专利名称：平板显示器的制造方法
技术领域：
本发明涉及平板显示器的制造方法，尤其涉及使形成于其上设立了像素区和驱动区的基片上的非晶硅薄膜变成具有优良的膜性质的多晶硅薄膜的方法。
背景技术：
液晶显示板已被广泛用作各类电子设备的显示装置。作为这种液晶平板，有源矩阵形式的液晶平板已被应用，其中通过接通和切断形成在显示区中的每个像素上的开关元件来实现像素的切换。
在上述有源矩阵形式的液晶显示器中，在沟道部分采用非晶硅薄膜的薄膜晶体管(TFT)已被用作像素区的开关元件。这是因为非晶硅薄膜可以好的膜性质均匀地形成在一个大的区域上。在沟道部分采用非晶硅薄膜的TFT具有均匀的特性，并且截止电阻高，因而适于作为像素区的开关元件。然而这种TFT不适于作为包含水平扫描电路或垂直扫描电路的扫描区中的开关元件，因为非晶硅中载流子迁移率低。
为解决上面所指出的问题，已提出一种液晶显示板，其中在水平扫描电路或垂直扫描电路被形成在与像素区相同的基片上的情况下，非晶硅被用在TFT的沟道部分构成像素区的开关单元，并且多晶硅被用在TFT的沟道部分构成扫描区的开关单元(见日本专利第2776820号公报)。
在日本专利第2776820号中公开的液晶显示板中，首先多晶硅膜被堆积在基片上，并且在其上构图，形成扫描区的TFT的沟道部分和像素区的TFT的栅极；然后，堆积另一多晶硅膜，并且在其上构图，形成扫描区的TFT的栅极；下一步，堆积非晶硅膜，并且在其上构图，形成像素区的TFT的沟道部分，所以存在工序变得复杂的问题。
另一方面，已经公开了通过退火处理将非晶硅薄膜多晶化和变成多晶硅薄膜的技术。然而在通过退火处理将非晶硅薄膜多晶化的情况下，由于包含在非晶硅薄膜中的氢的影响，非晶硅薄膜通过多晶化成为具有优良的膜性质的多晶硅薄膜是困难的。
此外，通过退火处理将非晶硅薄膜变成多晶硅薄膜的技术可应用于半导体器件的各种制造过程，例如不仅是液晶显示板，而且也可是EL(场致发光)显示板。然而，在半导体器件的这些不同的制造过程中，由于包含在非晶硅薄膜中的氢的影响，非晶硅薄膜通过多晶化成为具有优良的膜性质的多晶硅薄膜是困难的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造平板显示器的方法，它能够通过简单的制造工序制备像素区的TFT和扫描区的TFT。
本发明的另一目的是提供一种制造平板显示器的方法，它能够将非晶硅薄膜多晶化变成具有优良的膜性质的多晶硅薄膜。
为了达到上述目的，按照本发明制造平板显示器的方法包括以下步骤在包含有像素区和驱动区的基片上形成非晶硅薄膜；通过激光束的照射从形成在驱动区的非晶硅薄膜中脱氢，而不照射形成在像素区的非晶硅薄膜，并且通过激光束的进一步照射，晶化形成在驱动区中的非晶硅薄膜，从而将非晶硅薄膜变成多晶硅薄膜。
按照本发明，在脱氢的步骤中，通过激光束的照射从形成在驱动区的非晶硅薄膜中脱氢，而不照射形成在像素区的非晶硅薄膜，从而不脱去形成在像素区的非晶硅薄膜中的氢。于是，在晶化步骤中，形成在驱动区的非晶硅薄膜被变成多晶硅薄膜。所以，这变成为可能在像素区形成含氢的非晶硅薄膜，而在扫描区形成具有优良的膜性质的多晶硅薄膜。
脱氢的步骤和晶化步骤连续地由同一个激光器退火设备进行，因而可抑制工序的复杂性。
在脱氢的步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度最好取为不小于350mJ/cm2(毫焦耳/平方厘米)和不大于450mJ/cm2。
在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度要求置于300mJ/cm2到750mJ/cm2之间。
在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度最好置于400mJ/cm2至700mJ/cm2之间。
优选的是，在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度置于450mJ/cm2到650mJ/cm2之间。
