

6.根据权利要求5所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其中经过上述该激光回火制造过程后，该第二多晶硅栅极的晶粒尺寸大于该第二多晶硅岛的晶粒尺寸。

7.根据权利要求1所述的影像显示系统的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于其还包含步骤：提供一第二基板，封合该基板与该第二基板，并注入一液晶于该基板与该第二基板之间，以形成一液晶显示系统。

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