专利名称：多晶硅薄膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件领域薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的制造方法，特别是涉及一种薄膜晶体管(电晶体)液晶显示器中薄膜晶体管阵列的多晶硅薄膜的制造方法。
背景技术：
一般主动式阵列液晶显示器，因材质可以分为多晶硅薄膜晶体管(电晶体)以及非晶硅薄膜晶体管(电晶体)两种，其中多晶硅薄膜晶体管由于可以整合驱动电路，故可以提供较非晶硅薄膜晶体管为高的开口率及降低成本，并且，多晶硅薄膜晶体管技术被大力推崇的另一个原因是多晶硅薄膜晶体管能够大幅缩小组件尺寸以达到高分辨率，一般要量产多晶硅薄膜晶体管液晶显示器，必须具有低温制造技术(约摄氏450至550度)、高品质的闸极绝缘膜的低温成膜技术以及大面积的离子布植技术三项要件。
基于玻璃基板的价格考量，而采用低温状态下进行薄膜的成长，故先是有固相结晶法(Solid Phase Crystallization，SPC)的引进，但其反应的温度仍偏高，反应温度约为600度且结晶性差，之后，则发展出将准分子激光(雷射，Excimer Laser)应用于上述低温薄膜结晶的准分子激光(雷射)结晶化(Excimer Laser Crystallization，ELC)或是准分子激光(雷射)退火(Excimer Laser Annealing，ELA)制程，藉由使用激光对非晶硅薄膜进行扫描使其熔融，再重新结晶成为多晶硅薄膜。
由于准分子激光结晶制程具有将制程温度降至低于摄氏450度的能力，并且由激光结晶法所形成的多晶硅薄膜具有较固相结晶法高的电子迁移率及较低的漏电流，因而能够采用更为低价的玻璃基板，进一步的降低制程的成本，并得到较佳的薄膜晶体管组件特性。
请参阅图1A至图1D所示，是现有习知的多晶硅薄膜的制造流程示意图。
首先，请参阅图1A所示，该现有习知的多晶硅薄膜的制造方法，是提供一基底100，接着在基底100上形成绝缘层102，然后，藉由微影蚀刻技术，在绝缘层上形成开口104。由于在现今的薄膜晶体管领域的微影技术中，尚没有深次微米(sub-micrometer)的技术可供应用，因此所形成的开口104临界尺寸为1微米左右，对于临界结晶尺寸而言该开口104的尺寸依然过大，并不利于多晶硅薄膜的结晶。
为了克服此问题，请参阅图1B所示，则在绝缘层102上形成绝缘层106，并藉由绝缘层106的沉积，以将绝缘层102所形成的开口104缩小至成为开口108，以能够适用于多晶硅薄膜结晶制程的大小。
接着，请参阅图1C所示，在绝缘层106上与开口108中形成非晶硅层110，并以足够能量的准分子激光112对非晶硅层110进行照射，以使非晶硅层110熔融成为液态硅。
最后，请参阅图1D所示，熔融的液态硅以开口108为结晶位置进行结晶，以使非晶硅层110成为多晶硅层114，该多晶硅层114是用于薄膜晶体管的源极/汲极区域以及信道区域。
然而，上述现有的多晶硅薄膜的制造方法存在有下述问题在上述的制程中，形成开口104需用到一道光罩，在形成开口104后又必须沉积第二层绝缘层106以调整开口的大小，其制程不仅繁复，并且会导致产能的降低。
而且，藉由沉积第二层绝缘层106以调整开口108大小的方法，如果要使基板上所有的开口108都能达到适当尺寸的大小，实际上需要相当精准的制程条件控制，使得发明的制程裕度变的很小。
由此可见，上述现有的多晶硅薄膜的制造方法仍存在有诸多缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的多晶硅薄膜的制造方法的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的多晶硅薄膜的制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的多晶硅薄膜的制造方法，能够改进一般现有的多晶硅薄膜的制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服上述现有的多晶硅薄膜的制造方法存在的缺陷，而提供一种新的多晶硅薄膜的制造方法，所要解决的主要技术问题是使其不需进行曝光、微影、再形成一层沉积层等繁复的制程，即能够形成尺寸小于深次微米的孔洞。