在脱氢的步骤和晶化步骤中，作为照射在非晶硅薄膜上的激光束，使用受激准分子激光束。
从包括XeCl受激准分子激光束、KrF受激准分子激光束和ArF受激准分子激光束的组中选择一个用作受激准分子激光束。
特别是，按照本发明，在脱氢的步骤中，采用具有例如大约160ns这样大的脉冲宽度的受激准分子激光束，并且受激准分子激光束的能量密度被设置为不小于350mJ/cm2和不大于450mJ/cm2，从而使脱氢，或者氢的排除可以实现，而不伤害非晶硅薄膜。
此外，在晶化步骤中，采用具有例如大约160ns这样大的脉冲宽度的受激准分子激光束，并且激光束的能量密度被设置为400mJ/cm2到650mJ/cm2之间，从而可形成多晶硅薄膜，尤其是，在前述条件下用受激准分子激光束照射非晶硅薄膜以实现多晶化的工作被重复多次，从而可形成更好质量的多晶硅薄膜。
在本发明中，非晶硅薄膜被形成在从玻璃基片和塑料基片组成的组中选择的基片上。
此外，本发明包括在形成于像素区的非晶硅薄膜和形成于驱动区的多晶硅薄膜上构图的步骤，从而分别对应形成一个非晶硅薄膜图案图和一个多晶硅图案图，其中至少部分非晶硅薄膜图案是图像区的TFT的沟道部分，且至少部分多晶硅图案是驱动区的TFT的沟道部分。
在本发明中，因为像素区的TFT的沟道部分和扫描区的TFT的沟道部分由相同的原材料形成，因此制造步骤可被简化。
此外，在构图的步骤中，形成在像素区的非晶硅薄膜的图案和形成在驱动区的多晶硅薄膜的图案同时实现。因为形成在像素区的非晶硅薄膜的图案和形成在驱动区的多晶硅薄膜的图案是同时实现的，制造步骤能进一步简化。
本发明的其它内容和由本发明得到的具体优点将在下面借助于实施例进一步说明。
图1是采用本发明方法的液晶显示板的电路图。
图2是形成在液晶显示板的像素区的TFT和形成在包括水平扫描区和垂直扫描区在内的扫描区的TFT的器件结构截面图，此液晶显示板采用了本发明的方法。
图3和图4分别是说明按照本发明的方法制造液晶显示板的步骤的截面图。
图5是本发明方法中采用的激光退火设备的简要透视图。
图6是说明按照本发明的方法制造液晶显示板的步骤的截面图。
图7是表示薄膜表面温度变化的图，条件是XeCl受激准分子激光束具有160ns的脉冲宽度，以不同的能量密度照射非晶硅薄膜。
图8示出通过使非晶硅薄膜结晶化获得的多晶硅薄膜的照射次数与晶粒粒径之间的关系，条件是具有500mJ/cm2能量密度的XeCl受激准分子激光束照射在具有膜厚度40nm(纳米)的非晶硅薄膜上。
图9示出通过晶化非晶硅薄膜获得的多晶硅薄膜的晶粒粒径与XeCl受激准分子激光束的能量密度之间的关系，条件是脉冲宽度为160ns，重复频率为1Hz的XeCl受激准分子激光束照射在不同厚度的非晶硅薄膜上并改变能量密度。
图10、11、12和13分别为说明按照本发明的方法制造液晶显示板的步骤的截面图。
具体实施例方式
下面将借助附图详细说明本发明。本发明适合用在作为平板显示器的液晶显示板中。
如图1所示，应用本发明的液晶显示板1包含像素区2，水平扫描区3和垂直扫描区4，它们形成在同一玻璃基片上。
水平扫描区3包括水平扫描电路13和(n+1)个晶体管12-0～12-n，(n+1)个水平选择信号线11-0～11-n由水平扫描电路13驱动。这些水平选择信号线11-0～11-n连接于相应晶体管12-0～12-n的栅极。
视频信号端10连接到所有晶体管12-0～12-n的源/漏极中的一个，并且相应的视频信号线8-0～8-n连接到晶体管12-0～12-n源/漏极中的另一个。投射在液晶显示板1上的图像的视频信号加到视频信号端10。
垂直扫描区4包括垂直扫描电路14，并且(m+1)个栅极接线9-0～9-m被垂直扫描电路14驱动。像素区2包括多个像素5，每个像素5由TFT6和像素极7组成。像素5被安排在视频信号线8-0～8-n和栅极接线9-0～9-m的交叉处，TFT6的栅极被连接于对应的栅极接线9-0～9-m，并且视频信号线8-0～8-n连接于TFT6源/漏极中的一个。
