CN1536619A - 低温多晶硅薄膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种低温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属层，且第一金属层中形成有数个开口。接着进行一倾斜蒸镀步骤，以在第一金属层上形成一第二金属层，其中第二金属层中对应第一金属层的开口处形成有一微孔。之后，在第二金属层上形成一硅层，并且同时在每一微孔底下的基板上形成一硅晶种颗粒。随后，移除第一金属以及第二金属层。然后，利用硅晶种颗粒作为晶种，进行一沉积制造工艺，以在基板上形成一非晶硅层。最后，进行一雷射结晶步骤，以使非晶硅层转变成多晶硅层。由于本发明可以控制硅晶种的位置，因此可以使硅晶粒在特定的位置上成长，进而控制特定区域所涵盖的晶界数目。

Description

低温多晶硅薄膜的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种低温多晶硅(Low Temperature Polysilicon)薄膜的制造方法，且特别是有关于一种可以控制低温多晶硅薄膜的结晶成核位置的方法。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器的制造工艺中，低温多晶硅薄膜晶体管的技术已在积极的发展中。低温多晶硅薄膜晶体管是一种有别于一般传统的非晶硅薄膜晶体管(Amorphous Silicon TFT)的技术，其电子迁移率可以达到200cm²/V-sec以上，因此可使薄膜晶体管组件做得更小，而使开口率(Aperture Ratio)增加，进而增加显示器亮度，减少功率消耗的功能。另外，由于电子迁移率的增加可以将部分驱动电路随同薄膜晶体管制造工艺同时制造于玻璃基板上，大幅提升液晶显示面板的特性及可靠度，使得面板制造成本大幅降低，因此制造成本较非晶硅薄膜晶体管液晶显示器低出许多。另外，因低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器具有厚度薄、重量轻、分辨率佳等特点，因此特别适合应用于要求轻巧省电的行动终端产品上。

公知低温多晶硅薄膜晶体管制造工艺中，低温多晶硅薄膜的制造方法，先以化学气相沉积法在基板上形成一非晶硅层。之后，再直接进行雷射结晶步骤，以使非晶硅结晶化而形成多晶硅。然而，公知利用雷射结晶的方式以使非晶硅转变成多晶硅的方法中，会有结晶成核位置无法控制的缺点。此外，结晶化后的晶粒尺寸也是不太一致，因此会造成每一薄膜晶体管的信道区所涵盖的晶界数目不一。倘若信道区中的晶界数目太多，则会直接影响薄膜晶体管的电性以及稳定性。

发明内容

因此本发明的目的就是提供一种低温多晶硅薄膜的制造方法，通过控制异质成核阶段所需的硅晶种的位置，以控制低温多晶硅薄膜的晶粒位置。

本发明的再一目的是提供一种低温多晶硅薄膜的制造方法，以解决公知低温多晶硅会有晶粒尺寸不一且晶粒分布不均的问题。

本发明的另一目的是提供一种低温多晶硅薄膜的制造方法，以减少薄膜晶体管的信道区所涵盖的晶界数目，并且控制信道区所涵盖的晶粒数目都在相同的范围内。

本发明提出一种低温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属层，其中第一金属层中形成有数个开口，暴露出基板。接着，进行一倾斜蒸镀步骤，以在第一金属层上形成一第二金属层，其中第二金属层中对应第一金属层的开口处形成有一微孔。之后，在第二金属层上形成一硅层，并且同时在每一微孔内的基板上形成一硅晶种颗粒。随后，移除第一金属以及第二金属层。然后，利用硅晶种颗粒作为晶种，进行一化学气相沉积制造工艺，从而在基板上形成一非晶硅层。最后，再进行一雷射结晶步骤，以使非晶硅层转变成多晶硅层。

本发明又提出一种控制晶种位置的方法，此方法首先在一基板上形成一第一金属层，其中第一金属层中形成有数个开口，暴露出基板。接着，进行一倾斜蒸镀步骤，以在第一金属层上形成一第二金属层，其中第二金属层中对应第一金属层的开口处形成有一微孔。之后，在第二金属层上形成一晶种层，并且同时在每一微孔内的基板上形成一晶种颗粒。随后，移除第一金属以及第二金属层。