本发明的另一目的在于，提供一种多晶硅薄膜的制造方法，所要解决的技术问题是使其不需精密的制程条件控制，即能够轻易的形成尺寸大小适于进行多晶硅薄膜结晶的孔洞(开口)，而能够具有较大的制程裕度。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多晶硅薄膜的制造方法，至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一第二非晶硅层，其中该第二非晶硅层在该第二开口的位置具有一下凹处；以及进行一第二退火制程，以该第二开口底部未熔融的该第二非晶硅层为晶种，进行结晶成长的步骤以使该第二非晶硅层与该第一多晶硅层形成一第二多晶硅层。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的移除该孔洞内的部分该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二开口的直径小于1微米。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种多晶硅薄膜的制造方法，至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一介电层，其中该介电层在该第二开口中具有一下凹处；在该介电层上形成一第二非晶硅层；以及进行一第二退火制程，以该下凹处为晶种，进行结晶成长的步骤以使该第二非晶硅层形成一第二多晶硅层。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的移除该孔洞内的部分该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的介电层的材质包括二氧化硅。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二开口的直径小于1微米。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种多晶硅薄膜的制造方法，其至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一第一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该第一孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该第一孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一介电层，其中在该第二开口处的该介电层中具有一第二孔洞；在该介电层上形成一第二非晶硅层；以及进行一第二退火制程，其中该第二孔洞上的该第二非晶硅层的温度高于其它部位的该第二非晶硅层的温度，并结晶成长以使该第二非晶硅层形成一第二多晶硅层。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的移除该孔洞内的该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的介电层的材质包括二氧化硅。
前述的多晶硅薄膜的制造方法，其中所述的第二开口的直径小于1微米。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种多晶硅薄膜的制造方法，该方法是在基底上依序形成绝缘层、第一非晶硅层与顶盖层，再进行第一激光退火制程，以使第一非晶硅层形成至少具有一个孔洞的第一多晶硅层。接着，移除顶盖层，再移除孔洞内的部分绝缘层，以在绝缘层内形成第一开口，且孔洞与第一开口组成一第二开口。然后，在第二开口中与第一多晶硅层表面上形成第二非晶硅层，其中第二非晶硅层在第二开口中具有一个下凹处。最后再进行第二激光退火制程，以第二开口底部未熔融的第二非晶硅层为晶种进行结晶成长的步骤，以使第二非晶硅层与第一多晶硅层形成第二多晶硅层。
本发明还提出另一种多晶硅薄膜的制造方法，该方法是在基底上依序形成绝缘层、第一非晶硅层与顶盖层，再进行第一激光退火制程，以使第一非晶硅层形成至少具有一个孔洞的第一多晶硅层。接着，移除顶盖层，再移除孔洞内的部分绝缘层，以在绝缘层内形成第一开口，且孔洞与第一开口组成一第二开口。然后，在第二开口中与第一多晶硅层表面上形成介电层，再在介电层上形成第二非晶硅层，其中第二非晶硅层在第二开口中具有一个下凹处。最后再进行第二激光退火制程，以下凹处为晶种进行结晶成长的步骤，以使第二非晶硅层形成第二多晶硅层。
本发明还提出再一种多晶硅薄膜的制造方法，该方法是在基底上依序形成绝缘层、第一非晶硅层与顶盖层，再进行第一激光退火制程，以使第一非晶硅层形成至少具有一个第一孔洞的第一多晶硅层。接着，移除顶盖层，再移除第一孔洞内的部分绝缘层，以在绝缘层内形成第一开口，且第一孔洞与第一开口组成一第二开口。然后，在第二开口中与第一多晶硅层表面上形成介电层，其中在第二开口的介电层中具有一第二孔洞，再在介电层上形成第二非晶硅层。最后再进行第二激光退火制程，其中第二孔洞上方的第二非晶硅层的温度高于其它部位的第二非晶硅层，延长液态硅结晶化所需的时间，以使第二非晶硅层结晶成长形成第二多晶硅层。
借由上述技术方案，本发明多晶硅薄膜的制造方法至少具有下列优点1、本发明是在非晶硅层上形成一层顶盖层，进行激光退火制程以使非晶硅层结晶为多晶硅层，即能够在多晶硅层乃至于绝缘层中形成尺寸小于深次微米的孔洞。因此不需进行曝光、微影、再形成一层沉积层等繁复的制程，而能够提升产能。