如以上所述那样组成的液晶显示板1中，水平扫描电路13相继选择水平选择信号线11-0～11-n，相继开通晶体管12-0～12-n，并相继对相应的视频信号线8-0～8-n馈送视频信号。此外，垂直扫描电路14依次选择栅极接线9-0～9-m，并相继开通栅极所连接的TFT6。从而，视频信号相继被馈送给组成像素区2的多个像素5的像素极7，并且要求的图象被投射到液晶显示板1上。
下面说明应用本发明的液晶显示板1的器件结构。
图2是形成于应用本发明的液晶显示板的像素区的TFT6和形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区的TFT50的器件结构截面图。
如图2所示，形成于液晶显示板1的像素区中的TFT6和形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的TFT50被形成在同一玻璃基片20上。这里，形成在像素区2中的TFT6是图1中构成像素5的TFT。形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的TFT50是图1所示包括在水平扫描电路13或垂直扫描电路14中的TFT。
更具体地，在玻璃基片20上形成由SiO2构成的衬垫层21，在衬垫层21上，在像素区2中形成由含氢的非晶硅薄膜构成的沟道部分22和源/漏部分23和24，并在包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中形成由多晶硅薄膜构成的沟道部分30和源/漏部分31。这些沟道部分22、源/漏部分23和24、沟道部分30和源/漏部分31是在同一步骤中用堆积的含氢非晶硅薄膜作为原材料而形成的薄膜。在这些沟道部分22、源/漏部分23和24、沟道部分30和源/漏部分31上形成栅极绝缘膜25。在栅极绝缘膜25的覆盖沟道部分22的部位上形成栅极9，并且在栅极绝缘膜25的覆盖沟道部分30的部位上形成栅极32。这些沟道部分22、源/漏部分23和24、栅极绝缘膜25和栅极9构成像素区2的TFT6，而这些沟道部分30、源/漏部分31、栅极绝缘膜25和栅极32构成包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区的TFT50。
注意，构成TFT6的源/漏部分24连接到像素极7，它未表示在图2中。在像素区的TFT6和扫描区的TFT50上形成层间隔离膜26；在像素区2中提供视频信号线，它穿过提供在层间隔离膜26中的穿过连接于源/漏部分23；并且在包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中提供铝线33，它穿过提供在层间隔离膜26中的穿孔连接于源漏部分31。这里，视频信号线8由ITO(透明电极)形成。
下面说明应用本发明方法的液晶显示板1的制造方法。
图3、4、6、10到13分别是按步骤顺序说明应用本发明方法的液晶显示板1的制造方法的截面图。
在本发明方法中，由SiO2形成的衬垫层21通过等离子体CVD(化学汽相淀积)方法堆积在玻璃基片20的整个表面上，下一步，例如通过等离子体CVD方法，把大约40nm厚的氢浓度为5-30％的含氢非晶硅薄膜40堆积在衬垫层21的整个表面上。堆积含氢非晶硅薄膜40时的温度条件是不高于250℃。
通过以上步骤的进行，衬垫层21和含氢非晶硅薄膜40被形成在玻璃基片20上将构成像素区的部分和将构成包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区的部分，如图3所示。
接着，仅对含氢非晶硅薄膜40的包括水平平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区照射不小于350mJ/cm2且不大于450mJ/cm2的XeCl受激准分子激光束10次以上，如图4所示。
作为结果，包含在形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40中的氢被脱去，并且变成几乎不含氢(不多于5％)的非晶硅薄膜41。在这一次，XeCl受激准分子激光束不照射形成在像素区2中的含氢非晶硅薄膜40上。