由于本发明的方法可以有效的控制晶种的位置，因此后续在进行结晶化步骤时，便可以控制结晶成核的位置。

此外，由于本发明的方法可以控制晶种的位置及尺寸，因此在结晶化后，晶粒的分布及尺寸也会较为均匀。

另外，因本发明所形成的低温多晶硅薄膜其晶粒位置可以有效的被控制住，因此本发明可以控制每一薄膜晶体管的信道区中晶界的数目，进而改善薄膜晶体管的电性以及稳定性。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1A至图1F是依照本发明一较佳实施例的低温多晶硅薄膜的制造流程剖面示意图；以及

图2是图1A中的光阻层的俯视示意图。

附图标记说明：

100：基板

102、102a：下层金属层

104、104a：上层金属层

106、106a：第一金属层

108：光阻层

108a、110：开口

112：倾斜蒸镀步骤

112a：角度

114：第二金属层

116：微孔

118：垂直蒸镀步骤

120：硅层

120a：硅晶种颗粒

122：非晶硅

122a：多晶硅

具体实施方式

图1A至图1G所示，是根据本发明一较佳实施例的绘制的一种低温多晶硅薄膜的制造流程剖面示意图。

请参照图1A，首先提供一基板100，基板100例如是玻璃基板或是塑料基板。接着，在基板100上形成第一金属层106。在一较佳实施例中，第一金属层106例如是由一下层金属层102以及一上层金属层104所构成的双层金属层结构。

之后，在第一金属层106上形成一光阻层108，且光阻层108中形成有数个开口图案108a。倘若本发明是应用在低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器的制造工艺中，则光阻层108的俯视图如图2所示，意即光阻层108中的开口108a以规则的呈数组式排列。

请参照图1B，以光阻层108为蚀刻罩幕，蚀刻第一金属层106，以在第一金属层106中形成数个开口110，暴露出基板100，而形成图案化的第一金属层106a(由下层金属层102a以及上层金属层104a所构成)。

之后，进行一倾斜蒸镀步骤112，以在第一金属层106a上形成一第二金属层114，且所形成的第二金属层114中对应第一金属层106a的开口110处会形成有一微孔116，如图1C所示。其中，倾斜蒸镀步骤112例如是一电子束(E-Beam)倾斜蒸镀步骤，且倾斜蒸镀步骤112的倾斜角度112a例如是10度至30度，较佳的是20度。

在一较佳实施例中，第二金属层114的材质与第一金属层106a的下层金属层102a的材质相同，这是因为，后续在移除第一金属层106a以及第二金属层114时，可以使用同一种蚀刻液侵蚀第二金属层114以及第一金属层106a的下层金属层102a，而同时将第一金属层106a的上层金属层104a剥除。如此以来，第一金属层106a与第二金属层114便可以同时移除。

在此，第一金属层106a的下层金属层102a的材质例如是铝，第一金属层106a的上层金属层104a的材质例如是铬，而第二金属层114的材质例如是铝。

请参照图1D，在第二金属层114上形成一硅层120，并且同时在微孔116所暴露的基板100上形成一硅晶种颗粒120a，其中所形成的硅晶种颗粒120a的尺寸例如是0.5微米至1微米。在一较佳实施例中，形成硅层120的方法例如是进行一电子束垂直蒸镀步骤118。

在此，由于硅晶种颗粒120a形成在对应有微孔116(如图1C所示)的基板100上，而微孔116又是形成在对应有开口110(如图1B所示)之处，因此，通过控制第一金属层106a中开口110的位置，便可以控制后续所形成的硅晶种颗粒120a的位置。

请参照图1E，移除第一金属层106a以及第二金属层114，而留下硅晶种颗粒120a。倘若第一金属层106a的下层金属层102a以及第二金属层114的材质是使用金属铝，则移除第一金属层106a以及第二金属层114的方法例如是使用磷酸将其剥除。

请参照图1F，利用所形成的硅晶种颗粒120a作为晶种，进行一沉积制造工艺，以在基板100上形成一非晶硅层122。在一较佳实施例中，形成非晶硅层122的方法例如是一化学气相沉积法(CVD)，而且所形成的非晶硅层122的厚度例如是300埃至700埃，较佳的是500埃。

请参照图1G，进行一结晶化步骤，以使非晶硅层122转变成多晶硅层122a。在一较佳实施例中，使非晶硅层122转变成多晶硅层122a的结晶化步骤例如是一雷射结晶步骤。