2、本发明不需对形成顶盖层、第一激光退火制程等制程条件作精密的控制，即能够在多晶硅层乃至于绝缘层中形成尺寸小于深次微米的孔洞以作为结晶位置，因此本发明能够具有较大的制程裕度。
3、本发明在形成介电层的制程当中，即使介电层的阶梯覆盖能力不佳，而在介电层中具有孔洞，本发明依然能够进行多晶硅薄膜的结晶成长制程，以形成具有良好组件特性的多晶硅薄膜，因此亦能够使本发明具有较高的制程裕度。
综上所述，本发明特殊的多晶硅薄膜的制造方法，不需进行曝光、微影、再形成一层沉积层等繁复的制程，即能够形成尺寸小于深次微米的孔洞；另其不需精密的制程条件控制，即能够轻易的形成尺寸大小适于进行多晶硅薄膜结晶的孔洞(开口)，而能够具有较大的制程裕度。其具有上述诸多的优点及实用价值，在制造方法上确属创新，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，具有产业的广泛利用价值，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1A至图1D是现有习知的多晶硅薄膜的制造流程示意图。
图2A至图2E是依照本发明第一实施例的形成多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
图3A至图3F是依照本发明第二实施例的多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
图4A至图4F是依照本发明第三实施例的多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
100、200基底 300、400基底102、106、202绝缘层302、402绝缘层104、108、214、216开口 314、316、414、416开口110、204、218、304非晶硅层 318、404、418非晶硅层112准分子激光(雷射)114、210、224、310多晶硅层324、410、424多晶硅层 206、306、406顶盖层208、308、408第一激光退火制程 212、312、412、420孔洞220、320下凹处 222、322第二激光退火制程422第二激光退火制程317、417介电层226、326、426箭头具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的多晶硅薄膜的制造方法其具体制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
第一实施例请参阅图2A至图2E所示，是依照本发明第一实施例的形成多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
首先请先参阅图2A所示，本发明较佳实施例的多晶硅薄膜的制造方法，是提供一基底200，该基底200例如为硅晶圆、玻璃基板或是塑料基板，在基板200上形成一绝缘层202，绝缘层202的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)法、电浆增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)法或是溅镀(Sputter)的方式，在基底200上形成一层二氧化硅层。接着，再在绝缘层202上形成一层非晶硅层204，该非晶硅层204例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式形成。
然后，再在非晶硅层204上形成一顶盖层206，该顶盖层206的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底200上形成一层二氧化硅层。其后，进行一第一激光退火制程208，其中该第一激光退火制程208例如是用准分子激光对顶盖层206进行照射，以使非晶硅层204几近完全熔融，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右。
接着，请参阅图2B所示，使非晶硅层204经结晶步骤以形成多晶硅层210。尚且，由于在非晶硅层204上形成有顶盖层206的缘故，因此当非晶硅层204结晶形成多晶硅层210的同时，在多晶硅层210中将会随机形成复数的孔洞212。(在图2B中仅以一个孔洞212表示)在上述制程中，在多晶硅层210中形成孔洞212的原因，主要是由于多晶硅本身的内聚力将会大于多晶硅对顶盖层(二氧化硅)的附着力，因此当非晶硅层204结晶为多晶硅层210时，多晶硅层210会向内收缩而形成孔洞212。尚且，所形成的该些孔洞212的尺寸能够具有小于深次微米(亦即是小于1微米)的尺寸，因此能够用于后续长晶的制程中。