在本发明方法中，示于图5的激光退火设备100被使用。激光退火设备100具有激光振荡器111，它用于产生XeCl受激准分子激光束121(谐振波长308nm)，如图5所示。用于本发明方法的激光退火设备中的激光振荡器111如此构成，使其产生矩形的XeCl受激准分子激光束121。第一反射镜131被置于从激光振荡器111产生的XeCl受激准分子激光束121的光路中，并且XeCl受激准分子激光束121被反射镜131反射，并被导向衰减器112。
第二反射镜132被置于已通过衰减器112的XeCl受激准分子激光束121的光路中。XeCl受激准分子激光束121被第二反射镜132反射并射到第三反射镜133上，它安装在激光扫描机构139上，此构用于扫描XeCl受激准分子激光束121，并且激光束121在X轴方向上扫描。第二反射镜132安装在激光扫描机构140上，它用于在Y轴方向上扫描XeCl受激准分子激光束121。
第四反射镜134被置于由第三反射镜133反射的XeCl受激准分子激光束121的光路中。XeCl受激准分子激光束121被第四反射镜134反射并导向光束均匀器114。通过光束均匀器114，XeCl受激准分子激光束121在光流的直径方向中有几乎均匀的激光束强度。
室115安置在已通过光束均匀器114的XeCl受激准分子激光束121的光路中。室115内部具有一个台116，其上放置玻璃基片20。此外在室115上方有由石英玻璃构成的穿过XeCl受激准分子激光束121的传输窗141。
入射到室115的XeCl受激准分子激光束121通过激光扫描机构139和激光扫描机构140如图5箭头所示那样，在X轴方向和在Y轴方向上在形成于玻璃基片20上的含氢非晶硅薄膜40(图中未示出)上扫描，因此XeCl受激准分子激光束121仅在形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40上照射。
在如上所述构成的激光退火设备100中，受激准分子激光束的能量密度被设置为不小于350mJ/cm2和不大于450mJ/cm2的矩形XeCl受激准分子激光束121从激光振荡器111发射出。通过光学系统，XeCl受激准分子激光束121被导至室115中。
通过激光扫描机构139和激光扫描机构140，XeCl受激准分子激光束121在形成于玻璃基片20上的含氢非晶硅薄膜上如图5中箭头所示那样在X轴方向和在Y轴方向上扫描，并且XeCl受激准分子激光束121仅照射在形成于玻璃基片20上的含氢非晶硅薄膜40的包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区形成的含氢非晶硅薄膜上。通过XeCl受激准分子激光束121照射的能量，包含在形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜中的氢被脱去，并且变成几乎不含氢(不多于5％)的非晶硅薄膜41。
在本发明中，矩形的XeCl受激准分子激光束121相对含氢非晶硅薄膜40如图5中箭头所示那样在X轴方向和在Y轴方向上逐步移动，从而连续的照射区被激光扫描机构139和激光扫描机构140在一固定范围内搭接，形成于含氢非晶硅薄膜40的包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40的每个区域受XeCl受激准分子激光束121的照射不少于10次。
照射也可按照所谓的分步重复系统进行，其中形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40的每个区域被分成一些块，激光束固定位置地照射多次(优选地，不少于10次)，激光束被移到一个分开的不重叠的块，并且激光束固定位置地照射多次。
