[发明专利]低温多晶硅薄膜制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种低温多晶硅薄膜制作方法。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD)的制造工艺中，低温多晶硅薄膜晶体管(LowTemperature PolySilicon TFT，LTPS-TFT)的应用已成为主流。低温多晶硅薄膜晶体管相比传统的非晶硅薄膜晶体管(Amorphous-Silicon Thin film Transistor，a-Si TFT)具有更高的电子迁移率，其电子迁移率可达200cm2/V-sec以上，故LTPS-TFT可以做得更小。LTPS-TFT应用于主动矩阵液晶显示器中作为像素开关控制元件，可以提高开关速度，提高像素的开口率，增加液晶显示器亮度以及减少液晶显示器能耗。另外，由于电子迁移率较高，部分外围驱动电路可以随低温多晶硅薄膜晶体管工艺同时制造在玻璃基板上，大幅度提高低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器的特性及可靠性，并降低成本，使产品更具有竞争力。因此，用于制作低温多晶硅薄膜晶体管的低温多晶硅薄膜制造技术成为薄膜晶体管液晶显示器制作的关键技术之一，其越来越受到广泛的重视。

请一并参阅图1至图4，其是现有技术低温多晶硅薄膜制作方法对应每一步骤的示意图，该低温多晶硅薄膜制作方法主要包括以下步骤：

一、提供一基板并在其上形成缓冲层；

请参阅图1，提供一基板100，此基板100为玻璃材质，然后在该基板100上形成一缓冲层(Buffer Layer)101，此缓冲层101是包含有氮化硅层及氧化硅层的多层结构。

二、形成非晶硅薄膜；

请参阅图2，在该缓冲层101上沉积一非晶硅薄膜103。

三、形成多晶硅薄膜；

请参阅图3，对该非晶硅薄膜103进行一准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)再结晶工艺：首先控制准分子激光照射在该非晶硅薄膜103上，激光的能量使得该非晶硅薄膜103近乎完全熔融，仅在该缓冲层101表面上保留多个未熔融的非晶硅颗粒作为晶种(Grain Seed)，之后，降低温度，熔融的液态非晶硅以上述多个晶种开始结晶，逐渐生长成一多晶硅薄膜104。该多晶硅薄膜104包括多个多晶硅晶粒106，该相邻多晶硅晶粒106接触处具有晶界(Grain Boundary)107。由于在该多晶硅薄膜104生长过程中，该多晶硅晶粒106相互挤压，在该晶界107处形成凸起物108。

四、平坦化多晶硅薄膜。

请参阅图4，对该多晶硅薄膜104进行一等离子刻蚀法的平坦化工艺，去除该凸起物108，使该多晶硅薄膜104平坦化，以利于后续工艺。

但是，上述准分子激光退火再结晶工艺中，晶种的位置难以控制，导致多晶硅晶粒106位置无法控制，同时此方法得到的多晶硅晶粒106尺寸(Grain Size)较小，且尺寸大小不一致。用该多晶硅薄膜104制得的低温多晶硅薄膜晶体管的沟道区覆盖的多晶硅晶粒106数目较多，且不同低温多晶硅薄膜晶体管覆盖的多晶硅晶粒106数目也不一致，电子或空穴在沟道中运行时遭受到晶界107的散射较严重，直接影响低温多晶硅薄膜晶体管的电性能，如均匀性、临界电压或次临界摆荡值的一致性等。

发明内容

为了克服现有技术低温多晶硅薄膜制作方法无法控制多晶硅晶粒的位置、多晶硅晶粒尺寸较小且大小不均匀的问题，有必要提供一种可以控制多晶硅晶粒位置、多晶硅晶粒尺寸较大且大小均匀的低温多晶硅薄膜制作方法。

一种低温多晶硅薄膜制作方法，其包括以下步骤：提供一基板，并在该基板上形成一缓冲层；在该缓冲层上沉积一第一非晶硅薄膜；通过一微影/刻蚀工艺，刻蚀该第一非晶硅薄膜，在该缓冲层上保留多个分散的非晶硅颗粒；在该缓冲层上沉积一覆盖该非晶硅颗粒的第二非晶硅薄膜；对该第二非晶硅薄膜进行再结晶工艺，使该第二非晶硅薄膜熔融后以该多个非晶硅颗粒为晶种再结晶，形成一多晶硅薄膜。

相较于现有技术，本发明低温多晶硅薄膜制作方法，通过微影/刻蚀工艺刻蚀第一非晶硅薄膜以形成晶种，可以有效控制晶种的位置，从而控制多晶硅晶粒的位置。同时，本方法还可以控制低温多晶硅薄膜的多晶硅晶粒尺寸，制作的多晶硅晶粒尺寸更大、更均匀，进而使用该低温多晶硅薄膜制作的低温多晶硅薄膜晶体管，其沟道区所覆盖的多晶硅晶粒数目较少，低温多晶硅薄膜晶体管的性能更均匀，大幅度提高低温多晶硅薄膜晶体管的性能。

附图说明

图1至图4是现有技术低温多晶硅薄膜制作方法对应每一步骤的放大示意图。