接着，请参阅图2C所示，去除顶盖层206，其中该去除顶盖层206的方法例如是使用氢氟酸的湿式蚀刻法，或是对顶盖层206施以非等向性干蚀刻制程。然后，去除孔洞212内的部分绝缘层202，以在孔洞212内的绝缘层202中形成开口214，其中去除部分绝缘层202的方法例如是使用湿式蚀刻法形成。经由上述制程所形成的开口214，其直径约小于0.5微米，因此能够在后续制程形成结晶位置。尚且，孔洞212与开口214两者组成为开口216。
接着，请参阅图2D所示，在多晶硅层210与开口216中形成一层非晶硅层218，其中该非晶硅层218例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式形成。并且，所形成的非晶硅层218在开口216的位置会具有一下凹处220。然后，进行一第二激光退火制程222，其中该第二激光退火制程222例如是用准分子激光对非晶硅层218进行照射，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右，以使非晶硅层218与多晶硅层210几近完全熔融，并且，由于开口216的轮廓，而在开口216底部会存在有部分未熔融的非晶硅层218，以作为后续结晶步骤的结晶位置。最后，请参阅图2E所示，以开口216底部未完全熔融的非晶硅层218作为结晶位置(晶种)进行结晶成长步骤，以使熔融的非晶硅层218与多晶硅层210由结晶位置220横向长晶(lateral growth，亦即是箭头226所示方向)以形成多晶硅层224。
第二实施例请参阅图3A至图3F所示，是依照本发明第二实施例的多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
首先请参阅图3A所示，本发明的第二实施例的多晶硅薄膜的制造方法，是提供一基底300，该基底300例如是为硅晶圆、玻璃基板或是塑料基板，在基板300上形成一绝缘层302，该绝缘层302的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底300上形成一层二氧化硅层，接着再在绝缘层302上形成一层非晶硅层304，该非晶硅层304例如以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式形成。
然后，再在非晶硅层304上形成一顶盖层306，该顶盖层306的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底300上形成一层二氧化硅层。其后，进行第一激光退火制程308，其中该第一激光退火制程308例如是用准分子激光对顶盖层306进行照射，以使非晶硅层304几近完全熔融，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右，接着，请参阅图3B所示，使非晶硅层304经熔融、结晶以形成多晶硅层310。尚且，如同第一实施例，当非晶硅层304结晶形成多晶硅层310的同时，在多晶硅层310中将会随机形成复数的孔洞312。(在图3B中仅以一个孔洞表示)接着，请参阅图3C所示，去除顶盖层306，其中去除顶盖层306的方法例如是使用氢氟酸的湿式蚀刻法，或是对顶盖层306施以非等向性干蚀刻制程。然后，去除孔洞312内的部分绝缘层302，以在孔洞312内的绝缘层302中形成开口314，其中去除部分绝缘层302的方法例如是使用湿式蚀刻法形成。经由上述制程所形成的开口314，其直径约小于0.5微米，因此能够适于后续制程以形成结晶位置。尚且，孔洞312与开口314两者组成为开口316。
接着，请参阅图3D所示，在多晶硅层310与开口316中形成一层介电层317，其中该介电层317的形成方法，例如为以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底300上形成一层二氧化硅层。并且，所形成介电层317会对应开口316的轮廓而在开口316的位置会具有一个下凹处320。
接着，请参阅图3E所示，在介电层317上形成一层非晶硅层318，其中该非晶硅层318例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底300上形成一层非晶硅层。然后，进行一第二激光退火制程322，其中该第二激光退火制程322例如是用准分子激光对非晶硅层318进行照射，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右，以使非晶硅层322几近完全熔融。
最后，请参阅图3F所示，以下凹处320为结晶位置(晶种)进行结晶成长步骤，以使熔融的非晶硅层318由下凹处320沿着介电层317横向长晶(亦即是箭头326所示方向)以形成多晶硅层324。
