[发明专利]薄膜晶体管阵列基板

说明书

本专利申请是申请日为2008年9月19日、申请号为200810161502.7、发明名称为“薄膜晶体管阵列基板及其制作方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件阵列基板以及半导体元件阵列基板的制作方法，且特别是有关于薄膜晶体管阵列基板以及薄膜晶体管阵列基板的制作方法。

背景技术

近年来，随着光电技术与半导体制造技术的日益成熟，平面显示器便蓬勃发展起来，其中液晶显示器基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，更逐渐取代传统的阴极射线管显示器而成为近年来显示器产品的主流。

一般而言，液晶显示器可分为非晶硅薄膜晶体管(amorphous silicon thin film transistor)液晶显示器及低温多晶硅薄膜晶体管(low temperature poly-silicon thin film transistor)液晶显示器等两种。低温多晶硅薄膜晶体管相较于非晶硅薄膜晶体管而言，具有较高的电子迁移率(约比非晶硅薄膜晶体管高2～3个数量级)，因此多晶硅薄膜晶体管除了作为像素开关之外，更可应用于周边电路区，作为驱动液晶显示器的电路。

在实际操作上，作为像素开关与作为驱动电路所需的薄膜晶体管特性不同。一般而言，作为像素开关的薄膜晶体管对于电性的均匀度要求较高，而作为驱动电路的薄膜晶体管则较需要具有高载子迁移率(mobility)与高可靠度(reliability)的电性。其中，薄膜晶体管的元件特性与其多晶硅膜中的结晶型态与结晶位置相关，而多晶硅层的结晶型态可依不同的工艺来加以控制。近年来多晶硅薄膜低温结晶技术已被广泛的研究，其中，又以准分子激光结晶(Excimer Laser Crystallization)为目前主流的结晶技术。

为了得到元件特性优良的薄膜晶体管，一种细光束方向性结晶(Thin Beam Directional X′tallization，TDX)工艺被提出，其主要利用是由原有的准分子激光系统加装具有次微米移动的基板载台以及高精密的光学系统，再经由以下两种方式：(1)利用掩膜狭缝尺寸将激光束图形化，使得被激光照射的非晶硅层区域由两侧往开始中央进行侧向结晶，并在被照射区域中的主晶界尚未形成前，于单一扫描间距(scan pitch)内移动掩膜并使得此扫描间距不大于掩膜狭缝区域的二分之一。(2)将激光束长度拉长并将宽度窄化，使得被激光照射的非晶硅层区域由短轴两侧往开始中央进行侧向结晶，并在被照射区域中的主晶界尚未形成前，于单一扫描间距(scan pitch)移动基板载台并使得此扫描间距不大于激光短轴宽度区域的二分之一。如此反复进行上述(1)或(2)步骤，可以控制薄膜横向固化结晶的区域，并且使得多晶硅晶粒连续地成长而不会形成主晶界(main grain boundary)，因而可制得具有高结晶品质的多晶硅薄膜，此多晶硅晶粒尺寸可大于利用传统准分子激光结晶所得的晶粒。

然而，在上述TDX激光结晶技术中，由于激光束照射在位于基板上的非晶硅层，且移动基板以进行TDX激光结晶方法中的扫描操作时，每次移动基板时仅能移动不大于二分之一激光照射区域的基板。所以，在一个方向上进行TDX激光结晶方法的扫描时，不但需要较多的激光照射次数(laser shot)，所需移动基板的总次数也变多，如此一来，虽然可以得到高品质的多晶硅膜，但是由于工艺时间的增长，不利于产能的提升。另外，移动基板或掩膜上皆为单一扫描间距，虽然得基板上不同区域上的多晶硅皆相同，但是需要较多的激光照射次数(laser shot)，所需移动基板或掩膜的总次数也变多，如此一来，虽然可以得到品质均一的多晶硅膜，也就是于基板上所有位置的多晶硅的主晶界都是均一分布的，基板上但是由于工艺时间的增长，不利于产能的提升。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板具有高载子迁移率的薄膜晶体管，且能提升产品的产能。

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，可以制作具有高载子迁移率的薄膜晶体管，并提高工艺效率与提升产能。