如上所述，形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40中所含的氢被脱去，并且含氢非晶硅薄膜40变成非晶硅薄膜41。然后，如图6所示，用受激准分子激光束的能量密度在400mJ/cm2到700mJ/cm2之间，最好在450mJ/cm2至650mJ/cm2之间的XeCl受激准分子激光束121照射形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的非晶硅薄膜41不少于一次。在此步骤中，如前所述，在搭接照射区域时可照射整个扫描区，或者在划分为多个块时采用分步重复方法照射。从而，形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的非晶硅薄膜41被结晶化并变成多晶硅薄膜42。这时，XeCl受激准分子激光束不照射在形成于像素区2的含氢非晶硅薄膜40上。
这里，利用图5所示的激光退火设备100完成的XeCl受激准分子激光束的照射紧接着从上述含氢的非晶硅薄膜40中脱氢的步骤。也就是说，在从上述含氢的非晶硅薄膜40中脱氢的步骤完成之后，由激光振荡器111发射出的XeCl受激准分子激光束121的强度被变化，不从前述含氢的非晶硅薄膜40中脱氢，而是接着进行非晶硅薄膜41的结晶化。
下面借助图7说明原理，其中非晶硅薄膜41经过退火处理，脱氢或晶化，并且变成多晶硅薄膜。
符号a表示在以下情况下薄膜表面温度随时间变化的曲线；脉冲宽度为160ns且能量密度为350mJ/cm2的受准分子激光束121照射在形成于玻璃基片上具有40nm厚度的非晶硅薄膜41上。业已证实，在激光照射结束时薄膜的表面温度达到650℃，包含在非晶硅薄膜41中浓度近似为10at％(原子百分数)的氢原子在此温度下几乎被脱尽，并且浓度减小为5at％以下。
符号b表示在以下情况下的随时间变化曲线能量密度为450mJ/cm2的受激准分子激光束121照射在非晶硅薄膜上，在激光束121的照射结束时薄膜的表面温度达到1100℃。非晶硅薄膜41中包含的固态形式而没有熔化的氢原子被排除而变为1at％以下。当能量密度为450mJ/cm2的受激准分子激光束照射在非晶硅薄膜41上时，膜表面开始熔化，但是在大量的氢被包含在非晶硅薄膜41中时，在非晶硅薄膜41被熔化之前出现氢的撞击，而在非晶硅薄膜41熔化后，在薄膜41中的氢被更大幅度地排除，导至出现薄膜上产生针孔或薄膜从基片上剥落的危险。在从薄膜41中脱氢时所引起的危险的出现受非晶硅薄膜41温度上升速度的影响。按照本发明的实验，已证实当非晶硅薄膜41的温升速度超过10℃/ns时，上述危险增大。
如果企图用脉冲宽度小于50ns的受激准分子激光束121脱去包含在非晶硅薄膜41中的氢，如图7中符号d所示曲线那样，从照射开始到脱氢原子的温度的升温速度非常快。为50℃/ns，从而非晶硅薄膜41由于脱氢而有极大的破裂的危险。如果采用脉冲宽度为160ns的受激准分子激光束121，当非晶硅薄膜41的结晶化被进行，而不进行采用激光束的脱氢过程时，非晶硅薄膜41存在毁坏的危险。相应地，如果能量密度小于450mJ/cm2的受激准分子激光束121照射非晶硅薄膜41以排除非晶硅薄膜41中所含的氢原子，其后再进行非晶硅薄膜41的晶化过程，则可无危险地制造出多晶硅薄膜42。
非晶硅薄膜41的脱氢如上所述通过照射受激准分子激光束121进行，并且此脱氢工作被重复多次。从而实现非晶硅薄膜41的脱氢，并获得适合于通过激光退火进行晶化的非晶硅薄膜。
顺便说明，如果脉冲宽度为160ns且能量密度为550mJ/cm2的受激准分子激光束121照射非晶硅薄膜41，则如图7中符号C的曲线所示，非晶硅薄膜41在1100℃时均匀地从表面开始熔化。这时，非晶硅薄膜41的温度基本上保持在1100℃。当非晶硅薄膜41完全熔化时，非晶硅薄膜的温度再次升高。如果这时停止受激准分子激光束121的照射，非晶硅薄膜41开始冷却。当由于冷却使非晶硅薄膜41的温度变为1420℃时，硅结晶开始生长，并且非晶硅薄膜41变为多晶硅薄膜42。这时多晶硅薄膜42的温度基本保持在1420℃。当多晶硅薄膜42完全固化时，如图7中符号C的时间曲线所示温度再次下降。通过上述过程进行非晶硅薄膜41的晶化。非晶硅薄膜41的晶化工作被重复多次，从而能够变化非晶硅薄膜41为多晶硅薄膜42。
现在借助图8进一步说明晶化所获得的多晶硅薄膜42的晶粒粒径与XeCl受激准分子激光束121的照射次数之间的关系。