上述第二实施例是在介电层的阶梯覆盖能力良好的情形下形成多晶硅薄膜，然而，由于孔洞(开口)的尺寸较小，在介电层的沉积中有可能发生阶梯覆盖能力不佳的情形，本发明亦能够应用于此种情形，并请参阅下述第三实施例请参阅图4A至图4F所示，是依照本发明第三实施例的多晶硅薄膜的制造方法的制程剖面示意图。
首先请先参阅图4A所示，本发明第三实施例的多晶硅薄膜的制造方法，是提供一基底400，该基底400例如为硅晶圆、玻璃基板或是塑料基板，在基板400上形成一绝缘层402，该绝缘层402的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底400上形成一层二氧化硅层，接着再在绝缘层402上形成一层非晶硅层404，该非晶硅层404例如以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式形成。
然后，再在非晶硅层404上形成一顶盖层406，该顶盖层406的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底400上形成一层二氧化硅层。其后，进行第一激光退火制程408，其中该第一激光退火制程408例如是用准分子激光对顶盖层406进行照射，以使非晶硅层404几近完全熔融，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右。
接着，请参阅图4B所示，使非晶硅层404经熔融、结晶成长以形成多晶硅层410。尚且，如同前述实施例所述，当非晶硅层404结晶形成多晶硅层410的同时，在多晶硅层410中将会随机形成复数的孔洞412(在图4B中仅以一个孔洞表示)。
接着，请参阅图4C所示，去除顶盖层406，其中去除顶盖层406的方法例如是使用氢氟酸的湿式蚀刻法，或是对顶盖层406施以非等向性干蚀刻制程。然后，去除孔洞412内的部分绝缘层402，以在孔洞412内的绝缘层402中形成开口414，其中去除部分绝缘层402的方法，例如是使用湿式蚀刻法。经由上述制程所形成的开口414，其直径约小于0.5微米，因此能够应用于后续制程以形成结晶位置。尚且，孔洞412与开口414两者组成为开口416。
接着，请参阅图4D所示，在多晶硅层410与开口416中形成一层介电层417，其中该介电层417的材质例如是二氧化硅，形成的方法例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式，在基底400上形成一层二氧化硅层。并且，在本实施例中，由于介电层417的阶梯覆盖能力不佳，在开口416处的介电层417中形成有孔洞420。
接着，请参阅图4E所示，在介电层417上形成一层非晶硅层418，其中该非晶硅层418例如是以低压化学气相沉积法、电浆增强型化学气相沉积法或是以溅镀的方式形成。然后，进行一第二激光退火制程422，其中该第二激光退火制程422例如是用准分子激光对非晶硅层418进行照射，且该准分子激光的能量密度例如是50至500mJ/cm2左右。
最后，请参阅图4F所示，使非晶硅层418经熔融、结晶成长以形成多晶硅层424。在本实施例中的介电层417具有孔洞420，当进行第二激光退火制程422时，由于孔洞420的热传导率不佳，热量会积蓄于孔洞420的上方，因此在结晶过程中，孔洞420上方的非晶硅层418温度会高于两侧的位置，并能够维持较长的结晶化时间。因此在本实施例中的结晶位置是位于两侧的温度最低点(图中未示)，并由结晶位置朝向孔洞420的方向沿着介电层417横向长晶(亦即是箭头426所示的方向)，而同样能够形成具有良好晶粒的多晶硅层424。
尚且，虽然在上述的第一实施例至第三实施例中未绘示，然而本发明亦可以在基底200、300、400与绝缘层202、302、402之间形成一层与绝缘层202、302、402不同材质的绝缘层，例如是氮化硅，以作为基底200、300、400的缓冲保护层。
如上所述，本发明是在非晶硅层上形成一层顶盖层，进行激光退火制程以使非晶硅层结晶为多晶硅层，即能够在多晶硅层乃至于绝缘层中形成尺寸小于深次微米的孔洞。因此不需进行曝光、微影、再形成一层沉积层等繁复制程，而能够提升产能。
而且，本发明不需对形成顶盖层、第一激光退火制程等制程条件作精密的控制，即能够在多晶硅层乃至于绝缘层中形成尺寸小于深次微米的孔洞以作为结晶位置，因此本发明能够具有较大的制程裕度。
此外，本发明在形成介电层的制程中，即使由于介电层阶梯覆盖能力不佳而在介电层中具有第二孔洞，本发明依然能够进行多晶硅薄膜的结晶成长制程，同样的亦能够使本发明具有较高的制程裕度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一第二非晶硅层，其中该第二非晶硅层在该第二开口的位置具有一下凹处；以及进行一第二退火制程，以该第二开口底部未熔融的该第二非晶硅层为晶种，进行结晶成长的步骤以使该第二非晶硅层与该第一多晶硅层形成一第二多晶硅层。
2.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
