专利名称：：薄膜晶体管的制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种薄膜晶体管的制造方法，特别是一种在低温多晶硅制程中薄膜晶体管TFT的制造方法。
背景技术：
：薄膜晶体管液晶显示器可分为多晶硅与非晶硅两种技术。目前主流多以非晶硅为主，相关技术较为成熟。低温多晶硅(LowTemperaturePolySilicon,LTPS)是新一代薄膜晶体管液晶显示器的制造流程，由于低温多晶硅的晶体管载子移动率高出非晶硅技术两百倍以上，与传统非晶硅显示器最大差异在于低温多晶硅反应速度较快，且有高亮度、高分辨率等优点，若用于笔记本电脑，低温多晶硅显示器面板的耗电量较少，将可为笔记本电脑省下不少电力。图1所示为已知的激光退火技术照射示意图。传统线束准分子激光退火(LineBeamExcimerLaserAnnealing,LBELA)技术为目前业界普遍使用的方法，其利用平头式(Flat-Top)准分子激光10对整片玻璃基板20进行重复照射(MuMShot)，其多晶硅的扫描式电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)图如A区所示，晶粒大小约0.3mm，经过此种方式照射的多晶硅拥有电性均匀的优点，相当适合用于像素内的薄膜晶体管，然而其元件特性不够佳，不利于整合高密集度的周边电路于面板外围。另外，一种侧向长晶(Lateralgrowth)技术是利用高能量激光聚焦照射对非晶硅(a-Si)基板局部或整面作侧向成长，将照射区域的硅完全融熔，以侧向的未融熔硅为晶种，因晶粒增大，使平行于激光扫射方向25(LaserScanDirection)的元件可以大幅提升，有利于整合更多的面板外围电路。然而其缺点为侧向长晶的晶粒宽度不均，晶界常会有分岔或消失的情形发生，如图2所示的扫描式电子显微镜图，造成元件均匀性不佳，且垂直于激光扫射方向的元件特性远逊于平行方向，对电路布局的设计构成麻烦。侧向长晶包括循序性侧向结晶(SequentialLateralSolidification,SLS)，以及固态激光(SolidStateLaser,SSO。再者，美国专利US6949452所揭露一种长晶技术是利用线束准分子激光退火对整片基板的非晶硅(a-Si)膜进行照射，再对基板部分区域做固态激光照射使晶粒增大。此方式虽然可以有效率的使用固态激光，但因为最后一道制程使用侧向结晶，故元件临界电压均匀性不佳，且垂直与平行的元件差异性仍大。
发明内容为了解决上述问题，本发明目的之一是利用循序性侧向生长及固态激光技术，在基板上多个部分区域(即密集电路区)进行侧向长晶，接着对整片基板进行线束准分子激光退火处理，使元件的特性大幅提升，元件的均匀度大增，可有效率的将周边驱动电路制作在玻璃基板上，以便于制造系统面板(System-On-Glass,SOG)。本发明目的之一是提供一种薄膜晶体管的制造方法，其在两次激光照射中加入表面形成薄氧化层的步骤，可消除第二次激光对元件所造成的栅极电压(Vth)偏差效应，亦可增进多晶硅(p-Si)与绝缘层(Insulator)的界面稳定性。为了达到上述目的，本发明一实施例的薄膜晶体管的制造方法，包括提供一基板，并形成一非晶硅层于基板上；用一激光退火照射基板的非晶硅层的部分区域进行侧向长晶，以形成多个多晶硅区域；对基板进行表面氧化层处理；以及对基板实施一全面性激光退火照射。图1所示为已知的激光退火技术照射示意图。图2所示为己知的循序性侧向结晶的扫描式电子显微镜(SEM)图。图3a及图3b所示为本发明一实施例的制造低温多晶硅面板架构示意图。图4所示为根据本发明一实施例的面板照射区域示意图。图5所示为根据本发明一实施例所产生的像素的结构示意图。图6a为已知的侧向结晶的扫描式电子显微镜图。图6b为本发明所产生结晶的扫描式电子显微镜图。图7a及图7b所示为根据本发明产生的NMOS及PMOS元件特性图。图中符号说明10准分子激光20玻璃基板25激光扫射方向30基板31非晶硅层32氧化硅膜33氮化硅膜34玻璃层311像素区域312部分区域311'像素区域312，二次照射的电路布局区域A多晶硅的扫描式电子显微镜图具体实施例方式图3a及图3b所示为本发明一实施例的低温多晶硅面板架构示意图。于本实施例中，首先提供一基板30，其最底层为一玻璃层34，玻璃层34上方依顺序沉积有一氮化硅(SiNx)膜33，一氧化硅(SiOx)膜32及最上层为一非晶硅(a-Si)层31。接着，请参阅图4为面板照射区域示意图，对基板30部分区域312进行长晶技术的第一次激光照射，即使用侧向长晶原理的激光退火，如循序性侧向结晶、固态激光或细光束方向性结晶(Thin-beamDirectionalX，tallization，TDX)等。部分区域312在后续的低温多晶硅制程中，为薄膜晶体管的电路布局区域。