图8示出以下情况下照射次数与晶化所获得的多晶硅薄膜42的晶粒粒径之间的关系能量密度为500mJ/cm2的XeCl受激准分子激光束121照射在膜厚为40nm的非晶硅薄膜41。XeCl受激准分子激光束121的重复频率为10Hz。
如图8所示，XeCl受激准分子激光束121照射的次数愈多，获得的多晶硅薄膜42的晶粒粒径愈大。相应地，XeCl受激准分子激光束121的照射次数可按照所要求的多晶硅薄膜42的晶粒粒径而被设置为一个固定的照射次数。
下面借助图9进一步详细说明能量密度与晶化所获得的多晶硅薄膜42的晶粒粒径之间的关系。
图9示出能量密度与晶粒粒径之间的关系，其中改变重复频率为1Hz的XeCl受激准分子激光束121的能量密度，并且实现膜厚从30nm至70nm的非晶硅薄膜的晶化过程。
如图9所示，在膜厚从30nm至40nm的非晶硅薄膜中，如果受激准分子激光束121的能量密度是从400mJ/cm2到550mJ/cm2，硅晶粒粒径的增大效应是明显的。当非晶硅薄膜的膜厚为50nm时，受激准分子激光束121的能量密度是从500mJ/cm2到650mJ/cm2时获得的晶粒的粒径是大的，尤其是，当能量密度是从550mJ/cm2到600mJ/cm2时，硅晶粒粒径的增大效应是明显的。若非晶硅薄膜的膜厚为70nm，在受激准分子激光束121的能量密度是从600mJ/cm2到750mJ/cm2时所获得的晶粒粒径是大的，尤其是在650mJ/cm2附近可获得大的晶粒粒径。当非晶硅薄膜的膜厚从30nm增加时，用于多晶化的受激准分子激光束的能量密度增加，晶粒粒径也变大。然而，当非晶硅薄膜的膜厚增加时，获得大的晶粒粒径的能量密度范围变窄，并且所获得的多晶硅薄膜表面的粗糙度和晶粒粒径的不均匀度也变大。当膜厚超过70nm时，导致超过2μm的大晶粒，所以膜的整个厚度不被晶化，不能获得均匀的多晶硅薄膜。相应地，基本适合于晶化过程的受激准分子的能量密度范围是300mJ/cm2到750mJ/cm2，推荐的范围是400mJ/cm2到700mJ/cm2，最好是450mJ/cm2到650mJ/cm2。
在上述方法中，形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的非晶硅薄膜41变成多晶硅薄膜42，其后通过公知的光刻技术在形成于像素区2的含氢非晶硅薄膜40上构图，形成图10所示图案43，并且在形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区的多晶硅薄膜42上制作图案，形成图案44。在同一步骤中制作图案43和44。
接着，如图11所示，由硅氧化物组成的栅极绝缘膜25被形成在包括图案43和44在内的衬垫层21的整个表面上，并且非晶硅薄膜45被形成在绝缘膜25的整个表面上。
接着，如图12所示，通过公知的光刻技术在形成于像素区2中的非晶硅薄膜45上制作图案，形成栅极9；并且在形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4的扫描区中的扫描区上制作图案，形成栅极32。栅极9和32的图案制作在同一步骤中进行。
此后，如图13所示，对于图案43和图案44进行离子注入，这时栅极9和32作为掩蔽。这样，由于栅极9隔在中间，形成在像素区2的图案43的没有进行离子注入的区域是沟道部分22，进行离子注入的区域是源漏部分23和24。类似地，在形成于包含水平扫描区3和垂直扫描区4的扫描区中的图案44上，由于栅极32隔在中间而未进行离子注入的区域是沟道部分30，进行离子注入的区域是源/漏部分31。如上所述的对图案43和44进行的离子注入在同一步骤中进行。接着对已接受离子注入的区域，即源/漏部分31，23，24和栅极9，32进行受激准分子激光束的照射，从而可激活杂质和使硅薄膜晶化。
然后，层间隔离膜26被形成在整个表面上，并形成打通源/漏部分23和31的穿孔，此后形成通过穿过源/漏部分23的穿孔连接于源/漏部分23的ITO电极(透明电极)8，并且形成一个通过穿过源/漏部分31的穿孔而连接于源/漏部分31的铝电极33，获得如图2所示的结构。穿过源/漏部分23的穿孔的形成和穿过源/漏部分31的穿孔的形成在同一步骤中实现。
