[发明专利]多晶硅层的制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体膜层(semiconductor layer)的制作方法，且特别是有关于一种多晶硅层(polysilicon layer)的制作方法。

背景技术

薄膜晶体管显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已成为目前许多平面显示器中的主流。根据沟道层材质的选择，薄膜晶体管液晶显示器可分为非晶硅薄膜晶体管(amorphous silicon TFT)液晶显示器及低温多晶硅薄膜晶体管(Low-Temperature PolySilicon Thin Film Transistor，LTPS-TFT)液晶显示器等两种。

承上述，由于低温多晶硅薄膜晶体管的电子迁移率可以达到200cm²/V-sec以上，所以可使薄膜晶体管元件所占面积更小以符合高开口率(aperture)的需求，进而增进显示器亮度并减少整体的功率消耗问题。另外，由于电子迁移率的增加，所以部份驱动电路可以同时制作于玻璃基板上，可大幅降低面板制造成本。因此，目前的研究趋势大多着重于低温多晶硅薄膜晶体管的开发上。

一般而言，在低温多晶硅薄膜晶体管中，作为沟道层的多晶硅层的制作方法主要有以下两种。

第一，准分子激光退火工艺(Excimer Laser Annealing，ELA)。此方法是以激光的高能量使基板上的非晶硅层达到几乎或完全熔融的状态。之后，使熔融硅于冷却时进行结晶，进而使非晶硅层转变成多晶硅层。但是，此方法会遭遇到所需能量较高、形成晶粒较小、多晶硅层的缺陷(defect)较多、均匀性差(pooruniformity)、以及激光扫描面积较小等问题(narrow process window)。

第二，利用退火工艺配合金属诱导结晶工艺(Metal Induced Crystallization，MIC)或金属诱导横向结晶工艺(Metal Induced Lateral Crystallization，MILC)的方法。由于上述准分子激光退火工艺的缺点不易克服，因此，研发了此种多晶硅层的制作方法。此制作方法是利用金属在低温下与硅反应以形成金属硅化物(metal silicide)。此金属硅化物会诱导非晶硅进行结晶，而使非晶硅转变为多晶硅。

图1A～图1E绘示为现有一种多晶硅层的制作方法的制作流程剖面示意图。首先，请参照图1A，在基板100上形成粘着层110、阻障层120与非晶硅层130。再来，请参照图1B，在非晶硅层130上形成一金属催化剂层140。

接着，请参照图1C，利用微影蚀刻工艺图案化此金属催化剂层140，以形成一图案化金属催化剂层140。继而，请参照图1D，进行退火工艺150，使非晶硅层130转变为多晶硅层160，其中，与图案化金属催化剂层140接触的非晶硅层130是经由金属诱导结晶工艺(Metal Induced Crystallization，MIC)而转变为多晶硅层162，未与图案化金属催化剂层140接触的非晶硅层130是经由金属诱导横向结晶工艺(Metal Induced Lateral Crystallization，MILC)而转变为多晶硅层164。之后，请参照图1E，移除图案化金属催化剂层140，而完成多晶硅层160的制作。

图2A～图2F绘示为现有另一种多晶硅层的制作方法的制作流程剖面示意图。首先，请参照图2A，在基板200上形成粘着层210、阻障层220与非晶硅层230。再来，请参照图2B，在非晶硅层230上形成一氧化硅层240。

接着，请参照图2C，利用微影蚀刻工艺图案化此氧化硅层240，以形成一图案化氧化硅层240。继而，请参照图2D，在基板200上全面形成一金属催化剂层250。之后，请参照图2E，进行退火工艺260，使非晶硅层230转变为多晶硅层270，其中，与金属催化剂层250接触的非晶硅层230是经由金属诱导结晶工艺(Metal Induced Crystallization，MIC)而转变为多晶硅层272，未与金属催化剂层250接触的非晶硅层230是经由金属诱导横向结晶工艺(MetalInduced Lateral Crystallization，MILC)而转变为多晶硅层274。之后，请参照图2F，移除金属催化剂层250与图案化氧化硅层240，而完成多晶硅层270的制作。