4.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的移除该孔洞内的部分该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
5.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
6.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二开口的直径小于1微米。
7.一种多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一介电层，其中该介电层在该第二开口中具有一下凹处；在该介电层上形成一第二非晶硅层；以及进行一第二退火制程，以该下凹处为晶种，进行结晶成长的步骤以使该第二非晶硅层形成一第二多晶硅层。
8.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
9.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
10.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的移除该孔洞内的部分该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
11.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
12.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的介电层的材质包括二氧化硅。
13.根据权利要求7所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二开口的直径小于1微米。
14.一种多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其至少包括下列步骤提供一基底；在该基底上依序形成一绝缘层、一第一非晶硅层与一顶盖层；进行一第一退火制程，以使该第一非晶硅层形成至少具有一第一孔洞的一第一多晶硅层；移除该顶盖层；移除该第一孔洞内的部分该绝缘层，以在该绝缘层内形成一第一开口，且该第一孔洞与该第一开口组成一第二开口；在该第二开口中与该第一多晶硅层表面上形成一介电层，其中在该第二开口处的该介电层中具有一第二孔洞；在该介电层上形成一第二非晶硅层；以及进行一第二退火制程，其中该第二孔洞上的该第二非晶硅层的温度高于其它部位的该第二非晶硅层的温度，并结晶成长以使该第二非晶硅层形成一第二多晶硅层。
15.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的顶盖层的材质包括二氧化硅。
16.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第一退火制程包括进行一准分子激光制程。
17.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的移除该孔洞内的该绝缘层的方法包括使用氢氟酸的湿式蚀刻法。
18.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二退火制程包括进行一准分子激光制程。
19.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的介电层的材质包括二氧化硅。
20.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜的制造方法，其特征在于其中所述的第二开口的直径小于1微米。
全文摘要
一种多晶硅薄膜的制造方法，在基底上依序形成绝缘层、第一非晶硅层与顶盖层，再进行第一激光退火制程，使第一非晶硅层形成至少具一孔洞的第一多晶硅层；接着移除顶盖层与孔洞内部分绝缘层，在绝缘层内形成第一开口，且孔洞与第一开口组成第二开口；然后在第二开口中与第一多晶硅层表面上形成第二非晶硅层，第二非晶硅层在第二开口中具有一下凹处；最后进行第二激光退火制程，以下凹处为晶种进行结晶成长步骤，使第二非晶硅层与第一多晶硅层形成第二多晶硅层。本发明不需进行曝光、微影、再形成一层沉积层等繁复制程，即能形成尺寸小于深次微米的孔洞；另不需精密制程条件控制，即能够轻易形成尺寸大小适于进行多晶硅薄膜结晶的孔洞，而具有较大的制程裕度。
文档编号H01L21/02GK1581438SQ03149649
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月4日 优先权日2003年8月4日
发明者张茂益 申请人:友达光电股份有限公司