如上所述，在按照本发明方法获得的液晶显示板1中，形成于像素区2中的TFT6的沟道部分22和形成于包括水平扫描部分3和垂直扫描部分4在内的扫描区中的TFT50的沟道部分30具有在相同步骤中形成的含氢非晶硅薄膜40作为原材料。所以，在TFT6和50的制造中有许多步骤它们可一起实施，因为像素区的TFT和扫描区的TFT是在同一制作步骤中进行的。
此外，按照本发明，首先是包含在含氢非晶硅薄膜40中的氢通过脱氢从形成于包括水平扫描区3和垂直扫描区4在内的扫描区中的含氢非晶硅薄膜40被排除，并变成非晶硅薄41，然后非晶硅薄膜41被变成多晶硅薄膜42，所以可以制造具有优良的膜性质的多晶硅薄膜42。而且因为XeCl不照射在形成于像素区2的含氢非晶硅薄膜40上，不以形成于像素区2的含氢非晶硅薄膜40中脱氢，从而形成于像素区2的含氢非晶硅薄膜40可少受影响，所以形成在像素区2的含氢非晶硅薄膜40也有优良的膜性质。
本发明不限于上面所说明的实施例，在权利要求记载的范围内可作出的各种变化，它们当然也包括在本发明范围中。
例如，在上面说明本发明时用液晶显示板1作为例子，然而本发明并不局限于此，本发明也可应用在诸如EL显示板这样的平板显示器中。
在上述说明中，采用具有308nm谐振波长的XeCl受激准分子激光束121，但诸如KrF受激准分子激光束(谐振波长248nm)或ArF受激准分子激光束(谐振波长193nm)之类的受激准分子激光束也可采用。激光束不局限于爱激准分子激光束，也可采用诸如电子束或红外线束这样的能量束。
此外，在上述说明中，含氢非晶硅薄膜40形成在玻璃基片20上，非晶硅薄膜也可形成在其它基片上，例如用塑料基片代替玻璃基片20。
此外，如图5所示的激光退火设备100被用来向含氢非晶硅薄膜40和非晶硅薄膜41照射XeCl受激准分子激光束121，本发明并不局限于此，其它激光退火设备也可采用。例如，在图5所示激光退火设备100中，XeCl受激准分子激光束121通过激光扫描机构139和140在X轴方向和Y轴方向逐步地扫描，应指出，可以固定XeCl受激准分子激光束121的光路，而在X轴方向和Y轴方向移动台116本身可使含氢非晶硅薄膜40和非晶硅薄膜41被扫描。
此外，不仅含氢非晶硅薄膜40和非晶硅薄膜41被XeCl受激准分子激光束121逐步地扫描，它们也可被连续地扫描。而且XeCl受激准分子激光束121可在含氢非晶硅薄膜40和非晶硅薄膜41的整个表面上连续地照射多次，并且激光束也可照射在已被照射多次和多重次序退火的地方。
此外，在上述说明中，矩形的XeCl受激准分子激光束121照射在含氢非晶硅薄膜40上，且非晶硅薄膜41被XeCl受激准分子激光束121扫描，矩形XeCl受激准分子激光束121的形状不限于矩形形状，也可使用圆形或线状的XeCl受激准分子激光束121。
此外，在本发明中，含氢非晶硅薄膜40的脱氢过程和非晶硅薄膜41的晶化过程是在同一激光退火设备100中连续地进行的，应指出，这些过程不一定由同一激光退火设备连续地进行，而可以例如含氢非晶硅薄膜40的脱氢过程与非晶硅薄膜41的晶化过程在分离的激光退火设备中完成。
在本发明中，激光束不照射在形成于基片上的非晶硅薄膜的像素区中所形成的非晶硅薄膜，而是在脱氢步骤中激光束对形成于驱动区的非晶硅薄膜进行照射，形成在像素区的非晶硅薄膜中包含的氢不被脱去，而仅仅包含在形成于驱动区中的非晶硅薄膜中的氢被排除，接着形成于驱动区中的非晶硅薄膜通过晶化过程而被晶化，并变成多晶硅薄膜，所以可以在像素区中形成含氢的非晶硅薄膜，并在扫描区形成具有优良的膜性质的多晶硅薄膜。
权利要求
1.一种平板显示器的制造方法，包括下列步骤在包含有像素区和驱动区的基片上形成非晶硅薄膜；通过激光束的照射从形成在驱动区的非晶硅薄膜中脱氢，而不照射形成在像素区的非晶硅薄膜；通过激光束的进一步照射，晶化形成在驱动区的非晶硅薄膜，从而将非晶硅薄膜变成多晶硅薄膜。