再者，对基板30进行表面氧化处理，其方法可利用稀释氢氟酸溶液(DiluteHF)和臭氧(03)水清洗基板或利用高温高压水蒸气(或是氧气)在基板30表面形成致密的氧化层。如此一来，在基板30表面的薄氧化层可消除第二次激光对元件所造成的栅极电压(Vth)偏差效应，亦可增进多晶硅与绝缘层的界面稳定性。最后步骤则对基板30进行全面性线束准分子激光退火，则原先已经照过第一次激光照射的部分区域312所形的多晶硅(p-Si)会受到二次的激光照射，形成二次照射的多晶硅，未照射的像素区域311只照射一次的激光照射，待线束准分子激光退火照射完毕后，产生一可作为低温多晶硅制程的面板。可进行后续的低温多晶硅制程。图5所示为本发明所产生的多晶硅面板中一像素的结构，其四周为经过二次照射的电路布局区域312'，中间部份则为受到一次准分子激光退火的像素区域311'。请参阅图6a为侧向结晶的扫描式电子显微镜图，另图6b为本发明所产生结晶的扫描式电子显微镜图，两者明显不同。于一实施例中，以循序性侧向生长对非晶硅(a-Si)基板进行侧向长晶，再以线束准分子激光退火(LBELA)对整片基板进行结晶，其所得元件特性如图7a所示为NMOS，图7b所示为PMOS。表一及表二为垂直与平行晶界的NMOS与PMOS元件特性，且括号内的值代表在量测整片基板12个点的标准差。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表一<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表二于上述表一及表二中得知，本发明所产生的薄膜晶体管(TFT)电路在迁移率(mobility)中比薄膜晶体管像素(pixel)区优异，且元件特性的均匀度与薄膜晶体管像素区达到相同的水准。本发明与已知技术相比在元件特性上如表三所示，凡是在最后一道步骤使用侧向长晶技术，如循序性侧向生长或固态激光，其元件特性在迁移率中，垂直与平行的比值NMOS皆小于0.4，PMOS皆小于0.5，不利于电路设计的布局。本发明所产生的NMOS可达0.52，PMOS则为0.78，且都超过线束准分子激光退火，使电路区元件方向不必平行于晶界方向，电路设计较不受限制。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表三TS1:p-Si膜厚N-，P-:NMOS/PMOSLTPS元件(W/L=6/6tim)UV,Up:平行(p)或垂直(V)于晶界的元件的迁移率。综合上述，本发明在基板上电路区进行侧向长晶，接着对基板进行表面氧化层处理，最后再对整片基板进行准分子激光退火处理，使元件特性大幅提升，元件的均匀度大增，可有效率的将周边驱动电路制作在玻璃基板上，可制造系统面板。以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。权利要求1.一种薄膜晶体管的制造方法，包含(a)提供一基板，形成一非晶硅层于该基板上；(b)于(a)步骤后，用一激光退火照射该基板的该非晶硅层的部分区域进行侧向长晶，以形成多个多晶硅区域；(c)于(b)步骤后，对该基板进行表面氧化层处理；以及(d)于(c)步骤后，对该基板实施一全面性激光退火照射。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该基板与该非晶硅层之间包含形成一氮化硅膜于该基板上。3.如权利要求2所述的薄膜晶体管的制造方法，其中还包括形成一氧化硅膜于该氮化硅膜上。4.如权利要求l所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该部分区域为一薄膜晶体管的电路布局区域。5.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其中在步骤(b)中，侧向长晶原理的激光退火为循序性侧向结晶、固态激光或细光束方向性结晶。6.如权利要求l所述的薄膜晶体管的制造方法，其中在步骤(c)后，该全面性激光退火包含一线束准分子激光退火照射。7.如权利要求l所述的薄膜晶体管的制造方法，其中该表面氧化层处理包含(a)使用稀释氢氟酸溶液和臭氧水清洗该基板；以及(b)于(a)步骤后以高温高压水蒸气或氧气在该非晶硅层上形成一氧化层。全文摘要一种薄膜晶体管的制造方法，包括提供一基板，并形成一非晶硅层于基板上；用一激光退火照射基板的非晶硅层的部分区域进行侧向长晶，以形成多个多晶硅区域；对基板进行表面氧化层处理；以及对基板实施一全面性激光退火照射。本发明可以提高元件的均匀度，并可消除第二次激光对元件所造成的栅极电压(Vth)偏差效应，亦可增进多晶硅(p-Si)与绝缘层(Insulator)的界面稳定性。文档编号H01L21/84GK101295679SQ200710101060公开日2008年10月29日申请日期2007年4月26日优先权日2007年4月26日发明者何明徹,叶文钧,施智仁,杨文琪申请人:中华映管股份有限公司