在此，由于在形成非晶硅层122时是以硅晶种颗粒120a作为晶种以形成，而硅晶种颗粒120a又可以控制其形成在特定的位置，因此在结晶化之后，结晶成核的位置便可以获得控制。

倘若本发明是应用在低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器的制造工艺中，则可以透过本发明的方法而控制硅晶种的位置，以此控制结晶化后晶粒的位置。如此一来，便可以减少薄膜晶体管的信道区中所涵盖的晶界数目。同时，还可以掌控每一薄膜晶体管的信道区所涵盖的晶界数目都在相同的范围内。

在上述实施例中，以控制硅晶种颗粒位置的方式，以控制结晶化之后低温多晶硅薄膜的晶粒位置。然而，此种利用倾斜蒸镀法以控制晶种颗粒位置的方式，并非只能用在低温多晶硅薄膜的制造方法中，此种控制晶种颗粒位置的技术，亦可以应用在其它薄膜的制造方法中。

综合以上所述，本发明具有下列优点：

1.由于本发明的方法可以有效的控制晶种的位置，因此后续在进行结晶化步骤时，便可以控制结晶成核的位置。

2.由于本发明的方法可以控制晶种的位置及尺寸，因此在结晶化后，晶粒的分布及尺寸也会较为均匀。

3.因本发明所形成的低温多晶硅薄膜其晶粒位置可以有效的被控制住，因此本发明可以控制每一薄膜晶体管的信道区中晶界的数目，进而改善薄膜晶体管的电性以及稳定性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用来限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些变化与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书界定为准。

Claims (20)

1.一种低温多晶硅薄膜的制造方法，包括：

在一基板上形成一第一金属层，其中该第一金属层中形成有多个开口，暴露出该基板；

进行一倾斜蒸镀步骤，以在该第一金属层上形成一第二金属层，其中该第二金属层中对应每一该些开口之处形成有一微孔；

在该第二金属层上形成一硅层，并且同时在每一该些微孔内的该基板上形成一硅晶种颗粒；

移除该第一金属层以及该第二金属层；

利用该硅晶种颗粒作为晶种，进行一沉积制造工艺，以在该基板上形成一非晶硅层；以及

进行一结晶化步骤，以使该非晶硅层转变成一多晶硅层。

2.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该倾斜蒸镀步骤的角度介于10度至30度。

3.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该倾斜蒸镀步骤为一电子束蒸镀步骤。

4.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该第一金属层为一双层金属层结构。

5.如权利要求4所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该第二金属层的材质与该双层金属层结构的下层材质相同。

6.如权利要求5所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该第二金属层与该双层金属层结构的下层的材质为铝。

7.如权利要求6所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：移除该第一金属层以及该第二金属层的方法是利用磷酸将其剥除。

8.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：在每一该些微孔内的该基板上形成该硅晶种颗粒的方法是利用一电子束蒸镀法。

9.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：每一该些硅晶种颗粒的尺寸介于0.5微米至1.0微米之间。

10.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：该结晶化步骤为一雷射结晶步骤。

11.如权利要求1所述的低温多晶硅膜的制造方法，其特征在于：形成该非晶硅层的方法为一化学气相沉积法。

12.一种控制晶种位置的方法，包括：

在一基板上形成一第一金属层，其中该第一金属层中形成有多个开口，暴露出该基板；

进行一倾斜蒸镀步骤，以在该第一金属层上形成一第二金属层，其中该第二金属层中对应该些开口之处形成有多个微孔；

在该第二金属层上形成一晶种层，并且同时在每一该些微孔内的该基板上形成一晶种颗粒；以及

移除该第一金属以及该第二金属层。

13.如权利要求12所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：该倾斜蒸镀步骤的角度介于10度至30度。

14.如权利要求12所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：该倾斜蒸镀步骤为一电子束蒸镀步骤。

15.如权利要求12所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：该第一金属层为一双层金属层结构。

16.如权利要求15所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：该第二金属层的材质与该双层金属层结构的下层材质相同。

17.如权利要求16所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：该第二金属层与该双层金属层结构的下层的材质为铝。

18.如权利要求17所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：移除该第一金属层以及该第二金属层的方法是利用磷酸将其剥除。

19.如权利要求12所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：在每一该些微孔内的该基板上形成该硅晶种颗粒的方法是利用一电子束蒸镀法。

20.如权利要求12所述的控制晶种位置的方法，其特征在于：每一该些晶种颗粒的尺寸介于0.5微米至1.0微米之间。

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