2.如权利要求1所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，脱氢的步骤和晶化步骤连续地由同一个激光退火设备完成。
3.如权利要求1或2所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，在脱氢的步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度350mJ/cm2和不大于450mJ/cm2。
4.如权利要求1至3中任一项所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度被设置在300mJ/cm2到750mJ/cm2之间。
5.如权利要求1至3中任一项所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度被设置在400mJ/cm2到700mJ/cm2之间。
6.如权利要求1至3中任一项所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，在晶化步骤中，照射在形成于驱动区的非晶硅薄膜上的激光束的能量密度被设置在450mJ/cm2到650mJ/cm2之间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，照射在非晶硅薄膜上的激光束是受激准分子激光束。
8.如权利要求7所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，上述受激准分子激光束由从包括XeCl受激准分子激光束、KrF受激准分子激光束、和ArF受激准分子激光束的组中选择的受激准分子激光束来构成。
9.如权利要求1所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，上述非晶硅薄膜形成在从包括玻璃基片和塑料基片的组中选择的基片上。
10.如权利要求1所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，还包括以下步骤在形成于像素区的非晶硅薄膜和形成在驱动区的多晶硅薄膜上构图，分别形成非晶硅薄膜图案和多晶硅薄膜图案，其中至少非晶硅薄膜图案的一部分是像素区的TFT的沟道部分，至少多晶硅薄膜图案的一部分是驱动区的TFT的沟道部分。
11.如权利要求10所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，在构图的步骤中同时实现形成于像素区的非晶硅薄膜的构图和形成于驱动区的多晶硅薄膜的构图。
12.如权利要求1所述的制造平板显示器的方法，其特征在于，还包括以下步骤在形成于像素区中的非晶硅薄膜和形成于驱动区的多晶硅薄膜上构图；在非晶硅薄膜图案和多晶硅薄膜图案上形成非晶硅薄膜；在上述非晶硅薄膜上构图，构成形成于像素区和驱动区中的TFT的栅极。
13.如权利要求12所述的制造平板显示器的方法，其特征在于还包括以下步骤对形成于像素区的非晶硅薄膜和形成于驱动区的多晶硅薄膜进行离子注入，同时用上述栅极作为掩模，构成形成于像素区和驱动区中的TFT的源/漏部分。
14.如权利要求1所述的制造平板显示器的方法，其特征在于还包括以下步骤在形成于像素区的非晶硅薄膜和形成于驱动区的多晶硅薄膜上构图；并且形成栅极绝缘膜，以覆盖形成在像素区中的已构图的非晶硅薄膜和形成在驱动区中的已构图的多晶硅薄膜。
全文摘要
本发明涉及平板显示器的制造方法，能以高可靠性制造像素区的TFT和扫描区的TFT，它包括以下步骤在包含有像素区和驱动区的基片上形成非晶硅薄膜，通过激光束的照射从形成在驱动区的非晶硅薄膜中脱氢，而不照射形成在像素区的非晶硅薄膜，并且激光束的进一步照射，晶化形成在驱动区的非晶硅薄膜，从而将非晶硅薄膜变成多晶硅薄膜。
文档编号H01L21/20GK1429382SQ01809414
公开日2003年7月9日 申请日期2001年4月11日 优先权日2000年4月11日
发明者野口隆, 碓井節夫, 中嵨英晴 申请人:索尼株式会社